JP5640872B2 - 樹脂成形品の製造法 - Google Patents

Description

本発明は、一次成形品をインサート物として含み、当該一次成形品を二次成形品と一体に成形する樹脂成形品の製造法に関する。

上記樹脂成形品としては、例えば、端子板が表面に露出し、端子板から延長された電極板がインサート成形された樹脂成形品がある。具体的には、前記端子板にはボルト挿入穴を有し、その背面の樹脂成形品中に、前記ボルト挿入穴と螺子穴の位置を対応させたナットを配置した樹脂成形品である。パワー素子を組み込むためのケースとして、種々提案されており、端子板とこれに当接した外部電極板とを、これらを貫通するボルトと前記ナットとの螺合により締結することが行なわれている。

特開平０９−０６９６０３号公報（特許文献１）には、図７に示すように、ナット１を収容した樹脂製ナットホルダ２（一次成形品）と、ボルト挿入穴３を設けた端子板４と、当該端子板から一体に延長され端子板４とは断面形状がＬ字形をなすように屈曲している電極板５とを備え、端子板４を表面に露出せしめて、所定の間隔を保っている樹脂製ナットホルダ２及び電極板４をインサート物として、これらを二次成形品６と一体に成形した樹脂成形品が開示されている。

特許文献１に開示されている樹脂成形品を、図７に基づいて説明する。
樹脂製ナットホルダ２には有底の凹陥部７を設けてある。当該凹陥部７にナット１を収容してあり、前記ナット１は螺子穴を有する面の一側を外部に覗かせ、他側を樹脂製ナットホルダ２で覆われている。また、前記ナット１は、樹脂製ナットホルダ２内での回転を防止し得る状態で、樹脂製ナットホルダ２の凹陥部７に収容されている。例えば、前記凹陥部７は前記ナット１の外形と相似形状の若干大きい形状に形成されている。そして、前記ナット１を収容した樹脂製ナットホルダ２をインサート物として、これを二次成形品６と一体に成形して、ナット１を覗かせている面と二次成形品６の外面とを同一面としている。同時に、端子板４から一体に延長され端子板４と断面形状がＬ字形をなすように屈曲している電極板５を、前記ナット１を収容した樹脂製ナットホルダ２とともにインサート物として二次成形品６と一体に成形している。そして、端子板４は、表面に露出せしめられており、そのボルト挿入穴３とナット１の螺子穴の位置が対応するように、外部に覗かせたナット１の面に相対している。

特許文献１には、上記のインサート成形について具体的に開示されていないが、常法に従えば、次のように実施される。先ず、二次成形品６の成形金型（特許文献１には具体的に図示されていない）を準備する。この成形金型の成形キャビティ内には、樹脂製ナットホルダ２の凹陥部７にナット１を収容したときに、端子板４のボルト挿入穴３の中心軸とナット１の螺子穴の中心軸とが一致するように、樹脂製ナットホルダ２と端子板４及び電極板５の配設箇所が設定されている。先ず、樹脂製ナットホルダ２をこの成形金型の成形キャビティ内の前記対応する配設箇所に設置し、次に、ナット１を樹脂製ナットホルダ２の凹陥部７に収容して保持する。ナット１と凹陥部７は、ナット１と凹陥部７の側壁間に若干の隙間ができる寸法関係とする。更に、端子板４及び電極板５を前記所定の配設箇所に設置する。これらの準備を整えた段階で成形金型を型締めし、成形キャビティ内に溶融樹脂を射出して、樹脂製ナットホルダ２及び電極板５をインサート物として、これらを二次成形品６と一体に成形する。これにより、図７に示すように、樹脂製ナットホルダ２のナット１を覗かせている面と二次成形品６の外面とが同一面であり、表面に露出せしめられた端子板４のボルト挿入穴とナット１の螺子穴の中心軸が一致した構造の樹脂成形品が成形される。樹脂製ナットホルダ２は、ナット１を覗かせている面以外の外面は二次成形品６中に埋設される。

上記特許文献１に開示された樹脂成形品の製造においては、二次成形品の成形は、端子板４が成形キャビティ内に設置されて成形キャビティの内壁面に密接した状態で行なわれる。その結果、前記成形キャビティの内壁面に密接した端子板４の表面は、二次成形の溶融樹脂で覆われず、端子板４の表面が樹脂成形品の表面に露出せしめられた状態となっている。端子板４とこれに当接した外部電極板とを、これらを貫通するボルトと前記ナット１との螺合により締結することが行なわれている。

上記特許文献１には、樹脂製ナットホルダ２（一次成形品）をインサート物として、これを二次成形品と一体に成形する樹脂成形品の製造において、樹脂製ナットホルダ２を二次成形の成形金型キャビティにどのような手段で位置決め固定するのか、また、二次成形時のガス排出通路をどのように構成するのか、具体的手段が開示されていない。

特開平０９−０６９６０３号公報

本発明は、一次成形品をインサート物として含み、当該一次成形品を二次成形品と一体に成形する樹脂成形品の製造において、一次成形品を二次成形品の成形キャビティに確実に固定し、加えて、二次成形時のガス排出通路の目詰まりを抑えて成形金型の保守を軽減することを目的とする。

上記課題を解決するために、本発明は、一次成形品をインサート物として含み、当該一次成形品を二次成形品と一体に成形する樹脂成形品の製造を、次の工程を経て行なう。

すなわち、前記二次成形品の射出成形においては、当該二次成形品の成形金型内に設けた位置決め壁に一次成形品の一部表面領域を密接させると共に成形金型の型締めにより前記一次成形品を保持し、一次成形品と成形金型によって閉じられた空間を構成して二次成形品の成形キャビティとする。
前記成形金型内の位置決め壁と密接させる一次成形品の一部表面領域には、一端が前記成形キャビティの外に通じ、他端が成形キャビティ内に開放される溝を設ける。前記溝には、一部表面領域に当接する位置決め壁と協働して、二次成形品の射出成形時のガス排出通路の機能を持たせることを特徴とするものである。

上記の方法によれば、一次成形品は、二次成形品の成形金型内に設けた位置決め壁と成形金型の型締めにより、所定位置に確実に固定される。
また、成形キャビティに溶融樹脂を射出し、前記ガス排出通路からのガスの排出に伴って、ガス排出通路には溶融樹脂が若干流入するが、本発明において前記流入は一次成形品の一部表面領域に設けた溝への流入となる。そして、前記溝に流入した溶融樹脂は、成形終了時に固化して溝を埋め一次成形品側に一次成形品と一体に残る。
通常、成形キャビティの型面には、溶融樹脂の外部流出が起こらない程度の微細な間隙を形成してこれをガス排出通路としている。このガス排出通路の目詰まりを防ぐためには、ガス排出通路に侵入して固化した樹脂を取り除くために、頻繁な金型清掃の保守が必要である。本発明では、ガスの排出に伴ってガス排出通路に溶融樹脂が侵入しても、それは、実質、溶融樹脂が一次成形品の表面に設けた溝を埋めて一次成形品と一体になることである。従って、ガス排出通路に侵入して固化した樹脂は成形金型から樹脂成形品を取出すと同時に取り除かれることになり、成形金型を繰り返し使用してもガス排出通路が目詰まりを起す心配はないので、成形金型保守の作業が軽減される。

そして、一次成形品の一部表面領域に設ける前記溝は、成形キャビティの外に通じる側を狭く、成形キャビティ内に開放される側を広く設定する。これによって、成形キャビティに溶融樹脂を射出した際の成形キャビティ内ガスの排出を誘導しやすくなり、また、ガス排出通路へ溶融樹脂が過度に侵入するのを防ぐことができる。

以上のように、本発明によれば、一次成形品をインサート物として含み、当該一次成形品を二次成形品と一体に成形する樹脂成形品の製造において、一次成形品を二次成形品の成形金型の所定位置に確実に固定することができる。そして、一次成形品を二次成形品と一体に成形した樹脂成形品を成形金型から取出すと同時に、二次成形の成形キャビティのガス排出通路に侵入して固化した樹脂も樹脂成形品と共に取り除かれるので、成形金型清掃の保守作業を軽減することができる。

本発明の実施の形態においてインサート物として使用するナットと樹脂製ナットホルダと端子板及び電極板の位置関係を説明する斜視図である。 第１図のナットと樹脂製ナットホルダと端子板及び電極板からなる組立体を示す斜視図である。 第２図の組立体をインサート物として、これと二次成形品を一体に成形した樹脂成形品の要部斜視図である。 図３におけるＡ−Ａ’線に沿う断面図である。 図２における組立体をインサート物として二次成形品を射出成形する本発明の実施の形態において、二次成形の成形金型とインサート物の位置関係を示す説明図である。型締め前の状態を示す。 図２における組立体をインサート物として二次成形品を射出成形する本発明の実施の形態において、二次成形の成形金型とインサート物の位置関係を示す説明図である。型締め後の状態を示す。 従来の樹脂成形品の要部断面図である。

本発明を実施するに当り、一次成形品、二次成形品を構成する樹脂は、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）、ポリブチレン−エチレンテレフタレート（ＰＢＴ−ＰＥＴ共重合樹脂）、ポリエーテル・エーテルケトン（ＰＥＥＫ）、ポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）、ポリエーテルイミド（ＰＥＩ）、６ナイロン（ＰＡ６）、６−６ナイロン（ＰＡ６６）、ポリカーボネート（ＰＣ）等である。これらを単独又は混合して用いる。また、これらの樹脂に、耐熱性や寸法安定性を向上させる目的で、ガラス繊維、ガラスビーズ、タルク等の無機充填材を適宜配合してもよい。
一次成形品と二次成形品は、射出成形で成形することが好ましい。一次成形品を構成する樹脂は、二次成形品を構成する樹脂と相溶性又は親和性を有し、二次成形品を成形するために成形金型に射出した溶融樹脂の熱でその表面が一部溶融するような樹脂で構成するのがよい。しかし、前記溶融は、必須ではない。

本発明の実施の形態として、一次成形品である樹脂製ナットホルダとナットと端子板及び電極板からなる組立体をインサート物として、これと一体に二次成形品を射出成形した樹脂成形品を製造する場合を説明する。
端子板及び電極板は、銅板、アルミニウム板等を打ち抜き加工して製作することができる。このとき、端子板のボルト挿入穴を同時に形成する。また、前記打ち抜き加工した平板を曲げ加工して、端子板から一体に延長され端子板とは断面形状がＬ字形をなすように屈曲させた電極板を形成することが好ましい。銅板を用いた端子板及び電極板は、必要に応じ、表面にニッケルメッキ等が施される。
以下、適宜図面を参照しながら、本発明の好ましい実施形態を詳細に説明する。

図１は、インサート物を構成するナット１と一次成形品である樹脂製ナットホルダ２と端子板４及び電極板５の位置関係を説明する斜視図である。
ナット１は、螺子穴８を有する面の一側を外部に覗かせるとともに回転を防止し得る状態で前記樹脂製ナットホルダ２に設けた凹陥部７に収容される。端子板４は、そのボルト挿入穴３とナット１の螺子穴８の位置が対応するように、外部に覗かせたナット１の面に相対する。その結果、端子板４から一体に延長され断面形状がＬ字形に屈曲した関係にある電極板５は、樹脂製ナットホルダ２の外側面と相対する。樹脂製ナットホルダ２には、ナット１を収容するための凹陥部７の開口部分に、端子板４の厚み方向を深さ方向とする第１段部１１を設ける。端子板４は第１段部１１に嵌め合わせ第１段部１１の底部に当接させて保持する。また、端子板４は、電極板５の延長部位とは反対部位から一体に延長されて端子板４と断面形状がＬ字形をなすように電極板５と同じ方向に屈曲した屈曲部１３を有したものとし、屈曲部１３を当接しようとする樹脂製ナットホルダ２の外側面に、屈曲部１３の厚み方向を深さ方向とする第２段部１４を設けて、屈曲部１３を第２段部１４に嵌め合せ第２段部１４の底部に当接させて保持する。

尚、ナット１と凹陥部７の側壁間に若干の隙間ができる寸法関係としておくと、ボルト挿入穴３とナット１の螺子穴８の位置合せを厳密にしておかなくとも、ナット１を前記隙間の範囲で動かせるので、位置合せの融通が利く。
また、凹陥部７の底部から外形の小さい凹陥部７’を連続して設け、凹陥部７と凹陥部７’との段部にナット１の面を支持することができる。本発明の実施の形態で製造した樹脂成形品は、端子板４とこれに当接した外部電極板（図示せず）とを、これらを貫通するボルト（図示せず）とナット１との螺合により締結したとき、凹陥部７’はナット１から突出するボルトの収容部とすることができる。

図２は、端子板４を第１段部１１に、また、屈曲部１３を第２段部１４に嵌め合わせて保持し、ナット１、樹脂製ナットホルダ２、端子板４、電極板５及び屈曲部１３から構成した組立体１２を示す斜視図である。すなわち、図１に示した各部材を合体した状態を示している。組立体１２を構成することによって、端子板４及び端子板４から延長された電極板５と樹脂製ナットホルダ２との位置関係が規制されている。端子板４は第１段部１１の底面に、また、屈曲部１３は第２段部１４の底面に当接しており、樹脂製ナットホルダ２と電極板５とは、所定の間隔を保って位置し、この位置関係も規制される。端子板４を第１段部１１に、そして、屈曲部１３を第２段部１４に、それぞれ嵌め合わせて保持することにより、端子板４及び電極板５と樹脂製ナットホルダ２との位置関係を、より確実に規制することができる。

図３は、組立体１２をインサート物として二次成形品６を一体に射出成形した樹脂成形品１７の要部斜視図であり、図４は、図３におけるＡ−Ａ’線に沿う断面図である。
樹脂製ナットホルダ２は、二次成形品６中にその一部が埋設される。樹脂製ナットホルダ２が所定間隔を保持して電極板５と相対する側を下方側、電極板５の延長されている方向を後方側と方向を規定すると、樹脂製ナットホルダ２が埋設される箇所は、下方側ブロックの前方側から後方側の全体に亘ってである。また、電極板５は、少なくとも樹脂製ナットホルダ２と相対する部分が二次成形品６中に埋設されるように、二次成形品６の射出成形がされる。
尚、上記の「下方側」と「後方側」の用語に関連して、以下の説明では、樹脂製ナットホルダの上方側とは、前記下方側とは反対の側をいう。また、樹脂製ナットホルダの前方側とは、前記後方側とは反対の側、すなわち、端子板を配した側をいう。

ここで、組立体１２は、樹脂製ナットホルダ２の外側面とこれに相対する電極板５との間に、樹脂製ナットホルダ２から一体に突出させて設けたリブ１５を配置し、リブ１５の先端を電極板５に当接させたと構成とすることができる。
この構成とすると、成形金型内に射出した溶融樹脂は、図４の断面図から理解できるように、リブ１５が占有している部分を除いて、樹脂製ナットホルダ２の外側面とこれに相対する電極板５との間の空間に充填される。充填樹脂量は、リブ１５の体積分だけ少なくなる。従って、厚肉になりがちなこの部分のヒケ、ボイド、寸法不良等の成形不良を抑制することができる。また、射出成形時に、電極板２は、これに先端が当接しているリブ１５によって支えられる。従って、溶融樹脂の射出圧によって、電極板５が変形するのを抑制することができる。リブ１５を、樹脂製ナットホルダ２の奥行きを越えて後方側まで突出した長さとしておけば、電極板２とリブ１５の当接する範囲（長さ）が広がるので、溶融樹脂の射出圧による電極板５の変形を、より効果的に抑制することができる。

組立体１２をインサート物とする二次成形品６の射出成形は、以下のように実施される。工程ごとに具体的に説明をする。
第１工程は、予め準備した一次成形品（インサート物）を、その一部が成形キャビティから隔離される状態で、二次成形品の成形金型内に収容して位置決めする。第２工程は、型締めにより一次成形品を保持すると共に閉じられた成形キャビティを構成する。第３工程は、成形キャビティに溶融樹脂を射出すると共に成形キャビティ内のガスを成形キャビティ外へ排出して、二次成形品を一次成形品と一体に成形する。第４工程は、型開きをして一次成形品が二次成形品にインサート成形された樹脂成形品を取出す。

本発明の実施の形態においては、上記第１工程における一次成形品の位置決めを、成形金型内に設けた位置決め壁に一次成形品の一部表面領域を密接させることにより行なう。第２工程における型締めは、成形キャビティから隔離されている一次成形品の部分に成形金型の型面を当接させることを含む。第３工程における成形キャビティ内のガスを成形キャビティ外へ排出する機能は、成形金型内に設けた位置決め壁に密接させる一次成形品の一部表面領域に溝を設けて、当該溝にその機能を担わせる。すなわち、一次成形品の一部表面領域に、一端が前記成形キャビティの外に通じ他端が成形キャビティ内に開放される溝を設けておき、当該一部表面領域に当接する位置決め壁との協働によりガス排出通路を構成する。

図５、図６は、一次成形品である樹脂製ナットホルダ２を含む組立体１２をインサート物として樹脂成形品６を一体に射出成形する際の成形金型とインサート物との位置関係を示している。図５が型締め前、図６が型締め後を示している。尚、図２と、図５及び図６とでは、組立体１２の上下の位置関係を反転して示してある。
図５、図６に示した成形金型は、第１金型部材２１、第２金型部材２２、第３金型部材２３から構成されている。成形金型の断面形状及び型締めの相対的な方向が仮想線（点線と矢印）で示されている。図示したものでは、第１金型部材２１に位置決め壁が設けられている。図５、図６では、成形金型を断面図で示しているために位置決め壁を図示できないが、樹脂製ナットホルダ２にドットの集合体で示した一部表面領域９が第１金型部材２１に設けた位置決め壁と密接していることを表している。

以下、図５、図６を参照して、より詳細に説明する。
樹脂製ナットホルダ２（組立体１２）を第１金型部材２１に配置し、樹脂製ナットホルダ２の一部表面領域９を第１金型部材２１に設けた位置決め壁に密接させる。一部表面領域９は主として樹脂製ナットホルダ２の上方側ブロックの表面にあり、樹脂製ナットホルダ２の下方側ブロックにおいても前方側ブロックの表面を一部含んでもよい。そして、図５に示すように、第２金型部材２２を矢印方向に下降させると共に第３金型部材２３を矢印方向にスライドさせる。これにより、図６に示すように、樹脂製ナットホルダ２の前方側の最先部面が第３金型部材２３の型面に当接し型締めが完了する。組立体１２はこの型締めにより確実に位置決め固定され、同時に、第１金型部材２１、第２金型部材２２及び第３金型部材２３の型面と樹脂製ナットホルダ２の表面により、成形キャビティ１０が構成される。端子板４の表面は、第３金型部材２３に設けた凹部に臨み、樹脂製ナットホルダ２の前方側の最先部面が第３金型部材２３の型面に当接することにより、端子板４の表面が成形キャビティ１７から隔離される。同様に、前記第３金型部材２３の型面に当接した樹脂製ナットホルダ２の部位が、成形キャビティ１７から隔離された一次成形品の部位である。また、屈曲部１３の表面も第１金型部材に２１に設けた凹部に臨み、樹脂製ナットホルダ２の上方側の天面が第１金型部材２１の型面に当接する。

上記の一部表面領域９に、一端が成形キャビティ１０の外に通じ、他端が成形キャビティ１０内に開放される溝１６を設ける。この溝１６は、第１金型部材２１に設けた位置決め壁との協働により、成形キャビティ１０に溶融樹脂を射出したときのガス排出通路となる。溝１６は、幅２mm、深さ０．０２mmである。
成形キャビティ１０に溶融樹脂を射出して二次成形品６を成形すると、溶融樹脂は、若干量が溝１６に侵入し冷却されて固化する。成形金型を開いたとき、この樹脂は溝１６を、成形キャビティ１０内から成形キャビティ外に至るガス排気通路の途中まで埋め、一次成形品２と一体に一次成形品２側に残る。型開きをして樹脂成形品１７を取出すと、前記溝１６を埋めた樹脂も一緒に取り除かれるので、ガス排出通路が目詰りするという懸念はなくなり、成形金型を清掃する保守頻度を減らすことができる。
図５に示すように、溝１６は、成形キャビティ１０の外に通じる側を狭く、成形キャビティ１０内に開放される側を前記溝幅２mmより広くした漏斗形状に設定すると、ガスの排出を誘導しやすくなり、また、溝１６の全長を同じ幅に広くする場合に比べて、溶融樹脂のガス排出通路への過度の侵入を防ぐことができるので、好ましい態様である。

上記のように、成形キャビティ１０に溶融樹脂を射出し二次成形品６を成形すると、一次成形品２は第１金型部材２１に設けた位置決め壁に密接していない部位と電極板５とを二次成形品６に埋設した樹脂成形品１７となる（図３参照）。
端子板４は、その表面が二次成形品６の成形キャビティ内に配設されることがないので、端子板４の表面が樹脂層で覆われる心配はない。端子板４とその背面に位置するナット１の面の界面についても、同様に二次成形品射出成形の溶融樹脂が侵入して樹脂層が形成される心配はない。

図５に示すように、この実施の形態においては、端子板４を配置した面と直角をなして隣接する領域で、一部表面領域９を端子板４の全長に亘って設定している（但し、溝１６の部分を除く）。このようにすると、端子板４とその背面に位置するナット１の面の界面に射出成形の溶融樹脂が侵入するのを確実に抑えられる。

上記の実施の形態では、組立体１２をインサート物としている。しかし、これに限定されることなく、端子板及び電極板等をインサート成形した一次成形品をインサート物としてもよい。また、本発明は、一次成形品に必ずしも端子板４、電極板５等が含まれる必要はない。一次成形品は、単なる樹脂成形品であってもよい。

１ ナット
２ 樹脂製ナットホルダ
３ ボルト挿入穴
４ 端子板
５ 電極板
６ 二次成形品
７，７’ 凹陥部
８ 螺子穴
９ 一部表面領域
１０ 成形キャビティ
１１ 第１段部
１２ 組立体
１３ 屈曲部
１４ 第２段部
１５ リブ
１６ 溝
１７ 樹脂成形品
２１ 第１金型部材
２２ 第２金型部材
２３ 第３金型部材

Claims (1)

1. 一次成形品をインサート物として含み、当該一次成形品を二次成形品と一体に成形する樹脂成形品の製造において、
   前記二次成形品の射出成形においては、当該二次成形品の成形金型内に設けた位置決め壁に一次成形品の一部表面領域を密接させると共に成形金型の型締めにより前記一次成形品を保持し、一次成形品と成形金型によって閉じられた空間を構成して二次成形品の成形キャビティとし、
   前記成形金型内の位置決め壁と密接させる一次成形品の一部表面領域には、一端が前記成形キャビティの外に通じ、他端が成形キャビティ内に開放される溝を設けて、
   前記溝に、一部表面領域に当接する位置決め壁との協働により、二次成形品の射出成形時のガス排出通路の機能を持たせると共に、
   前記溝の幅は、成形キャビティの外に通じる側を狭く、成形キャビティ内に開放される側を広く設定したことを特徴とする樹脂成形品の製造法。

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