JPH09174697A - 樹脂製中空体とその製造方法 - Google Patents

樹脂製中空体とその製造方法

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JPH09174697A
JPH09174697A JP34303395A JP34303395A JPH09174697A JP H09174697 A JPH09174697 A JP H09174697A JP 34303395 A JP34303395 A JP 34303395A JP 34303395 A JP34303395 A JP 34303395A JP H09174697 A JPH09174697 A JP H09174697A
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JP
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resin
molded
layer
welding
divided
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Tatsuya Nakagawa
達彌 中川
Takashi Tamura
隆 田村
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Cargill Meat Solutions Corp
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Excel KK
Excel Corp
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 分割成形される樹脂中空成形体及びその製造
方法を提供する。 【解決手段】 少なくとも２つ以上の分割された樹脂製
成形体（２，２′）を振動溶着、加熱溶着等により接合
させて一体化した中空成形体（５）。分割成形体は、２
００ｋｇ／ｃｍ2以下の圧力で賦形し、分割成形体の予
め所定の形状とさせた溶着部（４，４′）を互いに溶着
させて一体化する。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、樹脂製中空体とそ
の製造法に関するもので、特にフランジ部分や複雑な形
状を有するダクト・ホース・パイプ等や多数の分岐部分
とフランジ部分を有するインテークマニフォルド等に極
めて有効であり、自動車用ダクト・ホース・パイプ・イ
ンテークマニフォルド等や工業機器用ダクト・ホース・
パイプ等に利用できる。
【０００２】更に、吸音効果、防音効果、断熱効果等が
必要とされるダクト・ホース・パイプ等や分岐部とフラ
ンジ部を有するマニフォルド等に利用できる。
【０００３】
【従来の技術】従来、自動車用ダクトやインテークマニ
フォルド等の吸気系部品で接続部分にフランジ形状を有
する製品は、アルミニウム等の金属製の鋳造品が使われ
ていたが、砂型等の中子を使用し、溶融した金属を型内
に注入して成形する方法であるため、中子の除去や成形
後の機械加工などの工数がかかり高価なものであった。
また、金属製であるため重く、軽量化による燃費向上や
製造コストの低減が望まれる自動車部品としての見直し
が求められてきた。
【０００４】エンジンのインテークマニフォルドを例に
とれば、樹脂製の部品開発が進められ様々な提案がなさ
れている。例えば、樹脂の射出成形法を利用する方法と
して、低融点合金を射出成形して中子を作り、次いで
この中子を射出成形型にセットし、中子の外周に樹脂を
射出成形した後、成形品を取り出し、金属製の中子を電
磁誘導等によって溶融する溶融中子法、成形品の曲面
形状を一定の半径で作り、回転可能な中子を設けた金型
に樹脂を射出成形し、射出成形後に中子を回転させて引
き抜く回転中子法、射出成形によって成形された２つ
の分割された樹脂部品を振動溶着等の方法で溶着する２
部品溶着法、などがある。
【０００５】射出成形を利用したこれらの方法は、溶
融中子法は金属製の中子を使用するため、中子の取扱い
や溶融・回収に大掛かりな設備が必要となりコストが高
い。回転中子法はコストは安いが形状に制約がある。
などの欠点があった。
【０００６】射出成形によって成形された２つの分割さ
れた樹脂部品を振動溶着等の方法で溶着する２部品溶着
法は、中空体形成時に発生するアンダーカット部分など
を分割することによって避け、成形しやすい形状とす
る。更に、２分割では成形しにくい場合には、より多数
の分割も可能である。従って、形状の制約も受けにく
く、コストも安価であることから、インテークマニフォ
ルド等の樹脂製吸気部品の製造に適用されつつある。し
かしながら、高圧の射出成形によって、分割した樹脂部
品を成形するため、成形時の成形残留歪みが成形品に残
る。
【０００７】高圧成形による成形残留歪みは、成形品の
変形や溶着面の寸法不良を引き起こし、分割された成形
品の溶着時の溶着不良を発生させる。２つ、あるいは複
数の分割された部品の溶着には、溶着面の高い寸法精度
が必要であるが、寸法精度が悪いと、溶着不良による溶
着面の強度低下や気密洩れが生じ、長期にわたり、エン
ジンの振動や高熱にさらされるインテークマニフォルド
等の樹脂製吸気部品の信頼性の低下を引起こし、気密性
を要求される製品の品質不良を発生させる。
【０００８】また、インテークマニフォルド等の吸気部
品においては、エンジンの振動や吸気による騒音が発生
するが、従来の樹脂化された製品は、金属に比べ比重が
軽いため質量則に従う吸音効果が小さく、外部に漏洩す
る騒音が大きい。更に、外部環境温度が高い場所で使用
される場合、流体の流量効率を良好にするために中空体
内部の流体を低温に保つ必要がある。樹脂化製品は、断
熱効果が金属に比べて優れてはいるが、単層の単一樹脂
で構成されているため、より高い断熱効果を望むことは
できなかった。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】上記、従来の方法にお
いて、金属製の吸気部品は重量も重く、コストも高い。
射出成形を利用する方法の中で、溶融中子方式は、形状
デザインは自由であるがコストが高く、回転中子方式
は、コストが安いが形状が限定される欠点がある。形状
の制約も受けにくく、コストも安価である２分割溶着法
は、複数の分割した射出成形品を溶着によって一体化す
るが、高圧の射出成形による成形歪みが残留し、分割樹
脂部品の変形や溶着面の寸法精度不良を引起こす。ま
た、樹脂製のインテークマニフォルドにおいては、吸気
騒音やエンジンを通じて発生する騒音が金属製のものに
比べ通過しやすい。この対策として、厚肉にしてこの騒
音を防止しようとすると、高圧の射出成形では、成形品
にヒケや歪みが生じやすくなり、変形や寸法不良を促進
する。
【００１０】本発明の課題は、形状デザインの制約を受
けにくく、安価に製造できる複数部品溶着法（２部品溶
着法）における問題を解決すること、すなわち、分割成
形部品の変形を無くすと共に、溶着面の寸法精度を向上
させ、信頼性に優れた樹脂製吸気管と、それを安定して
効率良く製造する方法を提供すること、及び、樹脂製部
品の欠点である吸気騒音やエンジンを通じて発生する騒
音を低減させることである。また、より優れた断熱効果
が必要とされる樹脂製部品を提供することである。
【００１１】
【課題を解決するための手段】本発明の目的は、インテ
ークマニフォルド等の樹脂製吸気部品を信頼性高く安価
に効率良く製造し、提供することであり、従来の射出成
形法を利用して成形した場合に生じる成形品の変形や歪
みを解消し、寸法精度に優れた複数の分割成形部品を作
り、これを振動溶着や加熱溶着等の溶着手段で一体化さ
せるものである。本発明は、従来の射出成形法では解決
できなかった成形品の変形や歪みを、成形時の賦形圧力
を低圧することによって解消し、変形のない寸法精度に
優れた成形品を提供するものである。また、分割成形部
品を必要に応じて多層構造とし、吸音効果・防音効果・
断熱効果に優れた中空樹脂製品を提供するものである。
【００１２】低圧の賦形圧力によって所望の分割成形品
を成形する手段としては射出成形、圧縮成形、射出圧縮
成形、射出プレス成形等の成形手段を用い、その賦形圧
力としては２００ｋｇ／ｃｍ2以下の圧力で成形するこ
とにより、変形のない寸法精度に優れた成形品を得るも
のである。
【００１３】射出成形の場合には、閉鎖した割り金型に
設けられたキャビティ内への溶融樹脂の射出注入圧力と
注入後の保圧力が重要であり、高圧で射出成形すると、
キャビティ内への溶融樹脂の注入は速く、欠肉は生じな
いが成形品の残留歪みが大きく、成形後の成形品の変形
が生じる。一方、射出圧力が低圧になると、キャビティ
内に注入された溶融樹脂の流れが遅くなり、キャビティ
内で溶融樹脂が固化し、欠肉やボイドを生じる。
【００１４】開放した割り金型のキャビティ内に、溶融
した樹脂を供給し、溶融樹脂を供給後、完全に型締めし
て賦形する圧縮成形においては、圧縮賦形圧力が大きい
と完全に賦形されるが、成形品の残留歪みが大きくな
り、圧縮賦形圧力を小さくすると、完全に圧縮賦形され
ずに厚み不良や賦形不良を生じる。
【００１５】割り金型を未完全閉鎖の状態に維持し、適
度のクリアランスを持った状態のキャビティに、溶融樹
脂を注入し、型締めを完全に行うことによって注入した
樹脂を流動させ賦形する射出圧縮成形、射出プレス成形
等においても、賦形圧力が高いと成形品に成形残留歪み
が残り、変形や歪みを生じる。
【００１６】本発明者等の経験によれば、従来の成形方
法で成形した場合、変形がなく、欠肉やボイドのない製
品を得るのは極めて困難であったが、本発明者等が鋭意
研究した結果、成形時に成形品にかかる賦形圧力を２０
０ｋｇ／ｃｍ2以下の低圧にすることによって、成形品
に成形残留歪みを残さず成形できることが判明した。賦
形圧力を２００ｋｇ／ｃｍ2以下の低圧成形で、欠肉や
ボイドのない良好な製品を得るためには、溶融樹脂が型
内に均一に供給されることが要求される。賦形圧力を低
下させつつ、溶融樹脂を型内に均一に供給する方法とし
ては、例えば、射出成形の場合、金型キャビティ内に溶
融樹脂を供給するゲートを多点ゲートやフィルムゲート
を利用することによって可能となる。また、圧縮成形や
圧縮射出成形、圧縮プレス成形等においても、多点供給
やフィルムゲートを利用することによって可能となる。
【００１７】本発明においては、好適には２０〜１５０
ｋｇ／ｃｍ2の圧力範囲で賦形し、成形品を得る。更
に、成形品の変形、歪みを少なくするためには、３５〜
１００ｋｇ／ｃｍ2の賦形圧力範囲が好適である。賦形
圧力が低圧であればあるほど、成形品に残留する成形残
留歪みは減少するが、金型のキャビティ内での溶融樹脂
の流動速度が低下し、成形品に欠肉やボイドが発生しや
すくなる。これを防ぐために、溶融樹脂の金型への供給
口（ゲート）を多くすることが有効であるが、余りに溶
融樹脂の供給口（ゲート）が多いと、金型が複雑になり
金型コストが高くなるばかりでなく、溶融樹脂の供給制
御も困難となる。従って、成形品の形状や大きさ、選択
する成形手段によって、賦形圧力、金型への溶融樹脂供
給口数（ゲート数）、金型での溶融樹脂供給口の位置な
どを好適に選択する必要がある。
【００１８】また、成形品の肉厚、成形材料、成形材料
の溶融流動性、金型温度なども成形品の変形や歪み、欠
肉やボイドの発生しやすさ等に関係するので、これらも
加味した賦形圧力条件とする必要がある。
【００１９】成形品の変形や歪みに与える影響は、成形
材料にも依存する。例えば、ガラス繊維を充填した樹脂
材料の場合、成形時の樹脂の流動方向に、充填したガラ
ス繊維が配向し、成形品内で樹脂の流動方向とそれに直
交する方向で収縮率の相違が生じ、成形品に変形や歪み
を生じることがある。特に、インテークマニフォルドの
ように、自動車のエンジンに直接接続され、高温で振動
のある部位で使用される場合には、ガラス繊維等で強化
し、耐熱性、耐振動性、信頼性の向上を図る。このよう
な部品を成形する場合には、この樹脂の強化のために使
用した強化物質（ガラス繊維等）が配向することによっ
て、成形品の変形や歪みを生じやすい。低圧で樹脂の流
動に大きな応力を与えない本発明の方法は、ガラス繊維
などが充填された樹脂を成形しても、ガラス繊維などの
配向が少なく、変形や歪みのない成形品が得られる。ま
た、樹脂内に残る成形残留歪みも少ないので、製品とし
て相手物に取付けた後の温度変化や環境変化による変形
も少ない。
【００２０】樹脂に強化する強化物質の形状によって
も、成形品に与える変形の度合がことなる。例えば、形
状のアスペクト比がガラス繊維に比べて小さいタルクな
どは、成形時の樹脂の流動による配向が少なく、成形品
に変形や歪みを生じにくい。従って、このような配向の
少ない強化物質とガラス繊維等を併用して、用いること
も本発明の方法ではより効果が大きくなる。
【００２１】本発明の別の側面は、吸音効果、防音効
果、断熱効果に優れた樹脂製中空体を提供することであ
る。この吸音、防音、断熱等の効果は、樹脂成形体を多
層構造とすることによって達成される。前述のように、
歪み、変形の少ない成形品は、成形時の賦形圧力を低圧
とすることによって達成されるが、単一の樹脂構造では
優れた吸音効果、防音効果、断熱効果はでない。
【００２２】本発明者等が鋭意研究した結果によれば、
樹脂製中空体を構成する樹脂層を多層として、剛性のあ
る成形体に軟質の樹脂層を設けると、樹脂製中空体の内
部からの吸気騒音やエンジン振動により発生する騒音
が、多層にして設けた軟質の樹脂層のダンピング効果に
よって吸収され、騒音の発生が低減される。
【００２３】多層の構造としては、硬軟２種類の樹脂に
よる２層構造や、軟質樹脂層を中間層とする３層構造、
あるいは、硬軟２種類の樹脂間の接着性を向上させるた
めに接着層を設けた３層構造や、軟質樹脂層を中間層と
して接着層を介在させた５層構造などの構造がとれる。
多層を構成する構造は、低減させる騒音の周波数特性・
騒音レベル等に応じ、硬質材料の種類・硬度・厚み等と
軟質材料の硬度・厚み等を選択することで、様々な組合
わせの構成がとれる。
【００２４】多層成形体の製造方法としては、第一段階
として剛性のある硬質樹脂成形体を成形し、第二段階で
この成形体を二次成形型にセットし、軟質樹脂による二
次成形を行い、軟質樹脂成形部を一体的に形成する方法
や、更に第三段階として、この二次成形体を三次成形型
にセットし、剛性のある硬質樹脂成形部を成形して軟質
樹脂成形部を中間層として形成させる方法などがある。
また、この際の軟質樹脂部分を、成形品の全体に設ける
ことも一部分に設けることも可能である。
【００２５】例えば、分割された樹脂成形品の溶着部分
に軟質樹脂層がある場合に、軟質樹脂の種類によって
は、溶着した際の溶着強度の低下や長期にわたる振動な
どに対する信頼性の低下が起こるものもある。これを避
けるためには、軟質樹脂層を分割部品の溶着部に設けな
い構造が必要となる。また、製品の形状やデザインによ
っては、振動や騒音に対する対策が部分的なもので良い
場合がある。このような場合には、軟質樹脂層部分を、
分割成形品の一部分に設けることで、これらの要求に対
する対応がとれる。また、一般的に、軟質樹脂材料の方
が材料コストが高いのでこの使用量を減らし、適用範囲
を狭めることがコストダウンにつながり経済的である。
【００２６】多層構造成形体の内外層や中間層に設ける
軟質樹脂層を形成する樹脂は、曲げ弾性率で、３，００
０ｋｇｆ／ｃｍ2以下であれば効果が見られ、好適には
曲げ弾性率２，５００ｋｇｆ／ｃｍ2以下、更に、好適
には１，５００ｋｇｆ／ｃｍ2以下で効果がある。この
軟質樹脂の硬度をショアー硬度において表示すれば、シ
ョアー硬度Ｄで５５以下、好適にはショアー硬度Ｄで４
５以下、更に好適には、ショアー硬度Ａで９０以下であ
る。
【００２７】また、本発明の多層構造の他の一例として
は、発泡層を設けることができる。発泡層は空気を含む
発泡セルが内蔵された層であるので、発泡層による吸音
効果と断熱効果が付与される。また、軟質樹脂による発
泡層を設ければ、ダンピング効果は更に増し、騒音に対
する効果はより向上する。
【００２８】本発明は、低圧の成形方法を採用して成形
するので、例えば、剛性のある硬質の樹脂層の中間に発
泡層を設ける場合でも、中間に設けた発泡層に外層部を
オーバーモールドしても、発泡層が外層成形時に潰れる
ことがない。また、剛性のある外層部に、発泡した内層
部を内蔵させる方法は、射出成形で複数の射出ユニット
を用い、初めに外層部を形成する樹脂を型内に注入し、
次いで内層部を形成する発泡性樹脂を注入し、最後にゲ
ート部を再び外層部形成樹脂でシールする方法も利用で
きる。この場合でも、賦形圧力が低い方が望ましく、発
泡性の良い中間層を持つ変形が少ない製品が得られる。
【００２９】中空体を形成させるために、分割して成形
する樹脂成形品は、本来、アンダーカット等があって一
工程で一体的に成形することが困難な形状である。従っ
て、分割した場合でも、その接合面（溶着面）が平面で
あることはまれである。
【００３０】本発明のように、分割して成形した成形品
を溶着する方法においては、溶着面の寸法精度が極めて
重要であり、寸法精度が悪いと溶着面での溶着不良が生
じ、溶着して形成させた中空体からのエアーリークが生
じたり、溶着面の剥離が生じたりする。特に、インテー
クマニフォルドを製造する場合を例にとれば、空気の吸
気による負圧がかかる場合、加給空気が供給される場
合、あるいはエンジンのバックファイアーによる爆発圧
力がかかるなど極めて過酷な条件で使用される。このた
め、分割した樹脂成形品の溶着部分の信頼性は極めて重
要であり、製品の信頼性に直結する要因である。また、
インテークマニフォルドにおいては、狭い空間に長い吸
気ポートを設けるため、曲折した形状が要求されるの
で、分割した成形品も溶着面としては曲面で形成され
る。このような曲面で、分割された部品を溶着するため
には、極めて高精度のものが必要である。例えば、曲面
の寸法精度が悪く、溶着面が変形している場合に溶着代
を多く取ると、溶着バリが多く発生し、製品の内部への
異物混入が発生するばかりでなく、分割して設けた部品
取付け部位や両端末のフランジ部分の位置ずれが生じ、
成形品全体の寸法不良が生じる。また、振動溶着等で溶
着面を相互に接触させ、その面を振動させ摩擦によって
発熱させ溶着する場合に、溶着面が変形していると非接
触部分が発生し溶着不良が起こる。これを抑えるために
加圧力を大きくすると、必要以上に大きな機械設備が必
要となり、コストアップとなるばかりでなく、溶着バリ
も多く出る。従って、変形のない寸法精度の良い分割成
形品を作ることが、品質面においてもコスト面において
も重要である。
【００３１】成形した分割成形品の溶着には、摩擦発熱
によって材料を溶かして溶着する振動溶着や、発熱体を
用いて接触あるいは非接触で材料を加熱溶融し溶着する
発熱体加熱溶着があるが、いずれの方法を用いても良
い。本発明の方法による分割成形品は寸法精度に優れる
ので、振動溶着で短時間に精度良く溶着できる。また、
発熱体を利用する加熱溶着でも、溶着ムラがなく精度良
く溶着できる。
【００３２】成形材料としては、剛性のある材料として
ガラス繊維やタルク・マイカなどを強化した材料が利用
できるが、樹脂としては熱可塑性のＰＡ６、ＰＡ６・
６、変性ＰＡ、ＰＰＳ、その他エンジニアリングプラス
チックなど耐熱性に優れた樹脂はもちろんのこと、ＰＰ
など汎用樹脂も適用できる。これら樹脂を非強化で使う
ことも、ガラス繊維やタルク・マイカなどの強化材を加
えて使うことも可能であり、樹脂材料の選択は製品の使
用部位や要求性能に基づいて選択可能である。
【００３３】また、多層構造成形体の中間層に設ける軟
質材料としては、熱可塑性エラストマーやゴム系の材料
が使用でき、例えば、ナイロン系、オレフィン系、ポリ
エステル系、スチレン系、ポリウレタン系、塩素化ポリ
エチレン系、塩化ビニル系などのエラストマーやＮＢ
Ｒ、ＥＰＤＭ、シリコン系ゴム、フッ素系ゴムなどの材
料が使用できる。また、発泡層を設ける場合には、化学
発泡剤や物理発泡法による発泡材料層を設けることがで
きる。化学発泡剤としては、熱分解型発泡剤、反応型発
泡剤などが、物理発泡法としては、気体混入法、溶剤気
散法などが利用できる。また、発泡体材料としては、こ
れら発泡方法で発泡するものであれば、いかなるものも
使用できる。
【００３４】具体的な適用例としては、前述の多数の分
岐部とフランジ部を有する自動車エンジン用のインテー
クマニフォルドはもちろんのこと、フランジ部や複雑な
形状を有する自動車用ダクト・ホース・パイプ等や、分
岐部とフランジ部を有する工業機器用ダクト・ホース・
パイプ等に適用できる。
【００３５】特に、吸音効果、防音効果、断熱効果等が
必要とされるダクト・ホース・パイプ等や分岐部とフラ
ンジ部を有し、吸音効果、防音効果、断熱効果等が必要
とされるインタークマニフォルド等に利用できる。
【００３６】本発明の適用範囲としては、上記適用例に
限定されるものでなく、樹脂製中空体であれば、その他
の分野のものにも適用できることはもちろんである。
【００３７】
【発明の実施の形態】以下、この発明の実施例を図面に
基づいて詳細に説明する。
【００３８】図１〜４は、本発明による実施第１例で、
図１は本発明により分割成形された成形品の外観略図と
その溶着部断面を示す略図、図２は分割成形品を溶着し
た製品の外観略図、図３は分割成形品を溶着した製品の
断面略図、図４は分割成形品を成形する金型の１断面略
図である。
【００３９】図１において、分割成形された成形品１，
１′は、製品の中空体部分を形成する中空体形成部分
２，２′と、製品を相手部分に取付けるフランジ等の取
付け部分３，３′及び分割成形された成形品１，１′を
溶着する溶着部分４，４′から構成されている。分割成
形品１，１′は、多点のゲートを用いた射出成形金型で
射出成形した。成形に用いた材料は、ＰＡ６−ＧＦ３０
％で、射出成形時の賦形圧力を１５０ｋｇ／ｃｍ2で成
形したものである。分割された成形品の溶着部分４，
４′の寸法精度は、極めて良く、分割成形品１，１′を
未溶着状態で合わせたとき、溶着部分４と溶着部分４′
の隙間は０．７ｍｍ以下であった。
【００４０】本実施例の溶着部分は、断面略図に示すよ
うに、分割成形品１に凸部を、分割成形品１′に凹部を
設け、溶着時の溶融樹脂の漏れを防ぐ構造を取った。
【００４１】図２は、図１の分割成形品１，１′を振動
溶着法によって溶着して得た製品の外観略図で、溶着し
て得られた製品５は、溶着部４″によって一体的に形成
される。製品５は、フランジ部や部品取付け部３，３′
を有し、製品の内部を通過する流体の通路２″を内部に
形成する構造を持つ。
【００４２】図３は、図２の溶着製品の断面略図で、製
品の縦断面Ａ−Ａ及び横断面Ｂ−Ｂを示すものである。
製品５は、溶着部４″によって一体的に形成され、製品
の内部を通過する流体の通路２″が分割成形品１，１′
の溶着によって形成されている。
【００４３】図４は、本実施例に用いた射出成形金型の
断面を示す略図で、射出成形金型６は、割型６ａと６ｂ
で構成され、割型６ａと６ｂとで画定されるキャビティ
７は、分割成形品１又は分割成形品２の成形品形状に対
応する形状を有する。キャビティ７に溶融樹脂を供給す
る樹脂流路８は割り金型内に複数個設けられ、射出ユニ
ット（図不示）から供給される樹脂が複数の樹脂流路８
を通り、キャビティ７に供給できる構造を有する。射出
成形によって供給される溶融樹脂９は、低圧で供給され
るが、樹脂流路８が複数個設けられているので、容易に
キャビティ７に供給でき、得られる成形品に欠肉や気泡
を生じることなく射出成形ができる。
【００４４】図５〜８は、本発明による実施第２例で、
成形金型の型締め圧力によって金型内に供給された溶融
樹脂を圧縮し、賦形する本発明の製造方法を示す実施態
様の一例である。図５は、製品の形状を画定するキャビ
ティを持つ金型が、射出プレス成形装置に上下に分割し
て設けられている本実施例の略図である。金型の一方の
半割り部分を構成する割り金型１０ａは、型締め装置１
５の上下に移動可能な型締盤１６に取付けられ、もう一
方の半割り部分を構成する割り金型１０ｂが固定盤１７
に取付けられている。割り金型１０ａと割り金型１０ｂ
とは、製品の形状を画定するキャビティ１１ａ，１１ｂ
を持ち、完全に型締めされると製品の形状に相当するキ
ャビティ１１を形成する。割り金型１０ｂには、射出装
置（図不示）から供給される溶融樹脂を通す樹脂流路１
２が設けられている。樹脂流路１２は、割り金型１０ｂ
内で所定数の樹脂流路に分岐され、キャビティ１１ｂに
連通されている。樹脂流路１２から所定数に分岐された
樹脂流路１３とキャビティ１１ｂに連通する部分には、
所定の形状を有するゲート１４が設けられている。射出
装置から射出された溶融樹脂は、樹脂流路１２から分岐
樹脂流路１３を通り、ゲート１４を経てキャビティ１１
ｂに供給される。図５は、型締め装置に取付けられた金
型１０ａ，１０ｂが、開放状態にあり、溶融樹脂が金型
キャビティ内に未供給の状態を示している略図である。
【００４５】図６は、一方の半割り部分を構成する割り
金型１０ｂが取付けられている型締盤を未完全に型締
し、割り金型１０ａと割り金型１０ｂとに設けられたキ
ャビティ１１ａ，１１ｂで、溶融樹脂が入るキャビティ
１１′を作った状態の略図である。未完全に型締めされ
た割り金型１０ａ，１０ｂとに設けられたキャビティ１
１ａ，１１ｂで形成されるキャビティ１１′は、空気は
通すが樹脂は通さない型合わせ面を持ち、樹脂流路１２
から分岐樹脂流路１３を通り、ゲート１４を経てキャビ
ティ１１′に供給される樹脂が、キャビティ１１′外に
流出しない構造を持つ。
【００４６】図７は、図６の状態にある金型内のキャビ
ティに溶融樹脂１８を供給した状態を示す略図である。
射出装置から射出された溶融樹脂１８は、樹脂流路１２
から分岐樹脂流路１３を通り、ゲート１４を経てキャビ
ティ１１′に供給される。溶融樹脂１８は、所定の成形
品を成形するのに必要な量だけ供給される。キャビティ
１１′は、未完全な型締め状態において形成されたキャ
ビティであり、その形成空間は供給樹脂量より大きい。
従って、キャビティ１１′に供給された樹脂は、射出圧
力が開放され、極めて低い圧力で流動しキャビティ内に
供給される。キャビティ１１′に供給される溶融樹脂
は、成形品の形状や成形条件に応じて、分岐樹脂流路１
３に設けられた各ゲート１４からの樹脂量や供給速度を
変えることができる構造を持つ。
【００４７】図８は、成形の完全型締状態を示す略図で
ある。図７の状態で供給された溶融樹脂１８は、割り金
型１０ａ，１０ｂを完全に型締することによって形成さ
れるキャビティ１１に完全に充填され、所定の形状を有
する成形品を形成する。キャビティ１１内の溶融樹脂１
８は、割り金型１０ａ，１０ｂの型締め時の型締圧力に
よって流動し、キャビティ１１内の各部に広がる。この
ため、多数の分岐樹脂流路１３を設けることで型締圧力
を低くすることができ、更に、ゲート１４の形状もフィ
ルムゲートなどの供給樹脂が広範囲に広がるゲート形状
を選び、型締圧力を低くすることができる。その結果、
成形時の型締による成形品への賦形圧は、通常の射出成
形や圧縮成形より極めて低く、２０ｋｇ／ｃｍ2以上で
あれば欠肉や気泡のない製品が成形ができた。変形や歪
みがなく、欠肉や気泡のない製品が成形ができる賦形圧
力は、樹脂の種類や成形条件によっても異なるが、量産
性や樹脂の種類を考慮した場合、３５〜１００ｋｇ／ｃ
ｍ2の賦形圧力範囲が好適であった。
【００４８】成形は、この図８の型締状態で溶融樹脂を
冷却・固化させた後、型開きし、所望の成形品を得る。
本実施例の成形品は、極めて低い賦形圧で成形されるの
で、得られる成形品は極めて歪み・変形の少ないものが
得られた。
【００４９】この成形方法で得られた成形品を振動溶着
して得られた中空体は、良好な溶着接合強度を有し、使
用スペックを満足する樹脂製中空体であった。
【００５０】図９〜１１は、本発明による実施第３例
で、前記実施第２例の製造方法で成形した３分割の成形
品を、振動溶着によって一体化したインテークマニフォ
ルドの例である。図９は、３分割された成形品の側面外
観略図、図１０は、それを振動溶着によって一体化した
インテークマニフォルドの外観略図、図１１（ａ）及び
図１１（ｂ）は、その溶着部の一例である。
【００５１】図９は、インテークマニフォルドが著しく
曲折した形状であり、通常の２分割方法ではアンダーカ
ット等で成形できないので、３分割で成形したものの各
分割成形部品の略図である。分割成形品２１は、インテ
ークマニフォルドのサージタンク部とポート部の一部を
形成する成形品である。分割成形品２１は、サージタン
ク部形成部２４、ポート部形成部２５、部品取付け部２
６及び溶着部２７から構成されている。溶着部２７は、
中央部にほぼ円弧状のポート部溶着面２７ａを持ち、両
端部は、ほぼ水平なサージタンク側溶着面２７ｂと曲折
したポート部溶着面２７ｃを持つ。分割成形品２２は、
インテークマニフォルドの、もう一方のサージタンク部
とポート部の一部を形成する成形品である。サージタン
ク部形成部２４′、ポート部形成部２５′、部品取付け
部２６′、溶着部２７′、溶着部２７″、フランジ部２
８及びリブ部２９から構成されている。溶着部２７′
は、分割成形品２１に対応する部位に設けられ、溶着部
２７′の中央部にほぼ円弧状のポート部溶着面２７ａ′
を持ち、両端部は、ほぼ水平なサージタンク側溶着面２
７ｂ′と曲折したポート部溶着面２７ｃ′が、分割成形
品２１の溶着部２７に対応する形状で形成されている。
溶着部２７″は、インテークマニフォルドのポート端部
とフランジ部を形成する分割成形品２３に溶着可能な溶
着面を持つ。分割成形品２３は、インテークマニフォル
ドのポート端部とフランジ部を形成する分割成形品で、
ポート端部形成部２５″、フランジ部２８′、部品取付
け部２６″及び溶着部２７″′を持つ成形品である。
【００５２】図１０は、図９の３分割された成形品を振
動溶着によって一体化したインテークマニフォルドの外
観略図である。一体化されたインテークマニフォルド３
０は、分割成形品２１、分割成形品２２及び分割成形品
２３の３部品で構成され、それぞれの分割部品の溶着部
２７と溶着部２７′から構成された溶着部２７ａ、溶着
部２７′と溶着部２７″から構成された溶着部２７ｂに
よって、一体的に形成される。
【００５３】自動車用インテークマニフォルドは、外部
より取り入れた空気をエンジンの各気筒に分配する吸気
部品である。吸気した空気を各気筒に均一に分配するた
めにはサージタンクが必要で、そのサージタンクから分
岐した分配管（ポート部）を経て、各気筒に空気が分配
される。この分配管（ポート部）の長さや断面形状によ
ってエンジン性能が変わるため、分配管（ポート部）に
は一定の長さが要求される。狭いエンジンルームの空間
内で、所望の分配管（ポート部）の長さを確保し、スム
ーズな空気の流れを得るためには、本実施例のように曲
折した形状の分配管（ポート部）が必要である。一方、
エンジンの燃焼効率を上げるために、最近では電子制御
多点燃料噴射方式（マルチポイント・フューエル・イン
ジェクション）がほとんどのエンジンに使用されている
が、この場合、各気筒ごとに燃料噴射装置（インジェク
ター）を設け、燃料供給制御を行う。この燃料噴射装置
もインテークマニフォルドに装着されるため、インテー
クマニフォルドは、極めて複雑で曲折した形状となる。
従って、樹脂の成形によってインテークマニフォルドを
製造する場合には、複雑で曲折した形状が２分割成形で
は成形できない場合がある。本実施例は、このような場
合の実施例であり、３分割成形によって部品を構成し、
溶着によって製品としたものである。
【００５４】図１０の３分割成形品を振動溶着によって
一体化したインテークマニフォルド３０は、サージタン
ク部２４ａ、ポート部２５ａ、フランジ部２８ａ，２８
ｂ、部品取付け部２６ａ，２６ｂ、及び燃料噴射装置の
取付け部２６ｃ、及び強度保持のためのリブ部２９など
から構成される。複雑な形状であり、３分割した成形品
を溶着したものであるため、溶着部分２７ａ，２７ｂの
寸法精度の高いものが要求される。特に溶着部２７ａは
曲折した部分の溶着であるため、溶着時の溶着面の精度
が悪いと溶着不良が生じやすい。一般の射出成形では、
成形による分割部品の歪み・変形が生じ、溶着性能を満
足する成形品が得られないが、本実施第２例の製造方法
によって成形した３分割部品を溶着する本実施第３例に
おいては、成形品に歪み・変形がなく十分な溶着強度を
有する良好な成形品が得られた。図１１（ａ）は、本実
施第３例において採用した振動溶着における溶着部の一
例である。分割成形品３１ａと分割成形品３１ｂは、互
に溶着する溶着部３２ａ、溶着部３２ｂを持ち、溶着時
に振動によって相互の摩擦発熱により溶融し溶着する溶
融溶着部３３ａ、溶融溶着部３３ｂを持つ。分割成形品
３１ａは、溶融した樹脂の溶着部からの漏れを防ぐ漏れ
防止部３４ａ、溶融した樹脂を溶着部内に収めるための
溝部３５ａを持ち、溶着部の溶融樹脂の溶着部からの漏
れを防ぐ。振動溶着時の溶着面の溶着性能を高めるた
め、溶着部３２ａ、溶着部３２ｂは、溶着治具の押さえ
部（図不示）を受ける治具受け部３６ａ、治具受け部３
６ｂを持ち、端部に凸部形状３７ａ，３７ｂを備えた溝
部３８ａ，３８ｂから構成された構造を持つ。この治具
受け部３６ａ、治具受け部３６ｂを設けることによっ
て、振動溶着機からの加振が十分に溶融溶着部３３ａ、
溶融溶着部３３ｂに伝えられ、満足する溶着強度の製品
が得られる。
【００５５】図１１（ｂ）は、振動溶着における溶着部
の他の一例で、図１１（ａ）における分割成形品３１ａ
の溶着部３２ａの形状を一部改良した例である。図１１
（ａ）において、溶融溶着部３３ａは摩擦発熱により溶
融するが、その際溶融によって溶融溶着部３３ａは凹
み、溶融した樹脂は溝部３５ａにあふれるおそれがあ
る。図１１（ｂ）は、分割成形品３１ａ′の溶着部３２
ａ′の形状を改良し、溶融溶着部３３ａ′を凸形状と
し、溝部３５ａ′を凹形状とすることによって、溶融し
た樹脂の外部への漏れを防ぐものである。
【００５６】インテークマニフォルドは、エンジン気筒
部の直前に設けられる部品であるため異物の混入はエン
ジン故障の原因となる。従って、振動溶着によって発生
した溶着バリがインテークマニフォルド内部に残ると、
自動車の事故・故障の原因となるため、この溶着部分の
形状が極めて重要である。また、この形状の設計によっ
て溶着強度の信頼性も変わる。
【００５７】図１１（ａ）及び（ｂ）は、振動溶着にお
ける溶着部の信頼性を増すために溶着樹脂の漏れ防止構
造と溶着時の治具受け部を設けた例である。本例は、実
施の態様の一例にすぎず、他の態様も可能なことはもち
ろんである。
【００５８】図１２（ａ）〜（ｄ）は、本発明による実
施第４例で、樹脂製中空体を構成する樹脂層を多層とし
た例の、各段階を示す略図である。
【００５９】図１２（ａ）は、多層分割樹脂部品の第一
段階を示し、外層部を形成する剛性樹脂で成形された外
層樹脂成形品４０は、第一段階の金型により低圧の賦形
圧力で成形されたものである。
【００６０】図１２（ｂ）は、多層成形の第二段階で得
られた分割樹脂成形品の断面を示し、図１２（ａ）の成
形品に、軟質の樹脂層４１を成形し一体化したものであ
る。軟質樹脂層４１は、外層樹脂成形品４０の端部を除
く部分に形成される。
【００６１】図１２（ｃ）は、多層成形の第三段階で得
られた分割樹脂成形品の断面を示し、図１２（ｂ）の成
形品に、再び剛性のある樹脂を成形して、軟質樹脂層４
１を剛性樹脂層間に中間層として設けたものである。第
三段階で形成される剛性樹脂層４２は、第一段階と同一
材料で、低圧の賦形圧力で成形されたものである。
【００６２】図１２（ｄ）は、図１２（ａ）〜（ｃ）の
各ステップを経て成形された多層樹脂成形品の溶着面の
構造を示す略図である。分割された多層樹脂成形品４
３，４３′の溶着部４４，４４′は、剛性樹脂層４０，
４２で形成され、軟質樹脂層４１は溶着部４４，４４′
に関与しない部分に設けられる。分割された多層樹脂成
形品４３，４３′を熱板や振動溶着によって溶着した場
合、軟質樹脂層４１は溶着部に侵入しないので良好な溶
着強度が得られる。
【００６３】本実施例における剛性樹脂層は、ガラス繊
維強化したＰＡ６で、軟質樹脂層は、曲げ弾性率１，５
００ｋｇ／ｃｍ2の強化材を含まないＰＡ系エラストマ
ーであるが、このほかの材料の組合わせが可能なことは
もちろんであり、剛性樹脂層と軟質樹脂層との間に接着
層を設ける構成も可能である。
【００６４】本実施第４例は、成形体の振動減衰（ダン
ピング）を利用し騒音を減少させるもので、エンジンな
どから伝わる振動のエネルギーを熱エネルギーとして吸
収することで、騒音の低減を図る例である。エンジンの
駆動によって生じる振動が、インテークマニフォルドを
加振し、加振による騒音や共振により騒音を発生する。
この場合、剛性のある硬質の樹脂層は加振による騒音や
共振により騒音を発生しやすく、それを減少させること
が必要である。
【００６５】図１３（ａ）と図１３（ｂ）は、剛性樹脂
層と軟質樹脂層からなる２層及び３層構造体における振
動減衰（ダンピング）の態様を示す概念図である。
【００６６】図１３（ａ）において、２層構造体５０は
剛性樹脂層５１と軟質樹脂層５２からなり、加振や共振
によって振動する剛性樹脂層５１は、ダンピング材料で
ある軟質樹脂層５２の伸び縮みによる減衰作用によって
振動エネルギーが吸収され、加振や共振によって発生す
る騒音の防止が図れる。
【００６７】図１３（ｂ）において、３層構造体５３の
剛性樹脂層は内層部剛性樹脂層５４と表面部剛性樹脂層
５５からなり、ダンピング効果をもたらす軟質樹脂層５
６は、内層部剛性樹脂層５４と表面部剛性樹脂層５５の
中間に設けられている。加振や共振によって振動する内
層部剛性樹脂層５４の振動は、ダンピング材料である軟
質樹脂層５６の伸び縮みによる減衰作用と、振動による
変形を拘束する表面部剛性樹脂層５５の振動のズレ作用
によって、複合の減衰作用を生じ、加振や共振によって
発生する騒音の防止が図れる。
【００６８】ダンピング構造のダンピング効果（振動エ
ネルギー吸収効果）は、ダンピング材料の硬度、厚み、
構成などはもちろんのこと、問題となる周波数によって
も変わるので、それぞれの場合に最適な材料や構成を選
ぶことが必要である。
【００６９】また、ダンピング部を追加することによっ
て、その重量分の音の透過損失が付加されるので、騒音
の低減にもつながる。
【００７０】前記実施第４例は、中間層に軟質樹脂層４
１を設けダンピング効果によって騒音の低減を図った例
であるが、この層を発泡層とした多層樹脂成形品を形成
させることもできる。発泡層は空気を含む発泡セルが内
蔵された層であるので、発泡層による断熱効果と吸音効
果が付与される。断熱効果によってインテークマニフォ
ルド内を通る空気の温度上昇が避けられ、空気の吸気効
率の向上が図れ、エンジン性能の向上が図れる。また、
発泡層の吸音効果によってインテークマニフォルドの騒
音低減が図れる。更に、軟質樹脂によって発泡層を形成
させればダンピング効果も付与され、より優れた音性能
を有するインテークマニフォルドが得られる。本発明
は、低圧成形によって分割した成形品を成形し、これを
溶着し一体化した製品を製造するものであるが、低圧成
形で成形するため、中間層に設けた発泡層を潰すことな
く成形することができ、所望の発泡層を有する多層構造
体が得られる。
【００７１】前記実施例は、本発明の実施の態様の一例
であり、前記実施例のほかに様々な態様を有する樹脂製
中空体、多層樹脂製中空体が可能であり、その製造方法
についても様々な態様が可能なことはもちろんである。
【００７２】
【発明の効果】本発明により奏せられる効果は次ぎの通
りである。
【００７３】少なくとも２つ以上の分割された樹脂製成
形体を、溶着接合して形成される樹脂製中空体・多層樹
脂製中空体及びその製造方法において、 （１）変形や歪みの少ない分割成形体が得られ、その溶
着した樹脂製中空体の信頼性が極めて高い。
【００７４】（２）吸音効果、防音効果、断熱効果に優
れた樹脂製中空体が得られる。
【００７５】（３）デザイン自由度が大きく、フランジ
等の機能部品が付加された樹脂製中空体が得られる。
【００７６】（４）製造コストが安く、量産性に優れ
る。
【図面の簡単な説明】
【図１】 （ａ）は本発明により分割成形された成形品
の概略分解斜視図、（ｂ）はその溶着部を示す部分的概
略断面図。
【図２】 図１の分割成形品を溶着させた完成品の概略
斜視図。
【図３】 （ａ）は図２のＢ−Ｂ線に沿った概略断面
図、（ｂ）は図２のＡ−Ａ線に沿った概略断面図。
【図４】 分割成形品を成形するのに使用可能な金型の
概略断面図。
【図５】 本発明の１実施例に基づいて中空体を製造す
る方法の１段階における状態を示した概略断面図。
【図６】 本発明の１実施例に基づいて中空体を製造す
る方法の１段階における状態を示した概略断面図。
【図７】 本発明の１実施例に基づいて中空体を製造す
る方法の１段階における状態を示した概略断面図。
【図８】 本発明の１実施例に基づいて中空体を製造す
る方法の１段階における状態を示した概略断面図。
【図９】 本発明の別の実施例に基づいて構成された３
分割成形品の分解概略図。
【図１０】 図９の３分割成形品を振動溶着で一体化し
た状態を示した概略斜視図。
【図１１】 （ａ）及び（ｂ）は図１０における振動溶
着部の幾つかの例を示した各部分的概略断面図。
【図１２】 （ａ）〜（ｄ）は本発明の更に別の実施例
に基づき多層構成とした場合の幾つかの例を示した各概
略図。
【図１３】 （ａ）及び（ｂ）は多層構造における振動
減衰の態様を示す各部分的概略断面図。
【符号の説明】
１，１′ 分割成形品 ２，２′ 中空体形成部分 ３，３′ フランジ部（取付部） ４，４′ 溶着部分 ５ 製品 ６ 金型 ６ａ，６ｂ 割金型 ７ キャビティ ８ 樹脂流路 ９ 溶融樹脂 １０ａ，１０ｂ 金型１０を形成する割金型 １１ａ，１１ｂ キャビティ １２ 樹脂流路 １３ 分岐樹脂流路 １４ ゲート １５ 型締装置 １６ 型締盤 １７ 固定盤 １８ 溶融樹脂 ４０，４２ 剛性樹脂（層） ４１ 軟質樹脂（層） ４３，４３′ 多層樹脂成形品 ４４，４４′ 溶着部

Claims (10)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 少なくとも２つ以上の分割された樹脂製
    成形体を、振動溶着、加熱溶着等の手段によって接合し
    て形成させる樹脂製中空体に於いて、該分割樹脂成形体
    を２００ｋｇ／ｃｍ2以下の賦形圧力で成形し、しかる
    後、該分割樹脂成形体を溶着手段を用いて一体化し、中
    空体を形成させることを特徴とする樹脂製中空体。
  2. 【請求項２】 請求項１において、該分割樹脂成形体が
    ガラス繊維・タルク・マイカ等の強化物質で強化された
    樹脂で形成され、且つ、射出成形、圧縮成形、射出圧縮
    成形あるいは射出プレス成形等で成形されたものである
    ことを特徴とする樹脂製中空体。
  3. 【請求項３】 請求項１において、該樹脂製中空体の、
    少なくとも一方の端末部にフランジ形状を有する取付け
    構造を持つことを特徴とする樹脂製中空体。
  4. 【請求項４】 少なくとも２つ以上の分割された樹脂製
    成形体を、振動溶着、加熱溶着等の手段によって接合し
    て形成させる樹脂製中空体で、該分割樹脂成形体を２０
    ０ｋｇ／ｃｍ2以下の賦形圧力で成形し、しかる後、該
    分割樹脂成形体を溶着手段を用いて一体化し、中空体を
    形成させる樹脂製中空体において、該分割樹脂成形体が
    少なくとも部分的に多層の樹脂成形体であり、その溶着
    して形成される該樹脂製中空成形体が、少なくとも部分
    的に多層構造を持ち、該多層構造を形成する樹脂層の、
    少なくともその１層は、他の層よりも相対的に軟質であ
    るか、あるいは発泡構造を持つことを特徴とする多層樹
    脂製中空体。
  5. 【請求項５】 請求項４において、該分割樹脂多層成形
    体の少なくとも１層はガラス繊維・タルク・マイカ等の
    強化物質で強化された樹脂で、少なくとも他の１層が非
    強化の樹脂で形成され、且つ、射出成形、圧縮成形、射
    出圧縮成形あるいは射出プレス成形等で成形されたもの
    であることを特徴とする多層樹脂製中空体。
  6. 【請求項６】 請求項４において、該多層構造を形成す
    る樹脂層の、相対的に軟質である樹脂が、曲げ弾性率
    ３，０００ｋｇｆ／ｃｍ2以下であることを特徴とする
    多層樹脂製中空体。
  7. 【請求項７】 請求項４において、該多層構造を形成す
    る樹脂層において、相対的に軟質の樹脂層か、あるいは
    発泡構造を持つ樹脂層が、他の構成樹脂層の中間層とし
    て設けられていることを特徴とする多層樹脂製中空体。
  8. 【請求項８】 請求項４において、該多層樹脂製中空体
    の、少なくとも一方の端末部にフランジ形状を有する取
    付け構造を持つことを特徴とする多層樹脂製中空体。
  9. 【請求項９】 少なくとも２つ以上の分割された樹脂製
    成形体を、振動溶着、加熱溶着等の手段によって接合し
    て形成させる樹脂製中空体の製造方法において、該分割
    樹脂成形体を２００ｋｇ／ｃｍ2以下の賦形圧力で成形
    し、次いで、該分割樹脂成形体を接合面を振動溶着、加
    熱溶着等の溶着手段によって溶着し、該分割樹脂成形体
    を一体化することによって中空体を形成させることを特
    徴とする樹脂製中空体の製造方法。
  10. 【請求項１０】 請求項９において、該分割樹脂成形体
    を、射出成形、圧縮成形、射出圧縮成形あるいは射出プ
    レス成形等によって成形し、少なくとも部分的に多層構
    造を持つ樹脂成形体を形成させ、該分割樹脂多層成形体
    を振動溶着、加熱溶着等の溶着手段によって溶着し、該
    分割樹脂多層成形体を一体化することによって中空体を
    形成させることを特徴とする多層樹脂製中空体の製造方
    法。
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