JP2008000905A - 樹脂成形品 - Google Patents

Abstract

【課題】ボス部のタッピングネジ挿入穴内周面に亀裂が発生しないようにする。
【解決手段】ボス部２７及びプレート本体１９に、成形型４９のキャビティ５１内に射出充填した発泡層形成物質入り熱可塑性樹脂Ｒの成形型４９の成形面４５ａ，４７ａ近傍にスキン層２９が生成された時点で、キャビティ容積を拡大させて熱可塑性樹脂を発泡させることにより、樹脂密度の高いスキン層２９を表面に形成するとともに多数の空隙を有しスキン層２９に比べて樹脂密度の低い発泡層３１を内部に形成する。ボス部２７のタッピングネジ挿入穴２７ａの開口部２７ｂ近傍に、スキン層２９よりも厚肉のソリッド層３３を形成する。
【選択図】図５

Description

この発明は、部品取付用ボス部がパネル状の成形品本体に一体に突設され、これらボス部及び成形品本体の表面に樹脂密度の高いスキン層が形成されるとともに、内部に多数の空隙を有し上記スキン層に比べて樹脂密度の低い発泡層が形成された樹脂成形品に関するものである。

特許文献１では、成形面に凹部が形成された固定型と、スライド型を内蔵した可動型とを型閉じした状態で、キャビティ内に繊維及び発泡材入り熱可塑性樹脂を射出充填し、該キャビティ内で上記熱可塑性樹脂が固化する過程で、上記可動型内でスライド型をキャビティ容積拡大方向に後退させて熱可塑性樹脂を発泡させることにより、空隙がなく堅いスキン層が表面全体に形成されるとともに多数の空隙を有する発泡層が内部に形成された樹脂成形品を得るようにしている。そして、この樹脂成形品では上記発泡層により軽量化を図ることができる。
特開平１１−１７９７５１号公報（第３，７頁、図１）

ところで、樹脂成形品が自動車のサイドドアの一部を構成する樹脂製ドアモジュールプレート等のようにタッピングネジ挿入穴を有する部品取付用ボス部を備えている場合、該ボス部にはタッピングネジのねじ込みによる締付け力が強く掛かることから、ボス部のタッピングネジ挿入穴周りを厚肉にして剛性を確保する必要がある。

しかし、発泡材入り熱可塑性樹脂を用いる場合、ボス部のタッピングネジ挿入穴周りを厚肉にすると、表面側は型温の影響で早期に固化して薄いスキン層が形成されるが、内部では固化進行の遅れにより熱可塑性樹脂が発泡材により発泡して発泡層が形成されるため、タッピングネジをタッピングネジ挿入穴にねじ込むと、タッピングネジ挿入穴周りのスキン層に反ねじ込み方向の圧縮力が作用し、その結果、タッピングネジ挿入穴内周面に亀裂が発生する。このように、亀裂が発生するとタッピングネジ挿入穴内周面に発泡層が露出し、タッピングネジをねじ込んでもタッピングネジ挿入穴内周面が崩れてタッピングネジの締結力が利かなくなり、部品取付けに支障を来すことになる。

この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、ボス部のタッピングネジ挿入穴内周面に亀裂が発生しない樹脂成形品を提供することである。

上記の目的を達成するため、この発明は、ボス部のタッピングネジ挿入穴の開口部近傍を補強したことを特徴とする。

具体的には、この発明は、タッピングネジ挿入穴を有する部品取付用ボス部がパネル状の成形品本体に一体に突設され、取付部品に形成されたタッピングネジ挿通孔が上記ボス部のタッピングネジ挿入穴に対応するように上記取付部品をボス部の取付座面部に重ねた状態で、タッピングネジを上記タッピングネジ挿通孔からタッピングネジ挿入穴にねじ込むことで取付部品がボス部に取り付けられる樹脂成形品を対象とし、次のような解決手段を講じた。

すなわち、請求項１に記載の発明は、上記ボス部及び成形品本体には、成形型のキャビティ内に射出充填した発泡層形成物質入り熱可塑性樹脂の成形型の成形面近傍にスキン層が生成された時点で、キャビティ容積を拡大させて上記熱可塑性樹脂を発泡させることにより、樹脂密度の高いスキン層が表面に形成されるとともに多数の空隙を有し上記スキン層に比べて樹脂密度の低い発泡層が内部に形成され、上記ボス部のタッピングネジ挿入穴の開口部近傍には、上記スキン層よりも厚肉のソリッド層が形成されていることを特徴とする。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、ボス部のソリッド層の端面は、取付部品に当接又は接近するように取付座面部と略面一に形成され、上記ソリッド層の端面と取付座面部との間に凹部が形成されていることを特徴とする。

請求項３に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、ボス部のソリッド層の端面は、取付部品のタッピングネジ挿通孔内でタッピングネジの頭部に接近するように取付座面部よりも突出していることを特徴とする。

請求項１に係る発明によれば、ボス部及び成形品本体の表面にスキン層が形成されるとともに、内部に多数の空隙を有する発泡層が形成され、樹脂成形品の軽量化を図ることができる。一方、上記ボス部のタッピングネジ挿入穴の開口部近傍に上記スキン層よりも厚肉のソリッド層を形成しているので、タッピングネジのタッピングネジ挿入穴へのねじ込みにより作用する反ねじ込み方向の圧縮力に対して上記厚肉のソリッド層が十分に抗し得、タッピングネジ挿入穴内周面に亀裂が発生せず、タッピングネジ挿入穴内周面が崩れることなくタッピングネジをタッピングネジ挿入穴に確実にねじ込むことができ、取付部品の取付精度及び取付強度、すなわちタッピングネジの締結力を高めることができる。

請求項２に係る発明によれば、ボス部のソリッド層の外周りに凹部が形成されることで、成形の際、速やかな型温伝達により上記ソリッド層を確実に形成することができる。また、上記ソリッド層の端面がタッピングネジのタッピングネジ挿入穴へのねじ込みにより取付部品に当接するので、取付部品のタッピングネジ挿通孔内に上記ソリッド層が無理矢理押し込まれることがなく、タッピングネジ挿入穴の破損を防止することができる。

請求項３に係る発明によれば、ボス部のソリッド層が取付部品のタッピングネジ挿通孔内でタッピングネジの頭部に接近している分だけソリッド層のタッピングネジのねじ込み方向の肉厚が厚く、タッピングネジ挿入穴の破損を確実に防止することができる。

以下、この発明の実施の形態について図面に基づいて説明する。

（実施形態１）
図３は自動車のサイドドア１の断面図である。該サイドドア１はドアアウタパネル３とドアインナパネル５とからなる金属製のドア本体７を備え、該ドア本体７の上記ドアインナパネル５に実施形態１に係る樹脂成形品としてのキャリアプレート（ドアモジュールプレート）９がボルト１１及びウェルドナット１３により締結され、樹脂製ドアトリム１５が上記キャリアプレート９を車室内側から被うように上記ドアインナパネル５に取り付けられている。図３中、１７はドアインナパネル５外周縁部とキャリアプレート９外周縁部との間に介装されたシール材である。

上記キャリアプレート９は、化学反応によりガスを発生させる化学的発泡材や二酸化炭素ガス及び窒素ガス等の不活性ガス（物理的発泡材）等の発泡層形成物質とガラス繊維等の繊維とが混入された熱可塑性樹脂で成形され、その主体をなす成形品本体としてのパネル状のプレート本体１９を備えている。該プレート本体１９の外周縁部には、図２にも示すように、キャリアプレート９をドアインナパネル５に取り付けるための複数個の円形ボス状取付部２１が表裏に一体に突設されている。

図２で左下隅に対応するプレート本体１９の車室内側面には、円筒状のスピーカ取付部２３が一体に突設され、該スピーカ取付部２３は円筒状の胴体部２４先端に円環状の取付座面部２５が内向きに一体に突設されてなり、この取付座面部２５裏面には、図１に示すように、タッピングネジ挿入穴２７ａを有する部品取付用ボス部としてのスピーカ取付用ボス部２７が円周を４等分する位置に１個ずつ一体に突設されている。

上記ボス部２７及びプレート本体１９には、図１に示すように、後述する成形型４９のキャビティ５１内に射出充填した上記熱可塑性樹脂Ｒの成形型４９（固定型４５、可動型４７）の成形面４５ａ，４７ａ近傍にスキン層２９が生成された時点で、キャビティ容積を拡大させて上記熱可塑性樹脂Ｒを発泡させることにより、空隙がなく樹脂密度の高い堅いスキン層２９が表面に形成されるとともに、多数の空隙（図示せず）を有し上記スキン層２９に比べて樹脂密度の低い発泡層３１が内部に形成されている。また、上記ボス部２７のタッピングネジ挿入穴２７ａの開口部２７ｂ近傍には、上記スキン層２９よりも厚肉の堅いソリッド層３３が形成されている。このことが本発明の最大の特徴である。図３では作図上の都合によりプレート本体１９を単一層として表している。さらに、上記ボス部２７のソリッド層３３の端面は、取付部品としての円筒状のスピーカ収容部材３５のフランジ部３７裏面に当接するように取付座面部２５と略面一に形成され、上記ソリッド層３３の端面とその周りの取付座面部２５との間に円環状の凹部３９がタッピングネジ挿入穴２７ａを取り囲むように形成されている。なお、上記ボス部２７のソリッド層３３の端面は、上記スピーカ収容部材３５のフランジ部３７裏面に微小な間隔をあけて接近させていてもよい。また、上記凹部３９は周方向に間隔をあけて複数個形成してもよく、その形状は線状や円形等でもよい。

上記スピーカ収容部材３５のフランジ部３７には、タッピングネジ挿通孔３７ａが上記ボス部２７のタッピングネジ挿入穴２７ａに対応するように円周を４等分する位置に１個ずつ貫通形成されている。そして、スピーカ収容部材３５をスピーカ取付部２３にプレート本体１９の車室内側から挿入して、上記タッピングネジ挿通孔３７ａが上記ボス部２７のタッピングネジ挿入穴２７ａ（開口部２７ｂ）に対応するように上記スピーカ収容部材３５のフランジ部３７裏面をボス部２７の取付座面部２５に重ねた状態で、タッピングネジ４１の軸部４１ａを上記タッピングネジ挿通孔３７ａからタッピングネジ挿入穴２７ａにねじ込み、タッピングネジ４１の頭部４１ｂ裏面と取付座面部２５とで上記スピーカ収容部材３５のフランジ部３７を挟圧することで、スピーカ収容部材３５がボス部２７に取り付けられるようになっている。図３中、４３はスピーカ収容部材３５に対応するようにドアトリム１５に形成されたスピーカグリルである。

次に、キャリアプレート９の成形要領について説明する。

まず、図４に示すように、固定型４５と可動型４７とからなる成形型４９を型閉じする。上記固定型４５の成形面４５ａは、プレート本体１９及びスピーカ取付部２３の裏面形状に対応して形成され、該成形面４５ａには、スピーカ取付部２３のボス部２７の外面形状に対応した円形凹所４５ｂが形成されている。一方、上記可動型４７の成形面４７ａは、プレート本体１９及びスピーカ取付部２３の表面形状に対応して形成され、該成形面４７ａには、上記ボス部２７のタッピングネジ挿入穴２７ａの穴形状に対応した突起部４７ｂが一体に突設されているとともに、該突起部４７ｂ周りには上記凹部３９の凹形状に対応した円環凸部４７ｃが形成され、成形型４９の型閉じ状態で、固定型４５の成形面４５ａと可動型４７の成形面４７ａとの間にキャリアプレート９を成形するキャビティ５１が形成されている。このキャビティ５１のうちボス部２７のタッピングネジ挿入穴２７ａ周りの肉厚に対応する円形凹所４５ｂ内のキャビティ幅Ｗ１は、プレート本体１９の肉厚に対応するキャビティ幅Ｗ２よりも大きく形成されている。そして、その間のスピーカ取付部２３の胴体部２４に対応するキャビティ幅Ｗ３は上記キャビティ幅Ｗ２と同等幅に形成されている。

次いで、成形型４９のキャビティ５１内に射出機（図示せず）から上述した発泡層形成物質とガラス繊維等の繊維とが混入された熱可塑性樹脂Ｒ（例えばポリプロピレン樹脂）を射出充填して円形凹所４５ｂに導入する。図４はこの射出充填状態を示している。

その後、成形型４９のキャビティ５１内に射出充填された熱可塑性樹脂Ｒの固化進行により成形型４９の成形面４５ａ，４７ａ近傍にスキン層２９が生成されるが、このスキン層２９は未だ完全に固化しきっていない。

そして、上記スキン層２９が生成された時点で、図５に示すように、可動型４７をキャビティ容積拡大方向Ｃ（型開き方向）に後退させる。つまり、可動型４７を固定型４５から僅かに離れさせ、キャビティ容積を例えば２倍もしくはそれ以上に拡大させる。この段階で、熱可塑性樹脂Ｒは、成形型４９の成形面４５ａ，４７ａと接触する部分が型温の影響により早期に冷却されているため、空隙がなく堅いスキン層２９となって表面層を構成する。一方、熱可塑性樹脂Ｒの内側部分は型温の影響を受け難く、粘度の高いゲル状態になっている。

したがって、キャビティ容積の拡大により、キャビティ容積拡大方向Ｃに対面するプレート本体１９、取付座面部２５及びボス部２７の底面部２７ｃでは、それまで固定型４５及び可動型４７で圧縮されている熱可塑性樹脂Ｒが可動型４７の成形面４７ａに引っ張られるとともに、熱可塑性樹脂Ｒ中の化学反応により発生したガスや不活性ガスが拡大したキャビティ５１内に拡散され、上記熱可塑性樹脂Ｒが発泡する。この際、熱可塑性樹脂Ｒ中の繊維も上記圧縮が軽減されて弾性的に復元し、この弾性復元力（スプリングバック現象）によっても上記熱可塑性樹脂Ｒの発泡が助勢される。これにより、上記プレート本体１９、取付座面部２５及びボス部２７の底面部２７ｃには、空隙がなく堅いスキン層２９が表面に形成されるとともに、内部に多数の空隙（図示せず）を有する発泡層３１が形成される。但し、上記可動型４７の突起部４７ｂと円環凸部４７ｃの間は狭く、その間の熱可塑性樹脂Ｒが型温の影響により早期に冷却されるため、ボス部２７のタッピングネジ挿入穴２７ａの開口部２７ｂ近傍に、スキン層２９よりも厚肉の堅いソリッド層３３が形成される。

一方、キャビティ容積拡大方向Ｃに略沿って延びるスピーカ取付部２３の胴体部２４は、可動型４７が後退してもキャビティ容積はほとんど拡大せず、しかもキャビティ幅Ｗ３が円形凹所４５ｂのキャビティ幅Ｗ１よりも小さいため、型温の影響により早期に冷却されて空隙がなく堅いソリッド層３３となる。しかし、キャビティ５１のうちボス部２７のタッピングネジ挿入穴２７ａ周りの肉厚に対応する円形凹所４５ｂは、キャビティ容積拡大方向Ｃに沿って延びていて可動型４７が後退してもキャビティ容積はほとんど拡大しないが、そのキャビティ幅Ｗ１は、プレート本体１９の肉厚に対応するキャビティ幅Ｗ２よりも大きく形成されているため、内部の熱可塑性樹脂Ｒは型温の影響を受け難く、固化するまでに他の箇所に比べて時間が掛かり、この間に熱可塑性樹脂Ｒ中の発泡層形成物質の化学反応が進行して発生したガスや不活性ガスにより熱可塑性樹脂Ｒが発泡し、スキン層２９の内部に発泡層３１が形成される。この発泡層３１の樹脂密度は、上述の如くキャビティ容積がほとんど拡大しないため、上記プレート本体１９の発泡層３１の樹脂密度よりも若干高い密度である。

このように、ボス部２７及びプレート本体１９の表面全体にスキン層２９が形成されるとともに内部に多数の空隙が形成されることで、キャリアプレート９の軽量化を図ることができる。

また、ボス部２７のタッピングネジ挿入穴２７ａの開口部２７ｂ近傍にスキン層２９よりも厚肉のソリッド層３３を形成しているので、スピーカ収容部材３５をスピーカ取付部２３に取り付ける際、タッピングネジ４１のタッピングネジ挿入穴２７ａへのねじ込みにより作用する反ねじ込み方向の圧縮力に対して上記厚肉のソリッド層３３が十分に抗し得、タッピングネジ挿入穴２７ａ内周面に亀裂が発生せず、タッピングネジ挿入穴２７ａ内周面が崩れることなくタッピングネジ４１をタッピングネジ挿入穴２７ａに確実にねじ込むことができ、スピーカ収容部材３５の取付精度及び取付強度、すなわちタッピングネジ４１の締結力を高めることができる。

さらに、ボス部２７におけるソリッド層３３の外周りに凹部３９が形成されることで、成形の際、速やかな型温伝達により上記ソリッド層３３を確実に形成することができる。また、上記ソリッド層３３の端面がタッピングネジ４１のタッピングネジ挿入穴２７ａへのねじ込みによりスピーカ収容部材３５のフランジ部３７裏面に当接するので、スピーカ収容部材３５のタッピングネジ挿通孔３７ａ内に上記ソリッド層３３が無理矢理押し込まれることがなく、タッピングネジ挿入穴２７ａの破損を防止することができる。

（実施形態２）
図６は実施形態２においてスピーカ取付部２３のボス部２７にスピーカ収容部材３５を取り付けた状態の図１相当図を示す。

この実施形態２では、ボス部２７のソリッド層３３の端面が、スピーカ収容部材３５のフランジ部３７のタッピングネジ挿通孔３７ａ内でタッピングネジ４１の頭部４１ｂに接近するように取付座面部２５よりも突出している。そのほかは実施形態１と同じであるので、同じ構成箇所には同じ符号を付して詳細な説明を省略する。したがって、この実施形態２では、実施形態１と同様の作用効果を奏することができることに加え、ボス部２７のソリッド層３３がスピーカ収容部材３５のフランジ部３７のタッピングネジ挿通孔３７ａ内でタッピングネジ４１の頭部４１ｂに接近している分だけソリッド層３３のタッピングネジ４１のねじ込み方向の長さが長く、タッピングネジ挿入穴２７ａの破損を確実に防止することができる。

（実施形態３）
図７は実施形態３においてスピーカ取付部２３のボス部２７にスピーカ収容部材３５を取り付けた状態の図１相当図を示す。

この実施形態３では、ソリッド層３３の端面とその周りの取付座面部２５との間に凹部３９が形成されていない点で実施形態１，２と異なるが、ボス部２７のタッピングネジ挿入穴２７ａの開口部２７ｂ近傍にスキン層２９より厚肉のソリッド層３３が形成されている点で実施形態１，２と共通している。また、この実施形態３では、ソリッド層３３の端面が、スピーカ収容部材３５のフランジ部３７のタッピングネジ挿通孔３７ａ内でタッピングネジ４１の頭部４１ｂに接近するように取付座面部２５よりも突出している点では実施形態２と共通している。但し、凹部３９がない分だけソリッド層３３のタッピングネジ４１のねじ込み方向の長さが実施形態２よりも短くなっている。そのほかは実施形態１と同じであるので、同じ構成箇所には同じ符号を付して詳細な説明を省略する。したがって、この実施形態３においても、実施形態１と同様の作用効果を奏することができることに加え、実施形態２と同様に、ボス部２７のソリッド層３３がスピーカ収容部材３５のフランジ部３７のタッピングネジ挿通孔３７ａ内でタッピングネジ４１の頭部４１ｂに接近している分だけソリッド層３３のタッピングネジ４１のねじ込み方向の肉厚が厚く、つまり同方向の長さが長く、タッピングネジ挿入穴２７ａの破損を確実に防止することができる。

なお、上記の実施形態２，３では、スピーカ収容部材３５をスピーカ取付部２３に取り付けた状態で（締結状態で）、ボス部２７のソリッド層３３の端面をスピーカ収容部材３５のフランジ部３７のタッピングネジ挿通孔３７ａ内でタッピングネジ４１の頭部４１ｂに接近させたが、当該状態でボス部２７のソリッド層３３の端面をタッピングネジ４１の頭部４１ｂ裏面に当接させるようにしてもよい。

また、上記の各実施形態において、熱可塑性樹脂にはガラス繊維等の繊維を混入させたが、該繊維は必ずしも混入させなくてもよい。

さらに、上記の各実施形態では、スピーカ取付部２３のボス部２７にスピーカ収容部材３５を取り付ける場合を例示したが、サイドドア１のプルハンドルをドアトリム１５に取り付ける際にも適用することができる。この場合には、プルハンドル及びドアトリム１５にタッピングネジ挿通孔をそれぞれ形成し、これらタッピングネジ挿通孔とキャリアプレート側のボス部のタッピングネジ挿入穴とにタッピングネジをねじ込んで、プルハンドル、ドアトリム１５及びキャリアプレート９の三者を共締めする。

さらにまた、上記の各実施形態では、樹脂成形品が自動車のサイドドア１のキャリアプレート９である場合を示したが、インストルメントパネル、ドアトリム及びトランクボード等の他の自動車用パネルや自動車以外の家電製品、住宅用パネル等にも適用することができるものである。

この発明は、部品取付用ボス部がパネル状の成形品本体に一体に突設され、これらボス部及び成形品本体の表面に樹脂密度の高いスキン層が形成されるとともに、内部に多数の空隙を有し上記スキン層に比べて樹脂密度の低い発泡層が形成された樹脂成形品について有用である。

実施形態１においてスピーカ収容部材を取り付けた状態の図２のＡ−Ａ線に相当する断面図である。 実施形態１に係るキャリアプレートを車室内側から見た斜視図である。 実施形態１に係るキャリアプレートが適用された自動車のサイドドアの図２のＢ−Ｂ線に相当する断面図である。 実施形態１において成形型のキャビティ内に熱可塑性樹脂を射出充填した状態を示す図１対応箇所の成形工程図である。 図４における成形型の可動型をキャビティ容積が拡大する方向に僅かに後退させた状態を示す成形工程図である。 実施形態２の図１相当図である。 実施形態３の図１相当図である。

符号の説明

９ キャリアプレート（樹脂成形品）
１９ プレート本体（成形品本体）
２５ 取付座面部
２７ ボス部
２７ａ タッピングネジ挿入穴
２７ｂ 開口部
２９ スキン層
３１ 発泡層
３３ ソリッド層
３５ スピーカ収容部材（取付部品）
３７ａ タッピングネジ挿通孔
３９ 凹部
４１ タッピングネジ
４１ｂ タッピングネジの頭部
４５ａ，４７ａ 成形面
４９ 成形型
５１ キャビティ
Ｒ 熱可塑性樹脂

Claims (3)

1. タッピングネジ挿入穴を有する部品取付用ボス部がパネル状の成形品本体に一体に突設され、取付部品に形成されたタッピングネジ挿通孔が上記ボス部のタッピングネジ挿入穴に対応するように上記取付部品をボス部の取付座面部に重ねた状態で、タッピングネジを上記タッピングネジ挿通孔からタッピングネジ挿入穴にねじ込むことで取付部品がボス部に取り付けられる樹脂成形品であって、
   上記ボス部及び成形品本体には、成形型のキャビティ内に射出充填した発泡層形成物質入り熱可塑性樹脂の成形型の成形面近傍にスキン層が生成された時点で、キャビティ容積を拡大させて上記熱可塑性樹脂を発泡させることにより、樹脂密度の高いスキン層が表面に形成されるとともに多数の空隙を有し上記スキン層に比べて樹脂密度の低い発泡層が内部に形成され、
   上記ボス部のタッピングネジ挿入穴の開口部近傍には、上記スキン層よりも厚肉のソリッド層が形成されていることを特徴とする樹脂成形品。
2. 請求項１に記載の樹脂成形品において、
   ボス部のソリッド層の端面は、取付部品に当接又は接近するように取付座面部と略面一に形成され、上記ソリッド層の端面とその周りの取付座面部との間に凹部が形成されていることを特徴とする樹脂成形品。
3. 請求項１に記載の樹脂成形品において、
   ボス部のソリッド層の端面は、取付部品のタッピングネジ挿通孔内でタッピングネジの頭部に接近するように取付座面部よりも突出していることを特徴とする樹脂成形品。

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