JP5790574B2 - 樹脂成形品の製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、インサート部材の一部がモールド樹脂によって被覆されて成る樹脂成形品の製造方法に関するものである。

従来、例えば特許文献１に示されるように、上側金型と下側金型とを有する金型内に基体を固定して基体の被射出部に射出材料を射出するインサート射出成形方法が提案されている。このインサート射出成形方法は、基体の被射出部周辺に処理剤を塗布する工程と、基体を金型内に装着する工程と、金型内に射出材料を射出する工程と、を具備する。

インサート品の表面に処理剤を塗布すると、その表面に処理剤層が形成される。この処理剤層の上表面は、表面張力の作用によって均一性の高い略平面となっている。この処理剤層の形成されたインサート品が金型内に装着されると、処理剤層を介して、インサート品の上表面と上側金型の下表面とが連結される。そして、処理剤層が変形することによりインサート品の上表面と上側金型の下表面との間の隙間が完全に埋められる。これにより、金型内に射出材料を射出しても、インサート品の上表面と上側金型の下表面との間の隙間への射出材料の流れ込みが防止され、バリの形成が防止される。

特開２００１−３０２８４号公報

ところで、上記したように、特許文献１に示されるインサート射出成形方法では、インサート品の上表面と上側金型の下表面との間の隙間を埋めて、バリの形状を防止するために、インサート品に液状の処理剤層を形成している。そして、インサート品と金型との間の隙間を埋めるために、処理剤層に圧力を印加して変形させている。これによれば、液状の処理剤を塗布して、処理剤層を安定的に形成するために、インサート品の形状が規定される、という問題が生じる。また、特許文献１に記載の発明では、加圧により処理剤層を変形させることとなるが、このときに、金型とインサート品とが接触して、インサート品に圧力が印加されると、インサート品が損傷する虞がある。

そこで、本発明は上記問題点に鑑み、バリの発生が抑制されつつ、インサート品の形状が規定されること、及び、インサート品に損傷が生じることが抑制された樹脂成形品の製造方法を提供することを目的とする。

上記した目的を達成するために、本発明は、インサート部材（２０）の一部がモールド樹脂（３０）によって被覆されて成る樹脂成形品（１０）の製造方法であって、インサート部材の一部とモールド樹脂とが配置されるキャビティ（４３）と、該キャビティと外部とを連通する連通孔（４４）と、キャビティに溶融したモールド樹脂を注入するための注入孔（４５）と、を有する金型（４０）を準備する準備工程と、該準備工程後、連通孔にインサート部材を配置することで、インサート部材の一部をキャビティに配置する配置工程と、該配置工程後、注入孔からキャビティに溶融したモールド樹脂を注入する注入工程と、を有し、配置工程において、連通孔を構成する金型の壁面とインサート部材との間に、キャビティと外部とを連通する隙間を構成し、注入工程において、キャビティが溶融したモールド樹脂によって満たされるまで、注入工程時の金型よりも温度が低く、且つ、大気圧よりも圧力が高い制御媒体（ＣＭ）を、隙間を介してキャビティに注入することを特徴とする。

このように本発明によれば、注入工程において、金型（４０）とインサート部材（２０）との間に形成された隙間を介して、キャビティ（４３）に制御媒体（ＣＭ）を注入する。これによれば、溶融したモールド樹脂（３０）の流動方向に対して逆向きの圧力がモールド樹脂（３０）に印加され、モールド樹脂（３０）と金型（４０）とが冷却されるので、隙間へのモールド樹脂（３０）の侵入が抑制される。この結果、バリの発生が抑制される。また、液状の処理剤層を上記した隙間に配置し、処理剤層を変形させて隙間を完全に埋める構成とは異なり、処理剤層を安定的に形成するために、インサート部材（２０）の形状が規定されることが抑制される。更に言えば、上記比較例の場合、加圧により処理剤層を変形させることとなるが、このときに、金型（４０）とインサート部材（２０）とが接触して、インサート部材（２０）に圧力が印加されると、インサート部材（２０）が損傷する虞がある。これに対して、本発明では、処理剤層を変形させるための圧力を印加しなくともよいので、インサート部材（２０）に圧力が印加されることが抑制される。これにより、インサート部材（２０）の損傷が抑制される。

また、本発明は、モールド樹脂は熱硬化性樹脂であり、注入工程後、制御媒体の温度を上げる加温工程を有する構成が好適である。上記したように、注入工程において、キャビティ（４３）に溶融したモールド樹脂（３０）が充填されるまで、金型（４０）よりも温度の低い制御媒体（ＣＭ）がキャビティ（４３）に注入される。そのため、注入工程時では、キャビティ（４３）を流動するモールド樹脂（３０）が十分に熱せられず、熱硬化反応が遅れる虞がある。そこで、上記のように、注入工程後に制御媒体（ＣＭ）の温度を上げる。これにより、制御媒体（ＣＭ）の熱がモールド樹脂（３０）に伝達され、モールド樹脂（３０）の熱硬化反応が促進される。

樹脂成形品の概略構成を示す断面図である。 金型の概略構成を示す断面図である。 配置工程を示す断面図である。 注入孔からキャビティに溶融したモールド樹脂が注入される直前の状態を示す断面図である。 注入工程を示す断面図である。 加温工程を示す断面図である。 インサート品の配置を示す断面図である。 金型の変形例を示す断面図である。 金型の変形例を示す断面図である。 金型の変形例を示す断面図である。 金型の変形例を示す断面図である。 金型の変形例と注入工程を示す断面図である。 金型の変形例と注入工程を示す断面図である。

以下、本発明の実施の形態を図に基づいて説明する。
（第１実施形態）
図１〜図７に基づいて、本実施形態に係る樹脂成形品の製造方法を説明する。各図面では、後述する制御媒体ＣＭの流れ方向を矢印で示す。

図１に示すように、樹脂成形品１０は、要部として、インサート部材２０と、モールド樹脂３０と、を有する。本実施形態に係るインサート部材２０は、先端にセンシング部が形成されたセンサチップであり、モールド樹脂３０は、熱硬化性樹脂である。インサート部材２０の一部が、モールド樹脂３０によって被覆保護され、センシング部の形成された先端が、モールド樹脂３０から露出されている。

図２に示すように、金型４０は、上型４１と、下型４２と、を有する。上型４１と下型４２とが互いに勘合することで、インサート部材２０の一部とモールド樹脂３０とを配置するキャビティ４３と、キャビティ４３と外部とを連通する連通孔４４と、キャビティ４３に溶融したモールド樹脂３０を注入するための注入孔４５と、が構成されている。

本実施形態に係るキャビティ４３の断面の外形輪郭線は矩形をなし、その一面に連通孔４４が開口され、その対向面に注入孔４５が開口されている。

連通孔４４は、一端がキャビティ４３側に開口する第１連通孔４６と、一端が第１連通孔４６の他端と連結され、他端が外部に開口する第２連通孔４７と、を有する。第１連通孔４６に、インサート部材２０の一部が配置され、第２連通孔４７に、後述する制御媒体ＣＭをキャビティ４３に流通させるためのホース９０の先端に取り付けられた継ぎ手９１が配置される。

図２に示すように、第１連通孔４６の他端の開口面積は、第２連通孔４７の一端の開口面積よりも狭く、第１連通孔４６の他端と第２連通孔４７の一端とが、連結面４８を介して連結されている。本実施形態では、連結面４８が上型４１によって構成されており、連結面４８を有する部位（図２において破線で囲まれた部位であり、以下、上壁部４９と示す）は、上型４１における主としてキャビティ４３を構成する上本体部５０に連結されている。

次に、本実施形態に係る樹脂成形品１０の製造方法を説明する。先ず、金型４０を準備する。以上が準備工程である。

該準備工程後、図３に示すように、第１連通孔４６にインサート部材２０を配置することで、インサート部材２０の一部をキャビティ４３に配置する。また、継ぎ手９１を第２連通孔４７に配置することで、ホース９０と第１連結孔４６とを連通する。この際、連通孔４４を構成する金型４０の壁面とインサート部材２０との間に、キャビティ４３と外部とを連通する隙間を構成する。以上が配置工程である。

該配置工程後、図４及び図５に示すように、注入孔４５からキャビティ４３に溶融したモールド樹脂３０を注入する。この際、注入孔４５からキャビティ４３に溶融したモールド樹脂３０が注入され始め、キャビティ４３が溶融したモールド樹脂３０によって満たされるまで、上記した隙間を介してキャビティ４３に制御媒体ＣＭを注入する。この制御媒体ＣＭは、注入工程時の金型４０よりも温度が低く、且つ、大気圧よりも圧力が高く設定されている。具体的に言えば、制御媒体ＣＭは、金型４０よりも３０℃以上冷たく、０．２ＭＰａ以上の圧力を有する。この制御媒体ＣＭによって、モールド樹脂３０が直接冷却され、その粘性と流動とが制御される。なお、この工程において、金型４０を熱しておき、連結面４８にも制御媒体ＣＭを吹き付ける。以上が注入工程である。

該注入工程後、図６に示すように、制御媒体ＣＭの圧力を維持しつつ、制御媒体ＣＭの温度を上げる。こうすることで、モールド樹脂３０の隙間への流動を抑えつつ、熱硬化性樹脂であるモールド樹脂３０の硬化を促す。具体的には、制御媒体ＣＭの温度を、注入工程時の金型４０と同一の温度に上げる。なお、この工程において、連結面４８にも制御媒体ＣＭを吹き付ける。以上が加温工程である。

該加温工程後、上型４１と下型４２との勘合を解いて、キャビティ４３からモールド樹脂３０によって一部が被覆されたインサート部材２０を取り出す。以上が取り出し工程である。これらの工程を経ることで、図１に示す樹脂成形品１０が製造される。

次に、本実施形態に係る樹脂成形品１０の製造方法の作用効果を説明する。上記したように、注入工程において、金型４０とインサート部材２０との間に形成された隙間を介して、キャビティ４３に制御媒体ＣＭを注入する。これによれば、溶融したモールド樹脂３０の流動方向に対して逆向きの圧力がモールド樹脂３０に印加され、モールド樹脂３０と金型４０とが冷却されるので、隙間へのモールド樹脂３０の侵入が抑制される。この結果、バリの発生が抑制される。また、液状の処理剤層を上記した隙間に配置し、処理剤層を変形させて隙間を完全に埋める構成とは異なり、処理剤層を安定的に形成するために、インサート部材２０の形状が規定されることが抑制される。更に言えば、上記比較例の場合、加圧により処理剤層を変形させることとなるが、このときに、金型４０とインサート部材２０とが接触して、インサート部材２０に圧力が印加されると、インサート部材２０が損傷する虞がある。これに対して、本構成であれば、処理剤層を変形させるための圧力を印加しなくともよいので、インサート部材２０に圧力が印加されることが抑制される。これにより、インサート部材２０の損傷が抑制される。

また、図７に示すように、第１連通孔４６の中心と、インサート部材２０の中心とが一致しない場合、第１連通孔４６を構成する壁面とインサート部材２０との間の隙間の面積にばらつきが生じる。この場合、面積の広い隙間にモールド樹脂３０が流動し易くなる。しかしながら、上記したように、注入工程において、隙間に制御媒体ＣＭを注入すると、その制御媒体ＣＭは、隙間の面積の大きい領域に、より多く流入する。このように、隙間の面積と制御媒体ＣＭの流入量とは比例の関係にあるので、隙間の面積にばらつきが生じたとしても、隙間へのモールド樹脂３０の流動が抑制される。

上記したように、注入工程において、キャビティ４３に溶融したモールド樹脂３０が充填されるまで、金型４０よりも温度の低い制御媒体ＣＭがキャビティ４３に注入される。そのため、注入工程時では、キャビティ４３を流動するモールド樹脂３０が十分に熱せられず、熱硬化反応が遅れる虞がある。そこで、上記したように、注入工程後、制御媒体ＣＭの温度を上げる加温工程を行う。これにより、制御媒体ＣＭの熱がモールド樹脂３０に伝達され、モールド樹脂３０の熱硬化反応が促進される。

注入工程において、連結面４８に、制御媒体ＣＭを吹き付ける。これによれば、連結面４８が冷却されるととともに、第１連結孔４６を構成する部位（上壁部４９）も冷却される。上壁部４９はキャビティ４３の一部も構成するので、上壁部４９に接触したモールド樹脂３０の流動が遅くなり、隙間へのモールド樹脂３０の侵入が効果的に抑制される。

加温工程において、連結面４８に、制御媒体ＣＭを吹き付ける。これによれば、連結面４８が熱せられるととともに、上壁部４９も熱せられる。これにより、上壁部４９に接触しているモールド樹脂３０の熱硬化反応が効果的に促進される。

以上、本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明は上記した実施形態になんら制限されることなく、本発明の主旨を逸脱しない範囲において、種々変形して実施することが可能である。

本実施形態では、図２に示すように、上壁部４９の一面の全てが上本体部５０に連結された例を示した。しかしながら、図８に示すように、上壁部４９と上本体部５０との間に溝５１が形成され、上壁部４９の一面の一部が上本体部５０に連結された構成を採用することもできる。

これによれば、金型４０に溝５１が形成されていない構成と比べて、上本体部５０と上壁部４９との熱伝導が低下する。これにより、本実施形態と比べて、上壁部４９の温度を、上本体部５０の温度に依らずに制御することができる。

本実施形態では、連結面４８が上型４１によって構成された例を示した。しかしながら、図９に示すように、連結面４８が下型４２によって構成されてもよい。この構成では、連結面４８を有する部位（図９において、破線で囲まれた部位であり、以下、下壁部５２と示す）は、下型４２における主としてキャビティ４３を構成する下本体部５３に連結されている。そして、下壁部５２と下本体部５３との間に溝５１が形成され、下壁部５２の一面の一部が下本体部５３に連結されている。これによれば、下壁部５２の温度を、下本体部５３の温度に依らずに制御することができる。

なお、もちろんではあるが、図１０に示すように、連結面４８が、上型４１と下型４２とによって形成された構成を採用することもできる。

図７に示すように、本実施形態では、上壁部４９におけるインサート部材２０との対向面が平らである例を示した。しかしながら、図１１に示すように、上壁部４９におけるインサート部材２０との対向面に、凹凸５４が形成された構成を採用することもできる。

これによれば、対向面における制御媒体ＣＭとの接触面積が大きくなり、対向面にて乱流が発生する。そのため、第１連結孔４６を構成する部位（上壁部４９）を効果的に冷却することができる。したがって、上壁部４９に接触したモールド樹脂３０の流動が遅くなり、隙間へのモールド樹脂３０の侵入が効果的に抑制される。

本実施形態では、金型４０が上型４１と下型４２とを有し、上型４１と下型４２とが互いに勘合することで、キャビティ４３と、連通孔４４と、注入孔４５と、が構成された例を示した。しかしながら、図１２に示すように、金型４０が、上記要素４１〜４５の他に、キャビティ４３と外部とを連通する連通路５５と、該連通路５５を開閉するピン５６と、を有する構成を採用することもできる。この場合、注入工程において、注入孔４５に溶融したモールド樹脂３０が注入され、そのモールド樹脂３０が連通路５５におけるキャビティ４３側の開口端に達するまで、ピン５６によって連通路５５を開状態とする。そして、開口端に達する直前に、ピン５６によって連通路５５を閉状態とするとともに、開口端をピンによって埋める。この変形例の場合、キャビティ４３内に圧力センサや温度センサをセットしておき、これらの出力信号に基づいて、ピン５５を駆動させる。

これによれば、制御媒体ＣＭがキャビティ４３で流動し易くなるので、制御媒体ＣＭがキャビティ４３で流動し難い構成と比べて、溶融したモールド樹脂３０を効果的に冷却し、モールド樹脂３０の流動を効果的に制御することができる。

また、図１２に示す変形例において、図１３に示すように、壁部４９，５２それぞれに、連通路５５と連通された補助路５７を形成してもよい。これによれば、壁部４９，５２が効果的に冷却されるので、壁部４９，５２に接触したモールド樹脂３０の流動が遅くなり、隙間へのモールド樹脂３０の侵入が効果的に抑制される。

本実施形態では、連通孔４４を構成する金型４０の壁面とインサート部材２０との間に構成される隙間の寸法を特に言及しなかった。しかしながら、この隙間の寸法としては、０〜５００μｍを採用することができる。なお、隙間の寸法が０とは、インサート部材２０と金型４０との一部が接触していることを示しており、その間には、インサート部材２０や金型４０の表面粗さに起因する隙間が存在する。隙間の寸法が０の時においては、この表面粗さに起因する隙間を介して、制御媒体ＣＭがキャビティ４３内に流入する。

本実施形態では、注入工程において、制御媒体ＣＭは、金型４０よりも３０℃以上冷たく、０．２ＭＰａ以上の圧力を有する例を示した。しかしながら、制御媒体ＣＭの温度と圧力としては上記例に限定されず、注入工程時の金型４０よりも温度が低く、大気圧よりも圧力が高ければよい。

加温工程では、制御媒体ＣＭの温度を、注入工程時の金型４０と同一の温度に上げる例を示した。しかしながら、制御媒体ＣＭの温度としては上記例に限定されず、注入工程時よりも温度が高ければよい。

本実施形態では、インサート部材２０は、センサチップである例を示した。しかしながら、インサート部材２０としては上記例に限定されず、例えば、金属材料から成るリードを採用することもできる。

本実施形態では、モールド樹脂３０は、熱硬化性樹脂である例を示した。しかしながら、モールド樹脂３０としては上記例に限定されず、例えば、熱可塑性樹脂を採用することもできる。この場合、加温工程は行われない。

本実施形態では、制御媒体ＣＭの材料に対して特に言及しなかった。しかしながら、制御媒体ＣＭとしては、気体や液体を採用することができる。気体としては、空気、不活性ガス（窒素や希ガス）、二酸化炭素などを採用することができ、液体としては、揮発性の高いアルコール類やケトン類、水などを採用することができる。制御媒体ＣＭとして、空気、不活性ガスを採用した場合、安定して高圧で使用可能であり、二酸化炭素を採用した場合、その昇華、潜熱により、効果的に冷却効果を得ることができる（注入工程において断熱膨張し、ドライアイスに変化する）。また、制御媒体ＣＭとして、揮発性の高いアルコール類やケトン類を採用した場合、潜熱により、効果的に冷却することができ、水を採用した場合、ガスよりも比熱が高いので、効果的に冷却効果を得ることができる。なお、アルコール類やケトン類を使用する場合、噴霧化して、空気や不活性ガスに混入させて使用する。

１０・・・樹脂成形品
２０・・・インサート部材
３０・・・モールド樹脂
４０・・・金型
４３・・・キャビティ
４４・・・連通孔
４５・・・注入孔
ＣＭ・・・制御媒体
１００・・・金型

Claims (6)

1. インサート部材（２０）の一部がモールド樹脂（３０）によって被覆されて成る樹脂成形品（１０）の製造方法であって、
   前記インサート部材の一部と前記モールド樹脂とが配置されるキャビティ（４３）と、該キャビティと外部とを連通する連通孔（４４）と、前記キャビティに溶融した前記モールド樹脂を注入するための注入孔（４５）と、を有する金型（４０）を準備する準備工程と、
   該準備工程後、前記連通孔に前記インサート部材を配置することで、前記インサート部材の一部を前記キャビティに配置する配置工程と、
   該配置工程後、前記注入孔から前記キャビティに溶融した前記モールド樹脂を注入する注入工程と、を有し、
   前記配置工程において、前記連通孔を構成する前記金型の壁面と前記インサート部材との間に、前記キャビティと外部とを連通する隙間を構成し、
   前記注入工程において、前記キャビティが溶融したモールド樹脂によって満たされるまで、前記注入工程時の金型よりも温度が低く、且つ、大気圧よりも圧力が高い制御媒体（ＣＭ）を、前記隙間を介して前記キャビティに注入することを特徴とする樹脂成形品の製造方法。
2. 前記モールド樹脂は熱硬化性樹脂であり、
   前記注入工程後、前記制御媒体の温度を上げる加温工程を有することを特徴とする請求項１に記載の樹脂成形品の製造方法。
3. 前記連通孔は、一端が前記キャビティ側に開口する第１連通孔（４６）と、一端が前記第１連通孔の他端と連結され、他端が外部に開口する第２連通孔（４７）と、を有し、
   前記第１連通孔の他端の開口面積が、前記第２連通孔の一端の開口面積よりも狭く、前記第１連通孔の他端と前記第２連通孔の一端とが、連結面（４８）を介して連結されており、
   前記注入工程において、前記連結面に、前記制御媒体を吹き付けることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の樹脂成形品の製造方法。
4. 前記金型における、主として前記キャビティを構成する本体部（５０，５３）と前記第１連通孔を構成する壁部（４９，５２）との間に、溝（５１）が形成されていることを特徴とする請求項３に記載の樹脂成形品の製造方法。
5. 前記第１連通孔を構成する壁部における前記インサート部材との対向面に、凹凸（５４）が形成されていることを特徴とする請求項３又は請求項４に記載の樹脂成形品の製造方法。
6. 前記金型は、前記キャビティと外部とを連通する連通路（５５）と、該連通路を開閉するピン（５６）と、を有し、
   前記注入工程において、前記注入孔に溶融した前記モールド樹脂が注入され、そのモールド樹脂が前記連通路における前記キャビティ側の開口端に達するまで、前記ピンによって前記連通路を開状態とし、前記開口端に達する直前に、前記ピンによって前記連通路を閉状態とするとともに、前記開口端を前記ピンによって埋めることを特徴とする請求項１〜５いずれか１項に記載の樹脂成形品の製造方法。

Images