JP2008119938A - 射出成形装置 - Google Patents

Abstract

【課題】簡易な構造で液密性が高く、高効率のスプルー温度調節が可能な射出成形装置を提供する。
【解決手段】スプルー軸方向に蛇行する流路４を持つ内流路部品１３を、分割した上部，下部スプルーブッシュ１１，１２の分割面に、錆，スケール（水垢）が嵌合面全面に発生しないよう流路４を上部スプルーブッシュ１１の嵌合面にのみ接触させる構成とし、メンテナンス時の分解作業にて、内流路部品１３の分解が容易となり錆，スケール（水垢）の除去も容易となる。また、流路４の断面積も内流路部品１３の外形を大きくすることで拡大できるため、安定した流量が確保できるので温調効果も劣化しない。さらに、シール材はスプルー軸方向から圧縮される向きに配置してあるため、容易にかつ確実な液密性が保持できる。
【選択図】図１

Description

本発明は、キャビティー内に射出成形機より射出された溶融樹脂を供給するスプルーを構成するスプルーブッシュを備え、そのスプルーブッシュに温度調節通路を設けた射出成形装置に関するものである。

従来のスプルーブッシュに温度調節通路を設けてなる射出成形装置として、図６に示すようなスプルーブッシュ１を２部品で構成し、挿入側スプルーブッシュ３の外周に二重螺旋で構成された流路４を設けたものを、嵌合側スプルーブッシュ５に組み込むことで、温度調節通路２を構成するものがあった（例えば、特許文献１参照）。

また、他の例として、図７（ａ），（ｂ）に示すようなスプルーブッシュ１の外周面に二重螺旋で構成された流路４を設けたものに、スプルーブッシュ１の外周を覆うように、流路４に対する連通穴６を持つ外筒体７を、スプルーブッシュ１にロウ付けもしくは拡散接合させることで、前述の温度調節通路２を構成していたものや、図８（ａ），（ｂ）に示すように流路４を螺旋状ではなく蛇行状に加工したものもあった（例えば、特許文献２参照）。
特開２００２−３２６２６６号公報 特開２００３−２２０６３３号公報

しかしながら、図６に示す従来の構成においては、スプルーブッシュ１が２部品からなる構成となっており、各々が嵌合する全面においては温調媒体も流れるため、錆，スケール（水垢）の発生によって、メンテナンス時の分解が困難となっていた。

また、流路４が二重螺旋となっているため、スプルー長さによっては流路断面積が大きく取れず、そのため流速は早くなるが圧力損失による流量低下で温調効果が十分に得られない。その上スプルーブッシュ１の温調媒体の出入口に至る温調機からの回路において、この回路を形成する部品間にて液密性が必要となるが、図６に示す例では、液密性を保持するための構成が非常に複雑になるという問題があった。

また、図７（ａ）に示す従来の構成においては、前記と同様に流路４が二重螺旋となっているため、スプルー長さによっては流路断面積が大きく取れず、流速は早くなるが圧力損失による流量低下で温調効果が十分に得られない。また、流路４を覆う外筒体７と挿入側スプルーブッシュ３との２部品がロウ付けもしくは拡散接合されており分解することができない構造となっている。

そのために、錆，スケール（水垢）が発生しても除去することができないため、流量低下による温調効果の劣化を招き、このため射出された樹脂が十分に冷却されずに、成形品の品質への影響は避けられなかった。加えて２部品を嵌合させた後にロウ付けもしくは拡散接合することから、これらの処理を行う接合手段によって、コスト高になってしまうという課題もあった。

本発明は、前記従来技術の問題を解決することに指向するものであり、簡易な構造で液密性が高く、高効率のスプルー温度調節が可能な射出成形装置を提供することを目的とする。

前記の目的を達成するために、本発明に係る請求項１に記載した射出成形装置は、キャビティー内に射出成形機より射出された溶融樹脂を供給するスプルーを構成するスプルーブッシュと、スプルーブッシュの温度を調節する温度調節通路とを設けた射出成形装置において、スプルーの外周に配置した温度調節通路の一部を構成する内流路部品と、内流路部品の溶融樹脂を供給する射出成形機側の端部と嵌合する上部スプルーブッシュと、内流路部品の溶融樹脂を射出するキャビティー側の端部と嵌合する下部スプルーブッシュと、上部スプルーブッシュあるいは下部スプルーブッシュのいずれかに設けた温度調節通路の一部に繋がる連通穴とを備え、内流路部品を上部スプルーブッシュおよび下部スプルーブッシュにより覆いスプルーブッシュを構成したことによって、メンテナンス時の内流路部品の分解が容易となり、錆，スケール（水垢）を簡単に除去でき、さらに高効率の熱交換が可能となり成形サイクルを短縮することができる。

また、請求項２〜４に記載した射出成形装置は、請求項１の射出成形装置であって、温度調節通路を内流路部品の一部と、上部スプルーブッシュの内流路部品が接触する内周面とにより構成したこと、または、内流路部品の一部と、下部スプルーブッシュの内流路部品が接触する内周面とにより構成したこと、さらに、温度調節通路は、内流路部品でスプルー軸方向に蛇行した流路を形成する複数の溝部および壁部と、この壁部と接触する内流路部品と嵌合する上部スプルーブッシュまたは下部スプルーブッシュの内周面とからなり、スプルーブッシュと嵌合する側で内流路部品の端部における周方向の壁部は上部スプルーブッシュまたは下部スプルーブッシュの前記内流路部品と接触する接触面であることによって、上下分割したスプルーブッシュと、スプルー軸方向に蛇行した流路となる溝部を持つ内流路部品の３部品の構成において、流路は内流路部品と嵌合した上下いずれかのスプルーブッシュの内周面にのみ接触させて構成して、温調媒体の流動長が長く取れ高効率の熱交換を可能とし、かつ溝部の開放部により流路を形成するスプルーブッシュと内流路部品の分解が容易となり、錆，スケール（水垢）を簡単に除去できる。

また、請求項５に記載した射出成形装置は、請求項１〜４の射出成形装置であって、内流路部品の材質の熱伝導率をＡとし、上部スプルーブッシュの材質の熱伝導率をＢとし、下部スプルーブッシュの材質の熱伝導率をＣとしたとき、次の条件「Ａ＞ＢあるいはＡ＞Ｃ」を満足することによって、内流路部品の材質が金属系だけでなく、熱伝導率が小さい非金属材も使用でき、高効率の熱交換が可能となり成形サイクルを短縮することができる。

また、請求項６に記載した射出成形装置は、請求項１〜５の射出成形装置であって、内流路部品の溶融樹脂を射出するキャビティー側の端面が、下部スプルーブッシュの底面と同一位置に達していることによって、内流路部品が包含するスプルー長さを拡大でき、スプルー温調範囲が拡大されて、最も蓄熱するスプルー根元も温調ができ、さらに高効率の熱交換が可能となり成形サイクルを短縮することができる。

本発明によれば、スプルーブッシュのメンテナンス時の分解が容易で、錆，スケール（水垢）を簡単に除去でき、さらに高効率の熱交換ができスプルー温度調整が可能となり、成形サイクルを短縮することができるという効果を奏する。

以下、図面を参照して本発明における実施の形態を詳細に説明する。

（実施の形態１）
図１は本発明の実施の形態１における射出成形装置のスプルーブッシュを示す（ａ）は断面図、（ｂ）はＡ−Ａ’の平面図である。また、図２はスプルーブッシュの概略構成を示す（ａ）は下部スプルーブッシュ側、（ｂ）は上部スプルーブッシュ側から見た斜視図、（ｃ）は内流路部品の流路を形成する溝と壁を説明する図である。

本実施の形態１のスプルーブッシュに温度調節通路を設けた射出成形装置について、図１，図２を参照しながら説明する。図１，図２に示すように、スプルーブッシュを上部スプルーブッシュ１１、下部スプルーブッシュ１２に分割し、その分割面にスプルー軸方向に蛇行する流路４を持つ内流路部品１３を各々に挟み込む。この内流路部品１３は上部，下部スプルーブッシュ１１，１２のスプルーと連続したスプルーを持ち、かつ流路４を形成する特定の幅を持つ溝１４を外周に沿って八等分に配列している。

この溝１４の幅と深さに関しては、溝１４の分割数を多くすればするだけ温調媒体の流動長は長く取れるが、溝１４の幅が狭くなるため、圧力損失による流量低下が避けられない。それを避けるため溝１４の断面積を確保するため溝１４の深さをさらに深くしなければならないが、内流路部品１３の溶融樹脂を供給する射出成形機側でスプルー径の狭い方の面にあるシール材挿入溝１５との干渉が避けられなくなるので、基本的に溝１４の分割数は八分割とする。

また、その溝１４は内流路部品１３のスプルー軸方向に貫通せず、内流路部品１３の溶融樹脂を射出するキャビティー側でスプルー径の広い方の面である底面より、８ｍｍを残して手前で止っている。８ｍｍの内５ｍｍは下部スプルーブッシュ１２（ゲート側）への嵌合台である。残り３ｍｍは、上下分割された上部スプルーブッシュ１１（成形機ノズル側）へ内流路部品１３を組み込んだ際、分割面より成形機ノズル側方向に位置するよう設定されている。

次に、内流路部品１３の溝１４と壁１４ｂにより形成する流路４について、図２（ｃ）に示すように、隣り合う溝１４ａの２本の間の壁１４ｂ（ｉ）を基軸に、９０度振った位置にある壁１４ｂ（計４ヵ所：ｉ〜iv）の高さは、内流路部品１３のスプルー径が狭い方の面と同じ高さとし、それ以外の隣り合う溝１４ａの両側にある壁１４ｂ（ｖ，viii）および９０度振った位置にある壁１４ｂ（vi，vii）については、溝１４の幅と同じ寸法だけ下げ開放部１４ｃを形成する。

また、壁１４ｂ（ｖ〜viii）は、内流路部品１３のスプルー径が広い方の面側で周方向の壁１４ｄに接続されている。そして、この周方向の壁１４ｄと溝１４の幅と同じ寸法を開けて壁１４ｂ（計３ヵ所：ii〜iv）が配置される。この壁１４ｂ（ｉ〜viii）と溝１４により隣り合う溝１４ａを出入口として、一連の蛇行する流路４が構成される。

この内流路部品１３を上部，下部スプルーブッシュ１１，１２により挟み込み、温度調節通路２として構成するため、上部スプルーブッシュ１１側（成形機ノズル側）の外周面より、内流路部品１３の２本の隣り合う溝１４ａに目掛けて連通穴６を開ける。図１の場合は２本の連通穴６角度は４５度である。また、この連通穴６に管用平行メネジ１６を立て、取付け板１０の外からパイプ１７を挿入して管用平行メネジ１６に組み込むことで、最終的にスプルー温度調節可能な回路が構成される。

なお、上部，下部スプルーブッシュ１１，１２に内流路部品１３を組み込み、液密するために、内流路部品１３においてはスプルー径の狭い方の面に１ヵ所、下部スプルーブッシュ１２（ゲート側）の上下分割面に１ヵ所および内流路部品１３が挟み込まれる面側に１ヵ所の都合３ヵ所にシール材挿入溝１５を設ける。シール材をこのように配置することによって、内流路部品１３の嵌合する面にないため、スプルーブッシュに組み込む際に、シール材をスプルーブッシュの嵌合穴のエッジにより裂損することなく組み込みが可能となり、確実に液密性が保持できる。最終的には上部，下部スプルーブッシュ１１，１２に内流路部品１３を挟み込み、上部スプルーブッシュ１１（成形機ノズル側）よりボルト１８で締結する。

係る構成によれば、メンテナンス時の分解作業において、錆，スケール（水垢）は嵌合面全面に発生しないため、内流路部品１３の分解は容易となり錆，スケール（水垢）の除去も容易となる。また、流路４がスプルー軸方向に蛇行しているため流動長が長く取れることで高効率の熱交換が可能であり、流路４の断面積も内流路部品１３の外形を大きくすることで拡大できるため、安定した流量が確保できるので温調効果も劣化しない。さらにシール材はスプルー軸方向から圧縮される向きにあるため、容易にかつ確実な液密性が保持できる。

なお、本実施の形態１において、内流路部品１３の一部と上部スプルーブッシュ１１により、流路４を形成した例を説明したが、図１に示す上部スプルーブッシュ１１と下部スプルーブッシュ１２において、スプルー軸方向の上下長さを逆にし、また内流路部品１３の溝１４の配置も上下逆とした構成とし、内流路部品１３の一部と下部スプルーブッシュ１２により流路４を形成するようにしても良い。

（実施の形態２）
本実施の形態２は、前述した実施の形態１で示した内流路部品１３の材質の熱伝導率をＡ、分割した上部，下部スプルーブッシュ１１，１２の材質の熱伝導率をそれぞれＢ，Ｃとしたとき、熱伝導率を「Ａ＞Ｂ」，「Ａ＞Ｃ」となる材質にする。例として内流路部品１３の材質を銅（２０℃における熱伝導率は３７２Ｗ／ｍｋ）、分割した上部，下部スプルーブッシュ１１，１２の材質を炭素鋼（２０℃における熱伝導率は５３Ｗ／ｍｋ）とすると約７倍の冷却効果が得られる。このように、熱伝導率の関係を有する材質を選択した係る構成とすることにより、高効率の熱交換により成形サイクルが著しく短縮される。

ここで、前述の実施の形態１で示した上部，下部スプルーブッシュ１１，１２と内流路部品１３からなる構成に代えて、その応用例として図３に示すように上部スプルーブッシュ１１（成形機ノズル側）と内流路部品１３を一体にした構造のスプルーブッシュとした場合、内流路部品１３が上部スプルーブッシュ１１より大きい熱伝導率を有する金属材質であれば、ロウ付けや拡散接合により一体化させることにより、高効率の熱交換が期待できるが、図３に示すような構成とし、組み立て性の向上を図ることができても、非金属では一体化することは不可能である。

これに対して、前述の実施形態１における、内流路部品１３を上部，下部スプルーブッシュ１１，１２で挟み込む構成において、さらに、本実施の形態２のように、内流路部品１３、上部，下部スプルーブッシュ１１，１２の材質において熱伝導率を考慮した材質を適宜選択することによって内流路部品１３に非金属を採用することが可能となり、さらに、高効率の熱交換が可能となり成形サイクルの短縮を著しく向上させることができる。

（実施の形態３）
図４（ａ）〜（ｃ）は本発明の実施の形態３における射出成形装置のスプルーブッシュを示す断面図であり、図５はスプルーブッシュの概略構成を示す（ａ）は下部スプルーブッシュ側、（ｂ）は上部スプルーブッシュ側から見た斜視図である。

本実施の形態３は前述した実施の形態１，２における内流路部品１３の外形輪郭の断面形状が異なる図４（ａ）〜（ｃ）に示す３つのパターンを有しており、各パターンについて説明する。

まず、図４（ａ）に示すように、実施の形態１，２における内流路部品１３では外形輪郭の断面形状がスプルー軸方向に対して四角形（長方形）であるのに対して、本実施の形態３では内流路部品１３ａのスプルー軸方向の上下に外形輪郭の断面形状が小さい四角形（長方形）となる突出部をそれぞれ追加している。

さらに、成形機ノズル方向に対して液密とするために、内流路部品１３ａのスプルー径の狭い方の面に設けたシール材挿入溝１５の内径より片側で最小２ｍｍ内側に入った立ち壁１９を設け、上部スプルーブッシュ１１（成形機ノズル側）との嵌合公差は、片側１０〜２０μｍのすきまばめとする。また立ち壁１９の高さは、ノズルタッチ面８より手前の成形機ノズルタッチによる座屈強度を考慮した所定位置として最小５ｍｍまでを限度とする。

これとは逆にスプルー径の広い方の面に対しては、前記と同じように実施の形態１，２記載の下部スプルーブッシュ１２（ゲート側）の内流路部品１３ａが挟み込まれる底面に設けたシール材挿入溝１５の内径より片側で最小２ｍｍ内側に入った立ち壁２０を設け、下部スプルーブッシュ１２（ゲート側）との嵌合公差は、片側０〜５μｍのすきまばめとする。また立ち壁２０の高さは下部スプルーブッシュ１２（ゲート側）の底面に達した同一の位置とする。

図４（ｂ）は、前述した図１における成形機ノズル方向側でスプルー軸方向に対して外形輪郭の断面形状が小さい四角形（長方形）となる突出部を追加し、内流路部品１３ｂとしたものであり、図４（ｃ）は前述の図１におけるスプルー径の広い面側でスプルー軸方向に対して外形輪郭の断面形状が小さい四角形（長方形）となる突出部を追加し、内流路部品１３ｃとしたものである。

係る構成によれば、内流路部品１３ａ〜１３ｃはスプルー軸方向に対して長く形成され、かつ蛇行する流路４を有しており、スプルーに対し近い位置で温調することができる。このように内流路部品１３ａ〜１３ｃでは包含するスプルー長さを拡大することになり、スプルー温調範囲が拡大でき、特に最も蓄熱するスプルー根元や成形機ノズルタッチ面付近も温調が可能となる。これにより成形サイクルの短縮が著しく向上する。

本発明に係る射出成形装置は、スプルーブッシュのメンテナンス時の分解が容易で、錆，スケール（水垢）を簡単に除去でき、さらに高効率の熱交換ができスプルー温度調整が可能となり、成形サイクルを短縮することができ、スプルーを構成するスプルーブッシュと温度調節通路を設けた射出成形装置に有用である。

本発明の実施の形態１における射出成形装置のスプルーブッシュを示す（ａ）は断面図、（ｂ）はＡ−Ａ’の平面図 スプルーブッシュの概略構成を示す（ａ）は下部スプルーブッシュ側、（ｂ）は上部スプルーブッシュ側から見た斜視図、（ｃ）は内流路部品の流路を形成する溝と壁を説明する図 上部スプルーブッシュと内流路部品を一体形成したスプルーブッシュを示す断面図 本発明の実施の形態３におけるスプルーブッシュの内流路部品（ａ）〜（ｃ）３つの構成例を示す断面図 スプルーブッシュの概略構成を示す（ａ）は下部スプルーブッシュ側、（ｂ）は上部スプルーブッシュ側から見た斜視図 従来のスプルーブッシュと温度調節通路を設けた概略図 従来のスプルーブッシュと外筒体で構成の温度調節通路を設けた（ａ）は概略図、（ｂ）は断面図 従来のスプルーブッシュと外筒体で別の構成の温度調節通路を設けた（ａ）は概略図、（ｂ）は断面図

符号の説明

１ スプルーブッシュ
２ 温度調節通路
３ 挿入側スプルーブッシュ
４ 流路
５ 嵌合側スプルーブッシュ
６ 連通穴
７ 外筒体
８ ノズルタッチ面
１０ 取付け板
１１，１１ａ 上部スプルーブッシュ
１２，１２ａ 下部スプルーブッシュ
１３，１３ａ，１３ｂ，１３ｃ 内流路部品
１４ 溝
１４ａ 隣り合う溝
１４ｂ 壁
１４ｃ 開放部
１４ｄ 周方向の壁
１５ シール材挿入溝
１６ 管用平行メネジ
１７ パイプ
１８ ボルト
１９，２０ 立ち壁

Claims (6)

1. キャビティー内に射出成形機より射出された溶融樹脂を供給するスプルーを構成するスプルーブッシュと、前記スプルーブッシュの温度を調節する温度調節通路とを設けた射出成形装置において、
   前記スプルーの外周に配置した温度調節通路の一部を構成する内流路部品と、前記内流路部品の前記溶融樹脂を供給する射出成形機側の端部と嵌合する上部スプルーブッシュと、前記内流路部品の前記溶融樹脂を射出するキャビティー側の端部と嵌合する下部スプルーブッシュと、前記上部スプルーブッシュあるいは前記下部スプルーブッシュのいずれかに設けた前記温度調節通路の一部に繋がる連通穴とを備え、前記内流路部品を前記上部スプルーブッシュおよび前記下部スプルーブッシュにより覆い前記スプルーブッシュを構成したことを特徴とする射出成形装置。
2. 前記温度調節通路を前記内流路部品の一部と、前記上部スプルーブッシュの前記内流路部品が接触する内周面とにより構成したことを特徴とする請求項１に記載の射出成形装置。
3. 前記温度調節通路を前記内流路部品の一部と、前記下部スプルーブッシュの前記内流路部品が接触する内周面とにより構成したことを特徴とする請求項１に記載の射出成形装置。
4. 前記温度調節通路は、内流路部品でスプルー軸方向に蛇行した流路を形成する複数の溝部および壁部と、前記壁部と接触する前記内流路部品と嵌合する上部スプルーブッシュまたは下部スプルーブッシュの内周面とからなり、前記スプルーブッシュと嵌合する側で前記内流路部品の端部における周方向の壁部は上部スプルーブッシュまたは下部スプルーブッシュの前記内流路部品と接触する接触面であることを特徴とする請求項２または３記載の射出成形装置。
5. 前記内流路部品の材質の熱伝導率をＡとし、前記上部スプルーブッシュの材質の熱伝導率をＢとし、前記下部スプルーブッシュの材質の熱伝導率をＣとしたとき、次の条件
   「Ａ＞ＢあるいはＡ＞Ｃ」
   を満足することを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の射出成形装置。
6. 前記内流路部品の溶融樹脂を射出するキャビティー側の端面が、前記下部スプルーブッシュの底面と同一位置に達していることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の射出成形装置。

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