JP2006305781A - インサート成形型およびインサート成形方法 - Google Patents

Abstract

【課題】インサート部材の表面と裏面との少なくとも一方に長尺の樹脂材が形成されてなり、インサート部材の変形が抑制されている成形品をインサート成形するためのインサート成形型およびインサート成形方法を提供する。
【解決手段】インサート成形型にフィルムゲートを設け、フィルムゲートのうちキャビティとの連絡口であるゲート端部を表成形面に開口させる。
【選択図】図２

Description

本発明は、インサート部材と樹脂材とからなる成形品をインサート成形するための成形型および成形方法に関する。

インサート部材の表面と裏面との少なくとも一方に長尺の樹脂材が形成されてなる成形品を製造するための方法としては、ディッピング法が知られている。ディッピング法は、先ずインサート部材を溶融樹脂材料の液槽に浸漬し、次いでインサート部材を液槽から引き上げて溶融樹脂材料を固化させることでインサート部材を樹脂材で覆う方法である。ディッピング法によると、インサート部材を変形させることなく樹脂材を形成できるが、一方、成形サイクルが長いために製造コストが高くなる問題がある。

成形サイクルが短く製造コストが安い成形方法として、インサート成形法が知られている。インサート成形法は射出成形法の一種であり、インサート部材を収容した成形型のキャビティに溶融樹脂材料を射出して樹脂材を型成形する方法である。

ここで、長尺の樹脂材を形成するためには溶融樹脂材料を成形型のキャビティに高圧で射出する必要がある。しかし、キャビティにおける溶融樹脂材料の流動圧は部分毎にムラがあるために、インサート部材が流動圧で変形する問題がある。特に、インサート部材として、複数の短冊体が長手方向を揃えて互いに離間しつつ平行に配置されてなるものを用いる場合には、インサート部材が溶融樹脂の流動圧で変形し易い。すなわち、インサート部材を複数の短冊体から構成する場合には、短冊体同士の間隙（以下、中キャビティと呼ぶ）にも溶融樹脂が流入する。インサート部材は複数の短冊体からなり、中キャビティは複数箇所に形成される。複数の中キャビティのうち、溶融樹脂材料が高い流動圧で流入した中キャビティには、溶融樹脂が優先的に流動するため、この中キャビティは拡張する。そして、拡張した中キャビティに隣接する中キャビティは狭められる。よって、インサート部材は、流動圧で変形する。特に、インサート部材を構成する短冊体として、長さ／厚さが１０以上のものを用いる場合には、短冊体が薄肉かつ長尺になり、インサート部材の変形が顕著になる。

インサート部材を成形型内にピンで固定しつつ溶融樹脂材料を射出して、インサート部材の変形を防ぐインサート成形方法もある。この方法を用いれば、長さ／厚さが１０以上である複数の短冊体が長手方向を揃えて互いに離間しつつ平行に配置されてなるインサート部材（以下、インサート部材と略する）の変形を抑制できると考えられる。この場合には、溶融樹脂材料が完全に固化していない状態でピンを抜けば、溶融樹脂材料の内圧でピン孔が塞がれるとされている。しかし、ピン孔が完全に塞がっているのか否かを検出するのは非常に困難である。したがって、例えば樹脂材により絶縁層を形成する場合など、ピン孔のない成形品が必要な場合には、この方法は不適当である。

特許文献１には、成形型のキャビティに通じるゲートとして、広幅かつ薄肉のフィルムゲートを用いる射出成形法が紹介されている。特許文献１に紹介されている射出成形方法では、フィルムゲートのうちキャビティとの連絡口であるゲート端部を、溶融樹脂材料を流動させたい方向と平行な方向に延設している。すなわち、キャビティのうち樹脂材の側面を形成する型面（以下、側成形面と呼ぶ）にゲート端部を設定し、樹脂材の長手方向に沿って溶融樹脂材料を射出している。このため、キャビティにおける溶融樹脂材料の流動圧が均一になる。

特許文献１に紹介されている射出成形方法をインサート成形方法に適用すれば、インサート部材の変形を抑制できると考えられるが、薄肉の樹脂材を形成するための成形型では、側成形面の面積が非常に小さく、側成形面にフィルムゲートのゲート端部を形成できない問題がある。
特開平５−２２８９６７号公報

本発明は上記事情に鑑みて成されたものであり、インサート部材の表面と裏面との少なくとも一方に長尺の樹脂材が形成されてなり、インサート部材の変形が抑制されている成形品を成形するためのインサート成形型およびインサート成形方法を提供することを目的とする。

上記課題を解決する本発明のインサート成形型は、長さ／厚さが１０以上の長尺の複数の短冊体が長手方向を揃えて互いに離間しつつ平行に配置されてなるインサート部材の表面と裏面との少なくとも一方に長尺の樹脂材が形成されてなる成形品をインサート成形するための成形型であって、上記インサート部材を収容するとともに上記樹脂材を成形するキャビティと、キャビティに連絡するフィルムゲートとを備え、フィルムゲートのうちキャビティとの連絡口であるゲート端部は、キャビティの一部を区画し上記樹脂材の表面を形成する表成形面に開口し上記インサート部材の長手方向と交叉する方向に延びていることを特徴とする。

本発明のインサート成形型は以下の構成（１）〜（３）の何れかを備えることが好ましい。
（１）上記表成形面のうち上記ゲート端部を含む領域には、凹形状のバッファ部が形成されている。
（２）本発明のインサート成形型が構成（１）を備える場合、上記表形成面に対向する位置に、上記キャビティの一部を区画し上記樹脂材の裏面を形成する裏形成面を持ち、裏形成面には、上記バッファ部に対向する位置に上記バッファ部と連通する凹形状の裏バッファ部が形成されている。
（３）上記ゲート端部は、上記インサート部材の長手方向と直交する方向に延びている。

上記課題を解決する本発明のインサート成形方法は、長さ／厚さが１０以上の長尺の短冊体が長手方向を揃えて互いに離間しつつ平行に配置されてなるインサート部材の表面と裏面との少なくとも一方に長尺の樹脂材が形成されてなる成形品をインサート成形する方法であって、上記インサート部材を収容するとともに上記樹脂材を成形するキャビティと、キャビティに連絡するフィルムゲートとを備え、フィルムゲートのうちキャビティとの連絡口であるゲート端部が、キャビティの一部を区画し上記樹脂材の表面を形成する表成形面に開口し上記インサート部材の長手方向と交叉する方向に延びているインサート成形型を用い、キャビティに上記インサート部材を載置する載置工程と、上記インサート部材が載置されているキャビティにフィルムゲートを介して溶融樹脂材料を射出する射出工程と、を備え、射出工程において、上記インサート部材の表面に交叉する方向からキャビティに向けて溶融樹脂材料を射出することを特徴とする。

本発明のインサート成形方法は、以下の構成（４）〜（６）の何れかを備えることが好ましい。
（４）上記成形型の上記表成形面のうち上記ゲート端部を含む領域には、凹形状のバッファ部が形成され、上記射出工程において、上記溶融樹脂は上記キャビティの中でバッファ部に最初に流入する。
（５）本発明のインサート成形方法が構成（４）を備える場合、上記成形型は、上記表形成面に対向する位置に、上記キャビティの一部を区画し上記樹脂材の裏面を形成する裏形成面を持ち、裏形成面には、上記バッファ部に対向する位置に上記バッファ部と連通する凹形状の裏バッファ部が形成され、上記射出工程において、上記溶融樹脂は上記バッファ部に次いで上記裏バッファ部に流入する。
（６）上記成形型の上記ゲート端部は、上記インサート部材の長手方向と直交する方向に延び、上記射出工程において、上記溶融樹脂材料が複数の上記短冊体同士の間隙に同時に流入するとともに、複数の上記短冊体同士の間隙に長手方向に同位置に流入する。

本発明のインサート成形型では、ゲート端部が表成形面に開口している。樹脂材を成形するキャビティにおいて、樹脂材の表面を成形する表成形面は、樹脂材の側面を形成する側形成面に比べて面積が非常に大きい。このため、フィルムゲートのゲート端部を容易に形成できる。従って、本発明のインサート成形型を用いれば、フィルムゲートを介してキャビティに溶融樹脂材料を射出できる。したがって、キャビティにおける溶融樹脂材料の流動圧は均一化される。

ここで、短冊体同士の間隙である中キャビティに樹脂材を射出する場合、溶融樹脂材料の流動圧が高ければ、短冊体が変形する。したがって、中キャビティに樹脂材が均一に充填されていない成形品が得られる。本発明のインサート成形型は、フィルムゲートをもつために、キャビティのうちインサート部材の表面側や裏面側を流動する溶融樹脂材料の流動圧は均一になる。そして、ゲート端部をインサート部材の長手方向と交叉する方向に延びた形状にすることで、溶融樹脂材料が中キャビティに同時（またはほぼ同時）に流入するため、中キャビティを流れる溶融樹脂材料の流動圧は均一になる。したがって、中キャビティに樹脂材料が均一に充填され、インサート部材の変形が抑制された成形品をインサート成形することができる。なお、本発明のインサート成形型において、インサート部材を構成する短冊体は、長さ／厚さが１０以上である。短冊体の長さとは、長尺の樹脂材の長手方向内にある短冊体の長さを指す。短冊体の厚さとは、短冊体の肉厚または短冊体の幅を指す。長さ／厚さが１０以上である短冊体は、薄肉かつ長尺であり、通常のインサート成形型を用いてインサート成形すると非常に変形し易い。本発明のインサート成形型によると、上述した理由により短冊体の変形を効果的に防止できる。本発明のインサート成形型は、樹脂材の肉厚が２ｍｍ以下の薄肉であったり、インサート成形用の成形型に保持ピンを設けることができないような場合に特に有効である。

本発明のインサート成形型が上記構成（１）を備える場合には、ゲート端部を介してキャビティ内に射出された溶融樹脂材料は、キャビティの中でバッファ部に最初に流入する。したがって、溶融樹脂材料の流動圧はバッファ部で低められるとともに均一化され、キャビティの一般部に流出する。このため、インサート部材の変形はさらに抑制される。

本発明のインサート成形型が上記構成（２）を備える場合には、インサート部材の表面と裏面とに長尺の樹脂材が形成されてなり、インサート部材の変形が抑制されている成形品をインサート成形することができる。

すなわち、ゲート端部を介してキャビティ内に射出されバッファ部に流入した溶融樹脂材料は、バッファ部に次いで裏バッファ部に流入する。そして、バッファ部と裏バッファ部とからキャビティの一般部に流出する。バッファ部から流出する溶融樹脂材料は、流動圧がバッファ部で低められるとともに均一化されて、一般部の表形成面側を流動する。裏バッファ部から流出する溶融樹脂材料は、流動圧がバッファ部および裏バッファ部で低められるとともに均一化されて、一般部の裏形成面側を流動する。よって、インサート部材の変形を抑制しつつインサート部材の表面と裏面とに樹脂材を形成できる。

本発明のインサート成形型が上記構成（３）を備える場合には、溶融樹脂材料が中キャビティに同時（またはほぼ同時）に流入するとともに、中キャビティのうち溶融樹脂材料が射出される長手方向の位置が同位置になる。よって、中キャビティを流れる溶融樹脂材料の流動圧はより均一になる。

本発明のインサート成形方法は、本発明のインサート成形型を用いたインサート成形方法である。したがって、上述したインサート成形型に由来する効果によって、インサート部材の表面と裏面との少なくとも一方に長尺の樹脂材が形成されてなり、インサート部材の変形が抑制されている成形品をインサート成形することができる。

以下、本発明のインサート成形型およびインサート成形方法を図面を基に説明する。

（実施例）
実施例のインサート成形型は、上記構成（１）、（２）、（３）を備える。実施例のインサート成形方法は、上記構成（４）、（５）、（６）を備える。実施例のインサート成形型を長手方向に切断した様子を模式的に表す断面図を図１に示し、実施例のインサート成形型のキャビティおよびフィルムゲートを模式的に表す斜視説明図を図２に示し、実施例のインサート成形型のキャビティを模式的に表す上面図を図３に示す。以下、上、下、左、右、前、後とは、図２に示される上、下、左、右、前、後を指す。

実施例のインサート成形型は、上型１と下型２との２つの分割型が組み合わされてなる。上型１と下型２とは各々内部空間を持ち、上型１の内部空間と下型２の内部空間とが組み合わされてキャビティが形成されている。上型１には表形成面１０が形成されている。下型２には裏形成面２０が形成されている。表形成面１０と裏形成面２０とは上下対称に形成されている。上型１のうち表形成面１０の前後には、後述するインサート部材３を載置するための上側載置面１１が形成されている。上側載置面１１はインサート部材３の外形に対応した形状に形成されている。上側載置面１１は表形成面１０よりも下側に形成されている。下型２には、上側載置面１１と上下対称形状の下側載置面２１が形成されている。

上型１にはフィルムゲート５が形成されている。フィルムゲート５は、断面くさび状をなし、上型１の左右に延設されている。フィルムゲート５の上端は前後方向の幅が広い。フィルムゲート５の下端は前後方向の幅が狭い。フィルムゲート５の下端は表形成面１０に開口し、ゲート端部５０を形成している。ゲート端部５０は表形成面１０の前端に形成されている。フィルムゲート５の上端は射出機（図略）の射出口６０に連続するランナー６１に連絡している。また、ゲート端部５０は、後述する短冊体３０を全てまたぐ位置に形成されている。上型１は、ランナー６１を境界に第１上型１５と第２上型１６との２つに型割りされている。そして、第１上型１５と第２上型１６とが一体化されて上型１を構成している。

表形成面１０のうちゲート端部５０を含む領域には、凹形状のバッファ部１２が形成されている。バッファ部１２は長手方向（図２中前後方向）と幅方向（図２中左右方向）とに延びている。バッファ部１２の長手方向の長さは、幅方向に均一になっている。

裏形成面２０のうち、バッファ部１２に対向する位置には、裏バッファ部２２が形成されている。裏バッファ部２２はバッファ部１２と同形の凹形状をなす。バッファ部１２と裏バッファ部２２とは、幅方向の両端で連通している。

実施例のインサート成形方法を以下に説明する。

（載置工程）
先ず、キャビティにインサート部材３を載置した。実施例のインサート成形方法において、インサート部材３は長尺の６つの短冊体３０からなる。各短冊体３０は、長手方向を揃えて互いに等間隔で平行に配置されている。短冊体３０は銅からなり、肉厚３ｍｍ、幅２．５ｍｍ、全長１５０ｍｍに形成されている。本実施例において、短冊体３０の長さ（図２に示すｌ）は５１ｍｍであった。短冊体３０の厚さを３ｍｍ（肉厚ｔ）とすると、短冊体３０の長さ／厚さは１７であった。短冊体３０の厚さを２．５ｍｍ（幅ｗ）とすると、短冊体３０の長さ／厚さは２０．４であった。

上型１と下型２とを開き、インサート部材３の長手方向がキャビティの長手方向と一致するように、下側載置面２１にインサート部材３を載置した。インサート部材３のうち上型１に対面している面が表面３１であり、下型２に対面している面が裏面３２である。インサート部材３を下側載置面２１に載置した後に、上型１と下型２とを閉じ、インサート部材３を下側載置面２１と上側載置面１１とで挟んで固定した。そして、上型１と下型２との間にキャビティを形成した。実施例のインサート成形方法では、キャビティはインサート部材３を境界とする上側の部分（上キャビティ４０）と、下側の部分（下キャビティ４１）と、短冊体３０同士の間隙の部分および短冊体３０の側面と成形型の型面との間の部分（中キャビティ４２）とに分けられた。上キャビティ４０および下キャビティ４１は、高さ０．３ｍｍに形成されている。中キャビティ４２は高さ３．６ｍｍ、幅０．５ｍｍに形成されている。

（射出工程）
インサート部材３が載置されているキャビティにフィルムゲート５を介して溶融樹脂材料を射出した。詳しくは、加熱溶融したＰＰＳ、ＬＣＰ等の低粘度樹脂材料を樹脂温２７０℃〜２８０℃、射出速度１５ｍｍ／ｓで射出機より射出した。なお、フィルムゲート５には図示しない開閉バルブが形成されている。開閉バルブは、溶融樹脂材料が射出されるとフィルムゲート５を開く。そして、開閉バルブは、補圧が完了するとフィルムゲート５を閉じる。射出機より射出された溶融樹脂材料は、ランナー６１に流入し、次いでフィルムゲート５に流入した。開閉バルブを設けることで、射出口６０とランナー６１と、フィルムゲート５のうち開閉バルブを境界とするランナー６１側の部分と、をホットランナ化でき、射出口６０、ランナー６１、フィルムゲート５に流入する溶融樹脂材料分だけ歩留まりを向上させることができる。

フィルムゲート５に流入した溶融樹脂材料は、ゲート端部５０を介してキャビティに流入した。ゲート端部５０は表形成面１０に開口しているため、溶融樹脂材料はインサート部材３の表面３１に交叉する方向からキャビティに向けて射出された。

キャビティ内に流入した溶融樹脂材料は、先ずバッファ部１２に流入した。バッファ部１２に流入した溶融樹脂材料の流動圧は、バッファ部１２で低められた。溶融樹脂材料がバッファ部１２に充填されると、溶融樹脂材料の流動圧は均一化した。バッファ部１２に流入した溶融樹脂材料の一部はバッファ部１２に連通する裏バッファ部２２に流入した。裏バッファ部２２に流入した溶融樹脂材料の流動圧は低められ、均一化された。バッファ部１２に流入した溶融樹脂材料のうち裏バッファ部２２に流入しなかった部分は上キャビティ４０の一般部４３および中キャビティ４２に流入した。裏バッファ部２２に流入した溶融樹脂材料は下キャビティ４１の一般部４４と中キャビティ４２とに流入した。溶融樹脂材料は、バッファ部１２および裏バッファ部２２で流動圧が低められかつ均一化されているため、上キャビティ４０、下キャビティ４１、中キャビティ４２でそれぞれほぼ等速で流動した。

なお、実施例のインサート成形型では、ゲート端部５０が幅方向、すなわち、キャビティおよびインサート部材３の長手方向と直交する方向に延びている。また、ゲート端部５０が短冊体３０を全てまたぐ位置に形成されている。このため、各中キャビティ４２には溶融樹脂材料が同時に流入した。したがって、各中キャビティ４２における溶融樹脂材料の流動圧は均一になっている。また、バッファ部１２および裏バッファ部２２が設けられていることで、バッファ部１２および裏バッファ部２２に隣接する中キャビティ４２に流入する溶融樹脂材料の流動圧は低められている。

さらに、溶融樹脂材料が射出される長手方向の位置は同位置になるため、中キャビティ４２における溶融樹脂材料の流動圧はさらに均一になっている。

射出工程後、インサート成形型を冷却し、溶融樹脂材料を固化して樹脂材を形成し、インサート部材３と樹脂材とからなる成形品を得た。得られた成形品は、インサート部材３の変形がなく、短冊体３０同士の間隙に樹脂材料が均一に充填されていた。

実施例のインサート成形方法では、フィルムゲート５を介してキャビティに溶融樹脂材料を射出している。このため、上キャビティ４０、下キャビティ４１、中キャビティ４２における溶融樹脂材料の流動圧は均一化され、インサート部材３が変形しない。よって、インサート部材３の表面３１と裏面３２とに長尺の樹脂材が形成されてなり、インサート部材３の変形が抑制されている成形品をインサート成形することができる。

本実施例のインサート成形型では、ゲート端部５０は表形成面１０のうち長手方向の端に形成されているが、ゲート端部５０を設ける長手方向の位置はこれに限らない。ゲート端部５０を表形成面１０のうち長手方向の端に形成することで、溶融樹脂材料の前方向への流動を防ぎ、溶融樹脂材料の流動圧を均一化できる利点がある。

実施例のインサート成形型を長手方向に切断した様子を模式的に表す断面図である。 実施例のインサート成形型のキャビティを模式的に表す斜視説明図である。 実施例のインサート成形型のキャビティを模式的に表す上面図である。

符号の説明

１０：表形成面 ２０：裏形成面 ５：フィルムゲート ５０：ゲート端部 １２：バッファ部 ２２：裏バッファ部

Claims (8)

1. 長さ／厚さが１０以上の長尺の複数の短冊体が長手方向を揃えて互いに離間しつつ平行に配置されてなるインサート部材の表面と裏面との少なくとも一方に長尺の樹脂材が形成されてなる成形品をインサート成形するための成形型であって、
   前記インサート部材を収容するとともに前記樹脂材を成形するキャビティと、該キャビティに連絡するフィルムゲートとを備え、
   該フィルムゲートのうち該キャビティとの連絡口であるゲート端部は、該キャビティの一部を区画し前記樹脂材の表面を形成する表成形面に開口し前記インサート部材の長手方向と交叉する方向に延びていることを特徴とするインサート成形型。
2. 前記表成形面のうち前記ゲート端部を含む領域には、凹形状のバッファ部が形成されている請求項１に記載のインサート成形型。
3. 前記表形成面に対向する位置に、前記キャビティの一部を区画し前記樹脂材の裏面を形成する裏形成面を持ち、
   該裏形成面には、前記バッファ部に対向する位置に前記バッファ部と連通する凹形状の裏バッファ部が形成されている請求項２に記載のインサート成形型。
4. 前記ゲート端部は、前記インサート部材の長手方向と直交する方向に延びている請求項１に記載のインサート成形型。
5. 長さ／厚さが１０以上の長尺の短冊体が長手方向を揃えて互いに離間しつつ平行に配置されてなるインサート部材の表面と裏面との少なくとも一方に長尺の樹脂材が形成されてなる成形品をインサート成形する方法であって、
   前記インサート部材を収容するとともに前記樹脂材を成形するキャビティと、該キャビティに連絡するフィルムゲートとを備え、該フィルムゲートのうち該キャビティとの連絡口であるゲート端部が、該キャビティの一部を区画し前記樹脂材の表面を形成する表成形面に開口し前記インサート部材の長手方向と交叉する方向に延びているインサート成形型を用い、
   該キャビティに前記インサート部材を載置する載置工程と、
   前記インサート部材が載置されている該キャビティに該フィルムゲートを介して溶融樹脂材料を射出する射出工程と、を備え、
   該射出工程において、前記インサート部材の表面に交叉する方向から該キャビティに向けて該溶融樹脂材料を射出することを特徴とするインサート成形方法。
6. 前記成形型の前記表成形面のうち前記ゲート端部を含む領域には、凹形状のバッファ部が形成され、
   前記射出工程において、前記溶融樹脂は前記キャビティの中で該バッファ部に最初に流入する請求項５に記載のインサート成形方法。
7. 前記成形型は、前記表形成面に対向する位置に、前記キャビティの一部を区画し前記樹脂材の裏面を形成する裏形成面を持ち、
   該裏形成面には、前記バッファ部に対向する位置に前記バッファ部と連通する凹形状の裏バッファ部が形成され、
   前記射出工程において、前記溶融樹脂は前記バッファ部に次いで前記裏バッファ部に流入する請求項６に記載のインサート成形方法。
8. 前記成形型の前記ゲート端部は、前記インサート部材の長手方向と直交する方向に延び、
   前記射出工程において、前記溶融樹脂材料が複数の前記短冊体同士の間隙に同時に流入するとともに、複数の前記短冊体同士の間隙に長手方向に同位置に流入する請求項５に記載のインサート成形型。

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