説明

発泡樹脂成形品の成形方法及び成形装置

【課題】コアバック法を用いた発泡樹脂成形において、成形キャビティ内に可動コアのコアバック方向に略沿った成形型の縦壁部を存在させ、該縦壁部に隣接する発泡性樹脂も可動型のコアバックに伴って発泡させるに際し、前記縦壁部に隣接する樹脂部が反縦壁部側に引き込まれることを防止する。
【解決手段】成形キャビティ30内に可動型31のコアバック方向に略沿って型の縦壁部34wを存在させると共に、該縦壁部に隣接する発泡性樹脂も可動型のコアバックに伴って発泡させる発泡樹脂成形品の成形方法であって、可動型のコアバックにより前記縦壁部近傍の樹脂部が反縦壁部側に引き込まれることを抑制する抑制手段12,12pを講じた状態で、前記可動型をコアバックさせる、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、この発泡性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】
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、相手部材に係合用の爪部あるいは突起部を設ける一方、発泡樹脂成形品の取付部に嵌合用の穴部あるいは切欠部を形成しておき、この穴部あるいは切欠部に前記爪部あるいは突起部を嵌合させることにより、発泡樹脂成形品を相手部材に係合させて取り付ける構造が知られている。
【0006】
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、インストルメントパネルの背面側に係合用の爪部を設ける一方、発泡樹脂成形品の空調ダクトの取付座面に、前記爪部を嵌合させるに適合した形状および寸法の嵌合穴を形成しておき、この嵌合穴に前記係合爪部を嵌合させることにより、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(係合させる)ことが考えられる。この場合、嵌合穴の周縁部分まで発泡させることで、空調ダクトのより一層の軽量化を図ることができる。
【特許文献1】特開平11−156881号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0007】
発泡樹脂成形品に穴部を形成する場合、可動型の一部に凸部を形成し、この凸部の周縁の縦壁部により成形品に所要の穴部を形成することが考えられる。
図14及び図15は、従来例に係る穴部を有する発泡樹脂成形品の成形方法を模式的に示す断面図であり、図14は成形型の要部のコアバック前の状態を示し、図15は成形型の要部のコアバック後の状態を示している。
【0008】
これらの図に示されるように、可動型131の固定型121に対向する面の一部には、固定型121側に突出する所定形状および寸法の凸部134が設けられ、固定型121には、この凸部134を受け合う124凹部が形成されている。可動型131と固定型121とを閉じ合わせて形成される成形キャビティ130内に溶融状態の発泡性樹脂141を充填し(図14参照)、その後、可動型131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130が拡大されて発泡性樹脂141が発泡し、穴部112付きの発泡樹脂成形品110が発泡成形される(図15参照)。このとき、成形品110の穴部112の縁部は、可動型131の凸部134周縁の縦壁部134wによって形成される。
【0009】
しかしながら、この場合には、コアバックに伴う発泡性樹脂141の発泡により穴部112が拡張してしまい、所要の平面寸法精度を確保することが難しくなる、という問題があった。
図16は、前記従来例に係る穴部112の拡張状態を示す模式的な説明図である。この図16及び前述の図15に示されるように、コアバック前においては(図16の2点鎖線表示)、可動型131の凸部周縁の縦壁部134wで形状および平面寸法が規定されていた穴部112は、コアバック完了後には(図16の実線表示)、その縁部が外側(反縦壁部側)へ引き込まれて拡張し、前記凸部周縁の縦壁部134wで規定されるべき所要の寸法よりも大きくなってしまう。
【0010】
これは、発泡成形時のコアバックに伴う発泡性樹脂の発泡の仕方に関連するものと推察される。すなわち、成形キャビティ内に充填された樹脂(発泡性樹脂)のうち可動型の凸部周縁の縦壁部に隣接する部分は、金型による冷却効果で時間経過に伴って伸び性が低下する。このため、コアバックが進行するに連れて、穴の縁部を構成する樹脂部が外側へ引き込まれるように収縮し、穴部が全体として拡張してしまい、前記凸部周縁の縦壁部で規定されるべき所要の平面寸法を精度良く形成することが難しくなる、ものと考えられる。
【0011】
尚、このような問題は、穴部に限らず、例えば切欠部など、成形キャビティ内に可動コアのコアバック方向に略沿った金型の縦壁部を存在させ、発泡性樹脂の縦壁部に隣接する部分も前記可動型のコアバックに伴って発泡させる場合には、同様に生じるものである。
【0012】
この発明は、かかる技術的課題に鑑みてなされたもので、コアバック法を用いた発泡樹脂成形において、成形キャビティ内に可動コアのコアバック方向に略沿った成形型の縦壁部を存在させ、発泡性樹脂の縦壁部に隣接する部分も可動型のコアバックに伴って発泡させるに際し、前記縦壁部に隣接する樹脂部が反縦壁部側に引き込まれる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】
【0013】
このため、本願の請求項1に係る発明(第1の発明)は、固定型と可動型とを組み合わせて形成した成形キャビティ内に溶融状態の発泡性樹脂を注入し、前記可動型をコアバックさせて前記成形キャビティの容積を少なくとも部分的に拡大させることにより前記発泡性樹脂の発泡を促進するコアバック成形法を用い、前記成形キャビティ内に前記可動型のコアバック方向に略沿って型の縦壁部を存在させると共に、前記発泡性樹脂の前記縦壁部に隣接する部分も前記可動型のコアバックに伴って発泡させる、発泡樹脂成形品の成形方法であって、
前記可動型のコアバックにより前記縦壁部近傍の樹脂部が反縦壁部側に引き込まれることを抑制する抑制手段を講じた状態で、前記可動型をコアバックさせる、ことを特徴としたものである。
【0014】
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、前記抑制手段は、前記縦壁部近傍の樹脂部を該樹脂部近傍の型部に係止する手段である、ことを特徴としたものである。
【0015】
更に、本願の請求項3に係る発明(第3の発明)は、前記第2の発明において、前記係止手段は、前記成形キャビティの型面部に設けられ前記縦壁部に略沿った方向に突出する係止用突起部である、ことを特徴としたものである。
【0016】
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2の発明において、前記抑制手段は、前記縦壁部近傍の樹脂部を縦壁部側に吸引する吸引手段である、ことを特徴としたものである。
【0017】
また更に、本願の請求項5に係る発明(第5の発明)は、前記第1から第4の発明の何れか一において、前記縦壁部により、成形品に開口部および切欠部の少なくとも何れか一方の縁部を成形する、ことを特徴としたものである。
【0018】
また更に、本願の請求項6に係る発明(第6の発明)は、前記第1から第5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。
【0019】
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。
【0020】
また更に、本願の請求項8に係る発明(第8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溶融状態で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少なくとも部分的に拡大させるように前記固定型に対して移動させる可動型コアバック手段と、を備え、
前記成形キャビティ内に溶融状態の発泡性樹脂を注入し、前記可動型をコアバックさせて前記成形キャビティの容積を少なくとも部分的に拡大させることにより前記発泡性樹脂の発泡を促進するコアバック成形法を用い、前記成形キャビティ内に前記可動型のコアバック方向に略沿って型の縦壁部を存在させると共に、前記発泡性樹脂の前記縦壁部に隣接する部分も前記可動型のコアバックに伴って発泡させる、発泡樹脂成形品の成形装置であって、
前記可動型のコアバックにより前記縦壁部近傍の樹脂部が反縦壁部側に引き込まれることを抑制する抑制手段を更に備えている、ことを特徴としたものである。
【0021】
また更に、本願の請求項9に係る発明(第9の発明)は、前記第8の発明において、前記抑制手段は、前記縦壁部近傍の樹脂部を該樹脂部近傍の型部に係止する手段である、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、前記係止手段は、前記成形キャビティの型面部に設けられ前記縦壁部に略沿った方向に突出する係止用突起部である、ことを特徴としたものである。
【0023】
また更に、本願の請求項11に係る発明(第11の発明)は、前記第9の発明において、前記抑制手段は、前記縦壁部近傍の樹脂部を縦壁部側に吸引する吸引手段である、ことを特徴としたものである。
【0024】
また更に、本願の請求項12に係る発明(第12の発明)は、前記第8から第11の発明の何れか一において、前記縦壁部が、成形品の開口部および切欠部の少なくとも何れか一方の縁部を規定している、ことを特徴としたものである。
【0025】
また更に、本願の請求項13に係る発明(第13の発明)は、前記第8から第12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。
【0026】
また更に、本願の請求項14に係る発明(第14の発明)は、前記第13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】
【0027】
本願の第1の発明によれば、前記抑制手段を講じた状態で可動型をコアバックさせることにより、成形キャビティ内の発泡性樹脂のうち前記縦壁部に隣接する樹脂部が、型による冷却効果で伸び性が低下することに起因して、コアバックに伴う発泡時に反縦壁部側に引き込まれることを抑制できる。これにより、成形品の寸法および形状の精度が低下することを抑制できる。
【0028】
また、本願の第2の発明によれば、コアバックに伴う発泡時には、前記抑制手段により、前記縦壁部近傍の樹脂部を該樹脂部近傍の型部に係止することができ、簡単かつ確実に前記第1の発明の作用効果を奏することができる。
【0029】
更に、本願の第3の発明によれば、基本的には前記第2の発明と同様の作用効果を奏することができる。特に、コアバックに伴う発泡時には、成形キャビティの型面部に設けられ前記縦壁部に略沿った方向に突出する係止用突起部により、簡単かつ確実に、縦壁部近傍の樹脂部を該樹脂部近傍の型部に係止することができる。
【0030】
また更に、本願の第4の発明によれば、前記抑制手段としての吸引手段により、前記縦壁部近傍の樹脂部を縦壁部側に吸引することができ、簡単かつ確実に前記第2の発明の作用効果を奏することができる。
【0031】
また更に、本願の第5の発明によれば、基本的には前記第1から第4の発明の何れか一と同様の作用効果を奏することができる。特に、前記縦壁部によって成形品に開口部および切欠部の少なくとも何れか一方の縁部を成形するので、開口部または切欠部の平面寸法および形状について高い精度を有する発泡樹脂成形品を成形することができる。
【0032】
また更に、本願の第6の発明によれば、基本的には前記第1から第5の発明の何れか一と同様の作用効果を奏することができる。特に、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、発泡倍率がより高い発泡樹脂成形品を得ることができ、しかも、その際により顕著に表れる第1の発明の技術課題である、前述の「発泡性樹脂のうち縦壁部に隣接する樹脂部が、型による冷却効果で伸び性が低下することに起因して、コアバックに伴う発泡時に反縦壁部側に引き込まれる」ことを、より効果的に抑制することができる。
【0033】
また更に、本願の第7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6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。
【0034】
また更に、本願の第8の発明によれば、前記抑制手段を講じた状態で可動型をコアバックさせることにより、成形キャビティ内の発泡性樹脂のうち前記縦壁部に隣接する樹脂部が、型による冷却効果で伸び性が低下することに起因して、コアバックに伴う発泡時に反縦壁部側に引き込まれることを抑制できる。これにより、成形品の寸法および形状の精度が低下することを抑制できる。
【0035】
また更に、本願の第9の発明によれば、コアバックに伴う発泡時には、前記抑制手段により、前記縦壁部近傍の樹脂部を該樹脂部近傍の型部に係止することができ、簡単かつ確実に前記第9の発明の作用効果を奏することができる。
【0036】
また更に、本願の第10の発明によれば、基本的には前記第9の発明と同様の作用効果を奏することができる。コアバックに伴う発泡時には、成形キャビティの型面部に設けられ前記縦壁部に略沿った方向に突出する係止用突起部により、簡単かつ確実に、縦壁部近傍の樹脂部を該樹脂部近傍の型部に係止することができる。
【0037】
また更に、本願の第11の発明によれば、前記抑制手段としての吸引手段により、前記縦壁部近傍の樹脂部を縦壁部側に吸引することができ、簡単かつ確実に前記第9の発明の作用効果を奏することができる。
【0038】
また更に、本願の第12の発明によれば、基本的には前記第8から第11の発明の何れか一と同様の作用効果を奏することができる。特に、前記縦壁部が、成形品の開口部および切欠部の少なくとも何れか一方の縁部を規定しているので、開口部または切欠部の平面寸法および形状について高い精度を有する発泡樹脂成形品を成形することができる。
【0039】
また更に、本願の第13の発明によれば、基本的には前記第8から第12の発明の何れか一と同様の作用効果を奏することができる。特に、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ので、発泡倍率がより高い発泡樹脂成形品を得ることができ、しかも、その際により顕著に表れる第8の発明の技術課題である、前述の「発泡性樹脂のうち縦壁部に隣接する樹脂部が、型による冷却効果で伸び性が低下することに起因して、コアバックに伴う発泡時に反縦壁部側に引き込まれる」ことを、より効果的に抑制することができる。
【0040】
また更に、本願の第14の発明によれば、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ので、前記第13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。
【発明を実施するための最良の形態】
【0041】
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。
【0042】
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所定厚さの取付フランジ部3とを備えている。
図2は、前記空調ダクト1の取付フランジ部3の一部を拡大して示す平面図である。この図に示すように、各取付フランジ部3には、平面視で矩形状の穴部4(貫通穴)が形成されている。
【0043】
一方、インストルメントパネル6の背面側には、前記取付フランジ部3の穴部4に嵌挿して係合する爪部7が一体的に形成されている。
本実施形態では、このインストルメントパネル6が例えばソリッドの樹脂成形品として成形され、空調ダクト1全体が、一体の発泡樹脂成形品として成形されている。そして、取付フランジ部3に形成された穴部4にインストルメントパネル6の背面側に設けられた爪部7を嵌挿して係合させることにより、空調ダクト1がインストルメントパネル6の背面に取り付けられ、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。
【0044】
次に、前記空調ダクト1の成形に用いた発泡樹脂成形法について説明する。
まず、本発明の第1の実施形態に係る発泡樹脂成形法について、図3及び図4を参照しながら説明する。
この説明では、発泡樹脂成形品として、所定厚さの略板状の成形体に所定形状(例えば平面視で矩形状)で所定の平面寸法(つまり、長さ及び幅)の穴部を形成したワークが、簡略化されたモデルとして用いられている。すなわち、このワークは、所定厚さを有する略板状の成形体に穴部を形成した発泡樹脂成形品を構成している。
【0045】
図3は、前記発泡樹脂成形品(ワーク)を発泡樹脂成形するための成形装置M1を模式的に示す断面図である。また、図4は、図3の要部を拡大して示す拡大断面図で、前記ワークの発泡樹脂成形のコアバック工程を説明するための工程説明図である。尚、この図4においては、後述する固定型の樹脂通路は図面の簡略化のために省略されている。
図3に示すように、成形装置M1は、開閉可能な成形型D1と、成形型D1内の成形キャビティ30内に発泡性樹脂を注入する注入手段としての射出装置40とを備えている。尚、具体的には図示しなかったが、成形装置M1には、成形型D1を冷却するための冷却装置も付設されている。
【0046】
前記成形型D1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D1の開閉方向(図3の矢印Ya,Yb方向)に移動可能に設けられた可動型31とで構成され、両者21,31を互いに組み合わせることで、前記ワークの形状に対応した成形キャビティ30が形成される。図3は、固定型21に対して可動型31を閉じ合わせて型締めした状態を示している。前記可動型31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D1の前記開閉方向に移動することができるようになっている。
【0047】
可動型31は、固定型21に対向する面の中央部分に、コア本体部33の型面33fから略垂直に固定型21側に突出する所定形状(本実施形態では、例えば断面矩形状)および寸法の中央凸部34を備えており、この中央凸部34の周縁の縦壁部34wが、成形品の穴部の縁部を成形し、その形状および平面寸法を定めることになる。一方、固定型21には、この中央凸部34を受け合う中央凹部24が形成されている。
【0048】
固定型21の中央凹部24の内周面と可動型31の中央凸部34の外周面34w(縦壁部)との隙間(クリアランス)は、可動型31が固定型21に対して前記開閉方向(図3の矢印Ya,Yb方向)へスムースに摺動でき、且つ、成形キャビティ30を形成した状態で、キャビティ30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。
【0049】
前記可動型31の固定型21に対向する面の外周部分には、コア本体部33から固定型21側に突出し、固定型21の外周部を覆う周壁部35を備えている。
この可動型31の周壁部35の内周面と固定型21の外周面との隙間は、可動型31が固定型21に対して前記開閉方向へスムースに摺動でき、且つ、成形キャビティ30を形成した状態で、キャビティ30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。
【0050】
本実施形態では、固定型21の中央凹部24の開口部分に、所定幅で所定深さの段部26が形成されている。また、可動型31の中央凸部33の付け根部分に、所定幅で所定深さの溝部36が形成されている。この溝部36及び前記段部26は共に、成形キャビティ30に開口しており、成形キャビティ30の前記縦壁部34wに沿った部分と共に、該縦壁部34wの周縁を取り囲む縦壁周縁キャビティ部30aを形成しており、成形キャビティ30の内部に発泡性樹脂が充填される際には、キャビティ30の一部30aとして発泡性樹脂で満たされる。
【0051】
この縦壁周縁キャビティ部30aは、特に、前記段部26及び溝部36に対応した部分の殆どが型面で取り囲まれているので、発泡性樹脂が充填された際には、型面に熱を奪われることにより固化し易く、短時間でソリッド又はソリッドに近い固化状態になる。
可動型31の前記溝部36の深さは、コアバック後のワークW1の可動型31に対応した表面位置と略一致するように設定されている。
【0052】
このような構成を備えた固定型21と可動型31とで成形キャビティ30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31を成形型D1の型開き方向(図3の矢印Ya方向)へ所定量だけ移動させることにより、成形キャビティ30の容積を少なくとも部分的に拡大させることができる。
【0053】
成形キャビティ30内に発泡性樹脂を注入した後に、可動型31を型開き方向へ所定量だけ移動させて成形キャビティ30の容積を拡大させることにより、キャビティ30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(図4参照)。このコアバックでの可動型31の移動量は、当該可動型31の周壁部35が固定型21の外周面から離脱せず、且つ、可動型31の中央凸部34が固定型21の中央凹部24から離脱しない範囲で設定される。尚、コアバック法自体は、従来公知の手法と基本的には同じものである。
【0054】
前記可動型31の中央凸部34の周縁の縦壁部34wは、コア本体部33の型面33fから略垂直に延びており、一方、可動型31は、前記コア本体部33の型面33fに対して略垂直方向にコアバックされるので、縦壁部34wは可動型31のコアバック方向に略沿った方向に配置されていると言える。
【0055】
尚、穴部の平面視における周縁部を成形する縦壁部34wは、必ずしも可動型31の型面33fに垂直でなくても良く、若干の傾斜を有するテーパ状部分を少なくとも一部に備えていても良い。この場合には、穴部の周縁部も、厚さ方向の少なくとも一部にテーパ状部分を有することになる。
【0056】
また、具体的には図示しなかったが、固定型21には、該固定型21を冷却してその型面等の所要部分を所要温度に保つために、冷却水通路が設けられている。また、可動型31にも、該可動型31を冷却してその型面等の所要部分を所要温度に保つために、冷却水通路が設けられている。これら冷却水通路の構成および作用は、従来公知のものと同様のものである。
【0057】
前記射出装置40は、樹脂に発泡剤を含有させた発泡性樹脂を成形型D1の成形キャビティ30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42を混錬溶融させるシリンダ43を備えている。該シリンダ43の内部には、回転スクリュー44が配設され、このスクリュー44の後端には、具体的には図示しなかったが、スクリュー44を回転駆動する回転駆動機構、及びスクリュー44を前進動させて溶融樹脂を成形キャビティ30に向けて射出する射出機構が連結されている。射出装置40では、シリンダ43内に投入された材料樹脂42が、シリンダ43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44によって混錬される。
【0058】
前記射出装置40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45,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46、及び超臨界状態にされた不活性ガスをシリンダ43内に注入する超臨界流体注入装置47が付設されている。そして、ボンベ45から供給され超臨界流体発生装置46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47によって、シリンダ43内で混錬溶融された樹脂42に注入され、樹脂42に発泡剤を含有させた発泡性樹脂41が形成されるようになっている。
【0059】
シリンダ43内の発泡性樹脂41は、スクリュー44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D1の成形キャビティ30内に注入される。成形型D1には、具体的には固定型21には、発泡性樹脂41を成形キャビティ30に向かって注入するための樹脂通路29が設けられている。
【0060】
前記材料樹脂42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、前記発泡性樹脂41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。
【0061】
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。
【0062】
また、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D1の作動制御,射出装置40の作動制御,冷却装置(不図示)の作動制御等の各種制御を行う。
【0063】
次に、成形装置M1を用いた発泡樹脂成形品W1(ワーク)の成形について説明する。前述のように、発泡樹脂成形品W1(ワーク)は、所定厚さを有する略板状の成形体に穴部Hを形成して構成されている。
【0064】
先ず、図3に示されるように、可動型31と固定型21とを組み合わせて型締めし、可動型31の周壁部35の先端が固定型21の外側部分にほぼ当接した状態で、成形キャビティ30内に、樹脂42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41が射出装置40から注入される。このとき、固定型21の中央凹部24内に収納された可動型31の中央凸部34は、その先端が中央凹部24内の底部近傍に位置している。
【0065】
前述のように、本実施形態では、可動型31の縦壁部34wの周縁を取り囲む縦壁周縁キャビティ部30aが形成されており、この縦壁周縁キャビティ部30aは発泡性樹脂が充填された際には、型面に熱を奪われることにより固化し易く、短時間でソリッド又はソリッドに近い固化状態となり、コアバックが開始される前に、固化層12を形成するようになっている。
【0066】
成形キャビティ30内への発泡性樹脂の射出が完了すると、可動型31のコアバックが開始され、所定時間が経過するとこのコアバック動作が完了する。
このとき、可動型31のコアバックに先立って、可動型31の縦壁部34wの周縁を取り囲む縦壁周縁キャビティ部30aの発泡性樹脂が固化層12を形成しているので、コアバックによって発泡することは殆ど無い。
【0067】
コアバックに先立って、このような固化層12がワークW1の穴部Hの周縁に形成されることにより、穴部Hの周縁およびその近傍の樹脂部が反縦壁部方向に移動しにくくなっている。つまり、成形キャビティ30内の発泡性樹脂41のうち前記縦壁部34wに隣接する樹脂部が、型による冷却効果で伸び性が低下することに起因して、コアバックに伴う発泡時に反縦壁部側に引き込まれることが抑制される。
【0068】
前述のように、可動型31の前記溝部36の深さは、コアバック後のワークW1の可動型31に対応した表面位置と略一致するように設定されているので、前記固化層12がワークW1の可動型31に対応した表面から突出することが防止されている。
一方、前記固化層12の固定型21に対応した表面については、固定型21の前記段部26の深さに応じて、可動型31の縦壁部34wに略沿った方向に突出する突起部12pが形成されている。
【0069】
この固化層12の突起部12pは、成形キャビティ30内の発泡性樹脂41のうち前記縦壁部34wに隣接する樹脂部が、型による冷却効果で伸び性が低下することに起因して、コアバックに伴う発泡時に反縦壁部側に引き込まれようとする際には、その樹脂部の反縦壁部方向への移動を規制する一種のアンカーとして作用し、縦壁部34w近傍の樹脂部を該樹脂部近傍の型部に係止することができる。
【0070】
すなわち、このような成形キャビティ20の型面部に設けられ前記縦壁部34wに略沿った方向に突出する突起部12pを備えることにより、簡単かつ確実に、縦壁部34w近傍の樹脂部を該樹脂部近傍の型部に係止することができ、成形キャビティ30内の発泡性樹脂41のうち前記縦壁部34wに隣接する樹脂部が、型による冷却効果で伸び性が低下することに起因して、コアバックに伴う発泡時に反縦壁部側に引き込まれることを抑制できる。これにより、ワークW1の穴部Hの寸法および形状の精度が低下することを抑制できるのである。
【0071】
コアバック開始後所定時間が経過すると、可動型31のコアバック動作が完了し、その後、更に所定時間が経過して成形型D1の冷却が完了すると型開きが行われ、所定厚さを有する略板状の成形体に穴部Hを形成して構成された最終完成状態の発泡樹脂成形品W1(ワーク)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。
【0072】
以上、説明したように、本実施形態によれば、発泡性樹脂のうち縦壁部34wに隣接する樹脂部が、型部34による冷却効果で伸び性が低下することに起因して、コアバックに伴う発泡時に反縦壁部側に引き込まれることを、比較的簡単な構成で、抑制することができる。
これにより、前記縦壁部34wによって縁部が成形される穴部Hの平面寸法および形状について、高い精度を有する発泡樹脂成形品W1を得ることができるのである。
【0073】
しかも、前記発泡性樹脂に物理発泡剤が含有されているので、発泡倍率がより高い発泡樹脂成形品を得ることができ、しかも、その際により顕著に表れる技術課題である、前述の「発泡性樹脂のうち縦壁部34wに隣接する樹脂部が、型部34による冷却効果で伸び性が低下することに起因して、コアバックに伴う発泡時に反縦壁部側に引き込まれる」ことを、より効果的に抑制することができる。
【0074】
特に、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も可能である。
【0075】
次に、本発明の第2の実施形態について、図5及び図6を参照しながら説明する。尚、以下の説明において、前述の第1の実施形態における場合と同様の構成を備え同様の作用をなすものについては、同一の符号を付し、それ以上の説明は省略する。
この第2の実施形態に係る成形装置M2では、可動型51が2つの型部分でなる分割構造として形成されている。具体的は、可動型51は、中央に位置する第1型部52(分割コア)と、その周囲に隣接して位置する第2型部56の、2つの分割型部で構成されている。
【0076】
これら分割型部52,56の各々は、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D2の開閉方向(図3の矢印Ya,Yb方向)にそれぞれ独立して移動することができるようになっている。但し、これら分割型部52,56のうち第2型部56はコアバック動作を行うが、中央の第1型部52は、可動型51全体の開閉時には同方向に移動して開閉動作を行うが、第2型部56のコアバック時には固定型21に対して移動しない不動型として作用するように構成されている。
【0077】
第1型部52は、固定型21の中央凹部24の内周面に液密に嵌合する外周部53wを有する筒状部53と、この筒状部53より所定量だけ外方へ張り出す鍔部54とで構成されている。前記筒状部53は、その断面が所定形状(本実施形態では断面矩形状)および寸法に形成されており、この筒状部53の外周部53wが、成形品の穴部の縁部を成形し、その形状および平面寸法を定める縦壁部を構成している。
【0078】
前記第1型部52の周囲に隣接して配置された第2型部56は、固定型21に対向する面の外周部分に、コア本体部57から固定型21側に突出し、固定型21の外周部を覆う周壁部58を備えている。
この第2型部56周壁部58の内周面と固定型21の外周面との隙間は、第2型部56が固定型21に対して前記開閉方向へスムースに摺動でき、且つ、成形キャビティ30を形成した状態で、キャビティ30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。
【0079】
第1型部52の鍔部54の位置は、コアバック後のワークW2の第2型部56に対応した表面位置と略一致するように設定されている。固定型21の段部26と、第1型部52筒状部53の縦壁部53wと、鍔部54と、第2型部56の内周部とで、縦壁部34wの周縁を取り囲む縦壁周縁キャビティ部30aが形成されている。この縦壁周縁キャビティ部30aは、第1の実施形態における場合と同様に、成形キャビティ30の内部に発泡性樹脂が充填される際には、キャビティ30の一部30aとして発泡性樹脂で満たされ、発泡性樹脂が充填された際には、型面に熱を奪われることにより固化し易く、短時間でソリッド又はソリッドに近い固化状態になる。
【0080】
成形キャビティ30内への発泡性樹脂の射出が完了すると、可動型51の第2型部56のコアバックが開始されるが、このとき、可動型51の第2型部56のコアバックに先立って、縦壁部53wの周縁を取り囲む縦壁周縁キャビティ部30aの発泡性樹脂が固化層12を形成しているので、第2型部56のコアバックによって発泡することは殆ど無い。
特に、本実施形態では、第1型部52は、第2型部56のコアバック時には不動型として作用し、固定型21に対して移動しないので、縦壁周縁キャビティ部30aのコアバック方向の長さは一定である。
【0081】
すなわち、第1の実施形態における場合と同様に、コアバックに先立って、このような固化層12がワークW2の穴部Hの周縁に形成されることにより、穴部Hの周縁およびその近傍の樹脂部が反縦壁部方向に移動しにくくなっている。つまり、成形キャビティ30内の発泡性樹脂41のうち前記縦壁部53wに隣接する樹脂部が、型による冷却効果で伸び性が低下することに起因して、コアバックに伴う発泡時に反縦壁部側に引き込まれることが抑制される。
【0082】
しかも、前述のように、本実施形態では、第1型部52は、第2型部56のコアバック時には不動型として作用し固定型21に対して移動せず、縦壁周縁キャビティ部30aのコアバック方向の長さは一定であるので、前記固化層12がワークW2の第2型部56に対応した表面から突出することを、確実に防止することができる。
尚、固化層12の突起部12pの存在により、成形キャビティ30内の発泡性樹脂41のうち前記縦壁部53wに隣接する樹脂部が、コアバックに伴う発泡時に反縦壁部側に引き込まれようとする際に、縦壁部53w近傍の樹脂部を該樹脂部近傍の型部に係止される点は、第1の実施形態おける場合と同様である。
【0083】
次に、本発明の第3の実施形態について、図7及び図8を参照しながら説明する。
この第3の実施形態に係る成形装置M3では、成形型D3を構成する固定型61及び可動型71は、それぞれ第1の実施形態における固定型21及び可動型31に外形形状は類似しているが、成形キャビティ30を形成する型面のうち、コアバック方向に垂直な型面63f及び73fに凹凸状部分が形成されている。
【0084】
これらの凹凸は、可動型71の中央凸部74の縦壁部74wに略沿ってキャビティ30内へ向かう方向に突出する複数の所定高さの凸状部63p,73pを、型面63f,73fに設けることで形成されている。
これら凸状部63p,73pは、好ましくは、型面63f,73fのうち、成形キャビティ30内の発泡性樹脂41の前記縦壁部74wに隣接する樹脂部に対応する領域に設けられている。
【0085】
かかる凸状部63p,73pを設けたことにより、成形キャビティ30内に発泡性樹脂41が充填された際には、成形キャビティ30の型面63f,73fに対応する部分には、前記縦壁部74wに略沿った方向に突出する複数の突起部30pが形成される。
【0086】
そして、可動型71のコアバックに伴う発泡時には、縦壁部74wに略沿った方向に突出する前記突起部30pにより、簡単かつ確実に、縦壁部74w近傍の樹脂部を該樹脂部近傍の型面部63f,73fに係止し、前記樹脂部がコアバックに伴う発泡時に反縦壁部側に引き込まれることを抑制できるようになっている。これにより、ワークW3の穴部Hの寸法および形状の精度が低下することを抑制されるのである。
【0087】
次に、本発明の第4の実施形態について、図9及び図10を参照しながら説明する。
この第4の実施形態に係る成形装置M4では、成形型D4の固定型21は第1の実施形態におけるものと同一であるが、可動型81が異なっている。本実施形態の可動型81の中央凸部84の中心には、可動型84のコアバック方向に伸びコア本体部83の背面に開口する通路85(真空通路)が形成され、該真空通路85は、外部に備えられた例えば真空ポンプ等の真空源87に、真空配管86を介して接続されている。
【0088】
前記真空配管85には、該真空通路85に略垂直な方向(つまり中央凸部84の縦壁部84wに略垂直な方向)に伸長し、縦壁部84wに開口する微小な分岐真空路85bが多数設けられている。前記真空源87を駆動して真空通路85及び分岐真空路85bに真空を導くことにより、縦壁部84wの周縁およびその近傍部分を吸引することができる。
【0089】
従って、成形キャビティ30内に発泡性樹脂41を充填した後、可動型81をコアバックさせる前に、真空源87を駆動することにより、真空通路85及び分岐真空路85bを介して、縦壁部84wに接する発泡性樹脂のスキン層を吸引することができる。すなわち、前記縦壁部84wの近傍の樹脂部を縦壁部84w側に吸引して、該樹脂部が可動型84のコアバックに伴う発泡時に反縦壁部84w側に引き込まれることを抑制し、ワークW4の穴部Hの寸法および形状の精度が低下することを抑制できるのである。
【0090】
尚、以上の説明は、穴部を有する部材を発泡樹脂成形する場合についてのものであったが、本発明は、穴部に限定されるものではなく、例えば図11,図12,図13に示すような切欠部91,92,93を有する部材を発泡樹脂成形法にて成形する場合についても、有効に適用することができるものである。
【0091】
また、前述の実施形態は、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ったが、本発明は、かかる場合に限定されるものではなく、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ものである。
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】
【0092】
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、好適に適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【0093】
【図1】本発明の実施形態に係る発泡樹脂成形品としての空調ダクトの断面構造を示す断面説明図である。
【図2】前記空調ダクトの取付フランジ部の穴部を拡大して示す平面図である。
【図3】本発明の第1の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4】図3の要部を拡大して示す拡大断面図で、前記ワークの発泡樹脂成形のコアバック工程を説明するための工程説明図である。
【図5】本発明の第2の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6】図5の要部を拡大して示す拡大断面図で、前記ワークの発泡樹脂成形のコアバック工程を説明するための工程説明図である。
【図7】本発明の第3の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8】図7の要部を拡大して示す拡大断面図で、前記ワークの発泡樹脂成形のコアバック工程を説明するための工程説明図である。
【図9】本発明の第4の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10】図9の要部を拡大して示す拡大断面図で、前記ワークの発泡樹脂成形のコアバック工程を説明するための工程説明図である。
【図11】切欠部を有する発泡樹脂成形品の一例を示す斜視図である。
【図12】切欠部を有する発泡樹脂成形品の一例を示す斜視図である。
【図13】切欠部を有する発泡樹脂成形品の一例を示す斜視図である。
【図14】従来例に係る穴部を有する発泡樹脂成形品の成形方法を模式的に説明するための図で、コアバック前の状態を示す成形型の要部の断面図である。
【図15】前記従来例に係る穴部を有する発泡樹脂成形品の成形方法を模式的に説明するための図で、コアバック後の状態を示す成形型の要部の断面図である。
【図16】前記従来例に係る穴部の拡張状態を示す模式的な説明図である。
【符号の説明】
【0094】
1 空調ダクト
2 ダクト本体部
3 取付フランジ部
4 穴部
12 固化層
12p 突起部
21,61 固定型
30 成形キャビティ
30a 縦壁周縁キャビティ部
30p 突起部
31,51,71 可動型
34w,53w,74w,84w 縦壁部
40 射出装置
41 発泡性樹脂
42 (材料)樹脂
45 ボンベ
46 超臨界流体発生装置
47 超臨界流体注入装置
63f,73f 型面
85 真空通路
85b 分岐真空路
86 真空配管
87 真空源
91,92,93 切欠部
H 穴部
D1,D2,D3,D4 成形型
H 穴部
M1,M2,M3,M4 成形装置
W1,W2,W3,W4 発泡樹脂成形品(ワーク)

【特許請求の範囲】
【請求項1】
固定型と可動型とを組み合わせて形成した成形キャビティ内に溶融状態の発泡性樹脂を注入し、前記可動型をコアバックさせて前記成形キャビティの容積を少なくとも部分的に拡大させることにより前記発泡性樹脂の発泡を促進するコアバック成形法を用い、前記成形キャビティ内に前記可動型のコアバック方向に略沿って型の縦壁部を存在させると共に、前記発泡性樹脂の前記縦壁部に隣接する部分も前記可動型のコアバックに伴って発泡させる、発泡樹脂成形品の成形方法であって、
前記可動型のコアバックにより前記縦壁部近傍の樹脂部が反縦壁部側に引き込まれることを抑制する抑制手段を講じた状態で、前記可動型をコアバックさせる、ことを特徴とする発泡樹脂成形品の成形方法。
【請求項2】
前記抑制手段は、前記縦壁部近傍の樹脂部を該樹脂部近傍の型部に係止する手段である、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】
前記抑制手段は、前記成形キャビティの型面部に設けられ前記縦壁部に略沿った方向に突出する係止用突起部である、ことを特徴とする請求項2に記載の発泡樹脂成形品の成形方法。
【請求項4】
前記抑制手段は、前記縦壁部近傍の樹脂部を縦壁部側に吸引する吸引手段である、ことを特徴とする請求項2に記載の発泡樹脂成形品の成形方法。
【請求項5】
前記縦壁部により、成形品に開口部および切欠部の少なくとも何れか一方の縁部を成形する、ことを特徴とする請求項1から4の何れかに記載の発泡樹脂成形品の成形方法。
【請求項6】
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5の何れかに記載の発泡樹脂成形品の成形方法。
【請求項7】
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6に記載の発泡樹脂成形品の成形方法。
【請求項8】
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溶融状態で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少なくとも部分的に拡大させるように前記固定型に対して移動させる可動型コアバック手段と、を備え、
前記成形キャビティ内に溶融状態の発泡性樹脂を注入し、前記可動型をコアバックさせて前記成形キャビティの容積を少なくとも部分的に拡大させることにより前記発泡性樹脂の発泡を促進するコアバック成形法を用い、前記成形キャビティ内に前記可動型のコアバック方向に略沿って型の縦壁部を存在させると共に、前記発泡性樹脂の前記縦壁部に隣接する部分も前記可動型のコアバックに伴って発泡させる、発泡樹脂成形品の成形装置であって、
前記可動型のコアバックにより前記縦壁部近傍の樹脂部が反縦壁部側に引き込まれることを抑制する抑制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9】
前記抑制手段は、前記縦壁部近傍の樹脂部を該樹脂部近傍の型部に係止する手段である、ことを特徴とする請求項8に記載の発泡樹脂成形品の成形装置。
【請求項10】
前記抑制手段は、前記成形キャビティの型面部に設けられ前記縦壁部に略沿った方向に突出する係止用突起部である、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11】
前記抑制手段は、前記縦壁部近傍の樹脂部を縦壁部側に吸引する吸引手段である、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12】
前記縦壁部が、成形品の開口部および切欠部の少なくとも何れか一方の縁部を規定している、ことを特徴とする請求項8から11の何れかに記載の発泡樹脂成形品の成形装置。
【請求項13】
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8から12の何れかに記載の発泡樹脂成形品の成形装置。
【請求項14】
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13に記載の発泡樹脂成形品の成形装置。

【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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【図10】
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【図11】
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【図12】
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【図13】
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【図14】
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【図15】
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【図16】
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【公開番号】特開2009−226866(P2009−226866A)
【公開日】平成21年10月8日(2009.10.8)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2008−78010(P2008−78010)
【出願日】平成20年3月25日(2008.3.25)
【出願人】(000003137)マツダ株式会社 (6,115)
【Fターム(参考)】