JP3858408B2

JP3858408B2 - 多層成形品成形用金型

Info

Publication number: JP3858408B2
Application number: JP00738798A
Authority: JP
Inventors: 信裕臼井; 由卓小林
Original assignee: Sumitomo Chemical Co Ltd
Current assignee: Sumitomo Chemical Co Ltd
Priority date: 1998-01-19
Filing date: 1998-01-19
Publication date: 2006-12-13
Anticipated expiration: 2018-01-19
Also published as: JPH11198191A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は多層成形品成形用金型に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
表皮材と熱可塑性樹脂の芯材層からなる多層成形品は、その経済性、軽量性および良好な賦形性から自動車内装部品（たとえばドアトリムやインストルメントパネル）、家電製品の内外装部品その他の広い分野で多く使用されており、このような多層成形品は、たとえば特開平１−２３５６１３号公報に示されるように、表皮材が供給された雄雌一対の金型間に溶融熱可塑性樹脂を供給し、両金型を型締めして溶融樹脂を金型内で賦形すると同時に樹脂表面に表皮材を貼合して、冷却、固化させて製造されている。この時に使用する金型としては、雌雄いずれか一方の金型内に溶融樹脂供給部を有する雌雄一対からなる樹脂成形品成形用金型が使用され、図３に示すように、溶融樹脂供給部は溶融樹脂通路（３）および該通路と連結して金型キャビティ面（１０）に開口する円錐状のスプル部（４）からなっており、金型キャビティ面に開口しているスプル部の溶融樹脂通路の軸心に対して直角方向における投影断面形状はほぼ真円状であるのが一般的である。
【０００３】
しかしながら、このような金型を用いて発泡倍率の高い発泡層や非架橋の発泡層を表皮材として用いた場合、特に溶融樹脂供給部の直上であるＡの部分で、表皮材が溶融樹脂供給時の圧力、温度によりダメージを受け、得られた成形体の表皮材表面にあばたやふくれ、破れなどの外観不良が発生する。また、毛並みのあるファブリック表皮材を用いた場合、毛倒れが問題となる。これらの問題を解決するため、溶融樹脂供給速度を遅くすることにより表皮材へのダメージを低減することや、溶融樹脂供給時の雌雄金型間のクリアランスを大きくとることが考えらるが、前者の場合には成形サイクルが長くなったり、溶融樹脂と表皮材との接触時間が長くなって逆効果となってしまうことがあり、また、後者の場合には装置や金型の構造上所定の金型間クリアランスを確保できない場合もあるなど装置上の制約を受けるという問題がある。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
本発明はこのような問題を解決し、成形サイクルを長くしたり、金型間クリアランスに変更を加えることなく、表皮材への圧力、温度によるダメージを少なくし、外観の優れた多層成形品を製造するための金型を提供するものである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明は、雌雄いずれか一方の金型内に溶融樹脂供給部を有する雌雄一対からなる、樹脂表面に表皮材を貼合してなる多層成形品成形用の金型において、溶融樹脂供給部が溶融樹脂通路部および該通路部と連結して金型キャビティ面に開口するスプル部とからなり、金型キャビティ面におけるスプル部の開口部の形状が溶融樹脂通路の軸心に対して直角方向における投影断面形状として、溶融樹脂通路の軸心部から一方向または二方向以上に放射状に伸びた、軸心部の幅が狭く、軸心部から離れるに従って徐々に広くなる長手形状であり、各長手形状における長手方向の長さと幅方向における最大幅との比が２以上であることを特徴とする多層成形品成形用金型を提供するものである。
【０００６】
【発明の実施の形態】
以下、図面に基づいて本発明を詳細に説明する。尚、以下の説明は本発明の一例であり、本発明がこれに限定されるものではないことは言うまでもない。図１は本発明による金型を使用し、溶融樹脂を供給した時の状態を概略断面図で示したものである。ここで、金型は雄型（１）および雌型（２）の雄雌一対からなり、雄型に溶融樹脂供給口が設けられている。溶融樹脂は溶融樹脂供給通路（３）およびこれに接合するスプル部（４）を通り金型キャビティ面から供給される。尚、この例では溶融樹脂供給通路部（３）およびスプル部（４）は、雄型（１）に設けているがもちろん雌型（２）に設けてもよく、また雌雄両金型は上下方向ないしは左右方向のいずれに開閉可能であってもよく、これらの相違は本質ではない。また、このような溶融樹脂供給通路部（３）およびスプル部（４）は同一金型において一組だけでなく、製品の大きさや形状に応じて二組以上設けられていてもよい。
【０００７】
図１において、記号（７）は溶融樹脂供給通路（３）の開閉ピンを示しており、油圧装置（図示せず）によって駆動する構造となっている。溶融樹脂を金型キャビティに供給する時は供給ピン（７）が降下して溶融樹脂供給通路部（３）の先端部（スプルとの接合部であってノズル（１３）と呼ばれる）と供給ピン（７）との間に空隙を作り、樹脂供給を停止する時は供給ピン（７）が上昇し、その先端部が溶融樹脂供給通路部（３）の先端を閉鎖する。この供給ピン（７）はなくてもよいが、複数の供給口を有する場合等、樹脂供給量のコントロールがより正確になるため、特に複数の供給口を設けてそれぞれの供給口で樹脂供給量をコントロ−ルする場合にはこれを設けることが好ましい。
【０００８】
ここで、スプル部（４）は溶融樹脂供給通路部（３）とキャビティ面との間に位置していて、その上端部は金型キャビティ面に開口し、下端部は溶融樹脂供給通路部（３）と接合しており、溶融樹脂通路からの溶融樹脂（５）は該スプル（４）内を経由してキャビティ内に供給される。成形終了時にはこのスプル部（４）内も樹脂で充填されており、該充填樹脂は製品と一体となっているため、成形後製品から取り除かれるのが一般的である。
【０００９】
本発明においては、スプル部の開口部形状が溶融樹脂通路の軸心に対して直角方向における投影断面形状として、溶融樹脂通路の軸心部から一方向または二方向以上に放射状に伸びた長手形状であり、その幅（短軸長さ）は、図４に例示されるようにその断面における幅が長手方向に対して一定でなく、軸心部付近の幅が狭く、軸心部から離れるに従って徐々に広くする。そして長手形状における長手方向の長さ（Ｌ）と幅方向における最大幅（Ｗ）との比が２以上であることが必要であり、その比が２未満である場合には所望の効果が得られない。なお、このときのスプル部（４）の垂直高さは適宜選択され、特に限定されない。
【００１０】
また、図４においてはスプル部（４）の開口部が溶融樹脂通路の軸心部から二方向に直線的に連続して二個設けた例を示したが、そのいずれか一方だけの場合であってもよいし、図５に示すように放射状に複数個設けるような場合であってもよく、また、個々のスプル部（４）の開口部の投影断面形状はこれらの図に示すような台形のような形状であり、開口部をどのように設けるかはそれぞれの成形条件、例えば製品形状、使用樹脂や表皮材の種類、スプル部の位置などによって適宜選択される。しかし、開口部を複数個設ける場合には、図４で示すように各開口部は軸心部付近において接続し、連続していることが必要である。
【００１１】
このようなスプル部（４）の開口部の大きさ、すなわち該開口部の投影断面形状（１１）における断面積も成形条件に応じて適宜選択されるが、それが小さすぎると十分な効果が得られないため、溶融樹脂供給通路（３）とスプル部（４）下部との接合部における溶融樹脂通路の先端部であるノズル（１３）断面積の５倍以上の大きさとすることが好ましい。
【００１２】
尚、スプル部（４）の開口部の幅が製品の芯材樹脂厚みに対して広い場合には、製品の該開口部に対応する位置にひけが生じることがあるが、このような場合には、図６に示すようにスプル部にガス供給口（９）を設け、ガス供給通路（８）より供給されるガス、例えば空気を溶融樹脂供給後にスプル内に供給することにより引けを防止することができる。
【００１３】
このような金型を使用することにより、熱可塑性樹脂からなる基材に表皮材を貼合した多層成形品を製造することができ、その成形方法としては射出成形、射出圧縮成形等が挙げられる。
【００１４】
例えば、射出圧縮成形法による場合には、本発明に特定する金型を使用し、常法に従って以下の工程により多層成形品を製造することができる。
（Ｉ）開放状態にある雌雄金型間に表皮材を供給する工程。
（ＩＩ）表皮材と金型間に溶融樹脂を供給する工程。
（ＩＩＩ）型締めする工程。
（ＩＶ）冷却、固化する工程。
（Ｖ）金型を開放して成形品を取り出す工程。
【００１５】
このような成形方法において、本発明の金型を用いれば、溶融樹脂の供給圧がノズル（１３）を通過するときよりもスプル（４）の開口部（１１）よりキャビティ内に供給するときに低くなって溶融樹脂供給時の表皮材へのダメージを少なくすることができ、また、このために樹脂供給時の雄雌金型のクリアランスを狭くすることが可能となり、従来のスプルを用いた金型では適用できなかった高発泡倍率の発泡層や非架橋の発泡層からなる表皮材を使用する場合であっても、表面にあばたやふくれが改善され、製品外観が向上する。
【００１６】
このような本発明の金型を用いて多層成形品を製造する場合、表皮材としては各種の織布、編布、不織布や熱可塑性樹脂もしくは熱可塑性エラストマーのシートまたはフィルムの他、紙、金属箔、ネット状物、あるいは熱可塑性樹脂や熱可塑性エラストマーの発泡シートなど従来より知られている各種の表皮材が使用され、これら表皮材の表面には目的に応じてシボなどの凹凸模様、印刷や染色等で加飾されていてもよい。また、これら表皮材はそれぞれ単独で使用されるのみならず、２種以上を積層した複合表皮材として使用することもでき、特にポリプロピレン発泡シートなどの発泡シートを裏打ち材としたポリ塩化ビニルシートやＥＰＤＭなどの熱可塑性エラストマーシートは好んで用いられる。ポリプロピレン発泡シート等のオレフィン系樹脂発泡シートは架橋タイプだけでなく、非架橋タイプも用いることができ、その発泡倍率は特に限定されない。これら表皮材の使用にあたっては表皮材と熱可塑性樹脂との接着性をあげるために予備加熱を行っていてもよいし、製品形状に応じて予備賦形を行っていてもよい。更に、型締時の表皮材の引き込みによる表皮材の皺や破れを防止するため金型の外周に表皮材固定枠を設けてもよい。
【００１７】
また、熱可塑性樹脂としては圧縮成形、射出成形、押し出し成形などで通常使用される樹脂が適用可能であって、たとえばポリプロピレン、ポリエチレン、アクリロニトリル−スチレン−ブタジエンブロック共重合体、ポリスチレン、ナイロンなどのポリアミド、ポリ塩化ビニル、ポリカーボネート、アクリル樹脂、スチレン−ブタジエンブロック共重合体などの一般的な熱可塑性樹脂、ＥＰＭやＥＰＤＭなどの熱可塑性エラストマー、これらの混合物、あるいはこれらを用いたポリマーアロイ等があげられ、これらは非発泡性であっても発泡性であってもよい。また、これらの熱可塑性樹脂には必要に応じて通常使用されるガラス繊維、各種の無機もしくは有機フィラーなどの充填材が含有されていてもよく、もちろん通常使用される各種の顔料、滑材、帯電防止剤、安定剤などの各種添加剤が配合されていてもよい。
【００１８】
【発明の効果】
本発明の多層成形品成形用金型を用いて多層成形品を製造する場合、溶融樹脂が金型キャビティ面から供給される際の線速度が遅くなるため表皮材へのダメージが低減され、外観の優れた多層成形品を得ることが可能となり、また、射出圧縮法等による場合に、樹脂供給時の雄雌金型間のクリアランスを狭くすることができるため、装置あるいは金型の構造上、クリアランスを広くとれない場合に非常に有効である。
【００１９】
【実施例】
以下、実施例により本発明をさらに詳細に説明するが、本発明はこれら実施例に限定されるものではない。
【００２０】
実施例１
スプル部が図４に示す断面形状を有する金型を用い、図７〜図９に示す工程を経る常法の射出圧縮成形法により図１０にその断面形状を示す表皮材貼合の多層成形品を製造した。本実施例においては、芯材用の熱可塑性樹脂としてポリプロピレン（住友ノーブレンＢＰＺ５０７７：住友化学社製）を、表皮材として厚さ０．６ｍｍのポリ塩化ビニルシートの裏面に厚さ３ｍｍ、発泡倍率２０倍の発泡ポリプロピレンシート（東レ製、ＰＰＡＭ２００３０）をラミネートした積層シ−トを用いた。このときのスプル部における溶融樹脂供給通路のノズル径は３ｍｍ、金型キャビティ面におけるスプル開口部の形状は、細長い二つの台形を溶融樹脂通路軸心の直上部で該台形の上辺同士を接続させた形状であって、それぞれの細長い台形の溶融樹脂通路軸心に対して垂直方向の長さＬは５０ｍｍであり、溶融樹脂通路軸心の直上部における幅Ｗ１は１ｍｍ、最大幅となる台形底辺の幅Ｗ２は４ｍｍであった。また、溶融樹脂供給時の雄雌金型のキャビティクリアランスは３０ｍｍであった。得られた多層成形品（縦：３５０ｍｍ、横：４５０ｍｍ、基材樹脂厚み：２．５ｍｍ）は表皮材表面にひけ、あばた、破れ、ふくれ等のない外観の優れたものであった。
【００２１】
実施例２
表皮材として、厚さ０．６ｍｍのポリ塩化ビニルシートの裏面に厚さ３ｍｍ、発泡倍率１５倍の発泡ポリプロピレンシート（東レ製、ＰＰＳＭ１５０３０）をラミネートした積層シ−トを用い、溶融樹脂供給時の雄雌金型のキャビティクリアランスを１０ｍｍとしたこと以外は実施例１と同様の方法で多層成形品を製造した。得られた多層成形品は表皮材表面にひけ、あばた、破れ、ふくれ等のない外観の優れたものであった。
【００２２】
比較例１
スプル部が図３に示す断面形状を有する金型を用いたこと以外は実施例１と同様にして多層成形品の製造を行った。尚、このときのスプル部における溶融樹脂供給通路のノズル径は３ｍｍであり、金型キャビティ面におけるスプル開口部の形状はその中心が溶融樹脂通路の軸心と一致する真円であって、その直径は５ｍｍであった。得られた多層成形品は表皮材表面にあばたがあり、外観の悪いものであった。
【００２３】
比較例２
比較例１で用いたと同じ金型を使用すること以外は実施例２と同様の方法で多層成形品を製造した。得られた多層成形品は表皮材表面にあばたがあり、外観の悪いものであった。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の金型を使用し、キャビティ内に溶融樹脂を供給した時の状態の概略断面図である。
【図２】従来の金型を使用し、キャビティ内に溶融樹脂を供給した時の状態の概略断面図である。
【図３】図２に示す金型のスプル部の拡大断面概略図であり、上部はスプル開口部の形状を示す。
【図４】本発明の金型のスプル部の拡大断面概略図であり、上部はスプル開口部の形状を示す。
【図５】本発明の金型のスプル部の拡大断面概略図であり、上部はスプル開口部の形状を示す。
【図６】本発明の金型のスプル部の拡大断面概略図であり、上部はスプル開口部の形状を示す。
【図７】本発明の金型を使用した成形工程を示す金型断面の概略図である。
【図８】本発明の金型を使用した成形工程を示す金型断面の概略図である。
【図９】本発明の金型を使用した成形工程を示す金型断面の概略図である。
【図１０】本発明の金型を使用して成形された多層成形品の断面図である。
【符号の説明】
１：雄金型
２：雌金型
３：溶融樹脂供給通路
４：スプル部
５：溶融樹脂
６：表皮材
７：溶融樹脂供給通路開閉ピン
８：ガス供給通路
９：ガス供給口
１０：金型キャビティ面
１１：スプル開口部
１２：溶融樹脂通路軸心
１３：ノズル

Claims

雌雄いずれか一方の金型内に溶融樹脂供給部を有する雌雄一対からなる、樹脂表面に表皮材を貼合してなる多層成形品成形用の金型において、溶融樹脂供給部が溶融樹脂通路部および該通路部と連結して金型キャビティ面に開口するスプル部とからなり、金型キャビティ面におけるスプル部の開口部の形状が溶融樹脂通路の軸心に対して直角方向における投影断面形状として、溶融樹脂通路の軸心部から一方向または二方向以上に放射状に伸びた、軸心部の幅が狭く、軸心部から離れるに従って徐々に広くなる長手形状であり、各長手形状における長手方向の長さと幅方向における最大幅との比が２以上であることを特徴とする多層成形品成形用金型。
金型キャビティ面におけるスプル部の開口部の溶融樹脂通路の軸心に対して直角方向の投影断面積が、溶融樹脂供給通路とスプル部下部との接合部における溶融樹脂通路先端部断面積の５倍以上であることを特徴とする請求項１に記載の多層成形品成形用金型。
スプル部にガス注入口を備えたことを特徴とする請求項１に記載の多層成形品成形用金型。