JP2020172064A - 樹脂管の製造方法 - Google Patents

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Abstract

【課題】アシスト材を使用した樹脂射出成形によって、二層構造の樹脂管の外周面に任意の所望形状の部分をより簡潔に製造できる樹脂管の製造方法を提供する。【解決手段】組み付けたモールド２によって所望の形状の２つの一次キャビティを形成して、２つの一次キャビティに溶融した一次樹脂を射出することで、筒状二分割形状の成形体を２つ成形し、位置をずらして組み付けたモールドによって形成された１つの二次キャビティ４Ｂに、２つの成形体９ａ、９ｂどうしをすき間をあけて対向させて筒状に内嵌した状態で、溶融した二次樹脂５Ｂを射出した二次キャビティ４Ｂにアシスト材７を注入し、硬化した二次樹脂５Ｂからなる内面層１０と、２つの成形体９ａ、９ｂからなる外面層９とを一体化させた二層構造の樹脂管８の外周面に任意の所望形状のフランジ部９ｄを設ける。【選択図】図８

Description

本発明は、樹脂管の製造方法に関し、さらに詳しくは、ガスアシスト成形方法などのアシスト材を使用する樹脂射出成形を用いて、二層構造の樹脂管の外周面に任意の所望形状の部分をより簡潔に製造できる樹脂管の製造方法に関するものである。
樹脂射出成形により樹脂管を成形する際に、溶融した樹脂をモールドに射出した後、窒素ガスなどの高圧ガスをモールドに注入するガスアシスト成形方法が知られている（例えば、特許文献１参照）。高圧ガスに代わって、水や金属球、樹脂球をアシスト材としてモールドに高圧で注入することもある。
また、フローティングコア（アシスト材）を用いた樹脂射出成形によって、内層と外層とを有する二層構造の樹脂管を製造する方法が提案されている（特許文献２参照）。この提案の方法では、内層および外層となる樹脂をそれぞれ主キャビティに充填した後、内層となる樹脂の中にフローティングコアを通過させる。これにより、内層となる樹脂の所定量がフローティングコアによって主キャビティから押し出されて二層構造の樹脂管が成形される。
樹脂管の外周面には例えば、樹脂管を所定の場所に固定するためのフランジ部などの様々な部分を形成することがある。しかしながら、引用文献２で提案されている成形方法では、成形した樹脂管の外周面に別部材を一体化させる必要があるので製造工程が煩雑になる。それ故、二層構造の樹脂管の外周面に任意の所望形状の部分をより簡潔に製造するには改善の余地がある。
特開２００３−１８１８６８号公報 特開平９−１２３２１２号公報
本発明の目的は、ガスアシスト成形方法などのアシスト材を使用する樹脂射出成形を用いて、二層構造の樹脂管の外周面に任意の所望形状の部分をより簡潔に製造できる樹脂管の製造方法を提供することにある。
上記目的を達成するため本発明の樹脂管の製造方法は、一次成形時と二次成形時とで互いを組み付ける位置がスライドさせた位置に設定されたダイスライド射出用モールドを用いた樹脂管の製造方法において、一次成形時に互いに組み付けた前記モールドによって形成された２つの一次キャビティに溶融した一次樹脂を射出することで、筒状二分割形状の成形体を２つ成形し、二次成形時に互いに組み付けた前記モールドによって形成された１つの二次キャビティに、２つの前記成形体どうしをすき間をあけて対向させて筒状に内嵌した状態にして、この二次キャビティに溶融した二次樹脂を射出した後、この二次キャビティにアシスト材を注入し、硬化した前記二次樹脂からなる内面層と２つの前記成形体とを一体化させた樹脂管を製造することを特徴とする。
本発明によれば、一次キャビティを所望の形状になるようにモールドを形成しておくことで、一次成形時に所望の外周形状を有する成形体を成形することができる。そして、二次成形時に硬化した前記二次樹脂からなる内面層と２つの前記成形体とを一体化させることで、二次樹脂からなる内面層と一次樹脂からなる外面層で構成される二層構造の樹脂管の外周面に任意の所望形状の部分をより簡潔に製造することができる。
本発明により製造された樹脂管を例示し、図１（Ａ）は縦断面図、図１（Ｂ）は横断面図である。 樹脂管を製造する成形装置を例示する説明図である。 図２のモールドを互いに組み付けて一次キャビティが形成されている状態を横断面視で例示する説明図である。 図３の一次キャビティに一次樹脂を射出した状態を例示する説明図である。 図４のモールドの位置をずらして組み付ける工程を横断面視で例示する説明図である。 図５のモールドを互いに組み付けて二次キャビティが形成されている状態を横断面視で例示する説明図である。 図６の二次キャビティに二次樹脂を射出した状態を例示する説明図である。 二次樹脂を射出した後の図７の二次キャビティにアシスト材を注入している状態を縦断面視で例示する説明図である。 二次キャビティに内嵌された成形体の変形例を縦断面視で例示する説明図である。 成形体の変形例を樹脂管の横断面視で示す説明図である。 成形体の別の変形例を樹脂管の横断面視で示す説明図である。
以下、本発明の樹脂管の製造方法を、図に示した実施形態に基づいて説明する。
図１に例示するように、本発明により製造される樹脂管８は、外面層９と内面層１０とが一体的に接合されて構成された二層構造になっている。詳述すると、樹脂製の円筒状の内面層１０の外周面に、樹脂製の外面層９が接合されている。外面層９は２つの成形体９ａ、９ｂで構成されていて、外面層９の外周面には一体的に成形されたフランジ部９ｄを有している。それぞれの成形体９ａ、９ｂの周方向の対向端部９ｃどうしの間には内面層１０が入り込んでいる。図中の一点鎖線ＣＬは、管路の横断面中心を通過する中心線を示している。
この実施形態の樹脂管８は、直管部（直線領域８ｃ）と屈曲部（屈曲内側領域８ａ、屈曲外側領域８ｂ）とを有する屈曲管になっている。屈曲内側領域８ａおよび屈曲外側領域８ｂの壁面が二点鎖線で囲まれて示されている。樹脂管８は、直線領域８ｃだけの場合も、屈曲領域８ａ、８ｂだけの場合もある。また、外面層９の外周面にはフランジ部９ｄに限らず、任意の所望形状の部分を有する仕様にすることができる。
この樹脂管８は、図２に例示する成形装置１を用いて製造される。成形装置１は、溶融した一次樹脂５Ａをモールド２（２ａ、２ｂ）に射出するシリンダ１ａと、溶融した二次樹脂５Ｂをモールド２（２ａ、２ｂ）に射出するシリンダ１ｂと、アシスト材７をモールド２（２ａ、２ｂ）に注入するアシスト材注入部１ｃとを備えている。この成形装置１では、ダイスライドインジェクションによる一次成形とアシスト材を用いた二次成形とが行われる。
一次樹脂５Ａ、二次樹脂５Ｂは、樹脂管８に要求される性能等に応じて射出可能な適切な種類の樹脂が選択される。一次樹脂５Ａと二次樹脂５Ｂとは同じ樹脂にすることも異なる樹脂にすることもできる。この実施形態では、溶融した一次樹脂５Ａと二次樹脂５Ｂのうち、一次樹脂５Ａのみにガラスファイバやカーボンファイバなどの補強繊維６が混合されている。
二次樹脂５Ｂは管路を流れる流体に対する耐久性に優れた材質が採用される。一次樹脂５Ａは二次樹脂５Ｂよりも剛性（破断応力）が高い仕様にするとよい。例えば、一次樹脂５Ａは二次樹脂５Ｂよりも剛性（破断応力）が高い材質にする、或いは、この実施形態のように補強繊維６を混合する。
アシスト材７は公知のものでよく、窒素ガスなどの気体、水などの液体、金属球や樹脂球、砲弾形状の金属塊、樹脂塊などの固体から適切な材料が選択される。アシスト材注入部１ｂは、アシスト材７の種類に応じて公知の適切な機構が採用される。
モールド２は、いわゆる２つ割りタイプであり、組み付けられる一方のモールド２ａと他方のモールド２ｂとで構成されている。互いのモールド２ａ、２ｂはパーティングラインＰＬを境界にして接合および分離する。このモールド２は、一次成形時と二次成形時とで互いを組み付ける位置がスライドさせた位置に設定されたダイスライド射出用モールドである。
図３に例示するように互いのモールド２ａ、２ｂの対向面には、凹部３ａと凸部３ｂとが形成されている。モールド２ａ、２ｂを互いに組み付けることにより、後述する一次キャビティ４Ａ、二次キャビティ４Ｂが形成される。モールド２には、一次キャビティ４Ａ、二次キャビティ４Ｂに対してゲートを介して接続するランナーが形成されている。このランナーは成形装置１の射出ノズルに接続される。モールド２には二次キャビティ４Ｂに注入された二次樹脂５Ｂやアシスト材７の排出部も設けられている。
次に、本発明の樹脂管の製造方法の手順の一例を説明する。
図３に例示する一次成形時には、それぞれのモールド２ａ、２ｂの凹部３ａと凸部３ｂを対向させて、モールド２ａ、２ｂを互いに組み付ける。この組み付けたモールド２ａ、２ｂによって２つの一次キャビティ４Ａ、４Ａを形成する。この実施形態ではそれぞれの一次キャビティ４Ａ、４Ａは同じ形状になっているが異ならせることもできる。
次いで、図４に例示するように、補強繊維６を混合した溶融した一次樹脂５Ａをシリンダ１ａからモールド２に射出する。射出された一次樹脂５Ａは、モールド２に形成されたスプルー、ランナー、ゲートを通過して一次キャビティ４Ａに注入される。射出した一次樹脂５Ａが硬化することにより、筒状二分割形状（筒状体を筒軸方向に沿って二分割にした形状）の成形体９ａ、９ｂが２つ成形される。成形体９ａ、９ｂは樹脂管８においては外面層９になる。
一次成形によって、フランジ部９ｄが成形体９ａ、９ｂの外周面に一体成形される。一次成形では、ダイスライドインジェクションによる樹脂成形なので、成形体９ａ、９ｂの外周面の任意の所望位置に、任意の所望形状の部分を形成することができる。
次いで、図５に例示するようにモールド２を開型した後、それぞれのモールド２ａ、２ｂの凹部３ａを対向させるように、一方のモールド２ｂを所定位置にスライドさせる。それぞれのモールド２ａ、２ｂの凹部３ａには成形体９ａ、９ｂが保持されている。
次いで、二次成形を行う。二次成形時には図６に例示するように、一方のモールド２ｂをスライドさせた所定位置で互いのモールド２ａ、２ｂを組み付ける。互いに組み付けたモールド２ａ、２ｂによって１つの二次キャビティ４Ｂを形成する。二次キャビティ４Ｂでは、２つの成形体９ａ、９ｂが筒状に内嵌された状態になっている。そして、それぞれの成形体９ａ、９ｂの周方向の対向端部９ｃどうしがすき間１１を開けて対向した状態になっている。
次いで、溶融した二次樹脂５Ｂをシリンダ１ｂからモールド２に射出する。射出された二次樹脂５Ｂは、モールド２に形成されたスプルー、ランナー、ゲートを通過して二次キャビティ４Ｂに注入される。これにより図７に例示するように、それぞれの成形体９ａ、９ｂの内周側は二次樹脂５Ｂによって覆われる。成形体９ａ、９ｂどうしのすき間１１は二次樹脂５Ｂが充填された状態になる。
次いで、アシスト材注入部１ｃからアシスト材７をモールド２に所定の高圧で注入する。図８に例示するように、注入されたアシスト材７は、溶融した二次樹脂５Ｂが注入されている二次キャビティ４Ｂの内部をその延在方向に沿って高圧で通過する。アシスト材７が通過することで、まだ完全に硬化していない二次樹脂５Ｂの内周面が所望形状に成形される。
その後、射出した二次樹脂５Ｂが硬化することで、二次キャビティ４Ｂに沿った所望形状の内面層１０が形成される。また、二次樹脂５Ｂの硬化とともに、内面層１０と２つの成形体９ａ、９ｂとが接合される。即ち、二次樹脂５Ｂの射出成形工程の完了とともに内面層１０と外面層９とが一体化された樹脂管８が製造される。
このように本発明によれば、一次キャビティ４Ａを所望の形状になるようにモールド
を形成しておけば、一次成形時に所望の外周形状を有する成形体９ａ、９ｂを成形できる。そして、二次成形時に硬化した二次樹脂５Ｂからなる内面層１０と２つの成形体９ａ、９ｂとを一体化させることで、内面層１０と外面層９で構成される二層構造の樹脂管８の外周面に、フランジ部９ｄなどの任意の所望形状の部分をより簡潔に製造することができる。フランジ部９ｄなどの部材を後付けする必要がないので、製造効率を向上させるには有利である。
また、本発明によれば、樹脂管８が、アシスト材７を用いた樹脂射出成形ができる形状であれば、複雑に屈曲した形状であっても大量生産することもできる。尚、一次樹脂５Ａと二次樹脂５Ｂとを同じ種類の樹脂にすると両者をより強固に一体化させるには有利になる。
図９に例示するように、樹脂管８が屈曲管の場合は二次成形時に、高圧で注入されたアシスト材７は、二次キャビティ４Ｂの最短ルートになる屈曲内側に偏って通過しようとする。そのため、屈曲内側領域８ａの二次樹脂５Ｂが高圧で通過するアシスト材７によってより多く削られる。これにより、屈曲内側領域８ａの二次樹脂５Ｂの壁厚が屈曲外側領域８ｂの二次樹脂５Ｂの壁厚よりも小さくなる傾向がある。
そこで、成形体９ａ、９ｂの屈曲内側領域８ａの壁厚を周辺領域の壁厚よりも大きく成形しておくとよい。図９では、屈曲内側領域８ａの壁厚を周辺領域の壁厚と同じにした場合を破線で示している。さらに好ましくは、成形体９ａ、９ｂの屈曲外側領域８ｂの壁厚を周辺領域の壁厚よりも小さく成形しておく。図９では、屈曲外側領域８ｂの壁厚を周辺領域の壁厚と同じにした場合を破線で示している。このように成形体９ａ、９ｂの屈曲内側領域８ａ、屈曲外側領域８ｂの壁厚を予め調整しておくことで、製造された樹脂管８における屈曲内側領域８ａと屈曲外側領域８ｂの壁厚の差異を小さくするには有利になる。予め調整しておく成形体９ａ、９ｂの屈曲内側領域８ａ、屈曲外側領域８ｂの壁厚は、事前のテスト成形やシミュレーション等に基づいて設定することができる。
図１０に例示するように、それぞれの成形体９ａ、９ｂの対向端部９ｃどうしは、外周側に向かうほど間隔が狭くなるようにすることもできる。この構造にすると、それぞれの成形体９ａ、９ｂの対向端部９ｃどうしの間に、二次樹脂５Ｂをすき間なく充填させ易くなる。また、樹脂管８に内圧が作用した場合に、対向端部９ｃどうしのすき間に入り込んでいる内面層１０がクサビのように機能して、それぞれの成形体９ａ、９ｂを周方向に押圧するので、樹脂管８の内圧に対する耐圧性を向上させ易くなる。この構造の樹脂管８を製造するには、二次成形時に、二次キャビティ４Ｂで対向させて筒状に内嵌した状態の２つの成形体９ａ、９ｂどうしのすき間１１を、筒状横断面視で外周側に向かうほど間隔が狭くなるようにすればよい。
図１１に例示するように、それぞれの成形体９ａ、９ｂの対向端部９ｃどうしは、周方向に一方側に傾斜させるようにすることもできる。この構造にすると、半径方向の延長線上で見たときに内面層１０だけで形成されている部位を小さくする（なくす）ことができる。即ち、樹脂管８に内圧が作用した場合に、内面層１０だけで内圧を負担する部位を小さくする（なくす）ことができるので、樹脂管８の内圧に対する耐圧性を向上させ易くなる。この構造の樹脂管８を製造するには、二次成形時に、二次キャビティ４Ｂで対向させて筒状に内嵌した状態の２つの成形体９ａ、９ｂどうしのすき間１１を、筒状横断面視で周方向に一方側に傾斜させるようにすればよい。
尚、図１０と図１１の構造を組み合わせて、それぞれの成形体９ａ、９ｂの対向端部９ｃどうしは、外周側に向かうほど間隔が狭くなるようにするとともに、周方向に一方側に傾斜させるようにすることもできる。この構造にする場合は、二次成形時に、二次キャビティ４Ｂで対向させて筒状に内嵌した状態の２つの成形体９ａ、９ｂどうしのすき間１１を、筒状横断面視で外周側に向かうほど間隔が狭くなるようにするとともに、筒状横断面視で周方向に一方側に傾斜させるようにすればよい。
１ 成形装置
１ａ、１ｂ シリンダ
１ｃ アシスト材注入部
２（２ａ、２ｂ） モールド
３ａ 凹部
３ｂ 凸部
４Ａ 一次キャビティ
４Ｂ 二次キャビティ
５Ａ 一次樹脂
５Ｂ 二次樹脂
６ 補強繊維
７ アシスト材
８ 樹脂管
８ａ 屈曲内側領域
８ｂ 屈曲外側領域
８ｃ 直線領域
９ 外面層
９ａ、９ｂ 成形体
９ｃ 対向端部
９ｄ フランジ部
１０ 内面層
１１ すき間

Claims (5)

  1. 一次成形時と二次成形時とで互いを組み付ける位置がスライドさせた位置に設定されたダイスライド射出用モールドを用いた樹脂管の製造方法において、
    一次成形時に互いに組み付けた前記モールドによって形成された２つの一次キャビティに溶融した一次樹脂を射出することで、筒状二分割形状の成形体を２つ成形し、二次成形時に互いに組み付けた前記モールドによって形成された１つの二次キャビティに、２つの前記成形体どうしをすき間をあけて対向させて筒状に内嵌した状態にして、この二次キャビティに溶融した二次樹脂を射出した後、この二次キャビティにアシスト材を注入し、硬化した前記二次樹脂からなる内面層と２つの前記成形体とを一体化させた樹脂管を製造することを特徴とする樹脂管の製造方法。
  2. 前記樹脂管が屈曲管であり、２つの前記成形体の屈曲内側に相当する領域の壁厚を周辺領域の壁厚よりも大きく成形しておく請求項１に記載の樹脂管の製造方法。
  3. 溶融した前記一次樹脂と前記二次樹脂のうち、前記一次樹脂のみに補強繊維を混合しておく請求項１または２に記載の樹脂管の製造方法。
  4. 前記二次キャビティで対向させて筒状に内嵌した状態の２つの前記成形体どうしのすき間を、筒状横断面視で外周側に向かうほど間隔が狭くなるようにする請求項１〜３のいずれかに記載の樹脂管の製造方法。
  5. 前記二次キャビティで対向させて筒状に内嵌した状態の２つの前記成形体どうしのすき間を、筒状横断面視で周方向に一方側に傾斜させるようにする請求項１〜４のいずれかに記載の樹脂管の製造方法。
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