JP2011502819A - 射出成形ノズル - Google Patents

Abstract

縦軸線（Ｌ）を有し、流動物用の少なくとも１つの流動路（１８）が形成されているノズル本体（１４）と、前記流動物を前記ノズル本体（１４）から流出させる少なくとも１つのノズル先端部（２４）とを備え、前記少なくとも１つのノズル先端部（２４）が前記ノズル本体の前記縦軸線（Ｌ）に対し横方向に延在している射出成形装置用射出成形ノズル（１０）において、前記少なくとも１つのノズル先端部（２４）は前記ノズル本体（１４）と一体に形成されている。

Description

本発明は、請求項１の上位概念に記載の射出成形ノズルに関するものである。

射出成形ノズルは、射出成形金型内で、流動物を分離可能な金型ブロックまたは金型インサート部に予め設定可能な温度で且つ高圧で供給するために使用される。射出成形ノズルは、ほとんどの場合、流動物用の流動路が形成されている材料管の形態のノズル本体と、材料管の端部側に挿着され、流動路用の出口を形成するノズルチップとを有している。

技術水準では種々の射出成形ノズルが知られており、特にサイドゲート用の射出成形ノズルが知られている。サイドゲート用の射出成形ノズルは、ほとんどの場合、流動物用の少なくとも１つの流動路が形成されているノズル本体と、ノズル本体の縦軸線に対し横方向に延在している少なくとも１つのノズル先端部とを有している。

この種の射出成形ノズルは、たとえば特許文献１に開示されている。この射出成形ノズルは、外部加熱型ノズル本体の側部にねじ止め可能な複数個のノズル先端部を含んでおり、これらのノズル先端部はねじ止め状態でノズル本体の縦軸線に対し垂直に半径方向外側へ延在している。ノズル本体は位置決めフランジ部分を備え、位置決めフランジ部分は金型インサート部に形成された開口部に受容されている。この位置決めフランジ部分を用いてノズル本体は横方向に位置決めされ、これに対し縦方向においては、ノズル先端部をねじ止めすることができるように前方へ押し出すことができる。そのあとノズル本体は取り付け位置へ戻され、取り付け位置においてノズル本体は金型インサート部に受容されているノズル先端部によって縦方向において位置決めされる。このようにして、ノズル本体は、縦方向において、金型インサート部に形成されているスプルーと同じ面内に配置される。この場合、ノズル先端部と金型との間の密封は、ノズル先端部と金型インサート部とに設けられてノズル先端部の半径方向において協働する複数個の密封面を介して行われる。

特許文献１に記載されている射出成形ノズルの欠点は、ノズルを下からしか金型内へ挿着できないので、ノズル先端部の取り付けが比較的面倒なことである。しかも金型は分割可能または解体可能に構成されていなければならず、このことは金型のコストを高める原因になるばかりか、時間のコストをも要する。

さらに、流動物をスプルー開口部に至るまで常に最適な温度に保持するには、ノズル先端部を熱伝導性の高い材料から製造して、ノズル本体とノズル先端部との間での最適な温度移行を保証するようにするのが望ましい。これに対し、金型と接触しているノズル先端部の密封面は、ノズル先端部と金型との間での熱伝導を可能な限り少なくさせるために、熱をあまり伝導させない材料から成っている必要がある。

特許文献１に記載されている射出成形ノズルの場合、ノズル先端部とその密封面とは一体であり、従って同じ材料から製造されている。その結果、所望の目的を達成できず、すなわち流動物の最適な射出温度と、ノズル先端部の密封面と金型との間でのわずかな熱伝導との組み合わせを達成することができない。この公知の射出成形ノズルの他の欠点は、ノズル本体の流動路と、この流動路を射出部位まで延長させているノズル先端部の穴とが、実質的に互いに垂直に延在しており、これによって大きな流動抵抗が発生し、この点も同様に射出成形工程に悪影響することである。

独国特許出願公開第１９６１８９６０Ａ１号明細書

本発明の課題は、上記技術水準から出発して、前述の欠点を少なくとも部分的に解消する、択一的構成を備えた射出成形ノズルを提供することである。

この課題は、本発明によれば、縦軸線を有し、流動物用の少なくとも１つの流動路が形成されているノズル本体と、流動物をノズル本体から流出させる少なくとも１つのノズル先端部とを含み、前記少なくとも１つのノズル先端部がノズル本体の縦軸線に対し横方向に延在している射出成形装置用射出成形ノズルによって解決される。本発明によれば、少なくとも１つのノズル先端部はノズル本体と一体に形成されている。

対応的に、射出成形ノズルを取り付ける際の取り付けコストが少なくなる。

有利には、射出成形ノズルを金型インサート部に対し密封するために、各ノズル先端部の周囲にスリーブ状の密封要素が配置され、密封要素は、所定の状態で金型インサート部の壁に密接する最適化された当接面を有している。スリーブ状の密封要素は有利には熱伝導性の悪い材料から製造され、特にチタンまたはセラミックスから製造されている。対応的に射出成形ノズルと金型インサート部との間の熱伝導は少なく保持され、その結果射出時点での流動物の温度を最適に調整することができる。密封要素と金型インサート部との間で最適な密封作用を得るため、スリーブ状の当接面は有利には精密加工されている。この精密加工は、当接面の輪郭および表面粗さを考慮して、たとえば研磨等により行われる。

本発明の主要な構成によれば、すべての密封要素の当接面は筒面上にある。これにより、ノズルを金型取付板の孔に常に正確に挿着することができる。作動温度に達した後、すべての密封要素は孔の内壁に最適に密接し、その結果ノズル先端部全体が金型に対し密封される。

これは、特に、各スリーブ状の密封要素が低温時にノズル本体とともに金型インサート部に挿着可能であり、予め設定可能な作動温度に達したときに金型インサート部の付設の壁に密接するように各スリーブ状の密封要素が有利に構成されていれば、達成される。対応的に本発明による射出成形ノズルは簡単に取り付けることができ、作動状態においては密封要素の必要な密封作用が保証されている。

本発明の有利な構成によれば、スリーブ状の密封要素の当接面は当該密封要素の端面であり、その結果密封は実質的にノズル先端部の縦方向において或いはノズル本体の半径方向において行われる。このようにして特に簡潔なパッキンが実現される。

ノズル先端部は、有利には、スリーブ状の密封要素の当接面から外側へ突出しないように構成されている。対応的に、本発明による射出成形ノズルを一体の金型で使用することが可能である。しかしながら、これとは択一的に、ノズル先端部はスリーブ状の密封要素の当接面から外側へ突出するように構成してもよい。しかし、この場合には、金型を少なくとも２体で構成しなければならない。

迅速な色変えのためには、各ノズル先端部が流動路または連通路を備えているのが好ましい。この場合、ノズル本体内部の流動路はノズル先端部内部の流動路または連通路へほとんどバリヤフリーに移行する。これにより、金型内部では入口に至るまで材料が滞ることがない。色変えの場合、流動路内にある材料は迅速且つ完全に流路系から洗い出され、その結果ごくわずかな射出成形サイクルの後で新たな色を処理することができる。

本発明の他の構成によれば、加熱部および／または温度検出器はノズル本体内に組み込まれ、好ましくは適当な溝に組み込まれている。加熱部によって発生した熱は常に最適にノズル本体内へもたらされ、均一に分布することができる。温度検出器はその都度の温度を迅速且つ正確に検出して制御部に転送することができる。

構造的には、ノズル本体とハウジングとの間に相対回転不能部が形成されているのが好ましい。これによってノズルは常に不変の位置で保持される。さらに、ノズル先端部が射出成形金型内で、特に金型キャビティ内でスプルー開口部に対し相対回転することがないようにするため、ハウジングと射出成形装置との間に相対回転不能部が形成されている。

これに加えて、または、これとは択一的に、相対回転不能部がノズル本体と射出成形装置との間にも形成されていてよい。

ノズル本体の周囲には、有利には、このノズル本体を金型インサート部の内部で心合わせする心合わせ装置が配置されている。この心合わせ装置は横方向へのノズル本体の移動を阻止し、従って各スリーブ状の密封要素の密封作用の維持を支援する。

心合わせ装置は、熱が心合わせ装置を介して金型インサート部へ誘導されるのを阻止するため、有利には、少なくとも部分的に熱伝導性の悪い材料から製造されている。

最後に、心合わせ装置は、有利には、別個の心合わせリングを含み、この心合わせリングは適当な心合わせリング受容部上で位置決め可能である。心合わせリング受容部はたとえばノズル本体と一体に形成されていてよい。心合わせリングは、有利には、たとえばチタンまたはセラミックスのような熱伝導性の悪い材料から成っている。

次に、本発明を、有利な実施形態に関し、添付の図面を参照して説明する。

本発明による射出成形ノズルの１実施形態の斜視図である。 図１に図示した射出成形ノズルの第１の側面図である。 図１に図示した射出成形ノズルの第２の側面図であって、図２に図示した第１の側面図に比べて９０゜回転させた側面図である。 図１に図示した射出成形ノズルの、図３の線ＩＶ−ＩＶによる拡大断面図である。 図１に図示した射出成形ノズルの、図２の線Ｖ−Ｖによる断面図である。 他の実施形態の断面図である。 図６ａの実施形態のノズル先端部の詳細図である。

図１ないし図５は、全体を参照符号１０で示した本発明による射出成形ノズルの１つの有利な実施形態を異なる方向から見た図である。

この射出成形ノズル１０は、流動物（たとえばプラスチック溶融物）から成形部品を製造するために用いられる射出成形装置で使用するために設けられている。射出成形装置（図示せず）は、通常、金型取付板とこれに対し平行な分配板とを有しており、分配板の中に流動路系が形成されている。これらの流動路は複数個の射出成形ノズル１０に開口し、射出成形ノズル１０はたとえばホットランナーノズルとして形成され、それぞれハウジング１２でもって分配板の下面に取り付けられている。これに加えて、または、これとは択一的に、ノズル１０を直接金型取付板とともに分配板に取り付けてもよい（いわゆるＴＴ実施態様）。

各射出成形ノズル１０は縦軸線Ｌを有するノズル本体１４を含んでおり、ノズル本体１４はその上端にフランジ状の接続ヘッド１６を備えている。本実施形態では、接続ヘッド１６はノズル本体１４と一体に形成されている。しかし、これとは択一的に、接続ヘッド１６を別個に形成して、たとえばねじ結合、プレス、蝋付け等によりノズル本体１４と結合させてもよい。

ノズル本体１４の内部には、中央に、材料溶融物のための流動路１８が設けられている。有利には孔として形成される流動路１８は、接続ヘッド１６内に材料供給穴２０を有している。射出成形ノズル１０を図示していない分配板に対し密封するため、材料供給穴２０に対し同心に位置するように閉止ヘッド１６に環状溝２１が設けられ、この環状溝に図示していないパッキンリングを挿着することができる。

流動路１８はその下端において２つの連通路２２に通じている。これら連通路２２は流動路１８の底部から縦軸線Ｌに対し角度αで下方へ延在し、その際連通路２２はそれぞれノズル先端部２４に通じている。角度αは本実施形態の場合ほぼ６０゜である。

角度αが本実施形態の場合９０゜よりも著しく小さいという事実に基づき、溶融物が流動路１８から両連通路２２へ移行する際の流動抵抗を、角度αがほぼ９０゜である技術水準に比べて著しく減少させることができ、このことは射出成形工程に対し非常に好ましい影響を与える。従って流動路１８は、滞留または静止している材料が出口に至るまで堆積することがないほぼコンスタントな流路１８，２２として形成されている。それ故、ノズル１０は常に最適な結果を可能にし、特に常に迅速な色変えが可能である。

ノズル先端部２４においては、対応する連通路２２からそれぞれ他の連通路２６が連通路２２の軸線方向Ａに対し角度βで分岐しており、これによって２つの材料出口２８が形成され、これらの材料出口を通じて流動性材料溶融物は図示していない金型キャビティに到達することができる。ノズル先端部２４は有利にはノズル本体１４と一体に形成され、対応的に同様に高熱伝導性の鋼から成っている。しかし、ノズル先端部２４を別個に他の材料、たとえばセラミックスから製造してもよい。

射出成形ノズル１０は、ハウジング１２の段部３０でもって金型インサート部の対応するエッジ上に載置されるように、金型キャビティに形成された実質的に筒状の図示していない開口部に挿着される。雄ねじを備え、下からハウジング１２の対応する雌ねじにねじ込むことができる心合わせスリーブ３２は、射出成形ノズル１０を金型インサート部の開口部に対し相対的に心合わせさせる、半径方向外側へ方向づけられた環状の心合わせ面３４を含んでいる。

他の心合わせ装置３６が心合わせスリーブ３２とノズル先端部２４との間に位置するようにノズル本体１４に設けられている。心合わせ装置３６は心合わせリング３７を有し、心合わせリング３７は熱伝導性の悪い材料から製造され、心合わせスリーブ３２の心合わせ面３４と同様に射出成形ノズル１０を金型インサート部の開口部の壁に対し心合わせさせる。このようにして、金型インサート部の開口部内部での射出成形ノズル１０の軸線方向Ｌへの正確な方向付けが保証され、横方向でのノズル本体１４の移動が阻止される。

金型インサート部に対しノズル先端部２４を密封するため、各ノズル先端部２４のまわりにはスリーブ状の密封要素３８が配置され、その端面４０はこのスリーブ状の密封要素３８の当接面を形成している。密封要素３８は熱伝導性の悪い材料から製造されている（本実施形態の場合、チタン）。このようにして、ノズル先端部２４から金型インサート部への熱伝達を減少させ、従って材料出口２８の領域での温度低下を阻止するようになっている。スリーブ状の密封要素３８の、当接面として用いられる端面４０は、温度が低いときにノズル本体１４とともに金型インサート部へ挿着可能で、後で作動温度に達したときに金型インサート部の対応する壁に密接するように精密加工されている。その際心合わせ装置３６は、ノズル本体１４が金型インサート部内部で横方向に傾斜するのを阻止し、その結果密封面相互の正確な方向付けと、これに対応して適切な密封とが保証されている。前記精密加工は端面４０の輪郭および表面粗さに関し行われ、たとえば切削および／またはカッティングにより実現することができる。

特に図４に認められるように、それぞれのノズル先端部２４はスリーブ状の密封要素３８の端面４０から突出しておらず、その結果射出成形ノズル１０を一体の金型インサート部に支障なく挿入することができる。しかし、これとは択一的に、所望であれば、ノズル先端部２４を端面４０から突出させてもよく、この場合には射出成形ノズルを取り付けることができるように金型インサート部は少なくとも２体で構成されていなければならない。

ノズル本体１４には、さらに、１個または複数個の溝４２が形成され、溝４２には、本実施形態では図示していないワイヤー状の発熱導体を取り付けることができる。この発熱導体は、ノズル本体およびノズル先端部２４を、よって流動路１８内および連通路２２と２６内を流動する材料を、所定の温度へ加熱するために用いる。加熱部を形成する発熱導体は溝４２に圧入され、この中で蝋付けまたは他の態様でこれに固定することができる。さらに、（図示していない）温度検出器を溝４２に一緒に圧入させて、特にノズル先端部２４の温度を検出してよい。しかし、ノズル本体１４の適当な個所に設けられる別個の溝または孔を温度検出器のために設けてもよい。

図６ａおよび図６ｂは、図４の実施形態に対応する射出成形ノズルを示している。しかしながら、ここでは、ノズル先端部２４は、スリーブ状の密封要素３８の端面４０から突出している先端２９を備えるように構成され、先端２９はそれぞれ金型キャビティ内に付設の（図示していない）スプルー開口部まで達しているのが好ましい。このような実施形態はコールドプラグの形成を回避するために特に有利である。従ってこのノズルは、とりわけ、特に薄壁の射出成形部品を射出成形して迅速に色変えするために適している。

上述した実施形態は開示目的のために用いたにすぎず、決して限定的なものでないことは明らかである。よって、添付の請求の範囲によって定義された本発明の権利範囲を逸脱しなければ、図１ないし図５に図示した射出成形ノズル１０の変形および修正が可能である。

以下に、本発明の主要な利点を総括的に記載しておく。
・ノズル１０は常に且つ繰り返し迅速な色変えを可能にする。
・ノズル本体１４は、そのハウジング１２に対し、およびこれとともに金型に対し相対回転不能である。
・ノズル１０は迅速且つ簡単に取り付け可能であり、すなわち取り付け前に部品を取り外し再び取り付ける必要がない。
・ノズル１０の取り外しも同様であり、部品を取り外す必要がない。
・従ってノズル１０は極めて保守がしやすい。
・加熱部および温度検出器はノズル本体１４に組み込まれており、これにより常に最適な温度伝達および温度分布が生じる。

以上の説明から明らかなように、射出成形装置用の射出成形ノズル１０はノズル本体１４を有し、ノズル本体１４内には流動物用の少なくとも１つの流動路１８が形成されている。前記ノズル１０は、さらに、少なくとも１つのノズル先端部２４を有し、このノズル先端部２４から流動物がノズル本体１４から流出し、その際前記少なくとも１つのノズル先端部２４はノズル本体１４の縦軸線Ｌに対し横方向に延在し、有利にはノズル本体１４と一体に形成されている。流動路１８はノズル先端部２４の内部でほとんどバリヤフリーに延在する。加えて、ノズル先端部２４は連通路２２を備え、連通路２２は密封要素３８の内部に通じており、従って金型キャビティの対応するスプルー開口部の手前に通じている。

Ａ 軸線方向
α 角度
β 角度
Ｌ 縦軸線
１０ 射出成形ノズル
１２ ハウジング
１４ ノズル本体
１６ 接続ヘッド
１８ 流動路
２０ 材料供給穴
２１ 環状溝
２２ 連通路
２４ ノズル先端部
２６ 連通路
２８ 材料流出穴
２９ 先端
３０ 段部
３２ 心合わせスリーブ
３４ 心合わせ面
３６ 心合わせ装置
３７ 心合わせリング
３８ スリーブ状の密封要素
４０ 端面
４２ 溝

Claims (19)

1. 縦軸線（Ｌ）を有し、流動物用の少なくとも１つの流動路（１８）が形成されているノズル本体（１４）と、前記流動物を前記ノズル本体（１４）から流出させる少なくとも１つのノズル先端部（２４）とを備え、前記少なくとも１つのノズル先端部（２４）が前記ノズル本体の前記縦軸線（Ｌ）に対し横方向に延在している射出成形装置用射出成形ノズル（１０）において、前記少なくとも１つのノズル先端部（２４）が前記ノズル本体（１４）と一体に形成されていることを特徴とする射出成形ノズル。
2. 各ノズル先端部（２４）のまわりにスリーブ状の密封要素（３８）が配置され、このスリーブ状の密封要素（３８）が、所定の状態で金型インサート部の壁に密接する当接面（４０）を有していることを特徴とする、請求項１に記載の射出成形ノズル。
3. 前記スリーブ状の密封要素（３８）が熱伝導性の悪い材料から製造されていることを特徴とする、請求項２に記載の射出成形ノズル。
4. 前記スリーブ状の密封要素（３８）の前記当接面（４０）が精密加工されていることを特徴とする、請求項２または３に記載の射出成形ノズル。
5. すべての密封要素（３８）の前記当接面（４０）が１つの筒面上にあることを特徴とする、請求項２〜４のいずれか一つに記載の射出成形ノズル。
6. 前記スリーブ状の密封要素（３８）は、温度が低いときに前記ノズル本体（１４）とともに金型インサート部に挿着可能であり、且つ予め設定可能な作動温度に達したときに前記金型インサート部の付設の壁に密接するように構成されていることを特徴とする、請求項２〜５のいずれか一つに記載の射出成形ノズル。
7. 前記スリーブ状の密封要素（３８）の前記当接面（４０）が当該スリーブ状の密封要素の端面であることを特徴とする、請求項２〜６のいずれか一つに記載の射出成形ノズル。
8. 前記ノズル先端部（２４）が、前記スリーブ状の密封要素（３８）の前記当接面（４０）から外側へ突出しないように構成されていることを特徴とする、請求項２〜７のいずれか一つに記載の射出成形ノズル。
9. 前記ノズル先端部（２４）が、前記スリーブ状の密封要素（３８）の前記当接面（４０）から突出している先端（２９）を備えるように構成されていることを特徴とする、請求項２〜７のいずれか一つに記載の射出成形ノズル。
10. 各ノズル先端部（２４）が流動路（２２）を備えていることを特徴とする、請求項１〜９のいずれか一つに記載の射出成形ノズル。
11. 前記流動路（１８）が前記ノズル本体（１４）内で前記流動路（２２）からほぼバリヤフリーで延在していることを特徴とする、請求項１０に記載の射出成形ノズル。
12. 加熱部および／または温度検出器が前記ノズル本体（１４）内に組み込まれていることを特徴とする、請求項１〜１１のいずれか一つに記載の射出成形ノズル。
13. 前記ノズル本体（１４）と前記ハウジング（１２）との間に相対回転不能部が形成されていることを特徴とする、請求項１〜１２のいずれか一つに記載の射出成形ノズル。
14. 前記ハウジング（１２）と前記射出成形装置との間に相対回転不能部が形成されていることを特徴とする、請求項１〜１３のいずれか一つに記載の射出成形ノズル。
15. 前記ノズル本体（１４）と前記射出成形装置との間に相対回転不能部が形成されていることを特徴とする、請求項１〜１４のいずれか一つに記載の射出成形ノズル。
16. 前記ノズル本体（１４）の周囲に、このノズル本体（１４）を金型インサート部の内部で心合わせする心合わせ装置（３６）が配置されていることを特徴とする、請求項１〜１５のいずれか一つに記載の射出成形ノズル。
17. 前記心合わせ装置（３６）が少なくとも部分的に熱伝導性の悪い材料から製造されていることを特徴とする、請求項１６に記載の射出成形ノズル。
18. 前記心合わせ装置（３６）が心合わせリング（３７）を含んでいることを特徴とする、請求項１６または１７に記載の射出成形ノズル。
19. 前記心合わせリング（３７）が熱伝導性の悪い材料から成っていることを特徴とする、請求項１８に記載の射出成形ノズル。

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