JP2014180759A - Metal part insert molding method for thermoplastic resin and mold for the same - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、金属部品を金型内にインサートして熱硬化性樹脂を供給して一体成形を行う方法およびその成形に用いる金型に関する。 TECHNICAL FIELD The present invention relates to a method for performing integral molding by inserting a metal part into a mold and supplying a thermosetting resin, and a mold used for the molding.
金属と樹脂との一体化部品は、近年、自動車、電気・電子機器、日用品等の様々な製品の一部あるいは筐体に広く用いられている。例えば、金属部品を熱硬化性樹脂にインサートした複合品を製造する場合、予め金属部品を金型内にセットしておき、金型内に熱硬化性樹脂を射出して成形するインサート成形が行われている。当該インサート成形の一般的な方法としては、予め金型を加熱してから金属部品を金型内にインサートして、そこに熱硬化性樹脂を供給する成形方法(「成形法1」とする)、予め加熱した金属部品を金型内にインサートして、そこに熱硬化性樹脂を供給する成形方法(「成形法2」)、あるいは加熱手段を備えた金型内に金属部品をインサートし、加熱手段により加熱された金型からの熱を利用して金属部品を加熱し、そこに熱硬化性樹脂を供給する成形方法(「成形法3」)などが知られている。成形法1あるいは成形法3に好適に用いられる加熱手段を搭載した金型は、例えば、特許文献1〜7に開示されている。
In recent years, an integrated part of metal and resin has been widely used for a part of various products such as automobiles, electrical / electronic devices, daily necessities, or casings. For example, when manufacturing a composite product in which a metal part is inserted into a thermosetting resin, insert molding is performed in which the metal part is set in advance in a mold, and the thermosetting resin is injected into the mold. It has been broken. As a general method of the insert molding, a molding method in which a metal part is inserted into a mold after heating the mold in advance and a thermosetting resin is supplied thereto (referred to as “
しかし、上記従来の成形法1〜3には、次のような問題がある。まず、成形法1の場合には、金属部品は、金型からの熱伝導によって樹脂の硬化温度まで加熱される必要がある。このため、金属部品の加熱時間が長くなり、生産性が低下する。また、金型を加熱するため、金属部品毎の厚さのばらつきに対応するための弾性部材を金属部品と金型の間に敷設することが難しく、金属部品と金型との隙間の形成に起因したバリの発生が起きやすく、製品の歩留まりが悪くなるという問題に加え、金型の内側が金属部品に接した跡が残るという問題もある。
However, the
成形法2の場合には、金属部品を樹脂の硬化温度まで予熱する必要から、金属部品に接する樹脂の硬化速度が大き過ぎ、樹脂の流動長が短くなるという問題がある。このため、薄肉の成形を行う場合には、特に、樹脂が十分に行き渡らない可能性が高くなる。また、成形法1と同様、弾性部材を使用できずに、バリの発生や金型の押し跡が残るという問題もある。
In the case of the
成形法3の場合には、成形法1と同様の問題に加え、金型全体の加熱とその制御が必要になる。金属部品は、加熱手段から金型を介して間接的に加熱されるため、加熱効率が低くなるという問題がある。
In the case of the
本発明は、上記の問題を解決するためになされたものであり、成形サイクルを短くし、加熱効率を高めると共に、高精度の一体成形品を安定して得ることを目的とする。 The present invention has been made to solve the above-described problems, and aims to shorten the molding cycle, increase the heating efficiency, and stably obtain a highly accurate integrally molded product.
上記目的を達成するために、本発明者らは、樹脂の硬化温度以下の状況で金属部品に樹脂を供給してから金属部品を急速に加熱する方法を鋭意研究し、本発明の完成に至った。具体的な課題解決手段は、以下のとおりである。 In order to achieve the above-mentioned object, the present inventors have earnestly studied a method for rapidly heating a metal part after supplying the resin to the metal part in a state below the curing temperature of the resin, and completed the present invention. It was. Specific problem solving means are as follows.
上記目的を達成するための一実施の形態に係る熱硬化性樹脂の金属部品インサート成形方法は、金型内に金属部品をインサートして熱硬化性樹脂と一体成形する方法であって、金型には、それを構成する第1金型および/または第2金型にIHコイルを備え、第1金型における金属部品と接する部位に弾性部材を備え、第1金型と第2金型との間に形成されるキャビティ内に金属部品をインサートするインサート工程と、第1金型と第2金型とを型締めする型締工程と、キャビティ内に未硬化状態の熱硬化性樹脂を供給する樹脂供給工程と、IHコイルに電流を流して、金属部品自体または金属部品に接する強磁性材料から主に成る介在部材を電磁誘導加熱して、金属部品を熱硬化性樹脂の硬化温度若しくはそれ以上の温度まで加熱する加熱工程と、金属部品の加熱によって熱硬化性樹脂を硬化する硬化工程とを含む。 A metal part insert molding method of a thermosetting resin according to an embodiment for achieving the above object is a method of inserting a metal part into a mold and integrally molding with the thermosetting resin, The first mold and / or the second mold constituting the same includes an IH coil, the first mold includes an elastic member at a portion in contact with the metal part, and the first mold and the second mold An insert process for inserting metal parts into the cavity formed between the molds, a mold clamping process for clamping the first mold and the second mold, and supplying an uncured thermosetting resin into the cavity A resin supplying step, an electric current is passed through the IH coil, and the metal part itself or an intervening member mainly made of a ferromagnetic material in contact with the metal part is heated by electromagnetic induction to heat the metal part to the curing temperature of the thermosetting resin or Heating to the above temperature Including a degree, and a curing step of curing the thermosetting resin by heating metal parts.
また、別の実施の形態に係る熱硬化性樹脂の金属部品インサート成形方法は、さらに、IHコイルを、金属部品との間に空間を介在させ又は非磁性材料を介在させて第1金型および/または第2金型に備え、加熱工程では、磁性体から成る金属部品を、直接、電磁誘導加熱する方法である。 Moreover, the metal part insert molding method of thermosetting resin according to another embodiment further includes a first mold and an IH coil with a space or a nonmagnetic material interposed between the IH coil and the metal part. In the heating step, a metal part made of a magnetic material is directly heated by electromagnetic induction.
別の実施の形態に係る熱硬化性樹脂の金属部品インサート成形方法は、また、IHコイルを、磁性体から成る金属部品との間隔よりも、IHコイルより内方の第1金型および/または第2金型との間隔を大きくするように、第1金型および/または第2金型に備え、加熱工程では、IHコイルにより、それを備える第1金型および/または第2金型よりも金属部品を優位に電磁誘導加熱する方法である。 The thermosetting resin metal part insert molding method according to another embodiment also includes a first mold inside the IH coil and / or a distance between the IH coil and the metal part made of a magnetic material. The first mold and / or the second mold is provided so as to increase the distance from the second mold, and in the heating process, the IH coil is used to provide the first mold and / or the second mold provided with the IH coil. Is also a method of heating electromagnetically preferentially metal parts.
別の実施の形態に係る熱硬化性樹脂の金属部品インサート成形方法は、また、金属部品を非磁性金属で構成する場合において、インサート工程時若しくはそれに先立ち、IHコイルと金属部品との間に介在部材を配置し、加熱工程では、金属部品を、IHコイルにより電磁誘導加熱される介在部材から加熱する方法である。 The thermosetting resin metal part insert molding method according to another embodiment is also provided in the case where the metal part is made of a non-magnetic metal, and is interposed between the IH coil and the metal part at the time of the insert process or prior thereto. In the heating step, the member is arranged and the metal part is heated from the interposed member that is electromagnetically heated by the IH coil.
別の実施の形態に係る熱硬化性樹脂の金属部品インサート成形方法は、特に、熱硬化性樹脂としてシリコーンゴムを用いる方法である。 The metal part insert molding method of thermosetting resin according to another embodiment is a method using silicone rubber as the thermosetting resin.
また、本発明の一実施の形態に係るインサート成形用の金型は、金属部品をインサートして熱硬化性樹脂と一体成形するインサート成形に使用可能な金型であって、第1金型及び第2金型を備え、第1金型と第2金型との間に、金属部品をセットするためのキャビティを備え、第1金型および/または第2金型にIHコイルを備え、第1金型または第2金型に、未硬化状態の熱硬化性樹脂をキャビティに供給する樹脂供給路を備え、第1金型には、金属部品と接する部位に弾性部材を備え、IHコイルに電流を流して、金属部品自体または金属部品に接する強磁性材料から主に成る介在部材を電磁誘導加熱して、金属部品を熱硬化性樹脂の硬化温度若しくはそれ以上の温度まで加熱可能とする金型である。 Further, an insert molding die according to an embodiment of the present invention is a mold that can be used for insert molding in which a metal part is inserted and integrally molded with a thermosetting resin. A second mold, a cavity for setting a metal part between the first mold and the second mold, an IH coil in the first mold and / or the second mold, The first mold or the second mold is provided with a resin supply path for supplying an uncured thermosetting resin to the cavity. The first mold is provided with an elastic member at a portion in contact with the metal part, and the IH coil Gold that allows the metal part to be heated up to the curing temperature of the thermosetting resin or higher by electromagnetic induction heating of the metal part itself or an intermediate member mainly made of a ferromagnetic material in contact with the metal part by passing an electric current. It is a type.
別の実施の形態に係るインサート成形用の金型は、さらに、IHコイルを、金属部品との間に空間を介在させ又は非磁性材料を介在させて第1金型および/または第2金型に備え、磁性体から成る金属部品を、直接、電磁誘導加熱することのできる金型である。 The mold for insert molding according to another embodiment further includes a first mold and / or a second mold by interposing a space between the IH coil and the metal part or a nonmagnetic material. In this case, the metal part made of a magnetic material can be directly heated by electromagnetic induction.
また、別の実施の形態に係るインサート成形用の金型は、IHコイルを、磁性体から成る金属部品との間隔よりも、IHコイルより内方の第1金型および/または第2金型との間隔を大きくするように、第1金型および/または第2金型に備え、IHコイルにより、それを備える第1金型および/または第2金型よりも金属部品を優位に電磁誘導加熱することのできる金型である。 Further, the insert molding die according to another embodiment includes a first die and / or a second die that are inward of the IH coil from the distance between the IH coil and the metal part made of a magnetic material. The first metal mold and / or the second metal mold is provided so as to increase the distance between the first metal mold and / or the second metal mold. A mold that can be heated.
また、別の実施の形態に係るインサート成形用の金型は、IHコイルと金属部品との間に介在部材を配置し、非磁性金属からなる金属部品を、IHコイルにより電磁誘導加熱される介在部材から加熱することのできる金型である。 In another embodiment of the mold for insert molding, an interposition member is disposed between the IH coil and the metal part, and the metal part made of a nonmagnetic metal is electromagnetically heated by the IH coil. It is the metal mold | die which can be heated from a member.
本発明によれば、金属部品と熱硬化性樹脂との一体成形に際し、成形サイクルを短くし、加熱効率を高めると共に、高精度の一体成形品を安定して得ることができる。 According to the present invention, when integrally molding a metal part and a thermosetting resin, a molding cycle can be shortened, heating efficiency can be improved, and a highly accurate integrally molded product can be stably obtained.
以下、本発明に係る熱硬化性樹脂の金属部品インサート成形方法およびインサート成形用の金型の各実施形態について、図面を参照しながら説明する。以下、金型の構造と、その金型を用いた成形方法とを、同一の実施形態の中で説明する。 Embodiments of a thermosetting resin metal part insert molding method and insert molding die according to the present invention will be described below with reference to the drawings. Hereinafter, the structure of the mold and the molding method using the mold will be described in the same embodiment.
<第一実施形態>
図1は、本発明の第一実施形態に係るインサート成形用の金型の側断面(A)および当該金型を構成する第2金型の上面(B)を示す。
<First embodiment>
FIG. 1 shows a side cross-section (A) of a mold for insert molding according to the first embodiment of the present invention and an upper surface (B) of a second mold constituting the mold.
第一実施形態に係るインサート成形用の金型(以後、単に「金型」という)1は、第1金型2と、第2金型3とを備える。この実施形態では、第1金型2および第2金型3は、非磁性金属から成り、好ましくは、アルミニウム、アルミニウム合金、あるいは非磁性ステンレススチールから成る。しかし、第1金型2および第2金型3は、成形部の周囲のみを上記の非磁性金属から構成され、その他を鉄あるいはタングステン鋼などの強磁性金属から構成されていても良い。
A mold for insert molding (hereinafter simply referred to as “mold”) 1 according to the first embodiment includes a
この実施形態では、金型1を用いたインサート成形に供するインサート部品として、鉄あるいはIH対応ステンレススチールに代表される磁性体から成る金属部品10を用いる。ただし、後述の第三実施形態の状況下では、金属部品10として非磁性金属からなる部品を用いることもできる。金属部品10は、その上面に薄厚の凹部11を備える。凹部11は、樹脂を供給する部位に相当する。
In this embodiment, a
第1金型2は、その上面に、リング形状の樹脂供給口20を有すると共に、樹脂供給口20から第1金型2の厚さ方向に貫通する樹脂供給路21を有する。第1金型2は、第2金型3と対向する側の面(下面)に、薄厚の凹部を有しており、その凹部に弾性部材22を固定して備える。弾性部材22は、樹脂供給路21に貫通する貫通孔を有しており、樹脂供給口20から樹脂供給路21を経て流れてくる樹脂を弾性部材22の厚さ方向に通すことができるように構成されている。弾性部材22は、非磁性体であって、インサート部品(=金属部品10)よりも低硬度であって弾力に富む材料から好適に構成される。弾性部材22は、金属部品10の厚さにバラツキがあっても、そのバラツキを吸収して、金属部品10の上面と弾性部材22との間に隙間が生じないようにする機能を有する。弾性部材22としては、ポリエーテルエーテルケトン(PEEK)、ポリフェニレンサルファイド(PPS)、ポリエーテルイミド(PEI)、ポリアミドイミド(PAI)などに代表される樹脂材料を好適に使用できる。
The
第2金型3は、上部材30、断熱板31、下部材32を順に積層した構造を有する。断熱板31は、上部材30および下部材32とは異なる材料であって断熱特性の高い材料から成り、成形部を有する上部材30からの熱を遮蔽して下部材32に伝わりにくくする機能を有する。上部材30は、第1金型2と対向する上面側に、成形部としてのキャビティ33を開口して備える。キャビティ33は、金属部品10を配置可能な凹部である。なお、この実施形態では、キャビティ33を第2金型3にのみ備えるが、第1金型2と第2金型3との間にキャビティ33を備えるならば、第1金型2にのみ、あるいは第1金型2と第2金型3の両方に備えても良い。上部材30は、キャビティ33の底面から上部材30の内方(下方ともいう)に向かって窪む凹部34を複数備える。この実施形態では、凹部34は、図1(B)に示すように、キャビティ33の開口面側から見て、キャビティ33の底面下方において、同心矩形状に2個形成されている。しかし、凹部34の形状および個数は、この実施形態に限定されない。凹部34の開口部近傍であって、キャビティ33の底面より突出しない範囲内には、IHコイル35が配置されている。IHコイル35は、凹部34内において、高耐熱性樹脂、ガラス繊維、アルミニウム等の非磁性金属、あるいはセラミックスなどの固定材(不図示)により固定されている。当該固定材は、好ましくは、凹部34の側壁とIHコイル35との隙間につめるように、凹部34に備える。ただし、固定材を凹部34の側壁のみならず、凹部34の底部に接するように備えても良い。IHコイル35は、金型1の外部に配置されるIHインバータ(不図示)の制御の下で電流を流すと、電流の流れる方向に対して、同心円状でかつ時計の針の回転方向に沿う磁力線を発生する。この結果、IHコイル35近傍に配置される金属部品10に渦電流が発生し、金属部品10が発熱する。
The 2nd metal mold | die 3 has the structure which laminated | stacked the
上部材30は、凹部34とは別の位置に、キャビティ33の底面から上部材30の厚さ方向に貫通する2本の貫通孔36を備える。断熱板31にも、貫通孔36の位置に、断熱板31の厚さ方向に貫通する2個の貫通孔31aを備える。下部材32は、断熱板31と対向する上面側に、凹部37を開口して備える。凹部37には、成形品をキャビティ33から押し出すための押出部材38が配置されている。押出部材38は、2本のロッド39を備え、各ロッド39を各貫通孔36内に挿入した状態で、凹部37内に配置されている。押出部材38は、その構成材料について特に限定されず、強磁性金属、非磁性金属、セラミックス材料、あるいはカーボン材料により好適に構成される。ロッド39は、押出部材38の一部を構成し、強磁性金属、非磁性金属、セラミックス材料、あるいはカーボン材料により構成できるが、IHコイル35によって発熱しないように、強磁性材料以外の材料から好適に構成される。下部材32は、その下面から凹部37に貫通する貫通孔40を備える。成形後、駆動部材(不図示)を貫通孔40に差し込み、押出部材38をキャビティ33に向かって押込むと、2本のロッド39は、キャビティ33内の成形品をキャビティ33の開口方向に向かって押し出すことができる。なお、貫通孔36の数およびロッド39の数は、それぞれ2個に限定されるものではなく、1個あるいは3個以上設けることもできる。
The
このように、金型1は、金属部品10をインサートして熱硬化性樹脂と一体成形するインサート成形に使用可能であって、第1金型2及び第2金型3を備え、第1金型2と第2金型3との間に、金属部品10をセットするためのキャビティ33を備え、第2金型3にIHコイル35を備え、第1金型2に、未硬化状態の熱硬化性樹脂をキャビティ33に供給する樹脂供給路21を備え、第1金型2には、金属部品10と接する部位に弾性部材22を備え、IHコイル35に電流を流して、金属部品10自体を電磁誘導加熱して、金属部品10を熱硬化性樹脂の硬化温度若しくはそれ以上の温度まで加熱可能とする。特に、金型1は、IHコイル35を、金属部品10との間に空間を介在させて第2金型3に備え、磁性体から成る金属部品10を、直接、電磁誘導加熱することができるものである。
Thus, the
図2は、本発明の第一実施形態に係る熱硬化性樹脂の金属部品インサート成形方法の主な工程のフローチャートを示す。図3は、図2のステップS101〜S102までの状況を示す。図4は、図2のステップS103の状況を示す。図5は、図2のステップS104〜S105までの状況を示す。図6は、図1のIHコイルに電流を流して金属部品を加熱する機構を模式的に示す。図7は、図2のステップS106の状況を示す。 FIG. 2 shows a flowchart of the main steps of the thermosetting resin metal part insert molding method according to the first embodiment of the present invention. FIG. 3 shows the situation from step S101 to S102 in FIG. FIG. 4 shows the situation in step S103 of FIG. FIG. 5 shows the situation from step S104 to S105 in FIG. FIG. 6 schematically shows a mechanism for heating a metal part by passing a current through the IH coil of FIG. FIG. 7 shows the situation in step S106 of FIG.
本発明の第一実施形態に係る熱硬化性樹脂の金属部品インサート成形方法は、主に、図2に示すステップS101〜ステップS106の各工程から成る。以下、各工程について、図3〜図7を参照しながら説明する。 The thermosetting resin metal part insert molding method according to the first embodiment of the present invention mainly includes steps S101 to S106 shown in FIG. Hereinafter, each process will be described with reference to FIGS.
(1)ステップS101(インサート工程)
ステップS101は、第1金型2と第2金型3との間に形成されるキャビティ33内に金属部品10をインサートするインサート工程である。具体的には、第2金型3に形成されたキャビティ33に、凹部11を第1金型2の側に向けて金属部品10を挿入する。
(1) Step S101 (insert process)
Step S <b> 101 is an insert process for inserting the
(2)ステップS102(型締工程)
ステップS102は、第1金型2と第2金型3とを型締めする型締工程である。具体的には、ステップS101の後、第2金型3の上に第1金型2を配置して互いに所定の圧力をもって締める。型締後には、金型1と、その内部の金属部品10とは、図3に示すような状況にある。
(2) Step S102 (Clamping process)
Step S <b> 102 is a mold clamping process for clamping the
(3)ステップS103(樹脂供給工程)
ステップS103は、キャビティ33内に未硬化状態の熱硬化性樹脂45を供給する樹脂供給工程である。具体的には、図4に示すように、第1金型2の樹脂供給口20から樹脂供給路21を経て、未硬化状態の熱硬化性樹脂45をキャビティ33内にある金属部品10の凹部11に向けて流し込む。本願における熱硬化性樹脂45は、フェノール樹脂、ユリア樹脂、メラミン樹脂、不飽和ポリエステル、アルキド樹脂、シリコーン樹脂、エポキシ樹脂、ウレタン樹脂、ポリビニルエステル、ポリフタル酸ジアリル、ポリイミド、ビスマレイミド・トリアジン樹脂、フラン樹脂、キシレン樹脂、グアナミン樹脂、マレイン樹脂あるいはジシクロペンタジエン樹脂等の樹脂の他、シリコーンゴム、ウレタンゴム、イソプレンゴム、ブタジエンゴム、クロロプレンゴム、アクリロニトリル−ブタジエンゴム、ブチルゴム、エチレンプロピレンジエンゴム、アクリルゴムあるいはフッ素ゴム等の熱硬化性のゴム材料も含むように広義に解釈される。特に、熱硬化性樹脂として、シリコーンゴムを用いるのが好ましい。
(3) Step S103 (resin supply process)
Step S <b> 103 is a resin supply process for supplying the uncured
(4)ステップS104(加熱工程)
ステップS104は、IHコイル35に電流を流して、金属部品10自体を電磁誘導加熱して、金属部品10を熱硬化性樹脂45の硬化温度若しくはそれ以上の温度まで加熱する加熱工程である。図5に示すように、IHコイル35に電流を流すと、金属部品10内に渦電流46が発生する。渦電流46は、図5中、見やすいように描かれているだけであり、実際の生成状況と必ずしも一致するものではない。渦電流46が金属部品10中に生成する結果、金属部品10は発熱する。ここで、第2金型3が特に強磁性材料にて構成されている場合には、IHコイル35から金属部品10までの距離(間隔L1)を、IHコイル35から凹部34の底部までの距離(間隔L2)よりも短くし、IHコイル35によって第2金型3を発熱しにくくする方が好ましい。これにより、金属部品10を金型1に対して優位に加熱することが可能になる。
(4) Step S104 (heating process)
Step S104 is a heating process in which a current is passed through the
かかる電磁誘導加熱のメカニズムは、図6に示すとおりである。すなわち、コイル51に電流を流すと(電流は、紙面の表裏方向いずれかの方向に流れるものとする)、コイル51の周囲に磁力線52が発生する。この結果、磁力線52に触れる磁性体50の内部に、渦電流53が発生する。すると、磁性体50は、渦電流53により発熱する。
The mechanism of such electromagnetic induction heating is as shown in FIG. That is, when a current is passed through the coil 51 (current is assumed to flow in either the front or back direction of the paper surface), magnetic lines of
(5)ステップS105(硬化工程)
ステップS105は、金属部品10の加熱に伴い熱硬化性樹脂45を硬化する硬化工程である。ステップS104により金属部品10が急速に発熱すると、その熱を受け取った熱硬化性樹脂45は硬化する。このように、IHコイル35を用いると、金型1を介さずに、直接、磁性体から成る金属部品10を加熱でき、その熱を利用して熱硬化性樹脂45を硬化することができる。このため、金型1にヒータ等を配置して加熱する場合と比較して、短時間で加熱及び成形可能となる。また、未硬化状態の熱硬化性樹脂45をキャビティ33内に流し込んでから、金属部品10を加熱できるので、熱硬化性樹脂45が所定部位に十分流れ込んでから硬化させることができる。したがって、熱硬化性樹脂45が流れ込む前に硬化してしまうといった不具合を防止できる。
(5) Step S105 (curing process)
Step S <b> 105 is a curing step for curing the
(6)ステップS106(取出工程)
ステップS106は、成形後に、成形体60をキャビティ33内から取り出す取出工程である。具体的には、図7に示すように、貫通孔40から駆動部材を差し込んで押出部材38を押し込み、ロッド39を介して成形体60(金属部品10と凹部11内の硬化樹脂45aとの一体成形品)をキャビティ33内から押し出す。第1金型2内の硬化樹脂45aと成形体60の硬化樹脂45aとは、第1金型2を成形体60から分離する際に切断可能である。
(6) Step S106 (removal process)
Step S <b> 106 is an extraction process for taking out the molded
このように、この実施形態に係る熱硬化性樹脂の金属部品インサート成形方法は、金型1内に金属部品10をインサートして熱硬化性樹脂45と一体成形する方法であって、金型1には、それを構成する第2金型3にIHコイル35を備え、第1金型2における金属部品10と接する部位に弾性部材22を備え、第1金型2と第2金型3との間に形成されるキャビティ33内に金属部品10をインサートするインサート工程(ステップS101)と、第1金型2と第2金型3とを型締めする型締工程(ステップS102)と、キャビティ33内に未硬化状態の熱硬化性樹脂45を供給する樹脂供給工程(ステップS103)と、IHコイル35に電流を流して、金属部品10自体を電磁誘導加熱して、金属部品10を熱硬化性樹脂45の硬化温度若しくはそれ以上の温度まで加熱する加熱工程(ステップS104)と、金属部品10の加熱によって熱硬化性樹脂45を硬化する硬化工程(ステップS105)とを含む。特に、IHコイル35を、金属部品10との間に空間を介在させて第2金型3に備え、加熱工程(ステップS104)では、磁性体から成る金属部品10を、直接、電磁誘導加熱する。このため、金型1を加熱しない、あるいは加熱しにくい状況にて、金属部品10を直接的に加熱することができる。このため、熱硬化性樹脂45を金属部品10の所定箇所(ここでは、凹部11)に流し込んだ後に、IHコイル35に電流を流して、一体成形を実行できる。しかも、かかる電磁誘導加熱によれば、金属部品10を急速に加熱できるので、成形サイクルを短くできる。
As described above, the metal part insert molding method of the thermosetting resin according to this embodiment is a method in which the
さらに、IHコイル35を、磁性体から成る金属部品10との間隔L1よりも、IHコイル35より内方の第2金型3との間隔L2を大きくするように、第2金型3に備え、加熱工程(ステップS104)では、IHコイル35により、それを備える第2金型3よりも金属部品10を優位に電磁誘導加熱することができる。このため、磁性金属(特に、強磁性金属)から成る金型1を用いても、金型1への熱伝達を抑制できる。
Further, the
<第二実施形態>
次に、本発明に係る熱硬化性樹脂の金属部品インサート成形方法およびインサート成形用の金型の第二実施形態について説明する。この実施形態における成形方法は、第一実施形態と同様、図2に示す各工程から成るため、その重複した説明を省略する。また、第二実施形態に係る金型において、第一実施形態に係る金型と共通する部分については、同じ符号を付し、かつその重複した説明を省略する。
<Second embodiment>
Next, a second embodiment of a thermosetting resin metal part insert molding method and insert molding die according to the present invention will be described. Since the molding method in this embodiment includes the respective steps shown in FIG. 2 as in the first embodiment, the duplicate description thereof is omitted. Moreover, in the metal mold | die which concerns on 2nd embodiment, about the part which is common in the metal mold | die which concerns on 1st embodiment, the same code | symbol is attached | subjected and the duplicate description is abbreviate | omitted.
図8は、本発明の第二実施形態に係るインサート成形用の金型の側断面を示す。 FIG. 8 shows a side cross-section of a mold for insert molding according to the second embodiment of the present invention.
第二実施形態に係る金型1は、第1金型2にIHコイル65を備える点で、第一実施形態と異なる。第1金型2は、弾性部材22の上方に、弾性部材22側に開口して内方に向かって窪む複数の凹部64を備える。各凹部64は、樹脂供給路21の位置を避け、キャビティ33の開口面と対向して、第1金型2に形成されている。各凹部64は、その開口側に近い位置に、IHコイル65を備える。IHコイル65は、弾性部材22と接触し、あるいは非接触状態で、凹部64に備えられていても良い。IHコイル65は、弾性部材22と非接触状態にある場合には、弾性部材22との間に空間を介在するように、凹部64に固定される。また、IHコイル65から各凹部64の閉鎖状の天面までの距離は、好ましくは、第1金型2を過度に加熱させない程度に十分な長さである。
The
このように、第二実施形態に係る金型1は、第1金型2及び第2金型3を備え、第2金型3側に、金属部品10をセットするためのキャビティ33を備え、第1金型2側にIHコイル65を備え、第1金型2に、未硬化状態の熱硬化性樹脂45をキャビティ33に供給する樹脂供給路21を備え、第1金型2には、金属部品10と接する部位に弾性部材22を備え、IHコイル65に電流を流して、金属部品10自体を電磁誘導加熱して、金属部品10を熱硬化性樹脂45の硬化温度若しくはそれ以上の温度まで加熱可能とする。特に、IHコイル65は、金属部品10との間に空間および非磁性材料から成る弾性部材22の内、少なくとも弾性部材22を介在させて第1金型2に備えられ、磁性体から成る金属部品10を、直接、電磁誘導加熱する。このため、熱硬化性樹脂45を金属部品10の凹部11に流し込んだ後に、IHコイル65に電流を流して、一体成形を実行できる。しかも、かかる電磁誘導加熱によれば、金属部品10を急速に加熱できるので、成形サイクルを短くできる。
As described above, the
また、IHコイル65から凹部64の閉鎖状の天面までの距離は、IHコイル65から金属部品10までの距離より長い。すなわち、IHコイル65と磁性体から成る金属部品10との間隔よりも、IHコイル65とそれより内方の第1金型2との間隔を大きくするように、IHコイル65は第1金型2に備えられている。このため、IHコイル65により、それを備える第1金型2よりも金属部品10を優位に電磁誘導加熱することができる。このため、磁性金属(特に、強磁性金属)から成る金型1を用いても、金型1への熱伝達を抑制できる。
Further, the distance from the
<第三実施形態>
次に、本発明に係る熱硬化性樹脂の金属部品インサート成形方法およびインサート成形用の金型の第三実施形態について説明する。この実施形態における成形方法は、第一実施形態と同様、図2に示す各工程から成るため、その重複した説明を省略する。また、第三実施形態に係る金型において、第一実施形態に係る金型と共通する部分については、同じ符号を付し、かつその重複した説明を省略する。
<Third embodiment>
Next, a third embodiment of a thermosetting resin metal part insert molding method and insert molding die according to the present invention will be described. Since the molding method in this embodiment includes the respective steps shown in FIG. 2 as in the first embodiment, the duplicate description thereof is omitted. Moreover, in the metal mold | die which concerns on 3rd embodiment, about the part which is common in the metal mold | die which concerns on 1st embodiment, the same code | symbol is attached | subjected and the duplicate description is abbreviate | omitted.
図9は、本発明の第三実施形態に係るインサート成形用の金型の側断面を示す。 FIG. 9 shows a side cross section of a mold for insert molding according to the third embodiment of the present invention.
第三実施形態に係る金型1は、第2金型3に備えるIHコイル35と、金属部品10との間に、介在部材70を備える点で、第一実施形態と異なる。介在部材70は、主に強磁性材料により構成される。介在部材70は、凹部34の開口面側からIHコイル35の上方を覆うように、凹部34に配置される。介在部材70のIHコイル35を覆う上面は、好ましくはキャビティ33の底面を兼ねる。このため、金属部品10は、その底を介在部材70に接触した状態でキャビティ33内に配置される。介在部材70は、IHコイル35に流れる電流に起因した渦電流を内部に生じ、それ自体が加熱する。このため、金属部品10として非磁性金属から成る部品を使用する場合であっても、金属部品10自体を発熱させる場合と比べると若干長い時間を要するものの、従来よりも短時間にて金属部品10を加熱できる。
The
<その他の実施形態>
以上、本発明の各実施形態について説明したが、本発明は、上述の各実施形態に限定されることなく、種々変更実施可能である。
<Other embodiments>
As mentioned above, although each embodiment of the present invention was described, the present invention is not limited to each above-mentioned embodiment, and various changes are possible.
上述の第一実施形態では、凹部34を開口した状態で金属部品10をキャビティ33内にインサートしているが、凹部34の開口面を塞ぐようにキャビティ33の底にガラスあるいはアルミニウム等から成る部材を配置し、当該部材をIHコイル35と金属部品10との間に介在させた状態にてIHコイル35に電流を流し、金属部品10を発熱させるようにしても良い。すなわち、金属部品10は、空気あるいは非磁性材料から成る部材のいずれを介在させた状態でも、IHコイル35により加熱可能である。当該非磁性材料から成る部材は、特に、金属部品10が薄厚のため、成形時の樹脂圧に耐えられず、変形若しくは破損するのを防止する機能も有する。一方、金属部品10が薄厚で、かつ非磁性材料から成る場合には、第三実施形態で説明した介在部材70をIHコイル35と金属部品10との間に備えることにより、成形時の樹脂圧に耐え、かつ介在部材70の発熱によって金属部品10を加熱することができる。
In the first embodiment described above, the
上述の第二実施形態では、IHコイル65を第1金型2側に備えるようにしたが、これに加えて、第2金型3側にIHコイル35を備えるようにし、金属部品10を両方のIHコイル35,65により発熱するようにしても良い。
In the second embodiment described above, the
金型1は、IHコイル35,65の通電に起因して発熱しないような非磁性材料にて形成されるのが好ましいが、磁性材料(例えば、強磁性材料)を所定部位に含んでいても良い。例えば、金型1の主要部分を磁性材料で形成し、キャビティ33の周辺、特にIHコイル35,65の周辺を非磁性材料で構成するようにしても良い。かかる構成の場合、磁性材料から成る金属部品10を加熱するときに金型1の余計な発熱を抑制できる。一方、第三実施形態で説明したように、非磁性材料から成る金属部品10を用いてインサート成形を行う場合には、IHコイル35の通電により金属部品10を発熱させることはできないので、介在部材70のようなキャビティ33内に別途設置できる強磁性材料を用意し、あるいはキャビティ33周辺を強磁性材料から主に成る部材で分離不能に形成する方法を用いるのが好ましい。このような方法を用いると、金属部品10を間接加熱することにはなるが、金型1の主要部分を加熱せず、キャビティ33周辺のみを加熱するだけで良いので、金型1を余計に加熱することはない。
The
本発明は、金属と熱硬化性樹脂との一体成形に利用できる。 The present invention can be used for integral molding of a metal and a thermosetting resin.
1 金型
2 第1金型
3 第2金型
10 金属部品
21 樹脂供給路
22 弾性部材
33 キャビティ
35 IHコイル
45 熱硬化性樹脂(シリコーンゴムはその一例)
65 IHコイル
70 介在部材
1
65
Claims (9)
上記金型は、それを構成する第1金型および/または第2金型にIHコイルを備え、上記第1金型における上記金属部品と接する部位に弾性部材を備え、
上記第1金型と上記第2金型との間に形成されるキャビティ内に、上記金属部品をインサートするインサート工程と、
上記第1金型と上記第2金型とを型締めする型締工程と、
上記キャビティ内に未硬化状態の熱硬化性樹脂を供給する樹脂供給工程と、
上記IHコイルに電流を流して、上記金属部品自体または上記金属部品に接する強磁性材料から主に成る介在部材を電磁誘導加熱して、上記金属部品を上記熱硬化性樹脂の硬化温度若しくはそれ以上の温度まで加熱する加熱工程と、
上記金属部品の加熱によって上記熱硬化性樹脂を硬化する硬化工程と、
を含む熱硬化性樹脂の金属部品インサート成形方法。 A metal part insert molding method of a thermosetting resin, in which a metal part is inserted into a mold and integrally molded with a thermosetting resin,
The mold includes an IH coil in the first mold and / or the second mold constituting the mold, and an elastic member in a portion in contact with the metal component in the first mold,
An insert step of inserting the metal part into a cavity formed between the first mold and the second mold;
A mold clamping step of clamping the first mold and the second mold;
A resin supplying step of supplying an uncured thermosetting resin into the cavity;
By passing an electric current through the IH coil, the metal part itself or an intervening member mainly made of a ferromagnetic material in contact with the metal part is heated by electromagnetic induction, and the metal part is heated at a temperature equal to or higher than the curing temperature of the thermosetting resin. A heating step of heating to a temperature of
A curing step of curing the thermosetting resin by heating the metal parts;
A thermosetting resin metal part insert molding method comprising:
前記加熱工程では、磁性体から成る前記金属部品を、直接、電磁誘導加熱することを特徴とする請求項1に記載の熱硬化性樹脂の金属部品インサート成形方法。 The IH coil is provided in the first mold and / or the second mold with a space or a nonmagnetic material interposed between the IH coil and the metal part,
2. The thermosetting resin metal part insert molding method according to claim 1, wherein in the heating step, the metal part made of a magnetic material is directly heated by electromagnetic induction.
前記加熱工程では、前記IHコイルは、それを備える前記第1金型および/または前記第2金型よりも前記金属部品を優位に電磁誘導加熱することを特徴とする請求項1または請求項2に記載の熱硬化性樹脂の金属部品インサート成形方法。 The first IH coil is configured such that a distance between the first mold and / or the second mold inside the IH coil is larger than a distance between the IH coil and the metal part made of a magnetic material. Provided in the mold and / or the second mold,
3. The heating process of claim 1, wherein the IH coil heats the metal part preferentially by electromagnetic induction over the first mold and / or the second mold including the IH coil. The metal part insert molding method of thermosetting resin as described in 2.
前記インサート工程時若しくはそれに先立ち、前記IHコイルと前記金属部品との間に前記介在部材を配置し、
前記加熱工程では、前記金属部品は、前記IHコイルにより電磁誘導加熱される前記介在部材から加熱されることを特徴とする請求項1に記載の熱硬化性樹脂の金属部品インサート成形方法。 In the case where the metal part is composed of a nonmagnetic metal,
Prior to or during the insertion step, the interposition member is disposed between the IH coil and the metal part,
2. The thermosetting resin metal part insert molding method according to claim 1, wherein in the heating step, the metal part is heated from the interposed member that is electromagnetically heated by the IH coil.
第1金型及び第2金型を備え、
上記第1金型と上記第2金型との間に、上記金属部品をセットするためのキャビティを備え、
上記第1金型および/または上記第2金型はIHコイルを備え、
上記第1金型または上記第2金型は、未硬化状態の上記熱硬化性樹脂を上記キャビティに供給する樹脂供給路を備え、
上記第1金型は、上記金属部品と接する部位に弾性部材を備え、
上記IHコイルに電流を流して、上記金属部品自体または上記金属部品に接する強磁性材料から主に成る介在部材を電磁誘導加熱して、上記金属部品を上記熱硬化性樹脂の硬化温度若しくはそれ以上の温度まで加熱可能とするインサート成形用の金型。 A mold that can be used for insert molding in which a metal part is inserted and integrally molded with a thermosetting resin,
A first mold and a second mold;
A cavity for setting the metal part is provided between the first mold and the second mold,
The first mold and / or the second mold includes an IH coil,
The first mold or the second mold includes a resin supply path that supplies the uncured thermosetting resin to the cavity.
The first mold includes an elastic member at a portion in contact with the metal part,
By passing an electric current through the IH coil, the metal part itself or an intervening member mainly made of a ferromagnetic material in contact with the metal part is heated by electromagnetic induction, and the metal part is heated at a temperature equal to or higher than the curing temperature of the thermosetting resin. Mold for insert molding that can be heated up to the temperature of.
前記IHコイルは、それを備える前記第1金型および/または前記第2金型よりも前記金属部品を優位に電磁誘導加熱することを特徴とする請求項6または請求項7に記載のインサート成形用の金型。 The first IH coil is configured such that a distance between the first mold and / or the second mold inside the IH coil is larger than a distance between the IH coil and the metal part made of a magnetic material. Provided in the mold and / or the second mold,
The insert molding according to claim 6 or 7, wherein the IH coil performs electromagnetic induction heating of the metal part more preferentially than the first mold and / or the second mold including the IH coil. Mold.
非磁性金属からなる前記金属部品を、前記IHコイルにより電磁誘導加熱される前記介在部材から加熱することを特徴とする請求項6に記載のインサート成形用の金型。 Placing the interposition member between the IH coil and the metal part;
7. The mold for insert molding according to claim 6, wherein the metal part made of a non-magnetic metal is heated from the interposed member that is electromagnetically heated by the IH coil.
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