JP2019001109A - 二色成形品の製造方法および二色成形金型 - Google Patents

Abstract

【課題】成形時における変形を抑制し、品質の高い二色成形品を成形することができる二色成形品の製造方法および二色成形金型を提供すること。
【解決手段】二色成形品６０の製造方法は、二色成形品６０において光学機能面４１１を有する外装部材となる本体部４１と、本体部４１の光学機能面４１１以外の部分から突出するボス部４２と、を有する一次成形品４０を、ボス部４２にゲート残り４２１が形成されるように成形する一次成形工程と、二色成形品６０において被外装部材となる二次成形品５０を、本体部４１によって少なくともその一部が覆われ、かつゲート残り４２１を含めたボス部４２を埋め込むように成形する二次成形工程と、を含む。
【選択図】図２

Description

本発明は、二色成形品の製造方法および二色成形金型に関する。

光学素子と、その光学素子の外装部材とを、二種類の異なる成形材料によって一体的に成形する方法として、二色成形の技術が知られている。このような二色成形に関して、例えば特許文献１には、光学素子を一次成形した後、当該光学素子の側周面に形成されたゲート残りを埋め込むように、光学素子の周囲に外装部材を二次成形する方法が開示されている。なお、「ゲート残り」とは、射出成形の際に、成形材料が注入されるゲート口（注入口）の位置に形成されるゲートの一部のことを示している。

特許第５９１４３２５号公報

ここで、一次成形品の周囲に二次成形品を成形しない場合、例えば光学機能を有する外装部材を一次成形し、当該外装部材によって覆われる被外装部材を二次成形する場合、一次成形品（外装部材）の外表面にゲート残りが露出するため、ゲート処理を行う必要がある。しかしながら、ゲート処理を行うと、ゲート残りを除去する際に一次成形品に応力が加わるため、一次成形品が変形し、例えば一次成形品（外装部材）と二次成形品（被外装部材）との界面でめくれ等が発生して品質に影響を及ぼす可能性がある。

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、成形時における変形を抑制し、品質の高い二色成形品を成形することができる二色成形品の製造方法および二色成形金型を提供することを目的とする。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明に係る二色成形品の製造方法は、二色成形品において光学機能面を有する外装部材となる本体部と、前記本体部の前記光学機能面以外の部分から突出するボス部と、を有する一次成形品を、前記ボス部にゲート残りが形成されるように成形する一次成形工程と、前記二色成形品において被外装部材となる二次成形品を、前記本体部によって少なくともその一部が覆われ、かつ前記ゲート残りを含めた前記ボス部を埋め込むように成形する二次成形工程と、を含むことを特徴とする。

また、本発明に係る二色成形品の製造方法は、上記発明において、前記一次成形工程と前記二次成形工程との間に、前記一次成形品を保持した入子を、前記一次成形工程を行った一次成形型から、前記二次成形工程を行う二次成形型へと移動させる移動工程を含むことを特徴とする。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明に係る二色成形金型は、二色成形品において光学機能面を有する外装部材となる本体部を成形するための本体成形部を有する入子が、着脱可能に装着された一次固定型と、前記本体部の前記光学機能面以外の部分から突出するボス部を成形するためのボス成形部と、前記本体成形部および前記ボス成形部に樹脂を充填するためのゲート口と、を有する一次可動型と、前記本体部と、ゲート残りが形成された前記ボス部と、を有する一次成形品を保持した前記入子を、前記一次固定型から脱離させる移動機構と、前記一次固定型から脱離された前記入子を装着可能な二次固定型と、前記入子が前記二次固定型に装着された状態で、前記二色成形品において被外装部材となる二次成形品を、前記本体部によって少なくともその一部が覆われるように、かつ前記ゲート残りを含めた前記ボス部を埋め込むように成形するための二次成形部を有する二次可動型と、を備えることを特徴とする。

本発明によれば、ゲート残りを含めた一次成形品のボス部を埋め込むように二次成形品を成形するため、一次成形品のゲート処理が不要となる。従って、成形時における一次成形品の変形を抑制することができ、品質の高い二色成形品を成形することができる。

図１は、本発明の実施の形態に係る二色成形金型によって成形した一次成形品を示す断面図である。 図２は、本発明の実施の形態に係る二色成形金型によって成形した一次成形品および二次成形品からなる、二色成形品を示す断面図である。 図３は、本発明の実施の形態に係る二色成形金型の構成と、当該二色成形金型を用いた二色成形品の製造方法の一次成形工程の様子を示す断面図である。 図４は、本発明の実施の形態に係る二色成形金型を、図３で示したＡ−Ａ’方向で切断した状態を示す断面図である。 図５は、本発明の実施の形態に係る二色成形金型を用いた二色成形品の製造方法の一次成形工程において、型開き時の様子を示す断面図である。 図６は、本発明の実施の形態に係る二色成形金型を用いた二色成形品の製造方法の移動工程の様子を示す断面図である。 図７は、本発明の実施の形態に係る二色成形金型を用いた二色成形品の製造方法の二次成形工程の様子を示す断面図である。 図８は、本発明の実施の形態に係る二色成形金型を用いた二色成形品の製造方法の二次成形工程において、型開き時の様子を示す断面図である。

以下、本発明に係る二色成形品の製造方法および二色成形金型の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。なお、本発明は以下の実施の形態に限定されるものではなく、以下の実施の形態における構成要素には、当業者が置換可能かつ容易なもの、あるいは実質的に同一のものも含まれる。

［二色成形品］
まず、本発明の実施の形態に係る二色成形金型によって成形される二色成形品６０の構成について、図１および図２を参照しながら説明する。図１は、後記する一次成形工程によって成形される一次成形品４０の構成を、図２は、後記する二次成形工程によって成形される二次成形品５０を含む二色成形品６０の構成を、示す断面図である。

また、一次成形品４０を構成する一次成形樹脂と、二次成形品５０を構成する二次成形樹脂としては、例えばＰＣ（ポリカーボネート）等の透明樹脂や、当該ＰＣに着色をした着色樹脂等を用いることができる。また、一次成形樹脂および二次成形樹脂は、同じ樹脂であってもよく、あるいは異なる樹脂であってもよい。

一次成形品４０は、図１に示すように、本体部４１と、ボス部４２と、スプルランナー４３と、ゲート４４と、を有している。本体部４１は、二色成形品６０における外装部材として機能するものであり、全体として蓋状に形成されている。また、本体部４１の一方側には、光学機能面４１１が設けられ、本体部４１の他方側には、凹状の穴部４１２，４１３が設けられている。

ボス部４２は、本体部４１の光学機能面４１１以外の部分、すなわち穴部４１３の開口部近傍から、光学機能面４１１とは反対側に突出している。なお、図１で示したスプルランナー４３の全部およびゲート４４の一部は、一次成形の際の二色成形金型１の型開きによって、ボス部４２から分離される。従って、一次成形工程後のボス部４２には、ゲート４４の残り一部に相当するゲート残り４２１（図２参照）が形成されることになる。また、スプルランナー４３には、後記するランナーロック１１７の先端が嵌合する凹状の穴部４３１が形成されている。

二次成形品５０は、図２に示すように、本体部５１と、スプルランナー５３と、ゲート５４と、を有している。本体部５１は、二色成形品６０における被外装部材として機能するものであり、全体として筒状に形成されている。本体部５１には、ボス部４２が配置される穴部５１１と、穴部４１２の開口部と連通する貫通孔５１２と、穴部４１３の開口部と連通する貫通孔５１３と、が形成されている。

本体部５１は、一次成形品４０の本体部４１によってその一部、すなわち穴部５１１および貫通孔５１２，５１３の開口部が覆われている。また、本体部５１は、穴部５１１によって、ゲート残り４２１を含めたボス部４２の全体が埋め込まれている。なお、図２に示したスプルランナー５３は、二次成形の際の二色成形金型１の型開きによって、ゲート５４から分離される。そして、本体部５１に連結されたゲート５４は、ゲート処理によって除去される。また、スプルランナー５３には、後記するランナーロック２１７の先端が嵌合する凹状の穴部５３１が形成されている。

［二色成形金型］
続いて、本発明の実施の形態に係る二色成形金型１の構成について、図３および図４を参照しながら説明する。図３は、型締め後に一次成形工程を行った際の二色成形金型１の断面状態を示している。なお、同図で示したガイドピン１１４，２１４のうち、実線で示したものは、実際には同図とは異なる断面に存在するが、説明の便宜上実線で図示している。

二色成形金型１は、図示しない二色成形機の一次射出ノズルおよび二次射出ノズルの位置に取り付けられている。二色成形金型１は、図３に示すように、一次成形型１０と、二次成形型２０と、移動機構３０と、を備えている。一次成形型１０は、一次固定型１１と、当該一次固定型１１に対してパーティングライン（以下、「Ｐ．Ｌ．」という）を挟んで対向して配置された一次可動型１２と、を備えている。二次成形型２０は、二次固定型２１と、当該二次固定型２１に対してＰ．Ｌ．を挟んで対向して配置された二次可動型２２と、を備えている。また、二色成形金型１の入子は、二次成形品５０の外装部を形成するキャビ入子と、被外装部を形成するコア入子と、を備えている。

＜一次固定型＞
一次固定型１１は、主に、一次固定取付板１１１と、一次落下板１１２と、一次固定型板１１３と、複数のガイドピン１１４と、を備えている。

一次落下板１１２には、一次成形品４０の穴部４３１（図１参照）に嵌合される柱状のランナーロック１１７が設けられている。このランナーロック１１７は、後記する一次成形後の型開き時に、一次成形品４０のスプルランナー４３を保持するためのものである。

一次固定型板１１３には、キャビ入子１１５が着脱可能に装着されている。ガイドピン１１４は、一次固定取付板１１１、一次落下板１１２および一次固定型板１１３と、後記する一次可動型板１２５および一次受け板１２４と、を貫通するように設けられている。

キャビ入子１１５は、一次固定型板１１３の内部に形成された空間１１３ａに装着されている。キャビ入子１１５には、一次成形品４０の本体部４１（図１参照）を成形するためのキャビティ（本体成形部）１１５ａが形成されている。なお、キャビティ１１５ａの形状は、一次成形品４０の本体部４１（図１参照）の形状と同様である。

キャビ入子１１５には、図３および図４に示すように、後記する移動機構３０のボールネジ３２が接続されている。そして、キャビ入子１１５は、ボールネジ３２の回転に伴って、一次固定型板１１３と後記する二次固定型板２１３との間を移動可能に構成されている。また、一次固定型板１１３には、図４に示すように、キャビ入子１１５が一次固定型板１１３と二次固定型板２１３との間を移動する際に、当該キャビ入子１１５を案内するガイド部１１３ｂが形成されている。

一次固定型１１には、一次成形工程を実施する際の型締め時において、キャビティ１１５ａおよび後記するキャビティ１２７ａに一次成形樹脂ｒ１を充填するための流路１１６が形成されている。この流路１１６は、一次固定取付板１１１、一次落下板１１２、一次固定型板１１３およびキャビ入子１１５と、後記する一次コア入子１２７と、のそれぞれに形成されている貫通孔や切欠きから構成されている。なお、流路１１６の形状は、一次成形品４０のスプルランナー４３（図１参照）の形状と同様である。

＜一次可動型＞
一次可動型１２は、主に、一次可動取付板１２１と、一次スペーサーブロック１２２と、一次突出し板１２３と、一次受け板１２４と、一次可動型板１２５と、を備えている。

一次スペーサーブロック１２２には、ガイドピン１１４が挿入される複数の貫通孔１２６が形成されている。一次可動型板１２５には、一次コア入子１２７が装着されている。一次コア入子１２７には、一次成形品４０のボス部４２（図１参照）を成形するためのキャビティ（ボス成形部）１２７ａと、キャビティ１１５ａ，１２７ａに一次成形樹脂ｒ１を充填するためのゲート口１２７ｂと、が形成されている。なお、キャビティ１２７ａおよびゲート口１２７ｂの形状は、一次成形品４０のボス部４２およびゲート４４の形状と同様である。

＜二次固定型＞
二次固定型２１は、主に、二次固定取付板２１１と、二次落下板２１２と、二次固定型板２１３と、複数のガイドピン２１４と、を備えている。

二次落下板２１２には、二次成形品５０の穴部５３１（図２参照）に嵌合される柱状のランナーロック２１７が設けられている。このランナーロック１１７は、後記する二次成形後の型開き時に、二次成形品５０のスプルランナー５３を保持するためのものである。

二次固定型板２１３の内部には、一次固定型板１１３から脱離されたキャビ入子１１５を装着可能な空間２１３ａが形成されている。なお、図３では図示を省略したが、二次固定型板２１３には、前記した一次固定型板１１３（図４参照）と同様に、キャビ入子１１５が一次固定型板１１３と二次固定型板２１３との間を移動する際に、当該キャビ入子１１５を案内するガイド部が形成されている。

ガイドピン２１４は、二次固定取付板２１１、二次落下板２１２および二次固定型板２１３と、後記する二次可動型板２２５および二次受け板２２４と、を貫通するように設けられている。

＜二次可動型＞
二次可動型２２は、主に、二次可動取付板２２１と、二次スペーサーブロック２２２と、二次突出し板２２３と、二次受け板２２４と、二次可動型板２２５と、を備えている。

二次スペーサーブロック２２２には、ガイドピン２１４が挿入される複数の貫通孔２２６が形成されている。二次可動型板２２５には、二次コア入子２２７が装着されている。二次コア入子２２７には、二次成形品５０（図２参照）を成形するためのキャビティ（二次成形部）２２７ａと、キャビティ２２７ａに二次成形樹脂を充填するためのゲート口２２７ｂと、が形成されている。

キャビティ２２７ａは、後記するように、二色成形品６０の被外装部材となる二次成形品５０を、一次成形品４０の本体部４１によって少なくともその一部が覆われるように、かつゲート残り４２１を含めたボス部４２の全周を埋め込むように成形するためのものである。なお、キャビティ２２７ａおよびゲート口２２７ｂの形状は、二次成形品５０およびゲート５４の形状と同様である。

＜移動機構＞
移動機構３０は、一次固定型板１１３と二次固定型板２１３との間でキャビ入子１１５を移動させるためのものであり、連結部材３１と、ボールネジ３２と、サーボモータ３３と、を備えている。

連結部材３１は、柱状に形成されており、一次固定型板１１３と二次固定型板２１３とを連結している。連結部材３１の内部には、キャビ入子１１５が移動可能な空間３１ａが形成されている。なお、図３では図示を省略したが、連結部材３１には、前記した一次固定型板１１３（図４参照）と同様に、キャビ入子１１５が一次固定型板１１３と二次固定型板２１３との間を移動する際に、当該キャビ入子１１５を案内するガイド部が形成されている。

ボールネジ３２は、一次固定型板１１３、連結部材３１および二次固定型板２１３を貫通するように設けられており、一端側がキャビ入子１１５と接続され、他端側がサーボモータ３３と接続されている。

サーボモータ３３は、ボールネジ３２を回転させることにより、一次固定型板１１３、連結部材３１および二次固定型板２１３にそれぞれ形成された空間１１３ａ，３１ａ，２１３ａ内において、一次固定型板１１３、連結部材３１および二次固定型板２１３にそれぞれ形成されたガイド部に沿って、キャビ入子１１５を移動させる。

［二色成形品の製造方法］
以下、二色成形金型１を利用した二色成形品６０の製造方法について、図１〜図８を参照しながら説明する。二色成形品６０の製造方法では、一次成形工程と、移動工程と、二次成形工程と、を実施する。

＜一次成形工程＞
一次成形工程では、図３に示すように、キャビ入子１１５が一次固定型板１１３に装着された状態で二色成形金型１を型締めする。そして、一次固定取付板１１１、一次落下板１１２、一次固定型板１１３および一次コア入子１２７に亘って形成された流路１１６を介して、キャビティ１１５ａ，１２７ａに溶融した一次成形樹脂ｒ１を充填する。これにより、図１に示すように、光学機能面４１１を有する本体部４１と、ボス部４２と、スプルランナー４３と、ゲート４４と、を有する一次成形品４０が形成される。

続いて、図５に示すように、二色成形金型１の型開きを行う。この型開きにより、一次成形品４０のボス部４２からスプルランナー４３の全部およびゲート４４の一部が分離される。なお、本体部４１と、ゲート残り４２１を有するボス部４２と、からなる一次成形品４０は、キャビ入子１１５に保持された状態となる。

ここで、一次落下板１１２と一次固定型板１１３の間には、図示しない圧縮バネが設けられており、型締め時はこの圧縮バネが圧縮された状態となっている。そして、型開きをすると、圧縮バネの付勢力によって、まず一次落下板１１２と一次固定型板１１３とが離隔し、これに伴い一次成形品４０のボス部４２からスプルランナー４３が分離する。その後、一次固定取付板１１１と一次落下板１１２とが離隔し、これに伴いスプルランナー４３の穴部４３１からランナーロック１１７が外れ、当該ランナーロック１１７によるスプルランナー４３の保持が解除される。そして、一次成形品４０から分離したスプルランナー４３を取り出して除去する。

＜移動工程＞
移動工程では、図６に示すように、移動機構３０によって、一次成形品４０を保持したキャビ入子１１５を、一次成形工程を行った一次成形型１０から脱離させ、二次成形工程を行う二次成形型２０に装着する。移動工程では、具体的には、サーボモータ３３によってボールネジ３２を回転させることにより、当該ボールネジ３２に接続されたキャビ入子１１５を、一次固定型板１１３、連結部材３１および二次固定型板２１３にそれぞれ形成されたガイド部に沿って、一次固定型板１１３から二次固定型板２１３へと移動させる。

＜二次成形工程＞
二次成形工程では、図７に示すように、キャビ入子１１５が二次固定型板２１３に装着された状態で二色成形金型１を型締めする。そして、二次固定取付板２１１、二次落下板２１２、二次固定型板２１３および二次コア入子２２７に亘って形成された流路２１６を介して、キャビティ２２７ａに溶融した二次成形樹脂ｒ２を充填する。これにより、図２に示すように、本体部５１と、スプルランナー５３と、ゲート５４とが形成される。また、二次成形工程では、同図に示すように、一次成形品４０の本体部４１によって少なくともその一部が覆われ、かつゲート残り４２１を含めたボス部４２の全周を埋め込むように、二次成形品５０を成形する。

続いて、図８に示すように、二色成形金型１の型開きを行う。この型開きにより、二次成形品５０からスプルランナー５３が分離される。

ここで、二次落下板２１２と二次固定型板２１３の間には、図示しない圧縮バネが設けられており、型締め時はこの圧縮バネが圧縮された状態となっている。そして、型開きをすると、圧縮バネの付勢力によって、まず二次落下板２１２と二次固定型板２１３とが離隔し、これに伴い二次成形品５０からスプルランナー５３が分離する。その後、二次固定取付板２１１と二次落下板２１２とが離隔し、これに伴いスプルランナー５３の穴部５３１からランナーロック２１７が外れ、当該ランナーロック２１７によるスプルランナー５３の保持が解除される。そして、二次成形品５０から分離したスプルランナー５３を取り出して除去する。

続いて、二次可動型２２の二次突出し板２２３による図示しない突出し動作により、一次成形品４０および二次成形品５０からなる二色成形品６０を二次コア入子２２７から離型する。そして、二次成形品５０に形成されているゲート５４を、ゲート処理によって除去する。

以上説明したような二色成形金型１およびこれを利用した二色成形品６０の製造方法によれば、ゲート残り４２１を含めた一次成形品４０のボス部４２を埋め込むように二次成形品５０を成形するため、一次成形品４０のゲート処理が不要となる。従って、成形時における一次成形品４０の変形を抑制することができ、品質の高い二色成形品６０を成形することができる。

なお、従来技術に係る二色成形方法では、例えば一次成形樹脂と二次成形樹脂とが互いに融着しにくい組み合わせであると、ゲート処理による一次成形品と二次成形品との界面でのめくれがより顕著となる。一方、本実施の形態に係る二色成形金型１を利用した二色成形方法では、ゲート処理自体を行わないため、一次成形樹脂および二次成形樹脂の種類や組み合わせにかかわらず、上記のめくれの問題は発生しない。

また、特許文献１のような一般的な二色成形方法では、一次成形後の一次成形品を一次可動型で保持した状態で、一次可動型と二次可動型とが連結されたプラテンを１８０°回動することにより、一次可動型と二次可動型の位置を入れ替えて二次成形を行う。一方、本実施の形態に係る二色成形金型１を利用した二色成形では、一次成形後の一次成形品４０を一次固定型１１のキャビ入子１１５で保持した状態で、当該キャビ入子１１５自体を二次固定型２１の側に移動させて二次成形を行う。従って、本実施の形態では、一次可動型１２と二次可動型２２の位置を入れ替える必要がなく、両者の回動に係る機構が不要となるため、二色成形金型１の構成を簡略化することができる。

以上、本発明に係る二色成形品の製造方法および二色成形金型について、発明を実施するための形態により具体的に説明したが、本発明の趣旨はこれらの記載に限定されるものではなく、特許請求の範囲の記載に基づいて広く解釈されなければならない。また、これらの記載に基づいて種々変更、改変等したものも本発明の趣旨に含まれることはいうまでもない。

１ 二色成形金型
１０ 一次成形型
１１ 一次固定型
１１１ 一次固定取付板
１１２ 一次落下板
１１３ 一次固定型板
１１３ａ 空間
１１３ｂ ガイド部
１１４ ガイドピン
１１５ キャビ入子
１１５ａ キャビティ（本体成形部）
１１６ 流路
１１７ ランナーロック
１２ 一次可動型
１２１ 一次可動取付板
１２２ 一次スペーサーブロック
１２３ 一次突出し板
１２４ 一次受け板
１２５ 一次可動型板
１２６ 貫通孔
１２７ 一次コア入子
１２７ａ キャビティ（ボス成形部）
１２７ｂ ゲート口
２１ 二次固定型
２１１ 二次固定取付板
２１２ 二次落下板
２１３ 二次固定型板
２１３ａ 空間
２１４ ガイドピン
２１６ 流路
２１７ ランナーロック
２２ 二次可動型
２２１ 二次可動取付板
２２２ 二次スペーサーブロック
２２３ 二次突出し板
２２４ 二次受け板
２２５ 二次可動型板
２２６ 貫通孔
２２７ 二次コア入子
２２７ａ キャビティ（二次成形部）
２２７ｂ ゲート口
３０ 移動機構
３１ 連結部材
３１ａ 空間
３２ ボールネジ
３３ サーボモータ
４０ 一次成形品
４１ 本体部
４１１ 光学機能面
４１２，４１３ 穴部
４２ ボス部
４２１ ゲート残り
４３ スプルランナー
４３１ 穴部
４４ ゲート
５０ 二次成形品
５１ 本体部
５１１ 穴部
５１２，５１３ 貫通孔
５３ スプルランナー
５３１ 穴部
５４ ゲート
６０ 二色成形品
ｒ１ 一次成形樹脂
ｒ２ 二次成形樹脂

Claims (3)

1. 二色成形品において光学機能面を有する外装部材となる本体部と、前記本体部の前記光学機能面以外の部分から突出するボス部と、を有する一次成形品を、前記ボス部にゲート残りが形成されるように成形する一次成形工程と、
   前記二色成形品において被外装部材となる二次成形品を、前記本体部によって少なくともその一部が覆われ、かつ前記ゲート残りを含めた前記ボス部を埋め込むように成形する二次成形工程と、
   を含むことを特徴とする二色成形品の製造方法。
2. 前記一次成形工程と前記二次成形工程との間に、前記一次成形品を保持した入子を、前記一次成形工程を行った一次成形型から、前記二次成形工程を行う二次成形型へと移動させる移動工程を含むことを特徴とする請求項１に記載の二色成形品の製造方法。
3. 二色成形品において光学機能面を有する外装部材となる本体部を成形するための本体成形部を有する入子が、着脱可能に装着された一次固定型と、
   前記本体部の前記光学機能面以外の部分から突出するボス部を成形するためのボス成形部と、前記本体成形部および前記ボス成形部に樹脂を充填するためのゲート口と、を有する一次可動型と、
   前記本体部と、ゲート残りが形成された前記ボス部と、を有する一次成形品を保持した前記入子を、前記一次固定型から脱離させる移動機構と、
   前記一次固定型から脱離された前記入子を装着可能な二次固定型と、
   前記入子が前記二次固定型に装着された状態で、前記二色成形品において被外装部材となる二次成形品を、前記本体部によって少なくともその一部が覆われるように、かつ前記ゲート残りを含めた前記ボス部を埋め込むように成形するための二次成形部を有する二次可動型と、
   を備えることを特徴とする二色成形金型。