JPH0720646B2 - 中空体の製造法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は中空体の成形法に関する。さらに詳しくは、射
出成形法による多次元中空体の成形法に関する。

［従来の技術］ 合成樹脂を用いた瓶や缶に代表される中空品をつくる加
工技術としては、金型内で中空パリソン（有底または無
底のもの）に空気を吹込んで脹らませるブロー成形法
（押出ブロー成形法、射出ブロー成形法、延伸ブロー成
形法）が知られている。

また近似金型傾斜機構と金型揺動装置を有する多目的ブ
ロー成形機の開発により、三次元形状の工業部品類も成
形されるに至っている。さらに大型容器類を主とした粉
末成形法も確立されている。

しかし、それら中空体の加工法はいずれも金型が片面型
（キャビティ側のみ）であるため、肉厚精度、表面の仕
上り精度、寸法精度などに問題を残している。また使用
材料面では材料の流動特性や溶融弾性などの特性面で制
約を受け、とくにエンジニヤリングプラスチックについ
ては前記制約を多く受けるなど問題が多い。

射出成形法による中空体の成形法としてガス支援射出成
形法が開発されている。しかし、その成形法は中空製品
の肉厚部のヒケやソリを防止することを主目的として開
発された技術である。したがって中空部自体に特別な仕
様が要求されていない製品に採用されており、特定の中
空部の成形を主目的とした製品はいずれも試作の段階に
とどまっている。

一方、押出成形法によるばあいは、成形される中空体が
直線形状体に限定されるという問題がある。本発明者は
叙上の問題を解消すべく鋭意検討、研究を行なった結
果、射出成形機を用いてきわめて滑らかな表面状態を有
する多次元中空体をつくる製造法を完成するに至った。

［発明が解決しようとする課題］ 本発明は使用樹脂の制約を受けることなく、中空部寸法
が均一で、中空部の内面および成形体の外面がきわめて
滑らかな表面状態を有する複雑な形状の多次元中空製品
を、射出成形機を用いて製造することを目的としてい
る。

［課題を解決するための手段］ 本発明の中空体の製造法は中空体を射出成形法によって
製造するに際し、加圧ポートと排出口とを有し、かつ前
記中空体の外形と対応する型キャビティの内部に、前記
中空体の所要量より多い量の溶融した熱可塑性樹脂を注
入し、ついで型キャビティ内を通過しうる大きさのフロ
ーティングコアを型キャビティの加圧ポートから加圧流
体によって押しつつ、型キャビティに注入された前記溶
融樹脂中を前記排出口まで型キャビティに沿って進行さ
せ、そして溶融樹脂の全体が型キャビティ内で固化する
まで加圧流体の圧力を維持することを特徴としている。

［作 用］ 型キャビティ内の一端にフローティングコア（たとば球
体のもの）をあらかじめ設置しておき、フローティング
コアを押える方向に中空製品所要量より少し多い量の溶
融樹脂を、ショートショット法またはフルショット法に
より射出する。

ついで射出された溶融樹脂の中心部が溶融状態にあるあ
いだに、加圧流体によってフローティングコアを押す。
そうするとフローティングコアが、溶融状態にある比較
的粘度の低い中心部を押し出すと共に型キャビティ内面
に溶融樹脂を押しつけながら、型キャビティの他端の排
出口まで移動する。その結果中空部の寸法が均一で内面
が滑らかな中空体が製造されるのである。本製造法は、
簡単なＵ字形状のみならず交差形状の中空体をも一工程
で作りうる画期的な製造法である。

またフローティングコアにより押し出された余分の樹脂
は、スプルーやランナーなどと共に再利用されるので、
樹脂のロスは発生しない。

［実施例］ 以下、具体例として、複雑に折曲された長尺パイプ製品
について説明する。そのようなパイプ製品はたとえば自
動車などのエンジンルーム内に種々の流体が通過するも
のとして利用されている。

第１図は本発明の製造法によってパイプ製品を成形する
ための金型の一実施例を示す一部切欠斜視図、第２図は
第１図の金型を用いた成形工程の説明図、第３図は本発
明の製造法によって製造されたパイプ製品の一部切欠斜
視図、第４〜５図はそれぞれ本発明の製造法によって製
造される中空体の他の例を示す一部切欠斜視図である。

第１図において金型（１）は上型（1a）と下型（1b）と
から構成されている。そして上型（1a）と下型（1b）と
のそれぞれの合わせ面にはパイプ製品の形状に一致する
型キャビティ（２）が形成されている。上型（1a）には
通常の方法で選定された射出注入口（３）が形成されて
いる。そして前記型キャビティ（２）の一端には外部と
連通する加圧ポート（４）が、他端には外部と連通する
排出口（５）が形成されている。

前記加圧ポート（４）には型キャビティ内径より小さい
直径を有する球状のフローティングコア（６）が移動し
うるように配置されている。前記排出口（５）には前記
フローティングコア（６）の直径より小さい内径を有す
るオリフィス（以下、コアストッパという）（７）が形
成されている。

つぎに、第１〜22図を参照しながら製造工程について説
明する。

前記注入口（３）から型キャビティ（２）内に中空製品
所要量より少し多い量の溶融樹脂（８）をショートショ
ット法またはフルショット法によって射出する（第１図
参照）。

前記溶融樹脂（８）としては、一般の射出成形に用いら
れる熱可塑性樹脂であればとくに限定はなく、たとえば
ポリエチレンやポリプロピレンなどの熱可塑性樹脂が用
いられる。ポリカーボネートやポリアセタールのような
エンジニアリングプラスチックも流動性や溶融弾性など
の制約がないので用いることができる。

溶融樹脂（８）の充填圧力は使用する溶融樹脂に応じて
適宜設定されるが、たとえば、ABS樹脂を射出成形機に
よって充填するばあいは一般に50〜100kg/cm²の範囲で
行なう。

溶融樹脂（８）が充填されると、つぎに前記加圧ポート
（４）から加圧流体（９）によって前記フローティング
コア（６）を溶融樹脂（８）中に押し込むように押す。
そうすると第２図に示すようにフローティングコア
（６）は、まだ溶融状態にある樹脂（８）の中心部、す
なわち粘度が比較的低い部分に沿い、かつ前記排出口
（５）に向かって移動する。そのときフローティングコ
ア（６）はその前方にある溶融樹脂を型キャビティ
（２）の内面に押しつけながら残余の溶融樹脂を排出口
（５）から押し出す。したがってフローティングコア
（６）が中心部を通過したあとは型キャビティ（２）の
内面に均一な肉厚の樹脂が残り、フローティングコア
（６）の直径にほぼ等しい内径を有する中空部（空洞部
または貫通部ともいう）（10）が順次形成される。

このようにフローティングコアが型キャビティ（２）に
沿って移動するため、複雑な多次元形状のものであって
も良好な中空部が形成されるのである。

フローティングコア（６）の形状は、本実施例のパイプ
製品のごとく円形断面の空洞を形成するばあいはたとえ
ば円錐形、砲弾形または半球形などであってもよいが、
多次元形状を形成するうえで球体がとくに好ましい。

また前記フローティングコア（６）の材料としては硬質
で耐熱性を有するものであればよく、たとえば、銅、黄
銅、ステンレス鋼、鉄、アルミニウムなどが用いられ
る。

前記加圧流体（９）としては清浄で適切な温度のもので
あればとくに限定はなく、たとえば、空気、窒素ガスな
どの気体、および水、油、などの液体が用いられる。高
温、高圧の環境下に圧入するため、とくに窒素ガスなど
の不活性ガスが好ましい。

なお、加圧流体（９）を加えるときには、型キャビティ
（２）内の溶融樹脂（８）が表面近くとフローティング
コア（６）の軌道に位置する内部とで、ある程度の粘度
差を有するように温度分布を制御することが所望の中空
部をうるために好ましい。

また、加圧流体（９）の圧力は、成形品の形状や用いる
樹脂などのほか、前記温度制御の方法に応じて適宜選定
すればよい。

フローティングコア（６）は排出口（５）に達すると前
記コアストッパ（７）に密に当接し、中空部（10）は内
側から加圧されたままほぼ密封状態にされる。その状態
で樹脂を冷却することによりパイプ製品（11）が製造さ
れる（第３図参照）。樹脂は中空部から圧力が加わって
型キャビティ（２）に押しつけられているため、できあ
がった製品の表面状態は滑らかであり、ヒケやソリもな
い。

フローティングコア（６）によって押し出された樹脂は
排出口（５）に設けられた貯槽（12）に蓄積されたのち
スプルーやランナーとともに再び製品の材料として利用
されるため、材料ロスがない。

また型キャビティ（２）の内径に対してフローティング
コア（６）の直径を変えることにより所望の肉厚のパイ
プ製品をうることができる。

本実施例では折曲した一本のパイプ製品を製造するばあ
いを例示したが、本発明の製造法としてはこれに限定さ
れることはなく、型キャビティやフローティングコアの
形状をそれぞれ変えることにより、たとえば第４図に示
す中空体（21）のごとく中空部（22）の断面が四角形を
呈するもの、あるいは第５図に示す中空体（23）のごと
く中空部（24）の断面が三角形を呈するものなど所望の
断面形状を有する中空体を製造しうる。さらに中空部が
立体交差するような形状の中空体や螺旋形状の中空体、
さらに他の形状の多次元中空体をも製造しうる。なおそ
のばあい、必要に応じて前記加圧ポート（４）および排
出口（５）をそれぞれ複数個設けてもよい。

本発明の製造法によれば、ブロー成形法で成しえなかっ
た、一部分に形成される中空部と、他の部分に形成され
る一般の射出成形のばあいと同等のまたはそれ以上の肉
厚を有する部分とを併存させうるため、パーティングラ
イン以外の製品外周部に、ブラケットやリブなどの突起
物を同時に一体に成形することができる。

本発明の製造法により製造されうる製品としては、たと
えば 上下水道用の各種配管類、 自動車、空調機器、各種自動販売機などに用いられる
配管やダクト類、 IC製造用などの純水用配管類、 シャワーのハンドル、 中空の各種把手類、 外周部などに部分的に補強を要するもの、たとえば棚
類やケース類 などがある。

［発明の効果］ 本発明の製造法は、フローティングコアで樹脂を貫通さ
せることによって、射出成形でありながら良好な中空部
を形成することを可能にしたものであり、以下のごとき
効果を奏するのである。

中空体の中空部の形状および寸法を容易に変更するこ
とができ、 中空体の材料として使用される樹脂に制約を加えず、 ヒケやソリがなく、なめらかな外表面状態とともに均
一な中空部形状や製品肉厚、および滑らかな中空部内面
が容易にえられ、 中空体の外周部に一体に形成される突起物や螺旋形、
中空部が交差した形状などの多次元中空体を容易にうる
ことができるのでデザイン面での自由度が高い 中空部の形状および寸法が一定で、製品肉厚の異なる
中空体製品を容易に製作しうる という効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の製造法によってパイプ製品を製造する
ための金型の一実施例を示す一部切欠斜視図、第２図は
第１図の金型を用いた成形工程の説明図、第３図は本発
明の製造法によって製造されたパイプ製品の一部切欠斜
視図、第４〜５図はそれぞれ本発明の製造法によって製
造される中空体の他の例を示す一部切欠斜視図である。 （図面の主要符号） （２）：型キャビティ （４）：加圧ポート （５）：排出口 （６）：フローティングコア （８）：溶融樹脂 （９）：加圧流体 （10）、（22）、（24）：中空部 （11）：パイプ製品 （21）、（23）：中空体

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】中空体を射出成形法によって製造するに際
   し、加圧ポートと排出口とを有し、かつ前記中空体の外
   形と対応する型キャビティの内部に、前記中空体の所要
   量より多い量の溶融した熱可塑性樹脂を注入し、ついで
   型キャビティ内を通過しうる大きさのフローティングコ
   アを前記キャビティの加圧ポートから加圧流体によって
   押しつつ、型キャビティに注入された前記溶融樹脂中を
   前記排出口まで型キャビティに沿って進行させ、そして
   溶融樹脂の全体が型キャビティ内で固化するまで加圧流
   体の圧力を維持する中空体の製造法。