(57)【要約】【課題】複合成形品の良否判断を適切に行うことができるとともに、射出条件をより容易に設定できる金属多孔質材のインサート成形方法を提供する。【解決手段】あらかじめ設定した射出条件で、金属焼結体の骨格により構成されてなる三次元網目構造を有するシート状の金属多孔質材の周囲に樹脂を射出成形することにより、前記樹脂からなる枠部が設けられてなる複合成形品を形成し、前記複合成形品の表面の画像認識により前記樹脂部の面積βと前記枠部における欠肉部の面積αとを測定し、前記欠肉部の面積αが０である場合には前記樹脂部の面積βがあらかじめ定めておいた枠部面積上限値γ以下であるか否かによって前記複合成形品の良否を判断し、前記欠肉部の面積αが０でない場合にはこの欠肉部の面積αと前記樹脂部の面積βとの和と前記枠部面積上限値γとを比較してその大小関係に応じて前記射出条件を調整する。【選択図】図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
金属焼結体の骨格により構成されてなる三次元網目構造を有するシート状の金属多孔質材の周囲に樹脂を射出成形することにより、前記樹脂からなる枠部が設けられてなる複合成形品を形成する金属多孔質材のインサート成形方法であって、
あらかじめ設定した射出条件でインサート射出成形を行うことにより、前記枠部を形成する樹脂部を設けて、複合成形品を形成し、
前記複合成形品の表面の画像認識により、前記樹脂部の面積と、前記枠部における欠肉部の面積とを測定し、
前記欠肉部の面積が０である場合には、前記樹脂部の面積があらかじめ定めておいた枠部面積上限値以下であるか否かによって前記複合成形品の良否を判断し、
前記欠肉部の面積が０でない場合には、この欠肉部の面積と前記樹脂部の面積との和と、前記枠部面積上限値とを比較して、その大小関係に応じて前記射出条件を調整する
ことを特徴とする金属多孔質材のインサート成形方法。
【請求項２】
前記欠肉部の面積が０でない場合、この欠肉部の面積と前記樹脂部の面積との和が前記枠部面積上限値以下である場合には射出量を増量し、前記欠肉部の面積と前記樹脂部の面積との和が前記枠部面積上限値を超えている場合には前記射出量以外の前記射出条件を調整することを特徴とする請求項１記載の金属多孔質材のインサート成形方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、金属多孔質材のインサート成形方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
金属焼結体の骨格と空隙とからなるシート状の金属多孔質材は、たとえば空隙に電極材料や活物質が充填されてアルカリ二次電池の電極等として用いられる。このような金属多孔質材は、一般に強度が低く変形しやすいので、射出成形により周囲に枠部が一体に形成された複合成形品として形成される。また、この枠部は、充填された電極材料や活物質のシールと絶縁性を確保しており、樹脂の過充填や欠肉がないことが求められる。
【０００３】
一般に射出成形では、目視検査や、たとえば特許文献１のような重量検査を行うことにより、成形品の良否を判断し、ショートショット等による不良品を取り除くことができる。また、装置の異常や不良品が発生した場合には、特許文献２に記載のように、検査結果に応じて装置の設定変更を自動で行うことが提案されている。このような成形品の検査方法としては、目視検査や重量検査のほかに、特許文献３や特許文献４に記載のように、成形品を撮影して画像処理し、良品の撮像結果と比較する方法も提案されている。
【特許文献１】特許第３６７７４３８号公報
【特許文献２】特表２００７−５２６１５６号公報
【特許文献３】特開２００７−１９６４００号公報
【特許文献４】特許第４０９５６４０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところが、成形品が薄く小さい場合には樹脂量が僅かであるために重量検査による良否判断が困難である。特に、金属をインサートする場合には、金属部分の重量に対する樹脂部分の重量が小さいために、良否判断がさらに困難となる。
また、前記各検査によって不良品の発生を確認できたとしても、射出成形機において不良発生の原因を特定するのは容易ではなく、シリンダ温度、金型温度、射出速度、射出圧力、保圧力、保圧時間、保圧切換位置、樹脂残量等の各設定条件を再設定して試験射出を繰り返さなければならない。
【０００５】
さらに、金属多孔質材をインサートする場合、樹脂が金属多孔質材の内部に含浸するため、樹脂量が過充填されていてもバリが生じにくい。このため、バリの発生によって過充填を確認していた従来の外観検査では、不良品が発見されにくいという問題がある。また、一部では金属多孔質材の内部に樹脂が含浸する一方で、他の部分では欠肉が生じる場合もある。この場合、全体の重量が適切であれば、重量検査では良品と判断されてしまうおそれがある。さらに、樹脂が金属多孔質材の空隙を押しつぶすように変形させてしまうことがある。
このように、金属多孔質材のインサート成形においては、従来の検査方法では良否判断が困難であるため、不良品が製品に混入するおそれがあるだけではなく、射出条件を適切に設定することが難しいという問題がある。
【０００６】
特に、電極として用いられる金属多孔質材をインサート成形する場合、樹脂の過充填や欠肉があると、電極としての性能が確保できない。このため、確実に樹脂の過充填および欠肉を防止できる金属多孔質材のインサート成形方法が求められている。
【０００７】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、複合成形品の良否判断を適切に行うことができるとともに、射出条件をより容易に設定できる金属多孔質材のインサート成形方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、金属焼結体の骨格により構成されてなる三次元網目構造を有するシート状の金属多孔質材の周囲に樹脂を射出成形することにより、前記樹脂からなる枠部が設けられてなる複合成形品を形成する金属多孔質材のインサート成形方法であって、あらかじめ設定した射出条件でインサート射出成形を行うことにより前記枠部を形成する樹脂部を設けて複合成形品を形成し、前記複合成形品の表面の画像認識により前記樹脂部の面積と前記枠部における欠肉部の面積とを測定し、前記欠肉部の面積が０である場合には前記樹脂部の面積があらかじめ定めておいた枠部面積上限値以下であるか否かによって前記複合成形品の良否を判断し、前記欠肉部の面積が０でない場合にはこの欠肉部の面積と前記樹脂部の面積との和と前記枠部面積上限値とを比較してその大小関係に応じて前記射出条件を調整する。
つまり、欠肉部の面積が０ということは欠肉部がない状態であり、その場合は樹脂部の面積によって良否を判断でき、樹脂部の面積が枠部面積上限値以下の場合に良品と判断できる。一方、欠肉部の面積が０でないということは欠肉部が生じている状態であり、不良品とされるが、その場合の対策として一律に射出量を増減するのではなく、枠部面積上限値との関係で適切な条件を調整する。
【０００９】
このインサート成形方法において、前記欠肉部の面積が０でない場合、この欠肉部の面積と前記樹脂部の面積との和が前記枠部面積上限値以下である場合には射出量を増量し、前記欠肉部の面積と前記樹脂部の面積との和が前記枠部面積上限値を超えている場合には前記射出量以外の前記射出条件を調整することが好ましい。つまり、欠肉部の面積と樹脂部の面積との和が枠部面積上限値以下である場合は樹脂部の面積が足りないのであるから射出量を増量し、超えている場合は樹脂量が足りている場合があるので射出量以外の射出条件を調整する。このように、欠肉部が生じている原因が射出量にあるか否かを欠肉部の面積と樹脂部の面積との和から判断して、射出量および射出量以外の射出条件のいずれか必要な条件を調整できる。
【発明の効果】
【００１０】
本発明の金属多孔質材のインサート成形方法によれば、樹脂部および欠肉部の面積から、複合成形品の良否判断を適切に行うことが可能である。また、射出量調整の要否判断が可能であるので、射出条件の設定が容易となり、インサート成形の生産性を向上できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、本発明に係る金属多孔質材のインサート成形方法の一実施形態について説明する。
図１に示す複合成形品１０は、たとえば２枚のシート状の金属多孔質材１１がその周囲に設けられた樹脂製の枠部１２によって面方向に接合された、厚さ０．５ｍｍ、４０ｍｍ×７０ｍｍの長方形薄板部材である。
【００１２】
金属多孔質材１１は、たとえば金属粉末を含むスラリーを薄く成形して乾燥させたグリーンシートを焼成することにより製造される。スラリーは、例えばＳＵＳ等の金属粉末、有機バインダ、溶媒（水）、加熱処理により昇華あるいは気化する発泡剤を混合してなるものである。このスラリーを所要の厚さのシート状に成形し、発泡剤を発泡させた後に加熱乾燥させることにより、金属粉末が有機バインダによって結合された状態のグリーンシートが形成される。このグリーンシートを脱脂、焼成することにより有機バインダが除去され、金属粉末同士が焼結された骨格によりなる三次元網目構造を有する金属多孔質材１１が形成される。
【００１３】
枠部１２は、射出成形機の型内に配置した２枚の金属多孔質材１１の周囲から、図に矢印で示すように面方向に溶融樹脂を射出することにより形成される。溶融樹脂は金属多孔質材１１の側面に付着するだけでなく、金属多孔質材１１内の空隙にもたとえば２００μｍ〜３００μｍ程度の深さまで含浸する。このため、枠部１２は金属多孔質材１１に対して強固に接合される。樹脂としては、シリコーン樹脂等の熱硬化性樹脂、エチレン・酢酸ビニル（ＥＶＡ）共重合樹脂、ポリブタジエン樹脂等の熱可塑性樹脂、熱可塑性ポリウレタンエラストマー、フッ素系熱可塑性エラストマー、エンジニアリングプラスチック系熱可塑性エラストマー、フッ素樹脂、ポリアミド樹脂、液晶ポリマー、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）樹脂、ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）、ポリプロピレン樹脂、ポリフェニレンスルフィド（ＰＰＳ）樹脂等を採用できる。
【００１４】
しかしながら、射出成形機の射出条件の設定によっては、図１に示す良品の複合成形品１０が形成されず、図２〜図４に示すような不良成形品２０，３０，４０が形成される場合がある。以下、良品において金属多孔質材１１の周囲に形成されるべき樹脂部分を「枠部」、実際に樹脂が配置された部分を「樹脂部」、「枠部」の中で樹脂が配置されなかった部分を「欠肉部」と呼ぶ。
【００１５】
図２に示す不良成形品２０では、金属多孔質材２１の周囲の樹脂部２２ａが二点鎖線で示す枠部２２全体に形成されず、枠部２２の一部に欠肉部２２ｂが発生している。図３に示す不良成形品３０では、２点鎖線で示す枠部３２から樹脂部３２ａが内側にはみ出し、金属多孔質材３１の表面が小さくなっている。図４に示す不良成形品４０では、樹脂部４２ａが枠部４２から内側の金属多孔質材４１上にはみ出している部分があるとともに、欠肉部４２ｂも発生している。
【００１６】
このような不良成形品２０，３０，４０が形成された場合、良品である複合成形品１０を形成するために、射出条件（射出量、シリンダ温度、金型温度、射出速度、射出圧力、保圧力、保圧時間、保圧切換位置等）を調整する必要がある。以下、本実施形態に係る成形品の良否判断および射出条件の調整について、図５を参照して説明する。
【００１７】
まず、ステップＳ０１において各種射出条件を初期値に設定し、ステップＳ０２に進んで射出成形する。次いで、ステップＳ０３において、スキャナやＣＣＤカメラ等を用いて製造された複合成形品の表面を撮影し、画像認識により欠肉部の面積αおよび樹脂部の面積βを測定する。これら欠肉部面積αおよび樹脂部面積βは、たとえば、複合成形品の表面が金属多孔質材、樹脂部、および欠肉部の３色になっていることを利用して測定することができる。すなわち、欠肉部と金属多孔質材および樹脂部との間に閾値を定めて明度を二値化することにより、欠肉部面積αが求められる。次いで、樹脂部と欠肉部および金属多孔質材との間に閾値を定めて明度を二値化することにより、樹脂部面積βが求められる。
【００１８】
次いで、ステップＳ０４において、欠肉部面積αが０であるかどうか、すなわち欠肉部が生じているかどうかを判断し、その結果がＹＥＳであれば（すなわち欠肉部が生じていない場合）ステップＳ０５に進み、ＮＯであればステップＳ０８に進む。
ステップＳ０５では、樹脂部面積βが枠部面積上限値γよりも小さいかどうかを判断する。この枠部面積上限値γは、枠部の設計値（すなわち良品である複合成形品１０の枠部１２の面積）とほぼ等しい値に設定しておく。ステップＳ０５における判断結果がＹＥＳであれば、その複合成形品は複合成形品１０のように枠部が正常に形成された良品であるから、射出条件を変更せずに射出成形を続行することができる（ステップＳ０７）。
一方、ステップＳ０５における判断結果がＮＯである場合は、図３に示す不良成形品３０のように樹脂部が枠部よりも大きく形成されているので、射出量が過剰であると考えられる。したがって、射出量を減量する調整を行い（ステップＳ０６）、ステップＳ０２に戻って射出成形を行う。
【００１９】
ステップＳ０４において判断結果がＮＯであった場合、つまり欠肉部が生じている場合、ステップＳ０８に進んで欠肉部面積αと樹脂部面積βとの和が枠部面積上限値γよりも大きいかどうかを判断する。ステップＳ０８における判断結果がＮＯであれば、図２に示す不良成形品２０のように樹脂部が枠部よりも小さく、かつ欠肉部が生じていることから、射出量が過小であると考えられる。したがって、ステップＳ１０に進んで射出量を増量する調整を行い、ステップＳ０２に戻って射出成形を行う。
一方、ステップＳ０８における判断結果がＹＥＳである場合は、図４に示す不良成形品４０のように欠肉部だけでなく枠部からはみ出した樹脂部も生じているので、溶融樹脂が型内を円滑に流れていないと考えられる。したがって、ここでは射出量の過不足は判断せず、ステップＳ０９に進んで射出量以外の射出条件（たとえば射出速度）を調整した後、ステップＳ０２に戻って射出成形を行う。
【００２０】
このように、各面積値を比較した結果に基づく各種条件の調整および射出成形を、射出条件が適切になるまで繰り返すことにより、良品の複合成形品１０を形成することができる。
【００２１】
以上説明したように、本発明によれば、枠部を形成する樹脂部の面積および枠部の欠肉部の面積を測定して、欠肉部の有無を確認し、樹脂部の面積と形成するべき枠部の面積とを比較するという単純な処理によって、複合成形品の良否を容易かつ確実に判断できる。さらに、欠肉部がある場合には、樹脂部の面積および欠肉部の面積の和と枠部の面積とを比較することにより不良の要因が射出量の不足にあるか否かを判断するので、適切な射出条件を調整することができる。したがって、射出条件の設定が容易となり、インサート成形の生産性を向上できる。
【００２２】
なお、本発明は前記実施形態の構成のものに限定されるものではなく、細部構成においては、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更を加えることが可能である。たとえば、金属多孔質材の製造方法、複合成形品の大きさなどは適宜変更可能である。また、ステップＳ０９では、射出速度に限らず、シリンダ温度、金型温度、射出速度、射出圧力、保圧力、保圧時間、保圧切換位置等、任意の射出条件を調整することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本発明の金属多孔質材のインサート成形方法に係る複合成形品を示す平面図である。
【図２】図１に示す複合成形品の不良品の一例を示す平面図である。
【図３】図１に示す複合成形品の不良品の他の例を示す平面図である。
【図４】図１に示す複合成形品の不良品の他の例を示す平面図である。
【図５】本発明の金属多孔質材のインサート成形方法を示すフローチャートである。
【符号の説明】
【００２４】
１０  複合成形品
１１，２１，３１，４１  金属多孔質材
１２，２２，３２，４２  枠部
２０，３０，４０  不良成形品
２２ａ，３２，４２ａ  樹脂部
２２ｂ，４２ｂ  欠肉部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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