JP2005289004A - 発泡成形用金型 - Google Patents

Abstract

【課題】 見栄えに優れる樹脂成形品を取り出すことが出来る発泡成形用金型を提供することを目的とする。
【解決手段】 発泡成形用金型３０は上型（固定型）３１と、下型（可動型）５１とを主体として構成されている。発泡成形は金型３０にコアバック動作をとらせることで樹脂材を増厚させるものであるが、この際に、コアバック方向に交差する成形面（表側成形面５３）のうち、コアバック方向に沿う成形面（開口形成部５５）に近いコーナ部分では、固化されたスキン層８１によって溶融層の発泡が抑制され樹脂材がキャビティ４５に沿って拡張されない。しかし、こうした部分には樹脂材の増厚分を見込んだキャビティ拡張部７０が形成されており、コアバック完了後には、キャビティ拡張部に沿って形成されるスキン層８２と表側成形面５３に形成されるスキン層８３とがほば面一となるから、樹脂材の表面は凹凸のない平らな形状となる。
【選択図】 図９

Description

本発明は、発泡成形用金型に関する。

従来より、金型のキャビティに対して樹脂材と発泡剤を混合した発泡性樹脂を充填し、成形時に溶融状態の樹脂材を発泡させることにより、内部が多孔質の樹脂成形品を取り出すようにした成形用金型並びに発泡成形方法が知られている（特許文献１）。発泡成形は金型を型締めした後、キャビティ内に発泡性樹脂を射出・充填させるが、このとき、キャビティ内に充填された樹脂材の内圧が、発泡材が発泡可能な圧力の上限値より大きくなるようにしておく（発泡しない状態とする）。この内圧が維持された状態では充填された樹脂材は発泡せず樹脂材と型温の温度差によって、キャビティ内の発泡性樹脂は表面側から徐々に冷やされてゆき、表面側には樹脂材が固化されたスキン層が形成され、内部側は溶融状態のままとなる（溶融層）。

その後、キャビティ内の圧力が樹脂材が発泡する圧力となるように、可動型を固定型より離間（コアバック）させ、キャビティを広げてやる。これにより、溶融層において発泡剤が発泡する。その後、冷却工程を経て、型開きしてやることによって、内部側が多孔質状とされた樹脂成形品を取り出すことが可能となる。
特開平４−２１４３１１号公報

ところが、コアバック動作を行う際にスキン層は固化された状態にあるから、図１１の（ｂ）に示すように製品の端縁部分、すなわちスキン層１００がコアバック動作方向に形成されるところにおいてはスキン層１００が金型のコアバック動作に追随しない（伸びない）。そのため、図１１の（ｃ）に示すようにキャビティ１４０とスキン層１１０のコーナ部との間に隙間ができ、製品形状は異形となる。こうした部分が外部に露出すると見栄えが悪く、改善の余地があった。
本発明は上記のような事情に基づいて完成されたものであって、見栄えに優れる樹脂成形品を取り出すことが出来る発泡成形用金型を提供することを目的とする。

上記の目的を達成するための手段として、請求項１の発明は、離接可能な一対の金型と、前記両金型の成形面間に形成されるキャビティ内に発泡性樹脂材を供給するための供給部とを備えてなるとともに、型締めされた状態にある金型のキャビティ内に前記供給部を介して、溶融状態の発泡性樹脂材を射出・充填し、その後、樹脂材の温度変化により当該樹脂材の表面に固化されたスキン層が形成されるのを待って、前記金型のうちいずれか一方側の金型に型開き方向への進退動作であるコアバック動作をとらせて対向する前記成形面間の距離を拡げることにより樹脂材に加わる圧力を前記発泡成分が発泡可能な圧力まで減圧させ、これにより、前記スキン層に覆われた溶融層の発泡成分を発泡させ樹脂成形品の内部に多孔質層を形成するようにした発泡成形用金型であって、前記型開き動作の際に可動側となる金型のうち型開き方向に交差し、樹脂成形品の意匠面を成形する表側成形面には、型開き方向に沿う他の成形面と交わるコーナ部にコアバック動作に伴う樹脂材の増厚分を見込んで、前記金型の型開き方向にキャビティが拡張されるキャビティ拡張部が設けられているところに特徴を有する。

請求項２の発明は、請求項１に記載のものにおいて、前記キャビティ拡張部の壁面はコアバック方向に沿う前記他の成形面に向かって前記キャビティが拡張されるように傾斜しているところに特徴を有する。
請求項３の発明は、請求項１または請求項２に記載のものにおいて、前記キャビティ拡張部のコアバック動作方向に沿う方向に関する拡張代は前記金型のコアバック量のほぼ半分の長さであるところに特徴を有する。

＜請求項１の発明＞
発泡成形は金型にコアバック動作をとらせることで樹脂材を増厚させるものであるが、コアバック方向に交差する成形面に形成されるスキン層はコアバック動作に追随して移動するものの、コアバック方向に沿う成形面に形成されるスキン層はコアバック動作に追随せず同位置に留まろうとする。そのため、両スキン層が交わるところでは拡張（コアバック後）されたキャビティとの間に隙間が出来て異形となる虞があるが、請求項１の発明によれば、金型には樹脂材の増厚分を見込だキャビティ拡張部が設けられているから、両スキン層が交差する部分であっても所望とする図面形状にほぼ合致する形状とすることが可能となる。また、このようなキャビティ拡張部を製品の意匠面を成形する表側成形面に設けておけば、製品の見栄えも優れる。

＜請求項２の発明＞
請求項２の発明によれば、キャビティ拡張部の壁面は傾斜しているから製品形状に凹凸が出来難く、仕上がりがよい。
＜請求項３の発明＞
キャビティ拡張部が設けられていない場合に、対向する一対の成形面の片側には、キャビティとの間にコアバック量の約半分の隙間が出来る。従って、拡張代をコアバック量のほぼ半分の長さとしておけば、コアバック動作が完了した後に、キャビティ拡張部に充填された樹脂材のスキン層と表側成形面に沿って形成されるスキン層の外面同士が合致して面一となる。

本発明の一実施形態を図１ないし図１０を参照して説明する。
本実施形態は、発泡成形用金型を自動車のドアトリム２０を成形するための金型３０に適用したものである。
ドアトリム２０は、板状をなす基板部２１の全周に外向き（車外方向）の周壁２５を設けてなる。この基板部２１の下部であって、図１における左側には開口部２８が設けられており、そこには、図２に示すように樹脂パネルＰが装着されるようになっている。この樹脂パネルＰはスピーカあるいはドアポケット等を装着するための取りつけ具である。

また、ドアトリム２０の内部は多孔質状とされているが、これはドアトリム２０の成形中に樹脂材を発泡させたものである。すなわち、ドアトリム２０は発泡剤が混合された発泡性樹脂材（以下、単に樹脂材とする）からなり、成形時に樹脂材の表面にスキン層を形成させた後、後述するコアバック動作を金型にとらせてキャビティ空間を拡げる。これにより、樹脂材の溶融層がキャビティ４５内で発泡して増厚される。このように少ない材料で板厚を厚く成形することでドアトリム２０の軽量化を図りつつ剛性を確保するようにしている。尚、本実施形態においては、射出時においては板厚２ｍｍの樹脂成形品を約１ｍｍ分膨らませて板厚３ｍｍで取り出している。

次に、発泡成形用金型３０について説明する。発泡成形用金型３０は上型３１と、この上型３１に対面する下型５１とを主体として構成されており、図３における上型３１が固定型とされており、下型５１が可動型とされている。これら両金型３１、５１は共にブロック状の鋼材を削り出すことで型面を形成している。下型５１の上面は中央部分が窪んでおり、その奥面はドアトリム２０の基板部２１の外面（意匠面）２１Ａを成形するための表側成形面５３とされている。この表側成形面５３の端部寄りの位置（図３における左部）には上型３１に向かって膨出する突部が形成されているが、そこは前記開口部２８を形成するための開口形成部５５である。尚、この開口形成部５５の側面５５Ａが本発明における型開き方向に沿う他の成形面に相当するものである。
一方、横面は次述する上型３１のガイド面３７Ａに対する当て面５７となっている。この当て面５７は下型５１の型開き方向に沿った垂直面とされるとともに、その下部は成形面も兼ねており、ドアトリム２０の周壁２５の外周側を成形するようになっている。

上型３１の下面であって、下型５１の表側成形面５３と対向する部分には成形突部３２が設けられている。この成形突部３２の横面３７は金型の型開き方向に沿った垂直面とされ、更に段差が設けられている。横面３７のうち上部側の面は下型５１に対するガイド面３７Ａとなっており、このガイド面３７Ａに対して下型５１の当て面５７が進退可能に嵌め合わされるようになっている。下部側の面はドアトリム２０の周壁部分を形成するための周壁成形面３７Ｂとされている。

成形突部３２の下面は下型５１の表側成形面５３に倣った水平面とされており、そこはドアトリム２０の基板部２１の内面２１Ｂを成形するための裏側成形面３３とされている。この裏側成形面３３のうち下型５１の開口形成部５５と対向する位置には、同開口形成部５５の先端部分を受け入れ可能とされた逃がし部３５が凹み形成されている。
図４に示すように型締め状態においては、開口形成部５５が逃がし部３５内に進入するとともに、両金型３１、５１間にドアトリム２０を成形するためのキャビティ４５が形成されるようになっている。

また、上型３１にはキャビティ４５に連通する樹脂ゲート３１Ｂが上下に貫通して形成されるとともに、そこにはノズル６１を備えた射出装置（本発明の供給部に相当する）６０が接続がされている。この射出装置６０には加熱器（図示せず）が付設されており、樹脂材を加熱して溶融状態とした後、ノズル６１を介してキャビティ４５内に射出するようになっている。

ところで、コアバック方向に沿う成形面（例えば、開口形成部５５の側面５５Ａ）に形成されるスキン層にあっては、コアバック動作の際に、下型５１を介して伸張方向に力が作用する。しかし、スキン層は固化層であるから下型５１の移動に伴って幾らかは伸張するものの、それはコアバック量に比べて短い。一方、コアバック方向に交差する成形面（例えば、表側成形面５３）に形成されるスキン層にあっては下型５１と共にコアバック動作方向に移動するから両成形面が交わるところ（図５のＡ部）では、拡張されたキャビティ４５とスキン層との間に隙間が出来易い。このような隙間が出来ると成形品は異形となるため、係る異形防止を行うことを目的に下型５１にキャビティ拡張部７０を設けている。

より具体的に説明すると、図９に示すように表側成形面５３のコーナ部には、同図において右側から左側に向かって下り勾配となる斜面７１が設けられており、その終端は開口形成部５５の側面５５Ａに達している。この傾斜した部分は裏側成形面３３からの距離が他の表側成形面５３に比べて長くなっており、キャビティ空間が下型５１の型開き方向（図９のＳ方向）に関して拡張されている（キャビティ拡張部７０）。

本実施形態においてキャビティ拡張部７０の拡張代（図９に示すａ寸法）は０．２ｍｍから０．３ｍｍとされている。このような寸法設定とするのは、キャビティ拡張部７０が設けられていないと、図１１に示すように、コアバック時にはキャビティ１４０と一方側のスキン層１１０との間並びに、キャビティ１４０ともう一方側のスキン層１２０との間には、ほぼ均等な隙間で出来る。一方、本実施形態ではコアバックストロークが１ｍｍであるから、コアバック動作の際にスキン層１００の伸びが全くないとすれば、キャビティ拡張部７０の拡張代としてはコアバックストロークの半分、すなわち０．５ｍｍ見込んでおけばよい。しかし、コアバック動作の際にスキン層１００自体が幾らかコアバック方向に伸びるため、この伸び量も見込んで拡張代をコアバックストロークの半分の長さよりやや短く設定してある。尚、図９に示す１点鎖線Ｌは、キャビティ拡張部７０が設定されない場合の下型５１の表側成形面５３の輪郭を示す区画線Ｌである。

以上のことから、図１０に示すようにコアバック時にスキン層８１がコアバック動作に追随しなくても、それを見込んでキャビティ４５が拡張されているから、コアバック完了後にはキャビティ拡張部７０の斜面７１に沿って形成されたスキン層８２と、表側成形面５３に沿って形成されたスキン層８３がほぼ揃って面一となる（同図の（Ｃ）参照）。

一方、キャビティ拡張部７０の幅（図９に示すｂ寸法）については、キャビティ拡張部７０の斜面７１の勾配がなだらかとなるように決めてある。というのも、勾配が急であると、それだけ斜面７１に沿って形成されるスキン層８２のコアバック時の移動角度（図９におけるθ）が大きくなるから、その部分に凹凸が出来易くなる。本実施形態ではｂ寸法を約３．５ｍｍの幅寸法の設定としてあり、拡張代の１０倍以上とっているが、それ以上であってもよい。
尚、コアバック動作の際に生ずる両スキン層８１、８２の交差部分におけるひずみの量（キャビティ４５に対する隙間の大きさ）は樹脂材に含まれる発泡成分の含有率、スキン層の厚さ、樹脂材の材質等によって、その値が種々変動するものである。従って、キャビティ拡張部７０の形状は実際に製品に使用される材料等によって成形試験等の評価を行って定めることが好ましい。

続いて、発泡成形用金型３０を用いてドアトリム２０を製造する工程について説明する。ドアトリム２０の成形を行う場合には、まず、下型５１を上型３１側に向けて移動させ、型締め状態とする（図４参照）。その後、加熱器により加熱され溶融状態となった樹脂材を射出装置６０を介してキャビティ４５内に射出・充填させる（図５参照）。このときの樹脂材の射出量はキャビティ４５内に充填された樹脂材の内圧が、発泡材が発泡可能な圧力の上限値より大きくなるように設定してある。そのため、この内圧が維持された状態では充填された樹脂材は発泡せず、同樹脂材は型温の温度差によって表面側から徐々に冷やされてゆく。これにより、充填された樹脂材の表面側には樹脂材が固化されてスキン層が形成される（図６参照）。一方、内部側は溶融状態のままとなる（溶融層）。

その後、下型５１を型開き方向にコアバックさせキャビティ４５を広げてやる（図７参照）。これによりキャビティ４５内の圧力は、樹脂材が発泡する圧力まで減圧されるから、溶融層において発泡材が発泡する。そのため、広げられたキャビティ４５内で樹脂材はその壁面（成形面）に倣って膨張する。

一方、この膨張の際に、コアバック方向に交差する成形面（表側成形面５３）のうち、コアバック方向に沿う成形面（開口形成部５５の側面５５Ａ）に近いコーナ部分においては、固化されたスキン層８１によって溶融層の発泡が抑制されてしまい樹脂材がキャビティ４５に沿って拡張されない。しかし、本実施形態によれば、こうした部分には樹脂材の増厚分を見込んだキャビティ拡張部７０が形成されている。そのため、図１０に示すようにコアバック完了後には、キャビティ拡張部７０に形成されるスキン層８２と表側成形面５３に形成されるスキン層８３とがほば面一となるから、樹脂材の表面は凹凸のない平らな形状となる。

その後、上記した発泡工程の完了に続いて、冷却工程を経て型開きしてやることによって、内部側が多孔質状とされた樹脂成形品（ドアトリム）を取り出すことが可能となる（図８参照）。

このように、本実施形態によれば、ドアトリム２０の外面２１Ａは車内空間に露出される意匠面であるが、これを成形する下型５１にはキャビティ拡張部７０が形成されており、成形完了後においては、開口周縁部（図８のＤ部分）を含めたほぼ全体が平らな面となるから見栄えがよく、外観に優れる。

＜他の実施形態＞
本発明は上記記述及び図面によって説明した実施形態に限定されるものではなく、例えば次のような実施形態も本発明の技術的範囲に含まれ、さらに、下記以外にも要旨を逸脱しない範囲内で種々変更して実施することができる。

（１）本実施形態によれば、キャビティ拡張部７０を表側成形面５３のうちドアトリムの開口部２８を成形する部位に設けたが、コアバック方向に沿う成形面とコアバック方向に交差する成形面とが交わるところであれば適用可能であり、また、製品形状についても特に制約はない。

（２）本実施形態によれば、キャビティ拡張部７０を斜面７１により形成したが、型開き方向にキャビティ４５が拡張されるものであれば、弧状或いは階段状のものであってもよい。

本発明の一実施形態に係るドアトリムの斜視図 ドアトリムの断面図 両金型が開いた状態を表す断面図 金型が閉じた状態を表す断面図 発泡性樹脂材がキャビティ内に充填された状態を表す断面図 スキン層が形成された状態を表す断面図 コアバック動作を表す断面図 金型の型開き動作を表す断面図 キャビティ拡張部を表す拡大図 コアバック動作並びに樹脂材の発泡過程を表す断面図 従来例の断面図

符号の説明

３１…上型（固定型）
３３…裏側成形面
４５…キャビティ
５１…下型（可動型）
５３…表側成形面
７０…キャビティ拡張部
７１…斜面

Claims (3)

1. 離接可能な一対の金型と、前記両金型の成形面間に形成されるキャビティ内に発泡性樹脂材を供給するための供給部とを備えてなるとともに、型締めされた状態にある金型のキャビティ内に前記供給部を介して、溶融状態の発泡性樹脂材を射出・充填し、その後、樹脂材の温度変化により当該樹脂材の表面に固化されたスキン層が形成されるのを待って、前記金型のうちいずれか一方側の金型に型開き方向への進退動作であるコアバック動作をとらせて対向する前記成形面間の距離を拡げることにより樹脂材に加わる圧力を前記発泡成分が発泡可能な圧力まで減圧させ、これにより、前記スキン層に覆われた溶融層の発泡成分を発泡させ樹脂成形品の内部に多孔質層を形成するようにした発泡成形用金型であって、
   前記型開き動作の際に可動側となる金型のうち型開き方向に交差し、樹脂成形品の意匠面を成形する表側成形面には、型開き方向に沿う他の成形面と交わるコーナ部にコアバック動作に伴う樹脂材の増厚分を見込んで、前記金型の型開き方向にキャビティが拡張されるキャビティ拡張部が設けられていることを特徴とする発泡成形用金型。
2. 前記キャビティ拡張部の壁面はコアバック方向に沿う前記他の成形面に向かって前記キャビティが拡張されるように傾斜していることを特徴とする請求項１記載の発泡成形用金型。
3. 前記キャビティ拡張部のコアバック動作方向に沿う方向に関する拡張代は前記金型のコアバック量のほぼ半分の長さであることを特徴とする請求項１ないし請求項２記載の発泡成形用金型。

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