(57)【要約】【課題】ウェルドラインの機械物性を３次元的に補強することができる樹脂成形体の補強部材及び補強方法を提供する。【解決手段】複数の補強素材１１が結合されて構成される補強部材１０は、補強素材１１間に空隙１３が三次元状に入り組んで形成されている。補強部材１０は、溶融樹脂３２の流れにより移動して溶融樹脂３２の合流部３３に配置され、空隙１３に溶融樹脂３２が入り込んで樹脂成形体２０が成形される。【選択図】図３
2014111332.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
溶融樹脂により形成される樹脂成形体を補強する樹脂製の補強部材であって、
前記溶融樹脂が入り込む、三次元状に入り組んだ空隙を有していることを特徴とする補強部材。
【請求項２】
強化繊維を含むことを特徴とする請求項１に記載の補強部材。
【請求項３】
前記補強部材は、複数の補強素材が結合されて構成され、
前記空隙は、前記複数の補強素材間に形成されることを特徴とする請求項１又は２に記載の補強部材。
【請求項４】
溶融樹脂により形成される樹脂成形体を補強する樹脂製の補強部材であって、
略棒状に形成された複数の補強素材により構成され、
前記複数の補強素材は、ＸＹ平面状で隣り合う前記補強素材の一部がオーバラップするように互い違い配置されて一つおきに隣り合う前記補強素材間に空隙を有する第１補強素材群と、前記ＸＹ平面に直交するＺ方向において前記第１補強素材群とは異なる位置に配置され、ＸＹ平面状で隣り合う前記補強素材の一部がオーバラップするように互い違い配置されて一つおきに隣り合う前記補強素材間に空隙を有する第２補強素材群と、を形成し、
前記第１補強素材群と前記第２補強素材群とは、前記第１補強素材群によって形成される前記空隙と、前記第２補強素材群によって形成される前記空隙とがＺ方向から見てずれるように結合されていることを特徴とする補強部材。
【請求項５】
溶融樹脂により形成される樹脂成形体の補強方法であって、
請求項１から４のいずれか１項に記載の補強部材を金型のキャビティ内に配置する工程と、
前記溶融樹脂の流れにより前記補強部材を移動させて、前記溶融樹脂の合流部に配置する工程と、
を備えることを特徴とする樹脂成形体の補強方法。
【請求項６】
前記補強部材は、互いに直交するＸ，Ｙ，Ｚ方向の少なくとも１つの長さが異なり、
前記補強部材をキャビティ内に配置する工程は、前記補強部材の最も長い辺を前記溶融樹脂の流れに対して直角方向に向けて配置することを特徴とする請求項５に記載の樹脂成形体の補強方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、溶融樹脂の合流点に形成されるウェルドラインの機械物性をあげることができる樹脂成形体の補強部材及び補強方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、溶融材料の合流部に形成されるウェルドラインの機械物性をあげる方法としては、図４に示すように、略蛇腹状に屈曲形成された屈曲板１００や、互いに反対方向から入り込むように複数の凹部が成形されたブロックを溶融材料の接合部分に配置した後、溶融材料を射出して凹部に溶融材料を収容することで接合部分が一直線状に形成されることを防止して、接合部分の機械物性をあげるようにしたウェルドラインの補強方法が開示されている（例えば、特許文献１参照。）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開昭６３‐２２１０２３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１によると、屈曲板１００やブロックなどの凹部に、互いに反対方向から溶融材料を収容することで、合流部が一直線にならないように互い違いに配置して溶融材料の流れ方向の補強を行っている。これにより、図中Ｍで記載した紙面の上下方向に作用するモーメント（又は荷重）に対しては補強されるが、溶融材料の流れに対して垂直方向には、依然としてウェルドラインが一本の線上に形成されるため、紙面の表裏方向に作用するモーメント（又は荷重）に対しては十分な補強がされておらず、所望の機械物性を得ることがなかった。
【０００５】
本発明は、前述した課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、ウェルドラインの機械物性を３次元方向で補強することができる樹脂成形体の補強部材及び補強方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成するために、請求項１に係る発明は、
溶融樹脂（例えば、後述の実施形態における溶融樹脂３２）により形成される樹脂成形体（例えば、後述の実施形態における樹脂成形体２０）を補強する樹脂製の補強部材（例えば、後述の実施形態における補強部材１０）であって、
前記溶融樹脂が入り込む、三次元状に入り組んだ空隙（例えば、後述の実施形態における空隙１３）を有していることを特徴とする。
【０００７】
請求項２に係る発明は、請求項１の構成に加えて、
強化繊維（例えば、後述の実施形態におけるガラス繊維）を含むことを特徴とする。
【０００８】
請求項３に係る発明は、請求項１又は２の構成に加えて、
前記補強部材は、複数の補強素材（例えば、後述の実施形態における補強素材１１）が結合されて構成され、
前記空隙は、前記複数の補強素材間に形成されることを特徴とする。
【０００９】
請求項４に係る発明は、
溶融樹脂（例えば、後述の実施形態における溶融樹脂３２）により形成される樹脂成形体（例えば、後述の実施形態における樹脂成形体２０）を補強する樹脂製の補強部材（例えば、後述の実施形態における補強部材１０）であって、
略棒状に形成された複数の補強素材（例えば、後述の実施形態における補強素材１１）により構成され、
前記複数の補強素材は、ＸＹ平面状で隣り合う前記補強素材の一部がオーバラップするように互い違い配置されて一つおきに隣り合う前記補強素材間に空隙（例えば、後述の実施形態における空隙１３）を有する第１補強素材群（例えば、後述の実施形態における第１補強素材群１２Ａ）と、前記ＸＹ平面に直交するＺ方向において前記第１補強素材群とは異なる位置に配置され、ＸＹ平面状で隣り合う前記補強素材の一部がオーバラップするように互い違い配置されて一つおきに隣り合う前記補強素材間に空隙を有する第２補強素材群（例えば、後述の実施形態における第２補強素材群１２Ｂ）と、を形成し、
前記第１補強素材群と前記第２補強素材群とは、前記第１補強素材群によって形成される前記空隙と、前記第２補強素材群によって形成される前記空隙とがＺ方向から見てずれるように結合されていることを特徴とする。
【００１０】
請求項５に係る発明は、
溶融樹脂（例えば、後述の実施形態における溶融樹脂３２）により形成される樹脂成形体（例えば、後述の実施形態における樹脂成形体２０）の補強方法であって、
請求項１から４のいずれか１項に記載の補強部材（例えば、後述の実施形態における補強部材１０）を金型（例えば、後述の実施形態における金型３０）のキャビティ（例えば、後述の実施形態におけるキャビティ３１）内に配置する工程と、
前記溶融樹脂の流れにより前記補強部材を移動させて、前記溶融樹脂の合流部（例えば、後述の実施形態における合流部３３）に配置する工程と、
を備えることを特徴とする。
【００１１】
請求項６に係る発明は、請求項５の構成に加えて、
前記補強部材は、互いに直交するＸ，Ｙ，Ｚ方向の少なくとも１つの長さが異なり、
前記補強部材をキャビティ内に配置する工程は、前記補強部材の最も長い辺（例えば、後述の実施形態における最も長い辺Ａ）を前記溶融樹脂の流れに対して直角方向に向けて配置することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
請求項１の発明によれば、補強部材の空隙に溶融樹脂が三次元状に入り込み、樹脂合流部が一本の線上に揃わずに三次元で互い違いに入り組んでいるので、全方向における樹脂合流部の機械物性をあげることができる。
【００１３】
請求項２の発明によれば、補強部材が強化繊維を含んでいるので、更に樹脂合流部の機械物性が向上する。
【００１４】
請求項３の発明によれば、補強部材は、補強素材間に空隙を有する複数の補強素材が結合して構成されるので、補強素材と溶融樹脂との接触面積が増大し、密着性が向上して樹脂合流部を補強することができる。
【００１５】
請求項４の発明によれば、補強素材間の空隙が三次元状に入り組んで形成されており、この空隙に溶融樹脂が入り込んで形成される樹脂合流部も三次元で互い違いに入り組んでいるので、全方向における樹脂合流部の機械物性をあげることができる。
【００１６】
請求項５の発明によれば、補強部材を確実に溶融樹脂の合流部に配置することができ、樹脂合流部の機械物性を安定して補強することができる。
【００１７】
請求項６の発明によれば、溶融樹脂の流頭により、補強部材を回転することなく安定して樹脂合流部へ搬送して配置することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明に係る一実施形態の樹脂成形体の補強部材の斜視図である。
【図２】図１に示す樹脂成形体の補強部材の平面図である。
【図３】図１に示す樹脂成形体の補強部材を用いた樹脂成形体の補強方法を成形工程順に示す説明図である。
【図４】特許文献１に記載のウェルドラインの補強方法を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、本発明の実施の形態を、添付図面に基づいて説明する。
図１及び図２に示すように、本実施形態の樹脂成形体の補強部材１０は、略棒状に形成された複数の補強素材１１が、Ｘ方向で一部がオーバラップするように互い違いにずらされた状態でＹ方向に整列して結合された第１補強素材群１２Ａと、同様に形成された第２補強素材群１２Ｂとを備える。第１補強素材群１２Ａ及び第２補強素材群１２Ｂのそれぞれ一つおきに隣り合う補強素材１１間には、空隙１３が形成されている。第１補強素材群１２Ａと第２補強素材群１２Ｂとは、各補強素材群１２Ａ，１２Ｂの空隙１３が、Ｚ方向から見てずれるように積層配置されている。なお、図２において、奥行きの異なる補強素材１１については最前列に位置する補強素材１１を実線で示し、最前列以外に位置する補強素材１１を点線で示している。
【００２０】
これにより、補強素材１１間に形成された空隙１３は、ＸＹＺのいずれの方向においても、互い違いにずれた状態で、三次元状に入り組んで配置されている。即ち、補強部材１０は、略棒状の複数の補強素材１１が、隣り合う補強素材１１間の空隙１３を３次元的（Ｘ，Ｙ，Ｚ方向において）に互い違いにずらした状態で結合されている。また、補強部材１０は、互いに直交するＸ，Ｙ，Ｚ方向の少なくとも１つの長さが異なっており、縦、横、長さのいずれかの一辺の長さが、他の辺の長さより長くなっている。
【００２１】
各補強素材１１は、例えば、成形される樹脂と同一又は類似材料で形成された樹脂棒などを用いることができる。樹脂棒を用いる場合、円柱状の樹脂棒又は、三角柱や四角柱などの多角柱状の樹脂棒を用いることができる。また、補強素材１１は、ガラス繊維などの強化繊維（図示せず）を含むことが好ましい。ガラス繊維の長さは、要求される機械物性に応じて適宜選択することができ、１０ｍｍ以上が好ましく、１１ｍｍ以上がさらに好ましい。
【００２２】
また、図に示す実施形態では、第１補強素材群１２Ａを構成する隣り合う円柱状の補強素材１１同士、及び第２補強素材群１２Ｂを構成する隣り合う円柱状の補強素材１１同士が、振動溶着等により接合され、さらに第１補強素材群１２Ａの円柱状の補強素材１１と第２補強素材群１２Ｂの円柱状の補強素材１１が振動溶着等により接合されている。
【００２３】
なお、補強部材１０は、第１補強素材群１２Ａと第２補強素材群１２Ｂとが２層に積層されたものとして示すが、２層に限定されず、樹脂成形体２０の補強部（ウェルドライン）の厚みに応じて３層以上の複数層から構成されてもよい。
【００２４】
また、補強部材１０は、溶融樹脂が入り込む、三次元状に入り組んだ空隙を有している限り、複数の一種類の補強素材１１から構成されている場合に限らず、複数種類の補強素材から構成されていてもよく、例えば、塊状の樹脂成形体にいろいろな方向から複数の貫通穴を穿設して三次元状に入り組んだ空隙を形成してもよい。
【００２５】
このような補強部材１０を溶融樹脂３２の合流部３３に配置して、ウェルドラインの機械物性をあげるようにした樹脂成形体の補強方法について図３を参照して説明する。
【００２６】
図３に示すように、本実施形態の樹脂成形体の補強方法は、金型３０のキャビティ３１内を異なる方向から流れる溶融樹脂３２の合流部３３に形成されるウェルドラインに補強部材１０を配置して、ウェルドラインの機械物性をあげる方法である。
【００２７】
図３に示す実施形態の金型３０は、２ヶ所に設けられた射出ゲート３４Ａ，３４Ｂから射出された溶融樹脂３２が、合流部３３で合流するような形状のキャビティ３１を有しており、溶融樹脂３２の合流部３３にはウェルドラインが形成される。なお、射出ゲートが１つであっても、射出された溶融樹脂３２が分岐して流れた後、合流するような形状のキャビティ３１であれば、同様に適用可能である。
【００２８】
先ず、図３（ａ）に示すように、補強部材１０の最も長い辺Ａを含むＹＺ平面を、一方の射出ゲート３４Ａから吐出される溶融樹脂３２の吐出方向に対して直角方向に向けて金型３０のキャビティ３１内に配置する。補強部材１０は、溶融樹脂３２が金型３０のキャビティ３１との隙間から樹脂が漏出しないようにその大きさが設定されている。
【００２９】
ここで射出ゲート３４Ａ，３４Ｂから溶融樹脂３２を吐出すると、図３（ｂ）、（ｃ）に示すように、補強部材１０が配置された側の射出ゲート３４Ａから吐出する溶融樹脂３２は、その流頭３５で補強部材１０を押しながらキャビティ３１内を流れる。即ち、射出ゲート３４Ａから射出される溶融樹脂３２の流れにより補強部材１０がキャビティ３１内を移動する。
【００３０】
補強部材１０は、最も長い辺Ａが溶融樹脂３２の吐出方向に対して直角方向に向けて配置されているので、キャビティ３１内を移動する際、回転することはなく、そのままの姿勢を維持して溶融樹脂３２の流れに沿って移動する。
【００３１】
やがて、図３（ｄ）に示すように、一方の射出ゲート３４Ａから射出される溶融樹脂３２の流頭３５と、他方の射出ゲート３４Ｂから射出される溶融樹脂３２の流頭３５とが合流部３３で合流すると、補強部材１０は、移動が規制されるとともに回転しながら、両射出ゲート３４Ａ，３４Ｂからの溶融樹脂３２に挟まれて合流部３３に配置される。
【００３２】
このように、補強部材１０は、射出ゲート３４Ａから射出される溶融樹脂３２の流頭３５に押されて、溶融樹脂３２で挟まれる位置までキャビティ３１内を移動するので、樹脂材料、溶融樹脂温度、金型温度、射出圧力などの成形条件が異なっていても、確実に溶融樹脂３２の合流部３３に配置される。
【００３３】
そして、キャビティ３１内が溶融樹脂３２で満たされて成形される樹脂成形体２０は、合流部３３に配置された補強部材１０の各空隙１３に溶融樹脂３２が入り込んだ状態で成形される。補強素材１１間に形成された空隙１３は、ＸＹＺのいずれの方向においても互い違いにずれた状態で、即ち、三次元状に入り組んで配置されているので、この空隙１３に溶融樹脂３２が入り込んで合流部３３に形成されるウェルドラインは、ＸＹＺのいずれの方向においても、一本の線状に形成されることはなく、互いに入り込んで形成される。
【００３４】
このため、ウェルドラインが３次元状に形成されると共に、合流部３３における溶融樹脂３２同士の接触面積が大幅に大きくなり、ＸＹＺ方向におけるウェルドラインの機械物性が大幅に向上する。
【００３５】
以上説明したように、本実施形態に係る樹脂成形体２０の補強部材１０及び補強方法によれば、樹脂成形体２０を補強する樹脂製の補強部材１０は、複数の空隙１３が三次元状に入り組んで設けられているため、補強部材１０の空隙１３に溶融樹脂３２が三次元状に入り込んだ状態で樹脂成形体２０が成形される。これにより、溶融樹脂３２の合流部３３は、一本の線上に揃わずに三次元状に入り組んでいるので、全方向における合流部３３の機械物性をあげることができる。
【００３６】
また、補強部材１０が強化繊維を含むことで、更に合流部３３の機械物性が向上する。
【００３７】
また、補強部材１０は、補強素材１１間に空隙１３を有する複数の補強素材１１が結合して構成されるので、補強素材１１と溶融樹脂３２との接触面積が増大すると共に密着性が向上して、合流部３３の機械物性をあげることができる。また、１種類の補強素材１１のみを用いて補強部材１０を構成することで、補強部材１０を容易且つ安価に製造することができる。
【００３８】
また、略棒状に形成された複数の補強素材１１から構成される補強部材１０は、ＸＹ平面状で隣り合う補強素材１１の一部がオーバラップするように互い違い配置されて一つおきに隣り合う補強素材１１間に空隙１３を有する第１補強素材群１２Ａと、Ｚ方向において第１補強素材群１２Ａとは異なる位置に配置され、ＸＹ平面状で隣り合う補強素材１１の一部がオーバラップするように互い違い配置されて一つおきに隣り合う補強素材１１間に空隙１３を有する第２補強素材群１２Ｂと、を備え、第１補強素材群１２Ａと第２補強素材群１２Ｂとは、第１補強素材群１２Ａの空隙１３と、第２補強素材群１２Ｂの空隙１３とが、Ｚ方向から見てずれるように結合されているので、三次元状に入り組んで設けられた空隙１３に溶融樹脂３２が入り込んで形成される合流部３３も、三次元で互い違いに入り組んで形成され、全方向における合流部３３の機械物性をあげることができる。
【００３９】
また、補強部材１０を金型３０のキャビティ３１内に配置する工程と、溶融樹脂３２の流れにより補強部材１０を移動させて、溶融樹脂３２の合流部３３に配置する工程と、を備えるので、補強部材１０を確実に溶融樹脂３２の合流部３３に配置することができ、合流部３３の機械物性を確実に補強することができる。
【００４０】
また、補強部材１０は、互いに直交するＸ，Ｙ，Ｚ方向の少なくとも１つの長さが異なり、補強部材１０の最も長い辺Ａを溶融樹脂３２の流れに対して直角方向に向けてキャビティ３１内に配置するので、溶融樹脂３２の流頭３５により補強部材１０を安定して搬送して、確実に溶融樹脂３２の合流部３３に配置することができる。
【００４１】
尚、本発明は、前述した実施形態に限定されるものではなく、適宜、変形、改良、等が可能である。
例えば、上記実施形態の樹脂成形体の補強方法では、ウェルドラインに補強部材１０を配置して、ウェルドラインの機械物性をあげる方法として、射出ゲート３４Ａ，３４Ｂから射出された溶融樹脂３２による射出成形を例示したが、これに限らず、金型に補強部材１０を配置するとともに、例えば図３（ｃ）に示すように溶融樹脂３２を注入し、金型の一部を押圧することで溶融樹脂３２を流動させて補強部材１０を移動させ、ウェルドラインに補強部材１０を配置する、プレス成形にも適用することができる。
【符号の説明】
【００４２】
１０    補強部材
１１    補強素材
１２Ａ        第１補強素材群
１２Ｂ        第２補強素材群
１３    空隙
２０    樹脂成形体
３０    金型
３１    キャビティ
３２    溶融樹脂
３３    合流部
３４Ａ，３４Ｂ      射出ゲート
Ａ      最も長い辺
【図１】
2014111332.tif 000003
【図２】
2014111332.tif 000004
【図３】
2014111332.tif 000005
【図４】
2014111332.tif 000006