(57)【要約】【課題】  リブの根元部分における部品本体の意匠面にヒケを発生させることなく、その剛性を確保しながら薄肉化による軽量化を達成し、しかも、材料の選択の自由度を確保しつつ、製造コストの上昇を避けることができる樹脂成形品およびその製造装置を提供することにある。【解決手段】  意匠面２ａを有する部品本体２と、該部品本体の裏面に立設したリブ３とからなり、射出成形用金型４を用いて成形される樹脂成形品１およびその製造装置において、射出成形用金型４として、部品本体２の板厚ａに対応する金型上の板厚を２．１ｍｍ以下とし、上記部品本体の板厚に対応する金型上の板厚と上記リブの根元幅に対応する金型上の根元幅とを縦横辺とする矩形の対角線の長さを２．６ｍｍ以下とした金型を用いて形成している。【選択図】  図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
意匠面を有する部品本体と、該部品本体の裏面に立設したリブとからなり、射出成形用金型を用いて成形される樹脂成形品において、上記射出成形用金型として、上記部品本体の板厚に対応する金型上の板厚を２．１ｍｍ以下とし、上記部品本体の板厚に対応する金型上の板厚と上記リブの根元幅に対応する金型上の根元幅を縦横辺とする矩形の対角線の長さを２．６ｍｍ以下とした金型を用いて形成したことを特徴とする樹脂成形品。
【請求項２】
上記部品本体の板厚に対応する金型上の板厚を１．３〜２．１ｍｍとし、上記対角線の長さを２．１〜２．６ｍｍとしたことを特徴とする請求項１に記載の樹脂成形品。
【請求項３】
インロー構造の金型を用いて射出成形したことを特徴とする請求項１または２のいずれかに記載の樹脂成形品。
【請求項４】
上記部品本体の意匠面に５０〜１５０μｍのシボを施したことを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の樹脂成形品。
【請求項５】
インストルメントパネルに適用したことを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載の樹脂成形品。
【請求項６】
意匠面を有する部品本体と、該部品本体の裏面に立設したリブとからなる樹脂成形品を射出成形用金型を用いて成形する樹脂成形品の製造装置において、上記射出成形用金型として、上記部品本体の板厚に対応する金型上の板厚を２．１ｍｍ以下とし、上記部品本体の板厚に対応する金型上の板厚と上記リブの根元幅に対応する金型上の根元幅とを縦横辺とする矩形の対角線の長さを２．６ｍｍ以下とした金型を用いたことを特徴とする樹脂成形品の製造装置。
【請求項７】
上記部品本体の板厚に対応する金型上の板厚を１．３〜２．１ｍｍとし、上記対角線の長さを２．１〜２．６ｍｍとした金型を用いたことを特徴とする請求項６に記載の樹脂成形品の製造装置。
【請求項８】
上記金型の嵌合部にはシールゴムが備えられることを特徴とする請求項６または７のいずれか１項に記載の樹脂成形品の製造装置。
【請求項９】
上記部品本体に上記リブを立てる位置は、上記金型の流動終端部でない部所としたことを特徴とする請求項６〜８のいずれか１項に記載の樹脂成形品の製造装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、樹脂成形品およびその製造装置に関し、詳しくは、表面を意匠面とする部品本体と、該部品本体の裏面に立設したリブとからなり、射出成形により成形される樹脂成形品およびその製造装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
樹脂の射出成形が複雑な形状の部品を大量に生産するのに適していることから、従来より、インストルメントパネル等の自動車部品の多くが、この樹脂の射出成形によって形成されている。樹脂の射出成形は、このような加熱溶融した状態の樹脂を金型に流し込み、その後、冷却、固化させることにより成形品を得る方法である。
ところで、例えば、インストルメントパネルは、自動車の燃費向上のために、車両内の他の部材と同じく、より軽量化が望まれている。そして、この軽量化を目的として、インストルメントパネルの天面部の薄肉化が検討されている。しかしながら、該天面部を単に薄肉化するだけではいインストルメントパネル全体の剛性が低下してしまうため、その裏面に多くの補強用のリブを設けて、薄肉化による軽量化と剛性の確保との両立を図ることが行われていた。しかし、リブの肉厚を大きく設定するとその分樹脂量が増え、これに伴い、固化した際における収縮量も増えることとなるため、リブの大きさによっては、リブが設けられた部分におけるインストルメントパネルの意匠面にヒケが発生し、外観不良となってしまう不具合があった。
特許文献１〜３には、このようなヒケの発生を防止する技術が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００８−９１１
【特許文献２】特開２００３−３０１０６０
【特許文献３】特開１９９４−２４６７９７
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１には、その背景技術において、リブによるヒケを防止するために、リブの肉厚を、樹脂成形品の板厚に対して１／２以下、できれば１／３以下にすることが望ましいと記載されている。これは、上記板厚の方をリブの肉厚に比べて大きく設定すれば、外観上のヒケが目立たないということである。このため、同文献の技術では、上記板厚に対して１／２を超える肉厚を有するリブを立てないようにしている。しかしながら、このように上記板厚とリブの肉厚との関係を維持したまま樹脂成形品の薄肉化を行うと、剛性が低下してしまう欠点がある。すなわち、樹脂成形品における板厚が２．０ｍｍ以下と薄い場合には、裏面に設けるリブの肉厚も必然的に薄くする必要があるため、樹脂成形品全体の剛性が低下する。また、同文献には、リブの肉厚が上記関係以上に厚い場合には、スライドコアを使用して箱ボスとしたり、あるいは傾斜コアを利用してヒケやボイドの発生を防ぎ、該箱ボスの根元部では、ヒケを防止するため「肉ぬすみ」といって根元部の肉厚を薄くすることが開示されている。しかしながら、スライドコアや傾斜コアを金型につけることは、金型を複雑にし、金型の製作費を増加させてしまう不具合がある。
【０００５】
特許文献２には、発泡剤を添加して、成形時に材料を発泡させることで、ヒケの発生を抑える方法が開示されている。しかしながら、同文献の方法では、リブが発泡成形されるため、リブによる剛性向上の効果を十分に発揮させることができず、耐衝撃性も低下する欠点がある。また、同文献の方法では、発泡剤を添加する関係上、成形に使用する樹脂材料（以下、成形材料という。）の選択の幅が狭く、部品に必要な物性を得られない場合があり、しいては、発泡剤の添加により製造コストが上がってしまう欠点もある。
特許文献３には、射出成形品の外観を成す意匠面を形成する側の金型のキャビティ表面に断熱薄膜を形成し、意匠面側の樹脂の冷却を遅延させるようにし、これにより、リブの根元部分とその付近をヒケさせることで、リブによる意匠面のヒケを防いでいる。しかしながら、同文献の方法では、金型の表面に断熱薄膜を形成する必要があるため、金型表面にシボが入れることができず、仮に、シボを入れても、薄膜作製時に埋まってしまう欠点がある。また、断熱薄膜により、表面の光沢が決まってしまうため、光沢による風合いの変化を付けることが難しくなる。加えて、ヒケを回避したい部分のみに断熱薄膜を形成すると、その周囲との光沢差が生まれ、樹脂成形品に違和感がでてしまう。このように、樹脂成形品の完成時のデザイン（外観）にいろいろと制約が生じるため、高い外観性を求められる自動車用の部品の成形方法としては実用的ではない。
【０００６】
本発明は上記実状に鑑みてなされたものであって、その目的は、リブの根元部分における部品本体の意匠面にヒケを生じさせることなく、その剛性を確保しながら薄肉化による軽量化を達成し、しかも、成形材料の選択の自由度を確保しつつ、製造コストの上昇を避けることができる樹脂成形品およびその製造装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明では、上記目的を達成するために、意匠面を有する部品本体と、該部品本体の裏面に立設したリブとからなり、射出成形用金型を用いて成形される樹脂成形品において、上記射出成形用金型として、上記部品本体の板厚に対応する金型上の板厚を２．１ｍｍ以下とし、上記部品本体の板厚に対応する金型上の板厚と上記リブの根元幅に対応する金型上の根元幅を縦横辺とする矩形の対角線の長さを２．６ｍｍ以下とした金型を用いて形成している。
本樹脂成形品の一態様では、上記部品本体の板厚に対応する金型上の板厚を１．３〜２．１ｍｍとし、上記対角線の長さを２．１〜２．６ｍｍとしている。
本樹脂成形品の一態様では、インロー構造の金型により射出成形するようにしている。
本樹脂成形品の一態様では、上記部品本体の意匠面に５０〜１５０μｍのシボを施した構成としている。
本樹脂成形品の一態様では、インストルメントパネルに適用している。
本樹脂成形品の製造装置の一態様では、意匠面を有する部品本体と、該部品本体の裏面に立設したリブとからなる樹脂成形品を射出成形用金型を用いて成形する樹脂成形品の製造装置において、上記射出成形用金型として、上記部品本体の板厚に対応する金型上の板厚を２．１ｍｍ以下とし、上記部品本体の板厚に対応する金型上の板厚と上記リブの根元幅に対応する金型上の根元幅とを縦横辺とする矩形の対角線の長さを２．６ｍｍ以下とした金型を用いている。
本樹脂成形品の製造装置の一態様では、上記部品本体の板厚に対応する金型上の板厚を１．３〜２．１ｍｍとし、上記対角線の長さを２．１〜２．６ｍｍとした金型を用いている。
本樹脂成形品の製造装置の一態様では、上記金型の嵌合部にはシールゴムが備えられている。
本樹脂成形品の製造装置の一態様では、上記部品本体に上記リブを立てる位置は、上記金型の流動終端部でない部所としている。
【発明の効果】
【０００８】
本発明では、意匠面を有する部品本体と、該部品本体の裏面に立設したリブとからなり、射出成形用金型を用いて成形される樹脂成形品において、上記射出成形用金型として、上記部品本体の板厚に対応する金型上の板厚を２．１ｍｍ以下とし、上記部品本体の板厚に対応する金型上の板厚と上記リブの根元幅に対応する金型上の根元幅を縦横辺とする矩形の対角線の長さを２．６ｍｍ以下とした金型を用いて形成したことにより、上記リブの幅が板厚の５０％を超えても、リブの根元部分に対応する部品本体の意匠面のヒケを抑制することができ、そのため、リブの根元部分に対応する意匠面にヒケを発生させることなく、部品本体の剛性を確保しつつ薄肉化およびその軽量化を達成することができ、しかも、発泡剤などの添加物を含まないため、リブによる剛性向上の効果を十分に発揮させることができ、成形材料の選択の自由度を確保することができ、発泡剤の添加による製造のコスト上昇を無くすことができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明に係る樹脂成形品の試験用見本を示す斜視図である。
【図２】本発明に係る樹脂成形品の試験用見本およびその金型のキャビティを示す正面図である。
【図３】本発明に係る樹脂成形品を射出成形するインロー構造の金型を示す概念図であり、（ａ）は型開き時の様子を示し、（ｂ）は型閉時の様子を示す。
【図４】樹脂成形品を成形する金型におけるゲートの位置とリブの位置との関係を示す概念図であり、（ａ）は樹脂が流動する流路の終端にリブが位置されている場合を示し、（ｂ）は樹脂の流路の途中にリブが位置されている場合を示す。
【図５】本発明に係る樹脂成形品についての試験結果を示す表である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、本発明に係る樹脂成形品の実施の形態について、図１〜図５を参照しながら詳細に説明する。
本実施形態に係る樹脂成形品は、例えば、インストルメントパネル（図示せず）であり、剛性を維持しつつ軽量化を図るために、後述する試験によって得られた条件で、該インストルメントパネルの天面部の板厚を薄くするとともに、該天面部の下面にリブを形成したものとなっている。試験で用いる樹脂成形品１は、図１に示すように、意匠面２ａを有する部品本体２と、該部品本体の裏面に立設したリブ３とからなるもので、幅Ｗ＝５０ｍｍ、長さＬ＝１５０ｍｍであり、射出成形用金型４を用いて成形される。試験では、図２に示すように、樹脂成形品１の部品本体２の板厚に対応する金型４上の板厚ａを２．１ｍｍ未満とし、リブ３の根元幅ｂに対応する金型４上の根元幅ｂを１．６〜２．２ｍｍとし、そして、部品本体２の板厚に対応する金型４上の板厚ａとリブ３の根元幅ｂに対応する金型４上の根元幅ｂを縦横辺とする矩形が成す対角線の長さｃを２．０６〜２．６２ｍｍに設定している。このときのリブ３の金型４上における高さは５ｍｍである。射出成形に用いる金型４は、図３に示すように、発泡成形等で使用するようなインロー構造を有したものとする。同図において、４ａはコア型、４ｂはキャビ型、４ｃはコア型４ａとキャビ型４ｂの嵌合部に配設されたシールゴム、４ｄはキャビ型４ｂとコア型４ａの境をなすパーティングラインである。シールゴム４ｃとしては、一般的な材質のもので、例えば、発泡ウレタン、天然ゴム（ＮＲ）、クロロプレンゴム（ＣＲ）、エチレンプロピレンゴム（ＥＰＮ）等で形成されたもので良い。なお、樹脂成形品１の部品本体２にリブ３を立てる位置は、図４（ａ）に示すように、ゲート５の位置との関係で、射出される樹脂が流動する終端でない部所（以下、流動終端部という。）とする。図４において、６で囲む部位は流動終端部である。図４（ａ）は、リブ３を設ける位置が流動終端部にない場合を示し、同図（ｂ）は、リブ３を立てる位置が流動終端部になっている場合を示している。さらに、本実施形態では、金型４における樹脂成形品１の外観である意匠面２ａを形成する面にシボ（図示せず）を入れるようにしている。試験で採用する樹脂としては、例えば、成形収縮率０．８％を超える結晶性の樹脂、例えば、ＰＰ樹脂（ゴム・タルク入り等）であり、比重１．００、曲げ弾性率＝約２，０００ＭＰａ、成形時における冷却時間は３０ｓ、樹脂材料のＭＦＲ（流動性）＝１５、成形収縮率はＭＤ（流れ方向）＞ＴＤ（流れと直角方向）であることが好ましい。部品本体２の意匠面２ａに形成するシボは、動物の皮を模した皮シボのような規則正しくない形状が好ましく、深さが６０μｍ〜１５０μｍのランダムなものが好ましい。部品本体２の裏面のリブ３は、抜き角を０．５°、高さを５ｍｍとしている。
【００１１】
図５に示す表は、上記試験のデータを示す。表に示した数値および以下の説明で使用した数値（長さ）は、金型４内のキャビティの対応する部所の寸法である。同データよれば、下記のことがわかる。
・板厚ａ＝１．７ｍｍ、リブ根元幅ｂ＝２．６ｍｍにおいては、板厚ａ／リブ根元幅ｂの値は１．５４（１５４％）であり、樹脂成形品１の外観をなす意匠面２ａにヒケが発生せず、良好である。
・板厚ａ＝１．６ｍｍ、リブ根元幅ｂ＝２．７ｍｍにおいては、板厚ａ／リブ根元幅ｂの値は１．７１（１７１％）であり、意匠面２ａにヒケが発生している。
・板厚ａ＝１．４ｍｍ、リブ根元幅ｂ＝２．６ｍｍにおいては、板厚ａ／リブ根元幅ｂの値は１．８６（１８６％）であり、意匠面２ａにヒケが発生せず、良好である。
・板厚ａ＝１．５ｍｍ、リブ根元幅ｂ＝４．７ｍｍにおいては、板厚ａ／リブ根元幅ｂの値は３．１５（３１５％）であり、意匠面２ａにヒケが発生している。
すなわち、上記のデータより、部品本体２の板厚ａが２．１ｍｍ以下より薄い場合においては、下記のことが言える。
・リブ根元幅ｂが板厚ａの５０％以下でなくともヒケが発生しない場合がある。それどころか、リブ根元幅ｂが板厚ａの１５０％以上でもヒケが発生しない場合がある。
・ヒケの発生の有無は、板厚ａ／リブ根元幅ｂの比率によらない。（補足ではあるが、ヒケの発生の有無が、板厚とリブの幅とからなる面積にもよらないことを確認している。）
【００１２】
以上の結果に基づいて、発明者らは、ヒケの発生の有無が、板厚ａとリブの幅ｂとを縦横辺とする矩形の対角線ｃの長さに起因することを見出した。同試験によれば、射出成形を行うとき、金型４内において、部品本体２からリブ３の部分に樹脂が流れ込む際、板厚ａが薄い（狭い）部品本体２よりも、幅が広いリブ３の部分への樹脂の充填が先に完了する。そのため、リブ３内の金型４と接した樹脂の冷却が、部品本体２内の樹脂よりも早く始まる。リブ３内の樹脂の冷却が始まり体積収縮が始まると、固化したリブ３の側面の樹脂にその影響が及び、ヒケが発生するが、このヒケの影響はリブ３の側面のみに及ぶだけであり、部品本体２の意匠面２ａにまで影響が及ばないため、この意匠面２ａにはヒケが発生しないことがわかる。
【００１３】
試験の結果によれは、板厚ａが２．１ｍｍ以下（試験データからは、１．３〜２．１ｍｍ）より薄い場合においては、対角線ｃの長さが２．６ｍｍ以下（試験データからは、２．１〜２．６ｍｍ）の場合に、リブ３の根元部に対応する部品本体２の意匠面２ａにヒケが発生しないことがわかった。対角線ｃの長さが２．６ｍｍ以下だと、部品本体２とリブ３とが最適なバランスで凝固するためにヒケが発生せず、対角線ｃの長さが２．６ｍｍを超えると、部品本体２とリブ３との凝固のバランスが崩れ、ヒケが発生するものと推定される。従来は、部品本体２の板厚ａとリブの幅ｂの比率の関係がヒケに影響を与えるとされていたが、本発明者は、板厚ａが２．１ｍｍ以下より薄い場合においては、該関係は成立しないことを見出した。
【００１４】
本実施形態では、部品本体２の板厚ａ＝２．０ｍｍ未満かつリブ根元幅ｂ＝１．６〜２．２ｍｍ、かつ部品本体２の板厚ａとリブ根元幅ｂが成す対角線の長さｃ＝２．０６〜２．６２とし、リブ３の高さを５ｍｍとした場合には、リブ３に流れた樹脂を部品本体２の樹脂より先に固化させることができ、また、従来の部品本体の板厚ａ＝２．５ｍｍ、リブ根元幅ｂ＝１．０ｍｍ、リブ３の高さ５ｍｍの形状と比較して、軽量化率が１４％以上で、剛性が１０％以上向上させることができた。このように、本実施形態では、リブ根元幅ｂが板厚ａの５０％を超えても、リブ３の根元部分に対応する部品本体２の意匠面２ａのヒケを抑制することができた。そのため、リブ３の根元部分に対応する部品本体２の意匠面２ａにヒケを発生させることなく、該部品本体の薄肉化による軽量化を達成することができるとともに、その剛性を確保することができた。
【００１５】
さらに、リブ３が流動末端にあると（図４（ｂ）参照）、通常の成形と同様に部品本体２側が先に固化した後にリブ３側が固化するため、リブ３上でヒケが発生してしまったが、本実施形態では、流動末端にリブ３を設置しないようなゲート位置としたことにより（図４（ａ）参照）、上記と同様な効果を得ることができた。
さらにまた、金型４として、発泡成形等で用いるようなインロー構造のものを用いたことにより、内圧が上がったときに部品端部に発生するバリを抑制する効果を得ることができた。また、金型４として、発泡成形の際に使用する、いわゆるカウンタープレッシャー金型を採用し、該金型を閉じたときの勘合部にシールゴム４ｄを配置したことにより、金型内部の空気の抜け具合をやや悪くすることで、樹脂の流動先端に圧がかかるようにして、部品本体２側よりもより先にリブ３の部位に樹脂を充填しやすくすることができた。
また、樹脂成形品１への金型４のシボ模様の転写がよくなり、シボの凹凸によってリブ３のヒケによる光沢変化（色の変化）を隠蔽する効果を高めることができ、人の目によるヒケの視認が難くなる効果を得ることができた。
【００１６】
加えて、本実施形態では、部品本体２の意匠面２ａに、深さが５０μｍ以上で、規則正しくないランダムなシボを施すことにより、樹脂成形品１に質感を与えることができるとともに、シボ無しの状態で意匠面２ａに発生する０〜４μｍ程度の小さなヒケを、シボの凹凸に吸収させ、人の目で見たときにヒケを視認しにくくさせる効果を得ることができた。
さらに加えて、本実施形態では、特許文献２のような発泡剤などの添加物を含まない方法としたため、リブによる剛性向上の効果を発揮させることができ、成形材料の選択に自由度を確保することができ、部品に必要な物性を容易に得ることができ、しかも、発泡剤などの添加物によるコスト上昇が無い等の効果を得ることができた。
【００１７】
なお、上記実施形態では、射出成形で作製する樹脂成形品として、インストルメントパネルに適用したが、本発明はこれに限定されず、たとえば、ドアインナートリム、その他のトリム類等、要は、射出成形できるものであれば何にでも適用することができる。
また、上記実施形態では、樹脂成形品の成形材料として、ＰＰ樹脂を採用したが、本発明はこれに限らず、射出成形で使用できる樹脂であれば何でも良い。
以上、本発明の実施の形態につき述べたが、本発明は既述の実施の形態に限定されるものではなく、本発明の技術的思想に基づいて各種の変形及び変更が可能である。
【符号の説明】
【００１８】
１  樹脂成形品
２  部品本体
２ａ  意匠面
３  リブ
４  金型
４ａ  コア型
４ｂ  キャビ型
４ｃ  シールゴム
４ｄ  パーティングライン
５  ゲート
６  流動終端部
ａ  部品本体２の板厚に対応する金型４上の板厚
ｂ  リブ３の根元幅に対応する金型４上の根元幅
ｃ  対角線の長さ
【図１】
2015196351.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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