JP6044731B1 - インサート成形品の製造方法 - Google Patents
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Abstract
Description
また、前記接着剤が完全に硬化した状態で射出成形を行うと、前記接着剤とプラスチックとの馴染みが良くないため、前記金属部品とプラスチックとの接着強度が低下する(例えば、特許文献1の段落[0010]参照)。
そこで、上記不都合を解消して前記金属部品とプラスチックとの接着強度を向上させるために、前記接着剤が半硬化の状態で射出成形を行う方法が提案されている(例えば、特許文献1の請求項1、並びに段落[0008]及び[0011]参照)。
このようなインサート品に塗布する熱硬化性樹脂接着剤を半硬化状態にしてから射出成形する技術は、回転体の回転数を検出するために用いる磁気エンコーダの製造方法にも用いられている(例えば、特許文献2及び3参照)。
このように熱硬化性樹脂接着剤を半硬化状態にすることにより金属部品及びプラスチックの双方に接着作用させる技術において、前記接着剤を半硬化状態に保持することは容易ではなく、半硬化状態は不安定な状態であるため、前記金属部品とプラスチックとの接着強度のばらつきが大きく再現性が十分ではないことが知られている(例えば、特許文献1の段落[0012]参照)。
ここで、前記軸受装置は様々な環境で使用される自動車のホイールを支持するものであるので、磁気エンコーダは、風雪や風雨、炎天下等にも晒され、−40℃〜120℃程度の温度変化が大きい環境で使用されるとともに、塩化カルシウムを主成分とする融雪剤や攻撃性の強いオイル等が付着することもある。これらのストレスは、いずれも磁気エンコーダの接着性の低下の原因となることも知られている。
また、熱硬化性樹脂接着剤を半硬化させる際の加熱温度及び時間のコントロールが難しいことも踏まえ、接着強度を高めるとともに接着強度のばらつきを抑制するために、前記接着剤を半硬化させずに射出成形を行うことを想到した。
そして、前記接着剤を半硬化させずに、インサート品とプラスチックとを安定して強固に接着できる条件等について、金型構造も含めた検討を行った。従来技術も含めた、実際の射出成形によるインサート成形品の評価、及び射出成形の際の溶融プラスチックの流動解析シミュレーションを行った結果、以下の知見を得た。
(2)前記接合面上にゲート位置を設定した射出成形用金型を用いて、前記接着剤が未硬化の状態で射出成形を行うと、特許文献1〜3に記載されているように、高圧の溶融プラスチック材料によりゲート近傍の前記接着剤が押し流されて流出する(前記接着剤が剥ぎ取られてしまう)。
(3)高圧の溶融プラスチック材料により押し流されて流出した前記接着剤は、溶融プラスチック材料によって巻き込まれながら流動し、インサート成形品のプラスチックの表面に向かう方向へ移動して前記表面に浮き出てしまう。
(4)前記接合面上にゲート位置を設定した射出成形用金型(図13(a)参照)では、高圧の溶融プラスチック材料がゲートGから金型のキャビティC内に注入されると、流路が絞られることにより、前記接合面に塗布した熱硬化性樹脂接着剤B表面のゲートG近傍に、流速が速い状態の溶融プラスチック材料が流入する。よって、接着剤B表面のゲートG近傍に流入する溶融プラスチック材料のせん断速度が大きくなるので、接着剤B表面のゲートG近傍に発生する壁面せん断応力が大きくなる。
(5)これに対し、インサート品のプラスチックとの接合面に塗布した熱硬化性樹脂接着剤の表面から面外方向へ離間させた位置にゲート位置を設定した射出成形用金型(図13(b)参照)では、高圧の溶融プラスチック材料がゲートGを通過後、接着剤B界面に到達するまでに流速が低下する。そのため、接着剤B表面のゲートG近傍に流入する溶融プラスチック材料の流速が、前記接合面上にゲート位置を設定したものよりも小さくなる。よって、接着剤B表面のゲートG近傍に流入する溶融プラスチック材料のせん断速度が小さくなるので、接着剤B表面のゲートG近傍に発生する壁面せん断応力を小さくできる。
(6)溶融プラスチック材料が接着剤を剥ぎ取る力は前記壁面せん断応力に比例するので、前記壁面せん断応力を小さくできれば、前記接着剤を半硬化状態にしなくても、前記接着剤が高圧の溶融プラスチック材料により押し流されない。
本願の発明者らは、これらの知見に基づいて本発明を完成するに至った。
前記インサート品の形状が円環状であり、
前記金型は、前記インサート品の前記接合面に塗布した前記接着剤の表面から面外方向へ0.2mm以上離間した位置に、内径側ディスクゲートである前記ゲートを配置するように、インサートコア又はスライドコアを備えた金型構造であり、
前記インサート品の前記接合面を含む表面に前記接着剤を、厚みが数μm〜数十μmになるように塗布する接着剤塗布工程と、
前記接着剤に含まれる溶剤を自然乾燥で揮発させる自然乾燥工程、又は、前記接着剤が架橋反応を開始する温度未満の温度条件下で前記接着剤に含まれる溶剤を揮発させて前記接着剤を乾燥固化させる乾燥固化工程と、
前記自然乾燥工程又は前記乾燥固化工程を経た前記インサート品を前記金型内に配置した状態で、溶融した前記プラスチックの材料を前記ゲートから前記金型のキャビティ内に注入する射出成形工程と、
を含むことを特徴とする。
よって、前記接着剤を半硬化状態にする必要がないため、前記接着剤塗布工程の後に行う前記接着剤に含まれる溶剤を揮発させる工程を、前記接着剤に含まれる溶剤を自然乾燥で揮発させる自然乾燥工程、又は、前記接着剤が架橋反応を開始する温度未満の温度条件下で前記接着剤に含まれる溶剤を揮発させて前記接着剤を乾燥固化させる乾燥固化工程にすることができる。前記接着剤を加熱温度及び時間のコントロールが難しく不安定な半硬化状態にしないで射出成形工程を行うので、インサート成形品におけるインサート品とプラスチックとの接着強度のばらつきを小さくできる。
その上、射出成形工程で溶融プラスチック材料と接触する前に、前記接着剤を架橋反応による硬化が進んでいる半硬化状態にしないことから、前記接着剤とプラスチックとの結合力が弱められないので、インサート成形品におけるインサート品とプラスチックとの接着強度を向上できる。
よって、インサート品の形状が円環状で、ゲートが内径側ディスクゲートである構成において、本発明の特徴であるインサート品のプラスチックとの接合面に塗布した熱硬化性樹脂接着剤の表面から面外方向へ0.2mm以上離間した位置へのゲート配置を、インサートコア方式又はスライドコア方式の金型構造を利用して容易かつ確実に実現できる。
このような製造方法によれば、自動車のホイール支持用軸受装置に用いる磁気エンコーダの製造方法として、前記インサート成形品の製造方法を用いるので、円環状固定部材と円環状プラスチック磁石との接着強度のばらつきを抑制しながら接着強度を向上できる。
よって、サーマルストレスやケミカルストレス等の厳しいストレスを受けるため、接着性が低下しやすい、自動車のホイール支持用軸受装置に用いられ磁気エンコーダにおいて、接着強度のばらつきを抑制しながら接着強度を向上できるので、前記磁気エンコーダの信頼性を向上できる。
(1)射出成形の際に、インサート品のプラスチックとの接合面に塗布した熱硬化性樹脂接着剤の表面のゲート近傍に発生する壁面せん断応力が大幅に小さくなる。したがって、インサート品の前記接合面に塗布する前記接着剤を半硬化状態にしなくても前記接着剤が高圧の溶融プラスチック材料により押し流されない。よって、前記接着剤を加熱温度及び時間のコントロールが難しく不安定な半硬化状態にしないで射出成形を行うことにより、インサート成形品におけるインサート品とプラスチックとの接着強度のばらつきを小さくできる。
(2)射出成形で溶融プラスチック材料と接触する前に、前記接着剤を架橋反応による硬化が進んでいる半硬化状態にしないことから、前記接着剤とプラスチックとの結合力が弱められない。よって、インサート成形品におけるインサート品とプラスチックとの接着強度を向上できる。
本発明の射出成形用金型は、プラスチックとの接合面に熱硬化性樹脂接着剤を塗布したインサート品を固定でき、溶融プラスチック材料が充填される成形空間であるキャビティ及び前記キャビディ内に溶融プラスチック材料を射出できるゲートを備えたものである。そして、ゲートを、前記インサート品の前記接合面(前記接着剤によりプラスチックが接合される面)に塗布した前記接着剤の表面から面外方向(前記接合面から垂直な方向)へ0.2mm以上離間した位置に配置してなることを特徴とする。
また、本発明におけるインサート成形品は、前記インサート品に射出成形によりプラスチックを接合して一体化したものであり、例えば円環状のものであるが、形状は円環状に限定されない。
本発明のインサート成形品の製造方法は、プラスチックとの接合面に熱硬化性樹脂接着剤を塗布したインサート品を射出成形用金型内に配置し、溶融した前記プラスチックの材料を前記金型のゲートから前記金型のキャビティ内に注入してインサート成形品を製造するインサート成形品の製造方法であって、
前記インサート品の形状が円環状であり、
前記金型は、前記インサート品の前記接合面に塗布した前記接着剤の表面から面外方向へ0.2mm以上離間した位置に、内径側ディスクゲートである前記ゲートを配置するように、インサートコア又はスライドコアを備えた金型構造であり、
前記インサート品の前記接合面を含む表面に前記接着剤を、厚みが数μm〜数十μmになるように塗布する接着剤塗布工程と、
前記接着剤に含まれる溶剤を自然乾燥で揮発させる自然乾燥工程、又は、前記接着剤が架橋反応を開始する温度未満の温度条件下で前記接着剤に含まれる溶剤を揮発させて前記接着剤を乾燥固化させる乾燥固化工程と、
前記自然乾燥工程又は前記乾燥固化工程を経た前記インサート品を前記金型内に配置した状態で、溶融した前記プラスチックの材料を前記ゲートから前記金型のキャビティ内に注入する射出成形工程と、
を含む。
本工程では、インサート品のプラスチックとの接合面を含む表面に熱硬化性樹脂接着剤を、厚みが数μm〜数十μmになるように塗布する。
インサート品のプラスチックとの接合面を含む表面への熱硬化性樹脂接着剤の塗布方法としては、刷毛、ローラー、スプレー等を用いて、インサート品の表面の一部(前記接合面を含めばよい)に前記接着剤を塗布する方法がある。
なお、液状の熱硬化性樹脂接着剤にインサート品の表面を浸漬する塗布方法を用いてもよいが、金型汚染を考慮すると、インサート品の表面の一部(前記接合面を含めばよい)に、なるべくプラスチックとの接合面からはみ出ない範囲内に前記接着剤を塗布する塗布方法の方が好ましい。
インサート品に熱硬化性樹脂接着剤を塗布する際の温度条件としては、前記接着剤が固化したり、架橋硬化反応を生じない温度であればよく、例えば、室温でもよいが、特に限定はない。
粗面化処理としては、ブラスト処理、ケミカルエッチング処理、化成処理、ヘアーライン処理等が挙げられる。
粗面化処理を施した場合のインサート品の塗布面面粗さとしては、Ra0.5〜2μmの範囲が好ましい。
なお、塗布面面粗さは、JIS B0601−1994に基づいて測定できる。
また、プライマーとしては、シラン系プライマー、フェノール系プライマー、エポキシ系プライマー等が挙げられる。
本工程では、前記接着剤塗布工程でインサート品の表面に塗布した熱硬化性樹脂接着剤を、室温で自然乾燥させて前記接着剤に含まれる溶剤を揮発させる。
本工程では、前記接着剤塗布工程でインサート品の表面に塗布した熱硬化性樹脂接着剤を、その架橋反応を開始する温度未満の温度条件下で前記接着剤に含まれる溶剤を揮発させて前記インサート品の表面に乾燥固化させる。
この場合、一段目の温度と二段目の温度の差等については特に限定はない。
本工程では、前記自然乾燥工程又は前記乾燥固化工程を経た前記インサート品を前記射出成形用金型内に配置した状態で、溶融した前記プラスチックの材料をゲートから前記金型のキャビティ内に注入する。
図1の要部拡大縦断面図に示すように、本発明の実施の形態に係る射出成形用金型1は、図示しない固定側取付板を固定盤にボルトで固定し、図示しない可動側取付板を可動盤にボルトで固定することにより、射出成形機に取り付けられる。
射出成形用金型1で成形するインサート成形品は、図2(b)の縦断面図に示す磁気エンコーダ11であり、インサート品である円環状固定部材12及びプラスチックである円環状プラスチック磁石13からなり、円環状固定部材12及び円環状プラスチック磁石13間には熱硬化性樹脂接着剤層14が介在する。
なお、熱硬化性樹脂接着剤層14の厚みは、数μm〜数十μm程度であり非常に薄いものであるが、図2〜図5、及び図13においては図面の見やすさのために拡大して示している。
なお、円環状固定部材12は、少なくとも円筒部12A及び円環部12Bを含むものであればよく、その形状は図2(b)のものに限定されない。
また、円環状プラスチック磁石13は、前記磁性体粉、前記熱可塑性樹脂、及び添加剤が含まれた磁石材料によって形成される。
なお、円環状プラスチック磁石13における熱可塑性樹脂、磁性体粉、添加剤等の含有量については、前記のとおり、市販の磁気エンコーダのプラスチック磁石と同じ程度であればよく、特に限定はない。
前記回転体に磁気エンコーダ11を取り付けることで、前記回転体の回転に伴って、磁気エンコーダ11も回転し、円周方向に多極に着磁された円環状プラスチック磁石13の回転を円環状プラスチック磁石13に対向するように取り付けたセンサで検知することで、前記の回転体の回転速度(回転数)を検出できる。
(接着剤塗布工程)
図2(a)の縦断面図に示すように、円環状固定部材12における接合面A0、すなわち図2(b)に示す円環状プラスチック磁石13との接合面A0に、刷毛、ローラー、スプレー等により熱硬化性樹脂接着剤Bを塗布する。
次に、前記接着剤塗布工程で熱硬化性樹脂接着剤Bを塗布した円環状固定部材12を、接着剤Bが架橋反応を開始する温度未満の所定の温度に調整した室内に入れて所定時間静置することにより、接着剤Bに含まれる溶剤を揮発させて円環状固定部材12の表面(接合面A0)に乾燥固化させる。
次に、図1の要部拡大縦断面図に示すように、前記乾燥固化工程を経て熱硬化性樹脂接着剤Bが乾燥固化した円環状固定部材12を可動側金型3にセットして型締めした状態で、溶融したプラスチック磁石材料Pをスプルー4から注入する。溶融したプラスチック磁石材料Pは、ランナー5を通って内径側ディスクゲートGから固定側型板2及び可動側型板3間のキャビティC内に充填される(図3(a)の要部拡大縦断面図も参照)。
なお、スプルー4の方向(溶融したプラスチック磁石材料Pの注入方向)は、水平方向である。
図4の要部拡大縦断面図は、スライドコア方式(内径スライドコア方式)の金型構造を示している。
図4(a)に示すように溶融したプラスチック磁石材料PをキャビティC内に充填し、溶融したプラスチック磁石材料Pを冷却・固化させた後、図4(b)に示すように、スライドコア7を径方向内方へスライドさせて成形品から退出させた状態で、パーティングラインPLから可動側型板3を開き、ゲートカット前の成形品を図示しないエジェクタピンにより突き出すことにより、ゲートカット前の成形品を取り出す。
次に、前記射出成形工程で得られたインサート成形品である磁気エンコーダ11に対し、熱硬化性樹脂接着剤Bが架橋反応を開始する温度以上で熱硬化処理を行うことにより、磁気エンコーダ11の完成品(前記射出成形工程内で後述する着磁を行わない場合は、着磁前のもの)が得られる。
前記架橋反応を開始する温度以上の温度としては、110〜180℃の範囲であれば、接着剤に用いられる樹脂の種類に関係なく、架橋反応を生じさせて硬化反応を行うことができる。
プラスチック射出成形用シミュレーションツールであるSimulation Moldflowを使用して溶融プラスチック材料(以下、「溶融樹脂」という。)の流動解析を行った。
材料データをMATE社製PA12-フェライトボンド磁石HM−1220K、樹脂温度を268℃、金型温度を80℃、射出流量を43cc/sとし、ゲート部及び接着剤表面のゲート近傍における溶融樹脂流速、並びにゲート部及び接着剤表面のゲート近傍における壁面せん断応力を評価項目とした。
ここで、前記接着剤表面のゲート近傍の壁面せん断応力の大きさは、溶融樹脂が接着剤を剥ぎ取る力に比例する。
(実施例1)
図3(a)の要部拡大縦断面図に示す金型構造の例において、インサート品(円環状固定部材12)のプラスチック(図2(b)の円環状プラスチック磁石13)との接合面A0に塗布した接着剤の表面A1からゲートGまでの面外方向距離Dが0.2mmのものを実施例1とした。
(実施例2)
図3(a)の要部拡大縦断面図に示す金型構造の例において、距離Dが0.25mmのものを実施例2とした。
(実施例3)
図3(a)の要部拡大縦断面図に示す金型構造の例において、距離Dが0.45mmのものを実施例3とした。
(比較例1)
図3(a)の要部拡大縦断面図に示す金型構造の例において、距離Dが0.1mmのものを比較例1とした。
(比較例2)
図5の要部拡大縦断面図に示す金型構造、すなわちインサート品(円環状固定部材12)のプラスチック(図2(b)の円環状プラスチック磁石13)との接合面A0上にゲート位置を設定したものを比較例2とした。
表1に、解析結果を示す。
接着剤表面A1のゲートG近傍における溶融樹脂流速について、比較例1のように接着剤表面A1からゲートGまでの面外方向距離Dが0.1mmであるもの(図3(a)の金型構造)では24cm/s、比較例2のように接合面A0上にゲート位置を設定したもの(図5の金型構造)では71cm/sであった。
それらに対し、接着剤表面A1のゲートG近傍における溶融樹脂流速について、実施例1のように接着剤表面A1からゲートGまでの面外方向距離Dが0.2mmであるもの(図3(a)の金型構造)では11cm/s、実施例2のように距離Dが0.25mmであるもの(図3(a)の金型構造)では7cm/s、実施例3のように距離Dが0.45mmであるもの(図3(a)の金型構造)では4cm/sであった。
よって、接着剤表面A1のゲートG近傍における溶融樹脂流速は、実施例1,2,3では、比較例1に対して、それぞれ、約46%、約29%、約17%に低減しており、比較例2に対して、それぞれ、約15%、約10%、約6%に低減している。
それらに対し、接着剤表面A1のゲートG近傍における壁面せん断応力について、実施例1では1.2Mpa、実施例2では1.2Mpa、実施例3では1.1MPaであった。
よって、接着剤表面A1のゲートG近傍の壁面せん断応力は、実施例1,2,3では、比較例1に対して、それぞれ、約75%、約75%、約69%に低減しており、比較例2に対して、それぞれ、約46%、約46%、約42%に低減している。
図6から、実施例のように接着剤表面A1からゲートGまでの面外方向距離Dを0.2mm以上にすれば、比較例よりも、接着剤表面A1のゲートG近傍における溶融樹脂の流速及び壁面せん断応力が大幅に小さくなることが分かる。
ここで、接着剤表面A1のゲートG近傍に流入する溶融樹脂の流速が大幅に小さくなれば、接着剤表面A1のゲートG近傍に流入する溶融樹脂のせん断速度が大幅に小さくなるので、接着剤表面A1のゲートG近傍に発生する壁面せん断応力が大幅に小さくなる。
図6から、距離Dを0.2mm以上にすれば、接着剤表面A1のゲートG近傍における壁面せん断応力が小さく略一定になることが分かる。
射出成形用金型を用いて図2(b)に示すインサート成形品である磁気エンコーダ11をインサート成形する実験を行った。
プラスチック磁石をPA12ベースのボンド磁石、溶融樹脂温度を280℃、射出流量を45cc/sとし、円環状プラスチック磁石表面への接着剤浮き出しの有無を評価項目とした。
図3(a)の要部拡大縦断面図に示す金型構造において、インサート品(円環状固定部材12)のプラスチック(図2(b)の円環状プラスチック磁石13)との接合面A0に塗布した接着剤の表面A1からゲートGまでの面外方向距離Dが0.25mm、0.35mm、及び0.45mmのものを実施例とした。
距離Dが0.25mmで、インサート品に塗布した熱硬化性樹脂接着剤の乾燥条件を、前記接着剤が架橋反応を開始する温度未満である60℃で60minとしたものを実施例4とした。
(実施例5)
距離Dが0.35mmで、インサート品に塗布した熱硬化性樹脂接着剤の乾燥条件を、前記接着剤が架橋反応を開始する温度未満である60℃で60minとしたものを実施例5とした。
(実施例6)
距離Dが0.45mmで、インサート品に塗布した熱硬化性樹脂接着剤の乾燥条件を、前記接着剤が架橋反応を開始する温度未満である60℃で60minとしたものを実施例6とした。
(実施例7)
距離Dが0.35mmで、インサート品に塗布した熱硬化性樹脂接着剤の乾燥条件を、前記接着剤が架橋反応を開始する温度未満である100℃で30minとしたものを実施例7とした。
図5の要部拡大縦断面図に示す金型構造、すなわちインサート品(円環状固定部材12)のプラスチック(図2(b)の円環状プラスチック磁石13)との接合面A0上にゲート位置を設定したものを比較例とした。
インサート品に塗布した熱硬化性樹脂接着剤の乾燥条件を、前記接着剤が架橋反応を開始する温度未満である60℃で60minとしたものを比較例3とした。
(比較例4)
インサート品に塗布した熱硬化性樹脂接着剤の乾燥条件を、前記接着剤が架橋反応を開始する温度未満である100℃で30minとしたものを比較例4とした。
表2に示す実験結果により、図5のような金型構造の比較例3及び4では、プラスチック磁石の表面へ接着剤が浮き出ていた(比較例3に対応する図10(a)及び図10(b)の磁気エンコーダの円環状プラスチック磁石表面の写真参照)。このようにプラスチック磁石の表面へ接着剤が浮き出した磁気エンコーダは、磁気特性に悪影響を及ぼすので、円環状固定部材とプラスチック磁石との接着強度等を評価するまでもなく、製品にならないものである。
このようにプラスチック磁石の表面へ接着剤が浮き出す現象について検討すると、図5のような金型構造では、熱硬化性樹脂接着剤の乾燥条件を、前記接着剤が架橋反応を開始する温度未満にした場合、表1の比較例2に示すように接着剤表面のゲート近傍における溶融樹脂流速が大きくなる。したがって、接着剤表面のゲート近傍に流入する溶融樹脂のせん断速度が大きくなるので、接着剤表面のゲート近傍に発生する壁面せん断応力が大きくなる。
よって、高圧の溶融樹脂によりゲート近傍の前記接着剤(図2(a)に示す接合面A0に塗布した接着剤Bのゲート近傍の部分H参照)が押し流されて流出し(剥ぎ取られ)、溶融樹脂によって巻き込まれながら流動し、溶融樹脂とともにプラスチック磁石の表面に向かう方向へ移動して前記表面にまで到達して浮き出るものと考えられる。
ここで、比較例3及び4の磁気エンコーダを円環状固定部材12の円環部12Bの表面(図2(b)参照)に垂直な径方向に切断し、その断面を電子顕微鏡で観察したところ、ゲートに近い側の前記接着剤(図2(b)に示す熱硬化性樹脂接着剤層14のゲート近傍の部分I参照)は実際に無くなっていた。
ここで、実施例4〜7の磁気エンコーダを円環状固定部材12の円環部12Bの表面(図2(b)参照)に垂直な径方向に切断し、その断面を電子顕微鏡で観察したところ、ゲートに近い側の前記接着剤(図2(b)に示す熱硬化性樹脂接着剤層14のゲート近傍の部分I参照)は実際に存在しており、流出していなかった。
次に、固定部材プレート16端部の一方側の表面に、その長さ方向Fに対して約10mmの幅でフェノール系熱硬化性樹脂接着剤Bを塗布した。
次に、各固定部材プレート16を、温度を25℃、60℃、90℃、105℃、120℃、及び150℃に設定した反応容器内に30分又は60分間静置して、接着剤B中の有機溶剤(メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン、メタノール)を完全に除去するまで乾燥して熱硬化性樹脂接着剤層19を形成した。
次に、架橋反応開始温度以上である150℃で熱硬化処理を行い、熱硬化性樹脂接着剤層19に架橋反応を生じさせて硬化反応を行わせることにより、図11に示す接着強度評価用ダンベル試験片15を得た。なお、着磁は行わなかった。
図12における剥離強度は、乾燥温度が120℃で乾燥時間が30分の場合の剥離強度を100として示したものであり、図12における剥離強度偏差は、乾燥する処理時間(60分、30分)の差による剥離強度のばらつき(偏差)を示したものである。
ここで、接着強度評価用ダンベル試験片15を作製する工程は、前記インサート成形品の製造方法の実施の形態に準じていることから、得られる剥離強度は、同じように作製したインサート成形品(磁気エンコーダ11)の剥離強度に相当すると考える。
このような剥離強度の低下について、本願の発明者らは、その原因について検討し、乾燥温度が150℃では接着しない状態まで剥離強度が低下していることから、乾燥温度が高くなると、使用した接着剤の硬化反応が生じることで反応基が減少してしまい、プラスチック磁石の原料である熱可塑性樹脂との結合がうまく行われない可能性があることに着目した。
その結果、上記1)の風乾処理品と上記2)の90℃乾燥処理品はいずれもMEK溶剤で前記接着剤Bを取り除くことが可能であったのに対して、上記3)の150℃処理品はMEK溶剤で前記接着剤Bを取り除くことができなかった。
よって、上記3)の150℃処理品は、熱硬化による架橋反応がすでに生じていたと考えられる。なお、上記3)の150℃処理品は、処理時間が短いことから完全な硬化ではなく、いわゆる半硬化していたと考えられる。
以上のことから、前記105℃付近を境に剥離強度が低下する現象は、円環状固定部材12の表面に塗布した熱硬化性樹脂接着剤Bの乾燥時に熱硬化を起こしていたことが原因であると推測される。
具体的には、120℃処理では60℃処理と比較して、前記偏差を示す値は約5倍にも上昇している。これは、温度が高くなるにつれ、架橋硬化反応が活発になり、乾燥時間に対して硬化反応状態が大きく変化することを示している。
つまり、120℃のように高い温度で乾燥すると、処理時間短縮等の生産性向上に寄与できる反面、乾燥温度や乾燥時間のコントロールが難しく、大量処理時の乾燥装置内の温度のばらつき、並びに乾燥装置への投入及び取り出しのタイミング差により、製品の接着強度のばらつきが大きくなることが避けられないことが示唆される。
一方、乾燥温度が120℃で乾燥時間が30分における前記接着強度評価用ダンベル試験片の引張せん断接着強度はおおむね5N/mm2未満であった。
よって、本発明の製造方法で得られる磁気エンコーダは、従来品よりも接着強度が向上していることが分かった。
A1 接着剤表面
B 熱硬化性樹脂接着剤
C キャビティ
D 接着剤表面からゲートまでの面外方向距離
E ゲート痕
F 長さ方向
G 内径側ディスクゲート(ゲート)
H 接合面に塗布した接着剤のゲート近傍の部分
I 熱硬化性樹脂接着剤層のゲート近傍の部分
J,K ゲート部からある程度離れた位置
P 溶融したプラスチック磁石材料
PL パーティングライン
T 厚さ
1 射出成形用金型
2 固定側型板
3 可動側型板
4 スプルー
5 ランナー
6 インサートコア
7 スライドコア
8 治具
11 磁気エンコーダ(インサート成形品)
12 円環状固定部材(インサート品)
12A 円筒部
12B 円環部
13 円環状プラスチック磁石(プラスチック)
14 熱硬化性樹脂接着剤層
15 接着強度評価用ダンベル試験片
16 固定部材プレート
17 プラスチック磁石プレート
18 精密万能試験機
19 熱硬化性樹脂接着剤層
Claims (2)
- プラスチックとの接合面に熱硬化性樹脂接着剤を塗布した、金属部品であるインサート品を射出成形用金型内に配置し、溶融した前記プラスチックの材料を前記金型のゲートから前記金型のキャビティ内に注入してインサート成形品を製造するインサート成形品の製造方法であって、
前記インサート品の形状が円環状であり、
前記金型は、前記インサート品の前記接合面に塗布した前記接着剤の表面から面外方向へ0.2mm以上離間した位置に、内径側ディスクゲートである前記ゲートを配置するように、インサートコア又はスライドコアを備えた金型構造であり、
前記インサート品の前記接合面を含む表面に前記接着剤を、厚みが数μm〜数十μmになるように塗布する接着剤塗布工程と、
前記接着剤に含まれる溶剤を自然乾燥で揮発させる自然乾燥工程、又は、前記接着剤が架橋反応を開始する温度未満の温度条件下で前記接着剤に含まれる溶剤を揮発させて前記接着剤を乾燥固化させる乾燥固化工程と、
前記自然乾燥工程又は前記乾燥固化工程を経た前記インサート品を前記金型内に配置した状態で、溶融した前記プラスチックの材料を前記ゲートから前記金型のキャビティ内に注入する射出成形工程と、
を含むことを特徴とするインサート成形品の製造方法。 - 前記インサート成形品が自動車のホイール支持用軸受装置に用いる磁気エンコーダであり、前記インサート品が回転体に取り付け可能な円環状固定部材であり、前記プラスチックが円環状プラスチック磁石である請求項1記載のインサート成形品の製造方法。
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