JP3542122B2 - 底面肉厚が極薄肉の凹所を有する板状製品の射出成形方法 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、薄肉の板状本体の板面片側に底面肉厚が極薄肉の凹所を有する板状製品の射出成形方法に関するものである。
【０００２】
【発明が解決しようとする課題】
ＩＣカード、メモリーカード等のカード基板として使用されている薄肉の樹脂製の板状製品では、ＩＣモジュールやフラッシュメモリ等を収納する凹所を板面に有する。このカード基板では電子機器の小型化に伴い板状本体も肉厚の薄いものが要求され、必然的に凹所の底面肉厚も薄く成形する必要が生じている。
【０００３】
この凹所の成形には、板状本体を成形するキャビティの型面を部分的に凸面に形成して凹所成形型面とし、その凸面により板状本体の一部に凹所を同時に射出成形する成形方法、また凹所成形用のコアを圧縮代を残して予めキャビティ内に可動自在に突設し、射出充填した樹脂を部分的に圧縮して凹所を成形する方法などがある。
【０００４】
キャビティ型面を形成した凸面により凹所を形成する上記成形方法では、凹所底面の肉厚を薄くして、凹所を深く形成するために、凸面の突出寸法を大きく設定して流動間隙を狭く形成すると、凸面による流動抵抗と流動摩擦の増大から下流側への樹脂の流れに乱れが生じて、ショートショットになり易く、またウエルドが発生し易い。このためコアの突出量が制限されるので、底面肉厚を薄く形成して凹部の深さ増すことは極めて困難とされている。
【０００５】
またキャビティ内に樹脂を射出充填したのちに、その樹脂をコアにより部分的に圧縮して凹所を形成する成形方法では、コアによる流動抵抗や樹脂流の乱れはないが、圧縮代を大きく設定すると余剰樹脂量が多くなり、この処理に課題があって薄肉化に限界が生じて、凸面による場合と同様に、底部肉厚を薄く形成して凹部の深さ増すことは極めて困難とされている。
【０００６】
上記余剰樹脂の解決策として、樹脂の射出充填量を制限してキャビティ末端部に未充填部を生じさせ、コアよりさらに下流まで樹脂の充填を行ってから圧縮を行うことも考えられている。この成形方法では射出充填時のコアによる影響が少なく、また充填する樹脂量の制限によって、圧縮前に生じているキャビティ末端部のスペースを、圧縮により生ずる余剰樹脂が埋めることができるので、肉厚分布が整った薄肉の製品が得られるとのことであるが、コアにより押圧されて生じた余剰分の樹脂の全てが、キャビティ末端部のスペースに押し出されるものではなく、ゲート側にも逆流するので、成形が不安定となり易い。
【０００７】
またコアがキャビティ内に突出位置し、そのコアに向けて上流側のゲートから樹脂の射出充填を行う限り、コアによる流動抵抗や流動摩擦は生じ、コア下側とコア両側の樹脂流の流動速度差は解消されないので、コアにより下流側のキャビティ末端部が未充填の状態であっても、コア廻りの樹脂によるウエルドの発生やコア下側の充填遅れによるショートショットは避けられない。
【０００８】
いずれにしても、従来の上記成形方法では、面積が２ｃｍ² 以上の凹所の底面肉厚を０．３mm以下の極薄肉に形成することは困難で、出来たとしてもウエルドによる強度低下、残留応力による反りや捩じれによる変形、ガス焼けなどの不良が生じ、良品の成形は望めないものであった。
【０００９】
この発明は上記従来の課題を解決するために考えられたものであって、その目的は、コアによる樹脂流の流動速度の差から生じがちな未充填部分を、圧縮により生じた余剰樹脂により凹所の下流側から補完することにより、凹所底面を極薄肉に形成して凹所を深く成形することができる新たな板状製品の射出成形方法を提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記目的によるこの発明は、板状本体の面内片側を極薄肉の凹所に圧縮形成するコアを、凹所底面の肉厚の２〜５倍の圧縮代を残してキャビティ内に可動自在に突設し、そのコアと対向するキャビティサイドの中央部にゲートを設けて、サイドゲートから下流側のコアに向け樹脂を射出充填するとともに、該コアによる流動抵抗を利用して上流側の二隅部の射出充填を先行し、 その樹脂の射出充填を、コアにより一次的に成形された凹所の下流側と、キャビティ末端部の両方の中央部とが未完状態で流動スペースがあるときに停止し、その状態で上記コアにより凹所底面を極薄肉に圧縮成形すると同時に、凹所の余剰樹脂を上記流動スペースに押出して、未完部分の樹脂の補完を行う、というものである。
【００１１】
またこの発明は、上記キャビティのサイドゲートの対向部位にオーバーフロータブを設けてなり、上記コアによる凹所の圧縮成形は、射出圧を零に設定して行い、圧縮力による上流側の樹脂の逆流をゲートサイドから漏れさせて圧抜きを行ったのち、樹脂の再充填を行うというものである。また上記キャビティの上流側の両型面を凸面に形成し、その凸面により上記板状本体の両面にラベル貼着用の凹所を上記凹所と並行に成形してなるというものである。さらに、この発明は上記射出成形をプリプラ式射出成形機により行うというものでもある。
【００１２】
【発明の実施の形態】
図中１は一対の分割金型からなるキャビティ金型で、分割金型のパーティング面には、型閉じにより平面形状が四辺形で肉厚が１．０mm以下の板状本体１０（図５参照）を形成するキャビティ２の半部がそれぞれ凹設してある。
【００１３】
３は圧縮成形用のコアで、上記板状本体１０の面内片側に底面肉厚が極薄肉（例えば０．３mm以下）で枠縁１１に囲まれた幅方向に長い四辺形の凹所１２（図５参照）を圧縮成形する平断面形状からなり、該凹所１２の底面肉厚の２〜５倍の圧縮代を残して、一方の分割金型から他方の分割金型に向けて可動自在に、キャビティ２の面内片側に下流側に片寄せて突設してある。
【００１４】
４はキャビティのゲートで、コア３と対向する上流側のキャビティサイドの中央に幅広に設けられており、そのサイドゲート４から下流側のコア３に向けて樹脂をキャビティ２に射出充填することができるようにしてある。
【００１５】
このサイドゲート４から、キャビティ２に射出充填した溶融状態の樹脂５は、均一な平行流となって先ずコア３のある下流へと幅を広げながら、鎖線で示すように流動する。しかし、キャビティ内に突出位置したコア３によって、さらに下流側へは、図１（Ａ１）及び（Ｂ１）に示すように、コア下側と両側に別れて流動するようになる。
【００１６】
また樹脂５はコア３による流動抵抗により、下流側よりも流動抵抗が小さい上流側に先に満みちるようになって、通常では樹脂５の充填が意外に遅いサイドゲート４に隣接した上流側の二隅部２ａ，２ａまで十分に充填が行われるようになる。
【００１７】
上記コア３が位置するキャビティ２の下流側では、コア３により流動間隙が小さく制限されたコア下側と、制限を受けないコア両側とでは流動摩擦に差が生じて、コア下側の樹脂流５ａの流動速度がコア両側の樹脂流５ｂ，５ｂよりも遅くなり、図１（Ａ２）及び（Ｂ２）に示すよう、両方の樹脂流の先端位置（フロントフロー）に差が生ずる。
【００１８】
この状態で、従来のように樹脂の充填を続けると、コア両側の樹脂流５ｂ，５ｂがキャビティ２の末端部で先に合流してウエルドラインが生じたり、あるいはコア下流側に空気が取り込まれた未充填部分が生じて、図７に示すようなに、窓孔ａが凹所１２の底面に生じた不良品となりやすい。
【００１９】
そこで樹脂５の射出充填を、図１（Ａ３）及び（Ｂ３）に示すように、不完全ながらコア３により厚肉に一次成形された凹所の下流側の中央部と、キャビティ末端部の中央部（コア両側からの樹脂流５ｂ，５ｂの先端間）とに流動スペース６，７が残存して、共に未完の状態にあるときに停止する。そして樹脂が流動性を失う前にコア３を圧縮作動して、凹所を底面肉厚が０．３mm以下の極薄肉に圧縮成形する。
【００２０】
上記射出充填の停止のタイミングは、成形に用いた射出成形機の射出スクリュやプランジャ位置で制御するのがよく、また圧縮成形タイムは精度１／１０００秒のタイマーを採用して行うのがよい。
【００２１】
好ましくは圧縮成形時に一旦射出圧を零に設定して、圧縮力による上流側の樹脂５の逆流を、サイドゲート４からランナースプル、ノズル（図４参照）を経て成形機側に漏れさせ、これにより圧抜きを行って残留応力の影響を低減し、圧縮後に再充填を行うのがよい。これにより反りや捩じれなどが生じ難い薄肉の板状製品が得られるようになる。
【００２２】
上記コア３の圧縮によって、厚肉であった凹所の底面肉厚は極薄肉に形成されるようになり、同時に流動性を有する余剰樹脂がコア３の周囲に押出されるようになる。下流側には流動スペース６，７が残されているので、圧縮と同時に余剰樹脂はコア両側の樹脂５ｂ，５ｂを内部から押圧して流動スペース７へと押し出すと同時に、凹所のコア下側の流動スペース６を埋め、さらに狭められた流動スペース７を内側から埋めて両側からの樹脂５ｂ，５ｂの先端間を補完し、一体のものとなす。
【００２３】
これにより、凹所の下流側の未充填が解消されて、凹所底面の肉厚が極薄肉でありながら、肉厚分布は±１／１００に収まり、またコア両側の樹脂流の先端相互の合流によるウエルドの課題も解消された板状製品、例えば図１（Ａ４）及び（Ｂ４）に示すような板状本体１０の面内片側に、枠縁１１に囲まれた凹所１２が圧縮形成された板状製品が得られるようになる。
【００２４】
図２は、上記キャビティ２のサイドゲート４の対向部位にオーバーフロータブ８を設け、凹所１２の圧縮成形による余剰樹脂を、さらにオーバーフロータブ８まで押出して、余剰樹脂の流れをスムーズにし、これにより未完部位の補完とウエルドの強度向上とを確実なものとなすともに、凹所周囲の残留応力による反りや捩じれの発生を防止してなるものである。
【００２５】
図３は、図６に示す板状製品の金型１で、コア３の圧縮面を二段に形成し、またキャビティ２の上流側の両型面を凸面９，９に形成したものからなる。このような金型１では、上記コア３により板状本体１０の凹所１２の面内に、底面肉厚がさらに薄肉の凹所１２’を形成することができる。また凸面９，９により、板状本体１０の両面にラベル貼着用の凹所１３を上記凹所１２と並行に成形することができる。
【００２６】
図４は、この発明による射出成形方法をプリプラ式射出成形機を採用して行う場合の１例を示すものである。
プリプラ式射出成形機は、射出用のプランジャ２１を進退自在に内装した射出シリンダ２２の後部に、プランジャ移動装置２３を備えた射出装置２４と、可塑化用のスクリュ２５を回転自在に内装した可塑化シリンダ２６の後部に、スクリュ移動及び回転装置２７を備えた可塑化装置２８とを、射出シリンダ先端部のプランジャ前進限に当たる部分の流入路と、可塑化シリンダ先端の流出路とにわたり設けた開閉バルブ付き樹脂路２９により連通し構成からなる。
【００２７】
ここに例示したプリプラ式射出成形機は、上記スクリュ２５の先端を開閉バルブ３０に形成して、そのスクリュ２５を回転かつ進退自在に可塑化シリンダ２６に内装し、スクリュ２５の進退移動により樹脂路２９を開閉するものであるが、樹脂路２９に回動バルブを取付けて開閉操作を行う構造であっても、同様に採用することができる。
【００２８】
このプリプラ式射出成形機では、スクリュ回転により可塑化した樹脂を樹脂路２９から射出シリンダ２２のプランジャ前部内に充填して計量を行い、計量後にスクリュ前進によりバルブ３０を閉じて可塑化装置側と遮断したのち、プランジャ２１の前進移動すると、プランジャ前部の計量樹脂が、ノズル３１からスプル３２及びランナー３３を通過して、型閉じされた上記金型１のサイドゲート４からキャビティ２に射出充填される。
【００２９】
金型内では、射出充填の終了と殆ど同時に圧縮用の油圧シリンダ３４が作動して、ラム３５により押圧板３６に固設した上記コア３をキャビティ内に押出し、図では省略したが、キャビティ２により形成された板状本体に極薄肉の凹所を形成する。
【００３０】
このような射出手段では、樹脂の計量誤差が極めて僅かで、射出時の計量樹脂の漏れも殆どないことから、樹脂の可塑化と射出充填とを射出シリンダ内に回転かつ進退自在に内装した射出スクリュにより行うインラインスクリュ式射出成形機を採用したときよりも、射出途中の停止時点での射出充填量が安定するので、製品も肉厚分布が整った成形精度の高いものとなる。
【００３１】
【実施例】
材料樹脂 ＰＣ、ＰＣ＋ＡＢＳアロイ、ＰＢＴ等
成形機 ＦＮ１０００／ＴＭ３ＵＨ（日精樹脂工業（株）製）
板状本体の面積 ３．７×４．５ｃｍ² 肉厚 ０．８０ｍｍ
凹所の面積 ２．０×１．５ｃｍ² 底面肉厚 ０．１０ｍｍ
キャビティの容積 １．４ｃｍ³ 圧縮代 ０．４０ｍｍ
樹脂量 １．５ｇ
射出速度 １０００mm／ｓｅｃ
射出圧力 １８００Ｋｇｆ
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の射出成形方法を工程順に示す説明図で、（Ａ）は金型の略示平面図、（Ｂ）は金型の略示縦断面図である。
【図２】この発明の他の実施形態の金型の略示平面図（Ａ）と金型の略示縦断面図（Ｂ）である。
【図３】この発明を図６に示す板状製品の成形に適用し得る金型の略示平面図（Ａ）と金型の略示縦断面図（Ｂ）である。
【図４】この発明の射出成形方法の実施に用いられるプリプラ式射出成形機と金型の縦断面図である。
【図５】この発明の射出成形対象となる板状製品の斜視図である。
【図６】この発明の射出成形対象となる他の板状製品の斜視図である。
【図７】従来の射出成形方法による板状製品の斜視図である。
【符号の説明】
１ 金型
２ キャビティ
３ 凹所成形用のコア
４ サイドゲート
５ 樹脂
５ａ コア下側の樹脂流
５ｂ コア両側の樹脂流
６ 凹所下流側の流動スペース
７ キャビティ末端部の流動スペース
８ オーバーフロータブ
２１ 射出用のプランジャ
２４ 射出装置
２５ 可塑化用のスクリュ
２７ 可塑化装置
２９ 樹脂路

Claims (5)

1. 板状本体の面内片側を極薄肉の凹所に圧縮形成するコアを、凹所底面の肉厚の２〜５倍の圧縮代を残して、キャビティ内の下流側に片寄せて可動自在に突設し、
   そのコアと対向する上流側のキャビティサイドの中央部にゲートを設け、該サイドゲートから下流側のコアに向けて樹脂を射出充填するとともに、該コアによる流動抵抗を利用して上流側の二隅部の射出充填を先行し、
   その樹脂の射出充填を、コアにより一次的に厚肉に成形された凹所の下流側とキャビティ末端部の両方の中央部が、未完状態で流動スペースがあるときに停止し、
   その状態で上記コアにより凹所底面を極薄肉に圧縮成形すると同時に、凹所の余剰樹脂を上記流動スペースに押出して未完部分の樹脂の補完を行うことを特徴とする極薄肉の凹所を有する板状製品の射出成形方法。
2. 上記キャビティのサイドゲートの対向部位にオーバーフロータブを設けてなることを特徴とする請求項１記載の底面肉厚が極薄肉の凹所を有する板状製品の射出成形方法。
3. 上記コアによる凹所の圧縮成形は射出圧を零に設定して行い、圧縮力による上流側の樹脂の逆流をゲートサイドから漏れさせて圧抜きを行ったのち、樹脂の再充填を行うことを特徴とする請求項１又は２に記載の底面肉厚極薄肉の凹所を有する板状製品の射出成形方法。
4. 上記キャビティの上流側の両型面を凸面に形成し、その凸面により上記板状本体の両面にラベル貼着用の凹所を上記凹所と並行に成形してなることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の底面肉厚極薄肉の凹所を有する板状製品の射出成形方法。
5. 上記射出成形はプリプラ式射出成形機により行うことを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の底面肉厚が極薄肉の凹所を有する板状製品の射出成形方法。

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