JP3040553B2 - 樹脂成形品の製造方法 - Google Patents

樹脂成形品の製造方法

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    • B29CSHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C45/00Injection moulding, i.e. forcing the required volume of moulding material through a nozzle into a closed mould; Apparatus therefor
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  • Moulds For Moulding Plastics Or The Like (AREA)
  • Injection Moulding Of Plastics Or The Like (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、芯材と樹脂を一体に成
形したもの、たとえば車輌の操舵用ステアリングホイー
ル、リアースポイラー、車体プロテクションモール等の
樹脂成形品の製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】従来から芯材と一体にインサート成形し
たものは、溶接等で予め形成した鋼鉄製の芯材に、樹脂
の外被を射出成形または射出反応成形によって一体に成
形して製造している。
【0003】ところで、これらの成形品用に一般的に使
われている樹脂としては、例えばポリプロピレンや変性
ポリフェニレンオキサイド樹脂を使用しており、鋼鉄製
の芯材と組み合わせたとき、成形品が重くなりやすく、
例えばパイプ状の芯材を使用するにしても、全体重量が
大きく、車体の軽量化の障害になっている。近年芯材用
に軽合金の採用も進められているが、材料価格が高いた
め、広範な使用が難しく、特に車輌の全幅に等しい長尺
のリアースポイラーや、ボディの側面を広くカバーする
プロテクションモールにあっては、芯材が大きくなり、
高価な材料で芯材を製造することは難しい。そこで樹脂
の発泡成形を行えば、数%の軽量効果は期待できるが、
反面発泡が断面全体に及ぶため、ステアリングホイール
にあってはグリップ部の強度が低下し、芯材との結合強
度を保持できない危険性がある。泡が表面に露出するた
め、表面外観の要求が厳しいリアースポイラーやプロテ
クションモールにおいては、発泡成形ではその要求を満
足しない。そこで表面発泡を、例えばカウンタプレッシ
ャ法を使って抑え込む方法もあるが、この方法では、発
泡による軽量化が2〜3%程度しか得られないので、樹
脂と芯材の結合強度を犠牲にする利益はほとんどない。
内部気泡を発泡体のような分散状の泡とせず、連続状の
空間として樹脂成形体内部に形成する方法が、例えば、
特公昭61−53208に開示されている。しかし、こ
の方法で芯材入りの樹脂成形体を製造しようとすれば、
芯材の外周に空間が形成されてしまい、芯材は遊離状態
になってしまう。すなわち、ステアリングホイールにあ
っては、操作しようとして握ると、内部の芯材とグリッ
プ部外皮が連結していないので、強度が得られなく、極
端な場合には操作困難に陥ることもある。リアースポイ
ラーにおいても、プロテクシションモールにおいても、
芯材と樹脂部とが遊離し、所期の製品強度が得られな
い。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】この発明の目的は、従
来技術を改良して前記のような問題を解決し、芯材と樹
脂部の結合強度を保持できる空間部を有する軽量な樹脂
成形体品を提供することである。
【0005】
【課題を解決するための手段】本発明者は、鋭意検討し
た結果、金型内にインサートした芯材に当接又は近接す
るようにコアを配設すること、第1の樹脂を型内に導入
後、樹脂よりも低粘度の流体を圧入すること、さらに望
ましくは前記コアを除去して生じた成形品の空所に第2
の樹脂を導入することにより前記課題を解決し得ること
を知見し、本発明に至った。
【0006】すなわち、本発明は、成形金型に予め形成
した芯材をインサートした後、金型を閉じて樹脂を射出
してインサートと一体に樹脂成形品を成形する方法にお
いて、前記金型に前記芯材に当接または近接するように
コアを配設し、第一の樹脂を金型キャビティ容量よりも
少ない量で導入後樹脂導入ノズルまたは成形金型に配設
した流体注入口より樹脂よりも低粘度の流体を圧入し、
樹脂成形体の内部に中空部を形成することを特徴とする
樹脂成形品の製造方法であり、又、別のさらに好ましい
態様として第1の樹脂を成形後、コアを除き、その空所
に第2の樹脂を注入する樹脂成形品の製造方法である。
【0007】本発明の樹脂成形品は、芯材を有する中空
樹脂製品に関するものであって、かつ芯材と樹脂とが遊
離状態でなく、両者が強固に一体化しているものであ
る。
【0008】以下に、図面に基づいて本発明を説明す
る。
【0009】図1は、ステアリングホイール用金型キャ
ビティのグリップ部の断面模式図である。図1は、キャ
ビティ1内に芯材2をインサートしておき、その芯材に
当接(又は近接)してコア3を配設したキャビティ内に
樹脂5をキャビティ容量よりも少ない量で充填し、次い
で樹脂導入ノズル又は別に金型に配設された流体注入口
より流体を注入して形成した芯材一体化中空ステアリン
グホイールグリップ部を模式的に示すものである。図1
に見るように、このグリップには注入された流体により
キャビティ内に充填された樹脂のキャビティ容量に対す
る不足分に見合った容量の中空部4が形成されるが、こ
の中空部はコア3の存在によりその周辺に固化した樹脂
層にさえぎられて芯材2の周囲を連通することはない。
【0010】なお、図3は従来のガス注入による中空成
形法により成形した場合のグリップ部断面図である。こ
の場合芯材と樹脂層とは中空部により互いに遊離した状
態となり、わずかに図示していないスポーク部で一体化
させているのみである。
【0011】これは、以下に述べる作用による。すなわ
ち、樹脂が注入されると、まず比較的低温のキャビティ
1、芯材2、及びコア3の各表面において樹脂が冷却固
化してグリップ内外面に表皮層が形成される。そして、
これらの表面から離れた場所では樹脂の固化は比較的ゆ
っくりと進行する。次いで、表皮層の内側がまだ流動性
を保持している時期に、樹脂の粘性よりも低い粘性を有
する流体、例えば窒素、炭酸ガス、アルゴン、空気等の
不活性ガスを注入すると、前述のように充填樹脂の不足
分に見合う容量の、コア周辺の樹脂連続層によりさえぎ
られた中空部がグリップ内部に形成される。
【0012】こうして、本発明の芯材を一体化した中空
樹脂製品は、中空部を有しながら、その中空部により芯
材と樹脂とが遊離することがなく、強固に一体化するこ
とができる。
【0013】本発明においてより好ましい態様を図2に
示す。図2は、図1においてコア3により空所となる箇
所にさらに第2の樹脂6を注入して芯材と樹脂との結合
を一層確実に強固にした場合を説明するものである。
【0014】本発明において、キャビティ内に配設され
るコアは、金型と一体となった固定型でも、又、キャビ
ティ内に進退自在に移動するスライド駒であってもよ
い。
【0015】本発明において、第1の樹脂と第2の樹脂
とは同一のものでも、又、相違するものであってもよ
く、芯材を含む樹脂成形品に使用できるものであれば、
樹脂の種類に制限はない。
【0016】
【実施例】
実施例1 ステアリングホイールの製造方法を図4〜7により示
す。射出成形機のノズルにはガス導入機構9を設けた。
成形金型にはスライド駒7が設置してある(図4)。成
形工程に従って説明する。
【0017】スライド駒は前進状態で、芯材2を金型に
インサートしておき、樹脂第1ショット(ポリプロピレ
ン、以下PPと略記)を射出する(図5)。図中の芯材
は中実円形断面としてあるが、コの字形、四角形、ある
いは多角形でもよく、またそれらの内部を中空とした芯
材が使用できる。第1ショットは金型キャビティ内容積
の約75%程度を満たす量である。第1ショットの樹脂
射出が完了すると同時にノズルのガス導入機構を開いて
ガスを金型内に吹き込む(図6)。ガスは空気、窒素、
炭酸ガス、アルゴン等の不活性ガスである。ガスの圧力
は1平方センチメートルあたり数十乃至百数十キログラ
ムである。このガス圧力を保持して樹脂5を冷却固化す
ると、樹脂の収縮は中空部内部表面から製品表面に向か
って起こる。これは通常の熱可塑性樹脂の射出成形にお
ける収縮とは逆方向である。この第1ショットの樹脂の
冷却固化の完了後、スライド駒を後退させ、第2ショッ
ト用ランナーを開く。そして第2ショットの樹脂(P
P)6を射出する(図7)。このような工程により、芯
材と部分中空のグリップとはさらにスライド駒分の幅の
樹脂連結部によって一層強固に一体に形成される。
【0018】実施例2 ステアリングホイールの製造方法を図8〜11により示
す。双頭射出成形機の第1射出シリンダーのノズルには
ガス導入機構9を設けてある。この成形機は回転テーブ
ルに二面の成形金型を取付け、移動型を回転し相互に交
換できるように構成されている(図8)。移動型は2つ
とも同一の形状としてある。成形工程に従って説明す
る。
【0019】固定型10aのキャビティには前記のコア
となる突起形状3を設けてあり、ここに当接するように
芯材2をインサートしておき、樹脂第1ショット(P
P)5を射出する(図8)。第1ショットは第1金型内
容積の約75%程度を満たす量である。第1ショットの
樹脂射出が完了すると同時にノズルのガス導入機構を開
いてガスを金型内に吹き込む(図9)。ガスは実施例1
と同種・同圧の不活性ガスである。このガス圧力を保持
して樹脂を冷却固化する。この第1ショットの樹脂の冷
却固化の完了後金型を開いて、移動型12を第1ショッ
ト成形品とともに型取付テーブルを回転させ(図1
0)、固定型10bと組み合わせて閉じ、そして第2射
出シリンダーから第2ショットの樹脂(PP)を射出す
る。固定型10bには突起形状を設けてない(図1
1)。このような工程により、芯材と部分中空のグリッ
プとは、さらに突起形状分の幅の樹脂連結部によって一
層強固一体に形成される。なお、図12は第1樹脂射出
後ガス注入した状態のキャビティの部分拡大説明図であ
る。
【0020】実施例3 リアースポイラーの実施例を図13、14により説明す
る。図13、14はリアースポイラー成形品の幅方向断
面説明図である。スポイラーの車輌取付け状態での上面
をA面、下面をB面と呼称する。第一成形金型はガス導
入機構を内蔵しており、A面側を成形するものである。
板材と中空棒材を組み合わせた芯材を第一成形金型にイ
ンサートする。金型には芯材に接するか又は微小隙間を
もって近接するコアとなる突起形状を設けて、前記の2
つの実施例と同様に樹脂とガスを順次注入して成形す
る。樹脂はABS(アクリロニトリル−ブタジエン−ス
チレン)樹脂または変性ポリフェニレンオキサイドとポ
リアミド混成樹脂(通称:mPPO/PAアロイ)、P
P等である。第一成形金型によって一体に成形されたも
のはB面側に凹溝13のついた中空部のある成形品であ
る(図13)。この成形品を一旦第一(A面)成形金型
から取り出し、ランナーを切り取り、ガス導入部分の開
口を樹脂蓋で塞いでから第2(B面)成形金型にインサ
ートする。第二成形金型にも第一成形金型と同様、ガス
導入機構を内蔵している。樹脂をキャビティ容量の75
%射出後、他の実施例と同様のガスを導入して中空樹脂
成形品を得る(図14)。A面とB面との接合強度を確
保し、後工程の塗装において塗装膜との密着強度、樹脂
〜塗料界面の溶剤浸透等の差異をなくすために、同一ま
たは同種の樹脂を使用するのが無難であるが、これらの
問題を解決できれば、異種樹脂でも差し支えない。
【0021】
【発明の効果】以上説明したように、本発明の成形法に
よれば、芯材と樹脂層とを一定の幅以上の連結部を確保
した中空にすることができるので、樹脂層と芯材との結
合強度を確保でき、芯材と密に結合した軽量の樹脂成形
品を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】ステアリングホイール用金型キャビティのグリ
ップ部の断面説明図。
【図2】図1におけるコア部にさらに樹脂を注入した場
合の同断面説明図。
【図3】従来のガス注入による中空成形法によって成形
した場合の同断面説明図。
【図4】実施例1の説明図で、キャビティ内においてコ
アとしてのスライド駒が芯材に当接している状態を示す
図。
【図5】実施例1の説明図で、キャビティ内に第1樹脂
が注入された状態を示す図。
【図6】実施例1の説明図で、キャビティ内にガスが注
入された状態を示す図。
【図7】実施例1の説明図で、スライド駒がキャビティ
内から退避してその空所に第2樹脂が注入された状態を
示す図。
【図8】実施例2の説明図で、ステアリングホイール用
キャビティ内に第1樹脂が注入された状態を示す図。
【図9】実施例2の説明図で、キャビティ内にガスが注
入された状態を示す図。
【図10】実施例2の説明図で、ガス注入後型を開いて
移動型を回転させた状態を示す図。
【図11】実施例2の説明図で、ステアリングホイール
のグリップ部における空所に第2樹脂が注入された状態
を示す図。
【図12】実施例2の説明図で、第1樹脂射出後ガス注
入した状態のキャビティの部分拡大説明図。
【図13】実施例3の説明図で、リアスポイラー(第1
段階(A面)成形品)の幅方向断面を示す図。
【図14】実施例3の説明図で、両面が成形されたリア
スポイラーの幅方向断面を示す図。
【符号の説明】
1 金型キャビティ 2 芯材 3 コア 4 中空部 5 第1樹脂 6 第2樹脂
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI // B29K 105:20 B29L 31:30 (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) B29C 33/00 - 33/76 B29C 45/00 - 45/84

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 成形金型に予め形成した芯材をインサー
    トした後、金型を閉じて樹脂を射出してインサートと一
    体に樹脂成形品を成形する方法において、前記金型に前
    記芯材に当接または近接するようにコアを配設し、第一
    の樹脂を金型キャビティ容量よりも少ない量で導入後樹
    脂導入ノズルまたは成形金型に配設した流体注入口より
    樹脂よりも低粘度の流体を圧入し、樹脂成形体の内部に
    中空部を形成することを特徴とする樹脂成形品の製造方
    法。
  2. 【請求項2】 請求項1記載の樹脂成形品の製造方法に
    おいて、中空部を形成した後、コアを除去して生じた空
    所に第二の樹脂を導入することを特徴とする樹脂成形品
    の製造方法。
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