JP2005081825A

JP2005081825A - エラストマー成形品の成形方法

Info

Publication number: JP2005081825A
Application number: JP2003320211A
Authority: JP
Inventors: Katsumi Shiraki; 勝己白木; Kazunari Tateishi; 和成立石
Original assignee: Nok Corp
Current assignee: Nok Corp
Priority date: 2003-09-11
Filing date: 2003-09-11
Publication date: 2005-03-31

Abstract

【課題】特殊な金型を用いることなく、アンダーカットを有するエラストマー成形品の製品寸法精度を向上させることができるエラストマー成形品の成形方法を提供することを目的とする。
【解決手段】ブーツ１の最終成形品の外形形状を有する矯正型２０を用い、この矯正型２０内に、コアー金型から離型することにより蛇腹部のピッチが伸張したブーツ１を嵌め込んで、蛇腹部のピッチを最終成形品の寸法に修正する。次に、５０℃乃至２３０℃の範囲に設定された加熱炉にブーツ１が嵌め込まれた矯正型２０を投入し、所定時間加熱する。その後、矯正型２０を冷却する。
【選択図】図３

Description

本発明は、アンダーカットを有するエラストマー成形品の成形方法に関するものである。

従来、例えば、熱可塑性エラストマーからなるフレキシブルなブーツ等のエラストマー成形品の成形方法としては、ブロー成形法が知られている。このようなエラストマー成形品をブロー成形法により成形する場合、押出成形機を使用してパイプ状成形物（パリソン）を押出して、このパイプ状成形物の一端を封止しつつ、ブロー金型内の所定の位置に配置し、パイプ状成形物の他端側からこのパイプ状成形物内に圧力流体を導入してブロー金型の成形面までパイプ状成形物を膨張させて、所望のエラストマー成形品を得る（例えば、特許文献１参照。）。

しかしながら、ブロー成形法によりエラストマー成形品を成形する場合に、押出成形機から押出されたパイプ状成形物が自重により引き伸ばされる（ドローダウン）等により、パイプ状成形物の変形が生じ、この為、最終的な成形品の寸法精度、特に、製品肉厚寸法精度が低下するという問題点がある。また、ブロー成形法では、複雑な内部形状を有する成形品を成形することが困難であった。

一方、このような問題点を解決するために、熱可塑性エラストマーからなる成形材料を成形金型内に射出成形して、所望のエラストマー成形品を得る射出成形法により成形する方法も実現されている（例えば、特許文献２参照。）。

特開平８−１５０６５６号公報特開平７−３１７７９８号公報

しかしながら、従来の射出成形法によりアンダーカットを有するエラストマー成形品を成形する場合には、特殊な金型を用いるか、または、成形品から金型を離型する場合に成形品を変形させて無理やり離型しなければならない。従って、特殊な金型を用いる場合を除いて、このような離型作業により、成形品の仕上がり寸法が所望する製品寸法よりも大きい寸法となり、製品寸法精度の向上を図ることが困難であった。

本発明は、上記した従来技術の課題を解決し、特殊な金型を用いることなく、アンダーカットを有するエラストマー成形品の製品寸法精度を向上させることができるエラストマー成形品の成形方法を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために本発明のエラストマー成形品の成形方法にあっては、アンダーカットを有するエラストマー成形品の成形方法であって、外型とコアー金型とにより形成されるキャビティ内に、熱可塑性エラストマーを射出成形し、次いで外型を離型するとともに、コアー金型を成形品のアンダーカット部を拡張させつつ離型し、最終成形品の外形寸法を有する矯正型を成形品に装着した状態で、該成形品を加熱した後に冷却することを特徴とする。

尚、前記矯正型は、成形品の外周面全体に装着されるもの及び、外周の一部に装着され
るものを含むものである。また、単に、離型された成形品の外周の一部のみに装着されて最終成形品の外形寸法に矯正するものを含むものである。

本発明の好ましい態様によれば、前記外型及びコアー金型の寸法を成形品の径方向に離型後の成形品寸法の伸張相当分だけ小さく設定することを特徴とする。

本発明の好ましい態様によれば、蛇腹形状を有するエラストマー成形品の成形方法であって、最終成形品の軸方向の外形寸法を有する矯正型を成形品に装着した状態で、該成形品を加熱した後に冷却して成形品の軸方向の外形寸法を矯正することを特徴とする。

以上説明したように、本発明のエラストマー成形品の成形方法によれば、特殊な金型を用いることなく、アンダーカットを有するエラストマー成形品の製品寸法精度を向上させることができる。

以下に図面を参照して、この発明の好適な実施の形態を例示的に詳しく説明する。ただし、この実施の形態に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対配置などは、特に特定的な記載がない限りは、この発明の範囲をそれらのみに限定する趣旨のものではない。

図１から図３は、本発明に係るエラストマー成形品の成形方法を説明する図である。

本実施の形態では、アンダーカットを有するエラストマー成形品として、蛇腹形状を有する熱可塑性エラストマーからなるブーツを射出成形により成形する成形方法を例示的に説明する。

図１は、本実施の形態に係る成形方法を実施するコアー金型の要部断面図である。

コアー金型１０は図示しない外型との間にキャビティが形成され、該キャビティ内に、熱可塑性エラストマーを射出充填して、蛇腹形状を有するブーツ１が成形される。この時、コアー金型１０に形成された蛇腹部１１がアンダーカットとなるため、ブーツ１からコアー金型１０を離型する場合にはブーツ１を変形させて離型する必要がある。

本実施の形態では、コアー金型１０の大径部１２から小径部１３に向かって形成される図示しないエアー孔に、高圧エアーを流入し、該高圧エアーをコアー金型１０の小径部１３からコアー金型１０とブーツ１との間に流入することにより、蛇腹部分の弾性変形を利用して、コアー金型１０の小径部１３側から該蛇腹部分を拡張させつつ離型してブーツ１を取り出すという方法が採用される。

尚、本発明に係る熱可塑性エラストマー成形品の材料は、使用条件によって剛性や耐引き裂き性等を考慮して最適材料が選択されるが、ポリエステル系エラストマーやポリオレフィン系エラストマーが好適である。

図２は、コアー金型１０がブーツ１から離型した状態を示す要部断面図である。

このような方法でコアー金型１０を離型する場合、ブーツ１がコアー金型１０の蛇腹部１１を高圧エアーによって強制的に乗り越えて取り出されるために、離型後のブーツ１は径方向及び軸方向に伸張して、外径Ｄａ及び蛇腹部のピッチＬａは、離型前のブーツの外径Ｄ及び蛇腹部のピッチＬに比べて大きい寸法となる。この為、ブーツ１の所望の仕上が
り寸法を得るため、射出成形後のブーツ１に対して後処理をすることが必要となる。

図３は、射出成形後のブーツ１に矯正型２０を装着して最終成形品の外形寸法に矯正する後処理方法を説明する図である。

〔外形寸法の矯正〕
本実施の形態では、成形品の軸方向の外形寸法について、最終成形品の外形寸法を有する矯正型を射出成形後の成形品に装着した状態で、該成形品を加熱及び冷却して最終成形品の外形寸法に矯正するものである。

このような外形寸法の矯正は、最終成形品の軸方向の外形寸法を有する矯正型として、ブーツ１の最終成形品の外形形状を有する矯正型２０を用い、この矯正型２０内に、コアー金型１０から離型することにより蛇腹部のピッチが伸張したブーツ１を嵌め込んで、蛇腹部のピッチを最終成形品の寸法に修正する（図３（ａ）及び（ｂ）の工程）。

次に、５０℃乃至２３０℃の範囲に設定された加熱炉にブーツ１が嵌め込まれた矯正型２０を投入し、所定時間加熱する。次いで、矯正型２０を冷却炉に投入するか、又は、自然冷却する（図３（ｃ）の工程）。その後、矯正型２０からブーツ１を取り出す（図３（ｄ）の工程）。

図４及び図５は本実施の形態の成形方法に使用される矯正型２０を示す図である。図４（ａ）は矯正型２０を示す正面図であり、図４（ｂ）はＡ−Ａ矢視断面図である。また、図５は矯正型２０にブーツ１を嵌め込んだ状態を示す斜視図である。

図４及び図５に示すように、本実施の形態の成形方法に使用される矯正型２０は、ブーツ１の直径方向に２分割された金型の内周面に、ブーツ１の最終成形品の外形形状を有するキャビティを形成し、そのキャビティ内にブーツ１の全体を嵌め込んで、ブーツ１の全外周を規制した状態で加熱して矯正を行うものである。

尚、図示はしないが、矯正型に冷却通路を設けて、外形寸法を矯正したブーツ１の冷却を行うようにすることも可能である。

また、矯正型２０としては、ブーツ１の最終成形品の外形形状を有するキャビティを形成するものの他、蛇腹部を所定の最終成形品のピッチに位置決めできるように、該蛇腹部のみが嵌め込まれる溝を形成することも可能である。このように、矯正型２０として、蛇腹部のみが嵌め込まれる溝を形成する場合には、矯正型２０が加熱されてもブーツ１を構成する蛇腹部以外の膜部分は加熱されず、事前に他の部分の寸法精度が得られている場合に有効である。

図６は、矯正型を加熱する時間と矯正されたブーツの製品寸法との関係を示す図である。

図６は、本実施の形態の成形方法により成形されるポリエステル系エラストマーを射出成形してなるブーツであって、コアー金型から離型することにより蛇腹部のピッチが軸方向に伸張したブーツを矯正型２０に嵌め込んで、蛇腹部のピッチを矯正する場合に、ブーツの最終成形品の軸方向の寸法を許容寸法である寸法公差上限から設計値の間とするための矯正型２０の加熱温度と加熱時間との関係を示す。

図６に示すように、本実施の形態の成形方法により成形されるブーツは、矯正型２０を１００℃で加熱する場合に比べて１３０℃で加熱する場合の方が、短時間で最終成形品を
許容寸法に矯正することが可能である。尚、矯正型２０の加熱温度及び時間は、熱可塑性エラストマーの材料により、適宜最適値を選択されるものである。

〔径方向外形寸法〕
本実施の形態では、成形品の径方向外形寸法は、コアー金型及び外型の寸法を成形品の径方向に離型後の成形品寸法の伸張相当分だけ小さく設定して、所定の最終成形品外形を得るものである。このコアー金型及び外型の径方向の設定寸法は、離型時のエアー圧や、蛇腹形状等によって異なるが、最終成形品の径方向外形寸法に対して５乃至２０％程度小さく設定することにより、所定の最終成形品の寸法精度を得ることができる。また、離型時には、ブーツの蛇腹部全体が軸方向及び径方向に伸張するので局所的に肉厚が薄くなることが無く、ブーツの肉厚寸法精度のばらつきが生じることが無い。

図７は本実施の形態の成形方法により成形されるブーツの設計時の製品寸法、コアー金型及び外型により形成される金型の金型寸法及び、該金型により射出成形されたブーツから該金型を離型した後のブーツの製品寸法の実測値を示す。図７に示すように、金型の径方向の寸法を製品寸法よりも小さく設定することにより、金型の離型後には、ほほ所望する製品寸法を得ることが出来る。

図８は本実施の形態に係る成形方法により成形されたブーツの肉厚寸法の測定値を示す。図８に示すように、金型の離型後においても、ブーツの肉厚が局所的に薄くなることが無く、ブーツの肉厚寸法精度のばらつきが生じることが無い。

以上説明した蛇腹形状を有するブーツの成形においては、蛇腹部分の弾性変形を利用してコアー金型１０を、蛇腹部分を拡張させつつ離型して、ブーツ１を取り出すので、離型時にブーツの肉厚が局所的に薄くなることがない。また、成形品の径方向外形寸法は、コアー金型及び外型の寸法を成形品の径方向に離型後の成形品寸法の伸張相当分だけ小さく設定することにより所定の最終成形品寸法を得ているので、その精度が高く、離型後の径方向の寸法修正作業は不要である。更に、これに伴い、離型時に軸方向に伸張した蛇腹部のピッチの矯正も、離型時に径方向の寸法精度が既に出ているので、成形品の径方向を基準として該成形品を矯正型の所定の位置に確実に装着して、成形品の軸方向に所定の寸法精度を得ることが出来る。

〔他の矯正型〕
図９は本実施の形態の成形方法に使用される他の矯正型３０を示す図である。

図９に示すように、本実施の形態の成形方法に使用される矯正型３０は、被矯正対象であるブーツ１の外面に装着される最終成形品の外形形状を有するキャビティが内面に形成された矯正型３０であり、該矯正型３０をブーツ１の周方向の３箇所に均等に配置して装着し、ブーツの矯正を行うものである。

この場合、ブーツの外周の３０％以上が矯正型３０により規制されることが、最終成形品の寸法精度を向上させるために望ましい。このように、矯正型３０を分割して成形品に装着して矯正することで、矯正型の装着を容易に行うことが可能となり作業能率を向上させることが可能となる。なお、矯正型を分割して成形品を装着する場合には、矯正後の最終成形品に歪み等が生じないように、矯正型を成形品の周方向に均等に配置することが望ましい。また、分割された矯正型の装着数は、成形品の形状等により適宜選択されるものである。

図１０は本実施の形態に係る成形方法により成形することが可能な蛇腹形状を有するブーツを示す。本実施の形態に係る成形方法によれば、図１０に示すブーツの内面が複雑な
内部形状を有する成形品をアンダーカット形状に関わらず射出成形により成形することが可能となり、製品設計の自由度が高くなる。

尚、前記実施の形態に係る蛇腹形状を有するブーツの成形方法では、成形品の軸方向外形寸法の矯正のみを最終成形品の軸方向の外形寸法を有する矯正型により行う例を説明したが、これに限られず、成形品の軸方向及び径方向の両方を矯正型により矯正することも可能である。

図１は、本発明に係るエラストマー成形品の成形方法を説明する図である。図２は、本発明に係るエラストマー成形品の成形方法を説明する図である。図３は、本発明に係るエラストマー成形品の成形方法を説明する図である。図４は本実施の形態の成形方法に使用される矯正型を示す図である。図５は矯正型にブーツを装着した状態を示す斜視図である。図６は、矯正型を加熱する時間と矯正されたブーツの製品寸法との関係を示すグラフである。図７はブーツの製品寸法、金型寸法及び、離型した後のブーツの製品寸法の実測値を示す図表である。図８はブーツの肉厚寸法の測定値を示す図表である。図９は矯正型３０を示す図である。図１０は本実施の形態に係る成形方法により成形可能なブーツを示す。

符号の説明

１、２ …ブーツ（エラストマー成形品）
１０ …コアー金型
１１ …蛇腹部（アンダーカット）
２０、３０ …矯正型

Claims

アンダーカットを有するエラストマー成形品の成形方法であって、
外型とコアー金型とにより形成されるキャビティ内に、熱可塑性エラストマーを射出成形し、次いで外型を離型するとともに、コアー金型を成形品のアンダーカット部を拡張させつつ離型し、最終成形品の外形寸法を有する矯正型を成形品に装着した状態で、該成形品を加熱した後に冷却することを特徴とするエラストマー成形品の成形方法。
前記外型及びコアー金型の寸法を成形品の径方向に離型後の成形品寸法の伸張相当分だけ小さく設定することを特徴とする請求項１に記載のエラストマー成形品の成形方法。
蛇腹形状を有するエラストマー成形品の成形方法であって、最終成形品の軸方向の外形寸法を有する矯正型を成形品に装着した状態で、該成形品を加熱した後に冷却して成形品の軸方向の外形寸法を矯正することを特徴とする請求項１又は２に記載のエラストマー成形品の成形方法。