JP2005329649A

JP2005329649A - 射出成形金型

Info

Publication number: JP2005329649A
Application number: JP2004150731A
Authority: JP
Inventors: Masatoshi Watanabe; 正敏渡邊
Original assignee: Canon Chemicals Inc
Current assignee: Canon Chemicals Inc
Priority date: 2004-05-20
Filing date: 2004-05-20
Publication date: 2005-12-02

Abstract

【課題】ホットランナー射出成形機において、金型温度のばらつきを極力抑制する。
【解決手段】射出機から供給された溶融樹脂をホットランナー部で加熱しつつキャビティに送る射出成形金型であって、射出機から供給された溶融樹脂を、加熱しながらキャビティ１１に送るホットランナー孔を有するマニホールド２と、マニホールドを両側から挟んで支持する第１及び第２の金型構成部材７，８と、マニホールドを第１及び第２の金型構成部材に対して隙間を形成させながら保持するスペーサー１８であって、マニホールドとの接触面に溝状の掘り込み形状部を有するスペーサーとを具備する。
【選択図】図１

Description

本発明は、射出成形金型に関するものである。

一般に、プラスチックの射出成形においては、廃材削減、および成形サイクルタイム（成形加工時間）短縮のために、ホットランナーが使用されている。ホットランナーは、数多いホットランナーメーカーの製品の中から使用用途に応じたものを選択して組込んだり、金型メーカーが自社製作したホットランナーに、ヒーターメーカーから購入した加熱用のヒーターを組込むようにして構成されている。このホットランナーは、固定金型と可動金型とで形成されて成形品が成形されるキャビティがこれら合せ部分に設けられ、固定射出機側にはホットランナー孔を形成したマニホールドが設けられ、前記マニホールドの金型方向には複数のゲートノズルが設けられて前記ホットランナー孔と連通している。

そして、成形品成形時には可動側射出機を移動して固定金型と可動金型を型締めし、可動側射出機から樹脂供給ノズルで加熱されて溶融状態となっている樹脂をホットランナー孔に供給して流通させ、各々のゲートノズルから樹脂を供給してキャビティ内に充填し、冷却固化させる。この結果、キャビティ形状の成形品を得ることができ、この後可動金型と固定金型を型開きすれば成形品を取出すことができる。

そして、前記ヒーターを備えたマニホールドはスペーサーを介して設けられている。これはマニホールドが高温状態になった際に、金型やゲートノズルに熱変形や熱膨張が生じてゲートノズルの金型に対する取り付け位置にずれが生じるなどして、ゲートノズルと金型との間に隙間が発生し、樹脂が前記隙間から漏れることを防止するためである。

図３は、従来のホットランナー射出成形金型の断面図である。この図においては、中央ラインＬの左右の部分が異なる断面となっている。ホットランナー部は、溶融樹脂を射出機から受け取るノズルタッチ部分１と、溶融樹脂を各々へ送るマニホールド部分２と、溶融樹脂をキャビティへ送る部分であるゲートノズル部分３とから構成されている。

ノズルタッチ部分１にはヒーター６、マニホールド部分２にはヒーター５、ゲートノズル部分３にはヒーター４がそれぞれ組み込まれている。また、ノズルタッチ部分１は固定側取付板７に接触して位置決めされ、マニホールド部分２はバックアッププレート８に接触して位置決めされ、またゲートノズル部分３は、バックアッププレート８と固定側型板９に接触して位置決めされている。

ホットランナー部の各部分１，２，３は、ヒーター６，５，４によって使用樹脂の溶融温度以上に加熱されて、樹脂を溶融させたまま送るホットランナー孔１０を形成する。一方、各部分１，２，３以外の金型部分となる固定側取付板７、バックアッププレート８、および固定側型板９は、キャビティ１１内に流し込まれた溶融樹脂を固化温度以下に冷却するために、その固化温度以下に冷却されることになる。

例えば、特開平５−１８５４７１号公報（特許文献１）には、従来のホットランナー射出成形金型として、成形中に型板が撓まないようにマニホールドを確実に、しかも正確に保持する方法が開示されている。これは、マニホールドと固定側取付板および固定側型板との間に全面にわたり断熱板を配置したものである。

また、特開平４−２８４２１７号公報（特許文献２）には、スペーサーから金型への伝熱を小さくする方法も開示されている。これは、マニホールドと固定側取付板および固定側型板との間に隙間を形成させながらマニホールドを保持するスペーサーをセラミックにより成形するように構成したものである。
特開平５−１８５４７１号公報特開平４−２８４２１７号公報

しかしながら、図３のように構成された従来のホットランナー射出成形金型にあっては、ヒーター６，５，４によって加熱されたホットランナー部と、他の金型部分との金属同士の接触部分において、伝熱が生じてしまう。この伝熱により、ホットランナー部の加熱エネルギーが他の金型部分に放出されて、ホットランナー部を昇温させるための電力が無駄に消費されることになる。

また、ホットランナー部と他の金型部分との接触面の面粗さなどのために断熱量にバラツキが生じ、金型温度のバラツキにより、樹脂の充填バランスの不良や部分的な過熱による成形品の変形などが生じることがあった。また、そのような成形品の変形を防止するためには、成形サイクルを長くしなければならなかった。さらに、前記金型温度のバラツキを生産現場において日常的に修正、調整を行う必要があり、生産性を悪くするという問題があった。

しかしながら、ホットランナー部と他の金型部分の断熱を確実にするためには、前記スペーサーを小さくすることが好ましいが、マニホールドを確実に、しかも正確に保持しつつ同時に、スペーサーを小さくすることはできなかった。また、熱伝導率が小さく断熱性の高い部材を使用すると部材コストや加工性の問題があり、日程・コストが上がってしまう結果となっていた。

したがって、本発明は上述した課題に鏡みてなされたものであり、その目的は、ホットランナー射出成形機において、金型温度のばらつきを極力抑制することである。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明に係わる射出成形金型は、射出機から供給された溶融樹脂をホットランナー部で加熱しつつキャビティに送る射出成形金型であって、前記射出機から供給された溶融樹脂を、加熱しながら前記キャビティに送るホットランナー孔を有するマニホールドと、該マニホールドを両側から挟んで支持する第１及び第２の金型構成部材と、前記マニホールドを前記第１及び第２の金型構成部材に対して隙間を形成させながら保持するスペーサーであって、前記マニホールドとの接触面に溝状の掘り込み形状部を有するスペーサーと、を具備することを特徴とする。

また、この発明に係わる射出成形金型において、前記スペーサーは、略円柱形状に形成されており、該円柱形状の一端面である前記マニホールドとの接触面に、放射状に形成された複数の前記溝状の掘り込み形状部を有することを特徴とする。

また、この発明に係わる射出成形金型において、前記スペーサーは、ステンレス材料から形成されていることを特徴とする。

本発明によれば、ホットランナー射出成形機において、金型温度のばらつきを抑制することが可能となる。

以下、本発明の好適な一実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。

図１は本発明の一実施形態に係わる射出成形金型を示す側断面図である。この図においては、中央ラインＬの左右の部分が異なる断面となっている。

図１において、ホットランナー部は、溶融樹脂を射出機から受け取るノズルタッチ部分１と、溶融樹脂を各々へ送るマニホールド部分２と、溶融樹脂をキャビティへ送る部分であるゲートノズル部分３とから構成されている。ノズルタッチ部分１にはヒーター６、マニホールド部分２にはヒーター５、ゲートノズル部分３にはヒーター４がそれぞれ組み込まれている。

また、９は固定側型板であり、この固定側型板９はバックアッププレート８、スペーサブロック１２を介して固定側取付板７に取付けられている。また、固定側型板９に対向して可動側型板１３が移動自在に設けられ、この可動側型板１３はスペーサブロック１４を介して可動側取付板１５に取付けられている。さらに可動側型板１３には入れ子１６が設けられ、そして固定側型板９、可動側型板１３及び入れ子１６の対向面には成形品を形成するためのキャビティ１１が設けられている。

また、固定側型板９にはキャビティ１１にヒーター４を有するゲートノズル３が取付け孔１７に設けられている。さらにゲートノズル３に溶融樹脂を供給するホットランナー孔１０を有するマニホールド２がバックアッププレート８、固定側取付板７の間に設けられている。またマニホールド２には、このマニホールド２を所定温度に加熱、保温するためのヒーター５が設けられている。

マニホールド２には、このマニホールド２とバックアッププレート８および固定側取付板７との間にそれぞれ隙間を形成しながらマニホールド２をバックアッププレート８と固定側取付板７間に保持するための、溝状の掘り込み形状部を有するスペーサー１８が取り付けられている。スペーサー１８はマニホールド２の両面に設けられるものであって、例えば、ステンレス系鋼材ＳＵＳ６３０（熱伝導率１６．３Ｗ／ｍ・Ｋ）などからなる。スペーサー１８の一部はマニホールド２の面に形成された凹部に嵌合して位置決めができるようになっている。尚、固定側取付板７にはロケートリング１９が設けられ、また可動側型板１３、入れ子１６にはエジェクタピン２０が昇降可能に貫通しており、このエジェクタピン２０はエジェクタプレート２１により作動される。

図２は、溝状の掘り込み形状部を有するスペーサー１８を示す図である。

本実施形態におけるスペーサー１８には、図４に示す従来のスペーサーとは異なり、マニホールド２との接触面１８ａに、溝状の掘り込み形状部１８ｂが放射状に形成されている。この溝状の掘り込み形状部１８ｂの作用により、スペーサー１８とマニホールド２との間の接触面積が減少し、マニホールド２からスペーサー１８への伝熱が抑制される。

次に、上述したように構成される射出成型機の動作について説明する。

成形前にヒーター５が通電されることにより、マニホールド２は溶融樹脂が溶融状態を保持すべく所定温度に加熱され、この後所定温度に保温される。次に射出機（図示せず）から射出されてきた溶融樹脂はホットランナー孔１０へ導かれる。そして型締状態後にゲートの開閉を成形サイクルに合わせて行うことにより射出開始直前にゲート部を開いて射出可能とし溶融樹脂がキャビティ１１に注入、充填された後、冷却固化される。この後、可動側型板１３が固定側型板９より離れて型開きし、同時にエジェクタピン２０が成形品を突き上げて成形品を取出すことができる。

尚、成形前のヒーター５の通電前においては、スペーサー１８はバックアッププレート８または固定側取付板７に非接触状態にあるが、ヒーター５の通電に伴いマニホールド２が熱膨脹するとスペーサー１８はバックアッププレート８または固定側取付板７に接触して、溝状の掘り込み形状となっているために、僅かに滑動しながらマニホールド２を保持することができる。そしてマニホールド２が高温状態となってもスペーサー１８の伝熱が小さいため、バックアッププレート８、固定側取付板７は高温状態にならず、従ってバックアッププレート８、固定側取付板７の熱膨脹が小さくホットランナー孔１０の先端とゲートノズル３の樹脂通路のずれを無くすことができ、この結果溶融樹脂がホットランナー孔１０の先端とゲートノズル３の樹脂通路の接合面から漏れることを防止できる。

以上のように、バックアッププレート８と固定側取付板７の間に設けられホットランナー孔１０を有するマニホールド２を、溝状の掘り込み形状部を有するスペーサー１８を介して保持したことによって、マニホールド２から固定側取付板７、バックアッププレート８、固定側型板９への伝熱を小さくして前記接合面から溶融樹脂が漏れることを防止できる。

さらに、溝状の掘り込み形状部を有するスペーサー１８においては、伝熱が小さいためにスペーサー１８を比較的大きくでき、このためスペーサー１８とマニホールド２、バックアッププレート８および固定側取付板７との接触面積を大きくでき、したがってマニホールド２の水平度など取付け状態を正確に設定することができる。これにより、成形品の品質不良などの問題も防止できる。

しかも、溝状の掘り込み形状部を有するスペーサー１８によって、ラジエーター様の作用により伝熱が小さくなることでホットランナー部分の温度分布が崩れることがないために、ホットランナー部の温度分布に関する問題を実稼働前に事前にチェックして、その後の成形作業を安定化させることができ、ホットランナー部の温度分布不良の修正、調整のための無駄な成形テストをなくし、生産性を向上させ、ヒーター４，５，６の無駄な電力の消費を抑えることができる。

しかも、それらを用いて樹脂の充填バランスの不良や部分的な過熱による成形品の変形などを防止して、精度良く、安価かつ高速に成形品を射出成形することができる効果がある。

本発明の一実施形態に係わるホットランナー射出成形金型の構造を示す側断面図である。一実施形態に係わるスペーサーの構造を示す図である。従来のホットランナー射出成形金型の構造を示す側断面図である。従来のスペーサーの構造を示す図である。

符号の説明

１ノズルタッチ部分
２マニホールド
３ゲートノズル部分
４ヒーター
５ヒーター
６ヒーター
７固定側取付板
８バックアッププレート
９固定側型板
１０ホットランナー孔
１１キャビティ
１２スペーサーブロック
１３可動側型板
１４スペーサーブロック
１５可動側取付板
１６入れ子
１７取付け孔
１８スペーサー
１９ロケートリング
２０エジェクタピン
２１エジェクタプレート

Claims

射出機から供給された溶融樹脂をホットランナー部で加熱しつつキャビティに送る射出成形金型であって、
前記射出機から供給された溶融樹脂を、加熱しながら前記キャビティに送るホットランナー孔を有するマニホールドと、
該マニホールドを両側から挟んで支持する第１及び第２の金型構成部材と、
前記マニホールドを前記第１及び第２の金型構成部材に対して隙間を形成させながら保持するスペーサーであって、前記マニホールドとの接触面に溝状の掘り込み形状部を有するスペーサーと、
を具備することを特徴とする射出成形金型。
前記スペーサーは、略円柱形状に形成されており、該円柱形状の一端面である前記マニホールドとの接触面に、放射状に形成された複数の前記溝状の掘り込み形状部を有することを特徴とする請求項１に記載の射出成形金型。
前記スペーサーは、ステンレス材料から形成されていることを特徴とする請求項１に記載の射出成形金型。