JP3924304B2 - 樹脂成形体 - 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、スキン層が表面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樹脂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、取付座及び該取付座の外周りの成形体本体の構造に工夫を凝らしたことを特徴とする。

具体的には、この発明は、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膨張させることにより、スキン層が表面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、及び、該取付座の内側取付座部と外側取付座部との間における連結取付座部を除く成形体本体は、膨張層を有しないソリッド層で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、取付座は成形体本体の両面に取付座の少なくとも成形体本体の一方の面に突設された内側取付座部と成形体本体の他方の面に突設された内側取付座部とが対向し、かつ、成形体本体の一方の面に突設された外側取付座部と成形体本体の他方の面に突設された外側取付座部とが対向するように突設さ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に記載の発明において、成形体本体の取付座外周近傍部には、膨張層を有しないソリッド層が取付座を包囲するように所定幅に亘って形成されていることを特徴とする。

請求項１に係る発明によれば、成形体表面にスキン層が形成されるとともに、成形体本体内部に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。また、取付座、及び、該取付座の内側取付座部と外側取付座部との間における連結取付座部を除く成形体本体が膨張層を有しないソリッド層で形成されているため、取付座の剛性を高めることができる。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さらに向上し、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することができる。

請求項２に係る発明によれば、取付座を成形体本体の両面に取付座の少なくとも成形体本体の一方の面に突設された内側取付座部と成形体本体の他方の面に突設された内側取付座部とが対向し、かつ、成形体本体の一方の面に突設された外側取付座部と成形体本体の他方の面に突設された外側取付座部とが対向するように突設しているため、取付座を構成するソリッド層の肉厚が倍増して取付座の剛性をより一層向上させることができる。

請求項３に係る発明によれば、取付座を包囲するソリッド層により成形体本体の取付座外周近傍部の剛性を高めることができる。

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（以下、パネル本体という）３を備え、該パネル本体３の車室内側の面には、ウインドガラス昇降用レール（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、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、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箇所で半径方向に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が表面に形成されるとともに、多数の空隙（図示せず）を有する膨張層２５が内部に形成されている。また、上記取付座１１、及び、該取付座１１の内側取付座部１７と外側取付座部１９との間における連結取付座部２１を除くパネル本体３は、膨張層２５を有しないソリッド層２７で形成されている。このようなドアインナパネル１は、後述するが、成形型３７のキャビティ３９内に射出充填した繊維入り熱可塑性樹脂Ｒ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Ｒ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、２９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。

成形に際し、図４に示すように、固定型としての第１金型３１と、該第１金型３１に対向配置された可動型としての第２金型３３と、該第２金型３３の挿入孔３３ａに移動可能に挿入され上記第１金型３１側に対して突出するようにスプリング等の付勢手段（図示せず）で付勢された押さえブロック３５とからなる成形型３７を用意する。図４は図２のＩ−Ｉ線断面対応箇所の成形型３７を示す。上記第１金型３１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３１ａが形成されている。一方、上記押さえブロック３５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３５ａと、外側取付座部１９に対応する円環状凹部３５ｂと、連結取付座部２１に対応する凹部（図示せず）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３７を型閉じした状態でキャビティ３９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３７のキャビティ３９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３３をキャビティ容積が拡大する方向Ａに後退移動させる。つまり、第２金型３３を第１金型３１から僅かに離れさせ、押さえブロック３５外側方の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３７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、キャビティ容積の拡大により、それまで第１金型３１及び第２金型３３で圧縮されている繊維２９が該圧縮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、空隙がなく堅いスキン層２３が表面に形成されるとともに、上記取付座１１及び内側取付座部１７と外側取付座部１９との間のパネル本体３を除くパネル本体３の内部に多数の空隙を有する膨張層２５が形成されたドアインナパネル１となる。これにより、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。

これに対し、第２金型３３の上記後退移動時には上記押さえブロック３５は第１金型３１側に付勢されて後退しないので、成形時に上記取付座１１及び内側取付座部１７と外側取付座部１９との間のパネル本体３に対応するキャビティ容積が拡大せず、繊維入り熱可塑性樹脂Ｒ中の繊維２９は弾性復元が抑制されて、成形された取付座１１、及び、パネル本体３の取付座対応箇所（内側取付座部１７と外側取付座部１９との間における連結取付座部２１を除くパネル本体３）は、空隙のない堅いソリッド層２７になって、取付座１１の剛性を高めることができる。なお、繊維入り熱可塑性樹脂Ｒは、押さえブロック３５の円環状凹部３５ｂに対応するキャビティ３９からその微少量が第２金型３３の後退移動によって拡大されたキャビティ３９に流出するものの、その流出は上記ソリッド層２７の形成に悪影響を及ぼさない程度である。

成形されたドアインナパネル１のパネル本体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。

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４１ａを対応させて溶着されたウェルドナット４１に貫通孔９から挿入したボルト４３の軸部４３ａ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４１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４３の頭部４３ｂとの間にワッシャ４５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４３の締付力が連結取付座部２１を介して外側取付座部１９にも作用し、取付座１１、及び、該取付座１１の内側取付座部１７と外側取付座部１９との間における連結取付座部２１を除くパネル本体３は膨張層２５を有しないソリッド層２７で形成されているため取付座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することができる。

（実施の形態２）
図６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相当図であり、図７及び図８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がパネル本体３の両面に全ての取付座部１７，１９，２１が対向して共通の貫通孔９の周方向の位置が同じになるように一体に突設され、貫通孔９を共有している。つまり、取付座１１はパネル本体３の両面に取付座１１のパネル本体３の一方の面に突設された内側取付座部１７とパネル本体３の他方の面に突設された内側取付座部１１とが対向し、かつ、パネル本体３の一方の面に突設された外側取付座部１９とパネル本体３の他方の面に突設された外側取付座部１９とが対向し、さらに、パネル本体３の一方の面に突設された連結取付座部２１とパネル本体３の他方の面に突設された連結取付座部２１とが対向するように突設されている。

この実施の形態２で用いる成形型３７は、取付座１１がパネル本体３の両面に対向突設されていることから、第１金型３１にも押さえブロック３５と同様に凹部３１ｂ，３１ｃが凹部３５ａ，３５ｂに対向して形成されている。

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をパネル本体３の両面に対向突設して、内側取付座部１７、外側取付座部１９及び連結取付座部２１の全てをパネル本体３の両側で重ね、パネル本体３両面の連結取付座部２１を共通の貫通孔９の周方向の位置が同じになるように設けているので、ソリッド層２７の肉厚が実施の形態１のものに比べて倍増して取付座１１の剛性をより一層向上させることができる。

（実施の形態３）
図９はこの実施の形態３に係る樹脂成形体としてのドアインナパネル１の図１相当図である。

この実施の形態３では、パネル本体３の取付座１１外周近傍部に、膨張層２５を有しないソリッド層２７が取付座１１を連続して包囲するように所定幅に亘って形成されている。これに対応して、この実施の形態３で用いる成形型３７は、図示しないが、押さえブロック３５の凹部３５ｂ外側にリング状の凸部が形成されている。

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３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３では、取付座１１を包囲するソリッド層２７によりパネル本体３の取付座１１外周近傍部の剛性を高めることができる。

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の周方向の位置が同じになるように設けたが、共通の貫通孔９の周方向の位置が異なるように設けてもよい。この場合には、ボルト４３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。

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。実施の形態３におけるパネル本体３の取付座１１外周近傍部のソリッド層２７も部分的に途切れていてもよく、さらには当該ソリッド層２７を実施の形態２のように取付座１１がパネル本体３の両面に突設されたドアインナパネル１にも適用することができる。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４５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４３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４３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２９のスプリングバック現象を利用してパネル本体３の内部に空隙を形成したが、繊維入り熱可塑性樹脂Ｒに発泡材を含有させれば、第２金型３３の後退移動を大きくしてパネル本体３の第２金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２９の復元力が不足しても、発泡材の発泡力が繊維２９の復元力を補完して空隙を確実に形成することができて好ましい。この場合、発泡材としては、化学反応によりガスを発生させる化学的発泡材や、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材等がある。

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。

この発明は、成形体本体に取付座が一体に突設され、スキン層が表面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において第２金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。 実施の形態３の図１相当図である。

符号の説明

１ ドアインナパネル（樹脂成形体）
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 ソリッド層
２９ 繊維
３７ 成形型
３９ キャビティ
Ｒ 繊維入り熱可塑性樹脂

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膨張させることにより、スキン層が表面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、及び、該取付座の内側取付座部と外側取付座部との間における連結取付座部を除く成形体本体は、膨張層を有しないソリッド層で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、
   取付座は成形体本体の両面に取付座の少なくとも成形体本体の一方の面に突設された内側取付座部と成形体本体の他方の面に突設された内側取付座部とが対向し、かつ、成形体本体の一方の面に突設された外側取付座部と成形体本体の他方の面に突設された外側取付座部とが対向するように突設さ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において、
   成形体本体の取付座外周近傍部には、膨張層を有しないソリッド層が取付座を包囲するように所定幅に亘って形成されていることを特徴とする樹脂成形体。