JP3865751B2 - 樹脂成形体及びその成形方法 - Google Patents

Description

この発明は、成形体本体に取付座が一体に突設され、空隙がなく堅いスキン層が表面全体に形成されるとともに多数の空隙を有する膨張層が内部に形成された樹脂成形体及びその成形方法の改良に関するものである。

特許文献１では、成形面に凹部が形成された固定型と、スライド型を内蔵した可動型とを型閉じした状態で、キャビティ内に繊維入り熱可塑性樹脂を射出充填し、該キャビティ内で上記繊維入り熱可塑性樹脂が固化する過程で、上記可動型内でスライド型をキャビティ容積が拡大する方向に後退移動させて繊維入り熱可塑性樹脂を樹脂圧で圧縮されている繊維の弾性復元力（スプリングバック現象）で膨張させることにより、空隙がなく堅いスキン層が表面全体に形成されるとともに多数の空隙を有する膨張層が内部に形成された樹脂成形体を得るようにしている。そして、この成形体では上記膨張層により軽量化を図ることができる。
特開平１１−１７９７５１号公報（第３，７頁、図１）

しかし、膨張層は軽量化を図るメリットがある反面、剛性の低下を招くことも事実である。したがって、成形体本体に取付座が一体に突設された成形体を上記の特許文献１のようにして成形すると、取付座の剛性が低下することになり、成形体を相手部材に取り付ける際、取付座に締結具の締付力が強く作用すると、取付座が割れたり変形してしまうおそれがある。

この発明はかかる点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、軽量でありながら高剛性の取付座を備えた成形体を提供することである。

上記の目的を達成するため、この発明は、取付座の構造に工夫を凝らしたことを特徴とする。

具体的には、請求項１及び２に記載の発明は、成形型のキャビティ内に射出充填した繊維入り熱可塑性樹脂が固化する過程でキャビティ容積を拡大させて上記繊維入り熱可塑性樹脂を繊維の弾性復元力で膨張させることにより、空隙がなく堅いスキン層が表面全体に形成されるとともに多数の空隙を有する膨張層が内部に形成されたパネル状の樹脂成形体を対象とし、次のような解決手段を講じた。

すなわち、請求項１に記載の発明は、貫通孔が形成された成形体本体と、該成形体本体の少なくとも一方の面において上記貫通孔周縁部に該貫通孔を包囲するように一体に突設された環状取付座とを備え、上記取付座は、上記貫通孔内周面を含む内側取付座部と、該内側取付座部の外側に間隔をあけて該内側取付座部を包囲するように設けられた外側取付座部と、これら内側取付座部及び外側取付座部を複数箇所で連結する連結取付座部とからなり、上記取付座のスキン層の肉厚は上記成形体本体のスキン層の肉厚より厚肉に形成されていることを特徴とする。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、取付座は貫通孔を共通として成形体本体の両面に突設され、一方の面における取付座の連結取付座部と、他方の面における取付座の連結取付座部とは、上記貫通孔の周方向の位置が異なるように設けられていることを特徴とする。

請求項３に記載の発明は、請求項１又は２に記載の樹脂成形体の成形方法であって、固定型及び可動型の少なくとも一方に成形体の取付座に対応する凹部が形成されるとともに、上記固定型又は可動型に成形体の貫通孔に対応する凸部が形成された成形型を用意し、上記成形型を型閉じした状態でキャビティ内に繊維入り熱可塑性樹脂を射出充填し、該キャビティ内で上記繊維入り熱可塑性樹脂が固化する過程で、上記可動型をキャビティ容積が拡大する方向に後退移動させて繊維入り熱可塑性樹脂を繊維の弾性復元力で膨張させることにより、空隙がなく堅いスキン層が表面全体に形成されるとともに多数の空隙を有する膨張層が内部に形成され、かつ取付座のスキン層の肉厚が成形体本体のスキン層の肉厚より厚肉に形成された成形体を得ることを特徴とする。

請求項１〜３に係る発明によれば、成形体表面全体に空隙がなく堅いスキン層が形成されるとともに、成形体本体内部に繊維により多数の空隙が形成され、成形体の軽量化を図ることができる。一方、取付座は、内側取付座部と外側取付座部とで少なくとも内外２重に構成されて成形型との接触面積が広くなって早期に冷却するとともに、個々の取付座部の幅が狭くなってキャビティ容積の拡大に伴う繊維の弾性復元力（繊維入り熱可塑性樹脂の膨張）の影響を受け難く、取付座のスキン層の肉厚を成形体本体のスキン層の肉厚より厚肉に形成することができる。しかも、内側取付座部及び外側取付座部を連結取付座部により複数箇所で連結しているので、内外取付座部の貫通孔径方向における剛性が高くなり、これにより取付座全体の剛性が向上し、締結具の締付力が強く作用しても内外取付座部が変形したり破損したりするのを防止できる。また、取付座を成形体本体の両面に突設すれば、取付座のスキン層の肉厚が倍増して取付座の剛性をより向上させることができる。特に、請求項２に係る発明によれば、成形体本体の一方の面に設けられた連結取付座部と、他方の面に設けられた連結取付座部とが、共通の貫通孔の周方向の位置が異なるように設けられているので、締結具の締付力を受ける箇所が増加して取付座のさらなる高剛性化を図ることができる。

以下、この発明の実施の形態について図面に基づいて説明する。

（実施の形態１）
図３はこの発明の実施の形態１に係る樹脂成形体としての自動車のサイドドアの一部を構成する樹脂製ドアインナパネル（ドアモジュール）１を車室内側から見た斜視図である。このドアインナパネル１は、成形体本体としてのドアインナパネル本体３を備え、該ドアインナパネル本体３の車室内側の面には、ウインドガラスを昇降させるウインドレギュレータの昇降レール（図示せず）を取り付けるための円筒形の取付座５が４箇所に一体に突設されている。図３で左下隅に対応するドアインナパネル本体３の車外側の面には、円形植木鉢状のスピーカ収容部７が一体に突設されている。上記ドアインナパネル本体３の周縁部内寄りには、複数個の円形貫通孔９が所定間隔をあけて全周に亘って形成され、ドアインナパネル本体３の車室内側の面において上記貫通孔９周縁部には、該貫通孔９を包囲するように円環状取付座１１が一体に突設されている。図３中、１３はウインドガラス昇降用のモータ取付部である。

図２は上述した取付座１１を拡大した平面図であり、図１は、ドアアウタパネル（図示せず）に固着されたドアインナパネル取付用パネル部材１５にドアインナパネル１を取り付けた状態の取付座１１部分を拡大した縦断面図である。この取付座１１は、上記貫通孔９周縁部に該貫通孔９を包囲するように一体に突設され上記貫通孔９内周面を含む内側取付座部１７と、該内側取付座部１７の外側に間隔をあけて該内側取付座部１７を包囲するように同心円状に一体に突設された外側取付座部１９と、これら内側取付座部１７及び外側取付座部１９を４箇所で連結する連結取付座部２１とからなる。上記内側取付座部１７、外側取付座部１９及び連結取付座部２１の突出高さは同一で面一に形成されている。なお、図３の取付座１１には、上記各取付座部１７，１９，２１を紙面の都合上図示していない。そして、上記ドアインナパネル１は、空隙がなく堅いスキン層２３が表面全体に形成されるとともに、多数の空隙Ａを有する膨張層２５が内部に形成されている。このスキン層２３及び膨張層２５の形成状態は、取付座１１とドアインナパネル本体３とで大きく異なっており、取付座１１のスキン層２３の肉厚ｔ１は、上記ドアインナパネル本体３のスキン層２３の肉厚ｔ２より厚肉に形成されている。具体的には、上記ドアインナパネル本体３ではスキン層２３の肉厚ｔ２は薄く大半が膨張層２５である。これに対し、上記取付座１１ではスキン層２３の肉厚ｔ１は厚く大半がスキン層２３であり、僅かに膨張層２５がドアインナパネル本体３側から入り込んでいる。このようなドアインナパネル１は、後述するが、成形型のキャビティ内に射出充填した繊維入り熱可塑性樹脂が固化する過程でキャビティ容積を拡大させて上記繊維入り熱可塑性樹脂を繊維の弾性復元力で膨張させることにより成形される。図１中、２７は弾性復元した状態の繊維を示す。

このような取付座１１を備えたドアインナパネル１は次のようにして成形される。

図４は図２のＩ−Ｉ線断面対応箇所の成形型３３を示し、成形に際し、図４に示すように、固定型として第１金型２９と該第１金型２９に対向配置された可動型として第２金型３１とからなる成形型３３を用意する。上記第１金型２９には、ドアインナパネル１の貫通孔９に対応する円柱状凸部２９ａが形成されている。一方、上記第２金型３１には、ドアインナパネル１の取付座１１の内側取付座部１７に対応する円環状凹部３１ａと、外側取付座部１９に対応する円環状凹部３１ｂと、連結取付座部２１に対応する凹部（図示せず）と、上記第１金型２９の凸部２９ａ先端側が嵌入する円形凹部３１ｃとが形成されている。

そして、まず、図４に示すように、上記成形型３３を型閉じした状態でキャビティ３５内に射出機（図示せず）からガラス繊維等の繊維入り熱可塑性樹脂Ｒを射出充填する。その後、成形型３３のキャビティ３５内で繊維入り熱可塑性樹脂Ｒが固化する過程で、図５に示すように、第２金型３１をキャビティ容積が拡大する方向Ｂに後退移動させる。つまり、第２金型３１を第１金型２９から僅かに離れさせ、ドアインナパネル本体３に対応するキャビティ容積を例えば２倍もしくはそれ以上に拡大させる。繊維入り熱可塑性樹脂Ｒは、成形型３３の成形面と接触する部分が型温の影響により早期に冷却されて樹脂密度の高いスキン層２３となって表面層を構成する。一方、繊維入り熱可塑性樹脂Ｒの内側部分は型温の影響を受け難く、粘度の高いゲル状態になっている。

したがって、上記キャビティ容積の拡大により、それまで樹脂圧で圧縮されている上記繊維入り熱可塑性樹脂Ｒの内側部分の繊維２７が樹脂圧から解放されて弾性的に復元し、この弾性復元力（スプリングバック現象）で上記繊維入り熱可塑性樹脂Ｒが膨張する。このことにより、空隙Ａがなく堅いスキン層２３が表面全体に形成されるとともに、多数の空隙Ａを有する膨張層２５がドアインナパネル本体３内部に形成されたドアインナパネル１となり、ドアインナパネル本体３が膨張層２５を有しないソリッド層のみからなりかつ本実施形態のドアインナパネル本体３と同一肉厚である場合に比べて、ドアインナパネル１の軽量化を図ることができる。成形されたドアインナパネル１のドアインナパネル本体３の車室内側の面には、内外２重の内側取付座部１７及び外側取付座部１９を連結取付座部２１により４箇所で連結してなる取付座１１が一体に突設されている。また、上記内側取付座部１７で囲まれる内側には貫通孔９が形成されている。

また、上記取付座１１は、内側取付座部１７と外側取付座部１９とで内外２重に構成されて第２金型３１との接触面積が広くなって早期に冷却するとともに、個々の取付座部１７，１９の幅が狭くなってキャビティ容積の拡大に伴う繊維２７の弾性復元力（繊維入り熱可塑性樹脂Ｒの膨張）の影響を受け難く、取付座１１のスキン層２３の肉厚ｔ１をドアインナパネル本体３のスキン層２３の肉厚ｔ２より厚肉に形成することができる。

このように成形されたドアインナパネル１は、図１に示すように、金属製の上記パネル部材１５のボルト挿通孔１５ａ周りにネジ孔３７ａを対応させて溶着されたウェルドナット３７に貫通孔９から挿入したボルト３９の軸部３９ａを螺合締結させることで上記パネル部材１５に取り付けられる。また、ウェルドナット３７とドアインナパネル１との間、及び内側取付座部１７とボルト３９の頭部３９ｂとの間にワッシャ４１をそれぞれ介在させている。この際、取付座１１は内側取付座部１７及び外側取付座部１９を連結取付座部２１により４箇所で連結しているので、内側取付座部１７に作用するボルト３９の締付力が連結取付座部２１を介して外側取付座部１９にも作用するので、取付座１１のスキン層２３の肉厚増大と相俟って取付座１１が高剛性となり、本実施形態の場合、内側取付座部１７が変形したり破損したりすることを防止できる。

（実施の形態２）
図６及び図７はこの実施の形態２に係る樹脂成形体としてのドアインナパネル１の図１及び図２相当図であり、図８及び図９は図４及び図５に相当する成形工程図である。

この実施の形態２では、取付座１１がドアインナパネル本体３の両面に共通の貫通孔９を有するように一体に突設され、各々の取付座１１の連結取付座部２１は平面視で互いに重ならない位置に設けられている。すなわち、取付座１１は貫通孔９を共通としてドアインナパネル本体３の両面に突設され、一方の面における取付座１１の連結取付座部２１と、他方の面における取付座１１の連結取付座部２１とは、上記貫通孔９の周方向の位置が異なるように設けられている。

この実施の形態２で用いる成形型３３は、上記の実施の形態１とは逆に、凸部２９ａを有する第１金型２９が可動型であり、凹部３１ａ，３１ｂ，３１ｃを有する第２金型３１が固定型である。したがって、この実施の形態２では、成形型３３のキャビティ３５内で繊維入り熱可塑性樹脂Ｒが固化する過程で、第１金型２９をキャビティ容積が拡大する方向Ｃに後退移動させるようにする。

また、取付座１１がドアインナパネル本体３の両面に突設されていることから、上記第１金型２９にも第２金型３１と同様に凹部３１ａ，３１ｂが形成されているが、上述の如く両取付座１１の連結取付座部２１が、共通の貫通孔９の周方向の位置が異なるように設けられているため、図８及び図９では第１金型２９と第２金型３１との断面形状が異なっている。なお、図８及び図９で、２９ｄは連結取付座部２１に対応する凹部である。同様に、図６に示すようにドアインナパネル本体３の両側で断面形状が異なっている。

そのほかは実施の形態１と同様に構成されているので、同一の構成箇所には同一の符号を付してその詳細な説明を省略する。成形方法においても同様に説明を省略する。

したがって、この実施の形態２では、上記の実施の形態１と同様の作用効果を奏することができるものである。

加えて、この実施の形態２では、取付座１１をドアインナパネル本体３の両面に突設しているので、スキン層２３の肉厚が倍増して取付座１１の剛性をより向上させることができる。

さらに、この実施の形態２では、ドアインナパネル本体３の両面に設けられた連結取付座部２１が、共通の貫通孔９の周方向の位置が異なるように設けられているので、ボルト３９の締付力を受ける箇所が増加して取付座１１のさらなる高剛性化を図ることができる。

なお、上記の各実施の形態では、取付座１１に連結取付座部２１を４箇所設けたが、２ないし３箇所又は５箇所以上であってもよい。

また、上記実施の形態２では、取付座１１をドアインナパネル本体３の両面に突設して各々の連結取付座部２１を、共通の貫通孔９の周方向の位置が異なるように設けたが、共通の貫通孔９の周方向の位置が同じになるように設けてもよい。この場合には、連結取付座部２１の肉厚も倍増して取付座１１の剛性を一層向上させることができる。

さらに、上記の各実施の形態では、取付座１１が環状に連続しているが、全体から見て環状になっていれば部分的に途切れていてもよい。また、取付座１１は内外３重以上であってもよく、この場合、内側から２番目以降の取付座部を外側取付座部という。

加えて、上記の各実施の形態では、ワッシャ４１を内側取付座部１７及び連結取付座部２１に接触させてボルト３９の締付力を上記内側取付座部１７及び連結取付座部２１で受けるようにしたが、ワッシャ４１を外側取付座部１９にも接触させてボルト３９の締付力を取付座１１全体で受けるようにしてもよい。

さらにまた、上記の各実施の形態では、繊維２７のスプリングバック現象を利用してドアインナパネル本体３の内部に空隙Ａを形成したが、繊維入り熱可塑性樹脂Ｒに発泡剤を含有させれば、可動型の後退移動を大きくしてドアインナパネル本体３の可動型後退方向の肉厚を厚くした場合、スプリングバック現象における繊維２７の復元力が不足しても、発泡剤の発泡力が繊維２７の復元力を補完して空隙Ａを確実に形成することができて好ましい。この場合、発泡剤としては、化学反応によりガスを発生させる化学的発泡剤や、二酸化炭素ガス及び窒素ガス等の不活性ガスを用いる物理的発泡剤等である。

また、上記の各実施の形態では、樹脂成形体が自動車のサイドドアのドアインナパネル１である場合を示したが、取付座を有する成形体であれば、他の自動車用パネルや自動車以外のパネルにも適用することができるものである。

さらに、上記の実施の形態１では、第１金型２９を固定型にするとともに第２金型３１を可動型にしたが、上記の実施の形態２のように第１金型２９を可動型にするとともに第２金型３１を固定型にしてもよい。同様に、上記の実施の形態２では、第１金型２９を可動型にするとともに第２金型３１を固定型にしたが、上記の実施の形態１のように第１金型２９を固定型にするとともに第２金型３１を可動型にしてもよい。

この発明は、成形体本体に取付座が一体に突設され、空隙がなく堅いスキン層が表面全体に形成されるとともに多数の空隙を有する膨張層が内部に形成された樹脂成形体及びその成形方法について有用である。

ドアインナパネルをパネル部材に取り付けた状態の取付座部分における図２のＩ−Ｉ線に対応する断面図である。 実施の形態１に係るドアインナパネル本体の取付座を拡大した平面図である。 実施の形態１に係るドアインナパネルを車室内側から見た斜視図である。 実施の形態１において成形型のキャビティ内に繊維入り熱可塑性樹脂を射出充填した状態を示す図２のＩ−Ｉ線断面対応箇所の成形工程図である。 実施の形態１において可動型をキャビティ容積が拡大する方向に僅かに後退移動させてドアインナパネルが成形された状態を示す図２のＩ−Ｉ線断面対応箇所の成形工程図である。 実施の形態２の図１相当図（図７のVI−VI線における断面図）である。 実施の形態２の図２相当図である。 実施の形態２の図４相当図である。 実施の形態２の図５相当図である。

符号の説明

１ ドアインナパネル（成形体）
３ ドアインナパネル本体（成形体本体）
９ 貫通孔
１１ 取付座
１７ 内側取付座部
１９ 外側取付座部
２１ 連結取付座部
２３ スキン層
２５ 膨張層
２７ 繊維
２９ 第１金型
２９ａ 成形体の貫通孔に対応する凸部
３１ 第２金型
３１ａ，３１ｂ 成形体の取付座に対応する凹部
３３ 成形型
３５ キャビティ
Ａ 空隙
Ｒ 繊維入り熱可塑性樹脂
ｔ１ 取付座のスキン層の肉厚
ｔ２ ドアインナパネル本体のスキン層の肉厚

Claims (3)

1. 成形型のキャビティ内に射出充填した繊維入り熱可塑性樹脂が固化する過程でキャビティ容積を拡大させて上記繊維入り熱可塑性樹脂を繊維の弾性復元力で膨張させることにより、空隙がなく堅いスキン層が表面全体に形成されるとともに多数の空隙を有する膨張層が内部に形成されたパネル状の樹脂成形体であって、
   貫通孔が形成された成形体本体と、該成形体本体の少なくとも一方の面において上記貫通孔周縁部に該貫通孔を包囲するように一体に突設された環状取付座とを備え、
   上記取付座は、上記貫通孔内周面を含む内側取付座部と、該内側取付座部の外側に間隔をあけて該内側取付座部を包囲するように設けられた外側取付座部と、これら内側取付座部及び外側取付座部を複数箇所で連結する連結取付座部とからなり、
   上記取付座のスキン層の肉厚は上記成形体本体のスキン層の肉厚より厚肉に形成されていることを特徴とする樹脂成形体。
2. 請求項１に記載の樹脂成形体において、
   取付座は貫通孔を共通として成形体本体の両面に突設され、一方の面における取付座の連結取付座部と、他方の面における取付座の連結取付座部とは、上記貫通孔の周方向の位置が異なるように設けられていることを特徴とする樹脂成形体。
3. 請求項１又は２に記載の樹脂成形体を成形する成形方法であって、
   固定型及び可動型の少なくとも一方に成形体の取付座に対応する凹部が形成されるとともに、上記固定型又は可動型に成形体の貫通孔に対応する凸部が形成された成形型を用意し、
   上記成形型を型閉じした状態でキャビティ内に繊維入り熱可塑性樹脂を射出充填し、該キャビティ内で上記繊維入り熱可塑性樹脂が固化する過程で、上記可動型をキャビティ容積が拡大する方向に後退移動させて繊維入り熱可塑性樹脂を繊維の弾性復元力で膨張させることにより、空隙がなく堅いスキン層が表面全体に形成されるとともに多数の空隙を有する膨張層が内部に形成され、かつ取付座のスキン層の肉厚が成形体本体のスキン層の肉厚より厚肉に形成された成形体を得ることを特徴とする樹脂成形体の成形方法。

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