JPH0872066A - ボスを有する樹脂成形品及びそれを成形するための金型及び成形方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 本発明は、ボスを有する樹脂成形品及び成形
金型及び成形方法に関し、ボス側面の全体にあるいは一
部分にテーパー部を有すると共に、ウエルドが発生せ
ず、かつヒケの発生を抑制したボスを有する樹脂成形品
と、この樹脂成形品を成形するための成形金型及び成形
方法を実現することを目的とする。 【構成】 ボス金型部３が基板を形成するキャビティ２
に対して接離自在となるように金型内を摺動可能に支持
され、且つ弾性手段によりキャビティ２の方向に付勢さ
れている金型を用い、溶融樹脂を注入する際、溶融樹脂
圧によりボス金型を徐々に後退させながら樹脂流動に伴
うウエルドライン及びヒケを有しない樹脂成形品を得る
ように構成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、ボスの側面にテーパー
を有する事を特徴とするボス付きプラスチック成形品
と、これを作成するための成形金型及び成形方法に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】金型のキャビティに樹脂を注入すること
により凹凸を有する複雑な形状の製品を短いサイクルで
生産できることが樹脂賦形技術の特徴であり、なかでも
樹脂を比較的高い圧力でキャビティに注入する射出成形
方法は広範囲に応用されている。

【０００３】上記の特徴を生かして樹脂製品にはインサ
ート、ねじ、孔、切欠部などの補強のために、その周囲
を突起状に肉厚にした部分が設けられることがあり、こ
れらを総称してボスと呼んでいる。このボスの肉厚は一
般に、表面のヒケを防止するために成形品の板厚の２／
３以内が適当とされている。このボス形状は予め成形金
型に彫り込まれているので次のような問題がある。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ボス部へのタッピング
トルクは、家電製品と自動車部品等で要求レベルは異な
るが、一般には３〜１５ kgf／cm以上必要とされてい
る。トルクの大きさは、樹脂が同じであればねじ径とボ
ス孔径により決定され、ねじ径に比べてボス孔径が小さ
いほどトルクは大きくなる。このため、ボス肉厚を薄く
して必要なトルクが得られるようにボス孔径を設計する
とタッピングの際にボス部が割れるという問題が発生す
る。

【０００５】これは単に応力集中の問題ではなく、ウエ
ルドに起因する強度低下が原因である。図５はボス部に
おけるウエルドラインの発生状況を示した概略図であ
り、矢印ａは樹脂の流動方向を示しており、ボス９の樹
脂流動の下流側にウエルドライン１０が発生している。
このウエルドラインの様子はボスの各寸法によって異な
るが、樹脂流動の上流側から樹脂が充填される射出成形
では孔部においてウエルドが発生することは本質的に避
けられない。このウエルドがボス部９の強度低下を招い
ているが、そのウエルドの定量的把握および予測が困難
なことが製品設計の大きな障害となっていた。

【０００６】図６は流動途中の状態を樹脂の流動方向に
対して垂直方向から見た図であり、矢印は樹脂の流動方
向である。図に示すように、ボス部９で上流と下流側で
ボス部に注入される樹脂の量に時間差が生じることがウ
エルドを生成する要因である。

【０００７】また、上記ボス部の強度低下を補うために
は、ボス部の肉厚を厚くすることが考えられるが、基板
になる部分の板厚の２／３を超える肉厚では図７に示す
ように製品外観にヒケ１１が顕著に現れる。このヒケと
強度の両方の性能を満足するボスの設計には、通常の射
出成形では限界があった。さらに、ボスの肉厚を厚くす
るとウエルドは強く現れるため、単純に強度が向上する
ものでもない。

【０００８】一方、ボス部を長く設計する場合には、成
形品を金型から離型しやすいように、ボス側面に先端が
細く根元が太くなるような形にテーパーを付ける必要が
ある。しかし、ボスの長さがある程度以上長くなると、
一定のテーパーを設けようとした場合、ボス先端の肉厚
をネジ込強度から要求される値に設定すると、ボス根元
の肉厚が厚くなりすぎるため、ヒケが発生するため好ま
しくない。また、ボス根元をヒケが発生しない値に設定
すると、ボス先端の肉厚が薄くなりすぎてしまい、必要
とするネジ込強度が得られないため好ましくない。

【０００９】また、ボス部を長くすると、ボス自体の倒
れに対する強度が求められ、一般にはボス側面と基盤の
間にリブを設ける例が多い。しかし、リブの厚さを一定
以上厚くすると、ボス部の肉厚を厚くした場合と同様
に、製品外観にヒケが顕著に現れてくる。また、離型性
の点からリブ側面にも抜きテーパーを設ける必要がある
ことや、長くしすぎると充填や離型が困難となるため、
あまり高いボスは設けることができなかった。

【００１０】本発明は上記問題点に鑑み、ボス側面にテ
ーパーを有する共に、ウエルドが発生せず、かつヒケの
発生を抑制したボス部を有する樹脂成形品と、この樹脂
成形品を成形するための成形金型及び成形方法を実現す
ることを目的とする。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本発明のボスを有する樹
脂成形品においては、ボスを有する樹脂成形品であっ
て、該ボスの側面全面あるいは一部分にテーパーが設け
られ、且つ該ボス部に樹脂流動に伴うウエルドライン及
びヒケを有しないことを特徴とする。

【００１２】また、本発明の成形金型においては、ボス
を有する樹脂成形品を成形するための金型であって、ボ
ス金型部３が基板を形成するキャビティ２に対して接離
自在となるように金型内を摺動可能に支持され、且つ弾
性手段によりキャビティ２の方向に付勢されていること
を特徴とする。また、それに加えて、上記ボス金型を付
勢する弾性手段がコイルばね８であることを特徴とす
る。

【００１３】また、本発明の成形方法においては、ボス
を有する樹脂成形品の成形方法であって、成形金型に溶
融樹脂を注入する際、溶融樹脂圧により摺動自在なボス
金型部を押圧して徐々に後退させながらボス部を形成す
ることを特徴とする。

【００１４】この構成を採ることにより、ボス側面にテ
ーパーを有すると共に、ウエルドラインが発生せず、か
つヒケの発生を抑制したボス部を有する樹脂成形品及び
成形金型及び成形方法が得られる。

【００１５】

【作用】図１は本発明の原理説明図である。同図におい
て、１，１′は成形金型、２はキャビティ、３はボス金
型、４はタッピングねじ用下孔を形成するためのピンで
ある。ボス金型３は円筒形であり、成形金型１内を摺動
自在であり、図示なき弾性手段でキャビティ２の方へ付
勢され、一端がキャビティ２の表面２ａとほぼ同一面と
なっている。また、ピン４は一端が成形金型１に固定さ
れ、他端はキャビティ２の表面２ａとほぼ一致してい
る。また成形金型１のボス金型３を摺動可能に保持する
孔６は、先端の径が小さく根元部の径が大きい形でテー
パーが設けられている。

【００１６】そして、図１（ｂ）の如くキャビティ２に
溶融樹脂５が注入されると、ボス金型３は溶融樹脂の圧
力により押圧されて後退し、図１（ｃ）の状態を経て図
１（ｄ）の状態となる。この間、溶融樹脂５は、ボス金
型３を押圧して該金型と共にボス部に注入されるためウ
エルドは生じない。またボス部内に注入された樹脂が冷
却固化するとき収縮しても、ボス金型３によりキャビテ
ィ２の方向に押圧されているため、成形品のボス裏側に
ヒケを生ずることはない。

【００１７】

【実施例】図２は本発明の樹脂成形品を成形することが
できる成形金型の実施例を示す断面図である。同図にお
いて、１及び１′は成形金型であり、両金型１，１′の
間にキャビティ２が形成されている。また、一方の成形
金型１にはボス金型３が摺動自在に設けられている。該
ボス金型３は円筒形をなし、一端にストッパーとなる鍔
３ａを有している。

【００１８】また、成形金型１のボス金型３を摺動自在
に支持する孔６には段差６ａが形成され、ボス金型３の
鍔３ａと係合して該ボス金型３の端部がキャビティ２の
表面とほぼ一致するようにしている。また成形金型１の
ボス金型３を摺動自在に支持する孔６には、先端の径が
小さく根元部の径が大きい形でテーパーが設けられてい
る。

【００１９】また、成形金型１のキャビティとは反対面
に、ボス金型３が後退したときのストッパーとなる盲栓
７が設けられている。また該盲栓７には成形品のボスに
ねじ下孔を形成するためのピン４が、その端面をキャビ
ティ２の表面とほぼ一致するように設けられている。な
お該ピン４はボス金型３の孔とは摺動可能となってい
る。

【００２０】また、盲栓７とボス金型３との間には弾性
手段としてのコイルばね８が挿入されており、常時ボス
金型３をキャビティ２の方向へ付勢している。

【００２１】このように構成された本実施例の成形金型
による樹脂成形品の成形方法を図３により説明する。先
ずキャビティ２に溶融樹脂５を注入する。キャビティ２
に注入された溶融樹脂５はその注入圧力でボス金型３を
コイルばね８の付勢力に抗して押圧し、徐々に後退させ
ながら図３（ａ）の状態、即ちボス金型３の鍔３ａが盲
栓７に当接するまで進入する。次いで溶融樹脂の注入は
停止され、冷却固化される。

【００２２】これを成形金型１，１′より取り出せば図
３（ｂ）の如きボス９を有する樹脂成形品が得られる。
この樹脂成形品のボス部９はボス金型の徐々な後退によ
り樹脂が進入して形成されるのでウエルドの発生はな
く、また冷却固化時はボス金型３を介してコイルばね８
により押圧されるのでヒケの発生も抑制される。なお、
本実施例では弾性手段としてコイルバネを用いている
が、油圧機構等でも同様の効果が得られる。

【００２３】次に本発明の実施例の成形金型により成形
された樹脂成形品と従来の成形金型により成形された樹
脂成形品との特性を比較評価した結果を説明する。試料
の寸法は、基板の厚さを１．０mmと２．０mmの２種類、
ボス肉厚をボス先端を１．８mm、根元部を１．９mmと
し、ボス孔径を２．８mm、ボス高さを１０mmとした。

【００２４】成形材料としては、ＡＢＳ樹脂３００１、
ＰＣ／ＡＢＳアロイＦＣ−３０、ＡＢＳ／ＰＢＴ／（Ｇ
Ｆ２０％）アロイ樹脂ＴＢ−９０４ＧＥ、（何れも三菱
レイヨン（株）製熱可塑性樹脂）の３種類とし、成形に
は射出成型機（東芝機械（株）ＩＳ−５０ＥＰ）を用い
た。

【００２５】タッピング特性の評価にはＪＩＳ１種φ
３．５×１０mmネジを使用しボス破壊時の最大締付トル
クを測定し、ｎ＝５の平均をとった。またヒケ量の評価
は表面粗さ計（東京精密製Ｓｕｒｆｃｏｍ）を用いて測
定し、ｎ＝５の平均をとった。またボス倒れ強さの評価
は図４に示すようにボス９内にピン１２を立て、該ピン
１２に荷重Ｐを加えてボス９の付け根に曲げと剪断応力
を加え、破壊したときの曲げモーメントを測定し倒れ強
さの指標とした。この場合はｎ＝１０の平均をとった。

【００２６】評価結果を表１及び表２に示す。なお、表
１は基板の厚さが１mmの場合であり、表２は基板の厚さ
が２mmの場合である。表１，２より、最大締付トルク、
ヒケ量、倒れ強さの何れもが比較例よりも本発明の実施
例の方が優れていることがわかる。

【００２７】

【表１】

【００２８】

【表２】

【００２９】

【発明の効果】本発明に依れば、ボス側面にテーパーを
有する樹脂成形品を、ヒケおよびウエルド無しに成形す
ることが可能となった。さらにボス側面にテーパー部を
設けることにより、金型からの離型性が向上とするとも
に倒れ強さが強くなるため、従来よりも長いボスが成形
可能となると同時にボス補強用のリブが不要となり、製
品や金型を設計する上での自由度が大となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の原理説明図である。

【図２】本発明のボスを有する樹脂成形品を成形する成
形金型の実施例を示す断面図である。

【図３】本発明のボスを有する樹脂成形品の成形方法を
説明するための図である。

【図４】ボスの倒れ強さを測定する方法を説明するため
の図である。

【図５】ボス部におけるウエルドライン発生状況を示す
図である。

【図６】従来の成形金型における溶融樹脂流動途中の状
態を示す図である。

【図７】樹脂成形品のヒケを示す図である。

【符号の説明】

１，１′…成形金型 ２…キャビティ ３…ボス金型 ４…ピン ５…溶融樹脂 ６…孔 ７…盲栓 ８…コイルばね ９…ボス １０…ウエルドライン １１…ヒケ

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ボスを有する樹脂成形品であって、該ボ
   スの側面全面あるいは一部分にテーパーが設けられ、且
   つ該ボス部に樹脂流動に伴うウエルドライン及びヒケを
   有しないことを特徴とするボスを有する樹脂成形品。
2. 【請求項２】 ボスの側面全面あるいは一部にテーパー
   が設けられたボスを有する樹脂成形品を成形するための
   金型であって、ボス金型部（３）が基板を形成するキャ
   ビティ（２）に対して接離自在となるように金型内を摺
   動可能に支持され、且つ弾性手段によりキャビティ
   （２）の方向に付勢されていることを特徴とする成形金
   型。
3. 【請求項３】 上記ボス金型を付勢する弾性手段がコイ
   ルばね（８）であることを特徴とする請求項２の成形金
   型。
4. 【請求項４】 ボスの側面全体あるいは一部分にテーパ
   ーが設けられたボスを有する樹脂成形品の成形方法であ
   って、成形金型に溶融樹脂を注入する際、溶融樹脂圧に
   より摺動自在なボス金型部を押圧して徐々に後退させな
   がらボス部を形成することを特徴とする成形方法。