特開 2023-44062 サンドイッチ成形品

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2023044062

(43)【公開日】2023-03-30

(54)【発明の名称】サンドイッチ成形品

(51)【国際特許分類】

   B29C 45/37 20060101AFI20230323BHJP

   B32B 3/14 20060101ALI20230323BHJP

   B32B 5/28 20060101ALI20230323BHJP

   B32B 27/04 20060101ALI20230323BHJP

【ＦＩ】

B29C45/37

B32B3/14

B32B5/28 Z

B32B27/04 Z

【審査請求】未請求

【請求項の数】10

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2021151896

(22)【出願日】2021-09-17

(71)【出願人】

【識別番号】000005887

【氏名又は名称】三井化学株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100123788

【弁理士】

【氏名又は名称】宮崎 昭夫

(74)【代理人】

【識別番号】100127454

【弁理士】

【氏名又は名称】緒方 雅昭

(72)【発明者】

【氏名】保井 猛

(72)【発明者】

【氏名】松本 学

(72)【発明者】

【氏名】染谷 紀樹

【テーマコード（参考）】

4F100

4F202

【Ｆターム（参考）】

4F100AD11A

4F100AG00A

4F100AK07A

4F100AK07B

4F100AK07C

4F100BA04

4F100BA07

4F100BA10B

4F100BA10D

4F100DC27D

4F100DG01A

4F100DH02A

4F100EH36

4F202AB25

4F202AG01

4F202AG28

4F202AM34

4F202AR12

4F202CA11

4F202CB01

4F202CB30

4F202CK06

4F202CK12

(57)【要約】

【課題】リブ状の突出部を有し、突出部が形成されている面と反対側の面におけるヒケの発生を抑えることができ、突出部の寸法や形状の制約が小さく、製造工程の煩雑さや製造コストの上昇が抑えられるサンドイッチ成形品を提供する。
【解決手段】繊維含有樹脂であるコア材２と、コア材２の両面に位置する繊維非含有樹脂であるスキン材３と、からなるサンドイッチ成形品１が、板状部５と、板状部５の一方の面５ａに形成されているリブ状の突出部６と、突出部６に隣接して突出部６とは分離して設けられている少なくとも３つの小リブ７と、を有し、小リブ７は互いに平行であって、突出部６が延びるＡ方向と直交するＢ方向にそれぞれ延びており、小リブ７の厚さＴ_Bは、板状部５の厚さＴ_Cおよび突出部６の厚さＴ_Aよりも小さい。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

繊維含有樹脂であるコア材と、前記コア材の両面に位置する繊維非含有樹脂であるスキン材と、からなるサンドイッチ成形品であって、
板状部と、前記板状部の一方の面に形成されているリブ状の突出部と、前記突出部に隣接して前記突出部とは分離して設けられている少なくとも３つの小リブと、を有し、
前記小リブは互いに平行であって、前記突出部が延びる方向と直交する方向にそれぞれ延びており、
前記小リブの厚さは、前記板状部の厚さおよび前記突出部の厚さよりも小さいことを特徴とするサンドイッチ成形品。

【請求項2】

前記突出部の厚さは前記板状部の厚さ以上であり、
前記小リブの厚さは前記板状部の厚さの３分の１以下である、請求項１に記載のサンドイッチ成形品。

【請求項3】

前記突出部は前記スキン材のみからなる、請求項１または２に記載のサンドイッチ成形品。

【請求項4】

前記コア材に含まれている複数の繊維は略一方向に沿って並んで位置しており、前記小リブはそれぞれ、前記繊維の長手方向と略平行な方向に延びている、請求項１から３のいずれか１項に記載のサンドイッチ成形品。

【請求項5】

前記小リブはそれぞれ、ＭＤ方向（樹脂流れ方向）と略平行な方向に延びている、請求項１から４のいずれか１項に記載のサンドイッチ成形品。

【請求項6】

前記小リブはそれぞれ、前記板状部のゲート跡と前記突出部との間を最短距離で繋ぐ直線と略平行な方向に延びている、請求項１から５のいずれか１項に記載のサンドイッチ成形品。

【請求項7】

前記小リブの前記板状部の前記一方の面から突出する高さは、前記突出部の前記板状部の前記一方の面から突出する高さよりも低い、請求項１から６のいずれか１項に記載のサンドイッチ成形品。

【請求項8】

前記小リブは、前記板状部の前記一方の面から突出する高さが突出部側からその反対側に向かって小さくなる部分を含む、請求項１から７のいずれか１項に記載のサンドイッチ成形品。

【請求項9】

前記小リブは互いに平行に並んで位置し、前記板状部のゲート跡に近い位置の前記小リブが延びる長さよりも、前記ゲート跡から遠い位置の前記小リブが延びる長さの方が短い、請求項１から８のいずれか１項に記載のサンドイッチ成形品。

【請求項10】

前記小リブは互いに平行に並んで位置し、中央側に位置する前記小リブが延びる長さよりも、外側に位置する前記小リブが延びる長さの方が短い、請求項１から９のいずれか１項に記載のサンドイッチ成形品。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明はサンドイッチ成形品に関する。

【背景技術】

【0002】

樹脂成形品において表面の外観と全体の剛性の高さとを両立するために、内部の硬質のコア材と、コア材の両面に位置するスキン材とを有するサンドイッチ成形品が用いられることがある。特許文献１には、金具やビスなどの取付具を係止するためのリブが設けられたサンドイッチ成形品が開示されている。特許文献２には、補強用リブが設けられたサンドイッチ成形品が開示されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開平７－１６８７６号公報

【特許文献2】特開２００４－１２５１３９号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

図６に示すように、リブ状の突出部Ｐが設けられた樹脂成形品において、突出部Ｐが形成されている面と反対側の面の一部に窪み（いわゆるヒケ）Ｒが生じることがある。例えば自動車の外板部材にこのような樹脂成形品を用いる場合には、乗員や周囲の人から見えない面に突出部Ｐが形成されるのが一般的である。従って、乗員や周囲の人から見える面にヒケＲが生じ、このヒケＲにより美観が損なわれて意匠上の問題になる。また、目立ちにくい位置にヒケＲが発生するように突出部Ｐの形成位置を調整するなど、設計上の制約があり、意匠性の自由度が低い。

【0005】

ヒケＲの発生を抑えるためには、突出部Ｐの厚さ（板厚）を薄くすることが考えられる。しかし、突出部Ｐの厚さを薄くすることにより強度が低下するため、突出部Ｐの高さをあまり高くできないなど、突出部Ｐの寸法や形状の制約が大きくなる。また、例えば突出部Ｐを補強材として利用する場合に、突出部Ｐの厚さを薄くする代わりに突出部Ｐの数を増やすことも考えられるが、補強が必要な部分に適切に十分な補強効果が得られるとは限られず、多数の突出部Ｐの配置に工夫が必要である。

【0006】

ヒケＲの発生を抑えるために突出部Ｐの根元部分の厚さを薄くしても、突出部Ｐの先端部分の厚さを厚くして、補強効果の低下を抑えることが考えられる。しかし、根元部分が薄く先端部分が厚い突出部Ｐを形成するためには、スライド機構を有する複雑な金型を用いてスライド成形を行う必要があり、製造工程が煩雑で製造コストが高くなる。

【0007】

そこで、本発明の目的は、リブ状の突出部を有し、突出部が形成されている面と反対側の面におけるヒケの発生を抑えることができ、しかも突出部の寸法や形状の制約が小さく、製造工程の煩雑さや製造コストの上昇が抑えられるサンドイッチ成形品を提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0008】

本発明のサンドイッチ成形品は、繊維含有樹脂であるコア材と、前記コア材の両面に位置する繊維非含有樹脂であるスキン材と、からなるサンドイッチ成形品であって、板状部と、前記板状部の一方の面に形成されているリブ状の突出部と、前記突出部に隣接して前記突出部とは分離して設けられている少なくとも３つの小リブと、を有し、前記小リブは互いに平行であって、前記突出部が延びる方向と直交する方向にそれぞれ延びており、前記小リブの厚さは、前記板状部の厚さおよび前記突出部の厚さよりも小さいことを特徴とする。

【0009】

前記突出部の厚さは前記板状部の厚さ以上であってよく、前記小リブの厚さは前記板状部の厚さの３分の１以下であってもよい。
前記突出部は前記スキン材のみからなるものであってもよい。
前記コア材に含まれている複数の繊維は、通常、ＭＤ方向（成形時の溶融樹脂の流れ方向）に従って略一方向に沿って並んで位置しており、前記小リブはそれぞれ、前記繊維の長手方向と略平行な方向に延びていてもよい。
前記小リブはそれぞれ、ＭＤ方向（樹脂流れ方向）と略平行な方向に延びていてもよい。
前記小リブはそれぞれ、前記板状部のゲート跡と前記突出部との間を最短距離で繋ぐ直線と略平行な方向に延びていてもよい。
前記小リブの前記板状部の前記一方の面から突出する高さは、前記突出部の前記板状部の前記一方の面から突出する高さよりも低くてもよい。
前記小リブは、前記板状部の前記一方の面から突出する高さが突出部側からその反対側に向かって減少する部分を含んでいてもよい。
前記小リブは互いに平行に並んで位置し、前記板状部のゲート跡に近い位置の前記小リブが延びる長さよりも、前記ゲート跡から遠い位置の前記小リブが延びる長さの方が短くてもよい。
前記小リブは互いに平行に並んで位置し、中央側に位置する前記小リブが延びる長さよりも、外側に位置する前記小リブが延びる長さの方が短くてもよい。

【発明の効果】

【0010】

本発明によると、リブ状の突出部を有し、突出部が形成されている面と反対側の面におけるヒケの発生を抑えることができ、しかも突出部の寸法や形状の制約が小さく、製造工程の煩雑さや製造コストの上昇が抑えられるサンドイッチ成形品を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0011】

【図1】（Ａ）は本発明のサンドイッチ成形品の一実施形態の断面図、（Ｂ）はその斜視図である。

【図2】樹脂成形品のヒケの発生原理を説明するための模式的な断面図である。

【図3】繊維含有樹脂の繊維の長手方向と収縮し易さの関係を説明するための模式的な平面図である。

【図4】（Ａ），（Ｂ）は樹脂成形品の突出部内への繊維含有樹脂の浸入し易さを説明するための模式的な斜視図である。

【図5】（Ａ）は本発明のサンドイッチ成形品の他の実施形態の断面図、（Ｂ）はその斜視図である。

【図6】ヒケが発生した従来のサンドイッチ成形品の一部を模式的に示す断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0012】

以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。図１に本発明のサンドイッチ成形品１の一実施形態を示している。図１（Ａ）は本実施形態のサンドイッチ成形品１の小リブ７の長手方向に沿って切断した断面図、図１（Ｂ）はこのサンドイッチ成形品１の斜視図である。本実施形態のサンドイッチ成形品１は、図１（Ａ）に示すように、コア材２と、コア材２の両面に位置するスキン材３と、からなる。コア材２は、ガラス繊維や炭素繊維などの繊維４を含有する繊維含有樹脂である。コア材２に含まれる樹脂としては通常射出成型に用いうる熱可塑性樹脂が挙げられ、好ましくはプロピレン系樹脂である。プロピレン系樹脂は、無水マレイン酸、フマル酸、（メタ）アクリル酸などの不飽和カルボン酸またはその誘導体で変性されたプロピレン系樹脂を含んでいてもよい。繊維４としては、例えばチョップド炭素繊維、チョップドガラス繊維、あるいは繊維強化樹脂ペレット等を原料として用いうる。コア材２の内部で、繊維４は実質的に一方向に沿って並んで位置している。スキン材３は、繊維を含有していない繊維非含有樹脂であり、通常、熱可塑性樹脂であり、好ましくはプロピレン系樹脂を含み、より好ましくはホモポリプロピレンである。

【0013】

このようなコア材２とスキン材３とからなるサンドイッチ成形品１は、射出成形によって、図１（Ｂ）に示すように、平坦で大面積の板状部５と、板状部５の一方の面５ａに形成されているリブ状の突出部６および小リブ７と、を有している。リブ状の突出部６と小リブ７はいずれも、板状部５の一方の面５ａ上で特定の方向に延びる細長い部材である。突出部６は、図１（Ｂ）に示すＡ方向に延びている。複数の小リブ７は、互いに平行であって、突出部６が延びるＡ方向と直交するＢ方向にそれぞれ延びている。１つの突出部６に対して少なくとも３つの小リブ７が設けられている。

【0014】

突出部６は、板状部５の強度を補強するための補強用リブであるか、または様々な部材の取付用や保持用のためのポケットの壁の一部を構成する部分である。突出部６が延びる方向（Ａ方向）は、板状部５のゲート跡５ｃ（成形時に樹脂が射出されるゲートに対向していた位置）と突出部６との間を最短距離で繋ぐ仮想的な直線Ｅに対して略直交する方向であり、言い替えるとＭＤ方向（成形時の樹脂流れ方向）と略直交する方向である。従って、突出部６が延びる方向（Ａ方向）は、コア材２の内部で略一方向（ＭＤ方向）に沿って並んで位置している繊維４の長手方向に対して略直交する方向である。突出部６の厚さＴ_Aは、例えば板状部５を補強するために十分な強度を有するように、板状部５の厚さＴ_C以上である。なお、本明細書中で言う厚さＴ_A，Ｔ_B，Ｔ_Cは、板状の部分の主面（板面）に直交する板厚を意味する。突出部６および小リブ７の高さＨ_A，Ｈ_Bは、板状部５の一方の面５ａから突出する寸法であって、一方の面５ａに直交する方向の寸法である。突出部６および小リブ７の長さＬ_A，Ｌ_Bは、板状部５に直交する方向に見た平面形状における長手方向（板状部５の一方の面５ａ上で突出部６および小リブ７の延びる方向）の寸法である。突出部６および小リブ７の厚さＴ_A，Ｔ_Bは、平面形状における短手方向（長手方向に直交する方向）の寸法である。

【0015】

本実施形態では、突出部６を設けることに伴うヒケの発生を抑えるために、複数（少なくとも３つ）の小リブ７が設けられている。複数の小リブ７は、板状部５の一方の面５ａ上で、突出部６に隣接し、かつ突出部６とは分離して設けられており、互いに平行であって、突出部６が延びる方向（Ａ方向）と直交する方向（Ｂ方向）にそれぞれ延びている。従って、小リブ７が延びる方向（Ｂ方向）は、仮想的な直線Ｅに対して略平行な方向であり、ＭＤ方向（樹脂流れ方向）に対して略平行な方向である。従って、小リブ７が延びる方向（Ｂ方向）は、コア材２の内部の繊維４の長手方向に対して略平行な方向である。小リブ７の厚さＴ_Bは、突出部６の厚さＴ_Aおよび板状部５の厚さＴ_Cよりも小さく、板状部５の厚さＴ_Cの３分の１以下である。

【0016】

具体的な一例としては、板状部５の厚さＴ_Cと突出部６の厚さＴ_Aはいずれも２ｍｍ～３ｍｍであり、小リブ７の厚さＴ_Bはそれらの約３分の１、すなわち０．６ｍｍ～１ｍｍである。突出部６の、板状部５の一方の面５ａから突出する高さＨ_Aは２０ｍｍ以下であり、小リブ７の、板状部５の一方の面５ａから突出する高さＨ_BはＨ_A（２０ｍｍ）以下である。

【0017】

本実施形態によると、板状部５の他方の面５ｂ（突出部６および小リブ７が形成されている面５ａと反対側の面）におけるヒケの発生を抑えられる。その理由について以下に説明する。図２に、樹脂成形品のヒケの発生原理が模式的に示されている。一般的に、板状部Ｓの一方の面Ｓａに突出部Ｐを形成した場合、図２に矢印で示すように、成形後の温度変化等により板状部Ｓの板面に平行な方向の収縮と、突出部Ｐの突出方向の収縮とが生じる。その結果、突出部Ｐの根元部分Ｃにヒケが生じる。ヒケの発生を抑えるための一般的な方策は、突出部Ｐの厚さ（少なくとも突出部Ｐの根元部分の厚さ）を薄くすることである。突出部Ｐの厚さを薄くして、突出部Ｐを形成することによる断面の変化を最小限にして、樹脂圧の低下と密度の低下を抑え、その結果としてヒケの発生を抑えることができる。

【0018】

本実施形態のサンドイッチ成形品１のコア材２のような繊維含有樹脂は、図３に模式的に示す繊維Ｆの長手方向（ＭＤ方向）に平行な方向Ｄ₁には樹脂が収縮しにくいが、繊維Ｆの長手方向（ＭＤ方向）に直交する方向Ｄ₂に樹脂が収縮しやすいことが知られている。また、図４（Ａ）に模式的に示すように、繊維Ｆの長手方向（ＭＤ方向）に平行な方向Ｄ₁に延びる細長いリブ状の突出部Ｐには繊維Ｆが入り込み易く、従って繊維含有樹脂が浸入し易い。それに対し、図４（Ｂ）に模式的に示すように、繊維Ｆの長手方向（ＭＤ方向）に直交する方向Ｄ₂に延びる細長いリブ状の突出部Ｐには繊維Ｆが入り込みにくく、従って繊維含有樹脂は浸入しにくい。

【0019】

図３に示すような繊維含有樹脂の繊維Ｆの長手方向と収縮し易さとの関係と、図４（Ａ），４（Ｂ）に示すような突出部Ｐ内への繊維含有樹脂の浸入し易さとを考慮して、本実施形態では、図１に示すように、例えば補強用リブとして用いられる突出部６を、コア材２の繊維４の長手方向（ＭＤ方向）に直交する方向（Ａ方向）に延びるように配置している。そして、ゲート跡５ｃと突出部６との間に、ヒケを抑えることを目的とする複数の小リブ７を、コア材２の繊維４の長手方向（ＭＤ方向）に平行な方向（Ｂ方向）に延びるように配置している。

【0020】

このような構成のサンドイッチ成形品１を成形する際には、図示しない金型のゲートから射出された樹脂が、ゲート跡５ｃの位置から周囲に広がって板状部５を形成する。その過程で、図示しない金型の小リブ７を形成する部分（凹部）に樹脂が到達すると、小リブ７はコア材２の繊維４の長手方向（ＭＤ方向）に平行な方向（Ｂ方向）に延びる形状であるため、繊維非含有樹脂であるスキン材３のみならず、繊維含有樹脂であるコア材２も円滑に浸入する。その結果、図１（Ａ）に示すように、スキン材３とコア材２とからなるサンドイッチ構造の小リブ７が形成される。小リブ７を形成する部分を通過した後に、樹脂は、図示しない金型の突出部６を形成する部分（凹部）に到達する。突出部６はコア材２の繊維４の長手方向（ＭＤ方向）に直交する方向（Ａ方向）に延びる形状であるため、繊維含有樹脂であるコア材２は浸入しにくい。特に、突出部６を形成する位置に到達する前に、コア材２は小リブ７の中に浸入しているため、コア材２が、突出部６を形成する部分に到達するタイミングが遅くなり、突出部６内にコア材２はほとんど含まれない。すなわち、図１（Ａ）に示すように、実質的にスキン材３のみによって突出部６が形成される。言い替えると、小リブ７内に多くのコア材２が大量に含まれて、突出部６にコア材２が含まれなくなるように、小リブ７の形状および寸法（特に小リブ７の高さＨ_Bおよび長さＬ_B）が設定される。ただし、前述したように小リブ７の厚さＴ_Bは、板状部５の厚さＴ_Cの３分の１以下に設定される。

【0021】

前述したように、本実施形態では、小リブ７の形状および寸法（特に小リブ７の高さＨ_Bおよび長さＬ_B）によって、突出部６が形成される部分に到達するコア材２の速度や量がコントロールされ、それによってスキン材３のみによって突出部６を形成することが容易にできる。一例としては、ゲート跡５ｃに近い位置（ゲート跡５ｃと突出部６との間を最短距離で繋ぐ仮想的な直線Ｅに近い位置）の小リブ７の長さＬ_Bおよび高さＨ_Bよりも、ゲート跡５ｃから遠い位置（仮想的な直線Ｅから遠い位置）の小リブ７の長さＬ_Bおよび高さＨ_Bが小さくなるように、各小リブ７が形成される。一般的には、前述した仮想的な直線Ｅは突出部６のＡ方向の中心またはその近傍を通るため、互いに平行に並んで位置する複数の小リブ７のうち、中央側に位置する小リブ７の長さＬ_Bおよび高さＨ_Bよりも、外側に位置する小リブ７の長さＬ_Bおよび高さＨ_Bの方が小さい。ただし、小リブ７の長さＬ_Bおよび高さＨ_Bは、ゲート跡５ｃと突出部６との間の距離等に応じて決められ、複数の小リブ７の長さＬ_Bおよび高さＨ_Bが実質的に一定にされる場合もある。

【0022】

前述したように、スキン材３とコア材２とからなるサンドイッチ構造の小リブ７は、厚さＴ_Bが薄い（板状部５の厚さＴ_Cの３分の１以下である）ため、小リブ７に起因するヒケは発生しにくい。突出部６は、実質的に、繊維非含有樹脂であるスキン材３のみから構成されているため、図３に示すように特に収縮しやすい方向が存在しない。また、突出部６はコア材２が収縮しにくい方向に長く延びる形状であるため、突出部６の周囲の板状部５において、突出部６に作用する収縮力は小さい。従って、板状部５の、突出部６が形成されている位置において、突出部６と反対側の面５ｂにヒケが発生しにくい。このように、本発明によってヒケの発生を抑制できることにより、突出部６の形状および寸法の制約が小さくなり、十分な強度を有する突出部６を容易に形成でき、突出部６の数を増やす必要はない。そして、ヒケの発生を考慮する必要がないため、突出部６を形成する位置を自由に設定でき、意匠性の自由度が向上する。また、本発明のサンドイッチ成形品１を製造するためにスライド成形を行う必要はなく、製造工程の煩雑さや製造コストの上昇を招くことはない。

【0023】

本発明に係るサンドイッチ成形品１の他の実施形態を図５に示している。本実施形態では、小リブ８の形状が、図１に示す実施形態と異なる。すなわち、本実施形態の小リブ８は、板状部５の一方の面５ａから突出する高さＨ_Bが突出部６側からその反対側（ゲート跡５ｃ側）に向かって小さくなる部分を含む略三角形状である。このように小リブ８がゲート跡５ｃ側から突出部６側に向かって拡大する形状であると、繊維含有樹脂であるコア材２を小リブ８内により円滑に浸入させることができる。それにより、突出部６が形成される位置に到達するコア材２の速度や量のコントロールをより容易に行うことができる。その他の構成および効果は、図１に示す実施形態と同様であるため、説明を省略する。

【符号の説明】

【0024】

１ サンドイッチ成形品
２ コア材
３ スキン材
４ 繊維
５ 板状部
５ａ 一方の面
５ｂ 他方の面
５ｃ ゲート跡
６ リブ状の突出部
７，８ 小リブ

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】