JP2005022278A

JP2005022278A - インサート成形用金型及びこれを用いたインサート成形品の製造方法

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Publication number: JP2005022278A
Application number: JP2003190987A
Authority: JP
Inventors: Masahiro Wada; 正弘和田; Eiko Kanda; 栄子神田; Masaaki Kato; 公明加藤
Original assignee: Mitsubishi Materials Corp
Current assignee: Mitsubishi Materials Corp
Priority date: 2003-07-03
Filing date: 2003-07-03
Publication date: 2005-01-27
Anticipated expiration: 2023-07-03
Also published as: JP4321145B2

Abstract

【課題】十分なガス抜き性能を得る。
【解決手段】キャビティ１３にインサート部品としての多孔質体部２…をインサートし、この多孔質体部２…に連なるように溶融樹脂を射出するインサート成形を行う場合に、キャビティ１３にインサートされる多孔質体部２…に接するように配置されたガス抜き部を設ける。ガス抜き部を、キャビティ１３にインサートされた多孔質体部２…に接するガス通路１７…から構成する。
【選択図】図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、射出成形用金型に関するものであり、とくに、多孔質体部をインサート部品とするインサート成形を行うためのインサート成形用金型に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、型締め状態で金型面間にキャビティが構成される射出成形用金型は、キャビティ内に溶融樹脂を射出して所定形状の射出成形品を製造するために用いられるものであるが、最近では、このような射出成形用金型を用いて、図４に示すように、例えば金属からなる薄板状をなす多孔質体部２…と、この多孔質体部２…の外周縁部から多孔質体部２…の面方向に延びる樹脂部３とが一体になった多孔質体−樹脂複合体１を製造したいという要求がある。
つまり、キャビティにインサート部品としての多孔質体部２…をインサートし、この多孔質体部２…に連なるように溶融樹脂を射出するインサート成形を行うことにより、多孔質体−樹脂複合体１であるインサート成形品を製造するのである。
【０００３】
ところで、射出成形用金型（インサート成形用金型）においては、キャビティ内にもともと存在しているガス（空気）や溶融樹脂から発生するガスがこのキャビティ内に残留してしまうと成形不良になるため、型締め状態でキャビティの端部に連通するガス抜き部として例えば幅５μｍ〜２０μｍ程度のスリットを設け、キャビティ内のガス抜きを行うようになっている（例えば、特許文献１を参照）。
【０００４】
【特許文献１】
特開２００３−１２７１９０号公報（４ページ左側・１５〜２２行）
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、インサート成形によって製造すべき多孔質体−樹脂複合体１は薄肉とされる場合が多く、型締め状態でキャビティを構成する金型面間の間隔を非常に小さく設定する必要が生じるため、射出された溶融樹脂がキャビティ全体に行き渡りにくくなり、上述したような幅５μｍ〜２０μｍ程度のスリットからなるガス抜き部を設けただけでは、十分なガス抜きを行うことができないという問題があった。
【０００６】
なお、ガス抜き部としてのスリットの幅を２０μｍよりも大きく設定して、十分なガス抜き性能を得ようとすることが考えられるが、このようにすると、キャビティ内に射出された溶融樹脂がスリット内に入り込み、インサート成形品にバリの発生するおそれが生じてしまう。
また、十分なガス抜き性能が得られないと、溶融樹脂をキャビティ内に射出するときの射出圧力を上げる必要が生じてしまうため、この溶融樹脂がインサート部品である多孔質体部２…の内部の奥深くまで浸透し、所望の形状を有する多孔質体−樹脂複合体１をインサート成形で製造することができないというおそれもあった。
【０００７】
本発明は、上記課題に鑑みてなされたもので、多孔質体−樹脂複合体であるインサート成形品を製造する際に、十分なガス抜き性能を得ることができるインサート成形用金型及びこれを用いたインサート成形品の製造方法を提供することを目的としている。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは、上述したようなインサート成形を行うのに際して、インサート部品である多孔質体部が通気性を有していることに着目し、この多孔質体部の通気性をうまく利用すれば、キャビティ内のガス抜きを行うためのガス抜き部として、従来のような幅狭のスリットではなく、十分な大きさを有するガス通路を形成することができ、ガス抜き性能を格段に向上することができるのを見出した。
【０００９】
このようにしてなされた本発明によるインサート成形用金型は、キャビティにインサート部品としての多孔質体部をインサートし、この多孔質体部に連なるように溶融樹脂を射出するインサート成形を行うことにより、多孔質体−樹脂複合体であるインサート成形品を製造するためのインサート成形用金型であって、前記キャビティにインサートされる前記多孔質体部に接するように配置されたガス抜き部が設けられていることを特徴とするものであり、また、本発明によるインサート成形品の製造方法は、本発明のインサート成形用金型を用い、前記キャビティに、インサート部品としての前記多孔質体部をインサートし、この多孔質体部に連なるように溶融樹脂を射出するインサート成形を行うときに、前記ガス抜き部によって前記キャビティ内のガス抜きを行うことを特徴とするものである。
【００１０】
本発明では、キャビティ内のガス抜きを行うためのガス抜き部を、キャビティにインサートされた多孔質体部に接するような配置で設けていることから、キャビティ内のガスは、通気性を有する多孔質体部を通過してからガス抜き部に流れ込むことによって金型外へ放出される。
そのため、溶融樹脂が流れ込んでしまうような大きさを有するガス抜き部を設けたとしても、このガス抜き部に接する多孔質体部の存在によって、溶融樹脂がガス抜き部に入り込んでしまうことがなくなり、ガス抜き性能を格段に向上させることが可能となる。また、これにともない、溶融樹脂の射出圧力を必要以上に上げる必要もなくなるので、所望の形状を有する多孔質体−樹脂複合体をインサート成形によって確実に製造することができる。
ここで、ガス抜き部としては、例えば、前記キャビティにインサートされた前記多孔質体部に接するガス通路から構成されていたり、あるいは、前記キャビティにインサートされた前記多孔質体部に接するガス抜き用多孔質体部と、このガス抜き用多孔質体部に接するガス通路とから構成されていたりする場合などが挙げられる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の第一実施形態によるインサート成形用金型について、図１を参照しながら説明するが、まず、このインサート成形用金型によって製造するインサート成形品である多孔質体−樹脂複合体を、図４を参照しながら説明する。
図４に示すように、この多孔質体−樹脂複合体１は、例えば金属からなる薄板状をなす複数の多孔質体部２…と、これら複数の多孔質体部２…のそれぞれの外周縁部から多孔質体部２…の面方向に延びる樹脂部３とが一体になったものであり、全体として矩形薄板状をなしている。
【００１２】
多孔質体部２…のそれぞれは、三次元網目構造を有する矩形薄板状をなし、側部に開口する気孔が各方向に連通していることにより、通気性・吸水性を備え、軽量で表面積が大きいという特性を有している。
一方、樹脂部３は、多孔質体部２…と略同じ厚さを有する枠形薄板状をなし、複数の多孔質体部２…のそれぞれの外周縁部に対して段差なく連ねられていることにより、複数の多孔質体部２…を保持するようになっている。
なお、複数の多孔質体部２…と樹脂部３とが一体になった矩形薄板状をなす多孔質体−樹脂複合体１は、その樹脂部３が固定あるいは狭持されるなどして各種装置に取り付けられることにより、例えば、フィルタ・ガス拡散部材・放熱部材・吸水部材などに用いられる。
【００１３】
ここで、多孔質体部２…は、各種方法により製造することができるが、例えば、金属粉末を含むスラリーを薄く成形して乾燥させることによってグリーンシートを得た後、このグリーンシートを焼成することで製造することができる。
図３に、ドクターブレード法によってスラリーを薄く成形するためのグリーンシート製造装置を示す。
【００１４】
スラリーＳは、例えばＳＵＳ３１６Ｌ等の金属粉末、有機バインダ（メチルセルロース）、溶媒（水）を混合したものであり、必要に応じて、加熱処理により気化する発泡剤（ヘキサン）や消泡剤（エタノール）等が添加される。
グリーンシート製造装置３０において、まず、スラリーＳが貯蔵されたホッパ３１から、ローラ３２によって搬送されるキャリアシート３３上にスラリーＳが供給されると、キャリアシート３３上のスラリーＳが、移動するキャリアシート３３とドクターブレード３４との間で延ばされ、所定の厚さに成形される。
【００１５】
成形されたスラリーＳは、さらにキャリアシート３３によって搬送され、加熱炉３５を通過するとともに、この加熱炉３５中で乾燥されることにより、ＳＵＳ３１６Ｌ粉末が有機バインダによって接合された状態のグリーンシートＧが形成される。なお、スラリーＳに発泡剤が含まれる場合、キャリアシート３３上に延ばされた状態のスラリーＳを、乾燥前に、高湿度雰囲気下にて加熱処理し、発泡剤を発泡させて発泡スラリーとしてから、乾燥処理を行ってグリーンシートＧを形成する。
最後に、このグリーンシートＧは、キャリアシート３３から取り外された後、図示しない真空炉にて脱脂・焼成されることにより、有機バインダが取り除かれ、金属粉末同士が焼結した多孔質体部２となる。
【００１６】
このようにして得られた多孔質体部２は、図１（ａ）に示すような本第一実施形態によるインサート成形用金型１０を用いたインサート成形において、インサート部品としてキャビティ１３に複数インサートされることにより、図４に示すような多孔質体−樹脂複合体１として製造される。
【００１７】
このインサート成形用金型１０は、図１（ａ）に示すように、固定金型１１及び可動金型１２からなる一対の金型を備えており、固定金型１１の金型面１１Ａと可動金型１２の金型面１２Ａとの間に、型締め状態で、上述したような矩形薄板状をなす多孔質体−樹脂複合体１をインサート成形するためのキャビティ１３を構成している。
そして、キャビティ１３に、インサート部品として複数の多孔質体部２…をインサートし、ランナ１４からゲート１５を通じて射出した溶融樹脂１６をキャビティ１３内に充填することにより、複数の多孔質体部２…と樹脂部３とが一体になったインサート成形品である多孔質体−樹脂複合体１を製造するのである。
【００１８】
ここで、本第一実施形態によるインサート成形用金型１０においては、キャビティ１３に複数の多孔質体部２…がインサートされたときに、これら複数の多孔質体部２…のそれぞれに接するように配置されたガス抜き部が、例えば一方の金型である可動金型１２に設けられており、このガス抜き部によって、インサート成形時のキャビティ１３内のガス抜きが行われる。
【００１９】
ガス抜き部は、キャビティ１３にインサートされた複数の多孔質体部２…のそれぞれに接するようにして、金型面１２Ａに開口する複数のガス通路１７…から構成されたものであり、一つの多孔質体部２には、複数ずつのガス通路１７…が接するようになっている。
つまり、各多孔質体部２が、可動金型１２の金型面１２Ａに開口するガス通路１７…の複数ずつに覆い被さるように、キャビティ１３にインサートされるのである。
【００２０】
また、ガス抜き部として設けられた複数のガス通路１７…と、インサート成形される多孔質体−樹脂複合体１との位置関係を、多孔質体−樹脂複合体１の厚み方向に沿って見ると、図１（ｂ）に示すように、ガス通路１７…は、キャビティ１３にインサートされた多孔質体部２…だけに接するような配置で設けられ、キャビティ１３内に充填される溶融樹脂１６には接しないように設けられている。
【００２１】
このようなインサート成形によって製造される多孔質体−樹脂複合体１は、その多孔質体部２…と樹脂部３とが、多孔質体部２…の側部に開口する気孔における５μｍ〜１０００μｍ程度の深さまで溶融樹脂１６が含浸して硬化することによって、アンカー効果で強固に接合されている。
例えば、樹脂部３の材料にポリプロピレンを用いた場合、成形温度１８０℃、８０ｋＮで型締めし、成形圧２５０ｋｇ／ｃｍ^２で射出成形すると、上記のような多孔質体−樹脂複合体１が得られる。
【００２２】
また、型締め時のキャビティ１３の厚さ（型開閉方向の大きさ）は、多孔質体部２…よりも若干小さく設定されており、型締め時に金型面１１Ａ，１２Ａ間で多孔質体部２…を３〜９０％圧縮することで、射出樹脂圧により多孔質体部２…をキャビティ１３に対して確実に固定するとともに、多孔質体部２…の平坦度を向上するようにしている。
【００２３】
以上説明したような本第一実施形態によるインサート成形用金型１０によれば、キャビティ１３内のガス抜きを行うためのガス通路１７…が、キャビティ１３にインサートされた多孔質体部２…に接するような配置で設けられていることから、キャビティ１３内のガスは、通気性を有する多孔質体部２…を通過してから、多孔質体部２…に接するガス通路１７に流れ込むようにして金型外へ放出される。
【００２４】
これにより、溶融樹脂１６が入り込んでしまうような十分な大きさを有するガス通路１７…を設けて、インサート成形時のガス抜き性能を格段に向上させたとしても、これらのガス通路１７…に接して覆い被さるようにインサートされた多孔質体部２…の存在により、溶融樹脂１６がガス通路１７…内に入り込んでしまうといった不具合が生じることはない。
また、このようにガス抜き性能を格段に向上させることができるのにともない、溶融樹脂１６の射出圧力を必要以上に上げる必要もなくなるので、所望の形状を有する多孔質体−樹脂複合体１をインサート成形によって確実に製造することができる。
【００２５】
なお、多孔質体部２…については、これを用いて製造する多孔質体−樹脂複合体１に求められる特性に応じて適宜選択されるものであり、適度な通気性を有してさえいれば、本第一実施形態によるインサート成形用金型１０を有効に利用できる。
そのため、多孔質体部２…は、上述したような粉末焼結法で製造されたものに限らず、金属不織布やカーボンペーパーなどであってもよい。
【００２６】
しかしながら、多孔質体部２…の気孔径や気孔率が小さすぎると、溶融樹脂１６が気孔中に適度に入り込めなくなってアンカー効果が不十分となり、樹脂部３との接合強度が十分に得られないおそれや、キャビティ１３内のガスをガス通路１７…へ流入させるための通気性が多少損なわれてしまうおそれがある。
逆に、多孔質体部２…の気孔径や気孔率が大きすぎても、多孔質体部２…自体の強度が不足して、樹脂成形圧及び樹脂硬化時の圧縮に耐えられなくなって変形の生じるおそれや、溶融樹脂１６が多孔質体部２…の気孔における奥深くまで浸透しすぎてしまって、所望の形状を維持することができなくなるおそれがある。
それゆえ、多孔質体部２…については、気孔径が１０μｍ〜２ｍｍ程度、気孔率が４０〜９８％程度に設定されていることが好ましい。
【００２７】
一方、樹脂部３についても、これを用いて製造する多孔質体−樹脂複合体１に求められる特性に応じて耐熱温度や硬度等が考慮されつつ適宜選択されるものであって、熱可塑性樹脂、エラストマー（ゴムを含む）など、射出成形可能な材質であればよい。
また、この樹脂部３は、図１に示すように平坦であってもよいが、ねじ挿通孔用の穴や、装置に対する嵌合用の溝形状、強度向上のためのリブ形状、ボスなどを樹脂成形時に設けておいてもよい。
【００２８】
さらに、樹脂部３は、多孔質体部２…の外周縁部すべてに連なる必要はなく、必要に応じて部分的に連なっていてもよいし、多孔質体部２…に予め穴を設けておいて、ここに溶融樹脂１６を充填するように射出することにより、多孔質体部２…の外周縁部だけではなく中程にも樹脂部３が連なるようにしてもよいし、多孔質体部２の少なくとも片面側に例えば格子状に連なるようにしてもよい。
例えば、図５に示すように、樹脂部３が、複数の多孔質体部２…の外周縁部に対して部分的に連なるとともに、これら複数の多孔質体部２…の片面側に連なるようにしていもよいし、例えば、図６に示すように、樹脂部３が、多孔質体部２の外周縁部すべてに連なるとともに、この多孔質体部２の片面側に格子状に連なるようにしてもよい。
要は、少なくとも一つの多孔質体部２をインサート部品としたインサート成形を行うときに、多孔質体部２に接するようなガス抜き部を設けることができれば、本第一実施形態によるインサート成形用金型１０を有効に活用することができるのである。
【００２９】
次に、本発明の第二実施形態によるインサート成形用金型について、図２を参照しながら説明するが、第一実施形態と同様の部分には同一の符合を用いてその説明を省略する。
【００３０】
本第二実施形態によるインサート成形用金型１０に設けられたガス抜き部は、図２（ｂ）に示すように、キャビティ１３にインサートされた複数の多孔質体部２…のそれぞれに接するようにして、金型面１２Ａに開口する複数の凹部にそれぞれ嵌め込まれたガス抜き用多孔質体部１８…と、これら複数のガス抜き用多孔質体部１８…のそれぞれに接する複数のガス通路１７…とから構成されたものであり、一つの多孔質体部２には、一つのガス抜き用多孔質体部１８が接し、一つのガス抜き用多孔質体部１８には、複数ずつのガス通路１７…が接するようになっている。
つまり、各多孔質体部２が、可動金型１２の金型面１２Ａに開口する凹部に嵌め込まれたガス抜き用多孔質体部１８…のそれぞれに覆い被さるように、キャビティ１３にインサートされるのである。
【００３１】
このとき、ガス抜き部として設けられた複数のガス抜き用多孔質体部１８…及び複数のガス通路１７…と、インサート成形される多孔質体−樹脂複合体１との位置関係を、多孔質体−樹脂複合体１の厚み方向に沿って見ると、図２（ｂ）に示すように、ガス抜き用多孔質体部１８…は、キャビティ１３にインサートされた多孔質体部２…だけに接するような配置で設けられ、キャビティ１３内に充填される溶融樹脂１６には接しないように設けられている。
【００３２】
ガス抜き用多孔質体部１８…は、インサート部品である多孔質体部２…と同様に、三次元網目構造を有する矩形薄板状をなし、側部に開口する気孔が各方向に連通していることにより、通気性・吸水性を備え、軽量で表面積が大きいという特性を有しているものである。
さらに、このガス抜き用多孔質体部１８…は、多孔質体部２…に接することになる面１８Ａが、研磨加工が施されることなく例えば放電加工によって仕上げられたままの状態とされており、この面１８Ａに対してある程度の面粗さが与えられている。
【００３３】
以上説明したような本第二実施形態によるインサート成形用金型１０によれば、キャビティ１３内のガス抜きを行うためのガス抜き用多孔質体部１８…が、キャビティ１３にインサートされた多孔質体部２…に接するような配置で設けられていることから、キャビティ１３内のガスは、通気性を有する多孔質体部２…を通過し、さらに多孔質体部２…に接するガス抜き用多孔質体部１８…を通過してから、ガス抜き用多孔質体部１８…に接するガス通路１７に流れ込むようにして金型外へ放出される。
そのため、本第二実施形態によるインサート成形用金型１０によっても、上述した第一実施形態と同様の効果を得ることが可能となっている。
【００３４】
また、ガス抜き部として設けられたガス抜き用多孔質体部１８…において、その多孔質体部２…に接する面１８Ａに対してある程度の面粗さが与えられていることから、とくに気孔率が高く設定された多孔質体部２…をインサート部品とするインサート成形を行う場合であっても、型締め時に金型面１１Ａ，１２Ａ間で圧縮される多孔質体部２…を、多孔質体部２…とガス抜き用多孔質体部１８…との間で生じる摩擦力により、キャビティ１３に対して確実に固定することが可能となっている。
【００３５】
なお、本第二実施形態で用いたガス抜き用多孔質体部１８は、適度な通気性及び強度を有していれば、その材質などを問うことはなく、例えば、多孔質体部２…と同様に粉末焼結法によって製造されたものを用いることができる（多孔質体部２…と同じものを用いてもよい）。
【００３６】
また、以上説明してきたような各実施形態においては、そのガス抜き部を可動金型１２だけに設けているが、これに限定されることはなく、ガス抜き部が、固定金型１１のみに設けられていてもよいし、可動金型１２及び固定金型１１の両方に設けられていてもよい。
【００３７】
【発明の効果】
本発明によれば、インサート部品である多孔質体部が備える通気性をうまく利用して、ガス抜き部をキャビティ内にインサートされた多孔質体部に接するような配置で設けたことから、インサート成形時のガス抜き性能を格段に向上させることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】（ａ）は本発明の第一実施形態によるインサート成形用金型を示す概略断面説明図、（ｂ）は（ａ）に示すインサート成形用金型における各種部材の位置関係を示す説明図である。
【図２】（ａ）は本発明の第二実施形態によるインサート成形用金型を示す概略断面説明図、（ｂ）は（ａ）に示すインサート成形用金型における各種部材の位置関係を示す説明図である。
【図３】多孔質体部分を製造する方法の一例を示す模式図である。
【図４】（ａ）は本発明の実施形態によるインサート成形用金型を用いて製造する多孔質体−樹脂複合体を示す平面図、（ｂ）は（ａ）におけるＡ−Ａ線断面図である。
【図５】多孔質体−樹脂複合体の一例を示す斜視図である。
【図６】（ａ）は多孔質体−樹脂複合体の一例を示す平面図、（ｂ）は（ａ）におけるＡ−Ａ線断面図である。
【符号の説明】
１多孔質体−樹脂複合体
２多孔質体部
３樹脂部
１０インサート成形用金型
１１固定金型
１１Ａ金型面
１２可動金型
１２Ａ金型面
１３キャビティ
１６溶融樹脂
１７ガス通路
１８ガス抜き用多孔質体部

Claims

キャビティにインサート部品としての多孔質体部をインサートし、この多孔質体部に連なるように溶融樹脂を射出するインサート成形を行うことにより、多孔質体−樹脂複合体であるインサート成形品を製造するためのインサート成形用金型であって、
前記キャビティにインサートされる前記多孔質体部に接するように配置されたガス抜き部が設けられていることを特徴とするインサート成形用金型。
請求項１に記載のインサート成形用金型において、
前記ガス抜き部が、前記キャビティにインサートされた前記多孔質体部に接するガス通路から構成されていることを特徴とするインサート成形用金型。
請求項１に記載のインサート成形用金型において、
前記ガス抜き部が、前記キャビティにインサートされた前記多孔質体部に接するガス抜き用多孔質体部と、このガス抜き用多孔質体部に接するガス通路とから構成されていることを特徴とするインサート成形用金型。
請求項１乃至請求項３のいずれかに記載のインサート成形用金型を用いたインサート成形品の製造方法であって、
前記キャビティに、インサート部品としての前記多孔質体部をインサートし、この多孔質体部に連なるように溶融樹脂を射出するインサート成形を行うときに、前記ガス抜き部によって前記キャビティ内のガス抜きを行うことを特徴とするインサート成形品の製造方法。