JP4633181B2 - 射出成形用金型及び複合品の製造方法 - Google Patents
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Description
本発明は、金属体の表面に加飾層が形成され、裏面に樹脂部が成形された複合品を得るための金型及び製造方法に関する。
金属製材料と樹脂が一体化した成形品は、自動車、家庭用電化製品、携帯電話、パーソナルコンピュータ等あらゆる分野で使用されている。金属製材料に樹脂を接着して、金属と樹脂の複合品を製造する方法としては、樹脂による射出成形を用いる方法や、金属の表面に接着層を塗布して樹脂層を接着する方法（特許文献１参照）が採用されてきた。
また、金属製材料の表面への加飾は、塗装、昇華転写、レーザープリント、ホットスタンプ、シルク印刷等によって行っていた。
また、金属製材料の表面への加飾は、塗装、昇華転写、レーザープリント、ホットスタンプ、シルク印刷等によって行っていた。
しかし、前述の金属製材料の表面の加飾方法はいずれも工程数が多く、さらに裏面に樹脂部を成形するには、別工程で、樹脂成形体を貼り合せたり、樹脂の射出成形を行う必要があった。よって、金属製材料の表面を加飾して、なおかつ、裏面に樹脂部を成形するには、かなりの手間と時間を要していた。
そこで、本発明は、金属製材料の表面の加飾と裏面の樹脂部の成形を簡易に行うことができる射出成形用金型及び複合品の製造方法を得ることを目的としている。
そこで、本発明は、金属製材料の表面の加飾と裏面の樹脂部の成形を簡易に行うことができる射出成形用金型及び複合品の製造方法を得ることを目的としている。
本発明に係る射出成形用金型の第１の特徴構成は、金属体の裏面に樹脂部が成形され、その樹脂部の成形と同時に前記金属体の表面が加飾シートにより加飾された複合品の製造に用いることができる射出成形用金型であって、前記金属体が配置される第１キャビティ面が形成された第１型と、前記金属体の表面に沿った形状を有する第２キャビティ面が形成され、前記第１型との型締めによって前記金属体と前記第１キャビティ面との間に前記樹脂部に対応したキャビティを形成する第２型と、前記金属体の裏面に対向するように第１キャビティ面に形成された、前記キャビティに溶融樹脂を射出するゲートとを備えた点にある。
この構成により、型締めした状態において、ゲートから金属体の裏面に向けて溶融樹脂が射出され、金属体と第１キャビティ面との間に形成されたキャビティに溶融樹脂が注入されることで、金属体の裏面に樹脂部が成形される。さらに、第２キャビティ面に沿って加飾シートを配置して型締めすると、射出される溶融樹脂により金属体が第２キャビティ面に向けて押し付けられて、金属体の表面が加飾シートにより加飾される。こうして、金属体の裏面に樹脂が成形され、その樹脂部の成形と同時に金属体の表面が加飾された複合品を得ることができる。
本発明に係る射出成形用金型の第２の特徴構成は、前記第１型は、前記キャビティ内に突出するとともに、型締めしたときに先端面が前記金属体の裏面を押圧する突出部を含む点にある。
この構成により、金属体裏面の樹脂部が成形される部分は、射出される溶融樹脂により加圧され、金属体裏面の樹脂部が成形されない部分は、突出部により加圧される。したがって、金属体裏面の一部に樹脂部を成形する場合であっても、金属体裏面の全体を加圧することができ、金属体表面の全面にわたる加飾を安定させることができる。
本発明に係る射出成形用金型の第３の特徴構成は、前記第１型に対して前記第１型内を型締め方向に相対移動可能であり、先端部分が前記キャビティ内に突出し、型締めしたときに、先端面が前記金属体の裏面を押圧するスライド型を更に備えた点にある。
この構成により、スライド型が第１型に対して相対移動させて、スライド型の先端部をキャビティ内に突出させると、スライド型の先端面が金属体の裏面を押圧し、キャビティ内のスライド型が突出する部分には溶融樹脂が注入されない。その結果として、スライド型が金属体の裏面に樹脂部が成形されない部分を存在させることとなる。こうして、金属体の裏面に部分的に樹脂部が成形された複合品を容易に製造できる。
また、スライド型を相対移動させることで、先端面が金属体の裏面を押圧する圧力が変化する。したがって、金属体の裏面を押圧する圧力の調整が容易になる。
また、スライド型を相対移動させることで、先端面が金属体の裏面を押圧する圧力が変化する。したがって、金属体の裏面を押圧する圧力の調整が容易になる。
本発明に係る射出成形用金型の第４の特徴構成は、前記第１型は、前記金属体を配置する位置を決定するとともに、型締めしたときに前記金属体の裏面の周縁を押圧する周縁当接部を含む点にある。
金属体の裏面の周縁部の一部に樹脂部が不要な箇所が存在する場合がある。このような場合に、第１型の周縁当接部が、型締めしたときに金属体の裏面の周縁を押圧するので、周縁当接部で押圧された金属体の裏面の周縁部には樹脂部が成形されない。さらに、周縁当接部により、第１型に配置する金属体の位置を決定することができる。
本発明に係る複合品の製造方法の特徴手段は、金属体の裏面に樹脂部が成形され、その樹脂部の成形と同時に前記金属体の表面が加飾シートにより加飾された複合品の製造方法であって、型締めにより前記樹脂部に対応したキャビティが形成される、第１型と第２型とを有する射出成形用金型が用いられ、第１型の第１キャビティ面に前記金属体を配置し、第２型の前記金属体の表面に沿った形状を有する第２キャビティ面に前記加飾シートを配置する工程と、型締めして、前記キャビティを形成するとともに前記金属体の裏面を押圧する工程と、前記金属体の裏面に向かって前記キャビティに溶融樹脂を射出して、前記樹脂部を前記金属体の裏面に一体的に成形すると同時に、前記金属体の裏面を押圧する圧力と前記溶融樹脂の熱及び圧力とを利用して、前記加飾シートを前記金属体の表面に固着させる工程とを備えた点にある。
この構成により、型締めした状態において、金属体の裏面に向かって溶融樹脂が射出され、金属体と第１キャビティ面との間に形成されるキャビティに溶融樹脂が注入されることで、金属体の裏面に樹脂部が成形される。また、第２キャビティ面に配置された加飾シートに対し、射出される溶融樹脂により金属体が第２キャビティ面に向けて押圧され、射出される溶融樹脂の熱により金属体が加熱されることで、金属体の表面への加飾が促進される。こうして、金属体の裏面に樹脂部が成形され、その樹脂部の成形と同時に金属体の表面に加飾シートにより加飾された複合品を容易に製造することができる。
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
[実施形態１]
図１〜図３は、いずれも本発明に係る射出成形用金型による複合品の成形工程を示す図である。図４は、図２の要部拡大図である。
図１〜図３は、いずれも本発明に係る射出成形用金型による複合品の成形工程を示す図である。図４は、図２の要部拡大図である。
[金属体]
金属体２０は全体が平板状であって、周囲には立ち上がり部１１が形成されている。金属体２０の表面には、加飾層が形成されやすいように予め表面処理がなされているか、加飾層が接着し易いシートが予め貼り付けられる。また、金属体２０の裏面には、射出される樹脂が固着し易いように予め接着層が塗布されているか、もしくは化学的処理により接着性の高い層が形成されている。金属製の金属体２０の表面処理や表面及び裏面の被覆材は、金属体２０の金属と表面に形成される加飾層、裏面に射出され樹脂部を成形する樹脂の各組合せに応じて適合する材質を選択する必要がある。
金属体２０は全体が平板状であって、周囲には立ち上がり部１１が形成されている。金属体２０の表面には、加飾層が形成されやすいように予め表面処理がなされているか、加飾層が接着し易いシートが予め貼り付けられる。また、金属体２０の裏面には、射出される樹脂が固着し易いように予め接着層が塗布されているか、もしくは化学的処理により接着性の高い層が形成されている。金属製の金属体２０の表面処理や表面及び裏面の被覆材は、金属体２０の金属と表面に形成される加飾層、裏面に射出され樹脂部を成形する樹脂の各組合せに応じて適合する材質を選択する必要がある。
[第１型]
第１型１は固定盤１１に固定され、金属体２０が配置される第１キャビティ面１Ａが形成されている。第１キャビティ面１Ａの周縁部には、金属体２０の裏面に凸状の樹脂部３０を形成するための凹部１ａが形成されている。
第１型１は固定盤１１に固定され、金属体２０が配置される第１キャビティ面１Ａが形成されている。第１キャビティ面１Ａの周縁部には、金属体２０の裏面に凸状の樹脂部３０を形成するための凹部１ａが形成されている。
[第２型]
第２型２は可動盤１２に固定され、金属体の表面に沿った形状を有する第２キャビティ面２Ａが形成されており、第１型１及びスライド型３と型締めによって、金属体と第１キャビティ面１Ａとの間に樹脂部３０に対応したキャビティ空間Ｖを形成する。また、第２型２には、型締めの際に、第２キャビティ面２Ａに沿って加飾フィルムＦが配置されるよう構成されている。第１型１の第１キャビティ面１Ａへの金属体２０の配置が終了した段階で、金属体２０と第２型２との間に加飾フィルムＦが配置される。当該加飾フィルムＦは、例えば、ロール状の長尺フィルムを当該位置に展開配置するものでも良いし、金属体２０の外形に合わせてカッティングしたものを配置するものでも良い。加飾フィルムＦが転写シートと離型シートとで構成された場合は、転写シートが金属体の表面を加飾する加飾シート４０となる。加飾フィルムＦそのものが金属体の表面を加飾する加飾シート４０であってもよい。その他、第２型２には、その内部に加熱ヒータＨを備えている。この加熱ヒータＨは、金属体２０の表面の加熱が注入される溶融樹脂の熱のみでは不十分な場合に用いられる。
第２型２は可動盤１２に固定され、金属体の表面に沿った形状を有する第２キャビティ面２Ａが形成されており、第１型１及びスライド型３と型締めによって、金属体と第１キャビティ面１Ａとの間に樹脂部３０に対応したキャビティ空間Ｖを形成する。また、第２型２には、型締めの際に、第２キャビティ面２Ａに沿って加飾フィルムＦが配置されるよう構成されている。第１型１の第１キャビティ面１Ａへの金属体２０の配置が終了した段階で、金属体２０と第２型２との間に加飾フィルムＦが配置される。当該加飾フィルムＦは、例えば、ロール状の長尺フィルムを当該位置に展開配置するものでも良いし、金属体２０の外形に合わせてカッティングしたものを配置するものでも良い。加飾フィルムＦが転写シートと離型シートとで構成された場合は、転写シートが金属体の表面を加飾する加飾シート４０となる。加飾フィルムＦそのものが金属体の表面を加飾する加飾シート４０であってもよい。その他、第２型２には、その内部に加熱ヒータＨを備えている。この加熱ヒータＨは、金属体２０の表面の加熱が注入される溶融樹脂の熱のみでは不十分な場合に用いられる。
[スライド型]
第１型１の第１キャビティ面１Ａの内部には、第１型１に対して型締め方向に相対移動可能なスライド型３を備えている。スライド型３が第１キャビティ面１Ａに沿う位置に保持されると、注入される溶融樹脂によって金属体２０の裏面の全体に樹脂部３０が成形される。スライド型３の先端部分３ａがキャビティＶ内に突出し、金属体２０の裏面をその先端面３Ａが押圧すると、注入される溶融樹脂によって金属体２０の裏面の周縁部にのみ樹脂部３０が成形される。
第１型１の第１キャビティ面１Ａの内部には、第１型１に対して型締め方向に相対移動可能なスライド型３を備えている。スライド型３が第１キャビティ面１Ａに沿う位置に保持されると、注入される溶融樹脂によって金属体２０の裏面の全体に樹脂部３０が成形される。スライド型３の先端部分３ａがキャビティＶ内に突出し、金属体２０の裏面をその先端面３Ａが押圧すると、注入される溶融樹脂によって金属体２０の裏面の周縁部にのみ樹脂部３０が成形される。
[ゲート]
第１型１には、溶融樹脂を射出するゲート４が備えられている。ゲート４は、第１キャビティ面１Ａに配置された金属体２０の裏面に対向するように第１キャビティ面１Ａに形成されている。射出される溶融樹脂は、可動盤１１の樹脂流路６から第１型１の樹脂流路５を通ってゲート４まで送られる。そして、型締めした状態において、金属体２０と第１キャビティ面１Ａとの間に形成されるキャビティＶに、ゲート４から溶融樹脂を射出する。
第１型１には、溶融樹脂を射出するゲート４が備えられている。ゲート４は、第１キャビティ面１Ａに配置された金属体２０の裏面に対向するように第１キャビティ面１Ａに形成されている。射出される溶融樹脂は、可動盤１１の樹脂流路６から第１型１の樹脂流路５を通ってゲート４まで送られる。そして、型締めした状態において、金属体２０と第１キャビティ面１Ａとの間に形成されるキャビティＶに、ゲート４から溶融樹脂を射出する。
[樹脂成形の処理手順]
図１に示すように、図外のマニピュレータ等を用いて金属体２０を第１型１の所定の位置に配置し、第２型２と第１型１に配置された金属体２０との間に加飾フィルムＦを配置する。第１型１の第１キャビティ面１Ａに配置された金属体２０は、第１型１またはスライド型３に設けられた吸引孔（不図示）により吸引されて保持される。
図１に示すように、図外のマニピュレータ等を用いて金属体２０を第１型１の所定の位置に配置し、第２型２と第１型１に配置された金属体２０との間に加飾フィルムＦを配置する。第１型１の第１キャビティ面１Ａに配置された金属体２０は、第１型１またはスライド型３に設けられた吸引孔（不図示）により吸引されて保持される。
図２に示すように、第１型１に第２型２を近接させて型締めすると、金属体２０の裏面と第１キャビティ面１Ａの間にキャビティＶが形成される。形成されたキャビティＶに第１型１に備えられゲート４から溶融樹脂を注入する。このとき、キャビティＶに注入された溶融樹脂によって金属体２０の裏面が第２型２に向けて押圧される。また、注入される溶融樹脂は熱硬化性樹脂または熱可塑性樹脂であって高温であるため、樹脂注入の際に金属体２０の裏面を加熱する。さらに、金属体２０の裏面が加熱されて高温になると金属体２０の表面にも熱が伝導し高温となる。こうして、注入される溶融樹脂により金属体２０の裏面に樹脂部３０が成形されるとともに、熱及び圧力が金属体２０の表面にも作用して、金属体２０の表面に加飾シート４０が接着されることとなる。樹脂が硬化した後、型締めを開放し、第１型１またはスライド型３に設けられた押し出し棒（図示せず）により複合品Ｐを押し出して、複合品Ｐを取り出す（図３）。
得られた複合品Ｐは、図３に示すように、金属体２０の表面が加飾シートにより加飾され、その裏面に樹脂部３０が成形される。こうして、本発明に係る射出成形用金型１０により、金属体２０の裏面に樹脂部３０が成形され、その樹脂部３０の成形と同時に金属体２０の表面の加飾を行うことができる。
[実施形態２]
金属体２０の裏面の全面に樹脂部３０を成形するのではなく、例えば周縁部のみに樹脂部３０を成形する場合には、図５に示すように、スライド型３の先端部分３ａをキャビティＶ内に突出させ、型締めしたときに先端面３Ａを金属体２０の裏面に押圧させる。スライド型３の先端部分３ａをキャビティＶ内に突出させた状態で、溶融樹脂を射出すると、先端面３Ａが金属体２０の裏面を押圧した部分には溶融樹脂が注入されない。したがって、金属体２０の周縁部にのみ樹脂部２０が成形される。
金属体２０の裏面の全面に樹脂部３０を成形するのではなく、例えば周縁部のみに樹脂部３０を成形する場合には、図５に示すように、スライド型３の先端部分３ａをキャビティＶ内に突出させ、型締めしたときに先端面３Ａを金属体２０の裏面に押圧させる。スライド型３の先端部分３ａをキャビティＶ内に突出させた状態で、溶融樹脂を射出すると、先端面３Ａが金属体２０の裏面を押圧した部分には溶融樹脂が注入されない。したがって、金属体２０の周縁部にのみ樹脂部２０が成形される。
この場合、金属体２０の裏面の溶融樹脂が注入されない部分に対応する表面側は、当然の如く樹脂の熱が伝達されず、金属体２０の表面温度がその部分だけ低いままになって、加飾されない可能性がある。したがって、その場合は、第２型２の内部に設けた加熱ヒータＨのより、金属体２０の加熱されにくい箇所を加熱するとよい。金属体２０を加熱する加熱ヒータＨをスライド型３の内部に設けてもよい。
[別実施形態]
（１）実施形態１では、金属体２０の裏面全体に樹脂部３０を成形する場合においても、第１型１にスライド型３を備えた射出成形用金型１０を示したが、この場合は、第１型１にスライド型３を備えなくてもよい。ただ、第１型１にスライド型３を備えていると、スライド型３の位置によって金属体２０の裏面の樹脂部３０を選択でき、多種の複合品Ｐを容易に製造できる。
（１）実施形態１では、金属体２０の裏面全体に樹脂部３０を成形する場合においても、第１型１にスライド型３を備えた射出成形用金型１０を示したが、この場合は、第１型１にスライド型３を備えなくてもよい。ただ、第１型１にスライド型３を備えていると、スライド型３の位置によって金属体２０の裏面の樹脂部３０を選択でき、多種の複合品Ｐを容易に製造できる。
（２）実施形態２では、第１型１に対して型締め方向にスライド型３を相対移動可能させて、その先端部分３ａがキャビティＶ内に突出するようにしたが、キャビティＶ内に突出するスライド型３の先端部３ａを第１型１の一部として構成してもよい。すなわち、図５に示される、スライド型３の先端部３ａが第１型１の突出部として構成され、型締めしたときに当該突出部の先端面が金属体２０の裏面を押圧することとなる。また、金属体２０の裏面をスライド型３又は突出部の先端面３Ａで押圧した際に、金属体２０の裏面と先端面３Ａとの間に溶融樹脂が流入しないのであれば、当該先端面３Ａの周縁部分のみで金属体２０の裏面を押圧してもよい
（３）図６に示すように、スライド型３に設けたスプリング等の付勢手段７により、金属体２０の裏面を第２型２に押圧するようにしてもよい。付勢手段７は、加飾に必要な圧力を付与するだけでなく、型締めの際に、金属体２０の裏面とスライド型３の先端部３ａの位置のずれを吸収する。すなわち、スライド型３の先端部３ａが第１型１に配置される金属体２０の裏面の位置を越えて突出していても、型締めによって、付勢手段７が金属体２０の裏面とスライド型３の先端部３ａの位置のずれを吸収する。したがって、スライド型３の先端面３Ａと金属体２０の裏面との位置合わせが容易になる。また、付勢手段７のばね力等を変更することで、スライド型３の先端面３Ａの金属体２０の裏面への押圧力を容易に調整できる。
（４）実施形態２のように、金属体２０の裏面の周縁部にのみ樹脂部を成形する場合であっても、金属体２０の裏面の周縁部２０Ａの一部に樹脂部３０が不要な箇所が存在する場合がある。このような場合には、図７に示すように、第１型１のキャビティ面１Ａの周縁部の必要箇所に、型締めの状態で、金属体２０の裏面と密着する凸状の周縁当接部１ｂを設ける。そうすると、図８に示すように、複合品Ｐの金属体２０の裏面の周縁部の樹脂部３０が不要な箇所には樹脂部３０が成形されない。さらに、凸状の周縁当接部１ｂを金属体２０の周縁に対応する部分に複数設けると、当該周縁当接部１ｂによって金属体２０の第１キャビティ面における位置決めを容易にできる。なお、射出成形されない周縁当接部１ｂは、型締め時の金属体２０の裏面との当たりを強くして押圧する必要がある。
（５）第１キャビティ面１Ａに周縁当接部１ｂを設けることで、金属体２０の裏面の周縁部の一部には樹脂部３０は成形されないが、金属体２０の周縁部の部分のキャビティＶが周縁当接部１ｂで仕切られてしまうと、キャビティＶの数に相当する樹脂注入用のゲート４が第１型１に必要となる。そこで、図７に示すように、第１型１の周縁当接部１ｂは、周縁当接部１ｂに隣接するキャビティＶの一方から他方に注入される樹脂が連通する連通部１ｃを残して設ける方が好ましい。連通部１ｃを残して周縁当接部１ｂを設けると、その分、樹脂注入用のゲート４の数が少なくすることができ、射出成形用金型１０の構造を簡素にできる。
（６）金属体２０は、その一部に設けた孔や凹部に樹脂を充填した樹脂部が表面に露出されたものでもよい。このような金属体２０であれば、金属部と樹脂部へ連続的に加飾層を転写することも可能となる。この場合、樹脂部にＬＥＤや液晶を設置することも可能となり、表示部を設けることもできる。
本発明は、自動車、家庭用電化製品、携帯電話、パーソナルコンピュータ等、さまざまな分野において、内装品、外装品を問わず、使用される金属を含む複合品において、金属体の表面に加飾層が形成され、裏面に樹脂部が成形された複合品の製造に広く利用可能である。
１ 第１型
１Ａ 第１キャビティ面
１ｂ 周縁当接部
１ｃ 連通部
２ 第２型
２Ａ 第２キャビティ面
３ スライド型
３Ａ 先端面
３ａ 先端部
４ ゲート
１０ 射出成形用金型
２０ 金属体
３０ 樹脂部
４０ 加飾シート
Ｆ 加飾フィルム
Ｈ 加熱ヒータ
Ｐ 複合品
Ｖ キャビティ
１Ａ 第１キャビティ面
１ｂ 周縁当接部
１ｃ 連通部
２ 第２型
２Ａ 第２キャビティ面
３ スライド型
３Ａ 先端面
３ａ 先端部
４ ゲート
１０ 射出成形用金型
２０ 金属体
３０ 樹脂部
４０ 加飾シート
Ｆ 加飾フィルム
Ｈ 加熱ヒータ
Ｐ 複合品
Ｖ キャビティ
Claims (5)
- 金属体の裏面に樹脂部が成形され、その樹脂部の成形と同時に前記金属体の表面が加飾シートにより加飾された複合品の製造に用いることができる射出成形用金型であって、
前記金属体が配置される第１キャビティ面が形成された第１型と、
前記金属体の表面に沿った形状を有する第２キャビティ面が形成され、前記第１型との型締めによって前記金属体と前記第１キャビティ面との間に前記樹脂部に対応したキャビティを形成する第２型と、
前記金属体の裏面に対向するように第１キャビティ面に形成された、前記キャビティに溶融樹脂を射出するゲートとを備えた、射出成形用金型。 - 前記第１型は、前記キャビティ内に突出するとともに、型締めしたときに先端面が前記金属体の裏面を押圧する突出部を含む、請求項１記載の射出成形用金型。
- 前記第１型に対して前記第１型内を型締め方向に相対移動可能であり、先端部分が前記キャビティ内に突出し、型締めしたときに、先端面が前記金属体の裏面を押圧するスライド型を更に備えた、請求項１に記載の射出成形用金型。
- 前記第１型は、前記金属体を配置する位置を決定するとともに、型締めしたときに前記金属体の裏面の周縁を押圧する周縁当接部を含む、請求項１から請求項３のいずれかに記載の射出成形用金型。
- 金属体の裏面に樹脂部が成形され、その樹脂部の成形と同時に前記金属体の表面が加飾シートにより加飾された複合品の製造方法であって、
型締めにより前記樹脂部に対応したキャビティが形成される、第１型と第２型とを有する射出成形用金型が用いられ、
第１型の第１キャビティ面に前記金属体を配置し、第２型の前記金属体の表面に沿った形状を有する第２キャビティ面に前記加飾シートを配置する工程と、
型締めして、前記キャビティを形成するとともに前記金属体の裏面を押圧する工程と、
前記金属体の裏面に向かって前記キャビティに溶融樹脂を射出して、前記樹脂部を前記金属体の裏面に一体的に成形すると同時に、前記金属体の裏面を押圧する圧力と前記溶融樹脂の熱及び圧力とを利用して、前記加飾シートを前記金属体の表面に固着させる工程とを備えた、複合品の製造方法。
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