(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
成形型(39)のキャビティ(41)内に射出充填した繊維入り熱可塑性樹脂(P)が固化する過程で、キャビティ容積を拡大させて上記繊維入り熱可塑性樹脂(P)を膨張させることにより、スキン層(23)が表面に形成されるとともに多数の空隙を有する膨張層(25)が内部に形成されたパネル状成形体本体(3)を備えた樹脂成形体であって、
上記成形体本体(3)には、成形時にキャビティ容積を拡大することなく、膨張層(25)を有せず、当該成形体本体(3)よりも板厚の小さいソリッド層(27)が上記膨張層(25)に隣接して形成され、
上記ソリッド層(27)と上記膨張層(25)との境界には該膨張層(25)を一体に覆うスキン層(23)からなる段差部(29)が板厚方向に突出して形成され、該段差部(29)の上記スキン層(23)は、上記ソリッド層(27)と連続して一体に形成され、該段差部(29)には上記ソリッド層(27)と当該段差部(29)の板厚方向スキン層(23)とに一体に連結されたソリッド層(27)からなる補強リブ(31)が複数個離間して板厚方向に突設され、上記段差部(29)の補強リブ(31)対応箇所は、上記成形体本体(3)のソリッド層(27)と段差部(29)のスキン層(23)とが上記補強リブ(31)で一体に連続して厚肉の堅牢層を構成していることを特徴とする樹脂成形体。
【請求項２】
請求項１に記載の樹脂成形体において、
上記成形体本体(3)のソリッド層(27)対応箇所には、該ソリッド層(27)の一側面側に一体に突設され、成形体本体(3)側基端が全体に亘って開放するように該基端に開口部(15)を有する部品取付用筒状取付座(7)が形成され、
上記取付座(7)の基端から当該取付座(7)の外周りの所定領域に上記ソリッド層(27)が一体に形成されるとともに該ソリッド層(27)の外周りに上記膨張層(25)が一体に形成され、該ソリッド層(27)と膨張層(25)との境界に上記段差部(29)が形成されていることを特徴とする樹脂成形体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、成形体本体の表面にスキン層が形成されるとともに多数の空隙を有する膨張層が内部に形成された樹脂成形体の改良に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１では、成形面に凹部が形成された固定型と、スライド型を内蔵した可動型とを型閉じした状態で、キャビティ内に繊維入り熱可塑性樹脂を射出充填し、該キャビティ内で上記繊維入り熱可塑性樹脂が固化する過程で、上記可動型内でスライド型をキャビティ容積が拡大する方向に後退移動させて繊維入り熱可塑性樹脂を成形型で圧縮されている繊維の弾性復元力（スプリングバック現象）で膨張させることにより、空隙がなく堅いスキン層が表面全体に形成されるとともに多数の空隙を有する膨張層が内部に形成された樹脂成形体を得るようにしている。そして、この樹脂成形体では上記膨張層により軽量化を図ることができる。
【特許文献１】特開平１１−１７９７５１号公報（第３，７頁、図１）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかし、膨張層は軽量化を図るメリットがある反面、剛性の低下を招くことも事実である。したがって、例えば、筒状取付座が成形体本体に一体に突設された樹脂成形体を上記の特許文献１のようにして成形すると、取付座の剛性が低下することになる。
【０００４】
そこで、図８に示すように、取付座ａ及び取付座基部外周りの所定領域ｂを空隙がなく堅いソリッド層ｃに形成して剛性を高める一方、成形体本体ｄ表面にスキン層ｅを形成するとともに、成形体本体ｄ内部に多数の空隙を有する膨張層ｆを形成して樹脂成形体ｇの軽量化を図ることが考えられるが、成形型のキャビティを拡大して膨張層ｆを形成する際に、取付座基部外周りの所定領域ｂのソリッド層ｃと膨張層ｅとの境界に形成されている段差部ｈに亀裂ｉが発生して該段差部ｈの剛性が低下し、その結果、樹脂成形体ｇの強度が低下することになる。段差部ｈに亀裂ｉが発生するのは、段差部ｈを構成するスキン層ｅが膨張層ｆ形成時の膨張圧で板厚方向に引っ張られるためであると考えられる。
【０００５】
この発明はかかる点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、軽量でありながらソリッド層と膨張層との境界の段差部に亀裂が発生しないようにすることである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記の目的を達成するため、この発明は、ソリッド層と膨張層との境界の段差部を強化したことを特徴とし、具体的には、次のような解決手段を講じた。
【０００７】
すなわち、請求項１に記載の発明は、成形型のキャビティ内に射出充填した繊維入り熱可塑性樹脂が固化する過程で、キャビティ容積を拡大させて上記繊維入り熱可塑性樹脂を膨張させることにより、スキン層が表面に形成されるとともに多数の空隙を有する膨張層が内部に形成されたパネル状成形体本体を備えた樹脂成形体であって、上記成形体本体には、成形時にキャビティ容積を拡大することなく、膨張層を有せず、当該成形体本体よりも板厚の小さいソリッド層が上記膨張層に隣接して形成され、上記ソリッド層と上記膨張層との境界には該膨張層を一体に覆うスキン層からなる段差部が板厚方向に突出して形成され、該段差部の上記スキン層は、上記ソリッド層と連続して一体に形成され、該段差部には上記ソリッド層と当該段差部の板厚方向スキン層とに一体に連結されたソリッド層からなる補強リブが複数個離間して板厚方向に突設され、上記段差部の補強リブ対応箇所は、上記成形体本体のソリッド層と段差部のスキン層とが上記補強リブで一体に連続して厚肉の堅牢層を構成していることを特徴とする。
【０００８】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の樹脂成形体において、上記成形体本体のソリッド層対応箇所には、該ソリッド層の一側面側に一体に突設され、成形体本体側基端が全体に亘って開放するように該基端に開口部を有する部品取付用筒状取付座が形成され、上記取付座の基端から当該取付座の外周りの所定領域に上記ソリッド層が一体に形成されるとともに該ソリッド層の外周りに上記膨張層が一体に形成され、該ソリッド層と膨張層との境界に上記段差部が形成されていることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
請求項１に係る発明によれば、成形体本体表面にスキン層が形成されるとともに、成形体本体内部に多数の空隙を有する膨張層が形成され、樹脂成形体の軽量化を図ることができる。また、ソリッド層と膨張層との境界のスキン層からなる段差部にソリッド層からなる補強リブを突設してソリッド層と段差部とを連結しているので、段差部の補強リブ対応箇所はスキン層と補強リブとが一体に連続して厚肉の堅牢層になり、膨張層形成時に、段差部を構成するスキン層が成形型のキャビティ内の膨張圧で板厚方向に引っ張られても、該膨張圧に十分に抗し得て上記補強リブ間の段差部に亀裂が発生するのを回避でき、樹脂成形体の強度を確保することができる。仮に、段差部の補強リブ間に対応する箇所に亀裂が多少発生したとしても、補強リブで段差部の剛性を補完することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下、この発明の実施の形態について図面に基づいて説明する。
【００１１】
（実施の形態１）
図３はこの発明の実施の形態１に係る樹脂成形体としての自動車のサイドドアの一部を構成する樹脂製キャリアプレート（ドアモジュール）１を車室外側から見た斜視図である。このキャリアプレート１は、図７に仮想線で示すように、ドアアウタパネル２ａとドアインナパネル２ｂとからなるドア本体２の上記ドアインナパネル２ｂに組み付けられる。
【００１２】
上記キャリアプレート１は、成形体本体としてのキャリアプレート本体（以下、プレート本体という）３を備え、該プレート本体３の一側面側である車室外側の面には、部品としての金属製のウインドガラス昇降用レール５を取り付けるための真円の筒状取付座７が４箇所に一体に突設されている。上記プレート本体３の車室外側の面における外周縁部には、シール溝９が全周に亘って凹設され、該シール溝９に収容されたシール材１０によりプレート本体３とドアインナパネル２ｂとの間がシールされる（図７参照）。また、上記プレート本体３のシール溝９内寄りには、キャリアプレート１をドアインナパネル２ｂに取り付けるための複数個の円筒状取付座１１が所定間隔をあけて全周に亘って突設されている。なお、図７において、プレート本体３を車室側から被うようにドアトリム（図示せず）がドアインナパネル２ｂに取り付けられる。
【００１３】
図１（ａ）は図３のＩ−Ｉ線断面相当図であって、かつ上述したウインドガラス昇降用レール５をキャリアプレート１に取り付けた状態の取付座７部分における図１（ｂ）のＡ−Ａ線断面図、図１（ｂ）は図１（ａ）に対応する取付座７部分の底面図である。図２（ａ）は図３のＩ−Ｉ線断面相当図であって、かつウインドガラス昇降用レール５をキャリアプレート１に取り付けた状態の取付座７部分における図２（ｂ）のＢ−Ｂ線断面図、図２（ｂ）は図２（ａ）に対応する取付座７部分の底面図である。
【００１４】
上記取付座７は板状起立壁としての筒体からなる縦壁１４を備え、該縦壁１４はプレート本体３側基部が全体に亘って開放するように該基端に開口部１５を有し、該開口部１５と対向する先端には平坦面からなる取付面部１７が形成され、該取付面部１７にボルト挿通孔１７ａが形成されている。
【００１５】
上記取付座７（縦壁１４、取付面部１７）及び縦壁（起立壁）基部外周りの所定領域１９を除くプレート本体３は、後述する成形型３９のキャビティ４１内に射出充填した繊維入り熱可塑性樹脂Ｐが固化する過程で、取付座７及び縦壁基部外周りの所定領域１９を除くプレート本体３に対応するキャビティ容積を拡大させて上記繊維入り熱可塑性樹脂Ｐを繊維２１の弾性復元力（膨張力）で膨張させることにより、空隙がなく堅いスキン層２３が表面に形成されるとともに、多数の空隙（図示せず）を有する膨張層２５がプレート本体３の車内側に膨出するように内部に形成されている。これに対し、上記取付座７及び縦壁基部外周りの所定領域１９は、成形時に取付座７及び縦壁基部外周りの所定領域１９に対応するキャビティ容積を拡大することなく、膨張層２５を有せず、当該プレート本体３よりも板厚が小さくて堅いソリッド層２７に形成され、該ソリッド層２７が上記膨張層２５に隣接している。そして、この実施の形態１では、上記縦壁基部外周りの所定領域１９は真円のリング形状であり、上記取付座７と同心円上に形成されている。このように、プレート本体３表面全体にスキン層２３が形成されるとともに、プレート本体３内部に多数の空隙を有する膨張層２５が形成されることで、キャリアプレート１の軽量化を図ることができる。また、上記取付座７及び縦壁基部外周りの所定領域１９が膨張層２５を有しない堅いソリッド層２７で形成されているので、取付座７及び縦壁基部外周りの所定領域１９の剛性を高めることができる。
【００１６】
この発明の最大の特徴として、上記縦壁基部外周りの所定領域１９のソリッド層２７と上記膨張層２５との境界には、空隙がなく該膨張層２５を一体に覆う堅いスキン層２３からなる真円のリング形状の段差部２９が板厚方向に突出して形成され、該段差部２９の上記スキン層２３は、上記ソリッド層２７と連続して一体に形成され、該段差部２９には、上記ソリッド層２７と当該段差部２９の板厚方向スキン層２３とに一体に連結され、膨張層２５を有しない堅いソリッド層２７からなる三角形状の補強リブ３１が上記縦壁基部外周りの所定領域１９と段差部２９とを連結するように周方向に複数個離間して板厚方向に放射状に突設されている。本例では、三角形状の補強リブ３１を８個設けているが、その形状及び個数は目的及び用途により適宜決定されるものである。そして、これら補強リブ３１間の段差部２９は後述する膨張層２５形成時の膨張圧に抗し得て亀裂発生が回避されている。
【００１７】
このような取付座７を備えたキャリアプレート１は次のようにして成形される。
【００１８】
成形に際し、図４に示すように、可動型としての第１金型３３と、該第１金型３３に対向配置された固定型としての第２金型３５と、上記第１金型３３の挿入孔３３ａに移動可能に挿入され上記第２金型３５側に対して突出するようにスプリング等の付勢手段（図示せず）で付勢された押さえブロック３７とからなる成形型３９を用意する。図４は図１（ｂ）のＡ−Ａ線断面対応箇所の成形型３９を示す。上記第２金型３５には、取付座７の外形に対応した円形凹部３５ａが形成され、該凹部３５ａ底面に取付座７のボルト挿通孔１７ａを形成する突起３５ｂが突設されている。一方、上記押さえブロック３７には、取付座７の内形に対応した円柱状凸部３７ａが形成されているとともに、該凸部３７ａ基部周りには補強リブ３１の形状に対応した三角形状のスリット状凹部３７ｂが複数個（８個）周方向に離間して放射状に形成されている。
【００１９】
そして、まず、図４に示すように、上記成形型３９を型閉じした状態でキャビティ４１内に射出機（図示せず）からガラス繊維等の繊維入り熱可塑性樹脂Ｐ（例えば繊維入りポリプロピレン樹脂）を射出充填する。その後、成形型３９のキャビティ４１内で繊維入り熱可塑性樹脂Ｐが固化する過程で、図５に示すように、第１金型３３をキャビティ容積が拡大する方向Ｃに後退移動させる。つまり、第１金型３３を第２金型３５から僅かに離れさせ、押さえブロック３７（取付座７及び縦壁基部外周りの所定領域１９対応箇所）を除くプレート本体３に対応するキャビティ容積を例えば２倍もしくはそれ以上に拡大させる。繊維入り熱可塑性樹脂Ｐは、成形型３９の成形面と接触する部分が型温の影響により早期に冷却されて樹脂密度の高いスキン層２３となって表面層を構成する。一方、繊維入り熱可塑性樹脂Ｐの内側部分は型温の影響を受け難く、粘度の高いゲル状態になっている。したがって、キャビティ容積の拡大により、それまで第１金型３３及び第２金型３５で圧縮されている繊維２１が該圧縮から解放されて弾性的に復元し、この弾性復元力（スプリングバック現象）すなわち膨張圧で上記繊維入り熱可塑性樹脂Ｐが膨張する。このことにより、空隙がなく堅いスキン層２３が表面に形成されるとともに、上記取付座７及び縦壁基部外周りの所定領域１９を除くプレート本体３の内部に多数の空隙を有する膨張層２５が形成されたキャリアプレート１となる。これにより、プレート本体３が膨張層２５を有しないソリッド層２７のみからなりかつ本実施形態のプレート本体３と同一肉厚である場合に比べて、キャリアプレート１の軽量化を図ることができる。
【００２０】
一方、第１金型３３の上記後退移動時には上記押さえブロック３７は第２金型３５側に付勢されて後退しないので、成形時に上記取付座７及び縦壁基部外周りの所定領域１９に対応するキャビティ容積が拡大せず、繊維入り熱可塑性樹脂Ｐ中の繊維２１は弾性復元が抑制されて、成形された取付座７及び縦壁基部外周りの所定領域１９は、膨張層２５を有しない堅いソリッド層２７になって成形され、取付座７及び縦壁基部外周りの所定領域１９の剛性を高めることができる。さらに、縦壁基部外周りの所定領域１９のソリッド層２７と膨張層２５との境界には、空隙がなく該膨張層２５を一体に覆う堅いスキン層２３からなる真円のリング形状の段差部２９が板厚方向に突出して形成され、該段差部２９の上記スキン層２３は、上記ソリッド層２７と連続して一体に形成され、該段差部２９には、上記ソリッド層２７と当該段差部２９の板厚方向スキン層２３とに一体に連結され、膨張層２５を有しない堅いソリッド層２７からなる三角形状の補強リブ３１が上記縦壁基部外周りの所定領域１９と段差部２９とを連結するように複数個（８個）周方向に離間して板厚方向に放射状に突設されている。これにより、段差部２９の補強リブ３１対応箇所は、上記プレート本体３のソリッド層２７と段差部２９のスキン層２３とが補強リブ３１で一体に連続して厚肉の堅牢層を構成し、膨張層２５形成時に、段差部２９を構成するスキン層２３が膨張層２５の膨張圧で板厚方向に引っ張られてもすなわち伸張されても、該膨張圧に十分に抗し得て補強リブ３１間の上記段差部２９に亀裂が発生するのを回避でき、プレート本体３の取付座７外周りが強化されて取付座７の支持剛性を高めることができるとともに、キャリアプレート１の強度を確保することができる。仮に、段差部２９の補強リブ３１間に対応する箇所に亀裂が多少発生したとしても、補強リブ３１で段差部２９の剛性を補完することができる。
【００２１】
このようにして成形されたキャリアプレート１では、プレート本体３の車室外側の面の４箇所に真円の筒状取付座７が一体に突設されている。そして、図３に仮想線で示すように、左右両側で上下に並ぶ２個の取付座７の取付面部１７にウインドガラス昇降用レール５をそれぞれ載せる。この際、ウインドガラス昇降用レール５に形成されたボルト挿通孔５ａを取付面部１７のボルト挿通孔１７ａに対応させる。さらに、図１に示すように、ウインドガラス昇降用ワイヤ（図示せず）を案内するローラ４３を上記ウインドガラス昇降用レール５上に載せてボルト４５をローラ４３の軸孔（図示せず）及び上記ボルト挿通孔５ａ，１７ａに挿通し、取付座７のパネル本体３側の開口部１５側からナット４７を上記ボルト４５に螺合締結し、ウインドガラス昇降用レール５を取付座７に取り付ける。
【００２２】
（実施の形態２）
図６は樹脂成形体としてのキャリアプレート１の実施の形態２を示す図１相当図である。この実施の形態２では、上記の実施の形態１とは逆に、膨張層２５がプレート本体３の車室外側に膨出するようにプレート本体３内部に形成されているものである。補強リブ３１もプレート本体３の車室外側の面に突設されている。したがって、図示しないが、成形型３９の型構造も上記の実施の形態１とは逆に、プレート本体３の車室内側の面を形成する第１金型３３を固定型にするとともに、プレート本体３の膨張層２５を有する車室外側の面を形成する第２金型３５を可動型にし、かつ該第２金型３５側に取付座７及び縦壁基部外周りの所定領域１９を形成する押さえブロック３７を設けることになる。そのほかは上記の実施の形態１と同様に構成すればよい。
【００２３】
したがって、この実施の形態２では、上記の実施の形態１と同様の作用効果を奏することができるものである。
【００２４】
（実施の形態３）
図７は樹脂成形体としてのキャリアプレート１の実施の形態３を示す図３のII−II線における断面図である。この実施の形態３では、上記の実施の形態２と同様に、膨張層２５がプレート本体３の車室外側に膨出するようにパネル本体３内部に形成されているものである。また、プレート本体３の車室外側の面における外周縁部３ａ（シール溝９形成箇所）及びその内側近傍部３ｂには、成形時にキャビティ容積を拡大せず、膨張層２５を有しないソリッド層２７が上記膨張層２５に隣接して形成されている。さらに、上記シール溝９形成箇所の内側近傍部３ｂのソリッド層２７と上記膨張層２５との境界にはスキン層からなる段差部２９が板厚方向に形成され、該段差部２９には、上記シール溝９形成箇所及びその内側近傍部３ｂのソリッド層２７と段差部２９とを連結するソリッド層２７からなる補強リブ３１がプレート本体３の全周に亘って複数個離間して一体に突設され、これら補強リブ３１間の段差部２９は膨張層２５形成時の膨張圧に抗し得て亀裂発生が回避されている。そして、上記補強リブ３１の外端は、上記シール溝９の内側壁９ａと一体に連結されている。なお、図示しないが、成形型３９の型構造は上記の実施の形態２と同様に、プレート本体３の車室内側の面を形成する第１金型３３を固定型にするとともに、プレート本体３の膨張層２５を有する車室外側の面を形成する第２金型３５を可動型にし、かつ該第２金型３５側に上記外周縁部３ａ及びその内側近傍部３ｂを形成する押さえブロック３７を設ける。また、第１金型３３、第２金型３５及び押さえブロック３７の成形面形状をキャリアプレート１の形状に対応させる。
【００２５】
したがって、この実施の形態３においても、上記の実施の形態１と同様の作用効果を奏することができるものである。特に、プレート本体３外周縁部を強化することができる。
【００２６】
なお、上記の実施の形態１，２では、真円の筒状取付座７を例示したが、これに限らず、楕円又は矩形の筒状取付座７であってもよい。また、縦壁基部外周りの所定領域１９も上記実施の形態１，２のように真円形状に限定されることなく、楕円形状その他の形状であってもよい。
【００２７】
さらに、上記の実施の形態１，２では、起立壁が筒状取付座７の筒体からなる縦壁１４である場合を示したが、これに限らず、例えば突状部を構成する側壁等であってもよい。
【００２８】
また、上記の実施の形態１〜３では、繊維２１のスプリングバック現象を利用してパネル本体３の内部に空隙を形成したが、繊維入り熱可塑性樹脂Ｐに発泡材を含有させれば、可動型（実施の形態１では第１金型３３、実施の形態２，３では第２金型３５）の後退移動を大きくしてプレート本体３の可動型後退方向の肉厚を厚くした場合、スプリングバック現象における繊維２１の復元力（膨張圧）が不足しても、発泡材の発泡力（膨張圧）が繊維２１の復元力を補完して空隙を確実に形成することができて好ましい。この場合、発泡材としては、化学反応によりガスを発生させる化学的発泡材や、二酸化炭素ガス及び窒素ガス等の不活性ガスを用いる物理的発泡材等がある。
【００２９】
さらにまた、上記の実施の形態１〜３では、樹脂成形体が自動車のサイドドアのキャリアプレート１である場合を示したが、インストルメントパネル、ドアトリム、トランクボード等の他の自動車用パネルや自動車以外の荷電製品、住宅用パネル等にも適用することができるものである。
【産業上の利用可能性】
【００３０】
この発明は、成形体本体の表面にスキン層が形成されるとともに多数の空隙を有する膨張層が内部に形成された樹脂成形体について有用である。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】実施の形態１を示し、図１（ａ）は図３のＩ−Ｉ線断面相当図であって、かつウインドガラス昇降用レールをキャリアプレートに取り付けた状態の取付座部分における図１（ｂ）のＡ−Ａ線断面図、図１（ｂ）は図１（ａ）に対応する取付座部分の底面図である。
【図２】実施の形態１を示し、図２（ａ）は図３のＩ−Ｉ線断面相当図であって、かつウインドガラス昇降用レールをキャリアプレートに取り付けた状態の取付座部分における図２（ｂ）のＢ−Ｂ線断面図、図２（ｂ）は図２（ａ）に対応する取付座部分の底面図である。
【図３】実施の形態１に係るキャリアプレートを車室外側から見た斜視図である。
【図４】実施の形態１において、成形型のキャビティ内に繊維入り熱可塑性樹脂を射出充填した状態を示す図１（ｂ）のＡ−Ａ線断面対応箇所の成形工程図である。
【図５】実施の形態１において、第１金型をキャビティ容積が拡大する方向に僅かに後退移動させてキャリアプレートが成形された状態を示す図１（ｂ）のＡ−Ａ線断面対応箇所の成形工程図である。
【図６】実施の形態２の図１相当図である。
【図７】実施の形態３において、図３のII−II線における断面図である。
【図８】従来例において、取付座部分における図１（ｂ）のＡ−Ａ線断面相当図である。
【符号の説明】
【００３２】
１    キャリアプレート（樹脂成形体）
３    プレート本体（成形体本体）
７    取付座
１４  縦壁（起立壁）
１９  縦壁基部外周りの所定領域（取付座の外周りの所定領域）
２１  繊維
２３  スキン層
２５  膨張層
２７  ソリッド層
２９  段差部
３１  補強リブ
Ｐ    繊維入り熱可塑性樹脂
【図１】
0004790332.tif 000002
【図２】
0004790332.tif 000003
【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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