(57)【要約】【課題】従来は、コア層を別工程で成形加工する必要があるため製造工程が増加するので、製造コストが増加してしまうという問題点があった。更にスキン層とコア層を一緒に射出成形するとコア層が表面に出て成形品を難燃性のものとすることが出来なくなるという問題があった。【解決手段】異なる材料を交互に射出し成形する成形品と、この成形品の外郭を形成するスキン層の難燃性樹脂の量を前記スキン層の内部を形成するコア層の非難燃性樹脂の量より多い樹脂配合量とを備え、コア層の樹脂量を難燃性を確保する最大の量とする。【選択図】        図６
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
異なる材料を交互に射出し成形する成形品と、この成形品の外郭を形成するスキン層の難燃性樹脂の量を前記スキン層の内部を形成するコア層の非難燃性樹脂の量より多い５０％以上とする樹脂配合量と、を備え、前記コア層の樹脂量をこの範囲内で多い量とすることを特徴とする樹脂成形品。
【請求項２】
前記コア層よりも前記スキン層の色相を濃いものとしたことを特徴とする請求項１記載の樹脂成形品。
【請求項３】
前記コア層を形成する材料が、廃家電の樹脂成形品粉砕材であることを特徴とする請求項１または請求項２記載の樹脂成形品。
【請求項４】
前記成形品のゲート部を平面部に配置したことを特徴とする請求項１または２または３記載の樹脂成形品。
【請求項５】
異なる樹脂材料を複数の射出シリンダーから順番に射出し成形品を成形する金型と、前記成形品の平面部に配置された前記金型内に前記樹脂材料を注入するゲート部と、を備え、先に注入する樹脂材料の溶融粘度を後から注入する樹脂材料の粘度より低くしたことを特徴とする射出成形装置。
【請求項６】
先に注入する樹脂は成形品の外郭を形成するスキン層の難燃性樹脂であり、後から注入する樹脂は前記スキン層の内部を形成するコア層の非難燃性樹脂であることを特徴とする請求項５記載の射出成形装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、コア層を構成する樹脂材料とスキン層を構成する樹脂材料からなる多層構造の樹脂成形品の技術に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
電気製品の電気絶縁性を要する部品には、火災時の安全性を高めるために難燃性の樹脂成形品が用いられているものがある。難燃性の樹脂には、ＰＰＳなどのように樹脂そのものが燃えにくい構造のものや、難燃剤を添加して難燃性を付与したものとがあるが、冷蔵庫やエアコンなどに使用される非難燃性のＰＰやＰＳに比べるといずれも高価なものになっている。
【０００３】
このような部品の材料費低減の手段として、別工程で成形加工したコア層となる非難燃性樹脂の成形品を配置して、難燃性を有するスキン層樹脂を射出成形するインサート成形方法が知られている（例えば特許文献１参照）。またスキン層樹脂材料とコア層樹脂材料を同時に射出してコア層をスキン層で完全に覆う技術も知られている（例えば特許文献２参照）。
【０００４】
【特許文献１】
特開２００１−１２９８４８号公報（図１）
【特許文献２】
特開２００２−８６４９１号公報（００２３欄、００８４欄、図６）
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
従来の技術では、コア層を別工程で成形加工する必要があるため製造工程が増加するので、製造コストが増加してしまうという問題点があった。更にスキン層とコア層を一緒に射出成形するとコア層が表面に出て成形品を難燃性のものとすることが出来なくなるという問題があった。
【０００６】
本発明は、スキン層に難燃性樹脂を使用しコア層に非難燃性樹脂を使用した多層樹脂成形品の難燃性を確保し、かつ製造が簡単なものを得ることを目的とする。
更に本発明は成形品表面における樹脂材料と内部の樹脂材料の区分けが確保できる製造装置を得ることにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明の樹脂成形品は、異なる材料を交互に射出し成形する成形品と、この成形品の外郭を形成するスキン層の難燃性樹脂の量をスキン層の内部を形成するコア層の非難燃性樹脂の量より多い５０％以上とする樹脂配合量と、を備え、コア層の樹脂量をこの範囲内で多い量とするものである。
【０００８】
本発明の射出成形装置は、異なる樹脂材料を複数の射出シリンダーから順番に射出し樹脂成形品を成形する金型と、成形品の平面部に配置された金型内に注入するゲート部と、を備え、先に注入する樹脂材料の溶融粘度を後から注入する樹脂材料の粘度より低くしたものである。
【０００９】
【発明の実施の形態】
実施の形態１．
本発明の成形品は、成形品の表面層であるスキン層に難燃性の樹脂を、内層であるコア層に非難燃性の樹脂を射出成形して製造したものである。射出成形は、スキン層樹脂用とコア層樹脂用の２本の射出シリンダを持つ成形機で、スキン層樹脂−コア層樹脂−スキン層樹脂の順に交互に射出動作を行って多層樹脂成形品を一工程で得ることのできるサンドイッチ成形法を用いた。
【００１０】
まず、サンドイッチ成形の原理を図を用いて説明する。図１は、サンドイッチ成形機の一例の概念図である。成形機はノズル１と、２つのシリンダ２，３を持つ。シリンダ２はコア材射出用、シリンダ３スキン材射出用である。コア材４とスキン材５は、図２に示す工程で、金型６に、スキン材−コア材−スキン材の順に交互に射出されることによって、コア層とスキン層を持つ多層樹脂成形品を得ることができる。この交互の射出は、一般の射出成形と同等の時間内に行われるためサイクルタイムの増加がなく、また、金型も一般の射出成形用として製作した金型がそのまま使用可能であるというメリットがある。
【００１１】
冷蔵庫の部品である運搬用取っ手への適用例を説明する。図３は冷蔵庫背面の外観図で、冷蔵庫２０の運搬用取っ手７は、図３に示すように冷蔵庫の背面２２側に４箇所取り付けられており、客先への納入・据付時に使用される。この運搬用取っ手７は冷蔵庫下部の機械室より上に断熱材の中に埋め込まれて背面の据付けに支障のない位置に設けられている。冷蔵庫は近年、大型大容量化によりおよそ８０ｋｇ前後の重量となっており、運搬時にこれを支えるに十分な強度を必要とする。据付後は、目に見えにくい部分に位置するため、万が一、冷蔵庫の外部からの火災で貰い火により火がついた場合、発見が遅れて延焼の原因となるのを避けるため難燃性のポリプロピレンを使用している。ポリプロピレンは樹脂そのものでは難燃性を持たず、一般に２０％以上の難燃成分を添加して難燃性を付与しており高コストなものになっている。本発明では、この冷蔵庫運搬用取っ手を、コア層に廃冷蔵庫のケース類を粉砕して得た非難燃ポリプロピレンを、スキン層に難燃性ポリプロピレンを用いた多層構造とすることにより、難燃性を確保しつつ、高コストである難燃性ＰＰの使用率を減らし、加えて廃プラスチックの再利用率を高めることを検討した。
【００１２】
図４は、冷蔵庫の運搬用取っ手の断面説明図、図５はその斜視図である。断面説明図のような多層構造を得るため、前述のサンドイッチ成形を適用して、スキン層８には難燃性ＰＰ、コア層９には非難燃性ＰＰである廃冷蔵庫のケース類粉砕材を用いた。スキン層に用いる難燃ＰＰは、コア材の充填比率が高くなっても成形品の表面にコア材が現れにくいように、コア材よりも低溶融粘度の樹脂を選定した。コア材に用いる粉砕材のサイズは成形時の計量安定性に影響を与えるので、φ１０ｍｍメッシュを通る程度のサイズになるよう粉砕するのが望ましい。図４において冷蔵庫２０の運搬用取っ手７はウレタン発泡材２４などの断熱材に固定されるとともに冷蔵庫の外板である板金２５にても支持される。また図５に示す様に厚肉になりすぎるのを避けるための肉盗み部２６が設けられている。図５には参考のため実験を行った２ヶ所のゲート位置が記載されている。成形品端部のゲート１４は狭い隙間にも充填されるように長手方向の端部にゲートを設けたサンプルのものである。これとは別個のサンプルとして部品として広い平面を有する部分に成形品平面部のゲート１５を設けたものも実験している。但しいずれのゲートも断熱材に埋める位置に設け、ゲート跡が外部に露出しないようにしてある。図５の例のゲートは角型のもので実験している。
【００１３】
金型のゲートの形態については、ピンゲートなどサイズ小さいゲートの場合、コア材に用いる廃家電品などの粉砕材に混入している異物によってゲート詰まりが発生し成形不良となることがある。また異物は衝撃強度の低下原因となるので、衝撃強度を要求する部品の場合には、水洗浄などで粉砕材中の異物除去を行うことが望ましい。今回の成形品はサイドゲートでゲートサイズが大きく、衝撃強度を重視しないため洗浄を行わずに使用した。この１箇所のゲートから２個のシリンダを交互に動作させてスキン層用樹脂を先ず先に充填し、次に連続的にコア層用樹脂を後から充填させる。後の樹脂は粘度が高いため先の樹脂の内部にとどまるとともに、最後に再び粘度の低いスキン層樹脂で隅々へ充填させるとともにゲート部をカバーさせている。
【００１４】
実験では射出条件を調整してコア層の比率を変更した成形品を製作した。コア層の充填比率は、スキン層、コア層のそれぞれの充填重量を成形機のスクリュ径およびスクリュの移動量から計算して求めている。したがってスキン層とコア層の材料の比率目標値を決めた後でスキン層量の目標値いないで出来るだけ多い、即ち設定し売る最大限のコア層量を得られるように成形機の設定を行うと良い。コア層の比率を高めていったとき、ある限度を越えるとスキン層がカバーできない表面にコア層が露出し始める。スキン層が薄い状態でもコア層を覆っている場合は問題ないが、この様に非難燃性であるコア層が表面に露出すると火災の際に延焼する恐れがあるので部品表面が外部に露出する個所では表面はスキン層で覆われることが望ましい。この様なコア層が露出する箇所は、ゲート位置、製品形状、樹脂の溶融粘度などに左右されるが、一般に、射出した時の樹脂の流れ方などにもよるが、ゲート部やコーナー部に内部のコア層が外部表面へ露出しやすい。
【００１５】
本検討では、コア材充填比率を高めていったとき、まずゲート部にコア材が露出し始めた。また得られた成形品は、強度試験および燃焼試験を行って評価した。強度試験は、１箇所の取っ手でも冷蔵庫の全重量に耐え得るよう、つかみ部分の破壊強度が１００ｋｇ以上を合格とした。燃焼性評価試験は、ＡＳＴＭ  Ｄ５０２５に適合するガスバーナーを用い、炎は２０ｍｍの青色炎となるよう調整する。燃焼試験は部品の薄肉部やコーナー部など形状的に燃えやすいと考えられる部分および非難燃樹脂を用いたコア層が露出しやすい部分に対して接炎することとし、この部品では、図５に示す端部に設置したゲート部１４とコーナー部１１に接炎した。接炎時間は１０秒を２回とし、各接炎後の残炎時間は１０秒以内の場合を合格とした。ただし、部品から滴下物のある場合は、部品の３００ｍｍ下方に置いた脱脂綿への着火があった場合は不合格とした。結果を図８に示す。
【００１６】
まず、強度試験結果について、難燃と非難燃の違いはあるもののコア層、スキン層とも同材質のポリプロピレンを使用しているため、コア層の比率による強度の差はなかった。難燃性試験については、非難燃樹脂であるコア層が端部に設置したゲート部に露出した場合、この部分に接炎したときの残炎時間が１０秒を越えたため難燃性不合格となったが、コア層５０％までは、ゲート部にコア層が露出することがなかったので、意匠性を低下させることがなく、また、成形品としての強度および難燃性を確保できた。コア層には淡色の材料を、スキン層には隠蔽性の高い濃い色の材料を用いた方が、透けによる意匠性の低下をより抑制することができる。
【００１７】
サンドイッチ成形法においては、成形品全域にわたってスキン層の肉厚を一定にすることは難しく、コア層の比率を高めていくと前述のようにコア層の樹脂が露出する箇所が発生する。コア層の露出する箇所は、使用する材料の粘度や成形品の形状によって異なるがゲート部がコア層の最も露出しやすい箇所の１つである。したがってゲート位置を端部に設けた図８の場合はゲート部が問題であることが分かる。次に、ゲート位置の見直しを行ってコア層比率を高めることを検討した。
【００１８】
図６は、エアコンの基板ホルダーの断面図、図７は斜視図である。この基板ホルダーはルームエアコンの室内機、室外機いずれにも使用されており、基板類をまとめて収納している電気品ボックス中で、電子基板を保持、かつ、箱体と電気絶縁をしている。基板ホルダーは万が一の場合に発火源となりうる基板を保持するため難燃性を要求されるが、部品の性質上、製品の外観には現れないため、意匠性はそれほど重要ではない。この部品にサンドイッチ成形を適用するにあたり、スキン層１２には、難燃性ＰＳ、コア層１３にはＧＰＰＳである廃冷蔵庫の透明棚・ケース類粉砕材を用いた。樹脂を射出するゲートは、端部ゲート１４と平面部ゲート１５の２通りで成形を実施した。
【００１９】
この実験では、成形品端部のゲート１４を使用したものをＣＡＳＥ１、成形品平面部のゲート１５を使用したものをＣＡＳＥ２として、重要特性である燃焼試験のほか、リード線を引き回すためのツメ部１６の強度測定を行った。ツメ部の強度は組み立て時のリード線引き回しに十分耐え得る３ｋｇｆ以上を合格とした。燃焼試験は上記図８と同様の試験方法で評価を実施した。評価結果を図９に示す。ＣＡＳＥ１、ＣＡＳＥ２ともコア層比率４０％で非難燃樹脂がゲート部に露出した。この時の燃焼試験では、端部にゲートを設けたＣＡＳＥ１では、燃焼試験ＮＧであったが、平面部にゲートを設けたＣＡＳＥ２では燃焼試験ＯＫとなった。またコア層分が５０％で不可であったのでここまでコア層分を増やしては行けないことが分かった。これは、平面部では、酸素の供給量が少ないなど、形状的に燃えにくいことをあらわしており、素材の難燃性が低いコア材が露出しても難燃性が確保できたと考えられる。さらにコア層比率を高めていったところ、ＣＡＳＥ２でも７０％で端部にコア層の露出が発生しこの箇所での燃焼試験がＮＧとなった。結果的に、端部にゲートを設けた場合はコア層比率３０％で難燃性試験で問題であるのに対し、平面部にゲートを設けた場合はスキン層比率を５０％以上とし、全部で１００％であるので、コア層はスキン層とは逆に出来るだけ５０％に近い量を使用した成形品とすれば難燃性を確保することができ、コア層比率を向上することができ経済性の良い成形品が得られることが判明した。
【００２０】
本発明の多層樹脂成形品は、コア層とスキン層からなる成形品であって、スキン層を構成する樹脂材料に難燃樹脂を使用し、コア層に非難燃性の樹脂を使用して成形加工したものである。この場合、ゲート位置を成形品の平面部に配置すると難燃性が良くなる。
【００２１】
更に本発明では、コア層が廃家電の樹脂成形品粉砕材であり、このコア層の使用比率を少しでも上げることは、意匠部品や難燃性を必要とする電機部品などの多層樹脂成形品の使用量を増やすことであり、この結果リサイクルが必要な廃却品の回収率を上げることが出来、環境保護対策としても有効である。
【００２２】
この発明の多層樹脂成形品は、スキン層に難燃性樹脂を、コア層に非難燃性の樹脂を使用したので材料コストを低減できる。
【００２３】
この発明の多層樹脂成形品は、ゲートを成形品の平面部に配置したので、成形品の難燃性の確保が容易となり、低価格である非難燃性の樹脂の比率を高めることができる。
【００２４】
この刷名の多層樹脂成形品は、コア層に廃家電品の成形品粉砕材を使用したので、材料コストを低減できるばかりでなく、家電製品の再商品化率を高めることができる。
【００２５】
【発明の効果】
本発明の樹脂成形品は、異なる材料を交互に射出し成形する成形品と、この成形品の外郭を形成するスキン層の難燃性樹脂の量をスキン層の内部を形成するコア層の非難燃性樹脂の量より多い５０％以上とする樹脂配合量と、を備え、コア層の樹脂量をこの範囲内で多い量とするので、確実に難燃性を確保でき、かつ、簡単に製造できる。
【００２６】
本発明の射出成形装置は、異なる樹脂材料を複数の射出シリンダーから順番に射出し樹脂成形品を成形する金型と、成形品の平面部に配置された金型内に注入するゲート部と、を備え、先に注入する樹脂材料の溶融粘度を後から注入する樹脂材料の粘度より低くしたので、成形品の表面と内部の樹脂材料の区分けを容易に行うことが出来る。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の射出成形装置の概念説明図。
【図２】本発明の射出成形の工程説明図。
【図３】本発明の一例である冷蔵庫の背面斜視図。
【図４】本発明の一例である冷蔵庫運搬用取っ手の断面説明図。
【図５】本発明の一例である冷蔵庫運搬用取っ手の斜視図。
【図６】本発明の別の例であるエアコンの基板保持部品の断面説明図。
【図７】本発明の別の例であるエアコンの基板保持部品の斜視図。
【図８】本発明の実験結果の一例を示す説明図。
【図９】本発明の実験結果の別の例を示す説明図。
【符号の説明】
１  ノズル、  ２  コア層射出用のシリンダ、  ３  スキン層射出用のシリンダ、  ４  コア材、  ５  スキン材、  ５  コア材、  ６  金型、  ７冷蔵庫運搬用取っ手、  ８  難燃ＰＰのスキン層、  ９  廃冷蔵庫のＰＰ製ケース類粉砕材のコア層、  １０  ゲート、  １１  燃焼試験時の接炎コーナー部、１２  難燃ＰＳのスキン層、１３  廃冷蔵庫のＧＰＰＳである棚・ケース類粉砕材のコア層、  １４  成形品端部のゲート、  １５  成形品平面部のゲート、１６  リード線引き回し用ツメ、  ２０  冷蔵庫、  ２１  扉、  ２２  背面。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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