(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
成形品の厚さを（ｔ）とし、長さを（Ｌ）としたとき、Ｌ／ｔ≧100 である樹脂長尺体を成形するのに使用され、一端部側に樹脂注入口を有する樹脂長尺体成形金型であって、長手方向に少なくとも二つの領域区分がされ、上流側の領域の温度をそれより下流側の領域の温度より高く設定し、長手方向に区分された少なくとも二つの上記領域区分の各境界部を、温度勾配を有する遷移区画としたことを特徴とする樹脂長尺体成形金型。
【請求項２】
金型一端部側の樹脂注入口から溶融樹脂を注入して、成形品の厚さを（ｔ）とし、長さを（Ｌ）としたとき、Ｌ／ｔ≧100 である樹脂長尺体を成形する成形方法であって、上記金型を長手方向に少なくとも二つの領域に区分し、上流側の領域の金型温度をそれより下流側の領域の金型温度より高く設定し、かつ、長手方向に区分された少なくとも二つの上記領域区分の各境界部を、温度勾配を有する遷移区画としつつ、射出成形を行うことを特徴とする樹脂長尺体成形方法。
【請求項３】
溶融樹脂充填後、上記注入口側から樹脂に保圧をかける請求項２記載の樹脂長尺体成形方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、樹脂長尺体を射出成形により成形する樹脂長尺体成形金型及びその成形方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、樹脂長尺体の成形は、図４に示すように、金型41の長手方向（長尺体の長手方向）に複数の樹脂注入口42を設け、これら複数の注入口42から金型41のキャビティ内へ溶融樹脂43を注入して行っている。又は、図５に示すように、金型41の一端部側の注入口42（フィルムゲート）から溶融樹脂43を注入して成形する場合は、金型41の温度を全体に渡って一定として溶融樹脂43の注入が行われている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
図４に示す従来の方法では、注入された溶融樹脂43に速度分布や合流面が生じ、寸法精度の良い成形品を得ることができないという問題点がある。また、成形品に芯部材44が有る場合は、溶融樹脂43の注入圧により芯部材44が曲がり、図６に示すように、樹脂硬化後（金型41から脱型後）の成形品45に大きな反りを発生させ、芯振れが大きく不良品となるという問題点がある。
また、図５に示す従来の方法では、特に横断面が小さく細長い製品を成形する場合、樹脂がキャビティ内に充填する前に硬化してしまい、樹脂の流動が停止し、細い長尺体を成形することができなかった。この従来の方法では、成形品の厚さをｔ（パイプの場合は管厚）、長さをＬとした時、Ｌ／ｔ≧100 の製品を高精度に成形することは非常に困難であった。
また、金型41を樹脂の融点より大きい温度で一定に保った状態で成形を行うと、溶融樹脂は金型の長手方向下流側まで充填するが、金型温度が高いため、樹脂が冷えて収縮する際、図７に示すように成形品45の表面にヒケ（くぼみ）46が生じてしまい不良品となるという問題点がある。
【０００４】
そこで本発明は、樹脂による細い長尺体の製作を可能とし、かつ、その長尺体を高精度に成形できる樹脂長尺体成形金型及び樹脂長尺体成形方法を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上述の目的を達成するために、本発明に係る樹脂長尺体成形金型は、成形品の厚さをｔとし、長さをＬとしたとき、Ｌ／ｔ≧100 である樹脂長尺体を成形するのに使用され、一端部側に樹脂注入口を有する樹脂長尺体成形金型であって、長手方向に少なくとも二つの領域区分がされ、上流側の領域の温度をそれより下流側の領域の温度より高く設定し、長手方向に区分された少なくとも二つの上記領域区分の各境界部を、温度勾配を有する遷移区画としたものである。
【０００６】
上述の目的を達成するために、本発明に係る樹脂長尺体成形方法は、金型一端部側の樹脂注入口から溶融樹脂を注入して、成形品の厚さをｔとし、長さをＬとしたとき、Ｌ／ｔ≧100 である樹脂長尺体を成形する成形方法であって、上記金型を長手方向に少なくとも二つの領域に区分し、上流側の領域の金型温度をそれより下流側の領域の金型温度より高く設定し、かつ、長手方向に区分された少なくとも二つの上記領域区分の各境界部を、温度勾配を有する遷移区画としつつ、射出成形を行うものである。
また、溶融樹脂充填後、上記注入口側から樹脂に保圧をかけて成形を行うものである。
【０００７】
【発明の実施の形態】
以下、図示の実施の形態に基づき、本発明を詳説する。
【０００８】
図１は本発明に係る樹脂長尺体成形金型の実施の一形態を示し、この金型Ｍにより成形される樹脂長尺体は、例えばＡＢＳ樹脂等の熱可塑性樹脂による細長比が大きい製品等があり、具体的には、直径が小さく長手寸法が大きい樹脂ローラー（パイプ）や、他に板厚が薄い板状部材等である。
そして、図１に示す金型Ｍにより成形される樹脂ローラーはコピー機やプリンター等のＯＡ機器に使用され、近年、これら機器は高速処理、大型紙対応の傾向があり、使用されるローラーは長尺かつ高精度のものが特に要求されている。
【０００９】
図１の金型Ｍについて説明すると、金型Ｍの中心部に形成するキャビティ４は、断面円形状であって金型Ｍの長手方向に直線状であり、キャビティ４の中心には芯部材５を配設している。従って、溶融樹脂Ｒは、金型Ｍの内壁面６と芯部材５の外周面との間に充填されることとなり、溶融樹脂Ｒが硬化して、ローラー部材を得ることができる。この芯部材５は、金型Ｍの一端部（基端部）３に連設する第二金型８の差し込み孔に差し込まれて、金型Ｍ（キャビティ４）の軸心が中心軸となるよう固定されている。
【００１０】
金型Ｍの一端部３側には、キャビティ４へ溶融樹脂Ｒを注入する樹脂注入口１を形成している。この樹脂注入口１は、キャビティ４の端面において開口する開口部であり、金型Ｍ（キャビティ４）の軸心を中心軸とする円筒状のフィルムゲートの出口部である。そして注入口１は、第二金型８の（図外の）ランナ、スプルを通って流れてくる溶融樹脂Ｒを、リング状断面のキャビティ４内へ周方向均一に注入するものである。また、ゲート部の形状は、フィルムゲート以外にピンゲート等の他の形式のものであってもよい。
【００１１】
そして、金型Ｍは、長手方向（軸心方向）に少なくとも二つの領域区分───図１の金型Ｍの略中央部の二点鎖線を挟んで一端部３側と他端部９側に区分───がされ、上流側の領域の温度を、それより下流側の領域の温度より高く設定したものとしている。なお、金型Ｍのうち樹脂注入口１側を上流側とし、他端部９側を下流側としており、この上・下流は溶融樹脂Ｒの流れ方向（充填方向）に対応したものとしている。
【００１２】
さらに、樹脂注入口１を有する最上流側の領域の温度は、成形する樹脂の融点（熱変形温度）近くに設定され、それより下流側の領域の温度は、樹脂の融点（熱変形温度）より十分に低く設定したものである。
即ち、図１において、金型Ｍの上流側（注入口１側）略半分を初期充填部２とし、残りの下流側略半分を後期充填部７と領域区分する。そして、初期充填部２の温度Ｔ1 を、後期充填部７の温度Ｔ2 より高く設定して（Ｔ1 ＞Ｔ2 ）、注入口１から溶融樹脂Ｒの注入（射出成形）を行う。
また、金型Ｍの初期充填部２の温度Ｔ1 を、射出成形する樹脂の熱変形温度近くに設定し、金型Ｍの後期充填部７の温度Ｔ2 を、樹脂の熱変形温度より十分に低い所定温度に設定する。
【００１３】
具体的に説明すると、キャビティ４に注入する溶融樹脂ＲをＡＢＳ樹脂とした場合、例えば、このＡＢＳ樹脂の熱変形温度（融点）を80℃とすると、金型Ｍの初期充填部２の温度Ｔ1 を、80℃近くに温度保持し、金型Ｍの後期充填部７の温度Ｔ2 を30℃前後に温度保持する。また、キャビティ４に注入する溶融樹脂Ｒに他の熱可塑性樹脂（例えばポリプロピレン等）を使用した際は、初期充填部２の温度Ｔ1 を、当該樹脂の熱変形温度に対応する温度近くに設定すればよい。
【００１４】
この金型Ｍの温度操作は図示省略するが、金型Ｍ内部（又は表面）にヒーターと、熱電対等の温度検出手段と、温度検出手段の検出値によりヒーターの温度を制御する温度制御手段と、を備え、金型Ｍの各領域の温度を所定温度に保持するよう構成されている。そして、このヒーターと温度検出手段と温度制御手段とを一組として、領域区分された区域ごとに（組として）これらを備えさせれば、領域ごとに所定温度領域を持たせることができる。または、各領域の温度制御手段を共通とし、温度制御手段内部において各領域の制御をしてもよい。
【００１５】
なお、この温度領域は、図１に示す金型Ｍにおいて、初期充填部２の温度をＴ1 で略一定とし、後期充填部７の温度をＴ2 で略一定とするよう温度操作を行っており、初期充填部２と後期充填部７との境界部（二点鎖線の周辺部）を温度勾配を有する遷移区間としている。また、別の実施の形態としては、金型Ｍの領域区分した範囲内においても、夫々の領域内で金型Ｍの他端部（先端部）９側へ温度が下がるよう温度勾配を持たせてもよく、この場合は、さらに、高精度に長尺体の成形が可能となる。
【００１６】
次に、本発明の他の実施の形態を図２に示す。図２の金型Ｍは、長手方向（軸心方向）に三つの領域区分───長手方向に略三等分に、金型Ｍの一端部３側と中間部10と他端部９側に区分───がされ、上流側の領域の温度を、それより下流側の領域の温度より高く設定している。
即ち、図２において、金型Ｍの一端部３（注入口１側）領域を初期充填部２とし、中間部10の領域を中期充填部11とし、残りの下流側領域を後期充填部７と領域区分する。そして、初期充填部２の温度Ｔ11を中期充填部11の温度Ｔ12より高く設定し、中期充填部11の温度Ｔ12を後期充填部７の温度Ｔ13より高く設定して（Ｔ11＞Ｔ12＞Ｔ13）、注入口１から溶融樹脂Ｒの注入（射出成形）を行う。
【００１７】
そして、初期充填部２の温度Ｔ11を、射出成形する樹脂の融点（熱変形温度）近くに設定し、中期充填部11の温度Ｔ12と後期充填部７の温度Ｔ13を、樹脂の融点（熱変形温度）より低い所定温度に順次（下流側へ）温度が下がるよう設定する。具体的に説明すると、キャビティ４に注入する溶融樹脂ＲをＡＢＳ樹脂とした場合、例えば、このＡＢＳ樹脂の熱変形温度（融点）を80℃とすると、金型Ｍの初期充填部２の温度Ｔ11を80℃近くに温度保持し、中期充填部11の温度Ｔ12を55℃前後に温度保持し、後期充填部７の温度Ｔ13を30℃前後に温度保持する。
なお、図２の実施では、金型Ｍを三温に領域区分しているが、これ以上に区分（中期充填部11を第一中期充填部、第二中期充填部…）してもよく、この場合、より高精度に長尺体の成形が可能となる。
また、図２の実施の形態においても、ゲートの形状、金型Ｍの温度操作及び温度領域の設定は、図１の実施の形態と同様としている。
【００１８】
次に、金型Ｍの一端部３側の樹脂注入口１から溶融樹脂Ｒを注入する樹脂長尺体成形方法について、さらに詳しく説明する。
金型Ｍを長手方向に少なくとも二つの領域に区分し、上流側の領域の金型温度をそれより下流側の領域の金型温度より高く設定し、さらに、樹脂注入口１を有する最上流側の金型温度を樹脂の融点（熱変形温度）近くに設定し、それより下流側の金型温度を融点（熱変形温度）より十分に低く設定して、射出成形を行う。
また、図３に示すように、この溶融樹脂Ｒのキャビティ４への注入の際に、溶融樹脂Ｒが、キャビティ４の注入口１近傍に予め装着したピストン部材12を軸心方向（矢印Ａ）に押しながら、充填させてもよい。ピストン部材12は、キャビティ４内を摺動可能に装着されたもので、キャビティ４に供給される溶融樹脂Ｒに対して、注入口１方向へ（矢印Ｂ方向の）所定の流動抵抗を与えるものである。これにより、キャビティ４に供給された溶融樹脂Ｒは、そのキャビティ４での流動速度分布が横断面内において均一とすることができる。従って、この流動速度制御機能により、寸法精度が高い長尺の成形品の形成が可能となる。
【００１９】
また、キャビティ４に溶融樹脂Ｒを充填すると、その後、注入口１側から（溶融）樹脂に保圧をかける。この保圧は、射出圧よりは低い圧力で、キャビティ４に充填した溶融樹脂Ｒに、図外の射出成形機等により内圧をかけて保持するものであり、溶融樹脂Ｒはこの保圧を受けた状態で硬化が進む。
これは、キャビティ４に充填した溶融樹脂Ｒが冷えるに従って収縮することにより生じるヒケを防止するためであり、金型温度が高い程成形収縮が大きくなりヒケが発生しやすくなるが、本発明においては、金型Ｍの樹脂注入口１側において金型温度を高くしているが、保圧作用によりこの領域においてもヒケの発生を防止することができる。
【００２０】
本発明によれば、成形品の厚さ（パイプ状樹脂体の場合は管厚と定義する）をｔ、長さをＬとした時、Ｌ／ｔ≧100 の製品を高精度に成形することが可能であり、さらに、Ｌ／ｔの値が 300〜500 といった一層細長状の長尺体においても高精度に成形が可能である。  なお、長尺体の実施例として、外径φ12mm、内径φ8 mm（芯部材外径φ8 mm）、長さ326 mmのパイプ状樹脂体の場合（Ｌ／ｔ＝163 ）において、外径差が0.05mm以内、全心振れが0.1 mm以内といった良好な成形品を得ることができる。
【００２１】
【発明の効果】
本発明は上述の構成により次のような効果を奏する。
【００２２】
溶融樹脂Ｒの流動性が良くなり、金型Ｍ（キャビティ４）の先端側まで溶融樹脂Ｒの充填が可能となるとともに、成形品の表面にヒケなどの不良を生じさせることがない。従って、細長状の長尺体の成形が可能となり、かつ、その長尺体の寸法精度を極めて高くすることが可能となる。
【００２３】
（請求項３によれば）金型Ｍの初期充填部２の温度が高くなっても、全域に渡り成形品の表面にヒケ等の不良を生じさせることがなく、より一層精度の高い長尺体を成形できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の金型の実施の一形態を示す側部断面図である。
【図２】  本発明の金型の他の実施の形態を示す側部断面図である。
【図３】  本発明の金型の別の実施の形態を示す要部断面図である。
【図４】  従来の金型を説明する側部断面図である。
【図５】  従来の金型を説明する側部断面図である。
【図６】  従来の成形方法により作製された長尺体の側部断面図である。
【図７】  従来の成形方法により作製された長尺体の側部断面図である。
【符号の説明】
１  樹脂注入口
３  一端部
Ｒ  溶融樹脂
Ｍ  金型
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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