JPH0872067A - ボスを有する樹脂成形品を成形するための金型及び成形方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 本発明は、ボスを有する樹脂成形用成形金型
及び成形方法に関し、ウエルドが発生せず、かつヒケの
発生を抑制したボスを有する樹脂成形品を、ボスの長さ
の寸法ズレ無しに成形するための成形金型及び成形方法
を実現することを目的とする。 【構成】 ボス金型部（３）が基板を形成するキャビテ
ィ（２）に対して接離自在となるように金型内を摺動可
能に支持され、且つ２つ以上の弾性手段によりキャビテ
ィ（２）の方向に付勢されており、段差６ｂなどの方法
によって２段目以降の弾性手段作動範囲を制限している
ことを特徴とする成形金型を用い、溶融樹脂を注入する
際、溶融樹脂圧によりボス金型を徐々に後退させながら
樹脂流動に伴うウエルドライン及びヒケを有しない樹脂
成形品を得るように構成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、ボス付き樹脂成形品を
成形するための成形金型及び成形方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】金型のキャビティに樹脂を注入すること
により凹凸を有する複雑な形状の製品を短いサイクルで
生産できることが樹脂賦形技術の特徴であり、なかでも
樹脂を比較的高い圧力でキャビティに注入する射出成形
方法は広範囲に応用されている。

【０００３】上記の特徴を生かして樹脂製品にはインサ
ート、ねじ、孔、切欠部などの補強のために、その周囲
を突起状に肉厚にした部分が設けられることがあり、こ
れらを総称してボスと呼んでいる。このボスの肉厚は一
般に、表面のヒケを防止するために成形品の板厚の２／
３以内が適当とされている。このボス形状は予め成形金
型に彫り込まれているので次のような問題がある。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ボス部へのタッピング
トルクは、家電製品と自動車部品等で要求レベルは異な
るが、一般には３〜１５ kgf／cm以上必要とされてい
る。トルクの大きさは、樹脂が同じであればねじ径とボ
ス孔径により決定され、ねじ径に比べてボス孔径が小さ
いほどトルクは大きくなる。このため、ボス肉厚を薄く
して必要なトルクが得られるようにボス孔径を設計する
とタッピングの際にボス部が割れるという問題が発生す
る。

【０００５】これは単に応力集中の問題ではなく、ウエ
ルドに起因する強度低下が原因である。図５はボス部に
おけるウエルドラインの発生状況を示した概略図であ
り、矢印ａは樹脂の流動方向を示しており、ボス９の樹
脂流動の下流側にウエルドライン１０が発生している。
このウエルドラインの様子はボスの各寸法によって異な
るが、樹脂流動の上流側から樹脂が充填される射出成形
では孔部においてウエルドが発生することは本質的に避
けられない。このウエルドがボス部９の強度低下を招い
ているが、そのウエルドの定量的把握および予測が困難
なことが製品設計の大きな障害となっていた。

【０００６】図６は流動途中の状態を樹脂の流動方向に
対して垂直方向から見た図であり、矢印は樹脂の流動方
向である。図に示すように、ボス部９で上流と下流側で
ボス部に注入される樹脂の量に時間差が生じることがウ
エルドを生成する要因である。

【０００７】また、上記ボス部の強度低下を補うために
は、ボス部の肉厚を厚くすることが考えられるが、基板
になる部分の板厚の２／３を超える肉厚では図７に示す
ように製品外観にヒケ１１が顕著に現れる。このヒケと
強度の両方の性能を満足するボスの設計には、通常の射
出成形では限界があった。さらに、ボスの肉厚を厚くす
るとウエルドは強く現れるため、単純に強度が向上する
ものでもない。

【０００８】この問題を解決するため、本発明者らはボ
スを有する樹脂成形品を成形するため、ボス金型部３が
基板を形成するキャビティ２に対して接離自在となるよ
うに金型内を摺動可能に支持され、且つ弾性手段により
キャビティ２の方向に付勢されていることを特徴とする
金型を開発した。この金型は、上記ボス金型を付勢する
弾性手段が一本のコイルバネ８であることを特徴として
いる（特願平５−１７５７４９号、特願平５−２７４４
４５号等）。

【０００９】しかし、上記構成の成形金型ではバネ強さ
が弱すぎるとヒケを抑える効果が低く、ピンゲートなど
のように保圧があまりかからないような金型構造の場
合、バネ強さが強すぎるとボスの長さが設計値まで達し
ないため、ヒケの改良できるバネ強さの範囲は狭く限ら
れていた。

【００１０】本発明は上記問題点に鑑み、上記成形法に
使用できるバネ強さの範囲が広い成形金型及び成形方法
を実現することを目的とする。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本発明の成形金型におい
ては、ボスを有する樹脂成形品を成形するための金型で
あって、ボス金型部（３）が基板を形成するキャビティ
（２）に対して接離自在となるように金型内を摺動可能
に支持され、且つ２つ以上の弾性手段によりキャビティ
（２）の方向に付勢されており，段差６ｂなどの方法に
よって２段目以降の弾性手段作動範囲を制限しているこ
とを特徴とする成形金型であることを特徴とする。ま
た、それに加えて、上記ボス金型を付勢する弾性手段が
コイルバネ８，８’であることを特徴とする。さらに
は、バネ８’の作動範囲は段差６ｂと７によって制限さ
れていることを特徴とする．

【００１２】また、本発明の成形方法においては、ボス
を有する樹脂成形品の成形方法であって、成形金型に溶
融樹脂を注入する際、溶融樹脂圧により摺動自在なボス
金型部を押圧して徐々に後退させながらボス部を形成す
ることを特徴とする。

【００１３】

【作用】図１は本発明の原理説明図である。同図におい
て、１，１′は成形金型、２はキャビティ、３はボス金
型、４はタッピングねじ用下孔を形成するためのピンで
ある。ボス金型３は円筒形であり、成形金型１内を摺動
自在であり、図示なき弾性手段でキャビティ２の方へ付
勢され、一端がキャビティ２の表面２ａとほぼ同一面と
なっている。また、ピン４は一端が成形金型１に固定さ
れ、他端はキャビティ２の表面２ａとほぼ一致してい
る。

【００１４】そして、図１（ｂ）の如くキャビティ２に
溶融樹脂５が注入されると、ボス金型３は溶融樹脂の圧
力により押圧されて後退し、図１（ｃ）の状態を経て図
１（ｄ）の状態となる。この間、溶融樹脂５は、ボス金
型３を押圧して該金型と共にボス部に注入されるためウ
エルドは生じない。またボス部内に注入された樹脂が冷
却固化するとき収縮しても、ボス金型３によりキャビテ
ィ２の方向に押圧されているため、成形品のボス裏側に
ヒケを生ずることはない。

【００１５】

【実施例】図２は本発明の樹脂成形品を成形することが
できる成形金型の実施例を示す断面図である。同図にお
いて、１及び１′は成形金型であり、両金型１，１′の
間にキャビティ２が形成されている。また、一方の成形
金型１にはボス金型３が摺動自在に設けられている。該
ボス金型３は円筒形をなし、一端にストッパーとなる鍔
３ａを有している。

【００１６】また、成形金型１のボス金型３を摺動自在
に支持する孔６には段差６ａが形成され、ボス金型３の
鍔３ａと係合して該ボス金型３の端部がキャビティ２の
表面とほぼ一致するようにしている。

【００１７】また、成形金型１のキャビティとは反対面
に、ボス金型３が後退したときのストッパーとなる盲栓
７が設けられている。また該盲栓７には成形品のボスに
ねじ下孔を形成するためのピン４が、その端面をキャビ
ティ２の表面とほぼ一致するように設けられている。な
お該ピン４はボス金型３の孔とは摺動可能となってい
る。

【００１８】盲栓７とボス金型３との間には弾性手段と
してのコイルバネ８および８’が挿入されており、コイ
ルバネ８によって常時ボス金型３をキャビティ２の方向
へ付勢している。ここで、コイルバネ８は弾性係数が低
くてバネ長さが長いバネであり、コイルバネ８’は弾性
係数が高くてバネ長さが短いバネである。コイルバネ
８’の長さは６ｂによって制限されており、したがって
ボス金型３が後退したときに、コイルバネ８’が力を及
ぼす範囲は段差６ｂと盲栓７によって制限されている。
このことにより、コイルバネ８と８’がボス金型３を押
す範囲が制限され、ボス長さが設計値よりも短くなりす
ぎる、ボス長さ不良の発生を防ぐことができる。

【００１９】このように構成された本実施例の成形金型
による樹脂成形品の成形方法を図３により説明する。ま
ずキャビティ２に溶融樹脂５を注入する。キャビティ２
に注入された溶融樹脂５はその注入圧力でボス金型３を
コイルバネ８の付勢力に抗して押圧し、徐々に後退させ
ながら図３（ａ）の状態、即ちボス金型３の鍔３ａがバ
ネ８’に当たるまで進入し、ここから盲栓７に当接する
までの間はコイルバネ８および８’の両方の付勢力に抗
しながら後退する。最終的にはボス金型３は盲栓７に当
接して溶融樹脂の注入は停止され、冷却固化される。

【００２０】これを成形金型１，１′より取り出せば図
３（ｂ）の如きボス９を有する樹脂成形品が得られる。
この樹脂成形品のボス部９はボス金型の徐々な後退によ
り樹脂が進入して形成されるのでウエルドの発生はな
く、また冷却固化時はボス金型３を介してコイルばね８
および８’により押圧されるのでヒケの発生も抑制され
る。

【００２１】ここで、弾性係数の異なるバネを２種類用
いる事により、ボス金型がバネ８’に当たるまでは付勢
力は弱く、バネ８’に当たってから盲栓に当たるまでは
付勢力は強く設定する事ができる。したがって、射出開
始直後からボス部分へ溶融樹脂が容易に流入するため、
十分なボス長さが得られる。さらに、保圧工程ではバネ
８および８’による強い付勢力によってボス裏面に保圧
のような効果が十分働くため、ヒケが発生しにくい結果
となっている。段差６ｂと盲栓によるストッパーとの差
を任意に設定することにより、ボス長さ精度を設定する
ことができる。望ましくは、この差を５０〜５００μｍ
に設定することが、ボス裏面のヒケとボス長さ精度の両
方を満足する値として望ましい。

【００２２】次に本発明の実施例に示されている２種類
のバネを使用した成形金型により成形された樹脂成形品
と、１種類のバネを使用した成形金型により成形された
樹脂成形品との特性を比較評価した結果を説明する。試
料の寸法は、基板の厚さを２．０mm、ボス肉厚を１．８
mmとし、ボス孔径を２．８mm、ボス高さを１０mmとし
た。

【００２３】成形材料としては、ＡＢＳ樹脂３００１、
ＰＣ／ＡＢＳアロイＦＣ−３０、ＡＢＳ／ＰＢＴ／（Ｇ
Ｆ２０％）アロイ樹脂ＴＢ−９０４ＧＥ、（何れも三菱
レイヨン（株）製熱可塑性樹脂）の３種類とし、成形に
は射出成型機（東芝機械（株）ＩＳ−５０ＥＰ）を用い
た。

【００２４】ヒケ量の評価は表面粗さ計（東京精密製Ｓ
ｕｒｆｃｏｍ）を用いて測定し、ｎ＝５の平均をとっ
た。また、ボス長さはマイクロメーターを用いて測定
し、ｎ＝１０の平均をとった。

【００２５】評価結果を表１に示す。表１により、ヒケ
量、ボス長さ精度の両方とも比較例よりも本発明の実施
例の方が優れていることがわかる。

【００２６】

【表１】

【００２７】

【発明の効果】本発明によれば、ボスを有する樹脂成形
品をヒケ、ウエルド及びボス長さの寸法ズレ無しに成形
することが可能となった。さらにバネ８および８’によ
って金型から成形品を剥離させる力が働くため、従来よ
りも長いボスの離型が容易となり、製品や金型を設計す
る上での自由度が大となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の原理説明図である。

【図２】本発明のボスを有する樹脂成形品を成形する成
形金型の実施例を示す断面図である。

【図３】本発明のボスを有する樹脂成形品の成形方法を
説明するための図である。

【図４】弾性手段が１つの、ボスを有する樹脂成形品を
成形する成形金型を示す図である。

【図５】ボス部におけるウエルドライン発生状況を示す
図である。

【図６】従来の成形金型における溶融樹脂流動途中の状
態を示す図である。

【図７】樹脂成形品のヒケを示す図である。

【符号の説明】

１，１′…成形金型 ２…キャビティ ３…ボス金型 ３ａ…鍔 ４…ピン ５…溶融樹脂 ６…孔 ６ａ…段差 ６ｂ…段差 ７…盲栓 ８、８’…コイルばね ９…ボス １０…ウエルドライン １１…ヒケ

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ボスを有する樹脂成形品を成形するため
   の金型であって、ボス金型部（３）が基板を形成するキ
   ャビティ（２）に対して接離自在となるように金型内を
   摺動可能に支持され、且つ２つ以上の弾性手段によりキ
   ャビティ（２）の方向に付勢されており，段差６ｂなど
   の方法によって２段目以降の弾性手段作動範囲を制限し
   ていることを特徴とする成形金型。
2. 【請求項２】 請求項１における２段目以降の弾性手段
   作動範囲を５０〜５００μｍに制限していることを特徴
   とする成形金型。
3. 【請求項３】 上記ボス金型を付勢する弾性手段がコイ
   ルバネ（８）、（８’）であることを特徴とする請求項
   １および２の成形金型。
4. 【請求項４】 ボスを有する樹脂成形品を、請求項１の
   成形金型を用いて成形する事を特徴とする成形方法。