本发明提供一种空心体的制造方法,该制造方法利用注塑成型制造内径及壁厚均匀且内表面的平滑性优良的热塑性树脂制的空心体,特别是具有弯曲部的管状的空心体。该制造方法具有如下工序,即在模具(1)中具有模腔(2),该模腔的一端具有包括浮动芯(6)的加压端口(4),另一端具有排出口(5),在向该模具的该模腔内注射熔融树脂(8)之后,从加压端口(4)压入加压流体,使浮动芯(6)向排出口(5)侧移动的同时从排出口(5)挤出熔融树脂(8),浮动芯(6)包括:圆柱部;顶部,其与该圆柱部的一端面相连接,该顶部呈这样的形状,即,与该圆柱部的中心轴线垂直的截面的面积自该圆柱部的一端面侧逐渐减小,当将该圆柱部的直径设为A时,该圆柱部的高度为0.1A~1A,顶部的高度为0.3A~1.6A。
1.一种空心体的制造方法,该制造方法具有如下工序,即在模具中具有模腔,该模腔的一端具有包括浮动芯的加压端口,另一端具有排出口,在向该模具的该模腔内注射熔融树脂之后,从上述加压端口压入加压流体,使上述浮动芯向上述排出口侧移动的同时从该排出口挤出上述熔融树脂,其特征在于,上述浮动芯包括:圆柱部;顶部,其与该圆柱部的一端面相连接,该顶部呈这样的形状,即,与该圆柱部的中心轴线垂直的截面的面积自该圆柱部的一端面侧逐渐减小,当将该圆柱部的直径设为A时,该圆柱部的高度为0.1A~1A,上述顶部的高度为0.3A~1.6A。
2.根据权利要求1所述的空心体的制造方法,其特征在于,上述浮动芯在上述圆柱部的另一端面侧与上述加压端口相嵌合。
3.根据权利要求2所述的空心体的制造方法,其特征在于,上述浮动芯利用设在上述圆柱部的另一端面上的凹部与上述加压端口相嵌合。
4.根据权利要求1~3中任意一项所述的空心体的制造方法,其特征在于,上述浮动芯的圆柱部的另一端面的周缘进行了曲率半径为A/1000~A/3的倒角加工。
5.根据权利要求1~4中任意一项所述的空心体的制造方法,其特征在于,上述圆柱部的一端面的面积与上述顶部的同上述圆柱部相接合的面的面积相等。
6.根据权利要求1~5中任意一项所述的空心体的制造方法,其特征在于,上述圆柱部的中心轴线与上述顶部的中心轴线重合。
7.根据权利要求1~6中任意一项所述的空心体的制造方法,其特征在于,上述顶部的形状为圆锥或者半旋转椭圆体。
8.根据权利要求7所述的空心体的制造方法,其特征在于,上述半旋转椭圆体为半球。技术领域
本发明涉及空心体的制造方法,特别涉及适合制造热塑性树脂制的弯曲管类的空心体的制造方法。
背景技术
作为由热塑性树脂构成的管的成型法,以往采用有挤出成型、吹塑成型。利用挤出成型而制成的管在本质上为直管,但能够通过采用软质的材质作为管的材质,或者将管造型设为例如波纹状来使管具有弯曲性。然而,采用挤出成型法无法得到管材质本身具有刚性且管内外表面平滑的弯曲管。而且,也无法在管上一体地成型凸缘部、安装部,以及在管端部一体地成型具有连接功能的成型体部等。近年来,随着具有模具倾斜机构、模具摆动装置的多功能吹塑成型机的发展,利用吹塑成型法能够实现3维弯曲管的成型,但与注塑成型相比,壁厚精度、表面的精加工精度、尺寸精度、零件一体化功能等还没有达到能够满足的程度。而且存在如下较多问题:在使用材料方面受到材料的流动特性、熔融粘弹性等特性方面的制约,特别是工程塑料等多受到上述制约等。作为利用注塑成型的空心体的成型法,已知有气体辅助注塑成型法(专利文献1、2),虽然利用该方法能够成型空心管部,但无法确保均匀的内径。还已知有使用水代替气体作为流体来形成空心管部的水辅助注塑成型(WIT)方法(非专利文献1),该方法也在管内径的均匀性、管壁厚的均匀性、管内表面的表面性等方面存在问题,利用注塑成型的管成型的扩大使用方面存在着局限性。作为解决这些问题的成型法,已知有使用浮动芯的方法(专利文献3、4)。与专利文献1、2的方法相比,根据专利文献3、4的方法得到的管的内径、壁厚的均匀性显著优良。然而,为了应用于要求高强度且高耐久性的管,需要更高的管内径的均匀性、管壁厚的均匀性、管内表面的平滑性,但实际情况则是在用途扩大方面存在着局限性。专利文献1:日本特公昭57-14968号公报专利文献2:日本特开昭63-268611号公报专利文献3:日本特许(专利)1988870号公报专利文献4:日本特许3411710号公报非专利文献1:塑料时代(プラスチツクエ一ジ)2007年9月号106页
发明内容
本发明的目的在于,解决上述课题,利用注塑成型制造内径及壁厚均匀且内表面的平滑性优良的热塑性树脂制的空心体,特别是具有弯曲部的管状的空心体。本发明的空心体的制造方法具有如下工序,即在模具中具有模腔,该模腔的一端具有包括浮动芯的加压端口,另一端具有排出口,在向该模具的该模腔内注射熔融树脂之后,从上述加压端口压入加压流体,使上述浮动芯向上述排出口侧移动的同时从该排出口挤出上述熔融树脂,其特征在于,上述浮动芯包括:圆柱部;顶部,其与该圆柱部的一端面相连接,该顶部呈这样的形状,即与该圆柱部的中心轴线垂直的截面的面积自该圆柱部的一端面侧逐渐减小,当将该圆柱部的直径设为A时,该圆柱部的高度为0.1A~1A,上述顶部的高度为0.3A~1.6A。采用本发明,能够利用注塑成型制造内径及壁厚均匀且内表面的平滑性优良的热塑性树脂制的空心体,特别是具有弯曲部的管状的空心体。而且,由于利用注塑成型进行成型,因此能够在成型弯曲管等空心体的同时一体成型安装部、连接部、密封部等各种复杂的附属部位,还能够谋求降低成本。
附图说明
图1是表示本发明所使用的模具的一例的图。图2是本发明的成型方法的说明图。图3是本发明的成型方法的说明图。图4是本发明的成型方法的说明图。图5是表示利用本发明得到的空心体的一例的立体图。图6是表示本发明所使用的浮动芯的一例的纵剖视图。图7是表示本发明所使用的浮动芯的其他例的纵剖视图。图8是表示本发明所使用的加压端口和浮动芯的一例的纵剖视图。图9是表示本发明所使用的加压端口和浮动芯的其他例的纵剖视图。图10是表示实施例1所使用的浮动芯的纵剖视图。图11是表示实施例7所使用的加压端口和浮动芯的纵剖视图。图12是表示比较例1所使用的加压端口和浮动芯的纵剖视图。
具体实施方式
以下,详细地说明本发明。图1是表示用于成型图5所示那样的具有弯管部和直管部的弯曲管的模具的一例的局部剖视图。在图1中模具1由模1a、1b构成。并且模1a、1b各自的合模面上形成有与管形状一致的模腔2。在模1a上形成有注射注入口3。并且在模腔2的一端形成有与外部连通的加压端口4,在模腔2的另一端形成有与外部连通的排出口5。在加压端口4以能够移动的方式嵌合有具有比模腔2的内径小的截面直径的浮动芯6。在排出口5设有开闭部件7。设有与排出口5连通,能够收容剩余树脂和浮动芯6的剩余树脂收容腔12。接着,利用图2~图4对使用图1所示的模具制造图5所示的弯曲管的方法进行说明。首先,从模1a的注射注入口3注射熔融树脂8,如图2所示,利用熔融树脂8填充模腔2内。在填充了熔融树脂8后,打开开闭部件7,接着从加压流体源(未图示)向加压端口4的加压流体口9内压入加压流体,将浮动芯6推入熔融树脂8中。如图3所示,浮动芯6沿树脂的还处于熔融状态的中心部、即粘度比较低的部分朝向排出口5移动。继续压入加压流体,如图4所示,将浮动芯6从排出口5排出,而收容到剩余树脂收容腔12内。此时,浮动芯6一边将在其前方的熔融树脂8向模腔2的内表面推压,一边将剩余的熔融树脂8从排出口5向剩余树脂收容腔12挤出。因此,在浮动芯6经过中心部之后,在模腔2的内表面上残留有均匀壁厚的树脂,而形成具有与浮动芯6的截面直径大致相等的内径的空心部10及管部11。像这样使浮动芯6沿模腔2移动,因此即使是复杂的多维形状,也能形成良好的空心部10。另外,熔融树脂8受到从空心部10施加来的压力而被推压向模腔2,因此制造出的弯曲管的表面状态平滑,也不存在缩痕(ヒケ)、凸凹度(そり)。在熔融树脂8冷却固化后,将加压流体从加压端口或者利用适当的方法排出到外部或回收,接着打开模具1,取出弯曲管。由浮动芯6挤出的剩余树脂收容到剩余树脂收容腔12内后,包括直浇道(sprue)、横浇道(runner)中残留的剩余树脂在内,进而在浮动芯6由同一树脂构成的情况下也包括浮动芯6在内,能够作为下次产品的材料进行再利用,而没有材料损失。另外,通过相对于模腔2的内径改变浮动芯6的截面直径,能够得到期望的壁厚的弯曲管产品。而且,能够使无法利用吹塑成型、挤出成型来得到的弯曲的管部11和能够利用一般的注塑成型来成型的托架(bracket)、肋(rib)以及安装部13等突起物同时地一体成型。图6表示本发明所使用的浮动芯的一例的纵剖视图。本发明的浮动芯包括:圆柱部14;顶部15,其与圆柱部14的一端面相连接,具有这样的形状,即,与圆柱部14的中心轴线垂直的截面的面积从圆柱部14的一端面侧向顶端侧逐渐减小(在图6的(a)中为圆锥,在图6的(b)中为半球)。并且,图6所示的浮动芯的圆柱部14的一端面的面积与顶部15的同圆柱部14相接合的面的面积相等,圆柱部14的中心轴线与顶部15的中心轴线重合。在浮动芯为球体时,在得到的空心体的空心部内表面上产生条纹状的伤痕,而损坏内表面的平滑性。特别是,在空心体具有弯曲部的情况下,该现象在弯曲部周边较明显。另外,在浮动芯仅为圆锥体、半球体等没有圆柱部的形状时,浮动芯会在模腔的中途停止移动,而无法得到期望的空心体。本发明所使用的浮动芯不限定于图6所示的结构。例如,也可以如图7的(a)所示那样,圆柱部14的中心轴线与顶部15的中心轴线不重合,还可以如图7的(b)所示那样,顶部15的与圆柱部14相接的面的面积小于圆柱部14的一端面的面积。另外,作为顶部15,可以如图7的(c)、(d)所示那样,设为叠合了的圆锥和半球的形状,也可以如图7的(e)所示那样,并列地设置多个圆锥。另外,也可以利用半球之外的半旋转椭圆体来代替图6、7中的半球体。关于本发明所使用的浮动芯,如图6的(a)所示,在将圆柱部14的直径设为A时,圆柱部14的高度H₁为0.1A~1A,优选为0.3A~0.9A,顶部15的高度H₂为0.3A~1.6A,优选为0.3A~1.2A。其中,顶部15的高度H₂在图7的(e)所示的浮动芯中是指最高的部分的高度。当圆柱部14的高度H₁不足0.1A时,浮动芯会在模腔的中途停止。另外,当圆柱部14的高度H₁超过1A时,在得到的空心体的空心部内表面,特别是弯曲部的内表面上形成条纹状的伤痕而成为内表面平滑性低劣的产品。另一方面,在顶部15的高度H₂在上述范围外时,浮动芯或会模腔的中途停止,或即使一直移动到最后也只能得到内表面平滑性低劣的产品。关于本发明所使用的浮动芯,如图6所示,优选在圆柱部14的另一端面(底面19)的周缘具有进行了曲率半径为A/1000~A/3、更优选为A/100~A/3的倒角加工的倒角加工部20。若曲率半径为A/1000以上,则在空心体的空心部内表面,特别是弯曲部的内表面上不易形成条纹状的伤痕,若曲率半径为A/3以下,则能够推进浮动芯在模腔内的移动。关于本发明所使用的浮动芯,如图6所示,优选在圆柱部14的另一端面(底面19)上具有能够与加压端口嵌合的凹部16。如图1所示,通过使浮动芯6与加压端口4嵌合,能够防止在注射熔融树脂时浮动芯偏离将要得到的空心体的空心部中心,从而能够得到壁厚更加均匀的空心体。图8表示加压端口和浮动芯的放大图,如图8所示,优选加压端口4的凸部17具有锥度(taper),为了与凸部17紧密地嵌合,优选浮动芯的凹部16也具有大致同一角度的锥度。另外,如图9所示,浮动芯在底面具有凸部16′,利用该凸部16′与加压端口4的凹部17′嵌合,也能够得到同样的效果。关于浮动芯的材质,只要是能够耐受熔融树脂的压力、温度的硬质的材质,能够应用树脂、金属、陶瓷等适宜的材质。在浮动芯由与空心体的原料树脂相同的树脂构成的情况下,浮动芯能够与剩余树脂同时再循环利用,另外,通过在模具的任意位置设置成型浮动芯的模腔,能够在成型空心体时同时成型浮动芯,故优选。作为从加压端口压入的流体,还能够应用空气、氮气等气体,水、油等液体,但由于是在高温高压的环境下被压入,因此优选氮气等非活性气体。另外,关于作为空心体的原料的树脂,只要是一般的能够注塑成型的树脂即可,而没有特别的限定,例如能够列举出聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯、ABS(Acrylonitrilexa0Butadienexa0Styrene:丙烯睛-丁二烯-苯乙烯)、AS(acrylonitrile-styrenexa0copolymer:丙烯腈-苯乙烯共聚物)、PMMA(polymethylxa0methacrylate:聚甲基丙烯酸甲酯)、PVC(PolyvinylChloride:聚氯乙烯)树脂等通用树脂以及聚碳酸酯、聚酰胺、聚缩醛、改性PPE(Polypheylenexa0ether:聚苯醚)、PPS(Polyphenylenexa0sulfide:聚苯硫醚)、LCP(Liquidxa0Crystalxa0Polymer:液晶聚合物)等工程树脂等。另外,根据空心体的用途,也可以在这些树脂中混入玻璃纤维、滑石粉等强化材料以及着色剂、稳定剂等添加剂等。对于通过本发明得到的空心体,特别是具有弯曲部的管状的空心体,由于其壁厚均匀,因此强度、耐久性优良,而且内径均匀,且内表面平滑性优良,因此能使流体的流动顺畅且流量均匀。由此,最适合被用作在车辆的发动机冷却系统或温度调节系统中所使用的各种管。而且还能够广泛地应用于在住宅设备、浴室、卫生间等中所使用管类等。 实施例 以下,利用实施例进一步详细地说明本发明。 实施例1 利用图1的模具成型了图5所示的在管部11(外径为21mm,内径为16mm,壁厚为2.5mm,长度为250mm)上一体成型有安装部13的弯曲管。使用图10所示的部件作为浮动芯。图10的浮动芯由GF(glassxa0fibre:玻璃纤维)强化聚酰胺66树脂(旭化成株式会社制“Leonaxa014G33”)构成,圆柱部直径(A)为16mm,圆柱部高度(H₁)为6mm,圆锥状的顶部高度(H₂)为10mm。另外,在圆柱部的底面具有凹部(直径为6mm,深度为6mm,锥度3°),在周缘进行了曲率为1mm的倒角加工。利用注塑成型机(东洋机械金属株式会社制“TP-180H”),以树脂温度为260°C、注射压力为11.77MPa(120Kg/cm²)的条件注射GF强化聚酰胺66树脂(旭化成株式会社制“Leonaxa014G33”),如图2所示,利用熔融树脂填充模腔2内。在注射结束1秒后,打开开闭部件7,利用与气体中空注塑成型用气体产生装置(旭エンジニアリング株式会社制“空气模具(airxa0mold)”)连接的加压端口4的加压流体口9压入压力为22.56MPa(230Kg/cm²)的氮气,而如图3所示那样使浮动芯6移动,如图4所示那样,在浮动芯6被收容到剩余树脂收容腔12内后,冷却30秒时间,取出了弯曲管。管部11的壁厚的最大值与最小值之差为1mm,内表面也没有伤痕等缺陷,而是平滑的。另外,在该弯曲管中,向80°C的温水加载147.10kPa(1.5Kg/cm²)的内压,流动了1000小时之后,没有出现流动阻力增大、发生龟裂等问题,耐久性也是优良的。 实施例2~6,比较例2、3 除浮动芯的形状变更为表1所示的形状以外,其他与实施例1相同地得到了弯曲管。结果表示在表1中。 实施例7 使用除了不具有凹部以外与实施例1相同的浮动芯和如图11所示那样与浮动芯6平面接触的加压端口4,除此以外,与实施例1相同地得到了弯曲管。结果表示在表1中。 实施例8 除了使用改性PPE树脂(旭化成株式会社制“Xyronxa0G702H”)来作为弯曲管及浮动芯的热塑性树脂材料以外,其他与实施例1相同地得到了弯曲管。结果表示在表1中。 比较例1 如图12所示,除了使用球状(直径为16mm)的浮动芯6和能够与浮动芯6嵌合的具有半球状的凹部的加压端口4以外,其他与实施例1相同地得到了弯曲管。结果表示在表1中。 表1 ntent="drawing" img-format="tif" inline="no" orientation="portrait" wi="700"/> ntent="drawing" img-format="tif" inline="no" orientation="portrait" wi="700"/> 附图标记说明 1、模具;2、模腔;3、注射注入口;4、加压端口;5、排出口;6、浮动芯;7、开闭部件;8、熔融树脂;9、加压流体口;10、空心部;11、管部;12、剩余树脂收容腔;13、安装部;14、圆柱部;15、顶部;16、凹部;16′、凸部;17、凸部;17′、凹部;19、底面;20、倒角加工部。