JP2002508271A - 回転可能なプラスチックローラ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 プラスチック材料の回転可能なロールは次の方法で製造される。熱可塑性材料がロールシャフトと外側のローラ層との間に射出され、冷却中に、この材料の容積が減少し、ロールシャフト上で収縮し、外側のローラ層から離れるように収縮し、または、外側層は多成分射出成形法に従って最初に射出され、その後に、熱可塑性材料が外側のローラ層とロールシャフトとの間に射出され、この材料がまたロールシャフト上で収縮し、外側のローラ層から離れるように収縮する。この方法はロールシャフト１に強固に連結された内側のローラ層２と、摺動ギャップにより内側層に対して自由に回転できる外側のローラ層３とを有するプラスチック材料のロールを製造する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】 本発明はスピンドルと、外側の運転ローラ層と、内側の運転ローラ層とを有す
る回転可能なプラスチックローラを製造する方法に関する。

【０００２】 任意の型式のプラスチックローラ、特にスピンドルとして金属シャフトを備え
たプラスチックローラは別個に製造したプラスチックローラをスピンドル上に装
着することにより製造するのが慣行である。プラスチックローラが装着後にスピ
ンドルから滑り脱落するもを阻止するために、アンダーカット（例えば、スピン
ドル上の環状くぼみに把持係合する環状のビード）を設けるか、または、横方向
に嵌合するディスクによりローラを固定しなければならない。

【０００３】 この方法における主な欠点は、プラスチックローラの装着に時間が掛かり、し
ばしば重労働となることである。更に、スピンドル上へのプラスチックローラの
装着を達成できるような方法でアンダーカットを設けなければならない。これは
、一般に、プラスチックローラとスピンドルとの間にかなりのバックラッシュを
生じさせ、不正確な運転、運転ノイズ又は大きな摩耗を生じさせることがある。
プラスチックローラを横方向のディスクで固定する場合は、更なる装着作業が必
要となり、付加的な材料コストが増大する。

【０００４】 また、プラスチックローラを異なるプラスチックの複数の層で構成することが
知られている。例えば、ＤＥ９３１９３０７Ｕ１には、リム本体及びタイヤとし
ての外側の剛直なシェル（共に熱可塑性ポリマーで作る）及び軟質の音響吸収中
間層を有するローラのためのキャスターが記載されている。この場合、オプショ
ンとして、中間層は、タイヤの表面領域における接触融着によりリム本体及びタ
イヤに固定的に接着される射出エラストマーにより、または、例えばアンダーカ
ット又は輪郭溝によりリム本体及びタイヤに機械的に固定連結されるポリウレタ
ンの射出成形により、形成される。

【０００５】 従って、目的は回転可能なプラスチックローラを製造するための一層安価で環
境に優しい方法を提供することである。 この目的は、ローラシャフト（プラスチックローラのスピンドル）と、外側の
運転ローラ層と、内側の運転ローラ層とを有する回転可能なプラスチックローラ
を製造する方法であって、内側の運転ローラ層が外側の運転ローラ層とローラシ
ャフトとの間で熱可塑性材料から形成され、内側の運転ローラ層がローラシャフ
トに固定的に接着され、摺動ギャップが内側の運転ローラ層と外側の運転ローラ
層との間に形成されることを特徴とする製造方法により、本発明に従って達成さ
れる。

【０００６】 この方法においては、溶融状態からの冷却中に容積の増大又は減少（収縮）を
受ける点で普通不利と考えられている熱可塑性材料が使用される。本発明によれ
ば、このしばしば望ましくない特性は、プラスチックローラの製造において、ロ
ーラシャフトと外側の運転ローラ層との間で空洞を、溶融熱可塑性材料で満たす
ために利用される。冷却中、熱可塑性材料は容積縮小のためにローラシャフト上
で収縮し、その結果ローラシャフトに固定的に接着される。同時に、プラスチッ
クは外側の運転ローラ層から離れるように収縮し、もって摺動ギャップが形成さ
れ、外側の運転ローラ層は内側の運転ローラ層のまわりで回転運動できるように
なる。本発明に係る方法の更なる利点は、引き続きの装着工程も、付加的な素子
によるプラスチックローラのいかなる固定も不要なことである。

【０００７】 本発明に係る方法は、ローラシャフト及び外側の運転ローラ層を射出モールド
（以下、単に「モールド」という）内に最初に配置し、ローラシャフトと外側の
運転ローラ層との間の残りの空洞内に熱可塑性材料を射出することにより、極め
て簡単な方法で実施することができる。 しかし、本発明に係る方法は好ましくは、多成分射出成形法により実施され、
この射出成形法においては、ローラシャフトのみがモールド内に最初に配置され
、外側の運転ローラ層及び内側の運転ローラ層の双方がモールド内での射出成形
により製造される。この目的のため、モールドコア（「スライド」ともいう）を
ローラシャフトのまわりでモールド内へ挿入し、製造すべき外側の運転ローラ層
の形をした空洞を画定し、次いで、プラスチックをこの空洞内へ射出する。この
プラスチックが十分に硬化した後、スライドを取り外し（即ち開き）、中空シャ
フトのまわりで、このように画定された空洞内へ熱可塑性材料を射出する。冷却
中、上述のように、次いで、このプラスチックがローラシャフト上でしかも外側
の運転ローラ層から離れるように収縮する。

【０００８】 特に金属ローラシャフトを備えたプラスチックローラの場合は、運転ノイズを
緩和するために、熱可塑性エラストマーでローラシャフトを外装するのが適当で
ある。これは、一方では、モールド内で包まれる前にローラシャフトに既に施さ
れた対応するシースにより達成できる。しかし、他方では、原理的にシリンダジ
ャケットの形を有するスライダとローラシャフトとの間に、熱可塑性エラストマ
ーを射出できる空洞を画定するようにスライドの寸法を選定することもできる。
冷却中、このプラスチックは次いでローラシャフト上で収縮し、その結果固定保
持を提供する。スライドを開いた後、次いで、熱可塑性材料を外側の運転ローラ
層と熱可塑性エラストマーで形成されたシースとの間の残りの空洞内へ射出する
。次いで、熱可塑性材料が熱可塑性エラストマーで形成された層上で収縮する。
熱可塑性材料及び熱可塑性エラストマーは好ましくは、これら２つのプラスチッ
クがその界面で互いに化学的又は物理的なボンドとなるように選定される。

【０００９】 任意数の層から構成される回転可能なプラスチックローラは、本発明に係る多
成分射出成形法により製造できる。しかし、少なくとも２つの層、即ち、外側の
運転ローラ層及び内側の運転ローラ層が存在しなければならない。本発明に係る
方法によるプラスチックローラの製造中、更に、ローラシャフトと内側の運転ロ
ーラ層との間に良好な接着が生じること、並びに、外側及び内側の運転ローラ層
を形成する材料が互いにボンドとならないことを保証しなければならない。

【００１０】 ローラシャフト及び外側の運転ローラ層は一般に、例えば熱硬化性材料或いは
補強された又は部分的に結晶化された熱可塑性材料の如きプラスチック材料、ま
たは、金属材料で形成することができる。ローラシャフトは好ましくはスチール
から作られ、一方、例えば摩擦修正ポリアセタール、ポリエステル又はポリアミ
ドの如き摩擦修正プラスチックが外側の運転ローラ層にとって特に適している。
ここでは、摩擦修正プラスチックは潤滑剤即ち摺動及び乾式運転特性を改善する
ための添加物を含むプラスチックを意味するものと理解すべきである。適当な添
加物はすべてのプラスチックについてほぼ知られている。

【００１１】 原理的には、例えばポリオキシメチレン（ＰＯＭ）の如きポリアセタール、ポ
リエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）やポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）
の如きポリエステル、ポリアミド（ＰＡ）（特にナイロン６、ナイロン４６又は
ナイロン６６）、ポリカーボネート（ＰＣ）、ポリ塩化ビニル（ＰＶＣ）又はポ
リエチレン（ＰＥ）やポリプロピレン（ＰＰ）の如きポリオレフィンのような、
すべての既知の熱可塑性材料は内側の運転ローラ層の製造のための熱可塑性材料
として適している。

【００１２】 溶融状態からの冷却中、これらのプラスチックは、その容積を、０．１ないし
５％、好ましくは０．３から３．５％、特に好ましくは０．５から２．５％収縮
すべきである。更に、プラスチックは、フィラー及び補強剤のほかに、熱可塑材
にとっては普通の添加物を含むことができる。製造すべきプラスチックローラの
寸法に応じて、例えばフィラー又は補強剤を添加することにより、或いは、コモ
ノマー又はブレンド成分を選択することにより、収縮により形成される摺動ギャ
ップが大き過ぎたり小さ過ぎたりしないように、熱可塑性材料が最適化される。

【００１３】 例えば、ＴＰＥ−Ｏ（ポリオレフィンエラストマー）、ＴＰＥ−Ｅ（ポリエー
テルエステルエラストマー）、ＴＰＥ−Ｕ（ポリウレタンエラストマー）、ＴＰ
Ｅ−Ａ（ポリエーテルアミドエラストマー）及びＴＰＥ−Ｓ（スチレンエラスト
マー）という呼称のもとに、熱可塑性エラストマー（ＴＰＥｓ）は既知である。
ＴＰＥ−Ｏは例えばポリプロピレンの共重合体又はブレンド及びエチレンプロピ
レン共重合体を含み、ＴＰＥ−Ｓはスチレンのブレンド又は共重合体及びスチレ
ンブタジエン共重合体を含み、適当な場合は例えば所謂ＳＢＳ及びＳＥＢＳグレ
ードの如き付加的なオレフィンユニットを含む。熱可塑性エラストマーは同様の
普通の添加物を含むことができる。ＴＰＥの代わりに、原理的には、本発明に対
応する方法で処理することができる場合は、ゴムの使用も適している。

【００１４】 互いに関する良好な接着のため、熱可塑性エラストマー又はゴムと熱可塑性材
料との次の組み合わせが（内側の運転ローラ層にとって）特に適する：ＰＰ、Ｐ
Ａ、ＰＣ、ＰＥＴ又はＰＢＴを伴うスチレンエラストマー、ＰＰ又はＰＡを伴う
ポリオレフィンエラストマー、ＰＡ、ＡＢＳ、ＰＯＭ、ＰＣ、ＰＥＴ、ＰＢＴ又
はＰＶＣを伴うポリウレタンエラストマー、ＰＡ、ＰＥＴ又はＰＢＴを伴うポリ
エステルエラストマー、ＰＡ、ＰＯＭ、ＰＥＴ又はＰＢＴを伴うニトリルゴム、
及び、ＰＥＴ又はＰＢＴを伴うシリコンゴム。ゴムは好ましくは、付加的に接着
剤修正される。

【００１５】 原理的には、良好な摺動特性を得るために、種々のグレードのプラスチックを
互いに組み合わせるのが有利である。好ましい組み合わせはＰＯＭとＰＢＴ、及
びＰＯＭとＰＡであり、ＰＯＭは外側の運転ローラ層のために優先的に使用され
、ＰＢＴ又はＰＡは好ましくは内側の運転ローラ層のために使用される。しかし
、他の組み合わせも適当に使用できる。

【００１６】 原理的には、ローラシャフトは単に円滑な表面を有することができる。しかし
、ローラシャフトと内側の運転ローラ層又はエラストマーシースとの間の接着性
を改善するために、ローラシャフトの表面を粗面化するか又はその表面に（ロー
ラシャフトを取り巻くプラスチック層の滑りを阻止する）くぼみ及び（又は）隆
起部を設けるのが有利である。例えば、くぼみは軸方向の、半径方向の又は螺旋
状のノッチ、或いは、規則的又は不規則的な局部くぼみとすることができ、一方
、隆起部は、対応的に、軸方向の、半径方向の又は螺旋状の溝又は突起の形をと
ることができ、または、規則的又は不規則的な局部隆起部により提供することが
できる。

【００１７】 外側の運転ローラ層と内側の運転ローラ層との間の軸方向での固定は、外側の
運転ローラ層のシェーピング（形状付け）により得られる。外側の運転ローラ層
が既に最初にモールド内に配置されている場合は、例えば、内側の運転ローラ層
と対面する側部上で、１又はそれ以上の半径方向に配列されたビード又は隆起部
、或いは、湾曲した横断面を設けることができる。いずれの場合も、引き続いて
射出される内側の運転ローラ層はそれ自体この形状に適合し、引き続いて、内側
の運転ローラ層と外側の運転ローラ層との間の正確な嵌合を提供する。外側の運
転ローラ層がモールド内で最初に製造される場合は、閉じた状態で端面が接触す
る互いに対向した２つのスライドを使用することが可能である。

【００１８】 例えば傾斜又は同様のシェーピングにより端面がその外側半径部で先細りして
いる場合は、環状ビードは外側の運転ローラ層の射出成形中に製造される。スラ
イドはまた、モールドへ入るその長さの一部又は全長にわたってその端面の方へ
先細りすることができ、もって、外側の運転ローラ層の内表面が湾曲した横断面
を呈する。内側の運転ローラ層の射出成形中、いずれの場合も、内側の運転ロー
ラ層はそれ自体外側の運転ローラ層の形状に対するその形状に適合し、もって、
内側の運転ローラ層と外側の運転ローラ層との間の正確な嵌合が提供され、同時
に、自由回転が提供される。

【００１９】 本発明に係る方法により製造されたプラスチックローラの形は、実際、所望の
設計に基づく。例えば、プラスチックローラは円筒形状とすることができる。し
かし、外側の運転ローラ層が球状となるように又は任意の他の方法で外側の運転
ローラ層の外側形状を形造ることも可能である。 本発明に従って製造されたプラスチックローラは一般にローラ上で運動すべき
物品のためのキャスターとして使用することができる。このような使用の例は、
事務机、コンピュータテーブル、ファイルキャリッジ、奉仕カート、転がりコン
テナ、スーツケース、買い物カート及び荷物カートの如き家具である。図１ない
し８を参照しての例示的な実施の形態１及び２に基づき、本発明を以下に一層詳
細に説明する。

【００２０】 例示的な実施の形態１：ローラシャフトと、外側の運転ローラ層と、内側の運
転ローラ層とを有するプラスチックローラの製造。 図１は、射出モールドの円筒状の空洞を通る横断面を示し、ここにおいて、ロ
ーラシャフト１は製造すべきプラスチックローラの軸線において最初に配置され
ている。ローラシャフト１のまわりで互いに対向して配置され円筒状ジャケット
の形をした２つのスライド４、及び、凹状に先細りした外端面縁部が閉じられて
、それらの端面が接触し、外側の運転ローラ層を形成すべき外側空洞３ａが空洞
内に残る。第１の製造工程においては、摩擦修正プラスチック３ｂがこの外側空
洞内に射出される。

【００２１】 図２は、硬化した外側の運転ローラ層３を含んだ空洞及び開いたスライド４を
示す。ローラシャフト１と外側の運転ローラ層３との間には、内側空洞２ａが存
在し、ここで、内側の運転ローラ層が形成される。第２の製造工程においては、
熱可塑性材料２ｂがこの内側空洞内に射出される。 図３はローラシャフト１と、内側の運転ローラ層２と、外側の運転ローラ層３
とで構成され、モールドから取り外された射出成形品を通る横断面を示す。ロー
ラシャフト１と内側の運転ローラ層２との間には、固体の接着ボンドがある。外
側の運転ローラ層３は、摺動ギャップ６により提供された安定した軸方向の着座
状態で、内側の運転ローラ層２のまわりで容易に回転できる。

【００２２】 図４は、射出成形品即ちプラスチックローラの斜視図を示す。 例示的な実施の形態２：外側の運転ローラ層と、内側の運転ローラ層と、エラ
ストマーシースを備えたローラシャフトとを有するプラスチックローラの製造。 図５は射出モールドの円筒状の空洞を通る横断面を示し、ここにおいて、ロー
ラシャフト１は製造すべきプラスチックローラの軸線において最初に配置されて
いる。ローラシャフト１のまわりで互いに対向して配置され円筒状ジャケットの
形をした２つのスライド４、及び、凹状に先細りした内外端面縁部が閉じられて
、それらの端面が接触し、外側の運転ローラ層を形成すべき外側空洞３ａが空洞
内に残り、ローラシャフト１のエラストマーシースを形成すべき内側空洞５ａが
スライド４とローラシャフト１との間に残る。第１の製造工程においては、摩擦
修正プラスチック３ｂが外側空洞３ａ内に射出され、熱可塑性エラストマー５ｂ
が内側空洞５ａ内に射出される。

【００２３】 図６は、硬化したエラストマーシース５と硬化した外側の運転ローラ層３とを
含んだ空洞及び開いたスライド４を示す。エラストマーシース５と外側の運転ロ
ーラ層３との間には、中央空洞２ａが存在し、ここで、内側の運転ローラ層が形
成される。第２の製造工程においては、熱可塑性材料２ｂがこの中央空洞内に射
出される。

【００２４】 図７は、ローラシャフト１と、エラストマーシース５と、内側の運転ローラ層
２と、外側の運転ローラ層３とで構成され、モールドから取り外された射出成形
品を通る横断面を示す。ローラシャフト１と、エラストマーシース５と、内側の
運転ローラ層２との間には、固体の接着ボンドがある。外側の運転ローラ層３は
、摺動ギャップ６により提供された安定した軸方向の着座状態で、内側の運転ロ
ーラ層２のまわりで容易に回転できる。 図８は、射出成形品即ちプラスチックローラの斜視図を示す。

【図面の簡単な説明】

【図１】 射出モールドの円筒状の射出空洞を通る横断面図である。

【図２】 硬化した外側の運転ローラ層を含んだ空洞及び開いたスライドを示す図である
。

【図３】 ローラシャフトと、内側の運転ローラ層と、外側の運転ローラ層とで構成され
、モールドから取り外された射出成形品を通る横断面図である。

【図４】 射出成形品即ちプラスチックローラの斜視図である。

【図５】 射出モールドの円筒状の空洞を通る横断面図である。

【図６】 硬化したエラストマーシースと硬化した外側の運転ローラ層とを含んだ空洞及
び開いたスライドを示す図である。

【図７】 ローラシャフトと、エラストマーシースと、内側の運転ローラ層と、外側の運
転ローラ層とで構成され、モールドから取り外された射出成形品を通る横断面図
である。

【図８】 射出成形品即ちプラスチックローラの斜視図である。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＣＹ， ＤＥ，ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，Ｉ Ｔ，ＬＵ，ＭＣ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＯＡ(ＢＦ，ＢＪ ，ＣＦ，ＣＧ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＧＷ，ＭＬ， ＭＲ，ＮＥ，ＳＮ，ＴＤ，ＴＧ)，ＡＰ(ＧＨ，ＧＭ，Ｋ Ｅ，ＬＳ，ＭＷ，ＳＤ，ＳＺ，ＵＧ，ＺＷ)，ＥＡ(ＡＭ ，ＡＺ，ＢＹ，ＫＧ，ＫＺ，ＭＤ，ＲＵ，ＴＪ，ＴＭ) ，ＡＬ，ＡＭ，ＡＵ，ＡＺ，ＢＡ，ＢＢ，ＢＧ，ＢＲ， ＢＹ，ＣＡ，ＣＮ，ＣＵ，ＣＺ，ＥＥ，ＧＥ，ＨＵ，Ｉ Ｄ，ＩＬ，ＩＳ，ＪＰ，ＫＧ，ＫＰ，ＫＲ，ＫＺ，ＬＣ ，ＬＫ，ＬＲ，ＬＴ，ＬＶ，ＭＤ，ＭＧ，ＭＫ，ＭＮ， ＭＸ，ＮＯ，ＮＺ，ＰＬ，ＲＯ，ＲＵ，ＳＧ，ＳＩ，Ｓ Ｋ，ＳＬ，ＴＪ，ＴＭ，ＴＲ，ＴＴ，ＵＡ，ＵＳ，ＵＺ ，ＶＮ，ＹＵ Ｆターム(参考） 4F206 AA23 AA24 AA25 AA45 AD03 AD05 AD18 AD35 AG03 AH04 JA07 JB11 JB20 JF05 JL02 JN12 JN22 JN25 JN33 JQ81

Claims (11)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ローラシャフト（１）と、外側の運転ローラ層（３）と、内
   側の運転ローラ層（２）とを有する回転可能なプラスチックローラを製造する方
   法であって、 内側の運転ローラ層（２）が外側の運転ローラ層（３）とローラシャフト（１
   ）との間で熱可塑性材料（２ｂ）から形成され、内側の運転ローラ層（２）がロ
   ーラシャフト（１）に固定的に接着され、摺動ギャップ（６）が内側の運転ロー
   ラ層（２）と外側の運転ローラ層（３）との間に形成されることを特徴とする方
   法。
2. 【請求項２】 ローラシャフト（１）及び外側の運転ローラ層（３）がプラ
   スチック材料又は金属材料で作られ、ローラシャフト（１）及び外側の運転ロー
   ラ層（３）が同じ材料又は互いに独立に異なる材料で作られる請求項１の方法。
3. 【請求項３】 外側の運転ローラ層（３）が摩擦修正プラスチック（３ｂ）
   、好ましくは摩擦修正ポリアセタールで作られる請求項１又は２の方法。
4. 【請求項４】 内側の運転ローラ層（２）を製造する熱可塑性材料（２ｂ）
   がポリアセタール、好ましくはポリオキシメチレン、ポリエステル、好ましくは
   ポリブチレンテレフタレート、又はポリアミドである請求項１乃至３のいずれか
   １項の方法。
5. 【請求項５】 ローラシャフト（１）が熱可塑性エラストマー（５ｂ）によ
   り更に外装されることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項の方法。
6. 【請求項６】 外側の運転ローラ層（３）が摩擦修正プラスチック（３ｂ）
   であり、外側の運転ローラ層（３）及び内側の運転ローラ層（２）が多成分射出
   成形法こにより１つのモールド内で製造される請求項１乃至５のいずれか１項の
   方法。
7. 【請求項７】 ローラシャフト（１）が製造すべきプラスチックローラの軸
   線においてモールド内に最初に配置され、ローラシャフト（１）のまわりで互い
   に対向して配置された２つの円筒状のスライド（４）が閉じられて、外側の運転
   ローラ層（３）を射出する外側空洞（３ａ）がモールド内に画定され、その後に
   、スライド（４）が開かれて、内側の運転ローラ層（２）がそのように画定され
   た内側空洞（２ａ）内に射出される請求項６の方法。
8. 【請求項８】 スライド（４）を閉じたとき、スライドとローラシャフト（
   １）との間に別の空洞（５ａ）が画定され、内側の運転ローラ層（２）を製造す
   る前に、熱可塑性エラストマー（５ｂ）のシース（５）がローラシャフト（１）
   のまわりで上記別の空洞内へ射出される請求項７の方法。
9. 【請求項９】 ローラシャフト（１）がくぼみ又は隆起部を有する請求項１
   乃至８のいずれか１項の方法。
10. 【請求項１０】 内側の運転ローラ層（２）に対面する外側の運転ローラ層
    （３）の表面がスライド（４）の形成の結果として環状のビード又は湾曲部を有
    する請求項１乃至９のいずれか１項の方法。
11. 【請求項１１】 請求項１乃至１０のいずれか１項の方法により製造された
    プラスチックローラを、事務椅子、コンピュータテーブル、ファイルキャリッジ
    、運搬カート、転がりコンテナ、スーツケース、買い物カート及び荷物カートの
    ための、キャスター又はローラとして使用する方法。