JPH0324932A - 射出成形用金型装置および射出成形方法 - 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、超高分子量ポリエチレンを摺動ｌＪＩ１面と
する摺動部材の射出成形用金型装置および射出成形法に
関する。

〔従来の技術〕

分子量が２００〜６００万の超高分子量ポリエチレンは
耐薬品性、耐衝撃性および耐寒性に優れると共に自己潤
滑性を有するために工業用小型部の材料として極めて適
している。

超高分子量ポリエチレンによって工業用小型部品等を成
形する手段として射出成形、圧縮成形および押出成形が
考えられるが、超高分子量ポリエチレンは前述したよう
に分子量が極めて高いため加工しても粘性が低くならず
流動性を示さない。

このため射出成形を行ってもキャビティ細部まで超高分
子量ポリエチレンを充填させることができず強度が劣り
且つ成形品を平滑なものにすることができない。また、
射出成形機のスクリューで超高分子量ポリエチレンを可
塑化する場合には高シェアがかかり加熱による酸化およ
び主鎖の切断が生じ分子量が低下してしまう。

そのため、従来の超高分子量ポリエチレンを用いた摺動
部材は切削加工により行われていた。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかしながら上記の従来の技術においては次のような問
題を生じている。

■　超高分子量ポリエチレンを材料とした工業用小型部
品は切削加工が行われていたことから摺動面が平滑で高
精度の製品を効率よくしかも安価に得ることができない
。

■　従来の超高分子量ポリエチレンの射出成形（例えば
特公昭Ｅｇｏ−５８１０号公報、特公昭５７−３００８
７号公報）は、可塑化後、充填時に金型全体を必要量以
上に開いておき、圧縮成形することを特徴としており、
この方法の問題点は、金型キャビティ内に充填させた樹
脂を互いに嵌合する形状をした雌雄の金型で圧縮するた
め成形品にパリが発生することである。

理論的にはパリの発生を防止することができるが、この
場合には、以下２つの問題を解決しなくてはならない。

第１に、金型嵌合部のスキ間（ギャップ）をパリが発生
しない程度に精密加工する。この場合の加工精度は１０
〜２０μｍである。１０〜２０μｍの加工精度を維持す
るために金型全体を加工するには例えばガイドビン、ガ
イドブッシュ等の位置精度を少なくとも±５μｍで加工
しなくてはならず、工作法の工夫だけでなく精度を維持
するために単純な形状の成形品においても金型が高価に
ならざるを得ない。したがって切削品と比較した場合の
コストメリットが出なくなってくる危険がある。

第２に、上記した精度に金型加工が可能になった場合の
問題点は、特公昭５７−３００６７号公報、８０−５８
１０号公報に明記されているように超高分子量ポリエチ
レンは、金型キャビティ内に空気を含んだ状態で充填さ
れておりこの状態で、キャビティ空間を縮小すると樹脂
中に含まれている空気が金型外へ十分に放出されて成形
品にボイドとして残ってしまう。この問題を解決するた
めには、金型嵌合部のギャノプを大きくすることによっ
て充填時に樹脂中に包含されている空気を放出すること
が可能になる。

以上のように特公昭５７−３００６７号公報、８０−５
８１０号公報の発明は基本的には成形品にパリが発生す
る事を認める事を前提にした特許と解釈できる。

本発明者等は、上記の問題を解決すべく特開昭５９−１
７９３３７号公報において圧縮成形工程を必要としない
成形方法を出願している。

この方法はパリの発生しない賦形性良好な形成品を得る
ことができるが、形成品の部位により、形成収縮率が異
なる傾向が大きく極端な場合には、大きなヒケが発生す
ることもある。このヒケ防止を行うためには、射出圧力
を高圧化する必要がでてくる。したがって射出成形機、
金型を高圧仕様にしなくてはならない問題点がある。

本発明は、上記問題を解決するものであって超高分子量
ポリエチレンの特性にあった、局部射出圧縮成形金型を
使用し、摺動而に超高分子量ポリエチレンを有する工業
用小型部品を成形することを目的とする。

〔課題を解決するための手段〕

上記の問題点を解決すべく本発明者等は、種々研究実験
をした結果、賦形性が優れており、パリが発生せず、金
型製作コストが安価に行える超高分子量ポリエチレンの
射出成形方法は、金型キャビティ内の一部を局所的に樹
脂の充填過程に合せて、変位させることにより、達成で
きることを発見し、本発明としたものである。本発明は
、金型に関して言えば、従来圧縮成形用の金型は原理的
にはビンゲートタイプのものしかできず、しかも多数個
取りキャビティは、金型工作上加工精度を上げるためコ
スト高になってしまっていたのに対し、サイドゲートタ
イプにも適用でき、かつ、多数個取り金型にも容易に実
現できる利点がある。

そのために本発明の射出成形用金型装置は、分子量が１
００万〜６００万の超高分子量ポリエチレンを成形品形
状にあったサイドゲートを通過させ充填させるキャビテ
ィと該キャビテイ内に摺動自在な入駒と該入駒を介して
樹脂圧力の反作用の圧縮力を発生させるバネを有し、キ
ャビテイ内の樹脂を充填樹脂体積に応じた圧力で圧縮し
、摺動部材を成形することを特徴とし、また本発明の射
出成形方法は、上記射出成形用金型装置を用いて摺動部
材を真空●圧縮成形することを特徴とするものである。

更に、詳述すると、先ず本発明において射出成形用金型
装置は第ｌ図に示すように、大駒、スリーブ、スプリン
グの構成からなるものである。次に本発明において摺動
部材は、第２図の射出成形装置を使用して射出圧縮成形
工程によって製造することが出来る。工程は型閉から開
始し、型閉途中より真空ポンプが作動し型内の減圧を開
始する。

型閉が完了した時点では、型内は約１　０−”ｔｏｒｒ
まで減圧されている。

その後シリンダ内に計量された超高分子量ポリエチレン
は金型内に射出されキャビテイ内に充填される。金型内
に挿入された圧力により摺動自在な入駒を圧縮し、キャ
ビティ内の樹脂を充填樹脂体積に応じた圧力で圧縮する
。

〔作用〕

■　射出圧縮成形金型の作用 超高分子量ポリエチレンを射出圧縮成形することにより
金型表面の転写を容易にし、表面粗さを低減させ、摩擦
抵抗の低減を図れる。また表面のうねりが防止され良好
な油面を得られる。射出による樹脂圧力（金型内センサ
による圧力）は例えば２００〜３０００ｋｇ／ａｍ’、
特に５００〜２０００　ｋｇ　／　ｃｍ　２が好ましい
。圧縮圧力（直接樹脂にかかる圧力）は例えば５　０〜
２　０　０　０ｋｇ／ｃｍ’、特に１０　０　〜１　５
　０　０　ｋｇ／　ｃｍ２が好ましい。

■　真空成形の作用 摺動部材は、摺動面が曲面であるため超高分子量ポリエ
チレンの流速を高速にし、樹脂流動性を向上させる必要
があるが、その際、型内における残存空気により成形中
の樹脂が空気を巻き込むためにボイドが発生したり、空
気がキャビティより逃げずにあたかも体積が小さくなっ
たのと同じシ一一トシロットが生じたり、樹脂流動先端
と空気とが摩擦することにより樹脂焼けが発生する。真
空成形することによりこれらを防止できる効果がある。

〔実施例〕

以下本発明の実施例を図面を参照しつつ説明する。

第２図は本発明に係わる射出成形機の断面図を示してい
る。図中、１はスクリュー　２はシリンダー　２ａはフ
ィーダ部、２ｂは圧縮部、２Ｃはノズル部、３は超高分
子量ポリエチレン原料、４はホッパ−　５はキャビティ
、６は金型、７は真空タンク、８は真空用ロータリーポ
ンプ、９は雰囲気ガス供給用パイプ、１３はヒータ、１
５は真空路を示す。

先ず、分子量３００万の超高分子量ポリエチレン〔三井
石油化学工業■ハイゼックスミリオン２４０Ｍ〕を本発
明に係る射出成形機のホッパ−４に入れ、ホッパ一下部
の原料供給ｆｆｉ調整用スリッ｝１０ａを全開とした。

ここでスクリュー１は直径４　０　ｍｍ、圧縮比を１．
４、ピッチを３０１Ｉｍ１Ｌ／Ｄを２０として、スクリ
ューの回転数は１ＢＯｒｐｍとした。またシリンダ２の
ノズル部（オーブンノズル）２ｃの温度は２２０゜Ｃ１
　　圧縮部２ｂの温度は１７０℃、フィーダ部２ａは加
熱せず成形中に測定したところ７０゜Ｃ　−　１　０　
０℃となっていた。更にホッパ−４には１．０１／分の
割合で窒素ガスを流入せしめた。

一方、金型６の温度は７０℃に設定しキャビティ５内は
１　０−’ｔｏｒｒまで減圧した。更に成形品寸法は第
．３図による。Ｄ　”　ｌ　Ｏ　ｍｍｌ、ｄ　＝　８　
ｗａｓ　　Ｌ　１＝９曽■、１，２＝５ｍｍ、Ｒ＝２０
Ｒの摺動部材を４個取り金型のサイドゲートで成形した
。第３図に図示した成形品は複写機に使用されるパッド
と称される部品である。

更に成形条件は、射出時間Ｑ．　　３ｓｅｃ，　保圧時
間３ｓｅｃ，　冷却時間を２Ｑ　ｓｅｅ１　　インター
バル３　ｓｅｃ，全体サイクルを２　６．　　５　ｓｅ
ｃとした。また金型内樹脂圧力（センサ圧）　８　０　
０　ｋｇ／　ＣＩ’、圧縮圧力（直接樹脂に係る圧力）
　１　２　８　０ｋｇ／ｃｍ２とした。

上記の本発明について、以下に特に金型装置の特徴を中
心に実施例をあげて図面を用いて更に詳細に説明する。

第１図は、本発明の一実施例による摺動部材を８ヶ取り
する射出圧縮成形金型装置の断面図である。同図におい
て、金型装置は固定側取付板１０３、ランナープレート
１０４、可動側型板１０５、スペーサプレート１０７、
可動側取付板１１２からなり、ランナープレート１０４
と可動側型板１０５の間には、真空用パソキン１１６が
設けられると共に、各プレート間においてもＯリング（
図示しない）により完全にシールが行われており、金型
が閉じた状態においては、金型内は完全にシールが行わ
れて密閉状態にあり真空用穴１１７より真空ポンプによ
り減圧される。

１０１はロケートリング、１０２はスプノレープッシュ
１１３はスプループッシュ１０２内に形成されたスプル
ーである。圧カセンサピン１２６はランナー１１３内の
樹脂圧力による荷重を樹脂圧カセンサ１２７に伝達する
。伝達された荷重は成形機側制御部にフィードバックさ
れクローズドループによる制御が行われる。キャビティ
１２５は固定側スリーブ１１８、圧縮用人駒１１９、可
動側人駒１２０により形成されている。固定側スリーブ
１１８には、圧縮用人駒１１９が摺動自在に嵌合されて
おり、圧縮用加圧スプリング１２１の付勢により圧縮用
入駒１１９を摺動させ、キャビティ１２５内に充填され
た樹脂を圧縮する構造となっている。すなわち、本発明
の特徴は、キャビティ部のみの体積を可変にすることで
圧縮効果を生じさせる点である。

次に射出圧縮成形工程について説明する。工程は型閉か
ら開始し、型閉途中より真空ポンプが作動し型内の減圧
を開始する。型閉が完了した時点では型内は約１　０−
’ｔｏｒｒまで減圧されている。その後シリンダ内に計
量さた超高分子量ポリエチレンは金型内に射出され、ス
プルー１１３、ランナー１１４、サイドゲート１１５を
通過し、キャビティ１２５内に充填される。キャビティ
１２５内の圧力が８００ｋｇ／ｃｍ２に達すると同時に
圧縮用加圧スプリング１２１の作用で圧縮用人駒１１９
を圧縮し、キャビティ１２５内の樹脂が圧縮される。

その後保圧工程にはいる。

その後、冷却工程に入り、その間次のシＥｌ”／トに備
え、シリンダ内に樹脂が計量される。冷却工程が完了す
ると金型が開き突き出しピン１１５により成形品が金型
外に押し出され一連の成形工程を終了する。

このようにして得られた摺動部材の寸法を測定してみた
ところ、基準寸法に対して±１０μｍ１真円度に関して
は±１５μｍという結果が得られた。

なお、本発明は、上記の形状の成形品のみならず、例え
ば、成形品形状精度を必要とされる成形品、金型表面の
転写性を向上を必要とする成形品の金型としても応用可
能なのは説明するまでもない。

〔発明の効果〕

以上のように本発明によれば、超高分子量ポリエチレン
を瞬時に溶融し、この溶融した原料を直ちにキャビティ
に注入するようにしたので、高精度の摺動部材等の成形
品を容易に製作することができまた、超高分子量ポリエ
チレンを射出圧縮成形することにより金型表面の転写を
容易にし、表面粗さを低減させ、摩擦抵抗の低減を図れ
る。また、表面のうねりが防止され良好な曲面を得られ
る。そして、得られた摺動部材は自己潤滑性を有するた
め給油が不要であり、真空中、水中での使用も可能とな
る。また本発明に係る射出圧縮成形金型装置により、摺
動部材を成形すると、成形品への金型表面の転写が容易
となり、成形品摺動面の而精度が向上されると共にうね
りが防止される。

【図面の簡単な説明】

第ｌ図は本発明の射出成形用金型装置の１実施例を示す
断面図、第２図は本発明が適用される射出成形機の断面
図、第３図は本発明により得られる摺動部品（複写機の
パッド）の側面図である。 １０３・・・固定側取付板、１０４・・・ランナープレ
ート、１０５・・・可動側型板、１１８・・・固定側ス
リーブ、１１９・・・圧縮用人駒、１２０・・・可動側
人駒、１２１・・・圧縮用加圧スプリング、 １２５・・・キャビ 出 願 人 大日本印刷株式会社

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）分子量が１００万〜６００万の超高分子量ポリエ
   チレンを成形品形状にあったサイドゲートを通過させ充
   填させるキャビティ内に摺動自在な入駒と該入駒を付勢
   させるスプリングとを有し、キャビティ内の樹脂を圧縮
   し、摺動部材を成形することを特徴とする射出成形用金
   型装置。
2. （２）前記摺動部材の摺動面が曲面であることを特徴と
   する請求項１記載の射出成形用金型装置。
3. （３）分子量が１００万〜６００万の超高分子量ポリエ
   チレンを成形品形状にあったサイドゲートを通過させ充
   填させるキャビティ内に摺動自在な入駒と該入駒を付勢
   させるスプリングとを有し、キャビティ内の樹脂を圧縮
   し、摺動部材を成形する射出成形用金型装置を用いて摺
   動部材を真空、圧縮成形することを特徴とする射出成形
   方法。