JP2003117946A - 成形製品の表面加工方法およびそれに用いる表面加工装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 熱可塑性樹脂を射出成形加工した成形製品の
表面加工方法およびそれに用いる表面加工装置に関し、
成形製品のゲート切断跡を目立ち難くするための、効率
のよい表面加工方法およびそれに用いる加工装置の提供
を目的とする。 【解決手段】 熱可塑性樹脂を射出成形加工した成形製
品（アンテナ）１の、所定寸法量を残して切断加工した
ゲート切断跡１１を有する表面に対し、熱可塑性樹脂の
熱変形温度よりも高い所定温度に加熱された金属材料製
のポンチ３の、ゲート切断跡１１よりも広く所定の表面
状態の先端面３Ａを、ゲート切断跡１１に中心を合わせ
て所定の圧力で所定時間押し当てることにより、ゲート
切断跡を効率よく目立ち難くすることができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、熱可塑性樹脂を射
出成形加工した成形製品の表面加工方法およびそれに用
いる表面加工装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】射出成形金型には、成形製品を射出成形
加工する際に、ランナーから成形金型のキャビティに注
入する溶融樹脂の流れを制御すると共に、成形製品が金
型から突き出されるのに十分な固化状態になるまで金型
内に閉じ込めるためのゲートが必要であり、ゲートは、
一般に、成形製品の最も肉厚の大きい部分等、溶融樹脂
がキャビティの各部に十分行きわたるような位置に設け
られる。

【０００３】そして、成形製品が固化状態になった後
に、ゲートは成形製品から切離し切断されるので、射出
成形加工された成形製品には、ゲートを切断した跡が必
ず残っていると共に、ゲート切断跡には白化する部分が
生じることが多かった。

【０００４】成形製品が外観を余り問題にしないもので
あれば、成形製品にヒケや残留応力が発生しないよう
な、製品の特性上最も好ましい位置にゲートを設けても
問題はないが、外観でも商品価値を判断されるような製
品においては、ゲート切断跡が製品の外観を悪くする要
因となっていた。

【０００５】従って、このような製品においては、外観
上ゲート切断跡を目立たなくするために、ゲートの位置
を見え難い部分にしたり、ゲートの寸法をできるだけ小
さくしたり、場合によってはゲート切断跡を削って目立
ち難くする等の工夫がなされてきた。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかし、近年の携帯型
電子機器等の小型で高価な機器に使用される成形製品に
おいては、製品の特性上ゲートの位置が限定されると共
に、外観の表面状態まで規定されることがあり、白化部
分も含めたゲート切断跡に対して、上記のような工夫で
は対応し切れない場合が多くなってきた。

【０００７】本発明は、このような従来の課題を解決す
るものであり、成形製品のゲート切断跡を目立ち難くす
るための、効率のよい成形製品の表面加工方法およびそ
れに用いる表面加工装置を提供することを目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明は、以下の構成を有するものである。

【０００９】本発明の請求項１に記載の発明は、熱可塑
性樹脂を射出成形加工した成形製品の、所定寸法量を残
して切断加工したゲート切断跡を有する表面に対し、熱
可塑性樹脂の熱変形温度よりも高い所定温度に加熱され
た金属材料製のポンチの、ゲート切断跡よりも広く所定
の表面状態の先端面を、ゲート切断跡に中心を合わせて
所定の圧力で所定時間押し当てる成形製品の表面加工方
法としたものであり、成形製品のゲート切断跡を白化部
分も含めて、効率よく目立ち難くすることができるとい
う作用効果が得られる。

【００１０】請求項２に記載の発明は、請求項１記載の
発明において、特に、成形製品のゲート切断跡を有する
表面に対し、ポンチの先端面を０．３〜１．０秒間の範
囲内で所定の時間押し当てて良好な表面加工ができるよ
うに、ポンチの先端面の加熱温度および押圧力を設定す
るものであり、熱可塑性樹脂の熱変形温度よりも高い温
度のポンチの先端面から成形製品のゲート切断跡に対し
て熱が伝わり、成形製品の表面のみを熱変形させること
ができて、しかも効率よく加工することができるという
作用効果が得られる。

【００１１】請求項３に記載の発明は、請求項２記載の
発明において、特に、成形製品のゲート切断跡の投影面
積内における最低高さがゼロ以上で、最高高さが０．２
ｍｍ以下であるものであり、ゲート切断跡にポンチの先
端面を押し当てて表面加工した部分を、目立ち難く良好
な表面状態とすることができるという作用効果が得られ
る。

【００１２】請求項４に記載の発明は、請求項１記載の
発明において、特に、成形製品のゲート切断跡を有する
表面において、ゲート切断跡の周囲にポンチの先端面を
接線状に押し当てるものであり、成形製品の表面の、ポ
ンチの先端面を押し当てた部分とその周囲との境目部分
を目立ち難くすることができるという作用効果が得られ
る。

【００１３】請求項５に記載の発明は、請求項１記載の
発明において、特に、ポンチの先端面の粗さ寸法が、成
形製品のゲート切断跡を有する表面の粗さ寸法に対し
１．５〜４．０倍であるものであり、ポンチの先端面を
押し当てて加工した部分とその周囲の部分との表面の差
が目立ち難い、良好な加工表面を得ることができるとい
う作用が得られる。

【００１４】請求項６に記載の発明は、ゲート切断跡を
有する表面が露出するように、成形製品を着脱可能に保
持する固定台と、所定の表面状態の先端面を有する金属
材料製のポンチと、ポンチを保持し、この先端面が成形
製品の表面に対してゲート切断跡に中心を合わせて所定
の圧力で当接および離脱できるように、上下動可能であ
る可動部と、ポンチを所定の温度に加熱維持するように
可動部に装着された加熱部と、ポンチの先端面が成形製
品を当接する時間を制御する制御部からなる、請求項１
記載の成形製品の表面加工方法に用いる表面加工装置と
したものであり、成形製品のゲート切断跡が目立ち難く
なるように、効率よく加工できる表面加工装置を実現で
きるという作用効果が得られる。

【００１５】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て、図１〜図４を用いて説明する。

【００１６】図１は本発明の一実施の形態による成形製
品の表面加工装置としての、携帯電話用ヘリカルアンテ
ナ（以下の説明において、アンテナと表わす）の表面加
工装置の正面断面図である。

【００１７】同図に示すように、この表面加工装置は、
熱可塑性樹脂を射出成形加工した成形製品としてのアン
テナ１を着脱可能に保持する固定台２と、下端の先端面
３Ａが所定の表面状態に加工された金属材料製のポンチ
３と、保持したポンチ３の先端面３Ａがアンテナ１の所
定位置であるゲート切断跡１１に所定の圧力で当接およ
び離脱できるように、エアシリンダ等（図示せず）によ
り固定台２に対して上下動可能に配設された可動部４
と、可動部４に装着された電熱式のヒータ５および温度
センサ６からなり、アンテナ１を形成する熱可塑性樹脂
の熱変形温度よりも高い所定の温度に、ポンチ３を加熱
・維持する加熱部７と、固定台２と可動部４の間に装着
された近接スイッチ８と制御回路９からなり、ポンチ３
の先端面３Ａをアンテナ１のゲート切断跡１１に押し当
てる時間を、０．３〜１．０秒間の範囲内で所定の時間
となるように制御する制御部１０から構成されている。

【００１８】なお、ポンチ３下端の先端面３Ａはアンテ
ナ１のゲート切断跡１１よりも広く、その表面は、後述
の図４に示すように、アンテナ１のゲート切断跡１１を
有する面よりも大きな径の凹面状または平面状であると
共に、アンテナ１のゲート切断跡１１に中心を合わせる
ように設定されている。

【００１９】また、４Ａは、ヒータ５の熱が可動部４の
支持部側に伝わり難くするための断熱材である。

【００２０】そして、ポンチ３の先端面３Ａがアンテナ
１のゲート切断跡１１に押し当てる時間を、０．３〜
１．０秒間の範囲内に設定しているのは、ポンチ３の先
端面３Ａからアンテナ１のゲート切断跡１１に対して熱
が伝わって熱変形させるためには少なくとも０．２秒程
度の時間が必要であるので最小時間を０．３秒とし、ま
た、効率面から考えて１時間当り２０００個程度の加工
をするために、アンテナ１を固定台２に着脱する時間を
考慮して、最大時間を１．０秒に設定してある。

【００２１】一方、アンテナ１は、図２の断面図に示す
ような構成で、同図に点線で示すアンテナエレメントと
してのヘリカルコイル１２Ａが所定の樹脂でインサート
成形固定されたエレメント部１２の一端から、このアン
テナ１を使用機器としての携帯電話に接続固定するため
の連結ネジ部１３が突出していると共に、エレメント部
１２の周囲は、熱可塑性樹脂で二次インサート成形加工
された薄肉で円形キャップ状のカバー部１４で覆われて
いる。

【００２２】そして、このカバー部１４を二次インサー
ト成形加工する成形金型の構成を示すのが、図３の成形
金型の断面図である。

【００２３】上記のようにカバー部１４は薄肉の円形キ
ャップ状であるため、射出成形機の射出ノズル１５から
射出され、成形金型１６のスプール１７およびランナー
１８を通った溶融樹脂がカバー部１４を形成するための
キャビティ１９全体に行きわたるように、溶融樹脂がキ
ャビティ１９内に流入する流入口である小径のゲート２
０はカバー部１４の上底面１４Ａの中央に設けられてい
る。

【００２４】そして、このような成形金型１６によって
カバー部１４を二次インサート成形加工されたアンテナ
１は、カバー部１４が固化状態となった後に、ゲート２
０を切離し切断されて、図２に示した形状、すなわち、
アンテナ１の上端面中央の外観上目立ち易い位置にゲー
ト切断跡１１が残った状態となる。

【００２５】そして、このアンテナ１のゲート切断跡１
１を、目立ち難くなるように表面加工する装置が、図１
に示した表面加工装置である。

【００２６】次に、この表面加工装置を用いて、アンテ
ナ１のゲート切断跡１１を加工する方法について説明す
る。

【００２７】図１に示す表面加工装置において、あらか
じめ、加熱部７のヒータ５に通電してポンチ３を加熱
し、温度センサ６によって、アンテナ１のカバー部１４
を形成する熱可塑性樹脂の熱変形温度よりも高い所定の
温度に設定・維持しておく。

【００２８】次に、固定台２の保持孔２Ａにアンテナ１
の連結ネジ部１３を根元まで挿入して、アンテナ１をカ
バー部１４の上底面１４Ａのゲート切断跡１１がポンチ
３下端の先端面３Ａと同心状に対峙するように保持させ
る。

【００２９】この後、エアシリンダ等により可動部４す
なわちポンチ３を下降させ、所定の温度に加熱されたポ
ンチ３下端の先端面３Ａをアンテナ１の上端面中央のゲ
ート切断跡１１に所定の圧力で押し当てて、ゲート切断
跡１１を熱変形させ、カバー部１４の上底面１４Ａを表
面加工する。

【００３０】この表面加工の状況を、図４の概念図によ
り説明すると、図４（ａ）に示す、アンテナ１を固定台
２に保持させた状態から、図４（ｂ）に示すようにポン
チ３を下降させて、ポンチ３下端の先端面３Ａをアンテ
ナ１のゲート切断跡１１に押し当て、下端面３Ａの表面
に合わせて熱変形させる。

【００３１】そして、ポンチ３の先端面３Ａがアンテナ
１のカバー部１４の上底面１４Ａに接触する、図４
（ｃ）に示す位置まで押し下げられると、前述のよう
に、ポンチ３の先端面３Ａはカバー部１４の上底面１４
Ａよりも大きな径の凹面状となっているので、ポンチ３
の先端面３Ａはゲート切断跡１１の周囲の上底面１４Ａ
に接線状に押し当てられる。

【００３２】これによって、ゲート切断跡１１を押圧し
て熱変形させた部分とその周囲との境目部分を目立ち難
くすることができる。

【００３３】そして、ポンチ３の先端面３Ａをアンテナ
１のゲート切断跡１１に押し当てる時間は近接スイッチ
８と制御回路９からなる制御部１０で制御されるので、
所定の押圧時間が過ぎると、可動部４が上昇してポンチ
３の先端面３Ａがアンテナ１のカバー部１４上底面１４
Ａから離れる。

【００３４】この後、アンテナ１を固定台２の保持孔２
Ａから抜き出すことによって、この表面加工は終了す
る。

【００３５】次に、この表面加工装置を用いて、熱可塑
性樹脂でインサート成形加工されたカバー部で覆われた
携帯電話用ヘリカルアンテナ（以下の説明において、ア
ンテナと表わす）の表面加工を行なった結果について説
明する。

【００３６】まず、下記に示す（表１）は、熱変形温度
が９７℃であるＡＢＳ樹脂で射出成形加工したカバー部
で覆われたアンテナのゲート切断跡に対し、図１に示し
た表面加工装置を用いて、ポンチの温度を、使用したＡ
ＢＳ樹脂の熱変形温度よりも約１０℃以上高い温度範囲
で５℃ずつ高くしながら、約５０ｋｇ／ｃｍ²の押圧力
でポンチを押し当てる時間を、０．３〜１．０秒間の範
囲を中心として０．１秒ずつ変えて、表面加工を行なっ
た結果を示すものである。

【００３７】

【表１】

【００３８】また、下記に示す（表２）は、熱変形温度
が１００℃であるポリプロピレン樹脂で射出成形加工し
たカバー部を有するアンテナのゲート切断跡に対し、同
様の表面加工を行なった結果を示すものである。

【００３９】

【表２】

【００４０】これらの結果から、ポンチの先端面をアン
テナのゲート切断跡に押し当てる時間を、０．３〜１．
０秒間の範囲内で所定の時間に設定して、ポンチの先端
面の加熱温度および押圧力を設定すれば、ゲート切断跡
を効率よく目立ち難く表面加工することができることが
判る。

【００４１】次に、下記に示す（表３）は、熱変形温度
が９７℃であるＡＢＳ樹脂で射出成形加工したカバー部
で覆われたアンテナのゲート切断跡の高さ寸法を０〜
０．３ｍｍの範囲で０．０５ｍｍずつ変えながら、図１
に示した表面加工装置を用いて、ポンチの温度を１２５
℃に設定し、約５０ｋｇ／ｃｍ²の押圧力でポンチを押
し当てる時間を０．３〜１．０秒間の範囲で０．１秒ず
つ変えて、表面加工を行なった結果を示すものである。

【００４２】そして、熱変形温度が１００℃であるポリ
プロピレン樹脂で射出成形加工したカバー部を有するア
ンテナのゲート切断跡の高さ寸法を変えながら、同様の
表面加工を行なった結果もほぼ同じであった。

【００４３】

【表３】

【００４４】なお、ゲート切断跡の投影面積内に、一部
でもゲート切断跡の周囲よりも低く切れ込んだ部分があ
る場合には、表面加工によってその部分を完全に目立た
なくすることはできなかった。

【００４５】この結果から、アンテナのゲート切断跡の
投影面積内における最低高さがゼロ以上で、最高高さが
０．２ｍｍ以下であれば、ゲート切断跡にポンチの先端
面を押し当てて表面加工した部分を、目立ち難く良好な
表面状態とすることができることが判る。

【００４６】更に、下記に示す（表４）は、熱変形温度
が９７℃であるＡＢＳ樹脂で射出成形加工した、上底面
の表面粗さ寸法が１０〜１４μｍ、つまり平均的に１２
μｍ程度であるカバー部を有するアンテナの、高さ寸法
が０．１ｍｍのゲート切断跡に対し、図１に示した表面
加工装置を用いて、温度を１２５℃に設定し、約５０ｋ
ｇ／ｃｍ²の押圧力で０．７秒間押し当てる、ポンチの
先端面の粗さ寸法を三段階に変えて表面加工を行なった
結果を示すものである。

【００４７】

【表４】

【００４８】この結果から、ポンチの先端面の粗さ寸法
が、アンテナのゲート切断跡を有する面の表面粗さ寸法
に対し、１．５〜４．０倍であれば、ポンチの先端面を
押し当てて加工した部分とその周囲の部分との表面の差
が目立ち難い、良好な加工表面を得ることができること
が判る。

【００４９】

【発明の効果】以上のように本発明によれば、成形製品
のゲート切断跡を目立ち難くするための、効率のよい表
面加工方法およびそれに用いる加工装置を実現できると
いう有利な効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施の形態による成形製品の表面加
工装置としての、携帯電話用ヘリカルアンテナの表面加
工装置の正面断面図

【図２】同携帯電話用ヘリカルアンテナの断面図

【図３】同カバー部を二次インサート成形加工する成形
金型の断面図

【図４】（ａ）〜（ｃ）はその加工状態を示す正面図

【符号の説明】

１ アンテナ ２ 固定台 ２Ａ 保持孔 ３ ポンチ ３Ａ 先端面 ４ 可動部 ４Ａ 断熱材 ５ ヒータ ６ 温度センサ ７ 加熱部 ８ 近接スイッチ ９ 制御回路 １０ 制御部 １１ ゲート切断跡 １２ エレメント部 １２Ａ ヘリカルコイル １３ 連結ネジ部 １４ カバー部 １４Ａ 上底面 １５ 射出ノズル １６ 成形金型 １７ スプール １８ ランナー １９ キャビティ ２０ ゲート

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 藤木 泰之 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 (72)発明者 大塚 博文 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 Ｆターム(参考） 4F206 AJ02 JA07 JW26

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 熱可塑性樹脂を射出成形加工した成形製
   品の、所定寸法量を残して切断加工したゲート切断跡を
   有する表面に対し、上記熱可塑性樹脂の熱変形温度より
   も高い所定温度に加熱された金属材料製のポンチの、上
   記ゲート切断跡よりも広く所定の表面状態の先端面を、
   上記ゲート切断跡に中心を合わせて所定の圧力で所定時
   間押し当てる成形製品の表面加工方法。
2. 【請求項２】 成形製品のゲート切断跡を有する表面に
   対し、ポンチの先端面を０．３〜１．０秒間の範囲内で
   所定の時間押し当てて良好な表面加工ができるように、
   ポンチの先端面の加熱温度および押圧力を設定する請求
   項１記載の成形製品の表面加工方法。
3. 【請求項３】 成形製品のゲート切断跡の投影面積内に
   おける最低高さがゼロ以上で、最高高さが０．２ｍｍ以
   下である請求項２記載の成形製品の表面加工方法。
4. 【請求項４】 成形製品のゲート切断跡を有する表面に
   おいて、ゲート切断跡の周囲にポンチの先端面を接線状
   を押し当てる請求項１記載の成形製品の表面加工方法。
5. 【請求項５】 ポンチの先端面の粗さ寸法が、成形製品
   のゲート切断跡を有する表面の粗さ寸法に対し１．５〜
   ４．０倍である請求項４記載の成形製品の表面加工方
   法。
6. 【請求項６】 ゲート切断跡を有する表面が露出するよ
   うに、成形製品を着脱可能に保持する固定台と、所定の
   表面状態の先端面を有する金属材料製のポンチと、この
   ポンチを保持し、この先端面が上記成形製品の表面に対
   して上記ゲート切断跡に中心を合わせて所定の圧力で押
   圧および離脱できるように、上下動可能である可動部
   と、上記ポンチを所定の温度に加熱・維持するように上
   記可動部に装着された加熱部と、上記ポンチの先端面が
   上記成形製品を押圧する時間を制御する制御部からな
   る、請求項１記載の成形製品の表面加工方法に用いる表
   面加工装置。