JP2020082621A - 屈曲樹脂管の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】アシスト材を用いた樹脂射出成形により製造される屈曲樹脂管の所望の屈曲内側部分の耐圧性を確実に向上させる屈曲樹脂管の製造方法を提供する。【解決手段】モールド１０に形成された屈曲して延在するキャビティ１１の予め選択された屈曲部１２Ａ、１２Ｂの屈曲内側部分１４ａに、その屈曲内側部分１４ａから突出する横リブ成型部１５ａおよび縦リブ成型部１５ｂをキャビティ１１に連通させた状態でモールド１０に形成しておき、溶融した樹脂１７をキャビティ１１とともに横リブ成型部１５ａおよび縦リブ成型部１５ｂに射出した後、このキャビティ１１にアシスト材１８を注入し、溶融した樹脂１７が硬化することにより、製造された屈曲樹脂管１の屈曲部４Ａ、４Ｂの屈曲内側部分６ａに横リブ７ａおよび縦リブ７ｂが一体成形される。【選択図】図９

Description

本発明は、屈曲樹脂管の製造方法に関し、さらに詳しくは、ガスアシスト成形方法などのアシスト材を用いた樹脂射出成形により屈曲樹脂管を製造する際に、屈曲樹脂管の屈曲内側部分を補強して耐圧性を確実に向上させることが可能な屈曲樹脂管の製造方法に関するものである。

樹脂射出成形により樹脂管を成形する際に、溶融した樹脂をモールドに射出した後に、窒素ガスなどの高圧ガスをモールドに注入するガスアシスト成形方法が知られている（例えば、特許文献１参照）。高圧ガスに代わって、水や金属球、樹脂球をアシスト材としてモールドに高圧で注入することもある。

このようにアシスト材を用いて樹脂射出成形によって屈曲樹脂管を製造する場合、モールドのキャビティに注入されたアシスト材は、屈曲樹脂管の屈曲部を成形する範囲では、最短ルートでキャビティを通過しようとする特性がある。即ち、モールドに形成されたキャビティの屈曲部では、注入されたアシスト材は、キャビティの屈曲内側に偏在するように通過する。そのため、この屈曲内側部分では射出された樹脂がアシスト材によって削られ易くなり、屈曲外側部分に比して樹脂の厚さが薄くなる。これに伴って、製造された屈曲樹脂管は、予め設定された目標内圧に耐える耐圧性を確保し難くなるため改善の余地がある。

特開２００３−１８１８６８号公報

本発明の目的は、ガスアシスト成形方法などのアシスト材を用いた樹脂射出成形により屈曲樹脂管を製造する際に、屈曲樹脂管の屈曲内側部分を補強して耐圧性を確実に向上させることが可能な屈曲樹脂管の製造方法を提供することにある。

上記目的を達成するため本発明の屈曲樹脂管の製造方法は、モールドに形成された屈曲して延在するキャビティに溶融した樹脂を射出した後、このキャビティにアシスト材を注入し、射出した前記樹脂を硬化させて屈曲樹脂管を製造する屈曲樹脂管の製造方法において、前記キャビティの予め選択された屈曲部の屈曲内側部分に、その屈曲内側部分から突出するリブ成型部を前記キャビティに連通させた状態で前記モールドに形成しておき、溶融した前記樹脂を前記キャビティおよび前記リブ成型部に射出することを特徴とする。

本発明によれば、キャビティの予め選択された屈曲部の屈曲内側部分に前記リブ成型部を形成しておき、このキャビティおよびリブ成型部に溶融した樹脂を射出するので、リブを一体化した屈曲樹脂管を製造することができる。そして、成形されたリブによる補強効果によって、この屈曲内側部分の耐圧性を確実に向上させることが可能になる。

本発明により製造された屈曲樹脂管を平面視で例示する説明図である。 図１の一部拡大図である。 図２のＡ−Ａ断面図である。 リブの変形例を屈曲樹脂管の横断面視で示す説明図である。 リブの別の変形例を屈曲樹脂管の平面視で例示する説明図である。 図５のＢ−Ｂ断面図である。 横リブの変形例を平面視で示す説明図である。 屈曲樹脂管を製造する成形装置を例示する説明図である。 図８のモールドを平面視で例示する説明図である。 図９のＣ−Ｃ断面図である。 溶融した樹脂の射出後、注入したアシスト材の図９のキャビティの屈曲部の内部での流れをパーティングラインでの平面視で模式的に例示する説明図である。

以下、本発明の屈曲樹脂管の製造方法を、図に示した実施形態に基づいて説明する。

図１〜図３に例示するように、本発明により製造される屈曲樹脂管１は、屈曲部４（４Ａ、４Ｂ）、５を有して延在する筒状体であり、この実施形態では、屈曲樹脂管１は直線部３も有している。屈曲樹脂管１の中空の管路１ａの長手方向両端は開口部２になっている。図中の一点鎖線ＣＬは、管路１ａの横断面中心を通過する中心線を示している。

屈曲樹脂管１の壁面の厚さは所定の基準値ｔｍに設定されているが、後述するようにアシスト材１８を用いて成形するため、屈曲部４では、屈曲内側部分６ａの壁面の厚さｔ１が、基準値ｔｍおよび屈曲外側部分６ｂの壁面の厚さｔ２よりも薄くなっている（ｔ１＜ｔｍ＜ｔ２）。屈曲部５では、屈曲内側部分６ａの壁面の厚さが、屈曲外側部分６ｂの壁面の厚さよりも薄くなっているが基準値ｔｍ以上になっている。直線部３の壁面の厚さは基準値ｔｍ以上の許容範囲内になっている。

そのため、この実施形態では複数の屈曲部４、５のうち、屈曲内側部分６ａの壁面の厚さが基準値ｔｍ未満である屈曲部４に対して耐圧性を向上させるリブ７（後述する横リブ７ａ、縦リブ７ｂ、全周リブ７ｃなど）が形成される。屈曲部５は、その壁面の厚さが基準値ｔｍ以上であるため、リブ７による補強対象外となる。

屈曲樹脂管１の形状は、設置場所等のスペースの制約によって決定されるので、直線部３を有していない場合もあり、屈曲部４、５の数も限定されない。ただし、屈曲樹脂管１は、リブ７による補強対象となる屈曲部４を少なくとも１つ有している。図１に例示する屈曲樹脂管１は、リブ７による補強対象となる２つの屈曲部４Ａ、４Ｂを有している。

リブ７は、屈曲部４の屈曲内側部分６ａに形成されている。詳述すると、図２、図３に例示するように、屈曲部４Ａの屈曲内側部分６ａに、この屈曲内側部分６ａから屈曲樹脂管１の半径方向外側に突出するリブ７が形成されている。この屈曲樹脂管１では、屈曲樹脂管１の延在方向に延びる横リブ７ａと、屈曲樹脂管１の周方向に延在する縦リブ７ｂとが形成されている。

横リブ７ａは、壁面の厚さが基準値ｔｍ未満の範囲を網羅するように屈曲内側部分６ａに形成される。屈曲部４の屈曲内側部分６ａには、壁面の厚さが基準値ｔｍと基準値ｔｍ未満となる境界点Ｐが存在している。そこで、図２に例示するように横リブ７ａは、屈曲樹脂管１の延在方向に離間している境界点Ｐどうしを直線状に結ぶように形成されている。或いは、基準値ｔｍよりも壁面の厚さが若干厚い位置どうしを結ぶように横リブ７ａが形成される。

縦リブ７ｂは、横リブ７ａに対して交差する方向に延在している。この縦リブ７ｂは図３に例示するように、屈曲樹脂管１の横断面視では、横リブ７ａの先端から屈曲樹脂管１の外周面に接するように延びる略三角形状になっている。

図２に例示する屈曲部４Ａでは、複数本の縦リブ７ｂが平面視で屈曲内側部分６ａに向かって放射状に配置されている。基準値ｔｍ未満となる起点Ｐどうしの離間距離が大きい場合は、十分な補強効果を得るために、このように複数本の縦リブ７ｂを設けるとよい。複数本の縦リブ７ｂの配置ピッチなどは必要な補強強度等を考慮して決定される。基準値ｔｍ未満となる起点Ｐどうしの離間距離が比較的小さい場合は、図１に例示する他方の屈曲部４Ｂのように、縦リブ７ｂを１本にすることもできる。尚、屈曲部４Ａと屈曲部４Ｂとでのリブ補強構造の相違点は、縦リブ７ｂの本数のみであり、その他の構成は同じである。

リブ７には様々な形状を採用することができる。図４に例示するように縦リブ７ｂは、屈曲樹脂管１の横断面視で、横リブ７ａの先端に向かって屈曲樹脂管１の外径の高さで延びる形状（略四角形状）にすることもできる。

図５、図６に例示するように、全周リブ７ｃを採用することもできる。全周リブ７ｃは、屈曲樹脂管１の周方向に延在する縦リブ７ｂの一種であるが、屈曲部４の屈曲内側部分６ａだけでなく、屈曲外側部分６ｂにも延在して周方向全周に連続している。

それぞれのリブ７（７ａ、７ｂ、７ｃ）は、例えば実質的に一定の厚さに設定され、十分な補強効果が得られる寸法に設定される。屈曲内側部分６ａでの壁面の厚さｔ１の最小値がｔ１ｎの場合は、横リブ７ａの厚さｔａは例えば、基準値ｔｍ―最小値ｔ１ｎと同じかそれ以上に設定される。即ち、（ｔｍ−ｔ１ｎ）≦ｔａ≦（ｔｍ−ｔ１ｎ）×１．２程度に設定される。縦リブ７ｂの厚さｔｂは例えば、基準値ｔｍの４０％〜６０％に設定される。全周リブ７ｃの厚さｔｃも縦リブ７ｂの厚さｔｂと同様に例えば、基準値ｔｍの４０％〜６０％に設定される。全周リブ７ｃの屈曲樹脂管１の外周面からの半径方向の突出量Ｐｃは例えば、横リブ７ａの厚さｔａと同様に、基準値ｔｍ―最小値ｔ１ｎと同じかそれ以上に設定される（（ｔｍ−ｔ１ｎ）≦Ｐｃ≦（ｔｍ−ｔ１ｎ）×１．２程度）。縦リブ７ｂ、全周リブ７ｃは、壁面の厚さｔ１が最小値ｔ１ｎになる位置を覆うように配置するとよい。

横リブ７ａは図２、図５に例示したように、平面視で起点Ｐどうしを直線状に結ぶように形成される仕様に限らない。図７に例示する横リブ７ａのように、平面視で起点Ｐどうしを屈曲部４Ａと同じ方向に屈曲させて結ぶようにして形成することもできる。図７に例示する形状の横リブ７ａにすることで、屈曲内側部分６ａの周辺に配置される他の部品等を避けて屈曲樹脂管１を所定位置に設置することが可能になる。

この屈曲樹脂管１は、図８に例示する成形装置８を用いて製造される。成形装置８は、溶融した樹脂１７をモールド１０に射出するシリンダ９ａと、アシスト材１８をモールド１０に注入するアシスト材注入部９ｂとを備えている。

射出可能な様々な樹脂１７の中から、屈曲樹脂管１に要求される性能等に応じて適切な種類の樹脂１７が選択される。例えば、自動車に搭載されるエアコンディショナー用の屈曲樹脂管１を製造する場合には、樹脂１７としては例えば、ポリアミド、ポリフェニレンサルファイド等が使用される。

アシスト材１８は公知のものでよく、窒素ガスなどの気体、水などの液体、金属球や樹脂球などの固体から適切な材料が選択される。アシスト材注入部９ｂは、アシスト材１８の種類に応じて公知の適切な機構が採用される。

図９、図１０に例示するようにモールド１０は、組み付けられる一方のモールド１０ａと他方のモールド１０ｂとで構成されている。互いのモールド１０ａ、１０ｂはパーティングラインＰＬを境界にして接合および分離する。

モールド１０には、空洞であるキャビティ１１が形成されている。このキャビティ１１は、製造される屈曲樹脂管１と同様の形状で屈曲して延在している。モールド１０には、キャビティ１１に対してゲート１６ｂを介して接続するランナー１６ａが形成されている。このランナー１６ａは、モールド１０に形成されたスプルーを介して、成形装置８のノズルに接続される。モールド１０にはキャビティ１１に注入されたアシスト材１８の排出部も設けられている。

キャビティ１１の予め選択された屈曲部１２の屈曲内側部分１４ａに、その屈曲内側部分１４ａから突出するリブ成型部１５（後述する横リブ成型部１５ａ、縦リブ成型部１５ｂなど）がキャビティ１１に連通した状態でモールド１０に形成されている。屈曲樹脂管１の屈曲部４（４Ａ、４Ｂ）、５に相当する部分がそれぞれ、モールド１０では、キャビティ１１の屈曲部１２（１２Ａ、１２Ｂ）、１３として形成されている。また、屈曲樹脂管１のリブ７（７ａ、７ｂ）に相当する部分がそれぞれ、リブ成型部１５（１５ａ、１５ｂ）となる。

キャビティ１１の屈曲部１２Ａには、屈曲樹脂管１の屈曲部４Ａの横リブ７ａの形状の窪みを有する横リブ成型部１５ａ、縦リブ７ｂの形状の窪みを有する縦リブ成型部１５ｂが設けられている。即ち、横リブ成型部１５ａはキャビティ１１の延在方向に延在していて、縦リブ成型部１５ｂはキャビティ１１の周方向に延在している。同様に、キャビティ１１の屈曲部１２Bには、屈曲樹脂管１の屈曲部４Ｂの横リブ７ａの形状の窪みを有する横リブ成型部１５ａ、縦リブ７ｂの形状の窪みを有する縦リブ成型部１５ｂが設けられている。屈曲樹脂管１に全周リブ７ｃを一体形成する場合には、キャビティ１１の周方向全周に連続して延在する全周リブ成型部がキャビティ１１に連通した状態でモールド１０に形成される。

次に、本発明の屈曲樹脂管の製造方法の手順の一例を説明する。

図８〜１０に例示するようにモールド１０ａ、１０ｂを互いに組み付けて型閉めした状態で、溶融した樹脂１７をシリンダ９ａからモールド１０に射出する。射出された樹脂１７は、モールド１０に形成されたスプルー、ランナー１６ａ、ゲート１６ｂを通過してキャビティ１１およびリブ成型部１５に注入される。リブ成型部１５には溶融した樹脂１７が充填された状態になり、キャビティ１１の壁面は溶融した樹脂１７で覆われた状態になる。

次いで、アシスト材注入部９ｂからアシスト材１８をモールド１０に所定の高圧で注入する。注入されたアシスト材１８は、溶融した樹脂１７が注入されているキャビティ１１の内部をその延在方向に沿って高圧で通過する。

図１１に例示するようにキャビティ１１の屈曲部１２Ａでは、高圧で注入されたアシスト材１８は、キャビティ１１の最短ルートになる屈曲内側に偏って通過しようとする。そのため、屈曲部１２Ａの屈曲内側部分１４ａの樹脂１７が高圧で通過するアシスト材１８によってより多く削られる。これにより、屈曲内側部分１４ａの壁面の樹脂１７の厚さｔ１は、屈曲外側部分１４ｂの樹脂１７の厚さｔ２に比して薄くなり、基準値ｔｍよりも薄くなる。

他の屈曲部１２Ｂ、１３においても、アシスト材１８は上記と同様に通過する。そのため、屈曲部１２Ｂでも屈曲内側部分１４ａの壁面の樹脂１７の厚さｔ１は、基準値ｔｍよりも小さくなる。一方、屈曲部１３は曲率半径が比較的大きいため、屈曲内側部分１４ａの壁面の樹脂１７が高圧で通過するアシスト材１８によって削られ難い。その結果、屈曲部１３の屈曲内側部分１４ａの壁面の樹脂１７の厚さは、基準値ｔｍ以上を確保できるので、リブ成型部１５は屈曲部１２Ａ、１２Ｂだけに設けられている。

リブ成型部１５を設ける屈曲部を選択するには、例えば、図９のキャビティ１１にリブ成型部１５を設けない状態で、成形装置８を用いて成形を行って、リブ７がない屈曲樹脂管１を製造する。この屈曲樹脂管１の屈曲部の屈曲内側部分の壁面の樹脂１７の厚さを測定して、基準値ｔｍ以上か否か確認する。測定した樹脂１７の厚さが基準値ｔｍ未満である屈曲部を、リブ７を形成する屈曲部４として特定する。そして、特定した屈曲部４に対応するキャビティ１１の屈曲部１２にリブ成型部１５を設ける。この時に測定した屈曲内側部分の壁面の樹脂１７の厚さに基づいて、リブ７の厚さ等を設定することができる。

このような測定データをある程度、蓄積している場合は、蓄積したデータを用いた成形シミュレーション解析によって、それぞれの屈曲部の屈曲内側部分の壁面の樹脂１７の厚さを算出することもできる。そして、算出した樹脂１７の厚さに基づいて、リブ成型部１５を設ける屈曲部１２を決定することもできる。

モールド１０では、射出した樹脂１７が硬化することで、キャビティ１１に沿った樹脂管およびリブ７が成形される。即ち、リブ７が一体化した屈曲樹脂管１が製造される。屈曲樹脂管１の屈曲部４（４Ａ、４Ｂ）では、屈曲内側部分６ａの壁面の樹脂１７の厚さｔ１が基準値ｔｍよりも薄くなっているが、成形されたリブ７によって補強されている。そのため、屈曲樹脂管１に予め設定された目標内圧が作用しても、耐えることが可能になる。この製造方法によれば、適切な仕様のリブ７を設けることで、リブ７の補強効果によって、屈曲樹脂管１の所望の屈曲内側部分６ａの耐圧性を確実に向上させることが可能になる。

また、この製造方法によれば、複雑な形状の屈曲樹脂管１であっても大量生産することもできる。製造した屈曲樹脂管１によれば、金属管に比して軽量化を図りつつ、必要な耐圧性を確保することができる。例えば、使用内圧が５ＭＰａ以上で内径１０ｍｍ〜２０ｍｍ程度の屈曲樹脂管１を製造することもできる。低圧の配管としても使用できるので、汎用的な屈曲金属管をこの屈曲樹脂管１に置き換えることで大幅に軽量化を図ることも可能になる。

補強対象となる屈曲内側部分６ａを、横リブ７ａ、縦リブ７ｂ、全周リブ７ｃのいずれか一種だけで補強した構造にすることもできるが、必要な耐圧性をより確実に確保するには、横リブ７ａと縦リブ７ｂとを組み合わせて、或いは、横リブ７ａと全周リブ７ｃとを組み合わせて一体的に成形した屈曲樹脂管１を製造することが望ましい。屈曲樹脂管１の設置スペースの制約によって、横リブ７ａや縦リブ７ｂの屈曲樹脂管１の外周面からの突出量を大きく設定できない場合は、全周リブ７ｃを用いるとよい。

１ 屈曲樹脂管
１ａ 管路
２ 開口部
３ 直線部
４（４Ａ、４Ｂ） 屈曲部
５ 屈曲部
６ａ 屈曲内側部分
６ｂ 屈曲外側部分
７（７ａ、７ｂ、７ｃ） リブ
８ 成形装置
９ａ シリンダ
９ｂ アシスト材注入部
１０（１０ａ、１０ｂ） モールド
１１ キャビティ
１２（１２Ａ、１２Ｂ） 屈曲部
１３ 屈曲部
１４ａ 屈曲内側部分
１４ｂ 屈曲外側部分
１５（１５ａ、１５ｂ） リブ成型部
１６ａ ランナー
１６ｂ ゲート
１７ 樹脂
１８ アシスト材

Claims (4)

1. モールドに形成された屈曲して延在するキャビティに溶融した樹脂を射出した後、このキャビティにアシスト材を注入し、射出した前記樹脂を硬化させて屈曲樹脂管を製造する屈曲樹脂管の製造方法において、
   前記キャビティの予め選択された屈曲部の屈曲内側部分に、その屈曲内側部分から突出するリブ成型部を前記キャビティに連通させた状態で前記モールドに形成しておき、溶融した前記樹脂を前記キャビティおよび前記リブ成型部に射出することを特徴とする屈曲樹脂管の製造方法。
2. 前記リブ成型部が、前記キャビティの延在方向に延在する横リブ成型部と、前記キャビティの周方向に延在する縦リブ成型部とを有する請求項１に記載の屈曲樹脂管の製造方法。
3. 前記縦リブ成型部が、前記キャビティの周方向全周に連続して延在する請求項２に記載の屈曲樹脂管の製造方法。
4. 前記縦リブ成型部が、前記キャビティの延在方向に離間して複数配置されている請求項２または３に記載の屈曲樹脂管の製造方法。

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