JP3731647B2 - プラスチックシールの射出成形方法 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はプラスチックシールの射出成形方法に関し、特に、軸受用プラスチックシール等に使用されるプラスチックシール成形時のウェルド部の接合強度を向上させる射出成形方法の改良に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
図６に示したように、転がり軸受の一種である玉軸受２は、外輪３と内輪４との間に複数個のボール（転動体）５を配置したもので、各ボール５相互の間隔は内外輪間に装着される保持器６によって保持している。
更に、前記玉軸受２の片面又は両面には、外部から内外輪３，４間への異物の侵入防止や、充填されたグリース等の潤滑剤の漏れ防止のために、軸受用プラスチックシール１が装着されている。
【０００３】
前記軸受用プラスチックシール１は、リング状部材であり、その内周縁を軸受の内輪に嵌合固定する内輪固定タイプと、その外周縁を軸受の外輪に嵌合固定する外輪固定タイプとがあるが、一般的にはここに示した軸受用プラスチックシール１のような外輪固定タイプである。
前記軸受用プラスチックシール１は、外輪３に設けられた嵌合溝７に嵌合する取付嵌合部１ａと、内輪４に設けられたシール溝８に摺接させるか、或いは僅かな隙間をもたせてシール溝８との間でラビリンスを形成するリップ部１ｂと、これらを連結する連結部１ｃとを、適宜樹脂材料による射出成形によって一体成形したものである。
【０００４】
前記軸受用プラスチックシール１が装着される外輪３の側面には、前記嵌合溝７よりも内径を小さく設定した最小径部７ａが形成されている。
前記軸受用プラスチックシール１の取付嵌合部１ａは、最小径部７ａよりも外径が大きく設定されており、該軸受用プラスチックシール１を玉軸受２の外輪３に装着する際には、軸受用プラスチックシール１を内方へ弾性変形させた状態にして最小径部７ａを通過させ、嵌合溝７内に挿入する。そして、嵌合溝外側面７ｂと嵌合溝内側面７ｃとの間で前記取付嵌合部１ａを歪ませて嵌合溝７内に緊密嵌合させることにより、前記軸受用プラスチックシール１が外輪３に嵌合固定される。
【０００５】
一方、前記軸受用プラスチックシール１のような樹脂製リングを射出成形する際には、図７に示したように、成形金型１１内にリング状キャビティ９を形成し、該リング状キャビティ９の周縁部に設けた樹脂射出ゲート１０から適宜樹脂材料を射出することで、所定形状の樹脂製リングを成形する射出成形方法が一般的である。
ところが、樹脂射出ゲート１０からリング状キャビティ９内に射出された溶融樹脂は、キャビティ９内で二つの流れとなった後、流動する溶融樹脂の先端部が再び合流する部分（樹脂射出ゲート１０と略反対側）にウェルドラインＬを生じる。
【０００６】
樹脂材料により異なるが、この様な射出成形におけるウェルド部の強度が低下することは一般に良く知られている。
そこで、前記ウェルドラインを目立たなくする方法として、前記ウェルド部にガス抜きや樹脂溜まりを設ける方法や、溶融樹脂の温度を上げたり、金型温度を高くするなどの成形条件による対応や、真空引き成形、ウェルド部局部加熱などの方法が行われてきた。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上述した如き軸受用プラスチックシール１が、例えば高速回転される転がり軸受用プラスチックシール等のように、高耐久性や高い成形精度が要求される場合は、樹脂材料としてガラス繊維等の強化繊維を添加した繊維強化樹脂を使用したり、あるいは、樹脂材料として液晶ポリマーを使用して強度アップが図られている。
【０００８】
しかしながら、図８に示すように、ガラス繊維等の強化繊維１２を添加した繊維強化樹脂の場合には、ウェルド部Ｐ１において、添加した強化繊維１２及び分子鎖が流動直角方向（ウェルドラインＬに沿う方向）に揃って配向されてしまい、からみつきが発生し難くなる。
そこで、前述したウェルド部Ｐ１における接合強度の低下現象が一層顕著になり、上述した如き従来の射出成形方法では十分な効果を得ることが難しかった。
【０００９】
また、前記液晶ポリマーは、強化繊維１２を含まない非強化樹脂の場合でもウェルド部の強度が小さく、強化繊維１２を含む繊維強化樹脂の場合は更に大きく強度が低下する。
そこで、前記軸受用プラスチックシール１の場合、軸受組立時には軸受用プラスチックシール１を弾性変形させて嵌合溝７内に挿入するため、挿入時に該軸受用プラスチックシール１がウェルド部から割れてしまうという問題があった。
【００１０】
更に、上述の如きウェルド部における接合強度の低下という問題を回避するために、樹脂射出ゲートをディスクゲートに変更してウェルドライン自体が発生しないようにした樹脂製リングの射出成形方法も開発されている。
しかしながら、ディスクゲートを利用する射出成形方法では、ゲート痕を小さくできないため、成形品の後加工量が大幅に増大して生産コストが高価になるという問題が生じる。また、成形品の内外径の同軸度も高精度化が難しく、軸受用プラスチックシールの射出成形方法としては不適格であった。
【００１１】
従って、本発明の目的は上記課題を解消することにあり、ウェルド部の強度低下を抑制すると共に、高精度のプラスチックシールを安価に製造することができる良好なプラスチックシールの射出成形方法を提供することである。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
本発明の上記目的は、成形金型内に形成したリング状キャビティの周縁部に設けられた樹脂射出ゲートから強化繊維を添加した溶融樹脂を該リング状キャビティ内に射出して、リング状のプラスチックシールを射出成形するプラスチックシールの射出成形方法であって、前記リング状キャビティにおけるウェルド部から外れた周縁部に、溶融樹脂の一部が流入可能な樹脂溜まりを設け、前記樹脂溜まりの設置位置を、前記樹脂射出ゲートからの周縁上の距離が前記樹脂射出ゲートと前記ウェルド部との間の周縁距離の５／６を超えない範囲に設定し、且つ、前記樹脂溜まりと前記リング状キャビティとを連通する連通部の開口横断面積を、前記リング状キャビティに射出された溶融樹脂が、前記リング状キャビティ内に充填された後に、前記樹脂溜まり内に充填されるように、前記リング状キャビティから前記樹脂溜まりへの溶融樹脂の流入量を制限する広さに設定し、強化繊維を添加した溶融樹脂を前記樹脂射出ゲートから前記リング状キャビティに射出して、プラスチックシールを成形するプラスチックシールの射出成形方法により達成される。
【００１３】
上記構成によれば、リング状キャビティ内に射出されて二つの流れとなった後、流動する溶融樹脂の各先端部が再び合流するウェルド部に達し、該リング状キャビティ内に溶融樹脂が充填された後に、樹脂溜まり近傍のリング状キャビティ内の溶融樹脂が射出圧力によって樹脂溜まり内に流入し、溶融樹脂が樹脂溜まり内に充填される。
【００１４】
そこで、ウェルド部で対向して合流する溶融樹脂の各先端部における圧力均衡が崩れ、周方向に沿って前記樹脂溜まり側に樹脂流動が起こるので、各溶融樹脂の対向面は前記樹脂溜まり側に突出した非平坦な形状となる。従って、前記ウェルド部では合流する溶融樹脂の接触面積が増加し、樹脂に添加した強化繊維も流動方向に配向されるので、該ウェルド部での樹脂の接合強度が高くなる。
また、前記樹脂溜まりの設置位置を、前記樹脂射出ゲートからの周縁上の距離が前記樹脂射出ゲートと前記ウェルド部との間の周縁距離の５／６を超えない範囲に設定しているため、ウェルド部での十分な樹脂流動を発生させ、高い接合強度を得ることができる。
【００１５】
尚、好ましくは前記連通部の開口横断面積が、前記リング状キャビティの開口横断面積よりも小さくされる。
この場合、樹脂溜まりの容量を必要最小限の大きさとした状態で、前記溶融樹脂が、前記リング状キャビティ内に充填された後に、前記樹脂溜まり内に充填されるように構成することができる。
【００１７】
更に、好ましくは前記樹脂溜まりが、前記成形金型における突出しピンとの間に形成される。
この場合、突出しピンの長さを変更することにより、樹脂溜まりの容量を容易に変更することができる。
尚、本発明の樹脂製リングの射出成形方法における樹脂材料としては、ガラス繊維等の強化繊維を添加した繊維強化樹脂や、液晶ポリマーを用いることができる。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面に基づいて本発明の一実施形態に係る樹脂製リングの射出成形方法を詳細に説明する。
図１は本発明の一実施形態に係る樹脂製リングの射出成形方法を説明する成形金型の部分水平断面図、図２は図１におけるII-II 断面矢視図である。
【００１９】
本実施形態に係る樹脂製リングの射出成形方法は、図１及び図２に示したように、成形金型２１内に形成したリング状キャビティ１９の周縁部に設けた樹脂射出ゲート１０から前記リング状キャビティ１９内に溶融樹脂を射出することで、樹脂製リングである所定形状の軸受用プラスチックシール２０を製造するものである。
【００２０】
そして、前記リング状キャビティ１９の周縁部上で、前記樹脂射出ゲート１０のゲート位置からリング状キャビティ１９の周方向に約半周分進んだウェルド部Ｐ２と前記樹脂射出ゲート１０との間に、リング状キャビティ１９内に射出された溶融樹脂の一部が流入可能な樹脂溜まり２３が設けられている。
尚、本実施形態の場合、前記樹脂溜まり２３の形成位置は、図１に示したように、前記樹脂射出ゲート１０の形成位置から周方向に沿って約４５゜移動した位置である。
【００２１】
前記樹脂溜まり２３は、前記リング状キャビティ１９の開口横断面積よりも小さい開口横断面積を備えた連通部２７を介してリング状キャビティ１９に連通されている。
そして、前記樹脂射出ゲート１０から前記リング状キャビティ１９内に溶融樹脂が射出された際、前記リング状キャビティ１９から前記樹脂溜まり２３に流入する溶融樹脂は、前記連通部２７によって流入量が制限される。
【００２２】
即ち、前記リング状キャビティ１９内に射出されて二つの流れとなった後、流動する溶融樹脂の各先端部が再び合流するウェルド部Ｐ２に達し、該リング状キャビティ１９内に溶融樹脂が充填された時点で、図２に示したように、前記樹脂溜まり２３内には空所２３ａが残るように、前記連通部２７の開口横断面積及び樹脂溜まり２３の容量が設定される。
尚、本実施形態の場合、前記樹脂溜まり２３が、図２に示したように、成形金型２１における突出しピン２５との間に形成されており、該樹脂溜まり２３の容量は、金型の手直しを行わずとも前記突出しピン２５の長さの変更によって容易に調整が可能になっている。
【００２３】
そこで、前記溶融樹脂は、二つの流れとなった溶融樹脂の各先端部がウェルド部Ｐ２に到達して前記リング状キャビティ１９内に充填された後に、樹脂溜まり２３近傍のリング状キャビティ１９内の一部の溶融樹脂が射出圧力によって樹脂溜まり２３内に流入し、該樹脂溜まり２３内に充填される。
【００２４】
即ち、ウェルド部Ｐ２で対向して合流する溶融樹脂の各先端部における圧力均衡が崩れ、周方向に沿って前記樹脂溜まり２３側に樹脂流動が起こるので、各溶融樹脂の対向面Ｚは、図１及び図３に示したように、中央部が前記樹脂溜まり２３側に突出した非平坦な凸形状となる。
従って、前記ウェルド部Ｐ２では合流する溶融樹脂の接触面積が増加し、分子鎖が流動方向に配向されるので、該ウェルド部Ｐ２での樹脂の接合強度が高くなる。
【００２５】
又、本実施形態は軸受用プラスチックシール２０を製造するものであるので、図３に示したように、樹脂材料としてはガラス繊維（グラスファイバー）等の強化繊維１２を添加した繊維強化樹脂や液晶ポリマーが用いられるが、ウェルド部Ｐ２において、前記対向面Ｚが一方に凸形状となるので、添加した強化繊維１２も流動方向に配向され、からみつきが発生する。
【００２６】
そこで、前記軸受用プラスチックシール２０が、強化繊維１２を添加した液晶ポリマーから成ると共に、上述の如き成形金型２１を用いて射出成形されるにもかかわらず、ウェルド部Ｐ２における接合強度の低下を抑えることができた。
又、上述した本実施形態の射出成形方法は、基本的には、リング状キャビティ１９の周縁に装備した単一の樹脂射出ゲート１０から溶融樹脂を射出する成形方法である。
【００２７】
そこで、ディスクゲートを利用する従来の射出成形方法のように、ゲート痕が大きくなることはなく、成形金型２１から取り出した成形品は、樹脂射出ゲート１０と連通部２７とを切断するだけでよいので、成形品の後加工量が大幅に増大して生産コストが高価になるのを抑えることができる。又、成形品の内外径の同軸度も高精度化が図り難くなることもない。
【００２８】
従って、上述した本実施形態における樹脂製リングの射出成形方法により成形された軸受用プラスチックシール２０は、強化繊維１２を添加した液晶ポリマーが使用されるにもかかわらず、軸受組立時に弾性変形されてもウェルド部から割れてしまうことがない。そこで、軸受用プラスチックシール２０は、強度アップを図り、高耐久性や高い成形精度を達成することができる。
【００２９】
尚、上記実施形態においては、樹脂溜まり２３が前記リング状キャビティ１９の開口横断面積よりも小さい開口横断面積を備えた連通部２７を介してリング状キャビティ１９に連通されているので、該樹脂溜まり２３の容量を必要最小限の大きさとした状態で、溶融樹脂が前記リング状キャビティ１９内に充填された後に、前記樹脂溜まり２３内に充填されるように構成することができる。
そこで、前記樹脂溜まり２３に流入する溶融樹脂の流入量を低減し、樹脂材料の無駄を最小限とすることができると共に、成形金型２１が大型化するのを抑制することができた。
【００３０】
図４に示した成形金型３１は、樹脂溜まり２３の形成位置を樹脂射出ゲート１０の形成位置から周方向に沿って約１５０゜移動した位置に変更すると共に、断面形状を変更した以外は、上記成形金型２１と同様の構成である。
そして、前記成形金型３１を用いて軸受用プラスチックシール２０を製造したところ、上記成形金型２１を用いた場合と同様の作用効果を得ることができ、強化繊維１２を添加した液晶ポリマーを使用しても、軸受組立時にウェルド部から割れてしまうことがなく、強度アップを図ると共に高耐久性や高い成形精度を達成することができた。
【００３１】
但し、前記樹脂溜まり２３の形成位置をそれ以上ウェルド部Ｐ２に近づけた成形金型を用いて軸受用プラスチックシール２０を成形した場合には、該ウェルド部Ｐ２における接合強度の向上が期待したほど得られなかった。
これは、前記樹脂溜まり２３の形成位置がウェルド部Ｐ２に近いと、該ウェルド部Ｐ２で対向して合流する溶融樹脂の圧力均衡が崩れることによる樹脂流動が少なくなり、各溶融樹脂の対向面が非平坦になるウェルド部の形成が困難になる為と推測される。
【００３２】
従って、ウェルド部Ｐ２付近における溶融樹脂の周方向への樹脂流動を大きくし、各溶融樹脂の対向面の非平坦化によるウェルド部の接合強度の向上を図る為には、前記樹脂溜まり２３が、前記リング状キャビティ１９の周縁部における前記樹脂射出ゲート１０と前記ウェルド部Ｐ２との間で、且つ前記樹脂射出ゲート１０から５／６の範囲内に設けられることが好ましい。
【００３３】
尚、本発明の射出成形方法は、上記実施形態における軸受用プラスチックシールの射出成形方法に限定されるものではなく、一般的な樹脂製リング全般に適用することができる。勿論、樹脂材料としても繊維強化樹脂や液晶ポリマーに限らず、通常の樹脂を用いることもできる。
又、上記実施形態の金型は、サイドゲートであるが、これに限定されるものではなく、サブマリンゲート他にも適用できることは言うまでもない。
【００３４】
【実施例】
次に、実施例に基づいて本発明の樹脂製リングの射出成形方法による効果を明らかにするため、上記実施形態における成形金型２１を用いた本発明の樹脂製リングの射出成形方法で形成した軸受用プラスチックシール２０を実施例品とすると共に、図７に示した成形金型１１を用いた従来の樹脂製リングの射出成形方法で形成した軸受用プラスチックシール１を比較例品とし、それぞれの曲げ強度を測定した。
【００３５】
そして、前記比較例品の曲げ強度を１とした場合の前記実施例品の曲げ強度を相対比較し、その結果を図５のグラフに示した。尚、樹脂材料としては、液晶ポリマーにグラスファイバーを３０ｗｔ％充填した樹脂を用いた。
図５のグラフから明らかなように、本発明の樹脂製リングの射出成形方法で形成した実施例品は、比較例品の５倍以上の曲げ強度を達成した。また、上記実施例品の軸受への組み込み試験においても、ウェルド部の割れは発生しなかった。
【００３６】
【発明の効果】
本発明のプラスチックシールの射出成形方法によれば、リング状キャビティ内に射出されて二つの流れとなった後、流動する溶融樹脂の各先端部が再び合流するウェルド部に達し、該リング状キャビティ内に溶融樹脂が充填された後に、樹脂溜まり近傍のリング状キャビティ内の溶融樹脂が射出圧力によって樹脂溜まり内に流入し、溶融樹脂が樹脂溜まり内に充填される。
【００３７】
そこで、ウェルド部で対向して合流する溶融樹脂の各先端部における圧力均衡が崩れ、周方向に沿って前記樹脂溜まり側に樹脂流動が起こるので、各溶融樹脂の対向面は前記樹脂溜まり側に突出した非平坦な形状となる。従って、前記ウェルド部では合流する溶融樹脂の接触面積が増加し、樹脂に添加した強化繊維も流動方向に配向されるので、該ウェルド部での樹脂の接合強度が高くなる。
【００３８】
更に、ディスクゲートを利用する従来の射出成形方法のように、ゲート痕が大きくなることはなく、成形金型から取り出した成形品は、樹脂射出ゲートと連通部とを切断するだけでよいので、成形品の後加工量が大幅に増大して生産コストが高価になるのを抑えることができる。従って、ウェルド部の強度低下を抑制すると共に、高精度のプラスチックシールを安価に製造することができる良好なプラスチックシールの射出成形方法を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態に係る樹脂製リングの射出成形方法を説明する成形金型の部分水平断面図である。
【図２】図１におけるII-II 断面矢視図である。
【図３】図１に示した成形金型のリング状キャビティ内におけるウェルド部での溶融樹脂の状態を示す概略説明図である。
【図４】本発明の他の実施形態における成形金型の部分水平断面図である。
【図５】本発明の実施例による曲げ強度の強さを示すグラフである。
【図６】軸受用プラスチックシールを備えた玉軸受の要部断面図である。
【図７】従来の樹脂製リングの射出成形方法を説明する成形金型の部分水平断面図である。
【図８】図７に示した成形金型のリング状キャビティ内におけるウェルド部での溶融樹脂の状態を示す概略説明図である。
【符号の説明】
１０ 樹脂射出ゲート
１９ リング状キャビティ
２０ 軸受用プラスチックシール（樹脂製リング）
２１ 成形金型
２３ 樹脂溜まり
２５ 突出しピン
２７ 連通部
Ｐ２ ウェルド部

Claims (3)

1. 成形金型内に形成したリング状キャビティの周縁部に設けられた樹脂射出ゲートから強化繊維を添加した溶融樹脂を該リング状キャビティ内に射出して、リング状のプラスチックシールを射出成形するプラスチックシールの射出成形方法であって、
   前記リング状キャビティにおけるウェルド部から外れた周縁部に、溶融樹脂の一部が流入可能な樹脂溜まりを設け、前記樹脂溜まりの設置位置を、前記樹脂射出ゲートからの周縁上の距離が前記樹脂射出ゲートと前記ウェルド部との間の周縁距離の５／６を超えない範囲に設定し、且つ、前記樹脂溜まりと前記リング状キャビティとを連通する連通部の開口横断面積を、前記リング状キャビティに射出された溶融樹脂が、前記リング状キャビティ内に充填された後に、前記樹脂溜まり内に充填されるように、前記リング状キャビティから前記樹脂溜まりへの溶融樹脂の流入量を制限する広さに設定し、強化繊維を添加した溶融樹脂を前記樹脂射出ゲートから前記リング状キャビティに射出して、プラスチックシールを成形するプラスチックシールの射出成形方法。
2. 前記連通部の開口横断面積を、前記リング状キャビティの開口横断面積よりも小さく設定したことを特徴とする請求項１に記載のプラスチックシールの射出成形方法。
3. 前記樹脂溜まりを、前記成形金型における突出しピンとの間に形成したことを特徴とする請求項１または２に記載のプラスチックシールの射出成形方法。

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