JP6039310B2 - 発泡成形品の製造方法 - Google Patents

Description

本発明は発泡性樹脂材料を金型内に注入し成形品を得る為の発泡成形品の製造方法、発泡成形品及び発泡成形用金型に関する。

従来ブタンガス、メタンガス、水、窒素、炭酸ガスなどの発泡剤を樹脂中に浸透もしくは機械的に溶融混漣又は化学反応を誘発する事で、発泡性樹脂を製造している。その後、製造された発泡性樹脂を、射出成形機や押し出し成形機などで金型内に射出もしくは押し出し成形し、所望の形状と発泡倍率を持つ発泡成形品を加工することが行なわれている。しかし、梱包剤に使用されている発泡スチロールなど発泡倍率を高める為に発泡径を大きくした場合には、発泡気泡間の隔壁が薄くなり成形品の強度が著しく低下するという問題がある。

また、近年では樹脂材料中に高圧高温度下で超臨界状態の窒素又は炭酸ガスを浸透させ、圧力と温度を調整し、ミクロンサイズの小さな発泡径を多数内蔵する発泡成形品を得る方法が知られている（特許文献１参照）。この方法を用いると、気泡径がミクロンサイズの為、成形品強度の低下は少なくなっている。しかしながら、一般的には発泡倍率を上げることが困難であり、発泡による軽量化は１０％程度に留まる為、材料削減等の経済効果が薄いという問題がある。さらに、発泡倍率が小さい為に通常の成形品で起きる箱反りと呼ばれるコーナー部を起点とした壁の内倒れによる反りが軽減されながらも残存するという問題が生じている。

さらに、発泡成形において、型内に発泡性樹脂を注入後、型の容積を拡大し、発泡倍率を大きくするコアバックと呼ばれる成形方法が知られている。

コアバック発泡成形においては、全体をコアバックする方法に加え、部分的にコアバックを行なう方法も知られている（特許文献２及び特許文献３参照）。コアバック方法では、発泡倍率の上昇と併せて断面の厚さが増加し断面剛性が上昇する事で、強度低下を抑えている。

ＵＳＰ４４７３６６５ 特開２００３−１７０７６２ 特開２００６−７６１２４

しかしながら、コアバック成形方法に於いては型容積を拡大する為に、型全体もしくは部分的に型を動かす必要がある。部品形状に穴形状、アンダーカット形状、キャビとコアで作られる食切り形状、端面のＲ形状等がある場合には、バリ発生、形状精度の不安定さ、型及び部品形状の破損等、所望の形状を作る事が困難であった。

また、形状の一部を入れ子構造とし油圧シリンダー等でコアバック動作時に動かないようにする手法（特許文献３）が考案されているが、型構造が複雑となり型設計の自由度が小さくなる事から多くの部品には適用できないという問題があった。

前記課題を解決する為に、本発明の発泡成形品の製造方法は、固定側型板と可動側型板とを閉じることにより金型内にキャビティーを形成し、発泡性樹脂を前記キャビティー内に注入した後、前記キャビティーの容積を拡大して前記キャビティー内での発泡を促進させて発泡成形品を製造する発泡成形品の製造方法であって、前記可動側型板から分離可能な、可動コアが固定された第二の可動側型板を有し、前記キャビティーの容積の拡大は、前記固定側型板と前記可動側型板とを閉じたまま、前記第二の可動側型板を前記可動側型板から分離させて型開き方向に移動させることにより、エジェクターピンは移動させることなく、前記可動コアを移動させて行ない、冷却後、前記固定側型板と前記可動側型板とを開いて、前記エジェクターピンによって成形品を離型することを特徴とする。

本発明では、パーティングをメインとサブの２か所設け、可動側又は固定側の型板を複数枚構成としたため、コアバック動作の為の特別な駆動源を設ける必要がなくなり、経済効果と型設計の自由度が向上した。

第一の実施形態の金型図 第一の実施形態の成形品断面図 発泡性樹脂を型内に充填した後の第一の実施形態金型断面図 第一の実施形態の成形品断面図 従来の成形品破損説明図 第一の実施形態金型部分断面図 第一の実施形態第二の型構造図 第一の実施形態第二の成形品断面図 第一の実施形態第二の成形品断面図 第一の実施形態スライド部の説明断面図 駆動ユニット金型断面図 第一の実施形態取り付け板内の駆動ユニット金型断面図 従来技術の説明図 第二の実施形態の金型図 発泡性樹脂を型内に充填した後の第二の実施形態金型断面図

本発明の形態について以下図を用いて説明する。

（第一の実施形態）
図１は本発明の第一の実施形態を示しており、わかりやすいように一部分を断面で示している。断面の部分は、ハッチングで示す。本明細書においてコアバックとは、発泡成形品を成形するため、キャビティーの容積を拡大する方向へコア（駒）を移動させることを意味する。

図１において、１はメインのパーティング、２は可動側の型板を複数枚に分け、コアバック動作時（第二の可動側型板の移動時）に所定量開くサブのパーティングである。３は固定側型板との接触面によりメインのパーティングを構成する可動側型板、４はコアバック動作と連動して動き、型開き方向に移動可能であり、前記可動側型板３から分離可能な第二の可動側型板、５は固定側型板、６は金型内に形成された発泡成形品形状部（キャビティー）である。６１はキャビティー６へ発泡性樹脂を注入するための樹脂注入口である。キャビティーへ注入する発泡性樹脂は、従来から一般的に用いられている樹脂を用いることができる。たとえばブタンガス、メタンガス、水、窒素、炭酸ガスなどの発泡剤を樹脂中に浸透もしくは機械的に溶融混漣又は化学反応させたものや、樹脂材料中に高圧高温度下で超臨界状態の窒素又は炭酸ガスを浸透させたもの等を用いることができる。

また、７はコアバック動作を行う可動コアであり、その表面７１は、キャビティーの一部を構成する。可動コアは第二の可動側型板に固定されている。８はコアバック動作時（第二の可動側型板の移動時）に位置が変動しない不動コア（駒）、９はアンダーカット形状を形成しており可動側型板３と連結し、メインパーティングの開閉に連動して動作する外スライド、１０はエジェクターピンである。本明細書において可動コアとは、固定側型板と可動側型板の接触面であるメインのパーティングを開く前に、発泡成形品を成形するためのキャビティーの容積を拡大する方向へ、キャビティーに対して相対的に移動するコア（駒）のことを言う。

１１はアンダーカットを処理する傾斜コアであり、１２はエジェクターピンと傾斜コアと連結するエジェクタープレート、１３はエジェクタープレート１２と連結するエジェクタープレート１３である。また、１４は型締め時にエジェクタープレートを所定の位置へ戻すリターンピンである。

１５は可動側の取り付け板内に設置され、型締め時及びコアバック動作時（第二の可動側型板の移動時）にエジェクタープレート１３と接するエジェクタープレート駆動ユニットである。１６は部品の穴形状を形成する押し切りピン、１７は押し切りピンを固定側型板へ押しつける押し切りピン駆動ユニットである。

さらに、１８は可動側型板３と第二の可動側型板４とを連結し、コアバック動作量を規定するコアバック量規定ボルト、１９はコアバック動作時（第二の可動側型板の移動時）に可動側型板３を固定側型板５側へ押しつける可動側型板押付駆動ユニットである。２０と２１は、コアバック動作時（第二の可動側型板の移動時）にメインパーティングを固定するメインパーティング固定ユニットである。

コアバック動作時（第二の可動側型板の移動時）には可動側型板３と第二の可動側型板４との接触面であるサブパーティング２が開き、サブパーティングとともに可動コア７が型開き方向に移動し、成形品を形成するキャビティー容量を増加させ、発泡を促進させる。この時メインパーティングは、可動側型板押付駆動ユニット１９が可動側型板３を固定側型板５へ押しつける事と、２０及び２１のメインパーティング固定ユニットの働きにより開く事は無い。

また、外スライド９はメインパーティングが開かない為、コアバック動作時（第二の可動側型板の移動時）に動く事は無い。

傾斜コア１１についてはエジェクタープレート駆動ユニット１５が第一のエジェクタープレート１２および第二のエジェクタープレート１３を固定側型板方向へ押しつけている為、リターンピン１４との間でエジェクタープレートが動かない為、傾斜コアも動く事は無い。同様に、エジェクタープレートと連結するエジェクターピン１０もコアバック動作中に動く事は無い。

図１に示したようにコアバック動作時（第二の可動側型板の移動時）に動かない傾斜コア１１とエジェクタピン１０のそれぞれの先端部１１１、１０１は、可動コアの表面７１がコアバック動作終了後に位置する位置に予め配置されている。また、メインパーティング固定ユニットは永久磁石や弾性体部品を強圧して固定する固定ユニットであり、一定の力がかかるとメインパーティングが開くようになっている。

図２は本発明の成形品断面の一例を示している。（ａ）は樹脂を金型内に形成されたキャビティー内に充填した後の部品形状断面であり、２２はエジェクターピンの先端部と接する部分、２３は傾斜コアの先端部と接する部分、２４は可動コアの表面と接する部分であり、Ａがコアバックする量を示している。

図２（ａ）において、発泡性樹脂材料を本発明の金型内のキャビティー内へ充填した直後は、ほぼ同じ大きさの気泡が成形品内にまんべんなく分布している状態であり、その気泡数及び気泡密度はまだ高くない。これは、樹脂を充填する時に樹脂の粘度に従い充填圧力がかかるためであり、型容積に達した後充填圧がさらにかかるため、減圧による発泡が起きづらい為である。

本発明ではアンダーカット形状を傾斜コアで処理する場合には、図１で説明したようにエジェクタープレートがコアバック動作時（第二の可動側型板の移動時）に動かない。そこで、傾斜コアの先端部１１１を、Ａで示す可動コアのコアバック後の位置と同一面になる位置に位置させておく。これにより、図２（ａ）に示すように、樹脂充填時から、傾斜コアの先端部と接する部分２３は、Ａで示す可動コアのコアバック後の位置と同一面になる位置に位置していることになる。エジェクターピンの先端部と接する部分２２も同様である。

図２（ｂ）は本発明の発泡成形品の製造方法を用いて製造された、コアバック後の発泡成形品の形状を示している。

可動コアが図２（ａ）のＡで示した量だけ動く事により、エジェクターピンの先端部と接する部分２３と、傾斜コアの先端部と接する部分２２と、可動コアの表面と接する部分とは、２６で示した同一面上に揃う事になる。

次に図３を使い本発明の金型動作を説明する。

図３（ａ）は発泡性樹脂を型内に充填した直後の状態を示しており、１のメインパーティングと２で示したサブのパーティングは閉じた状態である。この時１０のエジェクターピンと１１の傾斜コアは最終肉厚位置に固定されている。

発泡性樹脂が充填された後、図３（ｂ）に示すように、成形機側の制御により可動側の金型取り付け板（通称可動側プラテンと呼ぶ）が予め設定されたコアバック量移動する。この動作により４の第二の可動側型板及び第二の可動側型板に固定された７の可動コアが同量移動する。２７がコアバック量である。

コアバック動作をする際に、部品の穴形状を形成する１６の押し切りピンは、１７の押し切りピン駆動ユニットにより５のキャビ型板へ押しつけられている為、発泡性樹脂を充填した図３（ａ）で示した位置から動く事は無い。その為、コアバック動作中に押し切りピンと固定側型板との間に隙間が出来る事が無い為、バリ発生が起きる事は無い。また、同じ位置にいる為に、穴の精度も維持できている。

同様に、コアバック動作の際アンダーカットを形成する１１の傾斜コアは、１５のエジェクタープレート駆動ユニットが１３のエジェクタープレート２を１４のリターンピン方向に押す為、１２のエジェクタープレートは図３（ａ）で示した位置から動く事は無い。その為、コアバック動作中に傾斜コアがアンダーカット形状をエジェクタープレート方向へ移動させる事は無い。その結果、後述する図５に示すようなアンダーカット形状が破損する事は無い。また、同じ位置にいる為に、アンダーカット形状部の精度も維持できている。

コアバックする移動量は１８のコアバック量規定ボルトで規制され、コアバック規制ボルトのストローク以上に成形機の可動側プラテンが移動した場合には、１のメインパーティングが開き、キャビ型板側への発泡が起きる。通常では、コアバックの移動量を成形機の制御で行い、コアバック量規定ボルトのストローク内に設定して行っている。

図３（ｂ）において、コアバック動作時（第二の可動側型板の移動時）にはメインのパーティングが開かないように４の第二のコア型板内に設けられた１９のコア型板押付駆動ユニットが３の第１のコア型板をメインパーティング側へ押し付ける。同時にメインパーティングは、２０と２１のマグネット等の力が働くメインパーティング固定ユニットにより固定される。これらの働きにより、コアバック量がコアバック規制ボルトのストローク内である場合には、コアバック動作時（第二の可動側型板の移動時）にメインパーティングが開く事は無い。

従って、本発明の型構造ではコアバック動作時（第二の可動側型板の移動時）にメインパーティングが開かない為、メインパーティング領域でのバリ発生は生じる事が無く、良好な形状精度を持つ発泡成形品を得る事が出来る。

図３（ｃ）は型内での樹脂冷却が終了し、部品を取り出すときの動作を示している。

成形機の型開き動作により、メインパーティングが開き、２８の成形機エジェクターロッドが前進し、エジェクタープレートを押出し成形品が取出される。

図４は本発明の成形品断面の特徴を示しており、２９は可動コアがコアバックした断面、３０と３１はエジェクターピンの先端部と傾斜コアの先端部であり、コアバックにより肉厚変化が無い部分の断面を示している。また、エジェクターピン先端部と可動コアとの境界付近には、３２で示したような幅０．０２ｍｍ以上１．５ｍｍ以下、深さ０．０２ｍｍ以上０．５ｍｍ以下の微小な溝が形成されている。同様に、傾斜コアと可動コアとの境界でも３３に示す幅０．０２ｍｍ以上１．５ｍｍ以下、深さ０．０２ｍｍ以上０．５ｍｍ以下の微小な溝が形成される。

本発明のようにコアバック動作時（第二の可動側型板の移動時）に可動する部分と不動部分とが混在する部位には、その境界に微小な溝が形成されるが、微小な為、成形品強度等に与える影響は非常に少ない。

また、本発明による発泡成形用金型と製造方法を行うと出来上がった成形品の内部構造は、２９で示す可動コア部の発泡密度が高い部分と、３０及び３１で示す非可動部の発泡密度が低い部分とで構成される事を特徴としている。さらに、端面の型開閉方向に対し鉛直方向に肉厚を持つ側面部（横壁）等は肉厚変化がほとんど起きない事から、発泡密度は小さくなる事を特徴としている。

すなわち本発明の発泡成形用金型と製造方法によってできた成形品のアンダーカット部は、発泡倍率が低い事から発泡による強度低下は非常に少ないという特徴を持つ。また、図４に示した箱型の形状の場合には、３４の天面に力を受けた時に、側面部（横壁）の発泡倍率が低く、強度が発泡により落ちる事が少ない為、全体の変形量を小さくする事が出来るという特徴及び効果がある。本発明において、型開き方向に板厚を有する部分を天面部、型開き方向と鉛直方向に板厚を有する部分を側面部と称する。ここで鉛直方向とは、鉛直方向から５度以下傾いた方向であっても鉛直方向に含むものとする。

図５は本発明の金型及び製造方法を実施せずコアバック動作時に側面部を成形するための傾斜コアを同調して動かした場合の成形品断面図であり、３５のアンダーカット部分が傾斜コアのコアバック動作によって破損されている。すなわち、本発明の金型と製造方法を用いずに、従来の型構造と方法で側面部のアンダーカット形状を作ることは困難であり、所望の形状を作ることは出来ない。

図６は本発明の型構造を食切り形状部に用いた例である。３８の食切り形状部は３６の可動側の食切りピンと３７の固定側の飛び込みピンにより形成される。食切りピンは図１で示した本発明の押し切りピンと同様に、食切りピンを固定側型板方向へ押しつける食切りピン駆動ユニットと連結している。コアバック動作時（第二の可動側型板の移動時）には、その位置を変える事が無い為、固定側の飛び込みピンとの間にバリが発生する事は無い。従って、本発明の型構造と動作を食切り形状に用いてコアバック動作をさせた場合、バリ発生の無い形状精度の良い部品を得る事が出来る。

図７は本発明における側面部の部品端面にフルＲ形状（半円形状）を付加する金型構造を示している。

図８は図７の天面部および側面部の断面を拡大した図で、特に側面部の端面部断面を拡大した図である。可動コア４２の端面４０および駒４５の端面４１に円弧形状が形成され、前記可動コアの移動後に、前記可動コアに形成された円弧形状と、前記駒に形成された円弧形状とにより、Ｒ形状（半円形状）が形成される。

図８（ａ）はコアバック動作を行う前の状態を示しており、コアバック動作する可動コアの端面４０は、可動コア４２、駒４５、駒４６によって形成される、側面部端面３９の肉厚内に位置している。かつ、Ｂで示す量、固定側型板側へ位置している。

図８（ｂ）はコアバック移動後の状態を示しており、移動コアが所定量移動する事で、４４に示すように端面Ｒ形状（半円形状）が形成される。

すなわち、図７及び図８に示したように、可動コアを側面部端面の肉厚内で移動させる本発明の型構造と方法を用いる事で、可動コアの移動後、側面部端面にＲ形状（半円形状）を付ける事が可能となる。これにより、製品を扱うユーザーが部品を操作した時の損傷を防止する事ができる。

また、Ａで示す可動コアの移動量（コアバック移動量）と、Ｂで示す側面部端面の可動コアの移動量（コアバック移動量）は以下の式に示す関係にある。

Ｃ≧１．０ｍｍ、Ａ≧Ｂ、Ｄ≧２．０ｍｍ （式１）
可動コアと駒４５に合わせ勾配（傾斜）を付けることにより可動コアをよりスムーズに移動させることも可能である（後に詳述する）。この合わせ勾配を有する場合は、Ａで示す可動コアの移動量（コアバック移動量）が、Ｂで示す側面部端面の可動コアの移動量（コアバック移動量）より大きくなる。合わせ勾配を付けない場合は、Ａで示す可動コアの移動量（コアバック移動量）と、Ｂで示す側面部端面の可動コアの移動量（コアバック移動量）は等しくなる。

また、Ｃはコアバック前のコアバック方向（天面部）の肉厚であり、Ｄは側面部の肉厚である。

側面部端面部の厚みＤが２．０ｍｍより薄い場合には、側面部端面部３９のコアバックしない、駒４５、４６で成形される部分で冷却固化が進行する。その為コアバック方向へ可動コアが移動する時に駒４５、４６で成形される側面部端面部の肉厚内でコアバック方向へ動く部分と動かない部分が発生し、肉厚中心付近を境にせん断応力が働き、内部応力が発生してしまう。この内部応力は冷却後の変形の原因となってしまう。さらに、コアバック移動しない外側部分の冷却固化が進行し、内部樹脂粘度が上昇する為コアバック動作をしても樹脂表面がコアバックに追従せず、所望形状精度が得られないという場合がある。

本発明では研究を進めた結果、側面部の厚みＤを２．０ｍｍ以上とすることで、側面部端面部にコアバック動作後変形を引き起こす内部応力を低減する事が出来、成形品の変形を解消する事が出来る。また、コアバック後の側面部端面フルＲ形状（半円形状）が精度良く加工する事が出来るようになった。

図９（ａ）は本発明の成形品の特徴を表す成形品断面である。

図９（ａ）において４９は可動コアによりコアバック動作で形成された部分であり、５０はコアバック動作時（第二の可動側型板の移動時）に不動の部分である。

図９（ａ）に示すように、天面部の軽量化率に対して、側面部の軽量化率が５０％以下とすることが可能となる。これにより、側面部の強度が発泡により落ちる割合を非常に少なくする事が出来ており、箱型の部品形状で、天面部に力を受ける部品などでは非常に有効である。軽量化率とは、気泡のない成形品（発泡させていない成形品）の重量に対する、気泡を含む成形品（発泡成形品）の重量の割合を示す。天面部の軽量化率に対して、側面部の軽量化率が５０％以下とは、例えば天面部の軽量化率（発泡させず成形した天面部の重量に対する、発泡させて成形した天面部の重量の割合）が２０％であったとする。それに対し、側面部の軽量化率（発泡させず成形した側面部の重量に対する、発泡させて成形した側面部の重量の割合）が１０％以下であることをいう。

また、側面部においても、内側面部４９では細かい気泡が多数形成されている半面、外側面部５０の部分では気泡の形成は少なくなっている。本発明では側面端面部の肉厚内でコアバック移動する可動コアの境界部を設けている為に、図９（ａ）に示した断面内で気泡形成の異なる構造を作る事が可能となっている。特に、コアバックにより半円形状を形成させた側面部の端面は、半円形状部分における気泡密度が、内側面側のほうが高くなる。外側面部の気泡密度が内側面部の気泡密度より小さいことにより、より外力を受けやすい外側面部の強度を増すことが可能となる。

図９（ｂ）は本発明の成形品の、アンダーカット形状部の特徴を表す成形品断面である。

図９（ｂ）において５２は傾斜コアにより形成された部分であり、５１はアンダーカット形状部、５３は傾斜コアと接する側面部である。また、５４は前記傾斜コアと可動コアとの境界に現れる微小な溝であり、５５は可動コア部分の内部気泡を示している。

図９（ｂ）に示すように、傾斜コアで形成するアンダーカット形状部分の軽量化率は、前記天面部の軽量化率に対して、４０％以下とすることができる。本発明では側面部のアンダーカット形状部を処理する傾斜コアは、コアバック移動する際に不動とする事が出来る為、コアバック動作における発泡は起きない事から、内部気泡形成は少なくなる。その為、５１のアンダーカット形状部では発泡倍率が低くなり、発泡による強度低下は非常に少ないものとなる。従って、本発明によると、アンダーカット形状部の発泡倍率を小さく抑える事が出来た為、アンダーカット形状部の強度を従来に比べ強くする事が可能となった。

図１０（ａ）は本発明のアンダーカット形状処理を行う型構造について示した断面図である。図１０（ａ）において９はアンダーカット形状を形成する外スライドであり、７はコアバック動作を行う可動コアであり、Ｅは外スライドと可動コアとの合せ勾配角度である。

発泡性樹脂材料を型内へ充填する時には、成形機の型締め力が金型に働く為、９の外スライドは７の可動コアへ圧接している。また、従来、合せ勾配は０度である為、コアバック動作する時には７の可動コアが９の外スライドと摺動しながら移動している。

外スライドから可動コアへの圧接力が強い場合には、可動コアが動く事が出来ずコアバック動作を行う事が出来ない。また、大きな力で強制的に動かそうとすると、カジリを生じ外スライドと可動コアが破損するという問題が生じていた。

本発明では図１０（ａ）のＥで示す合せ勾配に、以下の式に示す勾配を設ける事を特徴としている。

０．５度≦Ｅ≦５度 （式２）
本発明では、図１０（ａ）に示す９の外スライドと７の可動コアとの合せ勾配Ｅを０．５度以上５度以下とする事で、７の可動コアが動く時に瞬時にクリアランスを形成して動く為、動作不良、カジリ発生を防ぎよりスムーズにコアバック動作が出来るようになる。

また、合せ勾配Ｅを０．５度以上５度以下にする事で、コアバック動作時（第二の可動側型板の移動時）に出来る可動コアとスライドとのクリアランスに樹脂が侵入する事は無く、バリ発生などの形状不良を起こす事がなくなる。

図１０（ｂ）は本発明のアンダーカット形状処理を行う型構造について示した断面図である。

図１０（ｂ）において５８はアンダーカット形状を形成する外スライドであり、７はコアバック動作を行う可動コア、５９は可動コアを内包している可動コアの抱き駒である。また、６０は可動コアの抱き駒と連結し、外スライドを組み込んでいるコア型板、４は可動コアと連結しコアバック動作時（第二の可動側型板の移動時）に移動する第二の可動側型板、２はサブパーティングである。従来の金型構造でコアバック動作する際には、７の可動コアが５８の外スライドと摺動しながら移動する為、カジリを生じてしまうという問題が生じていた。

本発明では図１２のＦで示すように、外スライドと可動コアとの型合わせ部分に以下の式に示すクリアランスを設けている。

０．０１ｍｍ≦Ｆ≦０．０５ｍｍ （式３）
また、本発明では５８の外スライドは６０のコア型板と６１で接する構造になっており、５９の可動コアの抱き駒とは６２で示すクリアランスを設けている。その為、型締め時に外スライドにかかる力は直接可動コアや可動コアの抱き駒に作用する事が無くなる。

図１０（ｂ）に示すクリアランスＦとして、０．０１ｍｍ以上０．０５ｍｍ以下の隙間をとることにより、可動コアがコアバック時に動く時に、可動コアの動作不良や、カジリ等型の破損の発生がより少なくなる。

さらに、本発明では、クリアランスＦを管理している為、樹脂を充填する際及びコアバック動作をする際に、クリアランス部分に樹脂が入る事は発生せず、バリなどが発生する事が無い為、良好な形状精度を得る事が出来る。

図１１（ａ）はコア型板押付駆動ユニット部の金型断面図である。

１９はコア型板押付駆動ユニットであり、ユニット内には６３のバネが装備されている。コアバック動作時（第二の可動側型板の移動時）には６３のバネが３で示す可動側型板を５の固定側型板へ押しつける為、１のメインパーティングは開かない。同時に６３のバネは４の第二の可動側型板を３の可動側型板から離そうとする為、２で示すサブのパーティングがコアバック移動量分開く。

従って、本発明では可動側型板駆動ユニットにバネを設ける事で、コアバック動作時（第二の可動側型板の移動時）にメインパーティングを開く事が無く、可動コアのみ所望のコアバック量動かす事が出来、良好な発泡成形品を得る事が出来る。

図１１（ｂ）は可動側型板押付駆動ユニット部の金型断面図であり、駆動源に６４で示すシリンダーを設けた実施例である。６４のシリンダーは型の大きさによりエアー駆動の場合と油圧駆動とを使い分けており、その動作は図１４で説明した駆動ユニットと同じ動作を行う。

図１１（ｃ）はメインパーティング固定ユニット部の金型断面図である。

メインパーティング固定ユニットには６６の弾性体が装着してあり、１のメインパーティングが閉じる際に弾性変形し、３の可動側型板に設けられた穴に装着する。弾性変形の力で、５の固定側型板と３の可動側型板とが固定される。弾性変形による固定力は弾性変形量を予め規定する事で変える事が出来る為、金型の大きさや重さにより、コアバック動作時（第二の可動側型板の移動時）にメインパーティングが開かないように調整する事が可能である。

本発明ではコアバック動作時（第二の可動側型板の移動時）に、メインパーティングが開かないように図１、図１１（ａ）、（ｂ）、（ｃ）で示したユニットを、必要に応じ少なくとも１ユニット装着している。しかし、金型の大きさなどにより必ずしも全てを必要とするものでは無い。

図１２（ａ）はエジェクタープレート駆動ユニット部の金型断面図である。

図１２（ａ）において、１５はエジェクタープレート駆動ユニットであり、駆動ユニット内には６８で示すバネと６９で示す可動ピンが内包されている。

樹脂充填後のコアバック動作前は図１２（ａ）で示す状態であり、１２のエジェクタープレート及び１３のエジェクタープレート２は１４のリターンピンにより固定側取り付け板側へ位置している。６９の可動ピンは６８のバネにより１３のエジェクタープレート２を押しつけているが、リターンピンの押付力の方が強い為に、６７で示すコアバック量ギャップ分バネを圧縮した状態で位置している。

コアバック動作時は、コアバック量分リターンピンが１２のエジェクタープレートからキャビ型板方向へ離れようとする。しかし、本発明のエジェクタープレート駆動ユニットのバネが６９の可動ピンを押し付けている為に、６９の可動ピンが１３のエジェクタープレート２を押付、６７で示すコアバック量ギャップ分移動する。

従って本発明によると、エジェクタープレート駆動ユニットにより、コアバック時にエジェクタープレートはその位置を維持出来る為、前記エジェクタープレートと連結する傾斜コアやエジェクターピンが移動する事は無い。

図１２（ｂ）は図１２（ａ）で示したエジェクタープレート駆動ユニットの駆動源にシリンダーを用いた実施例である。

図１２（ｂ）において７０はシリンダーであり、シリンダーは型の大きさによりエアー駆動の場合と油圧駆動とを使い分けおり、その動作は図１２（ａ）で説明した駆動ユニットと同じ動作を行う。

図１３（ａ）は従来の発泡成形品断面図である。

従来の型構造ではアンダーカット処理や押切穴、食切り形状、側面部Ｒ形状などを形成する事が困難な為、成型品全体をメインのパーティングのみで可動側をコアバック移動する構造となる。その結果、成形品の内部構造は図１２に示すようにコアバック移動した断面部でほぼ同様な発泡構造を形成している。

図１３（ｂ）は従来の金型構造図であり、発泡性樹脂材料が型内へ充填された直後の金型断面図である。図１３（ｃ）は従来構造の金型でコアバック動作を行った状態を示しており、型のパーティングは７１の１つとなっている。

従来の型構造ではパーティングがメインのパーティング１つである事から、コアバック動作する際には、金型の可動側全てが移動する事になる。

その為、部品端面では固定側の型板と可動側の型板が図１３（ｂ）で示すようにインロー構造で合わさる構造となっている。

側面部の金型構造がインロー構造となっている事から、側面部端面には外側か、内側どちらかのみ円弧形状を付ける事しか出来ない構造となり、本発明のように側面部にＲ形状（半円形状）を付けることはできない。

さらに、従来の金型構造はコアバック移動の際に可動側の金型全てが動く事になる為、部品に押切穴、食切り形状、アンダーカット形状がある場合には、コアの移動と同時に型に隙間があく為に、バリの発生や、傾斜コア部では形状の破損等が発生する。その為従来の金型構造では、アンダーカット処理や押切穴、食切り形状、部品端部にＲ形状（半円形状）を形成する事が困難であった。

以上、説明したように、成形品として成形しなければならない、押切穴、食切り穴については、押切駒、食切り駒と連結し、バネ等による前記駆動ユニットにより押切駒、食切り駒をコアバック方向に移動させ、コアバック動作前の位置を維持している。その為、押切穴、食切り穴部にバリの発生が無く、形状精度を上げる事が可能となる。

また、本発明によれば、側面部に従来不可能であったＲ形状（半円形状）を加工する事が出来るようになる。外装カバーやユーザーが手を触れる部品では、ユーザーの損傷を防ぐためにＲ形状付けが必要であり、本発明によりフルＲ（半円形状）加工が必要な部品へ適用用途が拡大出来るようになる。

さらに、アンダーカット形状部については、外スライド部はメインパーティングの動作と連動するよう可動側サブのパーティング内にバネ等の駆動ユニットを設けている為、コアバック動作時（第二の可動側型板の移動時）には位置が動く事がない。その為、バリ発生が無くなり、従来に比べ良好な形状精度を出す事が出来るようになる。また、側面部にアンダーカットを持ち、傾斜コアで処理する必要のある形状に対しては、傾斜コアとエジェクタープレートを連結し、エジェクタープレートをリターンピンと本発明の可動側取り付け板内に設けたバネ等の駆動ユニットで挟む込む構造としている。その為、コアバック動作時（第二の可動側型板の移動時）に傾斜コアの位置が動く事がない為、従来の型構造で発生した傾斜形状部の変形や破損する事が無くなる。また、バリ発生も無くなり、従来に比べ良好な形状精度を出す事が出来るようになる。

（第二の実施形態）
第一の実施形態では、可動側型板を複数枚に分け、コアバック動作時（第二の可動側型板の移動時）に開くサブのパーティングを可動側に設けた実施形態を述べた。同様に、固定側型板を複数枚に分け、サブのパーティングを固定側に設けても同様の効果を発現することができる。

図１４において、８１はメインのパーティング、８２は複数枚に分けた固定側型板の固定側型板同士の接触面であり、コアバック動作時に所定量開くサブのパーティングである。８３は可動側型板との接触面によりメインのパーティングを構成する固定側型板である。そして固定側型板８３は、コアバック動作と連動して、可動側型板とともに型開き方向と平行方向に移動可能である。８４は第二の固定側型板であり、可動コアが固定される。そして固定側金型から分離可能である。コアバック動作時、固定側型板８３と所定の隙間を空けて離れることにより、可動コアをキャビティーに対して相対的に移動させることができる。８５は可動側型板、８６は金型内に形成された発泡成形品形状部（キャビティー）である。８６１はキャビティー８６へ発泡性樹脂を注入するための樹脂注入口である。キャビティーへ注入する発泡性樹脂は、従来から一般的に用いられている樹脂を用いることができる。たとえばブタンガス、メタンガス、水、窒素、炭酸ガスなどの発泡剤を樹脂中に浸透もしくは機械的に溶融混漣又は化学反応させたものや、樹脂材料中に高圧高温度下で超臨界状態の窒素又は炭酸ガスを浸透させたもの等を用いることができる。

また、８７はコアバック動作を行う可動コアであり、その表面８７１は、キャビティーの一部を構成する。８１０は、エジェクターピンである。

８１２はエジェクターピンと連結するエジェクタープレート、８１３は可動側形状部を形成するコアである。また、８１４は型締め時にエジェクタープレートを所定の位置へ戻すリターンピンである。

８１５はコアバック動作時（第二の固定側型板の移動時）に固定側型板８５を可動側型板８３側へ押しつける固定側型板押付駆動ユニットである。

コアバック動作時、固定側型板８３と第二の固定側型板８４との接触面であるサブパーティング８２が開き、サブパーティングとともに可動コア８７がキャビティーの容量を拡大する方向に移動する。

また、サブパーティングが開くと同時に、可動コアとは別のコア（駒）をキャビティー容量を増加させる方向に移動させることにより、成形品を形成するキャビティー容量を増加させ、発泡を促進させるような構成にすることも可能である。図１４において、８９はアンダーカット形状を形成しており可動側型板８５と連結し、サブパーティング及びメインパーティングの開閉に連動して動作する駒（ここでは外スライドと称する）であり、その表面８９１はキャビティーの一部を構成する。この時メインパーティングは、固定側型板押付駆動ユニット８１５が固定側型板３を可動側型板８５へ押しつける事により開く事は無い。

また、サブパーティング８２が開く際、外スライド８９は、第２の固定側型板と連結するスライドサポート８８が型開き方向へ移動し、外スライドがスライドバネ８１１によりキャビティー容積を拡大する方向へ移動する。

エジェクタープレートと連結するエジェクターピン８１０はコアバック動作中に動く事は無い。

次に図１５を使い本発明の金型動作を説明する。図１４と同一の部材には同一の符号を付し、説明を省略する。

図１５（ａ）は発泡性樹脂を型内に充填した直後の状態を示しており、８１のメインパーティングと８２で示したサブのパーティングは閉じた状態である。

発泡性樹脂が充填された後、図１５（ｂ）に示すように、成形機側の制御により可動側の金型取り付け板（通称可動側プラテンと呼ぶ）が予め設定されたコアバック量だけ、型開き方向Ｇに移動する。

この動作により、可動側型板、固定側型板が型開き方向Ｇに移動し、第二の固定側型板８４に固定された可動コア８７が同量、キャビティーに対して、キャビティーの容量を増加させる方向（ここでは型開き方向と反対方向Ｉ）に相対的に移動する。通常では、コアバックの移動は成形機の制御で行なわれる。また、サブパーティングが開くと同時に、外スライドもキャビティー容量を増加させる方向Ｈに移動する。

図１５（ｂ）において、コアバック動作時にはメインのパーティングが開かないように８４の第二の固定側型板内に設けられた８１５の固定側型板押付駆動ユニットが８３の固定側型板をメインパーティング側へ押し付ける。これらの働きにより、コアバック動作時にメインパーティングが開く事は無い。

従って、本発明の型構造ではコアバック動作時にメインパーティングが開かない為、メインパーティング領域でのバリ発生は生じる事が無く、良好な形状精度を持つ発泡成形品を得る事が出来る。

図１５（ｃ）は型内での樹脂冷却が終了し、部品を取り出すときの動作を示している。
成形機の型開き動作により、メインパーティングが開き、成形機エジェクターロッドが前進し、エジェクタープレート８１２を押出し成形品が取出される。

（実施例１乃至実施例５）
本発明の金型（図８に記載の側面部にＲ形状を持った金型）を用いて表１に記載の成形条件で成形した。また成形した結果についても表１に記載した。

ＰＣ＋ＡＢＳ樹脂を成形のシリンダー内で溶融化し、溶融化した樹脂材料に高圧下で窒素ガスを注入し窒素が発泡剤として溶けた発泡性樹脂材料を用い、表１の条件で成形した。

なお使用した成形機はＪＳＷ３５０Ｔｏｎ成形機である。

実施例３乃至５では、初期天面部肉厚、側面部肉厚、スライド合わせ勾配について、前述した実施形態に従って金型を製作した。その結果、側面部には段差の無いＲ形状が形成されており、金型のかじりも発生していなかった。

実施例１及び実施例２では、スライド合わせ勾配を付けない金型を作製し、成形を行なった。実施例１では端面の一部に微小な段差が生じ、実施例１及び実施例２では一部軽度の型のかじりがあった。しかし、いずれも品質には問題ない程度であった。

また、実施例１乃至５のいずれも、側面部の発泡状態は図２（ｂ）、図１１、図１２で示したような構造であり、天面部に比べ発泡倍率が低く、発泡による強度低下は少なかった。

（実施例６乃至実施例１０）
本発明の金型（図８に記載の側面部にＲ形状を持った金型）を用いて表２に記載の成形条件で成形した。また成形した結果についても表２に記載した。

実施例１乃至５ではＰＣ＋ＡＢＳ樹脂を用いたが、ここでは、樹脂材料をＰＰＥ＋ＰＳとＰＢＴのガラスファイバー３０％入り材料とでコアバック成形を行った。

いずれの実施例においてもスライドの合せ勾配が０．５度以上であり、コアバック動作しても型の損傷は見られなかった。

側面部の厚みが、２ｍｍより薄い実施例７及び実施例１０においては、端面に端面の一部に微小な段差が生じたが、品質には問題ない程度であった。

この微小な段差の発生は、側面部端面の冷却速度が速く、冷却により樹脂の粘度が上昇している為、コアバック動作した際に、樹脂がコアバックする型の表面に追従して動けなかったためであると考えられる。

実施例６，８，９は、側面部肉厚を天面部初期厚みより厚くし、かつ２ｍｍ以上とした。側面冷却時の粘度上昇速度が天面部コアバック動作時（第二の可動側型板の移動時）の天面部粘度上昇より小さく出来た事から、コアバックする型表面に追従し、非常に良好な形状を得られた。

また、本発明では実施例８及び９で示すように、冷却時の粘度上昇速度が速い、ガラスフィラー入りの材料であっても本発明の発泡成形用金型及び製造方法を行う事で、形状精度の高い発泡部品を得られることがわかった。

（実施例１１乃至実施例１３、比較例１）
本発明の金型（図８に記載の側面部にＲ形状を持った金型）を用いて表３に記載の成形条件で成形した。また成形した結果についても表３に記載した。

表３において剛性と変形量評価は、幅２５０ｍｍ×奥行き２５０ｍｍ×高さ４０ｍｍの箱形状の天面部中央に３００ｇの荷重をかけて測定した。また、比較例１は通常成形品であり、通常成形品の剛性を基準として本発明の実施例１１から１３の剛性を比較した。

表３の結果から、本発明の発泡成形用金型及び製造方法を行う際に、適切なコアバック動作前の肉厚とコアバック量を選定する事で、実施例１３に示したように、２４％軽量化を行いながら、通常成形品よりも変形量を少なくする事が出来た。

表３の本発明実施例によれば、初期の厚みとコアバック動作後の最終厚みを所定量に設定し、前記押切穴、食切り形状、アンダーカット形状部、側面部端面を本発明の発泡成形用金型を用いて構成し、成形する事で、金型の損傷は発生しなかった。

また、バリの発生もない為、高い形状精度で、軽量化と剛性を併せ持つ成形品を得る事が出来るようになった。

（実施例１４乃至実施例１７）
本発明の金型（図８に記載の側面部にＲ形状を持った金型）を用いて表４に記載の成形条件で成形した。また成形した結果についても表４に記載した。

型締め力は３００トンであり、型締め力による型の圧縮変形量は０．０２ｍｍであった。

表４において図１３のＨで示したスライドと移動コアとのクリアランスを０．０１ｍｍ、０．０５ｍｍに設定した実施例１５及び実施例１６では、バリ発生やカジリ発生の無い成形品を得る事が出来た。

実施例１４ではクリアランスをゼロとした。移動コアが動く際に型に、品質には問題ない程度の微小なカジリが生じていた。また、実施例１７のようにクリアランスが０．０６ｍｍに設定された場合には、スライドと移動コアとの間に、品質には問題ない程度ではあるが少しバリが発生していた。

（実施例１８乃至実施例２１）
本発明の金型（図８に記載の側面部にＲ形状を持った金型）を用いて表５に記載の成形条件で成形した。また成形した結果についても表５に記載した。

表５に示した本発明の実施例１８から実施例２１によると、本発明の発泡成形用金型及び製造方法で成形した場合、４種類の材料全てにおいて、コアバック移動方向に肉厚を有する天面部の軽量化率に対する、側面部の軽量化率は５０％以下である。従って、本発明の型構造と製造方法を行う事により、側面部の発泡倍率を制御し、発泡による強度低下を少なく抑える事が可能となった。

なお、発泡倍率または軽量化率の上昇に伴い、弾性率や引張強度などの機械的強度が減少する事は公知である。

（実施例２２乃至実施例２５）
本発明図１及び図３記載の金型を用いて成形した結果を表６に示す。

表６に示すように、本発明の発泡成形用金型及び製造方法で成形した場合、４種類の材料全てにおいて、コアバック移動方向に肉厚を有する天面部の軽量化率に対する、傾斜コアで作られるアンダーカット端面形状部の軽量化率は４０％以下であった。従って、本発明によれば、傾斜コアで作成されるアンダーカット端面形状部の発泡倍率を制御し、発泡による強度低下を少なく抑える事が可能となった。

また、傾斜コアと可動コアとの境界における段差は４種類の材料において幅０．０２ｍｍから１．５ｍｍ、深さ０．０２ｍｍから０．５ｍｍであった。

なお、本発明の成形品の特徴である傾斜コアと可動コアとの境界に形成される微小な段差は実施例２２乃至実施例２５で示したように微小であり、形状精度、部品強度への影響は非常に少なかった。

（実施例２６乃至実施例２９）
本発明図１の金型に図６記載の押切駒および食切り駒を形成した金型を用いて成形した結果を表７に示す。

本発明の押切駒及び食切り駒と可動コアとの境界における段差は４種類の材料において幅０．０２ｍｍから１．５ｍｍ、深さ０．０２ｍｍから０．５ｍｍであり、前記表６の実施例で示した本発明の傾斜コアと可動コアとの段差と同じ段差量であった。

前記傾斜コアでの段差と同様に、本発明の成形品の特徴である押切駒及び食切り駒と可動コアとの境界に形成される微小な段差は、実施例２６乃至実施例２９で示したように微小であり、形状精度、部品強度への影響は非常に少なかった。

なお、表１から表７の本発明実施例で示した材料以外においても、本発明が従来の手法に対して有効である為、本発明は実施例に示した範囲に留まる物ではない。

（実施例３０乃至実施例４）
本発明の金型（図１４に記載の金型）を用いて表８に記載の成形条件で成形した。また成形した結果についても表８に記載した。

ＰＣ＋ＡＢＳ、ＰＢＴ−ＧＦ３０％、ＰＰＥ＋ＰＳ、３種類の樹脂について、シリンダー内で溶融化し、溶融化した樹脂材料に高圧下で窒素ガスを注入し窒素が発泡剤として溶けた発泡性樹脂材料を用い、表１の条件で成形した。
なお使用した成形機はＪＳＷ３５０Ｔｏｎ成形機である。

実施例３０乃至３４において、いずれも可動コアと外スライドで形成する形状部は軽量化率がその他の部分に比べて大きくなっている。

（実施例３５乃至実施例３９）
本発明の金型（図１４に記載の金型）を用いて表９に記載の成形条件で成形した。また成形した結果についても表９に記載した。

実施例３５乃至３９では事なる５種類の樹脂材料について、本発明記載の金型及び成形方法にて成形した成形条件と、図１５（ｂ）８７と８９で示した可動コア及び外スライドと固定側型板８３との境界部で発生する微小な窪み状の線の幅と深さを示している。

いずれの材料においても溝の幅は０．１３ｍｍ以下であり、溝の深さも０．０１ｍｍ程度である為、成形品の強度に与える影響は問題ないレベルであった。また、本発明を外観が要求される外装部品に適用する場合でも、微小な窪み状の線は外観品質に対して問題ないレベルであった。

この微小な段差の発生は、可動コア及び外スライドと固定側型板との境界面の冷却速度が速く、冷却により樹脂の粘度が上昇している為、可動コアと外スライドが移動した際に、樹脂が移動する型の表面に追従して動けなかった為であると考えられる。

また、本発明では実施例３３及び３７で示すように、冷却時の粘度上昇速度が速い、ガラスフィラー入りの材料であっても本発明の発泡成形用金型及び製造方法を行う事で、形状精度の高い発泡部品を得られることがわかった。

（実施例４０乃至実施例４４）
本発明の金型（図１４に記載の金型）を用いて表１０に記載の成形条件で成形した。また成形した結果についても表１０に記載した。

型締め力は３５０トンであり、型締め力による型の圧縮変形量は０．１ｍｍであった。

表１０において図１４の８９で示したスライドと固定側型板とのクリアランスを型締め後に０ｍｍ〜−０．１ｍｍになるよう調整した場合には実施例４１〜４２で示したように、バリ発生もなく外スライドの移動動作も問題ないレベルであった。

また、実施例４３及び４４に示したＰＢＴ材料では、型締め後のクリアランスを−０．０２にすることで、バリ発生せず、外スライドの動作も良好であった。

なお、表８から表１０の本発明実施例で示した材料以外においても、本発明が従来の手法に対して有効である為、本発明は実施例に示した範囲に留まる物ではない。

Claims (5)

1. 固定側型板と可動側型板とを閉じることにより金型内にキャビティーを形成し、発泡性樹脂を前記キャビティー内に注入した後、前記キャビティーの容積を拡大して前記キャビティー内での発泡を促進させて発泡成形品を製造する発泡成形品の製造方法であって、
   前記可動側型板から分離可能な、可動コアが固定された第二の可動側型板を有し、
   前記キャビティーの容積の拡大は、前記固定側型板と前記可動側型板とを閉じたまま、前記第二の可動側型板を前記可動側型板から分離させて型開き方向に移動させることにより、エジェクターピンは移動させることなく、前記可動コアを移動させて行ない、
   冷却後、前記固定側型板と前記可動側型板とを開いて、前記エジェクターピンによって成形品を離型することを特徴とする発泡成形品の製造方法。
2. 前記エジェクターピンは、前記キャビティーの一部を構成する先端部を有し、
   前記先端部は、前記樹脂を注入する時、前記可動コアの表面から凹んでいることを特徴とする請求項１記載の発泡成形品の製造方法。
3. 前記金型は、前記キャビティーの一部を構成する駒をさらに有し、前記駒は、前記可動コアの移動時には、前記固定側型板に押しつけられていることを特徴とする請求項１または２記載の発泡成形品の製造方法。
4. 前記金型は、前記キャビティーの一部を構成する駒をさらに有し、前記駒は、前記固定側型板と前記可動側型板とを閉じたまま、前記キャビティーが拡大する方向に移動することを特徴とする請求項１乃至３いずれか一項記載の発泡成形品の製造方法。
5. 前記可動コアおよび前記駒には円弧形状が形成され、前記可動コアの移動後に、前記可動コアに形成された円弧形状と、前記駒に形成された円弧形状とにより、Ｒ形状が形成されることを特徴とする請求項３記載の発泡成形品の製造方法。

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