JP2001518854A - 加熱スプルーブッシングを有する射出成型用金型 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 密接するモールドキャビティ（５６、５８）を有する金型（４０）を含む射出成型機（１０）が開示されている。加熱スプルーブッシング（６２）が金型間に配置されるため、ランナー（１４２、１４４）は比較的短い。このスプルーブッシング（６２）は、狭く、両モールドキャビティ（５６、５８）間に嵌入する細長い部分（７８）を有する。２個の比較的細いカートリッジヒータ（１２６）がスプルー開口（１０２）の反対側の細長い部分に形成された穴（１１２、１１４）内に配置され、このスプルー開口（１０２）を介して溶融材料が射出される。

Description

【発明の詳細な説明】 加熱スプルーブッシングを有する射出成型用金型 本発明は、多数のモールドキャビティ間に加熱スプルーブッシングを有する射 出成型用金型(インジェクションモールド)、特にランナー長を短縮する為にモー ルドキャビティが密接に隣接している金型に関する。 成型品を製造する為の射出成型用金型は、モールドキャビティを有する２つの 金型を使用し、これら両金型は成型品を取出す為に分離可能である。ポリマー( 高分子化合物)モールド材料は、溶融状態になるまで加熱されて、送り螺旋バレ ル、ノズル、スプルーブッシング、ランナー及びゲートより成る通路を通ってモ ールドキャビティ内へ押込まれる。モールドキャビティが溶融した材料で充填さ れると、冷却して成型品を固化させる。次に、この２体の金型を開いて、通常の 方法で成型品を取出す。 この工程は、通路に沿うある点で、低温及び高温の接合部が存在し、その片側 で冷たい部分で材料が固化し、他の側で材料は溶融状態のままである。この低温 及び高温の接合部は、典型的にはスプルーブッシングにより行う。このスプルー ブッシングは、通路の高温（ホット）部の一部を形成する入口穴及び通路の低温 （コールド）部の一部を形成し、入口穴と交差する小さなテーパ付き穴を有する 。このテーパ付き穴は、モールドキャビティに直接導く通路のランナー部分内に 導く。このテーパ付き穴は、通常大変長い。その理由は、モールドキャビティに 達するように、金型内に深く延びなければならない為である。 成型品が冷却すると、ランナー及びテーパ付き穴からの材料が金型に付着する 。 この余分な量の材料は、成型品から取除いて廃棄される。電気コネクタのハウジ ング等の如く、比較的小型部品を成型する場合には、廃棄される余分な材料の量 は、成型部品に使用される材料よりも多くなり得るので、材料コストが相当増加 することとなる。加えて、金型のサイクル（又は元に戻る）時間、即ち成型品を 製造する為に金型を動作させる為に必要な時間は、材料をモールドキャビティ、 テーパ付き穴及びランナーに射出する時間及び使用された溶融材料を交換する時 間により部分的に影響される。 廃棄される材料の量を低減し且つ元に戻る時間を低減する為の努力として、所 謂加熱スプルーブッシングが開発された。斯るブッシングにおいて、低温及び高 温の接合部は、モールドキャビティに至るランナーに比較的近いので、テーパ付 き穴は比較的短いが、入口は長い。成型品が冷却したとき、この入口穴内の材料 が固化するのを阻止する為に、入口穴が延びるブッシングの部分は、このブッシ ングの周囲に巻回される別体の電熱器（ヒータ）により加熱される。勿論、これ はスプルーブッシングを相当大きくし、従って、ブッシングがモールドキャビテ ィから離れ且つ長いランナーを必要とする。従って、テーパ付き穴を短くするこ とにより節約したものは、ランナーを長くすることにより幾分失われる。 そこで、必要なものは、比較的短いテーパ付き穴を有し、モールドキャビティ に密接に隣接してランナーを比較的短くし、十分小さく、従って必要な材料が少 量であり且つ元に戻る時間が短い加熱スプルーブッシングである。 ここに開示する射出成型機は、成型品の製造時に射出材料を受容する相互に密 接した２個のモールドキャビティを有する金型を含んでいる。加熱スプルーブッ シングが２個のモールドキャビティに密接に隣接して且つ両者間に配置される。 この加熱スプルーは、細長い部分を有するボディを含んでいる。射出開口がボデ ィに形成され、射出された材料が２個のモールドキャビティへ流れる通路として 作用する。第１及び第２開口がボディの細長い部分の射出開口と隣接する相互に 反対側に形成される。２個のヒータが第１及び第２開口内に１個ずつ設けられる 。 次に、本発明の実施形態を図示の例を参照して説明する。 図１は、本発明の成型機の斜視図である。 図２は、図１の成型機の部分断面図であり、この成型機の主要構成要素を示す 。 図３は、図２の金型の正面図である。 図４は、図３の４−４線に沿う断面図である。 図５は、図４の５−５線に沿う断面図である。 図６は、図４の６−６線に沿う断面図である。 図７、図８、図９及び図１０は、それぞれ図５に示すスプルーブッシングの正 面図、右側面図、左側面図及び底面図である。 図１１は、図１０の１１−１１線に沿う断面図である。 図１２は、金型内の従来のスプルーを示す図５と同様の断面図である。 図１には、プレスプラットフォーム１２、金型及び金型アクチュエータコンパ ートメント１４、溶融される材料のペレット１８を含むホッパ１６、ペレット加 熱及び送給ステーション２０及びコントロールコンソール２２を有する成型機１ ０を示す。図２は、図１の成型機１０の構成図であり、この成型機１０の主要機 能要素を示す。図２に最もよく示す如く、送給ステーション２０は、駆動モータ ２８により回転駆動される送給スクリュー２６を有するバレル２４を含んでいる 。この送給スクリュー２６が回転すると、ペレット１８は、図２のホッパ１６の 低 い部分からバレル２４に沿って左方向へ送られる。複数のヒータ３０がバレルの 周囲に、その全長に沿って離間して配置され、ペレット１８を溶融し且つ射出材 料を溶融状態に維持する。金型コンパートメント１４は、固定側プラテン３６及 び金型工具（ツーリング）４０が取付けられる可動側プラテン３８を収容する。 この可動側プラテン３８は、油圧シリンダ４２により動作され、通常の方法で金 型工具を開閉位置に移動させる。ノズル４４は、バレル２４を金型工具４０と相 互接続して溶融射出材料の通路をなす。油圧射出シリンダ４６は、溶融材料を金 型工具内に射出するのに必要な高圧を与える。 図３に最もよく示す如く、金型工具４０は、固定側プラテン３６に固定された Ａ側金型半体５２及び可動側プラテン３８に固定されたＢ側モールド半体５４を 含んでいる。図４に示す如く、Ａ側金型半体５２は、第１及び第２モールドキャ ビティ５６、５８を有する。Ｂ側は、Ａ側モールドキャビティと嵌合する対応す るモールドキャビティ５６’、５８’を有し、成型品を製造する。ラミネート６ ０がＢ側５４から延び且つ金型工具が閉じ通常方法で成型部品の内部構造を形成 するとき、Ａ側金型半体内に入るよう位置決めされている。スプルーブッシング ６２は、図５及び図６でＡ側金型半体内に形成された開口６４内に配置される。 スプルーブッシング６２の端７０は、分割面６６から僅かに凹んでおり、金型工 具が閉じると、Ｂ側の面６８と嵌合する。 スプルーブッシング６２は、図７乃至図１１に最もよく示す如く、略筒状外面 ７６を有するボディ７４及び２つの平行して対向する平坦面８０、８２を有する 細長い部分７８を含んでいる。面８０、８２は、肩状部（ショルダ）８８、９０ を形成するフランジで終端する。これら肩状部８８、９０は、それぞれコーナー ９２、９４でボディ７４の外面に延び且つこれと交差する。コーナー９２、９４ と反対のボディ７４の端部は、小径部９６を有し、そこからＡ側金型に形成され た穴９８と摺動係合するよう延びる。この穴９８は、開口６４と連通する。小径 部９６にはアンダーカット１００が形成され、穴９８の壁と接触する小径部の表 面領域は、後述の目的の為に所望量である。 図７、図８及び図１１に最もよく示す開口１０２は、ボディ７４を完全に貫通 し且つ細長い部分７８の端部と接して終端するホット部１０４と、図１１に最も よく示す如く、ホット部との交差部１０８から端７０に外方に延びるコールド部 １０６とを含んでいる。このコールド部１０６は交差部１０８から外方にテーパ し、Ｕ字状ランナー入口１１０で終端する。２個の盲穴１１２、１１４が開口１ ０２の反対側に平行にボディ７４に形成されている。図７、図８及び図９に最も よく示す如く、穴１１２、１１４は、平坦面８０、８２間で細長い部分７８を完 全に貫通する。２個の出口開口１１６、１１８が外面７６からそれぞれ穴１１２ 、１１４と交差して形成される。ラディアス１２０がボディ７４の面１２２に開 口１０２とアライメントして形成され、ノズル４４を受容する。 他の盲穴１２４が細長い部分７８内に深く延びる外面７６を貫通して形成され 、サーモカップル（熱電対）を受容する。図５に最もよく示す如く、カートリッ ジヒータ１２６が各穴１１２、１１４内に配置される。十分に小さく両平面８０ 、８２間の穴１１２、１１４に適当する任意の適当なカートリッジヒータが使用 可能である。１例は、米国オハイオ州４４０２３−５２９６チャグ フォールズ スタンフォードロード１６３７３のインジェクション モールダ サプライ カンパニーから市販されるカートリッジヒータモデル番号ＣＨＳ９ ６７７８２ ２―１ ０である。各カートリッジヒータ１２６は、それぞれの出口開口１１６、１１８ へ引出されたリード１２８を含んでいる。 スプルーブッシング６２のコーナー９２、９４は、図６に最もよく示す如く、 開口６４の壁に形成された極めて狭いネスト１３６内に支持される。面８８．９ ０の極く小部分及びコーナー９２、９４近傍の外面７６が、ネスト１３６と係合 している。この加熱されたスプルーブッシングは、Ａ側金型半体５２の深座ぐり １３４内に形成された外径１３２を有する位置決めリング１３０により所定位置 に保持されている。この位置決めリング１３０は、３個の離間するパッド１４６ を含み、外方に突出してスプルーブッシングの面１２２と係合する。この位置決 めリング１３０は、図５に示す如く、ねじ１４０によりＡ型金型に固定され、位 置決めリングの間隙穴を貫通して金型のねじ穴内に延びる。スプルーブッシング ６２とＡ側金型半体５２間の接触は、ネスト１３６と接触するコーナー９４近傍 の小面積、穴９８と接触する小径部９６の小表面部及び位置決めリング１３０の ３個のパッド１４６に限定される。接触するこの表面領域の量は、成型部品間の 熱伝導を制御するよう選択される。モールドキャビティ５６、５８は、それぞれ ランナー１４０、１４２により通常の如くランナー１４２、１４４によりＵ字状 ランナー入口１１０に相互接続される。 動作を説明すると、クランプ機構４２を駆動して、Ｂ側金型半体５４をＡ側金 型半体と閉鎖係合させ、分割面６６、６８がクランプ係合するようにする。ここ で、成型機１０は、連続動作し且つ溶融材料がバレル２４、ノズル４４及びスプ ルーブッシング６２の開口１０２のホット部１０４にあるものとする。射出シリ ンダ４６を作動させて、溶融した材料がバレル２４、ノズル４４、スプルーブッ シングのホット及びコールド部１０４、１０６、ランナー１１０、１４２、１４ ４へとゲートからモールドキャビティ５６、５８内へ押出される。 射出シリンダ４６は、必要な圧力を加え、通常方法でもモールドキャビティ内 に（溶融材料が）完全に押出されるのを保証する。次に、金型を冷却させて、射 出シリンダ圧力を０にする。パーツが冷却し且つ固化すると、駆動モータ２８が 作動され送給ねじ２６を回転させ、次のサイクル用に付加溶融材料が用意される 。この送給ねじ２６が溶融材料を押出すのに要する時間である元に戻る（リカバ リー）時間は、理想的には成型部品が冷却され固化するのに必要な時間と等しい 。しかし、極めて小さい部品を成型する場合には、これを実現することは困難で あり、特に冷却スプルーブッシングを使用する場合には更に困難である。コール ド部１０６及びランナー１１０、１４２、１４４内の材料はモールドキャビティ 内の材料と共に固化するので、Ｂ側の金型を開くと、これら固化した材料が成型 部から通常の方法でデゲートされることに注意されたい。開口１０２のホット部 １０４内に残っている成型材料は、固化せず且つ次のマシンサイクルで使用され る。 上述の例では、２個のモールドキャビティを有する金型について説明したが、 本発明は１以上のモールドキャビティを有する金型に使用するとき有効である。 これらの金型は各成型サイクルに要する材料が少なく且つコールドスプルーブッ シングを使用する金型又は従来のホットスプルーブッシングを使用する金型より も元に戻る時間が早い。対比の為に、コールドスプルーブッシング１５４を使用 する金型を図１２に示す。コールドスプルーブッシング１５４は、位置決めリン グ１５０及び２個のねじ１５２により通常の方法で金型半体１５８内の開口１５ ６内に保持される。このコールドスプルーブッシングは、比較的長いテーパ内へ 通過する。 この例では、スプルーブッシング全体を２個の金型半体と共に冷却することに より、開口１６０の全長内の材料を冷却して成型部品と共に固化される。例えば ０．３６グラムの材料から構成される典型的な電気コネクタハウジングを成型す る単一モールドキャビティの場合には、コールドスプルーを有する金型は、スプ ルー開口及びランナー用に約０．６９グラムの材料を必要とする。他方、本発明 によるホットスプルーを有する金型では、スプルー開口及びランナー用に約０． ４２グラムの材料を必要とするのみであるので、約３９％の材料が節約可能であ る。更に、コールドスプルーを有するサイクルタイムは約４．５秒であり、他方 ホットスプルーを有する金型のサイクルタイムは約２．９秒であり、サイクルタ イムの低減率は約３６％である。材料及び元に戻る時間の双方の節約は、合計す ると約２３％の部品製造コストの低減が可能である。 従って、本発明の重要な効果乃至利点は、時間及び材料双方の大幅な低減であ る。更に、本発明のホット（加熱）スプルーブッシングの構造は比較的小さいモ ールドに使用可能であり、モールドキャビティは従来のホットスプルーブッシン グでは到底適用不可能である相互に極めて密接に隣接可能である。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＤＥ， ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，ＩＴ，Ｌ Ｕ，ＭＣ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＯＡ(ＢＦ，ＢＪ，ＣＦ ，ＣＧ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＭＬ，ＭＲ，ＮＥ， ＳＮ，ＴＤ，ＴＧ)，ＡＰ(ＧＨ，ＧＭ，ＫＥ，ＬＳ，Ｍ Ｗ，ＳＤ，ＳＺ，ＵＧ，ＺＷ)，ＥＡ(ＡＭ，ＡＺ，ＢＹ ，ＫＧ，ＫＺ，ＭＤ，ＲＵ，ＴＪ，ＴＭ)，ＡＬ，ＡＭ ，ＡＴ，ＡＵ，ＡＺ，ＢＡ，ＢＢ，ＢＧ，ＢＲ，ＢＹ， ＣＡ，ＣＨ，ＣＮ，ＣＵ，ＣＺ，ＤＥ，ＤＫ，ＥＥ，Ｅ Ｓ，ＦＩ，ＧＢ，ＧＥ，ＨＵ，ＩＬ，ＩＳ，ＪＰ，ＫＥ ，ＫＧ，ＫＰ，ＫＲ，ＫＺ，ＬＣ，ＬＫ，ＬＲ，ＬＳ， ＬＴ，ＬＵ，ＬＶ，ＭＤ，ＭＧ，ＭＫ，ＭＮ，ＭＷ，Ｍ Ｘ，ＮＯ，ＮＺ，ＰＬ，ＰＴ，ＲＯ，ＲＵ，ＳＤ，ＳＥ ，ＳＧ，ＳＩ，ＳＫ，ＴＪ，ＴＭ，ＴＲ，ＴＴ，ＵＡ， ＵＧ，ＵＺ，ＶＮ (72)発明者 ホール、スコット ウエーン アメリカ合衆国 17109 ペンシルベニア 州 ハリスバーグ ウィニーウッド ロー ド 5148エー

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．成型部品を製造する射出材料を受容する２個の隣接モールドキャビティ（５ ６、５８）を有する金型(４０)、ボディ（７４）を有し前記モールドキャビティ （５６、５８）間且つ隣接して配置された加熱スプルーブッシング（６２）及び 前記ボディを貫通して形成され、これを介して前記射出材料が前記モールドキャ ビティ（５６、５８）へ流れる射出開口（１０２）を含む射出成型機（１０）に おいて、 前記スプルーブッシング（６２）は、前記ボディ（７４）に結合され且つ前記 射出開口（１０２）の反対側且つこれにすぐ隣接して配置された第１及び第２ヒ ータ（１２６）を有することを特徴とする射出成型機(１０)。 ２．前記ボディ（７４）はモールドキャビティの１つ（５８）に密接する第１面 （８０）及び他方のモールドキャビティ（５６）に密接する反対の第２面（８２ ）を有する細長い部分（７８）を含み、且つ前記射出開口（１０２）は前記第１ 及び第２面（８０、８２）間を略平行に延びることを特徴とする請求の範囲第１ 項記載の射出成型機(１０)。 ３．前記ボディ（７４）には前記第１及び第２面（８０、８２）間に第１及び第 ２穴（１１２、１１４）が形成され、前記第１及び第２ヒータ（１２６）はそれ ぞれ前記第１及び第２穴（１１２、１１４）内に配置され、各々該穴に密嵌する 寸法のカートリッジヒータであることを特徴とする請求の範囲第２項記載の射出 成型機(１０)。 ４．前記ボディ（７４）はそこから延出する小径部（９６）を含み、且つ前記射 出開口（１０２）はホット部（１０４）及びコールドスプルー部（１０６）を含 み、前記小径部（９６）内のみに位置することを特徴とする請求の範囲第３項記 載の射出成型機(１０)。 ５．前記第１及び第２ヒータ（１２６）は実質的に前記第１及び第２開口（８０ 、８２）の長さのみに延び且つ前記小径部（９６）の手前で終端することを特徴 とする請求の範囲第４項記載の射出成型機(１０)。 ６．前記小径部（８６）はアンダーカット（１００）を含み、前記小径部（９６ ）の比較的小さい部分のみを前記金型（４０）と係合させ、前記アンダーカット （１００）は熱損失を制御する寸法であり、前記射出開口（１０２）のホット部 （１０４）内の射出材料は溶融状態のままであり、前記コールドスプルー部（１ ０６）内の射出材料は前記成型部品の冷却と共に固化することを特徴とする請求 の範囲第５項記載の射出成型機(１０)。 ７．前記ボディ（７４）は前記小径部（９６）と反対端に大径部（７６）を含み 、該大径部（７６）は内部に肩状部（９０）を有し前記金型（４０）と係合し、 前記肩状部（９０）及び前記小径部（９６）の前記小さい部分のみが前記金型（ ４０）と係合する前記スプルーブッシング（６２）の部分であることを特徴とす る 請求の範囲第６項記載の射出成型機(１０)。 ８．前記大径部（７６）に前記第１及び第２穴（１１２、１１４）と交差する出 口開口（１１６、１１８）を含み、前記対応するヒータ（１２６）に取付けられ た電線（１２８）を受入れることを特徴とする請求の範囲第７項記載の射出成型 機(１０)。