JP2001328122A - 樹脂成形金型及びこれを用いた樹脂成形体の成形方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 盲空洞の開口径、形状及び容積を容易に制御
できる金型であって、軽量で剛性及び吸音特性を有し、
ヒケ及びソリ等がなく外観品質に優れ、複数の独立した
盲空洞を有する樹脂成形体を成形できる金型、及びこの
金型を用いた樹脂成形体の成形方法を提供すること。 【解決手段】 盲空洞を内包した樹脂成形体を成形する
金型であって、キャビティ４を規定する固定金型２と可
動金型１とを有し、キャビティ４の内壁部には凹凸が形
成され、固定金型２の表面形成壁部２ａには原料樹脂注
入口６及び圧力媒体注入部５が設けられ、可動金型１
は、裏面形成壁部１ａを有し、圧力媒体の注入方向とほ
ぼ同一方向へ変位できる樹脂成形金型である。キャビテ
ィ内の溶融樹脂が流動性を帯びている間に、圧力媒体を
注入し盲空洞を形成する樹脂成形方法である。少なくと
も２段階の工程で圧力媒体を注入する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、樹脂成形金型に係
り、更に詳細には、キャビティを構成する金型表面を粗
面化して充填原料樹脂と金型との密着性を高め、盲空洞
の形成を容易化する金型及びこれを用いた樹脂成形体の
成形方法に関する。本発明によって得られる樹脂成形体
は、高剛性且つ軽量であり、また吸音・遮音、外部エネ
ルギーの吸収及び断熱等の機能を有し、例えば自動車用
の外板材や内装材などに好適に用いられる。

【０００２】

【従来の技術】従来から、空洞を有し剛性が高く且つ軽
量な樹脂成形体の成形には、ハニカム状成形体と平板と
を積層する方法や補強リブを立設する方法などが用いら
れている。ところが、ハニカム状成形体と平板との積層
法では、ハニカム状成形体を作製する積層工程に多くの
時間を必要とし、また、積層した層同士が剥離し易く信
頼性に劣り、特に、得られる成形体の剛性を部分的に向
上することが困難であるという問題があった。また、補
強リブを立設する方法では、複雑な金型加工を必要と
し、また開口面を塞ぐ工程が必要である等の問題があっ
た。

【０００３】これらの問題に対し、原料樹脂が流動性を
帯びている加熱成形時に、圧力媒体を注入し一度に樹脂
成形体に空洞を形成する方法が提案されている。しか
し、この方法は、空洞の形状や容積を制御することによ
り成形体表面のヒケを防止すること又は補強を増すこと
を目的としているため、空洞位置は金型の形状により制
限されてしまい、任意の部位に独立した空洞を形成する
ことが困難であった。また、形成された空洞は、各空洞
が連通していたり、また独立した空洞を形成していても
リブ厚、形状、容積等を制御できないという問題もあっ
た。

【０００４】例えば、特公昭５７−１４９６８号公報で
は、射出成形金型のキャビティ容積に満たない溶融樹脂
を充填後、同じ口から加圧ガスを注入してキャビティ内
を満たし盲空洞体を形成する方法が提案されている。し
かし、圧力媒体注入口が樹脂射出口と同じため、形成さ
れる盲空洞体の大きさ、容積及び存在密度を容易に制御
できないという問題があった。

【０００５】また、特開平６−１３４８２８号公報で
は、リブ構造によるものとして、射出成形中に圧力媒体
を注入し盲空洞体を成形した製造方法が提案されている
が、単に盲空の形成を目的としたノズル構造であるた
め、樹脂の薄肉部に形状を制御して多数の独立盲空洞を
形成できず、また、圧力媒体注入部（ノズル）に逆止弁
を設けているため、ノズル形状が制約され所定の盲空洞
を成形体に形成できず、更に、ノズル先端に逆止弁を設
けているため、ノズル先端部が大きくなり単位面積当た
りに多数のノズルを設定できず、盲空洞体の配置密度を
変えることや軽量及び剛性を制御することが困難である
という問題があった。

【０００６】更に、特開平６−１５５５５６号公報で
は、特開平６−１３４８２８号公報に示されてる方法で
発生する問題の他、ノズル先端部に加熱装置を設けてい
る構造のため、ノズル先端部が大きくなり単位面積当た
りのノズル数が限定されるという問題があった。

【０００７】更にまた、特開平８−２７６４５２号公報
では、樹脂シリンダーノズルと圧力媒体注入ノズルとし
て同一ノズルを兼用する構造であるため、圧力媒体注入
ノズル形状を変え盲空洞形状を制御することができない
という問題があった。

【０００８】かかる従来の問題を解決し得る技術とし
て、本発明者らは、本願出願時に未公開の特願平１１−
１１９２５０号、特願平１１−１１６２５６号、特願平
１１−１９１０８８号及び特願平１１−２２４４２６号
において、内容積変化させ得る特定のキャビティを用
い、樹脂注入口とガス注入口とを別個独立に構成するこ
と、空洞受容層を設置することなどにより、空洞の形
状、配置、容積、個数及び開口部面積などを空洞毎に制
御でき、軽量化や剛性の制御が可能であり、しかもヒケ
やソリを発生し難い成形金型及び成形方法などを既に提
案している。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、本発明
者らが上記出願関連技術につき、更に検討を加えた結
果、以下のような改良の余地があることが判明した。即
ち、樹脂成形体を製造する際には、溶融原料樹脂の充填
後、圧力媒体の注入時などに、原料樹脂が金型と適度に
密着していないと、盲空洞の形成が困難になることを知
見した。

【００１０】本発明は、このような知見に鑑みてなされ
たものであり、その目的とするところは、盲空洞の開口
径、形状及び容積を容易に制御できる金型であって、軽
量で剛性及び吸音特性を有し、ヒケ及びソリ等がなく外
観品質に優れ、複数の独立した盲空洞を有する樹脂成形
体を成形できる金型、及びこの金型を用いた樹脂成形体
の成形方法を提供することにある。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本発明者らは、上記課題
を解決すべく鋭意研究を重ねた結果、キャビティ内壁部
の任意部分に凹凸を設けて粗面化し、金型と原料樹脂と
の密着性を制御することや、所要に応じて、金型温度を
制御したりすることにより、上記目的が達成できること
を見出し、本発明を完成するに至った。

【００１２】即ち、本発明の樹脂成形金型は、表面に開
口部を有し裏面方向に延在する複数個の独立した盲空洞
を内包した樹脂成形体を成形する金型であって、キャビ
ティを規定する固定金型と可動金型とを有し、このキャ
ビティの内壁部には凹凸が形成され、上記固定金型は、
上記樹脂成形体の表面を形成する壁部を有し、この表面
形成壁部には原料樹脂注入口及び圧力媒体注入部が設け
られ、上記可動金型は、上記表面形成壁部に対向した裏
面形成壁部を有し、上記圧力媒体注入部を介する圧力媒
体の注入方向とほぼ同一の方向へ変位可能であることを
特徴とする。

【００１３】また、本発明の樹脂成形金型の好適形態
は、上記凹凸が、少なくとも上記表面形成壁部における
圧力媒体注入部の周辺に設けられていることを特徴とす
る。

【００１４】更に、本発明の樹脂成形金型の他の好適形
態は、上記凹凸が、連続若しくは断続した条溝及び／又
は連続若しくは断続した突条であることを特徴とする。

【００１５】更にまた、本発明の樹脂成形金型の好適形
態は、上記固定金型に上記圧力媒体注入部を設置する挿
入孔が穿設され、この挿入孔の内壁のキャビティ側部分
に上記条溝及び／又は上記突条が設けられていることを
特徴とする。

【００１６】また、本発明の樹脂成形金型の他の好適形
態は、上記挿入孔の内壁が上記圧力媒体注入部の先端近
傍からキャビティ側にかけて、１０°以下の角度で拡開
していること、を特徴とする。

【００１７】更に、本発明の樹脂成形体の成形方法は、
上記樹脂成形金型を用いて上記樹脂成形体を成形するに
当たり、上記キャビティ内への溶融樹脂の充填中若しく
は充填後、又は上記可動金型の変位中若しくは変位後で
あって、上記溶融樹脂が流動性を帯びている間に、圧力
媒体を上記圧力媒体注入部から当該溶融樹脂内に注入
し、得られる樹脂成形体に開口部を有する盲空洞を形成
することを特徴とする。

【００１８】更にまた、本発明の樹脂成形体の成形方法
の好適形態は、上記固定金型の温度が上記可動金型の温
度以上に制御されることを特徴とする。

【００１９】

【作用】本発明の樹脂成形金型においては、固定金型の
キャビティ内壁部の任意部分に凹凸を設けた。よって、
アンカー効果の発現より表面形成壁部に原料樹脂が適度
な強さで密着し、樹脂成形体に形成する盲空洞の開口
径、形状及び容積を容易に制御できる。また、本発明の
樹脂成形体の成形方法の好適形態においては、成形の際
に固定金型の温度を可動金型の温度以上とした。よっ
て、原料樹脂の密着性を維持し容易に盲空洞を形成でき
る。更に、本発明の成形方法の好適形態においては、盲
空洞を形成するために注入する圧力媒体を２段階で注入
することとした。よって、盲空洞を所望の形状に整える
ことや外観品質を良好にすることができる。

【００２０】

【発明の実施の形態】以下、本発明の樹脂成形金型につ
いて、図面を参照して詳細に説明する。上述の如く、本
発明の樹脂成形金型は、盲空洞を内包した樹脂成形体を
成形する金型であって、固定金型と可動金型とが規定す
るキャビティ内壁部に凹凸を形成した金型である。

【００２１】本発明の樹脂成形金型の一例である成形金
型の側面断面図を図１及び図２に示す。なお、図１は原
料樹脂を注入する前の状態を示し、図２はキャビティ内
に原料樹脂を注入し、圧力媒体（ガスなど）を注入して
盲空洞を形成している状態を示している。

【００２２】図１及び図２において、この樹脂成形金型
は、固定金型２と、圧力媒体の注入方向とほぼ同一の方
向へ変位可能である可動金型１とを有し、固定金型２の
凸部を構成する表面形成壁部２ａには、可動金型１の凹
部と固定金型２の凸部で規定されるキャビティ４に原料
樹脂１２を注入する樹脂注入口６と、圧力媒体（加圧ガ
ス）をキャビティ４に注入する圧力媒体注入部の一例で
あるガス注入用ノズル５とがそれぞれ別個に設けられて
いる。また、ガス注入用ノズル５には、ガス室３を介し
て、ガスボンベ７、圧力調整バルブ８、制御弁９及び加
熱装置１０より構成される圧力媒体供給系が連結されて
おり、所定量の圧力媒体が所定圧でノズル５に供給され
得る。更に、樹脂注入口６は、固定金型２の中央を貫通
して、図示しない金型外部の原料樹脂供給系と連結して
いる。

【００２３】本発明の樹脂成形金型は、キャビティ内壁
部に凹凸が形成されて成るものであるが、適度な密着性
を確保できるのであればキャビティ内壁部の任意部分に
凹凸を形成でき、本例のように、少なくとも表面形成壁
部２ａに凹凸を形成することができる。また、かかる凹
凸は、少なくとも上記表面形成壁部２ａに設置されるガ
ス注入用ノズル５の周辺に形成することもできる。

【００２４】このように、キャビティ内壁（表面形成壁
部２ａ）を適度に粗面化することでアンカー効果が発現
し、原料樹脂の解離が防止され、盲空洞形成の際には原
料樹脂との密着性が増大し、盲空洞１１を確実に形成で
きる。

【００２５】ここで、「アンカー効果（投錨効果ともい
う）」とは、キャビティ内壁（表面形成壁部２ａ）の凹
凸部分（くぼみ）に原料樹脂の一部が入り込み、錨を打
ち込んだような状態になって密着強さが発現することを
いい、凹凸が多く密着面積が大きくなるほどアンカー効
果も増大する。

【００２６】また、上記凹凸として、表面形成壁部２ａ
（キャビティ内壁部）に条溝１５及び／又は突条１６を
形成することができ、かかる条溝１５及び／又は突条１
６は、連続させたり、断続させたり、任意に組み合わせ
るなどして凹凸とすることができる。例えば、表面形成
壁部２ａの全面に条溝１５及び／又は突条１６を形成す
ること（図５及び図６）、ノズル列ごとに条溝と突条と
を交互に形成すること（図７）ができる。本例の金型で
は、幅５〜２０μｍ、深さ（高さ）１０〜５０μｍ、長
さ５００〜１０００μｍ程度の条溝や突条を１０〜５０
本／ｃｍ^２程度形成することが望ましい。更に、条溝１
５や突条１６は、ノズル５の周辺のみに形成することも
できる（図８及び図９）。この場合には、特にノズルと
隣接するノズルとの距離の１／２以内まで条溝１５や突
条１６を形成することが望ましい。

【００２７】なお、条溝１５や突条１６を活用して樹脂
成形体を加飾することや触感を付与することもできる。
また、条溝１５や突条１６は、キャビティ内壁部の全体
に形成することも可能であり、この場合には原料樹脂を
金型により密着させて盲空洞を形成することができる。

【００２８】条溝１５や突条１６を形成するときは、表
面形成壁部２ａと原料樹脂１２との密着性が向上し易
く、盲空洞１１をより確実に形成できるので有効であ
る。即ち、ガスの注入圧でノズル５近傍の原料樹脂１２
が表面形成壁部２ａから解離して、圧力媒体が金型外に
漏れることや、盲空洞１１を形成しようとする所定位置
より外れて樹脂内に注入されることを防止できる。ま
た、凹凸として条溝１５や突条１６を形成しないとき
は、キャビティ拡大時に原料樹脂１２が表面形成壁部２
ａより解離し、ノズル５が原料樹脂内に挿入又は着接さ
れておらず、圧力媒体を注入しても固定金型２と原料樹
脂１２との間に漏れてしまい、原料樹脂内にガスを注入
できず盲空洞１１の形成ができないことがある。

【００２９】また、条溝１５及び／又は突条１６は、Ｊ
ＩＳ−Ｂ０６０１で定義する中心線平均粗さＲａが、
０．２５〜２００μｍであることが好ましい。中心線平
均粗さＲａが０．２５μｍ未満では、アンカー効果が発
現せずキャビティ拡大時に金型より原料樹脂が解離し圧
力媒体を注入することが困難となり易い。また、２００
μｍを超えるとアンカー効果が過剰に発現してしまい、
樹脂成形体を離型することが困難であったり、離型して
も樹脂の一部が金型に付着・残存し樹脂成形体の外観が
著しく損なわれることがある。なお、表面形成壁部２ａ
を所望の粗面とするには、条溝や突条を設けるととも
に、更に表面形成壁部２ａに研削、研磨及びエッチング
などを適宜施すことができる。

【００３０】更に、ガス注入用ノズル５は、ノズルの先
端部を表面形成壁部２ａに対して凹設することができ
る。言い換えれば、図３に示すように、ノズル先端を表
面形成壁部２ａに対し後退させて挿入し、金型孔（挿入
孔）を有するように設けることができる。このとき、か
かるノズル５は固定金型２よりも、また固定金型２は可
動金型１よりも、高い熱伝導率を有する素材で構成され
ることが望ましい。

【００３１】ノズル５を用いて樹脂成形体を成形する際
は、表面形成壁部に２ａに対面している原料樹脂１２の
表面（裏面）には、以下のような過程で盲空洞１１が容
易に形成される。まず、溶融原料樹脂１２が注入される
際には、キャビティ内は溶融温度付近まで加熱され、ガ
ス注入用ノズル５と固定金型２とがなす凹部内（ノズル
５の正面近傍）まで原料樹脂１２が充填される。このと
き、高熱伝導性であるノズル５は迅速に放熱するため、
いち早くノズル周辺の温度が下降し、ノズル５の正面近
傍に存在する原料樹脂１２の固化が優先的に発生する。
次いで、凹設されたノズル５の正面に発生した固化膜が
加圧ガスを受けて内部に押し出され、容易に盲空洞１１
が形成される。このとき、ノズル５の正面近傍にある原
料樹脂１２がアンカー効果により表面形成壁部２ａに密
着しているので、この原料樹脂１２は加圧ガスの導入路
としての役割を果たし、盲空洞１１の形成をより的確に
行い得る。

【００３２】一方、かかるノズル５を表面形成壁部２ａ
と面一に設置すると、形状、容積を制御した盲空洞１１
の形成が困難となり易い。ノズル５の正面に発生した固
化膜とまだ固化膜が薄い溶融樹脂１２との間を破り、制
御されない方向にガスが注入され、隣接する盲空洞１１
と連通するためである。また、ガス注入用ノズル５とし
ては、図３及び図４に示すようにガス通路１３、ガス噴
出口１４を有するノズルを例示できる。このノズル５の
ように、ガス通路１３がノズル先端で分岐しているとき
は、上述のように固化膜が発生するときでも的確に加圧
ガスを注入することができる。なお、ガス通路１３は、
ノズル先端の中央から加圧ガスを注入できる直線形状に
設けることもできる。

【００３３】更に、ガス注入用ノズル５には逆止弁を設
けていないが、ノズル５とこれを凹設している固定金型
２との間隙、加圧ガス噴出口１４及び加圧ガス通路１３
の内径を調整することでガスの逆流を防止できる。かか
る調整の際には原料樹脂種、樹脂成形体の形状及び成形
条件などを考慮し、適宜好適なノズルを選定することが
好ましい。更にまた、ガス注入用ノズル５のノズル径を
調整することで盲空洞１１の開口部径を制御できる。こ
の開口部径の制御は吸・遮音機能の発現などに大きく影
響し、得られる樹脂成形体の付加機能を高めることがで
きる。なお、ガス注入用ノズル５の設置間隔及び存在率
を部分的に偏らせ、盲空洞１１の開口部を原料樹脂（樹
脂成形体）１２の表面（裏面）に均一に分布させること
もできるし、樹脂成形体１２の裏面の一部について密に
分布させるなど、任意部分の剛性や軽量性に応じて不均
一に分布させることも可能である。

【００３４】また、ガス注入用ノズル５を固定金型２
（表面形成金型）に設けた挿入孔１７に穿設するとき
は、図１０又は図１１に示すように、挿入孔１７の内壁
のキャビティ側部分に、条溝１５や突条１６を設けるこ
とが好ましい。これより、盲空洞を形成する際（キャビ
ティの拡大時やガスの注入時など）に、原料樹脂がガス
注入用ノズル５の近傍に密着するため、ガスを注入して
もノズル５の近傍や表面形成壁部２ａから原料樹脂が解
離しにくく、盲空洞を円滑に形成することができる。一
方、挿入孔１７の内壁に条溝や突条を設けないと、盲空
洞の形成時に注入ガスにより原料樹脂がノズル５の近傍
や表面形成壁部２ａから解離してしまい、樹脂内部へガ
スが注入できないことがある。また、解離した原料樹脂
と固定金型２との間に圧力媒体が注入され、所望の盲空
洞が形成できないことがある。なお、原料樹脂の密着性
が高過ぎると樹脂成形体の離型が困難となることがある
ため、上記条溝や突条は、位置、大きさ及び深さ（高
さ）などを適宜調整して設置することがよい。

【００３５】更に、挿入孔１７の内壁と原料樹脂との密
着性には上述のアンカー効果が大きく寄与するため、か
かる条溝１５や突条１６は、上記表面形成壁部２ａと同
様に中心線平均粗さＲａが、０．２５〜２００μｍであ
ることが好ましく、特に１〜２０μｍであることがより
好ましい。このような中心線平均粗さＲａであれば原料
樹脂が適度に密着し易いので有効である。なお、中心線
平均粗さＲａが０．２５μｍ未満ではキャビティ拡大時
に原料樹脂が表面形成壁部２ａから容易に解離し、ガス
（圧力媒体）を原料樹脂内部に注入できず盲空洞の形成
ができないことがある。２００μｍを超えると盲空洞は
形成できるが、樹脂成形体の離型が困難となり、得られ
る樹脂成形体の開口部の破損や樹脂成形体自体の曲がり
などから外観品質が著しく低下することがある。また、
脱離工数が増加するので樹脂成形工程のサイクルタイム
が増し、生産性が低下することがある。

【００３６】更にまた、図１１に示すように、挿入孔１
７の内壁は、ガス注入用ノズル５の先端近傍からキャビ
ティ側にかけて１０°以下の角度で拡開していることが
好ましい。これより、挿入孔１７の内壁に密着している
樹脂が離型時に剥がれ易くなり、サイクルタイムを短縮
でき生産性が向上できる。また、離型が容易になるので
樹脂成形体の離型時の損傷を防止でき、外観品質を高め
ることができる。一方、１０°を超える角度で拡開する
ときは、キャビティ拡大時に原料樹脂が挿入孔１７の内
壁及び表面形成壁部２ａから解離し易くなり盲空洞が形
成できないことがある。なお、挿入孔１７の拡開部分
は、上記角度を満たしていればよく、円錐形、截頭円錐
形、角錐形、截頭角錐形及び球冠形などの形状とするこ
ともできる。また、挿入孔１７は、その内壁が拡開して
いない形状、即ち、上記拡開角度が０°である筒状でも
よい。更に、ガス注入用ノズル５の先端近傍からキャビ
ティ側へ狭窄化しているとき（上記拡開角度が０°未満
のとき）は、樹脂成形体の離型が困難となるので好まし
くない。

【００３７】次に、本発明の樹脂成形体の成形方法につ
き、一例である上記樹脂成形金型（図１及び図２）を用
いた成形方法により、詳細に説明する。

【００３８】まず、圧力媒体注入部５の圧力媒体通路１
４を原料樹脂１２の溶融温度付近まで加熱する。次い
で、キャビティ内に原料樹脂を充填中又は充填後、又は
可動金型１の変位中若しくは変位後であって、溶融樹脂
１２が流動性を帯びている間に、ガス室３から加熱され
ている圧力媒体を注入し、原料樹脂１２に盲空洞１１を
形成する。このとき、上記圧力媒体は、表面形成壁部２
ａから可動金型１の凹部立壁１ａの方向とほぼ同一方向
へ注入され、樹脂成形体１２の表面には、盲空洞１１の
開口部１１ａが形成されることになる。また、可動金型
１は圧力媒体注入中に注入方向に変位し、盲空洞１１の
形成を促進する。圧力媒体を注入し溶融原料樹脂１２に
所望の盲空洞１１を付与した後は、原料樹脂１２を固化
（冷却）し、成形金型から離型することにより樹脂成形
体１２が得られる。

【００３９】ここで、盲空洞１１とは、上記樹脂積層体
において、表面−裏面間が貫通していない空洞を意味す
る。また、盲空洞同士は接しておらず、それぞれが独立
した空間を形成している。盲空洞１１は、盲空洞開口部
１１ａが存在する表面（裏面）からこれに対向する裏面
（表面）の方向に延在・拡開しており、典型的には円
形、楕円球形、茄子形や裸電球型の孔形状を有する。

【００４０】また、上記樹脂成形体１２における盲空洞
１１以外の部分を構成する樹脂、即ち樹脂成形体を構成
する原料樹脂１２としては、加熱成形時に流動性を帯び
ている樹脂であればよく、熱可塑性樹脂及び熱硬化性樹
脂のいずれであっても用いることができる。特に加熱に
より樹脂の粘性を容易に調整でき、開口部を有する盲空
洞１１の形成時間の設定が容易な熱可塑性樹脂を用いる
ことが好ましい。

【００４１】熱可塑性樹脂を用いると盲空洞１１の形成
時間の設定も容易になるため、一般の射出成形、射出圧
縮成形、圧縮成形、押出成形及びスタンピング成形など
で通常使用される熱可塑性樹脂が使用でき、具体的に
は、ポリエチレンやポリプロピレンなどのポリオレフィ
ン樹脂、アクリロニトリルなどのアクリル系樹脂、ＡＢ
Ｓやポリスチレンなどのポリスチレン系樹脂、ポリアミ
ド樹脂、ポリカーボネート、ＰＢＴ及びＰＥＴなどの飽
和ポリエステル樹脂、ポリアセタール、ポリエーテルス
ルフォン、ポリフェニレンオキシド、ポリフェニレンサ
ルファイド、ポリエーテルイミド、芳香族ポリエステ
ル、フッ素系樹脂及びビニル樹脂、又はこれらを一構成
成分とするポリマーアロイなどが挙げられる。

【００４２】一方、熱硬化性樹脂を用いる場合は、触媒
種、触媒量及び加熱温度などを選定することにより、硬
化時間を調整できる。なお、これら熱可塑性樹脂及び熱
硬化性樹脂には、タルク、ガラスビーズ、酸化ケイ素、
着色顔料、金属粉末、炭酸カルシウム、ガラス繊維、ポ
リアミド繊維、炭素繊維、光安定剤、滑材、帯電防止
剤、酸化防止剤等の充填剤及び繊維強化剤などの各種添
加剤を適宜加えることもできる。

【００４３】また、樹脂成形体の成形時には固定金型２
の温度を可動金型１の温度以上に制御することができ、
この場合には原料樹脂１２の流動性を保持できる。例え
ば、固定金型２として可動金型１よりも高い熱伝導率を
有する材料で構成されたものを用いることができる。こ
の結果、キャビティ内に注入された溶融原料樹脂１２の
冷却・固化が遅延され、金型と原料樹脂との密着性を高
めることができる。また、可動金型１がガス注入方向へ
変位するときに、原料樹脂１２の裏面全体に固化膜が発
生しにくくなるため、表面形成壁部２ａ（固定金型２）
における原料樹脂１２の離脱が防止され、盲空洞１１の
形成が円滑に行われ易い。なお、固定金型２の温度は、
可動金型１に対して１０〜５０℃高いことが望ましい。

【００４４】更に、樹脂成形体の成形は、ガス注入用ノ
ズル５やガス経路１３の径、ガス注入用ノズル５の凹設
深さ、ガス室３及びガス注入用ノズル５の先端形状など
が適宜変更・組合せ可能な射出成形機などを用いる射出
成形法や、圧縮成形機などを用いる射出圧縮成形法等に
よることが望ましい。盲空洞１１の形状や容積を制御し
易くなるからである。また、樹脂成形体の大きさ、重
量、剛性及び盲空洞容積などに応じて、可動金型１の変
位前後のキャビティ容積を設定することができる。

【００４５】更にまた、加圧ガスは、加熱装置１０を経
由し、制御弁９で注入時期及び圧力が制御され、固定金
型２に設けたガス室３（圧力媒体室）を介して、所望の
圧力及び容量で注入されることが望ましい。また、加圧
ガスは樹脂成形体１２の成形条件や原料樹脂種などによ
り異なるが、常温大気圧下で気体状態を示すものが好ま
しく、不燃性である空気、炭酸ガス、窒素又はアルゴン
などを使用できる。特に、供給が容易で廉価な空気、炭
酸ガス又は窒素を用いることが望ましい。

【００４６】また、注入するガスの圧力は、成形時の樹
脂温度、金型温度及びキャビティ拡大タイミングなどに
より異なるが、０．０５〜２０ＭＰａとすることが望ま
しい。０．０５ＭＰａ未満では、盲空洞の形成が困難と
なり易く、２０ＭＰａを超えると加圧ガスの制御が困難
となり、隣接する盲空洞同士が連結して独立した盲空洞
の形成が困難となり易い。

【００４７】更に、盲空洞形成のための加圧ガスの注入
は、注入圧を変化させた少なくとも２段階の工程で行う
ことが好ましい。例えば、２段階で加圧ガスを注入する
場合には、まず１段目の加圧ガスをキャビティ拡大前で
あって、原料樹脂１２の充填中／充填後に、原料樹脂１
２に注入して、盲空洞１１を形成できる空間、即ち盲空
洞の大枠を確保し、その後、２段目の加圧ガスをキャビ
ティ拡大後／拡大中に、必要に応じてガス圧を変えて上
記空間に注入することができる。この場合は、盲空洞の
形状が整え易く、更には樹脂成形体の表面を整えて外観
品質を向上させることができるので有効である。

【００４８】更にまた、変化させるガス注入圧は、原料
樹脂種、盲空洞の容積及び形状などに応じ、好適な圧力
に設定することが望ましく、１段目を低くし２段目を高
くすること、又はこの逆に設定できる。具体的には、盲
空洞の容積を大きくしたいときは、１段目を高圧にして
盲空洞の大枠を形成し、２段目を低圧にして盲空洞の形
状を整えることができる。一方、外観品質が高く容積の
小さい盲空洞を得ようとするときは、１段目を低圧に
し、２段目を高圧にして金型面への押圧を高め、樹脂成
形体の表面外観品質を良好にすることができる。なお、
上記１段目と２段目で注入するガスの種類は異なるもの
であってもよいし同じものを用いてもよい。また、例示
した注入方法（２段階の注入方法）に限られず、更に多
くの段階を経て注入する場合であっても同様の効果が得
られることは言うまでもない。

【００４９】

【実施例】以下、本発明を図面を参照して実施例及び比
較例により更に詳細に説明するが、本発明はこれらの実
施例に限定されるものではない。

【００５０】（１）樹脂成形金型 型締め圧力１１０ｔの射出成形機に以下に示す樹脂成形
金型をセットした。図１に示す構造を有する金型で、キ
ャビティ内容積は、１００×１００×３（可変前）〜１
０（可変後）ｍｍに変位できるようにした。ポリプロピ
レン樹脂（（株）チッソ：ＸＫ４１５７Ｖ）を樹脂温度
１９０℃で射出成形し、８ｍｍ厚さの樹脂成形体を成形
できる金型とした。射出成形前及び盲空洞形成後の概要
を図１及び図２に示す。加圧ガス注入用ノズル５はφ６
ｍｍとし、ノズル側面に噴出口を２つ有するものを９本
格子状に等間隔で配置した。また、ノズル先端は、表面
形成壁部２ａより１ｍｍ後退した位置に配置した。ノズ
ル先端部は平坦状のものを各々用いた。圧力媒体はエア
（加熱圧縮空気）を使用し、加熱装置で１２０℃に加熱
し注入した。表面形成壁部及び裏面形成壁部の表面に
は、全面又はノズル周辺に条溝及び／又は突条を形成し
た。なお、圧力媒体（加圧ガス）注入圧、及び固定金型
と可動金型の凹凸種、凹凸の配置、金型面の粗度及び金
型温度を表１及び表２に示す。

【００５１】（２）樹脂成形体の成形 上述の樹脂成形金型を用いて、以下の実施例及び比較例
に示す樹脂成形体を成形した。

【００５２】（実施例１）キャビティ内に樹脂を９８％
充填後、キャビティ内厚さを拡大するとともにエア（圧
力媒体）を注入し、拡大後のキャビティを８ｍｍとして
成形し、冷却後、取り出し、樹脂成形体を成形した。こ
のとき固定金型の表面形成壁部には、中心線平均粗さＲ
ａが１５μｍの条溝を全面に設け、可動金型の裏面形成
壁部には、０．４μｍの条溝を設けた。また、エアは２
段階に分けて注入した。なお、成形の際のエアの注入
圧、表面形成金型及び裏面形成金型の凹凸種、凹凸の配
置、金型面の粗度及び金型温度と、この樹脂成形体の評
価結果を表１に示す。

【００５３】（実施例２）表面形成壁部及び裏面形成壁
部の凹凸種、配置位置を変えた以外は、実施例１と同様
の操作を繰り返して、樹脂成形体を成形した。なお、成
形の際のエアの注入圧、表面形成金型及び裏面形成金型
の凹凸種、凹凸の配置、金型面の粗度及び金型温度と、
この樹脂成形体の評価結果を表１に示す。

【００５４】（実施例３及び実施例４）表面形成壁部の
凹凸種、配置位置を変えた以外は、実施例１と同様の操
作を繰り返して、樹脂成形体を成形した。なお、成形の
際のエアの注入圧、表面形成金型及び裏面形成金型の凹
凸種、凹凸の配置、金型面の粗度及び金型温度と、この
樹脂成形体の評価結果を表１に示す。

【００５５】（実施例５及び実施例６）表面形成壁部の
粗度Ｒａを変えた以外は、実施例１と同様の操作を繰り
返して、樹脂成形体を成形した。なお、成形の際のエア
の注入圧、表面形成金型及び裏面形成金型の凹凸種、凹
凸の配置、金型面の粗度及び金型温度と、この樹脂成形
体の評価結果を表１に示す。

【００５６】（実施例７）固定金型の温度を変えた以外
は、実施例１と同様の操作を繰り返して、樹脂成形体を
成形した。なお、成形の際のエアの注入圧、表面形成金
型及び裏面形成金型の凹凸種、凹凸の配置、金型面の粗
度及び金型温度と、この樹脂成形体の評価結果を表１に
示す。

【００５７】（実施例８〜１０）２段階で注入するエア
の圧力を変えた以外は、実施例１と同様の操作を繰り返
して、樹脂成形体を成形した。なお、成形の際のエアの
注入圧、表面形成金型及び裏面形成金型の凹凸種、凹凸
の配置、金型面の粗度及び金型温度と、この樹脂成形体
の評価結果を表１に示す。

【００５８】（実施例１１）図１１に示すように、圧力
媒体注入部の挿入孔内壁を圧力媒体注入の先端部近傍よ
りキャビティ側へ２°の勾配で拡開させた以外は、実施
例１と同様の操作を繰り返して、樹脂成形体を成形し
た。なお、成形の際のエアの注入圧、表面形成金型及び
裏面形成金型の凹凸種、凹凸の配置、金型面の粗度及び
金型温度と、この樹脂成形体の評価結果を表１に示す。

【００５９】（実施例１２）圧力媒体注入部の挿入孔内
壁を圧力媒体注入の先端部近傍よりキャビティ側へ１０
°の勾配で拡開させた以外は、実施例１と同様の操作を
繰り返して、樹脂成形体を成形した。なお、成形の際の
エアの注入圧、表面形成金型及び裏面形成金型の凹凸
種、凹凸の配置、金型面の粗度及び金型温度と、この樹
脂成形体の評価結果を表１に示す。

【００６０】（実施例１３）圧力媒体注入部の挿入孔内
壁を圧力媒体注入の先端部近傍よりキャビティ側へ２°
の勾配で拡開させ、内壁部の表面粗度を０．２５μｍと
した以外は、実施例１と同様の操作を繰り返して、樹脂
成形体を成形した。なお、成形の際のエアの注入圧、表
面形成金型及び裏面形成金型の凹凸種、凹凸の配置、金
型面の粗度及び金型温度と、この樹脂成形体の評価結果
を表１に示す。

【００６１】（実施例１４）圧力媒体注入部の挿入孔内
壁を圧力媒体注入の先端部近傍よりキャビティ側へ２°
の勾配で拡開させ、内壁部の表面粗度を１８０μｍとし
た以外は、実施例１と同様の操作を繰り返して、樹脂成
形体を成形した。なお、成形の際のエアの注入圧、表面
形成金型及び裏面形成金型の凹凸種、凹凸の配置、金型
面の粗度及び金型温度と、この樹脂成形体の評価結果を
表１に示す。

【００６２】（比較例１）表面形成壁部及び裏面形成壁
部に凹凸を設けず、粗度を変えた以外は、実施例１と同
様の操作を繰り返して、樹脂成形体を成形した。なお、
成形の際のエアの注入圧、表面形成金型及び裏面形成金
型の凹凸種、凹凸の配置、金型面の粗度及び金型温度
と、この樹脂成形体の評価結果を表２に示す。

【００６３】（比較例２）表面形成壁部に凹凸を設け
ず、粗度を変えた以外は、実施例１と同様の操作を繰り
返して、樹脂成形体を成形した。なお、成形の際のエア
の注入圧、表面形成金型及び裏面形成金型の凹凸種、凹
凸の配置、金型面の粗度及び金型温度と、この樹脂成形
体の評価結果を表２に示す。

【００６４】（比較例３）表面形成壁部の粗度を変えた
以外は、実施例１と同様の操作を繰り返して、樹脂成形
体を成形した。なお、成形の際のエアの注入圧、表面形
成金型及び裏面形成金型の凹凸種、凹凸の配置、金型面
の粗度及び金型温度と、この樹脂成形体の評価結果を表
２に示す。

【００６５】（比較例４）固定金型の温度を変えた以外
は、実施例１と同様の操作を繰り返して、樹脂成形体を
成形した。なお、成形の際のエアの注入圧、表面形成金
型及び裏面形成金型の凹凸種、凹凸の配置、金型面の粗
度及び金型温度と、この樹脂成形体の評価結果を表２に
示す。

【００６６】（比較例５及び６）２段階で注入するエア
の圧力を変えた以外は、実施例１と同様の操作を繰り返
して、樹脂成形体を成形した。なお、成形の際のエアの
注入圧、表面形成金型及び裏面形成金型の凹凸種、凹凸
の配置、金型面の粗度及び金型温度と、この樹脂成形体
の評価結果を表２に示す。

【００６７】（比較例７）圧力媒体注入部の挿入孔内壁
部の表面粗度を３００μｍとした以外は、実施例１と同
様の操作を繰り返して、樹脂成形体を成形した。なお、
成形の際のエアの注入圧、表面形成金型及び裏面形成金
型の凹凸種、凹凸の配置、金型面の粗度及び金型温度
と、この樹脂成形体の評価結果を表２に示す。

【００６８】（比較例８）圧力媒体注入部の挿入孔内壁
部の表面粗度を０．０６μｍとした以外は、実施例１と
同様の操作を繰り返して、樹脂成形体を成形した。な
お、成形の際のエアの注入圧、表面形成金型及び裏面形
成金型の凹凸種、凹凸の配置、金型面の粗度及び金型温
度と、この樹脂成形体の評価結果を表２に示す。

【００６９】（比較例９）圧力媒体注入部の挿入孔内壁
を圧力媒体注入の先端部近傍よりキャビティ側へ−５°
の勾配で狭窄化させた以外は、実施例１と同様の操作を
繰り返して、樹脂成形体を成形した。なお、成形の際の
エアの注入圧、表面形成金型及び裏面形成金型の凹凸
種、凹凸の配置、金型面の粗度及び金型温度と、この樹
脂成形体の評価結果を表２に示す。

【００７０】（比較例１０）圧力媒体注入部の挿入孔内
壁を圧力媒体注入の先端部近傍よりキャビティ側へ２０
°の勾配で拡開させた以外は、実施例１と同様の操作を
繰り返して、樹脂成形体を成形した。なお、成形の際の
エアの注入圧、表面形成金型及び裏面形成金型の凹凸
種、凹凸の配置、金型面の粗度及び金型温度と、この樹
脂成形体の評価結果を表２に示す。

【００７１】（３）評価方法 実施例１〜１４及び比較例１〜１０で成形した樹脂成形
体について、以下の〜について評価した。

【００７２】盲空洞形成数 樹脂成形体の外観を目視にて観察し、形成されている盲
空洞数を評価した。 ヒケの有無 樹脂成形体の表面外観を目視で観察し、ヒケの有無を評
価した。 離型性 樹脂成形体を樹脂成形金型から取り出す際（離型時）の
脱着の容易性を評価した。 表面外観 樹脂成形体の表面を目視にて観察し、離型後の表面欠け
の有無を評価した。

【００７３】

【表１】

【００７４】

【表２】

【００７５】表１に示すように、本発明の範囲内である
樹脂成形金型及び成形方法で得られた樹脂成形体（実施
例１〜１４）は、所望の盲空洞数を有し、ヒケ・ソリも
無く、離型性及び表面外観も良好であることが明らかで
ある。一方、表２に示すように、本発明の範囲外の樹脂
成形金型及び成形方法で得られた樹脂成形体（比較例１
〜１０）は、比較例１及び２ではキャビティ内壁（表面
形成壁部、裏面形成壁部）に凹凸が設けられていないた
めヒケ・ソリが発生し易いことがわかる。また、比較例
３では表面形成壁部の粗度が大きいため盲空洞は形成で
きるが離型性及び表面外観が悪くなり易いことがわか
る。更に、比較例４では固定金型の温度が低いためヒケ
・ソリが発生し易いことがわかる。更にまた、比較例５
及び６では圧力媒体の注入圧が過小又は過大であったた
め盲空洞が形成できなかったりヒケ・ソリが発生し易い
ことがわかる。また、比較例７及び８では挿入孔内壁の
粗度が大き過ぎたり小さ過ぎたりするため、離型性や表
面外観が悪化し易いことがわかる。更に、比較例９及び
１０では挿入孔の内壁勾配が大き過ぎたり小さ過ぎたり
するため、離型性や表面外観が悪化し易いことがわか
る。

【００７６】以上、本発明を好適実施例及び比較例によ
り詳細に説明したが、本発明はこれら実施例に限定され
るものではなく、本発明の要旨の範囲内において種々の
変形が可能である。例えば、樹脂成形体において盲空洞
の開口部は表面のみならず、裏面や表裏面の双方に設け
ることが可能である。また、固定金型と可動金型につい
ては固定側と可動側とを置換することが可能であり、更
には双方を変位させることも可能である。

【００７７】

【発明の効果】以上説明してきたように、本発明によれ
ば、キャビティ内壁部の任意部分に凹凸を設けて粗面化
し、金型と原料樹脂との密着性を制御することや、所要
に応じて、金型温度を制御したりすることとしたため、
盲空洞の開口径、形状及び容積を容易に制御できる金型
であって、軽量で剛性及び吸音特性を有し、ヒケ及びソ
リ等がなく外観品質に優れ、複数の独立した盲空洞を有
する樹脂成形体を成形できる金型、及びこの金型を用い
た樹脂成形体の成形方法を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の樹脂成形金型の一例（樹脂注入前）を
示す側面断面図である。

【図２】本発明の樹脂成形金型の一例（樹脂注入後）を
示す側面断面図である。

【図３】条溝を設けた表面形成壁部及び圧力媒体注入部
の一例を示す側面断面図である。

【図４】突条を設けた表面形成壁部及び圧力媒体注入部
の一例を示す側面断面図である。

【図５】条溝を全体に設けた表面形成壁部を示す正面図
である。

【図６】突条を全体に設けた表面形成壁部を示す正面図
である。

【図７】条溝及び突条を交互に配列した表面形成壁部の
一例を示す正面図である。

【図８】条溝を圧力媒体注入部の周辺に設けた表面形成
壁部を示す正面図である。

【図９】突条を圧力媒体注入部の周辺に設けた表面形成
壁部を示す正面図である。

【図１０】条溝又は突条を表面形成壁部及び圧力媒体注
入部の近傍に設けた固定金型の一例を示す側面断面図で
ある。

【図１１】条溝又は突条を表面形成壁部及び圧力媒体注
入部の近傍に設けた固定金型の一例を示す側面断面図で
ある。

【符号の説明】

１ 可動金型（裏面形成金型） １ａ 裏面形成壁部 ２ 固定金型（表面形成金型） ２ａ 表面形成壁部 ３ ガス室（圧力媒体室） ４ キャビティ ５ 圧力媒体注入部（加圧ガス注入用ノズル） ６ 樹脂注入口 ７ ガスボンベ（圧力媒体） ８ 圧力調整バルブ ９ 制御弁 １０ 加熱装置 １１ 盲空洞 １１ａ 盲空洞開口部 １２ 樹脂成形体（原料樹脂） １３ ガス経路（圧力媒体通路） １４ ガス噴出口 １５ 条溝部 １６ 突条部 １７ 挿入孔

フロントページの続き (72)発明者 半田 浩一 神奈川県横浜市神奈川区宝町２番地 日産 自動車株式会社内 (72)発明者 上杉 憲治 神奈川県横浜市神奈川区宝町２番地 日産 自動車株式会社内 (72)発明者 鈴木 正明 神奈川県横浜市神奈川区宝町２番地 日産 自動車株式会社内 Ｆターム(参考） 4F202 AF01 AG05 AG07 AR02 AR06 CA11 CB01 CK11 CK42 CN01 4F206 AF01 AG05 AG07 AR02 AR06 JA05 JL02 JN27 JQ07 JQ81

Claims (13)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 表面に開口部を有し裏面方向に延在する
   複数個の独立した盲空洞を内包した樹脂成形体を成形す
   る金型であって、 キャビティを規定する固定金型と可動金型とを有し、こ
   のキャビティの内壁部には凹凸が形成され、 上記固定金型は、上記樹脂成形体の表面を形成する壁部
   を有し、この表面形成壁部には原料樹脂注入口及び圧力
   媒体注入部が設けられ、 上記可動金型は、上記表面形成壁部に対向した裏面形成
   壁部を有し、上記圧力媒体注入部を介する圧力媒体の注
   入方向とほぼ同一の方向へ変位可能であることを特徴と
   する樹脂成形金型。
2. 【請求項２】 上記凹凸が、少なくとも上記表面形成壁
   部に設けられていることを特徴とする請求項１記載の樹
   脂成形金型。
3. 【請求項３】 上記凹凸が、少なくとも上記表面形成壁
   部における圧力媒体注入部の周辺に設けられていること
   を特徴とする請求項１又は２記載の樹脂成形金型。
4. 【請求項４】 上記凹凸が、連続若しくは断続した条溝
   及び／又は連続若しくは断続した突条であることを特徴
   とする請求項１〜３のいずれか１つの項に記載の樹脂成
   形金型。
5. 【請求項５】 上記条溝及び／又は上記突条の中心線平
   均粗さＲａが０．２５〜２００μｍであることを特徴と
   する請求項４記載の樹脂成形金型。
6. 【請求項６】 上記圧力媒体注入部の先端部が、上記表
   面形成壁部に対して凹設されていることを特徴とする請
   求項１〜５のいずれか１つの項に記載の樹脂成形金型。
7. 【請求項７】 上記固定金型に上記圧力媒体注入部を設
   置する挿入孔が穿設され、この挿入孔の内壁のキャビテ
   ィ側部分に上記条溝及び／又は上記突条が設けられてい
   ることを特徴とする請求項４〜６のいずれか１つの項に
   記載の樹脂成形金型。
8. 【請求項８】 上記挿入孔の内壁に設ける条溝及び／又
   は突条の中心線平均粗さＲａが、１〜２０μｍであるこ
   とを特徴とする請求項７記載の樹脂成形金型。
9. 【請求項９】 上記挿入孔の内壁が上記圧力媒体注入部
   の先端近傍からキャビティ側にかけて、１０°以下の角
   度で拡開していること、を特徴とする請求項７〜９のい
   ずれか１つの項に記載の樹脂成形金型。
10. 【請求項１０】 請求項１〜９のいずれか１つの項に記
    載の樹脂成形金型を用いて上記樹脂成形体を成形するに
    当たり、上記キャビティ内への溶融樹脂の充填中若しく
    は充填後、又は上記可動金型の変位中若しくは変位後で
    あって、上記溶融樹脂が流動性を帯びている間に、圧力
    媒体を上記圧力媒体注入部から当該溶融樹脂内に注入
    し、得られる樹脂成形体に開口部を有する盲空洞を形成
    することを特徴とする樹脂成形体の成形方法。
11. 【請求項１１】 上記固定金型の温度が上記可動金型の
    温度以上に制御されることを特徴とする請求項１０記載
    の樹脂成形体の成形方法。
12. 【請求項１２】 上記圧力媒体が常温常圧下で気体状態
    を示すことを特徴とする請求項１０又は１１記載の樹脂
    成形体の成形方法。
13. 【請求項１３】 上記圧力媒体の注入を、注入圧を変化
    させた少なくとも２段階の工程で行うことを特徴とする
    請求項１０〜１２のいずれか１つの項に記載の樹脂成形
    体の成形方法。