JP4103274B2 - 型内発泡成形装置及び方法並びに型内発泡成形品 - Google Patents
型内発泡成形装置及び方法並びに型内発泡成形品 Download PDFInfo
- Publication number
- JP4103274B2 JP4103274B2 JP33709199A JP33709199A JP4103274B2 JP 4103274 B2 JP4103274 B2 JP 4103274B2 JP 33709199 A JP33709199 A JP 33709199A JP 33709199 A JP33709199 A JP 33709199A JP 4103274 B2 JP4103274 B2 JP 4103274B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- mold
- raw material
- partition member
- comb teeth
- molding
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Lifetime
Links
Images
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、１つの成形品に異なる特性の原料ビーズからなる成形部分を形成するのに好適な型内発泡成形装置及び方法並びに型内発泡成形品に関する。
【０００２】
【従来の技術】
熱可塑性合成樹脂からなる原料ビーズを用いて成形品を製作する型内発泡成形装置として、例えば米国特許５１６４２５７号公報には、一方の金型にエアシリンダー等のアクチュエータを介して成形空間内に出没自在な仕切部材を設け、この仕切部材により成形空間内を複数の区画成形空間に区画するとともに、各区画成形空間に対して原料ビーズを供給する充填器を個別に接続し、仕切部材により成形空間内を区画した状態で、隣接する区画成形空間内に、例えば発泡倍率の異なる原料ビーズを充填し、充填後、仕切部材を後退させてから成形空間内に蒸気を供給することで、原料ビーズを加熱融着させて成形品を得るように構成した型内発泡成形技術が記載されている。
【０００３】
この型内発泡成形技術により成形された成形品においては、成形品の部位によって使用する原料ビーズを変更することで、例えば部位によって機械的特性が異なる成形品を製作することが可能で、成形品の性能や品質を向上できる利点を有しており、自動車用バンパーの芯材や、家電製品や家具等の梱包用のクッション材として採用されつつある。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
前記米国公報に記載の成形装置においては、仕切部材を出没させるためのアクチュエータを設ける必要があるので、成形空間の区画個数が増えると、それに応じて仕切部材の駆動系統が複雑になり、成形装置の製作コストが高くなるという問題がある。
また、隣接する区画成形空間内の充填圧に差圧が生じないように制御しないと、差圧による仕切部材の変形が懸念される。また、充填用エアの流れが仕切部材により阻害されて原料ビーズの充填性が低下するという問題もある。
【０００５】
更に、この成形装置においては、金型に挿通孔を形成して、この挿通孔に仕切部材を出没自在に装着する関係上、次のような２つの理由から、成形品の表面に挿通孔に沿ってバリが形成されるという問題がある。
（１）理由１
挿通孔の内壁と仕切部材間の隙間は、原料ビーズが侵入しないようにするため、極力狭く設定することが好ましいが、このように構成すると金型の膨張や収縮により、仕切部材が挿通孔の内壁に接触して変形したり破損し、仕切部材を出没できなくなるという問題が発生する。より具体的には、金型は、原料ビーズの蒸気による加熱時には膨張し、冷却水による冷却時には収縮することになるが、前述のように挿通孔を形成すると挿通孔に臨む金型部分の強度が低下することから金型の歪みが挿通孔に集中し、挿通孔の開口幅が拡縮することにより吸収されようとする。また、挿通孔をＬ字状やコ字状などの形状に形成した場合には、特定方向に対する金型強度が低下することから挿通孔の形状が変形する。そして、このような挿通孔の拡縮や変形により、仕切部材が挿通孔の内壁に接触して変形したり破損したりする。特に、挿通孔により金型を複数の分割金型に分割構成し、これら複数の分割金型を固定板にネジ等で固定した場合には、金型に対して挿通孔を容易に形成することが可能となるが、金型の膨張や収縮により固定板に対する分割金型の取付位置がずれて、挿通孔の開口幅が大きく変動する。このような現象は、金型が大型になるほど、また挿通孔が長尺になるほど顕著になり、仕切部材を有する型内発泡成形装置の大きな課題になっている。このような理由から、成形品の表面に挿通孔に沿ってバリが形成されるという不具合を認めつつ、挿通孔の内壁と仕切部材間の隙間を大きく設定している。
【０００６】
（２）理由２
仕切部材の前端部の形状は、相手方の金型の内面形状に沿った形状に形成されているが、必ずしも挿通孔を設けた金型の内面と同じ形状であるわけではないので、原料ビーズの充填後、仕切部材を後退させたときに、仕切部材の一部は挿通孔の奧部側まで没入し、挿通孔の内部空間が成形空間に開口した状態になることがある。もっとも、挿通孔の開口幅は、原料ビーズの直径よりも小さく設定され、挿通孔内に原料ビーズが侵入しないように構成されているので、仕切部材を後退させただけでは原料ビーズが挿通孔内に侵入することはないが、成形空間内に蒸気を供給して原料ビーズを加熱融着させたときに、原料ビーズが軟化して発泡することにより、原料ビーズの一部が挿通孔内に侵入して、成形品の挿通孔に対応する位置に沿った細長いバリが突出状に形成される。
【０００７】
このようなバリは、表面の寸法精度に対する要求がラフな成形品に関しては大きな問題になることはないが、要求の厳しい成形品においては製品欠陥となることがある。例えば、自動車用バンパーにおいては、自動車のフロントビームの前側に型内発泡成形品としての芯材を固定し、この芯材を覆うように合成樹脂製のカバー部材を配置させたものが広く採用されているが、このような自動車用バンパーにおいては、芯材とフロントビーム間や芯材とカバー部材間に隙間が形成され、フロントビームの取付面の適正な位置に芯材を固定できなくなったり、車体の適正な位置にカバー部材を固定できなくなるという不具合が発生するので、これを防止するため芯材の成形後にバリを除去する必要があった。
【０００８】
本発明の目的は、１つの成形品に異なる特性の原料ビーズからなる成形部分を形成可能な成形装置の構成を格段に簡素なものとし、しかも仕切部材を設けることによる各種不具合を効果的に防止し得る型内発泡成形装置及び方法並びにバリの少ない型内発泡成形品を提供することである。
【０００９】
【課題を解決するための手段及びその作用】
本発明に係る型内発泡成形装置は、コア型とキャビティ型の少なくとも一方の金型に、成形空間内を複数の区画成形空間に区画する仕切部材を固定するとともに、各区画成形空間に原料ビーズを充填する充填器を設けて、隣接する区画成形空間に異なる特性の原料ビーズを充填可能となし、仕切部材として、隣接する区画成形空間に充填する原料ビーズの少なくとも一方が通り抜け不能で、且つ、充填後の加熱により隣接する区画成形空間内に充填した原料ビーズが融着可能な間隔をあけて型開閉方向に片持ち状に延びる棒状の複数の弾性変形可能な素材で構成した櫛歯を有する仕切部材を用いたものである。
【００１０】
この成形装置においては、仕切部材により成形空間内を複数の区画成形空間に区画した状態で、隣接する区画成形空間内に異なる特性の原料ビーズを充填できるので、区画成形空間の形成位置やサイズ、充填する原料ビーズの特性などを適正に設定することで、成形品の性能や品質を向上できる。例えば、強度面を重視する部位には、発泡倍率の低い原料ビーズを用いて成形品の強度剛性を高め、そうでない部位には発泡倍率の高い原料ビーズを用いることで成形品重量を軽減し、成形品の強度向上と重量軽減の両立を図ることが可能となる。
【００１１】
また、この成形装置により成形した成形品には、仕切部材の櫛歯に対応する位置に貫通孔又は有底孔が形成されるものの、仕切部材をコア型又はキャビティ型に固定的に設けているので、次のような作用が得られる。
（１）仕切部材を駆動するための駆動系が不要となるので、成形装置を格段に簡素に構成することが可能となり、成形装置の製作コストを低減できる。
（２）仕切部材の取付位置を変更することで、成形空間の区画領域を容易に変更することが可能で、成形品の設計変更等に容易に対応できる。
（３）隣接する区画成形空間内に充填した異なる特性の原料ビーズ同士も櫛歯間の隙間を介して十分に融着することになるので、成形品のうちの異なる特性の原料ビーズで成形された成形部分の接合強度を十分に確保することが可能となる。
（４）仕切部材が挿通する挿通孔を金型に設ける必要がないので、原料ビーズが挿通孔内に侵入したり、挿通孔と仕切部材間に侵入することにより、バリが形成されたりするという不具合を確実に防止できる。しかも、挿通孔の形成による金型強度の部分的な低下を防止でき、成形品精度を向上できる。
更に、前記櫛歯を弾性変形可能な素材で構成しているので、櫛歯の塑性変形による成形不良を防止しつつ、櫛歯の断面積を極力小さく設定して、成形品の外観低下や強度低下を抑制できる。つまり、櫛歯は、充填圧や発泡圧等を受けて変形することを防止するため、その断面積を大きく設定して強度剛性を高めることが好ましいが、このように構成すると、成形品に大きな貫通孔又は有底孔が形成されることになり、成形品の外観低下や強度低下の原因となる。そこで、本発明では櫛歯を弾性変形可能な素材で構成することにより、充填圧や発泡圧により櫛歯が多少変形しても元の形状に復帰できるようにして、櫛歯の塑性変形による成形不良を防止しつつ、櫛歯の断面積を極力小さく設定して、成形品の外観低下や強度低下を抑制できることになる。
【００１２】
櫛歯としては、直径が１〜１０ｍｍの棒状部材を用いることが好適である。つまり、この成形装置においては、前述のように成形品に櫛歯により貫通孔又は有底孔が形成されるので、櫛歯の直径を１０ｍｍよりも大きく設定すると、大きな貫通孔又は有底孔が形成されることになり、成形品の強度低下を招くとともに、成形品の外観が低下し、また櫛歯の直径を１ｍｍよりも小さく設定すると、櫛歯の強度を十分に確保できず、櫛歯が破損したり変形したりするという不具合が発生する。
【００１３】
また、隣接する櫛歯の間隔は、通り抜けできない原料ビーズの直径の３０〜９０％に設定することが好ましい。隣接する櫛歯の間隔は狭すぎると、該櫛歯を挟んで隣接する区画成形空間内の原料ビーズ同士の密着性が十分に確保できず、境界部分における強度が低下する。また、ポリオレフィン系樹脂からなる原料ビーズは、ポリスチレン系樹脂からなる原料ビーズよりも柔らかいので、隣接する櫛歯の間隔が広すぎると、原料ビーズが仕切部材の櫛歯間を通って隣接する区画成形空間に移動するという不具合が発生する。
【００１５】
成形品の離型性を向上するため、エジェクタピンを有する金型に仕切部材を固定することが好ましい。つまり、金型形状によっては、型開きしたときに、成形品がエジェクタピンを有しない金型側に残置されて、離型不良が発生することがあるが、この成形装置においては、櫛歯が成形品に密着した状態で金型が型開きされるので、型開きしたとき成形品は、仕切部材を設けた金型側に残置されようとする。このため、エジェクタピンを有する金型に仕切部材を固定することで、前述のような離型不良を効果的に防止することが可能となる。
【００１６】
また、前記仕切部材を、エジェクタピンを有する金型に固定した第１仕切部材と、エジェクタピンを有しない金型に固定した第２仕切部材とで構成することも好ましい。この場合には、成形品を離型するため金型を開くときに、第１仕切部材の櫛歯と第２仕切部材の櫛歯とが相互に離間する方向へ引っ張られながら、第２仕切部材の櫛歯は成形品から抜き取られ、第１仕切部材の櫛歯は成形品に突き刺さったままに保持され、成形品は第２仕切部材を固定している一方の金型から切り離されて、第１仕切部材を固定している金型に残置されることになる。このため、成形品をエジェクタピンにて離型するときには、櫛歯に関しては、第１仕切部材の櫛歯から成形品を抜き取るだけでよいので、全ての櫛歯から成形品を抜き取る場合と比較して、離型性が格段によくなる。しかも、成形品を離型するため金型を開くときに、第１及び第２仕切部材の櫛歯が相互に離間する方向へ一旦引っ張られ、このとき成形品が残置される第１仕切部材の櫛歯と成形品との密着部分もある程度剥離されることになるから、エジェクタピンによる成形品の離型性が一層改善されることになる。
【００１７】
また、このように、仕切部材を、エジェクタピンを有する金型に固定した第１仕切部材と、エジェクタピンを有しない金型に固定した第２仕切部材とで構成する場合には、第１仕切部材の櫛歯と第２仕切部材の櫛歯とを交互に配置させたり、エジェクタピンを有する第１仕切部材の櫛歯の本数を、エジェクタピンを有しない金型に固定した第２仕切部材の櫛歯の本数よりも多く設定したりすることが好ましい。前者の場合には、金型を開くときに、第１仕切部材の櫛歯と第２仕切部材の櫛歯とが相互に離間する方向へバランスよく引っ張られることになり、成形品に対して無理な力が作用することを防止できる。また、後者の場合には、金型を開いたときに、エジェクタピンを有する金型に対して確実に成形品を残置させることが可能となる。
【００１８】
更に、前記第１仕切部材及び第２仕切部材の櫛歯の間隔を少なくとも一方の原料ビーズが通り抜け不能な間隔にそれぞれ設定することが好ましい。この場合には、第１仕切部材及び第２仕切部材の櫛歯の先端部を相手側の金型の内面まで延ばさなくても、両仕切部材の櫛歯の先端部を櫛歯の長さ方向に多少重ね合わせるだけで、隣接する区画成形部間における原料ビーズの移動を阻止できるので、両仕切部材の櫛歯を短尺に構成して、成形品の離型性を向上できるとともに、櫛歯に作用する曲げモーメントを小さく設定できるので、櫛歯として小径のものを採用することが可能となり、櫛歯により成形品に形成される有底孔を極力小径に構成できる。また、櫛歯の長さ設定がラフになるので、成形品形状の変更等に対しても容易に対応できるし、クラッキング充填のように、両金型間にクラッキング隙間をあけた状態で、原料ビーズを充填する場合でも、両仕切部材の櫛歯のラップ量をクラッキング隙間よりも多少大きく設定することで、隣接する区画成形空間を仕切ることが可能となる。
【００１９】
櫛歯の形状は任意に設定可能であるが、エジェクタピンを有する金型に固定した仕切部材の櫛歯の先端部又は途中部に、櫛歯からの成形品の離型抵抗を増大させる離型抵抗増大部を形成すると、金型を開いたときに、エジェクタピンを有する金型に対して確実に成形品を残置させることが可能となる。
【００２０】
本発明に係る型内発泡成形方法は、前記型内発泡成形装置を用いるとともに、原料ビーズとして櫛歯間を通り抜け不能な原料ビーズを用い、コア型とキャビティ型を型閉めして、仕切部材により成形空間を複数の区画成形空間に区画した状態で、少なくとも隣接する区画成形空間に異なる特性の原料ビーズが充填されるように各区画成形空間内に原料ビーズを充填するものである。
【００２１】
この成形方法においては、前記型内発泡成形装置を用いているので、前述と同様の作用が得られる。しかも、原料ビーズとして仕切部材の櫛歯間を通り抜け不能なサイズのものを用いているので、複数の区画成形空間に対して異なる特性の原料ビーズを同時に充填することが可能となり、原料ビーズの充填時間を長くすることなく、原料ビーズを充填することが可能となる。
【００２２】
本発明に係る他の型内発泡成形方法は、前記型内発泡成形装置を用いるとともに、原料ビーズとして櫛歯間を通り抜け不能な第１原料ビーズと通り抜け可能な第２原料ビーズを用い、コア型とキャビティ型を型閉めして、仕切部材により成形空間を複数の区画成形空間に区画した状態で、第１原料ビーズを充填した後、第２原料ビーズを充填して、少なくとも隣接する区画成形空間に異なる特性の原料ビーズが充填されるように各区画成形空間内に原料ビーズを充填するものである。
【００２３】
この型内発泡成形方法においては、前記型内発泡成形装置を用いているので、前述と同様の作用が得られる。しかも、櫛歯間を通り抜け不能な第１原料ビーズを充填した後、櫛歯間を通り抜け可能な第２原料ビーズを充填するので、原料ビーズの充填時間は長くなるが、第２ビーズの一部は櫛歯を通り抜けて隣接する区画成形空間内へ移動するので、第１ビーズと第２ビーズとの接合強度をより一層高めることが可能となる。
【００２４】
また、前記異なる特性の原料ビーズとして、発泡倍率の異なる原料ビーズを仕切部材で区画された隣接する区画成形空間内に充填することが考えられる。例えば、強度面を重視する部位には、発泡倍率の低い原料ビーズを用いて成形品の強度剛性を高め、そうでない部位には発泡倍率の高い原料ビーズを用いることで成形品重量を軽減し、成形品の強度向上と重量軽減の両立を図ることが可能となる。
【００２５】
本発明に係る型内発泡成形品は、前記型内発泡成形装置にて成形した型内発泡成形品であって、異なる特性の原料ビーズを用いて成形された複数の成形部分を有し、各成形部分の境界に沿って設定間隔おきに金型の型開閉方向に延びる複数の貫通孔又は有底孔が形成されてなるものである。
このような成形品は、前記型内発泡成形装置により成形されるものであり、仕切部材の櫛歯に対応する位置には貫通孔や有底孔が形成されることになるが、成形装置の構成を簡略にでき、しかも前述のように仕切部材を成形空間内に出没させるための挿通孔を金型に形成する必要がないことから、挿通孔により成形品の適正表面外へ突出するバリが形成されることもない。
【００２６】
型内発泡成形品の具体的な例としては、自動車用バンパーの芯材が考えられる。このよう自動車用バンパーの芯材は、自動車の正面衝突（正突）時における衝撃や、オフセット衝突時における衝撃や、斜め前側からの衝突（斜突）時における衝撃を効率的に吸収する必要があるとともに、車体重量を軽減するため、芯材の重量は極力軽く構成する必要がある。本発明に係る型内発泡成形品としての自動車用バンパーの芯材においては、自動車の各種前面衝突時において芯材に作用する局部的衝撃応力を受けやすい部分付近を、発泡倍率の低い原料ビーズからなる低発泡部で構成し、他の部分を低発泡部よりも発泡倍率の高い原料ビーズからなる高発泡部で構成することで、芯材の重量を極力低減しつつ、オフセット衝突時や斜突時においても、衝撃エネルギーを効果的に吸収することが可能となる。
【００２７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら説明する。尚、本実施の形態は、型内発泡成形品としての自動車用バンパーの芯材と、これを成形するための型内発泡成形装置及び型内発泡成形方法に本発明を適用した場合ものである。
【００２８】
先ず、型内発泡成形品としての自動車用バンパーの芯材について説明する。
図１、図２に示すように、芯材１は、両端部側を緩やかに後方へ湾曲させた前部衝撃吸収部２と、前部衝撃吸収部２の両端部から後方へ延びる側部衝撃吸収部３とを有している。前部衝撃吸収部２から側部衝撃吸収部３に至る角部４の下半部には発泡倍率の低い原料ビーズからなる低発泡部５が形成され、その他の部分は低発泡部５よりも発泡倍率の高い原料ビーズからなる高発泡部６で構成されている。
【００２９】
つまり、前部衝撃吸収部２の中央部は、正突時における衝撃エネルギーを吸収するためのものであるが、衝撃エネルギーの受圧面積を大きく設定できるので、発泡倍率の高い軟質軽量な原料ビーズで構成し、前部衝撃吸収部２の両端部及び側部衝撃吸収部３は、オフセット衝突時や斜突時における衝撃エネルギーを吸収するためのものであるが、衝撃エネルギーの受圧面積を大きく設定することが困難なので、他の部分よりも重たくなるが発泡倍率の低い硬質な原料ビーズからなる低発泡部５を設けることで、各種前面衝突時における十分な衝突安全性能を確保しつつ、芯材１の重量を極力低減できるように構成されている。尚、低発泡部５の長さや高さは、芯材１に作用する衝撃エネルギーを十分に吸収できるように構成されていれば、任意のサイズに設定することが可能である。また、本実施例では、低発泡部５を芯材１の角部４の下半部にのみ形成したが、角部４の全体を低発泡率の原料ビーズで構成することも可能である。また、芯材１の外観形状やサイズは、適用する自動車に応じて任意に設定可能である。
【００３０】
図１に示すように、低発泡部５と高発泡部６とは正面視略コ字状の境界Ｌの位置において区画され、境界Ｌに沿って一定間隔おきに芯材１を前後方向に貫通する複数の貫通孔７が形成されている。この貫通孔７は、後述する型内発泡成形装置１０により芯材１を成形したことにより形成されるものであるが、芯材１の後面側から前面側、或いは前面側から後面側へ延びる有底孔で構成することも可能である。
【００３１】
この芯材１においては、前述のように、境界Ｌに沿って一定間隔おきに芯材１を前後方向に貫通する複数の貫通孔７が形成されるものの、従来のように芯材１の表面に境界Ｌに沿ってバリが突出形成されることはないので、バリ除去のための工程を経ることなく、この芯材１をそのまま自動車のフロントビームの取付面に精度よく固定することが可能となる。また、芯材１にカバー部材を外装する場合においても、芯材１とカバー部材間に隙間が形成されることを確実に防止できる。
【００３２】
尚、境界Ｌは必ずしも正面視コ字状に形成する必要はなく、正面視Ｌ字状や直線状、或いは曲線状の境界に沿って芯材を区画することも可能である。また、本実施例では、自動車用バンパーの芯材１について説明したが、異なる特性の原料ビーズからなる成形部を有する成形品であれば、芯材以外の型内発泡成形品に対しても本発明を同様に適用できる。更に、成形品によっては、その使用条件に適合するように、発泡倍率以外の特性の異なる原料ビーズ、例えばビーズ嵩密度、セル径、ビーズ径、素材などの異なる特性の原料ビーズを用いて成形品を構成してもよい。
【００３３】
原料ビーズの素材としては、製作する成形品の使用条件などに応じた物性の素材を選択することになるが、ポリスチレン系合成樹脂材料や、ポリエチレン系樹脂やポリプロピレン系樹脂材料などのポリオレフィン系合成樹脂材料や、これらの合成樹脂材料の共重合体などを採用できる。
原料ビーズの発泡倍率は、原料ビーズの素材にもよるが、３〜１５０倍の範囲内が好ましい。具体的には、ポリスチレン系合成樹脂材料からなる原料ビーズにおいては３〜１００倍、好ましくは３〜８０倍、ポリオレフィン系合成樹脂材料からなる原料ビーズにおいては、３〜９０倍、好ましくは３〜６０倍のものが好適に利用できる。また、粒径は１〜１０ｍｍ、好ましくは２．０〜８ｍｍの範囲のものが好適に利用できる。
【００３４】
ポリオレフィン系樹脂材料の具体例としては、エチレンプロピレンランダムポリプロピレン樹脂、エチレンプロピレンブロックポリプロピレン樹脂、ホモポリプロピレンエチレンプロピレンブテンランダムターポリマー、直鎖状低密度ポリエチレン（ＬＬＤＰＥ）、架橋低密度ポリエチレン（架橋ＬＤＰＥ）などを好適に利用できる。
【００３５】
このようなポリオレフィン系樹脂材料からなる原料ビーズのセル径は、１００μｍ未満の場合には、成形時に表面伸びが悪く、ヒケ易く、適正表面外観の見栄えが劣るという問題があり、９００μｍを越える場合には、セル径が不均一になり易く、セル径が大きいため表面のきめが粗く、適正表面外観が劣るという問題があるので、１００〜９００μｍの範囲内、より好ましくは１５０〜７００μｍ、特に好ましくは１７０〜５５０μｍに設定することになる。
【００３６】
ＤＳＣ２’ｎｄピーク比は、８％〜６０％に設定することが好ましい。ＤＳＣ２’ｎｄピーク比とは、基材樹脂を加熱したときに、基材樹脂の結晶融点に起因して形成される、低温側と高温側の２つのＤＳＣ（示差走査熱量測定）のピークの合計面積に対する高温側ピークの面積の割合であり、このＤＳＣ２’ｎｄピーク比が、８％未満の場合には、成形時の加熱条件幅が狭く、成形体が収縮し易く、ヒケ易い。また、６０％を越えると、加熱条件を大幅にアップする必要があり、成形機の大型化が必要であり、且つ省エネルギーという観点からもマイナスとなるので８〜６０％、より好ましくは１０〜５０％、特に好ましくは１５〜４０％に設定することになる。
【００３７】
独立気泡率は、６５％未満の場合には、成形時の加熱圧をアップしてなんとかビーズ同士を融着させたとしても、成形体の収縮、ヒケが大きくなり易く、目標の品質の成形体が得られ難くなるので、６５％以上、より好ましくは７５％以上、特に好ましくは８５％以上に設定することになる。
【００３８】
次に、前述した芯材１を成形可能な型内発泡成形装置１０について説明する。図３に示すように、型内発泡成形装置１０は、対向配置された１組の金型としてのコア型１１及びキャビティ型１２と、コア型１１とキャビティ型１２とで形成される成形空間１３内に空気の流れに乗せて原料ビーズを充填するための充填器１４とを備えている。
【００３９】
コア型１１及びキャビティ型１２は、枠状フレームと裏板とを有するハウジング１５にそれぞれ取り付けられ、コア型１１及びキャビティ型１２の背面側には１組の第１チャンバー１６及び第２チャンバー１７がそれぞれ形成され、コア型１１及びキャビティ型１２には両チャンバー１６，１７と成形空間１３とを連通する多数の通気孔１８が形成されている。尚、通気孔１８は、実際には、図４、図５に例示するように、０．５ｍｍφ程度の丸孔１９ａや幅０．５ｍｍ程度のスリット１９ｂを複数個透設した外径７〜１２ｍｍの蓋を有する筒体からなるコアベント１９を、金型１１，１２に孔明け配置したコアベント取付孔２０に嵌め込んで形成したものや、金型１１，１２に直接的に形成した０．５ｍｍφ程度のコアベントホール２１で構成されている。
【００４０】
第１チャンバー１６及び第２チャンバー１７には、蒸気や圧縮空気などの用役流体を供給するための供給管２２がそれぞれ接続されるとともに、減圧手段やドレン配管に連なる排出管２３がそれぞれ接続されている。
【００４１】
成形空間１３内は、図３、図６に示すように、低発泡部５に対応させて設けた２組の区画手段３０を介して、低発泡部５を成形するための２つの区画成形空間１３Ａと、高発泡部６を成形するための１つの区画成形空間１３Ｂとに区画され、各区画成形空間１３Ａ，１３Ｂには原料ビーズの充填器１４がそれぞれ接続されており、隣接する区画成形空間１３Ａ，１３Ｂ内に異なる特性の原料ビーズを充填できるように構成されている。尚、本実施例では自動車用バンパーの芯材１を成形すべく、成形空間１３を３つに区画したが、成形空間１３の区画形状や区画個数や区画位置は、製作する成形品に応じて任意に設定可能である。また、発泡倍率の異なる原料ビーズを隣接する区画成形空間１３Ａ，１３Ｂに充填したが、成形品の用途などに応じて、ビーズ嵩密度、セル径、ビーズ径、素材などの特性の異なる原料ビーズを充填することも可能である。
【００４２】
この区画手段３０は、図７、図８に示すように、複数本の櫛歯３１とそれを片持状に支持する支持部材３２とを有する仕切部材３３と、櫛歯３１の先端部を保持する保持孔３４を有する受部材３５とを備えている。仕切部材３３はキャビティ型１２に固定され、受部材３５はコア型１１側に固定され、両金型１１，１２を型閉じした状態で、成形空間１３が仕切部材３３により複数の区画成形空間１３Ａ，１３Ｂに区画されるように構成され、各区画成形空間１３Ａ，１３Ｂにはそれに対応させて設けた充填器１４により原料ビーズがそれぞれ供給されるように構成されている。尚、本実施例では、３枚の仕切部材３３と受部材３５とをコ字状に配置させたが、コ字状に一体形成した仕切部材及び受部材を用いてもよい。
【００４３】
櫛歯３１は、金型１１，１２の型開閉方向に沿って延びる細長い棒状やパイプ状の部材で構成され、両金型１１，１２を型閉じした状態で、その先端部が受部材３５の保持孔３４に挿入保持されて、両金型１１，１２にわたって成形空間１３を横断するように配置される。
【００４４】
櫛歯３１としては、細長い棒状やパイプ状の部材で構成され、外形は、多角形状や円形状や楕円形状など任意の外形のものを採用できる。また、櫛歯３１の素材は、原料ビーズの充填圧に耐え、しかも原料ビーズの加熱融着時における熱に耐え得る素材であれば、金属材料、合成樹脂材料、セラミックスなどの任意の材料で構成できる。また、この区画手段３０を用いた場合においては、図１，図２に示すように、芯材１には櫛歯３１に対応する位置に貫通孔７が形成されることになるので、櫛歯３１の直径は極力小さく設定することが好ましく、櫛歯３１の直径は、例えば１〜１０ｍｍ、好ましくは１．５〜５ｍｍに設定されている。更に、櫛歯３１として弾性変形可能な金属材料や合成樹脂材料からなるものを用いることが好ましい。このように構成すると、充填圧や発泡圧により櫛歯３１が多少変形しても元の形状に復帰できるので、櫛歯３１の塑性変形による充填不良や離型不良などの成形不良を防止しつつ、櫛歯３１の断面積を極力小さく設定して、成形品の外観低下や強度低下を抑制できる。
【００４５】
隣接する櫛歯３１間の間隔Ｔは、区画成形空間１３Ａ，１３Ｂの少なくとも一方に充填する原料ビーズが通り抜けできない間隔に設定されている。この間隔Ｔは、狭すぎると、隣接する区画成形空間１３Ａ，１３Ｂ内に充填される原料ビーズ同士の密着性が十分に確保できず、成形品の強度が低下するので、通り抜けできない原料ビーズの直径の３０〜９０％、より好ましくは５０〜８０％に設定することが好ましい。
【００４６】
尚、本実施例では、図示していないがキャビティ型１２にエジェクタピンを設けているので、仕切部材３３をキャビティ型１２に固定し、受部材３５をコア型１１に固定したが、コア型１１にエジェクタピンを設ける場合には、コア型１１側に仕切部材３３を固定し、キャビティ型１２に受部材３５を固定することが好ましい。つまり、仕切部材３３を設けた金型は、櫛歯３１と芯材１との密着により離型抵抗が増大するので、エジェクタピンを有する金型に仕切部材３３を設けると、金型を型開きしたときにエジェクタピンを有する金型に成形品を確実に残置させることが可能となり、エジェクタピンを有しない金型に成形品が残置されることによる離型不良を確実に防止できる。但し、櫛歯３１の長さが短い場合や本数が少ない場合には、離型抵抗の増大が十分に期待できないことから、エジェクタピンを有する金型に成形品に残置できなくなることがあるので、芯材１の離型抵抗を増大させるため、櫛歯３１の途中部や先端部に外方へ膨出した球状や円錐状の離型抵抗増大部を形成したり、櫛歯３１に逆テーパ部を形成して、離型抵抗を大きくしてもよい。また、櫛歯３１の長さが長い場合や本数が多い場合には、成形品の離型抵抗が大きくなりすぎるので、櫛歯３１を先細りに構成して、芯材１の離型抵抗を低下させてもよい。
【００４７】
支持部材３２は、複数本の櫛歯３１を一定間隔おきに片持状に支持できるものであれば、任意の構成のものを採用できる。また、受部材３５は、櫛歯３１の撓みにより櫛歯３１の間隔が変動することを防止するためのものであるが、櫛歯３１の撓みが少ない場合には必ずしも設ける必要はなく、例えば櫛歯３１の直径を大きく設定する場合や、厚さの薄い成形品を製作する場合や、コア型１１に保持孔３４を直接的に形成する場合には省略してもよい。また、櫛歯３１の先端部がコア型１１に接触しないように構成してもよく、この場合には、櫛歯３１により形成される孔を有底孔に構成でき、成形品のうちの少なくともコア型１１により成形される表面には孔があかないので、成形品の外観低下を抑制できる。
【００４８】
次に、区画手段３０の構成を部分的に変更した他の実施例について説明する。尚、前記実施例と同一部材には同一符号を付してその詳細な説明を省略する。
（１）図９に示す区画手段４０のように、左右の第１仕切部材４１をキャビティ型１２に固定し、上部の第２仕切部材４２をコア型１１に固定してもよい。この場合には、成形品の離型のため、両金型１１，１２を型開きするときに、エジェクタピンを有しないコア型１１の櫛歯３１が成形品から抜き取られることになるので、その分離型抵抗を少なくしてエジェクタピンを用いた成形品の離型性を向上できる。また、キャビティ型１２に固定した第１仕切部材４１の櫛歯３１の本数を、コア型１１に固定した第２仕切部材４１の櫛歯３１の本数よりも多く設定すると、両金型１１，１２を型開きするときに、エジェクタピンを有するキャビティ型１２に対して確実に成形品を残置させることが可能となる。
【００４９】
（２） 成形空間１３を区画するため境界Ｌに沿って配置した複数の櫛歯３１を、図１０に示すように、キャビティ型１２に固定される第１仕切部材４６と、コア型１１に固定される第２仕切部材４７とに交互に固定した区画手段４５を用いてもよい。この場合には、金型１１，１２を型開きするときに成形品に対してバランスよく櫛歯３１の引き抜き力を作用させることが可能となるので好ましい。
【００５０】
また、このような第１仕切部材４６と第２仕切部材４７を用いる場合には、第１仕切部材４６の櫛歯３１の間隔と、第２仕切部材４７の櫛歯３１の間隔をそれぞれ区画成形空間１３Ａ，１３Ｂの少なくとも一方に充填する原料ビーズが通り抜けできない間隔に設定することが好ましい。この場合には、第１仕切部材４６及び第２仕切部材４７の櫛歯３１の先端部を相手側の金型の内面まで延ばさなくても、両仕切部材４６，４７の櫛歯３１の先端部を型開閉方向に多少重ね合わせるだけで、隣接する区画成形部間１３Ａ，１３Ｂにおける原料ビーズの移動を阻止できるので、両仕切部材４６，４７の櫛歯３１を短尺に構成して、成形品の離型性を向上できるとともに、櫛歯３１に作用する曲げモーメントを小さく設定できるので、櫛歯３１として小径のものを採用することが可能となり、櫛歯３１により成形品に形成される有底孔を極力小径に構成できる。また、櫛歯３１の長さ設定がラフになるので、成形品形状の変更等に対しても容易に対応できるし、クラッキング充填のように、両金型間にクラッキング隙間をあけた状態で、原料ビーズを充填する場合でも、両仕切部材４６，４７の櫛歯３１のラップ量をクラッキング隙間よりも多少大きく設定することで、隣接する区画成形空間を仕切ることが可能となる。
【００５１】
尚、第１仕切部材に固定する櫛歯と、第２仕切部材に固定する櫛歯の割り振りは、区画形状等に応じて任意に設定可能であり、前述した区画手段４０，４５に限定されるものではない。
また、図１１に示す区画手段５０のように、低発泡部５と高発泡部６の境界Ｌの角部や端部に対応させて柱状の固定仕切部材５１をコア型１１又はキャビティ型１２に一体的に設けたり、図１２に示す区画手段５５のように、低発泡部５と高発泡部６の境界Ｌの途中部に壁状の固定仕切部材５６をコア型１１又はキャビティ型１２に一体的に設けたりしてもよい。この場合には、図１１に示すように、成形品１Ａには固定仕切部材５２により貫通孔５７及び溝部５８が形成され、また図１２に示すように、成形品１Ｂには固定仕切部材５６により長孔状の貫通孔５９が形成されるが、櫛歯３１により区画困難な、成形品の薄肉部などを固定仕切部材５１，５６により区画することが可能となるので、成形品形状に応じて採用することが好ましい。
【００５２】
更に、前記実施例では、各仕切部材の複数の櫛歯３１を同一平面内に配置して、各仕切部材による低発泡部５と高発泡部６との境界面を平坦面で構成したが、この境界面が例えば矩形波状や三角波状やサイン波状などの波形面状になるように、櫛歯３１を配置すると、隣接する原料ビーズの接触面積を増やして、両者の結合強度を向上できるので好ましい。また、低発泡部５と高発泡部６との境界Ｌが正面視略コ字状の場合について説明したが、その他の形状、例えばＬ字状やクランク状や直線状の場合においても、本発明を同様に適用できる。
【００５３】
尚、型内発泡成形装置１０に代えて、図１３に示すように、コア型１１及びキャビティ型１２から通気孔１８を完全に或いは略完全に省略した型内発泡成形装置６０を採用することも可能である。この場合には、コア型１１とキャビティ型１２とを型閉めした状態においても成形空間１３内に開口するクリアランス６１を両金型１１，１２の合わせ目に沿って形成し、このクリアランス６１を介して両チャンバー１６，１７とは独立に成形空間１３内に対して蒸気等の用役流体を供給したり、成形空間１３からドレン等を排出することになる。このような成形装置６０においては、通気孔１８の跡のない表面美麗な芯材１を製作できること、通気孔１８を形成することによる金型１１，１２の強度低下を防止できるので、金型１１，１２を薄肉に構成してその熱容量を小さく設定することが可能となり、加熱冷却の熱効率を向上したり、温度制御の精度を向上できること、通気孔１８を形成するための加工コストを大幅に削減でき、金型１１，１２の製作コストを低減できること、通気孔１８の目詰まりに基づく加熱不良、離型不良、冷却不良が発生せず、コアベント１９の取替えまたは定期的な高圧洗浄水による洗浄などのメンテナンス作業が全く不要となること、冷却工程で用いられる冷却水が成形空間１３内に侵入しなくなるので、芯材１の水分を従来の６〜１０％程度から０．５〜２％程度にまで低下でき、乾燥工程が不要となり、サイクル時間短縮に大いに寄与できること、などの効果が得られる。
【００５４】
尚、本実施例では、型内発泡成形品として自動車用バンパーの芯材１を製作するための型内発泡成形装置１０、５０について説明したが、芯材１以外の成形品を製作する成形装置に対しても本発明を同様に適用することが可能である。
【００５５】
次に、図３に示す発泡成形装置１０を用いた芯材１の成形方法の一例について説明する。
先ず、区画成形空間１３Ａ，１３Ｂに原料ビーズを充填するため、コア型１１とキャビティ型１２とを型閉めして仕切部材３３により成形空間１３内を３つの区画成形空間１３Ａ，１３Ｂに区画する。
【００５６】
次に、充填器１４から区画成形空間１３Ａ，１３Ｂに対して、櫛歯３１間の隙間よりも大きな直径で且つ異なる特性の原料ビーズを空気の流れに乗せてそれぞれ個別に供給し、成形空間１３内に原料ビーズを充填する。このとき、隣接する区画成形空間１３Ａ，１３Ｂに充填された原料ビーズは、櫛歯３１間の隙間を介して相互に接触した状態となる。尚、本実施例では、自動車バンパーの芯材１を成形すべく、発泡倍率が５倍の原料ビーズを区画成形空間１３Ａに充填し、発泡倍率が２０倍の原料ビーズを区画成形空間１３Ｂに充填する。但し、原料ビーズの発泡倍率は芯材１の強度等を考慮して任意に設定することが可能である。また、成形品の用途などに応じて、発泡倍率以外の特性の異なる原料ビーズ、例えばビーズ嵩密度、セル径、ビーズ径、素材などの異なる特性の原料ビーズを充填することも可能である。また、原料ビーズとして、ポリオレフィン系樹脂からなる原料ビーズを用いる場合には、原料ビーズの充填前に、図示外の成含タンク内に原料ビーズを充填して、０．０３〜０．２ＭＰａの無機ガスを原料ビーズに圧入することで、原料ビーズの発泡力を高めるように構成してもよい。原料ビーズの具体的な充填方法としては、クラッキング充填法、加圧充填法、圧縮充填法などの周知の充填方法を採用できる。
【００５７】
次に、両チャンバー１６，１７及び通気孔１８を介して成形空間１３に蒸気を供給して原料ビーズを加熱した後、蒸気圧を開放することで原料ビーズを発泡させ、原料ビーズを略隙間なく相互に融着させることになる。このとき原料ビーズ間に空気が残存していると原料ビーズ同士の密着性が低下するので、両チャンバー１６，１７及び成形空間１３内の空気を蒸気に置き換える作業を予め行うことになる。また、この蒸気による加熱により、隣接する区画成形空間１３Ａ，１３Ｂの原料ビーズ同士も櫛歯３１間の隙間を介して相互に融着することになる。
【００５８】
次に、コア型１１及びキャビティ型１２に向けて図示外のノズルから冷却水を噴霧し、成形空間１３内の芯材１を冷却してから、金型１１，１２を型開きするが、キャビティ型１２には仕切部材３３が設けられ、キャビティ型１２に対する芯材１の離型抵抗は、コア型１１の離型抵抗よりも大きくなるので、金型１１，１２を型開きした状態で、芯材１はキャビティ型１２側に残置されることになる。こうして、金型１１，１２を型開きして、芯材１をキャビティ型１２側に残置させた状態とし、図示外のエジェクタピンを用いて芯材１をキャビティ型１２から離型する。
【００５９】
尚、原料ビーズとして、櫛歯３１間を通り抜け不能な直径の第１原料ビーズと、櫛歯３１間を通り抜け可能な第２原料ビーズとを用いる場合には、成形空間１３への原料ビーズの充填時に、第１原料ビーズを区画成形空間１３Ｂに充填した後、第２原料ビーズを区画成形空間１３Ａに充填することになる。この場合には、第１原料ビーズの一部が櫛歯３１間を通って区画成形空間１３Ａ内へ移動するので、第１原料ビーズと第２原料ビーズの密着性をより一層高めることが可能となる。
【００６０】
また、前記型内発泡成形装置５０を用いて成形を行う場合には、芯材１の外面の目立つ場所を成形する成形部に通気孔１８が形成されていないコア型１１及びキャビティ型１２を用いていることから、原料ビーズの充填時には原料ビーズとともに成形空間１３内に供給される充填用エアを、クリアランス５１を介して成形空間１３外へ排出することになる。また、蒸気により原料ビーズを加熱融着するときには、チャンバー１６，１７に蒸気を供給するとともに、クリアランス５１を介して成形空間１３内へ蒸気を供給することになる。
本実施例では、自動車用バンパーの芯材１を成形するための成形方法について説明したが、芯材１以外の型内発泡成形品を成形する場合においても、本発明を同様に適用できる。
【００６１】
【発明の効果】
本発明に係る型内発泡成形装置によれば、仕切部材により成形空間内を複数の区画成形空間に区画した状態で、隣接する区画成形空間内に異なる特性の原料ビーズを充填できるので、区画成形空間の形成位置やサイズ、充填する原料ビーズの特性などを適正に設定することで、成形品の性能や品質を向上できる。
【００６２】
また、この成形装置により成形した成形品には、仕切部材の櫛歯に対応する位置に貫通孔又は有底孔が形成されるものの、仕切部材をコア型又はキャビティ型に固定的に設けているので、仕切部材を駆動するための駆動系が不要となるので、成形装置を格段に簡素に構成することが可能となり、成形装置の製作コストを低減できること、仕切部材の取付位置を変更することで、成形空間の区画領域を容易に変更することが可能で、成形品の設計変更等に容易に対応できること、隣接する区画成形空間内に充填した異なる特性の原料ビーズ同士も櫛歯間の隙間を介して十分に融着できるので、成形品のうちの異なる特性の原料ビーズで成形された成形部分の接合強度を十分に確保できること、仕切部材が挿通する挿通孔を金型に設ける必要がないので、原料ビーズが挿通孔内に侵入したり、挿通孔と仕切部材間に侵入することにより、バリが形成されたりするという不具合を確実に防止できるとともに、挿通孔の形成による金型強度の部分的な低下を防止でき、成形品精度を向上できること、などの効果が得られる。
更に、前記櫛歯を弾性変形可能な素材で構成して、充填圧や発泡圧により櫛歯が多少変形しても元の形状に復帰するので、櫛歯の塑性変形による成形不良を防止できるとともに、櫛歯の断面積を極力小さく設定して、成形品の外観低下や強度低下を抑制できる。
【００６３】
櫛歯として、直径が１〜１０ｍｍの棒状部材を用いると、櫛歯の強度を十分に確保して、櫛歯の破損や変形を防止できるとともに、大きな貫通孔又は有底孔が形成されることによる成形品の強度低下や外観低下を極力防止することが可能となる。
【００６４】
隣接する櫛歯の間隔を、通り抜けできない原料ビーズの直径の３０〜９０％に設定すると、隣接する区画成形空間内の原料ビーズ同士の密着性を十分に確保して、境界部分における密着強度を向上できるとともに、原料ビーズが仕切部材の櫛歯間を通って隣接する区画成形空間に移動するという不具合を防止できる。
【００６６】
エジェクタピンを有する金型に仕切部材を固定すると、金型を型開きしたときに、エジェクタピンを有する金型側に成形品を残置させることが可能となり、エジェクタピンを有しない金型側に成形品が残置されることによる成形品の離型不良を効果的に防止できる。
【００６７】
前記仕切部材を、エジェクタピンを有する金型に固定した第１仕切部材と、エジェクタピンを有しない金型に固定した第２仕切部材とで構成すると、両仕切部材からの成形品の離型性を向上できる。また、この成形装置においては、第１仕切部材の櫛歯と第２仕切部材の櫛歯とを交互に配置させることにより、金型を開くときに、第１仕切部材の櫛歯と第２仕切部材の櫛歯とが相互に離間する方向へバランスよく引っ張られることになり、成形品に対して無理な力が作用することを防止できる。更に、エジェクタピンを有する第１仕切部材の櫛歯の本数を、エジェクタピンを有しない金型に固定した第２仕切部材の櫛歯の本数よりも多く設定すると、金型を開いたときに、エジェクタピンを有する金型に対して確実に成形品を残置させることが可能となる。
【００６８】
前記第１仕切部材及び第２仕切部材の櫛歯の間隔を少なくとも一方の原料ビーズが通り抜け不能な間隔にそれぞれ設定すると、両仕切部材の櫛歯を短尺に構成できるので、成形品の離型性を向上できるとともに、櫛歯として小径のものを採用することが可能となり、櫛歯により成形品に形成される有底孔を極力小径に構成できる。また、櫛歯の長さ設定がラフになるので、成形品形状の変更等に対しても容易に対応できるし、クラッキング充填のように、両金型間にクラッキング隙間をあけた状態で、原料ビーズを充填する場合でも、両仕切部材の櫛歯のラップ量をクラッキング隙間よりも多少大きく設定することで、隣接する区画成形空間を仕切ることが可能となる。
【００６９】
櫛歯の形状は任意に設定可能であるが、エジェクタピンを有する金型に固定した仕切部材の櫛歯の先端部又は途中部に、櫛歯からの成形品の離型抵抗を増大させる離型抵抗増大部を形成すると、金型を開いたときに、エジェクタピンを有する金型に対して確実に成形品を残置させることが可能となる。
【００７０】
本発明に係る型内発泡成形方法によれば、前記型内発泡成形装置を用いているので、前述と同様の作用が得られる。しかも、原料ビーズとして仕切部材の櫛歯間を通り抜け不能なサイズのものを用いているので、複数の区画成形空間に対して異なる特性の原料ビーズを同時に充填することが可能となり、原料ビーズの充填時間を長くすることなく、原料ビーズを充填することが可能となる。
【００７１】
本発明に係る他の型内発泡成形方法によれば、前記型内発泡成形装置を用いているので、前述と同様の作用が得られる。しかも、櫛歯間を通り抜け不能な第１原料ビーズを充填した後、櫛歯間を通り抜け可能な第２原料ビーズを充填するので、原料ビーズの充填時間は長くなるが、第２ビーズの一部は櫛歯を通り抜けて隣接する区画成形空間内へ移動するので、第１ビーズと第２ビーズとの接合強度をより一層高めることが可能となる。
【００７２】
原料ビーズとして、発泡倍率の異なる原料ビーズを仕切部材で区画された隣接する区画成形空間内に充填すると、例えば、強度面を重視する部位には、発泡倍率の低い原料ビーズを用いて成形品の強度剛性を高め、そうでない部位には発泡倍率の高い原料ビーズを用いることで成形品重量を軽減し、成形品の強度向上と重量軽減の両立を図ることが可能となる。
【００７３】
本発明に係る型内発泡成形品によれば、異なる特性の原料ビーズを用いて成形された複数の成形部分の境界に沿って、設定間隔おきに金型の型開閉方向に延びる複数の貫通孔又は有底孔が形成されることになるが、前述した型内発泡成形装置を用いて成形できるので、成形装置の構成を簡略にでき、しかも前述のように仕切部材を成形空間内に出没させるための挿通孔を金型に形成する必要がないことから、挿通孔により成形品の適正表面外へ突出するバリが形成されることもない。
【００７４】
また、自動車用バンパーの芯材をこの型内発泡成形品で構成する場合には、この芯材のうちの自動車の各種前面衝突時において芯材に作用する局部的衝撃応力を受けやすい部分付近を発泡倍率の低い原料ビーズからなる低発泡部で構成し、他の部分を低発泡部よりも発泡倍率の高い原料ビーズからなる高発泡部で構成することで、芯材の重量を極力低減しつつ、各種前面衝突時における衝撃エネルギーを効果的に吸収することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 自動車用バンパーの芯材の斜視図
【図２】 図１のII-II線断面図
【図３】 型内発泡成形装置の縦断面図
【図４】 通気孔付近の金型の縦断面図
【図５】 コアベントの正面図
【図６】 図３のIV-IV線断面図
【図７】 区画手段の説明図
【図８】 仕切部材の斜視図
【図９】 他の構成の区画手段の斜視図
【図１０】 他の構成の区画手段の説明図
【図１１】 （ａ）は他の構成の成形品の斜視図、（ｂ）は同成形品を成形するための成形装置の説明図
【図１２】 （ａ）は他の構成の成形品の斜視図、（ｂ）は同成形品を成形するための成形装置の説明図
【図１３】 他の構成の成形装置の縦断面図
【符号の説明】
１ 芯材 ２ 前部衝撃吸収部
３ 側部衝撃吸収部 ４ 角部
５ 低発泡部 ６ 高発泡部
７ 貫通孔
１０ 型内発泡成形装置
１１ コア型 １２ キャビティ型
１３ 成形空間
１３Ａ 区画成形空間 １３Ｂ 区画成形空間
１４ 充填器 １５ ハウジング
１６ 第１チャンバー １７ 第１チャンバー
１８ 通気孔 １９ コアベント
１９ａ 丸孔 １９ｂ スリット
２０ コアベント取付孔
２１ コアベントホール
２２ 供給管 ２３ 排出管
３０ 区画手段 ３１ 櫛歯
３２ 支持部材 ３３ 仕切部材
３４ 保持孔 ３５ 受部材
４０ 区画手段 ４１ 第１仕切部材
４２ 第２仕切部材
４５ 区画手段 ４６ 第１仕切部材
４７ 第２仕切部材
５０ 区画手段 ５１ 固定仕切部材
１Ａ 成形品 ５７ 貫通孔
５８ 溝部
５５ 区画手段 ５６ 固定仕切部材
１Ｂ 成形品 ５９ 貫通孔
６０ 型内発泡成形装置
６１ クリアランス
【発明の属する技術分野】
本発明は、１つの成形品に異なる特性の原料ビーズからなる成形部分を形成するのに好適な型内発泡成形装置及び方法並びに型内発泡成形品に関する。
【０００２】
【従来の技術】
熱可塑性合成樹脂からなる原料ビーズを用いて成形品を製作する型内発泡成形装置として、例えば米国特許５１６４２５７号公報には、一方の金型にエアシリンダー等のアクチュエータを介して成形空間内に出没自在な仕切部材を設け、この仕切部材により成形空間内を複数の区画成形空間に区画するとともに、各区画成形空間に対して原料ビーズを供給する充填器を個別に接続し、仕切部材により成形空間内を区画した状態で、隣接する区画成形空間内に、例えば発泡倍率の異なる原料ビーズを充填し、充填後、仕切部材を後退させてから成形空間内に蒸気を供給することで、原料ビーズを加熱融着させて成形品を得るように構成した型内発泡成形技術が記載されている。
【０００３】
この型内発泡成形技術により成形された成形品においては、成形品の部位によって使用する原料ビーズを変更することで、例えば部位によって機械的特性が異なる成形品を製作することが可能で、成形品の性能や品質を向上できる利点を有しており、自動車用バンパーの芯材や、家電製品や家具等の梱包用のクッション材として採用されつつある。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
前記米国公報に記載の成形装置においては、仕切部材を出没させるためのアクチュエータを設ける必要があるので、成形空間の区画個数が増えると、それに応じて仕切部材の駆動系統が複雑になり、成形装置の製作コストが高くなるという問題がある。
また、隣接する区画成形空間内の充填圧に差圧が生じないように制御しないと、差圧による仕切部材の変形が懸念される。また、充填用エアの流れが仕切部材により阻害されて原料ビーズの充填性が低下するという問題もある。
【０００５】
更に、この成形装置においては、金型に挿通孔を形成して、この挿通孔に仕切部材を出没自在に装着する関係上、次のような２つの理由から、成形品の表面に挿通孔に沿ってバリが形成されるという問題がある。
（１）理由１
挿通孔の内壁と仕切部材間の隙間は、原料ビーズが侵入しないようにするため、極力狭く設定することが好ましいが、このように構成すると金型の膨張や収縮により、仕切部材が挿通孔の内壁に接触して変形したり破損し、仕切部材を出没できなくなるという問題が発生する。より具体的には、金型は、原料ビーズの蒸気による加熱時には膨張し、冷却水による冷却時には収縮することになるが、前述のように挿通孔を形成すると挿通孔に臨む金型部分の強度が低下することから金型の歪みが挿通孔に集中し、挿通孔の開口幅が拡縮することにより吸収されようとする。また、挿通孔をＬ字状やコ字状などの形状に形成した場合には、特定方向に対する金型強度が低下することから挿通孔の形状が変形する。そして、このような挿通孔の拡縮や変形により、仕切部材が挿通孔の内壁に接触して変形したり破損したりする。特に、挿通孔により金型を複数の分割金型に分割構成し、これら複数の分割金型を固定板にネジ等で固定した場合には、金型に対して挿通孔を容易に形成することが可能となるが、金型の膨張や収縮により固定板に対する分割金型の取付位置がずれて、挿通孔の開口幅が大きく変動する。このような現象は、金型が大型になるほど、また挿通孔が長尺になるほど顕著になり、仕切部材を有する型内発泡成形装置の大きな課題になっている。このような理由から、成形品の表面に挿通孔に沿ってバリが形成されるという不具合を認めつつ、挿通孔の内壁と仕切部材間の隙間を大きく設定している。
【０００６】
（２）理由２
仕切部材の前端部の形状は、相手方の金型の内面形状に沿った形状に形成されているが、必ずしも挿通孔を設けた金型の内面と同じ形状であるわけではないので、原料ビーズの充填後、仕切部材を後退させたときに、仕切部材の一部は挿通孔の奧部側まで没入し、挿通孔の内部空間が成形空間に開口した状態になることがある。もっとも、挿通孔の開口幅は、原料ビーズの直径よりも小さく設定され、挿通孔内に原料ビーズが侵入しないように構成されているので、仕切部材を後退させただけでは原料ビーズが挿通孔内に侵入することはないが、成形空間内に蒸気を供給して原料ビーズを加熱融着させたときに、原料ビーズが軟化して発泡することにより、原料ビーズの一部が挿通孔内に侵入して、成形品の挿通孔に対応する位置に沿った細長いバリが突出状に形成される。
【０００７】
このようなバリは、表面の寸法精度に対する要求がラフな成形品に関しては大きな問題になることはないが、要求の厳しい成形品においては製品欠陥となることがある。例えば、自動車用バンパーにおいては、自動車のフロントビームの前側に型内発泡成形品としての芯材を固定し、この芯材を覆うように合成樹脂製のカバー部材を配置させたものが広く採用されているが、このような自動車用バンパーにおいては、芯材とフロントビーム間や芯材とカバー部材間に隙間が形成され、フロントビームの取付面の適正な位置に芯材を固定できなくなったり、車体の適正な位置にカバー部材を固定できなくなるという不具合が発生するので、これを防止するため芯材の成形後にバリを除去する必要があった。
【０００８】
本発明の目的は、１つの成形品に異なる特性の原料ビーズからなる成形部分を形成可能な成形装置の構成を格段に簡素なものとし、しかも仕切部材を設けることによる各種不具合を効果的に防止し得る型内発泡成形装置及び方法並びにバリの少ない型内発泡成形品を提供することである。
【０００９】
【課題を解決するための手段及びその作用】
本発明に係る型内発泡成形装置は、コア型とキャビティ型の少なくとも一方の金型に、成形空間内を複数の区画成形空間に区画する仕切部材を固定するとともに、各区画成形空間に原料ビーズを充填する充填器を設けて、隣接する区画成形空間に異なる特性の原料ビーズを充填可能となし、仕切部材として、隣接する区画成形空間に充填する原料ビーズの少なくとも一方が通り抜け不能で、且つ、充填後の加熱により隣接する区画成形空間内に充填した原料ビーズが融着可能な間隔をあけて型開閉方向に片持ち状に延びる棒状の複数の弾性変形可能な素材で構成した櫛歯を有する仕切部材を用いたものである。
【００１０】
この成形装置においては、仕切部材により成形空間内を複数の区画成形空間に区画した状態で、隣接する区画成形空間内に異なる特性の原料ビーズを充填できるので、区画成形空間の形成位置やサイズ、充填する原料ビーズの特性などを適正に設定することで、成形品の性能や品質を向上できる。例えば、強度面を重視する部位には、発泡倍率の低い原料ビーズを用いて成形品の強度剛性を高め、そうでない部位には発泡倍率の高い原料ビーズを用いることで成形品重量を軽減し、成形品の強度向上と重量軽減の両立を図ることが可能となる。
【００１１】
また、この成形装置により成形した成形品には、仕切部材の櫛歯に対応する位置に貫通孔又は有底孔が形成されるものの、仕切部材をコア型又はキャビティ型に固定的に設けているので、次のような作用が得られる。
（１）仕切部材を駆動するための駆動系が不要となるので、成形装置を格段に簡素に構成することが可能となり、成形装置の製作コストを低減できる。
（２）仕切部材の取付位置を変更することで、成形空間の区画領域を容易に変更することが可能で、成形品の設計変更等に容易に対応できる。
（３）隣接する区画成形空間内に充填した異なる特性の原料ビーズ同士も櫛歯間の隙間を介して十分に融着することになるので、成形品のうちの異なる特性の原料ビーズで成形された成形部分の接合強度を十分に確保することが可能となる。
（４）仕切部材が挿通する挿通孔を金型に設ける必要がないので、原料ビーズが挿通孔内に侵入したり、挿通孔と仕切部材間に侵入することにより、バリが形成されたりするという不具合を確実に防止できる。しかも、挿通孔の形成による金型強度の部分的な低下を防止でき、成形品精度を向上できる。
更に、前記櫛歯を弾性変形可能な素材で構成しているので、櫛歯の塑性変形による成形不良を防止しつつ、櫛歯の断面積を極力小さく設定して、成形品の外観低下や強度低下を抑制できる。つまり、櫛歯は、充填圧や発泡圧等を受けて変形することを防止するため、その断面積を大きく設定して強度剛性を高めることが好ましいが、このように構成すると、成形品に大きな貫通孔又は有底孔が形成されることになり、成形品の外観低下や強度低下の原因となる。そこで、本発明では櫛歯を弾性変形可能な素材で構成することにより、充填圧や発泡圧により櫛歯が多少変形しても元の形状に復帰できるようにして、櫛歯の塑性変形による成形不良を防止しつつ、櫛歯の断面積を極力小さく設定して、成形品の外観低下や強度低下を抑制できることになる。
【００１２】
櫛歯としては、直径が１〜１０ｍｍの棒状部材を用いることが好適である。つまり、この成形装置においては、前述のように成形品に櫛歯により貫通孔又は有底孔が形成されるので、櫛歯の直径を１０ｍｍよりも大きく設定すると、大きな貫通孔又は有底孔が形成されることになり、成形品の強度低下を招くとともに、成形品の外観が低下し、また櫛歯の直径を１ｍｍよりも小さく設定すると、櫛歯の強度を十分に確保できず、櫛歯が破損したり変形したりするという不具合が発生する。
【００１３】
また、隣接する櫛歯の間隔は、通り抜けできない原料ビーズの直径の３０〜９０％に設定することが好ましい。隣接する櫛歯の間隔は狭すぎると、該櫛歯を挟んで隣接する区画成形空間内の原料ビーズ同士の密着性が十分に確保できず、境界部分における強度が低下する。また、ポリオレフィン系樹脂からなる原料ビーズは、ポリスチレン系樹脂からなる原料ビーズよりも柔らかいので、隣接する櫛歯の間隔が広すぎると、原料ビーズが仕切部材の櫛歯間を通って隣接する区画成形空間に移動するという不具合が発生する。
【００１５】
成形品の離型性を向上するため、エジェクタピンを有する金型に仕切部材を固定することが好ましい。つまり、金型形状によっては、型開きしたときに、成形品がエジェクタピンを有しない金型側に残置されて、離型不良が発生することがあるが、この成形装置においては、櫛歯が成形品に密着した状態で金型が型開きされるので、型開きしたとき成形品は、仕切部材を設けた金型側に残置されようとする。このため、エジェクタピンを有する金型に仕切部材を固定することで、前述のような離型不良を効果的に防止することが可能となる。
【００１６】
また、前記仕切部材を、エジェクタピンを有する金型に固定した第１仕切部材と、エジェクタピンを有しない金型に固定した第２仕切部材とで構成することも好ましい。この場合には、成形品を離型するため金型を開くときに、第１仕切部材の櫛歯と第２仕切部材の櫛歯とが相互に離間する方向へ引っ張られながら、第２仕切部材の櫛歯は成形品から抜き取られ、第１仕切部材の櫛歯は成形品に突き刺さったままに保持され、成形品は第２仕切部材を固定している一方の金型から切り離されて、第１仕切部材を固定している金型に残置されることになる。このため、成形品をエジェクタピンにて離型するときには、櫛歯に関しては、第１仕切部材の櫛歯から成形品を抜き取るだけでよいので、全ての櫛歯から成形品を抜き取る場合と比較して、離型性が格段によくなる。しかも、成形品を離型するため金型を開くときに、第１及び第２仕切部材の櫛歯が相互に離間する方向へ一旦引っ張られ、このとき成形品が残置される第１仕切部材の櫛歯と成形品との密着部分もある程度剥離されることになるから、エジェクタピンによる成形品の離型性が一層改善されることになる。
【００１７】
また、このように、仕切部材を、エジェクタピンを有する金型に固定した第１仕切部材と、エジェクタピンを有しない金型に固定した第２仕切部材とで構成する場合には、第１仕切部材の櫛歯と第２仕切部材の櫛歯とを交互に配置させたり、エジェクタピンを有する第１仕切部材の櫛歯の本数を、エジェクタピンを有しない金型に固定した第２仕切部材の櫛歯の本数よりも多く設定したりすることが好ましい。前者の場合には、金型を開くときに、第１仕切部材の櫛歯と第２仕切部材の櫛歯とが相互に離間する方向へバランスよく引っ張られることになり、成形品に対して無理な力が作用することを防止できる。また、後者の場合には、金型を開いたときに、エジェクタピンを有する金型に対して確実に成形品を残置させることが可能となる。
【００１８】
更に、前記第１仕切部材及び第２仕切部材の櫛歯の間隔を少なくとも一方の原料ビーズが通り抜け不能な間隔にそれぞれ設定することが好ましい。この場合には、第１仕切部材及び第２仕切部材の櫛歯の先端部を相手側の金型の内面まで延ばさなくても、両仕切部材の櫛歯の先端部を櫛歯の長さ方向に多少重ね合わせるだけで、隣接する区画成形部間における原料ビーズの移動を阻止できるので、両仕切部材の櫛歯を短尺に構成して、成形品の離型性を向上できるとともに、櫛歯に作用する曲げモーメントを小さく設定できるので、櫛歯として小径のものを採用することが可能となり、櫛歯により成形品に形成される有底孔を極力小径に構成できる。また、櫛歯の長さ設定がラフになるので、成形品形状の変更等に対しても容易に対応できるし、クラッキング充填のように、両金型間にクラッキング隙間をあけた状態で、原料ビーズを充填する場合でも、両仕切部材の櫛歯のラップ量をクラッキング隙間よりも多少大きく設定することで、隣接する区画成形空間を仕切ることが可能となる。
【００１９】
櫛歯の形状は任意に設定可能であるが、エジェクタピンを有する金型に固定した仕切部材の櫛歯の先端部又は途中部に、櫛歯からの成形品の離型抵抗を増大させる離型抵抗増大部を形成すると、金型を開いたときに、エジェクタピンを有する金型に対して確実に成形品を残置させることが可能となる。
【００２０】
本発明に係る型内発泡成形方法は、前記型内発泡成形装置を用いるとともに、原料ビーズとして櫛歯間を通り抜け不能な原料ビーズを用い、コア型とキャビティ型を型閉めして、仕切部材により成形空間を複数の区画成形空間に区画した状態で、少なくとも隣接する区画成形空間に異なる特性の原料ビーズが充填されるように各区画成形空間内に原料ビーズを充填するものである。
【００２１】
この成形方法においては、前記型内発泡成形装置を用いているので、前述と同様の作用が得られる。しかも、原料ビーズとして仕切部材の櫛歯間を通り抜け不能なサイズのものを用いているので、複数の区画成形空間に対して異なる特性の原料ビーズを同時に充填することが可能となり、原料ビーズの充填時間を長くすることなく、原料ビーズを充填することが可能となる。
【００２２】
本発明に係る他の型内発泡成形方法は、前記型内発泡成形装置を用いるとともに、原料ビーズとして櫛歯間を通り抜け不能な第１原料ビーズと通り抜け可能な第２原料ビーズを用い、コア型とキャビティ型を型閉めして、仕切部材により成形空間を複数の区画成形空間に区画した状態で、第１原料ビーズを充填した後、第２原料ビーズを充填して、少なくとも隣接する区画成形空間に異なる特性の原料ビーズが充填されるように各区画成形空間内に原料ビーズを充填するものである。
【００２３】
この型内発泡成形方法においては、前記型内発泡成形装置を用いているので、前述と同様の作用が得られる。しかも、櫛歯間を通り抜け不能な第１原料ビーズを充填した後、櫛歯間を通り抜け可能な第２原料ビーズを充填するので、原料ビーズの充填時間は長くなるが、第２ビーズの一部は櫛歯を通り抜けて隣接する区画成形空間内へ移動するので、第１ビーズと第２ビーズとの接合強度をより一層高めることが可能となる。
【００２４】
また、前記異なる特性の原料ビーズとして、発泡倍率の異なる原料ビーズを仕切部材で区画された隣接する区画成形空間内に充填することが考えられる。例えば、強度面を重視する部位には、発泡倍率の低い原料ビーズを用いて成形品の強度剛性を高め、そうでない部位には発泡倍率の高い原料ビーズを用いることで成形品重量を軽減し、成形品の強度向上と重量軽減の両立を図ることが可能となる。
【００２５】
本発明に係る型内発泡成形品は、前記型内発泡成形装置にて成形した型内発泡成形品であって、異なる特性の原料ビーズを用いて成形された複数の成形部分を有し、各成形部分の境界に沿って設定間隔おきに金型の型開閉方向に延びる複数の貫通孔又は有底孔が形成されてなるものである。
このような成形品は、前記型内発泡成形装置により成形されるものであり、仕切部材の櫛歯に対応する位置には貫通孔や有底孔が形成されることになるが、成形装置の構成を簡略にでき、しかも前述のように仕切部材を成形空間内に出没させるための挿通孔を金型に形成する必要がないことから、挿通孔により成形品の適正表面外へ突出するバリが形成されることもない。
【００２６】
型内発泡成形品の具体的な例としては、自動車用バンパーの芯材が考えられる。このよう自動車用バンパーの芯材は、自動車の正面衝突（正突）時における衝撃や、オフセット衝突時における衝撃や、斜め前側からの衝突（斜突）時における衝撃を効率的に吸収する必要があるとともに、車体重量を軽減するため、芯材の重量は極力軽く構成する必要がある。本発明に係る型内発泡成形品としての自動車用バンパーの芯材においては、自動車の各種前面衝突時において芯材に作用する局部的衝撃応力を受けやすい部分付近を、発泡倍率の低い原料ビーズからなる低発泡部で構成し、他の部分を低発泡部よりも発泡倍率の高い原料ビーズからなる高発泡部で構成することで、芯材の重量を極力低減しつつ、オフセット衝突時や斜突時においても、衝撃エネルギーを効果的に吸収することが可能となる。
【００２７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら説明する。尚、本実施の形態は、型内発泡成形品としての自動車用バンパーの芯材と、これを成形するための型内発泡成形装置及び型内発泡成形方法に本発明を適用した場合ものである。
【００２８】
先ず、型内発泡成形品としての自動車用バンパーの芯材について説明する。
図１、図２に示すように、芯材１は、両端部側を緩やかに後方へ湾曲させた前部衝撃吸収部２と、前部衝撃吸収部２の両端部から後方へ延びる側部衝撃吸収部３とを有している。前部衝撃吸収部２から側部衝撃吸収部３に至る角部４の下半部には発泡倍率の低い原料ビーズからなる低発泡部５が形成され、その他の部分は低発泡部５よりも発泡倍率の高い原料ビーズからなる高発泡部６で構成されている。
【００２９】
つまり、前部衝撃吸収部２の中央部は、正突時における衝撃エネルギーを吸収するためのものであるが、衝撃エネルギーの受圧面積を大きく設定できるので、発泡倍率の高い軟質軽量な原料ビーズで構成し、前部衝撃吸収部２の両端部及び側部衝撃吸収部３は、オフセット衝突時や斜突時における衝撃エネルギーを吸収するためのものであるが、衝撃エネルギーの受圧面積を大きく設定することが困難なので、他の部分よりも重たくなるが発泡倍率の低い硬質な原料ビーズからなる低発泡部５を設けることで、各種前面衝突時における十分な衝突安全性能を確保しつつ、芯材１の重量を極力低減できるように構成されている。尚、低発泡部５の長さや高さは、芯材１に作用する衝撃エネルギーを十分に吸収できるように構成されていれば、任意のサイズに設定することが可能である。また、本実施例では、低発泡部５を芯材１の角部４の下半部にのみ形成したが、角部４の全体を低発泡率の原料ビーズで構成することも可能である。また、芯材１の外観形状やサイズは、適用する自動車に応じて任意に設定可能である。
【００３０】
図１に示すように、低発泡部５と高発泡部６とは正面視略コ字状の境界Ｌの位置において区画され、境界Ｌに沿って一定間隔おきに芯材１を前後方向に貫通する複数の貫通孔７が形成されている。この貫通孔７は、後述する型内発泡成形装置１０により芯材１を成形したことにより形成されるものであるが、芯材１の後面側から前面側、或いは前面側から後面側へ延びる有底孔で構成することも可能である。
【００３１】
この芯材１においては、前述のように、境界Ｌに沿って一定間隔おきに芯材１を前後方向に貫通する複数の貫通孔７が形成されるものの、従来のように芯材１の表面に境界Ｌに沿ってバリが突出形成されることはないので、バリ除去のための工程を経ることなく、この芯材１をそのまま自動車のフロントビームの取付面に精度よく固定することが可能となる。また、芯材１にカバー部材を外装する場合においても、芯材１とカバー部材間に隙間が形成されることを確実に防止できる。
【００３２】
尚、境界Ｌは必ずしも正面視コ字状に形成する必要はなく、正面視Ｌ字状や直線状、或いは曲線状の境界に沿って芯材を区画することも可能である。また、本実施例では、自動車用バンパーの芯材１について説明したが、異なる特性の原料ビーズからなる成形部を有する成形品であれば、芯材以外の型内発泡成形品に対しても本発明を同様に適用できる。更に、成形品によっては、その使用条件に適合するように、発泡倍率以外の特性の異なる原料ビーズ、例えばビーズ嵩密度、セル径、ビーズ径、素材などの異なる特性の原料ビーズを用いて成形品を構成してもよい。
【００３３】
原料ビーズの素材としては、製作する成形品の使用条件などに応じた物性の素材を選択することになるが、ポリスチレン系合成樹脂材料や、ポリエチレン系樹脂やポリプロピレン系樹脂材料などのポリオレフィン系合成樹脂材料や、これらの合成樹脂材料の共重合体などを採用できる。
原料ビーズの発泡倍率は、原料ビーズの素材にもよるが、３〜１５０倍の範囲内が好ましい。具体的には、ポリスチレン系合成樹脂材料からなる原料ビーズにおいては３〜１００倍、好ましくは３〜８０倍、ポリオレフィン系合成樹脂材料からなる原料ビーズにおいては、３〜９０倍、好ましくは３〜６０倍のものが好適に利用できる。また、粒径は１〜１０ｍｍ、好ましくは２．０〜８ｍｍの範囲のものが好適に利用できる。
【００３４】
ポリオレフィン系樹脂材料の具体例としては、エチレンプロピレンランダムポリプロピレン樹脂、エチレンプロピレンブロックポリプロピレン樹脂、ホモポリプロピレンエチレンプロピレンブテンランダムターポリマー、直鎖状低密度ポリエチレン（ＬＬＤＰＥ）、架橋低密度ポリエチレン（架橋ＬＤＰＥ）などを好適に利用できる。
【００３５】
このようなポリオレフィン系樹脂材料からなる原料ビーズのセル径は、１００μｍ未満の場合には、成形時に表面伸びが悪く、ヒケ易く、適正表面外観の見栄えが劣るという問題があり、９００μｍを越える場合には、セル径が不均一になり易く、セル径が大きいため表面のきめが粗く、適正表面外観が劣るという問題があるので、１００〜９００μｍの範囲内、より好ましくは１５０〜７００μｍ、特に好ましくは１７０〜５５０μｍに設定することになる。
【００３６】
ＤＳＣ２’ｎｄピーク比は、８％〜６０％に設定することが好ましい。ＤＳＣ２’ｎｄピーク比とは、基材樹脂を加熱したときに、基材樹脂の結晶融点に起因して形成される、低温側と高温側の２つのＤＳＣ（示差走査熱量測定）のピークの合計面積に対する高温側ピークの面積の割合であり、このＤＳＣ２’ｎｄピーク比が、８％未満の場合には、成形時の加熱条件幅が狭く、成形体が収縮し易く、ヒケ易い。また、６０％を越えると、加熱条件を大幅にアップする必要があり、成形機の大型化が必要であり、且つ省エネルギーという観点からもマイナスとなるので８〜６０％、より好ましくは１０〜５０％、特に好ましくは１５〜４０％に設定することになる。
【００３７】
独立気泡率は、６５％未満の場合には、成形時の加熱圧をアップしてなんとかビーズ同士を融着させたとしても、成形体の収縮、ヒケが大きくなり易く、目標の品質の成形体が得られ難くなるので、６５％以上、より好ましくは７５％以上、特に好ましくは８５％以上に設定することになる。
【００３８】
次に、前述した芯材１を成形可能な型内発泡成形装置１０について説明する。図３に示すように、型内発泡成形装置１０は、対向配置された１組の金型としてのコア型１１及びキャビティ型１２と、コア型１１とキャビティ型１２とで形成される成形空間１３内に空気の流れに乗せて原料ビーズを充填するための充填器１４とを備えている。
【００３９】
コア型１１及びキャビティ型１２は、枠状フレームと裏板とを有するハウジング１５にそれぞれ取り付けられ、コア型１１及びキャビティ型１２の背面側には１組の第１チャンバー１６及び第２チャンバー１７がそれぞれ形成され、コア型１１及びキャビティ型１２には両チャンバー１６，１７と成形空間１３とを連通する多数の通気孔１８が形成されている。尚、通気孔１８は、実際には、図４、図５に例示するように、０．５ｍｍφ程度の丸孔１９ａや幅０．５ｍｍ程度のスリット１９ｂを複数個透設した外径７〜１２ｍｍの蓋を有する筒体からなるコアベント１９を、金型１１，１２に孔明け配置したコアベント取付孔２０に嵌め込んで形成したものや、金型１１，１２に直接的に形成した０．５ｍｍφ程度のコアベントホール２１で構成されている。
【００４０】
第１チャンバー１６及び第２チャンバー１７には、蒸気や圧縮空気などの用役流体を供給するための供給管２２がそれぞれ接続されるとともに、減圧手段やドレン配管に連なる排出管２３がそれぞれ接続されている。
【００４１】
成形空間１３内は、図３、図６に示すように、低発泡部５に対応させて設けた２組の区画手段３０を介して、低発泡部５を成形するための２つの区画成形空間１３Ａと、高発泡部６を成形するための１つの区画成形空間１３Ｂとに区画され、各区画成形空間１３Ａ，１３Ｂには原料ビーズの充填器１４がそれぞれ接続されており、隣接する区画成形空間１３Ａ，１３Ｂ内に異なる特性の原料ビーズを充填できるように構成されている。尚、本実施例では自動車用バンパーの芯材１を成形すべく、成形空間１３を３つに区画したが、成形空間１３の区画形状や区画個数や区画位置は、製作する成形品に応じて任意に設定可能である。また、発泡倍率の異なる原料ビーズを隣接する区画成形空間１３Ａ，１３Ｂに充填したが、成形品の用途などに応じて、ビーズ嵩密度、セル径、ビーズ径、素材などの特性の異なる原料ビーズを充填することも可能である。
【００４２】
この区画手段３０は、図７、図８に示すように、複数本の櫛歯３１とそれを片持状に支持する支持部材３２とを有する仕切部材３３と、櫛歯３１の先端部を保持する保持孔３４を有する受部材３５とを備えている。仕切部材３３はキャビティ型１２に固定され、受部材３５はコア型１１側に固定され、両金型１１，１２を型閉じした状態で、成形空間１３が仕切部材３３により複数の区画成形空間１３Ａ，１３Ｂに区画されるように構成され、各区画成形空間１３Ａ，１３Ｂにはそれに対応させて設けた充填器１４により原料ビーズがそれぞれ供給されるように構成されている。尚、本実施例では、３枚の仕切部材３３と受部材３５とをコ字状に配置させたが、コ字状に一体形成した仕切部材及び受部材を用いてもよい。
【００４３】
櫛歯３１は、金型１１，１２の型開閉方向に沿って延びる細長い棒状やパイプ状の部材で構成され、両金型１１，１２を型閉じした状態で、その先端部が受部材３５の保持孔３４に挿入保持されて、両金型１１，１２にわたって成形空間１３を横断するように配置される。
【００４４】
櫛歯３１としては、細長い棒状やパイプ状の部材で構成され、外形は、多角形状や円形状や楕円形状など任意の外形のものを採用できる。また、櫛歯３１の素材は、原料ビーズの充填圧に耐え、しかも原料ビーズの加熱融着時における熱に耐え得る素材であれば、金属材料、合成樹脂材料、セラミックスなどの任意の材料で構成できる。また、この区画手段３０を用いた場合においては、図１，図２に示すように、芯材１には櫛歯３１に対応する位置に貫通孔７が形成されることになるので、櫛歯３１の直径は極力小さく設定することが好ましく、櫛歯３１の直径は、例えば１〜１０ｍｍ、好ましくは１．５〜５ｍｍに設定されている。更に、櫛歯３１として弾性変形可能な金属材料や合成樹脂材料からなるものを用いることが好ましい。このように構成すると、充填圧や発泡圧により櫛歯３１が多少変形しても元の形状に復帰できるので、櫛歯３１の塑性変形による充填不良や離型不良などの成形不良を防止しつつ、櫛歯３１の断面積を極力小さく設定して、成形品の外観低下や強度低下を抑制できる。
【００４５】
隣接する櫛歯３１間の間隔Ｔは、区画成形空間１３Ａ，１３Ｂの少なくとも一方に充填する原料ビーズが通り抜けできない間隔に設定されている。この間隔Ｔは、狭すぎると、隣接する区画成形空間１３Ａ，１３Ｂ内に充填される原料ビーズ同士の密着性が十分に確保できず、成形品の強度が低下するので、通り抜けできない原料ビーズの直径の３０〜９０％、より好ましくは５０〜８０％に設定することが好ましい。
【００４６】
尚、本実施例では、図示していないがキャビティ型１２にエジェクタピンを設けているので、仕切部材３３をキャビティ型１２に固定し、受部材３５をコア型１１に固定したが、コア型１１にエジェクタピンを設ける場合には、コア型１１側に仕切部材３３を固定し、キャビティ型１２に受部材３５を固定することが好ましい。つまり、仕切部材３３を設けた金型は、櫛歯３１と芯材１との密着により離型抵抗が増大するので、エジェクタピンを有する金型に仕切部材３３を設けると、金型を型開きしたときにエジェクタピンを有する金型に成形品を確実に残置させることが可能となり、エジェクタピンを有しない金型に成形品が残置されることによる離型不良を確実に防止できる。但し、櫛歯３１の長さが短い場合や本数が少ない場合には、離型抵抗の増大が十分に期待できないことから、エジェクタピンを有する金型に成形品に残置できなくなることがあるので、芯材１の離型抵抗を増大させるため、櫛歯３１の途中部や先端部に外方へ膨出した球状や円錐状の離型抵抗増大部を形成したり、櫛歯３１に逆テーパ部を形成して、離型抵抗を大きくしてもよい。また、櫛歯３１の長さが長い場合や本数が多い場合には、成形品の離型抵抗が大きくなりすぎるので、櫛歯３１を先細りに構成して、芯材１の離型抵抗を低下させてもよい。
【００４７】
支持部材３２は、複数本の櫛歯３１を一定間隔おきに片持状に支持できるものであれば、任意の構成のものを採用できる。また、受部材３５は、櫛歯３１の撓みにより櫛歯３１の間隔が変動することを防止するためのものであるが、櫛歯３１の撓みが少ない場合には必ずしも設ける必要はなく、例えば櫛歯３１の直径を大きく設定する場合や、厚さの薄い成形品を製作する場合や、コア型１１に保持孔３４を直接的に形成する場合には省略してもよい。また、櫛歯３１の先端部がコア型１１に接触しないように構成してもよく、この場合には、櫛歯３１により形成される孔を有底孔に構成でき、成形品のうちの少なくともコア型１１により成形される表面には孔があかないので、成形品の外観低下を抑制できる。
【００４８】
次に、区画手段３０の構成を部分的に変更した他の実施例について説明する。尚、前記実施例と同一部材には同一符号を付してその詳細な説明を省略する。
（１）図９に示す区画手段４０のように、左右の第１仕切部材４１をキャビティ型１２に固定し、上部の第２仕切部材４２をコア型１１に固定してもよい。この場合には、成形品の離型のため、両金型１１，１２を型開きするときに、エジェクタピンを有しないコア型１１の櫛歯３１が成形品から抜き取られることになるので、その分離型抵抗を少なくしてエジェクタピンを用いた成形品の離型性を向上できる。また、キャビティ型１２に固定した第１仕切部材４１の櫛歯３１の本数を、コア型１１に固定した第２仕切部材４１の櫛歯３１の本数よりも多く設定すると、両金型１１，１２を型開きするときに、エジェクタピンを有するキャビティ型１２に対して確実に成形品を残置させることが可能となる。
【００４９】
（２） 成形空間１３を区画するため境界Ｌに沿って配置した複数の櫛歯３１を、図１０に示すように、キャビティ型１２に固定される第１仕切部材４６と、コア型１１に固定される第２仕切部材４７とに交互に固定した区画手段４５を用いてもよい。この場合には、金型１１，１２を型開きするときに成形品に対してバランスよく櫛歯３１の引き抜き力を作用させることが可能となるので好ましい。
【００５０】
また、このような第１仕切部材４６と第２仕切部材４７を用いる場合には、第１仕切部材４６の櫛歯３１の間隔と、第２仕切部材４７の櫛歯３１の間隔をそれぞれ区画成形空間１３Ａ，１３Ｂの少なくとも一方に充填する原料ビーズが通り抜けできない間隔に設定することが好ましい。この場合には、第１仕切部材４６及び第２仕切部材４７の櫛歯３１の先端部を相手側の金型の内面まで延ばさなくても、両仕切部材４６，４７の櫛歯３１の先端部を型開閉方向に多少重ね合わせるだけで、隣接する区画成形部間１３Ａ，１３Ｂにおける原料ビーズの移動を阻止できるので、両仕切部材４６，４７の櫛歯３１を短尺に構成して、成形品の離型性を向上できるとともに、櫛歯３１に作用する曲げモーメントを小さく設定できるので、櫛歯３１として小径のものを採用することが可能となり、櫛歯３１により成形品に形成される有底孔を極力小径に構成できる。また、櫛歯３１の長さ設定がラフになるので、成形品形状の変更等に対しても容易に対応できるし、クラッキング充填のように、両金型間にクラッキング隙間をあけた状態で、原料ビーズを充填する場合でも、両仕切部材４６，４７の櫛歯３１のラップ量をクラッキング隙間よりも多少大きく設定することで、隣接する区画成形空間を仕切ることが可能となる。
【００５１】
尚、第１仕切部材に固定する櫛歯と、第２仕切部材に固定する櫛歯の割り振りは、区画形状等に応じて任意に設定可能であり、前述した区画手段４０，４５に限定されるものではない。
また、図１１に示す区画手段５０のように、低発泡部５と高発泡部６の境界Ｌの角部や端部に対応させて柱状の固定仕切部材５１をコア型１１又はキャビティ型１２に一体的に設けたり、図１２に示す区画手段５５のように、低発泡部５と高発泡部６の境界Ｌの途中部に壁状の固定仕切部材５６をコア型１１又はキャビティ型１２に一体的に設けたりしてもよい。この場合には、図１１に示すように、成形品１Ａには固定仕切部材５２により貫通孔５７及び溝部５８が形成され、また図１２に示すように、成形品１Ｂには固定仕切部材５６により長孔状の貫通孔５９が形成されるが、櫛歯３１により区画困難な、成形品の薄肉部などを固定仕切部材５１，５６により区画することが可能となるので、成形品形状に応じて採用することが好ましい。
【００５２】
更に、前記実施例では、各仕切部材の複数の櫛歯３１を同一平面内に配置して、各仕切部材による低発泡部５と高発泡部６との境界面を平坦面で構成したが、この境界面が例えば矩形波状や三角波状やサイン波状などの波形面状になるように、櫛歯３１を配置すると、隣接する原料ビーズの接触面積を増やして、両者の結合強度を向上できるので好ましい。また、低発泡部５と高発泡部６との境界Ｌが正面視略コ字状の場合について説明したが、その他の形状、例えばＬ字状やクランク状や直線状の場合においても、本発明を同様に適用できる。
【００５３】
尚、型内発泡成形装置１０に代えて、図１３に示すように、コア型１１及びキャビティ型１２から通気孔１８を完全に或いは略完全に省略した型内発泡成形装置６０を採用することも可能である。この場合には、コア型１１とキャビティ型１２とを型閉めした状態においても成形空間１３内に開口するクリアランス６１を両金型１１，１２の合わせ目に沿って形成し、このクリアランス６１を介して両チャンバー１６，１７とは独立に成形空間１３内に対して蒸気等の用役流体を供給したり、成形空間１３からドレン等を排出することになる。このような成形装置６０においては、通気孔１８の跡のない表面美麗な芯材１を製作できること、通気孔１８を形成することによる金型１１，１２の強度低下を防止できるので、金型１１，１２を薄肉に構成してその熱容量を小さく設定することが可能となり、加熱冷却の熱効率を向上したり、温度制御の精度を向上できること、通気孔１８を形成するための加工コストを大幅に削減でき、金型１１，１２の製作コストを低減できること、通気孔１８の目詰まりに基づく加熱不良、離型不良、冷却不良が発生せず、コアベント１９の取替えまたは定期的な高圧洗浄水による洗浄などのメンテナンス作業が全く不要となること、冷却工程で用いられる冷却水が成形空間１３内に侵入しなくなるので、芯材１の水分を従来の６〜１０％程度から０．５〜２％程度にまで低下でき、乾燥工程が不要となり、サイクル時間短縮に大いに寄与できること、などの効果が得られる。
【００５４】
尚、本実施例では、型内発泡成形品として自動車用バンパーの芯材１を製作するための型内発泡成形装置１０、５０について説明したが、芯材１以外の成形品を製作する成形装置に対しても本発明を同様に適用することが可能である。
【００５５】
次に、図３に示す発泡成形装置１０を用いた芯材１の成形方法の一例について説明する。
先ず、区画成形空間１３Ａ，１３Ｂに原料ビーズを充填するため、コア型１１とキャビティ型１２とを型閉めして仕切部材３３により成形空間１３内を３つの区画成形空間１３Ａ，１３Ｂに区画する。
【００５６】
次に、充填器１４から区画成形空間１３Ａ，１３Ｂに対して、櫛歯３１間の隙間よりも大きな直径で且つ異なる特性の原料ビーズを空気の流れに乗せてそれぞれ個別に供給し、成形空間１３内に原料ビーズを充填する。このとき、隣接する区画成形空間１３Ａ，１３Ｂに充填された原料ビーズは、櫛歯３１間の隙間を介して相互に接触した状態となる。尚、本実施例では、自動車バンパーの芯材１を成形すべく、発泡倍率が５倍の原料ビーズを区画成形空間１３Ａに充填し、発泡倍率が２０倍の原料ビーズを区画成形空間１３Ｂに充填する。但し、原料ビーズの発泡倍率は芯材１の強度等を考慮して任意に設定することが可能である。また、成形品の用途などに応じて、発泡倍率以外の特性の異なる原料ビーズ、例えばビーズ嵩密度、セル径、ビーズ径、素材などの異なる特性の原料ビーズを充填することも可能である。また、原料ビーズとして、ポリオレフィン系樹脂からなる原料ビーズを用いる場合には、原料ビーズの充填前に、図示外の成含タンク内に原料ビーズを充填して、０．０３〜０．２ＭＰａの無機ガスを原料ビーズに圧入することで、原料ビーズの発泡力を高めるように構成してもよい。原料ビーズの具体的な充填方法としては、クラッキング充填法、加圧充填法、圧縮充填法などの周知の充填方法を採用できる。
【００５７】
次に、両チャンバー１６，１７及び通気孔１８を介して成形空間１３に蒸気を供給して原料ビーズを加熱した後、蒸気圧を開放することで原料ビーズを発泡させ、原料ビーズを略隙間なく相互に融着させることになる。このとき原料ビーズ間に空気が残存していると原料ビーズ同士の密着性が低下するので、両チャンバー１６，１７及び成形空間１３内の空気を蒸気に置き換える作業を予め行うことになる。また、この蒸気による加熱により、隣接する区画成形空間１３Ａ，１３Ｂの原料ビーズ同士も櫛歯３１間の隙間を介して相互に融着することになる。
【００５８】
次に、コア型１１及びキャビティ型１２に向けて図示外のノズルから冷却水を噴霧し、成形空間１３内の芯材１を冷却してから、金型１１，１２を型開きするが、キャビティ型１２には仕切部材３３が設けられ、キャビティ型１２に対する芯材１の離型抵抗は、コア型１１の離型抵抗よりも大きくなるので、金型１１，１２を型開きした状態で、芯材１はキャビティ型１２側に残置されることになる。こうして、金型１１，１２を型開きして、芯材１をキャビティ型１２側に残置させた状態とし、図示外のエジェクタピンを用いて芯材１をキャビティ型１２から離型する。
【００５９】
尚、原料ビーズとして、櫛歯３１間を通り抜け不能な直径の第１原料ビーズと、櫛歯３１間を通り抜け可能な第２原料ビーズとを用いる場合には、成形空間１３への原料ビーズの充填時に、第１原料ビーズを区画成形空間１３Ｂに充填した後、第２原料ビーズを区画成形空間１３Ａに充填することになる。この場合には、第１原料ビーズの一部が櫛歯３１間を通って区画成形空間１３Ａ内へ移動するので、第１原料ビーズと第２原料ビーズの密着性をより一層高めることが可能となる。
【００６０】
また、前記型内発泡成形装置５０を用いて成形を行う場合には、芯材１の外面の目立つ場所を成形する成形部に通気孔１８が形成されていないコア型１１及びキャビティ型１２を用いていることから、原料ビーズの充填時には原料ビーズとともに成形空間１３内に供給される充填用エアを、クリアランス５１を介して成形空間１３外へ排出することになる。また、蒸気により原料ビーズを加熱融着するときには、チャンバー１６，１７に蒸気を供給するとともに、クリアランス５１を介して成形空間１３内へ蒸気を供給することになる。
本実施例では、自動車用バンパーの芯材１を成形するための成形方法について説明したが、芯材１以外の型内発泡成形品を成形する場合においても、本発明を同様に適用できる。
【００６１】
【発明の効果】
本発明に係る型内発泡成形装置によれば、仕切部材により成形空間内を複数の区画成形空間に区画した状態で、隣接する区画成形空間内に異なる特性の原料ビーズを充填できるので、区画成形空間の形成位置やサイズ、充填する原料ビーズの特性などを適正に設定することで、成形品の性能や品質を向上できる。
【００６２】
また、この成形装置により成形した成形品には、仕切部材の櫛歯に対応する位置に貫通孔又は有底孔が形成されるものの、仕切部材をコア型又はキャビティ型に固定的に設けているので、仕切部材を駆動するための駆動系が不要となるので、成形装置を格段に簡素に構成することが可能となり、成形装置の製作コストを低減できること、仕切部材の取付位置を変更することで、成形空間の区画領域を容易に変更することが可能で、成形品の設計変更等に容易に対応できること、隣接する区画成形空間内に充填した異なる特性の原料ビーズ同士も櫛歯間の隙間を介して十分に融着できるので、成形品のうちの異なる特性の原料ビーズで成形された成形部分の接合強度を十分に確保できること、仕切部材が挿通する挿通孔を金型に設ける必要がないので、原料ビーズが挿通孔内に侵入したり、挿通孔と仕切部材間に侵入することにより、バリが形成されたりするという不具合を確実に防止できるとともに、挿通孔の形成による金型強度の部分的な低下を防止でき、成形品精度を向上できること、などの効果が得られる。
更に、前記櫛歯を弾性変形可能な素材で構成して、充填圧や発泡圧により櫛歯が多少変形しても元の形状に復帰するので、櫛歯の塑性変形による成形不良を防止できるとともに、櫛歯の断面積を極力小さく設定して、成形品の外観低下や強度低下を抑制できる。
【００６３】
櫛歯として、直径が１〜１０ｍｍの棒状部材を用いると、櫛歯の強度を十分に確保して、櫛歯の破損や変形を防止できるとともに、大きな貫通孔又は有底孔が形成されることによる成形品の強度低下や外観低下を極力防止することが可能となる。
【００６４】
隣接する櫛歯の間隔を、通り抜けできない原料ビーズの直径の３０〜９０％に設定すると、隣接する区画成形空間内の原料ビーズ同士の密着性を十分に確保して、境界部分における密着強度を向上できるとともに、原料ビーズが仕切部材の櫛歯間を通って隣接する区画成形空間に移動するという不具合を防止できる。
【００６６】
エジェクタピンを有する金型に仕切部材を固定すると、金型を型開きしたときに、エジェクタピンを有する金型側に成形品を残置させることが可能となり、エジェクタピンを有しない金型側に成形品が残置されることによる成形品の離型不良を効果的に防止できる。
【００６７】
前記仕切部材を、エジェクタピンを有する金型に固定した第１仕切部材と、エジェクタピンを有しない金型に固定した第２仕切部材とで構成すると、両仕切部材からの成形品の離型性を向上できる。また、この成形装置においては、第１仕切部材の櫛歯と第２仕切部材の櫛歯とを交互に配置させることにより、金型を開くときに、第１仕切部材の櫛歯と第２仕切部材の櫛歯とが相互に離間する方向へバランスよく引っ張られることになり、成形品に対して無理な力が作用することを防止できる。更に、エジェクタピンを有する第１仕切部材の櫛歯の本数を、エジェクタピンを有しない金型に固定した第２仕切部材の櫛歯の本数よりも多く設定すると、金型を開いたときに、エジェクタピンを有する金型に対して確実に成形品を残置させることが可能となる。
【００６８】
前記第１仕切部材及び第２仕切部材の櫛歯の間隔を少なくとも一方の原料ビーズが通り抜け不能な間隔にそれぞれ設定すると、両仕切部材の櫛歯を短尺に構成できるので、成形品の離型性を向上できるとともに、櫛歯として小径のものを採用することが可能となり、櫛歯により成形品に形成される有底孔を極力小径に構成できる。また、櫛歯の長さ設定がラフになるので、成形品形状の変更等に対しても容易に対応できるし、クラッキング充填のように、両金型間にクラッキング隙間をあけた状態で、原料ビーズを充填する場合でも、両仕切部材の櫛歯のラップ量をクラッキング隙間よりも多少大きく設定することで、隣接する区画成形空間を仕切ることが可能となる。
【００６９】
櫛歯の形状は任意に設定可能であるが、エジェクタピンを有する金型に固定した仕切部材の櫛歯の先端部又は途中部に、櫛歯からの成形品の離型抵抗を増大させる離型抵抗増大部を形成すると、金型を開いたときに、エジェクタピンを有する金型に対して確実に成形品を残置させることが可能となる。
【００７０】
本発明に係る型内発泡成形方法によれば、前記型内発泡成形装置を用いているので、前述と同様の作用が得られる。しかも、原料ビーズとして仕切部材の櫛歯間を通り抜け不能なサイズのものを用いているので、複数の区画成形空間に対して異なる特性の原料ビーズを同時に充填することが可能となり、原料ビーズの充填時間を長くすることなく、原料ビーズを充填することが可能となる。
【００７１】
本発明に係る他の型内発泡成形方法によれば、前記型内発泡成形装置を用いているので、前述と同様の作用が得られる。しかも、櫛歯間を通り抜け不能な第１原料ビーズを充填した後、櫛歯間を通り抜け可能な第２原料ビーズを充填するので、原料ビーズの充填時間は長くなるが、第２ビーズの一部は櫛歯を通り抜けて隣接する区画成形空間内へ移動するので、第１ビーズと第２ビーズとの接合強度をより一層高めることが可能となる。
【００７２】
原料ビーズとして、発泡倍率の異なる原料ビーズを仕切部材で区画された隣接する区画成形空間内に充填すると、例えば、強度面を重視する部位には、発泡倍率の低い原料ビーズを用いて成形品の強度剛性を高め、そうでない部位には発泡倍率の高い原料ビーズを用いることで成形品重量を軽減し、成形品の強度向上と重量軽減の両立を図ることが可能となる。
【００７３】
本発明に係る型内発泡成形品によれば、異なる特性の原料ビーズを用いて成形された複数の成形部分の境界に沿って、設定間隔おきに金型の型開閉方向に延びる複数の貫通孔又は有底孔が形成されることになるが、前述した型内発泡成形装置を用いて成形できるので、成形装置の構成を簡略にでき、しかも前述のように仕切部材を成形空間内に出没させるための挿通孔を金型に形成する必要がないことから、挿通孔により成形品の適正表面外へ突出するバリが形成されることもない。
【００７４】
また、自動車用バンパーの芯材をこの型内発泡成形品で構成する場合には、この芯材のうちの自動車の各種前面衝突時において芯材に作用する局部的衝撃応力を受けやすい部分付近を発泡倍率の低い原料ビーズからなる低発泡部で構成し、他の部分を低発泡部よりも発泡倍率の高い原料ビーズからなる高発泡部で構成することで、芯材の重量を極力低減しつつ、各種前面衝突時における衝撃エネルギーを効果的に吸収することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 自動車用バンパーの芯材の斜視図
【図２】 図１のII-II線断面図
【図３】 型内発泡成形装置の縦断面図
【図４】 通気孔付近の金型の縦断面図
【図５】 コアベントの正面図
【図６】 図３のIV-IV線断面図
【図７】 区画手段の説明図
【図８】 仕切部材の斜視図
【図９】 他の構成の区画手段の斜視図
【図１０】 他の構成の区画手段の説明図
【図１１】 （ａ）は他の構成の成形品の斜視図、（ｂ）は同成形品を成形するための成形装置の説明図
【図１２】 （ａ）は他の構成の成形品の斜視図、（ｂ）は同成形品を成形するための成形装置の説明図
【図１３】 他の構成の成形装置の縦断面図
【符号の説明】
１ 芯材 ２ 前部衝撃吸収部
３ 側部衝撃吸収部 ４ 角部
５ 低発泡部 ６ 高発泡部
７ 貫通孔
１０ 型内発泡成形装置
１１ コア型 １２ キャビティ型
１３ 成形空間
１３Ａ 区画成形空間 １３Ｂ 区画成形空間
１４ 充填器 １５ ハウジング
１６ 第１チャンバー １７ 第１チャンバー
１８ 通気孔 １９ コアベント
１９ａ 丸孔 １９ｂ スリット
２０ コアベント取付孔
２１ コアベントホール
２２ 供給管 ２３ 排出管
３０ 区画手段 ３１ 櫛歯
３２ 支持部材 ３３ 仕切部材
３４ 保持孔 ３５ 受部材
４０ 区画手段 ４１ 第１仕切部材
４２ 第２仕切部材
４５ 区画手段 ４６ 第１仕切部材
４７ 第２仕切部材
５０ 区画手段 ５１ 固定仕切部材
１Ａ 成形品 ５７ 貫通孔
５８ 溝部
５５ 区画手段 ５６ 固定仕切部材
１Ｂ 成形品 ５９ 貫通孔
６０ 型内発泡成形装置
６１ クリアランス
Claims (14)
- コア型とキャビティ型の少なくとも一方の金型に、成形空間内を複数の区画成形空間に区画する仕切部材を固定するとともに、各区画成形空間に原料ビーズを充填する充填器を設けて、隣接する区画成形空間に異なる特性の原料ビーズを充填可能となし、仕切部材として、隣接する区画成形空間に充填する原料ビーズの少なくとも一方が通り抜け不能で、且つ、充填後の加熱により隣接する区画成形空間内に充填した原料ビーズが融着可能な間隔をあけて型開閉方向に片持ち状に延びる棒状の複数の弾性変形可能な素材で構成した櫛歯を有する仕切部材を用いたことを特徴とする型内発泡成形装置。
- 前記櫛歯として直径が１〜１０ｍｍの棒状部材を用いた請求項１記載の型内発泡成形装置。
- 隣接する櫛歯の間隔を、通り抜けできない原料ビーズの直径の３０〜９０％に設定した請求項１又は２記載の型内発泡成形装置。
- エジェクタピンを有する金型に仕切部材を固定した請求項１〜３のいずれか１項記載の型内発泡成形装置。
- 前記仕切部材を、エジェクタピンを有する金型に固定した第１仕切部材と、エジェクタピンを有しない金型に固定した第２仕切部材とで構成した請求項１〜３のいずれか１項記載の型内発泡成形装置。
- 前記第１仕切部材の櫛歯と第２仕切部材の櫛歯とを交互に配置させた請求項５記載の型内発泡成形装置。
- 前記第１仕切部材の櫛歯の本数を、第２仕切部材の櫛歯の本数よりも多く設定した請求項５又は６記載の型内発泡成形装置。
- 前記第１仕切部材及び第２仕切部材の櫛歯の間隔を少なくとも一方の原料ビーズが通り抜け不能な間隔にそれぞれ設定した請求項５〜７のいずれか１項記載の型内発泡成形装置。
- エジェクタピンを有する金型に固定した仕切部材の櫛歯の先端部又は途中部に、櫛歯からの成形品の離型抵抗を増大させる離型抵抗増大部を形成した請求項４〜８のいずれか１項記載の型内発泡成形装置。
- 請求項１〜９のいずれか１項記載の型内発泡成形装置を用いるとともに、原料ビーズとして櫛歯間を通り抜け不能な原料ビーズを用い、コア型とキャビティ型を型閉めして、仕切部材により成形空間を複数の区画成形空間に区画した状態で、少なくとも隣接する区画成形空間に異なる特性の原料ビーズが充填されるように各区画成形空間内に原料ビーズを充填することを特徴とする型内発泡成形方法。
- 請求項１〜９のいずれか１項記載の型内発泡成形装置を用いるとともに、原料ビーズとして櫛歯間を通り抜け不能な第１原料ビーズと通り抜け可能な第２原料ビーズを用い、コア型とキャビティ型を型閉めして、仕切部材により成形空間を複数の区画成形空間に区画した状態で、第１原料ビーズを充填した後、第２原料ビーズを充填して、少なくとも隣接する区画成形空間に異なる特性の原料ビーズが充填されるように各区画成形空間内に原料ビーズを充填することを特徴とする型内発泡成形方法。
- 前記複数の区画成形空間に発泡倍率の異なる原料ビーズを充填する請求項１０又は１１記載の型内発泡成形方法。
- 請求項１〜９のいずれか１項記載の型内発泡成形装置にて成形した型内発泡成形品であって、異なる特性の原料ビーズを用いて成形された複数の成形部分を有し、各成形部分の境界に沿って設定間隔おきに金型の型開閉方向に延びる複数の貫通孔又は有底孔が形成されてなる型内発泡成形品。
- 前記型内発泡成形品が自動車用バンパーの芯材であり、この芯材は、自動車の各種前面衝突時において芯材に作用する局部的衝撃応力を受けやすい部分付近が発泡倍率の低い原料ビーズからなる低発泡部で構成され、他の部分は低発泡部よりも発泡倍率の高い原料ビーズからなる高発泡部で構成されている請求項１３記載の型内発泡成形品。
Priority Applications (5)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP33709199A JP4103274B2 (ja) | 1999-11-29 | 1999-11-29 | 型内発泡成形装置及び方法並びに型内発泡成形品 |
| US09/671,582 US6619943B1 (en) | 1999-09-29 | 2000-09-28 | In-mold foam molding apparatus with movable partitioning members |
| DE2000148399 DE10048399A1 (de) | 1999-09-29 | 2000-09-29 | Inmould-Formschäumvorrichtung und -verfahren und formgeschäumte Artikel |
| US10/617,127 US6878431B2 (en) | 1999-09-29 | 2003-07-11 | In-mold foam molded articles |
| US10/617,091 US7172717B2 (en) | 1999-09-29 | 2003-07-11 | In-mold foam molding apparatus and method, and in-mold foam molded articles |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP33709199A JP4103274B2 (ja) | 1999-11-29 | 1999-11-29 | 型内発泡成形装置及び方法並びに型内発泡成形品 |
Related Child Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2008003857A Division JP4539721B2 (ja) | 2008-01-11 | 2008-01-11 | 型内発泡成形装置及び方法並びに型内発泡成形品 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2001150471A JP2001150471A (ja) | 2001-06-05 |
| JP4103274B2 true JP4103274B2 (ja) | 2008-06-18 |
Family
ID=18305358
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP33709199A Expired - Lifetime JP4103274B2 (ja) | 1999-09-29 | 1999-11-29 | 型内発泡成形装置及び方法並びに型内発泡成形品 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP4103274B2 (ja) |
Families Citing this family (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP4719956B2 (ja) * | 2000-05-24 | 2011-07-06 | 株式会社カネカ | 型内発泡成形装置及び方法 |
| JP4576708B2 (ja) * | 2000-12-08 | 2010-11-10 | 株式会社カネカ | 型内発泡成形装置 |
| JP4629313B2 (ja) * | 2002-03-19 | 2011-02-09 | 株式会社ジェイエスピー | ポリプロピレン系樹脂型内発泡成形体の製造方法及びその型内発泡成形体 |
| JP4017558B2 (ja) * | 2003-05-20 | 2007-12-05 | 株式会社ジェイエスピー | 型内発泡成形装置及び成形方法 |
| KR101896539B1 (ko) * | 2017-02-21 | 2018-09-07 | 경상대학교산학협력단 | 발포금형 |
-
1999
- 1999-11-29 JP JP33709199A patent/JP4103274B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2001150471A (ja) | 2001-06-05 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP4303692B2 (ja) | 衝撃エネルギー吸収体 | |
| US7172717B2 (en) | In-mold foam molding apparatus and method, and in-mold foam molded articles | |
| JP5700210B2 (ja) | 車両用衝撃エネルギー吸収体およびその成形方法 | |
| US4586738A (en) | Molded plastic bumper and mounting bracket assembly | |
| WO2001092064A1 (en) | Motor vehicle bumper | |
| JP4103274B2 (ja) | 型内発泡成形装置及び方法並びに型内発泡成形品 | |
| JP4539721B2 (ja) | 型内発泡成形装置及び方法並びに型内発泡成形品 | |
| JP4576708B2 (ja) | 型内発泡成形装置 | |
| KR101965548B1 (ko) | 액체 용기, 자동차용 액체 용기, 및 슬로싱 사운드를 감소시키기 위한 구조체의 제조 방법 | |
| JP4719956B2 (ja) | 型内発泡成形装置及び方法 | |
| JP4902825B2 (ja) | 熱可塑性合成樹脂の型内発泡成形方法及び装置 | |
| JP4157197B2 (ja) | 自動車用バンパー芯材の製造方法 | |
| JP4216923B2 (ja) | 自動車用バンパー芯材の製造方法 | |
| JP2001145930A (ja) | 型内発泡成形装置及び方法並びに型内発泡成形品 | |
| JP4233269B2 (ja) | 熱可塑性合成樹脂の型内発泡成形装置及び方法並びに型内発泡成形品 | |
| JP2001328134A (ja) | 熱可塑性合成樹脂の型内発泡成形方法及び装置並びに型内発泡成形品 | |
| JP2001145931A (ja) | 型内発泡成形装置及び方法並びに型内発泡成形品 | |
| JP4424633B2 (ja) | 自動車用バンパー芯材 | |
| JP6769815B2 (ja) | 発泡成形体の製造方法、発泡成形体及びバンパアブソーバ | |
| KR102536413B1 (ko) | 배부름방지이젝트핀모듈이 구비된 발포성수지 금형장치 | |
| JP5943058B2 (ja) | 車両用衝撃エネルギー吸収体 | |
| CA2550836C (en) | Article, method and apparatus of forming expanded plastic materials in a steam chest mold | |
| JP5893416B2 (ja) | 発泡成形用金型及び発泡成形方法 | |
| KR20100055224A (ko) | 자동차 범퍼 | |
| JP4168565B2 (ja) | 型内発泡成形品及びその成形方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20050811 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20050823 |
|
| A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20051020 |
|
| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20071127 |
|
| A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20080111 |
|
| A911 | Transfer to examiner for re-examination before appeal (zenchi) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A911 Effective date: 20080212 |
|
| TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20080304 |
|
| A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20080317 |
|
| R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 Ref document number: 4103274 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110404 Year of fee payment: 3 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120404 Year of fee payment: 4 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130404 Year of fee payment: 5 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| S531 | Written request for registration of change of domicile |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313531 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20140404 Year of fee payment: 6 |
|
| R350 | Written notification of registration of transfer |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| EXPY | Cancellation because of completion of term |