JP2010184401A - カウンタープレッシャー工法用成形型 - Google Patents

Abstract

【課題】大量のガスをキャビティ内に供給可能で、バリが発生したり、ガス供給路において樹脂詰りが生じたりする等の問題が生じ難いカウンタープレッシャー工法用の成形型を提供する。
【解決手段】本発明の成形型１０は、第２金型３０において、キャビティＣ内にガスを供給するガス供給路９０と、ガス供給路９０内に進退自在に嵌挿されたニードルピン８０とが形成されている。そして、ガス供給路９０の内壁には、嵌挿されたニードルピン８０側に突出した構成を有し、ニードルピン８０を位置決め可能な複数の位置決め部９１と、位置決め部９１よりも相対的にニードルピン８０から離れる方向に窪んだ構成を有する溝部９２と、が形成されていることを特徴とする。
【選択図】図７

Description

本発明は、カウンタープレッシャー工法に好適な成形型に関する。

特許文献１等に開示されているように、カウンタープレッシャー工法を用いた発泡成形品の製造方法が知られている。
この特許文献１では、カウンタープレッシャー工法を使用した発泡樹脂成形品の成形方法並びに成形装置であって、島構造の中接部等、余剰ガスが残留し易い形状部についても完全に抜気することで、発泡樹脂成形品における外観不良を回避する技術が開示されている。具体的には、「可動側金型３０と固定側金型４０とを型締めして、キャビティＣを画成し、ブロー・バキューム機構５０からガスをキャビティＣ内に注入してキャビティＣの内圧を高めることで発泡樹脂材料Ｍの発泡反応を抑え、射出充填後、可動側金型３０を寸開操作させるとともに、ブロー・バキューム機構５０を通じてキャビティＣの余剰ガスを型外に抜気する際、島構造の中接部１１等、余剰ガスが残留し易い形状部Ａの金型エリアに設定される中接部専用バキューム機構６０から抜気することで、発泡反応時におけるキャビティＣの内圧を一定に維持することにより外観不良をなくす」ものとされている。

特開２００８−３０２６４５公報

上記特許文献１では、キャビティ内にガスを供給するための機構として、ブロー・バキューム機構５０及び配管５２が開示されているが、例えばガスを大量に供給するためには配管の口径を大きくする必要があり、この場合、口径が大きくなった影響で樹脂充填時にバリが発生したり、配管に樹脂が浸入して詰まることでガス供給に支障が生じたりする懸念がある。逆に、口径を小さくすると、当然のことながら大量のガス供給が困難となってしまう。

本発明は上記のような事情に鑑みてなされたものであって、大量のガスをキャビティ内に供給可能で、バリが発生したり、ガス供給路において樹脂詰りが生じたりする等の問題が生じ難いカウンタープレッシャー工法用の成形型を提供することを目的としている。

上記課題を解決するために、本発明のカウンタープレッシャー工法用成形型は、互いに開閉操作可能な第１金型と第２金型とを有し、両者の間に形成されたキャビティ内で、ガスにより加圧を行いつつ成形品を成形するカウンタープレッシャー工法用成形型であって、前記第１金型又は前記第２金型の少なくともいずれかには、前記キャビティ内にガスを供給するガス供給路と、前記ガス供給路内に進退自在に嵌挿されたニードルピンと、が形成されており、前記ガス供給路の内壁には、嵌挿された前記ニードルピン側に突出した構成を有し、前記ニードルピンを位置決め可能な複数の位置決め部と、前記位置決め部よりも相対的に前記ニードルピンから離れる方向に窪んだ構成を有する溝部と、が形成されていることを特徴とする。

このような成形型によると、ニードルピンの進退に伴って、ガス供給路の内壁とニードルピンとの間に形成された隙間からキャビティ内にガスが供給されることとなるが、該ニードルピンはガス供給路内壁から突出した位置決め部により軸位置が支持されるため、ニードルピンの位置ズレに伴うガス供給の滞りが生じ難いものとなっている。また、ガス非供給時には、ニードルピンによりガス供給路が塞がれるため、成形品にバリが発生したり、当該ガス供給路内に成形材料が浸入し、供給路が詰まったりする不具合が発生し難いものとなる。一方、ガス供給時には、ニードルピンから離れる方向に窪んでなる溝部をガスが流通できるため、上記位置決め部によるニードルピンの確実な軸支とともに、ガスの確実な流通を実現できるようになり、ひいては大量のガス供給が可能となって、キャビティ内に大きなガス圧を付与することが可能となる。

上記成形型において、前記第１金型又は前記第２金型の少なくともいずれかに、前記ガス供給路を構成するスリーブが挿通されており、前記スリーブの内壁に、前記位置決め部と前記溝部とが形成されているものとすることができる。

このようにガス供給路内にスリーブが形成された態様においては、当該スリーブに位置決め部や溝部を形成することで本発明を好適に実現できる。

上記成形型において、前記ニードルピンは、前記キャビティ側の先端部と、これとは反対側の基部とを有し、その太さが前記先端部から前記基部側にかけて大きくなるテーパ部を有してなるものとすることができる。

このように、先端部から基部にかけて太さが大きくなるテーパ部を有したニードルピンによると、根元が太い構成となって高い強度を確保できるようになる。しかも、ニードルピンが後退した場合、つまり先端部側がガス供給路の奥側に後退した場合には、その先端部側の太さ（外径）がテーパ部において小さくなるために、溝部との間に、より大きな隙間が形成されることとなり、ガスの流通路を大きく確保することが可能となる。

また、上記成形型において、前記テーパ部は、前記ニードルピンの先端部側に形成されてなるものとすることができる。

このようにテーパ部はニードルピンの先端部に形成されることで、ガスの流通路を短時間で大きく確保でき、ガスの一層スムーズな流通を確保できるようになる。

本発明によれば、大量のガスをキャビティ内に供給可能で、バリが発生したり、ガス供給経路において樹脂詰りが生じたりする等の問題が生じ難いカウンタープレッシャー工法用の成形型を提供することが可能となる。

以下、本発明の実施形態について図面を参照しつつ説明する。なお、本実施形態では成形型１０として、発泡剤を含む溶融樹脂を射出し、熱可塑性樹脂製の成形体を成形するための射出成形型を例示して説明する。
図１は本実施形態に係る成形型１０の断面図であり、当該成形型１０が閉じた状態を示している。図２は同じく成形型１０の断面図であり、当該成形型１０が開いた状態を示している。また、図３は成形型１０のガス供給部２００の平面図、図４はガス供給部２００のニードルピン８０とガス供給路９０との関係を示す要部断面図、図５は図４のＡ−Ａ線断面図、図６は図４のＢ−Ｂ線断面図、図７はガス供給部２００の作用を示す説明図である。

図１に示すように、成形型１０は、第２金型３０と、当該第２金型３０と対向して第１金型２０が配された構成を有し、各金型２０，３０が互いに離間ないし接近する開閉操作が可能な構成を有している。第２金型３０の裏側には、発泡剤を含む溶融樹脂を射出するための射出装置４０が設置されており、この射出装置４０から各金型２０，３０の間に形成される空間（キャビティＣ）に溶融樹脂が供給されるようになっている。つまり、本成形型により発泡成形を行うものとしている。

第１金型２０は、金属製の金型本体２２からなり、油圧シリンダ（図示せず）によって上下動させることが可能となっている。図１に示すように、第１金型２０が下方に移動したときには、当該第１金型２０と第２金型３０とが接近し、それぞれの一部を接触させて互いに閉じた状態となる。一方、図２に示すように、第１金型２０が上方に移動したときには、当該第１金型２０が第２金型３０から離間して互いに開いた状態となる。このように、本実施形態に係る成形型１０は、油圧シリンダ等の金型駆動部により、第１金型２０及び第２金型３０の開閉操作を行うことができる構成となっている。

第２金型３０は、ガス供給部２００を有して構成されており、第１金型２０と第２金型３０との間に形成される空間（キャビティＣ）にガス（ここでは窒素ガス）を供給し、このガス圧によりキャビティＣ内を加圧しつつ成形を行うことが可能とされている。このように成形型１０は、キャビティＣ内を加圧するカウンタープレッシャー工法が適用されるものであり、成形品におけるスワールマークの発生を抑制し、平滑な成形品の表面を得ることができるものとされている。

すなわち、樹脂に発泡剤を加えて発泡成形を行うと、成形品におけるヒケやソリを抑制することができるが、単なる発泡成形では、表面に気泡ができてスワールマークが発生し、外観を損ねてしまう場合がある。ところが、本実施形態のように、ガスによりキャビティＣ内を加圧するカウンタープレッシャー工法を採用すると、予めキャビティＣ内を高圧の窒素ガスや炭酸ガスなどで加圧状態にしておき、樹脂を射出した後、一気に脱圧して樹脂の発泡を生じさせるため、発泡成形においてもスワールマークの発生を抑制することができるのである。

成形型１０は、例えば車両のドアトリムなどの車両用内装材５０を成形するために用いられる。図１に示すように、第１金型２０と第２金型３０とを閉じた状態では、両金型２０，３０の間に、溶融樹脂を流し込んで車両用内装材５０を成形するためのキャビティＣが形成されている。キャビティＣを構成する成形面のうち、第１金型２０により構成される上側面は第１成形面Ｃ１であり、車両用内装材５０の意匠面を成形する面である。一方、第２金型３０により構成される下側面は、車両用内装材５０の裏側面を成形する第２成形面Ｃ２となっている。

第２金型３０は、金属製の金型本体３２と、金型本体３２に貫通して形成され、射出装置４０のノズル４１から射出された溶融樹脂をキャビティＣ内に送り込むためのランナー３１とを有している。このランナー３１の周囲には、溶融樹脂が冷えて固まることを防止するための加熱装置（図示せず）が必要に応じて設置されている。また、金型本体３２は、キャビティＣにガスを供給するためのガス供給部２００を有している。ガス供給部２００は、金型本体３２に貫通した形のガス供給路９０と、ガス供給路９０内に進退自在に嵌挿されたニードルピン８０とを有している。なお、ニードルピン８０も図示しない油圧シリンダ等によって上下動（進退）させることが可能となっており、キャビティＣ側を先端部８１、油圧シリンダ等の駆動部が形成された側を基部８２として進退自在に構成されている。

図３は、成形型１０のガス供給部２００の平面図である。
図３に示すように、ガス供給部２００のガス供給路９０は、金型本体３２に挿通されたスリーブ１００によって構成されており、このスリーブ１００内にニードルピン８０が進退自在に嵌挿されている。ニードルピン８０がキャビティＣから離れる方向に後退すると、ガス供給路９０が開放され、ニードルピン８０とガス供給路９０との間に形成される隙間を介して、図示しないポンプ（ガス供給手段）からキャビティＣ内にガスが供給される。一方、ニードルピン８０がキャビティＣに近づく方向に前進すると、ニードルピン８０によってガス供給路９０が閉鎖され、キャビティＣへのガス供給が停止される。

本実施形態においては、スリーブ１００によって構成されるガス供給路９０は、図４に示すような断面構成を有している。具体的には、ガス供給路９０の内壁は、嵌挿されたニードルピン８０側に突出した構成の凸壁部（位置決め部）９１と、凸壁部９１よりも相対的にニードルピン８０から離れる方向に窪んだ構成の凹壁部（溝部）９２とから構成されている。

凸壁部９１は、スリーブ１００内（つまりガス供給路９０内）におけるニードルピン８０の軸位置を定めるべく（芯ズレを防止すべく）、ガス供給路９０の周方向に等間隔で複数（ここでは８つ）形成されている。この凸壁部９１とニードルピン８０との間の隙間は、ニードルピン８０の進退を許容しつつニードルピン８０の支持を可能とするような僅かな隙間（数百μｍ〜数ｍｍ程度）とされている。

凹壁部９２は、スリーブ１００内（つまりガス供給路９０内）におけるガス供給通路を確保すべく、ニードルピン８０と離間する側に窪む溝形状にて、ガス供給路９０の周方向に等間隔で複数（ここでは８つ）形成されている。この凹壁部９２とニードルピン８０との間の隙間は、ガスの流通を可能とするような隙間（数ｍｍ〜十数ｍｍ程度）とされている。このように、凹壁部９２とニードルピン８０との間には十分な隙間が確保される一方、凸壁部９１とニードルピン８０との間には隙間は殆ど形成されていない。

一方、ニードルピン８０は、図５及び図６に示すように、ストレートピンではなく、その先端部８１において、先端部８１側から基部８２側に太さ（外径）が大きくなるテーパ形状を有し、つまり先端部８１においてテーパ面（傾斜面）たるテーパ部８３を有して構成されている。

ここで、ニードルピン８０とガス供給路９０との間の関係を、図５〜図７を参照しつつ、詳細に説明する。
図４のＡ−Ａ線断面図である図５は、ガス供給路９０のうち凸壁部９１が形成された部分の縦断面を示している。この図５に示すように、凸壁部９１はニードルピン８０との間に殆ど隙間を有してなく、凸壁部９１の内面によりニードルピン８０を軸支することが可能となっている。したがって、この凸壁部９１の内面とニードルピン８０の外面との間にはガスは流通しない、若しくは殆ど流通しない。

図４のＢ−Ｂ線断面図である図６は、ガス供給路９０のうち凹壁部９２が形成された部分の縦断面を示している。この図６に示すように、凹壁部９２はニードルピン８０との間に十分な隙間を有しており、凹壁部９２の内面とニードルピン８０の外面との間に形成された隙間Ｘにより、ガスが流通可能となっている。

そして、このような構成の成形型１０において、図７に示すようにニードルピン８０が後退すると、ガス供給路９０がキャビティＣに開放され、ガスがキャビティＣ内に供給されるとともに、当該キャビティＣ内に所定のガス圧が付与されることとなる。また、同ニードルピン８０が後退すると、テーパ部８３と凹壁部９２との間の隙間Ｘが一層大きくなり、ガスの流通経路が更に増大することとなる。

以上、本実施形態の構成について説明したが、続いて、その作用効果を説明する。
まず、本実施形態の成形型１０によると、ニードルピン８０の進退に伴って、キャビティＣ内にガスが供給されるが、このニードルピン８０が、ガス供給路９０の内壁から突出した凸壁部９１により軸位置が支持されるため、ニードルピン８０の芯ズレに伴うガス供給の滞りが生じ難い。

また、ガス供給を行わない時には、ニードルピン８０によりガス供給路９０が塞がれるため、成形品にバリが発生したり、当該ガス供給路９０内に成形材料が浸入し、詰まりが生じたりする不具合が発生し難い。一方、ガス供給を行う時には、ニードルピン８０から離れる方向に窪んでなる凹壁部９２をガスが流通するため、大量のガスであっても確実に流通させることができる。

また、本実施形態では、凸壁部９１及び凹壁部９２を有するガス供給路９０をスリーブ１００にて構成した。したがって、これら凸壁部９１及び凹壁部９２を、金型本体３２とは別個に形成でき、当該凸壁部９１及び凹壁部９２を供する作業が簡便なものとなっている。

また、本実施形態では、ニードルピン８０が、その太さが先端部８１側から基部８２側に向けて大きくなるテーパ部８３を有している。この場合、ニードルピン８０の根元が太くなり、高い強度が確保される。しかも、ニードルピン８０が後退した場合、つまり先端部８１側がガス供給路９０の奥側に後退した場合には、その先端部８１側の太さ（外径）がテーパ部８３において小さくなるため、凹壁部９２との間に、短時間でより大きな隙間が形成されることとなり、ガスの流通路が大きく確保されることとなる。その結果、大量のガス供給が可能となって、大きなガス圧を付与することが可能な構成となっている。

＜他の実施形態＞
以上、本発明の実施形態について示したが、本発明は上記記述及び図面によって説明した実施形態に限定されるものではなく、例えば次のような実施形態も本発明の技術的範囲に含まれる。

（１）上記実施形態では、ガス供給路９０等からなるガス供給部２００を第２金型３０に形成するものとしたが、第２金型３０に限らず、第１金型２０に形成するものとしても良い。

（２）上記実施形態では、凸壁部９１及び凹壁部９２を含むガス供給路９０をスリーブ１００にて構成することで、ガス供給路９０の形状を簡便に供するものとしているが、例えば金型本体３２に直接ガス供給路９０を形成することも可能である。

（３）上記実施形態では、ガス供給路９０の凸壁部９１及び凹壁部９２を、それぞれ周方向に等間隔で形成したものを示したが、例えば周方向に非等間隔な構成とすることも可能である。

また、上記実施形態では、ガス供給路９０の凸壁部９１及び凹壁部９２がそれぞれ周方向に偶数で８つ形成されたものを示したが、例えば図８に示すように凸壁部９１を２つ、図９に示すように凸壁部９１を奇数で３つ形成したものを採用することもできる。
特に、凸壁部９１はニードルピン９０の位置決め機能を、凹壁部９２はガスの流通機能を実現するものであるから、周方向において凸壁部９１の占める割合が、凹壁部９２の占める割合よりも小さい図８の態様が、位置決め機能とガス流通機能とを十分に発現し得る点で好ましいと言える。

本実施形態の成形型の全体構成を示す断面図であり、当該成形型が閉じた状態を示している。 成形型の全体構成を示す断面図であり、当該成形型が開いた状態を示している。 成形型のガス供給部の平面図である。 ニードルピンとガス供給路との関係を示す要部断面図である。 図４のＡ−Ａ線断面図である。 図４のＢ−Ｂ線断面図である。 ガス供給部の作用を示す説明図である。 ニードルピンとガス供給路との関係について、一変形例を示す要部断面図である。 ニードルピンとガス供給路との関係について、異なる変形例を示す要部断面図である。

１０…成形型（カウンタープレッシャー工法用成形型）、２０…第１金型、２２…金型本体、３０…第２金型、３２…金型本体、Ｃ…キャビティ、８０…ニードルピン、８１…先端部、８２…基部、８３…テーパ部、９０…ガス供給路、９１…凸壁部（位置決め部）、９２…凹壁部（溝部）、１００…スリーブ、２００…ガス供給部

Claims (4)

1. 互いに開閉操作可能な第１金型と第２金型とを有し、両者の間に形成されたキャビティ内で、ガスにより加圧を行いつつ成形品を成形するカウンタープレッシャー工法用成形型であって、
   前記第１金型又は前記第２金型の少なくともいずれかには、前記キャビティ内にガスを供給するガス供給路と、前記ガス供給路内に進退自在に嵌挿されたニードルピンと、が形成されており、
   前記ガス供給路の内壁には、嵌挿された前記ニードルピン側に突出した構成を有し、前記ニードルピンを位置決め可能な複数の位置決め部と、前記位置決め部よりも相対的に前記ニードルピンから離れる方向に窪んだ構成を有する溝部と、が形成されていることを特徴とするカウンタープレッシャー工法用成形型。
2. 前記第１金型又は前記第２金型の少なくともいずれかに、前記ガス供給路を構成するスリーブが挿通されており、
   前記スリーブの内壁に、前記位置決め部と前記溝部とが形成されていることを特徴とする請求項１に記載のカウンタープレッシャー工法用成形型。
3. 前記ニードルピンは、前記キャビティ側の先端部と、これとは反対側の基部とを有し、その太さが前記先端部から前記基部側にかけて大きくなるテーパ部を有してなることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のカウンタープレッシャー工法用成形型。
4. 前記テーパ部は、前記ニードルピンの先端部側に形成されてなることを特徴とする請求項３に記載のカウンタープレッシャー工法用成形型。

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