JP4106320B2 - 射出成形方法 - Google Patents

Description

本発明は、射出成形方法に関する。

従来より、金型のキャビティに対して樹脂材と発泡材を混合した発泡性樹脂を充填し、成形時に溶融状態の樹脂材を発泡させることにより、内部が多孔質の樹脂成形品を取り出すようにした成形用金型並びに発泡成形方法が知られている（特許文献１）。発泡成形は金型を型締めした後、キャビティ内に発泡性樹脂を射出・充填させるが、このとき、キャビティ内に充填された樹脂材の内圧が、発泡材が発泡可能な圧力の上限値より大きくなるようにしておく（発泡しない状態とする）。この内圧が維持された状態では充填された樹脂材は発泡せず樹脂材と型温の温度差によって、キャビティ内の発泡性樹脂は表面側から徐々に冷やされてゆき、表面側には樹脂材が固化されたスキン層が形成され、内部側は溶融状態のままとなる（溶融層）。

その後、キャビティ内の圧力が樹脂材が発泡する圧力となるように、可動型を固定型より離間（コアバック）させ、キャビティを広げてやる。これにより、溶融層において発泡材が発泡する。その後、冷却工程を経て、型開きしてやることによって、内部側が多孔質状とされた樹脂成形品を取り出すことが可能となる。
特開平４−２１４３１１号公報

ところが、上記構造によれば、樹脂材の表面にスキン層が形成された状態で、金型をコアバックさせるが、このとき、スキン層と金型の成形面は密着した状態にある（真空状態）。従って、コアバック動作の際に、可動側の金型の成型面に沿って形成されたスキン層は動作方向に引かれるが、固定型と可動型とが摺接する部分であって、キャビティとの境界部分では、固定側のスキン層と可動側のスキン層との間に位置ずれが生じ、図１３に示すように、製品形状がキャビティの形状に沿ったピン角にならず傾斜する（図１３のＥ部）。一方、図１２の（ｂ）に示すように、こうした部分が他の部品との合わせ面となり、しかもそれが意匠面（図１２における外側の面）を構成する場合には、湾曲した部分Ｒが露出することとなり見栄えが悪く、改良の余地があった。
本発明は上記のような事情に基づいて完成されたものであって、見栄えに優れる樹脂成形品を取り出すことが出来る射出成形方法を提供することを目的とする。

上記目的を達成するための手段として、請求項１の発明は、離接可能な一対の金型と、前記両金型間に形成されるキャビティ内に発泡性樹脂材を供給するための供給部と、前記金型のうち一方の金型において型開き方向に沿って形成されるガイド面と、他方の金型に設けられるとともに前記ガイド面に摺接可能とされ、かつ成形面の一部を構成する当て面と、前記ガイド面が設けられた金型における前記ガイド面と前記キャビティとの境界部において形成され、前記当て面に近い側ほど前記キャビティの拡張代が長くなる勾配をもったキャビディ拡張部と、を備えた成形用金型を用いて樹脂成形品を射出成形する射出成形方法であって、前記供給部を介して型締めされた状態にある金型のキャビティ内に、溶融状態の発泡性樹脂材を射出、充填する第一工程と、前記第一工程に続いて行われ、前記金型と前記発泡性樹脂材の温度差を利用して前記キャビティ内に充填された発泡性樹脂材の表面に固化されたスキン層を形成させる第二工程と、前記第二工程に続いて行われ、前記当て面が設けられた側の金型を、前記キャビティ拡張部の全長より短い動作ストロークにて型開き方向に移動させるコアバック動作を行うことにより、前記スキン層に覆われた発泡性樹脂材の発泡成分を発泡させる第三工程を経て、内部に多孔質層を有する樹脂成形品を成形するところに特徴を有する

＜請求項１の発明＞
請求項１の発明によれば、コアバック動作の際に起こるスキン層の移動を見込んでキャビティ拡張部を設け予めキャビティを拡張させておけば、この部分に充填される樹脂材が位置ずれが生じる部分（斜め形状となる部分）を埋め合わすように作用するから、図面形状にほぼ合致する形状で樹脂成形品を取り出すことが可能となる。また、当て面とガイド面が接する接面部分でキャビティ拡張部の深さが最も深くなるから、スキン層の位置ずれを埋めるのに、好適な構成である。

本発明の一実施形態を図１ないし図１２を参照して説明する。
本実施形態は、発泡成形用金型を自動車のドアトリム２０を成形するための金型３０に適用したものである。
ドアトリム２０は合成樹脂製（例えば、ポリプロピレン）であって、板状をなす基板部（本発明のパネル部に相当する）２１の全周に外向き（車外方向）の周壁（本発明の突き当て部に相当する）２５を設けてなる。このドアトリム２０は内部側は図２に示すように多孔質状となっている。このように内部側の層を多孔質とすることでドアトリム２０の強度を維持しつつ、軽量化を図るようになっている。すなわち、軽量化を図るにはドアトリム２０の板厚を従来に比べて薄くしてやればよいが、単に板厚を薄くすると剛性が低下してしまう。そこで、樹脂材に予め発泡材を混合しておき、これを、成形中に発泡（発泡成形）させることで樹脂を膨らませ板厚を厚く成形することによって、ドアトリム２０の剛性を確保するようにしている。
尚、このドアトリム２０は、図１２に示すように金属製のドアパネル（本発明の他のパネルに相当する）Ｔに対して周壁２５を突き当てた状態で取付られるようになっている。

次に、発泡成形用金型３０について説明する。発泡成形用金型３０は上型３１と、この上型３１に対面する下型５１とを主体として構成されており、図３においては上型３１が固定型とされており、下型５１が可動型とされている。これら両金型３１、５１は共にブロック状の鋼材を削り出すことで型面を形成している。下型５１の上面５１Ａは中央部分が窪んでおり、その奥面はドアトリム２０の基板部２１の外面２１Ａを成形するための成形面５５とされている。一方、横面は次述する上型３１のガイド面３４Ａに対する当て面５７となっているが、この当て面５７（下部側）は成形面も兼ねており、ドアトリム２０の周壁２５の外周面２５Ａを成形するようになっている。

上型３１の下面３１Ａには、下型５１の成形面５５と対向する部分に成形突部３３が設けられている。この成形突部３３は下型５１と対面する対面部３５と台座部３４の２段の構成となっている。台座部３４の外周面は、下型５１に対するガイド面３４Ａとなっており、金型の型開き方向に沿った垂直面とされている。このガイド面３４Ａに対して下型５１の当て面５７が進退可能に嵌め合わされるようになっている。対面部３５の周面はドアトリム２０の内面を成形するための成形面３５Ａとされており、型締めされた状態においては、図４に示すように両金型３１、５１間にドアトリム２０を成形するためのキャビティ４５が形成されるようになっている。
尚、この成形面３５Ａが本発明における裏側成形面であり、成形面５５が本発明における表側成形面であり、当て面５７が本発明における突き当て部成形面である。

また、上型３１にはキャビティ４５に連通する樹脂ゲート３１Ｂが上下に貫通して形成されるとともに、そこにはノズル６１を備えた射出装置（本発明の供給部に相当する）６０が接続がされている。この射出装置６０には加熱器（図示せず）が付設されており、樹脂材を加熱して溶融状態とした後、ノズル６１を介してキャビティ４５内に射出するようになっている。尚、本実施形態において樹脂材は、有機系或いは無機系の発泡成分が含まれた発泡性樹脂が使用される。

ところで、前記したように発泡成形を行う場合には、キャビティ４５に充填された樹脂材の表面にスキン層が形成された後、下型５１をコアバックさせる必要がある。しかし、当て面５７とガイド面３４Ａとが接する接面部分のうちキャビティ４５との境界部（図１３のＤ部）においては、コアバック動作の際、そのストローク分だけ樹脂材がコアバック方向に動いてしまい、その部分の外形が斜め形状となる（図１３のＥ部参照）。従って、この部分が外部に露出すると見栄えを損ねる虞があり、本実施形態においては、上型３１にキャビティ拡張部４０を設けて、コアバックに伴う樹脂材の異形防止対策としている。

より具体的に説明すると、図９に示すように、 キャビティ拡張部４０は台座部３４のガイド面３４Ａと、対面部３５の外周側の成形面３５Ａとの間を斜めに繋いでおり、同図において上側から下側に向かうに連れて、キャビティ４５が下型５１の進退方向（図９のＰ方向）に関して徐々に拡張され、キャビティ拡張部４０と当て面５７とが交差する部分で、キャビティ４５の拡張代（Ｐ方向への拡張長さ）が最も長くなるようになっている。

図９に示す１点鎖線は、キャビティ拡張部４０が設定されない場合の上型３１の成形面の輪郭を示す区画線（本発明のキャビティ区画線に相当するものであって、製品形状そのままのライン）Ｌであるが、キャビティ拡張部４０はこの区画線Ｌを基準にして定められる。すなわち、当て面５７側においてキャビティ拡張部４０は区画線Ｌを基準として、コアバック方向と反対方向にコアバックストローク分だけ進行している（図９のＦ１寸法）。一方、成形面３５Ａ側においてキャビティ拡張部４０は、区画線Ｌよりキャビティ４５側に後退した設定されている（図９に示すＦ２寸法）。

図１０に示すように、下型５１をコアバックさせると、固定側となる上型３１では、成形面３５Ａ並びにキャビティ拡張部４０に沿って形成されたスキン層はそれぞれ型面３５Ａ、４０に張り付いた状態であるが、当て面５７に沿って形成されたスキン層は下型５１の移動に伴って後退しようとするため、キャビティ拡張部４０に沿って形成されたスキン層はキャビティ拡張部４０より剥がされる。 これにより、キャビティ拡張部４０に沿って形成されるスキン層が図９における左側に、拡張代Ｆ１だけ引き込まれるから、コアバック動作が完了した時には図１０の（ｂ）に示すように当て面５７に沿って形成されたスキン層の端部が区画線Ｌに合致する。

また、成形面３５Ａ側においてキャビティ拡張部４０は、区画線Ｌよりキャビティ４５側にやや入り込んだ設定とされているから、コアバック動作が完了した際に、キャビティ拡張部４０より剥がされたスキン層は、垂直面とならず区画線Ｌを基準とした場合に、コアバック方向（後退方向に）に傾斜するラインをとる。このような設定としてあるのは、コアバック動作後になされる樹脂の発泡を見込んだためである。仮に、キャビティ拡張部４０を区画線Ｌに揃える設定とした場合（図１１に示す（ｂ）に場合）には、周壁２５の端面（本発明の端面部に相当する）２６が同図の１点鎖線によって示すように膨れて湾曲する。そこで、発泡時の膨らみ量を見込んで区画線Ｌより後退した設定としておき、発泡後の膨れ上がった部分が区画線Ｌより外側に張り出さないようにしている（図１１の（ａ）参照）。

尚、コアバック動作の際に、当て面５７に沿って形成されるスキン層が移動する移動量、並びにコアバック動作完了後における発泡材の膨らみ量は、樹脂材に含まれる発泡成分の含有率、スキン層の厚さ、樹脂材の材質等によって、その値が種々変動するものであり、試験等を行ってキャビティ拡張部４０の形状（特に、Ｆ２寸法）を定めている。

続いて、発泡成形用金型３０を用いてドアトリム２０を製造する工程について説明する。ドアトリム２０の成形を行う場合には、まず、下型５１を上型３１側に向けて移動させ、両型の型面同士が突き当たる状態（型締め状態）とする。その後、加熱器により加熱され溶融状態となった発泡性樹脂材を射出装置６０を介してキャビティ４５内に射出・充填させる。このとき、キャビティ４５内に充填された樹脂材の内圧が、発泡材が発泡可能な圧力の上限値より大きくなるようにしてあるから、この内圧が維持された状態では充填された樹脂材は発泡せず樹脂材と型温の温度差によって、キャビティ４５内の発泡性樹脂は表面側から徐々に冷やされてゆく。これにより、充填された発泡性樹脂材の表面側には樹脂材が固化されてスキン層が形成され、内部側は溶融状態のままとなる（溶融層）。

その後、下型５１を型開き方向にコアバックさせキャビティ４５を広げてやる。コアバックにより、キャビティ４５内の圧力が樹脂材が発泡する圧力となるまで減圧されるから、溶融層において発泡材が発泡する。これにより、広げられたキャビティ４５内で樹脂材はその壁面（成形面）に倣って膨張し、製品形状となる。その後、冷却工程を経て、型開きしてやることによって、内部側が多孔質状とされた樹脂成形品（ドアトリム）を取り出すことが可能となる。

また、本実施形態によれば、上型３１にはキャビティ拡張部４０が形成されており、成形完了後において、周壁２５の端面２６は基板部２１の外面２１Ａからの高さが外縁側ほど高く、そこから内側に向かって緩やかに湾曲する。すなわち、図１２の（ａ）に示すように、周壁２５の外面２５Ａと端面２６とのなす角度がほぼ直角となるように成形出来るから、ドアパネルＴに対してドアトリム２０をしっかりと突き当てることが出来るし、装着した際に湾曲部Ｒが車内側に露出することがなくなるため、見栄えに優れる。

＜他の実施形態＞
本発明は上記記述及び図面によって説明した実施形態に限定されるものではなく、例えば次のような実施形態も本発明の技術的範囲に含まれ、さらに、下記以外にも要旨を逸脱しない範囲内で種々変更して実施することができる。

（１）本実施形態によれば、樹脂成形品（ドアトリム）は基板部２１の全周に周壁２５を設ける形態としたが、発泡成形により成形されるものであれば適用可能であり、その製品形状についても特に制約はない。

（２）本実施形態によれば、上型３１を固定型とし、下型５１を可動型としたが、少なくとも当て面５７が設けられた側の金型が可動するものであれば適用可能であり、例えば上下双方の金型３１、５１を可動させてもよく、又、固定型、可動型を左右に配置し、双方の金型を左右に可動させてもよい。

本発明の一実施形態に係るドアトリムの斜視図 ドアトリムの断面図 両金型が開いた状態を表す断面図 金型が閉じた状態を表す断面図 発泡性樹脂材がキャビティ内に充填された状態を表す断面図 スキン層が形成された状態を表す断面図 コアバック動作を表す断面図 金型の型開き動作を表す断面図 キャビティ拡張部を表す拡大図 コアバック動作並びに樹脂材の発泡過程を表す断面図 コアバック完了後、並びに発泡完了後の周壁の端部形状を表す拡大断面図 ドアパネルにドアトリムを取り付けた状態を表す断面図 従来例の断面図

符号の説明

２０…ドアトリム
２５…周壁
３１…上型
３４Ａ…ガイド面
４０…キャビティ拡張部
４５…キャビティ
５１…下型
５７…当て面

Claims (1)

1. 離接可能な一対の金型と、
   前記両金型間に形成されるキャビティ内に発泡性樹脂材を供給するための供給部と、
   前記金型のうち一方の金型において型開き方向に沿って形成されるガイド面と、
   他方の金型に設けられるとともに前記ガイド面に摺接可能とされ、かつ成形面の一部を構成する当て面と、
   前記ガイド面が設けられた金型における前記ガイド面と前記キャビティとの境界部において形成され、前記当て面に近い側ほど前記キャビティの拡張代が長くなる勾配をもったキャビディ拡張部と、を備えた成形用金型を用いて樹脂成形品を射出成形する射出成形方法であって、
   前記供給部を介して型締めされた状態にある金型のキャビティ内に、溶融状態の発泡性樹脂材を射出、充填する第一工程と、
   前記第一工程に続いて行われ、前記金型と前記発泡性樹脂材の温度差を利用して前記キャビティ内に充填された発泡性樹脂材の表面に固化されたスキン層を形成させる第二工程と、
   前記第二工程に続いて行われ、前記当て面が設けられた側の金型を、前記キャビティ拡張部の全長より短い動作ストロークにて型開き方向に移動させるコアバック動作を行うことにより、前記スキン層に覆われた発泡性樹脂材の発泡成分を発泡させる第三工程を経て、内部に多孔質層を有する樹脂成形品を成形することを特徴とする射出成形方法。

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