JP3470913B2 - 筒状樹脂成形体、及びその射出成形用型並びに射出成形方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、ディスクゲートを介し
てキャビティ内に溶融樹脂を充填することにより成形さ
れる筒状樹脂成形体、及びこれを成形するための射出成
形用型並びに射出成形方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】一般に、射出成形法で円筒状の樹脂成形
体を成形する場合には、図６（ａ）に示すように、キャ
ビティ内に、成形体の内径形状に合致する中実状のコア
ピン（41）が配置される。そして、この場合には、製品
強度低下の要因となるウエルドマークの発生を防止する
ため、スプルー（42）とキャビティの間のゲート部（4
3）がディスク状に形成される（以下、このようなゲー
ト部をディスクゲート（43）と称する）。スプルー（4
2）から供給され、ディスクゲート（43）に流入した溶
融樹脂は、当該ディスクゲート（43）の全周からキャビ
ティに供給される。

【０００３】ところで、このようにディスクゲート（4
3）を設けた場合には、ｂ図に示すように、ディスクゲ
ート（43）内の溶融樹脂とキャビティ内の溶融樹脂とが
一体に硬化するため、樹脂成形体（44）の端面にディス
クゲート（43）の形状と合致するディスク部分（45）が
一体成形される。このディスク部分（45）は本来不要で
あるため、従来では、型から成形体（44）を取り出した
後、旋盤等を用いてディスク部分（45）を切断・除去し
ている（ｃ図参照）。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかし、このように樹
脂の硬化後に不要部分を切断していたのでは、工程が複
雑化・煩雑化するという問題点がある。また、溶融樹脂
には、充填剤や潤滑剤として、カーボンファイバ（Ｃ
Ｆ）、ガラスファイバ（ＧＦ）、グラファイト（ＧＲ
Ｐ）、フッ素系樹脂等を混入する場合があるが、この場
合には、刃物（バイト）の刃先が摩耗しやすくなり、頻
繁な刃物交換が必要となる。

【０００５】その一方、このような問題点を解消するも
のとして、金型内にゲートカットパンチを配置し、この
ゲートカットパンチを用いて金型内でゲートカットを行
なう方法がある。即ち、図７（ａ）に示すように、溶融
樹脂の注入後、その硬化前に、予めキャビティの内径部
に配置しておいたゲートカットパンチ（47）（コアピン
と兼用する）を前進させ、ｂ図に示すように、このゲー
トカットパンチ（47）の先端部で成形体として不要な樹
脂をスプルー（42）内に押し戻しながらディスクゲート
（43）とキャビティの間を遮断し、ゲートカットを行な
うのである。

【０００６】しかし、この方法では、樹脂成形体の内径
部をゲートカットパンチ（47）の外径面が摺動するた
め、内径部の精度がそれ程問題とならない樹脂成形体に
は適用可能であるが、内径摺動面に高い精度や複雑な形
状が要求されるもの、例えば滑り軸受け、キー付きギ
ヤ、スリーブ、ワッシャ、軸受軌道輪等の部品には適用
困難である。

【０００７】また、例えば熱可塑性ポリイミド樹脂（Ｐ
Ｉ）、ポリアミドイミド樹脂（ＰＡＩ）、ポリエーテル
イミド樹脂（ＰＥＩ）、ポリエーテルケトン樹脂（ＰＥ
Ｋ）、ポリエーテルエーテルケトン樹脂（ＰＥＥＫ）、
ポリフェニレンサルファイド樹脂（ＰＰＳ）、ポリエー
テルニトリル樹脂（ＰＥＮ）、芳香族エステル樹脂等の
耐熱性樹脂を用いる場合、あるいは、溶融樹脂中に上述
の充填剤や潤滑剤等を混入する場合には、高温の溶融樹
脂をキャビティに供給するため、樹脂硬化に伴って引け
が発生しやすく、高精度・高品質の成形体を得ることが
困難になる。

【０００８】この問題は、ポリアミド樹脂（ＰＡ）、ポ
リオキシメチレン樹脂（ＰＯＭ）、ポリエチレン樹脂
（ＰＥ）等の汎用樹脂でも同様に生じ得る。

【０００９】そこで、本発明は、キー溝等の異形部分の
有無を問わず、金型内に成形体を収容したまま高精度に
ゲートカットを行なうことができ、且つ、樹脂の種類を
問わず、引けの発生を防止して高精度・高品質の成形体
を得ることのできる筒状樹脂成形体の射出成形用型及び
射出成形方法の提供を目的とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上記目的の達成のため、
本発明では、キャビティ内にコアピンを配置して型同士
を衝合させ、前記キャビティ内にスプルーからディスク
ゲートを介して樹脂を充填することにより、筒状樹脂成
形体を成形する射出成形用型において、

【００１１】前記スプルーをコアピンの内部に設け、前
記ディスクゲートを、前記コアピンの先端部とこれに対
向する型との間に設け、さらに、前記ディスクゲートと
成形体との間に介在する連通部に向けて進退移動可能で
あり、樹脂の充填時に後退位置にあると共に、樹脂の充
填後、その硬化前に前進してディスクゲートを内装する
ことにより、ディスクゲートとキャビティとを遮断する
と共に、その後のさらなる前進で前記連通部内の樹脂を
キャビティ内に押込む筒状のゲートカットパンチを有す
ることとした。

【００１２】また、キャビティ内にコアピンを配置し、
溶融樹脂を、コアピンの内部に設けたスプルー、及び、
コアピンの先端面とこれに対向する型との間に設けたデ
ィスクゲートを介してキャビティ内に充填し、溶融樹脂
の硬化前に、筒状のゲートカットパンチを前進させてデ
ィスクゲートを内装することにより、ディスクゲートと
キャビティとを遮断すると共に、その後さらにゲートカ
ットパンチを前進させてディスクゲートと成形体との間
に介在させた連通部内の溶融樹脂をキャビティ内に押込
んでゲートカットを行うようにした。

【００１３】これにより、引けの発生がなく、高精度の
内径面を有する筒状樹脂成形体を成形することができ
る。

【００１４】

【作用】図５に示すように、固定側の型（１）にコアピ
ン（９）を装着し、このコアピン（９）をキャビティ
（７）内に配置して固定側及び可動側の型（１）（２）
を衝合する（ａ図参照）。コアピン（９）内部のスプル
ー（５）から流れ出た溶融樹脂は、コアピン（９）の先
端面とこれに対向する可動側の型（２）との間に形成さ
れたディスクゲート（６）を経て連通部（８）に流入
し、次いでキャビティ（７）内に流入する。樹脂の充填
後、その硬化前に、可動側の型（２）内に収容された筒
状のゲートカットパンチ（12）を前記連通部（８）に向
けて前進させると、ｂ図に示すように、ディスクゲート
（６）内の樹脂を内装しながらその先端部が連通部
（８）内の樹脂を押圧し、キャビティ（７）内に押込
む。これにより、キャビティ（７）とディスクゲート
（６）の間が遮断され、ゲートカットがなされる。ま
た、これに伴って、成形体として不要な樹脂がキャビテ
ィ内に押し込まれるので、キャビティ内の樹脂圧力が上
昇し、樹脂硬化後の引けの発生が抑制される。成形体の
うち、ゲートカットパンチ（12）の先端面で成形された
面（13）は、金型によって成形された面（金型面）とな
る。この金型面（13）は、一般的なゲートカット面（旋
盤や研磨機による機械加工面）と異なり、成形体の他の
金型面と表面性状を共通にするものであるから、成形体
の表面全体でその性状を均質化することができる。

【００１５】

【実施例】以下、本発明の実施例を図１乃至図４に基づ
いて説明する。

【００１６】図１に、本発明にかかる射出成形用型の全
体構成を示す。図示のように、固定側の型（１）は、衝
合面（Ａ）（パーティングライン）を境として固定側
（図面右側）に位置する複数の部材で構成され、同様に
可動側の型（２）は、可動側（図面左側）に位置する複
数の部材で構成されている。

【００１７】ノズル（図示省略）から射出された樹脂
は、固定側の型（１）に設けられた第１スプルー
（３）、ランナ（４）、第２スプルー（５）、ディスク
ゲート（６）、連通部（８）を通ってキャビティ（７）
に充填される。前記ランナ（４）は、多数個取りを行な
うべく第１スプルー（３）の軸線（Ｌ）を中心として放
射状に設けられており（図２参照）、各ランナ（４）の
下流端には第２スプルー（５）、ディスクゲート
（６）、連通部（８）、キャビティ（７）がそれぞれ形
成されている。

【００１８】各キャビティ（７）の配置態様は、上述の
放射状に限らず、他の態様を採用することも可能である
が、この場合、各キャビティ（７）に溶融樹脂がほぼ同
時にバランスよく供給されるよう各キャビティ（７）が
第１スプルー（３）に対して対照的に配置されているの
が望ましい。これに該当するものとして、例えば各キャ
ビティ（７）を並列に配置したものが考えられる（図３
参照）。

【００１９】前記第２スプルー（５）は、コアピン
（９）の内部に、その軸線方向に沿って貫通形成され
る。前記コアピン（９）は、その先端部をキャビティ
（７）内に位置させて固定側の型（１）の一要素である
コアピンプレート（10）に装着されている。

【００２０】図４にキャビティ（７）付近の拡大図を示
す。前記ディスクゲート（６）は、コアピン（９）の先
端面と、これに対向する可動側の型（２）、具体的には
中実状のゲートカットパンチガイド（11）の先端面との
間に構成される。ディスクゲート（６）の外径部は、筒
状の連通部（８）を介してキャビティ（７）の内径部に
連通している。

【００２１】前記ゲートカットパンチガイド（11）に
は、先端部を前記連通部（８）に対向させて筒状のゲー
トカットパンチ（12）が外嵌される。このゲートカット
パンチ（12）は、ゲートカットパンチガイド（11）に案
内されながら進退移動可能であり、溶融樹脂の充填時に
は、図４ａに示すように後退位置にあってその先端面を
ゲートカットパンチガイド（11）の先端面と同一平面上
に位置させている。

【００２２】溶融樹脂の充填後、その硬化前（保圧中も
しくは冷却中）にゲートカットパンチ（12）を前進さ
せ、ｂ図に示すように、その先端部をコアピン（９）の
先端部よりも固定側の型（１）側に突出させてコアピン
（９）の先端外周部に嵌合させると、ディスクゲート
（６）内の樹脂がゲートカットパンチ（12）内に内装さ
れ、ディスクゲート（６）とキャビティ（７）の間が遮
断される。これに伴い、連通部（８）内の樹脂がゲート
カットパンチ（12）の先端部に押圧されてキャビティ
（７）内に押込まれる。

【００２３】このように、上記型では、ゲートカットパ
ンチ（12）の外径面と樹脂成形体の内径面とを摺動させ
ることなくゲートカットが行なえるため、樹脂成形体の
内径面を高精度に維持することができ、且つ、内径部に
キー溝等が形成されている場合にも確実にゲートカット
を行なうことができる。また、ゲートカットパンチ（1
2）を前進させることにより、連通部（８）内の溶融樹
脂がキャビティ（７）内に押し込まれるため、キャビテ
ィ（７）内の溶融樹脂の圧力が増大する。従って、樹脂
硬化に伴う引けの発生を防止することも可能である。

【００２４】さらに、従来の型（図７参照）では、成形
体として不要な樹脂をスプルー（42）に押込んでいるた
め、成形体の多数個取りに対応させるのが困難である
が、本発明にかかる型では、不要な樹脂をキャビティ
（７）内に押込むため、多数個取りにも容易に対応可能
であるという利点がある。

【００２５】なお、ゲートカットに際しては、ゲートカ
ットパンチ（12）を軸方向（ゲートカットパンチの移動
方向）に振動させながら前進させるのが望ましい。具体
的には、図１に示すように、ゲートカットパンチ（12）
を連結棒（14）を介して加振板（15）に連結し、この加
振板（15）を前記軸方向に沿って配置した加振シリンダ
（16）のロッドに連結しておくのである。これにより、
ゲートカットパンチ（12）をスムーズに前進させること
が可能となる。

【００２６】このようにしてゲートカットが完了し、樹
脂が完全に硬化すると、型開き作業が行なわれる。以
下、この型開き作業の手順を図１に基づいて説明する。

【００２７】まず、可動側の型（２）に連結した型開き
用シリンダ（図示省略）を縮退させると、型の衝合時に
圧縮されたバネ（17）が弾性復帰し、コアピンプレート
（10）とランナストリッパプレート（19）の間が開く。
ランナ（４）は、先端部に円錐台状のロック部（21）を
有するランナロックピン（20）によってランナストリッ
パプレート（19）に係止されているため、上記開動作時
には、ランナ（４）はランナストリッパプレート（19）
に張り付いて固定側に移動する。同時に、第２スプルー
（５）の先端部とディスクゲート（６）が切断分離さ
れ、第２スプルー（５）がコアピン（９）から抜け出
る。

【００２８】さらに型開き用シリンダを縮退させると、
プラーボルト（22）の一方のボルト座面（23）がコアピ
ンプレート（10）と係合してコアピンプレート（10）の
後退動作を規制する。これにより、コアピンプレート
（10）と固定側型板（24）の間が開き、成形体とコアピ
ン（９）が分離されてコアピン（９）が成形体内径から
抜け出る。この時、コアピンプレート（10）と固定側型
板（24）との間の開き量は、コアピン（９）を完全に成
形体から抜け出せる程度に設定しておく必要がある。

【００２９】さらに型開き用シリンダを縮退させると、
プラーボルト（22）の他方のボルト座面（25）が固定側
取付板（26）と係合するまで、ランナストリッパプレー
ト（19）と固定側取付板（26）の間が開く。これによ
り、ランナ（４）が前記ロック部（21）から外れ、両ス
プルー（３）（５）及びランナ（４）がランナストリッ
パプレート（19）から脱落する。また、これと前後し
て、固定側型板（24）の後退動作がショルダーボルト
（27）のボルト座面によって規制されるため、固定側型
板（24）と可動側型板（29）の間に作用する離反方向の
力が増大する。所定の力に達した所でＰＬロック（30）
が解除され、固定側型板（24）と可動側型板（29）の間
の衝合面（Ａ）が開いて型開き作業が完了する。

【００３０】型開き作業が完了すると、成形機のエジェ
クターロッド（図示省略）が金型のエジェクターロッド
（31）を押圧し、エジェクタープレート（32）、エジェ
クタースリーブ連結棒（33）を介して、エジェクタース
リーブ（34）が成形体をキャビティ（７）の外部に押し
出す。また、ディスクゲート（６）に形成されたディス
ク部分は、エジェクターピン（35）に押されて金型の外
部に排出される。

【００３１】

【発明の効果】このように本発明は、従来のように樹脂
の硬化後に不要部分を切断するのではなく、ゲートカッ
トパンチを用いて金型内でゲートカットを行なうので工
程が複雑化・煩雑化せず、溶融樹脂中に充填剤や潤滑剤
等を混入した場合にも刃物の交換頻度の増加という問題
が生じ得ない。

【００３２】また、ゲートカットパンチの外径面と樹脂
成形体の内径面とを摺動させることなくゲートカットが
行なえるため、樹脂成形体の内径面を高精度に維持する
ことができ、且つ、当該内径面にキー溝等の異型部分が
形成されている場合にも確実にゲートカットを行なうこ
とができる。

【００３３】さらに、ゲートカットパンチを前進させる
ことにより、連通部内の溶融樹脂がキャビティ内に押し
込まれるため、キャビティ内の溶融樹脂の圧力を増大さ
せることができる。従って、例えば熱可塑性ポリイミド
樹脂（ＰＩ）、ポリアミドイミド樹脂（ＰＡＩ）、ポリ
エーテルイミド樹脂（ＰＥＩ）、ポリエーテルケトン樹
脂（ＰＥＫ）、ポリエーテルエーテルケトン樹脂（ＰＥ
ＥＫ）、ポリフェニレンサルファイド樹脂（ＰＰＳ）、
ポリエーテルニトリル樹脂（ＰＥＮ）、芳香族エステル
樹脂等の樹脂を用いた場合、あるいは充填剤や潤滑剤等
を混入した場合にも、樹脂硬化に伴う引けの発生を防止
することができ、高精度・高品質の成形体を得ることが
可能である。この効果は、ポリアミド樹脂（ＰＡ）、ポ
リオキシメチレン樹脂（ＰＯＭ）、ポリエチレン樹脂
（ＰＥ）等の汎用樹脂を用いた場合にも同様に得ること
ができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明にかかる射出成形用型の断面図である。

【図２】本発明にかかる射出成形用型におけるキャビテ
ィの配置態様を示す平面図である。

【図３】キャビティの他の配置態様例を示す平面図であ
る。

【図４】図１中のキャビティ近傍の拡大断面図である。

【図５】本発明かかる射出成形用型の基本構造及び基本
動作を示す断面図である。

【図６】従来のゲートカット方法を示す断面図である。

【図７】従来の他のゲートカット方法を示す断面図であ
る。

【符号の説明】

１ 固定側の型 ２ 可動側の型 ３ スプルー（第１スプルー） ４ ランナ ５ スプルー（第２スプルー） ６ ディスクゲート ７ キャビティ ８ 連通部 ９ コアピン 12 ゲートカットパンチ

フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭54−162754（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−198816（ＪＰ，Ａ) 実開 昭58−130714（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) B29C 45/38

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 キャビティ内にコアピンを配置して型同
   士を衝合させ、前記キャビティ内にスプルーからディス
   クゲートを介して樹脂を充填することにより、筒状樹脂
   成形体を成形する射出成形用型において、 前記スプルーがコアピンの内部に設けられ、 前記ディスクゲートが、前記コアピンの先端部とこれに
   対向する型との間に設けられ、 さらに、前記ディスクゲートと成形体との間に介在する
   連通部に向けて進退移動可能であり、樹脂の充填時に後
   退位置にあると共に、樹脂の充填後、その硬化前に前進
   してディスクゲートを内装することにより、ディスクゲ
   ートとキャビティとを遮断すると共に、その後のさらな
   る前進で前記連通部内の樹脂をキャビティ内に押込む筒
   状のゲートカットパンチを有することを特徴とする筒状
   樹脂成形体の射出成形用型。
2. 【請求項２】 キャビティ内にコアピンを配置し、溶融
   樹脂を、コアピンの内部に設けたスプルー、及び、コア
   ピンの先端面とこれに対向する型との間に設けたディス
   クゲートを介してキャビティ内に充填し、溶融樹脂の硬
   化前に、筒状のゲートカットパンチを前進させてディス
   クゲートを内装することにより、ディスクゲートとキャ
   ビティとを遮断すると共に、その後さらにゲートカット
   パンチを前進させてディスクゲートと成形体との間に介
   在させた連通部内の溶融樹脂をキャビティ内に押込んで
   ゲートカットを行うことを特徴とする筒状樹脂成形体の
   射出成形方法。