JP2009241461A

JP2009241461A - ランナー構造

Info

Publication number: JP2009241461A
Application number: JP2008091758A
Authority: JP
Inventors: Katsuyuki Hioki; 勝行日置
Original assignee: Mitsuboshi Belting Ltd
Current assignee: Mitsuboshi Belting Ltd
Priority date: 2008-03-31
Filing date: 2008-03-31
Publication date: 2009-10-22

Abstract

【課題】複数のキャビティに温度や粘度といった条件の等しい溶融樹脂を送り込むことができるとともに各キャビティへの充填の同時性も高くすることができ、ランナーの量も少なくすることができる射出成形金型のランナー構造を提供する。
【解決手段】金型に複数のキャビティ１７を有し、射出成形で複数の成形品を同時に成形する際に用いられるランナー構造において、複数のキャビティ１７には成形機のノズルに接続したスプルー部１０から延び、途中で少なくとも１回分岐させたランナーを接続し、スプルー部１０から特定のキャビティ１７までの間のランナーで分岐部１２における屈曲に対して該分岐部１２において屈曲させた方向と逆の方向に屈曲させたランナー１５にキャビティ１７を設けるとともに、同じ方向に屈曲させたランナー１６にはキャビティを設けず発熱した樹脂の退避場所とする。
【選択図】図３

Description

本発明は、射出成形にて複数個の製品を一度に成形する金型に設けられるランナーに係り、より詳しくは各キャビティに成形材料である溶融樹脂が温度差や粘度の差がない状態で充填され均質な製品を得ることができるランナーの配置に関する。

特許文献１には同一の成形品を一度に複数個射出成形する際の部品に連結するランナーを特定の配置することで成形後の後処理がしやすいように効率的に成形部品を整列させることが開示されている。

このように射出成形において複数個のキャビティを配置した多数個取りの金型を用いることによって一度にたくさんの製品を成形するといったことが例えば特許文献１に開示されているように従来から行われている。

このような金型を用いる場合、同一金型内の複数のキャビティ間で充填する材料の温度を一定に保つことと、キャビティへの材料の充填の同時性を高めることによって複数個の間で形状や寸法精度等において差異の少ない成形品を得ることができる。しかし、キャビティを複数配置しなければならないことから、各キャビティへ溶融樹脂を送り込むランナーの配置も複雑になってどうしても屈曲部を有する構造にならざるを得ない。ランナーの屈曲部において、屈曲したランナー内で溶融樹脂が屈曲部の内側を通過するものと外側を通過するものとがある。溶融樹脂がランナー内を通過するときに金型との間でせん断発熱があるが、内回りの樹脂は外回りの樹脂に比べて流速が早く金型との間のせん断発熱も大きくなる。発熱が大きいと樹脂の粘度も低下するので、ランナー内を温度と粘度が異なる溶融樹脂が流れることになる。すると複数のキャビティに対して温度や粘度の条件の異なる樹脂が充填され、また、充填の同時性に影響することもある。

例えば、複数のキャビティを同心円状に配置してそれに向かって放射状にランナーを延ばすことによって屈曲部を有しないランナーで温度や粘度に差がなく、しかも全キャビティにほぼ同時に溶融樹脂を充填することができる。しかし、この形態では製品に対するランナーの割合が非常に多くなってしまうという問題がある。通常ランナーは製品外の部分であり、回収粉砕してリサイクルされるとは言うものの製品機能上許容できる範囲を超える量については廃棄を余儀なくされる。よって、ランナーはできるだけ少なくする方がよい。ランナーを少なくするには途中で分岐させる形態をとることが有効であるが、分岐させると屈曲部を生じてしまう。

特許文献２では同一成形品を成形する複数のキャビティが溶融樹脂を移送するスプルーからランナーを介して等距離に配置され、且つ各キャビティ内の溶融樹脂の流動性および樹脂圧力を一定にするために流動調節ランナーが設けられている。

このように同一成形品の多数個取り金型においては、各キャビティに同時に原料である溶融樹脂が充填されることが成形品同士の差を無くす上で重要である。ランナーはスプルーからゲートまでの溶融樹脂を誘導する流路で、特にランナー内での流動圧力の損失が小さいことが要求される。そのためにランナーの断面や流路長等のランナー形状及び流路の加熱の調整などが技術上の課題となっている。

特に同一成形品の多数個取り金型においては、各キャビティに同時に溶融樹脂が充填されることが要求されるため、ランナー形状にて充填バランスをとるように配置されるとともに、スプルーからゲートまでの流動距離が等距離で、できるだけ短くなるように考慮されている。

更に、特許文献３においては各キャビティの容積がゲートに対して非対称である場合に、ゲート周りに等しい中心角度でキャビティを複数設置し、射出される溶融樹脂を各キャビティの容積に相違に応じて振り分ける流量調整コマを設けており、ランナーの途中で原料の流動を調節することでスプルーから各キャビティに導入される溶融樹脂の流動性や樹脂圧力の均一化を図り、各キャビティ内への充填の同時性を向上させたものなどがある。

特開平６−１８２８２５号公報特開２００３−３９４９５号公報特開平５−８４７８７号公報

このように、複数のキャビティを有する金型で複数の成形品を同時に射出成形する場合に、各キャビティに充填される溶融樹脂の流動性や樹脂圧や充填の同時性が重要な要素となってくる。

上記特許文献２や特許文献３は、流量調整コマを用いることでそれらの目的を達成仕様とするものであるが、流量調整コマを設けることで金型を含む成形装置のコンパクトさが損なわれてしまうことや、コストの面でも不利であること、更に、流量調整コマの働きをコントロールしなければならないといったわずらわしさがある。

そこで、本発明では余計なコストをかけることなく、成形時の微調整やコントロールを必要とせず、また、金型装置のコンパクトさを損なうことがなく複数のキャビティに温度や粘度といった条件の等しい溶融樹脂を送り込むことができ、しかも各キャビティへの充填の同時性も高くすることができる複数個取り射出成形金型のランナー構造の提供を目的とする。

上記目的を達成するために本発明の請求項１では、金型に複数のキャビティを有し、射出成形で複数の成形品を同時に成形する際に用いられるランナー構造において、複数のキャビティには成形機のノズルに接続したスプルー部から延び、途中で少なくとも１回分岐させたランナーを接続し、スプルー部から特定のキャビティまでの間のランナーで分岐部における屈曲部一つに対して該分岐部における屈曲部で屈曲させた方向と逆の方向に屈曲させたランナーの先にキャビティを設けるとともに、前記分岐部における屈曲方向と同じ方向に屈曲させた、キャビティを設けない退避ランナーを配置したことを特徴とする。

請求項２では、退避ランナーの容量を成形品のキャビティの容量の２０〜４０％の範囲とした請求項１記載の射出成形金型のランナー構造としている。

請求項１によれば、ランナーを途中で分岐させていることからランナー量を低減することができており、しかもランナーの分岐部にてできた屈曲部を溶融樹脂が流れるときに発生するせん断発熱によりランナー内で不均一になった溶融樹脂の流れを分岐部での屈曲方向と同じ方向に屈曲させた退避ランナーを配置して屈曲部の内側でせん断により発生した熱を該退避ランナーへ逃がしてやることで均一な溶融樹脂を反対側へ屈曲させたランナーの先に設けたキャビティへ送り込むことができ、温度や粘度がより一定に近い溶融樹脂がキャビティにほぼ同時に充填されることになるので、良好な成形品を得ることができる。

退避ランナーの容量をキャビティ容量の２０〜４０％の範囲と設定しており、せん断発熱により温度が上がり粘度も低くなった溶融樹脂を十分に逃がすことができるとともに、退避ランナー内の樹脂を少なく抑えることができる量とし、良好な成形品をより無駄なく得ることができる。

以下、高負荷伝動ベルトに用いるブロックを射出成形する場合を例に挙げて本発明を説明する。図１に示すのは、高負荷伝動ベルトの一例を示す斜視図であり、図２は側面図である。本発明の高負荷伝動ベルト１は、エラストマー４内に心線５をスパイラル状に埋設してなる同じ幅の二本のセンターベルト３ａ、３ｂと、このセンターベルト３ａ、３ｂに係止固定されている複数のブロック２とから構成されている。このブロック２の両側面２ａ、２ｂは、プーリのＶ溝と係合する傾斜のついた面となっており、駆動されたプーリから動力を受け取って、係止固定されているセンターベルト３ａ、３ｂを引張り、駆動側プーリの動力を従動側プーリに伝動している。

センターベルト３ａ、３ｂのエラストマー４として使用されるものは、クロロプレンゴム、天然ゴム、ニトリルゴム、スチレン−ブタジエンゴム、水素化ニトリルゴムなどの単一材又はこれらを適宜ブレンドしたゴムあるいはポリウレタンゴム等が挙げられる。そして、心線５としてはポリエステル繊維、ポリアミド繊維、アラミド繊維、ガラス繊維、スチールワイヤ等から選ばれたロープが用いられる。また、心線５はロープをスパイラル状に埋設したもの以外にも、上記の繊維からなる織布、編布や金属薄板等を使用することもできる。

ブロック２として用いられる素材として、熱可塑性樹脂に少なくとも繊維補強材および摩擦低減材を配合した樹脂組成物からなり、例えば樹脂組成物の全量に対して熱可塑性樹脂３０〜８９質量％、繊維補強材は１０〜６０質量％、摩擦低減材は１〜５０質量％の割合で配合してなる。

熱可塑性樹脂としては、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリアセタール、４，６−ナイロン、９，Ｔ−ナイロン等を挙げることができる。これらの中でも４，６−ナイロンもしくは９，Ｔ−ナイロンを使用することが好ましい。４，６−ナイロンおよび９，Ｔ−ナイロンは、結晶性樹脂で熱可塑性樹脂の中でも剛性等の機械的強度や耐摩耗性に優れ、繊維補強材を添加することでこれらの特性が一層向上するものである。また、射出成形が可能になることから、ブロックの成形を行うのがより簡単であるというメリットもある。更に４，６−ナイロンや９，Ｔ−ナイロンからなるブロックを用いたベルトは走行させたときに、プーリを摩耗させる量が少ないので、プーリの摩耗により走行を不安定にするといった問題も少なくなる。

９，Ｔ−ナイロンは、芳香環と長鎖ジアミンを有するポリアミド樹脂で、ノナンジアミンとテレフタル酸の重縮合により製造され、芳香環と高級脂肪族鎖を有していることから、耐熱性、低吸水性を有している。また、ホモポリマーで結晶化度が高いため、結晶化度の低いポリアミドと比較すると４，６−ナイロンと同様に耐摩耗性、耐衝撃性、耐疲労性に優れている。従って、本材料を使用することにより、耐摩耗性、耐衝撃性、耐疲労性、熱時の曲げ剛性などの物性に優れているとともに吸水性の問題も少ないブロックを得ることができる。９，Ｔ−ナイロンの商品の例としては株式会社クラレの「ジェネスタ」を挙げることができる。

これらの樹脂組成物を用いてブロック２を射出成形する際に用いられる本発明における金型のランナー構造は、図３に示すようなものとなっている。スプルー部１０から４方向にランナー１１が延びており、次にランナー途中の分岐部１２で一次分岐して２方向にランナー１３が延びている。この分岐部１２で原料樹脂は屈曲した通路を通過するようになっている。更にその先で、ランナーは更にその先に分岐部１４を有しており、二次分岐している。この分岐部１４では、前記分岐部１２で屈曲した方向に対して逆の方向に屈曲して延びるランナー１５と同じ方向に屈曲した退避ランナー１６とに分岐する。ランナー１５の先には成形品のキャビティ１７が配置されている。退避ランナー１６にはキャビティは配置されずそのまま行き止まりになっている。

そうすることによって、ランナーの屈曲した分岐部を通過することで発生した原料樹脂の温度や粘度の分布のばらつきを解消し、不均一によるばらつきといった問題を低減し、より均一な成形品を成形することができるようになる。

また、図５に示すようなランナーの構造では、図３と同様に８個のキャビティを有しているが、スプルー部２０において８方向に分岐させてそのまま直接キャビティ１７に接続している。このような構造によっても一度に８個の製品を成形することができるが、図３と比較してランナー２１の占める割合が多くなってしまう。ランナーは成形品とならない不要部分であり、成形品を取り出した後は、回収粉砕されてリサイクルに供されることになるが、リサイクル原料では必ずしも新しい原料と同じ物性の成形品を得ることができない。よって、求められる物性に程度にもよるが、リサイクル原料の使用量は通常限度がありその限度を超えるものについては廃棄することになってしまう。そのことからランナーはできるだけ少なくなるような構造とすることが好ましい。

本発明ではランナーを途中で少なくとも１回は分岐させており、図３と図５との比較のように同じ８個のキャビティを有する場合であってもランナーを途中で１回分岐させた図３に示す本発明のランナー構造において、ランナーの占める割合は少なくなっている。

また、溶融した原料樹脂はスプルー部１０にて４方向のランナーに送り込まれ、分岐部１２にて屈曲する。屈曲するときに原料樹脂はせん断力を受けて発熱し屈曲部の内側において温度が上昇しその結果粘度が低下する。よって分岐部１２を通過する原料樹脂の屈曲の内側と外側とで温度、粘度に差が生じる。このことによりキャビティ１７には溶融樹脂は非対称に注入されることとなり成形品の寸法や形状も影響を受けることになる。また、複数のキャビティの間で溶融樹脂の充填の同時性が損なわれてしまうことにもなり、そのままでは夫々のキャビティに原料樹脂の流れ込むタイミングに差ができるので成形品の出来具合にも悪い影響を与えてしまう。

そこで、本発明ではさらに二次分岐をさせて一次分岐の屈曲方向と逆の方向に屈曲した通常のランナー１５と同じ方向へ屈曲した退避ランナー１６を設けて、一次分岐の際に発生した熱で高温・低粘度となった原料樹脂を退避ランナー１６側へ逃がし、キャビティ１７につながるランナー１５には、通常の温度と粘度を有する原料樹脂のみが送り込まれるようにしたものである。

図４は、本発明の別の例におけるランナー構造を示す図であり、スプルー部１０にて２方向にランナー１１が延びており、次にランナー途中の分岐部１２で一次分岐して２方向にランナー１３が延びている。この分岐部１２がランナーの分岐による屈曲部となっている。更にその先で、ランナー１３は更に分岐部１４にて二次分岐しており、前記分岐部１２での屈曲方向に対して逆の方向に屈曲したランナー１５と同じ方向に屈曲した退避ランナー１６とに分岐する。ランナー１５の先には成形品のキャビティ１７が配置されている。退避ランナー１６にはキャビティは配置されずやはり行き止まりになっている。

図６では、スプルー部２０から直接４方向にランナー２１を伸ばしてキャビティ２２を配置し、４個の成形品を成形するようになっているが、それと比較して図４の形態では、ランナーの占める割合を減らすことができるので、回収・粉砕といったリサイクルに供する量の低減につながる。また、この例でも図３の場合と同様なのは、ランナーの二次分岐部において一次分岐部での屈曲と逆の方向に屈曲したランナーにキャビティを配置して、同じ方向に屈曲したランナーを行き止まりにして退避ランナーとしたところであり、ランナーを分岐屈曲させることによってランナーの占める割合を減少させることで、逆に発生するランナー内を通過する溶融した原料樹脂の温度分布や粘度分布のばらつきによる成形品への悪影響を低下させることができ、良好な成形品を得ることができるようになる。

複数の成形品を一度の成形する複数個取り射出成形装置に適用することができる。

高負荷伝動ベルトの一例を示す斜視概略図である。高負荷伝動ベルトの側面図である。本発明のランナー構造を示す正面図である。本発明の別の例に係わるランナー構造を示す正面図である。従来のランナー構造を示す正面図である。従来の別のランナー構造を示す正面図である。

符号の説明

１高負荷伝動ベルト
２ブロック
３センターベルト
４エラストマー
５心線
１０スプルー部
１１分岐部
１２分岐部
１２ランナー
１３退避ランナー
１４キャビティ
２０スプルー部
２１ランナー
２２キャビティ

Claims

金型に複数のキャビティを有し、射出成形で複数の成形品を同時に成形する際に用いられるランナー構造において、複数のキャビティには成形機のノズルに接続したスプルー部から延び、途中で少なくとも１回分岐させたランナーを接続し、スプルー部から特定のキャビティまでの間のランナーで分岐部における屈曲部一つに対して該分岐部における屈曲部で屈曲させた方向と逆の方向に屈曲させたランナーの先にキャビティを設けるとともに、前記分岐部における屈曲方向と同じ方向に屈曲させた、キャビティを設けない退避ランナーを配置したことを特徴とする射出成形金型のランナー構造。
退避ランナーの容量を成形品のキャビティの容量の２０〜４０％の範囲とした請求項１記載の射出成形金型のランナー構造。