(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インサート成形方法であって、型締めにより、金型面３ａ，４ａに配置された多孔質体１１をこれらの金型面３ａ，４ａによって型開閉方向に圧縮して固定するとともに、キャビティを形成する型締め工程と、該型締め工程の後に、キャビティに溶融樹脂を射出する射出工程とを有し、前記型締め工程は、多孔質体１１の外表面のうち、金型面３ａ，４ａと対向する表面の全面を金型面３ａ，４ａに一様に密接させて固定し、この状態で、前記射出工程を経る。【選択図】    図１
2005161541.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インサート成形方法であって、
型締めにより、前記金型面に配置された前記多孔質体をこれらの金型面によって型開閉方向に圧縮して固定するとともに、前記キャビティを形成する型締め工程と、該型締め工程の後に、前記キャビティに溶融樹脂を射出する射出工程とを有し、
前記型締め工程は、前記多孔質体の外表面のうち、前記金型面と対向する表面の全面を前記金型面により一様に密接させることによって、該多孔質体を固定し、この状態で、前記射出工程を経ることを特徴とするインサート成形方法。
【請求項２】
請求項１記載のインサート成形方法において、
前記型締め工程は、前記多孔質体を前記金型面に一様に密接させる際に、前記多孔質体を型締め方向に塑性変形させて気孔率を調整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】
しかしながら、従来のインサート成形方法では、型締め時に、金型面に配置された多孔質体をこれらの金型面によって、単に、型開閉方向に固定していただけ、若しくはエアーにより吸着させていただけであるので、キャビティにおける溶融樹脂の射出圧によって、多孔質体の外表面のうち、前記金型面と対向する表面に入り込んだり、あるいは多孔質体が金型面の表面に沿った方向に位置ずれする場合があった。すなわち、多孔質体の外表面全面が溶融樹脂に被覆され、前述した複合多孔質体を製造することができない場合があったり、あるいは多孔質体を複合多孔質体における所望の位置に配置することができない場合があった。
【０００４】
本発明は、このような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かつ確実に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インサート成形方法であって、型締めにより、前記金型面に配置された前記多孔質体をこれらの金型面によって型開閉方向に圧縮して固定するとともに、前記キャビティを形成する型締め工程と、該型締め工程の後に、前記キャビティに溶融樹脂を射出する射出工程とを有し、前記型締め工程は、前記多孔質体の外表面のうち、前記金型面と対向する表面の全面を前記金型面により一様に密接させることによって、該多孔質体を固定し、この状態で、前記射出工程を経ることを特徴とする。
【０００６】
この発明に係るインサート成形方法によれば、射出成形時に、多孔質体の外表面のうち金型面と対向する表面の全面が、金型面により一様に密接されているので、キャビティにおける溶融樹脂の高い射出圧にかかわらず、多孔質体と金型面との間に溶融樹脂が入り込むことを抑制することができる。さらに、溶融樹脂の前記射出圧にかかわらず、多孔質体が金型面の表面に沿った方向に位置ずれすることを抑制することができる。
以上により、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確実に製造することができるとともに、多孔質体をこの複合多孔質体における所望の位置に配置することが可能になり、複合多孔質体を高精度に製造することができる。
【０００７】
請求項２に係る発明は、請求項１記載のインサート成形方法において、前記型締め工程は、前記多孔質体を前記金型面に一様に密接させる際に、前記多孔質体を型締め方向に塑性変形させて気孔率を調整することを特徴とする。
【０００８】
この発明に係るインサート成形方法によれば、前述した溶融樹脂の入り込みの発生と、多孔質体の位置ずれの発生とをさらに確実に抑制することができる。また、多孔質体が三次元網目構造を有していた場合には、多孔質体を型締め方向に塑性変形しても、この多孔質体は面方向に広がることはなく略厚さ方向にのみ変形するので、複合多孔質体を高精度に製造できる。さらに、製造する複合多孔質体を構成する多孔質体の気孔率を、多孔質体自体の製造時に予め設定しておくのではなく、型締め時に設定するので、例えば、高めの気孔率とされた多孔質体を大量に製造しておき、複合多孔質体に関する需要者からの要求仕様に応じて適宜気孔率を調整する製造方法を実現することが可能になり、結果として、製造コストの低減を図ることができる。また、前記型締め方向の塑性変形により複合多孔質体１０の平坦度も向上する。
【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かつ確実に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用金型装置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５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、三次元網目構造を有する矩形薄板状をなし、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。
【００１２】
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５（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。
なお、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。
【００１３】
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４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。
【００１４】
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。
【００１５】
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。
【００１６】
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５に示すような複合多孔質体１０が製造される。
【００１７】
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。
【００１８】
位置決め手段８は、４本のピン部材と、これらのピン部材を可動金型面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、これら４本のピン部材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図示しない弾性部材とを備えている。
【００１９】
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、前記駆動部によりピン部材を可動金型面４ａに進出移動した後に、多孔質体１１をピン部材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４本のピン部材のうち少なくとも一つ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、前記駆動部によりピン部材を可動金型面４ａに進出移動する。この際、４本のピン部材のうち少なくとも一つが多孔質体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。
【００２０】
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５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）。
【００２１】
そして、この位置決め状態、すなわちピン部材のうち少なくとも一つを多孔質体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。ここで、この型締めの過程において、位置決め手段８のピン部材先端面が固定金型面３ａに当接した後は、可動金型４の前進移動に従って、徐々に前記弾性部材が縮小されることにより、前記ピン部材の可動金型面４ａからの突出長さが短くなる。
【００２２】
また、可動金型面４ａ上に配置された多孔質体１１の厚さ（型開閉方向の大きさ）は、型締め時のキャビティ２の厚さより大きく設定されており、型締め時に金型面３ａ，４ａによって、多孔質体１１の外表面のうち金型面３ａ，４ａと対向する表面の全面が一様に密接された状態で、型締め方向に塑性変形されて金型面３ａ，４ａ間で固定される。この際、多孔質体１１は３〜９０％圧縮されることにより、製造する複合多孔質体１０を構成する多孔質体１１の気孔率に調整される。
【００２３】
その後、位置決め手段８の４本のピン部材を、これらのピン部材の先端面が可動金型面４ａと面一になるまで後退移動した後に、金型面３ａ，４ａ間における多孔質体１１の前述した固定状態を維持した状態で、図３に示すように、ランナ５からゲート６を通じて射出した溶融樹脂７をキャビティ２内に充填することにより、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を形成する。
【００２４】
そして、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、位置決め手段８のピン部材を可動金型面４ａから突出するように前記駆動部により再度前進移動させる。これにより、多孔質体１０は可動金型面４ａから良好に引離されることになる。
【００２５】
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。
【００２６】
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、射出成形時に、多孔質体１１の外表面のうち金型面３ａ，４ａと対向する表面の全面が、金型面３ａ，４ａにより一様に密接されているので、キャビティ２における溶融樹脂７の高い射出圧にかかわらず、多孔質体１１と金型面３ａ，４ａとの間に溶融樹脂７が入り込むことを抑制することができる。さらに、溶融樹脂７の高い射出圧にかかわらず、多孔質体１１が金型面３ａ，４ａの表面に沿った方向に位置ずれすることを抑制することができる。
【００２７】
以上により、多孔質体１１と、この多孔質体１１の外周縁部から多孔質体１１の面方向に延びる樹脂部１２とが一体となった複合多孔質体１０を確実に製造することができるとともに、多孔質体１１をこの複合多孔質体１０における所望の位置に配置することが可能になり、複合多孔質体１０を高精度に製造することができる。
【００２８】
また、前述したように、多孔質体１１を金型面３ａ，４ａ間に一様に密接させた状態で固定するために、型締め方向に塑性変形しても、この多孔質体１１は三次元網目構造を有しているので、面方向に広がることはなく略厚さ方向にのみ変形するので、複合多孔質体１０を高精度に製造できる。さらに、製造する複合多孔質体１０を構成する多孔質体１１の気孔率を、多孔質体１１自体の製造時に予め設定しておくのではなく、型締め時に設定するので、例えば、高めの気孔率とされた多孔質体１１を大量に製造しておき、複合多孔質体１０に関する需要者からの要求仕様に応じて適宜気孔率を調整する製造方法を実現することが可能になり、結果として、製造コストの低減を図ることができる。また、前述した型締め方向の塑性変形により複合多孔質体１０の平坦度も向上する。
【００２９】
なお、樹脂部１２については、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５（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。
【００３０】
さらに、前記実施形態では、複合多孔質体１０として、図５（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５（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。
【００３１】
また、前記実施形態においては、位置決め手段８のうち多孔質体１１の縁部に接する構成としてピン部材を採用したが、これに限らず、例えば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ような枠体であってもよい。さらに、ピン部材として、図１（ｂ）に示すように、断面視が円形状の構成を採用したが、これに限らず、例えば矩形状でも、楕円形状などであってもよい。
【００３２】
さらに、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に配設された前記ピン部材が多孔質体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されて固定されることになる。その後、前記実施形態と同様にして、位置決め手段８のピン部材を、これらのピン部材の先端面が固定金型面３ａと面一になるまで後退移動した後に、金型面３ａ，４ａ間における多孔質体１１の前記固定状態を維持した状態で、ランナ５からゲート６を通じて射出した溶融樹脂７をキャビティ２内に充填する。
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、再度ピン部材を固定金型面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。
【００３３】
また、前記実施形態では、多孔質体１１を金型面３ａ，４ａ間に一様に密接させた状態で固定するためにこれを型締め方向に塑性変形させる方法として、可動金型４を固定金型３に向かって前進移動させる手段を示したが、これに限らず、例えば、可動金型４を前記前進移動させる駆動手段とは別の駆動手段に支持された金型面３ａまたは４ａを有する圧縮金型を他方の金型４または３に向けて前進移動させることにより、前述した型締め工程を経るようにしてもよい。
【００３４】
すなわち、例えば、図６に示すように、可動金型４が可動金型本体４ｃと、可動金型面４ａを有する圧縮金型４ｂとを備え、可動金型本体４ｃおよび圧縮金型４ｂを一体として固定金型３に向けて前進移動した後に、さらに、圧縮金型４ｂのみを固定金型３に向けて前進移動し、図６において、圧縮金型４ｂの金型面４ａを二点鎖線の位置から実線の位置まで移動することによって、多孔質体１１を圧縮方向に塑性変形させ、金型面３ａ，４ａ間に一様に密接した状態で固定するとともに、金型面３ａ，４ａ間にキャビティ２を形成し、これにより型締めを完了する。その後、前記実施形態と同様に、前記ピン部材を後退移動した後に、金型面３ａ，４ａ間における多孔質体１１の前述した固定状態を維持した状態で、溶融樹脂７を射出する。
この方法でも、前記実施形態と同様の作用効果を有することができる。
【産業上の利用可能性】
【００３５】
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】
【００３６】
【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（型締め工程）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（射出工程）を示す図である。
【図４】多孔質体を製造する方法の一例を示す模式図である。
【図５】（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。
【図６】本発明の第二実施形態として示したインサート成形方法の型締め工程を示す図である。
【符号の説明】
【００３７】
１  インサート成形用金型装置
２  キャビティ
３  固定金型
３ａ  固定金型面
４  可動金型
４ａ  可動金型面
７  溶融樹脂
１０  複合多孔質体
１１  多孔質体
１２  樹脂部
【図１】
2005161541.tif 000003
【図２】
2005161541.tif 000004
【図３】
2005161541.tif 000005
【図４】
2005161541.tif 000006
【図５】
2005161541.tif 000007
【図６】
2005161541.tif 000008