特開 2024-93669 成形型および複合成形体の製造方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024093669

(43)【公開日】2024-07-09

(54)【発明の名称】成形型および複合成形体の製造方法

(51)【国際特許分類】

   B29C 33/12 20060101AFI20240702BHJP

   B29C 45/37 20060101ALI20240702BHJP

   B29C 45/14 20060101ALI20240702BHJP

【ＦＩ】

B29C33/12

B29C45/37

B29C45/14

【審査請求】未請求

【請求項の数】14

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022210194

(22)【出願日】2022-12-27

(71)【出願人】

【識別番号】000005887

【氏名又は名称】三井化学株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110002952

【氏名又は名称】弁理士法人鷲田国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】井上 泰希

(72)【発明者】

【氏名】水本 和也

【テーマコード（参考）】

4F202

4F206

【Ｆターム（参考）】

4F202AB11

4F202AB25

4F202AD05

4F202AR07

4F202AR12

4F202CA11

4F202CB01

4F202CB12

4F202CK12

4F202CK42

4F202CQ01

4F206AB11

4F206AB25

4F206AD05

4F206AR07

4F206AR12

4F206JA07

4F206JB12

4F206JL02

4F206JQ81

(57)【要約】

【課題】金型に収容可能なピンによりインサート材の位置ズレを抑制する成形型において、製造される成形体にはピン跡が残りにくい成形型を提供すること。
【解決手段】対向して配置された開閉可能な２つの型と、前記２つの型により形成される空洞部に樹脂材料を射出する射出ゲートと、前記２つの型の少なくとも一方の型に収容可能に配置され、前記空洞部に配置されて前記樹脂材料と一体化される成形材料を仮押さえする仮押さえピンと、を有し、前記仮押さえピンは、先端にテーパー部を有する、成形型。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

対向して配置された開閉可能な２つの型と、
前記２つの型により形成される空洞部に樹脂材料を射出する射出ゲートと、
前記２つの型の少なくとも一方の型に収容可能に配置され、前記空洞部に配置されて前記樹脂材料と一体化される成形材料を仮押さえする仮押さえピンと、を有し、
前記仮押さえピンは、先端にテーパー部を有する、
成形型。

【請求項2】

前記テーパー部の先端は、平面状である、請求項１に記載の成形型。

【請求項3】

前記テーパー部は、前記成形材料の表面の平滑性または前記樹脂材料の収縮率に応じたテーパー角度を有する、請求項１に記載の成形型。

【請求項4】

前記テーパー部は、前記成形材料の厚みまたは剛性に応じたテーパー角度を有する、請求項１に記載の成形型。

【請求項5】

前記テーパー部のテーパー角度は、１０°以上８０°以下であり、前記テーパー部の先端の表面積は、３ｍｍ^２以上１２００ｍｍ^２以下である、請求項１に記載の成形型。

【請求項6】

前記テーパー部は、前記射出ゲートから射出された前記樹脂材料の圧力により前記一方の型の内部に収容される、請求項１に記載の成形型。

【請求項7】

成形型の、２つの型により形成される空洞部に成形材料を配置する工程と、
前記配置された成形材料を、先端にテーパー部を有する仮押さえピンで仮押さえする工程と、
前記成形材料が仮押さえされた前記空洞部に樹脂材料を射出する工程と、
を有する、複合成形体の製造方法。

【請求項8】

前記テーパー部の先端は、平面状である、請求項７に記載の複合成形体の製造方法。

【請求項9】

前記テーパー部は、前記成形材料の表面の平滑性または前記樹脂材料の収縮率に応じたテーパー角度を有する、請求項７に記載の複合成形体の製造方法。

【請求項10】

前記テーパー部は、前記成形材料の厚みまたは剛性に応じたテーパー角度を有する、請求項７に記載の複合成形体の製造方法。

【請求項11】

前記テーパー部のテーパー角度は、１０°以上８０°以下であり、前記テーパー部の先端の表面積は、３ｍｍ^２以上１２００ｍｍ^２である、請求項７に記載の複合成形体の製造方法。

【請求項12】

前記テーパー部は、前記射出された前記樹脂材料の圧力により前記２つの型のうち一方の型の内部に収容される、請求項７に記載の複合成形体の製造方法。

【請求項13】

前記成形材料は、繊維強化樹脂である、請求項７に記載の複合成形体の製造方法。

【請求項14】

補強材である複合成形体を製造する、請求項７に記載の複合成形体の製造方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、成形型および複合成形体の製造方法に関する。

【背景技術】

【0002】

成形型のキャビティ中にインサート材を配置し、インサート材が配置されたキャビティ中に樹脂材料を射出して、インサート材と射出された樹脂との複合体を成形する、いわゆるインサート成形が知られている。インサート成形時には、射出された樹脂材料がキャビティ中を流動する際の流動圧によりインサート材が位置ズレしていまい、得られる成形体中のインサート材の位置が、本来あるべき目標位置からずれてしまうという問題がある。この問題を解決するため、キャビティ中に配置されたインサート材をピンで仮押さえして、インサート材の位置ズレを抑制する方法が知られている。

【0003】

このピンとして、樹脂の射出前にはインサート材を位置決めして固定しておくが、樹脂を射出して加圧（圧縮）する際にはシリンダ機構により金型の内部に収まるため成形体に凹形状を残さないようにできるピンが、特許文献１に記載されている。特許文献１には、このピンの先端に、中心から外周方向に貫通する溝を設けたり、突起部を設けたりすることで、射出された樹脂の流れをピンによって塞がないようにできる、と記載されている。

【0004】

これに対し、弾性部材によりキャビティ型に対して進退自在に取り付けられ、かつキャビティ内に充填された樹脂材料が流通する切欠部を先端面に有するピンが、特許文献２に記載されている。特許文献２によると、このピンは、樹脂の充填前はインサート材を押圧して保持しているが、キャビティ内に充満する樹脂材料が切欠部を流通するとその樹脂圧力を受けて後退する。そのため、樹脂の充填後にはピンはキャビティ型に完全に押し込まれ、成形体に凹所を形成しない、とされている。

【0005】

また、成形型を構成するキャビティ型からキャビティ内部に付勢して突出され、断面形状が円形の本体部と、断面形状が円形の小径部と、を有するピンが特許文献３に記載されている。特許文献３によると、本体部と小径部との間の段差部上面が、射出後の保圧による圧力を受ける受圧面となっている。そして、保圧による圧力を受圧面が受けることによりピンがキャビティ中に後退するため、キャビティ型中にピンを確実に後退させることができ、後退できなかったピン跡が成形体に残りにくい、とされている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0006】

【特許文献1】特開２０１５－２３１７０３号公報

【特許文献2】特開平６－３３９９４８号公報

【特許文献3】特開２００４－２１６８５５号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0007】

特許文献１に記載のように、樹脂材料の射出前にインサート材を仮押さえしておくピンを、射出後に金型に収容することで、成形体にピン跡を残さないようにできるとされている。しかし、特許文献１のようにピンを収容させるためのシリンダ機構を金型に設けると、シリンダ機構を考慮した金型の設計をする必要がある。その結果、キャビティの形状が制限されて成形体の形状を自由に設計しづらく、またピンの位置も制限されるためインサート材をしっかりと仮押さえできないことが多い。

【0008】

これに対し、樹脂の圧力でピンを金型に収容させれば、特許文献１に記載のようなシリンダ機構を設ける必要はない。そして、このとき特許文献２や特許文献３に記載のようにピンの先端に切欠部や小径部を設けることで、金型内部にピンを収容しやすくすると期待できる。

【0009】

しかし、本発明者らの知見によると、特許文献２のような先端に切欠部を設けたピンを用いると、樹脂が切欠部に食い込んでしまい、離型性に劣る場合がある。また、特許文献３に記載のような先端に小径部を設けたピンを用いても、製造される成形体にはピン跡による凹みが残ってしまっていた。

【0010】

本発明は上記の課題に鑑みなされたものであり、金型に収容可能なピンによりインサート材の位置ズレを抑制する成形型において、製造される成形体にはピン跡による凹みが残りにくく、離型性が良好な成形型、および当該成形型を用いた成形体の製造方法を提供することをその目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0011】

上記課題を解決するための本発明の一態様は、下記［１］～［６］の成形型に関する。
［１］対向して配置された開閉可能な２つの型と、
前記２つの型により形成される空洞部に樹脂材料を射出する射出ゲートと、
前記２つの型の少なくとも一方の型に収容可能に配置され、前記空洞部に配置されて前記樹脂材料と一体化される成形材料を仮押さえする仮押さえピンと、を有し、
前記仮押さえピンは、先端にテーパー部を有する、
成形型。
［２］前記テーパー部の先端は、平面状である、［１］に記載の成形型。
［３］前記テーパー部は、前記成形材料の表面の平滑性または前記樹脂材料の収縮率に応じたテーパー角度を有する、［１］または［２］に記載の成形型。
［４］前記テーパー部は、前記成形材料の厚みまたは剛性に応じたテーパー角度を有する、［１］または［２］に記載の成形型。
［５］前記テーパー部のテーパー角度は、１０°以上８０°以下であり、前記テーパー部の先端の表面積は、３ｍｍ^２以上１２００ｍｍ^２以下である、［１］～［４］のいずれかに記載の成形型。
［６］前記テーパー部は、前記射出ゲートから射出された前記樹脂材料の圧力により前記一方の型の内部に収容される、［１］～［５］のいずれかに記載の成形型。

【0012】

上記課題を解決するための本発明の一態様は、下記［７］～［１４］の複合成形体の製造方法に関する。
［７］成形型の、２つの型により形成される空洞部に成形材料を配置する工程と、
前記配置された成形材料を、先端にテーパー部を有する仮押さえピンで仮押さえする工程と、
前記成形材料が仮押さえされた前記空洞部に樹脂材料を射出する工程と、
を有する、複合成形体の製造方法。
［８］前記テーパー部の先端は、平面状である、［７］に記載の複合成形体の製造方法。
［９］前記テーパー部は、前記成形材料の表面の平滑性または前記樹脂材料の収縮率に応じたテーパー角度を有する、［７］または［８］に記載の複合成形体の製造方法。
［１０］前記テーパー部は、前記成形材料の厚みまたは剛性に応じたテーパー角度を有する、［７］または［８］に記載の複合成形体の製造方法。
［１１］前記テーパー部のテーパー角度は、１０°以上８０°以下であり、前記テーパー部の先端の表面積は、３ｍｍ^２以上１２００ｍｍ^２である、［７］～［１０］のいずれかに記載の複合成形体の製造方法。
［１２］前記テーパー部は、前記射出された前記樹脂材料の圧力により前記２つの型のうち一方の型の内部に収容される、［７］～［１１］のいずれかに記載の複合成形体の製造方法。
［１３］前記成形材料は、繊維強化樹脂である、［７］～［１２］のいずれかに記載の複合成形体の製造方法。
［１４］補強材である複合成形体を製造する、［７］～［１３］のいずれかに記載の複合成形体の製造方法。

【発明の効果】

【0013】

本発明によれば、金型に収容可能なピンによりインサート材の位置ズレを抑制する成形型において、製造される成形体にはピン跡による凹みが残りにくく、離型性が良好な成形型、および当該成形型を用いた成形体の製造方法が提供される。

【図面の簡単な説明】

【0014】

【図1】図１は、本実施形態に関する成形型の主要な構成部分を示す、長尺状体の長軸に沿った模式的な断面図である。

【図2】図２は、本実施形態に関する成形型の主要な構成部分を示す、長尺状体の長軸に直交する短軸に沿った模式的な断面図である。

【図3】図３Ａ～図３Ｃは、本実施形態においてピン保持プレートが保持する仮押さえピンの模式的な形状を示す、ピンの先端部分の断面図である。

【図4】図４は、上記の成形型を用いて複合成形体を作製する方法の各工程を示すフローチャートである。

【図5】図５は、工程Ｓ４１０を示す、図１の一部（図１に示す点線部）の部分拡大図である。

【図6】図６は、工程Ｓ４２０を示す、図１の一部（図１に示す点線部）の部分拡大図である。

【図7】図７は、工程Ｓ４３０を示す、図１の一部（図１に示す点線部）の部分拡大図である。

【図8】図８は、工程Ｓ４３０を示す、図１の一部（図１に示す点線部）の部分拡大図である。

【図9】図９は、工程Ｓ４３０を示す、図１の一部（図１に示す点線部）の部分拡大図である。

【発明を実施するための形態】

【0015】

［第１の実施形態］
以下、本発明の一実施形態を、予め成形型中に配置された成形材料と、射出された樹脂材料とが一体化された複合成形体を成形するための成形型を例示して説明する。図１および図２は、本実施形態に関する成形型の主要な構成部分を示す模式的な断面図であり、図１は長尺状体の長軸に沿った断面図、図２は長軸に直交する短軸に沿った断面図である。図２に示すように、この成形型は、断面がハット状の複合成形体を成形するために用いられる。

【0016】

成形型１００は、互いに対向して配置されたキャビティ型１１０およびコア型１２０と、キャビティ型１１０の外側に配置されたピン保持プレート１３０、コア型の外側に配置されたエジェクタプレート１４０、ならびにこれらを保持するキャビティ側保持枠１５２およびコア側保持枠１５４を有する。

【0017】

キャビティ型１１０およびコア型１２０は、キャビティ型１１０をコア型１２０に当接および離間可能に配置された一対の型である。キャビティ型１１０およびコア型１２０のそれぞれの対向面は、キャビティ型１１０をコア型１２０に当接させたときに、これらの対向面の間隙に複合成形体の形状となる空洞部１１２を形成する形状を有する。本実施形態では、キャビティ型１１０のコア型１２０と対向する表面は、断面ハット状の複合成形体の外表面の形状である窪み部を有し、コア型１２０のキャビティ型１１０と対向する表面は、断面ハット状の複合成形体の内表面の形状である突出部を有する。キャビティ型１１０およびコア型１２０は、不図示のガイドピンに沿って、互いに近づく方向および互いから遠ざかる方向に移動可能である。

【0018】

また、コア型１２０は、不図示の射出成形機から供給された、複合成形体の材料（成形材料）となる樹脂材料を、空洞部１１２の内部に射出するための射出ゲート１２２を有する。不図示の射出成型機と射出ゲート１２２とは、射出成型機から樹脂が流入するスプール１２３およびスプール１２３と射出ゲート１２２を接続するランナー１２４により接続されている。

【0019】

ピン保持プレート１３０は、キャビティ型１１０を貫通して、初期状態においてキャビティ型１１０から空洞部１１２に突出して配置される仮押さえピン１３２ａおよび仮押さえピン１３２ｂを保持する。また、ピン保持プレート１３０は、いずれもピン状のプレートガイド１１４ａおよびプレートガイド１１４ｂに貫通されており、仮押さえピン１３２ａおよび仮押さえピン１３２ｂを保持したまま、プレートガイド１１４ａおよびプレートガイド１１４ｂに沿って、キャビティ型１１０に近づく方向およびキャビティ型１１０から遠ざかる方向（図１中左右方向）に移動可能である。本実施形態において、ピン保持プレート１３０は、ワイヤー１３４によりコア型１２０に連結されている。ワイヤー１３４は、ピン保持プレート１３０およびコア型１２０のそれぞれに、着脱可能に取り付けられた可撓性の部材であり、ピン保持プレート１３０がキャビティ型１１０（およびコア型１２０）から離間する方向に移動するとき、ワイヤー１３４の長さ以上の距離へのピン保持プレート１３０の移動を制限する。

【0020】

仮押さえピン１３２ａおよび仮押さえピン１３２ｂは、成形型１００を用いて成形材料と樹脂材料とが一体化された複合成形体を製造するときに、成形型１００の空洞部１１２内に予め配置される成形材料を仮押さえして、成形中における成形材料の位置ずれを抑制する。

【0021】

図３Ａ～図３Ｃは、本実施形態においてピン保持プレート１３０が保持する仮押さえピン１３２ａおよび仮押さえピン１３２ｂの模式的な形状を示す、それぞれのピンの先端部分の断面図である。なお、本実施形態では複数ある仮押さえピンがいずれも同一の形状を有しているものとする。

【0022】

図３Ａ～図３Ｃに示すように、仮押さえピン１３２ａおよび仮押さえピン１３２ｂは、成形材料を仮抑えする先端部（キャビティ型１１０からコア型１２０に向かう方向の先端部）に、先端に向かうにつれて断面積が小さくなるテーパー形状であるテーパー部３１０を有する。そして、その最も先端の部分は、成形材料のうちのピンと当接する表面に略平行な平面状の底面部３２０となっている。言い換えると、テーパー部３１０は、断面形状が略台形のテーパー形状である。

【0023】

図３Ａに示すテーパー部３１０は、テーパー部３１０の側面に対してピンの延在方向がなる角度（図３中のθ。以下、単に「テーパー角」ともいう。）が４５°である。図３Ｂに示すように、テーパー角θが小さくなるほど、テーパー部３１０の側面はピンの延在方向に平行となるように近づいていき、このときテーパー部３１０のピンの延在方向への長さは長くなっていき、あるいはピン先端の底面部３２０の表面積は大きくなっていく。図３Ｃに示すように、テーパー角θが大きくなるほど、テーパー部３１０の側面はピンの延在方向から離れていき、このときテーパー部３１０のピンの延在方向への長さは短くなっていき、あるいはピン先端の底面部３２０の表面積は小さくなっていく。

【0024】

エジェクタプレート１４０は、コア型１２０を貫通して、初期状態においてコア型１２０のキャビティ型１１０と対向する表面から突出せずに配置されるエジェクタピン１４２ａおよび１４２ｂを保持する。また、エジェクタプレート１４０は、プレート保持枠１４４に保持されており、不図示の移動機構により、エジェクタピン１４２ａおよびエジェクタピン１４２ｂを保持したままコア型１２０に近づく方向およびコア型１２０から遠ざかる方向（図１中左右方向）に移動可能である。

【0025】

キャビティ側保持枠１５２およびコア側保持枠１５４は、上記の各構成部分を保持する。

【0026】

図４は、上記の成形型１００を用いて複合成形体を作製する方法の各工程を示すフローチャートである。図４に示すように、複合成形体は、成形型中への成形材料の配置（工程Ｓ４１０）、型締め（工程Ｓ４２０）、および樹脂材料の射出（工程Ｓ４３０）の各工程を行うことにより、製造することができる。

【0027】

図５は、工程Ｓ４１０を示す、図１の一部（図１に示す点線部）の部分拡大図である。

【0028】

本工程では、キャビティ型１１０とコア型１２０とが互いに離間している、型開けされた状態で、コア型１２０の表面に成形材料５１０を配置する。成形材料５１０は、樹脂材料と複合一体化される材料であり、その種類は限定されない。たとえば、成形材料５１０は金属、樹脂およびセラミックス等とすることができる。

【0029】

このとき、ピン保持プレート１３０はワイヤー１３４によりコア型１２０に連結されており、コア型１２０側に付勢される。この付勢によりピン保持プレート１３０はコア型１２０側に移動し、仮押さえピン１３２ａはキャビティ型１１０から空洞部１１２に突出する（これ以降の製造の説明は仮押さえピン１３２ａについて行うが、仮押さえピン１３２ｂも同様の挙動をすることは言うまでもない。）。

【0030】

図６は、工程Ｓ４２０を示す、図１の一部（図１に示す点線部）の部分拡大図である。

【0031】

本工程では、表面に成形材料５１０が配置されたコア型１２０にキャビティ型１１０を当接させ、これらの対向面の間に密閉された空間である空洞部１１２を形成する。本実施形態では、キャビティ型１１０はピン保持プレート１３０と一体的に、コア型１２０に近づく方向（図６中左方向）に移動する。このため、ピン保持プレート１３０に保持されたピン保持プレート１３０、およびピン保持プレート１３０に保持された仮押さえピン１３２ａも、本工程においてコア型１２０に近接していく。

【0032】

このとき、上述したように、仮押さえピン１３２ａは、本工程において型締めしたときに、コア型１２０に配置された成形材料５１０に当接するように、キャビティ型１１０から空洞部１１２に突出して配置されている。より具体的には、仮押さえピン１３２ａは、当該ピンが配置された位置におけるキャビティ型１１０とコア型１２０との対向面間の距離よりも長く、キャビティ型１１０から突出されている。そのため、本工程において型締めがされる途中に、ピンの先端（底面部３２０）は成形材料５１０に当接する。この状態でさらにキャビティ型１１０がコア型１２０に近接していくと、仮押さえピン１３２ａとコア型１２０との当接によりピン保持プレート１３０はコア型１２０に押し上げられてキャビティ型１１０から遠ざかる方向（図６中右方向）に移動し、キャビティ型１１０からのピンの突出長さは減少していく。キャビティ型１１０とコア型１２０とが完全に型締めされたとき、仮押さえピン１３２ａは、当該ピンが配置された位置におけるキャビティ型１１０とコア型１２０との対向面間の距離だけキャビティ型１１０から突出されて、その底面部３２０は成形材料５１０に当接した状態となる（図６参照）。

【0033】

図７～図９は、工程Ｓ４３０を示す、図１の一部（図１に示す点線部）の部分拡大図である。

【0034】

本工程では、射出ゲート１２２から溶融した樹脂材料７１０を空洞部１１２の内部に射出する。射出された樹脂材料７１０は、所定の溶融粘度をもち、コア型１２０に配置された成形材料５１０の表面に沿って空洞部１１２の内部を流動していく（図７参照）。

【0035】

流動していく樹脂材料７１０は、やがて、成形材料５１０に当接する仮押さえピン１３２ａに到達する（図８参照）。

【0036】

そして、流動する樹脂材料７１０の流動圧により、仮押さえピン１３２ａはコア型１２０から遠ざかる方向（図８中右方向）に押し上げられ、キャビティ型１１０の内部に収容される。そして、仮押さえピン１３２ａがあった位置は樹脂材料７１０により充填される（図９参照）。そのため、製造された複合成形体は、樹脂材料７１０のうち仮押さえピン１３２ａの位置にピン跡が残りにくい。

【0037】

ところで、特許文献２や特許文献３に記載のような樹脂の圧力で金型に収容されるピンを用いて成形材料５１０を仮押さえしても、複合成形体にはピン跡が残ってしまっていた。本発明者らの知見によると、これは、成形時に射出された樹脂材料７１０が上記ピンに固着してしまって、ピンが十分に金型内部に退却せず、しかも成形後の離型時にピンが樹脂から抜けづらく、ピンが周囲の樹脂材料を持って行ってしまうためだと考えられる。

【0038】

これに対し、仮押さえピン１３２ａの先端部をテーパー形状とすることで、流動する樹脂材料との当接時に仮押さえピン１３２ａを押し上げやすくし、樹脂材料が固着する前に仮押さえピン１３２ａをキャビティ型１１０に収容することで、上記作用によるピン跡の形成を抑制することができる。

【0039】

また、テーパー部３１０のテーパー角度は、樹脂材料７１０の仮押さえピン１３２ａへの固着しやすさ、具体的には成形材料５１０の表面の平滑性または樹脂材料７１０の収縮率に応じて設定してもよい。つまり、成形材料５１０の平面がより凸凹であったり、樹脂材料７１０が仮抑えピン１３２ａに抱き着く方向に収縮しやすかったり（たとえばガラス繊維等の補強材の量が多い樹脂材料７１０等）するときには、樹脂材料７１０が仮押さえピン１３２ａに固着しやすい。このような、樹脂材料が固着しやすいときには、仮押さえピン１３２ａがより早期に押し上げられるように、テーパー角度をより大きくすることができる。一方で、上述したように、テーパー角θが小さくなるほど、ピン先端の底面部３２０の表面積は大きくなりやすい。そのため、樹脂材料が固着しにくいときは、成形材料の位置ズレ抑制を重視してテーパー角度をより小さくしてもよい。

【0040】

あるいは、テーパー部３１０のテーパー角度は、成形材料５１０の位置ズレしやすさ、具体的には成形材料５１０の厚みまたは剛性に応じて設定してもよい。つまり、上述したように、テーパー角θが小さくなるほど、ピン先端の底面部３２０の表面積は大きくなりやすい。そのため、成形材料５１０の厚みが厚かったり、成形材料５１０の剛性が小さかったりして、成形材料５１０が位置ズレしやすいときには、テーパー角度をより小さくすることができる。一方で、テーパー角θが大きくなるほど、ピン先端の底面部３２０の表面積は小さくなりやすい。そのため、成形材料５１０の厚みが薄かったり、成形材料５１０の剛性が大きかったりして、成形材料５１０が位置ズレしにくいときには、ピン跡の抑制を重視してテーパー角度をより大きくしてもよい。

【0041】

また、テーパー部３１０のテーパー角度は、ピン跡の抑制と成形材料５１０の位置ズレの抑制との効果の両立性を勘案して設定しもよい。たとえば、これらを両立するためのテーパー角度は、１０°以上８０°以下であることが好ましく、２０°以上７５°以下であることがより好ましい。

【0042】

また、テーパー部３１０の底面部３２０の表面積も、ピン跡の抑制と成形材料５１０の位置ズレの抑制との効果の両立性を勘案して設定しもよい。たとえば、これらを両立するための底面部３２０の表面積は、３ｍｍ^２以上１２００ｍｍ^２以下であることが好ましく、５ｍｍ^２以上６００ｍｍ^２以下であることがより好ましい。

【0043】

このように、本実施形態では、仮押さえピン１３２ａの先端をテーパー形状とすることで、成形材料５１０の位置ズレを抑制しつつ、成形された複合成形体へのピン跡も残りにくくすることができる。

【0044】

工程Ｓ４３０で樹脂材料７１０を射出した後は、保圧した後に冷却して、キャビティ型１１０をコア型１２０から離間させ（型開けして）、樹脂複合体を得ることができる。キャビティ型１１０をコア型１２０から離間させると、ワイヤー１３４の張力により、仮押さえピン１３２ａは初期状態のキャビティ型１１０から突出した状態に戻る。得られた樹脂複合体は、エジェクタプレート１４０がキャビティ型１１０側に移動し、エジェクタピン１４２ａ、１４２ｂが複合成形体を押し上げることで、コア型１２０から離型される。

【0045】

離型された複合成形体は、テーパー部３１０の形状に応じた凸部（図９の凸部７１０ａ）を有することがある。離型後に、公知のバリ取り方法等により、この凸部を複合成形体から除去してもよい。

【0046】

成形材料５１０の種類は、上述した通り限定されないが、成形時の位置ズレが生じやすい樹脂であるとき、本実施形態による位置ズレ抑制の効果が特に顕著に奏される。このとき、成形材料５１０と樹脂材料７１０とは異なる種類の樹脂であってもよいし、同種類の樹脂であってもよい。樹脂である成形材料５１０は、熱可塑性樹脂であってもよいし熱硬化性樹脂であってもよい。これらのうち、射出された樹脂材料７１０の熱により軟化および溶融しやすく、これにより位置ズレが生じやすい熱可塑性樹脂を用いたとき、本実施形態による位置ズレ抑制の効果が特に顕著に奏される。

【0047】

上記熱可塑性樹脂の例には、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリブテン、およびポリ４－メチル－１－ペンテンなどを含むポリオレフィン樹脂、ポリアミド樹脂、ポリエステル樹脂、ポリスチレン樹脂、熱可塑性ポリイミド樹脂、ポリアミドイミド樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリフェニレンエーテル樹脂、ポリフェニレンスルファイド樹脂、ポリアセタール樹脂、アクリル系樹脂、ポリエーテルイミド樹脂、ポリスルホン樹脂、ポリエーテルケトン樹脂、ポリエーテルエーテルケトン樹脂、ポリアリレート樹脂、ポリエーテルニトリル樹脂、塩化ビニル樹脂、ＡＢＳ樹脂、ならびにフッ素樹脂などが含まれる。これらの樹脂は、１種を単独で含んでいても良く、又は２種以上を含んでいても良い。

【0048】

成形材料５１０は、これらの樹脂に加えて、公知の添加剤や強化繊維などを含む樹脂組成物であってもよい。

【0049】

たとえば、成形材料５１０として繊維強化樹脂、特には一方向に配向して配列された複数の強化繊維と、当該強化繊維に含浸されたマトリクス樹脂とを有する一方向シート（Uni-Direction Sheet：ＵＤシート）を使用することで、樹脂材料７１０から成形された成形品がＵＤシートにより補強された複合成形体を得ることができる。

【0050】

成形材料５１０が繊維強化樹脂であり、複合成形体が補強材として用いられるものであるとき、樹脂材料７１０にピン跡が生じると、当該ピン跡に応力が集中して割れの起点となりやすく、ピン跡の発生は補強材には致命的な問題となりかねない。そのため、成形材料５１０が繊維強化樹脂であったり、複合成形体が補強材であったりするとき、本実施形態によるピン跡の抑制は非常に有用である。

【0051】

成形材料５１０が樹脂（特には熱可塑性樹脂）であるとき、工程Ｓ４１０で成形型１００の内部に配置される成形材料５１０は、複合成形体中の成形材料の形状に予め賦形されていてもよいし、賦形されていない、たとえば単層または積層された樹脂シートなどであってもよい。これらのうち、成形材料５１０が賦形されていない樹脂材料であるとき、剛性が小さいため樹脂材料７１０の流動による位置ズレが生じやすいため、本実施形態による位置ズレ抑制の効果が顕著に奏される。特に、成形材料５１０が賦形されていないＵＤシートであるときは、工程Ｓ４１０で成形型１００の内部に配置されたＵＤシートの、最上層における強化繊維が配向された角度が樹脂材料７１０の流動方向に対して所定の角度を有するとき（たとえば４５°や９０°に配向しているとき）、樹脂材料７１０の流動によるＵＤシートの位置ズレが生じやすいため、本実施形態による位置ズレ抑制の効果が顕著に奏される。なお、成形材料５１０が賦形されていない樹脂材料であるとき、工程Ｓ４１０で成形型１００の内部に配置する前に予備加熱するか、または成形型１００の内部に配置した後、工程Ｓ４２０で樹脂材料７１０を射出する前に、成形材料５１０を変形させて予備加熱し、予備加熱された成形材料５１０が冷却される前に工程Ｓ４２０で樹脂材料７１０を射出することが好ましい。

【0052】

樹脂材料７１０の材料は特に限定されず、公知の熱可塑性樹脂のうちから、製造する複合成形体に応じて選定することができる。

【0053】

上記熱可塑性樹脂の例には、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリブテン、およびポリ４－メチル－１－ペンテンなどを含むポリオレフィン樹脂、ポリアミド樹脂、ポリエステル樹脂、ポリスチレン樹脂、熱可塑性ポリイミド樹脂、ポリアミドイミド樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリフェニレンエーテル樹脂、ポリフェニレンスルファイド樹脂、ポリアセタール樹脂、アクリル系樹脂、ポリエーテルイミド樹脂、ポリスルホン樹脂、ポリエーテルケトン樹脂、ポリエーテルエーテルケトン樹脂、ポリアリレート樹脂、ポリエーテルニトリル樹脂、塩化ビニル樹脂、ＡＢＳ樹脂、ならびにフッ素樹脂などが含まれる。これらの樹脂は、１種を単独で含んでいても良く、又は２種以上を含んでいても良い。

【0054】

樹脂材料７１０は、これらの熱可塑性樹脂に加えて、公知の添加剤や強化繊維などを含む樹脂組成物であってもよい。

【0055】

［その他の実施形態］
なお、上述した各実施形態は、あくまで本発明の例示的な実施形態であり、本発明は、本明細書に開示された技術思想の範囲内において、様々に変更された実施形態をとり得ることはいうまでもない。

【0056】

たとえば、上述の実施形態では、断面がハット状の複合成形体を製造するための成形型について説明をしたが、複合成形体の形状はこれに限られず、あらゆる形状とすることができる。

【0057】

また、上述の実施形態では、成形型が２つの仮押さえピンを有する例について説明をしたが、仮押さえピンの数はこれに限定されず、１つであってもよいし、３つ以上であってもよい。仮押さえピンの数および仮押さえピンが配置される位置は、成形される複合成形体の形状に応じて定めることができる。

【0058】

また、上述の実施形態では、仮押さえピンがキャビティ型に配置される例について説明をしたが、仮押さえピンはコア型に配置されてもよい。また、成形型は、仮押さえピンの移動を補助する移動機構を有してもよいし、仮押さえピンを任意の方向に移動させる構成であってもよい。

【0059】

また、成形型が仮押さえピンを複数個有するとき、射出ゲートからの距離に応じて、それぞれの仮押さえピンが樹脂材料に押し上げられるタイミングが異なることもある。そのため、成形型は、独立して移動可能な複数のピン保持プレートを有し、それぞれのピン保持プレートが仮押さえピンを保持する構成であってもよい。

【0060】

また、仮押さえピンは、樹脂の固着を防ぐための表面処理や平滑化処理をされていてもよい。また仮押さえピンの底面部は、成形材料を抑える効果を高めるための平滑化処理をされていてもよい。さらには、仮押さえピンは、軽量化のために中空とされていてもよいし、１つの仮押さえピンの中で方向ごとにテーパー角度が異なる、あるいは特定の方向のみにテーパー部を有する構成であってもよい。たとえば、仮押さえピンのうち、流動する樹脂材料が最初に当接する、射出ゲートを向いた方向にのみテーパー部を有してもよい。

【実施例0061】

１．材料の用意
ＵＤシートとして、一方向に配列した炭素繊維にポリプロピレンを含浸させたＵＤシート（三井化学株式会社製、ＴＡＦＮＥＸ（登録商標）、繊維体積分率（ＶＦ）：５０％、厚差、０．１６ｍｍ）を用意した。

【0062】

ＵＤシートを２１０ｍｍ×５０ｍｍサイズに切り出した後、真鍮板／２１０ｍｍ×６０ｍｍにくり貫かれたＡｌ枠／離型フィルム／ＵＤテープ／離型フィルム／真鍮板の順に積層して基材とした。なお、ＵＤテープは、炭素繊維の配向方向が０°（基準）／９０°／０°／９０°／０°／９０°となるように６層積層して、Ａｌ枠のくり貫かれた部分に収まるようにセットした。

【0063】

プレス装置を１８０℃に加熱し、上記の積層した基材をプレス装置の金型内に入れて無加圧のまま４分間予備加熱した。その後、１５℃に設定されたプレス装置に基材を移して、即座に２ＭＰａでプレスして、３分間保持し、ＵＤシートの積層体を作成した。

【0064】

２．成形型の用意
図１および図２に示すハット形状に対応した形状の成形体を製造するための成形型を用意した。

【0065】

仮押さえピンとして、直径が１２ｍｍの略円筒状であり、ピン先端部に長さ０．５ｍｍ、４５°のテーパー角度を有するテーパー部を先端に有するピンを４本、ハット状の天面部に設置した。

【0066】

３．成形
３－１．成形体の製造（実施例１）
金型外に設置された中赤外線ヒーター（株式会社浅野研究所製、クイックレスポンスヒーターシステム）を用いてＵＤシート積層体を１８０℃になるまで加熱した後、即座にＵＤシート積層体を成形型の空洞部内に搬送し、仮押さえピンでＵＤシート積層体を固定したまま金型を閉じてＵＤシート積層体をハット形状に変形させた。その後、賦形されたＵＤシート積層体が冷却される前に、オンラインブレンド射出成形機（芝浦機械製、Ｌ ｆｏｒｍｅｒ １００－２ＡＰ）を使用して、ガラス繊維強化ポリプロピレン複合材料（株式会社プライムポリマー製、モストロンＬ５０７１ＰＬ９）を溶融混錬して空洞部内部に射出した。射出時の射出成形機のシリンダ温度は２４０℃に設定し、成形体の空洞部温度は５０℃に設定した。また射出成形機のスクリュー回転数は１００ｒｐｍ、射出速度は６０ｍｍ／ｓ、背圧は１０ＭＰａ、Ｖ／Ｐ切り替え位置は５ｍｍとした。射出後、６０ＭＰａで５ｓｅｃの保圧を行い、その後に金型を開いて、ＵＤシートの積層体とガラス繊維強化ポリプロピレン複合材料とが一体化された複合成形品を得た。

【0067】

３－２．成形体の製造（実施例２～実施例５、比較例１～比較例３）
仮押さえピンの先端の形状を変更した以外は実施例１と同様にして、それぞれ、複合成形品を得た。なお、比較例１では、テーパー部を有さない仮押さえピンを使用し、比較例２では、ピン先端に幅２ｍｍの十字形状の切欠部（特許文献２参照）を形成した仮押さえピンを使用し、比較例３では、先端が直径６ｍｍ、長さ１．５ｍｍの断面形状が円形の小径部（特許文献３参照）を有する段差形状の仮押さえピンを使用した。

【0068】

４．評価
４－１．位置ズレの評価
それぞれの成形体について、ＵＤシート積層体が配置されるべき目標位置（空洞部中にセットした位置）からの射出された樹脂の流動方向へのＵＤシート積層体の位置ズレ量を計測し、以下の評価基準により位置ズレの評価を行った。
○： 位置ズレ量が１ｍｍ未満である
△： 位置ズレ量が１ｍｍ以上２ｍｍ未満である
×： 位置ズレ量が２ｍｍ以上である

【0069】

４－２．凹み跡の評価
それぞれの成形体について、ＵＤシート積層体が仮押さえピンで仮押さえされていた部位を、キャビティ型１１０側から目視で観察し、以下の評価基準により凹み跡の評価を行った。
○： 成形体の表面にピンによる凹みは確認されない
△： 成形体の表面に凹みは確認されるが、ＵＤシート積層体は露出していない
×： 成形体の表面に凹みが確認され、ＵＤシート積層体が露出している

【0070】

４－３．離型性の評価
それぞれの金型を用いて成形体の製造を２０回行い、成形後に成形体を問題なく取り出せたか、それとも成形体が金型の中に残ってしまったかを評価した。成形後に成形体を問題なく取り出せた回数の割合をもとに、以下の評価基準により離型性の評価を行った。
〇： 成形体を問題なく取り出せた確率は９５％以上だった
△： 成形体を問題なく取り出せた確率は９０％以上９５％未満だった
×： 成形体を問題なく取り出せた確率は９０％未満だった

【0071】

各実験における仮押さえピンのテーパー角度、テーパー部の長さ、およびテーパー部による固定面積、ならびに位置ズレおよびピン後の評価結果を、表１に示す。

【0072】

【表1】

【0073】

表１から明らかなように、先端にテーパー部を有するピンを用いて成形材料を仮押さえすることで、成形材料の位置ズレを抑制しつつ、製造された複合成形体へのピン跡の発生も抑制することができた。なお、比較例２の仮押さえピンを成形後に確認したところ、いずれもピン先端部に樹脂が残ってしまっていた。

【産業上の利用可能性】

【0074】

本発明によれば、成形材料の位置ズレおよびピン跡の発生を抑制することができる。本発明は、特には補強部材の製造に有用である。

【符号の説明】

【0075】

１００ 成形型
１１０ キャビティ型
１１２ 空洞部
１１４ａ、１１４ｂ プレートガイド
１２０ コア型
１２２ 射出ゲート
１２３ スプール
１２４ ランナー
１３０ ピン保持プレート
１３２ａ、１３２ｂ 仮押さえピン
１３４ ワイヤー
１４０ エジェクタプレート
１４２ａ、１４２ｂ エジェクタピン
１４４ プレート保持枠
１５２ キャビティ側保持枠
１５４ コア側保持枠
３１０ テーパー部
３２０ 底面部
５１０ 成形材料
７１０ 樹脂材料
７１０ａ 凸部

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】