(57)【要約】【課題】外装部品として必要な剛性を維持・確保しながら、軽量化を図る。【解決手段】自動車用灯体部品の製造方法では、固定型１２と可動型１４とコア金型１８とを有する金型１０と、金型１０に対し所定の成形材料３０を射出する射出成形装置とを、用いる。当該製造方法では、ポリプロピレン系樹脂に一定量のタルクを添加した成形材料３０と化学発泡剤との混合物を、前記射出成形装置に投入する工程と、前記射出成形装置内の前記混合物に物理発泡剤を封入する工程と、前記物理発泡剤を封入した前記混合物を、前記射出成形装置から金型１０に射出・充填する工程と、前記物理発泡剤を封入した前記混合物を金型１０に射出・充填した直後に、コア金型１８をコアバックさせる工程と、を備える。【選択図】図４
2011194853.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
固定型と可動型と前記可動型の移動に追従してスライドするコア金型とを有する金型と、前記金型に対し所定の成形材料を射出する射出成形装置とを、用いる自動車用灯体部品の製造方法において、
ポリプロピレン系樹脂に一定量のタルクを添加した成形材料と化学発泡剤との混合物を、前記射出成形装置に投入する工程と、
前記射出成形装置内の前記混合物に物理発泡剤を封入する工程と、
前記物理発泡剤を封入した前記混合物を、前記射出成形装置から前記金型に射出・充填する工程と、
前記物理発泡剤を封入した前記混合物を前記金型に射出・充填した直後に、前記コア金型をコアバックさせる工程と、
を備えることを特徴とする自動車用灯体部品の製造方法。
【請求項２】
請求項１に記載の自動車用灯体部品の製造方法において、
前記可動型と前記コア金型との金型温度を、前記固定型の金型温度より高く設定することを特徴とする自動車用灯体部品の製造方法。
【請求項３】
請求項１または２に記載の自動車用灯体部品の製造方法において、
前記可動型と前記コア金型との金型温度を１００℃以上と、前記固定型の金型温度を３０〜６０℃と設定することを特徴とする自動車用灯体部品の製造方法。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか一項に記載の自動車用灯体部品の製造方法において、
前記コア金型のコアバック量を、射出・充填後の前記成形材料の基準厚みの５０〜６６％とすることを特徴とする自動車用灯体部品の製造方法。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか一項に記載の自動車用灯体部品の製造方法において、
前記物理発泡剤を封入した前記混合物の前記金型への射出・充填時間を１．１秒以内とすることを特徴とする自動車用灯体部品の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は自動車用灯体部品の製造方法に関し、特に自動車用灯体部品を製造するのに好適な樹脂成形方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、自動車用灯体部品を含む自動車部品（特に外装部品）には、燃費を抑えるために軽量化が強く要請されており、そのために外装部品には発泡成形体が使われ始めている。さらなる自動車の軽量化を目指すためには、より少ない樹脂を使用して、従来と同様の性能を有する成形体を得ることが要求されており、発泡倍率をさらに高めた射出発泡成形体が強く要求されている。
【０００３】
樹脂成形品の発泡技術には、樹脂材料にあらかじめポリスチレンや炭酸水素ナトリウムなどの化学発泡剤を含有する方法と、成形前の樹脂材料に対し窒素や二酸化炭素などの物理発泡剤を封入（圧入）する方法とがある。
特許文献１には、これら化学発泡剤と物理発泡剤とを併用した軽量化のための技術が開示されており、特に当該技術によれば、樹脂成形品の厚みが薄くても、良好な外観を有する成形品が得られる旨記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００８−１４２９９７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１の技術は自動車の内装部品を対象としてその外観に着目しており、ある程度の剛性が必要とされる自動車用灯体部品のような外装部品を対象とはしていない。したがって、化学発泡剤と物理発泡剤とを併用して外装部品を成形すれば、軽量化を図ることは可能であっても、外装部品として必要な剛性を維持・確保することができるとはいえない。
したがって、本発明の主な目的は、外装部品として必要な剛性を維持・確保しながら、軽量化を図ることができる自動車用灯体部品の製造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】
上記課題を解決するため本発明によれば、
固定型と可動型と前記可動型の移動に追従してスライドするコア金型とを有する金型と、前記金型に対し所定の成形材料を射出する射出成形装置とを、用いる自動車用灯体部品の製造方法において、
ポリプロピレン系樹脂に一定量のタルクを添加した成形材料と化学発泡剤との混合物を、前記射出成形装置に投入する工程と、
前記射出成形装置内の前記混合物に物理発泡剤を封入する工程と、
前記物理発泡剤を封入した前記混合物を、前記射出成形装置から前記金型に射出・充填する工程と、
前記物理発泡剤を封入した前記混合物を前記金型に射出・充填した直後に、前記コア金型をコアバックさせる工程と、
を備えることを特徴とする自動車用灯体部品の製造方法が提供される。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、化学発泡剤と物理発泡剤とを併用し、金型のコア金型をコアバックさせるのに加え、成形材料としてポリプロピレン系樹脂にタルクを添加した材料を使用するから、外装部品として必要な剛性を維持・確保しながらも、成形材料の発泡率を向上させ軽量化を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】自動車用灯体部品の概略構成を示す斜視図である。
【図２】図１の底面図である。
【図３】自動車用灯体部品の樹脂成形方法を概略的に説明するための模式図である。
【図４】金型の構造や動きを概略的に示す図面である。
【図５】金型のコアバックの様子を概略的に説明するための図面である。
【図６】実施例における金型構成や実験原理を概略的に説明するための図面である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、図面を参照しながら本発明の好ましい実施形態について説明する。
【００１０】
図１に示すとおり、自動車用灯体部品２はバルブなどの光源を覆うハウジングである。自動車用灯体部品２の内部にはバルブや遮蔽フード、リフレクタなど（図示略）が配置され、その表面にはレンズカバーなど（図示略）が取り付けられる。自動車灯体部品２には２つの貫通孔４，６が形成されており、貫通孔４，６に対しバルブが挿通される。自動車用灯体部品２を底面から（図１中の矢印方向から）描画すると、自動車用灯体部品２は、図２に示す形状を有している。
【００１１】
自動車用灯体部品２の製造にあたっては、図２の２点鎖線部に示すとおり、金型１０（固定型１２，可動型１４）が使用される。金型１０を型締めすると、固定型１２と可動型１４との間にはキャビティ１６（成形空間）が形成される。基本的には、キャビティ１６に一定の樹脂材料を射出・充填し、当該樹脂硬化後に図２中矢印方向に型開きすると、その成形品として自動車用灯体部品２を製造することができる。
【００１２】
なお、図２の太線部に示すとおり、自動車用灯体部品２にはアンダーカット部８（金型１０の図２中矢印方向への型開き（離型）できない形状部位）が存在しており、アンダーカット部８の成形には固定型１２，可動型１４とは別の型（コア金型）が使用される。
【００１３】
続いて、自動車用灯体部品２の製造方法（樹脂成形方法）について詳しく説明する。
【００１４】
当該方法は大きくは下記の（Ｓ１）〜（Ｓ５）の工程から構成されている。
（Ｓ１）成形材料と化学発泡剤との混合物を射出成形装置に投入する
（Ｓ２）射出成形装置内の混合物に物理発泡剤を封入する
（Ｓ３）物理発泡剤を封入した混合物を金型に射出・充填する
（Ｓ４）混合物の射出・充填直後で金型をコアバックさせる
（Ｓ５）金型を冷却して成形材料を硬化させ型開きする
【００１５】
当該方法では、図３に示すとおり、金型１０と射出成形装置２０とが使用される。射出成形装置２０はシリンダ２２を有している。シリンダ２２にはホッパー２４（材料投入口）と気体封入口２６とが連結されている。シリンダ２２の先端部のノズル２８は金型１０（固定型１２）のスプルーに連結されている。
【００１６】
（Ｓ１）の工程では、図３（ａ）に示すとおり、ホッパー２４からシリンダ２２に成形材料３０を投入する。成形材料３０には化学発泡剤４０を含有させる。
成形材料３０としては、公知の熱可塑性樹脂を主成分として、これに一定量のタルク（Ｔａｌｋ）を添加した混合物を使用することができる。熱可塑性樹脂としては、好ましくはプロピレン系樹脂を使用することができる。タルクの添加量は好ましくは混合物全体における３０％（重量比）とする。成形材料３０に一定量のタルクを添加することにより、自動車用灯体部品２として必要な剛性を有する成形品（３４）を製造することができる。
化学発泡剤４０としては、公知の化学発泡剤を使用することができ、好ましくはポリスチレンを使用することができる。
【００１７】
（Ｓ２）の工程では、図３（ｂ）に示すとおり、シリンダ２２内の成形材料３０を溶融混練しながら、成形材料３０に対し、気体封入口２６から物理発泡剤５０を封入（圧入）する。
物理発泡剤５０としては、公知の物理発泡剤を使用することができ、好ましくは窒素や二酸化炭素などを使用することができる。物理発泡剤５０として窒素を使用する場合には、好ましくは超臨界状態の窒素を圧入する。
【００１８】
（Ｓ３）の工程では、図３（ｃ）に示すとおり、化学発泡剤４０と物理発泡剤５０とが混入された成形材料３０を、シリンダ２２のノズル２８から金型１０のキャビティ１６に対し射出・充填する。
成形材料３０の射出時間（充填時間）は樹脂の種類や金型１０の温度などに応じて適宜変更可能であるが、短く設定するのがよく、好ましくは１．１秒以内と設定し、より好ましくは０．８５秒以内と設定する。
成形材料３０が金型１０のキャビティ１６に充填されると、成形材料３０中の化学発泡剤４０，物理発泡剤５０がキャビティ１６内で発泡する。上記のとおり、成形材料３０の射出時間を短く設定すると、化学発泡剤４０，物理発泡剤５０の発泡を助長することができる。
【００１９】
（Ｓ４）の工程では、金型１０をコアバックさせ、化学発泡剤４０，物理発泡剤５０の発泡を助長する。
詳しくは、図４（ａ）に示すとおり、固定型１２と可動型１４との間にはコア金型１８が設けられている。可動型１４にはアンギュラーピン１４ａが設けられている。アンギュラーピン１４ａはコア金型１８に対し斜めに挿通されている。コア金型１８の一部が固定型１２側に突出しており、キャビティ１６に充填された成形材料３０にはアンダーカット部３２が形成されるようになっている。アンダーカット部３２は自動車用灯体部品２のアンダーカット部８に対応する部位であり、樹脂硬化後にアンダーカット部８となる部位である。
【００２０】
図４（ｂ）に示すとおり、固定型１２に対し可動型１４を移動させると、アンギュラーピン１４ａがコア金型１８に摺動しながら上方に引き上げられ、それに伴いコア金型１８が可動型１４の移動方向とほぼ直行する方向にスライド移動（サイドスライド）する。その後、さらに可動型１４を移動させると、図４（ｃ）〜（ｅ）に示すとおり、アンギュラーピン１４ａの移動に伴いコア金型１８が固定型１２から引き離され、アンダーカット部３２が形成される（成形材料３０が肉抜きされる）。
【００２１】
この場合に、アンダーカット部３２の近傍の様子をさらに詳しく説明すると、可動型１４の移動前の状態では、図５（ａ）に示すとおり、コア金型１８の一部が固定型１２に突出している。
（Ｓ４）の工程では、可動型１４の移動に伴いコア金型１８をコアバックさせ、図５（ｂ）に示すとおり、キャビティ１６に充填された成形材料３０とコア金型１８との間に発泡領域１７（空間部）を形成し、成形材料３０中の化学発泡剤４０，物理発泡剤５０の発泡を助長する空間を形成する。すなわち、発泡領域１７を形成することで、金型１０の内部の内圧を下げ、化学発泡剤４０，物理発泡剤５０の発泡を助長する。
コア金型１８のコアバック量６２（移動量）は、好ましくは基準厚さ６０（コアバック前の成形材料３０の厚さ）に対し、５０〜６６％程度とする。
そして、図５（ｃ）に示すとおり、可動型１４をさらに移動させてコア金型１８を固定型１２から引き離し、アンダーカット部３２を形成する。
【００２２】
（Ｓ３）〜（Ｓ４）の工程では、金型１０の可動型１４，コア金型１８の金型温度を、固定型１２の金型温度より高く設定する。成形材料３０の主成分としてポリプロピレン樹脂を使用する場合には、好ましくは可動型１４，コア金型１８の金型温度を１００℃以上と、固定型の金型温度を３０〜６０℃と設定する。
可動型１４，コア金型１８の金型温度を、固定型１２の金型温度より高くすると、成形材料３０中の可動型１４，コア金型１８の周辺の樹脂の粘性を下げることができ、化学発泡剤４０，物理発泡剤５０の発泡を助長することができる。
【００２３】
（Ｓ５）の工程では、金型１０を冷却して成形材料３０を硬化させ、図３（ｄ）に示すとおり、固定型１２に対し可動型１４を可動させ（型開きし）、成形品３４を得る。これにより、アンダーカット部８を有する自動車用灯体部品２を、製造することができる。
【００２４】
以上の自動車用灯体部品２の製造方法によれば、成形材料３０としてポリプロピレン系樹脂に一定量のタルクを添加した材料を使用するから、自動車用灯体部品２において外装部品として必要な剛性を維持・確保することができる。さらに、（Ｓ３）〜（Ｓ４）の工程では、化学発泡剤４０と物理発泡剤５０とを併用し、その射出・充填の直後に金型１０のコア金型１８をコアバックさせるから、化学発泡剤４０，物理発泡剤５０の発泡率が向上し、軽量化を図ることもできる。
以上から、外装部品として必要な剛性を維持・確保しながら、軽量化を図ることができる。
【実施例】
【００２５】
（１）サンプルの作製
（１．１）使用金型および成形材料
３００ｍｍ×８００ｍｍ×１８０ｍｍサイズを有し、肉厚（厚さ）２ｍｍ，３ｍｍ，５ｍｍの成形品を成形しうる金型７０を使用した（図６（ａ），（ｂ）参照）。金型７０は固定型７２と可動型７４とから構成され、可動型７４の移動により固定型７２と可動型７４との間に隙間（キャビティ）を形成することができる。
他方、成形材料８０として（図６（ｂ）参照）、ポリプロピレン系樹脂（ガラス転移点Ｔｇが−２０℃，融点がＴｍ１７０℃）に対し、タルクを添加した混合物を使用した。タルクの添加量は混合物全体の３０％（重量比）とした。
【００２６】
（１．２）成形方法
成形機（ニイガタ製MD8505S-IV）を用いて、成形材料８０を金型７０に射出成形し、肉厚２ｍｍの成形品を作製した。この場合に、物理発泡剤，化学発泡剤の使用の有無や射出時間（充填時間）などを表１のとおりに設定して、その設定に応じて作製された成形品を『サンプル１〜７』とした。
物理発泡剤として二酸化炭素（充填圧力５．５ＭＰａ）を使用した。
化学発泡剤としてポリスチレン（永和化成工業製EE25C，２ｗｔ％（重量％））を使用した。
その他の主な成形条件は下記のとおりとした。
射出速度：３０〜１５０ｍｍ／ｓ
樹脂温度：２２０〜２４０℃
【００２７】
（２）サンプルの評価
（２．１）成形品の形状の計測
各サンプル１〜７の成形品の形状を計測した。その計測結果を表１に示す。
表１中、○，×の基準は下記のとおりとした。
「○」…金型寸法とおりの形状が維持されている
「×」…金型寸法とおりの形状が維持されていない
【００２８】
（２．２）軽量化率の測定
式（１）の計算式に基づき、各サンプル１〜７の成形品の軽量化率（％）を算出した。その算出結果を表１に示す。
「軽量化率（％）」＝［（発泡剤なしの成形品重量）−（発泡剤ありの成形品重量）］／（発泡剤なしの成形品重量）×１００  …  （１）
式（１）中、「発泡剤なしの成形品重量」とはサンプル１の重量を、「発泡剤ありの成形品重量」とは各サンプル２〜７の重量を意味する。
【００２９】
【表１】
2011194853.tif 000003
【００３０】
（２．３）まとめ
表１に示すとおり、サンプル１〜７のいずれにおいても、成形品は金型７０の寸法とおりに形状は維持されていた。他方、物理発泡剤，化学発泡剤のいずれかを使用したサンプル２〜５では、軽量化率が４．７〜７．４％程度で抑えられているのに対し、物理発泡剤，化学発泡剤の両方を使用したサンプル６，７では、特に充填時間を短くしたサンプル７の軽量化率が１０％程度に飛躍的に向上していた。
この結果から、物理発泡剤，化学発泡剤の両方を用いた場合でも、形状変化を防止しながら、成形品の軽量化を図れることがわかる。
【００３１】
（３）コアバック量の最適条件の検討
サンプル７を作製した場合の成形条件において、金型７０のコアバック量を表２のとおりに変動させ、肉厚２ｍｍ，３ｍｍ，５ｍｍの各成形品を作製した。すなわち、図６（ｂ），（ｃ）に示すとおり、成形材料８０の射出・充填時の厚さを基準肉厚７６とし、基準肉厚７６とコアバック量７８とをそれぞれ変動させ、図６（ｄ）に示すような成形品全体の肉厚を実現した。そして、上記（２．１），（２．２）の項目で説明したのと同様に、それら各成形品の形状の測定，軽量化率の測定をおこなった。その結果を表２に示す。
なお、金型７０は、固定型７２の温度を５０℃と、可動型７４の温度を１００℃とした。
【００３２】
【表２】
2011194853.tif 000004
【００３３】
表２に示すとおり、肉厚３ｍｍの成形品を得るのに、基準肉厚７６を２ｍｍとしてコアバック量７８を１ｍｍにした場合（コアバック量７８を基準肉厚７６の５０％とした場合）と、肉厚５ｍｍの成形品を得るのに、基準肉厚７６を３ｍｍとしてコアバック量７８を２ｍｍにした場合（コアバック量７８を基準肉厚７６の６６％とした場合）とで、形状の変化を防止しながら、成形品のさらなる軽量化を図ることができた。
【００３４】
（４）剛性試験
上記（３）の項目において、基準肉厚７６を２ｍｍとしてコアバック量７８を１ｍｍにした場合（コアバック量７８を基準肉厚７６の５０％とした場合）の肉厚３ｍｍの成形品を対象として、曲げ強度，曲げ弾性率を測定したところ、下記のような結果が得られた。
【００３５】
【表３】
2011194853.tif 000005
【００３６】
表３の結果から、成形材料８０の射出・充填時に化学発泡剤，物理発泡剤を併用し、かつ、一定のコアバックをおこなって成形品の軽量化を図った場合でも、一定量のタルクを添加（充填）すれば、自動車用灯体部品として必要な剛性を得られることがわかった。
【符号の説明】
【００３７】
２  自動車用灯体部品
４，６  貫通孔
８  アンダーカット部
１０  金型
１２  固定型
１４  可動型
１４ａ  アンギュラーピン
１６  キャビティ
１７  発泡領域
１８  コア金型
２０  射出成形装置
２２  シリンダ
２４  ホッパー
２６  気体封入口
２８  ノズル
３０  成形材料
３２  アンダーカット部
３４  成形品
４０  化学発泡剤
５０  物理発泡剤
６０  基準厚さ
６２  コアバック量
７０  金型
７２  固定型
７４  可動型
７６  基準肉厚
７８  コアバック量
８０  成形材料
【図１】
2011194853.tif 000006
【図２】
2011194853.tif 000007
【図３】
2011194853.tif 000008
【図４】
2011194853.tif 000009
【図５】
2011194853.tif 000010
【図６】
2011194853.tif 000011