JP4640927B2 - 樹脂成形金型、および樹脂成形品の製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、摺動部材が内部に配設された摺動室を有する樹脂成形金型、および、このような金型を使用して行う樹脂成形品の製造方法に関する。

自動車を構成するための部品としては、インストルメントパネルのような樹脂成形品が数多く用いられる。樹脂成形品は、これの形状を規定するキャビティを形成するための樹脂成形金型を使用して樹脂材料を成形することにより、製造される。自動車部品製造における樹脂成形技術については、例えば下記の特許文献１や特許文献２に記載されている。

特開平７−３２９０７７号公報 特開平８−２８１６８５号公報

樹脂成形金型としては、油圧シリンダなどのシリンダロッドが内部に配設された摺動室を有するタイプのものが知られている。図５は、そのようなタイプの金型の一例である樹脂成形金型Ｘ２を備えた成形装置の部分断面を表す。

樹脂成形金型Ｘ２は、図６に示すようなインストルメントパネルＹ２を樹脂成形品として形成するためのものであり、固定型５１および可動型５２を備える。これら固定型５１および可動型５２は、型締め状態において、インストルメントパネルＹ２の形状を規定するキャビティ５３を形成する。インストルメントパネルＹ２は、図６に示すように、破断用溝６１（インストルメントパネルＹ２の裏側に形成されている）により周囲から区画されるエアバッグドア６２を有する。エアバッグドア６２は、インストルメントパネルＹ２の内側に配されるエアバッグが膨張展開する際に、破断用溝６１に沿って破断してインストルメントパネルＹ２に開口部を生じさせるための部位である。可動型５２は、このようなエアバッグドア６２を形成するためのエアバッグドア形成機構５４を内部に有する。エアバッグドア形成機構５４は、破断用溝６１を形成するためのコア５４ａと、これを固定支持するための支持板５４ｂと、支持板５４ｂに連結されたシリンダロッド５４ｃを有して当該支持板５４ｂおよびコア５４ａを往復動させるための油圧シリンダ（シリンダロッド５４ｃ以外を省略）とを備える。また、可動型５２内には、支持板５４ｂを収容するための収容室５２ａと、内部をシリンダロッド５４ｃが摺動可能な摺動室５２ｂとを含む、所定の空間が設けられている。

樹脂成形金型Ｘ２を使用して行うインストルメントパネル製造においては、まず、図５に示すように固定型５１および可動型５２が締め合わされる（型締め工程）。次に、所定の樹脂材料（図示略）がキャビティ５３内に射出される（射出工程）。射出工程の前に又は後に、エアバッグドア形成機構５４の油圧シリンダが駆動され、コア５４ａの先端がキャビティ５３内に所定の長さ突出される。そして、キャビティ５３内に充填された樹脂材料（図示略）が硬化した後に型開きされ、樹脂成形品（破断用溝６１ないしエアバッグドア６２が形成されたインストルメントパネルＹ２）が取り出される。

樹脂成形金型Ｘ２では、その型締め状態において、固定型５１および可動型５２が互いに当接してなるパーティングラインＰＬが生ずる。このパーティングラインＰＬと摺動室５２ｂの間の最短距離（型厚）Ｄについては、可動型５２におけるパーティングラインＰＬと摺動室５２ｂの間の型強度を確保すべく、所定以上の長さ（例えば５０ｍｍ以上）に設定される。型締め工程で固定型５１および可動型５２が締め合わされる際にはパーティングラインＰＬにて衝撃が生じ、且つ、型締め状態で可動型５２において固定型５１に突き合わされる部位には所定の押圧力が作用するところ、この衝撃や押圧力に抗して、可動型５２におけるパーティングラインＰＬと摺動室５２ｂの間の変形を、従って摺動室５２ｂの変形を、防止する必要がある。摺動室５２ｂが有意に変形してしまうと、摺動室５２ｂ内でのシリンダロッド５４ｃの摺動動作が阻害され、適切に破断用溝６１を形成できなくなる。

しかしながら、樹脂成形金型Ｘ２では、パーティングラインＰＬと摺動室５２ｂの間の最短距離Ｄを上述のように所定以上に設定する必要があるため、成形目的のインストルメントパネルＹ２のデザイン（意匠）が制限を受ける。結果的に例えば図７に示すように最短距離Ｄが不当に短くなるようなインストルメントパネルデザインは、実際上採用することができない。インストルメントパネルＹ２について、図７に示すように最短距離Ｄが不当に短くなるような金型構造を要するデザインを採用する場合、パーティングラインＰＬと可動型５２の間の型強度を確保することは困難であり、上述のような衝撃や押圧力が生ずる型締め工程において摺動室５２ｂは変形しやすい。

このように、従来の樹脂成形金型Ｘ２においては、樹脂成形品（インストルメントパネルＹ２）のデザイン（意匠）の自由度を確保することと、可動型５２におけるパーティングラインＰＬと摺動室５２ｂの間について、シリンダロッド５４ｃの摺動動作が阻害されない程度の充分な型強度を確保することとを、両立するのは困難である。

本発明は、このような事情の下で考え出されたものであって、樹脂成形品のデザイン（意匠）の自由度を確保しつつ、摺動室の内部に配設された摺動部材の摺動動作が阻害されない程度の充分な型強度を確保することが可能な樹脂成形金型、および、このような金型を使用して行う樹脂成形品の製造方法を提供することを、目的とする。

本発明の第１の側面によると、樹脂成形金型が提供される。この金型は、樹脂成形体の本体部の形状を規定する第１キャビティと、当該第１キャビティと連通して樹脂成形体の駄肉部の形状を規定する第２キャビティと、を有する成形キャビティを形成するための第１型体および第２型体を備え、第１型体は、摺動部材が内部に配設された摺動室を有し、第２キャビティは、第１型体および第２型体が互いに当接してなるパーティングラインに近付くほど摺動室から遠ざかって当該パーティングラインと連なる部位と、第１キャビティに近付くほど摺動室から遠ざかる部位とを有し、当該両部位の間にて屈曲する。

本発明の第１の側面の樹脂成形金型は、その型締め状態において、第１キャビティと、第２キャビティと、パーティングラインとがこの順で連なる所定の断面構造を有し、第２キャビティは、上述のように、パーティングラインに近付くほど（即ち、第１キャビティから遠ざかるほど）摺動室から遠ざかって当該パーティングラインと連なる部位（パーティングライン隣接部位）を、有する。このような樹脂成形金型では、第１キャビティにおける第２キャビティ近傍の部位と摺動室との間の距離が短い場合であっても、第２キャビティにおける少なくともパーティングライン隣接部位について、パーティングラインに近付くほど摺動室から所定距離遠ざかるように設計することにより、当該第２キャビティに連なるパーティングラインと摺動室との間の最短距離を（即ち、パーティングラインと摺動室の間における第１型体の型厚を）、所定以上に確保することができる。パーティングラインと摺動室の間の最短距離を所定以上に確保することができる本樹脂成形金型においては、型締め工程での上述の衝撃や押圧力に抗して、第１型体におけるパーティングラインと摺動室の間の変形を、従って摺動室の変形を、防止ないし充分に抑制することが可能である。また、第２キャビティは、パーティングラインに近付くほど摺動室から遠ざかる部位に加え、第１キャビティに近付くほど摺動室から遠ざかる部位を有し、当該両部位の間にて屈曲するので、樹脂成形金型の成形キャビティに樹脂材料を射出供給するときに、第１キャビティおよび第２キャビティの連通箇所において樹脂材料の良好な流動性を得ることができる場合がある。

加えて、第２キャビティの存在によりパーティングラインと摺動室の間の最短距離を所定以上に確保することができる本樹脂成形金型においては、第１キャビティの設計の自由度、従って、第１キャビティにより形状が規定される樹脂成形体の本体部（樹脂成形品）のデザインの自由度を、確保することが可能である。

このように、本発明の第１の側面の樹脂成形金型においては、樹脂成形品のデザイン（意匠）の自由度を確保しつつ、摺動室の内部に配設された摺動部材の摺動動作が阻害されない程度の充分な型強度を確保することが、可能なのである。

本発明の第１の側面において、好ましくは、第２キャビティは、第１キャビティとの境界に狭窄部を有する。このような構成は、樹脂成形金型を使用して形成される樹脂成形体の本体部から駄肉部を除去するうえで好適である。

本発明の第２の側面によると、樹脂成形品の製造方法が提供される。この製造方法は、上述の第１の側面に係る金型を使用して、本体部およびこれと一体の駄肉部を有する樹脂成形体を形成するための工程と、駄肉部を切断除去するための工程とを含む。本方法によると、高い自由度の下でデザインされた所望の樹脂成形品を適切に製造することが可能である。

図１は、本発明に係る樹脂成形金型Ｘ１を備えた成形装置の部分断面図である。樹脂成形金型Ｘ１は、インストルメントパネルを得るための図２に示すような樹脂成形体Ｙ１を形成するためのものであり、固定型１および可動型２を備える。

固定型１は成形装置の図外の固定型取付板に固定支持され、可動型２は当該固定型取付板に対して進退動可能な図外の可動型取付板に固定支持されている。これら固定型１および可動型２は、型締め状態において、樹脂成形体Ｙ１の形状を規定する成形キャビティ３を形成する。樹脂成形体Ｙ１は、図２に示すように、本体部２１（インストルメントパネル）および駄肉部２２を有し、また、本体部２１は、破断用溝２１ａ（本体部２１の裏側に形成されている）により周囲から区画されるエアバッグドア２１ｂを有する。エアバッグドア２１ｂは、樹脂成形体Ｙ１の内側に配されるエアバッグが膨張展開する際に、破断用溝２１ａに沿って破断して樹脂成形体Ｙ１に開口部を生じさせるための部位である。可動型２は、このようなエアバッグドア２１ｂを形成するためのエアバッグドア形成機構４を内部に有する。

エアバッグドア形成機構４は、破断用溝２１ａを形成するためのコア４ａと、これを固定支持するための支持板４ｂと、支持板４ｂに連結されたシリンダロッド４ｃを有して当該支持板４ｂおよびコア４ａを往復動させるための油圧シリンダ（シリンダロッド４ｃ以外を省略）とを備える。このようなエアバッグドア形成機構４を内部に配設するため、可動型２には、コア４ａが挿通するコア用貫通溝２ａと、支持板４ｂを収容するための収容室２ｂと、内部をシリンダロッド４ｃが摺動可能な摺動室２ｃとを含む、所定の空間が設けられている。

成形キャビティ３は、第１キャビティ３Ａおよびこれに連通する第２キャビティ３Ｂを有する。第１キャビティ３Ａは、樹脂成形体Ｙ１の本体部２１（図２参照）の形状を規定し、第２キャビティ３Ｂは、樹脂成形体Ｙ１の駄肉部２２（図２参照）の形状を規定する。

第２キャビティ３Ｂは、固定型１および可動型２が互いに当接してなるパーティングラインＰＬと第１キャビティ３Ａとの間に位置し、第１部位３１および第２部位３２を有してこれらの連通箇所で屈曲する。

第１部位３１は、パーティングラインＰＬの延長上に位置し、パーティングラインＰＬに近付くほど摺動室２ｃから遠ざかってパーティングラインＰＬと連なり、パーティングラインＰＬを摺動室２ｃから遠ざける機能を有する。パーティングラインＰＬと摺動室２ｃの間の最短距離Ｄは、例えば５０ｍｍ以上である。

第２部位３２は、第１キャビティ３Ａの延長上に位置し、第１キャビティ３Ａに近付くほど摺動室２ｃから遠ざかって第１キャビティ３Ａと連なり、第１部位３１と第２部位３２との間の屈曲箇所を第１キャビティ３Ａから遠ざける機能を有する。

また、第２キャビティ３Ｂは、その第２部位３２において、第１キャビティ３Ａとの境界に狭窄部３２ａを有する。狭窄部３２ａは、樹脂成形体Ｙ１の駄肉部２２における本体部２１との境界を薄肉に成形するためのものである。

樹脂成形金型Ｘ１を使用して行うインストルメントパネル製造においては、例えば、以下の型締め工程、射出工程、コア前進工程、保圧工程、コア後退工程、型開き工程、冷却工程、および切断工程を、順次行う。

型締め工程においては、可動型２を変位させ、図１に示すように固定型１および可動型２を締め合わす。これにより、樹脂成形金型Ｘ１内に成形キャビティ３が生ずる。本工程中、エアバッグドア形成機構４のコア４ａは、油圧シリンダによって退避位置に位置決めされており、待機状態にある。本実施形態において、退避位置とは、コア４ａの先端が可動型２のキャビティ規定面２’から退避した位置である。

射出工程においては、図３に示すように、溶融状態にある樹脂材料２０を成形キャビティ３に射出して充填する。具体的には、図外の樹脂射出装置で溶融された樹脂材料２０を、当該射出装置から、成形キャビティ３に連通するように例えば固定型１に形成された図外の射出孔を介して、所定の圧力で成形キャビティ３に射出する。このとき、コア４ａは、上述の退避位置に待機したままとされる。

また、射出工程では、第１キャビティ３Ａと第２キャビティ３Ｂの第２部位３２とが直線的に連なっているので、第１キャビティ３Ａから第２キャビティ３Ｂに樹脂材料２０は流入しやすい。仮に、第１キャビティ３Ａと第２部位３２との連通箇所が屈曲していると、第１キャビティ３Ａから第２キャビティ３Ｂへの樹脂材料２０の流入は不当に阻まれてしまう場合がある。樹脂成形金型Ｘ１では、第１キャビティ３Ａと第２部位３２とが直線的に連なり（即ち、第２部位３２が第１キャビティ３Ａの延長上に位置し）且つ第２キャビティ３Ｂが屈曲する構成を採用することにより、第１キャビティ３Ａと第２部位３２との連通箇所において樹脂材料２０の流動性が確保されているのである。このような構成は、最終的に得られるインストルメントパネルの本体部２１における駄肉部２２との境界にヒケなどの問題が生じるのを回避するうえで、好適である。

コア前進工程においては、図４に示すように、油圧シリンダがそのシリンダロッド４ｃを伸長駆動することにより、支持板４ｂに支持固定されているコア４ａを、上述の退避位置から溝形成位置に進出させる。本実施形態において、溝形成位置とは、コア４ａの先端が、成形キャビティ３に既に充填されている樹脂材料２０に押入して、破断用溝２１ａを形成する位置である。

保圧工程においては、樹脂材料２０が型崩れしない程度に硬化するまで、コア４ａを溝形成位置に待機させ、成形キャビティ３に充填された樹脂材料２０を保圧する。保圧時間などの諸条件は、任意に設定すればよい。

コア後退工程においては、油圧シリンダがそのシリンダロッド４ｃを短縮駆動することにより、支持板４ｂに支持固定されているコア４ａを、上述の溝形成位置から退避位置に後退させる。

型開き工程においては、コア４ａを退避位置に待機させたまま、可動型２を固定型１から離隔して型開きする。そして、形成された樹脂成形体Ｙ１を樹脂成形金型Ｘ１から取り出す。この後、冷却工程において、樹脂成形体Ｙ１を充分に放冷する。

切断工程においては、所定のカッタを使用して、樹脂成形体Ｙ１の本体部２１から駄肉部２２を切断除去する。具体的には、第２キャビティ３Ｂの狭窄部３２ａにて駄肉部２２の一部として成形された薄肉部に沿って、駄肉部２２を切断除去する。狭窄部３２ａにて成形された薄肉部は切断されやすく、当該薄肉部の存在は、駄肉部２２を良好に切断除去するうえで好適である。以上の一連の工程により、エアバッグドア２１ｂが一体成形されたインストルメントパネルを製造することができる。

本発明の樹脂成形金型Ｘ１は、その型締め状態において、例えば図１に示すように、第１キャビティ３Ａと、第２キャビティ３Ｂと、パーティングラインＰＬとがこの順で連なる所定の断面構造を有し、第２キャビティ３Ｂは、パーティングラインＰＬに近付くほど摺動室２ｃから遠ざかって当該パーティングラインＰＬと連なる第１部位３１を、有する。このような樹脂成形金型Ｘ１では、第１キャビティ３Ａにおける第２キャビティ近傍の部位と摺動室２ｃとの間の距離が短い場合であっても、第２キャビティ３Ｂの存在により、当該第２キャビティ３Ｂに連なるパーティングラインＰＬと摺動室２ｃとの間の最短距離Ｄを（即ち、パーティングラインＰＬと摺動室２ｃの間における可動型２の型厚を）、所定以上に確保することができる。型締め工程で固定型１および可動型２が締め合わされる際にはパーティングラインＰＬにて衝撃が生じ、且つ、型締め状態で可動型２において固定型１に突き合わされる部位には所定の押圧力が作用するところ、パーティングラインＰＬと摺動室２ｃの間の最短距離Ｄを所定以上に確保することができる本樹脂成形金型Ｘ１においては、型締め工程での衝撃や押圧力に抗して、可動型２におけるパーティングラインＰＬと摺動室２ｃの間の変形を、従って摺動室２ｃの変形を、防止ないし充分に抑制することが可能である。

加えて、第２キャビティ３Ｂの存在によりパーティングラインＰＬと摺動室２ｃの間の最短距離Ｄを所定以上に確保することができる本樹脂成形金型Ｘ１においては、第１キャビティ３Ａの設計の自由度、従って、第１キャビティ３Ａにより形状が規定される本体部２１（インストルメントパネル）のデザインの自由度を、確保することが可能である。

このように、樹脂成形金型Ｘ１においては、インストルメントパネルのデザイン（意匠）の自由度を確保しつつ、摺動室２ｃの内部に配設されたシリンダロッド４ｃの摺動動作が阻害されない程度の充分な型強度を確保することが、可能なのである。

以上、本発明の具体的な実施形態を説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、発明の思想から逸脱しない範囲内で種々な変更が可能である。例えば、上述の実施形態は、エアバッグドア一体型インストルメントパネルを形成するための樹脂成形金型を例にとって説明したが、本発明に係る樹脂成形金型はこれには限られず、例えばバンパを形成するための樹脂成形金型としてもよい。

本発明の第１の実施形態に係る樹脂成形金型を備えた成形装置の部分断面図である。 図１に示す成形装置を使用して形成された樹脂成形体の斜視図である。 本発明に係る樹脂成形品の製造方法における射出工程を表す。 本発明に係る樹脂成形品の製造方法における溝形成工程を表す。 従来の樹脂成形金型を備えた成形装置の部分断面図である。 図５に示す成形装置を使用して形成された樹脂成形品の斜視図である。 図５に示す樹脂成形金型の変形例を表す。

符号の説明

Ｘ１，Ｘ２ 樹脂成形金型
Ｙ１ 樹脂成形体
ＰＬ パーティングライン
Ｄ 最短距離
１，５１ 固定型
２，５２ 可動型
２ｃ 摺動室
３ 成形キャビティ
３Ａ 第１キャビティ
３Ｂ 第２キャビティ
４ エアバッグドア形成機構
４ａ コア
４ｃ シリンダロッド
２１ 本体部
２１ａ 破断用溝
２１ｂ エアバッグドア
２２ 駄肉部

Claims (4)

1. 樹脂成形体の本体部の形状を規定する第１キャビティと、当該第１キャビティと連通して前記樹脂成形体の駄肉部の形状を規定する第２キャビティと、を有する成形キャビティを形成するための第１型体および第２型体を備え、
   前記第１型体は、摺動部材が内部に配設された摺動室を有し、
   前記第２キャビティは、前記第１型体および前記第２型体が互いに当接してなるパーティングラインに近付くほど前記摺動室から遠ざかって当該パーティングラインと連なる部位と、前記第１キャビティに近付くほど前記摺動室から遠ざかる部位とを有し、当該両部位の間にて屈曲する、樹脂成形金型。
2. 前記第２キャビティは、前記第１キャビティとの境界に狭窄部を有する、請求項１に記載の樹脂成形金型。
3. 請求項１または２に記載の樹脂成形金型を使用して、本体部およびこれと一体の駄肉部を有する樹脂成形体を形成するための工程と、
   前記駄肉部を切断除去するための工程と、を含む、樹脂成形品の製造方法。
4. 樹脂成形体の本体部の形状を規定する第１キャビティと、当該第１キャビティと連通して前記樹脂成形体の駄肉部の形状を規定する第２キャビティと、を有する成形キャビティを形成するための第１型体および第２型体を備え、
   前記第１型体は、摺動部材が内部に配設され、所定の方向に直線状に延びる摺動室を有し、
   前記第２キャビティは、前記第１型体および前記第２型体が互いに当接してなり、前記摺動室の側方に位置するように設定されたパーティングラインと前記第１キャビティとの間に、前記パーティングラインに近付くほど前記摺動室から遠ざかって当該パーティングラインと連なる部位、を有する、樹脂成形金型を使用して、
   本体部およびこれと一体の駄肉部を有する樹脂成形体を形成するための工程と、
   前記駄肉部を切断除去するための工程と、を含む、樹脂成形品の製造方法。

Images