(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
金型キャビティの筒状面に１以上の浅ゲート１１及び深ゲート１２が設けられた、Ｙ字型ウェルドラインを生じない筒状射出成形品成形用金型であって、前記浅ゲート１１及び前記深ゲート１２が、筒状金型キャビティの一端面１６の位置に設けられた金型パーティングライン１８から前記浅ゲート１１までの距離を（ｄ’）、前記筒状金型キャビティの一端面１６の他端面１７から深ゲート１２までの距離を（ｄ”）、筒高さを（ｈ）としたとき、ｄ’/ｈ及びｄ”/ｈがいずれも０．５未満であるように設けられていることを特徴とする筒状射出成形品成形用金型。
【請求項２】
ｄ’/ｈ及びｄ”/ｈが何れも０〜０．４の範囲である、請求項１に記載された筒状射出成形品成形用金型。
【請求項３】
筒端面の上部から見た浅ゲート１１及び深ゲート１２の位置関係が交互になっている、請求項１または２に記載された筒状射出成形品成形用金型。
【請求項４】
金属インサートが、予め前記金型キャビティ内の成形品樹脂部の内側に設けられた、請求項１〜３の何れかに記載された筒状射出成形品成形用金型。
【請求項５】
請求項１〜４の何れかに記載された金型を使用し、浅ゲート１１及び深ゲート１２から同時に樹脂を充填することを特徴とする、筒状射出成形品の成形方法。
【請求項６】
請求項５に記載された成形方法によって成形されてなる、ウェルドラインが筒の一端面側から他端面側まで延び、少なくとも筒の長さ方向に対して斜めに形成された部分を有する筒状射出成形品。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ウェルドラインが中心軸に対して斜めの方向に螺旋状に設けられることにより、ウェルド強度の改善された筒状射出成形品、成形金型、及び成形方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
円筒状の樹脂製射出成形品は、自動車部品、光学鏡筒などに汎用されているが、通常、成形時にゲートと反対側に、筒の長さ方向（即ちスラスト方向）に直線上のウェルドラインが生じる（図１参照）ため、寸法精度やラジアル方向の強度の低下を生じやすい。特に、金属インサートが内側に設けられた円筒状成形品では、使用中に−２０〜１００℃のような冷熱サイクルを長期間受けると、金属と樹脂の熱膨張率が異なるために、割れが生じやすい問題がある（図２参照）。
そこで、片側の端面にフィルムゲートを設けて円筒の一端面上の円周から樹脂を充填する方法が用いられているが、金型構造が複雑であったり、後加工が大変である場合が多い。また、ゲートを成形品に対して斜めに設けても、ウェルドラインはスラスト方向に殆ど直線状に形成され、改善が見られない。また、回転コアを用いる方法もあるが、金型構造が極めて複雑となる問題がある。
【０００３】
特開昭６１−１１０５２２号公報には、円筒の上下両端面上のそれぞれ異なるラジアル方向の位置に形成された上部ゲート部及び下部ゲート部と、両端面の異なるラジアル方向の位置から枠体壁面に沿ってそれぞれスラスト方向に部分的に形成されたスラストウェルドラインと、枠体壁面を横切る方向に無端状に形成され、前記スラストウェルドラインを結合する無端ウェルドラインを備えた中空筒状成形枠体が開示されている。しかし、この中空筒状成形枠体では、Ｙ字型に交差するウェルドラインが形成されるために、外力が働いた場合や冷熱サイクルを長期間受けると、交点がくさびの効果を示すために、強度上の問題を生じやすい。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、回転部を有するような複雑な構造を有したり、成形品にＹ字型のウェルドラインを生じるこのない、ウェルド強度の改善された筒状射出成形品を成形にすることのできる金型、該金型を用いた成形方法、及び該方法を用いたＹ字型ウェルドラインを有しない筒状射出成形品を提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明者は、上記の目的を達成すべく鋭意検討した結果、金型パーティングラインから特定の距離で、異なる位置に２以上のゲートを設けて樹脂を充填することにより、成形品にＹ字型のウェルドラインが生じることを防止することができ、これによって上記の目的を達成し得ることを見出し、本発明を完成するに至った。
【０００６】
即ち本発明は、金型キャビティの筒状面に１以上の浅ゲート１１及び深ゲート１２が設けられた、Ｙ字型ウェルドラインを生じない筒状射出成形品成形用金型であって、前記浅ゲート１１及び前記深ゲート１２が、筒状金型キャビティの一端面１６の位置に設けられた金型パーティングライン１８から前記浅ゲート１１までの距離を（ｄ’）、前記筒状金型キャビティの一端面１６の他端面１７から深ゲート１２までの距離を（ｄ”）、筒高さを（ｈ）としたとき、ｄ’/ｈ及びｄ”/ｈがいずれも０．５未満であるように設けられていることを特徴とする筒状射出成形品成形用金型、該金型を使用した筒状射出成形品の成形方法、及び該方法を使用した筒状射出成形品である。前記ｄ’/ｈ及びｄ”/ｈはいずれも０〜０．４の範囲であることが好ましく、筒端面の上部から見た浅ゲート１１及び深ゲート１２の位置関係は交互になっていることが好ましい。
本発明の筒状射出成型品成形用金型を使用することにより、ウェルドラインが一端面側から他端面側まで延び、少なくとも筒の長さ方向に対して斜めに形成された部分を有し、Ｙ字型ウェルドラインを有しない筒状射出成形品を得ることができる。
【０００７】
【発明の実施の形態】
本発明の金型の一例を図３及び図４に示す。図３及び図４において、１０は筒状成形品１を得るための金型キャビティであり、１１は浅ゲート、１２は深ゲート、１３はランナー、１８は金型のパーティングラインである。射出成形機からの溶融樹脂は、ランナー１３から各ゲート１１及び１２を経て金型キャビティに充填される。浅ゲート１１及び深ゲート１２は共にキャビティの筒状面１５上に設けられ、それらのゲート位置はパーティングライン１８（又は筒状金型キャビティの一端面１６）からの位置で表わして、浅ゲート１１はパーティングラインからの距離が短い位置に設けられ、深ゲート１２はパーティングラインからの距離が長い位置に設けられる。浅ゲート１１及び深ゲート１２から実質的に同時に充填された樹脂により、成形品には図５に示すように、スラスト方向に斜めのウェルドライン３が生じる。但し、浅ゲート１１及び深ゲート１２は同一スラストライン上にはなく、図３の例では、円筒中心軸を回転対称軸として、浅ゲート１１の向かい側に浅ゲート１１’が、深ゲート１２の向かい側に深ゲート１２’が設けられている。
【０００８】
浅ゲート１１はパーティングライン１８と実質的に同じ高さのサイドゲートでもよいが、パーティングライン１８より下の筒上部付近の位置に設けて、ランナーからのトンネルにより、ゲートに樹脂が供給されるようにしてもよい。パーティングライン１８から浅ゲート１１までの距離（ｄ’）の筒高さ（ｈ）に対する比率（即ちｄ’／ｈ）は、０．５未満、好ましくは０〜０．４であるように設けられる。０．５より大きくなるとウェルドライン３の傾斜が少なくなる。
同様に、深ゲート１２の、筒状金型キャビティの一端面１６の他端面１７からの距離（ｄ”）は、筒高さ（ｈ）に対して距離（ｄ”）の比率（即ちｄ”／ｈ）が、０．５未満、好ましくは０〜０．４であるように設けられる。
上記距離（ｄ’）と距離（ｄ”）は、浅ゲート１１と深ゲート１２間の間隔（ｄ）にもよるが、ウェルドライン３が成形品１の一端面６から他端面７に、斜めに連続して設けられ、且つＹ字型のウェルドラインが生じない範囲内であれば同じでも、異なっていてもよい。
【０００９】
本発明では、浅ゲート１１及び深ゲート１２からなるゲート全体を段付きゲートと言う。段付きゲートには、成形品によっては、浅ゲート１１及び深ゲート１２の間の深さを持つ中間ゲートを設けることもできる。段付きゲートに設けられる浅ゲート１１と深ゲート１２の数は複数でもよく、浅ゲート１１と深ゲート１２のそれぞれの数は同じでも異なっていてもよく、筒端面から見た上面図において浅ゲート１１と深ゲート１２が交互に、好ましくは点対称もしくは線対称的に設けられる（図６参照）。全周にわたってウェルド強度を向上させたい場合には、浅ゲート１１と深ゲート１２が、同数で、好ましくは２点以上の偶数で設けられ、全周にわたってウェルド強度を向上させる必要がない場合には、例えば薄肉部等の局所だけウェルド強度を向上させるために浅ゲート１１の数が、深ゲート１２の数よりも一少なく又は多くてもよく、奇数となっても構わない。
【００１０】
浅ゲート１１と深ゲート１２の数は、特に制限はないが、浅ゲート１１と深ゲート１２の筒面上に沿った実際の距離（ｄ）と、成形品１の筒高さ（ｈ）との比率（即ちｈ／ｄ）が、１未満になるように選ばれる。距離（ｄ）が上記範囲より大きすぎるとＹ字型のウェルドラインができ、小さくなるほどウェルドライン３の傾斜が少なくなり本発明による効果が弱くなる。
浅ゲート１１と深ゲート１２の数は、通常、それぞれ１以上、２０以下、多くの場合２以上、１０以下である。ゲートの数が多い方が応力が分散されてより割れにくくなるが、数が多すぎると金型の製作コストが増大するなどの問題が生じる。
【００１１】
段付きゲートは筒状成形品１の内側あるいは外側のいずれの位置になるように設けてもよい。成形品１が円筒形でその内径がφ５．０ｍｍ以下の場合には、内側にゲートを設けにくいこと、金属インサートがある側にはゲートを設けられないこと等の制約はあるが、段付きゲートは、筒状成形品の大きさ、長さ、肉厚等による制約はない。また、筒状成形品の高さ（ｈ）と半径（ｒ）との関係も特に制限はない。
各ゲートから充填される樹脂量には特に制限はないが、実質的に同量であることが好ましい。
【００１２】
図７は、浅ゲート１１と深ゲート１２がそれぞれ２箇所づつ等間隔となるように設けられた円筒状金型により得られた本発明の一例の円筒状成形品の筒状面５の展開図である。成形品１に生じたウェルドライン３の端面６とのなす角度をθとすると、周方向に引っ張り力Ｆが働く時、ウェルドライン３に直角に働く力Ｆ'は下記数式（１）のように表される。
Ｆ'＝Ｆ×ｓｉｎθ            （１）
θは、ウェルドラインにＹ字型が生じない範囲であれば小さい程良い。９０度に近づくほど効果が現れにくくなる。
θが４５度の場合はＦ'＝０．７１Ｆ、θが６０度の場合はＦ'＝０．８７Ｆとなるように、上記範囲ではウェルドラインに垂直に加わる力は約１０〜３０％小さくなる。
一方、ウェルドラインの長さ（Ｌ）は、θが９０度の場合のウェルド長さ（即ち円筒高さｈ）に対して長くなるので弱くなる部分が増えるが、ウェルドラインの単位長さあたりの引裂力が小さくなるので、割れにくくなる。
【００１３】
筒状成形品１は円筒でも、多角筒でも、かまぼこ型でもよい。径は高さ方向に一定でなくてもよく、例えば円筒の他に円錐台形でもよく、段差を有する円筒や円錐台形であってもよい。高さは径全周で一定でなくてもよく、円筒部などを斜めに切った形状等でもよい。
【００１４】
本発明で使用される金属インサートとしては、材質や表面の形状（ローレット加工など）を問わない。
インサート成形により、樹脂は金属インサートの裏面へ回り込んでいても構わない。即ち、金属インサートの内側と外側の両面に樹脂があってもよい。ただし、割れ防止に効果があるのは外側の樹脂である。
金属インサートが成形品の中間層に設けられる場合は、成形品の外側から樹脂を充填しても内側から充填してもよい。
【００１５】
成形樹脂の種類には、射出成形が可能な樹脂であれば特に限定はなく、ポリエチレン、ポリプロピレンなどのポリオレフィン、ポリスチレン、ポリ塩化ビニルなどの汎用樹脂；芳香族または脂肪族ポリエステル、ポリアミド、ポリカーボネート、ポリアセタール、液晶性ポリマー、ポリフェニレンエーテル、ポリフェニレンサルファイドなどのエンジニアリングプラスチック、その他セルロース類等が挙げられれる。これらは混合して使用することもできる。これらの樹脂は、新品であってもリサイクル品であってもよい。また、これらの樹脂には、各種樹脂添加剤、充填材、ガラス繊維などの強化材を配合してもよい。強化材の配合されたウェルド強度を低下させる傾向の強い樹脂組成物の場合には、本発明の効果がより発揮される。
【００１６】
【実施例】
以下、実施例により本発明を具体的に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。
【００１７】
（実施例１）
図８は、４点ゲートを使用して成形した成形品のウェルドラインの形成状態をＣＡＥ（樹脂流動解析）により解析した結果を示す図である。上端面から５ｍｍの位置に２つの浅ゲートが筒上面の反対側に設けられる。また、下端面から５ｍｍの位置に２つの深ゲートが筒上面の反対側に設けられる。浅ゲートと深ゲートは、上端面側から見ると、９０度づつずれた関係にある。成形品の高さは３０ｍｍ、直径は４４ｍｍである。
樹脂：ガラス繊維３０重量％含有強化ポリブチレンテレフタレート
樹脂温度：２６０℃
金型温度：６０℃
射出流量：４．９ｃｍ3／ｓ
解析モデル：シェル要素（９６０メッシュ）
この結果、図８に示すように、筒の長さ方向に対して斜めのウェルドラインが生じ、金属インサートがある成形品等の場合にも、割れが生じにくくなる。
【００１８】
（実施例２）
図９は、６点ゲートを使用して成形した成形品のウェルドラインの形成状態をＣＡＥ（樹脂流動解析）により解析した結果を示す図である。上端面から５ｍｍの位置に３つの浅ゲートが筒上面に１２０度づつずれて設けられる。また、下端面から５ｍｍの位置に３つの深ゲートが筒上面に１２０度づつずれて設けられる。浅ゲートと深ゲートは、上端面側から見ると、６０度づつずれた関係にある。成形品の高さは３０ｍｍ、直径は４４ｍｍである。
この結果、図９に示すように、筒の長さ方向に対して斜めのウェルドラインが生じ、金属インサートがある成形品等の場合にも、割れが生じにくくなる。
【００１９】
【発明の効果】
本発明によれば、円筒状成形品を射出成形する際に、ゲートの配置を段違いにして、応力が生じる方向とウェルドラインとの間に角度を設けることによって、周方向の強度が向上する。
【図面の簡単な説明】
【図１】  従来の円筒状射出成形品のウェルドラインを示す図である。
【図２】  従来の円筒状射出成形品の割れの発生状況を示す図である。
【図３】  本発明の筒状射出成形品成形用金型の一例のキャビティ、ゲート、ランナーを示す斜視図である。
【図４】  本発明の筒状射出成形品成形用金型の一例のキャビティ、ゲート、ランナーを示す一例の断面図である。
【図５】  本発明の筒状射出成形品の一例のウェルドラインを示す図である。
【図６】  本発明の筒状射出成形品成形用金型の一例の上面図である。
【図７】  本発明の筒状射出成形品の一例の筒状面の展開図である。
【図８】  本発明の成形法による筒状射出成形品の樹脂流動解析の一例の図である。
【図９】  本発明の成形法による筒状射出成形品の樹脂流動解析の他の例の図である。
【符号の説明】
１  筒状射出成形品
２  金属インサート
３  斜めのウェルドライン
４  スラスト方向に形成されたウェルドライン
５  成形品筒状面
６  成形品一端面
７  成形品他端面
１０  金型
１１  浅ゲート
１１’浅ゲート
１２  深ゲート
１２’深ゲート
１３  ランナー
１４  ゲート
１５  キャビティの筒状面
１６  一端面
１７  他端面
１８  パーティングライン
【図１】
0003773168.tif 000002
【図２】
0003773168.tif 000003
【図３】
0003773168.tif 000004
【図４】
0003773168.tif 000005
【図５】
0003773168.tif 000006
【図６】
0003773168.tif 000007
【図７】
0003773168.tif 000008
【図８】
0003773168.tif 000009
【図９】
0003773168.tif 000010