JP2771285B2 - 流体冷却挿入片を有する射出成形装置 - Google Patents
流体冷却挿入片を有する射出成形装置Info
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Description
路を備えた挿入片を有し該通路がゲートの周りの挿入片
を冷却する射出成形装置に関する。
加熱および冷却の関係は厳格である。サイクル時間を短
縮することは益々重要となり、通常そのための最大の障
害はゲート区域の固化速度である。固化速度を改善する
ため、高温ノズルから熱をまた材料から摩擦熱を除去す
ることが必要である。このことは熱がキヤビテイによっ
て囲まれたゲートの周りの区域の成形コアに蓄積する、
内側ゲートを備えたキヤツプまたはふたのような型要素
に設けられた多数の加熱ノズルまたはプローブを有する
高温チツプゲート装置においてとくに真実である。各ノ
ズルは“異なつた厚さの加熱要素を有する射出成形ノズ
ルおよび製造方法”と称する、ゲラートの1988年4月13
日出願のカナダ国特許出願第563,981号に記載されたよ
うな加熱されるノーズ部分を有し、十分な熱をゲートを
通る溶融物に与えるが、この熱を周りの冷却された型に
逃がすことは、キヤビテイの構造から見て、困難であ
る。
出成形装置、とくにポリカーボネートのような温度に厳
格な材料に対して作用を成功させるためにも厳格であ
る。
入片に付加的冷却を施すことによつて、少なくとも部分
的に解決することである。
も1つの加熱プローブまたはノズルを有し該加熱プロー
ブまたはノズルが挿入片の中央深孔内に延びる前端ノー
ズ部分を有し、該ノーズ部分と周りの挿入片との間に間
隙を備え、該ノーズ部分はゲートと整合して挿入片を通
つてキヤビテイまで延びる射出成形装置であつて、該装
置は溶融物をゲートまで輸送してキヤビテイを充填する
ため入口から延びる射出成形装置において、挿入片がキ
ヤビテイに隣接する前方ノーズ部分の周りに貫通して延
びる流体冷却通路を有し、冷却流体通路は高圧および低
圧冷却流体導管にそれぞれ連通する入口および出口冷却
流体導管から延び、それにより冷却流体は通路を通つて
流れゲートの周りの挿入片を冷却する前記射出成形装置
を提供する。
第1実施例による多キヤビテイ射出成形装置は、共通の
長い加熱マニホルド12から延びる多数の加熱ノズル10を
有する。各加熱ノズル10は支持板16の開口14を通つて冷
却された成形コア挿入片18の深孔17内に延びている。ノ
ズル10は全体的に円筒形の外面22を備えた鋼製円筒形部
分20を有し、外面22は後端26に隣接する鋼製カラー部分
24と長い鋼製ノーズ部分28との間に延びている。ノーズ
部分28は鋭いチツプ32に達するテーパ付き外面30を有
し、チツプ32はキヤビテイ36に通ずる成形コア挿入片18
を通してゲート34と整合している。
よつてこの位置に着座し、ブツシユ38はカラー部分24か
ら延びて円周方向肩部40に着座している。ノズルは鋭い
チツプ32を円周方向シール兼位置決めフランジ42によつ
てゲート34に整合して正確に設置され、フランジ42は中
央部分20とノーズ部分28との間に延びて深孔17の内側44
に接触する。図示のように、断熱フランジ38およびシー
ル兼位置決めフランジ42以外、加熱されるノズル10は周
りの冷却された支持板16および成形コア挿入片18から断
熱空き間隙46によつて分離されている。
れ、マニホルド12は支持板16と頂部クランプ板50との間
に位置決めリング52およびチタニウム圧力パツド54によ
つて固定されている。頂部クランプ板50は所定位置に支
持板16内に延びるボルト56によつて保持されている。背
板50、支持板16および成形コア挿入片18は下記に詳細に
記載するように冷却水を冷却導管58を通して給送するこ
とによつて冷却される。マニホルド12は、1987年8月25
日に特許された“射出成形マニホルド部材および製造方
法”と称する、本出願人の米国特許第4,688,622号に開
示されたように、鋳込まれた電熱要素60によつて加熱さ
れる。位置決めリング52は加熱されるマニホルド12と冷
却される支持板16との間に別の断熱空気間隙62を形成し
ている。
に分かれる溶融物通路64を有する。各出口はノズルの1
つを通って延びる溶融物孔70の入口68と整合する。各溶
融物孔70は後方端部26から延びる中央部分72および斜め
の部分74を有し、斜めの部分74はノーズ部分28のテーパ
面30まで延びている。
78、円筒形部分20外面のらせん溝82に巻付けられたらせ
ん状部分80、および円周方向兼位置決めフランジ42の下
をノズル10のノーズ部分28内に延びる縦方向部分78をら
せん部分80に接続する斜めの部分84を有する電気的に絶
縁された加熱要素76によつて加熱される。この低圧単一
ワイヤ加熱要素の実施例において、加熱要素76は鋼製ケ
ーシング内側の電気絶縁材料を通つて延びる中央抵抗ワ
イヤ、および鋭いチツプ32を形成する工具鋼製挿入部分
86に隣接して設置された抵抗ワイヤを有する。上記カナ
ダ国特許出願第563,981号に記載したように、この実施
例において、加熱要素の縦方向部分78はそれ自体折曲げ
られて二重または三重の部分88、90を形成している。溝
82内の加熱要素76の部分80は保護ニツケル被覆92によつ
てカバーされ、該ニツケル被覆92は1988年9月6日に特
許された本出願人の米国特許第4,768,283号に記載され
たように実施される。加熱要素76はまたカラー部分24か
ら外方に電気端子96まで延びる後端部分94を有し、端子
96は“射出成形ノズル電気端子の製造方法”と称する、
本出願人の1988年9月30日出願のカナダ国特許出願第57
8,975号に詳細に記載された方法によつて作られる。後
端部分94は鋼製プラグ102に固定された保護キヤツプ100
を備えた端子本体98を通つて延びている。加熱要素76は
後端付近で剥離され端子本体98に電気的に接続された抵
抗ワイヤ104を露出している。しかしながら、端子本体9
8は加熱要素ケーシングおよび保護キヤツプ100から酸化
マグネシウムのような絶縁材料の薄い被覆106によつて
電気的に絶縁されている。しかして、端子本来98は構造
的に固定され外部導線108がナツト110を介して接離され
るときトルクに耐えることができる。
るが、下記に一層詳細に記載されるように実際は一体に
蝋接される、内側部分112および外側部分114を有する。
この実施例において、内側部分112はH13鋼から作られ中
央深孔17はゲート34に通じている。深孔17の内面44は円
筒形部分116を有し、円筒形部分116はシール兼位置決め
フランジ42をうけ入れてノーズ部分28の外面30と深孔17
の内面との間の空間からの溶融物が漏洩するのを防止し
ている。各成形コア挿入片の内側部分112は、深孔17の
反対側の環状肩部124から後方に延びる一対の孔120,122
を有する。この実施例において、成形コア挿入片18の外
側部分114は高速度鋼製である。
口126を有し、内側部分112に嵌合して円周方向肩部124
に接触する。外側部分114の内面128は内側部分の接触す
る外面130に適合するが、外側部分114は、外部114の前
端138に隣接する環状溝136から後方に延びる、一対の溝
132,134を有する。成形コア挿入片18外側部分114の外面
140は部分的に凹状をなすキヤビテイ36を画定してい
る。
ア挿入片18を形成しかつ第1図に示すような装置に組込
まれるとき、環状溝136は、キヤビテイ36に隣接するノ
ズル10のノーズ部分28の周りに延びる、内側部分112,11
4間に環状冷却通路142を形成する。同様に、外側部分11
4の内面128の溝132,134は、それぞれ、内側部分112を通
して孔120,122とまた支持板16の後方に延びる孔144,146
と接続して、入口および出口冷却流体導管148,150を形
成する。これらの導管148,150はそれぞれ高、低圧導管1
52,154から環状通路142の反対側に延びて環状通路を通
る、水のような冷却流体の流れを生ずる。
の摩擦からまたノズル10のノーズ部分28における加熱要
素76から蓄積する熱を予定の割合で除去するように制御
される。弾性Oリング156は成形コア挿入片18の内側部
分112の背面160の孔120,122の周りに延びる環状溝158に
着座して支持板16と成形コア挿入片18との間の冷却流体
の漏洩を防止する。剥離板162は環状剥離リング164に係
合し、剥離リング164はキヤビテイ36後方に突出して成
形された要素を型が分離線166に沿って開かれるとき排
出する。
に記載するように組立てられたのち、電力が導線108を
通して各ノズル10の加熱要素76にまたマニホルド12内の
加熱要素60に供給され、ノズル10およびマニホルドを予
定の作用温度に加熱する。加圧された溶融物は(図示し
ない)型込め機械からマニホルド12の溶融物通路64に通
常のように予定のサイクルに従つて導入される。加圧さ
れた溶融物は各ノズル10の溶融物孔70を通つてノーズ部
分28のテーパ付き面30を囲む間隙118に、ついでゲート3
4を通つて流れ、キヤビテイ36を充満する。間隙118は溶
融物で充満したままとなり、その一部は成形コア挿入片
18付近で固化し、シール兼位置決めフランジ42は溶融物
が断熱空気間隙46に漏洩するのを防止する。キヤビテイ
が充満した後、射出圧力は瞬間的にピークに保持されつ
いで釈放される。短い冷却期間後、型は成形された製品
を排出するめ開かれる。排出後、型は閉鎖され、射出圧
力がふたたび加えられキヤビテイをふたたび充満する。
サイクルはキヤビテイの大きさおよび形状ならびに成形
される材料の型に従う頻度で連続的に繰り返される。冷
却水の連続流が、水を支持板16を通つて延びる高、低圧
導管152,154を通して給送することにより発生する。こ
の各入口導管148を通つて流れる水は分かれて環状通路1
42の両側を流れ、出口導管150を通つて排出する。この
冷却水の流れは、もしそうしなければノーズ部分28の周
りの間隙118と周りのキヤビテイ36との間の局限された
区域において成形コア挿入片18に発生する、過剰な熱を
防止する。もちろん、環状通路142を通る水の流量は特
殊な目的に対して適当する量だけ熱を除去するように制
御される。
分かれるが、別の実施例においては入口導管は邪魔板を
介して並んで設置され、それらの間に通路は環状円形に
連通する。そこで環状通路の周りの水流がすべて同じ方
向となる。
製造する方法を説明する。内側および外側部分112,114
は図示のように孔120,122が設けられ、対応する大きさ
の溝132,134が予定の位置に加工される。ニツケル合金
蝋接ペーストが内側部分112の外面130の周りに塗布さ
れ、ついで内側および外側部分112,114は孔120,122を各
溝132,134と整合して嵌合される。それらを一緒に整合
したままにする仮付け溶接後、組立てられた部分112,11
4はいくつかまとめて真空炉内に装入される。炉が徐々
に蝋接材料の溶融点以上の温度に加熱されるとき、炉は
比較的高い真空まで排気されほゝすべての酸素を除去さ
れる。蝋接材料の溶融温度に達する前、真空度はアルゴ
ンまたは窒素のような不活性ガスの充填によつて部分的
に低下される。ニツケル合金が溶融すると、それは毛管
作用により成形コア18の内外部分112,114の対応する内
外面128,130間に流れ込む。そこで環状通路142および入
口および出口導管148,150を備えた強い一体の型コア挿
入片18が形成される。その訳は真空炉内における蝋接が
鋼に対するニツケル合金の冶金学的結果を生じ、二部分
112,114間の熱伝達を阻害しないからである。
例に共通の要素は同じ符号を使用して記載されかつ図示
されている。この実施例において、多キヤビテイ弁開閉
式射出成形装置は背板170と多数のノズル10との間に延
びる長いマニホルド12を有する。加熱された各ノズル10
はキヤビテイ板176にうけ入れられた冷却されるゲート
挿入片174の深孔172内に着座する。各ノズル10は一体に
鋳込まれたらせん状電熱要素76によつて加熱され、背板
170およびキヤビテイ板176は冷却導管178を通して冷却
水を給送することによつて冷却される。ノズル10はゲー
ト挿入片174の内方に突出する肩部180に着座する断熱ブ
ツシユを有する。これはノズル10を、その中央孔70をキ
ヤビテイ36に通ずるゲート34と整合して位置決めし、加
熱されるノズル10と周りの冷却されるゲート挿入片との
間に断熱空気間隙182を形成する。この実施例におい
て、ゲート34は加熱されたノズル10と冷却されたゲート
挿入片174との間の空気間隙182を橋絡する、ノズルシー
ル184によつて形成されている。
ホルド12を通つて延びる開口188にうけ入れられてい
る。各弁部材ブツシユ186は、延長して背板170の前面に
接触する外側フランジ190、およびノズル10の背面196に
接触する前面194を有する。各弁部材ブツシユ186はまた
マニホルド12の背面200を支持する環状肩部198を有す
る。しかして、マニホルド12はキヤビテイ板176に着座
する中央位置決めリング52およびノズルの背面196とブ
ツシユ186の環状肩部198との間に正確に位置決めされ
る。そこで一体の電熱要素60により加熱されるマニホル
ド12と冷却される背板170およびキヤビテイ板176との間
に断熱空気間隙202が形成される。
と整合して貫通する中央孔204を有する。長い弁部材206
は整合したノズル10の孔70および204およびブツシユ186
を通つて延びる。弁部材206はその後端に拡大ヘツド208
を前端にテーパ付きチツプ210を有する。弁部材206のヘ
ツド208には弁部材作動機構が係合し、作動機構は背板1
70に着座して弁部材206を引込んだ開放位置とテーパ付
きチツプ210がゲート34に着座する前方閉鎖位置との間
で往復動させる。この実施例において、作動機構はシリ
ンダ214内で往復動するピストン212を有する。弁部材20
6はピストン212を通つて延び、長いヘツド208は、1987
年10月6日に特許された本出願人の米国特許第4,698,01
3号に記載されたように、キヤツプ216によつてピストン
に固定されている。このピストン212は長い頚部218を有
し、頚部218はシリンダ214に着座して高圧の液体流体の
漏洩を防止するV型高圧シール220を通つて突出してい
る。作動機構は後方カバー板226を通つて延びる流体管2
22,224を通る高圧の液圧流体によつて駆動される。後方
カバー板226,背板170および間隔板228はキヤビテイ板17
6内に延びるボルト230によつて一緒に固定されている。
入口232において(図示しない)型込め機械からうけ入
れた溶融物を各キヤビテイ36に通ずる各ノズルの中央孔
70に輸送する。図示のように、ノズル10の中央孔70の直
径は貫通して中央に延び溶融物通路64の一部を構成する
弁部材206の外径より十分に大きい。また各弁部材ブツ
シユ186は溶融物導管234を有し、導管234は内方に延び
てマニホルドの溶融物通路64を中央孔70に連通する。
体に蝋接された内側部分236および外側部分238を有す
る。この実施例において、内側および外側部分はともに
高温用工具鋼製である。ゲート挿入片174の外側部分238
は内側部分236をうけ入れる貫通する開口240を有する。
外側部分238の内面242は内側部分236の外面244に対応す
るが、内側部分236の外面244は内側部分236の前端252に
隣接する環状溝250から後方に延びる一対の溝246,248を
有する。ゲート挿入片174の内側および外側部分236,238
が一対の溝246,248の間の環状溝250に設置される邪魔板
254と一緒に一体に接合されるとき、環状溝250はキヤビ
テイ36に隣接するノズル10のノーズ部分28の周りにゲー
ト挿入片内に延びる環状冷却通路256を形成する。溝24
6,248は外側部分238を通して孔258,260と整合して入口
および出口流体導管262,264を形成する。これらの導管2
62,264はそれぞれ高圧および低圧導管から環状通路256
まで延びて水のような冷却流体の環状通路を通る流れを
生ずる。通路256を通る冷却流体の流量は、そうでなけ
れば溶融物の摩擦からまたノズル10のノーズ部分28の加
熱要素から蓄積する熱を一定割合で除去する。
要素76,60に供給されノズル10およびマニホルド12を予
定温度に加熱する。長いマニホルド12の熱膨脹はブツシ
ユ186の中央孔204をノズル10の中央孔70と正確に整合さ
せ、ブツシユ186の環状フランジ190に対する背板170か
らの力はノズルとブツシユとの間の漏洩を防止し、ノズ
ル10を所定位置に確実に保持する。高圧溶融物は(図示
しない)型込め機械から溶融物通路内に予定のサイクル
に従つて中央入口232を通して射出される。制御された
液圧流体はシリンダ214に流体管222,224を通して加えら
れ、同時に通常のように予定のサイクルに従う弁部材20
6の制御作用を奏する。弁部材206が引込んだ開放位置に
あるとき、加圧された溶融物は溶融物通路64およびゲー
ト34を通つてキヤビテイ36が充満するまで流れる。キヤ
ビテイ36が充満すると、射出圧力は瞬間的にピークに保
持される。液圧はついで切り換え弁部材206を前方閉鎖
位置に戻し、そこで弁部材206のチツプ210は各ゲート34
に着座する。ついで射出圧力は釈放され、短い冷却期間
の後、型は排出のため開放される。排出後型は閉鎖さ
れ、液圧がふたたび加えられ弁部材206を開放位置に引
込め溶融物射出圧力がふたたび加えられキヤビテイ36を
ふたたび充填する。サイクルはキヤビテイの数および大
きさならびに成形される材料の型に従う頻度で数秒毎に
連続的に繰り返される。冷却流体の連続流は邪魔板254
の反対側で環状通路256に通ずる入口および出口導管26
2,264に連通する高圧および低圧導管を通して水を給送
することにより実施される。第6図に示すように、冷却
水は環状通路256の周りで入口導管262から流れ込み、出
口導管264から排出する。この冷却水の流れは、そうで
なければノーズ部分28の周りの間隙182に隣接する区域
のゲート挿入片174に生ずる、過剰な熱の発生を防止す
る。もちろん、環状通路256を通る水の流量は特殊な用
途に対して熱の適当な量を除去するように制御される。
説明する。内側および外側部分236,238は図示のように
溝246,248を設けられ、対応する大きさの孔258,260が予
定の位置に機械加工される。くさび型邪魔板254は環状
溝250の所定位置に仮付け蝋接され、その間に一対の後
方に延びる通路246,248が連通する。ニツケル合金蝋接
ペーストのビード266が環状溝250の周りに塗布され、内
側および外側部分236,238は、内側部分236の溝246,248
を外側部分238を通つて延びる対応する孔258,260と整合
して、一緒に嵌合される。内側および外側部分236,238
を一緒に仮付け蝋接して整合を保持した後、ニツケル合
金蝋接ペーストの他のビード268が内側および外側部分2
36,238の間に施される。組立てられた部分236,238は図
示の直立位置で真空炉内にいくつかまとめて装入され
る。炉が徐々に蝋接材料の溶融点以上の温度に加熱され
ると、炉は比較的高い真空に排気されほゞすべての酸素
を除去される。蝋接ペーストの溶融温度に達する前、真
空度はアルゴンまたは窒素のような不活性ガスを充填す
ることにより部分的に低下される。ニツケル合金が溶融
すると、それは毛管作用により型コア挿入片18の内側お
よび外側部分の対応する内外面242,244間に毛管作用に
よつて流れ込む。そこで所要の環状通路256および入口
および出口導管262,264を備えた強い一体のゲート挿入
片174が形成される。その訳は真空炉がニツケル合金と
鋼との冶金学的結合を生じ、二部分236,238間の熱伝達
を阻害しないからである。溝270を有する各ゲート挿入
片174の部分は背面272を備えるように機械加工される。
外側部分238の外面274もまた機械加工され第3図に示す
形状を備える。
が、限定の意味ではない。変更および変型がこの技術に
通じた人々によつてなされるものである。たとえば、挿
入片は異なつた型のゲート用のノズルまたはプローブに
適合するため異なつた形状を備えることができることは
明らかである。同様に環状通路および入口および出口導
管は別の用途に対して他の形状とすることができる。上
記高温チツプおよび弁開閉式実施例以外に、装置は他の
用途に対してスプールゲート式とすることができる。ま
た多キヤビテイ装置でなく単一キヤビテイ装置とするこ
ともできる。環状通路は内側または外側部分のいずれか
もしくは部分的にその両方に機械加工することができ
る。用途に応じて、異なつた形状を備えることができ、
またゲートの近くにまたは離して設置することができ
る。本発明の範囲に関しては特許請求の範囲の記載を参
照されたい。
環状の冷却通路を設け、ノーズ先端を積極的に冷却する
ことにより、厳しい温度制御に対応することができる。
えた成形コア挿入片を有する代表的射出成形装置の一部
の断面図、第2図は成形コア挿入片を作る方法を示す展
開斜視図、第3図は本発明の別の実施例による環状流体
通路を備えたゲート挿入片を有する弁開閉式射出成形装
置の一部の断面図、第4図は展開図、第5図はゲート挿
入片を作る方法を示す組立てられたゲート挿入片の断面
図、第6図は冷却水の流れパターンを示す略図である。 10……ノズル、12……マニホルド、17……深孔、18……
コア挿入片、28……ノーズ部分、34……ゲート、36……
キヤビテイ、112……内側部分、114……外側部分、130
……環状溝、132……溝、134……溝、142……環状通
路、148……入口冷却導管、150……出口冷却導管、152
……高圧導管、154……低圧導管、172……深孔、174…
…ゲート挿入片、236……内側部分、238……外側部分、
246,248……溝、250……環状溝、256……環状通路。
Claims (5)
- 【請求項1】挿入片(174)の中央深孔(172)内に延び
る前方ノーズ部分を有する少なくとも1つの加熱プロー
ブまたはノズルを有し、そのノーズ部分と挿入片との間
には間隙が設けられ、上記ノーズ部分は挿入片を通りキ
ャビティ(36)まで延びるゲート(34)と整合してお
り、溶融物通路(64)が溶融物をゲートまで輸送してキ
ャビティを充満するため入口(232)から延びており、
上記挿入片はキャビティに隣接する前方ノーズ部分の周
りを通って延びる環状の冷却流体通路(256)を有し、
その冷却流体通路はそれぞれ高圧冷却流体導管および低
圧冷却流体導管に接続する入口冷却流体導管および出口
冷却流体導管(262、264)から延びており、冷却流体が
上記冷却流体通路(256)を通って流れゲートのまわり
の挿入片を冷却する射出成形装置において、入口冷却流
体導管および出口冷却流体導管(262、264)が上記冷却
流体通路(256)の邪魔板(254)の反対側で環状の冷却
流体通路(256)に連通していることを特徴とする射出
成形装置。 - 【請求項2】各挿入片が成形コア挿入片である、複数の
高温チップゲートを有する請求項1記載の射出成形装
置。 - 【請求項3】各挿入片がゲート挿入片である、複数のゲ
ートを有する請求項1記載の射出成形装置。 - 【請求項4】各ゲートは弁ゲートであり、各挿入片は弁
ゲート挿入片である請求項3記載の射出成形装置。 - 【請求項5】入口冷却流体導管及び出口冷却流体導管は
環状冷却流体通路の反対側で連通する請求項1記載の射
出成形装置。
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