JPH08118519A - 軸一体型樹脂製回転体の中空射出成形法 - Google Patents

軸一体型樹脂製回転体の中空射出成形法

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JPH08118519A
JPH08118519A JP6258369A JP25836994A JPH08118519A JP H08118519 A JPH08118519 A JP H08118519A JP 6258369 A JP6258369 A JP 6258369A JP 25836994 A JP25836994 A JP 25836994A JP H08118519 A JPH08118519 A JP H08118519A
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cavity
hollow
injection
mold
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Norihiko Furuya
紀彦 古谷
Kimihiro Kubo
公弘 久保
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Asahi Chemical Industry Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 本発明は熱可塑性樹脂による回転体の成形方
法に関するものであり、寸法精度が良好で、生産性に優
れた軸一体型樹脂製回転体を提供する。 【構成】 内部に中空部を有する軸一体型樹脂製回転体
の中空射出成形法であって、該軸一体型樹脂製回転体の
軸線が鉛直になるようキャビティを金型内に配置し、キ
ャビティ下端面の軸線上にゲートを設けた金型を用い、
所定量の溶融樹脂をキャビティ内に充填中あるいは射出
完了10秒後までに、加圧流体をキャビティ内に注入開始
することにより、成形品内に中空部を形成することを特
徴とする軸一体型樹脂製回転体の中空射出成形法に関す
る。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、軸一体型樹脂製回転体
の中空射出成形法に関する。さらに詳しくは寸法精度が
良好で、生産性に優れた軸一体型樹脂製回転体の中空射
出成形法に関する。
【０００２】
【従来の技術】樹脂製回転体は自動車、一般機械、精密
機械、電気・電子等の各分野における機構部品として幅
広く用いられている。そして、成形性が良く、軽量で、
しかも錆びないという理由から、各種の樹脂による回転
体も近年、需要が増加すると共に、要求精度の高レベル
化が目立つようになってきた。通常、このような回転体
は動力を１００％伝達できる構造が望まれる。そのため
には回転体の構造は一体型であることが望ましい。しか
し構成部分を樹脂で一体成形すると大きな肉厚や偏肉部
が生じる場合が多く、ヒケ、そり、たわみなどの変形の
度合いが増し、成形品全体の寸法精度（円筒度、同軸度
等）が悪くなる。
【０００３】従来から、このような回転体は、複数の構
成部品からなる製品、もしくは樹脂の切削による製品を
得ている。複数の構成部品からなる回転体の製造方法と
しては、軸に金属シャフトを用いて樹脂製軸部分の肉厚
が薄くなるようにする方法、偏肉が生じないように設計
し、複数の部品を構成することにより目的の形状を得る
方法などが挙げられる。
【０００４】金属部と樹脂部が一体化した回転体におい
ては、インサート成形時に金属シャフトを金型中にセッ
トするために、人手やロボットによる成形行程が必要で
ある。また、リサイクルが困難になり好ましくない。ま
た、複数の部品から構成する回転体の製造方法において
は、構成部品の点数の増加により、組立行程の増加が避
けられない。また、機構部品全体の寸法精度、動力伝達
精度が低下することが懸念される。
【０００５】樹脂の切削による回転体の製造方法として
は、樹脂の丸棒等を切削し部品を切り出すのでヒケに関
係なく寸法精度に優れた製品を得ることが出来る。しか
し、樹脂の切削による回転体の製造は、射出成形より時
間を要し、大量生産には不向きである。また、従来から
樹脂製ローラーの製造方法として、該ローラーを一体成
形できる金型を用意し、キャビティ内に未充填部分が残
るよう樹脂を射出し、未充填部分に樹脂が行き渡るよう
樹脂内に加圧ガスを注入することにより、中空成形品を
得る方法が知られている(特開平５−２０８４６０号公
報）。この方法によって得られるローラーは、ゲートよ
り製品側に加圧ガスの供給管を設た構造の金型により製
造されるため、成形品を金型から取り出した後、ゲート
より製品側の一部分を切断する工程が必要である。
【０００６】また、同公報の方法においては、キャビテ
ィ内に未充填部分を残すよう溶融樹脂を射出してできた
部分と、未充填部分に樹脂が行き渡るよう樹脂内に加圧
ガスを注入するすことによりできた部分の境界部にヘジ
テイションマークと呼ばれる表面外観の不良が発生す
る。これは、溶融樹脂の射出から加圧ガスの注入に切り
替わる際に、キャビティ内への溶融樹脂の充填が断続化
されることにあると推測される。即ち、キャビティ内に
射出された溶融樹脂はキャビティ内壁と接触して直ちに
冷却固化が始まるが、上記のように溶融樹脂の注入が断
続化されることにより、溶融樹脂とキャビティ内壁の接
触も断続化され、ヘジテイションマークが発生すると考
えられる。
【０００７】このように従来の方法では生産性、対環境
性（リサイクル性）に劣り、寸法精度の低下、伝達誤差
の増大、表面外観の不良という問題点があった。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、寸法精度が
良好で、表面外観優れ、かつ生産性、リサイクル性の向
上など対環境面においても優れている軸一体型樹脂製回
転体の中空射出成形法を提供するものである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】すなわち、本発明は、内
部に中空部を有する軸一体型樹脂製回転体の中空射出成
形法であって、該軸一体型樹脂製回転体の軸線が鉛直に
なるようキャビティを金型内に配置し、キャビティ下端
面の軸線上にゲートを設けた金型を用い、所定量の溶融
樹脂をキャビティ内に充填中あるいは射出完了10秒後ま
でに、加圧流体をキャビティ内に注入することにより、
成形品内に中空部を形成することを特徴とする軸一体型
樹脂製回転体の中空射出成形法である。
【００１０】本中空射出成形において、キャビティに連
通して、補助キャビティを設け、キャビティ中の一部溶
融樹脂を加圧流体により補助キャビティに押出しつつ成
形品内に中空部を形成することにより、外観不良（ヘジ
テイションマーク）の発生を抑制し、かつ大きな中空率
の成形品が得られるので好ましい。本発明における回転
体としては、回転軸の任意の位置に、機構部品を構成す
る上で必要な形状（軸受け部、ギア、プーリー、ローラ
ー、カム溝、キー溝、孔、切り欠きなど、及びこれらの
複合形状）が挙げられる。
【００１１】本発明で得られる軸一体型樹脂製回転体を
射出成形する際は、軸一体型樹脂製回転体の回転軸中心
線が鉛直になるよう金型内にキャビティを配置し、製品
下端面にゲートを設ける。本発明におけるキャビティと
は、金型パーティング面に設けられた凹みのうち、成形
行程完了後に製品となる樹脂が充填される部分である。
【００１２】回転軸中心線が鉛直になるように金型内に
キャビティを配置し、ゲートを製品下端面の軸線上に設
けることにより、回転軸上に設けられた機構部品を構成
する上で必要な形状に樹脂の充填がゲートから順に均一
に行われる。また、製品下端面にゲートを設けることに
より溶融樹脂の充填時に製品の外観不良の原因となるジ
ェッティングの発生が少なくなる。また、キャビティに
溶融樹脂を射出完了した後にガスを注入する際、均一な
中空部を形成しやすい状態で溶融樹脂が製品内に存在す
る。これらの理由により、良好な回転体が得られたと推
測される。
【００１３】本発明でいう軸一体型回転体の中空部と
は、巣（ボイド）や発泡剤などによる中空部を意味する
ものではない。本発明でいう中空射出成形法とは、射出
成形において溶融樹脂をキャビティ内に射出中及び、射
出完了後、加圧流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る。
【００１４】本発明において、所定量の溶融樹脂をキャ
ビティ内に充填するという、所定量とは、キャビティ内
に未充填部分が残らないように充填できる射出量を１０
０％とすると、２０〜１００％、好ましくは４０〜１０
０％である。溶融樹脂を金型キャビティ内に未充填部分
が残らないように射出した後、成形品内に中空部を形成
するための加圧流体を溶融樹脂内に注入する方法を、フ
ルショット法という。フルショット法により中空成形品
を得る場合、溶融樹脂の成形収縮分を補う量の加圧流体
により中空部を得るため、中空率が溶融樹脂の成形収縮
とほぼ同等の値となり、加圧流体による効果は少ない。
加圧流体による効果を向上させる目的で、金型内に補助
キャビティ（補助室あるいは捨てキャビティとも称す
る）を設けると効果的である。この補助キャビティは加
圧流体注入時に製品キャビティ中の一部の樹脂を逃がす
ためのキャビティであり、特開平３−１２１８２０号公
報に開示されている。
【００１５】溶融樹脂をキャビティ内に射出中に、成形
品内に中空部を形成するための加圧流体を溶融樹脂内に
注入開始する方法を溶融樹脂・加圧流体同時注入法とい
う。同時注入法による中空成形は、溶融樹脂と加圧流体
が同時にキャビティ内に充填されるため、キャビティ内
の溶融樹脂の流れが均一に行われ、溶融樹脂の射出から
加圧ガスの注入に切り替わる際に、キャビティ内への溶
融樹脂の充填が断続化されることに原因があると推測さ
れる外観不良（ヘジテイションマーク）の発生がないと
いった特徴を持つ。また、溶融樹脂の充填量によって中
空率の調整が可能であるが、特開平３−１２１８２０号
公報に開示されている補助キャビティを用いることよっ
て、中空率、表面外観性のさらなる向上が期待できる。
【００１６】一般に補助キャビティの容積を調整するこ
とによって、製品の中空率を調整することが可能であ
る。補助キャビティを用いた中空射出成形においては、
溶融樹脂中に注入した加圧ガスの一部が、補助キャビテ
ィに流入することは十分考えられる。この場合、補助キ
ャビティ中に充填された樹脂部には製品部と連続した中
空部が形成される。従って、中空部が製品を貫通してい
る。製品の中心を中空部が貫通することは、製品全体に
おいて外周方向の収縮が均一に進行するため、寸法精度
（真円度、円筒度等）が良好になると推測されるので好
ましい。
【００１７】本発明は、所定量の溶融樹脂をキャビティ
内に充填中あるいは射出完了10秒後までに、成形品内に
中空部を形成するための加圧流体を溶融樹脂内に注入す
ることである。溶融樹脂をキャビティ内に充填中に、加
圧流体を溶融樹脂内に注入する方が好ましい。特にフル
ショット到達前に、一旦溶融樹脂の射出を停止してから
加圧流体を溶融樹脂内に注入すると、溶融樹脂の充填が
断続化されることに原因があると推測される外観不良
（ヘジテイションマーク）が発生することがあるので好
ましくない。また、溶融樹脂をキャビティ内に充填中
に、加圧流体を溶融樹脂内に注入することで、加圧流体
が溶融樹脂の外に出ないように、加圧流体の注入時期、
圧力を調整することが肝要である。
【００１８】フルショットした後に加圧流体を溶融樹脂
内に注入し、キャビティ中の溶融樹脂を一部加圧流体に
より補助キャビティに押出しつつ成形品内に中空部を形
成することによっても優れた成形品が得られる。この場
合、射出完了10秒、好ましくは5 秒以内に加圧流体を溶
融樹脂内に注入することが肝要である。キャビティ内に
溶融樹脂を射出した後10秒以上経過すると溶融樹脂はキ
ャビティ内壁と接している表層から固化が進む。樹脂の
固化が進むことにより、成形品内部に十分な中空形状を
形成することが困難になり、注入ガスの効果（金型転写
性の向上など）が薄くなる。
【００１９】成形品内に中空部を形成するために注入さ
れる加圧流体を、シリンダーのノズル、金型のスプルー
部、ランナー部のいずれかより注入することにより、圧
入流体はゲートの中心部を通過し、製品部分に到達す
る。圧入流体がキャビティ下端面軸心部に設けたゲート
の中心部分を通過して製品部に到達することにより、製
品中心部に中空形状が形成される。その結果、製品の外
周肉厚が均一になり、真円度、円筒度が高く、重心と回
転中心がほぼ一致している回転体となり、優れた性能を
もつ製品が得るので好ましい。
【００２０】本発明で用いる加圧流体としては、常温に
おいてガス状または液状で、射出成形の温度及び、圧力
下で、成形に用いる溶融樹脂と反応または相溶しないも
のが使用される。例えば、窒素、炭酸ガス、空気、ヘリ
ウム、グリセリン、流動パラフィンなどが挙げられる
が、通常は加圧ガスが使用され、特に窒素、ヘリウム、
ネオン、アルゴンなどの不活性ガスが好ましい。
【００２１】加圧ガスを用いた中空成形法は、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、設定時間中、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計量し
ポンプにより連続で送り込み、加圧していく方式等が挙
げられる。
【００２２】中空射出成形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、
ＡＢＳ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ため回転体及び、回転
体以外の機構部品の材料として用いられている例が多く
あり、本発明においても好適に用いられる。
【００２３】本発明では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が可能であり、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事ができる。
【００２４】本発明の成形品は中空部を有するが、好適
な中空率は１０〜８０％であり、さらに好ましくは２０
〜６０％である。これは中空率が高いとヘジテーション
マークなどにより表面外観が悪くなり、低いと寸法精度
を損ねる。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と
きの体積、ρは用いた樹脂の比重、Ｍは中空成形品の質
量である。
【００２５】フルショット法におけるガス圧入タイミン
グは、キャビティ内製品部に溶融樹脂射出完了後０〜10
秒であり、さらに好ましくは射出完了後０〜５秒であ
る。本発明において、溶融樹脂内に注入するガスの圧力
は２０〜３００ｋｇ／ｃｍ 2が好ましく、さらに好まし
くは５０〜２５０ｋｇ／ｃｍ2である。成形品内部に中
空部を効果的に形成するガス圧は、２０ｋｇ／ｃｍ2以
上である。
【００２６】本発明においては、溶融樹脂内に加圧ガス
を注入し中空部を得るが、キャビティ内の樹脂が冷却さ
れるまでの間、中空部内に注入したガスの圧力を保持す
る必要がある。効果的に中空部を形成するために必要な
加圧ガスの保持時間は５〜９０秒であり、さらに好まし
くは１０〜６０秒である。注入ガス圧力及び、ガス圧保
持時間の設定を調整することにより成形品寸法の調整が
容易に可能である。
【００２７】
【実施例１〜３】図１に示すような、回転軸１、ローラ
ー部２、ギア部３（歯形を一部、省略）から構成される
ギア付きローラーを作成した。図中Ａ、Ｂ、Ｃの３点に
おいて直径、Ｄ点におけるひけ量(凹み量)を測定した。
また、測定した直径の最大値と最小値の差を示した。金
型内におけるキャビティ配置は、図２に示すように軸心
が鉛直になるように配置し、ゲート４は製品下端面に１
点設け、また、ランナー５に加圧ガス注入部７を設け
た。
【００２８】図３は、図２の加圧ガス注入部の金型構造
である。樹脂充填部１１に対して垂直に差し込まれるよ
う、金型固定側面８に設けられた加圧ガス供給管１０に
より、加圧ガスは樹脂部に注入される。図４に図３の金
型構造により成形されたランナーの加圧ガス供給部の上
面図と側面図を示す。側面断面図はランナー５の軸心と
加圧ガス供給管１０の軸心を含む平面で切断したときの
ランナー断面図である。加圧ガス供給管１０により、加
圧ガス注入部が造形される。
【００２９】熱可塑性樹脂としてはポリアセタール樹脂
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２００℃で中空射出成形を行った。樹脂中に注
入するガス体には窒素ガスを用いた。ガス注入装置に窒
素ガスを導入し、８０〜１５０ｋｇ／ｃｍ2に昇圧して
アキュームレーターに貯え、樹脂射出後に配管を通し、
金型ランナー部に設けられた加圧ガス供給管から樹脂中
に注入した。
【００３０】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）
を２０秒とした。型開きは圧力保持時間終了から２秒後
に行い、成形品を取り出した。加圧ガスの圧力開放は、
圧力保持時間終了から２秒間で行った。図５は、得られ
た製品の軸心を含む平面で切断したときの製品断面図で
ある。樹脂部１２と中空部１３により構成されている。
製品の外周肉厚が均一であるので、真円度、円筒度が高
く、重心と回転中心がほぼ一致している回転体として優
れた性能をもつ製品を得ることができた。
【００３１】
【実施例４】実施例１〜３と同形状で金型内のキャビテ
ィ配置、加圧ガスの注入方法の異なる金型を用いて、実
施例２と同じ成形条件で実施した。用いた金型内のキャ
ビティ配置、ゲート位置を図６に概略図として示す。図
中に示すように、軸心が鉛直になるよう配置し、ゲート
４は製品下端面に設けた構造とした。また、加圧ガスを
キャビティ内に注入するための高圧ガス注入部７は、図
に示すように製品回転軸部に設けてある。なお、図中の
ギア部３の歯形は一部省略した。
【００３２】得られた成形品の中空部の態様を図７に示
した。平面で切断したときの製品断面図である。樹脂部
１２と中空部１３により構成されている。加圧ガスが製
品部分に直接注入されているため、加圧ガス注入部７が
回転軸１側面に残っている。また、加圧ガス注入部７付
近の、回転軸１の外周肉厚が不均一になり、該当部分の
収縮が不均一に進行し、その結果、回転軸１の軸心とロ
ーラー部２の軸心が同一とならず、製品の精度低下が避
けられない。実施例１〜３と同様、得られた結果を表１
の各欄に示した。
【００３３】
【比較例１】実施例１〜３で用いた金型を用いて、シリ
ンダー設定温度、金型温度等の温度条件、およびサイク
ル時間は実施例と同じにし、ガス体の注入は行わず、樹
脂保圧は８００ｋｇ／ｃｍ2、保圧時間は１０秒、冷却
時間は１５秒といった通常の射出成形を行った。実施例
１〜３と同様に成形品の精度を測定した。結果を表１に
示す。
【００３４】
【比較例２】金型内におけるキャビティ配置を図８に示
す。図８に示した通り軸心が水平になるように配置し、
ゲート４はギア部と反対側の端面に１点設けた。また、
ランナー５に加圧ガス注入部７を設けた。加圧ガスの注
入は、実施例１と同様、図３に示した金型ランナー部に
設けられた加圧ガス供給管によって行われる。成形条
件、高圧ガスの注入条件は、実施例２と同じとした。実
施例１〜３と同様に成形品の精度を測定した。結果を表
１に示す。
【００３５】
【実施例５〜８】図９に示すような、回転軸１、ローラ
ー部２により構成されるローラーを制作した。金型内に
おけるキャビティ配置を図10に示す。ゲートは製品下端
面に設けた。また、成形品の中空率をコントロールする
目的で、図10に示すように、ゲート４と反対側の端面に
補助キャビティ１４を設けた。キャビティ製品部と補助
キャビティは、連絡通路１５によって接続されている。
【００３６】加圧ガスはシリンダーのノズル部から製品
部に注入する方法とした。従って、金型には加圧ガス供
給口は設けていない。このとき、成形機ノズル部に設け
られたガス注入口のスクリュー側（ホッパー側）に、シ
リンダー内へガスの進入（金型と逆方向）を防ぐことを
目的とした、シャットオフ弁を設けた。熱可塑性樹脂と
してはポリアセタール樹脂を用いた。金型温度は８０
℃、シリンダー設定温度は２００℃で中空射出成形を行
った。注入ガス圧力、ガス圧入時間など加圧ガスの注入
条件を変えて、効果を確認した。
【００３７】樹脂中に注入するガス体は窒素ガスを用い
た。ガス注入装置に窒素ガスを導入し、１００〜２５０
ｋｇ／ｃｍ2に昇圧してアキュームレーターにたくわ
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
キャビティ内製品部に導入された。このときの成形条件
はガス圧入遅延時間を０．５秒、ガス圧入時間を３秒、
ガス圧力保持時間を２０〜４０秒、型開きは圧力の保持
時間の終了から２秒後に行い、成形品を取り出した。加
圧ガスの圧力開放は、圧力保持時間終了から２秒間で行
った。
【００３８】溶融樹脂をキャビティ製品部内に未充填部
分が残らないように充填した後、溶融樹脂内に加圧ガス
を注入する。加圧ガスを注入することにより、製品内に
中空部を形成する際に不要となる一部の溶融樹脂は、キ
ャビティ製品部と補助キャビティを結ぶ連絡通路１５を
通り、補助キャビティ１４に押し出される。図11は、得
られた製品の軸心を含む平面で切断したときの断面図で
ある。ノズルより加圧ガスを注入し、補助キャビティを
用いた製品であるため、ゲート４に加圧ガス注入孔、ゲ
ートの反対側端面に補助キャビティに通じる連絡通路口
１６及び、加圧ガスの流出孔がある。実施例１〜３と同
様に成形品の精度を測定した。結果を表１に示す。
【００３９】
【実施例９】実施例５〜８で用いた金型を用い、フルシ
ョット法で補助キャビティを用いない中空射出成形を行
った。計量値の他は、実施例７と同じ条件（注入ガス圧
力、ガス圧保持時間、成形サイクルなど）で中空成形を
行った。キャビティ内に未充填部分が残らないように溶
融樹脂を射出し、射出完了後に成形品内に中空部を形成
するための加圧流体を溶融樹脂内に注入した。実施例１
〜３と同様に成形品の精度を測定した。結果を表２に示
す。溶融樹脂の成形収縮率とほぼ同等の中空率であるた
め、中空射出成形の効果が比較的薄いことが分かる。
【００４０】
【比較例３】実施例５〜８で用いた金型を用い、補助キ
ャビティを用いないでショートショット法にて中空射出
成形を行った。ショートショット法とは、キャビティ内
に未充填部分が残るように溶融樹脂を射出し、射出完了
後に成形品内に中空部を形成するための加圧流体を溶融
樹脂内に加圧ガスを注入する方法である。計量値、加圧
ガス注入タイミングの他は、実施例７と同じ条件で中空
成形を行った。成形品の表面には、キャビティ内に溶融
樹脂の未充填部分と加圧ガスを注入することによって出
来た部分の境界に、ヘジテイションマークという外観不
良が発生した。実施例１〜３と同様に成形品の精度を測
定した。結果を表２に示す。
【００４１】
【比較例４】実施例５〜８、で用いた金型を用い、補助
キャビティは用いない、シリンダー設定温度、金型温度
等の成形条件およびサイクル時間は実施例と同じで、ガ
ス体の注入は行わず、樹脂保圧は８００ｋｇ／ｃｍ2、
保圧時間は１０秒、冷却時間は１５秒といった通常の射
出成形を行った。実施例１〜３と同様に成形品の精度を
測定した。結果を表２に示す。
【００４２】
【実施例１０】図12に示すような、回転軸１とローラー
部２により構成される回転体を制作した。図13は、得ら
れた製品の軸心を含む平面で切断したときの製品断面図
である。ノズルより加圧ガスを注入し、また補助キャビ
ティを用いた中空射出成形により得られた製品であるた
め、ゲート４に加圧ガス注入孔、ゲートの反対側端面に
補助キャビティに通じる連絡通路口１６及び、加圧ガス
の流出孔がある。
【００４３】図14に示した通り、製品軸心が鉛直になる
ようなキャビティ構造で製品下端面にゲートを設けた金
型構造により成形を実施した。熱可塑性樹脂としてはポ
リアセタール樹脂を用いた。金型温度は８０℃、シリン
ダー設定温度は２００℃に設定した。加圧ガスの圧力は
１５０ｋｇ/ｃｍ2とし、加圧ガスの保持時間は２０秒、
成形サイクルは３５秒とした。ショートショット法によ
る中空射出成形とし、加圧ガスの注入は溶融樹脂の射出
中に開始した。成形品ローラー部２のＡ、Ｂ、Ｃの各点
における直径の測定し、結果を、表２にそれぞれ示し
た。
【００４４】
【実施例１１】実施例１０で用いた金型を用い、フルシ
ョット法で補助キャビティを用いない中空射出成形を行
った。計量値、加圧ガス注入タイミングの他は、実施例
１０と同じ条件で中空成形を行った。キャビティ内に未
充填部分が残らないように溶融樹脂を射出し、射出完了
後に成形品内に中空部を形成するための加圧流体を溶融
樹脂内に注入した。実施例１０と同様に成形品の精度を
測定した。結果を表２に示す。溶融樹脂の成形収縮率と
ほぼ同等の中空率であるため、中空射出成形の効果が薄
いことが分かる。
【００４５】
【比較例５】実施例１０で用いた金型を用いてガス体の
注入は行わず、シリンダー、金型等の温度条件、サイク
ル時間、樹脂保圧８００ｋｇ／ｃｍ2 、保圧時間１０
秒、冷却時間１５秒といった通常の射出成形を行った。
実施例１０と同様に成形品の精度を測定した。結果を表
２に示す。
【００４６】
【実施例１２】図15に示すような、回転軸１とローラー
部２により構成される回転体を制作した。図16は、得ら
れた製品の軸心を含む平面で切断したときの製品断面図
である。ノズルより加圧ガスを注入し、補助キャビティ
を用いた中空射出成形によって得られた製品であるた
め、ゲート４に加圧ガス注入孔５、ゲートの反対側端面
に補助キャビティに通じる連絡通路口９及び、加圧ガス
の流出孔８がある。
【００４７】製品様態以外は実施例１〜３と同様な方法
で製品を得た。即ち、図17に示す通り、製品軸心が鉛直
になるようなキャビティ配置とし、ゲート４は製品下端
面に設け、製品上端面の上部に補助キャビティを設ける
と共に、補助キャビティに通ずる連絡通路を設けた金型
構造とした。実施例１〜３と同様に成形品の精度を測定
した。結果を表２に示す。
【００４８】
【比較例６】実施例１２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。中空成形ではないので、ゲートの
反対側に設けられた補助キャビティは用いなかった。シ
リンダー設定温度、金型温度等の成形時の温度条件は実
施例１２と同じとし、樹脂保圧は８００ｋｇ／ｃｍ2、
保圧時間は１０秒、冷却時間は１５秒とし、実施例と成
形サイクル時間が同じになるように設定した。実施例１
〜３と同様に成形品の精度を測定した。結果を表２に示
す。
【００４９】
【表１】
【００５０】
【表２】
【００５１】
【発明の効果】本発明による中空成形法により製造され
た軸一体型樹脂製回転体は、例えば、ローラー形状にお
いては中央部と端部の直径差が小さく良好な精度をも
ち、軸一体型ギアとしてはギア歯元に中空部を設けるこ
とによってギア精度の向上が図れると共に構成部品の点
数を低減でき、回転体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１回の射出で
一体成形品を得ることが可能で、切削加工と比較して短
時間に成形品が得られ、生産性に優れる回転体の製造法
であると言える。実施例１のような回転体とギア、ロー
ラーが一体になった回転体は、従来技術では精度を保持
して、製造するのが困難な形状であった。
【００５２】本発明による軸一体型樹脂製回転体ローラ
ーは寸法精度が良好であり、かつ生産性、リサイクル性
の向上など対環境面においても優れている。従って、機
構部品として自動車、一般機械、精密機械、電気・電子
等の各産業分野に有用である。特にファクシミリ、コピ
ー機、プリンター等の紙送り部品に有用である。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は、ギア付きローラーの概略図である
【図２】図２は、図１のギア付きローラー作製のキャビ
ティ構造の概略図である。
【図３】図３は、図２の高圧ガス注入部の金型構造であ
る。
【図４】図４は、図３の金型構造により成形されたラン
ナーの上面図と側面図を示す。
【図５】図５は、実施例１〜３によって得られた製品の
断面図である。
【図６】図６は、実施例４に用いた金型のキャビティ構
造の概略図である。
【図７】図７は、実施例４の製品を軸心を含む平面で切
断した断面図である。
【図８】図８は、比較例２で用いた金型のキャビティ構
造の概略図である。
【図９】図９は、実施例５〜８、比較例４によって得ら
れる製品の概略図である。
【図10】図10は、実施例５〜８、比較例３、４で用いた
金型のキャビティ構造の概略図である。
【図11】図11は、実施例５〜８の製品を軸心を含む平面
で切断した断面図である。
【図12】図９は、実施例９、比較例５によって得られた
製品の概略図である。
【図13】図13は、実施例９の製品を軸心を含む平面で切
断した断面図である。
【図14】図14は、実施例９、比較例５で用いた金型のキ
ャビティ構造の概略図である。
【図15】図15は、実施例10、比較例６の製品の概略図で
ある。
【図16】図12は、実施例10の製品を軸心を含む平面で切
断した断面図である。
【図17】図17は、実施例10、比較例６で用いた金型のキ
ャビティ構造の概略図である。
【符号の説明】
１ 回転軸 ２ ローラー部 ３ ギア部 ４ ゲート ５ ランナー ６ スプルー ７ 加圧ガス注入部 ８ 金型（固定側） ９ 金型（移動側） １０ 加圧ガス供給管 １１ 樹脂充填部 １２ 樹脂部 １３ 中空部 １４ 補助キャビティ １５ 連絡通路 １６ 連絡通路口
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 31:08

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 内部に中空部を有する軸一体型樹脂製回
    転体の中空射出成形法であって、該軸一体型樹脂製回転
    体の軸線が鉛直になるようキャビティを金型内に配置
    し、キャビティ下端面の軸線上にゲートを設けた金型を
    用い、所定量の溶融樹脂をキャビティ内に充填中あるい
    は射出完了10秒後までに、加圧流体をキャビティ内に注
    入開始することにより、成形品内に中空部を形成するこ
    とを特徴とする軸一体型樹脂製回転体の中空射出成形
    法。
  2. 【請求項２】 請求項１記載の中空射出成形において、
    キャビティに連通して、補助キャビティを設け、キャビ
    ティ中の一部溶融樹脂を加圧流体により補助キャビティ
    に押出しつつ成形品内に中空部を形成することを特徴と
    する軸一体型樹脂製回転体の中空射出成形法。
  3. 【請求項３】 請求項１記載の中空射出成形において、
    成形品内に中空部を形成するための加圧流体を、シリン
    ダーのノズル、金型のスプルー部、ランナー部のいずれ
    かより樹脂内に注入し、該加圧流体がゲートを通過して
    成形品内に至ることを特徴とする軸一体型樹脂製回転体
    の中空射出成形法。
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