JP5787077B2 - インサート成形方法、および射出成形機 - Google Patents

Description

本発明は、インサート成形方法、および射出成形機に関し、特に、成形材料から発生するガスの付着を防止すべきガス付着防止領域を有するインサート部品を金型のキャビティ内に配置し、キャビティ内に成形材料を射出充填するインサート成形方法、および、成形材料から発生するガスの付着を防止すべきガス付着防止領域を有するインサート部品が配置され内部にキャビティを形成する金型と、該金型のキャビティ内に成形材料を射出充填する射出装置とを有する射出成形機に関するものである。

射出成形においては、例えば電極やバスバーのインサート部品を金型に配置し、金型を閉じてキャビティ内に電極を固定し成形材料を射出充填して、図２に示すようにインサート部品と一体に所定形状の成形品を成形するインサート成形が一般に行われている。電極などのインサート部品は、後の工程で、ワイヤボンド、抵抗溶接、はんだ付けなどにより所定の部品と接続加工される。

ところで、射出成形機においては一般に、金型内に形成されたキャビティに成形材料を射出充填する際に、キャビティ内の空気や、成形材料から発生するガスをキャビティ外に排出しないと成形不良が発生することとなるため、金型にガス抜き経路をキャビティやランナ等と連通させて形成して、キャビティ等内から金型の外部にガス抜きすることが知られている。またさらに、このガス抜き経路に真空ポンプなどの吸引手段を接続して、積極的にガス抜きを行わせることも知られている。

また、樹脂成形することにより成形品を製造する場合における構成要素、例えば、樹脂成形用の金型、樹脂成形前のインサート部品、及び樹脂成形後の成形品等における付着物を除去する、クリーニング方法及び装置に関する技術として、特許文献１が知られている。特許文献１には、金型や、樹脂成形前のインサート部品、樹脂成形後の成形品等の構成要素にエキシマ紫外光を照射することにより付着物を除去することが開示されている。

特開２００３−３４０８７５号公報

上述したように電極などのインサート部品をインサート成形して、後の工程でワイヤボンドなどにより接続加工する場合、成形材料をキャビティ内に射出充填するときに発生するガスがインサート部品の接続加工部分に接触し付着すると、かかるインサート部品の表面が酸化したり腐食したり、ガス中の有機成分が付着し、その結果、後の工程でワイヤボンドなどにより接続加工することができなくなる。そのため、この後の工程で接続加工される電極などのインサート部品は、成形材料から発生するガスの付着を防止すべきガス付着防止領域を有している。

しかしながら、上述した従来の技術のうち、金型にガス抜き経路をキャビティ等と連通させて形成するものにあっては、ランナで完全にガス抜きを行うことができずキャビティ内にガスが入り込み、このガスがキャビティ内からガス抜き経路を介して金型外に排出されるまでに、キャビティ内を流動してガス付着防止領域に接触するという問題があった。そして、この問題を解決するために、ガス付着防止領域にガスが付着したことによる酸化被膜等を取り除くなど、さらに後の工程でワイヤボンド等の接続加工に適した状態にする工程が必要となるという問題があった。

また、特許文献１は、成形後において成形品を製造する構成要素の付着物を除去するクリーング方法及び装置に関するものであり、成形中においてインサート部品のガス付着防止領域にガスが付着するのを防止することはできない。

本発明は、上述した問題に鑑みてなされたもので、簡単な構成で、成形中にインサート部品のガス付着防止領域にガスが付着するのを確実且つ容易に防止することができるインサート成形方法と、インサート成形に使用する射出成形機とを提供することを目的とする。

請求項１のインサート成形方法に係る発明は、上記目的を達成するため、成形材料から発生するガスの付着を防止すべきガス付着防止領域を有するインサート部品を金型のキャビティ内に配置し、キャビティ内に成形材料を射出充填するインサート成形方法であって、前記インサート部品のガス付着防止領域の表面に多孔質材を接触させて、前記キャビティの外部から前記多孔質材を介してガス付着防止領域の表面に対して気体を供給した状態で成形材料を射出充填することを特徴とする。
請求項２のインサート成形方法に係る発明は、上記目的を達成するため、請求項１に記載の発明において、前記成形材料から発生するガスを、前記金型のキャビティの成形材料が最後に到達する位置から吸引することを特徴とする。
また、請求項３の射出成形機に係る発明は、上記目的を達成するため、成形材料から発生するガスの付着を防止すべきガス付着防止領域を有するインサート部品が配置され内部にキャビティを形成する金型と、該金型のキャビティ内に成形材料を射出充填する射出装置とを有する射出成形機であって、前記インサート部品のガス付着防止領域の表面に面して気体の供給口が配置されており、該供給口に多孔質材が配置されていることを特徴とする。
請求項４の射出成形機に係る発明は、上記目的を達成するため、請求項３に記載の発明において、前記成形材料から発生するガスを、前記金型のキャビティの成形材料が最後に到達する位置から吸引するガス抜き手段をさらに備えていることを特徴とする。

請求項１の発明によれば、インサート部品のガス付着防止領域の表面に多孔質材を接触させて、キャビティの外部から多孔質材を介してガス付着防止領域の表面に対して気体を供給した状態で成形材料を射出充填するという簡単な構成により、インサート部品のガス付着防止領域の表面の圧力を均一に他の部分と比較して確実に高くなるように圧力分布を付与することができ、その結果、成形材料から発生するガスがガス付着防止領域の表面に近付くことがないため、成形中にインサート部品のガス付着防止領域にガスが付着するのを確実且つ容易に防止することが可能なインサート成形方法を提供することができる。なお、この多孔質材は、気体が供給されて正圧を付与されるため、成形材料などにより目詰まりすることはない。
請求項２の発明によれば、請求項１に記載の発明において、前記成形材料から発生するガスを、前記金型のキャビティの成形材料が最後に到達する位置から吸引することにより、インサート部品のガス付着防止領域に付着するガスを低減させるとともに、前記キャビティ内に圧力分布を確実に付与することが可能なインサート成形方法を提供することができる。
また、請求項３の発明によれば、インサート部品のガス付着防止領域の表面に面して気体の供給口が配置されており、該供給口に多孔質材が配置されているという簡単な構成により、気体が均一に分散して供給されてインサート部品のガス付着防止領域の表面の圧力を他の部分と比較して確実に高くなるように圧力分布を付与することができ、その結果、成形中に成形材料から発生するガスがインサート部品のガス付着防止領域の表面に近付くことがないため、成形中にインサート部品のガス付着防止領域にガスが付着するのを確実且つ容易に防止することが可能な射出成形機を提供することができる。なお、この多孔質材は、気体が供給されて正圧を付与されるため、成形材料などにより目詰まりすることはない。
請求項４の発明によれば、請求項３に記載の発明において、前記成形材料から発生するガスを、前記金型のキャビティの成形材料が最後に到達する位置から吸引するガス抜き手段をさらに備えていることにより、キャビティ内に成形材料を射出充填する際に、インサート部品のガス付着防止領域に付着するガスを低減させるとともに、前記インサート部品のガス付着防止領域の表面の圧力が他の部分と比較して高くなるように前記キャビティ内に確実に圧力分布を付与して、成形中にインサート部品のガス付着防止領域にガスが付着するのを確実且つ容易に防止することが可能なインサート成形に使用する射出成形機を提供することができる。

本発明の射出成形機を概念的に説明するために示した断面図である。 インサート部品をインサート成形した成形品の実施の一形態を説明するために示した斜視図である。

最初に、本発明のインサート成形に用いる射出成形機の実施の一形態を、主に図１に基づいて詳細に説明する。
本発明の射出成形機は、概略、成形材料から発生するガスの付着を防止すべきガス付着防止領域Ｗａ、Ｗｂ・・・を有するインサート部品Ｗが配置され内部に成形品Ｐに応じた形状のキャビティ３を形成する金型１と、この金型１のキャビティ３内に成形材料を射出充填する射出装置２とを有するものであって、射出装置２によりキャビティ３内に成形材料を射出充填する際に、インサート部品Ｗのガス付着防止領域Ｗａ、Ｗｂ・・・の表面の圧力が他の部分と比較して高くなるようにキャビティ３内に圧力分布を付与する圧力分布付与手段５を備えている。本発明の射出成形機は、さらに、成形材料から発生するガスを、金型１のキャビティ３の成形材料が最後に到達する位置から吸引するガス抜き手段６をさらに備えている。

インサート部品Ｗは、図２に参照されるように、後工程でワイヤボンドなどにより所定の部品と接続加工される電極を含んでいる。図１に示した実施の形態におけるインサート部品１は、略Ｌ字型に屈曲された板状のもので、成形品Ｐの両側部にそれぞれ複数配設される。そして、各インサート部品Ｗの一方端は成形品Ｐから突出し、他方端は成形品Ｐの表面に露出するようインサート成形される。成形材料としては、たとえばポリフェニルサルファイド（ＰＰＳ）など、所謂エンジニアリングプラスチックが採用される。インサート部品Ｗの、成形品Ｐから突出する一方端の一方の面と、成形品Ｐの表面に露出する面は、後工程でワイヤボンドなどにより所定の部品と接続加工されるため、成形材料から発生するガスの付着を防止すべきガス付着防止領域Ｗａ、Ｗｂが設定される。

この実施の形態の場合における金型１は、上型１０と下型１５とにより構成されている。そして、上型１０は、第１上型１１と、第２上型１２と、第３上型１３とにより構成されており、また、下型１５は、第１下型１６と、第２下型１７と、第３下型１８とにより構成されている。

第１上型１１は、射出装置２のノズル２０が当接されて射出充填される成形材料を金型１内に導入するためのスプールブッシュ４０を備えている。第１上型１１と第２上型１２との間には、スプールブッシュ４０を介して射出充填される成形材料を両側部に形成されるキャビティ３に対してそれぞれ導入するためのランナ４１が形成されている。また、第１上型１１と第２上型１２との間であって、ランナ４１の端部近傍にはガス抜き経路６０が形成されており、ランナ４１の端部とガス抜き経路６０との間は、たとえば２０〜４０μｍ程度の隙間（ガスベント）６１が形成されている。さらに、第２上型１２には、ランナ４１から各キャビティ３内に成形材料を導入するためのスプール４２が図１の上下方向に貫通するように形成されている。第３上型１３は、略枠状に成形されている。

第２上型１２と第３上型１３との間には、第１上型１１と第２上型１２の間と同様に、ガス抜き経路６２がキャビティ３の近傍に形成されており、キャビティ３とガス抜き経路６２との間にはガスベント６３が形成されている。さらに、第３上型１３と下型１５との間には、第１上型１１と第２上型１２との間、および、第２上型１２と第３上型１３との間と同様に、ガス抜き経路６４がキャビティ３の近傍に形成されており、キャビティ３とガス抜き経路６４との間にはガスベント６５が形成されている。各ガス抜き経路６０、６２、６４は、減圧ポンプ６６に接続されている。ガス抜き経路６２とガスベント６３、および、ガス抜き経路６４とガスベント６５は、キャビティ３内において、スプール４２から充填される成形材料が最後に到達する位置（キャビティ３のスプール４２開口（ゲート）から離れた位置であり、また、インサート部品Ｗ、Ｗのガス付着防止領域Ｗａ、Ｗａから離れた位置でもある）と対応して配置される。本発明におけるガス抜き手段６は、この実施の形態の場合、減圧ポンプ６６と、キャビティ３との間にガスベント６３、６５を介して形成されたガス抜き経路６２、６４だけでなく、ランナ４１またはスプール４２との間にガスベント６１を介して形成されたガス抜き経路６０を含んでいる。

第１下型１６は、上型１０と型閉じしたときに第３上型１３の内側に位置し且つ第２上型１２の下面と衝合されるよう成形されており、第２下型１７は、両側部に配置されるインサート部品Ｗ、Ｗのガス付着防止領域Ｗａ、Ｗａが設定された面の間隔に応じて成形されており、第３下型１８は、第２下型１７の周囲を取り囲むよう枠状に成形されている。そして、第２下型１７と第３下型１８との間には、インサート部品Ｗのガス付着防止領域Ｗａを含む一方端を保持する保持部３０が形成されている。

第１下型１６と第２下型１７との間には、気体供給経路５０が形成されている。第１下型１６と第２下型１７の、インサート部品Ｗのガス付着防止領域Ｗａ、Ｗｂと対応する部分には、それぞれ金属またはセラミック等からなる多孔質材５１を収容する空間５２が形成されており、各空間５２は、経路５３によって気体供給経路５０と連通されている。気体供給経路５０は、金型１の外部に配置された圧送ポンプ５５に接続されている。そして、この実施の形態では、窒素ガスなどの不活性ガスを充填したタンク５６がバルブ５７を介して圧送ポンプ５５と接続されている。すなわち、この実施の形態の場合、多孔質材５１が収容された空間５２と、経路５３によって連通された気体供給経路５０と、圧送ポンプ５５およびタンク５６等は、本発明における圧力分布付与手段５を構成している。そして、この実施の形態では、キャビティ３内に圧力分布を付与するために、金型１の外部から供給してインサート部品Ｗのガス付着防止領域Ｗａ、Ｗｂの表面に対して噴きつける気体として、窒素ガスなどの不活性ガスが用いられている。

この実施の形態におけるキャビティ３は、上型１０と下型１５を相対的に近接させて衝合させ型閉じした状態で、第２上型１２の下面と第３上型１３の内側面、および、第１下型１６と第２下型１７並びに第３下型１８の上面とによって、成形品Ｐの形状に応じた形状で形成される。

次に、本発明のインサート成形方法を、上述したように構成された射出成形機を用いる場合により、その作動とともに説明する。
本発明のインサート成形方法は、概略、成形材料から発生するガスの付着を防止すべきガス付着防止領域Ｗａ、Ｗｂを有するインサート部品Ｗを金型１内のキャビティ３に配置し、キャビティ３内に成形材料を射出充填するものであって、キャビティ３内のインサート部品Ｗのガス付着防止領域Ｗａ、Ｗｂの表面の圧力が他の部分と比較して高くなるようにキャビティ３内に圧力分布を付与した状態で成形材料を射出充填する。本発明のインサート成形方法は、さらに、成形材料から発生するガスを、金型１のキャビティ３の成形材料が最後に到達する位置６３、６５から吸引するものである。

インサート部品Ｗをインサート成形するに際しては、最初に、上型１０と下型１５とを相対的に離間させて型開きした状態とし、インサート部品Ｗの一方端を第２下型１７と第３下型１８の間に形成された保持部３０に保持するとともに、インサート部品Ｗの他方端を第１下型１６の表面に載置するようセットする。このとき、インサート部品Ｗの各ガス付着防止領域Ｗａ、ｗｂは、多孔質材５１と対面し接触することとなる。この状態で、上型１０と下型１５とを相対的に近接させて衝合し型閉じすると、図１に示したように成形品Ｐに応じた所定形状のキャビティ３が形成されることとなる。

そして、上型１０と下型１５とを所定の力で型締し、上型１０のスプールブッシュ４０に射出装置２のノズル２０をノズルタッチさせ、加熱溶融され流動可能状態の成形材料を射出するのであるが、この射出の直前に、バルブ５７を開放してタンク５６から圧送ポンプ５５により気体供給経路５０と経路５３を介して空間５２内の多孔質材５１から不活性ガスを噴出させる。また、この不活性ガスの噴出と略同時に、ガス抜き手段６の減圧ポンプ６６を駆動して、ガス抜き経路６０、６２、６４およびガスベント６１、６３、６５を介してランナ４１またはスプール４２とキャビティ３を吸引し負圧とする。

この状態で射出装置２のノズル２０から成形材料を射出すると、成形材料は、上型１０のスプールブッシュ４０、ランナ４１、各スプール４２を通って、各キャビティ３、３に充填される。このとき、成形材料からガスが発生する。このガスは、成形材料の流動に先立って、上型１０のスプールブッシュ４０、ランナ４１、各スプール４２を通って、各キャビティ３に流入しようとする。しかしながら、減圧ポンプ６６によりガス抜き経路６０、６２、６４に負圧が付与されているため、ランナ４１またはスプール４２で成形材料から発生したガスは、各ガスベント６１を介して、ガス抜き経路６０から吸引されて金型１の外に排出され、少なくとも濃度が低減されることとなる。また、キャビティ３内で成形材料から発生したガスは、ガスベント６３、６５を介して、ガス抜き経路６２、６４から吸引されて金型１の外に排出される。そして、ガスベント６３、６５がキャビティ３の成形材料が最後に到達する位置に配設されていることにより、キャビティ３内の圧力分布は、かかるキャビティ３の成形材料が最後に到達する位置の圧力が負圧となるように低くなる。

そして、この実施の形態では、タンク５６に充填された不活性ガスが金型１の外部の圧送ポンプ５５によって気体供給経路５０、各経路５３、空間５２内の多孔質材５１を通ってガス付着防止領域Ｗａ、Ｗｂの表面に均等に吹きつけられており、ガス付着防止領域Ｗａ、Ｗｂ以外の部分と比較して圧力が高くなるように正圧が付与された状態となっている。そのため、成形材料から発生したガスがガス抜き手段６によって完全に吸引されておらずキャビティ３内に存在している場合であっても、ガス付着防止領域Ｗａ、Ｗｂの表面の圧力が高くなるように正圧が付与され、しかも、ガス付着防止領域Ｗａ、Ｗｂからガス抜き経路６０、６２、６４に向かって圧力分布が低くなっていることにより、ガス付着防止領域Ｗａ、Ｗｂにガスが付着するのを確実に防止することができる。

なお、インサート部品の材質などによっては、窒素以外の不活性ガス、または、不活性ガスに代えて空気とするなど、吹き付ける気体の種類を変更することができる。また、インサート部品のガス付着防止領域Ｗａ、Ｗｂの表面に対して気体を吹き付ける圧力は、インサート部品Ｗが変形したり多孔質材５１の表面から離れることなく、且つ、成形材料がキャビティ３内に射出充填されている状態でインサート部品Ｗのガス付着防止領域Ｗａ、Ｗｂの表面の圧力を他の部分と比較して高くすることができる程度に設定される。また、圧力分布付与手段５によりインサート部品Ｗのガス付着防止領域Ｗａ、Ｗｂの表面の圧力が高くなるように気体を吹き付けて圧力分布を付与することと、ガス抜き手段６により成形材料から発生するガスを吸引することは、成形材料の射出充填を開始する時点よりもかなり前から行ってもよいが、圧力分布付与手段５の圧送ポンプ５５やガス抜き手段６の減圧ポンプ６６の駆動動力、タンク５６に充填された不活性ガスなどの無駄使いを避けるため、ガスが到達してから成形材料が供給されるまでのタイムラグ（例えば０．１秒程度）の分を考慮して、射出装置２による成形材料の射出充填開始のこのタイムラグ分の前から行うよう制御することが好ましい。

また、上述した実施の形態では、圧力分布付与手段５によりインサート部品Ｗのガス付着防止領域Ｗａ、Ｗｂの表面の圧力が高くなるように気体を吹き付けて圧力分布を付与することと並行して、ガス抜き手段６により成形材料から発生するガスを吸引する場合で説明した。しかしながら、本発明は、この実施の形態に限定されることはなく、圧力分布付与手段５によりインサート部品Ｗのガス付着防止領域Ｗａ、Ｗｂの表面の圧力が高くなるように圧力分布を付与するだけで、ガス抜き手段６により成形材料から発生するガスを吸引しない場合も含まれる。また、上述した実施の形態では、金型１が上型１０と下型１５とにより構成され型開閉方向が所謂縦型の場合で説明したが、本発明はこの実施の形態に限定されることはなく、型開閉方向が所謂横型の場合にも適用することができる。

Ｗ：インサート部品、 Ｗａ、Ｗｂ：ガス付着防止領域、 １：金型、 ２：射出装置、 ３：キャビティ、 ５：圧力分布付与手段、 ６：ガス抜き手段

Claims (4)

1. 成形材料から発生するガスの付着を防止すべきガス付着防止領域を有するインサート部品を金型のキャビティ内に配置し、キャビティ内に成形材料を射出充填するインサート成形方法であって、
   前記インサート部品のガス付着防止領域の表面に多孔質材を接触させて、前記キャビティの外部から前記多孔質材を介してガス付着防止領域の表面に対して気体を供給した状態で成形材料を射出充填することを特徴とするインサート成形方法。
2. 前記成形材料から発生するガスを、前記金型のキャビティの成形材料が最後に到達する位置から吸引す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. 成形材料から発生するガスの付着を防止すべきガス付着防止領域を有するインサート部品が配置され内部にキャビティを形成する金型と、該金型のキャビティ内に成形材料を射出充填する射出装置とを有する射出成形機であって、
   前記インサート部品のガス付着防止領域の表面に面して気体の供給口が配置されており、該供給口に多孔質材が配置されていることを特徴とする射出成形機。
4. 前記成形材料から発生するガスを、前記金型のキャビティの成形材料が最後に到達する位置から吸引するガス抜き手段をさらに備えていることを特徴とする請求項３に記載の射出成形機。