発泡樹脂成形品の成形方法及び成形装置
【課題】非発泡状態または低発泡倍率状態の加圧取付部を発泡樹脂成形品の発泡本体部から一体的に突出するように成形するに際して、相手部材への取付時の加圧力によって、発泡本体部の加圧取付部に連続する部分が発泡本体部側へ沈み込むことを防止する。
【解決手段】成形型21、25内に充填された発泡性樹脂によりワーク10の発泡本体部11を前記成形型の前記発泡本体部に対応する成形型部25をコアバックさせることにより発泡成形すると共に、加圧されることにより相手部材に取り付けられる発泡抑制樹脂部から成る加圧取付部13を前記発泡本体部から一体的に突出するように成形するに際して、発泡本体部の前記加圧取付部に連続する部分に、発泡本体部の他の部分よりも、前記成形型部をコアバックさせるときのコアバック量率が小さく設定されて成形される加圧取付部基部14を形成することを特徴とする。
【解決手段】成形型21、25内に充填された発泡性樹脂によりワーク10の発泡本体部11を前記成形型の前記発泡本体部に対応する成形型部25をコアバックさせることにより発泡成形すると共に、加圧されることにより相手部材に取り付けられる発泡抑制樹脂部から成る加圧取付部13を前記発泡本体部から一体的に突出するように成形するに際して、発泡本体部の前記加圧取付部に連続する部分に、発泡本体部の他の部分よりも、前記成形型部をコアバックさせるときのコアバック量率が小さく設定されて成形される加圧取付部基部14を形成することを特徴とする。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
この発明は、樹脂に発泡剤を含有させた発泡性樹脂から成形されてなる発泡樹脂成形品の成形方法及び成形装置に関する。
【背景技術】
【0002】
従来、例えば自動車用部品などの種々の工業用部品の分野においては、軽量性や断熱性などに優れた発泡樹脂成形品が幅広く採用されている。かかる発泡樹脂成形品は、使用される目的及び用途などに応じて、好適な使用材料を選定し、また、成形品内部の気泡の形態や発泡倍率などの諸条件を好適に設定して製作されている。
【0003】
このような発泡樹脂成形品の成形方法として、樹脂に発泡剤を含有させた発泡性樹脂を成形型の成形キャビティ内に注入した後に、キャビティの容積を拡大させるように成形型のコア部を移動させることにより、発泡性樹脂の発泡を促進させるようにした成形方法(所謂コアバック法)は公知である。このコアバック法を用いることにより、発泡セル径のバラツキが小さい発泡樹脂成形品を得ることができることが知られている。
【0004】
例えば特許文献1には、発泡剤が含有される繊維含有溶融熱可塑性樹脂を材料に用い、この材料樹脂を金型のキャビティ内に射出した後に、金型キャビティの容積が拡大する方向に可動型を後退させることにより、繊維含有溶融熱可塑性樹脂を膨張させて成形した繊維強化軽量樹脂成形品およびその製造方法が開示されている。
【0005】
また、例えば特許文献2には、全体としては発泡体の特性を維持しながら強度が必要な特定箇所のみをソリッド化させることを企図して、発泡性樹脂を成形型のキャビティ内に注入して発泡性樹脂を発泡させた後に、キャビティの特定部分についてはその容積を縮小または消失させるように成形型のコア部を移動させることにより、強度が必要な特定箇所のみを部分的にソリッド化させるようにした成形方法が開示されている。
【0006】
ところで、発泡樹脂成形品を他の部品もしくは部材(以下、相手部材という)に取り付けて使用する場合、その取付構造として、発泡樹脂成形品にその表面から突出する所定高さの突起状の取付部(加圧取付部)を一体成形しておき、この加圧取付部を相手部材に当接させ加圧して取り付ける構造は一般に良く知られている。
【0007】
例えば、自動車等の車両用の空調装置に付設する空調ダクトには、軽量性や断熱性などに優れた発泡樹脂成形品が多用されているが、この空調ダクトを車室前端に位置するインストルメントパネルの背面を通して配設する場合、発泡樹脂成形品の空調ダクトの取付座面に該取付座面から突出する所定高さの突起状の加圧取付部を一体成形しておき、該加圧取付部をインストルメントパネルの背面に加圧当接させ、振動溶着法を適用して、当接部に加圧状態で振動を加えることにより、空調ダクトをインストルメントパネルの背面に取り付ける(溶着する)ことが考えられる。
【0008】
このようにして突起状の加圧取付部で発泡樹脂成形品を相手部材に取り付ける場合、強度が必要とされる加圧取付部自体は、一般に、発泡樹脂成形品の成形過程で成形型に接触することによる冷却効果で発泡が抑制され、非発泡状態(つまりソリッド状態)又は発泡倍率が非常に低い状態に維持されるように、諸条件が設定される。
【0009】
図11及び図12は、従来例に係る突起状の加圧取付部およびその周辺の発泡成形を模式的に示す説明図で、図11は成形キャビティ内に発泡樹脂を充填した状態を、図12は成形キャビティの容積を拡大させて材料樹脂を発泡させた状態を、それぞれ示している。
【0010】
固定型221と可動型225とで形成された成形キャビティ229内に発泡性樹脂231を充填し(図11参照)、その後、可動型225を後退させて所謂コアバックを行うことにより、成形キャビティ229が拡大されて材料樹脂231が発泡し、成形品210の本体部分211(発泡本体部)が発泡成形されるのであるが(図12参照)、この場合、突起状の加圧取付部213については、固定型221内に突出している関係上、固定型221との接触面積が非常に大きく、固定型221による冷却効果が非常に高く、その全体について、発泡を抑制して非発泡状態または低発泡倍率状態に維持される。尚、成形型221、225に接触する発泡本体部211の表面およびその近傍部分についても、成形型221、225に熱を奪われることにより発泡が抑制され、通常、非発泡状態または低発泡倍率状態に維持される。
【特許文献1】特開平11−156881号公報
【特許文献2】特開2002−067111号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0011】
このようにして成形された発泡樹脂成形品210では、加圧取付部213自体は、前述のように発泡が抑制されて非発泡状態または低発泡倍率状態に維持されることで高い強度及び/又は剛性を有しているのであるが、発泡本体部211の前記加圧取付部213を支える部分(つまり加圧取付部213に連続する部分)は発泡状態で成形されているので、加圧取付部213に比して強度及び/又は剛性がかなり低くなっている。
【0012】
この発泡樹脂成形品210を、図13に模式的に示すように、加圧取付部213の先端を樹脂製の相手部材216の表面に当接させ、振動溶着法にて相手部材216に取り付ける場合、図14に示すように、振動溶着時の加圧力によって発泡本体部211の加圧取付部213に連続する部分212が発泡本体部211側に沈み込んで取付座面(加圧取付部213を支持する支持面)も変形し、加圧取付部213が発泡本体部211内にめり込む。このため、加圧取付部213の先端と相手部材216の表面との間で必要な摩擦力が得られなくなり、溶着不良を招くという問題が生じる。尚、このような不具合を伴わない場合には、図15に示すように、発泡本体部211の加圧取付部213に連続する部分212に変形が生じることはなく、加圧取付部213の先端が相手部材216の表面に支障なく溶着される。
【0013】
この発明は、前記技術的課題に鑑みてなされたもので、非発泡状態または低発泡倍率状態の加圧取付部を発泡樹脂成形品の発泡本体部から一体的に突出するように成形するに際して、相手部材への取付時の加圧力によって、発泡本体部の加圧取付部に連続する部分が発泡本体部側へ沈み込むことを防止できるようにすることを、基本的な目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0014】
このため、本願の請求項1に係る発明(第1の発明)は、成形型内に充填された発泡性樹脂により、発泡樹脂成形品の発泡本体部を前記成形型の前記発泡本体部に対応する成形型部をコアバックさせることにより発泡成形すると共に、加圧されることにより相手部材に取り付けられる発泡抑制樹脂部から成る加圧取付部を前記発泡本体部から一体的に突出するように成形する、発泡樹脂成形品の成形方法であって、前記発泡本体部の前記加圧取付部に連続する部分に、前記発泡本体部の他の部分よりも、前記成形型部をコアバックさせるときのコアバック量率が小さく設定されて成形される加圧取付部基部を形成する、ことを特徴としたものである。
ここに、「発泡抑制樹脂部」とは、発泡が抑制されて非発泡状態(ソリッド状態)に保たれる部分のみならず、発泡はしてもその発泡倍率が非常に低い状態に保たれる部分も含むものであり、「コアバック量率」とは、成形型の発泡本体部に対応する成形型部をコアバックさせるときに、コアバック前の成形キャビティ厚さに対するコアバック後の成形キャビティ厚さの割合をいうものとする。
【0015】
また、本願の請求項2に係る発明(第2の発明)は、前記第1の発明において、前記加圧取付部基部は前記加圧取付部よりも幅広に形成される、ことを特徴としたものである。
【0016】
更に、本願の請求項3に係る発明(第3の発明)は、前記第1又は第2の発明において、前記コアバックに先立って、前記成形型の前記加圧取付部に対応する成形型部内の発泡性樹脂を当該成形型部によって冷却することにより、前記加圧取付部を成形する、ことを特徴としたものである。
【0017】
また更に、本願の請求項4に係る発明(第4の発明)は、前記第1から第3の発明の何れか一において、前記発泡性樹脂は物理発泡剤を含有している、ことを特徴としたものである。
【0018】
また更に、本願の請求項5に係る発明(第5の発明)は、前記第4の発明において、前記物理発泡剤が超臨界状態の流体である、ことを特徴としたものである。
【0019】
また更に、本願の請求項6に係る発明(第6の発明)は、互いに組み合わされて成形キャビティを形成する固定型と可動型とを有する成形型と、樹脂に発泡剤を含有させた発泡性樹脂を前記成形キャビティ内に注入する注入手段と、前記可動型を前記成形キャビティの容積を変化させるように前記固定型に対して移動させる可動型駆動手段と、を備え、前記発泡性樹脂を前記成形キャビティ内に注入し、前記成形キャビティ内に充填された発泡性樹脂によって発泡樹脂成形品の発泡本体部を前記可動型の前記発泡本体部に対応する成形型部をコアバックさせることにより発泡成形すると共に、加圧されることにより相手部材に取り付けられる発泡抑制樹脂部から成る加圧取付部を前記発泡本体部から一体的に突出するように成形する、発泡樹脂成形品の成形装置であって、前記発泡本体部の前記加圧取付部に連続する部分に、前記発泡本体部の他の部分よりも、前記成形型部をコアバックさせるときのコアバック量率が小さく設定されて成形される加圧取付部基部を形成する加圧取付部基部形成手段を更に備えている、ことを特徴としたものである。
ここに、「発泡抑制樹脂部」とは、発泡が抑制されて非発泡状態(ソリッド状態)に保たれる部分のみならず、発泡はしてもその発泡倍率が非常に低い状態に保たれる部分も含むものであり、「コアバック量率」とは、成形型の発泡本体部に対応する成形型部をコアバックさせるときに、コアバック前の成形キャビティ厚さに対するコアバック後の成形キャビティ厚さの割合をいうものとする。
【0020】
また更に、本願の請求項7に係る発明(第7の発明)は、前記第6の発明において、前記加圧取付部基部形成手段は、前記加圧取付部よりも幅広の加圧取付部基部を形成する、ことを特徴としたものである。
【0021】
また更に、本願の請求項8に係る発明(第8の発明)は、前記第6又は第7の発明において、前記コアバックに先立って、前記固定型の前記加圧取付部に対応する成形型部内の発泡性樹脂を当該成形型部によって冷却することにより、前記加圧取付部を成形する、ことを特徴としたものである。
【0022】
また更に、本願の請求項9に係る発明(第9の発明)は、前記第6から第8の発明の何れか一において、前記注入手段は物理発泡剤を含有する発泡性樹脂を注入する、ことを特徴としたものである。
【0023】
また更に、本願の請求項10に係る発明(第10の発明)は、前記第9の発明において、前記注入手段は、前記物理発泡剤として超臨界状態の流体を含有する発泡性樹脂を注入する、ことを特徴としたものである。
【発明の効果】
【0024】
本願の第1の発明によれば、発泡本体部の加圧取付部に連続する部分に、発泡本体部の他の部分よりも、成形型部をコアバックさせるときのコアバック量率が小さく設定されて成形される加圧取付部基部を形成するようにしたことにより、発泡本体部の加圧取付部に連続する部分の強度及び/又は剛性を高めることができる。これにより、相手部材への取付時の加圧力に起因して、発泡本体部の加圧取付部に連続する部分が発泡本体部側へ沈み込むことを抑制し、取付不良を招くことを防止できる。
【0025】
また、本願の第2の発明によれば、前記加圧取付部基部を前記加圧取付部よりも幅広に形成したことにより、発泡本体部の加圧取付部に連続する部分のより広範な領域について強度及び/又は剛性を高めることができ、前記第1の発明の作用効果をより確実に得ることができる。
【0026】
更に、本願の第3の発明によれば、基本的には前記第1又は第2の発明と同様の作用効果を奏することができる。特に、前記コアバックに先立って、成形型の加圧取付部に対応する成形型部内の発泡性樹脂を当該成形型部によって冷却することにより、前記加圧取付部を成形するので、比較的に簡単な手段によって加圧取付部の成形を確実に行うことができる。
【0027】
また更に、本願の第4の発明によれば、前記発泡性樹脂に物理発泡剤が含有されていることにより、前記第1から第3の何れか一の発明の作用効果をより確実に奏することができる。
【0028】
また更に、本願の第5の発明によれば、前記物理発泡剤が超臨界状態の流体であることにより、前記第4の発明の作用効果を更に助長することができる。物理発泡剤として超臨界状態の流体を用いることで、より微細な発泡セルを有する発泡樹脂成形品を成形することができ、発泡樹脂成形品の全体的な物性をさらに向上させることができる。
【0029】
また更に、本願の第6の発明によれば、加圧取付部基部形成手段によって、発泡本体部の加圧取付部に連続する部分に、発泡本体部の他の部分よりも、成形型部をコアバックさせるときのコアバック量率が小さく設定されて成形される加圧取付部基部を形成するようにしたことにより、発泡本体部の加圧取付部に連続する部分の強度及び/又は剛性を高めることができる。これにより、相手部材への取付時の加圧力に起因して、発泡本体部の加圧取付部に連続する部分が発泡本体部側へ沈み込むことを抑制し、取付不良を招くことを防止できる。
【0030】
また更に、本願の第7の発明によれば、前記加圧取付部基部が前記加圧取付部よりも幅広に形成されることにより、発泡本体部の加圧取付部に連続する部分のより広範な領域について強度及び/又は剛性を高めることができ、前記第6の発明の作用効果をより確実に得ることができる。
【0031】
更に、本願の第8の発明によれば、基本的には前記第6又は第7の発明と同様の作用効果を奏することができる。特に、前記コアバックに先立って、固定型の加圧取付部に対応する成形型部内の発泡性樹脂を当該成形型部によって冷却することにより、前記加圧取付部を成形するので、比較的に簡単な手段によって加圧取付部の成形を確実に行うことができる。
【0032】
また更に、本願の第9の発明によれば、注入手段で物理発泡剤が含有されている発泡性樹脂を注入することにより、前記第6から第8の何れか一の発明の作用効果をより確実に奏することができる。
【0033】
また更に、本願の第10の発明によれば、注入手段で物理発泡剤として超臨界状態の流体を含有する発泡性樹脂を注入することにより、前記第9の発明の作用効果を助長することができる。物理発泡剤として超臨界状態の流体を用いることで、より微細な発泡セルを有する発泡樹脂成形品を成形することができ、発泡樹脂成形品の全体的な物性をさらに向上させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【0034】
以下、本発明の実施形態を、添付図面を参照しながら説明する。本実施形態は、例えば、自動車等の車両用の空調装置に付設する空調ダクトを発泡樹脂成形品で形成し、この空調ダクトを車室前端に位置するインストルメントパネルの背面に取り付けることを想定した場合についてのものである。
【0035】
図1は、本実施形態に係る発泡樹脂成形品としての前記空調ダクトの断面構造を示す断面説明図である。この図に示すように、前記空調ダクト1は、所定厚さを有する略半円状の断面を備えたダクト本体部2と、該ダクト本体部2の上下の端末部に形成された取付フランジ部3とを備え、各取付フランジ部3には、所定高さの突起状の取付部4(加圧取付部)が一体的に設けられている。
【0036】
本実施形態では、この空調ダクト全体が、一体の発泡樹脂成形品1として成形されており、取付フランジ部3に一体成形された加圧取付部4をインストルメントパネル6の背面に加圧当接させ、振動溶着法を適用して、その当接部に加圧状態で振動を加えることにより、空調ダクト1がインストルメントパネル6の背面に溶着され、両者1、6間に通風路9が形成されるようになっている。このように空調ダクト1を発泡樹脂成形品としたことにより、軽量で断熱性に優れた空調ダクト1が得られる。
【0037】
次に、前記空調ダクトの成形に用いた発泡樹脂成形法について説明する。この説明では、発泡樹脂成形品として、略板状の本体部に加圧取付部が一体成形されたワークが、簡略化されたモデルとして用いられている。図2は、前記ワークを発泡樹脂成形するための成形装置を模式的に示す断面図である。また、図3は、コアバック前における図2の要部を拡大して示す拡大断面図、図4は、コアバック後における図2の要部を拡大して示す拡大断面図である。
【0038】
図4から分かるように、発泡樹脂成形品10(ワーク)は、略板状の本体部11(発泡本体部)と、該発泡本体部11から突出する所定高さの突起状の取付部13(加圧取付部)とを一体成形して構成されている。また、後述するように、発泡樹脂成形品10では、発泡本体部11の加圧取付部13に連続する部分に、発泡本体部11の他の部分よりもコアバック量率が小さく設定されて成形される加圧取付部基部14が形成されている。
【0039】
図2に示すように、成形装置Mは、開閉可能な成形型20と、成形型20内の成形キャビティ29に発泡性樹脂を注入する注入手段としての射出装置30とを備えている。成形型20は、常時静止状態に維持される固定型21と、該固定型21に対して成形型20の開閉方向に移動可能に設けられた可動型25とで構成され、両者21、25を互いに組み合わせることで、ワーク形状に対応した成形キャビティ29が形成されている。可動型25は、図示しない可動型駆動機構に連結されており、該可動型駆動機構によって成形型20の開閉方向(図2の矢印Ya、Yb方向)に移動することができるようになっている。
【0040】
固定型21の型合わせ面の中央部分には所定高さの柱状の凸状部22が形成される一方、可動型25の型合わせ面の中央部分には、固定型21の凸状部22と組み合わされる凹状部26が形成されている。固定型21と可動型25とを組み合わせることにより、固定型21の凸状部22の外周面22sの外側に、可動型25の凹状部26の内周面26sが成形型20の開閉方向へ摺動可能に嵌合している。この嵌合状態で、固定型21の凸状部22の型面22fと、可動型25の凹状部26の型面26f及び内周面26sとで、成形キャビティ29が形成されている。
【0041】
成形型20では、固定型21の凸状部22に、発泡樹脂成形品10の加圧取付部13に対応して型面22fから掘られた加圧取付部形成用溝部22gが設けられ、可動型25の凹状部26に、発泡樹脂成形品10の加圧取付部13に連続する部分に形成される加圧取付部基部14に対応して型面26fから掘られた加圧取付部基部形成用溝部26gが設けられ、加圧取付部基部形成用溝部26gは、その幅D2が加圧取付部形成用溝部22gの幅D1より広く設定されている。成形型20を型閉じした状態で、成形型20の開閉方向における成形キャビティ厚さは、型面26fに溝部26gのある部分の成形キャビティ厚さH2が、型面26fに溝部26gのない部分の成形キャビティ厚さH1より厚くなっている。
【0042】
固定型21の凸状部22の外周面22sと可動型25の凹状部26の内周面26sとの隙間(クリアランス)は、可動型25が固定型21に対して開閉方向へスムースに摺動でき、且つ、成形キャビティ29を形成した状態で、成形キャビティ29の内部に充填された発泡性樹脂が外部に漏洩することがないようにシール性を維持できる範囲内に設定されている。
【0043】
また、固定型21と可動型25とによって成形キャビティ29を形成した状態で、前記可動型駆動機構(不図示)によって、可動型25を成形型20の型開き方向(図4の矢印Ya方向)へ所定量Eだけ移動させることにより、成形キャビティ29の容積を拡大させることができる。成形キャビティ29内に発泡性樹脂を注入した後に可動型25を型開き方向へ所定量Eだけ移動させて成形キャビティ29の容積を拡大させることにより、キャビティ29内の発泡性樹脂の発泡を促進する、所謂、コアバックを行うことができる。このコアバックでの可動型25の移動量Eは、可動型25の凹状部26の内周面26sが固定型21の凸状部22の外周面22sから離脱しない範囲で所定値に設定される。かかるコアバック法は、従来公知の手法と基本的には同じものである。
【0044】
本実施形態では、加圧取付部形成用溝部22gに対応して、具体的には対向して加圧取付部基部形成用溝部26gが設けられるので、可動型25を成形型20の型開き方向へ所定量Eだけ移動して成形キャビティ29の容積を拡大させて発泡性樹脂の発泡を促進させる際に、発泡本体部11の加圧取付部13に連続する部分に、コアバック量率が小さく設定されて成形される加圧取付部基部14が形成される。ここで、「コアバック量率」とは、成形型20の発泡本体部11に対応する成形型部、具体的には可動型25をコアバックさせるときに、コアバック前の成形キャビティ厚さに対するコアバック後の成形キャビティ厚さの割合をいうものとする。
【0045】
図4に示すように、可動型25を成形型20の型開き方向へ所定量Eだけ移動して成形キャビティ29の容積を拡大させると、型面26fに溝部26gのある部分の成形型20の開閉方向における成形キャビティ厚さがH2+Eとなり、型面26fに溝部26gのない部分の成形型20の開閉方向における成形キャビティ厚さがH1+Eとなる。これにより、成形キャビティ29のコアバック量率は、型面26fに溝部26gのある部分の成形キャビティ29のコアバック量率が(H2+E)/H2となり、型面26fに溝部26gのない部分の成形キャビティ29のコアバック量率が(H1+E)/H1となり、型面26fに溝部26gを設けることで、成形キャビティ29のコアバック量率が小さく設定されている。
【0046】
射出装置30は、樹脂に発泡剤を含有させた発泡性樹脂を成形型20の成形キャビティ29内に注入するもので、例えば樹脂ペレットとして供給される材料樹脂32を混錬溶融させるシリンダ33を備えている。該シリンダ33の内部には、回転スクリュー34が配設され、このスクリュー34の後端には、具体的には図示しなかったが、スクリュー34を回転駆動する回転駆動機構、及びスクリュー34を前進動させて溶融樹脂を成形キャビティ29に向けて射出する射出機構が連結されている。射出装置30では、シリンダ33内に投入された材料樹脂32が、シリンダ33の周囲に設けられた加熱ヒータ(不図示)によって順次加熱されると共に、スクリュー34によって混錬される。
【0047】
射出装置30には、二酸化炭素又は窒素等の不活性ガスを貯留したボンベ35、前記不活性ガスを超臨界状態にする超臨界流体発生装置36、及び超臨界状態にされた不活性ガスをシリンダ33内に注入する超臨界流体注入装置37が付設されている。そして、ボンベ35から供給され超臨界流体発生装置36によって超臨界状態にされた不活性ガスが、超臨界流体注入装置37によって、シリンダ33内で混錬溶融された樹脂32に注入され、樹脂32に発泡剤を含有させた発泡性樹脂31が形成されるようになっている。
【0048】
シリンダ33内の発泡性樹脂31は、スクリュー34が前記回転駆動機構によって回転されるとともに前記射出機構によって前進動させられることにより、成形型20の成形キャビティ29内に注入される。成形型20には、具体的には固定型21には、発泡性樹脂31を成形キャビティ29に向かって注入するための樹脂通路24が設けられている。
【0049】
材料樹脂32としては、例えば、ポリプロピレン樹脂などの熱可塑性樹脂が用いられる。また、本実施形態では、発泡性樹脂31に含有される発泡剤に、物理発泡剤として超臨界状態にある流体を用いているが、その他の物理発泡剤を用いてもよい。或いは、化学発泡剤を使用することもできる。
【0050】
尚、物理発泡剤を樹脂に含有させた場合には、化学発泡剤を用いた場合に比して、一般に、発泡圧が高くなり発泡し易くなることが知られている。また、物理発泡剤として超臨界状態の流体を用いることで、より微細な発泡セルを有する発泡樹脂成形品を成形することができ、発泡樹脂成形品の全体的な物性をさらに向上させることができる。
【0051】
具体的には図示しなかったが、成形装置Mは、該成形装置Mを総合的に制御する制御ユニットを備えている。該制御ユニットは、例えばマイクロコンピュータを主要部として構成されており、成形型20の作動制御、射出装置30の作動制御等の各種制御を行う。
【0052】
次に、成形装置Mを用いた発泡樹脂成形品10(ワーク)の成形について説明する。先ず、可動型25が固定型21と組み合わされ、固定型21の凸状部22の外側部分に可動型25の凹状部26の外側部分がほぼ当接した状態(図2参照)で、成形キャビティ29に、樹脂32に発泡剤として超臨界状態の流体を含有させた発泡性樹脂31が射出装置30から注入される。
【0053】
成形キャビティ29に発泡性樹脂31が充填されると、図3に示されるように、突起状の加圧取付部13については、固定型21の凸状部22内に突出している関係上、固定型21との接触面積が非常に大きく、固定型21の加圧取付部13に対応する成形型部22aによる冷却効果が高く、発泡が抑制されて非発泡状態(ソリッド状態)または低発泡倍率状態に加圧取付部13が成形される。後続する工程でコアバックを行っても、加圧取付部13は、非発泡状態または発泡倍率が極めて低い状態に維持され、加圧取付部13の強度及び/又は剛性を高めることができる。
【0054】
その後、図4に示されるように、可動型25を所定量Eだけ後退させてコアバックを行うことにより、成形キャビティ29が拡大されて発泡性樹脂31が発泡し、ワーク10の本体部分11(発泡本体部)が発泡成形されるのであるが、発泡本体部11のうち加圧取付部13に連続した所定範囲の部分14(加圧取付部基部)については、加圧取付部13に対応して加圧取付部基部形成用溝部26gが設けられ、成形キャビティ29のコアバック量率が小さく設定されて成形されるので、発泡本体部11の他の部分よりも、発泡が効果的に抑制され、発泡倍率が低い状態に維持され、その強度及び/又は剛性が高められている。
【0055】
尚、このように発泡本体部11の成形にコアバック法を適用したことにより、発泡セル径のバラツキが小さい発泡本体部11の成形を行うことができる。また、本実施例では、化学発泡剤を用いた場合に比して、一般に、発泡圧が高くなり発泡し易くなる物理発泡剤を樹脂に含有させたが、かかる物理発泡剤を適用した場合でも、加圧取付部13及び加圧取付部基部14について、効果的に発泡を抑制することができた。しかも、比較的に簡単な手段によって加圧取付部の成形をより確実に行うことができる。特に、物理発泡剤として超臨界状態の流体を用いたことで、より微細な発泡セルを有する発泡樹脂成形品10(ワーク)を成形し、ワーク10の全体的な物性をさらに向上させることができた。
【0056】
前記コアバック工程を終えると、可動型25が更に型開き方向へ移動させられて型開きが行われ、発泡樹脂成形されたワーク10が取り出される。以上で1サイクルの成形工程が終了する。
【0057】
このように成形されたワーク10は、振動溶着法を適用して合成樹脂製の所定の相手部材に取り付けられる。図5は、このワーク10の相手部材への振動溶着工程を模式的に示す断面図である。この図に示されるように、振動溶着装置40は、接離可能に設けられた一対の金型(例えば、上型41、下型45)を備えており、下型45に合成樹脂製の相手部材16が保持される。一方、上型41には、ワークホルダ42(保持具)を介して、前記ワーク10が加圧取付部13を下方に向けて保持される。
【0058】
下型45は、付設された駆動装置(不図示)により上型41に対して進退動可能で、上型41側に前進することで、ワーク10の加圧取付部13と相手部材16とを当接させ、加圧状態に維持することができる。上型41は、付設された加振装置(不図示)によって、例えば上下左右および斜め方向に所定の振幅および振動数で加振することができる。そして、図5に示したようにワーク10と相手部材16をそれぞれ上型41と下型45にセットした状態で、下型45を前進させて、ワーク10の加圧取付部13と相手部材16とを当接させ加圧状態とし、その状態で上型41を加振することにより、ワーク10が加圧取付部13で相手部材16に溶着される。
【0059】
本実施形態では、例えば、次の条件で振動溶着を行った。
・加圧力:1〜4MPa
・振動数:100〜250Hz
・振幅 :0.5〜3.0mm
・加振方向:上下、左右、斜め
・加振時間:数秒間
【0060】
以上の条件で振動溶着を行った結果、加圧取付部13の先端面の沈み量は、1〜2mmであり、前記図14に模式的に示すように、発泡本体部11の加圧取付部13に連続する部分に変形が生じることはなく、加圧取付部13の先端を相手部材16の表面に支障なく溶着させることができた。
【0061】
以上、説明したように、本実施形態によれば、ワーク10の発泡本体部11の加圧取付部13に連続する部分に、発泡本体部11の他の部分よりも、コアバック量率が小さく設定されて成形される加圧取付部基部14を形成するようにしたことにより、発泡本体部11の加圧取付部13に連続する部分の強度及び/又は剛性を高めることができる。これにより、相手部材16への取付時の加圧力に起因して、発泡本体部11の加圧取付部13に連続する部分が発泡本体部11側へ沈み込むことを抑制し、取付不良を招くことを有効に防止できるのである。
【0062】
なお、発泡本体部11のコアバック量率が小さく設定されて形成される加圧取付部基部14は、発泡本体部11の加圧取付部13に連続する部分全体に、あるいはその一部に形成するようにしてもよい。図6は、加圧取付部基部形成用溝部の形状を説明するために、該溝部の形状を反映した成形型の成形キャビティを示す斜視図であり、図6の(a)は、発泡本体部の加圧取付部に連続する部分全体に加圧取付部基部を形成するための成形型の成形キャビティを示し、図6の(b)は、発泡本体部の加圧取付部に連続する部分の一部に加圧取付部基部を形成するための成形型の成形キャビティを示している。
【0063】
本実施形態では、図6(a)に示すように、加圧取付部形成用溝部22gの形状を反映し成形キャビティ29の板状の本体部分29aから突出する部分29bと、加圧取付部基部形成用溝部26gの形状を反映し成形キャビティ29の板状の本体部分29aから矩形状に突出する部分29cとを備える成形キャビティ29を形成する成形型20を用いることができる。成形キャビティ29の溝部26gの形状を反映した部分29cから分かるように、加圧取付部基部形成用溝部26gは、加圧取付部形成用溝部22gに沿って連続的に形成されている。かかる溝部26gを備えた成形型20を用いて成形される発泡樹脂成形品10では、発泡本体部11の加圧取付部13に連続する部分全体に加圧取付部基部14が形成される。
【0064】
また、図6(b)に示すように、加圧取付部形成用溝部22gの形状を反映し成形キャビティ29の板状の本体部分29aから突出する部分29bと、加圧取付部基部形成用溝部26gの形状を反映し成形キャビティ29の板状の本体部分29aから円柱状に突出する部分29dとを備える成形キャビティ29を形成する成形型20を用いることができる。成形キャビティ29の溝部26gの形状を反映した部分29dから分かるように、加圧取付部基部形成用溝部26gは、溝部22gに沿って連続的でなく溝部22gの一部に対応して形成させるようにしてもよい。かかる溝部26gを備えた成形型20を用いて成形される発泡樹脂成形品10では、発泡本体部11の加圧取付部13に連続する部分の一部に加圧取付部基部14が形成される。なお、図6(b)では、成形キャビティ29の円柱状に突出した部分29dが1つのみ示されているが、所定間隔毎に複数設けられるように溝部26gを形成するようにしてもよい。
【0065】
前述した実施形態では、発泡樹脂成形品10の成形に際して、発泡本体部11の加圧取付部13に連続する部分に発泡本体部11の他の部分よりもコアバック量率が小さく設定されて成形される加圧取付部基部14を形成するために、可動型25に加圧取付部基部形成用溝部26gが設けられているが、加圧取付部基部形成用溝部を固定型21に設けるようにしてもよい。
【0066】
図7は、前記成形装置に用いる成形型の第1の変形例を示す要部断面図であり、図7の(a)は、前記成形型の成形キャビティ内に発泡性樹脂が充填された状態を示し、図7の(b)は、成形キャビティの容積を拡大させて材料樹脂を発泡させた状態を示している。前記成形型50は、固定型51と可動型55とが互いに組み合わされて成形キャビティ59が形成され、固定型51には、加圧取付部形成用溝部52gと、該溝部52gに連続して半円状の断面を有し該溝部52gより幅広に形成される加圧取付部基部形成用溝部53gとが、固定型51の型面52fから掘られて形成されている。
【0067】
発泡性樹脂31が成形キャビティ59に注入されると、固定型51の加圧取付部に対応する成形型部52a内の発泡性樹脂31が当該成形型部52aによって冷却され、加圧取付部63が成形される。そして、図7(b)に示すように、可動型55を所定量だけ(図7のYa方向に)後退させてコアバックを行うことにより、成形キャビティ59が拡大されて発泡性樹脂31が発泡し、ワーク60の発泡本体部61が発泡成形される。
【0068】
しかしながら、発泡本体部61のうち加圧取付部63に連続した所定範囲の部分64(加圧取付部基部)については、固定型51に加圧取付部基部形成用溝部53gが設けられコアバック量率が小さく設定されて成形されるので、発泡本体部61の他の部分よりも、発泡が効果的に抑制され、発泡倍率が低い状態で成形され、その強度及び/又は剛性を高めることができる。
【0069】
また、加圧取付部が発泡本体部から一体的に突出するように成形される発泡樹脂成形品の成形に際し、発泡本体部の加圧取付部に連続する部分に発泡本体部の他の部分よりもコアバック量率が小さく設定されて成形される加圧取付部基部を形成するために、加圧取付部基部形成用溝部を設けることなく、発泡本体部のコアバック方向における肉厚の差を利用して、発泡本体部のコアバック方向における肉厚が発泡本体部の他の部分より厚い部分に加圧取付部を形成するようにしてもよい。
【0070】
図8は、前記成形装置に用いる成形型の第2の変形例を示す断面説明図であり、図8の(a)は、前記成形型の成形キャビティ内に発泡性樹脂が充填された状態を示し、図8の(b)は、成形キャビティの容積を拡大させて材料樹脂を発泡させた状態を示している。前記成形型70は、固定型71と可動型75とが互いに組み合わされて成形キャビティ79が形成され、固定型71の型面72fは、成形型70の開閉方向に垂直な縦面部72sと成形型70の開閉方向に対して所定角度傾斜した斜面部72tとを備え、可動型75の型面76fは、成形型70の開閉方向に垂直な縦面部76sと成形型70の開閉方向に対して所定角度傾斜した斜面部76tと備えている。
【0071】
図8(a)に示すように、成形型70では、型面72fの縦面部72sと型面76fの縦面部76sとが所定距離隔てて対向して設けられ、型面72fの斜面部72tと型面76fの斜面部76tとが所定距離隔てて対向して設けられ、所定厚さを有する成形キャビティ79が形成されている。
【0072】
したがって、成形型70の開閉方向における成形キャビティ厚さは、斜面部72t、76tによって形成される成形キャビティ79の厚さが、縦面部72s、76sによって形成される成形キャビティ79の厚さより厚く形成されている。また、加圧取付部形成用溝部72gは、固定型71の型面72fから、具体的には型面72fの斜面部72tから掘られて形成される。
【0073】
成形型70においても、発泡性樹脂31が成形キャビティ79に注入されると、固定型71の加圧取付部に対応する成形型部72a内の発泡性樹脂31が当該成形型部72aによって冷却され、加圧取付部83が成形される。図8(b)に示すように、可動型75を所定量だけ(図8(b)のYa方向に)後退させてコアバックを行うことにより、成形キャビティ79が拡大されて発泡性樹脂31が発泡し、ワーク80の発泡本体部81が発泡成形される。
【0074】
しかしながら、発泡本体部81のうち加圧取付部83に連続した所定範囲の部分、具体的には斜面部72t、76tによって形成される成形キャビティにより成形される部分84(加圧取付部基部)については、コアバック前の成形型70の開閉方向における成形キャビティ厚さが厚く形成されコアバック量率が小さく設定されて成形されるので、発泡本体部81の他の部分、具体的には縦面部72s、76sによって形成される成形キャビティにより成形される部分よりも、発泡が効果的に抑制され、発泡倍率が非常に低い状態で成形され、その強度及び/又は剛性を高めることができる。
【0075】
図9は、前記成形装置に用いる成形型の第3の変形例を示す断面説明図であり、図9の(a)は、前記成形型の成形キャビティ内に発泡性樹脂が充填された状態を示し、図9の(b)は、成形キャビティの容積を拡大させて材料樹脂を発泡させた状態を示している。前記成形型90においても、固定型91と可動型95とが互いに組み合わされて成形キャビティ99が形成されている。
【0076】
また、固定型91の型面92fは、成形型90の開閉方向に垂直な縦面部92sと成形型90の開閉方向に対して所定角度傾斜した2つの斜面部92tとを備え、2つの斜面部92tは、成形型90の開閉方向に対して対称に設けられている。一方、可動型95の型面96fは、成形型90の開閉方向に垂直な縦面部96sと成形型90の開閉方向に対して所定角度傾斜した2つの斜面部96tと備え、2つの斜面部96tは、成形型90の開閉方向に対して対称に設けられる。
【0077】
図9(a)に示すように、成形型90では、型面92fの縦面部92sと型面96fの縦面部96sとが所定距離隔てて対向して設けられ、型面92fの斜面部92tと型面96fの斜面部96tとが所定距離隔てて対向して設けられ、所定厚さを有する成形キャビティ79が形成されている。
【0078】
したがって、成形型90の開閉方向における成形キャビティ厚さは、斜面部92t、96tによって形成される成形キャビティ99の厚さが、縦面部92s、96sによって形成される成形キャビティ99の厚さより厚く形成されている。また、加圧取付部形成用溝部92gは、固定型91の型面92f、具体的には2つの斜面部92tによって略V字状に切り欠かれる部分の谷部に形成される。
【0079】
成形型90においても、発泡性樹脂31が成形キャビティ99に注入されると、固定型91の加圧取付部に対応する成形型部92a内の発泡性樹脂31が当該成形型部92aによって冷却され、加圧取付部103が成形される。図9(b)に示すように、可動型95を所定量だけ(図9(b)のYa方向に)後退させてコアバックを行うことにより、成形キャビティ99が拡大されて発泡性樹脂31が発泡し、ワーク100の発泡本体部101が発泡成形される。
【0080】
しかしながら、発泡本体部101のうち加圧取付部103に連続した所定範囲の部分、具体的には斜面部92t、96tによって形成される成形キャビティにより成形される部分104(加圧取付部基部)については、コアバック前の成形型90の開閉方向における成形キャビティ厚さが厚く形成されコアバック量率が小さく設定されて成形されるので、発泡本体部101の他の部分、具体的には縦面部92s、96sによって形成される成形キャビティにより成形される部分よりも、発泡が効果的に抑制され、発泡倍率が非常に低い状態で成形され、その強度及び/又は剛性を高めることができる。
【0081】
また、加圧取付部が発泡本体部から一体的に突出するように成形される発泡樹脂成形品の成形に際し、可動型にスライドコア部を設けて、発泡本体部の加圧取付部に連続する部分に発泡本体部の他の部分よりもコアバック量率が小さく設定されて成形される加圧取付部基部を形成するようにしてもよい。
【0082】
図10は、前記成形装置に用いる成形型の第4の変形例を示す断面説明図であり、図10の(a)は、前記成形型の成形キャビティ内に発泡性樹脂が充填された状態を示し、図10の(b)は、成形キャビティの容積を拡大させて材料樹脂を発泡させた状態を示している。前記成形型110は、可動型115に成形型110の開閉方向に移動可能なスライドコア部125が設けられること以外は、成形型20と同様の構成を備えているので、同様の構成については同一符号を付して説明を省略する。
【0083】
成形型110は、固定型21と可動型115とが互いに組み合わされて成形キャビティ119が形成され、可動型115には、成形型110の開閉方向に移動可能なスライドコア部125が組み込まれている。このスライドコア部125は、可動型115を成形型110の開閉方向(図10の矢印Ya、Yb方向)に移動させる可動型駆動機構(不図示)によって可動型125とは独立して成形型110の開閉方向(図10の矢印Yc、Yd方向)に移動することができるようになっている。
【0084】
図10(a)に示すように、可動型115は、該可動型115の型面116fから窪んだ状態でスライドコア部125が位置付けられ、可動型115には、スライドコア部126の型面126fと、スライドコア部126の外周面と摺接する可動型115の摺接面116sとによって加圧取付部基部用溝部116gが形成される。
【0085】
成形型110においても、発泡性樹脂31が成形キャビティ119に注入されると、固定型21の加圧取付部に対応する成形型部22a内の発泡性樹脂31が当該成形型部22aによって冷却され、加圧取付部133が成形される。成形型110では、図10(b)に示すように、可動型115の型面116fとスライドコア部125の型面126fとが面一状になるように可動型115を(図10のYa方向に)後退させるとともにスライドコア部125を(図10のYc方向に)後退させてコアバックを行うことにより、成形キャビティ119が拡大されて発泡性樹脂31が発泡し、ワーク130の発泡本体部131が発泡成形される。
【0086】
しかしながら、発泡本体部131のうち加圧取付部133に連続した所定範囲の部分134(加圧取付部基部)については、コアバック前の成形キャビティ厚さが厚く形成されコアバック量率が小さく設定されて成形されるので、発泡本体部131の他の部分よりも、発泡が効果的に抑制され、発泡倍率が非常に低い状態で成形され、その強度及び/又は剛性を高めることができる。
【0087】
以上の実施形態では、車両用の空調ダクト及びこれを簡略化したモデルの成形を例にとったものであるが、本発明は、成形型内に充填された発泡性樹脂により発泡樹脂成形品の発泡本体部を発泡成形すると共に、加圧されることにより相手部材に取り付けられる発泡抑制樹脂部から成る加圧取付部を前記発泡本体部から一体的に突出するように成形する、種々の他の発泡樹脂成形品を成形する場合にも適用することができる。このように、本発明は、例示された実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、種々の改良及び設計上の変更が可能であることは言うまでもない。
【産業上の利用可能性】
【0088】
本発明は、樹脂に発泡剤を含有させた発泡性樹脂から成形されてなる発泡樹脂成形品の成形方法及び成形装置に関し、例えば、車両用の空調ダクトなど、軽量性や断熱性などに優れた発泡樹脂成形品を成形する場合に、好適に適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【0089】
【図1】本実施形態に係る発泡樹脂成形品としての前記空調ダクトの断面構造を示す断面説明図である。
【図2】本実施形態に係るワークを発泡樹脂成形するための成形装置を模式的に示す断面図である。
【図3】コアバック前における図2の要部を拡大して示す拡大断面図である。
【図4】コアバック後における図2の要部を拡大して示す拡大断面図である。
【図5】前記ワークの相手部材への振動溶着工程を模式的に示す断面図である。
【図6】加圧取付部基部形成用溝部の形状を説明するために、該溝部の形状を反映した成形型の成形キャビティを示す斜視図である。
【図7】前記成形装置に用いる成形型の第1の変形例を示す断面説明図である。
【図8】前記成形装置に用いる成形型の第2の変形例を示す断面説明図である。
【図9】前記成形装置に用いる成形型の第3の変形例を示す断面説明図である。
【図10】前記成形装置に用いる成形型の第4の変形例を示す断面説明図である。
【図11】従来例に係る加圧取付部およびその周辺の発泡成形を説明するために、成形キャビティ内に発泡樹脂を充填した状態を模式的に示す説明図である。
【図12】従来例に係る加圧取付部およびその周辺の発泡成形を説明するために、成形キャビティの容積を拡大させて材料樹脂を発泡させた状態を模式的に示す説明図である。
【図13】従来例に係る加圧取付部を備えた発泡樹脂成形品と相手部材とを模式的に示す説明図である。
【図14】従来例に係る加圧取付部を備えた発泡樹脂成形品と相手部材との振動溶着を説明するための模式的な説明図である。
【図15】加圧取付部を備えた発泡樹脂成形品と相手部材との良好な振動溶着を説明するための模式的な説明図である。
【符号の説明】
【0090】
10、60、80、100、130 発泡樹脂成形品
11、61、81、101、131 発泡本体部
13、63、83、103、133 加圧取付部
14、64、84、104、134 発泡本体部の加圧取付部基部
16 相手部材
20、50、70、90、110 成形型
21、51、71、91 固定型
22a、52a、72a、92a 成形型の加圧取付部に対応する成形型部
25、55、75、95、115 可動型
29、59、79、99、119 成形キャビティ
30 射出装置
31 発泡性樹脂
D1 加圧取付部の幅
D2 加圧取付部基部の幅
E コアバック量
M 成形装置
【技術分野】
【0001】
この発明は、樹脂に発泡剤を含有させた発泡性樹脂から成形されてなる発泡樹脂成形品の成形方法及び成形装置に関する。
【背景技術】
【0002】
従来、例えば自動車用部品などの種々の工業用部品の分野においては、軽量性や断熱性などに優れた発泡樹脂成形品が幅広く採用されている。かかる発泡樹脂成形品は、使用される目的及び用途などに応じて、好適な使用材料を選定し、また、成形品内部の気泡の形態や発泡倍率などの諸条件を好適に設定して製作されている。
【0003】
このような発泡樹脂成形品の成形方法として、樹脂に発泡剤を含有させた発泡性樹脂を成形型の成形キャビティ内に注入した後に、キャビティの容積を拡大させるように成形型のコア部を移動させることにより、発泡性樹脂の発泡を促進させるようにした成形方法(所謂コアバック法)は公知である。このコアバック法を用いることにより、発泡セル径のバラツキが小さい発泡樹脂成形品を得ることができることが知られている。
【0004】
例えば特許文献1には、発泡剤が含有される繊維含有溶融熱可塑性樹脂を材料に用い、この材料樹脂を金型のキャビティ内に射出した後に、金型キャビティの容積が拡大する方向に可動型を後退させることにより、繊維含有溶融熱可塑性樹脂を膨張させて成形した繊維強化軽量樹脂成形品およびその製造方法が開示されている。
【0005】
また、例えば特許文献2には、全体としては発泡体の特性を維持しながら強度が必要な特定箇所のみをソリッド化させることを企図して、発泡性樹脂を成形型のキャビティ内に注入して発泡性樹脂を発泡させた後に、キャビティの特定部分についてはその容積を縮小または消失させるように成形型のコア部を移動させることにより、強度が必要な特定箇所のみを部分的にソリッド化させるようにした成形方法が開示されている。
【0006】
ところで、発泡樹脂成形品を他の部品もしくは部材(以下、相手部材という)に取り付けて使用する場合、その取付構造として、発泡樹脂成形品にその表面から突出する所定高さの突起状の取付部(加圧取付部)を一体成形しておき、この加圧取付部を相手部材に当接させ加圧して取り付ける構造は一般に良く知られている。
【0007】
例えば、自動車等の車両用の空調装置に付設する空調ダクトには、軽量性や断熱性などに優れた発泡樹脂成形品が多用されているが、この空調ダクトを車室前端に位置するインストルメントパネルの背面を通して配設する場合、発泡樹脂成形品の空調ダクトの取付座面に該取付座面から突出する所定高さの突起状の加圧取付部を一体成形しておき、該加圧取付部をインストルメントパネルの背面に加圧当接させ、振動溶着法を適用して、当接部に加圧状態で振動を加えることにより、空調ダクトをインストルメントパネルの背面に取り付ける(溶着する)ことが考えられる。
【0008】
このようにして突起状の加圧取付部で発泡樹脂成形品を相手部材に取り付ける場合、強度が必要とされる加圧取付部自体は、一般に、発泡樹脂成形品の成形過程で成形型に接触することによる冷却効果で発泡が抑制され、非発泡状態(つまりソリッド状態)又は発泡倍率が非常に低い状態に維持されるように、諸条件が設定される。
【0009】
図11及び図12は、従来例に係る突起状の加圧取付部およびその周辺の発泡成形を模式的に示す説明図で、図11は成形キャビティ内に発泡樹脂を充填した状態を、図12は成形キャビティの容積を拡大させて材料樹脂を発泡させた状態を、それぞれ示している。
【0010】
固定型221と可動型225とで形成された成形キャビティ229内に発泡性樹脂231を充填し(図11参照)、その後、可動型225を後退させて所謂コアバックを行うことにより、成形キャビティ229が拡大されて材料樹脂231が発泡し、成形品210の本体部分211(発泡本体部)が発泡成形されるのであるが(図12参照)、この場合、突起状の加圧取付部213については、固定型221内に突出している関係上、固定型221との接触面積が非常に大きく、固定型221による冷却効果が非常に高く、その全体について、発泡を抑制して非発泡状態または低発泡倍率状態に維持される。尚、成形型221、225に接触する発泡本体部211の表面およびその近傍部分についても、成形型221、225に熱を奪われることにより発泡が抑制され、通常、非発泡状態または低発泡倍率状態に維持される。
【特許文献1】特開平11−156881号公報
【特許文献2】特開2002−067111号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0011】
このようにして成形された発泡樹脂成形品210では、加圧取付部213自体は、前述のように発泡が抑制されて非発泡状態または低発泡倍率状態に維持されることで高い強度及び/又は剛性を有しているのであるが、発泡本体部211の前記加圧取付部213を支える部分(つまり加圧取付部213に連続する部分)は発泡状態で成形されているので、加圧取付部213に比して強度及び/又は剛性がかなり低くなっている。
【0012】
この発泡樹脂成形品210を、図13に模式的に示すように、加圧取付部213の先端を樹脂製の相手部材216の表面に当接させ、振動溶着法にて相手部材216に取り付ける場合、図14に示すように、振動溶着時の加圧力によって発泡本体部211の加圧取付部213に連続する部分212が発泡本体部211側に沈み込んで取付座面(加圧取付部213を支持する支持面)も変形し、加圧取付部213が発泡本体部211内にめり込む。このため、加圧取付部213の先端と相手部材216の表面との間で必要な摩擦力が得られなくなり、溶着不良を招くという問題が生じる。尚、このような不具合を伴わない場合には、図15に示すように、発泡本体部211の加圧取付部213に連続する部分212に変形が生じることはなく、加圧取付部213の先端が相手部材216の表面に支障なく溶着される。
【0013】
この発明は、前記技術的課題に鑑みてなされたもので、非発泡状態または低発泡倍率状態の加圧取付部を発泡樹脂成形品の発泡本体部から一体的に突出するように成形するに際して、相手部材への取付時の加圧力によって、発泡本体部の加圧取付部に連続する部分が発泡本体部側へ沈み込むことを防止できるようにすることを、基本的な目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0014】
このため、本願の請求項1に係る発明(第1の発明)は、成形型内に充填された発泡性樹脂により、発泡樹脂成形品の発泡本体部を前記成形型の前記発泡本体部に対応する成形型部をコアバックさせることにより発泡成形すると共に、加圧されることにより相手部材に取り付けられる発泡抑制樹脂部から成る加圧取付部を前記発泡本体部から一体的に突出するように成形する、発泡樹脂成形品の成形方法であって、前記発泡本体部の前記加圧取付部に連続する部分に、前記発泡本体部の他の部分よりも、前記成形型部をコアバックさせるときのコアバック量率が小さく設定されて成形される加圧取付部基部を形成する、ことを特徴としたものである。
ここに、「発泡抑制樹脂部」とは、発泡が抑制されて非発泡状態(ソリッド状態)に保たれる部分のみならず、発泡はしてもその発泡倍率が非常に低い状態に保たれる部分も含むものであり、「コアバック量率」とは、成形型の発泡本体部に対応する成形型部をコアバックさせるときに、コアバック前の成形キャビティ厚さに対するコアバック後の成形キャビティ厚さの割合をいうものとする。
【0015】
また、本願の請求項2に係る発明(第2の発明)は、前記第1の発明において、前記加圧取付部基部は前記加圧取付部よりも幅広に形成される、ことを特徴としたものである。
【0016】
更に、本願の請求項3に係る発明(第3の発明)は、前記第1又は第2の発明において、前記コアバックに先立って、前記成形型の前記加圧取付部に対応する成形型部内の発泡性樹脂を当該成形型部によって冷却することにより、前記加圧取付部を成形する、ことを特徴としたものである。
【0017】
また更に、本願の請求項4に係る発明(第4の発明)は、前記第1から第3の発明の何れか一において、前記発泡性樹脂は物理発泡剤を含有している、ことを特徴としたものである。
【0018】
また更に、本願の請求項5に係る発明(第5の発明)は、前記第4の発明において、前記物理発泡剤が超臨界状態の流体である、ことを特徴としたものである。
【0019】
また更に、本願の請求項6に係る発明(第6の発明)は、互いに組み合わされて成形キャビティを形成する固定型と可動型とを有する成形型と、樹脂に発泡剤を含有させた発泡性樹脂を前記成形キャビティ内に注入する注入手段と、前記可動型を前記成形キャビティの容積を変化させるように前記固定型に対して移動させる可動型駆動手段と、を備え、前記発泡性樹脂を前記成形キャビティ内に注入し、前記成形キャビティ内に充填された発泡性樹脂によって発泡樹脂成形品の発泡本体部を前記可動型の前記発泡本体部に対応する成形型部をコアバックさせることにより発泡成形すると共に、加圧されることにより相手部材に取り付けられる発泡抑制樹脂部から成る加圧取付部を前記発泡本体部から一体的に突出するように成形する、発泡樹脂成形品の成形装置であって、前記発泡本体部の前記加圧取付部に連続する部分に、前記発泡本体部の他の部分よりも、前記成形型部をコアバックさせるときのコアバック量率が小さく設定されて成形される加圧取付部基部を形成する加圧取付部基部形成手段を更に備えている、ことを特徴としたものである。
ここに、「発泡抑制樹脂部」とは、発泡が抑制されて非発泡状態(ソリッド状態)に保たれる部分のみならず、発泡はしてもその発泡倍率が非常に低い状態に保たれる部分も含むものであり、「コアバック量率」とは、成形型の発泡本体部に対応する成形型部をコアバックさせるときに、コアバック前の成形キャビティ厚さに対するコアバック後の成形キャビティ厚さの割合をいうものとする。
【0020】
また更に、本願の請求項7に係る発明(第7の発明)は、前記第6の発明において、前記加圧取付部基部形成手段は、前記加圧取付部よりも幅広の加圧取付部基部を形成する、ことを特徴としたものである。
【0021】
また更に、本願の請求項8に係る発明(第8の発明)は、前記第6又は第7の発明において、前記コアバックに先立って、前記固定型の前記加圧取付部に対応する成形型部内の発泡性樹脂を当該成形型部によって冷却することにより、前記加圧取付部を成形する、ことを特徴としたものである。
【0022】
また更に、本願の請求項9に係る発明(第9の発明)は、前記第6から第8の発明の何れか一において、前記注入手段は物理発泡剤を含有する発泡性樹脂を注入する、ことを特徴としたものである。
【0023】
また更に、本願の請求項10に係る発明(第10の発明)は、前記第9の発明において、前記注入手段は、前記物理発泡剤として超臨界状態の流体を含有する発泡性樹脂を注入する、ことを特徴としたものである。
【発明の効果】
【0024】
本願の第1の発明によれば、発泡本体部の加圧取付部に連続する部分に、発泡本体部の他の部分よりも、成形型部をコアバックさせるときのコアバック量率が小さく設定されて成形される加圧取付部基部を形成するようにしたことにより、発泡本体部の加圧取付部に連続する部分の強度及び/又は剛性を高めることができる。これにより、相手部材への取付時の加圧力に起因して、発泡本体部の加圧取付部に連続する部分が発泡本体部側へ沈み込むことを抑制し、取付不良を招くことを防止できる。
【0025】
また、本願の第2の発明によれば、前記加圧取付部基部を前記加圧取付部よりも幅広に形成したことにより、発泡本体部の加圧取付部に連続する部分のより広範な領域について強度及び/又は剛性を高めることができ、前記第1の発明の作用効果をより確実に得ることができる。
【0026】
更に、本願の第3の発明によれば、基本的には前記第1又は第2の発明と同様の作用効果を奏することができる。特に、前記コアバックに先立って、成形型の加圧取付部に対応する成形型部内の発泡性樹脂を当該成形型部によって冷却することにより、前記加圧取付部を成形するので、比較的に簡単な手段によって加圧取付部の成形を確実に行うことができる。
【0027】
また更に、本願の第4の発明によれば、前記発泡性樹脂に物理発泡剤が含有されていることにより、前記第1から第3の何れか一の発明の作用効果をより確実に奏することができる。
【0028】
また更に、本願の第5の発明によれば、前記物理発泡剤が超臨界状態の流体であることにより、前記第4の発明の作用効果を更に助長することができる。物理発泡剤として超臨界状態の流体を用いることで、より微細な発泡セルを有する発泡樹脂成形品を成形することができ、発泡樹脂成形品の全体的な物性をさらに向上させることができる。
【0029】
また更に、本願の第6の発明によれば、加圧取付部基部形成手段によって、発泡本体部の加圧取付部に連続する部分に、発泡本体部の他の部分よりも、成形型部をコアバックさせるときのコアバック量率が小さく設定されて成形される加圧取付部基部を形成するようにしたことにより、発泡本体部の加圧取付部に連続する部分の強度及び/又は剛性を高めることができる。これにより、相手部材への取付時の加圧力に起因して、発泡本体部の加圧取付部に連続する部分が発泡本体部側へ沈み込むことを抑制し、取付不良を招くことを防止できる。
【0030】
また更に、本願の第7の発明によれば、前記加圧取付部基部が前記加圧取付部よりも幅広に形成されることにより、発泡本体部の加圧取付部に連続する部分のより広範な領域について強度及び/又は剛性を高めることができ、前記第6の発明の作用効果をより確実に得ることができる。
【0031】
更に、本願の第8の発明によれば、基本的には前記第6又は第7の発明と同様の作用効果を奏することができる。特に、前記コアバックに先立って、固定型の加圧取付部に対応する成形型部内の発泡性樹脂を当該成形型部によって冷却することにより、前記加圧取付部を成形するので、比較的に簡単な手段によって加圧取付部の成形を確実に行うことができる。
【0032】
また更に、本願の第9の発明によれば、注入手段で物理発泡剤が含有されている発泡性樹脂を注入することにより、前記第6から第8の何れか一の発明の作用効果をより確実に奏することができる。
【0033】
また更に、本願の第10の発明によれば、注入手段で物理発泡剤として超臨界状態の流体を含有する発泡性樹脂を注入することにより、前記第9の発明の作用効果を助長することができる。物理発泡剤として超臨界状態の流体を用いることで、より微細な発泡セルを有する発泡樹脂成形品を成形することができ、発泡樹脂成形品の全体的な物性をさらに向上させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【0034】
以下、本発明の実施形態を、添付図面を参照しながら説明する。本実施形態は、例えば、自動車等の車両用の空調装置に付設する空調ダクトを発泡樹脂成形品で形成し、この空調ダクトを車室前端に位置するインストルメントパネルの背面に取り付けることを想定した場合についてのものである。
【0035】
図1は、本実施形態に係る発泡樹脂成形品としての前記空調ダクトの断面構造を示す断面説明図である。この図に示すように、前記空調ダクト1は、所定厚さを有する略半円状の断面を備えたダクト本体部2と、該ダクト本体部2の上下の端末部に形成された取付フランジ部3とを備え、各取付フランジ部3には、所定高さの突起状の取付部4(加圧取付部)が一体的に設けられている。
【0036】
本実施形態では、この空調ダクト全体が、一体の発泡樹脂成形品1として成形されており、取付フランジ部3に一体成形された加圧取付部4をインストルメントパネル6の背面に加圧当接させ、振動溶着法を適用して、その当接部に加圧状態で振動を加えることにより、空調ダクト1がインストルメントパネル6の背面に溶着され、両者1、6間に通風路9が形成されるようになっている。このように空調ダクト1を発泡樹脂成形品としたことにより、軽量で断熱性に優れた空調ダクト1が得られる。
【0037】
次に、前記空調ダクトの成形に用いた発泡樹脂成形法について説明する。この説明では、発泡樹脂成形品として、略板状の本体部に加圧取付部が一体成形されたワークが、簡略化されたモデルとして用いられている。図2は、前記ワークを発泡樹脂成形するための成形装置を模式的に示す断面図である。また、図3は、コアバック前における図2の要部を拡大して示す拡大断面図、図4は、コアバック後における図2の要部を拡大して示す拡大断面図である。
【0038】
図4から分かるように、発泡樹脂成形品10(ワーク)は、略板状の本体部11(発泡本体部)と、該発泡本体部11から突出する所定高さの突起状の取付部13(加圧取付部)とを一体成形して構成されている。また、後述するように、発泡樹脂成形品10では、発泡本体部11の加圧取付部13に連続する部分に、発泡本体部11の他の部分よりもコアバック量率が小さく設定されて成形される加圧取付部基部14が形成されている。
【0039】
図2に示すように、成形装置Mは、開閉可能な成形型20と、成形型20内の成形キャビティ29に発泡性樹脂を注入する注入手段としての射出装置30とを備えている。成形型20は、常時静止状態に維持される固定型21と、該固定型21に対して成形型20の開閉方向に移動可能に設けられた可動型25とで構成され、両者21、25を互いに組み合わせることで、ワーク形状に対応した成形キャビティ29が形成されている。可動型25は、図示しない可動型駆動機構に連結されており、該可動型駆動機構によって成形型20の開閉方向(図2の矢印Ya、Yb方向)に移動することができるようになっている。
【0040】
固定型21の型合わせ面の中央部分には所定高さの柱状の凸状部22が形成される一方、可動型25の型合わせ面の中央部分には、固定型21の凸状部22と組み合わされる凹状部26が形成されている。固定型21と可動型25とを組み合わせることにより、固定型21の凸状部22の外周面22sの外側に、可動型25の凹状部26の内周面26sが成形型20の開閉方向へ摺動可能に嵌合している。この嵌合状態で、固定型21の凸状部22の型面22fと、可動型25の凹状部26の型面26f及び内周面26sとで、成形キャビティ29が形成されている。
【0041】
成形型20では、固定型21の凸状部22に、発泡樹脂成形品10の加圧取付部13に対応して型面22fから掘られた加圧取付部形成用溝部22gが設けられ、可動型25の凹状部26に、発泡樹脂成形品10の加圧取付部13に連続する部分に形成される加圧取付部基部14に対応して型面26fから掘られた加圧取付部基部形成用溝部26gが設けられ、加圧取付部基部形成用溝部26gは、その幅D2が加圧取付部形成用溝部22gの幅D1より広く設定されている。成形型20を型閉じした状態で、成形型20の開閉方向における成形キャビティ厚さは、型面26fに溝部26gのある部分の成形キャビティ厚さH2が、型面26fに溝部26gのない部分の成形キャビティ厚さH1より厚くなっている。
【0042】
固定型21の凸状部22の外周面22sと可動型25の凹状部26の内周面26sとの隙間(クリアランス)は、可動型25が固定型21に対して開閉方向へスムースに摺動でき、且つ、成形キャビティ29を形成した状態で、成形キャビティ29の内部に充填された発泡性樹脂が外部に漏洩することがないようにシール性を維持できる範囲内に設定されている。
【0043】
また、固定型21と可動型25とによって成形キャビティ29を形成した状態で、前記可動型駆動機構(不図示)によって、可動型25を成形型20の型開き方向(図4の矢印Ya方向)へ所定量Eだけ移動させることにより、成形キャビティ29の容積を拡大させることができる。成形キャビティ29内に発泡性樹脂を注入した後に可動型25を型開き方向へ所定量Eだけ移動させて成形キャビティ29の容積を拡大させることにより、キャビティ29内の発泡性樹脂の発泡を促進する、所謂、コアバックを行うことができる。このコアバックでの可動型25の移動量Eは、可動型25の凹状部26の内周面26sが固定型21の凸状部22の外周面22sから離脱しない範囲で所定値に設定される。かかるコアバック法は、従来公知の手法と基本的には同じものである。
【0044】
本実施形態では、加圧取付部形成用溝部22gに対応して、具体的には対向して加圧取付部基部形成用溝部26gが設けられるので、可動型25を成形型20の型開き方向へ所定量Eだけ移動して成形キャビティ29の容積を拡大させて発泡性樹脂の発泡を促進させる際に、発泡本体部11の加圧取付部13に連続する部分に、コアバック量率が小さく設定されて成形される加圧取付部基部14が形成される。ここで、「コアバック量率」とは、成形型20の発泡本体部11に対応する成形型部、具体的には可動型25をコアバックさせるときに、コアバック前の成形キャビティ厚さに対するコアバック後の成形キャビティ厚さの割合をいうものとする。
【0045】
図4に示すように、可動型25を成形型20の型開き方向へ所定量Eだけ移動して成形キャビティ29の容積を拡大させると、型面26fに溝部26gのある部分の成形型20の開閉方向における成形キャビティ厚さがH2+Eとなり、型面26fに溝部26gのない部分の成形型20の開閉方向における成形キャビティ厚さがH1+Eとなる。これにより、成形キャビティ29のコアバック量率は、型面26fに溝部26gのある部分の成形キャビティ29のコアバック量率が(H2+E)/H2となり、型面26fに溝部26gのない部分の成形キャビティ29のコアバック量率が(H1+E)/H1となり、型面26fに溝部26gを設けることで、成形キャビティ29のコアバック量率が小さく設定されている。
【0046】
射出装置30は、樹脂に発泡剤を含有させた発泡性樹脂を成形型20の成形キャビティ29内に注入するもので、例えば樹脂ペレットとして供給される材料樹脂32を混錬溶融させるシリンダ33を備えている。該シリンダ33の内部には、回転スクリュー34が配設され、このスクリュー34の後端には、具体的には図示しなかったが、スクリュー34を回転駆動する回転駆動機構、及びスクリュー34を前進動させて溶融樹脂を成形キャビティ29に向けて射出する射出機構が連結されている。射出装置30では、シリンダ33内に投入された材料樹脂32が、シリンダ33の周囲に設けられた加熱ヒータ(不図示)によって順次加熱されると共に、スクリュー34によって混錬される。
【0047】
射出装置30には、二酸化炭素又は窒素等の不活性ガスを貯留したボンベ35、前記不活性ガスを超臨界状態にする超臨界流体発生装置36、及び超臨界状態にされた不活性ガスをシリンダ33内に注入する超臨界流体注入装置37が付設されている。そして、ボンベ35から供給され超臨界流体発生装置36によって超臨界状態にされた不活性ガスが、超臨界流体注入装置37によって、シリンダ33内で混錬溶融された樹脂32に注入され、樹脂32に発泡剤を含有させた発泡性樹脂31が形成されるようになっている。
【0048】
シリンダ33内の発泡性樹脂31は、スクリュー34が前記回転駆動機構によって回転されるとともに前記射出機構によって前進動させられることにより、成形型20の成形キャビティ29内に注入される。成形型20には、具体的には固定型21には、発泡性樹脂31を成形キャビティ29に向かって注入するための樹脂通路24が設けられている。
【0049】
材料樹脂32としては、例えば、ポリプロピレン樹脂などの熱可塑性樹脂が用いられる。また、本実施形態では、発泡性樹脂31に含有される発泡剤に、物理発泡剤として超臨界状態にある流体を用いているが、その他の物理発泡剤を用いてもよい。或いは、化学発泡剤を使用することもできる。
【0050】
尚、物理発泡剤を樹脂に含有させた場合には、化学発泡剤を用いた場合に比して、一般に、発泡圧が高くなり発泡し易くなることが知られている。また、物理発泡剤として超臨界状態の流体を用いることで、より微細な発泡セルを有する発泡樹脂成形品を成形することができ、発泡樹脂成形品の全体的な物性をさらに向上させることができる。
【0051】
具体的には図示しなかったが、成形装置Mは、該成形装置Mを総合的に制御する制御ユニットを備えている。該制御ユニットは、例えばマイクロコンピュータを主要部として構成されており、成形型20の作動制御、射出装置30の作動制御等の各種制御を行う。
【0052】
次に、成形装置Mを用いた発泡樹脂成形品10(ワーク)の成形について説明する。先ず、可動型25が固定型21と組み合わされ、固定型21の凸状部22の外側部分に可動型25の凹状部26の外側部分がほぼ当接した状態(図2参照)で、成形キャビティ29に、樹脂32に発泡剤として超臨界状態の流体を含有させた発泡性樹脂31が射出装置30から注入される。
【0053】
成形キャビティ29に発泡性樹脂31が充填されると、図3に示されるように、突起状の加圧取付部13については、固定型21の凸状部22内に突出している関係上、固定型21との接触面積が非常に大きく、固定型21の加圧取付部13に対応する成形型部22aによる冷却効果が高く、発泡が抑制されて非発泡状態(ソリッド状態)または低発泡倍率状態に加圧取付部13が成形される。後続する工程でコアバックを行っても、加圧取付部13は、非発泡状態または発泡倍率が極めて低い状態に維持され、加圧取付部13の強度及び/又は剛性を高めることができる。
【0054】
その後、図4に示されるように、可動型25を所定量Eだけ後退させてコアバックを行うことにより、成形キャビティ29が拡大されて発泡性樹脂31が発泡し、ワーク10の本体部分11(発泡本体部)が発泡成形されるのであるが、発泡本体部11のうち加圧取付部13に連続した所定範囲の部分14(加圧取付部基部)については、加圧取付部13に対応して加圧取付部基部形成用溝部26gが設けられ、成形キャビティ29のコアバック量率が小さく設定されて成形されるので、発泡本体部11の他の部分よりも、発泡が効果的に抑制され、発泡倍率が低い状態に維持され、その強度及び/又は剛性が高められている。
【0055】
尚、このように発泡本体部11の成形にコアバック法を適用したことにより、発泡セル径のバラツキが小さい発泡本体部11の成形を行うことができる。また、本実施例では、化学発泡剤を用いた場合に比して、一般に、発泡圧が高くなり発泡し易くなる物理発泡剤を樹脂に含有させたが、かかる物理発泡剤を適用した場合でも、加圧取付部13及び加圧取付部基部14について、効果的に発泡を抑制することができた。しかも、比較的に簡単な手段によって加圧取付部の成形をより確実に行うことができる。特に、物理発泡剤として超臨界状態の流体を用いたことで、より微細な発泡セルを有する発泡樹脂成形品10(ワーク)を成形し、ワーク10の全体的な物性をさらに向上させることができた。
【0056】
前記コアバック工程を終えると、可動型25が更に型開き方向へ移動させられて型開きが行われ、発泡樹脂成形されたワーク10が取り出される。以上で1サイクルの成形工程が終了する。
【0057】
このように成形されたワーク10は、振動溶着法を適用して合成樹脂製の所定の相手部材に取り付けられる。図5は、このワーク10の相手部材への振動溶着工程を模式的に示す断面図である。この図に示されるように、振動溶着装置40は、接離可能に設けられた一対の金型(例えば、上型41、下型45)を備えており、下型45に合成樹脂製の相手部材16が保持される。一方、上型41には、ワークホルダ42(保持具)を介して、前記ワーク10が加圧取付部13を下方に向けて保持される。
【0058】
下型45は、付設された駆動装置(不図示)により上型41に対して進退動可能で、上型41側に前進することで、ワーク10の加圧取付部13と相手部材16とを当接させ、加圧状態に維持することができる。上型41は、付設された加振装置(不図示)によって、例えば上下左右および斜め方向に所定の振幅および振動数で加振することができる。そして、図5に示したようにワーク10と相手部材16をそれぞれ上型41と下型45にセットした状態で、下型45を前進させて、ワーク10の加圧取付部13と相手部材16とを当接させ加圧状態とし、その状態で上型41を加振することにより、ワーク10が加圧取付部13で相手部材16に溶着される。
【0059】
本実施形態では、例えば、次の条件で振動溶着を行った。
・加圧力:1〜4MPa
・振動数:100〜250Hz
・振幅 :0.5〜3.0mm
・加振方向:上下、左右、斜め
・加振時間:数秒間
【0060】
以上の条件で振動溶着を行った結果、加圧取付部13の先端面の沈み量は、1〜2mmであり、前記図14に模式的に示すように、発泡本体部11の加圧取付部13に連続する部分に変形が生じることはなく、加圧取付部13の先端を相手部材16の表面に支障なく溶着させることができた。
【0061】
以上、説明したように、本実施形態によれば、ワーク10の発泡本体部11の加圧取付部13に連続する部分に、発泡本体部11の他の部分よりも、コアバック量率が小さく設定されて成形される加圧取付部基部14を形成するようにしたことにより、発泡本体部11の加圧取付部13に連続する部分の強度及び/又は剛性を高めることができる。これにより、相手部材16への取付時の加圧力に起因して、発泡本体部11の加圧取付部13に連続する部分が発泡本体部11側へ沈み込むことを抑制し、取付不良を招くことを有効に防止できるのである。
【0062】
なお、発泡本体部11のコアバック量率が小さく設定されて形成される加圧取付部基部14は、発泡本体部11の加圧取付部13に連続する部分全体に、あるいはその一部に形成するようにしてもよい。図6は、加圧取付部基部形成用溝部の形状を説明するために、該溝部の形状を反映した成形型の成形キャビティを示す斜視図であり、図6の(a)は、発泡本体部の加圧取付部に連続する部分全体に加圧取付部基部を形成するための成形型の成形キャビティを示し、図6の(b)は、発泡本体部の加圧取付部に連続する部分の一部に加圧取付部基部を形成するための成形型の成形キャビティを示している。
【0063】
本実施形態では、図6(a)に示すように、加圧取付部形成用溝部22gの形状を反映し成形キャビティ29の板状の本体部分29aから突出する部分29bと、加圧取付部基部形成用溝部26gの形状を反映し成形キャビティ29の板状の本体部分29aから矩形状に突出する部分29cとを備える成形キャビティ29を形成する成形型20を用いることができる。成形キャビティ29の溝部26gの形状を反映した部分29cから分かるように、加圧取付部基部形成用溝部26gは、加圧取付部形成用溝部22gに沿って連続的に形成されている。かかる溝部26gを備えた成形型20を用いて成形される発泡樹脂成形品10では、発泡本体部11の加圧取付部13に連続する部分全体に加圧取付部基部14が形成される。
【0064】
また、図6(b)に示すように、加圧取付部形成用溝部22gの形状を反映し成形キャビティ29の板状の本体部分29aから突出する部分29bと、加圧取付部基部形成用溝部26gの形状を反映し成形キャビティ29の板状の本体部分29aから円柱状に突出する部分29dとを備える成形キャビティ29を形成する成形型20を用いることができる。成形キャビティ29の溝部26gの形状を反映した部分29dから分かるように、加圧取付部基部形成用溝部26gは、溝部22gに沿って連続的でなく溝部22gの一部に対応して形成させるようにしてもよい。かかる溝部26gを備えた成形型20を用いて成形される発泡樹脂成形品10では、発泡本体部11の加圧取付部13に連続する部分の一部に加圧取付部基部14が形成される。なお、図6(b)では、成形キャビティ29の円柱状に突出した部分29dが1つのみ示されているが、所定間隔毎に複数設けられるように溝部26gを形成するようにしてもよい。
【0065】
前述した実施形態では、発泡樹脂成形品10の成形に際して、発泡本体部11の加圧取付部13に連続する部分に発泡本体部11の他の部分よりもコアバック量率が小さく設定されて成形される加圧取付部基部14を形成するために、可動型25に加圧取付部基部形成用溝部26gが設けられているが、加圧取付部基部形成用溝部を固定型21に設けるようにしてもよい。
【0066】
図7は、前記成形装置に用いる成形型の第1の変形例を示す要部断面図であり、図7の(a)は、前記成形型の成形キャビティ内に発泡性樹脂が充填された状態を示し、図7の(b)は、成形キャビティの容積を拡大させて材料樹脂を発泡させた状態を示している。前記成形型50は、固定型51と可動型55とが互いに組み合わされて成形キャビティ59が形成され、固定型51には、加圧取付部形成用溝部52gと、該溝部52gに連続して半円状の断面を有し該溝部52gより幅広に形成される加圧取付部基部形成用溝部53gとが、固定型51の型面52fから掘られて形成されている。
【0067】
発泡性樹脂31が成形キャビティ59に注入されると、固定型51の加圧取付部に対応する成形型部52a内の発泡性樹脂31が当該成形型部52aによって冷却され、加圧取付部63が成形される。そして、図7(b)に示すように、可動型55を所定量だけ(図7のYa方向に)後退させてコアバックを行うことにより、成形キャビティ59が拡大されて発泡性樹脂31が発泡し、ワーク60の発泡本体部61が発泡成形される。
【0068】
しかしながら、発泡本体部61のうち加圧取付部63に連続した所定範囲の部分64(加圧取付部基部)については、固定型51に加圧取付部基部形成用溝部53gが設けられコアバック量率が小さく設定されて成形されるので、発泡本体部61の他の部分よりも、発泡が効果的に抑制され、発泡倍率が低い状態で成形され、その強度及び/又は剛性を高めることができる。
【0069】
また、加圧取付部が発泡本体部から一体的に突出するように成形される発泡樹脂成形品の成形に際し、発泡本体部の加圧取付部に連続する部分に発泡本体部の他の部分よりもコアバック量率が小さく設定されて成形される加圧取付部基部を形成するために、加圧取付部基部形成用溝部を設けることなく、発泡本体部のコアバック方向における肉厚の差を利用して、発泡本体部のコアバック方向における肉厚が発泡本体部の他の部分より厚い部分に加圧取付部を形成するようにしてもよい。
【0070】
図8は、前記成形装置に用いる成形型の第2の変形例を示す断面説明図であり、図8の(a)は、前記成形型の成形キャビティ内に発泡性樹脂が充填された状態を示し、図8の(b)は、成形キャビティの容積を拡大させて材料樹脂を発泡させた状態を示している。前記成形型70は、固定型71と可動型75とが互いに組み合わされて成形キャビティ79が形成され、固定型71の型面72fは、成形型70の開閉方向に垂直な縦面部72sと成形型70の開閉方向に対して所定角度傾斜した斜面部72tとを備え、可動型75の型面76fは、成形型70の開閉方向に垂直な縦面部76sと成形型70の開閉方向に対して所定角度傾斜した斜面部76tと備えている。
【0071】
図8(a)に示すように、成形型70では、型面72fの縦面部72sと型面76fの縦面部76sとが所定距離隔てて対向して設けられ、型面72fの斜面部72tと型面76fの斜面部76tとが所定距離隔てて対向して設けられ、所定厚さを有する成形キャビティ79が形成されている。
【0072】
したがって、成形型70の開閉方向における成形キャビティ厚さは、斜面部72t、76tによって形成される成形キャビティ79の厚さが、縦面部72s、76sによって形成される成形キャビティ79の厚さより厚く形成されている。また、加圧取付部形成用溝部72gは、固定型71の型面72fから、具体的には型面72fの斜面部72tから掘られて形成される。
【0073】
成形型70においても、発泡性樹脂31が成形キャビティ79に注入されると、固定型71の加圧取付部に対応する成形型部72a内の発泡性樹脂31が当該成形型部72aによって冷却され、加圧取付部83が成形される。図8(b)に示すように、可動型75を所定量だけ(図8(b)のYa方向に)後退させてコアバックを行うことにより、成形キャビティ79が拡大されて発泡性樹脂31が発泡し、ワーク80の発泡本体部81が発泡成形される。
【0074】
しかしながら、発泡本体部81のうち加圧取付部83に連続した所定範囲の部分、具体的には斜面部72t、76tによって形成される成形キャビティにより成形される部分84(加圧取付部基部)については、コアバック前の成形型70の開閉方向における成形キャビティ厚さが厚く形成されコアバック量率が小さく設定されて成形されるので、発泡本体部81の他の部分、具体的には縦面部72s、76sによって形成される成形キャビティにより成形される部分よりも、発泡が効果的に抑制され、発泡倍率が非常に低い状態で成形され、その強度及び/又は剛性を高めることができる。
【0075】
図9は、前記成形装置に用いる成形型の第3の変形例を示す断面説明図であり、図9の(a)は、前記成形型の成形キャビティ内に発泡性樹脂が充填された状態を示し、図9の(b)は、成形キャビティの容積を拡大させて材料樹脂を発泡させた状態を示している。前記成形型90においても、固定型91と可動型95とが互いに組み合わされて成形キャビティ99が形成されている。
【0076】
また、固定型91の型面92fは、成形型90の開閉方向に垂直な縦面部92sと成形型90の開閉方向に対して所定角度傾斜した2つの斜面部92tとを備え、2つの斜面部92tは、成形型90の開閉方向に対して対称に設けられている。一方、可動型95の型面96fは、成形型90の開閉方向に垂直な縦面部96sと成形型90の開閉方向に対して所定角度傾斜した2つの斜面部96tと備え、2つの斜面部96tは、成形型90の開閉方向に対して対称に設けられる。
【0077】
図9(a)に示すように、成形型90では、型面92fの縦面部92sと型面96fの縦面部96sとが所定距離隔てて対向して設けられ、型面92fの斜面部92tと型面96fの斜面部96tとが所定距離隔てて対向して設けられ、所定厚さを有する成形キャビティ79が形成されている。
【0078】
したがって、成形型90の開閉方向における成形キャビティ厚さは、斜面部92t、96tによって形成される成形キャビティ99の厚さが、縦面部92s、96sによって形成される成形キャビティ99の厚さより厚く形成されている。また、加圧取付部形成用溝部92gは、固定型91の型面92f、具体的には2つの斜面部92tによって略V字状に切り欠かれる部分の谷部に形成される。
【0079】
成形型90においても、発泡性樹脂31が成形キャビティ99に注入されると、固定型91の加圧取付部に対応する成形型部92a内の発泡性樹脂31が当該成形型部92aによって冷却され、加圧取付部103が成形される。図9(b)に示すように、可動型95を所定量だけ(図9(b)のYa方向に)後退させてコアバックを行うことにより、成形キャビティ99が拡大されて発泡性樹脂31が発泡し、ワーク100の発泡本体部101が発泡成形される。
【0080】
しかしながら、発泡本体部101のうち加圧取付部103に連続した所定範囲の部分、具体的には斜面部92t、96tによって形成される成形キャビティにより成形される部分104(加圧取付部基部)については、コアバック前の成形型90の開閉方向における成形キャビティ厚さが厚く形成されコアバック量率が小さく設定されて成形されるので、発泡本体部101の他の部分、具体的には縦面部92s、96sによって形成される成形キャビティにより成形される部分よりも、発泡が効果的に抑制され、発泡倍率が非常に低い状態で成形され、その強度及び/又は剛性を高めることができる。
【0081】
また、加圧取付部が発泡本体部から一体的に突出するように成形される発泡樹脂成形品の成形に際し、可動型にスライドコア部を設けて、発泡本体部の加圧取付部に連続する部分に発泡本体部の他の部分よりもコアバック量率が小さく設定されて成形される加圧取付部基部を形成するようにしてもよい。
【0082】
図10は、前記成形装置に用いる成形型の第4の変形例を示す断面説明図であり、図10の(a)は、前記成形型の成形キャビティ内に発泡性樹脂が充填された状態を示し、図10の(b)は、成形キャビティの容積を拡大させて材料樹脂を発泡させた状態を示している。前記成形型110は、可動型115に成形型110の開閉方向に移動可能なスライドコア部125が設けられること以外は、成形型20と同様の構成を備えているので、同様の構成については同一符号を付して説明を省略する。
【0083】
成形型110は、固定型21と可動型115とが互いに組み合わされて成形キャビティ119が形成され、可動型115には、成形型110の開閉方向に移動可能なスライドコア部125が組み込まれている。このスライドコア部125は、可動型115を成形型110の開閉方向(図10の矢印Ya、Yb方向)に移動させる可動型駆動機構(不図示)によって可動型125とは独立して成形型110の開閉方向(図10の矢印Yc、Yd方向)に移動することができるようになっている。
【0084】
図10(a)に示すように、可動型115は、該可動型115の型面116fから窪んだ状態でスライドコア部125が位置付けられ、可動型115には、スライドコア部126の型面126fと、スライドコア部126の外周面と摺接する可動型115の摺接面116sとによって加圧取付部基部用溝部116gが形成される。
【0085】
成形型110においても、発泡性樹脂31が成形キャビティ119に注入されると、固定型21の加圧取付部に対応する成形型部22a内の発泡性樹脂31が当該成形型部22aによって冷却され、加圧取付部133が成形される。成形型110では、図10(b)に示すように、可動型115の型面116fとスライドコア部125の型面126fとが面一状になるように可動型115を(図10のYa方向に)後退させるとともにスライドコア部125を(図10のYc方向に)後退させてコアバックを行うことにより、成形キャビティ119が拡大されて発泡性樹脂31が発泡し、ワーク130の発泡本体部131が発泡成形される。
【0086】
しかしながら、発泡本体部131のうち加圧取付部133に連続した所定範囲の部分134(加圧取付部基部)については、コアバック前の成形キャビティ厚さが厚く形成されコアバック量率が小さく設定されて成形されるので、発泡本体部131の他の部分よりも、発泡が効果的に抑制され、発泡倍率が非常に低い状態で成形され、その強度及び/又は剛性を高めることができる。
【0087】
以上の実施形態では、車両用の空調ダクト及びこれを簡略化したモデルの成形を例にとったものであるが、本発明は、成形型内に充填された発泡性樹脂により発泡樹脂成形品の発泡本体部を発泡成形すると共に、加圧されることにより相手部材に取り付けられる発泡抑制樹脂部から成る加圧取付部を前記発泡本体部から一体的に突出するように成形する、種々の他の発泡樹脂成形品を成形する場合にも適用することができる。このように、本発明は、例示された実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、種々の改良及び設計上の変更が可能であることは言うまでもない。
【産業上の利用可能性】
【0088】
本発明は、樹脂に発泡剤を含有させた発泡性樹脂から成形されてなる発泡樹脂成形品の成形方法及び成形装置に関し、例えば、車両用の空調ダクトなど、軽量性や断熱性などに優れた発泡樹脂成形品を成形する場合に、好適に適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【0089】
【図1】本実施形態に係る発泡樹脂成形品としての前記空調ダクトの断面構造を示す断面説明図である。
【図2】本実施形態に係るワークを発泡樹脂成形するための成形装置を模式的に示す断面図である。
【図3】コアバック前における図2の要部を拡大して示す拡大断面図である。
【図4】コアバック後における図2の要部を拡大して示す拡大断面図である。
【図5】前記ワークの相手部材への振動溶着工程を模式的に示す断面図である。
【図6】加圧取付部基部形成用溝部の形状を説明するために、該溝部の形状を反映した成形型の成形キャビティを示す斜視図である。
【図7】前記成形装置に用いる成形型の第1の変形例を示す断面説明図である。
【図8】前記成形装置に用いる成形型の第2の変形例を示す断面説明図である。
【図9】前記成形装置に用いる成形型の第3の変形例を示す断面説明図である。
【図10】前記成形装置に用いる成形型の第4の変形例を示す断面説明図である。
【図11】従来例に係る加圧取付部およびその周辺の発泡成形を説明するために、成形キャビティ内に発泡樹脂を充填した状態を模式的に示す説明図である。
【図12】従来例に係る加圧取付部およびその周辺の発泡成形を説明するために、成形キャビティの容積を拡大させて材料樹脂を発泡させた状態を模式的に示す説明図である。
【図13】従来例に係る加圧取付部を備えた発泡樹脂成形品と相手部材とを模式的に示す説明図である。
【図14】従来例に係る加圧取付部を備えた発泡樹脂成形品と相手部材との振動溶着を説明するための模式的な説明図である。
【図15】加圧取付部を備えた発泡樹脂成形品と相手部材との良好な振動溶着を説明するための模式的な説明図である。
【符号の説明】
【0090】
10、60、80、100、130 発泡樹脂成形品
11、61、81、101、131 発泡本体部
13、63、83、103、133 加圧取付部
14、64、84、104、134 発泡本体部の加圧取付部基部
16 相手部材
20、50、70、90、110 成形型
21、51、71、91 固定型
22a、52a、72a、92a 成形型の加圧取付部に対応する成形型部
25、55、75、95、115 可動型
29、59、79、99、119 成形キャビティ
30 射出装置
31 発泡性樹脂
D1 加圧取付部の幅
D2 加圧取付部基部の幅
E コアバック量
M 成形装置
【特許請求の範囲】
【請求項1】
成形型内に充填された発泡性樹脂により、発泡樹脂成形品の発泡本体部を前記成形型の前記発泡本体部に対応する成形型部をコアバックさせることにより発泡成形すると共に、加圧されることにより相手部材に取り付けられる発泡抑制樹脂部から成る加圧取付部を前記発泡本体部から一体的に突出するように成形する、発泡樹脂成形品の成形方法であって、
前記発泡本体部の前記加圧取付部に連続する部分に、前記発泡本体部の他の部分よりも、前記成形型部をコアバックさせるときのコアバック量率が小さく設定されて成形される加圧取付部基部を形成する、ことを特徴とする発泡樹脂成形品の成形方法。
【請求項2】
前記加圧取付部基部は前記加圧取付部よりも幅広に形成される、ことを特徴とする請求項1に記載の発泡樹脂成形品の成形方法。
【請求項3】
前記コアバックに先立って、前記成形型の前記加圧取付部に対応する成形型部内の発泡性樹脂を当該成形型部によって冷却することにより、前記加圧取付部を成形する、ことを特徴とする請求項1又は2に記載の発泡樹脂成形品の成形方法。
【請求項4】
前記発泡性樹脂は物理発泡剤を含有している、ことを特徴とする請求項1から3の何れか一に記載の発泡樹脂成形品の成形方法。
【請求項5】
前記物理発泡剤が超臨界状態の流体である、ことを特徴とする請求項4に記載の発泡樹脂成形品の成形方法。
【請求項6】
互いに組み合わされて成形キャビティを形成する固定型と可動型とを有する成形型と、樹脂に発泡剤を含有させた発泡性樹脂を前記成形キャビティ内に注入する注入手段と、前記可動型を前記成形キャビティの容積を変化させるように前記固定型に対して移動させる可動型駆動手段と、を備え、
前記発泡性樹脂を前記成形キャビティ内に注入し、前記成形キャビティ内に充填された発泡性樹脂によって発泡樹脂成形品の発泡本体部を前記可動型の前記発泡本体部に対応する成形型部をコアバックさせることにより発泡成形すると共に、加圧されることにより相手部材に取り付けられる発泡抑制樹脂部から成る加圧取付部を前記発泡本体部から一体的に突出するように成形する、発泡樹脂成形品の成形装置であって、
前記発泡本体部の前記加圧取付部に連続する部分に、前記発泡本体部の他の部分よりも、前記成形型部をコアバックさせるときのコアバック量率が小さく設定されて成形される加圧取付部基部を形成する加圧取付部基部形成手段を更に備えている、ことを特徴とする発泡樹脂成形品の成形装置。
【請求項7】
前記加圧取付部基部形成手段は、前記加圧取付部よりも幅広の加圧取付部基部を形成する、ことを特徴とする請求項6に記載の発泡樹脂成形品の成形装置。
【請求項8】
前記コアバックに先立って、前記固定型の前記加圧取付部に対応する成形型部内の発泡性樹脂を当該成形型部によって冷却することにより、前記加圧取付部を成形する、ことを特徴とする請求項6又は7に記載の発泡樹脂成形品の成形装置。
【請求項9】
前記注入手段は物理発泡剤を含有する発泡性樹脂を注入する、ことを特徴とする請求項6から8の何れか一に記載の発泡樹脂成形品の成形装置。
【請求項10】
前記注入手段は、前記物理発泡剤として超臨界状態の流体を含有する発泡性樹脂を注入する、ことを特徴とする請求項9に記載の発泡樹脂成形品の成形装置。
【請求項1】
成形型内に充填された発泡性樹脂により、発泡樹脂成形品の発泡本体部を前記成形型の前記発泡本体部に対応する成形型部をコアバックさせることにより発泡成形すると共に、加圧されることにより相手部材に取り付けられる発泡抑制樹脂部から成る加圧取付部を前記発泡本体部から一体的に突出するように成形する、発泡樹脂成形品の成形方法であって、
前記発泡本体部の前記加圧取付部に連続する部分に、前記発泡本体部の他の部分よりも、前記成形型部をコアバックさせるときのコアバック量率が小さく設定されて成形される加圧取付部基部を形成する、ことを特徴とする発泡樹脂成形品の成形方法。
【請求項2】
前記加圧取付部基部は前記加圧取付部よりも幅広に形成される、ことを特徴とする請求項1に記載の発泡樹脂成形品の成形方法。
【請求項3】
前記コアバックに先立って、前記成形型の前記加圧取付部に対応する成形型部内の発泡性樹脂を当該成形型部によって冷却することにより、前記加圧取付部を成形する、ことを特徴とする請求項1又は2に記載の発泡樹脂成形品の成形方法。
【請求項4】
前記発泡性樹脂は物理発泡剤を含有している、ことを特徴とする請求項1から3の何れか一に記載の発泡樹脂成形品の成形方法。
【請求項5】
前記物理発泡剤が超臨界状態の流体である、ことを特徴とする請求項4に記載の発泡樹脂成形品の成形方法。
【請求項6】
互いに組み合わされて成形キャビティを形成する固定型と可動型とを有する成形型と、樹脂に発泡剤を含有させた発泡性樹脂を前記成形キャビティ内に注入する注入手段と、前記可動型を前記成形キャビティの容積を変化させるように前記固定型に対して移動させる可動型駆動手段と、を備え、
前記発泡性樹脂を前記成形キャビティ内に注入し、前記成形キャビティ内に充填された発泡性樹脂によって発泡樹脂成形品の発泡本体部を前記可動型の前記発泡本体部に対応する成形型部をコアバックさせることにより発泡成形すると共に、加圧されることにより相手部材に取り付けられる発泡抑制樹脂部から成る加圧取付部を前記発泡本体部から一体的に突出するように成形する、発泡樹脂成形品の成形装置であって、
前記発泡本体部の前記加圧取付部に連続する部分に、前記発泡本体部の他の部分よりも、前記成形型部をコアバックさせるときのコアバック量率が小さく設定されて成形される加圧取付部基部を形成する加圧取付部基部形成手段を更に備えている、ことを特徴とする発泡樹脂成形品の成形装置。
【請求項7】
前記加圧取付部基部形成手段は、前記加圧取付部よりも幅広の加圧取付部基部を形成する、ことを特徴とする請求項6に記載の発泡樹脂成形品の成形装置。
【請求項8】
前記コアバックに先立って、前記固定型の前記加圧取付部に対応する成形型部内の発泡性樹脂を当該成形型部によって冷却することにより、前記加圧取付部を成形する、ことを特徴とする請求項6又は7に記載の発泡樹脂成形品の成形装置。
【請求項9】
前記注入手段は物理発泡剤を含有する発泡性樹脂を注入する、ことを特徴とする請求項6から8の何れか一に記載の発泡樹脂成形品の成形装置。
【請求項10】
前記注入手段は、前記物理発泡剤として超臨界状態の流体を含有する発泡性樹脂を注入する、ことを特徴とする請求項9に記載の発泡樹脂成形品の成形装置。
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】
【図13】
【図14】
【図15】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】
【図13】
【図14】
【図15】
【公開番号】特開2009−166458(P2009−166458A)
【公開日】平成21年7月30日(2009.7.30)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2008−10293(P2008−10293)
【出願日】平成20年1月21日(2008.1.21)
【出願人】(000003137)マツダ株式会社 (6,115)
【Fターム(参考)】
【公開日】平成21年7月30日(2009.7.30)
【国際特許分類】
【出願日】平成20年1月21日(2008.1.21)
【出願人】(000003137)マツダ株式会社 (6,115)
【Fターム(参考)】
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