JP5334749B2 - インサート成形方法およびシール構造体用の前駆体 - Google Patents

Description

本発明は、携帯電話、ゲーム機、ノート型パソコンなどの電子機器に組み込まれるシール構造体の製造に適用するに好適なインサート成形方法およびシール構造体用の前駆体に関するものである。

なお、本発明において、シール構造体用の前駆体とは、インサート成形方法によってシール構造体を製造する過程で作製されるものであって、バリを取り除くことによってシール構造体に変わりうるものを意味する。

従来、この種の電子機器に防水性向上を目的としてシール構造体を組み込む際に、金型にハウジングをインサートし、この金型に熱可塑性樹脂を注入して固化させることにより、インサート成形によってシール構造体をハウジングと一体に形成する技術（以下、公知技術１という。）が提案されていた（例えば、特許文献１参照）。

一方、近年は、２つの筐体がヒンジを介して折り畳み自在に連結された折り畳み式の電子機器が広く普及している。この折り畳み式の電子機器では、２つの筐体間で回路を接続するため、ヒンジにケーブルを配設する必要がある。そして、このような折り畳み式の電子機器においても、防水性に対する要求が強くなってきている。

こうした要求に応えるべく、折り畳み式の電子機器を製造する際に、公知技術１を適用して、ケーブルが挿入されるチューブをインサート成形で成形する場合には、丸棒状の金属製の中子を金型にインサートし、中子の周囲にチューブを形成した後、中子をチューブとともに金型から離型しなければならない。

特開平８−２００８２号公報（段落〔０００１〕〔００１５〕〔００１６〕の欄）

しかしながら、ここで用いる中子は、概ね直径１．５〜６．０ｍｍ、長さ２０〜８０ｍｍの細長い部材であるため、よほど熟練しない限り、金型から離型するのに困難を伴う。したがって、中子の離型に要する時間、ひいてはインサート成形の所要時間が長くなるという課題があった。

本発明は、このような事情に鑑み、所要時間を短縮することが可能なインサート成形方法を提供することを第１の目的とし、このインサート成形方法を適用して製造されるシール構造体用の前駆体を提供することを第２の目的とする。

かかる目的を達成するために、請求項１に記載の発明は、金型に中子をインサートする中子インサート工程と、前記金型のキャビティ内に樹脂を注入して固化させることにより、前記中子の周囲にチューブを成形するとともに、前記中子に離型用ボスを成形する注入固化工程と、前記離型用ボスを把持しつつ前記中子を前記金型から離型する離型工程とが含まれるインサート成形方法としたことを特徴とする。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の構成に加え、前記離型用ボスは、前記注入固化工程で生じるバリとつながるように成形され、前記バリは、前記離型用ボスを把持しつつ取り除かれることを特徴とする。

請求項３に記載の発明は、請求項１または２に記載の構成に加え、前記中子は、棒状であり、前記離型用ボスは、前記中子の両端近傍の２箇所に設けられることを特徴とする。

請求項４に記載の発明は、請求項１乃至３のいずれかに記載の構成に加え、前記離型用ボスは、前記金型のパーティングラインを挟んで両側に突出するように形成されることを特徴とする。

請求項５に記載の発明は、請求項１乃至４のいずれかに記載の構成に加え、前記樹脂として、前記金型と接着しない選択接着性シリコーンゴムを用いることを特徴とする。

請求項６に記載の発明は、請求項１乃至５のいずれかに記載のインサート成形方法によって成形されるチューブを有するシール構造体用の前駆体であって、前記注入固化工程で生じるバリを有するシール構造体用の前駆体としたことを特徴とする。

請求項１に記載の発明によれば、離型用ボスを把持することにより、金型から中子を離型するのが容易かつ迅速になるため、インサート成形方法の所要時間を短縮することができる。

請求項２に記載の発明によれば、離型用ボスがバリとつながるため、バリの除去作業を容易かつ迅速に行うことができる。

請求項３に記載の発明によれば、中子の両端近傍に形成された２つの離型用ボスを把持することにより、中子をバランスよく引き上げることが可能となるため、離型時にチューブが損傷を受ける不都合を回避することができる。

請求項４に記載の発明によれば、離型用ボスが金型の上型側にも下型側にも突出して形成されるので、金型に対する中子の貼り付き状態の如何にかかわらず、中子の離型作業を支障なく行うことができる。

請求項５に記載の発明によれば、選択接着性シリコーンゴムの選択的な接着特性により、金型からの離型が容易となるため、インサート成形方法の所要時間をますます短縮することができる。

請求項６に記載の発明によれば、請求項１乃至５に記載の発明と同様の効果を奏する。

本発明の実施の形態１に係るシール構造体を示す平面図である。 同実施の形態１に係るシール構造体の製造方法を示す工程図であって、（ａ）は中子インサート工程および注入固化工程を示す図、（ｂ）は離型工程図、（ｃ）は中子抜き工程図、（ｄ）は金属管挿入工程図、（ｅ）は内側カット工程図、（ｆ）は保護シート梱包工程図である。 同実施の形態１に係るシール構造体の製造方法における離型工程を示す斜視図である。 本発明の実施の形態２に係る離型用ボスの成形状態を例示する正面図である。

以下、本発明の実施の形態について説明する。
［発明の実施の形態１］

図１乃至図３には、本発明の実施の形態１を示す。

まず、シール構造体１の構成を説明する。

シール構造体１は、図１に示すように、選択接着性シリコーンゴムからなる円筒状のチューブ２を有しており、チューブ２の一端には、選択接着性シリコーンゴムからなる枠状のガスケット３が一体成形されている。チューブ２内には、ガスケット３との結合部に円筒状の金属管５が装着されている。また、ガスケット３の枠内にはポリカーボネート樹脂製の補強フィルム６が、ガスケット３の形状を保持するようにガスケット３と一体成形されている。補強フィルム６には、ガスケット組付用の位置決め孔７が２つ形成されている。

なお、選択接着性シリコーンゴムは、ポリカーボネート樹脂などの熱可塑性樹脂とは強固に接着するが、金型などの金属とは接着しないという選択的な接着特性を有する。この選択接着シリコーンゴムの具体例としては、信越化学工業（株）製の液状シリコーンゴムＫＥ−２０９０−４０、ＫＥ−２０９０−５０、ＫＥ−２０９０−６０、Ｘ−３４−１６２５、Ｘ−３０−３５１１Ｕなどを挙げることができる。

ここで、チューブ２およびガスケット３の素材としては、シリコーンゴム、ウレタンゴム、アクリルゴム、エチレンプロピレンジエンゴム、エチレンプロピレンゴム、ブチルゴム、ニトリルゴム、イソプレンゴム、ブタジエンゴム、フッ素ゴム、エピクロルヒドリンゴムなどの熱硬化性エラストマーや、スチレン系、エステル系、ウレタン系の熱可塑性エラストマー等を挙げることができる。但し、日常的に使用される電子機器の防水を目的とするシール構造体１としては、温度変化によるゴム物性の変化が小さく、圧縮永久歪特性や成形性等に優れることが望まれるため、このような観点からは、チューブ２およびガスケット３の素材としてシリコーンゴムを採用することが好ましい。

また、チューブ２およびガスケット３のゴム硬度としては、ＪＩＳ Ｋ６２５３のショアＡで、２０度以上６０度以下であることが好ましく、３０度以上５０度以下であることが更に好ましい。このゴム硬度が７０度以上になると、チューブ２が硬くなって容易に変形しないため、後述するように、シール構造体１を折り畳み式の携帯電話に組み込んでチューブ２をヒンジに配設したときに、ハウジング内でチューブ２が自由に動作し難くなる恐れがある。また、このゴム硬度が７０度以上になると、ガスケット３の反発弾性が大きくなるため、後述するように、シール構造体１を携帯電話に組み込んでガスケット３を筐体に取り付けたときに、ハウジングが完全に密閉できなかったり変形しやすくなったりするため、ガスケット３によるシール性が劣る場合がある。一方、このゴム硬度が２０度未満の場合、粘着性が増して異物が付着しやすくなることや、強度不足が生じることから、チューブ２およびガスケット３の取り扱いに注意しなければならなくなる。

また、チューブ２の厚さは、０．１５ｍｍ以上０．６ｍｍ未満が好ましい。チューブ２の厚さが０．１５ｍｍ未満では、チューブ２の成形性に劣るばかりか、後述するように、チューブ２内にケーブル４を挿入するときに、その挿入に困難を伴う。逆に、チューブ２の厚さが０．６ｍｍ以上では、チューブ２が硬くなって自在に変形し難くなる。一方、チューブ２とガスケット３との接合部の厚さは、携帯電話の薄型化に対応すべく、０．２５ｍｍ以下にすることも可能である。これは、チューブ２とガスケット３とは同一素材で一体成形されているため、厚さ０．２５ｍｍ以下でも所定の強度を保つことができるためである。

また、補強フィルム６の素材としては、ポリエチレンテレフタレートやポリブチレンテレフタレート等のポリエステル樹脂、ＰＭＭＡ等のアクリル樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリイミド樹脂、ポリアミド樹脂、ポリプロピレン樹脂、ポリエチレン樹脂、ポリスチレン樹脂などを挙げることができる。但し、フィルム成形性、強度、易接着性、コスト等を考慮すると、特にポリカーボネート樹脂が好ましい。

また、補強フィルム６の厚さは、０．１ｍｍ以上０．５ｍｍ以下が好ましい。補強フィルム６の厚さが０．１ｍｍ未満では、ガスケット３の形状を保持する補強効果が薄れ、シール構造体１のハンドリング性（取り扱い性）が低下してしまう。逆に、補強フィルム６の厚さが０．５ｍｍを超えると、補強フィルム６の剛性が増大するため、ガスケット３によるシール性が低下する恐れがある。

以上のような構成を有するシール構造体１の製造方法について、以下に説明する。

まず、中子インサート工程で、図２（ａ）に示すように、所定形状の金型（図示せず）に中子９および補強フィルム６をインサートする。この金型の上型には、後述する離型用ボス１３を成形するための凹部が２箇所に形成されている。また、補強フィルム６には、ガスケット組付用の位置決め孔７の他に、予め成形用の位置決め孔８Ａが２つ形成されている。したがって、これらの位置決め孔８Ａを利用して、後述する補強フィルム６のインサート作業を高精度に素早く実行することができる。さらに、補強フィルム６には、予め内側カット用の位置決め孔８Ｂが２つ形成されている。

次に、注入固化工程に移行し、図２（ａ）に示すように、インサート成形により、チューブ２およびガスケット３が一体成形されたシール構造体用の前駆体１４を作製する。それには、中子９および補強フィルム６が金型にインサートされた状態で、この金型のキャビティ内に液状の選択接着性シリコーンゴムを注入して固化させる。

このようにしてインサート成形を行うと、中子９の周囲に選択接着性シリコーンゴム製のチューブ２が形成されるとともに、このチューブ２および補強フィルム６を一体に連結する形で選択接着性シリコーンゴム製のガスケット３が形成される。また、これらのチューブ２、ガスケット３の周囲には、図２（ａ）に示すように、バリ１０が生じる。さらに、中子９の両端近傍にはそれぞれ、図３に示すように、所定の大きさ（例えば、高さ８ｍｍ、長さ５ｍｍ、幅３ｍｍ）の略直方体状を有する選択接着性シリコーンゴム製の離型用ボス１３が、チューブ２と一体になってバリ１０とつながる形で上向きに突出して形成される。

次いで、離型工程に移行し、図２（ｂ）に示すように、中子９の両端近傍に形成された２つの離型用ボス１３を両手で把持しつつ、中子９を引き上げるようにして金型から離型する。すると、シール構造体用の前駆体１４は金型から分離された状態となる。

こうすることにより、金型から中子９を離型するのが容易かつ迅速になるため、インサート成形方法の所要時間を短縮することができる。しかも、これらの離型用ボス１３は中子９の両端近傍に設けられているため、これらの離型用ボス１３に作用させる引き上げ力をほぼ均等にすることにより、中子９をバランスよく真上に引き上げることが可能となる。その結果、離型時にチューブ２が損傷を受けたり補強フィルム６が変形したりする不都合を回避することができる。

また、選択接着性シリコーンゴムが金型に接着しないという選択特性を発揮するので、金型からの離型が容易となる。したがって、インサート成形方法の所要時間をますます短縮することができる。

さらに、図２（ｂ）、（ｃ）に示すように、シール構造体用の前駆体１４からバリ１０を取り除くことにより、シール構造体１を得る。このとき、離型用ボス１３がバリ１０とつながっているので、離型用ボス１３を両手で把持しつつ、バリ１０をチューブ２およびガスケット３から引き剥がすことにより、バリ１０の除去作業を容易かつ迅速に行うことができる。

次いで、中子抜き工程に移行し、図２（ｃ）に示すように、チューブ２から中子９を抜き取る。このとき、選択接着性シリコーンゴムが中子９に接着しないという選択特性を発揮するため、中子９の抜き取り作業を容易に行うことができる。

次に、金属管挿入工程に移行し、図２（ｄ）に示すように、チューブ２内に金属管５を挿入し、ガスケット３との結合部に位置決めする。

次いで、内側カット工程に移行し、図２（ｅ）に示すように、ガスケット３の内側にある補強フィルム６の大部分を切り取る。但し、２つのガスケット組付用の位置決め孔７を含む補強フィルム６部分がガスケット３に残るようにする。

このとき、２つの内側カット用の位置決め孔８Ｂを裁断用金型の位置決め部として利用して補強フィルム６を切り取ることにより、補強フィルム６の切取作業を迅速に行うことができる。

最後に、ガスケット３の表面に塵埃が静電気で付着するのを防ぐため、保護シート梱包工程に移行し、図２（ｆ）に示すように、ガスケット３および補強フィルム６を保護シート１２で梱包する。

ここで、シール構造体１の製造が終了する。

なお、このシール構造体１を折り畳み式の携帯電話（図示せず）に組み込む際には、この携帯電話の一方の筐体にガスケット３を取り付けて、この筐体を構成する一対のハウジング間をシールするとともに、この携帯電話のヒンジにチューブ２を配設する。そして、２つの筐体間で回路を接続するため、チューブ２内にケーブル４を挿入する。

このようにしてシール構造体１が組み込まれた携帯電話においては、チューブ２とガスケット３とが一体成形されているので、両者の隙間から浸水する事態を回避し、シール構造体１の防水性を高めることができる。その結果、携帯電話の一方の筐体において、その防水性が向上する。

また、チューブ２内には、ガスケット３との結合部、つまり一方の筐体を構成する一対のハウジングで挟み込まれる部位に、剛体である金属管５が設けられている。そのため、携帯電話の一方の筐体にガスケット３を取り付けるときに、この筐体を構成する一対のハウジングからチューブ２に対して、その求心方向（つまり、金属管５側）に加力されても、金属管５がその剛性によって形状を保持する。その結果、チューブ２がハウジングと金属管５とに挟まれて圧縮変形するため、シール構造体１の防水性がますます向上する。これに加えて、金属管５の内部空間がそのまま確保されるので、チューブ２内に挿入されるケーブル４が一対のハウジングの嵌合時に損傷を受ける事態を未然に防ぐことができる。

また、ガスケット３には補強フィルム６が設けられているため、枠状のガスケット３の形状を保持することができる。その結果、シール構造体１を携帯電話に組み込む際に、シール構造体１のハンドリング性を向上させ、ひいては所要時間を短縮することができる。

また、補強フィルム６にはガスケット組付用の位置決め孔７が２つ形成されているので、シール構造体１を携帯電話に組み込む際に、これらの位置決め孔７を利用してガスケット３の取付作業を高精度に素早く実行することができる。
［発明の実施の形態２］

図４には、本発明の実施の形態２を示す。

上述した実施の形態１では、上型に凹部が形成された金型を用いてインサート成形を行うことにより、離型用ボス１３を上向きに突出させて形成する場合について説明した。しかし、上型および下型の互いに対応する位置に凹部が形成された金型を用いてインサート成形を行うことにより、図４（ａ）〜（ｈ）に示すように、金型のパーティングラインＰＬを挟んで上下両側に突出するように離型用ボス１３を形成することも可能である。この場合、離型バランスにより、中子９が上型に貼り付いてしまったときでも、中子９が下型に貼り付いてしまったときと同様、中子９の離型作業を支障なく行うことができる。
［発明のその他の実施の形態］

なお、上述した実施の形態１では、離型工程において中子９をバランスよく引き上げることができるように、２つの離型用ボス１３を中子９の両端近傍に成形する場合について説明したが、この離型用ボス１３の成形部位および個数は別段これらに限るわけではない。例えば、中子９、チューブ２、ガスケット３およびバリ１０の全体の重心の近傍に離型用ボス１３を１つだけ設けて、この離型用ボス１３を片手で把持して中子９をバランスよく引き上げるようにすることもできる。また、中子９をバランスよく引き上げるための工夫が別途なされている場合や、中子９をバランスよく引き上げる必要がない場合には、１つの離型用ボス１３を中子９の任意の部位（例えば、中子９の一端近傍など）に設けることが可能である。

また、上述した実施の形態１では、注入固化工程において略直方体状の離型用ボス１３を成形する場合について説明したが、離型用ボス１３の形状については、作業者の手で把持できる形状である限り、略直方体以外の形状（例えば、円柱の側面に２箇所の凹部を形成して把持しやすくした形状など）に成形しても構わない。

また、上述した実施の形態１では、離型工程において、金型のキャビティ内に注入する樹脂として選択接着性シリコーンゴムを用いる場合について説明した。しかし、この樹脂としては、選択接着性シリコーンゴムに限らず、各種の熱硬化性樹脂、熱可塑性樹脂、光硬化性樹脂（例えば、紫外線硬化性樹脂など）を用いることができる。

さらに、上述した実施の形態１では、シール構造体１の生産性を向上させることを目的として、選択接着性シリコーンゴムを用いてシール構造体１を製造する場合について説明した。しかし、選択接着性のシリコーンゴムを用いる代わりに、補強フィルム６の所望の部分に予め印刷や塗装などによってプライマー処理を施すことにより、同様の目的を達することも可能である。

本発明は、折り畳み式またはスライド式の移動体端末（携帯電話、無線機、ＰＤＡ（personal digital assistant）など）に限らず、電子手帳、ゲーム機、ノート型パソコン、ビデオカメラ、デジタルカメラその他の電子機器に広く適用することができる。

１……シール構造体
２……チューブ
３……ガスケット
４……ケーブル
５……金属管
６……補強フィルム
７……ガスケット組付用の位置決め孔
８Ａ……成形用の位置決め孔
８Ｂ……内側カット用の位置決め孔
９……中子
１０……バリ
１２……保護シート
１３……離型用ボス
１４……シール構造体用の前駆体
ＰＬ……パーティングライン

Claims (6)

1. 金型に中子をインサートする中子インサート工程と、
   前記金型のキャビティ内に樹脂を注入して固化させることにより、前記中子の周囲にチューブを成形するとともに、前記中子に離型用ボスを成形する注入固化工程と、
   前記離型用ボスを把持しつつ前記中子を前記金型から離型する離型工程と
   が含まれることを特徴とするインサート成形方法。
2. 前記離型用ボスは、前記注入固化工程で生じるバリとつながるように成形され、前記バリは、前記離型用ボスを把持しつつ取り除か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方法。
3. 前記中子は、棒状であり、
   前記離型用ボスは、前記中子の両端近傍の２箇所に設けられることを特徴とする請求項１または２に記載のインサート成形方法。
4. 前記離型用ボスは、前記金型のパーティングラインを挟んで両側に突出するように形成されることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載のインサート成形方法。
5. 前記樹脂として、前記金型と接着しない選択接着性シリコーンゴムを用いることを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載のインサート成形方法。
6. 請求項１乃至５のいずれかに記載のインサート成形方法によって成形されるチューブを有するシール構造体用の前駆体であって、
   前記注入固化工程で生じるバリを有することを特徴とするシール構造体用の前駆体。

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