JPH06170859A - 遠心力を利用した弾性体物品の注型成形法及びその装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【構成】 弾性体物品の注型成形において、垂直方向の
回転軸９を中心に水平方向に回転可能な補給槽１０の外
周部に、複数のモールド１１を等間隔に、補給槽１０と
連通させて設置する。そして、補給槽１０及びモールド
１１を回転させたときの遠心力によって補給槽１０内の
液状ポリマー原料をモールド１１内に充填させる。不用
なガスはポリマー原料液と遠心分離され、モールド１１
の回転軸方向端部から順次排出される。 【効果】 気泡を含まない良質な弾性体製品を得られ
る。また、量産性に優れている。特に、合成繊維糸の仮
撚り加工工程に用いられる摩擦仮撚り用ディスクの製造
に適している。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、気泡を含まない良質
な弾性体物品を容易に製造するための、遠心力を利用し
た弾性体物品の注型成形法及びその装置に関するもので
ある。また、この発明は、合成繊維糸の仮撚加工工程に
用いられる摩擦仮撚用ディスクの製造に特に適し、気泡
を含まない良質な摩擦仮撚用ディスクを容易に製造する
ための、遠心力を利用した注型成形法及びその装置に関
するものである。

【０００２】

【従来の技術】一般に、ロール、ディスク、その他の弾
性体物品を注型成形するには、液状ポリマー原料を型に
流し込み、固化させた後、型から取り出して製品を得る
方法がとられている。

【０００３】また、摩擦仮撚用ディスクを製造するに
は、従来、円筒状の胴部とリング状のフランジ部とから
なる、アルミあるいは合成樹脂製の芯材をあらかじめ成
形しておき、この芯材のフランジ外周部に液状ポリマー
原料を流し込んで弾性体部を形成し、固化させた後これ
を取り出す方法が取られていた。なお、この弾性体部は
糸と直接接触し、施撚作用を行う部分であり、摩擦特
性、耐摩耗性等が要求されるため、ポリウレタンゴムが
一般に用いられている。

【０００４】図１は仮撚装置を示す図であり、平行に配
した回転軸１によって複数個のディスク２を高速回転さ
せ、その外周面に走行糸条３を接触させてよりを与えて
いる。また図２は、このような仮撚用ディスク２の断面
図であり、胴部４とフランジ部５とからなるアルミある
いは合成樹脂製の芯体６の外周表面に、ポリウレタンゴ
ムによる弾性体被覆部７が形成されている。また、芯体
６と弾性体被覆部７とのより強固な結合を得るため、芯
体６のフランジ部外周には幅狭の突条８が形成されてい
る。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】従来の弾性体物品の注
型成形法においては、液状ポリマー原料中に存在するガ
スや型内の空気を完全に除去するのが非常に困難であっ
た。このため、製品中に多くの気泡を含み、不良品の発
生率が高かった。また、従来の製造法による摩擦仮撚用
ディスクにおいては、弾性体７中特に芯体６と弾性体７
との結合部に多くの気泡が発生していた。そして、摩擦
仮撚用ディスクの製品中に気泡を含むことは、次のよう
な点で大きな問題となっていた。 糸から受ける繰り返し押圧力と、数万〜数十万ｒｐｍ
といった高速回転によって生じる遠心力とによって、弾
性体部に波状の変形や振動を引き起こす原因となる。こ
のため、安定した撚りが得られなくなる。 弾性体部の、芯体からの剥離や亀裂の原因となり、デ
ィスクの寿命を短くする。 表面に現れた気泡は、撚りのムラや毛羽の発生の原因
となる。 更に、従来の注型成形法においては、１つずつ型内に液
状ポリマー原料を流し込んでいたため、量産性に劣ると
いう問題があった。

【０００６】この発明の目的は、注型成形法による弾性
体物品の製造、特に摩擦仮撚用ディスクの製造におい
て、気泡を含まない良質な製品を容易に得ること、
量産性を向上させること、を可能とする遠心力を利用し
た弾性体物品の注型成形法及びその装置を提供すること
にある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明による弾性体物品の注型成形法では、垂直方向
の回転軸９を中心に水平方向に回転可能な補給槽１０の
外周部に、複数のモールド１１を等間隔に、補給槽１０
と連通させて設置する。そして、補給槽１０及びモール
ド１１を回転させたときの遠心力によって補給槽１０内
の液状ポリマー原料をモールド１１内に充填させ、硬化
させる。

【０００８】ここで、複数のモールド１１を等間隔に設
置するのは、量産性を上げ、かつ回転時のバランスを取
るためであり、モールド１１の個数は特に規定されるも
のではない。また、補給槽１０とモールド１１とを連通
させるのは、補給槽１０内の液状ポリマー原料がモール
ド１１内へ移動できると同時に、モールド１１内の空気
が補給槽１０方向に排出できるようにしておくためであ
る。なお、補給槽１０への液状ポリマー原料の供給は、
補給槽１０及びモールド１１を回転させながら行なって
も良いし、予め補給槽１０内に液状ポリマー原料を供給
してから回転を開始しても良い。

【０００９】更に、補給槽１０とモールド１１との間に
脱泡手段を設けても良い。この脱泡手段は、例えば補給
槽１０からモールド１１に向かう液状ポリマー原料の流
路中に、回転軸９から離れるにしたがって流路幅が狭く
なる、断面が略楔形状の圧縮部１２ａを形成することで
簡単に実現できる。

【００１０】一方、弾性体と一体化すべき部分を有する
基材をモールド１１内にあらかじめ設置しておけば、基
材と弾性体とを一体成形することが可能となる。

【００１１】次に、本発明による方法で摩擦仮撚用ディ
スク２を成形する場合について説明する。この場合、モ
ールド１１を円筒状の外筒１３と、外筒１３の一端に設
けた底蓋１４と、底蓋１４の中心部で一端を固定して外
筒１３内の中央部に設けた芯棒１５とで構成する。そし
て、円筒状の胴部とリング状のフランジ部とを有する芯
材６、および内径が上記胴部の外径と等しいリング状の
仕切り部材１６ａ、１６ｂを芯棒１５にくし刺しにする
形で交互に多数積層し、更にその上から固定部材１７又
は１８でこれらを固定する。そして、前記同様このモー
ルド１１を補給槽１０の外周部に設置し、遠心力を利用
してモールド１１内に液状ポリマー原料を充填させ、硬
化させる。

【００１２】ここで、芯材６は、上記した弾性体と一体
化すべき部分を有する基材であり、リング状のフランジ
部外周に弾性体が被覆一体化される。また、１６ａは底
蓋１４と接する第一の仕切り部材であり、１６ｂは二番
目以降の多数の仕切り部材である。仕切り部材１６を用
いるのは、液状ポリマー原料の注入箇所を必要な部分に
限定し、原料のムダと成形後の切削工程の手間を省くた
めである。また、外筒１３の内周面と芯材６、二番目以
降の仕切り部材１６ｂ及び固定部材１７又は１８それぞ
れとの間には、液状ポリマー原料及び空気が通過可能な
ようにある程度の隙間１９を設けておく必要がある。

【００１３】なお、本発明による方法で摩擦仮撚用ディ
スク２を成形する場合には、モールド１１を上記構成と
しているが、本発明によれば摩擦仮撚用ディスク２以外
の種々の弾性体物品も成形することができ、その場合に
は、モールド１１の形状は成形品の形状に合わせて適宜
選択でき、また基材と弾性体とを一体成形する場合に
は、モールド１１内にあらかじめ設置しておく基材の形
状も、特に規定されるものではない。

【００１４】本発明に用いることのできるポリマーとし
ては、例えばエポキシ樹脂、ポリウレタン、フェノール
樹脂、ユリア樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、シリコー
ン樹脂、メタクリル樹脂、ポリアミド樹脂などであっ
て、注型成形に適用できるものであればいずれも使用可
能である。

【００１５】

【作用】本発明による注型成形法では、補給槽１０に供
給した液状ポリマー原料は、補給槽１０の回転による遠
心力の作用を受け、モールド１１内に順次移動する。そ
して、モールド１１内においては遠心分離作用が働くた
め、気泡の原因となる液状ポリマー原料中のガスやモー
ルド１１内の空気はポリマー原料液と分離され、モール
ド１１の回転軸方向端部から順次排出される。

【００１６】更に、補給槽１０とモールド１１との間に
前記断面が略楔形状の圧縮部１２ａを設けた場合には、
この部分で補給槽１０の回転による遠心力と、断面が略
楔形状の圧縮部１２ａによる抵抗力との相互作用によっ
て圧縮作用及び遠心分離作用が働き、不用なガスを含ま
ない液状ポリマー原料のみをモールド１１内に注入する
ことができる。そして、モールド１１内においても、上
記同様遠心分離作用が働くため、ガスや空気はモールド
１１の回転軸方向端部から順次排出される。このため成
形品中に気泡が入り込む確率は一段と減少する。

【００１７】

【実施例】以下、本発明による注型成形法で摩擦仮撚用
ディスクを製造する場合の実施例について、図面を参照
しながら説明する。

【００１８】図３は注型成形装置を上部から見た図、図
４は同装置を側面から見た断面図である。図において、
９は回転軸、１０は補給槽、１１はモールドであり、又
２０は液状ポリマー原料の供給ノズルである。補給槽１
０の上部には、液状ポリマー原料を供給するための開口
部が形成されており、また補給槽１０の下部外周面には
モールド１１を取り付けるための穴が複数個、等間隔に
設けられている。また、モールド１１の一端部外周面
と、補給槽１０の上記穴の内周面にはそれぞれ螺旋溝２
１が彫ってあり、これらはねじ式に螺合することが出来
る。

【００１９】図５はモールド１１の拡大断面図である。
図において、１３は円筒形の外筒、１４は底蓋、１５は
芯棒である。芯棒１５の一端は底蓋１４の中心部で固定
されており、外筒１３内の中央部に位置している。

【００２０】また同図において、６はあらかじめ成形し
ておいた摩擦仮撚用ディスクの芯材であり、１６は金属
製の仕切り部材であり、１７は金属製の固定部材であ
る。芯材６は円筒状の胴部４とリング状のフランジ部５
とを有しているが、胴部４の内径は芯棒１５の外径と等
しく、フランジ部５の外径は弾性体の被覆代を見込んだ
分だけ外筒１３の内径より小さい。また、芯材６のフラ
ンジ部外周には、芯材６と弾性体７とのより強固な結合
を実現するために、幅狭の突条８が設けられている。な
お、この芯材６の材質は、ポリアセタール樹脂（２０重
量％ガラスビーズ入り）製である。仕切り部材１６はリ
ング状であり、その内径は芯材６の胴部の外径と等し
い。また、底蓋１４と接する第一の仕切り部材１６ａの
みその外径は外筒１３の内径と等しいが、二番目以降の
仕切り部材１６ｂの外径は外筒１３の内径より若干（２
〜３ｍｍ）小さくしてあり、外筒１３の内周面と、芯材
６及び二番目以降の仕切り部材１６ｂそれぞれの外周面
との間には、液状ポリマー原料及び空気が通過可能なよ
うに隙間１９が形成されている。

【００２１】まず、外筒１３、底蓋１４、及び芯棒１５
からなるモールド１１を８本用意する。そして、第一の
仕切り部材１６ａをモールド１１内にはめ込む。次い
で、芯材６と二番目以降の仕切り部材財１６ｂとを交互
に次々と芯棒１５にくし刺しにする形で積層する。そし
て芯材６と仕切り部材１６とを各々１０個ずつ積層した
後、固定部材１７をはめ込み、ねじ２２によってこれら
をモールド１１内に固定する。

【００２２】この固定部材１７の上部は，外径がモール
ド１１の内径と等しい円盤の一部周面を厚み方向に平面
状に切り落した形状をしており、下部は、円盤の一部周
面を厚み方向に次第に幅狭となるような、断面略楔形状
に削り取られた形状をしている（図６参照）。このため
モールド１１の左右両側部は固定部材１７によって閉塞
されるが、上下両部には隙間が形成される。ここで、こ
の下部隙間１２ａは液状ポリマー原料の注入口と断面略
楔形状の圧縮部とを兼ねており、上部隙間２３は空気の
排出口となるものである。このように、固定部材１７
は、仕切り部材１６ａ、１６ｂ、及び芯材６のモールド
１１内での位置を安定させると同時に、液状ポリマー原
料の注入口兼圧縮部、及び空気の排出口を形成してい
る。

【００２３】続いて他のモールド１１にも、同様に仕切
り部材１６ａ、１６ｂ、芯材６及び固定部材１７をはめ
込み、次いでこれらのモールド１１を前記の通りに補給
槽１０の外周部に設置し、注型成形装置を形成した。

【００２４】以上のように形成した注型成形装置を１２
０°Ｃの温度条件下において９５０ｒｐｍで回転させな
がら、液状ポリウレタンゴム原料〔粘度８００ｃｐｓ，
商品名ヴルコラン（登録商標），西独バイエル社製〕
を、供給ノズル２０により補給槽１０上部の開口部より
補給槽１０内に注入した。注入された液状ポリウレタン
ゴム原料は、補給槽１０の底部に沿って外周方向へと移
動し、上記固定部材１７の下部隙間１２ａへと到達す
る。固定部材１７の下部は上記の通り断面略楔形状をし
ており、ポリマー原料の注入口と、圧縮部とを兼ねてい
るため、注入された液状ポリウレタンゴム原料は、ここ
で回転遠心力とこれに対する抵抗力との相互作用を受
け、圧縮脱泡される。そして、気泡を含まない液状ポリ
ウレタンゴム原料のみがモールド１１内に注入される。
更に、モールド１１内においても遠心分離作用が働き、
モールド１１内の不用なガスや空気は液状ポリウレタン
ゴム原料と分離して回転軸９方向に集められ、固定部材
１７の上部隙間２３を通って補給槽１０内へと排出され
る。このようにしてモールド１１内にポリウレタンゴム
原料液を充填させ、注入開始から１０分後に注型、固化
を完了した。そしてさらに１２０°Ｃの温度条件で２４
時間熟成して硬化させ、一度に８０個の成形品を取り出
した。最後に成形品の弾性体表面を研磨して摩擦仮撚用
ディスク製品を得た。

【００２５】なお、従来の製造法による摩擦仮撚用ディ
スクでは、弾性体部に多くの気泡を含んでおり、特に芯
体と弾性体との結合部に多くの気泡が発生していたが、
この実施例による摩擦仮撚用ディスクでは、弾性体中に
も芯体と弾性体との結合部にも、気泡は１つも発生しな
かった。

【００２６】また、図７は、本実施例に用いた固定部材
１７に代って用いることのできる、圧縮部１２を形成し
ない場合の固定部材１８の形状を示している。この固定
部材１８は、上部と同様に下部も円盤の一部周面を厚み
方向に平面状に切り落した形状をしている。この固定部
材１８を用いた場合には、モールド１１との間に上下両
部で隙間が形成され、下部隙間１２ｂは液状ポリマー原
料の注入口となり、上部隙間２３は空気の排出口とな
る。この場合、注入口において圧縮部１２を形成するこ
とはできないが、液状ポリマー原料の粘度が大きい場合
にはこの固定部材１７を用いた方が有効である。なお、
この場合でも、モールド１１内においては上記実施例と
同様に遠心分離が行われるため、成形品中に含まれる気
泡の数は従来の成形品に比べて著しく減少させることが
できる。

【００２７】

【発明の効果】以上説明した通り、本発明による遠心力
を利用した注型成形法及びその装置を用いて弾性体物品
あるいは基材と弾性体とを一体成形した物品を製造した
場合、モールド内で遠心力を利用してガスや空気を除去
するため、従来非常に困難であった気泡を含まない良質
な製品を容易に得ることが出来る。また、補給槽とモー
ルドとの間に断面が楔形状の圧縮部を設けた場合には、
この部分でも不用なガスを除去できるため、より一層気
泡の除去効果は向上する。更に、本発明によると、補給
槽の外周部に複数のモールドを設置し、遠心力を利用し
て液状ポリマー原料を同時に注型するため、一度に多数
個の製品を成形でき、量産性が向上する。特に，本発明
による方法及び装置を用いて摩擦仮撚用ディスクを成形
した場合には、上記理由で気泡を除去できるため、使用
時の変形や振動、剥離や亀裂、更には撚りのムラや毛羽
の発生などが起りにくい優れた製品を容易に得ることが
でき、また、例えば補給槽の外周部に８本のモールドを
設置し、各モールドにつき１０個の芯材を積層した場合
には、一度に８０個の成形品を得ることが出来るため、
量産性の点でも飛躍的に向上する。

【図面の簡単な説明】

【図１】摩擦仮撚用ディスクを使用した仮撚装置の概略
図である。

【図２】摩擦仮撚用ディスクの断面図である。

【図３】本発明の一実施例を示す注型成形装置を上部か
ら見た図である。

【図４】第３図に示す注型成形装置を側面から見た断面
図である。

【図５】本発明による摩擦仮撚用ディスクの成形に使用
するモールドの拡大断面図である。

【図６】第５図における固定部材を示す図である。

【図７】第５図における固定部材の他の例を示す図であ
る。

【符号の説明】

１ 回転軸 ２ 摩擦仮撚用ディスク ３ 走行糸条 ４ 胴部 ５ フランジ部 ６ 芯材 ７ 弾性体（ポリウレタンゴム） ８ 幅狭の突条 ９ 回転軸 １０ 補給槽 １１ モールド １２ａ 下部隙間（ポリマー原料注入口兼圧縮部） １２ｂ 上部隙間（ポリマー原料注入口） １３ 外筒 １４ 底蓋 １５ 芯棒 １６ 仕切り部材 １７，１８ 固定部材 １９ 隙間 ２３ 上部隙間（空気排出口）

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 モールド内に液状ポリマー原料を充填
   し、硬化させた後に成形品を取り出す注型成形法におい
   て、垂直方向の回転軸を中心に水平方向に回転可能な補
   給槽の外周部に、複数のモールドを等間隔に補給槽と連
   通させて設置し、補給槽及びモールドを回転させたとき
   の遠心力によって補給槽内の液状ポリマー原料をモール
   ド内に充填し、硬化させることを特徴とする遠心力を利
   用した弾性体物品の注型成形法。
2. 【請求項２】 補給槽とモールドとの間に脱泡手段を設
   けたことを特徴とする、請求項１に記載の遠心力を利用
   した弾性体物品の注型成形法。
3. 【請求項３】 垂直に立てた回転軸と、回転軸を中心に
   水平方向に回転可能な補給槽と、補給槽と連通してその
   外周部に等間隔に設置した複数のモールドとからなる遠
   心力を利用した弾性体物品の注型成形装置。
4. 【請求項４】 補給槽とモールドとの間に脱泡手段を有
   する、請求項３に記載の遠心力を利用した弾性体物品の
   注型成形装置。
5. 【請求項５】 弾性体と一体化すべき部分を有する基材
   をモールド内にあらかじめ設置しておき、基材と弾性体
   とを一体成形することを特徴とする、請求項１又は２に
   記載の遠心力を利用した弾性体物品の注型成形法。
6. 【請求項６】 中心に芯棒を有し、かつ一端に底蓋を有
   する円筒状のモールドを用い、円筒状の胴部とリング状
   のフランジ部とを有する芯材、および内径が上記胴部の
   外径と等しいリング状の仕切り部材を上記芯棒にくし刺
   しにする形で交互に多数積層し、固定部材でこれらをモ
   ールド内に固定し、液状ポリマー原料をこのモールド内
   に充填し、硬化させて、芯材のフランジ部外周表面に弾
   性体を被覆成形することを特徴とする、請求項１、２又
   は５に記載の遠心力を利用した弾性体物品の注型成形
   法。
7. 【請求項７】 モールドが、円筒状の外筒と、外筒の一
   端に設けた底蓋と、底蓋の中心部で一端を固定して外筒
   内の中央部に設けた芯棒とからなる、請求項３又は４に
   記載の遠心力を利用した弾性体物品の注型成形装置。