CN1063133C - 中空注塑成型一体化轴型回转件的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于中空注塑成型的方法。具体而言，它涉及一种用于中空注塑成型一体化轴型树脂回转件的有高生产率的方法。由本发明制取的模制件在尺寸精度，强度，表面状况和材料的可回收利用率方面均极为优异。

Description

中空注塑成型一体化轴型回转件的方法
本发明涉及一种用于制造一体化的轴型回转件的方法。更具体而言，它涉及一种用于中空注塑成型一体化的轴型回转件的方法和采用此方法制取的尺寸精度、外观、生产率及环保能力，如可回收利用率，均极为优异的制品。
过去，已研制出中空注塑成型的方法，其主要目的是减轻重量，增加刚度，减少零件数量并使较大模制件中所包括的零件一体化，例如汽车内部、外部的成品制件和电视的外部成品件。但是，近年来已经关注到将中空注塑成型作为一种模制方法，来满足对改善尺寸精度和构成较小模塑制件，如齿轮及辊件的零件一体化方面日益增长的要求。
树脂回转件在各个领域中，例如通用机械，精密机械和电器及电子设备中，广泛地用作机械零件。由于树脂回转件易于成型，重量轻并且不生锈，近年来对于用各种树脂制造的回转件的需求正在日益增长，而且还要求这些回转件具有较高的精度。通常，这些回转件最好是模制的，以便将包括用于传送100％功率的轴在内的所有零件合为一个整体。
至今为止，一直在努力实现通过采用常规的注塑成型方法来注塑一个一体化的轴型回转件。但是，当采用这些方法将回转件模制成为一个统一体时，在最终制成的模制件上经常在局部出现厚壁部分，由此增加了变形，例如树脂的缩痕，翘曲和挠度。因此，易使回转件的尺寸精度，如圆柱度和同轴度降低。
为了改进传统的注塑成型方法，日本专利申请公开公报No.208460/1993和德国专利公报DE-3835964公开了一种用于制备中空模塑件的改进的注塑成型方法。该方法包括采用一个可整体成型树脂辊的模具，并将一种熔融树脂注入，保留一未充填部分，然后将加压气体充入树脂，使树脂扩散到未充填部分。
由于此方法所用的模具在型腔中设有一个加压气体的充气口，所以在装有供气管的部位保留有所充气体的痕迹。因此，在从模具中取出模制件之后，需设置一个用于切除有痕迹的部位的工序。另外，由于在模具中配置的型腔可使型腔的轴线处于水平状态，在与模制件的轴线相垂直的横断面上的壁厚难以均匀。因此，模制件存在许多问题，以致由于其重心和轴不一致并且尺寸精度极差而无法履行回转件的某些功能。
此外，日本专利申请公开公报No.108558/1995公开了一种采用某种模具通过中空注塑成型来制造回转件的方法，该模具的结构特点是：配置一型腔由此可使回转件的轴线垂直，并且在型腔底部设有一浇口和一加压气体入口。
在此方法中所用的模具在回转件的轴线和型腔底部的相交处设有一个加压气体的入口。但是，使用于树脂的浇口与气体入口分开设置，以致很难在恒压下将树脂注入型腔。因此，成品回转件的壁厚在浇口附近变得不均匀。由于将树脂的浇口和加压气体的入口配置在回转件的轴线和型腔底部的相交处，所以很难将成品回转件从模具中取出，并且有时气体可能在成型过程中从气体入口泄漏，或者当从模具中取出回转件时，可能使回转件变形。
本发明的目的是提供一种用于制备其内有一中空部分的一体化轴型树脂回转件的方法，该方法包括设置一个模具并进行中空注塑成型，该模具在回转件的轴线和型腔边缘面的相交处配置一个浇口，由此使设有浇口的边缘面可能是型腔的底部，并且轴线可以是垂直的。
本发明中的术语“用于中空注塑成型的方法”指的是用于制造一中空的模塑件的注塑成型方法，该方法包括在将熔融的树脂注入模具的型腔的同时或之后，将加压流体充入熔融树脂。随着树脂变冷和变硬，注入模子中的熔融树脂的体积缩小。在常规的注塑成型方法中，通常施加二次注塑压力(附加压力)以补充树脂的缩小体积。但是，因为浇口处的树脂已固化，所以在浇口封闭之后不能获得二次注塑压力的效果。
另一方面，在中空注塑成型方法中，有可能在通过将加压流体充入熔融树脂而补充体积缩小的同时，将树脂压向型腔表面。因此，可获得具有高尺寸精度的模制件。在日本专利公报No.14968/1982中公开了用于中空注塑成型的方法的一个典型实例。
本发明中的术语“加压流体”指的是用于在模制件中形成一个空腔的流体。本发明所采用的一种流体在大气压力下、23℃时为气态或液态，并且在注塑成型温度和压力下不与注塑用的熔融树脂反应或者相容。所述流体的实例包括氮气，二氧化碳，空气，氦气，氖气，氩气，甘油和液体石蜡。通常采用加压气体。特别是最好采用一种惰性气体，如氮、氦、氖、氩。从经济角度出发，氮气对于工业应用而言是优选的。这些流体通常均含有杂质。
本发明中的术语“型腔”指的是在一个模具分型面上的一个凹面，树脂注入此处，并且当完成注塑过程时，在此处形成回转件。
本发明中的术语“垂直方向”通常指的是重力方向。但是事实上，在注塑机中很难将模具固定以使模制件的轴线可沿着准确的垂直方向。在本发明中，无须设置一型腔以使模制件的轴线严格地垂直，只要熔融树脂可从浇口均匀地进入型腔，到达型腔的顶部。型腔最好配置成在与垂直方向成20°角的范围内，在与垂直方向成10°角的范围内更佳。
当如此配置型腔以使回转件的轴线垂直时，在成品模制件上几乎不会出现旋纹。术语“旋纹”指的是由于在注射开始时树脂的曲流而在模制件上残留的曲流纹。
本发明的中空注塑成型是通过使传统的注塑机和用于注入加压流体的装置相结合而进行的。用于注入加压流体的装置是用于在注射熔融树脂之后，在压力下经过供气管将加压流体引入模具中的熔融树脂并将流体压力保持一段预定时间的装置。对于用以在压力下引入流体的方法没有限制，只要能将流体引入型腔中的熔融树脂即可。这些方法的实施例包括一种包含有将一种预先压缩至高压的流体保持在蓄能器中并经供应管将该高压流体引入熔融树脂的方法，以及一种包含有在采用泵加压的同时将预定量的流体连续引入熔融树脂的方法。可以从模具的任一点注入流体，只要可以将高压流体注入熔融树脂。例如，流体可以从注塑机的一个喷咀(以下简称为喷咀)，模具的主流道或分流道(以下分别简称为主流道或分流道)注入。当从喷咀、主流道或分流道引入压力流体时，流体穿过浇口的中心到达型腔，在模制件的中心形成一空腔。其结果是，制成一个其重心与回转件的轴线基本吻合并具有良好的圆度和圆柱度的一个回转件。
通过从设置在型腔中的一个加料口注入加压流体可制取中空的模制件。但是在此情况下，在加料口处不形成树脂壁。因此，如图1所示，加料口周围的形状呈不对称形，这样在注塑之后，树脂不能均匀收缩。于是，其不良后果可能导致尺寸精度，如圆度降低和径向跳动增加。
为了在模制件上有效地形成一空腔，最好在20kg/cm2至300kg/cm2的压力下，将加压流体注入模具中的熔融树脂，以50至250kg/cm2为更佳。
在注入加压流体之后，必须在预定的时间内保持空腔部分中的压力，直至树脂充分冷却和固化为止。为了在模制件中有效地形成一个空腔，注入流体的压力最好保持5至120秒钟，以10至60秒为更佳。
通过控制流体压力和保持流体压力的时间，很容易调节模制品的尺寸。
借助于注入熔融树脂中的加压流体有选择的流经未固化的树脂部分而形成中空部分。因此，必须在完成注射后的10秒钟之内，最好是5秒钟之内开始注入加压流体。如果在树脂注射之后超过10秒钟才注入流体，熔融树脂则从接触型腔表面的侧面开始冷却和固化。这将使模制件中难以形成空腔。其结果是，不能充分获得加压流体的作用，例如模子的可传递性。
通常将热塑性树脂用作本发明的中空注塑成型法所采用的树脂。用于本发明的热塑性树脂的实例包括聚乙烯，聚丙烯，聚苯乙烯，丙烯腈/丁二烯/苯乙烯共聚物(ABS)树脂，聚氯乙烯，聚酰胺，聚缩醛，聚碳酸酯，改性聚亚苯基醚，聚对苯二甲酸乙二醇酯，聚对苯二甲酸丁二醇酯，聚亚苯基硫醚，聚酰亚胺，聚酰胺-酰亚胺，聚醚酰亚胺，聚芳酯，聚砜，聚醚砜，聚醚醚酮，液晶树脂，聚四氟乙烯和热弹性体。可采用任何垫塑性树脂，只要可进行常规的注塑成型即可。特别是，聚缩醛和聚酰胺不仅耐热性能和机械性能极为优异，而且摩擦性能也极为优异；经常将它们用作回转件和除回转件之外的机械零件的材料。因此，本发明将优先选用它们。
另外，也可采用热固性树脂。可用于本发明的热固性树脂包括酚树脂，脲醛树脂，三聚氰胺树脂和环氧树脂。
由于本发明的模制件在其内部具有一空腔，如果需要的话，可使有机或无机填料与所用树脂混合，以便改善耐热性，机械强度和其它性能。填料的优选实例包括增强填料，如玻璃纤维，碳纤维，金属纤维，聚芳基酰胺纤维，钛酸钾，石棉，碳化硅，陶瓷，氮化硅，硫酸钡，硫酸钙，高岭土，粘土，叶蜡石，膨润土，绢云母，沸石，云母，霞石，滑石，硅镁石，硅灰石，矿渣纤维，铁氧体，硅酸钙，碳酸钙，碳酸镁，白云石，氧化锌，氧化钛，氧化镁，氧化铁，二硫化钼，石墨，石膏，玻璃珠，玻璃粉，玻璃泡(balloons)，石英和石英玻璃。增强填料可以是空心的。它们可单独使用或混合使用，并且，如果需要的话，在使用前可用偶联剂，如硅烷型和钛型偶联剂进行预处理。当在碳纤维，金属纤维和石墨中至少选择其一作为填料时，成品模制件本身的电阻值将降低。因此，可以较好地保护成品模制件不粘附细的粉末，如粉尘。
本发明中的术语“空心”指的是在模制件中形成的一个空腔。它不同于由发泡剂形成的空洞和泡孔。
术语“回转件”指的是一个功能件，该功能件具有一个或苦干个需要通过在位于轴线上的任一部位围绕轴的轴线旋转而产生某一功能的形状，如齿轮、皮带轮、滑轮槽、离合器、辊子、凸轮、凸轮槽、键槽、凹座和槽口，以及包括它们在内的各种机械零件。
本发明中的较佳中空注塑成型方法将在下文中详述。
作为第一种方法，本发明可提供一种用于制取中空模塑件的方法，其中将熔融的树脂注入型腔，以便留下一未充填的部分，并将加压流体充入树脂，使树脂扩散至未充填的部分(例如上述的日本专利申请公开公报No.208460/1993)。在此方法中，注入的树脂量最好为型腔容积的50％至90％，以60％至80％为更佳。
作为第二种方法，提供了一种用于中空注塑成型的方法，它包括在将预定数量的熔融树脂注入分流道和类似通道的同时，将加压流体注入熔融树脂，其中，将树脂注入型腔和将加压流体充入型腔同时完成。
根据上述方法，即所谓的“共注塑法”，可在树脂不停止流动的情况下制造中空模制件；因此，可防止出现滞流痕迹(“hesitationmark”)。另外，由熔融树脂的注射量可调节空心率。当中空注塑成型所用模具在结构上不可能设置一附加的型腔时，此方法是有效的。
术语“滞流痕迹”指的是出现在模制件表面上的很细小的环形凹凸。滞流痕迹出现在当注射熔融树脂时固化的树脂部分和当充入加压流体时固化的树脂部分之间的分界部位。这种现象易于出现在由如下所述的中空注塑成型法制取的中空模制件上，即该方法包括如下步骤：注入熔融树脂，以便在型腔中留有一未充填部分；将加压流体充入树脂，以挤压树脂从而使树脂向未充填部分扩散。
在共注塑法中，最好是在注射熔融树脂之后在20秒内，更好一些在10秒钟之内充入加压流体。
作为第三种方法，提供了这样一种方法，它包括注射熔融树脂，以便不留下未充填部分，并采用配有一与型腔相联的附加型腔的模具，在注射树脂之后将加压流体充入树脂。该注塑成型方法通常称为“满注法”。
在满注法中，通过充入数量相当于熔融树脂的体积收缩量的加压流体而形成中空部分，从而使中空部分的体积仅等于熔融树脂的缩小的体积。为了形成大体积的中空部分，日本专利申请公开公报No.121820/1991介绍了一种采用设有一附加型腔的模具的方法。
术语“附加型腔”指的是这样一个空间，当加压流体充入树脂中时，型腔中的一部分熔融树脂向前流动。通过调节附加型腔的体积，易于控制模制件的空心率。在上述的两种方法和一种如下所述的方法中也采用该附加型腔。
在采用一附加型腔的满注中空注塑成型方法中，一部分加压流体流入位于型腔和附加型腔之间的通道，从而根据模塑条件和型腔的体积，在附加型腔中形成一个从模制件的空心部分延伸的中空部分。结果，所获得的模制件的空心部分沿轴间的长度与该模制件沿轴线的全长相同。由于模塑件的壁很薄，其内、外表面之间冷却时间的差异很小；结果，整个模塑件的树脂可均匀收缩。附加型腔最好设在型腔的上方并由一条从型腔顶部沿轴线的延长线配置的通道与型腔相联。当采用设有一浇口和一条沿模塑件轴线的延长线配置的通道的模具时，将优先沿轴线形成一空腔部分，并且成品模塑件的壁厚是均匀的。
为了使加压流体更可靠地流入附加型腔，附加型腔的体积最好是型腔体积的20％至60％，更好一些为30％至50％。当附加型腔的体积为型腔体积的20％至60％时，中空部分沿轴线的长度与模塑件沿轴线的全长之比为80％至100％。
另外，最好在联接型腔和附加型腔的通道上设置一个截流阀。术语“截流阀”指的是一种可以任选地分离和联接型腔与附加型腔的结构。
以下是一个如何使用截流阀的具体实例。首先，将熔融树脂注入型腔，以留下一个未充填部分，并关闭截流阀。由于此时型腔与附加型腔隔离，熔融树脂被截流，无法在注塑压力下流入附加型腔。因此，因为熔融树脂被完全压向整个型腔的壁表面，所以确保了可传递性。然后，在加压流体开始注入熔融树脂之后，将型腔与附加型腔相联。其结果是，形成了一个中空部分，该中空部分的轴向长度为模制件轴向长度的80％或更多。
从开始充入加压流体时起，最好在0至10秒内，更好一些在0.5秒至5秒钟内打开截流阀。这是因为必须在树脂冷却和固化之前将注入型腔的树脂的一部分扩散开。
如果主驱动可以靠来自注塑机或充气机的信号而调节和设定用于驱动阀的时间，则可以采用任一种主驱动，如油缸来驱动截流阀。
作为第四种方法，提供了一种用于制造中空模制件的空心注塑成型方法，它包括将树脂注入位于喷咀和浇口之间的部分或全部空间，并从加料口注入加压流体，该加料口的位置距喷咀的距离比距供应注塑所需树脂量的点更近。
注入的树脂量和加料口的位置是根据要制造的模制件的大小和厚度，中空部分的尺寸等而适当地决定的。加料口最好配置在更靠近喷咀的地方，因为这样易于保证由加压流体注入型腔中的树脂量。扩大主流道和分流道的体积也能有效地确保注射的树脂量。另外，在充入加压流体之后，在流体卸压之前，最好将流体的压力保持一段预定的时间。
根据此中空注塑成型法，即使采用一种结晶树脂，如聚缩醛树脂，或由于所含填料而使结晶速度特别快的树脂时，也可获得外观优异的中空模制件。另外，在此方法中，由于全部树脂都是由加压流体注入型腔的，与其它的中空注塑成型方法相比，树脂向型腔的注射是在一个较低的并且更加均匀的压力下，以较均匀的速度进行的。因此，可使所制出的注塑件有较少的翘曲。当采用一个结构复杂，不允许设置附加型腔的模具进行中空注塑成型时，该方法可以有效地用于制造具有高空心率的注塑件。
图2(a)至(c)示出了此注塑方法的一个实施例。图2(a)示出了采用注塑机从主流道9将熔融树脂注入位于分流道10和浇口14之间的部分或全部空间的注射步骤。图2(b)示出了从配置在分流道上的加料口(图中未示出)充入加压流体的步骤。在此步骤中，将注入的树脂挤入型腔中，随之在树脂中形成一个空腔。图2(c)示出了将流体压力保持一段时间，如30秒的步骤。在此步骤之后，流体卸压。
在此方法中，可在模具的主流道和浇口之间设置一截流阀。该截流阀的所在位置最好更靠近浇口，这是因为可以获得足够的用于填充模具的树脂量。例如，截流阀应设置在位于分流道和型腔之间的分界处。这将通过首先关闭阀门而阻止树脂流进型腔。然后，通过在加压流体充入之后的10秒钟内打开阀门，使型腔和分流道相联，并由此可以获得其内具有中空部分的模制件。
另外，在本发明的任一种中空注塑成型方法中，最好除去在浇口面上以及在辊子与轴的交界部分的单个或多个尖角。
术语“尖角”指的是分别在型腔和模制件的剖面图上，位于型腔的内表面或模制件的外表面上的拐角。这种拐角包括一个如图3(a)所示的靠近浇口面13的拐角15，一个如图4(a)中所示的在轴和辊子的交界部分16处的拐角15，一个如图4(b)中所示的在轴和齿轮的交界部分16处的拐角15和一个如图4(c)中所示的在轴和凸轮的交界部分16处的拐角15，以及一个在齿轮之间的交界处的拐角。
在中空注塑成型中，当流体加料口设在喷咀和浇口之间时，加压流体穿过浇口到达型腔。在此情况下，在拐角处和拐角周围的注入的树脂难以承受流体的压力，并易于被挤向流体的末端。其结果是，如图3(a)和(b)所示在拐角15处和其周围形成薄壁部分。有时，加压流体会从拐角周围泄漏。因此，经常无法实现稳定地生产具有所需形状的模制件。即使制出了所需形状的模制件，由于加压流体未充分起作用，其尺寸精度也会变差。另外，由于树脂壁厚不足，模制件的品质可能下降。
可通过采用例如倒圆或倒斜角的方法来消除型腔的尖角。
术语“倒圆角”指的是精加工型腔的上述尖角以便形成一个圆弧。除圆弧外，也可采用平滑的曲线。
图5所示为将围绕型腔的浇口的拐角倒圆的一种情况。图5是浇口面沿模制件的轴线的剖面图。标号7，10，13和14分别表示型腔面，分流道，浇口面和浇口。
符号A、B、D、E和F分别表示型腔表面上的一个点。具体而言，A表示在浇口侧位于型腔表面上的一个点；B和O分别表示经过倒圆的拐角表面和在浇口侧上型腔的表面的交点；E表示在浇口面和模具的主流道或分流道之间的交界点。
型腔的倒圆角如图5所示。当Te满足由下述公式所确定的关系时，经过倒圆的拐角发挥其作用： 0.1 mm ≤ Te ≤ ( 2 - 1 ) × Gt
如图5所示，式中Gt是线段CE的长度(C是线段AB和DE的交点)；Te是线段CF的长度(F是经过倒圆的拐角表面与角∠ACE的等分线的交点)。
上述关系不局限于图5所示的浇口部位的形状，并且可适用于其它形状的浇口部分。
当Te小于0.1mm时，防止加压流体泄漏及改善模制件强度的效果不明显。Te最好为0.5mm或者大于0.5mm。Te越大，效果则越显著。但是必须从浇口切割的难易度和浇口切割后拐角的外观考虑而将Te设定在上述范围内。
图6是在轴和辊子以及其它类似零件的交界处的经过倒圆的拐角的一个实施例。图6示出了型腔沿具有一个轴和一个辊子的模制件的轴线的局部剖面图。符号L、M、O、P和Q分别表示在其拐角倒圆的型腔表面上的一个点。在此例中，圆角的最佳范围由下式表示：
a)在5mm≤T2-T1≤T3×2的情况下       0.4 mm ≤ Tg ≤ ( 2 - 1 ) / 2 × ( T 2 - T 1 )
；以及
b)在5mm≤T3×2≤T2-T1的情况下 0.4 mm ≤ Tg ≤ ( 2 - 1 ) × T 3 ;
如图6所示，式中Tg表示线段NQ的长度(N是线段LM和OP的交点，而Q是圆角的表面和∠LNP的等分线的交点)；T3表示线段LN的长段；T1和T2分别表示当两段的形状均为圆柱体时，轴段和辊段的直径；T1和/或T2表示当将两段或任一段做成齿轮形状时，节圆的直径；T1和/或T2表示当将两段或任一段做成凸轮时，凸轮的最小直径。
上述关系并不局限于图6所示型腔的形状，它可适用于其它形状的型腔。
当Tg小于0.4mm时，防止加压流体泄漏和改善模制件强度的效果不明显。最好，Tg为0.5mm或0.5mm以上。Tg越大，所达到的效果则越显著。但是必须鉴于浇口切割的难易度和切割浇口后拐角的外观而将Tg设置在上述范围内。
术语“倒斜角”指的是用斜面来代替上述的拐角。例如，如图7所示，通过用有线段BFD的平面来替换拐角而精加工在浇口周围有拐角的型腔表面。
围绕型腔拐角的倒斜角如图7所示。图7是浇口面沿模制件轴线的剖面图，在此，标号7，10，13和14分别表示型腔表面，分流道，浇口面和浇口。具体而言，A表示在浇口侧位于型腔表面上的一个点；B和D分别表示斜角的表面和浇口侧上型腔的表面的交点；E表示浇口面和模具的主流道或分流道的交界点。用于斜切拐角的最佳范围由下式表示： 0.1 mm ≤ Tf ≤ ( 2 - 1 ) × Gt
如图7所示，式中Gt表示线段CE的长度(C是线段AB和DE的交点)；Tf表示线段CF的长度(F是斜角的表面和∠ACE的等分线的交点)。
上述关系并不局限于图7所示浇口部分的形状，它也可适用于有其它形状的浇口部分。
当Tf小于0.1mm时，防止加压流体泄漏和改善模制件强度的效果不明显。Tf最好为0.5mm或更大。Tf越大，所获得的效果越好。但是考虑到浇口切割的难易度和浇口切割后拐角的外观，必须将Tf值设置在上述范围内。
斜切除型腔的浇口周围的拐角之外的拐角，即在轴和辊子的交界处的拐角的实例如图8所示。图8是具有辊子部分和轴部分的模制件沿其轴线的局部剖面图。符号L、M、O、P和Q分别表示型腔表面上的一个点。斜切拐角的最佳范围由下式表示：
a)在5mm≤T5-T4≤T6×2的情况下 0.4 mm ≤ Th ≤ 2 / 4 × ( T 5 - T 4 ) ;
b)在5mm≤T6×2≤T5-T4的情况下 0.4 mm ≤ Th ≤ 2 / 2 × T 6
如图8所示，式中Th表示线段NQ的长度(N是线段LM和OP的交点，而Q是斜角表面与∠LNP的等分线的交点)；T6表示线段LN的长度；T4和T5分别表示当轴部分和辊子部分的形状均为圆柱体时，轴部分和辊部分的直径；T4和/或T5表示当将两部分或任一部分做成齿轮时，节圆的直径；以及T4和/或T5表示当将两部分或任一部分做成凸轮时，凸轮的最小直径。
上述关系并不局限于图8所示的型腔形状，它也可适用于有其它形状的型腔。
当Th小于0.4mm时，防止加压流体泄漏和改善模制件强度的效果不明显。Th最好为0.5mm或0.5mm以上。Th越大，所获得的效果越好。但是考虑到浇口切割的难易度和切割浇口后拐角的外观，必须将Th设置在上述范围内。
如上所述，将拐角倒圆或斜削可以防止形成薄壁部分并减少加压流体的泄漏。因此，可稳定地生产模制件。
在上述的注塑成型方法中，要确定用于模制制品的条件，使得空心率最好为2％至60％，以15％至50％为更佳。当空心率在上述范围内时，可以稳定地进行中空注塑成型，从而容易地形成所需的中空形状；更有利的是，成品模制件不会由于滞流痕迹及类似缺陷而有不良外观，并且具有良好的尺寸精度。
空心率由下式公式确定：
空心率(％)={(V×ρ-M)／(V×ρ)}×100
在上列公式中，V表示当用与模制件相同的树脂充填空心部分时，空心部分的体积；ρ表示所用树脂的比重；M表示空心模制件的质量。
为了获得满足上述关系的空心率，适于采用已知的方法。例如，在上述的满注法，共注塑法和第四种注塑方法的情况下，通过分别调节附加型腔的体积，要注入的树脂量和主流道或分流道的体积以及要注射的树脂量，可以获得令人满意的空心率。
空心部分沿轴线的长度与模制件沿轴线的全长之比最好是80％或更多，以90％或多于90％为更佳。图9是空心率为100％的模制件的一个例子，而图10是图9所示模制件沿其轴向的剖视图。
当空心部分沿轴线的长度与模制件沿轴线的长全相差很小时，在形成空腔的部分和未形成空腔的部分之间的实际壁厚差变小。其结果是，不间断地连续进行冷却和固化，没有间歇差。
因此，模塑周期缩短，这在经济上很有利。另外，由于成品模制件几乎没有未形成空腔的部分，所以在模塑步骤中流体的压力充分地传送至熔融树脂的每一部分，由此几乎不出现缩痕和翘曲；其结果是可制造出尺寸精度改善的理想的模制件。
下面将举例说明本发明的模制件的最佳形状。
首先，在垂直于模制件轴线的剖面中，模制件的轴线和内表面之间的最长和最短距离最好满足下列关系：
0≤(d1-d2)/d1≤0.1
在上述公式中，d1和d2分别表示模制件的轴线与内表面之间的最长和最短距离。当在模制件内形成的中空部分满足上述关系时，模制件的重心与其轴线的中心几乎一致。其结果是，有效地减少了径向跳动。
其次，凸凹不平处或例如凸轮槽和对于将辊子作为回转件所必需的键槽的凹槽最好布置在辊子上，以便对专用件提供多种功能。当凸凹不平处或例如凸轮槽的凹槽设在模制件的部分或全部表面上时，最好将它们设置成可满足下列关系：
0.7≤(R2-r2)/(R1-r1)≤1
在上述公式中，R1，R2，r1和r2定义如下。
在与表面有凹槽的模制件的轴线相垂直的横断面上，R1和R2分别表示模制件的轴线中心与外表面之间的最长距离和最短距离；r1和r2分别表示模制件的轴线中心与其内表面之间的最长距离和最短距离。
为了防止加压流体泄漏，最好用例如倒圆的方式除去凹槽的拐角。在配置有凸轮槽的情况下，将凸轮槽的边缘倒圆。
图1(a)是在其型腔中设有一加压流体注入口的模具的浇口的示意图。图1(b)是采用图1(a)所示模具制取的模制件沿其轴线剖切的剖面图。图1(c)是沿与图1(b)所示模制件的轴线相垂直的A-A线剖切的剖面图。
图2(a)至(c)示出了本发明的中空注塑成型方法的一个实施例。
图3(a)是模具浇口附近的剖面图，其尖角未消除。图3(b)是采用图3(a)所示模具模塑出的模制件的剖面图。
图4(a)至(c)示出了由本发明的中空注塑成型方法所制得的模塑件的实施例。图4(a)示出了轴段和辊段之间的交界部分。图4(b)示出了轴段和齿轮段之间的交界部分。图4(c)示出了轴段和凸轮段之间的交界部分。
图5是用于本发明的一种注塑成型方法中的模具浇口附近区域的剖面图，并且在其浇口和型腔的交界处有倒圆的拐角。
图6是用于本发明的一种注塑成型方法中的模具浇口附近区域的剖面图，并且在其辊段和轴段之间的交界处有倒圆了的拐角。
图7是用于本发明的一种注塑成型方法中的模具浇口的附近区域的剖面图，并且在其辊段和轴段之间的交界处有斜切的拐角。
图8是用于本发明的一种注塑成型方法中的模具浇口的附近区域的剖面图，并且在其辊段和轴段之间的交界处有斜切的拐角。
图9示出了本发明的模塑件的一个实施例。
图10是图9所示模塑件的剖面图。
图11(a)是用本发明削取的一个带槽模塑件的外观图。图11(b)是沿图11(a)所示模塑件的轴线剖切的剖面图。图11(c)是垂直于图11(a)所示模塑件的轴线剖切的剖面图。
图12示出了本发明的实施例1至13中所用模具的分模面。
图13示出了本发明的比较性实施例1至4中所用模具的分模面。
图14是沿在本发明的实施例14至16中所制取的辊件轴线的剖面图。
图15示出了用于本发明的实施例14至16中的模具的分模面。
图16示出了用于本发明的实施例17至19中的模具的分模面。
图17是沿在本发明的实施例17至19中所制取的辊件轴线的剖面图。
图18示出了在本发明的实施例20至25中制取的带齿轮的辊件。
图19示出了用于本发明的实施例20和21中的模具的分模面。
图20(a)至(c)是本发明的实施例20至21的注塑成型工艺的示意图。
图21是沿采用图19所示模具制备的辊件轴线的剖面图。
图22示出了用于本发明的实施例22和23中的模具的分模面。
图23示出了用于本发明的实施例24和25中的模具的分模面。
图24(a)至(c)是本发明的实施例24和25的注塑成型工艺的示意图。
图25示出了在本发明的实施例26至29中制取的辊子。
图26(a)示出了在本发明的实施例34至37中制出的带槽辊件。图26(b)是沿图26(a)所示辊件的轴线剖切的剖面图。图26(c)是沿垂直于图26(a)所示辊件的轴线的线剖切的剖面图。
图27示出了在本发明的实施例38至43中和比较性实施例7至12中制成的供纸辊。标号说明：
1：流体/气体加料口     2：供料管
3：轴的中心            4：模具
5：轴线                6：中空部分
7：型腔                 8：熔融树脂
9：主流道               10：分流道
11：模具分模面          12：树脂部分
13：浇口面              14：浇口
15：薄壁部分(拐角)      16：交界部分
17：轴                  18：辊段
19：齿轮段              20：凸轮段
21：倒圆角              22：斜角
23：浇口                24：通道入口
25：槽                  26：附加型腔
27：通向附加型腔的通道  28：截流阀
[所采用的树脂和条件]
在下述实施例和比较性实例中采用下列树脂进行注塑成型和中空注塑成型。
聚缩醛共聚物树脂：
由Asahi化学工业有限公司生产的Tenac_-C 4520
含有玻璃纤维的聚缩醛共聚物树脂：
由Asahi化学工业有限公司生产的Tenac_-C GN755(其中，玻璃纤维以75至25的比率混入)
聚缩醛类树脂：
由Asahi化学工业有限公司生产的Lynex_-T TFC-67N
尼龙66(聚酰胺66)树脂：
由Asahi化学工业有限公司生产的Leona_1402S
改性聚亚苯基醚(PPE)树脂：
由Asahi化学工业有限公司生产的Xyron_500Z
丙烯腈/丁二烯/苯乙烯共聚物(ABS)树脂：
由Asahi化学工业有限公司生产的Stglac_-ABS 101。
当注塑成型或中空注塑成型聚缩醛树脂或聚缩醛类树脂时，分别将注塑机的料筒温度和模具温度设定为200℃和80℃。
当注塑成型或中空注塑成型改性PPE树脂时，将注塑机料筒的温度和模具温度分别设定为280℃和80℃。
当注塑成型或中空注塑成型ABS树脂时，将注塑机料筒的温度和模具温度分别设定为230℃和40℃。
[注塑机]
在各实施例中所用的注塑机在气体加料口的螺旋(料斗)侧设有一截流阀，以便防止气体返回料筒。
[加压流体]
采用氮气作为注入树脂的加压流体。气压将在各实施例或比较性实例中分别确定。
[模塑件的性能测定]
模塑件是通过测量从中空形状，圆度，径向跳动值，辊面粗糙度和断裂强度中任选的性能来进行评定的。测量装置和方法如下：
中空部分的尺寸测量：
在任选的一点剖切一体化的轴型回转件，测量从轴的中心至回转件的内壁的距离，分别将最长距离和最短距离定为d1和d2并求出d1和d2之差与d1之比，由此获得垂直于轴线的剖面的尺寸。
沿轴线剖切一体化的轴型回转件，沿轴线测量回转件的全长和中空部分的长度并求出中空部分的长度与回转件全长之比，由此获得轴向剖面的尺寸。
圆度测量：
采用由Mitsutoyo公司制造的圆度测量装置RA-424，在最终得到的一体化轴型回转件的测点处测量圆度。
径向跳动值：
采用由Mitsutoyo公司制造的圆度测量装置RA-424，在最终的一体化轴型回转件上任意选择三个点测量径向跳动值。将三点中的两个点的测定值定为基准值，将其中心处的值定为测量值。
当采用上述圆度测量装置时，通常不能根据模制件的形状在径向跳动值为300μm左右或更大时进行测量。因此，不能用该测量装置测量的样品要采用直读式厚度计再次测量。
辊面的粗糙度：
采用由Tokyo Seimitsu有限公司制造的SURFCOM 575A表面粗糙度测量仪。根据日本标准JIS B 0601-1982，将测出的最大高度值(Rmax)(μm)作为粗糙度。
断裂强度：
采用由Instron公司制造的型号为1185的万能试验机测量断裂强度。将辊子两端固定，并在辊子的中心加载，以测量交界处的断裂载荷。
实施例1至4
采用一个可成型如图9所示的包括辊段18和轴段17的一体化轴型辊子的模具。如图12所示，该模具包括一个型腔7，该型腔的配置使得一体化轴型辊子的轴线是垂直的，浇口14设在型腔底部和轴线的相交处。
采用表1中列出的树脂，按照下述步骤进行中空注塑成型。
在第一步中，用注塑机向型腔7中注入数量相当于型腔内部容积70％的树脂。
在第二步中，在按照第一步注射树脂之后0.5秒，通过设置在与注塑机的主流道9相联的一个喷咀部分处的加压气体加料口(图中未示出)，将加压至150kg/cm2的氮气注入树脂达5秒钟。
在第三步中，保持在第二步中注入树脂的氮气压力30秒。在第三步之后，卸去氮气的压力。一个模塑周期约45秒。
制成的一体化轴型辊由中空形状，圆度，径向跳动来进行评定。在通过在图9中的点B剖切辊子而得到的断面上，测量中空部分的尺寸。在图9所示辊子上的点A、B、C处测量圆度。在辊子上的点A、B、C处测量径向跳动值。将点A和点C的值定为标准值，将点B的值作为测量值。测量结果如表1所示。比较性实例1至4
采用一个可注塑成型如图9所示的一体化轴型辊件的模具。如图13所示，在模具中设有一型腔7，其配置使得一体化轴型辊件的轴线是水平的。除模具的结构不同之外，在与实施例1至4中相同的条件下，用相同的树脂制取一体化轴型辊件。其测量结果如表1所示。
实施例5至13
采用实施例1至4中所用模具和表2中列出的树脂，按照下述步骤进行中空注塑成型。
在实施例5，8和11中，加压气体加料口1配置在注塑机的喷咀部分处(图中未示出)；在实施例6，9和12中，加压气体加料口1配置在模具的分流道10处(图12中的位置A)；而在实施例7，10和13中，加压气体加料口1设在模具的型腔7中(图12中的位置B)。
在第一步中，采用注塑机将数量相当于型腔内部容积70％的树脂注入型腔7。
在第二步中，在第一步的注射树脂之后0.5秒，经过配置在喷咀部分，分流道和型腔中的加压气体加料口之一，将加压至100kg/cm2的氮气注入树脂达5秒钟。
在第三步，保持在第二步中注入树脂的氮气的压力30秒钟。在第三步之后，卸去氮气的压力，从模具中取出模制件。一个模塑周期约为45秒。
成品注塑件将根据与实施例1至4相同的方法进行评定。其测量结果如表2所示。
实施例14至16
采用一个能形成如图12所示的包括辊段18和轴段17的一体化轴型辊件的模具。如图15所示，该模具包括一个型腔7，其配置使得一体化轴型辊件的轴线可以是垂直的，并且在型腔底部和轴线的相交处设置一圆形浇口14。
附加型腔26配置在型腔7的上方，并通过一条从型腔顶部沿轴线的延长线配置的通道27与型腔相联。附加型腔的体积是型腔体积的40％。
按照下述步骤进行满注中空注塑成型。
在第一步中，将树脂注入型腔7，以使得不留下一个未充填部分。
在第二步中，在第一步注射树脂之后0.5秒，通过设置在注塑机喷咀部分处的加压气体加料口(图中未示出)，将加压至150kg/cm2的氮气注入树脂达5秒钟。
在第三步中，将在第二步中注入树脂的氮气压力保压30秒。在第三步之后，卸去氮气的压力。一个模塑周期约为45秒钟。
当测量成品模制件的中空部分尺寸时，其结果与在实施例1至4中得到的模制件的结果相类似。
另外，还根据中空部分沿模制件轴线的全长、圆度和径向跳动评定成品模制件。在图9中所示模制件上的点A、B和C处测量圆度。在模制件上的点A、B和C处测量径向跳动值；将点A和点C处的值定为标准值，而将点B处的值作为测量值。测量结果如表3所示。图14是沿中空模制件的轴向的剖面图。
实施例17至19
采用一个可成型图9所示的一体化轴型辊件的模具，并像实施例14至16一样进行满注注塑成型。如图16所示，该模具有一个型腔7，其配置使得型腔的轴线可以是垂直的，并且在型腔底部和轴线的相交处设有一浇口面13。另外，在型腔7的上方设有一个附加型腔26，它通过一条从型腔顶部沿轴线的延长线配置的通道27与型腔相连，通道27的形状为圆形。由液压缸操作的截流阀28围绕通道27的中部设置。使用在表3中列出的树脂。附加型腔的体积是型腔体积的40％。
按照下列步骤进行中空注塑成型。
在第一步中，在由截流阀28使型腔7和附加型腔26处于隔离状态时，注入树脂以使型腔不留下一个未充填部分。
在第二步，在第一步的注入树脂之后0.5秒，通过一个设置在注塑机喷咀部分处的加压气体加料口(图中未示出)，将加压至150kg/cm2的氮气注入树脂达5秒钟。
在第三步中，在氮气开始注入树脂之后0.5秒打开截流阀28，使型腔7和附加型腔26相联。在将部分树脂挤入附加型腔26的同时，在型腔7的树脂中形成一中空部分6。
在第四步，将在第三步中充入树脂的氮气的压力保持一段时间。在第四步之后，卸去氮气的压力，从模具中取出模制件。一个模塑周期约为45秒。
当测量成品模制件的中空尺寸时，其结果与在实施例1至4中得到的成品模制件的结果相类似。
另外，也按照与实施例14至16相同的方法评定成品模制件。其结果如表3所示。图17是沿成品中空模制件的轴线剖切的剖面图。
实施例20和21
采用一个能形成如图18所示的包括一辊段18，一轴段17和一齿轮段19的一体化轴型辊件的模具。如图19所示，该模具包括一个型腔7，其配置使得一体化轴型辊件的轴线是垂直的，在型腔底部和轴线的相交处设有一个浇口14，并且在分流道10上设有一个加压气体的加料口1。采用表4中所列的树脂，按照图20所示的步骤(a)，(b)和(c)进行中空注塑成型。
第一步，如图20(a)所示，将数量相当于型腔内部体积70％的树脂注入型腔7。
第二步，如图20(b)所示，在注射树脂期间，经一设置在分流道10上的加压气体加料口1将氮气注入树脂，以便在型腔7中形成一个中空的模制件。
第三步，如图20(c)所示，保持注入树脂中的氮气的压力30秒钟。在第三步之后，卸去氮气的压力。一个模塑周期约为45秒。图21为成品中空模制件的剖面图。
成品模制件由如图18所示的辊段18的表面粗糙度进行评定，其结果示于表4中。此外，对其它性能(中空部分的尺寸，圆度和径向跳动值)进行评定，其结果与在实施例1至4中得到的模制件的结果相类似。
实施例22和23
如图22所示，采用和实施例20和21相同的模具，只是气体加料口并未设置在分流道10处，按照图2(a)，2(b)和2(c)所示步骤，用表4中所列的树脂进行中空注塑成型。
第一步，如图2(a)所示，经主流道9将树脂注射到模具中，以充满分流道10。
第二步，如图2(b)所示，通过从装设于注塑机喷咀部分处的加压气体加料口注入氮气，将主流道9和分流道10中的部分树脂挤入型腔7。
第三步，如图2(c)所示，将注入树脂的氮气的压力保压30秒钟。在第三步之后卸去氮气的压力，从模具中取出模制件。一个模塑周期大约为45秒钟。
按照与实施例20和21相同的方法评定成品模制件，其结果示于表4中。此外，测定其它性能(中空部分的尺寸，圆度和径向跳动值)，其结果与在实施例1至4中获得的模制件相似。
实施例24和25
如图23所示，采用与实施例20至23相同的模具，只是在分流道10上设有一截流阀28，并按照图24(a)，(b)和(c)所示步骤，用表4中所列的树脂进行中空注塑成型。
第一步，如图24(a)所示，在分流道10上的截流阀关闭的状态下，树脂经注塑机的主流道9射入模具，充满分流道。
第二步，如图24(b)所示，经设置在注塑机喷咀部分处的加压气体加料口(图中未示出)将氮气充入树脂中。在开始充入氮气之后0.5秒钟打开截流阀，使分流道10与浇口面13联通，并通过将部分注入的树脂挤入型腔7而形成一个中空的模制件。
第三步，如图24(c)所示，保持充入树脂中的氮气的压力30秒钟。在第三步之后，卸去氮气的压力。一个模塑周期约为45秒。
按照与实施例20至23相同的方法评定成品的模制件，其结果示于表4中。此外，测定其它性能(中空部分的尺寸，圆度和径向跳动值)，其结果与在实施例1至4中得到的模制品相类似。比较性实例5和6
采用图19所示模具，按照包括注射树脂，保压和冷却的常规注塑成型工艺，制取无中空部分的一体化轴型辊件。使用表4中列出的树脂。所保持的压力，保压时间和冷却时间分别为600kg/cm2，15秒和40秒。一个模塑周期约为65秒。
按照与实施例20至25相同的方法评定成品模制件，其结果示于表4中。
实施例26至28
图25所示的辊子是采用中空注塑成型方法制成的。辊子的规格如下：
外径：         20mm
全长：         400mm
浇口面长度：   2.0mm
T2和T3：如图6所示
为了防止成品模制件的壁变薄，将浇口的拐角如图5所示的那样倒圆，使得Te如表5所示的为0.2或0.4mm。使用表5中列出的树脂。
将呈熔融状态的树脂注入型腔，从而在型腔内留下一个未充填部分。在注射之后0.5秒，通过设在模具喷咀部分上的气体加料口将加压至150kg/cm2的氮气注入树脂达5秒钟。在充气后，使气体压力保持30秒，然后卸压。
在各实施例中，中空注塑成型重复1000次，以便比较由于气体泄漏而导致的不良成型的频率。另外，还对其它性能(中空部分的尺寸，圆度和径向跳动值)进行测定，其结果与在实施例1至4中制取的模制件类似。
实施例29
按照与实施例27相同的程序进行中空注塑成型，只是如图7所示将浇口面13和浇口14的联接处的拐角斜切为斜角，而在实施例26至28中，将上述拐角倒圆。按照与实施例27相同的方法评定成品模制件，其结果列于表5中。此外，测定其它性能(中空部分的尺寸，圆度和径向跳动值)，其结果与在实施例1至4中制取的模制件类似。
实施例30至32
采用中空注塑成型制取形状如图9所示的辊子，辊子的分界部分16是指辊段18和轴段17的分界处。在分界部分16处设置有半径为1mm或3mm的圆角(Tf)21。成品辊件的尺寸如下：
全长：    280mm
辊长：    200mm
轴长(T3)：40mm
辊径(T2)：40mm
轴径：    20mm
采用列于表6中的树脂。
将数量相当于型腔7的容积的70％的树脂注入型腔。在注射之后0.5秒，通过一个配置在注塑机喷咀部分处的加压气体加料口1将预先加压至120kg/cm2的氮气注入树脂。将气体的压力保持40秒，然后卸压。在各实施例中重复1000次中空注塑成型，以便比较由于气体泄漏而导致的不良成型的频率，其结果示于表6中。此外，对其它性能(中空部分的尺寸，圆度和径向跳动值)进行评定，其结果与在实施例1至4中制取的模制件相似。
实施例33
除了将在实施例30至32的辊段和轴段之间的交界部分处倒圆的拐角变为斜角之外，按照与实施例31相同的程序进行中空注塑成型，并且还按照相同方式进行评定，其结果示于表6中。另外，测定其它性能(中空部分的尺寸，圆度和径向跳动值)，其结果与在实施例1至4中得到的模制件类似。
实施例34至37
采用中空注塑成型制取如图26(a)所示的在其表面上有凹槽25的一体化轴型辊件。如图16所示，在模具中设有一型腔，使得辊子的轴线可以是垂直的，并在该型腔的上方设置一个附加型腔。型腔底部的轴线上设置一个浇口，并且在型腔顶部的轴线上设置连通型腔和附加型腔的通道的一个型腔侧入口。另外，在通道中间设有一个截流阀，以便任选地将型腔和附加型腔相联和隔离。
在实施例34至37中，除了附加型腔的内部容积有所变化之外，按照与实施例30至32相同的程序进行中空注塑成型。各实施例中附加型腔的容积分别相当于一体化轴型辊成品件体积的25％，30％，35％和40％。
通过在图26(a)中的点B处切割模制件而测量成品模制件的厚度(最大和最小)。此外，还要测量中空部分沿模制件的轴向的长度。
在位于图26(a)中的点A和点C处支承模制件的同时，在模制件的点B处测量径向跳动值。除开凹槽部位的值之外，将点B处的测量值作为评定值。
在图26(a)中的点C处测量圆度，其测量结果示于表7中。另外，还测量表面粗糙度，其程度与实施例20和21中所达到的级别相同。实施例38至43和比较性实例7至12
采用中空注塑成型制取如图27所示的一体化轴型供纸辊。如表8所示，所设置的型腔在其浇口和位于轴段与辊段之间的交界处均有倒角，这样辊子的轴线可以是垂直的。另外，在分流道上设有一截流阀，它可以任选地将分流道和型腔相联或隔离。
除了型腔和分流道靠截流阀相互隔离直至开始充气为止之外，按照与实施例20相同的程序进行注塑。
在比较性实例7至12中，除了在模具中设置的型腔使得辊件的轴线可以是水平的之外，按照与实施例38至43相同的程序进行注塑。
在实施例38至43中得到的模制件，其空心部分的尺寸，浇口处的气体泄漏和断裂载荷值与在实施例1至4和26至32中得到的模制件的相应参数类似。与之相反，在比较性实例7至12中得到的模制件不如在实施例38至43中得到的模制件。其它性能的评定结果示出表8中。
当评定其它性能(中空部分的尺寸，不良成型的频率和断裂载荷)时，得到了所需的结果。实施例44至49和比较性实例13至18
采用中空注塑成型制取如图27所示的一体化轴型供纸辊。如表9中所示，所设置的型腔在其浇口和位于辊段与轴段之间的交界处均有斜角，使得辊子的轴线可以是垂直的。另外，在分流道上设有一截流阀，它可以任选地将分流道和型腔相联和隔离。
除采用截流阀使型腔与分流道隔离直至开始充气时为止之外，按照与实施例14相同的程序进行注塑。
在比较性实例13至18中，除了将模具中的型腔配置成使得辊子的轴线可以是水平的之外，按照与实施例44至49相同的程序进行注塑。
在实施例44至49中得到的模制件，其中空部分的尺寸，浇口处的漏气和断裂载荷值与在实施例1至4和26至32中得到的模制件相类似。相反，在比较性实例13至18中得到的模制件却不如在实施例44至49中得到的模制件。其它测定结果示于表9中。
当测定其它性能(中空部分的尺寸，不良成型的频率和断裂载荷)时，得到了理想的结果。
按照本发明的用于中空注塑成型的方法，可以由一次注射制取一体化的轴型树脂回转件。因此，不仅可以在很短的周期内成型一个一体化的轴型回转件，而且还具有一次注塑的可靠性。换言之，本发明的用于中空注塑成型的方法在生产率方面是优异的。
采用本发明的方法制造的成品回转件具有良好的外观和高的尺寸精度。另外，与包括一金属轴和树脂的模制件相比，改善了物料的回收利用率。
因此，可以将该一体化轴型树脂回转件用于各个领域，例如汽车，通用机械，精密机械和电器电子设备。该回转件特别适用于传真机，复印机，打印机及类似机械的送纸构件。            表1
所用树脂 模具结构 模具中型腔的轴线方向 注塑方法  d1(mm) d2(mm) (d1-d2)/d1     圆度(μm) 径向跳动值(μm)
   点A    点B    点C
实施例1 聚缩醛共聚物树脂 图13 垂直 欠注射 4.08  3.96  0.03     16     20     14     140
实施例2 尼龙66 图13 垂直 欠注射 4.04  4.00  0.01     10     12     12     124
实施例3 改性PPE树脂 图13 垂直 欠注射 4.12  3.98  0.03     14     18     18     128
实施例4  ABS树脂 图13 垂直 欠注射 4.26  4.18  0.02     12     18     14     118
比较例1 聚缩醛共聚物树脂 图14 水平 欠注射 4.56  3.62  0.21     76     86     78     850
比较例2 尼龙66 图14 水平 欠注射 4.66  3.70  0.21     88     92     26     920
比较例3 改性PPE树脂 图14 水平 欠注射 4.88  4.08  0.16     66     72     74     840
比较例4 ABS树脂 图14 水平 欠注射 4.86  4.12  0.15     78     82     66     920
            表2
    所用树脂 模具结构 注塑方法 加压气体加料口的位置(图13)     d1(mm)     d2(mm) (d1-d2)/d1     圆度(μm) 径向跳动值(μm)
点A 点B 点C
实施例5 聚缩醛共聚物树脂 图13 欠注射     喷咀     4.08     3.96     0.03     16     20     12     140
实施例6 聚缩醛共聚物树脂 图13 欠注射 分流道(A)     4.11     3.92     0.05     18     22     18     150
实施例7 聚缩醛共聚物树脂 图13 欠注射 型腔(B)     4.22     3.88     0.08     32     42     38     260
实施例8     尼龙66 图13 欠注射     喷咀     4.12     4.04     0.02     12     14     12     110
实施例9     尼龙66 图13 欠注射 分注道(A)     4.15     4.08     0.02     18     20     22     130
实施例10     尼龙66 图13 欠注射 型腔(B)     4.30     4.06     0.06     36     38     42     320
实施例11 改性PPE树脂 图13 欠注射     喷咀     4.22     4.16     0.01     14     16     12     100
实施例12 改性PPE树脂 图13 欠注射 分流道(A)     4.26     4.18     0.02     22     16     24     145
实施例13 改性PPE树脂 图13 欠注射 型腔(B)     4.32     3.96     0.08     42     40     44     300
                表3
    所用树脂 模具结构 截流阀 中空部分沿回转件轴线的长度     圆度(μm) 径向跳动值(μm) 辊段的表面粗糙度Rmax(μm)
点A 点B 点C
实施例14 聚缩醛共聚物树脂 图15 不采用  90％     16  20     18     135     28
实施例15 含玻璃纤维的聚缩醛共聚物树脂 图15 不采用  95％     14  16     20     120     36
实施例16 ABS树脂 图15 不采用  90％     24  22     26     165     18
实施例17 聚缩醛共聚物树脂 图16 采用 100％     12  14     12     100     18
实施例18 含玻璃纤维的聚缩醛共聚物树脂 图16 采用 100％     10  8     8     80     24
实施例19 ABS树脂 图16 采用 100％     12  16     14     100     10
表4
    所用树脂     注塑方法 辊件的表面粗糙度(μm)
    实施例20 聚缩醛共聚物树脂     图20(a)至(c)     32
    实施例21     聚缩醛类树脂     图20(a)至(c)     48
    初稿例22 聚缩醛共聚物树脂     图23(a)至(c)     14
    实施例23     聚缩醛类树脂     图23(a)至(c)     18
    实施例24 聚缩醛共聚物树脂     图25(a)至(c)     10
    实施例25     聚缩醛类树脂     图25(a)至(c)     14
    比较例5 聚缩醛共聚物树脂     常规的注塑成型     64
    比较例6     聚缩醛类树脂     常规的注塑成型     92
表5
    所用树脂     浇口形状，Te(mm) 不良成型的频率(1000次连续注塑)(％)
    实施例26 聚缩醛共聚物树脂     圆角，0.2     1.2
    实施例27 聚缩醛共聚物树脂     圆角，0.4     0.0
    实施例28 尼龙     圆角，0.4     0.0
    实施例29 聚缩醛共聚物树脂     斜角，0.4     0.2
表6
    所用树脂 中空部分的拐角形状，Tf(mm) 不良成型的频率(1000次连续注塑)(％) 断裂载荷(kg)
实施例30 聚缩醛共聚物树脂     圆角，1     0.1     24
实施例31 聚缩醛共聚物树脂     圆角，3     0.0     38
实施例32 尼龙66     圆角，3     0.0     43
实施例33 聚缩醛共聚物树脂     斜角，2     0.1     34
          表7
所用树脂 附加型腔的体积(％) R1-r1(mm) R2-r2(mm) (R2-r2)/(R1-r1) 中空部分沿回转件轴线的长度 径向跳动(μm) 圆度(μm)
实施例34 聚缩醛共聚物树脂     40     2.15     1.97     0.92     100％     130     25
实施例35 聚缩醛共聚物树脂     35     2.25     2.03     0.90     100％     140     28
实施例36 聚缩醛共聚物树脂     30     2.35     2.05     0.87     95％     145     32
实施例37 聚缩醛共聚物树脂     25     2.36     2.06     0.87     85％     150     36
表8
所用树脂 模具中型腔的轴线方向 附加型腔 Te(mm) Tf(mm) 不良成型的频率 径向跳动(μm) 辊段的表面粗糙度(μm)     圆度(μm)
点A 点B 点C
实施例38 聚缩醛树脂 垂直 采用     0.5     1.0     1.8     80     18     12  12     10
实施例39 聚缩醛树脂 垂直 采用     1.0     1.0     1.0     76     12     10  10      8
实施例40 聚缩醛树脂 垂直 采用     1.0     1.5     0.3     70      8      5  6      6
实施例41 尼龙66树脂 垂直 采用     0.5     1.0     1.7     84     16     12  14     14
实施例42 尼龙66树脂 垂直 采用     1.0     1.0     1.1     80     10     12  12     10
实施例43 尼龙66树脂 垂直 采用     1.0     1.5     0.4     80      8      8  8     6
比较例7 聚缩醛树脂 水平 采用     0.5     1.0     17.5     630     54     84  92     88
比较例8 聚缩醛树脂 水平 采用     1.0     1.0     12.4     560     42     80  88     84
比较例9 聚缩醛树脂 水平 采用     1.0     1.5      8.7     540     30     78  84     80
比较例10 尼龙66树脂 水平 采用     0.5     1.0     18.3     720     42     76  86     80
比较例11 尼龙66树脂 水平 采用     1.0     1.0     13.1     680     36     70  78     72
比较例12 尼龙66树脂 水平 采用     1.0     1.5      9.2     660     28     70  70     68
表9
所用树脂 模具中型腔的轴线方向 附加型腔 Te(mm) Tf(mm) 不良成型的频率 径向跳动(μm) 辊段的表面粗糙度(μm)     圆度(μm)
点A 点B 点C
实施例44 聚缩醛树脂 垂直 采用 1.0  1.5  1.6  78  12  12  14  14
实施例45 聚缩醛树脂 垂直 采用 1.5  1.5  0.8  74  8  10  12  8
实施例46 聚缩醛树脂 垂直 采用 1.5  2.0  0.5  74  6  6  10  6
实施例47 聚缩醛类树脂 垂直 采用 1.0  1.5  2.3  90  22  18  18  14
实施例48 聚缩醛类树脂 垂直 采用 1.5  1.5  1.8  86  16  14  12  10
实施例49 聚缩醛类树脂 垂直 采用 1.5  2.0  1.2  84  12  10  12  10
比较例13 聚缩醛树脂 水平 采用 1.0  1.5  17.5  630  56  80  94  86
比较例14 聚缩醛树脂 水平 采用 1.5  1.5  12.4  560  40  78  86  82
比较例15 聚缩醛树脂 水平 采用 1.5  2.0  8.7  540  32  76  80  78
比较例16 聚缩醛类树脂 水平 采用 1.0  1.5  18.3  820  54  88  96  98
比较例17 聚缩醛类树脂 水平 采用 1.5  1.5  13.1  780  46  82  86  82
比较例18 聚缩醛类树脂 水平 采用 1.5  2.0  9.2  760  44  82  80  78

Claims (17)

1．一种用于制备在其内部有一中空部分的一体化轴型树脂回转件的方法，该方法包括设置一个其中沿熔融树脂的流动方向依次设置有一主流道，一分流道，一浇口和一模腔的模具并进行中空注塑成型，所述模具在回转件的轴线和型腔边缘表面的交界处设置所述浇口，从而使具有所述浇口的边缘表面包括型腔的底部，并且轴线可以是垂直的。
2．按照权利要求1所述的用于制备回转件的方法，其特征在于：借助于通过一浇口向型腔内注入加压流体而进行所述的中空注塑成型。
3．按照权利要求1或2所述的用于制备回转件的方法，其特征在于：所述的中空注塑成型是通过下述方式进行的，即向型腔内注入熔融树脂，以使其留下一个未充填部分，然后向型腔内注入加压流体，从而使树脂扩散到所述未充填部分中。
4．按照权利要求3所述的用于制备回转件的方法，其特征在于：通过向型腔内注入数量相当于型腔内部容积50％至90％的树脂而进行所述的中空注塑成型。
5．按照权利要求1或2所述的用于制备回转件的方法，其特征在于：通过在向型腔内注入熔融树脂的同时向型腔内注入加压流体而进行所述的中空注塑成型。
6．按照权利要求1或2所述的用于制备回转件的方法，其特征在于：所述的中空注塑成型是通过下述方式进行的，即向型腔内注入熔融的树脂，该型腔有一个与其相联的附加型腔，以便不留下一个未充填部分，随后将加压流体注入树脂内。
7．按照权利要求6所述的用于制备回转件的方法，其特征在于：所述的中空注塑成型是用一个模具进行的，其中在所述型腔的上方配置一个附加型腔，由一个从所述型腔的顶部沿轴线的延长线配置的通道将附加型腔与型腔相联。
8．按照权利要求6所述的用于制备回转件的方法，其特征在于：所述的中空注塑成型是通过下述方式进行的，即在一个与型腔和附加型腔相联的通道上设置一个截流阀，在关闭所述阀门的同时，将熔融树脂注入所述型腔，以及在打开所述阀门时，将加压流体注入所述型腔。
9．按照权利要求1所述的用于制备回转件的方法，其特征在于：所述的中空注塑成型是通过下述方式进行的，即将树脂注入位于模具的主流道和浇口之间的部分和全部空间中，并从加料口注入加压流体，该加料口所在的位置距沿树脂的流动方向设置在主流道前面的喷咀的距离比距提供注塑所需数量的树脂的供料点更近。
10．按照权利要求9所述的用于制备回转件的方法，其特征在于：所述的中空注塑成型是通过下述方式进行的，即在位于模具的分流道和型腔之间的截流阀关闭的条件下，将熔融树脂注入位于模具的主流道和浇口之间的部分或全部空间中，随后，在打开截流阀的状态下充入加压流体。
11．按照权利要求1或2所述的用于制备回转件的方法，其特征在于：通过采用一个其中将型腔内的一个或多个拐角倒圆或斜削的模具而进行中空注塑成型。
12．按照权利要求11所述的用于制备回转件的方法，其特征在于：通过采用一个其中将拐角倒圆的模具来进行所述的中空注塑成型。
13．按照权利要求12所述的用于制备回转件的方法，其特征在于：通过采用一个下述的模具来进行所述的中空注塑成型，其中在浇口处的倒圆角满足由下列公式所确定的关系： 0.1 mm ≤ Te ≤ ( 2 - 1 ) × Gt
式中，当假定B是一个接触模制件的一个表面和一个倒圆拐角的点，A是一个位于模制件的表面上并比B更远离浇口的点，D是一个接触一浇口面和所述倒圆拐角的点，而E是一个接触浇口面和一主流道的点，并且C是线段AB和线段DE的交点，F是倒圆拐角的表面和∠ACE的等分线的交点时，Gt代表线段CE的长度；Te代表线段CF的长度。
14．按照权利要求12所述的用于制备回转件的方法，其特征在于：通过采用一个如下所述的模具而进行所述的中空注塑成型，即，其中除在浇口处的拐角之外的倒圆角满足由下列公式所确定的关系：
a)假设5mm≤T2-T1≤T3×2则
0.4 mm ≤ Tg ≤ ( 2 - 1 ) / 2 × ( T 2 + T 1 )
；以及
b)假设5mm≤T3×2≤T2-T1则
0.4 mm ≤ Tg ≤ ( 2 - 1 ) × T 3
式中，当L被假定为一个轴段的表面的终点，M是一个接触轴段的一表面和一倒圆拐角的点，O是一个接触辊段终点的一表面和倒圆拐角的点，P是一个辊段表面的终点，并且N是线段LM和线段OP的交点，Q是倒圆拐角的表面与∠LNP的等分线的交点时，Tg表示线段NQ的长度；T3代表线段LN的长度；T1和T2分别表示当将两段均做成圆柱体时，轴段和辊段的直径；T1和/或T2表示当将两段或任一段做成齿轮时，节圆的直径；以及T1和/或T2表示当将两段或任一段做成凸轮时，凸轮的最小直径。
15．按照权利要求11所述的用于制备回转件的方法，其特征在于：通过采用一个其中将拐角斜切的模具而进行所述的中空注塑成型。
16．按照权利要求15所述的用于制备回转件的方法，其特征在于：通过采用一个如下所述的模具来进行所述的中空注塑成型，即其中在浇口处被斜削的拐角满足由下列公式所确定的关系： 0.1 mm ≤ Tf ≤ ( 2 - 1 ) × Gt
式中，当假定B是一个接触模制件的一个表面和一个倒角拐角的点，A是一个位于模制件的表面上并且比B更远离浇口的点，D是一个接触一浇口面和所述倒角拐角的点，E是一个接触浇口面和一直流道的点，并且C是线段AB和线段DE的交点，F是倒角拐角的表面与∠ACE的等分线的交点时，Gt代表线段CE的长度；Tf代表线段CF的长度。
17．按照权利要求15所述的用于制备回转件的方法，其特征在于：通过采用一个如下所述的模具而进行所述的中空注塑成型，即其中除浇口处的拐角之外的斜角满足由下列公式所确定的关系：
a)假设5mm≤T5-T4≤T6×2则
0.4 mm ≤ Th ≤ 2 / 4 × ( T 5 - T 4 ) ;
b)假设5mm≤T6×2≤T5-T4则
0.4 mm ≤ Th ≤ 2 / 2 × T 6
式中，当L被假定为一个轴段的一表面的终点，M是一个接触轴段的一表面和一倒角拐角的点，O是一个接触辊段终点的一表面和倒角拐角的点，P是一个辊段表面的终点，并且N是线段LM和线段OP的交点，而Q是倒角拐角的表面与∠LNP的等分线的交点时，Th代表线段NQ的长度；T6代表线段LN的长度；T4和T5分别表示当将轴段和辊子段均做成圆柱体时，轴段和辊段的直径；T4和/或T5表示当将两段或任一段做成齿轮时，节圆的直径；以及T4和/或T5表示当将两段或任一段做成凸轮时，凸轮的最小直径。
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