JP2019064203A

JP2019064203A - 樹脂成形品

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Publication number: JP2019064203A
Application number: JP2017193678A
Authority: JP
Inventors: 真吾中野; Shingo Nakano; 瞭平黒木; Ryohei Kuroki; 山田　広司; Koji Yamada; 広司山田
Original assignee: Hitachi Chemical Co Ltd
Current assignee: Showa Denko Materials Co Ltd
Priority date: 2017-10-03
Filing date: 2017-10-03
Publication date: 2019-04-25
Anticipated expiration: 2037-10-03
Also published as: JP7095252B2

Abstract

【課題】意匠面を有する本体部と該本体部の周縁部から意匠面と反対側へ張り出す張出部を有する構成において、張出部先端側の寸法精度を確保しつつ、張出部の白化を抑制した樹脂成形品を提供する。【解決手段】樹脂成形品は、意匠面と反対面とを有し、内部に第１発泡層が形成された本体部と、前記本体部の周縁部に設けられ、前記本体部の厚み方向で前記意匠面と反対側へ張り出し、内部に第２発泡層が形成された張出部と、前記張出部の張出方向の中間部に形成され、前記本体部の周縁部よりも外側へ向けて突出し、内部に第３発泡層が形成された凸部と、を有する。【選択図】図３

Description

本発明は、樹脂成形品に関する。

樹脂構造体は、金属に比べて軽量であることから、車両用構造部品、車両搭載用品、電子機器の筐体等として幅広く用いられている。樹脂構造体の中でも特に樹脂成形品は軽量であり、自動車等の車両の部品に用いれば、燃費の向上が期待される。

自動車の内装基材等として使用される樹脂成形品の射出発泡成形方法としては、例えば、特許文献１に記載の方法が知られている。この公報では、一対の成形用金型に形成したキャビティ内に溶融樹脂を注入し、そして発泡を行なっている。

特開２００５−２３８７２６号公報

溶融樹脂をキャビティ内に注入した場合、成型用金型と接する部分が冷却固化されて膜状のスキン層が形成される。その状態で固定型に対して可動型をコアバックさせてキャビティ内の容積を拡張すると、スキン層で覆われた溶融樹脂が発泡して発泡層となり、樹脂成形品が製造される。

ここで、例えば、意匠面を有する本体部の周縁部から意匠面と反対側へ張り出した張出部に貫通孔が形成された樹脂成形品を成形する場合、キャビティの端末（張出部の先端に対応）に可動型と固定型の合せ目を一致させると、意匠面側を形成する固定型に対して可動型をコアバックさせたときに、可動型に設けられた貫通孔成形用のスライド型も可動型と共に移動する。このとき、貫通孔の固定型側の開口縁部は固定型との接触でスキン層が形成されており、可動型のコアバックによって、スキン層に形成された孔位置と上記スライド型との位置にずれが生じ、成形後の貫通孔の精度が低下しまう。

一方、可動型と固定型の合せ目をキャビティの端末よりも上流側に（張出部の張出方向の中間部に対応）に設定した場合、張出部の外面及び内面が可動型によって成形されるため、成形後の貫通孔の精度の低下が抑制される。しかし、キャビティの端末よりも上流側に可動型と固定型の合せ目を設定すると、合せ目近傍にコアバックによる樹脂の引き伸ばしによって白化現象が生じることがある。

本発明は、上記事実を考慮して、意匠面を有する本体部と該本体部の周縁部から意匠面と反対側へ張り出す張出部を有する構成において、張出部先端側の寸法精度を確保しつつ、張出部の白化を抑制した樹脂成形品を提供することを目的とする。

本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであり、次の実施の形態を含む。
＜１＞意匠面と反対面とを有し、内部に第１発泡層が形成された本体部と、前記本体部の周縁部に設けられ、前記本体部の厚み方向で前記意匠面と反対側へ張り出し、内部に第２発泡層が形成された張出部と、前記張出部の張出方向の中間部に形成され、前記本体部の周縁部よりも外側へ向けて突出し、内部に第３発泡層が形成された凸部と、を有する樹脂成形品。

＜２＞前記凸部の頂部の前記張出方向側の端がパーティングライン上に位置している、＜１＞に記載の樹脂成形品。

＜３＞前記第１発泡層と前記第２発泡層がつながり、前記第２発泡層と前記第３発泡層がつながっている、＜１＞又は＜２＞に記載の樹脂成形品。

本発明によれば、意匠面を有する本体部と該本体部の周縁部から意匠面と反対側へ張り出す張出部を有する構成において、張出部先端側の寸法精度を確保しつつ、張出部の白化を抑制した樹脂成形品を提供することが可能となる。

本実施形態の樹脂成形品の背面図である。図１の樹脂成形品の縦断面図（図１中の２−２線断面図）である。図２の矢印３で指し示す部分の拡大図である。金型の概略断面図である。図４の矢印５で指し示す部分の拡大図である。コアバック後の図４の矢印５で指し示す部分の拡大図である。金型から樹脂成形品を脱型する直前の状態を示す図４の矢印５で指し示す部分の拡大図である。

以下、本発明を実施するための形態について詳細に説明する。但し、本発明は以下の実施形態に限定されるものではない。以下の実施形態において、その構成要素（要素ステップ等も含む）は、特に明示した場合を除き、必須ではない。数値及びその範囲についても同様であり、本発明を制限するものではない。

本明細書において「工程」との語には、他の工程から独立した工程に加え、他の工程と明確に区別できない場合であってもその工程の目的が達成されれば、当該工程も含まれる。

本明細書において「〜」を用いて示された数値範囲には、「〜」の前後に記載される数値がそれぞれ最小値及び最大値として含まれる。
本明細書中に段階的に記載されている数値範囲において、一つの数値範囲で記載された上限値又は下限値は、他の段階的な記載の数値範囲の上限値又は下限値に置き換えてもよい。また、本明細書中に記載されている数値範囲において、その数値範囲の上限値又は下限値は、実施例に示されている値に置き換えてもよい。
本明細書において組成物中の各成分の含有率又は含有量は、組成物中に各成分に該当する物質が複数種存在する場合、特に断らない限り、組成物中に存在する当該複数種の物質の合計の含有率又は含有量を意味する。

本明細書において「層」との語には、当該層が存在する領域を観察したときに、当該領域の全体に形成されている場合に加え、当該領域の一部にのみ形成されている場合も含まれる。
本明細書において「層の厚み」は、断面カット形状にてマイクロスコープを用いて、９点の厚みを測定し、その算術平均値である。

まず、本実施形態の樹脂成形品について説明する。次に、本実施形態の樹脂成形品を製造するための製造装置及び製造方法について説明する。

＜樹脂成形品＞
本実施形態の樹脂成形品は、意匠面と反対面とを有し、内部に第１発泡層が形成された本体部と、前記本体部の周縁部に設けられ、前記本体部の厚み方向で前記意匠面と反対側へ張り出し、内部に第２発泡層が形成された張出部と、前記張出部の張出方向の中間部に形成され、前記本体部の周縁部よりも外側へ向けて突出し、内部に第３発泡層が形成された凸部と、を有する。樹脂成形品の具体例を、図面を参照しながら説明するが、本発明はこれに限定されるものではない。また、各図における各部位の大きさは概念的なものであり、各部位間の大きさの相対的な関係はこれに限定されない。
本実施形態の樹脂成形品は、例えば、自動車用部品として用いることができる。但し、樹脂成形品の用途は、自動車用部品に限定されない。

本実施形態の樹脂成形品１０は、自動車用部品であり、車体３０（図２参照）に取り付けられる。なお、自動車部品としては、例えば、バンパー、サイドマッドガード、フェンダーが挙げられる。

図２に示されるように、樹脂成形品１０は、樹脂材料で構成されており、意匠面１１Ａと反対面１１Ｂを有する本体部１１と、本体部１１の周縁部１１Ｃ（図３参照）に設けられ、本体部１１の厚み方向（図２において矢印Ｔで示す方向）で意匠面１１Ａと反対側へ張り出す張出部１２と、張出部１２の張出方向の中間部に形成され、本体部１１の周縁部１１Ｃよりも外側へ向けて突出する凸部４０とを有している。

本体部１１は、板状とされ、反対面１１Ｂに車体取付部１１Ｄ（図１参照）が複数形成されている。この車体取付部１１Ｄは、図示しない取付部材を用いて車体３０に本体部１１（樹脂成形品１０）を取り付けるための部位である。図３に示されるように、本体部１１の内部には、第１発泡層１３Ａが形成されている。具体的には、本体部１１は、表面（意匠面１１Ａ）及び裏面（反対面１１Ｂ）を形成する一対の第１スキン層１４Ａと、一対の第１スキン層１４Ａの間に形成される第１発泡層１３Ａとを有している。

図１及び図２に示されるように、張出部１２は、板状とされ、本体部１１の周縁部１１Ｃ全体に設けられている。すなわち、本実施形態の張出部１２は、本体部１１の周縁部１１Ｃに沿って一周分設けられている。なお、本発明は上記構成に限定されず、張出部１２は、本体部１１の周縁部１１Ｃに沿って断続的に設けられる構成であってもよい。

図２に示されるように、張出部１２の張出方向（図３では矢印Ｅで示す方向）は、本体部１１の厚み方向に対し、本体部１１の周縁部１１Ｃから外側へ向けて傾斜している。

また、張出部１２の張出方向の凸部４０よりも先端１２Ａ側には、貫通孔１２Ｂが形成されている。この貫通孔１２Ｂは、樹脂成形品１０の車体３０への取付等に用いられる。

この張出部１２の内部には、第２発泡層１３Ｂが形成されている。具体的には、張出部１２は、表面及び裏面を形成する一対の第２スキン層１４Ｂと、一対の第２スキン層１４Ｂの間に形成される第２発泡層１３Ｂとを有している。なお、本実施形態の樹脂成形品１０では、張出部１２の先端１２Ａと貫通孔１２Ｂとの間に発泡層が形成されていないが、形成されていてもよい。詳細については後述する。また、図３に示されるように、第１発泡層１３Ａと第２発泡層１３Ｂがつながっていてもよい。

図３に示されるように、凸部４０は、張出部１２の張出方向の中間部から本体部１１の周縁部１１Ｃよりも外側へ向けて突出している。この凸部４０は、張出部１２の外面に沿って周方向に一周分形成されている。なお、張出部１２が本体部１１の周縁部１１Ｃに沿って断続して設けられている場合、張出部１２の配置に対応した凸部４０も断続的に形成される。凸部４０は、頂部４０Ａが平坦面とされている。また、凸部４０の頂部４０Ａの張出方向側の端（平坦面の縁）４０Ｅがパーティングライン上に位置している。言い換えると、頂部４０Ａの端４０Ｅは、成形時における金型１５の合わせ目２０に位置している（すなわち、固定型１７と可動型１９の合わせ目２０に一致している。）。

凸部４０の内部には、第３発泡層１３Ｃが形成されている。具体的には、凸部４０は、表面を形成する第３スキン層１４Ｃと、第３スキン層１４Ｃの内側に形成される第３発泡層１３Ｃとを有している。なお、図３に示されるように、第２発泡層１３Ｂと第３発泡層１３Ｃがつながっていてもよい。

以下では、第１発泡層１３Ａ〜１３Ｃをまとめて適宜「発泡層１３」と記載し、第１スキン層１４Ａ〜１４Ｃをまとめて適宜「スキン層１４」と記載する。なお、本実施形態では、樹脂成形品１０の表面及び裏面を形成するのがスキン層１４であり、内部を形成するのが、発泡層１３である。このスキン層１４は、樹脂成形品１０において発泡層１３よりも発泡率が低い部分を指す。

本実施形態の樹脂成形品１０を形成する樹脂材料については、後述する。

＜金型＞
本実施形態の樹脂成形品を成形するための金型は、固定型と、前記固定型に対して開閉方向に移動可能とされ、前記固定型との間に空隙であるキャビティを形成する可動型と、を備え、前記キャビティには間隔が広い部分が形成され、前記広い部分に前記固定型と前記可動型との合せ目が位置する。金型の具体例を、図面を参照しながら説明するが、本発明はこれに限定されるものではない。また、各図における部材の大きさは概念的なものであり、部材間の大きさの相対的な関係はこれに限定されない。金型は、射出成形に用いることができ、発泡成形の用途に好適に用いることができ、射出発泡形成の用途により好適に用いることができる。但し、これらの用途に限定されない。以降、射出発泡成形を例に説明する。

図４に示されるように、成形装置１６は、固定型１７と、固定型１７に対して開閉方向に移動可能とされ、固定型１７との間に空隙であるキャビティ１８を形成する可動型１９と、を備えている。なお、以降、固定型１７及び可動型１９を「金型１５」と総称する場合がある。

キャビティ１８には他の部分よりも間隔Ｓが広い部分が形成されている。この広い部分を適宜キャビティ中間部１８Ａと記載する。このキャビティ中間部１８Ａには、固定型１７と可動型１９との合せ目２０が位置する。この合せ目２０は、キャビティ中間部１８Ａにおいて、樹脂成形品１０の凸部４０を成形する部分に位置している。

また、キャビティ１８は、樹脂成形品１０の形状に対応し、キャビティ中間部１８Ａは、樹脂成形品１０の凸部４０と、張出部１２の該凸部４０が形成される部分とに対応している。

また、本実施形態では、固定型１７に形成されるキャビティ面１７Ａによって、樹脂成形品１０の本体部１１の表面（意匠面１１Ａ）と、凸部４０の頂部４０Ａ及び張出部１２の張出方向と反対側の面４０Ｂが形成される。また、可動型１９に形成されるキャビティ面１９Ａによって、樹脂成形品１０の本体部１１の裏面（反対面１１Ｂ）と、張出部１２の表面と、張出部１２の裏面及び張出部１２の先端１２Ａが形成される。なお、キャビティ１８は、固定型１７及び可動型１９を型閉めした状態におけるキャビティ面１７Ａとキャビティ面１９Ａの間の空隙である。

また、可動型１９は、固定型１７との合せ面を構成する部分が可動型１９の移動方向と直交する方向にスライド可能な複数のスライド型１９Ｂとされている。このスライド型１９Ｂは、内面がキャビティ面１９Ａの一部とされ、張出部１２の表面（外面）を成形する。また、スライド型１９Ｂは、可動型１９から樹脂成形品１０を取り出す際には、図７に示されるように、可動型１９の外周側に移動する。このため、可動型１９から樹脂成形品１０を取り出し（脱型し）やすくなっている。

さらに、可動型１９は、スライド型１９Ｂの対向面を構成する部分の一部が可動型１９の移動方向と直交する方向にスライド可能な複数のスライド型１９Ｃとされている。このスライド型１９Ｃは、円柱状で外周面がキャビティ面１９Ａの一部とされ、張出部１２の貫通孔１２Ｂを成形する。また、スライド型１９Ｃは、可動型１９から樹脂成形品１０を取り出す際には、図７に示されるように、可動型１９の内側に移動する。このため、可動型１９から樹脂成形品１０を取り出し（脱型し）やすくなっている。

また、成形装置１６は、キャビティ１８まで固定型１７を貫通するゲート２１と、ゲート２１を通じてキャビティ１８に溶融状態の樹脂材料Ｒを射出充填する射出機２２と、を備えている。射出機２２は、図示しないホッパ（供給部）と図示しないシリンダとを備えている。この射出機２２では、樹脂、発泡剤、添加剤等を含有する混合物がホッパ（供給部）からシリンダに供給され、シリンダ内にてスクリュー等で攪拌されて樹脂材料Ｒとして調製され、所定の圧力でゲート２１を通じて樹脂材料Ｒをキャビティ１８内に射出充填する。なお、射出機２２は、ゲート２１を通じてキャビティ１８に溶融状態の樹脂材料Ｒを射出充填できれば、上記構成に限定されるものではない。

＜樹脂成形品の製造方法＞
本実施形態の樹脂成形品を製造するための樹脂成形品の製造方法は、上記金型のキャビティ内に発泡剤を含有する樹脂材料を射出する工程と、前記キャビティ内を樹脂材料で充填した後、前記金型を構成する固定型から可動型を開放方向に移動させて前記キャビティ内の容積を拡張する工程と、を備える。

図４に示されるように、射出機２２からゲート２１を通じて、発泡剤を含有する樹脂材料Ｒをキャビティ１８内に射出充填する。樹脂材料Ｒが熱可塑性樹脂で構成される場合、樹脂材料Ｒは加熱して流動化させてキャビティ１８内に供給される。

ここで、樹脂材料Ｒの射出機２２のホッパ出口からシリンダ全長の１／３〜１／２までの領域のシリンダ温度を２５０℃以下に設定することが好ましく、１８０℃以下に設定することがより好ましく、１５０℃〜１８０℃に設定することがさらに好ましく、１５０℃〜１７０℃に設定することが特に好ましい。但し、前記領域はホッパ出口を除く温度である。前記領域のシリンダ温度を２５０℃以下にすることによって、ホッパ出口側からの発泡ガス抜けを抑制でき、成形時の発泡性の改善、安定化等の効果が得られやすい。

本実施形態で使用される樹脂材料は、特に制限されない。例えば、射出発泡成形に使用される樹脂材料は、一般的に、樹脂と発泡剤とを含有する。この樹脂材料Ｒに用いる樹脂としては、ポリエチレン系樹脂、ポリプロピレン系樹脂（ＰＰ）、複合ポリプロピレン系樹脂（ＰＰＣ）、ポリスチレン系樹脂、ポリエチレンテレフタレート系樹脂、ポリビニルアルコール系樹脂、塩化ビニル系樹脂、アイオノマー系樹脂、ポリアミド系樹脂、アクリロニトリル・ブタジエン・スチレン共重合樹脂（ＡＢＳ）及びポリカーボネート系樹脂からなる群より選択される少なくとも１種が挙げられる。この中でも、ポリプロピレン系樹脂（ＰＰ）、複合ポリプロピレン系樹脂（ＰＰＣ）及びアクリロニトリル・ブタジエン・スチレン共重合樹脂（ＡＢＳ）からなる群より選択される少なくとも１種が好ましい。

また、発泡剤としては、アゾジカルボンアミド等の有機発泡剤、炭酸水素ナトリウム（別名、重炭酸ナトリウム、重曹）等の無機発泡剤などが挙げられる。現在、自動車用内装部品の発泡成形では、発泡剤として無機系の炭酸水素ナトリウムが主に用いられているが、塗膜性能（耐温水性等）の向上の観点からは、有機発泡剤が好ましい。

有機発泡剤としては、アゾジカルボンアミド（ＡＤＣＡ）、Ｎ，Ｎ−ジニトロソペンタメチレンテトラミン（ＤＰＴ）、４，４−オキシビスベンゼンスルホニルヒドラジド（ＯＢＳＨ）、ヒドラゾジカルボンアミド（ＨＤＣＡ）等が挙げられ、アゾジカルボンアミド（ＡＤＣＡ）が好ましい。

また、金型１５は、通常、供給される樹脂材料Ｒよりも低い温度となっている。そのため、樹脂材料Ｒがキャビティ１８内へ充填されることで、金型に接した部分から、樹脂材料Ｒの固化（スキン層１４の形成）が始まる。

なお、キャビティ１８内に樹脂材料Ｒを射出する前に、予めキャビティ１８内に窒素ガスを充填しておく、特に、加温して充填しておくことが好ましい。充填する窒素ガスを加温することで、キャビティ１８内（金型）の急激な温度低下が抑えられ、樹脂材料Ｒの発泡性を安定させることができる。また、充填する窒素ガスを加温することで、外気温に左右されることなく、樹脂材料Ｒの発泡力の外気温依存性が抑制され、樹脂材料Ｒの発泡性を安定させることができる。

キャビティ１８内に充填される窒素ガスの温度は、キャビティ１８内（金型１５）の急激な温度低下を抑えられる温度であれば特に限定されず、成形安定性の観点からは、３０℃〜５０℃であることが好ましい。

そして、図５及び図６に示されるように、可動型１９を固定型１７に対して開放方向（型開き方向）に所定量開き（コアバック）、固化していない樹脂材料Ｒを発泡させて発泡層１３を形成する。その後、可動型１９のスライド型１９Ｂとスライド型１９Ｃをスライドさせて固定型１７と可動型１９を型開きし、樹脂成形品１０を固定型１７から取り外すことで、樹脂成形品１０が得られる。

次に本実施形態の作用効果について説明する。
樹脂成形品１０では、本体部１１の内部に第１発泡層１３Ａが形成され、張出部１２の内部に第２発泡層１３Ｂが形成され、凸部４０の内部に第３発泡層１３Ｃが形成されている。言い換えると、樹脂成形品１０の本体部１１、張出部１２及び凸部４０には、コアバック時に各発泡層が形成されている。凸部４０の内部に第３発泡層１３Ｃを形成するためには、コアバック時にキャビティ１８容積が増加（拡張）する必要がある。そのため、固定型１７と可動型１９との合わせ目２０は、凸部４０の頂部４０Ａに位置するように構成されている。ここで、固定型１７と可動型１９の合せ目２０がキャビティ端末部よりも樹脂流れ方向の上流側であるキャビティ１８の間隔Ｓが広い部分（凸部４０の頂部４０Ａ）に位置するため、張出部１２の表面（外面）及び裏面（内面）が可動型１９（スライド型１９Ｂ、１９Ｃ含む）によって成形されるため、成形後の貫通孔１２Ｂの精度の低下が抑制される。
また、固定型１７と可動型１９の合せ目２０をキャビティ１８の間隔Ｓが広い部分（肉厚部）に位置させていることから、コアバック時にキャビティ１８の上記広い部分において樹脂が発泡し、その発泡圧で樹脂が引き伸ばされるため、成形後の張出部１２に白化現象が生じるのが抑制される。

樹脂成形品１０では、凸部４０の頂部４０Ａの張出方向側の端４０Ｅが、成形時に形成されるパーティングラインＰＬ上に位置しているため、例えば、凸部４０の頂部４０Ａの張出方向と反対側の端がパーティングラインＰＬ上に位置するものと比べて、見栄えが向上する。

また、樹脂成形品１０では、第１発泡層１３Ａと第２発泡層１３Ｂがつながり、第２発泡層１３Ｂと第３発泡層１３Ｃがつながっている。言い換えると、本体部１１、張出部１２及び凸部４０には、連続した発泡層が形成されているため、例えば、発泡層が形成されないものと比べて、軽量で且つ、本体部１１、張出部１２及び凸部４０の肉厚向上により剛性が向上する。

本発明は、上述のような実施形態の具体的構成に限定されるものではなく、本発明の主旨を逸脱しない範囲で種々変形することができる。

１０樹脂成形品
１１本体部
１１Ａ意匠面
１１Ｂ反対面
１１Ｃ周縁部
１２張出部
１３Ａ第１発泡層
１３Ｂ第２発泡層
１３Ｃ第３発泡層
４０凸部
４０Ａ頂部
ＰＬパーティングライン

Claims

意匠面と反対面とを有し、内部に第１発泡層が形成された本体部と、
前記本体部の周縁部に設けられ、前記本体部の厚み方向で前記意匠面と反対側へ張り出し、内部に第２発泡層が形成された張出部と、
前記張出部の張出方向の中間部に形成され、前記本体部の周縁部よりも外側へ向けて突出し、内部に第３発泡層が形成された凸部と、
を有する樹脂成形品。
前記凸部の頂部の前記張出方向側の端がパーティングライン上に位置している、請求項１に記載の樹脂成形品。
前記第１発泡層と前記第２発泡層がつながり、前記第２発泡層と前記第３発泡層がつながっている、請求項１又は請求項２に記載の樹脂成形品。