JP4451765B2 - 樹脂成形体の成形方法 - Google Patents

Description

本発明は、樹脂成形体の成形方法に関する。

近年、例えば、車両用フロントガラスを車両ボディ内面に支持・固定するために、キャビン内側とは反対側の面（ガラス外面）にポリプロピレン等を成形材料とする樹脂成形体を一体的に成形する技術が開発されている。このような射出成形装置に用いられる成形型には、ノズルとの連通口よりも下方に外部への開口部を有するキャビティが形成されている。そして、ノズルから連通口を介して溶融樹脂をキャビティに導入して樹脂成形体に射出成形するとともに、キャビティの開口部を下方から塞ぐように押圧・配置されるガラス（被成形物）の閉塞面（外面）にその溶融樹脂の一部を開口部から導出させて接着する（特許文献１参照）。また、このような技術は、樹脂ボード、ケナフボード等で構成される車両用内装パネル材（被成形物）を車両ボディ内面に支持・固定するために、キャビン内側の意匠面とは反対側の面（パネル材裏面）に樹脂製のブラケット等の支持部材（樹脂成形体）を一体成形する場合等にも用いられる。

特許第３４５８４６８号公報

特許文献１に記載されたような技術は、被成形物であるフロントガラスや内装パネル材に樹脂成形体を直接的に一体成形することができるので、接着剤等で貼り付ける場合等に比して作業時間の短縮を図ることができる。しかし、射出圧力がキャビティを介して被成形物に作用することになるので、射出圧力等に基づくキャビティ内圧によって、フロントガラスの損傷や内装パネル材の曲がり（反り）を招くおそれがある。

本発明の課題は、溶融樹脂の成形時圧力（例えば射出圧力）等に基づくキャビティ内圧を低下させ、被成形物の損傷・塑性変形等を防止することのできる樹脂成形体の成形方法を提供することにある。

課題を解決するための手段及び発明の効果

上記課題を解決するために、本発明に係る樹脂成形体の成形方法は、
被成形物の閉塞面で閉鎖される開口キャビティ部を有するキャビティが形成される成形型を用いて、前記キャビティに樹脂成形体を成形するとともに、その樹脂成形体を前記閉塞面に接着・固定する樹脂成形体の成形方法であって、
前記開口キャビティ部が前記被成形物の閉塞面から離間した位置に前記成形型を配置する型配置工程と、
前記開口キャビティ部が前記閉塞面から離間した状態のまま、溶融樹脂を前記キャビティに導入し、そのキャビティ内で固化進行中の樹脂の一部が前記開口キャビティ部へはみ出し、その開口キャビティ部で半固化状態の樹脂溜り部となって付着・保持される樹脂導入工程と、
前記成形型と前記被成形物とを相対接近移動させることにより前記開口キャビティ部が前記閉塞面で閉鎖され、前記樹脂溜り部を形成する半固化状態の樹脂が前記開口キャビティ部に充満するとともに、前記閉塞面上に広がって前記被成形物と接着・一体化する樹脂接着工程と、
を含むことを特徴とする。

その際、型配置工程において、被成形物の閉塞面は下向きに開口する開口キャビティ部（以下、単に「開口部」ともいう）を下方から塞ぐように対向配置されるとともに、
樹脂導入工程において、樹脂溜り部は開口キャビティ部から下方へはみ出し形成される場合がある。

これらの樹脂成形体の成形方法によれば、樹脂導入工程において開口部と閉塞面とが離間しているので、溶融樹脂の成形時圧力（射出圧力等）に基づくキャビティ内圧が直接的に被成形物に作用しない。このため、開口部と閉塞面との接触時に閉塞面に作用する最大接触圧力を低下させて、被成形物の損傷・塑性変形等を防止することができる。

具体的には、成形型とガラス（被成形物）との固定・保持により形成されるキャビティに射出成形する場合（例えば特許文献１参照）、射出圧力を９８ＭＰａ（１０ｋｇ／ｍｍ^２）とすると、閉塞面に作用する最大接触圧力は射出時のキャビティ内最大圧力とほぼ等しく、例えば２９．４ＭＰａ（３ｋｇ／ｍｍ^２）程度になる。これに対して、本発明のように開口部と閉塞面とが離間しているときに射出成形し、その後両者を接触させる場合には、射出圧力が同じく９８ＭＰａであっても、最大接触圧力を例えば４．９〜９．８ＭＰａ（０．５〜１．０ｋｇ／ｍｍ^２）程度に容易に低減することができる。

特に、射出成形による場合、一対の分割型をほぼ水平方向に相対接近移動させることによって、アンダーカット等を発生させることなく樹脂成形体に複雑な形状を付与することができる。また、キャビティの開口部を下向きに設けることによって、開口部からの溶融樹脂の導出（射出）、開口部と閉塞面との接触、溶融樹脂の閉塞面への接着等が短時間で円滑に行える。

なお、このような溶融樹脂の材料は例えば、ポリプロピレン等を用いることができる。ただし、これに限定されずポリアセタール、ポリアミド、ポリカーボネイト、変性ポリフェニレンオキシド、ポリブチレンテレフタレート、ポリスルホン、ポリフェニレンスルフィド等のエンジニアプラスチック、及びその他の汎用プラスチックを主体とする合成樹脂等を用いることができる。

また、本発明に係る「成形型」の代表例は、一方を固定式、他方を可動式とする一対の分割型からなる射出成形用金型である。ただし、「成形型」には、射出成形以外の成形方法（例えば、圧縮成形、トランスファ成形、注型成形等）で用いられる型も含まれる。

そして、これらの成形方法では、樹脂導入工程において、開口キャビティ部へはみ出すように導出させた固化進行中の樹脂はその開口キャビティ部に樹脂溜り部となって付着し、樹脂接着工程において、成形型と被成形物との押圧に伴って開口キャビティ部が閉塞面で閉鎖され、樹脂溜り部を形成する半固化状態の樹脂（すなわち半溶融樹脂）が開口キャビティ部に充満するとともに、閉塞面上に広がって被成形物と接着・一体化することができる。樹脂導入工程で樹脂溜り部として準備された半溶融樹脂が、樹脂接着工程では閉塞面で押し広げられて冷却・固化するので、樹脂成形体と被成形物とを強固に接着・一体化することができる。なお、樹脂溜り部は、射出圧力等の調整によって、容易に開口キャビティ部の開口縁に沿って玉状、水滴状等の形で付着状態を維持することができるので、樹脂導入工程で半溶融樹脂が閉塞面上に落下して無駄に消費したり閉塞面を汚したりせずにすむ。あるいは、樹脂導入工程で開口キャビティ部を外部に対して閉じ、樹脂接着工程で開口キャビティ部を開くような弁等を開口キャビティ部に設置してもよい。

したがって、樹脂導入工程では、樹脂溜り部の半溶融樹脂は固化進行中であり、樹脂接着工程では、樹脂溜り部の半溶融樹脂はその余熱により被成形物の閉塞面に接着し、常温に冷却されて固化を完了したときその閉塞面に接着・一体化された固着部となって樹脂成形体の基端側に形成されることになる。このように、樹脂導入工程で形成される半固化状態の樹脂溜り部を樹脂接着工程で固着部として円滑に固化完了させることができ、作業時間の短縮を図ることができる。

また、樹脂接着工程において、開口キャビティ部は、樹脂溜り部の半溶融樹脂が冷却・固化して形成された樹脂成形体の固着部によって充填・閉鎖されるので、樹脂溜り部の半溶融樹脂が開口キャビティ部の外側に大きくはみ出すことがなく見映えもよくなる。

ところで、樹脂成形体が、基端側において固着部により被成形物の閉塞面に接着して一体化されるとともに、先端側において被成形物を他部材に固定するための作用部を有する場合、固着部と作用部とをほぼ同時に形成でき、作業時間が一層短縮される。

また、被成形物が、樹脂、ケナフ等の非金属性有機質材料から構成され、かつ閉塞面が平坦面に形成された扁平な板状部材であっても、曲がり（反り）等の塑性変形を起こしにくくなる。したがって、例えば、車両用内装パネル材を被成形物として実施した場合に、意匠面となるパネル材表面側に反りに伴う皺等を発生することなく、裏面側に樹脂製のブラケット等の支持部材（樹脂成形体）を一体成形することができる。

（実施例）
次に、本発明の実施の形態を、図面に示す実施例を参照して説明する。図１は本発明の成形方法を実施するための射出成形装置の一例を示す正面図である。この射出成形装置１００は、射出成形用金型１０（成形型；以下、単に金型という）を用いて後述する車両用内装材ユニット１（図３参照）等を製造するものである。金型１０は、固定型１１（第一分割型）及び可動型１２（第二分割型）からなる一対の分割型から構成され、可動型１２を固定型１１側に移動するとキャビティ１３が形成される。溶融した合成樹脂成形材料（例えばポリプロピレン）がスクリュ（図示せず）等を有する射出装置２０によりキャビティ１３内へ射出される。キャビティ１３は、このような射出装置２０の先端ノズル２１と連通する連通口１３ｂと、それよりも下方に形成された外部への開口キャビティ部（以下、単に「開口部」という）１３ａとを有する。金型１０の下方には、上面２ａ（閉塞面）で開口部１３ａを塞ぐように車両用内装パネル材２（被成形物）が配置される。

射出成形装置１００には、金型１０及び射出装置２０の他に、可動型１２をほぼ水平方向に移動させる金型移動機構３０と、車両用内装パネル材２を上方へ移動させ、その上面２ａを開口部１３ａに押圧（接触）保持する内装パネル材移動機構４０（被成形物移動機構）とを備えている。なお、４１は内装パネル材移動機構４０の作動部材４２先端部に取り付けられ、内装パネル材２と金型１０とを押圧する際の衝撃を低減する緩衝部材（クッション材）である。また、４３は内装パネル材移動機構４０に固定された金型固定部材４４に取り付けられ、内装パネル材２の端面を保護する緩衝部材（クッション材）である。

このような射出成形装置１００において、溶融樹脂を射出装置２０のノズル２１から連通口１３ｂを介してキャビティ１３に射出（導入）すると、キャビティ１３の形状が反映された成形部品３（図３参照；樹脂成形体）が成形される。その際、内装パネル材２の上面２ａに、キャビティ１３内で固化進行中の樹脂の一部を開口部１３ａへはみ出すように下向きに導出させると、開口部１３ａ内で半固化状態の樹脂（以下、「半溶融樹脂」という）は上面２ａ上で冷却・固化して上面２ａに接着・一体化するときに固着部３ａ（図３参照）となる。

次に、図２により、射出成形装置１００を用いて成形部品３を射出成形し内装材ユニット１を製造するための射出成形方法の一例について説明する。

（１）型配置工程（図２（ａ），（ｂ））
金型移動機構３０（図１参照）によって可動型１２をほぼ水平方向に移動させて、対向する固定型１１との間にキャビティ１３を形成する。このとき、キャビティ１３の開口部１３ａは内装パネル材２の上面２ａから上方に離間した位置にあり、下向きに開放されている。

（２）樹脂導入工程（図２（ｃ））
キャビティ１３の開口部１３ａが内装パネル材２の上面２ａから離間した状態のまま、射出装置２０のノズル２１から連通口１３ｂを介してポリプロピレン等の溶融樹脂Ｍをキャビティ１３内に射出する。このとき、キャビティ１３内で固化進行中の樹脂の一部（すなわちノズル２１から最初に射出されたもの）は開口部１３ａへはみ出すように下向きに導出し、玉状、水滴状等の樹脂溜り部ＭＢとなって開口部１３ａの開口縁に沿って付着する。この工程では、樹脂溜り部ＭＢの半溶融樹脂は固化進行中であり、常温にまで冷却されてはいない。したがって、キャビティ１３内で固化進行中の樹脂は流動性を有している。なお、樹脂溜り部ＭＢの半溶融樹脂が上面２ａ上に落下しないように射出圧力等を調整しておくことが望ましい。

（３）樹脂接着工程（図２（ｄ））
ノズル２１からの射出を停止した後（又はそれとほぼ同時に）、内装パネル材移動機構４０（図１参照）によって内装パネル材２を上方へ移動（金型１０を相対的に下方（図２（ｄ）矢印方向）へ移動）させ、内装パネル材２（上面２ａ）を金型１０（開口部１３ａ）に押圧（接触）して保持する。このとき、金型１０と内装パネル材２との押圧に伴って、開口部１３ａは上面２ａで閉鎖され、樹脂溜り部ＭＢの半溶融樹脂が上面２ａ上に広がって冷却・固化することにより、内装パネル材２の上面２ａと接着・一体化する。つまり、この工程では、樹脂溜り部ＭＢの半溶融樹脂はその余熱により上面２ａに接着し、常温に冷却されて固化を完了したとき上面２ａに接着・一体化された固着部３ａとなって、開口部１３ａを充填・閉鎖する。なお、開口部１３ａ内の樹脂溜り部ＭＢ（半溶融樹脂）が冷却・固化によって固着部３ａとなるときに開口部１３ａの外側に大きくはみ出さないように、射出圧力等を調整して樹脂溜り部ＭＢの導出樹脂量を調節しておくことが望ましい。

以上の工程を経て、内装パネル材２の上面２ａに成形部品３が一体化された内装材ユニット１が完成する（図２（ｄ），図３参照）。内装パネル材移動機構４０及び金型移動機構３０（図１参照）をそれぞれ前述とは逆方向に駆動させると、内装材ユニット１を取り出すことができる。

このような射出成形方法では、開口部１３ａと上面２ａとが離間しているとき（樹脂導入工程）にノズル２１からキャビティ１３への溶融樹脂Ｍの射出が行われるので、このとき射出圧力（例えば９８ＭＰａ（１０ｋｇ／ｍｍ^２））はもちろん内装パネル材２の上面２ａには作用しない。次に、樹脂接着工程において、内装パネル材２を金型１０に押圧（接触）したときにはノズル２１からの射出が既に完了しているので、射出圧力に基づくキャビティ１３（開口部１３ａ）の内圧は０に近くなっている。したがって、上面２ａに作用する最大接触圧力は内装パネル材２と金型１０との押圧力によって決定されることになる。ところで、樹脂溜り部ＭＢの半溶融樹脂が冷却・固化によって固着部３ａとなるとき、開口部１３ａの外側への若干のはみ出しは許容される。そこで、両者間の押圧力を小さくして上面２ａに作用する最大接触圧力を低減すれば（例えば４．９ＭＰａ（０．５ｋｇ／ｍｍ^２）程度）、内装パネル材２の損傷（例えば亀裂）・塑性変形（例えば曲がり）等を防止することができる。

射出成形装置１００から取り出された内装材ユニット１の構造例を図３に、使用例を図４に、それぞれ示す。図３に示すように、内装材ユニット１の成形部品３は、基端側において固着部３ａにより内装パネル材２の上面２ａに接着して一体化され、先端側において内装パネル材２を他部材（例えば車両ボディ）に固定するための作用部３ｂを有する。一方、内装パネル材２は、樹脂、ケナフ等から構成され、上面２ａが平坦面に形成された単層又は複層（例えば２層）の扁平状板材である。

図４に示すように、内装材ユニット１は、例えば自動車Ｃの車両ボディ内面に支持・固定されるダッシュボード（あるいはインストルメントパネル）Ｄとして使用される。ここでは、内装パネル材２の上面２ａとは反対側の面をキャビン内側の意匠面（表面）としているので、上面２ａは内装パネル材２の裏面側に位置している。したがって、内装パネル材２はダッシュボードＤの基材を構成し、成形部品３は内装パネル材２を車両ボディに支持・固定する取付ブラケットを構成している。前述の通り、内装パネル材２の亀裂や曲がりの発生が防止されているので、その意匠面（上面２ａとは反対側のキャビン側の面）に皺等が発生しにくい。

以上の説明では射出成形についてのみ述べたが、その他の成形方法（例えば、圧縮成形、トランスファ成形、注型成形等）の採用も可能である。また、一対の分割型１１，１２の代わりに単一の金型１０を用いる場合がある。

本発明の成形方法を実施するための射出成形装置の一例を示す正面図。 本発明に係る射出成形方法の一例を示す説明図。 図２の方法により射出成形された内装材ユニットの斜視図。 図３の内装材ユニットの使用例を示す斜視図。

符号の説明

１ 車両用内装材ユニット
２ 車両用内装パネル材（被成形物；基材）
２ａ 上面（閉塞面）
３ 成形部品（樹脂成形体；取付ブラケット）
３ａ 固着部
３ｂ 作用部
１０ 金型（成形型；射出成形用金型）
１１ 固定型(第一分割型)
１２ 可動型(第二分割型)
１３ キャビティ
１３ａ 開口部
１３ｂ 連通口
２０ 射出装置
２１ ノズル
１００ 射出成形装置

Claims (5)

1. 被成形物の閉塞面で閉鎖される開口キャビティ部を有するキャビティが形成される成形型を用いて、前記キャビティに樹脂成形体を成形するとともに、その樹脂成形体を前記閉塞面に接着・固定する樹脂成形体の成形方法であって、
   前記開口キャビティ部が前記被成形物の閉塞面から離間した位置に前記成形型を配置する型配置工程と、
   前記開口キャビティ部が前記閉塞面から離間した状態のまま、溶融樹脂を前記キャビティに導入し、そのキャビティ内で固化進行中の樹脂の一部が前記開口キャビティ部へはみ出し、その開口キャビティ部で半固化状態の樹脂溜り部となって付着・保持される樹脂導入工程と、
   前記成形型と前記被成形物とを相対接近移動させることにより前記開口キャビティ部が前記閉塞面で閉鎖され、前記樹脂溜り部を形成する半固化状態の樹脂が前記開口キャビティ部に充満するとともに、前記閉塞面上に広がって前記被成形物と接着・一体化する樹脂接着工程と、
   を含むことを特徴とする樹脂成形体の成形方法。
2. 前記型配置工程において、前記被成形物の閉塞面は下向きに開口する前記開口キャビティ部を下方から塞ぐように対向配置されるとともに、
   前記樹脂導入工程において、前記樹脂溜り部は前記開口キャビティ部から下方へはみ出し形成される請求項１に記載の樹脂成形体の成形方法。
3. 前記樹脂成形体は、基端側において前記開口キャビティ部に充満する樹脂により前記被成形物の閉塞面に接着して一体化されるとともに、先端側において前記被成形物を他部材に固定するための作用部を有する請求項１又は２に記載の樹脂成形体の成形方法。
4. 前記被成形物は車両用内装パネル材であり、
   そのパネル材の裏面側には、前記作用部を有する樹脂成形体が一体成形されるとともに、その表面側はキャビン側の意匠面に形成される請求項３に記載の樹脂成形体の成形方法。
5. 前記被成形物は、樹脂、ケナフ等の非金属性有機質材料から構成され、かつ前記閉塞面が平坦面に形成された扁平な板状部材である請求項１ないし４のいずれか１項に記載の樹脂成形体の成形方法。

Images