JP2017065191A - 射出成形装置 - Google Patents

Abstract

【課題】従来の射出成形装置では、マニホールド部のシール性が損なわれる虞があり、拡開型のシールリングを採用することが困難であった。【解決手段】溶融樹脂の導入路Ｐ１及び分岐路Ｐ２を有するスプルー部４と、入口５Ａから出口５Ｂに至る間で流路の向きを変える流路曲成部５と、分岐路Ｐ２及び入口５Ａに連通するマニホールドパイプ６と、出口５Ｂに連通するホットノズル７とを備え、マニホールドパイプ６の端部外周に、流路曲成部５との間を封止するシールリング１１を備え、流路曲成部５に、入口５Ａから導入された溶融樹脂の流れを出口５Ｂに向けるための流向変更体１２を備えた射出成形装置とし、拡開型のシールリング１１の採用を可能にして、マニホールドパイプ６のシール性及び溶融樹脂の流通性を向上させた。【選択図】図１

Description

本発明は、樹脂成形品の射出成形に用いられる射出成形装置に関するものである。

従来の射出成形装置としては、射出成形用金型の名称で特許文献１に記載されているものがある。特許文献１に記載の射出成形用金型は、溶融樹脂の注入口及び分岐通路を有するスプルー部と、複数のホットノズルと、スプルー部の分岐通路から各ホットノズルに至るマニホールド部とを備えている。また、射出成形用金型は、スプルー部とマニホールド部との間、及びマニホールド部とホットノズルとの間に、先端に向かって漸次薄肉となるように内径をテーパ形状に形成したジョイントを備えている。

この射出成形用金型は、ジョイントにより、マニホールド部の熱膨張に伴う軸線方向の伸縮を吸収すると共に、マニホールド部のシール性を確保する。このジョイントは、内部を流通する溶融樹脂の圧力によりテーパ形状の部分が外径方向に拡開され、テーパ形状の部分をマニホールド部の内壁に圧接させることでシール性を確保する。

実開平４−３０９１６号公報

しかしながら、上記したような従来の射出成形装置（金型）では、ジョイントの先端が薄肉であることから、溶融樹脂の圧力が繰り返し付与されることで、その先端が変形若しくは損傷し、マニホールド部のシール性が損なわれる虞があり、このような問題点を解決することが課題であった。

なお、上記のジョイントに代えて、マニホールド部の端部に、溶融樹脂の圧力により拡開する拡開型のシールリングを装着することも考えられる。ところが、このシールリングを採用した場合には、シールリングを流路に開放させる都合上、流路断面積が急激に変化する構造にせざるを得ず、これにより流路内で溶融樹脂の滞留が生じて、溶融樹脂の流通性が損なわれる虞があった。

本発明は、上記従来の状況に鑑みてなされたもので、スプルー部、マニホールドパイプ及びホットノズルを備えた射出成形装置において、拡開型のシールリングの採用を可能にしたうえで、マニホールドパイプのシール性を向上させることができると共に、溶融樹脂滞留を防止して良好な流通性を得ることができる射出成形装置を提供することを目的としている。

本発明に係わる射出成形装置は、溶融樹脂の導入路及び前記導入路に連通する分岐路を有するスプルー部と、入口から出口に至る間で流路の向きを変える流路曲成部と、スプルー部の分岐路及び流路曲成部の入口に連通するマニホールドパイプと、流路曲成部の出口に連通するホットノズルとを備えている。そして、射出成形装置は、流路曲成部に、入口から導入された溶融樹脂の流れを出口に向けるための流向変更体を備えた構成としており、上記構成をもって従来の課題を解決するための手段としている。

本発明に係わる射出成形装置は、マニホールドパイプの端部外周に、流路曲成部との間を封止するシールリングを備えた構成であり、このシールリングには、溶融樹脂の圧力により拡開する拡開型のシールリングを採用することが可能である。この場合、シールリングを流路に開放させる必要があるので、流路曲成部は、流路断面積が急激に変化する構造になる。これに対して、流路曲成部には、入口から導入された溶融樹脂の流れを出口に向けるための流向変更体が配置してあるので、流路断面積が急激に変化する部分で溶融樹脂の滞留が生じることなく、入口から出口にかけて溶融樹脂が円滑に流れることとなる。

これにより、射出成形装置は、スプルー部、マニホールドパイプ及びホットノズルを備えた構造において、拡開型のシールリングの採用を可能にしたうえで、マニホールドパイプのシール性を向上させることができると共に、溶融樹脂の滞留を防止して良好な流通性を得ることができる。

本発明に係わる射出成形装置の一実施形態を説明する断面図である。 シールリングを説明する斜視断面図（Ａ）、及び要部の断面図（Ｂ）である。 流向変更体を説明する平面図（Ａ）、正面図（Ｂ）、図Ａ中のＡ−Ａ線に基づく断面図（Ｃ）、図Ｂ中のＢ−Ｂ線に基づく断面図（Ｄ）、及び斜視図（Ｅ）である。 図１に示す射出成形装置の要部を説明する断面図である。 流向変更体が無い場合の溶融樹脂の流れを説明する断面図である。 本発明に係わる射出成形装置のバルブゲート構造への適用例を説明する断面図である。

図１に示す射出成形装置は、上側の固定型１と、固定型１との間でキャビティ２を形成する下側の可動型３とを備えている。また、図示例の射出成形装置は、固定型１に、溶融樹脂の導入路Ｐ１及び前記導入路Ｐ１に連通する分岐路Ｐ２を有するスプルー部４と、入口から出口に至る間で流路の向きを変える流路曲成部５とを備えている。さらに、射出成形装置は、スプルー部４の分岐路Ｐ２及び流路曲成部５の入口５Ａに連通するマニホールドパイプ６と、流路曲成部５の出口５Ｂに連通するホットノズル７とを備えている。

図示例の固定型１は、その上部に、フレーム８を介して支持盤９が設けてあって、支持盤９の下側空間に、スプルー部４，流路曲成部５、及びマニホールドパイプ６をが収容してあり、支持盤９の上側には、図示しない溶融樹脂の供給装置が配置される。なお、図示例の射出成形装置は、スプルー部４が２つの分岐路Ｐ２，Ｐ２を有するので、これに対応して、給路曲成部５、マニホールドパイプ６及びホットノズル７を夫々２つずつ備えているが、これらの数がとくに限定されるものではない。

スプルー部４は、垂直方向に沿って導入路Ｐ１を有する第１ブロック４Ａと、導入路Ｐ１の下端部から水平方向に分岐した分岐路Ｐ２，Ｐ２を有する第２ブロック４Ｂとを連結した構成である。第１ブロック４Ａは、溶融樹脂の導入部となる上端が、支持盤９に形成した開口部９Ａ内に配置されている。第２ブロック４Ｂは、スペーサ１０を介して、固定型１の上面に設置してある。

流路曲成部５は、ホットノズル７のベースとしても機能するブロックであって、側面に入口５Ａを有すると共に、底面に出口５Ｂを有し、入口５Ａから出口５Ｂに至る間で下向きに直角に屈曲したコーナー流路を形成している。この流路曲成部５は、スプルー部４の第２ブロック４Ｂと同様に、スペーサ１０を介して固定型１の上面に設置してある。

マニホールドパイプ６は、その内部を流路Ｐ３とする断面円形状の中空部材である。このマニホールドパイプ６は、軸線を水平にして配置され、一端部がスプルー部４を構成する第２ブロック４Ｂの分岐路Ｐ２に連結してあると共に、他端部が流路曲成部５の入口５Ａに連結してある。

ホットノズル７は、軸線上に沿って流路Ｐ４を有し、その軸線を垂直にした状態で固定型１に配置されている。このホットノズル７は、基端部（上端部）を流路曲成部５の出口５Ｂに連結すると共に、先端部（下端部）のノズル部７Ａを固定型１の下面に開放させ、キャビティ２内に溶融樹脂を射出する。なお、ホットノズル７の周囲には、溶融樹脂の溶融状態を維持するための加熱装置（図示せず）が装着してある。

そして、射出成形装置は、マニホールドパイプ６の端部外周に、流路曲成部５との間を封止するシールリング１１を備えると共に、流路曲成部５に、入口５Ａから導入された溶融樹脂の流れを出口５Ｂに向けるための流向変更体１２を備えている。

シールリング１１は、図２（Ａ）に示すように、開口部１１Ｃを有する中空状を成し、開口部１１Ｃから内部に導入した溶融樹脂の圧力で外側に拡開される拡開型のシールリングである。このようなシールリングは、スプリング荷重式シールリングと称されることもある。このシールリング１１は、全周にわたってＵ字形状の断面を有する金属製のばね部材１１Ａと、このばね部材１１Ａの外側全体を被覆する樹脂製のシール部材１１Ｂとから成り、その片面に、全周にわたる溝状の開口部１１Ｃを有している。

上記のシールリング１１は、図２（Ｂ）に示すように、マニホールドパイプ６の端部外周に段差状に形成した小径部６Ａに装着され、この際、流路曲成部５のコーナー流路内に開口部１１Ｃを開放させて配置してある。

流向変更体１２は、流路曲成部５において、側部の入口５Ａから導入された溶融樹脂の流れを底部の出口５Ｂに向けるものであると共に、導入された溶融樹脂の一部をシールリング１１の開口部１１Ｃに向かう反転流に変更する流向反転部１２Ａを有している。

すなわち、流向変更体１２は、図３に示すように、流路曲成部５内に固定される本体部１２Ｂと、本体部１２Ｂから流路曲成部５の入口５Ａに向けて突出する導入部１２Ｃとを備えている。また、流向変更体１２は、流路曲成部５の出口５Ｂ方向に沿って形成され且つ導入部１２Ｃに連通する溝部１２Ｄと、導入部１２Ｃ及び溝部１２Ｄに連通し且つ流路曲成部５の出口５Ｂに向けて形成された流通口１２Ｅとを備えている。

本体部１２Ｂは、マニホールドパイプ６とほぼ同一の外径を有しており、流路曲成部５の内部において、入口５Ａに相対向する位置に形成した固定用凹部５Ｃに固定される。導入部１２Ｃは、先端側及び上側に向けて開放された半円筒形状を成すと共に、マニホールドパイプ６の流路Ｐ３の内径に対応する外径を有している。この導入部１２Ｃは、流路曲成部５内において、マニホールドパイプ６の流路Ｐ３と連通する。

溝部１２Ｄは、断面半円形状を成すと共に、本体部２Ｂの上下方向にわたって形成してある。この溝部１２Ｄは、導入部１２Ｃの基端部と連通している。流通口１２Ｅは、導入部１２Ｂの基端部と溝部１２Ｄとの間に形成してあり、平面視において、溝部１２Ｄが成す半円形状と同心の円形状を成している。この流通口１２Ｅは、ホットノズル６の流路Ｐ４に連通している。

上記の流向変更体１２は、導入部１２Ｃ及び溝部１２Ｄにより、先述した流向反転部２Ａ、すなわち溶融樹脂の一部を反転流に変更する流向反転部１２Ａを形成している。そして、流向変更体１２は、流路曲成部５内のコーナー流路において、本体部１２Ｂとマニホールドパイプ６との間に、導入部１２Ｂを中央とする環状流路Ｐ５を形成している。この環状流路Ｐ５は、その下部でホットノズル７の流路Ｐ４に連通している。

上記構成を備えた射出成形装置は、固定型１と可動型２との間で成型空間であるキャビティ３を形成し、図示しない供給装置からスプルー部４に溶融樹脂が加圧供給される。溶融樹脂は、スプルー部４の導入路Ｐ１及び分岐路Ｐ２、マニホールドパイプ６の流路Ｐ３、流路曲成部５のコーナー流路、及びホットノズル７の流路Ｐ４を順に通り、ホットノズル７のノズル部７Ａよりキャビティ３内に射出される。そして、キャビティ３に充填した溶融樹脂の硬化後、可動型２を下降させて成形品を離型させる。

この間、射出成形装置は、流路曲成部５において、シールリング１１により、マニホールドパイプ６の熱膨張による軸線方向の伸縮を吸収すると共に、マニホールドパイプ６と流路曲成部５との間のシール性を維持している。

また、射出成形装置は、マニホールドパイプ６の端部外周に、流路曲成部５との間を封止するシールリング１１を備えた構成であるから、溶融樹脂の圧力により拡開する拡開型のシールリング１１を採用することを可能にしている。この場合、シールリング１１を流路に開放させる必要があるので、流路曲成部５では、マニホールドパイプ６の流路Ｐ３から内部流路（コーナー流路）に至る間で、流路断面積が急激に増大する構造にせざるを得ない。

これに対して、射出成形装置は、流路曲成部５に、入口５Ａから導入された溶融樹脂の流れを出口５Ｂに向けるための流向変更体１２が配置してあるので、流路断面積が急激に変化する部分で溶融樹脂の滞留が生じることなく、入口５Ａから出口５Ｂにかけて溶融樹脂が円滑に流れる。

より詳しくは、射出成形装置は、流路曲成部５に溶融樹脂が導入されると、図４に示すように、流向変更体１２の流向反転部１２Ａにより、導入された溶融樹脂の一部がシールリング１１の開口部１１Ｃに向かう反転流ＢＦとなる。つまり、流路曲成部５内における溶融樹脂は、上記の反転流ＢＦと、流向変更部材１２の流通口１２Ｅや環状流路Ｐ５を経てホットノズル７に向かう順流ＮＦとに分けられる。反転流ＢＦは、環状流路Ｐ５において順流ＮＦと合流する。

そして、射出成形装置は、上記の反転流ＢＦを生じさせることにより、開口部１１Ｃからシールリング１１の内部に溶融樹脂を導入して圧力を付与し、その圧力でシールリング１１を拡開させる。これにより、シールリング１１は、マニホールドパイプ６の小径部６Ａ及び流路曲成部５の内壁に圧接状態となり、良好なシール性を確保する。

ここで、射出成形装置は、流路断面積が急激に増大する構造を有する場合、図５に示すように、溶融樹脂の殆どが順流ＮＦになる一方で、流路のコーナー外側の部分に溶融樹脂の滞留（渦流）Ｓが生じ、溶融樹脂の流通性が損なわれる虞がある。また、溶融樹脂の滞留Ｓが生じると、樹脂が劣化したり、材料変更の際に材料ロスが生じる。

これに対して、本発明の射出成形装置は、拡開型のシールリング１１の採用により流路断面積が急激に増大する構造になるものの、流向変更体１２により溶融樹脂の滞留を防止することができる。これにより、射出成形装置は、樹脂の劣化や材料ロスを未然に阻止することも可能になる。

このようにして、射出形成装置は、スプルー部４、マニホールドパイプ６及びホットノズル７を備えた構造において、拡開型のシールリング１１の採用を可能にしたうえで、マニホールドパイプ６のシール性を向上させることができると共に、溶融樹脂の滞留を防止して良好な流通性を得ることができる。

また、射出成形装置は、拡開型のシールリング１１と、このシールリング１１の開口部１１Ｃに向かう反転流ＢＦを形成する流向反転部１２Ａを有する流向変更体とを採用したことから、反転流ＢＦがシールリング１１の充分な拡開動作と確実なシール機能に寄与する。これにより、射出成形装置は、拡開型のシールリング１１による優れたシール機能と溶融樹脂の滞留防止機能とを簡単な構造で且つ効率的に両立させることができる。

さらに、射出成形装置は、本体部１２Ｂ、導入部１２Ｃ、溝部１２Ｄ及び流通口１２Ｅを有する流向変更体１２を採用したことにより、単一の部品で溶融樹脂の順流ＮＦ及び反転流ＢＦを形成することができ、拡開型のシールリング１１と協働して、シール性や溶融樹脂の流通性のさらなる向上を実現することができる。なお、流向変更体１２は、例えば流路曲成部５内に一体的に設けることも可能であるが、上記実施形態のように単一の部品にすれば、交換も可能となり、保守管理性の向上にも貢献することができる。

図６は、本発明に係わる射出成形装置のバルブゲート構造への適用例を説明する断面図である。なお、先の実施形態と同一の構成部位は、同一符号を付して詳細な説明を省略する。

図示の射出成形装置は、ホットノズル７のノズル部（７Ａ）を開閉するバルブゲート構造を有するものであって、ホットノズル７の軸線上に配置されたバルブピン２１を備えており、このバルブピン２１の先端（下端）で図外のノズル部を開閉する。

バルブピン２１は、流路曲成部材５及び流向変更体１２の流通口１２Ｅを垂直に貫通した状態にして、ホットノズル７の軸線上に配置してある。バルブピン２１と流通口１２Ｅとの間には、溶融樹脂が流通可能な隙間が形成される。これに対して、流路曲成部５の上部には、フレーム２２を介して駆動装置２３が配置してある。

駆動装置２３は、シリンダやモータ等の駆動源を含むと共に、その駆動源により昇降駆動される出力部２４を下向きに備えており、出力部２４に、バルブピン２１の上端部が連結してある。これにより、バルブピン２１は、駆動装置２３により昇降駆動され、ホットノズル７のノズル部を開閉する。

上記構成を備えた射出成形装置は、バルブゲート構造により溶融樹脂の射出性や保温性が向上し、しかも、先の実施形態と同様に、拡開型のシールリング１１の採用を可能にしたいえで、マニホールドパイプ６のシール性が向上すると共に、溶融樹脂の滞留を防止して良好な流通性が得られる。

なお、本発明に係わる射出成形装置は、その構成が上記実施形態のみに限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で構成を適宜変更することができ、例えば、スプルー部４、流路曲成部５及びマニホールドパイプ６等を選択的に一体化したり、可動型２と一体化したりすることが可能である。

ＢＦ 反転流
Ｐ１ 導入路
Ｐ２ 分岐路
Ｐ５ 環状流路
４ スプルー部
５ 流路曲成部
５Ａ 入口
５Ｂ 出口
６ マニホールドパイプ
７ ホットノズル
１１ シールリング
１１Ｃ 開口部
１２ 流向変更体
１２Ａ 流向反転部
１２Ｂ 本体部
１２Ｃ 導入部（流向反転部）
１２Ｄ 溝部（流向反転部）
１２Ｅ 流通口

Claims (3)

1. 溶融樹脂の導入路及び前記導入路に連通する分岐路を有するスプルー部と、
   入口から出口に至る間で流路の向きを変える流路曲成部と、
   スプルー部の分岐路及び流路曲成部の入口に連通するマニホールドパイプと、
   流路曲成部の出口に連通するホットノズルとを備え、
   マニホールドパイプの端部外周に、流路曲成部との間を封止するシールリングを備えると共に、流路曲成部に、入口から導入された溶融樹脂の流れを出口に向けるための流向変更体を備えたことを特徴とする射出成形装置。
2. シールリングが、開口部を有する中空状を成し、開口部から内部に導入した溶融樹脂の圧力で外側に拡開される拡開型のシールリングであって、流路曲成部の流路内に開口部を開放させて配置してあり、
   流向変更体が、導入された溶融樹脂の一部をシールリングの開口部に向かう反転流に変更する流向反転部を有していることを特徴とする請求項１に記載の射出成形装置。
3. 流向変更体が、流路曲成部内に固定される本体部と、本体部から流路曲成部の入口に向けて突出する導入部と、本体部において流路曲成部の出口方向に沿って形成され且つ導入部に連通する溝部と、導入部及び溝部に連通し且つ流路曲成部の出口に向けて形成された流通口とを備えており、
   導入部及び溝部により、前記流向反転部を形成すると共に、本体部とマニホールドパイプとの間に、導入部を中央とする環状流路を形成することを特徴とする請求項２に記載の射出成形装置。

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