JP2011104958A - 発泡樹脂パネル - Google Patents

Abstract

【課題】断熱効果に優れた発泡樹脂パネルを提供する。
【解決手段】成形型１０１のキャビティ１０７内にゲート１０３ａから射出充填した熱可塑性樹脂Ｒの型成形面近傍にスキン層２３が生成され始めた時点で、キャビティ容積を拡大させて熱可塑性樹脂Ｒを発泡させることにより、樹脂密度が高くて堅いソリッド層からなるスキン層２３が表面全体に形成されて内部に密閉空間２７を構成するとともに、多数の空隙を有しスキン層２３に比べて樹脂密度が低い発泡層２５が密閉空間２７内に一体に密封されたダクト構成パネル１１を得る。ゲート１０３ａに残留して固化したゲート残留固化物ｒ１を切除する。ゲート残留固化物ｒ１の切除跡ｒ２周辺には、樹脂密度が高くて堅い厚肉スキン層２３ａが密閉空間２７を外気から遮断するように設けられている。
【選択図】図５

Description

この発明は、コアバック法（Moving Cavity法）により射出成形された発泡樹脂パネルの改良に関し、特に断熱対策に関するものである。

特許文献１には、発泡樹脂パネルをコアバック法により射出成形する技術が開示されている。コアバック法とは、固定型と可動型とからなる成形型を型閉じしてキャビティ内にゲートから熱可塑性樹脂を射出充填し、該熱可塑性樹脂の型成形面近傍にスキン層が生成され始めた時点で、上記可動型を型開き方向に僅かに後退させてキャビティ容積を拡大させることで上記熱可塑性樹脂を発泡させ、これにより、樹脂密度が高くて堅いソリッド層からなるスキン層が表面全体に形成されて内部に密閉空間を構成するとともに、多数の空隙を有し上記スキン層に比べて樹脂密度が低い発泡層が上記密閉空間内に一体に密封された発泡樹脂パネルを得る方法である。

図１２に示すように、脱型後の発泡樹脂パネルａには、ゲートに残留して固化したゲート残留固化物ｂが付着しており、このゲート残留固化物ｂは不要物であるため、発泡樹脂パネルａから切除される。図１２では、発泡樹脂パネルａとして、後述する各実施形態と同じである自動車のインストルメントパネル裏面に設けられたダクト構成パネルを例示し、ｃはスキン層、ｄは発泡層、ｅはゲート残留固化物ｂの切除跡である。

特開２００８−２５４３０２号公報（段落００７１欄〜段落００７３欄、図１〜図３）

しかし、上述の如く発泡樹脂パネルａからゲート残留固化物ｂを切除すると、発泡層ｄが切除跡ｅから露出して外気に晒され、発泡樹脂パネルａの断熱効果が低下する。また、湿気が切除跡ｅから発泡層ｄに入ることも断熱効果の低下原因となる。

この発明はかかる点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、断熱効果に優れた発泡樹脂パネルを提供することである。

上記の目的を達成するため、この発明は、ゲート残留固化物の切除跡周辺の構造を工夫したことを特徴とする。

具体的には、この発明は、成形型のキャビティ内にゲートから射出充填した熱可塑性樹脂の型成形面近傍にスキン層が生成され始めた時点で、キャビティ容積を拡大させて上記熱可塑性樹脂を発泡させることにより、樹脂密度が高くて堅いソリッド層からなるスキン層が表面全体に形成されて内部に密閉空間を構成するとともに、多数の空隙を有し上記スキン層に比べて樹脂密度が低い発泡層が上記密閉空間内に一体に密封され、上記ゲートに残留して固化したゲート残留固化物を切除してなる発泡樹脂パネルを対象とし、次のような解決手段を講じた。

すなわち、第１の発明は、上記ゲート残留固化物の切除跡周辺には、樹脂密度が高くて堅いソリッド樹脂部が上記密閉空間を外気から遮断するように設けられていることを特徴とする。

第２の発明は、第１の発明において、上記ゲート残留固化物の切除跡周辺のスキン層は、他の箇所のスキン層に比べて厚肉に形成され、当該厚肉スキン層で上記ソリッド樹脂部が構成されていることを特徴とする。

第３の発明は、第１の発明において、上記ゲート残留固化物の切除跡周辺には、上記発泡層がなく単一スキン層のみが存在して凹部が形成され、当該単一スキン層でソリッド樹脂部が構成されていることを特徴とする。

第４の発明は、第１の発明において、上記ゲート残留固化物の切除跡周辺のスキン層及び発泡層は、他の箇所のスキン層及び発泡層に対してキャビティ容積拡大方向に偏在しかつ各々のスキン層で一体に連続して、上記ゲート残留固化物の切除跡周辺の発泡層が上記他の箇所の発泡層と各々のスキン層からなる連続スキン層で分断され、当該連続スキン層でソリッド樹脂部が構成されていることを特徴とする。

第５の発明は、第１〜４の発明のいずれか１つの発明において、上記発泡樹脂パネルは、内装パネル裏面に接合されて該内装パネルとの間にダクト空間を構成するダクト構成パネルであることを特徴とする。

第１の発明によれば、ゲート残留固化物を切除しても、当該切除跡周辺に設けられた樹脂密度が高くて堅いソリッド樹脂部により、スキン層内部の密閉空間が外気から遮断されているので、該密閉空間内に一体に密封された発泡層は外気に晒されず、湿気が切除跡から発泡層に入る事態もなく、断熱効果が向上する。

第２の発明によれば、成形型のゲート対応箇所の型成形面に凹陥部を形成するだけで、他の箇所のスキン層に比べて厚肉の厚肉スキン層からなるソリッド樹脂部がゲート残留固化物の切除跡周辺に形成され、簡素な構造の成形型で優れた断熱効果を有する発泡樹脂パネルが得られる。

第３の発明によれば、ゲート残留固化物の切除跡周辺に凹部が形成され、当該箇所は単一スキン層からなるソリッド樹脂部であり、発泡層がない分だけ発泡樹脂パネルが軽量になる。

第４の発明によれば、成形型のゲート対応箇所の型成形面に凹陥部を形成するとともに、成形型のゲートと対向する型成形面に凸部を形成するだけで、ゲート残留固化物の切除跡周辺のスキン層及び発泡層と、他の箇所のスキン層及び発泡層とがキャビティ容積拡大方向に位置を異ならせて配置され、かつ両者の発泡層を分断する各々のスキン層からなる連続スキン層がゲート残留固化物の切除跡周辺に形成され、これによっても、簡素な構造の成形型で優れた断熱効果を有する発泡樹脂パネルが得られる。

第５の発明によれば、断熱性に優れたダクト構成パネルとなる。

インストルメントパネルの斜視図である。 図１のII−II線における断面図である。 実施形態１に係るダクト構成パネルの断面図である。 実施形態１に係るダクト構成パネルの斜視図である。 実施形態１に係るダクト構成パネルの成形工程を示し、（ａ）は成形型のキャビティ内に熱可塑性樹脂を射出充填した状態を示す成形工程図であり、（ｂ）は成形型の可動型をキャビティ容積が拡大する方向に後退させてダクト構成パネルが成形された状態を示す成形工程図である。 実施形態２の図３相当図である。 実施形態２の図４相当図である。 実施形態２の図５相当図である。 実施形態３の図３相当図である。 実施形態３の図４相当図である。 実施形態３の図５相当図である。 ゲート残留固化物を切除して発泡層が外気に晒された状態を示すダクト構成パネルの断面図である。

以下、この発明の実施形態について図面に基づいて説明する。

（実施形態１）
図１は、自動車のフロントガラス下方に配設される内装パネルとしての樹脂製インストルメントパネル１を示す。該インストルメントパネル１は、図２に示すように、インストルメントパネル本体を構成する樹脂製基材３を備え、車体前方側領域は上記基材３の単層構造であるが、車体後方側領域は、上記基材３と表皮材５との間にウレタン等の発泡樹脂材からなるパッド層７が一体に形成された３層構造に形成されている。この３層構造部分の車体前側裏面には、図示しない空調ユニットで調整された空調エアを車室内に導入するためのダクト９が配設されている。このダクト９は、実施形態１に係る発泡樹脂パネルとしてのダクト構成パネル１１を上記基材３裏面に接合することで形成され、上記基材３とダクト構成パネル１１との間にダクト空間１３が構成されている。

上記ダクト構成パネル１１は、図３及び図４に示すように、第１水平壁１５と、該第１水平壁１５両端から斜め上方に延びる一対の傾斜壁１７と、該傾斜壁１７上端から上方に延びる垂直壁１９と、該垂直壁１９上端から外側方に水平に延び、上面に複数条の溶着リブ２１ａが平行に一体に突設された第２水平壁２１とからなり、上記溶着リブ２１ａを振動溶着により溶融させてダクト構成パネル１１を基材３裏面に接合するようになっている。

上記第１水平壁１５、傾斜壁１７及び第２水平壁２１は、樹脂密度が高くて堅いソリッド層からなるスキン層２３と、多数の空隙を有し上記スキン層２３に比べて樹脂密度が低い発泡層２５とが形成されてなり、第１水平壁１５と傾斜壁１７との各々のスキン層２３及び発泡層２５は一体に連続している。上記スキン層２３は、表面全体に形成されて内部に密閉空間２７を構成し、該密閉空間２７内に上記発泡層２５が一体に密封されている。これに対し、上記垂直壁１９は、発泡層２５がなく樹脂密度が高くて堅いソリッド層２９のみで構成されている。したがって、上記第２水平壁２１のスキン層２３及び発泡層２５は、上記垂直壁１９で傾斜壁１７のスキン層２３及び発泡層２５と分断されている。

上記第１水平壁１５の幅方向中央のスキン層２３は表裏両面において、他の箇所のスキン層２３に比べて厚肉に形成され、当該厚肉スキン層２３ａ，２３ｂで樹脂密度が高くて堅いソリッド樹脂部が構成されている。これら厚肉スキン層２３ａ，２３ｂのうち、表面側（図３下面側）の厚肉スキン層２３ａは、後述するゲート１０３ａに残留して固化したゲート残留固化物ｒ１を切除した切除跡ｒ２周辺に対応していて、上記厚肉スキン層２３ａが上記第１水平壁１５及び傾斜壁１７の密閉空間２７を外気から遮断するようになっている。

上記スキン層２３は、後に詳細に説明するが、成形型１０１のキャビティ１０７内にゲート１０３ａから射出充填した熱可塑性樹脂Ｒが型成形面に接触して型温により冷却することで形成され、上記発泡層２５は、上記熱可塑性樹脂Ｒが型成形面近傍に生成され始めた時点で、キャビティ容積を拡大させて熱可塑性樹脂Ｒを発泡させることにより形成されるのである。

上述の如きダクト構成パネル１１は、例えば次のようにして成形される。

成形に際し、図５に示すような成形型１０１と熱可塑性樹脂Ｒとを用意する。上記成形型１０１は、ダクト構成パネル１１の表面側を成形する固定型１０３と、該固定型１０３に対向配置され、ダクト構成パネル１１の裏面側を成形する可動型１０５とを備え、上記固定型１０３には図示しない射出機に繋がるゲート１０３ａが形成され、ゲート１０３ａ開口周辺には、凹陥部１０３ｂが形成されている。上記可動型１０５の型成形面には、溶着リブ２１ａ形成用の凹条溝１０５ａが形成されている。また、上記熱可塑性樹脂Ｒとしては、例えば、化学反応によりガスを発生させる化学的発泡剤や、MuCell（ミューセル） Processのように二酸化炭素ガス及び窒素ガス等の不活性ガス（物理的発泡剤）等が超臨界状態で混入された熱可塑性樹脂であり、ガラス繊維等の繊維が混入されていてもよいが、必ずしもこれらを混入していなくてもよい。

まず、図５（ａ）に示すように、成形型１０１を型閉じし、上述の如き発泡剤が混入された熱可塑性樹脂Ｒを成形型１０１のキャビティ１０７内にゲート１０３ａから射出充填する。キャビティ１０７内では、上記熱可塑性樹脂Ｒが固化進行することにより、該熱可塑性樹脂Ｒの成形型１０１の型成形面近傍にスキン層（図示せず）が生成される。このスキン層は未だ完全に固化しきっていない。

次に、上述の如く熱可塑性樹脂Ｒの成形型１０１の型成形面近傍にスキン層２３が成形された時点で（熱可塑性樹脂Ｒが固化する過程で）、図５（ｂ）に示すように、可動型１０５をキャビティ１０７の容積が拡大する方向（矢印で示す型開き方向）に後退（コアバック）させる。つまり、可動型１０５を固定型１０３から僅かに離れさせ、第１水平壁１５、傾斜壁１７及び第２水平壁２１に対応するキャビティ容積を例えば３〜６倍に拡大させ、熱可塑性樹脂Ｒを発泡させる。この際、垂直壁１９は、キャビティ容積拡大方向（型開き方向）に沿っているため、垂直壁１９に対応するキャビティ容積は拡大しない。この段階で、熱可塑性樹脂Ｒは、成形型１０１（固定型１０３、可動型１０５）の型成形面と接触する部分が型温の影響により早期に冷却されているため、樹脂密度が高くて堅いスキン層２３が表面全体に形成されて内部に密閉空間２７が構成される。また、上記ゲート１０３ａに対応する第１水平壁１５の幅方向中央には、厚肉スキン層２３ａ，２３ｂが形成され、表面側（図３下面側）の厚肉スキン層２３ａには、ゲート１０３ａに残留して固化したゲート残留固化物ｒ１が一体に連続している。一方、熱可塑性樹脂Ｒの内側部分は型温の影響を受け難く、粘度の高いゲル状態になっている。

したがって、キャビティ１０７の容積拡大により、それまで固定型１０３及び可動型１０５で圧縮されている熱可塑性樹脂Ｒが可動型１０５の型成形面に引っ張られるとともに、熱可塑性樹脂Ｒ中の化学反応により発生したガスや不活性ガス等により発泡膨張する。熱可塑性樹脂Ｒにガラス繊維等の繊維が混入されていれば、熱可塑性樹脂Ｒ中のガラス繊維等の繊維も上記圧縮が軽減されて弾性的に復元し、この弾性復元力（スプリングバック現象）によっても熱可塑性樹脂Ｒが膨張する。

これにより、上記スキン層２３に比べて樹脂密度が低く多数の空隙を有する発泡層２５が上記密閉空間２７内に一体に密封された第１水平壁１５、傾斜壁１７及び第２水平壁２１を射出成形するとともに、上記発泡層２５を有することなく樹脂密度が高くて堅いソリッド層２９からなる垂直壁１９を射出成形し、ダクト構成パネル１１が得られる。このダクト構成パネル１１には、上記固定型１０３の凹陥部１０３ｂに対応して厚肉スキン層２３ａが表面側に形成されているとともに、該厚肉スキン層２３ａに対向する裏面側にも厚肉スキン層２３ｂが形成されている。

その後、成形型１０１を型開きして上記ダクト構成パネル１１を脱型し、ダクト構成パネル１１の表面側（図３下面側）の厚肉スキン層２３ａに付着しているゲート残留固化物ｒ１を根元から切除する。

このようにして成形されたダクト構成パネル１１では、ゲート残留固化物ｒ１の切除跡ｒ２周辺に厚肉スキン層２３ａを設けているので、ゲート残留固化物ｒ１を切除しても、上記厚肉スキン層２３ａがあることでスキン層２３内部の密閉空間２７を外気に晒さないようにすることができ、湿気を切除跡ｒ２から発泡層２５に入らないようにして断熱効果を向上させることができる。

また、成形型１０１のゲート対応箇所の型成形面に凹陥部１０３ｂを形成するだけで、他の箇所のスキン層２３に比べて厚肉の厚肉スキン層２３ａをゲート残留固化物ｒ１の切除跡ｒ２周辺に形成でき、簡素な構造の成形型１０１で優れた断熱効果を有するダクト構成パネル１１を成形することができる。

そして、上述の如きダクト構成パネル１１をインストルメントパネル１裏面に振動溶着により接合することで、断熱性に優れたダクト９が構成される。この振動溶着時に、万が一、第２水平壁２１のスキン層２３に孔が開いたり、亀裂が発生して発泡層２５が外気に晒されても、当該発泡層２５と第１水平壁１５及び傾斜壁１７の発泡層２５とは垂直壁１９のソリッド層２９で分断されているので、断熱損失を最小限に抑えることができる。

（実施形態２）
図６及び図７は実施形態２に係るダクト構成パネル１１を示す。

この実施形態２では、ゲート残留固化物ｒ１の切除跡ｒ２周辺には、上記発泡層２５がなく単一スキン層２３ｃのみが存在して凹部３１が形成され、当該単一スキン層２３ｃでソリッド樹脂部が構成されている点で実施形態１と異なっている。
。

また、成形型１０１の型構造としては、固定型１０３のゲート１０３ａ開口周辺の型成形面は平坦であり、可動型１０５には、図外の固定側に支持された棒状固定ブロック１０９が上記ゲート１０３ａに対向するように貫通孔１０５ｂに挿入配置されている点で実施形態１と異なっている。

ダクト構成パネル１１の成形要領は、ダクト構成パネル１１を成形する際、上記固定ブロック１０９は、図８（ａ）から図８（ｂ）のように、可動型１０５が型開き方向に後退しても後退せず、当該箇所のキャビティ容積は拡大しない点で実施形態１と異なっている。

そのほかは実施形態１と同じであるので、説明を省略する。

したがって、実施形態２では、ゲート残留固化物ｒ１の切除跡ｒ２周辺に凹部３１が形成され、当該箇所をスキン層２３の単層からなる単一スキン層２３ｃとしているので、当該箇所に発泡層２５がない分だけダクト構成パネル１１の軽量化を図ることができる。

（実施形態３）
図９及び図１０は実施形態３に係るダクト構成パネル１１を示す。

この実施形態３では、上記ゲート残留固化物ｒ１の切除跡ｒ２周辺のスキン層２３及び発泡層２５は、他の箇所のスキン層２３及び発泡層２５に対してキャビティ容積拡大方向（固定型１０３側）に偏在し、かつ各々のスキン層２３で一体に連続して第１水平壁１５から表面側に突出し、上記ゲート残留固化物ｒ１の切除跡ｒ２周辺の発泡層２５が上記他の箇所の発泡層２５と各々のスキン層２３からなる連続スキン層２３ｄで分断され、当該連続スキン層２３ｄでソリッド樹脂部が構成されていて、縦壁スキン層２３ｄの裏側に凹部３１が形成されている点で実施形態１と異なっている。

また、成形型１０１の型構造としては、固定型１０３のゲート１０３ａ開口周辺には、実施形態１の凹陥部１０３ｂよりも若干深い凹陥部１０３ｃが形成され、可動型１０５の型成形面には、凸部１０５ｃがゲート１０３ａに対向するように突設されている点で実施形態１と異なっている。

その他の構成及びダクト構成パネル１１の成形要領は、実施形態１と同じであるので、説明を省略する。

したがって、実施形態３では、固定型１０３のゲート対応箇所の型成形面に凹陥部１０３ｃを形成するとともに、可動型１０５のゲート１０３ａと対向する型成形面に凸部１０５ｃを形成するだけで、ゲート残留固化物ｒ１の切除跡ｒ２周辺のスキン層２３及び発泡層２５と、他の箇所のスキン層２３及び発泡層２５とがキャビティ容積拡大方向に位置を異ならせて配置され、かつ両者の発泡層２５を分断する各々のスキン層２３からなる連続スキン層２３ｄがゲート残留固化物ｒ１の切除跡ｒ２周辺に形成されているので、簡素な構造の成形型１０１で優れた断熱効果を有するダクト構成パネル１１とすることができる。

なお、上記の各実施形態では、発泡樹脂パネルが自動車のインストルメントパネル１裏面に配設されたダクト９を構成するダクト構成パネル１１である場合を例示したが、ドアモジュール等にも適用できる。

この発明は、コアバック法により射出成形された発泡樹脂パネルについて有用である。

１ インストルメントパネル（内装パネル）
１１ ダクト構成パネル（発泡樹脂パネル）
１３ ダクト空間
２３ スキン層
２３ａ 厚肉スキン層（ソリッド樹脂部）
２３ｃ 単一スキン層（ソリッド樹脂部）
２３ｄ 連続スキン層（ソリッド樹脂部）
２５ 発泡層
２７ 密閉空間
１０１ 成形型
１０３ａ ゲート
１０７ キャビティ
Ｒ 熱可塑性樹脂
ｒ１ ゲート残留固化物
ｒ２ ゲート残留固化物の切除跡

Claims (5)

1. 成形型のキャビティ内にゲートから射出充填した熱可塑性樹脂の型成形面近傍にスキン層が生成され始めた時点で、キャビティ容積を拡大させて上記熱可塑性樹脂を発泡させることにより、樹脂密度が高くて堅いソリッド層からなるスキン層が表面全体に形成されて内部に密閉空間を構成するとともに、多数の空隙を有し上記スキン層に比べて樹脂密度が低い発泡層が上記密閉空間内に一体に密封され、上記ゲートに残留して固化したゲート残留固化物を切除してなる発泡樹脂パネルであって、
   上記ゲート残留固化物の切除跡周辺には、樹脂密度が高くて堅いソリッド樹脂部が上記密閉空間を外気から遮断するように設けられていることを特徴とする発泡樹脂パネル。
2. 請求項１に記載の発泡樹脂パネルにおいて、
   上記ゲート残留固化物の切除跡周辺のスキン層は、他の箇所のスキン層に比べて厚肉に形成され、
   当該厚肉スキン層で上記ソリッド樹脂部が構成されていることを特徴とする発泡樹脂パネル。
3. 請求項１に記載の発泡樹脂パネルにおいて、
   上記ゲート残留固化物の切除跡周辺には、上記発泡層がなく単一スキン層のみが存在して凹部が形成され、
   当該単一スキン層でソリッド樹脂部が構成されていることを特徴とする発泡樹脂パネル。
4. 請求項１に記載の発泡樹脂パネルにおいて、
   上記ゲート残留固化物の切除跡周辺のスキン層及び発泡層は、他の箇所のスキン層及び発泡層に対してキャビティ容積拡大方向に偏在しかつ各々のスキン層で一体に連続して、上記ゲート残留固化物の切除跡周辺の発泡層が上記他の箇所の発泡層と各々のスキン層からなる連続スキン層で分断され、
   当該連続スキン層でソリッド樹脂部が構成されていることを特徴とする発泡樹脂パネル。
5. 請求項１〜４のいずれか１項に記載の発泡樹脂パネルにおいて、
   上記発泡樹脂パネルは、内装パネル裏面に接合されて該内装パネルとの間にダクト空間を構成するダクト構成パネルであることを特徴とする発泡樹脂パネル。

Images