JP2000271980A - ホットランナー・バルブゲート金型及び該ホットランナー・バルブゲート金型の使用におけるゲート孔周辺樹脂の固化防止方法 - Google Patents

ホットランナー・バルブゲート金型及び該ホットランナー・バルブゲート金型の使用におけるゲート孔周辺樹脂の固化防止方法

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JP2000271980A
JP2000271980A JP11077364A JP7736499A JP2000271980A JP 2000271980 A JP2000271980 A JP 2000271980A JP 11077364 A JP11077364 A JP 11077364A JP 7736499 A JP7736499 A JP 7736499A JP 2000271980 A JP2000271980 A JP 2000271980A
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valve
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gate
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Hiroshi Ozawa
博 小澤
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    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
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    • B29C45/17—Component parts, details or accessories; Auxiliary operations
    • B29C45/26—Moulds
    • B29C45/27—Sprue channels ; Runner channels or runner nozzles
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    • B29C45/2806—Closure devices therefor consisting of needle valve systems
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  • Moulds For Moulding Plastics Or The Like (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】センターピンの下端周囲および固定ピン周辺の
溶融樹脂が早期に冷却されて、バルブピンがゲート孔を
閉じる前に固化しないようなスリーブゲート方式のホッ
トランナー・バルブゲート金型及び該金型の使用におけ
るゲート孔周辺樹脂の固化防止方法を提供すること。 【解決手段】いわゆるスリーブゲート方式のホットラン
ナー・バルブゲート金型２において、センターピン１２
の下端部分にヒータ１４が設けられている。該ヒータ１
４は加熱温度を調節可能に制御可能である。ヒータ１４
は、成形サイクルの段階に応じて加熱状態と非加熱状態
とに制御可能である。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、製品成形部に開口
するノズル側金型の環状のゲート孔を軸方向への移動に
より開閉する環状のバルブピンを備え、油圧又は空気圧
を駆動源としてバルブピンの開閉動作をコントロールし
て、溶融された樹脂を製品成形部へ射出充填するホット
ランナー・バルブゲート金型及び該ホットランナー・バ
ルブゲート金型の使用におけるゲート孔周辺樹脂の固化
防止方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】ホットランナー・バルブゲート金型は、
ノズル本体内及びこれに連通する金型のゲート孔内でバ
ルブピンが軸方向に移動することにより、ゲート孔を開
閉する機構を備えている。このホットランナー・バルブ
ゲート金型により、中央に貫通孔を有する製品を成形す
る場合には、ノズル本体側にセンターピンを設けること
により、該センターピンの周囲に環状のゲート孔を形成
し、この環状のゲート孔を環状のバルブピンで開閉する
ようにしている。また製品成形側金型（下型）内には固
定ピンを設け、該固定ピン部分に溶融樹脂が流れないよ
うにして製品の中央に貫通孔を形成するようにしてい
る。以下、このようなタイプの金型をスリーブゲート方
式のホットランナー・バルブゲート金型と呼ぶ。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかし、スリーブゲー
ト方式のホットランナー・バルブゲート金型では、溶融
樹脂注入時に、ノズル側金型のセンターピンの下端が製
品成形側金型の固定ピンに当接しているため、該センタ
ーピンの下端が固定ピンとの接触によって局所的に冷却
され、センターピン下端周囲及び固定ピン周辺のゲート
孔内で樹脂が他より早期に固化し始めてしまう。そのた
めゲート孔をバルブピンで完全に閉鎖することができに
くく、図８に示す如く、製品にはゲート孔周辺に対応す
る部分にゲートボツ６０が生じてしまうという問題があ
った。また、製品成形側金型への入口部分で樹脂が早期
に固化すると、その後から流れてくる溶融樹脂の流動性
を妨げ、製品成形側金型内の全てへ樹脂を送り込むのに
時間がかかり、製品精度への悪影響を生じるなどの問題
もあった。
【０００４】本発明の課題は、固定ピン周辺の溶融樹脂
が早期に冷却されて、バルブピンがゲート孔を閉じる前
に固化しないようなスリーブゲート方式のホットランナ
ー・バルブゲート金型及び該金型の使用におけるゲート
孔周辺樹脂の固化防止方法を提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】上記課題を達成するた
め、本願請求項１に記載の発明は、センターピンを備え
るノズル側金型と、前記センターピンと対応する位置に
形成され、使用時に前記センターピンの下端と当接する
上端を有する固定ピンを備える製品成形側金型とを備
え、前記ノズル側金型のセンターピンの周囲に、前記製
品成形金型内に形成された製品成形部に開口する環状の
ゲート孔が形成されており、前記ノズル側金型内に、軸
方向に移動して前記ゲート孔を開閉するバルブピンを備
えるノズル本体を備え、溶融された樹脂を前記ゲート孔
を介して前記製品成形部へ射出して樹脂成形品を形成す
るホットランナー・バルブゲート金型において、前記セ
ンターピンの下端部分にはヒータが設けられていること
を特徴とするものである。
【０００６】本発明によれば、ヒータが加熱されること
によりセンターピンの下端部分が加熱される。この熱
は、センターピンに接触している固定ピンへも伝熱さ
れ、センターピン周辺及び固定ピン周辺のゲート孔内を
流れている溶融樹脂が途中で冷却され、固化してしまう
ことを防止する。
【０００７】また、本願請求項２に記載の発明は、請求
項１に記載のホットランナー・バルブゲート金型におい
て、前記ヒータは加熱温度を調節可能に制御されている
ことを特徴とするものである。本発明によれば、製品を
成形するための樹脂の種類や金型の種類あるいは周囲の
環境に応じて、ヒータの加熱温度を最適な状態に調節で
きる。
【０００８】また、本願請求項３に記載の発明は、請求
項１または２に記載のホットランナー・バルブゲート金
型において、前記ヒータは、成形サイクルの段階に応じ
て加熱状態と非加熱状態とに制御可能であることをこと
を特徴とするものである。本発明によれば、溶融樹脂が
ゲート孔から製品成形部側へ流動中は加熱状態とし、一
旦製品成形部への充填が終了したら非加熱状態とするこ
とにより、溶融樹脂のスムースな充填と、製品成形部内
での樹脂の速やかな硬化とが実現できる。
【０００９】また、本願請求項４に記載の発明は、請求
項３に記載のホットランナー・バルブゲート金型におい
て、前記ヒータは、溶融樹脂を前記製品成形部へ射出す
る前の段階から、溶融樹脂の製品成形部への射出段階を
経て、前記バルブピンが前記ゲート孔を閉鎖する直前の
段階まで加熱状態にあり、前記バルブピンがゲート孔を
閉鎖後は非加熱状態にあるように制御されることを特徴
とするものである。
【００１０】本発明によれば、溶融樹脂を製品成形部へ
射出する前の段階から加熱し始め、溶融樹脂の製品成形
部への射出充填中及びバルブピンがゲート孔を閉鎖する
直前の段階までの加熱により溶融樹脂の固化を確実に防
止し、バルブピンがゲート孔を閉鎖後は速やかに樹脂が
固化するようにできる。
【００１１】また、本願請求項５に記載の発明は、請求
項１〜４のいずれかに記載のホットランナー・バルブゲ
ート金型において、前記バルブピンとセンターピンとの
間のクリアランス部及び／又は前記バルブピンと前記ゲ
ート孔を規定する面との間のクリアランス部は、前記製
品成形部の直上部において、前記各クリアランス部の幅
寸法よりも実質的に大きな深さ寸法を有する溝部を備え
ることを特徴とするものである。
【００１２】本発明によれば、前記ヒータの作用と相俟
って、樹脂充填後に溝部で固化した樹脂は、クリアラン
ス部で固化した樹脂よりも肉厚であるから、製品を金型
から取り出すときに溝部で固化した樹脂部分の直下で樹
脂が切断されやすくなる。従って、バリのない製品を提
供できる。
【００１３】また、本願請求項６に記載の発明は、セン
ターピンを備えるノズル側金型と、前記センターピンと
対応する位置に形成され、使用時に前記センターピンの
下端と当接する上端を有する固定ピンを備える製品成形
側金型とを備え、前記ノズル側金型のセンターピンの周
囲に、前記製品成形金型内に形成された製品成形部に開
口する環状のゲート孔が形成されており、前記ノズル側
金型内に、軸方向に移動して前記ゲート孔を開閉するバ
ルブピンを備えるノズル本体を備え、溶融された樹脂を
前記ゲート孔を介して前記製品成形部へ射出して樹脂成
形品を形成するホットランナー・バルブゲート金型を使
用する場合にゲート孔周辺樹脂の固化を防止する方法で
あって、溶融樹脂を前記製品成形部へ充填する前の段階
から、溶融樹脂の製品成形部への充填段階を経て、前記
バルブピンが前記ゲート孔を閉鎖する直前の段階まで、
前記固定ピンの上部周辺を加熱する段階を備え、前記バ
ルブピンがゲート孔を閉鎖後は前記加熱を停止する段階
を備えることを特徴とするものである。
【００１４】本発明によれば、溶融樹脂を製品成形部へ
充填する前の段階から加熱し始め、溶融樹脂の製品成形
部への充填中及びバルブピンがゲート孔を閉鎖する直前
の段階までの加熱により溶融樹脂の固化を防止し、バル
ブピンがゲート孔を閉鎖後は速やかに樹脂が固化するよ
うにできる。
【００１５】
【発明の実施の形態】以下、本願発明の実施の形態を図
面に基づいて説明する。図１は本発明に係るスリーブゲ
ート方式のホットランナー・バルブゲート金型２を含む
射出成形装置１の一実施の形態を示す。図１に示すホッ
トランナー・バルブゲート金型２は、図７に示すよう
に、中央に貫通孔５１が形成された製品５０を成形する
ためのものである。
【００１６】図２に示すように、本実施の形態のホット
ランナー・バルブゲート金型２は、樹脂射出用のノズル
を設置する側の上側の金型３（以下、ノズル側金型３と
いう）と、製品を成形する下側の金型（以下、製品成形
側金型４という）とを備え、ノズル側金型３内にはノズ
ル本体５の先端部分が組み込まれている。
【００１７】ノズル側金型３の下面側は、製品５０の上
部の形状を規定するような形状を備えており、またノズ
ル側金型３の上面側は、ノズル本体５の下端を支持する
ような形状を有する。図３に示す如く、ノズル側金型３
にはリング状のゲート孔９が形成されており、このゲー
ト孔９は製品成形部１０に連通している。
【００１８】ノズル本体５は、ノズル側金型３の上面の
形状に沿って嵌まり込むようにして固定されている。ノ
ズル本体５には樹脂供給路７が形成されており、その中
心には同軸的にセンターピン１２が固定して設けられる
とともに、該センターピン１２の周囲に円筒状のバルブ
ピン１３が設けられている。図１に示す如くバルブピン
１３は、その基端側に取り付けられたピストン３０が油
圧または空気圧駆動源から駆動力を受けることにより、
軸方向に往復動できるようになっている。
【００１９】センターピン１２の下端の軸心部にはヒー
タ１４が設けられており、該ヒータ１４は、電源（図示
せず）からセンターピン１２内部を通って接続されてい
るヒータ用コード１６を介して電気が供給されることに
より加熱できるようになっている。電源からヒータ１４
への電流量は、制御装置（図示せず）で管理されてお
り、製品を成形するための樹脂の種類や金型の種類ある
いは周囲の環境に応じて、ヒータ１４の加熱温度を調節
できるようになっている。なおヒータ１４の作用につい
ては後述する。
【００２０】バルブピン１３の先端１５は、バルブピン
１３が下死点まで移動したときにゲート孔９を塞いで、
製品成形部１０内への溶融樹脂の供給をストップするよ
うな形状を備えている。従って、バルブピン１３の往復
動によりゲート孔９は開閉し、溶融した樹脂１７の製品
成形部１０への射出充填が制御されるようになってい
る。
【００２１】図３に示す如く、バルブピン１３が下死点
に位置するとき、バルブピン１３とゲート孔９を規定す
る面との間及びバルブピン１３とセンターピン１２との
間には、バルブピン１３の往復動を円滑にするためにそ
れぞれ一定幅のクリアランス部１８，１９が形成されて
いる。射出成形時、これらのクリアランス部１８，１９
には溶融した樹脂が流れ込み、溶融樹脂で満たされるよ
うになる。
【００２２】一方、製品成形側金型４の中央には固定ピ
ン２０が形成されている。該固定ピン２０は、中央に貫
通孔５１が形成された製品５０（図７参照）を成形する
ときに、貫通孔５１の部分を形成するために必要な部分
である。ノズル側金型３と製品成形側金型４とが適切に
組み合わさっているとき、固定ピン２０の上端はセンタ
ーピン１２の下端に当接するようになっている。因みに
固定ピン２０の上端部分はゲート孔９に隣接しているた
め、センターピン１２の下端は固定ピンにより吸熱され
て冷却され、ゲート孔９から製品成形側金型４内へ流れ
込んだ溶融樹脂は、前記の如く冷却されてセンターピン
下端の周囲および固定ピン２０の周辺に接触すると他の
部分より先行して冷却されて固化しがちである。本発明
ではこれを防止するため、センターピン１２の下端に設
けられたヒータ１４により、以下のような作用により溶
融樹脂の早期固化を防止する。
【００２３】図６は、一連の射出成形工程を示してい
る。射出成形時、バルブピン１３の先端１５はゲート孔
９よりも上方に位置しており、ゲート孔９は開放してい
る（バルブ開状態）。この状態で溶融樹脂１７に圧力が
加えられ、ゲート孔９を介して製品成形部１０内に射出
されていく（射出工程）。バルブピン１３は、保圧工程
終了後にゲート孔９を閉鎖する。
【００２４】このような射出成形行程において、バルブ
ピン１３が上方に位置するとき（バルブ開状態）からバ
ルブピン１３の前進工程中に、ヒータ１４が加熱される
ように制御されている。そのため溶融樹脂１７が製品成
形部１０に充填される前の段階から、センターピン１２
の下端が加熱され、この熱はセンターピン１２に接触し
ている固定ピン２０にも伝熱される。そのため溶融樹脂
１７が製品成形部１０に充填される段階では、溶融樹脂
１７が固定ピン２０の周囲に接触しても固定ピン２０に
より冷却されることはない。従って、固定ピン２０の周
囲のゲート孔９内で樹脂が固化することなく、高い流動
性を維持したまま製品成形部１０内へ流れ込んでいく。
【００２５】その後、バルブピン１３がゲート孔９を閉
鎖すると、ヒータ１４への電気供給は停止され、センタ
ーピン１２の加熱が停止する。これにより固定ピン２０
周辺の溶融樹脂１７は、製品成形部１０内の他の樹脂と
ともに冷却されて固化し始める。
【００２６】次に、本発明の他の実施の形態について説
明する。本実施の形態の構造は、センターピン１２の先
端部分にヒータ１４が設けられているという点を含み、
先に説明した図１、図３に示す実施の形態と基本的構造
は同じであり、以下の点が異なる。
【００２７】即ち本実施の形態では、図４に示す如く、
センターピン１２の先端部分であって製品成形部１０の
直上部に、溝部２１がセンターピン１２の全円周に亘っ
て形成されている。更に本実施の形態では、バルブピン
１３の先端部分であって、該バルブピン１３が下死点に
位置するときに製品成形部１０の直上部に位置する部分
にも、他の溝部２３が形成されている。これらの溝部２
１，２３の深さは、各クリアランス部１８，１９の寸法
Ｌ１，Ｌ２のほぼ２倍あり、また溝部２１，２３の断面
形状は、いずれも三角形である。なお溝部の断面形状や
その大きさは三角形に限定されないことは勿論である。
【００２８】このような本実施の形態では、上記実施の
形態同様に、ヒータ１４の作用により固定ピン２０の周
囲のゲート孔９内で樹脂が固化することなく、高い流動
性を維持したまま製品成形部１０内へ流れ込んでいく。
その後、バルブピン１３が下死点まで下降して、その先
端がゲート孔９を塞ぎ、溶融樹脂の製品成形部１０への
供給がストップされる。製品成形部１０内の樹脂が冷却
されて固化し、同時にクリアランス部１８，１９および
溝部２１、２３内に存在する樹脂も冷却されて固化す
る。
【００２９】固化した製品を金型から取り出すとき、図
４に示す如くセンターピン１２の溝部２１内で固化した
樹脂と製品成形部１０への境界部分２５で固化した樹脂
との間には樹脂の厚みに大きな差ができる。同様にバル
ブピン１３の溝部２３内で固化した樹脂と製品成形部１
０への境界部分２７で固化した樹脂との間にも樹脂の厚
みに大きな差ができる。従って、センターピン１２の溝
部２１と製品成形部１０との境界部分２５および、バル
ブピン１３の溝部２３と製品成形部１０との境界部分２
７において、製品が切り離されるようになる。従って、
クリアランス部１８，１９に残存する樹脂が製品側にバ
リとして付着してくることがなくなる。
【００３０】次に、上述した図４に示す実施の形態の変
形例について説明する。本実施の形態は図５に示す如
く、図４の実施の形態の構造に加えて、バルブピン１３
が下死点に位置するときにセンターピン１２の溝部２１
と対向するバルブピン１３の内面およびバルブピン１３
の溝部２３と対向するノズル側金型３の内面にも、それ
ぞれ溝部３１、３３が形成されている。このような実施
の形態では、図４に示す実施の形態と同様に、溝部２１
と溝部３１，および溝部２３と溝部３３とがそれぞれ合
わさって溶融樹脂が溜まる大きな空間を形成することが
できる。従って、この部分に溜まった樹脂が冷却され固
化したときには、それぞれ境界部分２５，２７で固化し
た樹脂との間に更に大きな樹脂の肉厚の差が生じて、該
境界部分２５，２７で製品が一層切り離れやすくなる。
【００３１】
【発明の効果】本発明によれば、ヒータが加熱されるこ
とによりセンターピンの下端部分が加熱される。この熱
はセンターピンに接触している固定ピンへも伝熱され、
センターピン周辺及び固定ピン周辺のゲート孔内を流れ
ている溶融樹脂が途中で冷却され、早期に固化してしま
うことを防止する。従って、ゲート孔をバルブピンで閉
鎖する動作を確実に行うことができ、製品のゲート孔周
辺に対応する部分にゲートボツが生じることもなくな
る。また充填中は溶融樹脂の流動性が高いため、製品成
形側金型内への樹脂充填時間が短縮され、また溶融樹脂
の押し出し圧力を高める必要性もない。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のホットランナー・バルブゲート金型を
含む射出成形装置を示す断面図である。
【図２】本発明のホットランナー・バルブゲート金型を
示す側断面図である。
【図３】バルブピン、センターピン及び固定ピンの位置
関係を示す、バルブピンがゲート孔を閉鎖しているとき
のノズル側金型の拡大断面図である。
【図４】バルブピンの外面とセンターピンの表面に溝部
が形成されている実施の形態を示す拡大断面図である。
【図５】バルブピンの外面及び内面に溝部が形成され、
これら溝部と対向するノズル側金型内面の位置及びセン
ターピンの表面にも溝部が形成されている実施の形態を
示す拡大断面図である。
【図６】成形機動作フロー、バルブ動作フロー及びヒー
タ動作フローを並べて示す説明図である。
【図７】図１の射出成形装置により成形される製品を示
す側面図である。
【図８】従来の製品のゲート孔周辺に対応する部分にゲ
ートボツが発生する様子を示す従来製品の側面図であ
る。
【符号の説明】
１ 射出成形装置 ２ ホットランナー・バルブゲート金型 ３ ノズル側金型 ５ ノズル本体 ９ ゲート孔 １０ 製品成形部 １２ センターピン １３ バルブピン １４ ヒータ １５ バルブピンの先端 １７ 溶融した樹脂 １８，１９ クリアランス部 ２０ 固定ピン ２１、２３ 溝部 ２５，２７ 境界部分 ３０ ピストン ３１，３３ 溝部 ５０ 製品 ５１ 貫通孔 Ｌ１，Ｌ２ クリアランス部の寸法

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 センターピンを備えるノズル側金型と、
    前記センターピンと対応する位置に形成され、使用時に
    前記センターピンの下端と当接する上端を有する固定ピ
    ンを備える製品成形側金型とを備え、前記ノズル側金型
    のセンターピンの周囲に、前記製品成形金型内に形成さ
    れた製品成形部に開口する環状のゲート孔が形成されて
    おり、前記ノズル側金型内に、軸方向に移動して前記ゲ
    ート孔を開閉するバルブピンを備えるノズル本体を備
    え、溶融された樹脂を前記ゲート孔を介して前記製品成
    形部へ射出して樹脂成形品を形成するホットランナー・
    バルブゲート金型であって、 前記センターピンの下端部分にはヒータが設けられてい
    ることを特徴とするホットランナー・バルブゲート金
    型。
  2. 【請求項２】 請求項１において、前記ヒータは、加熱
    温度を調節可能に制御されていることを特徴とするホッ
    トランナー・バルブゲート金型。
  3. 【請求項３】 請求項１または２において、前記ヒータ
    は、成形サイクルの段階に応じて加熱状態と非加熱状態
    とに制御可能であることを特徴とするホットランナー・
    バルブゲート金型。
  4. 【請求項４】 請求項３において、前記ヒータは、溶融
    樹脂を前記製品成形部へ射出する前の段階から、溶融樹
    脂の製品成形部への射出段階を経て、前記バルブピンが
    前記ゲート孔を閉鎖する直前の段階まで加熱状態にあ
    り、前記バルブピンがゲート孔を閉鎖後は非加熱状態に
    あるように制御されることを特徴とするホットランナー
    ・バルブゲート金型。
  5. 【請求項５】 請求項１〜４のいずれかにおいて、前記
    バルブピンとセンターピンとの間のクリアランス部及び
    ／又は前記バルブピンと前記ゲート孔を規定する面との
    間のクリアランス部は、前記製品成形部の直上部におい
    て、前記各クリアランス部の幅寸法よりも実質的に大き
    な深さ寸法を有する溝部を備えることを特徴とするホッ
    トランナー・バルブゲート金型。
  6. 【請求項６】 センターピンを備えるノズル側金型と、
    前記センターピンと対応する位置に形成され、使用時に
    前記センターピンの下端と当接する上端を有する固定ピ
    ンを備える製品成形側金型とを備え、前記ノズル側金型
    のセンターピンの周囲に、前記製品成形金型内に形成さ
    れた製品成形部に開口する環状のゲート孔が形成されて
    おり、前記ノズル側金型内に、軸方向に移動して前記ゲ
    ート孔を開閉するバルブピンを備えるノズル本体を備
    え、溶融された樹脂を前記ゲート孔を介して前記製品成
    形部へ射出して樹脂成形品を形成するホットランナー・
    バルブゲート金型を使用する場合にゲート孔周辺樹脂の
    固化を防止する方法であって、 溶融樹脂を前記製品成形部へ充填する前の段階から、溶
    融樹脂の製品成形部への充填段階を経て、前記バルブピ
    ンが前記ゲート孔を閉鎖する直前の段階まで、前記固定
    ピンの上部周辺を加熱する段階を備え、前記バルブピン
    がゲート孔を閉鎖後は前記加熱を停止する段階を備える
    ことを特徴とするホットランナー・バルブゲート金型の
    使用におけるゲート孔周辺樹脂の固化防止方法。
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