(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】
(24)【登録日】2024-05-09
(45)【発行日】2024-05-17
(54)【発明の名称】成形体の製造方法及び成形体
(51)【国際特許分類】
B29C 49/20 20060101AFI20240510BHJP
B29C 49/04 20060101ALI20240510BHJP
B29C 44/00 20060101ALI20240510BHJP
B29C 44/32 20060101ALI20240510BHJP
【FI】
B29C49/20
B29C49/04
B29C44/00 Z
B29C44/32
(21)【出願番号】P 2020143768
(22)【出願日】2020-08-27
【審査請求日】2023-05-10
(73)【特許権者】
【識別番号】000104674
【氏名又は名称】キョーラク株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】110002022
【氏名又は名称】弁理士法人コスモ国際特許事務所
(72)【発明者】
【氏名】大野 慶詞
(72)【発明者】
【氏名】太田 成将
【審査官】関口 貴夫
(56)【参考文献】
【文献】特開2019-025784(JP,A)
【文献】特開2017-080962(JP,A)
【文献】特開2011-183694(JP,A)
【文献】国際公開第2015/178207(WO,A1)
(58)【調査した分野】(Int.Cl.,DB名)
B29C 49/00-49/80
B29C 44/00
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
発泡性樹脂材により予め発泡成形体を成形する工程と、
前記発泡成形体をインサート配置する工程と、
前記発泡性樹脂材の溶融シートを金型間に配置して型締めし、前記溶融シートによる圧縮層及び前記発泡成形体による発泡層を含む板状部を成形する工程と、
を含み、
前記金型は、前記板状部を成形する第一成形部と、前記発泡成形体を成形する第二成形部とを有し、
前記型締めにおいて、前記板状部と、後のサイクルで前記インサート配置される前記発泡成形体とを成形する、
ことを特徴とする成形体の製造方法。
【請求項2】
発泡性樹脂材により予め発泡成形体を成形する工程と、
前記発泡成形体をインサート配置する工程と、
前記発泡性樹脂材の溶融シートを金型間に配置して型締めし、前記溶融シートによる圧縮層及び前記発泡成形体による発泡層を含む板状部を成形する工程と、
を含み、
前記圧縮層は、前記発泡成形体よりも発泡倍率が低く形成されることを特徴とする成形体の製造方法。
【請求項3】
前記圧縮層は、前記発泡成形体よりも発泡倍率が低く形成されることを特徴とする請求項1に記載の成形体の製造方法。
【請求項4】
発泡性樹脂材により予め発泡成形体を成形する工程と、
前記発泡成形体をインサート配置する工程と、
前記発泡性樹脂材の溶融シートを金型間に配置して型締めし、前記溶融シートによる圧縮層及び前記発泡成形体による発泡層を含む板状部を成形する工程と、
を含み、
前記発泡性樹脂材による円筒状パリソンを前記金型間に配置させ、
ブロー成形により、中空部と、前記中空部に連設される前記板状部とを成形する、
ことを特徴とする成形体の製造方法。
【請求項5】
前記発泡性樹脂材による円筒状パリソンを前記金型間に配置させ、
ブロー成形により、中空部と、前記中空部に連設される前記板状部とを成形する、
ことを特徴とする請求項1乃至請求項3の何れかに記載の成形体の製造方法。
【請求項6】
前記発泡層を含む前記板状部は、前記円筒状パリソンが前記金型と当接する先当たり部よりも肉厚が薄くなる後当たり部側において成形されることを特徴とする請求項4
又は請求項5に記載の成形体の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、成形体の製造方法及び成形体に関する。
【背景技術】
【0002】
従来から、発泡性樹脂材の円筒状パリソンを用いたブロー成形により成形体を成形する技術が提案されている。例えば、特許文献1に記載の成形体は、分割金型間に発泡性樹脂材による円筒形状のパリソンを押し出し、分割金型を型締めしてパリソンを挟み込み、中空部と、中空部に連設される板状部とを含むインパネダクトをブロー成形している。板状部は、キャビティの一部によりパリソンが挟み込まれて圧縮され、成形される。この板状部はインパネダクトを保持する保持部として用いることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
上記の板状部では、発泡性樹脂材を圧縮して機械的強度を高めることができるが、板厚が薄くなると曲げ剛性については弱くなる。パリソン等の溶融シートを用いた成形ではブロー圧や自重等によりシート厚みが薄くなることがあり、この薄い部位を用いて成形すると十分な強度を備えた板状部を得ることが難しい場合がある。
【0005】
本発明は、発泡性樹脂材により成形される板状部を補強可能な成形体の製造方法及び成形体を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0006】
本発明の成形体の製造方法は、発泡性樹脂材により予め発泡成形体を成形する工程と、前記発泡成形体をインサート配置する工程と、前記発泡性樹脂材の溶融シートを金型間に配置して型締めし、前記溶融シートによる圧縮層及び前記発泡成形体による発泡層を含む板状部を成形する工程と、を含むことを特徴とする。
【0007】
本発明の成形体は、発泡性樹脂材により成形された発泡成形体がインサート配置されて形成される発泡層と、前記発泡性樹脂材の溶融シートが圧縮されて形成された圧縮層と、を含む板状部を有することを特徴とする。
【発明の効果】
【0008】
本発明によれば、発泡性樹脂材により成形される板状部を補強可能な成形体の製造方法及び成形体を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【0009】
【
図1】本発明の実施形態に係る成形体を示す図である。
【
図2】本発明の実施形態に係る成形装置を示す図である。
【
図3】本発明の実施形態に係る一方の金型のキャビティ側から見た図である。
【
図4】本発明の実施形態に係る
図3の金型のIV-IV断面位置における型締めの様子を示しており、(a)は溶融シートが金型に当接した状態を示し、(b)は溶融シートが型締めにより変形した状態を示している。
【
図5】本発明の実施形態に係る金型の型締め状態を示す図である。
【
図6】本発明の実施形態に係る型締め状態の金型の中空成形部及び圧縮成形部の拡大図である。
【
図7】本発明の実施形態に係る型締め状態の金型の圧縮成形部の拡大図である。
【発明を実施するための形態】
【0010】
以下、図に基づいて、本発明の実施形態を説明する。
図1は、発泡性樹脂材を用いた発泡ブロー成形により成形された成形体1を示している。成形体1は、インパネダクトとして形成されており、エアコンユニット(不図示)に接続される供給口3を管部2の中央側に設けている。管部2は、供給口3側から複数のダクト部21~24(本実施形態では4本のダクト部)に分岐して設けられる。ダクト部21~24は、中空の筒状に形成されており、供給口3とは反対側の開口部21a~24aまで流路が形成される。従って、ダクト部21~24は、冷暖風である空気a,b,c(供給風)が供給口3を介してエアコンユニットから導入されると、開口部21a~24a側に空気a,b(b1,b2),c(排出風)を排出させることができる。
【0011】
成形体1は、外側面の複数個所にフランジ部4,5(板状部)を有する。フランジ部4,5は、ダクト部21~24(中空部)の外側面に連設するように設けられる。
図1の例では、フランジ部4は、ダクト部21~24の中途部や開口部21a~24aの近傍位置に設けられる。フランジ部4には、
図1に例示するように固定用孔41が設けられ、固定用孔41にボルトを挿通する等して締結することで、成形体1を他の構造体(例えば、成形体1が自動車のインパネダクトであれば自動車の車体側の部材)に固定することができる。従って、フランジ部4は取付部として形成される。
【0012】
フランジ部5は、ダクト部21,22の分岐部及びダクト部23,24の分岐部に設けられ、成形体1の補強部として形成される。これらのフランジ部4,5は、溶融シート81(本実施形態では円筒状パリソンの対向するシート)を重ねて押し潰した板状に形成される。
【0013】
成形体1は、発泡剤を基材樹脂に混合させて作製した熱可塑性樹脂である発泡性樹脂材をブロー成形して、独立気泡構造を備えて得られる。熱可塑性樹脂としては、ポリエチレン樹脂、ポリプロピレン樹脂等のポリオレフィン系樹脂が挙げられる。ポリオレフィン系樹脂は、柔軟性に優れるので、発泡ブロー形成体の耐衝撃性が向上する。これらの中でも、熱可塑性樹脂は、プロピレン単位を有するものであることが好ましく、具体的には、プロピレン単独重合体、エチレン-プロピレンブロック共重合体、エチレン-プロピレンランダム共重合体等が挙げられる。さらに、これらの中でも、長鎖分岐構造を有するプロピレン単独重合体であることが特に好ましい。この場合、溶融張力が高くなるので、発泡しやすくなり、気泡セルもより均一化される。
【0014】
上記熱可塑性樹脂に混合される発泡剤としては、物理発泡剤、化学発泡剤及びその混合物が挙げられる。物理発泡剤としては、空気、炭酸ガス、窒素ガス、水等の無機系物理発泡剤、及び、ブタン、ペンタン、ヘキサン、ジクロロメタン、ジクロロエタン等の有機系物理発泡剤、更には、それらの超臨界流体を適用することができる。これらの中でも、物理発泡剤を用いることが好ましく、空気、炭酸ガス又は窒素ガスを用いることがより好ましい。この場合、有体物の混入が防げるので、耐久性等の低下が抑制される。超臨界流体としては、二酸化炭素、窒素等を用いて作成することが好ましく、窒素であれば臨界温度が-149.1℃、臨界圧力が3.4MPa以上、二酸化炭素であれば臨界温度が31℃、臨界圧力が7.4MPa以上とすることで作成することができる。
【0015】
図2は、成形体1を成形可能なブロー成形装置6を示している。ブロー成形装置6は、樹脂供給装置61と、型締装置70とを備える。樹脂供給装置61内では成形に用いる樹脂材料が混練されて基材樹脂が作製される。基材樹脂は、バージン樹脂のみを用いて作製したり、バージン樹脂に対して必要に応じて改良剤を加えて混練して作製することができる。また、基材樹脂は、回収樹脂材を粉砕してバージン樹脂を所定の割合加え、混練して作製してもよい。このように作製された基材樹脂には、発泡剤が添加されて樹脂供給装置61内で混合された後、ダイ内アキュムレータ(不図示)に発泡性樹脂材として所定の樹脂量で貯留される。
【0016】
型締装置70は、分割金型7A,7B(金型7)を有する。型締装置70は、樹脂供給装置61から供給された溶融シート81を分割金型7A,7Bにより型締めして成形体1を成形することができる。
【0017】
図3は、分割金型7Aをキャビティ側から見た模式図である。なお、分割金型7Aと対向して配置される分割金型7Bについても略同様に構成されるため、ここでは分割金型7Aの構成について説明する。分割金型7Aには、成形体1を成形する凹部(キャビティ)である第一成形部71と、ピンチオフ部72と、バリ部20(
図5乃至
図7参照)が配置される逃げ部73とが形成される。また、分割金型7Aには、後述する発泡成形体82を成形する凹部である第二成形部74が形成される。第一成形部71は、中空部であるダクト部21~24を成形する中空成形部711~714と、
図1に示した成形体1の板状部であるフランジ部4,5を成形する圧縮成形部715とを含む。圧縮成形部715は、中空成形部711~714に連設される。
【0018】
圧縮成形部715のうち、圧縮成形部715a,715bはフランジ部4を成形する。また、圧縮成形部715のうち、圧縮成形部715cはフランジ部5を成形する。圧縮成形部715aは、第二成形部74で成形した発泡成形体82を配置してフランジ部4をインサート成形により作成することができ、他の圧縮成形部715b,715cよりも溶融シート81の軸線81aから遠い位置に設けたり、強度を補強したいフランジ部4等に設けることができる。本実施形態の補強を行うフランジ部4(板状部)は、円筒状の溶融シート81が分割金型7A,7Bと当接する先当たり部よりも肉厚が薄くなる後当たり部側の位置に設けられた圧縮成形部715aによって成形される。
【0019】
第二成形部74は、第一成形部71とは離間して溶融シート81が型締めされる位置に配置される。第二成形部74は、分割金型7Aにおいて、各中空成形部711~714の間や、第一成形部71の外方位置に設けてもよい。また、第二成形部74は、一つ又は複数設けることができるが、例えば、圧縮成形部715aの数と同数又は圧縮成形部715aの数よりも多く設けることができる。
【0020】
次に、成形体1の製造方法(成形方法)について説明する。
図2に示す樹脂供給装置61内の発泡性樹脂材は、内部のリング状ピストン(不図示)が下方に押し下げられて、環状ダイ611のダイスリットにより、円筒状パリソンである溶融シート81として押し出される。溶融シート81は、分割金型7A,7B間に押し出されて配置される。
【0021】
フランジ部4を成形する分割金型7Aにおける一部の圧縮成形部715a(
図4(a)参照)には、溶融シート81により予め成形した板状の発泡成形体82がインサート配置される。発泡成形体82の配置は、分割金型7A,7Bにより溶融シート81を型締めする前、例えば、溶融シート81を分割金型7A,7B間に配置させる前に行うことができる。また、発泡成形体82の配置は手動で又はロボットハンドによる自動で支持された発泡成形体82を圧縮成形部715aへ移動させて行うことができる。
【0022】
圧縮成形部715aに配置された発泡成形体82の保持は、例えば、発泡成形体82に設けた凹部又は凸部を、圧縮成形部715a側に設けた凸部又は凹部に嵌め込むことで行うことができる。又は、発泡成形体82の全体を圧縮成形部715aの凹部に嵌め込んで保持させてもよい。さらに、発泡成形体82は、圧縮成形部715a側に発生させた負圧により吸引して保持させる等、その他の手段により保持させることができる。
【0023】
分割金型7A,7Bを型締めしていくと、
図2の二点鎖線及び
図4(a)に示すように、溶融シート81の一部に分割金型7A,7Bが当接する。分割金型7A,7Bをさらに型締めして近接させると、
図4(b)に示すように、溶融シート81が撓んで変形する。型締めの際、溶融シート81内にはエアーが導入される。
【0024】
溶融シート81は、分割金型7A,7Bに対して型締め方向の距離が短い中央側(軸線81a側)の部位811から接する。分割金型7A,7Bと接する溶融シート81の部位は、冷却が進んで硬化が始まり、また、内圧(或いはブロー圧)による膨張が規制される。そのため、溶融シート81は分割金型7A,7Bと未だ接していない部位に比べて延伸しにくくなる。従って、
図4(b)の溶融シート81のうち、先当たりする部位811は押し出された円筒状パリソンと略同厚みを有するが、部位811に続いて分割金型7A,7Bと当接する部位812~815(即ち、パリソンの軸線81aから
図4(b)の左右方向に離間する部位)は、溶融シート81の内圧により延伸されて肉厚が薄くなる。溶融シート81の肉厚は、先当たり部(例えば、部位811)側から、後当たり部(例えば、部位815)側に向かって部位811、812、813、814、815の順に肉厚が薄くなる。このため、遅れて分割金型7A,7Bと当接する部位(
図4(a)の例では部位815)は肉厚が最も薄くなる。
【0025】
その後、
図5に示すように、型締めされて中空部であるダクト部21~24が成形される。
図6は、
図3に示した分割金型7AのXI-XI断面位置における型締め状態の分割金型7A,7Bの断面図である。
図6では、中空成形部711と、中空成形部711に連設される圧縮成形部715aについて示している。また、
図7は、
図6における圧縮成形部715aの拡大図である。
【0026】
中空成形部711では、溶融シート81内にエアーが導入されて中空成形部711の内壁に沿ったダクト部21が成形される。圧縮成形部715aでは、円筒状の溶融シート81が潰されて対向する2枚のシートが重ねられた状態で挟持される。また、本実施形態では、分割金型7A側の圧縮成形部715a内に第二成形部74によって予め成形した発泡成形体82がインサート配置されているため、圧縮成形部715aでは、発泡成形体82と溶融シート81とが積層された状態で圧縮されて、フランジ部4が成形される。
【0027】
また、発泡成形体82は、予め成形されておりインサート前に結晶化されているため、型締めの際に圧縮力を受けても内在する気泡が潰れ難く、層厚みの変化が少ない。従って、フランジ部4には発泡成形体82による発泡層4aが形成される。
【0028】
一方で、円筒状パリソンとして押し出された溶融シート81は、除熱されていないため、圧縮成形部715aと発泡成形体82とにより圧縮されて気泡が押し出され、発泡層4aと比べて発泡倍率の低い(比重が高い)圧縮層4bを形成する。本実施形態の圧縮層4bは、気泡が略排除されたソリッド層として形成される。
【0029】
なお、発泡層4a(発泡成形体82)は、ダクト部21と略同じ又はダクト部21よりも低い発泡倍率で形成することができる。また、発泡層4aは発泡倍率を高くすると軽さを備えながら厚みT1を厚くすることができ、曲げ剛性を高めることができる。従って、発泡層4aの厚みT1は、フランジ部4の総厚みT2に対する比率を低くしても曲げ剛性を確保することができる。例えば、発泡倍率が2倍以上の場合、発泡成形体82の厚みT1は成形後のフランジ部4の総厚みT2の1/2以上とすることが好ましい。
【0030】
また、
図7では発泡成形体82をフランジ部4の先端部43側に寄せて配置した例を示しているが、発泡成形体82は、先端部43から基端部42までの間の一部に設けたり、先端部43から基端部42までの全体に設けてもよい。本実施形態のように、発泡成形体82をフランジ部4の基端部42側に設けない場合は、圧縮層4bの気泡が基端部42側に押し出されることにより発生する成形不良(例えば、ダクト部21の内面側に発生する風船状の気泡)の発生を低減することができる。
【0031】
溶融シート81は発泡成形体82と溶着して一体的に形成される。溶融シート81と発泡成形体82とは、同材質の発泡性樹脂材により形成されるため高い溶着強度により溶着させることができる。
【0032】
このように、フランジ部4は、発泡層4aと、溶融シート81が圧縮されて形成された圧縮層4bとを含むため、発泡層4aにより厚みを持たせて曲げ剛性を高め、圧縮層4bにより機械的強度を向上させた板状部を構成することができる。また、フランジ部4は、発泡層4aを含むため、同じ厚みをソリッド層や発泡倍率の低い層のみで形成した場合に比べて軽量とし、熱伝導性を低く形成することができる。
【0033】
他方、
図3に示した分割金型7Aの第二成形部74では、圧縮成形部715aと同様に、円筒状の溶融シート81が潰されて対向する2枚のシートが重ねられた状態で挟持され、板状の発泡成形体82が成形される。発泡成形体82の発泡倍率は、前述の通りダクト部21と又はダクト部21よりも低く形成することができる。また、発泡成形体82は、フランジ部4の平面視における形状と略同じ外形の板状部材としてもよいし、フランジ部4の平面視における形状よりも相似形又は異なる形状で小さく形成してもよい。
【0034】
また、第二成形部74を溶融シート81の内側(換言すれば円筒状パリソンの軸線81a側)に配置した場合は、溶融シート81の比較的厚みのある部位を型締めすることができるため、溶融シート81が薄い部位を型締めした場合に比べて、同じ厚みでも比較的低い発泡倍率で(又は、同じ発泡倍率で比較的板厚の大きい)発泡成形体82を成形することができる。
【0035】
その後、分割金型7A,7Bは型開きされて成形体1及び発泡成形体82が取り出される。成形体1及び発泡成形体82がバリ部20と連設された状態で取り出される場合は、バリ部20が取り除かれて、成形体1及び発泡成形体82が取り出される。なお本実施形態では複数の発泡成形体82が成形される。
【0036】
取り出された発泡成形体82は、成形体1をブロー成形する後のサイクル(例えば、一つ後のサイクルや、2つ後のサイクル)において、前述したように圧縮成形部715aにインサート配置されて発泡層4a及び圧縮層4bを含むフランジ部4の成形に用いることができる。発泡成形体82は、成形体1の成形に用いる分割金型7A,7Bにより作成することができ、また、成形体1を成形する工程において1つのサイクルで作成することができる。従って、別途の装置で作成する等の場合に比べてブロー成形の工法を大きく変えることなく、発泡成形体82を簡易に作成して、一部のフランジ部4をインサート成形により補強した成形体1を成形することができる。
【0037】
このように作成された成形体1は、発泡性樹脂材により全体を軽量化しながら、任意のフランジ部4の機械的強度を部分的に補強ことができる。また、フランジ部4の圧縮層4b側においては表面硬度を向上させることができる。
【0038】
また、インサート部材として成形体1と同材質の発泡性樹脂材を用いることで、成形不良等により成形体1を再利用する場合であっても、発泡層4aと圧縮層4bとを分別することなく回収樹脂材として用いることができる。従って、発泡性樹脂材を回収樹脂材として利用する際に工数の増加を低減して工程を簡易にすることができる。
【0039】
以上、本発明は本実施形態によって限定されることは無く、種々の形態で実施することができる。例えば、本実施形態の溶融シート81は、円筒状パリソンについて示したが、パリソンの断面形状は楕円形状に押し出してもよい。
【0040】
また、溶融シート81は円筒状パリソンに限らず、板状の溶融シートを用いてもよい。この場合、例えば、分割金型7A,7B間に2枚の溶融シートを押し出して配置し、溶融シートを分割金型7A,7B側にそれぞれ賦形させた後に型締めすることで、中空部と、板状部とを連設した成形体1を成形することができる。発泡成形体82は、溶融シートを分割金型7A,7Bに賦形する前に分割金型7A,7Bの圧縮成形部715aに配置してもよいし、分割金型7A,7Bに賦形した溶融シート81に対して配置してもよい。
【0041】
また、本実施形態では、圧縮層4bは、気泡が略排除されたソリッド層である例について説明したが、発泡層4aよりも発泡倍率が低い発泡層として形成してもよい。この場合においても、板状部は、曲げ剛性を含めた機械的強度を向上させることができる。
【0042】
また、本実施形態の成形体1は、中空部であるダクト部21と、このダクト部21に連設されて発泡層4a及び圧縮層4bを含む板状部であるフランジ部4とを備えるインパネダクトである例について説明したが、中空部を備えない構成としてもよい。例えば、成形体は、中空部の代わりに中実部を備え、この中実部と連設された上記の補強された板状部を含む構成としてもよい。中実部としては、発泡性樹脂材の溶融シート81を潰して形成した板状発泡部材とすることができる。従って、成形体は、中実部及び補強された板状部を含んで全体が板状の部材となるように構成することができる。この場合であっても、成形体は、補強が必要な任意の部位に発泡層4a及び圧縮層4bによる板状部を設けて補強することができる。
【符号の説明】
【0043】
1 成形体 2 管部
3 供給口 4 フランジ部
4a 発泡層 4b 圧縮層
5 フランジ部 6 ブロー成形装置
7 金型 7A,7B 分割金型
20 バリ部 21~24 ダクト部
21a~24a 開口部 41 固定用孔
42 基端部 43 先端部
61 樹脂供給装置 70 型締装置
71 第一成形部 72 ピンチオフ部
73 逃げ部 74 第二成形部
81 溶融シート 81a 軸線
82 発泡成形体 611 環状ダイ
711~714 中空成形部 715 圧縮成形部
715a~715c 圧縮成形部 811~815 部位
T1 厚み T2 総厚み
a~c,b1,b2 空気