JP4683048B2 - ブロー成形用金型 - Google Patents

Description

本発明は、ブロー成形用の金型、特に、等速ジョイントブーツとして使用されるエラストマー成形品をブロー成形するための金型に関するものである。

等速ジョイントは、互いの交差角度が変化可能に設けられた入力軸と出力軸を、入力軸から出力軸へ等速回転を伝えることができるようにジョイントするものであり、一方の軸には、ベアリング部品を収納するハウジング（アウタレース）が設けられている。ジョイント内部に潤滑剤（一般的には、グリース）を封じ込め、かつ、ジョイント内部への水や泥などの侵入を防ぐために、等速ジョイントブーツが装着される。等速ジョイントブーツは、伸縮変形自在な蛇腹部と、この蛇腹部の軸方向一端に形成された大径の円筒部と、軸方向他端に形成された小径の円筒部とを有し、大径円筒部がハウジングに固定され、小径円筒部が他方の軸に固定される。また、等速ジョイントブーツは、軽量化を目的として、熱可塑性樹脂からなるものが開発されている。

このようなブーツの中間製品である成形品を製造する方法として、射出ブロー成形が知られている。射出ブロー成形は、射出成形によりパリソンを成形して、パリソンの形状を安定させた後にブロー成形を行う方法である。射出ブロー成形の代表的な例を、図７を参照して説明する。

射出ブロー成形に用いる装置は、図７に示すように、両端に中子１０１を有する回転体１００を備えている。まず、中子１０１に対して射出成形用の第１外型２００を閉じ、中子１０１と第１外型２００により形成されるキャビティ内に射出機構４００によって流動状態の熱可塑性エラストマー５０１を射出する（図７（ａ））。キャビティ内の熱可塑性エラストマーの温度が下がると、ある程度形状が安定化し、パリソン５０２が成形される（図７（ｂ））。その後、パリソン５０２が、ある程度保有熱を有しているうちに、第１外型２００を離型し、回転体１００を１８０度回転させる（図７（ｃ））。そして、中子１０１にパリソン５０２が付いているままの状態で、ブロー成形用の第２外型３００を閉じて、ブローアップを行い、成形品５０３を成形する（図７（ｄ））。その後、第２外型３００を離型し、成形品５０３を中子１０１から離型する（図７（ｅ））。

ここで説明した製法は、パリソンの射出成形時の保有熱を利用してブローアップを行う製法（ホットパリソン法）であるが、パリソンの形状が十分安定するまで冷却した後にパリソンを再加熱してブローアップする製法（コールドパリソン法）もある。

以上のように成形された成形品５０３の先端部分を切断することで、最終製品である等速ジョイントブーツ５０４を得ることができる。図８は等速ジョイントブーツの概略図であり、（ａ）は上面図、（ｂ）は正面図である。等速ジョイントブーツ５０４は、概略、蛇腹形状の胴体部と、その両端の円筒部から構成される。ここで、両端の円筒部は、射出成形時に形作られ、ブロー成形時には変形しないように第２外型３００内に嵌め込まれる。これに対して、胴体部はブロー成形時に形作られる。つまり、図８において、等速ジョイントブーツ５０４は、Ａで示す範囲（胴体部）がブロー成形によって形作られ、Ｂで示す範囲（大径の円筒部）およびＣで示す範囲（小径の円筒部）が射出成形によって形作られる。

ここで、ブローアップ時において、パリソン５０２の大径円筒部の軸方向の環状の端面部分（胴体部と大径円筒部との間の環状の肩部）が、中子１０１と第２外型３００との間をシールしてブローエアーの漏れを防ぐので、第２外型３００の内周面と大径円筒部の外周面とを完全に密着して型締めする必要はなく、図１０に示すように、第２外型３００の内周面と大径円筒部の外周面との間には所定のクリアランスＸが設けられる。しかし、Ｘが大きすぎると（図１０（ｂ））ブローアップ時に中子１０１とパリソン５０２との間に隙間が生じ（図１０（ｃ））、そこからブローエアーが漏れるためパリソン内面に十分な圧力がかからずブロー不足の原因となっていた。したがって、ブロー性を考慮した場合、Ｘはできる限り小さくなるように第２外型を設計する必要がある（パリソンを型締めした段階で０となるような金型設計が望ましい）。しかし、（１）パリソンの再加熱工程がある場合には加熱による樹脂の膨張や変形、（２）設計段階での想定温度と実成形時の温度との差による金型線膨張量の違い、（３）ブロー金型と中子の位置決め精度、（４）型の取付精度、等の理由により、Ｘを正確に予測して設計することは困難である。

一方、Ｘが小さいと、図９に示すように、第２外型３００の型締めの際にパーティングラインＰで型噛みが発生してしまう（図９中点線で囲んだ部分）。型噛みが発生すると、成形品の大径円筒部が変形し、等速ジョイントブーツとして使用する際のグリースシール性が低下してしまう。したがって、型噛みを防止するためには、Ｘはできるだけ大きくとる必要がある。しかし、Ｘが大きいと上述のようにブローエアーが漏れてしまいブロー性が低下する。そして、製品規格にも適合しなくなる。つまり、ブロー性を上げるためにＸを小さくすると型噛みが発生してしまい、型噛みを防止するためにＸを大きくとるとブロー性が低下してしまう。

本発明は上記の従来技術の課題を解決するためになされたもので、その目的とするところは、ブロー性を維持しつつ型噛みを防止して、形状の安定した熱可塑性エラストマー成形品を成形することができるブロー成形用金型を提供することにある。

上記目的を達成するために、本発明におけるブロー成形用金型は、
筒状の胴体部と、
該胴体部の軸方向一端に形成された大径の円筒部と、
軸方向他端に形成された小径の円筒部と、
前記大径の円筒部と前記胴体部との間の環状の肩部と、
を有し、
前記大径の円筒部及び前記小径の円筒部の最終的な形状が予め射出成形によって付与されているパリソンに対し、ブロー成形により前記胴体部に最終的な形状を付与すべく、中子に装着された前記パリソンを両側からはさみ込んで型締めする一対の外型としてのブロー成形用金型であって、
前記大径の円筒部の外周面を遊嵌する環状の遊嵌部と、
前記パリソンの内側に吹き込まれるブローエアーによって前記胴体部の外周面が密着する形状付与部と、
前記遊嵌部と前記形状付与部との間に設けられ、前記ブローエアーが前記大径の円筒部と中子との間から漏れるのを防ぐべく前記パリソンの前記環状の肩部が中子と外型との間をシールする際に、前記環状の肩部が密着する環状の軸方向端面部と、
を備えるブロー成形用金型において、
金型のパーティングラインにおける前記大径の円筒部の外周面と前記遊嵌部の内周面との間のクリアランスは、パーティングライン以外の部分における前記クリアランスよりも大きいことを特徴とする。

パリソンの端部は、パリソンの射出成形時に予め最終的な形状が付与される部分（成形品の円筒部）であり、ブロー成形時にはブローエアーの漏れが生じない程度に所定のクリアランス（パリソンの端部の外周面と金型の遊嵌部の内周面との間の隙間）がある状態で型締めされる。しかし、クリアランスが小さいと型締めの際に金型のパーティングラインで型噛みが発生してしまい、逆にクリアランスが大きいとブローエアーの漏れが発生してブロー性が低下してしまう。そこで、型噛みが生じやすいパーティングライン部分だけクリアランスを部分的に大きくすることにより、ブロー性を維持しつつ型締めの際の型噛みを防止することが可能となる。したがって、成形品の大径円筒部の変形を防止することができる。

前記大径の円筒部の外周形状は、円形であり、前記遊嵌部の内周形状は、楕円形であり、前記楕円形の長径は、前記金型のパーティングライン付近を通ることも好適である。

ブロー成形後の端部（円筒部）の外周形状は、ブロー成形時のエアー圧力により、クリアランスの変化に応じてパーティング付近における外径寸法がその他の部分における外径寸法よりも大きくなる。しかし、このように遊嵌部の内周形状を楕円形状とすることによりクリアランスの量は徐々に変化するので、外周形状の変化はなだらかとなり外観上問題となることはない。また、外周形状の変化が製品規格の寸法公差以内となるようにクリアランスの量を設定すれば製品機能上問題となることはない。

以上説明したように、本発明により、安定した形状の熱可塑性エラストマー成形品を成形することができる。

図１は本発明の実施例に係るブロー成形用金型の模式的断面図である。 図２は等速ジョイントブーツの模式的外観図である。 図３は成形品およびパリソンの模式的縦断面図である。 図４は本発明の実施例に係るブロー成形用金型の模式的断面図である。 図５はパーティングのクリアランス量とエアー漏れ量との関係を示す図表である。 図６はパーティングのクリアランス量と蛇腹形状部の山部の伸長率との関係を示す図表である。 図７は従来技術に係る射出ブロー成形工程の説明図である。 図８は従来技術に係る等速ジョイントブーツの模式的外観図である。 図９は従来技術に係るブロー成形用金型の模式的断面図である。 図１０は従来技術に係るブロー成形用金型の模式的断面図である。

符号の説明

１０ ブロー成形用金型
１１ 形状付与部
１２ 環状遊嵌部
１３ 環状遊嵌部
１４ 中子
２０ パリソン
２１ 胴体部
２２ 大径円筒部
２３ 小径円筒部
３０ 成形品
３１ 胴体部
３２ 大径円筒部
３３ 小径円筒部
４０ 等速ジョイントブーツ
４１ 胴体部
４２ 大径円筒部
４３ 小径円筒部
Ｐ パーティングライン

以下に図面を参照して、この発明を実施するための最良の形態を、実施例に基づいて例示的に詳しく説明する。ただし、この実施例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〜図４を参照して、実施例に係るブロー成形用金型について説明する。本実施例に係るブロー成形用金型１０は、パリソン２０をブローアップして成形品３０を成形するための金型である。

まず、等速ジョイントについて説明する。等速ジョイントは、互いの交差角度が変化可能に設けられた入力軸と出力軸を、入力軸から出力軸へ等速回転を伝えることができるようにジョイントするものであり、一方の軸には、ベアリング部品を収納するハウジング（アウタレース）が設けられている。ジョイント内部に潤滑剤（一般的には、グリース）を封じ込め、かつ、ジョイント内部への水や泥などの侵入を防ぐために、等速ジョイントブーツが装着される。

次に、図２および図３を参照して、等速ジョイントブーツ、等速ジョイントブーツの中間製品である成形品、および、パリソンについて説明する。図２は最終製品である等速ジョイントブーツの外観図である。図３（ａ）はパリソンの縦断面図である。図３（ｂ）は成形品の縦断面図である。図２に示すように、等速ジョイントブーツ４０は、伸縮変形自在な蛇腹部４１と、この蛇腹部４１の軸方向一端に形成された大径の円筒部４２と、軸方向他端に形成された小径の円筒部４３とを有し、大径円筒部４２がハウジングに固定され、小径円筒部４３が他方の軸に固定される。また、等速ジョイントブーツは、軽量化を目的として、熱可塑性樹脂からなるものが開発されている。

図３（ａ）に示すように、パリソン２０は、胴体部２１と、この胴体部の軸方向一端に形成された大径の円筒部２２と、軸方向他端に形成された小径の円筒部２３とを有し、射出成形によって成形される。図３（ｂ）に示すように、成形品３０は、ブロー成形によって形状が付与される蛇腹部３１と、この蛇腹部３１の軸方向一端に形成された大径の円筒部３２と、軸方向他端に形成された小径の円筒部３３とを有する。図３中、Ａで示す範囲は、パリソン２０の胴体部２１および成形品３０の胴体部３１であり、胴体部３１は、パリソン２０のブロー成形により成形される部分である。また、ＢおよびＣで示す範囲は、パリソン２０の大径円筒部２２と小径円筒部２３および成形品３０の大径円筒部３２と小径円筒部３３であり、パリソン２０の射出成形の段階で成形される部分である。すなわち、最終製品である等速ジョイントブーツ４０の大径円筒部４２はパリソン２０の射出成形の段階で成形されることになる。また、成形品３０の小径円筒部３３の先端の閉じた部分は、ブロー成形後に切断される部分である。

次に、図１および図４を参照して、本実施例に係るブロー成形用金型について説明する。図１は本発明の実施例に係るブロー成形用金型の模式的断面図である。図４（ａ）は本発明の実施例に係るブロー成形用金型においてパリソンを型締めする前の状態を示す模式的断面図である。図４（ｂ）は本発明の実施例に係るブロー成形用金型においてパリソンを型締めした後の状態を示す模式的断面図である。図１に示すように、本実施例に係るブロー成形用金型１０は、パリソン２０を両側からはさみ込んで型締めする一対の金型であり、パリソン２０の胴体部２１に蛇腹形状を付与する形状付与部１１と、パリソン２０の大径円筒部２２を遊嵌するための環状の遊嵌部１２と、パリソン２０の小径円筒部２３を遊嵌するための環状の遊嵌部１３とを備える。

次に、本実施例に係るブロー成形用金型１０による成形品３０のブロー成形について説明する。まず、射出成形により成形され、中子１４に取り付けられたままのパリソン２０をブロー成形用金型１０に型締めする。そして、中子１４に設けられた不図示の吹込穴からパリソン２０の胴体部２１の内周壁にブローエアーを吹き込む。ブローエアーの吹き出し圧により、パリソン２０の胴体部２１はブロー成形用金型１０の形状付与部１１に密着し、胴体部２１に蛇腹形状が付与される。そして、ブロー成形用金型１０および中子１４から離型することにより、胴体部３１に蛇腹形状を有する成形品３０が得られる。

ここで、図４に示すように、本実施例に係るブロー成形用金型１０の環状遊嵌部１２は、金型のパーティングラインを通る内径Ｂが、パーティングラインＰに対して９０度の方向の内径Ａよりも大きく設定してある。すなわち、環状遊嵌部１２の内径は、パーティングラインＰに対して９０度の方向が最も小さく、パーティングラインＰに向かって徐々に大きくなり、パーティングラインＰ上において最大となるように設定してある。したがって、環状遊嵌部１２の内周形状は、パーティングラインＰにおける径が最も大きい楕円形の形状となっている。対して、パリソン２０の大径円筒部２２の外径Ｃは全周にわたって一定の円形形状である。したがって、パリソン２０の型締め時において、パリソン２０の大径円筒部２２の外周面と環状遊嵌部１２の内周面との間のクリアランス（隙間）は、パーティングラインＰに対して９０度の方向のクリアランス（ＡとＣとの差）が最も小さく、パーティングラインＰに向かうにつれて徐々に大きくなり、パーティングラインＰにおけるクリアランス（ＢとＣとの差）が最も大きくなる。

一般に、パリソンの大径円筒部の外周面と環状遊嵌部の内周面との間のクリアランスは、ブローアップ時のブローエアーの漏れを防ぐため、できる限り小さくなるように設定される。しかし、クリアランスが小さいと、型締めの際にパーティングラインにおいてブロー成形用外型がパリソンの一部を噛んでしまい、その後の成形品においてバリ等が発生してしまう。等速ジョイントブーツの大径円筒部は、パリソンの射出成形時に付与された形状で、ハウジングに取り付けられることになるため、バリ等により大径円筒部が変形してしまうと取付精度が低下し、グリースシール性が低下してしまう。一方、クリアランスを大きく取ると、ブローエアーの漏れが発生してブロー性が低下し、蛇腹形状を十分付与することができずに製品規格から外れてしまう。

そこで、本実施例に係るブロー成形用金型１０においては、パーティングラインＰ付近におけるクリアランスを大きくして逃がしとなる部分を設けることにより、型締め時の型噛みを防止し、一方、パーティングラインＰ付近以外ではクリアランスを小さくして型締め時のシール性を高め、ブローアップ時のブローエアーの漏れを防止してブロー性を向上させている。したがって、型噛みを考慮したクリアランスを全周にわたって均一に設けることになる円形金型と比べた場合、パーティングラインＰ付近におけるクリアランスを大きくしてもパーティングラインＰ付近以外ではクリアランスが小さいので、ブローエアーの漏れを十分抑制することができ、型噛みを防止しつつブロー性を向上させることができる。

また、ブロー成形後において成形品３０の大径円筒部３２の外周形状は、ブロー成形時のエアー圧力により、クリアランスの変化に応じてパーティングラインＰ付近における外径寸法が、その他の部分における外径寸法よりも大きくなる。しかし、クリアランスの量は徐々に変化するので、大径円筒部３２の外周形状の変化はなだらかとなり外観上問題となることはない。また、外周形状の変化が製品規格の寸法公差以内となるようにクリアランスの量を設定すれば製品機能上問題となることはない。

ここで、図５に、パーティングラインのクリアランス量とエアー漏れ量との関係について、楕円形金型と円形金型とを比較した実験結果を示す。楕円型の金型のクリアランスについては、パーティングラインに対して９０度の方向を常に０で一定とし、パーティングラインで最大となるように設定した。円形型の金型については、楕円形金型のパーティングラインと同じ量のクリアランスを全周にわたって均一に設けた。図５中のＡは、図４（ｂ）において、ＡとＢが同一で、ＡとＣとの差が０（クリアランスが０）の状態を示している。図５に示すように、パーティングのクリアランス量が同じであっても大径円筒部が円形の場合に比べて楕円形の方が漏れ量が少ないことがわかる。

また、図６に、ブロー成形用金型の寸法に対する大径円筒部に隣接する蛇腹形状部の山部Ｇ（６山：小径円筒部側から数えて第６番目の山部）の伸長率について、楕円形金型と円形金型とを比較した実験結果を示す。ここで、「伸長率」とはブロー成形後の製品寸法と金型寸法との比を表しており、製品寸法と金型寸法が一致したときが最大で１００％となる。また、図６中のＤは製品規格下限値、Ｅは型噛み発生境界値、Ｆは伸長率測定箇所をそれぞれ示している。これについてもパーティングのクリアランス量が同じであっても大径円筒部が円形の場合に比べて楕円形の方が伸長率が高く、円形では型噛みが発生しないクリアランス量の時には製品規格を満足しない結果となった。

以上の結果より、型噛みを防止するためには、ブロー成形用金型の環状遊嵌部は、パーティングラインにおける内径がパーティングラインに対して９０度の方向の内径より０．０５〜５．０ｍｍ大きい方がよく、製品寸法規格を考慮すると１．０ｍｍ以下であることが望ましい。

Claims (2)

1. 筒状の胴体部と、
   該胴体部の軸方向一端に形成された大径の円筒部と、
   軸方向他端に形成された小径の円筒部と、
   前記大径の円筒部と前記胴体部との間の環状の肩部と、
   を有し、
   前記大径の円筒部及び前記小径の円筒部の最終的な形状が予め射出成形によって付与されているパリソンに対し、ブロー成形により前記胴体部に最終的な形状を付与すべく、中子に装着された前記パリソンを両側からはさみ込んで型締めする一対の外型としてのブロー成形用金型であって、
   前記大径の円筒部の外周面を遊嵌する環状の遊嵌部と、
   前記パリソンの内側に吹き込まれるブローエアーによって前記胴体部の外周面が密着する形状付与部と、
   前記遊嵌部と前記形状付与部との間に設けられ、前記ブローエアーが前記大径の円筒部と中子との間から漏れるのを防ぐべく前記パリソンの前記環状の肩部が中子と外型との間をシールする際に、前記環状の肩部が密着する環状の軸方向端面部と、
   を備えるブロー成形用金型において、
   金型のパーティングラインにおける前記大径の円筒部の外周面と前記遊嵌部の内周面との間のクリアランスは、パーティングライン以外の部分における前記クリアランスよりも大きいことを特徴とするブロー成形用金型。
2. 前記大径の円筒部の外周形状は、円形であり、
   前記遊嵌部の内周形状は、楕円形であり、
   前記楕円形の長径は、前記金型のパーティングライン付近を通ることを特徴とする請求項１に記載のブロー成形用金型。

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