JP6981902B2 - 樹脂シール部材、及び樹脂シール部材の製造方法 - Google Patents
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Description
本発明は樹脂シール部材、及び樹脂シール部材の金型に関する。
特許文献１には、発泡成形本体と、当該発泡成形体本体に設けられた凸状部とを備える発泡成形体が開示されている。発泡成形本体及び凸状部は一体に発泡成形される。このような発泡成形体は、シール部材として機能する。
発明者等は、以下の課題を発見した。
このような発泡成形体は、使用環境に応じて、熱や圧力を受けると、塑性変形して、そのシール性能が低下することがあった。
このような発泡成形体は、使用環境に応じて、熱や圧力を受けると、塑性変形して、そのシール性能が低下することがあった。
発明者等は、凸状部と同じ形状の凸状体を、発泡させることなく成形した凸状体をシール部材として利用することを想起した。しかし、このような凸状体は、発泡成形された凸状部と比較して、高い密度を有するため、材料コストに劣る傾向にある。
本発明は、使用環境に応じた熱や圧力の影響によるシール性能の低下を抑制しつつ、コスト低減を図ることのできる樹脂シール部材を提供するものとする。
本発明に係る樹脂シール部材は、
発泡樹脂部を備えた樹脂シール部材であって、
前記発泡樹脂部と比較して発泡率の低い凸部を備え、
前記凸部は、前記発泡樹脂部の端部に設けられている。
発泡樹脂部を備えた樹脂シール部材であって、
前記発泡樹脂部と比較して発泡率の低い凸部を備え、
前記凸部は、前記発泡樹脂部の端部に設けられている。
このような構成によれば、凸部は、発泡樹脂部と比較して、塑性変形しにくい。凸部が発泡樹脂部の端部に設けられていることによって、発泡樹脂部が塑性変形しても、凸部形状変化を抑制して、シール性能を担保する。使用環境に応じた熱や圧力の影響を受けても、シール性能の低下を抑制する。また、樹脂シール部材の材料コストは、発泡させることなく成形した上記凸状体の材料コストと比較して低く、樹脂シール部材は、コスト低減を図ることができる。
また、前記発泡樹脂部は、部品の上に取り付けられており、
前記部品は、前記発泡樹脂部を構成する発泡樹脂材と異なる組成を有する材料からなり、
前記部品は、前記凸部と同じ形状の部品凸部を備え、
前記部品凸部は、前記発泡樹脂部内へ入り込むことを特徴としてもよい。
前記部品は、前記発泡樹脂部を構成する発泡樹脂材と異なる組成を有する材料からなり、
前記部品は、前記凸部と同じ形状の部品凸部を備え、
前記部品凸部は、前記発泡樹脂部内へ入り込むことを特徴としてもよい。
このような構成によれば、発泡樹脂部と部品との接触面積を増大するため、発泡樹脂部と部品との材料の組成が異なっても、発泡樹脂部と部品とが良好な接着強度で接着する。
また、本発明に係る樹脂シール部材の金型は、
樹脂基材を成形する樹脂基材成形金型部を備えた樹脂シール部材の金型であって、
前記樹脂基材成形金型部の樹脂基材成形用キャビティに連通する発泡樹脂部成形用キャビティ内を摺動可能な摺動部を備え、
前記摺動部における前記樹脂基材成形用キャビティ側の先端面には、凹部が設けられており、
前記樹脂基材を成形する工程において、前記摺動部は、前記樹脂基材成形用キャビティから前記発泡樹脂部成形用キャビティへ連通する開口部を遮断し、
発泡樹脂部を成形する工程において、発泡樹脂材を前記発泡樹脂部成形用キャビティに充填した後、前記摺動部を前記樹脂基材成形用キャビティから離間させて、前記発泡樹脂材が充填可能な充填空間を広げる。
樹脂基材を成形する樹脂基材成形金型部を備えた樹脂シール部材の金型であって、
前記樹脂基材成形金型部の樹脂基材成形用キャビティに連通する発泡樹脂部成形用キャビティ内を摺動可能な摺動部を備え、
前記摺動部における前記樹脂基材成形用キャビティ側の先端面には、凹部が設けられており、
前記樹脂基材を成形する工程において、前記摺動部は、前記樹脂基材成形用キャビティから前記発泡樹脂部成形用キャビティへ連通する開口部を遮断し、
発泡樹脂部を成形する工程において、発泡樹脂材を前記発泡樹脂部成形用キャビティに充填した後、前記摺動部を前記樹脂基材成形用キャビティから離間させて、前記発泡樹脂材が充填可能な充填空間を広げる。
このような構成によれば、上記した樹脂シール部材と、部品として樹脂基材と容易に一体成型することができる。
本発明は、使用環境に応じた熱や圧力の影響によるシール性能の低下を抑制しつつ、コスト低減を図ることのできる樹脂シール部材を提供することができる。
以下、本発明を適用した具体的な実施形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。ただし、本発明が以下の実施形態に限定される訳ではない。また、説明を明確にするため、以下の記載及び図面は、適宜、簡略化されている。図１〜図１３では、右手系３次元ｘｙｚ直交系座標を規定した。なお、当然のことながら、図１及びその他の図面に示した右手系ｘｙｚ座標は、構成要素の位置関係を説明するための便宜的なものである。通常、ｚ軸プラス向きが鉛直上向き、ｘｙ平面が水平面であり、図面間で共通である。
（実施の形態１）
図１〜図３を参照して実施の形態１に係る樹脂シール部材について説明する。図１は、実施の形態１に係る樹脂シール部材の一例を示す斜視図である。図２は、実施の形態１に係る樹脂シール部材の一例の模式断面図である。図３は、実施の形態１に係る樹脂シール部材の使用方法を示す模式断面図である。なお、図２、図３では、見易さのため、樹脂基材１１と、表皮部１２とのハッチングを省略した。
図１〜図３を参照して実施の形態１に係る樹脂シール部材について説明する。図１は、実施の形態１に係る樹脂シール部材の一例を示す斜視図である。図２は、実施の形態１に係る樹脂シール部材の一例の模式断面図である。図３は、実施の形態１に係る樹脂シール部材の使用方法を示す模式断面図である。なお、図２、図３では、見易さのため、樹脂基材１１と、表皮部１２とのハッチングを省略した。
樹脂シール部材２０は、多種多様な形状であってもよいが、例えば、図１に示すように紐状体である。樹脂シール部材２０は、例えば、図１に示す樹脂基材１１に取り付けて利用することができる。樹脂基材１１は、直方体状に凹む凹部１１ｃを備える皿状体である。図１に示す樹脂シール部材２０の一例は、樹脂基材１１の凹部１１ｃ外縁に設けられた板状部１１ａ近傍に配置されており、凹部１１ｃの一辺に沿って延び、凹部１１ｃの一辺の両端部を囲むように延びる。樹脂シール部材２０と樹脂基材１１とは、樹脂体１００として利用される。
樹脂基材１１として、多種多様な樹脂を利用することができる。樹脂シール部材２０として、発泡可能な樹脂を利用すればよい。このような発泡可能な樹脂は、例えば、熱可塑性エストラマーがある。具体的な例として、飽和型スチレン系エラストマー、ポリオレフィン、又はこれらのコンパウンドや、エチレンプロピレンゴム、エチレンプロピレンジエンゴム等がある。発泡剤は射出成形によってエラストマーを発泡成形できるものであればよく、例えば、重炭酸ナトリウム、アゾ化合物が挙げられる。
図２に示すように、樹脂シール部材２０は、表皮部１２と、発泡樹脂部１３とを備える。樹脂基材１１は、板状部１１ａと、基材凸部１１ｂとを備える。基材凸部１１ｂは、樹脂基材１１と発泡樹脂部１３との間に設けられており、板状部１１ａから発泡樹脂部１３へ突き出て、発泡樹脂部１３に入り込む。
発泡樹脂部１３は、樹脂基材１１の表面上に配置されている。表皮部１２は、発泡樹脂部１３の表面を覆う。表皮部１２は、発泡樹脂部１３と同じ材料からなるとよく、一体成型されることによって形成するとよい。表皮部１２は、発泡樹脂部１３と比較して、低い発泡率を有する。発泡率は、公知の方法を用いて求めるとよく、例えば、見かけ上の密度と、発泡前の密度とから求めることができる。
表皮部１２は、表皮本体１２ａと、凸部１２ｂとを備える。表皮本体１２ａは、表皮上部１２ｃと、表皮側部１２ｄとを備える。表皮上部１２ｃは、発泡樹脂部１３における樹脂基材１１の反対側（ここでは、ｘ軸マイナス側）の表面を覆う。表皮側部１２ｄは、発泡樹脂部１３の側部の表面を覆う。表皮上部１２ｃと、表皮側部１２ｄとは、連なる。表皮上部１２ｃの厚みＴ１は、表皮側部１２ｄの厚みＴ２よりも大きいとよい。凸部１２ｂは、表皮上部１２ｃに設けられている。具体的には、凸部１２ｂは、発泡樹脂部１３における発泡樹脂部１３における樹脂基材１１の反対側（ここでは、ｘ軸マイナス側）の端部に設けられている。凸部１２ｂは、表皮上部１２ｃから樹脂基材１１と反対側へ突き出る。
発泡樹脂部１３の発泡率は、表皮部１２の発泡率と比較して高い。発泡樹脂部１３は、表皮部１２と比較して、低い剛性を有し、クッション性能に優れる。一方、表皮部１２は、発泡樹脂部１３と比較して、高い剛性を有し、シール性能に優れる。樹脂体１００は、車両に搭載される各部品として利用されるとよく、特にシール性能及びクッション性能を要求される部品として好ましい。
（使用方法）
続いて、樹脂シール部材２０の使用方法について説明する。
続いて、樹脂シール部材２０の使用方法について説明する。
図３に示すように、被シール部品９を樹脂基材１１における樹脂シール部材２０側に押しつける。すると、樹脂シール部材２０が、被シール部品９と樹脂基材１１との間に挟み込まれ、表皮部１２が被シール部品９と樹脂基材１１とから圧力を受ける。ここで、表皮部１２は、発泡樹脂部１３と比較して、高い剛性を有する。また、表皮部１２の凸部１２ｂは、発泡樹脂部１３における発泡樹脂部１３における樹脂基材１１の反対側（ここでは、ｘ軸マイナス側）の端部に設けられている。そのため、凸部１２ｂが被シール部品９に対して反発し、凸部１２ｂと被シール部品９との間に隙間がない。すなわち、樹脂シール部材２０は、被シール部品９と樹脂基材１１との間をシールすることができる。
また、樹脂シール部材２０を熱や圧力の影響を受けやすい使用環境において使用し、発泡樹脂部１３が塑性変形しても、凸部１２ｂは、発泡樹脂部１３と比較して形状変化し難い。そのため、凸部１２ｂは被シール部品９に対してしっかり反発するため、樹脂シール部材２０のシール性能を担保する。すなわち、使用環境に応じた熱や圧力の影響を受けても、樹脂シール部材２０のシール性能の低下を抑制する。
また、樹脂シール部材２０は、発泡させることなく成形した凸状体と比較して、密度が低く、材料の使用量が少ない。そのため、樹脂シール部材２０は、コスト低減を図ることができる。
また、表皮上部１２ｃの厚みＴ１が、表皮側部１２ｄの厚みＴ２よりも大きい場合がある。このような場合、表皮上部１２ｃが凸部１２ｂを安定して支持しつつ、表皮側部１２ｄを構成する材料の量を減らしつつ、樹脂シール部材２０の良好なシール性及びクッション性を略維持することができる。すなわち、材料の使用量を各構成に適正に配置することができて、さらなるコスト低減を図ることができる。
（金型）
次に、図４及び図５を参照して、実施の形態１に係る樹脂シール部材の金型について説明する。図４は、実施の形態１に係る樹脂体シール部材の金型の模式断面図である。図５は、実施の形態１に係る樹脂シール部材の可動型２の摺動部３の先端の模式断面図である。
次に、図４及び図５を参照して、実施の形態１に係る樹脂シール部材の金型について説明する。図４は、実施の形態１に係る樹脂体シール部材の金型の模式断面図である。図５は、実施の形態１に係る樹脂シール部材の可動型２の摺動部３の先端の模式断面図である。
図４に示すように、金型１０は、固定型１と、可動型２と備える。金型１０は、樹脂シール部材を成型するために、射出成形機等と合わせて利用することができる。
固定型１は、所定の位置に射出成形機等によって保持されている。固定型１は、流入孔１ａと、樹脂基材成形面１ｂとを備える。流入孔１ａは、樹脂基材成形用射出ノズル４から溶融樹脂が流入することができる。樹脂基材成形面１ｂは、流入孔１ａの内壁面と連続する。
可動型２は、固定型１に対して押し合わせたり、又は離間したりすることができるように射出成形機等によって保持されている。可動型２は、樹脂基材成形面２ａと、摺動部保持孔２ｂとを備える。摺動部保持孔２ｂは、摺動部３を摺動可能に保持する孔２ｃ、２ｄを備える。孔２ｄは、孔２ｃと連なる。孔２ｃは、孔２ｄと比較して太いとよい。孔２ｃの断面形状は、孔２ｄの断面形状と比較して大きな断面積を有するとよい。
可動型２を固定型１に押し合わすと、樹脂基材成形面２ａと樹脂基材成形面１ｂとの間に樹脂基材成形用キャビティＣ１が形成される。さらに、可動型２を固定型１に押し合わしたまま、摺動部３の先端を固定型１から離間すると、発泡樹脂部成形用キャビティＣ２が、孔２ｄに形成される。発泡樹脂部成形用キャビティＣ２は、樹脂基材成形用キャビティＣ１に連通する。発泡樹脂部成形用キャビティＣ２は、溶融樹脂が発泡樹脂部成形用射出ノズル５から流入孔２ｅを通過して流入される。
摺動部３は、コア３１と、コアホルダ３２とを備える。コア３１は、コアホルダ３２から突き出る形状を有する。摺動部３には、コアホルダ３２側から摺動方向に押したり引いたりする技術的な手段が取り付けられているとよい。この技術的な手段は、モータ、液圧シリンダ、カム機構など多種多様な機構及び装置である。摺動部３は、このような技術的な手段によって、孔２ｃ、２ｄにおいて摺動する。コアホルダ３２は、コア３１も太い傾向にあるため、摺動部３は、コアホルダ３２側から押したり引いたりすることによって、安定して摺動することができる。
図５に示すように、コア３１は、凹部３１ａを備え、凹部３１ａは、コア３１における樹脂基材成形用キャビティＣ１側（ここでは、ｘ軸方向プラス側）の先端面に設けられている。凹部３１ａは、図５に示す形状に限定されることなく、多種多様な形状であってもよいし、単一又は複数であってもよい。
（製造方法）
次に、図６〜図１３を参照して、実施の形態１に係る樹脂シール部材の製造方法について説明する。図６、図８、図１０、及び図１２は、実施の形態１に係る樹脂体の製造方法の一工程を示す模式図である。図７、図９、図１１、及び図１３は、実施の形態１に係る樹脂体の製造方法の一工程を示す模式拡大図である。なお、図７、図９、図１１、及び図１３では、見易さのため、可動型２のハッチングを省略している。
次に、図６〜図１３を参照して、実施の形態１に係る樹脂シール部材の製造方法について説明する。図６、図８、図１０、及び図１２は、実施の形態１に係る樹脂体の製造方法の一工程を示す模式図である。図７、図９、図１１、及び図１３は、実施の形態１に係る樹脂体の製造方法の一工程を示す模式拡大図である。なお、図７、図９、図１１、及び図１３では、見易さのため、可動型２のハッチングを省略している。
図６に示すように、樹脂材を樹脂基材成形用射出ノズル４から樹脂基材成形用キャビティＣ１へ充填し、樹脂基材１１を形成する（樹脂基材形成工程ＳＴ１）。
具体的には、まず、可動型２を固定型１に押し合わせつつ、摺動部３のコア３１の先端を孔２ｄにおける樹脂基材成形用キャビティＣ１側（ここでは、ｘ軸方向プラス側）の先端に位置させる。これによって、樹脂基材成形用キャビティＣ１から発泡樹脂部成形用キャビティＣ２へ連通する開口部２ｄａを遮断する。
さらに、樹脂材を樹脂基材成形用射出ノズル４から射出し、固定型１の流入孔１ａを通過させて樹脂基材成形用キャビティＣ１に充填する。樹脂材は、開口部２ｄａが遮断されているため、発泡樹脂部成形用キャビティＣ２へ殆ど入り込まない。充填した後、樹脂材を樹脂基材成形用キャビティＣ１内において固めることによって、樹脂基材１１を形成する。
図７に示すように、樹脂基材１１は、板状部１１ａと、板状部１１ａから突き出る基材凸部１１ｂを備える。基材凸部１１ｂは、凹部３１ａの形状を転写した形状を備える。
続いて、図８及び図９に示すように、摺動部３を樹脂基材成形用キャビティＣ１から離間させる（摺動部後退工程ＳＴ２）。発泡樹脂部成形用キャビティＣ２において、発泡樹脂材が充填可能な充填空間が広がる。
続いて、図１０に示すように、発泡樹脂材１３ａを発泡樹脂部成形用射出ノズル５から流入孔２ｅを介して発泡樹脂部成形用キャビティＣ２に充填する（発泡樹脂充填工程ＳＴ３）。
すると、図１１に示すように、発泡樹脂材１３ａが凹部３１ａに流入した後、コア３１と接触の界面近傍における発泡樹脂材１３ａは、少なくとも完全に発泡しないまま、固まり、表皮部１２を形成する。表皮部１２は、殆ど発泡することなく、固まってもよい。表皮部１２は、表皮本体１２ａと、表皮本体１２ａから突き出る凸部１２ｂとを備える。表皮本体１２ａは、まだ固まっていない発泡樹脂材１３ａを覆い、凸部１２ｂは、凹部３１ａに転写された形状を備える。摺動部３のコア３１が凹部３１ａを備えるから、表皮部１２とコア３１との接触面積が大きい。
最後に、図１２に示すように、発泡樹脂材１３ａを発泡させることによって、発泡樹脂部１３を樹脂基材１１に形成する（発泡工程ＳＴ４）。
具体的には、図１３に示すように、発泡樹脂材１３ａを発泡させることによって、発泡樹脂部１３を形成する。なお、摺動部３（図９参照）を、適宜、樹脂基材成形用キャビティＣ１から離間させるとよい。この摺動部３の離間によって、表皮側部１２ｄは、表皮上部１２ｃよりも引張応力を受ける傾向にある。そのため、表皮上部１２ｃの厚みＴ１が、表皮側部１２ｄの厚みＴ２よりも大きくなる傾向にある。また、発泡樹脂部１３を発泡させて、発泡樹脂部１３の発泡率を表皮部１２の発泡率よりも高める。
以上より、図１に示す樹脂体１００を形成することができる。したがって、樹脂基材１１と樹脂シール部材２０とが互いに接着した樹脂体１００を、容易に一体成型することができる。
また、摺動部３のコア３１が凹部３１ａを備える。そのため、発泡工程ＳＴ４において、発泡樹脂材１３ａを発泡樹脂部成形用キャビティＣ２に充填したとき、表皮部１２と摺動部３のコア３１との接触面積が大きい。ここで、表皮部１２は、樹脂シール部材２０の一構成である。すなわち、樹脂シール部材２０と摺動部３との接触面積を高めることができる。よって、樹脂シール部材２０が摺動部３から離れることを抑制できるため、良好な精度で樹脂シール部材２０を成型することができる。
なお、本発明は上記実施の形態に限られたものではなく、趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更することが可能である。例えば、実施の形態１では、樹脂シール部材２０は、図１に示す樹脂基材１１に取り付けて利用したが、樹脂シール部材２０を構成する材料と異なる組成を有する材料からなる部品に取り付けてもよい。当該部品は、樹脂シール部材２０の基材凸部１１ｂと同じ形状の部品凸部を有するとよい。
２０ 樹脂シール部材
１２ 表皮部
１２ａ 表皮本体 １２ｂ 凸部
１２ｃ 表皮上部 １２ｄ 表皮側部
１３ 発泡樹脂部 １３ａ 発泡樹脂材
１０ 金型
１ 固定型
１ａ 流入孔 １ｂ 樹脂基材成形面
２ 可動型
２ａ 樹脂基材成形面 ２ｂ 摺動部保持孔
２ｃ、２ｄ 孔 ２ｄａ 開口部
２ｅ 流入孔
３ 摺動部
３１ コア ３１ａ 凹部
３２ コアホルダ
４ 樹脂基材成形用射出ノズル ５ 発泡樹脂部成形用射出ノズル
１００ 樹脂体
９ 被シール部品
１１ 樹脂基材
１１ａ 板状部 １１ｂ 基材凸部
Ｃ１ 樹脂基材成形用キャビティ Ｃ２ 発泡樹脂部成形用キャビティ
１２ 表皮部
１２ａ 表皮本体 １２ｂ 凸部
１２ｃ 表皮上部 １２ｄ 表皮側部
１３ 発泡樹脂部 １３ａ 発泡樹脂材
１０ 金型
１ 固定型
１ａ 流入孔 １ｂ 樹脂基材成形面
２ 可動型
２ａ 樹脂基材成形面 ２ｂ 摺動部保持孔
２ｃ、２ｄ 孔 ２ｄａ 開口部
２ｅ 流入孔
３ 摺動部
３１ コア ３１ａ 凹部
３２ コアホルダ
４ 樹脂基材成形用射出ノズル ５ 発泡樹脂部成形用射出ノズル
１００ 樹脂体
９ 被シール部品
１１ 樹脂基材
１１ａ 板状部 １１ｂ 基材凸部
Ｃ１ 樹脂基材成形用キャビティ Ｃ２ 発泡樹脂部成形用キャビティ
Claims (3)
- 発泡樹脂部を備えた樹脂シール部材であって、
前記発泡樹脂部の表面のうち、樹脂基材の上に取り付けられる表面以外の表面を覆う表皮部を備え、
前記表皮部は、前記発泡樹脂部と比較して発泡率の低い凸部を備え、
前記凸部は、前記発泡樹脂部の端部に設けられている、
樹脂シール部材。 - 前記樹脂基材は、前記発泡樹脂部を構成する発泡樹脂材と異なる組成を有する材料からなり、
前記樹脂基材は、前記凸部と同じ形状の樹脂基材凸部を備え、
前記樹脂基材凸部は、前記発泡樹脂部内へ入り込む、
ことを特徴とする請求項１に記載の樹脂シール部材。 - 樹脂基材を成形する樹脂基材成形金型部を備えた金型を用いた樹脂シール部材の製造方法であって、
前記金型は、前記樹脂基材成形金型部の樹脂基材成形用キャビティに連通する発泡樹脂部成形用キャビティ内を摺動可能な摺動部を備え、
前記摺動部における前記樹脂基材成形用キャビティ側の先端面には、凹部が設けられており、
前記摺動部は、前記樹脂基材成形用キャビティから前記発泡樹脂部成形用キャビティへ連通する開口部を遮断し、前記樹脂基材を成形する工程と、
発泡樹脂材を前記発泡樹脂部成形用キャビティに充填した後、前記摺動部を前記樹脂基材成形用キャビティから離間させて、前記発泡樹脂材が充填可能な充填空間を広げ、前記発泡樹脂部を成形する工程と、を備える、
樹脂シール部材の製造方法。
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