JP4790328B2 - 樹脂成形体 - Google Patents

Description

この発明は、成形体本体に取付座が一体に突設され、成形体本体の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成形体の改良に関するものである。

特許文献１では、成形面に凹部が形成された固定型と、スライド型を内蔵した可動型と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、上記可動型内でスライド型をキャビティ容積が拡大する方向に後退移動させて繊維入り熱可塑性樹脂を樹脂圧で圧縮されている繊維の弾性復元力（スプリングバック現象）で膨張させることにより、空隙がなく堅いスキン層が表面全体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得るようにしている。そして、この樹脂成形体では上記膨張層により軽量化を図ることができる。
特開平１１−１７９７５１号公報（第３，７頁、図１）

しかし、膨張層は軽量化を図るメリットがある反面、剛性の低下を招くことも事実である。したがって、成形体本体に取付座が一体に突設された樹脂成形体を上記の特許文献１のようにして成形すると、取付座の剛性が低下することになる。

そこで、取付座を空隙がなく堅いソリッド層に形成して剛性を高めることが考えられるが、この場合には、取付座が衝撃荷重を受けた際に該衝撃荷重を効果的に吸収し辛く、取付座が破損するおそれがある。

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、軽量でありながら高剛性の取付座を備え、しかも取付座に掛かる衝撃荷重を効果的に吸収し得る樹脂成形体を提供することである。

上記の目的を達成するため、この発明は、取付座外周りの所定領域を除く成形体本体の板厚と成形体本体の取付座外周りの所定領域の板厚との関係、及び取付座の開口部中心からその開口部内周縁までの寸法と取付座の開口部中心から成形体本体の取付座外周りの所定領域外縁までの寸法との関係を適正に設定したことを特徴とする。

具体的には、この発明は、成形体本体と、該成形体本体の一側面側に一体に突設され成形体本体側基端が全体に亘って開放するように該成形体本体側基端に開口部が形成された部品取付用の筒状取付座とを備えたパネル状の樹脂成形体を対象とし、次のような解決手段を講じた。

すなわち、この発明は、上記取付座、及び上記開口部から連続する取付座外周りの所定領域を除く成形体本体は、成形型のキャビティ内に射出充填した繊維入り熱可塑性樹脂が固化する過程で、上記取付座、及び上記取付座外周りの所定領域を除く成形体本体に対応するキャビティ容積を拡大させて上記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、上記取付座と上記成形体本体の取付座外周りの所定領域とは、成形時に上記取付座と上記成形体本体の取付座外周りの所定領域とに対応するキャビティ容積を拡大せず、膨張層を有しないソリッド層に形成され、上記取付座外周りの所定領域を除く成形体本体の板厚Ｔ１と上記成形体本体の取付座外周りの所定領域の板厚Ｔ２との関係が、Ｔ１＝（１．７以上３．３以下）×Ｔ２に設定され、かつ上記取付座の開口部中心から上記開口部内周縁までの寸法Ｌ１と上記取付座の開口部中心から上記成形体本体の取付座外周りの所定領域外縁までの寸法Ｌ２との関係が、Ｌ２＝（１．４以上１．７以下）×Ｌ１に設定されていることを特徴とする。

この発明によれば、成形体表面にスキン層が形成されるとともに、成形体本体内部に多数の空隙が形成され、成形体の軽量化を図ることができる。また、取付座及び取付座外周りの所定領域が膨張層を有しないソリッド層で形成されているため、取付座及び取付座外周りの所定領域の剛性を高めることができる。しかも、上記取付座外周りの所定領域を除く成形体本体の板厚Ｔ１と上記成形体本体の取付座外周りの所定領域の板厚Ｔ２との関係が、Ｔ１＝（１．７以上３．３以下）×Ｔ２に設定され、かつ上記取付座の開口部中心から上記開口部内周縁までの寸法Ｌ１と上記取付座の開口部中心から上記成形体本体の取付座外周りの所定領域外縁までの寸法Ｌ２との関係が、Ｌ２＝（１．４以上１．７以下）×Ｌ１に設定されているため、取付座が衝撃荷重を受けた際、上記取付座外周りの所定領域（ソリッド層）が適度に撓むことによって上記衝撃荷重を効果的に吸収し、取付座が破損するのを防止することができる。

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。

（実施の形態１）
図２はこの発明の実施の形態１に係る樹脂成形体としての自動車のサイドドアの一部を構成する樹脂製ドアインナパネル（ドアモジュール）１を車室内側から見た斜視図である。このドアインナパネル１は、成形体本体としてのドアインナパネル本体（以下、パネル本体という）３を備え、該パネル本体３の一側面側である車室内側の面には、部品としての金属製のウインドガラス昇降用レール５を取り付けるための真円筒形の取付座７が４箇所に一体に突設されている。図２で左下隅に対応するパネル本体３の車外側の面には、円形植木鉢状のスピーカ収容部９が一体に突設されている。上記パネル本体３の周縁部内寄りには、ドアインナパネル１をドアアウタパネル（図示せず）に取り付けるための複数個の真円筒形の取付座１１が所定間隔をあけて全周に亘って突設されている。図２中、１３はウインドガラス昇降用のモータ取付部である。

図１は上述したウインドガラス昇降用レール５をドアインナパネル１に取り付けた状態の取付座７部分における図２のＩ−Ｉ線に対応する断面図である。上記取付座７は筒体部１４を備え、該筒体部１４には、パネル本体３側基端が全体に亘って開放するように該パネル本体３側基端に開口部１５が形成され、該開口部１５と対向する先端には平坦面からなる取付面部１７が形成され、該取付面部１７にボルト挿通孔１７ａが形成されている。

上記取付座７及び上記開口部１５から連続する取付座７外周りの所定領域１９を除くパネル本体３は、後述する成形型３５のキャビティ３７内に射出充填した繊維入り熱可塑性樹脂Ｐが固化する過程で、取付座７及び取付座７外周りの所定領域１９を除くパネル本体３に対応するキャビティ容積を拡大させて上記繊維入り熱可塑性樹脂Ｐを繊維２１の弾性復元力で膨張させることにより、スキン層２３が表面に形成されるとともに、多数の空隙（図示せず）を有する膨張層２５がドアインナパネル１の車室外側に膨出するように内部に形成されている。これに対し、上記取付座７と上記パネル本体３の取付座７外周りの所定領域１９とは、成形時に上記取付座７と上記パネル本体３の取付座７外周りの所定領域１９とに対応するキャビティ容積を拡大せず、膨張層２５を有しない堅いソリッド層２７に形成されている。そして、この実施の形態１では、上記取付座７外周りの所定領域１９は真円のリング形状であり、上記取付座７と同心円上に形成されている。このように、パネル本体３表面全体にスキン層２３が形成されるとともに、パネル本体３内部に多数の空隙が形成されることで、ドアインナパネル１の軽量化を図ることができる。また、上記取付座７及び取付座７外周りの所定領域１９が膨張層２５を有しないソリッド層２７で形成されているので、取付座７及び取付座７外周りの所定領域１９の剛性を高めることができる。

この発明の最大の特徴として、上記取付座７外周りの所定領域１９を除くパネル本体３の板厚Ｔ１と上記パネル本体３の取付座７外周りの所定領域１９（ソリッド層２７）の板厚Ｔ２との関係が、Ｔ１＝（１．７以上３．３以下）×Ｔ２に設定され、かつ上記取付座７の開口部中心Ｏから上記開口部１５内周縁までの寸法Ｌ１と上記取付座７の開口部中心Ｏから上記パネル本体３の取付座７外周りの所定領域１９（ソリッド層２７）外縁までの寸法Ｌ２との関係が、Ｌ２＝（１．４以上１．７以下）×Ｌ１に設定されている。このようなＴ１とＴ２との関係及びＬ１とＬ２との関係にそれぞれ設定したのは、Ｌ２−Ｌ１の値を考慮してのことであり、この値が小さ過ぎると取付座７外周りの所定領域１９（ソリッド層２７）が撓み難くて衝撃荷重の吸収効果を期待できず当該箇所が破損するおそれがある一方、逆にＬ２−Ｌ１の値が大き過ぎると取付座７外周りの所定領域１９（ソリッド層２７）が撓み易くなるが、膨張層２５の領域が狭くなって軽量化に支障を来すからである。因みに、具体的な値を例示すると、Ｔ１＝３．０ｍｍ以上５．０ｍｍ以下、Ｔ２＝１．５ｍｍ以上１．８ｍｍ以下、Ｌ１＝１５ｍｍ以上１７ｍｍ以下、Ｌ２＝２５ｍｍである。したがって、上記両式の範囲を満足することで、取付座７に掛かった衝撃荷重で取付座７外周りの所定領域１９（ソリッド層２７）を適度に撓ませて上記衝撃荷重を効果的に吸収し、取付座７の破損を防止することができる。

このような取付座７を備えたドアインナパネル１は次のようにして成形される。

成形に際し、図３に示すように、可動型としての第１金型２９と、該第１金型２９に対向配置された固定型としての第２金型３１と、上記第１金型２９の挿入孔２９ａに移動可能に挿入され上記第２金型３１側に対して突出するようにスプリング等の付勢手段（図示せず）で付勢された押さえブロック３３とからなる成形型３５を用意する。図３は図２のＩ−Ｉ線断面対応箇所の成形型３５を示す。上記第２金型３１には、取付座７の外形に対応した円形凹部３１ａが形成され、該凹部３１ａ底面に取付座７のボルト挿通孔１７ａを形成する突起３１ｂが突設されている。一方、上記押さえブロック３３には、取付座７の内形に対応した円柱状凸部３３ａが形成されている。

そして、まず、図３に示すように、上記成形型３５を型閉じした状態でキャビティ３７内に射出機（図示せず）からガラス繊維等の繊維入り熱可塑性樹脂Ｐ（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３５のキャビティ３７内で繊維入り熱可塑性樹脂Ｐが固化する過程で、図４に示すように、第１金型２９をキャビティ容積が拡大する方向Ａに後退移動させる。つまり、第１金型２９を第２金型３１から僅かに離れさせ、押さえブロック３３（取付座７及び取付座７外周りの所定領域１９対応箇所）を除くパネル本体３に対応する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。繊維入り熱可塑性樹脂Ｐは、成形型３５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スキン層２３となって表面層を構成する。一方、繊維入り熱可塑性樹脂Ｐ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、それまで第１金型２９及び第２金型３１で圧縮されている繊維２１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）で上記繊維入り熱可塑性樹脂Ｐが膨張する。このことにより、空隙がなく堅いスキン層２３が表面に形成されるとともに、上記取付座７及び取付座７外周りの所定領域１９を除くパネル本体３の内部に多数の空隙を有する膨張層２５が形成されたドアインナパネル１となる。これにより、パネル本体３が膨張層２５を有しないソリッド層２７のみからなりかつ本実施形態のパネル本体３と同一肉厚である場合に比べて、ドアインナパネル１の軽量化を図ることができる。

これに対し、第１金型２９の上記後退移動時には上記押さえブロック３３は第２金型３１側に付勢されて後退しないので、成形時に上記取付座７と上記パネル本体３の取付座７外周りの所定領域１９とに対応するキャビティ容積が拡大せず、繊維入り熱可塑性樹脂Ｐ中の繊維２１は弾性復元が抑制されて、成形された取付座７及び取付座７外周りの所定領域１９は、膨張層２５のない堅いソリッド層２７になって成形され、取付座７及び取付座７外周りの所定領域１９の剛性を高めることができる。また、取付座７外周りの所定領域１９は適度の可撓性を有している。

このようにして成形されたドアインナパネル１では、パネル本体３の車室内側の面の４箇所に真円筒形の取付座７が一体に突設されている。そして、図２に仮想線で示すように、左右両側で上下に並ぶ２個の取付座７の取付面部１７にウインドガラス昇降用レール５をそれぞれ載せる。この際、ウインドガラス昇降用レール５に形成されたボルト挿通孔５ａを取付面部１７のボルト挿通孔１７ａに対応させる。さらに、図１に示すように、ウインドガラス昇降用ワイヤ（図示せず）を案内するローラ３９を上記ウインドガラス昇降用レール５上に載せてボルト４１をローラ３９の軸孔（図示せず）及び上記ボルト挿通孔５ａ，１７ａに挿通し、取付座７のパネル本体３側の開口部１５側からナット４３を上記ボルト４１に螺合締結し、ウインドガラス昇降用レール５を取付座７に取り付ける。

（実施の形態２）
図５は樹脂成形体としてのドアインナパネル１の実施の形態２を示す図１相当図である。この実施の形態２では、上記の実施の形態１とは逆に、膨張層２５がドアインナパネル１の車室内側に膨出するように内部に形成されているものである。したがって、図示しないが、成形型３５の型構造も上記実施形態とは逆に、第１金型２９を固定型にするとともに、第２金型３１を可動型にし、かつ該第２金型３１側に押さえブロック３３を設けることになる。そのほかは上記の実施の形態１と同様に構成すればよい。

したがって、この実施の形態２では、上記の実施の形態１と同様の作用効果を奏することができるものである。

（実施の形態３）
図６は樹脂成形体としてのドアインナパネル１の実施の形態３を示す図１（ｂ）相当図である。この実施の形態３では、取付座７外周りの所定領域１９は上記の実施の形態１と同様に真円のリング形状であるが、取付座７は上記の実施の形態１の真円筒形とは異なり、楕円筒形をしている。因みに、図６中、長径側ではＬ１＝１７ｍｍ、Ｌ２＝２５ｍｍに設定され、短径側ではＬ１＝１５ｍｍ、Ｌ２＝２５ｍｍに設定されている。また、上記の実施の形態１と同様に、膨張層２５がドアインナパネル１の車室外側に膨出するように内部に形成されているものである。したがって、図示しないが、成形型３５の型構造は上記実施の形態１と同様に、第１金型２９を可動型にするとともに、第２金型３１を固定型にし、かつ該第１金型２９側に押さえブロック３３を設けることになる。そのほかは上記の実施の形態１と同様に構成すればよい。

したがって、この実施の形態３においても、上記の実施の形態１と同様の作用効果を奏することができるものである。

なお、上記の実施の形態１，２では、真円筒形の取付座７を例示し、実施の形態３では、楕円筒形の取付座７を例示したが、これに限らず、矩形筒形の取付座７であってもよい。また、取付座７外周りの所定領域１９は、上記各実施の形態のように円形状に限定することなく、上記Ｔ１＝（１．７以上３．３以下）×Ｔ２及びＬ２＝（１．４以上１．７以下）×Ｌ１の関係を満たしている限り楕円状その他の形状であってもよい。

さらに、上記の各実施の形態では、繊維２１のスプリングバック現象を利用してパネル本体３の内部に空隙を形成したが、繊維入り熱可塑性樹脂Ｐに発泡材を含有させれば、可動型（実施の形態１，３では第１金型２９、実施の形態２では第２金型３１）の後退移動を大きくしてパネル本体３の可動型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２１の復元力が不足しても、発泡材の発泡力が繊維２１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。この場合、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。

また、上記の各実施の形態では、樹脂成形体が自動車のサイドドアのドアインナパネル１である場合を示したが、取付座を有する成形体であれば、他の自動車用パネルや自動車以外のパネルにも適用することができるものである。

この発明は、成形体本体に取付座が一体に突設され、成形体本体の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成形体について有用である。

実施の形態１においてウインドガラス昇降用レールをドアインナパネルに取り付けた状態の取付座部分における図２のＩ−Ｉ線に対応する断面図である。 実施の形態１に係るドアインナパネルを車室内側から見た斜視図である。 実施の形態１において成形型の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を示す図２のＩ−Ｉ線断面対応箇所の成形工程図である。 図３における第１金型をキャビティ容積が拡大する方向に僅かに後退移動させてドアインナパネルが成形された状態を示す図２のＩ−Ｉ線断面対応箇所の成形工程図である。 実施の形態２の図１相当図である。 実施の形態３の図１（ｂ）相当図である。

１ ドアインナパネル（樹脂成形体）
３ パネル本体（成形体本体）
７ 取付座
１５ 開口部
１９ 取付座外周りの所定領域
２１ 繊維
２３ スキン層
２５ 膨張層
２７ ソリッド層
Ｏ 取付座の開口部中心
Ｐ 繊維入り熱可塑性樹脂
Ｌ１ 取付座の開口部中心からパネル本体側基端の開口部内周縁までの寸法
Ｌ２ 取付座の開口部中心からパネル本体の取付座外周りの所定領域外縁までの寸法
Ｔ１ 取付座外周りの所定領域を除くパネル本体の板厚
Ｔ２ パネル本体の取付座外周りの所定領域の板厚

Claims (1)

1. 成形体本体(3)と、該成形体本体(3)の一側面側に一体に突設され成形体本体(3)側基端が全体に亘って開放するように該成形体本体(3)側基端に開口部(15)が形成された部品(5)取付用の筒状取付座(7)とを備えたパネル状の樹脂成形体であって、
   上記取付座(7)、及び上記開口部(15)から連続する取付座(7)外周りの所定領域(19)を除く成形体本体(3)は、成形型(35)のキャビティ(37)内に射出充填した繊維入り熱可塑性樹脂(P)が固化する過程で、上記取付座(7)、及び上記取付座(7)外周りの所定領域(19)を除く成形体本体(3)に対応するキャビティ容積を拡大させて上記繊維入り熱可塑性樹脂(P)を膨張させることにより、スキン層(23)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(25)が内部に形成され、
   上記取付座(7)と上記成形体本体(3)の取付座(7)外周りの所定領域(19)とは、成形時に上記取付座(7)と上記成形体本体(3)の取付座(7)外周りの所定領域(19)とに対応するキャビティ容積を拡大せず、膨張層(25)を有しないソリッド層(27)に形成され、
   上記取付座(7)外周りの所定領域(19)を除く成形体本体(3)の板厚Ｔ１と上記成形体本体(3)の取付座(7)外周りの所定領域(19)の板厚Ｔ２との関係が、Ｔ１＝（１．７以上３．３以下）×Ｔ２に設定され、
   かつ上記取付座(7)の開口部中心(O)から上記開口部(15)内周縁までの寸法Ｌ１と上記取付座(7)の開口部中心(O)から上記成形体本体(3)の取付座(7)外周りの所定領域(19)外縁までの寸法Ｌ２との関係が、Ｌ２＝（１．４以上１．７以下）×Ｌ１に設定されていることを特徴とする樹脂成形体。

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