JP5125870B2 - 成形用金型 - Google Patents

Description

本発明は、樹脂発泡成形体を成形するための成形用金型に関する。

型面同士が対向するように配置された一対の金型を備えており、前記一対の金型の間に形成されたキャビティ内に発泡剤が添加されている溶融樹脂を射出して充填した後に、前記一対の金型を互いに所定の距離だけ離間させることで樹脂発泡成形体を成形するための成形用金型が知られている（特許文献１を参照）。

特開２００７−２９６６９８公報

以下、発明が解決しようとする課題について図８〜図１５を参照しながら説明する。
図８は、従来の樹脂発泡成形体１３０を成形するための成形用金型１００の断面図である。図８に示すように、成形用金型１００は、その型面同士が対向するように配置された上型１０２及び下型１０４を備えている。上型１０２と下型１０４の間には、キャビティ１０６が形成されている。

樹脂発泡成形体１３０を成形するためには、まず、発泡剤が添加された溶融樹脂１０８をキャビティ１０６内に射出する（図９参照）。つぎに、上型１０２と下型１０４を互いに所定の距離だけ離間させる。これにより、キャビティ１０６内の圧力が減少するために、溶融樹脂１０８が発泡して発泡体１０９となることで樹脂発泡成形体１３０が成形される（図１０参照）。

図８に示すように、上型１０２と下型１０４の型面には、先端側に向けて次第に細くなった円錐台形状のボス部１０２ａ、１０４ａがそれぞれ形成されている。このボス部１０２ａ、１０４ａによって、樹脂発泡成形体１３０には、当該樹脂発泡成形体１３０を表裏に貫通する真空吸引孔１１０が設けられる。この真空吸引孔１１０によって、樹脂発泡成形体１３０の表面１３０ａに向けて表皮材を真空吸引することが可能であり、樹脂発泡成形体１３０の表面１３０ａに対して表皮材を貼着することが可能である。

ところで、従来の成形用金型１００によって樹脂発泡成形体１３０を成形した場合には、図１０に示すように、真空吸引孔１１０の周辺には、凹状の陥没部１１４が形成されてしまうという問題があった。

このような陥没部１１４が形成される理由について詳しく説明すると、図９に示すように、キャビティ１０６内に溶融樹脂１０８が射出されたときには、溶融樹脂１０８の表面部にはスキン層１１２が形成される。このスキン層１１２は、溶融樹脂１０８の表面部のみが成形用金型１００の型面によって冷却されることで形成された層である。上型１０２と下型１０４を互いに所定の距離だけ離間させたときには、図１０に示すように、溶融樹脂１０８が上下方向に発泡膨張して発泡体１０９となるのであるが、この過程において、スキン層１１２は、発泡体１０９の表面に追従して十分に延びることができない。なぜなら、スキン層１１２は、溶融樹脂１０８が発泡前に固化することで固くなった層だからである。特に、真空吸引孔１１０の内周面に形成されたスキン層１１２ａは、他の部分のスキン層１１２ｂよりも固くなっているために、真空吸引孔１１０の周辺には、凹状の陥没部１１４が形成されてしまうのである。

そこで、従来、真空吸引孔１１０の周囲に凹部１１６を形成するための凸部１１８を備えた成形用金型１００が提案されている（図１１〜図１３を参照）。この凸部１１８によって、樹脂発泡成形体１３０の表面１３０ａに陥没部１１４が形成されることを防止することができる。以下、この凸部１１８を備えた成形用金型１００について具体的に説明する。

図１１〜図１３に示すように、成形用金型１００は、上型１０２及び下型１０４を備えている。上型１０２の型面には凸部１１８が形成されている。この凸部１１８によって、樹脂発泡成形体１３０の表面１３０ａには凹部１１６が形成されている。この凹部１１６は、真空吸引孔１１０を中心として放射状に形成された複数本の溝になっている（図１４を参照）。

樹脂発泡成形体１３０の表面１３０ａに凹部１１６を形成することによって、樹脂発泡成形体１３０の表面１３０ａの剛性を高くすることが可能である。これにより、樹脂発泡成形体１３０の表面１３０ａに前述したような陥没部１１４が形成されることを防止することができる。

また、溶融樹脂１０８の表面に形成されたスキン層１１２は、上型１０２の型面から離れにくくなっている。なぜなら、上型１０２の型面に形成された凸部１１８は、スキン層１１２に埋没しており（図１２を参照）、この凸部１１８が埋没している部位において、凸部１１８と凹部１１６との間で上下方向への摩擦力が作用するためである。このため、上型１０２と下型１０４を互いに所定の距離だけ離間させる際に、スキン層１１２が上型１０２の型面に接した状態が維持されるために、樹脂発泡成形体１３０の表面１３０ａに陥没部１１４が形成されることを防止することができる。

しかしながら、従来の成形用金型１００においては、図１５に示すように、樹脂発泡成形体１３０の肉厚ＴＸ１を小さくした場合に、凹部１１６が形成された部位における肉厚ＴＸ２が特に小さくなってしまう。このため、凹部１１６が形成された部位における発泡体１０９の量が不足するために、樹脂発泡成形体１３０の表面１３０ａに陥没部１１４が形成されてしまうという問題があった。特に、肉厚ＴＸ２が１．５ｍｍよりも小さくなった場合には、このような問題が顕著であった。

本発明は上記のような事情に鑑みてなされたものであって、樹脂発泡成形体の肉厚を小さくした場合であっても、樹脂発泡成形体の表面が陥没することを防止することのできる成形用金型を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、本発明は、型面同士が対向するように配置された一対の金型を備えており、前記一対の金型の間に形成されたキャビティ内に発泡剤が添加されている溶融樹脂を射出して充填した後に、前記一対の金型を互いに所定の距離だけ離間させることで樹脂発泡成形体を成形するための成形用金型であって、前記一対の金型のうち少なくとも一方の金型は、前記樹脂発泡成形体を表裏方向に貫通する貫通孔を前記樹脂発泡成形体に形成するための孔形成部を有しており、前記一対の金型のうちいずれか一方の金型は、前記貫通孔の周囲に凹部を形成するための凸部を有しており、前記一対の金型のうち前記一方の金型とは異なる他方の金型は、前記樹脂発泡成形体における前記凹部が形成された部位の肉厚を増やすための肉厚増大部を有することを特徴とする。

本発明の成形用金型によれば、貫通孔の周囲の凹部が形成された部位における樹脂発泡成形体の肉厚を増やすことが可能であるために、当該凹部が形成された部位における発泡体の量が不足することを防止することが可能である。したがって、樹脂発泡成形体の肉厚を小さくした場合であっても、樹脂発泡成形体の表面に陥没部が形成されることを防止することが可能である。

また、前記凹部は、前記貫通孔を中心とした放射状の溝であるものとすることができる。

本発明によれば、樹脂発泡成形体の表面に形成された凹部は、貫通孔を中心とした放射状の溝であるために、樹脂発泡成形体の表面の剛性を高めることができる。これにより、樹脂発泡成形体の表面に陥没部が形成されることをより確実に防止することが可能である。

本発明によれば、樹脂発泡成形体の肉厚を小さくした場合であっても、樹脂発泡成形体の表面が陥没することを防止することのできる成形用金型を提供することが可能である。

以下、本発明の実施形態について図面を参照しながら詳細に説明する。
図１に示すように、本実施形態の成形用金型１０は、その型面同士が対向するように配置された上型１２及び下型１４を備えている。上型１２と下型１４の間には、キャビティ１６が形成されている。

樹脂発泡成形体４０を成形するためには、まず、発泡剤が添加された溶融樹脂１８をキャビティ１６内に射出する（図２参照）。つぎに、上型１２と下型１４を互いに所定の距離（例えば１．０ｍｍ）だけ離間させる。これにより、キャビティ１６内の圧力が減少するために、溶融樹脂１８が発泡して発泡体１９となることで樹脂発泡成形体４０が成形される（図３参照）。このようにして成形された樹脂発泡成形体４０は、例えば、車両用内装材の基材に使用することができる。例えば、ドアトリム、インストルメントパネル、シートバックボード、パーティションボード、コンソールボックス、ピラーガーニッシュ、クォータトリム等の車両用内装材の基材に使用することができる。

溶融樹脂１８の種類は特に制限するものはなく、例えば、ポリプロピレン樹脂、ポリエチレン樹脂、ポリスチレン樹脂、ポリメチルメタクリレート等のアクリル系樹脂、ＡＢＳ、ナイロン６等のポリアミド系樹脂、ポリエステル樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリフェニレンエーテル系樹脂等を使用することができる。

溶融樹脂１８に添加される発泡剤の種類は特に制限するものではなく、例えば、化学発泡剤を使用することもできるし、物理発泡剤を使用することもできる。化学発泡剤としては、例えば、炭酸水素ナトリウム、炭酸水素アンモニウム、炭酸アンモニウム等の無機系発泡剤、Ｎ，Ｎ’−ジニトロソペンタメチレンテトラミン等のニトロソ化合物、アゾジカルボンアミド、アゾビスイソブチロニトリル等のアゾ化合物、ベンゼンスルホニルヒドラジド、トルエンスルホニルヒドラジド、ジフェニルスルホン−３，３’−ジスルホニルヒドラジド等のスルホニルヒドラジド類、ｐ−トルエンスルホニルセミカルバジド等を使用することができる。物理発泡剤としては、例えば、炭酸ガスや窒素ガス等を使用することができる。

図１に示すように、上型１２と下型１４の型面には、先端側に向けて次第に細くなった円錐台形状のボス部１２ａ、１４ａが設けられている。このボス部１２ａ、１４ａによって、樹脂発泡成形体４０を表裏方向に貫通する真空吸引孔２０が形成される（図６参照）。この真空吸引孔２０は、例えば直径がφ１ｍｍ程度に形成される。真空吸引孔２０は、１つの樹脂発泡成形体４０に対して１箇所あるいは複数箇所に形成される。真空吸引孔２０を形成するためのボス部１２ａ、１４ａが、本発明の「孔成形部」に対応している。

真空吸引孔２０は、樹脂発泡成形体４０の表面４０ａに表皮材を貼着するために使用される。すなわち、樹脂発泡成形体４０の表面４０ａに表皮材を載置した後に、その表皮材を真空ポンプ等によって樹脂発泡成形体４０の表面４０ａに向けて真空吸引するために使用される。このような真空吸引孔２０の使い方については、特開２００７−２９６６９８公報等に詳細に開示されている。

図３に示すように、樹脂発泡成形体４０の表面４０ａには、スキン層２２が形成されている。このスキン層２２は、キャビティ１６内に溶融樹脂１８が射出されたときに、溶融樹脂１８の表面部のみが上型１２及び下型１４の型面によって冷却されることで形成された層であり、溶融樹脂１８の表面のみが発泡前に固化することで形成された層である。

図１に示すように、上型１２の型面には凸部２８が設けられている。この凸部２８によって、樹脂発泡成形体４０の表面４０ａには凹部２６が形成されている。この凹部２６は、真空吸引孔２０を中心として放射状に形成された複数本の溝の形態をとっている（図４参照）。

上型１２の型面に形成された凸部２８によって、樹脂発泡成形体４０の表面４０ａには凹部２６が形成される。この凹部２６によって、樹脂発泡成形体４０の表面４０ａの剛性が高くなる。これにより、樹脂発泡成形体４０の表面４０ａに陥没部１１４（図１０参照）が形成されることを防止することができる。

また、上型１２の型面に形成された凸部２８は、溶融樹脂１８の表面に形成されたスキン層２２に埋没している（図２を参照）。この凸部２８が埋没している部位において、スキン層２２は、上型１２の型面から離れにくくなっている。なぜなら、凸部２８と凹部２６との間で上下方向への摩擦力が働くためである。このため、上型１２と下型１４を互いに所定の距離だけ離間させる際に、スキン層２２が上型１２の型面に接した状態が維持されるために、樹脂発泡成形体４０の表面４０ａに陥没部１１４が形成されることを防止することができる。

図１〜図３、及び図５に示すように、下型１４の型面には、樹脂発泡成形体４０の凹部２６が形成された部位における肉厚Ｔ２を増大させるための肉厚増大部３０が設けられている。この肉厚増大部３０は、下型１４の型面内において、ボス部１４ａを中心として円で囲まれた領域内に形成されている（図５参照）。

肉厚増大部３０においては、下型１４の型面の高さが一段低くなっている（図１参照）。つまり、肉厚増大部３０においては、上型１２の型面と、下型１４の型面との間の距離が他の部位よりも大きくなっている。この肉厚増大部３０によって、樹脂発泡成形体４０の凹部２６が形成された部位における肉厚Ｔ２が増大されており、その結果、肉厚Ｔ２は、樹脂発泡成形体４０の全体の肉厚Ｔ１とほぼ同じとなっている（図６参照）。

本実施形態の成形用金型１０によれば、樹脂発泡成形体４０の凹部２６が形成された部位における肉厚Ｔ２を増やすことが可能であるために、当該凹部２６が形成された部位における発泡体１９の量が不足することを防止することが可能である。したがって、樹脂発泡成形体４０の肉厚Ｔ１を小さくした場合であっても、樹脂発泡成形体４０の表面４０ａに陥没部１１４が形成されることを防止することが可能である。

特に、樹脂発泡成形体４０の全体の肉厚Ｔ１を小さくした場合において、樹脂発泡成形体４０の凹部２６が形成された部位における肉厚Ｔ２が極めて小さくなった場合であっても（例えば、肉厚Ｔ２が１．５ｍｍ以下となった場合であっても）、樹脂発泡成形体４０の表面４０ａに陥没部１１４が形成されることを防止することができる。

本実施形態の成形用金型１０によれば、樹脂発泡成形体４０の全体の肉厚Ｔ１を極めて小さい値に設定することが可能であり（例えば、肉厚Ｔ１を２．８ｍｍ以下に設定することが可能であり）、樹脂発泡成形体４０を従来よりも大幅に軽量化することが可能となる。

また、本実施形態の成形用金型１０によれば、樹脂発泡成形体４０の表面４０ａに形成された凹部２６は、真空吸引孔２０を中心とした放射状の溝の形態をとっているために、樹脂発泡成形体４０の表面４０ａの剛性を高くすることが可能である。これにより、樹脂発泡成形体４０の表面４０ａに陥没部１１４が形成されることをより確実に防止することが可能である。

図７は、成形用金型１０の変形例を示す断面図である。図７に示すように、下型１４の型面に形成された肉厚増大部３０は、外側から中心側に向かって次第に深くなるテーパ状の形態であってもよい。この場合であっても、凹部２６が形成された部位における発泡体１９の量が不足することを防止することが可能であるために、樹脂発泡成形体４０の肉厚Ｔ１を小さくした場合であっても、樹脂発泡成形体４０の表面４０ａに陥没部１１４が形成されることを防止することが可能である。

＜他の実施形態＞
本発明は上記記述及び図面によって説明した実施形態に限定されるものではなく、例えば次のような実施形態も本発明の技術的範囲に含まれ、さらに、下記以外にも要旨を逸脱しない範囲内で種々変更して実施することができる。
（１）上記実施形態では、上型１２に凸部２８が形成され、下型１４に肉厚増大部３０が形成されている例を示したが、これとは反対に、下型１４に凸部２８が形成され、上型１２に肉厚増大部３０が形成されてもよい。
（２）上記実施形態では、成形用金型１０が上下に配置された上型１２及び下型１４によって構成されている例を示したが、成形用金型１０は左右に配置された一対の金型によって構成されてもよい。つまり、成形用金型１０は、上下方向に開閉するものであってもよいし、左右方向に開閉するものであってもよい。
（３）上記実施形態では、ボス部１２ａ、１４ａが円錐台形状である例を示したが、その他の形状、例えば、円柱形状であってもよい。
（４）上記実施形態では、凹部２６が、真空吸引孔２０を中心に放射状に形成された線状の溝である例を示したが、凹部２６はその他の形状であってもよい。例えば、凹部２６の形状は、略円形であってもよいし、略正方形であってもよい。

成形用金型の断面図である。 成形用金型の断面図であり、キャビティ内に溶融樹脂が射出された後の状態を示している。 成形用金型の断面図であり、上型及び下型を互いに離間させることで溶融樹脂を発泡させた後の状態を示している。 樹脂発泡成形体の表面の状態を示す平面図である。 下型の型面の平面図である。 成形後の樹脂発泡成形体の断面図である。 成形用金型の変形例を示す断面図である。 従来の成形用金型の断面図である。 従来の成形用金型の断面図であり、キャビティ内に溶融樹脂が射出された後の状態を示している。 従来の成形用金型の断面図であり、上型及び下型を互いに離間させることで溶融樹脂を発泡させた後の状態を示している。 上型の型面に凸部が形成された従来の成形用金型の断面図である。 上型の型面に凸部が形成された従来の成形用金型の断面図であり、キャビティ内に溶融樹脂が射出された後の状態を示している。 上型の型面に凸部が形成された従来の成形用金型の断面図であり、上型及び下型を互いに離間させることで溶融樹脂を発泡させた後の状態を示している。 従来の成形用金型によって成形された樹脂発泡成形体の表面の状態を示す平面図である。 従来の成形用金型によって成形された樹脂発泡成形体の断面図である。

符号の説明

１０…成形用金型
１２ａ、１４ａ…ボス部（孔成形部）
１２…上型
１４…下型
１６…キャビティ
１８…溶融樹脂
１９…発泡体
２０…真空吸引孔
２２…スキン層
２６…凹部
２８…凸部
３０…肉厚増大部
４０…樹脂発泡成形体
４０ａ…表面
Ｔ１、Ｔ２…肉厚

Claims (2)

1. 型面同士が対向するように配置された一対の金型を備えており、前記一対の金型の間に形成されたキャビティ内に発泡剤が添加されている溶融樹脂を射出して充填した後に、前記一対の金型を互いに所定の距離だけ離間させることで樹脂発泡成形体を成形するための成形用金型であって、
   前記一対の金型のうち少なくとも一方の金型は、前記樹脂発泡成形体を表裏方向に貫通する貫通孔を前記樹脂発泡成形体に形成するための孔形成部を有しており、
   前記一対の金型のうちいずれか一方の金型は、前記貫通孔の周囲に凹部を形成するための凸部を有しており、
   前記一対の金型のうち前記一方の金型とは異なる他方の金型は、前記樹脂発泡成形体における前記凹部が形成された部位の肉厚を増やすための肉厚増大部を有することを特徴とする成形用金型。
2. 請求項１に記載の成形用金型であって、
   前記凹部は、前記貫通孔を中心とした放射状の溝であることを特徴とする成形用金型。

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