JP6452899B1 - 複合成形品、及びその製造方法 - Google Patents
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Abstract
ゴム部材の充填不足を防止でき、歩留まりを向上させることができる複合成形品、及びその製造方法を提供することを目的とする。本発明の複合成形品（１）は、樹脂部材（２）と、前記樹脂部材の上下面を覆うように成形されたゴム部材（３）と、を有し、前記ゴム部材の少なくとも一方の面側に、前記樹脂部材に通じる複数の穴（７）が形成されており、前記穴は、前記ゴム部材の成形時に、前記樹脂部材を成形金型との間で空間を空けた状態で支持するピンの抜け穴であることを特徴とする。
Description
本発明は、樹脂部材とゴム部材との複合成形品、及びその製造方法に関する。
例えば、特許文献１には、フラッシュバルブの主弁としてダイヤフラム弁が用いられている。この文献では、ダイヤフラム弁を、樹脂からなる保持部材と、弾性材からなるダイヤフラム膜との複合成形品で構成している。
樹脂とゴムからなる複合成形品とすることで、軽量で且つ簡単な構造体を構成できる。特許文献１では、樹脂からなる保持部材を２部材にし、保持部材間にゴム部材からなるダイヤフラム膜を挟み込む構成としている。この場合、保持部材が複数になるため、部品点数が増える問題がある。
これに対し、樹脂部材の上下面にゴム部材を射出成形する構成では、より簡単な構造体を構成することができる。
しかながら、成形金型内に設置した樹脂部材の表面にはゴム材の注入圧がかかる。このため、ゴム部材の成形時に、樹脂部材が変形しやすく、その結果、ゴム部材の充填不足の領域が生じやすい問題が発生した。すなわち、成形金型内で樹脂部材が変形することで、例えば、ゴム材の流路が塞がれたり、流路が極端に狭くなってしまう。この結果、成形金型内でのゴム材の流動性が悪くなり、ゴム部材の充填不足の領域が生じる問題が生じた。
本発明はかかる点に鑑みてなされたものであり、ゴム部材の充填不足を防止でき、歩留まりを向上させることができる複合成形品、及びその製造方法を提供することを目的とする。
本発明の複合成形品は、樹脂部材と、前記樹脂部材の上下面を覆うように成形されたゴム部材と、を有し、前記ゴム部材の少なくとも一方の面側に、前記樹脂部材に通じる複数の穴が形成されており、前記穴は、前記ゴム部材の成形時に、前記樹脂部材を成形金型との間で空間を空けた状態で支持するピンの抜け穴であり、前記ゴム部材の外周端は、前記一方の面から突出する突出部を構成しており、前記穴は、前記突出部の突出面に沿って形成されていることを特徴とする。
本発明では、前記複数の穴は、前記樹脂部材の外周端に沿って等間隔に形成されていることが好ましい。
本発明では、前記外周端は、屈曲した折り曲げ部を構成し、前記折り曲げ部の位置で前記ゴム部材は、前記一方の面から突出する前記突出部を構成していることが好ましい。
本発明では、前記突出面には、周方向に沿って幅寸法が広い幅広部が等間隔に形成されており、前記幅広部に前記穴が形成されていることが好ましい。
本発明では、前記突出部の内側壁面が、別部材のガイド面として機能することが好ましい。
本発明では、例えば、前記複合成形品は、ダイヤフラムである。
本発明は、樹脂部材と、前記樹脂部材の上下面を覆うように成形されたゴム部材と、を有する複合成形品の製造方法であって、前記樹脂部材を、成形金型内に設置し、このとき、前記樹脂部材の外周端の下面に複数のピンを当てて、前記樹脂部材の下面を前記成形金型との間で空間を空けた状態で支持する工程、前記成形金型内にゴム材を注入し、前記樹脂部材の前記上下面を覆うように前記ゴム部材を成形し、このとき、前記樹脂部材の外周端の位置に突出部が形成されるように前記ゴム部材を成形する工程、前記成形金型を取り外す工程、を有することを特徴とする。
本発明によれば、ゴム部材の充填不足を抑制することができ、歩留まりを向上させることができる複合成形品、及びその製造方法を提供することができる。
以下、本発明の一実施の形態（以下、「実施形態」と略記する。）について、詳細に説明する。なお、本発明は、以下の実施形態に限定されるものではなく、その要旨の範囲内で種々変形して実施することができる。
図１Ａ及び図１Ｂに示すように、本実施形態の複合成形品１は、樹脂部材２と、樹脂部材２の上面２ａから下面２ｂにかけて覆うように成形されたゴム部材３と、を有して構成される。
図１Ａに示す実施形態では、樹脂部材２は、円型状の板材であり、樹脂部材２の中心には貫通孔４が形成されている。なお、貫通孔４は必須でなく必要に応じて形成される。
図１Ａ及び図１Ｂに示すように、樹脂部材２の外周端は上方に折れ曲がる折り曲げ部６を構成している。
図１Ａ及び図１Ｂでは、樹脂部材２は、円形状であるが、円形以外の形状であってもよい。
図１Ａ及び図１Ｂに示す折り曲げ部６は、全周でなく、一か所以上で切断されていてもよい。
図１Ａ及び図１Ｂに示すように、ゴム部材３は、樹脂部材２の上面２ａ、下面２ｂ及び外周側面を覆っている。ただし、ゴム部材３は、貫通孔４の内壁面や、貫通孔４の周囲を囲むリング状部５の上下面には形成されていない。また、ゴム部材３は、樹脂部材２の折り曲げ部６を覆って上方に突出するリング状の突出部８を構成しており、図１Ａに示すように、突出部８の突出面８ａには複数の穴７が空いている。
穴７について、詳述する。図１Ｃは、図１ＢのＢの部分を拡大した部分拡大断面図である。図１Ｃに示すように、穴７の底面７ａには、折り曲げ部６の上面６ａが見えている。また、折り曲げ部６の上面６ａと同一面となるゴム部材３の凹底面３ａも見ている。穴７から見えるのは、折り曲げ部６の上面６ａだけでもよい。ただし、折り曲げ部６の上面６ａ以外にゴム部材３の一部も見えていた方がよい。
図１Ａに示すように、複数の穴７は、突出面８ａに沿って等間隔に形成されることが好ましい。換言すれば、樹脂部材２の中心Ｏと各穴７の中心とを直線状で結んだときの角度が全て同じ大きさであることが好ましい。
図１Ａに示す穴７は、円形状であるが、穴７の形状を限定するものではない。例えば、図２Ａに示すように、穴７は、楕円形状でもよく、図２Ｂに示すように、扇形でもよく、図２Ｃに示すように、四角形状でもよい。また、穴７の数を限定するものでなく、例えば、図２Ｄに示すように、穴７の数を４個としたり、図２Ｅに示すように、６個としてもよい。図２Ｄ及び図２Ｅにおいても、各穴７は等間隔で形成されることが好ましい。なお、穴７の数は、３個以上とすることが好ましい。
各穴７は、ゴム部材３の成形時に、樹脂部材２を成形金型との間で空間を空けた状態で支持するピンの抜け穴である。
以下、本実施形態の複合成形品１の製造方法について説明する。図３Ａに示すように、樹脂部材２を成形金型１０内に設置する。成形金型１０は、下型１１と上型１２とを有して構成される。下型１１には、段差を介して台１３が形成されており、台１３の中心に中央突起部１３ａが設けられている。図３Ａ及び図３Ｂに示すように、台１３及び中央突起部１３ａは、共に直径の異なる円柱状である。また、図３Ａ及び図３Ｂに示すように、台１３の周囲には、リング状の凹底面１３ｂが形成されている。図３Ｂに示すように、この凹底面１３ｂには、所定の間隔を空けて複数のピン１４が設けられている。複数のピン１４は、等間隔で形成されている。ピン１４の数は、３個以上とすることが好ましい。
図３Ａでは、樹脂部材２の折り曲げ部６を下側に向けて、樹脂部材２に設けられた貫通孔４に、下型１１の中央突起部１３ａを挿入する。これにより樹脂部材２を下型１１に保持することができる。なお、中央突起部１３ａの直径は、貫通孔４の直径と略同一である。
図３Ａに示すように、樹脂部材２の折り曲げ部６を、ピン１４に当接させる。このとき、樹脂部材２の貫通孔４の周囲を囲むリング状部５も、台１３の表面に当接する。図３Ａに示すように、ピン１４と当接しない折り曲げ部６の下面と凹底面１３ｂとの間には、所定の空間１５が空いている。また、間隔１５は、樹脂部材２と台１３との間にも設けられている。
図３Ａに示すように、樹脂部材２を下型１１と上型１２との間に挟む。図３Ａに示すように、上型１２には、ゴム材の注入口１２ａが設けられている。図３Ａに示すように、樹脂部材２と上型１２との間には、注入口１２ａに通じる空間１６が形成されている。なお、図３Ａに示すように、下型１１と上型１２との間には、空間１５、１６よりも外側に延在し、空間１５、１６と通じる空間１７が設けられている。
図３Ａに示す注入口１２ａからゴム材を注入する。図４Ａは、図３Ａの点線部分を拡大した部分拡大断面図である。図４Ａに示すように、ゴム材は、注入口１２ａから、成形金型１０内の空間１５、１６、１７内を矢印方向に向けて流れる。図４Ａに示すように、樹脂部材２には、折り曲げ部６よりも内側の位置に貫通穴１８が設けられており、ゴム材は、貫通穴１８を通って、樹脂部材２の裏面にも適切に回り込む。図４Ｂに示すように、貫通穴１８は複数個、設けられる。貫通穴１８の形成位置を限定するものでないが、樹脂部材２の中心Ｏから円環ライン上に位置し、且つ、貫通穴１８同士が等間隔に設けられていることが好ましい。また、図４Ｂに示すように、例えば、各貫通穴１８は、樹脂部材２の中心Ｏと、樹脂部材２の折り曲げ部６に当接するピン１４の位置とを結ぶ直線上に位置している。ピン１４自体は、ゴム材の流路を塞ぐため、ピン１４付近でゴム材の流動性が低下しており、或いは、滞留しやすい。したがって、ピン１４に近い位置に、ゴム材が、樹脂部材２の表面側から裏面側に流れる流路を形成することで、ピン１４付近でのゴム材の流動性を適切に確保することができる。
なお、貫通穴１８の数を限定するものではないが、ゴム材が、樹脂部材２の裏面に万遍なく回り込むように、樹脂部材２を安定して固定するために３か所以上に設けることが好ましい。
図４Ａに示すように、注入口１２ａから、成形金型１０内に注入されたゴム材は、矢印に示すように、樹脂部材２の上面に当たり、貫通穴１８を通るルートと、折り曲げ部６の外側を通るルートに分かれる。貫通穴１８を通るルートを流れるゴム材は、樹脂部材２の下面に充填される。一方、折り曲げ部６の外側を通るルートを流れるゴム材は、樹脂部材２の上面及び側面に充填される。図４Ａに示すように、二手に分かれたゴム材は、折り曲げ部６の下面付近（ピン１４が存在する場所ではピン１４付近）で融合する。
なお、この実施形態では、ゴム材は、樹脂部材２より外側の空間１７にも充填される。この成形金型で形成された複合成形品は、例えば、ダイヤフラムを構成する。
本実施形態では、ゴム部材３の成形時、成形金型１０内で樹脂部材２の端部（上記実施形態では、折り曲げ部６の位置）に、ピン１４を当て、樹脂部材２を成形金型１０との間で空間を空けた状態で支持することに特徴的部分がある。これにより、樹脂部材２は、成形金型１０内で浮いた状態を保つことができる。ピン１４で支持しない場合、ゴム材の注入圧で、樹脂部材２の面が押圧され変形しやすい。汎用樹脂やスーパーエンプラは、熱変形が大きいため、熱が加わることでより変形しやすくなる。樹脂の変形により、樹脂部材の折り曲げ部６と凹底面１３ｂとの間の空間１５（図３Ａ参照）が塞がれると、ゴム材を流すことができず、ゴム部材を適切に充填することができない。また流路が所定以上に狭くなると、ゴム材の流動性は悪化し、これによっても、ゴム部材の充填不足の領域が生じやすい。
これに対して、本実施形態では、樹脂部材２の端部をピン１４で支えるため、ゴム材の注入圧によっても樹脂部材２の変形を抑制することができる。本実施形態では、樹脂部材２の端部をピン１４で支持しており、ピン１４がない部分は、空間１５を形成している。したがって、その空間１５を介して、樹脂部材２の表面と裏面とに分かれて流れたゴム材を適切に融合させることができる。
樹脂部材２にゴム材を成形してなる複合成形品１を、成形金型から取り外すと、ゴム部材３にはピン１４の抜けた複数の穴７（図１、図２参照）が形成される。すなわち、図４Ａに示すピン１４の部分はゴム材が注入されていないため、成形金型を取り外すと、ピン１４の抜け穴としての穴７が形成される。したがって、この穴７は、樹脂部材２まで通じている。
図４Ａに示すように、ピン１４の直径は、折り曲げ部６の下面の幅Ｔ１よりも広いが、これにより、ピン１４を折り曲げ部６の下面に確実に接触させることができる。そして、ピン１４の直径φ１は、折り曲げ部６の下面の幅Ｔ１よりも広いため、ピン１４を抜いた後の穴７の底面７ａには、折り曲げ部６の面（図１Ｃでは上面６ａ）以外に、ゴム部材３の凹底面３ａも露出している。
本実施形態では、成形金型１０内に複数のピン１４を設ける。これにより、適切に、ゴム材の注入圧による樹脂部材２の変形を抑制することができる。ピン１４を２か所以上設けることで、ピン１４を設けない構成に比べて、ゴム材の注入圧による樹脂部材２の変形を抑制することができる。また、ピン１４の数が少なくても、例えば、図２Ａ〜図２Ｃに示すように、ピン１４を幅広の形状とすることで、樹脂部材２の変形を抑制しやすくなる。ただし、ピン１４を３か所以上設けることで、より適切に、ゴム材の注入圧による樹脂部材２の変形を抑制することができる。
また、ピン１４の数の上限値を限定するものでない。ただし、ピン１４の数が増えるほど、ピン１４の間の間隔が狭くなり、すなわち、ゴム材の流動可能な空間１５が狭くなる。よって、ピン１４の数は、ゴム材の流動性に支障を来さない数とすることが好ましく、例えば、ピン１４の間の空間１５の合計空間幅が、ピン１４の合計幅よりも大きくなるようにすることが好ましい。
また、樹脂部材２やゴム部材３の材質を限定するものではないが、樹脂部材に使用される樹脂材は、例えば、ポリフェニレンサルファイド樹脂（ＰＰＳ）、ポリエーテルエーテルケトン樹脂（ＰＥＥＫ）、液晶ポリマー（ＬＣＰ）、ポリブチレンテレフタレート樹脂（ＰＢＴ）、ポリエチレンテレフタレート樹脂（ＰＥＴ）、ポリフタルアミド樹脂（ＰＰＡ）、ナイロン６（ＰＡ６）、ナイロン６６（ＰＡ６６）、ＡＢＳ等から選択することができる。
また、ゴム部材３に使用されるゴム材は、エチレン・プロピレン・ジエンゴム（ＥＰＤＭ）、ニトリルゴム（ＮＢＲ）、水素化ニトリルゴム（ＨＮＢＲ）、フッ素ゴム（ＦＫＭ）、シリコーンゴム（Ｑ）、クロロプレンゴム（ＣＲ）、スチレンブタジエンゴム（ＳＢＲ）、アクリルゴム（ＡＣＭ）、エピクロルヒドリンゴム（ＣＯ）や、エラストマーとして、熱可塑性エラストマー（ＴＰＥ）、オレフィン系エラストマー（ＴＰＯ）、熱可塑性ポリウレタンエラストマー（ＴＰＵ）、アミド系熱可塑性エラストマー（ＴＰＡ）、スチレン系熱可塑性エラストマー（ＴＰＳ）、熱可塑性ポリエステルエラストマー（ＴＰＣ）等から選択することができる。
図５Ａは、図１Ａとは別の実施形態における複合成形品１００の平面図である。複合成形品１００は、図３に示す成形金型１０を用いて成形することができる。
図５Ａに示すように、ゴム部材３０の上面３０ａには、ゴム部材３０の外周端部よりも内側の位置に、リング状に突出する突出部３１が形成されている。この突出部３１は、図５Ｂに示すように、樹脂部材２の折り曲げ部６の位置に形成される。
図５Ａに示すように、突出部３１の突出面３１ａには、樹脂部材２の折り曲げ部６にまで通じる複数の穴７が等間隔で形成される。この穴７は、既に説明したように、ゴム部材３０の成形時に、樹脂部材２を成形金型１０内との間で空間を空けた状態で支持するピン１４の抜け穴である。
図５Ａに示すように、穴７が形成されている位置の突出面３１ａの幅Ｔ２は、穴７と穴７の間に位置する突出面３１ａの幅Ｔ３に比べて広い。穴７は、突出面３１ａの幅広部３１ｂに形成されている。このように、穴７が形成された領域を幅広部３１ｂとすることで、穴７の周りを適度な幅のゴム部材３０で囲むことができ、穴７の周りのゴム部材３０を適度な強度に保つことができる。
図５に示す複合成形品１００は、例えば、フラッシュバルブのダイヤフラムとして用いられ、図５Ｂに示すように、樹脂部材２の中央に形成された貫通孔４に、複合製品１００とは別部材としての弁３１が挿入される。このとき、図５Ａの突出部３１の幅広部３１ｂの内側壁面３１ｃを、図５Ｂに示すように、弁３１のガイド面として用いることができる。
また、図５Ａに示すように、複合成形品１００の樹脂部材２には、貫通孔４を有する軸部９が設けられ、軸部９の外周面９ａには、例えば、ネジ部が設けられている。そして、ネジ部を介して本実施形態の複合成形品１００を、取付部材３２に取り付けることができる。
本実施形態の複合成形品１００を、例えば、便器の給水制御バルブとしてのフラッシュバルブに取り付けることができる。
本実施形態の複合成形品１、１００によれば、ゴム部材３、３０を、樹脂部材２の上下面に適切に成形でき、ゴム部材３、３０の充填不足の領域の発生を防止できる。したがって、本実施形態の複合成形品１００を、上記のフラッシュバルブのダイヤフラムやその他の用途に適切に用いることができる。
また、本実施形態では、複合成形品のゴム部材に形成された複数の穴を、例えば、以下のように用いることができる。
図６Ａに示すように、ゴム部材３０には３か所に穴７０が形成されている。穴７０は長穴状である。穴７０は、ゴム部材３０の成形時に、樹脂部材２を成形金型１０との間で空間を空けた状態で支持するピンの抜け穴である。
図６Ａ、図６Ｂに示すように、複合成形品１００の上面側（穴７０が形成されている側の面）に、相手側部材８０が対向配置されている。複合成形品１００或いは、相手側部材８０の少なくとも一方は、上下方向にスクロール可能なように制御されている。図６Ａに示すゴム部材３０の突出部３１の凹凸は、相手側部材８０との位置合わせ（ガイド面）に用いることができる。これにより、相手側部材８０を確実に、ゴム部材３０の突出部３１に接触させることが可能になる。図６Ｂに示すように、相手側部材８０には突起８０ａが設けられている。この突起８０ａがちょうど、複合成形品１００のゴム部材３０に設けられた穴７０内に入り込めるように、大きさ、形状及び形成位置が決められている。
図６Ｂに示すように、例えば、複合成形品１００が図示上方向に移動したときに、相手側部材８０との接触により移動距離を制御することができる。このとき、相手側部材８０は、複合成形品１００の穴７０内の底面に露出する樹脂部材２の折り曲げ部６に接触することで、適切にストッパとして機能させることができる。
また、図６Ｃに示すように、例えば、相手側部材８０が下方向に移動したときに、相手側部材８０の突起８０ａを、複合成形品１００のゴム部材３０に設けられた穴７０に挿入でき、ストロークをアシストすることができる。
上記の本実施形態では、樹脂部材２に折り曲げ部６が形成されているが、折り曲げ部６が形成されていなくてもよい。例えば、樹脂部材２は平板状であってもよい。
また、上記実施形態では、ゴム部材に形成された穴は、樹脂部材２の上下面の一方のみに形成されるが、両方であってもよい。この場合、樹脂部材２は、成形金型の下型のみならず上型にもピンが存在し、下型と上型の両方でピンを介して樹脂部材を支持する構造となる。
本発明の複合成形品によれば、ゴム部材の充填不足を抑制することができ、歩留まりを向上させることができるため、少ない部品点数で量産性に優れる。
Claims (7)
- 樹脂部材と、前記樹脂部材の上下面を覆うように成形されたゴム部材と、を有し、
前記ゴム部材の少なくとも一方の面側に、前記樹脂部材に通じる複数の穴が形成されており、
前記穴は、前記ゴム部材の成形時に、前記樹脂部材を成形金型との間で空間を空けた状態で支持するピンの抜け穴であり、
前記ゴム部材の外周端は、前記一方の面から突出する突出部を構成しており、前記穴は、前記突出部の突出面に沿って形成されていることを特徴とする複合成形品。 - 前記複数の穴は、前記樹脂部材の外周端に沿って等間隔に形成されていることを特徴とする請求項１に記載の複合成形品。
- 前記外周端は、屈曲した折り曲げ部を構成し、前記折り曲げ部の位置で前記ゴム部材は、前記一方の面から突出する前記突出部を構成していることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の複合成形品。
- 前記突出面には、周方向に沿って幅寸法が広い幅広部が等間隔に形成されており、前記幅広部に前記穴が形成されていることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれかに記載の複合成形品。
- 前記突出部の内側壁面が、別部材のガイド面として機能することを特徴とする請求項１から請求項４のいずれかに記載の複合成形品。
- 前記複合成形品は、ダイヤフラムであることを特徴とする請求項１から請求項５のいずれかに記載の複合成形品。
- 樹脂部材と、前記樹脂部材の上下面を覆うように成形されたゴム部材と、を有する複合成形品の製造方法であって、
前記樹脂部材を、成形金型内に設置し、このとき、前記樹脂部材の外周端の下面に複数のピンを当てて、前記樹脂部材の下面を前記成形金型との間で空間を空けた状態で支持する工程、
前記成形金型内にゴム材を注入し、前記樹脂部材の前記上下面を覆うように前記ゴム部材を成形し、このとき、前記樹脂部材の外周端の位置に突出部が形成されるように前記ゴム部材を成形する工程、
前記成形金型を取り外す工程、を有することを特徴とする複合成形品の製造方法。
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