(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
金型内に内挿部品を配置し、該内挿部品と金型との間に形成されたキャビティに樹脂を充填することにより、前記内挿部品の少なくとも一部の表面に部分的に樹脂を被覆成形する射出成形方法であって、
前記内挿部品として前記キャビティ以外の部分に０．０２ｍｍ〜０．０８ｍｍの範囲の隙間を形成する内挿部品を用い、
溶融時の粘度が、１０００ｍＰａ・ｓ〜３０００ｍＰａ・ｓの範囲である熱可塑性樹脂を０．３ＭＰａ〜０．６ＭＰａの射出圧力で射出する射出成形方法。
【請求項２】
前記内挿部品が、バッテリーセルをラミネートタイプのケースに収容してなるバッテリーである請求項１記載の射出成形方法。
【請求項３】
前記内挿部品が、アルミニウム材を深絞り加工してなるケース内にバッテリーセルを収容してなるバッテリーである請求項１記載の射出成形方法。
【請求項４】
前記熱可塑性樹脂が、ポリアミド系樹脂である請求項１から請求項３のいずれかに記載の射出成形方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、その構造上または経済上の理由等から、高い精度で製造されない部品の少なくとも一部の表面に部分的に樹脂を被覆成形する射出成形方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
樹脂の内部に他の部材を内装する射出成形方法として、インサート成形が知られている。かかるインサート成形は、一般に、内挿部品を金型に固定することにより、内挿部品と金型との間に形成されたキャビティ内に樹脂を注入することにより行われる。この場合に、樹脂を注入すべきキャビティ以外の部分において、内挿部品と金型との隙間に樹脂が流れ込んだ場合には、成形される製品にバリが発生するなどの不都合があるため、樹脂の流れ込みを確実に防止するために、内挿部品と金型との隙間をきわめて小さく設定しておく必要がある。
【０００３】
特に、通常の射出成形では、ポリスチレンのような射出成型用の標準のプラスチックを溶融状態として、１×１０８Ｐａ程度のきわめて高い圧力でキャビティ内に射出するので、内挿部品と金型との間の隙間は、０．０１ｍｍ以下に抑えることが必要であり、内挿部品を高い寸法精度で形成したり、内挿部品と金型との間をねじの締結等により密封したりする方法が採用されていた。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、例えば、携帯電話機、ＰＨＳ等の携帯用電子機器に用いられるバッテリーは、バッテリーセルをラミネートタイプのケースで包んだり、アルミニウム材を深絞り加工して形成されたケース内にバッテリーセルを収容して、その収容口を溶接により閉塞したりする構造のものが多く、外面に隙間密封用のねじを設けることができず、また、高い寸法精度で製造することは困難であるか、または製造コストが高くなるという不都合がある。
【０００５】
ラミネートタイプのバッテリーの場合は、外部から受ける圧力によって容易に変形するため金型との間に隙間が形成され易い。また、アルミニウム材を深絞り加工してなるタイプのバッテリーの場合は、その寸法精度が、片側寸法精度で、０ｍｍ〜−０．０４ｍｍ程度となり、したがって、このような寸法精度の低い内挿部品を、寸法精度の高い金型のキャビティ内部に配置した場合には、最大で０．０８ｍｍ程度の隙間が内挿部品と金型との間に形成されてしまうことになる。したがって、このような寸法精度の低い内挿部品を用いて通常のインサート成形を行うことは困難であった。
【０００６】
また、上述したようなバッテリーに対して１×１０８Ｐａものきわめて高い樹脂圧力を適用した場合には、バッテリーが変形し、金型との隙間が更に大きくなるという不都合がある。この場合には、新たに形成された隙間に樹脂が流れ込んで硬化後にバリとなる部分が形成されるという不都合がある。
さらに、バッテリーのような内挿部品に対し高温の溶融樹脂を接触させる場合には、ケース内部のバッテリーセルが損傷する等の問題もある。
【０００７】
本発明は、上述した事情に鑑みてなされたものであって、寸法精度の低い低精度部品を内挿部品として、その外面を部分的に樹脂で被覆成形する場合に、バリのない成形品を成形可能な射出成形方法を提供することを目的としている。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、この発明は、金型内に内挿部品を配置し、該内挿部品と金型との間に形成されたキャビティに樹脂を充填することにより、前記内挿部品の少なくとも一部の表面に部分的に樹脂を被覆成形する射出成形方法であって、前記内挿部品として前記キャビティ以外の部分に０．０２ｍｍ〜０．０８ｍｍの範囲の隙間を形成する内挿部品を用い、溶融時の粘度が、１０００ｍＰａ・ｓ〜３０００ｍＰａ・ｓの範囲である熱可塑性樹脂を０．３ＭＰａ〜０．６ＭＰａの射出圧力で射出する射出成形方法を提案している。
【０００９】
この発明に係る射出成形方法によれば、内挿部品が変形容易であるため、または、内挿部品の寸法精度が低いために、金型と内挿部品との間には、キャビティ以外の部分において０．０８ｍｍ程度の隙間が形成される場合において、射出圧力を０．３ＭＰａ〜０．６ＭＰａときわめて低い圧力としているので、この程度の隙間内には樹脂が入り込むことが防止され、成形品にバリが形成されることが防止される。
【００１０】
この場合において、単に射出圧力を下げただけでは、キャビティの角部や隅部まで樹脂が到達せず、成形不良を起こすことが考えられるが、本発明では、溶融時の粘度が１０００ｍＰａ・ｓ〜３０００ｍＰａ・ｓの範囲である熱可塑性樹脂を用いているので、上記圧力範囲の射出圧力であっても、成形不良の発生を防止することが可能となる。
したがって、本発明によれば、低精度の内挿部品をキャビティ内に配置して、その少なくとも一部の表面に部分的に被覆成形を行う際に、バリの発生防止と成形不良の発生防止を両立して行うことができることになる。
【００１１】
また、本発明は、上記成形方法において、内挿部品が、バッテリーセルをラミネートタイプのケースに収容してなるバッテリーである射出成形方法、および、内挿部品が、アルミニウム材を深絞り加工してなるケース内にバッテリーセルを収容してなるバッテリーである射出成形方法を提案している。
【００１２】
この発明に係る射出成形方法によれば、ラミネートタイプのケースまたはアルミニウム材を深絞り加工したケースを有するバッテリーを、内挿部品として金型内に配置して、その表面の少なくとも一部に樹脂を被覆成形することができる。これらの構造を有するバッテリーは、高い寸法精度で製造することが困難であるとともに、高圧を受けると変形する性質を有するので、０．３ＭＰａ〜０．６ＭＰａというきわめて低い圧力で樹脂を射出することによって、変形を防止しながら成形を行うことが可能となる。したがって、例えば、バッテリーとともに回路基板を樹脂内に鋳ぐるんだ成形品を製造する場合などに効果的である。
【００１３】
さらに、この発明は、上述した射出成形方法において、熱可塑性樹脂が、ポリアミド系樹脂である射出成形方法を提案している。
この発明に係る射出成形方法によれば、ポリアミド樹脂は、溶融状態で１４００〜２４００ｍＰａ・ｓ程度の粘度を有し、かつ、２００℃前後でその粘度に到達する。したがって、上述した作用を比較的低い温度で達成することができる。そのため、バッテリーのように耐熱温度が低い部品を内挿部品として使用する場合には、該バッテリーを熱によって損傷することなく成形を行うことができる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、この発明に係る射出成形方法の一実施形態について図１〜図５を参照して説明する。
この実施形態に係る射出成形方法は、図１に示されるように、上下に分割される上型１ａと下型１ｂとからなる金型１に、それぞれ形成された凹部２ａ，２ｂ内に、ラミネートタイプのケースを有するバッテリー３およびコネクタ４等を搭載した回路基板５を内挿部品として配置し、回路基板５を樹脂で被覆するとともに、バッテリー３の表裏面３ａ，３ｂを露出させて、その周囲のみを樹脂で被覆することにより、図２に示されるバッテリーモジュール６を製造するために使用される。
【００１５】
この場合に、回路基板５およびその搭載物は高い精度で製造することができるものの、ラミネートタイプのケースを有するバッテリー３は、外部から受ける圧力によって変形し易く、高精度に製造することはできない。したがって、型締め状態で、バッテリー３の表裏面３ａ，３ｂを金型１に密着させることはできるものの、樹脂圧が加わると、その厚さ方向に０．０８ｍｍ程度の隙間９が形成される。
【００１６】
したがって、この隙間９を解消すべく、金型１の内部寸法よりバッテリー３の厚さ寸法を大きく設定したのでは、型締めによってバッテリー３が厚さ方向に圧迫されて損傷する場合が生ずるので、金型１の寸法はバッテリー３の最大寸法に合わせて設定されるのが一般的である。すなわち、図４に示されるように、金型１に形成された凹部２ａ，２ｂ内に、バッテリー３を配置すると、金型１とバッテリー３との間には、ゲート７から注入される樹脂が導かれるキャビティ８以外の場所に、隙間９が形成される。
【００１７】
本実施形態に係る射出成形方法では、このように構成された金型１に対して、例えば、ポリアミド系樹脂を使用して射出成形を行う。該ポリアミド系樹脂は、１９０℃〜２１０℃の範囲に加熱する。ポリアミド系樹脂は、１９０℃〜２１０℃程度に加熱されると、溶融して１４００〜２４００ｍＰａ・ｓ程度の粘度の溶融樹脂となる。
また、本実施形態に係る射出成形方法では、前記ポリアミド系樹脂を、例えば、０．３ＭＰａ〜０．４ＭＰａの空気圧を加えてキャビティ８内に射出する。
【００１８】
ポリアミド系樹脂の加熱は、例えば、図３に示されるように、内部にヒータ１０を備えた加熱容器１１内にポリアミド系樹脂Ｐを投入しておき、ヒータ１０を作動させることにより行う。
また、加熱容器１１に設けたノズル１２からの射出時に、溶融樹脂Ｐの温度が低下することを防止して、常に一定した温度の溶融樹脂Ｐをキャビティ８内に注入するために、ノズル１２先端に別個のヒータ１３を設けることが好ましい。
【００１９】
また、溶融樹脂Ｐの加圧は、例えば、前記加熱容器１１を密封し、該加熱容器１１内に形成された樹脂液面１４上部の空間１５に空気圧源１６を接続して該空間１５の空気圧を０．３ＭＰａ〜０．４ＭＰａに設定することにより行われる。金型１の型締めは、例えば、空気圧源１７に接続されたシリンダ１８によって行う。シリンダ１８により発生する型締め圧力は、樹脂Ｐの射出圧力に対抗して金型１を型締め状態に保持するために、射出圧力よりも高く設定されていることは言うまでもない。
【００２０】
そして、このように溶融したポリアミド系樹脂Ｐを金型１とバッテリー３および回路基板５との間に形成されたキャビティ８内に所定時間にわたって射出した後に、所定時間にわたって冷却することにより、金型１内において樹脂Ｐを硬化させて、バッテリーモジュール６が成形されることになる。
【００２１】
このようにして行われる本実施形態に係る射出成形方法によれば、０．３ＭＰａ〜０．４ＭＰａというきわめて低い射出圧力によってキャビティ８内に樹脂Ｐを注入するので、金型１とバッテリー３との間に、キャビティ８に連通する、幅０．０８ｍｍ程度の隙間９が生じていても、その隙間９に溶融樹脂Ｐが入り込むことがなく、したがって、バッテリー３の表面の所定のキャビティ８部分のみに樹脂Ｐが被覆成形され、バリなどの形成が防止されるという効果がある。
【００２２】
さらに、ポリアミド系樹脂Ｐを用いているので、比較的低温である１９０℃〜２１０℃で、溶融樹脂Ｐの粘度を１０００ｍＰａ・ｓ〜３０００ｍＰａ・ｓとすることができ、キャビティ８内における樹脂の十分な流動性を確保して、樹脂Ｐがキャビティ８の隅部まで到達しない等の成形不良が発生することを防止することができる。また、この効果を、１９０℃〜２１０℃という比較的低い樹脂Ｐ温度で達成することができるので、キャビティ８内に配されるバッテリー３を高温に晒す必要がなく、バッテリー３の健全性を保持することができるという効果もある。
【００２３】
さらに、射出圧力を低く抑えることにより、バッテリー３自体の変形を防止して、金型１とバッテリー３との間の隙間９が拡大することを防止することができる。したがって、拡大した隙間に樹脂Ｐが入り込むことによるバリの形成等の問題の発生を防止することができる。
【００２４】
なお、上記実施形態においては、金型１とバッテリー３との間のキャビティ８以外の部分に最大で０．０８ｍｍ程度の隙間９が形成される場合について説明したが、バッテリー３と金型１との隙間９をこれよりも小さくすることができる場合には、それに応じて、樹脂温度および射出圧力を設定することができる。
例えば、隙間９の最大幅寸法が０．０５ｍｍ程度の場合には、樹脂温度を２１０℃〜２２０℃程度に上昇させ、射出圧力も０．４ＭＰａ〜０．５ＭＰａ程度に設定することができる。また、隙間９の最大寸法を０．０２５ｍｍ程度に抑えることができる場合には、樹脂温度を２２０℃〜２３０℃程度、射出圧力を０．５ＭＰａ〜０．６ＭＰａ程度に設定することも可能である。
【００２５】
温度を上昇させることにより溶融樹脂Ｐの粘度を小さくして流動性を高め、圧力を高くすることによって、キャビティ８内への樹脂Ｐの充填速度を高めて、製造効率を向上することができる。一方、２３０℃程度の温度および０．６ＭＰａ程度の圧力では、バッテリー３に悪影響が及ぶことはない。
【００２６】
さらに、上記実施形態においては、ポリアミド系樹脂を採用したが、これに代えて、溶融状態でポリアミド系樹脂と同等の粘度を有するようになる他の樹脂を使用してもよい。
【００２７】
また、上記実施形態においては、高い寸法精度で製造することが困難な、ラミネートタイプのケースにバッテリーセルを収容したバッテリー３を内挿部品として例示したが、図５に示されるように、アルミニウム材を深絞り加工してなる缶内にバッテリーセルを収容してなるバッテリー１９の一部の表面を被覆成形して図６に示されるようなバッテリーモジュール２０を製造する場合についても同様に適用することができる。
【００２８】
すなわち、アルミニウム缶タイプのバッテリー１９は、その厚さ方向の寸法精度が０．０８ｍｍ程度の範囲でばらつく低精度部品であるため、金型１の寸法は、バッテリー１９の最大寸法に合わせて設定される。したがって、金型１とバッテリー１９との間には、０．０８ｍｍ以下の隙間が形成されることになる。この場合に本実施形態に係る射出成形方法を適用することにより、その程度の隙間９内への樹脂Ｐの流入を防止し、かつ、キャビティ８内における樹脂Ｐの確実な充填を同時に達成することができる。
【００２９】
さらに、内挿部品としてバッテリー３を例に挙げて説明したが、これに代えて、金型１との間に０．０１ｍｍより大きな隙間９が形成されてしまう他の任意の低精度部品を内挿部品とする場合についても、この発明を利用することができる。この場合には、上述したバッテリー３のように耐熱性が問題とならない場合には、樹脂温度を高く設定することができるので、高温で粘度が１０００ｍＰａ・ｓ〜３０００ｍＰａ・ｓの溶融状態となる他の任意の熱可塑性樹脂を使用することにしても良い。
【００３０】
【発明の効果】
以上の説明から明らかなように、本発明は以下の効果を奏する。
本発明に係る射出成形方法によれば、金型と内挿部品との間のキャビティ以外の部分に０．０８ｍｍ程度の隙間が形成されても、その隙間に樹脂が入り込むことなく、かつ、キャビティ内全体に樹脂が確実に行き渡るように射出成形を行うことができる。したがって、成形品にバリが形成されることを防止するとともに、成形不良の発生を確実に防止することができるという効果がある。
【００３１】
また、内挿部品をバッテリーとした場合に、該バッテリーが高圧状態に晒されることを防止して、バッテリーの健全性を保持することができる。特に、バッテリーがラミネートパックまたは、アルミニウム材を深絞り加工してなるケースを有する場合に、該ケースが圧力によって変形して金型との隙間が拡大することを防止し、拡大した隙間に溶融樹脂が入り込むことによるバリの発生等を防止することができるという効果もある。
【００３２】
また、熱可塑性樹脂が、ポリアミド系樹脂とすることにより、低粘度の溶融状態を比較的低い温度で達成することができる。したがって、バッテリーが高温に晒されることを防止して、バッテリーの健全性を保持することができるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明に係る射出成形方法を説明するための金型および金型に挿入される内挿部品を示す斜視図である。
【図２】図１の射出成形方法により成形されたバッテリーモジュールを示す斜視図である。
【図３】本発明の射出成形方法を実施するための射出成形装置を示す模式図である。
【図４】図１の金型と内挿部品との間に形成される隙間を説明する縦断面図である。
【図５】この発明に係る射出成形方法を適用する内挿部品の他の例を示す斜視図である。
【図６】図５の内挿部品に被覆成形して構成された他のバッテリーモジュールを示す斜視図である。
【符号の説明】
Ｐ  樹脂
１  金型
３  バッテリー（内挿部品）
８  キャビティ
９  隙間
【図１】
0003585854.tif 000002
【図２】
0003585854.tif 000003
【図３】
0003585854.tif 000004
【図４】
0003585854.tif 000005
【図５】
0003585854.tif 000006
【図６】
0003585854.tif 000007