JP2002337183A - 3層積層体の成形方法および成形用金型 - Google Patents
3層積層体の成形方法および成形用金型Info
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Abstract
供する。 【解決手段】 第1、2の1次成形用凹部4,5が形成
されている固定金型3と、2次成形用凹部19と第1、
2の被封止体の保持用凹部17、18とが形成されてい
るスライド金型16とを使用する。スライド金型16の
第1位置において、1次成形用キャビテイC1は、スラ
イド金型16の第1の保持用凹部17に装着されている
被封止体Fの一方の面と、固定金型3の第1の1次成形
用凹部4とで構成する。2次成形用キャビテイC2は、
半成形品S’の被封止体Fの他方の面と、スライド金型
16の2次成形用凹部19とで構成する。そうして、1
および2次成形用キャビテイC1、C2に、共通のホッ
トランナ、第1、2のホットスプル6、7および第1、
第3のゲート18”、20から同時に射出充填する。こ
れを交互に行う。
Description
層と、合成樹脂製の第3層と、これらの第1、3層の間
に封止されている被封止体とからなる3層積層体を、1
および2次成形により成形する、3層積層体の成形方法
およびこの方法の実施に使用される成形用金型に関する
ものである。
層と、これらの第1、3層の間に封止されている被封止
体とからなる3層積層体は、例えば携帯電話のような電
子携帯機器あるいはプリンタのような電子端末器等の部
品として使用されている。第1、2層からなる積層体
は、本出願人が提案した特許第3086416号明細
書、同特許第3042827号明細書等に開示されてい
る成形方法を応用して成形することもできるが、3層か
らなる積層体は、一般には図7に示されているようにし
て成形されている。すなわち、本方法の実施に使用され
る金型は、図8の(イ)に示されているように、固定金
型60と、上下方向にスライドするスライド金型70と
から構成されている。固定金型60のパーティングライ
ン側には、1次成形により第1層を成形するためのコア
62と、2次成形により第3層を成形するための凹部6
3とが上下方向に所定の間隔をおいて形成されている。
また、固定金型60には、1、2次成形用専用の第1、
2のスプル64、65が設けられ、第1のスプル64に
連なった第1のゲート66はコア62の近傍に開口し、
第2のスプル65に連なった第2のゲート67は、凹部
63に開口している。一方、スライド金型70のパーテ
ィングライン側には、固定金型60のコア62よりも所
定量だけ大きい1次成形用の凹部72が形成されてい
る。この凹部72がコア62と協働して第1層を成形す
るためのキャビテイを構成する。なお、第1、2のスプ
ル64、65を切り替える切替装置すなわちゲート切替
装置は、図8には示されていない。
より、3層積層体を成形するためには、図8の(ロ)に
示されているように、スライド金型70を固定金型60
に対して型締めする。そうすると、コア62と凹部72
とにより第1層を成形するためのキャビテイが構成され
る。第1のスプル64から第1のゲート66を通して溶
融樹脂を射出する。そうすると、1次成形品である第1
層aが成形される。スライド金型70を開き、図8の
(ハ)に示されているように、被封止体fを第1層aの
内側に装着し、スライド金型70を上方の所定位置へス
ライドさせる。そして、型締めする。そうすると、凹部
63と封止体fの他方の面とにより2次成形用のキャビ
テイが構成される。ゲートを切り替えて第2のスプル6
5から第2のゲート67を通して溶融樹脂を射出する。
これにより、2次成形品である第3層bが成形される。
冷却固化を待ってスライド金型70を開くと、第1層
a、被封止体fおよび第3層bからなる3層積層体dが
得られる。
成形方法にっても3層積層体dを成形することはできる
が、改良すべき点も認められる。例えば、被封止体f
は、第1層aの内側に単に装着され、そして第3層bが
成形されるようになっているので、第1層aの内側と被
封止体fとの間は、厳密には融着されていない。したが
って、被封止体fが強度部材として封止あるいは積層さ
れているときは、必要な強度が得られないことになる。
特に、繰り返し曲げ力が作用するときは、第1層aと被
封止体fとの間に繰り返しズレが生じ、早期に摩耗、破
損する恐れがある。
下のような薄い第1層aあるいは第3層bからなる3層
積層体dは成形し難いという問題もある。すなわち、極
薄の成形層を得るためには、キャビテイも極薄になる
が、金型温度および溶融樹脂の温度には限度があるの
で、金型のキャビテイに充填される溶融樹脂は、射出速
度を大きくしても瞬時に固化し、キャビテイの隅々まで
充填されず、所望の極薄の3層積層体は得られない。も
っとも、射出充填前に金型内を加熱して固化を遅らせ
て、隅々まで充填する方法が考えられるが、充填後は成
形品を取り出すために冷却しなければならないので、加
熱時間の他に冷却時間を要し、生産性が落ちる。また、
加熱と冷却とを繰り返すので、エネルギの損失も大きく
なる。したがって、このような成形方法は実施されてい
ない。
には、第1、2のゲート66、67がそれぞれ個別に使
用されているので、1頭の射出ユニットを使用して1、
2次成形により3層積層体dを得るためには、前述した
ように第1、2のスプル64、65の切替装置すなわち
ゲートの切替装置を必要とし、金型の構造が複雑になる
と共にコストアップになる。これに対し、第1、2のス
プル64、65に対応して2頭の射出ユニットを適用す
ると、ゲートの切替装置の問題は解決されるが、成形装
置全体のコストは、さらにアップすることになる。本発
明は、上記したような従来技術に鑑みてなされたもの
で、融着あるいは接着強度の大きい3層からなる3層積
層体の成形方法および成形用金型を提供することを目的
としている。また、他の発明は上記目的に加えて極薄の
層からなる3層積層体の成形方法を提供することを目的
とし、さらに他の発明は、安価に3層積層体を得ること
のできる3層積層体の成形用金型を提供することを目的
としている。
成するために、1次成形時には、キャビテイの一部が被
封止体の一方の面で構成されるキャビテイに溶融樹脂を
射出充填して、第1層と被封止体の一方の面とが一体化
された半成形品を成形し、2次成形時にはキャビテイの
一部が半成形品の被封止体の他方の面で構成されるキャ
ビテイに溶融樹脂を射出充填するように構成される。ま
た、他の発明は、社団法人 プラスチック成形加工学会
(第49回講演会、2000年3月9日)で発表された
論文に開示されている「発泡に二酸化炭素あるいは窒素
を用いれば、従来の発泡プラスチックでは不可能とされ
ていた極めて薄いシート状の発泡も可能なものにし得
る」という研究成果を応用して、物理的発泡剤が溶融さ
れた溶融樹脂を射出するように構成される。さらに他の
発明は、1次成形用のゲートと2次成形用のゲートの位
置を同一位置あるいは共通化することにより達成され
る。かくして、請求項1に記載の発明は、上記目的を達
成するために、合成樹脂製の第1層と、合成樹脂製の第
3層と、これらの第1、3層の間に封止されている被封
止体とからなる3層積層体を1および2次成形により成
形する成形方法であって、前記1次成形において、その
一部が被封止体の一方の面で構成される第1層成形用の
キャビテイに溶融樹脂を射出充填して、第1層と被封止
体の一方の面とが一体化された半成形品を成形し、前記
2次成形において、その一部が半成形品の被封止体の他
方の面で構成される第3層成形用のキャビテイに溶融樹
脂を射出充填して、被封止体の他方の面と第3層とを一
体化し、それによって第1層と被封止体と第3層とが一
体化された3層積層体を得るように構成される。請求項
2に記載の発明は、1次成形用凹部が形成されている固
定金型と、2次成形用凹部と被封止体の保持用凹部とが
形成されている可動金型とを使用して合成樹脂製の第1
層と、合成樹脂製の第3層と、これらの第1、3層の間
に封止されている被封止体とからなる3層積層体を1お
よび2次成形により成形する成形方法であって、前記1
次成形では、前記可動金型の保持用凹部に装着されてい
る被封止体の一方の面と、前記固定金型の1次成形用凹
部とで構成される第1層成形用のキャビテイに溶融樹脂
を射出充填して、第1層と被封止体の一方の面とが一体
化された半成形品を成形し、前記2次成形では、前記可
動金型を前記固定金型に対して所定位置へ移動させて、
1次成形により成形された半成形品の被封止体の他方の
面と、前記可動金型の2次成形用凹部とで構成される第
3層成形用のキャビテイに溶融樹脂を射出充填して、被
封止体の他方の面と第3層とを一体化し、それによって
第1層と被封止体と第3層とが一体化された3層積層体
を得るように構成される。請求項3に記載の発明は、請
求項1または2に記載の1次成形と2次成形とを、同一
金型により実質的に同時に行うように、請求項4に記載
の発明は、請求項1〜3のいずれかの項に記載の1次成
形と2次成形時に、炭酸ガスまたは窒素ガスを溶融樹脂
に混入させて射出するように、そして請求項5に記載の
発明は、請求項4に記載の炭酸ガスまたは窒素ガスが、
超臨界状態の二酸化炭素流体または窒素流体であるよう
に構成される。請求項6に記載の発明は、合成樹脂製の
第1層と、合成樹脂製の第3層と、これらの第1、3層
の間に封止されている被封止体とからなる3層積層体を
1および2次成形により成形するための金型であって、
前記金型は、パーティングライン側に第1、2の1次成
形用凹部が形成されている固定金型と、同様にパーティ
ングライン側に被封止体を保持するための複数個の保持
用凹部と2次成形用凹部とが形成されている移動金型と
からなり、前記移動金型が第1の位置で前記固定金型に
対して型締めされると、前記第1の1次成形用凹部と複
数個の保持用凹部の内の1個の保持用凹部とが整合して
1次成形用キャビテイが構成されると共に、前記第2の
1次成形用凹部と2次成形用凹部とが整合して2次成形
用キャビテイが構成され、このとき前記1次成形用キャ
ビテイには共通のホットランナに連なった第1のホット
スプルに連通している第1のゲートが、そして2次成形
用キャビテイには前記共通のホットランナに連なった第
2のホットスプルに連通している第3のゲートがそれぞ
れ開口し、前記移動金型が第2の位置で前記固定金型に
対して型締めされると、前記第2の1次成形用凹部と複
数個の保持用凹部の内の他の保持用凹部とが整合して1
次成形用キャビテイが構成されると共に、前記第1の1
次成形用凹部と2次成形用凹部とが整合して2次成形用
キャビテイが構成され、このとき前記1次成形用キャビ
テイには前記共通のホットランナに連なった第2のホッ
トスプルに連通している第2のゲートが、そして2次成
形用キャビテイには前記共通のホットランナに連なった
第1のホットスプルに連通している前記第3のゲートが
それぞれ開口するように構成される。請求項7に記載の
発明は、請求項6に記載の第1のゲートは、第1の1次
成形用凹部の側方に、第2のゲートは第2の1次成形用
凹部の側方に、そして第3のゲートは2次成形用凹部の
側方にそれぞれ開口するように、請求項8に記載の発明
は、請求項6に記載の第1のゲートは、第1の1次成形
用凹部の側方に、第2のゲートは第2の1次成形用凹部
の側方に、そして第3のゲートは2次成形用凹部の側方
にそれぞれ開口するように、請求項9に記載の発明は、
請求項7または8に記載の複数個の保持用凹部には、該
保持用凹部に被封止体を一時的に保持するための保持手
段が設けられるように、そして請求項10に記載の発明
は、請求項6〜9のいずれかの項に記載の移動金型は、
固定金型に対してスライド的に駆動されるスライド金型
であるように構成される。
する。図1は、本発明の第1の実施の形態に係わる金型
1と可塑化装置すなわち射出ユニット30とからなる射
出成形装置の全体を模式的に示す図であるが、同図に示
されているように本実施の形態に係わる金型1は、固定
盤2に取り付けられている固定金型3と、可動盤15に
図1において上下方向に駆動可能に設けられているスラ
イド金型16とから構成されている。固定金型3の、パ
ーティングラインP側には、このパーティングラインP
に開口した1次成形層の一部を成形するための一対の第
1、2の1次成形用凹部4、5が上下方向に所定の間隔
をおいて設けられている。そして、これらの1次成形用
凹部4、5の近傍には、第1、2のホットスプル6、7
がパーティングラインPにそれぞれ開口している。そし
て、これらの第1、2のホットスプル6、7は、固定盤
2と固定金型3との間に構成されている共通の1個のホ
ットランナ10にそれぞれ連通している。また、このホ
ットランナ10は固定盤2を貫通しているホットスプル
11に連なっている。
の内部には、例えばエアシリンダユニット8’、9’で
軸方向に往復駆動される第1、2のホットランナバルブ
8、9がそれぞれ設けられている。第1、2のホットラ
ンナバルブ8、9は、棒状を呈し、その外径は第1、2
のホットスプル6、7の内径よりも小さい。したがっ
て、図2に拡大して示されているように、第1、2のホ
ットランナバルブ8、9が第1、2のホットスプル6、
7内にあるときも、溶融樹脂の流通路は確保されてい
る。しかしながら、第1、2のホットスプル6、7のパ
ーテイングラインPの近傍は絞られているので、第1、
2のホットランナバルブ8、9が、その先端部がパーテ
イングラインPの近くまで駆動されると、第1、2のホ
ットスプル6、7は閉鎖される。なお、固定金型3は、
例えばパーテイングラインPに平行な面で適宜分割さ
れ、そしてホットランナ10、エアシリンダユニット
8’、9’等が設けられるが、図1〜7には固定金型3
は一体化された状態で示されている。
P側には、このパーティングラインP側に開口した、被
封止体を保持するための一対の第1、2の保持用凹部1
7、18が上下方向に所定の間隔をおいて設けられてい
る。本実施の形態によると、これらの第1、2の保持用
凹部17、18の平面積は、固定金型3の第1、2の1
次成形用凹部4、5の平面積よりも小さい。したがっ
て、被封止体は、その周縁部も封止されることになる。
第1、2の保持用凹部17、18の底部には、第1、2
の吸引管21、22がそれぞれ開口している。これらの
吸引管21、22には、開閉弁23、24がそれぞれ介
装され、そして1本の主管25となり真空源26に接続
されている。これらの吸引管21、22により、第1、
2の保持用凹部17、18内を負圧にし、被封止体を必
要に応じて確実に保持することができる。
は、固定金型3の第1、2の1次成形用凹部4、5と対
をなし、1次成形層の一部を成形する第1、2の1次成
形用凹部17’、18’が設けられている。これらの1
次成形用凹部17’、18’の、第1、2のホットスプ
ル6、7に対応した部分は、第1、2の1次成形用ゲー
ト17”、18”となっている。
17、18の中間位置には、パーティングラインP側に
開口した2次成形用凹部19が設けられている。この2
次成形用凹部19は、固定金型3の第1、2の1次成形
用凹部4、5と対になって第3層を成形するキャビテイ
を構成する。このような2次成形用凹部19の、図1に
おいて下方に、パーティングライン側に開口した第3の
ゲート20が形成されている。この第3のゲート20の
厚みTは、図2に拡大して示されているように、第1、
2の1次成形用ゲート17”、18”の厚みtの約2倍
になっている。これにより、1次成形により1次成形用
ゲート17”、18”が1次成形品の樹脂で塞がれて
も、共通のゲートすなわち第1、2のホットスプル6、
7から2次成形用の溶融樹脂を射出できることになる。
このように構成されている第3のゲート20は、図1に
示されている位置すなわちスライド金型16が下方の第
1位置にあるとき、固定金型3に対して型締めされる
と、固定金型3の第2のホットスプル7と整合し、上方
の第2位置へ駆動され、そして型締めされると、第1の
ホットスプル6と整合する。
は、可動盤15にスライド可能に取り付けられている
が、その駆動装置は図1には示されていない。駆動装置
は、スライド金型16を単純に上下方向に駆動するだけ
で、構造が簡単であるので、スライド金型16は、従来
の汎用の可動盤に取り付けることもできる。また、型締
装置、成形品突出装置等も示されていない。さらには、
本実施の形態によると、1、2次成形層は発泡体から構
成されることもあるので、1、2次成形用キャビテイに
は、例えば7.5MPa以上のカウンタープレッシャー
がかけられるようになっているが、図1にはカウンタプ
レッシャー付加装置も示されていない。カウンタプレッ
シャー付加装置は、例えば本出願人が提案中の特願平1
1−349031号に記載されているように、窒素ガ
ス、炭酸ガス等の不活性ガスが充填されているガスボン
ベ、加圧装置、圧力制御弁等から構成し、そのガス管を
キャビテイに接続するように構成することができる。な
お、カウンタープレッシャーがかけられるときは、吸引
管21、22を固定金型3の方に設け、これらの管をカ
ウンタープレッシャーガス供給管とすることもできる。
このときは、被封止体の保持には他の手段例えば第1、
2の保持用凹部17、18に設けた微細な位置決めピ
ン、粘結剤等を適用するのが望ましい。
ット30は、概略的にはスクリュシリンダ31と、この
スクリュシリンダ31の内部に可塑化方向に回転駆動さ
れると共に、軸方向すなわち射出方向にも駆動可能に設
けられているスクリュとから構成されている。具体的に
は射出ユニット30は、本出願人が提案中の特願平11
−300473号に示されているように構成されてい
る。
向に所定長さを有し、その略中間位置においてスクリュ
シリンダ31の外部から内部に達する、超臨界ガス圧以
上の圧力の不活性ガスを供給するための、ガス供給孔3
2が開けられている。そして、このガス供給孔32に、
不活性ガス供給装置40に連なっているガス管41が気
密に接続されている。本実施の形態では、炭酸ガス、窒
素ガス等の不活性ガスは、超臨界ガス圧力の数MPa〜
20MPa程度の圧力で溶融状態の樹脂材料に注入され
るが、そのため不活性ガス供給装置40には圧縮機が設
けられている。この圧縮機により、ガスボンベ43中の
不活性ガスは昇圧され、そして圧力制御弁で制御されて
スクリュシリンダ31内に注入される。なお、スクリュ
シリンダ31内の温度は、溶融樹脂により超臨界ガス温
度以上になっているので、注入される不活性ガスは超臨
界ガス温度以上になる。したがって、不活性ガス供給装
置40には、特別な加熱装置は設けられていない。しか
しながら、温度の低い不活性ガスを注入すると、スクリ
ュシリンダ31内の溶融状態の樹脂材料の温度が低下す
るので、廃熱等を利用して予熱することはできる。
左方の先端部寄りは計量室となり、その先端部に射出ノ
ズル33が設けられている。この射出ノズル33には、
シャットオフ弁が設けられている。スクリュシリンダ3
1の、後端部寄りに材料供給孔が開けられ、その後端部
に従来周知のスクリュ駆動装置34が設けられている。
このスクリュ駆動装置34により、スクリュは回転駆動
されるときも軸方向に移動可能であり、またピストンユ
ニットのピストンにより、計量時に溶融樹脂に超臨界ガ
ス圧力をかけることも、計量された溶融樹脂を射出する
こともできる。このようなスクリュシリンダ31および
射出ノズル33の外周部には、図1には示されていない
が個々に発熱温度が制御される複数個の加熱ヒータが設
けられ、スクリュシリンダ31内の温度が超臨界ガス温
度以上、例えば100℃以上に保たれるようになってい
る。なお、熱可塑性樹脂材料は、本実施の形態では制御
された量がスクリュシリンダ31に供給されるようにな
っている。そのために、機械式のスクリュ式フィーダが
設けられているが、このようなフイーダも図1には示さ
れていない。
特願平11−300473号に記載されているように構
成されている。すなわち、スクリュは可塑化時および射
出時には軸方向に移動するが、スクリュシリンダ31に
一応対応して、後端部が第1ステージ、先端部が第2ス
テージとなっている。第1ステージは、供給部と、この
供給部の先方の第1圧縮部と、その先方の第1メタリン
グ部とからなっている。供給部は、スクリュシリンダ3
1の材料供給孔に対応し、そのスクリュ溝は比較的深く
なっている。第1圧縮部のスクリュ溝は、供給部の溝深
さから第1メタリングのスクリュ溝深さまで暫時変化し
ている。第1メタリング部のスクリュ溝は、浅くなって
いる。スクリュの回転により供給部から送られてくる熱
可塑性樹脂材料は、スクリュシリンダ31に設けられた
加熱ヒータからの熱を受けると共に、第1圧縮部で圧縮
と剪断作用を受けながら溶融し、第1メタリング部では
熱可塑性樹脂材料は完全に溶融されている。これによ
り、注入される不活性ガスが供給部の方へ漏れることが
防止される。すなわち、溶融樹脂によりシールされるこ
とになる。
部と、その先方の第2圧縮部と、さらにその先方の第2
メタリング部とからなっている。減圧部のスクリュ溝
は、深くなっている。これにより、第1ステージから送
られてくる溶融樹脂は、減圧され、溶融樹脂が満たされ
ない飢餓フィード部が生じる。その結果、不活性ガスの
注入が容易になる。また、この減圧部は、スクリュが軸
方向に移動してもガス供給孔32をカバーできる長さに
選定されている。第2圧縮部のスクリュ溝は比較的浅
く、第2メタリング部のスクリュ溝は浅くなっており、
溶融樹脂で満たされている。これにより、注入された不
活性ガスは、第2メタリング部の溶融樹脂によりシール
されることになる。
は、制御器、タイマー等からなるコントローラも備えて
いる。コントローラには、設定器が設けられている。そ
して、この設定器により可塑化に必要な各種の値、例え
ば不活性ガスの圧力の上下限値、不活性ガスの供給開始
時期、および停止時期等を設定するタイマーの設定、ス
クリュ駆動装置34の回転モータの回転速度、可塑化時
の背圧値、スクリュ式フィーダの駆動装置の駆動速度、
スクリュシリンダ31および射出ノズル33の外周部に
設けられている加熱ヒータの温度等が設定できるように
なっている。そして、上記の各種の値が設定値に維持さ
れるように、制御器により例えばフィードバック制御さ
れる。また、不活性ガスの圧力が上下限値を超えたとき
は、アラーム等が作動すると共に、射出ユニット30が
停止するようにもなっている。
る。なお、上記実施の形態によると、射出ユニット30
には、不活性ガス供給装置40等が設けられているの
で、発泡層からなる3層積層体を成形できるが、説明を
簡単にするために、これらの不活性ガス供給装置を使用
することなく、ソリット樹脂からなる3層積層体の成形
例について説明する。
るので、自動的に成形することも、また手動的にも成形
することができるが、以下主として手動的に成形する例
を図2〜6を参照しながら説明する。図3の(イ)に示
されているようにスライド金型16が下方の第1の位置
にある状態で型を開いて、第1の保持用凹部17に被封
止体Fを装着する。この被封止体Fは、目的に応じた例
えば電磁波のシールドを目的とするときは金属板、炭素
繊維板等からなっている。装着するとき、第1の吸引管
21から第1の保持用凹部17に負圧を作用させて、封
止体Fを確実に第1の保持用凹部17に保持する。ある
いは、微細な位置決めピン、粘結剤等で保持しておく。
次いで、型締めする。そうすると、固定金型3の第1の
1次成形用凹部4と、被封止体Fの一方の面と、スライ
ド金型16の第1の1次成形用凹部17’とにより、1
次成形層を得るための1次成形用キャビテイC1が構成
される。このようにしてキャビテイC1が構成され、そ
してキャビテイC1の一部が溶融樹脂で充填されつつあ
る状態が、図3の(ロ)に示されている。
によりスクリュを回転駆動して、従来周知のようにして
熱可塑性樹脂材料を計量する。次いで、第1のホットラ
ンナバルブ8を、図3の(ロ)に示されているように退
避させ、第1のホットスプル6を開く。第2のホットラ
ンナバルブ9はその先端部がパーテイングラインPに位
置するように駆動して、第2のホットスプル7を閉鎖す
る。そうして、スクリュを軸方向へ駆動する。そうする
と、溶融樹脂は、固定盤2のホットスプル11、共通の
ホットランナ10、第1のホットスプル6、第1の1次
成形用ゲート17”を通って1次成形用キャビテイC1
に充填される。この1次成形により、被封止体Fの一方
の面と1次成形層Aとが一体化された半成形品S’が得
られる。半成形品S’の一部が成形されている状態が、
図3の(ハ)に拡大して模式的に示されている。
グラインP側へ駆動して、第1のホットスプル6を閉鎖
する。冷却固化を待ってスライド金型16を開く。この
とき、面積の大小、形状の差異等により半成形品S’
は、固定金型3の第1の1次成形用凹部4の方に残る。
スライド金型16を開くときは、半成形品S’を固定金
型3の方へ確実に残すために、第1の吸引管21に介装
されている開閉バルブ23を開き、大気を導入する。ス
ライド金型16の第2の保持用凹部18に被封止体Fを
装着する。次いで、スライド金型16を上方の第2の位
置へ駆動する。スライド金型16を開き、被封止体Fを
装着した状態が図4の(イ)に、そして上方の第2の位
置へ駆動した状態が、図4の(ロ)にそれぞれ示されて
いる。
する。そうすると、図4の(ハ)に示されているよう
に、固定金型3の第1の1次成形用凹部4に保持されて
いる半成形品S’と、スライド金型16の2次成形用凹
部19とにより2次成形層Bを得るための、2次成形用
キャビテイC2が構成される。また、同時に固定金型3
の第2の1次成形用凹部5とスライド金型16に保持さ
れている被封止体Fとにより、1次成形層Aを成形する
ための、1次成形用キャビテイC1が構成される。この
ように2次成形用キャビテイC2が構成されるとき、第
3のゲート20の一部はゲート17”の樹脂により一部
塞がれるが、第3のゲート20の厚みは、前述したよう
にゲート17”の厚みの約2倍になっているので、第1
のホットスプル6と連通する。この連通した状態が図4
の(ニ)に拡大して示されている。
避させて、第1、2のホットスプル6、7を開く。次い
で、先に可塑化した溶融樹脂あるいは前述したようにし
て新たに可塑化した溶融樹脂を射出する。溶融樹脂は、
今度はホットランナ10から第1、2のホットスプル
6、7に分流する。第1のホットスプル6の方へ分流し
た溶融樹脂は、第3のゲート20を通って2次成形用キ
ャビテイC2に充填される。これにより、被封止体Fの
他方の面と2次成形層Bとが一体化される。同時に、第
2のホットスプル7の方へ分流した溶融樹脂は、第2の
1次成形用ゲート18”を通って1次成形用キャビテイ
C1に充填される。これにより、3層積層体Sと半成形
品S’とがゲートを切り替えることなく、同時に得られ
る。すなわち、携帯電話、パソコン、電子手帳等の電子
携帯機器あるいは電話、プリンタ、コピー機等の電子端
末器さらにはカバー、ケースなどの筺体部品等の3層積
層体Sが得られる。このような1次成形と、2次成形と
が同時に行われている途中の段階が、図4の(ハ)に示
されている。
動して、第1、2のホットスプル6、7を閉鎖する。冷
却固化を待って、スライド金型16を開く。そうする
と、成形品突き出しピンが突き出て、図5の(イ)に示
されているように、1次成形層Aと被封止体Fと2次成
形層Bとからなる3層積層体Sが突き出される。半成形
品S’は、このときも前述したような理由により固定金
型3の第2の1次成形用凹部5の方に残っている。スラ
イド金型16の第1の保持用凹部17に、新たな被封止
体Fを装着する。次いで、スライド金型16を下方の第
1位置へ駆動し、そうして型締めする。このように下方
の第1位置へ駆動した状態および型締めされた状態が、
図5の(ロ)、(ハ)にそれぞれ示されている。
成形用キャビテイC1、C2が前述したようにして構成
される。第1、2のホットランナバルブ8、9を退避さ
せ、第1、2のホットスプル6、7を開放する。溶融樹
脂を射出する。溶融樹脂は、今度もホットランナ10か
ら第1、2のホットスプル6、7に分流する。第2のホ
ットスプル7に分流した溶融樹脂は、図4の(ニ)に関
して説明したように、第3のゲート20を通って2次成
形用キャビテイC2に充填される。同時に、第1のホッ
トスプル6に分流した溶融樹脂は、第2の1次成形用ゲ
ート17”を通って1次成形用キャビテイC1に充填さ
れる。これにより、前述したように3層積層体Sと半成
形品S’とが同時に得られる。
動して、第1、2のホットスプル6、7を閉鎖する。冷
却固化を待って、図6の(イ)に示されているように、
スライド金型16を開く。3層積層体Sが突き出され
る。半成形品S’は、面積、形状等の差により固定金型
3の方に残る。スライド金型16の第2の保持用凹部1
8に被封止体Fを装着する。次いで、スライド金型16
を上方の第2の位置へ駆動する。スライド金型16を上
方の第2位置へ駆動した状態が、図6の(ロ)に示され
ている。この図6の(ロ)の状態は、前述した図4の
(ロ)に示されている状態と同じである。これにより、
成形サイクルは1巡したことになる。以下、同様にして
射出成形する。
被封止体Fの一方の面は1次成形層Aと、そして他方の
面は2次成形層Bと一体化されているので、融着あるい
は接着強度の大きい3層積層体Sが得られる。また、本
実施の形態によると、1、2次成形用のゲートが共通化
されているので、固定金型3にゲート切替装置を設ける
必要はなく、固定金型3の構造が簡単になっている。ま
た、3層積層体Sのゲートの位置は、被封止体Fの近傍
の側部の1カ所であるので、ゲート処理が簡単になって
いる。
の実施の形態が図7に示されている。前述した実施の形
態の構成要素と同じ要素には同じ参照数字を付け、同じ
ような要素には、同じ参照数字に添え文字「a」を付け
て、詳しい説明はしないが、本実施の形態によると、図
7の(イ)に示されているように、第1、2の1次成形
用凹部4、5の側部に第1、2のゲート6a、7aがそ
れぞれ設けられ、これらのゲート6a,7aは、第1、
2のホットスプル6、7の側部にそれぞれ連通してい
る。また、第3のゲート20aは、スライド金型16側
の方に形成されている。なお、第3のゲート20aは、
パーテイングラインPに沿って比較的長く、第1、2の
ホットスプル6、7をカバーする長さになっている。
われている、前述した図5の(ハ)に相当する図である
が、この図に示されているように、1次成形用キャビテ
イC1には第1のゲート6aを介して第1のホットスプ
ル6が連通している。また、2次成形用のキャビテイC
2は、第3のゲート20aを介して第2のホットスプル
7が連通している。したがって、本実施の形態によって
も、ゲートを切り替えることなく、1、2次成形が同時
に実施でき、前述したような効果が得られる。
からなる3層積層体の成形例について説明する。なお、
スライド金型16のスライド方法、第1、2のホットス
プル6、7の操作法等は、前述した方法と同じであるの
で、発泡樹脂の可塑化法と、射出充填法についてのみ説
明する。
り、可塑化に必要な各種の値例えば、注入する不活性ガ
スの圧力の上下限値、第2メタリング部の圧力値、計量
室中の圧力値、熱可塑性樹脂材料の供給量、加熱ヒータ
の温度、スクリュの計量完了位置、スクリュの回転速度
等を設定する。また、シャットオフ弁を閉じる。そうす
ると、熱可塑性樹脂材料は、設定された割合でスクリュ
シリンダ31に供給される。また、スクリュ駆動装置3
4によりスクリュを回転駆動して計量工程を開始する。
熱可塑性樹脂材料は、スクリュの供給部に供給される。
スクリュの回転により送られる熱可塑性樹脂材料は、加
熱ヒータから加えられる熱と、スクリュの回転による摩
擦作用、剪断作用等により生じる熱とにより、溶融し、
第1圧縮部を経て第1メタリング部へと送られる。第1
メタリング部で完全に溶融され、そして次の第2ステー
ジへと送られる。このときの、スクリュシリンダ31内
の温度は、不活性ガスの超臨界ガス温度以上の例えば1
00℃以上になっている。
計時すると、第2ステージの減圧部に、超臨界ガス圧力
以上の圧力の炭酸ガス、窒素ガス等の不活性ガスが不活
性ガス供給装置40から注入される。第1メタリング部
の溶融樹脂により、注入された不活性ガスが供給部の方
へ漏れることが防止される。また、注入されるとき、減
圧部のスクリュ溝は深くなって、溶融樹脂の圧力は低く
なっているので、あるいは未充満部分が存在する飢餓フ
ィード部が形成されているので、超臨界ガス圧力以上で
はあるが、数MPa〜20MPa程度の比較的低い圧力
で注入することができる。注入された不活性ガスは、溶
融状態の樹脂により超臨界ガス温度以上に加熱され、超
臨界状態になっているので、スクリュの回転により溶融
樹脂中に容易に浸透する。そうして、第2ステージの第
2圧縮部を経て第2メタリング部へと送られる。このと
きも、第2圧縮部および第2メタリング部の圧力が超臨
界ガス圧力以下にならないように、不活性ガスが供給さ
れる。第2メタリング部における溶融樹脂により、注入
される不活性ガスが、スクリュシリンダ31の先方へ漏
れることが防止される。
へと送られる。計量が進むに従い、スクリュは計量され
た樹脂圧力により後退する。このとき、計量室の圧力は
圧力計で計測され、計測される圧力が超臨界ガス圧力以
下にならないように、スクリュを射出方向に加圧して計
量する。所定量後退したら、これを検知して計量を終わ
る。
も、不活性ガスの注入を続ける。タイマーがタイムアッ
プを計時して注入を停止する。なお、射出工程に入る前
に、計量された溶融樹脂の圧力が超臨界ガス圧力以下に
下がらないように、スクリュを射出方向に移動し加圧す
る。あるいは、低速で可塑化方向に回転駆動することも
できる。次いで、シャットオフ弁を開いて、スクリュを
軸方向に駆動して1、2次成形用キャビテイC1、C2
へ射出する。このとき、1、2次成形用キャビテイC
1、C2には、例えば7.5MPaのカウンタプレッシ
ャーをかけておく。
したようにして、1、2次成形用キャビテイC1、C2
に充填される。このとき、溶融樹脂には発泡剤が溶解さ
れているので、固化速度は遅く1、2次成形用キャビテ
イC1、C2の隅々まで充填される。所定量充填した
ら、カウンタープレッシャーを一気に開放する。これに
より、溶融樹脂は微細に発泡し、前述したように被封止
体Fの一方の面と1次成形層Aとが一体化された半成形
品S’と、1次成形層Aと被封止体Fと2次成形層Bと
からなる3層積層体Sとが得られる。以下前述したよう
にして発泡剤が溶解された溶融樹脂を射出して、発泡体
からなる3層積層体を成型する。
素ガス以外のアルゴンガスが適用できることは明らかで
ある。さらには、カウンタープレッシャー用の気体に
は、窒素ガス以外の炭酸ガス、アルゴンガス、ブタンガ
ス等も適用できる。炭酸ガスを適用する場合は、封入圧
力は7.5MPa以上が望ましい。カウンタープレッシ
ャー用のガスに不活性ガスを適用すると、酸素による樹
脂焼けの要因が無く、また経時変化による変色が防止で
きるが、空気でも実施できる。空気を使用する場合は3
MPa以下でも材料によっては効果が認められた。ま
た、カウンタプレッシャーガスを使用しなくても、1、
2次成形層の厚さによっては溶融樹脂の射出速度を大き
くして、急速にキャビテイに射出して一気に圧力を下げ
ることにより、微細で均一な発泡セルを有する1、2次
成形層を有する3層積層体を得ることもできる。
あるいは窒素ガスを使用すると、極薄の1次成形層ある
いは2次成形層が得られるが、厚さが格別に問題になら
ないときは物理的発泡剤に代えて、成形温度で分解して
ガスを発生する従来周知の化学的発泡剤を適用すること
もできる。
本発明によると、合成樹脂製の第1層と、合成樹脂製の
第3層と、これらの第1、3層の間に封止されている被
封止体とからなる3層積層体を1および2次成形により
成形するとき、1次成形において、キャビテイの一部が
被封止体の一方の面で構成される第1層成形用のキャビ
テイに溶融樹脂を射出充填して、第1層と被封止体の一
方の面とが一体化された半成形品を成形し、そして2次
成形において、キャビテイの一部が半成形品の被封止体
の他方の面で構成される第3層成形用のキャビテイに溶
融樹脂を射出充填して、被封止体の他方の面と第3層と
を一体化するように構成されているので、被封止体の一
方の面は第1層に、そして他方の面は第3層に融着され
た、融着あるいは接着強度の大きい3層積層体が得られ
るという本発明に特有の効果が得られる。また、1およ
び2次成形時に超臨界状態の二酸化炭素流体または窒素
流体が溶解された溶融樹脂を射出する発明によると、固
化時間が遅くなるので、上記効果に加えて極薄の第1、
3層からなる3層積層体を得ることができる。3層積層
体の成形用金型の発明によると、金型はパーティングラ
イン側に第1、2の1次成形用凹部が形成されている固
定金型と、同様にパーティングライン側に被封止体を保
持するための複数個の保持用凹部と2次成形用凹部とが
形成されている移動金型とからなり、前記移動金型が第
1の位置で前記固定金型に対して型締めされると、前記
第1の1次成形用凹部と複数個の保持用凹部の内の1個
の保持用凹部とが整合して1次成形用キャビテイが構成
されると共に、前記第2の1次成形用凹部と2次成形用
凹部とが整合して2次成形用キャビテイが構成され、こ
のとき前記1次成形用キャビテイには共通のホットラン
ナに連なった第1のホットスプルに連通している第1の
ゲートが、そして2次成形用キャビテイには前記共通の
ホットランナに連なった第2のホットスプルに連通して
いる第3のゲートがそれぞれ開口し、前記移動金型が第
2の位置で前記固定金型に対して型締めされると、前記
第2の1次成形用凹部と複数個の保持用凹部の内の他の
保持用凹部とが整合して1次成形用キャビテイが構成さ
れると共に、前記第1の1次成形用凹部と2次成形用凹
部とが整合して2次成形用キャビテイが構成され、この
とき前記1次成形用キャビテイには前記共通のホットラ
ンナに連なった第2のホットスプルに連通している第2
のゲートが、そして2次成形用キャビテイには前記共通
のホットランナに連なった第1のホットスプルに連通し
ている前記第3のゲートがそれぞれ開口するように構成
されているので、すなわち本発明によると、移動金型を
所定位置へ移動させて構成される1次成形用キャビテイ
には、第1のゲートまたは第2のゲートが開口するが、
2次成形用キャビテイには常に第3のゲートが開口する
ので、ゲートを切り替えることなく、共通のゲートによ
り、1頭の射出ユニットで1および2次成形により融着
強度の大きい3層積層体を成形できるという、本発明に
特有の効果が得られる。また、移動金型が第1の位置で
も第2の位置でも、1次成形用キャビテイと2次成形用
キャビテイが構成され、そしてゲートは共通化されて共
通のホットランナに連なっているので、1および2次成
形を実質的に同時に行うことができる効果も得られる。
また、金型に複雑なゲート切替手段を設ける必要がない
ので、金型の構造が簡単になり、安価に金型を提供で
き、したがって3層積層体を低コストで成形できる効果
も得られる。さらには、移動金型がスライド金型である
発明によると、スライド金型は往復駆動すれば足りるの
で、その駆動機構は簡単になる。したがって、汎用の既
存の可動盤に取り付けることもできる。また、往復する
ストロークは短くできるので、金型の小型化も容易に達
成することもできる。
た射出成形装置の全体を一部断面にして模式的に示す正
面図である。
部分の拡大断面図である。
形動作位置を示す図で、その(イ)はスライド金型が第
1の位置で型開きされ被封止体がスライド金型に装着さ
れた状態を、その(ロ)はその位置で型閉じされ半成形
品が成形されている状態を、その(ハ)は1次成形が行
われている状態の詳細を拡大して、それぞれ示す断面図
である。
形動作位置を示す図で、その(イ)は第1の位置で型開
きされ半成形品が固定金型に残り、被封止体がスライド
金型に装着された状態を、その(ロ)はスライド金型が
第2の位置で型開きされ半成形品が固定金型に残り、被
封止体がスライド金型に装着された状態を、その(ハ)
はスライド金型が第2の位置で型閉じされ3層積層体と
半成形品とが同時に成形されている状態を、そしてその
(ニ)は2次成形されている状態を拡大して、それぞれ
示す断面図である。
形動作位置を示す図で、その(イ)は第2の位置で型開
きされ3層積層体が突き出され、被封止体がスライド金
型に装着された状態を、その(ロ)はスライド金型が第
1の位置で型開きされ半成形品が固定金型に残り、被封
止体がスライド金型に装着された状態を、その(ハ)は
その位置で型閉じされ3層積層体と半成形品とが同時に
成形されているた状態を、それぞれ示す断面図である。
形動作位置を示す図で、その(イ)はスライド金型が第
1の位置で型開きされ、3層積層体が突き出され、被封
止体がスライド金型に装着された状態を、その(ロ)は
スライド金型が第2の位置で型開きされ半成形品が固定
金型に残り、被封止体がスライド金型に装着された状態
を、それぞれ示す断面図である。
示す図で、その(イ)はスライド金型が第1の位置で型
開きされた状態を、その(ロ)はその位置で型閉じされ
3層積層体と半成形品とが同時に成形されているる状態
を、それぞれ示す断面図である。
(イ)はスライド金型が第1の位置で型開きされ状態
を、その(ロ)はその位置で型閉じされ1次成形品が成
形されている状態を、その(ハ)はその位置で型開きさ
れ1次成形品に被封止体が装着された状態を、その
(ニ)はスライド金型が第2の位置で型閉じされ3層積
層体が成形されている状態を、それぞれ示す断面図であ
る。
用凹部 5 第2の1次成形用凹部 6 第1のホットス
プル 7 第2のホットスプル 6a 第1のゲート 8 第1のホットランナバルブ 9 第2のホットラ
ンナバルブ 7a 第2のゲート 10 ホットランナ 16 スライド金型 17 第1の保持用
凹部 17”第1の次成形用ゲート 18 第2の保持用
凹部 18”第2の1次成形用ゲート 19 2次成形用凹
部 20 第3のゲート 30 射出ユニット 40 不活性ガス供給装置 A 1次成形層 B 2次成形層 C1 1次成形用キャ
ビテイ C2 2次成形用キャビテイ F 被封止体 S 3層積層体 S’ 半成形品 整理番号H13002 ペ
ージ(1/8)
Claims (10)
- 【請求項1】 合成樹脂製の第1層と、合成樹脂製の第
3層と、これらの第1、3層の間に封止されている被封
止体とからなる3層積層体を1および2次成形により成
形する成形方法であって、 前記1次成形において、その一部が被封止体の一方の面
で構成される第1層成形用のキャビテイに溶融樹脂を射
出充填して、第1層と被封止体の一方の面とが一体化さ
れた半成形品を成形し、 前記2次成形において、その一部が半成形品の被封止体
の他方の面で構成される第3層成形用のキャビテイに溶
融樹脂を射出充填して、被封止体の他方の面と第3層と
を一体化し、それによって第1層と被封止体と第3層と
が一体化された3層積層体を得ることを特徴とする3層
積層体の成形方法。 - 【請求項2】 1次成形用凹部が形成されている固定金
型と、2次成形用凹部と被封止体の保持用凹部とが形成
されている可動金型とを使用して合成樹脂製の第1層
と、合成樹脂製の第3層と、これらの第1、3層の間に
封止されている被封止体とからなる3層積層体を1およ
び2次成形により成形する成形方法であって、 前記1次成形では、前記可動金型の保持用凹部に装着さ
れている被封止体の一方の面と、前記固定金型の1次成
形用凹部とで構成される第1層成形用のキャビテイに溶
融樹脂を射出充填して、第1層と被封止体の一方の面と
が一体化された半成形品を成形し、 前記2次成形では、前記可動金型を前記固定金型に対し
て所定位置へ移動させて、1次成形により成形された半
成形品の被封止体の他方の面と、前記可動金型の2次成
形用凹部とで構成される第3層成形用のキャビテイに溶
融樹脂を射出充填して、被封止体の他方の面と第3層と
を一体化し、それによって第1層と被封止体と第3層と
が一体化された3層積層体を得ることを特徴とする3層
積層体の成形方法。 - 【請求項3】請求項1または2に記載の1次成形と2次
成形とを、同一金型により実質的に同時に行う3層積層
体の成形方法。 - 【請求項4】請求項1〜3のいずれかの項に記載の1次
成形と2次成形時に、炭酸ガスまたは窒素ガスを溶融樹
脂に混入させて射出する3層積層体の成形方法。 - 【請求項5】請求項4に記載の炭酸ガスまたは窒素ガス
が、超臨界状態の二酸化炭素流体または窒素流体である
3層積層体の成形方法。 - 【請求項6】合成樹脂製の第1層と、合成樹脂製の第3
層と、これらの第1、3層の間に封止されている被封止
体とからなる3層積層体を1および2次成形により成形
するための金型であって、 前記金型は、パーティングライン側に第1、2の1次成
形用凹部(4、5)が形成されている固定金型(3)
と、同様にパーティングライン側に被封止体を保持する
ための複数個の保持用凹部(17、18)と2次成形用
凹部(19)とが形成されている移動金型(16)とか
らなり、 前記移動金型(16)が第1の位置で前記固定金型
(3)に対して型締めされると、前記第1の1次成形用
凹部(4)と複数個の保持用凹部の内の1個の保持用凹
部(17)とが整合して1次成形用キャビテイ(C1)
が構成されると共に、前記第2の1次成形用凹部(5)
と2次成形用凹部(19)とが整合して2次成形用キャ
ビテイ(C2)が構成され、このとき前記1次成形用キ
ャビテイ(C1)には共通のホットランナ(10)に連
なった第1のホットスプル(6)に連通している第1の
ゲート(17”、6a)が、そして2次成形用キャビテ
イ(C2)には前記共通のホットランナ(10)に連な
った第2のホットスプル(7)に連通している第3のゲ
ート(20、20a)がそれぞれ開口し、 前記移動金型(16)が第2の位置で前記固定金型
(3)に対して型締めされると、前記第2の1次成形用
凹部(5)と複数個の保持用凹部の内の他の保持用凹部
(18)とが整合して1次成形用キャビテイ(C1)が
構成されると共に、前記第1の1次成形用凹部(4)と
2次成形用凹部(19)とが整合して2次成形用キャビ
テイ(C2)が構成され、このとき前記1次成形用キャ
ビテイ(C1)には前記共通のホットランナ(10)に
連なった第2のホットスプル(7)に連通している第2
のゲート(18”、7a)が、そして2次成形用キャビ
テイ(C2)には前記共通のホットランナ(10)に連
なった第1のホットスプル(6)に連通している前記第
3のゲート(20、20a)がそれぞれ開口する、3層
積層体の成形用金型。 - 【請求項7】請求項6に記載の第1のゲート(17”)
は、第1の1次成形用凹部(17’)の側方に、第2の
ゲート(18”)は第2の1次成形用凹部(18’)の
側方に、そして第3のゲート(20)は2次成形用凹部
(19)の側方にそれぞれ開口している、3層積層体の
成形用金型。 - 【請求項8】請求項6に記載の第1のゲート(6a)
は、第1の1次成形用凹部(4)の側方に、第2のゲー
ト(7a)は第2の1次成形用凹部(5)の側方に、そ
して第3のゲート(20a)は2次成形用凹部(19)
の側方にそれぞれ開口している、3層積層体の成形用金
型。 - 【請求項9】請求項7または8に記載の複数個の保持用
凹部(17、18)には、該保持用凹部に被封止体を一
時的に保持するための保持手段が設けられている、3層
積層体の成形用金型。 - 【請求項10】請求項6〜9のいずれかの項に記載の移
動金型は、固定金型(3)に対してスライド的に駆動さ
れるスライド金型(16)である、3層積層体の成形用
金型。
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---|---|---|---|
JP2001150419A JP3609038B2 (ja) | 2001-05-21 | 2001-05-21 | 3層積層体の成形方法および成形用金型 |
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---|---|---|---|
JP2001150419A JP3609038B2 (ja) | 2001-05-21 | 2001-05-21 | 3層積層体の成形方法および成形用金型 |
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