WO2004022306A1

WO2004022306A1 - 複合射出成形方法並びに金型

Info

Publication number: WO2004022306A1
Application number: PCT/JP2003/011216
Authority: WO
Inventors: Hiromitsu Seito; Katsumasa Miwa
Original assignee: Polyplastics Co., Ltd.
Priority date: 2002-09-03
Filing date: 2003-09-02
Publication date: 2004-03-18
Also published as: US20060049544A1; AU2003264369A1; JP4368799B2; EP1541317A1; EP1541317A4; JPWO2004022306A1

Abstract

本発明は、1次側樹脂成形品と2次側樹脂成形品の密着性及び気密性が向上した複合射出成形品を提供する。本発明により、1次側樹脂成形品(1)上に2次側樹脂成形品(2)を射出して複合射出成形品を成形する際に、2次側樹脂成形品(2)側から圧縮して1次側樹脂成形品(1)と2次側樹脂成形品(2)の密着性及び気密性を向上させる複合射出成形方法において、1次側樹脂成形品(1)と2次側樹脂成形品(2)の密着が劣る個所に選択的に局部圧縮を行うことが可能となる。

Description

明細書

複合射出成形方法並びに金型技術分野

本発明は、 1次側樹脂成形品上に 2次側樹脂成形品を射出して複合射出成形を成形する方法及び金型に関し、詳しくは 1次側樹脂成形品と 2次側樹脂成形品密着が劣る個所に選択的に局部圧縮を行うことを特徴とする複合射出成形方法及金型に関する。背景技術

射出成形で 1次側樹脂成形品を作り、さらに 1次側樹脂成形品の上に 2次側樹脂を射出して、複合射出成形品を成形する方法が行われており、口一タリ方式、コアバック方式、スライド方式などの二色成形方法等の複合射出成形方法が知られている。

複合射出成形において、 1次側樹脂成形品と 2次側樹脂成形品の密着性及び気密性を確保することは、複合射出成形品の内部に圧力がかかることによる界面からの破損を防ぐために、また成形品外部から内部への水分などの侵入を防ぐために、極めて重要な技術ポイントである。

これまで 1次側樹脂成形品と 2次側樹脂成形品の密着性及び気密性を確保する技術としては、（ィ）成形樹脂材料や、（口）成形装置や成形方法の面からの検討が行われている。

(ィ）に関しては、 1次側樹脂として 2次側樹脂より低融点樹脂を使用し、 2 次側樹脂を射出した時に 1次側樹脂を溶融させる方法などが知られている。

(口）に関しては、金型機構を利用し、密着や溶着を期待する部位全体を押圧または圧縮する方法が開示されている（例えば特開平 7— 2 9 0 5 0 0号公報 (請求項 1、図 1 ) および特開平 9一 1 1 3 4 4号公報（請求項 1、図 3 ) 参照）。しかし、これらの技術では、成形品の形状によっては、必ずしも十分な密着性を有する複合射出成形品は得られていない。発明の開示

本発明は、 1次側樹脂成形品と 2次側樹脂成形品の密着性及び気密性が向上した複合射出成形品を提供することを目的とする。

本発明者は、密着性及び気密性が向上した複合射出成形品を得ることを目的として鋭意検討した結果、複合射出成形時に、 2次側樹脂のゲート位置から流動距離が長い個所や 2次側成形品表面にボスやリブなどの突出部分など、密着性が低下する場所の近傍を、射出成形機に元々備えられた突き出し機構や金型に設けられた、流体圧力や電気的な駆動もしくはパネなどの弾性体の反発力などで金型の一部を動かす機構により局部圧縮することによって、複合射出成形品の密着性及び気密性を効率的に改善できることを見出だし、本発明を完成するに至った。すなわち本発明の第 1は、 1次側樹脂成形品（1 ) 上に 2次側樹脂成形品 ( 2 ) を射出して複合射出成形品を成形する際に、 2次側樹脂成形品（2 ) 側から圧縮して 1次側樹脂成形品（1 ) と 2次側樹脂成形品（2 ) の密着性及び気密性を向上させる複合射出成形方法において、 1次側樹脂成形品（1 ) と 2次側樹脂成形品（2 ) の密着が劣る個所に選択的に局部圧縮を行うことを特徴とする複合射出成形方法を提供する。

本発明の第 2は、 2次側樹脂成形品（2 ) が外部に突出する突出部分（4 ) を有し、該突出部分（4 ) を局部圧縮することを特徴とする本発明の第 1に記載の複合射出成形方法を提供する。

本発明の第 3は、突出部分（4 ) がボス又はリブである本発明の第 1に記載の複合射出成形方法を提供する。

本発明の第 4は、突出部分（4 ) がボス又はリブである本発明の第 2に記載の複合射出成形方法を提供する。

本発明の第 5は、 2次側樹脂成形品（2 ) が、 2次側樹脂ゲート（7 ) からの距離が長い部分を有する場合に、該 2次側樹脂ゲート（7 ) からの距離が長い部分（8 ) を局部圧縮することを特徴とする本発明の第 1に記載の複合射出成形方法を提供する。

本発明の第 6は、圧縮開始時期が、 2次側樹脂のゲートシール時間以降、表面固化時間から 2 0秒経過以内である本発明の第 1〜 5のいずれかに記載の複合射出成形方法を提供する。

本発明の第 7は、本発明の第 1〜 5のいずれかに記載の複合射出成形方法に使用し、 1次側樹脂成形品（1 ) と 2次側樹脂成形品（2 ) の密着が劣る個所に選択的に局部圧縮を行う局部圧縮手段（6 ) を有する射出成形金型を提供する。本発明の第 8は、本発明の第 6に記載の複合射出成形方法に使用し、 1次側樹脂成形品（1 ) と 2次側樹脂成形品（2 ) の密着が劣る個所に選択的に局部圧縮を行う局部圧縮手段（6 ) を有する射出成形金型を提供する。図面の簡単な説明

図 1

実施例および比較例に係る 1次側樹脂成形品の形状を示す図。

図 2

実施例および比較例に係る複合射出成形品の形状を示す図。

図 3

実施例 1又は 2に係る複合射出成形品の 2次側樹脂成形品側から見た平面図。図 4

従来技術による流動距離が長い複合射出成形品の超音波探索装置による密着状態を示す図。

図 5

従来技術による突出部分を有する複合射出成形品の超音波探索装置による密着状態を示す図。 (符号の説明）

1 1次側樹脂成形品

2 2次側樹脂成形品

3 圧縮個所

4 突出部分（図示せず）

5 リブ

6 局部圧縮手段（図示せず）

7 2次側樹脂ゲート

8 2次側樹脂ゲートからの流動距離が長い部分（部分 Aまたは C、あるいはリブ B ) (図示せず）

9 1次側樹脂ゲート

1 0 複合射出成形品

1 1 1次側樹脂（図示せず）

1 2 2次側樹脂（図示せず）

1 7 2次側樹脂ゲートのための貫通孔

2 1 密着が良好な部分

2 2 密着が劣る部分発明を実施するための最良の形態複合射出成形において 1次側樹脂成形品と 2次側樹脂成形品の密着性を保つには、 2次側溶融樹脂の熱量によって固化した 1次側樹脂の最表面を溶融させ、 1 次側樹脂成形品と 2次側樹脂成形品を十分に溶着させることが重要である。また、 1次側樹脂と 2次側樹脂の、溶融状態から固化状態へ移行した際に生じる樹脂の収縮や膨張などによって、樹脂界面の溶着破壊や剥離が生じないことも重要である。

本発明における着目点は、圧縮が有効に行われるように、個々の 2次側樹脂の固化状態により局部的に圧縮を行うことにより十分に圧縮を行えるようにする点と、更に効果的な圧縮を行うために溶融樹脂が固化し難いリブやボスにあたる個所に局部圧縮したことにある。

以下、図を参照しながら本発明の複合射出成形方法及び金型について説明する。図 2は、 1次側樹脂成形品 1の上に、 2次側樹脂ゲー卜 7から 2次側樹脂 1 2 を射出充填して 2次側榭脂成形品 2を形成させて得られた複合射出成形品 1 0を、 2次側樹脂成形品 2側から見た平面図である。図 3では、 2次側樹脂のゲ一ト 7 からの流動距離が長い部分 8が圧縮個所 3であり、 5は密着強度測定用のリブである。

2次側樹脂のゲート位置からの流動距離が長い個所に関しては、流動距離が長くなることによって 2次側溶融樹脂が流動時に次第に金型から熱量を奪われ 1次側樹脂を十分に溶融することが難しくなるとともに樹脂ゲート付近での固化状態が進展することによって、 1次側樹脂と 2次側樹脂を互いに押し合わせる圧力伝播も低下し、溶融密着しにくくなるとともに、溶融しても収縮が大きく、溶着破壌や剥離が生じる結果、十分な密着力を得るに至らないことを見出した。

しかし、 2次側樹脂成形品を加圧するには、基本的に 2次側樹脂が完全に固化 'する前に加圧が開始されなければならない。実際の複合射出成形では、樹脂が流動して金型と溶融樹脂が接した段階から固化が始まる。そのため樹脂ゲートに近い部位に関しては固化が流動初期から進み、溶融樹脂が成形品流動末端付近まで流動した段階では樹脂ゲー卜付近ではある程度固化が進展しているために、複合射出成形品全体を加圧して密着性及び気密性を確保することは難しい。また、榭脂が末端に充填されない状態で加圧した場合は、未充填部は加圧されず、十分な効果が期待できない。

また、従来技術により複合射出成形を行っても 2次側樹脂のゲート位置からの流動距離が長くなつた場合や、複合射出成形品表面にボスゃリブなどの外側に突出する部分に関しては、 1次側樹脂成形品と 2次側樹脂成形品の密着性が劣る傾向にある。図 4に、 2次側樹脂のゲート位置からの流動距離が長くなった場合の複合射出成形品、図 5に複合射出成形品表面にボスゃリブなどの外側に突出する部分が生じた場合の複合射出成形品について、 1次側樹脂成形品と 2次側樹脂成形品の超音波探索装置による密着状態を示す。密着が良好な部分 2 1は黒色、劣る部分 2 2は白色（wと表示）から赤色（rと表示）に観察され、流動距離が長くなる程密着性が劣り、また突出する部分でも密着性が劣ることが判った。

従って、本発明では、 2次側樹脂のゲート位置からの流動距離が長い部分 8を局部圧縮する。

上記部分 8に対して局部圧縮が加えられる圧縮個所 3は、 1個所以上であり、複数個所に分けて加えられてもよい。

2次側樹脂ゲートから流動距離が長い位置とは、 2次側樹脂ゲートからの長さと成形品厚み dの比（L Z d ) が 2 0以上であり、ショートショットが発生しない限り制限はない。 2 0よりも小さいと圧縮の効果が顕著には現れない。

圧縮個所は 1ケ所でも複数でも構わない。また圧縮部の面積にも制限はないが、駆動機構の制約上、あまり大きすぎると圧縮力が小さくなり効果が生じにくい。圧縮圧力は、樹脂にかかる保圧力以上であることが好ましい。また圧縮容積は 2次側樹脂の収縮容積に近いことが好ましい。

圧縮開始時期は、 2次側樹脂射出後ゲートが固化する時間（これは通常、金型内に充填された樹脂の表面固化時間とほぼ同じ）から 2 0秒経過以内であり、この時間内に開始することが好ましい。これよりも早く圧縮を開始すると、固化していないゲートから圧縮力が逃げるため樹脂に圧が十分加わらないし、これよりも遅く圧縮を開始すると、樹脂表面が固まりすぎて、圧縮の効果が十分には発揮できない。

図 3は、 1次側樹脂成形品 1の上に、 2次側樹脂ゲート 7から 2次側樹脂 1 2 を射出充填して 2次側樹脂成形品 2を形成させて得られた複合射出成形品 1 0を、 2次側樹脂成形品 2側から見た平面図である。図 3では、 2次側樹脂のゲート 7 からの流動距離が長い部分 8に設けられた部分 Aまたは部分 (：、リブ Bが圧縮個所 3であり、密着強度測定用のリブでもある。

2次側成形品表面のリブやボスなどの突出部分 4に関しては、上記説明における 1次側樹脂の再溶融と 1次側樹脂と 2次側樹脂の溶着後の溶着破壊や剥離が生じやすくなり密着性が低下する傾向がある。

即ち、複合射出成形品の外側に突出する部分 4に関しては 2次側成形品表面として出張った形状となるためにボスやリブの裏にあたる 1次側樹脂と 2次側樹脂の界面の個所にひけとよばれる表面が凹む現象が生じ、 1次側樹脂と 2次側樹脂の溶融破壌や剥離が発生しゃすくなるともにボスゃリブに流れ込む際に樹脂配向が溶融樹脂流動によって 2次側樹脂平面流動個所と異なるために、部分的に線膨張が変わり、あわせて 1次側樹脂と 2次側樹脂の溶融破壌や剥離が発生しやすくなっている。

更に望ましくは、圧縮を行う部位は、リブやボスなど成形品高さが高い部分、即ち、突出部分 4が有効である。これは成形品高さ維持により成形品厚みが厚くなる効果によって溶融樹脂の内部固化時間が遅滞されるために、より広範囲の圧縮条件での制御が可能となり、有効に圧縮作用が期待できる。

圧縮個所 3は、 1個所以上であり、複数個所に分けて加えられてもよい。突出部分 4の高さは 0 . 5 mm以上である。

また、密着不良部が複数箇所存在する場合には 2次側溶融樹脂の固化状態によつて個々に圧縮開始時間を調整することによって高い密着性を得ることが可能となる。

本発明に係る複合射出樹脂成形用金型は、 1次側樹脂成形品 1上に 2次側樹脂成形品 2を射出して複合射出成形品を成形し、 1次側樹脂成形品 1と 2次側樹脂成形品 2の密着が劣る個所に、 2次側樹脂成形品 2側から選択的に局部圧縮を行うことが可能な金型である。

局部圧縮を行う手段 6としては、射出成形機のェジェクタ一機構、例えばェジェクターピンを利用した手段でも、金型内で油圧、空圧式またスプリングなどを利用した可動コアにより圧縮する手段でもかまわない。本発明で使用できる樹脂は熱可塑性樹脂である。熱可塑性樹脂は、結晶性樹脂、非結晶性樹脂、生分解性樹脂、非生分解性樹脂、合成樹脂、天然産製樹脂、汎用樹脂、エンジニアリング樹脂、ポリマーァロイ等、いずれの種類の樹脂でもよい。熱可塑性樹脂としては、ポリエチレン（PE) 、ポリプロピレン（PP) 、ポリスチレン（PS) 、 AS樹脂、 ABS樹脂、ポリ塩化ビニル（PVC) 、ポリアクリロニトリル（PAN) 、（メタ）アクリル樹脂、セルロース系樹脂、ポリウレタン、エラストマ一等が挙げられる。

エンジニアリング樹脂としては、ナイロン 6、同 6， 6、同 12、同 6, 12 のような各種脂肪族ポリアミドまたは芳香族ポリアミド（PA) 、ポリエチレンテレフ夕レート（PET) 、ポリブチレンテレフタレート（PBT) のような芳香族ポリエステル樹脂、ポリ力一ポネート（PC) 、ポリアセタール、ポリフエ二レンエーテル（PPO) 、ポリフエ二レンスルフイド（PPS) 、液晶性ポリエステルや液晶性ポリアミドのような液晶性ポリマー、弗素樹脂等が挙げられる。その他、脂肪族ジカルボン酸、脂肪族ジオール、脂肪族ヒドロキシカルボン酸もしくはその環状化合物からの脂肪族ポリエステル、さらにはこれらがジィソシァネ一トなどにより分子量が増加した脂肪族ポリエステル等の生分解性樹脂などであってもよい。

1次側樹脂と 2次側樹脂は同じであっても、異なっていてもよい。 2次側樹脂の加工温度は 1次側樹脂の固化温度よりも高い方が密着性が高くなる。

1次側樹脂と 2次側樹脂には、繊維状、板状、球状、不定形などの無機、有機の各種充填剤、各種安定剤ゃ改質剤が添加されていてもよい。

本発明に係る複合射出樹脂成形品は、ハウジング等の外装部品、スィッチゃコネクタなどの電装部品、レバー、ギア、カム等の機構部品、中空部品等に使用される。

(実施例）

以下、実施例により本発明を具体的に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。 (実施例 1と 2及び比較例 1 )

1次側樹脂にジユラネックス 3 0 3 R A (ウィンテックポリマ一株式会社製、融点が約 2 0 5 付近の低融点タイプのガラス繊維入り P B T樹脂）を、 2次側樹脂にはジユラネックス 3 3 0 0 (ウィンテックポリマー株式会社製、融点が約 2 2 5 °C付近の通常タイプのガラス繊維入り P B T樹脂）を使用した。

はじめに、図 1に示すような 1次側樹脂成形品を成形し、冷却固化した 1次側樹脂成形品を金型キヤビティに設置し、この上に 2次側樹脂を、シリンダ一温度 2 7 0 °C、射出速度 1 O mm/ sの条件で、直径 1 . 5 mmのピンゲートから、 8 0 ^DCの金型に充填し、図 2に示すような複合射出成形品を得た。

1次側樹脂成形品の寸法は、製品部は長さ 1 3 0 mm X幅 4 0 mm X厚さ 3 m m、 2次側樹脂成形品の寸法は、製品部 1 0 O mmX 3 0 ]11111ズ厚さ2 111111でぁり、 1次側樹脂成形品と 2次側樹脂成形品の密着面積は 1 0 0 mm X 3 0 mmである。

9は 1次側樹脂ゲート、 1 7は 2次側樹脂ゲートのための貫通孔である。 7は 2次側樹脂ゲートである。リブは 1次側樹脂成形品上に 2本、 2次側樹脂成形品上に 2本設けた。 2次側樹脂成形品のリブの設けられる位置は、 2次側樹脂ゲ一ト 7からリブまでの距離が、ゲート 7側から 1 0 mm及び 7 0 mmの位置である。 1次側樹脂成形品のリブの設けられる位置は、 2次側樹脂成形品のリブの設けられる位置の対称側である。

実施例 1では、局部圧縮は、射出成形機のェジェクタ一機構を利用して行った。局部圧縮位置は、図 3に示すように、 2次側樹脂ゲートから流動距離が長い位置 Aである。圧縮個所の直径は 1 O mmであり、圧縮力は 3， 0 0 O k gであり、圧縮距離は射出後経過した時間により変化する。なお、射出後 0秒においては、樹脂がキヤビティに完全充填されていないため、圧縮は行っていない。

実施例 2では、局部圧縮は、射出成形機のェジェクタ一機構を利用して行った。局部圧縮位置は、図 3に示すように、 2次側成形品において 2次側樹脂ゲートに対する反ゲート側リブでの位置 Bのみ（ゲート側リブには局部圧縮は行っていなレである。圧縮個所の形状は 1 5 mm X 1 . 5 mm (長方形）であり、圧縮力は 3 , 0 0 0 k gであり、圧縮距離は 0 . 5 mmである。

比較例 1では、密着面全面を圧縮した。全面圧縮は、金型全体を閉じる方向に圧縮して、圧縮力 1 0 0 t、圧縮距離は最大 0 . 1 mmである。

圧縮開始時期は、射出後からのェジェクターピン前進開始設定秒数で示した。

1次側樹脂成形品および 2次側樹脂成形品のリブを引張り、反ゲート側リブでの密着強度（最大荷重）を測定した。

圧縮開始時期と圧縮距離と密着強度の関係について結果を表 1に示す。

なお、表 1で、 Stoplは部分 Aを圧縮する場合の表面固化時間、 EJ Stop2はリブ Bを圧縮する場合の表面固化時間を示す。

また、圧縮個所 Aと Cにした場合の密着強度との関係について、測定結果を表 2に示す。

圧縮開始時期実施例 1 実施例 2 比較例 1

(圧縮位置） (2次^-トから遠い部分 A) (2次ゲ-トから遠い!)； TB) (全面）射出後圧縮距離密着強度圧縮距離密着強度密着強度

(秒）、mm) (N) (匪 (N) (N)

0 0. 00 1067 0. 00 1185 1197

1. 5 0. 40 1233 0. 42 1280 1246

3 トシ-ル 0. 38 1300 0. 41 1325 1173

5 0. 35 1385 0. 39 1538 H94

7. 5 0. 30 1435 0. 34 1638 1221

10 EJ Stopl 0. 00 1529 0. 15 1749 1237

15 EJ Stop2 0. 00 1583 0. 00 1937 1203

20 0. 00 1590 0. 00 1950 1221

25 0. 00 1534 0. 00 1902 1208

30 0. 00 1421 0. 00 1856 1183

40 0. 00 1299 0. 00 1645 1200

160 0. 00 1275 0. 00 1403 1211 表 2

上記結果より、従来の密着面全面を圧縮した場合の密着強度に対して、本発明による局部圧縮を行うことによって高い密着強度が得られている。

全面圧縮では、圧縮開始時期が遅くなつた場合においても効果が現れていない点については、開始時期が遅れることによって表面固化が促進し、実際に圧縮できなかったことによる。このような従来技術による不具合を解消するために、本発明による部分的に制御しやすい局部圧縮を採用することにより、成形品の密着強度が改善される。

局部圧縮に関しても、より高い密着強度を得るためには、できるだけ圧縮開始時期を遅らせることが有効であり、本発明の局部的に圧縮を行う方法、特にボス、リブなどを圧縮することによって圧縮開始時期を遅らせることが可能となり有効な密着強度が得られる。

特に実施例で使用したような結晶性熱可塑性樹脂に関しては、各樹脂の凝固点による特定温度で表面固化が進むために本方法がより効果的である。産業上の利用可能性

本発明では、 1次側樹脂成形品と 2次側樹脂成形品の密着が劣る個所に、選択的に局部圧縮を行うことにより圧縮効果を有効かつ効果的に行うことができる。局部圧縮によって、金型内への樹脂充填時の溶融樹脂の表面固化分布に関係なく密着性を改良したい個所に有効に圧縮することにより、密着性を向上させることができる。

本発明によれば、 1次側樹脂成形品と 2次側樹脂成形品の密着性及び気密性が向上した複合射出成形品が得られる。

Claims

請求の範囲

1. 1次側樹脂成形品（1) 上に 2次側樹脂成形品（2) を射出して複合射出成形品を成形する際に、 2次側樹脂成形品（2) 側から圧縮して 1次側樹脂成形品（1) と 2次側樹脂成形品（2) の密着性及び気密性を向上させる複合射出成形方法において、 1次側樹脂成形品（1) と 2次側樹脂成形品（2) の密着が劣る個所に選択的に局部圧縮を行うことを特徴とする複合射出成形方法。

2. 2次側樹脂成形品（2) が外部に突出する突出部分（4) を有し、該突出部分（4) を局部圧縮することを特徴とする請求項 1に記載の複合射出成形方法。

3. 突出部分（4) がボス又はリブである請求項 1に記載の複合射出成形方法。

4. 突出部分（4) がボス又はリブである請求項 2に記載の複合射出成形方法。

5. 2次側樹脂成形品（2) が、 2次側樹脂ゲート（7) からの距離が長い部分を有する場合に、該 2次側樹脂ゲート（7) からの距離が長い部分（8) を局部圧縮することを特徴とする請求項 1に記載の複合射出成形方法。

6. 圧縮開始時期が、 2次側樹脂のゲートシール時間以降、表面固化時間から

20秒経過以内である請求項 1〜 5のいずれかに記載の複合射出成形方法。

7. 請求項 1〜 5のいずれかに記載の複合射出成形方法に使用し、 1次側樹脂成形品（1) と 2次側樹脂成形品（2) の密着が劣る個所に選択的に局部圧縮を行う局部圧縮手段（6) を有する射出成形金型。

8. 請求項 6に記載の複合射出成形方法に使用し、 1次側樹脂成形品（1) と

2次側樹脂成形品（2) の密着が劣る個所に選択的に局部圧縮を行う局部圧縮手段（6) を有する射出成形金型。