JP4900595B2

JP4900595B2 - 発泡樹脂製品の製造方法

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Publication number: JP4900595B2
Application number: JP2007147128A
Authority: JP
Inventors: 好幸中嶋
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2007-06-01
Filing date: 2007-06-01
Publication date: 2012-03-21
Anticipated expiration: 2027-06-01
Also published as: JP2008296513A

Description

本発明は、発泡樹脂製品の製造方法に係り、特に射出発泡成形時にアンダーカットとなる段差部を有する発泡樹脂製品を製造する方法に関する。

射出発泡成形時にアンダーカットとなる段差部を有する発泡樹脂製品としては、たとえば、自動車用のインストルメントパネル（インパネ）がある。図４、５は、インパネ１の一つの例を示したもので、Ｌ字形をなす樹脂製基材（芯材）２とこの基材２の、主に上面側に一体発泡成形された樹脂発泡体３とからなっている。このインパネ１の上面には、デフロスタ用取付部４、サイドデフロスタ用取付部５、スピーカー用取付部６、サイドスピーカー用取付部７等が設けられており、これら取付部４〜７には、デフロスタやスピーカーに付属する合せ部品８を取付けるための段差部９（図５）が形成されている。なお、樹脂発泡体３は、ここでは表面側のスキン層３ａと内部側の発泡層３ｂとの２層構造となっているが、このような２層構造の樹脂発泡体３は、キャビティに発泡樹脂材を射出、充填した後、表面に所定厚さのスキン層３ａが形成されるのを待って、一方の金型をコアバックさせて発泡させる、所謂コアバック方式を採用することで成形可能である。

ところで、上記したインパネ１において、各取付部４〜７のうちのいくつかは、その段差部９が射出発泡成形時にアンダーカット部となる。このため、従来一般には、図６に示すように金型を構成する固定型１０と可動型１１との何れか一方、ここでは固定型１０に段差部９の成形部を有するスライドコア（入子）１２を組込み、射出発泡成形完了後、まずスライドコア１２を矢印Ｆ´方向へ引抜いて脱型させ、その後に固定型１０に対して可動型１１を矢印Ｆ方向へ後退（型開き）させるようにしていた。なお、同図中、Ｌは、固定型１０に対する可動型１１の、発泡前の型合せ位置を示しており、この型合せ位置から可動型１１が実線位置までコアバックされる。

しかしながら、上記スライドコア１２によるアンダーカット処理によれば、固定型１０とスライドコア１２との合せ面がインパネ１の意匠面に設定されるため、得られたインパネ１の意匠面（製品面）に入子分割線が転写され、外観品質の悪化が避けられない、という問題があった。

なお、たとえば、特許文献１には、端部に折り返し部を有する自動車用バンパーの射出成形において、スライドコアを複数分割して、製品面に影響を与えない箇所に移すことを行っているが、このような対策では、型構造が複雑になることに加え、スライドコアの分割要素を各独立に駆動する駆動手段が必要になり、設備コストの大幅な上昇が避けられない。また、スライドコアにより製品の端部を弾性変形させながら強制的に脱型する方式であるため、上記したインパネ１のように端部から離れた位置に段差部９が存在する場合や背面側に基材２が存在する場合には、その適用は不可能である。

実公平７−１９７７２号公報

本発明は、上述した従来の問題点に鑑みてなされたもので、その課題とするところは、スライドコアに頼ることなく段差部のアンダーカット処理を可能にし、もって外観品質に優れた発泡樹脂製品を安定してかつコスト安に得ることができる発泡樹脂製品の製造方法を提供することにある。

上記課題を解決するため、本発明に係る発泡樹脂製品の製造方法は、射出発泡成形時にアンダーカット部となる段差部を有する発泡樹脂製品を製造する方法であって、射出発泡成形後、超音波溶着の要領で所定の段差部形状に仕上げることを特徴とする。このように射出発泡成形後に段差部を仕上げるので、射出発泡成形に際しスライドコアによるアンダーカット処理が不要になり、結果として意匠面に入子分割線が残ることはなくなる。また、超音波溶着の要領で所定の段差部形状に仕上げるので、製造コストが特別上昇することはない。
以下、本発明の態様をいくつか例示し、それらについて項分けして説明する。

（１）射出発泡成形時にアンダーカット部となる段差部を有する発泡樹脂製品を製造する方法であって、はじめに、前記段差部の段差面を強制的に脱型可能な高さに設定して射出発泡成形を行い、次に、前記段差部の隅に残る余肉部に超音波溶着用のホーンを押付け、超音波振動エネルギーを付与しながら該余肉部を押し潰して、所定の段差部形状に仕上げることを特徴とする発泡樹脂製品の製造方法。

本（１）項記載の発泡樹脂製品の製造方法においては、段差部の段差面を強制的に脱型可能な高さに設定して射出発泡成形を行うので、スライドコアによるアンダーカット処理が不要になる。また、余肉部に超音波溶着用のホーンを押付け、振動エネルギーを付与することで、余肉部に摩擦熱が発生して発泡層が容易に押し潰され、簡単に所定の段差部形状とすることができる。しかも、この超音波溶着用のホーンの押付けにより内部の泡部分のみが潰れるので、意匠面側に変形やしわなどの不具合が発生することはない。

（２）段差部の段差面を強制的に脱型可能な最大高さに設定して射出発泡成形を行うことを特徴とする（１）項に記載の発泡樹脂製品の製造方法。

本（２）項記載の発泡樹脂製品の製造方法においては、段差部の段差面を強制的に脱型可能な最大高さに設定して射出発泡成形を行うことで、段差部の隅角に残る余肉部の大きさは最小となり、その分、超音波溶着用のホーンによる押し潰し量が減じて、段差部の仕上げを安全に行うことができる。

（３）強制的に脱型可能な段差面の最大高さが２．５ｍｍであることを特徴とする（２）項に記載の発泡樹脂製品の製造方法。

スキン層付き発泡樹脂製品を射出発泡成形する場合は、アンダーカット部が２．５ｍｍ高さまでは強制的に脱型可能であるので、この場合は、本（３）項記載のように段差面の高さを２．５ｍｍに設定して射出発泡成形を行うようにする。

（４）段差部の隅角に残る余肉部を超音波溶着用ホーンにより段差面より奥側へ押し込み、該段差部の隅角に段差面より後退する逃げ部を形成することを特徴とする（１）乃至（３）項の何れか１項に記載の発泡樹脂製品の製造方法。

本（４）項記載の発泡樹脂製品の製造方法においては、余肉部を超音波溶着用ホーンにより段差面より奥側へ押し込んで逃げ部を形成する場合は、該段差部に取付ける合せ部品に多少の寸法誤差があっても安定して取付けることができる。

（５）発泡樹脂製品が、自動車用インストルメントパネルであり、基材と一体発泡成形されることを特徴とする（１）乃至（４）項の何れか１項に記載の発泡樹脂製品の製造方法。

本（５）項記載の発泡樹脂製品の製造方法においては、基材と一体発泡成形される自動車用インストルメントパネルであっても、射出発泡成形時にアンダーカット部となる段差部を確実に成形できる。

本発明に係る発泡樹脂製品の製造方法によれば、射出発泡成形に際してスライドコアによるアンダーカット処理が不要になるので、意匠面に入子分割線が残ることがなくなり、外観品質に優れた発泡樹脂製品を安定して得ることができる。また、超音波溶着の要領で所定の段差部形状に仕上げるので、段差部の仕上げに特別の面倒さはなく、製造コストが特別上昇することはない。

以下、本発明を実施するための最良の形態を添付図面に基づいて説明する。

図１〜図３は、本発明に係る発泡樹脂製品の製造方法を示したものである。本実施形態は、前記したインパネ１（図４）を製造するもので、未完成段差部２０を有するインパネ半製品２１を製造する射出発泡成形工程（図１、２）と、高周波溶着用のホーン３０を利用して前記未完成段差部２０を押し潰して所定形状の段差部９とする仕上加工工程（図３）とを含んでいる。

本実施形態において、射出発泡成形工程で製造されるインパネ半製品２１は、未完成段差部２０を除けば、前記発泡樹脂製品としてのインパネ１と同じ形状、構造を有している。すなわち、その全体はＬ字形をなす樹脂製基材（芯材）２とこの基材２の、主に上面側に一体発泡成形された樹脂発泡体３とからなり、また、樹脂発泡体３は、表面側のスキン層３ａと内部側の発泡層３ｂとの２層構造となっている。

上記インパネ半製品２１の未完成段差部２０は、図２によく示されるように、所定の高さｈを有する段差面２０ａと所定の角度で傾斜する傾斜面２０ｂとを連接した形状となっている。段差面２０ａの高さｈは、強制的に脱型可能な最大高さに設定されている。２層構造の樹脂発泡体３の場合、強制的に脱型可能な段差面の最大高さは２．５ｍｍ程度であることが経験的にわかっており、したがって、前記段差面２０ａの高さｈは、２．５ｍｍに設定されている。また、本射出成形工程で用いられる金型からは、従来必要としていたスライドコア１２（図６）が省略されており、固定型１０は、前記段差面２０ａおよび傾斜面２０ｂを成形するための段差成形部１０ａを一体に有する構造となっている。

本実施形態において、射出発泡成形は前記したコアバック方式により行われる。すなわち、予め可動型１１に樹脂製基材２をセットして、固定型１０に対して可動型１１を型閉じし、両型１１、１２の相互間に画成されるキャビティに発泡樹脂材を射出、充填する。そして、表面に所定厚さのスキン層３ａが形成されるタイミングで、一方の金型（ここでは、可動型１１）を初期の型合せ位置Ｌ（図１）からコアバックさせて発泡を行わせる。その後、固定型１１に対して可動型１２を矢印Ｆ方向へ後退（型開き）させる。すると、未完成段差部２０の段差面２０ａがアンダーカット部となっているので、この段差面２０ａを含む部分が固定型１０の段差成形部１０ａに干渉する。しかし、前記したように段差面２０ａの高さｈが脱型可能な高さとなっているので、該段差面２０ａを含む部分は弾性変形しながら段差成形部１０ａを乗り越え、これによって上記した未完成段差部２０を有するインパネ半製品２１が完成する。この場合、図２に示されるように段差部２０の隅には断面三角形をなす余肉部２２が残ることになる。

仕上加工工程においては、上記のようにして得られたインパネ半製品２１の未完成段差部２０を高周波溶着用ホーン３０を用いて所定の形状に仕上加工する。高周波溶着用ホーン３０は、図３に示されるように超音波振動子３１から下方へ延ばしたコーン３２の先端部に取付けられている。超音波振動子３１の後端（上端）はシリンダ３３のピストンロッド３３ａに支持されており、ホーン３０は、シリンダ３３の駆動により超音波振動子３１と一体に上下動する。本実施形態において、前記インパネ半製品２１は、その段差部２０の段差面２０ａが前記ホーン３０の移動方向に対して所定角度θだけ傾斜するように位置決めされる。また、ホーン３０の先端は、前記角度θと同じ角度だけ傾斜する傾斜面３０ａとなっている。

仕上加工に際しては、上記したごとく所定の角度でインパネ半製品２１を位置決めした後、超音波振動子３１を作動させながらシリンダ３３の駆動によりホーン３０を下動させ、インパネ半製品２１の段差部２０（図１、２）の隅に残る余肉部２２に該ホーン３０を押付ける。ホーン３０には超音波振動子３１からコーン３２を介して振動エネルギーが付与されており、この振動エネルギーによってホーン３０と余肉部２２との接触界面に摩擦熱が発生する。そして、この摩擦熱によって余肉部２２が軟化し、ホーン３０の下動に応じて該余肉部２２は次第に押し潰され、遂には、図３に示されるようにホーン３０が下降端に達し、仕上加工は終了する。

上記仕上加工の終了により、段差部９が所定の形状に仕上がってインパネ１は完成するが、この段差部９の仕上加工は、上記したように超音波溶着の要領で余肉部２２を加熱しながら押し潰すので、該段差部９に割れなどの不具合が発生することはない。しかも、内部の泡部分のみが潰れるので、意匠面側に変形やしわなどの不具合が発生することはなく、インパネ１は高品質に仕上がる。本実施形態においては特に、段差面２０ａに対して所定の角度θだけ傾斜する方向からホーン３０を押付けるので、仕上加工後の段差部９には、段差面２０ａより後退する逃げ部９ａが形成される。これにより、完成後のインパネ１の段差部９に対して合せ部品８（図５）を組付ける際、段差部９の隅角と合せ部品８との干渉が回避され、この結果、合せ部品８に多少の寸法誤差があっても安定して取付けることができるようになる。

なお、上記実施形態においては、インストルメントパネルの製造に適用した例を示したが、本発明は、射出発泡成形時にアンダーカット部となる段差部を有する種々の発泡樹脂製品の製造に適用可能である。この場合、射出発泡成形は、上記コアバック方式に限定されないことはもちろんである。

本発明に係る発泡樹脂製品の製造方法における射出発泡成形工程の一つの実施形態を示す断面図である。射出発泡成形工程による成形後の段差部の状態を拡大して示す断面図である。本発泡樹脂製品の製造方法における仕上加工工程の一つの実施形態を示す断面図である。本発明で製造される発泡樹脂製品の１つであるインストルメントパネルの外嵌形状を示す斜視図である。図４のＡ−Ａ矢視線に沿う断面図である。インストルメントパネルを製造するための従来の射出発泡成形工程と金型構造とを示す断面図である。

符号の説明

１インストルメントパネル（樹脂発泡製品）
２基材
３樹脂発泡体
３ａスキン層
３ｂ発泡層
９段差部
９ａ逃げ部
１０固定型
１１可動型
２０未完成段差部
２０ａ段差面
２１インパネ半製品
２２余肉部
３０超音波溶着用ホーン
３３シリンダ

Claims

射出発泡成形時にアンダーカット部となる段差部を有する発泡樹脂製品を製造する方法であって、はじめに、前記段差部の段差面を強制的に脱型可能な高さに設定して射出発泡成形を行い、次に、前記段差部の隅に残る余肉部に超音波溶着用のホーンを押付け、振動エネルギーを付与しながら該余肉部を押し潰して、所定の段差部形状に仕上げることを特徴とする発泡樹脂製品の製造方法。
段差部の段差面を強制的に脱型可能な最大高さに設定して射出発泡成形を行うことを特徴とする請求項１に記載の発泡樹脂製品の製造方法。
強制的に脱型可能な段差面の最大高さが２．５ｍｍであることを特徴とする請求項２に記載の発泡樹脂製品の製造方法。
段差部の隅角に残る余肉部を、超音波溶着用ホーンにより段差面より奥側へ押し込み、該段差部の隅角に段差面より後退する逃げ部を形成することを特徴とする請求項１乃至３の何れか１項に記載の発泡樹脂製品の製造方法。
発泡樹脂製品が、自動車用インストルメントパネルであり、基材と一体発泡成形されることを特徴とする請求項１乃至４の何れか１項に記載の発泡樹脂製品の製造方法。