JP2008230000A - 成形装置及び該成形装置にて形成された成形品 - Google Patents

Abstract

【課題】成形時に仕切板が変形する虞れが少ない成形装置を提供する。
【解決手段】成形装置は、固定型4と移動型5の間に、樹脂材料が充填されるキャビティ30を設けている。成形装置は、該キャビティ30内に、複数の仕切板31、31をスリット44を通って出没可能に設け、仕切板31、31にて仕切られるキャビティ30内の隣り合った空間に、異種の樹脂材料を充填して成形する。仕切板31は、出没方向に延びた１つ以上の凸面34、34を有して構成される。仕切板31は複数の凸面34、34を波状に連ねて構成され、又は複数の突条33、33を間隔を設けて配列して構成される。
【選択図】図２

Description

本発明は、キャビティ内を複数の空間に仕切り、隣り合った仕切り空間内に互いに異種の材料を充填して成形する成形装置に関する。また、該成形装置にて形成された成形品にも関する。

以下の記載では、成形装置にて形成される成型品として、自動車の車体後部に取り付けられるバンパの芯材であるバンパ芯材を例示する。但し、成形品は任意形状のものが可能であり、バンパ芯材には限定されない。
図５は、従来のバンパ芯材(１)の斜視図である。バンパ芯材(１)は取り付けられるべき車体の形状に合わせて、長手方向が車体の幅に対応して円弧状に形成される。また、バンパ芯材(１)はバンパの形状に応じて、前面が、丸みを帯びた形状に形成されることが多い。バンパ芯材(１)は長手方向の中央部が車体の前方向に突出しているから、該中央部に衝突等の衝撃が加わりやすい。従って、該中央部には、高い強度が要求される。一方、バンパ芯材(１)の長手方向の両端部は、中央部に比して衝撃が加わることが少ないと考えられ、低い強度でも良い。

バンパ芯材(１)は、発泡樹脂ビーズを金型内に充填し、加熱して発泡樹脂ビーズを発泡させて形成される。この場合、バンパ芯材(１)の全体を、低強度の発泡樹脂材から形成すると、強度が不足してバンパ芯材(１)が破損しやすい。しかし、高強度の発泡樹脂材にて、バンパ芯材(１)の全体を形成すると、不要な重量増加になるとともに、バンパ芯材(１)に使用する樹脂量が増加するため、コスト上昇を招来する。
そこで、バンパ芯材(１)の長手方向の中央部を、高い強度、即ち密度の高い樹脂にて形成し、両端部を密度の低い樹脂にて形成することが提案されている。バンパ芯材(１)の長手方向の中央部が、粒径の小さな発泡樹脂ビーズからなる密度の高い高強度部(11)であり、長手方向の両端部が、粒径の大きな発泡樹脂ビーズからなる密度の低い低強度部(12)(12)である。これにより、バンパ芯材(１)の重量を軽くするとともに、コスト上昇を防いでいる。バンパ芯材(１)の表面に露出した高強度部(11)と低強度部(12)の境界面は、側面に露出した部分Ｌ１と、上面に露出した部分Ｌ２となって現われ、何れも直線状である。

出願人は以前に、このバンパ芯材(１)を成形する金型(３)として、以下に示すものを提案した(特許文献１参照)。図６は、該金型(３)の斜視図である。
金型(３)は周知の如く、固定型(４)と移動型(５)を合わせて構成される。固定型(４)は固定側フレーム(40)の前面を第１バックプレート(41)で覆って構成される。移動型(５)は移動側フレーム(50)の後面を第２バックプレート(51)で覆って構成され、移動型(５)はスライド機構(図示せず)によって、固定型(４)に対して横向きに接近離間する。第１バックプレート(41)には、固定側フレーム(40)内に発泡樹脂材のビーズを注入するフィーダ(42)(42)(42)が設けられている。

図７は、図６の金型(３)をＸ−Ｘ線を含む水平面にて破断した断面平面図である。固定側フレーム(40)は、凹型(43)を具え、前記フィーダ(42)の先端部は凹型(43)に嵌まる。移動側フレーム(50)はコアとも呼ばれる凸型(52)を具え、固定型(４)と移動型(５)が合わさったときに、凹型(43)と凸型(52)との間に形成されるキャビティ(30)に発泡樹脂のビーズが充填されて、蒸気加熱及び冷却によりバンパ芯材(１)(図５参照)が形成される。
凹型(43)と第１バックプレート(41)、凸型(52)と第２バックプレート(51)との間には、加熱蒸気又は冷却水が導入される加熱冷却室(45)(53)が夫々形成され、該加熱蒸気によってキャビティ(30)内の発泡樹脂ビーズが発泡・融着する。成形後は加熱冷却室(45)(53)に冷却水が導入されて、成形品を冷やす。
キャビティ(30)は、キャビティ(30)内に出没する仕切板(31)(31)によって複数の空間Ｓ１、Ｓ２に分割され、空間Ｓ１が粒径の小さな発泡樹脂ビーズから構成される高強度部(11)、空間Ｓ２が粒径の大きな発泡樹脂ビーズから構成される低強度部(12)となる。前記フィーダ(42)(42)(42)は、空間Ｓ１、Ｓ２に応じて配備される。仕切板(31)は金属製の平板であって、その厚みは粒径の小さな方の発泡樹脂ビーズの粒径よりも薄く、シリンダ機構(39)に連繋しており、凹型(43)に開設されたスリット(44)(図８参照)を通って、キャビティ(30)内に出没する。仕切板(31)は第１バックプレート(41)に取り付けられたガイド(32)によってキャビティ(30)内の出没を案内される。

成形時には、フィーダ(42)から空間Ｓ１に粒径の小さなビーズが、空間Ｓ２に粒径の大きなビーズが夫々充填される。発泡樹脂の充填完了まで、粒径の大きな発泡樹脂ビーズと小さな発泡樹脂ビーズが混じらないように、仕切板(31)にて両ビーズを一時的に隔てておく。充填完了後は、キャビティ(30)から仕切板(31)を固定型(４)に向けて抜く
図９は、このときの図７のＦ部の拡大図であり、粒径の大きな発泡樹脂ビーズ(６)と粒径の小さな方の発泡樹脂ビーズ(60)の境界面を示す。図９では、充填したビーズ(６)(60)がスリット(44)に向けて流れ出るようにも見える。しかし、仕切板(31)の厚み及びスリット(44)の幅は粒径の小さな方の発泡樹脂ビーズ(60)の粒径よりも薄く設けられているから、スリット(44)に向けてビーズ(６)(60)が突出する量は殆ど無い。
シリンダ機構(39)によって、仕切板(31)がキャビティ(30)から抜かれると、加熱冷却室(45)(53)に加熱蒸気が導入される。凹型(43)及び凸型(52)を加熱して、空間Ｓ１、Ｓ２内の発泡樹脂ビーズを更に発泡させて、融着させる。高強度部(11)と低強度部(12)(12)とが一体となったバンパ芯材(１)が形成される。
両型(43)(52)の冷却後に、移動型(５)が後退して離型する。このようにして、バンパ芯材(１)を得る。

特開２００６−１２３７３２号公報

成形品であるバンパ芯材(１)の表面に仕切板(31)の痕跡を目立たさないようにするには、仕切板(31)は薄いのが好ましい。具体的には、仕切板(31)の厚みは１ｍｍ程度であった。しかし、成形時にはキャビティ(30)内にビーズを充填させるから、仕切板(31)が薄いと、この充填圧によって仕切板(31)が変形する虞れがある。
また、仕切板(31)は前記の如く、平板状であるから、高強度部(11)と低強度部(12)(12)との境界面は平たく、両強度部(11)(12)の接合面積が小さい。従って、高強度部(11)と低強度部(12)(12)間の接合強度が弱い問題もある。
本発明の目的は、成形時に仕切板が変形する虞れが少ない成形装置を提供することにある。また、該成形装置によって得られた成形品上にて、異種材料にて形成された隣り合う部分の接合強度を高めることを目的とする。

固定型(４)と移動型(５)の間に、樹脂材料が充填されるべきキャビティ(30)を設け、該キャビティ(30)内に、複数の仕切板(31)(31)を出没可能に設け、仕切板(31)(31)にて仕切られるキャビティ(30)内の隣り合った空間に、異種の樹脂材料を充填して成形する成形装置であって、仕切板(31)(31)は、出没方向に延びた１つ以上の凸面(34)或いは突条(33)を有して構成される。

１．仕切板(31)は、凸面(34)或いは突条(33)を設けることにより、平板状であった従来の仕切板(31)に比して、剛性が高まり、発泡樹脂ビーズの充填圧によって、撓み変形する虞れが少なくなる。仕切板(31)の出没方向に略直交する方向の撓み強度を確保できるから、凸面(34)(34)或いは突条(33)(33)の長さも長くでき、仕切板(31)の出没ストロークを長くできる。これにより、仕切板(31)の出没方向に沿う前後長さが厚い成形品にも対応できる。
２．仕切板(31)の形状を従来から変更すればよく、従来から使用している成形装置を小規模に改良するだけで、本発明の内容を実施することができる。
３．仕切板(31)を厚くする必要はないから、該成形装置にて形成された成形品は、表面に現れる仕切板(31)の跡である境界領域の厚さを極力薄くすることができる。これにより、成形品の見映えも良くなる。

以下、本発明の一実施例を図を用いて、説明する。以下の記載では、仕切板(31)の出没方向を前後方向とする。
図１は、本例の成形装置を用いて形成されたバンパ芯材(１)の斜視図である。バンパ芯材(１)は従来と同様に、緩い円弧状に形成され、長手方向が車体の幅方向に略一致する。また、バンパ芯材(１)の前面が、稍丸みを帯びた形状に形成されており、長手方向の中央部が、粒径の小さな発泡樹脂ビーズからなる密度の高い高強度部(11)であり、長手方向の両端部が、粒径の大きな発泡樹脂ビーズからなる密度の低い低強度部(12)(12)である。仕切板(31)をキャビティ(30)に出没可能に設けた成形装置にて成形される点も従来と同じであるが、バンパ芯材(１)の側面に露出した高強度部(11)と低強度部(12)の境界部分Ｌ１は、従来のような直線状でなく、波状である。
即ち、境界部分Ｌ１は、バンパ芯材(１)上にて、仕切板(31)の出没側の側面に残った仕切板(31)の跡であり、複数の突部(13)(13)を上下に配備し、各突部(13)は出没方向に略直交する面に沿って突出している。図１のバンパ芯材(１)では突部(13)(13)が、前後に延びており、両強度部(11)(12)の境界面は、前後に亘って断面形状が略同一に形成される。
これにより、高強度部(11)と低強度部(12)の接合面積を従来に比して大きく設け、接合強度を高めている。即ち、高強度部(11)と低強度部(12)の接合部の剪断強度が増す。
出願人は、発泡樹脂ビーズとして原料粒子を５−３０倍に予備発泡して得られた直径１−５ｍｍ程度のビーズを用いることを提案しており、発泡樹脂ビーズを構成する樹脂については、後記する。また、低強度部(12)のビーズの粒径は高強度部(11)のビーズの粒径の約２倍であるが、この値に限定されない。

本例のバンパ芯材(１)を成形する金型(３)の全体構造は、図７に示す従来のものに近似しているが、仕切板(31)の構成が従来とは異なる。図２(a)は、仕切板(31)と凹型(43)の関係を示す側面図であり、図７の金型をＧ−Ｇ線を含む面にて破断し、矢視している。また、図２(b)は、図２(a)の凹型(43)をＹ−Ｙ線を含む面にて破断し、矢視した図であり、図２(b)に於いて、左方向が仕切板(31)がキャビティ(30)から排出される方向、右方向が仕切板(31)がキャビティ(30)に挿入される方向となる。
仕切板(31)はステンレス等の金属板を折曲して形成され、断面山形の複数の凸面(34)(34)を上下に並べて断面波状に構成される。該凸面(34)は仕切板(31)の出没方向に延びている。凸面(34)は、膨らみを仕切板(31)の出没方向に略直交する方向に向けており、仕切板(31)を発泡樹脂ビーズ充填後のキャビティ(30)からスムーズに抜くことができる。
仕切板(31)が通るスリット(44)も、仕切板(31)の形状に合わせて形成される。

上記の構成により、仕切板(31)は平板状であった従来の仕切板(31)に比して、剛性が高まり、発泡樹脂ビーズの充填圧を受けても、撓み変形する虞れが少なくなる。仕切板(31)の出没方向に略直交する方向の撓み強度を確保できるから、凸面(34)(34)の長さも長くでき、仕切板(31)の出没ストロークを長くできる。これにより、仕切板(31)の出没方向に沿った前後が厚い成形品にも対応できる。
更に、仕切板(31)の形状を従来のものから変更すればよく、従来より使用している成形装置を小規模に改良するだけで、本例の発明を直ちに実施することができる。
更に、仕切板(31)を厚くする必要はないから、仕切板(31)の跡である高強度部(11)と低強度部(12)の境界部分Ｌ１の幅(図１のｔ１)を極力狭くすることができる。これにより、成形品の見映えも良くなる。

図３は、仕切板(31)の各寸法を示す図である。仕切板(31)の厚みｔは、０.３−１.０ｍｍとし、製作する際の容易さや成形時の耐久性、精度維持の観点から０.５−０.６ｍｍが好ましい。
また、隣り合う凸面(34)の山部と谷部間の距離Ｈは、１−１５ｍｍとし、隣り合う凸面(34)(34)間のピッチＰは１−１５ｍｍとする。距離ＨとピッチＰは、キャビティ(30)内の強度保持、精度維持を勘案すれば、５−１２ｍｍが望ましい。しかも、距離ＨとピッチＰの比である、距離Ｈ／ピッチＰは０.８−１.５が望ましい。尚、上記の厚みｔ、距離Ｈ、ピッチＰは上記の寸法に限定されない。
また、仕切板(31)の先端は必ずしも、凸型(52)に当てる必要はなく、クラッキングの移動距離を勘案した上で、両樹脂ビーズが混じらない程度に、凸型(52)から１−２ｍｍ離れてもよい。ここで、クラッキングとは樹脂ビーズ充填後に、キャビティ(30)内の樹脂ビーズが漏れない程度に、移動型(５)を固定型(４)から僅かに離して、キャビティ(30)内の樹脂ビーズが充填し難いと想定される箇所に樹脂ビーズを充填させることを指す。

仕切板(31)として、図４(a)に他の実施例を示す。これは、複数の突条(33)(33)を上下に間隔を設けて配列して構成される。上下に隣り合う突条(33)(33)は、先端部を互いに反対方向に向けている。また、図４(b)に示すように、上下に隣り合う突条(33)(33)は同じ方向を向いてもよい。
更に、図３では凸面(34)を断面山形としたが、図４(c)に示すように、凸面(34)は円弧状であってもよい。

本例では、キャビティ(30)内に充填される異種材料として、粒径が異なる２種類の発泡樹脂ビーズを例示したが、異種材料はこれに限定されない。異種材料としては、粒径以外にも、化学的性質、色が異なる２種以上の材料が含まれ、成形前に混じり合うことを防ぐべく、互いに隔離される必要がある複数種の材料であればよい。
また、仕切板(31)は固定型(４)側から出没するとしたが、移動型(５)側から出没してもよい。更に、移動型(５)は横向きに移動するとしたが、上下に移動してもよい。

金型(３)には一般的な材料として、アルミニウム、ステンレス、鉄、銅、鋼などを用いることができるが、金型(３)をアルミニウム(ＡＣ７Ａ)で形成し、仕切板(31)をステンレス(ＳＵＳ３０４)にて形成するのが好ましい。金型(３)と仕切板(31)を異質材料にて形成することにより、仕切板(31)が滑らかにスライドすることができる。

発泡樹脂ビーズは、合成樹脂に物理型発泡剤を含浸させて構成され、加熱によって発泡し、予備発泡させたものも含まれる。合成樹脂としては、スチレン改質ポリエチレン系樹脂、ポリスチレン、ハイインパクトポリスチレン、スチレン−エチレン共重合体、スチレン−無水マレイン酸共重合体、スチレン−アクリロニトリル共重合体等のポリスチレン系樹脂、ポリメチルメタクリレート樹脂等のポリメタクリル系樹脂、ポリエチレン、ポリプロピレン、エチレン−酢酸ビニル共重合体等のポリオレフィン系樹脂、ポリエチレンテレフタレート等のポリエステル系樹脂等が挙げられる。これら合成樹脂の混合物やモノマーの共重合体なども使用できる。
また、物理型発泡剤としては、例えばプロパン、ブタン、ペンタン、ヘキサン等の脂肪族炭化水素類、シクロペンタン、シクロブタン等の脂肪族環化水素類、二酸化炭素、窒素、空気等の無機ガス等が挙げられる。これらの物理型発泡剤は単体で用いても、２種類以上を併用してもよい。

上記実施例の説明は、本発明を説明するためのものであって、特許請求の範囲に記載の発明を限定し、或は範囲を減縮する様に解すべきではない。又、本発明の各部構成は上記実施例に限らず、特許請求の範囲に記載の技術的範囲内で種々の変形が可能であることは勿論である。

本例の成形装置を用いて形成されるバンパ芯材の斜視図である。 (a)は、仕切板と凹型の関係を示す側面図であり、(b)は、(a)の凹型をＹ−Ｙ線を含む面にて破断し、矢視した図である。 仕切板の各寸法を示す図である。 (a)、(b)、(c)は、別の仕切板の側面図である。 従来のバンパ芯材の斜視図である。 バンパ芯材を成形する金型の斜視図である。 図６の金型をＸ−Ｘ線を含む面にて破断した断面平面図である。 図７の凹型をＧ−Ｇ線を含む面にて破断し矢視した断面図である。 図７のＦ部の拡大図である。

符号の説明

(１) バンパ芯材
(４) 固定型
(５) 移動型
(11) 高強度部
(12) 低強度部
(30) キャビティ
(31) 仕切板
(33) 突条
(34) 凸面

Claims (4)

1. 固定型と移動型の間に、樹脂材料が充填されるキャビティを設け、該キャビティ内に、複数の仕切板を出没可能に設け、仕切板にて仕切られるキャビティ内の隣り合った空間に、互いに異種の樹脂材料を充填して成形する成形装置であって、
   仕切板は、出没方向に延びた１つ以上の凸面、或いは突条を有して構成されることを特徴とする成形装置。
2. 仕切板は、複数の凸面を有して断面波状に構成され、又は複数の突条を間隔を設けて配列して構成される、請求項１に記載の成形装置。
3. 固定型と移動型の間に、樹脂材料が充填されるキャビティを設け、該キャビティ内に、複数の仕切板をスリットを通って出没可能に設け、仕切板にて仕切られるキャビティ内の隣り合った空間に、互いに異種の樹脂材料を充填する成形装置にて形成された成形品であって、
   成形品上にて、仕切板出没側の側面には、出没方向に略直交する面に沿って突出した突部を有する仕切板跡が形成されたことを特徴とする成形品。
4. 異種の樹脂材料から構成された２つ以上の強度部が隣合って、一体成形された成形品であって、
   両強度部の境界面は、前後に亘って断面形状が略同一に形成され、該断面形状は前後方向に略直交する面に沿って突出した突部を有することを特徴とする成形品。

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