JP2017202650A - 射出成形用金型のマニホールドの加熱装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 マニホールドの昇温時間を短縮させることができると共に温度調整も容易で、マニホールド全体を所定の温度、保持することができる射出成形用金型のマニホールドの加熱装置を提供する。【解決手段】 マニホールド４の複数個所にヒータ配設孔９が縦設されてあり、これらのヒータ配設孔９に、外周面が平滑な面に形成された伝熱性に優れた金属製筒体11内に酸化マグネシウムからなる充填材層13を介して棒状のセラミックヒータ12を内蔵してなる加熱体10が内装されていて、セラミックヒータ12からの高温発熱によって金属製筒体11を介してマニホールド４全体を短時間で所定の温度に昇温、保持させるように構成している。【選択図】 図１

Description

本発明は、射出成形機のノズルから供給される溶融樹脂を高温に保持しながら射出成形用金型のキャビティ内に送り込むマニホールドの加熱装置に関する。

射出成形用金型におけるマニホールドは、射出成形用金型の固定側金型の型板上に固定されてあり、特許文献１に記載されているように、その内部に設けている溶融樹脂の通路から型板に設けているゲートブッシュ内の樹脂通路を通じて金型のキャビティに溶融樹脂を供給するように構成されているが、射出成形機のノズルから供給された溶融樹脂を射出成形が可能な温度に保持しながらゲートブッシュ側に供給する必要があり、そのため、従来から、例えば特許文献２に記載されているように、マニホールドの四隅部にマニホールドの全長に亘って貫通したヒータ配設孔を形成し、このヒータ配設孔にカートリッジヒータを内蔵させてカートリッジヒータからの発熱によってマニホールドを加熱している。

しかしながら、カートリッジヒータは、昇温速度が遅くてマニホールドを所定温度にまで昇温させるには時間がかかり、単位面積当たりの発熱量が比較的低いことと相まって成形時間が極めて長くなって量産に適さなく、さらに、断線等の故障が発生し易くて長期の使用に供することができず、また、長さが長くなると、その長さ方向に加熱能力のバラツキが生じてマニホールドを全長に亘って均一に加熱することができなくなる等の問題点があった。

このため、特許文献３に記載されているように、マニホールドの加熱用ヒータとして棒状のセラミックヒータを採用することが行われている。このセラミックヒータによれば、昇温速度が速く、且つ、発熱温度が極めて高いために、マニホールドを短時間で所定温度にまで急速に昇温させることができると共に、ヒータの全長に亘って略均一な温度分布となるように発熱させることができる。

特開２００６−３４６９４１号公報 特開２００７−８３５８２号公報 特開平１０−２０２６６３号公報

しかしながら、セラミックヒータはその表面が粗面に形成されていて外径精度が悪く、マニホールドのヒータ配設孔に内蔵する際に、円滑に且つ精度よく装着することが困難な事態が発生する虞れがあるばかりでなく、配設孔の孔壁に部分的に接した状態で内装された場合には、その接触部分からマニホールドへの伝熱量が多くなってマニホールドに伝達する温度分布にムラが発生し、マニホールドの温度調整に支障をきたすといった問題点がある。また、セラミックヒータは割れが発生しやすく取扱性にも問題点がある。

本発明はこのような問題点に鑑みてなされたもので、その目的とするところは、マニホールドに対するセラミックヒータの装着が簡単且つ精度よく行えると共に、セラミックヒータからの発熱をマニホールドに均一に伝達することができ、さらに、マニホールドを短時間で射出成形が可能な温度に加熱、保持することができると共に温度調整も容易に且つ精度よく行え、また、セラミックヒータの割れの発生を防止することができる射出成形用金型のマニホールドの加熱装置を提供するにある。

上記目的を達成するために本発明の射出成形用金型のマニホールドの加熱装置は、請求項１に記載したように、射出成形用金型の固定側金型の型板上に配設され、内部に射出成形機からの溶融樹脂をゲートブッシュ側に供給する樹脂通路を設けてなるマニホールドの加熱装置であって、マニホールドの複数個所にヒータ配設孔が設けられてあり、各ヒータ配設孔には、外周面が全長に亘って平滑な面に形成された伝熱性に優れた金属製筒体内に酸化マグネシウムなどの絶縁性材料の充填材層を介して棒状のセラミックヒータを内蔵してなる加熱体が内装されていることを特徴とする。

このように構成した射出成形用金型のマニホールドの加熱装置において、請求項２に係る発明は、マニホールドはその内部の樹脂通路に沿って複数の領域に区画されていて、各領域に複数の加熱体が縦装されていると共に、各領域の温度を検出する温度センサが配設されていることを特徴とする。

請求項３に係る発明は、加熱体における金属製筒体の上端開口部周縁とセラミックヒータの上端部外周面とにそれぞれフランジ部が設けられてあり、金属製筒体のフランジ部上にセラミックヒータのフランジ部を重ねあわせていることを特徴する。

請求項１に係る発明によれば、マニホールドのヒータ配設孔に内装されている加熱体は、外周面が全長に亘って平滑な面に形成された伝熱性に優れた金属製筒体内に酸化マグネシウムなどの絶縁性材料の充填材層を介して棒状のセラミックヒータを内蔵してなるものであるから、割れ易いセラミックヒータを金属製筒体によって保護しているので、マニホールドのヒータ配設孔等への配設作業時などにおける取扱いが容易に行えると共にヒータ配設孔に対して加熱体を、その金属製筒体の平滑な外周面が全長に亘ってヒータ配設孔の孔壁に沿うように簡単かつ精度よく行え、加熱体からの発熱をマニホールドに均一に伝達させることができる。

さらに、セラミックヒータは昇温速度が速く且つ発熱温度が極めて高いことと相まって，このセラミックヒータを内装している筒体が伝熱性が極めて良好な表面が平滑な金属パイプよりなるので、セラミックヒータの発熱を金属製筒体の平滑な表面から金属製筒体が配設しているマニホールドのヒータ配設孔の全長に亘って均一に且つ効率よく伝達することができ、マニホールドの昇温時間を短縮させることができ、短時間で射出成形が可能な温度に加熱、保持することができる。

その上、請求項２に係る発明によれば、マニホールドはその内部の樹脂通路に沿って複数の領域に区画されていて、各領域に複数の加熱体が縦装されていると共に、各領域の温度を検出する温度センサが配設されているので、各領域に縦装している加熱体の温度（電力量）を温度センサによって検出してマニホールド全体を均一な温度となるように調整することができる。

請求項３に係る発明によれば、加熱体における金属製筒体の上端開口部周縁とセラミックヒータの上端部外周面とにそれぞれフランジ部が設けられてあり、金属製筒体のフランジ部上にセラミックヒータのフランジ部を重ね合わせているので、金属製筒体内にセラミックヒータを簡単且つ正確に組み込むことができて精度のよい加熱体を提供することができると共に、マニホールドに設けている各ヒータ配設孔内に金属製筒体を縦装する際に、そのフランジ部がマニホールド上に当接するまで挿入することによって正確な装着が可能となり、精度のよいマニホールドの加熱装置を構成することができる。

加熱装置を備えたマニホールド全体の簡略斜視図。 その平面図。 加熱体の縦断面図。 射出成形用金型の一部の縦断正面図。 加熱体を縦装したマニホールド部分の断面図。

本発明の具体的な実施例を図面に基づいて説明すると、図４において、射出成形用金型は、固定金型１と移動金型２とを上下に対向させて配設し、これらの金型１、２の対向面間で成形品を得るためのキャビティ３を形成するように構成してあり、上記固定金型１にはその型板1a上に一定幅と一定高さを有し長さが長いブロック形状に形成されたマニホールド４が配設されてあり、ボルト等によって固定金型１に固定されている。

マニホールド４には図１、図４に示すように、射出成形機の溶融樹脂供給用ノズル（図示せず）から溶融樹脂を受け入れるスプルー５を上方に向かって突設してあり、マニホールド４はこのスプルー５の配設個所を中央にして平面方向に放射状に延びた複数のブロック形状の部分によって形成されている。

スプール５から放射状に延びている各マニホールド４の中央部内には上記スプルー５の下端から分岐して先端がそれぞれのマニホールド４の端部に至る溶融樹脂の通路６が設けられあり、スプルー５から放射状に延びている各樹脂通路６の端部は各マニホールド４の端部側に設けているランナーブッシュ７内の樹脂通路８の上端開口部にそれぞれ連通している。従って、射出成形機のノズルからスプルー５内に注入された溶融樹脂は、スプルー５の下端から放射状に延びている各マニホールド４内の樹脂通路６に分流してこれらの樹脂通路６を通じてそれぞれ対応するランナーブッシュ７の樹脂通路８に送り込まれるように構成している。

各マニホールド４には樹脂通路６を中央にしてその両側部に、長さ方向に一定間隔毎にマニホールド４の上面から下端部に達する深さまで縦方向に穿設されたヒータ配設孔９が設けてあり、これらのヒータ配設孔９に加熱体10が内装されている。

加熱体10は、図３に示すように、ステンレス合金（ＳＵＳ）などの伝熱性に優れた金属製筒体11内の中央部に棒状のセラミックヒータ12を内蔵していると共に、このセラミックヒータ12の外周面と金属製筒体11の内周面との間の隙間に酸化マグネシウムなどの絶縁材料を充填してなり、セラミックヒータ12からの発熱を絶縁材料の充填材層13を介して金属製筒体11に伝達し、金属製筒体11からの放熱によってマニホールド４を加熱するように構成している。

上記金属製筒体11は上端が全面的に開口している有底円筒形状に形成されていると共にその外周面が全長に亘って平滑な面に形成され、且つ、外径が上記ヒータ配設孔９の孔壁に接してこのヒータ配設孔９に挿嵌可能な径に形成されてあり、その上端開口部には円形状のフランジ部11a が長さ方向に対して直角方向に突設している。

一方、セラミックヒータ12は金属製筒体11よりも小径で、且つ、金属製筒体11よりも長さが長く形成されていて、その上端部が金属製筒体11の上端開口部から上方に突出してあり、この突出上端部の下端部外周面に金属製筒体11の上記フランジ部11a 上に重なったフランジ部12a を設けていると共にこのフランジ部12a から上方に突出した上端部の両側面からセラミックヒータ12の電極14、15を外部に引き出している。

このように構成した加熱体10は、図５に示すように、マニホールド４の複数個所に縦方向に穿設している上記各ヒータ配設孔９にその金属製筒体11の外周面がヒータ配設孔９の孔壁に接し、且つ、金属製筒体11のフランジ部11a をマニホールド４の上面に当接させた状態でもって挿嵌されている。

さらに、マニホールド４は図２に仮想線で示すように、長さ方向に所望の領域4a、4b、4c毎に区画されていて加熱体10を複数ずつ設けているこれらの各領域4a、4b、4cに温度センサ16a 、16b 、16c が取付けられていると共に、各領域4a、4b、4cの複数個の加熱体10は、それぞれ電力調整器（図示せず）を介して電源に接続されてあり、マニホールド４におけるこれらの領域4a、4b、4cの温度をそれぞれの温度センサ16a 、16b 、16c により検出させてその検出信号を上記電力調整器に入力し、この電力調整器によって各領域4a、4b、4c内の加熱体10におけるセラミックヒータ12への供給電力量をマニホールド４全体の温度が均一になるように調整するように構成している。

マニホールド４の各端部側に設けている上記ランナーブッシュ７は図４に示すように、固定金型１内に装着されていてその上端をマニホールド４の端部下面に接続させてあり、その中心部に設けている上記樹脂通路８の上端をマニホールド４内の上記樹脂通路６の端部に連通させていると共に、その外周面にバンドヒータ17が装着されていて、上記ランナー６からこのランナーブッシュ７内の樹脂通路を通じてキャビティ３内に充填される溶融樹脂をこのバンドヒータ17によって加熱して良好な溶融状態を保持するように構成している。

さらに、各ランナーブッシュ７の上方におけるマニホールド４の端部上には、油圧シリンダ又はエアーシリンダ等の流体圧シリンダ18が設置されてあり、この流体圧シリンダ18によってランナーブッシュ７の樹脂通路８内に挿入しているバルブピン19を上下動させ、キャビティ３側に向かって開口している上記樹脂通路８の下端ゲートをこのバルブピン19によって開閉させるように構成している。

上記のように構成した射出成形用金型は、射出成形を開始するに際して、マニホールド４を加熱体10によって加熱して射出成形が可能な温度に達するまで立ち上げる。この際、マニホールド４に配設している多数の加熱体10はその金属製筒体11の外周面をマニホールド４に設けているヒータ配設孔９の孔壁に全面的に接触させ、且つ、金属製筒体11内に発熱体としてセラミックヒータ12を内装しているので、マニホールド全体を急速に加熱して短時間で射出成形が可能な温度にまで立ち上げることができる。

このようにマニホールド４を所定の温度にまで立ち上げたのち、射出成形機のノズルからスプルー５に溶融樹脂を注入し、スプルー５の下端から放射状に延びている各マニホールド４内の樹脂通路６に分流させ、加熱体10によって溶融樹脂を所定の成形温度に保持しながらランナーブッシュ７の樹脂通路８に供給してバルブピン19によって開いているゲートを通じてキャビティ３内に充填したのち、バルブピン19の下動によりゲートを閉止し、樹脂成形を行う。

この成形時において、加熱体19からの発熱によって加熱されるマニホールド４における各領域4a、4b、4cの温度が温度センサ16a 、16b 、16c によってそれぞれ検出され、その検出信号を電力調整器に入力してこの電力調整器によって各領域4a、4b、4c内の加熱体10におけるセラミックヒータ12への供給電力量をマニホールド４全体の温度が均一になるように調整し、各マニホールド４内の樹脂通路６を流通する溶融樹脂を所定温度に保持しながら樹脂成形を行うものである。

１ 固定金型
２ 移動金型
３ キャビティ
４ マニホールド
4a、4b、4c 領域
５ スプルー
６ 樹脂通路
７ ランナーブッシュ
８ 樹脂通路
９ ヒータ配設孔
10 加熱体
11 金属製筒体
12 セラミックヒータ
13 充填材層
16a 、16b 、16c 温度センサ

Claims (3)

1. 射出成形用金型の固定側金型の型板上に配設され、内部に射出成形機からの溶融樹脂をゲートブッシュ側に供給する樹脂通路を設けてなるマニホールドの加熱装置であって、マニホールドの複数個所にヒータ配設孔が設けられてあり、各ヒータ配設孔には、外周面が全長に亘って平滑な面に形成された伝熱性に優れた金属製筒体内に酸化マグネシウムなどの絶縁性材料の充填材層を介して棒状のセラミックヒータを内蔵してなる加熱体が内装されていることを特徴とする射出成形用金型のマニホールドの加熱装置。
2. マニホールドはその内部の樹脂通路に沿って複数の領域に区画されていて、各領域に複数の加熱体が縦装されていると共に、各領域の温度を検出する温度センサが配設されていることを特徴とする請求項１に記載の射出成形用金型のマニホールドの加熱装置。
3. 加熱体における金属製筒体の上端開口部周縁とセラミックヒータの上端部外周面とにそれぞれフランジ部が設けられてあり、金属製筒体のフランジ部上にセラミックヒータのフランジ部を重ねあわせていることを特徴する請求項１に記載の射出成形用金型のマニホールドの加熱装置。

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