JP2002331552A

JP2002331552A - バルブゲート式金型装置

Info

Publication number: JP2002331552A
Application number: JP2001139242A
Authority: JP
Inventors: Yoshinobu Takeda; 与志信武田; Yoshihiro Horikawa; 義広堀川; Fujio Murayama; 富士男村山
Original assignee: Mitsubishi Materials Corp
Current assignee: Mitsubishi Materials Corp
Priority date: 2001-05-09
Filing date: 2001-05-09
Publication date: 2002-11-19

Abstract

(57)【要約】【課題】バルブ装置の材料通路内の樹脂の温度差を低
減して、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】ゲート６を開閉するバルブピン36は、ヒ
ーター９を外周部に設けたバルブ本体１内の材料通路８
に通してある。このバルブ本体１の軸方向中間部におい
て、このバルブ本体１の外周面と固定側型板３の孔部４
の内周面との間にリング状の伝熱体41を設ける。バルブ
本体１は、軸方向中間部の方が両端側より本来温度が高
くなるが、伝熱体41によりバルブ本体１から固定側型板
３へ放熱されることにより、バルブ本体１の軸方向中間
部の温度が低下する。

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
出成形などに用いら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】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５（Ａ）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のバルブ本体１の一例を示し
ている。同図において、２は筒状のケーシングで、この
ケーシング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）に接続されるとともに、固定側型板
などの型体の本体部３に形成された孔部４内に挿入され
るものである。そして、ケーシング２は、そのマニホー
ルド側の端部のフランジ部５と、反対側のゲート６側の
端部の外周面に固定された固定リング７とが前記孔部４
に嵌合していることにより型体の本体部３に支持されて
おり、他の部分では、バルブ本体１と型体の本体部３と
の間には断熱層をなす隙間が形成されている。また、ケ
ーシング２の内部は、前記ゲート６に連通する材料通路
８になっている。そして、この材料通路８を貫通して、
図示左右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、前記ケーシン
グ２の外周面には、材料通路８内の樹脂を加熱するヒー
ター９が設けられているとともに、このヒーター９を外
周側から覆う筒状のヒーターカバー10が固定されてい
る。前記ヒーター９は、線状ヒーターからなり、ケーシ
ング２の外周面に巻いてある。そして、ヒーター９は、
ケーシング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。な
お、ヒーター９の巻き数は、マニホールド側では２巻
き、ゲート６側では３巻きである。

【０００４】また、図５（Ｂ）には、前記材料通路８内
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１のゲート６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
８内の黒丸で示す各点について行った。そして、破線の
グラフa1，a2は、バルブ本体１およびマニホールドの制
御上の設定温度を300℃に設定した場合の結果、実線の
グラフb1，b2は、同設定温度を250℃に設定した場合の
結果、点線のグラフc1，c2は、同設定温度を200℃に設
定した場合の結果である。また、細い線のグラフa1，b
1，c1は、従来の金型装置の結果であり、太い線のグラ
フa2，b2，c2は、後述する本発明の金型装置の結果であ
る。なお、金型冷却温度は10℃に設定した。

【０００５】グラフa1，b1，c1から明らかなように、温
度は、バルブ本体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こ
とが一因であると考えられる。また、製品キャビティ内
の樹脂を速やかに固化させるために冷却される型体の本
体部３に対して、バルブ本体１が両端部のみで接触して
いるが、この接触部を通じてバルブ本体１から型体の本
体部３へ熱が逃げることが他の原因であると考えられ
る。図示のバルブ装置では、このような温度の不均一性
を解消するために、ヒーター９をバルブ本体１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８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、中間
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８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
度差を低減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の発明のバルブ
ゲート式金型装置は、前記目的を達成するために、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、この型体に設けられた材料通路を前記製品
キャビティに連通させるゲートを開閉するバルブ装置と
を備え、このバルブ装置は、前記型体の本体部に形成さ
れた孔部内にこの孔部の内面との間に隙間を保持して組
み込まれたバルブ本体を有し、このバルブ本体内に前記
ゲートに通じる材料通路を形成するとともに、前記バル
ブ本体の外周部にヒーターを設けてなり、前記バルブ本
体の軸方向中間部においてこのバルブ本体と前記型体の
本体部との間に伝熱体を設けたものである。

【０００９】成形時には、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するとともにゲートを開
き、材料通路からゲートを介して製品キャビティ内に成
形材料を充填する。ついで、バルブ装置によりゲートを
閉じ、さらに、製品キャビティ内の成形材料が固化した
後、型開して製品キャビティ内の成形材料すなわち成形
された製品を取り出す。その後、再び型閉して以上の成
形サイクルを繰り返すが、全成形サイクルを通じて、バ
ルブ本体の材料通路内の成形材料はヒーターの加熱によ
り常時溶融状態に保たれる。そして、ヒーターを外周部
に設けたバルブ本体においては、本来その軸方向中央部
で両端側よりも温度が高くなる傾向を示すが、バルブ本
体の軸方向中間部においてこのバルブ本体と型体の本体
部との間に設けられた伝熱体を通してバルブ本体から型
体の本体部へ熱が放熱されるため、バルブ本体の軸方向
中間部の温度が低下し、バルブ本体の材料通路内の成形
材料の温度差が低減する。

【００１０】請求項２の発明は、請求項１の発明のバル
ブゲート式金型装置において、前記伝熱体は、前記バル
ブ本体の外周面と型体の本体部とに接触する金属製のリ
ングからなるものである。

【００１１】この金属製のリングを通してバルブ本体か
ら型体の本体部へ放熱が行われる。

【００１２】

【発明の実施形態】以下、本発明のバルブゲート式金型
装置の第１実施例について、図１および図２を参照しな
がら説明する。なお、以下の説明において、先に説明し
た図５（Ａ）と共通する部分については同一符号を付
す。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、その本体部としての金属製の固定側型板３
と、この固定側型板３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型板３と
の間にはマニホールド16が設けられている。このマニホ
ールド16は、材料通路であるランナー17が内部に形成さ
れており、このランナー17内の成形材料である熱可塑性
樹脂は、マニホールド16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。なお、前記固定側型板３は、固定側受け板ある
いはゲートブッシュなどを加えて複数の部材により構成
したものであってもよい。また、前記固定側型板３には
孔部４が貫通形成されており、この孔部４における可動
型12側の先端部は、前記製品キャビティ13に連通するゲ
ート６になっている。

【００１３】また、固定型11には、前記ゲート６を開閉
するバルブ装置21が組み込まれている。つぎに、このバ
ルブ装置21の構成を説明する。前記固定側型板３の孔部
４内に、前記型開閉方向を軸方向とするバルブ本体１が
組み込まれている。このバルブ本体１の大部分は筒状の
ケーシング２により構成されているが、このケーシング
２の一端部はフランジ部５になっていて前記マニホール
ド16および固定側型板３間に固定されて支持されてい
る。これとともに、フランジ部５は、前記孔部４におけ
るマニホールド16側の端部に形成された段差部23に嵌合
している。また、前記ケーシング２におけるゲート６側
の端部の外周面には固定リング７が嵌合されて固定され
ており、この固定リング７が前記孔部４内に形成された
円柱状の嵌合面24に嵌合している。これにより、ケーシ
ング２のゲート６側の部分が固定側型板３に支持されて
いる。以上のように、バルブ本体１は、その両端部にお
いて固定側型板３に接触しているが他の部分において
は、バルブ本体１の外面と孔部４の内面との間に断熱用
の隙間25，26が形成されている。この隙間25，26は、前
記固定リング７により遮断されており、この固定リング
７よりもゲート６側の隙間25は、ゲート６と連通し成形
材料である樹脂が流入する樹脂断熱層となり、反対側の
隙間26は、空気断熱層となる。

【００１４】また、前記ケーシング２の内部は、マニホ
ールド16内のランナー17を前記ゲート６に連通させる材
料通路８になっている。この材料通路８は、前記型開閉
方向を軸方向とするほぼ円柱形状になっているが、ラン
ナー17側の端部は屈曲した屈曲部31になっている。この
屈曲部31は、ケーシング２に入子32を埋め込むことによ
り形成されている。また、材料通路８におけるゲート６
側の先端部内周面には、前記型開閉方向に延びる３枚以
上の支持羽根33が形成されている。

【００１５】また、前記ケーシング２の外周面には、材
料通路８を加熱する加熱手段であるヒーター９およびこ
のヒーター９を外周側から覆うほぼ円筒状の金属製のヒ
ーターカバー10が嵌合されている。ヒーター９は、線状
のヒーターを巻いてなるものであるが、ケーシング２の
軸方向両端側では巻きを密にする一方、軸方向中間部で
は巻きを粗にしてある。なお、本実施例のヒーター９の
巻き数は、マニホールド16側では２巻き、ゲート６側で
は３巻きであるが、それに限るものではない。さらに、
図示していないが、前記ケーシング２には、ヒーター９
の内側に沿わせて温度センサーが設けられている。この
温度センサーは、ヒーター９におけるゲート６側の先端
部近傍に位置している。

【００１６】そして、前記ケーシング２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装
置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36が内蔵されている。こ
のバルブピン36は、ゲート６側の先端部に形成されたゲ
ート閉塞部37がゲート６に挿脱自在に嵌合してこのゲー
ト６を閉じるものである。また、バルブピン36は、前記
型開閉方向を軸方向としており、前記ケーシング２の支
持羽根33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36のゲート６側の先端部が
支持されている。さらに、バルブピン36は、バルブ本体
１におけるマニホールド16側の端部では、前記入子32内
に固定されたガイドブッシュ38により支持されている。
すなわち、このガイドブッシュ38内をバルブピン36が摺
動自在に貫通している。なお、バルブピン36を固定側取
り付け板に設けられた駆動装置に接続するために、バル
ブピン36は、マニホールド16に形成された通孔39をも貫
通している。

【００１７】さらに、前記ケーシング２、ヒーター９お
よびヒーターカバー10などからなるバルブ本体１の軸方
向中間部において、このバルブ本体１と固定側型板３と
の間に伝熱体41が設けられている。この伝熱体41は、バ
ルブ本体１の軸方向中間部に位置しているとともに、コ
イル状のヒーター９の軸方向中間部に相当する位置にあ
るが、さらに、ヒーター９の巻きが粗になっている部分
に相当する位置にある。そして、伝熱体41は、円環状の
リングになっており、内周面がバルブ本体１の外周面で
あるヒーターカバー10の外周面に接触しているととも
に、外周面が前記固定側型板３の孔部４の内周面に接触
している。したがって、伝熱体41により、前記空気断熱
層をなす隙間26は遮断されている。また、伝熱体41の材
料は、熱伝導性に優れたものが好ましい。例えば、真鍮
やステンレスなどの金属である。

【００１８】46は可動型12の可動側型板であり、この可
動側型板46は、前記固定側型板３とともに製品キャビテ
ィ13を形成するものである。

【００１９】なお、図示していないが、前記固定側型板
３や可動側型板46には、製品キャビティ13を冷却するた
めの水などの冷却用流体を通す流体通路が形成されてい
る。

【００２０】つぎに、前記の構成について、その作用を
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、図１に鎖線で示すように、バルブピン36を可動
型12から離れる方向へ移動させてゲート６を開放する。
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16のランナー17などを通り、さらにバ
ルブ本体１内の材料通路８、バルブピン36が嵌合してい
る支持羽根33間を通ってゲート６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、図１に実線で示すよう
に、バルブピン36が可動型12の方へ移動し、ゲート６に
嵌合してこのゲート６を閉じる。製品キャビティ13内の
樹脂は前記流体通路を冷却用流体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、製品キャビティ13内の樹脂すなわち成形された製品
を取り出す。その後、再び型閉して以上の成形サイクル
を繰り返すが、全成形サイクルを通じて、マニホールド
16のランナー17内の樹脂と同様に、バルブ本体１の材料
通路８内の樹脂は、このバルブ本体１の外周部にあるヒ
ーター９の加熱により常時溶融状態に保たれる。

【００２１】既述のように、バルブ本体１においては、
本来その軸方向中央部で両端側よりも温度が高くなる傾
向を示すが、本実施例においては、バルブ本体１の軸方
向中間部においてこのバルブ本体１と固定側型板３との
間に伝熱体41を設けたので、この伝熱体41を通してバル
ブ本体１の軸方向中間部から冷却される側の固定側型板
３へ熱が放熱される。すなわち、バルブ本体１からその
外側の固定側型板３への放熱は、フランジ部５および固
定リング７を通してバルブ本体１の両端部で行われるの
みならず、伝熱体41を通してバルブ本体１の軸方向中間
部でも行われる。これにより、バルブ本体１の軸方向中
間部の温度が低下し、バルブ本体１の材料通路８内の樹
脂の温度差が低減する。したがって、この材料通路38内
の樹脂の流動性を確保するために、材料通路８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
が低下することを防止できる。

【００２２】しかも、伝熱体41は、バルブ本体１の外周
面と固定側型板３の孔部４の内周面とに接触する金属製
のリングからなるものとしたので、バルブ本体１から固
定側型板３へ確実に熱を伝えられるとともに、伝熱体41
の構成を簡単で安価なものにできる。そして、従来の金
型装置にも伝熱体41を容易に組み込むことができる。

【００２３】ここで、材料通路８内の温度を計測した結
果について、図５（Ｂ）のグラフを参照して説明する。
同図については既に説明したが、同図のグラフにおい
て、横軸は、バルブ本体１のゲート６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８
内の黒丸で示す各点について行った。そして、破線のグ
ラフa1，a2は、バルブ本体１およびマニホールドの制御
上の設定温度を300℃に設定した場合の結果、実線のグ
ラフb1，b2は、同設定温度を250℃に設定した場合の結
果、点線のグラフc1，c2は、同設定温度を200℃に設定
した場合の結果である。また、細い線のグラフa1，b1，
c1は、伝熱体41のない従来の金型装置の結果であり、太
い線のグラフa2，b2，c2は、伝熱体41を設けた本実施例
の金型装置の結果である。なお、金型冷却温度は10℃に
設定した。

【００２４】伝熱体41のない場合（グラフa1，b1，c1）
と伝熱体41のある場合（グラフa2，b2，c2）とを比較す
ると、伝熱体41のある場合の方が、バルブ本体１の軸方
向中間部と両端側との温度差が小さくなっており、材料
通路８の温度分布がより均一になっていることは明らか
である。

【００２５】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１と固定側型板３との間の
伝熱体41を１つのみとしたが、図３に示す第２実施例の
ように、バルブ本体１と固定側型板３との間に２つの伝
熱体41を設けてもよく、さらに、３つ以上の伝熱体を設
けてもよい。また、前記実施例では、伝熱体41を全周に
渡って連続したリングとしたが、図４に示す第３実施例
のように、バルブ本体１の周方向において伝熱体41を複
数に分割してもよい。さらに、前記実施例では、伝熱体
41をバルブ本体１および固定側型板３とは別体の部品と
したが、例えば、ヒーターカバーの外周面に突起を一体
に形成し、この突起を伝熱体として固定側型板に接触さ
せてもよい。

【００２６】

【発明の効果】請求項１の発明によれば、バルブゲート
式金型装置にあってゲートを開閉するバルブ装置におい
て、材料通路を内部に有するとともにヒーターを外周部
に設けたバルブ本体の軸方向中間部でこのバルブ本体と
型体の本体部との間に伝熱体を設けたので、この伝熱体
を通じてバルブ本体の軸方向中間部から型体の本体部へ
熱が放熱されることにより、バルブ装置の材料通路内の
成形材料の温度差を低減でき、したがって、この材料通
路内で成形材料の温度が局所的に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。

【００２７】請求項２の発明のバルブゲート式金型装置
によれば、請求項１の発明の効果に加えて、伝熱体は、
バルブ本体の外周面と型体の本体部とに接触する金属製
のリングからなるので、バルブ本体から型体の本体部へ
確実に熱を伝えられるとともに、伝熱体の構成を簡単で
安価なものにでき、従来の金型装置にも伝熱体を容易に
組み込むことができる。

【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第１実施例
を示す縦断面図である。

【図２】同上横断面図である。

【図３】本発明のバルブゲート式金型装置の第２実施例
を示す縦断面図である。

【図４】本発明のバルブゲート式金型装置の第３実施例
を示す横断面図である。

【図５】温度測定結果を示すもので、（Ａ）はバルブ装
置の縦断面図、（Ｂ）は温度を示すグラフである。

【符号の説明】

１バルブ本体３固定側型板（本体部）４孔部８材料通路９ヒーター 11 固定型（型体） 12 可動型（型体） 13 製品キャビティ 17 ランナー（材料通路） 21 バルブ装置 41 伝熱体

フロントページの続き (72)発明者村山富士男新潟県新潟市小金町３丁目１番１号三菱マテリアル株式会社新潟製作所内Ｆターム(参考） 4F202 AJ12 CA11 CB01 CK02 CK07 CK89

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】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、この型体に設けられた
材料通路を前記製品キャビティに連通させるゲートを開
閉するバルブ装置とを備え、このバルブ装置は、前記型
体の本体部に形成された孔部内にこの孔部の内面との間
に隙間を保持して組み込まれたバルブ本体を有し、この
バルブ本体内に前記ゲートに通じる材料通路を形成する
とともに、前記バルブ本体の外周部にヒーターを設けて
なり、前記バルブ本体の軸方向中間部においてこのバル
ブ本体と前記型体の本体部との間に伝熱体を設けたこと
を特徴とするバルブゲート式金型装置。
【請求項２】前記伝熱体は、前記バルブ本体の外周面
と型体の本体部とに接触する金属製のリングからなるこ
とを特徴とする請求項１記載のバルブゲート式金型装
置。