JP2010105337A - インサート２色成形方法および２色成形金型装置並びにインサート２色成形品 - Google Patents

Abstract

【課題】手作業による金属部品のセットを解消し、金属部品を所定の位置に精度良くインサートする。
【解決手段】１次成形用金型で成形された１次成形品を２次成形用金型に移動させて連続的に２次成形品を成形し、１次成形品と２次成形品を一体化させる２色成形方法において、帯板状に加工された金属部品８を、１次成形用金型のキャビティ枠２ａ′に当接させてキャビティ２ａ内に配置し、１次成形用金型のキャビティに１次成形用樹脂を射出し、成形された１次成形品Ｓ１の表面と金属部品８の表面が面一である金属部品付き１次成形品を２次成形用金型に移動させ、２次成形用金型のキャビティに２次成形用樹脂を射出することにより、金属部品８がインサートされた２色成形品を成形することを特徴とする。
【選択図】図１

Description

本発明は、配線等の金属部品を樹脂成形品中に安定した状態で埋設することができるインサート２色成形方法および２色成形金型装置並びにインサート２色成形品に関するものである。

従来、合成樹脂成形品中に金属部品等の異種材料を埋め込む場合、予め金型のキャビティ内にその異種材料をセットしておき、キャビティ内に溶融樹脂を射出する、いわゆるインサート成形によって異種材料を合成樹脂成形品と一体化している（例えば特許文献１参照）。

上記インサート成形を利用すれば、例えば携帯電話のフリップカバーに電子部品を組み込む場合についても、携帯電話本体側の回路とフリップカバー側の電子部品とを接続する配線については、フリップカバーを構成している合成樹脂中に埋設することができる。

ところが、上記配線は通常、保形性の無いワイヤーで構成されているため、射出成形時の樹脂流動や射出圧力によって位置ずれが生じやすく、フリップカバーが透光性を有する素材で構成されている場合には、製品の歩留まりが悪くなる。

そこで、配線のように細く保形性の無い金属部品をインサート成形する場合、図８(ａ)に示すように、まず、配線支持体となる１次成形品５０を成形し、その１次成形品５０に形成された凹溝５０ａを利用して、電子部品５１に接続する金属部品５２を這わせ（図８(ｂ)参照）、金属部品付き１次成形品５０をさらに２次成形用金型内にセットして２次成形品５３を成形する（図８(ｃ)参照）ことにより、図８(ｄ)のＡ−Ａ矢視断面図に示すように、位置ずれを発生させることなく金属部品５２をフリップカバー５４内に埋設するという二重成形が行われている。
特開２００１−２０４５６７号公報

しかしながら、上記した二重成形によって金属部品５２をインサートする方法では、１次成形品５０に対し金属部品５２を手作業でセットしなければならないため、成形作業が煩雑になり、生産効率が低いという問題がある。

本発明は以上のような配線等の金属部品を合成樹脂成形品中に埋設する際の課題を考慮してなされたものであり、手作業による金属部品のセットを解消し、金属部品を所定の位置に精度良く埋設することができるインサート２色成形方法および２色成形金型装置並びにインサート２色成形品を提供するものである。

ａ 本発明に係るインサート２色成形方法は、
１次成形用金型で成形された１次成形品を２次成形用金型に移動させて連続的に２次成形品を成形し、上記１次成形品と上記２次成形品を一体化させる２色成形方法において、
帯板状に加工された金属部品を、上記１次成形用金型のキャビティ枠に当接させて上記キャビティ内に配置し、
上記１次成形用金型のキャビティに１次成形用樹脂を射出し、
成形された１次成形品の表面と上記金属部品の表面が面一である金属部品付き１次成形品を上記２次成形用金型に移動させ、
上記２次成形用金型のキャビティに２次成形用樹脂を射出することにより、上記金属部品がインサートされた２色成形品を成形することを要旨とする。

上記インサート２色成形方法において、上記１次成形用金型のキャビティ枠に当接させて配置された上記金属部品を、上記１次成形用金型に設けられた吸引通路を介して吸引することが好ましい。

また、上記１次成形用金型のキャビティ枠に当接させて配置された上記金属部品を、その金属部品を把持する位置と、その金属部品から退避する位置との間で移動し得るスライドブロックによって固定することもできる。

また、上記１次成形用金型のキャビティ枠に当接されない部分の上記金属部品については、キャビティ面とコア面で直接、挟み込むことにより、上記金属部品を固定することができる。

ｂ 本発明に係る２色成形金型装置は、
１次成形用金型で成形された１次成形品を２次成形用金型に移動させて連続的に２次成形品を成形し、上記１次成形品と上記２次成形品を一体化させる２色成形金型装置において、
上記１次成形用金型のキャビティ枠が、帯板状に加工された金属部品の輪郭に合わせて形成されており、上記１次成形用金型のキャビティ内に配置される上記金属部品の外側縁部に当接させてその金属部品の移動を規制するように構成されていることを要旨とする。

上記２色成形金型装置において、上記キャビティ枠と当接した状態で上記キャビティ内に配置された上記金属部品を吸引し上記１次成形用金型に固定する吸引通路を設けることが好ましい。

また、上記キャビティ枠に当接した状態で上記キャビティ内に配置された上記金属部品に対し、退避可能にその金属部品を把持するスライドブロックを備えることもできる。

ｃ 本発明に係るインサート２色成形品は、
１次成形品を覆うようにして２次成形品が成形され、これらが一体化されている２色成形品において、
上記２色成形品中に帯板状の金属部品がインサートされ、
上記金属部品は上記１次成形品の外側縁部に配置されているとともに、上記２次成形品によって覆われる側の上記金属部品の表面と上記１次成形品の表面とが面一であることを要旨とする。

本発明におけるインサート２色成形方法とは、金属部品を樹脂成形品中に埋設し一体化させるインサート成形方法と、２色（或いは２種類）の樹脂、または同種の２つの樹脂を組み合わせて一体に成形する２色成形方法とを組み合わせた成形方法を意味する。

本発明によれば、金属部品を２色成形品中の所定の位置に精度良くインサートすることができる。また、２色成形によって金属部品をインサートすることが可能になるため、手作業による金属部品のセットが解消され生産効率を大幅に向上させることができる。

以下、図面に示した実施の形態に基づいて本発明を詳細に説明する。

1 ２色成形金型装置
図１(ａ)は、本発明に係るインサート２色成形品を成形する２色成形金型装置の正面図であり、同図(ｂ)は図１(ａ)のＢ部を拡大した平面図である。

なお、本実施形態では携帯電話のフリップカバーを２色成形する場合を例に取り説明する。

両図において、２色成形金型装置１は、固定型２とその固定型２に対して進退可能な可動型３を有し、固定型２には１次成形品を成形するためのキャビティ２ａと２次成形品を成形するためのキャビティ２ｂが形成されている。

キャビティ２ａはスプルーを介して第１射出機（図示しない）の第１射出ノズル４に接続されており、キャビティ２ｂは同じくスプルーを介して第２射出機（図示しない）の第２射出ノズル５に接続されている。

上記第１射出ノズル４からは例えば透明のＰＣ（ポリカーボネート樹脂）、ＰＭＭＡ（ポリメタクリル酸メチル樹脂）、または複数の樹脂の組み合わせ、ＰＣ／ＰＥＴ（ポリカーボネート樹脂とポリエチレンテレフタレート樹脂のポリマーアロイ）等が１次成形用樹脂として射出される。上記第２射出ノズル５からは例えば上記１次成形用樹脂として例示した樹脂であって透光性を有する樹脂が２次成形用樹脂として射出される。

一方、可動型３にはコア３ａおよびコア３ｂがそれぞれ形成されており、金型回転機構６の回転盤７によって水平軸Ｃまわりに回転する（矢印Ｄ方向）ことができるようになっている。

型開きが行われる毎にコア３ａはキャビティ２ａから２ｂに移動し、次の成形では、キャビティ２ｂから２ａに移動する動作を繰り返すようになっている。ただし、コア３ａとコア３ｂは同じ構成からなっている。

上記キャビティ２ａとコア３ａ（または３ｂ）は１次成形用金型として機能し、上記キャビティ２ｂとコア３ｂ（または３ａ）は２次成形用金型として機能する。

固定型２と可動型３が型閉めされた状態で、対向するキャビティ２ａとコア３ａとの間に１次成形用樹脂が射出されることにより１次成形品Ｓ１が成形され、１次成形が行われ型開きされると、コア３ａは１次成形品Ｓ１を載せたまま矢印Ｄ方向に回転し、キャビティ２ｂと対向する位置に移動する。対向するキャビティ２ｂとコア３ｂとの間に２次成形用樹脂が射出されることにより２次成形品が成形される。それにより、１次成形品Ｓ１と２次成形品Ｓ２が一体化され２色成形品が得られる。

上述した２色成形によって２色成形品が得られるが、携帯電話のフリップカバーに電子部品としてのスピーカーを内蔵し、そのスピーカーに接続する配線としての金属部品８をインサートする場合、キャビティ２ａに金属部品８をセットした状態で１次成形が行われる。

図２に示すように、上記キャビティ２ａのキャビティ枠２ａ′は、金属部品８の外周縁に沿うように形成されており、金属部品８の外周縁と当接してその移動を規制するようになっている。

本実施形態では窓枠状の金属部品８を使用するため、上記キャビティ枠２ａ′は、金属部品８の直線部８ｃのａ点および直線部８ｄのｂ点に当接すれば、金属部品８の位置ずれを防止することができる。

また、窓枠状につながっていない例えばＣ字状の二つの金属部品８，８を個別にセットする場合には、上記キャビティ枠２ａ′は、各金属部品８，８について少なくともａ点、ｃ点、ｄ点の３箇所に当接するように構成することが好ましい。

また、キャビティ枠２ａ′に当接している金属部品８を固定するための手段として、固定型２には複数の吸引孔が縦方向に配列されており、これらの吸引孔は吸引通路９ａ，９ｂを通じて真空ポンプ（図示しない）と接続されている。

2 金属部品
図３は、金属部品８の形状をフリップカバーの内面側から示した斜視図である。

なお、図中、二点鎖線Ｅはフリップカバーの外側輪郭を示し、同じく二点鎖線Ｆはスピーカーの取付孔を示し、同じく二点鎖線Ｇは携帯電話本体と接続するヒンジ取付用の切欠きを示し、同じく二点鎖線Ｈは本体表示部の表示情報を透過させる透過部を示している。

上記透過部Ｈは、詳しくは、フリップカバーを閉じた状態で本体表示部に表示される特定の情報、例えば時刻表示等を透過させるようになっており、フリップカバーのサブディスプレイを本体表示部で兼用することができるようになっている。

また、金属部品８において、上記取付孔Ｆおよび切欠きＧが設けられている部分（図中、着色を施した露出部８ａおよび端子部８ｂ参照）は、フリップカバーに埋設されずに露出している。

上記金属部品８は、シート状の薄板を帯板状に打ち抜き加工することによって全体が窓枠状に形成されており、厚さをｔ、幅をｗとすると、０．３ｍｍ≦ｔ≦０．８ｍｍ、２．０ｍｍ≦ｗ≦４．０ｍｍとすることが好ましい。

金属部品８を上記厚さｔ，幅ｗからなる帯状の薄板で構成すれば、ワイヤーに比べて強度が高いだけでなく保形性を備えているため、搬送時に変形する虞がない。

また、幅ｗからなる平面が存在することにより、ロボットで吸着して金型内に搬入することが可能になり、さらに、金型内ではその平面を吸引することによって位置決めすることが可能になる。

吸引する部分とは、金属部品８において平行に形成されている２本の直線部８ｃ，８ｄであり、直線部８ｃに沿って固定型２に複数の吸引通路９ａを配列し、直線部８ｄに沿って固定型２に複数の吸引通路９ｂを配列すれば（図２参照）、各吸引通路９ａ，９ｂを通じてから金属部品８を固定することができる。

また、金属部品８の横幅Ｌａ＝キャビティ２ａの横幅Ｌｂ（図２参照）であるため、金属部品８はキャビティ枠２ａ′の各コーナー部２ｃおよび２ｄにそれぞれセットされる。

それにより、金属部品８の各直線部８ｃおよび８ｄはキャビティ枠２ａ′のコーナー部２ｃおよび２ｄによって移動が規制されるため、１次成形時における樹脂流動や射出圧力の影響を受けることがない。

なお、上記露出部８ａおよび端子部８ｂについては固定型と可動型の両金型で挟まれるため、固定は不要となる。

また、図４は、金属部品８の露出部８ａがセットされる固定型２の形状を示した斜視図である。

同図において、固定型２には円形の凹所２ｇが形成されている。

この凹所２ｇの筒状内壁および底部には浅溝２ｈが形成されており、露出部８ａおよび折曲部８ｅ，８ｅが上記浅溝２ｈに嵌合するようになっている。嵌合した状態で凹所２ｇの筒状内壁は折曲部８ｅと、底部は露出部８ａとそれぞれ面一になる。それにより、金属部品８の露出部８ａは金型の所定の位置に位置決めされ。

2.1 金属部品の変形例
金属部品８を帯板状にした場合、フリップカバーを透過性樹脂で構成すると、金属部品８の帯板面が反射して目立つようになる。

この場合、金属部品８の表面に、例えば、つや消し塗料を焼き付け塗装することによって反射を抑制することができる。

また、上記実施形態では金属部品８を窓枠状に形成する場合を例に取り説明したが、金属部品の形状は上記した窓枠状に限らず、例えば円形、楕円形、ひょうたん形等、セットする対象の形状に応じて適宜変更することができる。

3 インサート２色成形方法
次に、インサート２色成形方法について図１を参照しながら説明する。

なお、固定型２と可動型３が型開きされている状態から説明する。

ロボットを用いて金属部品８を把持し、固定型２のキャビティ２ａ内に搬入し、そのコーナー部２ｃおよび２ｄにそれぞれセットする。

セットされた金属部品８の一方の直線部８ｃは、縦方向に複数配列されている吸引孔および吸引通路９ａを通じて吸引され、他方の直線部８ｄは、同じく吸引孔および吸引通路９ｂを通じて吸引され、金属部品８の位置決めが完了する。

次いで、型閉め後、キャビティ２ａに１次成形用樹脂が射出され、金属部品８は成形された１次成形品Ｓ１と一体化される。

１次成形用樹脂の射出時において、金属部品８の左右の直線部８ｃおよび８ｄはキャビティ枠２ａ′のコーナー部２ｃおよび２ｄによって移動が規制されているため、樹脂流動や射出圧力の影響を受けることがなく、従って位置ずれも発生しない。

なお、従来のインサート成形において、金属部品を予め金型にセットして樹脂を射出する場合、金属部品が係合し得る凹溝を金型に形成しておき、その凹溝に金属部品を嵌め込んで成形することがある。この方法においても金属部品の位置ずれを防止することができる。

しかしながら、上記の方法でインサート成形されたものは、成形品の表面に金属部品が突出することになり、２色成形を行う場合には、２色目の樹脂の射出によってその突出した金属部品が位置ずれを起こす虞がある。

これに対し、本実施形態による２色成形方法では、１次成形品Ｓ１の外側縁部に金属部品８が埋設されて１次成形品表面と面一な状態で一体化されるため、２色目の成形時において金属部品８が位置ずれを起こす虞がない。

また、金属部品８の露出部８ａおよび端子部８ｂは、先に説明したように、固定型２のキャビティ面と可動型３のコア面とによって挟まれ固定されているため、１次成形用樹脂の樹脂流動や射出圧力の影響を受けることがない。

１次成形品Ｓ１の成形後、固定型２と可動型３が型開きされる。

金属部品８と一体化された１次成形品Ｓ１は、コア３ａに装着されたまま、矢印Ｄ方向に回転し、今度はキャビティ２ｂと対向する。

この状態で固定型２と可動型３が型閉めされ、キャビティ２ｂ内に２次成形用樹脂が射出される。

その結果、１次成形品Ｓ１を覆うようにして２次成形品Ｓ２が成形され、１次成形品Ｓ１と２次成形品Ｓ２との間に金属部品８をインサートした２色成形品が得られる。

インサートされる金属部品８は、１次成形品の外側縁部に配置されるとともに、２次成形品によって覆われる側の金属部品８の表面と１次成形品の表面とが面一になる。

本実施形態のインサート２色成形方法によれば、金属部品８を保形性のある形状に構成したことと、金型のキャビティ枠を利用し金属部品８の移動を規制した状態で１次成形することによって金属部品の位置ずれが解消されるため、金属部品８を所定の配置通りにインサートすることができ、生産効率を格段に高めることが可能になる。

なお、成形されたインサート２色成形品について、金属部品８が露出する露出部８ａ（図３参照）を切断して形成した端子にスピーカーを接続すれば、スピーカー内蔵のフリップカバーを得ることができる。また、露出部８ｂについても切断して端子を形成する。

4 金型の変形例
4.1 スライド金型
図５はスライド金型を備えた２色成形金型装置の構成を示したものであり、図２の平面図に相当する。

図５において、固定型２におけるキャビティ２ａのコーナー部には一対のスライドブロック１０ａ，１０ｂが備えられており、それぞれ矢印Ｉ方向に進出することができるように構成されている。

なお、各スライドブロック１０ａ，１０ｂは連動して進出または退避するが、説明を簡単にするため、図５ではスライドブロック１０ａの進出状態と、スライドブロック１０ｂの退避状態を同時に示している。

金属部品８をセットする際にはスライドブロック１０ａ，１０ｂを矢印Ｉ方向と逆方向に退避させておき、１次成形を行う場合には矢印Ｉ方向に進出させて金属部品８を楔状の傾斜面１０ｃおよび１０ｄで押圧し固定する。それにより、金属部品８が固定型２のキャビティ面に密着し、両者の間に樹脂が侵入することを防止することができる。

また、金属部品８の一部に貫通孔または長孔等の孔部を形成すれば、１次成形時にその孔部に樹脂が侵入してアンカー効果をもたらすため、１次成形品Ｓ１に対し金属部品８をより安定的に固定することができる。

また、１次成形時において、金属部品８の一部を、その表面および裏面を一周取り囲むように１次成形用樹脂を射出することによっても、上記と同様にアンカー効果を得ることができる。

4.2 固定型の変形例
図６は、固定型２の変形例を示したものである。

キャビティ２ａのキャビティ枠２ａ′が、型閉め方向（矢印Ｊ方向）に立ち上がる途中で外向きＬ字状に折れ曲がっており、その折り曲げ部分に階段部２ｅおよび２ｆが形成されている。

このような固定型２を用い、金属部品８をインサートして２色成形を行うと、図７のインサート２色成形品断面図に示すように、１次成形品Ｓ１と２次成形品Ｓ２の境界線Ｍが２色成形品の側面に現れ、矢印Ｎ方向から見た１次成形品Ｓ１の表面から境界線Ｍを排除することができるため、見栄えを良くすることができる。

なお、本発明のインサート２色成形方法は、上記実施形態に例示した携帯電話に限らず、ＰＤＡ（携帯情報端末）、ポータブルゲーム機等のフリップカバーにも適用することができる。

また、上記実施形態では電子部品としてスピーカーを例示して説明したが、電子部品としてはスピーカーに限らず、ＬＥＤ等の照明具、ＣＣＤカメラ、スイッチ部品等も含まれる。

また、上記実施形態では帯状薄板からなる金属部品を配線としてインサートしたが、補強材を兼ねる配線としてインサートすれば、フリップカバーの薄型化を図ることができる。また、電子部品を内蔵せず単に補強材としてインサートすることもできる。

(ａ)は本発明に係る２色成形金型装置の正面図、(ｂ)は図１(ａ)のＢ部拡大平面図である。 図１のキャビティと金属部品の配置を示す斜視図である。 本発明に係る金属部品の斜視図である。 図３の取付孔と金属部品の配置を説明する斜視図である。 本発明に係る金型の変形例を示す図２相当図である。 固定型の変形例を示した図２相当図である。 図６の固定型を用いて成形されたインサート２色成形品の断面図である。 (ａ)〜(ｄ)は従来のインサート成形方法を示す説明図である。

符号の説明

１ ２色成形金型装置
２ 固定型
２ａ キャビティ
２ａ′キャビティ枠
２ｂ キャビティ
２ｃ，２ｄ コーナー部
２ｅ，２ｆ 階段部
３ 可動型
３ａ，３ｂ コア
４ 第１射出ノズル
５ 第２射出ノズル
６ 金型回転機構
７ 回転盤
８ 金属部品
８ａ 露出部
８ｂ 端子部
８ｃ，８ｄ 直線部
９ａ，９ｂ 吸引通路
１０ａ，１０ｂ スライドブロック

Claims (8)

1. １次成形用金型で成形された１次成形品を２次成形用金型に移動させて連続的に２次成形品を成形し、上記１次成形品と上記２次成形品を一体化させる２色成形方法において、
   帯板状に加工された金属部品を、上記１次成形用金型のキャビティ枠に当接させて上記キャビティ内に配置し、
   上記１次成形用金型のキャビティに１次成形用樹脂を射出し、
   成形された１次成形品の表面と上記金属部品の表面が面一である金属部品付き１次成形品を上記２次成形用金型に移動させ、
   上記２次成形用金型のキャビティに２次成形用樹脂を射出することにより、上記金属部品がインサートされた２色成形品を成形することを特徴とするインサート２色成形方法。
2. 上記１次成形用金型のキャビティ枠に当接させて配置された上記金属部品を、上記１次成形用金型に設けられた吸引通路を介して吸引する請求項１記載のインサート２色成形方法。
3. 上記１次成形用金型のキャビティ枠に当接させて配置された上記金属部品を、その金属部品を把持する位置と、その金属部品から退避する位置との間で移動し得るスライドブロックによって固定する請求項１または２記載のインサート２色成形方法。
4. 上記１次成形用金型のキャビティ枠に当接されない部分の上記金属部品を、キャビティ面とコア面で直接、挟み込むことにより、上記金属部品を固定する請求項１〜３のいずれか１項に記載のインサート２色成形方法。
5. １次成形用金型で成形された１次成形品を２次成形用金型に移動させて連続的に２次成形品を成形し、上記１次成形品と上記２次成形品を一体化させる２色成形金型装置において、
   上記１次成形用金型のキャビティ枠が、帯板状に加工された金属部品の輪郭に合わせて形成されており、上記１次成形用金型のキャビティ内に配置される上記金属部品の外側縁部に当接させてその金属部品の移動を規制するように構成されていることを特徴とする２色成形金型装置。
6. 上記キャビティ枠と当接した状態で上記キャビティ内に配置された上記金属部品を吸引し上記１次成形用金型に固定する吸引通路が設けられている請求項５記載の２色成形金型装置。
7. 上記キャビティ枠に当接した状態で上記キャビティ内に配置された上記金属部品に対し、退避可能にその金属部品を把持するスライドブロックが備えられている請求項５または６記載の２色成形金型装置。
8. １次成形品を覆うようにして２次成形品が成形され、これらが一体化されている２色成形品において、
   上記２色成形品中に帯板状の金属部品がインサートされ、
   上記金属部品は上記１次成形品の外側縁部に配置されているとともに、上記２次成形品によって覆われる側の上記金属部品の表面と上記１次成形品の表面とが面一であることを特徴とするインサート２色成形品。