JP2578583B2 - サイドゲート式ランナレス射出成形用金型装置におけるホットノズル - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明はサイドゲート式ランナレ
ス射出成形用金型装置におけるホットノズルに関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、射出成形機から射出された溶融樹
脂をホットノズルを介して金型内に充填することにより
ランナをなくするようにしたランナレス射出成形用金型
装置においては、ゲートの切断を成形終了と同時に行う
ため、ホットノズルの出口穴をノズル部先端の側部に設
け、これに対面する金型のゲート穴も出口穴と対応する
部位に配置して、ホットノズルと金型（可動型もしくは
固定型）とを相対動させ、ホットノズルの出口穴と金型
のゲート穴との間で剪断するようにしたサイドゲート式
のランナレス射出成形用金型装置が提案されている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】このようなサイドゲー
ト式のランナレス射出成形用金型装置は、上記のように
ゲートの切断を成形終了と同時に行うことができるの
で、樹脂の糸引きを防止できる点において優れたもので
あるが実用化は困難とされていた。すなわち、上記のよ
うに、剪断によりゲートの切断を行うにはゲートがある
程度軟らかい状態である必要があるが、切断を行う際に
は金型は冷却されているため金型のゲート穴で樹脂が冷
却固化され、さらにゲート穴を有するノズル穴内面に当
接するホットノズル先端部が金型の冷却作用を受けるた
め出口穴内でも樹脂が固化することとなるので、剪断力
によるゲートの切断は非常に困難であり、特に融点が高
いいわゆるエンジニアリングプラスチックの成形に利用
することは殆ど不可能であった。なお、ゲートを軟らか
い状態に保つにはホットノズルの温度を高くすることが
考えられるが、ホットノズルは従来ヒーターを別個にホ
ットノズルに取り付けて加熱するものであり、ゲートの
温度を高めるためにヒータの温度を高くすると先端部以
外の金型に接触しない部分の樹脂が過熱されて熱分解等
を生じる恐れがあり、また金型と接触する先端部を局部
的に加熱するには非常に狭い限られた場所にヒータを設
置しなければならない問題点が有る。従って、本発明は
サイドゲート式のランナレス射出成形用金型装置に最適
なホットノズルを提供することを目的とするものであ
る。

【０００４】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、請求項１のサイドゲート式ランナレス射出成形用金
型装置におけるホットノズルは、射出成形機から射出さ
れた溶融樹脂を、側部に出口穴を有するホットノズルを
介して金型内に充填し、冷却後のゲートを前記ホットノ
ズルと前記金型との間の相対動により剪断するようにし
たサイドゲート式ランナレス射出成形用金型装置におけ
るホットノズルであって、該ホットノズルは基部と、前
記金型のノズル穴に挿通されるノズル部とから構成し、
かつ前記ホットノズルの本体を所定の電気抵抗を有する
導電性金属で形成するとともに前記ノズル部の先端に対
応する部位に前記出口穴を形成し、また前記本体には前
記ノズル部の先端を残して、該ノズル部の基部から前記
ノズル部にかけて少なくとも１対の割溝を設け、該割溝
により隔てられた本体部分間に電圧を加えて前記ノズル
部の先端を主として発熱させるように構成し、さらに前
記出口穴を前記ノズル部先端において、少なくとも１つ
の前記割溝に対応する位置に配置したことを特徴とす
る。また請求項２のホットノズルは請求項１において、
前記出口穴は前記割溝の各々に対応して設けられている
ことを特徴とする。さらに、請求項３のホットノズルは
請求項２において、前記割溝は複数対でかつ円周方向等
間隔で配置されており、発熱のための電圧が直径方向に
対向する前記本体部分間においてそれぞれ等しく加えら
れることを特徴とする。

【０００５】

【作用】請求項１のサイドゲート式ランナレス射出成形
用金型装置におけるホットノズルでは、基部の両端部間
に電圧を加えることでノズル部自身が発熱するものであ
り、またこのような発熱は主としてノズル部先端におい
て行われるものであるから、金型の冷却作用にかかわら
ず先端の温度をゲートを切断に適した半固化状態とする
に最適な温度に維持でき、後続の剪断によるゲートの切
断を円滑に行うことができる。請求項２のホットノズル
では、割溝対の数を多くすれば出口穴の数がそれだけ多
くなり、金型のゲート穴及びキャビティをこれに対応す
る数で設けることができる。請求項３のホットノズルで
は、割溝を複数対として、発熱のための電圧が直径方向
に対向する本体部分間においてそれぞれ等しく加えられ
るものであるから、割溝を円周方向等間隔で配置した構
成と相まって、ノズル先端部の均等な温度分布が得ら
れ、従って各出口穴内部の樹脂温度を均一とすることが
できる。

【０００６】

【実施例】次に本発明の一実施例を図面を参照して説明
する。図１に要部を断面で示したサイドゲート式ランナ
レス射出成形用金型装置は同一面内で互いに上下方向に
対向配置された１対のキャビティ１〜１を相互間に形成
する可動型２及び固定型３と、固定型３のキャビティ
１，１間の中心部に形成されたノズル穴４に挿通される
筒状のノズル部５を備えたホットノズル６とを有してい
る。ノズル孔穴はホットノズル６のノズル部５の先端部
外周面が摺接する該外周面とほぼ同径の小径部４ａと、
ノズル部５との間に隙間を形成する出口側の大径部４ｂ
とを有している。ホットノズル６はノズル部５の後部に
大径環状の基部７を有しており、該基部７はノズル穴４
の外部に配置され、ボルト８，８を介してマニホルド９
に固定されている。マニホルド９は固定型３を取り付け
た固定盤１０に図１中紙面に直角方向で形成された溝１
１に対しノズル穴４の軸方向に摺動可能に嵌合されてい
る。溝１１の底部は貫通穴１２を通じて射出成形機側に
開口しており、マニホルド９の後面には射出成形機ノズ
ル１３が当接嵌合する凹部１４が形成されている。

【０００７】マニホルド９及びホットノズル６には上記
射出成形機ノズル１３から射出される溶融樹脂の通路１
５Ａ及び１５Ｂが一連でそれぞれ形成されている、な
お、図示は省略したが、マニホルド９には図１中紙面に
直角方向に配列された複数のホットノルズ６が取り付け
られており、各通路１５Ａは図示しない流路により互い
に連結されて共通の射出成形機ノズル１３からの溶融樹
脂の供給を受けるものであり、金型にはこれらに対応し
て同様なノズル穴４及びキャビティ１，１がそれぞれ設
けられているものである。以下は１つのホットノズル
６，ノズル穴４及びキャビティ１，１組に関してのみ説
明する。

【０００８】ホットノズル６のノズル部５の先端部には
外側に向かい斜め前方に延び、かつ正面視（図１の左側
から見た状態）で半径方向に延びる一対の出口穴１６，
１６が直径方向に対向状で形成され、これらは後述する
割溝１９，１９と対応する位置においてそれぞれ配置さ
れている。出口穴１６，１６は、図１に示したようにノ
ズル部５の先端がノズル穴４の底面４ｃに当接した状態
では、ノズル穴４の小径部４ａの周壁４ｄの奥部に形成
された対応する半径方向のゲート穴１７，１７を介して
上記キャビティ１，１にそれぞれ連通している。

【０００９】次にホットノズル６の構成を図２〜図４を
参照してさらに詳しく説明すると、ホットノズル６は所
定の電気抵抗を有する筒状導電性金属製の本体１８を有
しており、該本体１８は平面状の先端面１８ａ（上記ノ
ズル穴４の底面４ｃに当接するノズル部５の先端面）を
有している。また本体１８には図１及び図３に示すよう
に先端の一部を残して後端から先端部にかけて延出する
一対の直線状の割溝１９，１９が直径方向に対向して形
成されており、基部７側には図２に示すように導線２
０，２０との各端子２１を介する接続部２２，２２が割
溝１９，１９と直角方向で対向状に突出形成されてい
る。ここで、導線２０，２０は図示しない温度制御装置
を介して電源側及びアース側にそれぞれ接続され、温度
制御装置を介して供給される電力（低電圧多電流）によ
り本体１８が主としてノズル部５の先端部において発熱
するものであり、本体１８は薄肉状に形成されて比較的
熱容量が小さく設定されているため、短時間で昇温しか
つ降温し、給電電力を調整することにより正確な温度制
御が可能となっている。また、このような温度制御はホ
ットノズル６の適宜箇所（例えばノズル先端部及び中央
部）に熱電対（図示しない）を設け、該熱電対の検出温
度に基づいて温度制御装置により加熱電流を決定するこ
とで行うことができる。なお、本体１８は先端部に上述
した出口穴１６，１６を有しており、内部に溶融樹脂の
通路１５Ｂを形成しているものである。

【００１０】本体１８は上述した導線２０，２０との接
続部２２，２２の外端部を除き、セラミックからなる断
熱性及び絶縁性の被膜（図示省略）により覆われてい
る。なお、このような被膜はセラミック微粉末を高温熔
射により本体外面に密着させることで形成されるもので
ある。本体１８は上記出口穴１６，１６を有する先端部
を除きさらにセラミック製もしくは鉄製の保護筒２３に
より覆われている。なお、本体１８の先端部はその後部
側に対し大径状に形成されるとともに、後方に張り出す
環状部２４を一体で有しており、保護筒２３の先端部は
その外周面を環状部２４の外周面と面一をなした状態で
環状部２４内に嵌合されている。また、図３及び図４に
示すように、基部７に対応する保護筒２３部分には上記
マニホルド９への固定のためのボルト８，８が挿通され
る挿通穴２５，２５が貫通形成されている。

【００１１】図１に戻り、ノズル孔４周囲の固定型３外
面とホットノズル６の基部７の環状前面７ａとの間には
図５に一つのみを側面視で示した２枚の皿バネ２６，２
６が介在されており、皿バネ２６，２６は頂部側を互い
に向かい合わせた状態で、ノズル部５に対し同軸で挿通
されている。これらの皿バネ２６，２６はホットノズル
６を該ホットノズル６を取り付けたマニホルド９ととも
に後方に付勢して、図６に示すようにマニホルド９が固
定盤１０の溝１１の底面に当接した後退位置に通常維持
するものであり、この後退位置では同図６に示すように
ホットノズル６先端部の出口穴１６，１６が対応するゲ
ート穴１７，１７に対して位置がずれ、対面するノズル
穴４の小径部４ａの周壁４ｄにより塞がれた状態とな
る。なお、皿バネ２６の枚数は後述する射出成形機ノズ
ル１３によるマニホルド９を介するホットノズル６の押
圧力に応じて適宜選択されるものであり、互いに向きを
変えて軸方向に一連で配置される。

【００１２】次に上記実施例の作用に関し説明すると、
まず成形サイクル開始前の状態では射出成形機は金型装
置から離れており、ホットノズル６は皿バネ２６，２６
の付勢力により図６に示した後退位置に位置している。

【００１３】成形サイクルが開始されると射出成形機が
金型装置に向けて前進され、射出成形機ノズル１３がマ
ニホルド９の凹部１４に嵌合当接してマニホルド９をホ
ットノズル６とともに皿バネ２６，２６の付勢力に抗し
て前方に押圧し、ホットノズル６を後退位置から前進さ
せる。

【００１４】ホットノズル６の前進はノズル部５の先端
面すなわち本体１８の先端面１８ａがノズル穴４の底面
４ｃに当接することで停止され、図１に示したように、
ノズル部５の出口穴１６，１６が対応するゲート穴１
７，１７と整合した状態が得られる。

【００１５】この状態でホットノズル６に導線２０，２
０を介して低電圧多電流が供給されて本体１８が主とし
てノズル部５の先端部において発熱され、次いで射出成
形機ノズル１３から溶融樹脂が射出される。溶融樹脂は
マニホルド９の通路１５Ａ及びホットノズル６の通路１
５Ｂを通って出口穴１６，１６から対応するゲート穴１
７，１７を経てキャビティ１，１内に充填される。ここ
で、ホットノズル６は上記した通電により発熱されてい
るため、樹脂は良好な溶融状態に保たれて円滑にキャビ
ティ１，１内に流入するものである。

【００１６】樹脂のキャビティ１，１内への充填が完了
停止すると金型すなわち可動型２及び固定型３に冷却水
が通されて充填樹脂が固化され、ノズル部５の先端部が
ノズル穴４の小径部４ａの周壁４ｄとの当接により冷却
されるが、ホットノズル６への通電状態は依然として維
持され、出口穴１６，１６及びゲート穴１７，１７内部
の樹脂が半固化状態に維持される。このように、ホット
ノズル６の通電状態を維持しても、上記のようにホット
ノズル６は主としてノズル部５の先端部において発熱す
るものであるから、先端部以外の部分の過熱と、それに
伴う内部樹脂の過熱は何等生じないのである。

【００１７】金型の冷却が完了して射出成形機が金型装
置から後退し、射出成形機ノズル１３がマニホルド９か
ら後退すると、これに伴ってホットノズル６が皿バネ２
６，２６の復元力により後退する。このような移動によ
り出口穴１６，１６が対応するゲート穴１７，１７に対
し後方にずれることとなるため、出口穴１６，１６と対
応するゲート穴１７，１７との間にわたって存在してい
た半固化状態の樹脂がこれらの境界面において剪断力に
より切断される。ここで、出口穴１６，１６と対応する
ゲート穴１７，１７との境界面は円筒面状をなしてお
り、各出口穴１６の前方側の開口縁と対応するゲート穴
１７の後方側の開口縁との協働により滑らかな切断面が
得られるものである。

【００１８】次いでホットノズル６への通電が断たれる
とともに可動型２が前方に移動されて型開きが行われ、
キャビティ１，１内で固化した樹脂が図７に示した製品
Ｐ，Ｐとして取り出される。ここでこれらのゲートの切
断は上記のように各出口穴１６の前方側の開口縁と対応
するゲート穴１７の後方側の開口縁との協働により同時
に行われるものであり、平滑なゲート切断面を有する２
つの製品Ｐ，Ｐを同時に得ることができる。なお、この
ようなゲート穴１７−出口穴１６組と他のゲート穴１７
−出口穴１６組との位置関係は円周面内における配置が
ゲート穴１７構造、出口穴１６構造において最も簡単と
なるが、前後に位置をずらして設けることも可能であ
る。

【００１９】製品Ｐの取り出しが終わると可動型２が後
方に移動して型締めが行われ、成形サイクルが再び開始
される。すなわち、上述のように射出成形機が金型装置
に向けて前進されて、ホットノズル６が皿バネ２６，２
６の付勢力に抗して前方に押圧されて図１に示した前進
位置に位置され、次いでホットノズル６が通電により発
熱される。ここで、ホットノズル６内には先の成形サイ
クルにおける樹脂が内部に残存した状態となっている
が、このような残存樹脂はホットノズル６の発熱により
溶融状態とされ、特に出口穴１６，１６を有するノズル
部５先端が主として発熱することで十分な溶融状態が得
られる。このため、後続の射出成形機ノズル１３からの
溶融樹脂の射出とホットノズル６の出口穴１６，１６か
ら対応するゲート穴１７，１７を経てキャビティ１，１
内に到る樹脂の流れが円滑に行われる。

【００２０】なお、以上の実施例において、ホットノズ
ル６の割溝１９は直径方向に対向して一対設け、出口穴
１６，１６もこれに対応して一対設けるものとしたが、
割溝１９を円周方向等間隔で複数対設け、割溝１９によ
り分割された本体１８部分のうち直径方向に対向する本
体１８部分組間に低電圧、高電流をそれぞれ加えるよう
にしても良い。

【００２１】このような別例を図８及びそのＩＸ−ＩＸ
線断面図である図９を参照して説明する。なお、本例の
基本的な構造は上記実施例と同様であり、図８及び図９
中上記実施例と同様な部材には同一符号が付して有る。
本実施例において割溝１９は２対設けられて、本体１８
Ａが４つの部分に分割され、直径方向に対向する２組の
本体１８Ａ部分の各組において低電圧、高電流がそれぞ
れ接続部２２Ａ，２２Ａ及び接続部２２Ｂ，２２Ｂより
供給されて加熱される。なお、この実施例の本体部分１
８Ａは図９に示されるように、上記実施例の環状部２４
は有さず、その先端部に至り保護筒２３により覆われて
いるものである。

【００２２】また割溝１９を３対設ける場合には６つの
本体１８部分ができ、直径方向に対向する３組の本体１
８部分の各組において低電圧、高電流（この場合には３
相交流が利用される）がそれぞれ供給されて加熱される
のである。なお、これらの場合においても出口穴１６は
割溝１９に対応する部位においてノズル部５の先端部に
配置され、割溝１９と同数の出口穴１６が設けられるも
のであり、固定型３のゲート穴１７さらにはキャビティ
１をこれに対応する数で設けることにより、単一のホッ
トノズル６を利用して多数の製品Ｐを同時に成形しかつ
これらのゲートを同時に切断することができる。

【００２３】また、上記のように割溝１９を複数対設け
る場合、発熱のための電圧は直径方向に対向する本体１
８部分の各組間においてそれぞれ等しく加えられ、これ
によって、割溝１９を円周方向等間隔で配置した構成と
相まって、ノズル５先端部の均等な温度分布が得られ、
従って各出口穴１６内部の樹脂温度を均一とすることが
できる。従って、このように複数の製品Ｐを得る場合で
あっても、各製品Ｐ間の品質のバラツキがなくなり、ま
たゲートの切断を各出口穴１６とこれに対面するゲート
穴１７間において同様に行うことができ、全ての製品Ｐ
において平滑な切断面を得ることができるので、優れた
品質の製品Ｐを同時に多数得ることができる。

【００２４】さらに、以上の実施例において、ホットノ
ズル６の前進位置と後退位置との間の移動は射出成形機
の移動力と皿バネ２６，２６の復元力を利用して行うも
のであり、このような移動を行わせるための別部材とし
て皿バネ２６，２６を設けるだけで良いため、構造及び
制御上非常に簡単となり、安価に製造できる利点を有す
る点で好ましいが、このような構成に代えて、射出成形
機の成形サイクルに応じて駆動されるエアシリンダ等の
アクチュエータをホットノズル６に連結する構成として
も良い。

【００２５】また、本実施例ではホットノズル６を常に
後退位置に向けて付勢する付勢手段として皿バネ２６，
２６を利用しており、このような皿バネ２６，２６は前
述のように単に枚数を調節することで成形機に最適な付
勢力が得られる点で優れたものであるが、皿バネ２６，
２６に代えて圧縮コイルスプリング等の他のスプリング
を利用しても良く、また、スプリングではなくエア圧等
の他の付勢手段を利用しても良い。

【００２６】さらに、本実施例ではホットノズル６を金
型（固定型３）に対し移動させることでゲートの切断を
行うように構成したが、例えば固定型３をホットノズル
６に対し動かすことでゲートの切断を行わせることも可
能である。

【００２７】加えて、本実施例ではホットノズル６の前
進位置での係止手段としてノズル部４の先端面１８ａと
ノズル穴４の底面４ｃとの当接を利用し、またホットノ
ズル６の後退位置での係止手段としてマニホルド９の固
定盤１０の溝１１の底面に対する当接を利用利用したも
のであり、これらの係止手段は係止のための別部材を必
要としないため構造上非常に簡単となる利点を有するも
のであるが、このような手段としてはホットノズル６
と、固定型３及び固定盤１０等を含む固定部との間に設
けられてホットノズル６を前進位置及び後退位置で係止
できる手段であればいかなる手段であっても良く、例え
ばホットノズル６にストッパ部を設け、固定部に前進位
置及び後退位置においてストッパ部を係止する係止部を
設けることが可能である。

【００２８】

【発明の効果】請求項１のサイドゲート式ランナレス射
出成形用金型装置におけるホットノズルでは、金型の冷
却作用にかかわらず先端の温度をゲートを切断に適した
半固化状態とするに最適な温度に維持でき、後続の剪断
によるゲートの切断を円滑に行うことができるので、サ
イドゲート式ランナレス射出成形用金型装置に最適なホ
ットノズルが得られる利点を有する。請求項２のホット
ノズルでは、単一のホットノズルを利用して多数の製品
を得ることができ、しかもこれらのゲートの切断を同時
に行うことができる利点を有する。請求項３のホットノ
ズルでは、安定した品質の製品を同時に多数得ることが
できるとともに、各製品に共通して平滑な断面を得るこ
とができる利点を有する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例によるホットノズルを利用し
たサイドゲート式ランナレス射出成形用金型装置の断面
図。

【図２】図１に示したホットノズルの拡大横断面図。

【図３】図２の縦断面図。

【図４】図３の右側面図。

【図５】図１に示した皿バネの１つの側面図。

【図６】ホットノズルが後退位置に位置した状態を示す
図１と同様な断面図。

【図７】ホットノズルにより得られた製品を示す側面
図。

【図８】ホットノズルに二対の割溝を設けた場合の別例
を示す要部断面図。

【図９】図８のＩＸ−ＩＸ線断面図。

【符号の説明】

１ キャビティ ２ 可動型 ３ 固定型 ４ ノズル穴 ５ ノズル部 ６ ホットノズル ７ 基部 １３ 射出成形機ノズル １６ 出口穴 １７ ゲート穴 １８，１８Ａ 本体 １９ 割溝

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 射出成形機から射出された溶融樹脂を、
   側部に出口穴を有するホットノズルを介して金型内に充
   填し、冷却後のゲートを前記ホットノズルと前記金型と
   の間の相対動により剪断するようにしたサイドゲート式
   ランナレス射出成形用金型装置におけるホットノズルで
   あって、該ホットノズルは基部と、前記金型のノズル穴
   に挿通されるノズル部とから構成し、かつ前記ホットノ
   ズルの本体を所定の電気抵抗を有する導電性金属で形成
   するとともに前記ノズル部の先端に対応する部位に前記
   出口穴を形成し、また前記本体には前記ノズル部の先端
   を残して、該ノズル部の基部から前記ノズル部にかけて
   少なくとも１対の割溝を設け、該割溝により隔てられた
   本体部分間に電圧を加えて前記ノズル部の先端を主とし
   て発熱させるように構成し、さらに、前記出口穴を前記
   ノズル部先端において、少なくとも１つの前記割溝に対
   応する位置に配置したサイドゲート式ランナレス射出成
   形用金型装置におけるホットノズル。
2. 【請求項２】 前記出口穴は前記割溝の各々に対応して
   設けられている請求項１のサイドゲート式ランナレス射
   出成形用金型装置におけるホットノズル。
3. 【請求項３】 前記割溝は複数対でかつ円周方向等間隔
   で配置されており、発熱のための電圧が直径方向に対向
   する前記本体部分間においてそれぞれ等しく加えられる
   請求項２のサイドゲート式ランナレス射出成形用金型装
   置におけるホットノズル。