(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
樹脂基体に棒状のインサートが貫通して部分的に埋設され、樹脂基体からインサートが延出したインサート成形品を得るためのインサート成形において、樹脂基体を形成する液晶性ポリマー又はその組成物を射出し、インサートが延出する樹脂基体の面において、樹脂基体のうち、インサートに対して１〜２０ｍｍ離れた部位に、溝又は凹部による薄肉部を、インサートの延びる方向において、平板状の樹脂基体の厚みに対して１０〜８０％の厚み割合で形成し、この薄肉部を、棒状のインサートの周方向に、前記溝又は凹部により連続的に又は部分的に形成してインサート成形する方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、熱可塑性樹脂（特に結晶性熱可塑性樹脂）のインサート成形方法、この方法で得られるインサート成形品およびそのための金型に関する。
【０００２】
【従来の技術】
結晶性熱可塑樹脂の射出成形技術として、金型内に金属などのインサート金具をインサートして射出成形するインサート成形法が知られている。この方法では、金型内のキャビティにインサート金具を設置し、キャビティ内に結晶性熱可塑樹脂を充填させて取り出すと、インサート金具が貫通または埋没した成形品を得ることができる。
【０００３】
図６は従来のインサート成形方法により得られる射出成形品を示す概略斜視図である。この成形品は、正方形状の樹脂基体２１と、この樹脂基体の中央部に形成された円筒状凸部２１ａと、この円筒状凸部を貫通するインサートとしての金属棒２２とで構成されている。
図７は、前記インサート成形品２１を成形するための射出成形用金型を示す概略断面図である。図７に示す射出成形用金型において、上下金型２３ａ，２３ｂのキャビティ２４ａ，２４ｂには、金属棒２２を保持するための保持孔２５が形成されており、金属棒２２を保持しインサートして金型２３ａ，２３ｂを閉じた後、結晶性熱可塑樹脂を、ゲート２６を通じてキャビティ２４ａ，２４ｂに射出充填させる。冷却して取り出したインサート射出成形品２１には、金属棒２２が樹脂基体を貫通している。そのため、このようなインサート成形方法では、樹脂基体の孔あけ加工，孔への金属棒の挿入および固定などの加工を行う必要がなく、異種の材料が一体化したインサート成形品を効率よく製造できる。
【０００４】
しかし、このようなインサート成形法において、樹脂とインサート金具との密着が不十分であると、結晶性熱可塑樹脂成形品からインサート金具が脱落したり、樹脂とインサートとの境界域での気密性が低下して気体や液体が通過又は漏出することがある。特に、結晶性熱可塑性樹脂、中でも機械的特性，流動特性などにおいて異方性の高い液晶性ポリマーを用いると、樹脂とインサートとの密着性が低下する場合がある。
【０００５】
結晶性熱可塑樹脂と金属との密着力を向上させるため、予め接着剤を塗布したインサート金属（電極端子）を用いる方法（特開昭６２−１３４２３２号公報）、インサート成形品を金型から取出した後、インサート金具の周囲をエポキシ樹脂でポッティングする方法が採用されている。
しかし、予め接着剤を塗布したインサート金属を用いる方法では、接着剤の塗布作業に手間がかかるだけでなく、接着剤が金型に付着して不良品発生の原因となる場合がある。成形品を取出した後でインサート金属の周囲をエポキシ樹脂でポッティングする方法も、ポッティング作業が煩雑で手間がかかるだけでなく、エポキシ樹脂の硬化処理において製品不良が生じる場合がある。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
従って、本発明の目的は、インサートと樹脂との密着性を大きく改善できるインサート成形方法、およびインサート成形品を提供することにある。
本発明の他の目的は、結晶性熱可塑性樹脂、特に液晶性ポリマーを用いても、インサートと樹脂との密着性を大きく向上できるインサート成形方法、およびインサート成形品を提供することにある。
本発明のさらに他の目的は、前記のごときインサート成形品を効率よく製造するうえで有用なインサート成形金型を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは、前記目的を達成するため鋭意検討の結果、インサート成形品の樹脂基体のうちインサートの周辺域に薄肉部を形成すると、熱可塑性樹脂として結晶性熱可塑性樹脂（特に液晶性ポリマー）を用いても、樹脂とインサートとの密着性を向上できることを見いだし、本発明を完成した。
すなわち、本発明のインサート成形方法では、熱可塑性樹脂のインサート成形において、樹脂基体のうちインサートの近傍又は隣接域（インサートに対して非接触であり、かつインサートの近傍又は隣接部位）の厚みを部分的に小さくして、インサートの周方向に薄肉部を部分的又は連続的に形成してインサート成形する。より詳細には、樹脂基体に棒状のインサートが貫通して部分的に埋設され、樹脂基体からインサートが延出したインサート成形品を得るためのインサート成形において、樹脂基体を形成する液晶性ポリマー又はその組成物を射出し、インサートが延出する樹脂基体の面において、樹脂基体のうち、インサートに対して１〜２０ｍｍ離れた部位に、溝又は凹部による薄肉部を、インサートの延びる方向において、平板状の樹脂基体の厚みに対して１０〜８０％の厚み割合で形成し、この薄肉部を、棒状のインサートの周方向に、前記溝又は凹部により連続的に又は部分的に形成してインサート成形する。この方法は、インサート成形品においてインサートと樹脂との密着性を改善する方法として有用である。この方法において、インサートの近傍（薄肉部）では、樹脂基体の厚みを２０％以上小さくするのが有効である。前記熱可塑性樹脂には、結晶性熱可塑性樹脂、例えば、液晶性ポリマーなどが含まれる。
本発明のインサート成形品は、樹脂基体にインサートが少なくとも部分的に埋設されたインサート成形品であって、樹脂基体のうちインサートの近傍に薄肉部が形成されている。すなわち、樹脂基体に棒状のインサートが貫通して部分的に埋設され、樹脂基体からインサートが延出したインサート成形品には、インサートが延出する樹脂基体の面において、樹脂基体のうち、インサートに対して１〜２０ｍｍ離れた部位に、溝又は凹部による薄肉部が、インサートの延びる方向において、平板状の樹脂基体の厚みに対して１０〜８０％の厚み割合で形成され、この薄肉部が、棒状のインサートの周方向に、前記溝又は凹部により連続的に又は部分的に形成されている。樹脂基体は液晶性ポリマー又はその組成物で形成されており、インサートと樹脂基体との界面でのシール性を有する。
さらに本発明には、前記インサート成形品を得るための金型であって、型締め可能な一対の成形型と、この成形型に形成されたキャビティと、このキャビティ域に形成され、かつ棒状のインサートを保持するための保持部と、前記キャビティ域のうち前記保持部の近傍に形成された凸部とで構成されているインサート成形金型も含まれる。すなわち、凸部は、前記キャビティ域のうち前記保持部に対して１〜２０ｍｍ離れた部位に、上記溝又は凹部による薄肉部に対応して形成されている。さらに、凸部は、棒状のインサートの周方向に、前記薄肉部に対応する凸部により連続的に又は部分的に形成されている。
【０００８】
本発明においては、樹脂基材のうちインサート近傍（すなわち、周辺域又は隣接部位）の肉厚を薄くするため、成形過程において熱可塑性樹脂（特に結晶性熱可塑性樹脂）はインサートの周辺（薄肉部に対応する空間域）に充填されにくく、キャビティ内のうち他の部位に優先的に充満された後、キャビティのうち薄肉部に対応する空間域には、全方向から短時間にインサートの周辺域が充填されるようである。このような挙動は、インサートの周辺に、ディスクゲートまたはフィルムゲートと称される全方向から充満されるゲートを設けたのと同じ挙動である。そのため、インサートと熱可塑性樹脂との密着力に方向性がなく、均一な密着力が発現し、密着力が向上する。また、密着力の向上に伴って、樹脂とインサートとの界面でのシール性が向上し、気体や液体の通過が規制される。
さらに、キャビティが充填された後、熱可塑性樹脂が金型内で冷却される際に、肉厚の薄い薄肉部は、肉厚の厚い他の部位よりも収縮度および収縮応力が小さくなる特性がある。そのため、インサートの周辺の薄肉部により収縮応力を緩和して、インサートと熱可塑性樹脂との密着力を向上できる。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下に、必要に応じて添付図面を参照しつつ本発明を詳細に説明する。
本発明の方法は、種々の熱可塑性樹脂のインサート成形法に適用できる。熱可塑性樹脂としては、例えば、オレフィン系樹脂（ポリエチレン，ポリプロピレンなど）、塩化ビニル系樹脂（ポリ塩化ビニルなど）、アクリル系樹脂（ポリメタクリル酸メチルなど）、ポリエステル系樹脂（ポリエチレンテレフタレート，ポリブチレンテレフタレートなどのポリアルキレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート，ポリブチレンナフタレートなどのポリアルキレンナフタレート、ポリアリーレート、液晶性ポリエステルなど）、ポリアミド系樹脂（ナイロン６，ナイロン６６，ナイロン１１，ナイロン１２，ナイロン６１２などの脂肪族ポリアミド系樹脂，芳香族ポリアミド系樹脂，液晶性ポリアミドなど）、ポリアミドイミド（液晶性ポリアミドイミドなど）、ポリカーボネート系樹脂、ポリアセタール系樹脂（ポリアセタールホモポリマー，ポリアセタールコポリマー）、ポリフェニレンオキシド、変性ポリフェニレンオキシド、ポリアリーレンサルファイド、ポリサルホン、ポリエーテルサルホン、ポリオキシベンジレン、ポリエーテルエーテルケトンなどが例示できる。これらの熱可塑性樹脂は単独で又は二種以上組み合わせて使用できる。
【００１０】
好ましい熱可塑性樹脂には、結晶性熱可塑性樹脂、例えば、ポリアルキレンテレフタレート，ポリアルキレンナフタレート、ポリアリーレート、液晶性ポリエステルなどの結晶性ポリエステル系樹脂、ナイロン６６，液晶性ポリアミドなどの結晶性ポリアミド系樹脂、ポリアセタール系樹脂、ポリアリーレンサルファイドなどが含まれる。特に液晶性ポリマーが好ましい。
【００１１】
前記熱可塑性樹脂は、種々の添加剤、例えば、安定剤（酸化防止剤，紫外線吸収剤，熱安定剤など）、可塑剤、難燃剤、難燃助剤、帯電防止剤、粉粒状又は繊維状充填剤、着色剤、滑剤などを含有していてもよい。熱可塑性樹脂で構成された樹脂基体の強度を高めるためには、繊維状充填剤、例えば、ガラス繊維，炭素繊維，アラミド繊維などの繊維状フィラーを含有する熱可塑性樹脂を用いるのが有利である。
【００１２】
インサートの材質としては、金属，セラミックスなどの種々の材料が使用でき、特に制限されない。インサートの形状およびサイズも特に制限されず、例えば、用途に応じて、棒状（角柱状などを含む）のほか、板状（孔が形成されていてもよい）などであってもよい。インサートとしては、通常、金属製インサート（金属部品）を使用する場合が多い。インサートのうち少なくとも樹脂基体に埋設される部位の表面は、凹凸加工又は粗面加工してもよい。
【００１３】
図１は本発明のインサート成形品の一例を示す概略斜視図、図２は図１に示すインサート成形品の断面図である。このインサート成形品は、正方形状の樹脂基体１と、この樹脂基体の中央部に形成された円筒状凸部１ａと、この円筒状凸部を貫通するインサートとしての金属棒２と、前記樹脂基体１のうち円筒状凸部１ａの周縁部に形成された環状薄肉部３とで構成されている。前記薄肉部３は、図２に示されるように、円筒状凸部１ａの周縁部に沿って周方向に形成された幅１ｍｍ程度の環状溝３ａにより形成されている。なお、樹脂基体１および円筒状凸部１ａは、いずれも熱可塑性樹脂により一体に形成されている。
図３は、図１に示す前記インサート成形品を成形するための射出成形用金型を示す概略断面図である。図３に示す射出成形用金型において、型締め可能な一対の上下成形型５ａ，５ｂのキャビティ６ａ，６ｂには、金属棒２の端部を収容保持するための保持孔（保持部）７が形成されている。また、前記キャビティ６ａ，６ｂのうち保持孔（保持部）７の隣接部位には、前記薄肉部３および環状溝３ａに対応する環状凸部８が形成されている。
【００１４】
このような成形型では、金属棒２を保持しインサートして成形型５ａ，５ｂを閉じた後、溶融した熱可塑樹脂又はその組成物を、ゲート９を通じてキャビティ６ａ，６ｂに射出充填させる。そして、樹脂を冷却した後、成形型５ａ，５ｂを開放して取出すと、金属棒２が、樹脂基体１の凸部１ａで貫通した射出成形品が得られる。
【００１５】
本発明の方法では、前記熱可塑性樹脂で構成された樹脂基体１のうちインサートの近傍の厚みを部分的に小さくして薄肉部３を形成する。樹脂とインサートとの密着性を大きく改善するためには、例えば、樹脂基体１のうちインサートの近傍（薄肉部３に対応する部位）の厚みを２０％以上（２０〜９０％、好ましくは５０〜８０％程度）小さくするのが有利である。換言すれば、図２に示されるように、薄肉部Ｔ1 の厚みは、樹脂基体の厚みＴ0 の８０％以下（１０〜８０％、好ましくは２０〜５０％程度）であるのが好ましい。
樹脂基体の厚みＴ0 は特に制限されないが、通常、０．５〜２０ｍｍ、特に１〜１０ｍｍ（例えば、１〜６ｍｍ）程度である。
【００１６】
なお、薄肉部の面積は特に制限されないが、薄肉部の面積は、樹脂とインサートとの密着性および樹脂基体の強度を損なわない範囲で選択でき、薄肉部の幅が大きくなる程、密着性が向上する。なお、薄肉部の幅は、例えば、０．３〜１０ｍｍ、特に０．５〜５ｍｍ程度であってもよい。
前記の例では、成形品の樹脂基体のうち一方の側面から薄肉化しているが、薄肉部は、樹脂基体の少なくともいずれか一方の面に形成すればよく、一方または双方の面に形成してもよい。
【００１７】
薄肉部の形成部位は特に制限されず、樹脂基体１に対するインサート２の配設方向に応じて選択でき、図１および図２に示されるようにインサート２の配設方向と樹脂基体１の延出方向とが直交する場合、前記のようにインサートの配設方向に対して平行な部位に溝や凹部を形成してもよく、インサートに対して斜め方向や直交する方向の部位に溝や凹部を形成してもよい。インサート２の配設方向と樹脂基体１の延出方向とが同軸方向である場合、インサートに対して直交する方向の部位に溝や凹部による薄肉部を形成してもよい。
【００１８】
なお、成形品の樹脂とインサートとの密着力を向上させるためには、樹脂基体の厚さをインサートの周辺域に限って薄くし、部分的又は連続的に薄肉部を形成すればよい。すなわち、インサートの周辺域のほぼ全周に亘って、樹脂基体の肉厚が薄い薄肉部を設けてもよく、インサートの周辺域の周方向に薄肉部を規則的又は不規則的に形成してもよい。さらには、薄肉部は、周方向に加えて、インサートを中心とした半径方向に放射状に形成してもよい。
【００１９】
薄肉部の形状は、特に制限されず、例えば、前記同心円状に限らず、方形状（多角形状）、楕円状などであってもよく、不規則な形状であってもよい。さらに、薄肉部の断面形状は、湾曲凹部、底面が傾斜した傾斜凹部などであってもよい。
【００２０】
薄肉部は、樹脂基体のうちインサートの近傍（周辺域）に形成すればよく、通常、インサートに対して非接触部位に形成される。インサートと薄肉部との距離は、薄肉部の幅や厚みに応じて、樹脂とインサートとの密着性を損なわない範囲であればよく、例えば、インサートから１〜２０ｍｍ（好ましくは２〜１５ｍｍ）程度の範囲から選択できる。
インサート成形品において、樹脂基体にはインサートの少なくとも一部が埋設されていればよく、インサート全体が埋設されていてもよい。通常、インサートは樹脂基体に部分的に埋設されている。さらに、樹脂基体１の凸部１ａは必ずしも必要ではなく、樹脂基体の形状は特に制限されず、平板状，円形状，円盤状，ソロバン玉状などであってもよい。
【００２１】
なお、薄肉部の厚みを小さくすると強度が低下する場合がある。このような場合、薄肉部の一部をリブで接続すると、強度を向上させることができる。図４は本発明のインサート成形品の他の例を示す概略斜視図、図５は図４に示すインサート成形品の概略断面図である。
この例のインサート成形品において、インサート２の周辺域において周方向に形成された湾曲溝１３ａにより複数の湾曲薄肉部１３が形成され、これらの湾曲薄肉部１３間は、半径方向（又は放射方向）に延び、かつ湾曲薄肉部１３よりも厚みが大きなリブ１４により接続されている。そのため、湾曲薄肉部１３の肉厚が小さくてもリブ１４により補強でき、機械的強度の低下を抑制できる。
なお、リブの形状は直線状に限らず、湾曲状などの種々の形状が採用でき、リブの厚みは、一定であってもよく、部分的又は全体的に変化してもよい。
リブの厚み（又は幅）Ｔ2 は、薄肉部の厚みＴ1 よりも小さいのが望ましい。
【００２２】
本発明のインサート成形金型は、型締め可能であるとともに、樹脂基体に対応するキャビティが形成された一対の成形型と、前記キャビティ域に形成され、かつインサートを保持するための保持部と、前記キャビティ域のうち前記保持部の近傍に形成され、かつ前記薄肉部に対応する凸部とで構成できる。前記一対の成形型のうち一方の成形型は、通常、移動型として形成されている。また、成形金型において、溶融した熱可塑性樹脂又はその組成物を射出するためのゲートの数は１つに限らず複数であってもよい。
【００２３】
本発明では、予め接着剤を塗布したインサートを金型に設置したり、成形品を取り出した後、インサートの周囲をエポキシ樹脂でポッティングすることなく、インサートと熱可塑性樹脂との密着性を改善できる。すなわち、インサートの脱落を防止できるとともに、インサートと熱可塑性樹脂との境界域（界面）でのシール性を向上させ、液体や気体が前記境界域を通過するのを防止できる。そのため、蓋や容器などに適用しても、インサート成形品における密閉性を高めることができる。
【００２４】
【発明の効果】
本発明では、樹脂基体のうちインサートの近傍に薄肉部を形成するので、インサートと樹脂との密着性を大きく改善できる。特に、結晶性熱可塑性樹脂（なかでも液晶性ポリマー）を用いても、インサートと樹脂との密着性を大きく向上できる。
【００２５】
【実施例】
以下に、実施例に基づいて本発明をより詳細に説明するが、本発明はこれらの実施例により限定されるものではない。
実施例１〜５
結晶性熱可塑性樹脂組成物として、ガラス繊維３０重量％を含有する液晶ポリマー（ポリプラスチックス（株）製，ベクトラＡ１３０）を用い、樹脂温度３１０℃、金型温度９０℃で射出成形し、図１および図２に示すインサート成形品（樹脂基体：５０ｍｍ×５０ｍｍ，凸部の半径：５ｍｍφ，金属棒の直径：０．８ｍｍφ，薄肉部の幅１ｍｍ）を作製した。なお、薄肉部の厚みを表に示す。
【００２６】
比較例１
薄肉部を形成することなく、実施例１と同様にして図６および図７に示すインサート成形品を作製した。
【００２７】
そして、実施例および比較例で得られたインサート成形品の円筒状凸部に、加圧空気が供給されるホースを備えたキャップを被せ、インサート成形品の片側から加圧空気を供給し、水中で他方の側からの空気漏れを調べ、空気漏れによる泡が生成したときの圧力を基準にして、耐気密性を調べた。
薄肉部の厚みとともに、結果を表に示す。
【００２８】
【表１】
0003877837.tif 000002
この表から、薄肉部の厚さを小さくするほど、耐気密性で表される密着強度が向上する。特に樹脂基体の肉厚に対して薄肉部の厚みを２０％以上薄くすると、密着性が大きく向上する。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は本発明のインサート成形品の一例を示す概略斜視図である。
【図２】図２は図１に示すインサート成形品の断面図である。
【図３】図３は図１に示すインサート成形品を成形するための射出成形用金型を示す概略断面図である。
【図４】図４は本発明のインサート成形品の他の例を示す概略斜視図である。
【図５】図５は図４に示すインサート成形品の概略断面図である。
【図６】図６は従来のインサート成形方法により得られる射出成形品を示す概略斜視図である。
【図７】図７は図６の成形品を成形するための成形用金型を示す概略断面図である。
【符号の説明】
１…樹脂基体
２…金属棒（インサート）
３，１３…薄肉部
３ａ，１３ａ…溝
１４…リブ
【図１】
0003877837.tif 000003
【図２】
0003877837.tif 000004
【図３】
0003877837.tif 000005
【図４】
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【図５】
0003877837.tif 000007
【図６】
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【図７】
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