JP2002283406A

JP2002283406A - 中空樹脂長尺体の成形方法及び成形装置

Info

Publication number: JP2002283406A
Application number: JP2001092176A
Authority: JP
Inventors: Satoru Fujiwara; 覚藤原; Akihiro Yamamoto; 昭宏山本; Atsushi Ohori; 篤大堀
Original assignee: Mitsubishi Cable Industries Ltd
Current assignee: Mitsubishi Cable Industries Ltd
Priority date: 2001-03-28
Filing date: 2001-03-28
Publication date: 2002-10-03

Abstract

(57)【要約】【課題】射出成型時の金型内の溶融樹脂の流速を均
一にさせることで、成形品の精度を向上させることがで
きる中空樹脂長尺体の成形方法及び成形装置を提供する
ことを目的とする。【解決手段】シャフト２を中心に有し環状空間部３を形
成する金型１と、環状空間部３の軸心方向ｃの一端部に
連通する円環平板状フィルムゲート14と、フィルムゲー
ト14に連通する拡大円環空室状の樹脂溜13と、樹脂溜13
に射出成形機７からの溶融樹脂を供給する複数本のスプ
ル11を金型１の上記軸心方向ｃに向けて有するものであ
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は中空樹脂長尺体の成
形方法及び成形装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、溶融樹脂を射出成形にて中空長尺
体を製造するために、シャフトを内部に有する金型の一
端部に多点ピンゲート又は、フィルムゲートを設け、金
型内部に熱可塑性の溶融樹脂を供給して行う成形装置、
成形方法が広く用いられている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】図10に示すように、金
型41内部に供給された溶融樹脂Ｒは、金型41内部で樹脂
の流動速度が、ゲート44の配置及び溶融樹脂供給バラン
スにより金型41内部で不均一となる。この時、溶融樹脂
Ｒが先行した箇所では、図10の二点鎖線に示すように、
溶融樹脂Ｒの圧力によりシャフト42が曲がった状態で成
形され、成形品を金型41から外したとき、曲げられたシ
ャフト42が戻ろうとするため、成形品が逆方向に湾曲し
てしまうという問題点がある。

【０００４】また、成形品としては、コピー機、プリン
ター等のＯＡ機器に使用されるローラがあり、現在、こ
れらは高速処理、大型紙対応の傾向にあり、長尺かつ高
精度のものが特に要求されている。このように製品の中
空長尺体が長く、かつ、細い形状の場合、金型41内の溶
融樹脂Ｒの流路も狭くなり、溶融樹脂Ｒの流動抵抗が大
きくなるため溶融樹脂Ｒの射出圧力が大きくなり、その
結果シャフト42の変形を助長してしまう問題点がある。

【０００５】そこで本発明は、射出成型時の、金型内の
溶融樹脂の流速を均一にさせることで、成形品の精度を
向上させることができる中空樹脂長尺体の成形方法及び
成形装置を提供することを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上述の目的を達成するた
めに、本発明に係る中空樹脂長尺体の成形方法は、溶融
樹脂を、複数個のスプルから、拡大円環空室状の樹脂溜
へ一旦充填した後に、薄いフィルムゲートを通じて金型
の環状空間部内へ供給するものである。

【０００７】また、環状空間部を鉛直方向縦向きに配置
し、溶融樹脂を、複数個のスプルから、拡大円環空室状
の樹脂溜へ一旦充填した後に、薄いフィルムゲートを通
じて金型の環状空間部内へ供給するものである。

【０００８】また、本発明に係る中空樹脂長尺体の成形
装置は、シャフトを中心に設けて環状空間部を形成する
金型と、環状空間部の軸心方向の一端部に連通する円環
平板状フィルムゲートと、フィルムゲートに連通する拡
大円環空室状の樹脂溜と、樹脂溜に射出成形機からの溶
融樹脂を供給する複数本のスプルを上記軸心方向に向け
て有するものである。

【０００９】また、シャフトを中心に設けて環状空間部
を形成する金型と、環状空間部の軸心方向の一端部に連
通する円筒状フィルムゲートと、フィルムゲートに連通
する拡大円環空室状の樹脂溜と、樹脂溜に射出成形機か
らの溶融樹脂を供給する複数本のスプルを樹脂溜の拡大
円環外周側寄りに有するものである。

【００１０】また、上記金型を鉛直方向縦向きに配設し
たものである。上記シャフトが中空状であって、上記溶
融樹脂と一体化されて成形品として金型から取り出され
るものである。

【００１１】

【発明の実施の形態】以下、図示の実施の形態に基づ
き、本発明を詳説する。

【００１２】図１は、本発明に係る中空樹脂長尺体の成
形装置の実施の一形態を示し、この成形装置は、シャフ
ト２を中心に配置可能な射出成形用の金型１と、溶融樹
脂供給路本体８と、溶融樹脂射出成形機７と、により構
成されている。上記金型１は、長尺体成形用の円孔９を
有し、その中心にシャフト２を挿入状に設けることによ
り、金型１の内部に環状空間部３───キャビティ──
─を形成したものである。上記金型１及びシャフト２
は、射出成形機７が連通された供給路本体８に着脱可能
に固定されている。また、図２は、本発明の他の実施の
形態を示し、上記環状空間部３（金型１）を鉛直方向縦
向きに配設して、環状空間部３の下端側に供給路本体８
が設けられた中空樹脂長尺体の成形装置である。

【００１３】また、本発明の成形装置に於て、熱可塑性
の溶融樹脂Ｒが環状空間部３内に射出され、金型１内の
環状空間部３に充填し、冷却固化され、シャフト２と共
にローラ36を得るものである（図７参照）。つまり、金
属製のシャフト２の外周に溶融樹脂Ｒを射出成形にて被
覆させローラ36を作製する。このシャフト２は、両端部
に、突出軸21を有し、この突出軸21が供給路本体８に設
けられた保持孔22に嵌挿し、シャフト２を保持してい
る。また、このシャフト２に溶融樹脂Ｒを被覆して得る
成形品（ローラ36）は、順次金型１から取り出されるの
で、上記シャフト２は、次々と金型１内に供給される部
品に相当する。

【００１４】また、本発明の成形装置にて作製されるロ
ーラ36は、コピー機、プリンター等のＯＡ機器に使用さ
れ、これらは現在、高速処理、大型紙対応の傾向にあ
り、使用されるローラは長尺かつ高精度のものが特に要
求されている。

【００１５】また、図１又は図２に示すように、上記金
型１の環状空間部３の軸心方向ｃの一端部（図２におい
ては下端部）には、環状空間部３の半径方向ｒ向きに円
環平板状のフィルムゲート14が連設されている。そのフ
ィルムゲート14の他端（外径端）側には、拡大円環空室
断面形状を有する樹脂溜13が連設している。この樹脂溜
13は、環状空間部３の軸心方向ｃ及び半径方向ｒ向きの
空間を有するもので、環状短円柱形をなすものである。
また、この樹脂溜13には、複数本のスプル11が上記軸心
方向ｃに向けて配設されている。また、このスプル11の
（樹脂溜13との）接続位置は、樹脂溜13に連通するフィ
ルムゲート14と離れた位置が望ましい。

【００１６】また、図３は本発明の他の実施の形態を示
したものであり、上記図１の成形装置と同様に、シャフ
ト２を中心に配置可能な射出成形用の金型１と、溶融樹
脂供給路本体８と、溶融樹脂射出成形機７と、により構
成されている。また、上記金型１は、長尺体成形用の円
孔９を有し、その中心にシャフト２を挿入状に設けるこ
とにより、金型１の内部に環状空間部３───キャビテ
ィ───を構成したものである。上記金型１及びシャフ
ト２は、射出成形機７が連通された供給路本体８に着脱
可能に固定されている。また、図４は、本発明のさらに
他の実施の形態を示し、図３に示す環状空間部３（金型
１）を鉛直方向縦向きに配設した中空樹脂長尺体の成形
装置である。

【００１７】そして、図３及び図４に示すように、上記
金型１の環状空間部３の軸心方向ｃの一端部（図４にお
いては下端部）には、環状空間部３の軸心方向ｃ向きに
円筒状のフィルムゲート14が連設されている。そしてそ
のフィルムゲート14の他端側には、拡大円環空室断面形
状を有する樹脂溜13が連設している。この樹脂溜13は、
環状空間部３の軸心方向ｃ及び半径方向ｒ向きの空間を
有するもので、環状短円柱形をなすものである。このフ
ィルムゲート14は、上記環状短円柱形の樹脂溜13の円環
内周側に接続されている。また、図３及び図４に示すよ
うに、この樹脂溜13には、複数本のスプル11が環状短円
柱形の樹脂溜13の円環外周側寄りに、金型１内環状空間
部３の軸心方向ｃに向けて配設されている。または、図
３，図４中に二点鎖線にて示したように、複数本のスプ
ル11ａを環状短円柱形の樹脂溜13の円環外周面に接続し
てもよい。つまり、複数本のスプル11ａを樹脂溜13の外
周面に環状空間部３の半径方向ｒ向きに連設してもよい
ものとする。

【００１８】また、上記フィルムゲート14は環状空間部
３の半径方向ｒ又は軸心方向ｃ（軸心に直角又は平行）
に配置するのみならず、環状空間部３に対して角度は任
意としてもよい。つまり、フィルムゲート14は薄いシェ
ルの円錐台形状としてもよい。また、スプル11に於て
も、その向き（傾斜）は自由であるが、スプル11出口の
延長上が、フィルムゲート14となることは避けることが
望ましい。

【００１９】次に、図２に示す成形装置による中空樹脂
長尺体の成形方法について説明する。射出成形機７のノ
ズルから供給された溶融樹脂は、供給路６、複数個のス
プル11へと順次送られ、さらにスプル11から拡大円環空
室断面形状を有する樹脂溜13へと流動する。続いて、図
５（イ）に示すように、溶融樹脂Ｒは一旦、この樹脂溜
13へと充填され、直ちに、フィルムゲート14へと押し流
され、図５（ロ）に示すように、環状空間部３へ流出す
る。

【００２０】次に、図４に示す成形装置による中空樹脂
長尺体の成形方法について説明する。射出成形機７のノ
ズルから供給された溶融樹脂は、供給路６、複数個のス
プル11へと順次送られ、さらにスプル11から拡大円環空
室断面形状を有する樹脂溜13へと流動する。続いて、図
６（イ）に示すように、溶融樹脂Ｒは一旦、この樹脂溜
13へと充填され、直ちに、フィルムゲート14へと押し流
され、図６（ロ）に示すように、環状空間部３へ流出す
る。

【００２１】これら図５及び図６において、溶融樹脂Ｒ
が樹脂溜13を通じてフィルムゲート14から環状空間部３
に射出され、金型１内の環状空間部３に充填していく際
（射出成形時）、一旦溶融樹脂Ｒが樹脂溜13において満
管状態となるため、フィルムゲート14内の溶融樹脂Ｒの
射出圧力は、樹脂溜13内で均一となる。つまり、フィル
ムゲート14から射出する溶融樹脂Ｒは、この均等射出圧
力により、環状空間部３内へ円周方向位置すべてにおい
て均等な射出速度を有して射出させることができる。

【００２２】しかして、この樹脂溜13による圧力制御機
能により、円周方向にわたり同一の開口面積（同一の厚
さ）を有するフィルムゲート14から、射出速度の等しい
溶融樹脂Ｒが射出され、その射出流量差を無くすことが
できるため、溶融樹脂Ｒが環状空間部３内に金型１の同
一高さ（軸心方向ｃ）に均一に充填される。即ち、ゲー
ト形状及び溶融樹脂Ｒの流量差などによって、生じる流
動速度分布の不均一を、上記樹脂溜13の等圧制御作用に
より、発生させないものである。つまり、環状空間部３
の同一横断面での溶融樹脂Ｒの流動速度分布の差を無く
すことができる。

【００２３】また、複数のスプル11から樹脂溜13に流入
する溶融樹脂Ｒは、流速が大きく、また、それぞれのス
プル11からの流速はそのスプル11の位置により不均一で
ある。そのため、直接（樹脂溜13を介さずに）溶融樹脂
Ｒを環状空間部３へ射出すると、溶融樹脂Ｒの流動速度
分布に差が生じ充填速度が、位置によりまちまちとな
る。しかし、図５（イ）及び図６（イ）に示すように、
複数のスプル11から流出された溶融樹脂Ｒは、樹脂溜13
の内壁へ一旦衝突して後、この樹脂溜13内に充填され
る。そのため、上記のような、それぞれのスプル11から
の流速が、そのスプル11の位置により不均一であって
も、環状空間部３内へ射出する溶融樹脂Ｒの流速には影
響を与えないものである。つまり、環状空間部３への射
出速度は、樹脂溜13内の内圧（射出成形機７の射出圧
力）のみに、影響を与える構成とし、この樹脂溜13の整
圧により、環状空間部３内に均等に溶融樹脂Ｒを充填さ
せることができる。このように、この樹脂溜13は、スプ
ル11からの溶融樹脂Ｒの流入速度差を抑え、フィルムゲ
ート14への流出速度を整える作用を有するものである。

【００２４】このように、上記樹脂溜13による溶融樹脂
Ｒの流動速度制御機能により、溶融樹脂Ｒは、金型１内
の軸心方向ｃに向かって同一高さに金型１内の環状空間
部３に充填され（図７参照）、その後、冷却されるた
め、溶融樹脂Ｒの射出圧力の差によるシャフト２の変形
による、成形後のローラ36の歪み、及び、射出速度の違
いによる冷却速度むらによる、成形後のローラ36外径の
不均一、及び、ローラ表面のスジや模様などの表面粗度
の悪化を著しく防ぐことが可能となる。

【００２５】また、本発明の成形方法によれば、シャフ
ト２が湾曲することなく、また、溶融樹脂Ｒの流れが均
一なため、シャフト２は不均衡な外力を受けないため、
シャフト２に内部歪みが生じにくく、また、残留応力が
発生しにくいため、完成品のローラ36を長期に渡り使用
したとき、特に長尺で細長比が大きいローラ36において
は、ローラ36の軸心の振れなどの径年変化を少なくする
ことが可能となる。

【００２６】次に、本発明による成形品（樹脂溜13あ
り）と、従来の成形品（樹脂溜13なし）との寸法検査結
果を表１に示す。なお、成形装置は図２に示すように、
環状空間部３を鉛直方向縦向きに配置したものである。
また、表１中の外径差ｄとは、ローラの最大外形と最小
外形の差を、また、全振れεとは、ローラを回転させた
ときの半径方向の表面高さの最大位置と最小位置との差
を意味する。

【００２７】

【表１】

【００２８】表１に示すように本発明による成形品は、
外径差ｄ、全振れεとも、従来の物に比べ約50％と非常
に高精度で成形することができる。また、成形品の表面
の状態も、溶融樹脂Ｒの冷却差によるすじ模様について
改善がされている。よって、本発明の、樹脂溜13による
圧力制御機能は、樹脂長尺体の成形品の寸法精度の向上
において、簡単な構成により行うことができ、かつ、非
常に有効な効果を発揮することがわかる。

【００２９】次に、図２における成形装置により成形し
た成形品を取り出す方法は、図８に示すフィルムゲート
14部拡大断面図のように、シャフト２に樹脂Ｒ′が被覆
されてできた成形品を有する金型１と、供給路本体８
と、を分離する。このとき成形品の下部に残る不要部31
は図８の矢印Ｓに示すように、薄いフィルムゲート14部
において、（図示省略するが）切断具により切断を行
う。その後、完成品はシャフト２と共に、金型１から抜
き出して取り出す。また、フィルムゲート14は薄い平板
状からなるため、円形状刃を有する切断具により、容易
に不要部31を切断除去することが可能である。

【００３０】また、金型１は円孔９を有した筒形状の一
体ものであり、その軸心方向ｃには及び円周方向に於
て、継ぎ目のない金型１である。つまり、成形品の樹脂
Ｒ′の表面で金型１を分離するものではない。そのた
め、成形品の表面には、金型１の継ぎ目による段差及び
バリは生じず、表面精度の高い製品を得るために、２次
加工（円筒研削）を行う必要も無い。これにより、製品
の製作工数を減らすこととなり、製造コストの低減が可
能となる。

【００３１】また、本発明により成形される樹脂長尺体
は、上述の実施の形態に於ては、中心にシャフト２を有
し、その外周に樹脂Ｒ′を被覆させたローラ36の場合に
ついて説明したが、これを図９に示すように、シャフト
２を（中実ではなく）中空状として、このシャフト２に
樹脂Ｒ′を被覆して、非常に高精度な中空樹脂長尺体
（複合材料パイプ）とすることもできる。これにより、
非常に高強度かつ、高精度な長尺の複合材料パイプを作
製することが可能となる。

【００３２】あるいは、金型１内に設けられるシャフト
２を製造装置（金型１）の一部品として繰り返し使用し
ても良い場合がある。つまり、射出成型後、上記シャフ
ト２を樹脂Ｒ′の成形品から抜き出し、高精度な樹脂パ
イプを作製することができる。他の実施例としては、上
記シャフト２を抜き出した樹脂パイプに金属パイプを挿
着した複合パイプとしてもよい。または、所定長さの金
属シャフトを挿着してもよい。これらは、金属パイプ及
び金属シャフトを補強材として、金属芯を有する樹脂製
長尺パイプ及びシャフトを作製することが可能となる。

【００３３】

【発明の効果】本発明は上述の構成により次のような効
果を奏する。

【００３４】（請求項１によれば）金型１内部に供給さ
れた溶融樹脂Ｒの環状空間部３での流動速度分布を、金
型１のそれぞれの横断面における位置において均一にさ
せることができる。また、この樹脂溜13が有する圧力制
御機能により、成形品の中空長尺体が長く、かつ、細い
形状の場合でも、成形品の寸法精度を簡単な方法にて向
上させることが可能である。

【００３５】（請求項２によれば）充填された溶融樹脂
Ｒの上端面が常に水平となり、金型１内部に供給された
溶融樹脂Ｒの環状空間部３での流動速度分布を、金型１
のそれぞれの横断面における位置においてさらに均一に
させることができる。また、この樹脂溜13が有する圧力
制御機能により、成形品の中空長尺体が長く、かつ、細
い形状の場合でも、成形品の寸法精度を簡単な方法にて
著しく向上させることが可能である。

【００３６】（請求項３によれば）金型１内部に供給さ
れた溶融樹脂Ｒの環状空間部３での流動速度分布を、金
型１のそれぞれの横断面における位置において均一にさ
せることができる。また、溶融樹脂Ｒの圧力制御機能を
有する樹脂溜13により、成形品の中空長尺体が長く、か
つ、細い形状の場合でも、成形品の寸法精度を簡単な構
成にて向上させることが可能である。さらに、（図８で
説明した如く）成形後、不要部31の除去が容易である。

【００３７】（請求項４によれば）金型１内部に供給さ
れた溶融樹脂Ｒの環状空間部３での流動速度分布を、金
型１のそれぞれの横断面における位置において均一にさ
せることができる。また、溶融樹脂Ｒの圧力制御機能を
有する樹脂溜13により、成形品の中空長尺体が長く、か
つ、細い形状の場合でも、成形品の寸法精度を簡単な構
成にて向上させることが可能である。

【００３８】（請求項５によれば）充填された溶融樹脂
Ｒの上端面が常に水平となり、金型１内部に供給された
溶融樹脂Ｒの環状空間部３での流動速度分布を、金型１
のそれぞれの横断面における位置においてさらに均一に
させることができ成形品の寸法精度を簡単な構成にて向
上させることが可能である。

【００３９】（請求項６によれば）非常に高強度かつ、
高精度な長尺の複合材料パイプを簡単な構成により、作
製することが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の成形装置の実施の一形態を示す側部断
面図である。

【図２】本発明の成形装置の他の実施の形態を示す側部
断面図である。

【図３】本発明の成形装置の別の実施の形態を示す側部
断面図である。

【図４】本発明の成形装置のさらに別の実施の形態を示
す側部断面図である。

【図５】成形途中状態を示す成形装置の主要部断面図で
ある。

【図６】成形途中状態を示す成形装置の主要部断面図で
ある。

【図７】成形完了状態を示す成形装置の側部断面図であ
る。

【図８】構成要素を示す要部拡大断面図である。

【図９】本発明の成形装置のさらに別の実施の形態を示
す側部断面図である。

【図10】従来例における成形途中状態を示す成形装置の
側部断面図である。

【符号の説明】

１金型２シャフト３環状空間部７射出成形機 11 スプル 11ａスプル 13 樹脂溜 14 フィルムゲートｃ軸心方向Ｒ溶融樹脂

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者大堀篤和歌山県有田市箕島663番地三菱電線工業株式会社箕島製作所内Ｆターム(参考） 4F202 AD15 AG03 AG08 AH04 AR08 CA11 CB01 CB12 CK15 4F206 AD15 AG03 AG08 AH04 AR08 JA07 JB12 JL02 JQ81

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】溶融樹脂Ｒを、複数個のスプル11から、
拡大円環空室状の樹脂溜13へ一旦充填した後に、薄いフ
ィルムゲート14を通じて金型１の環状空間部３内へ供給
することを特徴とする中空樹脂長尺体の成形方法。
【請求項２】環状空間部３を鉛直方向縦向きに配置
し、溶融樹脂Ｒを、複数個のスプル11から、拡大円環空
室状の樹脂溜13へ一旦充填した後に、薄いフィルムゲー
ト14を通じて金型１の該環状空間部３内へ供給すること
を特徴とする中空樹脂長尺体の成形方法。
【請求項３】シャフト２を中心に設けて環状空間部３
を形成する金型１と、該環状空間部３の軸心方向ｃの一
端部に連通する円環平板状フィルムゲート14と、該フィ
ルムゲート14に連通する拡大円環空室状の樹脂溜13と、
該樹脂溜13に射出成形機７からの溶融樹脂Ｒを供給する
複数本のスプル11を上記軸心方向ｃに向けて有すること
を特徴とする中空樹脂長尺体の成形装置。
【請求項４】シャフト２を中心に設けて環状空間部３
を形成する金型１と、該環状空間部３の軸心方向ｃの一
端部に連通する円筒状フィルムゲート14と、該フィルム
ゲート14に連通する拡大円環空室状の樹脂溜13と、該樹
脂溜13に射出成形機７からの溶融樹脂Ｒを供給する複数
本のスプル11を該樹脂溜13の拡大円環外周側寄りに有す
ることを特徴とする中空樹脂長尺体の成形装置。
【請求項５】上記金型１を鉛直方向縦向きに配設した
請求項３または請求項４記載の中空樹脂長尺体の成形装
置。
【請求項６】上記シャフト２が中空状であって、上記
溶融樹脂Ｒと一体化されて成形品として金型１から取り
出される請求項３，請求項４または請求項５記載の中空
樹脂長尺体の成形装置。