JP2014213573A - Air vent valve device and injection molding mold - Google Patents
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Abstract
Description
この発明はエアー抜き弁装置及び射出成形用金型に関し、さらに詳しくは、金型内部の残留空気と場合により溶融物質から発生するガス成分とをキャビティから除去することのできるエアー抜き弁装置、及び残留ガスによる成形品不良を生じることのない射出成形用金型に関する。 The present invention relates to an air vent valve device and an injection mold, and more particularly, an air vent valve device capable of removing residual air inside the mold and possibly a gas component generated from a molten material from a cavity, and The present invention relates to an injection mold that does not cause a molded product defect due to residual gas.
溶融物質を射出成形する装置として金型が知られており、金型内部のエアー抜き装置としてエアー抜き弁装置が知られている。 A mold is known as an apparatus for injection molding of a molten material, and an air vent valve apparatus is known as an air vent apparatus inside the mold.
金型には、多数の成形品を一挙に射出成形する多数個取りの金型がある。
多数個取りの金型は、射出成形機のノズルから射出された溶融物質が流入するスプルーと、前記スプルーから分岐し、前記スプルーを通じて移送された溶融物質が流入するランナーと、前記ランナーの途中に複数設けられ、ランナーによって移送された溶融物質が流入する分岐ランナーと、分岐ランナーの先端に設けられ、溶融物質を受け入れるキャビティと、前記キャビティ、スプルー及びランナー内に存在するエアーを除去するエアー抜き弁装置とを有する。
The mold includes a multi-cavity mold for injection molding a large number of molded products at once.
The multi-cavity mold includes a sprue into which the molten material injected from the nozzle of the injection molding machine flows, a runner branched from the sprue and into which the molten material transferred through the sprue flows, and in the middle of the runner A plurality of branch runners into which the molten material transferred by the runner flows, a cavity provided at the tip of the branch runner for receiving the molten material, and an air vent valve for removing air existing in the cavity, sprue and runner Device.
溶融物質を射出し、金型を用いて成形品を成形する場合に、金型内部に残留した空気が存在すると、以下の2つの問題が生じる。まず、溶融物質を金型内へ押圧するのに必要な圧力が大きくなる。次に、キャビティ内に残留した空気が、流入する溶融物質によって圧縮されることにより高温になり、圧縮空気の周辺の成形部が熱により変性され、成形後の製品が黒く焼け焦げてしまう等の不良品となってしまう。 When the molten material is injected and a molded product is molded using the mold, if there is air remaining inside the mold, the following two problems arise. First, the pressure required to press the molten material into the mold is increased. Next, the air remaining in the cavity becomes hot by being compressed by the inflowing molten material, the molded part around the compressed air is denatured by heat, and the molded product is burnt black and burned. It becomes a non-defective product.
また、高温の溶融物質を成形する際に、溶融物質の分解物、溶融物質中の添加剤、水分等が揮発してガス化する。このガスが成形時に排出されないと、この残留ガスが、冷却後に固形物となって、キャビティ内面に付着する。キャビティ内面に付着した付着物は、成形品の表面に付着するなどして成形品の品質を低下させることがある。したがって、成形品の品質向上のためには金型内のガス抜きが必須である。金型内のガス抜きが十分でないときには、不良成形品が形成されるのみならず、キャビティ内面を清掃する等のメンテナンスを行う頻度が増大する。 Further, when a high-temperature molten material is formed, a decomposition product of the molten material, an additive in the molten material, moisture, and the like are volatilized and gasified. If this gas is not discharged during molding, the residual gas becomes a solid after cooling and adheres to the inner surface of the cavity. Deposits adhered to the inner surface of the cavity may deteriorate the quality of the molded product, for example, by adhering to the surface of the molded product. Therefore, degassing of the mold is essential for improving the quality of the molded product. When the degassing in the mold is not sufficient, not only a defective molded product is formed, but also the frequency of performing maintenance such as cleaning the cavity inner surface increases.
さらに、金型内部に残留した空気若しくは溶融物質から発生するガスが、射出成形時に金型外部へ排出されない場合には、製造される成形品内部に気泡が残留し、空洞が生じてしまうことがある。成形品内部に生じた気泡による空洞は、製品の強度の低下や破壊の原因となる。したがって、内部に気泡のある成形品は不良品である。透明な成形品の場合を除いては、成形品内部の気泡を成形品表面の外観から確認することはできない。不良な成形品を検知する場合にはX線を用いた検査を行う必要がある。したがって、不良品発見のために前記検査をすることは成形品の製造者にとって大きな負担となる。 Furthermore, if the gas generated from the air or molten material remaining inside the mold is not discharged outside the mold during the injection molding, bubbles may remain inside the manufactured molded product, resulting in a cavity. is there. Cavities caused by bubbles generated inside the molded product cause a decrease in strength or destruction of the product. Therefore, a molded product having bubbles inside is a defective product. Except in the case of a transparent molded product, the bubbles inside the molded product cannot be confirmed from the appearance of the molded product surface. In order to detect a defective molded product, it is necessary to perform an inspection using X-rays. Therefore, it is a heavy burden for the manufacturer of the molded product to perform the inspection for finding defective products.
従来、金型における弁装置の技術として、特許文献1には、「弾性体による押圧力を対向面側から受ける摺動部材であって、溶融素材の流動方向に形成された有底穴並びに該有底穴に連通しかつ前記溶融素材の流動方向と交差する向きに開口する少なくとも1個の側面開口を有する摺動部材と、前記摺動部材を溶融素材の流動方向に並行する方向に摺動可能に受容し、前記溶融素材の流動圧を受けない初期状態において前記摺動部材の側面開口と連通していて、その後前記摺動部材が溶融素材の流動先端部によって前記弾性体に抗する方向に摺動せしめられた際に閉塞される気体放出口を有する摺動部材受容体と、からなる金型内の気体放出構造」(請求項1)が開示され、「本発明に係る金型内の気体放出構造は、射出成形、ダイカスト成形等に不可欠の金型において、ゲートから遠い側に位置する溶融素材流動路の途中ないし末端付近で、溶融素材流先端部によって押圧力を受ける部位に装着される。」(段落番号0019)と開示されている。
Conventionally, as a technology of a valve device in a mold,
特許文献1に記載された気体放出構造は、摺動部材10の外周面と摺動部材受容体20の内周面とが摺動することができるように、摺動部材10を摺動部材受容体20に収容しているのであるから、高温の溶融素材の先端面が摺動部材10の正面に接触すると、摺動部材10の熱膨張により、摺動部材10の外周面と摺動部材20の内周面とが緊密に接触してしまい。その結果として摺動部材10が摺動部材受容体20に対して円滑に摺動することができなくなる恐れがある。
また、摺動部材10が摺動部材受容体20に対して円滑に摺動することができなくなると、摺動部材10に形成されている有底穴12に溶融素材が進入し、ついには摺動部材受容体20に形成されている気体放出口21から溶融素材が流出する恐れが生じる。
このような恐れは、特許文献1に記載の摺動部材が摺動部材受容体に摺動可能に装着されていること、摺動部材の正面に有底穴が形成され、この有底穴が側面開口13と連通し、その側面開口13が気体放出口21に連通する構造を有すること、に起因しているものと考えられる。
The gas release structure described in
Further, when the sliding
Such a fear is that the sliding member described in
また、特許文献2には、「樹脂成形型によって形成されたキャビティ内の気体を、樹脂充填時に該樹脂成形型の外に排出するための樹脂成形型のエアベントにおいて、該エアベントは、円筒状の固定部と、該固定部の一方の開口に該開口を開閉可能に設けられると共に開方向に付勢された可動ピンとを備え、該一方の開口を閉じたときに該可動ピンの上面がキャビティ面に面すると共に、他方の開口が該樹脂成形型の外に連通するように該固定部を該キャビティ面に埋設し、該可動ピンの周辺に気体が存在するときには、該一方の開口を通して気体を該樹脂成形型の外に排出し、該可動ピンに樹脂が接触することにより該可動ピンが該一方の開口を閉じることを特徴とする樹脂成形型のエアベント」(請求項1)が開示されている。 Patent Document 2 states that “in a resin molding die air vent for discharging the gas in the cavity formed by the resin molding die to the outside of the resin molding die when the resin is filled, the air vent has a cylindrical shape. A fixed portion and a movable pin that is provided in one opening of the fixed portion so that the opening can be opened and closed and biased in the opening direction, and the upper surface of the movable pin is a cavity surface when the one opening is closed. The fixed portion is embedded in the cavity surface so that the other opening communicates with the outside of the resin mold, and when there is a gas around the movable pin, the gas is passed through the one opening. Disclosed is an air vent for a resin mold characterized in that the movable pin closes the one opening when discharged from the resin mold and the resin contacts the movable pin (Claim 1). Yes.
ここで、特許文献2のエアベントは、可動ピンの上面がキャビティ面に面するようにエアベントが樹脂成形型に装着される。したがって、このエアベントは、キャビティ毎に装着されることになるから、例えば多数個取りの金型においては、その金型に装備されるキャビティ毎にエアベントを装備させねばならなくなる。故に、特許文献2に記載のエアベントは、金型の構造が複雑になり、金型設計が煩雑となる。また、キャビティのそれぞれにエアベントが設置できるように加工するので、金型のコストも増大するという問題がある。 Here, the air vent of Patent Document 2 is attached to the resin mold so that the upper surface of the movable pin faces the cavity surface. Therefore, since this air vent is mounted for each cavity, for example, in a multi-cavity mold, it is necessary to provide an air vent for each cavity mounted on the mold. Therefore, in the air vent described in Patent Document 2, the structure of the mold becomes complicated, and the mold design becomes complicated. Moreover, since it processes so that an air vent can be installed in each of a cavity, there exists a problem that the cost of a metal mold | die also increases.
また、特許文献2のエアベントでは、エアベントの上面とキャビティ内の溶融物の流路の下面とが略一直線上にあるため、実際にエアベント内を樹脂が流入してきた際には、樹脂がエアベントを押込むことで開口が閉じられる前に、開口内に溶融物が流入してしまい、成形品にバリが発生し、しかも可動ピンが運動不可能になってしまうという問題があった。一方で、この問題を解決するためには、固定部と開口部との間隙を小さくすることが考えられるが、その場合には金型内のエア抜きが不十分になってしまうという問題が発生する。 Further, in the air vent of Patent Document 2, since the upper surface of the air vent and the lower surface of the flow path of the melt in the cavity are substantially in a straight line, when the resin actually flows into the air vent, the resin Before the opening is closed by pushing, the melt flows into the opening, causing burrs in the molded product, and further, there is a problem that the movable pin cannot move. On the other hand, in order to solve this problem, it is conceivable to reduce the gap between the fixed portion and the opening, but in that case, there is a problem that air bleeding in the mold becomes insufficient. To do.
この発明は、このような問題を解消し、間隙から溶融物質が漏出して成形品にバリを生じさせることなく、金型内部の残留空気と場合により溶融物質から発生するガス成分とを確実に成形前にキャビティから放出できるエアー抜き弁装置を提供することを課題とし、別の発明は、キャビティ毎にエアー抜き弁装置を取り付ける必要がなく、金型内部の残留空気と場合により溶融物質から発生するガス成分とにより成形品不良が発生することのない射出成形用金型を提供することを課題とする。 The present invention eliminates such problems and ensures that the residual air inside the mold and possibly the gas components generated from the molten substance are generated without causing the molten substance to leak from the gaps and causing burrs in the molded product. Another object of the present invention is to provide an air vent valve device that can be discharged from a cavity before molding, and another invention eliminates the need to install an air vent valve device for each cavity, and is generated from residual air inside the mold and possibly a molten material. It is an object of the present invention to provide an injection mold that does not cause defective molded products due to the gas component to be produced.
この発明の前記課題を解決するための手段は、
(1) 射出成形機に取り付けられた金型内の空気を抜くエアー抜き弁装置であって、
逆円錐台形状を有する弁体頭部と、弁体頭部の軸線と共通する軸線を有し、逆円錐台形状における小円部から延在する弁体胴部とを有する弁体と、
前記弁体胴部が挿入される弁体収容部と、
この弁体収容部と隣接し、前記弁体頭部の逆円錐台形状と同じ傾斜角を有する円錐台周側面を有する弁体頭部収容室と、
前記弁体頭部収容室に隣接して形成されるとともに、流通してくる溶融物質を収容し、かつ弁体頭部が露出する溶融物質収容室と、
前記弁体頭部を前記溶融物質収容室に突出する方向に弁体を付勢する付勢部材と、
前記弁体頭部収容室に溶融物質が流入可能に開口する開口部を備え、前記弁体の軸線が鉛直方向にあると想定した場合に、前記開口部が、前記弁体頭部よりも上方に位置するように、設けられてなる溶融物質流通路と、
を有することを特徴とするエアー抜き弁装置であり、
(2) 射出成形機から供給される溶融樹脂を受け入れるキャビティを有する射出成形用金型であって、
射出成形機のノズルより射出された溶融物質が流入するスプルーと、スプルーに連続するランナーと、そのランナーに設けられた複数の分岐ランナーと、前記ランナーの、溶融物質の流入方向における先端、又は前記スプルーから最も遠い位置にある分岐ランナーに接続される前記(1)に記載のエアー抜き弁装置とを有することを特徴とする射出成形用金型である。
Means for solving the problems of the present invention are as follows:
(1) An air vent valve device that vents air from a mold attached to an injection molding machine,
A valve body having a valve body head having an inverted frustoconical shape, and a valve body body having an axis common to the axis of the valve body head and extending from a small circle in the inverted frustoconical shape;
A valve body housing portion into which the valve body body portion is inserted; and
A valve body head housing chamber having a frustoconical circumferential side surface adjacent to the valve body housing portion and having the same inclination angle as the inverted truncated cone shape of the valve body head,
A molten material storage chamber formed adjacent to the valve head storage chamber, storing the flowing molten material, and exposing the valve head;
An urging member that urges the valve body in a direction in which the valve body head projects into the molten substance storage chamber;
When it is assumed that the valve body head housing chamber has an opening that allows molten material to flow in and the axis of the valve body is in a vertical direction, the opening is above the valve body head. A molten material flow path provided to be located in
An air vent valve device characterized by having
(2) An injection mold having a cavity for receiving a molten resin supplied from an injection molding machine,
A sprue into which the molten material injected from the nozzle of the injection molding machine flows, a runner continuous with the sprue, a plurality of branch runners provided in the runner, and a tip of the runner in the inflow direction of the molten material, or the above An injection mold having the air vent valve device according to (1) connected to a branch runner located farthest from a sprue.
この発明のエアー抜き弁装置においては、通常は弁体頭部の一部又は全部が付勢部材により弁体頭部収容室内に突出しているので、弁体頭部における逆円錐台形状の円錐台周側面と、弁体頭部収容室における円錐台周側面との間に間隙が形成されている。射出成形を行う場合に、ランナーに溶融物質が押し出されると、ランナー内に存在する空気、及び分岐ランナー内に存在する空気が押し出され、金型内部の空気の圧力が一時的に高められる。金型内部で圧力を高められた空気は、エアー抜き弁装置において高速で金型外部へ排出される。そして、ベルヌーイの定理に従うと、流体の速度が速くなればなるほど空気の圧力は小さくなるので、エアー抜き弁装置において高速流動する空気の圧力は金型内部の空気と比較して小さくなる。よって、金型内部の空気が陰圧によりエアー抜き弁装置へと吸引され、ランナー、分岐ランナー及びキャビティ内に存在する空気が前記間隙を通じて金型外に排出される。そして、このエアー抜き弁装置は、ランナーの、スプルーから最も遠い位置、すなわち通常はランナー内を流れる溶融物質の流動方向におけるランナーの先端位置に接続されているので、又はランナーから分岐する複数の分岐ランナーのうち、スプルーから最も遠い位置に接続されている分岐ランナーの先端位置に接続されているので、射出された溶融物質がキャビティ及びエアー抜き弁装置に到達するより前に、金型内の空気、及び場合により溶融物質から発生するガスを金型外部へ排出することができる。 In the air vent valve device of the present invention, a part or the whole of the valve body head normally protrudes into the valve body head housing chamber by the urging member. A gap is formed between the circumferential side surface and the frustoconical circumferential side surface in the valve head housing chamber. When performing the injection molding, when the molten material is pushed out to the runner, the air present in the runner and the air present in the branch runner are pushed out, and the pressure of the air inside the mold is temporarily increased. The air whose pressure is increased inside the mold is discharged to the outside of the mold at a high speed in the air vent valve device. According to Bernoulli's theorem, the higher the fluid velocity, the smaller the pressure of the air. Therefore, the pressure of the air flowing at high speed in the air vent valve device becomes smaller than the air inside the mold. Therefore, the air inside the mold is sucked into the air vent valve device by negative pressure, and the air existing in the runner, the branch runner and the cavity is discharged out of the mold through the gap. The air vent valve device is connected to a position of the runner farthest from the sprue, that is, a tip position of the runner in the flow direction of the molten material normally flowing in the runner, or a plurality of branches branching from the runner. The runner is connected to the tip of the branch runner that is connected to the farthest position from the sprue, so that the injected molten material can reach the cavity and the air vent valve device before the air in the mold. In some cases, the gas generated from the molten material can be discharged outside the mold.
一方、ランナー内を高速で移動する溶融物質が溶融物質流通路から開口部を通じて溶融物質収容室に流れ込んだときに、弁体の中心軸線を鉛直にした状態を想定した場合に前記開口部が弁体頭部よりも高い位置にあるので、流れ込んだ溶融物質の先端部が必ず弁体頭部に接触し、更に流れ込む溶融物質の量に基づく圧力によって、弁体頭部が、付勢部材の付勢力に抗して、弁体頭部収容室に押し込められる。溶融物質収容室になおも供給される溶融物質により押し込められた弁体頭部における逆円錐台形状の周側面と、弁体頭部収容室の円錐台周側面とが、密着する。逆円錐台形状の周側面と円錐台周側面との密着により、エアー抜きが完了し、前記間隙を通じて溶融物質が金型の外に漏出することがない。エアー抜きが完了しているので、溶融物質の流動圧により溶融物質がキャビティ内に圧入される。したがって、ボイドや欠けのない射出成形品が形成されることになる。 On the other hand, when the molten material moving at a high speed in the runner flows from the molten material flow passage into the molten material containing chamber through the opening, the opening portion is the valve when the central axis of the valve body is assumed to be vertical. Since the tip of the molten material that has flowed in always comes into contact with the valve head, and the pressure on the basis of the amount of the molten material that flows in causes the valve head to be attached to the biasing member. It is pushed into the valve head storage chamber against the force. The inverted frustoconical circumferential side surface of the valve body head pushed in by the molten material still supplied to the molten material accommodation chamber and the frustoconical circumferential side surface of the valve body head accommodation chamber are in close contact with each other. Due to the close contact between the inverted frustoconical circumferential side surface and the frustoconical circumferential side surface, air venting is completed, and the molten substance does not leak out of the mold through the gap. Since the air venting is completed, the molten material is pressed into the cavity by the flow pressure of the molten material. Therefore, an injection molded product free from voids and chips is formed.
図1に示されるように、この発明の一例であるエアー抜き弁装置1は、弁体2と弁体収容部3と弁体頭部収容室4と溶融物質収容室5と付勢部材6とを有する。
As shown in FIG. 1, an air
弁体2は、弁体頭部7と、この弁体頭部7と一体に形成された弁体胴部8と、を有する。弁体頭部7は、大円部9と小円部10と逆円錐台の周側面部11とを有する逆円錐台の形状に形成される。弁体頭部7における大円部9は、弁体頭部7における先端面でもあり、大円部である先端面は、平らであっても、凸状又は凹状に湾曲した湾曲面であっても良い。加工の容易性からすると、大円部である先端面は平坦面であることが好ましい。弁体頭部7と弁体胴部8とは共通の中心軸線を有するように一体に形成されることができる。つまり、弁体頭部7と弁体胴部8とを分離不可分な一体物として製造されても良い。もっとも弁体頭部7と弁体胴部8とを別々に形成し、別々に形成された弁体頭部7と弁体胴部8とを適宜の結合手段例えばボルトとネジ穴とにより一体化して弁体2とすることもできる。弁体胴部8は、弁体頭部7における小円部10から延在するところの、小円部10と同じ直径を有する円筒体に形成される。弁体胴部8の外周には、弁体胴部8の外周面から弁体胴部8の直径方向に突出するストッパー12例えばナットが、設けられる。弁体2は、溶融物質が有する温度に対する耐熱性を有し、かつ使用状況下で適度の強度を有する限り、様々の素材を採用することができ、通常は金属製である。
The valve body 2 includes a
弁体収容部3は、弁体胴部8を収容する空間を形成する内面を有する。また、弁体収容部3の内面は、弁体頭部7の小円部10から所定の部位までの弁体胴部8の外周面に相対する小径内周面13と弁体胴部8の前記所定の部位から弁体胴部8の後端部までの外周面に相対する大径内周面14とを有する。弁体収容部3の小径内周面13と弁体胴部8の外周面とには間隙が生ずるように、弁体収容部3の小径内周面13における直径が決定される。また、弁体収容部3の大径内周面14と弁体胴部8の外周面とには間隙が生ずるように、弁体収容部3の大径内周面14における直径が決定される。弁体収容部3における大径内周面14の直径は、小径内周面13の直径よりも大きくされている。したがって、小径内周面13と大径内周面14とによって段差部が形成される。また、この段差部は、大径内周面14から小径内周面13を見ると円盤面状に形成され、また段差部における円盤面には切欠状のガス逃げ溝15が設けられており、好ましくは、ガス逃げ溝15は、円周上に4〜6個設けられている。図1のようにストッパー12が前記段差部の円盤面に当接してストッパー12が前記段差部に係止していても、段差部の円盤面上に複数箇所設けられたガス逃げ溝15を介して、金型内の空気が外部へ排出されることができる。金型内の空気を外部へ排出することができる限りにおいて、ガス逃げ溝15における溝の深さ及び長さ等を適宜に変更することができる。
The valve
弁体収容部3に弁体胴部8が収容された状態において、弁体胴部8の端面が向かう弁体収容部3の内壁面には、空気放出孔16が開設され、また付勢部材6例えばコイルスプリングが取り付けられる。この空気放出孔16から、弁体収容部3内の気体が排出される。弁体収容部3の内壁面に設けられる空気放出孔16の数、及び大きさ等は、金型内部の残留空気と溶融物質から発生するガス成分とを、射出成形前にキャビティから放出できる限りにおいて、自由に変更することができる。
In the state in which the
付勢部材6の一端は、弁体胴部8の後端面が向かう弁体収容部3の内壁面に結合され、付勢部材6の他端は、弁体胴部8の例えば後端面に結合される。したがって、弁体2が、弁体収容部3からその外部に突出するように付勢される。弁体胴部8の外周面に設けられたストッパー12が前記段差部に係止することにより、弁体2自体が弁体収容部3から抜け出てしまわないようになっている。また、弁体2が弁体収容部3からその外部に突出するように付勢力を与えられる限りにおいて、付勢部材6の結合位置を設計変更することができる。結合位置として、例えば、付勢部材6の一端は、弁体胴部8の後端面が向かう弁体収容部3の内壁面に結合され、付勢部材6の他端は、ストッパー12の下端面に結合することが挙げられる。
One end of the urging
なお、図1に示される例においては、ストッパー12が小径内周面13と大径内周面14とで形成される段差に係止されることにより、弁体2自体が弁体収容部3から抜け出ないように形成されているが、弁体2自体が弁体収容部3から抜け出ないようにすることができるのであれば、前記ストッパー12と段差との組合せによる機構に限らず、設計変更として他の機構を採用することができる。例えば、弁体2自体が弁体収容部3から抜け出ないようにする設計変更として、弁体収容部3の中心軸線方向に沿う内周面全体を小径内周面にし、その小径内周面に、弁体2の中心軸線方向に平行な方向に沿って一定長さに開設されたキイ溝と、そのキイ溝を摺動すると共に前記弁体胴部8の周面に設けられたキイとを有し、キイ溝に嵌りこんだキイがキイ溝の端面に阻止されることにより弁体2が弁体収容部3から抜け出ないようにする機構を一例として挙げることができる。
In the example shown in FIG. 1, the
弁体収容部3を形成する材料は、耐熱性を有し、かつ使用状況下で適度の強度を有する限り、様々の素材を採用することができ、通常は金属製である。
Various materials can be adopted as the material for forming the valve
弁体頭部収容室4は、弁体収容部3における小径内周面13に連続して形成され、換言すると弁体収容部3に隣接して形成される。また、弁体頭部収容室4は、前記小径内周面13と同じ直径を有する小径部17と、前記小径部17における直径よりも大きな直径を有する大径部18と、前記小径部17及び大径部18とを連絡するように形成された円錐台周側面19とを有する。小径部17から大径部18までの中心軸線方向長さは、円錐台周側面19と弁体頭部7における逆円錐台の周側面部11とが接触することにより、溶融物質収容室5と弁体収容部3とが気密に遮断されることができる限り適宜に決定することができる。例えば、円錐台周側面19と弁体頭部7における周側面部11とが接触することにより、弁体頭部7の大円部9が弁体頭部収容室4内に位置するように小径部17から大径部18までの中心軸線方向長さを決定してもよく、また、弁体頭部7の大円部9が弁体頭部収容室4における大径部18と一致するように小径部17から大径部18までの中心軸線方向長さを決定してもよく、また、弁体頭部7の大円部9が溶融物質収容室5に位置するように小径部17から大径部18までの中心軸線方向長さを決定してもよい。
The valve body
弁体頭部収容室4における円錐台周側面19の傾斜角度と、弁体頭部7における逆円錐台形状における逆円錐台の周側面部11の傾斜角度とは、同じである。弁体頭部収容室4における円錐台周側面19の傾斜角度と、弁体頭部7における逆円錐台の周側面部11の傾斜角度とが同じであるから、弁体頭部7における逆円錐台の周側面部11と円錐台周側面19とが接触すると、弁体頭部7により弁体収容部3と溶融物質収容室5とが気密に遮断される。逆円錐台の周側面部11と円錐台周側面19との傾斜角度、中心軸線方向の長さ、傾斜部の表面積等は、金型内の残留空気及び溶融物質がガス化した物質を金型外部へと排出できることと、エアー抜き弁装置1を構成する部材の熱膨張によっても弁体2がその中心軸線方向に沿って往復動可能に形成されることとが達成される限りにおいて、適宜に設計変更することができる。
The inclination angle of the truncated cone
弁体頭部収容室4を形成する材料は、耐熱性を有し、かつ使用状況下で適度の強度を有する限りさまざまの素材を採用することができ、通常は金属製である。
Various materials can be adopted as the material for forming the valve
溶融物質収容室5は、弁体頭部収容室4に連通するように、かつ溶融物質を収容することができる空間を形成する内面を有する。弁体2が溶融物質による押圧力を受けない図1の状態においては、弁体頭部7の大円部9である先端面が溶融物質収容室5の内部空間に面している。溶融物質収容室5には、溶融物質流通路の開口部20が設けられている。開口部20を有する溶融物質流通路は、射出成形機のノズルより射出された溶融物質が流入するスプルー21に連続するランナー22の、溶融物質の流入方向における先端に結合され、又は、ランナー22に設けられた複数の分岐ランナー23の内の、前記スプルー21から最も遠い位置にある分岐ランナー23に結合されている。開口部20の上流には、射出成形機が設けられているので、開口部20から溶融物質収容室5へと、金型内の空気、溶融物質から発生するガス状の物質又は溶融物質が流入する。溶融物質収容室5を形成する材料は、耐熱性を有し、かつ使用状況下で適度の強度を有する限りさまざまの素材を採用することができ、通常は金属製である。
The molten
開口部20が開設される位置は、弁体2の中心軸線方向が鉛直方向となるようにエアー抜き弁装置の姿勢を想定したときに、弁体頭部7の先端面よりも上方となるように、決定される。溶融物質は粘性及び表面張力を有するので、溶融物質流通路を通って流通して来た溶融物質が開口部20から膨満頭状になって溶融物質収容室5に流入し、膨満頭状になって弁体頭部7の先端面に流下することとなり、弁体頭部7における逆円錐台の周側面部11と弁体頭部収容室4における円錐台周側面19との間に溶融物質が入り込むより前に、溶融物質が弁体頭部7を付勢部材6の付勢力に抗して弁体頭部7を後退させる。なお、弁体2の中心軸線方向が鉛直方向となるようにエアー抜き弁装置の姿勢を想定したときには、「弁体頭部7の後退」は「弁体頭部7の押し下げ」と記載することができる。開口部20の位置は、逆円錐台の周側面部11と円錐台周側面19との間に溶融物質が入り込む以前に溶融物質が弁体頭部7を付勢部材6の付勢力に抗して弁体頭部7を後退させることができる限りにおいて、適宜設計変更することができる。
The position where the
弁体2の中心軸線方向が鉛直方向以外の方向、例えば弁体2の中心軸線方向が水平方向にあるようにエアー抜き弁装置の姿勢を想定した場合にあっても、開口部20から膨満頭状になって溶融物質収容室5に流れ込んで来た溶融物質は、その膨満頭状の先端が弁体頭部7の先端面に到達し、溶融物質が溶融物質収容室5に更に供給されることにより、溶融物質が弁体頭部7を押圧し、弁体頭部7を付勢力に抗して後退させる。
Even when the posture of the air bleeding valve device is assumed such that the central axis direction of the valve body 2 is in a direction other than the vertical direction, for example, the central axis direction of the valve body 2 is in the horizontal direction, The melted material that has flowed into the melted
弁体2の中心軸線の角度は、射出成形する物質の種類等によって、適宜設計変更することができる。溶融物質が比較的に高粘度であるときには、この弁体2の中心軸線が鉛直方向となるようにエアー抜き弁装置の姿勢を調整するのが好ましい。比較的に高粘度の溶融状態になる物質として、例えば有機高分子の樹脂を挙げることができ、例えば溶融樹脂の溶融粘度が1〜200Pa・Sである有機高分子の樹脂を挙げることができる。また、溶融物質が比較的に低粘度であるときには、この弁体2の中心軸線が水平方向となるようにエアー抜き弁装置の姿勢を調整しても良い。比較的に低粘度の溶融状態になる物質として例えば溶融物質の溶融粘度が0.0001〜0.001Pa・Sであるアルミニウム等を挙げることができる。 The design of the angle of the central axis of the valve body 2 can be changed as appropriate depending on the type of substance to be injection-molded. When the molten material has a relatively high viscosity, it is preferable to adjust the attitude of the air vent valve device so that the central axis of the valve body 2 is in the vertical direction. Examples of the substance having a relatively high viscosity in a molten state include an organic polymer resin, for example, an organic polymer resin having a melt viscosity of 1 to 200 Pa · S. Further, when the molten material has a relatively low viscosity, the posture of the air vent valve device may be adjusted so that the central axis of the valve body 2 is in the horizontal direction. Examples of the substance that is in a relatively low-viscosity molten state include aluminum having a melt viscosity of 0.0001 to 0.001 Pa · S.
図3は、本願発明に係るエアー抜き弁装置が射出成形用金型内において設けられる位置を示す説明図である。 FIG. 3 is an explanatory view showing a position where the air vent valve device according to the present invention is provided in the injection mold.
射出成形用金型は、ノズルより射出された溶融物質が流入するスプルー21と、スプルー21に連絡するランナー22と、そのランナー22に設けられた複数の分岐ランナー23と、溶融物質を受け入れるキャビティ24と、エアー抜き弁装置1を有する。
The injection mold includes a
射出成形用金型は、射出成形する樹脂を溶融するに必要な加熱温度によって変性乃至変形しない限り、様々の材質乃至材料で形成することができ、通常は金属で形成される。
スプルー21は、射出成形機のノズルより射出された溶融物質がランナー22へと至る溶融物質の流通路であり、通常、鉛直下向きに溶融物質が流れるように配置され、流通路の軸線方向に直交する断面が円形をなす流通空間である。スプルー21の断面形状が円形であるときのその円形の直径は、通常、7〜8mmである。このスプルー21は、通常、その内径が、射出成形機側からランナー22側に向かって大きくし、より好ましくは、3〜5°のテーパー形状となるように調整される。
The injection mold can be made of various materials or materials as long as it is not modified or deformed by the heating temperature necessary for melting the resin to be injection molded, and is usually made of metal.
The
ランナー22は、スプルー21に連続し、スプルー21から分岐ランナー23へと至る溶融物質の流入路である。ランナー22は、通常、鉛直下向きに配置されるスプルー21に対して水平方向に設けられる溶融物質の流通路であり、ランナー22の軸線方向に直交する方向における断面は円形又は台形である。多数個取りの金型では、溶融物質が複数のキャビティに同時に、しかも均等に流入するようランナー22が配置されている限りにおいて、スプルー21から分岐するランナー22の数、中心軸線方向の長さ、径の大きさ等を適宜に設計変更することができる。スプルー21から分岐するランナー22の好ましい数は2である。ランナー22の材質は、高温条件下でも変性しない限りにおいて様々であり、通常は金属製である。
The
分岐ランナー23は、ランナー22の中途部に設けられ、キャビティ24へと至る溶融物質の流入路である。分岐ランナー23は、ランナー22の軸線を含むとともにスプルー21の軸線に直交する平面において、前記ランナー22の軸線に直交する方向に前記ランナー22から分岐する第1分岐路と、この第1分岐路の先端で前記平面において第1分岐路から直交し、かつ互いに反対側に向かう二方向に分岐する第2分岐路と、この第2分岐路から前記平面に対して直交する方向であって前記平面より下方に延在する第3分岐路とを有する流路であり、この流路の断面は円形である。多数個取りの金型においては、分岐ランナー23はランナー22の中途部から複数分岐する。分岐ランナー23は、鉛直下向きに伸びる部分において、キャビティに向かうにつれて徐々に断面径が小さくなるテーパー形状を有することが望ましい。
多数個取り金型では、溶融物質が複数のキャビティ24に均等に流入することが可能である限りにおいて、分岐ランナー23の分岐数、中心軸線方向の長さ、及び径の大きさ等を適宜に設計変更することができる。分岐ランナー23の材質は、高温条件下でも変性しない限りにおいて様々のものを採用することができ、通常は金属製である。
The
In the multi-cavity mold, the number of branches of the
キャビティ24は成形品の外形をその内面にかたどった凹形の空間を有し、分岐ランナー23から流入した溶融物質が、キャビティ24の内部で冷却固化されることにより、成形品が完成する。キャビティの大きさ、形状等は、成形品の種類によって適宜変更される。キャビティ24は、通常金属製である。
The
ランナー22又は分岐ランナー23の先端部は、エアー抜き弁装置1の開口部20に接続される。スプルー21から押し出された溶融物質は、ランナー22又は分岐ランナー23を通って開口部20へと到るほか、金型内の空気もランナー22又は分岐ランナー23を通って開口部20へと到る。
エアー抜き弁装置1は、ランナー22の溶融物質の流入方向における先端、又はスプルー21から最も遠い位置にある分岐ランナー23に接続される。言い換えると、ランナー22若しくは分岐ランナー23のうち、スプルー21からの経路長が最も長く、溶融物質が到達するのに最も時間を要する位置に、エアー抜き弁装置1が設けられる。スプルー21から複数のランナー22が分岐する場合、分岐したランナー22の1系統あたり少なくとも1個ずつエアー抜き弁装置1が設けられる。図3には、ランナー22の溶融物質の流入方向における両端にエアー抜き弁装置1が設けられる例を示す。このような位置にエアー抜き弁装置1を設けることによって、射出された溶融物質がスプルー21、ランナー22を通ってエアー抜き弁装置1へと到達する時間、及び溶融物質がスプルー21、ランナー22、分岐ランナー23を通ってキャビティ24へと到達する時間よりも、キャビティ24、分岐ランナー23、及びランナー22内の空気が陰圧によりエアー抜き弁装置1へ到達する時間の方が短くなる。よって、溶融物質がエアー抜き弁装置1に到達する前及び溶融物質がキャビティ24へと到達するより前に、金型内の空気及び溶融物質から発生するガスがエアー抜き弁装置1を通じて金型外へ排出されるため、残留空気による成形品不良を防止することができる。
The tip of the
The air
エアー抜き弁装置1は、ランナー22又は分岐ランナー23と一体に形成されていてもよく、エアー抜き弁装置1とランナー22又は分岐ランナー23とを別々に形成した後、エアー抜き弁装置1をランナーに取り付けてもよいが、エアー抜き弁装置1のメンテナンス及び部品交換の容易さを考慮すると、エアー抜き弁装置1とランナー22又は分岐ランナー23とを別々に形成することが望ましい。エアー抜き弁装置1をランナーに取り付ける方法としては、ランナーの配管とエアー抜き弁装置1の開口部20近傍とをフランジ継手により接続させる方法、又はランナーの接続部とエアー抜き弁装置1の開口部20近傍との内面に、切込みを設け、ネジ状に締め込んで接続させる方法が、具体例として挙げられる。
The air
なお、1回の射出工程で1個の製品のみを成形する、いわゆる一個取りの金型に、本願発明のエアー抜き弁装置1を用いる場合には、エアー抜き弁装置1の取付位置は、請求項2に記載された位置に限定されるものではなく、キャビティ面に設けられてもよい。
In the case where the air
次に、この発明のエアー抜き弁装置及び射出成形用金型の作用について説明する。 Next, the operation of the air vent valve device and the injection mold according to the present invention will be described.
溶融物質がランナー22の末端に設置されたエアー抜き弁装置1に到達する前の初期状態では、弁体2は付勢部材6の付勢力によって溶融物質収容室5へと突出し、弁体頭部7の逆円錐台の周側面部11と弁体頭部収容室4の円錐台周側面19とによって間隙が形成されている。また、弁体胴部8の外側面に取り付けられたストッパー12が、弁体収容部3の小径内周面13と大径内周面14とによって形成された段差部に係止することにより、弁体頭部7は弁体頭部収容室5に向かって突出しすぎることなく、所定の位置に弁体2が固定される。
In an initial state before the molten material reaches the air
射出成形を開始すると、射出成形機のノズルから圧出された溶融物質は、スプルー21、ランナー22、分岐ランナー23を順に通り、キャビティ24若しくはエアー抜き弁装置1へ流入する。射出成形機のノズルから溶融物質が押し出されるに従い、金型内部の空気の圧力が一時的に高められる。一方で、エアー抜き弁装置1における逆円錐台の周側面部11と円錐台周側面19とによって形成される間隙は、ランナー22の断面に比べて、空気の進行方向と垂直な断面の断面積が小さい。そのため、金型内部で圧力を高められた空気は、エアー抜き弁装置1において高速で金型外部へ排出される。そして、ベルヌーイの定理に従うと、流体の速度が速くなればなるほど空気の圧力は小さくなるので、エアー抜き弁装置1において高速流動する空気の圧力は金型内部の空気と比較して小さくなる。よって、金型内の空気、及び溶融物質から発生するガスが陰圧によりエアー抜き弁装置1へと吸引される。吸引された空気は、逆円錐台の周側面部11と円錐台周側面19との間隙、ガス逃げ溝15、及び空気放出孔16を通って金型外部へと排出される。
When the injection molding is started, the molten material discharged from the nozzle of the injection molding machine sequentially passes through the
エアー抜き弁装置1は、ランナー22の溶融物質の流入方向における先端、又はスプルー21から最も遠い位置にある分岐ランナー23に設けられていることから、溶融物質がエアー抜き弁装置1へ到達するより前、及び溶融物質がキャビティ24内へ流入するより前に、ランナー22、分岐ランナー23、及びキャビティ24の内部に残留する空気がエアー抜き弁装置1によって高速吸引され、空気放出孔16を介して金型外部へ排出される。そのため、キャビティ24の内部に空気が残ったまま成形が行われることによって、黒焦げなどの成形不良を生じることがない。
Since the air
また、溶融物質から発生することのあるガス成分も、溶融物質がエアー抜き弁装置1へ到達する前、及び溶融物質がキャビティ24内へ流入する前に、エアー抜き弁装置1によって吸引され、空気放出孔16を介して金型外部へ排出される。そのため、ガス成分がキャビティ24の内部に残留することによって成形品を汚染したり、キャビティ内面に付着したガス成分が冷却固化することによって、キャビティ内面の劣化を生じさせることがない。
In addition, gas components that may be generated from the molten material are also sucked by the air
そして、溶融物質の成形前に、金型内の空気と溶融物質から発生するガス成分とが、エアー抜き弁装置1を介して金型外へ放出されるため、残留した空気が成形品内部で気泡となって空洞が発生し、成形品の強度低下や破壊の原因となる不良成形品を生じさせることがない。
Before the molten material is molded, the air in the mold and the gas components generated from the molten material are released to the outside of the mold through the air
さらに、溶融物質がキャビティ24内を充満する前には、金型内の残留空気及びガス成分はエアー抜き弁装置1を介して金型外部へと排出されているため、キャビティ24の末端まで溶融物質を充満させるのに必要となる、射出成形機の押圧力が大きくなることはない。
Further, before the molten material fills the
金型内部の残留空気及びガス成分がすべて外部へと排出された後で、溶融物質が開口部20を通ってエアー抜き弁装置1の内部へと進入する。開口部20は、弁体2の中心軸線方向が鉛直方向となるようにエアー抜き弁装置1の姿勢を想定したときに、弁体頭部7の先端面よりも上方に設けられているので、膨満頭状の溶融物質先端が開口部20から弁装置2の大円部9に向かって流下することにより、弁体2に押圧力を加える。押圧力を加えられた弁体2は、付勢部材6の付勢力に抗して後退することになり、弁体頭部7の逆円錐台の周側面部11と、弁体頭部収容室4の円錐台周側面19とが密接する。そのため、金型内の空気及びガス成分が全て外部へと排出され、金型内に溶融物質が充満した後は、エアー抜き弁装置1を介して溶融物質が金型外部へと漏出することがなく、成形品にバリが発生することがない。また、密接部は円錐台形の周側面によって形成されていることと弁体胴部8と弁体収容部3との間には隙間が設けられていることとによって、高温の溶融物質を用いた場合であっても、熱膨張によって弁体2が円滑に摺動できなくなることがない。
After all the residual air and gas components inside the mold are discharged to the outside, the molten material enters the air
1 エアー抜き弁装置
2 弁体
3 弁体収容部
4 弁体頭部収容室
5 溶融物質収容室
6 付勢部材
7 弁体頭部
8 弁体胴部
9 大円部
10 小円部
11 逆円錐台の周側面部
12 ストッパー
13 小径内周面
14 大径内周面
15 ガス逃げ溝
16 空気放出孔
17 小径部
18 大径部
19 円錐台周側面
20 開口部
21 スプルー
22 ランナー
23 分岐ランナー
24 キャビティ
DESCRIPTION OF
Claims (2)
逆円錐台形状を有する弁体頭部と、弁体頭部の軸線と共通する軸線を有し、逆円錐台形状における小円部から延在する弁体胴部とを有する弁体と、
前記弁体胴部が挿入される弁体収容部と、
この弁体収容部と隣接し、前記弁体頭部の逆円錐台形状と同じ傾斜角を有する円錐台周側面を有する弁体頭部収容室と、
前記弁体頭部収容室に隣接して形成されるとともに、流通してくる溶融物質を収容し、かつ弁体頭部が露出する溶融物質収容室と、
前記弁体頭部を前記溶融物質収容室に突出する方向に弁体を付勢する付勢部材と、
前記弁体頭部収容室に溶融物質が流入可能に開口する開口部を備え、前記弁体の軸線が鉛直方向にあると想定した場合に、前記開口部が、前記弁体頭部よりも上方に位置するように、設けられてなる溶融物質流通路と、
を有することを特徴とするエアー抜き弁装置。 An air vent valve device that vents air in a mold attached to an injection molding machine,
A valve body having a valve body head having an inverted frustoconical shape, and a valve body body having an axis common to the axis of the valve body head and extending from a small circle in the inverted frustoconical shape;
A valve body housing portion into which the valve body body portion is inserted; and
A valve body head housing chamber having a frustoconical circumferential side surface adjacent to the valve body housing portion and having the same inclination angle as the inverted truncated cone shape of the valve body head,
A molten material storage chamber formed adjacent to the valve head storage chamber, storing the flowing molten material, and exposing the valve head;
An urging member that urges the valve body in a direction in which the valve body head projects into the molten substance storage chamber;
When it is assumed that the valve body head housing chamber has an opening that allows molten material to flow in and the axis of the valve body is in a vertical direction, the opening is above the valve body head. A molten material flow path provided to be located in
An air vent valve device comprising:
射出成形機のノズルより射出された溶融物質が流入するスプルーと、スプルーに連続するランナーと、そのランナーに設けられた複数の分岐ランナーと、前記ランナーの、溶融物質の流入方向における先端、又は前記スプルーから最も遠い位置にある分岐ランナーに接続される前記請求項1に記載のエアー抜き弁装置とを有することを特徴とする射出成形用金型。 An injection mold having a cavity for receiving a molten resin supplied from an injection molding machine,
A sprue into which the molten material injected from the nozzle of the injection molding machine flows, a runner continuous with the sprue, a plurality of branch runners provided in the runner, and a tip of the runner in the inflow direction of the molten material, or the above An injection mold comprising the air vent valve device according to claim 1 connected to a branch runner located farthest from the sprue.
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