JP4201435B2 - 長尺厚肉成形品およびその製造方法 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、車両用のハンガーレール等の長尺厚肉成形品およびその製造方法に関する。
【０００２】
【背景技術】
例えば、車両用のルーフレールやハンガーレール、および階段、浴室における手摺り等の長尺で厚肉の製品は、従来、金属で作られていたり、あるいはプラスチックを使用してブロー成形等の方法で作られていた。
しかしながら、最近では、金属からプラスチック化する際の剛性のアップ、ブロー成形に比べての生産性向上、さらには軽量化といった点から、ガスインジェクション成形が盛んに適用されており、様々な用途開発が行われている。また、最近の環境対応（リサイクル）の点から、ＰＰ（ポリプロピレン）を主とした材料のオレフィン化が進んでいる。
そのような状況下で、特に、自動車内装部品へのＰＰ材料のガスインジェクション化は、外観向上が課題となっている。
【０００３】
このようなガスインジェクション成形による長尺厚肉成形品として、車両用一体ルーフレール及びその成形方法が「特開平１０−１２９３５７号」で開示されている。
この特許は、車両のルーフへの取り付け用の脚部とレールとが一体となった熱可塑性樹脂の成形品で、中空成形によりレール部全容積の１５％ないし７５％を中空部としたことを特徴としている。そして、その効果として、組み立ての容易化、軽量化、寸法安定化、外観向上が図れるとしている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、従来のルーフレールでは、外観向上および寸法安定化等が充分に図れないという問題がある。
すなわち、ルーフレールは、被取り付け部への取り付け部となる脚部が厚肉部となっていることが多い。そして、このルーフレールが金型により成形される際、脚部がゲートに臨んで形成される。そのため、ゲートから圧入された溶融樹脂は、キャビテイ内の、厚肉部となる部位へ直ちに流れ込むので、その際に、溶融樹脂へのガスの巻き込みが起こる。巻き込まれたガスは、流動していく過程で表面に押し出されて、外観不良が発生するという不具合がある。そこで、この外観不良を隠すために、成形品に塗装を施す等の後処理を行うこともある。このような問題は、特に、ＰＰ（ポリプロピレン）では、顕著である。
【０００５】
また、流動性の悪い樹脂を用いると、ガス注入時に厚肉部内部の溶融樹脂がスピルオーバーへ円滑に押し出されない。そのため、小さな中空部しか形成されないので、レール全容積の１５％以上を確保しにくくなり、また、偏肉を招き、その結果、反り・変形等が生じ、寸法安定性が損なわれ、また、軽量化を図れないものとなる。
【０００６】
本発明の目的は、外観が良好となり、反り・変形等が低減されるとともに、寸法安定性に優れ、かつ軽量化を図れるようになる長尺厚肉成形品およびその製造方法を提供することである。
【０００７】
請求項１の発明は、熱可塑性樹脂を使用して中空射出成形により製造される長尺厚肉成形品であって、長手方向に沿った本体部と、この本体部の両端に設けられ前記本体部から同一方向に湾曲して連続した取り付け脚部とを有し、前記取り付け脚部は、被取り付け面に当接する底面部を有し、前記取り付け脚部に前記長手方向に沿って窪み部が設けられ、前記窪み部は前記本体部と連続する湾曲に沿って取り付け脚部の湾曲内側に前記底面部近傍から抉り取られた形状となっていることを特徴とする長尺厚肉成形品である。
【０００８】
このような本発明においては、長尺厚肉成形品の厚肉部に本体部と連続する湾曲に沿って取り付け脚部の湾曲内側に底面部近傍から抉り取られた形状の窪み部が設けられているために、射出成形に使用する金型に、窪み部がゲート近傍にくるように製作することにより、射出成形時に熱可塑性樹脂が円滑に流れるようになる。
その結果、射出時のガスの巻き込み等が防止され、成形後の長尺厚肉成形品の外観が良好となる。また、窪み部により厚肉部の肉厚が均等となり、その結果、偏肉による長尺厚肉成形品の反り・変形等が低減されるとともに、寸法安定性が優れたものとなり、かつ軽量化を図ることができる。
【０００９】
請求項２の発明は、請求項１に記載の長尺厚肉成形品において、当該長尺厚肉成形品は車両用ハンガーレールであり、前記取り付け部は前記本体部の両端に設けられた取り付け脚部であることを特徴とするものである。
【００１０】
このような本発明においては、外観が良好となり、反り・変形等が低減されるとともに、寸法安定性に優れ、かつ軽量となった車両用ハンガーレールを得ることができる。
【００１１】
請求項３の発明は、請求項１または２に記載の長尺厚肉成形品を製造する方法であって、前記長尺厚肉成形品に前記本体部と連続する湾曲に沿って前記取り付け脚部の湾曲内側に前記底面部近傍から抉り取られた形状の前記窪み部に対応した形状であり、かつ、その窪み部以降の前記熱可塑性樹脂の流動を円滑にする凸部が、キャビティ部のゲート付近に設けられた金型を用いることを特徴とする長尺厚肉成形品の製造方法である。
【００１２】
このような本発明においては、金型のキャビティ部において、長尺厚肉成形品の厚肉部となる部位に、取り付け脚部の湾曲内側に底面部近傍から本体部と連続する湾曲に沿った凸部が設けられているので、ゲートから圧入される熱可塑性樹脂は、凸部の分だけ空隙が狭くなったキャビティ内を流動する。
そのため、熱可塑性樹脂が円滑に流れるので、ガスの巻き込み等、流れの阻害による痕跡が表面に表れず、長尺厚肉成形品の外観が良好となる。その結果、成形品に塗装処理等の後処理を行わなくてもよい。また、長尺厚肉成形品の厚肉部となる部位に凸部が設けられているので、均一な肉厚の成形品となる。そのため、偏肉による反り・変形等が低減されるとともに、寸法安定性に優れたものとなり、また、成形品の肉厚部に窪み部が形成されるので、軽量の長尺厚肉成形品を得ることができる。
【００１３】
本発明において、窪み部の形状は特に限定されないが、ゲートからの熱可塑性樹脂の流れが円滑となるような形状、つまり、流れの方向に沿った形状であることが好ましい。
また、熱可塑性樹脂としては、特に限定するものではないが、フィラー入りＰＰを使用することが好ましい。その他、例えば、ＰＰ（タルク及びゴムが入った複合材料も含む）をはじめとして、ＰＳ，ＰＣ，ＡＳ，ＡＢＳ等を使用することができる。この場合、メルティングインデックス（ＭＩ）２０以上の熱可塑性樹脂であることが好ましい。
さらに、長尺厚肉成形品としては、車両用のルーフレールやハンガーレール、および階段、浴室における手摺り等が挙げられる。
【００１４】
請求項４の発明は、請求項３に記載の長尺厚肉成形品の製造方法において、前記金型の凸部は、その基端が前記ゲートに近接し、立ち上がり部は前記金型のキャビティの外形形状に沿った形状となっていることを特徴とするものである。
【００１５】
このような本発明においては、キャビティの外形形状に沿った形状の凸部となっているので、熱可塑性樹脂が円滑に流れる。
【００１６】
請求項５の発明は、請求項３または４に記載の長尺厚肉成形品の製造方法において、前記熱可塑性樹脂は、メルティングインデックス２０（ＭＩ）以上であり、前記キャビティ内に熱可塑性樹脂を射出充填した後、または充填する際に、ガスを注入することを特徴とするものである。
【００１７】
このような本発明においては、熱可塑性樹脂が円滑に流れる上に、ガスを注入するので、大きな中空部を形成できる。従って、成形品の外観が良好となり、反り・変形等が低減されるとともに、寸法安定性に優れ、かつ軽量となる。
【００１８】
本発明において、ガスの注入位置は限定されず、例えば、ノズルからの注入、キャビティからの注入、あるいはランナーからの注入等、どの位置から行ってもよい。また、使用されるガスとしては、高温高圧下での樹脂のヤケを防止するために、不活性な窒素ガスが好ましく、そのガスの注入圧の設定値は、形状・樹脂によって異なるが、５ＭＰａ〜２０ＭＰａの範囲内であればよく、好ましくは、８ＭＰａ〜１５ＭＰａの範囲内であればよい。
また、ガスの圧入方法は、注入する高圧ガスをタンク等に多量に保持し、必要なガス圧力を維持しながら一定の圧力で射出する定圧法、あるいは、必要とする注入ガス量を予め計量・確保して射出する定量法のいずれの方法によって行ってもよい。
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明の一実施形態を図面に基づいて説明する。
本実施形態の長尺厚肉成形品は、図１に示すように、車両用ハンガーレール１０である。
このハンガーレール１０は、長手方向に沿った本体部１１と、この本体部１１の両端に設けられ当該本体部１１から同一方向に湾曲して連続する取り付け脚部１２，１２とを有している。
【００２０】
本体部１１は、図３に示すように内部が大きな中空部１１Ａとなった楕円形とされている。
図１，２に戻って、取り付け脚部１２，１２には、それぞれ、車の被取り付け面に当接する当接面となった底面部１２Ａ，１２Ａが形成されている。この底面部１２Ａ，１２Ａには、図示しないが、例えば、被取り付け面側の埋め込みナット等に螺合するビス等が設けられており、あるいは、被取り付け面側に設けられたビス等に螺合するナット等が埋め込まれている。
また、本体部１１において、長さ方向中間部には、取り付け脚部１２，１２側に伸びた２つの補強部１１Ｂ，１１Ｂが設けられている。
【００２１】
取り付け脚部１２，１２の底面部１２Ａ，１２Ａ近傍は、厚肉部１２Ｂ，１２Ｂとなっており、このうち、一方の取り付け脚部１２Ａの厚肉部１２Ｂには、窪み部１２Ｄが形成されている。
この窪み部１２Ｄは、取り付け脚部１２の内側一部が、取り付け脚部１２と本体部１１とを連続する前記湾曲に沿って抉り取られた形状となっている。そのため、図２に示すように、取り付け脚部１２の厚肉部１２Ｂにおいて、中空部１２Ｃと取り付け脚部１２の外形との肉厚がほぼ等しくなっている。
【００２２】
このようなハンガーレール１０は、図４に示すような、固定金型１５および移動金型１６を用いてガス射出成形装置により製造される。
固定金型１５および移動金型１６には、内部に溶融樹脂（ＰＰ）が充填されるキャビティ２０が形成されている。
このキャビティ２０には、スプルー２１からランナー２２、ゲート２３を経由して溶融樹脂（ＰＰ）が圧入されるようになっている。また、キャビティ２０には、ガスの注入位置となるガスピン２４が設けられ、ガスは、当該ガスピン２４を通して溶融樹脂中に注入されるようになっている。
【００２３】
固定金型１５および移動金型１６におけるキャビティ２０の、溶融樹脂の流動末端付近（ゲート２３の反対側）には、注入ガスによって押し出された溶融樹脂を溜めるスピルオーバー２５が設けられている。また、キャビティ２０とスピルオーバー２５の間のランナー２６には、当該ランナー２６に対して進退自在となり、溶融樹脂の流動を、停止または開始させるシャットオフバルブ２７が設置されている。
【００２４】
固定金型１５におけるゲート２３近傍には、固定金型１５および移動金型１６のＰ．Ｌ（パーティングライン；割面）から移動金型１６のキャビティ空間側に突出する凸部１５Ａが形成されている。この凸部１５Ａは、キャビティ２０に溶融樹脂を充填した際、その溶融樹脂が充填されない部分であり、そのため、ハンガーレール１０が成形された際、凸部１５Ａの形状の窪み部が形成されることになり、そこが成形品、つまり、ハンガーレール１０での窪み部１２Ｄとなる。
このようなキャビティ２０は、左右２個（図４中、紙面直交方向に２個）形成され、つまり成形品の２個取りが好ましいが、これに限るものではなく、１個あるいは２個以上形成されてもよい。
【００２５】
なお、本実施形態で使用される溶融樹脂としては、熱可塑性樹脂としてのＭＩが２０以上の流動性に優れたＰＰ（ポリプロピレン；タルク及びゴムが入った複合材料も含む）である。
【００２６】
次に、このようなハンガーレール１０を成形する方法を説明する。
まず、固定金型１５および移動金型１６を閉じて型締完了後、ノズル等により、溶融樹脂であるＰＰをキャビティ２０内にフルショットする。この際、固定金型１５のゲート２３近傍には、成形品としてのハンガーレール１０の窪み部１２Ｄとなる凸部１５Ａが設けられており、その上、樹脂の流動性が良いことから、流動時のガスの巻き込み・局部的な焼けが防止される。
【００２７】
次に、遅延タイマー設定により、ＰＰ充填完了後、キャビティ２０に設置されたガスピン２４を介して、溶融樹脂内に窒素ガスを注入する。
【００２８】
キャビティ２０内の溶融樹脂にガスを注入することによって、厚肉部の溶融樹脂は、流動末端付近に設置されたスピルオーバー２５に押し出され、これにより、成形品の中空部１１Ａが形成される。このとき、ガスは、必ずスピルオーバー２５まで到達させるようにする。
【００２９】
この際、キャビティー２０とスピルオーバー２５との間のシャットオフピン２６は、ガス注入のタイミングと前後したタイミングで開けられ、溶融樹脂がスピルオーバー２５に押し流されるようになっている。
なお、中空部が形成される過程で、溶融樹脂の流動性が悪い場合は、ガスによって円滑に溶融樹脂が押し流されないので、結果的に小さな中空部しか形成されない。
【００３０】
ガス注入後、所定時間中空部内を高圧に保持し、ハンガーレール１０の反り・変形等の発生を低減させる。
所定の保持時間終了後、脱圧弁を開き大気開放して、さらに冷却終了後、型開きして成形品としてのハンガーレール１０を取り出す。
【００３１】
このような実施形態によれば、ハンガーレール１０の厚肉部１２Ｂにハンガーレール１０の長手方向に沿った窪み部１２Ｄが設けられており、射出成形の際に使用する金型を、窪み部１２Ｄがゲート２３近傍にくるように製作することにより、射出時に熱可塑性樹脂が円滑に流れるようになる。その結果、射出時のガスの巻き込み等が防止され、成形後の長尺厚肉成形品の外観が良好となる。
【００３２】
また、窪み部１２Ｄにより、厚肉部１２Ｂの肉厚が均等となるので、偏肉によるハンガーレール１０の反り・変形等が低減されるとともに、寸法安定性が優れたものとなり、かつ軽量化を図ることができる。
【００３３】
さらに、窪み部１２Ｄを形成する凸部１５Ａは、キャビティ２０の外形形状に沿った形状となっているので、熱可塑性樹脂が円滑に流れるようになる。その結果、射出時のガスの巻き込むみ等が防止され、外観が良好となったハンガーレール１０を成形することができる。
【００３４】
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ものであれば、次に示すような変形形態でもよいものである。
前記実施形態では、厚肉部１２Ｂの窪み部１２Ｄは、底面部１２Ａの一部から本体部１１にかけて形成されていたが、これに限らず、図６（Ａ），（Ｂ）に示すような形状でもよい。
このハンガーレール６０における取り付け脚部６２の偏肉部６２Ｂの窪み部６２Ｄは、底面部６２Ａの端部から本体部６１側に向かって設けられている。
そして、このような変形形態でも前記実施形態と同様の作用、効果を得ることができる。
【００３５】
【実施例】
［実施例１］
（１）使用材料：タルク１５重量％を含有したＭＩが５６のＰＰ（ポリプロピレン）。
（２）金型（図２参照）
・形 状：長さ約１２００ｍｍの自動車内装のハンガーレール用。
・取り数：２個取り。
・構 造：ゲートは成形品の一方端部の取り付け脚部に配置させ、サブマリンゲートを用いた。
：ゲートを配置した厚肉の取り付け脚部に、成型品で肉盗みを形成する凸部を設けた。
：ガスピンはゲート近傍に設けた。
：ゲートと反対側の流動末端に、シャットオフバルブ付きのスピルオーバーを配置させた。
（３）成形機
射出成形機：三菱重工（株）製・８５０ＭＧＷ（型締力８５０ｔ）。
（４）成形条件
・樹脂温度：２２０℃
・金型温度： ３５℃
・射出時間： ８秒
・冷却時間：４５秒
（５）ガスインジェクション条件
・ガス注入圧力 ：１２ＭＰａ
・ガス注入タイミング：樹脂射出開始から９秒後
・ガス注入時間 ： ５秒
・ガス保持時間 ：３０秒
【００３６】
［評価結果］
外観が良好で、反り・変形等が少なく、かつ、軽量のハンガーレールが得られた。
【００３７】
［実施例２］
使用材料をタルク１５重量％入りで、ＭＩが１５のＰＰに変更した以外は、実施例１と同様に行った。
【００３８】
［評価結果］
実施例１よりは劣るものの、外観が良好で、反り・変形等が少なく、かつ、軽量のハンガーレールが得られた。
【００３９】
［比較例１］
ゲート近傍の厚肉部に肉盗みを設けない以外は実施例１と同様にして成形したところ、流動時のガスの巻き込みによる外観不良が、成形品表面に薄く発生した。
【００４０】
［比較例２］
ゲート近傍の厚肉部に肉盗みを設けない以外は実施例２と同様にして成形したところ、外観不良が発生し、さらに成形品厚肉部の断面を観察したところ、図７に示すように、ハンガーレール３０の中空部３０Ｃは小さく偏った位置に形成され、反りの大きな成形品となってしまった。
【００４１】
このような実施例１，２と、比較例１，２との外観の比較結果を、次に、表１として示す。
【００４２】
【表１】

【００４３】
【発明の効果】
以上に説明したように、本発明の長尺厚肉成形品によれば、長尺厚肉成形品の厚肉部に長手方向に沿った窪み部が設けられているために、射出成形に使用する金型に、窪み部がゲート近傍にくるように製作することにより、射出成形時に熱可塑性樹脂の流れが円滑となる。その結果、射出時のガスの巻き込み等が防止され、成形後の長尺厚肉成形品の外観が良好となる。
また、窪み部により、厚肉部の肉厚が均等となり、その結果、偏肉による長尺厚肉成形品の反り・変形等が低減されるとともに、寸法安定性が優れたものとなり、かつ軽量化を図ることができる。
【００４４】
また、本発明の長尺厚肉成形品の製造方法によれば、金型のキャビティ部において、長尺厚肉成形品の厚肉部となる部位に、凸部が設けられているので、ゲートから圧入される熱可塑性樹脂は、凸部の分だけ空隙が狭くなったキャビティ内を流動する。そのため、熱可塑性樹脂が円滑に流れるので、流れの阻害による痕跡が表面に表れず、長尺厚肉成形品の外観が良好となる。その結果、成形品に塗装処理等の後処理を行わなくてもよい。
また、長尺厚肉成形品の厚肉部となる部位に凸部が設けられているので、均一な肉厚の成形品となる。そのため、偏肉による反り・変形等が低減されるとともに、寸法安定性に優れたものとなり、また、成形品の肉厚部に窪み部が形成されるので、軽量の長尺厚肉成形品を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態に係る長尺厚肉成形品を示す全体斜視図である。
【図２】前記実施形態の長尺厚肉成形品の一方側の脚部を示す断面図である。
【図３】図１におけるＡーＡ線矢視図である。
【図４】前記実施形態に係る長尺厚肉成形品を製造するために用いられる金型を示す断面図である。
【図５】図４におけるＢーＢ線矢視図である。
【図６】本発明の変形形態に係る長尺厚肉成形品を表し、（Ａ）はその長尺厚肉成形品を底面から見た状態を示し、（Ｂ）は（Ａ）のＣ−Ｃ線に沿った断面図である。
【図７】本発明の比較例２における長尺厚肉成形品を示す断面図である。
【符号の説明】
１０ 長尺厚肉成形品である自動車用ハンガーレール
１１ 本体部
１１Ａ 中空部
１２ 取り付け脚部
１２Ａ 底面部
１２Ｂ 厚肉部
１２Ｄ 窪み部
１５ 固定金型
１５Ａ 成形品の窪み部を形成する金型の凸部
１６ 移動金型
２０ キャビティ
２３ ゲート

Claims (5)

1. 熱可塑性樹脂を使用して中空射出成形により製造される長尺厚肉成形品であって、
   長手方向に沿った本体部と、この本体部の両端に設けられ前記本体部から同一方向に湾曲して連続した取り付け脚部とを有し、
   前記取り付け脚部は、被取り付け面に当接する底面部を有し、
   前記取り付け脚部に前記長手方向に沿って窪み部が設けられ、前記窪み部は前記本体部と連続する湾曲に沿って取り付け脚部の湾曲内側に前記底面部近傍から抉り取られた形状となっていることを特徴とする長尺厚肉成形品。
2. 請求項１に記載の長尺厚肉成形品において、当該長尺厚肉成形品は車両用ハンガーレールであることを特徴とする長尺厚肉成形品。
3. 請求項１または２に記載の長尺厚肉成形品を製造する方法であって、前記長尺厚肉成形品に前記本体部と連続する湾曲に沿って前記取り付け脚部の湾曲内側に前記底面部近傍から抉り取られた形状の前記窪み部に対応した形状であり、かつ、その窪み部以降の前記熱可塑性樹脂の流動を円滑にする凸部が、キャビティ部のゲート付近に設けられた金型を用いることを特徴とする長尺厚肉成形品の製造方法。
4. 請求項３に記載の長尺厚肉成形品の製造方法において、前記金型の凸部は、その基端が前記ゲートに近接し、立ち上がり部は前記金型のキャビティの外形形状に沿った形状となっていることを特徴とする長尺厚肉成形品の製造方法。
5. 請求項３または４に記載の長尺厚肉成形品の製造方法において、前記熱可塑性樹脂は、メルティングインデックス２０（ＭＩ）以上であり、前記キャビティ内に熱可塑性樹脂を射出充填した後、または充填する際に、ガスを注入することを特徴とする長尺厚肉成形品の製造方法。

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