JP5810964B2

JP5810964B2 - 樹脂成形品の成形方法

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Publication number: JP5810964B2
Application number: JP2012035717A
Authority: JP
Inventors: 貴久江川
Original assignee: Suzuki Motor Co Ltd
Current assignee: Suzuki Motor Co Ltd
Priority date: 2012-02-22
Filing date: 2012-02-22
Publication date: 2015-11-11
Anticipated expiration: 2032-02-22
Also published as: CN103286917B; US20130214446A1; CN103286917A; DE102013202775B4; JP2013169738A; DE102013202775A1

Description

本発明は、リブを備えた樹脂成形品を射出成形する樹脂成形品の成形方法に関する。

近年、自動車等の車両から排出される二酸化炭素（ＣＯ_２）を削減するため、燃費の向上が求められており、車両軽量化が必須となっている。このような車両軽量化の一環として、これまでには自動車等の内装樹脂部品を薄肉化により軽量化する手法が提案されているが、製品を薄肉化すると剛性を確保することが難しくなる。

そこで、軽量化を図りつつ剛性を確保する方法として、射出発泡成形を適用することが知られている（特許文献１参照）。この射出発泡成形は、例えば１対の開閉可能な金型を適用し、これらの両金型を組立てた状態で、発泡剤を添加した溶融状態の樹脂材料を金型に射出し、その後に片側の金型を所定量開いて離反させた状態とすること（以下、「コアバック」という。）で発泡させる方法である。樹脂材料を発泡させることで樹脂成形品（発泡成形品）の肉厚が厚くなるので、樹脂成形品を薄肉化して軽量化する場合に比べて剛性を確保できる。

一方、樹脂材料に発泡剤を添加しないで射出成形する通常の射出成形では、樹脂成形品の剛性を確保するためにリブが設けられている。しかしながら、リブを設けると、樹脂成形品の基本肉厚やリブの根元幅の寸法によっては、樹脂の成形時における収縮によってリブ近傍にへこみ（ヒケ）が発生する課題がある。これに対し、上述の射出発泡成形では、コアバック動作によってリブ根元部も発泡するので、上述のヒケが発生しない利点がある。

特開２００５−２７１４９９号公報

ところが、樹脂成形品が、底面部から立ち壁部が立設された箱型形状を有し、コアバックによる射出発泡成形時に、底面部がコアバック方向に対し垂直に位置し、立ち壁部がコアバック方向と平行に位置する場合には、この立ち壁部はコアバックによっても厚さが増加しないことになる。従って、この立ち壁部にリブが設けられているときには、リブの根元部でも樹脂材料が発泡し難いため、リブ近傍にヒケが発生してしまう不具合が生ずる（図６（Ｂ）のヒケ７参照）。

更に、射出発泡成形では、溶融状態の樹脂材料が金型のゲートからキャビティ内に射出された瞬間に圧力が開放され、樹脂材料が発泡を開始する。従って、金型内に射出された溶融状態の樹脂材料は発泡しながら金型内を流動するが、このとき、気泡の破裂によって起こる銀白色の条痕（スワールマーク）が樹脂成形品の表面に発生する。また、溶融状態の樹脂材料の流動過程において、樹脂材料がエアを巻き込むと樹脂成形品の表面に窪みが発生し外観不具合が生してしまう。

本発明の目的は、上述の事情を考慮してなされたものであり、樹脂成形品のリブ近傍にヒケの発生を防止できる樹脂成形品の成形方法を提供することにある。

本発明は、固定型とこの固定型に対して移動可能な可動型とから成る成形型を適用し、これらの両型を組立てて前記固定型と前記可動型との間にゲートと連通するキャビティを形成し、このキャビティに、前記ゲートから発泡剤を添加した樹脂材料を溶融状態で充填し、その後に前記可動型を前記固定型に対して所定量コアバックさせることで、少なくともコアバックによって厚さの増加が多い、コアバック方向に対し略垂直に位置する領域の垂直成形部と、コアバックによっても厚さの増加が少ない、コアバック方向と略平行に位置する領域の前記垂直成形部から略直角方向に立設された平行成形部と、この平行成形部の前記ゲートから所定距離離れた位置であって、前記平行成形部の壁面に沿って設けられた、コアバックによっても厚さの増加が少ないコアバック方向と略平行の補強用のリブと、を有する樹脂成形品を成形する樹脂成形品の成形方法において、前記キャビティに連通する前記ゲートと、前記平行成形部に沿って設けられた前記リブとの間の前記平行成形部における上流側部分の厚さを、前記リブから前記ゲートと反対方向に延びる前記平行成形部における下流側部分の厚さよりも薄くし、前記ゲートから前記キャビティ内に射出される溶融状態の前記樹脂材料について、前記厚さの薄い上流側部分の領域では射出圧力の急激な低下を抑えて発泡を抑制させ、前記リブから前記ゲートと反対方向に延びる厚さの厚い下流側部分の領域では射出圧力の減圧速度を大きくして発泡を促進させることを特徴とするものである。

本発明によれば、ゲートからキャビティ内に射出される溶融状態の樹脂材料について、樹脂成形品のゲートからリブまでの上流側部分に相当する領域では発泡を抑制させ、樹脂成形品のリブからゲートと反対方向に延びる下流側部分に相当する領域では発泡を促進させることから、リブ根元部で樹脂材料が発泡することで、樹脂成形品のリブ近傍にヒケの発生を防止できる。

本発明に係る樹脂成形品の成形方法における一実施形態が適用された発泡成形品の成形方法を説明する動作図。図１の型締め工程の成形型を示す断面図。図１の射出工程の成形型を示す断面図。図１のコアバック工程及び冷却工程の成形型を示す断面図。図１の発泡成形品を示す斜視図。図５のＶＩ矢視図であり、（Ａ）は本実施形態の場合を、（Ｂ）は従来の場合をそれぞれ示す図。図３の射出成型機の仕様を示す図表。図５の発泡成形品の形状を、実施例と従来例とで比較して示す図表。コアバック工程における成形条件を示す図表。発泡成形品の外観及びヒケの発生状況を、実施例と従来例とで比較して示す図表。

以下、本発明を実施するための実施形態を図面に基づき説明する。
図１は、本発明に係る樹脂成形品の成形方法における一実施形態が適用された発泡成形品の成形方法を説明する動作図である。図２は、図１の型締め工程の成形型を示す断面図である。

図１（Ａ）及び図２に示すように、本実施形態の成形型１０は、射出成型機１３から溶融状態の樹脂材料１が供給される固定型１１と、この固定型１１に対して移動可能に取り付けられた可動型１２とを備えて構成される。

固定型１１は、全体として凹形をなすブロック体として構成され、例えば中央位置に凹部１１Ａが設けられた形状に形成される。また、可動型１２は、固定型１１の凹部１１Ａに嵌合し得る凸形状の凸部１２Ａを有する断面凸形のブロック体として構成される。固定型１１に対する可動型１２の移動量は調整可能に構成されている。

固定型１１と可動型１２との接合位置、つまり固定型１１の凹部１１Ａと可動型１２の凸部１２Ａ間に、射出発泡成形用のキャビティ１４が形成されている。また、可動型１２には、キャビティ１４に順次連続してゲート１５、コールドランナ１６が形成され、また固定型１１には、コールドランナ１６に連続するホットランナ１７が形成されている。ホットランナ１７に射出成形機１３が連通して接続される。このホットランナ１７におけるコールドランナ１６との接続位置に、溶融状態の樹脂材料１の流動を制御するバルブピン（不図示）が設置されている。

射出成形機１３は、例えばポリプロピレンなどの熱可塑性樹脂材料に、炭化水素ナトリウムなどの化学発泡剤を添加して混合し、加熱して溶融状態とする。この発泡剤が添加された溶融状態の樹脂材料１が、射出成形機１３からホットランナ１７、コールドランナ１６及びゲート１５を順次経てキャビティ１４内に射出され、このキャビティ１４内に充填される。キャビティ１４に充填された樹脂材料１は、発泡剤により後述の如く発泡成形されて、樹脂成形品としての発泡成形品２になる。

この発泡成形品２の発泡成形工程について、主に図１を用いて説明する。まず、固定型１１及び可動型１２を備えてなる成形型１０を型締めする（図１（Ａ）及び図２）。次に、この状態で、成形型１０のキャビティ１４内に射出成形機１３から、発泡剤を含む樹脂材料１を射出して充填する（図１（Ｂ）及び図３）。その後、可動型１２を固定型１１に対し矢印α方向に所定量を離反（コアバック）させて、キャビティ１４内の樹脂材料１を発泡剤により発泡させ、このコアバック完了後冷却させる（図１（Ｃ）及び図４）。冷却完了後に、可動型１２を固定型１１から更に離反させて（図１（Ｄ））、キャビティ１４内で成形された発泡成形品２を取り出す（図１（Ｅ））。

ところで、上述のような射出発泡成形工程で成形された発泡成形品２は、図５に示すように、底面部３の周縁から立ち壁部４が立設された、四輪自動車のドアトリムボードやバックドアトリムに用いられる箱形形状の成形体である。そして、図２、図４及び図５に示すように、発泡成形品２の立ち壁部４に連続して成形型１０のゲート１５が設けられている。

また、図１（Ｃ）及び図４に示すように、発泡成形品２の立ち壁部４は、コアバックにおける可動型１２の固定型１１からの離反方向（矢印α）と平行して底面部３から立設されている。従って、この立ち壁部４は、コアバックによっても厚さの増加が少ない部分となるので、この立ち壁部４の剛性を確保するために、図５に示すように、立ち壁部４は、ゲート１５から所定距離離れた位置にリブ５を備える。尚、図２〜図４の符号１８は、立ち壁部４にリブ５を形成するために、キャビティ１４の一部として可動型１２に設けられたリブ用凹部である。

ところが、前述の如く、立ち壁部４がコアバックによる厚さの増加が少ない部分であるため、特にリブ５の根元部において樹脂材料１が発泡しにくく、この結果、図６（Ｂ）に示すように、同一厚さの従来の立ち壁部６ではリブ５の近傍にヒケ（へこみ）７が発生してしまう。本実施形態では、特に、このヒケ７の発生を防止するために、発泡成形品２の立ち壁部４は、図６（Ａ）に示すように、ゲート１５からリブ５までの上流側部分４Ａ（リブ５を含まず）の厚さｔＡが、リブ５からゲート１５と反対方向に延びる下流側部分４Ｂ（リブ５を含む部分）の厚さｔＢよりも薄く（ｔＡ＜ｔＢ）設けられている。

このように、立ち壁部４における上流側部分４Ａの厚さｔＡが下流側部分４Ｂの厚さｔＢよりも薄く設定されたことで、図１（Ｂ）及び図３の射出時に、キャビティ１４内では立ち壁部４の上流側部分４Ａ（図６（Ａ））に相当する領域において、ゲート１５周辺での圧力の急激な低下が抑制されるので、ゲート１５からキャビティ１４内に射出される溶融状態の樹脂材料１は、立ち壁部４の上流側部分４Ａに相当する領域で発泡が抑制され、射出発泡成形に特有のスワールマークやアバタの発生が低減される。更に、図１（Ｂ）及び図３の射出時に、キャビティ１４内では、立ち壁部４の下流側部分４Ｂに相当する領域において減圧速度が大きくなるので、キャビティ１４内の溶融状態の樹脂材料１は、下流側部分４Ｂに相当する領域で発泡が促進され、特にリブ５の根元部で樹脂材料１の発泡が促進されて、立ち壁部４にはリブ５近傍にヒケ７（図６（Ｂ））の発生が防止される。

具体的には、発泡成形品２における立ち壁部４の上流側部分４Ａの厚さｔＡと下流側部分４Ｂの厚さｔＢとの差は、０．５ｍｍ以上に設定されることが好ましい。また、立ち壁部４の上流側部分４Ａの厚さｔＡは、リブ５の根元部の根元幅ｔＣ以上に設定される（ｔＡ≧ｔＣ）。更に、キャビティ１４内の立ち壁部４の上流側部分４Ａに相当する領域において樹脂材料１の発泡をより確実に抑制させるためには、立ち壁部４の上流側部分４Ａの厚さｔＡは１．５ｍｍ以下であることが望ましい。

次に、本実施形態を適用した実施例について、従来技術を適用した従来例と比較して説明する。
実施例及び従来例では、樹脂材料は、共に、化学発泡剤が添加されたポリプロピレンであり、射出成形機についても、図７に示す仕様の同一機種が用いられる。

また、実施例と従来例の成形型は、成形される発泡成形品が図８に示す形状となるようなキャビティを有する成形型が用いられる。つまり、発泡成形品における立ち壁部の上流側部分の厚さｔＡは、実施例ではｔＡ＝１．２ｍｍ、従来例ではｔＡ＝２．０ｍｍであり、立ち壁部の下流側部分の厚さｔＢは、実施例及び従来例ともｔＢ＝２．０ｍｍ、リブの根元幅ｔＣは、実施例及び従来例ともｔＣ＝１．２ｍｍである。

射出発泡成形工程においては、実施例及び従来例とも、図２に示す型締め完了後、図３に示すように、化学発泡剤が添加された樹脂材料を成形型のキャビティ内に射出して充填し、充填完了後に図９に示す条件でコアバックを実行し、冷却した後に発泡成形品を取り出した。尚、図９におけるコアバック遅延時間は、射出完了からコアバック開始までの待機時間であり、キャビティ内に射出された樹脂材料の表面にスキン層を形成してからコアバックを実行するために設定されたものである。

成形され取り出された発泡成形品の外観及びヒケの状況について図１０に示す。従来例の発泡成形品には、図６（Ｂ）に示す立ち壁部６における特に上流側部分６Ａ（ゲート１５からリブ５までの部分）にスワールマークやアバタが数多く発生し、また、下流側部分６Ｂ（リブ５からゲート１５と反対側へ延びる部分）におけるリブ５近傍にヒケ７が発生していた。これに対し、実施例の発泡成形品には、図６（Ａ）に示す立ち壁部４の上流側部分４Ａに発生するスワールマークやアバタが低減され、更に、立ち壁部４の下流側部分４Ｂにおけるリブ５近傍にヒケ７が発生していなかった。

以上のように構成されたことから、本実施形態によれば、次の効果を奏する。
成形型１０のキャビティ１４に、発泡剤を添加した樹脂材料１を溶融状態で充填して、底面部３から立ち壁部４が立設された発泡成形品２を成形する際に、キャビティ１４に連通するゲート１５が発泡成形品２の立ち壁部４に連続し、この立ち壁部４は、ゲート１５から所定距離離れた位置にリブ５を備えると共に、ゲート１５からリブ５までの上流側部分４Ａの厚さｔＡが、リブ５からゲート１５と反対側に延びる下流側部分４Ｂの厚さｔＢよりも薄く設けられている（ｔＡ＜ｔＢ）。

従って、ゲート１５からキャビティ１４内に射出される溶融状態の樹脂材料１について、発泡成形品２の立ち壁部４の上流側部分４Ａに相当する領域では発泡を抑制させ、立ち壁部４の下流側部分４Ｂに相当する領域では発泡を促進させることができる。この結果、リブ５の根元部で樹脂材料１が発泡することで、発泡成形品２の立ち壁部４におけるリブ５近傍にヒケ７の発生を防止できると共に、発泡成形品２の立ち壁部４における上流側部分４Ａにスワールマークやアバタの発生を抑制できる。

以上実施形態について説明してきたが、本発明は、上述のような実施形態の具体的構成に限定されるものではなく、本発明の主旨を逸脱しない範囲で種々変形することができる。例えば、発泡剤が添加された樹脂材料を用いて、リブを備える樹脂成形品をコアバック工程無しで射出成形する場合（即ち、図１に示す成形方法においてコアバック工程を省略した場合）にも本発明を適用することができる。

１樹脂材料
２発泡成形品（樹脂成形品）
３底面部
４立ち壁部
４Ａ上流側部分
４Ｂ下流側部分
５リブ
１０成形型
１１固定型
１２可動型
１４キャビティ
１５ゲート
ｔＡ、ｔＢ厚さ
ｔＣリブの根元幅

Claims

固定型とこの固定型に対して移動可能な可動型とから成る成形型を適用し、これらの両型を組立てて前記固定型と前記可動型との間にゲートと連通するキャビティを形成し、このキャビティに、前記ゲートから発泡剤を添加した樹脂材料を溶融状態で充填し、その後に前記可動型を前記固定型に対して所定量コアバックさせることで、
少なくともコアバックによって厚さの増加が多い、コアバック方向に対し略垂直に位置する領域の垂直成形部と、コアバックによっても厚さの増加が少ない、コアバック方向と略平行に位置する領域の前記垂直成形部から略直角方向に立設された平行成形部と、この平行成形部の前記ゲートから所定距離離れた位置であって、前記平行成形部の壁面に沿って設けられた、コアバックによっても厚さの増加が少ないコアバック方向と略平行の補強用のリブと、
を有する樹脂成形品を成形する樹脂成形品の成形方法において、
前記キャビティに連通する前記ゲートと、前記平行成形部に沿って設けられた前記リブとの間の前記平行成形部における上流側部分の厚さを、前記リブから前記ゲートと反対方向に延びる前記平行成形部における下流側部分の厚さよりも薄くし、
前記ゲートから前記キャビティ内に射出される溶融状態の前記樹脂材料について、前記厚さの薄い上流側部分の領域では射出圧力の急激な低下を抑えて発泡を抑制させ、前記リブから前記ゲートと反対方向に延びる厚さの厚い下流側部分の領域では射出圧力の減圧速度を大きくして発泡を促進させることを特徴とする樹脂成形品の成形方法。
前記樹脂成形品は、コアバック方向に対し垂直に位置する領域の前記垂直成形部は底面部であり、またコアバック方向と平行に位置する領域の前記垂直成形部の周縁から略直角方向に立設された前記平行成形部は立ち壁部とした箱形形状の樹脂成形品であることを特徴とする請求項１記載の樹脂成形品の成形方法。
前記キャビティ内で成形される前記樹脂成形品は、この樹脂成形品または前記立ち壁部の前記上流側部分の厚さが前記リブの根元幅以上に設定されたことを特徴とする請求項１または２に記載の樹脂成形品の成形方法。
前記キャビティ内で成形される前記樹脂成形品は、この樹脂成形品または前記立ち壁部の前記上流側部分の厚さと前記下流側部分の厚さとの差が０．５ｍｍ以上に設定されたことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の樹脂成形品の成形方法。
前記キャビティ内で成形される前記樹脂成形品は、この樹脂成形品または前記立ち壁部の前記上流側部分の厚さが１．５ｍｍ以下に設定されたことを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の樹脂成形品の成形方法。