JPH0797144A - プラスチックボビン及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 平滑な外面を有し、かつ所要の強度し、成形
精度の高いプラスチックボビンを提供する。 【構成】 発泡性の合成樹脂材を用いて接合端面である
胴部端面が平坦面に形成された一対のボビン半体を、前
記接合端面を向かい合わせスピンウェルドして一体に形
成するプラスチックボビンの製造方法において、前記ボ
ビン半体として、樹脂成形時にキャビティ２２に合成樹
脂材の発泡圧を上回る内圧をかけて所定量の樹脂３２を
注入した後キャビティ２２の内圧を開放して発泡させる
ことにより、表層を樹脂発泡のないスキン層によって形
成し、内層を発泡層によって形成した成形体を使用する
ことを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明はプラスチックボビン及び
その製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】本出願人は先に線材等を巻回するための
大型ボビンとして、合成樹脂の半体をスピンウェルド法
で一体化したスピンウェルドボビンを提案した（特公平
3-1230号）。このスピンウェルドボビンはボビン半体の
接合端面を平坦面とし、同形の一対のボビン半体をスピ
ンウェルドして製作したもので、胴径が数百ｍｍ以上と
いったきわめて大型のボビンを製作する方法において有
効に利用できるものである。実際に上記方法によって製
作したスピンウェルドボビンとしてつば部の径が400mm
程度のものから1000mmといったきわめて大型のものが提
供されている。

【０００３】上記スピンウェルドボビンは合成樹脂製で
あることから金属製のボビンにくらべて軽量化を図るこ
とができるという特徴と、高強度に形成できるという特
徴があり、金属線で1000Kgといった重量のある巻き線を
巻回する場合でも容易に使用することができる。また、
スピンウェルド法によって製作することにより短時間で
製作でき、接着剤では接合できないような素材でも所要
の強度に容易に接合できるという特徴がある。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上記のスピ
ンウェルドボビンを製造する際には合成樹脂材で成形し
たボビン半体を使用するが、ボビン半体を成形する場
合、従来は発泡性の合成樹脂材を使用している。発泡性
の合成樹脂材を使用するのは、重い線材を巻回するため
のボビンとして所要の強度を有するとともにボビンの軽
量化を図ることができるようにするためである。しかし
ながら、発泡性の合成樹脂材を用いて成形した場合はボ
ビンの外面が梨地状で平滑面にならないため汚れやす
く、表面にきずがつきやすいといった問題点があった。

【０００５】また、上記のスピンウェルドボビンでは所
要の強度を得るためボビンをかなり肉厚に形成するか
ら、成形後の反りや、ひけが比較的大きくあらわれるこ
とがあり、これによって製品精度やボビンの強度面で悪
影響を与える場合があるといった問題点があった。な
お、これらスピンウェルドボビンにおけるボビンの強度
の問題や成形精度等の問題点はスピンウェルド以外の通
常の樹脂成形によるボビンにおいても同様に問題となる
ものである。本発明はこれら問題点を解消すべくなされ
たものであり、その目的とするところは、外面が平滑面
として形成され、高精度かつ高強度、高品質に得られる
プラスチックボビン及びその製造方法を提供するもので
ある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明は上記目的を達成
するため次の構成を備える。すなわち、発泡性の合成樹
脂材を用いて樹脂成形して成るプラスチックボビンにお
いて、ボビン本体が、カウンタープレッシャー法によっ
て樹脂成形されて、平滑な外表面を形成するスキン層
と、該スキン層の内層の発泡層によって形成されたこと
を特徴とする。また、同形に形成した一対のボビン半体
を平坦面に形成された胴部端面の接合端面をスピンウェ
ルドして一体に接合して成るプラスチックボビンにおい
て、前記ボビン半体が、平滑な外表面を形成するスキン
層と、該スキン層の内層の発泡層によって樹脂成形され
て成ることを特徴とする。また、発泡性の合成樹脂材を
用いて接合端面である胴部端面が平坦面に形成された一
対のボビン半体を、前記接合端面を向かい合わせスピン
ウェルドして一体に形成するプラスチックボビンの製造
方法において、前記ボビン半体として、樹脂成形時にキ
ャビティに合成樹脂材の発泡圧を上回る内圧をかけて所
定量の樹脂を注入した後キャビティの内圧を開放して発
泡させることにより、表層を樹脂発泡のないスキン層に
よって形成し、内層を発泡層によって形成した成形体を
使用することを特徴とする。

【０００７】

【作用】本発明に係るプラスチックボビンはカウンター
プレッシャー法によって樹脂成形して成るから、ボビン
の外面層がスキン層で硬度が高くなり樹脂成形時の反り
等を抑えてボビンの成形精度を高めることができる。ま
た、樹脂成形によってボビンの軽量化を図ることができ
るとともに、大型のボビンであっても十分な強度を得る
ことができる。樹脂成形時の成形精度が向上することに
よってボビン半体をスピンウェルドしてボビンを製作す
る場合も容易に製造することが可能になる。カウンター
プレッシャー法によってボビン半体を樹脂成形すること
によって、硬度の高い表面層と発泡層の内層によって形
成でき、ボビンの軽量化と高強度化を図ることができる
とともに、製品に合わせてスキン層と発泡層の厚さを変
えて樹脂成形するといった制御が可能になる。

【０００８】

【実施例】以下、本発明の好適な実施例を添付図面に基
づいて詳細に説明する。以下では、本発明の実施例とし
て同形に形成した一対のボビン半体をその胴部の端面を
スピンウェルドすることによって一体に接合して成るス
ピンウェルドボビンについて説明する。このスピンウェ
ルドボビンを形成するボビン半体は胴部の接合端面が平
坦面に形成され、ボビン半体を高速回転しつつ胴部の接
合端面を押接することによってスピンウェルドして成
る。図５は一対のボビン半体１０ａ、１０ｂをその胴部
１２ａ、１２ｂを向かい合わせて配置した様子を示す。
胴部１２ａ、１２ｂの端面がスピンウェルドによって接
合される接合端面１４ａ、１４ｂである。１６は胴部１
２ａ、１２ｂと同心に形成した軸受部である。

【０００９】ボビン半体をスピンウェルドする場合、実
際には、ボビン半体を上下に配置し、一方のボビン半体
の上に接合端面を合わせて他方のボビン半体をのせ、上
側のボビン半体を下側のボビン半体に対して加圧しつつ
高速回転することによって溶着する。ボビン半体が回転
することによって摩擦熱が発生し、これによって接合端
面が溶融して一体に接合される。接合端面の溶着は十数
秒程度で行うことができる。ボビン半体１０ａ、１０ｂ
の接合端面１４ａ、１４ｂは平坦面に形成されているか
ら接合端面１４ａ、１４ｂの全体が溶着されて強固に接
合される。

【００１０】スピンウェルド法によってボビンを製作す
る場合、本発明ではまったく同形のボビン半体を使用し
てスピンウェルドする。従来方法ではこのボビン半体を
樹脂成形する場合は一般的な発泡樹脂成形によっている
が、本発明方法ではカウンタープレッシャー法によって
樹脂成形する。図１〜図４に本発明においてボビン半体
を樹脂成形する成形工程を示す。カウンタープレッシャ
ー法によって樹脂成形する場合は、キャビティに内圧を
かけた状態で樹脂を注入し、一定量樹脂を注入したとこ
ろで内圧を開放させて成形する。合成樹脂材としては従
来例と同様に発泡剤を含有した樹脂材料を使用し、ショ
ートショット法によって成形することは従来と同様であ
る。

【００１１】図１は金型２０内に樹脂を充填する前の状
態を示す。金型２０にはボビン半体を成形するためのキ
ャビティ２２が設けられ、キャビティ２２と金型２０の
外部とを連通するガス流路２４が設けられる。ガス流路
２４はキャビティ２２内に圧力ガスを注入し、あるいは
キャビティ２２内からガスを放出するためのものであ
る。２６はキャビティ２２内のガス圧を検知するための
圧力計であり、２８は圧力計２６への連絡路である。

【００１２】金型２０に樹脂を充填する前に、まずガス
流路２４からキャビティ２２内に圧力ガスを注入する。
圧力ガスは発泡剤を含有した合成樹脂材の発泡圧力を上
回るガス圧に設定するもので、ボビン半体の樹脂成形で
使用する発泡圧力は６Kg/cm²程度であるから、６〜１０
Kg/cm²程度の圧力で注入すればよい。圧力ガスとして使
用する気体は窒素ガス等の不活性ガスを使用してもよい
が、実施例では圧力空気を使用した。キャビティ２２へ
注入する圧力が１０Kg/cm²程度の場合には、圧力空気を
使用しても実用上の問題はないし、窒素ガス等を使用す
る場合にくらべてはるかに操作が容易であり、コスト的
にも有利である。

【００１３】キャビティ２２に所定の内圧をかけた後、
射出ノズル３０からキャビティ２２内に溶融樹脂３２を
圧入開始する。図２はキャビティ２２に溶融樹脂３２を
圧入している状態を示す。溶融樹脂３２はキャビティ２
２の内圧によって発泡ガスの逃散がないようにして注入
されるから発泡が抑えられたまま注入される。キャビテ
ィ２２に注入する樹脂量は樹脂の発泡量を決めることに
よって計量されて射出ノズル３０から注入されるが、こ
の図２に示す工程ではキャビティ２２に充填する樹脂量
の８０〜９０％を注入する。

【００１４】充填樹脂量の８０〜９０％程度注入した
後、キャビティ２２内の圧力を開放し、同時に樹脂の計
量残量の１０〜２０％を注入する。図３はキャビティ２
２内の圧力を開放し、残りの樹脂を注入している状態で
ある。このように、キャビティ２２内の圧力を開放して
残量を樹脂注入するのは樹脂の発泡を促進させるととも
に、樹脂の溶融粘度による発泡量の相違ができるだけ生
じないようにして樹脂充填と発泡を同時に行うようにす
るためである。

【００１５】図４はキャビティ２２内への樹脂注入が完
了し、樹脂を発泡させた状態を示す。キャビティ２２へ
注入された樹脂はキャビティ２２の内容積と樹脂の充填
容積の差の分が発泡しキャビティ２２内を完全に充填す
る。発泡が完了し樹脂硬化した後、型開きして成形品を
金型１０から取り出す。こうして、所定形状に樹脂成形
されたボビン半体が得られる。

【００１６】上記方法によって樹脂成形したボビン半体
は、従来方法によって得られたボビン半体とは異なり、
その表層部分が平滑なスキン層によって形成され内層部
分が発泡層になるという２層構造になる。図６にスキン
層と発泡層の様子を示すため上記方法によって樹脂成形
したボビン半体の部分断面図を示す。図はボビン半体の
つば部分および胴部の一部を示すが、４０がスキン層、
４２が発泡層である。図のようにスキン層４０は発泡層
４２をくるむようにしてボビン半体の外面を覆ってい
る。

【００１７】スキン層は樹脂が発泡せずに硬化した層
で、その外面は通常のソリッド成形品と同様な完全な平
滑面になる。このスキン層はカウンタープレッシャーに
よって樹脂注入の際に樹脂を発泡させずに注入したこと
によって形成され、その後、内圧を開放して発泡を促進
させることによって内部が発泡した成形品として得られ
る。

【００１８】上記のようにして得られたボビン半体は表
面がスキン層によって形成されることから、表面硬度が
高くなりこれによって成形品の反りやひけといった成形
後の変形を抑える効果があり、これによってボビン半体
の成形精度を高めることができる。ボビン半体は前述し
たように高速回転によるスピンウェルドによって接合す
るからボビン半体の接合端面の成形精度は好適なスピン
ウェルドを行う上できわめて重要である。そして、ボビ
ン半体の成形精度を高めることによって接合強度を高め
ることができ、高強度のボビンを得ることができる。ま
た、これによってバランスのとれたボビンを得ることが
できる。

【００１９】また、表面にスキン層が形成されることに
よってボビンの強度が増し、ボビン半体をスピンウェル
ドによって接合した際の接合強度も向上させることがで
きる。ボビンの強度はスキン層と発泡層の比率によって
変わるが、スキン層と発泡層の比率は合成樹脂材の発泡
量を制御することによって変えることができ、巻き取り
線材に合わせて所要の強度を有する製品を製作すること
ができる。この場合、製品によって合成樹脂材の充填量
等を制御することで、同一の金型を用いて製品に合わせ
た強度のボビンを製造できるという利点がある。また、
ボビンは均一な発泡層となることから強度むらのない安
定したボビンが製作できる。

【００２０】また、スキン層および発泡層を設けて樹脂
成形する方法によれば成形品の肉厚をひろい範囲で設定
することができ、一般の射出成形品ではできないような
厚肉にも成形できるから、これによって超高強度ボビン
も製作できる。一般の射出成形品で高強度ボビンを製作
する場合にはエンジニアリングプラスチックを使用する
が、本方法によれば肉厚成形が可能であるから汎用樹脂
で所要の強度が得られ、これによって製作コストを下げ
ることができる。また、高強度ボビンでは補強用のリブ
構造が複雑になるがこれを肉厚構造に置き換えることに
よって構造を単純化でき、金型構成を単純にすることが
できる。

【００２１】また、従来の発泡品の場合は金型から成形
品を取り出した後、後発泡によって成形品の表面が荒れ
ることがあるが、上記方法による場合は表面にスキン層
が形成されているから樹脂成形後に早い段階で成形品を
取り出ししても表面の荒れが生じず、これによって樹脂
成形のサイクルを短縮することができる。また、本方法
の場合は成形装置としてはキャビティに内圧をかけるた
め圧力装置を付帯設備として接続するだけでよく、従来
の成形設備をそのまま利用することができるという利点
がある。とくに、圧力ガスとして空気を利用することで
装置の簡素化を図ることが可能になる。

【００２２】また、本方法ではキャビティに内圧をかけ
て樹脂成形するが、それほど高圧をかけずに好適な成形
ができるから、カウンタープレッシャ法であっても金型
を小型にでき、成形機の型締力も小さくてすむという利
点がある。これによって金型製作費を低減でき、低圧成
形であることから同一の成形機で投影面積お大きい物の
成形が可能になる。また、低圧成形であることから金型
の寿命が長くなる等の利点がある。

【００２３】また、ボビンの表面がスキン層となること
から表面が平滑面になり、通常の発泡ボビンにくらべて
汚れにくく、仮に汚れた場合でも簡単に拭きとることが
できる。その他、ボビンに着色した場合は鮮明な色がで
る。ボビンの表面にきずがつきにくい。ボビンに刻印し
た製品名等が明瞭に見える。スキン層部分ができるため
表面の研削加工が可能になる等の特徴がある。

【００２４】なお、上記実施例においてはプラスチック
ボビンの実施例としてスピンウェルド法によってボビン
を製作する場合について説明したが、上記方法は通常の
プラスチック成形によるボビンの製作にも好適に利用す
ることができるものであり、一体型の場合にも組み立て
式の場合にも適用できる。すなわち、樹脂発泡によって
ボビンを成形する場合、カウンタープレッシャー法を利
用することによってボビンの成形精度を高めることがで
きるとともにボビンの強度を向上させることができ、ま
た、表面がスキン層になることによってボビンの取り扱
い性が良好になり、外観的にも優れたボビンが得られる
等の効果が得られる。

【００２５】

【発明の効果】本発明に係るプラスチックボビンは外表
面が平滑面で汚れにくく外観的にも優れた製品として提
供され、成形精度が高く高強度を有する好適な製品とし
て提供することができる。また、ボビン半体をスピンウ
ェルドして成るボビンの場合もボビン半体の成形精度が
向上することによって正確なスピンウェルドが可能にな
り、所要強度を有するスピンウェルドボビンを確実に製
作することが容易に可能になる。また、カウンタープレ
ッシャー法を利用してボビン半体を樹脂成形することに
よって高品質のスピンウェルドボビンを容易に生産する
ことができる等の著効を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】ボビン半体を樹脂成形する方法の説明図である
（樹脂注入前）。

【図２】ボビン半体を樹脂成形する方法の説明図である
（内圧をかけて樹脂注入している状態）。

【図３】ボビン半体を樹脂成形する方法の説明図である
（内圧を開放して樹脂注入している状態）。

【図４】ボビン半体を樹脂成形する方法の説明図である
（樹脂を発泡させている状態）。

【図５】ボビン半体の斜視図である。

【図６】ボビン半体の部分断面図である。

【符号の説明】

１０ａ、１０ｂ ボビン半体 １２ａ、１２ｂ 胴部 １４ａ、１４ｂ 接合端面 １６ 軸受部 ２０ 金型 ２２ キャビティ ２４ ガス流路 ２６ 圧力計 ３２ 樹脂 ４０ スキン層 ４２ 発泡層

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 堀内 信幸 長野県小県郡丸子町藤原田566 (72)発明者 山下 篤也 千葉県富津市新富20−１ 新日本製鐡株式 会社技術開発本部内 (72)発明者 小川 孝一 神奈川県川崎市中原区井田1618 新日鐡化 学株式会社商品開発センター内 (72)発明者 飯塚 欣亘 神奈川県川崎市中原区井田1618 新日鐡化 学株式会社商品開発センター内

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 発泡性の合成樹脂材を用いて樹脂成形し
   て成るプラスチックボビンにおいて、 ボビン本体が、カウンタープレッシャー法によって樹脂
   成形されて、平滑な外表面を形成するスキン層と、該ス
   キン層の内層の発泡層によって形成されたことを特徴と
   するプラスチックボビン。
2. 【請求項２】 同形に形成した一対のボビン半体を平坦
   面に形成された胴部端面の接合端面をスピンウェルドし
   て一体に接合して成るプラスチックボビンにおいて、 前記ボビン半体が、平滑な外表面を形成するスキン層
   と、該スキン層の内層の発泡層によって樹脂成形されて
   成ることを特徴とするプラスチックボビン。
3. 【請求項３】 発泡性の合成樹脂材を用いて接合端面で
   ある胴部端面が平坦面に形成された一対のボビン半体
   を、前記接合端面を向かい合わせスピンウェルドして一
   体に形成するプラスチックボビンの製造方法において、 前記ボビン半体として、樹脂成形時にキャビティに合成
   樹脂材の発泡圧を上回る内圧をかけて所定量の樹脂を注
   入した後キャビティの内圧を開放して発泡させることに
   より、表層を樹脂発泡のないスキン層によって形成し、
   内層を発泡層によって形成した成形体を使用することを
   特徴とするボビンの製造方法。