JP4046898B2

JP4046898B2 - インサート成形品の製造方法

Info

Publication number: JP4046898B2
Application number: JP18825199A
Authority: JP
Inventors: 一也五島
Original assignee: Polyplastics Co Ltd
Current assignee: Polyplastics Co Ltd
Priority date: 1999-07-01
Filing date: 1999-07-01
Publication date: 2008-02-13
Anticipated expiration: 2019-07-01
Also published as: JP2001009841A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、複数のインサートを有するインサート成形品の製造方法に関する。詳しくは、複数のインサートと、接合部を介して相隣るインサートを接合する保持部からなるインサート整列体を使用し、樹脂を注入してインサート成形し、成形後に保持部を取り除くことによるインサート成形品の製造方法、及び該製造方法により得られるインサート成形品、特に電気・電子部品用コネクタに関する。
【０００２】
【従来の技術】
機能または材質の異なる部分を樹脂成形品と一体化する場合には、この部分を予め射出成形などで作成してある成形品に接着、かしめ、溶着等で接合する方法と、あらかじめ機能または材質の異なる部分を金型に挿入し、樹脂を金型に注入して接合する方法とがある。
前者の場合は接合面の密着性、気密性に問題が発生する場合が多く、これを解決するために、予め一体化する部分の表面をプライマー処理、活性化処理などすることが必要になり、２次加工コストの負担が大きくなる。
後者の場合は、樹脂成形品を成形する際に、一体化する部分（インサート）を金型内に挿入する工程が余分に必要であり、成形サイクルが長くなることで生産性が低下する。さらに、インサートが複数、特に多数になる場合、一度に金型内に挿入することが困難で、成形サイクルがさらに長くなる。なおかつ、金型内で複数のインサートを保持するために複雑な構造の金型を必要とし、往々にして、得られた成形品内でインサートが、成形時の樹脂の圧力により移動したり、互いに接触するといった不具合が発生した。
【０００３】
このような複数のインサートを必要とするインサート成形は、電気・電子部品のコネクタ等を成形する際に行われており、これまで、フープ成形のように、インサートをキャリアストリップによりつなぎ合わせて一体化したものを用いてインサート成形し、成形後キャリアストリップを切断することにより、複数のインサートを独立させることが行われていた（特開平１０−２１７２５３号公報）。しかしながら、この方法では複雑な形状のインサートには対応が困難であった。
また、予め複数のインサートをつなぎ合わせるためにインサート成形し、これを金型内に挿入することで、インサートを保持するための構造を単純化するということが行われていた。しかしながら、この方法では、予めインサートを一体化する工程が必要であり、加工費がかさんだり、一体化したインサートと成形品の界面の気密不良が発生すると言った問題があった。
また、複数のインサートをブリッジにより接続された形に一体成形したインサートを用いてインサート成形し、その後ブリッジを打ち抜き加工などにより切断することにより、複数のインサートが独立した形でインサート成形されたインサート成形品を製造する方法がある。この場合、インサートのブリッジ部分を固定側金型及び移動側金型で挟み込む形で金型内に保持し、インサート成形する事が一般的である。こうすることで、ブリッジ部分には樹脂がなく、貫通部が形成されるため、プレス機によりブリッジ部分を打ち抜き加工することにより切断することが可能である。しかしながら、この場合、貫通部が形成されてしまうので、貫通部を有していてもよい成形品に限定するか、または貫通部を樹脂で埋め直す必要があるなどの問題があった。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、複数のインサートを短時間で金型内にインサートし、成形サイクルの短縮が可能で、簡易な構造の金型を使用し、インサートが成形時の樹脂の圧力により移動せず、気密性が高く、貫通部の生じないインサート成形品も成形できる成形方法、及びそれによる成形品を提供することである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは、多数のインサートの間に保持部を点状に接合させたインサート整列体を使用し、保持部を直角に折り曲げ、該保持部を金型の固定用溝に挿入して保持し、樹脂をインサート整列体の上面から注入し、成形後に保持部を樹脂の注入されていない側から取り除くことにより、上記目的を達成できることを見い出し、本発明を完成するに至った。
【０００６】
すなわち本発明は、複数のインサート（２）を有するインサート成形品（１）の製造において、予め複数のインサート（２）が、接合部（４）を介して、相隣るインサートの間に設けられた、インサートとは別体である保持部（３）により一体化されたインサート整列体（５）を金型（８）へセットし、金型（８）に対してバネ効果をもたらす形状に加工された保持部（３）が金型（８）に設けられた固定部（10）の所定の位置に係合して保持され、複数のインサート（２）の所定部分がインサートされるように樹脂（９）を、金型キャビティに注入した後、得られた原インサート成形品（1'）から接合部（４）において保持部（３）を取り除くことを特徴とするインサート成形品の製造方法を提供する。
【０００７】
【発明の実施の形態】
初めに本発明を図面により説明する。
図１（ｃ）は、本発明に係るインサート整列体５の一例である。インサート整列体５は、複数のインサート２、相隣るインサート２の間に設けられた保持部３、及びインサート２と保持部３を接合する接合部４が一体的に設けられたものである。
インサート整列体５の材質は、目的により種々の材質が使用できるが、金属であるとインサート整列体５の作成の容易さ、保持部３の耐熱性、保持部３を取り除く際の加工の容易さがある。電気・電子部品のコネクタ等では、金属が使用される。
図１（ａ）に示すような金属製インサート整列体５は、例えば、金属板を打ち抜き加工等により、所望の形状及び間隔でインサート２と保持部３及び接合部４が一体となって形成される。次に、図１（ｂ）に示すように、必要であれば保持部３の端部を折り畳んだ上で、図１（ｃ）に示すように、保持部３をインサート２に対してほぼ直角に折り曲げる。
【０００８】
このようにして得られた金属製インサート整列体５は、例えば図２に示すように、下金型８’の上にセットされ、金型の固定部１０において保持部３が所定の位置に保持される。図２では、固定部１０が下金型８’に設けられた溝１０’であり、溝１０’の中に保持部３が挿入されて保持される。上記において「ほぼ直角に折り曲げる」とは、所定の幅の溝１０’の中に保持部３が容易に挿入され、保持されるに必要な角度に折り曲げることをいう。
次に、樹脂を金型キャビティに注入するが、樹脂をインサート整列体５を挟んで、固定部１０と反対側の金型キャビティ（図２ではインサート整列体５と上金型８”との間の全面）に注入して、インサート２を所定の形状にインサート成形する。この時、電気・電子部品用コネクタではインサート２の下面には樹脂が注入されず、金属表面が露出されていてもよく、露出面が導電面となる。また、用途によっては、インサート２の下面にも樹脂が充填されてもよいが、この場合にはインサートは保持部３により下金型８’から浮かせて、樹脂が回り込める空間を持たせるようにする。
一方、保持部３の固定部１０に保持された側には、樹脂が実質的に注入されず、原インサート成形品１’から保持部３を取り除く際に、樹脂の注入されていない側から取り除くことができる。上記において「樹脂が実質的に注入されていない」とは、保持部３の取り除き側は樹脂で、通常は、覆われないが、取り除く操作に影響がない程度に少量の樹脂が回り込んでいても構わないことをいう。なお、保持部３の固定部１０に保持された側と反対側には、樹脂が注入される。
【０００９】
このようにして得られた原インサート成形品１’から接合部４と保持部３を取り除くことにより、複数のインサート２を有するインサート成形品１を得ることができる。図３では、成形後に接合部４を含めて保持部３をねじって取り除く例が示されている。
取り除くためには、保持部３に、図４（ａ）に示すように円形等の孔を開けたり、図４（ｂ）に示すようにブリッジ状にして、孔等を爪で引っかけて保持部３を取り除くことができる。
上記のような、ねじり取り、折り取り、引っかけ取り、又は切り取りを行えるものを取り除き手段６とし、取り除き手段６は金型の適当なところに設けられてインサート成形品１の離型時に保持部３を取り除いたり、原インサート成形品１’を離型後に取り除き手段６を有する治具などにより取り除いたりすることができる。
【００１０】
図５は、本発明に係るインサート整列体５の他の一例である。インサート整列体５の保持部３の両端部には係合部３’及び３”が設けられている。
上記のインサート整列体５は、図６（ａ）及び図６（ａ’）に示すように、下金型８’の固定部１０の固定爪１１’及び１１”の間に保持部３の係合部３’及び３”が挿入されて保持され、樹脂が注入される。なお、図６（ａ）は、樹脂が注入されて得られた原インサート成形品１’のインサートと直角の断面図であり、上金型８”が上に移動した（図示されない）状態を示す。図６（ａ’）は、図６（ａ）において、保持部３のインサート２と平行方向の断面図である。
したがって、保持部３は、インサート２と同一平面にすることもできる。また、保持部３を湾曲させて、固定爪１１’及び１１”の間に係合部３’及び３”が挿入され、保持部３が下金型８’に、必要であればバネ効果を持たせて、保持されるようにすることもできる。
インサート成形後、図６（ｂ）に示すように、取り除き手段６（例えばエジェクタピン（６’）によりインサート成形品１を突き出して離型させるが、突き出す力で接合部４を破断して保持部３を取り除くことができる。保持部３は、固定爪１１’及び１１”の間に係合部３’及び３”が挿入されているので、下金型８’に残るが、図６（ｃ）に示すように、離脱手段７（例えばエジェクタピン（７’））により突き出されて下金型８’から取り去られる。
【００１１】
図７（ａ）は、本発明に係るインサート整列体５の更に他の一例である。図７（ｂ）は保持部３と接合部４の拡大図を示す。インサート整列体５の保持部３はドーナツ型円板状であり、内円周上には係合部３’が複数設けられており、外円周上には接合部４が設けられている。
上記のインサート整列体５は、図８（ａ）に示すように、下金型８’の頭部を有する固定柱１２にドーナツ型円板状の保持部３が押し込まれ、係合部３’が下金型８’と固定柱１２の頭部との間に挿入され、保持部３が保持される。なお、図８（ａ）は、樹脂が注入されて得られた原インサート成形品１’のインサートと直角の断面図であり、上金型８”が上に移動した（図示されない）状態を示す。
したがって、保持部３は、インサート２と同一平面にすることができる。この場合、保持部３の係合部３’を下方に変形させて、係合部３’を固定柱１２の頭部の下に押し込み、保持部３が下金型８’に対してバネ効果を持たせて保持させるようにすることもできる。
インサート成形後、図８（ｂ）に示すように、取り除き手段６（例えばエジェクタピン（６’））によりインサート成形品を離型させると同時に、押し出す力で接合部を破断して保持部３を取り除くことができる。係合部３’が頭部の下に挿入された保持部３は下金型８’に残るが、図８（ｃ）に示すように、離脱手段７（例えばエジェクタピン（７’））により下金型８’から取り除かれる。
また、保持部３のバネ効果は、インサート整列体５を金型に対して確実に保持するとともに、残った保持部３を離脱手段７により容易に取り去るように働く。
【００１２】
上記において、複数のインサート２の数は、２以上であれば特に制限はないが、例えば、１００等のような多数のインサートを設けることも可能である。
複数のインサート２は、所望の形状に曲げ加工などを施した後、金型内にセットすることもできる。
複数のインサート２は、それぞれ別の形状をしていてもよい。
相隣る２つのインサート２の間に設けられる保持部３は、１箇所であっても、複数箇所であってもよい。
また、別の態様としては、インサート整列体５を金型のある場所にセットし、別の種類のインサート整列体５を同じ金型の別の場所にセットして、インサート成形を行うこともできる。これにより多種類のインサートを多数設けたインサート成形品を成形することができる。
【００１３】
接合部４は、必要に応じて、原インサート成形品１’から保持部３を取り除くことが容易に行えるような設計とする事が望ましい。
すなわち、接合部４が、インサート整列体５を金型８内へ挿入する際にはインサート整列体５から外れないような強度を有し、取り除く際には保持部３が取り除き易いような強度を有することが望ましい。
そのために、例えば、接合部４の厚みを、インサート２の厚みの８０％以下、好ましくは８０％から２０％になるように部分的に厚みを薄くして接合する方法、保持部３とインサート２の接合部４の幅を２ｍｍ以下として点状もしくは細板状に接合する方法などが挙げられる。
なお、保持部３を取り除いた時、インサート２の接合部４が接合していた境界が出っ張って、コネクタとして他の端子にはめ込む際等に、不具合を生じない場所、及び形状、厚さに接合部４と保持部３を設ける。
【００１４】
保持部３の形状は、保持部３が金型８に設けられた固定部１０において所定の位置に保持される機構によって決められる。上記のように、保持部３の厚みは、接合部４の厚みより大きいことが望ましい。保持部の厚みが薄すぎると、成形後にインサートから保持部を取り除く際に、原インサート成形品１’からうまく取り除かれずに成形品１に残ってしまう事がある。
【００１５】
このような保持部３を設け、金型８に保持部３の形状に応じた固定部を設けることにより、得られるインサート成形品は、貫通孔を設けるといった形状的な制約を受けることなく、プレス機のような特別な機械工具の必要もなく、簡便に２個以上のインサートをもつインサート成形品を製造する事が可能となる。
【００１６】
インサートとして金属を使用する場合は、インサートは金属母材のみ、あるいは金属母材に鍍金をしたものでもよい。上記金属母材としては、電導性の高い金属であれば特に制限はないが、銅系、黄銅系、銀系、金系、アルミニウム系等が挙げられ、鍍金材質としてはスズ、ニッケル、金、銀等が挙げられる。
【００１７】
インサート成形に使用する樹脂の種類は特に問わないが、熱硬化性であっても熱可塑性であっても構わない。熱可塑性樹脂としては、通常の射出成形が可能なものであればよく、例えば、ポリエチレン、ポリプロピレンのようなオレフィン系樹脂、ポリスチレン、ＡＢＳ樹脂などのスチレン系樹脂、ＰＭＭＡなどのアクリル系樹脂、ポリ塩化ビニル、熱可塑性ポリウレタン、ポリアミド、ポリアセタール、ポリカーボネイト、変性ポリフェニレンエーテル、ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレートなどのポリアルキレンテレフタレート樹脂、ポリフェニレンスルフィド、ポリイミド、ポリアミドイミド、ポリエーテルイミド、ポリアリレート、ポリサルフォン、ポリエーテルサルフォン、ポリエーテルエーテルケトン、液晶性ポリマー、テトラフルオロエチレンなどの各種熱可塑性エラストマー等が挙げられる。
また、これらを主成分として、共重合可能なモノマーにより変性してあっても構わない。また、これらの１種以上を混合または併用しても構わない。その中でも、インサート成形に適したものとしては、ポリブチレンテレフタレート、液晶性ポリマー、ポリフェニレンスルフィドなどを挙げることが出来る。
熱硬化性樹脂としては、フェノール系樹脂、エポキシ系樹脂、尿素系樹脂、メラミン系樹脂、ジアリルフタレート系樹脂、不飽和ポリエステル系樹脂等が挙げられる。
【００１８】
これら樹脂には、用途や目的に応じて必要な特性を付与する為に、公知の、各種添加剤を配合する事が出来る。例えば熱安定剤、酸化防止剤、核剤、可塑剤、潤滑剤、離型剤、乳化剤、顔料、光沢剤、難燃剤、静電防止剤、発泡剤、補強剤、無機または有機充填剤等を、本発明の目的を損なわない範囲で添加することができる。
耐熱性及び機械的強度等をアップする目的で、無機及び／又は有機の充填材を配合した樹脂を用いることができる。好適な充填材としては、ガラス繊維、炭素繊維、金属繊維、アラミド繊維、チタン酸カリウム、アスベスト、炭化ケイ素、セラミック、窒化ケイ素、硫酸バリウム、硫酸カルシウム、カオリン、クレー、パイロフィライト、ベントナイト、セリサイト、ゼオライト、マイカ、雲母、ネフェリンシナイト、タルク、アタルパルジャイト、ウォラストナイト、ＰＭＦ、フェライト、ケイ酸カルシウム、炭酸カルシウム、炭酸マグネシウム、ドロマイト、酸化亜鉛、酸化チタン、酸化マグネシウム、酸化鉄、二硫化モリブデン、黒鉛、石こう、ガラスビーズ、ガラスパウダー、ガラスバルーン、石英、石英ガラス等の強化充填材を挙げることができる。これらは中空であってもよく、２種以上を併用することもでき、必要により、シラン系、チタン系等のカップリング剤で予備処理して使用することができる。
また、難燃性を付与するために、ハロゲン系やりん系などの難燃剤、３酸化アンチモンや５酸化アンチモンなどの難燃助剤、ドリッピング防止剤としてのフッ素系樹脂などを単独もしくは併用して使用する事が出来る。
【００１９】
インサート成形法としては、射出インサート成形など従来の方法が使用できる。
【００２０】
【実施例】
以下、実施例により本発明を具体的に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。
実施例１（図１〜３参照）は、複数のインサートの間に接合部を介し保持部を設けて一体化したインサート整列体の接合部を、先端部を折り畳んだ後、インサートに対してほぼ直角に曲げ加工を施した例である。
インサートは、幅３ｍｍ、厚さ０．５ｍｍの銅製端子を用いた。インサートは３個が平面状に平行に整列されている。相隣るインサート間の距離は４ｍｍである。相隣るインサートの間には、接合部を介して保持部が設けられる。保持部は、長さ８ｍｍ、幅３ｍｍであり、折り畳まれた後、インサートに直角に折り曲げられ、溝に挿入される長さは５ｍｍである。接合部は、厚さ０．５ｍｍで、接合幅１ｍｍである。
このようなインサート整列体を６０℃に温調した金型に挿入設置し、ポリブチレンテレフタレート樹脂ジュラネックス^TM３３１６（ポリプラスチックス株式会社製）をシリンダ設定温度２５０℃で溶融したものを注入し、射出成形によりコネクタをインサート成形する。
保持部は、金型の溝に挿入後、折り畳んだ先端部のばね効果により、溝に挿入しても、通常の操作では溝から外れないので、インサート整列体をセットする際に、インサートの抜け落ちや浮き上がりが生じることなく、成形が行える。
インサート成形後、金型からインサート成形品を取り出し、保持部を手で折り取る事により、不要な部分を成形品に残すことなく、複数のインサートをもつインサート成形品を得ることができる。
【００２１】
実施例２（図５〜６参照）では、インサート整列体は、金型に設けられた固定部に接合部を横にスライドしながら挿入する事により保持された後、樹脂でインサート成形される。インサート成形後、原インサート成形品の保持部が金型に保持された状態で、まずエジェクタピン６’（取り除き手段６）がインサート成形品を突き出す。その際に、インサートから保持部が接合部の個所で切断されてインサート成形品が取出される。
その後、エジェクタピン７’（離脱手段７）を突き出す事により固定部に残っている保持部が取り外される。
この方式では、成形後の保持部の取り除きが自動的に行われるため、後処理工程が必要無くなる。
【００２２】
実施例３（図７〜８参照）は、保持部としてドーナツ状円板を使用したインサート整列体の例である。ドーナツ状円板の内側にはバネ効果を有する係合部（スナップ）が４箇所設けられている。
ドーナツ状円板の保持部は金型に設けられた頭部を有する固定柱に押し込まれて保持される。なお、固定柱の頭部の頂部は、保持部がはめやすいように、角面取りをしてテーパ状に加工されてあったほうがよい。
樹脂は、インサート整列体の上面全体に注入されるので、ドーナツ状円板の保持部の上面にも注入されるが、樹脂注型後、離型する際には、保持部が金型側に残るので、従来技術のようにプレス機で打ち抜いたりする必要がないので、貫通部を生じることがない。
この場合、エジェクタピン７’（離脱手段７）は、固定柱を取り巻く形の円筒形のスリーブとすることで、保持部を固定部から外しやすくしている。
【００２３】
【発明の効果】
本発明によれば、多数のインサートを容易に金型内にインサートし、インサートが成形時の樹脂の圧力により移動せず、成形後、保持部を取り除くことが容易であり、成形サイクルの短縮が可能である。本発明のインサート成形品は貫通部を生じないので、種々の形状のインサート成形品が製造可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１（ａ）は、本発明に係るインサート整列体の一例の斜視図である。図１（ｂ）は、図１（ａ）のインサート部を折り畳んだ状態を示す図である。図１（ｃ）は、図１（ｂ）の折り畳んだインサート部を直角に折り曲げた状態を示す図である。
【図２】図２は、本発明に係るインサート整列体が金型にセットされたインサート長さ方向の断面図である。
【図３】図３は、本発明に係る原インサート成形品の斜視図である。
【図４】図４（ａ）及び（ｂ）は、本発明に係るインサート整列体の他の例の斜視図である。
【図５】図５は、本発明に係るインサート整列体の他の例の斜視図である。
【図６】図６（ａ）は、本発明に係る原インサート成形品と金型の関係を示す、インサートの幅方向の断面図である。図６（ａ’）は、図６（ａ）において、保持部３のインサートと平行方向の断面図である。図６（ｂ）は、インサート成形品が離型される状態を示す図である。図６（ｃ）は、離型後、保持部が取り去られる状態を示す図である。
【図７】図７（ａ）は、本発明に係るインサート整列体の他の例の斜視図である。図７（ｂ）は、図７（ａ）の保持部の拡大斜視図である。
【図８】図８（ａ）は、本発明に係る原インサート成形品と金型の関係を示す、インサートの幅方向の断面図である。図８（ｂ）は、インサート成形品が離型される状態を示す図である。図８（ｃ）は、離型後、保持部が取り去られる状態を示す図である。
【符号の説明】
１インサート成形品
１’原インサート成形品
２インサート
３保持部
３’、３”係合部
４接合部
５インサート整列体
６取り除き手段
６’エジェクタピン
７離脱手段
７’エジェクタピン
８金型
８’下金型
８”上金型
９樹脂
１０固定部
１０’溝
１１’、１１”固定爪
１２固定柱

Claims

複数のインサート（２）を有するインサート成形品（１）の製造において、予め複数のインサート（２）が、接合部（４）を介して、相隣るインサートの間に設けられた、インサートとは別体である保持部（３）により一体化されたインサート整列体（５）を金型（８）へセットし、金型（８）に対してバネ効果をもたらす形状に加工された保持部（３）が金型（８）に設けられた固定部（10）の所定の位置に係合して保持され、複数のインサート（２）の所定部分がインサートされるように樹脂（９）を、金型キャビティに注入した後、得られた原インサート成形品（1'）から接合部（４）において保持部（３）を取り除くことを特徴とするインサート成形品の製造方法。
接合部（４）が、インサート（２）に対して、実質的に点状、細板状又は薄肉状で接合されていることを特徴とする請求項１に記載のインサート成形品の製造方法。
インサート整列体（５）を挟んで、固定部（10）と反対側の金型キャビティに樹脂が注入されることを特徴とする請求項１に記載のインサート成形品の製造方法。
保持部（３）の固定部（10）に保持された側には、樹脂が実質的に注入されず、原インサート成形品（1'）から保持部（３）を取り除く際に、樹脂の注入されていない側から取り除くことを特徴とする請求項３に記載のインサート成形品の製造方法。
保持部（３）がインサート（２）に対し、接合部（４）において、直角に折り曲げ加工され、折り曲げ部を固定部（10）に設けられた溝に挿入して保持することを特徴とする請求項２に記載のインサート成形品の製造方法。
金型（８）が、保持部（３）を取り除く手段（６）、及び該取り除かれた保持部（３）を金型（８）から離脱させる手段（７）を有することを特徴とする、請求項１から３のいずれかに記載のインサート成形品の製造方法。
取り除く手段（６）及び離脱させる手段（７）が、金型（８）に設けられた、それぞれ、インサート成形品突き出しピン及び保持部突き出しピンであることを特徴とする請求項６に記載のインサート成形品の製造方法。
インサート整列体（５）が金属製である請求項１または２に記載のインサート成形品の製造方法。