(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
成形空間内を複数の区画成形空間に区画するための仕切部材が固定仕切板と固定櫛歯を併用させてなる型内発泡成形装置であって、前記仕切部材が、成形空間内を形成する金型であるコア型およびキャビティ型の少なくとも一方に設けられた前記固定仕切板の先端部に前記固定櫛歯を固定して設けたものからなる型内発泡成形装置。
【請求項２】
成形空間内を複数の区画成形空間に区画するための仕切部材が固定仕切板と固定櫛歯を併用させてなる型内発泡成形装置であって、前記仕切部材が、成形空間内を形成する金型であるコア型およびキャビティ型のいずれか一方に設けられた前記固定仕切板と、もう一方の金型に設けられた前記固定櫛歯とからなる型内発泡成形装置。
【請求項３】
前記仕切部材が、前記固定仕切板が成形空間内を形成する金型であるコア型およびキャビティ型のいずれか一方に設けられた前記固定仕切板の先端部に前記固定櫛歯を固定して設けたものと、もう一方の金型に設けられた前記固定櫛歯とからなる請求項１記載の型内発泡成形装置。
【請求項４】
前記仕切部材が、前記固定仕切板が成形空間内を形成する金型であるコア型およびキャビティ型のいずれか一方に設けられた前記固定仕切板の先端部に前記固定櫛歯を固定して設けたものと、もう一方の金型に設けられた前記固定仕切板とからなる請求項１記載の型内発泡成形装置。
【請求項５】
前記固定櫛歯が弾性変形可能な素材で構成された請求項１〜４のいずれか１項に記載の型内発泡成形装置。
【請求項６】
前記固定櫛歯の素材が、ばね鋼であることを特徴とする請求項５記載の型内発泡成形装置。
【請求項７】
前記固定櫛歯の長さが８０ｍｍ未満であることを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載の型内発泡成形装置。
【請求項８】
請求項１〜７のいずれか１項に記載の型内発泡成形装置を用い、コア型及びキャビティ型とを型閉めして固定仕切板と固定櫛歯により成形空間内を区画成形空間に区画し、原料ビーズを空気の流れに乗せてそれぞれ個別に供給し、成形空間に原料ビーズを充填した後、成形空間に蒸気を供給して原料ビーズを加熱した後、蒸気圧を開放することで原料ビーズを発泡させることを特徴とする型内発泡成形方法。
【請求項９】
特性の異なる原料ビーズを用いて成形された複数の成形部分を有し、各成形部分の境界に沿った断面において溝および有底孔を合わせ持つことを特徴とする請求項１〜７のいずれか１項に記載の型内発泡成形装置を用いて成形された自動車バンパー用型内発泡成形品。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、１つの成形品に特性の異なる原料ビーズからなる成形部分を形成するのに好適な型内発泡成形装置及び方法並びに型内発泡成形品に関する。
【０００２】
【従来の技術】
熱可塑性合成樹脂からなる原料ビーズを用いて成型品を製作する型内発泡成形装置として、例えば米国特許５１６４２５７号公報には、一方の金型にエアシリンダー等のアクチュエータを介して成形空間内に出没自在な仕切部材を設け、この仕切部材により成形空間内を複数の区画成形空間に区画する型内発泡成形装置が知られているが、この成形装置においては金型に挿通孔を形成して、この挿通孔に仕切部材を出没自在に装着する関係上、原料ビーズが挿通孔や挿通孔の内壁面と仕切部材間に侵入して、成形品表面に突出状バリが形成される問題があった。
【０００３】
また、特開２００１−１５０４７１公報には、前記成形装置における問題が仕切部材を可動に構成することにより発生していることに着目し、熱可塑性合成樹脂からなる原料ビーズを用いて成形品を製作する型内発泡成形装置として、少なくとも一方の金型に、隣接する区画成形空間に充填する原料ビーズの少なくとも一方が通り抜け不能な間隔をあけて型開閉方向に片持ち状に延びる複数の櫛歯を固定的に設け、この仕切部材により成形空間内を複数の区画成形空間に区画するとともに、各区画成形空間に対して原料ビーズを供給する充填器を個別に接続し、仕切部材により成形空間内を区画した状態で、隣接する区画成形空間内に例えば発泡倍率の異なる原料ビーズを充填した後、成形空間内に蒸気を供給することで、隣接する原料ビーズを櫛歯を介して加熱融着させて成形品を得るように構成した型内発泡成形装置を開発したとある。
【０００４】
しかしながら前記成形装置においては、櫛歯からなる仕切部材を成形空間に残した状態で、原料ビーズを加熱融着させる関係上、例えば発泡倍率の異なる原料ビーズを充填した場合には、原料ビーズの発泡力の圧力差によって境界面が変形するとともに、櫛歯が境界面とともに変形し、成形品の離型が困難になったり、成形品の品質が低下するという問題があった。また、櫛歯の変形を防止するため櫛歯として大径のものを使用すると、成形品に大きな有底孔や貫通孔が形成され、成形品の外観が低下したり強度が低下するという別の問題が発生することから、加熱融着時に原料ビーズの発泡力の圧力差による櫛歯の変形を抑制する技術が要望されていた。
なお、この型内発泡成形装置により成形された成形品においては、成形品の部位によって使用する原料ビーズを変更することで、例えば部位によって機械的特性が異なる成形品を製作することが可能で、成形品の性能や品質を向上できる利点を有しており、自動車用バンパーの芯材や、家電製品や家具等の梱包用のクッション材として採用されている。
【０００５】
また一方で、特開平１０−１９３３７５には、複数の櫛歯からなる仕切部材を取り付けることによって、キャビティ内を複数の空間に区画した発泡樹脂成型機が開示されている。この発明の目的は、前記発泡樹脂成型機により成型される発泡成型品にあって、複数の空間に充填された発泡樹脂成型材料がその境界面における仕切部材に形成された隙間においてのみ融着することを利用し積極的に融着面積を減少させ、使用後の成型品を手でへし折って処理する際の容易性を高めることとしている。しかしながら、前記成型機において成型される発泡成型品は、櫛歯からなる仕切部材を用い、融着面積を減少させる関係上、自動車バンパー芯材等、強度が必要な発泡成形品を成形する際には、成型品の強度が低下するといった問題があった。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、１つの成形品に特性の異なる原料ビーズからなる成形部分を形成可能な成形装置の構成を格段に簡素なものとしつつ、固定櫛歯と固定仕切板とを併用することにより、櫛歯の変形や成形品品質の低下を効果的に防止し得る型内発泡成形装置及び方法並びに型内発泡成形品を提供することである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは、１つの成形品に特性の異なる原料ビーズからなる成形部分を形成可能な型内発泡成形装置において、区画成形空間に区画するための仕切部材として、固定仕切板と固定櫛歯を併用した仕切部材を設けることで、前記目的を達成しうることを見出し、本発明を完成するに至った。
すなわち、本発明の第一は、成形空間内を複数の区画成形空間に区画するための仕切部材が固定仕切板と固定櫛歯を併用させてなる型内発泡成形装置に関する。
【０００８】
好ましい実施態様としては、前記仕切部材が、成形空間内を形成する金型であるコア型およびキャビティ型の少なくとも一方に設けられた前記固定仕切板の先端部に前記固定櫛歯を設けたものからなる、あるいは、前記仕切部材が、成形空間内を形成する金型であるコア型およびキャビティ型のいずれか一方に設けられた前記固定仕切板と、もう一方の金型に設けられた前記固定櫛歯とからなる、あるいは、前記仕切部材が、前記固定仕切板が成形空間内を形成する金型であるコア型およびキャビティ型のいずれか一方に設けられた前記固定仕切板との先端部に前記固定櫛歯を設けたものと、もう一方の金型に設けられた前記固定櫛歯とからなる、あるいは、前記仕切部材が、前記固定仕切板が成形空間内を形成する金型であるコア型およびキャビティ型のいずれか一方に設けられた前記固定仕切板との先端部に前記固定櫛歯を設けたものと、もう一方の金型に設けられた前記固定仕切板とからなる、前記に記載の型内発泡成形装置に関する。
【０００９】
より好ましい実施態様としては、前記固定櫛歯が弾性変形可能な素材で構成された、前記いずれか１項に記載の型内発泡成形装置に関する。
【００１０】
さらに好ましい実施態様としては、前記固定櫛歯の素材が、ばね鋼であることを特徴とする前記に記載の型内発泡成形装置に関する。
【００１１】
特に好ましい実施態様としては、前記固定櫛歯の長さが８０ｍｍ未満であることを特徴とする前記いずれか１項に記載の型内発泡成形装置に関する。
【００１２】
また本発明の第二は、前記いずれか１項に記載の型内発泡成形装置を用いた型内発泡成形方法に関する。
【００１３】
さらに本発明の第三としては、特性の異なる原料ビーズを用いて成形された複数の成形部分を有し、各成形部分の境界に沿った断面において溝および有底孔を合わせ持つことを特徴とする自動車バンパー用型内発泡成形品に関する。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら説明する。尚、本実施の形態は、型内発泡成形品としての自動車用バンパーの芯材と、これを成形するための型内発泡成形装置及び型内発泡成形方法に本発明を適用した場合のものであるが、これに限ったものではない。
【００１５】
まず、型内発泡成形品としての自動車用バンパーの芯材について説明する。図１、図２に示すように、芯材１は、両端部側を緩やかに後方へ湾曲させた前部衝撃吸収部２と、前部衝撃吸収部２の両端部から後方へ延びる側部衝撃吸収部３とを有している。前部衝撃吸収部２から側部衝撃吸収部３に至る角部４の下半部には発泡倍率の低い原料ビーズからなる低発泡部５が形成され、その他の部分は低発泡部５よりも発泡倍率の高い原料ビーズからなる高発泡部６で構成されている。
【００１６】
つまり、前部衝撃吸収部２の中央部は、自動車の正面衝突（正突）時における衝撃エネルギーを吸収するためのものであるが、衝撃エネルギーの受圧面積を大きく設定できるので、発泡倍率の高い軟質軽量な原料ビーズで構成し、前部衝撃吸収部２の両端部及び側部衝撃吸収部３は、オフセット衝突時や自動車の斜め前側からの衝突（斜突）時における衝撃エネルギーを吸収するためのものであるが、衝撃エネルギーの受圧面積を大きく設定することが困難なので、他の部分よりも重くなるが発泡倍率の低い硬質な原料ビーズからなる低発泡部５を設けることで、各種前面衝突時における十分な衝突安全性能を確保しつつ、芯材１の重量を極力低減できるように構成されている。尚、低発泡部５の長さや高さは、芯材１に作用する衝撃エネルギーを十分に吸収できるように構成されていれば、任意のサイズに設定することが可能である。また、本実施例では、低発泡部５を芯材１の角部４の下半部にのみ形成したが、角部４の全体を低発泡倍率の原料ビーズで構成することも可能である。また、芯材１の外観形状やサイズは、適用する自動車に応じて任意に設定可能である。
【００１７】
図１、図２に示すように、低発泡部５と高発泡部６とは正面視略コ字状の境界面Ｌの位置において区画され、境界面Ｌには前面から後方へ延びる溝７と、その端面から延びる複数の有底孔８が一定間隔おきに形成されている。この溝７及び有底孔８は後述する型内発泡成形装置１０により芯材１を成形したことにより形成されるものであるが、溝７と有底孔８は連続あるいは非連続に構成されてもよいが、芯材１を前後方向に貫通する構成とすることも可能である。なお、境界面Ｌは必ずしも正面視コ字状に形成する必要はなく、正面視Ｌ字状や直線状、或いは曲線状の境界に沿って芯材を区画することも可能である。また、境界面Ｌが三角波状や矩形波状、鋸波状、正弦波状になるように、溝７及び有底孔８を配列してもよい。
【００１８】
図３（ａ）に示すように、キャビティ型１４に固定仕切板１１、コア型１３に固定櫛歯１２を設ける際、固定仕切板１１と固定櫛歯１２に間隔を設けた場合は、発泡成形品の表面に開口した有底孔８が形成され、間隔を設けない場合には、図３（ｂ）に示すように貫通孔９が形成される。また、キャビティ型１４に固定した固定仕切板１１の先端部に固定櫛歯１２を設ける際、コア型１３と固定櫛歯１２の間隔を設けた場合に固定仕切板１１によって形成される溝に開口した有底孔が形成され、間隔を設けない場合には貫通孔が形成されることとなる。
【００１９】
固定仕切板１１の形態については、離型工程において型開きする際に離型の障害となるようなアンダーカット形状を除けば、型開閉方向の断面形状を階段状や先端にかけて勾配を設けた錐状の構造とすることも可能である。なお、固定仕切板の肉厚は、隣接する区画成形空間に充填される原料ビーズ５，６の発泡力の圧力差による変形を抑えることができ、固定櫛歯１２を固定仕切板１１先端部に安定的に固定できる肉厚であれば良く、２〜２０ｍｍ、さらには５〜１０ｍｍであることが好ましい。
【００２０】
固定仕切板１１の肉厚は、必ずしも均一にする必要はなく、固定仕切板１１と対面する金型との間隔が充填時の原料ビーズの直径よりも小さく、しかも肉厚の大きい固定仕切板を設けた場合においては、固定仕切板１１の先端にかけて勾配を設けた錐状の構造にすることで、境界面で融着する原料ビーズ同志の充填性が損なわれることも回避できる。また、型開閉方向に対する垂直断面形状を、三角波状や矩形波状、鋸波状、正弦波状とすることも可能である。
【００２１】
固定仕切板１１に用いられる素材としては、隣接する区画成形空間に充填される原料ビーズの発泡力による圧力差による変形を抑えることのできる素材であれば良く、例えば、弾性変形可能な金属材料が挙げられる。前記弾性変形可能な金属材料としては、特に限定されないが、軽量かつ熱伝導性が良好であることから発泡成形用金型素材として用いられるアルミニウムやアルミニウム合金、真鍮、砲金等が好適に使用される。
【００２２】
なお、固定仕切板１１は、連続あるいは非連続に構成されてもよく、例えば正面視略コの字状の境界面においては、固定仕切板１１を各辺に対応させて複数に分割して固定することも可能である。
【００２３】
固定櫛歯１２の形態として棒状部材が好適に用いられ、直径は１〜１０ｍｍ、さらには１．５〜５．０ｍｍ、特には１．５〜２．５ｍｍに設定することが好ましい。つまり、この成形装置においては、前述のように成形品に固定櫛歯１２により貫通孔９又は有底孔８が形成されるので、固定櫛歯の直径を１０ｍｍよりも大きく設定すると、大きな貫通孔９又は有底孔８が形成されることになり、成形品の強度低下を招くとともに、成形品の外観が低下し、また固定櫛歯の直径を１ｍｍよりも小さく設定すると、固定櫛歯１２の強度を十分に確保することが困難となり、固定櫛歯１２が破損したり変形したりするという不具合が発生することがある。
また、固定櫛歯１２の長さは８０ｍｍ未満で用いることが好ましい。つまり、固定櫛歯１２を８０ｍｍ以上に設定すると、隣接する区画成形空間に充填される原料ビーズ５，６の発泡力の圧力差のうち固定櫛歯に作用する曲げモーメントが大きくなるため固定櫛歯１２が破損したり塑性変形したりするという不具合が発生することがある。
具体的には、直径が２．５ｍｍの棒状部材であり長さが７０ｍｍの固定櫛歯１２を用いた場合には成形時に固定櫛歯１２の破損が発生しなかったのに対し、固定櫛歯の長さが８０ｍｍでは成形１ショット目で塑性変形がみられた。
【００２４】
固定櫛歯１２に用いられる素材としては、隣接する区画成形空間に充填される原料ビーズの発泡力の圧力差による変形を抑えることのできる弾性変形可能な金属材料が好ましい。前記弾性変形可能な金属材料としては、特に限定されないが、ばね用硬鋼線材、ばね用炭素鋼、ばね用合金鋼等のばね鋼やピアノ線が挙げられる。これらは１種で用いてもよく、２種以上組み合わせて用いてもよい。これらのうちでは、弾性限度が高く固定櫛歯に作用する曲げモーメントに対する耐力が強いばね鋼が好適に用いられる。ばね鋼の中でもさらに弾性限度が高いばね用炭素鋼が、本発明の効果である固定櫛歯１２の破損や塑性変形による成形不良や離型不良を防止できる点から好ましく用いられる。
【００２５】
更にまた、隣接する固定櫛歯１２の間隔は、通り抜けできない原料ビーズの直径の３０〜９０％に設定することが好ましい。隣接する固定櫛歯１２の間隔が狭すぎると、充填時における該固定櫛歯１２を挟んで隣接する区画成形空間内の原料ビーズ同士の密着性が十分に確保できないため、発泡成形体の境界面強度が低下することとなる。また、ポリオレフィン系樹脂からなる原料ビーズのように柔らかい原料ビーズを使用する場合には、隣接する固定櫛歯１２の間隔が広すぎると、原料ビーズが固定櫛歯間を通って隣接する区画成形空間に移動するという不具合が発生する。
【００２６】
この芯材１においては、前述のように、境界面Ｌに沿って溝７と同軸上に一定間隔おきに芯材１を前後方向に複数の有底孔８あるいは貫通孔９が形成されるものの、従来のように芯材１の表面に境界面Ｌに沿ってバリが突出形成されることはないので、バリ除去のための工程を経ることなく、この芯材１をそのまま自動車のフロントビームの取付け面に精度よく固定することが可能となる。また、芯材１にフェイシャーを取り付ける場合、芯材１とフェイシャー間に隙間が形成されることを確実に防止できる。
【００２７】
なお、本実施例では、自動車用バンパーの芯材１について説明したが、特性の異なる原料ビーズからなる成形部を有する成形品であれば、バンパーの芯材以外の型内発泡成形品に対しても本発明を同様に適用できる。また、成形品によっては、その使用条件に適合するように、発泡倍率以外の特性の異なる原料ビーズ、例えば基材樹脂組成、結晶化構造、粒子サイズ、粒子形状、粒子重量、粒子内セル径、色の１種又は２種以上の特性が異なる原料ビーズを用いて成形品を構成してもよい。従来技術では、仕切部材として櫛歯のみを用いた場合は原料ビーズの発泡力の圧力差のうち櫛歯に作用する曲げモーメントによる破損、塑性変形を防止するため櫛歯の直径を大きく設定する必要があった。本発明は特に、固定櫛歯の長さを長く設定しなければならないような、成形品の厚みが大きいものに好適に用いられ、固定仕切板１１と固定櫛歯１２を併設することによって、固定櫛歯１２の直径を大きく設定することなく、固定櫛歯１２の破損、塑性変形を防止することが可能となる。
【００２８】
原料ビーズの素材としては、製作する成形品の使用条件などに応じた物性の素材を選択することになるが、ポリスチレン系合成樹脂材料や、ポリエチレン系樹脂やポリプロピレン系樹脂材料などのポリオレフィン系合成樹脂材料や、これらの合成樹脂材料の共重合体などを採用できる。
【００２９】
原料ビーズの発泡倍率は、原料ビーズの素材にもよるが、３〜１５０倍の範囲内が好ましい。具体的には、ポリスチレン系合成樹脂材料からなる原料ビーズにおいては３〜１００倍、好ましくは３〜８０倍、ポリオレフィン系合成樹脂材料からなる原料ビーズにおいては、３〜９０倍、好ましくは３〜６０倍のものが好適に利用できる。また、粒径は１〜１０ｍｍ、好ましくは２．０〜８．０ｍｍの範囲のものが好適に利用できる。
【００３０】
次に、前述した芯材１を成形するための型内発泡成形装置１０について説明する。図４に示すように、型内発泡成形装置１０は、対向配置された１組の金型としてのコア型１３及びキャビティ型１４とで形成される成形空間１５内に空気の流れに乗せて原料ビーズを充填するための充填器１６とを備えている。
【００３１】
コア型１３及びキャビティ型１４は、枠状フレームと裏板とを有するハウジング１７にそれぞれ取り付けられ、コア型１３及びキャビティ型１４の背面側には１組の第１チャンバー１８及び第２チャンバー１９がそれぞれ形成され、コア型１３及びキャビティ型１４には両チャンバー１８，１９と成形空間１５とを連通する多数の通気孔２０が形成されている。尚、通気孔２０は、実際には、０．５ｍｍφ程度の丸孔や幅０．５ｍｍ程度のスリットを複数個透設した外径７〜１２ｍｍの蓋を有する筒体からなるコアベントを、金型１３，１４に配置したコアベント取付け孔に嵌め込んで形成したものや、金型１３，１４に直接的に形成した０．５ｍｍφ程度のコアベントホールで構成されている。
【００３２】
第１チャンバー１８及び第２チャンバー１９には、蒸気や圧縮空気などの用役流体を供給するための供給管ＳＰがそれぞれ接続されるとともに、減圧手段やドレン配管に連なる排出管ＥＰがそれぞれ接続され、供給管ＳＰ及び排出管ＥＰの途中部には図示外の制御弁がそれぞれ介設され、制御弁の操作により成形空間１５への用役流体の供給、排出を制御できるように構成されている。
【００３３】
成形空間１５内は、低発泡部５に対応させて設けた固定仕切板１１と固定櫛歯１２を介して、低発泡部５を成形するための２つの区画成形空間１５Ａと、高発泡部６を成形するための１つの区画成形空間１５Ｂとに区画され、各区画成形空間１５Ａ，１５Ｂには原料ビーズの充填器１６がそれぞれ接続されており、隣接する区画成形空間１５Ａ，１５Ｂ内に特性の異なる原料ビーズを充填できるように構成されている。尚、本実施例では自動車用バンパーの芯材１を成形すべく、成形空間１５を３つに区画したが、成形空間１５の区画形状や区画個数や区画位置は、製作する成形品に応じて任意に設定可能である。また、発泡倍率の異なる原料ビーズを隣接する区画成形空間１５Ａ，１５Ｂに充填したが、成形品の用途などに応じて、基材樹脂組成、結晶化構造、粒子サイズ、粒子形状、粒子重量、粒子内セル径、色の１種又は２種以上の特性が異なる原料ビーズを充填することも可能である。
【００３４】
図５に示すように、区画手段２１として、固定仕切板１１と型開閉方向に沿って並列状に配置した複数本の固定櫛歯１２と櫛歯を片持ち状に支持する支持部材２２とを併設しているが、支持部材２２は、略コ字状に一体形成したものを用いてもよい。
【００３５】
固定櫛歯１２の間隔は、区画成形空間１５Ａ，１５Ｂの少なくとも一方に充填する原料ビーズが通り抜けできない間隔にそれぞれ設定されている。固定櫛歯１２の間隔は、狭すぎると、隣接する区画成形空間１５Ａ，１５Ｂ内に充填される原料ビーズ同士の密着性を十分に確保することが困難となり、芯材１の強度が低下する傾向があるので、通り抜けできない原料ビーズの直径の３０〜９０％、より好ましくは５０〜８０％に設定することが好ましい。
【００３６】
固定櫛歯１２は細長い棒状やパイプ状の部材で構成され、外形は円形状、長円状、楕円状、四角形や六角形などの多角形状など任意の外形のものを採用できる。また、この区画手段２１を用いた場合においては、図１，図２に示す断面図、図６に示す概透視図のように、芯材１には櫛歯１２に対応する位置に有底孔８や貫通孔９がそれぞれ形成されることになるので、固定櫛歯１２の直径は極力小さく設定することが好ましく、例えば１〜１０ｍｍ、さらには１．５〜５ｍｍ、特には１．５〜２．５ｍｍに設定されている。
また、固定櫛歯１２の素材は弾性変形可能な金属材料からなるものを用いることが好ましい。このように構成すると、充填圧や発泡圧により固定櫛歯１２が多少変形しても弾性限度内であれば元の形状に復帰できるので、固定櫛歯１２の塑性変形による充填不良や離型不良などの成形不良を防止しつつ、固定櫛歯１２の断面積を極力小さく設定して、芯材１の外観低下や強度低下を抑制できる。
更に、固定櫛歯１２の長さは８０ｍｍ未満、好ましくは５０ｍｍ未満に設定される。固定櫛歯１２を弾性変形可能な素材で構成しても、充填圧や発泡圧により櫛歯１２に作用する曲げモーメントは、固定櫛歯１２の長さによって変化する。従って、弾性限度内の長さに調整することによって、固定櫛歯１２の破損または塑性変形といった不具合を防止できることになる。
【００３７】
次に、この発明の実施例を挙げる。平均厚み１００ｍｍの金型を、高さ５０ｍｍの固定仕切部材の先端に、直径１．５ｍｍかつ長さ５０ｍｍのばね用炭素鋼を各々が２．５ｍｍの間隔となるように櫛歯状に配設した区間手段によって、２つの成形空間に区画した。続いて、隣接する各区画成形空間に、ともに直径が３．０ｍｍの発泡倍率が異なる原料ビーズを充填する充填工程、圧力が０．３５ＭＰａの加熱水蒸気を金型内に導入する加熱工程、冷却工程を経て得られた発泡倍率５倍と発泡倍率２０倍の成形体において発生する発泡圧力はそれぞれ約０．２ＭＰａ、約０．４ＭＰａ程度であり、発泡圧力差０．２ＭＰａでは固定櫛歯の変形は発生しなかった。ところが、固定仕切板１１を用いずに、直径１．５ｍｍかつ長さ１００ｍｍのばね用炭素鋼を各々が２．５ｍｍの間隔となるように櫛歯状に配設した区間手段に変更した金型においては、固定櫛歯１２の変形を生じた。以上より、固定仕切板と固定櫛歯とを固定的に併設し、櫛歯の長さを調整することにより、櫛歯の変形防止が可能となる。
【００３８】
実施例では、固定仕切板１１と複数の固定櫛歯１２をそれぞれ同一平面内に配置して、各仕切部材による低発泡部５と高発泡部６との境界面Ｌを平坦面で構成したが、この境界面Ｌが例えば矩形波状や三角波状やサイン波状などの波形面状になるように、固定仕切板１１および固定櫛歯１２を配置すると、隣接する原料ビーズの接触面積を増やして、両者の結合強度を向上できるので好ましい。また、低発泡部５と高発泡部６との境界面Ｌが正面視略コ字状の場合について説明したが、その他の形状、例えばＬ字状やクランク状や直線状の場合においても、本発明を同様に適用できる。
【００３９】
また、型内発泡成形装置１０に代えて、図７に示すように、コア型１３及びキャビティ型１４から通気孔２０を完全に或いは略完全に省略した型内発泡成形装置２３を採用することも可能である。この場合には、コア型１３とキャビティ型１４とを型閉めした状態においても成形空間１５内に開口するクリアランス２４を両金型１３，１４の合わせ目に沿って形成し、このクリアランス２４を介して両チャンバー１３，１４とは独立に成形空間１５内に対して蒸気等の用役流体を供給したり、成形空間１５からドレン等を排出することになる。このような成形装置２３においては、通気孔２０の跡のない表面美麗な芯材１を製作できること、通気孔２０を形成することによる金型１３，１４の強度低下を防止できるので、金型１３，１４を薄肉に構成してその熱容量を小さく設定することが可能となり、加熱冷却の熱効率を向上したり、温度制御の精度を向上できること、通気孔２０を形成するための加工コストを大幅に削減でき、金型１３，１４の製作コストを低減できること、通気孔２０の目詰まりに基づく加熱不良、離型不良、冷却不良が発生せず、コアベントの取替えまたは定期的な高圧洗浄水による洗浄などのメンテナンス作業が全く不要となること、冷却工程で用いられる冷却水が成形空間１５内に侵入しなくなるので、芯材１の水分を従来の６〜１０％程度から０．５〜２％程度にまで低下でき、乾燥工程が不要となり、サイクル時間短縮に大いに寄与できること、などの効果が得られる。
【００４０】
本実施例では、型内発泡成形品として自動車用バンパーの芯材１を製作するための型内発泡成形装置１０、２３について説明したが、芯材１以外の成形品を製作する成形装置に対しても本発明を同様に適用することが可能である。
【００４１】
次に、図４に示す発泡成形装置１０を用いた芯材１の成形方法の一例について説明する。先ず、第１金型と第２金型とを型閉めして固定仕切板１１と固定櫛歯１２により成形空間１５内を３つの区画成形空間１５Ａ，１５Ｂに区画する。
【００４２】
次に、充填器１６から区画成形空間１５Ａ，１５Ｂに対して、固定櫛歯１２間の間隔よりも大きな直径で且つ特性の異なる原料ビーズを空気の流れに乗せてそれぞれ個別に供給し、成形空間１５内に原料ビーズを充填する。このとき、隣接する区画成形空間１５Ａ，１５Ｂに充填された原料ビーズは、固定櫛歯１２間の隙間を介して相互に接触した状態となる。尚、本実施例では、自動車バンパーの芯材１を成形すべく、発泡倍率が５倍の原料ビーズを区画成形空間１５Ａに充填し、発泡倍率が２０倍の原料ビーズを区画成形空間１５Ｂに充填する。但し、原料ビーズの発泡倍率は芯材１の強度等を考慮して任意に設定することが可能である。また、成形品の用途などに応じて、発泡倍率以外の特性の異なる原料ビーズ、例えば基材樹脂組成、結晶化構造、粒子サイズ、粒子形状、粒子重量、粒子内セル径、色の１種又は２種以上の特性の異なる原料ビーズを充填することも可能である。また、原料ビーズとして、ポリオレフィン系樹脂からなる原料ビーズを用いる場合には、原料ビーズの充填前に、図示外の成含タンク内に原料ビーズを充填して、０．０３〜０．２ＭＰａの無機ガスを原料ビーズに圧入することで、原料ビーズの発泡力を高めるように構成してもよい。原料ビーズの具体的な充填方法としては、クラッキング充填法、加圧充填法、圧縮充填法などの周知の充填方法を採用できる。
【００４３】
次に、両チャンバー１８，１９及び通気孔２０を介して成形空間１５に蒸気を供給して原料ビーズを加熱した後、蒸気圧を開放することで原料ビーズを発泡させ、原料ビーズを略隙間なく相互に融着させることになる。このとき原料ビーズ間に空気が残存していると原料ビーズ同士の密着性が低下するので、両チャンバー１８，１９及び成形空間１５内の空気を蒸気に置き換える作業を予め行うことになる。また、この蒸気による加熱により、隣接する区画成形空間１５Ａ，１５Ｂの原料ビーズ同士も固定櫛歯１２間の隙間を介して相互に融着することになる。
次に、コア型１３及びキャビティ型１４に向けて図示外のノズルから冷却水を噴霧し、成形空間１５内の芯材１を冷却してから、コア型１３，キャビティ型１４を型開きした後、図示外のエジェクタピンを用いて芯材１をキャビティ型１４から離型する。
【００４４】
尚、原料ビーズとして、固定櫛歯１２間を通り抜け不能な直径の第１原料ビーズと、固定櫛歯１２間を通り抜け可能な第２原料ビーズとを用いる場合には、成形空間１５への原料ビーズの充填時に、第１原料ビーズを区画成形空間１５Ｂに充填した後、第２原料ビーズを区画成形空間１５Ａに充填することになる。この場合には、第１原料ビーズの一部が固定櫛歯１２間を通って区画成形空間１５Ａ内へ移動するので、第１原料ビーズと第２原料ビーズの密着性をより一層高めることが可能となる。
【００４５】
また、前記型内発泡成形装置２３を用いて成形を行う場合には、芯材１の外面の目立つ場所を成形する成形部に通気孔２０が形成されていないコア型１３及びキャビティ型１４を用いていることから、原料ビーズの充填時には原料ビーズとともに成形空間１５内に供給される充填用エアを、クリアランス２４を介して成形空間１５外へ排出することになる。また、蒸気により原料ビーズを加熱融着するときには、チャンバー１８，１９に蒸気を供給するとともに、クリアランス２４を介して成形空間１５内へ蒸気を供給することになる。
【００４６】
本実施例では、自動車用バンパーの芯材１を成形するための成形方法について説明したが、芯材１以外の型内発泡成形品を成形する場合においても、本発明を同様に適用できる。
【００４７】
【発明の効果】
以上のように、本発明によれば、成形空間を複数の区画成形空間に区画する固定仕切部材として固定仕切板と固定櫛歯を併用することで、固定櫛歯の長さを弾性限度内に調整することが可能となるため、各区画成形空間に充填される原料ビーズの発泡圧力差による固定櫛歯の破損または塑性変形を効果的に防止し得る型内発泡成形装置を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  自動車用バンパーの芯材の斜視図
【図２】  図１のII−II線断面図
【図３】  図１のIII−III線断面図
【図４】  型内発泡成形装置の縦断面図
【図５】  区画手段の斜視図
【図６】  図５の区画手段を採用した成形体の斜視図
【図７】  他の構成の成形装置の縦断面図
【符号の説明】
１      芯材
２      前部衝撃吸収部
３      側部衝撃吸収部
４      角部
５      低発泡部
６      高発泡部
７      溝部
Ｌ      境界面
８      有底孔
９      貫通孔
１０    型内発泡成形装置
１１    固定仕切板
１２    固定櫛歯
１３    コア型
１４    キャビティ型
１５Ａ  区画成形空間
１５Ｂ  区画成形空間
１６    充填器
１７    ハウジング
１８    第１チャンバー
１９    第２チャンバー
２０    通気孔
２１    区画手段
２２    支持部材
２３    型内発泡成形装置
２４    クリアランス
【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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