JPH1142665A

JPH1142665A - 繊維含有樹脂の軽量化成形方法およびその装置

Info

Publication number: JPH1142665A
Application number: JP9200156A
Authority: JP
Inventors: Atsushi Sato; 佐藤　　淳; Manabu Nomura; 学野村; Toru Shima; 徹嶋; Kaoru Wada; 薫和田
Original assignee: Idemitsu Petrochemical Co Ltd
Current assignee: Idemitsu Petrochemical Co Ltd
Priority date: 1997-07-25
Filing date: 1997-07-25
Publication date: 1999-02-16

Abstract

(57)【要約】【課題】成形品の冷却時間を短縮できる繊維含有樹脂の
軽量化成形方法およびその装置を提供すること。【解決手段】繊維含有熱可塑性樹脂原材料を用い、内部
のキャビティ１０Ａに対して進退可能となった移動型１
３を備えた金型１０に、原材料を可塑化した溶融樹脂を
射出するとともに射出後にキャビティ１０Ａを拡大する
ことにより、成形品の成形を行うにあたり、キャビティ
１０Ａに形成された成形品の空隙へ液状冷媒を供給す
る。成型品の内部の空隙に供給された液状冷媒は、ガス
に比べて熱容量が大きいため、少量でも成型品の内部の
熱を奪うことになり、かつ、成型品の内部で液状冷媒が
気化する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、繊維含有樹脂の軽
量化成形方法およびその装置に関し、詳しくは、剛性お
よび強度に優れたガラス繊維等の繊維含有樹脂成形品を
軽量化する方法およびその装置に関する。

【０００２】

【背景技術】従来より、ガラス繊維等の繊維を含有させ
ることで強化された繊維含有樹脂成形品が知られてい
る。この繊維含有樹脂成形品は、引っ張り強度、剛性お
よび耐熱性等の機械的特性に優れているので、インパネ
コア、バンパービーム、ドアステップ、ルーフ・ラッ
ク、リア・クォターパネル、エアクーナ・ケース、グロ
ーブリッド、各種ピラーおよびシートバック等の自動車
部品、外壁用パネル、間仕切壁用パネルおよびケーブル
・トラフ等の建築・土木用部材ならびに各種椅子等とし
て広く利用されている。このような繊維含有樹脂成形品
を製造するにあたり、金型の内部に繊維を含んだ溶融樹
脂を射出する射出成形方法を利用することができる。こ
の射出成形方法によれば、複雑な形状のものでも成形で
きるうえ、所定の成形サイクルを連続して繰り返すこと
が可能なため、同一形状のものを大量生産することがで
きるというメリットが得られる。

【０００３】射出成形で成形された繊維含有樹脂成形品
は、強度や剛性を向上させるために、繊維量を増やす
と、成形品の重量が増大する傾向にあるので、重量軽減
のために、繊維含有樹脂中の繊維によりスプリングバッ
ク現象を発生させ、このスプリングバック現象で成形中
の樹脂を膨張させ、軽量成形品を得る膨張成形方法が提
案されている（特願平8-28841号）。しかし、この膨張
成形方法では、成型品内部に生じる空隙のため、熱伝導
率が小さくなって、冷却時間が長くなるという問題があ
った。特に、表皮材を成型品に一体成形した場合には、
表皮材で樹脂が断熱されて金型での冷却が追いつかず、
表皮材を貼らない場合では２００秒で冷却できるのに対
して、表皮材を貼る場合では冷却時間が５００秒とな
り、冷却時間が２倍以上必要であった。そこで、この問
題を解決するために、本出願人は膨張成型時に溶融樹脂
の内部へ低圧ガス（例えば、窒素ガス）を注入するガス
注入成形方法を提案した（特願平9-116929号）。この方
法では、注入されたガスが成型品の内部を冷却するの
で、ヒケ等の外観不良がなくなるだけでなく、冷却時間
が短くなる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、特願平
9-116929号で記載されたガス注入成形方法では、成型品
を冷却するために多量の冷却ガスが必要とされる。その
ため、成型品の製造コストが高くなり、経済性に問題が
ある。つまり、一般的に、ガスは液体に比べて熱容量が
小さいため、射出成形によって、高温となった金型内の
成型品を冷却するには、多量のガスが必要とされ、か
つ、ガス自体の冷却温度も低いものでなければならな
い。冷却温度の低いガスを大量に成型品に供給するに
は、ガスを冷却する設備やガスを送るための配管設備等
が大がかりとなり、成型品を冷却するためのコストが高
いものとなる。これに対して、設備を大がかりにしない
で、成型品を冷却するには、冷却温度の低くないガスを
成型品に長時間送ることが必要とされるが、それでは、
冷却時間が長くなってしまう。また、特願平9-116929号
で記載されたガス注入成形方法において、表皮材を成型
品に一体成形した場合には、成型品を内部から冷却する
ことにより、冷却時間を１００秒に短縮できるが、その
冷却時間をより短縮することが望まれている。

【０００５】本発明の目的は、成形品の冷却時間を短縮
できる繊維含有樹脂の軽量化成形方法およびその装置を
提供することにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明の繊維含有樹脂の
軽量化成形方法は、繊維含有熱可塑性樹脂原材料を用
い、内部のキャビティに対して進退可能となった移動型
を備えた金型に、前記原材料を可塑化した溶融樹脂を射
出するとともに、射出後に前記キャビティを拡大するこ
とにより、成形品の成形を行う繊維含有樹脂の軽量化成
形方法であって、前記キャビティに形成された成形品の
空隙へ液状冷媒を供給することを特徴とする。

【０００７】このような本発明では、金型のキャビティ
内に溶融樹脂を射出し、射出後に移動型を移動する。こ
の移動型の移動に伴ってキャビティが拡大され、成型品
が成形されるが、この成型品の内部に生じる空隙に液状
冷媒を供給する。成型品の内部の空隙に液状冷媒が供給
されると、この液状冷媒は、ガスに比べて熱容量が大き
いため、少量でも成型品の内部の熱を奪うことになり、
かつ、成型品の内部で液状冷媒が気化することにより、
この気化熱で成型品が迅速に冷却される。ここで、本発
明では、前記キャビティの拡大は、溶融樹脂が前記キャ
ビティに充満した後に行うことにしてもよい。この構成
では、溶融樹脂を膨張させる前に、溶融樹脂の表面を冷
却して金型の成形面に倣ったスキン層を確実に成形でき
るから、外観品質に優れた成形品が得られるようにな
る。

【０００８】また、前記液状冷媒は前記成形品の空隙へ
の供給がガスとともに行われ、かつ、気化されて前記金
型外へ放出される構成でもよい。この構成では、液状冷
媒は、ガスによって確実に成型品の内部空隙へ送られる
ことになり、この内部空隙で気化された後は金型外、つ
まり、成型品から放出されるので、熱が成型品内に蓄え
られることがなく、確実に成型品が冷却される。しか
も、キャビティ内の溶融樹脂は、ガスの圧力により、内
部から金型の成形面に向かって押圧され、表面が金型の
成形面に密着した状態を維持したまま冷却・硬化するの
で、表面にヒケ等の不具合が生じることがない。また、
注入したガスの圧力により、金型の成形面への樹脂の押
圧が持続されるので、冷却が促進され、この点からも冷
却時間が大幅に短縮される。

【０００９】さらに、ガスとともに液状冷媒を成型品の
内部空隙に供給するにあたり、まず、前記ガスのみが前
記成形品の空隙へ供給され、その後、前記ガスとともに
前記液状冷媒が前記成型品に供給される構成としてもよ
い。この構成では、ガス注入により、スプリングバック
現象による溶融樹脂の膨張が補完されるので、内部空隙
が均一に形成され、この内部空隙に液状冷媒がガスによ
って確実に送り込まれるので、成型品の熱をガスが気化
することにより十分に奪うことができ、成型品の均一冷
却が促進される。

【００１０】また、前記金型には、前記成形品の表面を
被覆するための表皮材が、成形前に予め装着されている
構成でもよい。なお、表皮材は成型品の全面被覆でも部
分被覆でもよい。このように、予め成形前に表皮材が装
着された金型を用いれば、表面が表皮材で被覆された積
層成形品が得られるようになる。ここで、表皮材として
は、織布や不織布等の布、熱可塑性樹脂面材、熱可塑性
樹脂の発泡面材、および、模様等が印刷されたフィルム
等の単層面材、ならびに、熱可塑性エラストマや塩化ビ
ニル樹脂等の表皮材に、熱可塑性樹脂や熱可塑性樹脂の
発泡体等からまる裏地材を裏打ちした多層面材が採用で
きる。

【００１１】前記原材料は、全長が２〜１００mmの範囲
にされるとともに、前記全長と等しい長さの繊維が、互
いに平行に配列された状態となって全体の２０〜８０重
量％含有された前記繊維含有熱可塑性樹脂ペレットを少
なくとも含み、前記繊維が当該原材料全体の５〜７０重
量％とされた原材料であってもよい。繊維が互いに平行
に配列された状態となって全体の２０〜８０重量％含有
されたペレットを用いれば、射出装置のスクリュで可塑
化・混練を行っても、繊維の破断が起こりにくくなる。
繊維の長さが２mm未満では、ガスを注入しても、溶融樹
脂の膨張を補完できない場合がある一方、長さが１００
mmを超えると、射出成形時にブリッジを起こしたり、可
塑化不良の原因となったりするため、成形が困難となる
場合がある。そして、繊維の含有率が全体の５重量％に
満たないと、スプリングバック現象による膨張が期待で
きないうえ、ガス注入により大きな中空部が溶融樹脂内
に発生するおそれがあり、成型品全体にわたってガスが
流通する連続した空隙の成形が困難になる場合があり、
また、成形品の軽量化および繊維による強化が図れなく
なる場合がある。一方、繊維の含有率が７０重量％を超
えると、ガスを注入すべき溶融樹脂の量が少なくなり過
ぎ、成形性が低下し、溶融樹脂の表面と金型の成形面と
の間にガスが漏れ、シルバーマーク等の不具合が発生す
るおそれがあり、外観品質が損なわれる場合がある。

【００１２】また、樹脂ペレットの主原料となる熱可塑
性樹脂としては、特に、制限はないが、例えば、ポリプ
ロピレン、プロピレン−エチレンブロック共重合体、プ
ロピレン−エチレンランダム共重合体、ポリエチレン等
のポレオレフィン系樹脂、ポリスチレン系樹脂、ＡＢＳ
樹脂、ポリ塩化ビニル系樹脂、ポリアミド系樹脂、ポリ
エステル系樹脂、ポリアセタール系樹脂、ポリカーボネ
ート系樹脂、ポリ芳香族エーテルまたはチオエーテル系
樹脂、ポリ芳香族エステル系樹脂、ポリスルホン系樹脂
およびアクリレート系樹脂等が採用できる。ここで、上
記熱可塑性樹脂は、単独で用いることがもできるが、二
種類以上を組み合わせて用いてもよい。このような熱可
塑性樹脂のうち、ポリプロピレン、プロピレンと他のオ
レフィンとのブロック共重合体、ランダム共重合体、あ
るいは、これらの混合物などのポリプロピレン系樹脂が
好ましく、特に、不飽和カルボン酸、または、その誘導
体で変性された酸変性ポリオレフィン系樹脂を含有する
ポリプロピレン系樹脂が好適である。

【００１３】また、樹脂ペレットに含有される繊維とし
ては、以下の〜が採用でき、特に、ガラス繊維、炭
素繊維等を採用することが望ましい。セラミック繊維：ボロン繊維、炭化ケイ素繊維、アル
ミナ繊維、チッ化ケイ素繊維、ジルコニア繊維無機繊維：ガラス繊維、炭素繊維金属繊維：銅繊維、黄銅繊維、鋼繊維、ステンレス繊
維、アルミニウム繊維、アルミニウム合金繊維有機繊維：超高分子量ポリエチレン繊維、ポリプロピ
レン繊維、アラミド繊維、ポリアリレート繊維、ポリエ
ステル繊維、ポリアミド繊維

【００１４】ここで、樹脂ペレットに含有されるガラス
繊維としては、Ｅ−ガラスまたはＳ−ガラスのガラス繊
維であって、その平均繊維径が２５μｍ以下のもの、好
ましくは３〜２０μｍの範囲のものが採用できる。ガラ
ス繊維の径が３μｍ未満であると、ペレット製造時にガ
ラス繊維が樹脂になじまず、樹脂に含浸するのが困難と
なる一方、２０μｍを超えると、溶融混練時に切断、欠
損が起こりやすくなる。

【００１５】これらの熱可塑性樹脂およびガラス繊維を
用い、引き抜き成形法等でペレットを製造するにあた
り、ガラス繊維は、カップリング剤で表面処理した後、
収束剤により、１００〜１００００本、好ましくは、１
５０〜５０００本の範囲で束ねておくことが望ましい。
カップリング剤としては、いわゆるシラン系カップリン
グ剤、チタン系カップリング剤として従来からあるもの
の中から適宜選択することができる。例えば、γ−アミ
ノプロピルトリエトキシシラン、Ｎ−β−（アミノエチ
ル）−γ−アミノプロピルトリメトキシシラン、γ−グ
リシドキシプロピルトリメトキシシラン、β−（３，４
−エポキシシクロヘキシル）エチルトリメトキシシラン
等のアミノシランやエポキシシランが採用できる。特
に、前記アミノ系シラン化合物を採用するのが好まし
い。このようなカップリング剤を用いてガラス繊維の表
面処理を行うにあたり、前述のカップリング剤を有機溶
媒に混ぜた有機溶媒液あるいは混濁液を、いわゆるサイ
ジング剤としてガラス繊維に塗布するサイジング処理の
他、乾式混合およびスプレー法等が採用できる。また、
表面処理を行うにあたり、前述のカップリング剤ととも
に、ガラス用フィルム形成物質を併用することができ
る。このフィルム形成物質としては、例えば、ポリエス
テル系、ウレタン系、エポキシ系、アクリル系、酢酸ビ
ニル系およびイソシアネート系等の重合体が採用でき
る。収束剤としては、例えば、ウレタン系、オレフィン
系、アクリル系、ブタジエン系およびエポキシ系等が採
用でき、これらのうち、ウレタン系およびオレフィ系が
採用できる。これらのうち、ウレタン系収束剤は、通
常、ジイソシアネート化合物と多価アルコールとの重付
加反応により得られるポリイソシアネート５０重量％以
上の割合に含有するものであれば、油変性型、湿気硬化
型およびブロック型等の一液タイプ、および、触媒硬化
型およびポリオール硬化型等の二液タイプのいずれもが
採用できる。一方、オレフィン系収束剤としては、不飽
和カルボン酸、または、その誘導体で変性された変性ポ
リオレフィン系樹脂が採用できる。

【００１６】上述のような収束剤で収束したガラス繊維
に熱可塑性樹脂を付着・含浸させることにより、ガラス
繊維を含有する樹脂ペレットが製造される。ガラス繊維
に熱可塑性樹脂を付着・含浸させる方法としては、例え
ば、容器等に入れた溶融樹脂の中に繊維束を通し、繊維
に樹脂を含浸させる方法、コーティング用ダイに繊維束
を通して含浸させる方法、あるいは、ダイで繊維の周り
に付着した溶融樹脂を押し広げて繊維束に含浸させる方
法等が採用できる。ここで、繊維束と樹脂とをよくなじ
ませる、すなわち濡れ性を向上するために、内周に凹凸
部が設けられたダイの内部に、張力が加えられた繊維束
を通して引き抜くことで、溶融樹脂を繊維束に含浸させ
た後、さらに、この繊維束を加圧ローラでプレスする工
程が組み込まれた引抜成形法も採用できる。なお、ガラ
ス繊維と溶融樹脂とが互いによくなじむ、濡れ性のよい
ものであれば、溶融樹脂がガラス繊維に容易に含浸さ
れ、ペレットの製造が容易となるので、前述の収束剤で
繊維を収束する工程は、省略できる場合がある。ここ
で、互いによくなじませる方法としては、樹脂に極性を
付与したり、ガラス繊維の表面にカップリング剤と反応
する官能基をグラフトしたりする方法が有効である。

【００１７】以上のような方法で、樹脂が含浸された長
尺繊維束（ストランド等）を、繊維の長手方向に沿って
切断していけば、ペレットの全長と同じ長さの長繊維を
含んだ樹脂ペレットを得ることができる。この際、樹脂
ペレットとしては、繊維束がストランドにされ、その断
面形状が略円形となった樹脂含有長尺繊維束を切断した
ものに限らず、繊維を平たく配列することにより、シー
ト状、テープ状またはバンド状になった樹脂含有長尺繊
維束を所定の長さに切断したものでもよい。本発明成形
方法にあっては、前述のように原材料１００重量部に対
して３重量部以下、具体的には、０．０１〜３重量部の
発泡剤を含ませることができる。ここで、発泡剤の種類
は、熱により分解してガスを発生するものであれば、限
定されない。例えば、シュウ酸誘導体、アゾ化合物、ヒ
ドラジン誘導体、セミカルバジド、アジド化合物、ニト
ロソ化合物、トリアゾール、尿素およびその関連化合
物、亜硝酸塩、水素化物、炭酸塩ならびに重炭酸塩等が
採用できる。さらに具体的に例示すれば、アゾジカルボ
ンアミド（ＡＤＣＡ）、ベンゼンスルホヒドラジド、
Ｎ，Ｎ−ジニトロペンタメチレンテトラミン、テレフタ
ルアジド等が採用できる。また、必要により、安定剤、
帯電防止剤、耐候剤、着色剤、短繊維、タルク等の充填
剤を加えることもできる。

【００１８】また、前述の繊維含有樹脂の軽量化成形方
法を実施するため、本発明の繊維含有樹脂の軽量化成形
装置は、繊維含有熱可塑性樹脂原材料を可塑化して溶融
樹脂を射出する射出装置と、この射出装置で射出された
溶融樹脂が収納されるキャビティが形成されこのキャビ
ティに対して進退可能となった移動型を備えた金型と、
前記キャビティ内の成型品の空隙へガスを注入するガス
注入装置と、前記成形品の空隙へ液状冷媒を供給する冷
媒供給装置とを備えた構成とする。ここで、この構成の
軽量化成形装置において、前記冷媒供給装置は前記ガス
注入装置と接続されるとともに、液状冷媒がガスで吸引
される構成とされ、前記冷媒供給装置の前記ガス注入装
置への液状冷媒の供給を許容または阻止するバルブが設
けられている構造でもよい。この構造では、バルブを操
作することにより、成型品の空隙にガスのみ、あるい
は、ガスおよび液状冷媒を簡単な構成で確実に供給する
ことができる。

【００１９】

【発明の実施の形態】以下に本発明の実施の各形態を図
面に基づいて説明する。ここで、各実施形態中、同一構
成要素は同一符号を付して説明を省略もしくは簡略にす
る。図１から図７は第１実施形態が示されている。図１
には、射出成形機１が示されている。この射出成形機１
は、溶融樹脂を射出装置２のノズル２Ａから金型１０の
内部に射出して成形を行うものである。射出装置２は、
図示しない射出シリンダの内部に供給された樹脂ペレッ
トをスクリュ（図示省略）で混練しながら可塑化し、こ
の可塑化した溶融樹脂を先端のノズル２Ａから射出する
ものである。第１実施形態の射出成形機１は、射出装置
２側に固定された固定盤３と、この固定盤３の射出装置
２とは反対側に固定された固定プレート７と、これらの
固定盤３および固定プレート７の間に設けられかつ固定
盤３に対して近接・離隔可能とされた可動盤４と、この
可動盤４を固定盤３に対して移動させるための型締装置
５とを備えている。

【００２０】対向配置された固定盤３および固定プレー
ト７の間には、タイバー８が架け渡され、このタイバー
８に沿って可動盤４が摺動自在に設けられている。型締
装置５は、可動盤４および固定プレート７の間に設けら
れたトグル機構９と、固定プレート７に取り付けられた
型締め用の油圧シリンダ装置６とを有して構成されてい
る。トグル機構９には、油圧シリンダ装置６のピストン
ロッド６Ａが連結され、油圧シリンダ装置６の押圧力を
トグル機構９で増力して可動盤４を駆動し、これによ
り、金型１０の閉鎖および型締めを行うようになってい
る。また、固定盤３および可動盤４の間には、型締め圧
受けブロック３Ａ，３Ｂが型締め・型開き方向に沿って
設けられている。可動盤４側に設けられた型締め圧受け
ブロック３Ｂは、可動盤４を固定盤３に対して前進させ
たときに、固定盤３側に設けられた型締め圧受けブロッ
ク３Ａと当接して、トグル機構９の高圧型締め力を受け
るようになっている。これらの型締め圧受けブロック３
Ａ，３Ｂにより、固定盤３および可動盤４の平行度が確
保されている。

【００２１】金型１０は、固定盤３側に取り付けられる
固定金型１１と、可動盤４側に取り付けられる可動金型
１２と、可動金型１２の一部分として設けられた移動型
１３とを備えたものである。移動型１３は、可動金型１
２の中央部分に固定金型１１側に開口して設けられた凹
部１２Ａに嵌入され、金型１０のキャビティ１０Ａに対
して進退可能とされている。この移動型１３は、凹部１
２Ａ内に設置された金型移動装置４０により、キャビテ
ィ１０Ａに対して摺動進退するようになっている。

【００２２】この金型移動装置４０は、移動型１３の移
動方向に対して傾斜した傾斜面４１Ａ, ４２Ａをそれぞ
れ有する一対の傾斜部材４１，４２を備えている。これ
らの傾斜部材４１，４２は、互いの傾斜面４１Ａ，４２
Ａを互いに当接させた状態で移動型１３の移動方向に並
設されている。このうち、傾斜部材４１には、油圧シリ
ンダ装置４３が接続され、移動型１３の移動方向に対し
て直交する方向に駆動されるようになっている。なお、
この傾斜部材４１の移動は、空気圧式の駆動装置、或い
は、電動式の駆動装置により行うようにしてもよい。

【００２３】この傾斜部材４１の傾斜面４１Ａの両端縁
には、当該傾斜部材４１の傾斜部材４２側に突出する立
上部４１Ｂが設けられ、これらの一対の立上部４１Ｂの
間に、傾斜部材４２の傾斜面４２Ａ側の端部がはめ込ま
れている。各立上部４１Ｂの内側面にはそれぞれ溝４１
Ｃが形成され、傾斜部材４２の傾斜面４２Ａ側の端部に
は、これらの溝４１Ｃと嵌合する突条４２Ｂが設けられ
ている。このような金型移動装置４０においては、油圧
シリンダ装置４３のピストンロッド４３Ａを前進させる
と、傾斜部材４１が傾斜部材４２を押圧し、移動型１３
がキャビティ１０Ａに対して前進し、一方、ピストンロ
ッド４３Ａを後退させると、傾斜部材４１が傾斜部材４
２を引き寄せ、移動型１３が後退するようになってい
る。

【００２４】なお、油圧シリンダ装置４３には、油圧を
供給するための油圧ユニット４４が接続され、この油圧
ユニット４４には、供給する油圧を制御して金型移動装
置４０に所望の動作を行わせるための制御装置４５が接
続されている。この制御装置４５は、デジタルシーケン
サ等のシーケンス制御回路を有するものであり、移動型
１３をキャビティ１０Ａに対して段階的に前進後退さ
せ、所定の位置に一時停止させた後に、後退させる等、
任意の異なる動作を連続的に行わせるように設定するこ
とが可能となっている。一方、固定金型１１の中央部分
には、スプル１１Ａが形成されている。このスプル１１
Ａには、固定盤３を貫通して射出装置２のノズル２Ａが
接続され、ノズル２Ａからスプル１１Ａを通じて溶融樹
脂をキャビティ１０Ａに射出するようになっている。

【００２５】固定金型１１には、キャビティ１０Ａに充
填された溶融樹脂からなる成型品の内部空隙にガスを充
填するためのガス注入装置５０が接続されている。ガス
注入装置５０は、固定金型１１に埋設された二つのガス
ピン２０と、このガスピン２０と接続されたガス注入管
５１と、このガス注入管５１に図示しないガス供給源か
らガスの供給を許容または阻止するガスバルブ５２とを
備え、ガス注入管５１は、その途中に管内のガスを大気
に放出するための開放バルブ５１Ａを備えて構成されて
いる。ガス供給源から成型品の空隙に供給されるガス
は、窒素ガス、アルゴンガス、液化炭酸ガス、その他の
ガスであるが、成型品となる樹脂と反応しにくい点では
窒素ガス等の不活性ガスを採用することが好ましく、冷
却効率を上げる点では液化炭酸ガスを採用することが好
ましい。また、ガスの温度は、１５℃以下が良いが、冷
却効率を上げるには０℃以下が好ましい。ガスの圧力
は、０．０１〜２０ＭＰａの範囲が良いが、成型品内部
に大きな中空部の発生、ガスの漏洩による外観不良等の
発生を考慮した場合、０．０１〜２ＭＰａの範囲が好ま
しい。

【００２６】ガスピン２０は、その取付位置が成型品の
意匠面と反対側であり、図２に示すように、固定金型１
１の成形面から若干突出するように設けられている。具
体的には、ガスピン２０の全長を３０〜５０ｍｍ程度と
した場合、ガスピン２０の成形面からの突出長さは、２
ｍｍ程度である。このガスピン２０には、固定金型１１
に螺入されたガスタップ５３が接続され、このガスタッ
プ５３には、ガス注入管５１と連通するガス導入路５４
が接続されている。これにより、このガス注入装置５０
から供給されるガスを、ガス導入路５４およびガスタッ
プ５３を介して、ガスピン２０からキャビティ１０Ａに
導入できるようになっている。

【００２７】ガスピン２０は、円筒状の外筒部２１と、
この外筒部２１に挿入された中子部２２と、これらの外
筒部２１および中子部２２の間に形成されて当該ガスピ
ン２０の軸方向に沿ってガスを流通可能にされたガス流
路２３とを備えている。外筒部２１は、ガス入口２３Ａ
側（ガスタップ５３側）の端部にリング状の鍔部３１を
備え、この鍔部３１により、固定金型１１から脱落しな
いようになっている。中子部２２は、図３および図４に
も示すように、外筒部２１に略緊結した状態で挿入され
た略円柱状の中子部本体３２と、この中子部本体３２の
ガス入口２３Ａ側の端部に設けられた係止部３３とを有
して略Ｔ字状に形成されている。この係止部３３は、外
筒部２１のガス入口２３Ａ側の開口２１Ａを覆う円盤状
に形成され、外筒部２１の鍔部３１にねじ等の止着手段
（図示省略）により固定されている。係止部３３の周囲
には、ガスの漏洩を防止するためのシール材２４が設け
られている。

【００２８】中子部本体３２の周面には、切削加工等に
より、その軸心と平行な平面部３４，３５が等間隔に形
成され、これらの平面部３４，３５により、中子部２２
と外筒部２１との間には、平面部３４，３５および外筒
部２１の内周面により囲まれた四つのガス流路２３が形
成されている。互いに対向する平面部３５は、寸法Ｄだ
け離れている。各平面部３４，３５は、ガス入口２３Ａ
側の入口側平面部３４およびガス出口２３Ｂ側の出口側
平面部３５からなり、出口側平面部３５は、入口側平面
部３４よりも幅狭、つまり、中子部本体３２の出口側平
面部３５を通る径寸法は、入口側平面部３４を通る径寸
法よりも大きくなるように形成されている。これによ
り、ガス流路２３のガス出口２３Ｂ側の部分ｔは、ガス
入口２３Ａ側の部分よりも狭くなっている。このような
ガス流路２３の各ガス入口２３Ａは、係止部３３に形成
されたスリット３３Ａにより構成されている。

【００２９】また、中子部本体３２のガス出口２３Ｂ側
の先端は、その軸方向と略直交する平面状の先端面３２
Ｂとされている。外筒部２１の端部は、この先端面３２
Ｂよりもガス出口２３Ｂ側に突出し、これにより、ガス
ピン２０の先端には、外筒部２１の端部および先端面３
２Ｂに囲まれた先端空間２０Ａが形成されている。外筒
部２１の端部の中子部２２の先端面３２Ｂからの突出長
さＬは、例えば、０．１ｍｍ〜１０ｍｍであるが、ガス
ピン２０と成型品との離型性を考慮すると、０．１ｍｍ
〜３ｍｍが好ましい。

【００３０】図１において、ガス注入装置５０のガス注
入管５１には成形品の空隙へ液状冷媒を供給する冷媒供
給装置５５が接続されている。この冷媒供給装置５５
は、図５に示される通り、液状冷媒が貯蔵される冷媒貯
蔵タンク５６と、この冷媒貯蔵タンク５６から供給され
る液体冷媒をガス注入管５１に送るための冷媒供給配管
５７とを備え、液状冷媒がガス注入管５１から送られる
ガスで吸引される構成とされている。

【００３１】つまり、ガス注入管５１は冷媒供給装置５
５と接続される部分において、上流側に位置する内管５
１Ｂと、下流側において内管５１Ｂを覆うように同心上
に位置する外管５１Ｃとを備え、この外管５１Ｃの内部
に冷媒供給配管５７が開口される。内管５１Ｂは先細り
状に形成されており、外管５１Ｃの端部は内管５１Ｂと
の間で閉塞されているため、内管５１Ｂから吹き出され
る高速のガスによって内管５１Ｂと外管５１Ｃとの間の
空間に負圧が生じて、冷媒供給配管５７の液状冷媒は外
管５１Ｃ内に吸引されるとともに、ガスとともに下流側
に送られる。

【００３２】冷媒供給装置５５の冷媒供給配管５７には
ガス注入管５１への液状冷媒の供給を許容または阻止す
るバルブ５８が設けられている。ここで、第１実施形態
で使用される液状冷媒は、水、塩化カルシウム液、塩化
マグネシウム液、一価アルコール、二価アルコール、三
価アルコール等常温で液体であれば、その種類は限定さ
れないが、金属の腐食、使用温度における冷媒の状態等
を考慮した場合には、水、液化炭酸ガス、一価アルコー
ル、二価アルコールが好ましい。

【００３３】次に、第１実施形態の成形手順を図６およ
び図７に基づいて説明する。まず、射出成形機１に金型
１０を装着するとともに、射出装置１Ａの射出シリンダ
１１内に樹脂ペレットを供給した後、射出成形機１を起
動し、射出シリンダ１１内の樹脂ペレットの可塑化およ
び混練を開始する。ここで、採用される樹脂ペレット
は、ポリプロピレンを主原料とした全長が２〜１００mm
の範囲にされたものである。この樹脂ペレットには、そ
の全長と等しい長さの補強用ガラス繊維が、互いに平行
に配列された状態となって、２０〜８０重量％含まれ、
当該樹脂ペレットと、補強用ガラス繊維を含まない他の
ペレットとを混合した混合物の場合には、全体の５〜７
０重量％、好ましくは、５〜６０重量％の範囲で含有さ
れている。また、射出シリンダ１１内では、樹脂ペレッ
トの可塑化および混練を充分行うことにより、溶融樹脂
内の無数のガラス繊維を、均一に分散させ、かつ、互い
に充分絡み合った状態にし、スプリングバック現象が発
生しやすい状態にする。そして、型締装置５を作動さ
せ、可動盤４を固定盤３に向かって移動させ、固定盤３
側の型締め圧受けブロック３Ａに可動盤４側の型締め圧
受けブロック３Ｂを当接させる。

【００３４】次いで、金型移動装置４０を作動させ、図
６（Ａ）に示されるように、金型１０のキャビティ１０
Ａが成形品に応じた容積よりも縮小される位置Ｓに、移
動型１３を移動し、当該キャビティ１０Ａの厚さ寸法を
t1にする。この際、位置Ｓは、当該位置Ｓに静止した移
動型１３が形成するキャビティの厚さt1と、成形品に応
じた容積を確保したキャビティの厚さt2との関係におい
て、t2／t1が０．１〜５．０の範囲となるように設定す
ることができる。この状態で、射出装置１Ａから金型１
０に溶融樹脂を射出して、成形品に応じた容積よりも縮
小されたキャビティに充満させ、射出圧力で溶融樹脂が
金型１０の成形面に向かって押圧されて密着している状
態にし、ここで、溶融樹脂の射出を完了する。

【００３５】溶融樹脂の射出完了直前、直後、あるい
は、射出完了から所定時間が経過したら、金型移動装置
４０を作動させ、図６（Ｂ）に示されるように、金型１
０のキャビティが成形品に応じた容積となる位置Ｔまで
移動型１３を後退させ、当該キャビティ１０Ａの厚さ
寸法をt2にする。これにより、射出完了から移動型１３
が位置Ｔに到達するまでの間に、溶融樹脂の表面を冷却
し、溶融樹脂（成形品）の表面にスキン層が形成され
る。射出完了後に移動型１３を後退させる場合には、金
型温度により多少異なるが、射出完了から移動型１３の
後退開始までの時間を、０〜１０秒の範囲で設定するこ
とができる。また、移動型１３の後退速度Vrは、０．０
５〜１００mm／秒の範囲、好ましくは、０．０５〜５０
mm／秒の範囲で設定することができる。移動型１３を後
退させると、スプリングバック現象により、溶融樹脂内
で押し潰されていたガラス繊維の弾性的な復元力で溶融
樹脂が膨張し、溶融樹脂の内部に無数の空隙が発生し、
原材料よりも容積が大きく軽量化された成形品が成形さ
れる。

【００３６】そして、移動型１３が位置Ｔに到達すると
同時に、ガス注入装置５０を作動してガスをガスピン２
０から溶融樹脂の内部に注入する。この時点でガス注入
を行うことにより、金型１０内の溶融樹脂が完全に冷却
・硬化する前に、溶融樹脂の内部にガスが注入される。
即ち、図７（Ａ）に示される通り（図２も参照）、開放
バルブ５１Ａを閉塞した状態でガスバルブ５２を開放操
作すると、ガスは、図示しないガス供給源からガス注入
管５１およびガスピン２０を通って成型品となる溶融樹
脂の内部に発生した無数の空隙の各々に分散して導入さ
れ、溶融樹脂の内部に大きな中空部を発生させない。ガ
ス注入装置５０から供給されたガスは、ガス導入路５４
およびガスタップ５３をを通って、ガスピン２０の中子
部２２のスリット３３Ａ、つまり、ガス入口２３Ａから
ガス流路２３に導入され、ガス出口２３Ｂから先端空間
２０Ａに流出して、先端空間２０Ａに一旦集合して充満
される。これにより、先端空間２０Ａにおけるガスの圧
力が上昇し、この圧力が、溶融樹脂の最表面層を突き破
れる程度の圧力になると、ガスは、直ちに先端空間２０
Ａから溶融樹脂の内部、つまり、最表面層に向かって押
し出される。押し出されたガスは、溶融樹脂の最表面層
を突き破って、外筒部２１のガス出口２３Ａ側の開口と
略同じ大きさ、つまり、ガス流路２３よりも断面積の大
きなガス導入孔を形成し、このガス導入孔を通じて溶融
樹脂の内部にガスが注入される。このようにして、溶融
樹脂の内部にガスが注入されると、溶融樹脂は、その内
部から金型１０の成形面に押し付けられ、溶融樹脂に
は、金型１０の成形面が一層強く転写されて、スキン層
が形成される。

【００３７】その後、図７（Ｂ）に示される通り、開放
バルブ５１Ａを開放操作し、ガス注入管５１を開放す
る。さらに、図７（Ｃ）に示される通り、バルブ５８を
開放操作して冷媒供給装置５５の冷媒貯蔵タンク５６か
ら冷媒供給配管５７を通って液状冷媒をガス注入管５１
へ送り、この液状冷媒はガスとともに成型品となる溶融
樹脂の内部空隙に送り込まれる。すると、成型品の内部
空隙に送られた液状冷媒は、成型品の内部の蓄熱を奪う
とともに、蒸気化することにより、成型品の蓄熱をさら
に奪うことになる。さらに、図７（Ｄ）に示されるとお
り、バルブ５８を閉塞操作する。成型品の内部で発生し
た蒸気は、前記ガスとともに開放バルブ５１Ａを通って
大気へ放出される。これにより、成型品となる溶融樹脂
は冷却固化されるが、その後、型締装置５を作動させ、
可動盤４を後退させて金型１０を開き、金型１０の内部
から、使用した原材料の量よりも容積が大きく成形され
た成形品を取り出す。以降、必要に応じて、以上のよう
な成形作業を繰り返す。

【００３８】前述のような第１実施形態によれば、次の
ような効果が得られる。すなわち、繊維含有熱可塑性樹
脂原材料を用い、内部のキャビティ１０Ａに対して進退
可能となった移動型１３を備えた金型１０に、原材料を
可塑化した溶融樹脂を射出するとともに射出後にキャビ
ティ１０Ａを拡大することにより、成形品の成形を行う
にあたり、キャビティ１０Ａに形成された成形品の空隙
へ液状冷媒を供給したから、成型品の内部の空隙に供給
された液状冷媒は、ガスに比べて熱容量が大きいため、
少量でも成型品の内部の熱を奪うことになり、かつ、成
型品の内部で液状冷媒が気化することにより、この気化
熱で成型品が迅速に冷却される。

【００３９】さらに、金型１０のキャビティ１０Ａが成
形品に応じた容積よりも縮小される位置Ｓに移動型１３
を移動した状態で、金型１０の内部に溶融樹脂を射出し
てキャビティ１０Ａに充満し、射出圧力で溶融樹脂が金
型１０の成形面に向かって押圧されて密着している状態
にした後、移動型１３を後退させてキャビティ１０Ａを
拡大させ、射出完了から移動型１３が位置Ｔに到達する
までの間に、溶融樹脂の表面を冷却し、溶融樹脂（成形
品）の表面にスキン層が形成されるようにしたので、溶
融樹脂の表面のスキン層が金型１０の成形面に倣ったも
のとなり、この点からも、外観品質に優れた成形品を得
ることができる。また、液状冷媒は成形品の空隙への供
給がガスとともに行われ、かつ、気化されて金型１０外
へ放出される構成であるから、液状冷媒は、ガスによっ
て確実に成型品の内部空隙へ送られることになり、この
内部空隙で気化された後は金型１０外、つまり、成型品
から放出されるので、熱が成型品内に蓄えられることが
なく、確実に成型品が冷却される。

【００４０】また、ガス注入により、スプリングバック
現象による溶融樹脂の膨張が補完されるので、所定の寸
法まで膨張するのには、含まれる補強用繊維の量が若干
少ない場合でも、金型１０内に射出された溶融樹脂は、
移動型１３の後退動作により、成形品の容積にまで確
実に膨張するようになり、所期の軽量化を確実に達成す
ることができる。さらに、遅くとも金型１０内の溶融樹
脂が冷却・硬化する前に、溶融樹脂の内部にガスを注入
するようにし、注入したガスの圧力で溶融樹脂を内部か
ら金型１０の成形面に向かって押圧し、溶融樹脂の表面
を金型１０の成形面に密着した状態を維持したまま、溶
融樹脂の冷却・硬化を行うようにしたので、表面にヒケ
等の不具合が生じることがなく、成形品の表面を滑らか
なものとすることができ、外観品質に優れた成形品を得
ることができる。

【００４１】さらに、溶融樹脂中に含まれる補強用繊維
の長さを２〜１００mmの範囲とするとともに、補強用繊
維の含有量を樹脂全体の５〜７０重量％の範囲とし、か
つ、繊維含有熱可塑性樹脂ペレットに含まれている状態
では、補強用繊維を互いに平行に配列しておいたので、
金型１０や射出装置１Ａが通常のものであっても、混練
時および射出時において、補強用繊維が破断されにくく
なる。このため、スプリングバック現象を発生させるの
に充分な長さが維持され、かつ、スプリングバック現象
発生に充分な量の補強用繊維が含まれていることから、
移動型１３の後退により、溶融樹脂が充分膨張するよう
になり、充分に軽量化された成形品を得ることができ
る。

【００４２】さらに、補強用繊維の長さを２mm以上とし
たので、ガスの注入により、溶融樹脂の膨張が確実に補
完されるようになり、補強用繊維の長さを１００mm以下
としたので、射出成形時にブリッジや可塑不良が起き
ず、成形における不具合や支障が何ら生じることがなく
なり、成形動作を円滑に行うことができる。また、補強
用繊維の含有率を５重量％以上にしたので、ガス注入に
より大きな中空部が溶融樹脂内に発生することがなく、
成形品の軽量化および繊維による強化の両方を図ること
ができるうえ、補強用繊維の含有率を７０重量％以下と
したので、成形性よく成型品に表面層が形成でき、溶融
樹脂の表面と金型の成形面との間にガスが漏れることが
なく、シルバーマーク等の不具合の発生を未然に防止す
ることができる。

【００４３】また、キャビティ１０Ａが成形品に応じ
た容積となる位置まで移動型１０Ｃを後退させた後に、
キャビティ１０Ａに供給された溶融樹脂の内部にガスを
注入し、膨張した後の溶融樹脂に対してガスの注入を行
うようにしたので、ガスを注入するにあたり、ガスの圧
力を低くすることが可能となるうえ、低圧ガスでも溶融
樹脂の内部全体にわたってガスが進行するようになり、
溶融樹脂の一部分にのみガスが溜まることがなくなる。
このため、溶融樹脂の内部へ注入するガスの圧力の低圧
化が可能となるうえ、溶融樹脂の内部全体にガスが広が
るため、溶融樹脂の表面と金型１０の成形面との間にガ
スが漏れることがなく、シルバーマーク等の不具合の発
生を未然に防止できる。

【００４４】また、成形品について、剛性や強度等の機
械的特性の向上および軽量化の両方が達成できることか
ら、当該成形品を自動車等の輸送機械の部品として利用
すれば、その機械的効率等を向上できるうえ、ケーブル
トラフ等の建築土木部材として利用すれば、その軽量性
から設置作業等を容易に行えるようにできる。さらに、
繊維含有樹脂の軽量化成形装置を、繊維含有熱可塑性樹
脂原材料を可塑化して溶融樹脂を射出する射出装置１
と、この射出装置１で射出された溶融樹脂が収納される
キャビティ１０Ａが形成されこのキャビティ１０Ａに対
して進退可能となった移動型１３を備えた金型１０と、
キャビティ１０Ａ内の成型品の空隙へガスを注入するガ
ス注入装置５０と、成形品の空隙へ液状冷媒を供給する
冷媒供給装置５５とを備え、冷媒供給装置５５を、ガス
注入装置５０と接続されるとともに、液状冷媒がガスで
吸引される構成とされ、かつ、冷媒供給装置５５のガス
注入装置５０への液状冷媒の供給を許容または阻止する
バルブ５８を設けたため、このバルブ５８を操作するこ
とにより、成型品の空隙にガスのみ、あるいは、ガスお
よび液状冷媒を簡単な構成で確実に供給することができ
る。

【００４５】さらに、ガスピン２０の外筒部２１の端部
が中子部２２の先端よりもガス出口２３Ｂ側に突出して
いるため、ガス流路２３に導入するガスの圧力が低くて
も、先端空間２０Ａにおいてガス圧力を高めることがで
きるので、溶融樹脂の最表面層を突き破ってガスを溶融
樹脂の内部に確実に導入できるうえ、ガス流路２３より
も断面積の大きなガス導入孔を形成できるため、充分な
量のガスを溶融樹脂の内部に導入できる。従って、注入
したガスにより、溶融樹脂を金型１０の成形面に押圧し
た状態で冷却できるため、成形品の表面層に金型１０の
成形面に倣ったスキン層を形成でき、ヒケ等の外観上の
不具合を確実に防止できる。

【００４６】さらに、先端空間２０Ａに集合したガス
は、その圧力が溶融樹脂の最表面層を突き破れる程度ま
で上昇したら、直ちに、溶融樹脂の最表面層に向かって
押し出されるので、ガスが必要以上に高圧になるのを抑
制できる。従って、溶融樹脂の内部に導入されるときの
ガス圧力を、溶融樹脂の最表面層を突き破るのに最低限
必要な圧力にできるので、ガスによって成形品の内部に
大きな中空部が形成されるのを回避できるから、優れた
強度を確保できる。また、中子部２２のガス出口２３Ｂ
側の先端を、その軸方向と略直交する平面状の先端面３
２Ｂとしたため、中子部２２の形状を単純化できるか
ら、簡単に加工・製造できるうえ、溶融樹脂の内部に充
分な量のガスを確実に注入できるので、ヒケ等の発生を
一層確実に防止できる。

【００４７】そして、中子部２２は、外筒部２１の開口
２１Ａを覆う係止部３３を有して略Ｔ字状に形成されて
いるので、ガスを係止部３３のスリット３３Ａからガス
流路２３に導入して流通させたときに、係止部３３は、
ガスにより外筒部２１の鍔部３１に押し付けられるか
ら、ガスの流通によって中子部２２が外筒部２１から抜
け出すのを確実に防止できる。また、外筒部２１の端部
の中子部の先端からの突出長さを、０．１ｍｍ〜３ｍｍ
の範囲にすることで、先端空間２０Ａを充分に確保でき
るから、ガスを樹脂内部へ充分に注入できるうえ、成形
品のガスピン２０からの離型性を向上できる。

【００４８】次に、本発明の第２実施形態を図８に基づ
いて説明する。第２実施形態は第１実施形態と成型品の
成形手順が相違するもので、装置の構造は第１実施形態
と同じである。図８には、第２実施形態に係る成形手順
が示されている。第２実施形態では、前記第１実施形態
において成形品に応じた容積よりも縮小したキャビティ
内に溶融樹脂を充満させ、射出圧力で溶融樹脂を金型の
成形面に密着させていたのを、移動型１３の前進によ
り、溶融樹脂に圧縮力を加えることで、溶融樹脂を金型
の成形面に密着させるようにしたものである。以下に、
第２実施形態の成形手順を具体的に説明する。なお、第
２実施形態の成形手順は、前記第１実施形態と同様の射
出成形機１を採用するものであるため、射出成形機１の
説明は省略する。

【００４９】まず、樹脂ペレットを射出装置２に供給す
るとともに、射出成形機１を起動し、樹脂ペレットの可
塑化および混練を行って溶融させる。これにより、溶融
樹脂内の補強用繊維が均一化されるとともに、互いに充
分絡み合うようになり、スプリングバック現象が発生し
やすい状態になる。そして、型締装置５を作動させ、可
動盤４を固定盤３に向かって移動させて、金型１０を閉
鎖する。この状態において、図８（Ａ）に示される通
り、金型移動装置４０を作動させ、金型１０のキャビテ
ィ１０Ａの厚さがt3となる位置Ｕに、移動型１３を移動
して静止させる。ここで、キャビティ１０Ａの厚さt3
は、射出される樹脂量分の厚さと、金型１０内部の溶融
樹脂を圧縮する圧縮ストローク分の厚さとを加えた厚さ
に設定する。この圧縮ストロークは、樹脂射出時の圧力
を低くして樹脂充填時の補強用繊維の折損を低減するた
めに、０．１〜５０ｍｍとすることが好ましく、より好
ましくは、１〜１０ｍｍである。圧縮ストロークを１〜
１０ｍｍの範囲にすることで、補強用繊維の折損を一層
低減できるうえ、フローマーク等による外観不良の発生
を防止できる。

【００５０】この状態で、射出装置２のノズル２Ａから
溶融樹脂をキャビティ１０Ａに射出する。溶融樹脂の射
出開始後、適宜なタイミング、例えば、射出完了直前、
或いは、射出完了と同時に、金型移動装置４０を作動さ
せて移動型１３を前進させ、図８（Ｂ）に示される通
り、キャビティ１０Ａの厚さがt4となる位置Ｖまで移動
型１３を前進させて静止させる。ここで、キャビティ１
０Ａの厚さt4は、キャビティ１０Ａが、射出される樹脂
量程度の容積となる厚さに設定する。この移動型１３の
前進により、キャビティ１０Ａに射出された溶融樹脂を
圧縮し、溶融樹脂をキャビティ１０Ａに充満させるとと
もに、その圧縮力で溶融樹脂を金型１０の成形面に密着
させる。すると、金型１０の成形面に密着された溶融樹
脂の最表面層は、内部よりも早く冷却されるようにな
る。

【００５１】溶融樹脂の最表面層がある程度冷却した
ら、金型移動装置４０を作動させ、図８（Ｃ）に示すよ
うに、キャビティ１０Ａの厚さがt5となる位置Ｗまで移
動型１３を後退させて静止させる。ここで、キャビティ
１０Ａの厚さt5は、キャビティ１０Ａが、成形品の容積
となる厚さに設定する。また、移動型１３の後退速度
は、成形条件や樹脂の種類等により適宜設定すればよ
く、例えば、０．０５〜１００ｍｍ／秒であり、溶融樹
脂に成形面を確実に転写するためには、０．０５〜５０
ｍｍ／秒とすることが好ましい。このように移動型１３
を後退させてキャビティ１０Ａを拡大すると、スプリン
グバック現象により、溶融樹脂内で押し潰されていた補
強用繊維の弾性的な復元力で、溶融樹脂が膨張する。

【００５２】そして、移動型１３が位置Ｗに到達した
後、第１実施形態と同じ手順でガス注入装置５０を作動
させ、ガスピン２０からキャビティ１０Ａの溶融樹脂に
ガスおよび液状冷媒を注入する。このときのガスの圧力
は、例えば、０．０１〜２０ＭＰａの範囲とする。とく
に、ガスの圧力を、比較的低圧な０．０１〜１ＭＰａの
範囲とすることで、成形品内部における大きな中空部の
発生、および、溶融樹脂外部へのガスの漏洩による外観
不良等の発生をより確実に防止できるうえ、高圧ガス設
備が必要なくなるので設備コストを低減できる。

【００５３】従って、第２実施形態によれば、第１実施
形態と同じ作用効果を奏する他に、移動型１３の移動に
より、溶融樹脂を圧縮するとともにキャビティ１０Ａ全
体に充満させるので、射出圧ではキャビティ全体に溶融
樹脂を充満できない薄い成形品でも成形することができ
るうえ、注入ガスが樹脂の膨張を助けるので、重量との
関係で膨張に必要な量のガラス繊維を含有させることが
できない場合でも、所望の膨張率を達成することができ
るという効果を付加できる。

【００５４】次に、本発明の第３実施形態について図９
に基づいて説明する。第３実施形態は第２実施形態に比
べて、成型品の成型時に表皮材を一体化した点が異なる
もので、他の構成は第２実施形態と同じである。図９に
は、第３実施形態に係る成形手順が示されている。以下
に、第３実施形態の成形手順を具体的に説明する。な
お、本第３実施形態においても、前記第１、２実施形態
と同様の射出成形機１を採用するものである。ただし、
キャビティ１１Ｃを構成する固定金型１１と可動金型１
２の移動型１３との幅方向寸法は同じである。まず、射
出成形機１に金型１０を装着し、装着した金型１０の移
動型１３に、図９（Ａ）に示される通り、表皮材１４を
装着し、射出装置１Ａの射出シリンダ１１内に樹脂ペレ
ットを供給した後、射出成形機１を起動し、射出シリン
ダ１１内の樹脂ペレットの可塑化および混練を開始す
る。この混練により、溶融樹脂内の無数のガラス繊維
を、均一に分布させ、かつ、互いに充分絡み合った状態
にし、スプリングバック現象が発生しやすい状態にす
る。

【００５５】ここで、移動型１３に表皮材１４を装着す
るにあたり、予め移動型１３には、表皮材１４を装着す
るためのピンや真空吸引孔等の装着手段を設けておけ
ば、表皮材１４の装着の自動化が可能となる。なお、表
皮材１４の装着は、移動型１３だけでなく、固定型１０
Ａ側に行うこともできる。さらに、表皮材１４として
は、織布や不織布等の布、熱可塑性樹脂面材、熱可塑性
樹脂の発泡面材、および、模様等が印刷されたフィルム
等の単層面材、ならびに、熱可塑性エラストマや塩化ビ
ニル樹脂等の表皮材に、熱可塑性樹脂や熱可塑性樹脂の
発泡体等から裏地材を裏打ちした多層面材が採用でき
る。

【００５６】そして、型締装置５を作動させ、可動盤４
を固定盤３に向かって移動させ、固定盤３側の型締め圧
受けブロック３Ａに、移動盤４側の型締め圧受けブロッ
ク３Ｂを当接させる。次いで、金型移動装置４０を作動
させ、金型１０のキャビティ１０Ａが、その内部に射出
される溶融樹脂の全射出量に相当する容積よりも拡大さ
れる位置Ｘまで、移動型１３を移動し、金型１０のキャ
ビティ１０Ａの厚さ寸法をt6にする（図９（Ａ）参
照）。この状態で、射出装置１Ａから金型１０内に溶融
樹脂を射出し、溶融樹脂の全射出量がキャビティ１０Ａ
内に射出されたら、溶融樹脂の射出を完了する。溶融
樹脂の射出完了前、直後、あるいは、射出完了から所定
時間が経過したら、金型移動装置４０を作動させ、図９
（Ｂ）に示されるように、金型１０のキャビティ１０Ａ
が成形品に応じた容積よりも縮小される位置Ｙまで移動
型１３を前進させ、当該キャビティ１０Ａの厚さ寸法を
t7にする。

【００５７】この移動型１３の前進により、キャビティ
１０Ａ内の溶融樹脂を圧縮し、溶融樹脂に加わる圧縮力
により充満させ、当該溶融樹脂を表皮材１４に向かって
押圧し、これにより、溶融樹脂を表皮材１４に付着させ
る。移動型１３が位置Ｙに到達したら、直ちに、金型１
０のキャビティ１０Ａが成形品に応じた容積となる位置
Ｚまで移動型１３を後退させ、当該キャビティ１０Ａの
厚さ寸法をt8にする（図９（Ｃ）参照）。ここで、移動
型１３の後退速度Vrは、０．０５〜１００mm／秒の範
囲、好ましくは、０．０５〜５０mm／秒の範囲で設定す
ることができる。移動型１３を後退させると、スプリン
グバック現象により、溶融樹脂内で押し潰されていたガ
ラス繊維の弾性的な復元力で溶融樹脂が膨張し、溶融樹
脂の内部に無数の空隙が発生し、原材料よりも容積が大
きく軽量化された成形品が成形される。

【００５８】そして、移動型１３が位置Ｚに到達する
と、第１および第２実施形態と同様に、ガス注入装置５
０でガスおよび液状冷媒を溶融樹脂の内部に注入する。
成形品を充分冷却するのに必要な所定時間が経過した
ら、型締装置５を作動させて移動盤４を後退させ、金型
１０を開く。そして、金型１０の内部から成形品を取出
し、成形を完了する。以降、必要に応じて、以上のよう
な成形作業を繰り返す。このような本実施形態において
も、前記第１、２実施形態と同様の作用、効果を得るこ
とができる他、一回の成形で表面を覆う表皮材１４が一
体化された積層成形品を得ることができるという効果を
付加できる。

【００５９】

【実施例】次に、本発明の効果を具体的な実施例に基づ
いて説明する。［実施例１］本発明に基づき、以下に述べるような射出
成形機、金型および成形手順を用いて成形品の成形を行
う。実施例１は、前記第３実施形態に基づいた原材料、
金型および射出成形機を採用し、成形品を成形する。以
下に、その原材料、金型および射出成形機の詳細を示
す。

【００６０】（１）原材料：ガラス繊維強化ポリプロピ
レンペレット（出光石油化学株式会社製，商品名；モス
トロンＬＬ−4000Ｐ）ペレットの直径；２ｍｍペレットの長さ；１２ｍｍペレットのガラス繊維含有量；４０重量％ガラス繊維の長さ；１２ｍｍ（ペレッ
トの長さと同じ）（２）成形品：矩形平板成形品の縦寸法；６００ｍｍ成形品の横寸法；３００ｍｍ成形品の厚さ；１２ｍｍ（３）金型：前述した成形品を成形するためのキャビテ
ィを有する金型（移動型により、成形品の厚さ方向のキ
ャビティの寸法は可変）

【００６１】（４）ガスピン：図２〜図４に示す形状の
ものガスピンの全長；１２０ｍｍ中子部の平面部間寸法Ｄ；３ｍｍガス流路のクリアランスｔ；０．０５ｍｍ外筒部の中子部からの突出長さＬ；２ｍｍ（５）成形機：横型射出成形機（三菱重工業株式会社製
８５０ＭＧＷ−１６０，型締力８５０ｔ）に、移動型を
進退させるために、出光ＩＰＭユニット（商品名，出光
石油化学株式会社製）を装着したもの（６）成形条件：前記実施形態における射出成形法に基づいて成形を行った。成形温度；２５０℃（射出シリンダ温度）金型温度；６０℃ 樹脂の射出圧力；６０％（定格最大射出圧力に対する設定値）射出速度；７０％（定格最大射出速度に対する設定値）充填時間；３．８秒キャビティの厚さ寸法樹脂射出時の寸法t6 ；１２ｍｍ樹脂圧縮時の寸法t7 ；３ｍｍ樹脂膨張時の寸法t8 ；９ｍｍ（膨張倍率３倍）移動型前進開始のタイミング；３．０秒後（射出開始から）後退開始のタイミング；５．０秒後（射出開始から）後退完了のタイミング；６．０秒後（射出開始から）ガス注入のタイミング；６．５秒後（射出開始から）ガスの圧力；０．５ＭＰａガスの流量；３リットル／分液状冷媒；水表皮材；厚さ３ｍｍ（１５倍発泡ポリプロピレン層／ポリ塩化ビニルレザー）以上の条件の下、表皮材一体成形を行い、その時の冷却
温度を測定した。なお、冷却時間が１０秒間隔で異なる
成型品を成形し、熱膨張や熱収縮を生じていない成型品
を合格品とし、合格品を得るのに最も短い冷却時間をこ
の実験の冷却時間とした。その結果を表１に示す。

【００６２】［比較例１］水（液状冷媒）を注入しない
点以外は実施例１と同じ条件で成形を行った。その結果
を表１に示す。［比較例２］水（液状冷媒）を注入しないとともに、ガ
スを開放しない点以外は実施例１と同じ条件で成形を行
った。その結果を表１に示す。

【００６３】

【表１】

【００６４】表１によれば、実施例１の冷却時間が２０
秒であり、比較例１，２に比べて短いことがわかる。さ
らに、実施例１では、成型品を成形する際に、ガスを放
出しているにもかからわず、ガス使用量はガスを放出し
ない比較例２と同様に少ない。

【００６５】以上、本発明について好適な実施形態およ
び実施例を挙げて説明したが、本発明は、これらの実施
形態および実施例に限られるものではなく、本発明の要
旨を逸脱しない範囲において種々の改良並びに設計の変
更が可能である。例えば、前記実施の形態では、液状冷
媒は成形品の空隙への供給がガスとともに行われたが、
本発明では、液状冷媒のみ成型品の空隙へ供給するもの
でもよい。仮に、液状冷媒をガスとともに成形品の空隙
へ供給する場合であっても、ガスの供給を先行させるこ
となく、液状冷媒およびガスを同時に成型品の空隙へ供
給してもよい。さらに、ガスを成型品に供給する管と液
状冷媒を成型品に供給する管とを別々に設けるものであ
ってもよい。

【００６６】また、樹脂ペレットの主剤となる熱可塑性
樹脂としては、ポリプロピレンに限らず、プロピレン−
エチレンブロック共重合体、ポリエチレン等のポレオレ
フィン系樹脂、ポリエチレン系樹脂、ポリスチレン系樹
脂、ＡＢＳ樹脂、ポリ塩化ビニル系樹脂、ポリアミド系
樹脂、ポリエステル系樹脂、ポリアセタール系樹脂、ポ
リカーボネート系樹脂、ポリ芳香族エーテルまたはチオ
エーテル系樹脂、ポリ芳香族エステル系樹脂、ポリスル
ホン系樹脂およびアクリレート系樹脂でもよく、ガラス
繊維強化成形品が形成できる熱可塑性樹脂であれば、具
体的な組成は適宜選択できる。また、樹脂ペレットに含
有される補強繊維としては、ガラス繊維に限らず、セラ
ミック繊維、無機繊維、金属繊維および有機繊維等でも
よく、繊維の具体的な選定は、実施にあたり適宜行えば
よい。

【００６７】さらに、前記実施形態および実施例の一部
では、原材料に発泡剤を含ませていなかったが、原材料
には、当該原材料１００重量部に対して３重量部以下の
発泡剤を含ませてもよい。このように、発泡剤を含有さ
せれば、スプリングバック現象における繊維の復元力が
不足する場合においても、発泡剤の発泡力が繊維の復元
力を補完するので、得られるガスの圧力が低く、ガス注
入圧力が不足しても、移動型が後退するのに応じて、所
望の容積にまで溶融樹脂を確実に膨張させることができ
る。ここで、発泡剤の含有量が３重量部を超えると、シ
ルバーマークが生じる場合が多くなり、外観品質上の不
具合が生じるおそれがあるうえ、成形品の内部に大きな
中空分が発生し、強度や剛性が著しく低下する場合があ
る。また、ガスの注入口としては、金型キャビティに設
けられたガスピン（ガスノズル）に限らず、金型の内部
に設けられたスプルおよびランナ、ならびに、射出シリ
ンダのノズルのいずれかに開口されるガスノズル（ガス
ピン）でもよい。なお、溶融樹脂内に注入するガスとし
ては、窒素ガスに限らず、他のガスでもよいが、成形品
となる樹脂と反応しにくい、アルゴンガス等の不活性な
ガスを採用するのが好ましい。また、注入するガスを冷
却用ガスとしても利用する場合には、１５℃以下に冷却
されたガス、液化炭酸ガス等を採用するのが好ましい。

【００６８】

【発明の効果】前述のように本発明によれば、成形品の
冷却時間を短縮できるというという効果を奏することが
できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施形態に係る射出成形機の全体
を示した側面図である。

【図２】前記第１実施形態のガスピンの取付構造を示す
断面図である。

【図３】前記第１実施形態のガスピンの中子部を示す斜
視図である。

【図４】前記第１実施形態のガスピンの中子部を示す
図。

【図５】前記第１実施形態の冷媒供給装置とガス注入装
置との接続部分を示す断面図である。

【図６】前記第１実施形態の成形手順を説明するための
図である。

【図７】前記第１実施形態の液状冷媒およびガスを供給
する手順を説明するための図である。

【図８】本発明の第２実施形態の成形手順を説明するた
めの図である。

【図９】本発明の第３実施形態の成形手順を説明するた
めの図である。

【符号の説明】１射出成形機３固定盤４可動盤５型締装置１０金型１０Ａキャビティ１３移動型２０ガスピン５０ガス注入装置５５冷媒供給装置５８バルブ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】繊維含有熱可塑性樹脂原材料を用い、内部
のキャビティに対して進退可能となった移動型を備えた
金型に、前記原材料を可塑化した溶融樹脂を射出すると
ともに、射出後に前記キャビティを拡大することによ
り、成形品の成形を行う繊維含有樹脂の軽量化成形方法
であって、前記キャビティに形成された成形品の空隙へ液状冷媒を
供給することを特徴とする繊維含有樹脂の軽量化成形方
法。
【請求項２】請求項１に記載の繊維含有樹脂の軽量化成
形方法において、前記キャビティの拡大は、溶融樹脂が
前記キャビティに充満した後に行うことを特徴とする繊
維含有樹脂の軽量化成形方法。
【請求項３】請求項１または２に記載の繊維含有樹脂の
軽量化成形方法において、前記液状冷媒は前記成形品の
空隙への供給がガスとともに行われ、かつ、気化されて
前記金型外へ放出されることを特徴とする繊維含有樹脂
の軽量化成形方法。
【請求項４】請求項３に記載の繊維含有樹脂の軽量化成
形方法において、まず、前記ガスのみが前記成形品の空
隙へ供給され、その後、前記ガスとともに前記液状冷媒
が前記成型品に供給されることを特徴とする繊維含有樹
脂の軽量化成形方法。
【請求項５】請求項１ないし請求項４のいずれかに記載
の繊維含有樹脂の軽量化成形方法において、前記金型に
は、前記成形品の表面を被覆するための表皮材が、成形
前に予め装着されていることを特徴とする繊維含有樹脂
の軽量化成形方法。
【請求項６】請求項１ないし請求項５のいずれかに記載
の繊維含有樹脂の軽量化成形方法において、前記原材料
は、全長が２〜１００mmの範囲にされるとともに、前記
全長と等しい長さの繊維が、互いに平行に配列された状
態となって全体の２０〜８０重量％含有された前記繊維
含有熱可塑性樹脂ペレットを少なくとも含み、前記繊維
が当該原材料全体の５〜７０重量％とされた原材料であ
ることを特徴とする繊維含有樹脂の軽量化成形方法。
【請求項７】繊維含有熱可塑性樹脂原材料を可塑化して
溶融樹脂を射出する射出装置と、この射出装置で射出さ
れた溶融樹脂が収納されるキャビティが形成されこのキ
ャビティに対して進退可能となった移動型を備えた金型
と、前記キャビティ内の成型品の空隙へガスを注入する
ガス注入装置と、前記成形品の空隙へ液状冷媒を供給す
る冷媒供給装置とを備えたことを特徴とする繊維含有樹
脂の軽量化成形装置。
【請求項８】請求項７に記載の繊維含有樹脂の軽量化成
形装置において、前記冷媒供給装置は前記ガス注入装置
と接続されるとともに、液状冷媒がガスで吸引される構
成とされ、前記冷媒供給装置の前記ガス注入装置への液
状冷媒の供給を許容または阻止するバルブが設けられて
いることを特徴とする繊維含有樹脂の軽量化成形装置。