JP4124107B2 - インサート成形方法 - Google Patents

Description

本発明は、インサート成形用金型装置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方法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装置は、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装置を用いて、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装置においては、金型面に多孔質体を配置する際、多孔質体は、人手によりスケールを用いて前記金型面の表面に沿った方向に位置決めされていたので、前記複合多孔質体の製造工数および製造コストの増大を回避することができないという問題があった。
また、インサート部品としての多孔質体はその構造上表面粗さが粗いため、型締めする際に前記金型面が多孔質体の表面に一様に当接せず、したがって、前記金型面により多孔質体の表面を圧縮して固定する過程において、多孔質体の位置ずれが発生し易く、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、以上の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製造する際に、インサート部品としての多孔質体を金型面の表面に沿った方向に確実に位置決めすることができるとともに、型締め時の位置ずれ発生を抑制することができるインサート成形方法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、前記金型面に配置される前記多孔質体の縁部に接し、当該金型面に沿った方向に前記多孔質体を位置決めする位置決め手段が設けられたインサート成形用金型装置を用いたインサート成形方法であって、前記位置決め手段を前記金型面に配置された前記多孔質体の縁部に接触させ、該多孔質体を前記金型面に沿った方向に位置決めしながら型締めし、前記金型面によりこの多孔質体を型開閉方向に圧縮して固定するとともに、キャビティを形成した後に、前記位置決め手段による前記多孔質体の縁部の接触を解除し、その後、前記多孔質体に連なるように溶融樹脂を前記キャビティに射出することを特徴とする。

請求項２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、前記金型面に配置される前記多孔質体の縁部に接し、当該金型面に沿った方向に前記多孔質体を位置決めする位置決め手段が設けられたインサート成形用金型装置を用いたインサート成形方法であって、前記位置決め手段を前記金型面に配置された前記多孔質体の縁部に接触させ、該多孔質体を前記金型面に沿った方向に位置決めした後に、前記接触を維持した状態で型締めし、前記金型面によりこの多孔質体を型開閉方向に圧縮して固定するとともに、キャビティを形成し、その後、前記位置決め手段による前記多孔質体の縁部の接触を解除し、そして、前記多孔質体に連なるように溶融樹脂を前記キャビティに射出することを特徴とする。

これらの発明に係るインサート成形方法によれば、型締めする過程において、前記位置決め手段を多孔質体の縁部に接触させておくので、この過程における多孔質体の前記金型面に沿った方向の位置ずれ発生を抑制することができ、高精度な複合多孔質体を製造することが可能になる。

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製造する際に、インサート部品としての多孔質体を金型面の表面に沿った方向に確実に位置決めすることが可能になるとともに、型締め時の位置ずれ発生を抑制することが可能になり、高精度な複合多孔質体を低コストかつ低工数で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装置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から図３に示すような本実施形態によるインサート成形用金型装置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、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装置１は、図１から図３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と、金型面３ａ，４ａの表面に沿った方向に多孔質体１１を位置決めする位置決め手段８とを備える概略構成とされている。そして、図２，図３に示すように、可動金型４が固定金型３に向かって前進し型締め状態になると、金型面３ａ，４ａの間に複合多孔質体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。

位置決め手段８は、４本のピン部材と、これらのピン部材を可動金型面４ａに対して出没可能に支持する例えば油圧，空圧シリンダーからなる図示しない駆動部と、これら４本のピン部材と駆動部との間に配設された例えばスプリングやゴムなどからなる図示しない弾性部材とを備えている。

以上のように構成された位置決め手段８により、多孔質体１１は次の２つの方法によって金型面３ａ，４ａの表面に沿った方向に位置決めされることになる。
まず、１つ目は、前記駆動部によりピン部材を可動金型面４ａに進出移動した後に、多孔質体１１をピン部材の内側に位置する可動金型面４ａ上に配置する。これにより、多孔質体１１の外周縁部が４本のピン部材のうち少なくとも一つに接することによって、図１に示すように、多孔質体１１が金型面３ａ，４ａの表面に沿った方向に位置決めされる。
次に、２つ目は、多孔質体１１を可動金型面４ａ上に配置した後に、前記駆動部によりピン部材を可動金型面４ａに進出移動する。この際、４本のピン部材のうち少なくとも一つが多孔質体１１の外周縁部に接することにより、図１に示すように、多孔質体１１の前記位置決めがなされる。

以上のように構成されたインサート成形用金型装置１により、図６に示す複合多孔質体１０を製造する方法について説明する。
まず、多孔質体１１を可動金型面４ａ上に前述したように位置決め状態で配置する（図１参照）。

そして、この位置決め状態、すなわちピン部材のうち少なくとも一つを多孔質体１１の外周縁部に接触させた状態で、可動金型４を固定金型３に向かって前進移動させ型締めし、金型面３ａ，４ａにより多孔質体１１を型開閉方向に圧縮して固定するとともに、キャビティ２を形成する（図２参照）。ここで、この型締めの過程において、位置決め手段８のピン部材先端面が固定金型面３ａに当接した後は、可動金型４の前進移動に従って、徐々に前記弾性部材が縮小されることにより、前記ピン部材の可動金型面４ａからの突出長さが短くなる。

その後、位置決め手段８の４本のピン部材を、前記駆動部により、これらのピン部材の先端面が可動金型面４ａと面一になるまで後退移動した後に、図３に示すように、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を形成する。

そして、可動金型４を固定金型３から離間するように後退移動させるとともに、位置決め手段８のピン部材を可動金型面４ａから突出するように前記駆動部により再度前進移動させる。これにより、複合多孔質体１０は可動金型面４ａから良好に引離されることになり、この金型装置から容易に取り外すことが可能になる。

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は多孔質体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、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とともに、多孔質体１１の平坦度が向上される。

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装置１０によれば、位置決め手段８を備えているので、インサート部品としての多孔質体１１を金型面３ａ，４ａの表面に沿った方向に容易かつ確実に位置決めすることができる。
また、金型面３ａ，４ａにより多孔質体１１を型開閉方向に圧縮して固定するとともに、これらの金型面３ａ，４ａ間にキャビティ２を形成する過程において、位置決め手段８を多孔質体１１の縁部に接触させておくことが可能になるので、この過程における多孔質体１１の金型面３ａ，４ａに沿った方向の位置ずれ発生を抑制することができる。
以上により、高精度な複合多孔質体１０を低工数かつ低コストで製造することが可能になる。

なお、多孔質体１１については、前述したように、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適宜選択されるものであるが、多孔質体１１の気孔径や気孔率が小さすぎると、溶融樹脂７が気孔中に適度に入り込めなくなってアンカー効果が不十分となり、樹脂部１２との接合強度が十分に得られないおそれがある。
逆に、多孔質体１１の気孔径や気孔率が大きすぎても、多孔質体１１自体の強度が不足して、樹脂成形圧及び樹脂硬化時の圧縮に耐えられなくなって変形の生じるおそれや、溶融樹脂７が多孔質体１１の気孔内の奥深くまで浸透しすぎてしまって、所望の形状を維持することができなくなるおそれがある。
それゆえ、多孔質体１１については、気孔径が１０μｍ〜２ｍｍ程度、気孔率が４０〜９８％程度に設定されていることが好ましい。

一方、樹脂部１２についても、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、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。

また、前記実施形態においては、位置決め手段８のうち多孔質体１１の縁部に接する構成としてピン部材を採用したが、これに限らず、例えば図４に示すように、内面の少なくとも一部が多孔質体１１の外周縁部に接するような枠体であってもよい。
さらに、ピン部材として、図１（ｂ）に示すように、断面視が円形状の構成を採用したが、これに限らず、例えば矩形状でも、楕円形状などであってもよく、また、４本のピン部材を配設したが、この本数は、多孔質体１１の寸法や形状等により適宜変更してもよい。

また、前記実施形態では、位置決め手段８を可動金型４に配設した構成を示したが、固定金型３に配設してもよい。このような構成においても、前記実施形態と同様の作用効果を有する。
すなわち、この構成では、次のような製造方法が実現される。可動金型４が前進移動して型締めする過程において、固定金型３に配設された前記ピン部材が多孔質体１１の外周縁部に接することにより、徐々に多孔質体１１が金型面３ａ，４ａに沿った方向に位置決めされ、型締めが完了した際に、この位置決めが完了するとともに、多孔質体１１が金型面３ａ，４ａにより型開閉方向に圧縮されて固定されることになる。その後、前記実施形態と同様にして、位置決め手段８のピン部材を、前記駆動部により、これらのピン部材の先端面が固定金型面３ａと面一になるまで後退移動した後に、金型面３ａ，４ａ間における多孔質体１１の前記固定状態を維持した状態で、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。
さらにこの構成では、複合多孔質体１０を形成した後に、可動金型４を固定金型３から離間するように後退移動させ、その後、再度ピン部材を固定金型面３ａ上に進出移動すると、可動金型４が固定金型３から後退移動した際に、複合多孔質体１０が固定金型面３ａ上に取られる不具合、いわゆる「キャビ取られ」の発生が抑制される。

インサート成形品としての複合多孔質体を製造する際に、インサート部品としての多孔質体を金型面の表面に沿った方向に確実に位置決めすることができるとともに、型締め時の位置ずれ発生を抑制することができる。

（ａ）は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装置の概略断面側面図であって、インサート成形方法の第１工程を示す図であり、（ｂ）は（ａ）のインサート成形用金型装置の一部を示す断面平面図である。 図１に示すインサート成形用金型装置の概略断面図であって、インサート成形方法の第２工程を示す図である。 図１に示すインサート成形用金型装置の概略断面図であって、インサート成形方法の第３工程を示す図である。 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装置の一部を示す断面平面図である。 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 インサート成形用金型装置
２ キャビティ
３ 固定金型
４ 可動金型
３ａ 固定金型面
４ａ 可動金型面
７ 溶融樹脂
８ 位置決め手段
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、前記金型面に配置される前記多孔質体の縁部に接し、当該金型面に沿った方向に前記多孔質体を位置決めする位置決め手段が設けられたインサート成形用金型装置を用いたインサート成形方法であって、
   前記位置決め手段を前記金型面に配置された前記多孔質体の縁部に接触させ、該多孔質体を前記金型面に沿った方向に位置決めしながら型締めし、前記金型面によりこの多孔質体を型開閉方向に圧縮して固定するとともに、キャビティを形成した後に、
   前記位置決め手段による前記多孔質体の縁部の接触を解除し、
   その後、前記多孔質体に連なるように溶融樹脂を前記キャビティに射出することを特徴とするインサート成形方法。
2. 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、前記金型面に配置される前記多孔質体の縁部に接し、当該金型面に沿った方向に前記多孔質体を位置決めする位置決め手段が設けられたインサート成形用金型装置を用いたインサート成形方法であって、
   前記位置決め手段を前記金型面に配置された前記多孔質体の縁部に接触させ、該多孔質体を前記金型面に沿った方向に位置決めした後に、
   前記接触を維持した状態で型締めし、前記金型面によりこの多孔質体を型開閉方向に圧縮して固定するとともに、キャビティを形成し、
   その後、前記位置決め手段による前記多孔質体の縁部の接触を解除し、
   そして、前記多孔質体に連なるように溶融樹脂を前記キャビティに射出することを特徴とするインサート成形方法。

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