JP2008030288A - 樹脂シート材 - Google Patents

Abstract

【課題】剛性が高い樹脂成形体を容易に成形できるようにした樹脂シート材を提供する。
【解決手段】樹脂シート材１は、シート材本体３と、シート材本体３の少なくとも一側面に配置されて、加圧成形の際に一側面にインサートされる繊維シート５とを備えている。縫製糸９が、シート材本体３を貫通し、シート材本体３に繊維シート５を縫い止めている。
【選択図】図１

Description

本発明は、成形型により加圧されて樹脂成形体に成形される樹脂シート材に関するものである。

従来より、樹脂シート材を成形型により加圧して樹脂成形体に成形する成形方法が知られている。

例えば、特許文献１には、樹脂成形体の剛性を向上させるために、成形型内にシート材本体と、補強材としてのガラスマットとを配置してプレス成形する成形方法が開示されている。
特許第２８６６３９４号公報

しかしながら、上記特許文献１の成形方法では、成形型に、シート材本体と補強材とを別々にセットするため、型閉じの際に、それらシート材本体と補強材とが位置ずれする場合がある。このように補強材がずれると、樹脂成形体の剛性が充分に得られなくなる。そのため、位置ずれしないようにシート材本体と補強材とを配置せねばならず、この配置作業が面倒で工数が増え、量産性に乏しいという問題がある。

本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、補強材としての繊維シートと共に成形して剛性が高い樹脂成形体を容易に成形できるようにした量産性の高い樹脂シート材を提供することにある。

第１の本発明に係る樹脂シート材は、成形型により加圧されて樹脂成形体に成形される樹脂シート材であって、シート材本体と、上記シート材本体の少なくとも一側面に配置されて、上記加圧成形の際に該一側面にインサートされる繊維シートと、上記シート材本体を貫通し、該シート材本体に上記繊維シートを縫い止める縫製糸とで構成されている。

第２の本発明に係る樹脂シート材は、成形型により加圧されて樹脂成形体に成形される樹脂シート材であって、複数のシート材本体と、上記シート材本体間に配置されて、上記加圧成形の際に該各シート材本体にインサートされる繊維シートと、上記シート材本体間に上記繊維シートが挟持された状態で、該相隣るシート材本体および繊維シートを貫通し、該相隣るシート材本体を縫い止める縫製糸とで構成されている。

第３の本発明に係る樹脂シート材は、上記繊維シートは、該繊維シートを構成する繊維が互いに同じ方向に配向されている。

第４の本発明に係る樹脂シート材は、上記繊維シートは、該繊維シートを構成する繊維がテキスタイル状に構成されている。

第５の本発明に係る樹脂シート材は、上記縫製糸が、上記シート材本体の表裏面側で折り返されるように連続している。

上記第１の発明によれば、縫製糸によって、シート材本体の側面に配置された繊維シートをシート材本体に縫い止めているので、成形型に樹脂シート材を配置する際に、シート材本体と繊維シートとを位置ずれさせることなく一緒に配置することができる。このため、互いに縫い止められているシート材本体と繊維シートとをそのまま成形型に配置すればよいこととなり、その配置作業が極めて簡単で、その工数増大を招来することがないので、量産性を向上することができる。

また、シート材本体の側面に配置された繊維シートが、該シート材本体にインサートされるので、樹脂成形体の剛性を向上させることができる。

また、シート材本体の任意の箇所に、繊維シートを縫い止めてインサートすることで、樹脂成形体の必要な箇所の剛性を部分的に向上させることもできる。

さらに、縫製糸はシート材本体を貫通しているので、樹脂成形体を成形したとき、シート材本体内に縫製糸が固着する。このシート材本体内に固着する縫製糸によって、樹脂成形体の剛性を向上させることができる。

上記第２の発明によれば、繊維シートをシート材本体間に挟持した状態で、相隣るシート材本体同士を縫製糸によって縫い止めている。このため、シート材本体と繊維シートとを位置ずれさせることなく、一緒に成形型に配置することができるので、その配置作業が極めて簡単で、その工数増大を招来することがなく、量産性を向上することができる。

また、シート材本体間に配置された繊維シートが、該相隣るシート材本体にインサートされるので、樹脂成形体の内部に繊維シートが含まれることとなり、樹脂成形体の剛性を向上させることができる。

また、シート材本体間の任意の箇所に、繊維シートを縫い止めてインサートすることで、樹脂成形体の必要な箇所の剛性を部分的に向上させることもできる。

また、縫製糸が、相隣るシート材本体および繊維シートを貫通しているので、樹脂成形体を成形したときに、シート材本体および繊維シート内に縫製糸が固着され、樹脂成形体の剛性をさらに向上させることができる。

上記第３の発明によれば、繊維シートを構成する繊維が互いに同じ方向に配向されているため、各繊維が延びる方向の樹脂成形体の曲げ剛性および引張り剛性を向上させることができる。

また、繊維の配向方向によって、樹脂成形体の曲げ剛性および引張り剛性の高い方向が設定できる。このため、樹脂成形体の使用用途、使用箇所等に合わせて、曲げ剛性および引張り剛性の高い方向に樹脂成形体を配置することができる。

上記第４の発明によれば、繊維シートを構成する繊維がテキスタイル状に、すなわち、組物、編物または織物の形態で構成されている。このため、繊維シートをシート材本体に縫製する際、繊維シートが移動せず、縫製作業が容易である。

上記第５の発明によれば、縫製糸が、シート材本体の表裏面側で折り返されるように連続している。このため、樹脂成形体を成形したときに、連続した縫製糸が樹脂成形体に固着するので、樹脂成形体の剛性をさらに向上させることができる。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。
《発明の実施形態１》
（樹脂シート材の構成）
図１は、本発明の実施形態１に係る樹脂シート材１を示し、この樹脂シート材１は、後述する成形型により加圧されて樹脂成形体に成形されるものである。

樹脂シート材１は、矩形状のシート材本体３と、このシート材本体３の両側面に配置される繊維シート５，５とを備えている。

シート材本体３は、例えば、不飽和ポリエステル（ＵＰ）、フェノール樹脂（ＰＦ）、エポキシ樹脂（ＥＰ）等の熱硬化性樹脂または、ポリプロピレン樹脂（ＰＰ）、ポリアミド樹脂（ＰＡ）等の熱可塑性樹脂よりなる。これらの樹脂に、カーボンファイバーやガラスファイバー等の強化繊維が混合されたものであってもよい。

繊維シート５は、化学繊維や天然繊維等の複数の繊維７により構成されており、これらの繊維７が、シート材本体３の一側面及び他側面側の各々において同じ方向に配向され、繊維７同士が当接または近接してシート状になっている。繊維７の配向方向は、シート材本体３の一側面側と他側面側とにおいて、互いに直交する向きとなっている。具体的には、シート材本体３の一側面（図１において上側の面）に配置されている繊維シート５の繊維７は、シート材本体３の長手方向に沿って、一方、シート材本体３の他側面（図１において下側の面）に配置されている繊維シート５の繊維７は、シート材本体３の幅方向に沿ってそれぞれ配向されている。

繊維シート５は、シート材本体３に工業用ミシン等により縫製糸９によって縫い止められている。この縫製糸９は、シート材本体３を貫通し、シート材本体３の表裏面側で折り返されるように連続している。

具体的には、縫製糸９は、例えば、シート材本体３を貫通して、その一側面側の繊維シート５の繊維７の周りに沿って折り返された後、シート材本体３を貫通してその他側面側に延び、その他側面側の繊維シート５の繊維７の周りに沿って折り返されるようにシート材本体３の幅方向に沿って連続し、繊維シート５，５をシート材本体３一側面（表面）および他側面（裏面）に縫い止めている。繊維シート５，５とシート材本体３とは、シート材本体３の長手方向に間隔をあけて、複数箇所で縫製糸９によって縫い止められている。縫製糸９は、綿、絹、ナイロン等の一般的な材料からなる。

（樹脂成形体の成形）
次に、本発明の実施形態１に係る上記樹脂シート材１により、図２に示すように、樹脂成形体１１としての自動車のバンパービーム１３を成形する方法について説明する。

図３に、樹脂シート材１を加圧して樹脂成形体１１を成形する成形型２１の断面を示す。成形型２１は、下側の固定型２３と、この固定型２３に対向配置された上側の可動型２５とを備えている。

まず、図３（ａ）に示すように、固定型２３の成形面２３ａ上に、上記樹脂シート材１を載置する。この場合、樹脂シート材１は、その一側面（図１の上側）が固定型２３の上側に向くように載置する場合と、これとは逆に、上記一側面が固定型２３の下側（固定型２３の成形面２３ａ側）に向くように載置する場合との２つの載置方法がある。

次に、図３（ｂ）に示すように、可動型２５を下降させ、成形型２１を型閉じして樹脂シート材１を加圧する。ここで、シート材本体３が熱硬化性樹脂からなっている場合は、この熱硬化性樹脂の温度は、該熱硬化性樹脂が軟化状態でかつ硬化反応が促進しにくい１５℃〜２０℃となるようにし、成形型２１の型温を１１０℃〜１５０℃とする。シート材本体３が熱可塑性樹脂からなっている場合は、成形型２１の型温を２２０℃〜３００℃とする。

樹脂シート材１は、固定型２３および可動型２５により押圧されて、これらの型２３，２５からの加熱により軟化し、樹脂成形体１１が成形される。この樹脂成形体１１の成形とともに、シート材本体３の両側面に繊維シート５，５がインサートされ、シート材本体３を貫通している縫製糸９はシート材本体３内で固着される。

樹脂シート材１が固化した後、可動型２４を上昇させ、成形型２１を型開きする。

このようにして一対の樹脂成形体１１を成形する。この一対の樹脂成形体１１は、その幅方向の両端に、長手方向に沿って延びるフランジ部１１ａ，１１ａが形成され、図２に示すように、両樹脂成形体１１，１１同士を両者間に中空部１５が形成されるように、各々のフランジ部１１ａ，１１ａにて接合させる。

ここで、シート材本体３が熱硬化性樹脂によりなる場合は、上記各フランジ部１１ａ，１１ａの結合は、接着剤による接合か、ビス等による機械的接合により行う。一方、シート材本体３が熱可塑性樹脂によりなる場合は、上記接着剤による接合、機械的接合に加えて、振動または熱溶着によっても行うことができる。

このように、一対の樹脂成形体１１を接合させて、バンパービーム１３を形成する。ここで、バンパービーム１３が、図２の上側が車両の前側となるように使用される場合、前側の樹脂成形体１１の表面側（図２の上側）は、繊維シート５の繊維７が該樹脂成形体１１の幅方向に配向され、裏面側（中空部１５側）は、繊維７が該樹脂成形体１１の長手方向（車幅方向）に配向されている。一方、後側の樹脂成形体１１の表面側（図２の下側）は、繊維シート５の繊維７が長手方向に配向され、裏面側（中空部１５側）は、繊維７が幅方向に配向されている。

（実施形態１の効果）
上記樹脂シート材１は、シート材本体３の両側面に配置された繊維シート５，５を縫製糸９によってシート材本体３に縫い止めているので、上記成形型２１に樹脂シート材１を配置する際に、シート材本体３と繊維シート５，５とを位置ずれすることなく一緒に配置することができる。このため、互いに縫い止められているシート材本体３と繊維シート５，５とをそのまま成形型２１に配置すればよいこととなり、その配置作業が極めて簡単で、その工数増大を招来することがないので、量産性を向上することができる。

また、縫製糸９はシート材本体３を貫通しているので、樹脂成形体１１を成形したとき、シート材本体３内に縫製糸９が固着する。このため、繊維シート５によって樹脂成形体１１の剛性が向上することに加え、このシート材本体３内に固着する縫製糸９によって、樹脂成形体１１の剛性をさらに向上させることができる。

また、繊維シート５を構成する繊維７が互いに同じ方向に配向されている。そして、繊維７の配向方向は、シート材本体３の一側面側と他側面側とにおいて、互いに直交する向きとなっている。このため、シート材本体３の長手方向と幅方向との両方向における樹脂成形体１１の曲げ剛性を向上させることができる。すなわち、バンパービーム１３に、その上面（図２の上側が自動車の前方）に衝突荷重が加わると、バンパービーム１３は長手方向に撓もうとするが、樹脂成形体１１には、同方向に繊維７が配向された繊維シート５がインサートされているため、これにより曲げ剛性が向上して、上記衝突荷重によるバンパービーム１３の破損を防止することができる。

また、上記衝突荷重によって、バンパービーム１３の樹脂成形体１１が中空部１５側に加圧されて撓もうとするが、該樹脂成形体１１には、幅方向に繊維７が配向された繊維シート５がインサートされているため、これにより曲げ剛性が向上して、上記衝突荷重によるバンパービーム１３の破損を防止することができる。

また、バンパービーム１３は、上記のように各々の樹脂成形体１１における自動車の後方側の面に、繊維７が長手方向に配向された繊維シート５がインサートされている。このため、バンパービーム１３の上面に衝突荷重が加わると、各樹脂成形体１１の撓んで凸となる側の面に、繊維７が長手方向にそれぞれ配向されているので、２つの樹脂成形体１１，１１でもって、より曲げ剛性が向上し、上記衝突荷重によるバンパービーム１３の破損をより防止することができる。

さらに、縫製糸９が、シート材本体３の表裏面側で折り返されるように連続している。このため、連続した縫製糸９が樹脂成形体１１に固着するので、樹脂成形体１１の剛性をさらに向上させることができる。
《発明の実施形態２》
次に、図４により、本発明の実施形態２に係る樹脂シート材１について、詳細に説明する。なお、図１〜３と同じ構成要素については同じ符号を付し、実施形態１と同じ部分については、その詳細な説明は省略する。

図４に示すように、実施形態２に係る樹脂シート材１は、２つのシート材本体３，３を備え、このシート材本体３，３間に繊維シート５が配置されている点で、実施形態１に係る樹脂シート材１と異なる。

繊維シート５は、シート材本体３の矩形の長手方向に沿って繊維７が配向されている。

縫製糸９は、シート材本体３，３間に繊維シート５が挟持された状態で、一方のシート材本体３、繊維シート５および他方のシート材本体３を貫通して、他方のシート材本体３で折り返された後、該他方のシート材本体３、繊維シート５および一方のシート材本体３を貫通して、一方のシート材本体３側で折り返されるように、シート材本体３の幅方向に沿って連続して、シート材本体３，３同士を縫い止めている。

その他の構成は、実施形態１と同じである。

この樹脂シート材１が加圧されて成形されるとき、繊維シート５は相隣る（一方および他方の）シート材本体３，３にインサートされる。

本実施形態２の樹脂シート材１によれば、実施形態１と同様の効果を奏することができることに加え、シート材本体３，３間に配置された繊維シート５が、相隣るシート材本体３，３にインサートされるので、樹脂成形体１１の内部に繊維シート５が含まれることとなり、樹脂成形体１１の剛性をさらに向上させることができる。

なお、上記実施形態２では、縫製糸９は、シート材本体３の表裏面側で折り返されるように連続しているが、例えば、図５に示すように、複数箇所を、単独の縫製糸９によって、相隣るシート材本体３，３を縫い止めるようにしてもよい。このとき、各箇所において、縫製糸９は、シート材本体３，３および繊維シート５を貫通し、シート材本体３の一側面側（図５の下側）で折り返された後、シート材本体３，３および繊維シート５を貫通して他側面側（図５の上側）に延び、この他側面側で両端が互いに結ばれ留められる。このように縫い止めることによっても、実施形態２と同様の作用効果を得ることができる。
《その他の実施形態》
なお、上述の実施形態は、本発明の例示であって、本発明はこの例に限定されるものではない。

例えば、以下のような構成としてもよい。

すなわち、上記各実施形態では、繊維シート５を構成する繊維７を互いに同じ方向に配列されたが、繊維７をテキスタイル状、すなわち、組物、編物または織物の形態に構成させてもよい。繊維７をテキスタイル状に構成することで、繊維シート５をシート材本体３，３に縫製する際、繊維シート５が移動せず縫製作業が容易である。

また、上記実施形態１では、シート材本体３の両側面に繊維シート５を配置したが、繊維シート５は、シート材本体３の一側面だけに配置してもよい。

また、上記実施形態１では、繊維７の配向方向を、シート材本体３の一側面側と他側面側とにおいて、互いに直交する向きとしたが、互いに同じ向きに配向してもよい。この場合、繊維７の延びる方向（配向方向）における樹脂成形体１１の曲げ剛性をさらに向上させることができる。

このように、繊維７の配向方向によって、樹脂成形体１１の曲げ剛性の高い方向が設定される。このため、樹脂成形体１１の使用用途、使用箇所等に合わせて、曲げ剛性の高い方向に樹脂成形体１１を配置することができる。

また、上記実施形態１では、繊維シート５は、シート材本体３の両側面に全体に亘って配置したが、必要に応じてシート材本体３の任意の箇所に、部分的に任意の形状でもって配置してもよい。成形される樹脂成形体１１の用途に合わせて、シート材本体３の任意の箇所に、繊維シート５を縫い止めてインサートすることで、樹脂成形体１１の必要な箇所の剛性を部分的に向上させることができる。

また、上記各実施形態では、バンパービーム１３の曲げ剛性を向上させるために、樹脂成形体１１によって、バンパービーム１３を成型したが、樹脂成形体１１は、このように曲げ剛性を向上させる樹脂成形体１１のみならず、繊維シート５の繊維７の配向を引張り方向に設定することによって、引張り剛性が向上した樹脂成形体１１を成形することができる。

また、上記実施形態２では、縫製糸９は各箇所において両端を互いに結んで留めたが、各端を玉結びのように結んで、シート材本体３から抜けないようにしてもよい。

また、上記各実施形態では、固定型２３と可動型２５とからなる成形型２１を用いた成形方法より樹脂成形体１１を成形したが、液圧成形による成形方法により成形してもよい。すなわち、中空部を有する膨張可能な中子の外周面全体に上記樹脂シート材１を巻き付けて成形型内に配置した状態で、この中子の内部に液体を加圧供給することにより、中子を膨張させて樹脂シート材１を成形型の成形面に押圧することによって、樹脂成形体１１を成形してもよい。

以上説明したように、本発明は、成形型により加圧されて樹脂成形体に成形される樹脂シート材について有用である。

本発明の実施形態１に係る樹脂シート材の斜視図である。 樹脂シート材によって成形されたバンパービームの斜視図である。 樹脂成形体を成形する成形型の断面図であり、（ａ）は、樹脂シート材が配置された状態を示し、（ｂ）は、樹脂成形体が成形された状態を示す。 本発明の実施形態２に係る樹脂シート材の斜視図である。 その他の実施形態に係る樹脂シート材の斜視図である。

符号の説明

１ 樹脂シート材
３ シート材本体
５ 繊維シート
７ 繊維
９ 縫製糸
１１ 樹脂成形体
２１ 成形型

Claims (5)

1. 成形型により加圧されて樹脂成形体に成形される樹脂シート材であって、
   シート材本体と、
   上記シート材本体の少なくとも一側面に配置されて、上記加圧成形の際に該一側面にインサートされる繊維シートと、
   上記シート材本体を貫通し、該シート材本体に上記繊維シートを縫い止める縫製糸とで構成されていることを特徴とする樹脂シート材。
2. 成形型により加圧されて樹脂成形体に成形される樹脂シート材であって、
   複数のシート材本体と、
   上記シート材本体間に配置されて、上記加圧成形の際に該各シート材本体にインサートされる繊維シートと、
   上記シート材本体間に上記繊維シートが挟持された状態で、該相隣るシート材本体および繊維シートを貫通し、該相隣るシート材本体を縫い止める縫製糸とで構成されていることを特徴とする樹脂シート材。
3. 請求項１または２の樹脂シート材において、
   上記繊維シートは、該繊維シートを構成する繊維が互いに同じ方向に配向されていることを特徴とする樹脂シート材。
4. 請求項１または２の樹脂シート材において、
   上記繊維シートは、該繊維シートを構成する繊維がテキスタイル状に構成されていることを特徴とする樹脂シート材。
5. 請求項１から４のいずれか１項に記載の樹脂シート材において、
   上記縫製糸が、上記シート材本体の表裏面側で折り返されるように連続していることを特徴とする樹脂シート材。

Images