JPH08290490A - 軸穴を有する樹脂製ロ−ラ− - Google Patents

軸穴を有する樹脂製ロ−ラ−

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JPH08290490A
JPH08290490A JP9845995A JP9845995A JPH08290490A JP H08290490 A JPH08290490 A JP H08290490A JP 9845995 A JP9845995 A JP 9845995A JP 9845995 A JP9845995 A JP 9845995A JP H08290490 A JPH08290490 A JP H08290490A
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JP
Japan
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roller
resin
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shaft hole
gas
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JP9845995A
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Masahiko Sato
政彦 佐藤
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Asahi Chemical Industry Co Ltd
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Asahi Chemical Industry Co Ltd
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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29CSHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C45/00Injection moulding, i.e. forcing the required volume of moulding material through a nozzle into a closed mould; Apparatus therefor
    • B29C45/17Component parts, details or accessories; Auxiliary operations
    • B29C45/1703Introducing an auxiliary fluid into the mould
    • B29C45/1704Introducing an auxiliary fluid into the mould the fluid being introduced into the interior of the injected material which is still in a molten state, e.g. for producing hollow articles
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29LINDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBCLASS B29C, RELATING TO PARTICULAR ARTICLES
    • B29L2031/00Other particular articles
    • B29L2031/32Wheels, pinions, pulleys, castors or rollers, Rims
    • B29L2031/322Wheels, pinions, pulleys, castors or rollers, Rims made wholly of plastics

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
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  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Rolls And Other Rotary Bodies (AREA)
  • Injection Moulding Of Plastics Or The Like (AREA)
  • Blow-Moulding Or Thermoforming Of Plastics Or The Like (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】 寸法精度が良好で、生産性に優れた熱可塑性
樹脂製の軸穴を有するローラーを得ることを目的とす
る。 【構成】 ローラーの直径Dが3mm≦D≦10mmで
あり、かつ全長Lと直径Dの比が1≦L/D≦5で、部
品の軸線に沿った全長Lと、軸線に沿った中空領域eの
長さの比が0.4≦e/L≦1である軸穴を有する熱可
塑性樹脂製ローラー。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は中心部に軸穴を有する樹
脂製ロ−ラ−に関する。更に詳しくは寸法精度の向上し
た樹脂製ロ−ラ−に関する。
【0002】
【従来の技術】ローラーは、自動車、一般機械、精密機
械、電気・電子等の各分野で機構部品として広範囲な用
途に使用されている。しかも樹脂は、成形性が良く、軽
量で、しかも錆びないという理由から各種の樹脂による
ローラーの使用もますます拡大している。通常、このよ
うなローラーは、射出成形により成形されるが、成形時
の樹脂の収縮によるひけが寸法精度(円筒度)を悪化す
る事から、現在、ロ−ラ−を切削加工して製品化してい
る。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記切
削加工での製品化では、製品周囲を徐々に切削するため
生産性が劣り、しかもコストアップにつながると言う問
題点があった。
【0004】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に本発明は鋭意研究を重ね、本発明に到達した。すなわ
ち、本発明は以下のとおりである。 1. 中心部に軸穴を有し、内部に中空部を有するロー
ラーであって、該ローラーの直径Dが3mm≦D≦10
mmであり、かつ全長Lと直径Dの比が1≦L/D≦5
で、ローラーの軸線に沿った全長Lと、軸線に沿った中
空領域の長さeが0.4≦e/L≦1であることを特徴
とする樹脂製ロ−ラ−。 2. 中空部が、中空射出成形法によって形成された物
であることを特徴とする上記1の樹脂製ロ−ラ−。
【0005】本発明では中空部を有するローラーを得る
ことから、中空部を生じさせる成形法であれば如何なる
成形法も用いることが出来るが、接合部がなく1回の射
出で成形できること、バリの発生が少ないことから、本
発明においては中空射出成形法が好適に用いられる。た
だし、本発明にいう中空部は巣(ボイド)や発砲剤によ
る中空部を意味するものではない。
【0006】本発明でいう中空射出成形法とは、射出成
形において熱可塑性樹脂を金型キャビティー中に射出
後、ガス体を樹脂中に注入することにより中空成形品を
得る成形法であり、通常の射出成形機とガス注入装置の
組み合わせによって行われる。ガス注入装置は、樹脂の
射出後に配管を通して樹脂中にガス体を注入し、設定時
間このガス圧を保持する装置である。これには注入する
ガス体を予め高圧に圧縮し、アキュームレーターに蓄
え、ガス注入時に配管を通して高圧ガスを導入する方式
や一定量のガス体をポンプにより連続で送り込み、加圧
していく方式等が考えられるが、射出後の樹脂中にガス
体を送り込めれば如何なる方式も可能である。このと
き、ガスの注入口はシリンダーのノズル、金型のスプル
ー、ランナー、製品部に直接等の方法が考えられるが、
高圧のガス体を樹脂中に注入できればいずれの方法でも
実施可能である。
【0007】本発明においては、ヘジテーションマーク
の防止と中空率アップを目的として、キャビティーに連
通する補助室(補助キャビティーあるいは捨てキャビテ
ィーとも称する)を金型キャビティ−部に設ける方法を
用いることもできる。該補助室は中空部形成時に製品キ
ャビティー中の樹脂を逃がすための補助キャビティーで
あり、特開平3−121820号公報に開示されてい
る。
【0008】この補助室を用いなくとも、製品キャビテ
ィー内を溶融樹脂で満たしてからキャビティー内に中空
部形成流体を圧入すればヘジテーションマークは発生し
ない。ただし、溶融樹脂の冷却固化にともなう収縮量に
相当する分だけの中空率のみしか得られず、ソリ、ヒケ
に対する充分な寸法精度が得られない。また、収縮量に
相当する分だけの中空率のみしか得られない為、製品肉
厚が増すので成形サイクルが長くなり、生産性が劣る。
【0009】この補助室を用い、射出される溶融樹脂の
計量値を多くしていくと、まず始めに軸穴を有するロ−
ラ−部中空構造体となるキャビティーに溶融樹脂が満た
される。そして、溶融樹脂の充填完了時のフローフロン
トが補助室または補助室への連通部になるので製品部へ
のヘジテーションマークが防止できる。また、補助室を
設けていることから、収縮量に相当する分だけでなく、
補助室に逃れた樹脂分の中空部が形成されることから、
製品肉厚も充分に薄くすることが可能になり、成形サイ
クルを短縮することができる。
【0010】本発明では軸穴を有するロ−ラ−中空構造
体となるキャビティーがほぼ満たされる溶融樹脂量を射
出する方法をフルショット法と称する(逆に軸穴を有す
るロ−ラ−中空構造体を形成するキャビティーが満たさ
れない溶融樹脂量を射出する方法をショートショット法
と称する。)。また、特開平3−121820号公報に
は、キャビティー内への溶融樹脂の射出時にはキャビテ
ィーと補助室間を遮断し、キャビティー内への中空部形
成流体の圧入時にはキャビティーと補助室間を解放する
方法が開示されているが、本発明においても該方法は好
適に用いられる。
【0011】本発明に用いられる熱可塑性樹脂として
は、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリスチレン、A
BS樹脂、ポリ塩化ビニル、ポリアミド、ポリアセター
ル、ポリカーボネート、変性ポリフェニレンエーテル、
ポリエチレンテレフテレート、ポリブチレンテレフタレ
ート、ポリフェニレンスルフィド、ポリイミド、ポリア
ミドイミド、ポリエーテルイミド、ポリアリレート、ポ
リサルフォン、ポリエーテルサルホン、ポリエーテルエ
ーテルケトン、液晶ポリマー、ポリテトラフルオロエチ
レン、熱可塑性エラストマー等が挙げられるが、通常の
射出成形が可能であれば、いかなる熱可塑性樹脂も用い
ることができる。特に、ポリアセタール樹脂及びポリア
ミド樹脂は耐熱性が高く、機械的物性にも優れ、さらに
は摺動特性にも優れることからローラー用の樹脂として
多く用いられており、本発明においても好適に用いられ
る。
【0012】本発明ではローラー内部に中空部を有する
ので、耐熱性、機械的強度等をアップする目的で、必要
に応じて無機及び/または有機の充填材を熱可塑性樹脂
に配合することが出来る。好適な充填材としては、ガラ
ス繊維、炭素繊維、金属繊維、アラミド繊維、チタン酸
カリウム、アスベスト、炭化ケイ素、セラミック、窒化
ケイ素、硫酸バリウム、硫酸カルシウム、カオリン、ク
レー、パイロフィライト、ベントナイト、セリサイト、
ゼオライト、マイカ、雲母、ネフェリンシナイト、タル
ク、アタルパルジャイト、ウオラストナイト、PMF、
フェライト、ケイ酸カルシウム、炭酸カルシウム、炭酸
マグネシウム、ドロマイト、酸化亜鉛、酸化チタン、酸
化マグネシウム、酸化鉄、二硫化モリブデン、黒鉛、石
こう、ガラスビーズ、ガラスパウダー、ガラスバルー
ン、石英、石英ガラスなどの強化充填材を挙げることが
出来き、これらは中空であってもよい。また、これらの
強化充填材は2種以上を併用することも可能であり、必
要によりシラン系、チタン系などのカップリング剤で予
備処理して使用することもできる。
【0013】本発明で用いるガス体としては窒素やヘリ
ウム、ネオン、アルゴンなどの不活性ガス、水蒸気など
が挙げられるが、樹脂に対して不活性であればいかなる
ガス体も用いることができる。また、これらのガス体を
用いるときは通常不純物が含まれるが、あまり不純物成
分が多いと成形時に樹脂の分解やヤケを生じる場合があ
るので好ましくない。経済性を考慮すると工業的には窒
素ガスがより好適に使用される。
【0014】本発明では、ローラーの直径Dが3mm≦
D≦10mmであり、かつ全長Lと直径Dの比が1≦L
/D≦5であることが必要である。この範囲より外れる
と中空部の形状と製品形状の差が大きくなり、その結果
偏肉が大きくなり、本発明の目的であるヒケ防止の効果
が少なく、寸法精度が悪くなるので好ましくない。ま
た、本発明での成形品は中空部を有するが好適な中空領
域は、ローラーの軸線に沿った全長Lと、軸線に沿った
中空領域の長さeが0.4≦e/L≦1であり、更に好
ましくは、0.8≦e/L≦1である。これは中空領域
が狭いと本発明の目的である寸法精度を損ねるためであ
る。本発明において、軸線に沿った中空領域の長さeと
は、図1に示すように軸線に沿った中空部の全長であ
り、例えば、補助室を設けて樹脂を補助室に逃し、補助
室連通部まで中空部が形成されるような場合はe=Lと
なる。
【0015】本発明での成形品の好適な中空率は10〜
70%であり、更に好ましくは20〜70%である。こ
れは中空率が高いとヘジテ−ションマ−クなどにより表
面外観が悪くなり、低いと本発明の目的である寸法精度
を損ねるためである。なお、中空率とは次式で定義され
る。 中空率(%)={(V×ρ−M)/(V×ρ)}×100 ただし、上式においてVは中空部を同じ樹脂で埋めた時
の体積、ρは用いた樹脂の比重、Mは中空成形品の質量
である。
【0016】
【実施例】以下に実施例を挙げて本発明を更に詳細に説
明する。
【0017】
【実施例1〜6】全長が3、15、50mmで、ロ−ラ
−の直径が3、10mmの、下記表1に示す各実施例の
軸穴を有する樹脂製ロ−ラ−を作製した。熱可塑性樹脂
としてはポリアセタール樹脂コポリマー(POMと略
す。)(旭化成工業(株)製 テナック−C4520
商品名)、ポリアミド樹脂(PAと略す。)(旭化成工
業(株)製 レオナ1300S 商品名)を用いて、金
型温度はいずれも80℃、シリンダーの設定温度は、そ
れぞれ200℃、290℃で中空射出成形を行った。ま
た、樹脂の射出量を変えて各実施例の中空部を得た。樹
脂中に注入するガス体には窒素ガスを用い、ガス注入口
はシリンダーのノズルに設けた。このときシリンダーへ
のガスの侵入(金型と反対方向への侵入)を防止する目
的でガス注入口のスクリュー側(ホッパー側)にシャッ
トオフ弁を設けた。ガス注入装置に窒素ガスを導入し、
120kgf/cm2に昇圧してアキュームレーターに
蓄え、樹脂射出後に配管を通して樹脂中に注入した。ガ
ス体は、ノズルからスプルー、ランナー、ゲートを通っ
て製品キャビティー中に導入された。ゲートは図1に示
すように製品の片側に1点で設けた。このときの条件は
ガス圧入遅延時間(樹脂の射出後ガスを注入するまでの
時間)を0.1秒、ガス圧入時間(ガス注入を行う時
間)を3秒、圧力保持時間(ガス注入をとめガス系を閉
じた状態に保持する時間とガス圧入時間をたした時間)
を5秒とした。型開きは圧力保持時間終了から1秒後に
行い、成形品を取り出した。
【0018】上記方法により何れも中空構造をもつ成形
品が得られた。なお実施例1,3,4,5,6について
は補助室を使用している。なお補助室への入り口は図1
に示した。実施例1,4,5,6で得られたローラー部
の中空部の態様の例を図2に示す。得られたローラーの
中央と端部(樹脂の注入側0.7mm)の平均直径を測
定した。中央部と端部の直径差が小さいほど寸法精度に
優れ正確に作動するローラーと言える。得られた結果を
下記表1に示した。
【0019】
【比較例1及び4〜6】実施例1〜6で用いた金型を用
い、ガス体の注入は行わず、樹脂射出、樹脂保圧、冷却
といった通常の射出成形を行った。シリンダー設定温
度、金型温度等は実施例1〜6と同じで、樹脂保圧は8
00kg/cm2 、保圧時間は5秒、冷却時間は4秒と
し、実施例とサイクル時間が同じになるように設定し
た。得られた結果を下記表1に示した。
【0020】
【比較例2】実施例2〜4で用いた金型を用い、樹脂射
出量を変えた以外は実施例2〜4と同様に行った。結果
を下記表1に示す。
【0021】
【比較例3】表1に示す、全長が18mmで、ロ−ラ−
の直径が3mmの軸穴を有する樹脂製ロ−ラ−を作製す
る金型を用いた以外は、実施例1〜6と同様に行った。
結果を下記表1に示す。下記表1に示すように本発明に
よる軸穴を有する樹脂ローラーはローラーの中央部と端
部の直径差が小さく良好な精度をもち、ローラーとして
優れた形状を持つことが分かる。また、中空射出成形法
を用いるので短時間に成形品が得られ、生産性に優れる
ローラーであると言える。比較例1〜5ではローラーの
中央部と端部の直径差が大きく、ヒケが大きいことが分
かる。このためローラーとしては不適切な形状になって
いる。
【0022】
【表1】
【0023】
【発明の効果】本発明による軸穴を有する樹脂ローラー
は寸法精度が良好であり、かつ生産性に優れるので、機
構部品として自動車、一般機械、精密機械、電気・電子
等の各分野に有用であり、産業上非常に有用である。特
にファクシミリ、コピー機等の紙送り部品に有用であ
る。
【図面の簡単な説明】
【図1】実施例1,4,5,6で得られたロ−ラ−部の
軸中心を通る断面図である。
【図2】図1の(a)AA’断面図、(b)BB’断面
図、(c)CC’断面図である。
【符号の説明】
1 ロ−ラ− 2 中空部 3 ゲ−ト 4 補助室入口
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 B29L 22:00 31:32

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 中心部に軸穴を有し、内部に中空部を有
    するローラーであって、該ローラーの直径Dが3mm≦
    D≦10mmであり、かつ全長Lと直径Dの比が1≦L
    /D≦5で、ローラーの軸線に沿った全長Lと、軸線に
    沿った中空領域の長さeが0.4≦e/L≦1であるこ
    とを特徴とする樹脂製ロ−ラ−。
  2. 【請求項2】 中空部が、中空射出成形法によって形成
    された物であることを特徴とする請求項1の樹脂製ロ−
    ラ−。
JP9845995A 1995-04-24 1995-04-24 軸穴を有する樹脂製ロ−ラ− Withdrawn JPH08290490A (ja)

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Effective date: 20020702