(57)【要約】【課題】錆びや腐食の可能性のある金属粉末を含有する樹脂成型において、成型品の破断や切断では樹脂材料に含有される金属粉末が露出されるため、他の部分に比べ、錆や腐食発生が激しくなる。このため、破断や切断面のみが錆びで使用不可となる場合があり、破断や切断面のみの防錆処理や全体でのメッキ、塗装などを施して使用している。また、射出成型ではゲート部の凹凸が問題となるため、ゲート部は小さい方が望ましいが、金属粉末の充填率が多くなると、ゲート部の流動性が著しく悪化する。【解決手段】本発明は、上述した目的を達成するために、破断、切断部を溶融させ、樹脂皮膜を形成することで、金属粉末の錆や腐食抑制を行うもので、この方法では射出成型の場合、ゲート部の凹凸が改善できるため、ゲート部を大きくすることが可能となり、射出成型時の流動性も改善できるものである。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
破断部または切断部に樹脂被膜を有することを特徴とする金属粉末を含有する樹脂成型品
【請求項２】
金属粉末を含有する樹脂成型品の切断部または破断部に加熱体を接触させることにより樹脂被膜を形成させることが特徴の金属粉末を含有する樹脂成型品の処理方法
【請求項３】
加熱された切断具により金属を含有する樹脂成型品の切断を行った後、樹脂皮膜を形成させることが特徴の処理方法
【請求項４】
樹脂被膜形成後に切断面または破断面に接触した加熱体を冷却し、溶融被膜が固化した後に取り外すことが特徴の請求項２または請求項３に記載された金属粉末を含有する樹脂成型品の切断部または破断部の処理方法
【請求項５】
樹脂被膜形成用加熱体の温度コントロールを電磁誘導方式で行うことを特徴とする請求項４に記載された金属粉末を含有する樹脂成型品の処理方法
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、金属粉末と樹脂材料との複合材料を成形する際、切断部や破断部を溶融し、樹脂皮膜を形成する方法及びその製品に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来の金属粉末を含有する樹脂材料では、コールドランナーでの射出成型を行う場合、成型品とスプールやランナーを分離するために、成型品のゲート部を人手もしくはロボットにより破断もしくは切断具を使用して切断する方法が一般的に採用されている。また、押し出し成型や熱プレス成型、シート成型の場合でも各種カッティング方法により、成型品の切断を行っている。
【０００３】金属粉末を含む樹脂成型品を切断または破断する場合に、単なる切断や破断では樹脂材料に含有される金属粉末が切断部や破断部の断面表層に露出されるため、非切断部表面に比べて錆や腐食発生が激しくなり、切断部や破断部断面のみが錆びの発生により使用不可となる場合がある。このような課題に対して従来は、成型品のゲート跡などの破断部や切断部のみへの防錆処理や樹脂成型品全体へのメッキ、塗装などによる防錆処理を施している。
【０００４】一般に射出成型分野では、ゲート部の設計は製品の外観や品質上悪影響を与えないように、できるだけ断面積を小さく設計することが行われているが、小さくすると溶融樹脂がキャビティ内へ流入する際の抵抗が大きくなるために成型性が悪くなる傾向がある。
特に形状や品質上制限がない場合には、ゲート部の断面積を大きく設計する方が成型性の向上には好ましいが、ゲートが大きいとゲートカットの際にきれいに切れないために、ゲート跡の凹凸が大きくなり、成型品のゲート部周辺の外観が悪くなる傾向があった。
【０００５】
【解決しようとする課題】
金属粉末を含む樹脂成型品では、ゲート跡は防錆目的の塗装やメッキ処理が行われるが、非常にコストが高いために、低コストで成型品のゲート部のさび発生を防止する方法が求められていた。
【０００６】ゲートを切断または破断した場合にゲート跡の凹凸が大きくなり、製品外観が悪くなるために、ゲート跡が平滑になるようなゲートカット方法が求められていた。
【０００７】特に成型性が悪い場合には、成型性をよりよくするためにゲートを大きく設計する要望があるが、ゲートが大きくなるとゲート跡が汚くなり製品の外観に悪影響を与えるという課題があるために、実際上はゲートの大きさに制限がある。従って、より大きなゲートでも平滑にできる様なゲート処理方法が実現できれば、より大きなゲートが可能となり、成型性が格段に良くなるため、大きなゲートでもきちんと処理できるゲート処理方法が求められていた。
【０００８】本発明の目的は、上述した課題を解決し、破断や切断面の錆びや腐食を抑制、製品のメッキや塗装工程及び費用を削減しえる上に、射出成型ではゲート部を大きくすることが可能となるため、結果的に成型時の流動性も改善できる様なゲート処理方法である。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上述した目的を達成するために、破断、切断部を溶融させ、樹脂皮膜を形成することで、金属粉末の錆や腐食抑制を行うもので、この方法では射出成型の場合、ゲート部の凹凸が改善できるため、ゲート部を大きくすることが可能となり、射出成型時の流動性も改善できるものである。
【００１０】
【実施例】
以下に、本発明の実施例について説明するが、本発明の趣旨を越えない限り何ら、本実施例に限定されるものではない。なお、この出願において、「金属粉末」には、酸化が起こり得る金属全般をいい、Ｆｅを含有する合金や、金属磁性粉末、これらの混合金属粉末も含むものである。
【００１１】使用される樹脂としては、一般に成形で使用されるポリアミド、ポリプロピレン、ポリフェニレンサルファイドといった熱可塑性樹脂全般を指す。
【００１２】また、成型方法には射出成型、押し出し成型、熱プレス成型、シート成型などがあるが、成型品で破断や切断を行う場合において、熱可塑性樹脂の成型方法となるすべての方法で可能な内容である。
【００１３】一般的な射出成形により成形された金属粉末を含む樹脂成型品製品をゲート部でランナーと切断し、同時に樹脂成型品のゲート部に樹脂皮膜を形成するゲート処理方法の概略を図１を用いて説明する。
【００１４】図１中に示してある３つの成形品２のうち右端の成形品２は、ランナー１と成形品２が繋がった状態を示しており、左端の成形品は本発明のゲート処理を行っている状態を示している。射出成形後冷却した後に成型品が取り出された時点では、図１の右端に示すごとくランナー１と成形品２は繋がっている。
【００１５】図１の左端には４、５、６からなる本発明の処理装置の一例が示してある。５、６は公知の半田ごての一部であり、６は半田ごての持ち手部分であり、５はヒーターである。半田ごての先端のこての部分を取り外して、代わりにカッター刃４を設置し、設置されたカッター刃５をヒーター５で加熱することが可能になるようにに固定してある。あらかじめヒーター５で加熱されたカッター刃４をランナー１のゲート部３付近に接触させ、金属粉末を含む成形品のランナー１を溶融しながら同時に切断分離する。
金属粉末を含む樹脂成型品のランナー１がゲート部３の位置においてが切断された際に、カッター刃４が加熱されているために、成形品のゲート部３において切断されて新たに形成された切断面部は樹脂が溶融した状態になっており、この部分が冷えた際に表面に樹脂被膜が形成される。
【００１６】樹脂溶融後の冷却工程においては、溶融状態にある切断された部分の表面から徐々に冷えてゆくため、表面部から温度が低下し、表面においては樹脂成分が優先的に冷却固化されて、結果的に、切断または破断により新たに形成された断面に露出した金属粉末表面を樹脂層がコートしやすくなる。さらに、切断に使用した刃物の表面に溶融した樹脂の付着が起こりにくくするため、溶融切断後に刃物を切断部に固定したまま冷却し、樹脂層が刃物を離しても刃物に付着しない程度に充分に冷却固化されてから、成型品より刃物をはなした方が破断面の凹凸が小さくなるため、外観がさらに良くなる効果がある。具体的には、図１においてカッター刃をゲート部３へ押し当てたままカッター刃４の温度を下げて冷却する。さらに、風冷するとより短時間で処理が完了するため好ましい。刃物等の加熱体の温度コントロールは昇温または降温スピードを上げることのできる電磁誘導方式のヒーターを採用すると切断工程におけるサイクルタイムの短縮が可能となるために、効率アップが可能になる。
【００１７】また、連続成形を行う場合には横型射出成形機でのロボットによる成型品の取り出しや、縦型射出成型機でのロータリー式可動型からのロボットによる成型品の取り出しの際に、成型品の取り出しと同時にゲート部溶融処理を行うと成型工程全体のサイクルタイムが短縮できるために生産効率もさらに良くなる。
【００１８】また、射出成型の場合ではゲート部を加熱された刃物を用いて溶融させながら切断する方法も可能であるが、あらかじめ切断や破断した後にゲート部に形成された切断面または破断面を加熱板等を使用して再度溶融させる方法により、ゲート部等に形成された切断または破断面に樹脂皮膜の形成を行う方法も可能である。この方法の概略を図１を用いて説明する。成形品をランナーから公知の方法で切断または破断により分離すると、成形品はゲート部分で分離され、切断面または破断面に金属粉末の一部が露出する。このようにしてランナーが除去された成形品のゲート部を、図１で説明した４、５、６からなる処理装置のカッター刃４をＳＵＳ３０４製の加熱板に置き換えた処理装置の加熱板をゲート部へ押し当てて加熱し、樹脂を溶融させてから溶融部を冷却することによりゲート部分に樹脂層を形成することが出来る。
【００１９】以下に、金属粉末と樹脂との複合材料各種での押し出し成型における切断部の溶融処理を行った場合の成型品と溶融処理を行わなかった場合の成型品におけるそれぞれの錆び発生状況を比較し、さらに射出成型により製造した成型品のゲート部を単に切断しただけの成型品とゲート部を溶融切断及びゲート部切断後に樹脂の溶融処理を施した成型品についてそれぞれの錆び発生状況について比較を行う。
【００２０】複合材料を以下の３品種で試験する。
Ａ）ＮｄＦｅＢ系磁性粉末（マグネクエンチ社製「ＭＱＰ−Ｂ」）が７０体積％、ポリアミド１２を主としたバインダー部が３０体積％での混練複合ペレット。Ｂ）２−１７系ＳｍＣｏ磁性粉末が６０体積％、ポリフェニレンサルファイドを主としたバインダー部が４０体積％での混練複合ペレット。
Ｃ）軟鉄６５体積％、ポリエチレンを主とするバインダー部が３５体積％での混練複合ペレット。    
【００２１】上述のＡ）において外径φ１０ｍｍ、厚さ５ｍｍのリングの押し出し成型を行う。
また、上述した材料Ａ）〜Ｃ）でのペレットを射出成型機（日本製鋼所製Ｊ３０ＭII）を使用して、サイドゲート部２×３ｍｍにより７５×１３×３ｍｍの板ピース形状に射出成形する。ゲートの大きさによる流動性の比較として、Ａ）の材料にてゲート部の１×２ｍｍでの形状での射出圧、射出時間も同時に調査する。
【００２２】出来た射出成型品について以下の作業を行う。
▲１▼出来た成型品のゲート部をニッパーにて破断のみを行う。
▲２▼ゲート部をニッパーにて切断後に電気半田ごての先に取り付けたＳＵＳ３０４製板の加熱体を使用してゲート部を溶融させ樹脂皮膜を形成させ、冷却後成型品を取り出す。
▲３▼電気はんだごての先に取り付けたカッター刃により成型品に繋がったランナーをゲート部にて溶融しながら切断を行う。
▲４▼上記▲３▼の切断後にカッター刃をゲート部に固定したまま冷却し、成型品を取り出す方法をとる。
出来た試料は、材料ごとに  Ａ）−▲１▼といった表示を行う。また、Ａ）の材料については切断もしくは処理部の凹凸具合を電子顕微鏡にて確認する。押し出し成型品については、上記▲２▼と同じ方法で溶融処理し、処理なしの試料をＡ）−Ｉ、処理を施した試料をＡ）−IIとする。
【００２３】次に、出来上がった成形品を８０℃、９０％状態の恒温恒湿器に入れ、それぞれの時間経過ごとに切断部における錆びの発生状態を目視、及び電子顕微鏡にて確認した。目視で錆びが確認された場合には表示を×とし、目視でははっきり確認できないが電子顕微鏡観察で錆びが確認された場合は△とし、錆びが確認されない場合は○とする。
【００２４】
【表１】
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【００２５】
【表２】
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【００２６】
【表３】
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【００２７】
【表４】
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【００２８】
【表５】
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【００２９】以上の試験結果より、押し出し成型においては切断面を溶融処理することで、樹脂皮膜の形成が出来、金属紛の露出が抑制されるために、恒温恒湿中における樹脂成型表面の錆びの発生が著しく抑制された。
【００３０】また射出成型では、成型品からランナーを切断する際に時に溶融切断を行う場合、またはゲート部の切断後にゲート部切断面の溶融処理を行うことで、ゲート部の凹凸が小さくなり、製品の外観が非常に良くなる。
【００３１】また、ゲート部を溶融処理すると射出成型でのゲート部の凹凸が非ゲート部と同様に平滑になるために、ゲート部の面積が大きい場合でも、ゲート部が製品の外観、性能に悪影響を与えないために、ゲートを大きく設計できるといったメリットがでてくる。また、ゲートを大きくすることで、結果的に射出成型での成型性がより良くなるという効果があった。
【００３２】また、樹脂皮膜の形成により錆びの抑制がどの材料においても、射出成型及び押し出し成型ともに大幅に改善されている。
【００３３】以上の結果より、切断予定部または切断部を溶融切断もしくは溶融処理を行い、脂皮膜が形成されることで、処理部の錆び、腐食の抑制に大きな効果が得られることがわかる。その上、射出成型ではゲート部の凹凸が改善できるため、ゲート部を大きく出来ることから、成型時の流動性が向上する。
【００３４】
【発明の効果】
本発明は、以上説明したように構成されており、上述したように金属紛を含有する樹脂成型品の切断部や刃断部における錆の発生が少ないために、たとえばＯＡ機器等の比較的厳しくない条件下で使用される機器向けに採用される製品などでは、錆の発生防止を目的とした塗装工程の省略、短縮などによる製造コストの削減が可能となる。また、成型品の寸法公差に対する規格が厳しい成型品のゲート処理する場合、射出成型品におけるゲート部の表面凹凸が小さくなるために製品形状や寸法のばらつきを小さくする効果がある。
【００３５】溶融処理されたゲート跡は外観がきれいになるめに、たとえゲート部面積を大きく設計しても最終的な成型品の外観、形状などに悪影響を与えず、したがって従来よりも大面積のゲートを設置できることができる。ゲート部断面積を大きくすることで、射出成型工程において溶融樹脂のゲート部での流動抵抗が小さくなり、結果的に成形性が大きく改善される。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は成型品のゲート処理方法の概略説明図である。
【符号の説明】
１・・・・・ランナー
２・・・・・成型品
３・・・・・ゲート部
４・・・・・カッター刃
５・・・・・ヒーター
６・・・・・半田ごて
【図１】
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