(57)【要約】【課題】３層構造の複合部材を効率良く製造すること。【解決手段】シート状積層部材３０の下層３２側が成形面１０Ｐに密着して接触するように配置された第一金型１０と、樹脂材料５０を射出する射出口２２を備えた突出部２４を有し、かつ、第一金型１０に対向配置された第二金型２０とを、射出口２２が、シート状積層部材３０の上層３２側の面３２Ｔよりも下層３４側と、上層３２及び下層３４の接触界面３６の近傍との間に位置するように型締めする型締め工程と、型締めした状態で、接触界面３６内に樹脂材料５０を供給すると略同時に、樹脂材料５０の射出圧力によって、上層３２を第二金型２０の成形面２０Ｐに押し付けると共に下層３４を第一金型１０の成形面１０Ｐに押し付けるように、射出口２２から樹脂材料５０を射出する樹脂材料射出工程と、を含む射出成形方法及びこれを用いた複合部材の製造方法。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
互いに分離可能な上層と下層とを積層したシート状積層部材が、前記下層側が成形面に密着して接触するように配置された第一金型と、
成形面に対して突出するように設けられると共に、その先端に溶融状態の樹脂材料を射出する射出口を備えた突出部を有し、かつ、前記第一金型に対向配置された第二金型とを、
前記射出口が、前記シート状積層部材の前記上層側の面よりも前記下層側と、前記上層および前記下層の接触界面近傍との間に位置するように、型締めする型締め工程と、
前記第一金型と前記第二金型とを型締めした状態で、前記上層および前記下層の接触界面内に前記樹脂材料を供給すると略同時に、前記樹脂材料の射出圧力によって、前記上層を前記第二金型の成形面に押し付けると共に前記下層を前記第一金型の成形面に押し付けるように、前記射出口から前記樹脂材料を射出する樹脂材料射出工程と、
を含むことを特徴とする射出成形方法。
【請求項２】
請求項１に記載の射出成形方法において、
鉛直方向の上方側に前記第二金型が配置され、前記鉛直方向の下方側に前記第一金型が配置されていることを特徴とする射出成形方法。
【請求項３】
互いに分離可能な上層と下層とを積層したシート状積層部材が、前記下層側が成形面に密着して接触するように配置された第一金型と、
成形面に対して突出するように設けられると共に、その先端に溶融状態の樹脂材料を射出する射出口を備えた突出部を有し、かつ、前記第一金型に対向配置された第二金型とを、
前記射出口が、前記シート状積層部材の前記上層側の面よりも前記下層側と、前記上層および前記下層の接触界面近傍との間に位置するように、型締めする型締め工程と、
前記第一金型と前記第二金型とを型締めした状態で、前記上層および前記下層の接触界面内に前記樹脂材料を供給すると略同時に、前記樹脂材料の射出圧力によって、前記上層を前記第二金型の成形面に押し付けると共に前記下層を前記第一金型の成形面に押し付けるように、前記射出口から前記樹脂材料を射出する樹脂材料射出工程と、
を少なくとも経ることにより、
樹脂材料射出痕を有しかつ前記上層に対応する部材である第一層と、前記樹脂材料からなる第二層と、前記下層に対応する部材である第三層とがこの順に一体化して積層された複合部材を製造することを特徴とする複合部材の製造方法。
【請求項４】
請求項１に記載の複合部材の製造方法において、
鉛直方向の上方側に前記第二金型が配置され、前記鉛直方向の下方側に前記第一金型が配置されていることを特徴とする複合部材の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、射出成形方法および複合部材の製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
２つ以上の層を積層した複合部材を射出成形法により製造する代表的な方法としては、２種類の金型を用いて２回の射出成形を行う２色成形法が知られている。また、２色成形法以外にも種々の射出成形法が提案されている。たとえば、特許文献１には、キャビティ内に溶融樹脂を射出充填して１層目を形成した後、可動側金型を型開方向に後退操作することで新たに形成されたキャビティ内に溶融重視を射出充填して２層目を形成することで積層形成品を成形する技術が提案されている。
【０００３】
また、特許文献２には、キャビティ内に少なくとも１個のインサート部品を配設して、キャビティ内に射出する樹脂の射出圧力によってインサート部品をキャビティ内の所定位置に位置決めしてインサート成形する技術が提案されている。この技術において、キャビティ内に２個のインサート部品を配設して射出成形を行う場合、一方のインサート部品が一方の金型の成形面に配置され、他方のインサート部品が他方の金型の成形面に配置された状態で射出成形が行なわれる。また、一対の金型が鉛直方向に沿って配置されている場合には、上方側の金型（上型）の成形面に配置されるインサート部品は、部品固定ピンなどを利用して上型の成形面に固定される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００８−１５５３９５号公報
【特許文献２】特開２０００−１２７１９８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、２色成形では、複合部材を構成する層数に応じて複数種類の金型が必要であり、射出成形の回数も増やす必要がある。また、特許文献１記載の技術では、複合部材を構成する層数に応じて、可動側金型を型開方向に後退操作して射出成形するプロセスを繰り返す必要がある。すなわち、これらの技術を用いて複合部材を作製する場合、金型が２種類以上必要となったり、射出成形を２回以上繰り返す必要があり、生産効率が低い。
【０００６】
また、特許文献２記載の技術では、３層構造の複合部材を作製する場合、射出成形前に、２つのインサート部品を一方の金型の成形面と、他方の金型の成形面とに各々１つずつ配置する必要がある。すなわち、特許文献２記載の技術において３層構造の複合部材を作製する場合、射出成形前に、金型内にインサート部品を配設する作業が煩雑化するため、生産効率が低い。
【０００７】
本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、３層構造の複合部材を効率良く製造できる射出成形方法およびこれを用いた複合部材の製造方法を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題は以下の本発明により達成される。すなわち、
本発明の射出成形方法は、互いに分離可能な上層と下層とを積層したシート状積層部材が、下層側が成形面に密着して接触するように配置された第一金型と、成形面に対して突出するように設けられると共に、その先端に溶融状態の樹脂材料を射出する射出口を備えた突出部を有し、かつ、第一金型に対向配置された第二金型とを、射出口が、シート状積層部材の上層側の面よりも下層側と、上層および下層の接触界面近傍との間に位置するように、型締めする型締め工程と、第一金型と第二金型とを型締めした状態で、上層および下層の接触界面内に樹脂材料を供給すると略同時に、樹脂材料の射出圧力によって、上層を第二金型の成形面に押し付けると共に下層を第一金型の成形面に押し付けるように、射出口から樹脂材料を射出する樹脂材料射出工程と、を含むことを特徴とする。
【０００９】
本発明の射出成形方法の一実施形態は、鉛直方向の上方側に第二金型が配置され、鉛直方向の下方側に第一金型が配置されていることが好ましい。
【００１０】
本実施形態の複合部材の製造方法は、互いに分離可能な上層と下層とを積層したシート状積層部材が、下層側が成形面に密着して接触するように配置された第一金型と、成形面に対して突出するように設けられると共に、その先端に溶融状態の樹脂材料を射出する射出口を備えた突出部を有し、かつ、第一金型に対向配置された第二金型とを、射出口が、シート状積層部材の上層側の面よりも下層側と、上層および下層の接触界面近傍との間に位置するように、型締めする型締め工程と、第一金型と第二金型とを型締めした状態で、上層および下層の接触界面内に樹脂材料を供給すると略同時に、樹脂材料の射出圧力によって、上層を第二金型の成形面に押し付けると共に下層を第一金型の成形面に押し付けるように、射出口から樹脂材料を射出する樹脂材料射出工程と、を少なくとも経ることにより、樹脂材料射出痕を有しかつ上層に対応する部材である第一層と、樹脂材料からなる第二層と、下層に対応する部材である第三層とがこの順に一体化して積層された複合部材を製造することを特徴とする。
【００１１】
本実施形態の複合部材の製造方法の一実施形態は、鉛直方向の上方側に第二金型が配置され、鉛直方向の下方側に第一金型が配置されていることが好ましい。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、３層構造の複合部材を効率良く製造できる射出成形方法およびこれを用いた複合部材の製造方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の射出成形方法において、型締め前の状態の一例を示す模式断面図である。
【図２】本発明の射出成形方法において、型締め直後の状態の一例を示す模式断面図である。
【図３】本発明の射出成形方法において、型締めした状態において樹脂材料を第一金型と第二金型との間に形成された密閉空間内に射出している状態の一例を示す拡大断面図である
【図４】本発明の複合部材の製造方法により製造された複合部材の一例を示す模式断面図である。
【図５】型締め直後の状態において、射出口が取りえる位置を示す拡大断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
図１〜図３は、本実施形態の射出成形方法の一例を示す模式断面図であり、図１は、型締め前の状態を示す断面図であり、図２は、型締め直後の状態を示す断面図であり、図３は、型締めした状態において樹脂材料を第一金型と第二金型との間に形成された密閉空間内に射出している状態を示す拡大断面図である。また、図４は、図１〜図３に示すプロセスを経て作製された複合部材の一例を示す模式断面図である。なお、図１〜図３中、Ｚ方向は鉛直方向を意味し、Ｚ１方向は上方側、Ｚ２方向は下方側を意味する。
【００１５】
本実施形態の射出成形方法では、一対の金型として第一金型１０とこの第一金型１０に対向配置された第二金型２０が用いられる。ここで、図１〜図３に示す例では、第一金型１０が鉛直方向Ｚの下方側に配置され、第二金型２０が鉛直方向の上方側に配置される。また、第二金型２０は、成形面２０Ｐに対して突出するように設けられると共に、その先端に溶融状態の樹脂材料を射出する射出口２２を備えた突出部２４を有している。この射出口２２は、第二金型２０内に設けられた樹脂材料供給路２６を介して不図示の樹脂材料供給源に接続されている。
【００１６】
そして、射出成形に先立って、第一金型１０の成形面１０Ｐに密着して接触するように、第一金型１０の成形面１０Ｐ上にシート状積層部材３０が配置される。ここで、このシート状積層部材３０は、互いに分離可能な上層３２と下層３４とを積層した２層構造の部材である。そして、下層３４側が第一金型１０の成形面１０Ｐに密着して接触するように、シート状積層部材３０が配置される。また、上層３２は、突出部２４の径方向（図１中の左右方向）のサイズと同程度前後のサイズの開口部３２Ｈが設けられている。この開口部３２Ｈは、シート状積層部材３０が、第一金型１０の成形面１０Ｐ上に配置された状態において、第二金型２０の突出部２４と向き合うように位置する。
【００１７】
次に、第一金型１０と第二金型２０とを相対的に接近させて型締めする（型締め工程）。この際、型締めは、図２に示すように、射出口２２が、シート状積層部材３０の上層３２側の面３２Ｔよりも下層３４側と、上層３２および下層３４の接触界面３６の近傍との間に位置するように行う。
【００１８】
続いて、図２に示すような第一金型１０と第二金型２０とを型締めした状態で、第一金型１０と第二金型２０との間に形成された密閉空間４０内に溶融状態の樹脂材料を射出する樹脂材料射出工程を実施する。この樹脂材料射出工程では、図３に示すように、上層３２および下層３４の接触界面３６内に樹脂材料５０を供給すると略同時に、樹脂材料５０の射出圧力によって、上層３２を第二金型２０の成形面２０Ｐに押し付けると共に下層３４を第一金型１０の成形面１０Ｐに押し付けるように、射出口２２から樹脂材料５０を射出する。なお、図３中の矢印Ｆは、樹脂材料５０の流れ方向を意味し、矢印Ｐ１は、樹脂材料５０の射出圧力によって下層３４が、成形面１０Ｐに押し付けられる力を意味し、矢印Ｐ２は、樹脂材料５０の射出圧力によって上層３２が、成形面１０Ｐに押し付けられる力を意味する。
【００１９】
そして、図３に例示する樹脂材料射出工程を終えることにより、図４に例示する複合部材を得ることができる。
【００２０】
図４に示す複合部材１００は、樹脂材料射出痕１１２を有する第一層１１０と、樹脂材料からなる第二層１２０と、第三層１３０とがこの順に一体化して積層されたものである。ここで、第一層１１０は、シート状積層部材３０の上層３２に対応する部材であり、第二層１２０は、射出成形時に用いた樹脂材料５０から構成される部材であり、第三層は、シート状積層部材３０の下層３４に対応する部材であり、樹脂材料射出痕１１２は、上層３２に設けられた開口部３２Ｈに対応する部分である。なお、上層３２が繊維状あるいは多孔質状の部材からなる場合、第一層１１０の一部分または全体に、樹脂材料５０が浸透していてもよく、下層３４が繊維状あるいは多孔質状の部材からなる場合、第三層１３０の一部分または全体に、樹脂材料５０が浸透していてもよい。
【００２１】
また、樹脂材料射出痕１１２は、通常、第一層１１０の表面に対して凹みを成す凹部として観察される。この凹部の深さは第二層１２０に達しないものでもよく、第二層１２０に達するものでもよい。この凹部の深さは、図３に例示するように樹脂材料５０を射出する際に、上層３２の厚み方向に対して突出部２４の先端がどの位置に存在するかによって決定される。また、図３に例示する樹脂材料射出工程を終えた後の第一層１１０に形成された凹部を、第一層１１０の表面と面一となる程度まで樹脂等の充填材で充填して平坦化する凹部平坦化工程を実施してもよい。この場合は、凹部が充填材により充填・平坦化された部分が樹脂材料射出痕１１２となる。これに加えて、本来、第一層１１０の表面に存在する凹部が平坦化されるため、複合部材１００の外観・見栄えが向上する。
【００２２】
以上に説明したように、本実施形態の射出成形方法では、１種類の金型（すなわち一対の金型１０、２０）を用いて１回の射出成形によって、３層構造の複合部材１００を製造することができる。これに加えて、複合部材１００の製造に際しては、１つのインサート部品（シート状積層部材３０）を、一方の金型２０に配置するだけでよい。このため、射出成形前の準備作業もより簡素化できる。それゆえ、本実施形態の射出成形方法を利用すれば、３層構造の複合部材１００を効率よく製造できる。
【００２３】
また、図１〜図３に例示したように、一対の金型１０、２０を鉛直方向に配置した上で、下側の金型２０にインサート部品（シート状積層部材３０）を配置する場合には、部品固定ピンなどを利用してシート状積層部材３０を成形面２０Ｐに固定する必要が無いため、さらに射出成形前の準備作業を簡素化できる。それゆえ、この場合は、３層構造の複合部材１００をより一層効率良く製造できる。
【００２４】
なお、本実施形態の射出成形方法では、一対の金型１０、２０を図１〜図３に例示したように鉛直方向に沿って配置することが好ましいが、一対の金型１０、２０を他の方向、たとえば、水平方向に沿って配置してもよい。
【００２５】
また、図１に示す例では、第一金型１０の第二金型２０と対向する面には凹部１２が設けられており、この凹部１２の底面部分が成形面１０Ｐを構成している。また、第二金型２０の第一金型１０と対向する面は突出部２４を除き全面が平坦な面を構成しており、凹部１２と対向する領域が成形面２０Ｐを構成している。但し、金型１０、２０の形状は、射出成形により形成しようとする物品に応じて適宜選択されるものであり、図１に示す例のみに限定されるものでは無い。
【００２６】
シート状積層部材３０の上層３２および下層３４を構成する材料としては特に限定されず、樹脂、ゴム、有機粘着剤、有機ゲル、紙、皮革、金属、セラミックス、ガラスあるいはこれら材料から選択される少なくとも２種類を用いた複合材料等の公知の固体材料を適宜用いることができる。また、上層３２を構成する材料と下層３４を構成する材料とは同一であってもよく異なっていてもよい。
【００２７】
シート状積層部材３０は、上層３２と下層３４とが互いに分離可能な状態で積層されたものである。ここで、「互いに分離可能」とは、射出成形に際して、樹脂材料５０射出口２２から射出された場合に、射出圧力によって上層３２と下層３４とが容易に分離できる状態にあることを意味する。このような状態は、一般的に、単に、下層３４と上層３２とを積層しただけで容易に実現できる。なお、射出圧力によって上層３２と下層３４とが容易に分離できるのであれば、上層３２と下層３４との間には接着力の極めて弱い接着剤が介在していてもよく、あるいは、上層３２と下層３４との接触界面３６に静電気力による弱い接着力が作用していてもよい。なお、上層３２および下層３４は各々単層の部材から構成されていてもよいが、２以上の層を接合一体化した部材から構成されていてもよい。
【００２８】
また、図１〜図３に示す例では、射出成形時に、第二金型２０の突出部２４の先端に設けられた射出口２２から、上層３２と下層３４との接触界面３６内へと、樹脂材料５０の供給を容易とすべく、上層３２には開口部３２Ｈが設けられている。しかしながら、上層３２が、型締め時に厚み方向に対して突出部２４を介して加わる押圧力により貫通容易なシート状の材料から構成される場合には、開口部３２Ｈを省くこともできる。上層３２に開口部３２Ｈが設けられていなくても、型締めした際に、突出部２４が上層３２を貫通できる場合には、射出口２２から、上層３２と下層３４との接触界面３６内へと、樹脂材料５０を供給できるためである。なお、「型締め時に厚み方向に対して突出部２４を介して加わる押圧力により貫通容易なシート状の材料」としては、樹脂、ゴム、有機粘着剤、有機ゲル、紙、皮革等の軟質材料、あるいは、金属、セラミックス、ガラス等の硬質材料が、繊維状あるいは多孔質状の構造をなすようにシート状を成す多孔性硬質材料が挙げられる。
【００２９】
なお、上層３２に開口部３２Ｈが設けられない場合、複合部材１００の第一層１１０に形成される樹脂材料射出痕１１２は、型締め時に、突出部２４が上層３２を貫通することにより形成された貫通孔に対応する痕跡を意味する。
【００３０】
また、図２に例示したような型締め直後の状態においては、射出口２２が、シート状積層部材３０の上層３２側の面３２Ｔよりも下層３４側と、上層３２および下層３４の接触界面３６近傍との間に位置する必要がある。この範囲以外に射出口２２が存在する場合には、樹脂材料射出工程において、図３に例示したように樹脂材料５０を上層３２および下層３４の接触界面３６内に樹脂材料５０を供給することができなくなり、結果的に図４に例示したような複合部材１００を製造できなくなるためである。
【００３１】
図５は、型締め直後の状態において、射出口２２が取りえる位置を示す拡大断面図であり、図５中、両矢印Ｒ１、Ｒ２で示される範囲は、射出口２２が取りえる位置を示す。こで、両矢印Ｒ１で示される範囲はラインＬ１とラインＬ２との間の範囲（但し、ラインＬ１、Ｌ２そのものの位置は範囲に含まず）を意味し、両矢印Ｒ２で示される範囲はラインＬ１とラインＬ３との間の範囲（但し、ラインＬ１、Ｌ３そのものの位置は範囲に含まず）を意味する。
【００３２】
図５の両矢印Ｒ１または両矢印Ｒ２で示されるように、射出口２２（図５中、不図示）は、シート状積層部材３０の上層３２側の面３２Ｔと面一を成すラインＬ１よりも下層３４側に位置する。すなわちラインＬ１が上限位置である。一方、射出口２２の下限位置は、接触界面３６の近傍、すなわち、接触界面３６よりもやや下層３４側のラインＬ２、あるいは、接触界面３６よりもやや上層３２側のラインＬ３が下限位置である。なお、ラインＬ２およびラインＬ３のいずれを下限位置とするかは、下層３４を構成する材料により適宜選択できる。
【００３３】
すなわち、下層３４が、樹脂、ゴム、有機粘着剤、有機ゲル、紙、皮革等の軟質材料で構成される場合には、下限位置はラインＬ２とすることができる。これは、型締め時に、突出部２４をラインＬ２の位置まで下降しても、下層３４はこれに応じて変形可能である上に、樹脂材料射出時においても、樹脂材料５０の射出圧力によってさらに下方側に凹むように変形可能であるため、結果的に樹脂材料５０を接触界面３６内に供給できるためである。但し、射出口２２からの樹脂材料５０の射出がより容易になる観点では、より好ましい下限位置はラインＬ３である。
【００３４】
一方、下層３４が、金属、セラミックス、ガラス等の硬質材料で構成される場合には、下限位置はラインＬ３とすることができる。これは、下層３４が硬質材料である場合、型締め時に、突出部２４を接触界面３６よりも下方側に降下させようとしても、突出部２４および／または下層３４が破壊されてしまう可能性があるためである。これに加えて、突出部２４の先端に位置する射出口２２と、接触界面３６との間に隙間が形成されないと、射出口２２が硬質で変形が極めて困難な下層３４によって封止されるため、射出口２２から樹脂材料５０を射出することができなくなるためである。
【００３５】
なお、型締め時の射出口２２の位置は、突出部２４の高さ、上層３２および下層３４の厚み、ならびに、型締め時における突出部２４近傍の成形面２０Ｐと成形面１０Ｐとの間の距離を選択することで決定できる。
【符号の説明】
【００３６】
１０      ：第一金型
１０Ｐ    ：成形面
１２      ：凹部
２０      ：第二金型
２０Ｐ    ：成形面
２２      ：射出口
２４      ：突出部
２６      ：樹脂材料供給路
３０      ：シート状積層部材
３２      ：上層
３２Ｈ    ：開口部
３２Ｔ    ：シート状積層部材３０の上層３２側の面
３４      ：下層
３６      ：接触界面
４０      ：密閉空間
５０      ：樹脂材料
１００    ：複合部材
１１０    ：第一層
１１２    ：樹脂材料射出痕
１２０    ：第二層
１３０    ：第三層
【図１】
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【図２】
2015202669.tif 000004
【図３】
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【図４】
2015202669.tif 000006
【図５】
2015202669.tif 000007