JP5607600B2

JP5607600B2 - 発泡樹脂成形体構造

Info

Publication number: JP5607600B2
Application number: JP2011240887A
Authority: JP
Inventors: 樹史大野
Original assignee: Kasai Kogyo Co Ltd
Current assignee: Kasai Kogyo Co Ltd
Priority date: 2011-11-02
Filing date: 2011-11-02
Publication date: 2014-10-15
Anticipated expiration: 2031-11-02
Also published as: JP2013095077A

Description

本発明は、ドアトリム、ラゲッジサイドトリム、リアパーセル、コンソールボックス等の自動車用内装部品や自動車以外の他の用途にも利用できる発泡樹脂成形体の構造に関し、特に、軽量で、かつ、曲げ剛性に優れた発泡樹脂成形体を得られるようにしたものである。

自動車用内装部品としては、ドアトリム、ラゲッジサイドトリム、リアパーセル、コンソールボックス等が知られている。これらの自動車用内装部品はいずれも軽量化のため発泡樹脂成形体で製作されている。

ところで、近年の自動車の低燃費化に伴い、発泡樹脂成形体で製作した自動車用内装部品についても、更なる軽量化が要求されている。図４に示したように、この種の自動車用内装部品を構成する発泡樹脂成形体ＰＢは、溶融樹脂の発泡によって形成される多数の気泡セルＳを含む発泡層１と、溶融樹脂の未発泡により前記発泡層１の表裏面に形成される一対のスキン層２Ａ、２Ｂと、を備えた構造になっている。この種の発泡層１とスキン層２Ａ、２Ｂを備えた構造の発泡樹脂成形体については、例えば特許文献１でも開示されている。

前記構造の発泡樹脂成形体を製造する場合は、例えば、図５に示したように、キャビ型１１のキャビティ１４とコア型１２のコア１５とで形成される成形空間Ｇ１に発泡剤含有の溶融樹脂を投入・充填する。その後、コア１５に対してキャビティ１４を後退させる操作（キャビバック）を行うことにより、キャビティ１４とコア１５との間に発泡空間を形成する。これにより、その発泡空間で未発泡の溶融樹脂が発泡することにより、前記構造の発泡樹脂成形体が得られる。なお、前記「キャビ型」とは、凹形状のキャビティ（キャビとも略称される）を形成してある型のことを意味し、前記「コア型」とは、凸形状のコアを形成してある型のことを意味する。以下の説明でも同様とする。

前記製造方法で得られる発泡樹脂成形体を同じ板厚で更に軽量化する方法としては、例えば成形空間Ｇ１への溶融樹脂の投入・充填量を減らす方法が考えられる。しかしながら、この方法によると、発泡樹脂成形体の原料となる樹脂と発泡材の不足により、十分な発泡圧が得られず、最終製品として得られる発泡樹脂成形体の発泡層全体に亘って、発泡によって形成される多数の気泡セルが割れて繋がった形態の中空層ができる等、発泡が粗くなって、発泡樹脂成形体の曲げ剛性が著しく低下するという問題点がある。

前記のように溶融樹脂の投入・充填量を減らす方法において、十分な発泡圧が得られるようにするためには、キャビバックのストローク量を減らせばよいが、そうすると、最終製品として得られる発泡樹脂成形体全体の板厚が薄くなり、発泡樹脂成形体の曲げ剛性が低下するという問題点がある。

特開２０１０−３６４９４号公報

本発明は前記問題点を解決するためになされたもので、その目的とするところは、軽量で、かつ、曲げ剛性に優れた発泡樹脂成形体を得るのに好適な発泡樹脂成形体構造を提供することである。

前記目的を達成するために、本発明は、溶融樹脂の発泡によって形成される多数の気泡セルを含む発泡層と、溶融樹脂の未発泡により前記発泡層の表裏面に形成される一対のスキン層と、を備えてなる発泡樹脂成形体の構造であって、前記発泡樹脂成形体は、その板厚が厚い部分と薄い部分とが交互に連続した凹凸形状になっており、前記発泡樹脂成形体の板厚が厚い部分における前記発泡層は、その部分の厚さまで発泡する前記溶融樹脂の発泡倍率で十分な発泡圧力が得られることにより多数の気泡セルが割れずに独立して存在する通常発泡層として、前記一対のスキン層を連結し、前記発泡樹脂成形体の発泡断面内で内部リブ的な補強効果を生じさせる手段としての機能を有するとともに、前記発泡樹脂成形体の凹凸形状における凸部として該発泡樹脂成形体の外面から突出することで、外部リブ的な補強効果を生じさせる手段としての機能を有し、前記発泡樹脂成形体の板厚が薄い部分における前記発泡層は、軽量化層として、その部分の厚さまで発泡する前記溶融樹脂の発泡倍率では十分な発泡圧力が得られないことにより多数の気泡セルが割れて繋がった形態の中空層を有することを特徴とする。

本発明にあっては、発泡樹脂成形体構造の具体的な構成として、前記構成を採用した。これにより、かかる構成を適用して最終製品として得られる発泡樹脂成形体は、板厚が薄い部分を有していること、及び、板厚が薄い部分における発泡層の内部に中空層が存在することにより、大幅な軽量化を図ることができる。また、かかる発泡樹脂成形体は、その板厚が厚い部分における発泡層が通常発泡層として一対のスキン層を連結していることにより、発泡断面内でリブ的な補強効果が生じ、曲げ剛性にも優れる。これに加えて更に、中空層の存在により、断熱性も向上する。

図１は、本発明に係る発泡樹脂成形体構造を適用した発泡樹脂成形体の概念図。図２（ａ）は、図１の発泡樹脂成形体を成形するための成形金型の概略図（型開きの状態）、図２（ｂ）は、その成形金型の型締め状態の概略図。図３（ａ）は、図２の成形金型の型締め後に行われる溶融樹脂の充填状態の説明図、図３（ｂ）は、図２の成形金型におけるスキン層の形成と溶融樹脂の充填後に行われるキャビバックの説明図、図３（ｃ）は、図２の成形金型において溶融樹脂の発泡が完了した状態の説明図。図４は、従来の発泡樹脂成形体の概念図。図５は、従来の発泡樹脂成形体を成形するための成形金型の概念図。

以下、本発明を実施するための最良の形態について、添付した図面を参照しながら詳細に説明する。

図１は、本発明に係る発泡樹脂成形体構造を適用した発泡樹脂成形体の概念図である。同図の発泡樹脂成形体ＰＢは、溶融樹脂の発泡によって形成される多数の気泡セルＳを含む発泡層１と、溶融樹脂の未発泡により前記発泡層１の表裏面に形成される一対のスキン層２Ａ、２Ｂと、を備えている。

また、同図の発泡樹脂成形体ＰＢは、その板厚が厚い部分ＰＢ１と薄い部分ＰＢ２とが交互に連続した凹凸形状になっており、発泡樹脂成形体ＰＢの板厚が厚い部分ＰＢ１における発泡層１は、多数の気泡セルＳが割れずに独立して存在する通常発泡層として、前記一対のスキン層２Ａ、２Ｂを連結する機能を有している。発泡樹脂成形体ＰＢの板厚が薄い部分ＰＢ２における発泡層１は、軽量化層として、多数の気泡セルが割れて繋がった形態の中空層３を有している。

図１の発泡樹脂成形体ＰＢは、その板厚が薄い部分ＰＢ２を有していること、及び、その板厚が薄い部分ＰＢ２における発泡層１の内部に中空層３が存在することにより、大幅な軽量化が図られている。

ところで、前記のような発泡層１内部の中空層３は発泡樹脂成形体ＰＢ全体の曲げ剛性を低下させる要因になる。しかしながら、図１の発泡樹脂成形体ＰＢでは、その板厚が厚い部分ＰＢ１における発泡層１が通常発泡層として一対のスキン層２Ａ、２Ｂを連結していることにより、発泡断面内でリブ的な補強効果が生じ、中空層３による曲げ剛性の低下は改善され、比較的高い曲げ剛性も得られるようになっている。

図示は省略するが、発泡樹脂成形体ＰＢの板厚が厚い部分ＰＢ１については、これを平面視したときに、ストライプ状や格子状の形態となるようにしてもよいし、それ以外の形態も採用し得る。要求される製品の強度を得るために、板厚が厚い部分ＰＢ１と板厚が薄い部分ＰＢ２の比率を変更することも可能である。例えば、板厚が厚い部分ＰＢ１の幅を太くしたり細くしたりする等、そのピッチを変えてもよい。

図２（ａ）は、図１の発泡樹脂成形体ＰＢを成形するための成形金型の概略図（型開きの状態）、図２（ｂ）は、その成形金型の型締め状態の概略図である。また、図３（ａ）は、図２の成形金型の型締め後に行われる溶融樹脂の充填状態の説明図、図３（ｂ）は、図２の成形金型におけるスキン層の形成と溶融樹脂の充填後に行われるキャビバックの説明図、図３（ｃ）は、図２の成形金型において溶融樹脂の発泡が完了した状態の説明図である。

図２（ａ）の成形金型１０は、所定ストローク長で上下動可能なキャビ型１１と、このキャビ型１１と対をなす固定のコア型１２と、コア型１２に接続される射出機１３とを有している。

キャビ型１１の型面（コア型１２と対向している面）には、凹形状のキャビティ１４が形成されている。図２の成形金型１０ではキャビティ１４の凹面で最終製品としての発泡樹脂成形体ＰＢの意匠面Ｆを成形するので、前記キャビティ１４の凹形状はその発泡樹脂成形体ＰＢの意匠面Ｆの形状に合致するように形成してある。

コア型１２の型面（キャビ型１１と対向している面）には、前記凹形状のキャビティ１４に対応する凸形状のコア１５が設けられている。図２（ａ）の成形金型１０ではコア１５の凸面で最終製品としての発泡樹脂成形体ＰＢの裏面Ｒ（意匠面Ｆと反対の面）を成形するので、コア１５の凸形状はその発泡樹脂成形体ＰＢの裏面Ｒの形状に合致するように形成してある。また、コア１５の凸面には、先に説明した発泡樹脂成形体ＰＢの板厚が厚い部分ＰＢを形成するために、凹部１５Ａを形成してある。

次に、図２（ａ）の成形金型１０を用いて図１の発泡樹脂成形体ＰＢを成形する工程について、図２（ａ）（ｂ）と図３（ａ）（ｂ）（ｃ）を基に説明する。

《工程１（型締め）》
工程１では、図２（ａ）に示す油圧シリンダ１６により同図（ｂ）のようにキャビ型１１をコア型１２に向って所定量下降させ、キャビ型１１とコア型１２の型締めを行う。これにより、キャビティ１４とコア１５との間に発泡樹脂成形体ＰＢを成形するために必要な成形空間Ｇ１が形成される。

《工程２（溶融樹脂の充填とスキン層の形成）》
工程２では、図２（ｂ）に示す成形空間Ｇ１内に図３（ａ）のように溶融樹脂Ｍを充填する。充填した溶融樹脂Ｍはその上下面がキャビ型１１、コア１５との接触で急冷されて発泡前に固化する。これにより、図３（ｂ）のような一対のスキン層２Ａ、２Ｂが形成される。すなわち、これら一対のスキン層２Ａ、２Ｂは、未発泡の溶融樹脂Ｍが冷却によって発泡前に固化したものである。

前記成形空間Ｇ１への溶融樹脂Ｍの充填は図２（ａ）（ｂ）に示す射出機１３により行われる。射出機１３は図２（ａ）（ｂ）のようにコア型１２に設けたマニホールド１９とゲート２０を介して、前記成形空間Ｇ１内に溶融樹脂Ｍを充填するものである。充填する溶融樹脂Ｍは樹脂と発泡剤を含んで熱により溶融しているものである。

《工程３（キャビバックと発泡）》
工程３では、前記成形空間Ｇ１への溶融樹脂Ｍの充填完了後に、図３（ｂ）のようにキャビ型１１を上昇させることで、コア１５に対してキャビティ１４を所定量後退させる操作（キャビバック）を行う。これにより、キャビティ１４とコア１５との間に発泡空間Ｇ２が形成される。そして、キャビバックに連動して、又は、キャビバックの完了後に、一対のスキン層２Ａ、２Ｂ間に位置する溶融樹脂Ｍが発泡することで、図３（ｃ）に示すような発泡層１が形成される。

図３（ｂ）の例では、コア１５の凹部１５Ａ付近における溶融樹脂Ｍの発泡倍率が約３倍となるようにキャビバックのストロークを設定している。ここで、約３倍の発泡倍率とは、コア１５の凹部１５Ａ付近における溶融樹脂Ｍの厚みｔが図３（ｃ）のように約３倍となることを意味する。

図３（ｂ）を参照すると、コア１５の凹部１５Ａ付近においては、それ以外の部分に比べ、溶融樹脂Ｍの充填量が凹部１５Ａの容積分だけ増量されていることにより、約３倍の発泡倍率でも、十分な発泡圧が得られ、多数の気泡セルＳが割れずに独立して存在する通常発泡層（図３（ｃ）参照）が得られる。

この一方、コア１５の凹部１５Ａ付近以外の部分においては、凹部１５Ａ付近に比べ、溶融樹脂Ｍの充填量が凹部１５Ａの容積分だけ減量されていることにより、発泡倍率が例えば約２倍以上となった時点から、十分な発泡圧が得られず、多数の気泡セルが割れて繋がった形態の中空層３（図３（ｃ）参照）が形成される。

図２、図３では、図１の発泡樹脂成形体ＰＢを製造するための成形金型１０の一例として、キャビ型１１とコア型１２が上下に配置される例を示したが、この例に限定されることはない。図示は省略するが、そのようなキャビ型１１とコア型１２が横に並んで配置される構成の成形金型により図１の発泡樹脂成形体ＰＢを製造してもよい。

図２、図３では、発泡空間Ｇ２を形成する操作の一例として、コア１５に対してキャビティ１４を所定量後退させる操作（キャビバック）の例を示したが、この例に限定されることはない。図示は省略するが、キャビティ１４に対してコア１５を所定量後退させる操作（コアバック）、または、キャビティ１４とコア１５の双方を所定量後退させる操作により前記発泡空間Ｇ２を形成してもよい。また、これらの操作は上述のキャビ型１１とコア型１２が横に並んで配置される構成の成形金型にも適用される。

以上説明した実施形態の発泡樹脂成形体ＰＢは、ドアトリム、ラゲッジサイドトリム、リアパーセル、コンソールボックスなど、自動車の各種内装部品として使用することができることは勿論のこと、自動車以外の用途に使用することもできる。

また、本発明は、以上説明した実施形態に限定されるものではなく、本発明の技術的思想内で当分野において通常の知識を有する者により多くの変形が可能である。

１発泡層
２Ａ、２Ｂスキン層
３中空層
１０成形金型
１１キャビ型
１２コア型
１３射出機
１４キャビティ
１５コア
１５Ａ凹部
１６油圧シリンダ
１９マニホールド
２０ゲート
Ｆ発泡樹脂成形体の意匠面
Ｒ発泡樹脂成形体の裏面
Ｇ１成形空間
Ｇ２発泡空間
Ｍ溶融樹脂
ＰＢ発泡樹脂成形体
ＰＢ１発泡樹脂成形体の板厚が厚い部分
ＰＢ２発泡樹脂成形体の板厚が薄い部分
Ｓ気泡セル

Claims

溶融樹脂の発泡によって形成される多数の気泡セルを含む発泡層と、溶融樹脂の未発泡により前記発泡層の表裏面に形成される一対のスキン層と、を備えてなる発泡樹脂成形体の構造であって、
前記発泡樹脂成形体は、その板厚が厚い部分と薄い部分とが交互に連続した凹凸形状になっており、
前記発泡樹脂成形体の板厚が厚い部分における前記発泡層は、その部分の厚さまで発泡する前記溶融樹脂の発泡倍率で十分な発泡圧力が得られることにより多数の気泡セルが割れずに独立して存在する通常発泡層として、前記一対のスキン層を連結し、前記発泡樹脂成形体の発泡断面内で内部リブ的な補強効果を生じさせる手段としての機能を有するとともに、前記発泡樹脂成形体の凹凸形状における凸部として該発泡樹脂成形体の外面から突出することで、外部リブ的な補強効果を生じさせる手段としての機能を有し、
前記発泡樹脂成形体の板厚が薄い部分における前記発泡層は、軽量化層として、その部分の厚さまで発泡する前記溶融樹脂の発泡倍率では十分な発泡圧力が得られないことにより多数の気泡セルが割れて繋がった形態の中空層を有すること
を特徴とする発泡樹脂成形体構造。