(57)【要約】【課題】基板部の裏面にリブが形成される樹脂成形品の前記基板部における表面側のリブ根元近傍に発生するひけを、コストを上昇させることなく抑制できること。【解決手段】固定型１１に対して移動可能な可動型１２と前記固定型１１との間に形成されたキャビティ１４内に樹脂材料を充填して、天板３の裏面３Ｂにリブ４が形成される樹脂成形品２を成形する樹脂成形品の成形方法であって、キャビティ１４内に、発泡剤を添加した樹脂材料を溶融状態で充填し、その後、可動型１２の位置を保持し且つキャビティ１４内を略大気圧に保持した状態で、溶融樹脂１を冷却して樹脂成形品２を成形するものである。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
固定型に対して移動可能な可動型と前記固定型との間に形成されたキャビティ内に樹脂材料を充填して、基板部の裏面にリブが形成される樹脂成形品を成形する樹脂成形品の成形方法であって、
前記キャビティ内に、発泡剤を添加した樹脂材料を溶融状態で充填し、
その後、可動型の位置を保持し且つ前記キャビティ内を略大気圧に保持した状態で、溶融樹脂を冷却して前記樹脂成形品を成形することを特徴とする樹脂成形品の成形方法。
【請求項２】
前記固定型と可動型間のキャビティ内で成形される樹脂成形品は、リブの根元幅が基板部の板厚以上に設定されていることを特徴とする請求項１に記載の樹脂成形品の成形方法。
【請求項３】
前記発泡剤の添加量は、樹脂材料に対し３〜５ｗｔ％であることを特徴とする請求項１に記載の樹脂成形品の成形方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、基板部の裏面にリブが形成される樹脂成形品を成形する樹脂成型品の成形方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
燃費向上を目的として、近年、車両の軽量化が進められている。四輪自動車の内装樹脂部品で大きな体積を占めるインストルメントパネルもその例外ではなく、様々な方法による軽量化が模索されている。
【０００３】
一般的に、軽量化の手法の１つとして、樹脂材料に発泡剤を混ぜて成形型内で発泡させる射出発泡成形が知られている。この射出発泡成形は一般的には、成形時にコアバックさせて発泡させるため、成形型が特殊になり、製造コストが上昇してしまう。特に、インストルメントパネルのような複雑な面で構成される成形品ではなおさらである。
【０００４】
もう１つの手法は、部品を薄肉化して樹脂投入量を低減させ軽量化を図る方法であるが、剛性が低下してしまう。その対策として、成形品の適所（インストルメントパネルの裏面）にリブを設置することで、成形品の剛性を確保することができる。
【０００５】
しかしながらその対策により、リブ直上において外観不良であるひけ（窪み）が発生してしまう。リブ直上のひけを目立たなくするためには、リブの根元を細く、高さを低くせざるを得ないが、この場合には、リブの本数を増加しないと必要な剛性を確保できなくなり、本来の目的である軽量化の効果が大幅に減少してしまう。また、表面に塗装加工を施して目隠しする方法があるが、表面性状が変ったり、コストが上昇してしまう。
【０００６】
成形品の表面にひけが生じないようにした技術が特許文献１及び２に開示されている。特許文献１では、まず、リブを備える成形品の中間体を成形し、次に、この中間体に発生したひけを含む表面を発泡剤で覆い、その後、発泡剤の上方の空間に溶融樹脂を注入して成形品を成形し、この成形品の表面にひけを生じさせないようにしている。
【０００７】
また、特許文献２では、成形型のキャビティへの樹脂注入中または注入後に、高圧ガス注入手段を用いて高圧ガスを注入して、樹脂成形品のひけが生じやすい厚肉部に中空部を形成し、その後、圧気供給手段からの圧気を排出して、溶融樹脂中の発泡性ガスを膨大させて発泡セルを厚肉部に形成し、この厚肉部にひけを生じさせないようにしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２０００−３１８０５９号公報
【特許文献２】特開平７−３２４０５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
ところが、上述の特許文献１に記載の技術では、成形品の中間体を成形した後に成形品を成形するので、成形工程の工程数が増大し、成形品の製造コストが上昇してしまう。また、特許文献２に記載の技術では、成形型の他に、圧気供給手段及び高圧ガス注入手段が必要になるので、この場合も成形品の製造コストが上昇してしまう。
【００１０】
本発明の目的は、上述の事情を考慮してなされたものであり、基板部の裏面にリブが形成される樹脂成形品の前記基板部における表面側のリブ根元近傍に発生するひけを、コストを上昇させることなく抑制できる樹脂成形品の成形方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明は、固定型に対して移動可能な可動型と前記固定型との間に形成されたキャビティ内に樹脂材料を充填して、基板部の裏面にリブが形成される樹脂成形品を成形する樹脂成形品の成形方法であって、前記キャビティ内に、発泡剤を添加した樹脂材料を溶融状態で充填し、その後、可動型の位置を保持し且つ前記キャビティ内を略大気圧に保持した状態で、溶融樹脂を冷却して前記樹脂成形品を成形することを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、樹脂成形品のリブ根元近傍は体積が大きいため、溶融樹脂の冷却過程で凝固が遅く、溶融樹脂が不足する傾向になる。従って、この冷却過程において、固定型と可動型間のキャビティ内でリブ根元近傍周囲が局部的に減圧状態になり、リブ根元近傍の溶融樹脂が発泡剤により効果的に発泡する。この結果、基板部の裏面にリブが形成される樹脂成形品の前記基板部における表面側のリブ根元近傍に発生するひけを、コストを上昇させることなく抑制できる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明に係る樹脂成形品の成形方法を実施する成形型を示す断面図。
【図２】図１の成形型にて成形される樹脂成形品の一部を示す側断面図。
【図３】図１の樹脂成形品の射出成形工程を示す工程図。
【図４】通常の射出成形工程を示す工程図。
【図５】コアバックによる射出発泡成形工程を示す工程図。
【図６】実施例と比較例の試験結果を示す図表。
【図７】図６の実施例１で成形された樹脂成形品の一部を示す断面写真。
【図８】図６の比較例１で成形された樹脂成形品の一部を示す概略断面図。
【図９】図６の比較例２で成形された樹脂成形品の一部を示す断面写真。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本発明を実施するための実施形態を図面に基づき説明する。
図１は、本発明に係る樹脂成形品の成形方法を実施する成形型を示す断面図である。この図１に示すように、射出成形用の成形型（金型）１０は、射出成形機１３から溶融樹脂１が供給される固定型１１と、この固定型１１に対して移動可能に組み合わされる可動型１２とを備えて構成される。
【００１５】
固定型１１は、全体として凸形をなすブロック体として構成され、例えば中央位置から凸部１１Ａが突出する形状に形成される。また、可動型１２は、固定型１１の凸部１１Ａに嵌合し得る凹形状の凹部１２Ａを有する断面凹形のブロック体として構成される。固定型１１に対する可動型１２の移動量は調整可能に構成されている。
【００１６】
固定型１１と可動型１２との接合位置、つまり固定型１１の凸部１１Ａと可動型１２の凹部１２Ａとの間にキャビティ１４が形成されている。また、固定型１１には、キャビティ１４に順次連続してスプール１５及びランナー１６が形成され、このランナー１６に射出成形機１３が連通して接続される。
【００１７】
射出成型機１３では、例えばポリプロピレンなどの熱可塑性樹脂材料に、炭酸水素ナトリウムや炭酸ナトリウムなどの化学発泡剤を添加して混合し、加熱して溶融状態とする。この溶融状態の混合物、つまり前記溶融樹脂１が射出成形機１３からランナー１６、スプール１５を順次経てキャビティ１４内に射出され、このキャビティ１４内に充填される。
【００１８】
ここで、樹脂材料に添加される化学発泡剤の添加量は、樹脂材料に対して３〜５ｗｔ％に設定されている。これは、溶融樹脂１を後述の如く局所的に発泡させるためである。
【００１９】
成形型１０のキャビティ１４内に充填された溶融樹脂１は、後述の如く成形型１０内で冷却されて樹脂成形品２になる。この樹脂成形品２は、図２にも示すように、基板部としての薄肉形状の天板３の裏面３Ｂに、樹脂成形品２の剛性確保のために少なくとも１つのリブ４が形成されたものである。
【００２０】
この樹脂成形品２では、天板３の板厚をＡとし、リブ４の根元幅、高さをそれぞれＢ、Ｃとしたとき、
０．５≦Ａ／Ｂ≦１
として設定されている。０．５≦Ａ／Ｂ、即ちＢ≦２Ａとしたのは、リブ４の根元幅Ｂを天板３の板厚Ａの２倍以下とすることで、樹脂成形品２の重量増大を回避するためである。また、Ａ／Ｂ≦１、即ちＢ≧Ａとしたのは、リブ４の根元幅Ｂを天板３の板厚Ａ以上とすることで、溶融樹脂１の冷却過程において、後に詳説するごとく、リブ根元近傍５に局所的な発泡を生じさせるためである。
【００２１】
次に、本実施形態における樹脂成形品２の射出成形方法について、図１及び図３を用いて以下に説明する。まず、図１及び図３（Ａ）に示すように、固定型１１の凸部１１Ａと可動型１２の凹部１２Ａとを嵌合させて、これらの固定型１１及び可動型１２をクランプ、つまり成形型１０を型締めする。このときのキャビティ１４内の圧力は、大気圧から溶融樹脂１の発泡を抑制する圧力までの範囲の値に設定される。
【００２２】
次に、この状態で、図３（Ｂ）に示すように、成形型１０のキャビティ１４内に樹脂成形機１３から溶融樹脂１を射出し充填する。このときのキャビティ１４内には、射出成形機１３から溶融樹脂１を射出するときの射出圧力が作用している。
【００２３】
その後、図３（Ｃ）に示すように、成形型１０における可動型１２の位置を射出充填時の位置に保持し、且つキャビティ１４内に保圧（即ち射出圧力と略同程度の圧力）を作用させることなく、略大気圧に保持した状態で、成形型１０のキャビティ１４内で溶融樹脂１を冷却する。
【００２４】
溶融樹脂１の冷却完了後、図３（Ｄ）に示すように、可動型１２を固定型１１に対して離反させて、キャビティ１４内で固化（凝固）した溶融樹脂１、つまりキャビティ１４にて成形された樹脂成形品２を取り出す。このような樹脂成形品２では、天板３の表面３Ａにおけるリブ４の直上位置に、図８に示すようなひけ（窪み）６の発生が抑制される。
【００２５】
樹脂成形品２の天板３の表面３Ａにひけ６の発生が抑制される理由は、次の通りである。つまり、溶融樹脂１のリブ根元近傍５は体積が大きいため、溶融樹脂１の冷却過程（図３（Ｃ））で凝固が遅く、溶融樹脂１が不足する傾向になる。このため、この冷却過程において、成形型１０のキャビティ１４内でリブ根元近傍５の周囲が局部的に減圧状態になり、このリブ根元近傍５の溶融樹脂１が化学発泡剤により効果的に発泡する。そして、この発泡によりリブ根元近傍５に発生した気泡７がリブ根元近傍５を押し拡げることで、樹脂成形品２の天板３の表面３Ａにおけるリブ４の直上位置に発生するひけ６（図８）が抑制されるのである。
【００２６】
図３に示す本実施形態における樹脂成形品２の射出成形は、樹脂成形品２のリブ根元近傍５を局所的に発泡させる点において、図４に示す通常の射出成形や、図５に示すコアバックによる射出発泡成形とは異なるものである。
【００２７】
ちなみに、通常の射出成形は、図４に示すように、固定型１１及び可動型１２を備えてなる成形型１０を型締めした後（図４（Ａ））、この成形型１０のキャビティ１４内に射出成形機１３から、発泡剤を含まない溶融樹脂１を射出して充填する（図４（Ｂ））。その後、キャビティ１４内に射出圧力とほぼ同程度の保圧を作用させた状態で、溶融樹脂１をキャビティ１４内で冷却し（図４（Ｃ））、この冷却完了後に、可動型１２を固定型１１から離反させて、キャビティ１４内で成形された樹脂成形品２を取り出す（図４（Ｄ））。
【００２８】
また、コアバックによる射出発泡成形は、図５に示すように、固定型１１及び可動型１２を備えてなる成形型１０を型締めし、この成形型１０のキャビティ１４内を、溶融樹脂１の発泡を抑制する圧力に設定して加圧する（図５（Ａ））。次に、この状態で、キャビティ１４内に射出成形機１３から、発泡剤を含む溶融樹脂１を射出し充填する（図５（Ｂ））。その後、可動型１２を固定型１１に対し矢印α方向に所定量離反（コアバック）させて、キャビティ１４内の溶融樹脂１を全体的に発泡させ、更にキャビティ１４内を減圧して発泡を促進させる（図５（Ｃ））。
【００２９】
このコアバック後に、成形型１０のキャビティ１４内を減圧した状態で、キャビティ１４内の溶融樹脂１を冷却し（図５（Ｄ））、この冷却完了後に可動型１２を固定型１１から更に離反させて、キャビティ１４内で成形された樹脂成形品２を取り出す（図５（Ｅ））。
【００３０】
図６は、本実施形態を適用した実施例１と、通常の射出成形が適用された比較例１と、実施例１とはリブの形状が異なる比較例２について、リブ４の形状や樹脂成形品２におけるひけ６の程度などの試験結果を示した図表である。
【００３１】
［実施例１］
実施例１では、板厚が１．９ｍｍの天板に、根元幅が２．７ｍｍで高さが５．４ｍｍのリブを有する樹脂成形品（四輪自動車のインストルメントパネル）を成形可能な成形型を用いた。そして、四輪自動車インストルメントパネル用のポリプロピレン樹脂材料に、炭酸水素ナトリウムを含有する化学発泡剤（永和化成社製  ＥＥ２５Ｃ）を５ｗｔ％添加した溶融樹脂を、前記成形型に射出して充填し冷却して樹脂成形品を得た。
【００３２】
この射出成形時の成形条件は、溶融樹脂の温度、成形型の温度、型開きの圧力及び速度、型締めの圧力及び速度、並びに突き出しピンの押出し量については、通常の射出成形と同様である。しかしながら、冷却過程における成形型のキャビティ内の圧力は、射出圧力と同程度の保圧を作用させず、略大気圧に設定する。
【００３３】
得られた樹脂成形品を観察すると、射出成形時の冷却過程において、リブ根元近傍の溶融樹脂が化学発泡剤により局所的に発泡しているので、図７に示すように、天板３の表面３Ａにおけるリブ４の直上位置に、ひけ６が認められなかった。この図７に示す樹脂成形品２では、リブ根元近傍５に発泡による気泡７を確認できた。
【００３４】
［比較例１］
比較例１では、実施例１の樹脂材料を加熱した溶融樹脂（化学発泡剤を含まず）を、実施例１と同一の成形型に射出して充填し冷却して樹脂成形品を得た。射出成形時の成形条件は、溶融樹脂及び成形型の温度、型開きの圧力及び速度、型締めの圧力及び速度、並びに突き出しピンの押出し量については実施例１と同一であるが、冷却過程における成形型のキャビティ内の圧力は、射出圧力と同程度の保圧を作用した。
【００３５】
得られた樹脂成形品を観察すると、射出成形時の冷却過程において、リブ根元近傍の溶融樹脂が発泡していないため、図８に示すように、天板３の表面３Ａにおけるリブ４の直上位置に、ひけ深さ４．６μｍのひけ６が発生していた。
【００３６】
［比較例２］
比較例２では、板厚が２．１ｍｍの天板に、根元幅が１．６ｍｍで高さが１４ｍｍのリブを有する樹脂成形品（四輪自動車のインストルメントパネル）を成形可能な成形型を用いた。使用した溶融樹脂は実施例１と同一であり、また、冷却過程において保圧を作用しないことも含めて、射出成形時の成形条件についても、実施例１と同一である。
【００３７】
得られた成形品を観察すると、射出成形時の冷却過程において、リブ根元近傍の溶融樹脂が発泡していないため、図９に示すように、天板３の表面３Ａにおけるリブ４の直上位置に、上記発泡が不十分であるため、図９では不明確ではあるが、ひけ深さ５〜６μｍのひけ６が発生していた。尚、この図９に示す樹脂成形品２では、リブ根元近傍５に、発泡による気泡７を確認できなかった。
以上のように構成されたことから、本実施形態によれば、次の効果を奏する。
【００３８】
成形型１０のキャビティ１４内に、樹脂成形材料に化学発泡剤を添加した溶融樹脂１を充填し、その後、可動型１２の位置を充填時の位置に保持し、且つキャビティ１４内を略大気圧に保持して保圧を作用させない状態で、前記溶融樹脂１を冷却して樹脂成形品２を得た。このときの樹脂成形品２は、リブ４の根元幅Ｂが天板３の板厚Ａ以上に設定されている。
【００３９】
従って、射出成形において、溶融樹脂１のリブ根元近傍５は体積が大きいため、溶融樹脂１の冷却過程（図３（Ｃ））で凝固が遅く、溶融樹脂１が不足する傾向になる。このため、この冷却過程において、成形型１０のキャビティ１４内でリブ根元近傍５の周囲が局部的に減圧状態になり、このリブ根元近傍５の溶融樹脂１が化学発泡剤により効果的に発泡する。そして、この発泡によりリブ根元近傍５に発生した気泡７がリブ根元近傍５を押し拡げることで、樹脂成形品２の天板３の表面３Ａにおけるリブ４の直上位置に発生するひけ６（図８）が抑制される。この結果、樹脂成形品２の天板３における表面３Ａの外観を、コスト上昇することなく向上させることができる。
【００４０】
以上、本発明を上記実施形態に基づいて説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、本発明の主旨を逸脱しない範囲で種々変形することができる。例えば、本実施形態では、樹脂成形品２が四輪自動車のインストルメントパネルの場合について述べたが、その他のリブ付きの樹脂成形品についても本発明を適用できる。
【符号の説明】
【００４１】
１  溶融樹脂
２  樹脂成形品
３  天板（基板部）
３Ａ  表面
３Ｂ  裏面
４  リブ
５  リブ根元近傍
６  ひけ
１０  成形型
１１  固定型
１２  可動型
１４  キャビティ
Ａ  板厚
Ｂ  根元幅
【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８】
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【図７】
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【図９】
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