JPH11309741A - 中空成形品の製造方法及び成形型 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 容易に製造でき、製品コストが低く且つ自由
度が高い中空成形品の製造方法及びその製造方法に使用
される成形型を提供する。 【解決手段】 中子１の両端部１１、１３を、成形型
（金型２３）内に移動可能に設けた駒１９、２１に保持
させて、成形型（金型２３）のキャビティ２９内に中子
１を配置する中子セット工程と、前記キャビティ２９の
少なくとも一部に成形材料Ｔをチャージする材料チャー
ジ工程と、前記成形型（金型２３）の型締めと同時かあ
るいは型締め完了後に、前記駒１９、２１を移動させ
て、キャビティ２９内に充填した成形材料Ｔを中子１の
周囲に移動させ、中子１に外郭層５８を形成する充填成
形工程と、成形型（金型２３）を開いて、中子１を含む
成形品（中空体部５７を脱型した後、中子１を除去して
中空成形品を得る中子除去工程とを備える。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、中空成形品の製造
方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】一般に、樹脂製の中空体の形成方法とし
ては、幾つかの方法が挙げられるが、成形品としての形
状自由度が高いものとしては、いわゆるロストコア法に
代表されるように、中子を用いた方法がある。

【０００３】特に、中子を用いて、樹脂製の中空体を製
造する方法では、中子の材料として低融点金属を用い、
この中子を金型内に配置して射出成形により、中子の周
囲にに樹脂の外郭層を形成した後、中子を溶解あるいは
溶融して除去する方法が公知である。この方法におい
て、中子に低融点金属でなく、樹脂製のものを用いた方
法も提案されている。また、中子を用い、その外郭層を
反応射出成形する方法もある。

【０００４】一方、中子を用いない中空体の製造方法と
しては、複数に分割した部分を相互に振動溶着して中空
成形体を得る方法が公知である。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかし、前者の低融点
金属の中子を用いた方法では、中子の除去に多大な工数
がかかり、生産設備も複雑且つ大型になるとともに、製
品コストも高くなるという課題がある。特に、中子の外
郭層を射出成形する方法においては、中空の強度が射出
成形圧に十分耐えられないか、或いは中子の補強のため
に工数が増えるという課題がある。

【０００６】また、上述の外郭層を反応射出成形する方
法では、中空成形品自体の強度が低いかあるいは強度が
低いのを補うため生産工数が多なり、量産性が低くなる
という課題がある。

【０００７】後者の中子を用いない、複数に分割した部
分を相互に振動溶着して中空成形体を得る方法では、溶
着用フランジのはみ出し等が必要になるので、形状の自
由度が低いという課題がある。

【０００８】本発明は、かかる課題に鑑みなされたもの
で、容易に製造でき、製品コストが低く且つ自由度が高
い中空成形品の製造方法及びその製造方法に使用される
成形型を提供することを目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】請求項１に記載の発明
は、図１に示すように、中子１の両端部１１、１３を、
成形型（金型２３）内に移動可能に設けた駒１９、２１
に保持させて、成形型（金型２３）のキャビティ２９内
に中子１を配置する中子セット工程と、前記キャビティ
２９の少なくとも一部に成形材料Ｔをチャージする材料
チャージ工程と、前記成形型（金型２３）の型締めと同
時かあるいは型締め完了後に、前記駒１９、２１を移動
させて、キャビティ２９内に充填した成形材料Ｔを中子
１の周囲に移動させ、中子１に外郭層５８（図２参照）
を形成する充填成形工程と、成形型（金型２３）を開い
て、中子１を含む成形品（中空体部５７（図２参照））
を脱型した後、中子１を除去して中空成形品を得る中子
除去工程とを備えることを特徴とする。

【００１０】この請求項１に記載の発明では、成形型
（金型２３）の型締め時に駒１９、２１を移動させて中
子１の周囲に成形材料Ｔの外郭層５８（図２参照）を形
成するので、成形型（金型２３）を開いて中子１を含む
成形品（中空体部５７）を取り出し、中子１を除去する
だけで、容易に中空成形品を製造できる。しかも、製造
工数が少なく、装置の構成も簡易であるので、製品コス
トが低い。更に、溶着用のはみ出しフランジ等を必要と
しないので、形状の自由度も高い。

【００１１】請求項２に記載の発明は、請求項１に記載
の発明において、図２に示すように、中子１は熱可塑性
樹脂であり、成形材料Ｔ（図１参照）は熱硬化性樹脂で
あり、充填成形工程では加熱加圧成形し、中子除去工程
では中子１を加熱して軟化あるいは溶融させて除去する
ことを特徴とする。

【００１２】この請求項２に記載の発明では、成形型
（金型２３）から成形品（中空体部５７）を取り出した
後、中子１を加熱して軟化あるいは溶融するだけで、容
易に中子１の除去ができるので、中空成形品の製造が更
に容易である。

【００１３】請求項３に記載の発明は、請求項１または
２に記載の中空成形品の製造方法に使用される成形型で
あって、図１に示すように、キャビティ２９内に配置し
た中子１を保持する駒１９、２１を備え、該駒１９、２
１は成形型（金型２３）内に移動可能に設けられてお
り、型締めと同時または型締め後に駒１９、２１を移動
させることによって、キャビティ２９内を中子１が移動
して、樹脂材料が中子の外郭層５８（図２参照）を形成
することを特徴とする。

【００１４】この請求項３に記載の発明では、請求項１
または２に記載の中空成形品の製造を簡易な構成で実現
することができる。

【００１５】

【発明の実施の形態】以下に、添付図面を参照して、本
発明の実施例を詳細に説明する。図１は本実施の形態に
使用する金型（成形型）２３の概略的構成を示す断面図
であり、図２は図１に示す金型２３から離脱した成形品
（中空体部５７）の斜視図であり、図３は中子１の側面
図、図４は中子１の断面図である。

【００１６】まず、本実施の形態に使用される中子１に
ついて説明する。中子１は、図２乃至図４に示すよう
に、本実施の形態では略弓状に形成しており、その長手
方向に沿って２つに分割されたハーフ部分３、５を合わ
せて構成されている。また、各ハーフ部分３、５は、図
４に示すように、相互に嵌合する凹部７と凸部９とが形
成されており、これらの凹部７と凸部９とを嵌合して一
体化している。

【００１７】中子１は、熱可塑性樹脂製であり、使用さ
れる熱可塑性樹脂としては、特に、限定されないが、例
えば、ポリプロピレン、ポリアセタール、ポリメタクリ
レート、ポリアミド、ポリスチレン、ポリカーボネー
ト、ポリエチレン、ポリ塩化ビニール、の他全ての熱可
塑性材料が使用できる。

【００１８】また、中子１は、本実施の形態では、２分
割した構成のハーフ部分３、５を相互に嵌合させる構成
にしたが、３個あるいは、４個等幾つに分割されていて
も、一体化するものであればよい。このように、分割し
たものを嵌合させることによって、中空の中子１を容易
に形成することができる。

【００１９】中子１のハーフ部分３、５は、好ましく
は、それぞれ、射出成形により製造するが、これに限ら
ず、ブロー成形、ガスインジェクション成形等種々の成
形方法を用いることができる。

【００２０】中子１は、その両端部１１、１３に開放穴
１５、１７が形成されており、この両端部１１、１３
を、中子１を必要に応じて弾性変形させ、後述する金属
の駒１９、２１に係合するようになっている。

【００２１】次に、金型２３について説明する。金型２
３は、図１に示すように、上型２５と、下型２７とによ
り構成されており、下型２７の方を雌型としている。

【００２２】上型２５は、ベース３１と可動部３３とが
設けられており、この可動部３３は軸３５ａ、３５ｂに
より移動自在に支持されているとともに、スプリング３
７、３７により下型２７側に向けて付勢されている。

【００２３】可動部３３は、成形中において後述する成
形材料Ｔの硬化反応が進行して、成形材料Ｔの粘度が下
がり、低圧で流動充填されることを助けるとともに、中
子１の変形を防止し、更に成形材料Ｔのオーバーフロー
を防止する。この可動部３３は、本発明では、必ずしも
必要でなく、成形品の形状、材料のチャージ条件、硬化
条件、材料の特性によっては、可動でなくベース３１に
対して固定であってもよい。

【００２４】可動部３３内には、駒１９、２１が可動部
３３内を摺動可能に設けられている。この駒１９、２１
は、ピン４３、４５に支持されており、駒１９、２１が
可動部３３を摺動するようになっている。また、ピン４
３、４５にはそれぞれスプリング４７、４９が設けら
れ、ベース３１に対して付勢されている。

【００２５】駒１９、２１には、それぞれ上述した中子
１を保持する突起５１、５１と、突起５１、５１の周囲
に形成された溝５３、５３とが形成されており、突起５
１を中子１を必要に応じて弾性変形させて各端部１１、
１３に設けた開放穴１５、１７に嵌入するとともに、同
時に中子１の各端部１１、１３を溝５３、５３に嵌合し
て保持する。尚、これらの駒１９、２１は、可動部３３
から脱着できるいわゆる置き駒であってもよい。

【００２６】また、可動部３３及び駒１９、２１は、上
型２５に限らず下型２７に設けても同様な効果を得るこ
とができる。

【００２７】次に、本実施の形態による中空成形品の製
造方法について説明する。本実施の形態では、概して中
子セット工程、材料チャージ工程、充填成形工程及び中
子除去工程との順序で中空成形品を製造する。

【００２８】尚、本実施の形態により製造した中空成形
品は、例えば、エンジンのインテークマニホールド、車
両等に使用される水やオイルの循環系のパイプとして使
用される。特に、中空成形品を熱硬化性樹脂複合材料で
製造した場合には、高温時の熱応力が小さく、これらの
部品として使用されたときの信頼性が高い。

【００２９】中子セット工程では、上型２５と下型２７
を開き、中空の中子１を駒１９、２１に取り付ける。こ
の場合、中子１の両端部１１、１３を駒１９、２１の突
起５１、５１と、溝５３、５３とに嵌合するだけで、中
子１を駒１９、２１に容易に固定することができる。

【００３０】材料チャージ工程では、中子１が位置する
キャビティ２９内の一部に成形材料Ｔをチャージする。
成形材料Ｔのチャージは、上型２５または下型２７のい
ずれにチャージしてもよく、また中子１の周囲に成形材
料Ｔをチャージしてもよい。

【００３１】成形材料Ｔとしては、本実施の形態では熱
硬化性材料が用いられ、例えば、熱硬化性複合材料であ
るＳＭＣ（シートモールディングコンパウンド）または
ＢＭＣ（バルクモールディングコンパウンド）である。

【００３２】金型２３は、成形材料Ｔの硬化条件に合わ
せて８０℃から１６０℃程度の加熱をしてあるが、加熱
温度は特に限定するものではない。

【００３３】続く充填成形工程では、上型２５と、下型
２７とを型締めする。この型締めでは、下型２７のパー
ティング面５５に可動部３３が当接し、続いて金型２３
全体の型閉め動作に従い、上型２５のベース３１が、下
型２７に相互に当接する。このときに、上型２５のベー
ス３１に固定されたピン４３、４５がスプリング４７、
４９の付勢力に抗して駒１９、２１を押圧し、可動部３
３に対して所定の位置まで駒１９、２１を移動させる。
即ち、可動部３３が下型２７のパーティング面５５を閉
じた後で、中子１がキャビティ２９内を移動する。

【００３４】このような可動部３３及び駒１９、２１の
移動は、金型２３の加熱により、成形材料Ｔが、低圧で
流動して中子の周囲に充填されることを助け、中子の変
形を防止するとともに、成形材料Ｔがキャビティ２９か
らオーバーフローするのを防止する。特に、駒１９、２
１を可動にすることによって、成形材料Ｔが中子１の周
囲に移動することが容易になる。

【００３５】成形材料Ｔの硬化が終了したところで、金
型２３を開き、図２に示すような金型２３の成形品であ
る中空体部５７を金型２３から取り出す（離脱工程）。
この中空体部５７は外郭層５８の内側に中子１を保持し
た状態である。従って、次の中子除去工程で中子１を除
去する必要がある。

【００３６】中子除去工程では、図２に示す熱硬化性樹
脂の外郭層５８に対して、中子１が熱可塑性樹脂である
から中子１を加熱して軟化させまたは溶融して除去する
が、金型２３から離脱した中空体部５７の温度が８０乃
至１６０℃の高温となっているため、中子１の材料また
は形状によっては、金型２３から離脱後にそのまま中子
１を引き抜き除去することも可能である。

【００３７】中空体部５７を金型２３から離脱後、中子
１を加熱する場合は、中空体部５７の外郭層５８は、本
実施の形態では、熱間強度の高い熱硬化性樹脂の複合材
料であり、内側にある中子１は熱可塑性樹脂であるか
ら、加熱軟化、溶融特性に大きな差異があり、且つ相溶
性もないので、加熱による分離が容易である。

【００３８】加熱方法としては、熱風、加熱炉、高周波
加熱等の種々の方法を取ることができるので、製造の自
由度も高い。

【００３９】尚、除去後の中子１は、破砕した後、再び
中子１の材料として再生可能であり、このように、再使
用することによって、材料コストを軽減し、これにより
生産コストを低減することができる。また、破砕可能で
あるから、中子１の除去が容易にできる。

【００４０】上述した本実施の形態において、具体的に
中空成形品を製造した。以下にその実施例を説明する。

【００４１】中子１の製造では、図４に示すように、ナ
イロン樹脂の射出成形により、２分割した中子のハーフ
部分３、５を製造し、ハーフ部分３、５に相互に設けた
凹部７と凸部９とを嵌合させて、分割部分を一体化させ
て、中空形状の中子１を製造した。

【００４２】そして中子１の両端部１１、１３における
解放穴１５、１７を駒１９、２１の突起５１に挿入し嵌
合させる。その後金型２３の温度を１５０℃とした。

【００４３】次に、図１に示すように、金型２３の下型
２７に、成形材料として不飽和ポリエステル樹脂からな
るＳＭＣをチャージした。

【００４４】その後、金型２３の型締めをするが、該型
締めでは、可動部３３をパーティング面５５に当接さ
せ、次に、全体の型締め動作に従って、下型２７と上型
２５とを接触させた。

【００４５】型締め後、成形材料Ｔの硬化が終了したと
ころで、金型２３を開き、中空体部５７を離脱し、その
後、中子１を高周波加熱して、中子１を軟化させて、引
き抜いて除去した。これにより、中空成形品を得た。

【００４６】

【発明の効果】請求項１に記載の発明によれば、金型の
型締め時に駒を移動させて中子の周囲に外郭層を形成す
るので、容易に中空成形品を製造できる。しかも、製造
工数が少なく、装置の構成も簡易であるので、製品コス
トが低い。更に、溶着用のはみ出しフランジ等を必要と
しないので、形状の自由度も高い。

【００４７】請求項２に記載の発明によれば、中子は熱
可塑性樹脂であり、成形材料は熱硬化性樹脂であり、中
子を加熱して軟化あるいは溶融するだけで、容易に中子
の除去ができるので、中空成形品の製造が更に容易であ
る。

【００４８】請求項３に記載の発明によれば、請求項１
または２に記載の中空成形品の製造を簡易な構成で実現
することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本実施の形態にかかる金型の概略的構成を示す
断面図である。

【図２】金型から離脱した中空体部の斜視図である。

【図３】中子の側面図である。

【図４】図３に示す中子をＡ―Ａ線で切断した断面図で
ある。

【符号の説明】

１.中子、 ３、５.ハーフ部分、
７.凹部、 ９.凸部、 １１、１３.端部、
１５、１７.開放穴、 １９、２１.駒、 ２３.金型、
２５.上型、 ２７.下型、 ２９.キャビティ、
３１.ベース、 ３３.可動部、 ３５ａ、３５ｂ.軸、
３７.スプリング、 ４３、４５．ピン、 ４７、４９．スプリング、
５１．突起、 ５３．溝、 ５５．パーティング面、
５７．中空体部、 ５８．外郭層、 Ｔ．成形材料。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号 ＦＩ Ｂ２９Ｋ 101:12 Ｂ２９Ｌ 22:00

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 中子の両端部を、成形型内に移動可能に
   設けた駒に保持させて、成形型のキャビティ内に中子を
   配置する中子セット工程と、 前記キャビティの少なくとも一部に成形材料をチャージ
   する材料チャージ工程と、 前記成形型の型締めと同時かあるいは型締め完了後に、
   前記駒を移動させて、キャビティ内に充填した成形材料
   を中子の周囲に移動させ、中子に外郭層を形成する充填
   成形工程と、 成形型を開いて、中子を含む成形品を脱型した後、中子
   を除去して中空成形品を得る中子除去工程とを備えるこ
   とを特徴とする中空成形品の製造方法。
2. 【請求項２】 中子は熱可塑性樹脂であり、成形材料は
   熱硬化性樹脂であり、充填成形工程では加熱加圧成形
   し、中子除去工程では中子を加熱して軟化あるいは溶融
   させて除去することを特徴とする請求項１に記載の中空
   成形品の製造方法。
3. 【請求項３】 請求項１または２に記載の中空成形品の
   製造方法に使用される成形型であって、 キャビティ内に配置した中子を保持する駒を備え、該駒
   は成形型内に移動可能に設けられており、型締めと同時
   または型締め後に駒を移動させることによって、キャビ
   ティ内を中子が移動して、樹脂材料が中子の外郭層を形
   成することを特徴とする成形型。