JP2001047212A - 射出成形装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 溶融金属を対象にホットランナーを用いて射
出成形することが可能な射出成形装置を提供する。 【解決手段】溶融成形材料を分岐させるためのマニホー
ルド部と、このマニホード部に接続し、それぞれ分岐し
た溶融成形材料をゲートに導くための複数のノズル部と
を備え、前記マニホールド部を経て前記ノズル部まで貫
通するホットランナーを内部に備えた、溶融成形材料を
射出成形する射出成形装置において、前記マニホールド
部は、分割したマニホールド部の各々に２以上のノズル
部が接続しないように、前記マニホールド内を延びる前
記ホットランナーの延び方向に交差する向きに、分割さ
れ、分割されたマニホールドの分割端面には、この分割
端面に沿って漏れ出す溶融金属が凝固するのに十分な半
径方向外方への張出量を有する張出フランジが設けられ
ることを特徴とする射出成形装置。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、溶融金属、特に熱
伝導率の高い溶融金属を用いて射出成形するための射出
成形装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来から、溶融樹脂をホットランナーに
流し込み、常時加熱しつつ所望の成形品を製造するホッ
トランナー付の射出成形装置が、広く使用されている。
この射出成形装置は、溶融樹脂をマニホールド部に導入
するためのスプルー部と、このスプルー部に接続し、こ
のスプルー部を通じて流入した溶融樹脂を所望に分岐さ
せるためのマニホールド部と、このマニホールド部に接
続し、それぞれ分岐した溶融樹脂をゲートに導くための
複数のノズル部とを備え、前記スプルー部から前記マニ
ホールド部を経て前記ノズル部まで貫通するホットラン
ナーを内部に備える。このようなホットランナー付の射
出成形装置を溶融金属、特にマグネシウム、亜鉛等に適
用するとすれば、以下のような問題が生じる。

【０００３】これらの金属は、溶融温度が樹脂と較べて
格段に高く、約６００°Ｃの高温に及ぶため、常温と成
形温度との温度差に起因する射出成形装置の熱膨張量及
び熱収縮量は、それに応じて大きくなる。特にマニホー
ルド部は、その構造上、スプルー部及びノズル部に較べ
て長尺管状構造物にならざるを得ないので、かかる熱膨
張量及び熱収縮量は余計に大きくなる。このとき、これ
らの金属は熱伝導率が極めて高いため、ホットランナー
の加熱終了後、溶融金属（湯）はホットランナー内で急
速に凝固する。このため、特に複数のノズル部の各々と
マニホールド部との境界部で、ノズル部及びマニホール
ド部両方にまたがって存在するホットランナー内の湯が
凝固すると、凝固した湯がホットランナー内でつっかえ
棒となる。すなわち、ホットランナーの加熱停止により
ホットランナー内の湯のみならず、ノズル部及びマニホ
ールド部も熱収縮し始めるが、長尺なマニホールド部
は、ノズル部に較べて熱収縮量が大きくなるので、マニ
ホールド部とノズル部との間に熱収縮に伴う相対移動が
必然的に生じる。このとき、このような相対移動は、境
界部のまわりで凝固した湯がつっかえ棒となることによ
り妨害される。その結果、成形作業のたびに、熱移動に
伴う多大な力が装置に繰り返し及ぼされ、装置の長期健
全性が損なわれる。

【０００４】このように、成形材料を溶融樹脂から溶融
金属に変更することにより、溶融樹脂の射出成形では起
こるべくもなかった問題が生じたのである。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】そこで、本発明の目的
は、上記課題に鑑み、溶融金属を対象にホットランナー
を用いて射出成形することが可能な射出成形装置を提供
することにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決すべく、
本発明は、溶融点が高温である一方で、熱伝導率が極め
て高い溶融金属を対象に選び、その熱的な性質を逆に利
用することにより、このような金属を対象にホットラン
ナーを用いて射出成形を可能とするものである。具体的
には、本発明の射出成形装置は、溶融成形材料を分岐さ
せるためのマニホールド部と、このマニホード部に接続
し、それぞれ分岐した溶融成形材料をゲートに導くため
の複数のノズル部とを備え、前記マニホールド部を経て
前記ノズル部まで貫通するホットランナーを内部に備え
た、溶融成形材料を射出成形する射出成形装置におい
て、前記溶融成形材料を溶融金属とし、前記マニホール
ド部は、分割したマニホールド部の各々に２以上のノズ
ル部が接続しないように、前記マニホールド内を延びる
前記ホットランナーの延び方向に交差する向きに、分割
され、分割されたマニホールドの分割端面には、この分
割端面に沿って漏れ出す溶融金属が凝固するのに十分な
半径方向外方への張出量を有する張出フランジが設けら
れる構成としてある。

【０００７】また、前記分割されたマニホールドのうち
前記ノズル部に接続する分割部が、前記ノズルと一体に
形成されるのが、好ましい。さらに、分割された隣合う
一方のマニホールド部の分割端面には、前記ホットラン
ナーの開口部のまわりで前記ホットランナーの延びる方
向に突出する凸部が形成され、他方のマニホールド部分
の分割端面には、前記ホットランナーの開口部のまわり
で前記ホットランナーの延びる方向に引っ込む凹部が形
成され、前記ホットランナーの加熱時にこの凸部がこの
凹部に嵌合することにより、分割部をシールするのが好
ましい。さらにまた、前記分割端面の張出部には、前記
ホットランナーの前記開口部のまわりに延びる環状溝を
設けてもよい。

【０００８】

【作用】本発明による射出成形装置によれば、成形の
際、ホットランナー内を通る溶融金属は、マニホールド
部で、それぞれのノズル部に分岐され、ゲートに到りそ
こで成形される。成形終了時、ホットランナーの加熱が
停止されるとともに、ホットランナー内に残存した湯
は、急速に凝固する。特に、各ノズル部とマニホールド
部の境界部の湯が、ノズル側とマニホールド側にまたが
って凝固すると、マニホールド部のノズル部に対する相
対移動が拘束される。このとき、マニホールド部を分割
したマニホールド部の各々に２以上のノズル部が接続し
ないように、ランナーが延びる方向と交差する方向に分
割することにより、このように凝固した湯が存在するホ
ットランナーが、マニホールド部のノズル部に対する相
対移動の基準となる。つまり、マニホールド部が熱収縮
する際、かかるホットランナーが略不動点となる。これ
により、従来のようにかかる相対移動が妨害され、それ
に伴いノズル部或いはマニホール部に対して力が及ぼさ
れていたのを防止し、以て装置の構造健全性に対する悪
影響を回避することができる。

【０００９】さらに、射出成形時、溶融金属がホットラ
ンナーからマニホールドの分割端面に沿って万一外部に
漏れる際、分割端面には、所定長さに亘り張り出した張
出フランジを配設し、以て熱放散面積を充分に確保して
あるので、分割端面、特に張出部の外表面の温度は、そ
のマニホールドの中心部から半径方向外方に向かって急
激に温度低下する。従って、張出部に接触する湯は、熱
伝導を通じて冷却される。このとき、マグネシウムは熱
伝導率が極めて高いので、湯は張出フランジの張出部を
半径方向外方に移動する間に冷却されて、外表面上で凝
固し、分割端面のホットランナー開口のまわりに環状の
せき止め部を形成する。この自身が形成したせき止め部
により、漏れ出した湯自身が凝固してさらなる漏れが防
止されるのみならず、その後に分割端面に沿って漏れ出
ようとする湯を、確実にせき止めて、その間に凝固させ
ることにより、総じて溶融金属の外部への漏れを確実に
防止することができる。

【００１０】

【発明の実施の形態】本発明の実施の形態を、図１乃至
図２を参照しながら、電磁誘導加熱型の射出成形に適用
した場合を例にして、以下に詳細に説明する。射出成形
装置１０は、図示しない射出シリンダから圧送されて来
た溶融金属をマニホールド部１２に導くスプルー部１４
と、略水平方向に延びるマニホールド部１２と、略鉛直
方向に延びる２つのノズル部１６とから概略構成され、
スプルー部１４、マニホールド部１２及びノズル部１６
の内部には、ホットランナー１８が貫通している。スプ
ルー部１４は、略鉛直方向に延びる管状の構造物で、マ
ニホールド部１２の長手方向の中心位置でマニホールド
部１２にボルト１５により締結され、成形時スプルー部
１４から湯をマニホールド部１２に流し込めるようにな
っている。

【００１１】マニホールド部１２は、矩形断面形状の細
長管状構造物からなり、スプルー部１４を支持する上部
プレート２０と、ノズル部１６を支持する下部プレート
２２との間にスペーサ２３を通じて形成されたスペース
２１に配置されている。射出成形時には、ノズル部１
６、上部プレート２０及び下部プレート２２に大きな型
締め圧力が作用するが、この型締め圧力によりマニホー
ルド部１２が歪んだり、或いは位置ずれしたりしないよ
うに、マニホールド部１２は、上部プレート２０に対し
てはマニホールド断熱リング２４及びマニホールド固定
金具２６を介して、一方下部プレート２２に対してセン
ター断熱リング２８を介して支持されている。マニホー
ルド断熱リング２４及びマニホールド固定金具２６はそ
れぞれ、ボルト２４ａ、２６ｂを介して上部プレート２
０に固定され、常温ではその先端がマニホールド部１２
の外表面に対して若干のクリアランスを設け、成形時に
かかるクリアランスが吸収されて、マニホールド部１２
を支持するようにしてある。一方センター断熱リング２
８は、ボルト２８ａを介してマニホールド部１２の長手
方向中心位置、すなわちスプルー部１４の真下で下部プ
レート２２に固定されている。マニホールド部１２のこ
のような支持部材２４、２６、２８で支持されていない
部位には、その外周に誘導加熱用のコイル（図示せず）
が巻回されている。この誘導加熱コイルに電圧を印加す
ることにより、誘導加熱コイルが巻回された誘導加熱部
分でホットランナー１８内の湯が加熱されるようになっ
ている。

【００１２】マニホールド部１２は、略水平方向に延び
るホットランナー１８の延びる方向に略直交する向き
に、スプルー部１４に関して対称に３分割されている。
すなわち、マニホールド部１２は、１つのスプール部接
続部１２ａと、同じ構造の２つのノズル部接続部１２ｂ
に分割されている。ノズル接続部１２ｂには、凹部３１
が設けられ、この凹部３１内にマニホールド固定金具２
６に設けた突起部２６ｂが常温では所定のクリアランス
をもって挿入され、ホットランナー加熱時にはかかるク
リアンスが吸収され、マニホールド部分１２が長手方向
に支持されるようにしてある。図２に明瞭に示すよう
に、分割されたマニホールド部１２の分割端面４０に
は、この分割端面４０に沿って漏れ出す溶融金属が凝固
するのに十分な半径方向外方への張出量ｄを有する張出
フランジ４１が、マニホールド部１２と一体に形成され
ている。なお、張出量ｄは、成形条件の変動、例えば成
形温度の上昇等に追従させるべく、マージン量を見越し
て設定すると便利である。分割された隣合う一方のマニ
ホールド部１２であるノズル部接続部１２ｂの分割端面
４０には、ホットランナー１８の開口部４２のまわりで
ホットランナー１８の延びる方向に突出する凸部４４が
形成され、他方のマニホールド部１２であるスプール部
接続部１２ａの分割端面４０には、開口部４２のまわり
でホットランナー１８の延びる方向に引っ込む凹部４６
が形成され、ホットランナー加熱時マニホールド部１２
が熱膨張して凸部４４が凹部４６に嵌合することによ
り、分割部をシールする。さらに、分割端面４０の張出
端部４３には、ホットランナー１８の開口部４２のまわ
りに延びる環状溝４８が設けられている。環状溝４８の
半径方向外方設置位置及び溝深さは、成形条件、例えば
成形温度、湯量等に応じて適宜設定し、分割端面４０に
沿って漏れ出る湯をこの環状溝４８で滞留できるように
すればよい。特に、環状溝４８のホットランナー１８中
心からの半径方向距離は、環状溝４８でマグネシウムが
凝固温度まで低下するように設定するのが好ましい。

【００１３】再び図１を参照すれば、ノズル部１６は、
下部プレート２２でスリーブ２７を介して支持され、そ
の上端面２９がマニホールド部１２の下面に当接するよ
うにしてある。ノズル部１６とマニホールド部１２との
境界であるこの上端面２９には、上述した環状溝４８付
きの張出フランジ４１を設け、万一上端面２９に沿って
湯が，漏れ出ようとする際に、漏れ止めの効果を発揮す
るようにしてある。ノズル部１６の内部には、その鉛直
中心に沿ってホットランナー１８が延びて、先端開口部
４２がゲート３０に臨み、コア３２とキャビティ３４と
により所望形状の成形品Ａを成形するようにしてある。
なお、分割されたマニホールド部分１２ａ、１２ｂのう
ちノズル部１６に接続する分割部１２ｂをノズル部１６
と一体に成形してもよい。

【００１４】以上の構成を有する射出成形装置１０につ
いて、その作用を以下に説明する。先ず、スプルー部１
４に湯を流し込むと、湯はホットランナー１８により加
熱維持されつつ、マニホールド部１２を経て各ノズル部
分１６に分岐し、各ノズル部１６において先端開口４２
を通り、ゲート３０を介してコア３２とキャビティ３４
との間に送り込まれ、在来の成形プロセスにより所望の
成形品Ａが射出成形される。このとき、マニホールド部
１２は、ホットランナー１８を通る湯によって急速に加
熱され、各分割部１２ａ、１２ｂは、熱膨張、特に長手
方向、すなわちホットランナー１８の延び方向に膨張し
て、分割端面４０同士が当接するとともに、マニホール
ド固定金具２６とのクリアランスが吸収され、各分割部
において凸部４４が凹部４６に嵌合して分割部をシール
する。

【００１５】ここで分割部分の1 つに着目すれば、溶融
金属がホットランナー１８からマニホールドの分割端面
４０に沿って万一外部に漏れ出る際、分割端面４０に
は、所定長さに亘り張り出した張出フランジ４１を配設
し、以て熱放散面積を充分に確保してあるので、分割端
面４０、特に張出端部４３の外表面の温度は、そのマニ
ホールド部１２の中心部から半径方向外方に向かって急
激に温度低下する。従って、張出端部４３に接触する湯
は、環状溝４８に滞留する間に熱伝導を通じて冷却され
る。このとき、マグネシウムは熱伝導率が極めて高いの
で、湯は張出フランジ４１の張出端部分４３を半径方向
外方に移動する間に冷却されて、外表面上で凝固し、分
割端面４０の開口部４２のまわりに環状のせき止め部
（図示せず）を形成する。この自身が形成したせき止め
部により、漏れ出した湯自身が凝固してさらなる漏れが
防止されるのみならず、その後に分割端面４０に沿って
漏れ出ようとする湯を、確実にせき止めて、その間に凝
固させることにより、総じて溶融金属の外部への漏れを
確実に防止することができる。因みに他の分割部も同様
である。なお、かかるせき止め部は、一旦成形作業が終
了して放置しておいても、次の成形作業時に同様な効果
を発揮することが可能である。

【００１６】一方ホットランナー１８の加熱を終了する
と、それに伴いマニホールド部１２はその長手方向に熱
収縮するとともに、ホットランナー１８内の湯が凝固す
る。このとき、マニホールド部１２は、内部のホットラ
ンナー１８を中心に固定されているので、熱収縮は、ホ
ットランナー１８の中心位置を基準に生じる。そのた
め、マニホールド部１２とノズル部１６との境界に存在
する湯が凝固しても、かかる凝固した湯をマニホールド
部１２の長手方向に移動させる力は発生しないか、分割
によりノズル部１６に接続する分割部１２ｂの長手方向
長さは短いので、発生してもその力の大きさは僅かであ
る。かくして、従来のように、このような凝固した湯
が、マニホールド部１２の熱移動に伴いつっかえとなっ
て、装置の健全性を損なう危険性を排除することが可能
になった。

【００１７】本発明の第２の実施の形態を図３を参照し
ながら、以下に説明する。本実施の形態においては、第
１の実施の形態と同様な要素には同様な参照番号を付す
ることによりその説明は省略することとし、以下に特徴
部分について説明する。本実施の形態の特徴は、マニホ
ールド部１２にノズル部１６を４つ取り付け、それに伴
いマニホールド部１２を５分割した点にある。この際、
各ノズル部１６の取り付け位置は、スプルー部１４に関
して対称である（図３は、スプルー部１４に関して一方
の側のみ示す）。一方、マニホールド部１２は、スプル
ー部１４に接続するマニホールド部１２ａを除き、分割
したマニホールド部１２ｂ及び１２ｃそれぞれに対して
１つのノズル部１６が接続し、計４基のノズル部１６が
設けられるように分割してある。これにより、分割した
マニホールド部１２ｂ、１２ｃそれぞれにおいて、熱収
縮の際、不動点を１つ定めることが可能となり、その結
果熱移動に伴う力の発生を防止することができる。

【００１８】本出願人は、マニホールド部１２に設けた
張出フランジ４１の漏れ防止効果を確認するために、以
下に示す試験を行った。図４に試験体の概略図を示す。
射出成形装置１０と同様な部品には、対応する参照番号
に１００を加えて指示し、その詳しい説明は省略する。
試験体は、マニホールド部１２の１つの分割部を模擬し
た実寸大のものである。すなわち、一端に張出フランジ
４１０を設け、他端を直立バー５２０に固定したマニホ
ールド部１２０ａ及び１２０ｂを用意し、それぞれの張
出フランジ４１を対向させている。直立バー５２０はそ
れぞれ、スタンド５１０に連結され、マニホールド部の
加熱時、マニホールド部１２ａ、１２ｂはそれぞれ、ス
タンド５１０への固定点を基準に、張出フランジ４１０
に向かう方向に熱膨張するようにしてある。マニホール
ド部１２０の材質は、いずれも実機と同じＳＳ４１であ
る。

【００１９】試験方法は、マニホールド部１２０を電磁
誘導加熱（コイル部５３０）により６００°Ｃに加熱し
た後、定常状態において図示した張出端部４３０の温度
をホットランナー１８０の中心位置の距離に応じて通常
の熱電対を用いて測定した。図５に試験結果を示す。図
５によれば、ランナーの中心位置から測定した張出量が
１４mm前後で、マグネシウムの凝固温度約５００°Ｃま
で低下し、開口部４２０のまわりに凝固したマグネシウ
ムが環状にせき止め部を形成することを確認した。本試
験によれば、張出量を適正に設定して、分割端面４００
から漏れ出す湯を凝固させることにより、万一分割端面
４００から湯が漏れ出ようとする場合であっても、初期
の湯漏れを利用して、さらなる漏れを確実に防止するこ
とが可能であることを確認することができた。

【００２０】以上、本発明の実施の形態を詳細に説明し
たが、請求の範囲に記載された本発明の範囲内で種々の
変更、修正が可能である。例えば、湯は、マグネシウム
に限定されることなく、融点が高い一方で熱伝導率が極
めて高い他の金属、例えば、亜鉛にも適用可能である。
またマニホールドの分割数は、３分割或いは５分割に限
定されることなく、その長手方向長さ或いは射出条件等
に応じて適宜設定すればよい。またマニホールド部１２
は、リング形状であってもよい。

【００２１】

【発明の効果】以上詳細に説明したように、本発明の射
出装置によれば、樹脂に較べて溶融温度が格段に高い溶
融金属であっても、装置の健全性を損なうことなしにホ
ットランナーを用いて射出成形することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施の形態に係る射出装置の概
略断面図である。

【図２】図１のＡ部詳細断面図である。

【図３】本発明の第２の実施の形態に係る図１と同様な
図である。

【図４】試験体の概略図である。

【図５】図４の試験体を用いて測定した、ホットランナ
ーからの距離による張出端部の温度変化を示すグラフで
ある。

【符号の説明】

Ａ 成形品 １０ 射出装置 １２ マニホールド部 １４ スプルー部 １６ ノズル部 １８ ホットランナー ２０ 上部プレート ２２ 下部プレート ２３ スペーサ ２４ マニホールド断熱リング ２６ マニホールド固定金具 ２７ スリーブ ２８ センター断熱リング ２９ 上端面 ３０ ゲート ３１ 凹部 ３２ ダイ ３４ キャビティ ４０ 分割端面 ４１ 張出フランジ ４２ 開口部 ４３ 張出部 ４４ 凸部 ４６ 凹部 ４８ 環状溝

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】溶融成形材料を分岐させるためのマニホー
   ルド部と、このマニホード部に接続し、それぞれ分岐し
   た溶融成形材料をゲートに導くための複数のノズル部と
   を備え、前記マニホールド部を経て前記ノズル部まで貫
   通するホットランナーを内部に備えた、溶融成形材料を
   射出成形する射出成形装置において、 前記溶融成形材料を溶融金属とし、前記マニホールド部
   は、分割したマニホールド部の各々に２以上のノズル部
   が接続しないように、前記マニホールド内を延びる前記
   ホットランナーの延び方向に交差する向きに、分割さ
   れ、 分割されたマニホールドの分割端面には、この分割端面
   に沿って漏れ出す溶融金属が凝固するのに十分な半径方
   向外方への張出量を有する張出フランジが設けられる、 ことを特徴とする射出成形装置。
2. 【請求項２】 さらに、前記分割されたマニホールドの
   うち前記ノズル部に接続する分割部が、前記ノズルと一
   体に形成される請求項１に記載の射出成形装置。
3. 【請求項３】 分割された隣合う一方のマニホールド部
   の分割端面には、前記ホットランナーの開口部のまわり
   で前記ホットランナーの延びる方向に突出する凸部が形
   成され、他方のマニホールド部分の分割端面には、前記
   ホットランナーの開口部のまわりで前記ホットランナー
   の延びる方向に引っ込む凹部が形成され、前記ホットラ
   ンナーの加熱時にこの凸部がこの凹部に嵌合することに
   より、分割部をシールする請求項１に記載の射出形成装
   置。
4. 【請求項４】 さらに、前記分割端面の張出部には、前
   記ホットランナーの前記開口部のまわりに延びる環状溝
   を設ける請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載の
   射出成形装置。