JPH01263016A - 円筒状又は円柱状成形品の射出成形用金型及び成形品 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、熱可塑性樹脂の射出成形により、極めて高精
度の円筒状又は円柱状成形品を得るための金型並びにこ
れを用いて成形した円筒状又は円柱状成形品に関する。

以下の本発明の説明は円筒状成形品及び円柱状成形品の
何れをも対象とするものであるが、円筒の場合が内容複
雑のた約これを重点的に説明することとするが、円筒（
柱）とある場合は両者共通を意味するものとする。

〔従来の技術とその課題〕

熱可塑性樹脂からなる成形品は、射出成形法により極め
て容易に効率よく製造することができ、しかも成形品の
製造コストが安価であることから金属に代わって広く利
用されている。

しかしながら、樹脂の射出成形品は一般に切削加工品に
比べて寸法精度が劣るという欠点があり、特にその用途
の関係上、高度の寸法精度、特に真円度（幾何学的に正
しい円からの狂いの大きさ；一定断面円の各直径の偏り
）及び円筒度〔幾何学的に正しい円筒からの狂いの大き
さ；円筒（柱）の長さ方向に見た時の各断面円の大きさ
く直径）の差〕が要求される円筒（柱）状成形品にふい
ては、これが重大な問題となる場合が多い。

これに対し、従来公知の射出成形による円筒状成形品の
精度向上のための手段としては、金型温度を極力均一化
するよう温度調節すると共に、特に樹脂から放出される
熱が蓄積し易い円筒内径部にあたるコア部をヒートパイ
プ、エアー等で温度調節（冷却）するのが−船釣である
。

従来より公知の斯かる方法でも蓄熱し易いコアがスムー
ズに冷却されるため、ボイド、ひけ等が低減され、ある
程度精度の高い成形品が得られ、特に円筒状成形品の重
要な精度要素の一つである真円度の改良にはかなり有効
であるが、もう一つの重要な精度要素である円筒度の改
良に対しては殆ど効果はなく、円筒先端部の外径が円筒
中央部の外径に比べ大きくなるという現象は解決できな
い。具体的には第５図（Ｃ）の如く円筒先端において外
周がはね出した形となる。また、円柱状成形品の精度向
上のため金型温度を均一化するべく温度調節した場合に
おいても、円柱中央部のひけによる変形と共に上記の円
筒状成形品と同様、円柱先端部の外周がはね出した形と
なることは避けられない。即ち、高度の寸法精度、特に
優れた円筒度を有する円筒（柱）状部品の要求に対して
現在の射出成形法では応えることができない場合が多く
、斯かる場合、−旦射出成形により成形した円筒（柱）
状成形品を後で切削加工するといった如く、コスト的に
極めて不利な方法を余儀なくされる。

このため、経済的に有利な射出成形だけで高精度の円筒
（柱）状成形品を得るための改良が切望されていた。

〔課題を解決するための手段〕

本発明者は斯かる課題に鑑み、射出成形のみで高精度の
円筒（柱）状成形品、特に円筒度の優れた成形品を得る
ことを目的として金型構造の面から鋭意検討を重ねた結
果、本発明に到達した。

即ち本発明は、円筒（柱）状成形品の射出成形用金型に
おいて、円筒（柱）状キャビティ先端部に近接する金型
接合面に、該円筒（柱）状キャビティ先端部を連続もし
くは不連続にとり巻く形で溝を設けたことを特徴とする
円筒（柱）状成形品の射出成形用金型、並びにこの金型
により成形した円筒（柱）状熱可塑性樹脂成形品に関す
るものである。

以下、代表例として円筒状成形品の場合について添付図
面を参照して本発明を説明する。

まず、第５図（Ａ）、　　（Ｂ）に最も基本的な円筒状
成形品を示す。また第５図（Ｃ）は第５図（Ａ）、　　
（Ｂ）の如き円筒状成形品を目的として作られ従来一般
に用いられてきた金型を用い、金型を均一に冷却し、か
つコア部を冷却し成形した場合に得られる実際の成形品
の形状を模式的に示したものであり、前述した如く、円
筒先端部がはね上がり、円筒先端部１２近傍の外径は円
筒中央部１３の外径より大きなものとなり、円筒度が不
十分となることは避けられない。

これに対し、本発明の円筒状成形品の射出成形用金型は
、例えば第１図或いは第２図の如き構成よりなるもので
あり、その特徴とする所は円筒状成形品キャビティ１の
先端部１ａに近接する金型接合面Ｘに、該キャビティ先
端部１ａをとり巻く形で溝４を設けたことにあり、かく
することにより、前述した如き円筒状成形品先端部のは
ね出しは著しく減少し、極めて良好な円筒度を有する円
筒状成形品が得られるのである。

ここで本発明の特徴である溝４が設けられる金型接合面
Ｘとは、金型を構成するブロック（入れ子等も含む）が
互いに接する面を指し、常時固定された面であっても、
またパーティング面の如く断続的に接する面であっても
良い。

設けられる溝の形状については特に制約はなく、円形状
、楕円形状、四角形状、多角形状等任意であり、要は、
円筒状キャビティの先端部を連続或いは不連続にとり巻
（形で設けられたものであればよい。

第３図（Ａ）〜（Ｄ）は、斯かる溝形状の例を示すもの
であり、これらは何れも有効である。

勿論、本発明の金型に設けられる溝は、これらに限定さ
れるものではない。

また、斯かる溝は円筒状キャビティの先端部に近く設け
られたもの程有効に作用する。よって溝はキャビティ先
端部の外周から２Ｑｍｍ以内、特に１５ｍｍ以内に以下
に述べる条件に合った溝が存在するよう設けるのが好ま
しい。

即ち、第４図（Ａ）及び（Ｂ）に示した如く、上記の好
ましい範囲内にある溝（図中、漏で示される部分）に対
し、円筒中心から投影した時に円筒外周が覆われる部分
く図中、鴬で示される部分）の総和が、円筒外周の１７
２以上、特に２／３以上となるよう溝を設けるのが好ま
しい。

幅広の溝で好ましい範囲内とその外にまたがるものにつ
いては、範囲内にある部分だけで上記と同様に考えれば
良い。特に好ましい溝は、円筒キャビティの外周から２
Ｑｍｍ以内、特に１５ｍｍ以内に円筒キャビティとほぼ
同心円で一重又は二重以上に設けられた円形状のもの、
例えば第３図（Ａ）及び（Ｂ）の如きものであり、特に
有効である。また、第３図（Ｃ）の如く、その−部にの
み欠けがあるものも殆ど同等の効果があり好ましい。

また、本発明において溝の幅は一重の溝の場合０．１５
ｍ＋ｎ以上とするのが好ましく、特に好ましいのは０．
３ｍｍ以上である。二重以上の溝が設けられる場合は各
溝の幅を加えた値が上記の値となれば同様に好ましい効
果を示す。溝の巾の上限については特に制約はなく、金
型構造上、許容される範囲で広い溝を設けることができ
る。

一般に円筒状成形品の厚みが厚くなる程、またその極端
な場合として円柱状成形品の場合には上記による溝の有
効域における断面積を大きくするのが好ましい。

また、本発明における溝の深さは少なくとも０、ｌｎ＋
ｍ以上である必要がある。好ましくは０．２ｍｍ以上、
特に好ましくは０．３ｍｍ以上である。溝の深さの上限
は、溝が円筒キャビティ側の金型ブロック（例えば第１
図の１０）に設けられる場合においては円筒長さの１／
４以下であり、キャビティの反対側の金型ブロック（例
えば第１図の９及び／又は１１）に設けられる場合にお
いては金型構造上許容される範囲で大きな値とすること
ができる。

また、本発明において金型の材質については特に制約は
なく、公知のものが任意に用いられる。−船釣には金型
全体を同一材質、例えば構造用炭素鋼、炭素工具鋼、構
造用圧延鋼、ステンレススチール鋼等で構成することで
本発明の効果は十分達成されるが、円筒（柱）中央部の
放熱、冷却効率を更に良くするため、円筒（柱）中央部
を構成する金型ブロック（例えば第１図の１０）を他の
部分より熱伝導の良い材質で形成することも寸法精度の
良い円筒（柱）状成形品を得る上で一層効果的である。

また、金型の温度調節方法としては、一般に行われる方
法、即ち温度調節用流体流路全体にほぼ同一温度の液体
を流す方法で十分である。

勿論、目的に応じ各流体流路に温度の異なる流体を流す
ことは任意であり、特に円筒（柱）中央部に近い流路（
例えば第１図の５）に他の流路より温度の低い流体を流
すことは成形品の精度向上のため好ましい場合が多い。

更に円筒状成形品の成形においては、一般に行われてい
るコアの冷却を併用すれば、円筒度、真円度共に良好な
円筒状成形品が得られるため一層好適である。

次に本発明が適用できる円筒（柱）状成形品について、
いくつかの実施態様を図示して説明する。

即ち、本発明の円筒（柱）状成形品には、第５図（又は
第１２図）の如く完全な円筒（柱）形状のみからなるも
のは勿論、第６図及び第７図（又は第１３図）の如く複
数の円筒（柱）体が組み合わさって一つの成形品を形成
するもの、第８図（又は第１４図）の如く円筒（柱）の
一部、特に円周の１７４以下の切り欠きかあるもの、第
９図及び第１Ｏ図の如く円筒と円柱の複合体及び円筒の
一端が封鎖されたもの、或いは第１１図の如く成形品の
一部に円筒（柱）体が一体化して組み込まれたもの等、
成形品中に円筒（柱）部を有するものは全て含まれる。

本発明は、斯かる成形品のいずれに対しても円筒（柱）
部の寸法精度、特に円筒度の改善に有効である。

特に第５図の如く、成形品全体にわたって内径及び外径
が一定である円筒状成形品及びこれに極めて近い形状の
ものに対しては効果が顕著である。

なお、円筒部の肉厚が大きくなるに伴い円筒中央部での
そり、又はひけによる変形が増大し、これが寸法精度を
支配し、本発明の効果は相対的には小さいものとなるの
で、本発明は肉厚／外径比の小さいものほど有効である
が、この比が大になっても、即ち極端な場合として円柱
状であっても本発明の金型は有効である。

そり、ひけ等も小さく、本発明の効果が特に顕著なのは
肉厚／外径比が１７３以下の円筒状成形品である。

本発明において前述した如く、円筒（柱）キャビティ先
端部に近接する金型接合面に溝を設けることが、円筒（
柱）状成形品の円筒度を改善するのに有効な理由は必ず
しも明白ではないが、本発明者は以下の如く推察する。

即ち、円筒（柱）状成形品の成形における充填された溶
融樹脂の固化過程を考えてみると、円筒（柱）外周先端
部（例えば第５図の１２の部分）からの放熱拡散方向は
広く、この部分は固化し易いのに対し、円筒（柱）中央
部（例えば第５図の１３の部分）からの放熱拡散方向は
限定されており、先端部に比べ固化しにくい状態にある
。

このため、従来の通常の金型で成形したのでは、円筒（
柱）先端部が先に金型寸法により近い状態で固化し、後
から固化する円筒（柱）中央部は樹脂の成形収縮のため
、寸法が小さいものとなる。

これに対し、本発明の金型によれば、円筒（柱）先端部
に近接して溝が設けられており、これにより円筒先端か
らの放熱が制約されるため、先端部（特に外周先端部）
と中央部の固化速度は近いものになり、全体的に均等に
収縮し、浸れた円筒度が達成されるものと考えられる。

本発明は、上記の如き機構により効果が発現するものと
推測され、成形収縮を起こすものである限り何れの熱可
塑性樹脂にも適用でき、高精度の円筒（柱）状成形品の
製造が可能であるが、特に成形収縮率の大きい結晶性樹
脂、例えばポリアセタール樹脂、ポリエステル樹脂、ポ
リアミド樹脂等に対しては卓越した改良効果を示す。

〔実　施　例〕

以下、実施例により本発明を更に詳細に説明するが、本
発明はこれに限定されるものではない。

実施例１〜７及び比較例１〜２ 円筒状成形品キャビティ１のキャビティ先端部１ａをき
り巻く形で各種形状の溝４を設けた第１図の如き円筒状
成形品の成形用金型により、円筒状成形品を成形した。

溝の形状の詳細は、第３図（Ａ）〜（Ｃ）に示した通り
、その寸法は第１表の欄外に示した通りであり、所望に
よりその一部に半田を充填することにより、溝の形状を
変化させた。尚、ここで用いた金型は各ブロックが全て
ステンレスで構成されたものであり、円筒成形品部の寸
法は外径６ｍｍ、内径４．３ｍｍ、長さ１５ｍｍである
。また、成形に用いた樹脂はポリアセタール樹脂〔ポリ
プラスチックス■製、ジニラコンＶＣ−１０３であり、
成形条件は下記の通りである。

成形条件 シリンダー温度　１９０℃ 金型温度（冷却液温度）３０℃ 射出圧力　１２００ｋｇ／ｃｍ’　　　保圧６００ｋｇ
／ｃｍ”射出速度　１ｍ／ｍｉｎ 成形サイクル　射出・保圧時間　８秒 冷却時間５秒 （計　　１３秒） 得られた成形品はＪＩＳ　Ｂ　０６２１に準じて円筒度
の測定を行い、円筒中央部に対する円筒先端部の外径寸
法の偏差として示した。結果を第１表に示す。

また、比較のため、上記の如き溝を設けないもの、及び
溝を半田で完全に充填したものについても同様の成形を
行い、評価した。結果を第１表に併せて示す。

第　　　１　　　表 本円筒先端部の外径−円筒中央部の外径溝の寸法 第３図（Ａ）：円筒キャビティ外周から１．０〜１．５
ｍｍの間に幅０．５ｍｍ、深さ０．５ｍｍの溝 第３図（Ｂ）二円筒キャビティ外周から１．０〜２．　
ＯｍｍＯ間に幅１．Ｏｍｍ　、深さ０．５＋＋＋ｍの溝
、及び外周から３．０〜４．　Ｏｍｍの間に幅１．Ｏｍ
ｍ、深さ１．０ｍｍの溝 第３図（Ｃ）二円筒キャビティ外周から１．０〜２．　
Ｑｍｍ及び３．０〜４．　Ｑｍｍの間に各々幅ｊ、Ｑ＋
ｎｍ、深さ０．５＋ｙ＋ｒｎの不連続な溝実施例８ 円筒成形品キャビティｌの中央部を主として構成する金
型ブロック１０の材質を熱伝導の良いぺＩＪ　ＩＪウム
ー銅合金に変えた以外は、実施例３と同じ金型構成、条
件でテストした。

得られた成形品の円筒度（外径寸法の偏差）はゲート側
５μｍ１反ゲート側１３μｍであり、−層の改善が認め
られた。

実施例９ 第１図の金型において、流体流路５に３０℃の液体、流
体流路６に６０℃の液体を流し、金型の温度調節を行っ
た以外は、実施例３と同様にして成形し、評価した。

得られた成形品の円筒度（外径寸法の偏差）を測定した
所、ゲート側５μｍ、反ゲート側１２μｍであり、−層
の改善が認められた。

実施例１０及び比較例３ 第２図の如き構造を有し、円筒成形品部の寸法が外径１
２ｍｍ、内径５ｍｍ、長さ３ＱｍｍＯ金型の４で示され
る位置（但しゲート側のみ）に第３図（Ｄ）に示した形
状で円筒外周からの最短距離が２．Ｑｍｍで幅１．Ｏｍ
ｍ、深さｌ、　Ｑｍ＋ｎの溝を設けた。

この金型を用い、ポリアセタール樹脂〔ポリプラスチッ
クス■製ジュラコンＭ２７０）を下記の成形条件で成形
し、得られた成形品の円筒度（ゲート側）を測定した所
、円筒中央部に対する先端部の外径寸法の偏差は３６μ
ｍであった。これに対し、上記の如き溝を設けない場合
に得られた成形品の円筒度（ゲート側）は７８μｍであ
り、本発明に従い溝を設けたことによる効果は顕著であ
った。

成形条件 射出圧力　１４００ｋｇ／ｃｍ２　　保圧７５０ｋｇ／
ｃｍ”射出速度　１ｍ／ｍｉｎ 樹脂温度　２００℃ 金型温度（冷却液温度）６０℃ 成形サイクル　射出・保圧時間　１０秒冷却時間　５秒 中間時間　３秒 実施例１１及び比較例４ 実施例１０で用いた金型の円筒成形品部の内径が３ｍｍ
となるようコアの寸法を変え、その他の条件は、実施例
１０と同様にしてテストした。

得られた成形品の円筒度を測定した所、円筒中央部に対
する先端部の外径寸法の偏差は７５μｍであった。これ
に対し、本発明の溝を設けない場合に得られた成形品の
円筒度は１２１μｍであった。円筒成形品の内径を小さ
くシく肉厚を大きくシ〉、より円柱に近づけるにつれて
、円筒度に対するひけの影響が大きくなるが、本発明に
従い溝を設けたことによる効果は十分認められた。

〔発明の効果〕

以上の説明並びに実施例により明らかな如く、本発明に
従い円筒（柱）先端部キャビティに近接する金型接合面
に円筒（柱）先端部をとり巻く形で溝の設けられた金型
を用いて成形された円筒（柱）状成形品は、寸法精度、
特に円筒度が極めて優れ、しかも成形品の物性、外観等
を損なうこともない。このため切削等の経済的に不利な
後加工は不要となり、生産性が向上し、製造コストの大
幅な低減が達成される。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明における円筒（柱）状成形品の射出成形
用金型の一実施態様を示す略示断面図、第２図は別の実
施態様を示す略示断面図であり、第１図及び第２図の金
型は各々実施例１〜９及び実施例１０で用いられたもの
である。 また、第３図（Ａ）〜（Ｄ＞は本発明において金型に設
けられる溝の実施態様を例示した平面図であり、第３図
（Ａ）〜（Ｃ）の形状の溝は第１図の金型に設けて実施
例１〜９で評価したもの、第３図（Ｄ）の形状の溝は第
２図の金型に設けて実施例１（ｌで評価したものである
。 また、第４図（Ａ）及び（Ｂ）は本文で規定した有効な
溝の考え方を例示した略図である。 また、第５図は本発明が適用される円筒状成形品の最も
基本的な態様を示すものであり、（Ａ）及び（Ｂ）は各
々斜視図及び断面図である。また、第５図（Ｃ）はこれ
を従来の金型で成形した時発生する円筒度不良の状態を
模式的に示した断面図である。 第６図〜第１４図は、本発明が適用される円筒（柱）状
成形品の各種態様を例示したものであり、各々（Ａ）及
び（Ｂ）は斜視図及び断面図である。 １：円筒状成形品のキャビティ １ａ：円筒状キャビティ先端部 ２ニスブルー ３：ランナー ４：本発明による溝 ５：金型温度調節用流体流路 ６：金型温度調節用流体流路 ７：ヒートパイプ ８：バーティング面 ９：金型ブロック １０：金型ブロック １１：ゲート部入れ子 １２：円筒（柱）先端部 １３：円筒く柱）中央部 １４：溝を設けるのが好ましい範囲（円筒（柱）外周か
ら２０ｍｍ以内、特に１５ｍｍ以内） Ｘ：金型接合面

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １　円筒状又は円柱状成形品の射出成形用金型において
   、円筒状又は円柱状キャビティ先端部に近接する金型接
   合面に、該円筒状又は円柱状キャビティ先端部を連続も
   しくは不連続にとり巻く形で溝を設けたことを特徴とす
   る円筒状又は円柱状成形品の射出成形用金型。 ２　請求項１に記載の射出成形用金型を用いて成形して
   なる円筒状又は円柱状熱可塑性樹脂成形品。