JPH0929780A - 複雑な形状を有する物品のモールド成形方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 内部形状が複雑な、エンジン用マニホルド等
の中空物品を高精度に被いモールド成形する方法を提
供。 【解決手段】 剛性本体（５２）とこれに対し空隙（３
２）を形成するように接続している可撓性部分（５０）
とを有するコア部材（３４）を第１モールドキャビティ
中に該可撓性部分が剛性度を維持するように固定し、こ
の状態で該空隙にプラスチック材料を射出することによ
り、同空隙が充填されて成る剛体物に該コア部材を変成
し、当該剛体物をインサートとして第２モールドキャビ
ティに移し変え、この状態でプラスチック材料を被いモ
ールド成形するように射出し、それによって前記空隙充
填材料と一体化したモールド成形品を形成し、得られた
該成形品から該コア部材を溶出、焼却等の喪失方法を用
いて除去することによって中空モールド成形品を完成さ
せる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は一般的にモールド成
形法を用いた物品の製造方法に関し、特にコア喪失法に
よって物品の成形をおなう前に、コアのオーバモールド
（被いモールドと呼称する）を行う物品の製造方法に関
する。

【０００２】

【従来の技術】自動車用の吸気マニホルド、排気マニホ
ルド等のモールド製品の製造に用いる方法には数多くの
ものがあり、その最も良く知られた方法は中空成形法で
ある。この方法によれば、ダイ（成形型）を作り、成形
材料をこのダイの周りに配設して製品を作る。しかし、
この中空成形法は複雑な内面形状や外面形状を有する製
品を成形するときに欠点を有している。その最大欠点は
ダイ構造があまり複雑ではない製品しか製造できない点
にある。

【０００３】近年、複雑な幾何学形状を有する中空部品
を製造する試みが為されている。米国特許第５，２０
７，９６４号は、水溶性樹脂を用いて中空プラスチック
製品を作る方法を開示している。この方法は水溶性樹脂
でコアの２個の半型シェルを作り、両シェルを溶媒溶接
法やその他のタイプの溶接法によって接合して単一個片
のコア（中子）にする工程を包含している。この中子は
次に耐水性樹脂で被いモールド（オーバモールド）され
る。次いで、この中子を被いモールド製品に熱水を散布
することによって該製品から溶出させてしまうものであ
る。

【０００４】中空部品を作る別の方法は米国特許第４，
５９０，０２６号（Goto）に開示されており、それは複
雑なキャビティの内面に補強層を配設するプロセスであ
る。このプロセスはモールド成形プラスチック体の複雑
な形状の内面に補強層或いはフィルムを形成する。先
ず、溶解性或いは溶融性の不活性中子部材を準備する。
次に、セラミック或いはメタリックの補強層をコア部材
の外面に部材外端を除いて施こす。このように補強材で
覆われた中子部材は次に、モールドキャビティに配置さ
れる。プラスチックモールド成形体は中子部材に配設さ
れた補強層或いはフィルムの周りで一体成形される。最
後に、中子部材はプラスチック成形体の内部から、補強
層或いはフィルムを成形体に残した状態で溶出される。

【０００５】上述したモールド成形技法が存在するにも
拘わらず、複雑な中子外形をモールド成形することは未
だ殆んど不可能である。モールド成形過程で中子がシフ
トすることは成形品が薄壁構造のものであるときに、特
に懸念されている。この種の成形品の代表的なものはモ
ールド成形過程で高度のモールド公差を要求する。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】本発明の第１の目的は
中子喪失法により物品を被いモールド成形する前に当該
中子を被いモールド成形するようにした新規な複雑形状
物品の成形方法を提供することにある。本発明の第２の
目的は現在のモールド成形技法では不可能と考えられて
いるような複雑な幾何学的外形をモールド成形できるよ
うに上記方法を実現することにある。本発明の第３の目
的は被いモールド成形工程での中子ずれの問題を解消す
ることにある。本発明の目的は、別に鋳造した中子をモ
ールド成形し、それらを組立てることによって複雑な中
子外形を形成し、それによって初期被いモールド成形工
程における構造的剛性を中子に付与することが可能なよ
うにした上記方法を提供することにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明によれば、下記の
諸工程を含む、中子喪失法を用いた物品の被いモールド
成形工程の前に中子を被いモールド成形する方法を遂行
する。剛性本体と当該本体に対し空隙を形成するように
隔設、接続している可撓性部分とを含む中子部材を所定
の材料、好ましくは低融点合金で成形する。この中子部
材はモールドキャビティ中に上記可撓性部分が一次モー
ルド成形過程で剛性状態を維持するように支承される。
一次モールド成形工程で、プラスチック材料が第１モー
ルドキャビティに射出され、それによって中子部材は、
その可撓性部分と剛性本体の間のスペース（空隙）に射
出材料が充填されて成る部分的にモールド成形された成
形品にされる。この一次モールド成形工程が完了する
と、モールドキャビティを開けて部分的モールド成形品
をキャビティから取り出す。つまり中子部材と射出プラ
スチック材料から成る剛性の部分的モールド成形品は次
に第２モールドキャビティ中に配置され、プラスチック
材料をこの第２モールドキャビティ中に射出することに
よって被いモールド成形される。この被いモールド成形
物は中子部材を内部に含有する最終モールド成形物品と
して第２モールドキャビティ中から取り出される。その
後に、この最終品から中子部材を除去することによって
空胴化したモールド成形製品が完成するのである。

【０００８】

【発明の実施の形態】図１には、複雑な内面形状、外面
形状或いは両面形状を有する物品を製造する本発明の中
空モールド成形方法１１が図示されている。この方法１
１は以下の工程に従って実施される。先ず、この方法
（１１）では中子部材を形成する（工程１２）。次のこ
の中子部材を第１モールドキャビティ中に挿置して、そ
の内部に支承させる（工程１３）。次いで原料を第１モ
ールドキャビティ中に射出する（工程１４）。次いで、
部分的にモールド成形された物品を第１モールドキャビ
ティから引き出す（工程１５）。次に部分的モールド成
形品をインサートとして第２モールドキャビティ中に挿
置し、その内部に固定する（工程１６）。別の原料を第
２モールドキャビティ中に射出する（工程１７）。次に
最終物品を第２モールドキャビティから取り出す（工程
１８）。最後に最終物品からインサートの中子材料を除
去する（工程１９）。結果として得られる完成品、即ち
モールド成形製品は如何る用途にも適用可能な中空の複
雑な所望の内面形状品となる。

【０００９】図２は、内燃エンジンの吸気マニホルドを
示しており、これは吸気マニホルド２１をエンジンブロ
ック２４と燃料配分システムに連結するのに必要なフラ
ンジを含む。図３は、吸気マニホルド２１のマニホルド
アーム３１を示している。図示のように、マニホルドア
ームは分離内壁３６によって区別された複数のランナ２
０，２２等を含む。内壁３６は常態では、一次モールド
成形工程（１４）中にモールド成形され、それによって
中子部材３４、特に、曲りやすい可撓性部分５０（図４
参照）のそり（偏向）や曲折を阻止する。二次モールド
成形工程（１７）中には、内壁３６がマニホルドアーム
３１の外壁３３に接続される。

【００１０】従来のモールド成形法では、中空品の複雑
な内部形状は複雑な内部形状を成形するために用いる成
形材料の粘性と圧力により正しく成形されない。本発明
はモールド成形方法を別々の複数の工程に分けることに
より複雑な内部形状を成形するときの問題点を克服す
る。この方法の好適例によれば、中空品である内燃機関
用の吸気マニホルド２１の複雑な表面形状が成形可能で
ある。本例における吸気マニホルド２１は第１、第２の
デュアルランナ（二本ランナ）２０，２２等を含み、そ
れにより第２ランナを第１ランナと同時に使用すると追
加の燃料が供給出来るようになっている。従来のモール
ド成形法では、デュアルランナ２０，２２の間の壁３６
は不均等なパターンに、即ち１部分では他の部分より肉
厚になっているとか、或いは１部分にに孔を有している
状態等に成形される。このような不均等モールド成形
は、中子の形状を歪める高モールド成形圧の結果による
ものである。即ち、中子３４の２個所の部分を圧縮する
ことから内壁３６を形成するために用いる溝３２を消滅
させるか、或いは溝３２を拡張して肉厚の増大した内壁
を作る結果をもたらすものである。これらの問題はモー
ルド成形過程で中子３４を適正に支持することができな
いことによる。モールド成形作業における不連続性の結
果として、ランナに沿った燃料の不均等な流れを生ず
る。これらの問題点を克服するために、本発明は均等な
サイズのランナ２０，２２が得られるように複雑な表面
形状の物品をモールド成形し、それによって燃料の不均
等な流れを解消しようとするものといえる。

【００１１】図４は、中子部材３４を示し、同中子部材
は中空の最終品を形成するために被いモールド成形され
た状態にある。この中子部材３４は一般に、錫／ビスマ
ス合金、或いは最終品で使用される材料のものよりも低
い融点を有するその他の合金等の金属性材料で形成され
る。中子部材の外部表面は最終品（モールド成形完成
品）の内面形状と補完関係にある。中子部材３４が有す
るスロットまたは溝３２は最終品のランナ２０とランナ
２２を区別けする壁３６を形成するために使用される。
中子部材３４は最終品のマニホルドにおけるランナ２
０，２２に相当する曲がりやすい、即ち可撓性の部材ま
たは部分５０と剛性を有する部材または部分（本体部
分）５２とを含む。普通の単一ステップ式被いモールド
成形法の場合には、両部材５０，５２は可撓性を有し、
故に剛性に欠ける。それは一次モールド成形工程（１
４）の際にモールド（金型）にしっかり支承されていな
いことによるものであるが、この結果は分離壁３６の歪
みをもたらすことになる。本発明によれば、一次モール
ド成形工程（１４）中に、中子部材３４の可撓性部分５
０と剛性部分５２がプラスチック材料の射出（注入）中
にギャップまたは溝（スロット）３２が均一の間隔距離
を維持するように強固に保持される。それ故に、スロッ
ト３２は中子部材３４の全長に沿って均一になるように
両部分５０，５２を支持することが必要である。

【００１２】ランナ２０の全長に渡って均一性を達成す
るために、本発明のモールド成形法の第１工程は初期被
いモールド成形工程（図６，７参照）が遂行される。こ
の工程では、モールド成形可能なプラスチックやその他
の材料が可撓性部分５０と剛性部分５２の間の溝３２に
射出される。両部分５０，５２は支持材６０によって第
１モールドキャビティ５６の内部に支持される。中子３
４は１つの可撓性部分５０と１つの剛性部分５２を有す
るように示されているが、この中子３４は２つの可撓性
部分として各々が一次モールド成形過程で夫々支持され
ている２個の可撓性部分を有することもできる。

【００１３】中子部材３４のギャップないしスロット３
２に材料３６が注入（射出）されると、部分５０，５２
とギャップ３２内の材料３６は一体化した部材を構成す
る。この方法は中子構成体（以下、中子アッセンブリと
記載する）を全体的に硬化させて剛体にし、最終のモー
ルド成形過程では中子アッセンブリの歪曲を低減させ
る。中子部材３４のギャップに射出されたプラスチック
材料は中子を硬化させ、しかも複雑な幾何学的形状領域
の大半がこの材料により完全に充満させられる。ギャッ
プ３２と開放面域を満すプラスチック材料は中子部材３
４の外面４９の周りに、特に溝３２と中子部材３４の接
続部分の周りに、ランダムな態様で付着される。これは
二次モールド成形過程での接触と結合の具合を向上させ
ると共に、二次モールド成形部分が一次モールド成形過
程で中子部材の外側に射出された成形材料に密着するこ
とにも役立つ。

【００１４】一次モールド成形が行われると、その結
果、得られる部分的にモールド成形された中子部材３４
を第１モールドキャビティ５６から取り出し、これを二
次モールド成形のために第２モールドキャビティ５８中
に挿置する（図１１，１２を参照）。

【００１５】二次モールド成形作業においては、部分的
にモールド成形された中子アッセンブリ３４が第２中子
モールドキャビティ５８に挿置され、この部分的モール
ド成形された中子アッセンブリ３４に被いモールド成形
が施される。この被いモールド成形工程では、プラスチ
ック材料が部分モールド成形中子アッセンブリ３４の周
囲に射出される。同モールド成形工程を完了することに
より最終品を得るために、第２モールド中子キャビティ
５８は最終品の外面形状を相補形の内面形状５４を有し
ている。

【００１６】好適例では、樹脂タイプの材料がオーバモ
ールド成形の可塑性材料として使用されるが、中子材料
より高い融点を有するその他のモールド成形材料も使用
可能である。二次モールド成形作業では、一次モールド
成形の場合の材料と同じプラスチック（可塑性）材料を
用いることが出来るし、或いは部分モールド成形中子ア
ッセンブリ３４の周りに異なるタイプのモールド成形材
料を射出し、それによって最終品の外側部分を作るよう
にすることも出来る。二次モールド成形物は一次モール
ド成形物と相互作用して結合し、それによって成形品に
気密シールを形成する。部分モールド成形中子アッセン
ブリ３４は第２モールド５８内に固定されるから二次モ
ールド成形過程では同アッセンブリ３４はシフト、つま
りずれを生じない。二次モールド成形作業が完了する
と、その結果のモールド成形品全体が第２モールドキャ
ビティ５８から取り出される。

【００１７】一次モールド成形で使用されるプラスチッ
ク材料が二次モールド成形で使用される材料とは異なる
ものであっても良いことは言うまでもない。一次モール
ド成形用材料はリサイクル原料である粉砕原料や二次モ
ールド成形用材料より低級のプラスチック材料であり得
る。

【００１８】結果として得られる最終成形品３０は中子
部材または中子アッセンブリを包み（図９参照）、これ
を包囲しているプラスチック材を有している。この最終
品３０はオーブン（炉）やその他の適宜の装置に入れら
れ、そこで中子部材３４の材料がその液化により取り除
かれる、即ち喪失（ロスト）する。この工程により中子
を除去し、結果的に複雑な内部形状を有する中空物品が
得られる。最終品から中子部材を除去するには他の方法
でも良く、その他の方法として例えば、中子材料を焼却
したり、蒸発させたり又はその他の周知方法を採用する
ことが可能である。

【００１９】二次モールド成形作業の適用は中子のずれ
（シフト）の懸念を解消する。単独の中子喪失モールド
成形法（lost core molding process ）によれば、モー
ルド装置内で中子がずれ、その都度プラスチック材料が
不均等に広がって、結果として不精密品や不良品が成形
されることになる。一次モールド成形工程は内部形状が
正確にモールド成形されないかも知れないという懸念を
払拭する。また、複雑な形状、そして以前には不可能と
考えられていた中子形状でさえ従来の中子喪失モールド
成形法を二次モールド成形工程と併せて使用することに
よりモールド成形することが可能になった。

【００２０】図８に示すように、複数の中子部材３４を
先ず部分的モールド成形し、次いで単一の第２モールド
キャビティ５８中に配置し、そこで中子アッセンブリマ
ニホルドシステム全体をモールド成形することが出来
る。このような中子アッセンブリのインサートを用いた
モールド成形過程でモールド（金型）や中子がずれる懸
念は払拭される。それ故に、数個の中子アッセンブリ３
４を第２モールド成形工程で被いモールド成形すること
ができるのである。

【００２１】

【発明の効果】上述の実施形態の記載に基づいて理解で
きるように、本発明のモールド成形方法によれば、二段
階式射出成形を行うことから、構造剛性の高い複雑な中
空形状物を高精度にモールド成形することが可能にな
る。また射出成形が中子ずれを来す懸念を抱くことなく
遂行できる。更に、最初の（一次）射出成形では粉砕原
料（リサイクル品の）や低級原料を使用することが可能
でありコスト低減効果をもたらす。また、中空成形品の
内部形状は種々、所望の形状にすることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のモールド成形方法を示す工程図であ
る。

【図２】本発明方法で成形された中空マニホルドを示す
斜視説明図である。

【図３】図２の線３−３に沿った断面図である。

【図４】本発明方法で使用される中子部材を示す斜視説
明図である。

【図５】図４の線５−５に沿った断面図である。

【図６】本発明に係る初期（一次）モールド成形作業後
の中子部材を示す斜視説明図である。

【図７】図６の線７−７に沿った断面図である。

【図８】本発明方法で使用する中子アッセンブリを成形
するために配置された複数の中子部材を示す斜視説明図
である。

【図９】本発明に係る二次モールド成形工程後の成形品
を示す斜視説明図である。

【図１０】本発明方法で使用される中子部材の別の実施
例を示す説明図である。

【図１１】本発明方法に係る一次モールド成形作業で使
用する第１モールドキャビティを示す説明図である。

【図１２】本発明方法に係る二次モールド成形作業で使
用する第２モールドキャビティを示す説明図である。

【符号の説明】 １１…モールド成形方法 １２…中子部材成形工程 １３…第１モールドキャビティ装着工程 １４…一次モールド射出成形工程 １５…部分モールド成形物取出し工程 １６…第２モールドキャビティ装着工程 １７…第２モールドキャビティ射出成形工程 １８…完成品取出し工程 １９…中子部材除去工程 ２０，２２…ランナ ２１…吸入マニホルド ２４…エンジンブロック ３０…最終成形品 ３２…スロット、溝、ギャップ或いは空隙 ３３…プラスチック材料 ３４…中子部材、中子アッセンブリ ３６…分離壁（プラスチック材料） ４９…中子部材の外面 ５０…曲がりやすいセクション（可撓性部分） ５２…剛性セクション（剛性本体） ５６…第１モールドキャビティ ５８…第２モールドキャビティ ６０…支持材

Claims (15)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 モールド成形物品の内部形状がコア部材
   の形状と補完関係にあり、かつ該コア部材が剛性本体と
   該剛性本体に対し空隙を形成するように接続している可
   撓性部分とを有する構成のコア部材を所定の材料で形成
   し；前記可撓性部分を有した前記コア部材を第１モール
   ドキャビティ中で該可撓性部分がプラスチック材料の射
   出中も剛性を維持するように支持し；前記プラスチック
   材料を前記第１モールドキャビティに射出することによ
   って該プラスチック材料を前記可撓性部分と前記剛性本
   体の間の前記空隙中に充填して前記コア部材が剛体物に
   なるように部分的モールド成形し；前記第１モールドキ
   ャビティを開いて、そこから得られた部分的モールド成
   形剛体物を取り出し；該部分的モールド成形剛体物を、
   モールド成形物品の外部形状と補完関係にある表面形状
   を有する第２モールドキャビティに設置し；該第２モー
   ルドキャビティ中に前記部分的モールド成形物を支持さ
   せ、この状態で該第２モールドキャビティ中にプラスチ
   ック材料を射出することにより該部分的モールド成形剛
   体物から最終モールド成形物品を被いモールド成形し；
   ついで前記最終物品を前記第２モールドキャビティ内か
   ら取り出し、そして該最終物品から該コア部材を除去す
   る、 諸工程を具備して成る複雑な形状を有する物品をモール
   ド成形する方法。
2. 【請求項２】 前記コア部材除去工程では、前記コア部
   材を液化させることにより該最終物品から除去する、請
   求項１に記載の方法。
3. 【請求項３】 前記コア部材除去工程では、前記コア部
   材を蒸発させることにより前記最終物品から除去する、
   請求項１に記載の方法。
4. 【請求項４】 前記コア部材除去工程では、該コア部材
   を焼却することにより前記最終物品から除去する、請求
   項１に記載の方法。
5. 【請求項５】 前記部分的モールド成形剛体物を前記第
   ２モールドキャビティ中に設置する該工程では、複数個
   の該部分的モールド成形剛体物を該第２モールドキャビ
   ティ内に設置する、請求項１に記載の方法。
6. 【請求項６】 モールド成形物品の内部形状がコア部材
   の形状と補完関係にあり、かつ該コア部材が剛性本体と
   該剛性本体に対し空隙を形成するように接続している可
   撓性部分とを有する構成のコア部材を所定の材料で形成
   し；前記コア部材をその可撓性部分が第１のモールド成
   形材料の射出中に剛性を維持するように第１のモールド
   キャビティ内に支持し；前記第１モールド成形材料を前
   記第１モールドキャビティ中に射出することによって該
   プラスチック材料を前記可撓性部分と前記剛性本体との
   間の前記空隙中に充填し、以て前記コア部材が剛体物に
   なるように部分的モールド成形し；該第１モールドキャ
   ビティを開いて、そこから得られた部分的モールド成形
   剛体物を取り出し；該部分的モールド成形剛体物の複数
   個を第２のモールドキャビティ内に設置し；前記部分的
   モールド成形剛体物を前記第２モールドキャビティに支
   持させ、この状態で該第２モールドキャビティ内に第２
   のモールド成形材料を射出することにより該複数個の部
   分的モールド成形剛体物を被った最終モールド成形物品
   を被いモールド成形し；そして該最終成形物品を前記第
   ２モールドキャビティ内から取り出し、そして該最終物
   品から該コア部材を除去する、 諸工程を具備して成る複雑な形状を有する物品をモール
   ド成形する方法。
7. 【請求項７】 前記第１モールド成形材料がプラスチッ
   クである、請求項６に記載の方法。
8. 【請求項８】 前記第２モールド成形材料がプラスチッ
   クである、請求項６に記載の方法。
9. 【請求項９】 前記コア部材の前記所定材料は錫とビス
   マスの合金である、請求項６に記載の方法。
10. 【請求項１０】 前記コア部材除去工程では、該コア部
    材を液化させることにより該最終物品から除去する、請
    求項６に記載の方法。
11. 【請求項１１】 前記コア部材除去工程では、該コア部
    材を蒸発させることにより該最終物品から除去する、請
    求項６に記載の方法。
12. 【請求項１２】 前記コア部材除去工程では、該コア部
    材を焼却することにより該最終物品から除去する、請求
    項６に記載の方法。
13. 【請求項１３】 前記第２モールド成形材料がプラスチ
    ック粉砕原料である、請求項７に記載の方法。
14. 【請求項１４】 前記第２モールドキャビティが成形物
    品の外部形状と補完関係にある表面形状を有している、
    請求項６に記載の方法。
15. 【請求項１５】 モールド成形物品の内部形状がコア部
    材の形状と補完関係にあり、かつ該コア部材が本体と該
    本体に対し空隙を形成するように接続している可撓性部
    分とを含む斯ゝる構成のコア部材を所定の材料で成形
    し；前記コア部材を、その可撓性部分がプラスチック材
    料の射出中に剛性度を維持するように第１のモールドキ
    ャビティ中に支持し；前記プラスチック材料を前記第１
    モールドキャビティ中に射出することによって該プラス
    チック材料を該可撓性部分と該本体の間の前記空隙に充
    填し、以て該コア部材が剛体物になるように部分的モー
    ルド成形し；前記第１モールドキャビティを開いて、そ
    こから得られた部分的モールド成形剛体物を取り出し；
    該部分的モールド成形剛体物を、成形物品の外部形状と
    補完関係にある表面形状を有する第２のモールドキャビ
    ティ内に設置し；該部分的モールド成形剛体物を該第２
    モールドキャビティに支持させ、この状態で該第２モー
    ルドキャビティ中に該プラスチック材料を射出すること
    により該部分的モールド成形剛体物から最終モールド成
    形物品を被いモールド成形し；前記最終モールド成形物
    品を前記第２モールドキャビティから取り出し、そして
    該最終物品から前記コア部材を除去する、以上の諸工程
    を含んで成る、複雑な形状を有する物品をモールド成形
    する方法。