(57)【要約】【課題】基体に形成された注入孔から注入された発泡樹脂を複数の注入路に最適量で分配するとともに、キャビティ内へ注入された発泡樹脂に所定方向への運動ベクトルを付与することで、発泡樹脂の充填不足や過充填を防止する。【解決手段】基体の裏面側に突出し注入孔１０内を注入路１１，１２に区画するリブ１３を形成し、さらにリブ１３の表面を傾斜させる。注入路１１，１２の開口面積に応じて発泡樹脂の量を分配でき、しかもキャビティを流れる発泡樹脂にリブ１３の傾斜方向の運動ベクトルを付与することができる。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
発泡成形型内に配置され裏面に発泡層が一体的に形成されるインサートであって、
基体と、該基体を貫通し発泡樹脂が注入される注入孔と、該基体の裏面側に突出し該注入孔内を複数の注入路に区画する分配手段と、からなることを特徴とする発泡成形用インサート。
【請求項２】
前記分配手段は板状のリブである請求項１に記載の発泡成形用インサート。
【請求項３】
前記分配手段は前記注入孔への発泡樹脂の注入方向に対して傾斜する傾斜面をもつ請求項１又は請求項２に記載の発泡成形用インサート。
【請求項４】
前記分配手段は前記基体の成形時に前記基体と一体成形されている請求項１に記載の発泡成形用インサート。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれかに記載の前記インサートを表面が発泡成形型の一方の型面に沿うように配置し、該インサートの裏面と他方の型面との間に形成されたキャビティに前記注入孔から発泡樹脂を注入して発泡成形することで該裏面に一体的に接合した発泡層を形成するクローズド注入による発泡成形品の製造方法であって、
前記注入孔から注入された発泡樹脂を前記分配手段によって該キャビティ内の複数方向へ分配することを特徴とする発泡成形品の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は発泡成形によりインサートと発泡層とが積層された一体成形品を製造する方法と、その製造方法に用いられるインサートに関する。
【０００２】
【従来の技術】
例えば自動車のインストルメントパネルは、硬質樹脂製の基体と、軟質樹脂製の表皮と、基体と表皮との間に形成された発泡層とから構成されている、このインストルメントパネルを製造するには、先ず射出成形などで基体を成形し、また粉体スラッシュ成形や真空成形などで表皮を成形する。そして表皮を発泡成形型の下型の型面に配置するとともに、基体を上型の型面に配置し、表皮と基体との間に形成されたキャビティ内に所定量の発泡樹脂を注入して発泡成形を行うことで、基体及び表皮と一体的に接合した発泡層を形成している。
【０００３】
一般的なウレタン発泡成形においては、上型と下型を開いた状態で下型に所定量の発泡樹脂を注入し、その後型閉めして発泡成形を行うオープン注入法がある。しかし成形サイクルを短縮するためには、ウレタンの反応時間を短くする必要があり、オープン注入法では、注入後型閉めまでの作業を慌てて行わなければならないという不具合がある。
【０００４】
そこで近年では、型を閉じてから発泡樹脂を注入するクローズド注入法が採用されている。クローズド注入の場合には、反応速度の速い発泡樹脂を用いることができ発泡成形に要する時間を短縮できるので、生産性が向上する。このクローズド注入法においては上型及び基体にキャビティに連通する注入孔が形成され、上型と下型を閉じた後に注入孔から発泡樹脂が注入される。
【０００５】
インストルメントパネルなどは複雑な形状であり、発泡層を形成するキャビティの断面積も不均一である。そのためオープン注入法で成形する場合には、ノズルを下型に沿って移動させながら、キャビティの容積が大きな箇所には発泡樹脂を多く注入し、容積が小さな箇所には発泡樹脂を少なく注入するなどして分配することで、発泡樹脂の充填不足や過充填を防止し、成形される発泡層を最適な形状となるように工夫している。
【０００６】
ところがクローズド注入法の場合には、ノズルを移動させながら注入することはできないため、金型及び基体の最適と考えられる場所に一つ又は複数個の注入孔を形成し、その注入孔からキャビティ内へ発泡樹脂を注入している。しかし注入孔の位置や数が不適当であると、発泡層の形成されない箇所が生じたり、発泡圧力が大きすぎて脱型後の表皮に膨れが生じる。このような場合には、注入孔の位置や数を調整する必要があるが、そうすると発泡成形型や基体の注入孔も変更しなければならず、基体を成形するための金型を修正する必要も生じる。
【０００７】
さらに、必ずしも適正な位置に注入孔を形成することが困難である場合や、複数の注入孔により注入に時間がかかったり、発泡樹脂が交わる部位に不具合が生じたりする場合もある。
【０００８】
また、インストルメントパネルのようにキャビティの断面に狭い部分や突起などがあると、その部分で発泡樹脂の流れが阻害されるために、部分的に発泡樹脂の量に過不足が生じ、上記した不具合がさらに助長されるという問題があった。
【０００９】
そこで特開平０９−２６２８４９号公報には、中心から放射状に延びる複数のスリットを形成した注入孔をもつ基体を用いて、クローズド注入法により発泡層を成形する方法が記載されている。このようにすれば、スリットの間隔あるいは長さを不均一とすることで、発泡樹脂の注入量を分配することができ、発泡樹脂の充填不足や過充填を防止することが可能となる。
【００１０】
【特許文献１】特開平０９−２６２８４９号
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
ところが中心から放射状に延びる複数のスリットを形成する方法では、注入孔とスリット全体を含む部分を注入ノズルのノズル穴面積の中に含める必要があり、注入孔全体が貫通孔である場合に比べて貫通する部分の面積が小さい。そのため注入時の抵抗が大きく、注入圧力も高圧が必要となるので、発泡セルが壊れやすいという問題がある。また注入ノズルの先端面と基体とが密接していないと、両者の間から発泡樹脂が漏れるという問題もあった。
【００１２】
さらに、スリットの延びる方向に発泡樹脂の注入量を配分することはできるものの、配分された発泡樹脂の運動ベクトルは常に下方にのみ向かっている状態であるので、スリットから注入されて下型に衝突した発泡樹脂の運動ベクトルの向きは不定であり、発泡樹脂を希望する方向へ流動させることは困難であった。
【００１３】
本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであり、注入孔から注入された発泡樹脂を、ある方向へは多くある方向へは少なく分配することで、発泡樹脂の充填不足や過充填を防止することを目的とする。また本発明のもう一つの目的は、キャビティ内へ注入された発泡樹脂に所定方向への運動ベクトルを付与することで、発泡樹脂の充填不足や過充填をさらに防止することを目的とする。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決する本発明の発泡成形用インサートの特徴は、発泡成形型内に配置され裏面に発泡層が一体的に形成されるインサートであって、基体と、基体を貫通し発泡樹脂が注入される注入孔と、基体の裏面側に突出し注入孔内を複数の注入路に区画する分配手段と、からなることにある。
【００１５】
分配手段は、板状のリブとすることができる。また分配手段は、注入孔への発泡樹脂の注入方向に対して傾斜する傾斜面をもつことが望ましい。さらに分配手段は、基体の成形時に基体と一体成形されていることが望ましい。
【００１６】
また本発明の発泡成形品の製造方法の特徴は、本発明の発泡成形用インサートを表面が発泡成形型の一方の型面に沿うように配置し、インサートの裏面と他方の型面との間に形成されたキャビティに注入孔から発泡樹脂を注入して発泡成形することで裏面に一体的に接合した発泡層を形成するクローズド注入による発泡成形品の製造方法であって、注入孔から注入された発泡樹脂を分配手段によってキャビティ内の複数方向へ分配することにある。
【００１７】
【発明の実施の形態】
本発明の発泡成形用インサートは、基体の裏面側に突出し注入孔内を複数の注入路に区画する分配手段を有し、分配手段によって注入孔内が複数の注入路に区画されている。注入孔に注入された発泡樹脂は、複数の注入路からキャビティ内に注入されるが、開口面積の大きな注入路からは多量の発泡樹脂が注入され、開口面積の小さな注入路からは少量の発泡樹脂が注入されることになる。したがって多量の発泡樹脂が必要なキャビティ側に開口面積の大きな注入路を形成し、少量の発泡樹脂でよいキャビティ側に開口面積の小さな注入路を形成しておくことで、発泡樹脂の注入量を偏ることなく適切に分配することができ、発泡樹脂の充填不足や過充填を防止することができる。
【００１８】
また分配手段は注入孔内に存在しているので、板状のリブなどとすれば注入時の抵抗の増大は僅かであり、注入圧力がさらに増加する状態とはならない。したがって発泡セルが壊れるような不具合もない。
【００１９】
本発明のインサートは、樹脂、鉄板などから、射出成形あるいはプレス成形などの成形法を用いて形成することができる。
【００２０】
分配手段は注入孔を複数の注入路に区画するものであり、例えば注入孔を横切って形成されたリブとすることができる。あるいは注入孔を複数のパイプから構成した構造としてもよい。複数の注入路の開口面積を異ならせることで、発泡樹脂をそれぞれの開口面積に応じた量で分配することができる。この分配手段は、基体と別体で形成したものを、接着あるいは溶着などで基体と一体化することもできるが、基体の成形時に基体と一体成形することが望ましい。これにより分配手段を形成する工数及び基体へ接合する工数を低減することができ、より安価とすることができる。
【００２１】
また分配手段は、注入孔への発泡樹脂の注入方向に対して傾斜する傾斜面をもつことが望ましい。こうすることで、複数の注入路に分配された発泡樹脂は、傾斜面の傾斜方向へ方向付けされてキャビティ内に注入され、所定方向へ向かう運動ベクトルをもってキャビティ内を流動する。したがって発泡樹脂を所望の方向へ多く流すことができ、いっそう確実に分配することができるので、発泡樹脂の充填不足や過充填をさらに確実に防止することができる。
【００２２】
分配手段の傾斜面は、分配手段によって区画された複数の注入路のうち、開口面積の大きな注入路側に傾斜していることが望ましい。これにより多量の発泡樹脂が必要なキャビティへ、多量の発泡樹脂を運動ベクトルをもって流すことができるので、キャビティ全体へほぼ同時に発泡樹脂を流すことができるとともに、その時間を短縮することができる。したがって健全な発泡層を短時間で成形することができ、生産性も向上する。
【００２３】
なお分配手段の数は、一つでもよいし複数個形成することもできる。また分配手段が基体の裏面からキャビティ内へ突出する高さは、高ければ高いほど分配効率が向上するものの、基体に対向する型面近傍まで延びると成形品の触感が悪化したり、発泡樹脂の流動の妨げになったりする場合がある。したがって分配手段の先端と対向する型面との距離を少なくとも３〜５ｍｍ程度離間させた範囲で、突出高さをできるだけ高くするのが好ましい。
【００２４】
本発明の発泡成形品の製造方法では、クローズド注入によって発泡層が成形される。クローズド注入では、発泡樹脂の部位による密度勾配が生じ、発泡層の形成されない箇所が生じたり、全ての部位に行き渡るように注入量を多くすると密度も高くなり、発泡圧力が大きすぎて脱型後の表皮に膨れが生じやすい。しかし本発明のインサートを用いることで、発泡樹脂を適切に分配することができ、キャビティのほぼ全域で発泡圧力も均一となるため、このような不具合を未然に防止することができる。
【００２５】
【実施例】
以下、実施例により本発明を具体的に説明する。本実施例は、自動車のインストルメントパネルの製造に本発明を適用したものである。
【００２６】
（実施例１）
図１に本実施例のインサートの表面側から見た要部斜視図を、図２にその断面図を示す。このインサートは、硬質樹脂からなる基体１と、基体１を貫通し発泡樹脂が注入される注入孔１０と、基体１の裏面側に突出し注入孔内１０を第１注入路１１と第２注入路１２に区画する板状のリブ１３とから構成されている。
【００２７】
基体１は射出成形により形成され、リブ１３は基体１の成形時に同時に一体成形されている。このリブ１３は、注入孔１０を横切ることで注入孔内１０を二つの第１注入路１１，第２注入路１２に区画し、開口面積は第２注入路１２の方が第１注入路１１より大きくされている。またリブ１３は、基体１の裏面側にＨ＝４ｍｍの高さで突出し、注入路１２側の表面が注入孔１０の軸中心に対して注入路１２側へθ＝３０゜傾斜した平面となっている。
【００２８】
このインサートを用いた本実施例のインストルメントパネルの製造方法では、図３に示すように、予め粉体スラッシュ成形や真空成形などで形成され所定形状に賦形された軟質樹脂製の表皮２が固定型３の型面に配置され、上記インサート１が可動型４の型面に配置された状態で、可動型４が固定型３と型閉めされる。可動型４には、インサート１の注入孔１０に連通するノズル孔４０が形成されている。そしてインサート１の裏面と表皮２との間に、キャビティが形成されている。第１注入路１１側のキャビティ５０は容積が小さく、第２注入路１２側のキャビティ５１は容積が大きくキャビティ端までの距離が長くなっている。
【００２９】
次にノズル孔４０に注入ノズル６が挿入され、注入ノズル６はインサート１の注入孔１０内にまで挿入される。注入ノズル５の先端は、インサート１に当接する。その状態で注入ノズル６から所定量の発泡樹脂をクローズド注入すると、図３に示すように、発泡樹脂はリブ１３によって複数の第１注入路１１，第２注入路１２に分かれて注入され、第１注入路１１には少量の発泡樹脂が、第２注入路１２には多量の発泡樹脂が分配される。
【００３０】
第１注入路１１では、発泡樹脂の運動ベクトルは注入孔１０の軸中心とほぼ同一方向で注入され、表皮２に衝突後の運動ベクトルは不定である。一方、第２注入路１２から注入された発泡樹脂は、リブ１３の傾斜面１４に案内されながら注入されるため、表皮２に衝突後は所定方向の運動ベクトルをもってキャビティ５１内を矢印方向に多く流動する。
【００３１】
発泡樹脂の発泡終了後、可動型４と固定型３を開き、成形品を脱型したところ、表皮２の表面にヒケや膨れなどの異常は認められず、良好な意匠性を有していた。
【００３２】
なお本実施例では、基体の成形時に基体と一体成形された傾斜した板状のリブ１３を用いたが、図４に示すように、一表面が傾斜した断面三角形状のリブ１３としてもよいし、図５に示すように二つの表面が傾斜した断面三角形状のリブ１３とするなど、場合によっては後から別に成形したものを接合してもよい。
【００３３】
（実施例２）
図６に第２の実施例のインサート１を表面側から見た要部斜視図を示す。このインサート１では、実施例１と同様の第１のリブ１３に加えて、リブ１３に対して直角方向に延びる第２のリブ１５が形成され、実施例１にいう第２注入路１２が、第３注入路１６，第４注入路１７にさらに区画されている。
【００３４】
このようなインサート１を用いれば、注入孔１０が三つの注入路に区画され、かつ第１のリブ１３は第３注入路１６，第４注入路１７側に傾斜しているので、発泡樹脂の流れをさらに細かく制御することができる。したがってより複雑な形状のキャビティをもつ場合であっても、発泡樹脂の充填不足や過充填を防止することができる。
【００３５】
（実施例３）
図７に第３の実施例のインサート１の要部断面図を示す。このインサート１では、リブ１３が傾斜しておらず注入孔１０の中心軸と平行となっていること以外は実施例１と同様の構成である。
【００３６】
このようなインサート１を用いれば、キャビティ内を流れる発泡樹脂に所定方向の運動ベクトルを付与することは困難であるものの、第１注入路１１と第２注入路１２の開口面積の差異によって、リブ１３の両側へ注入される発泡樹脂の量を適切に分配することができる。
【００３７】
【発明の効果】
すなわち本発明のインサート及び発泡成形品の製造方法によれば、発泡樹脂の充填不足や過充填を確実に防止できるので、発泡成形における不良率を大きく低減することができる。そしてインサートに分配手段を形成するだけで発泡成形品の不良率を低減することができるので、発泡成形型を修正する必要もない。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例のインサートを表面側から見た要部斜視図である。
【図２】本発明の一実施例のインサートの要部断面図である。
【図３】本発明の一実施例のインサートを発泡成形型内に配置して、クローズド注入法で発泡成形する様子を示す説明図である。
【図４】実施例１のインサートの他の態様を示す要部断面図である。
【図５】実施例１のインサートの他の態様を示す要部断面図である。
【図６】本発明の第２の実施例のインサートを表面側から見た要部斜視図である。
【図７】本発明の第３の実施例のインサートの要部断面図である。
【符号の説明】
１：インサート            ２：表皮              ３：固定型
４：可動型                ６：注入ノズル        １０：注入孔
１１：第１注入路            １２：第２注入路        １３：リブ（分配手段）
１４：傾斜面            ５０，５１：キャビティ
【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】
2004181662.tif 000008
【図７】
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