JP5379577B2

JP5379577B2 - 押出成形金型

Info

Publication number: JP5379577B2
Application number: JP2009153838A
Authority: JP
Inventors: 彰嘉辻
Original assignee: Gunze Ltd
Current assignee: Gunze Ltd
Priority date: 2009-06-29
Filing date: 2009-06-29
Publication date: 2013-12-25
Anticipated expiration: 2029-06-29
Also published as: JP2011005824A

Description

本発明は、熱可塑性樹脂を環状のシームレス（無継目）製品になるよう成形する押出成形金型に関する。

従来、シームレス製品を成形するのに、軸状のマンドレルをシリンダ状のダイボディーに挿入した押出成形金型が使用されている。しかしながら、マンドレルとダイボディーとの間隙の全周に、熱可塑性樹脂を一様な圧力、又は速度で流し込むことは困難であるため、シームレス製品の肉厚に偏りのできることを避けられない。また、マンドレルの周面に複数のスパイラル溝を形成し、これらのスパイラル溝に、複数に分岐した導入路を通じて熱可塑性樹脂をそれぞれ流入させる技術がある。しかしながら、個々のスパイラル溝に分かれて案内される熱可塑性樹脂が互いに接触することで境界ができ、これを原因とするウェルドがシームレス製品の品質を低下させる。下記の特許文献は押出成形金型を開示している。

特開平１１−１５６９１６号公報

本発明は、上記の実情に鑑みて為されたものであり、熱可塑性樹脂の流れを整えてシームレス製品の品質をより安定させることのできる押出成形金型を提供することを目的とする。

本発明は、周面を有し一端と他端が画定された軸状のマンドレルを、シリンダ状のダイボディーに挿入し、前記マンドレルと前記ダイボディーとの間隙に供給される熱可塑性樹脂を、前記マンドレルの一端から他端へ向かう押出方向に導く押出成形金型であって、前記マンドレルの周面に形成され、該マンドレルの一端側から他端側へ向けて螺旋状に延びるスパイラル溝と、前記マンドレルの周面に形成され、前記スパイラル溝の始端側へ熱可塑性樹脂を導く導入路と、を備え、前記導入路が、親通路と、該親通路から２つに分岐する子通路と、を含み、前記子通路の通路面積を、前記親通路の通路面積を二等分した面積と等しくしたことを特徴としている。

また、本発明は、前記導入路が、前記各子通路から２つに分岐する孫通路を含み、前記孫通路の通路面積を、前記子通路の通路面積を二等分した面積と等しくしたことを特徴としている。

また、本発明は、前記マンドレルの周面に形成され、該周面の周方向に両端部を互いに反対向きに延ばし、該両端部がそれぞれ延びるに従って狭くなる凹状拡流部を、前記導入路と前記スパイラル溝との間に備えたことを特徴としている。

本発明に係る押出成形金型によれば、熱可塑性樹脂を導く導入路が、親通路と、親通路から分岐する２つの子通路とから構成され、それぞれの子通路の通路面積が親通路の通路面積を二等分した面積と等しくされているので、親通路から子通路への熱可塑性樹脂の分流を、均等にしかも圧力変動少なく行うことができ、全周に亘って肉厚がより均一で、品質の安定したシームレス製品を量産することができる。

本実施形態の押出成形金型の断面図である。本実施形態の押出成形金型に適用したマンドレルの斜視図である。本実施形態の押出成形金型に適用したマンドレルの周面の展開図である。図３中のＡ−Ａ線断面図である。（ａ）は図３中のＣ１−Ｃ１線断面図、（ｂ）は図３中のＣ２−Ｃ２線断面図、（ｃ）は図３中のＣ３−Ｃ３線断面図である。（ａ）は図３中のＢ−Ｂ線断面図、（ｂ）はその実施変形例を示す断面図である。本発明に係る第二の実施形態の押出成形金型に適用したマンドレルの周面の展開図である。（ａ）は図７中のＤ１−Ｄ１線断面図、（ｂ）は図７中のＤ２−Ｄ２線断面図、（ｃ）は図７中のＤ３−Ｄ３線断面図、（ｄ）は図７中のＤ４−Ｄ４線断面図、（ｅ）は図７中のＤ５−Ｄ５線断面図である。本発明に係る第三の実施形態の押出成形金型に適用したマンドレルの周面の展開図である。

本実施形態の押出成形金型１は、図１及び図２に示すように、周面３を有する軸状のマンドレル５を、シリンダ状のダイボディー７に挿入し、マンドレル５とダイボディー７との間隙９に供給される熱可塑性樹脂を、マンドレル５の一端１１から他端１３へ向かう押出方向Ｆへ導くものである。マンドレル５の周面３には、凹状拡流部１５と、導入路１７と、複数のスパイラル溝１９とが形成されている。矢印Ｓは、周面３の周方向を指している。符号８は押出成形金型１のダイを指し、符号１０はアジャストリングを指している。

マンドレル５は、その一端１１に設けたフランジ２１をボルト等を用いてダイボディー７に取り付けられる。マンドレル５の他端１３は、マンドレル５に接合されたコア２３に滑らかに連なる。マンドレル５の周面３の直径は、一端１１から凹状拡流部１５までの範囲で最大である。周面３を展開して表した図３にドットを付した領域は、周面３の直径が最小になるよう絞られた縮径部２５である。図示のマンドレル５は他端１３を上向きにしているが、この姿勢に押出成形金型１の使用される向きが限定されることはない。

図３のＢ−Ｂ線は、マンドレル５の周面３の約１８０°に相当する区間であり、周面３の全周には、２つの凹状拡流部１５が配置されている。凹状拡流部１５は、その両側の端部２７を周方向Ｓに沿って互いに反対向きに延ばした三日月形の凹部である。凹状拡流部１５の内側には傾斜面１６が設けられている。凹状拡流部１５の形状は、両側の端部２７が互いに反対向きに延びるに従って狭くなるものであれば良い。ここで、狭くなるとは、両側の端部２７の幅が減少すること、図４に仮想線で表したダイボディー７の内周面２９から凹状拡流部１５の底面３１までの奥行きが浅くなること、又はこれらの両方を含むことを意味する。

導入路１７は、図１〜図３に示すように、凹状拡流部１５を周方向Ｓで２等分する位置で、凹状拡流部１５に接続した溝形の流路であり、アダプターノズル３３から供給される熱可塑性樹脂を凹状拡流部１５及びスパイラル溝１９に導くものである。上記の２等分する位置は凹状拡流部１５の幾何学的中心線に相当する。

本実施形態の導入路１７は、図３に示すように、アダプターノズル３３（不図示）に連通する１つの親通路１７１と、親通路１７１から周方向Ｓに沿って互いに反対向きに分岐する２つの子通路１７２・１７２とから構成されている。そして、図５に示すように、各子通路１７２の通路面積Ｓ２が、親通路１７１の通路面積Ｓ１を二等分した面積と等しくされている。本実施形態では、親通路１７１の溝内面とダイボディー７の内周面２９とで画される親通路１７１の通路断面形状、および子通路１７２の溝内面とダイボディー７の内周面２９とで画される子通路１７２の通路断面形状がそれぞれ、略半円形状を成し、相似形に形成されているが、本発明は勿論これに限定されるものではない。親通路１７１の通路面積Ｓ１を二等分した面積と子通路１７２の通路面積Ｓ２とが等しければよく、これら親通路１７１及び子通路１７２の溝幅や深さ等について種々の設計変更が可能であり、種々の通路断面形状を採用し得る。

スパイラル溝１９は、マンドレル５の周面３において凹状拡流部１５から押出方向に隔たる位置を始端３５とし、マンドレル５の他端１３へ向けて始端３５から螺旋状に延びている。スパイラル溝１９の形状は、始端３５から延びるに従って狭くなるものであれば良い。ここで、狭くなるとは、溝幅が減少すること、ダイボディー７の内周面２９からスパイラル溝１９の底面３７までの奥行きが浅くなること、又はこれらの両方を含むことを意味する。また、周面３のスパイラル溝１９が形成される領域には、図４に示すように、周面３の直径が押出方向へ向かうに従って減少するように、テーパーを設けることが好ましい。

以上に述べた押出成形金型１によれば、図１に示すアダプターノズル３３から熱可塑性樹脂が供給されると、図３に示す導入路１７の親通路１７１から２つの子通路１７２へ熱可塑性樹脂が均等に分流して各凹状拡流部１５へ均等に供給される。そして、凹状拡流部１５に熱可塑性樹脂が供給されると、熱可塑性樹脂は図４に示す傾斜面１６に沿って凹状拡流部１５から流出し、マンドレル５の縮径部２５とダイボディー７の内周面２９との間を通り抜け、複数のスパイラル溝１９に流入する。この過程で、熱可塑性樹脂の流れは、次のように制御される。

即ち、熱可塑性樹脂が凹状拡流部１５の内側で広がろうとする速度は、凹状拡流部１５に達した直後が最も速い。言い換えると、凹状拡流部１５を周方向で２等分する位置で最も速い。この位置から離れる程、上記の速度は遅くなる傾向を示すことから、凹状拡流部１５の両側の端部２７が互いに反対向きに延びるに従ってそれぞれ狭くなるようにしておけば、その分、熱可塑性樹脂が凹状拡流部１５の内側で加速されることになる。これにより、凹状拡流部１５から流出する熱可塑性樹脂の速度は、凹状拡流部１５の周方向の全域において一様化されるので、個々のスパイラル溝１９へ流入する熱可塑性樹脂の流れに差が生じることはない。

続いて、熱可塑性樹脂は、複数のスパイラル溝１９に案内されながら押出方向へ導かれ、マンドレル５とダイボディー７との間隙９が熱可塑性樹脂によって満たされる。更に、図１に示す押出成形金型１のリップ部２４から押出される熱可塑性樹脂が硬化し、全周で肉厚の均一なシームレス製品が得られる。

このように本実施形態の押出成形金型１にあっては、導入路１７が、親通路１７１と、親通路１７１から分岐する２つの子通路１７２とから構成され、各子通路１７２の通路面積Ｓ２が親通路１７１の通路面積Ｓ１を二等分した面積と等しくされているので、親通路１７１から子通路１７２への熱可塑性樹脂の分流を、均等にしかも圧力変動少なく行うことができ、全周に亘って肉厚がより均一なシームレス製品を得ることができる。

また、凹状拡流部１５から流出する熱可塑性樹脂は、縮径部２５と内周面２９との間を通り抜ける過程で、縮径部２５の全周に広がるので、従来のように個々のスパイラル溝に分かれて案内されることがない。このため、押出成形金型１は、シームレス製品にウェルドが発生する原因を排除できるので、品質の安定したシームレス製品を量産することができる。

なお、周面３の凹状拡流部１５から複数のスパイラル溝１９の始端３５までの領域の断面は、図６（ａ）に示すように円形であることが好ましいが、同図（ｂ）に示すように、上記の領域に起伏面３９を設けても良い。例えば、粘性の比較的高い熱可塑性樹脂は、凹状拡流部１５で上記のような加速を十分に成されないことがある。この場合、凹状拡流部１５の両側の端部２７がそれぞれ延びる方向へ向かうに従って、起伏面３９とダイボディー７の内周面２９との間隙が広がるようにする。これにより、熱可塑性樹脂が凹状拡流部１５の両側の端部２７から押出方向に流出するのを促せるので、上記と同様に熱可塑性樹脂の速度の一様化を図ることができる。

本発明は、その趣旨を逸脱しない範囲で当業者の知識に基づいて種々なる改良、修正、又は変形を加えた態様でも実施でき、以下の態様で実施しても良い。

例えば、図７及び図８に示す、第二の実施形態のように、導入路１７Ａを、アダプターノズルに連通する親通路１７３と、親通路１７３から周方向に沿って互いに反対向きに分岐する２つの子通路１７４・１７４と、それぞれの子通路１７４から周方向に沿って互いに反対向きに分岐する２つの孫通路１７５・１７５とから構成しても良い。図８に示すように、各子通路１７４の通路面積Ｓ４は、親通路１７３の通路面積Ｓ３を二等分した面積と等しくされているとともに、各孫通路１７５の通路面積Ｓ５は、子通路１７４の通路面積Ｓ４を二等分した面積と等しくされている。このことで、親通路１７３から子通路１７４への熱可塑性樹脂の分流のみならず、子通路１７４から孫通路１７５への熱可塑性樹脂の分流も、均等に且つ圧力変動少なく行うことが可能となり、より高品質なシームレス製品を得ることができる。なお、各孫通路１７５から更に２つに分岐する曾孫通路を形成しても良い。

また、図３に示す実施形態では、１つの凹状拡流部１５に４条のスパイラル溝１９のそれぞれの始端３５を対向させた例を示しているが、凹状拡流部１５とスパイラル溝１９の数は限定されるものではない。例えば、図７に示すように、凹状拡流部１５の両側の端部２７に、スパイラル溝１９の始端３５を１つずつ対向させても良い。

また、図９に示す、第三の実施形態のように、導入路１７Ｂを、アダプターノズルに連通する親通路１７６と、各親通路１７６から周方向に沿って互いに反対向きに分岐する２つの子通路１７７・１７７と、それぞれの子通路１７７から周方向に沿って互いに反対向きに分岐する２つの孫通路１７８・１７８とから構成し、これら孫通路１７８・１７８を各スパイラル溝１９の始端３５に接続するようにしても良い。この第三の実施形態においても、各子通路１７７の通路面積は、親通路１７６の通路面積を二等分した面積と等しくされているとともに、各孫通路１７８の通路面積は、子通路１７７の通路面積を二等分した面積と等しくされている。

本発明は、精密な電子部品の製造に加え、あらゆる環状の製品を成形するのに有益な技術である。

１押出成形金型
３周面
５マンドレル
７ダイボディー
９間隙
１１一端
１３他端
１５凹状拡流部
１７、１７Ａ、１７Ｂ導入路
１７１、１７３、１７６親通路
１７２、１７４、１７７子通路
１７５、１７８孫通路
１９スパイラル溝
２１フランジ
２３コア
２４リップ部
２５縮径部
２７端部
２９内周面
３１、３７底面
３３アダプターノズル
３５始端
３９起伏面
Ｓ１、Ｓ３親通路の通路面積
Ｓ２、Ｓ４子通路の通路面積
Ｓ５孫通路の通路面積

Claims

周面を有し一端と他端が画定された軸状のマンドレルを、シリンダ状のダイボディーに挿入し、前記マンドレルと前記ダイボディーとの間隙に供給される熱可塑性樹脂を、前記マンドレルの一端から他端へ向かう押出方向に導く押出成形金型であって、
前記マンドレルの周面に形成され、該マンドレルの一端側から他端側へ向けて螺旋状に延びるスパイラル溝と、
前記マンドレルの周面に形成され、前記スパイラル溝の始端側へ熱可塑性樹脂を導く導入路と、を備え、
前記導入路が、親通路と、該親通路から２つに分岐する子通路と、を含み、
前記子通路の通路面積を、前記親通路の通路面積を二等分した面積と等しくしたことを特徴とする押出成形金型。
前記導入路が、前記各子通路から２つに分岐する孫通路を含み、
前記孫通路の通路面積を、前記子通路の通路面積を二等分した面積と等しくしたことを特徴とする請求項１に記載の押出成形金型。
前記マンドレルの周面に形成され、該周面の周方向に両端部を互いに反対向きに延ばし、該両端部がそれぞれ延びるに従って狭くなる凹状拡流部を、前記導入路と前記スパイラル溝との間に備えた請求項１または請求項２に記載の押出成形金型。