WO2024071426A1 - 発泡成形品、車両用部材及び車両用バックドア - Google Patents

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WO2024071426A1
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foam
molded product
vehicle
outer panel
molded part
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PCT/JP2023/035807
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重哉 中村
繁生 鈴木
Original Assignee
株式会社レゾナック
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C44/00—Shaping by internal pressure generated in the material, e.g. swelling or foaming ; Producing porous or cellular expanded plastics articles
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C45/00—Injection moulding, i.e. forcing the required volume of moulding material through a nozzle into a closed mould; Apparatus therefor
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C45/00—Injection moulding, i.e. forcing the required volume of moulding material through a nozzle into a closed mould; Apparatus therefor
    • B29C45/17—Component parts, details or accessories; Auxiliary operations
    • B29C45/46—Means for plasticising or homogenising the moulding material or forcing it into the mould
    • B29C45/56—Means for plasticising or homogenising the moulding material or forcing it into the mould using mould parts movable during or after injection, e.g. injection-compression moulding
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60J—WINDOWS, WINDSCREENS, NON-FIXED ROOFS, DOORS, OR SIMILAR DEVICES FOR VEHICLES; REMOVABLE EXTERNAL PROTECTIVE COVERINGS SPECIALLY ADAPTED FOR VEHICLES
    • B60J5/00—Doors
    • B60J5/10—Doors arranged at the vehicle rear

Definitions

  • This disclosure relates to foam molded products, vehicle components, and vehicle tailgates.
  • resin structures are lighter than metals, they are widely used as vehicle structural parts, vehicle mounted items, housings for electronic devices, etc.
  • resin molded products in particular are lighter in weight, and their use in vehicle parts such as automobiles is expected to improve fuel efficiency.
  • To further reduce the weight of resin molded products it is effective to make them thinner.
  • excessive thinning can lead to a decrease in the rigidity of the resin molded product.
  • shapes such as ribs and bosses that are used to ensure rigidity can damage the surface appearance of the resin molded product.
  • Patent Document 1 As a method for reducing the weight of a resin molded product while maintaining its rigidity, for example, a foam molding method described in Patent Document 1 is known.
  • Patent Document 1 after molten resin is injected into a cavity of a molding die formed by a movable die and a fixed die, a foaming process is performed in a state in which the movable die is moved slightly apart (cored back) to obtain a resin molded product.
  • the resin molded product obtained by the foaming process may be referred to as a foam molded product.
  • the part in contact with the molding die cools and solidifies to form a membrane-like skin layer.
  • the molten resin covered by the skin layer foams to form a foam layer, producing a foam molded product.
  • the volume inside the cavity can be expanded to increase the thickness of the foam molded product while keeping the weight constant, thereby making it possible to reduce the weight of the foam molded product and improve its rigidity.
  • Patent document 1 JP 2005-238726 A
  • the thickness of the foam-molded product before foaming (cavity before core-back) is the same at every location, the thickness of the foam-molded product changes depending on the angle (pulling angle) between the opening and closing direction of the molding die (core-back direction) and the surface of the foam-molded product. Therefore, when the cross-sectional shape of the foam-molded product becomes complex, depending on the punching angle, there may be some parts of the foam-molded product that cannot be sufficiently thickened, resulting in insufficient strength at those parts. Market demands are for the cross-sectional shape of foam-molded products to become more complex in order to improve design.
  • foam-molded products with complex cross-sectional shapes include outer and inner panels constituting vehicle tailgates, spoilers, arch moldings, sacco moldings, etc. Since molds with a variety of punching angles are used to form these foam-molded products, they tend to have areas that are insufficient in strength.
  • the present disclosure has been made in consideration of the above-mentioned conventional circumstances, and aims to provide a foam-molded product that can achieve both weight reduction and improved rigidity, as well as a vehicle component and a vehicle tailgate that use this foam-molded product.
  • a foam-molded product obtained by combining a plurality of foam-molded parts each having a foamed portion in which a first skin layer, a foam layer, and a second skin layer are laminated in that order.
  • a vehicle member comprising the foam-molded article according to ⁇ 1>.
  • a vehicle back door having an outer panel and an inner panel provided on an inner side of the outer panel, wherein at least one of the outer panel and the inner panel includes the foam molded product according to ⁇ 1>.
  • the outer panel is a foam-molded product obtained by combining a first foam-molded part and a second foam-molded part
  • the vehicle back door according to ⁇ 3> wherein the first foam molded part and the second foam molded part are arranged in a vertical direction.
  • the inner panel has a window opening
  • the outer panel is a foam-molded product that combines a first foam-molded part located at an upper portion of the window opening and a second foam-molded part located at a lower portion of the window opening
  • the vehicle back door according to ⁇ 3> further comprising a door glass covering the window opening.
  • ⁇ 6> The vehicle tailgate according to ⁇ 5>, wherein when a cross section in the thickness direction at the foamed portion of the first foam molded component and a cross section in the thickness direction at the foamed portion of the second foam molded component are observed, an angle ⁇ between a direction perpendicular to the thickness direction at the foamed portion of the first foam molded component and a direction perpendicular to the thickness direction at the foamed portion of the second foam molded component exhibits a relationship of 60° to 90°.
  • This disclosure makes it possible to provide a foam-molded product that is both lightweight and has improved rigidity, as well as a vehicle component and a vehicle back door that use this foam-molded product.
  • FIG. 1 is a schematic cross-sectional view of a molding apparatus 10 used in a foam molding method.
  • 2 is a diagram showing the state in which resin material R is injected and filled into cavity 14 in molding device 10.
  • FIG. 1 is a diagram showing a state in which the movable mold 16 is cored back in the opening direction relative to the fixed mold 12 in the molding device 10.
  • FIG. 2 is a rear view showing the vehicle back door of the present disclosure.
  • FIG. 5 is an exploded perspective view of the vehicle back door of FIG. 4 . 6 is an end view of line AA in FIG. 5.
  • the numerical range indicated using “to” includes the numerical values before and after “to” as the minimum and maximum values, respectively.
  • the upper or lower limit value described in one numerical range may be replaced with the upper or lower limit value of another numerical range described in stages.
  • the terms “layer” and “film” include cases where the layer or film is formed over the entire area when the area in which the layer or film is present is observed, as well as cases where the layer or film is formed over only a portion of the area.
  • laminate refers to stacking layers, where two or more layers may be bonded together or two or more layers may be removable.
  • the foam-molded article of the present disclosure is formed by combining a plurality of foam-molded parts having a foamed portion in which a first skin layer, a foam layer, and a second skin layer are laminated in this order.
  • a part obtained by one molding step using the foam molding method is referred to as a foam molded part.
  • the foam-molded product of the present disclosure is particularly effective in that it is possible to achieve both weight reduction and improved rigidity even in a foam-molded product having a complex cross-sectional shape.
  • Fig. 1 is a schematic cross-sectional view of a foam molding apparatus used in the foam molding method.
  • the sizes of the members in each drawing are conceptual, and the relative relationship between the sizes of the members is not limited to this.
  • members or parts having similar functions are given the same reference numerals throughout the drawings, and their explanations may be omitted.
  • the molding device 10 includes a fixed mold 12 and a movable mold 16 that is movable relative to the fixed mold 12 in an opening/closing direction A shown by the arrow in Fig. 1 and forms a cavity 14, which is a gap, between the fixed mold 12 and the movable mold 16.
  • the fixed mold 12 and the movable mold 16 may be collectively referred to as a "mold 17".
  • the cavity 14 is a gap between the cavity surface 12A and the core surface 16A when the fixed mold 12 and the movable mold 16 are closed.
  • the thickness of the cavity 14 is the same L0 at every location.
  • the cavity 14 corresponds to the shape of the foam-molded product before foaming.
  • the mold-pulling angle ⁇ formed by the opening/closing direction A and the cavity surface 12A or the core surface 16A shown in Fig. 1 is the same as the mold-pulling angle ⁇ formed by the opening/closing direction A and the surface of the foam-molded product before foaming.
  • the drawing angle ⁇ formed by the opening/closing direction A and the cavity surface 12 A or the core surface 16 A varies depending on the shape of the cavity 14 .
  • the draft angle ⁇ between the opening/closing direction A and the cavity surface 12A or the core surface 16A is approximately 0°.
  • the draft angle ⁇ between the opening/closing direction A and the cavity surface 12A or the core surface 16A is approximately 90°.
  • the draft angle ⁇ between the opening/closing direction A and the cavity surface 12A or the core surface 16A is an angle greater than 0° and less than 90°.
  • the molding device 10 further includes a gate 18 that penetrates the fixed mold 12 to the cavity 14, and an injection machine 20 that injects and fills the cavity 14 with molten resin material R through the gate 18.
  • the injection machine 20 includes a hopper (supply unit) not shown, and a cylinder not shown. In the injection machine 20, a mixture containing resin, foaming agent, additives, etc. is supplied from the hopper (supply unit) to the cylinder, where it is stirred with a screw or the like to prepare the resin material R, and the resin material R is injected and filled into the cavity 14 through the gate 18 at a predetermined pressure. Note that the injection machine 20 is not limited to the above configuration as long as it can inject and fill the cavity 14 with molten resin material R through the gate 18.
  • a foam molded product can be manufactured, for example, by injecting a resin material R containing a foaming agent into the cavity 14 of the mold 17, filling the cavity 14 with the resin material, and then moving the movable mold 16 from the fixed mold 12 that constitutes the mold 17 in the opening direction of the movable mold 16 in the opening/closing direction A to expand the volume of the cavity 14.
  • resin material R containing a foaming agent is injected and filled into cavity 14 from injector 20 through gate 18. If resin material R is made of a thermoplastic resin, resin material R is heated and fluidized before being supplied into cavity 14.
  • the cylinder temperature of the injection machine 20 is preferably 250°C or less. By setting the cylinder temperature of the injection machine 20 to 250°C or less, it is possible to suppress the escape of foaming gas from the hopper outlet side, and it is easy to obtain effects such as improving and stabilizing the foaming property during molding.
  • the cylinder temperature of the injection machine 20 may be 150°C or more.
  • the resin material used in the present disclosure is not particularly limited.
  • the resin material used in injection foam molding generally contains a resin and a foaming agent.
  • the resin used in the resin material R includes at least one selected from the group consisting of polyethylene resin, polypropylene resin (PP), composite polypropylene resin (PPC), polystyrene resin, polyethylene terephthalate resin, polyvinyl alcohol resin, vinyl chloride resin, ionomer resin, polyamide resin, acrylonitrile butadiene styrene copolymer resin (ABS) and polycarbonate resin.
  • the resin material may contain a fiber component as required, such as inorganic fibers, such as carbon fibers, glass fibers, metal fibers, and ceramic fibers, and organic fibers, such as aramid fibers and cellulose fibers.
  • foaming agents include organic foaming agents such as azodicarbonamide, and inorganic foaming agents such as sodium hydrogen carbonate (also known as sodium bicarbonate or baking soda).
  • organic foaming agents such as azodicarbonamide
  • inorganic foaming agents such as sodium hydrogen carbonate (also known as sodium bicarbonate or baking soda).
  • sodium hydrogen carbonate also known as sodium bicarbonate or baking soda.
  • inorganic sodium hydrogen carbonate is the main foaming agent used in foam molding of automotive interior parts, but organic foaming agents are also used.
  • Organic foaming agents include azodicarbonamide (ADCA), N,N-dinitrosopentamethylenetetramine (DPT), 4,4-oxybisbenzenesulfonylhydrazide (OBSH), hydrazodicarbonamide (HDCA), etc., with azodicarbonamide (ADCA) being preferred.
  • ADCA azodicarbonamide
  • DPT N,N-dinitrosopentamethylenetetramine
  • OBSH 4,4-oxybisbenzenesulfonylhydrazide
  • HDCA hydrazodicarbonamide
  • ADCA azodicarbonamide
  • the mold 17 is usually at a lower temperature than the temperature of the resin material R being supplied. Therefore, when the resin material R is filled into the cavity 14, the resin material R starts to solidify (form a skin layer) from the part that comes into contact with the mold.
  • nitrogen gas may be filled into the cavity 14 in advance.
  • the nitrogen gas may be heated.
  • a sudden drop in temperature inside the cavity 14 (mold 17) is suppressed, and the foaming property of the resin material R tends to be stable.
  • the dependence of the foaming power of the resin material R on the outside temperature is suppressed without being affected by the outside temperature, and the foaming property of the resin material R tends to be stable.
  • the temperature of the nitrogen gas filled into the cavity 14 is not particularly limited as long as it is a temperature that can prevent a sudden drop in temperature inside the cavity 14 (mold 17), and from the standpoint of molding stability, it may be 30°C to 50°C.
  • the movable mold 16 is opened a predetermined amount in the opening direction relative to the fixed mold 12 (core back), and the unsolidified resin material R is foamed to form a foam layer 22, thereby obtaining a foam molded product.
  • a skin layer 24 (first skin layer and second skin layer) is formed in contact with the cavity surface 12A and the core surface 16A so as to surround the foam layer 22.
  • the thickness L of the foam-molded product is expressed by the following formula A using the thickness L0 of the foam-molded product before foaming, the core-back amount LB, and the demolding angle ⁇ formed by the opening/closing direction A and the surface of the foam-molded product before foaming (i.e., the demolding angle ⁇ formed by the opening/closing direction A and the cavity surface 12A or core surface 16A).
  • L L0 + LB ⁇ sin ⁇ ... Equation A
  • the thickness L is the thickness L0 plus the core-back amount LB.
  • the thickness L decreases by an amount corresponding to the drawing angle ⁇ .
  • the thickness L of the foam-molded product in FIG. 3 is L0 in the region X, L0+LB in the region Y, and L0+LB ⁇ sin ⁇ in the region Z.
  • Table 1 shows the values of the thickness L of the foam molded product when the mold removal angle ⁇ is changed, using the example where L0 is 1.50 mm and LB is 1.60 mm.
  • the bending rigidity of an object is proportional to the elastic modulus of the object and the cube of the plate thickness.
  • the elastic modulus of the foam-molded product after foaming is lower than that of the foam-molded product before foaming. Therefore, it is desirable to set the amount of core back and the thickness of the foam-molded product before foaming so that a specified bending rigidity is obtained, taking into account the increase in strength due to the increased plate thickness caused by the core back and the decrease in the elastic modulus of the molded product due to foaming.
  • a region where no foam layer is generated after core-backing (for example, region X in FIG. 3) may be generated.
  • a foam layer is difficult to form in a region where the demolding angle ⁇ is less than 30°.
  • the area of the region where a foam layer is generated after core-backing (for example, region Y and region Z in FIG. 3) is not relatively large compared to the area of the region where no foam layer is generated after core-backing, the effects of weight reduction and improved rigidity achieved by the foam molding method may not be achieved.
  • the foam-molded product of the present disclosure is a combination of a plurality of foam-molded parts having a foamed portion in which a first skin layer, a foam layer, and a second skin layer are laminated in this order.
  • each foam-molded part it becomes easier to create a difference between the area of the region where the foam layer is generated after core-back and the area of the region where the foam layer is not generated after core-back. Therefore, each foam-molded part can enjoy the effects of weight reduction and improved rigidity by the foam molding method. As a result, it becomes possible to reduce the weight and improve the rigidity of the foam-molded product.
  • the foam-molded product of the present disclosure is a combination of a plurality of foam-molded parts, and may be a combination of two foam-molded parts or a combination of three or more foam-molded parts.
  • the manufacturing method of each foam-molded part is the same as the manufacturing method of the foam-molded product described above, and specific examples of the resin material used in the manufacturing of the foam-molded parts are also as described above.
  • the foam molded product of the present disclosure is useful as a vehicle component used in, for example, automobiles, railways, and other vehicles. That is, the vehicle component of the present disclosure may include the foam molded product of the present disclosure.
  • the foam molded product of the present disclosure can be suitably used as at least one of the outer panel and the inner panel in a vehicle back door having an outer panel and an inner panel provided on the vehicle inner side of the outer panel.
  • the back door 40 shows the back door 40 in a state where a back door opening (not shown) of the vehicle body 30, indicated by a two-dot chain line, is closed.
  • the back door 40 is attached to the vehicle body 30 and has a function of opening and closing the back door opening.
  • the back door 40 includes an inner panel 42 (see FIG. 5), an outer panel 44 (see FIG. 5), and a reinforcing member (not shown).
  • the inner panel 42 is a resin panel material that constitutes the vehicle interior side of the back door 40.
  • the inner panel 42 has a window opening 43. As shown in Fig.
  • the outer panel 44 is a combination of an upper outer panel 44A, which is a first foam molded part located at the top of the window opening 43, and a lower outer panel 44B, which is a second foam molded part located at the bottom of the window opening 43. As shown in Fig. 5, the first foam molded part and the second foam molded part are arranged in the up-down direction.
  • the upper outer panel 44A has a rear spoiler structure. This outer panel 44 is attached to the inner panel 42. As an example, the outer panel 44 is attached to the inner panel 42 using an adhesive, but the present disclosure is not limited thereto. Further, a rear window glass 46 serving as door glass covering the window opening 43 is attached to the back door 40 .
  • FIG. 6 is an end view of the outer panel 44 (upper outer panel 44A and lower outer panel 44B) along line A-A.
  • an angle ⁇ between a direction B perpendicular to the thickness direction at the foaming portion of the upper outer panel 44A and a direction C perpendicular to the thickness direction at the foaming portion of the lower outer panel 44B is approximately 90°.
  • the directions B and C can be directions perpendicular to the thickness direction at any foaming portion of the upper outer panel 44A and the lower outer panel 44B, respectively.
  • the direction B can be a direction perpendicular to the thickness direction at the top surface of the rear spoiler structure of the upper outer panel 44A, as shown in FIG. 6.
  • the direction C may be a direction perpendicular to the thickness direction of the flat portion of the lower outer panel 44B at or near the location where the license plate is attached.
  • the directions B and C are defined excluding the ribs and bosses.
  • the outer panel 44 is constructed by combining the upper outer panel 44A and the lower outer panel 44B, so that even if the angle ⁇ of the outer panel 44 as a whole has a relationship of 60° to 90°, the area in which no foam layer is generated in the upper outer panel 44A and the lower outer panel 44B can be reduced, and it is possible to achieve both weight reduction and improved rigidity of the outer panel 44.
  • Molding device 12 Fixed mold 14 Cavity 16 Movable mold 17 Mold 22 Foam layer 24 Skin layer 30 Vehicle body 40 Back door 42 Inner panel 43 Window opening 44 Outer panel

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Abstract

発泡成形品は、第１のスキン層と発泡層と第２のスキン層とがこの順で積層された発泡部位を有する発泡成形部品を、複数組み合わせたものである。

Description

発泡成形品、車両用部材及び車両用バックドア
　本開示は、発泡成形品、車両用部材及び車両用バックドアに関する。
　樹脂構造体は、金属に比べて軽量であることから、車両用構造部品、車両搭載用品、電子機器の筐体等として幅広く用いられている。樹脂構造体の中でも特に樹脂成形品は軽量であり、自動車等の車両の部品に用いれば、燃費の向上が期待される。
　樹脂成形品のさらなる軽量化には、樹脂成形品の薄肉化が有効である。一方、過剰な薄肉化は樹脂成形品の剛性の低下を招くことがある。また、剛性確保のためのリブ、ボス等といった形状が、樹脂成形品の表面外観を損ねる恐れがある。
　剛性を保持したままで樹脂成形品を軽量化するための方法として、例えば、特許文献１に記載の発泡成形方法が知られている。特許文献１では、移動型と固定型により形成される成形用金型のキャビティ内に溶融樹脂を注入後、移動型をわずかに寸開移動（コアバック）させた状態で発泡処理を行うことで樹脂成形品を得ている。以下、発泡処理を行うことで得られた樹脂成形品を、発泡成形品と称することがある。
　溶融樹脂をキャビティ内に注入した場合、成形用金型と接する部分が冷却固化されて膜状のスキン層が形成される。その状態で固定型に対して可動型をコアバックさせてキャビティ内の容積を拡張すると、スキン層で覆われた溶融樹脂が発泡して発泡層となり、発泡成形品が製造される。
　発泡成形方法によれば、キャビティ内の容積を拡張することで重さを一定にしたまま発泡成形品を厚肉化できるため、発泡成形品の軽量化と剛性の向上を図ることができる。
　　特許文献１：　特開２００５－２３８７２６号公報
　ところで、発泡前の発泡成形品（コアバック前のキャビティ）の厚みをどの部位も同じとした場合、発泡成形品の厚みは、成形用金型の開閉方向（コアバック方向）と発泡成形品の表面とがなす角度（型抜き角度）に応じて変化する。そのため、発泡成形品の断面形状が複雑化すると、型抜き角度によっては発泡成形品に十分な厚肉化を図ることのできない箇所が生じて当該箇所の強度が不足することがある。市場要求としては、デザイン性向上のために発泡成形品の断面形状は複雑さを増している。
　複雑な断面形状を呈する発泡成形品の具体例としては、車両用バックドアを構成するアウターパネル及びインナーパネル、スポイラ、アーチモール、サッコモール等が挙げられる。これら発泡成形品の形成には多様な型抜き角度を有する金型が用いられるため、強度が不足する箇所が生じやすい傾向にある。
　本開示は上記従来の事情に鑑みてなされたものであり、軽量化と剛性の向上とを両立可能な発泡成形品、並びに、この発泡成形品を用いた車両用部材及び車両用バックドアを提供することを目的とする。
　前記課題を達成するための具体的手段は以下の通りである。
　　＜１＞　第１のスキン層と発泡層と第２のスキン層とがこの順で積層された発泡部位を有する発泡成形部品を、複数組み合わせたものである発泡成形品。
　　＜２＞　＜１＞に記載の発泡成形品を含む車両用部材。
　　＜３＞　アウターパネルと、前記アウターパネルの車両内側に設けられたインナーパネルと、を有し、前記アウターパネル及び前記インナーパネルの少なくとも一方が、＜１＞に記載の発泡成形品を含む車両用バックドア。
　　＜４＞　前記アウターパネルが第１の発泡成形部品と第２の発泡成形部品とを組み合わせた前記発泡成形品であり、
　前記第１の発泡成形部品と第２の発泡成形部品とが、上下方向に配置される＜３＞に記載の車両用バックドア。
　　＜５＞　前記インナーパネルが、窓用開口部を有し、
　前記アウターパネルが、前記窓用開口部の上部に位置する第１の発泡成形部品と、前記窓用開口部の下部に位置する第２の発泡成形部品とを組み合わせた前記発泡成形品であり、
　前記窓用開口部を覆うドアガラスをさらに備える＜３＞に記載の車両用バックドア。
　　＜６＞　前記第１の発泡成形部品の発泡部位における厚み方向の断面及び前記第２の発泡成形部品の発泡部位における厚み方向の断面を観察したときに、前記第１の発泡成形部品の発泡部位における厚み方向に直交する方向と前記第２の発泡成形部品の発泡部位における厚み方向に直交する方向とのなす角度φが、６０°～９０°の関係を示す＜５＞に記載の車両用バックドア。
　本開示によれば、軽量化と剛性の向上とを両立可能な発泡成形品、並びに、この発泡成形品を用いた車両用部材及び車両用バックドアを提供することができる。
発泡成形方法に用いられる成形装置１０の概略断面図である。 成形装置１０において、樹脂材料Ｒをキャビティ１４内に射出充填した状態を示す図である。 成形装置１０において、可動型１６を固定型１２に対して開放方向にコアバックした状態を示す図である。 本開示の車両用バックドアを示す背面図である。 図４の車両用バックドアの分解斜視図である。 図５におけるＡ－Ａ線端面図である。
　以下、本開示の実施形態について詳細に説明する。但し、本開示は以下の実施形態に限定されるものではない。以下の実施形態において、その構成要素（要素ステップ等も含む）は、特に明示した場合を除き、必須ではない。数値及びその範囲についても同様であり、本開示を制限するものではない。
　本開示において「～」を用いて示された数値範囲には、「～」の前後に記載される数値がそれぞれ最小値及び最大値として含まれる。
　本開示中に段階的に記載されている数値範囲において、一つの数値範囲で記載された上限値又は下限値は、他の段階的な記載の数値範囲の上限値又は下限値に置き換えてもよい。
　本開示において「層」又は「膜」との語には、当該層又は膜が存在する領域を観察したときに、当該領域の全体に形成されている場合に加え、当該領域の一部にのみ形成されている場合も含まれる。
　本開示において「積層」との語は、層を積み重ねることを示し、二以上の層が結合されていてもよく、二以上の層が着脱可能であってもよい。
＜発泡成形品及びその製造方法＞
　本開示の発泡成形品は、第１のスキン層と発泡層と第２のスキン層とがこの順で積層された発泡部位を有する発泡成形部品を、複数組み合わせたものである。
　本開示において、発泡成形方法による一度の成形で得られる１つの部品を、発泡成形部品と称する。
　本開示によれば、軽量化と剛性の向上とを両立可能な発泡成形品を得ることが可能となる。
　本開示の発泡成形品は、特に、断面形状が複雑な発泡成形品であっても軽量化と剛性の向上とを両立可能な点で有効である。
　以下に、発泡成形方法による発泡成形品の製造方法の概略について、図面に基づき説明する。
　図１は、発泡成形方法に用いられる発泡成形装置の概略断面図である。なお、各図における部材の大きさは概念的なものであり、部材間の大きさの相対的な関係はこれに限定されない。また、同様の機能を有する部材又は部位には、全図面を通して同じ符合を付与し、その説明を省略することがある。
　図１に示されるように、成形装置１０は、固定型１２と、固定型１２に対して図１において矢印で示す開閉方向Ａに移動可能とされ、固定型１２との間に空隙であるキャビティ１４を形成する可動型１６と、を備えている。以降、固定型１２及び可動型１６を「金型１７」と総称する場合がある。
　キャビティ１４は、固定型１２及び可動型１６を型閉めした状態におけるキャビティ面１２Ａとコア面１６Ａとの間の空隙である。なお、図１では、キャビティ１４の厚みは、どの部位も同じＬ０とされている。
　キャビティ１４は、発泡前の発泡成形品の形状に対応している。つまり、図１に示す開閉方向Ａとキャビティ面１２Ａ又はコア面１６Ａとがなす型抜き角度θは、開閉方向Ａと発泡前の発泡成形品の表面とがなす型抜き角度θと一致する。
　キャビティ１４では、開閉方向Ａとキャビティ面１２Ａ又はコア面１６Ａとがなす型抜き角度θは、キャビティ１４の形状に応じて変化している。
　図１における領域Ｘでは、開閉方向Ａとキャビティ面１２Ａ又はコア面１６Ａとがなす型抜き角度θは、凡そ０°である。図１における領域Ｙでは、開閉方向Ａとキャビティ面１２Ａ又はコア面１６Ａとがなす型抜き角度θは、凡そ９０°である。図１における領域Ｚでは、開閉方向Ａとキャビティ面１２Ａ又はコア面１６Ａとがなす型抜き角度θは、０°を超え９０°未満の角度である。
　さらに、成形装置１０は、キャビティ１４まで固定型１２を貫通するゲート１８と、ゲート１８を通じてキャビティ１４に溶融状態の樹脂材料Ｒを射出充填する射出機２０と、を備えている。射出機２０は、図示しないホッパ（供給部）と図示しないシリンダとを備えている。この射出機２０では、樹脂、発泡剤、添加剤等を含有する混合物がホッパ（供給部）からシリンダに供給され、シリンダ内にてスクリュー等で攪拌されて樹脂材料Ｒとして調製され、所定の圧力でゲート１８を通じて樹脂材料Ｒをキャビティ１４内に射出充填する。なお、射出機２０は、ゲート１８を通じてキャビティ１４に溶融状態の樹脂材料Ｒを射出充填できれば、上記構成に限定されるものではない。
　発泡成形品は、例えば、金型１７のキャビティ１４内に発泡剤を含有する樹脂材料Ｒを射出し、キャビティ１４内を樹脂材料で充填した後、金型１７を構成する固定型１２から可動型１６を開閉方向Ａにおける可動型１６の開放方向に移動させてキャビティ１４内の容積を拡張することで、製造することができる。
　図２に示されるように、射出機２０からゲート１８を通じて、発泡剤を含有する樹脂材料Ｒをキャビティ１４内に射出充填する。樹脂材料Ｒが熱可塑性樹脂で構成される場合、樹脂材料Ｒは加熱して流動化させてキャビティ１４内に供給される。
　射出機２０のシリンダ温度は、２５０℃以下が好ましい。射出機２０のシリンダ温度を２５０℃以下にすることによって、ホッパ出口側からの発泡ガス抜けを抑制でき、成形時の発泡性の改善、安定化等の効果が得られやすい。射出機２０のシリンダ温度は、１５０℃以上であってもよい。
　本開示で使用される樹脂材料は、特に制限されない。例えば、射出発泡成形に使用される樹脂材料は、一般的に、樹脂と発泡剤とを含有する。樹脂材料Ｒに用いる樹脂としては、ポリエチレン系樹脂、ポリプロピレン系樹脂（ＰＰ）、複合ポリプロピレン系樹脂（ＰＰＣ）、ポリスチレン系樹脂、ポリエチレンテレフタレート系樹脂、ポリビニルアルコール系樹脂、塩化ビニル系樹脂、アイオノマー系樹脂、ポリアミド系樹脂、アクリロニトリル・ブタジエン・スチレン共重合系樹脂（ＡＢＳ）及びポリカーボネート系樹脂からなる群より選択される少なくとも１種が挙げられる。この中でも、ポリプロピレン系樹脂（ＰＰ）、複合ポリプロピレン系樹脂（ＰＰＣ）及びアクリロニトリル・ブタジエン・スチレン共重合系樹脂（ＡＢＳ）からなる群より選択される少なくとも１種が好ましい。
　樹脂材料には、必要に応じて繊維成分が含まれていてもよい。繊維成分としては、炭素繊維、ガラス繊維、金属繊維、セラミックス繊維等の無機繊維、アラミド繊維、セルロース繊維等の有機繊維などが挙げられる。
　また、発泡剤としては、アゾジカルボンアミド等の有機系発泡剤、炭酸水素ナトリウム（別名、重炭酸ナトリウム、重曹）等の無機系発泡剤などが挙げられる。現在、自動車用内装部品の発泡成形では、発泡剤として無機系の炭酸水素ナトリウムが主に用いられているが、有機系発泡剤も用いられる。
　有機系発泡剤としては、アゾジカルボンアミド（ＡＤＣＡ）、Ｎ，Ｎ－ジニトロソペンタメチレンテトラミン（ＤＰＴ）、４，４－オキシビスベンゼンスルホニルヒドラジド（ＯＢＳＨ）、ヒドラゾジカルボンアミド（ＨＤＣＡ）等が挙げられ、アゾジカルボンアミド（ＡＤＣＡ）が好ましい。
　また、金型１７は、通常、供給される樹脂材料Ｒよりも低い温度となっている。そのため、樹脂材料Ｒがキャビティ１４内へ充填されることで、金型に接した部分から、樹脂材料Ｒの固化（スキン層の形成）が始まる。
　なお、キャビティ１４内に樹脂材料Ｒを射出する前に、予めキャビティ１４内に窒素ガスを充填しておいてもよい。この場合、窒素ガスは、加温されていてもよい。充填する窒素ガスを加温することで、キャビティ１４内（金型１７）の急激な温度低下が抑えられ、樹脂材料Ｒの発泡性が安定する傾向にある。また、充填する窒素ガスを加温することで、外気温に左右されることなく、樹脂材料Ｒの発泡力の外気温依存性が抑制され、樹脂材料Ｒの発泡性が安定する傾向にある。
　キャビティ１４内に充填される窒素ガスの温度は、キャビティ１４内（金型１７）の急激な温度低下を抑えられる温度であれば特に限定されず、成形安定性の観点からは、３０℃～５０℃であってもよい。
　次に、図３に示されるように、可動型１６を固定型１２に対して開放方向に所定量開き（コアバック）、固化していない樹脂材料Ｒを発泡させて発泡層２２を形成し、発泡成形品を得る。図３に示すように、発泡層２２を囲うように、キャビティ面１２Ａ及びコア面１６Ａに接してスキン層２４（第１のスキン層及び第２のスキン層）が形成されている。
　ここで、発泡成形品の厚みＬは、発泡前の発泡成形品の厚みＬ０とコアバック量ＬＢと開閉方向Ａと発泡前の発泡成形品の表面とがなす型抜き角度（つまり、開閉方向Ａとキャビティ面１２Ａ又はコア面１６Ａとがなす型抜き角度）θとを用いて、下記式Ａで表される。
Ｌ＝Ｌ０＋ＬＢ・ｓｉｎθ・・・式Ａ
　発泡前の発泡成形品の厚みが均一である場合（つまり、式ＡにおけるＬ０が一様である場合）、型抜き角度θが９０°に近い領域では、厚みＬは厚みＬ０にコアバック量ＬＢを加算した厚みとなる。一方、型抜き角度θが０°に近づくにつれて、厚みＬにおける型抜き角度θに対応する分の厚みが減少することになる。
　例えば、図３における発泡成形品の厚みＬは、領域ＸではＬ０であり、領域ＹではＬ０＋ＬＢであり、領域ＺではＬ０＋ＬＢ・ｓｉｎθとなる。
　以下に、Ｌ０が１．５０ｍｍでＬＢが１．６０ｍｍである場合を例に、型抜き角度θを変化させたときの発泡成形品の厚みＬの値を、表１に示す。
　物体の曲げ剛性は、物体の弾性率と板厚の３乗とに比例する。また、発泡前の発泡成形品の弾性率とコアバック後で発泡済みの発泡成形品の弾性率とを比較すると、発泡済みの発泡成形品の弾性率は、発泡前の発泡成形品の弾性率よりも低い。
　そのため、コアバックにより増加する板厚による強度の増加分と発泡により減少する成形体の弾性率の減少分とを加味して、所定の曲げ剛性が得られるようにコアバック量と発泡前の発泡成形品の厚みとが設定されることが望ましい。
　しかしながら、発泡成形品では、型抜き角度θが小さいと、コアバック後に発泡層が生じない領域（例えば、図３における領域Ｘ）が生ずる場合がある。特に、型抜き角度θが３０°未満の領域では発泡層が形成されにくい。発泡成形品において、コアバック後に発泡層が生じる領域（例えば、図３における領域Ｙ及び領域Ｚ）の面積が、コアバック後に発泡層が生じない領域の面積に対して相対的に大きくない場合、発泡成形方法による軽量化と剛性の向上効果を享受できない場合がある。なお、本草案において、コアバック後に発泡層が生じる領域の面積及びコアバック後に発泡層が生じない領域の面積とは、発泡成形部品を厚み方向から観察したときの各領域の面積をいう。
　そこで、本開示の発泡成形品では、第１のスキン層と発泡層と第２のスキン層とがこの順で積層された発泡部位を有する発泡成形部品を、複数組み合わせたものとした。発泡成形品をこのような構成とすることにより、個々の発泡形成部品を発泡成形方法により成形する際に、最適な型抜き角度θを選択して発泡成形部品を得やすくなる。また、個々の発泡形成部品において、コアバック後に発泡層が生じる領域の面積とコアバック後に発泡層が生じない領域の面積との間に差を生じさせやすくなる。そのため、発泡形成部品の各々が発泡成形方法による軽量化と剛性の向上効果を享受できるようになる。その結果として、発泡成形品についても軽量化と剛性の向上を図ることができるようになる。
　本開示の発泡成形品は、複数の発泡成形部品を組み合わせたものであり、２の発泡成形部品を組み合わせたものであってもよいし、３つ以上の発泡成形部品を組み合わせたものであってもよい。
　個々の発泡形成部品の製造方法は、上述の発泡成形品の製造方法と同様であり、発泡形成部品の製造に用いられる樹脂材料の具体例も上述の通りである。
＜車両用部材及び車両用バックドア＞
　本開示の発泡成形品は、例えば、自動車、鉄道等の車両に用いられる車両用部材として有用である。つまり、本開示の車両用部材は、本開示の発泡成形品を含むものであってもよい。本開示の発泡成形品は、特に、アウターパネルと、アウターパネルの車両内側に設けられたインナーパネルとを有する車両用バックドアにおける、アウターパネル及びインナーパネルの少なくとも一方として好適に用いることができる。車両用バックドアを構成するアウターパネル及びインナーパネル、スポイラ、アーチモール、サッコモール等の車両用部材を発泡成形により得ようとすると、その型抜き角度の多様性から、十分な厚肉化を図ることのできない箇所が生じて当該箇所の剛性が不足することがある。本開示の発泡成形品を車両用部材に適用することで、剛性が不足する箇所の発生が抑制される傾向にある。
　図４は、二点鎖線で示す車体３０のバックドア開口部（図示省略）を閉じた状態のバックドア４０が示されている。バックドア４０は、車体３０に取り付けられて、バックドア開口部を開閉する機能を有する。
　バックドア４０は、インナーパネル４２（図５参照）と、アウターパネル４４（図５参照）と、不図示の補強部材とを備えている。
　インナーパネル４２は、図５に示されるように、バックドア４０の車両内側部を構成する樹脂製のパネル材である。インナーパネル４２は、窓用開口部４３を有する。
　アウターパネル４４は、図５に示されるように、窓用開口部４３の上部に位置する第１の発泡成形部品である上部アウターパネル４４Ａと、窓用開口部４３の下部に位置する第２の発泡成形部品である下部アウターパネル４４Ｂとを組み合わせたものである。図５に示されるように、第１の発泡成形部品と第２の発泡成形部品とは、上下方向に配置されている。上部アウターパネル４４Ａは、リアスポイラ構造を有する。このアウターパネル４４は、インナーパネル４２に取り付けられる。一例としてアウターパネル４４は、接着剤を用いてインナーパネル４２に取り付けられるが、本開示はこれに限定されない。
　また、バックドア４０には、窓用開口部４３を覆うドアガラスとしてのリアウインドガラス４６が取り付けられている。
　図６は、アウターパネル４４（上部アウターパネル４４Ａ及び下部アウターパネル４４Ｂ）のＡ－Ａ線端面図である。図６に示すように、アウターパネル４４を構成する第１の発泡成形部品である上部アウターパネル４４Ａの発泡部位における厚み方向の断面（端面）及び第２の発泡成形部品である下部アウターパネル４４Ｂの発泡部位における厚み方向の断面（端面）を観察したときに、上部アウターパネル４４Ａの発泡部位における厚み方向に直交する方向Ｂと下部アウターパネル４４Ｂの発泡部位における厚み方向に直交する方向Ｃとのなす角度φが、約９０°の関係を示す。なお、方向Ｂ及び方向Ｃは、各々上部アウターパネル４４Ａ及び下部アウターパネル４４Ｂの任意の発泡部位における厚み方向に直交する方向とすることができる。特に上部アウターパネル４４Ａが図４～図６に示すようにリアスポイラ構造を有する場合、方向Ｂは、図６に示すように上部アウターパネル４４Ａが有するリアスポイラ構造の天面部における厚み方向に直交する方向とすることができる。また、方向Ｃは、図６に示すように下部アウターパネル４４Ｂのライセンスプレート（ナンバープレート）が取り付けられる箇所又はその付近の平坦部における厚み方向に直交する方向とすることができる。なお、方向Ｂ及び方向Ｃを規定する際に、リブ及びボスは除く。
　角度φが６０°～９０°の関係を示すアウターパネル４４を単一の発泡成形品により構成しようとすると、コアバック後に発泡層が生じない領域が増大し、軽量化と剛性の向上とを両立できない場合が生じうる。本開示によれば、上部アウターパネル４４Ａ及び下部アウターパネル４４Ｂを組み合わせてアウターパネル４４を構成するため、アウターパネル４４全体として角度φが６０°～９０°の関係を示す場合であっても、上部アウターパネル４４Ａ及び下部アウターパネル４４Ｂにおける発泡層が生じない領域を小さくでき、アウターパネル４４の軽量化と剛性の向上とを両立可能となる。
　２０２２年９月２９日に出願された日本国特許出願２０２２－１５７１０５号の開示は、その全体が参照により本明細書に取り込まれる。
　本明細書に記載された全ての文献、特許出願、及び技術規格は、個々の文献、特許出願、及び技術規格が参照により取り込まれることが具体的かつ個々に記された場合と同程度に、本明細書中に援用されて取り込まれる。
　１０　成形装置
　１２　固定型
　１４　キャビティ
　１６　可動型
　１７　金型
　２２　発泡層
　２４　スキン層
　３０　車体
　４０　バックドア
　４２　インナーパネル
　４３　窓用開口部
　４４　アウターパネル

Claims (6)

  1. 　第１のスキン層と発泡層と第２のスキン層とがこの順で積層された発泡部位を有する発泡成形部品を、複数組み合わせたものである発泡成形品。
  2. 　請求項１に記載の発泡成形品を含む車両用部材。
  3. 　アウターパネルと、前記アウターパネルの車両内側に設けられたインナーパネルと、を有し、前記アウターパネル及び前記インナーパネルの少なくとも一方が、請求項１に記載の発泡成形品を含む車両用バックドア。
  4. 　前記アウターパネルが第１の発泡成形部品と第２の発泡成形部品とを組み合わせた前記発泡成形品であり、
    　前記第１の発泡成形部品と第２の発泡成形部品とが、上下方向に配置される請求項３に記載の車両用バックドア。
  5. 　前記インナーパネルが、窓用開口部を有し、
    　前記アウターパネルが、前記窓用開口部の上部に位置する第１の発泡成形部品と、前記窓用開口部の下部に位置する第２の発泡成形部品とを組み合わせた前記発泡成形品であり、
    　前記窓用開口部を覆うドアガラスをさらに備える請求項３に記載の車両用バックドア。
  6. 　前記第１の発泡成形部品の発泡部位における厚み方向の断面及び前記第２の発泡成形部品の発泡部位における厚み方向の断面を観察したときに、前記第１の発泡成形部品の発泡部位における厚み方向に直交する方向と前記第２の発泡成形部品の発泡部位における厚み方向に直交する方向とのなす角度φが、６０°～９０°の関係を示す請求項５に記載の車両用バックドア。
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