JP2005186542A - 多色成形品、およびその成形方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 金型構造を複雑にすることなく見切り部にアンダーカット構造が形成でき、接合強度の向上を図ることができる多色成形品、およびその成形方法を提供すること。
【解決手段】第１の樹脂材料で成形される第１成形部２に互いに対向する一対の凸部２Ｂを形成し、第２の樹脂材料の充填圧により一対の凸部２Ｂを互いの先端同士が近づくように変形させ、第２成形部３の被挟持部３Ａを一対の凸部２Ｂ間に挟持させて多色成形品１を成形することで、第１および第２の成形部２，３の見切り部における接合強度が向上する。従って、コアバック可能な移動コア１３を備えるだけの簡単な金型１０を用いて、見切り部にアンダーカット構造が形成でき、第１および第２の成形部２，３間の接合強度の向上を図ることができる。
【選択図】 図１

Description

本発明は、少なくとも二種類の樹脂をを積層して成形される多色成形品、およびその成形方法に関する。特に、樹脂同士の積層面（見切り面）での接合強度が要求される成形体の成形に好適な成形方法であって、自動車部品や、家電、ＯＡ部品、住宅設備部品、日用部品等に好適に用いられる。

従来より、二色（多色）成形法において、一方の樹脂側に他方の樹脂が入り込んで互いに係合されるアンダーカット構造が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
特許文献１の二色成形法では、１次成形体に導入穴と、この導入穴に連続し断面積が大きくされた締結穴とを形成しておき、２次成形体の樹脂が導入穴から導入されて締結穴に充填されることで、１次および２次の成形体が互いに係合され、見切り部の接合強度を高めることができるようになっている。

特開平１０−３２３８６０号公報

しかしながら、特許文献１の二色成形法では、成形品を取り出すためにスライドコアを設ける必要があるなど、金型構造が複雑になってしまうという問題がある。

本発明の目的は、金型構造を複雑にすることなく見切り部にアンダーカット構造が形成でき、接合強度の向上を図ることができる多色成形品、およびその成形方法を提供することにある。

本発明の多色成形品の成形方法は、少なくとも二種類の樹脂材料を積層して成形される多色成形品の成形方法であって、少なくとも固定金型、可動金型、および移動コアで形成された第１のキャビティに第１の樹脂材料を充填し、互いに対向する一対の凸部を有する第１の成形部を成形する第１の充填工程と、第１の充填工程の後に、前記移動コアを後退させ、前記一対の凸部の後方に第２のキャビティを形成するコアバック工程と、コアバック工程の後に、前記第２のキャビティに第２の樹脂材料を充填し、この充填圧により前記一対の凸部を互いの先端同士が近づくように変形させるとともに、これら一対の凸部間に挟持された被挟持部を有する第２の成形部を成形する第２の充填工程とを備えたことを特徴とする。

ここで、第１、第２の充填工程とは、多色（二色）成形における１次材および２次材の充填工程のみを意味するものではなく、多色成形において複数回実行される樹脂材料の充填のうち、前後して実行される任意の充填工程を意味する。例えば、三次以上の充填工程を有する多色成形において、本発明の第１、第２の充填工程により、２次材および３次材の充填が実行されてもよく、１次材および２次材の充填と２次材および３次材の充填とが実行されてもよい。
また、第１および第２のキャビティに第１および第２の樹脂材料を充填する方法としては、適宜選択可能であるが、射出充填が生産性、賦形性に優れており、この点で射出充填が好ましい。

この発明によれば、第１の成形部の一対の凸部が第２の樹脂材料の充填圧により互いの先端同士が近づくように変形し、これら一対の凸部で第２の成形部の被挟持部を挟持することで、第１および第２の成形部の見切り部における接合強度が向上する。
従って、コアバック可能な移動コアを備えるだけの簡単な構造の金型を用いて、見切り部にアンダーカット構造が形成でき、第１および第２の成形部間の接合強度の向上を図ることができる。

ここで、第１の成形部に形成する一対の凸部は、見切り部に少なくとも１組設けられていればよく、また複数組の凸部が設けられていてもよい。
また、凸部の形状は、第２の樹脂材料の充填圧により互いの先端同士が近づくように変形可能なものであれば特に限定されるものではなく、例えば、リブやボス、立壁、柱状等のいずれの形状であってもよい。
さらに、一対の凸部の高さ、幅、長さ、凸部同士の間隔は、第２の樹脂材料の充填圧により互いの先端同士が近づくように変形可能なものであれば特に限定されるものではない。ただし、見切り部の接合強度が十分確保できる範囲において、凸部の高さ寸法が高く、凸部先端の間隔が狭く、また第１の樹脂材料の剛性が小さいほど、凸部が第２の樹脂材料の充填圧により変形しやすくなる。

以上において、前記第１の樹脂材料の充填完了直前から充填完了後における当該第１の樹脂材料の内部が固化する前の任意の時点において、当該第１の樹脂材料内に加圧流体を注入し、前記一対の凸部の基端部に中空部を形成する流体注入工程を備えることが望ましい。
ここで、第１の樹脂材料内に注入する加圧流体としては、窒素、炭酸ガス、空気、水蒸気、水等が利用可能である。
このような構成によれば、一対の凸部の基端部に中空部を形成することで、第２の樹脂材料の充填圧により中空部がつぶれ、凸部が変形しやすくできる。
この際、流体注入工程は、コアバック工程の前後いずれのタイミングで実行されてもよい。また、一対の凸部の基端部に見切り面よりも突出して形成された台座部分を設け、この台座部分から一対の凸部が突出するように形成し、台座部分に中空部を形成すれば、中空部が容易に形成できる。この場合の中空部の大きさは、台座部分の容積に対し、５〜５０％であることが好ましい。

また、前記第１の樹脂材料の充填完了直前から充填完了後における当該第１の樹脂材料の内部が固化する前の任意の時点において、前記移動コアを後退させて前記一対の凸部の基端部を膨張させる膨張工程を備えるようにしてもよい。
ここで、第１および第２樹脂材料は、熱可塑性材料であればよく、例えばポレオレフィン、ポリアミド、ポリエステル、ポリスチレン、ポリカーボネート、ポリアリーレンスルフィド等の熱可塑性樹脂や、エチレン・αオレフィン共重合エラストマー、オレフィン系熱可塑性エラストマー、ポリエステル系熱可塑性エラストマー、ＳＥＢＳ、ＳＢＳ、ＳＥＰＳ等のスチレン系エラストマー等の各種熱可塑性エラストマー、およびそれらの混合物を用いることができる。また、必要に応じて無機、有機充填材を配合してもよい。
この際、第１の樹脂材料として膨張性材料、例えば平均繊維長が１mm以上の繊維を５重量％以上、好ましくは１０〜５０重量％以上含み、スプリングバックする材料を用いれば、移動コアを後退させた部分に第１の樹脂材料が膨張するようにできる。
また、前記第１の樹脂材料は、発泡性材料からなり、この発泡性材料の発泡により前記膨張工程における前記一対の凸部の基端部が膨張するようにしてもよい。
このような構成によれば、一対の凸部の基端部を膨張（発泡）させることで、膨張させた部分が第２の樹脂材料の充填圧によりつぶれ、凸部が変形しやすくできる。

一方、本発明の多色成形品は、少なくとも二種類の樹脂材料を積層して成形される多色成形品であって、少なくとも固定金型、可動金型、および移動コアで形成された第１のキャビティに第１の樹脂材料を充填して成形され、互いに対向する一対の凸部を有した第１の成形部と、前記移動コアをコアバックさせて前記一対の凸部の後方に形成された第２のキャビティに第２の樹脂材料を充填して成形された第２の成形部とを備え、前記第１の成形部の一対の凸部は、前記第２の樹脂材料の充填圧により互いの先端同士が近づくように変形され、前記第２の成形部は、前記一対の凸部間に挟持された被挟持部を有していることを特徴とする。

この発明によれば、上述した効果と同様の効果、すなわち見切り部にアンダーカット構造が形成でき、第１および第２の成形部間の接合強度が向上されるという効果を得ることができる。

以下、本発明の各実施形態を図面に基づいて説明する。なお、各実施形態において、既説した同一部材には同一符号を付すことにし、それらの重複する説明を避けるために、その説明を省略または簡略化する。

〔第１実施形態〕
図１は、本発明の第１実施形態に係る多色成形品１およびその成形に用いる金型１０を示す断面図である。図２(Ａ)〜(Ｃ)は、多色成形品１の成形手順を示す断面図である。
図１において、多色成形品１は、第１の樹脂材料Ｒ１で成形された第１成形部２と、第２の樹脂材料Ｒ２で成形された第２成形部３とを備え、これら第１および第２の成形部２，３が一体化されている。
第１成形部２は、適宜な厚さ寸法を有し平板状に形成された基部２Ａと、この基部２Ａの表裏面のうち一方（図１中、上方）の面に突出した一対の凸部２Ｂとを有している。第２成形部３は、第１成形部２の一対の凸部２Ｂ上に積層されており、一対の凸部２Ｂ間に挟持された被挟持部３Ａと、先端側の凹部３Ｂとを有している。

また、多色成形品１を成形するための金型１０は、図示しない固定ダイプレートに固定された固定金型１１と、図示しない移動ダイプレートに設けられた可動金型１２と、可動金型１２に挿通され、固定金型１１に対して進退自在に設けられた移動コア１３とを有して構成されている。すなわち、可動金型１２には、多色成形品１の一対の凸部２Ｂおよび第２成形部３の形状に応じた挿通孔１２Ａが形成されており、この挿通孔１２Ａに移動コア１３が摺動自在に挿通され、図示しない駆動装置に連結された移動コア１３が進退移動されるようになっている。また、移動コア１３の先端である固定金型１１側には、第１成形部２の一対の凸部２Ｂおよび第２成形部３の凹部３Ｂを形成する突出部１３Ａが形成されている。そして、固定金型１１あるいは可動金型１２には、図示しない射出装置に接続されたスプルーブッシュ（不図示）が設けられており、このスプルーブッシュを介して金型１０内に樹脂材料Ｒ１，Ｒ２が射出されるようになっている。

次に本実施形態の多色成形品１の成形手順について説明する。
まず、図２(Ａ)に示すように、固定金型１１および可動金型１２を、多色成形品１の基部２Ａの厚さ寸法に応じた間隔を介して対向させた状態で型締めする。そして、移動コア１３を凸部２Ｂの寸法に応じた位置まで前進させる。これにより、固定金型１１、可動金型１２、および移動コア１３によって囲まれた第１キャビティ２１が形成される。
次に、図示しない射出装置からスプルーブッシュを介して第１キャビティ２１に、溶融させた第１の樹脂材料Ｒ１を射出し、充填する。これにより、第１の充填工程が実施され、多色成形品１の基部２Ａおよび凸部２Ｂが第１の樹脂材料Ｒ１から成形される。
ここで、第１の樹脂材料Ｒ１は、発泡性材料から構成されている。

第１の充填工程が終了する直前、または直後における第１の樹脂材料Ｒ１が冷却固化する前に、図２(Ｂ)に示すように、駆動装置を駆動して移動コア１３を若干量だけ後退させる。これにより、発泡性材料から構成された第１の樹脂材料Ｒ１の一部である一対の凸部２Ｂの基端部２Ｃが発泡し、移動コア１３側に向かって膨張する（膨張工程）。
なお、第１の樹脂材料Ｒ１は、発泡性材料に限らず、繊維を含んでスプリングバックする膨張性材料から構成されていてもよい。

次に、図２(Ｃ)に示すように、移動コア１３を第２成形部の寸法に応じた量だけ後退させ、先に充填された第１の樹脂材料Ｒ１、可動金型１２、および移動コア１３によって囲まれた第２キャビティ２２を形成する（コアバック工程）。
コアバック工程終了と同時、またはその直後に、射出装置からスプルーブッシュを介して第２キャビティ２２に、溶融させた第２の樹脂材料Ｒ２を射出し、充填する。これにより、第２の充填工程が実施され、この第２の樹脂材料Ｒ２の射出圧（充填圧）により、膨張していた基端部２Ｃがつぶれ、一対の凸部２Ｂが互いの先端同士が近づくように変形する。そして、一対の凸部２Ｂ間に充填された第２の樹脂材料Ｒ２で第２成形部３の被挟持部３Ａが形成されるとともに、移動コア１３の突出部１３Ａで凹部３Ｂが形成される。

以上の各工程が終了後、図示しない移動ダイプレートを駆動して、固定金型１１から可動金型１２を離隔させて型開きし、多色成形品１を金型１０から取り出す。
以上により、多色成形品１の成形が完了する。

なお、多色成形品１の第２成形部３としては、上記で説明したものに限らず、図３に示した形態としてもよい。
図３(Ａ)〜(Ｃ)は、本実施形態の変形例に係る成形手順を示す断面図である。
すなわち、図３に示す金型１０Ａでは、移動コア１３が移動コア本体１３Ｂと中ピン１３Ｃとを有して構成されており、移動コア本体１３Ｂに対して中ピン１３Ｃが進退移動可能に支持されている。

金型１０Ａにおける多色成形品１の成形手順は、図３(Ａ)に示すように、移動コア１３の中ピン１３Ｃを第１成形部２の一対の凸部２Ｂに対応して移動コア本体１３Ｂよりも固定金型１１側に突出させ、形成された第１キャビティ２１に第１の樹脂材料Ｒ１を射出し、充填する（第１の充填工程）。
この後、図３(Ｂ)に示すように、移動コア１３の中ピン１３Ｃを後退させて、一対の凸部２Ｂの基端部２Ｃを発泡させて膨張させる（膨張行程）。
次に、図３(Ｂ)に示すように、移動コア本体１３Ｂおよび中ピン１３Ｃを互いの先端が略同一位置になるように後退させ（コアバック工程）、形成された第２キャビティ２２に第２の樹脂材料Ｒ１を射出し、充填する（第２の充填工程）。この第２の樹脂材料Ｒ２の射出圧（充填圧）により、膨張していた基端部２Ｃがつぶれ、一対の凸部２Ｂが互いの先端同士が近づくように変形する。そして、一対の凸部２Ｂ間に充填された第２の樹脂材料Ｒ２で第２成形部３の被挟持部３Ａが形成されるとともに、第２成形部３の先端（図３中、上端）が平坦に形成される。

以上の本実施形態によれば以下の効果がある。
（１）第１成形部２の一対の凸部２Ｂが第２の樹脂材料Ｒ２の射出圧により互いの先端同士が近づくように変形し、これら一対の凸部２Ｂで第２成形部３の被挟持部３Ａを挟持することで、第１および第２の成形部２，３の接合面（見切り部）における接合強度が向上する。従って、移動コア１３を備えた簡単な構造の金型１０を用いて、見切り部にアンダーカット構造が形成でき、第１および第２の成形部２，３間の接合強度の向上を図ることができる。

（２）膨張工程において、一対の凸部２Ｂの基端部２Ｃを膨張させることで、膨張して剛性が低下した基端部２Ｃが第２の樹脂材料Ｒ１の充填圧によりつぶれ、一対の凸部２Ｂが変形しやすくでき、より確実にアンダーカット構造が形成できる。

（３）図３に示した移動コア１３を用いれば、第２成形部３を任意の形状にすることができ、所望の外形を有する成形品を成形することができる。

〔第２実施形態〕
次に、本発明の第２実施形態に係る多色成形品１Ａについて、図４に基づいて説明する。
図４(Ａ)〜(Ｃ)は、第２実施形態の多色成形品１Ａの成形手順を示す断面図である。
図４において、多色成形品１Ａは、一対の凸部２Ｂの基端部分に基部２Ａよりも厚さ寸法が大きい台座部２Ｄを有し、この台座部２Ｄ内に中空部２Ｅが形成されている点が前述の第１実施形態の多色成形品１と相違している。
そして、金型１０には、図示しないガス圧入装置に接続されたガス圧入ピン（不図示）が設けられており、このガス圧入ピンを介して第１の樹脂材料Ｒ１内に加圧流体としての加圧ガスを注入することで、台座部２Ｄ内に中空部２Ｅが形成されるようになっている。

以上のような多色成形品１Ａの成形手順としては、まず、図４(Ａ)に示すように、移動コア１３を台座部２Ｄおよび凸部２Ｂの寸法に応じた位置まで前進させ、固定金型１１、可動金型１２、および移動コア１３によって囲まれた第１キャビティ２１を形成する。
次に、図示しない射出装置からスプルーブッシュを介して第１キャビティ２１に、溶融させた第１の樹脂材料Ｒ１を射出し、充填する。これにより、第１の充填工程が実施され、基部２Ａ、台座部２Ｄ、および凸部２Ｂが第１の樹脂材料Ｒ１から成形される。

第１の充填工程が終了する直前、または直後における第１の樹脂材料Ｒ１が冷却固化する前に、図４(Ｂ)に示すように、駆動装置を駆動して移動コア１３を若干量だけ後退させるとともに、ガス圧入ピンを介して台座部２Ｄに加圧ガスを注入し、中空部２Ｅを形成する（流体注入工程）。
次に、図４(Ｃ)に示すように、移動コア１３を第２成形部の寸法に応じた量だけ後退させ、先に充填された第１の樹脂材料Ｒ１、可動金型１２、および移動コア１３によって囲まれた第２キャビティ２２を形成する（コアバック工程）。

コアバック工程終了と同時、またはその直後に、射出装置からスプルーブッシュを介して第２キャビティ２２に、溶融させた第２の樹脂材料Ｒ２を射出し、充填する。これにより、第２の充填工程が実施され、この第２の樹脂材料Ｒ２の射出圧（充填圧）により、中空部２Ｅがつぶれ、一対の凸部２Ｂが互いの先端同士が近づくように変形する。そして、一対の凸部２Ｂ間に充填された第２の樹脂材料Ｒ２で第２成形部３の被挟持部３Ａが形成されるとともに、移動コア１３の突出部１３Ａで凹部３Ｂが形成される。
最後に、金型１０を型開きし、多色成形品１Ａを取り出して成形が完了する。

本発明の実施例として、以下に示すような構成を採用した。
［成形材料および成形条件］
射出成形機としては、ガス注入装置（出光製ＧＩＭ）付き、４５０ｔｏｎ成形機を用いた。
金型としては、前記実施形態の図４に示す金型を用いた。
成形温度としては、２３０℃とし、金型温度としては、４０℃として射出成形した。

［評価方法］
成形品の見切り部を切断して、その断面を目視観察した。

［実施例１］
第１の樹脂材料である第１次材としては、ポリプロピレン（出光石油化学(株)製Ｊ−９５０ＨＰ）を用い、第２の樹脂材料である第２次材としては、上記ポリプロピレンにカーボンブラックを配合して黒着色したものを用いた。
前記第２実施形態（図４）と同様の固定金型、可動金型、移動コアに囲まれた第１キャビティに第１次材を射出充填した。充填完了から１秒後に、一対の凸部にはさまれた台座部のほぼ中央になるようにガス圧入ピンをキャビティ内に突き出し、台座部に加圧ガスを注入して中空部を形成した。そして、第１次材を冷却固化させた後、移動コアを後退させて形成した第２キャビティに第２次材を射出充填した。充填した樹脂を十分に冷却させた後に、金型を開いて成形体を取り出し、台座部を切断して断面を観察した。

［比較例１］
第１次材と第２次材との見切り部が直線であり、第１次材内に中空部を形成しない以外は、実施例１と同様に成形した。

［実施例２］
第１の樹脂材料である第１次材としては、ポリプロピレン（出光石油化学(株)製Ｊ−９５０ＨＰ）に発泡剤を１重量％含有させた発泡性材料を用い、第２の樹脂材料である第２次材としては、上記ポリプロピレンにカーボンブラックを配合して黒着色したものを用いた。
前記第１実施形態（図２）と同様の固定金型、可動金型、移動コアに囲まれた第１キャビティに第１次材を射出充填した。充填完了後に、移動コアを３mmだけ後退させ、一対の凸部の基端部を約２倍の体積に発泡させた。そして、第１次材を冷却固化させた後に、さらに移動コアを後退させて形成した第２キャビティに第２次材を射出充填した。充填した樹脂を十分に冷却させた後に、金型を開いて成形体を取り出し、一対の凸部の基端部を切断して断面を観察した。

［評価］
実施例１において、台座部の切断面を観察した結果、中空部がつぶれ、第１次材からなる一対の凸部の先端が近づいて形成されたアンダーカット構造が第２次材との見切り部に確認できた。
実施例２において、一対の凸部の基端部の切断面を観察した結果、発泡させた基端部がつぶれ、第１次材からなる一対の凸部の先端が近づいて形成されたアンダーカット構造が第２次材との見切り部に確認できた。
比較例１においては、第１次材と第２次材との見切り部にアンダーカット構造が確認できなかった。

なお、本発明は前記実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的を達成できる範囲での変形、改良等は本発明に含まれるものである。

本発明は、自動車分野、住設分野、日用品分野、家電分野、玩具等の分野において利用可能であり、特に、自動車の内装部品に好適である。

本発明の第１実施形態に係る多色成形品およびその成形に用いる金型を示す断面図である。 (Ａ)〜(Ｃ)は、前記多色成形品の成形手順を示す断面図である。 (Ａ)〜(Ｃ)は、前記実施形態の変形例に係る成形手順を示す断面図である。 (Ａ)〜(Ｃ)は、本発明の第２実施形態に係る多色成形品の成形手順を示す断面図である。

符号の説明

１，１Ａ 多色成形品
２ 第１成形部
２Ｂ 凸部
２Ｃ 基端部
２Ｅ 中空部
３ 第２成形部
３Ａ 被挟持部
１０，１０Ａ 金型
１１ 固定金型
１２ 可動金型
１３ 移動コア
２１ 第１キャビティ
２２ 第２キャビティ
Ｒ１ 第１の樹脂材料
Ｒ２ 第２の樹脂材料。

Claims (5)

1. 少なくとも二種類の樹脂材料を積層して成形される多色成形品の成形方法であって、
   少なくとも固定金型、可動金型、および移動コアで形成された第１のキャビティに第１の樹脂材料を充填し、互いに対向する一対の凸部を有する第１の成形部を成形する第１の充填工程と、
   第１の充填工程の後に、前記移動コアを後退させ、前記一対の凸部の後方に第２のキャビティを形成するコアバック工程と、
   コアバック工程の後に、前記第２のキャビティに第２の樹脂材料を充填し、この充填圧により前記一対の凸部を互いの先端同士が近づくように変形させるとともに、これら一対の凸部間に挟持された被挟持部を有する第２の成形部を成形する第２の充填工程とを備えたことを特徴とする多色成形品の成形方法。
2. 請求項１に記載の多色成形品の成形方法において、
   前記第１の樹脂材料の充填完了直前から充填完了後における当該第１の樹脂材料の内部が固化する前の任意の時点において、当該第１の樹脂材料内に加圧流体を注入し、前記一対の凸部の基端部に中空部を形成する流体注入工程を備えたことを特徴とする多色成形品の成形方法。
3. 請求項１に記載の多色成形品の成形方法において、
   前記第１の樹脂材料の充填完了直前から充填完了後における当該第１の樹脂材料の内部が固化する前の任意の時点において、前記移動コアを後退させて前記一対の凸部の基端部を膨張させる膨張工程を備えたことを特徴とする多色成形品の成形方法。
4. 請求項３に記載の多色成形品の成形方法において、
   前記第１の樹脂材料は、発泡性材料からなり、この発泡性材料の発泡により前記膨張工程における前記一対の凸部の基端部が膨張することを特徴とする多色成形品の成形方法。
5. 少なくとも二種類の樹脂材料を積層して成形される多色成形品であって、
   少なくとも固定金型、可動金型、および移動コアで形成された第１のキャビティに第１の樹脂材料を充填して成形され、互いに対向する一対の凸部を有した第１の成形部と、前記移動コアをコアバックさせて前記一対の凸部の後方に形成した第２のキャビティに第２の樹脂材料を充填して成形された第２の成形部とを備え、
   前記第１の成形部の一対の凸部は、前記第２の樹脂材料の充填圧により互いの先端同士が近づくように変形され、前記第２の成形部は、前記一対の凸部間に挟持された被挟持部を有していることを特徴とする多色成形品。

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