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ガス支援成形法による中空成形体及びその成形用金型装置 - 株式会社イトーキクレビオ
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発明の名称 ガス支援成形法による中空成形体及びその成形用金型装置
発行国 日本国特許庁(JP)
公報種別 公開特許公報(A)
公開番号 特開平10−119081
公開日 平成10年(1998)5月12日
出願番号 特願平9−79841
出願日 平成9年(1997)3月31日
代理人 【弁理士】
【氏名又は名称】石井 暁夫 (外2名)
発明者 福原 敦志 / 中林 和昭
要約 目的


構成
特許請求の範囲
【請求項1】密着・離反自在な一対の金型の合わせ面に形成したキャビティに溶融合成樹脂を注入してからキャビティ内にガスを噴出することによって製造される中空成形体であって、その適宜箇所に、中空部内に突出するリブを一体成形していることを特徴とする中空成形体。
【請求項2】「請求項1」において、前記リブは板状であって、当該リブを挟んだ両側を非連通状態に分断するように延びていることを特徴とする中空成形体。
【請求項3】密着・離反自在な一対の金型を備え、両金型を密着させた状態でキャビティに溶融合成樹脂を未充満の状態で注入してから、キャビティ内にガスを噴出させることにより、キャビティに嵌まる外形の合成樹脂製中空成形体を製造するようにした金型装置であって、前記一対の金型のうちいずれか一方又は両方の適宜箇所に、キャビティ内に突出する板状や柱状等の突起を設けたことを特徴とするガス支援射出成形用の金型装置。
【請求項4】「請求項3」において、前記金型装置は、上向きに開口した筒部から複数本の棒状水平部を平面視で放射状に延出して成る椅子用脚体を製造するためのものであって、この金型装置は、椅子用脚体に上方から嵌まる形状の上金型と、椅子用脚体に下方から嵌まる形状の下金型を備えており、前記下金型のうち各棒状水平部成形用キャビティの箇所、及び、下金型における筒部成形用キャビティのうち隣合った棒状水平部成形用キャビティが分岐する股部の箇所のいずれか一方又は両方に、キャビティ内に突出する突起を設けたことを特徴とするガス支援射出成形用の金型装置。
発明の詳細な説明
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、ガス支援射出成形法によって製造される中空成形体、及びその製造用金型装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】ガス支援射出成形法は、密着・離反自在な一対の金型の合わせ面に形成したキャビティに溶融合成樹脂を未充満の状態(一般に、キャビティの容積の50〜80%程度)で注入し、次いで、キャビティ内にガスを噴出させて、溶融合成樹脂をキャビティの内面に押し広げることによって中空成形体を製造するものである。
【0003】この成形法によると、例えばポリプロピレンのような安価な素材を使用して、単純な断面形状で強度の高い中空成形体を製造できる利点がある。このため、例えば椅子用脚体のように、従来は6ナイロンや66ナイロン等のエンジニアリングプラスチックを素材として射出成形法で製造していた物品に適用すると、大幅なコストダウンが可能になる。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかし、従来のガス支援射出成形法によって製造される中空成形体は、単純な中空断面形状に過ぎないため、強度アップに限界があると言う問題があった。特に、平面視で放射状に延びる棒状水平部を備えた椅子用脚体のように細長い部分を備えた中空成形体や、家具の天板のような広い面積の板状中空成形体の場合、強度アップの方策が要請される。
【0005】また、中空成形体の場合、強度アップのためには肉厚を均一化することが求められるが、従来の金型装置ではガスの圧力によって溶融合成樹脂の流れが不均一になることを防止できないため、この点も不完全であった。特に、椅子用脚体のように形状が複雑になると金型装置のキャビティ内での樹脂の均等な流れが阻害されるため、偏肉による強度低下の現象が顕著に現れていた。
【0006】本発明はこれらの問題を解消することを目的とするものである。
【0007】
【課題を解決するための手段】この目的を達成するため請求項1の発明は、「密着・離反自在な一対の金型の合わせ面に形成したキャビティに溶融合成樹脂を注入してからキャビティ内にガスを噴出することによって製造される中空成形体であって、その適宜箇所に、中空部内に突出するリブを一体成形する」の構成にした。この場合、リブは板状や柱状など種々の形態にすることができる。また、リブの寸法や断面形状等は、中空成形体の形状や荷重の掛かり方等に応じて設定したら良い。
【0008】請求項2の発明は請求項1の構成をより具体化したもので、この発明では、リブは板状であって、当該リブを挟んだ両側を非連通状態に分断するように延びている。請求項3の発明は、請求項1又は請求項2の中空成形体を製造するのに適したガス支援射出成形用の金型装置に関するもので、「密着・離反自在な一対の金型を備え、両金型を密着させた状態でキャビティに溶融合成樹脂を未充満の状態で注入してから、キャビティ内にガスを噴出させることにより、キャビティに嵌まる外形の合成樹脂製中空成形体を製造するようにした金型装置であって、前記一対の金型のうちいずれか一方又は両方の適宜箇所に、キャビティ内に突出する板状や柱状等の突起を設ける」の構成にした。
【0009】請求項4の発明は、請求項3を、上向きに開口した筒部から複数本の棒状水平部を平面視で放射状に延出して成る椅子用脚体の製造用金型装置に適用したものである。この金型装置は、「椅子用脚体に上方から嵌まる形状の上金型と、椅子用脚体に下方から嵌まる形状の下金型を備えており、前記下金型のうち各棒状水平部成形用キャビティの箇所、及び、下金型における筒部成形用キャビティのうち隣合った棒状水平部成形用キャビティが分岐する股部の箇所のいずれか一方又は両方に、キャビティ内に突出する突起を設ける」の構成にされている。
【0010】
【発明の奏する効果】請求項1のように中空成形体にリブを設けると、リブの補強効果によって中空成形体の強度を格段に向上できる。この場合、リブは中空部内に突出しているから、リブが邪魔になることはない。従って請求項1によると、中空成形体の機能を損なうことなくその強度を向上できる効果を有する。
【0011】また、請求項2のように構成すると、リブは中空成形体の表裏両側を繋いだ状態になるから、例えば家具の天板のような広い面積の中空成形体であってもその強度を格段に向上できる。この第2実施形態の場合、金型装置を用いて製造するに当たっては、リブを形成するための突起によってキャビティが仕切られ、突起で仕切られた各区画ごとにガスを噴出させることになる。すると、樹脂がキャビティ内に自由に流れ移動することが突起によって阻止できると共に、ガスの圧力を均一化できるから、中空成形体を高い寸法精度で製造できる利点も有する。
【0012】請求項3のように金型に突起を設けると、この金型を使用して中空成形体を製造するにおいて、中空成形体の中空部内には、金型の突起を覆う断面形状のリブが形成される。すなわち、請求項1の中空成形体を製造できる。従って請求項3によると、強度の高い中空成形体を容易に製造できる。また、突起はリブを成形するためのみでなく、溶融合成樹脂の流れを規制する役割を果たすこともできるため、突起の存在によって肉厚の均一化を図ることもでき、この点からも強度アップを図ることができる。
【0013】請求項4において、下金型のうち棒状水平部成形用キャビティに突起を設けると、棒状水平部には突起を覆う形態の補強リブが一体成形されるため、椅子用脚体の強度を格段に向上できる。この場合、リブが棒状水平部成形用キャビティの長手方向に延びるように形成するのが望ましい。他方、請求項4において、下金型のうち筒部成形用キャビティに突起を設けると、各棒状水平部成形用キャビティにガスを噴出させて棒状水平部を中空状に形成するに際して、各棒状水平部成形用キャビティに充填された溶融合成樹脂が隣の棒状水平部成形用キャビティに流れ移動することが突起によって防止されるから、各棒状水平部の肉厚の均一化を図ることができる。その結果、椅子用脚の加工精度を格段に向上して強度を向上できる。
【0014】更に、請求項4において各棒状水平部成形用キャビティと筒部成形用キャビティとの両方に突起を設けると、偏肉を防止した状態で各棒状水平部にリブを形成できるから、強度をより一層向上できる。
【0015】
【発明の実施形態】次に、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。図1〜図3は請求項4を具体化した第1実施形態であり、このうち図1は椅子1の斜視図である。この椅子1は、座体2と中空成形体の一例としての脚体3とを備えており、脚体3は、中央に位置した上向き開口の筒部4と、筒部4から放射状に延びる5本の棒状水平部5とから成っている。各棒状水平部5の先端にはキャスター6を取付けている。図示していないが、脚体3の筒部4にはガスシリンダ等の脚柱を取付けており、これを蛇腹状のカバー7で覆っている。
【0016】図2〜図3は、前記椅子1の脚体3を製造するための金型装置の具体例を示している。このうち図2(A)は金型装置及び脚体3の断面図、図2(B)は(A) のB-B 視底面図、(C) は(A) のC-C 視平面図、図3は形成工程を示す図である。金型装置は、脚体3に上方から嵌まる形状の上金型9と、脚体3に下方から嵌まる形状の下金型10とを備えている。上金型9の中心部には中子11を設け、これに溶融合成樹脂Rの注入口(ゲート)12を下向き開口させている。なお、筒部4は上下に開口させても良い。
【0017】下金型10のうち棒状水平部成形用キャビティ(脚体3の各棒状水平部5を形成するためのキャビティ)13の箇所には、ガス噴出用のノズル14を設けている。図示の例では、2個のノズル14を棒状水平部成形用キャビティ17の長手方向に沿って適宜隔てて設けているが、ノズル14は各棒状水平部成形用キャビティ17の箇所ごとに1個ずつ又は3個以上でも良い。下金型10における各棒状水平部成形用キャビティ13の先端箇所には、脚体3の各棒状水平部5にキャスター取付け穴15を形成するためのピン16を突設している。
【0018】更に、下金型10において筒部4を形成するためのキャビティ(筒部成形用キャビティ)17のうち、隣合った棒状水平部成形用キャビティ13の分岐部には、隣合った棒状水平部成形用キャビティ13を仕切るようにした突起18をそれぞれ上向きに突設している。各突起18は板状に形成されており(棒状でも良い)、上金型9と若干の隙間が空くような高さ寸法に設定している。また、各突起18は筒部成形用キャビティ17の外周縁よりも若干内側に配置している。
【0019】脚体3は次の工程で製造される。すなわち、先ず、図3(A)に示すように、上下金型10を密着した状態で中子11のゲート12から、ポリプロピレン等の溶融合成樹脂Rをキャビティ13,17 内に高圧(例えば60〜80kg/cm2 程度)で例えば50〜80%程度注入する。次に、図3(B)に示すように、各棒状水平部成形用キャビティ13のノズル14から窒素ガス等のガスを噴出させる。噴射圧力は樹脂の注入圧力よりも低い60〜80kg/cm2 程度)で良い。これにより、各棒状水平部成形用キャビティ13の箇所で溶融合成樹脂Rは中空状に膨らむ。そして、樹脂が固まってから型抜きするのである。これにより、中空状の各棒状水平部5を備えた脚体3が製造される。
【0020】そして、下金型10に突起18を形成したから、各棒状水平部成形用キャビティ13にガスを噴出させて溶融合成樹脂Rを中空状に形成するにおいて、図3(C)に示すように、溶融合成樹脂Rが隣合った棒状水平部成形用キャビティ13に流れ移動することが阻止される。従って、各棒状水平部成形用キャビティ13におけるガスの圧力が不均一であったり、各棒状水平部成形用キャビティ13の箇所で溶融合成樹脂Rの粘度にバラ付きがあったりしても、各棒状水平部5の肉厚を均一化することが容易にできるのである。よって、脚体3の強度を向上できる。
【0021】なお、溶融合成樹脂Rは粘性が高くて流れ抵抗が大きいので、隣合った棒状水平部成形用キャビティ13の股部に突起18を部分的に設けただけのごく簡単な構造でありながら、溶融合成樹脂Rが隣合った棒状水平部成形用キャビティ13に流れ移動することを効果的に阻止できる。この第1実施形態において、筒部成形用キャビティ17に突起18を形成することに代えて、又はこれに加えて、図2(C)に一点鎖線で部分的に示すように、各棒状水平部成形用キャビティ13の付け根箇所の幅方向に沿った中間部に突起20を形成しても良い。この形態でも溶融合成樹脂Rが各棒状水平部成形用キャビティ13で不均一になることを防止して、上記と同様の効果を得ることができる。
【0022】このように、各棒状水平部成形用キャビティ13の付け根箇所に突起20を設けると、図2(B) に二点鎖線で部分的に示すように、椅子用脚3における各棒状水平部5の付け根箇所にリブ21が形成されるため、強度をより向上できる。なお、このリブ21は、突起20を覆うような平断面形状で下向きに開口している。また、脚体3の筒部4には、突起18が抜けた後の穴19が下向きに開口している。
【0023】図4は請求項1及び請求項4に対応した第2実施形態を示す断面図、図5(A)は図4のVA−VA視断面図である。この第2実施形態では、下金型10における各棒状水平部成形用キャビティ13に、複数個の突起20を、棒状水平部成形用キャビティ13の長手方向に沿って適宜間隔で突設している。各突起20は、平面視で棒状水平部成形用キャビティ13の長手方向に沿って延びるように板状に形成されており、上金型9の近くまで延びる高さである。また、各突起20は、平面視で棒状水平部成形用キャビティ13の中心線に沿って延びるように形成されている。
【0024】従って、成形された脚体3の各棒状水平部5には、下向きに開口した複数個の中空状リブ21が形成される。これら各中空状リブ21は、棒状水平部5の上板5aと下板5bとに連接した状態になる。これら中空状のリブ21の存在により、棒状水平部5の強度を格段に向上できる。このようにリブ21を成形するための突起20を下金型10に設ける場合、図5(B)の変形例に示すように、突起20は棒状等の他の種々の形態に形成できる。
【0025】図6に示すのは上記第2実施形態の変形例である第3実施形態である。図6のうち(A) は縦断側面図、(B) は(A) のB-B 視平断面図である。この第3実施形態では、下金型10の棒状水平部成形用キャビティ13に、板状の突起20を2列ずつ断続的に設けている。図7は請求項1及び請求項4を具体化した第4実施形態の断面図、図8は図7のVIII−VIII断面図である。この実施形態では、各棒状水平部成形用キャビティ13に、板状の1枚の突起20を、平面視で棒状水平部成形用キャビティ13の中心線に沿って長く延びるように形成している。この場合は、図8に示すように、突起20を挟んだ両側にノズル14を設けている。
【0026】この実施形態では、脚体3における各棒状水平部5の内部に、上下両面板5a,5b に連接した中空状の長いリブ21が形成される。従って、脚体3の強度を格段に向上できる。図9に示すのは、突起20及びリブ21の別例である第5実施形態である。この実施形態では、リブ21が棒状水平部5の上面板5aに届かないように、突起20の高さを低い寸法に設定している。この場合、ノズル14は突起19を挟んだ両側に配置しても良いし、二点鎖線で示すように、突起20の上端からガスを噴出させるようにしても良い。なお、リブ20は棒状水平部5の長さや個数は任意に設定できる。
【0027】図10に示すのも突起20及びリブ21の別例である第6実施形態である。この実施形態では、突起20を棒状水平部成形用キャビティ13に沿って長く延び、且つ、正面視凹凸状に形成している。従って、この実施形態では、リブ21は、上面板5aに対して断続的に繋がった状態になる。なお、図4〜図10の実施形態で示した発明は、各棒状水平部5を別体に製造してから組立てる場合における脚体の構造及び製造装置にも適用できる。
【0028】図11は請求項1及び請求項3を板状物品24に適用した第7実施形態であり、このうち(A) は斜視図、(B) は製造工程での(A) のB-B 視断面図である。この第7実施形態では、一対の金型22,23 を使用して中空状の板状物品24を製造するにおいて、一方の金型22に柱状の突起25を縦横に整列して適宜間隔で多数個突設することにより、板状物品24の内部に、表面板24aと裏面板24bとに繋がった中空状のリブ26を多数個形成している。突起25の形態(換言するとリブ26の形態)は柱状には限らず、二点鎖線で示すようにリブ26が板状となるように形成しても良い。
【0029】この板状の中空物品24は机や家具の天板や側板などに適用できる。図12に示すのは請求項2を具体化した第8実施形態である。この実施形態では、板状物品24の中空部が板状のリブ26によって完全に仕切られて、リブ26を挟んだ両側において互いに非連通の状態になっている。すなわち、このリブ26は板状物品24の表裏両面板24a,24b に繋がっており、且つ、図11(A) に二点鎖線で示したのと同様に、リブ26は板状物品24の中空部を横切って延びている。
【0030】図12のうち(A) では両金型22,23 に突起25を相対向して形成しており、(B) では一方の金型23のみに突起25を形成している。この図12のように、リブ26が中空部を完全に仕切る状態に構成すると、金型22,23 を使用して成形するにおいて、ガスの圧力によって溶融合成樹脂Rが偏って流れることを防止できるため、肉厚を均一化して寸法精度を向上できると共に、ヒケを抑制できる。なお、樹脂は突起25を挟んだ両側にそれぞれ注入しても良いし、突起25の箇所から注入しても良い。
【0031】また、板状物品24の面積が大きい場合は、多数本の突起を平面視で格子状や並列状等に形成することにより、板状物品24の中空部をリブ26によって多数の区画に仕切っても良い。図13及び図14に示すのは、机の板状脚体28に適用した第9実施形態である。図14の符号31は机の天板である。
【0032】この第5実施形態では、脚体28に縦長又は横長のリブ29を複数本形成している。リブ29は中空状であり、その穴30は脚体28の内側面に開口している。リブ29の配置状態や形状(従って金型における突起の配置状態や形状)は他の形態でも良い。図15〜図17は二重床用フロアーパネル31に適用した第10実施形態である。この実施形態では、リブ33を平面視で十字状に形成している。この実施形態では、上下金型34,35 のうち下金型35に、リブ33を成形するための板状の突起36を突出・後退動自在に到着している。そして、図17(A) に示すように、突起36を後退させた状態で溶融合成樹脂Rをキャビティ37内に所定量注入してから、図17(B) に示すように各突起36をキャビティ37内に突出させ、その状態で、各突起36で仕切られた部位ごとにノズル14からガスを噴出させることにより、リブ33を形成する。このように突起36を摺動自在に装着すると、溶融合成樹脂Rの注入を均一化することができる利点がある。
【0033】なお、この実施形態では、フロアーパネル32のうちノズル14が抜けた穴38を囲うように補強筒39を形成している(補強筒39を形成することは、他の実施形態にも適用できる)。以上、本発明の実施形態を幾つか説明したが、本願発明は、上述の物品のみでなく、他の種々の物品に適用することができる。また、リブの形態(従って、金型の突起の形態)も種々に変更できる。例えば、突起を他方の金型に密着するように形成することにより、一つのリブが成形体の表裏両側に開口した状態になるようにしても良い。
【0034】また、第1実施形態において、筒部成形用キャビティ17の突起18を突出・後退動自在に構成して、各棒状水平部成形用キャビティ13に均等に溶融合成樹脂Rを分散させてからガスを噴出させるにおいて、溶融合成樹脂Rが固まる前に、筒部成形用キャビティ17に設けた仕切り用突起18を後退させても良い。このようにすると、突起18によって筒部4に形成された穴19が塞がれるため、脚体の強度をより向上できる利点がある。
【0035】なお、仕切り用突起18によって樹脂の流れを規制することは、股部を備えた中空状物品の製造に広く適用できることは言うまでもない。




 

 


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