JP2009534211A - ホットランナノズル - Google Patents

Abstract

本発明は、流動性材料用の少なくとも１つの流路（３０）が材料管（２０）内に構成されている射出成形金型用のホットランナノズル（１０）に関する。さらに、このホットランナノズル（１０）には、前記流動性材料用のヒータ（４０）と、前記ヒータ（４０）の領域に配置され、かつ、材料管（２０）に固定された温度プローブ（５０）とが装備されている。この配置およびホットランナノズルの簡単な構造によって、特に材料管（２０）の終端領域において、耐久性を有して確実にかつ低コストでホットランナノズル（１０）の温度を測定および制御することが実現される。

Description

本発明は、請求項１の上位概念に記載の射出成形金型用のホットランナノズルに関する。

ホットランナノズルは、事前に設定可能な温度において高圧のもとで流動性物質、例えばプラスチック溶融物を分離可能なモールドインサートへ供給するために、射出成形金型で用いられる。ホットランナノズルは、通例、流路を具備する材料管を有し、材料管はノズル口部で終わる。ノズル口部は、終端側においてノズル流出開口を形成し、このノズル流出開口は、ゲートを介してモールドインサート（金型キャビティ）内で終わる。流動性物質が材料管内で早く冷却されないようにヒータが設けられており、このヒータが、ノズル口部の中まで、できる限り均一な温度分布を実現しなければならない。高温のノズルと低温の金型との間を熱分離することによって、ノズルが凍結すること、および金型あるいはモールドインサートが高温になることが防止される。

ホットランナノズル内の温度管理に対する要求は非常に高い。これは、加工すべきプラスチックが、非常に狭い加工寛容度しか持たないことが多く、温度変動に対して極めて敏感に反応するからである。例えば、わずか数度の温度変化でも射出不良および不良品につながる。従って、ホットランナ金型が良好に機能し、完全自動に動作するためには、正確な温度管理が重要である。さらにまた重要なことは、例えば２４個、３２個あるいは６４個のキャビティを有する多数個取り金型の場合、全ての金型キャビティに対して設定すべき温度が同一であることである。これの前提として、設定された温度は、ノズル内の実際の温度に非常に厳密に一致しなければならない。

温度の監視および制御のために、一般的に温度プローブが用いられる。温度プローブは、例えば特許文献１または特許文献２に公開されているように、別個の部材として溝あるいは孔の中に設けられる。溝あるいは孔は、ノズル本体内またはヒータ内に設けられている。しかし、問題は、温度プローブがわずかに変位しただけでも測定誤差が生じ、これが、温度の再現性に好ましからぬ影響を与えることである。
欧州特許出願公開第０９２７６１７号明細書 独国実用新案第２０１００８４０号明細書

本発明の目的は、従来技術の上記短所およびその他の短所を回避し、温度の精密な測定および制御が可能であるホットランナノズルを提示することである。さらに、温度、特に材料管の終端領域における温度を、耐久性を有して確実かつ正確に決定することが意図されている。このノズルは、全体的に簡単な構造で、かつ低コストで実現できることを目指している。

本発明の主要な特徴は、請求項１に記載されている。請求項２から１１に諸態様が記載されている。

流動性材料用の少なくとも１つの流路が構成されている材料管と、流動性材料用のヒータと、このヒータの領域に配置された温度プローブとを有する射出成形金型用のホットランナノズルにおいて、本発明では、前記温度プローブが材料管に固定されていることが想定されている。これにより、ノズルの温度と、従ってまた流動性材料の温度とが、流路内において常に同じ場所で測定されることが保証されている。従って、ホットランナシステム全体を正確に制御することができ、金型内に複数のノズルがある場合にも、温度を厳密に同じレベルに維持することができる。

重要なことは、温度プローブが材料管の終端領域に固定されていることである。このようにして、ノズル口部領域あるいはノズル先端領域、すなわち最大の熱損失が生じる可能性のある領域の温度が測定される。

構造上好都合であるのは、温度プローブの終端側にスリーブが設けられており、このスリーブが材料管に固定されている場合である。こうして、温度プローブは、耐久性を有して確実に定置されている。また、プローブ終端は、材料管またはヒータに対して相対的に移動することができなくなる。これにより、工程管理がより確実に実現される。

好ましくは、前記スリーブは、温度プローブに圧着、ろう接または接着されている。スリーブは、有利には良好な熱伝導性を有する材料からなり、従って、常に最適な結果が得られる。

本発明の別の重要な構成では、前記スリーブが圧着スリーブであること、および、この圧着スリーブが材料管に溶接、ろう接または接着されていることが想定されている。これにより、全体的に構造が簡単になり、ノズルを低コストで実現することができる。

好都合には、ヒータは温度プローブを収容し、その際、温度プローブの測定ポイントに外部からアクセスできる。このことは、温度プローブを迅速かつ快適に材料管に定置できるという利点を有する。このために特に好都合であるのは、温度プローブの測定ポイントが、ヒータ内に形成された切欠きの領域に位置しており、温度プローブが、切欠き領域において材料管の外周面に常に確実に固定されている場合である。

本発明のその他の特徴、詳細および利点については、請求項の文言から、および実施例に関する、図面を用いた以下の説明から明らかにする。

図１において全体が符号１０で示されたホットランナノズルは、射出成形金型用である。このホットランナノズルは、材料管２０を有し、この材料管の上端にフランジ状の接続ヘッド２２が設けられている。この接続ヘッドは、ハウジング１２内に分離可能に着座しており、ハウジングは、下方から分配プレートに定置可能である。径方向に形成された段部１３によって、ハウジング１２と、従ってまたノズル１０とが、金型内において中心に配置される。

軸方向Ａに延びる材料管２０の内部中央に、材料溶融物のための流路３０が設けられている。好ましくは孔として形成されたこの流路３０は、接続ヘッド２２に材料供給口３２を有し、流路の下端は、例えばノズル先端として構成されているノズル口部３４内につながっている。ノズル先端は、材料流出口３５を有し、これにより、流動性の材料溶融物が、（図示されていない）金型キャビティ内へ達することができる。好ましくは高熱伝導性の材料から製作されたノズル口部３４は、終端側が材料管２０に挿入、好ましくは螺入されている。しかしまた、ノズル口部は、用途に応じて、同じ機能性を持たせながら、軸方向に移動可能に軸支しておくことも、また、材料管２０と一体型に構成することも可能である。

分配プレートに対してホットランナノズル１０を密封するために、材料管２０の接続ヘッド２２において、材料供給口３２に対して同心状にシールリング２５が設けられている。また、（図示されていない）環状のセンタリング部材を付加した構成も考えられ、これにより、金型へのノズル１０の取り付けを簡素化できる。

材料管２０の外周面２６上にヒータ４０が設置されている。このヒータは、良好な熱伝導性を有する材料、例えば銅または真鍮からなるスリーブ４２によって形成される。このスリーブは、材料管２０の軸方向のほぼ全長にわたって延びている。スリーブ４２の（詳細には示されていない）壁部内に流路３０に対して同軸状に、（図示されていない）電気熱伝導コイルが構成されており、この熱伝導コイルの（同様に図示されていない）接続部が、ハウジング１２から側方に延設されている。ヒータ４０全体は、保護管４３によって包囲される。

ヒータ４０によって生成された温度を検出するために温度プローブ５０が設けられており、この温度プローブは、ヒータ４０を通って材料管２０の終端領域２７にまで導設されている。このために、ヒータ４０のスリーブ４２には、好ましくは流路３０に対して平行に延びる孔４４が設けられており、この孔が、測定プローブ５０を収容する（図２を参照）。孔４４の下端４５は、Ｕ字形の切欠き４６内で終わり、この切欠きの縁側は、スリーブ４２の壁部内および保護管４３内に形成されている。

図２から分かるように、全体的に棒状をなす温度プローブ５０の、測定先端部を形成する終端５２は、スリーブ４２の切欠き４６内で終わり、そこで材料管２０の外周面２６に固定されている。このために、外部からアクセス可能な、測定プローブ５０の開放終端５２は、良好な熱伝導性を有する材料からなるスリーブ５４、例えば圧着スリーブを保持しており、このスリーブは、測定プローブ５０に固定的に圧着されている。圧着スリーブ５４は、切欠き４６内において、好ましくはレーザ溶接によって材料管２０の外周面２６に固定されている。このために必要なアクセスは、好都合には切欠き４６を通じて行われる。

従って、圧着スリーブ５４の配置と、また温度プローブ５０の位置とは、材料管２０に対して相対的に厳密に定められており、その結果、温度測定は常に同一の点で行われる。この測定プローブ５０は移動できないので、温度測定が損なわれることはない。材料管２０の外端の温度、従ってノズル口部３４の領域の温度は、耐久性を有して精密に測定可能であり、これにより、ノズル１０全体を正確に制御することができる。

温度プローブ５０の（示されていない）接続部は、ヒータ４０用の接続部と共に側方にハウジング１２から外側に延設されている。

本発明は、前述の実施形態の１つに限定されているわけではなく、多様に変更可能である。例えば、ヒータ４０は、材料管２０内に組み込んでおくこと、あるいは平形発熱体として構成しておくことも可能である。また、例えば電気加熱が望ましくない場合または実現不可能な場合、ヒータ４０で用いられる加熱部材は、加熱媒体、例えば水またはオイルが貫流可能な管路であってもよい。本発明は、コールドランナノズルにも容易に応用可能である。

射出成形金型用のホットランナノズル１０が、流動性材料用の少なくとも１つの流路３０が構成された材料管２０を有することは明らかである。材料管２０上には流動性材料用のヒータ４０が着座しており、ヒータの領域に温度プローブ５０が配置されている。温度プローブは、材料管２０の外周面２６に固定されており、特に、プローブの終端５２が、測定先端部あるいは測定ポイントを形成する。好ましくは、温度プローブ５０の測定ポイントは、材料管の終端領域２７に、およびヒータ４０内に構成された切欠き４６の領域に位置している。位置固定の改良および伝熱の向上のために、温度プローブ５０の終端側にスリーブ５４が設置、特に圧着されており、このスリーブは材料管２０に固定されている。スリーブ５４は、良好な伝熱性を有する材料からなり、好ましくは圧着スリーブである。

請求項、説明および図面に記載されている、構造上の細部、空間的配置および工程段階を含む全ての特徴および利点は、単独でもあらゆる組み合わせにおいても発明の構成要件となり得る。

ホットランナノズルの断面図である。 図１のホットランナノズルの拡大部分側面図である。

符号の説明

Ａ 軸方向
１０ ニードル閉鎖ノズル
１２ ハウジング
１３ 段部
２０ 材料管
２２ 接続ヘッド
２５ シールリング
２６ 外周面
２７ 終端領域
３０ 流路
３２ 材料供給口
３４ ノズル口部
３５ 材料流出口
４０ ヒータ
４２ スリーブ
４３ 保護管
４４ 孔
４５ 終端
４６ 切欠き
５０ 温度プローブ
５２ 終端／測定先端部
５４ 圧着スリーブ

Claims (11)

1. 流動性材料用の少なくとも１つの流路（３０）が構成されている材料管（２０）と、前記流動性材料用のヒータ（４０）と、前記ヒータ（４０）の領域に配置された温度プローブ（５０）とを有する射出成形金型用のホットランナノズルにおいて、
   前記温度プローブ（５０）は、前記材料管（２０）に固定されていることを特徴とするホットランナノズル。
2. 前記温度プローブ（５０）が、前記材料管（２０）の終端領域（２７）に固定されていることを特徴とする請求項１に記載のホットランナノズル。
3. 前記温度プローブ（５０）の終端側にスリーブ（５４）が設けられており、前記スリーブが前記材料管（２０）に固定されていることを特徴とする請求項１または２に記載のホットランナノズル。
4. 前記スリーブ（５４）が、前記温度プローブ（５０）に圧着、ろう接または接着されていることを特徴とする請求項３に記載のホットランナノズル。
5. 前記スリーブ（５４）が、良好な熱伝導性を有する材料からなることを特徴とする請求項３または４に記載のホットランナノズル。
6. 前記スリーブ（５４）が圧着スリーブであることを特徴とする請求項３〜５のいずれか１項に記載のホットランナノズル。
7. 前記スリーブ（５４）が、前記材料管（２０）に溶接、ろう接または接着されていることを特徴とする請求項３〜６のいずれか１項に記載のホットランナノズル。
8. 前記ヒータ（４０）が、前記温度プローブ（５０）を収容することを特徴とする請求項１〜７のいずれか１項に記載のホットランナノズル。
9. 前記温度プローブ（５０）の測定ポイントに外部からアクセス可能であることを特徴とする請求項８に記載のホットランナノズル。
10. 前記温度プローブ（５０）の測定ポイントが、前記ヒータ（４０）内に形成された切欠き（４６）の領域に位置していることを特徴とする請求項８または９に記載のホットランナノズル。
11. 前記温度プローブ（５０）が、前記切欠き（４６）の領域において前記材料管（２０）の外周面（２６）に固定されていることを特徴とする請求項１０に記載のホットランナノズル。

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