JPH0327920A

JPH0327920A - 射出成形用金型装置および射出成形方法

Info

Publication number: JPH0327920A
Application number: JP1164858A
Authority: JP
Inventors: Hideaki Fujii; 英明藤井; Tatsumi Takahashi; 達見高橋
Original assignee: Dai Nippon Printing Co Ltd
Current assignee: Dai Nippon Printing Co Ltd
Priority date: 1989-06-26
Filing date: 1989-06-26
Publication date: 1991-02-06

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、分子量３０万以上を有するポリエチレンを摺
動面とする成形品の射出成形用金型装置および射出成形
方法に関する。該成形品は、磁気テープ等の情報記録用
テープを内蔵したカセット、或はテープデッキ、ビデオ
カメラ等の記録再生装置に使用される、テープガイドま
たはガイドローラに適用されるものである。

〔従来の技術〕

ポリエチレン樹脂は、本来耐薬品性、耐衝撃性、低摩擦
力等の特性があるが、分子量が高くなるにつれて、これ
らの特性が顕著になってくる。特に分子量が３０万以上
の高分子量ポリエチレン（ＨＭＷ−ＰＥ）、１００万以
上の超高分子量ポリエチレン（ＵＨＭＷ−ＰＥ）になっ
てくると、上記の特性がさらに優れてくる。

材料の物性がこのように優れてくるＨＭＷ−ＰＥ１　Ｕ
ＨＭＷ−ＰＥの問題点は、加工適性である。

この理由は、ポリエチレンは分子量が増加すると樹脂の
溶融粘度が高くなり、通常の射出成形、押出成形等、生
産性の高い加工方法が採用できなくなってくる。この加
工技術上の分岐点が分子ｆｆｉ３０万であり、とくに分
子量が１００万以上になると、通常の生産性の有る加工
方法では不可能となってくる。

一方、分子量が２００万〜６００万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品の材料とし
て極めて適している。

しかしながら、高分子量ポリエチレン、とくに超高分子
量ポリエチレンに関しては、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分子量が極めて
高いため加熱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ことができず、精度
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とい
う問題を有している。

これらの問題点を解決するために、２．　３の特許が出
願されている。それらは特公昭５７−３００６７号公報
、特公昭８０−５８０１０号公報である。これらの特許
が広く実用化されない問題点は下記の通りである。

キャビティ内に射出された樹脂を射出樹脂量の１．５〜
３．　　０倍の容積まで圧縮する方法であり、圧縮によ
る効果を利用する方法である。この方法では、■キャビ
ティ容積を大にする必要があるため金型構造が複雑とな
り、小型部品、微細形状の成形品への対応、および多数
個取りへの対応が困難となる。■金型の摺動面間のクリ
アランスを大にする必要があるため、成形時にパリが発
生し、後工程を必要とする。■　ピンゲート方式しか採
用できないため、ゲート方式および成形形状への制限が
あり、最適金型の設計、製作が困難である。

本発明者等はこれらの問題を解決するために、第３図に
示すごとく、圧縮機構を設けない通常の金型を用いた射
出成形機を発明している（特開昭８０−９７２３号）。

一方、従来の従来の磁気テープ摺動ガイドは真鍮等の軽
金属をガイド形状に切削加工を行い、摺動面にクロムメ
ッキ等を施し、鏡面化することにより耐食性、耐摩耗性
を向上させる方法がとられている。また、ステンレス系
の金属を使用しているものもある。

〔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。

先ず、上記した特公昭５７−３００６７号公報、特公昭
Ｅ３０−５８０１０号公報における射出成形においては
、■ゲート方式がピンゲートに制限され、■金型構造が
複雑となり、小型部品、微細形状への対応、および多数
個取りへの対応が困難となり、また、■圧縮力による残
留応力が残り、製品でのひずみ等の悪影響を及ぼす等の
問題を生じている。

また、上記特願昭Ｅｔａ−９７２３号の射出成形におい
ては、樹脂流動特性が悪いためにゲートからの距離に比
例して成形品の収縮量が異なるという問題を有し、とく
に円筒形状で真円度が要求される精密成形品においては
、キャビティ内でゲートからの樹脂圧の圧力勾配が急激
なため、流動末端部での成形品寸法精度が維持できない
という問題を有している。

一方、従来の磁気テープ摺動ガイドの観点からみると、
下記の問題が挙げられる。

■　従来の磁気テープ摺動ガイドの表面がクロムメッキ
又はステンレスであることから、磁気テープ裏面へのキ
ズの防止、摩擦抵抗の低減を目的としてクロムメッキ表
面の面粗度を向上させる必要があり、安価に得ることが
できない。

■　基本的には金属製テープガイドは、磁気テープのベ
ースフィルムに対して硬いため、金属テープガイドの表
面に凹凸のないように鏡面状態に研磨する必要がある。

かつ、トライボロジーの観点からすると、材料の組合せ
の基本は、運動量の大きいテープの方がテープガイドよ
り硬くなくてはならないのが理想である。したがって、
従来の組合せは、この基本に反していることになる。す
なわち、テープガイドの材質は磁気テープのベースフィ
ルム材より軟らかくするのが本来の組合せである。

本発明は上記問題を解決するものであって、分子量３０
万以上のポリエチレンの流動特性に合った射出成形金型
を使用し、摺動面に分子量３０万以上のポリエチレンを
有する磁気テープ摺動ガイドを成形することで、上記の
問題点を解決できることを発見したのである。

〔課題を解決するための手段〕

そのために本発明の射出成形用金型装置は、分子ｆｆｉ
が３０万〜６００万のポリエチレンを成形品形状に適し
たゲートを通過させ充填させるキャビティと、該キャビ
ティ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、キャビティ
内の樹脂の流動先端部を、充填樹脂体積に応じた圧力で
、磁気テーブ摺動ガイド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、上記射出成形金型装置を
用いて、磁気テープ摺動ガイドを真空成形することを特
徴とするものである。

本発明においては、分子量３０万以上のポリエチレンを
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るというような賦形性の向上を
図るものである。また、摩擦抵抗の低減および成形品表
面のうねりが防止され、テープ走行性の向上を図るもの
である。

この理由は、一般に樹脂の圧力分布は流動先端とゲート
部とでは異なるのが普通であり、ゲート部の方が流動先
端より高くなる。とくに分子量が高くなるとポリエチレ
ンは、この傾向が顕著になり、このため、ゲート部と流
動先端部とでは、成形収縮率が大きく異なる原因になっ
ている。本発明者等は、種々検討の結果、キャビテイ内
の容積を樹脂圧力と大駒のスプリングによって、変化さ
せることにより、流動先端部の圧力が、゛ゲート部より
離れるにしたがって、低下するのを、逆に、スプリング
の変位量によって、圧力を増加させることができ、結果
として、ゲート部と流動先端部との圧力を均一にする効
果が発揮されることを発見して、本発明に至った。

本発明による金型の特徴を更に具体的に述べると、（イ）射出による樹脂圧力（金型内センサによる圧力）
は、例えば、２００〜３　０　０　０　ｋｇ／　ｃｍ２
、特に５００〜２０００ｋｇ／ｃ−が好ましい。このよ
うな条件の基では、圧縮圧力（直接樹脂にかかる圧力）
は、例えば５〜３００ｋｇ／ｃ■２、特に１０〜１００
ｋｇ／ｃｍ２にするのが好ましい。

（ロ）ゲートの選択ゲート形状はピンゲート、サイドゲート、フイルムゲー
トの３種類のゲートのうち、どの方法も射出成形には可
能であるが、ピンゲート、サイドゲートは本発明のガイ
ドにウエルドラインを発生し、強度、精度も得る可能性
が少ない。本発明者等は、種々検討した結果、フィルム
ゲートのうちの環状ゲートを採用することにより、精度
、強度を満足できることを発見した。ゲート幅は０．　
　１〜２．０開、好ましくは、０．３〜１．０−ｓがよ
い。

分子量３０万以上のポリエチレンを環状ゲートを通過さ
せることにより薄肉形状である成形品キャビティへの樹
脂の充填が容易となり、また、成形品と同心円状のゲー
トであるたるため、成形品のシＥｌ　−　トンβットの
防止、真円度の向上を図ることが可能である。また、ゲ
ートカットに関しては、成形工程中、ゲートカット加圧
シリンダによりゲートカット入駒（内径コア）を突出さ
せ、ゲ−トカットを金型内にて成形工程中に行う。ゲー
トカットは、保圧工程直後が効果的である。このように
すると、 ■　保圧工程直後の冷却工程中、ゲートを遮断すること
により、キャビティからスブルーへの樹脂の逆流が防止
され、安定した成形品を得ることができる。前記逆流現
象はキャビティ内に充填された樹脂が、本発明による大
駒のスプリング圧によって射出成形機からの樹脂圧力が
解除されたときに発生するものである。また、溶融樹脂
の弾性変形によっても発生する。

■　ゲートカットタイミングが、保圧工程直後であるた
め、ゲート部の樹脂はまだ高温であるため、せん断を利
用したゲートカット方法を行っても、ゲート残りがなく
、後工程を必要とせず、製品の機能を十分発揮する。

■　ゲートカットを成形工程と同時に行えるため、工程
を短縮できる等の効果が有る。

尚、本発明による樹脂製ガイドの分子量３０万以上のポ
リエチレンに関しては、ポリエチレン単体で使用するだ
けでなく、カーボンを添加したり、炭化水素系オリゴマ
ー　ポリエチレンワックス、フッ素系樹脂等を添加し、
複合化された樹脂を使用すると、さらに効果的である、
この場合においても、本発明による成形方法は何ら制限
をうけるものではない。すなわち、複合化することによ
り、さらに樹脂の溶融粘度が高くなるが、本発明の金型
および射出成形方法を用いれば、高粘性材料についても
十分な賦形性を与えることができる。

〔作用］プラスチック材料は一般に剪断速度を上げると、見かけ
上の粘性が下がる非ニュートン流体であり、分子量３０
万以上のポリエチレンも同様の傾向を示す。このことは
実際の成形の上では、射出速度を上げると、粘度が下が
ることにより薄肉成形が可能となり、賦形性の向上をも
たらすことになる。

ｌ例を挙げるならば、磁気テープ摺動ガイドは薄肉形状
のためポリエチレンの剪断速度を上げ、粘性を下げるこ
とにより成形が可能となる。

この時に発生する問題点として、■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、■　空気がキャビティより逃げずにあたかもキ
ャビティの体積が小さくなったのと同じになるシａ一ト
シヨットが発生し、■　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し分子量が低下すること
が挙げられる。本発明によれば、充填初期には、キャビ
ティ空間は入駒で満たされ、ランナー　スプルー部の空
気は減圧されているため、樹脂充填時にはキャビティ内
の空気が極めて少なく上記の問題が解消されることにな
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３図は本発明に係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２ａはフィーダ
部、２ｂは圧縮部、２ｃはノズル部、３は高分子量ボリ
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ホンブ、
９は雰囲気ガス供給用パイプ、１３はヒータ、１５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
の原料供給量調整用スリッ｝１０ａを全開とした。ここ
でスクリュー１は直径４０ｎ１　圧縮比１．４ピッチを
３０問、Ｌ／Ｄを２０とし、スクリューの回転数は１８
０ｒｐｍ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゜Ｃ１　　フィーダ部２ａは加熱せず成形中
に測定したところ７０゜Ｃ〜１００“Ｃとなっていた。

更にホッパ−４には、１．０リットル／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４図によるＤ＝８■、ｄ＝４．８５＋＋ｍ、Ｌ”１
６ｍｍの磁気テープ摺動ガイドを環状ゲート（ゲート幅
０．　　８ｍ−）で成形した。

更に成形条件は、射出時間を０．３ｓｅｃ＋　　保圧時
間３　ｓ　ｅ　Ｃ＋　　冷却時間を２　０　ｓ　ｅ　Ｃ
ｌ　　インターバル３　ｓ　ｅ　Ｃｌ　　全体サイクル
２８．５ｓｅｃとした。また、金型内樹脂圧力（センサ
圧）６００ｋｇ／ｃＩ１２、圧縮効果を発生させるバネ
は、樹脂がキャビティ内に充填され、成形品寸法がＬ　
”　１　６　■になったとき、バネによる圧縮圧力が１
　５　ｋｇ　／　ｃｍ２になるように、バネ定数、たわ
みより算出し、金型内に装着した。

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、本発明の実施例による磁気テープ摺動ガイド
を１２ケ取りする射出成形用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、固定側型板１０５、可動側型板１
０６、バックプレート■０７、スベーサープレートｌＯ
８、突出前板ｌ０９、突出後板１１０１　可動側取付板
１１１からなり、固定側型板１０５と可動側型板１０６
の間には、真空用パッキン１１９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、金型内は完全に密閉状態にあり減圧用穴１２０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はスブルーブッシュ、
１１２はスブルーブッシュ１０２内に形成された１次ス
プルーである。圧カセンサピン１２６はランナープレー
ト１０４に対して、摺動自在に嵌合されており、ランナ
ー１１３より樹脂圧力による荷重を樹脂圧カセンサ１２
７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。

キャビティは、可動側入駒１ｌ５、樹脂圧力とスプリン
グカによって摺動する圧縮用入駒１１６、内径コア（ゲ
ートカット用入駒）１１７により形成されている。樹脂
がキャビティ内に未充填の時は、圧縮用入駒１１６は前
進した状態で、圧縮用入駒１１６と固定側型板１０５と
のすき間は、１曹璽となっている。可動側入駒１１５に
は、圧縮用入駒１１６が摺勤自在に、嵌合されてちり、
樹脂がキャビティ内に流入し、キャビティ体積が増加す
るにしたがい、樹脂圧力により圧縮用入駒１１６が後退
する。圧縮用入駒１１６には、ばね１１８が連結固定さ
れ、樹脂圧力に対する反作用の力が発生し、樹脂圧力と
スプリング力によりキャビティ体積を決定し、成形品樹
脂圧力分布を均一にする構造となっている。すなわち、
本発明の特徴と、キャビティ部の体積を充填樹脂量によ
って、変化させ、その体積に応じたスプリング力すなわ
ちキャビティ圧力分布を均一にする力を発生させること
である。

第２図に示すように、環状ゲート１２４は、内径コア（
ゲートカット用入駒）１１７と、２次スプルー１１４と
の間に設けられている。内径コア（ゲートカット用入駒
）１１７と圧縮用入駒１１６は摺動自在に嵌合されてお
り、ゲートカット用加圧シリンダ１２３が駆動すること
により、ゲートカット突出前後板１０９、１１０を介し
て内径コア（ゲートカット用入駒）１１７を前方に突出
させ、環状ゲート１２４を切断する構造となっている。

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１０”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、１次スプルー１１２、ランナー１１３、
２次スプルー１１４、環状ゲートｌ２４を通過し、キャ
ビティ内に充填される。金型内に挿入された圧力センサ
ー１２７により、樹脂の圧力を測定し、設定した圧力（
　８　０　０　ｋｇ／　ｃｍ”）に達した後に保圧工程
にはいる。

その保圧工程が完了すると同時に、ゲートカット用加圧
シリンダ１２３が駆動し、内径コア（ゲートカット用入
駒）１１７によりゲートカットが行われる。

その後、冷却工程に入り、その間、次のシθットに備え
シリンダ内に樹脂が計量される。冷却工程が完了すると
、金型が開きばね１１８により圧縮用入駒１１８が前方
に突出され、成形品も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、磁気テープ摺動ガイドの寸
法を測定してみたところ、基準寸法に対して±１０μｍ
１　　真円度に関しては１５μｍといろ結果が得られた
。

〔発明の効果〕

以上のように本発明によれば、分子量３０万以上のポリ
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、高精度のテープ摺
動ガイド等の成形品を容易に製作することができる。ま
た、分子量３０万以上の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
低減させるというような賦形性の向上を図るものである
。

また、摩擦抵抗の低減および成形品表面のうねりが防止
され、テープ走行性の向上を図るものである。

を有するため、給油が不要であり、真空中、水中での使
用も可能になる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の射出成形用金型装置のｌ実施例を示す
断面図、第２図は第１図の詳細断面図、第３図は本発明
に係る射出成形機の断面図、第４図は成形品の断面図で
ある。１０５・・・ランナープレート、１０６・・・可動側型
板、１１２、１１４・・・スプルー　１１６・・・圧縮
用入駒、１１７・・・ゲートカット用入駒、１１８・・
・圧縮用加圧ばね、１２３・・・ゲートカット用加圧シ
リンダ。出　願　人　　　大日本印刷株式会社

Claims

【特許請求の範囲】

（１）分子量が３０万〜６００万のポリエチレンからな
る成形品を成形するための射出成形用金型装置において
、キャビティ内に摺動自在に配設される圧縮用入駒と、
該圧縮用入駒を付勢するためのスプリングと、樹脂充填
圧力により前記圧縮用入駒が後退するときに、前記スプ
リングにより樹脂圧力の反作用の圧縮力を発生させ、キ
ャビティ内の樹脂圧を充填樹脂体積に応じた圧力で圧縮
することを特徴とする射出成形用金型装置。
（２）前記圧縮用入駒内に摺動自在に配設されるゲート
カット用入駒を有することを特徴とする請求項１に記載
の射出成形用金型装置。
（３）分子量が３０万〜６００万のポリエチレンが成形
品形状に適したゲートを通過する時点では、キャビティ
空間が該キャビティ内の摺動自在な入駒によって満たさ
れており、樹脂充填圧力により入駒が後退するときに、
該入駒を介して、樹脂圧力の反作用の圧縮力を発生させ
るばねを有し、キャビティ内の樹脂圧を充填樹脂体積に
応じた圧力で圧縮し、成形品を成形することを特徴とす
る射出成形方法。
（４）樹脂充填前に真空引きを行い、樹脂充填後にゲー
トカットを行うことを特徴とする請求項３に記載の射出
成形方法。