(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
中空部を有し複数の部品に分割して形成してある中子をオキシアルキレン基含有ポリビニルアルコール系樹脂を射出して成形する射出成形用中子を形成する第一次成形工程と、
上記射出成形用中子の中空部内に移動体を収納しこの中子を合体させる収納工程と、
上記移動体を収納した上記射出成形用中子をキャビティの中にインサートし、上記キャビティ内に上記オキシアルキレン基含有ポリビニルアルコール系樹脂よりも溶融温度の高い溶融樹脂を射出して、上記射出成形用中子がインサートされた二次成形品を成形する第二次成形工程と、
上記の第二次成形工程により成形された二次成形品を湯中にて加熱して上記射出成形用中子を湯中に溶出させる溶出工程とを含み、
上記二次成形品の樹脂は芳香族系ポリエステル液晶ポリマーである
ことを特徴とする移動体を抱持する部品の製法。
【請求項２】
中空軸部を形成しこの中空軸部の外周を囲むように移動体を埋設してある構造の中子をオキシアルキレン基含有ポリビニルアルコール系樹脂を射出して成形する一次成形品の射出成形用中子を形成する第一次成形工程と、
上記射出成形用中子をキャビティの中にインサートし、上記キャビティ内に上記オキシアルキレン基含有ポリビニルアルコール系樹脂よりも溶融温度の高い溶融樹脂を射出して、上記射出成形用中子がインサートされた二次成形品を成形する第二次成形工程と、
上記の第二次成形工程により成形された二次成形品を湯中にて加熱して上記射出成形用中子を湯中に溶出させる溶出工程とを含み、
上記二次成形品の樹脂は芳香族系ポリエステル液晶ポリマーである
ことを特徴とする移動体を抱持する部品の製法。
【請求項３】
請求項１または２において、上記二次成形品の樹脂である芳香族系ポリエステル液晶ポリマーはめっきグレードのものであって、上記溶出後に、その表面に導電性回路を成形することを特徴とする移動体を抱持する部品の製法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、枠体内部に移動体を移動自在かつ離脱不能に抱持している部品の製法に関するもので、この部品としては、例えばコンピュータ操作用のマウス、電子部品、玩具などがある。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、内部に移動体、例えば球体を遊動自在に内包する玩具を製造するには、先ず内部に中空部を有する枠体を形成し、この枠体を中空部と一緒に２つに分割する。または、枠体をその内部の中空部が複数に分割してある２つの枠体を成形する。その後、この枠体の中空部内に移動体を挿入し、これら枠体の複数の部分の接合端面を当接させた後で、この当接端面を熱や高周波または接着剤によって接合して１つの部品としている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしこの様な従来の製造方法によると、枠体の当接端面を接合させるための製造工程数が多くなり、煩雑であるばかりでなく、接合部の強度が劣って部品全体の強度を均一に作ることが困難である等の多くの問題点があった。
【０００４】
そこで本発明の目的は、移動体を移動自在に抱持している枠体を複数の部分に分割することなく一体として射出成形によって成形できるようにし、製造コストを大巾に低減し、接合部を無くすることにより高品質の部品の製法を提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明のうち請求項１記載の発明の特徴は、中空部を有し複数の部品に分割して形成してある中子をオキシアルキレン基含有ポリビニルアルコール系樹脂を射出して成形する射出成形用中子を形成する第一次成形工程と、上記射出成形用中子の中空部内に移動体を収納しこの中子を合体させる収納工程と、上記移動体を収納した上記射出成形用中子をキャビティの中にインサートし、上記キャビティ内に上記オキシアルキレン基含有ポリビニルアルコール系樹脂よりも溶融温度の高い溶融樹脂を射出して、上記射出成形用中子がインサートされた二次成形品を成形する第二次成形工程と、上記の第二次成形工程により成形された二次成形品を湯中にて加熱して上記射出成形用中子を湯中に溶出させる溶出工程とを含み、上記二次成形品の樹脂は芳香族系ポリエステル液晶ポリマーであるところにある。
【０００６】
上記第一次成形工程によって成形される射出成形用中子は、第二次成形工程後の溶出工程で溶出させるものであるから、部品を成形すべきプラスチック材料よりも低い融点を持ち、しかも水溶性で容易に溶出できる材料である。本発明で用いているオキシアルキレン基含有ポリビニルアルコール系樹脂は、例えば、日本合成化学工業株式会社製の商品名「エコマティＡＸ」であって、溶融成形性に優れているので射出成形に適しており、融点が１９０〜２００℃で水溶性であるので溶出工程に適しており、その上に生分解性があるので環境を汚染することなく自然に還元する点で極めて望ましいものである。
【０００７】
第二次成形工程によって成形される射出成形用中子がインサートされた二次成形品は、第一次成形品の中子を溶融させることなく成形できる素材であることが必要であり、溶出工程において二次成形品の素材の「エコマティＡＸ」と一緒に溶出しないように、この「エコマティＡＸ」の溶融温度よりも高い溶融温度のものが必要である。
【０００８】
本発明の請求項２に記載の発明の特徴は、中空軸部を形成しこの中空軸部の外周を囲むように移動体を埋設してある構造の中子をオキシアルキレン基含有ポリビニルアルコール系樹脂を射出して成形する一次成形品の射出成形用中子を形成する第一次成形工程と、上記上記射出成形用中子をキャビティの中にインサートし、上記キャビティ内に上記オキシアルキレン基含有ポリビニルアルコール系樹脂よりも溶融温度の高い溶融樹脂を射出して、上記射出成形用中子がインサートされた二次成形品を成形する第二次成形工程と、上記の第二次成形工程により成形された二次成形品を湯中にて加熱して上記射出成形用中子を湯中に溶出させる溶出工程とを含み、上記二次成形品の樹脂は芳香族系ポリエステル液晶ポリマーであるところにある。
【０００９】
上記移動体は、球体状、円筒状、リング状などの形状のもので、最終成形品の中空部内を遊動自在、または回転自在のものである。
【００１０】
また、本発明の部品を電子部品として利用する場合に、電子部品の用途は一般に半田リフローに耐え得る半田耐熱性が要求される。一般に、その炉内温度２４０〜２８０℃の雰囲気に１０〜３０秒間曝されることから、それに耐え得る熱可塑性樹脂として芳香族系ポリエステル液晶ポリマー（以下単に「液晶ポリマー」という）が多く用いられている。
【００１１】
そうしたことから、本発明においても第二次成形工程に液晶ポリマーを用いることを考えたが、ここでの問題点は、中子になるポリビニルアルコール系樹脂の融点１９０〜２００℃を遥かに上回る樹脂温度２９０〜３５０℃で、この液晶ポリマーが射出されることに伴い、中子の表面が溶融、変形或いは液晶ポリマーとの相溶により融着し、その結果、二次成形品として精密な形状が得られないことが予想されたことにあった。
【００１２】
しかし本発明者による種々の実験の結果、そうした予想に反して溶融、変形、融着が見られず、十分実用に耐え得る方法であることが判明した。このことは、推論ではあるが、液晶ポリマーは溶融状態でありながら結晶の性質を示し、更に、成形時の流動方向に伸長分子構造を示し、その表面はスキン層と呼ばれる特異な構造を示すことに加え、冷却固化速度が一般の樹脂に比べ非常に早く、また、流動性も非常に高いことから射出充填速度が高速で行われる。そうした組み合わせの結果から発生した特異な相互作用と思われる。
【００１３】
本発明者はこの点に着目し、請求項３に記載している発明では、第二次成形工程でこの液晶ポリマーを用いることとしたもので、インサートされた射出成形用中子を溶融、変形させることなく成形できて精密な射出成形品を作るのに優れており、第二次成形工程後にインサートされた射出成形用中子を溶出させる工程に際しても、スキン層の存在により射出成形用中子との離型性に優れている点で極めて望ましいものである。
【００１４】
更に、溶出工程は湯中で行って射出成形用中子を溶出させるので、溶出が容易であるばかりでなく、「エコマティＡＸ」が生分解性がある点で環境を汚染することなく自然に還元できるので極めて望ましいものである。
【００１５】
本発明は、上記の「エコマティＡＸ」中に無機系フィラーの補強材が分散させてもよい。無機系フィラーの補強材は、ガラス繊維等からなる粉粒状のもので、これを分散させることにより第二次成形工程中に中子の形状を補強して、複雑な内面形状を精密に保って高品質の電子部品を製造するのに好適である。
【００１６】
本発明のうち請求項３記載の発明は、溶出工程の後に、その表面に導電性回路を形成する工程を含むことを特徴としている。このために上記液晶ポリマーとしては、導電性回路を形成する際の熱処理に耐え得るような高い熱変形温度を有するものであることが望ましい。そこで本発明においてはめっきグレードの液晶ポリマーを用い、高温の炉の中を安全に通過可能にして、表面に導電性回路を形成するのが容易である。このようにして製造された電子部品は、複雑な内面形状を精密に保って高品質の部品の表面に回路を形成することとしているので、信頼性に優れた電子部品を低コストで提供するのに好適である。
【００１７】
【発明の実施の形態】
実施例１
本発明の第１の実施例を図５に示した最終部品として玩具１を製造する製造方法について、図１から図４の工程毎に詳細に説明する。
【００１８】
（ａ）先ず第１の工程を説明すると、図１において、球体の移動体１０はガラス、樹脂を素材とするものである。第一次成形工程は、２つに分割された射出成形用中子１１，１１を成形するもので、この中子は、後で中空部を形成可能な内面半球状の凹部１１ａ，１１ａを一体的に形成した同一形状のもので、これはオキシアルキレン基含有ポリビニルアルコール系樹脂（日本合成化学工業株式会社製の商品名「エコマティＡＸ」）（以下単に「エコマティ」という）を射出して成形するものである。
【００１９】
この射出成形用中子１１，１１は、図示しないが通常の上下の金型の対向面に形成されているキャビティ内に、エコマティを、所定の射出圧力で射出して成形したものである。射出成形条件の一例は以下に示す通りである。
【００２０】
シリンダー温度      ２１０℃、
金型温度              ２５℃、
射出圧力      ９００Ｋｇ／ｃｍ2 として、エコマティを射出し、
冷却時間    ２０秒間                              である。
【００２１】
（ｂ）次の第２の収納工程は、図２に示すように、射出成形用中子１１，１１の中空部を形成する凹部１１ａ，１１ａ内に移動体１０を収納するもので、収納後、この中子の接合面を当接させるものである。
【００２２】
（ｃ）次に、第３の工程として、図３に射出成形用中子１１，１１がインサートされた二次成形品１２を示しており、これは第二次成形工程により成形されたものである。この二次成形品１２は、図示しないが通常の上下の金型の対向面に、玩具１の外形形状に合致する形状のキャビティが形成してあり、このキャビティ内に、合体した射出成形用中子１１，１１をインサートし、この射出成形用中子の周囲のキャビティ内に、液晶ポリマーを所定の射出圧力で射出して成形したものである。射出成形条件の一例を以下に示す。
【００２３】
シリンダー温度      ３２０℃、
金型温度を          １１０℃、
射出圧力    １２００Ｋｇ／ｃｍ2 として液晶ポリマーを射出し、
冷却時間    １５秒間                              である。
【００２４】
このように、第二次成形工程は移動体１０を収納した射出成形用中子１１，１１をキャビティの中にインサートし、キャビティ内にエコマティよりも溶融温度の高い溶融樹脂、例えば前記した液晶ポリマーを射出して、射出成形用中子がインサートされた二次成形品１２を成形するものである。
【００２５】
（ｃ）次に、第４の工程として図４を参照して射出成形用中子１１，１１を溶出させる溶出工程について説明する。これは、第二次成形工程により成形された二次成形品１２を湯中にて加熱して射出成形用中子１１，１１、つまりエコマティを湯中に溶出させる溶出させるものである。具体的に説明すると、第二次成形工程により成形された二次成形品１２を湯中に入れて、８０〜１００℃まで加熱する。液晶ポリマー、例えばポリプラスチック株式会社製の商品名「ベクトラ」のグレードＣ８１０では、熱変形温度は２００℃以上であるので、上記の８０〜１００℃まで加熱することによって、この中子１１の素材のエコマティを湯中に溶出させることができるが、液晶ポリマーには何の変化も与えることはなく、図５に示すような内部に移動体１０を遊動自在に収納した玩具１を製造することができる。
【００２６】
実施例２
次に図６〜８を参照して、第２の実施例について説明する。これは図８に示すように移動体２０を回転自在な状態で内動している製品２を製造する方法であって、次の工程により製造される。
【００２７】
（ａ）第１の工程は、一次成形品の射出成形用中子２１を形成する第一次成形工程であって、この中子は図６に示すように上下に貫通している貫通孔２１ａを形成したもので、この貫通孔の外周を囲むように円筒状の移動体２０を埋設してある構造である。この工程は、前記実施例１と同様にエコマティを射出して成形する一次成形品の射出成形用中子２１を成形するものである。この場合の射出成形条件は、前記実施例１と同一である。
【００２８】
（ｂ）第２の工程は、図７に示すように二次成形品２２を成形する第二次成形工程であって、これは射出成形用中子２１をキャビティの中にインサートし、このキャビティ内にエコマティよりも溶融温度の高い溶融樹脂を射出して、この射出成形用中子がインサートされた二次成形品２２を成形するものである。このエコマティよりも溶融温度の高い溶融樹脂として、液晶ポリマーが使用されるのは前記第１実施例と同様である。二次成形品２２を形成する際に液晶ポリマーは射出成形用中子２１の貫通孔２１ａ内にも充填されている。この場合の射出成形条件は、前記実施例１と同様である。
【００２９】
（ｃ）第３の工程は溶出工程であって、これは図８に示すようにこの第二次成形工程により成形された二次成形品２２を湯中にて加熱して射出成形用中子２１を湯中に溶出させるものである。そのため、貫通孔２１ａ内に充填された液晶ポリマーにより二次成形品２２には柱部２２ａが一体的に形成され、その結果、円筒状の移動体２０はこの柱部の周囲を回転または移動自在である。
【００３０】
実施例３
前記の実施例２では射出成形用中子２１は、図６に示すように全体が一体的に形成されたものであるが、この実施例では、図９（Ａ）、（Ｂ）に示すように２分割された射出成形用中子２１１，２１２を形成し、一方の中子２１１には、その中心部に貫通孔２１１ａが貫通し、この貫通孔を中心として円形の溝部２１１ｂが形成してある。他方の中子２１２には、一方の中子２１１の貫通孔２１１ａに対応する中心位置に貫通孔２１２ａが形成してある。したがって、一方の中子２１１の溝部２１１ｂ内に移動体２０をセットし、他方の中子２１２を、貫通孔２１１ａ，２１２ａ相互の位置が一致した状態で重ねると、図６と同一の状態になる。その後の工程は前記実施例２の第２，第３の工程と同一工程に入る。
【００３１】
実施例４
実施例１〜３と同様にして第一次成形工程を行って射出成形用中子を作成し、第二次成形工程では、液晶ポリマーとしてめっきグレードのものを用いた。そして同様の工程によって電子部品を成形した後で、その表面に導電性回路を形成した。
【００３２】
導電性回路を形成する工程の一例として、エッチング処理した上で触媒付与処理を行い、その上に無電解銅めっきし、その上面をレーザを照射するなどしてパターン加工をする。この加工の後で電解銅めっきを更に厚付し、回路形成のために、回路とならない不要部分をエッチング処理して除去する。その後で電解ニッケルめっきを施し、ニッケルを硬化させるための熱処理を行う。次に表面めっきを施してから、最後に熱処理を施して内部の水分を除去して導電性回路の工程を終了する。この製造方法によって、表面に導電性回路を有する複雑な内面形状の電子部品が製造できた。
【００３３】
なお、上記のエコマティの中に、無機系フィラーの補強材としてガラス繊維等からなる粉粒状を分散させ、これを材料として第一次成形工程を行って射出成形用中子を作成した。以下の工程については実施例１と同様であり、必要とする電子部品が製造できる。
【００３４】
【発明の効果】
本発明は、移動体を移動自在に抱持している成形品を複数の部分に分割することなく一体として射出成形によって成形でき、製造コストを大巾に低減し、接合部を無くすることにより高品質の部品を製造できる。特に、射出成形用中子の材料にオキシアルキレン基含有ポリビニルアルコール系樹脂を用い、部品の材料に芳香族系ポリエステル液晶ポリマーを用いるにも関わらず、中子を溶融させることなく二次成形品を一体として成形できる。液晶ポリマーの表層には、流動方向への強い配向層を生じるので、射出成形用中子との離型性に優れていると共にバリが出にくく、かつ耐熱性に優れているので射出成形用中子を安全に溶出でき、複雑な内面形状の射出成形品を精密に製造するのに極めて優れている。
【００３５】
射出成形用中子を湯中に溶出させるので、溶出が容易であるばかりでなく、この材料は生分解性があるので環境を汚染することなく自然に還元できる点から極めて優れたものである。
【００３６】
更に、芳香族系ポリエステル液晶ポリマーとしてめっきグレードのものを用いると、電子部品の表面に導電性回路を形成する場合の熱処理を安全に行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の第１の実施例における第１の工程によって成形された射出成形用中子を示す斜視図である。
【図２】  第１実施例の移動体を収納する収納工程を示す斜視図である。
【図３】  第１実施例における第２の工程によって成形された射出成形用中子がインサートされている二次成形品を示す斜視図である。
【図４】  第１実施例における第３工程である溶出工程を説明する斜視図である。
【図５】  第１実施例により製造された部品を示す斜視図である。
【図６】  第２実施例における第１の工程によって成形された射出成形用中子を示す斜視図である。
【図７】  第２実施例における第２の工程によって成形された射出成形用中子がインサートされている二次成形品を示す斜視図である。
【図８】  第２実施例により製造された部品を示す斜視図である。
【図９】  第３の実施例における第１の工程によって成形された射出成形用中子を示す斜視図である。
【符号の説明】
１            部品（玩具）
１０          移動体
１１          射出成形用中子
１１ａ        中空部を形成する凹部
１２          二次成形品
２            部品
２０          移動体
２１          射出成形用中子
２１ａ        貫通孔
２２          二次成形品
【図１】
0003787201.tif 000002
【図２】
0003787201.tif 000003
【図３】
0003787201.tif 000004
【図４】
0003787201.tif 000005
【図５】
0003787201.tif 000006
【図６】
0003787201.tif 000007
【図７】
0003787201.tif 000008
【図８】
0003787201.tif 000009
【図９】
0003787201.tif 000010