JP4671869B2 - 成形型 - Google Patents

Description

この発明は、樹脂密度の高いスキン層が表面に形成されるとともに多数の空隙を有し上記スキン層に比べて樹脂密度の低い膨張層が内部に形成された成形体本体の一部に、上記膨張層を有することなく樹脂密度の高いソリッド層のみからなるソリッド部が形成されたパネル状の樹脂成形体をキャビティ内に繊維入り熱可塑性樹脂を射出充填して成形する成形型に関するものである。

特許文献１では、可動型を内部に収容した移動型と固定型とからなる成形型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、上記移動型内で可動型をキャビティ容積が拡大する方向に後退させて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樹脂成形体を成形する成形型が開示されている。そして、成形された樹脂成形体では、上記膨張層を樹脂成形体の内部全域に形成することにより軽量化を図っている。
特開平１１−１５６８８１号公報（第３頁、図１）

ところで、上述の如く膨張層が内部全域に形成されている樹脂成形体に例えば部品を取り付ける場合、部品取付箇所を膨張層を有することなくソリッド層のみからなるソリッド部で形成して剛性を高めることが望ましい。そのやり方として、例えば、固定型に上記ソリッド部形成箇所に対応してスライド型を進退可能に配置し、繊維入り熱可塑性樹脂をキャビティ内に射出充填する際には、上記スライド型を先端成形面が上記キャビティ内に突出するように位置付け、上記キャビティ内に射出充填した繊維入り熱可塑性樹脂の成形型の成形面近傍にスキン層が生成された時点で、可動型をキャビティ容積拡大方向に後退させて繊維入り熱可塑性樹脂を膨張させるとともに、スライド型対応箇所のキャビティ容積が拡大しないように上記スライド型を可動型のキャビティ容積拡大方向への後退動作に追従させてキャビティ内にさらに進出させることにより、スキン層が表面に形成されるとともに膨張層が内部に形成された成形体本体にソリッド部を一体に形成することが考えられる。

しかし、スライド型は硬い金属製や硬質樹脂製で成形面外周縁が鋭く角張っているため、上述のようにして樹脂成形体を成形すると、スライド型がキャビティ内にさらに進出しても、スライド型対応箇所の固化進行状態にある繊維入り熱可塑性樹脂はスライド型に押されないが、スライド型の鋭く角張った成形面外周縁がその周りの固化進行状態にある繊維入り熱可塑性樹脂に切り込んだ状態となり、その結果、ソリッド部とその基部周辺に膨張層を有する成形体本体との境界部に亀裂が発生し、成形された樹脂成形体の剛性強度が低下することになる。

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、膨張成形された樹脂成形体において、ソリッド部とその基部周辺に膨張層を有する成形体本体との境界部に亀裂が発生しないようにすることである。

上記の目的を達成するため、この発明は、スライド型の成形面側の先端形状を工夫したことを特徴とし、次のような解決手段を講じた。

具体的には、この発明は、樹脂密度の高いスキン層が表面に形成されるとともに多数の空隙を有し上記スキン層に比べて樹脂密度の低い膨張層が内部に形成された成形体本体の一部に、上記膨張層を有することなく樹脂密度の高いソリッド層のみからなるソリッド部が形成されたパネル状の樹脂成形体をキャビティ内に繊維入り熱可塑性樹脂を射出充填して成形する成形型を対象とし、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、上記樹脂成形体のソリッド部に対応するように成形面に開口するスライド型収容部を有する固定型と、該固定型に対して進退可能に対向配置された可動型と、上記固定型のスライド型収容部に進退可能に配置され先端に成形面が形成されるとともに先端外周縁部に面取部が形成されたスライド型とを備え、上記繊維入り熱可塑性樹脂をキャビティ内に射出充填する際には、上記スライド型を該スライド型の面取部が上記キャビティ内に突出するように位置付け、上記キャビティ内に射出充填した繊維入り熱可塑性樹脂の成形型の成形面近傍にスキン層が生成された時点で、上記可動型をキャビティ容積拡大方向に後退させて繊維入り熱可塑性樹脂を膨張させるとともに、スライド型対応箇所のキャビティ容積が拡大しないように上記スライド型を上記可動型のキャビティ容積拡大方向への後退動作に追従させてキャビティ内にさらに進出させるように構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、面取部は、スライド型外周縁から略均等幅をもって形成されるとともに、スライド型の軸心から面取部外周縁までの寸法（Ｌ１）と、上記軸心から面取部内周縁までの寸法（Ｌ２）との比（Ｌ２／Ｌ１）が０．４以上０．９以下に設定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、成形体本体の表面にスキン層が形成されるとともに、内部に多数の空隙を有する膨張層が形成され、樹脂成形体の軽量化を図ることができる。また、ソリッド部が膨張層のない樹脂密度の高いソリッド層のみからなるため、ソリッド部の剛性強度、特に圧縮強度を高めることができる。さらに、射出充填の際キャビティ内に突出したスライド型が膨張成形時にさらにキャビティ内に進出するが、その際、スライド型には面取部が形成されているため、面取部が形成されていないものに比べてスライド型先端近傍の樹脂の射出充填量が多く、これにより膨張成形の際スライド型がさらに進出すると、まだ固化状態にないゲル状の樹脂の一部が拡大したキャビティ内に流出する。この際、ゲル状の樹脂は固化進行状態にある樹脂であり、硬い金属製や硬質樹脂製のスライド型に比べて格段に柔らかいため、ゲル状の樹脂がクッション（緩衝）作用をしてスライド型の先端周辺部の進出力は吸収緩和される。したがって、ソリッド部とその基部周辺に膨張層を有する成形体本体との境界部に亀裂が発生せず、成形された樹脂成形体の剛性強度を確保することができる。また、ソリッド部のスライド型対応箇所には開放口を有する凹部がスライド型の成形面によって形成され、その底面の上記成形面の面取部に対応する箇所では開放口側に向けてソリッド層の肉厚が厚くなるように形成されているため、ソリッド部の剛性強度、特に座屈強度をさらに向上させることができる。さらに、スライド型に面取部を形成するだけで、型構造を大幅に改変することなく簡素な型構造で上述の如き亀裂がなく優れた強度剛性を有する樹脂成形体を安価に成形することができる。

請求項２に係る発明によれば、ソリッド部とその基部周辺に膨張層を有する成形体本体との境界部に亀裂が発生することを確実に防止するとともに、軽量化を促進した樹脂成形体を得ることができる。

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。

図４は自動車のサイドドア１の断面図である。該サイドドア１はドアアウタパネル３とドアインナパネル５とからなる金属製のドア本体７を備え、該ドア本体７の上記ドアインナパネル５にパネル状の樹脂成形体としての樹脂製キャリアプレート（ドアモジュールプレート）９がシール材１１を介して取り付けられ、ドアトリム１３が上記キャリアプレート９を車室内側から被うように上記ドアインナパネル５に取り付けられている。

上記キャリアプレート９は、繊維入り熱可塑性樹脂で成形され、その主体をなす成形体本体としてのプレート本体１５を備えている。該プレート本体１５の一側面（車室外側面）の外周縁部には、図３にも示すように、上記シール材１１を収容するシール溝部１７が形成されている。また、上記プレート本体１５の一部、つまりプレート本体１５の外周縁部近傍（シール溝部１７内側）には、プレート本体１５をドアインナパネル５に取り付ける平面視円形状の取付部１９が複数個所定間隔をあけて全周に亘って一体に形成され、該各取付部１９には締結用の貫通孔１９ａがプレート本体１５を貫通するように形成されている。そして、キャリアプレート９をドアインナパネル５に重ねて上記各取付部１９の貫通孔１９ａをドアインナパネル５の複数個のボルト挿通孔５ａに対応させた状態で、ボルト２１を車室内側から各貫通孔１９ａ及びボルト挿通孔５ａに挿通し、ドアインナパネル５の車室外側面に溶着されたウェルドナット２３に螺合させることにより、キャリアプレート９をドアインナパネル５に取り付けている（図４参照）。さらに、上記プレート本体１５の一部、つまりプレート本体１５の図３で右上には、図示しないウインドガラス昇降用モータを取り付けるための平面視略三角形の取付部２５が形成され、該取付部２５には円形状のモータ取付孔２５ａがプレート本体１５を貫通するように形成されているとともに、該モータ取付孔２５ａの周りには３個のネジ挿通用の貫通孔２５ｂが三角形の頂点の位置に対応してプレート本体１５を貫通するように形成されている。

上記プレート本体１５は、後述する成形型３３のキャビティ４３内に射出充填した繊維入り熱可塑性樹脂Ｒが成形型３３（固定型３５、可動型３７、スライド型３９）の成形面３５ａ，３７ａ，３９ａ近傍にスキン層２７が生成された時点で、該プレート本体１５に対応するキャビティ容積を拡大して上記繊維入り熱可塑性樹脂Ｒを膨張させることにより、図１（ｂ）に示すように、空隙がなく樹脂密度の高い堅いスキン層２７が表面に形成されるとともに、多数の空隙（図示せず）を有し上記スキン層２７に比べて樹脂密度の低い膨張層２９が内部に形成されている。図４では作図上の都合によりプレート本体１５を単一層として表している。これに対し、上記取付部１９，２５は、図１（ｂ）及び図５に示すように、上記膨張層２９を有することなく樹脂密度の高いソリッド層３１のみからなるソリッド部である。また、上記取付部１９のスライド型対応箇所には開放口３２ａを有す平面視円形状の凹部３２が円柱状のスライド型３９の成形面３９ａによって形成され、その底面には上記成形面３９ａの面取部３９ｃによって傾斜面３２ｂが形成され、該傾斜面３２ｂに対応するソリッド層３１の肉厚が開放口３２ａ側に向けて徐々に厚くなるように形成されている。

このようなキャリアプレート９は、図１及び図２に示すような成形型３３を用いて成形される。

この成形型３３は、成形面３５ａがプレート本体１５の取付部１９，２５を除く車室内側面の形状に対応した固定型３５と、該固定型３５に対して進退可能に対向配置され成形面３７ａがプレート本体１５の車室外側面の形状に対応した可動型３７とを備えている。なお、図１及び図２は、キャリアプレート取付用の取付部１９の型構造であり、以下、これに基づき説明する。上記固定型３５は、上記キャリアプレート９のソリッド部のうち、キャリアプレート取付用の取付部１９に対応するように成形面３５ａに上記取付部１９より大きく開口するスライド型収容部３５ｂを有している。上記可動型３７の成形面３７ａには、上記取付部１９に対応するように凹部３７ｂが形成され、該凹部３７ｂ底面には取付部１９の貫通孔１９ａに対応するように突出部３７ｃが突設されている。上記固定型３５のスライド型収容部３５ｂには、先端に成形面３９ａが形成されたスライド型３９が配置され、該スライド型３９は、上記スライド型収容部３５ｂ内に配置された油圧シリンダ４１のピストンロッド４１ａに連結され、該油圧シリンダ４１の伸縮作動により進退可能になっている。また、上記スライド型３９の成形面３９ａには、上記可動型３７の突出部３７ｃ先端が嵌合する嵌合凹部３９ｂが形成されている。そして、上記成形型３３を型閉じした状態で、固定型３５、可動型３７及びスライド型３９の各々の成形面３５ａ，３７ａ，３９ａ間にキャビティ４３が形成される。

この発明の特徴として、上記スライド型３９の先端外周縁部には、斜めに直線的に切り欠いた傾斜面からなる面取部３９ｃが形成されている。該面取部３９ｃは、スライド型３９外周縁から略均等幅をもって形成されるとともに、スライド型３９の軸心Ｏから面取部３９ｃ外周縁までの寸法（Ｌ１）と、上記軸心Ｏから面取部３９ｃ内周縁までの寸法（Ｌ２）との比（Ｌ２／Ｌ１）が０．４以上０．９以下に設定されている。このように設定したのは、Ｌ２／Ｌ１が０．４未満では、スライド型３９の直径、すなわちスライド型３９の外形（断面積）が大きくなってソリッド層３１が多くなるため、軽量化が促進されなくなるからである。一方、Ｌ２／Ｌ１が０．９を超えると、スライド型３９先端の面取部３９ｃが小さくなって該面取部３９ｃ近傍の射出充填量が少なくなり、取付部１９とその基部周辺に膨張層２９を有するプレート本体１５との境界部に亀裂が発生するからである。そして、上記スライド型３９は、繊維入り熱可塑性樹脂Ｒをキャビティ４３内に射出充填する際には、該スライド型３９の面取部３９ｃがキャビティ４３内に突出するように位置付けられ（図１（ａ）参照）、上記キャビティ４３内に射出充填した繊維入り熱可塑性樹脂Ｒの成形型３３の成形面３５ａ，３７ａ，３９ａ近傍にスキン層２７が生成された時点で、スライド型対応箇所のキャビティ容積が拡大しないように上記可動型３７のキャビティ容積拡大方向Ａ１への後退動作に矢印Ａ２方向へと追従させてキャビティ４３内にさらに進出するように構成されている。なお、固定型３５のスライド型収容部３５ｂ周りの成形面３５ａには環状の隆起部３５ｃが形成され、該隆起部３５ｃは、樹脂射出充填時にキャビティ４３内に突出しているスライド型３９の面取部３９ｃと連続するようになっている（図１（ａ）参照）。また、図２中、４５は固定型３５に形成された樹脂通路である。

次に、キャリアプレート９の成形要領について説明する。

まず、図１（ａ）に示すように、成形型３３を型閉じする。この状態で、スライド型３９は油圧シリンダ４１の伸長作動により進出方向に付勢されているが、可動型３７の突出部３７ｃ先端がスライド型３９の嵌合凹部３９ｂに嵌合して進出動作が規制されているため、スライド型３９の面取部３９ｃを含む先端部分がキャビティ４３内に突出するように位置付けられている。

次いで、キャビティ４３内に射出機（図示せず）から樹脂通路４５を経てガラス繊維等の繊維入り熱可塑性樹脂Ｒ（例えば繊維入りポリプロピレン樹脂）を射出充填する。

その後、成形型３３のキャビティ４３内に射出充填された繊維入り熱可塑性樹脂Ｒが固化する過程で、すなわち、キャビティ４３における成形型３３の成形面３５ａ，３７ａ，３９ａ近傍にスキン層２７が生成された時点で、図１（ｂ）に示すように、可動型３７をキャビティ容積拡大方向Ａ１（型開き方向）に後退させる。つまり、可動型３７を固定型３５から僅かに離れさせ、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。これに伴い、スライド型３９が可動型３７の後退動作に矢印Ａ２方向へと追従してキャビティ４１内にさらに進出し、このため、スライド型対応箇所のキャビティ容積は拡大しない。この段階で、繊維入り熱可塑性樹脂Ｒは、成形型３３の成形面３５ａ，３７ａ，３９ａと接触する部分が型温の影響により早期に冷却されているため、空隙がなく堅いスキン層２７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、それまで固定型３５及び可動型３７で圧縮されている繊維入り熱可塑性樹脂Ｒが可動型３７の成形面３７ａに引っ張られて膨張する。この際、繊維入り熱可塑性樹脂Ｒ中の繊維も上記圧縮が軽減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）によっても上記熱可塑性樹脂Ｒが膨張する。このことにより、空隙がなく堅いスキン層２７が表面に形成されるとともに、内部に多数の空隙（図示せず）を有する膨張層２９が形成されたプレート本体１５が膨張成形される。また、キャリアプレート取付用の複数個の取付部１９に対応するキャビティ４３内の繊維入り熱可塑性樹脂Ｒは、可動型３７がキャビティ容積拡大方向Ａ１に後退しても、この後退動作にスライド型３９が矢印Ａ２方向へと追従してキャビティ４１内に進出するので、当該キャビティ空間は拡大せず、したがって、可動型３７の成形面３７ａに引っ張られずに動かないため、堅いソリッド層３１からなる取付部１９がプレート本体１５に一体に成形され、キャリアプレート９が膨張成形される。そして、上記取付部１９のスライド型対応箇所には開放口３２ａを有する凹部３２がスライド型３９の成形面３９ａによって形成され、その底面には上記成形面３９ａの面取部３９ｃによって傾斜面３２ｂが形成され、該傾斜面３２ｂに対応するソリッド層３１の肉厚が開放口３２ａ側に向けて厚くなるように形成されている。

このようにして膨張成形されたキャリアプレート９では、プレート本体１５が膨張層２９を有しないソリッド層のみからなりかつ本実施形態のプレート本体１５と同一肉厚である場合に比べて、軽量化を図ることができる。

また、上記取付部１９が膨張層２９のない樹脂密度の高いソリッド層３１のみからなるため、取付部１９の剛性強度を高めることができる。

さらに、射出充填の際キャビティ４３内に突出したスライド型３９が膨張成形時にさらにキャビティ４３内に進出するが、その際、スライド型３９には面取部３９ｃが形成されているため、面取部３９ｃが形成されていないものに比べてスライド型３９先端近傍の樹脂充填量が多く、これにより膨張成形の際スライド型３９がさらに進出すると、まだ固化状態にないゲル状の樹脂の一部が拡大したキャビティ４３内に流出する。この際、ゲル状の樹脂は固化進行状態にある樹脂であり、硬い金属製や硬質樹脂製のスライド型に比べて格段に柔らかいため、ゲル状の樹脂がクッション（緩衝）を作用してスライド型３９の先端周辺部の進出力は吸収緩和される。したがって、取付部１９とその基部周辺に膨張層２９を有するプレート本体１９との境界部に亀裂が発生せず、成形されたキャリアプレート９の剛性強度を確保することができる。

さらにまた、取付部１９のスライド型対応箇所には開放口３２ａを有する凹部３２がスライド型３９の成形面３９ａによって形成され、その底面の上記成形面３９ａの面取部３９ｃに対応する箇所では開放口３２ａ側に向けてソリッド層３１の肉厚が厚くなるように形成されているため、取付部１９の剛性強度、特に座屈強度をさらに向上させることができる。

加えて、面取部３９ｃをスライド型３９外周縁から略均等幅をもって形成するとともに、スライド型３９の軸心Ｏから面取部３９ｃ外周縁までの寸法（Ｌ１）と、上記軸心Ｏから面取部３９ｃ内周縁までの寸法（Ｌ２）との比（Ｌ２／Ｌ１）を０．４以上０．９以下に設定しているので、取付部１９とその基部周辺に膨張層２９を有するプレート本体１５との境界部に亀裂が発生することを確実に防止するとともに、軽量化を促進したキャリアプレート９を得ることができる。

また、スライド型３９に面取部３９ｃを形成するだけで、型構造を大幅に改変することなく簡素な型構造で上述の如き亀裂がなく優れた剛性強度を有するキャリアプレート９を安価に成形することができる。

なお、上記の実施形態では、キャリアプレート取付用の取付部１９のスライド型３９に面取部３９ｃを形成して取付部１９とその基部周辺に膨張層２９を有するプレート本体１５との境界部に亀裂が発生しないようにしたが、ウインドガラス昇降用モータ取付け用の取付部２５のスライド型３９にも同様に面取部３９ｃを形成して取付部２５とその基部周辺に膨張層２９を有するプレート本体１５との境界部に亀裂が発生しないようにしてもよい。

また、上記の実施形態では、スライド型３９の面取部３９ｃを斜めに直線的に切り欠いた傾斜面で構成したが、上記面取部３９ｃは直角に切り欠いた形状にしたり、あるいは凸状湾曲面や凹状湾曲面等で構成してもよい。また、上記スライド型３９及びこれにより形成される取付部１９は、横断面が円形状以外に楕円形状や矩形状等であってもよく、ウインドガラス昇降用モータ取付用の取付部２５も平面視略三角形に限らない。

さらに、上記の実施形態において、繊維入り熱可塑性樹脂Ｒに発泡材を含有させれば、可動型３７の後退量すなわち膨張倍率を大きくしてプレート本体１５の可動型３７後退方向の肉厚（板厚）を厚くした場合、繊維入り熱可塑性樹脂Ｒの膨張量が不足しても、発泡材の発泡力（膨張圧）がそれ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。これらの場合、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。

さらにまた、上記の実施形態では、樹脂成形体が自動車のサイドドアのキャリアプレート９である場合を示したが、インストルメントパネル、ドアトリム、トランクボード等の他の自動車用パネルや自動車以外の家電製品、住宅用パネル等にも適用することができるものである。

この発明は、樹脂密度の高いスキン層が表面に形成されるとともに多数の空隙を有し上記スキン層に比べて樹脂密度の低い膨張層が内部に形成された成形体本体の一部に、上記膨張層を有することなく樹脂密度の高いソリッド層のみからなるソリッド部が形成されたパネル状の樹脂成形体をキャビティ内に繊維入り熱可塑性樹脂を射出充填して成形する成形型について有用である。

（ａ）は図２のＡ部拡大図、（ｂ）は可動型をキャビティ容積が拡大する方向に僅かに後退させた状態を示す図１（ａ）相当図である。 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の成形型を概略的に示す断面図である。 キャリアプレートを車室外側から見た正面図である。 図３のIV−IV線における自動車のサイドドア断面図である。 図３のＶ−Ｖ線における断面図である。

符号の説明

９ キャリアプレート（樹脂成形体）
１５ プレート本体（成形体本体）
１９ 取付部（ソリッド部）
２７ スキン層
２９ 膨張層
３１ ソリッド層
３３ 成形型
３５ 固定型
３５ａ 成形面
３５ｂ スライド型収容部
３７ 可動型
３７ａ 成形面
３９ スライド型
３９ａ 成形面
３９ｃ 面取部
４３ キャビティ
Ｌ１ スライド型の軸心から面取部外周縁までの寸法
Ｌ２ スライド型の心から面取部内周縁までの寸法
Ｒ 繊維入り熱可塑性樹脂

Claims (2)

1. 樹脂密度の高いスキン層が表面に形成されるとともに多数の空隙を有し上記スキン層に比べて樹脂密度の低い膨張層が内部に形成された成形体本体の一部に、上記膨張層を有することなく樹脂密度の高いソリッド層のみからなるソリッド部が形成されたパネル状の樹脂成形体をキャビティ内に繊維入り熱可塑性樹脂を射出充填して成形する成形型であって、
   上記樹脂成形体のソリッド部に対応するように成形面に開口するスライド型収容部を有する固定型と、
   該固定型に対して進退可能に対向配置された可動型と、
   上記固定型のスライド型収容部に進退可能に配置され先端に成形面が形成されるとともに先端外周縁部に面取部が形成されたスライド型とを備え、
   上記繊維入り熱可塑性樹脂をキャビティ内に射出充填する際には、上記スライド型を該スライド型の面取部が上記キャビティ内に突出するように位置付け、上記キャビティ内に射出充填した繊維入り熱可塑性樹脂の成形型の成形面近傍にスキン層が生成された時点で、上記可動型をキャビティ容積拡大方向に後退させて繊維入り熱可塑性樹脂を膨張させるとともに、スライド型対応箇所のキャビティ容積が拡大しないように上記スライド型を上記可動型のキャビティ容積拡大方向への後退動作に追従させてキャビティ内にさらに進出させるように構成されていることを特徴とする成形型。
2. 請求項１に記載の成形型において、
   面取部は、スライド型外周縁から略均等幅をもって形成されるとともに、スライド型の軸心から面取部外周縁までの寸法（Ｌ１）と、上記軸心から面取部内周縁までの寸法（Ｌ２）との比（Ｌ２／Ｌ１）が０．４以上０．９以下に設定されていることを特徴とする成形型。

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