JP2002011764A - 成形方法およびこれに用いるバルブゲート式金型装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 バルブ装置の材料通路内の樹脂温度を均一化
して、局所的に過度に温度の高い部分が生じることを防
止し、樹脂の特性の低下を防止する。 【解決手段】 バルブ本体36の軸方向両端側でそれぞれ
ヒーター51a，51bを別個にし、これらヒーター51a，51b
間の位置を完全にヒーターのない非発熱部53とする。こ
れにより、バルブ本体36にあって軸方向両端側から熱が
伝わる軸方向中央部の温度が過度に高くなることを防止
する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、熱可塑性樹脂の射
出成形などに利用されるバルブゲート式金型装置に関す
る。

【０００２】

【発明が解決しようとする課題】例えば特開平９−１９
９４６号公報などに記載されているように、製品キャビ
ティへのゲートまでの材料通路内の成形材料である樹脂
を加熱して常時溶融状態に保つホットランナー金型装置
において、ゲートをバルブピンにより機械的に開閉する
バルブゲート式金型装置が知られている。なお、ホット
ランナー金型装置は、成形能率を高めることを目的とし
たものであり、ゲートを閉じるのは、型開時などにゲー
トから樹脂が漏れるのを防止するためである。

【０００３】図４は、この種のバルブゲート式金型装置
におけるバルブ装置１の一例を示している。同図におい
て、２は筒状のバルブ本体で、このバルブ本体２は、そ
の図示左側に位置するマニホールド（図示していない）
に接続されるものである。また、バルブ本体２の内部
は、その図示下側に位置するゲート（図示していない）
に連通する材料通路３になっている。そして、この材料
通路３を貫通して、図示上下方向に移動してゲートを開
閉するバルブピン（図示していない）が設けられる。ま
た、前記バルブ本体２の外周面には、材料通路３内の樹
脂を加熱する１本のヒーター４が設けられているととも
に、このヒーター４を外周側から覆う筒状のヒーターカ
バー５が固定されている。前記ヒーター４は、２つ折り
にした線状ヒーターからなり、折り返し部をゲート側に
してバルブ本体１の外周面に巻いてある。また、ゲート
と反対側に位置するヒーター４の両端部は、給電線６お
よびコネクターボックス７を介してヒーター駆動回路８
に電気的に接続されている。そして、ヒーター４は、バ
ルブ本体２の両端側では密に巻いてあるが、中間部では
粗に巻いてある。その理由については、後述する。

【０００４】また、図５には、前記バルブ装置１付近の
温度を計測した結果を示してある。同図のグラフにおい
て、横軸は、バルブ本体２のゲート側先端からの距離で
あり、縦軸は温度である。温度の測定は、材料通路３内
のa1，a2，a3，a4，a5，a6，a7の各点とバルブ本体２の
外周面のb1，b2，b3，b4，b5の各点とについて行った。
そして、オーディオカセットテープの収納ケースの成形
用金型に実際に組み込んで測定を行い、制御上の設定温
度をマニホールドで250℃に設定し、バルブ装置１で250
℃に設定し、金型冷却温度を26℃に設定した。つまり、
バルブ本体２におけるマニホールドとの接地面2aの温度
は250℃である。太い実線で示すグラフＡは、成形中の
バルブ本体２の外周面つまりヒーター４側の温度分布で
ある。また、破線のグラフＢは、材料通路３に樹脂が入
っている状態での材料通路３内の温度分布である。これ
は、樹脂の温度である。一方、一点鎖線のグラフＣは、
材料通路３に樹脂がない状態でのこの材料通路３内の温
度分布である。さらに、細い実線のグラフＤは、100℃
に温度設定したときのバルブ装置１単体での温度分布で
ある。

【０００５】グラフＡ，Ｂ，Ｃから明らかなように、温
度は、バルブ装置１の両端側で低く、中央部で高い傾向
を示す。これは、中央部では、両端側から熱が伝わるた
めであると考えられる。図示のバルブ装置1では、この
ような温度の不均一性を解消するために、ヒーター４を
バルブ本体２の両端側では密に巻く一方、中間部では粗
に巻いているが、それでも、測定結果が示すとおり温度
分布の不均一性は大きい。

【０００６】材料通路３における最も温度の低い部分つ
まり両端側で、樹脂の流動性を確保できるだけの温度が
得られるようにしなければならないが、そのため、中央
部の温度は過度に高くなる。そして、温度が高すぎる
と、材料通路３内の樹脂がヤケ（黒い焦げを生じるこ
と）を生じ、この樹脂の特性が悪くなる。

【０００７】本発明は、このような問題点を解決しよう
とするもので、バルブ装置の材料通路内の成形材料の温
度を均一にできるバルブゲート式金型装置を提供するこ
とを目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】請求項１の発明は、前記
目的を達成するために、互いに開閉する複数の型体を型
閉してこれら型体間に製品キャビティを形成し、前記型
体に形成された材料通路からゲートを介して前記製品キ
ャビティ内に成形材料を充填し、前記製品キャビティ内
に成形材料を充填するとき以外に前記ゲートをバルブ装
置により閉じ、このバルブ装置にあって前記ゲートに通
じる材料通路を内部に有するバルブ本体をこのバルブ本
体の外周側に設けられたヒーターにより加熱する成形方
法において、前記バルブ本体の軸方向両端側をそれぞれ
別個のヒーターにより加熱するものである。

【０００９】もしもバルブ本体を１本のヒーターで加熱
しようとすると、バルブ本体の両端側をそれぞれヒータ
ーで加熱しようとすれば、軸方向中央部にもヒーターを
設けざるを得ず、そのため、バルブ本体の軸方向中央部
では、そこにあるヒーターの加熱に加えて両端側から熱
が伝わり、バルブ本体の軸方向中央部で両端側よりも温
度が高くなる傾向を示す。しかしながら、バルブ本体の
軸方向両端側をそれぞれ別個のヒーターにより加熱する
ことによって、バルブ本体の軸方向中央部にはヒーター
を設けずに済み、これにより、バルブ本体内の材料通路
全体で温度を均一化することが可能になる。

【００１０】請求項２の発明は、請求項１記載の成形方
法に用いるバルブゲート式金型装置において、互いに開
閉し型閉時に製品キャビティを相互間に形成する複数の
型体と、これら型体のうち製品キャビティへ開口するゲ
ートを有する型体に設けられたバルブ装置とを備えると
ともに、このバルブ装置は、前記ゲートに通じる材料通
路を内部に有するバルブ本体と、このバルブ本体の外周
側に設けられたヒーターとを備え、前記バルブ本体の軸
方向両端側にそれぞれ前記ヒーターを別個に設けたもの
である。

【００１１】このようにバルブ本体の軸方向両端側にそ
れぞれヒーターを別個に設けることによって、バルブ本
体の軸方向中央部ではヒーターによる直接加熱をなくす
ことが可能になり、これにより、バルブ本体内の材料通
路全体で温度を均一化することが可能になる。

【００１２】請求項３の発明は、請求項２の発明のバル
ブゲート式金型装置において、前記バルブ本体の外周側
で、前記軸方向両端側のヒーター間の位置にヒーターの
ない非発熱部を有するものである。

【００１３】この非発熱部により、バルブ本体にあって
軸方向両端側から熱が伝わる軸方向中央部の温度が過度
に高くなることが防止され、バルブ本体内の材料通路全
体で温度を均一化することが可能になる。

【００１４】請求項４の発明は、請求項２または３の発
明のバルブゲート式金型装置において、前記別個のヒー
ターにそれぞれ接続した給電線をバルブ装置外で結線し
て、共通のヒーター駆動回路に接続したものである。

【００１５】このようにバルブ本体の軸方向両端側のヒ
ーターの給電線をバルブ装置外で結線することにより、
前記軸方向両端側のヒーターを別個のものとしながら、
共通のヒーター駆動回路で駆動することが可能になる。

【００１６】

【発明の実施形態】以下、本発明の成形方法およびこれ
に用いるバルブゲート式金型装置の実施形態について、
図１から図３を参照しながら説明する。まずバルブゲー
ト式金型装置の構成を説明する。図１において、11は固
定型、12は可動型で、型体であるこれら固定型11および
可動型12は、図１における図示上下方向（型開閉方向）
に互いに移動して開閉し、型閉時に相互間に製品形状の
製品キャビティ13を形成するものである。固定型11は、
固定側型板16と、この固定側型板16の裏面すなわち可動
型12と反対側の面に固定された固定側受け板17と、この
固定側受け板17の裏側にスペーサーブロックを介して固
定された固定側取り付け板（図示していない）とを備え
ており、この固定側取り付け板と固定側受け板17との間
にはマニホールド18が設けられている。このマニホール
ド18は、材料通路であるランナー19が内部に形成されて
おり、このランナー19内の成形材料である熱可塑性樹脂
は、マニホールド18に設けられた図示していないヒータ
ーの加熱により常時溶融状態に保たれるようになってい
る。

【００１７】そして、前記固定側型板16に貫通形成され
たゲートブッシュ組み込み孔21内にはゲートブッシュ22
が着脱可能に嵌合されている。このゲートブッシュ22の
先端部には、製品キャビティ13へ開口するゲート23が開
口形成されている。そして、ゲートブッシュ組み込み孔
21の内面とゲートブッシュ22との間には、冷却水通路24
が形成されているとともに、この冷却水通路24を挟んで
漏水防止用のＯリング25が装着されている。

【００１８】また、固定型11には、前記ゲート23を開閉
する図２にも示すようなバルブ装置31が組み込まれてい
る。つぎに、このバルブ装置31の構成を説明する。前記
固定側受け板17には、前記型開閉方向に貫通する組み込
み孔32が形成されており、前記ゲートブッシュ22の内部
は、前記組み込み孔32に通じる組み込み孔33になってい
る。そして、この組み込み孔32,33内に、前記型開閉方
向を軸方向とするほぼ筒状のバルブ本体36が組み込まれ
ている。このバルブ本体36の一端部はフランジ部37にな
っていて前記マニホールド18および固定側受け板17に固
定されている。

【００１９】また、バルブ本体36の内部は、マニホール
ド18内のランナー19を前記ゲート23に連通させる材料通
路38になっている。この材料通路38は、ほぼ円柱形状に
なっているが、ゲート23側の先端部内周面に前記型開閉
方向に延びる３枚の支持羽根39が一体に形成されてい
る。これら支持羽根39は、図３に示すように、材料通路
38の中心軸に対して120°ずつ離れて放射状に位置して
いる。なお、支持羽根39の内側縁は、ゲート23と反対側
の部分がテーパー状になっているが、他の部分は前記型
開閉方向と平行になっている。そして、支持羽根39間の
凹溝状の部分が分割材料通路部41になっている。これら
分割材料通路部41は、支持羽根39が３枚あるので、３つ
に分かれた通路を形成している。さらに、バルブ本体36
内の材料通路38は、支持羽根39よりもゲート23側の部分
が円柱形状部42をなしている。この円柱形状部42の内周
面は、前記支持羽根39の内側縁と同一円柱面上に位置し
ている。

【００２０】そして、バルブ本体36には、固定側取り付
け板に設けられた図示していない油圧シリンダーなどの
駆動装置の駆動により前記型開閉方向に移動するバルブ
体としてのバルブピン46が内蔵されている。このバルブ
ピン46は、ゲート23側の先端部に形成されたゲート閉塞
部47がゲート23に挿脱自在に嵌合してこのゲート23を閉
じるものである。また、バルブピン46は、前記型開閉方
向を軸方向としており、前記バルブ本体36の支持羽根39
の内側縁に外周面が常時摺動自在に接触している。これ
により、バルブピン46のゲート23側の先端部が支持され
ているが、バルブピン46がゲート23を閉じたときには、
このバルブピン46が前記円柱形状部42に嵌合するように
なっている。一方、ゲート23を開いた状態では、バルブ
ピン46の先端は支持羽根39の中間部に位置するようにな
っている。さらに、バルブピン46は、バルブ本体36にお
けるマニホールド18側の端部では、バルブ本体36内に固
定されたガイドブッシュ48により支持されている。すな
わち、このガイドブッシュ48内をバルブピン46が摺動自
在に貫通している。

【００２１】また、前記バルブ本体46の外周面には、材
料通路38を加熱するバンドヒーター51a，51bおよびこれ
らヒーター51a，51bを外周側から覆うほぼ円筒状のヒー
ターカバー52が嵌合されている。ヒーター51a，51bは、
バルブ本体46の両端側にそれぞれ別個に設けられてお
り、バルブ本体46の外周側で、両ヒーター51a，51b間の
位置すなわちバルブ本体46の軸方向中央部には、ヒータ
ーのない非発熱部53が設けられている。また、両ヒータ
ー51a，51bは、それぞれ２つ折りにした線状ヒーターを
つるまき状に巻いたもので、ゲート23と反対側に位置す
る両端部に給電線54が接続され、これら給電線54がバル
ブ装置31外、さらに金型装置の外部へ導出され、１つの
コネクターボックス55で結線されている。そして、両ヒ
ーター51a，51bは、コネクターボックス55を介して共通
のヒーター駆動回路56に電気的に接続されている。な
お、ゲート23側のヒーター51bは、バルブ本体36のゲー
ト23側先端部において支持羽根39にバルブピン46の径方
向から対向する位置まで延設してあり、羽根対向部57を
有している。さらに、図示していないが、バルブ本体46
の外周面には、ヒーター51a，51bの通断電を制御するた
めの温度センサーも設けられている。

【００２２】前記バルブ本体36のゲート23側先端部の外
周側には段部61が形成されており、この段部61に短い円
筒状の断熱リング62が嵌合されて固定されている。そし
て、この断熱リング62の外周面が前記ゲートブッシュ22
の組み込み孔33内に形成された同径の円柱面状の嵌合面
63に嵌合している。これにより、バルブ本体36がそのゲ
ート23側先端部において固定型11のゲートブッシュ22に
支持されている。なお、断熱リング62とゲートブッシュ
22との嵌合面63以外においては、断熱のために、組み込
み孔32,33の内面とバルブ本体36あるいはヒーターカバ
ー52の外面との間には隙間64が形成されている。また、
断熱リング62は、隙間64のゲート23側の部分とヒーター
51a，51b側の部分とを遮断している。

【００２３】なお、66は可動型２の可動側型板である。

【００２４】つぎに、前記バルブゲート式金型装置を用
いた成形方法について説明する。まず固定型11と可動型
12とを型閉して、これら固定型11および可動型12間に製
品キャビティ13を形成した後、バルブピン46を可動型12
から離れる方向へ移動させてゲート23を開放する。な
お、ゲート23が開放された状態でも、バルブピン46は、
バルブ本体36の支持羽根39に嵌合したままである。そし
て、射出成形機から固定型11内に熱可塑性の成形材料で
ある溶融した熱可塑性樹脂を射出する。この樹脂は、マ
ニホールド18のランナー19などを通り、さらにバルブ本
体36内の材料通路38、バルブピン46が嵌合している支持
羽根39間の分割材料通路部41および円柱形状部42を通っ
てゲート23から製品キャビティ13内に流入する。このよ
うにして製品キャビティ13内に樹脂が充填された後、保
圧を経て、バルブピン46が可動型12の方へ移動し、ゲー
ト23に嵌合してこのゲート23を閉じる。製品キャビティ
13内の樹脂は冷却水通路24を冷却水が通ることにより積
極的に冷却される。そして、製品キャビティ13内の樹脂
すなわち製品が冷却して固化した後、固定型11と可動型
12とを型開して、成形された製品を取り出す。その後、
再び型閉が行われて以上の工程が繰り返され、成形が繰
り返される。その間、マニホールド18のランナー19内の
樹脂と同様に、バルブ本体36の材料通路38内の樹脂はヒ
ーター51a，51bの加熱により常時溶融状態に保たれる。
バルブ本体36には、その軸方向両端側にのみヒーター51
a，51bがあるが、ヒーターによる直接加熱のないバルブ
本体36の軸方向中央部も、両端側から熱が伝わることに
より十分に加熱される。

【００２５】もしも従来のように、バルブ本体36を１本
のヒーターで加熱しようとすると、バルブ本体36の両端
側をそれぞれヒーターで加熱しようとすれば、軸方向中
央部にもヒーターを設けざるを得ず、そのため、バルブ
本体36の軸方向中央部では、そこにあるヒーターの加熱
に加えて両端側から熱が伝わり、バルブ本体36の軸方向
中央部で両端側よりも温度が高くなる傾向を示す。しか
しながら、前記実施例の構成によれば、バルブ本体36の
軸方向両端側にそれぞれ別個に加熱用のヒーター51a，5
1bを設けたので、これらヒーター51a，51b間の位置を完
全にヒーターのない非発熱部53とできる。これにより、
バルブ本体36にあって軸方向両端側から熱が伝わる軸方
向中央部の温度が過度に高くなることを防止でき、バル
ブ本体36内の材料通路38全体で温度を均一化することが
できる。したがって、材料通路38内の樹脂の流動性を確
保するために、材料通路38内で樹脂の温度が過度に高く
なる部分が生じることを防止でき、樹脂にヤケが生じる
ことを防止できて、この樹脂の特性の悪化を防止でき
る。

【００２６】また、両ヒーター51a，51bにそれぞれ接続
した給電線54をバルブ装置31外のコネクターボックス55
で結線して、共通のヒーター駆動回路56に接続したの
で、バルブ本体36の軸方向両端側でヒーター51a，51bを
別個にしたにもかかわらず、これらヒーター51a，51bの
駆動が複雑なものにならずに済む。

【００２７】なお、本発明は、前記実施例に限定される
ものではなく、種々の変形実施が可能である。例えば、
前記実施例では、バルブ本体36に別個に設けられた２本
のヒーター51a，51bを共通のヒーター駆動回路56により
駆動するようにしたが、２本のヒーターを別個のヒータ
ー駆動回路により互いに独立に駆動するようにしてもよ
い。これにより、駆動回路の構成は複雑になるものの、
よりきめ細かい温度制御が可能になる。また、前記実施
例では、別個のヒーターの数を２つにしたが、３つ以上
の別個のヒーターを設けてもよい。

【００２８】

【発明の効果】請求項１の発明によれば、製品キャビテ
ィ内に成形材料を充填するとき以外にゲートをバルブ装
置により閉じ、このバルブ装置にあってゲートに通じる
材料通路を内部に有するバルブ本体をこのバルブ本体の
外周側に設けられたヒーターにより加熱する成形方法に
おいて、バルブ本体の軸方向両端側をそれぞれ別個のヒ
ーターにより加熱するので、バルブ装置の材料通路内の
成形材料の温度を均一にでき、したがって、この材料通
路内で成形材料の温度が過度に高くなることを防止で
き、成形材料の特性が低下することを防止できる。

【００２９】請求項２の発明のバルブゲート式金型装置
によれば、バルブ装置にあって、材料通路を内部に有す
るバルブ本体の軸方向両端側にそれぞれヒーターを別個
に設けたので、バルブ装置の材料通路内の成形材料の温
度を均一にでき、したがって、この材料通路内で成形材
料の温度が過度に高くなることを防止でき、成形材料の
特性が低下することを防止できる。

【００３０】すなわち、請求項３の発明のバルブゲート
式金型装置のように、バルブ本体の外周側で、軸方向両
端側のヒーター間の位置にヒーターのない非発熱部を設
けることにより、バルブ本体にあって軸方向両端側から
熱が伝わる軸方向中央部の温度が過度に高くなることを
防止でき、バルブ装置の材料通路内の成形材料の温度を
均一にできる。

【００３１】請求項４の発明のバルブゲート式金型装置
によれば、請求項２または３の発明の効果に加えて、別
個のヒーターにそれぞれ接続した給電線をバルブ装置外
で結線して、共通のヒーター駆動回路に接続したので、
ヒーターを別個にしたにもかかわらず、これらヒーター
の駆動が複雑なものにならずに済む。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のバルブゲート式金型装置の一実施例を
示す一部の縦断面図である。

【図２】同上ヒーターの結線を示す説明図である。

【図３】同上支持羽根付近の横断面図である。

【図４】従来のバルブゲート式金型装置の一例を示す一
部の断面図である。

【図５】同上温度測定結果を示すグラフである。

【符号の説明】

11 固定型（型体） 12 可動型（型体） 13 製品キャビティ 19 ランナー（材料通路） 23 ゲート 31 バルブ装置 36 バルブ本体 38 材料通路 51a，51b ヒーター 53 非発熱部 56 ヒーター駆動回路

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 互いに開閉する複数の型体を型閉してこ
   れら型体間に製品キャビティを形成し、前記型体に形成
   された材料通路からゲートを介して前記製品キャビティ
   内に成形材料を充填し、前記製品キャビティ内に成形材
   料を充填するとき以外に前記ゲートをバルブ装置により
   閉じ、このバルブ装置にあって前記ゲートに通じる材料
   通路を内部に有するバルブ本体をこのバルブ本体の外周
   側に設けられたヒーターにより加熱する成形方法におい
   て、前記バルブ本体の軸方向両端側をそれぞれ別個のヒ
   ーターにより加熱することを特徴とする成形方法。
2. 【請求項２】 請求項１記載の成形方法に用いるバルブ
   ゲート式金型装置において、互いに開閉し型閉時に製品
   キャビティを相互間に形成する複数の型体と、これら型
   体のうち製品キャビティへ開口するゲートを有する型体
   に設けられたバルブ装置とを備えるとともに、このバル
   ブ装置は、前記ゲートに通じる材料通路を内部に有する
   バルブ本体と、このバルブ本体の外周側に設けられたヒ
   ーターとを備え、前記バルブ本体の軸方向両端側にそれ
   ぞれ前記ヒーターを別個に設けたことを特徴とするバル
   ブゲート式金型装置。
3. 【請求項３】 前記バルブ本体の外周側で、前記軸方向
   両端側のヒーター間の位置にヒーターのない非発熱部を
   有することを特徴とする請求項２記載のバルブゲート式
   金型装置。
4. 【請求項４】 前記別個のヒーターにそれぞれ接続した
   給電線をバルブ装置外で結線して、共通のヒーター駆動
   回路に接続したことを特徴とする請求項２または３記載
   のバルブゲート式金型装置。