(57)【要約】【課題】  インサート成形品としての複合多孔質体を高精度に、かつ低コストで製造することができるインサート成形方法を提供する。【解決手段】  多孔質体１１と樹脂部とが一体に形成されてなる複合多孔質体を製造するための金型装置１を用いた成形方法であって、この装置１は、可動金型面４ａに配置された多孔質体１１の縁部に接し、金型面３ａ，４ａに沿った方向に多孔質体１１を位置決めする位置決め手段８を備え、この位置決め手段８により多孔質体１１を位置決めした後に、この位置決め手段８を多孔質体１１の縁部に接触させた状態で型締めし、金型面３ａ，４ａによりこの多孔質体１１を型開閉方向に圧縮して固定するとともに、キャビティ２を形成した後に、溶融樹脂をキャビティ２に射出し、その後、溶融樹脂がキャビティ２内の全域に行き渡る前または同時に、位置決め手段８による多孔質体１１の縁部の接触を解除する。【選択図】    図２
2005161539.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
型締め状態で金型面間に形成されるキャビティにインサート部品としての多孔質体をインサートし、この多孔質体に連なるように溶融樹脂を射出するインサート成形を行うことにより、多孔質体と樹脂部とが一体に形成されてなる複合多孔質体を製造するためのインサート成形用金型装置を用いたインサート成形方法であって、
前記インサート成形用金型装置は、前記金型面に配置された前記多孔質体の縁部に接し、当該金型面に沿った方向に前記多孔質体を位置決めする位置決め手段を備え、
該位置決め手段により、前記多孔質体を前記金型面に沿った方向に位置決めした後に、
前記位置決め手段を前記多孔質体の縁部に接触させた状態で型締めし、前記金型面によりこの多孔質体を型開閉方向に圧縮して固定するとともに、キャビティを形成した後に、
前記位置決め手段を前記多孔質体の縁部に接触させた状態で、前記多孔質体に連なるように溶融樹脂を前記キャビティに射出し、
その後、前記溶融樹脂が前記キャビティ内の全域に行き渡る前または同時に、前記位置決め手段による前記多孔質体の縁部の接触を解除することを特徴とするインサート成形方法。
【請求項２】
型締め状態で金型面間に形成されるキャビティにインサート部品としての多孔質体をインサートし、この多孔質体に連なるように溶融樹脂を射出するインサート成形を行うことにより、多孔質体と樹脂部とが一体に形成されてなる複合多孔質体を製造するためのインサート成形用金型装置を用いたインサート成形方法であって、
前記インサート成形用金型装置は、前記金型面に配置された前記多孔質体の縁部に接し、当該金型面に沿った方向に前記多孔質体を位置決めする位置決め手段を備え、
該位置決め手段により、前記多孔質体を前記金型面に沿った方向に位置決めしながら型締めし、前記金型面によりこの多孔質体を型開閉方向に圧縮して固定するとともに、キャビティを形成した後に、
前記位置決め手段を前記多孔質体の縁部に接触させた状態で、前記多孔質体に連なるように溶融樹脂を前記キャビティに射出し、
その後、前記溶融樹脂が前記キャビティ内の全域に行き渡る前または同時に、前記位置決め手段による前記多孔質体の縁部の接触を解除することを特徴とするインサート成形方法。
【請求項３】
請求項１または２に記載のインサート成形方法において、
前記位置決め手段は、前記キャビティ内における溶融樹脂の射出圧により漸次、前記多孔質体の縁部の接触を解除することを特徴とするインサート成形方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、インサート成形方法に関するものであり、特に多孔質体をインサート部品とするインサート成形に好適なインサート成形方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
一般に、型締め状態で金型面間にキャビティが形成される射出成形用金型装置は、キャビティ内に溶融樹脂を射出して所定形状の射出成形品を製造するために用いられるものであるが、近年では、このような射出成形用金型装置を用いて、例えば金属からなる三次元網目構造を有する薄板状をなす多孔質体と、この多孔質体の外周縁部から多孔質体の面方向に延びる樹脂部とが一体となった複合多孔質体を製造したいという要望がある。
つまり、キャビティにインサート部品としての多孔質体をインサートし、この多孔質体に連なるように溶融樹脂を射出するインサート成形を行うことにより、前記複合多孔質体であるインサート成形品を製造したいという要望がある（例えば特許文献１参照）。
【特許文献１】特開２００３−１２７１９０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
ところで、この種のインサート成形用金型装置においては、金型面に多孔質体を配置する際、多孔質体は、人手によりスケールを用いて前記金型面の表面に沿った方向に位置決めされていたので、前記複合多孔質体の製造工数および製造コストの増大を回避することができないという問題があった。
また、インサート部品としての多孔質体はその構造上表面粗さが粗いため、型締めする際に前記金型面が多孔質体の表面に一様に当接せず、したがって、前記金型面により多孔質体の表面を圧縮して固定する過程において、多孔質体の位置ずれが発生し易く、高精度な複合多孔質体を製造することが困難であるという問題があった。
【０００４】
本発明は、以上の課題に鑑みてなされたもので、インサート成形品としての複合多孔質体を高精度に、かつ低コストで製造することができるインサート成形方法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】
【０００５】
前記課題を解決して、このような目的を達成するために、本発明は以下の手段を提案している。
請求項１に係る発明は、型締め状態で金型面間に形成されるキャビティにインサート部品としての多孔質体をインサートし、この多孔質体に連なるように溶融樹脂を射出するインサート成形を行うことにより、多孔質体と樹脂部とが一体に形成されてなる複合多孔質体を製造するためのインサート成形用金型装置を用いたインサート成形方法であって、前記インサート成形用金型装置は、前記金型面に配置された前記多孔質体の縁部に接し、当該金型面に沿った方向に前記多孔質体を位置決めする位置決め手段を備え、該位置決め手段により、前記多孔質体を前記金型面に沿った方向に位置決めした後に、前記位置決め手段を前記多孔質体の縁部に接触させた状態で型締めし、前記金型面によりこの多孔質体を型開閉方向に圧縮して固定するとともに、キャビティを形成した後に、前記位置決め手段を前記多孔質体の縁部に接触させた状態で、前記多孔質体に連なるように溶融樹脂を前記キャビティに射出し、その後、前記溶融樹脂が前記キャビティ内の全域に行き渡る前または同時に、前記位置決め手段による前記多孔質体の縁部の接触を解除することを特徴とする。
【０００６】
請求項２に係る発明は、型締め状態で金型面間に形成されるキャビティにインサート部品としての多孔質体をインサートし、この多孔質体に連なるように溶融樹脂を射出するインサート成形を行うことにより、多孔質体と樹脂部とが一体に形成されてなる複合多孔質体を製造するためのインサート成形用金型装置を用いたインサート成形方法であって、前記インサート成形用金型装置は、前記金型面に配置された前記多孔質体の縁部に接し、当該金型面に沿った方向に前記多孔質体を位置決めする位置決め手段を備え、該位置決め手段により、前記多孔質体を前記金型面に沿った方向に位置決めしながら型締めし、前記金型面によりこの多孔質体を型開閉方向に圧縮して固定するとともに、キャビティを形成した後に、前記位置決め手段を前記多孔質体の縁部に接触させた状態で、前記多孔質体に連なるように溶融樹脂を前記キャビティに射出し、その後、前記溶融樹脂が前記キャビティ内の全域に行き渡る前または同時に、前記位置決め手段による前記多孔質体の縁部の接触を解除することを特徴とする。
【０００７】
請求項３に係る発明は、請求項１または２に記載のインサート成形方法において、前記位置決め手段は、前記キャビティ内における溶融樹脂の射出圧により漸次、前記多孔質体の縁部の接触を解除することを特徴とする。
【０００８】
これらの発明に係るインサート成形方法によれば、前記位置決め手段によりインサート部品としての多孔質体を前記金型面の表面に沿った方向に容易かつ確実に位置決めすることができる。
また、前記金型面が多孔質体を型開閉方向に圧縮して固定する型締めの過程において、前記位置決め手段を多孔質体の縁部に接触させておくことが可能になるので、この過程における多孔質体の前記金型面に沿った方向の位置ずれ発生を抑制することができる。
さらに、キャビティに溶融樹脂を射出する際に、位置決め手段を多孔質体の縁部に接触させておくので、キャビティ内における溶融樹脂の射出圧により多孔質体が位置ずれすることも抑制することができる。
以上により、高精度な複合多孔質体を低工数かつ低コストで製造することが可能になる。
【発明の効果】
【０００９】
本発明に係るインサート成形方法によれば、インサート成形品としての複合多孔質体を高精度にかつ低コストで製造することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下、本発明の一実施形態について、図を参照して説明するが、まず、このインサート成形方法によって製造するインサート成形品である複合多孔質体を、図６を参照しながら説明する。
この複合多孔質体１０は、例えば金属からなる三次元網目構造を有する薄板状をなす多孔質体１１と、この多孔質体１１のそれぞれの外周縁部から多孔質体１１の面方向に延びる樹脂部１２とが一体に形成されたものであり、全体として矩形薄板状をなしている。
【００１１】
多孔質体１１は矩形薄板状をなし、側部に開口する気孔が各方向に連通していることにより、通気性・吸水性を備え、軽量で表面積が大きいという特性を有している。
一方、樹脂部１２は、多孔質体１１と略同じ厚さを有する枠形薄板状をなし、図６（ｂ）に示すように、多孔質体１１の外周縁部に対して段差なく連ねられている。
以上のような、多孔質体１１と樹脂部１２とが一体になった矩形薄板状をなす複合多孔質体１０は、その樹脂部１２が固定あるいは狭持されるなどして各種装置に取り付けられることにより、例えば、フィルタ・ガス拡散部材・放熱部材・吸水部材などに用いられる。また、多孔質体１１は、これを用いて製造する複合多孔質体１０に要求される特性に応じて適宜選択されるものであり、金属不織布であってもよく、また金属製に限らず、結晶性の黒鉛や、結晶性でない無定形炭素を含むものとしての炭素質であってもよい。
【００１２】
ここで、金属製の多孔質体１１を製造する方法としては、金属粉末を含むスラリーを薄く成形して乾燥させることによってグリーンシートを得た後、このグリーンシートを焼成する方法がある。
図５に、ドクターブレード法によってスラリーを薄く成形するためのグリーンシート製造装置を示す。
スラリーＳは、例えばＳＵＳ３１６Ｌ等の金属粉末、有機バインダ（メチルセルロース）、溶媒（水）を混合したものであり、必要に応じて、加熱処理により気化する発泡剤（ヘキサン）や消泡剤（エタノール）等が添加される。
グリーンシート製造装置３０において、まず、スラリーＳが貯蔵されたホッパ３１から、ローラ３２によって搬送されるキャリアシート３３上にスラリーＳが供給されると、キャリアシート３３上のスラリーＳが、移動するキャリアシート３３とドクターブレード３４との間で延ばされ、所定の厚さに成形される。
【００１３】
成形されたスラリーＳは、さらにキャリアシート３３によって搬送され、加熱炉３５を通過するとともに、この加熱炉３５中で乾燥されることにより、ＳＵＳ３１６Ｌ粉末が有機バインダによって接合された状態のグリーンシートＧが形成される。なお、スラリーＳに発泡剤が含まれる場合、キャリアシート３３上に延ばされた状態のスラリーＳを、乾燥前に、高湿度雰囲気下にて加熱処理し、発泡剤を発泡させて発泡スラリーとしてから、乾燥処理を行ってグリーンシートＧを形成する。
最後に、このグリーンシートＧは、キャリアシート３３から取り外された後、図示しない真空炉にて脱脂・焼成されることにより、有機バインダが取り除かれ、金属粉末同士が焼結した多孔質体１１となる。
【００１４】
このようにして得られた多孔質体１１は、図１から図３に示すようなインサート成形用金型装置１を用いたインサート成形において、インサート部品としてキャビティ２にインサートされ、キャビティ２に溶融樹脂が射出されることにより、図６に示すような複合多孔質体１０が製造される。
【００１５】
このインサート成形用金型装置１は、図１から図３に示すように、固定金型３及び可動金型４からなり、互いの金型面３ａ，４ａが対向するように配設されるとともに、可動金型４が固定金型３に向かって進退可能に支持された構成の一対の金型と、金型面３ａ，４ａの表面に沿った方向に多孔質体１１を位置決めする位置決め手段８とを備える概略構成とされている。そして、図２，図３に示すように、可動金型４が固定金型３に向かって前進し型締め状態になると、金型面３ａ，４ａの間に複合多孔質体１０をインサート成形するためのキャビティ２が形成されるようになっている。
【００１６】
位置決め手段８は、内側が開口部とされた枠体形状の位置決め部材８ａと、この位置決め部材８ａを可動金型面４ａに対して出没可能に支持する例えば油圧，空圧シリンダーからなる図示しない駆動部と、位置決め部材８ａと駆動部との間に配設された例えばスプリングやゴムなどからなる弾性部材８ｂとを備えている。なお、本実施形態では弾性部材８ｂとしてスプリングを図示している。
【００１７】
以上のように構成された位置決め手段８により、多孔質体１１は次の２つの方法によって金型面３ａ，４ａの表面に沿った方向に位置決めされることになる。
まず、１つ目は、駆動部により位置決め部材８ａを可動金型面４ａに進出移動した後に、多孔質体１１を位置決め部材８ａの内側に位置する可動金型面４ａ上に配置する。これにより、多孔質体１１の外周縁部が位置決め部材８ａの内面の少なくとも一部に接することによって、図１に示すように、多孔質体１１が金型面３ａ，４ａの表面に沿った方向に位置決めされる。
次に、２つ目は、多孔質体１１を可動金型面４ａ上に配置した後に、駆動部により位置決め部材８ａを可動金型面４ａに進出移動する。この際、位置決め部材８ａの内面の少なくとも一部が多孔質体１１の外周縁部に接することにより、図１に示すように、多孔質体１１の前記位置決めがなされる。
【００１８】
以上のように構成されたインサート成形用金型装置１により、図６に示す複合多孔質体１０を製造する方法について説明する。
まず、多孔質体１１を可動金型面４ａ上に前述したように位置決め状態で配置する（図１参照）。そして、前述したように位置決め部材８ａを多孔質体１１の外周縁部に接触させた状態で、可動金型４を固定金型３に向かって前進移動させ型締めし、金型面３ａ，４ａにより多孔質体１１を型開閉方向に圧縮して固定するとともに、キャビティ２を形成する。この際、本実施形態では、図２に示すように、固定金型面３ａと位置決め部材８ａの先端面との間に隙間２ａが形成される。
【００１９】
その後、さらに位置決め部材８ａを多孔質体１１の外周縁部に接触させた状態で、ランナ５からゲート６を通じて溶融樹脂７をキャビティ２および空隙２ａに射出する。そして、溶融樹脂７がキャビティ２および空隙２ａ内に行き渡る過程において、位置決め部材８ａは、キャビティ２などにおける溶融樹脂７の射出圧によって弾性部材８ｂが徐々に縮小することにより、漸次可動金型面４ａの表面から後退し、この表面からの突出長さが短くなる。そして、空隙２ａおよびキャビティ２の全域に溶融樹脂７が行き渡ったとき、位置決め部材８ａの先端面と可動金型面４ａとが面一となり、位置決め部材８ａによる多孔質体１１の外周縁部の接触が解除される。これにより、多孔質体１１と樹脂部１２とが段差なく連なり一体になったインサート成形品である複合多孔質体１０が形成される。
【００２０】
その後、可動金型４を固定金型３から離間するように後退移動させるとともに、位置決め部材８ａを可動金型面４ａから突出するように前記駆動部により再度進出移動させる。これにより、複合多孔質体１０は可動金型４ａの表面から良好に引離されてインサート成形用金型装置１から取除かれる。
【００２１】
以上により形成された複合多孔質体１０は、溶融樹脂７をキャビティ２などに射出した際、この溶融樹脂７は多孔質体１１の側部に開口する気孔内に５μｍ〜１０００μｍ程度の深さまで含浸して硬化することなり、これにより、多孔質体１１と樹脂部１２とはアンカー効果で強固に接合されることになる。例えば、樹脂部１２の材料にポリプロピレンを用いた場合、成形温度１８０℃、８０ｋＮで型締めし、成形圧２５０ｋｇ／ｃｍ２で射出成形すると、このような複合多孔質体１０が得られる。
【００２２】
また、型締め時のキャビティ２の厚さ（型開閉方向の大きさ）は、多孔質体１１よりも若干小さく設定されており、型締め時に金型面３ａ，４ａ間で多孔質体１１を３〜９０％圧縮することで、多孔質体１１はキャビティ２に対して確実に固定されるとともに、多孔質体１１の平坦度が向上される。
【００２３】
以上説明したように、本実施形態によるインサート成形方法によれば、位置決め手段８によりインサート部品としての多孔質体１１を金型面３ａ，４ａの表面に沿った方向に容易かつ確実に位置決めすることができる。
また、金型面３ａ，４ａが多孔質体１１を型開閉方向に圧縮して固定する型締めの過程において、位置決め部材８ａにより多孔質体１１の外周縁部に接触させておくので、この過程における多孔質体１１の金型面３ａ，４ａに沿った方向の位置ずれ発生を抑制することができる。
さらに、キャビティ２などに溶融樹脂７を射出する際に、位置決め部材８ａを多孔質体１１の外周縁部に接触させておくので、キャビティ２などにおける溶融樹脂７の射出圧により多孔質体１１が位置ずれすることも抑制することができる。
以上により、高精度な複合多孔質体１０を低工数かつ低コストで製造することが可能になる。
【００２４】
なお、多孔質体１１については、前述したように、これを用いて製造する複合多孔質体１０に求められる特性に応じて適宜選択されるものであるが、多孔質体１１の気孔径や気孔率が小さすぎると、溶融樹脂７が気孔中に適度に入り込めなくなってアンカー効果が不十分となり、樹脂部１２との接合強度が十分に得られないおそれがある。
逆に、多孔質体１１の気孔径や気孔率が大きすぎても、多孔質体１１自体の強度が不足して、樹脂成形圧及び樹脂硬化時の圧縮に耐えられなくなって変形の生じるおそれや、溶融樹脂７が多孔質体１１の気孔内の奥深くまで浸透しすぎてしまって、所望の形状を維持することができなくなるおそれがある。
それゆえ、多孔質体１１については、気孔径が１０μｍ〜２ｍｍ程度、気孔率が４０〜９８％程度に設定されていることが好ましい。
【００２５】
一方、樹脂部１２についても、これを用いて製造する複合多孔質体１０に求められる特性に応じて耐熱温度や硬度等が考慮されつつ適宜選択されるものであって、熱可塑性樹脂、エラストマー（ゴムを含む）など、射出成形可能な材質であればよい。
また、この樹脂部１２は、図６（ｂ）に示すように平坦であってもよいが、ねじ挿通孔用の穴や、装置に対する嵌合用の溝形状、強度向上のためのリブ形状、ボスなどを樹脂成形時に設けておいてもよい。
【００２６】
さらに、前記実施形態では、複合多孔質体１０として、図６（ｂ）に示すように、樹脂部１２の厚さを多孔質体１１の厚さと略同一にして、この樹脂部１２を多孔質体１１の外周縁部に対して段差なく連ねた構成を示したが、この段差を有する構成であってもよい。例えば、樹脂部１２の厚さを多孔質体１１の厚さより約０．０１ｍｍ薄くし、多孔質体１１の外周縁部に対して段差を付けて連ねた構成であってもよい。
さらにまた、樹脂部１２は、図６（ａ）に示すように、多孔質体１１の外周縁部すべてに連なる必要はなく、必要に応じて部分的に連なっていてもよいし、多孔質体１１に予め穴を設けておいて、ここに溶融樹脂７を充填するように射出することにより、多孔質体１１の外周縁部だけではなく中程にも樹脂部１２が連なるようにしてもよいし、多孔質体１２の少なくとも片面側に例えば格子状に連なるようにしてもよい。
【００２７】
また、前記実施形態では、位置決め手段８を可動金型４に配設した構成を示したが、固定金型３に配設してもよい。このような構成においても、前記実施形態と同様の作用効果を有する。
すなわち、この構成では、次のような製造方法が実現される。可動金型４が前進移動して型締めする過程において、固定金型３に配設された位置決め部材８ａが多孔質体１１の外周縁部に接することにより、徐々に多孔質体１１が金型面３ａ，４ａに沿った方向に位置決めされ、型締めが完了した際に、この位置決めが完了するとともに、多孔質体１１が金型面３ａ，４ａにより型開閉方向に圧縮して固定されることになる。その後、溶融樹脂７がキャビティ２などの全域に行き渡る前または同時に、位置決め部材８ａによる多孔質体１１の前記接触を解除する。
さらにこの構成では、複合多孔質体１０を形成した後に、可動金型４を固定金型３から離間するように後退移動させ、その後、再度位置決め部材８ａを固定金型面３ａ上に進出移動すると、可動金型４が固定金型３から後退移動した際に、複合多孔質体１０が固定金型面３ａ上に取られる不具合、いわゆる「キャビ取られ」の発生が抑制される。
【００２８】
また、前記実施形態では、キャビティ２などにおける溶融樹脂７の射出圧により、徐々に位置決め手段８の弾性部材８ｂが縮小されることで位置決め部材８ａを可動金型面４ａから後退させる構成を示したが、これに限らず、位置決め手段８の前記駆動部を駆動させることにより位置決め部材８ａを後退させるようにしてもよい。この場合、キャビティ２などに溶融樹脂を射出した後に、位置決め部材８による多孔質体１１の外周縁部への接触を解除するタイミングは、キャビティ２などの全域に溶融樹脂７が行き渡るのと同時である場合に限らず、任意に設定することが可能になる。
【００２９】
さらに、前記実施形態においては、位置決め部材８ａとして、内側が開口部とされた枠体形状の構成を示したが、これに限らず、例えば図４に示すような、金型面３ａまたは４ａに出没可能に支持された断面視が円形状とされた１本以上のピン部材でもよい。なお、このピン部材の断面視は、例えば矩形状でも、楕円形状などであってもよい。
また、位置決め手段８の弾性部材８ｂは、前記実施形態のように、キャビティ２などにおける溶融樹脂７の射出圧により後退させるために使用する場合に限らず、型締め時に位置決め部材８ａの先端面が金型面３ａまたは４ａと衝突する際の緩衝部材として使用することも可能である。なお、この場合、前記実施形態のように溶融樹脂７の射出圧のみでは位置決め部材８ａを後退移動できない場合があるので、この場合、位置決め手段８の前記駆動部により後退させるようにすればよい。
【産業上の利用可能性】
【００３０】
インサート成形品としての複合多孔質体を高精度に、かつ低コストで製造することができるインサート成形方法を提供する。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】（ａ）は本発明の第一実施形態として示したインサート成形方法の第１工程を示す図であり、（ｂ）は（ａ）に示すインサート成形用金型装置の一部を示す断面平面図である。
【図２】本発明の第一実施形態として示したインサート成形方法の第２工程を示す図である。
【図３】本発明の第一実施形態として示したインサート成形方法の第３工程を示す図である。
【図４】本発明の第二実施形態として示したインサート方法に供するインサート成形用金型装置の一部を示す断面平面図である。
【図５】多孔質体を製造する方法の一例を示す模式図である。
【図６】（ａ）は複合多孔質体の平面図、（ｂ）は複合多孔質体の断面側面図である。
【符号の説明】
【００３２】
１  インサート成形用金型装置
２  キャビティ
３  固定金型
４  可動金型
３ａ  固定金型面
４ａ  可動金型面
７  溶融樹脂
８  位置決め手段
８ａ  位置決め部材
１０  複合多孔質体
１１  多孔質体
１２  樹脂部
【図１】
2005161539.tif 000003
【図２】
2005161539.tif 000004
【図３】
2005161539.tif 000005
【図４】
2005161539.tif 000006
【図５】
2005161539.tif 000007
【図６】
2005161539.tif 000008