(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
溶融樹脂を加圧成形する金型の構造であって、
下型と、
上記下型に対し、上下方向の間隙が狭い第一のキャビティを形成するように周壁が上記下型の外側に嵌合した第一の嵌合位置と、上下方向の間隙が広い第二のキャビティを形成するように嵌合した第二の嵌合位置とに位置付けられる上型とを備え、
上記上型の内周面には、上記第一の嵌合位置にあるときに上記下型の周面との間に狭い嵌合間隙が形成され、上記第二の嵌合位置にあるときに上記下型の周面との間に広い嵌合間隙が形成されるように、下側が上側よりも外側へ拡大した段差が形成されていることを特徴とする金型の構造。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、溶融樹脂を加圧成形する金型の構造に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
溶融樹脂を加圧成形した製品としては、音響機器用外装部品や自動車の内装部材などを例示することができる。図３に加圧成形する前の型が開いた状態の金型を示す。特開平６−１５６７３号公報には、多孔性の表皮材が熱融着により一体的に貼合、成形された音響機器用外装部品が示され、その製造装置としての金型も図示されている。また、特開平９−１３６３３０号公報には、多孔性の表皮材と貫通孔とを有して一体に成形された自動車のリアバーセルシェルフが示されていて、その製造装置としての金型も図示されている。これらの製品は、いずれも表皮材を一体に有するものである。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記の技術に用いられる金型を用いて、表皮材の無い製品を成形しようとすると、上型と下型の嵌合部の間隙が表皮材の厚み分の余分な間隙を有しているため、表皮材がないときにはその間隙から樹脂が漏れてきてバリを生じたり、甚だしい場合には製品形状を保つことができなくなる。このように樹脂が漏れてくるのは、図４に示すように上型１の壁面が鎖線１７の位置にあり、嵌合間隙１９が広い状態のときである。また、上型と下型の嵌合部の間隙を表皮材のない場合に合わせて設定した金型を用いて表皮材を一体に成形すると、上型と下型の嵌合部の間隙が表皮材厚みより小さくて表皮材が破れてしまう。このように表皮材が破れるのは、図４に示すように上型１の壁面が実線１６の位置にあり、嵌合間隙１８が狭い状態のときである。
【０００４】
このような理由で、従来の技術では表皮材の有り無しによって嵌合間隙の異なる二組の金型を用意する必要があり、型の費用や交換コスト、型の保管場所など多くの課題を有していた。
【０００５】
そこで本発明は、一組の金型で表皮材の有り無しの両方の場合ともに良好に製品を製造できる金型の構造を提供するものである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
すなわち、この発明の一つは、溶融樹脂を加圧成形する金型の構造であって、
下型と、
上記下型に対し、上下方向の間隙が狭い第一のキャビティを形成するように周壁が上記下型の外側に嵌合した第一の嵌合位置と、上下方向の間隙が広い第二のキャビティを形成するように嵌合した第二の嵌合位置とに位置付けられる上型とを備え、
上記上型の内周面には、上記第一の嵌合位置にあるときに上記下型の周面との間に狭い嵌合間隙が形成され、上記第二の嵌合位置にあるときに上記下型の周面との間に広い嵌合間隙が形成されるように、下側が上側よりも外側へ拡大した段差が形成されていることを特徴とする金型の構造である。
【０００７】
本発明の金型は上型と下型とからなり、二つの型の間が成形位置より離れて開いている状態において溶融樹脂を流し入れて、それから型間を狭くして閉じていき成形位置にして加圧成形を行う。この時、上型の周壁が下型の外側に来るように嵌合する。この成形位置における上型と下型の成形面の間の空間がキャビティである。
【０００８】
本発明では、上下方向の間隙が狭い第一のキャビティを形成したときの第一の嵌合位置と、上下方向の間隙が広い第二のキャビティを形成したときの第二の嵌合位置との二つの嵌合位置に上型を位置付けることができる。そして、嵌合部において上型の内周面と下型の周面とが形成する嵌合間隙は、第一の嵌合位置では狭く、第二の嵌合位置では広く形成されている。こうして、嵌合間隙がキャビティの上下間隙に応じて変化をすることになる。つまり、表皮材がないときには第一の嵌合位置を選択して、キャビティの上下間隙が狭い第一のキャビティとすれば、それに対応した狭い嵌合間隙となるので、嵌合間隙から溶融樹脂が漏れることはなく、従ってバリを生じたり樹脂が流れ出て成形不可能になることはない。
【０００９】
一方表皮材があるときには第二の嵌合位置を選択して、表皮材の分だけキャビティの上下間隙を広くし、すなわち第二のキャビティとすればよい。これに対応して、嵌合間隙は広く形成されるので、嵌合部で表皮材が擦られて破れることは生じない。また、嵌合間隙が表皮材で塞がれるので、溶融樹脂が漏れ出すことはない。
【００１０】
表皮材があるときの嵌合間隙は、表皮材の厚みに適合する大きさであるが、表皮材は二つの型間で圧縮されて、厚みは変化する余地を有している。圧縮厚みは、表皮材の種類によるが、通常圧縮されないときの厚みの５〜８０％であり、この範囲内で厚みは変化をする。そのため、広い嵌合間隙の大きさは、この圧縮厚みに適合するように設定をする。
【００１１】
上記の狭い嵌合間隙と広い嵌合間隙とを形成するために、上型の内周面に下側が上側よりも外側へ拡大した段差が形成されている。嵌合間隙は、下型の成形面周縁の角部と該角部に向かい合う上型の内周面で構成され、その間の距離がその近傍で最も小さい上型下型間距離となっている。嵌合間隙を形成している上型の内周面の部分が、第一の嵌合位置のときより第二の嵌合位置のときの方が下型の成形面端部の角部から遠くに、すなわち外側にあれば、第一の嵌合位置のときに狭い嵌合間隙に、第二の嵌合位置のときに広い嵌合間隙になるので、上型の内周面に下側が上側よりも外側へ拡大した段差が形成されることになる。
【００１２】
段差の形成方法は様々な方法が挙げられる。たとえば、図５に示すように狭い嵌合間隙５から、上型の壁面を垂直に外側に拡大して広い嵌合間隙８を形成する方法や、図６に示すように狭い嵌合間隙５から、上側の壁面となす角θが鈍角になるようになだらかな傾斜で間隙を変化させて広い嵌合間隙８を形成する方法、さらに段差の始端と終端の角を取る方法や段差を曲面で構成する方法などを挙げることができる。表皮材の嵌合間隙での挟まれによる損傷のことを考慮すると、上記の図５に示した角部が直角な第一の方法よりも第二、第三、第四の方法の方がより好ましい。
【００１３】
表皮材が一種類で厚みが１で有れば、嵌合間隙は２有ればよいが、表皮材の種類が複数有って厚みが２以上ある時には、それらに対応して嵌合間隙も３以上有ることが好ましい。そしてそのためには、上下方向の間隙の大きさが異なる３以上のキャビティを形成することができるように３以上の嵌合位置を設定し、各嵌合位置で嵌合間隙が互いに異なるように段差を２以上設ければよい。
【００１４】
このように、段差は複数形成されていても良い。最も下部の段差から下は、最も厚い表皮材を挟み込む間隙となって、上型の下面まで達している。
【００１５】
【発明の効果】
本発明は、嵌合間隙を表皮材の有り無しによって変更することのできる金型構造であるので、一組の金型だけで、表皮材なしのときは溶融樹脂の漏れがないようにでき、表皮材有りのときは成形時の表皮材の破れ、穴あきなどの損傷が生じないようできる。すなわち、いずれの場合でも良好な品質の製品を得られる。そして、金型は一組だけでよいので、金型自体のコスト、金型交換にかかる時間やコスト、金型保管の場所やコストが節減できる。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明をする。
【００１７】
図３は、本発明の金型の概略の断面図であり、細部は略している。上型１と下型２の間が広く離れている状態で、下型２の成形面上に樹脂通路１５を通って溶融樹脂４を供給する。そして、二つの型の距離を狭くしていき、成形位置に嵌合させて樹脂を加圧成形する。ここで用いる樹脂は、従来用いられてきた樹脂と同じでも良く、また違う樹脂を用いても良い。具体的には、ポリプロピレンやＡＢＳ樹脂が好ましく、これらに他の樹脂を混合したり、フィラーやピグメント等、また耐候剤や耐熱剤等の添加剤を添加しても良い。
【００１８】
図１に表皮材がない場合の本発明の実施例の金型の嵌合部の拡大断面図を示す。この時上型１と下型２とは、狭い嵌合間隙５を形成していて樹脂４の漏れを防いでいる。この狭い嵌合間隙５は、０．０１〜０．２ｍｍに設定されるのが好ましい。狭い嵌合間隙５が０．０１ｍｍ未満であると、嵌合部での型同士の囓りの問題が生じる恐れがある。狭い嵌合間隙５が０．２ｍｍより大きいと樹脂が漏れて、バリが生じたり、甚だしい場合は製品を形成することができない。狭い嵌合間隙５は０．０３〜０．１ｍｍがより好ましい。また、嵌合部６の嵌合量は、５〜１５ｍｍであることがやはり樹脂の漏れを防ぐために好ましい。
【００１９】
ここで、狭い嵌合間隙５から広い嵌合間隙８に間隙を広げるために、段差７を設けている。段差７がその上の垂直な上型周壁部となす角度θは、９０〜１７０度が好ましい。さらに、表皮材があるときに９０度に近いと、段差上部の角により表皮材が損傷する恐れがあること、角度θが大きすぎると表皮材があるときに下型２の角部と段差７との最短距離が小さくなり過ぎることから、１１０〜１５５度がより好ましい。この図１では、θは約１４０度である。
【００２０】
図２は、表皮材１２を貼合して同時に成形する場合の本発明の実施例の金型の嵌合部の拡大断面図である。金型は図１と同じである。表皮材を貼合すると、表皮材の厚み分だけ上型位置が上昇して第二の嵌合位置となり、図１のときよりもキャビティの上下の間隙が広くなるとともに、表皮材の厚み分の広い嵌合間隙となる。狭い嵌合部の量９は、表皮材厚みより小さい必要があり、表皮材の種類によって異なるが、一般に０．１〜０．３ｍｍである。表皮材１２の貼合時の厚みを０．５ｍｍとしたときに、狭い嵌合部の量９を０．１ｍｍ、段差７とその上の上型周壁部とのなす角を１４０度とすると、最挟部１０は約０．３３ｍｍとなる。これは、表皮材１２の圧縮厚みの範囲内であり、嵌合部での表皮材１２の損傷は生じない。
【００２１】
また、嵌合部６では表皮材１２が間隙を塞いでいるために、樹脂の漏れだしは生じない。この広い嵌合間隙８の大きさは、表皮材の種類により異なるが、０．３〜１．０ｍｍが好ましい。
【００２２】
表皮材１２は、外観を良くしたり、強度を増すために用いられ、織布、不織布、フィルム、シート等目的によって様々なものを使用することができる。なかでも不織布、あるいは不織布と塩ビやポリエステルなどの合成樹脂のシートを貼り合わせたものが好ましい。
【００２３】
次に参考例を図７、８、９で説明をする。上型１の嵌合部の壁面の一部が、可動壁２１となっていて壁面に対して垂直方向に移動することができる。図７は可動壁２１が最も下型２に近づいた状態を示している。可動壁２１は背部からバネ２３で常に下型２の方向に押されている。最も下型２に近づいたときに可動壁２１とその上部の上型の周壁とが段差なく連なるように、可動壁２１の内部に設けられた長穴２４内に差し込まれた位置規制ピン２２によって位置を決められている。この位置規制が行われないと、可動壁２１が下型２に近づきすぎて、型同士の囓りが生じる。この状態で表皮材なしで加圧成形が行われるが、嵌合間隙から樹脂が漏れることはない。狭い嵌合間隙３は、上述の０．０１〜０．２ｍｍが好ましく、０．０３〜０．１ｍｍがより好ましい。広い嵌合間隙８も上述の０．３〜１．０ｍｍが好ましい。可動壁２１を移動させる手段は、バネ２３でもよいし、エアダンパや類似の機構やシリンダやねじのようなものでもよい。また、この移動手段がシリンダやねじのように移動量を精密に操作できるものであれば、位置決めのための位置規制ピン２２や長穴２４は必要ない。
【００２４】
同じ金型を用いて表皮材１２を同時に貼合して成形している場合を図８に示す。このときキャビティの上下方向の間隙は、図７に比べて表皮材１２の厚みの分だけ広くなっているが、広くしなくても良いし、広げる量を表皮材１２の厚み分よりも少なくしても良い。表皮材１２は、可動壁２１をバネ２３の方に押し付け嵌合間隙を広げる。ただし、可動壁２１がバネ２３の方に移動しすぎると隙間ができて樹脂が漏れてしまうのでそれを防ぐため、可動壁２１が下型２から最も遠ざかったときに可動壁２１とその下部の上型１の周壁とが段差なく連なるよう、可動壁２１の内部に設けられた長穴２４内に差し込まれた位置規制ピン２２によって位置を決められている。嵌合間隙が広くなるために、表皮材１２は損傷することなく貼合されて一体に成形される。
【００２５】
図９は図７のＡ−Ａ断面の拡大図で、コーナーの部分を示している。可動壁はコーナー部で３つに分割されており、コーナー部可動壁２１ａと中央部可動壁２１ｂとからなる。各可動壁は矢印の方向に移動するが、実線２６であらわしているのが表皮材があるときの位置である。この時、各可動壁の間にすき間２７が生じるが、このすき間２７は表皮材１２によって塞がれるため、ここから樹脂が漏れ出ることはない。表皮材１２がないときには、各可動壁は２点鎖線２５であらわされた位置に移動する。この時にはすき間２７がなくなるので、樹脂の漏れは生じない。
【図面の簡単な説明】
【図１】  段差を有する本発明の実施例の金型嵌合部の断面図（表皮材なし）
【図２】  段差を有する本発明の実施例の金型嵌合部の断面図（表皮材あり）
【図３】  金型の全体の断面図
【図４】  従来の金型嵌合部の断面図
【図５】  嵌合部の段差の一例の断面図
【図６】  嵌合部の段差の他の例の断面図
【図７】  参考例の金型嵌合部の断面図（表皮材なし）
【図８】  参考例の金型嵌合部の断面図（表皮材あり）
【図９】  参考例の金型嵌合部の水平方向断面図
【符号の説明】
１ 上型
２ 下型
３ 狭い成形間隙
４ 樹脂
５ 狭い嵌合間隙
６ 嵌合部
７ 段差
８ 広い嵌合間隙
９ 狭い嵌合部量
１０ 最挟部
１１ 広い成形間隙
１２ 表皮材
１５ 樹脂通路
１６ 表皮材なしのときの上型壁面
１７ 表皮材ありのときの上型壁面
１８ 表皮材なしのときの嵌合間隙
１９ 表皮材ありのときの嵌合間隙
２０ 成形間隙
２１ 可動壁
２１ａコーナー部可動壁
２１ｂ中央部可動壁
２２ 位置規制ピン
２３ バネ
２４ 長穴
２５ 表皮材なしのときの可動壁面
２６ 表皮材ありのときの可動壁面
２７ 可動壁間すき間
３０ 嵌合量
３１ キャビティ
θ 段差形成角度
【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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