JP4096871B2 - インサート成形用金型 - Google Patents

Description

本発明は、インサート成形用金型に関するものであり、特に多孔質体をインサート部品とするインサート成形に好適なインサート成形用金型に関するものである。

一般に、型締め状態で金型面間にキャビティが形成される射出成形用金型は、キャビティ内に溶融樹脂を射出して所定形状の射出成形品を製造するために用いられるものであるが、近年では、このような射出成形用金型を用いて、例えば金属からなる薄板状をなす多孔質体と、この多孔質体の外周縁部から多孔質体の面方向に延びる樹脂部とが一体となった複合多孔質体を製造したいという要望がある。
つまり、キャビティにインサート部品としての多孔質体をインサートし、この多孔質体に連なるように溶融樹脂を射出するインサート成形を行うことにより、前記複合多孔質体であるインサート成形品を製造したいという要望がある（例えば特許文献１参照）。
特開２００３−１２７１９０号公報

ところで、この種のインサート成形用金型においては、型締めする際、金型面に配置された多孔質体をこれらの金型面によって、単に、型開閉方向に固定していただけ、若しくはエアーにより吸着していただけであるので、キャビティにおける溶融樹脂の射出圧によって、多孔質体の外表面のうち、前記金型面と対向する表面に入り込んだり、あるいは多孔質体が金型面の表面に沿った方向に位置ずれする場合があった。すなわち、多孔質体の外表面全面が溶融樹脂に被覆され、前述した複合多孔質体を製造することができない場合、あるいは多孔質体を複合多孔質体における所望の位置に配置することができない場合があった。

また、要望される複合多孔質体は一般に、厚さが薄いシート状とされ、さらに多孔質体は三次元網目構造を有しているので、この多孔質体は強度が低く、したがって、前記従来のインサート成形用金型では、キャビティにおける溶融樹脂の射出圧により多孔質体が容易に変形するなどして高精度な複合多孔質体を製造することが困難であるという問題があった。

本発明は、このような課題に鑑みてなされたもので、インサート成形品としての複合多孔質体を高精度かつ確実に製造することができるインサート成形用金型を提供することを目的とする。

前記課題を解決して、このような目的を達成するために、本発明は以下の手段を提案している。
請求項１に係る発明は、型締め状態で金型面間に形成されるキャビティにインサート部品としての多孔質体をインサートし、この多孔質体に連なるように溶融樹脂を射出するインサート成形を行うことにより、多孔質体と樹脂部とが一体に形成されてなる複合多孔質体を製造するためのインサート成形用金型であって、前記金型面のうち少なくとも一方は、粗面化処理によって凹凸形状とされ、該凹凸形状により、型締め状態で前記多孔質体は前記金型面に沿った方向への移動が拘束される構成とされたことを特徴とする。

この発明に係るインサート成形用金型によれば、金型面の少なくとも一方が凹凸形状とされているので、型締め状態でキャビティへ溶融樹脂を射出するときの射出圧により、多孔質体が金型面に沿った方向に位置ずれすることを抑制することができる。

請求項２に係る発明は、請求項１記載のインサート成形用金型において、前記金型面のうち少なくとも一方には、前記金型面と対向する前記多孔質体の表面のうち、少なくとも外周縁部を型開閉方向に圧縮する凸部が形成されていることを特徴とする。

この発明に係るインサート成形用金型によれば、前記金型面のうち少なくとも一方には、金型面と対向する多孔質体の表面のうち、外周縁部を型開閉方向に圧縮する凸部が形成されているので、溶融樹脂の射出圧により、多孔質体の側面にこの多孔質体の内方へ向かう力が作用して、多孔質体がこの方向へ変形しようとしたときの、変形挙動に対する摩擦力を増大させることが可能になる。したがって、溶融樹脂の射出圧により、多孔質体が変形することを抑制することができる。
さらにまた、この凸部によって、溶融樹脂が多孔質体と金型面との間に流入しようとしたときに、この流れが堰き止められるので、多孔質体と金型面との間に溶融樹脂が入り込むことを抑制することができる。

本発明に係るインサート成形方法によれば、インサート成形品としての複合多孔質体を高精度かつ確実に製造することができる。

以下、本発明の一実施形態について、図を参照して説明するが、まず、このインサート成形用金型によって製造するインサート成形品である複合多孔質体を、図６を参照しながら説明する。
この複合多孔質体１０は、例えば金属からなる薄板状をなす多孔質体１１と、この多孔質体１１のそれぞれの外周縁部から多孔質体１１の面方向に延びる樹脂部１２とが一体に形成されたものであり、全体として矩形薄板状をなしている。

多孔質体１１は、三次元網目構造を有する矩形薄板状をなし、側部に開口する気孔が各方向に連通していることにより、通気性・吸水性を備え、軽量で表面積が大きいという特性を有している。

一方、樹脂部１２は、多孔質体１１と略同じ厚さを有する枠形薄板状をなし、図６（ｂ）に示すように、多孔質体１１の外周縁部に対して略段差なく連ねられている。
なお、多孔質体１１と樹脂部１２とが一体になった矩形薄板状をなす複合多孔質体１０は、その樹脂部１２が固定あるいは狭持されるなどして各種装置に取り付けられることにより、例えば、フィルタ・ガス拡散部材・放熱部材・吸水部材などに用いられる。また、多孔質体１１は、これを用いて製造する複合多孔質体１０に要求される特性に応じて適宜選択されるものであり、金属不織布であってもよく、また金属製に限らず、結晶性の黒鉛や、結晶性でない無定形炭素を含むものとしての炭素質であってもよい。

ここで、金属製の多孔質体１１を製造する方法としては、金属粉末を含むスラリーを薄く成形して乾燥させることによってグリーンシートを得た後、このグリーンシートを焼成する方法がある。
図５に、ドクターブレード法によってスラリーを薄く成形するためのグリーンシート製造装置を示す。

スラリーＳは、例えばＳＵＳ３１６Ｌ等の金属粉末、有機バインダ（メチルセルロース）、溶媒（水）を混合したものであり、必要に応じて、加熱処理により気化する発泡剤（ヘキサン）や消泡剤（エタノール）等が添加される。
グリーンシート製造装置３０において、まず、スラリーＳが貯蔵されたホッパ３１から、ローラ３２によって搬送されるキャリアシート３３上にスラリーＳが供給されると、キャリアシート３３上のスラリーＳが、移動するキャリアシート３３とドクターブレード３４との間で延ばされ、所定の厚さに成形される。

成形されたスラリーＳは、さらにキャリアシート３３によって搬送され、加熱炉３５を通過するとともに、この加熱炉３５中で乾燥されることにより、ＳＵＳ３１６Ｌ粉末が有機バインダによって接合された状態のグリーンシートＧが形成される。なお、スラリーＳに発泡剤が含まれる場合、キャリアシート３３上に延ばされた状態のスラリーＳを、乾燥前に、高湿度雰囲気下にて加熱処理し、発泡剤を発泡させて発泡スラリーとしてから、乾燥処理を行ってグリーンシートＧを形成する。
最後に、このグリーンシートＧは、キャリアシート３３から取り外された後、図示しない真空炉にて脱脂・焼成されることにより、有機バインダが取り除かれ、金属粉末同士が焼結した多孔質体１１となる。

このようにして得られた多孔質体１１は、図１および図２に示すような本第一実施形態によるインサート成形用金型１を用いたインサート成形において、インサート部品としてキャビティ２にインサートされた後に、キャビティ２に溶融樹脂が射出されることにより、図６に示すような複合多孔質体１０が製造される。

このインサート成形用金型１は、図１および図２に示すように、固定金型３及び可動金型４からなり、互いの金型面３ａ，４ａが対向するように配設されるとともに、可動金型４が固定金型３に向かって進退可能に支持された構成の一対の金型を備えており、固定金型３の金型面３ａと可動金型４の金型面４ａとの間に、型締め状態で、前述したような矩形薄板状をなす複合多孔質体１０をインサート成形するためのキャビティ２が形成されるようになっている。

そして、キャビティ２にインサート部品としての多孔質体１１をインサートし、ランナ５からゲート６を通じて射出した溶融樹脂７をキャビティ２内に充填することにより、多孔質体１１と樹脂部１２とが一体になったインサート成形品である複合多孔質体１０が製造される。

ここで、本第一実施形態によるインサート成形用金型１は、図２に示すように、金型面３ａ，４ａの一部が、シボ加工やサンドブラスト加工などの粗面化処理が施されて凹凸形状とされており、この凹凸形状は、型締め状態で、金型面３ａ，４ａと対向する多孔質体１１の表面のうち、外周縁部を含めた略全面を圧縮し、この多孔質体１１の金型面３ａ，４ａに沿った方向への移動が拘束されるようになっている。
このように型締めされた後に、金型面３ａ，４ａ間に形成されたキャビティ２に溶融樹脂７を射出して充填することにより、多孔質体１１と樹脂部１２とが略段差なく連なり一体になったインサート成形品である複合多孔質体１０が形成される。

以上により形成された複合多孔質体１０は、溶融樹脂７をキャビティ２に射出した際、この溶融樹脂７が多孔質体１１の側部に開口する気孔内に５μｍ〜１０００μｍ程度の深さまで含浸して硬化することなり、これにより、多孔質体１１と樹脂部１２とはアンカー効果で強固に接合されることになる。例えば、樹脂部１２の材料にポリプロピレンを用いた場合、成形温度１８０℃、８０ｋＮで型締めし、成形圧２５０ｋｇ／ｃｍ^２で射出成形すると、このような複合多孔質体１０が得られる。

また、型締め時のキャビティ２の厚さ（型開閉方向の大きさ）は、キャビティ２にインサートされる多孔質体１１よりも若干小さく設定されており、型締め時に金型面３ａ，４ａ間で多孔質体１１を３〜９０％圧縮することで、多孔質体１１はキャビティ２に対して確実に固定される。
さらに、形成された複合多孔質体１０の多孔質体１１には、金型面３ａ，４ａの凹凸形状が転写される場合もあるので、この多孔質体１１に文字，図形，または記号などを付与することも可能である。

以上説明したように、本実施形態によるインサート成形用金型１によれば、金型面３ａ，４ａの一部が凹凸形状とされ、この凹凸形状が、型締め状態で、多孔質体１１の外表面のうち金型面３ａ，４ａと対向する表面の略全面を圧縮するので、キャビティ２へ溶融樹脂７を射出するときの射出圧により、多孔質体１１が金型面３ａ，４ａに沿った方向に位置ずれすることを確実に抑制することができる。

また、金型面３ａ，４ａの凹凸形状は、型締め状態で、金型面３ａ，４ａと対向する多孔質体１１の表面のうち、外周縁部を含めた略全面を圧縮するので、キャビティ２における溶融樹脂７の射出圧により、多孔質体１１の側面にこの多孔質体１１の内方へ向かう力が作用して、多孔質体１１がこの方向へ変形しようとしたときの、変形挙動に対する摩擦力を増大させることが可能になる。したがって、溶融樹脂７の射出圧により、多孔質体１１が変形することを抑制することができる。

さらに、金型面３ａ，４ａの凹凸形状が、型締め状態で、多孔質体１１の前記外周縁部を含めた略全面を圧縮することから、溶融樹脂７が多孔質体１１と金型面３ａ，４ａとの間に流入しようとしたときに、この流れが堰き止められるので、多孔質体１１と金型面３ａ，４ａとの間に溶融樹脂７が入り込むことを抑制することができる。
以上により、多孔質体１１と、この多孔質体１１の外周縁部から多孔質体１１の面方向に延びる樹脂部１２とが一体となった複合多孔質体１０を確実に製造することができるとともに、多孔質体１１をこの複合多孔質体１０における所望の位置に配置することが可能になり、複合多孔質体１０を高精度に製造することができる。

次に、本発明の第二実施形態によるインサート成形用金型について、図３を参照しながら説明するが、前記第一実施形態と同様の部分には同一の符合を付しこの説明を省略する。
本第二実施形態によるインサート成形用金型２０の金型面３ａ，４ａに形成された凹凸形状は、型締め状態で、この金型面３ａ，４ａと対向する多孔質体１１の表面のうちこの外周縁部を多孔質体１１に食い込ませる凸部３ｂを備え、この凸部３ｂは金型面３ａ，４ａの平面視で枠状に形成されている。そして、金型面３ａ，４ａのうち、枠状とされた凸部３ｂの内側は平坦部３ｃとされており、この平坦部３ｃは、型締め状態で、金型面３ａ，４ａと対向する多孔質体１１の表面のうち、前記外周縁部より内側を型締め方向に圧縮するようになっている。
これら凸部３ｂと平坦部３ｃとで凹凸形状を構成している。

以上説明したように本実施形態によるインサート成形用金型２０によれば、型締め状態で、金型面３ａ，４ａと対向する多孔質体１１の表面のうち、この外周縁部を多孔質体１１に食い込ませる凸部３ｂを備えているので、前記実施形態と略同様の作用効果を得ることができる。

次に、本発明の第三実施形態によるインサート成形用金型について、図４を参照しながら説明するが、前記第一，第二実施形態と同様の部分には同一の符合を付しこの説明を省略する。
本第三実施形態によるインサート成形用金型４０の金型面３ａ，４ａに形成された凹凸形状は、前記第二実施形態の平坦部３ｃに粗面化処理を施したものである。
この実施形態においても、前記実施形態と略同様の作用効果を得ることができる。

なお、本発明の技術的範囲は前記実施の形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更を加えることが可能である。
例えば、前記各実施の形態では、金型面３ａ，４ａの双方を凹凸形状としたが、いずれか一方であってもよい。

また、前記第一実施形態では、粗面化処理による凹凸形状を、型締め状態で、金型面３ａ，４ａと対向する多孔質体１１の表面のうち、外周縁部を含めた略全面を圧縮する構成を示したが、これに限らず、少なくとも多孔質体１１の前記外周縁部を圧縮できる位置に形成されていればよい。
さらに、金型面３ａ,４ａの凹凸形状は、前記各実施形態で示した構成の他に、放電加工により得られる切断面であってもよく、また、前記第二実施形態（図３および図４）で示した凸部３ｂに代えてこれを凹部としてもよい。前者の場合は切断面が粗くなっているため、また、後者の場合は多孔質体１１を凹部にめり込ませることが可能になるため、両者ともに前記各実施形態と略同様の作用効果を有することができる。

なお、樹脂部１２については、これを用いて製造する複合多孔質体１０に求められる特性に応じて耐熱温度や硬度等が考慮されつつ適宜選択されるものであって、熱可塑性樹脂、エラストマー（ゴムを含む）など、射出成形可能な材質であればよい。
また、この樹脂部１２は、図６（ｂ）に示すように平坦であってもよいが、ねじ挿通孔用の穴や、装置に対する嵌合用の溝形状、強度向上のためのリブ形状、ボスなどを樹脂成形時に設けておいてもよい。

さらに、前記実施形態では、複合多孔質体１０として、図６（ｂ）に示すように、樹脂部１２の厚さを多孔質体１１の厚さと略同一にして、この樹脂部１２を多孔質体１１の外周縁部に対して段差なく連ねた構成を示したが、この段差を有する構成であってもよい。例えば、樹脂部１２の厚さを多孔質体１１の厚さより約０．０１ｍｍ薄くし、多孔質体１１の外周縁部に対して段差を付けて連ねた構成であってもよい。
さらにまた、樹脂部１２は、図６（ａ）に示すように、多孔質体１１の外周縁部すべてに連なる必要はなく、必要に応じて部分的に連なっていてもよいし、多孔質体１１に予め穴を設けておいて、ここに溶融樹脂７を充填するように射出することにより、多孔質体１１の外周縁部だけではなく中程にも樹脂部１２が連なるようにしてもよいし、多孔質体１２の少なくとも片面側に例えば格子状に連なるようにしてもよい。

インサート成形品としての複合多孔質体を高精度に製造することができるインサート成形用金型を提供する。

本発明の一実施形態として示したインサート成形用金型の概略側面断面図である。 図１の一部拡大図であって、本発明の第一実施形態として示したインサート成形用金型である。 図１の一部拡大図であって、本発明の第二実施形態として示したインサート成形用金型である。 図１の一部拡大図であって、本発明の第三実施形態として示したインサート成形用金型である。 多孔質体を製造する方法の一例を示す模式図である。 （ａ）は複合多孔質体の平面図、（ｂ）は複合多孔質体の断面側面図である。

符号の説明

１，２０，４０ インサート成形用金型
２ キャビティ
３ 固定金型
３ａ 固定金型面
４ 可動金型
４ａ 可動金型面
７ 溶融樹脂
１０ 複合多孔質体
１１ 多孔質体
１２ 樹脂部

Claims (2)

1. 型締め状態で金型面間に形成されるキャビティにインサート部品としての多孔質体をインサートし、この多孔質体に連なるように溶融樹脂を射出するインサート成形を行うことにより、多孔質体と樹脂部とが一体に形成されてなる複合多孔質体を製造するためのインサート成形用金型であって、前記金型面のうち少なくとも一方は、粗面化処理によって凹凸形状とされ、該凹凸形状により、型締め状態で前記多孔質体は前記金型面に沿った方向への移動が拘束される構成とされたことを特徴とするインサート成形用金型。
2. 請求項１記載のインサート成形用金型において、前記金型面のうち少なくとも一方には、前記金型面と対向する前記多孔質体の表面のうち、少なくとも外周縁部を型開閉方向に圧縮する凸部が形成されていることを特徴とするインサート成形用金型。

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