(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
１次成形用凹部が形成されている固定金型と、２次成形用凹部と被封止体の保持用凹部とが形成されている可動金型とを使用して合成樹脂製の第１層と、合成樹脂製の第３層と、これらの第１、３層の間に封止されている被封止体とからなる３層積層体を１および２次成形により成形する成形方法であって、
前記１次成形では、前記可動金型の保持用凹部に装着されている被封止体の一方の面と、前記固定金型の１次成形用凹部とで構成される第１層成形用のキャビテイに溶融樹脂を射出充填して、第１層と被封止体の一方の面とが一体化された半成形品を成形し、
前記２次成形では、前記可動金型を前記固定金型に対して所定位置へ移動させて、１次成形により成形された半成形品の被封止体の他方の面と、前記可動金型の２次成形用凹部とで構成される第３層成形用のキャビテイに溶融樹脂を射出充填して、被封止体の他方の面と第３層とを一体化して、第１層と被封止体と第３層とが一体化された３層積層体を得るとき、前記１次成形と２次成形とを同一金型の異なった位置で実質的に同時に行うことを特徴とする３層積層体の成形方法。
【請求項２】
請求項１に記載の成形方法において、１次成形と２次成形時に、炭酸ガスまたは窒素ガスを溶融樹脂に混入させて射出する３層積層体の成形方法。
【請求項３】
請求項２に記載の成形方法において、炭酸ガスまたは窒素ガスが、超臨界状態の二酸化炭素流体または窒素流体である３層積層体の成形方法。
【請求項４】
合成樹脂製の第１層と、合成樹脂製の第３層と、これらの第１、３層の間に封止されている被封止体とからなる３層積層体を１および２次成形により成形するための金型であって、
前記金型は、パーティングライン側に第１、２の１次成形用凹部（４、５）が形成されている固定金型（３）と、同様にパーティングライン側に被封止体を保持するための複数個の保持用凹部（１７、１８）と２次成形用凹部（１９）とが形成されている移動金型（１６）とからなり、
前記移動金型（１６）が第１の位置で前記固定金型（３）に対して型締めされると、前記第１の１次成形用凹部（４）と複数個の保持用凹部の内の１個の保持用凹部（１７）とが整合して１次成形用キャビテイ（Ｃ１）が構成されると共に、前記第２の１次成形用凹部（５）と２次成形用凹部（１９）とが整合して２次成形用キャビテイ（Ｃ２）が構成され、このとき前記１次成形用キャビテイ（Ｃ１）には共通のホットランナ（１０）に連なった第１のホットスプル（６）に連通している第１のゲート（１７”、６ａ）が、そして２次成形用キャビテイ（Ｃ２）には前記共通のホットランナ（１０）に連なった第２のホットスプル（７）に連通している第３のゲート（２０、２０ａ）がそれぞれ開口し、
前記移動金型（１６）が第２の位置で前記固定金型（３）に対して型締めされると、前記第２の１次成形用凹部（５）と複数個の保持用凹部の内の他の保持用凹部（１８）とが整合して１次成形用キャビテイ（Ｃ１）が構成されると共に、前記第１の１次成形用凹部（４）と２次成形用凹部（１９）とが整合して２次成形用キャビテイ（Ｃ２）が構成され、このとき前記１次成形用キャビテイ（Ｃ１）には前記共通のホットランナ（１０）に連なった第２のホットスプル（７）に連通している第２のゲート（１８”、７ａ）が、そして２次成形用キャビテイ（Ｃ２）には前記共通のホットランナ（１０）に連なった第１のホットスプル（６）に連通している前記第３のゲート（２０、２０ａ）がそれぞれ開口する、３層積層体の成形用金型。
【請求項５】
請求項４に記載の成形用金型において、第１のゲート（１７”）は、パーティングライン（Ｐ）に平行で移動金型（１６）の第１の１次成形用凹部（１７’）の側方に、第２のゲート（１８”）は、パーティングライン（Ｐ）に平行で移動金型（１６）の第２の１次成形用凹部（１８’）の側方に、そして第３のゲート（２０）は同様にパーティングライン（Ｐ）に平行で移動金型（１６）の２次成形用凹部（１９）の側方にそれぞれ開口している、３層積層体の成形用金型。
【請求項６】
請求項４に記載の成形用金型において、第１のゲート（６ａ）は、パーティングライン（Ｐ）に平行で固定金型（３）の第１の１次成形用凹部（４）の側方に、第２のゲート（７ａ）はパーティングライン（Ｐ）に平行で固定金型（３）の第２の１次成形用凹部（５）の側方に、そして第３のゲート（２０ａ）はパーティングライン（Ｐ）に平行で移動金型（１６）の２次成形用凹部（１９）の側方にそれぞれ開口している、３層積層体の成形用金型。
【請求項７】
請求項４〜６のいずれかの項に記載の成形用金型において、複数個の保持用凹部（１７、１８）には、該保持用凹部に被封止体を一時的に保持するための保持手段が設けられている、３層積層体の成形用金型。
【請求項８】
請求項４〜７のいずれかの項に記載成形用金型において、移動金型は、固定金型（３）に対してスライド的に駆動されるスライド金型（１６）である、３層積層体の成形用金型。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、合成樹脂製の第１層と、合成樹脂製の第３層と、これらの第１、３層の間に封止されている被封止体とからなる３層積層体を、１および２次成形により成形する、３層積層体の成形方法およびこの方法の実施に使用される成形用金型に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
合成樹脂製の第１層と合成樹脂製の第３層と、これらの第１、３層の間に封止されている被封止体とからなる３層積層体は、例えば携帯電話のような電子携帯機器あるいはプリンタのような電子端末器等の部品として使用されている。第１、２層からなる積層体は、本出願人が提案した特許第３０８６４１６号明細書、同特許第３０４２８２７号明細書等に開示されている成形方法を応用して成形することもできるが、３層からなる積層体は、一般には図７に示されているようにして成形されている。すなわち、本方法の実施に使用される金型は、図８の（イ）に示されているように、固定金型６０と、上下方向にスライドするスライド金型７０とから構成されている。固定金型６０のパーティングライン側には、１次成形により第１層を成形するためのコア６２と、２次成形により第３層を成形するための凹部６３とが上下方向に所定の間隔をおいて形成されている。また、固定金型６０には、１、２次成形用専用の第１、２のスプル６４、６５が設けられ、第１のスプル６４に連なった第１のゲート６６はコア６２の近傍に開口し、第２のスプル６５に連なった第２のゲート６７は、凹部６３に開口している。一方、スライド金型７０のパーティングライン側には、固定金型６０のコア６２よりも所定量だけ大きい１次成形用の凹部７２が形成されている。この凹部７２がコア６２と協働して第１層を成形するためのキャビテイを構成する。なお、第１、２のスプル６４、６５を切り替える切替装置すなわちゲート切替装置は、図８には示されていない。
【０００３】
上記固定金型６０とスライド金型７０とにより、３層積層体を成形するためには、図８の（ロ）に示されているように、スライド金型７０を固定金型６０に対して型締めする。そうすると、コア６２と凹部７２とにより第１層を成形するためのキャビテイが構成される。第１のスプル６４から第１のゲート６６を通して溶融樹脂を射出する。そうすると、１次成形品である第１層ａが成形される。スライド金型７０を開き、図８の（ハ）に示されているように、被封止体ｆを第１層ａの内側に装着し、スライド金型７０を上方の所定位置へスライドさせる。そして、型締めする。そうすると、凹部６３と封止体ｆの他方の面とにより２次成形用のキャビテイが構成される。ゲートを切り替えて第２のスプル６５から第２のゲート６７を通して溶融樹脂を射出する。これにより、２次成形品である第３層ｂが成形される。冷却固化を待ってスライド金型７０を開くと、第１層ａ、被封止体ｆおよび第３層ｂからなる３層積層体ｄが得られる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
上記のように、従来の成形方法にっても３層積層体ｄを成形することはできるが、改良すべき点も認められる。例えば、被封止体ｆは、第１層ａの内側に単に装着され、そして第３層ｂが成形されるようになっているので、第１層ａの内側と被封止体ｆとの間は、厳密には融着されていない。したがって、被封止体ｆが強度部材として封止あるいは積層されているときは、必要な強度が得られないことになる。特に、繰り返し曲げ力が作用するときは、第１層ａと被封止体ｆとの間に繰り返しズレが生じ、早期に摩耗、破損する恐れがある。
【０００５】
また、従来の成形方法では、０．２ｍｍ以下のような薄い第１層ａあるいは第３層ｂからなる３層積層体ｄは成形し難いという問題もある。すなわち、極薄の成形層を得るためには、キャビテイも極薄になるが、金型温度および溶融樹脂の温度には限度があるので、金型のキャビテイに充填される溶融樹脂は、射出速度を大きくしても瞬時に固化し、キャビテイの隅々まで充填されず、所望の極薄の３層積層体は得られない。もっとも、射出充填前に金型内を加熱して固化を遅らせて、隅々まで充填する方法が考えられるが、充填後は成形品を取り出すために冷却しなければならないので、加熱時間の他に冷却時間を要し、生産性が落ちる。また、加熱と冷却とを繰り返すので、エネルギの損失も大きくなる。したがって、このような成形方法は実施されていない。
【０００６】
金型の点から見ると、１次成形と２次成形には、第１、２のゲート６６、６７がそれぞれ個別に使用されているので、１頭の射出ユニットを使用して１、２次成形により３層積層体ｄを得るためには、前述したように第１、２のスプル６４、６５の切替装置すなわちゲートの切替装置を必要とし、金型の構造が複雑になると共にコストアップになる。これに対し、第１、２のスプル６４、６５に対応して２頭の射出ユニットを適用すると、ゲートの切替装置の問題は解決されるが、成形装置全体のコストは、さらにアップすることになる。
本発明は、上記したような従来技術に鑑みてなされたもので、融着あるいは接着強度の大きい３層からなる３層積層体の成形方法および成形用金型を提供することを目的としている。また、他の発明は上記目的に加えて極薄の層からなる３層積層体の成形方法を提供することを目的とし、さらに他の発明は、安価に３層積層体を得ることのできる３層積層体の成形用金型を提供することを目的としている。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記目的を達成するために、１次成形時には、キャビテイの一部が被封止体の一方の面で構成されるキャビテイに溶融樹脂を射出充填して、第１層と被封止体の一方の面とが一体化された半成形品を成形し、２次成形時にはキャビテイの一部が半成形品の被封止体の他方の面で構成されるキャビテイに溶融樹脂を射出充填するように構成される。また、他の発明は、社団法人  プラスチック成形加工学会（第４９回講演会、２０００年３月９日）で発表された論文に開示されている「発泡に二酸化炭素あるいは窒素を用いれば、従来の発泡プラスチックでは不可能とされていた極めて薄いシート状の発泡も可能なものにし得る」という研究成果を応用して、物理的発泡剤が溶融された溶融樹脂を射出するように構成される。さらに他の発明は、１次成形用のゲートと２次成形用のゲートの位置を同一位置あるいは共通化することにより達成される。
かくして、請求項１に記載の発明は、上記目的を達成するために、次成形用凹部が形成されている固定金型と、２次成形用凹部と被封止体の保持用凹部とが形成されている可動金型とを使用して合成樹脂製の第１層と、合成樹脂製の第３層と、これらの第１、３層の間に封止されている被封止体とからなる３層積層体を１および２次成形により成形する成形方法であって、
前記１次成形では、前記可動金型の保持用凹部に装着されている被封止体の一方の面と、前記固定金型の１次成形用凹部とで構成される第１層成形用のキャビテイに溶融樹脂を射出充填して、第１層と被封止体の一方の面とが一体化された半成形品を成形し、
前記２次成形では、前記可動金型を前記固定金型に対して所定位置へ移動させて、１次成形により成形された半成形品の被封止体の他方の面と、前記可動金型の２次成形用凹部とで構成される第３層成形用のキャビテイに溶融樹脂を射出充填して、被封止体の他方の面と第３層とを一体化して、第１層と被封止体と第３層とが一体化された３層積層体を得るとき、前記１次成形と２次成形とを同一金型の異なった位置で実質的に同時に行うこように構成される。請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の成形方法において、１次成形と２次成形時に、炭酸ガスまたは窒素ガスを溶融樹脂に混入させて射出するように、そして請求項３に記載の発明は、請求項２に記載の成形方法において、炭酸ガスまたは窒素ガスが、超臨界状態の二酸化炭素流体または窒素流体であるように構成される。
請求項４に記載の発明は、合成樹脂製の第１層と、合成樹脂製の第３層と、これらの第１、３層の間に封止されている被封止体とからなる３層積層体を１および２次成形により成形するための金型であって、前記金型は、パーティングライン側に第１、２の１次成形用凹部が形成されている固定金型と、同様にパーティングライン側に被封止体を保持するための複数個の保持用凹部と２次成形用凹部とが形成されている移動金型とからなり、前記移動金型が第１の位置で前記固定金型に対して型締めされると、前記第１の１次成形用凹部と複数個の保持用凹部の内の１個の保持用凹部とが整合して１次成形用キャビテイが構成されると共に、前記第２の１次成形用凹部と２次成形用凹部とが整合して２次成形用キャビテイが構成され、このとき前記１次成形用キャビテイには共通のホットランナに連なった第１のホットスプルに連通している第１のゲートが、そして２次成形用キャビテイには前記共通のホットランナに連なった第２のホットスプルに連通している第３のゲートがそれぞれ開口し、前記移動金型が第２の位置で前記固定金型に対して型締めされると、前記第２の１次成形用凹部と複数個の保持用凹部の内の他の保持用凹部とが整合して１次成形用キャビテイが構成されると共に、前記第１の１次成形用凹部と２次成形用凹部とが整合して２次成形用キャビテイ（Ｃ２）が構成され、このとき前記１次成形用キャビテイには前記共通のホットランナに連なった第２のホットスプルに連通している第２のゲートが、そして２次成形用キャビテイには前記共通のホットランナに連なった第１のホットスプルに連通している前記第３のゲートがそれぞれ開口するように構成される。請求項５に記載の発明は、請求項４に記載の成形用金型において、第１のゲートは、パーティングラインに平行で移動金型の第１の１次成形用凹部の側方に、第２のゲートは、パーティングラインに平行で移動金型の第２の１次成形用凹部の側方に、そして第３のゲートは同様にパーティングラインに平行で移動金型の２次成形用凹部の側方にそれぞれ開口しているように構成され、請求項６に記載の発明は、請求項４に記載の成形用金型において、第１のゲートは、パーティングラインに平行で固定金型の第１の１次成形用凹部の側方に、第２のゲートはパーティングラインに平行で固定金型の第２の１次成形用凹部の側方に、そして第３のゲートはパーティングラインに平行で移動金型の２次成形用凹部の側方にそれぞれ開口しているように構成され、請求項７に記載の発明は、請求項４〜６のいずれかの項に記載の成形用金型において、複数個の保持用凹部には、該保持用凹部に被封止体を一時的に保持するための保持手段が設けら、そして請求項８に記載の発明は、請求項４〜７のいずれかの項に記載成形用金型において、移動金型は、固定金型に対してスライド的に駆動されるスライド金型であるように構成される。
【０００８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を説明する。図１は、本発明の第１の実施の形態に係わる金型１と可塑化装置すなわち射出ユニット３０とからなる射出成形装置の全体を模式的に示す図であるが、同図に示されているように本実施の形態に係わる金型１は、固定盤２に取り付けられている固定金型３と、可動盤１５に図１において上下方向に駆動可能に設けられているスライド金型１６とから構成されている。固定金型３の、パーティングラインＰ側には、このパーティングラインＰに開口した１次成形層の一部を成形するための一対の第１、２の１次成形用凹部４、５が上下方向に所定の間隔をおいて設けられている。そして、これらの１次成形用凹部４、５の近傍には、第１、２のホットスプル６、７がパーティングラインＰにそれぞれ開口している。そして、これらの第１、２のホットスプル６、７は、固定盤２と固定金型３との間に構成されている共通の１個のホットランナ１０にそれぞれ連通している。また、このホットランナ１０は固定盤２を貫通しているホットスプル１１に連なっている。
【０００９】
このような第１、２のホットスプル６、７の内部には、例えばエアシリンダユニット８’、９’で軸方向に往復駆動される第１、２のホットランナバルブ８、９がそれぞれ設けられている。第１、２のホットランナバルブ８、９は、棒状を呈し、その外径は第１、２のホットスプル６、７の内径よりも小さい。したがって、図２に拡大して示されているように、第１、２のホットランナバルブ８、９が第１、２のホットスプル６、７内にあるときも、溶融樹脂の流通路は確保されている。しかしながら、第１、２のホットスプル６、７のパーテイングラインＰの近傍は絞られているので、第１、２のホットランナバルブ８、９が、その先端部がパーテイングラインＰの近くまで駆動されると、第１、２のホットスプル６、７は閉鎖される。なお、固定金型３は、例えばパーテイングラインＰに平行な面で適宜分割され、そしてホットランナ１０、エアシリンダユニット８’、９’等が設けられるが、図１〜７には固定金型３は一体化された状態で示されている。
【００１０】
スライド金型１６の、パーティングラインＰ側には、このパーティングラインＰ側に開口した、被封止体を保持するための一対の第１、２の保持用凹部１７、１８が上下方向に所定の間隔をおいて設けられている。本実施の形態によると、これらの第１、２の保持用凹部１７、１８の平面積は、固定金型３の第１、２の１次成形用凹部４、５の平面積よりも小さい。したがって、被封止体は、その周縁部も封止されることになる。第１、２の保持用凹部１７、１８の底部には、第１、２の吸引管２１、２２がそれぞれ開口している。これらの吸引管２１、２２には、開閉弁２３、２４がそれぞれ介装され、そして１本の主管２５となり真空源２６に接続されている。これらの吸引管２１、２２により、第１、２の保持用凹部１７、１８内を負圧にし、被封止体を必要に応じて確実に保持することができる。
【００１１】
第１、２の保持用凹部１７、１８の周囲には、固定金型３の第１、２の１次成形用凹部４、５と対をなし、１次成形層の一部を成形する第１、２の１次成形用凹部１７’、１８’が設けられている。これらの１次成形用凹部１７’、１８’の、第１、２のホットスプル６、７に対応した部分は、第１、２の１次成形用ゲート１７”、１８”となっている。
【００１２】
スライド金型１６の第１、２の保持用凹部１７、１８の中間位置には、パーティングラインＰ側に開口した２次成形用凹部１９が設けられている。この２次成形用凹部１９は、固定金型３の第１、２の１次成形用凹部４、５と対になって第３層を成形するキャビテイを構成する。このような２次成形用凹部１９の、図１において下方に、パーティングライン側に開口した第３のゲート２０が形成されている。この第３のゲート２０の厚みＴは、図２に拡大して示されているように、第１、２の１次成形用ゲート１７”、１８”の厚みｔの約２倍になっている。これにより、１次成形により１次成形用ゲート１７”、１８”が１次成形品の樹脂で塞がれても、共通のゲートすなわち第１、２のホットスプル６、７から２次成形用の溶融樹脂を射出できることになる。このように構成されている第３のゲート２０は、図１に示されている位置すなわちスライド金型１６が下方の第１位置にあるとき、固定金型３に対して型締めされると、固定金型３の第２のホットスプル７と整合し、上方の第２位置へ駆動され、そして型締めされると、第１のホットスプル６と整合する。
【００１３】
本実施の形態によると、スライド金型１６は、可動盤１５にスライド可能に取り付けられているが、その駆動装置は図１には示されていない。駆動装置は、スライド金型１６を単純に上下方向に駆動するだけで、構造が簡単であるので、スライド金型１６は、従来の汎用の可動盤に取り付けることもできる。また、型締装置、成形品突出装置等も示されていない。さらには、本実施の形態によると、１、２次成形層は発泡体から構成されることもあるので、１、２次成形用キャビテイには、例えば７．５ＭＰａ以上のカウンタープレッシャーがかけられるようになっているが、図１にはカウンタプレッシャー付加装置も示されていない。カウンタプレッシャー付加装置は、例えば本出願人が提案中の特願平１１−３４９０３１号（特開２００１−１６２６４９号公報）に記載されているように、窒素ガス、炭酸ガス等の不活性ガスが充填されているガスボンベ、加圧装置、圧力制御弁等から構成し、そのガス管をキャビテイに接続するように構成することができる。なお、カウンタープレッシャーがかけられるときは、吸引管２１、２２を固定金型３の方に設け、これらの管をカウンタープレッシャーガス供給管とすることもできる。このときは、被封止体の保持には他の手段例えば第１、２の保持用凹部１７、１８に設けた微細な位置決めピン、粘結剤等を適用するのが望ましい。
【００１４】
熱可塑性樹脂発泡体層の成形用の射出ユニット３０は、概略的にはスクリュシリンダ３１と、このスクリュシリンダ３１の内部に可塑化方向に回転駆動されると共に、軸方向すなわち射出方向にも駆動可能に設けられているスクリュとから構成されている。具体的には射出ユニット３０は、本出願人が提案中の特願平１１−３００４７３号（特開２００１−１１３５５６号公報）に示されているように構成されている。
【００１５】
すなわち、スクリュシリンダ３１は、軸方向に所定長さを有し、その略中間位置においてスクリュシリンダ３１の外部から内部に達する、超臨界ガス圧以上の圧力の不活性ガスを供給するための、ガス供給孔３２が開けられている。そして、このガス供給孔３２に、不活性ガス供給装置４０に連なっているガス管４１が気密に接続されている。本実施の形態では、炭酸ガス、窒素ガス等の不活性ガスは、超臨界ガス圧力の数ＭＰａ〜２０ＭＰａ程度の圧力で溶融状態の樹脂材料に注入されるが、そのため不活性ガス供給装置４０には圧縮機が設けられている。この圧縮機により、ガスボンベ４３中の不活性ガスは昇圧され、そして圧力制御弁で制御されてスクリュシリンダ３１内に注入される。なお、スクリュシリンダ３１内の温度は、溶融樹脂により超臨界ガス温度以上になっているので、注入される不活性ガスは超臨界ガス温度以上になる。したがって、不活性ガス供給装置４０には、特別な加熱装置は設けられていない。しかしながら、温度の低い不活性ガスを注入すると、スクリュシリンダ３１内の溶融状態の樹脂材料の温度が低下するので、廃熱等を利用して予熱することはできる。
【００１６】
スクリュシリンダ３１内の、図１において左方の先端部寄りは計量室となり、その先端部に射出ノズル３３が設けられている。この射出ノズル３３には、シャットオフ弁が設けられている。スクリュシリンダ３１の、後端部寄りに材料供給孔が開けられ、その後端部に従来周知のスクリュ駆動装置３４が設けられている。このスクリュ駆動装置３４により、スクリュは回転駆動されるときも軸方向に移動可能であり、またピストンユニットのピストンにより、計量時に溶融樹脂に超臨界ガス圧力をかけることも、計量された溶融樹脂を射出することもできる。このようなスクリュシリンダ３１および射出ノズル３３の外周部には、図１には示されていないが個々に発熱温度が制御される複数個の加熱ヒータが設けられ、スクリュシリンダ３１内の温度が超臨界ガス温度以上、例えば１００℃以上に保たれるようになっている。なお、熱可塑性樹脂材料は、本実施の形態では制御された量がスクリュシリンダ３１に供給されるようになっている。そのために、機械式のスクリュ式フィーダが設けられているが、このようなフイーダも図１には示されていない。
【００１７】
スクリュも、前述した本出願人が提案中の特願平１１−３００４７３号に記載されているように構成されている。すなわち、スクリュは可塑化時および射出時には軸方向に移動するが、スクリュシリンダ３１に一応対応して、後端部が第１ステージ、先端部が第２ステージとなっている。第１ステージは、供給部と、この供給部の先方の第１圧縮部と、その先方の第１メタリング部とからなっている。供給部は、スクリュシリンダ３１の材料供給孔に対応し、そのスクリュ溝は比較的深くなっている。第１圧縮部のスクリュ溝は、供給部の溝深さから第１メタリングのスクリュ溝深さまで暫時変化している。第１メタリング部のスクリュ溝は、浅くなっている。スクリュの回転により供給部から送られてくる熱可塑性樹脂材料は、スクリュシリンダ３１に設けられた加熱ヒータからの熱を受けると共に、第１圧縮部で圧縮と剪断作用を受けながら溶融し、第１メタリング部では熱可塑性樹脂材料は完全に溶融されている。これにより、注入される不活性ガスが供給部の方へ漏れることが防止される。すなわち、溶融樹脂によりシールされることになる。
【００１８】
第２ステージは、第１ステージに続く減圧部と、その先方の第２圧縮部と、さらにその先方の第２メタリング部とからなっている。減圧部のスクリュ溝は、深くなっている。これにより、第１ステージから送られてくる溶融樹脂は、減圧され、溶融樹脂が満たされない飢餓フィード部が生じる。その結果、不活性ガスの注入が容易になる。また、この減圧部は、スクリュが軸方向に移動してもガス供給孔３２をカバーできる長さに選定されている。第２圧縮部のスクリュ溝は比較的浅く、第２メタリング部のスクリュ溝は浅くなっており、溶融樹脂で満たされている。これにより、注入された不活性ガスは、第２メタリング部の溶融樹脂によりシールされることになる。
【００１９】
本実施の形態に係わる射出ユニット３０は、制御器、タイマー等からなるコントローラも備えている。コントローラには、設定器が設けられている。そして、この設定器により可塑化に必要な各種の値、例えば不活性ガスの圧力の上下限値、不活性ガスの供給開始時期、および停止時期等を設定するタイマーの設定、スクリュ駆動装置３４の回転モータの回転速度、可塑化時の背圧値、スクリュ式フィーダの駆動装置の駆動速度、スクリュシリンダ３１および射出ノズル３３の外周部に設けられている加熱ヒータの温度等が設定できるようになっている。そして、上記の各種の値が設定値に維持されるように、制御器により例えばフィードバック制御される。また、不活性ガスの圧力が上下限値を超えたときは、アラーム等が作動すると共に、射出ユニット３０が停止するようにもなっている。
【００２０】
次に、３層積層体の成形例について説明する。なお、上記実施の形態によると、射出ユニット３０には、不活性ガス供給装置４０等が設けられているので、発泡層からなる３層積層体を成形できるが、説明を簡単にするために、これらの不活性ガス供給装置を使用することなく、ソリット樹脂からなる３層積層体の成形例について説明する。
【００２１】
本射出成形装置はコントローラを備えているので、自動的に成形することも、また手動的にも成形することができるが、以下主として手動的に成形する例を図２〜６を参照しながら説明する。図３の（イ）に示されているようにスライド金型１６が下方の第１の位置にある状態で型を開いて、第１の保持用凹部１７に被封止体Ｆを装着する。この被封止体Ｆは、目的に応じた例えば電磁波のシールドを目的とするときは金属板、炭素繊維板等からなっている。装着するとき、第１の吸引管２１から第１の保持用凹部１７に負圧を作用させて、封止体Ｆを確実に第１の保持用凹部１７に保持する。あるいは、微細な位置決めピン、粘結剤等で保持しておく。次いで、型締めする。そうすると、固定金型３の第１の１次成形用凹部４と、被封止体Ｆの一方の面と、スライド金型１６の第１の１次成形用凹部１７’とにより、１次成形層を得るための１次成形用キャビテイＣ１が構成される。このようにしてキャビテイＣ１が構成され、そしてキャビテイＣ１の一部が溶融樹脂で充填されつつある状態が、図３の（ロ）に示されている。
【００２２】
射出ユニット３０のスクリュ駆動装置３４によりスクリュを回転駆動して、従来周知のようにして熱可塑性樹脂材料を計量する。次いで、第１のホットランナバルブ８を、図３の（ロ）に示されているように退避させ、第１のホットスプル６を開く。第２のホットランナバルブ９はその先端部がパーテイングラインＰに位置するように駆動して、第２のホットスプル７を閉鎖する。そうして、スクリュを軸方向へ駆動する。そうすると、溶融樹脂は、固定盤２のホットスプル１１、共通のホットランナ１０、第１のホットスプル６、第１の１次成形用ゲート１７”を通って１次成形用キャビテイＣ１に充填される。この１次成形により、被封止体Ｆの一方の面と１次成形層Ａとが一体化された半成形品Ｓ’が得られる。半成形品Ｓ’の一部が成形されている状態が、図３の（ハ）に拡大して模式的に示されている。
【００２３】
第１のホットランナバルブ８をパーテイングラインＰ側へ駆動して、第１のホットスプル６を閉鎖する。冷却固化を待ってスライド金型１６を開く。このとき、面積の大小、形状の差異等により半成形品Ｓ’は、固定金型３の第１の１次成形用凹部４の方に残る。スライド金型１６を開くときは、半成形品Ｓ’を固定金型３の方へ確実に残すために、第１の吸引管２１に介装されている開閉バルブ２３を開き、大気を導入する。スライド金型１６の第２の保持用凹部１８に被封止体Ｆを装着する。次いで、スライド金型１６を上方の第２の位置へ駆動する。スライド金型１６を開き、被封止体Ｆを装着した状態が図４の（イ）に、そして上方の第２の位置へ駆動した状態が、図４の（ロ）にそれぞれ示されている。
【００２４】
この第２位置でスライド金型１６を型締めする。そうすると、図４の（ハ）に示されているように、固定金型３の第１の１次成形用凹部４に保持されている半成形品Ｓ’と、スライド金型１６の２次成形用凹部１９とにより２次成形層Ｂを得るための、２次成形用キャビテイＣ２が構成される。また、同時に固定金型３の第２の１次成形用凹部５とスライド金型１６に保持されている被封止体Ｆとにより、１次成形層Ａを成形するための、１次成形用キャビテイＣ１が構成される。このように２次成形用キャビテイＣ２が構成されるとき、第３のゲート２０の一部はゲート１７”の樹脂により一部塞がれるが、第３のゲート２０の厚みは、前述したようにゲート１７”の厚みの約２倍になっているので、第１のホットスプル６と連通する。この連通した状態が図４の（ニ）に拡大して示されている。
【００２５】
第１、２のホットランナバルブ８、９を退避させて、第１、２のホットスプル６、７を開く。次いで、先に可塑化した溶融樹脂あるいは前述したようにして新たに可塑化した溶融樹脂を射出する。溶融樹脂は、今度はホットランナ１０から第１、２のホットスプル６、７に分流する。第１のホットスプル６の方へ分流した溶融樹脂は、第３のゲート２０を通って２次成形用キャビテイＣ２に充填される。これにより、被封止体Ｆの他方の面と２次成形層Ｂとが一体化される。同時に、第２のホットスプル７の方へ分流した溶融樹脂は、第２の１次成形用ゲート１８”を通って１次成形用キャビテイＣ１に充填される。これにより、３層積層体Ｓと半成形品Ｓ’とがゲートを切り替えることなく、同時に得られる。すなわち、携帯電話、パソコン、電子手帳等の電子携帯機器あるいは電話、プリンタ、コピー機等の電子端末器さらにはカバー、ケースなどの筺体部品等の３層積層体Ｓが得られる。このような１次成形と、２次成形とが同時に行われている途中の段階が、図４の（ハ）に示されている。
【００２６】
第１、２のホットランナバルブ８、９を駆動して、第１、２のホットスプル６、７を閉鎖する。冷却固化を待って、スライド金型１６を開く。そうすると、成形品突き出しピンが突き出て、図５の（イ）に示されているように、１次成形層Ａと被封止体Ｆと２次成形層Ｂとからなる３層積層体Ｓが突き出される。半成形品Ｓ’は、このときも前述したような理由により固定金型３の第２の１次成形用凹部５の方に残っている。スライド金型１６の第１の保持用凹部１７に、新たな被封止体Ｆを装着する。次いで、スライド金型１６を下方の第１位置へ駆動し、そうして型締めする。このように下方の第１位置へ駆動した状態および型締めされた状態が、図５の（ロ）、（ハ）にそれぞれ示されている。
【００２７】
この第１の位置で型締めすると、１、２次成形用キャビテイＣ１、Ｃ２が前述したようにして構成される。第１、２のホットランナバルブ８、９を退避させ、第１、２のホットスプル６、７を開放する。溶融樹脂を射出する。溶融樹脂は、今度もホットランナ１０から第１、２のホットスプル６、７に分流する。第２のホットスプル７に分流した溶融樹脂は、図４の（ニ）に関して説明したように、第３のゲート２０を通って２次成形用キャビテイＣ２に充填される。同時に、第１のホットスプル６に分流した溶融樹脂は、第２の１次成形用ゲート１７”を通って１次成形用キャビテイＣ１に充填される。これにより、前述したように３層積層体Ｓと半成形品Ｓ’とが同時に得られる。
【００２８】
第１、２のホットランナバルブ８、９を駆動して、第１、２のホットスプル６、７を閉鎖する。冷却固化を待って、図６の（イ）に示されているように、スライド金型１６を開く。３層積層体Ｓが突き出される。半成形品Ｓ’は、面積、形状等の差により固定金型３の方に残る。スライド金型１６の第２の保持用凹部１８に被封止体Ｆを装着する。次いで、スライド金型１６を上方の第２の位置へ駆動する。スライド金型１６を上方の第２位置へ駆動した状態が、図６の（ロ）に示されている。この図６の（ロ）の状態は、前述した図４の（ロ）に示されている状態と同じである。これにより、成形サイクルは１巡したことになる。以下、同様にして射出成形する。
【００２９】
本実施の形態によると、前述したように、被封止体Ｆの一方の面は１次成形層Ａと、そして他方の面は２次成形層Ｂと一体化されているので、融着あるいは接着強度の大きい３層積層体Ｓが得られる。また、本実施の形態によると、１、２次成形用のゲートが共通化されているので、固定金型３にゲート切替装置を設ける必要はなく、固定金型３の構造が簡単になっている。また、３層積層体Ｓのゲートの位置は、被封止体Ｆの近傍の側部の１カ所であるので、ゲート処理が簡単になっている。
【００３０】
１、２次成形用のゲートが共通化された他の実施の形態が図７に示されている。前述した実施の形態の構成要素と同じ要素には同じ参照数字を付け、同じような要素には、同じ参照数字に添え文字「ａ」を付けて、詳しい説明はしないが、本実施の形態によると、図７の（イ）に示されているように、第１、２の１次成形用凹部４、５の側部に第１、２のゲート６ａ、７ａがそれぞれ設けられ、これらのゲート６ａ，７ａは、第１、２のホットスプル６、７の側部にそれぞれ連通している。また、第３のゲート２０ａは、スライド金型１６側の方に形成されている。なお、第３のゲート２０ａは、パーテイングラインＰに沿って比較的長く、第１、２のホットスプル６、７をカバーする長さになっている。
【００３１】
図７の（ロ）は、１、２次成形が同時に行われている、前述した図５の（ハ）に相当する図であるが、この図に示されているように、１次成形用キャビテイＣ１には第１のゲート６ａを介して第１のホットスプル６が連通している。また、２次成形用のキャビテイＣ２は、第３のゲート２０ａを介して第２のホットスプル７が連通している。したがって、本実施の形態によっても、ゲートを切り替えることなく、１、２次成形が同時に実施でき、前述したような効果が得られる。
【００３２】
次に、上記射出成形装置を使用した発泡体からなる３層積層体の成形例について説明する。なお、スライド金型１６のスライド方法、第１、２のホットスプル６、７の操作法等は、前述した方法と同じであるので、発泡樹脂の可塑化法と、射出充填法についてのみ説明する。
【００３３】
コントローラに付属している設定器により、可塑化に必要な各種の値例えば、注入する不活性ガスの圧力の上下限値、第２メタリング部の圧力値、計量室中の圧力値、熱可塑性樹脂材料の供給量、加熱ヒータの温度、スクリュの計量完了位置、スクリュの回転速度等を設定する。また、シャットオフ弁を閉じる。そうすると、熱可塑性樹脂材料は、設定された割合でスクリュシリンダ３１に供給される。また、スクリュ駆動装置３４によりスクリュを回転駆動して計量工程を開始する。熱可塑性樹脂材料は、スクリュの供給部に供給される。スクリュの回転により送られる熱可塑性樹脂材料は、加熱ヒータから加えられる熱と、スクリュの回転による摩擦作用、剪断作用等により生じる熱とにより、溶融し、第１圧縮部を経て第１メタリング部へと送られる。第１メタリング部で完全に溶融され、そして次の第２ステージへと送られる。このときの、スクリュシリンダ３１内の温度は、不活性ガスの超臨界ガス温度以上の例えば１００℃以上になっている。
【００３４】
コントローラのタイマーがタイムアップを計時すると、第２ステージの減圧部に、超臨界ガス圧力以上の圧力の炭酸ガス、窒素ガス等の不活性ガスが不活性ガス供給装置４０から注入される。第１メタリング部の溶融樹脂により、注入された不活性ガスが供給部の方へ漏れることが防止される。また、注入されるとき、減圧部のスクリュ溝は深くなって、溶融樹脂の圧力は低くなっているので、あるいは未充満部分が存在する飢餓フィード部が形成されているので、超臨界ガス圧力以上ではあるが、数ＭＰａ〜２０ＭＰａ程度の比較的低い圧力で注入することができる。注入された不活性ガスは、溶融状態の樹脂により超臨界ガス温度以上に加熱され、超臨界状態になっているので、スクリュの回転により溶融樹脂中に容易に浸透する。そうして、第２ステージの第２圧縮部を経て第２メタリング部へと送られる。このときも、第２圧縮部および第２メタリング部の圧力が超臨界ガス圧力以下にならないように、不活性ガスが供給される。第２メタリング部における溶融樹脂により、注入される不活性ガスが、スクリュシリンダ３１の先方へ漏れることが防止される。
【００３５】
不活性ガスが浸透した溶融樹脂は、計量室へと送られる。計量が進むに従い、スクリュは計量された樹脂圧力により後退する。このとき、計量室の圧力は圧力計で計測され、計測される圧力が超臨界ガス圧力以下にならないように、スクリュを射出方向に加圧して計量する。所定量後退したら、これを検知して計量を終わる。
【００３６】
次に、射出工程に入るが、射出工程時にも、不活性ガスの注入を続ける。タイマーがタイムアップを計時して注入を停止する。なお、射出工程に入る前に、計量された溶融樹脂の圧力が超臨界ガス圧力以下に下がらないように、スクリュを射出方向に移動し加圧する。あるいは、低速で可塑化方向に回転駆動することもできる。次いで、シャットオフ弁を開いて、スクリュを軸方向に駆動して１、２次成形用キャビテイＣ１、Ｃ２へ射出する。このとき、１、２次成形用キャビテイＣ１、Ｃ２には、例えば７．５ＭＰａのカウンタプレッシャーをかけておく。
【００３７】
発泡剤が溶解されている溶融樹脂は、前述したようにして、１、２次成形用キャビテイＣ１、Ｃ２に充填される。このとき、溶融樹脂には発泡剤が溶解されているので、固化速度は遅く１、２次成形用キャビテイＣ１、Ｃ２の隅々まで充填される。所定量充填したら、カウンタープレッシャーを一気に開放する。これにより、溶融樹脂は微細に発泡し、前述したように被封止体Ｆの一方の面と１次成形層Ａとが一体化された半成形品Ｓ’と、１次成形層Ａと被封止体Ｆと２次成形層Ｂとからなる３層積層体Ｓとが得られる。以下前述したようにして発泡剤が溶解された溶融樹脂を射出して、発泡体からなる３層積層体を成型する。
【００３８】
なお、物理的発泡剤に炭酸ガスあるいは窒素ガス以外のアルゴンガスが適用できることは明らかである。さらには、カウンタープレッシャー用の気体には、窒素ガス以外の炭酸ガス、アルゴンガス、ブタンガス等も適用できる。炭酸ガスを適用する場合は、封入圧力は７．５ＭＰａ以上が望ましい。カウンタープレッシャー用のガスに不活性ガスを適用すると、酸素による樹脂焼けの要因が無く、また経時変化による変色が防止できるが、空気でも実施できる。空気を使用する場合は３ＭＰａ以下でも材料によっては効果が認められた。また、カウンタプレッシャーガスを使用しなくても、１、２次成形層の厚さによっては溶融樹脂の射出速度を大きくして、急速にキャビテイに射出して一気に圧力を下げることにより、微細で均一な発泡セルを有する１、２次成形層を有する３層積層体を得ることもできる。
【００３９】
また、前述したように、発泡剤に炭酸ガスあるいは窒素ガスを使用すると、極薄の１次成形層あるいは２次成形層が得られるが、厚さが格別に問題にならないときは物理的発泡剤に代えて、成形温度で分解してガスを発生する従来周知の化学的発泡剤を適用することもできる。
【００４０】
【発明の効果】
以上のように、３層積層体の成形方法の本発明によると、合成樹脂製の第１層と、合成樹脂製の第３層と、これらの第１、３層の間に封止されている被封止体とからなる３層積層体を１および２次成形により成形するとき、１次成形において、キャビテイの一部が被封止体の一方の面で構成される第１層成形用のキャビテイに溶融樹脂を射出充填して、第１層と被封止体の一方の面とが一体化された半成形品を成形し、そして２次成形において、キャビテイの一部が半成形品の被封止体の他方の面で構成される第３層成形用のキャビテイに溶融樹脂を射出充填して、被封止体の他方の面と第３層とを一体化して３層積層体を得るとき、前記１次成形と２次成形とを同一金型の異なった位置で実質的に同時に行うこように構成されているので、被封止体の一方の面は第１層に、そして他方の面は第３層に融着された、融着あるいは接着強度の大きい３層積層体が効率的に得られるという本発明に特有の効果が得られる。また、１および２次成形時に超臨界状態の二酸化炭素流体または窒素流体が溶解された溶融樹脂を射出する発明によると、固化時間が遅くなるので、上記効果に加えて極薄の第１、３層からなる３層積層体を得ることができる。
３層積層体の成形用金型の発明によると、金型はパーティングライン側に第１、２の１次成形用凹部が形成されている固定金型と、同様にパーティングライン側に被封止体を保持するための複数個の保持用凹部と２次成形用凹部とが形成されている移動金型とからなり、前記移動金型が第１の位置で前記固定金型に対して型締めされると、前記第１の１次成形用凹部と複数個の保持用凹部の内の１個の保持用凹部とが整合して１次成形用キャビテイが構成されると共に、前記第２の１次成形用凹部と２次成形用凹部とが整合して２次成形用キャビテイが構成され、このとき前記１次成形用キャビテイには共通のホットランナに連なった第１のホットスプルに連通している第１のゲートが、そして２次成形用キャビテイには前記共通のホットランナに連なった第２のホットスプルに連通している第３のゲートがそれぞれ開口し、前記移動金型が第２の位置で前記固定金型に対して型締めされると、前記第２の１次成形用凹部と複数個の保持用凹部の内の他の保持用凹部とが整合して１次成形用キャビテイが構成されると共に、前記第１の１次成形用凹部と２次成形用凹部とが整合して２次成形用キャビテイが構成され、このとき前記１次成形用キャビテイには前記共通のホットランナに連なった第２のホットスプルに連通している第２のゲートが、そして２次成形用キャビテイには前記共通のホットランナに連なった第１のホットスプルに連通している前記第３のゲートがそれぞれ開口するように構成されているので、すなわち本発明によると、移動金型を所定位置へ移動させて構成される１次成形用キャビテイには、第１のゲートまたは第２のゲートが開口するが、２次成形用キャビテイには常に第３のゲートが開口するので、ゲートを切り替えることなく、共通のゲートにより、１頭の射出ユニットで１および２次成形により融着強度の大きい３層積層体を成形できるという、本発明に特有の効果が得られる。また、移動金型が第１の位置でも第２の位置でも、１次成形用キャビテイと２次成形用キャビテイが構成され、そしてゲートは共通化されて共通のホットランナに連なっているので、１および２次成形を実質的に同時に行うことができる効果も得られる。また、金型に複雑なゲート切替手段を設ける必要がないので、金型の構造が簡単になり、安価に金型を提供でき、したがって３層積層体を低コストで成形できる効果も得られる。さらには、移動金型がスライド金型である発明によると、スライド金型は往復駆動すれば足りるので、その駆動機構は簡単になる。したがって、汎用の既存の可動盤に取り付けることもできる。また、往復するストロークは短くできるので、金型の小型化も容易に達成することもできる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係わる金型を備えた射出成形装置の全体を一部断面にして模式的に示す正面図である。
【図２】図１に示すホットスプルとホットランナバルブ部分の拡大断面図である。
【図３】本発明の第１の実施の形態に係わる金型の各成形動作位置を示す図で、その（イ）はスライド金型が第１の位置で型開きされ被封止体がスライド金型に装着された状態を、その（ロ）はその位置で型閉じされ半成形品が成形されている状態を、その（ハ）は１次成形が行われている状態の詳細を拡大して、それぞれ示す断面図である。
【図４】本発明の第１の実施の形態に係わる金型の各成形動作位置を示す図で、その（イ）は第１の位置で型開きされ半成形品が固定金型に残り、被封止体がスライド金型に装着された状態を、その（ロ）はスライド金型が第２の位置で型開きされ半成形品が固定金型に残り、被封止体がスライド金型に装着された状態を、その（ハ）はスライド金型が第２の位置で型閉じされ３層積層体と半成形品とが同時に成形されている状態を、そしてその（ニ）は２次成形されている状態を拡大して、それぞれ示す断面図である。
【図５】本発明の第１の実施の形態に係わる金型の各成形動作位置を示す図で、その（イ）は第２の位置で型開きされ３層積層体が突き出され、被封止体がスライド金型に装着された状態を、その（ロ）はスライド金型が第１の位置で型開きされ半成形品が固定金型に残り、被封止体がスライド金型に装着された状態を、その（ハ）はその位置で型閉じされ３層積層体と半成形品とが同時に成形されているた状態を、それぞれ示す断面図である。
【図６】本発明の第１の実施の形態に係わる金型の各成形動作位置を示す図で、その（イ）はスライド金型が第１の位置で型開きされ、３層積層体が突き出され、被封止体がスライド金型に装着された状態を、その（ロ）はスライド金型が第２の位置で型開きされ半成形品が固定金型に残り、被封止体がスライド金型に装着された状態を、それぞれ示す断面図である。
【図７】本発明の他の実施の形態に係わる金型の一部を示す図で、その（イ）はスライド金型が第１の位置で型開きされた状態を、その（ロ）はその位置で型閉じされ３層積層体と半成形品とが同時に成形されているる状態を、それぞれ示す断面図である。
【図８】従来の金型の各成形動作位置を示す図で、その（イ）はスライド金型が第１の位置で型開きされ状態を、その（ロ）はその位置で型閉じされ１次成形品が成形されている状態を、その（ハ）はその位置で型開きされ１次成形品に被封止体が装着された状態を、その（ニ）はスライド金型が第２の位置で型閉じされ３層積層体が成形されている状態を、それぞれ示す断面図である。
【符号の説明】
３  固定金型                    ４  第１の１次成形用凹部
５  第２の１次成形用凹部        ６  第１のホットスプル
７  第２のホットスプル        ６ａ  第１のゲート
８  第１のホットランナバルブ    ９  第２のホットランナバルブ
７ａ  第２のゲート              １０  ホットランナ
１６  スライド金型              １７  第１の保持用凹部
１７”第１の次成形用ゲート      １８  第２の保持用凹部
１８”第２の１次成形用ゲート    １９  ２次成形用凹部
２０  第３のゲート              ３０  射出ユニット
４０  不活性ガス供給装置          Ａ  １次成形層
Ｂ  ２次成形層                Ｃ１  １次成形用キャビテイ
Ｃ２  ２次成形用キャビテイ          Ｆ  被封止体
Ｓ  ３層積層体                    Ｓ’  半成形品
整理番号Ｈ１３００２                            ページ（１／８）
【図１】
0003609038.tif 000002
【図２】
0003609038.tif 000003
【図３】
0003609038.tif 000004
【図４】
0003609038.tif 000005
【図５】
0003609038.tif 000006
【図６】
0003609038.tif 000007
【図７】
0003609038.tif 000008
【図８】
0003609038.tif 000009