JP7454939B2 - 二色成形品および二色成形方法 - Google Patents

Description

本願発明は二色成形品、特に表面に微細加工部を有する透光部と非透光部とが一体成形された射出成形品の二色成形方法に関する。

特許文献１や特許文献２など、車両用灯具の導光体とエクステンション、あるいは導光体と遮光壁など、光透過性樹脂部材と着色樹脂部材とを一体成形した品がある。

例えば図７に示すような、光透過性樹脂部材から構成され、その表面に射出成形による表面加工が施される透光部９０１と、光透過性樹脂部材の周縁に延在して配置される着色部材から構成される非透光部９０２とが一体成形された二色成形品９００の二色成形方法を、図８を用いて説明する。

このような二色成形品は、まず内側に配置される透光部９０１から成形される。図８（Ａ）に示すように、固定側金型９０３と一次可動側金型９０４が型締めされ、成形空間に光透過性樹脂部材が射出され、一次成形品として透光部９０１が成形される。また、その表面には、入射してきた光を導光するための微細凹凸が成形される。

次に、図８（Ｂ）に示すように、型開きされて、一次可動側金型９０４が離間する。

次に、図８（Ｃ）に示すように、固定側金型９０３と二次可動側金型９０５が型締めされて、成形空間に着色樹脂部材が射出され、二次成形品として非透光部９０２が成形される。

特開２０１４－１７５２０４号 特開２０１３－３７９６３号

しかし、このような二色成形方法の場合、まず一次可動側金型９０４が取り外された際に、冷却収縮により、透光部９０１が変形して、両端が浮いてきてしまう（図８（Ｄ）参照）。この変形を抑え込むようにして、強制的に二次可動側金型９０５により抑え込まれた状態で非透光部９０２が成形されるうえ、寸法や体積の大きな非透光部９０２の冷却収縮による変形に伴って、内側に配置された透光部９０１もさらに変形してしまう。透光部９０１は許容範囲を超えて歪みが生じ、外観が損なわれてしまうという問題がある。また、透光部９０１の表面の微細凹凸も潰れてしまうため、入射してきた光の導光に不具合が生じるという問題もある。

本発明は、これを鑑みてなされたものであり、精度よく成形される二色成形品と、成形時の変形量を抑えた二色成形方法を提供するものである。

前記目的を達成するための、本開示の構成による二色成形品のある態様では、光透過性樹脂部材で構成され、射出成形による微細凹凸が施された表面を有する透光部と、着色部材で構成され、前記透光部と板厚方向に積層することなく前記透光部の外周を周回するように延在した非透光部を備え、前記非透光部は一次成形品であり、前記透光部は、前記非透光部に二次成形品として前記非透光部密着して一体成形されていよう構成した。

この態様によれば、透光部が一次成形品として成形されると、型開き時に端部が反りかえってしまうが、先に外側配置される非透光部が一次成形品として形成されることで、内側配置される透光部の成形時の変形は抑えられ、全体および表面の微小凹凸も精度よく成形される。二次成形金型により透光部の表面を押さえる必要がなく、その表面の全面に亘っても微小凹凸を設けることができる。

また、ある態様では、前記透光部を周回する前記非透光部の一部が切り欠かれ、該切り欠き部に前記透光部の外方延出部が係合して密着し、前記二色成形品の側縁部外周面に面一に露出する前記外方延出部の端面に射出成形用のゲート痕が設けられているよう構成した。

この態様によれば、透光部のゲート部は、二色成形品の外周面に露出するため、非透光部に積層して光透過性樹脂部材が出射されることがなく、成形時の色混ざりが防止される。

また、ある態様では、前記非透光部の外周および内周の縁部に設けられた脚部の内側に、周方向に伸びるライン状のリブが、連続的または非連続的に突設されているよう構成した。

この態様によれば、ライン状のリブがアンダーカットとなり、外側配置される体積や寸法の大きな非透光部が一次成形されるときに成形金型にかかり、成形品の変形を抑制するため、非透光部が精度よく成形される。

また、ある態様では、前記脚部には、平行する複数本の前記ライン状のリブが設けられているよう構成した。

ライン状のリブが複数本設けられると、その分、成形時の変形が抑制されるため、非透光部が、より高精度に成形される。

また、ある態様では、前記ライン状のリブの最大突出量は０．５ｍｍ以内であるよう構成した。

この態様によれば、アンダーカットとしての成形金型への突出量が非常に少ないため、変形防止の効果を得つつ、分割金型などの複雑な金型を設ける必要なく、通常通りに非意匠部を型抜きをすることができる。

また、ある態様では、前記ライン状のリブは、落ち込み角度が４５度以上である前記二色成形品に設けられるよう構成した。二色成形品の落ち込み角度が４５度以上である場合、三次元的に大型成形品となるため、冷却収縮による成形時の変形も大きい。このような場合に、ライン状のリブは、特に変形抑制の効果が大きくなる。

また、二色成形方法のある態様として、光透過性樹脂部材で構成され、その表面には射出成形による微細凹凸が施された透光部と、着色部材で構成され、前記透光部と板厚方向に積層することなく前記透光部の外周を周回するように延在した非透光部を備えた二色成形品の成形方法であって、固定側金型と一次可動側金型とを型締めし、前記固定側金型と前記一次可動側金型の画成する第１の成形空間に、着色樹脂部材を射出し、枠状の前記非透光部を成形する一次成形工程と、前記非透光部を保持したまま前記固定側金型と二次可動側金型とを型締めし、型締めすることで画成された第２の成形空間に、光透過性樹脂部材を射出することで、前記非透光部の内側に、前記非透光部とは厚み方向に積層しない前記透光部を一体成形する二次成形工程とを備える二色成形方法を提供する。

この成形方法によれば、枠状に外側配置される非透光部が一次成形されるため、内側配置される透光部は、成形される際に非透光部の冷却収縮による変形の影響を受けず、成形時の変形が抑制される。

以上の説明から明らかなように、本発明によれば、精度よく成形される二色成形品と、成形時の変形量を抑えた二色成形方法が提供される。

第１の実施形態に係る二色成形品（インナーレンズユニット）であり、（Ａ）正面図、（Ｂ）断面図である。 第１の実施形態に係る二色成形品（インナーレンズユニット）であり、（Ａ）正面斜視図、（Ｂ）背面斜視図である。 第１の実施形態に係る二色成形品（インナーレンズユニット）の成形方法のフローチャートである。 第１の実施形態に係る二色成形品（インナーレンズユニット）の成形方法の説明図である。 第１の実施形態に係る二色成形品（インナーレンズユニット）の成形方法の説明図である。 第２の実施形態に係る二色成形品（アウターレンズユニット）の斜視図である。 第２の実施形態に係る二色成形品（アウターレンズユニット）の断面図である。 従来の二色成形品の正面図である。 従来の二色成形品の成形方法とその問題点の説明図である。

以下、本発明の好適な実施形態を、図面を参照しながら説明する。実施形態は、発明を限定するものではなく例示であって、実施形態に記述されるすべての特徴やその組み合わせは、必ずしも発明の本質的なものであるとは限らない。各図においては、各部材の厚み、幅、長さの比率は、実際の比率を反映したものでなく、構成を模式的に表したものである。

（第１の実施形態）
図１および図２は、本発明の第１の実施形態に係る二色成形品であるインナーレンズユニット１を示し、図１（Ａ）が正面図、図１（Ｂ）が横断面図、図２（Ａ）が正面斜視図、図２（Ｂ）が背面斜視図をそれぞれ示す。

インナーレンズユニット１は、インナーレンズを構成する透光部１０と、エクステンションを構成する非透光部２０とが一体成形された二色成形品であり、車両用灯具の灯室内で、発光体の前方に配置される。

インナーレンズユニット１は実施形態の一例であって、本発明の構成や二色成形方法は、透光性を有する透光部と、前記透光部の外周に密着して延在し、非透光性を有する非透光部とが一体成形されていれば、導光体とエクステンション、ストップランプのカバーレンズと遮光壁、警告灯のインナーレンズとその取付部などの二色成形品にも適用できる。

透光部１０は、インナーレンズユニット１の中央に配置されており、ポリカーボネイト樹脂やポリメタクリル酸メリル樹脂等の光透過性樹脂部材で構成され、透光性を備える。本実施形態では、透光部１０は透明であるが、光を透過させる性質を有していれば着色されていても構わない。

透光部１０の表面１１および裏面１２の両面には、全面に亘って、シボ、ステップ、などの微小凹凸１３，１４が射出成形による表面加工として施されている。透光部１０の表１１および裏面１２に施された微小凹凸１３，１４により、透光部１０の背面に配置された発光体から出射した光は、複雑に表面１１から出射して立体的な光学意匠として視認され、透光部１０を際立たせる効果をもたらす。

さらに表面１１および裏面１２の端縁まで微小凹凸１３，１４が施されているため、透光部１０外縁からの光漏れがなく、非透光部２０との接続が自然で、高級な印象を与える。

非透光部２０は、透光部１０を周回するように、透光部１０の外周を所定の幅をもって帯状に延在する。非透光部２０は、目隠し部材であるエクステンションを構成するため、着色処理されたポリカーボネイト樹脂やポリエステル樹脂などの、非透光性の着色樹脂部材で構成される。非透光部２０は、インナーレンズユニット１の外周を構成し、透光部１０の外周部に枠状に配置され、透光部１０と一体化している。

透光部１０および非透光部２０の接合部である、透光部１０の外周と非透光部２０の内周の裏面側には、その全周に亘って、透光部１０には第１脚部１５が、非透光部２０には第２脚部２１が、それぞれ周壁として設けられている。さらにインナーレンズユニット１の外周（非透光部２０の外周）にも同様に、第３脚部２２が設けられている。

非透光部２０の第２脚部２１および第３脚部２２の内側には、微小リブ２３が突設されている。微小リブ２３は、その高さＨ（各脚部からの最大突出量）が０．５ｍｍ以内、その幅Ｗが１ｍｍ以内程度の微小な突起であり、外周方向にライン状に設けられている。第２脚部２１には連続した一本の微小リブ２３が設けられており、第３脚部２２には平行した二本の微小リブ２３が周縁に沿って非連続に設けられている。

一般的に、外形や体積そのものが大きい成形品は、冷却時の収縮変形も大きいものとなるが、非透光部２０の第２脚部２１および第３脚部２２に設けられた微小リブ２３が、非透光部２０の冷却時にアンダーカットとして成形金型に係り、非透光部２０の変形を抑制する役割を果たす。このため、インナーレンズユニット１は精度よく成形されている。

微小リブ２３は、型抜き方向ＤＲ１に略直行して突出するアンダーカットであるが、その高さＨおよびその幅Ｗは極小であるため、成形金型からの取り出しは容易である。突出量は極小であっても、外周方向にライン状に設けられているため、変形抑制の効果が大きい。なお、第２脚部２１および第３脚部２２に設けられる微小リブ２３は、その本数、さらに連続的／非連続的かは問わない。微小リブ２３は、インナーレンズユニット１の内側に設けられるため、外観に影響を与えることがない。

透光部１０と非透光部２０は、厚み方向には積層されず、両者を区画する接合面３断面は直線として表れる。

成形後に金型から取り外しやすいように、インナーレンズユニット１の外周面２は、四方のどの面も、裏面側から表面側に向かって、僅かに内側に傾斜している。これに対し、接合面３は、外周面２とは逆方向に傾斜している。

これは、非透光部２０が一次成形品であるためであり、一次成形金型が外しやすいように、接合面３は型抜き方向ＤＲ１に対して、このような傾斜となるように構成されている（詳しくは後述）。一次成形品である非透光部２０をインサートした形態で、透光部１０を二次成形することで、インナーレンズユニット１は成形される。

このように構成されたインナーレンズユニット１は成形時の変形が少なく、透光部１０の表面１１，裏面１２の全面に、微小凹凸１３，１４が精度よく成形されており、微小凹凸１３，１４により構成される意匠が際立つ。またインナーレンズである透光部１０と、エクステンションである非透光部２０の一体化により部品数を削減でき、組み立て効率を向上させる。

（二色成形方法）
上記のように構成されるインナーレンズユニット１の二色成形方法を説明する。図３は、二色成形方法のフローチャートである。図４の１および図４の２は、成形金型の概略構成を示す模式図であり、二色成形方法の工程の説明図である。図３のフローチャートに沿って、図４の１および図４の２を参照しながら、二色成形方法を工程ごとに詳細に説明する。

最初に、ステップＳ１０１で、図４の１（Ａ）に示すように、固定側金型４０と一次可動側金型５０とが互いに向き合った状態で配置されて、型締めされる。まず一次成形品として非透光部２０が成形されるため、型締めされた状態で、金型内部には非透光部２０の形状に対応した成形空間Ｓ１が画成される。

本実施形態においては、インナーレンズユニット１の裏面側が固定側金型４０の成形面で、表面側が一次可動側金型５０および二次可動側金型６０の成形面で、それぞれ成形される。

固定側金型４０の成形面には、型抜き方向ＤＲ１に略直行して窪んだ微小凹部４３が設けられている。型抜き方向ＤＲ１は、インナーレンズユニット１が固定側金型４０から離間する方向であり、一次可動側金型５０の離間方向である。微小凹部４３は微小リブ２３を成形するためのものである。

次に、ステップＳ１０２で、図４の１（Ｂ）に示すように、所定の融解温度に加熱された状態の着色樹脂部材が成形空間Ｓ１に射出されて、一次成形品として枠状の非透光部２０が成形される。

次に、ステップＳ１０３で、図４の１（Ｃ）に示すように、非透光部２０の冷却後に、型開きされて、一次可動側金型５０が離間する。

次に、ステップＳ１０４で、図４の２（Ｄ）に示すように、一次可動側金型５０に代わり、二次可動側金型６０が固定側金型４０と型締めされる。二次成形品として透光部１０がまとめ成形されるため、型締めされた状態で、金型内部には、一次成形品である非透光部２０がインサートされた形態で、透光部１０の形状に対応した成形空間Ｓ２が画成される。

次に、ステップＳ１０５で、図４の２（Ｅ）に示すように、所定の融解温度に加熱された状態の光透過性樹脂部材が成形空間Ｓ２に射出され、非透光部２０の内側に、透光部１０が成形される。これにより、非透光部２０と透光部１０とが一体的に成形される。

次に、ステップＳ１０６で、図４の２（Ｆ）に示すように、型開きされて、インナーレンズユニット１が金型から取り外される。まず二次可動側金型６０が離間し、インナーレンズユニット１が固定側金型４０から取り外される。固定側金型４０にはアンダーカットである微小凹部４３が設けられているが、その凹み量は、微小リブ２３に対応して最大で０．５ｍｍ程度であるため、固定側金型４０からの押し出しピン（図示せず）による押し出しで、インナーレンズユニット１をそのままの状態で取り外しすることができる。

（作用効果）
上記成形方法で成形されたインナーレンズユニット１の作用効果を、図７に示される従来の二色成形品９００、および図８に示される従来の二色成形方法と比較して説明する。

図７および図８に示すように、従来の成形方法では、一次成形品として内側配置される透光部９０１を先に成形するため、外側配置される二次成形品である非透光部９０２の冷却時に、透光部９０１も一体となって変形してしまうことから、透光部９０１の変形量が非常に大きくなるという問題があった。

これに対し、インナーレンズユニット１においては、外側配置される非透光部２０を一次成形品としているため、二次成形品である透光部１０は、非透光部２０の冷却収縮の影響を受けず、変形量が比較的小さく、精度よく成形されている。さらに、微小リブ２３により、非透光部２０自体の変形量も少なく、インナーレンズユニット１全体の歪みが少なく、精度よく成形されている。

また、従来の二色成形品９００のように、透光部９０１に表面加工が施されている場合、透光部９０１が一次成形されると、冷却収縮により反りあがって、端部が浮き上がるため（図８（Ｄ）参照）、成形の精度が悪かった。特に表面加工の微小凹凸が損なわれるため、所望の配光が得られなない、という問題があった。

インナーレンズユニット１においては、透光部１０は二次成形品であるため、非透光部２０と一体化して冷却されることから、このような現象は発生しない。このため、透光部１０全体も、微小凹凸１３，１４も、精度よく成形されている。

さらに、従来の二次可動側金型９０５には透光部９０１上に突出する抑え部９０７を設けらなければならず（図８（Ｃ）参照）、透光部９０１の表面端部まで微細凹凸を設けることができなかった（図７参照）。透光部９０１においては、微細凹凸の施されていない縁部から光漏れが発生し、意匠性を損なう、という問題があった。

インナーレンズユニット１においては、透光部１０が二次成形されるため、１０の表面１１および裏面１２の全面に、微小凹凸１３，１４を施すことができ、両面の微小凹凸１３，１４による斬新な光学的意匠を提供できる。

（型抜き方向）
インナーレンズユニット１は、非透光部２０を一次成形品として備える。一般的に二色成形品の一次成形品または二次成形品などの成形順序は、成形品の型抜き方向に対する勾配方向などにより把握される。型抜き方向は、可動側金型や成形品が固定側金型から離間する方向である。可動側金型や成形品を取り外しができるように、固定側金型の成形面の凸部はすべて型抜き方向に対してプラス勾配で構成されており、二色成形品や一次成形品の外周面も、型抜き方向に対してプラス勾配となるように構成される。さらに、押し出しピン跡や脚部が設けられた位置や方向などにより、二色成形品の型抜き方向および成形順序などの特徴が把握される。

インナーレンズユニット１においては、接合面３は外周面２と異なり外側へ向かって傾斜していることから、非透光部２０が一次成形品と把握される（透光部が一次成形品である場合、図８（Ｃ）に示す透光部９０１のように、接合面９０６は内側に向かって傾斜する）。

（第２実施形態）
図５は本発明の第２の実施形態に係るアウターレンズユニット１０１の斜視図である。図６はアウターレンズユニット１０１の断面図である。

アウターレンズユニット１０１は、車両前照灯の筐体の一部を構成し、ヘッドランプの光を透過するアウターレンズである透光部１１０と、カバー部材である非透光部１２０とが一体化した二色成形品である。第１の実施形態に係るインナーレンズユニット１に比べ、長尺品で、全体が大きく湾曲している。なお、第１の実施形態同様に、透光部１１０の表面および裏面には全面に亘って微細加工が施されているが、図５、図６においてはこれを省略している。

非透光部１２０は、透光部１１０の外周部に沿って帯状に延在しているが、一か所だけ、切り欠き部１２０ａを備えている。透光部１１０はこの切り欠き部１２０ａと密着一体化した延出部１１０ａを備える。延出部１１０ａはアウターレンズユニット１０１の側縁部の外周面１０２に面一に露出しており、さらにその露出した端部に射出成形用のゲート痕Ｇを有する。

これは、透過性樹脂部材を射出成形する場合、ゲート痕が表面には露出しないように、ゲート部は非透過部との積層部に設けられるが、このように透光部１１０のゲート部をアウターレンズユニット１０１の外周面に露出させることで、非透光部１２０との積層部を設けることなく、直接、透過性樹脂部材を射出することができる。溶解した二次成形用の透過性樹脂部材が射出され、一次成形された着色樹脂部材の積層部を通過する際の色交じりを防止することができる。これにより、色交じりによる二次成形品の外観不具合や光透過率の低下による機能低下を防止することができる。

図６に示すように、透光部１１０および非透光部１２０には、第１の実施形態同様に、両者の接合部の裏面側に、全周に亘って、第１脚部１１５，第２脚部１２１が設けられている。さらにアウターレンズユニット１０１の外周（非透光部１２０の外周）にも、第３脚部１２２が設けられている。本実施形態では、第３脚部１２２にのみ、微小リブ１２３が平行して二か所に設けられている。

アウターレンズユニット１０１（非透光部１２０）の落ち込み角度αが大きく、奥行きに比して上下に高い構成となっている。落ち込み角度αとは、成形品の任意の断面において、上方端部を基準として、他端までの水平からの落ち込み角度であり、成形品表面の最小曲率が小さくなる、あるいは上下に長くなると、落ち込み角度αは大きくなる傾向がある。

落ち込み角度αが大きい場合、三次元的な大型成形物となるため、冷却収縮での三次元的変形により、成形変形量も大きくなる。このため、落ち込み角度αが大きい場合、特に非透光部１２０のように落ち込み角度α＝４５度以上の大型成形物においては、微小リブ１２３による変形抑え効果が大きくなる。

アウターレンズユニット１０１の型抜き方向ＤＲ２は上方向になっており、これは外周面１０２の勾配により把握される。非透光部１２０が一次成形品であるため、接合面１０３は型抜き方向ＤＲ２に対して外側へ向かって傾斜している（透光部１１０が一次成形品である場合、図６中二点鎖線のように、接合面は内側に向かって傾斜する）。第１の実施形態と同様に、一次成形品である非透光部１２０をインサートした形態で、透光部１１０が二次成形される。このため、透光部１１０の変形が抑制され、アウターレンズユニット１０１は精度よく成形される。

以上、本発明の好ましい実施形態や変形例について述べたが、上記の実施形態は本発明の一例であり、これらを当業者の知識に基づいて組み合わせることが可能であり、そのような形態も本発明の範囲に含まれる。

１：インナーレンズユニット（二色成形品）
２，１０２：外周面
３，１０３：接合面
１０，１１０：透光部
１１０ａ：延出部
１１：表面
１２：裏面
１３，１４：微小凹凸
２０，１２０：非透光部
１２０ａ：切り欠き部
２１，２２：脚部
２３：微小リブ
４０：固定側金型
５０：一次可動側金型
６０：二次可動側金型
１０１：アウターレンズユニット（二色成形品）
Ｇ：ゲート痕
ＤＲ１，ＤＲ２，ＤＲ３：型抜き方向
Ｈ：高さ
Ｓ１０１～Ｓ１０５：ステップ
Ｓ１，Ｓ２：成形空間
α：落ち込み角度

Claims (7)

1. 光透過性樹脂部材で構成され、微細凹凸が施された表面を有する透光部と、
   着色部材で構成され、前記透光部の外周を周回するように延在した非透光部を備え、
   前記透光部は、前記非透光部に密着しており、
   前記透光部と前記非透光部を区画する接合面の断面は直線であり、
   前記非透光部の外周面は、いずれも裏面側から表面側に向かって内側に傾斜しており、前記接合面は、前記非透光部の前記外周面とは逆方向に傾斜している
   ことを特徴とする二色成形品。
2. 前記透光部を周回する前記非透光部の一部が切り欠かれ、該切り欠き部に前記透光部の外方延出部が係合して密着し、前記二色成形品の側縁部外周面に面一に露出する前記外方延出部の端面に射出成形用のゲート痕が設けられている、
   ことを特徴とする請求項１に記載の二色成形品。
3. 前記非透光部の外周および内周の縁部に設けられた脚部の内側に、周方向に伸びるライン状のリブが、連続的または非連続的に突設されている、
   ことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の二色成形品。
4. 前記脚部には、平行する複数本の前記ライン状のリブが設けられている、
   ことを特徴とする請求項３に記載の二色成形品。
5. 前記ライン状のリブの最大突出量は０．５ｍｍ以内である、
   ことを特徴とする請求項３または請求項４に記載の二色成形品。
6. 前記ライン状のリブは、落ち込み角度が４５度以上である前記非透光部に設けられている、
   ことを特徴とする請求項３から請求項５のうちのいずれかに記載の二色成形品。
7. 光透過性樹脂部材で構成され、その表面には射出成形による微細凹凸が施された透光部と、着色部材で構成され、前記透光部の外周を周回するように延在した非透光部を備えた二色成形品の成形方法であって、
   固定側金型と一次可動側金型とを型締めし、前記固定側金型と前記一次可動側金型の画成する第１の成形空間に、着色樹脂部材を射出し、枠状の前記非透光部を成形する一次成形工程と、
   前記非透光部を保持したまま前記固定側金型と二次可動側金型とを型締めし、型締めすることで画成された第２の成形空間に、光透過性樹脂部材を射出することで、前記非透光部の内側に、前記透光部を一体成形する二次成形工程と、
   を備えることを特徴とする二色成形方法。