JP4705829B2 - 樹脂パネル及びその製造方法 - Google Patents

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Description

この発明は、表面にスキン層が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パネル及びその製造方法の改良に関するものである。
特許文献１には、内部に中空部を有する樹脂パネルをブロー成形することで軽量化を図る技術が開示されている。また、この樹脂パネルでは、ブロー成形時にパリソンを合わせ型で両側から押さえることでパネル対向面を互いに変形させて筒状の支持部を形成し、脱型後、該支持部に金属パイプを圧入して剛性を確保している。
実登第２５３８５１３号公報（第２頁、図１，３）
しかし、上記の特許文献１の樹脂パネルでは、金属パイプを圧入支持する支持部の外形が凹みとして外部に露出しているため、外観見栄えを損なう。また、内部が多数の空隙を有する膨張層のない空洞になっているため、表面に「そり」等の変形があり外観見栄えが悪化するという問題がある。さらに、ブロー成形後に金属パイプを圧入するようにしているため、圧入が弱いと金属パイプが抜けたり、筒状支持部との間でガタつき、これを自動車に適用した場合、振動音が発生する。これを防止するために高精度の成形が必要となる。また、製造工数も増える。
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、樹脂パネルの軽量化及び剛性の確保を図りつつ、外観見栄えを良くするとともに製造工数を低減することである。
上記の目的を達成するため、この発明は、ブロー成形に代えて膨張成形を採用したことを特徴とする。
具体的には、この発明は、パネル厚み方向に沿う側面部及び該側面部と略直交する平面部にソリッド層からなるスキン層が形成されているとともに、成形時に成形型のキャビティ容積の拡大により熱可塑性樹脂を膨張させることで上記スキン層で囲まれる内部に多数の空隙を有する膨張層が形成されてなる樹脂パネル及びその製造方法を対象とし、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、前者の樹脂パネルに関するものであり、上記膨張層内には、上記平面部に沿って延びかつパネル厚み方向に沿うソリッド層からなる長尺状の内リブが少なくとも長手方向一端を上記側面部のスキン層に連続させるように形成され、上記内リブ内には、長手方向一端面の少なくとも一部を上記側面部に露出する長尺状の補強部材がパネルの成形過程でインサートされ、該補強部材の長手方向一端面の上記露出部には、成形時に補強部材を成形型のキャビティ内に支持する支持部材が当該長手方向に係脱可能に係合される係合部が形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、後者の樹脂パネルの製造方法に関するものであり、成形型を型閉じするとともに補強部材の係合部を該補強部材の長手方向から支持部材に係脱可能に係合させて該補強部材を支持部材によりキャビティ内に支持し、次いで、上記キャビティ内に熱可塑性樹脂を射出充填してキャビティ内で熱可塑性樹脂が固化する過程でキャビティ容積を拡大させて熱可塑性樹脂を膨張させて、その後、上記支持部材を補強部材の係合部から上記長手方向に離脱させることを特徴とする。
請求項１に係る発明によれば、スキン層で囲まれる内部に多数の空隙を有する膨張層が形成され、樹脂パネルの軽量化を図ることができる。また、上記膨張層内に少なくとも一端が側面部のスキン層に連続するように補強部材がインサートされた内リブがあることにより、内部が空洞である特許文献１に比べて樹脂パネルの剛性を確保することができる。さらに、上記内リブは膨張層内にあって樹脂パネルの外表面に影響を及ぼさず、また、膨張層が多数の空隙を有するものであることから、樹脂パネルの平面部の外観見栄えを向上させることができる。しかも、上記補強部材を樹脂パネルの成形過程で内リブにインサートするので、成形後に金属パイプを圧入する特許文献１に比べて製造工数を低減することができる。
請求項２に係る発明によれば、補強部材を成形型のキャビティ内に支持部材により支持し、熱可塑性樹脂をキャビティ内に射出充填した後、キャビティ容積を拡大させ、その後、支持部材を後退させるだけで、軽量でありながら剛性を確保でき、しかも外観見栄えの良い樹脂パネルを少ない製造工数で簡単に製造することができる。
以下、この発明の実施形態について図面に基づいて説明する。
（実施形態１）
図８はハッチバック車１のバックドア３を上方に開けて車体５後部の荷室７を開放した状態を示す。この荷室７の車幅方向両側にはトランクサイドトリム９がそれぞれ配置され、該トランクサイドトリム９にそれぞれ形成された受け部１１にこの発明の対象である樹脂パネルとしての略矩形のパッケージトレイ１３が着脱自在に載置されて上記荷室７を上下に区分するようになっている。
この発明の実施形態１に係るパッケージトレイ１３は、図１及び図２に示すように、パッケージトレイ１３厚み方向に沿う側面部１５及び該側面部１５と略直交する平面部１７にソリッド層からなるスキン層１９が形成されているとともに、成形時に成形型のキャビティ容積の拡大により熱可塑性樹脂Ｒ（図４参照）を膨張させることで上記スキン層１９で囲まれる内部に多数の空隙（図示せず）を有する膨張層２１が形成されている。この熱可塑性樹脂Ｒにはガラス繊維等の繊維が混入されているが、図面には示していない。
上記膨張層２１内には、対向する上記平面部１７のスキン層１９に一体に連続し、該平面部１７に沿って延びかつパッケージトレイ１３の厚み方向に沿うソリッド層からなる３本の長尺状の内リブ２３が長手方向両端を互いに対向する側面部１５のスキン層１９に一体に連続させるように形成されている。また、上記各内リブ２３内には、長手方向両端面を対向する上記側面部１５に露出する長尺状の金属、高剛性樹脂等からなる長尺状で矩形板状の補強部材２４がパッケージトレイ１３の成形過程でインサートされている。さらに、該補強部材２４の長手方向両端面２４ｂには、成形時に補強部材２４を成形型２９のキャビティ３５内に支持する支持部材３１が当該長手方向に係脱可能に係合される係合部としての係合孔部２４ａが形成されている。また、対向する平面部１７には、パッケージトレイ１３の成形時に補強部材２４を支持する後述の型保持部２７ｂによって形成された穴部１７ａ，１７ｂが補強部材２４に達するようにスポット的に形成されている。上記穴部１７ａ，１７ｂのうち熱可塑性樹脂Ｒの反膨張方向側（図１下側）の穴部１７ａは上記型保持部２７ｂの形状に対応した矩形に形成されているが、上記熱可塑性樹脂Ｒの膨張方向側（図１上側）の穴部１７ｂは側面がテーパ形状に形成されている。これは、前者は膨張成形されたパッケージトレイ１３を脱型するまで型保持部２７ｂが嵌合しているからであり、これに対し、後者はスキン層１９が完全に固化する前の膨張成形時に型保持部２７ｂが外れて若干型崩れするからである。
このように、スキン層１９で囲まれる内部に多数の空隙を有する膨張層２１を形成することで、パッケージトレイ１３の軽量化を図ることができる。また、上記膨張層２１内に両端が側面部１５のスキン層１９に連続するように補強部材２４がインサートされた内リブ２３があることにより、内部が空洞である特許文献１に比べてパッケージトレイ１３の剛性を確保することができる。さらに、上記内リブ２３は膨張層２１内にあってパッケージトレイ１３の外表面に影響を及ぼさず、また、膨張層２１が多数の空隙を有するものであることから、パッケージトレイ１３の外観見栄えを向上させることができる。加えて、上記補強部材２４を成形過程で内リブ２３にインサートするので、成形後に金属パイプを圧入する特許文献１に比べて成形精度の緩和が可能となるとともに、製造工数を低減することができる。
次に、上述の如きパッケージトレイ１３の製造方法について説明する。
製造に際し、図３乃至図６に示すように、凹部２５ａを有する固定型２５と、該固定型２５の凹部２５ａに対して進退可能に収容配置された可動型２７とを備えた成形型２９を用意する。上記固定型２５の凹部２５ａを構成し相対向する側壁２５ｂの凹部２５ａ底面寄りには、３個（図では１個のみ現れる）の貫通孔２５ｃがパッケージトレイ１３の車体前後方向（図１の左右方向）かつ平面部１７に沿って間隔をあけてそれぞれ貫通形成され、これら貫通孔２５ｃには２個の係合ピン３１ａを先端に有する矩形板状の支持部材３１がそれぞれ進退可能に挿入されている（図７参照）。これら支持部材３１は、図示しない流体圧シリンダに連結部材３３を介して連結され、該流体圧シリンダの伸縮作動により固定型２５の側壁２５ｂに対して進退するようになっている。そして、成形型２９を型閉じするとともに補強部材２４の係合孔部２４ａを支持部材３１の係合ピン３１ａに係脱可能に係合させて該補強部材２４を支持部材３１によりキャビティ３５内に支持するようになっている。また、上記固定型２５にはキャビティ３５内に図示しない射出機から熱可塑性樹脂Ｒを射出するための樹脂通路２５ｄが形成されている。さらに、上記可動型２７の成形面には３個（図３（ａ）では１個のみ現れる）の矩形凹条部２７ａが形成され、該矩形凹条部２７ａ及び固定型２５にはボス状の型保持部２７ｂがキャビティ３５内に突出するように補強部材２４の長手方向（図３（ａ）の左右方向）に離間して２個づつ対向突設されているとともに、該各型保持部２７ｂ先端にガイド溝２７ｃが形成され、上下の型保持部２７ｂのガイド溝２７ｃに補強部材２４を嵌合させて保持しながら進退させるようになっている。なお、上記型保持部２７ｂは、固定型２５及び可動型２７に対向させて形成したが、対向させることなく補強部材２４の長手方向に位置をずらしてもよい。また、固定型２５及び可動型２７のいずれか一方に形成するようにしてもよく、さらに、その個数も補強部材２４の長さに応じて任意に設定してもよい。また、図３乃至図６では、便宜上、固定型２５の対向する側壁２５ｂ間の寸法を図２のパッケージトレイ１３の長手方向の寸法に対して短く設定している。以下に説明する実施形態３においても同様である。
＜製造方法＞
まず、図３に示すように、可動型２７を進出させて成形型２９を型閉じする。この型閉じの前又は後において、予め支持部材３１の係合ピン３１ａと補強部材２４の係合孔部２４ａとが係合して支持部材３１に支持された３本の補強部材２４を固定型２５の一方の側壁２５ｂ側から流体圧シリンダ（図示せず）の伸長作動により貫通孔２５ｃを経てキャビティ３５内に進出させる。固定型２５の一方の側壁２５ｂ側では別の支持部材３１が貫通孔２５ｃに挿入されて待機している。
次いで、３本の補強部材２４先端の係合孔部２４ａを、該補強部材２４の長手方向から対向する別の支持部材３１の係合ピン３１ａに係脱可能に係合させて、補強部材２４が支持部材３１によりキャビティ３５内に支持されると、図４に示すように、射出機（図示せず）から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）を樹脂通路２５ｄを経てキャビティ３５内に射出充填する。
その後、成形型２９のキャビティ３５内で熱可塑性樹脂Ｒが固化する過程で、すなわち、キャビティ３５における成形型２９の成形面近傍の上記熱可塑性樹脂Ｒにスキン層１９が生成するとともに、熱可塑性樹脂Ｒの内部がゲル状態にある時点で、可動型２７を型開き方向Ａに、可動型２７の成形面が平面部１７のスキン層１９の厚み分だけ補強部材２４から離れる位置まで後退させ、図５に示すように、キャビティ容積を拡大させて熱可塑性樹脂Ｒを膨張させる。この際、固定型２５側の型保持部２７ｂは補強部材２４を保持した状態を維持しているが、可動型２７側の型保持部２７ｂは補強部材２４から外れ、これを保持していない。
これにより、熱可塑性樹脂Ｒは、成形型２９の成形面と接触する部分が型温の影響により早期に冷却されて樹脂密度の高いソリッド層からなるスキン層１９が側面部１５及び平面部１７に形成される。また、補強部材２４外表面と接触する部分にも同様に樹脂密度の高いソリッド層からなる内リブ２３が形成される。一方、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、それまで成形型２９で圧縮されている繊維（図示せず）が該圧縮から解放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）、すなわち膨張圧で上記熱可塑性樹脂Ｒが膨張して上記スキン層１９で囲まれる内側に多数の空隙を有し上記スキン層１９に比べて樹脂密度の低い膨張層２１が形成されたパッケージトレイ１３が得られる。このようにして成形されたパッケージトレイ１３の膨張層２１内には、平面部１７に沿って延びるソリッド層からなる３本の内リブ２３が長手方向両端を側面部１５のスキン層１９に、また、パッケージトレイ１３の厚み方向の両端が平面部１７にそれぞれ一体に連続するように形成され、上記各内リブ２３内には補強部材２４がその長手方向両端面２４ｂの係合孔部２４ａを側面部１５に露出させてインサートされている。
そして、成形型２９のキャビティ３５内でパッケージトレイ１３が十分に固化した段階で、図６（ａ）に示すように、上記各支持部材３１を流体圧シリンダの収縮作動により後退させて、係合ピン３１ａを各補強部材２４の係合孔部２４ａから補強部材２４の長手方向に離脱させ、その後、可動型２７をさらに後退させてパッケージトレイ１３を脱型する。
このように、補強部材２４を成形型２９のキャビティ３５内に支持部材３１により支持し、熱可塑性樹脂Ｒをキャビティ３５内に射出充填した後、キャビティ容積を拡大させ、その後、支持部材３１を後退させるだけで、軽量でありながら剛性を確保でき、しかも外観見栄えが良いパッケージトレイ１３を少ない製造工数で簡単に製造することができる。
また、補強部材２４は、パッケージトレイ１３の成形時に内リブ２３内にインサートされるため、補強部材２４をパッケージトレイ１３に設けるに際しての成形精度の緩和を図ることができる。
さらに、補強部材２４を型保持部２７ｂで保持しながら進出させるので、補強部材２４が進出時にぶれず、また、型閉じ後の熱可塑性樹脂Ｒのキャビティ３５内への射出充填時に、補強部材２４が射出圧により位置ずれすることがなく、補強部材２４をインサートした内リブ２３を位置ずれすることなく正規の状態に簡単に形成することができる。
（実施形態２）
図９は実施形態２に係るパッケージトレイ１３の短辺側の側面図を、図１０はパッケージトレイ１３の製造方法において可動型２７を後退させてパッケージトレイ１３が成形された状態の製造工程の成形型断面図（図５（ａ）相当図）である。この実施形態２では、３本の補強部材２４の長手方向端面２４ｂは係合孔部２４ａを除いてスキン層１９で覆われているので、つまり、補強部材２４の端面２４ｂの一部（係合孔部２４ａが形成されている部分）のみが側面部１５に露出しているのみであるので、側面部１５の外観見栄えが高まる。このようなパッケージトレイ１３は、補強部材２４を固定型２５の側壁２５ｂ（凹部２５ａ）内面との間に隙間Ｓができように僅かに短く設定し、これに対応して支持部材３１の係合ピン３１ａを長くすることで成形される。上記隙間Ｓを形成するには、上記係合ピン３１ａを先端小径部３１ｂと基端大径部３１ｃとからなる段付き形状とし、係合ピン３１ａの先端小径部３１ｂを補強部材２４の係合孔部２４ａに係合させた状態で、補強部材２４の端面２４ｂを上記基端大径部３１ｃ先端面に当接させるようにする。そのほかは実施形態１と同じであるので、パッケージトレイ１３の構造及び製造方法については説明を省略する。
（実施形態３）
図１１及び図１２は実施形態３に係るパッケージトレイ１３を、図１３及び図１４はその製造工程の成形型断面図をそれぞれ示す。この実施形態３では、３本の内リブ２３がパネル厚み方向略中央に位置している点と、対向する平面部１７に穴部１７ａ，１７ｂがない点で実施形態１と異なるが、他の基本構成は同じであるので、同じ構成箇所には同じ符号を付して説明を省略する。
また、成形型２９としては、実施形態１で用いた固定型２５を上側部分と下側部分とに上下に分割して下側部分を固定型３７とするとともに、上側部分を第１可動型３９とし、実施形態１で用いた可動型２７を第２可動型４１としている。上記固定型３７上端には凸部３７ａが形成され、一方、上記第１可動型３９には上記第２可動型４１が進退可能に挿入された挿入孔３９ａが形成され、上記固定型３７の凸部３７ａを上記第１可動型３９の挿入孔３９ａ下端に移動可能に挿入させている。なお、３７ｂは樹脂通路、３９ｂは支持部材３１が挿入される貫通孔である。
この実施形態３では、膨張成形に際しては、第１可動型３９及び第２可動型４１を共に型開き方向Ａ１，Ａ２に後退させ（図１４参照）、キャビティ容積を拡大させて熱可塑性樹脂Ｒを膨張させる。この際、補強部材２４がキャビティ容積拡大方向の略中央に位置するように第２可動型４１を第１可動型３９よりも大きく後退させる。第１可動型３９及び第２可動型４１の作動タイミングは、同時でもよく、いずれか一方を他方に優先して作動させてもよい。その他の製造工程は実施形態１と同様であるので説明を省略する。
製造されたパッケージトレイ１３は、３本の内リブ２３（補強部材２４）が対向する平面部１７と僅かに隙間をあけて膨張層２１内に位置している。これによっても、実施形態１と同様の作用効果を奏することができる。
なお、この実施形態３において、実施形態１及び２と同様に型閉じ状態で補強部材２４をキャビティ３５内に支持する型保持部２７ｂを設けてもよい。この場合、膨張成形時に第１可動型３９及び第２可動型４１が後退した際、型保持部２７ｂは補強部材２４から外れる。
また、実施形態１及び２において、固定型２５及び可動型２７の型保持部２７ｂの突出長さを、型閉じ状態で補強部材２４のパッケージトレイ１３の厚み方向両端面と固定型２５及び可動型２７の成形面との隙間が、平面部１７のスキン層１９の肉厚と内リブ２３の上記厚み方向端面の肉厚との和より大きくなるように設定することにより、実施形態３のように内リブ２３を平面部１７に連続させることなく上記厚み方向中間部に形成することができる。
さらに、上記の各実施形態において、内リブ２３の長手方向一端を一方の側面部１５のスキン層１９にのみに連続させるようにしてもよい。この場合には、少なくとも内リブ２３を対向する平面部１７の一方のスキン層１９に連続させて剛性を確保する。
さらに、上記の各実施形態では、樹脂パネルがハッチバック車のパッケージトレイ１３である場合を示したが、トランクボード、フロワ、インナサイドパネル等の自動車用パネルや、あるいは自動車以外の例えば電気製品等のパネルにも適用することができるものである。
また、上記の各実施形態では、繊維のスプリングバック現象を利用して膨張層２１を形成したが、繊維入り熱可塑性樹脂に発泡材を含有させれば、可動型２７，３９，４１の後退移動を大きくして可動型の後退方向の肉厚を厚くした場合、スプリングバック現象における繊維の復元力（膨張圧）が不足しても、発泡材の発泡力（膨張圧）が繊維の復元力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。また、繊維を混入せずに発泡材だけを混入した熱可塑性樹脂を用いて膨張層を形成することも用途目的によっては可能である。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。
この発明は、表面にスキン層が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パネル及びその製造方法として有用である。
図２のＩ−Ｉ線における断面図である。 実施形態１に係るパッケージトレイの斜視図である。 （ａ）は実施形態１に係るパッケージトレイの製造方法において成形型のキャビティ内に補強部材を支持部材により支持して挿入している状態の製造工程の成形型断面図、（ｂ）は図３（ａ）のIII −III 線における断面図である。 （ａ）は図３の成形型のキャビティ内に熱可塑性樹脂を射出充填した状態の製造工程の成形型断面図、（ｂ）は図４（ａ）のIV−IV線における断面図である。 （ａ）は図４の成形型の可動型を後退させてパッケージトレイが成形された状態の製造工程の成形型断面図、（ｂ）は図５（ａ）のＶ−Ｖ線における断面図である。 （ａ）は図５の成形型においてパッケージトレイを成形した後に支持部材を後退させた状態の製造工程の成形型断面図、（ｂ）は図６（ａ）のVI−VI線における断面図である。 補強部材と支持部材とを分離した状態の正面図である。 この発明をハッチバック車のパッケージトレイに適用した車体後部の荷室の斜視図である。 実施形態２に係るパッケージトレイの短辺側の側面図である。 実施形態２に係る成形型の図５（ａ）相当図である。 図１２のXI−XI線における断面図である。 実施形態３に係るパッケージトレイの斜視図である。 （ａ）は実施形態３に係る成形型の図４（ａ）相当図、（ｂ）は図１３（ａ）のXIII−XIII線における断面図である。 （ａ）は実施形態３に係るパッケージトレイの製造方法において可動型及びスライド型を後退させてパッケージトレイが成形された状態の製造工程の成形型断面図、（ｂ）は図１４（ａ）のXIV −XIV 線における断面図である。
１３ パッケージトレイ（樹脂パネル）
１５ 側面部
１７ 平面部
１９ スキン層
２１ 膨張層
２３ 内リブ
２４ａ 係合孔部（係合部）
２４ 補強部材
２９ 成形型
３１ 支持部材
３５ キャビティ
Ｒ 熱可塑性樹脂

Claims (2)

  1. パネル厚み方向に沿う側面部(15)及び該側面部(15)と略直交する平面部(17)にソリッド層からなるスキン層(19)が形成されているとともに、成形時に成形型(29)のキャビティ容積の拡大により熱可塑性樹脂(R)を膨張させることで上記スキン層(19)で囲まれる内部に多数の空隙を有する膨張層(21)が形成されてなる樹脂パネルであって、
    上記膨張層(21)内には、上記平面部(17)に沿って延びかつパネル厚み方向に沿うソリッド層からなる長尺状の内リブ(23)が少なくとも長手方向一端を上記側面部(15)のスキン層(19)に連続させるように形成され、
    上記内リブ(23)内には、長手方向一端面の少なくとも一部を上記側面部(15)に露出する長尺状の補強部材(24)がパネルの成形過程でインサートされ、
    該補強部材(24)の長手方向一端面の上記露出部には、成形時に補強部材(24)を成形型(29)のキャビティ(35)内に支持する支持部材(31)が当該長手方向に係脱可能に係合される係合部(24a)が形成されていることを特徴とする樹脂パネル。
  2. 請求項１に記載の樹脂パネルの製造方法であって、
    成形型(29)を型閉じするとともに補強部材(24)の係合部(24a)を該補強部材(24)の長手方向から支持部材(31)に係脱可能に係合させて該補強部材(24)を支持部材(31)によりキャビティ(35)内に支持し、
    次いで、上記キャビティ(35)内に熱可塑性樹脂(R)を射出充填してキャビティ(35)内で熱可塑性樹脂(R)が固化する過程でキャビティ容積を拡大させて熱可塑性樹脂(R)を膨張させ、
    その後、上記支持部材(31)を補強部材(24)の係合部(24a)から上記長手方向に離脱させることを特徴とする樹脂パネルの製造方法。
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