JP2004042441A - 射出成形金型用プローブ - Google Patents

Abstract

【課題】プローブへの炭化物の付着を防止と、炭化物の除去の容易化、耐磨耗性の向上を図る。
【解決手段】プローブ２は、金型のゲート部に連なるランナー内に組み込まれる。プローブ２の略円錐形状の先端部６はゲート部近傍に配置され、本体部４がマニホールドに当接される。そして、ボディ部５の発熱によりランナー内の樹脂を溶融し、先端部６の発熱及び発熱停止によってゲート部を開閉する。プローブ２のボディ部５，先端部６，樹脂流出孔１０，樹脂流出孔１０に連なる樹脂流入孔８の表面に、ボロンカーバイドをコーティングする。ボロンカーバイドの硬度，耐蝕性，耐磨耗性，潤滑性により、プローブ２の表面に炭化物が付着するのが防止され、容易に炭化物を除去できるようになり、耐久性が向上する。
【選択図】　　　　図２

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、内部加熱式のホットランナー型射出成形装置に用いられる、射出成形金型用プローブの改良に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
射出成形金型のスプルー及びランナーを外側からヒーターで加熱して、スプルー及びランナー内の樹脂を成形に使用できるようにしたホットランナー型射出成形装置がある。また、様々な種類のホットランナー型出成形装置の中には、金型のゲート部に連なるランナー内に棒状のヒーターを組み込み、溶融した樹脂をヒーターの周囲で流動させるようにした内部加熱式のホットランナー型射出成形装置がある。
【０００３】
内部加熱式のホットランナー型射出成形装置に用いられる棒状のヒーターは、プローブとも呼ばれ、略円柱形状のボディ部と、このボディ部の一端に設けられた略円錐形状の先端部と、ボディ部の他端に設けられた本体部と、本体部を貫通してボディ部の外周面に沿うように形成された樹脂流通孔とから構成されている。プローブは、例えばステンレスで形成されており、ボディ部内にはボディ部を加熱するボディヒータが、先端部内には先端部を加熱するチップヒータが組み込まれている。
【０００４】
金型のゲート部に連なるランナー内に組み込まれたプローブは、先端部がゲート部近傍に配置され、本体部がマニホールドに当接される。そして、ボディ部の発熱によりランナー内の樹脂を溶融する。また、先端部の発熱と発熱停止とを適宜行ってゲート部周辺の樹脂を溶融または固化することにより、ゲート部の開閉を行っている。
【０００５】
内部加熱式のホットランナー型射出成形装置は、外部加熱式のものに比べて保全性に優れている。しかし、外部加熱式に比べてゲート部が小さいため、樹脂の流動性が悪かった。そこで、樹脂の流動性を確保するために、プローブの発熱温度を樹脂の溶融温度よりも高めに設定し、高い射出圧力がかけられていた。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、プローブの発熱温度を高くしたために、流動性の悪い樹脂や、高密度ポリエチレン（ＨＤＰＥ）などの焼けやすい樹脂の成形を行うと、プローブの表面に炭化物が付着していた。この炭化物は、樹脂の流動性を更に悪化させるため、定期的に除去しなければならないが、炭化物を完全に除去することは難しく、非常に面倒なものであった。
【０００７】
また、ガラス繊維を含むＦＲＰ等の樹脂で成形を行うと、例えば５０万ショット程度でプローブの表面が磨耗してしまい、プローブの寿命が著しく短くなっていた。
【０００８】
本発明は、上記問題点を解決するためのもので、内部加熱式のホットランナー型射出成形装置に用いられるプローブへの炭化物の付着防止及び除去の簡易化、耐磨耗性の向上などを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記問題点を解決するために、本発明の射出成形金型用プローブは、ボディ部の表面にボロンカーバイドをコーティングしたものである。
【００１０】
また、先端部の表面や、樹脂流通孔の内面にもボロンカーバイドをコーティングしてもよい。
【００１１】
【発明の実施の形態】
図１及び図２は、本発明を実施した射出成形金型用プローブの外観を示す斜視図である。プローブ２は、発熱部３と、この発熱部３の上に設けられた本体部４とから構成されている。発熱部３は、略円柱形状のボディ部５と、このボディ部５の一端に設けられた略円錐形状の先端部６とからなる。プローブ２は、例えばステンレスを用いて形成されている。
【００１２】
本体部４の上面には、大径の樹脂流入孔８が形成されており、その周囲にはＯリングが収納されるリング状の溝９が形成されている。本体部４の下面には、ボディ部５の外周面に沿うように、２本の小径の樹脂流出孔１０が回転対称に形成されている。プローブ２の要部断面図である図３に示すように、樹脂流入孔８と２本の樹脂流出孔１０とは本体部４内で接続されている。
【００１３】
ボディ部５内には、ボディ部５を内側から加熱するボディヒータ１２が組み込まれている。また、先端部６内には、先端部６を内側から加熱するチップヒータ１３が組み込まれている。これらのヒーター１２，１３には、ニクロム線類を用いたヒーターやセラミックヒーター等が用いられている。ヒーター１２，１３を電源に接続するリード線１４は、本体部の側面に設けられた略円筒形状のボス１５を通って、プローブ２の外に引き出されている。
【００１４】
拡大された断面図である図４に示すように、プローブ２のボディ部５と先端部６との表面と、樹脂流入孔８と樹脂流出孔１０との内面には、ボロンカーバイド（炭化ホウ素）１７がミクロンオーダーでコーティングされている。また、プローブ２とボロンカーバイド１７との間には、ステンレスとボロンカーバイドとの密着性を高めるために、ボロンカーバイド層よりも薄い厚みでクロム１８がコーティングされている。
【００１５】
ボロンカーバイドは、硬度，耐蝕性，耐磨耗性，潤滑性に優れている。そのため、炭化物の付着を防止することができる。なお、炭化物が付着した場合でも、ボロンカーバイドの潤滑性によって簡単に除去することができ、その際に傷などが発生することもない。また、ＦＲＰを用いて成形する際のプローブ２の耐久性は、従来のボロンカーバイドがコーティングされていないプローブと比較して５倍程度にまで延ばすことができる。
【００１６】
上記ボロンカーバイド１７とクロム１８とのコーティングは、例えば蒸着によって行われる。また、ボロンカーバイド１７とクロム１８とのコーティング厚は、例えば、全体で２μｍ程度とするのが好ましく、ボロンカーバイド１７とクロム１８との比率は４：１程度が好ましい。なお、ボロンカーバイドとクロムとのコーティング厚及び厚みの比率は、これに限定されるものではなく、適宜変更可能である。
【００１７】
図５は、上記プローブ２を使用した内部加熱式のホットランナー型射出成形装置の固定側金型１９の構成を示す要部断面図である。なお、固定側金型１９を構成する各プレートが垂直方向で積層されているが、射出成形装置での実際の使用形態では、固定側金型１９を横向きに設置して使用する場合もある。この射出成形装置によって成形する製品は、例えば１３５タイプのパトローネを収納するパトローネケースのキャップである。
【００１８】
符号２０は固定側取付板であり、略中央に円錐形状の開口２１が形成され、その周囲にロケートリング２２が取り付けられている。この固定側取付板２０には、スペーサーブロック２３を挟んでバックプレート２４が対面配置されている。固定側取付板２０とバックプレート２４との間は、スペーサーブロック２３を貫通する補助ガイドピン２５によって位置決めが行われ、固定ボルト２６によって固定されている。
【００１９】
バックプレート２４の下部には、補助ガイドピン２８によって位置決めされたキャビティープレート３０が、固定ボルト２９によって取り付けられている。キャビティプレート３０の下面には、キャビティ３１が形成されている。
【００２０】
固定側取付板２０とバックプレート２４との間には、固定側取付板２０とバックプレート２４とに直接接触しないように、ランナー３３が形成されたマニホールド３４が組み込まれている。マニホールド３４は、センターピン３５及び位置決めピン３６によってバックプレート２４に対して位置決めされ、マニホールドセットボルト３７によってバックプレート２４に固定されている。マニホールド３４とバックプレート２４との間の隙間は、下部ライザーパッド３８によって規定され、マニホールド３４と固定側取付板２０との間の隙間は、上部ライザーパッド３９によって規定されている。
【００２１】
マニホールド３４の上面には、ランナー３３の垂直部分に連なるスプルーブッシュ４１が取り付けられている。このスプルーブッシュ４１には、溶融樹脂を送り出す押出装置のノズルが押しつけられる。マニホールド３４の内部には、ランナー３３を挟むように、側面から複数本のマニホールドヒーター４２が組み込まれている。また、マニホールド３４の温度を測定するために、熱電対４３も組み込まれている。
【００２２】
図６に示すように、バックプレート２４とキャビティプレート３０とには、両者の間で接続されるゲートランナー４５と、このゲートランナー４５とキャビティ３１との間を接続するゲート部４６とが形成されている。ゲートランナー４５内には、プローブ２の位置決めと、溶融樹脂の流動層の確保及び断熱を行う略円筒形状のランナーブッシュ４７が組み込まれている。
【００２３】
ランナーブッシュ４７内には、先端部６がゲート部４６の近傍に配置されるようにプローブ２が組み込まれている。プローブ２の本体部４は、バックプレート２４の上面から突出されてマニホールド３４の下面に当接し、樹脂流入孔８がマニホールド３４のランナー３３に接続されている。プローブ２の本体部４の外周には、マニホールド３４の熱を本体部４に伝達して、本体部４内での樹脂の固化を防ぐ伝熱リング４９が取り付けられている。
【００２４】
バックプレート２４とキャビティプレート３０とには、ゲートランナー４５の近傍に冷却水通路５１，５２が形成されている。この冷却水通路５１，５２に冷却水を流すことにより、ゲート部４６近傍の樹脂を固化して、ゲート部４６を閉じている。
【００２５】
次に、上記実施形態の作用について説明する。内部加熱式のホットランナー型射出成形装置が作動すると、固定側金型１９に対面して配置された可動側金型６０が周知の型締め装置によって固定側金型１９に向かって移動を開始する。そして、所定の型締め力で可動側金型６０が固定型金型１９に押し付けられる。図６に示すように、可動側金型６０のコアプレート５５に設けられたコア５６は、キャビティ３１内に入り込み、パトローネケースのキャップを成形するための樹脂充填空間を形成する。
【００２６】
次に、押出装置のノズルが固定側取付板２０の開口２１を通してスプルーブッシュ４１に押しつけられる。押出装置は、溶融した樹脂をスプルーブッシュ４１を介してマニホールド３４のランナー３３に流し込む。
【００２７】
ランナー３３内に流し込まれた溶融樹脂は、マニホールドヒーター４２によって加熱されたランナー３３内を流動し、プローブ２の樹脂流入孔８に流れ込む。樹脂流入孔８に流し込まれた溶融樹脂は、二つの樹脂流出孔１０を介してプローブ２の発熱部３とランナーブッシュ４７との間に流れ込む。そして、ゲート部４６を通ってキャビティ３１内に流し込まれる。
【００２８】
プローブ２内及びプローブ２の周囲を流動する樹脂は、樹脂流入孔８及び樹脂流出孔１０と発熱部３とに施されたボロンカーバイドのコーティングによって、滞留することなく流動する。これにより、従来のボロンカーバイドがコーティングされていないプローブを使用した射出成形装置よりも、射出圧力を低くすることができる。また、樹脂の焼けが発生しにくくなるので、プローブ２の表面に炭化物が付着することもない。
【００２９】
キャビティ３１への樹脂の充填後、押出装置は保圧状態となる。一定時間が経過した後に、押出装置による保圧が終了する。そして、プローブ２のチップヒーター１３の通電が停止され、冷却水通路５１，５２に冷却水が流し込まれる。ゲート部４６の温度が下がると、ゲート部４６近傍の樹脂が固化し、ゲート部４６が閉じられる。
【００３０】
型締め装置は、可動側金型６０を固定側金型１９から離れる方向に移動させ、型開きを行なう。このときに、周知のイジェクタシリンダが作動してイジェクタピンを突き出し、コア５６から成形品を取り外す。その後、キャビティ３１から成形品が取り出される。
【００３１】
射出成形装置では、ゲート部４６に異物が詰まったり、色替えや材料替えを行う際に、プローブ２とランナーブッシュ４７との間に充満している樹脂（以下、インシュレテッドと称す）を取り除かなければならない。
【００３２】
図７（Ａ）に示すように、本実施形態の射出成形装置によるインシュレテッド６７の除去は、バックプレート２４とキャビティプレート３０とを側面から連結することにより開始される。このバックプレート２４とキャビティプレート３０との連結は、バックプレート２４とキャビティプレート３０との両側面に当接するリンクプレート６３を２本のボルト６４，６５で固定して行われる。
【００３３】
次に、型開き状態で固定ボルト２９が取り外される。固定ボルト２９の取り外しにより、バックプレート２４とキャビティプレート３０との結合が解除されるが、リンクプレート６３によって連結されているので問題は発生しない。
【００３４】
固定ボルト２９の取り外し後、可動側金型６０が型閉じ方向に移動されて固定側金型１９に当接される。そして、図７（Ｂ）に示すように、リンクプレート６３がいったん取り外され、キャビティプレート３０とコアプレート５５との間に取り付けられる。
【００３５】
上記状態で型開きが再度行われると、図８（Ａ）に示すように、キャビティプレート３０は可動側金型６０と一緒に移動する。これにより、ランナーブッシュ４７が外部に露呈されるので、ランナーブッシュ４７内のインシュレテッド６７を簡単に取り除くことができる。インシュレテッド６７を取り除いた後は、同図（Ｂ）に示すように型締めを行い、リンクプレート６３をバックプレート２４とキャビティプレート３０とに取り付ける。そして、再び型開きを行って固定ボルト２９を取り付ければ、次の射出成形の準備が完了する。
【００３６】
なお、従来では、インシュレテッド６７を除去する際にプローブ２を比較的高い温度で発熱させていた。しかし、ボロンカーバイドコーティングによってプローブ２の潤滑性が向上しているため、プローブ２の発熱温度を低くしても、容易にインシュレテッド６７を除去することができる。
【００３７】
なお、上記実施形態では、プローブ２のボディ部５，先端部６，樹脂流入孔８，樹脂流出孔１０の全てにボロンカーバイド１７をコーティングした。しかしながら、プローブ２の先端部６が配置されるゲート部４６近傍や、樹脂流入孔８及び樹脂流出孔１０では樹脂の滞留は発生しにくい。そのため、図９に示すように、樹脂の滞留が発生しやすいボディ部５にのみ、ボロンカーバイドをコーティングしてもよい。また、同様に先端部６のみ、あるいは樹脂流入孔８及び樹脂流出孔１０のみに、ボロンカーバイドをコーティングすることもできる。
【００３８】
また、プローブを形成するステンレスとボロンカーバイドとの間に、中間層としてクロムをコーティングしたが、その他の材質を中間層としてコーティングしてもよい。
【００３９】
【発明の効果】
以上で説明したように、本発明の射出成形金型用プローブは、ボディ部，先端部，樹脂流通孔にボロンカーバイドをコーティングしたので、炭化物の付着を防止することができる。また、耐磨耗性も向上するので、ＦＲＰ等で成形する際の耐久性を延ばすことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明を実施したプローブの構成を示す上面側外観斜視図である。
【図２】プローブの構成を示す底面側外観斜視図である。
【図３】プローブの構成を示す要部断面図である。
【図４】プローブ表面のコーティングを示す拡大断面図である。
【図５】固定側金型の構成を示す要部断面図である。
【図６】ゲート部周辺の構成を示す要部断面図である。
【図７】インシュレテッドを除去する際の第１及び第２の手順を示す説明図である。
【図８】インシュレテッドを除去する際の第３及び第４の手順を示す説明図である。
【図９】プローブの別の実施形態を示す底面側外観斜視図である。
【符号の説明】
２　プローブ
３　発熱部
４　本体部
５　ボディ部
６　先端部
８　樹脂流入孔
１０　樹脂流出孔
１７　ボロンカーバイド
１８　クロム
１９　固定側金型
４５　ゲートランナー
４６　ゲート部
４７　ランナーブッシュ
６０　可動側金型

Claims (3)

1. 略円柱形状のボディ部と、このボディ部の一端に設けられた略円錐形状の先端部と、ボディ部の他端に設けられた本体部と、本体部を貫通してボディ部の外周面に沿うように形成され、溶融された樹脂が流通する樹脂流通孔と、ボディ部内に組み込まれて該ボディ部を加熱するボディヒータと、先端部内に組み込まれて該先端部を加熱するチップヒータとを備え、射出成形金型のゲート部に連なるランナー内に組み込まれて先端部がゲート部近傍に配置され、本体部がマニホールドに当接される射出成形金型用プローブにおいて、
   前記ボディ部の表面にボロンカーバイドをコーティングしたことを特徴とする射出成形金型用プローブ。
2. 前記先端部の表面に、ボロンカーバイドをコーティングしたことを特徴とする請求項１記載の射出成形金型用プローブ。
3. 前記樹脂流通孔の内面に、ボロンカーバイドをコーティングしたことを特徴とする請求項１または２記載の射出成形金型用プローブ。

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