JP2005193632A

JP2005193632A - 成形用金型装置

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Publication number: JP2005193632A
Application number: JP2004004836A
Authority: JP
Inventors: Yoshinori Higuchi; 良則樋口
Original assignee: Mitsubishi Materials Corp
Current assignee: Mitsubishi Materials Corp
Priority date: 2004-01-09
Filing date: 2004-01-09
Publication date: 2005-07-21

Abstract

【課題】材料通路内の成形材料の流れを均一化し、製品の精度及び外観を向上できる金型装置を提供することを目的とする。
【解決手段】互いに開閉し型閉時に相互間にキャビティ13を形成する複数の型体11,12と、１つの型体11に設けられた前記キャビティ13に連通する材料通路８と、前記材料通路８を前記キャビティ13に連通させるゲート６を開閉するバルブ装置21とを備えた成形用金型装置において、前記バルブ装置21は、前記材料通路８を内部に形成したバルブケーシング２と、このバルブケーシング２の前記材料通路８内を貫通し前記ゲート６を開閉するバルブ体36とを備え、前記バルブケーシング２の前記材料通路８内に前記攪拌部材51を設けたことを特徴とする。
【選択図】図１

Description

本発明は、熱可塑性樹脂の射出成形などに用いられる金型装置に関するものである。

製品キャビティへのゲートまでの材料通路内の成型材料である樹脂を加熱して常時溶融状態に保つ成形用金型装置として、例えば、ゲートをバルブ体である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（例えば、特許文献１）。尚、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。

ここで、従来のバルブゲート式金型装置は、型体である固定型と可動型は互いに移動して開閉し、型閉時に相互間に製品形状のキャビティを形成する。固定型は固定側型板と固定側受け板とを備え、固定側型板には前記製品キャビティへ開口するゲートが形成されている。前記固定側受け板及び固定側型板に貫通形成された組込み孔にはバルブ装置のバルブケーシングが組み込まれている。このバルブケーシングはほぼ筒状になっており、その中心に前記ゲートに連通する材料通路が形成されている。前記バルブケーシングの外周面には材料通路内の成形材料である熱可塑性樹脂を常時溶融状態に保つための手段であるコイルヒータと、このコイルヒータを外側から覆うヒータカバーとが設けられている。前記バルブケーシングの材料通路にはマニホールドの材料通路であるランナーが接続され、このランナーには射出成形機から成形材料が送られてくる。前記バルブケーシング内には油圧シリンダなどにより駆動されてガイドブッシュに支持されながら移動することにより前記ゲートブッシュのゲートを開閉するバルブピンが設けられている。このバルブピンはゲートブッシュのゲートに嵌合してこれを閉塞する。そして成形時には、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、バルブピンによりゲートブッシュのゲートを閉じ、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型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加熱手段の加熱により常時溶融状態に保たれる。
特開２０００−２８０２９７

そして、上記マニホールド内には材料通路たるランナーが設けられ、このランナーに前記バルブケーシング内の材料通路が接続され、射出成形機から送られてきた成形材料が、前記ランナー及びバルブケーシング内の材料通路を通ってキャビティ内に充填される。成形材料がランナーからバルブケーシング内に流入する際、成形材料は、バルブケーシング内でバルブピンを迂回した後に再び合流する。この合流が材料通路内の一定の場所において行なわれることによって、製品にウェルドラインが生じるという問題があった。

そこで、本発明は上記した問題点に鑑み、材料通路内の成形材料の流れを均一化し、製品の精度及び外観を向上できる金型装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明に係る成形用金型装置は、互いに開閉し型閉時に相互間にキャビティを形成する複数の型体と、１つの型体に設けられた前記キャビティに連通する材料通路と、前記材料通路を前記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、前記材料通路を内部に形成したバルブケーシングと、このバルブケーシングの前記材料通路内を貫通し前記ゲートを開閉するバルブ体とを有する成形用金型装置において、前記バルブケーシングの前記材料通路内に攪拌部材を設けたことを特徴する。

また、前記攪拌部材は多数の貫通孔または円周方向に傾斜した貫通孔が形成されてもよい。

また、前記バルブケーシングの温度が最も高い位置に前記攪拌部材を設けてもよい。

本発明の請求項１記載の成形用金型装置によれば、成形材料がバルブケーシング内の材料通路に流入する際、成形材料がバルブケーシング内でバルブ体を迂回し再び合流成形材料が合流した後、攪拌部材を通過することによって、合流箇所を分散させることができるので、バルブケーシング内における成形材料の流れを乱して均一化できるため、ウェルドラインの発生を防止し、製品の精度を向上できる。

また、請求項２に記載の成形用金型装置によれば、成形材料を多数の貫通孔に通過させることによって合流箇所を分散させることができ、また、傾斜した貫通孔により攪拌部材を通過した成形材料を円周方向に移動させることができるので、成形材料の合流箇所を不規則にできるため、効果的に成形材料の流れを乱して均一化できる。

また、請求項３に記載の成形用金型装置によれば、温度が高い位置では成形材料が良好な流動性を有するから、ここに攪拌部材を設けたので、より効果的に成形材料の流れを均一化することができ、ウェルドラインの発生を防止できる。

以下図面を参照して、本発明の好適な実施形態について説明する。

図１に示すように、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。

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いる。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おり、材料通路８の側部に連通している。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。

前記ケーシング２には、バルブ体であるバルブピン36が内蔵されており、前記型開閉方向を軸方向としており、キャビティ３側の先端部に形成された円柱状のゲート閉塞部37が前記ゲート６に挿脱自在に嵌合して該ゲート６を閉じるものである。

また、前記バルブピン36は、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が、バルブピン36がゲート６を閉じるときには、このバルブピン36が円柱形状部41に嵌合するようになっている。一方、ゲート６を開いた状態では、バルブピン36の先端は支持羽根33の中間部に位置するようになっており、バルブピン36の先端は常時支持羽根33により支持されている。さらに、バルブピン36は、ケーシング２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、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。また、ケーシング２の外周には、材料通路８内の樹脂を加熱するヒータ９が設けられ、このヒータ９の外周をヒータカバー10により覆っている。

このような成形用金型装置において、成形材料がランナー17からバルブケーシング２の材料通路８内に流入する際、成形材料は、前記屈曲部31を通り材料通路８の側部から材料通路８内に流入し、材料通路８内でバルブピン36を迂回した後に再び合流する。この合流が材料通路８内の一定の場所において行なわれることによって、製品にウェルドラインが生じるが、このウェルドラインの発生を防止するために、前記材料通路８内には、樹脂の流れを均一にする攪拌部材51が固定状態で設置されている。前記攪拌部材51は、適当な厚さを有するリング体により構成され、前記材料通路８内に圧入され所定位置に固定されている。攪拌部材51の中央には孔53が設けられており、バルブピン36が摺動可能となるように形成されている。また、攪拌部材51の平面には複数の貫通孔52が設けられている。該貫通孔52の形状は種々のものが考えられる。例えば、図２に示すように、丸形状（ａ）、扇形状（ｂ）、スリット状（ｃ）や網目状（ｄ）のものであってもよい。このように材料通路８内に攪拌部材51を設置したことによって、溶融樹脂が前記攪拌部材51を通過する際に、樹脂が細分化され、流れが均一化され、前記合流箇所が分散された状態で製品キャビティ13に充填されるので、ウェルドラインの発生を防止できる。

また、別の実施形態として、前記貫通孔52は図３に示すように、円周方向に傾斜した貫通孔52を複数形成してもよい。傾斜の向きは一定方向にされるのが、樹脂に円周方向の回転力を与える上で好ましい。このようにすることで、攪拌部材51を通過した樹脂を円周方向に移動させることができるので、成形材料の合流箇所を不規則にできるため、効果的に成形材料の流れを均一化できる。さらに、図２に示すような形状の貫通孔52を円周方向に傾斜して形成してもよいことはいうまでもない。

さらに、別の実施形態（図示しない）として、材料通路８内に形成した受け部に、円周方向に対し傾斜した貫通孔52を複数形成した攪拌部材51を、バルブピン36の軸方向を中心に回転自在に設置してもよい。このようにすることで、より効果的に成形材料の流れを乱して均一化し、ウェルドラインの発生を防止できる。

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、図示しない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においてバルブピン36に衝突し該バルブピン36を迂回した後に再び合流し樹脂の合流箇所が形成される。この樹脂は、材料通路８内に設けられた攪拌部材51を通過し、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内の樹脂は図示しない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。

上記のように、成形過程において、マニホールド16のランナー17、さらにバルブ本体１内の材料通路８を通ってゲート６から製品キャビティ13内に充填され、その材料通路８内に攪拌部材51を設けることにより、溶融樹脂が前記攪拌部材51を通過することによって、樹脂が細分化され、または円周方向に移動させられることによって流れが均一化され、前記合流箇所が分散された状態で製品キャビティに充填されるので、ウェルドラインの発生を効果的に防止できる。

このように、本実施例では請求項１に対応して、互いに開閉し型閉時に相互間にキャビティ13を形成する複数の型体11,12と、１つの型体11に設けられた前記キャビティ13に連通する材料通路８と、前記材料通路８を前記キャビティ13に連通させるゲート６を開閉するバルブ装置21とを、このバルブ装置21は、前記材料通路８を内部に形成したバルブケーシング２と、このバルブケーシング２の前記材料通路８内を貫通し前記ゲート６を開閉するバルブ体36とを有し、前記バルブケーシング２の前記材料通路８内に前記攪拌部材51を設けたから、成形材料がランナー17からバルブケーシング２内に流入する際、成形材料がバルブケーシング２内でバルブピン36を迂回し再び合流した後、攪拌部材51を通過することによって、合流箇所を分散させることができるので、バルブ装置21内における成形材料の流れを乱して均一化できるため、ウェルドラインの発生を防止し、製品の精度を向上できる。

また、本実施例では請求項２に対応して、前記攪拌部材51は多数の貫通孔または円周方向に傾斜した貫通孔52が形成されているから、攪拌部材51を通過した樹脂の合流箇所を効果的に分散することができ、また、樹脂を円周方向に移動させることができるので、成形材料の合流箇所を不規則にできるため、より効果的に成形材料の流れを均一化できる。

さらに、上記した別の実施形態においては、バルブケーシング２内の材料通路８に、円周方向に対し傾斜した貫通孔52を複数形成した攪拌部材51を回転自在に設けたから、材料通路８内に流入した樹脂の流れによって攪拌部材51が軸方向を中心として回転するので、より効果的に成形材料の流れを乱して均一化し、ウェルドラインの発生を防止できる。

次に、本発明の第２実施例について図１を参照して説明する。

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16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リング部材である固定リング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、図示上下方向に移動してゲートを開閉するバルブピン36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。

このような構成により、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とが知られている。したがって、材料通路８内の樹脂の流れをより円滑に均一化するため、前記攪拌部材51はバルブ本体１の温度が最も高い部位、すなわち中央部付近に設けるのが好ましい。この攪拌部材51はその外周において材料通路８内に嵌合により固定されてもよいし、また、材料通路８内に設けられた受け部にバルブピン36の軸方向を中心に回転自在となるように設置してもよい。これにより、最も高温に維持されたバルブ本体の部位において、樹脂がより流動的になり、その状態で攪拌部材51を通過するので、合流箇所が効果的に分散し樹脂の流れを均一化できるため、製品におけるウェルドラインの発生を防止できる。

このように本実施例では、請求項３に対応して、バルブケーシング２の温度が最も高い位置に前記攪拌部材51を設けたから、成形材料がヒータ９によって熱せられ、良好な流動性を有している箇所に攪拌部材51を設けたので、より効果的に成形材料の流れを乱して均一化することができ、ウェルドラインの発生を防止できる。

本発明は、本実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨の範囲内で種々の変形実施が可能である。例えば、攪拌部材に設けられる複数の貫通孔は、それぞれ大きさが異なるものや、不規則な形状を組み合わせたものであってもよい。

本発明に係る成形用金型装置の第１実施例を示す縦断面図である。同上、攪拌部材を模式的に示す平面図である。同上、別の実施形態に係る攪拌部材を模式的に示す平面図である。

符号の説明

６ゲート
８材料通路
11 固定型（型体）
12 可動型（型体）
13 キャビティ
21 バルブ装置
36 バルブピン（バルブ体）
51 攪拌部材
52 貫通孔

Claims

互いに開閉し型閉時に相互間にキャビティを形成する複数の型体と、１つの型体に設けられた前記キャビティに連通する材料通路と、前記材料通路を前記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、前記材料通路を内部に形成したバルブケーシングと、このバルブケーシングの前記材料通路内を貫通し前記ゲートを開閉するバルブ体とを有する成形用金型装置において、前記バルブケーシングの前記材料通路内に攪拌部材を設けたことを特徴する成形用金型装置。
前記攪拌部材は多数の貫通孔または円周方向に傾斜した貫通孔が形成されていることを特徴とする請求項１記載の成形用金型装置。
前記バルブケーシングの温度が最も高い位置に前記攪拌部材を設けたことを特徴とする請求項１又は２記載の成形用金型装置。