KR20160147276A - 사출 성형 방법 - Google Patents

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Abstract

사출 성형 방법은, 적어도 일부가 가온된 노즐(422)을 인서트 성형 형(3)의 스풀(S)에 압박시켜, 노즐(422)로부터 용융 상태의 수지 재료(5)를 인서트 성형 형(3)의 캐비티(C)에 충전하는 충전 공정(S2)과, 충전 공정(S2) 후, 노즐(422)을 스풀(S)에 압박한 채의 상태에서, 노즐(422)의 선단부(422a)의 온도가 수지 재료의 융점 이하로 될 때까지 대기하는 대기 공정(S3)을 갖는다.

Description

사출 성형 방법 {INJECTION MOLDING METHOD}
본 발명은, 사출 성형 방법에 관한 것이다.
사출 성형기의 실린더의 외주부에 배치된 히터에 의해 가열된 혼합 수지를, 금형의 러너부 및 게이트부를 통해 캐비티에 주입하는 수지 성형품의 제조 방법이 알려져 있다(예를 들어, 특허문헌 1 참조).
일본 특허 공개 제2005-219324호 공보
상기한 기술에 있어서, 캐비티에 주입된 혼합 수지는 냉각 시에 체적이 수축하지만, 러너부 및 게이트부에 혼합 수지가 존재하므로, 수지 성형품에 기포가 혼입되는 것을 방지하면서 당해 수지 성형품의 제조 사이클의 단축화를 도모할 수 있다. 한편, 수지 성형품의 제조 후에 있어서 러너부 및 게이트부에 잔존하는 혼합 수지는 폐기되므로, 혼합 수지의 수율이 저하된다고 하는 문제가 있다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는, 성형품에 기포가 혼입되는 것을 방지하면서 당해 성형품의 제조 사이클의 단축화를 도모함과 함께, 수지 재료의 수율의 저하를 억제할 수 있는 사출 성형 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 사출 성형 방법에서는, 적어도 일부가 가온된 상태의 노즐을 성형 형의 주입구에 압박하여, 당해 노즐로부터 성형 형의 캐비티에 용융 상태의 수지 재료를 충전하는 충전 공정과, 당해 충전 공정 후에, 노즐을 주입구에 압박한 채의 상태에서, 당해 노즐의 선단의 온도가 수지 재료의 융점 이하가 될 때까지 대기하는 대기 공정을 가짐으로써 상기 과제를 해결한다.
본 발명에 따르면, 노즐의 적어도 일부가 가온되어 있음으로써, 성형품의 제조 개시 시에 있어서의 당해 노즐의 승온을 효율적으로 행할 수 있어, 성형품의 제조 사이클의 단축화를 도모할 수 있다. 또한, 대기 공정에 있어서, 노즐을 주입구에 압박한 채의 상태로 함으로써, 당해 노즐이 빠르게 냉각됨과 함께 주입구 부근의 수지 재료는 빠르게 융점 이하로 되어 고화되므로, 성형품에 기포가 혼입되는 것을 방지할 수 있다. 또한, 성형 형에 러너부 및 게이트부를 설치하는 것을 생략할 수 있으므로, 사출 성형에 사용하는 수지 재료의 수율의 향상을 도모할 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시 형태에 있어서의 단전지를 도시하는 사시도이다.
도 2는 도 1의 II-II선을 따른 전지 본체의 단면도이다.
도 3은 도 1의 III-III선을 따른 단면도이다.
도 4는 본 발명의 실시 형태에 있어서의 사출 성형 방법에서 사용하는 사출 성형 장치를 도시하는 평면도이다.
도 5는 본 발명의 실시 형태에 있어서의 사출 성형 방법을 나타내는 공정도이다.
도 6의 (A) 내지 도 6의 (F)는 본 발명의 실시 형태에 있어서의 사출 성형 방법을 설명하기 위한 단면도이다.
도 7은 도 6의 (C)의 VII부의 확대도이다.
도 8은 본 발명의 실시 형태에 있어서의 사출 성형 방법의 노즐의 온도 변화를 나타내는 그래프이다.
이하, 본 발명의 실시 형태를 도면에 기초하여 설명한다.
도 1은 본 실시 형태에 있어서의 단전지를 도시하는 사시도이고, 도 2는 도 1의 II-II선을 따른 전지 본체의 단면도이고, 도 3은 도 1의 III-III선을 따른 단면도이고, 도 4는 본 실시 형태에 있어서의 사출 성형 방법에서 사용하는 사출 성형 장치에 있어서 인서트 성형 형의 상형을 제외한 평면도이다.
본 실시 형태에 있어서의 사출 성형 방법에서 사용하는 사출 성형 장치(1)는, 단전지(2)의 외주의 일부에 탄성 수지부(21)를 설치하기 위한 장치이며, 인서트 성형 형(3)과, 충전 장치(4)를 구비한다(도 4 참조).
본 실시 형태에 있어서의 단전지(2)는, 도 1에 도시하는 바와 같이, 박형 편평 형상의 전지 본체(22)와, 스페이서(23)를 갖는다.
전지 본체(22)는, 도 2에 도시하는 바와 같이, 한 쌍의 라미네이트 필름제 외장 부재(221)의 내부에 발전 요소(222)가 수용되어 있고, 당해 수용 부분의 외주 부분(223)에 있어서, 한 쌍의 외장 부재(221)가 밀봉되어 있다. 도 1에 있어서는 외장 부재(221)의 한쪽만을 나타내고, 발전 요소(222)는 도 2에 도시한다. 외장 부재(221)를 구성하는 라미네이트 필름은, 도 2의 인출 단면도 A에 도시하는 바와 같이, 예를 들어 3층 구조로 되고, 이차 전지(1)의 내측으로부터 외측을 향해 차례로, 내측 수지층(221a), 중간 금속층(221b) 및 외측 수지층(221c)으로 할 수 있다.
내측 수지층(221a)을 구성하는 재료로서는, 폴리에틸렌, 변성 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 변성 폴리프로필렌 또는 아이오노머 등의 내 전해액성 및 열융착성이 우수한 수지 필름을 예시할 수 있다. 중간 금속층(221b)을 구성하는 재료로서는, 알루미늄 등의 금속박을 예시할 수 있다. 또한, 외측 수지층(221c)을 구성하는 재료로서는, 폴리아미드계 수지 또는 폴리에스테르계 수지 등의 전기 절연성이 우수한 수지 필름을 예시할 수 있다.
이와 같이, 한 쌍의 외장 부재(221)는 모두, 예를 들어 알루미늄박 등으로 이루어지는 중간 금속층(221b)의 한쪽 면(이차 전지(1)의 내측면)을 폴리에틸렌, 변성 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 변성 폴리프로필렌, 또는 아이오노머 등의 수지로 라미네이트하고, 다른 쪽 면(이차 전지(1)의 외측면)을 폴리아미드계 수지 또는 폴리에스테르계 수지로 라미네이트한, 수지-금속 박막 라미네이트재 등의 가요성을 갖는 재료로 형성되어 있다.
한 쌍의 외장 부재(221)가 내측 및 외측 수지층(221a, 221c)에 추가하여 중간 금속층(221b)을 구비함으로써, 외장 부재(221) 자체의 강도 향상을 도모할 수 있다. 또한, 외장 부재(221)의 내측 수지층(221a)을, 예를 들어 폴리에틸렌, 변성 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 변성 폴리프로필렌, 또는 아이오노머 등의 수지로 구성함으로써, 금속제의 전극 단자(224, 225)와의 양호한 융착성을 확보할 수 있다.
또한, 본 발명에 있어서의 외장 부재(221)는, 상술한 3층 구조에만 한정되지 않고, 내측 또는 외측 수지층(221a, 221c) 중 어느 1층 구조여도 된다. 또한, 내측 또는 외측 수지층(221a, 221c) 중 어느 한쪽과 중간 금속층(221b)의 2층 구조여도 된다. 또한, 필요에 따라서 4층 이상의 구조여도 된다.
한 쌍의 외장 부재(221) 각각은, 발전 요소(222)를 수용할 수 있도록 직사각 형상 평판을 얕은 공기형(접시형)으로 성형한 형상으로 되고, 내부에 발전 요소(222)와 전해액을 넣은 후, 각각의 외주부(223)를 겹쳐, 당해 외주부(223)의 전체 둘레가 열융착이나 접착제에 의해 접합되어 있다.
본 예의 단전지(2)는, 리튬 이온 이차 전지이고, 도 2에 도시하는 바와 같이, 정극판(222a)과 부극판(222b) 사이에 세퍼레이터(222c)를 적층하여 구성된 발전 요소(222)를 갖고 있다. 본 예의 발전 요소(222)는 3매의 정극판(222a)과, 5매의 세퍼레이터(222c)와, 3매의 부극판(222b)과, 특별히 도시하지 않은 전해질로 구성되어 있다. 또한, 본 발명에 관한 단전지(2)는 리튬 이온 이차 전지에 한정되지 않고, 예를 들어 니켈-카드뮴 전지 등의 알칼리 축전지나 납 축전지 등의 다른 전지여도 된다.
발전 요소(222)를 구성하는 정극판(222a)은, 정극 단자(224)까지 신장되어 있는 정극측 집전체(222d)와, 정극측 집전체(222d)의 일부의 양 주면에 각각 형성된 정극층(222e, 222f)을 갖는다. 또한, 본 예에서는 정극판(222a)과 정극측 집전체(222d)가 1매의 도전체로 형성되어 있지만, 정극판(222a)과 정극측 집전체(222d)를 별도의 부재로 구성하고, 이들을 접합해도 된다.
정극판(222a)의 정극측 집전체(222d)는, 예를 들어 알루미늄박, 알루미늄 합금박, 구리박, 또는 니켈박 등의 전기 화학적으로 안정된 금속박으로 구성되어 있다. 또한 정극판(222a)의 정극층(222e, 222f)은, 예를 들어 니켈산 리튬(LiNiO2), 망간산 리튬(LiMnO2) 또는 코발트산 리튬(LiCoO2) 등의 리튬 복합 산화물이나, 칼코겐(S, Se, Te)화물 등의 정극 활물질과, 카본 블랙 등의 도전제와, 폴리사불화에틸렌의 수성 디스퍼젼 등의 접착제와, 용제를 혼합한 것을, 정극 집전판(222d)의 양 주면에 도포하고, 건조 및 압연함으로써 형성되어 있다.
발전 요소(222)를 구성하는 부극판(222b)은, 부극 단자(225)까지 신장되어 있는 부극측 집전체(222g)와, 당해 부극측 집전체(222g)의 일부의 양 주면에 각각 형성된 부극층(222h, 222i)을 갖는다. 또한, 본 예에서는 부극판(222b)과 부극측 집전체(222g)가 1매의 도전체로 형성되어 있지만, 부극판(222b)과 부극측 집전체(222g)를 별도의 부재로 구성하고, 이들을 접합해도 된다.
부극판(222b)의 부극측 집전체(222g)는, 예를 들어 니켈박, 구리박, 스테인리스박, 또는 철박 등의 전기 화학적으로 안정된 금속박으로 구성되어 있다. 또한, 부극판(222b)의 부극층(222h, 222i)은, 예를 들어 비정질 탄소, 난흑연화 탄소, 이흑연화 탄소, 또는 흑연 등과 같은 상기한 정극 활물질의 리튬 이온을 흡장 및 방출하는 부극 활물질에, 유기물 소성체의 전구체 재료로서의 스티렌 부타디엔 고무 수지 분말의 수성 디스퍼젼을 혼합하고, 건조시킨 후에 분쇄함으로써, 탄소 입자 표면에 탄화된 스티렌 부타디엔 고무를 담지시킨 것을 주 재료로 하고, 이것에 아크릴 수지 에멀전 등의 결착제를 더 혼합하고, 이 혼합물을 부극 집전판(222g)의 양 주면에 도포하고, 건조 및 압연시킴으로써 형성되어 있다.
정극판(222a)과 부극판(222b) 사이에 적층되는 세퍼레이터(222c)는, 정극판(222a)과 부극판(222b)의 단락을 방지하는 것이며, 전해질을 유지하는 기능을 구비해도 된다. 세퍼레이터(222c)는, 예를 들어 폴리에틸렌이나 폴리프로필렌 등의 폴리올레핀 등으로 구성되는 미다공성막이며, 과전류가 흐르면, 그 발열에 의해 층의 공공이 폐색되어 전류를 차단하는 기능도 갖는다. 단, 세퍼레이터(222c)는, 폴리올레핀 등의 단층막에만 한정되지 않고, 폴리에틸렌막을 사이에 끼우고 폴리프로필렌막을 적층한 3층 구조나, 폴리올레핀 미다공막과 유기 부직포 등을 적층한 것도 사용할 수 있다. 이와 같이 세퍼레이터(222c)를 복층화함으로써, 과전류의 방지 기능, 전해질 유지 기능 및 세퍼레이터(222c)의 형상 유지(강성 향상) 기능 등의 여러 기능을 부여할 수 있다.
이상의 발전 요소(222)는, 세퍼레이터(222c)를 개재하여 정극판(222a)과 부극판(222b)이 교대로 적층되어 이루어진다. 그리고, 3매의 정극판(222a)은, 정극측 집전체(222d)를 개재하여, 금속박제의 정극 단자(224)에 각각 접속되는 한편, 3매의 부극판(222b)은 부극측 집전체(222g)를 개재하여, 마찬가지로 금속박제의 부극 단자(225)에 각각 접속되어 있다.
도 2에 도시하는 바와 같이, 발전 요소(222)의 정극판(222a) 및 부극판(222b) 각각으로부터 외장 부재(221)의 외부로 정극 단자(224)와 부극 단자(225)가 도출되어 있다. 본 예의 이차 전지(1)에서는, 외장 부재(221)의 한 변(도 1의 앞쪽의 짧은 변)의 외주부(223)로부터 정극 단자(224)와 부극 단자(225)가 배열되어 도출되어 있다. 정극 단자(224) 및 부극 단자(225)는 정극 탭(224) 및 부극 탭(225)이라고도 칭해진다.
본 예의 단전지(2)는, 외장 부재(221)의 하나의 변의 외주부로부터 정극 단자(224)와 부극 단자(225)가 배열되어 도출되어 있는 것이다. 그로 인해, 도 2에는 발전 요소(222)의 정극판(222a)으로부터 정극 단자(224)에 이르는 단면도를 도시하고, 발전 요소(222)의 부극판(222b)으로부터 부극 단자(225)에 이르는 단면을 생략하지만, 부극판(222b) 및 부극 단자(225)도 도 2의 단면도에 도시하는 정극판(222a) 및 정극 단자(224)와 마찬가지의 구조로 되어 있다. 단, 발전 요소(222)의 단부로부터 정극 단자(224) 및 부극 단자(225)에 이르는 사이의 정극판(222a)(정극측 집전체(222d)) 및 부극판(222b)(부극측 집전체(222g))은, 평면에서 보아 서로 접촉하는 일 없도록 절반 이하로 절결되어 있다.
단전지(2)의 전지 본체(22)는 평면에서 보아 직사각형으로 되어 있으므로, 한 쌍의 외장 부재(221)를 접합하여 내부를 밀봉하는 외주부(223)를, 도 1에 도시하는 바와 같이 외주부(223a∼223d)라고도 칭한다. 또한, 전지 본체(22)의 외형 형상은 직사각형에만 한정되지 않고, 정사각형이나 다른 다각형으로 형성하는 것도 가능하다. 또한, 정극 단자(224)와 부극 단자(225)의 도출 위치는, 본 예와 같이 하나의 외주부(223a)로부터 도출시키는 것 이외에도, 대향하는 외주부(223a와 223b나 223c와 223d) 각각으로부터 도출시켜도 된다. 또한, 긴 변의 외주부(223c, 223d)로부터 도출시켜도 된다.
이상과 같이 구성된 전지 본체(22)는 단체로 사용에 제공할 수도 있지만, 다른 하나 또는 복수의 이차 전지와 접속하여 조합하여, 원하는 출력, 용량의 이차 전지(이하, 전지 모듈이라고도 함)로서 사용에 제공할 수도 있다. 또한, 이러한 전지 모듈을 복수 접속하여 조합하고(이하, 조전지라고도 함), 이 조전지를 전기 자동차나 하이브리드 자동차 등의 차량에 탑재하여, 주행 구동용 전원으로서 사용할 수도 있다.
복수의 전지 본체(22)를 접속하여 전지 모듈을 구성하는 경우에는, 복수의 전지 본체(22)의 주면끼리를 적층하여 전지 케이스(도시하지 않음) 내에 수용하는 것이 행해진다. 이 경우에, 전지 본체(22)의 외주부(223a)로부터 도출된 정극 단자(224) 및 부극 단자(225)와, 이 전지 본체(22)에 적층된 전지 본체(22)의 외주부(223a)로부터 도출된 정극 단자(224) 및 부극 단자(225)와의 절연성을 확보함과 함께, 이들 정극 단자(224) 및 부극 단자(225)를 직렬 및/또는 병렬로 접속하기 위한 버스바를 배치하거나, 전압 검출용 센서의 커넥터를 배치하거나 하기 위해, 절연성 재료로 구성된 스페이서(23)가 사용된다.
본 예의 스페이서(23)는, 전지 본체(22)끼리를 적층하였을 때, 당해 전지 본체(22)의 서로의 외주부(223a, 223a) 사이에 배치되고, 전지 본체(22)를, 전지 모듈의 케이스나 자동차의 차체 등 소정의 설치 위치에 대해 고정하기 위한 고정용 관통 구멍(231)을 갖고 있다.
스페이서(23)는, 폴리부틸렌테레프탈레이트(PBT)나 폴리프로필렌(PP) 등의 강성을 갖는 절연성 수지 재료로 구성되고, 전지 본체(22)의 외주부(223a)의 길이 이상의 길이를 갖는 긴 형상으로 형성되어 있다. 그리고, 그 양단부 각각에 칼집형상의 통과 구멍으로 이루어지는 고정용 관통 구멍(231)이 형성되어 있다. 또한, 스페이서(23)의 길이는 장착되는 외주부(223a) 이상의 길이로 하는 것이 바람직하다.
또한, 상술한 PBT나 PP제의 스페이서(23)의 기계적 강도(절곡 강도 또는 좌굴 강도 등의 강성)는, 전지 본체(22)에 수용된 발전 요소(222)를 구성하는 전극판(상술한 정극판(222a) 및 부극판(222b))의 기계적 강도보다 크게 하는 것이 바람직하다. 차량 탑재된 단전지(2) 등에 대해 스페이서(23)에 현저하게 과대한 외력이 작용하면, 스페이서(23)와 발전 요소(222)가 접촉하여 양자 모두 찌부러지려고 할 때, 스페이서(23)의 쪽을 더욱 찌부러지기 어렵게 함으로써 단전지(2)의 유지 안정성을 확보하기 위해서이다.
본 예의 단전지(2)에서는, 도 3에 도시하는 바와 같이, 전지 본체(22)의 외주부(223)에 있어서 스페이서(23)가 설치되어 있지 않은 변(223c, 223d)(긴 변측의 외주부) 및 당해 변(223c, 223d)의 단부에 위치하는 코너부를 덮도록 탄성 수지부(21)가 설치되어 있다. 이 탄성 수지부(21)는, 수지 재료의 인서트 성형에 의해 형성되어 있다. 탄성 수지부(21)를 구성하는 재료로서는, 가황 고무, 열경화성 수지 엘라스토머, 열가소성 수지 엘라스토머, 폴리아미드계 수지(핫 멜트 그레이드) 등의 탄성 수지 재료를 예시할 수 있다. 또한, 외주부(223)의 전체 주위에 탄성 수지부(21)를 형성해도 된다.
탄성 수지부(21)의 단부는, 도 2에 도시하는 바와 같이, 전지 본체(22)의 외주부(223a)에 있어서 스페이서(23)가 고정되는 위치에 대응하는 위치에 설치되어 있다. 그리고, 스페이서(23)의 고정용 관통 구멍(231)에 인가된 차량 진동과 같은 외력이, 스페이서(23)로부터 전지 본체(22)의 외주부(223a)에 전달할 때에 탄성 수지부(21) 자체에 완충력을 발생시켜, 전지 본체(22)에 전달하는 외력을 경감시킬 수 있다.
탄성 수지부(21)를 형성하기 위한 인서트 성형 형(3)은, 하형(31)과, 당해 하형(31)에 대응하는 상형(32)을 갖고 있다. 하형(31) 및 상형(32)은, 열전도성이 우수한 재료로 구성되어 있고, 이러한 재료로서는 금속 재료 등을 예시할 수 있다.
인서트 성형 형(3)의 하형(31)은, 도 4에 도시하는 바와 같이, 평면에서 보아 대략 직사각 형상이며, 당해 하형(31)의 대략 중앙에는, 단전지(2)의 3차원 형상에 대응하는 오목부(310)가 형성되어 있다. 하형(31)에 있어서 스페이서(23)의 고정용 관통 구멍(231)에 대응하는 위치에는, 로케이터 핀(312)이 설치되어 있고, 단전지(2)가 오목부(310)에 세트될 때에는, 당해 로케이터 핀(312)이 스페이서(23)의 고정용 관통 구멍(231)에 삽입됨으로써, 하형(31)에 있어서의 단전지(2)의 대략의 위치가 규정된다.
하형(31)에는, 성형 시에 있어서 단전지(2)의 위치를 엄밀하게 규정하기 위한 압박 실린더(311)가 설치되어 있다. 이 압박 실린더(311)는, 예를 들어 에어 실린더, 유압 실린더, 또는 모터에 의한 구동 기구를 갖고 있고, 당해 기구에 의해 로트부(311a)가 이동하여 단전지(2)를 압박함으로써 단전지(2)가 소정 위치로 규정된다. 본 실시 형태에 있어서의 압박 실린더(311)는, 도 4에 도시하는 바와 같이, 로케이터 핀(312)과 대응하는 위치에 합계 4개 배치되어 있지만, 압박 실린더(311)의 수 및 배치는 특별히 이것에 한정되지 않는다.
또한, 하형(31)의 오목부(310)의 긴 변부(310a)(전지 본체(22)의 외주 부분(223c, 223d)에 대응하는 부분)에는, 탄성 수지부(21)를 형성하는 캐비티(C)를 구성하기 위한 홈부(313)가 각각 형성되어 있다. 그리고, 홈부(313)의 대략 중앙부에는, 단면 반원 형상의 함몰부(314)가 각각 형성되어 있고, 당해 함몰부(314)는 하형(31)의 외측을 향해 직경 확장되어 있다.
인서트 성형 형(3)의 상형(32)은, 상술한 하형(31)과 대응하는 형상을 갖고 있고, 당해 상형(32)에도, 하형(31)의 홈부(313)에 대응하는 홈부(321) 및 함몰부(314)에 대응하는 함몰부(322)가 형성되어 있다(도 7 참조). 그리고, 홈부(313, 321)에 의해 구성되는 캐비티(C)에 용융 수지(5)를 주입하기 위한 스풀(S)(주입구)이, 함몰부(314, 321)에 의해 구성된다. 함몰부(314, 321)에 의해 구성되는 스풀(S)은, 인서트 성형 형(3)의 외측으로부터 내측을 향함에 따라서 끝이 가늘어지는 테이퍼 형상(제2 테이퍼 형상)으로 되어 있고, 당해 끝이 가느다란 형상은 후술하는 충전 장치(4)의 노즐(422)의 형상과 대응하고 있다.
충전 장치(4)는, 인서트 성형 형(3)의 캐비티(C)에 용융 수지(5)를 주입하기 위한 장치이며, 도 4에 도시하는 바와 같이, 수지 재료 공급부(41)와 주입부(42)를 갖고 있다.
수지 재료 공급부(41)는, 가열 장치(411)를 갖고 있고, 당해 가열 장치(411)에 의해 수지 재료를 가열(예를 들어, 160℃∼230℃)한다. 또한, 수지 재료 공급부(41)는 기어 펌프(412)를 갖고 있고, 가열 장치(411)에 의한 가열에 의해 생긴 용융 수지(5)를, 소정 조건(예를 들어, 펌프 회전수 10rpm∼90rpm, 압출 압력 2.0㎫∼6.5㎫)으로 압출하는 기능을 갖고 있다. 수지 재료 공급부(41)로부터 압출된 용융 수지(5)는, 히트 호스(43)를 통해 주입부(42)에 공급된다.
주입부(42)는, 본체부(421)와 당해 421에 설치된 노즐(422)을 갖고 있고, 노즐(422) 내에는, 용융 수지(5)가 통과하는 유로(420)가 형성되어 있다(도 7 참조). 노즐(422)은 원뿔 형상의 선단부(422a)와, 직통 형상의 후단부(422b)로 구성되어 있고, 선단부(422a)의 최대 외경은 후단부(422b)의 외형과 동등하게 되어 있다(도 7 참조). 선단부(422a)는, 선단(캐비티(C)에 대향하는 측)을 향함에 따라서 끝이 가늘어지는 테이퍼 형상(제1 테이퍼 형상)을 갖고 있고, 노즐(422)의 선단부(422a)의 제1 테이퍼 형상과, 인서트 성형 형(3)의 함몰부(314, 321)에 의해 구성되는 스풀(S)의 제2 테이퍼 형상은, 각각 서로 대응하는 형상으로 되어 있다. 수지 재료 공급부(41)로부터 공급되는 용융 수지(5)는, 노즐(422) 내의 유로(420)를 따라 통과한 후, 선단부(422a)로부터 캐비티(C)를 향해 압출된다.
또한, 본 실시 형태의 충전 장치(4)의 노즐(422)의 후단부(422b)에는, 가열 장치(423)가 설치되어 있고, 당해 가열 장치(423)에 의해 노즐(422)의 유로(420)를 통과하는 용융 수지(5)를 가열하는 것이 가능하게 되어 있다. 이러한 가열 장치(423)로서는, 코일 히터나 적외선 히터 등을 예시할 수 있다. 본 실시 형태에서는, 노즐(422)에 있어서 가열 장치(423)가 설치되는 장소는 특별히 한정되지 않지만, 성형품의 제조 사이클의 단축화의 관점에서, 본 실시 형태와 같이 노즐(422)의 후단부(422b)에만 가열 장치(423)가 설치되어 있는 것이 바람직하다.
또한, 노즐(422)의 선단부(422a) 및 후단부(422b)에는, 특별히 도시하지 않은 온도 센서가 설치되어 있고, 당해 온도 센서에 의해 당해 선단부(422a) 및 후단부(422b)의 온도를 상시 측정하는 것이 가능하게 되어 있다.
다음으로, 본 실시 형태에 있어서의 사출 성형 방법의 작용에 대해 설명한다. 도 5는 본 실시 형태에 있어서의 사출 성형 방법을 나타내는 공정도이고, 도 6의 (A)∼도 6의 (F)는 사출 성형 장치(1)의 동작을 설명하기 위한 단면도이고, 도 7은 도 6의 (C)의 VII부의 확대도이고, 도 8은 충전 장치에 있어서의 노즐의 온도 변화를 나타내는 그래프이다.
먼저, 도 6의 (A)에 도시하는 바와 같이, 인서트 성형 형(3)의 하형(31)의 오목부(310)에, 단전지(2)를 세트한다. 그리고, 상형(32)을 하형에(31)에 세트하여 당해 상형(32)을 하형(31)을 향하여 소정 압박력으로 압박함으로써 형 체결을 행한다(도 5에 있어서, 형 체결 공정(S1)). 이때, 인서트 성형 형(3)은, 캐비티(C)에 충전하는 용융 수지(5)의 융점보다 낮은 온도로 되어 있다.
이어서, 도 6의 (B)에 도시하는 바와 같이, 인서트 성형 형(3)의 하형(31)의 함몰부(314)와, 상형(32)의 함몰부(322)로 구성되는 스풀(S)에 충전 장치(4)의 노즐(422)의 선단부(422a)를 삽입하고, 압박한다. 그리고, 도 6의 (C)에 도시하는 바와 같이, 하형(31)의 홈부(313)와 상형(32)의 홈부(321)로 구성되는 캐비티(C)에, 노즐(422)의 선단으로부터 용융 수지를 주입한다(도 5에 있어서, 충전 공정(S2)). 이때, 도 7에 도시하는 바와 같이, 노즐(422)의 선단부(422a)에 형성된 제1 테이퍼 형상은, 스풀(S)의 제2 테이퍼 형상에 밀착됨과 함께, 당해 노즐(422)의 선단부(422a)는 캐비티(C)의 당해 노즐(422)측 단부에 직접 대향한 상태로 된다.
캐비티(C)에 용융 수지(5)를 충전 종료하면, 도 6의 (D)에 도시하는 바와 같이, 노즐(422)의 선단을 스풀(S)에 압박한 채의 상태로 대기하고(도 5에 있어서, 대기 공정(S3)), 용융 수지(5)를 냉각하여 고화시킴으로써 탄성 수지부(21)를 형성한다. 이때, 노즐(422)의 선단부(422a)가 인서트 성형 형(3)에 접촉한 상태 그대로 되어 있음으로써, 당해 선단부(422a)의 열은 인서트 성형 형(3)에 전달되고, 선단부(422a)의 온도는 빠르게 하강한다. 한편, 도 8에 도시하는 바와 같이, 노즐(422)에 설치된 가열 장치(423)에 의해 당해 노즐(422)의 후단부(422b)는 융점 이상의 온도로 가열된 채의 상태로 되어 있다.
이어서, 노즐(422)의 선단부(422a)의 온도가 탄성 수지부(21)를 구성하는 수지 재료의 융점 이하로 되면, 주입부(42)를 인서트 성형 형(3)으로부터 분리한다(도 6의 (E) 참조). 그리고, 인서트 성형 형(3)의 상형(32)을 하형(31)으로부터 이격시켜 단전지(2)를 이형함으로써(도 5에 있어서, 이형 공정(S4)), 탄성 수지부(21)가 형성된 단전지(2)를 얻을 수 있다.
다음으로, 본 실시 형태에 있어서의 사출 성형 방법의 작용에 대해 설명한다.
본 실시 형태에 있어서의 사출 성형 방법에서는, 인서트 성형 형(3)의 캐비티(C)에 용융 수지(5)를 충전(충전 공정)한 후, 노즐(422)의 선단부(422a)의 온도가 수지 재료의 융점 이하로 될 때까지 당해 노즐(422)의 선단부(422a)를 스풀(S)에 압박한 채의 상태에서 대기한다(대기 공정). 이에 의해, 노즐(422)의 선단부(422a)는 빠르게 냉각되어 스풀(S) 부근의 용융 수지(5)가 신속하게 고화되므로, 인서트 성형 형(3)으로부터 노즐(422)을 분리하였을 때, 수지 재료 내에 기포가 혼입되는 것을 방지할 수 있다.
또한, 본 실시 형태에 있어서의 충전 장치(4)의 노즐(422)의 선단부(422a)는, 끝이 가늘어지는 제1 테이퍼 형상인 동시에, 스풀(S)(주입구)의 형상도 당해 제1 테이퍼 형상에 대응한 제2 테이퍼 형상으로 되어 있다. 이에 의해, 충전 공정에 있어서의 노즐(422)의 선단부(422a)와 스풀(S)의 밀착성이 향상되어, 노즐(422)의 선단부(422a) 열이 인서트 금형(3)에 전달되기 쉬워지므로, 용융 수지(5)를 캐비티(C)에 충전한 후의 노즐(422)의 선단부(422a)의 냉각을 효율적으로 행할 수 있다. 이로 인해, 인서트 성형 형(3)으로부터 노즐(422)을 분리하였을 때의 수지 재료 내로의 기포의 혼입을 더욱 확실하게 방지할 수 있다. 또한, 노즐(422)의 선단부(422a)의 냉각 시간을 단축화할 수 있으므로, 성형품의 제조 사이클의 단축화도 도모할 수 있다.
또한, 실시 형태에서는, 가열 장치(423)에 의해 노즐(422)의 후단부(422b)만을 가열한다. 이로 인해, 당해 노즐(422)의 선단부(422a)의 냉각을 한층 더 효율적으로 행하는 것이 가능해져, 상기한 효과를 더욱 향상시킬 수 있다.
또한, 수지 재료를 캐비티(C)에 충전하여 당해 수지 재료를 냉각하는 동안, 노즐(422)의 후단부(422b)는 가열 장치(423)에 의해 수지 재료의 융점 이상의 온도로 되어 있다(도 8 참조). 이로 인해, 탄성 수지부(21)의 성형이 종료된 후에, 계속해서 다른 탄성 수지부(21)를 성형할 때, 효율적으로 노즐(422)의 유로(420) 내의 수지 재료를 가열할 수 있으므로, 성형품의 제조 사이클의 단축화를 한층 더 도모할 수 있다.
또한, 본 실시 형태에서는, 노즐(422)의 선단부(422a)를 캐비티(C)의 단부에 직접 대향시키는 것이 가능해져, 성형 형에 러너부 및 게이트부를 설치하는 것을 생략할 수 있으므로, 사출 성형 형의 사용에 이용하는 수지 재료의 수율의 향상을 도모할 수 있다.
또한, 이상에 설명한 실시 형태는, 본 발명의 이해를 용이하게 하기 위해 기재된 것이며, 본 발명을 한정하기 위해 기재된 것은 아니다. 따라서, 상기한 실시 형태에 개시된 각 요소는, 본 발명의 기술적 범위에 속하는 모든 설계 변경이나 균등물도 포함하는 취지이다.
1 : 사출 성형 장치
2 : 단전지
22 : 전지 본체
221 : 외장 부재
222 : 발전 요소
223 : 외주 부분
23 : 스페이서
231 : 고정용 관통 구멍
21 : 탄성 수지부
3 : 인서트 성형 형
31 : 하형
310 : 오목부
311 : 압박 실린더
312 : 로케이터 핀
313 : 홈부
314 : 함몰부
32 : 상형
321 : 홈부
322 : 함몰부
C : 캐비티
S : 스풀
4 : 충전 장치
41 : 수지 재료 공급부
411 : 가열 장치
412 : 기어 펌프
42 : 주입부
421 : 본체부
422 : 노즐
422a : 선단부
422b : 후단부
423 : 가열 장치
43 : 히트 호스
5 : 용융 수지
S1 : 형 체결 공정
S2 : 충전 공정
S3 : 대기 공정
S4 : 이형 공정

Claims (5)

  1. 적어도 일부가 가온된 노즐을 성형 형의 주입구에 압박하여, 상기 노즐로부터 용융 상태의 수지 재료를 성형 형의 캐비티에 충전하는 충전 공정과,
    상기 충전 공정 후, 상기 노즐을 상기 주입구에 압박한 채의 상태에서, 상기 노즐의 선단의 온도가 상기 수지 재료의 융점 이하로 될 때까지 대기하는 대기 공정을 갖는 것을 특징으로 하는, 사출 성형 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 노즐의 선단은, 끝이 가늘어지는 제1 테이퍼 형상이고,
    상기 주입구는, 상기 제1 테이퍼 형상에 대응한 제2 테이퍼 형상인 것을 특징으로 하는, 사출 성형 방법.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 충전 공정에 있어서, 상기 노즐의 후단부측만이 가온되어 있는 것을 특징으로 하는, 사출 성형 방법.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 노즐의 선단은, 상기 충전 공정 및 상기 대기 공정에 있어서, 상기 캐비티의 단부에 직접 대향하고 있는 것을 특징으로 하는, 사출 성형 방법.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 충전 공정 전에, 외장 부재에 의해 수용된 발전 요소를 갖는 단전지를 상기 성형 형에 세트하는 공정을 갖고,
    상기 캐비티는, 상기 단전지의 외주의 적어도 일부를 포위하는 형상에 대응하는 형상인 것을 특징으로 하는, 사출 성형 방법.
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