JP2009248400A - 発泡成形用金型構造、発泡成形品の成形方法及び発泡成形品 - Google Patents

Abstract

【課題】発泡成形品におけるリブ、ボス、クリップステー、ツメ形状等の凸状部位の強度を向上させる。
【解決手段】固定型１と可動型３とを型合わせした状態において、キャビティ４に溶融樹脂を充填する。この状態においては、可動入れ子１１は可動型３の型合わせ面３ａから所定距離（Ｌ１）だけ奥まった位置に設定されており、その固定型１側の面はキャビティ面１１ａとして機能し、入れ子嵌合部１０にまで溶融樹脂が充填される。そして、可動型３のみを所定距離（Ｌ１）だけ型開き方向（図中、矢印方向）へ後退させて、圧力を開放し溶融樹脂を発泡させることで、一部の強度を向上させた発泡成形品２０が成形される。
【選択図】図２

Description

本発明は、固定型に対して可動型を移動させて発泡成形品を成形する発泡成形用金型構造等に関し、より詳しくは、発泡成形品において凸状部位や凹状部位の強度を向上させるための発泡成形用金型構造等に関する。

従来、溶融樹脂をキャビティ内に充填させ、可動金型を型開き方向へ所定距離移動させることで発泡成形品を得る成形方法がなされている（例えば、特許文献１を参照のこと）。

図９は、従来の発泡成形用金型構造を示している。本図において、１０１は固定型である。１０２は固定型１０１に対して進退可能な可動型である。１０３は固定型１０１と可動型１０２とを型合わせした際に生じる空間であるキャビティである。１０４はキャビティ１０３に溶融樹脂を充填するための通路であるスプルーである。１０５はスプルー１０４に溶融樹脂を供給する射出装置である。また、１０１ａは固定型１０１のキャビティ面に形成された凹部であり、発泡成形品に凸状部位を形成するためのものである。

上述のような発泡成形用金型構造において発泡成形を行う際には、まず図９（Ａ）に参照されるように、キャビティ１０３に溶融樹脂を充填する。そして、図９（Ｂ）に参照されるように、可動型１０２を所定距離（Ｌ）だけ型開き方向（図中、矢印）へ移動させ、圧力を開放することで、発泡成形品を成形する。このような発泡成形を行うと、図１０に参照されるように、基部１５２に凸状部位１５１が一体形成された発泡成形品１５０が成形される。

特開２００２−１２０２５２号公報

図１０に参照されるように、発泡成形品１５０の基部１５２には、固定型１０１の凹部１０１ａにより凸状部位１５１が一体形成される。通常、このような発泡成形品１５０は、樹脂の密度の高いスキン層Ａと、比較的樹脂の密度の低い発泡層Ｂとが混在した状態で成形され、基本的に外殻がスキン層Ａとなり、その内部が発泡層Ｂとなる。

しかしながら、この種の発泡成形品では、凸状部位１５１が薄いスキン層Ａで保持されているだけであるため、強度が非常に弱く、凸状部位１５１に大きな荷重が作用すると、凸状部位１５１が根元から簡単に折れてしまうという問題があった。

また、具体的には図示しないが、発泡成形品に部材を嵌合するための凹状部位を形成した場合にも、該凹状部位に嵌合した部材の保持強度が非常に弱くなってしまうという問題があった。

本発明は係る問題点を解消するためになされたものであり、発泡成形品において凸状部位又は凹状部位の強度を向上させることを目的とする。

本発明の発泡成形用金型構造は、可動型及び固定型により形成されるキャビティに溶融樹脂を充填し、前記固定型に対して前記可動型を移動させて発泡成形品を成形する発泡成形用金型構造であって、前記可動型及び前記固定型のうちの少なくともいずれか一方のキャビティ面に、該キャビティ面と相対移動可能なキャビティ面を有することを特徴とする。
また、本発明の発泡成形用金型構造において、前記相対移動可能なキャビティ面と対向するキャビティ面に凹部又は凸部を形成したことを特徴とする。
また、本発明の発泡成形用金型構造において、前記相対移動可能なキャビティ面に凹部又は凸部を形成したことを特徴とする。
また、本発明の発泡成形用金型構造において、前記凹部は、発泡成形品にリブ、ボス、クリップステー及びツメ形状のうちの少なくともいずれかを形成するためのものであることを特徴とする。
また、本発明の発泡成形用金型構造において、前記相対移動可能なキャビティ面を構成する可動入れ子を備えたことを特徴とする。
また、本発明の発泡成形品の成形方法は、可動型及び固定型のうちの少なくともいずれか一方のキャビティ面に、該キャビティ面と相対移動可能なキャビティ面を有する発泡成形用金型構造を用いた発泡成形品の成形方法であって、前記可動型及び前記固定型により形成されるキャビティに溶融樹脂を充填する工程と、前記固定型に対して前記可動型を移動させるときに、前記相対移動可能なキャビティ面を、該相対移動可能なキャビティ面を有するキャビティ面と相対移動させる工程とを有することを特徴とする。
また、本発明の発泡成形品は、基部及び前記基部に形成された凸状部位又は凹状部位を有する発泡成形品であって、前記基部において、前記凸状部位又は前記凹状部位が形成された所定の領域の厚み方向における所定の発泡倍率以上の発泡層の割合が、前記所定の領域以外の領域の厚み方向における前記所定の発泡倍率以上の発泡層の割合よりも低いことを特徴とする。
また、本発明の発泡成形品は、前記基部において、前記所定の領域の厚み方向のすべてが、前記所定の発泡倍率よりも発泡倍率の低い低発泡層又は未発泡層からなることを特徴とする。

本発明によれば、発泡成形品に、リブ、ボス、クリップステー、ツメ形状等の凸状部位や、部材を嵌合するための凹状部位を一体形成する場合に、これら凸状部位や凹状部位の強度を向上させることができる。

以下、本発明の実施の形態を説明する。
（第１の実施の形態）
図１は、第１の実施の形態に係る発泡成形用金型構造を有する射出成形機を示す図である。本射出成形機は、凸状部位を有する発泡成形品を成形するための発泡成形用金型構造を有する。

図１において、１は固定型である。２は固定型１のキャビティ面１ａに形成された凹部であり、発泡成形品にリブ、ボス、クリップステー、ツメ形状等の凸状部位を形成するためのものである。３は固定型１に対して移動（進退）する可動型である。４は固定型１と可動型３とを型合わせした状態において生じる空間であるキャビティであり、溶融樹脂が充填される。５は固定型１に穿設されたスプルーであり、キャビティ４に溶融樹脂を充填する通路である。

６は固定型１を保持する固定盤である。７は固定盤６に固着された射出装置であり、スプルー５を介してキャビティ４に溶融樹脂を注入、充填する。８は可動型３を保持する可動盤であり、水平方向に移動可能に構成されており、これにより可動型３が固定型１に対して進退する。９は可動盤８を支持し、かつ移動可能とするタイバーである。タイバー９は、ボールスクリューと駆動モータ、或いは油圧シリンダ等で構成される。

１０は可動型３に穿設された入れ子嵌合部であり、可動型３及び可動盤８を貫通してキャビティ面３ａで開口する。１１は入れ子嵌合部１０に摺動可能に挿設された可動入れ子である。ここで、可動入れ子１１と、固定型１のキャビティ面１ａに形成された凹部２とはちょうど対向する位置関係にある。１２は可動入れ子１１と結合し進退動するプランジャである。１３はプランジャ１２を駆動する駆動機構部である。駆動機構部１３は可動型３内に設置され、ボールスクリューと駆動モータ、或いは油圧シリンダ等で構成される。また、リブ、ボス、クリップステー、ツメ形状等の凸状の設置場所によって、可動入れ子１１は、バネ、油圧シリンダ、ガスシリンダ等で固定型１と接触させキャビティの厚みを保持してもよい。

このようにした発泡成形用金型構造では、可動入れ子１１の先端面が可動型３のキャビティ面３ａの一部を構成することになり、可動型のキャビティ面３ａに、該キャビティ面３ａと相対移動可能なキャビティ面１１ａを有することになる。

次に、図２を用いて、上述のように構成された本実施の形態に係る射出成形機による発泡成形方法を説明する。
まず図２（Ａ）に参照されるように、固定型１と可動型３とを型合わせした状態において、キャビティ４に溶融樹脂を注入、充填する。この状態においては、可動入れ子１１の位置を可動型３のキャビティ面３ａから所定距離（Ｌ１）だけ奥まった位置に設定する。従って、入れ子嵌合部１０にまで溶融樹脂が充填される。ここで、所定距離（Ｌ１）は、発泡成形品の完成品の寸法に応じて決まる値であるが、凹部２により形成される凸状部位の強度を十分に確保できるような値に設定する。

そして、図２（Ｂ）に参照されるように、図２（Ａ）の状態から可動型３を所定距離（Ｌ１）だけ型開き方向（図中、矢印方向）へ後退させて、圧力を開放することで、溶融樹脂を発泡させ、発泡成形品２０を成形する。このとき、可動入れ子１１を上述した設定した位置から移動させないようにする。即ち、駆動機構部１３は可動入れ子１１を、可動型３の後退方向と逆の方向に所定距離（Ｌ１）だけ移動させる。従って、可動型３を所定距離（Ｌ１）だけ後退させると、可動型３のキャビティ面３ａと可動入れ子１１のキャビティ面１１ａとが略面一となる。

上述のようにして発泡成形を行うと、図３（Ａ）に参照されるように、基部２１に凸状部位２２が一体形成された発泡成形品２０が成形される。図３（Ａ）は、発泡成形品２０の断面図である。本図に参照されるように、発泡成形品２０は、スキン層Ａと発泡層Ｂとが混在した状態で成形されており、基部２１の外殻、凸状部位２２、及び基部２１において凸状部位２２が形成された所定の領域Ｓの厚み方向のすべてがスキン層Ａとなっている。これは、発泡のために可動型３を後退させる際に、可動入れ子１１を移動させないため、所定の領域Ｓから厚み方向にある溶融樹脂（換言すれば、キャビティ４から入れ子嵌合部１０内に位置する溶融樹脂）が流動することがなく、発泡が行われないからである。なお、所定の領域Ｓとは、可動入れ子１１のキャビティ面１１ａにより設定される領域であり、少なくとも凸状部位２２の根元を含む領域である。

ここで本明細書において、発泡層とは、発泡倍率が所定の発泡倍率以上の層をいうものとし、スキン層とは該所定の発泡倍率よりも発泡倍率の低い低発泡層或いは未発泡層をいうものとする。

このような発泡成形品２０では、凸状部位２２を厚みのあるスキン層Ａで保持することができるので、凸状部位２２の強度を向上させることができる。従って、凸状部位２２に大きな荷重が作用したときにも、凸状部位２２が根元から簡単に折れてしまうとった問題等を解消することができることになる。

なお、本実施の形態では、図３（Ａ）に参照されるように、基部２１において、所定の領域Ｓの厚み方向のすべてがスキン層Ａとなっている例を説明したが、図３（Ｂ）に参照されるように、所定の領域Ｓの厚み方向に薄い発泡層Ｂが存在していても、凸状部位２２の強度を向上させる効果は得られる。即ち、基部２１において、所定の領域Ｓの厚み方向における発泡層Ｂの割合が、所定の領域Ｓ以外の領域の厚み方向における発泡層Ｂの割合よりも低ければよい。

図４に、本実施の形態に係る射出成形機によって成形可能な発泡成形品の具体例を示す。本実施の形態に係る射出成形機によれば、例えば図４に示すような発泡成形品を成形することができ、これらに参照されるようなリブ、ボス、クリップステー、ツメ形状等の凸状部位に対する強度を向上させた発泡成形品を成形することができる。

以上のように本実施の形態では、可動型３において進退可能な可動入れ子１１を設け、この可動入れ子１１をリブ等の凸状部位を成形するための固定型１の凹部２と対向する位置に配置した。そして、溶融樹脂の充填時に、発泡成形品の厚みに合わせて可動入れ子１１を型合わせ面３ａから後退させた位置に設定し、キャビティ面として構成して、溶融樹脂をキャビティ４内に充填し、発泡成形時の可動型３の後退の際に、可動入れ子１１を可動型３に対して移動させないようにした。これにより、固定型１の凹部２によって形成される凸状部位２２の根元を含む所定の領域Ｓの厚み方向に位置する部位をスキン層Ａとすることができ、凸状部位２２の強度を向上させた発泡成形品を得ることができる。

また、本実施の形態のように可動型３に可動入れ子１１を挿設する構成において、変形例として、図５（Ａ）に参照されるように、可動入れ子１１のキャビティ面１１ａに凹部１１ｂを形成して、凸状部位を有する発泡成形品を成形してもよい。

また、図５（Ｂ）に参照されるように、可動入れ子１１のキャビティ面１１ａに凸部１１ｃを形成して、凹状部位を有する発泡成形品を成形してもよい。或いは、図５（Ｃ）に参照されるように、固定型１のキャビティ面１ａのうち可動入れ子１１に対向する位置に凸部２ａを形成して、凹状部位を有する発泡成形品を成形してもよい。図５（Ｂ）、（Ｃ）の構成においては、部材を嵌合するために形成される凹状部位等の強度を向上させた発泡成形品を得ることができる。

（第２の実施の形態）
次に本発明の第２の実施の形態を説明する。図６は、本実施の形態に係る発泡成形用金型構造を示すと共に、本実施の形態に係る発泡成形方法を説明する図である。なお、本図において、第１の実施の形態と共通する部位については同符号で示し、また本実施の形態に係る発泡成形用金型構造を用いる射出成形機についても第１の実施の形態と同様であるため、説明は省略する。本実施の形態は、固定型１において可動入れ子１５を設ける点が第１の実施の形態と相違する。以下、詳細を説明する。

図６において、１４は固定型１に穿設された入れ子嵌合部であり、固定型１を貫通してキャビティ面１ａで開口する。１５は入れ子嵌合部１４に摺動可能に挿設された可動入れ子である。１５ａはキャビティ面であり、１５ｂはキャビティ面１５ａに形成された凹部であり、成形品においてリブ、クリップステー、ボス、ツメ形状等の凸状部位を形成するためのものである。１６は可動入れ子１５と結合し進退動させるプランジャである。１７はプランジャ１６を駆動する駆動機構部である。駆動機構部１７は固定型１内に設置され、ボールスクリューと駆動モータ、或いは油圧シリンダ等で構成される。また、リブ、ボス、クリップステー、ツメ形状等の凸状の設置場所によって、可動入れ子１５は、バネ、油圧シリンダ、ガスシリンダ等で可動型３と接触させ可動型の動きに追従して移動させてもよい。

上述のように構成された発泡成形用金型構造における発泡成形方法を説明する。
まず図６（Ａ）に参照されるように、固定型１と可動型３とを型合わせした状態において、キャビティ４に溶融樹脂を注入、充填する。この状態においては、可動入れ子１５の位置を固定型１の型合わせ面１ａから所定距離（Ｌ２）だけ奥まった位置に設定する。従って、入れ子嵌合部１４にまで溶融樹脂が充填される。ここで、所定距離（Ｌ２）は、発泡成形品の完成品の寸法に応じて決まる値であるが、凹部１５ａにより形成される凸状部位の強度を十分に確保できるような値に設定するようにする。

そして、図６（Ｂ）に参照されるように、図６（Ａ）の状態から可動型３を所定距離（Ｌ３）だけ型開き方向（図中、矢印Ｃ方向）へ後退させると共に、可動入れ子１５も所定距離（Ｌ３）だけ前進させる（図中、矢印Ｄ方向、ここで、可動入れ子１５の前進方向は可動型３の後退方向である）。

上述のように可動型３を後退、可動入れ子１５を前進させることで、キャビティ４に充填された溶融樹脂の所定の部分の圧力を開放して発泡させて、その他の部分を発泡させないようにした発泡成形品６０が成形される。

図７は、上述のようにして成形された発泡成形品６０の断面図である。発泡成形品６０は、基部６１に凸状部位６２が一体形成されており、本図に参照されるように、スキン層Ａと発泡層Ｂとが混在した状態で成形される。そして、基部６１の外殻、凸状部位６２、及び基部６１において凸状部位６２が形成された所定の領域Ｓの厚み方向すべてがスキン層Ａとなっている。これは、発泡のために可動型３を後退させる際に、可動入れ子１５をそれと同期させて前進させることで所定の領域Ｓから厚み方向にある溶融樹脂（換言すれば、キャビティ４から入れ子嵌合部１４内に位置する溶融樹脂）が流動することがなく、発泡が行われないからである。なお、ここでいう、発泡層及びスキン層は、第１の実施の形態で説明したものと同様である。また、所定の領域Ｓとは、可動入れ子１５のキャビティ面１５ａにより設定される領域であり少なくとも凸状部位６２の根元を含む領域である。

このような発泡成形品６０は、凸状部位６２を厚みのあるスキン層Ａで保持することができるので、凸状部位６２の強度を向上させることができる。従って、凸状部位６２に大きな荷重が作用したときにも、凸状部位６２が根元から簡単に折れてしまうとった問題等を解消することができる。

以上のように本実施の形態では、固定型１において進退可能な可動入れ子１５を設け、この可動入れ子１５にリブ等の凸状部位を成形するための凹部１５ｂを設けた。そして、溶融樹脂の充填時に、発泡成形品の厚みに合わせて可動入れ子１５を型合わせ面１ａから所定距離だけ後退させた位置に設定し、キャビティ面として構成して、溶融樹脂をキャビティ４内に充填し、発泡成形時の可動型３の後退の際に、可動入れ子１５を可動型３と同期させて前進させるようにした。これにより、可動入れ子１５の凹部１５ｂによって形成される凸状部位６２の根元を含む所定の領域Ｓの厚み方向に位置する部位をスキン層Ａとすることができ、凸状部位６２の強度を向上させた発泡成形品を得ることができる。

また、本実施の形態のように固定型１に可動入れ子１５を挿設する構成において、変形例として、図８（Ａ）に参照されるように、可動型３に凹部３ａを形成して、凸状部位を有する発泡成形品を形成してもよい。

また、図８（Ｂ）に参照されるように、可動型３に凸部３ｂを形成して、凹状部位を有する発泡成形品を成形してもよい。或いは、図８（Ｃ）に参照されるように、可動入れ子１５のキャビティ面１５ａに凸部１５ｃを形成して、凹状部位を有する発泡成形品を成形してもよい。図８（Ｂ）、（Ｃ）の構成においては、部材を嵌合するために形成される凹状部位等の強度を向上させた発泡成形品を得ることができる。

なお、以上の第１及び第２の実施の形態において、発泡成形品の形状に応じて、可動入れ子１１又は１５を着脱可能に構成するようにしてもよい。また、可動入れ子１１又は１５に対して、所定の形状を有した入れ子を別途取付け可能に構成してもよい。また、固定型１又は可動型３において、所定の形状を有した入れ子を別途取付け可能に構成してもよい。このように入れ子を着脱或いは取付け可能とすることにより、様々な形状を有する発泡成形品に対応することが可能となる。

また、以上の第１及び第２の実施の形態において、可動型３及び可動入れ子１１又は１５を移動可能とする機構について、ボールスクリューと駆動モータ、或いは油圧シリンダ等で構成することを述べたが、本実施の形態においては発泡成形品の品質の向上のために、可動入れ子１１、１５の初期位置を正確に認識したり、可動型３と可動入れ子１５を正確に同期させたりして正確なコアバック制御を行うことが好ましいため、可動入れ子１１、１５は対向する固定型１または可動型３にシリンダやバネ等で突き当て、型開き時にもキャビティの厚さを正確にコントロールできることが望ましい。

また、第１の実施の形態の構成及び第２の実施の形態の構成を組み合わせて実施してもよく、可動入れ子の数は複数あって構わない。また、本実施の形態では、可動入れ子又は固定型若しくは可動型に対して凸部や凹部を形成して、発泡成形品における凸状部位等の強度を向上させたが、凸状部位を形成しないような発泡成形品においても有効であり、この場合、発泡成形品の所定部位の強度を向上させることができる。

また、本発明において用いる溶融樹脂としては、熱可塑性樹脂が好ましく、化学発泡剤を用いてもよいし、物理発泡剤を用いてもよい。

本発明に係る発泡成形用金型構造を有する射出成形機を示す図である。 本発明の第１の実施の形態に係る成形方法を説明する図である。 本発明の第１の実施の形態に係る成形方法により成形された発泡成形品の断面図である。 本発明の第１の実施の形態に係る成形方法により成形された発泡成形品の例を示す図である。 本発明の第１の実施の形態に係る発泡成形用金型構造の変形例を示す図である。 本発明の第２の実施の形態に係る成形方法を説明する図である。 本発明の第２の実施の形態に係る成形方法により成形された発泡成形品の断面図である。 本発明の第２の実施の形態に係る発泡成形用金型構造の変形例を示す図である。 従来の発泡成形を説明する図である。 従来の発泡成形により成形された発泡成形品の断面図である。

符号の説明

１ 固定型
１ａ、３ａ、１１ａ、１５ａ キャビティ面
２、３ａ、１１ｂ、１５ｂ 凹部
２ａ、３ｂ、１１ｃ、１５ｃ 凸部
３ 可動型
４ キャビティ
５ スプルー
６ 固定盤
７ 射出装置
８ 可動盤
９ タイバー
１０、１４ 入れ子嵌合部
１１、１５ 可動入れ子
１２、１６ プランジャ
１３、１７ 駆動機構部
２０、６０ 発泡成形品
２１、６１ 基部
２２、６２ 凸状部位

Claims (8)

1. 可動型及び固定型により形成されるキャビティに溶融樹脂を充填し、前記固定型に対して前記可動型を移動させて発泡成形品を成形する発泡成形用金型構造であって、
   前記可動型及び前記固定型のうちの少なくともいずれか一方のキャビティ面に、該キャビティ面と相対移動可能なキャビティ面を有することを特徴とする発泡成形用金型構造。
2. 前記相対移動可能なキャビティ面と対向するキャビティ面に凹部又は凸部を形成したことを特徴とする請求項１に記載の発泡成形用金型構造。
3. 前記相対移動可能なキャビティ面に凹部又は凸部を形成したことを特徴とする請求項１に記載の発泡成形用金型構造。
4. 前記凹部は、発泡成形品にリブ、ボス、クリップステー及びツメ形状のうちの少なくともいずれかを形成するためのものであることを特徴とする請求項２又は３に記載の発泡成形用金型構造。
5. 前記相対移動可能なキャビティ面を構成する可動入れ子を備えたことを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の発泡成形用金型構造。
6. 可動型及び固定型のうちの少なくともいずれか一方のキャビティ面に、該キャビティ面と相対移動可能なキャビティ面を有する発泡成形用金型構造を用いた発泡成形品の成形方法であって、
   前記可動型及び前記固定型により形成されるキャビティに溶融樹脂を充填する工程と、
   前記固定型に対して前記可動型を移動させるときに、前記相対移動可能なキャビティ面を、該相対移動可能なキャビティ面を有するキャビティ面と相対移動させる工程とを有することを特徴とする発泡成形品の成形方法。
7. 基部及び前記基部に形成された凸状部位又は凹状部位を有する発泡成形品であって、
   前記基部において、前記凸状部位又は前記凹状部位が形成された所定の領域の厚み方向における所定の発泡倍率以上の発泡層の割合が、前記所定の領域以外の領域の厚み方向における前記所定の発泡倍率以上の発泡層の割合よりも低いことを特徴とする発泡成形品。
8. 前記基部において、前記所定の領域の厚み方向のすべてが、前記所定の発泡倍率よりも発泡倍率の低い低発泡層又は未発泡層からなることを特徴とする請求項７に記載の発泡成形品。

Images