JP2008030297A

JP2008030297A - 射出成形金型

Info

Publication number: JP2008030297A
Application number: JP2006206060A
Authority: JP
Inventors: Hirobumi Ozeki; 博文尾関
Original assignee: OZEKI HOTRUNNER PLAN KK
Current assignee: OZEKI HOTRUNNER PLAN KK
Priority date: 2006-07-28
Filing date: 2006-07-28
Publication date: 2008-02-14

Abstract

【課題】溶けた樹脂が内部を通過するゲートノズルやマニホールドの熱が、これらを囲うマニホールドプレートや同バックプレートに流出しにくくし、樹脂の温度低下を防いで安定した成形が行える射出成形金型を提供する。
【解決手段】マニホールド２と、当該マニホールド２を空間ｓを挟んで囲むマニホールドプレート７およびマニホールドバックプレート１１と、マニホールド２に基端側を支持され且つ空間ｓを通ってマニホールドプレート７に設けた貫通孔８を貫通するゲートノズル２０と、当該ノズル２０の外周に巻き付けたバンドヒータｈと、ゲートノズル２０の基端側とマニホールドプレート７の貫通孔８の内周との間に配置したノズルバックアップリング３２と、ゲートノズル２０のフランジ２７（基端側）とノズルバックアップリング３２との間に挟持した耐熱性の断熱リング３０と、を含む、射出成形金型１。
【選択図】図１

Description

本発明は、溶けた樹脂材料をゲートからキャビティ内に射出するホットランナ形式のゲートノズルからの抜熱を抑制し、温度降下による樹脂材料の詰まりを確実に防止できる射出成形金型に関する。

ホットランナータイプの射出成形装置において、ホットランナー分離時に樹脂による糸引きを防止するため、ノズルスプルブッシュを加熱用ヒータを巻き付けた基端側ノズルブロックと先端側ノズルブロックとで構成し、これら２つブロック間に、これらのブロックよりも熱伝導率の小さいスペーサブロックを介在させた射出成形装置が提案されている（例えば、特許文献１参照）。

実開平４−６０４１５号公報（第１〜１１頁、図１）

前記特許文献１の射出成形装置によれば、基端側ノズルブロックに設けた加熱用ヒータからの熱は、前記スペーサブロックによって遮られるので、スプルー画成通路を有する先端側ノズルブロックの温度上昇を可及的に防止できる。その結果、ホットランナー分離時において、前記糸引きを防止することができる。
ところで、溶けた樹脂が通過し且つヒータが取り付けられたマニホールドと、係るマニホールドを空間を挟んで囲うマニホールドプレートおよび同バックプレートと、を用いる射出成形金型では、上記マニホールドに基端側を支持され、且つ上記マニホールドプレートの貫通孔を貫通するゲートノズルは、その外周にヒータを巻き付けて、その内部を通過する溶けた樹脂の温度低下を防いでいる。

しかし、ゲートノズルとマニホールドプレートの貫通孔の内周部との間には、ノズルバックアップリングを介在させているが、係るノズルバックアップリングを介してゲートノズルの熱が流出するため、溶けた樹脂の温度低下を招き易い。
更に、マニホールドとマニホールドバックプレートとの間では、前記ゲートノズルの軸芯部を貫通するバルブステムを進退させるためのピストンとシリンダとが、前記空間を貫通して形成されいてるため、係るシリンダを介して、マニホールド内を通過する溶けた樹脂の熱が流出するおそれがあった。

本発明は、背景技術おいて説明した問題点を解決し、溶けた樹脂が内部を通過するゲートノズルやマニホールドの熱が、マニホールドプレートや同バックプレートに流出しにくくし、樹脂の温度低下を防いで安定した成形が行える射出成形金型を提供する、ことを課題とする。

課題を解決するための手段および発明の効果

本発明は、前記課題を解決するため、溶けた樹脂が内部を通過するゲートノズルとマニホールドプレートとの間などに、耐熱性の断熱リングを設置する、ことに着想して成されたものである。
即ち、本発明の射出成形金型（請求項１）は、マニホールドと、係るマニホールドを空間を挟んで囲むマニホールドプレートおよびマニホールドバックプレートと、上記マニホールドに基端側を支持され且つ上記マニホールドプレートに設けた貫通孔を貫通するゲートノズルと、係るゲートノズルの外周に巻き付けたヒータと、上記ゲートノズルの基端側のフランジとマニホールドプレートの上記貫通孔の内周との間に配置したノズルバックアップリングと、上記ゲートノズルの基端側と上記ノズルバックアップリングとの間、およびマニホールドプレートの上記貫通孔の内周とノズルバックアップリングとの間の一方または双方に、挟持した耐熱性の断熱リングと、を含む、ことを特徴とする。

これによれば、前記ゲートノズルの基端側と上記ノズルバックアップリングとの間、および、マニホールドプレートの上記貫通孔の内周とノズルバックアップリングとの間の少なくとも一方に、耐熱性の断熱リングが挟持されているので、溶けた樹脂が内部を通過するゲートノズルの熱がマニホールドプレート側に流出しにくくなる。従って、樹脂の温度低下を防止できるため、精度が良く且つ安定した射出成形を行うことが可能となる。
尚、前記マニホールドには、溶けた樹脂が通過する樹脂の流路と、係る樹脂を保温するためのヒータが取り付けられている。
また、前記マニホールドプレートおよび同バックプレートの内部には、隣接するキャビティを有する成形型などに不用意に伝熱させないために、冷却水の流路がそれらの内部を貫通して形成されている。

また、本発明には、前記マニホールドにおける前記ゲートノズルの基端側が支持される側面の反対の側面と前記マニホールドバックプレートとの間にも、別の断熱リングが挟持されている、射出成形金型（請求項２）も含まれる。
これによれば、溶けた樹脂が内部を通過する前記ゲートノズルからマニホールドプレートに熱が流出しにくくなることに加え、溶けた樹脂が内部を通過するマニホールドからマニホールドバックプレートにも熱が流出しにくくなる。このため、マニホールド内を通過する上記樹脂の温度低下を一層確実に防止できる。従って、適正な温度帯に保たれた溶融する樹脂をゲートノズルおよびキャビティ側に供給できるため、精度が良く且つ安定した射出成形が可能となる。
尚、上記マニホールドにおけるゲートノズルの基端側が支持される側面の反対の側面とマニホールドバックプレートとの間とは、例えば、ゲートノズルの軸心部をスライドするバルブステムの端部に設けたピストンが貫通するステムブッシュと、上記ピストンを摺動させるシリンダとの間が挙げられ、これらの間に上記断熱リングが挟持される。但し、係る形態に限られるものではない。

更に、本発明には、前記耐熱性の断熱リングは、断面が板形状で且つ全体が円盤状であるか、あるいは、断面がほぼＬ字形状で且つ全体がほぼハット形状である、射出成形金型（請求項３）も含まれる。
これによれば、前記ゲートノズルの基端側と前記ノズルバックアップリングとの間、および、マニホールドプレートの上記貫通孔の内周とノズルバックアップリングとの間、の一方または双方において、ゲートノズルの熱がマニホールドプレートに流出する事態を確実に防止できる。あるいは、マニホールドからマニホールドバックプレートに熱が流出する事態を確実に防止できる。特に、断面がほぼＬ字形状の形態では、上記熱の流出を一層確実に防止することができる。

加えて、本発明には、前記耐熱性の断熱リングは、ポリベンゾイミダゾール樹脂、または全芳香族ポリイミド樹脂からなる、射出成形金型（請求項４）も含まれる。
これによれば、ポリベンゾイミダゾール（ｐｏｌｙｂｅｎｚｏｉｍｉｄａｚｏｌｅ：以下、ＰＢＩ（登録商標）と記載する）樹脂は、圧縮または射出成形や機械加工が可能な耐熱性、耐磨耗性、断熱性、および絶縁性を備えたエンジニアリングプラスチックである。また、全芳香族ポリイミド樹脂（例えば、ベスペル（登録商標））も、連続約２９０℃で使用可能な耐熱性、耐磨耗性、および絶縁性を備えたエンジニアリングプラスチックの成形体である。このため、前記金属からなるゲートノズルとノズルバックアップリングとの間などに挟み込んでも、熱や圧力によって変形しにくいため、前記熱の移動を確実に阻止することが可能となる。
尚、断熱リングにおける前記円盤状の形態および前記ハット形状の形態は、機械加工などにより容易に成形される。但し、本発明に用いる断熱リングの材質は、前記の２種類に限定されるものではない。

以下において、本発明を実施するための最良の形態について説明する。
図１は、本発明の射出成形金型１を示す断面図である。
射出成形金型１は、図１に示すように、ほぼ厚板状のマニホールド２と、係るマニホールド２を空間（隙間）ｓを挟んで囲むマニホールドプレート７およびマニホールドバックプレート１１と、上記マニホールド２に基端側を支持され且つ空間ｓを通って上記マニホールドプレート７に設けた貫通孔８を貫通するゲートノズル２０と、を備えている。
図１に示すように、マニホールド２内には、図示しないスプルーブッシュから圧送された溶けた樹脂が通過する樹脂流路３，４がほぼＬ字形に形成され、相対的に下流側の樹脂流路４は、ゲートノズル２０内の樹脂流路２４に同軸心で連通している。尚、溶けた樹脂の温度降下を防ぐため、マニホールド２には、その両側面に開口する凹部５内にヒータ６がそれぞれ装着されている。

また、マニホールドプレート７は、全体がほぼ箱形を呈し、その内部に冷却水が循環して流れる冷却水路１０が形成されている。係るマニホールドプレート７における前記空間ｓと外部とを貫通する貫通孔８は、空間ｓ側に開口する大きな内径の段部９を有している。
更に、図１に示すように、マニホールドプレート７の貫通孔８を貫通するゲートノズル２０は、ほぼ円筒形で樹脂流路２４を内設するノズル本体２１と、その先端側に嵌合したノズルチップ２２と、その外側を囲むほぼ円錐形のノズルキャップ２３と、を備えている。上記ノズル本体２１の外周には、バンドヒータ（ヒータ）ｈが巻き付けられ、且つノズル本体２１の基端には、前記マニホールド２の側面に接触する円盤形状のフランジ（基端側）２７が一体に形成されている。

上記ゲートノズル２０のノズル本体２１とノズルチップ２２との中心部には、樹脂流路２４が形成され、係る樹脂流路２４の中心部には、細長いバルブステム２５が軸方向（図１で上下方向）に沿ってスライド可能に貫通している。バルブステム２５における細径の先端部２６と、ノズルチップ２２およびノズルキャップ２３の先端側の開口部との間には、溶けた樹脂が通過するゲートｇが位置する。
図１に示す状態では、ゲートｇが開放されており、マニホールド２内の樹脂流路３，４およびゲートノズル２０の樹脂流路２４を通過する約１７０〜３１０℃の樹脂を、図１の上方に隣接する図示しないキャビティ内に射出可能としている。一方、バルブステム２５を軸方向に沿って前進（図１の上方に移動）させると、先端部２６付近のテーパ面とノズルチップ２２先端側のテーパ内面とが面接触するため、上記ゲートｇが閉鎖され、溶けた樹脂の射出を停止し、樹脂流路２４中に滞留させる。

図１に示すように、ゲートノズル２０のフランジ２７と、マニホールドプレート７の貫通孔８における段部９との間には、ノズルバックアップリング３２が配置されている。係るノズルバックアップリング３２は、断面がほぼＺ字形で全体がほぼ円環形状を呈し、マニホールドプレート７側に接する先フランジ３３と、ゲートノズル２０のフランジ２７に隣接する基フランジ３４と、を有している。
上記基フランジ３４とフランジ２７との間には、耐熱性の断熱リング３０が挟持されている。係る断熱リング３０は、ＰＢＩ（例えば、セラゾール（ＣＥＬＡＺＯＥＬ：登録商標））の樹脂を機械加工して全体が円盤形状にしたもので、耐熱性、耐磨耗性、耐圧縮強度（約２０〜３４×１０^３Ｎ／ｃｍ^２）、断熱性、および絶縁性を備えている。
尚、上記バックアップリング３２の基フランジ３４における内周面には、ノズル本体２１との接触面積を減すため、面カット３５がリング状に形成されている。

一方、図１の下方に示すように、マニホールド２とマニホールドバックプレート１１との間の空間ｓには、シリンダ１６およびステムブッシュ３６が配置され、これらの間には耐熱性の断熱リング４０が挟持されている。尚、係る断熱リング４０も、前記ＰＢＩの樹脂を機械加工したもので、全体が円盤形状を呈する。また、厚板状のマニホールドバックプレート１１内にも、冷却水が循環する冷却水路１２が形成されている。上記ステムブッシュ３６は、側面中央部の凸部３７をマニホールド２内に挿入して固定され、且つ係る凸部３７を含む中央部を前記バルブステム２５がスライド可能に貫通している。

上記バルブステム２５の基端部２８には、これを挟むピストン２９とステムスペーサ３８とが取り付けられ、これらは、シリンダ１６のシリンダ室１７内にその側壁と摺動可能に内蔵されている。円盤形状を呈するピストン２９の外周面には、シリンダ室１７に摺接するＯリング（パッキン）ｐが装着されている。
更に、図１に示すように、シリンダ室１７の底面には、バルブステム２５を軸方向に沿って前進させ、前記ゲートｇを閉鎖するためのエア流路１４が連通しており、シリンダ室１７の側壁には、バルブステム２５を後退させて、前記ゲートｇを開放するためのエア流路１８および供給・排出口１５が連通している。

以上のような射出成形金型１では、予め、エア流路１４からシリンダ室１７の下方にエアを供給し且つエア流路１８からシリンダ室１７の上方のエアを排出して、バルブステム２５を前進させることで、前記ゲートｇを閉鎖した状態としている。係る状態で、図示しないスプルーブッシュからマニホールド２の樹脂流路３，４に圧送された約１７０〜３１０℃の溶けた樹脂が、ゲートノズル２０内の樹脂流路２４に順次供給される。
係る樹脂流路３，４，２４を経る間に、上記樹脂の温度降下を防ぐため、前記ヒータ６でマニホールド２を加熱・保温すると共に、前記バンドヒータｈによって、ゲートノズル２０全体を加熱して保温している。
一方、マニホールドプレート７および同バックプレート１１の冷却水路１０，１２には、それぞれ冷却水が循環して供給され、これらの周囲に位置する前記キャビティ側の金型部分などへの不用意な熱的影響を抑制している。

ところで、従来の射出成形金型では、ゲートノズル(２０)とマニホールドプレート(７)との間に、ノズルバックアップリング(３２)を直に介在させていた。このため、樹脂流路(２４)中に滞留している溶けた樹脂およびバンドヒート(ｈ)により加熱されたゲートノズル(２０)の熱が、ノズルバックアップリング(３２)を介して、マニホールドプレート(７)側に流出し易くなっていた。この結果、上記溶けた樹脂の温度が降下し、樹脂詰まり易くなるため、ゲートｇを開放しても、精度の良い射出成形ができにくかった。また、従来では、マニホールドバックプレート(１１)側におけるシリンダ(１６)とステムブッシュ(３６)とが直に接触していたため、マニホールド(２)内の樹脂流路(３，４)を通過する樹脂の温度降下を招くこともあった。

これに対し、本発明の射出成形金型１では、ゲートノズル２０のフランジ２７と、ノズルバックアップリング３２との間に、前記断熱リング３０を挟み込むと共に、マニホールドバックプレート１１側におけるシリンダ１６とステムブッシュ３６との間にも、前記断熱リング４０を挟み込んでいる。この結果、マニホールド２内の樹脂流路３，４を通過する溶けた樹脂を温度降下させず、ゲートノズル２０内の樹脂流路２４中の溶けた樹脂の温度を、例えば約１７０〜３１０℃に確実に保つことができる。
係る状態で、図１に示すように、エア流路１８からシリンダ室１７の上方にエアを供給し且つエア流路１４からシリンダ室１７の下方のエアを排出して、バルブステム２５を後退させる。その結果、前記ゲートｇが開放されるため、ゲートノズル２０内の樹脂流路２４中で滞留している適正な温度帯の溶けた樹脂は、当該ゲートｇを通じて、図示しないキャビティ内に射出される。
従って、射出成形金型１によれば、キャビティの各部分にまで過不足なく充填された樹脂製品を、精度良く安定して射出成形することができる。

図２は、射出成形金型１において、異なる形態の断熱リング３０ａの付近を示す部分断面図である。係る断熱リング３０ａは、ゲートノズル２０のフランジ２７とノズルバックアップリング３２の基フランジ３４との間に挟まれる前記同様の円盤部３０と、ゲート本体２１と基フランジ３４との間に挟まれる円筒部３１との組立体からなり、断面がほぼＬ字形で全体がほぼハット形状である。係る円盤部３０と円筒部３１とは、それぞれ前記ＰＢＩを機械加工したものである。
図３は、応用形態の断熱リング３０ｂを示す斜視図、図４は、係る断熱リング３０ｂの付近を示す部分断面図である。係る断熱リング３０ｂは、図３に示すように、リング状の円盤部３０と、その内側縁から直角に立設する円筒部３１とを一体に有し、断面がほぼＬ字形で全体がほぼハット形状を呈する。係る断熱リング３０ｂは、図４に示すように、ゲートノズル２０のフランジ２７およびノズル本体２１と、ノズルバックアップリング３２の基フランジ３４の底面および内周面との間に挟持される。断熱リング３０ｂは、前記ＰＢＩを機械加工または射出成形したものである。

図５は、射出成形金型１において、前記断熱リング３０ｂを、ノズルバックアップリング３２の先フランジ３３の先端面および外側面と、マニホールドプレート７の貫通孔８における段部９の底面および内周面との間に挟持した形態を示す部分断面図である。尚、ノズルバックアップリング３２の先フランジ３３と、マニホールドプレート７の貫通孔８における段部９との間に、組立体の前記断熱リング３０ａを挟持させても良い。
以上のような断熱リング３０ａ，３０ｂを用いることで、射出成形金型１におけるゲートノズル２０およびその樹脂流路２４中の溶けた樹脂の熱を、マニホールドプレート７側に流出する事態を一層確実に防止できるため、精度の良い射出成形を安定して行うことが容易となる。

図６は、射出成形金型１において、異なる形態の断熱リング４０ａの付近を示す部分断面図である。係る断熱リング４０ａは、マニホールド２とマニホールドバックプレート１１との間おいて、ステムブッシュ３６とシリンダ１８との間に形成される断面ほぼＬ字形の隙間に挟まれ、前記同様の円盤部４０と円筒部４１との組立体からなる。係る円盤部４０および円筒部４１も、それぞれ前記ＰＢＩを機械加工したものである。
図７は、射出成形金型１において、更に異なる形態の断熱リング４０ｂの付近を示す部分断面図である。係る断熱リング４０ｂは、図７に示すように、リング状の円盤部４０と、その内側縁から直角に立設する円筒部４１とを一体に有している。係る断熱リング４０ｂも、図７に示すように、ステムブッシュ３６とシリンダ１８との間に形成される断面ほぼＬ字形の隙間に挟まれ、前記同様の円盤部４０と、円筒部４１との一体物からなる。係る断熱リング４０ｂも、前記ＰＢＩを機械加工または射出成形したものである。

以上のような断熱リング４０ａ，４０ｂを用いることで、射出成形金型１におけるマニホールド２内の樹脂流路３，４を通過する溶けた樹脂の熱を、マニホールドバックプレート１１側に流出する事態を一層確実に防止できるため、精度の良い射出成形を安定して行うことが容易となる。
また、前記断熱リング３０ａ，３０ｂの何れか一方と断熱リング４０ａ，４０ｂの何れか一方とを併用することで、空間ｓに囲まれたマニホールド２全体の温度低下を一層確実に防ぐと共に、ゲートノズル２０の樹脂流路２４中の溶けた樹脂の温度低下を防ぎつつ、精度の良い射出成形を安定的に行うことができる。

本発明は、以上において説明した各形態に限定されるものではない。
例えば、前記バルブステム２５における細径の先端部２６は、型締めされる対の金型におけるキャビティ内にも進入可能とし、係るキャビティ内に同軸心で配置した中子型におけるほぼ円錐形の先端における凹部に嵌入可能としても良い。これにより、中空部を有する樹脂製品を精度良く射出成形することが可能となる。
また、前記ゲートノズル２０は、内部を貫通する樹脂流路２４に前記バルブステム２５がない形態としても良い。係る形態の場合、前記マニホールド２とマニホールドバックプレート１１との間の空間ｓには、スペーサを配置し、係るスペーサの側面または間に前記断熱リング４０,４０ａ,４０ｂを挟持するものとする。
更に、前記樹脂流路４、貫通孔８、およびゲートノズル２０をそれぞれ複数個として、複数個のキャビティに対し、平行して射出成形する形態としても良い。
尚、本発明は、その趣旨を逸脱しない範囲において、適宜の変更可能である。

本発明の射出成形金型を示す断面図。異なる形態の断熱リングの付近を示す部分断面図。上記の応用形態の断熱リングを示す斜視図。上記断熱リングの付近を示す部分断面図。上記断熱リングの異なる使用形態を示す部分断面図。上記と異なる使用形態の断熱リングの付近を示す部分断面図。上記断熱リングと異なる形態の断熱リングの付近を示す部分断面図。

符号の説明

１…………………………………………………射出成形金型
２…………………………………………………マニホールド
７…………………………………………………マニホールドプレート
８…………………………………………………貫通孔
１１………………………………………………マニホールドバックプレート
２０………………………………………………ゲートノズル
２７………………………………………………フランジ（基端側）
３０,３０ａ,３０ｂ，４０,４０ａ,４０ｂ…断熱リング
３２………………………………………………ノズルバックアップリング
ｓ…………………………………………………空間
ｈ…………………………………………………バンドヒータ（ヒータ）

Claims

マニホールドと、
上記マニホールドを空間を挟んで囲むマニホールドプレートおよびマニホールドバックプレートと、
上記マニホールドに基端側を支持され且つ上記マニホールドプレートに設けた貫通孔を貫通するゲートノズルと、
上記ゲートノズルの外周に巻き付けたヒータと、
上記ゲートノズルの基端側のフランジとマニホールドプレートの上記貫通孔の内周との間に配置したノズルバックアップリングと、
上記ゲートノズルの基端側と上記ノズルバックアップリングとの間、およびマニホールドプレートの上記貫通孔の内周とノズルバックアップリングとの間の一方または双方に、挟持した耐熱性の断熱リングと、を含む、
ことを特徴とする射出成形金型。
前記マニホールドにおける前記ゲートノズルの基端側が支持される側面の反対の側面と前記マニホールドバックプレートとの間にも、別の断熱リングが挟持されている、
ことを特徴とする請求項１に記載の射出成形金型。
前記耐熱性の断熱リングは、断面が板形状で且つ全体が円盤状であるか、あるいは、断面がほぼＬ字形状で且つ全体がほぼハット形状である、
ことを特徴とする請求項１または２に記載の射出成形金型。
前記耐熱性の断熱リングは、ポリベンゾイミダゾール樹脂、または全芳香族ポリイミド樹脂からなる、
ことを特徴とする請求項１乃至３の何れか一項に記載の射出成形金型。