JP2011245873A - 熱硬化性樹脂用の射出成形装置 - Google Patents

Abstract

【課題】熱硬化性樹脂用の射出成形装置において、ノズルの過熱に伴う熱硬化性液状成形材料の硬化を防止すると共に、ノズルと金型との隙間から熱硬化性液状成形材料が漏れ出すことを防止する。
【解決手段】熱硬化性液状成形材料８を射出する際にスプールブッシュ２２と当接する封止部材４４が、ノズル本体４１の先端に装着される。封止部材４４は、断熱性を有し、ノズル本体４１の温度上昇を抑制すると共に、ノズル本体４１とスプールブッシュ２２との間に介在し、材料供給路２２ａ，４１ａと連通し、両者の隙間から熱硬化性液状成形材料８が漏れ出すことを防止する。さらにノズル本体４１は、冷却され、熱硬化性液状成形材料の硬化８が防止される。
【選択図】図１

Description

本発明は、熱硬化性樹脂に用いられる射出成形装置及びこれによる成形品の製造方法に関するものである。

従来から熱硬化性樹脂用の射出成形装置においては、ノズル内に滞留する液状成形材料の硬化を防止するために、種々の技術が検討されている。例えば、特許文献１には、金型に断熱層を設けてノズルの過熱に伴う液状成形材料の硬化を防止する技術が示されている。また、特許文献２には、ノズルを水冷化する技術が示されている。さらに、特許文献３は、金型とノズルとの間隙を封止する断熱部を開示する。

特開平９−２８６０４６号公報 特開２０００−２８０２９０号公報 特開平５−１３８６８９号公報

しかしながら、上記特許文献１に示された技術においては、常に断熱層が金型と接触していることから、継続して射出成形を行っていくうちに断熱層が徐々に加熱されることとなるため、射出時にノズルが高温の断熱層と接触するとノズルの温度が上昇し、熱硬化性液状成形材料の反応による粘度上昇（硬化）を防止できない虞がある。また、金型から輻射される熱を受けてノズルの温度が上昇する虞もある。また、ノズルと金型との間に熱硬化性液状成形材料の漏れを防止する機構が存在しないので、両者の隙間から熱硬化性液状成形材料が漏れ出す虞がある。上記特許文献１に示された技術に特許文献２に記載の水冷ノズルを組み合わせた場合であっても、断熱層を冷却水によって冷却できないので、特にノズルの先端部の冷却が不足する虞がある。また、ノズルと金型との隙間から熱硬化性液状成形材料が漏れ出すことを防止できない。さらに、特許文献３に開示されるごとき、ノズルの先端の開口部が金型ゲートに直接当接する形態では、断熱が不十分となる虞がある。

本発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、ノズルの過熱に伴う熱硬化性液状成形材料の硬化を防止すると共に、ノズルと金型との隙間から熱硬化性液状成形材料が漏れ出すことを防止することができる熱硬化性樹脂用の射出成形装置及びこれによる成形品の製造方法を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために本発明は、熱硬化性液状成形材料を射出するノズルを備えた熱硬化性樹脂用の射出成形装置であって、ノズルは、熱硬化性液状成形材料を供給するための材料供給路が形成されたノズル本体と、断熱性を有しノズル本体に装着される封止部材と、ノズル本体が挿入されて当該ノズル本体を支持する筒状部材により構成され、さらに、封止部材は、材料供給路と連通する連通路を有することを特徴とする。

さらに本発明は、上記の態様において、封止部材を固定するための着脱可能なキャップが装着されること、ノズル本体に冷却水を流すための冷却水溝を有し、ノズル本体と筒状部材との隙間に浸入した冷却水を封止するための冷却水封止部材が装着されること、封止部材が金型と当接し、ノズル本体と金型との隙間を封止し、前記の連通路が熱硬化性液状成形材料の金型中の流入路と連通すること、又は熱硬化性液状成形材料を射出し成形する際以外の待機状態において封止部材が金型から離脱されることを特徴する。

本発明によれば、断熱性を有する封止部材の断熱効果を冷却機構及び封止部材の構成により一層高めることができる。よって、ノズルの温度上昇を抑制して材料供給路内における局部的な熱硬化性液状成形材料の硬化を防止することができる。さらに、熱硬化性液状成形材料をキャビティ空間に射出する際に、封止部材によって金型とノズルとの隙間が封止されるので、熱硬化性液状成形材料が漏れ出すことを防止できる。また、キャップによって封止部材を筒状部材に容易に固定することができる。

さらに本発明によれば、熱硬化性樹脂の成形品を射出成形する成形サイクルを断熱効果及び封止効果により継続的に行うことができる。

本発明の一実施形態による射出成形装置の構成を示す断面図。 ノズルの構成を示す組み立て斜視図。 同射出成形装置において、型開き状態を示す断面図。 同射出成形装置において、型閉じ状態を示す断面図。 同射出成形装置において、ノズルから金型内に熱硬化性液状成形材料が充填される状態を示す断面図。

本発明の一実施形態による熱硬化性樹脂用の射出成形装置について図面を参照して説明する。図１は射出成形装置の構成を示している。射出成形装置１は、固定金型２と、固定金型２に対して移動可能な移動金型３と、固定金型２及び移動金型３によって区画されるキャビティ空間７に熱硬化性液状成形材料８を射出するためのノズル４等によって構成されている。固定金型２は、固定金型本体２１と、ノズル４が当接されるスプルーブッシュ２２とを有している。本実施形態においてスプルーブッシュ２２は、ねじ２３によって固定金型本体２１に取り付けられているが、固定金型本体２１と一体的に形成されていてもよい。固定金型２及び移動金型３は、８０゜Ｃ〜１７０゜Ｃ程度まで加熱され、キャビティ空間７に充填された熱硬化性液状成形材料８を硬化させて成形する。

図２は、ノズル４の構成を示している。ノズル４は、熱硬化性液状成形材料８を供給するための材料供給路４１ａが形成されたノズル本体４１と、ノズル本体４１の先端近傍のリング装着溝４１ｄに装着されるＯリング４２（冷却水封止部材）と、ノズル本体４１を支持する筒状部材４３と、筒状部材４３の先端に装着される封止部材４４と、封止部材４４を筒状部材４３の先端に固定するためのキャップ４５等によって構成されている。

ノズル本体４１には、材料供給路４１ａと、ノズル４を冷却するための冷却水が循環される冷却水溝（往路溝）４１ｂ、冷却水溝（復路溝）４１ｃ及び冷却水溝（連通溝）４１ｅと、Ｏリング４２が装着されるリング装着溝４１ｄ等が形成されている。材料供給路４１ａは、ノズル本体４１の内部を貫いて形成されている（図１参照）。往路溝４１ｂ、復路溝４１ｃ及び連通溝４１ｅ等によってノズル本体４１の冷却機構が構成されている。往路溝４１ｂは、ノズル本体４１の根元部から先端部に亘って、復路溝４１ｃは、ノズル本体４１の先端部から根元部に亘ってそれぞれ螺旋状に形成されている。ノズル本体４１の先端部に形成されている連通溝４１ｅによって往路溝４１ｂと復路溝４１ｃとが連通されている。

往路溝４１ｂと復路溝４１ｃとは、ノズル本体４１の外側面において交互に、すなわち２条の螺旋状に形成されている。往路溝４１ｂと筒状部材４３の内側面によって囲まれた冷却水路には、筒状部材４３を介して供給される冷却水（冷水）が流れる。一方、復路溝４１ｃと筒状部材４３の内側面によって囲まれた冷却水路には、ノズル本体４１等との間の熱交換により温められた冷却水（温水）が流れ、筒状部材４３を介して排出される。冷却水が往路溝４１ｂ、連通溝４１ｅ及び復路溝４１ｃを流れる間に、ノズル本体４１等との間で熱交換がなされ、ノズル本体４１等が熱硬化液状成形材料８が短時間で硬化しない温度まで冷却される。なお、ノズル本体４１と筒状部材４３との隙間に浸入した冷却水は、リング装着溝４１ｄに装着されたＯリング４２によって封止され、ノズル４の外部に漏れ出すことはない。

筒状部材４３の根元部には、往路溝４１ｂと筒状部材４３の内側面によって囲まれた冷却水路に冷却水（冷水）を供給するための冷水供給水路４３ａ、及び、復路溝４１ｃと筒状部材４３の内側面によって囲まれた冷却水路から冷却水（温水）をノズル４の外部に排出するための温水排出水路４３ｂが形成されている。冷水供給水路４３ａと往路溝４１ｂ及び温水排出水路４３ｂと復路溝４１ｃが、筒状部材４３の根元部においてそれぞれ連通されている。

封止部材４４の中央部には、ノズル本体４１の材料供給路４１ａ及びスプルーブッシュ２２の材料供給路２２ａ（流入路）と連通する連通穴４４ａ（連通路）が形成されている。封止部材４４は、スプルーブッシュ２２とノズル本体４１との間で単位時間内に交換される熱量を制限して材料供給路４１ａ内における熱硬化液状成形材料８の硬化を抑制できる程度に十分な断熱性と、スプルーブッシュ２２とノズル本体４１との隙間から熱硬化性液状成形材料８が漏れ出すことを防止できる程度に十分な弾性を有する素材で形成されている。この封止部材４４を形成する材料としては、例えば、ポリアミド、ポリエステル、フッ化エチレン等の耐薬品性、耐熱性に優れた高分子材料が挙げられる。封止部材４４は、上記断熱性と弾性を確保するために十分な厚み（例えば、１〜５ｍｍ程度）に設定され、キャップ４５によって筒状部材４３の先端部に固定されている。筒状部材４３の先端部には、キャップ４５を装着するための雄ねじが形成されている。ノズル４がスプルーブッシュ２２に当接されるとき、ノズル４には矢印Ｂ（図４参照）とは反対の向きに大きな力が生ずるので、必要に応じていわゆるダブルナットでキャップ４５が固定される。そして、筒状部材４３にノズル本体４１が挿入されると、ノズル本体４１の先端が封止部材４４と密着される。

以下、射出成形装置１の動作について図３乃至図５を参照して説明する。図３に示した待機状態では、移動金型３は、固定金型２から離れ、ノズル４も固定金型２から離れている。また、ノズル本体４１の材料供給路４１ａに設けられているニードル弁４７は閉じられており、熱硬化性液状成形材料８がニードル弁４７の先端部によって封止されている。まず、最初に矢印Ａで示すように、移動金型３が固定金型２の方向に移動され、金型が閉じられる。この状態では、スプルーブッシュ２２と封止部材４４とは離れており（待機状態）、両者の間で熱交換は行われない。

その後、図４において矢印Ｂで示すように、ノズル４が固定金型２の方向に移動される。これにより、スプルーブッシュ２２と封止部材４４とが当接し、密着される。このとき、スプルーブッシュ２２の温度は、高温の固定金型２と同等であるので、高温のスプルーブッシュ２２と低温のノズル４との間で熱交換が開始される。本実施形態においては、ノズル本体４１とスプルーブッシュ２２との間に断熱性を有する封止部材４４が介在されているので、スプルーブッシュ２２と封止部材４４とが当接している時間内にノズル本体４１とスプルーブッシュ２２との間で交換される熱量は極めて限られたものとなる。

さらにその後、図５において矢印Ｃで示すように、ニードル弁４７が開かれ、ノズル本体４１の材料供給路４１ａに滞留されていた熱硬化性液状成形材料８がキャビティ空間７に流入する。キャビティ空間７に流入した熱硬化性液状成形材料８は、固定金型２及び移動金型３によって加熱されて硬化する。一方、ノズル本体４１の材料供給路４１ａに滞留されている熱硬化性液状成形材料８は、ノズル本体４１とスプルーブッシュ２２とが封止部材４４によって熱的に絶縁されていること、及びノズル本体４１が往路溝４１ｂ、連通溝４１ｅ及び復路溝４１ｃを流れる冷却水によって冷却されることにより、熱硬化性液状成形材料８の流動性が維持される。

キャビティ空間７の熱硬化性液状成形材料８が硬化すると、ニードル弁４７が閉じられ、ノズル４が固定金型２から離脱され、待機状態に戻る。これにより、スプルーブッシュ２２と封止部材４４との当接が解かれ、封止部材４４は、ノズル本体４１と共に冷却水によって冷却される。その後、移動金型３が開かれて、キャビティ空間７に形成された成形品が離型され、１つの成形サイクルが終了する。

以上のように、本実施形態の射出成形装置１によれば、ノズル本体４１とスプルーブッシュ２２との当接部には、断熱性を有する封止部材４４が設けられているので、熱硬化性液状成形材料８をキャビティ空間７に射出する際にスプルーブッシュ２２からの熱伝導を抑制することができる。また、この断熱性を有する封止部材４４は、ノズル４の側に設けられているので、ノズル４がスプルーブッシュ２２から離脱される待機時にはスプルーブッシュ２２と封止部材４４との当接状態が解かれることとなる。これにより、待機状態におけるスプルーブッシュ２２から封止部材４４への熱伝導が一旦遮断され、更に、封止部材４４は、ノズル本体４１の冷却機構により冷却されるので、封止部材４４の断熱効果を高めることができる。また、固定金型２１からノズル本体４１の先端部に輻射される熱を封止部材４４によって遮蔽できるので、ノズル本体４１の温度上昇を抑制して熱硬化性液状成形材料８の硬化を防止することができる。また、熱硬化性液状成形材料８をキャビティ空間７に射出する際に、封止部材４４によってスプルーブッシュ２２とノズル本体４１との隙間が封止されるので、熱硬化性液状成形材料８が漏れ出すことを防止できる。

また、冷却水溝４１ｂ，４１ｃ，４１ｅに流れる冷却水によってノズル本体４１及び封止部材４４が冷却されるので、材料供給路４１ａ内の熱硬化性液状成形材料８の硬化をより一層防止することができる。また、封止部材４４がノズル本体４１に装着されているので、スプルーブッシュ２２と封止部材４４との当接状態が解かれた後においても、封止部材４４がノズル本体４１と共に冷却水によって冷却されることになる。これにより、次の成形サイクルにおいて封止部材４４がスプルーブッシュ２２に当接されるまで封止部材４４の温度を継続的に低下させることができ、封止部材４４の断熱効果をより一層高めることができる。また、冷却水溝４１ｂ，４１ｃ，４１ｅがノズル本体４１の外側面に設けられているので、ノズル本体４１を切削加工することにより、容易に冷却水溝４１ｂ，４１ｃ，４１ｅを形成することができる。また、冷却水溝４１ｂ，４１ｃが螺旋状に形成されているので、ノズル本体４１全体を均一に冷却することができ、材料供給路４１ａ内における局部的な熱硬化性液状成形材料８の硬化を防止することが可能となる。また、冷却水溝４１ｂ，４１ｃが、ノズル本体４１の根元部から先端部に亘って形成された往路溝４１ｂと、この先端部において該往路溝４１ｂと連通し、ノズル本体４１の先端部から根元部に亘って形成された復路溝４１ｃとを有し、２条に形成されているので、より一層ノズル本体４１の全体を均一に冷却することができ、材料供給路４１ａ内における局部的な熱硬化性液状成形材料８の硬化を防止することが可能となる。

なお、本発明は上記実施形態の構成に限られることなく、少なくともノズル４と固定金型２又は移動金型３とが断熱性を有する封止部材４４によって熱的に絶縁されていればよい。また、本発明は種々の変形が可能であり、例えば、冷却水溝４１ｂ，４１ｃの形状等は、図２に示したものに限られることなく、ノズル４の温度に応じて適宜設定することができる。また、封止部材４４の構成を、断熱性に優れた素材から成る断熱層を高弾性の素材から成る弾性層で挟み込んだ３層構造としてもよい。この場合においては、封止部材４４の断熱効果と封止効果を一層高めることができる。

１ 射出成形装置、
２ 固定金型、
３ 移動金型、
４ ノズル、
８ 熱硬化性液状成形材料、
２２ スプルーブッシュ２２
２２ａ 材料供給路（流入路）
４１ ノズル本体、
４１ａ 材料供給路
４１ｂ 冷却水溝（往路溝）、
４１ｃ 冷却水溝（復路溝）、
４２ Ｏリング（冷却水封止部材）
４３ 筒状部材、
４４ 封止部材、
４４ａ 連通穴（連通路）

Claims (5)

1. 熱硬化性液状成形材料を射出するノズルを備えた熱硬化性樹脂用の射出成形装置において、
   前記ノズルは、熱硬化性液状成形材料を供給するための材料供給路が形成されたノズル本体と、断熱性を有し前記ノズル本体に装着される封止部材と、前記ノズル本体が挿入されて該ノズル本体を支持する筒状部材とを有し、
   前記封止部材は、前記材料供給路と連通する連通路を有することを特徴とする熱硬化性樹脂用の射出成形装置。
2. 前記筒状部材には、前記封止部材を固定するための着脱可能なキャップが装着されることを特徴する請求項１に記載の熱硬化性樹脂用の射出成形装置。
3. 前記ノズル本体は、その外側面に前記ノズルを冷却する冷却水を流すための螺旋状に形成された冷却水溝を有し、
   前記冷却水溝と前記封止部材との間であって、かつ前記ノズル本体と前記筒状部材の接触面に、前記ノズル本体と前記筒状部材との隙間に浸入した冷却水を封止するための冷却水封止部材が装着されることを特徴する請求項１又は2に記載の熱硬化性樹脂用の射出成形装置。
4. 熱硬化性液状成形材料が射出されるキャビティ空間を区画する金型を備え、
   前記封止部材は、前記金型と当接し、前記ノズルが熱硬化性液状成形材料を前記キャビティ空間に射出し成形する際において、前記ノズル本体と前記金型との間に介在して前記ノズル本体と前記金型との隙間を封止し、
   かつ、前記連通路は、熱硬化性液状成形材料が前記キャビティ空間に流入する前記金型中の流入路と連通することを特徴する請求項１乃至3に記載の熱硬化性樹脂用の射出成形装置。
5. 前記金型が型開きし、かつ前記ノズルが前記金型から離れている待機状態から、前記金型が閉じられ、かつ前記金型と前記封止部材とが離れた待機状態になる工程、
   前記封止部材が、型閉じした前記金型に当接し、密着される工程、
   前記ノズル本体の前記材料供給路に滞留されていた熱硬化性液状成形材料が前記キャビティ空間に流入する工程、
   熱硬化性液状成形材料が前記金型によって加熱されて硬化する工程、
   前記ノズルが前記金型から離脱され、待機状態に戻る工程、
   及び前記封止部材との当接が解かれた前記金型が開かれて、前記キャビティ空間に形成された成形品が離型される工程が請求項１乃至４に記載の熱硬化性樹脂用の射出成形装置によって具備されることを特徴とする熱硬化性樹脂成形品の製造方法。

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