(57)【要約】【課題】本発明は、金属部材と合成樹脂材との密着性が高くかつ金型の加熱から冷却に至る成形サイクルの時間を短縮できる射出成形方法およびその射出成形用金型を提供する。【解決手段】本発明は、高周波磁気誘導コイルにて溶融合成樹脂の溶融温度よりも高い温度の状態で金型のキャビティで金属部材を予備加熱して後、前記キャビティに溶融合成樹脂を射出し注入することにより前記金属部材を合成樹脂材と一体に成形する方法で、その射出成形用金型は金型本体２に形成したキャビティ２２の表面に磁気誘導を受けやすい導電材からなる磁気誘導層２２Ａを形成して、溶融合成樹脂をキャビティ２２に射出し注入する前に高周波磁気誘導コイル２３にて発生する磁力線Ｌがキャビティ２２を通過し磁気誘導層２２Ａに渦電流を発生させるようにした。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
金型本体の表面に形成したキャビティに金属部材を載置して前記キャビティに溶融合成樹脂を射出し注入することにより金属部材を合成樹脂材と一体に成形する射出成形用金型において、前記キャビティの表面に磁気誘導を受けやすい導電材からなる磁気誘導層を形成して、溶融合成樹脂を射出する前に高周波磁気誘導コイルにて発生する磁力線Ｌが前記キャビティを通過し前記磁気誘導層に渦電流を発生させて、前記渦電流のジュール熱により溶融合成樹脂の溶融温度よりも高い温度の状態で前記磁気誘導層を介して金属部材を予備加熱できるようにしたことを特徴とする射出成形用金型。
【請求項２】
前記金型本体はセラミック材でできており、前記磁気誘導層はアルミニウムとニッケルとを主成分として前記キャビティの表面に溶射してできたことを特徴とする請求項１記載の射出成形用金型。
【請求項３】
高周波磁気誘導コイルを前記金型本体の表面に形成したキャビティの背面に配置させたことを特徴とする請求項１または２記載の射出成形用金型。
【請求項４】
前記金属部材は磁気誘導を受けやすい導電材からなり、高周波磁気誘導コイルにより前記金属部材に渦電流を発生させて、この渦電流によるジュール熱によって金属部材の表面を予備加熱できるようにしたことを特徴とする請求項１から３のいずれかひとつに記載の射出成形用金型。
【請求項５】
高周波磁気誘導コイルにて溶融合成樹脂の溶融温度よりも高い温度の状態で金型のキャビティで金属部材を予備加熱して後、前記キャビティに溶融合成樹脂を射出し注入することにより前記金属部材を合成樹脂材と一体に成形することを特徴とする射出成形方法。
【請求項６】
高周波磁気誘導コイルにて溶融合成樹脂の溶融温度よりも高い温度の状態で金型のキャビティで磁気誘導を受けやすい導電材からなる金属部材を予備加熱して後、前記キャビティに溶融合成樹脂を射出し注入することにより前記金属部材を合成樹脂材と一体に成形することを特徴とする射出成形方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】  本発明は、金属部材を合成樹脂材と一体に成形する射出成形方法および射出成形用金型に関する。
【背景技術】
【０００２】  金属部材を合成樹脂材と一体に成形するに際して、特許文献１では、合成樹脂材を冷たい金属部材の表面上に成形すると金属部材と合成樹脂材との効果的な封着がされないことに着眼して、その封着前に金型の中に載置された金属部材の一部を誘導加熱するプラスチック材料を金属基材に封着するおよび装置が提案されている。しかし、この提案による金属部材の誘導加熱は合成樹脂材の冷却を遅延させるために行うもので、誘導加熱する温度を合成樹脂材の溶融温度よりも高くした状態で金属部材を予備加熱して金属部材と合成樹脂材との密着性が高くするために行う射出成形用金型ではない。【０００３】  一方、特許文献２にて、金型を磁性体で構成し、金型全体を溶融合成樹脂材が冷却固化するに充分な温度に保持しておき、溶融合成樹脂材を金型内に射出開始前の時期に高周波誘導コイルをこの磁性体に接近させてコイルの高周波で磁性体表層にのみ表皮効果で電流が誘起されてこのジュール熱で金型表面のみを急熱して成形サイクルの短縮化を図る射出成形用金型を用いた射出成形方法が提案されている。【０００４】  しかし、特許文献２に提案された射出成形方法の射出成形用金型では、成形サイクルの短縮化に着眼してはいるが、誘導加熱する温度は合成樹脂材の溶融温度よりも高いことには言及されておらず、金属部材の予備加熱により金属部材を合成樹脂材と一体に成形する射出成形用金型ではなく、例えば、電解液を用いた電池やコンデンサーのガスケットのように金属部材を導電材の電極とし合成樹脂材で密着させて一体に成形する射出成形用金型には利用できない。【０００５】
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特公昭６１−５９２１４号公報
【特許文献２】特公昭４３−１７８１５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】  本発明は、上記の問題点を解消し、高周波磁気誘導コイルにて金属部材を合成樹脂材の溶融温度よりも高くした状態で金型のキャビティ内で予備加熱できるようにして金属部材と合成樹脂材との密着性が高くかつ金型の加熱から冷却に至る成形サイクルの時間を短縮できる射出成形方法およびその射出成形用金型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】本発明の射出成形方法は、高周波磁気誘導コイルにて溶融合成樹脂の溶融温度よりも高い温度の状態で金型のキャビティで金属部材を予備加熱して後、前記キャビティに溶融合成樹脂を射出し注入することにより前記金属部材を合成樹脂材と一体に成形することを特徴としており、また、その射出成形用金型は、金型本体に形成したキャビティの表面に磁気誘導を受けやすい導電材からなる磁気誘導層を形成して、溶融合成樹脂をキャビティに射出し注入する前に高周波磁気誘導コイルにて発生する磁力線が前記キャビティを通過し前記磁気誘導層に渦電流を発生させて、前記渦電流のジュール熱により溶融合成樹脂の溶融温度よりも高い温度の状態で前記磁気誘導層を介してキャビティに載置した金属部材を予備加熱できるようにしたことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】本発明は、高周波磁気誘導コイルにて溶融合成樹脂の溶融温度よりも高い温度の状態で金型のキャビティで金属部材を予備加熱して後、前記キャビティに溶融合成樹脂を射出し注入することにより前記金属部材を合成樹脂材と一体に成形することにより、また、その射出成形用金型は、金型本体に形成したキャビティの表面に磁気誘導を受けやすい導電材からなる磁気誘導層を形成して、溶融合成樹脂をキャビティに射出し注入する前に高周波磁気誘導コイルにて発生する磁力線が前記キャビティを通過し前記磁気誘導層に渦電流を発生させて、前記渦電流のジュール熱により溶融合成樹脂の溶融温度よりも高い温度の状態で前記磁気誘導層を介してキャビティに載置した金属部材を予備加熱できるようにすることにより、溶融合成樹脂が金属部材と接触する部分で冷却されず、キャビティへの射出・注入が完了した溶融合成樹脂を冷却する段階で溶融合成樹脂が均一に固化され、合成樹脂材が金属部材に溶着若しくは融着されて、金属部材と合成樹脂材との密着性が高くなり、かつ金型の加熱から冷却に至る成形サイクルの時間を短縮できる射出成形用金型を提供することができるなどの効果がある。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の実施形態を示す射出成形装置の概略図である。
【図２】同上の金型本体上面の平面図である。
【図３】同上の金型本体のキャビティに金属部材を載置した断面図である。
【図４】同上の型閉め状態で溶融合成樹脂をキャビティに射出し注入する状態を示す要部の断面図である。
【図５】図４の部分拡大図である。
【図６】本発明の実施形態を示す金属部材と合成樹脂材とを一体成形した成形品の断面図である。
【図７】本発明の実施形態を示す金属部材と合成樹脂材とを一体成形した成形品の平面図である。
【図８】本発明の成形プロセスを示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】  以下、本発明の金属部材を合成樹脂材と一体に成形する射出成形用金型について、電解液を用いた電池やコンデンサーなどの封口板のように金属部材を導電材の電極とし電解液が漏れないように合成樹脂材で密着させて一体に成形する射出成形用金型を例として、図面を参照して説明する。
【００１２】  （射出成形用金型の説明）
図１は、矢印方向に上下動する上型と上下方向に移動せず位置が一定の下型とからなる射出成形用金型を備えた射出成形装置の概略図を示す。本発明では、この上型を１とし、下型を２として示すが、この下型の部分は以下、金型本体２として説明する。なお、本発明は、この実施形態の射出成形用金型に限定するものではなく、上型１を上下方向に移動させず、下型すなわち金型本体２を上下方向に移動させた射出成形用金型に置き換えてもよい。
【００１３】  上型１には金型本体２に対面した入れ子を有するベース１１、この入れ子１１に形成したキャビティ１２およびこのキャビティ１２を経由して金型本体２のキャビティ２２に溶融合成樹脂を射出するノズルを先端に有する溶融樹脂流路１３が設けられている。
【００１４】  金型本体２には、その表面で上型１のキャビティ１２と対面して形成したキャビティ２２を有する入れ子２１と、入れ子２１を支持する筒状の第１の支持体２４および第１の支持体２４の外周位置で筒状の第２の支持体２５と、第１の支持体２４および第２の支持体２５を支持しベース３に固定される。このベース３の上部には電源ユニット（図示せず）を有する枠体２７が設けられている。さらに、第１の支持体２４の内部にはキャビティ２２内に出没自在な突き出しピン４が設けられており、第２の支持体２５の内部には冷却ダクト２６が設けられている。この場合、入れ子２１は金型本体２の上面で上型１と対面させ、第１の支持体２４と第２の支持体２５とを支持する構成で図示しているが、キャビティ２２の交換作業が容易となるように第１の支持体２４と第２の支持体２５とを支持する部分とを分離自在とすることが好ましい。
【００１５】  また、高周波磁気誘導コイル２３がキャビティ２２の背面に配置するように第１の支持体２４と第２の支持体２５との間で高周波磁気誘導コイル２３の外周に巻回されている（図２参照）。この高周波磁気誘導コイル２３への通電は、枠体２７の内部（図示せず）に収容した高周波電源により１０ＫＨｚから５０ＫＨｚの高周波電流で行われる。
【００１６】  これら入れ子２１、第１の支持体２４、第２の支持体２５、ベース３、枠体２７および冷却ダクト２６は、いずれも非導電材で高周波磁気誘導コイル２３から磁気誘導されない材料でできている。
【００１７】  金型本体２の入れ子２１は、第１の支持体２４と第２の支持体２５とを支持する部分やキャビティ２２の部分とともに非導電材であり、好ましい素材としてセラミック材でできている。一方、キャビティ２２の表面には磁気誘導を受けやすい導電材からなる磁気誘導層２２Ａが形成されている。この磁気誘導層２２Ａは、このセラミック材と密着性がよく磁気誘導を受けやすい導電材としてアルミニウムとニッケルとの複合材をキャビティ２２の表面に溶射して形成される。このように入れ子２１がセラミック材でできており、キャビティ２２の表面に磁気誘導を受けやすい導電材からなる磁気誘導層２２Ａが形成されているので、高周波磁気誘導コイル２３にて発生する磁力線Ｌがキャビティ２２を通過し磁気誘導層２２Ａにのみ渦電流を効率よく発生させることができる。この場合、磁気誘導層２２Ａの厚みは、溶融合成樹脂の溶融温度よりも高い温度の状態で磁気誘導層２２Ａに載置した金属部材５１、５２を加熱できるような高周波電流を高周波磁気誘導コイル２３に供給することにより、高周波磁気誘導コイル２３が発熱し、電力ロスとなるので、合成樹脂材５３の溶融温度および高周波磁気誘導コイル２３の冷却状態で適宜選択すればよい。
【００１８】  なお、金型本体２の入れ子２１の材料を非導電材で磁気誘導されない材料とせず、鉄、ニッケル、コバルトのような磁性材料で形成してもよいが、キャビティ２２の表面の磁気誘導層２２Ａは磁気誘導を受けやすい導電材で形成しておればよい。
【００１９】  （射出成形用金型により成形される成形品の説明）
図６および図７は、電解液を用いた電池やコンデンサーの封口板を例としており、金属部材５１、５２は電解液を用いた電池やコンデンサーの電極となるものである。
【００２０】  そのうち、一方の金属部材５１はアルミニウム合金、銅合金およびステンレスのような磁気誘導を受けにくい導電材または鉄のような磁気誘導を受けやすい導電材でできた表面積の大きい板材であり、他方の金属部材５２は両端が径大な頭部を有しアルミニウム合金や銅合金やステンレスのような磁気誘導を受けにくい導電材または鉄のような磁気誘導を受けやすい導電材できた金属部材５１の厚さより大きい厚さの円柱体である。
【００２１】  これら金属部材５１、５２の素材として、鉄のような磁気誘導を受けやすい導電材を採用すると、高周波磁気誘導コイルにてキャビティ２２の磁気誘導層２２Ａとともにこれら金属部材５１、５２の表面を加熱することになるので、これら金属部材５１、５２の加熱や冷却がキャビティ２２と同時に効率よくできて成形サイクルが尚一層短縮できる。
【００２２】  一方の金属部材５１の略中央位置には他方の金属部材５２の一端が嵌挿可能な孔が形成されており、この孔にてＰＰＳ樹脂、ＰＢＴ樹脂、ＰＦＡ樹脂、ＰＰ樹脂、ＰＥＥＫ樹脂などの熱可塑性樹脂のような合成樹脂材５３を介して金属部材５１、５２が一体に成形されている。
【００２３】  なお、金属部材５１、５２の表面にメルカプト基、チオカルボニル基、シアノ基、イソシアナート基、アミノ基、アンモニウム基、ピリジニウム基、アジニル基、カルボキシル基、ベンゾトリアゾール基、トリアジンチオール基等の何れかまたはこれらを組み合わせた化学的処理剤を成形前に予め被覆しておいてもよい。
【００２４】  （射出成形方法の説明）
図８は成形プロセスを示し、図３、図４および図５はこの成形プロセスにおける射出成形用金型の説明を示す。
【００２５】  先ず、金属部材載置段階において、上型１が上方位置にあって、下型である金型本体２が開いた状態で、金属部材５１、５２を金型本体２のキャビティ２２に磁気誘導層２２Ａを介して図３に示すように載置する（Ｓ１）。
【００２６】  次に、誘導加熱段階において、高周波磁気誘導コイル２３に高周波電流を所定時間、供給することにより交番磁界が発生して磁力線Ｌがキャビティ２２を通過して、電磁誘導の法則によってキャビティ２２の磁気誘導層２２Ａに渦電流が発生して、この渦電流によるジュール熱によって磁気誘導層２２Ａが発熱し、金属部材５１、５２が磁気誘導層２２Ａを介して加熱される。このとき、キャビティ２２に溶融合成樹脂を射出する前にキャビティ２２を溶融合成樹脂の溶融温度よりも高い温度で発熱するように高周波磁気誘導コイル２３への高周波電流の供給を制御する。また、金属部材５１、５２が磁気誘導を受けやすい導電材でできておれば、この金属部材５１、５２にも渦電流が発生して発熱して加熱するが、磁気誘導を受けにくい導電材であっても、少なくともキャビティ２２の磁気誘導層２２Ａの発熱により加熱される（Ｓ２）。
【００２７】  上記誘導加熱段階において溶融合成樹脂の溶融温度よりも高い温度の設定は、合成樹脂材の溶融温度の約１００℃程度高い温度とするのが望ましい。本発明の実施形態で例示する熱可塑性樹脂では２５０℃〜４５０℃であり、例えばＰＰＳ樹脂は約３８０℃、ＰＢＴ樹脂は約３３０℃、ＰＦＡ樹脂は約４１０℃、ＰＰ樹脂は約２７０℃、ＰＥＥＫ樹脂は約４４０℃などが望ましい。
【００２８】  このように、金型本体２でその表面の入れ子２１に形成したキャビティ２２の背面に高周波磁気誘導コイル２３を配置するように筒状の第１の支持体２４の外周に高周波磁気誘導コイル２３を巻回して配置させて、この筒状の第１の支持体２４を中心とした高周波磁気誘導コイル２３の周囲に交番する磁力線Ｌが発生する。筒状の第１の支持体２４は磁力線Ｌの空間分布を制御する磁路、すなわち内部に磁力線Ｌを収束して通過させる磁束路として機能し、筒状の第１の支持体２４の上面の入れ子２１のキャビティ２２に対して磁力線Ｌを直交して通過させるようになっている。従って、入れ子２１のキャビティ２２の断面形状を変えることで磁力線通過領域を任意に設定することができる。
【００２９】  次に、溶融合成樹脂射出・注入段階において、上型１を下降させて下型部分の金型本体２を閉じて、金型本体２を閉じた状態で、図４および図５に示すように上型１および金型本体２のそれぞれのキャビティ１２、２２に先端にノズルを有する溶融樹脂流路１３から溶融合成樹脂を射出して注入する（Ｓ３）。
【００３０】  次に、金型冷却段階において、高周波磁気誘導コイル２３の通電を停止して、冷却ダクト２６にて上型１および金型本体２を冷却する（Ｓ４）。
【００３１】  最後に、成形品取り出し段階において、上型１を上昇させて、金型本体２を開く（Ｓ５）。このような状態にして、突き出しピン４を上型１の方向に突出させれば、成形品がキャビティ２２から取り出すことができる。
【００３２】  以上のように、本発明は、高周波磁気誘導コイルにて溶融合成樹脂の溶融温度よりも高い温度の状態で金型のキャビティで金属部材を予備加熱して後、前記キャビティに溶融合成樹脂を射出し注入することにより前記金属部材を合成樹脂材と一体に成形する方法で、その射出成形用金型は金型本体２に形成したキャビティ２２の表面に磁気誘導を受けやすい導電材からなる磁気誘導層２２Ａを形成して、溶融合成樹脂をキャビティ２２に射出し注入する前に高周波磁気誘導コイル２３にて発生する磁力線Ｌがキャビティ２２を通過し磁気誘導層２２Ａに渦電流を発生させて、前記渦電流のジュール熱が溶融合成樹脂の溶融温度よりも高い温度の状態で磁気誘導層２２Ａを介して金属部材５１、５２を予備加熱して金属部材５１、５２と合成樹脂５３とを一体に成形した成形品を提供することができる。
【産業上の利用可能性】
【００３３】  本発明は、電解液を用いた電池やコンデンサーの封口板のような金属部材と合成樹脂材との密着性が必要な成形品を提供でき、金型の上型または下型のいずれか一方のキャビティに高周波磁気誘導コイルによる誘導加熱をする射出成形用金型のみでなく、上型および下型のそれぞれのキャビティを同時に誘導加熱して溶融合成樹脂を射出する前に金属部材を予備加熱することにより、金属部材と樹脂とを一体に成形する射出成形用金型として種々利用できる。
【符号の説明】
【００３４】１  上型
２  金型本体（下型）
１２  キャビティ（上型側）
２１  入れ子（下型側）
２２  キャビティ（下型側）
２３  高周波磁気誘導コイル
【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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【図６】
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【図７】
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【図８】
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