JPH0691685A - Production of ultrahigh molecular weight polyethylene molded product - Google Patents

Production of ultrahigh molecular weight polyethylene molded product

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JPH0691685A
JPH0691685A JP26797292A JP26797292A JPH0691685A JP H0691685 A JPH0691685 A JP H0691685A JP 26797292 A JP26797292 A JP 26797292A JP 26797292 A JP26797292 A JP 26797292A JP H0691685 A JPH0691685 A JP H0691685A
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JP
Japan
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molecular weight
weight polyethylene
mold
molding
ultra
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JP26797292A
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Japanese (ja)
Inventor
Takanori Oboshi
隆則 大星
Shigeru Okuno
茂 奥野
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Dai Nippon Printing Co Ltd
Original Assignee
Dai Nippon Printing Co Ltd
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Publication date
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  • Moulds For Moulding Plastics Or The Like (AREA)
  • Injection Moulding Of Plastics Or The Like (AREA)

Abstract

PURPOSE:To mass-produce a two-shot molded product by mutually bonding, gathering and integrating raw material powder particles composed of an ultrahigh mol.wt. polyethylene resin by the deformation of powder particles and the melting only of the surfaces of the powder particles without providing interposition layers. CONSTITUTION:A gate 2 is connected to the part constituting the gear shaft of a mold 1 and the raw material powder from a sprue 3 is injected into a mold 1 through the gate 2. When the radius of the gate 2 is set to (r) and the length of a strand is set to l1, 0.2mm<=r<=1.0mm and 0.1mm<=l1<=1.5mm are set. By this constitution, the raw material powder can be developed as quasi- powder flow and powder particles can abe bonded and integrated by the deformation of the powder particles due to pressure and the melting only of the surfaces of the powder particles and, therefore, a large number of molded products can be obtained without changing quality.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明はプラスチック成形品の製
造方法に関し、特に、超高分子量ポリエチレン成形品の
製造方法に関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method for producing a plastic molded article, and more particularly to a method for producing an ultrahigh molecular weight polyethylene molded article.

【0002】[0002]

【従来の技術】超高分子量ポリエチレン樹脂は耐薬品
性、耐摩耗性、耐摩擦力などの特性に優れているため、
プラスチック歯車材や慴動部材として適していると考え
られ、実際に使用もされており、その効果としては低摩
擦・低摩耗性、低騒音性、生体安全性が認められ、食品
加工機械、化学工学装置等、特殊な用途に採用されてい
る。
2. Description of the Related Art Ultra-high molecular weight polyethylene resin has excellent properties such as chemical resistance, abrasion resistance, and abrasion resistance.
It is thought that it is suitable as a plastic gear material and sliding member, and it is actually used, and its effects are low friction and wear resistance, low noise, biosafety, food processing machinery, chemical It is used for special purposes such as engineering equipment.

【0003】しかし、超高分子量ポリエチレン樹脂はそ
の加工適性に大きな問題がある。すなわち、超高分子量
ポリエチレン樹脂は溶融粘度が高いなどの理由により、
通常の押出、射出成形技術では加工が困難である。
However, the ultrahigh molecular weight polyethylene resin has a great problem in its processability. That is, because the ultrahigh molecular weight polyethylene resin has a high melt viscosity,
Processing is difficult with ordinary extrusion and injection molding techniques.

【0004】押出成形方法は本質的には板材やシート、
さらには丸棒などの部材を提供する加工方法であり、射
出成形法のように複雑な形状を成形することはできな
い。また、超高分子量ポリエチレンを他の汎用樹脂と同
じ様な品質維持と生産効率で成形しようとするために
は、数種の滑剤を添加する必要が出てくる。かかる滑剤
は超高分子量ポリエチレンの材料物性を保持するという
保証はなく、また材料費を高くする原因にもなる。
The extrusion molding method is essentially a method for producing a plate or sheet,
Further, it is a processing method for providing a member such as a round bar, and it cannot form a complicated shape like the injection molding method. Further, in order to mold the ultra-high molecular weight polyethylene with the same quality maintenance and production efficiency as other general-purpose resins, it becomes necessary to add several kinds of lubricants. Such a lubricant does not guarantee that the material properties of the ultra-high molecular weight polyethylene are retained, and also causes a high material cost.

【0005】より複雑な形状を持つ製品(例えば歯車な
ど)の成形としては、押出成形技術を応用した異形押し
出し技術があり、ダイスを歯車状に加工しておき、押し
出されてきた棒状の歯車を後加工でスライスすることに
より歯車とすることも可能性はあるが、押出成形された
棒状歯車に発生する内部歪みやスライス加工時の変形に
よる寸法変化の問題があり、また形状的にも立体的に複
雑なものを成形できないなど、有効な加工方法とは言え
ないのが実情である。
As a method for forming a product having a more complicated shape (for example, a gear), there is a profile extrusion technique to which an extrusion molding technique is applied. The die is processed into a gear shape and the extruded rod-shaped gear is used. It may be possible to make a gear by slicing in post-processing, but there is a problem of dimensional change due to internal strain that occurs in the extruded rod-shaped gear and deformation during slicing, and it is also three-dimensional in shape. In reality, it cannot be said that this is an effective processing method, such as complicated molding cannot be performed.

【0006】従って、今日、一般には超高分子量ポリエ
チレン樹脂の加工は、押出成形または圧縮成形によりブ
ロックを成形し切削加工により製品を製作する手法が採
られている。このため、例えば、小型精密歯車にこれを
適用した場合には、耐久性に優れた低騒音の歯車を製造
することができると予想される。
Therefore, today, in general, the processing of ultra-high molecular weight polyethylene resin employs a method of forming a block by extrusion molding or compression molding and manufacturing a product by cutting. Therefore, for example, when this is applied to a small precision gear, it is expected that a gear with excellent durability and low noise can be manufactured.

【0007】しかしながら、その加工においては一つ一
つ切削しなくてはならないため、均質な製品を安価にか
つ大量に供給することは困難となっていた。すなわち、
圧縮成形方法においては、確かに超高分子量ポリエチレ
ンの材料特性を全て発揮できる加工方法ではあるが、生
産性という観点からすると、一成形サイクルが2時間あ
まりかかるのが通常であり、しかも、歯車のような複雑
形状の成形品をバリ取り等の後工程無しで安価にかつ大
量に生産するのは極めて困難となっていた。
[0007] However, it is difficult to supply a homogeneous product at a low cost and in a large amount, because the cutting must be done one by one in the processing. That is,
The compression molding method is certainly a processing method that can exhibit all the material properties of ultra-high molecular weight polyethylene, but from the viewpoint of productivity, one molding cycle usually takes about 2 hours, and moreover, It has been extremely difficult to inexpensively mass-produce a molded product having such a complicated shape without a post-process such as deburring.

【0008】そこで、超高分子量ポリエチレン樹脂の加
工性を改善するために、成形技術として新たな射出成形
法が多数提案されている(例えば、特公昭57−300
67号公報、特公昭60−58010号公報、特開昭6
0−9723号公報、米国特許第3,036,340
号、米国特許第4,271,851号)。
Therefore, in order to improve the processability of the ultrahigh molecular weight polyethylene resin, many new injection molding methods have been proposed as molding techniques (for example, Japanese Examined Patent Publication No. 57-300).
67, JP-B-60-58010, JP-A-6
0-9723, U.S. Pat. No. 3,036,340.
No. 4,271,851).

【0009】特公昭57−30067号公報(特開昭5
1−81861号公報)では、金型を射出樹脂容量の
1.5〜3.0倍までキャビティを開けておき、剪断速
度50000 l/sec以上で射出し、その後キャビ
ティ容積を2.0倍以下に圧縮し成形品を得る射出圧縮
の方法が提案されている。
Japanese Examined Patent Publication No. 57-30067 (Japanese Unexamined Patent Publication No.
1-81861), the mold is opened up to a cavity of 1.5 to 3.0 times the capacity of the injection resin, injected at a shear rate of 50000 l / sec or more, and then the cavity volume is 2.0 times or less. There has been proposed a method of injection compression in which a molded article is obtained by compressing into.

【0010】特公昭60−58010号公報(特開昭5
7−169335)では、その記載によると、特公昭5
7−30067号公報の内容を実行する際に、多数個取
りの金型の場合、成形品間の重量(目付け)あるいは形
状にばらつきがみられるとしており、その改善方法が提
案されている。すなわち、必要とする金型キャビティ容
積に対し、充填直前に金型キャビティ容積を1.2倍以
上開き、充填された樹脂が溶融状態にある間に、再びキ
ャビティを元の容積に圧縮をする、射出圧縮成形方法が
提案されている。
Japanese Examined Patent Publication No. 60-58010 (Japanese Patent Laid-Open No. Sho 5
7-169335), according to the description,
It is said that, in the case of executing the contents of Japanese Patent Laid-Open No. 7-30067, in the case of a multi-cavity mold, there are variations in the weight (unit weight) or the shape between the molded products, and a method for improving it is proposed. That is, the mold cavity volume is opened 1.2 times or more immediately before filling with respect to the required mold cavity volume, and the cavity is compressed to its original volume again while the filled resin is in a molten state. Injection compression molding methods have been proposed.

【0011】特開昭60−9723号公報では、射出成
形機のホッパーから不活性ガスを注入し、可塑化時の樹
脂の酸化による分子低下を防止し、金型キャビティ内を
減圧し、複合化した超高分子量ポリエチレン樹脂製歯車
を成形する方法が提案されている。
In Japanese Patent Laid-Open No. Sho 60-9723, an inert gas is injected from a hopper of an injection molding machine to prevent molecular deterioration due to oxidation of a resin at the time of plasticization, and to reduce the pressure inside a mold cavity to form a composite structure. There has been proposed a method of molding the above-described ultra high molecular weight polyethylene resin gear.

【0012】米国特許第4,271,851号(197
7年)では、超高分子量ポリエチレンの射出成形に際し
て、金型のキャビティ内の空気を予め除去しておき、充
填後、成形収縮を補うようにキャビティを圧縮する射出
圧縮成形法が提案されている。
US Pat. No. 4,271,851 (197)
7 years), an injection compression molding method has been proposed in which, during the injection molding of ultra-high molecular weight polyethylene, the air in the cavity of the mold is removed in advance, and after the filling, the cavity is compressed so as to compensate the molding shrinkage. .

【0013】米国特許第3,036,340号(196
2年)では、分子量60万以上のポリエチレン樹脂に対
し、まず、プリフォームを作り、このプリフォームをラ
ム押出機に入れ、285℃に加熱した後、130〜18
0℃に加熱した金型にし射出し、保圧後、金型を冷却
し、常温で成形品を取り出すという成形方法が提案され
ている。
US Pat. No. 3,036,340 (196)
2 years), a polyethylene resin having a molecular weight of 600,000 or more was first made into a preform, put in a ram extruder and heated to 285 ° C.
A molding method has been proposed in which a mold heated to 0 ° C. is injected, and after holding pressure, the mold is cooled and a molded product is taken out at room temperature.

【0014】さらには、金型内に充填された樹脂を圧縮
する、射出圧縮成形を利用して一般的な樹脂でもって成
形品を精度よく製造する試みも過去において提案されて
きている。
Furthermore, attempts have been made in the past to accurately manufacture a molded product with a general resin by utilizing injection compression molding, in which a resin filled in a mold is compressed.

【0015】その例として、特公昭40−1664号公
報には、閉鎖した割金型のキャビティ内に溶融樹脂を射
出する期間中に割金型のキャビティを僅かに開かせ、溶
融樹脂射出完了後、割金型を押圧して金型のキャビィを
縮小する方法が提案されている。
As an example, in Japanese Patent Publication No. 40-1664, the cavity of the split mold is slightly opened during the period of injecting the molten resin into the cavity of the closed split mold, and after injection of the molten resin is completed. , A method of pressing the split mold to reduce the cavity of the mold has been proposed.

【0016】特開昭52−14657号公報には、予め
金型間に僅かな隙間を形成した状態で材料を射出し、射
出が完了するまで隙間を保持し、完了と同時に金型キャ
ビティ面の材料を圧縮成形する方法が提案されている。
In Japanese Patent Laid-Open No. 52-14657, a material is injected with a slight gap previously formed between molds, and the gap is held until the injection is completed. Methods have been proposed for compression molding materials.

【0017】特開昭53−21258号公報には、厚肉
成形品を前提としているが、予め設定されたキャビティ
容量に等しい溶融熱可塑性樹脂を高速注入してキャビテ
ィを満たし、引続き高速注入した溶融樹脂の冷却収縮量
の0.5倍から3倍量の樹脂を低速で追加注入して型開
きを行わせ、溶融樹脂の型内冷却固化に伴って型閉めを
行う方法が提案されている。
Japanese Patent Laid-Open No. 53-21258 presupposes a thick-walled molded product, but a molten thermoplastic resin having a preset cavity volume is injected at a high speed to fill the cavity, and subsequently the high-speed injected melt is injected. A method has been proposed in which 0.5 to 3 times the amount of cooling shrinkage of the resin is additionally injected at a low speed to perform mold opening, and the mold is closed as the molten resin cools and solidifies in the mold.

【0018】[0018]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来提
案されてきた超高分子量ポリエチレンの射出成形方法に
は以下のような問題点があった。
However, the conventionally proposed injection molding method for ultrahigh molecular weight polyethylene has the following problems.

【0019】すなわち、特公昭57−30067号公
報、特公昭60−58010号公報、米国特許第4,2
71,851号等で考案された射出圧縮を基本とする成
形方法は、確かに一個取りの金型では有効ではあるが、
成形品を多数個取りする場合には金型に油圧装置を別途
設置する等の多くの工夫が必要となり、必ずしも合理的
な手法とは言えなかった。また、成形品に必ずバリが発
生し、後加工が必要になってくるという問題点もあっ
た。特に、これらの発明を歯車の成形に使用した場合、
射出圧縮金型の圧縮部も歯車形状に加工する必要があ
り、キャビティ(雌型)との嵌合が非常に困難となり、
多数個取りは不可能に近くなる。
That is, Japanese Patent Publication No. 57-30067, Japanese Patent Publication No. 60-58010, and US Pat.
Although the molding method based on injection compression devised in No. 71,851 etc. is certainly effective for a single-die mold,
In the case of taking a large number of molded products, a lot of ingenuity such as installing a hydraulic device separately in the mold is required, which is not always a rational method. In addition, there is a problem that burrs are always generated in the molded product and post-processing is required. Especially when these inventions are used for molding gears,
The compression part of the injection compression mold also needs to be processed into a gear shape, which makes it very difficult to fit the cavity (female mold).
It is almost impossible to take many pieces.

【0020】しかも歯面にバリを発生させるため、バリ
取りの後加工が必要になり、小型歯車ではその除去が不
可能に近くなると考えられる。バリの発生に関しては特
公昭60−58010号公報にも記述されており、圧縮
成形法のもつ本質的な問題と考えることができる。
Moreover, since burrs are generated on the tooth surface, post-processing for removing burrs is required, and it is considered that removal is almost impossible with a small gear. The occurrence of burrs is also described in Japanese Patent Publication No. 60-58010, and it can be considered as an essential problem of the compression molding method.

【0021】さらに、これまでは、超高分子量ポリエチ
レン樹脂をどのように可塑化するかという、重要な技術
的問題に触れておらず、よって、上記の発明は従来の射
出圧縮の一般的な方法の一つに過ぎないと言える。
Furthermore, so far, no significant technical problem of how to plasticize the ultra high molecular weight polyethylene resin has been touched upon, and therefore the above-mentioned invention is a general method of conventional injection compression. Can be said to be just one of the.

【0022】米国特許第3,036,340号で提案さ
れた方法は基本的にラム押出成形であり、インラインス
クリュー方式の射出成形の場合に発生するスクリューの
剪断応力と酸素の介在により超高分子量ポリエチレンの
主鎖が容易に切断されて低分子量化し、通常のポリエチ
レンになってしまう欠点を避ける方式ではあるが、成形
サイクルはインラインスクリューの射出成形機にはるか
に劣り、効率的な成形方法とは言えない。また、金型も
高温に保つため、従来の圧縮成形に近い方式ともいえ
る。この特許の記載によると、充填後保圧を16分間か
け、金型冷却に8分間かけたとされている。確かに、圧
縮成形のサイクルよりは短くなってはいるが、通常の射
出成形より長くなり、必ずしも効率的な成形加工方法と
は言えない。
The method proposed in US Pat. No. 3,036,340 is basically ram extrusion molding, and the ultrahigh molecular weight is caused by the shearing stress of the screw and oxygen which are generated in the case of injection molding of the in-line screw system. Although it is a method that avoids the drawback that polyethylene main chain is easily cleaved to lower the molecular weight and becomes ordinary polyethylene, the molding cycle is far inferior to that of an inline screw injection molding machine, and an efficient molding method is I can not say. Further, since the mold is also kept at a high temperature, it can be said that the method is close to the conventional compression molding. According to the description in this patent, the holding pressure is applied for 16 minutes after the filling, and the mold is cooled for 8 minutes. Although it is certainly shorter than the compression molding cycle, it is longer than normal injection molding and cannot be said to be an efficient molding method.

【0023】以上のように、超高分子量ポリエチレンの
成形方法に関しては、従来の技術は金型の構造が複雑に
なり、かつ、多数個取りが極めて困難であり、しかも、
通常の成形サイクルよりも長くかかり、生産性が低いと
いう問題点がある。なお、超高分子量ポリエチレンに数
々の添加材を添加する方法も提案されており、確かに、
これらの方法は、成形性を向上させる効果は十分に認め
られるが、多くの場合、超高分子量ポリエチレンの物性
を犠牲にしている場合が多い。
As described above, with respect to the method for molding ultrahigh molecular weight polyethylene, in the conventional technique, the structure of the mold is complicated, and it is extremely difficult to take many pieces.
There is a problem that it takes longer than a normal molding cycle and productivity is low. In addition, a method of adding various additives to ultra-high molecular weight polyethylene has also been proposed, and certainly,
Although these methods are sufficiently recognized as having an effect of improving moldability, in many cases, the physical properties of ultrahigh molecular weight polyethylene are often sacrificed.

【0024】例を挙げるならば、滑剤成分を添加した
り、低分子量のオレフィン系樹脂を添加したりした場合
は、サンドスラリー試験においては、無添加の超高分子
量ポリエチレンと比較すると、20%以上も耐摩耗性が
劣化することが確認できる。このことは、超高分子量ポ
リエチレンの一つの特徴である、耐摩耗性を失うことを
意味する。アイゾット、シャルピー等の耐衝撃試験にお
いても同様なことが言える。
For example, when a lubricant component is added or a low molecular weight olefin resin is added, in the sand slurry test, it is 20% or more as compared with the ultra high molecular weight polyethylene without addition. It can be confirmed that the wear resistance also deteriorates. This means that the abrasion resistance, which is one of the characteristics of ultra high molecular weight polyethylene, is lost. The same applies to impact resistance tests such as Izod and Charpy.

【0025】さらに、無機質の添加に関しては、成形性
を向上させる効果があるとしても、成形品の要求特性に
対して添加された無機物が有効かどうかはなはだ疑問と
なる場合が多い。すなわち、超高分子量ポリエチレンの
もう一つの特徴である低摩擦力が失われてしまうのであ
る。さらに、相手材によっては、相手材を摩耗させてし
まうことにもなる。
Further, regarding addition of an inorganic substance, even if it has an effect of improving moldability, it is often questionable whether the added inorganic substance is effective with respect to the required characteristics of the molded product. That is, the low frictional force, which is another characteristic of ultra-high molecular weight polyethylene, is lost. Further, depending on the mating material, the mating material may be worn away.

【0026】そこで本発明の目的は、任意の添加剤の添
加により超高分子量ポリエチレンの特性を失わしめるこ
となしに、成形サイクルが通常の樹脂の場合と同レベル
で、しかも金型の機構も特殊なものを採用せず、安価で
量産性の高い、多数個取りが可能な成形方法を実現する
ことにある。
Therefore, the object of the present invention is to make the molding cycle at the same level as in the case of ordinary resin without losing the characteristics of ultra-high molecular weight polyethylene by the addition of optional additives, and also the mechanism of the mold is special. It is to realize a molding method capable of producing a large number of pieces, which is inexpensive and has high mass productivity, without adopting such a material.

【0027】[0027]

【課題を解決するための手段】本発明者らは上記目的を
達成するために鋭意研究を行った結果、超高分子量ポリ
エチレン樹脂を粉末粒子の状態を保持したままで可塑化
し流動する状態で射出成形することによって、原料粒子
が変形および表面のみの溶融によって接合一体化し、1
個取り、さらには多数個取りで優れた特性の成形品を得
ることができることを見出し、本発明を完成するに至っ
た。
Means for Solving the Problems As a result of intensive research aimed at achieving the above object, the present inventors have found that an ultrahigh molecular weight polyethylene resin is injected in a plasticized and fluidized state while maintaining the state of powder particles. By molding, the raw material particles are deformed and melted only on the surface so that they are joined and integrated,
The inventors have found that a molded product having excellent characteristics can be obtained by individual picking, and moreover, by multiple picking, and have completed the present invention.

【0028】すなわち、本発明の超高分子量ポリエチレ
ン成形品の製造方法は、超高分子量ポリエチレン樹脂か
らなる原料粉体粒子を、相互に介在層を介することな
く、粉体粒子の変形および表面のみに溶融によって接合
し集合一体化させることにより1個取りまたは多数個取
り製品の成形を行うことを特徴とするものである。
That is, in the method for producing an ultrahigh molecular weight polyethylene molded article of the present invention, raw material powder particles made of an ultrahigh molecular weight polyethylene resin are not deformed by interposing an intervening layer on each other and are only deformed and on the surface. It is characterized in that a single-piece or multi-piece product is formed by joining by melting and integrating them.

【0029】本発明で使用する超高分子量ポリエチレン
樹脂は、分子量約100万以上のポリエチレンであり、
具体的には、135℃のデカリン溶媒中において測定し
た極限粘度[η]が6.5dl/g以上の値を示す分子
量のポリエチレン樹脂を意味する。
The ultrahigh molecular weight polyethylene resin used in the present invention is polyethylene having a molecular weight of about 1,000,000 or more,
Specifically, it means a polyethylene resin having a molecular weight that has an intrinsic viscosity [η] measured in a decalin solvent of 135 ° C. of 6.5 dl / g or more.

【0030】本発明においては、多数個取りの個数が、
好ましくは2〜16個の範囲内である。上記のように多
数個取りを行うに際しては、超高分子量ポリエチレン原
料の粉体形状を維持した状態のままで、粉体の個々の粒
子を加熱し、粒子の変形は認めるが、剪断応力によって
その粒子が破断しないように、スクリューによって可塑
化した後、特定の射出圧力で金型に充填しかつ圧縮する
一方、好ましくは金型にエアベントを設けておき、圧縮
の際発生する多量の空気を逃すことによって、精度の良
い成形品を得ることができる。
In the present invention, the number of multi-cavities is
It is preferably within the range of 2 to 16. When performing a large number of pieces as described above, while maintaining the powder shape of the ultra-high molecular weight polyethylene raw material, individual particles of the powder are heated and the deformation of the particles is recognized, but due to shear stress, After plasticizing with a screw so that the particles do not break, the mold is filled and compressed at a specific injection pressure, while preferably the mold is provided with an air vent to release a large amount of air generated during compression As a result, a molded product with high accuracy can be obtained.

【0031】すなわち、通常の剪断速度(102 〜10
3 1/sec)から高剪断領域(105〜106 1/sec)まで
均一に発現する前記粒子の流動状態で成形型中に射出
し、充填圧縮により集合一体化させるのであり、このた
めには、インラインスクリュー射出成形機を用い、原料
粉体を型内圧力400〜3000kg/cm2 、スクリ
ューの圧縮比1.3〜2.0の条件で射出成形を行うこ
とが好ましい。
That is, a normal shear rate (10 2 to 10)
(3 1 / sec) to a high shear region (10 5 to 10 6 1 / sec) are uniformly injected into the mold in a fluidized state of the particles, and the particles are aggregated and integrated by filling and compression. Is preferably injection-molded using an in-line screw injection molding machine under the conditions of a mold internal pressure of 400 to 3000 kg / cm 2 and a screw compression ratio of 1.3 to 2.0.

【0032】また、かかる射出成形は、流動状態が保持
される温度以上であって、酸化による原料粉体の分子量
低下が起きない温度以下の温度条件で行うことが好まし
い。
The injection molding is preferably carried out under a temperature condition that is a temperature above which a fluid state is maintained and below which a decrease in the molecular weight of the raw material powder due to oxidation does not occur.

【0033】なお、本発明においては、超高分子量ポリ
エチレン樹脂に成形性や流動性を付与するために、如何
なる添加剤(たとえば滑剤やバインダー)をも加える必
要がない。
In the present invention, it is not necessary to add any additive (for example, lubricant or binder) in order to impart moldability and fluidity to the ultrahigh molecular weight polyethylene resin.

【0034】[0034]

【作用】本発明は、超高分子量ポリエチレン樹脂を、平
均粒径2〜400ミクロン程度の粉末状態で原料として
供給し、溶融状態を経ることなく(不連続の粒子形態を
保持したまま)型内に充填し、充填圧縮により最終成形
品に賦形化するが、このような特定の流動性の発現は、
キャピラリーレオメータにおいて、ある径以上のオレフ
ィスを設定すると、加熱された超高分子量ポリエチレン
樹脂はその原料の粉体の状態を保持したままオレフィス
を通過することができ、それらの粉体粒子は変形はする
が破断しない状態にあり(但し、加圧により粉体の融着
が起こる)、流出速度、すなわち剪断速度と圧力との関
係は、あたかも溶融した通常のポリエチレンが示す非ニ
ュートン流体と同様に取り扱うことができる、という発
見に基づいている。
In the present invention, the ultra high molecular weight polyethylene resin is supplied as a raw material in the powder state having an average particle size of about 2 to 400 microns, and it does not go through the molten state (while maintaining the discontinuous particle form). The final molded product is shaped by filling and compressing.
In the capillary rheometer, when setting the olefins of a certain diameter or more, the heated ultra high molecular weight polyethylene resin can pass through the olefins while maintaining the powder state of the raw material, and those powder particles are deformed. Is in a state where it does not break (however, fusion of powder is caused by pressurization), and the outflow rate, that is, the relationship between shear rate and pressure, should be treated as if it were a non-Newtonian fluid that ordinary polyethylene melted shows. It is based on the discovery that

【0035】すなわち、超高分子量ポリエチレンの粉体
を形成している個々の粒子は、溶融し連続体となった樹
脂が示すのと同様な流動挙動を示し、通常の樹脂と同じ
ような過程で成形ができることを発見したのである。こ
の流動挙動は溶融した樹脂が示すと言われている高剪断
速度領域で発生するフラッシングフローとは異なる。フ
ラッシングフローとは、溶融し連続体となっている樹脂
が細かくちぎれて飛散する状況の流れを示すものであ
る。超高分子量ポリエチレンの場合は流動挙動が本質的
に粒子状であるから、フラッシングフローではない。ま
た、メルトフラクチャーの有無を論議しても意味が無
い。従って、特公昭57−30067号公報および特公
昭60−58010号公報に記載されている流れとは異
なる。
That is, the individual particles forming the ultra high molecular weight polyethylene powder show the same flow behavior as that of the resin which is melted and becomes a continuous body, and in the same process as that of a normal resin. I discovered that molding was possible. This flow behavior is different from the flushing flow generated in the high shear rate region which is said to be exhibited by the molten resin. The flushing flow is a flow of a situation in which the resin which is melted and becomes a continuous body is finely torn and scattered. Ultra-high molecular weight polyethylene is not a flushing flow because the flow behavior is essentially particulate. Also, there is no point in discussing the presence or absence of melt fracture. Therefore, it is different from the flow described in Japanese Patent Publication No. 57-30067 and Japanese Patent Publication No. 60-58010.

【0036】以後、通常の連続的な溶融樹脂の流れに対
して、超高分子量ポリエチレン樹脂が示す流れを、特性
を明確に区別していくために、「準粉体流れ」と表現す
る。この準粉体流れと通常の流れとを比較した例を図1
に示す。すなわち、図1に示すように、通常の流れはH
DPE(高密度ポリエチレン)に示すごとく、剪断速度
に対する溶融粘度が低く、容易に流れることを示してい
る。これに対して、UHMW−PE(超高分子量ポリエ
チレン)の「準粉体流れ」は見かけ上の溶融粘度が高
く、射出成形には、高圧が必要なことを示唆している。
ここで留意されるべき重要な点は、「準粉体流れ」は通
常の剪断速度(102 〜1031/sec )から高剪断領域
(105 〜1061/sec )まで均一に発現するというこ
とである。
Hereinafter, the flow of the ultra-high molecular weight polyethylene resin, as opposed to the usual continuous flow of molten resin, will be referred to as "quasi-powder flow" in order to clearly distinguish the characteristics. An example comparing this quasi-powder flow with a normal flow is shown in FIG.
Shown in. That is, as shown in FIG. 1, the normal flow is H
As shown in DPE (high-density polyethylene), the melt viscosity is low with respect to the shear rate, indicating that it flows easily. In contrast, the "quasi-powder flow" of UHMW-PE (ultra high molecular weight polyethylene) has a high apparent melt viscosity, suggesting that high pressure is required for injection molding.
The important point to note here is that "quasi-powder flow" is uniformly developed from normal shear rate (10 2 to 10 3 1 / sec) to high shear region (10 5 to 10 6 1 / sec). Is to do.

【0037】本発明においては、この「準粉体流れ」を
効果的に利用している。次に、本発明を、歯車を成形品
として得る場合の具体例に則して説明する。まず、「準
粉体流れ」を発現させるための好ましい条件について説
明する。
In the present invention, this "quasi-powder flow" is effectively utilized. Next, the present invention will be described based on a specific example in the case of obtaining a gear as a molded product. First, preferable conditions for expressing the “quasi-powder flow” will be described.

【0038】前述したキャピラリーレオメータにおける
実験結果、前述したオレフィスの直径dが下記のように
規定されることが明らかとなった。 d≧0.4mm …(1) このdの規定は、金型の設計の際、射出成形機のスプル
ーと金型との間を結ぶゲートの径の最低直径を決定する
ことを意味する。
As a result of the experiment using the above-mentioned capillary rheometer, it was clarified that the diameter d of the above-mentioned orifice is defined as follows. d ≧ 0.4 mm (1) The definition of d means to determine the minimum diameter of the gate connecting the sprue of the injection molding machine and the mold when designing the mold.

【0039】また、オレフィスの長さlはdとの比によ
って次式のように規定されることも明らかとなった。す
なわち、 20≧l/d>0 …(2) となる。上記(1)及び(2)によって、金型のゲート
径、および射出成形機のノズル部の規定をすることがで
きる。例えば、射出成形機のノズル径を3mmとした場
合、ノズル穴の長さは60mm以下にしなくてはならな
い。金型のゲートの形状との関係は、その断面積が
(1)で計算される面積に相当していれば十分である。
ゲートに関してさらに好ましい条件は、 3mm≧l …(3) を満足することである。
It has also been clarified that the length l of the olefin is defined by the ratio with d as follows. That is, 20 ≧ 1 / d> 0 (2). The gate diameter of the mold and the nozzle portion of the injection molding machine can be defined by the above (1) and (2). For example, when the nozzle diameter of the injection molding machine is 3 mm, the length of the nozzle hole must be 60 mm or less. The relationship with the shape of the gate of the mold is sufficient if its cross-sectional area corresponds to the area calculated in (1).
A more preferable condition for the gate is that 3 mm ≧ l (3) is satisfied.

【0040】ゲートの種類に関しては、上記(1)
(2)及び(3)の条件を満足すればどのような種類の
ゲートであってもよい。例えば、ピンポイントゲート、
サイドゲート、サブマリンゲート、フィルムゲート等が
挙げられる。また、本発明で使用する超高分子量ポリエ
チレン樹脂の可塑化条件温度Tの好ましい範囲は次の通
りである。 180℃≦T≦280℃ …(4) さらに好ましい条件としては、 210℃≦T≦240℃ …(5) である。この理由は、T>280℃の場合、超高分子量
ポリエチレン樹脂の酸化による分子量の劣化が開始さ
れ、成形が可能になっても、成形品自体の分子量が低下
してしまい、著しい場合には、通常のポリエチレン成形
品となんら変わりのないものになってしまうのである。
T<180℃の場合には、準粉体流れが発現しなくなる
ためである(粉体間の融着性が乏しい)。
Regarding the type of gate, the above (1)
Any type of gate may be used as long as it satisfies the conditions (2) and (3). For example, pinpoint gate,
A side gate, a submarine gate, a film gate, etc. are mentioned. The preferred range of the plasticizing condition temperature T of the ultrahigh molecular weight polyethylene resin used in the present invention is as follows. 180 ° C. ≦ T ≦ 280 ° C. (4) More preferable conditions are 210 ° C. ≦ T ≦ 240 ° C. (5). The reason for this is that when T> 280 ° C., deterioration of the molecular weight due to oxidation of the ultrahigh molecular weight polyethylene resin is initiated, and even if molding is possible, the molecular weight of the molded product itself decreases, and It will be no different from ordinary polyethylene molded products.
This is because when T <180 ° C., the quasi-powder flow does not appear (poor fusion between powders).

【0041】以上が準粉体流れを発現させるための好ま
しい条件である。次に、本発明者の発見による「準粉体
流れ」を、インラインスクリュータイプの射出成形機で
実現するための好ましい条件について具体的に説明す
る。まず、射出成形機のスクリューによって、超高分子
量ポリエチレン樹脂を粉体のまま可塑化するための条件
としては、該樹脂の粉体を形成する個々の粒子同志が互
いに摩擦することにより、発熱し可塑化条件に達するよ
うに、スクリューのディメンジョンを決定することが好
ましい。具体的には、スクリューの長さとその直径との
比、フライトの角度、スクリューの圧縮比、及びスクリ
ューのフィーダゾーン、そのコンプレッションゾーン、
そのメータリングゾーンの比率等によって決定されるも
のである。
The above are the preferred conditions for developing the quasi-powder flow. Next, preferable conditions for realizing the “quasi-powder flow” found by the present inventor with an in-line screw type injection molding machine will be specifically described. First, as a condition for plasticizing the ultra high molecular weight polyethylene resin as a powder by the screw of the injection molding machine, the individual particles forming the resin powder rub against each other to generate heat and plasticize. It is preferable to determine the dimensions of the screw so as to reach the reaction conditions. Specifically, the ratio of the length of the screw and its diameter, the angle of flight, the compression ratio of the screw, and the screw feeder zone, its compression zone,
It is determined by the ratio of the metering zone.

【0042】まず、次のような条件を満足する必要があ
る。スクリューの全長L、スクリュー径(直径)をDと
すると、 10≦L/D≦25 …(6) であり、さらに好ましくは、 15≦L/D≦20 …(7) である。この理由は10>L/Dの場合は、スクリュー
ピッチを細かくとったとしても、粉体間の融着性を発現
させるために必要な可塑化を達成することができないか
らであり、25<L/Dの場合は、スクリューピッチを
大きくとったとしても、スクリューシリンダー内での滞
留時間が長くかかり、剪断力により、容易に超高分子量
ポリエチレンの主鎖が切断され、低分子量化し、目標と
する準粉体流れを得ることが困難となるからである。
First, it is necessary to satisfy the following conditions. When the total length L of the screw and the screw diameter (diameter) are D, 10 ≦ L / D ≦ 25 (6), and more preferably 15 ≦ L / D ≦ 20 (7). The reason for this is that in the case of 10> L / D, even if the screw pitch is made fine, it is not possible to achieve the plasticization required to develop the fusion property between the powders, and 25 <L In the case of / D, even if the screw pitch is large, the residence time in the screw cylinder is long, and the main chain of the ultrahigh molecular weight polyethylene is easily broken by the shearing force, and the molecular weight is reduced to the target. This is because it becomes difficult to obtain a quasi-powder flow.

【0043】スクリューのフライトの角度(ネジ山の傾
き)θに関しては、スクリューピッチをPとすると、 P=πDtanθ …(8) で決定されるが、θの値をもって示すならば、 10°≦θ≦18° …(9) であり、さらに好ましくは、 11.5°≦θ≦14.5° …(10) である。この理由は10°>θの場合は、超高分子量ポ
リエチレン樹脂に対して十分な押し出しトルクを与える
ことができるが、不必要な滞留時間と、摩擦エネルギー
を樹脂に与えることになり、分子量低下の原因になる。
また、18°<θの場合は、樹脂に十分なトルクを与え
ることができず、また、必要とするスクリュー回転数も
油圧モータまたは電気モータに負荷がかかりすぎるので
好ましくない。また、強力なモータを設置したとして
も、今度は、スクリューに負荷がかかり、破損の原因に
なる。
Regarding the angle of flight of the screw (the inclination of the screw thread) θ, when the screw pitch is P, it is determined by P = πDtan θ (8), but if expressed by the value of θ, 10 ° ≦ θ ≦ 18 ° (9), more preferably 11.5 ° ≦ θ ≦ 14.5 ° (10). The reason for this is that when 10 °> θ, sufficient extrusion torque can be given to the ultrahigh molecular weight polyethylene resin, but unnecessary residence time and friction energy are given to the resin, resulting in a decrease in molecular weight. Cause.
Further, when 18 ° <θ, it is not preferable because sufficient torque cannot be applied to the resin, and the required screw rotation speed also applies too much load to the hydraulic motor or the electric motor. Even if a powerful motor is installed, the screw will be loaded and will be damaged.

【0044】スクリューの圧縮比(コンプレッションレ
シオ;CR)に関しては、 2.3≧CR …(11) であり、さらに好ましくは、 1.3≦CR≦2.0 …(12) である。この理由は、2.3<CRの場合はスクリュー
の供給ゾーン(フィーダーゾーン)から投入される該樹
脂の量と可塑化ゾーン(メタリングゾーン)とにある樹
脂の量との理想的なバランスが崩れ、メタリングゾーン
に必要以上の樹脂が供給されることになり、粉体粒子に
必要以上の圧力と、剪断がかかるため、準粉体流れを得
ることが困難となるためである。最悪の場合は、メタリ
ングゾーンで樹脂の高圧縮化が始まり、流動性を全く示
さなくなり、樹脂の滞留が発生する。1.3>CRの場
合は、樹脂に剪断をかけ、樹脂相互の剪断発熱を十分に
発生させることができなくなる。
The screw compression ratio (compression ratio; CR) is 2.3 ≧ CR (11), and more preferably 1.3 ≦ CR ≦ 2.0 (12). The reason is that in the case of 2.3 <CR, an ideal balance between the amount of the resin fed from the screw feeding zone (feeder zone) and the amount of the resin in the plasticizing zone (metering zone) is obtained. This is because the collapse occurs and more resin than necessary is supplied to the metering zone, and the powder particles are subjected to unnecessary pressure and shear, which makes it difficult to obtain a quasi-powder flow. In the worst case, high compression of the resin starts in the metalling zone, the fluidity is not exhibited at all, and resin retention occurs. In the case of 1.3> CR, the resin is sheared, and it becomes impossible to sufficiently generate shear heat generation between the resins.

【0045】最後に、スクリューのフィーダーゾーン
(FZ)、コンプレッションゾーン(CZ)、メタリン
グゾーン(MZ)の比率に関してであるが、下記の条件
を満足することが必要である。すなわち、 FZ:CZ:MZ=X:Y:1 …(13) とすると、X,Yの値は、 2≦X≦6,1≦Y≦5,X≧Y …(14) であり、さらに好ましくは、 X=Y=3 …(15) を満足することである。
Finally, regarding the ratio of the screw feeder zone (FZ), compression zone (CZ), and metering zone (MZ), it is necessary to satisfy the following conditions. That is, when FZ: CZ: MZ = X: Y: 1 (13), the values of X and Y are 2 ≦ X ≦ 6, 1 ≦ Y ≦ 5, X ≧ Y (14), and Preferably, X = Y = 3 (15) is satisfied.

【0046】条件(13),(14)の意味するところ
は、フィーダーゾーンでの超高分子量ポリエチレン樹脂
の安定した供給を図り、1ショットごとの樹脂量の安定
を達成する基礎を作り、コンプレッションゾーンでは緩
やかな可塑化を行い、メタリングゾーンでは必要最低限
の樹脂の急速な加熱と発熱を達成するためである。これ
以外の値の組み合せにおいては、学術的な理論的証明は
まだ不明であるが、工業技術的には不可能であることが
種々の実験によって確認することができ、本発明におけ
る「準粉体流れ」を作り出すことは困難となる。また、
メタリングゾーンの長さの決定において、少なくともス
クリューピッチで2ピッチを設けておくことが好まし
い。この理由は、メタリングゾーンが1ピッチのみであ
ると十分な可塑化が達成できないからである。
The meanings of the conditions (13) and (14) mean that a stable supply of the ultra-high molecular weight polyethylene resin in the feeder zone is achieved and a basis for achieving the stabilization of the resin amount for each shot is established, and the compression zone This is because gradual plasticization is performed, and in the metalling zone, the minimum required amount of rapid heating and heat generation of the resin is achieved. In the combination of values other than this, academic theoretical proof is still unknown, but it can be confirmed by various experiments that it is not industrially possible. It is difficult to create a “flow”. Also,
In determining the length of the metering zone, it is preferable to provide at least two screw pitches. The reason for this is that sufficient plasticization cannot be achieved if the metering zone has only one pitch.

【0047】スクリュー先端の形状に関しては、逆流防
止リング(チェックリング)を設けないことを基本とし
ているが、本発明者が特開昭62−83122号公報に
すでに提案している方法を採用することができる。すな
わち、スクリューヘッドとシリンダーノズルとが互いに
一部嵌合できるようにし、保圧工程での樹脂の逆流を防
ぐ工夫をすることもできる。
Regarding the shape of the tip of the screw, it is basically not provided with a backflow prevention ring (check ring), but the method already proposed by the present inventor in JP-A-62-83122 is adopted. You can That is, the screw head and the cylinder nozzle can be partially fitted to each other to prevent the resin from flowing back in the pressure holding step.

【0048】次に、射出成形時の温度条件について説明
する。「準粉体流れ」を発現させる樹脂自体の温度条件
については、(4),(5)に述べた通りであるが、こ
の条件を満足するインラインスクリュータイプのシリン
ダーの温度設定は個々の設定領域をスクリューのフィー
ダーゾーン(FZ)、コンプレッションゾーン(C
Z)、メタリングゾーン(MZ)とすると、次の通りで
ある。
Next, the temperature conditions during injection molding will be described. The temperature conditions of the resin itself that causes the "quasi-powder flow" are as described in (4) and (5), but the temperature settings of the inline screw type cylinders that satisfy these conditions are set individually. The screw feeder zone (FZ) and compression zone (C
Z) and the metering zone (MZ) are as follows.

【0049】 40℃≦FZ≦100℃ …(16) 140℃≦CZ≦200℃ …(17) 210℃≦MZ≦280℃ …(18) さらに好ましくは、 60℃≦FZ≦80℃ …(19) 160℃≦CZ≦180℃ …(20) 210℃≦MZ≦240℃ …(21) である。40 ° C. ≦ FZ ≦ 100 ° C. (16) 140 ° C. ≦ CZ ≦ 200 ° C. (17) 210 ° C. ≦ MZ ≦ 280 ° C. (18) More preferably, 60 ° C. ≦ FZ ≦ 80 ° C. (19) ) 160 ° C. ≦ CZ ≦ 180 ° C. (20) 210 ° C. ≦ MZ ≦ 240 ° C. (21)

【0050】ノズル部の温度に関しては、MZと同等に
設定すれば良いが、金型の温度及び形状によってはMZ
より10℃から20℃高く設定してもよい。さらに、本
発明による特徴的な点は、フィーターゾーン(FZ)の
温度設定に関しては(16)の温度設定の上限を越えて
はならないことである。従って、上記の温度設定は初期
温度設定条件であり、この上限を越えないためにはフィ
ーダーゾーンに冷却用のフィンを設けるか、または、強
制冷却のファン、または、冷却水を流せるようなシリン
ダー冷却装置を設けることが望ましい。この上限温度を
越えると、超高分子量ポリエチレン樹脂がフィーダーゾ
ーンで滞留してしまい安定した計量が困難となるからで
ある。
The temperature of the nozzle portion may be set equal to MZ, but depending on the temperature and shape of the mold, MZ may be set.
It may be set higher by 10 to 20 ° C. Further, the characteristic feature of the present invention is that the upper limit of the temperature setting of (16) must not be exceeded with respect to the temperature setting of the feeder zone (FZ). Therefore, the above temperature setting is an initial temperature setting condition, and in order not to exceed this upper limit, a cooling fin is provided in the feeder zone, a fan for forced cooling, or a cylinder cooling that allows cooling water to flow. It is desirable to provide a device. When the temperature exceeds the upper limit, the ultra high molecular weight polyethylene resin stays in the feeder zone and stable measurement becomes difficult.

【0051】上記の温度設定について、「準粉体流れ」
を発現させる理論的説明はまだ十分になされていない
が、工業技術的には上記の条件で安定した「準粉体流
れ」を得ることができている。
Regarding the above temperature setting, "quasi-powder flow"
Although the theoretical explanation for expressing the above has not been sufficiently done, industrially, a stable "quasi-powder flow" can be obtained under the above conditions.

【0052】樹脂温度の次に重要なのは金型温度であ
る。金型温度は金型の大きさ、キャビティの容量、キャ
ビティの数、ランナーの長さなどによって適宜決定され
るものである。ここでは、金型温度とは、成形品が充填
されるキャビティ表面およびその近傍の温度をさすこと
にする。この金型温度CTとすると、好ましい温度条件
は、 30℃≦CT≦130℃ …(22) であり、さらに好ましくは、 60℃≦CT≦120℃ …(23) である。30℃>CTの場合は、金型表面との間でスリ
ップが発生する場合が多く、かつ成形品の表面に対する
転写性が悪く、成形品表面がきたないので好ましくな
い。また、130℃<CT場合は成形品の軟化点以上の
ため、金型からの離型がうまくできず、エジェクターピ
ンによる変形を発生しやすく、成形品の精度不良の原因
になるため好ましくない。
Next to the resin temperature, the mold temperature is important. The mold temperature is appropriately determined according to the size of the mold, the capacity of the cavities, the number of cavities, the length of the runner, and the like. Here, the mold temperature refers to the temperature of the surface of the cavity filled with the molded product and its vicinity. With this mold temperature CT, the preferred temperature condition is 30 ° C. ≦ CT ≦ 130 ° C. (22), and more preferably 60 ° C. ≦ CT ≦ 120 ° C. (23). When 30 ° C.> CT, slips often occur between the surface of the mold and the transferability to the surface of the molded product, which is not preferable because the surface of the molded product is unclean. Further, when 130 ° C. <CT, since the softening point of the molded product is exceeded, the mold cannot be released from the mold well, and deformation due to the ejector pin is likely to occur, which causes poor precision of the molded product, which is not preferable.

【0053】ランナー部の温度については、上記(2
2),(23)の条件を満足するのが好ましい。ランナ
ーの方式は大別して、コールドランナーとホットランナ
ーとがある。本発明の場合は、コールドランナーを採用
する方がこのましい。ホットランナーの場合は樹脂の滞
留が発生する場合が多く、成形不良を発生させる。以上
が本発明に係わる範囲の内、成形方法の前段階であり、
いわば静的な条件である。
For the temperature of the runner, see (2)
It is preferable to satisfy the conditions 2) and (23). Runner methods are roughly classified into cold runners and hot runners. In the case of the present invention, it is preferable to adopt a cold runner. In the case of a hot runner, resin retention often occurs, which causes defective molding. The above is the pre-stage of the molding method within the scope of the present invention,
It is, so to speak, a static condition.

【0054】以下に本発明の方法の動的な条件を述べる
ものとする。ここでいう動的な条件とは、スクリュー回
転数、スクリューによってもたらされる射出速度及び射
出圧力、保圧時間等をさす。まず、スクリュー回転数
(SR)については、使用する成形機の大きさにより、
スクリューの径も異なり、それにより最適なスクリュー
回転数の範囲も異なるものではあるが、「準粉体流れ」
を発現させるための好ましい条件としては、スクリュー
径がφ15mmからφ70mmの範囲においては、 30rpm≦SR≦500rpm …(24) であり、さらに好ましくは、 70rpm≦SR≦400rpm …(25) である。
The dynamic conditions of the method of the present invention will be described below. The dynamic conditions here refer to the screw rotation speed, the injection speed and injection pressure provided by the screw, the pressure holding time, and the like. First, regarding the screw rotation speed (SR), depending on the size of the molding machine used,
"Semi-powder flow" although the diameter of the screw is different and the range of the optimum screw speed is also different depending on it.
In the range of the screw diameter from φ15 mm to φ70 mm, the preferable condition for expressing the expression is 30 rpm ≦ SR ≦ 500 rpm (24), and more preferably 70 rpm ≦ SR ≦ 400 rpm (25).

【0055】30rpm>SRでは、「準粉体流れ」を
発現させるのに十分な剪断発熱を樹脂に与えることがで
きず、500rpm<SRでは、過剰な剪断力により主
鎖の切断が発生し、低分子量化するため好ましくない。
At 30 rpm> SR, it is not possible to give the resin sufficient shearing heat to develop a “quasi-powder flow”, and at 500 rpm <SR, excessive shearing force causes breakage of the main chain, It is not preferable because the molecular weight is lowered.

【0056】射出速度については、特公昭57−300
67号公報に高剪断速度での充填する記載があるが、本
発明における「準粉体流れ」を発現させるための条件を
開示するものではない。射出速度の規定としては、成形
品のサイズ、取り数、さらには成形体機の大きさ(スク
リュー径)により範囲が変わり得る。本発明では射出率
θとして以下の範囲が好ましい。 10cc/sec<θ<500cc/sec …(26) さらに好ましくは、 15cc/sec<θ<200cc/sec …(27) である。10cc/sec>θではノズル部やランナー
系内での樹脂の圧縮が促進されるため、キャビティ内へ
の樹脂の注入が不完全となる。一方、500cc/se
c<θでは樹脂内の空気の逃げが不完全となり成形品の
白化などの不良が発生し易くなる。本発明においては
「準粉体流れ」を制御し、金型内に樹脂を充填するに
は、射出速度とともに次に述べる成形機の射出圧力に着
目し、それを制御すれば精度の安定した成形品が得られ
ることを発見しているのである。
Regarding the injection speed, Japanese Patent Publication No. 57-300
No. 67, there is a description of filling at a high shear rate, but it does not disclose the conditions for developing the "quasi-powder flow" in the present invention. The range of the injection speed may be changed depending on the size of the molded product, the number of moldings, and the size of the molding machine (screw diameter). In the present invention, the injection rate θ is preferably in the following range. 10 cc / sec <θ <500 cc / sec (26) More preferably, 15 cc / sec <θ <200 cc / sec (27). When 10 cc / sec> θ, compression of the resin in the nozzle portion and the runner system is promoted, resulting in incomplete injection of the resin into the cavity. On the other hand, 500 cc / se
When c <θ, the escape of air in the resin becomes incomplete, and defects such as whitening of the molded product are likely to occur. In the present invention, in order to control the "quasi-powder flow" and to fill the resin in the mold, pay attention to the injection speed and the injection pressure of the molding machine described below. They are finding that they can get the goods.

【0057】射出圧力については、「準粉体流れ」が発
現している場合には製品サイズやランナー寸法により変
わり得るが、実際の型内圧力は400kg/cm以上
あれば十分であるが、この場合には成形品の形状によっ
ては、成形収縮率が部位によって異なることが多くな
り、金型の修正が必要になってくる。例えば歯車の成形
に関しては、型内圧力は2000kg/cm以上であ
ることが好ましい。ここで型内圧力とは金型内部での圧
力を意味し、具体的には、金型のランナー部またはキャ
ビティ部における充填時の圧力であり、成形機の油圧ゲ
ージから換算される圧力のことではない。
The injection pressure may vary depending on the product size and the runner size when the "quasi-powder flow" is exhibited, but the actual in-mold pressure of 400 kg / cm 2 or more is sufficient. In this case, depending on the shape of the molded product, the molding shrinkage rate often differs depending on the part, and the mold needs to be modified. For example, regarding the molding of gears, the in-mold pressure is preferably 2000 kg / cm 2 or more. Here, the in-die pressure means the pressure inside the die, specifically, the pressure at the time of filling in the runner portion or cavity of the die, which is the pressure converted from the hydraulic gauge of the molding machine. is not.

【0058】この型内圧力をPとすると、「準粉体流
れ」が発現する一般的な場合、好ましい値は、 200kg/cm≦P≦3000kg/cm …(28) であるが、歯車の成形の場合は、 300kg/cm≦P≦2500kg/cm …(29) であることが好ましい。300kg/cm Pの場合
は、歯車に要求されている個々の寸法精度の維持が困難
となり、JIGMA規格で6等級以上の精度の歯車を成
形することは困難となる。また、2500kg/cm
<Pでは成形品の寸法精度は向上するが、圧力により金
型キャビティ自体も変形するため成形品の離型が困難に
なり、金型の耐久性が維持できなくなるのと、射出成形
機のスクリュー及びシリンダーの圧力に対する耐久性と
安全性が確保できなくなるので好ましくない。
Assuming that the pressure in the mold is P, "quasi-powder flow"
In the general case where "re" occurs, a preferable value is 200 kg / cm.Two≤P≤3000 kg / cmTwo (28) but in the case of gear molding, 300 kg / cmTwo≤P≤2500 kg / cmTwo (29) is preferable. 300 kg / cmTwo> In case of P
Is difficult to maintain the individual dimensional accuracy required for gears
The gears with a precision of 6 or higher according to the JIGMA standard are
It will be difficult to shape. Also, 2500 kg / cmTwo
<P improves the dimensional accuracy of the molded product,
The mold cavity itself also deforms, making it difficult to release the molded product.
And the durability of the mold cannot be maintained, and the injection molding
Durability against machine screw and cylinder pressure and
It is not preferable because safety cannot be ensured.

【0059】射出成形機による型内圧力の制御の方法
は、油圧駆動式及び電動駆動式及びそれらが複合された
射出成形機において、クローズトループおよびオープン
ループの制御方式で設定圧力値に達するまでを時間制御
するだけで可能となる。つまり、従来のすべての射出成
形機の方式で成形可能であるといえる。
The method of controlling the in-mold pressure by the injection molding machine is as follows: in the hydraulically driven type and the electrically driven type, and in the injection molding machine in which these are combined, the set pressure value is reached by the closed loop and open loop control methods. It is possible only by controlling the time. That is, it can be said that molding can be performed by all conventional injection molding machine methods.

【0060】しかしながら、より好ましい方式を提案す
るならば、金型のランナーまたはキャビティに樹脂圧力
センサーを設け、その圧力を成形機にフィードバックを
かけ設定された時間で設定された型内圧力に到達するよ
うな制御方式を採用する方がよい。この理由は「準粉体
流れ」による成形では圧力値で成形品質(寸法など)が
大きく変化するからである。
However, if a more preferable method is proposed, a resin pressure sensor is provided on the runner or cavity of the mold, and the pressure is fed back to the molding machine to reach the set in-mold pressure in a set time. It is better to adopt such a control method. The reason for this is that the molding quality (dimensions, etc.) greatly changes depending on the pressure value in molding by "quasi-powder flow".

【0061】保圧時間に関しては、通常、ゲートシール
時間を目安にして決定することができる。単純な熱力学
的計算によって推定もできる。本発明も同様である。但
し、特徴的なことは、超高分子量ポリエチレン樹脂の
「準粉体流れ」の場合、ゲートシール時間は2秒以下で
ある。したがって、目安が立たない場合でも、2秒以上
保圧をかける必要はない。
The pressure holding time can usually be determined by using the gate sealing time as a guide. It can also be estimated by a simple thermodynamic calculation. The present invention is also the same. However, it is characteristic that the gate seal time is 2 seconds or less in the case of the "quasi-powder flow" of the ultra high molecular weight polyethylene resin. Therefore, it is not necessary to apply the holding pressure for 2 seconds or more even if the standard does not stand.

【0062】次に、本発明の成形品を得る際に使用する
成形型を、歯車用の金型を具体例として説明する。本発
明によって歯車を得る場合の金型の技術上のポイント
は、ゲート形状に係わるもの、エアベントに係わるもの
の2点である。歯車形状を有するキャビティについて
は、通常の加工方法、すなわち、ワイヤー放電加工また
は電極を使用する放電加工機で製作するのみでよい。
Next, the mold used for obtaining the molded product of the present invention will be described by taking a gear mold as a specific example. There are two technical points of the mold for obtaining the gear according to the present invention, one related to the gate shape and one related to the air vent. A cavity having a gear shape may be manufactured by a normal machining method, that is, a wire electric discharge machine or an electric discharge machine using an electrode.

【0063】ゲート形状に関しては、たとえば、ピンポ
イントゲートまたはフィルムゲートが適している。ピン
ポイントゲートを採用する場合は、歯車自体が中央に軸
を有している場合であり、フィルムゲートを採用する場
合は、歯車の中央に軸穴が空いている場合である。
Regarding the gate shape, for example, a pinpoint gate or a film gate is suitable. When the pinpoint gate is adopted, the gear itself has a shaft in the center, and when the film gate is adopted, there is a shaft hole in the center of the gear.

【0064】この理由は、超高分子量ポリエチレンの
「準粉体流れ」は流動方向と垂直方向で成形収縮率が大
きく異なるため、歯車のような軸対称の形状になる成形
品は同一の成形収縮率を得るためには樹脂の流れを均一
にする必要があるためである。通常、軸を有する歯車を
成形する場合、軸にゲートを設けるよりは、軸の周囲に
多点のピンポイントゲートを設け成形精度を上げる試み
をするが、超高分子量ポリエチレン樹脂の場合には、こ
のようにすると、ピンポイントゲートの配列に対応した
歯先円の歪みが発生してしまい、精度の高い歯車を成形
することができない。したがって、歯車軸の先端にピン
ポイントゲートを設ける必要がでてくる。
The reason for this is that the "quasi-powder flow" of ultra-high molecular weight polyethylene has a large molding shrinkage ratio in the direction perpendicular to the flow direction, so that a molded product having an axially symmetrical shape such as a gear has the same molding shrinkage. This is because it is necessary to make the resin flow uniform in order to obtain the rate. Normally, when molding a gear with a shaft, rather than providing a gate on the shaft, we try to improve the molding accuracy by providing multiple pinpoint gates around the shaft, but in the case of ultra high molecular weight polyethylene resin, In this case, distortion of the addendum circle corresponding to the arrangement of the pinpoint gates occurs, and it is not possible to form a highly accurate gear. Therefore, it becomes necessary to provide a pinpoint gate at the tip of the gear shaft.

【0065】また、軸穴が空いている歯車の場合も同様
で、通常は軸穴を中心に多点のピンポイントゲートを設
ける。一般には、2点,3点,4点,6点等のピンポイ
ントゲートを設け歯先円の円周精度を向上させる工夫が
なされるが、超高分子量ポリエチレン樹脂の場合は、ピ
ンポイントゲートの配列に対応した歯先円周の歪みが発
生してしまうのである。このために、軸穴の周囲に均一
に円形のフィルムゲートを設ける必要が有る。フィルム
ゲートにした場合のゲートカットの方法は、軸穴に対応
する金型のピンを可動させることで金型内でゲートを切
ることができる。
The same applies to the case of a gear having a hollow shaft hole. Normally, a multipoint pinpoint gate is provided around the shaft hole. Generally, two points, three points, four points, six points, etc. are provided to improve the circumferential accuracy of the tip circle, but in the case of ultra-high molecular weight polyethylene resin, the pinpoint gate Distortion of the tooth tip circumference corresponding to the arrangement occurs. For this reason, it is necessary to uniformly provide a circular film gate around the shaft hole. The gate cutting method in the case of using a film gate can cut the gate in the mold by moving the pin of the mold corresponding to the shaft hole.

【0066】次に、歯車用金型に使用するゲートの具体
的な形態について述べる。ゲート設計の基本としては、
前述の条件(1),(2),(3)を満足する必要があ
る。
Next, a specific form of the gate used in the gear mold will be described. The basics of gate design are
It is necessary to satisfy the above conditions (1), (2), and (3).

【0067】図2はピンポイントゲートの部分断面図で
あり、金型1の歯車軸を構成する部分にゲート2が連接
され、スプル−3からの原料粉末がゲート2を介して金
型1中に射出される。このようなピンポイントゲート
は、中央に軸を有する歯車を成形する場合に好適であ
り、例えば、ゲート径半径をrとし、ストランドの長さ
をl1 とすると、 0.2mm≦r≦1.0mm …(30) に設定することが好ましい。但し、rの上限は歯車の半
径を越えないものとする。ストランドl1 については、 0.1mm≦l1 ≦1.5mm …(31) が好ましい。
FIG. 2 is a partial cross-sectional view of the pinpoint gate, in which the gate 2 is connected to the part constituting the gear shaft of the mold 1, and the raw material powder from the sprue 3 is passed through the gate 2 into the mold 1. Is injected into. Such a pinpoint gate is suitable for forming a gear having a shaft at the center. For example, when the gate radius is r and the strand length is l 1 , 0.2 mm ≦ r ≦ 1. It is preferable to set 0 mm (30). However, the upper limit of r does not exceed the radius of the gear. For the strand l 1 , 0.1 mm ≦ l 1 ≦ 1.5 mm (31) is preferable.

【0068】図3は、フィルムゲートの断面図であり、
このゲートは、中央に軸穴を有する歯車を成形する場合
に好適である。この場合には、ゲートの厚さをt,ゲー
トの幅をw(これは軸穴の円周に相当する)、ストラン
ドの長さをl2 とすると、 0.1mm≦t≦1.0mm …(32) である。但し、tの上限は歯車の厚さを越えないものと
する。ゲート幅wについては、当然のことながら、歯車
軸穴の半径をRとすると、 w=2πR …(33) である。ストランドl2 は、 0.2mm≦l2 ≦1.5mm …(34) である。
FIG. 3 is a sectional view of the film gate,
This gate is suitable for molding a gear having a shaft hole in the center. In this case, when the thickness of the gate is t, the width of the gate is w (this corresponds to the circumference of the shaft hole), and the length of the strand is l 2 , 0.1 mm ≦ t ≦ 1.0 mm ... (32) However, the upper limit of t does not exceed the thickness of the gear. As for the gate width w, of course, if the radius of the gear shaft hole is R, then w = 2πR (33). The strand l 2 is 0.2 mm ≦ l 2 ≦ 1.5 mm (34).

【0069】但し、l2 の上限は軸穴直径2Rを越えな
いものとする。軸穴壁面に対するフィルムゲートの位置
は、軸方向に沿ったどの位置でもよい。好ましくは、軸
穴の開口部周囲に設けるのがよい。ゲートカットがしや
すいからである。ゲートカットの時期は充填が終了し金
型が開く以前に、金型内でピンを移動させることで切断
するのが好ましい。
However, the upper limit of l 2 does not exceed the diameter 2R of the shaft hole. The position of the film gate with respect to the wall surface of the shaft hole may be any position along the axial direction. Preferably, it is provided around the opening of the shaft hole. This is because it is easy to cut the gate. At the time of gate cutting, it is preferable to cut by moving the pin in the mold before filling is completed and the mold is opened.

【0070】次に、射出成形時に金型内の空気を逸出さ
せるためのエアベントについて説明する。金型における
エアベント機構は、エアベントとエアベント溝とからな
る。本発明によるエアベントの位置と形状に関してであ
るが、まず、位置については、金型の固定盤側、可動盤
側のどちらか一方であり、歯車キャビティの刃先円直径
を基準に規定される。刃先円直径をDg とすると、Dg
が作る円の15%増しの円がエアベントの最外円周にな
るように設定する。すなわち、エアベント最外周円直径
をDv とすると、 1.1Dg ≦Dv ≦1.15Dg …(35) となる。
Next, an air vent for letting air out of the mold during injection molding will be described. The air vent mechanism in the mold comprises an air vent and an air vent groove. Regarding the position and shape of the air vent according to the present invention, first, the position is on either the fixed plate side or the movable plate side of the mold, and is defined based on the diameter of the cutting edge circle of the gear cavity. If the diameter of the cutting edge circle is D g , D g
Set so that the circle that is 15% more than the circle created by is the outermost circumference of the air vent. That is, assuming that the diameter of the outermost circumference of the air vent is D v , the relation is 1.1D g ≦ D v ≦ 1.15D g (35).

【0071】エアベントの形状については、2種類あ
る。ドーナツ形(2重円形)と丸形(1重円形)であ
る。ドーナツ形、丸形とは、各々、図4および図5に示
した形のことを意味する。たとえば、図4に示すドーナ
ツ形の例においては、金型のゲート2側の面にドーナツ
形状にエアベント4が形成されており、一方、金型の雌
型にはエアベント溝5が設けられている。したがって、
ゲート2を介して原料粉末が射出されると同様に、キャ
ビティ内の空気は、エアベント4およびエアベント溝5
を通じて金型外に効果的に逸出する。図5は、エアベン
トの平面形状が円形の場合の例である。どちらのタイプ
を選択するかは、Dg の値によって決る。 0.7Dg ≦Dvi≦0.9Dg …(36) である。
There are two types of air vent shapes. There are a donut shape (double circle) and a round shape (single circle). The donut shape and the round shape mean the shapes shown in FIGS. 4 and 5, respectively. For example, in the donut-shaped example shown in FIG. 4, a donut-shaped air vent 4 is formed on the surface of the mold on the gate 2 side, while an air vent groove 5 is provided in the female mold of the mold. . Therefore,
Similarly to the case where the raw material powder is injected through the gate 2, the air in the cavity is removed by the air vent 4 and the air vent groove 5.
Effectively escape through the mold. FIG. 5 shows an example in which the plane shape of the air vent is circular. Which type is selected depends on the value of D g . A 0.7D g ≦ D vi ≦ 0.9D g ... (36).

【0072】9mm≦Dg ≦25mmの場合、金型の寸
法、機構によって、ドーナツ形及び丸形のどちらかを任
意に選択することができる。ドーナツ形を選択した場合
は、条件(35)及び(36)を適用する。Dg <9m
mの場合、基本的には丸形を選択する。加工技術として
可能ならば、ドーナツ形を選択してもよい。ドーナツ形
を選択した場合には、条件(35)および(36)を適
用する。丸形の場合は、その中心と歯車キャビティの中
心とはパーティング面から見た場合には一致する。その
外径は式(35)を適用する。
When 9 mm ≦ D g ≦ 25 mm, either a donut shape or a round shape can be arbitrarily selected depending on the size and mechanism of the mold. When the donut shape is selected, the conditions (35) and (36) are applied. D g <9m
In the case of m, basically a round shape is selected. If possible as a processing technique, a donut shape may be selected. When the donut shape is selected, the conditions (35) and (36) are applied. In the case of a round shape, its center and the center of the gear cavity coincide when viewed from the parting surface. Equation (35) is applied to the outer diameter.

【0073】エアベントの深さtv については、基本的
にはDviには依存しない。好ましい深さの目安は、 0.01mm≦tv ≦0.1mm …(37) である。(37)を目安とした理由は、tv は使用する
金型の材質、加工する歯車の大きさ、成形時の型締力に
よって、金型が弾性変形する度合が異なるためである。
The air vent depth t v basically does not depend on D vi . A preferable standard of the depth is 0.01 mm ≦ t v ≦ 0.1 mm (37). (37) The reason for a guideline is, t v of the material of the mold used, the size of the gear to be processed, by the clamping force at the time of molding, the mold is because the degree of elastic deformation varies.

【0074】次にエアベント溝について述べる。エアベ
ント溝の位置は、金型の同一面上でエアベントの外周に
接続していなくてはならない。エアベント溝の幅と深さ
は、その幅をHv1、その深さをFv とすると、上述した
エアベントの種類によらず、少なくとも、下記の値を満
足するようになっていれば良い。
Next, the air vent groove will be described. The position of the air vent groove must be connected to the outer circumference of the air vent on the same surface of the mold. The width and depth of the air vent groove may satisfy at least the following values, where H v1 is the width and F v is the depth, regardless of the type of the air vent described above.

【0075】すなわち、 2.5mm≦Hv1 …(38) 1.5mm≦Fv …(39) である。That is, 2.5 mm ≦ H v1 (38) 1.5 mm ≦ F v (39)

【0076】さらに、エアベント溝は金型の外部の大気
に開放されていなくてはならない。この理由は、射出成
形時に、キャビティ内たまっている大気を樹脂の充填に
したがってキャビティ外に排出する必要があるためであ
る。多くの実験と、計算によって、充填されている樹脂
のメルトフロントの速度は音速を越えており、密閉され
た空間では、樹脂の充填時間内ではキャビティ内の空気
は大気に放出されない事を発見したからである。
Furthermore, the air vent groove must be open to the atmosphere outside the mold. The reason for this is that at the time of injection molding, it is necessary to discharge the air accumulated in the cavity to the outside of the cavity as the resin is filled. Through many experiments and calculations, it was discovered that the velocity of the melt front of the filled resin exceeds the speed of sound, and in a sealed space, the air in the cavity is not released to the atmosphere within the filling time of the resin. Because.

【0077】超高分子量ポリエチレン樹脂の射出成形に
はこのような金型を用意すれば十分ではあるが、より効
果的な対処をするならば、金型のキャビティ空間を金型
閉時に減圧する。減圧方法は真空ポンプやベルヌーイの
原理を応用したアスピレータのような装置でも行うこと
ができる。
It is sufficient to prepare such a mold for injection molding of the ultrahigh molecular weight polyethylene resin, but in order to deal with it more effectively, the cavity space of the mold is depressurized when the mold is closed. The depressurizing method can be performed by a device such as a vacuum pump or an aspirator to which Bernoulli's principle is applied.

【0078】上記のように、従来射出成形が不可能であ
った超高分子量ポリエチレン樹脂の可塑化を可能にし、
かつ、特殊な金型を製作し、賦形性を向上させてきた従
来の射出成形方法に対して、本発明ではエアベントを設
けるだけで超高分子量ポリエチレン樹脂の射出成形を可
能にし、汎用のエンジニアリングプラスチックと同等な
成形サイクルで多数個取りを行うことが可能になった。
特に、精度を要求されるプラスチック歯車の成形を可能
にし、超高分子量ポリエチレン樹脂の持つ低摩擦力、無
潤滑性、低摩耗性、消音性が発現する歯車を提供できる
ようになった。
As described above, it is possible to plasticize an ultrahigh molecular weight polyethylene resin which has been impossible to be injection molded,
Moreover, in contrast to the conventional injection molding method that has produced special molds and improved shapeability, the present invention enables injection molding of ultra-high molecular weight polyethylene resin simply by providing an air vent, and general-purpose engineering It has become possible to take multiple pieces in a molding cycle equivalent to that of plastic.
In particular, it has become possible to provide a gear that enables the molding of a plastic gear that requires high precision and that exhibits the low frictional force, non-lubricity, low wear, and sound deadening that an ultrahigh molecular weight polyethylene resin has.

【0079】上記の本発明によれば、従来可塑化が困難
とされていた超高分子量ポリエチレン樹脂を、射出成形
機のスクリューの形状及び金型のゲート形状を変更する
だけで、「準粉体流れ」を発現することができ、この
「準粉体流れ」が達成されれば、通常の樹脂と遜色無く
多数個取り成形ができる利点を有している。この「準粉
体流れ」については、発生の原因はまだ不明であるが、
工業的には安定した、再現性のある現象であり、その効
果の確認は、成形品の表面を観察するだけで、容易に判
定できるものである。すなわち、成形品が超高分子量ポ
リエチレン樹脂の粉体形状を維持したまま成形されてい
ることが確認できれば良いのである。また、従来困難で
あった多数個取りを可能にすることができた。
According to the present invention described above, an ultrahigh molecular weight polyethylene resin, which has been difficult to plasticize in the past, can be prepared by simply changing the shape of the screw of the injection molding machine and the shape of the gate of the mold. If the "quasi-powder flow" is achieved, it has the advantage of being able to perform multi-cavity molding in the same way as ordinary resins. The cause of this "quasi-powder flow" is still unknown,
This phenomenon is industrially stable and has reproducibility, and its effect can be easily confirmed only by observing the surface of the molded product. That is, it suffices to confirm that the molded product is molded while maintaining the powder shape of the ultrahigh molecular weight polyethylene resin. In addition, it has become possible to take a large number of pieces, which was difficult in the past.

【0080】上記の説明においては主として歯車を成形
品として得る場合について説明したが、本発明は、超高
分子量ポリエチレン樹脂製歯車に適用できるだけではな
く、本発明による基本技術を応用するならば、任意の形
状の成形品にすべて適用できる、汎用性のある成形技術
である。
In the above description, the case where a gear is mainly obtained as a molded product has been described, but the present invention can be applied not only to a gear made of ultra-high molecular weight polyethylene resin, but also if the basic technique according to the present invention is applied. This is a versatile molding technology that can be applied to all molded products in the shape of.

【0081】適用できる分野と、成形品の例をあげるな
らば、下記のようになる。適用できる分野としては、精
密機器分野、OA機器分野、家電製品分野、自動車分
野、自動販売機分野、物流機器分野、医療分野等が挙げ
られる。
The applicable fields and examples of molded articles are as follows. Applicable fields include precision equipment field, OA equipment field, home electric appliances field, automobile field, vending machine field, logistics equipment field, medical field and the like.

【0082】精密機器分野としては、VTR、ラジカ
セ、DAT、CDプレーヤ等の部品として、また、カメ
ラ部品、ミシン部品等である。具体的には、テープリー
ル、ローラー、プーリー、アイドラーギア、プレイギ
ア、汎用ギヤー、ウォームギアー、カム等である。
In the field of precision instruments, there are parts for VTRs, radio cassette recorders, DATs, CD players, camera parts, sewing machine parts and the like. Specifically, it is a tape reel, a roller, a pulley, an idler gear, a play gear, a general-purpose gear, a worm gear, a cam, or the like.

【0083】OA機器分野としては、パソコン、ワープ
ロ、プリンター部品、複写機、ファクシミリ部品、ミニ
ラボシステムの自動現像機等である。具体的には、キー
スライダー、キーガイドプレート、軸受、ギア、ローラ
ー、スライドパッド、シュウ、アクチュエータ、ボビン
等である。
In the field of OA equipment, there are personal computers, word processors, printer parts, copying machines, facsimile parts, minilab system automatic processors, and the like. Specifically, it is a key slider, a key guide plate, a bearing, a gear, a roller, a slide pad, a shoe, an actuator, a bobbin, or the like.

【0084】家電製品分野としては、エアコン部品、電
機洗濯機部品、電機冷蔵機部品等である。具体的には、
ギア、ダンパーカム、マイクロスイッチ、軸受、テンシ
ョンプーリ、ローラ等である。
The field of home electric appliances includes air conditioner parts, electric washing machine parts, electric refrigerator parts, and the like. In particular,
Gears, damper cams, micro switches, bearings, tension pulleys, rollers, etc.

【0085】自動車分野としては、サスペンション部
品、内装部品等である。具体的には、サイレンサー(板
バネ)、サスペンションブッシュ、ピローボール受、チ
ェーンテンショナー、ドアハンドル部品、座席レバー部
品、座席スライド部品、シートベルト部品等である。
In the field of automobiles, there are suspension parts, interior parts and the like. Specifically, it is a silencer (leaf spring), a suspension bush, a pillow ball receiver, a chain tensioner, a door handle part, a seat lever part, a seat slide part, a seat belt part and the like.

【0086】自動販売機分野としては、駆動部品とし
て、ギア、ローラ、軸受、シュート等である。物流機器
分野としては、エレベータ、エスカレータ部品、コンベ
ア、搬送機器部品等である。具体的には、ガイドシュ
ー、手摺ガイド、軸受、ローラ、バケット等である。
In the field of vending machines, drive parts include gears, rollers, bearings, chutes, and the like. In the field of physical distribution equipment, there are elevators, escalators parts, conveyors, conveyor equipment parts and the like. Specifically, it is a guide shoe, a handrail guide, a bearing, a roller, a bucket, or the like.

【0087】医療分野としては、人工関節の摺動部品
(ソケット,カップ)、すなわち、具体的には、人工足
関節、人工膝関節、人工股関節、人工指関節、人工肘関
節、人工形関節、人工顎関節の摺動部品として、また、
人工椎間板等である。その他の分野として、ポンプ、水
道部品として、ポンプの羽根、水道メータ用の歯車及び
羽根等である。
In the medical field, sliding parts (sockets, cups) of artificial joints, that is, specifically, artificial ankle joints, artificial knee joints, artificial hip joints, artificial finger joints, artificial elbow joints, artificial joints, As sliding parts for artificial temporomandibular joints,
It is an artificial disc or the like. Other fields include pumps, water supply components such as pump blades, gears and blades for water meters.

【0088】以上の様に、超高分子量ポリエチレン樹脂
の低摩擦力、自己潤滑性、低騒音性、生体安全性等の特
徴を生かした部品であり、かつ射出成形によって、初め
て、安定的にかつ、大量に安価に加工される必要のある
部品でもある。また、以上の適用事例は代表的な例であ
り、全てではないことは明らかである。
As described above, it is a component that makes use of the characteristics of ultrahigh molecular weight polyethylene resin such as low frictional force, self-lubricating property, low noise property, and biosafety, and is stable and stable for the first time by injection molding. It is also a part that needs to be processed in large quantities at low cost. Further, it is clear that the above application examples are representative examples and not all.

【0089】[0089]

【実施例】実施例1 モジュール0.8(PCD=25.6mm、歯数32、
厚さ3mm、軸穴径3mm)の歯車を射出成形すべく、
下記のごとくの成形を行った。
EXAMPLES Example 1 Module 0.8 (PCD = 25.6 mm, number of teeth 32,
In order to injection mold a gear with a thickness of 3 mm and a shaft hole diameter of 3 mm,
Molding was performed as follows.

【0090】使用した超高分子量ポリエチレン樹脂は三
井石油化学工業社製ハイゼックスミリオン240Mであ
り、粘度法で分子量を確認したところ、[η]が17.
5dl/gであった。ASTMで規定されている分子量
換算で270万以上あったため、使用する樹脂原料は確
かに超高分子量ポリエチレンであることが確認できた。
The ultrahigh molecular weight polyethylene resin used was HiZex Million 240M manufactured by Mitsui Petrochemical Co., Ltd., and when the molecular weight was confirmed by a viscosity method, [η] was 17.
It was 5 dl / g. It was confirmed that the resin raw material used was indeed ultra-high molecular weight polyethylene, since it had a molecular weight equivalent of 2.7 million or more as specified by ASTM.

【0091】次に、射出成形機のスクリューとシリンダ
ーを直径25mmから直径18mmに変更し、型内圧力
が最大4000kg/cm出せるように改造した。ス
クリューディメンションは、前述した記号をそのまま使
用して表現すると、FZ,CZ,MZの比率は FZ:CZ:MZ=3:3:1 とした。CRは1.8とした。フライトの角度θは1
3.4度とした。
Next, the screw and cylinder of the injection molding machine were changed from a diameter of 25 mm to a diameter of 18 mm, and the injection molding machine was modified so that the pressure inside the mold could reach a maximum of 4000 kg / cm 2 . When the screw dimensions are expressed using the above-mentioned symbols as they are, the ratio of FZ, CZ, and MZ is FZ: CZ: MZ = 3: 3: 1. CR was set to 1.8. Flight angle θ is 1
It was set to 3.4 degrees.

【0092】金型は全体の成形収縮率を2%と見込み歯
車のキャビティを製作した。取り数は2個取りとした。
ゲートは軸穴外周にフィルムゲートを設けた。このフィ
ルムゲートの寸法は、厚さt=0.4mm、ストランド
2 =0.3mmとした。ゲートは金型内でコアピンが
前進することで、ゲートを切れるように工夫した。エア
ベントの形状は、ドーナツ形を採用した。本文の(3
5),(36),(37)の規定から、エアベントの外
周径は29mm、内径は22mmとし、深さは0.07
mmとした。エアベント溝はエアベントの外周に接続す
るように加工し、その幅は3mm、深さは2mmとし
た。エアベントとエアベント溝とは各々2つのキャビテ
ィに設けた。
As for the mold, a cavity of a prospective gear was manufactured with an overall molding shrinkage of 2%. Two pieces were taken.
The gate was provided with a film gate around the shaft hole. The dimensions of this film gate were thickness t = 0.4 mm and strand l 2 = 0.3 mm. The gate is designed so that it can be cut by moving the core pin forward in the mold. The air vent has a donut shape. (3 of the text
According to 5), (36), and (37), the outer diameter of the air vent is 29 mm, the inner diameter is 22 mm, and the depth is 0.07.
mm. The air vent groove was processed so as to be connected to the outer circumference of the air vent, and the width was 3 mm and the depth was 2 mm. The air vent and the air vent groove were provided in each of two cavities.

【0093】次に「準粉体流れ」を発現させるための動
的な条件を設定した。まず、射出成形機のシリンダーの
温度条件は、FZを70℃、CZを170℃、MZを2
20℃に設定した。金型温度は65℃に設定した。スク
リュー回転数は200rpmに設定した。型内圧力は、
金型のランナー部に圧力センサを設置し、2000kg
/cmで充填できるように制御した。
Next, the dynamic conditions for developing the "quasi-powder flow" were set. First, the temperature conditions of the cylinder of the injection molding machine are as follows: FZ 70 ° C., CZ 170 ° C., MZ 2
It was set to 20 ° C. The mold temperature was set to 65 ° C. The screw rotation speed was set to 200 rpm. The mold pressure is
2000kg with a pressure sensor installed on the runner of the mold
It was controlled so that it could be filled with / cm 2 .

【0094】上記のように射出成形機を作動させて、超
高分子量ポリエチレン製歯車を成形してみた結果、成形
サイクル30秒で安定した成形をすることができた。成
形された歯車の精度を確認した結果、JIGMAの規格
で5級に相当する歯車が得られた。また、成形品の分子
量を粘度法で測定した結果、分子量270万を維持して
いることが確認できた。成形品の比重を測定した結果、
0.94を示し、成形品の内部にボイドの発生がなく、
エアベントの効果が認められた。
As a result of operating the injection molding machine as described above and molding an ultra-high molecular weight polyethylene gear, it was possible to perform stable molding in a molding cycle of 30 seconds. As a result of confirming the accuracy of the molded gear, a gear corresponding to Class 5 according to the JIGMA standard was obtained. Moreover, as a result of measuring the molecular weight of the molded product by the viscosity method, it was confirmed that the molecular weight was maintained at 2.7 million. As a result of measuring the specific gravity of the molded product,
0.94, there is no void inside the molded product,
The effect of air vent was recognized.

【0095】さらには、顕微鏡で樹脂の充填状態を確認
したところ、写真(図6)に示すごとく、原料の粉体形
状を最小単位として、任意の形状に変形され、集合され
て歯車を構成していることが認められた。すなわち、本
発明の「準粉体流れ」が発現していることが確認でき
た。
Further, when the filling state of the resin was confirmed by a microscope, as shown in the photograph (FIG. 6), the powder shape of the raw material was used as the minimum unit to be deformed into an arbitrary shape and assembled to form a gear. It was recognized that That is, it was confirmed that the "quasi-powder flow" of the present invention was developed.

【0096】実施例2 モジュール0.2(PCD=4.6mm、歯数23、厚
さ0.7mm、直径0.9mmの軸付)の歯車を射出成
形すべく、下記のごとく成形を行った。使用した樹脂、
及び成形機は実施例1と同様である。また、成形条件
は、射出圧力を型内圧力として1500kg/cm
設定した以外は、実施例1と同様にした。
Example 2 In order to injection-mold a gear of module 0.2 (PCD = 4.6 mm, number of teeth 23, thickness 0.7 mm, diameter 0.9 mm), molding was carried out as follows. . Resin used,
The molding machine is the same as that of the first embodiment. The molding conditions were the same as in Example 1 except that the injection pressure was set to 1500 kg / cm 2 as the mold pressure.

【0097】製作した金型は、歯車キャビティは2個と
し、ゲートは成形品の軸部先端に設け、ゲート径は0.
6mmとした。ストランドは0.3mmとした。エアベ
ントは丸形を採用した。その外径は5.5mmとした。
その深さは0.03mmとした。エアベント溝は幅2.
5mm、深さ1.5mmした。
The manufactured mold had two gear cavities, the gate was provided at the tip of the shaft of the molded product, and the gate diameter was 0.
It was 6 mm. The strand was 0.3 mm. The air vent has a round shape. The outer diameter was 5.5 mm.
The depth was 0.03 mm. The width of the air vent groove is 2.
The depth was 5 mm and the depth was 1.5 mm.

【0098】射出成形は、成形サイクル24秒で連続し
て安定した成形ができた。成形品の比重を測定してみた
ところ、0.94となり、超高分子量ポリエチレン樹脂
の比重値に入っており、顕微鏡観察によっても、ボイド
は確認できなかった。
In the injection molding, a stable molding could be continuously performed in a molding cycle of 24 seconds. When the specific gravity of the molded product was measured, it was 0.94, which was within the specific gravity of the ultrahigh molecular weight polyethylene resin, and no void could be confirmed even by microscopic observation.

【0099】実施例1と同様の分子量測定方法を用い
て、成形品の分子量を測定した結果、260万となり、
成形品も超高分子量ポリエチレンであることが確認でき
た。また、成形品の顕微鏡観察によっても、実施例1と
同様な「準粉体流れ」が発現していることが、確認でき
た。
Using the same molecular weight measurement method as in Example 1, the molecular weight of the molded product was measured and found to be 2.6 million.
It was confirmed that the molded product was also ultra-high molecular weight polyethylene. It was also confirmed by microscopic observation of the molded product that the same "quasi-powder flow" as in Example 1 was developed.

【0100】実施例3 スキャナーの慴動部材(慴動部直径:9mm,軸部直
径:4mm)を射出成形すべく、下記のごとく成形を行
った。使用した樹脂、及び成形機は実施例1と同様であ
る。また、成形条件は、射出圧力を型内圧力として12
00kg/cmに設定した以外は、実施例1と同様に
した。
Example 3 The sliding member (sliding part diameter: 9 mm, shaft part diameter: 4 mm) of the scanner was injection-molded as follows. The resin used and the molding machine are the same as in Example 1. In addition, the molding condition is 12
The same procedure was performed as in Example 1 except that the setting was set to 00 kg / cm 2 .

【0101】製作した金型は、キャビティは16個と
し、ゲートは成形品の軸部先端に設け、ゲート径は0.
8mmとした。ストランドは1mmとした。エアベント
は丸形を採用した。その外径は40mmとした。その深
さは0.03mmとした。エアベント溝は幅2.5m
m、深さ1.5mmした。
The manufactured mold had 16 cavities, the gate was provided at the tip of the shaft of the molded product, and the gate diameter was 0.
It was 8 mm. The strand was 1 mm. The air vent has a round shape. The outer diameter was 40 mm. The depth was 0.03 mm. Air vent groove is 2.5m wide
m and the depth was 1.5 mm.

【0102】射出成形は、成形サイクル24秒で連続し
て安定した成形ができた。成形品の比重を測定してみた
ところ、0.94となり、超高分子量ポリエチレン樹脂
の比重値に入っており、顕微鏡観察によっても、ボイド
は確認できなかった。
In injection molding, stable molding could be performed continuously in a molding cycle of 24 seconds. When the specific gravity of the molded product was measured, it was 0.94, which was within the specific gravity of the ultrahigh molecular weight polyethylene resin, and no void could be confirmed even by microscopic observation.

【0103】実施例1と同様の分子量測定方法を用い
て、成形品の分子量を測定した結果、260万となり、
成形品も超高分子量ポリエチレンであることが確認でき
た。また、成形品の顕微鏡観察によっても、実施例1と
同様な「準粉体流れ」が発現していることが、確認でき
た。
Using the same molecular weight measuring method as in Example 1, the molecular weight of the molded product was measured to be 2.6 million.
It was confirmed that the molded product was also ultra-high molecular weight polyethylene. It was also confirmed by microscopic observation of the molded product that the same "quasi-powder flow" as in Example 1 was developed.

【0104】[0104]

【発明の効果】以上、説明してきたように本発明の超高
分子量ポリエチレン成形品の製造方法においては、超高
分子量ポリエチレン樹脂からなる原料粉体粒子を、相互
に介在層を介することなく、粉体粒子の変形および表面
のみの溶融によって接合し、集合一体化させることによ
り、任意添加剤を添加して超高分子量ポリエチレンの特
性を失わしめることなしに、成形サイクルが汎用の樹脂
の場合と同レベルで、しかも金型の機構も特殊なものを
採用せず、製品単価が安価で量産性の高い、多数個取り
を行うことができる。
As described above, in the method for producing an ultrahigh molecular weight polyethylene molded article of the present invention, raw material powder particles made of an ultrahigh molecular weight polyethylene resin are powdered without interposing an intervening layer therebetween. By joining the particles by deformation of the body particles and melting only on the surface, and integrating them together, the molding cycle is the same as in the case of general-purpose resin without adding the optional additives and losing the characteristics of ultra high molecular weight polyethylene. It is possible to carry out multi-cavity production at a low level, with a low product unit price and high mass productivity, without using a special die mechanism.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】剪断速度と粘度との関係を示すグラフである。FIG. 1 is a graph showing the relationship between shear rate and viscosity.

【図2】本発明の実施例において使用し得るゲートの形
態を示す断面図である。
FIG. 2 is a sectional view showing a form of a gate that can be used in an embodiment of the present invention.

【図3】本発明の実施例において使用し得るゲートの他
の形態を示す断面図である。
FIG. 3 is a cross-sectional view showing another form of the gate that can be used in the embodiment of the present invention.

【図4】エアベントの形態を説明する断面図である。FIG. 4 is a cross-sectional view illustrating the form of an air vent.

【図5】エアベントの他の形態を説明する断面図であ
る。
FIG. 5 is a cross-sectional view illustrating another form of the air vent.

【図6】本発明による超高分子量ポリエチレン成形品の
断面の粒子構造を示す顕微鏡写真である。
FIG. 6 is a micrograph showing a particle structure of a cross section of an ultrahigh molecular weight polyethylene molded article according to the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 金型 2 ゲート 3 スプルー 4 エアベント 5 エアベント溝 1 Mold 2 Gate 3 Sprue 4 Air vent 5 Air vent groove

─────────────────────────────────────────────────────
─────────────────────────────────────────────────── ───

【手続補正書】[Procedure amendment]

【提出日】平成4年11月2日[Submission date] November 2, 1992

【手続補正1】[Procedure Amendment 1]

【補正対象書類名】明細書[Document name to be amended] Statement

【補正対象項目名】請求項3[Name of item to be corrected] Claim 3

【補正方法】変更[Correction method] Change

【補正内容】[Correction content]

【手続補正2】[Procedure Amendment 2]

【補正対象書類名】明細書[Document name to be amended] Statement

【補正対象項目名】0002[Name of item to be corrected] 0002

【補正方法】変更[Correction method] Change

【補正内容】[Correction content]

【0002】[0002]

【従来の技術】超高分子量ポリエチレン樹脂は耐薬品
性、耐摩耗性、摩擦力などの特性に優れているため、
プラスチック歯車材や動部材として適していると考え
られ、実際に使用もされており、その効果としては低摩
擦・低摩耗性、低騒音性、生体安全性が認められ、食品
加工機械、化学工学装置等、特殊な用途に採用されてい
る。
2. Description of the Related Art Ultra-high molecular weight polyethylene resin has excellent properties such as chemical resistance, abrasion resistance and low frictional force.
Believed to be suitable as a plastic gear member and sliding member, actually used have also been, low friction and low wear resistance as its effect, low noise, biosafety is observed, food processing machinery, chemical It is used for special purposes such as engineering equipment.

【手続補正3】[Procedure 3]

【補正対象書類名】明細書[Document name to be amended] Statement

【補正対象項目名】0009[Correction target item name] 0009

【補正方法】変更[Correction method] Change

【補正内容】[Correction content]

【0009】特公昭57−30067号公報(特開昭5
1−81861号公報)では、金型を射出樹脂容量の
1.5〜3.0倍までキャビティを開けておき、剪断速
度50000sec−1 以上で射出し、その後キャビテ
ィ容積を2.0倍以下に圧縮し成形品を得る射出圧縮の
方法が提案されている。
Japanese Examined Patent Publication No. 57-30067 (Japanese Unexamined Patent Publication No.
1-81861), a cavity is opened in a mold up to 1.5 to 3.0 times the injection resin capacity, injection is performed at a shear rate of 50000 sec −1 or more, and then the cavity volume is 2.0 times or less. There has been proposed a method of injection compression in which a molded article is obtained by compressing into.

【手続補正4】[Procedure amendment 4]

【補正対象書類名】明細書[Document name to be amended] Statement

【補正対象項目名】0031[Correction target item name] 0031

【補正方法】変更[Correction method] Change

【補正内容】[Correction content]

【0031】すなわち、通常の剪断速度(10 〜1
sec−1 )から高剪断領域(10 〜10
sec−1 )まで均一に発現する前記粒子の流動状態
で成形型中に射出し、充填圧縮により集合一体化させる
のであり、このためには、インラインスクリュー射出成
形機を用い、原料粉体を型内圧力400〜3000kg
/cm 、スクリューの圧縮比1.3〜2.0の条件
で射出成形を行うことが好ましい。
That is, a normal shear rate (10 2 to 1)
0 3 sec −1 ) to high shear region (10 5 to 10 6).
sec- 1 ) is uniformly injected into the molding die in a fluidized state, and is filled and compressed to be aggregated and integrated. For this purpose, an in-line screw injection molding machine is used to mold the raw material powder into the die. Internal pressure 400-3000kg
It is preferable to carry out injection molding under the conditions of / cm 2 and a screw compression ratio of 1.3 to 2.0.

【手続補正5】[Procedure Amendment 5]

【補正対象書類名】明細書[Document name to be amended] Statement

【補正対象項目名】0036[Correction target item name] 0036

【補正方法】変更[Correction method] Change

【補正内容】[Correction content]

【0036】以後、通常の連続的な溶融樹脂の流れに対
して、超高分子量ポリエチレン樹脂が示す流れを、特性
を明確に区別していくために、「準粉体流れ」と表現す
る。この準粉体流れと通常の流れとを比較した例を図1
に示す。すなわち、図1に示すように、通常の流れはH
DPE(高密度ポリエチレン)に示すごとく、剪断速度
に対する溶融粘度が低く、容易に流れることを示してい
る。これに対して、UHMW−PE(超高分子量ポリエ
チレン)の「準粉体流れ」は見かけ上の溶融粘度が高
く、射出成形には、高圧が必要なことを示唆している。
ここで留意されるべき重要な点は、「準粉体流れ」は通
常の剪断速度(10〜10 sec−1 )から高剪断
領域(10〜10 sec−1 )まで均一に発現する
ということである。
Hereinafter, the flow of the ultra-high molecular weight polyethylene resin, as opposed to the usual continuous flow of molten resin, will be referred to as "quasi-powder flow" in order to clearly distinguish the characteristics. An example comparing this quasi-powder flow with a normal flow is shown in FIG.
Shown in. That is, as shown in FIG. 1, the normal flow is H
As shown in DPE (high-density polyethylene), the melt viscosity is low with respect to the shear rate, indicating that it flows easily. In contrast, the "quasi-powder flow" of UHMW-PE (ultra high molecular weight polyethylene) has a high apparent melt viscosity, suggesting that high pressure is required for injection molding.
The important point to note here is that the “quasi-powder flow” is uniformly expressed from a normal shear rate (10 2 to 10 3 sec −1 ) to a high shear region (10 5 to 10 6 sec −1 ). Is to do.

【手続補正6】[Procedure correction 6]

【補正対象書類名】明細書[Document name to be amended] Statement

【補正対象項目名】0038[Correction target item name] 0038

【補正方法】変更[Correction method] Change

【補正内容】[Correction content]

【0038】前述したキャピラリーレオメータにおける
実験結果、オレフィスの直径dが下記のように規定さ
れることが明らかとなった。 d≧0.4mm …(1) このdの規定は、金型の設計の際、射出成形機のスプル
ーと金型との間を結ぶゲートの径の最低直径を決定する
ことを意味する。
As a result of the above-mentioned experiment using the capillary rheometer, it has been clarified that the diameter d of the orifice is defined as follows. d ≧ 0.4 mm (1) The definition of d means to determine the minimum diameter of the gate connecting the sprue of the injection molding machine and the mold when designing the mold.

【手続補正7】[Procedure Amendment 7]

【補正対象書類名】明細書[Document name to be amended] Statement

【補正対象項目名】0047[Correction target item name] 0047

【補正方法】変更[Correction method] Change

【補正内容】[Correction content]

【0047】スクリュー先端の形状に関しては、逆流防
止リング(チェックリング)を設けないことを基本とし
ているが、特開昭62−83122号公報にすでに提案
している方法を採用することができる。すなわち、スク
リューヘッドとシリンダーノズルとが互いに一部嵌合で
きるようにし、保圧工程での樹脂の逆流を防ぐ工夫をす
ることもできる。
Regarding the shape of the tip of the screw, it is basically not provided with a backflow prevention ring (check ring), but the method already proposed in JP-A-62-83122 can be adopted. That is, the screw head and the cylinder nozzle can be partially fitted to each other to prevent the resin from flowing back in the pressure holding step.

【手続補正8】[Procedure Amendment 8]

【補正対象書類名】明細書[Document name to be amended] Statement

【補正対象項目名】0056[Correction target item name] 0056

【補正方法】変更[Correction method] Change

【補正内容】[Correction content]

【0056】射出速度については、特公昭57−300
67号公報に高剪断速度での充填する記載があるが、本
発明における「準粉体流れ」を発現させるための条件を
開示するものではない。射出速度の規定としては、成形
品のサイズ、取り数、さらには成形機の大きさ(スクリ
ュー径)により範囲が変わり得る。本発明では射出率
として以下の範囲が好ましい。 10cc/sec<<500cc/sec …(26) さらに好ましくは、 15cc/sec<<200cc/sec …(27) である。10cc/sec>ではノズル部やランナー
系内での樹脂の圧縮が促進されるため、キャビティ内へ
の樹脂の注入が不完全となる。一方、500cc/se
c<では樹脂内の空気の逃げが不完全となり成形品の
白化などの不良が発生し易くなる。本発明においては
「準粉体流れ」を制御し、金型内に樹脂を充填するに
は、射出速度とともに次に述べる成形機の射出圧力に着
目し、それを制御すれば精度の安定した成形品が得られ
ることを発見しているのである。
Regarding the injection speed, Japanese Patent Publication No. 57-300
No. 67, there is a description of filling at a high shear rate, but it does not disclose the conditions for developing the "quasi-powder flow" in the present invention. The range of the injection speed may be changed depending on the size of the molded product, the number of moldings, and the size of the molding machine (screw diameter). In the present invention, the injection rate Q
The following range is preferable. 10 cc / sec < Q <500 cc / sec (26) More preferably, 15 cc / sec < Q <200 cc / sec (27). When 10 cc / sec> Q , the compression of the resin in the nozzle portion and the runner system is promoted, so that the injection of the resin into the cavity becomes incomplete. On the other hand, 500 cc / se
When c < Q , the escape of air in the resin is incomplete, and defects such as whitening of the molded product are likely to occur. In the present invention, in order to control the “quasi-powder flow” and fill the resin in the mold, attention is paid to the injection speed and the injection pressure of the molding machine described below, and if this is controlled, molding with stable accuracy can be achieved. They are finding that they can get the goods.

【手続補正9】[Procedure Amendment 9]

【補正対象書類名】明細書[Document name to be amended] Statement

【補正対象項目名】0078[Correction target item name] 0078

【補正方法】変更[Correction method] Change

【補正内容】[Correction content]

【0078】上記のように、従来射出成形が不可能であ
った超高分子量ポリエチレン樹脂の可塑化を可能にし、
かつ、特殊な金型を製作し、賦形性を向上させてきた従
来の射出成形方法に対して、本発明ではエアベントを設
けるだけで超高分子量ポリエチレン樹脂の射出成形を可
能にし、汎用のエンジニアリングプラスチックと同等な
成形サイクルで多数個取りを行うことが可能になった。
特に、精度を要求されるプラスチック歯車の成形を可能
にし、超高分子量ポリエチレン樹脂の持つ低摩擦力、潤
滑性、低摩耗性、消音性が発現する歯車を提供できるよ
うになった。
As described above, it is possible to plasticize an ultrahigh molecular weight polyethylene resin which has been impossible to be injection molded,
Moreover, in contrast to the conventional injection molding method that has produced special molds and improved shapeability, the present invention enables injection molding of ultra-high molecular weight polyethylene resin simply by providing an air vent, and general-purpose engineering It has become possible to take multiple pieces in a molding cycle equivalent to that of plastic.
In particular, it has become possible to provide a gear that enables the molding of a plastic gear that requires high precision and that exhibits the low frictional force, lubricity, low wear, and sound deadening properties of an ultrahigh molecular weight polyethylene resin.

【手続補正10】[Procedure Amendment 10]

【補正対象書類名】明細書[Document name to be amended] Statement

【補正対象項目名】0100[Correction target item name] 0100

【補正方法】変更[Correction method] Change

【補正内容】[Correction content]

【0100】実施例3 スキャナーの動部材(動部直径:9mm,軸部直
径:4mm)を射出成形すべく、下記のごとく成形を行
った。使用した樹脂、及び成形機は実施例1と同様であ
る。また、成形条件は、射出圧力を型内圧力として12
00kg/cmに設定した以外は、実施例1と同様に
した。
[0100] Example 3 Scanner sliding member (sliding part diameter: 9 mm, shank diameter: 4 mm) in order to injection molding, molding was conducted as described below. The resin used and the molding machine are the same as in Example 1. In addition, the molding condition is 12
The same procedure was performed as in Example 1 except that the setting was set to 00 kg / cm 2 .

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.5 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 // B29K 23:00 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of front page (51) Int.Cl. 5 Identification code Internal reference number FI technical display area // B29K 23:00

Claims (7)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 超高分子量ポリエチレン樹脂を射出成形
することにより成形品を製造する方法において、 超高分子量ポリエチレン樹脂からなる原料粉体粒子を、
相互に介在層を介することなく、粉体粒子の変形および
表面のみの溶融によって接合し集合一体化させることに
より1個取りまたは多数個取り製品の成形を行うことを
特徴とする超高分子量ポリエチレン成形品の製造方法。
1. A method for producing a molded article by injection-molding an ultra-high molecular weight polyethylene resin, the raw material powder particles comprising an ultra-high molecular weight polyethylene resin,
Ultra-high molecular weight polyethylene molding characterized in that single-piece or multi-piece products are formed by joining and assembling and integrating by deformation of powder particles and melting of only the surface without intervening layers. Method of manufacturing goods.
【請求項2】 前記超高分子量ポリエチレン樹脂が、1
35℃のデカリン溶媒中において測定した極限粘度
[η]が6.5dl/g以上の値を示す分子量のポリエ
チレンからなる、請求項1に記載の超高分子量ポリエチ
レン成形品の製造方法。
2. The ultra high molecular weight polyethylene resin is 1
The method for producing an ultra-high molecular weight polyethylene molded article according to claim 1, wherein the intrinsic viscosity [η] measured in a decalin solvent at 35 ° C. is made of polyethylene having a molecular weight showing a value of 6.5 dl / g or more.
【請求項3】 多数個取りの個数が2個である、請求項
1に記載の超高分子量ポリエチレン成形品の製造方法。
3. The method for producing an ultra-high molecular weight polyethylene molded article according to claim 1, wherein the number of multi-cavities is two.
【請求項4】 超高分子量ポリエチレン樹脂からなる原
料粉体粒子を不連続な粒子形態を保持したままで可塑化
して流動化し、準粉体流状態で成形型中に射出し、充填
圧縮により集合一体化させる、請求項1に記載の超高分
子量ポリエチレン成形品の製造方法。
4. A raw material powder particle made of an ultra-high molecular weight polyethylene resin is plasticized and fluidized while maintaining a discontinuous particle form, injected into a molding die in a quasi-powder flow state, and assembled by filling compression. The method for producing an ultra-high molecular weight polyethylene molded article according to claim 1, which is integrated.
【請求項5】 前記成形型が、射出時に型内の空気並び
に粉体の圧縮の際発生する空気を逸出させるためのエア
ベントを具備してなる、請求項4に記載の超高分子量ポ
リエチレン成形品の製造方法。
5. The ultra high molecular weight polyethylene molding according to claim 4, wherein the molding die comprises an air vent for letting out air in the die at the time of injection and air generated at the time of compression of the powder. Method of manufacturing goods.
【請求項6】 インラインスクリュー射出成形機を用
い、原料粉体に対して型内圧力400〜3000kg/
cm2 、スクリューの圧縮比1.3〜2.0の条件で射
出成形を行う、請求項4に記載の超高分子量ポリエチレ
ン成形品の製造方法。
6. An in-line screw injection molding machine is used, and the pressure inside the mold is 400 to 3000 kg / for the raw material powder.
The method for producing an ultrahigh molecular weight polyethylene molded article according to claim 4, wherein injection molding is carried out under the conditions of cm 2 and screw compression ratio of 1.3 to 2.0.
【請求項7】 原料粉体の準粉体流状態が保持される温
度以上であって、酸化による原料粉体の分子量低下が起
きない温度以下の温度条件で射出成形を行う、請求項4
に記載の超高分子量ポリエチレン成形品の製造方法。
7. The injection molding is performed under a temperature condition which is a temperature higher than a temperature at which the quasi-powder flow state of the raw material powder is maintained and a temperature at which the molecular weight of the raw material powder does not decrease due to oxidation.
The method for producing an ultrahigh molecular weight polyethylene molded article according to.
JP26797292A 1992-09-11 1992-09-11 Production of ultrahigh molecular weight polyethylene molded product Pending JPH0691685A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP26797292A JPH0691685A (en) 1992-09-11 1992-09-11 Production of ultrahigh molecular weight polyethylene molded product

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Application Number Priority Date Filing Date Title
JP26797292A JPH0691685A (en) 1992-09-11 1992-09-11 Production of ultrahigh molecular weight polyethylene molded product

Publications (1)

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JPH0691685A true JPH0691685A (en) 1994-04-05

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH10246234A (en) * 1997-03-06 1998-09-14 Oshitani Felt Kasei Kk Indoor unit for air conditioner
CN102922675A (en) * 2012-11-23 2013-02-13 安吉德康精密铸件有限公司 Injection mold for parts of industrial sewing machine
JP2019010649A (en) * 2017-06-29 2019-01-24 東芝機械株式会社 Injection device, molding machine and gas vent device

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