(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
貫通孔が形成された板状の基材に金型を接触させて、基材と金型とで限られたキャビティを形成し、キャビティ内に溶融樹脂を射出することにより、基材の貫通孔に跨って係止する脱落防止のためのアンカー部を一体的に備えた樹脂部材を基材に射出成形する射出成形方法であって、
前記溶融樹脂の射出は、前記キャビティのうち前記アンカー部を成形するアンカー成形部を通じて行われ、その射出圧は、樹脂部材を単独成形する場合よりも低く設定されており、樹脂の流動性に直進よりも分散する傾向がアンカー成形部において現れるように設定される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であって、前記キャビティは、コールドスラッグを集積するスラッグ溜りを有し、スラッグ溜りは、基材に対してアンカー成形部の反対側で、基材の貫通孔の軸線上にあって、基材から離れる方向に関して行き止まりを成すように金型によって限られてい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、樹脂部材を基材に射出成形する射出成形方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、あらかじめ成形された基材（以下単に基材という）に対して金型を接触させ、基材の一部と金型とで限られたキャビティ内に溶融樹脂を射出し、クリップ、リブ等の樹脂部材を成形しながら基材に固定する射出成形方法（以下ダイレクト成形という）が知られている。このダイレクト成形によれば、基材を成形する金型に変更を加えることなく、基材の任意の箇所へ目的とする形状の樹脂部材を自由に成形できる利点がある。また、成形する樹脂部材が基材から脱落するのを防止するためのアンカー部を一体的に成形することも可能である。なお、樹脂部材の樹脂材料としては２２０度程度で溶融するポリプロピレン等の樹脂が使用される。
【０００３】
さて、一般的に射出成形においては、前回の射出時に溶融した樹脂の一部が射出ノズル内で一旦固化し、これが次回の射出の初期段階でコールドスラッグとしてそのまま射出されて成形品に混入する可能性があり、これによって成形品にさまざまな欠陥が生じるという問題があった。たとえば、コールドスラッグが表面に汚れとして現れることにより成形品の意匠性が低下することがあげられる。このような問題を解決するため、従来は、射出ノズルの射出口から金型のゲートまでを連結するランナーの変向点にスラッグ溜り（コールドスラッグウェル）を設けることで、射出された溶融樹脂の勢いを利用してそこにコールドスラッグを集積させ金型内まで持ち込まれるのを抑制していた。下記特許文献１に記載されている技術がその一例である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００９−２０８３２７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、基材１００に対して樹脂部材を直接成形するダイレクト成形の場合、一般的に図３（Ａ）に示すように射出ノズル１０１を直接金型１０２のゲート１０３に当てる構成をとる。すなわちランナーを設けない構成であるため、従来のようにランナーの変向点にスラッグ溜りを設ける対策が不可能であり、コールドスラッグが発生すれば確実に成形品に混入してしまう。ここで、ダイレクト成形によって、図３（Ａ）のような脱落防止のアンカー部１０４を樹脂部材本体１０５と一体的に成形する場合を特に考える。溶融樹脂の充填効率のみを考えれば、図３（Ａ）のようにキャビティＣのなるべく中央付近にゲート１０３を設けて射出するのが良い。しかし、金型１０２の成形面１０６近傍は温度が低いため、初期に射出されるコールドスラッグを多く含む溶融樹脂はキャビティＣの奥まで運ばれる前に、図３（Ｂ）の拡大図に示す矢印のように流動し、二点鎖線で囲って示す成形面１０６近傍に順次付着してしまう。このため、樹脂部材本体１０５の意匠面となる箇所にゲート１０３を設定することは好ましくなかった。
【０００６】
そこで次に、図４（Ａ）のように、基材１００に対してアンカー部１０４を成形する部分の裏側にゲート１０７を設定し、コールドスラッグを多く含む溶融樹脂を、基材１００の貫通孔１０８を通してキャビティＣのうちアンカー部１０４を成形する部分Ｃ５に集積させることが考えられた。しかし、この位置にゲート１０７を設定する場合、射出成形中に溶融樹脂の射出圧が金型１０２だけでなく基材１００に直接かかる。このため、高温の溶融樹脂によって基材１００が損傷しないよう、単独成形する射出成形よりも射出圧を低く設定せざるを得ない。このような低射出圧の設定の下での溶融樹脂の流動性は、図４（Ｂ）の拡大図に矢印で示すように、貫通孔１０８方向へ直進するよりも放射状に分散する傾向が強く現れる。このため、初期に射出されるコールドスラッグを多く含んだ溶融樹脂はすぐに分散し、図中二点鎖線で囲って示す温度の低い成形面１０９近傍に順次付着してしまい、樹脂部材本体１０５の意匠性および品質が低下するという問題が確認された。結果的に、キャビティＣ中のアンカー部１０４を成形する部分Ｃ５をスラッグ溜りとして機能させることはできなかった。
【０００７】
本発明は、このような点に鑑みてなされたものであり、コールドスラッグウェルを備えたランナーを設けない場合でも成形品にコールドスラッグが混入することによる意匠性および品質の低下を抑えることの可能な射出成形方法の提供を課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決するため、本発明に係る射出成形方法は次のように構成される。本発明の第１の発明は、貫通孔が形成された板状の基材に金型を接触させて、基材と金型とで限られたキャビティを形成し、キャビティ内に溶融樹脂を射出することにより、基材の貫通孔に跨って係止する脱落防止のためのアンカー部を一体的に備えた樹脂部材を基材に射出成形する射出成形方法であって、前記溶融樹脂の射出は、前記キャビティのうち前記アンカー部を成形するアンカー成形部を通じて行われ、その射出圧は、樹脂部材を単独成形する場合よりも低く設定されており、樹脂の流動性に直進よりも分散する傾向がアンカー成形部において現れるように設定されることを特徴とする。
【０００９】
この構成によれば、溶融樹脂の射出はキャビティ中のアンカー成形部に射出され、分散するように流動する。したがって、射出の初期段階でキャビティ内に射出されるコールドスラッグの大部分は、貫通孔を通過せずキャビティ中のアンカー成形部に集積されるため、成形される樹脂部材の意匠性および品質の低下を抑えることができる。
【００１０】
本発明の第２の発明は、第１の発明の射出成形方法であって、前記キャビティは、コールドスラッグを集積するスラッグ溜りを有し、スラッグ溜りは、基材に対してアンカー成形部の反対側で、基材の貫通孔の軸線上にあって、基材から離れる方向に関して行き止まりを成すように金型によって限られていることを特徴とする。
【００１１】
この構成によれば、コールドスラッグがキャビティ中のアンカー成形部で集積できず貫通孔を通過した場合でも、その軸線上にあるスラッグ溜りで集積することができる。したがって、成形される樹脂部材の意匠性および品質の低下をさらに抑えることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の射出成形方法を実施するための第１の形態を示す断面図。
【図２】本発明の射出成形方法を実施するための第２の形態を示す断面図。
【図３】従来の第１の射出成形方法を説明するための断面図。
【図４】従来の第２の射出成形方法を説明するための断面図。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下に本発明を実施するための第１の形態を、図１を参照しながら説明する。本発明は、図１（Ａ）に示すような一次的に成形された板状の基材１に対して、新たな樹脂部材４（以下単に樹脂部材４という）を二次的に射出成形しつつ固定する射出成形方法に関するものである。
【００１４】
まず、基材１を説明する。基材１は樹脂製であり、図示しない通常の射出成形法により成形される。基材１には、溶融樹脂を充填するキャビティＣの一部となる貫通孔１１が、基材１の成形時に形成される。図１（Ａ）の断面図は、この貫通孔１１の軸線を含む面で切断して示している。図１（Ａ）に示す状態において、基材１の上、下の面をそれぞれ上面１２、下面１３とする。図１（Ｂ）は、図１（Ａ）の貫通孔１１付近を拡大して示す部分拡大図である。基材１の上面１２のうち貫通孔１１が開口する周辺部は、成形される樹脂部材４のアンカー部４４が結合するアンカー結合面１４である。基材１の縁１５と下面１３の一部は、成形される樹脂部材本体４１が結合する本体結合面である。
【００１５】
次に、射出成形に用いられる射出成形機の一部を簡単に説明する。図１（Ａ）に示すように、射出側の金型２と受け側の金型３とを備えた射出成形機が用いられる。射出側の金型２には、図１（Ｂ）に示すように、樹脂部材本体４１のうち基材１から図示左方へ延びる部分を成形するための平坦な成形面と、樹脂部材４のうちリベット４２のアンカー部４４を成形するためのアンカー成形面２１が形成されている。アンカー成形面２１は、基材１の上面１２と接触する面から直径約５ｍｍの略半球形状（底面は平面）に窪んだ凹面である。受け側の金型３には、樹脂部材本体４１を成形する面である本体成形面３１が形成されている。
【００１６】
射出側の金型２には、アンカー成形面２１のうち上記平面部分に開口するゲート２２が形成されている。射出側の金型２には、溶融樹脂を射出する射出ノズル２３が挿入されている。射出ノズル２３は、射出側の金型２のゲート２２を直接開閉するニードル弁２４を備えている。溶融樹脂の射出圧は、樹脂部材を単独成形する場合よりも低く設定されている。具体的には、高温の溶融樹脂が当たることによって基材１が損傷しないように、かつ射出される溶融樹脂の流動性に直進する傾向よりも放射状に分散する傾向が現れるように設定されている。また射出成型機は、金型２を駆動するための図示しない油圧シリンダ等の型締手段を備えている。
【００１７】
次に、型締めによるキャビティＣの形成を説明する。まず、基材１が受け側の金型３上にセットされ、受け側の金型３が基材１の下面１３に対して接触する。次に、射出側の金型２が前記の型締手段によって駆動され、基材１の上面１２及び受け側の金型３に対して接触する。このとき、射出側の金型２のゲート２２が貫通孔１１の軸線上に位置するようになされる。このように射出側と受け側の金型２、３は基材１を挟むように型締めされる。この型締めによって、基材１と射出側の金型２と受け側の金型３とで目的とする樹脂部材４の成形形状を有するキャビティＣが形成される。キャビティＣは、板状の樹脂部材本体４１を成形する部分である本体成形部Ｃ１と、リベット４２の軸部４３を成形する部分である貫通孔１１の内部と、アンカー部４４を成形する部分であるアンカー成形部Ｃ２からなる。本体成形部Ｃ１は、基材１の本体結合面と、射出側の金型２の成形面（アンカー成形面２１を除く）と、受け側の金型３の本体成形面３１とによって板状に限られた空間である。アンカー成形部Ｃ２は、射出側の金型２のアンカー成形面２１と基材１のアンカー結合面１４とによって限られた空間である。アンカー成形部Ｃ２は、その一部として、コールドスラッグを集積する主スラッグ溜りＣ３を有する。主スラッグ溜りＣ３は、貫通孔１１の軸線から離れる方向に関して行き止まりを成している。
【００１８】
次に、溶融樹脂の充填を説明する。前記のように形成されたキャビティＣ内に、射出ノズル２３から射出側の金型２のゲート２２を通じて溶融樹脂が射出される。射出の初期段階には、射出ノズル２３内で固化して生じたコールドスラッグが多く射出される。しかし、前記のように樹脂の射出圧が低く、射出される溶融樹脂の流動性に直進する傾向よりも分散する傾向が大きく現れる。このため、初期に射出されるコールドスラグを多く含む溶融樹脂は、図１（Ｂ）に矢印で示すように分散し、貫通孔１１を通過する方向に流れる割合は少なく、大部分は主スラッグ溜りＣ３方向に流れる。また、金型は温度が低いため、主スラッグ溜りＣ３中、図１（Ｂ）に示す二点鎖線で囲ったアンカー成形面２１近傍は樹脂の流動性が劣ってくる。このため、コールドスラッグを含む溶融樹脂は、この箇所から順次付着して固化が始まり、主スラッグ溜りＣ３内に確実に集積される。主スラッグ溜りＣ３がすべて樹脂で満たされた後は、コールドスラッグを含まなくなった溶融樹脂が射出され、貫通孔１１を通って本体成形部Ｃ１へ充填される。図１（Ａ）は、キャビティＣ内に完全に溶融樹脂が充填された状態を示している。なお、図１（Ｂ）の拡大図では充填された樹脂の表現を省略している。溶融樹脂の充填が終わり射出圧が弱まると、ニードル弁２４がゲート２２を閉じて溶融樹脂を遮断する。
【００１９】
次に、成形された成形品を説明する。上記のようにキャビティＣに充填された樹脂は冷却され、前記の型締装置により型開きを行い、成形品が取り出される。成形品は、基材１と、基材１上に新たに成形された樹脂部材４からなる。樹脂部材４は、板状の樹脂部材本体４１と、基材１からの脱落防止のためのリベット４２からなる。樹脂部材本体４１は、基材１の下面１３と結合した部分から、図示左方へ基材１を延長するような形状で形成されている。リベット４２は、樹脂部材本体４１から、基材１の貫通孔１１に跨った状態で係止するような形で形成され、貫通孔１１内部にある軸部４３と、基材１から上面１２側に突出したアンカー部４４からなる。リベット４２を含む樹脂部材４は成形時の熱作用により基材１の結合面に対して結合しているため、リベット４２の係止はあくまでこの結合が弱まって樹脂部材本体４１が脱落するのを防止するためのものである。前記のように成形時に射出されるコールドスラッグはアンカー部４４に集積しているため、樹脂部材本体４１への混入が抑えられ意匠性および品質が良い。また、アンカー部４４は外観品質が重視されない箇所に設けられているため、コールドスラッグによる汚れやゲート２２およびニードル弁２４の接触によるいびつな形状が表面に現れても問題はない。
【００２０】
本発明を実施するための第１の形態は以上のように構成される。第１の形態の構成によれば、前記溶融樹脂の射出は、キャビティＣのうち樹脂部材４のアンカー部４４を成形するアンカー成形部Ｃ２を通じて行われ、その射出圧は、樹脂の流動性に直進よりも分散する傾向が現れるように設定されている。したがって、射出の初期段階でキャビティＣ内に射出されるコールドスラッグの大部分が、貫通孔１１を通過する前にキャビティＣ中のアンカー成形部Ｃ２に集積されるため、成形される樹脂部材の意匠性および品質の低下を抑えることができる。
【００２１】
また、第１の形態の構成によれば、射出側の金型２のゲート２２はアンカー成形部Ｃ２に開口している。したがって、射出ノズル２３のニードル弁２４や射出側の金型２のゲート２２が接することによるいびつな形状はアンカー部４４に生じ、成形される樹脂部材の外観への影響を低減できる。
【００２２】
次に、本発明を実施するための第２の形態を、図２を参照しながら説明する。以下では、前記の第１の形態と同様の部分については同一の符号を付すことにより説明を省略し、相違する部分についてのみ説明する。受け側の金型３の本体成形面３１には、図２（Ａ）に示すように、射出側の金型２のアンカー成形部Ｃ２と同様の形状に窪んだスラッグ捕捉面３２が形成されている。このスラッグ捕捉面３２により、射出側の金型２の主スラッグ溜りＣ３で集積できなかったコールドスラッグを集積する略半球形状の予備スラッグ溜りＣ４が形成される。なお、特許請求の範囲に記載した「スラッグ溜り」はこの予備スラッグ溜りＣ４を指すものである。予備スラッグ溜りＣ４は、基材１に対してアンカー成形部Ｃ２と反対側で、貫通孔１１の軸線上にある。また予備スラッグ溜りＣ４は、基材１から離れる方向に関して行き止まりを成している。型締めにより形成されるキャビティＣは、本体成形部Ｃ１と、貫通孔１１の内部と、アンカー成形部Ｃ２と、予備スラッグ溜りＣ４とからなる。
【００２３】
樹脂の充填時、初期に射出されるコールドスラグを多く含む樹脂は、前記第１の形態で説明したようにアンカー成形面２１方向に流れるのが大部分であるが、少量が貫通孔１１を通過してしまうのを完全に阻止することは不可能である。また、何らかの原因により射出されるコールドスラッグが多くなった場合にも、射出側の金型２の主スラッグ溜りＣ３で集積しきれず貫通孔１１を通過してしまう。しかし、樹脂の流動性が直進より分散傾向が現れるように設定されているため、貫通孔１１を下面１３側に出る溶融樹脂もまた、図２（Ｂ）に矢印で示すように分散し、予備スラッグ溜りＣ４方向に向かう割合が多くなる。また、第１の形態で説明した主スラッグ溜りＣ３と同様に、図２（Ｂ）に示すように、二点鎖線で囲ったスラッグ捕捉面３２近傍の樹脂の流動性が劣ってくる。このため、コールドスラッグを含む樹脂は、この箇所から順次付着して固化が始まり、予備スラッグ溜りＣ４内に確実に集積される。予備スラッグ溜りＣ４がすべて満たされた後は、コールドスラッグをほとんど含まなくなった溶融樹脂が残りのキャビティである本体成形部Ｃ１に充填される。図２（Ａ）は、キャビティＣ内に完全に樹脂が充填された状態を示している。なお、図２（Ｂ）の拡大図では充填された樹脂の表現を省略している。
【００２４】
このように成形された樹脂部材４は、樹脂部材本体４１とリベット４２の他、スラッグ捕捉面３２の窪みによって成形された突起部４５からなる。突起部４５は、アンカー部４４から貫通孔１１を通る延長線上に、アンカー部４４と逆向きに樹脂部材本体４１から突出して形成されている。前記のように成形時に射出されるコールドスラッグは、アンカー部４４および突起部４５に集積しているため、樹脂部材本体４１への混入が抑えられることとなり意匠性および品質が良い。また、突起部４５は外観品質が重視されない箇所に設けられているため、コールドスラッグによる汚れが表面に現れても問題はない。また、突起部４５はアンカー部４４と同様な、小さな曲面形状であるため、この汚れは目立たない。
【００２５】
本発明を実施するための第２の形態は以上のように構成される。この構成によれば、第１の形態と同様の効果が得られる。
さらに、この構成によれば、キャビティＣはコールドスラッグを集積する予備スラッグ溜りＣ４を有し、予備スラッグ溜りＣ４は、基材１に対してアンカー成形部Ｃ２の反対側で、基材１の貫通孔１１の軸線上にあって、基材１から離れる方向に関して行き止まりを成すように受け側の金型３によって限られている。したがって、コールドスラッグがキャビティＣ中のアンカー成形部Ｃ２で集積できず貫通孔１１を通過した場合でも、その軸線上にある予備スラッグ溜りＣ４で集積することができ、成形される樹脂部材の意匠性および品質の低下をさらに抑えることができる。
【００２６】
なお、以上に述べた内容はあくまで本発明を実施するための形態の例であって、本発明が上記内容に限定されることを意味するものではない。まず、上記の実施形態１及び２では、基材１は板状の樹脂製素材であり、成形する樹脂部材本体４１も板状のものであったが、当然これに限定されるものではない。また、上記の実施形態１及び２では、アンカー成形面２１およびスラッグ捕捉面３２は、直径約５ｍｍの略半球形状に窪んだものであった。しかし当然これに限定されるものではなく、基材１および成形する樹脂部材４の寸法、形状や、使用樹脂の種類等の諸条件に応じて、アンカー成形面２１、スラッグ捕捉面３２および貫通孔１１それぞれの大きさ、形状、相対配置を、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。
【符号の説明】
【００２７】
１    基材
１１  貫通孔
１２  上面
１３  下面
１４  アンカー結合面
１５  縁
２    射出側の金型
２１  アンカー成形面
２２  ゲート
２３  射出ノズル
２４  ニードル弁
３    受け側の金型
３１  本体成形面
３２  スラッグ捕捉面
４    樹脂部材
４１  樹脂部材本体
４２  リベット
４３  軸部
４４  アンカー部
４５  突起部
Ｃ    キャビティ
Ｃ１  本体成形部
Ｃ２  アンカー成形部
Ｃ３  主スラッグ溜り
Ｃ４  予備スラッグ溜り
【図１】
0005680454.tif 000002
【図２】
0005680454.tif 000003
【図３】
0005680454.tif 000004
【図４】
0005680454.tif 000005