JP6798352B2

JP6798352B2 - 樹脂成形品の製造方法

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Publication number: JP6798352B2
Application number: JP2017033228A
Authority: JP
Inventors: 真琴瀬木; 佳宏前田
Original assignee: Toyota Auto Body Co Ltd
Current assignee: Toyota Auto Body Co Ltd
Priority date: 2017-02-24
Filing date: 2017-02-24
Publication date: 2020-12-09
Anticipated expiration: 2037-02-24
Also published as: JP2018138342A; WO2018154907A1

Description

本発明は、樹脂に繊維材料を添加した繊維強化樹脂を成形型内に射出してインテグラルヒンジ部を有する樹脂成形品を製造する樹脂成形品の製造方法に関する。

樹脂成形品の強度向上、耐熱性能の向上を図るため、樹脂成形品の素材として樹脂に植物繊維（木粉等）、ガラス繊維、炭素繊維等の繊維材料を配合した繊維強化樹脂が好適に使用される。しかし、繊維強化樹脂は、通常の樹脂と比較して柔軟性が低下するため、インテグラルヒンジ部（曲げ部）を有する樹脂成形品の素材としては使用するのは難しかった。特許文献１に記載の技術では、植物繊維強化樹脂を素材とする樹脂製品の曲げ部を加熱しながら折り曲げることで、曲げ部の割れを防止している。しかし、近年では、樹脂に添加する繊維材料の添加率を10％以下で、繊維材料の粒径を、例えば、約70μmよりも小さくすることで繊維強化樹脂の柔軟性がさほど低下しないことが分かっている。このため、粒径の小さな繊維材料が添加された繊維強化樹脂を素材としてインテグラルヒンジ部を成形することが行われている。

特開２００８−１７３９０２号公報

しかし、繊維強化樹脂の繊維材料として好適に使用される木粉の粒径は、100μm以上である。このため、木粉を使用した繊維強化樹脂を素材としてインテグラルヒンジ部を有する樹脂成形品を製造するのは難しい。

本発明は、上記問題点を解決するためになされたものであり、本発明が解決しようとする課題は、木粉相当の粒径の繊維材料が添加された繊維強化樹脂をインテグラルヒンジ部の素材として使用した場合でも、前記インテグラルヒンジ部が低温下で割れないようにすることである。

上記した課題は、各請求項の発明によって解決される。請求項１の発明は、樹脂に繊維材料を添加した繊維強化樹脂を複数の成形型片から構成された成形型内に射出してインテグラルヒンジ部を有する樹脂成形品を製造する樹脂成形品の製造方法であって、前記成形型によって前記樹脂成形品を成形する成形工程と、前記成形型から前記樹脂成形品を取り出し可能な状態にする型開き工程と、前記型開き工程後、前記樹脂成形品の温度が前記型開き工程時の成形型の温度よりも高い状態で、前記樹脂成形品のインテグラルヒンジ部を複数回曲げ延ばしする曲げ延ばし工程と、を有しており、前記曲げ延ばし工程では、前記成形型から前記樹脂成形品を取り外す脱型装置を利用して、前記樹脂成形品のインテグラルヒンジ部を曲げ延ばす構成であり、前記脱型装置は、複数の成形型片を型開き位置方向に移動させることで、前記樹脂成形品を脱型する構成であり、一部の前記成形型片が型開き位置にある状態で、他の成形型片が相互に接近、あるいは離隔する方向に移動することにより、前記インテグラルヒンジ部を曲げ延ばす。

本発明によると、樹脂成形品の温度が型開き工程時の成形型の温度よりも高い状態で、前記樹脂成形品のインテグラルヒンジ部を複数回曲げ延ばしする。これにより、インテグラルヒンジ部における繊維強化樹脂の結晶化が阻害される。この結果、繊維強化樹脂が冷えた状態でもインテグラルヒンジ部における柔軟性を確保できる。即ち、通常の樹脂よりも柔軟性が低い木粉等の繊維材料が添加された繊維強化樹脂をインテグラルヒンジ部の素材として使用しても、前記インテグラルヒンジ部が低温下の使用で割れ難くなる。また、インテグラルヒンジ部を曲げ延ばすための専用の装置を設ける必要がなくなる。

請求項２の発明によると、曲げ延ばし工程では、樹脂成形品のインテグラルヒンジ部を三回以上曲げ延ばす。このため、低温下でインテグラルヒンジ部の柔軟性を確実に保持できる。

請求項３の発明によると、樹脂に対して粒径が250μm以下の繊維材料を添加して繊維強化樹脂を製造する工程を有する。粒径が250μm以下の繊維材料を使用できるため、種々の繊維材料を使用できる。

請求項４の発明によると、樹脂成形品の成形工程では、前記樹脂成形品のインテグラルヒンジ部の肉厚寸法を0.8mm以下に設定する。このため、インテグラルヒンジ部が割れ難くなる。

本発明によると、木粉相当の粒径の繊維材料が添加された繊維強化樹脂をインテグラルヒンジ部の素材とした場合でも、前記インテグラルヒンジ部が低温下で割れ難くなる。

本発明の実施形態１に係る製造方法により製造された樹脂成形品の模式斜視図である。前記樹脂成形品の縦断面図（図１のII-II矢視断面図）である。前記樹脂成形品の成形型を表す縦断面図である。前記樹脂成形品の成形工程を表す縦断面図である。前記樹脂成形品の型開き工程を表す縦断面図である。前記樹脂成形品の曲げ延ばし工程を表す縦断面図である。前記樹脂成形品の曲げ延ばし工程を表す縦断面図である。前記樹脂成形品の曲げ延ばし工程を表す縦断面図である。変更例１に係る前記樹脂成形品の成形工程を表す縦断面図である。変更例１に係る前記樹脂成形品の型開き工程、曲げ延ばし工程を表す縦断面図である。変更例２に係る前記樹脂成形品の成形工程を表す縦断面図である。変更例２に係る前記樹脂成形品の型開き工程を表す縦断面図である。変更例２に係る前記樹脂成形品の曲げ延ばし工程を表す縦断面図である。

［実施形態１］
以下、図１から図１３に基づいて本発明の実施形態１に係る樹脂成形品の製造方法について説明する。
＜樹脂成形品１０について＞
本実施形態に係る製造方法によって製造される樹脂成形品１０は、図１、図２に示すように、第１平板部１１と第２平板部１２とを備えている。そして、第１平板部１１の背面１１ｂと第２平板部１２の背面１２ｂとが薄板状のインテグラルヒンジ部１３によって連結されている。即ち、樹脂成形品１０は、背面１０ｂ（以後、裏側１０ｂという）が平坦面であるのに対し、表側１０ｆが段差状に形成されている。そして、樹脂成形品１０の第１平板部１１と第２平板部１２とは、インテグラルヒンジ部１３を中心にして相対回動が可能になる。ここで、インテグラルヒンジ部１３の肉厚寸法は、0.8mm以下に設定されている。樹脂成形品１０の素材としては、例えば、ポリプロピレン（ＰＰ）に対して繊維材料である木粉を添加した繊維強化樹脂が使用されている。

＜繊維強化樹脂について＞
繊維強化樹脂の繊維材料である木粉には、粒径が100μm〜150μmのものが使用されている。また、ポリプロピレンに添加される木粉の重量比率は約20％に設定されている。即ち、前記繊維強化樹脂は、重量比率が約80％のポリプロピレンと重量比率が約20％の木粉とを混練機で混練したものであり、所定サイズのペレットに成形される。そして、繊維強化樹脂は、ペレットの状態で射出成形装置２０（後記する）の射出ユニットに供給される。ここで、ポリプロピレンに対する木粉の重量比率を約10％にまで下げることで、粒径が250μm以下の木粉を添加することが可能になる。また、ポリプロピレン（樹脂）に添加する繊維材料として木粉の代わりに、ガラス繊維、炭素繊維等を使用することも可能である。また、ポリプロピレン（ＰＰ）に代わりにポリスチレン（ＰＳ）、ポリエチレン（ＰＥ）等を使用することも可能である。

＜射出成形装置２０について＞
射出成形装置２０は、前記繊維強化樹脂のペレットを加熱溶融させて成形型２２に射出し、前記樹脂成形品１０を成形する装置である。射出成形装置２０の成形型２２は、図３に示すように、第１成形型片２４と第２成形型片２６とを備えている。第１成形型片２４は、樹脂成形品１０の段差状の表側１０ｆを成形する型片であり、上下の角形凹部２４ａ，２４ｂと中央部の角形凸部２４ｔとからなる成形面を備えている。そして、第１成形型片２４の上下の角形凹部２４ａ，２４ｂの位置に樹脂成形品１０の脱型を行う押出ピン２５ｕ，２５ｄがそれぞれ設けられている。また、第２成形型片２６は、樹脂成形品１０の裏側１０ｂを成形する型片であり、平坦な成形面２６ｆを備えている。

上記構成により、成形型２２の第１成形型片２４と第２成形型片２６とが、図３に示すように、型締めされた状態で、成形型２２内には樹脂成形品１０を成形するための空間Ｓが形成される。即ち、図４に示すように、第１成形型片２４の上側の角形凹部２４ａと第２成形型片２６の成形面２６ｆとからなる空間Ｓにより第１平板部１１が成形される。また、第１成形型片２４の下側の角形凹部２４ｂと第２成形型片２６の成形面２６ｆとからなる空間Ｓにより第２平板部１２が成形される。さらに、第１成形型片２４の角形凸部２４ｔの先端面と第２成形型片２６の成形面２６ｆとからなる空間Ｓによりインテグラルヒンジ部１３が成形される。

さらに、射出成形装置２０は、図６等に示すように、脱型された樹脂成形品１０の第１平板部１１を昇降させて、樹脂成形品１０のインテグラルヒンジ部１３を曲げ延ばしする曲げ延ばし装置３０が設けられている。

＜樹脂成形品１０の製造方法について＞
先ず、前記繊維強化樹脂のペレットが射出成形装置２０の射出ユニットに供給される。また、射出成形装置２０の成形型２２が、図３に示すように、型締めされる。このとき、成形型２２の第１成形型片２４の押出ピン２５ｕ，２５ｄの先端は成形面の位置に合わせられている。次に、図４に示すように、成形型２２の空間Ｓ内に射出ユニットにより加熱溶融させた繊維強化樹脂が射出される（成形工程）。そして、所定時間が経過して繊維強化樹脂が固化すると、図５に示すように、成形型２２の型開きが行われる（型開き工程）。ここで、成形型２２の型開きが行われる際の成形型２２の温度は約40℃程度であり、樹脂成形品１０の温度は約60℃程度に保持されている。

そして、成形型２２の型開きが行われると、図５に示すように、上側の押出ピン２５ｕが第１成形型片２４の成形面から突出して、樹脂成形品１０の第１平板部１１が第１成形型片２４から押し出される。これにより、樹脂成形品１０の第１平板部１１が、図６に示すように、自重で成形型２２の第１成形型片２４から落下し、インテグラルヒンジ部１３が下方に曲げられる。そして、樹脂成形品１０の第１平板部１１が曲げ延ばし装置３０の先端受け部３２によって受けられる。次に、図７に示すように、上側の押出ピン２５ｕが第１成形型片２４の成形面に収納された状態で、曲げ延ばし装置３０の先端受け部３２が上昇して樹脂成形品１０の第１平板部１１を押し上げる。これにより、インテグラルヒンジ部１３が上方に延ばされるようになる。

また、図８に示すように、曲げ延ばし装置３０の先端受け部３２が下降して樹脂成形品１０の第１平板部１１が下降することで、再び、インテグラルヒンジ部１３が第１平板部１１の重量で下方に曲げられるようになる。そして、曲げ延ばし装置３０の先端受け部３２の昇降を繰り返すことで、樹脂成形品１０のインテグラルヒンジ部１３の曲げ延ばしを希望する回数だけ行うことができる（曲げ延ばし工程）。ここで、樹脂成形品１０のインテグラルヒンジ部１３の曲げ延ばしは、三回以上行われる。また、曲げ延ばしの角度は、少なくとも90°以上に設定されている。さらに、曲げ延ばし工程は、成形型２２を型開きしてから５分以内、さらに好ましくは１分以内に行われる。即ち、曲げ延ばし工程は、成形型２２を型開きしたときの成形型２２の温度よりも樹脂成形品１０の温度が高い状態で行われる。

＜本実施形態に係る樹脂成形品１０の成形方法の長所について＞
本発明によると、樹脂成形品１０の温度が型開き工程時の成形型２２の温度よりも高い状態で、樹脂成形品１０のインテグラルヒンジ部１３を複数回曲げ延ばしする。これにより、インテグラルヒンジ部１３における繊維強化樹脂の結晶化が阻害される。この結果、粒径が100μm〜150μmの木粉を添加した繊維強化樹脂をインテグラルヒンジ部１３の素材として使用しても、インテグラルヒンジ部１３の柔軟性を確保できる。したがって、樹脂成形品１０が低温下にある場合でも、インテグラルヒンジ部１３を柔軟な状態に保持できる。この結果、低温下でインテグラルヒンジ部１３を使用しても、インテグラルヒンジ部１３が割れ難くなる。

また、曲げ延ばし工程では、樹脂成形品１０のインテグラルヒンジ部１３を三回以上曲げ延ばすため、インテグラルヒンジ部１３の柔軟性が確実に確保できる。さらに、樹脂成形品１０のインテグラルヒンジ部１３の曲げ角度は、90°以上に設定されているため、インテグラルヒンジ部１３を90°以上の曲げ角度で使用しても割れ難くなる。また、ポリプロピレンに対して粒径が250μm以下の繊維材料を添加して繊維強化樹脂を製造できるため、種々の繊維材料を使用できる。また、樹脂成形品１０のインテグラルヒンジ部１３の肉厚寸法を0.8mm以下に設定しているため、インテグラルヒンジ部１３が割れ難くなる。

＜変更例＞
なお、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲における変更が可能である。例えば、本実施形態に係る樹脂成形品１０の製造方法では、成形型２２の上側の押出ピン２５ｕと曲げ延ばし装置３０とを利用して樹脂成形品１０のインテグラルヒンジ部１３の曲げ延ばしを行う例を示した。しかし、図９、図１０に示すように、成形型２２（第１成形型片２４）の角形凸部２４ｔの位置に中央押出ピン２５ｍを追加し、この中央押出ピン２５ｍを進退させることも可能である。即ち、中央押出ピン２５ｍを押し出すことで、インテグラルヒンジ部１３を延ばしながら曲げ、中央押出ピン２５ｍを格納することで、インテグラルヒンジ部１３を直線状（延ばした状態）に戻すことができる。このように、脱型装置（中央押出ピン２５ｍ）を利用して、樹脂成形品１０のインテグラルヒンジ部１３を曲げ延ばすため、前記インテグラルヒンジ部１３を曲げ延ばすための専用の装置を設ける必要がなくなる。

また、押出ピン２５ｕ、中央押出ピン２５ｍを利用して樹脂成形品１０のインテグラルヒンジ部１３を曲げ延ばす代わりに、図１１〜図１３に示すように、成形型２２の一部を移動させることで、前記インテグラルヒンジ部１３を曲げ延ばすことも可能である。即ち、図１１等に示す成形型２２は、第２成形型片２６の上部と下部とに、樹脂成形品１０の上端面１１ｅと下端面１２ｅとを形成するための上部スライドコア２８ｕと下部スライドコア２８ｄとを備えている。上部スライドコア２８ｕと下部スライドコア２８ｄとは、第２成形型片２６の平坦な成形面２６ｆに沿って上下にスライド可能に構成されている。

上記構成により、図１２に示すように、成形型２２の第１成形型片２４と第２成形型片２６とを相対移動させて型開きした後、図１３に示すように、上下のスライドコア２８ｕ，２８ｄを相互に接近する方向にスライドさせることで、前記インテグラルヒンジ部１３を曲げることができる。また、上下のスライドコア２８ｕ，２８ｄを相互に離隔する方向にスライドさせることで、前記インテグラルヒンジ部１３を延ばすことができる。このように、脱型装置を利用して、樹脂成形品１０のインテグラルヒンジ部１３を曲げ延ばすため、インテグラルヒンジ部１３を曲げ延ばすための専用の装置を設ける必要がなくなる。

また、専用の曲げ延ばし装置としてロボット等（図示省略）を利用し、脱型後の樹脂成形品１０のインテグラルヒンジ部１３を複数個同時に曲げ延ばしすることも可能である。

１０・・・・樹脂成形品
１３・・・・インテグラルヒンジ部
２０・・・・射出成形装置
２２・・・・成形型
２５ｕ・・・押出ピン（脱型装置）
２５ｄ・・・押出ピン（脱型装置）
２５ｍ・・・中央押出ピン（脱型装置）
２８ｄ・・・下部スライドコア（脱型装置）
２８ｕ・・・上部スライドコア（脱型装置）
３０・・・・曲げ延ばし装置

Claims

樹脂に繊維材料を添加した繊維強化樹脂を複数の成形型片から構成された成形型内に射出してインテグラルヒンジ部を有する樹脂成形品を製造する樹脂成形品の製造方法であって、
前記成形型によって前記樹脂成形品を成形する成形工程と、
前記成形型から前記樹脂成形品を取り出し可能な状態にする型開き工程と、
前記型開き工程後、前記樹脂成形品の温度が前記型開き工程時の成形型の温度よりも高い状態で、前記樹脂成形品のインテグラルヒンジ部を複数回曲げ延ばしする曲げ延ばし工程と、
を有しており、
前記曲げ延ばし工程では、前記成形型から前記樹脂成形品を取り外す脱型装置を利用して、前記樹脂成形品のインテグラルヒンジ部を曲げ延ばす構成であり、
前記脱型装置は、複数の成形型片を型開き位置方向に移動させることで、前記樹脂成形品を脱型する構成であり、一部の前記成形型片が型開き位置にある状態で、他の成形型片が相互に接近、あるいは離隔する方向に移動することにより、前記インテグラルヒンジ部を曲げ延ばす樹脂成形品の製造方法。
請求項１に記載された樹脂成形品の製造方法であって、
前記曲げ延ばし工程では、前記樹脂成形品のインテグラルヒンジ部を三回以上曲げ延ばす樹脂成形品の製造方法。
請求項１又は請求項２のいずれかに記載された樹脂成形品の製造方法であって、
樹脂に対して粒径が250μm以下の繊維材料を添加して繊維強化樹脂を製造する工程を有する樹脂成形品の製造方法。
請求項１から請求項３のいずれかに記載された樹脂成形品の製造方法であって、
前記樹脂成形品の成形工程では、前記樹脂成形品のインテグラルヒンジ部の肉厚寸法を0.8mm以下に設定する樹脂成形品の製造方法。