成形体及びその成形方法
【課題】 簡単な機構により、予め表面に気体不透過層が設けられた中空形状の部品を、キャビティ内に設置したインサート成形を、当該部品の変形がないように行う技術を提供する。
【解決手段】 開口部を有する中空形状の部品の外側に、気体不透過層を形成した後、前記部品を金型のキャビティ内に設置して、前記部品の中空部に液体を封入し、前記開口部を密封した状態で、前記部品外壁とキャビティ内壁の間の空隙に、溶融した材料を充填する。具体的には溶融した材料の充填を、射出成形法で行うが、前記の液体封入により中空部の変形を防止できる。
【解決手段】 開口部を有する中空形状の部品の外側に、気体不透過層を形成した後、前記部品を金型のキャビティ内に設置して、前記部品の中空部に液体を封入し、前記開口部を密封した状態で、前記部品外壁とキャビティ内壁の間の空隙に、溶融した材料を充填する。具体的には溶融した材料の充填を、射出成形法で行うが、前記の液体封入により中空部の変形を防止できる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、２層構造で中空形状を有する射出成形体に関わり、特に２層を構成する第一の層と第二の層との間に、気体を透過しない層を具備する射出成形体と、当該別部品の射出成形による成形方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
射出成形は、主に熱可塑性の高分子材料を成形する方法として、様々な分野に広く用いられている。この成形方法は、開閉可能な固定側及び可動側の二つの部材からなる金型の、当接面の一方または両方に、キャビティと称される、製品形状が転写された凹みが彫り込まれ、当接面を圧接した状態で、スプルー、ランナー、ゲートと称される流路を介して、溶融した高分子材料を高圧で充填して成形体を得るものである。
【０００３】
しかしながら、一般的に射出成形に原材料として用いられる高分子材料は、わずかながら気体を透過してしまうため、気体を封入する容器として用いるには不適であり、材質によっては、水蒸気も透過してしまうため、飲料などの容器にも使えない場合がある。身近な例としては、水素で膨らませたゴム風船は、水素が透過してしまい、数日で浮力を失うため、最近は表面に金属層を形成した高分子材料のフィルムが用いられている。
【０００４】
一方で、気体を透過せず、しかも一定の可撓性を具備する膜を形成することが可能な材料として、最近開発され、非特許文献１に記載されている材料が注目されている。これは、層状ケイ酸塩を積層するもので、材料を分散溶解した水溶液に、膜を形成する対象物を浸漬した後、引き上げて乾燥すると表面に膜が形成されるというものである。
【０００５】
そして、このような膜を外側に形成した中空形状の部品を、射出成形の金型のキャビティの適当な位置に設置しておくことで、当該部品とキャビティとの間隙に充填される材料が一体化された成形体を得ることができる。
【０００６】
射出成形においては、このような成形方法、即ち、インサート成形が一般的に行われ、実例を挙げると、シャフトが金属で本体部分がプラスチック製の歯車などがある。また、この方法により、２種以上の色や材質のプラスチックを一体成形した、いわゆる２色成形体も生産されている。
【０００７】
ところが、キャビティ内部に設置する部品が中空形状であると、キャビティに溶融した材料を充填する際に、充填圧力により中空部品が押し潰されてしまい、所要の形状が得るのが困難である。この現象は、当該中空部品が別途に成形されたプラスチックの成形体である場合、特に顕著である。
【０００８】
このような問題に対処する手段として、特許文献１には、金型を閉じる工程と、溶融した材料をキャビティ内に圧入する工程を並行して行うことにより、キャビティ内に設置する中空部品の変形を防止する技術が開示されている。しかしながら、この方法では、金型の構造が複雑になり、製品の製造コストを押し上げる要因となる他、成形条件の設定の難易度が増加するという問題がある。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００９】
【非特許文献１】 ｈｔｔｐ：／／ｗｗｗ．ａｉｓｔ．ｇｏ．ｊｐ／ａｉｓｔ＿ｊ／ｐｒｅｓｓ＿ｒｅｌｅａｓｅ／ｐｒ２００４／ｐｒ２００４０８１１／ｐｒ２００４０８１１．ｈｔｍｌ
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】 特開２００４−２６８４５６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
そして、前記のような２層構造の中空形状成形体で、層間に気体不透過層を具備したものが得られれば、例えば、今後普及が期待される、水素を用いる燃料電池の燃料容器などに用いることができる。従って、本発明の課題は、簡単な機構により、予め表面に気体不透過層が設けられた中空形状の部品を、キャビティ内に設置したインサート成形を、当該部品の変形がないように行う技術を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
一般に液体は、圧力が加わった場合の圧縮率が、気体に比較すると無視し得る程度に小さい。また、例えば瓶のような中空形状の製品は当然のことながら開口部を有し、液体の注入排出が極めて容易である。よって、このような部品の中空部に液体を充填密封した状態で金型に設置し、インサート成形を行えば、当該中空形状の部品は、溶融材料の充填圧力による変形が小さくなると考えられる。
【００１３】
本発明は、このような知見に基づいて、金型内部に設置する中空形状の部品の開口部を密封する方法と、それに適した金型の構造を検討した結果なされたものである。
【００１４】
即ち、本発明は、２層構造を有し、開口部を有する中空形状の成形体において、第一の層と第二の層の間に、気体不透過層を有することを特徴とする成形体である。
【００１５】
また、本発明は、前記気体不透過層が、層状ケイ酸塩の積層体または金属の少なくともいずれかであることを特徴とする、前記の成形体である。
粘土結晶の積層体
【００１６】
また、本発明は、開口部を有する中空形状の部品の外側に、気体不透過層を形成した後、前記部品を金型のキャビティ内に設置して、前記部品の中空部に液体を封入し、前記開口部を密封した状態で、前記部品外壁とキャビティ内壁の間の空隙に、溶融した材料を充填することを特徴とする、前記の成形体の成形方法である。
【発明の効果】
【００１７】
本発明による成形方法によれば、例えば瓶のような中空形状で、しかも中間に気体不透過層を有する成形体が得られる。このような成形体は、従来適用が困難であった、水素のような気体の容器として用いることが可能となり、容器の軽量化、それに伴う用途拡大に寄与することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】 射出成形工程における本発明に係る成形体の一例の状態を示す断面図。
【図２】 本発明に係る成形方法により成形した容器の例を示す図。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
次に本発明の実施の形態を、具体的な図に基づいて説明する。
【００２０】
図１は、射出成形工程における、本発明に係る成形体の一例の状態を示す断面図である。図１において、１は可動側金型、２はキャビティ、３は気体不透過層、４は中空形状部品、５はＲ形状部、６はスライドコア、７はＯリング、８は開口部密閉用部材、９は固定側金型である。
【００２１】
この例においては、中空形状部品４として、熱可塑性高分子材料をブロー成形や射出成形により調製し、外側に気体不透過層３を予め形成した後、開口部密閉部材８を、中空形状部品４の開口部に取り付けて、Ｏリング７により開口部を密閉し、固定側金型９の所定の位置に嵌合する。
【００２２】
ここで中空形状部品４の内部に充填する液体としては、各種のオイルや水を用いることができる。成形に用いる材料の流動性によっては、２００℃以上の温度で充填する場合があり、金型温度もそれに対応させて高く設定する場合がある。この場合は、シリコンオイルなどの沸点の高い液体を用いる必要がある。しかし、液体としては、水が最も取り扱いが容易なので、成形に用いる材料としては、可能な限り流動性の高いものを選択するのが望ましい。
【００２３】
次にスライドコア６と可動側金型１を作動させることにより、図１に示した状態とし、キャビティ２に成形機のシリンダ（図示せず）で可塑化した溶融高分子材料を充填する。その後、可動側金型１とスライドコア６を開き、成形体を取り出す。
【００２４】
図２は、本発明に係る成形方法により成形した容器の例を示す図である。図２において、１０は成形の際に固定側金型９にセットした中空形状部品、即ち、一次成形体、１１は気体不透過層、１２はキャビティ２に充填して成形した部分、即ち、二次成形体である。
【００２５】
このように、本発明によれば、高分子材料を用いながら、従来の方法では得られなかった、気体を透過しない中空形状成形体とそれを用いた容器が得られる。これによって、射出成形などによって得られる、高分子材料の成形体の用途拡大に寄与することができる。
【００２６】
なお、本発明は前記実施の形態に限定されるものではなく、本技術分野における通常の知識を有する者が想到し得る変形、修正など、例えば、一次成形体として、各種の熱硬化性高分子を用いた場合も、本発明に含まれることは勿論である。
【符号の説明】
【００２７】
１ 可動側金型
２ キャビティ
３，１１ 気体不透過層
４ 中空形状部品
５ Ｒ形状部
６ スライドコア
７ Ｏリング
８ 開口部密閉用部材
９ 固定側金型
１０ 一次成形体
１２ 二次成形体
【技術分野】
【０００１】
本発明は、２層構造で中空形状を有する射出成形体に関わり、特に２層を構成する第一の層と第二の層との間に、気体を透過しない層を具備する射出成形体と、当該別部品の射出成形による成形方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
射出成形は、主に熱可塑性の高分子材料を成形する方法として、様々な分野に広く用いられている。この成形方法は、開閉可能な固定側及び可動側の二つの部材からなる金型の、当接面の一方または両方に、キャビティと称される、製品形状が転写された凹みが彫り込まれ、当接面を圧接した状態で、スプルー、ランナー、ゲートと称される流路を介して、溶融した高分子材料を高圧で充填して成形体を得るものである。
【０００３】
しかしながら、一般的に射出成形に原材料として用いられる高分子材料は、わずかながら気体を透過してしまうため、気体を封入する容器として用いるには不適であり、材質によっては、水蒸気も透過してしまうため、飲料などの容器にも使えない場合がある。身近な例としては、水素で膨らませたゴム風船は、水素が透過してしまい、数日で浮力を失うため、最近は表面に金属層を形成した高分子材料のフィルムが用いられている。
【０００４】
一方で、気体を透過せず、しかも一定の可撓性を具備する膜を形成することが可能な材料として、最近開発され、非特許文献１に記載されている材料が注目されている。これは、層状ケイ酸塩を積層するもので、材料を分散溶解した水溶液に、膜を形成する対象物を浸漬した後、引き上げて乾燥すると表面に膜が形成されるというものである。
【０００５】
そして、このような膜を外側に形成した中空形状の部品を、射出成形の金型のキャビティの適当な位置に設置しておくことで、当該部品とキャビティとの間隙に充填される材料が一体化された成形体を得ることができる。
【０００６】
射出成形においては、このような成形方法、即ち、インサート成形が一般的に行われ、実例を挙げると、シャフトが金属で本体部分がプラスチック製の歯車などがある。また、この方法により、２種以上の色や材質のプラスチックを一体成形した、いわゆる２色成形体も生産されている。
【０００７】
ところが、キャビティ内部に設置する部品が中空形状であると、キャビティに溶融した材料を充填する際に、充填圧力により中空部品が押し潰されてしまい、所要の形状が得るのが困難である。この現象は、当該中空部品が別途に成形されたプラスチックの成形体である場合、特に顕著である。
【０００８】
このような問題に対処する手段として、特許文献１には、金型を閉じる工程と、溶融した材料をキャビティ内に圧入する工程を並行して行うことにより、キャビティ内に設置する中空部品の変形を防止する技術が開示されている。しかしながら、この方法では、金型の構造が複雑になり、製品の製造コストを押し上げる要因となる他、成形条件の設定の難易度が増加するという問題がある。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００９】
【非特許文献１】 ｈｔｔｐ：／／ｗｗｗ．ａｉｓｔ．ｇｏ．ｊｐ／ａｉｓｔ＿ｊ／ｐｒｅｓｓ＿ｒｅｌｅａｓｅ／ｐｒ２００４／ｐｒ２００４０８１１／ｐｒ２００４０８１１．ｈｔｍｌ
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】 特開２００４−２６８４５６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
そして、前記のような２層構造の中空形状成形体で、層間に気体不透過層を具備したものが得られれば、例えば、今後普及が期待される、水素を用いる燃料電池の燃料容器などに用いることができる。従って、本発明の課題は、簡単な機構により、予め表面に気体不透過層が設けられた中空形状の部品を、キャビティ内に設置したインサート成形を、当該部品の変形がないように行う技術を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
一般に液体は、圧力が加わった場合の圧縮率が、気体に比較すると無視し得る程度に小さい。また、例えば瓶のような中空形状の製品は当然のことながら開口部を有し、液体の注入排出が極めて容易である。よって、このような部品の中空部に液体を充填密封した状態で金型に設置し、インサート成形を行えば、当該中空形状の部品は、溶融材料の充填圧力による変形が小さくなると考えられる。
【００１３】
本発明は、このような知見に基づいて、金型内部に設置する中空形状の部品の開口部を密封する方法と、それに適した金型の構造を検討した結果なされたものである。
【００１４】
即ち、本発明は、２層構造を有し、開口部を有する中空形状の成形体において、第一の層と第二の層の間に、気体不透過層を有することを特徴とする成形体である。
【００１５】
また、本発明は、前記気体不透過層が、層状ケイ酸塩の積層体または金属の少なくともいずれかであることを特徴とする、前記の成形体である。
粘土結晶の積層体
【００１６】
また、本発明は、開口部を有する中空形状の部品の外側に、気体不透過層を形成した後、前記部品を金型のキャビティ内に設置して、前記部品の中空部に液体を封入し、前記開口部を密封した状態で、前記部品外壁とキャビティ内壁の間の空隙に、溶融した材料を充填することを特徴とする、前記の成形体の成形方法である。
【発明の効果】
【００１７】
本発明による成形方法によれば、例えば瓶のような中空形状で、しかも中間に気体不透過層を有する成形体が得られる。このような成形体は、従来適用が困難であった、水素のような気体の容器として用いることが可能となり、容器の軽量化、それに伴う用途拡大に寄与することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】 射出成形工程における本発明に係る成形体の一例の状態を示す断面図。
【図２】 本発明に係る成形方法により成形した容器の例を示す図。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
次に本発明の実施の形態を、具体的な図に基づいて説明する。
【００２０】
図１は、射出成形工程における、本発明に係る成形体の一例の状態を示す断面図である。図１において、１は可動側金型、２はキャビティ、３は気体不透過層、４は中空形状部品、５はＲ形状部、６はスライドコア、７はＯリング、８は開口部密閉用部材、９は固定側金型である。
【００２１】
この例においては、中空形状部品４として、熱可塑性高分子材料をブロー成形や射出成形により調製し、外側に気体不透過層３を予め形成した後、開口部密閉部材８を、中空形状部品４の開口部に取り付けて、Ｏリング７により開口部を密閉し、固定側金型９の所定の位置に嵌合する。
【００２２】
ここで中空形状部品４の内部に充填する液体としては、各種のオイルや水を用いることができる。成形に用いる材料の流動性によっては、２００℃以上の温度で充填する場合があり、金型温度もそれに対応させて高く設定する場合がある。この場合は、シリコンオイルなどの沸点の高い液体を用いる必要がある。しかし、液体としては、水が最も取り扱いが容易なので、成形に用いる材料としては、可能な限り流動性の高いものを選択するのが望ましい。
【００２３】
次にスライドコア６と可動側金型１を作動させることにより、図１に示した状態とし、キャビティ２に成形機のシリンダ（図示せず）で可塑化した溶融高分子材料を充填する。その後、可動側金型１とスライドコア６を開き、成形体を取り出す。
【００２４】
図２は、本発明に係る成形方法により成形した容器の例を示す図である。図２において、１０は成形の際に固定側金型９にセットした中空形状部品、即ち、一次成形体、１１は気体不透過層、１２はキャビティ２に充填して成形した部分、即ち、二次成形体である。
【００２５】
このように、本発明によれば、高分子材料を用いながら、従来の方法では得られなかった、気体を透過しない中空形状成形体とそれを用いた容器が得られる。これによって、射出成形などによって得られる、高分子材料の成形体の用途拡大に寄与することができる。
【００２６】
なお、本発明は前記実施の形態に限定されるものではなく、本技術分野における通常の知識を有する者が想到し得る変形、修正など、例えば、一次成形体として、各種の熱硬化性高分子を用いた場合も、本発明に含まれることは勿論である。
【符号の説明】
【００２７】
１ 可動側金型
２ キャビティ
３，１１ 気体不透過層
４ 中空形状部品
５ Ｒ形状部
６ スライドコア
７ Ｏリング
８ 開口部密閉用部材
９ 固定側金型
１０ 一次成形体
１２ 二次成形体
【特許請求の範囲】
【請求項１】
２層構造を有し、開口部を有する中空形状の成形体において、第一の層と第二の層の間に、気体不透過層を有することを特徴とする成形体。
【請求項２】
前記気体不透過層は、層状ケイ酸塩の積層体または金属の少なくともいずれかであることを特徴とする、請求項１に記載の成形体。
【請求項３】
開口部を有する中空形状の部品の外側に、気体不透過層を形成した後、前記部品を金型のキャビティ内に設置して、前記部品の中空部に液体を封入し、前記開口部を密封した状態で、前記部品外壁とキャビティ内壁の間の空隙に、溶融した材料を充填することを特徴とする、請求項１または請求項２に記載の成形体の成形方法。
【請求項１】
２層構造を有し、開口部を有する中空形状の成形体において、第一の層と第二の層の間に、気体不透過層を有することを特徴とする成形体。
【請求項２】
前記気体不透過層は、層状ケイ酸塩の積層体または金属の少なくともいずれかであることを特徴とする、請求項１に記載の成形体。
【請求項３】
開口部を有する中空形状の部品の外側に、気体不透過層を形成した後、前記部品を金型のキャビティ内に設置して、前記部品の中空部に液体を封入し、前記開口部を密封した状態で、前記部品外壁とキャビティ内壁の間の空隙に、溶融した材料を充填することを特徴とする、請求項１または請求項２に記載の成形体の成形方法。
【図１】
【図２】
【図２】
【公開番号】特開２０１１−８４０５５（Ｐ２０１１−８４０５５Ａ）
【公開日】平成２３年４月２８日（２０１１．４．２８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−２５６５１５（Ｐ２００９−２５６５１５）
【出願日】平成２１年１０月１９日（２００９．１０．１９）
【出願人】（０００１２８３５９）株式会社エムジー (6)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年４月２８日（２０１１．４．２８）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年１０月１９日（２００９．１０．１９）
【出願人】（０００１２８３５９）株式会社エムジー (6)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]