JP2842240B2 - バルブゲート式金型装置 - Google Patents

バルブゲート式金型装置

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JP2842240B2 JP6191671A JP19167194A JP2842240B2 JP 2842240 B2 JP2842240 B2 JP 2842240B2 JP 6191671 A JP6191671 A JP 6191671A JP 19167194 A JP19167194 A JP 19167194A JP 2842240 B2 JP2842240 B2 JP 2842240B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、樹脂の射出成形に用い
られるバルブゲート式金型装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】熱可塑性樹脂の射出成形に用いられるホ
ットランナー金型装置は、キャビティへの樹脂の充填を
容易にし、しかも、無駄なランナーの排出を防止して成
形効率を高めるため、ゲート近傍までの樹脂を溶融状態
に保持するようにしている。一方、キャビティ内に充填
された樹脂は、製品として取り出すために冷却固化され
るようになっている。したがって、ゲートには開閉装置
が設けられ、キャビティは樹脂が固化する温度、ランナ
ーは樹脂の溶融温度となるように、微小な距離のゲート
を挟んで１００℃以上の温度差を発生させるようになっ
ている。
【０００３】上記ゲートの開閉装置の一つとして、バル
ブゲート方式が知られている。このバルブゲート方式
は、ゲートを機械的に開閉するものであり、このバルブ
ゲート方式を採用した金型装置としては、例えば、特開
平５−１７７６６４号に示される構造のものがある。図
２に、このバルブゲート式金型装置１を示す。
【０００４】このバルブゲート式金型装置１は、キャビ
ティ２を内部に形成する複数の金型３ａ・３ｂと、キャ
ビティ２へのゲート４を有する固定側金型３ａに埋め込
まれ内部がゲート４に同軸的に繋がる筒状のノズル本体
５と、このノズル本体５に内蔵されたヒーター６と、ノ
ズル本体５内にゲート４と同軸的にかつその軸方向への
移動可能に設けられゲート４に嵌合してこのゲート４を
開閉するバルブ７とを備えている。
【０００５】また、ノズル本体５のゲート４側の先端部
と固定側金型３ａのテーパ状の収納孔８との間に、ゲー
ト４に連通するテーパ状間隙９を形成し、テーパ状間隙
９の中間部にその周方向に沿ってテーパ状間隙９を塞ぐ
シール部１０を設けている。このシール部１としては、
安価なメタルＯリングあるいは樹脂製Ｏリングが用いら
れる。
【０００６】上記バルブゲート式金型装置１によれば、
ノズル本体５の先端部と固定側金型３ａの収納孔８との
間に形成されたテーパ状間隙９の中間部にシール部１０
を設けたことによって、該テーパ状間隙９がゲート４側
の樹脂層１１とシール部１０を挟んで反対側の空気層１
２とに分割される。特に、幅の広い空気層１２が設けら
れることによって、ノズル本体５と固定側金型３ａとの
間で十分な断熱を図ることができるという効果を奏す
る。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
たバルブゲート式金型装置１であると、シール部１０は
Ｏリングによって形成されているために、テーパ状間隙
９に流入する樹脂の樹脂圧に耐えて樹脂層１１側の樹脂
が空気層１２側に漏洩しないように保持することが困難
であるという問題点があった。また、メタルＯリングに
おいて密封性を向上しようとすると、該メタルＯリング
とノズル本体５および固定側金型３ａとの接触圧力が高
まって伝熱抵抗が低減し、ノズル本体５の熱がメタルＯ
リングを通して、固定側金型３ａに伝播してしまうこと
が考えられる。
【０００８】特に、テーパ状間隙９の中間部に設けられ
るシール部１０によってノズル本体５の冷却が行われる
と、ノズル本体５の先端部における半径方向の温度バラ
ンスが不均一となって、ゲート４における樹脂温度の制
御性が低下してしまうことが考えられる。また、樹脂製
Ｏリングでは、メタルＯリングと比較して熱伝導性が低
く、ノズル本体５が冷却されてしまうことを回避するこ
とはできるものの、大きな樹脂圧に対応し切れない欠点
がある他、耐熱性にも劣るため、頻繁な保守作業が必要
となってしまう不都合がある。
【０００９】本発明は上述した事情に鑑みてなされたも
のであって、ノズル本体から固定側金型への伝熱を抑制
するとともに、テーパ状間隙に流入する樹脂を外部に漏
れないように保持して、ゲートにおける温度制御をより
的確に実施することができるバルブゲート式金型装置を
提供することを目的としている。
【００１０】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明は、相互に組み合わせられてキャビティを形
成する複数の金型と、該金型のうちキャビティに開口す
るゲートを有する固定側金型内に設けられキャビティに
溶融樹脂を流入させるバルブ手段とを具備し、該バルブ
手段が、内部流路を前記ゲートに同軸に配する筒状のノ
ズル本体と、このノズル本体内に設けられ前記ゲート内
に進退させられて該ゲートを開閉するバルブピンと、前
記ノズル本体に取り付けられるヒーターとからなるとと
もに、前記ノズル本体の先端面と前記固定側金型との間
に、前記ゲートおよび前記内部流路に連通する樹脂断熱
用間隙が設けられてなり、該樹脂断熱用間隙の外周部
に、ノズル本体の先端外周および固定側金型に嵌合状態
に配されて前記樹脂断熱用間隙を閉塞するとともに、該
樹脂断熱用間隙に臨む内周面が袋状に形成されてなるシ
ールリングが設けられているバルブゲート式金型装置を
提案している。
【００１１】また、上記バルブゲート式金型装置におい
て、シールリングがノズル本体および固定側金型より熱
伝導率の小さい材質よりなる構成とすれば効果的であ
り、さらに、シールリングとノズル本体との間およびシ
ールリングと固定側金型との間に空気断熱用間隙が設け
られている構成としてもよい。
【００１２】
【作用】本発明に係るバルブゲート式金型装置によれ
ば、複数の金型を組み合わせて形成されたキャビティ内
に、バルブ手段の作動によって溶融樹脂が充填される。
バルブ手段は、ヒーターによって内部流路に配されてい
る樹脂を溶融状態に保持しつつゲートを通してキャビテ
ィ内に流入させる。そして、その後に、バルブピンをゲ
ートに向けて移動させてゲートを閉塞し、キャビティと
ノズル本体の内部流路とを完全に遮断する。
【００１３】この場合に、ノズル本体を出た溶融樹脂
は、ノズル本体と固定側金型との間に形成されている樹
脂断熱用間隙内にも導入される。この樹脂断熱用間隙
は、その外周をシールリングによって閉塞されているの
で、該樹脂断熱用間隙に導入された溶融樹脂はシールリ
ングによって堰止められ、該樹脂断熱用間隙内に充填さ
れることになる。
【００１４】ここで、シールリングは、樹脂断熱用間隙
に臨む内周面が袋状に形成されているので、溶融樹脂
は、該シールリングの内部に溜まるようにして堰止めら
れることになり、シールリングとノズル本体あるいはシ
ールリングと固定側金型との接触部からの漏洩が防止さ
れることになる。そして、ノズル本体の先端部全域に亙
って形成される樹脂断熱用間隙内に充填された樹脂によ
って、ノズル本体と固定側金型とが確実かつ均一に断熱
され、ゲートにおける温度制御を的確に行えるようにな
る。
【００１５】また、上記バルブゲート式金型装置におい
て、シールリングがノズル本体および固定側金型より熱
伝導率の小さい材質よりなる構成とすれば、シールリン
グを通してのノズル本体から固定側金型への伝熱が低減
され、ノズル本体と固定側金型とをより確実に断熱する
ことが可能となる。さらに、シールリングとノズル本体
との間およびシールリングと固定側金型との間に空気断
熱用間隙が設けられている構成とすれば、ノズル本体か
らシールリングを通して固定側金型へ伝播する熱量を大
幅に低減することが可能となる。
【００１６】
【実施例】以下、本発明に係るバルブゲート式金型装置
の一実施例について図１を参照して説明する。本実施例
に係るバルブゲート式金型装置２０は、図１に示すよう
に、相互に組み合わせられてキャビティ２１を形成する
固定側金型２２および可動側金型２３と、キャビティ２
１に開口するゲート２４を有する固定側金型２２内に設
けられるバルブ手段２５とを具備している。
【００１７】該バルブ手段２５は、内部流路２６を前記
ゲート２４に同軸に配する円筒状のノズル本体２７と、
このノズル本体２７内に設けられ前記ゲート２４内に進
退させられて該ゲート２４を開閉するバルブピン２８
と、前記ノズル本体２７に取り付けられるヒーター２９
とから構成されている。前記ノズル本体２７は、その先
端面２７ａが先端に向かって漸次縮径するテーパ凸面状
に形成されており、その最先端に前記内部流路２６に連
通する射出口３０が開口している。
【００１８】また、固定側金型２２には、ゲート２４の
内側周囲にテーパ凹面状の収納孔３１が形成されてい
る。そして、この収納孔３１内に前記ノズル本体２７の
先端面２７ａが軸線方向にテーパ状間隙３２（樹脂断熱
用間隙）を空けて収納状態に配されるようになってい
る。これらの点において、本実施例のバルブゲート式金
型装置２０は、従来例とほぼ共通している。
【００１９】しかし、本実施例のバルブゲート式金型装
置２０では、このテーパ状間隙３２の外周部に該テーパ
状間隙３２を閉塞する金属製のシールリング３３が設け
られている点において、従来例と相違している。このシ
ールリング３３は、例えば、円筒状に形成される外筒部
３３ａと、該外筒部３３ａの内側に同心に形成される内
筒部３３ｂと、これら外筒部３３ａおよび内筒部３３ｂ
を一端において全周に亙って連結する連結リング部３３
ｃとから略コ字状断面を有する環状に形成されている。
【００２０】そして、シールリング３３は、前記内筒部
３３ｂの内径寸法が前記ノズル本体２７の先端面２７ａ
に隣接する外周円筒面２７ｂの外形寸法よりも略同等か
若干小さい寸法に形成されており、焼嵌めされることに
よって、ノズル本体２７に一体的に取り付けられるよう
になっている。また、内筒部３３ｂの内周面の長手方向
の中央位置近傍には、周方向に沿ってリング状溝３４が
形成されている。したがって、シールリング３３は、ノ
ズル本体２７の外周円筒面２７ｂに焼嵌めされた状態
で、リング状溝３４の溝底をノズル本体２７の外周円筒
面２７ｂから離間させてリング状の間隙３５（空気断熱
用間隙）を形成し、僅かに、内筒部３３ｂの長手方向の
両端部における狭い面積で接触するようになっている。
【００２１】また、前記固定側金型２２の収納孔３１の
外周縁には、前記シールリング３３の外筒部３３ａに外
嵌状態に配される段部３６が設けられている。この段部
３６は、外筒部３３ａの先端部に、例えば、１ｍｍ程度
の僅かな嵌合長さをもって外嵌し、該外筒部３３ａが外
方に広がらないように支持するようになっている。そし
て、この段部３６に隣接する固定側金型２２の内壁３７
は、前記シールリング３３の外筒部３３ａの半径方向外
方に間隔を空けて配置されており、該内壁３７と外筒部
３３ａの外壁との間にも間隙３５（空気段熱用間隙）を
形成するようになっている。
【００２２】このように構成されたシールリング３３
は、ノズル本体２７の外周円筒面２７ｂに焼嵌めされ、
かつ、固定側金型２２の段部３６に嵌合状態に配される
ことによって、略コ字状断面に形成された内面側を前記
テーパ状間隙３２に臨ませるようにして、該テーパ状間
隙３２の外周部を全周に亙って閉塞するようになってい
る。
【００２３】ここで、本実施例において、シールリング
３３は、例えば、インコネル、ステンレス鋼等の熱伝導
率の比較的小さい金属材料により構成されている。一
方、ノズル本体２７は、例えば、合金工具鋼鋼材（ＳＫ
Ｄ材）等のシールリング３３よりも十分に熱伝導率の高
い金属材料によって構成されている。これにより、ノズ
ル本体２７の熱がシールリング３３を介して固定側金型
２２に伝播することが抑制されるようになっている。
【００２４】また、前記バルブピン２８は、ノズル本体
２７の図示上部に配されるガイドブッシュ３８によって
軸線方向、すなわち、図の上下方向のみに直線移動可能
に支持されている。また、該バルブピン２８の先端は、
前記ノズル本体２７先端の射出口３０に嵌合状態に配さ
れており、樹脂の流動により半径方向に振動しないよう
に保持されている。図中符号３９は、射出口３０の周囲
に複数箇所設けられ、ノズル本体２７内の内部流路２６
とノズル本体２７先端のテーパ状間隙３２とを連通状態
として、バルブピン２８を支持しつつ樹脂の流動を促進
するための流通溝である。
【００２５】このバルブピン２８は、樹脂の射出に際し
ては、図に示す位置に配置されて、射出口３０における
樹脂の流動を可能とし、射出終了後には、ゲート２４内
まで下降させられて、該ゲート２４を閉塞することによ
り、キャビティ２１への樹脂の流動を停止しかつ、キャ
ビティ２１と内部流路２６とを遮断するようになってい
る。
【００２６】また、前記ヒーター２９は、前記ノズル本
体２７の外周面に巻回状態に配置されることによってノ
ズル本体２７を樹脂の溶融する温度まで加熱するととも
に、ヒーターカバー２１により被覆状態とされて外部へ
の放熱を抑制されている。図中符号４１は、ノズル本体
２７の先端温度を検出するための温度センサである。
【００２７】このように構成されたバルブゲート式金型
装置２０の作用について、以下に説明する。成形に際し
て、固定側金型２２と可動側金型２３とが型締めされ、
キャビティ２１が形成された状態で、図示しない射出成
形機からランナー４０を介してノズル本体２７内に溶融
樹脂が供給されると、樹脂はノズル本体２７の内部流路
２６内においてヒーター２９による加熱によって溶融状
態に保持されつつ流動して、ノズル本体２７先端の射出
口３０からゲート２４を通してキャビティ２１内に充填
される。この場合に、バルブピン２８は、ゲート２４か
ら上方に後退させられていて、ゲート２４を開放状態と
している。
【００２８】そして、樹脂がキャビティ２１に充填され
た状態で、バルブピン２８が下降してゲート２４内に嵌
合することにより、ゲート２４が閉塞されてノズル本体
２７の内部流路２６とキャビティ２１とが遮断されるこ
とになる。このとき、ノズル本体２７の先端面２７ａと
固定側金型２２の収納孔３１との間に形成されたテーパ
状間隙３２内には、溶融樹脂が充填されて樹脂断熱層が
形成される。
【００２９】樹脂断熱層は、高温状態のノズル本体２７
と、低温状態の固定側金型２２との間に配されるため、
半溶融状態となるが、ノズル本体２７あるいは固定側金
型２２等を構成している金属材料と比較して十分に熱伝
導率が小さいので、ノズル本体２７と固定側金型２２と
が確実に断熱されることになる。また、このテーパ状間
隙３２の外周部を閉塞しているシールリング３３も、ノ
ズル本体２７等と比較して十分に熱伝導率の小さいイン
コネル等の金属材料によって構成されているので、該シ
ールリング３３を通した伝熱も抑制されることになる。
【００３０】さらに、本実施例のシールリング３３は、
ノズル本体２７との接触面積および固定側金型２２との
接触面積を極力小さくするように配慮されているので、
伝熱抵抗を増大させて、ノズル本体２７からの放熱を抑
制することが可能となる。また、シールリング３３とノ
ズル本体２７との間およびシールリング３３と固定側金
型２２との間には、間隙３５が形成されているので、該
間隙３５に介在させられる空気層によって、断熱効果が
高められることになる。
【００３１】また、本実施例のシールリング３３は、テ
ーパ状間隙３２の外周部に配置されており、ノズル本体
２７の先端面２７ａ全域に亙って樹脂断熱層を形成する
ようになっているので、ノズル本体２７の先端部におけ
る温度分布が半径方向に沿って均一に、あるいは、滑ら
かに変化するように設定することが可能となる。これに
より、ノズル本体２７の内部流路２６の樹脂を円滑に流
動させることができ、ゲート２４における温度制御を的
確に行うことが可能となる。さらに、シールリング３３
が、テーパ状間隙３２に臨む内面を袋状に形成されてい
るので、テーパ状間隙３２に流入した樹脂が確実に封止
され、外部への漏洩を防止することが可能となる。
【００３２】このように、本実施例に係るバルブゲート
式金型装置２０によれば、テーパ状間隙３２の中間位置
に配される従来のメタルＯリング等と比較して、ノズル
本体２７からの放熱を抑制し、ノズル本体２７の先端部
における温度バランスを均一に設定し、テーパ状間隙３
２の樹脂を確実に封止することができる。これにより、
ゲート２４における温度制御を的確に実施し得て、ノズ
ル本体２の内部流路２６内の樹脂を溶融状態に保持する
とともにキャビティ２１内の樹脂を冷却固化し、高品質
の製品を連続的に成形することができる。
【００３３】なお、本実施例においては、シールリング
３３の材質として、インコネル、ステンレス鋼等を例に
挙げて説明したが、これに限定されるものではなく、樹
脂圧に耐え得る程度の強度を有し、かつ、熱伝導率の十
分に小さい材料であれば、任意のものを選定することが
可能である。また、セラミックス製のシールリング３３
を使用することとしてもよい。
【００３４】
【発明の効果】以上詳述したように、本発明に係るバル
ブゲート式金型装置は、キャビティを形成する複数の金
型と、ゲートを有する固定側金型内に設けられるバルブ
手段とを具備し、バルブ手段が、内部流路をゲートに同
軸に配する筒状のノズル本体と、その内部に設けられゲ
ート内に進退させられてこれを開閉するバルブピンと、
ノズル本体に取り付けられるヒーターとからなり、ノズ
ル本体の先端面と固定側金型との間に樹脂断熱用間隙を
設け、その外周部にノズル本体の先端外周および固定側
金型に嵌合され内周面が袋状に形成されてなる金属製の
シールリングを設けたので、シールリングによって樹脂
圧を確実に受け止めて樹脂断熱用間隙内に樹脂を封止す
るので、樹脂を漏洩させることなく、ノズル本体と固定
側金型との断熱を確実に実施することができるという効
果を奏する。
【００３５】また、ノズル本体の先端面全域に亙って樹
脂断熱用間隙を形成し、その内部に樹脂を充填するの
で、半径方向の途中位置にシール部材を配置する従来例
と比較して、半径方向に沿う樹脂の温度バランスを均一
あるいは滑らかに変化するように設定することができ
る。したがって、内部流路内における樹脂の流動を円滑
に実施し得て、高品質の製品をキャビティ内において製
造することができる。
【００３６】さらに、上記バルブゲート式金型装置にお
いて、シールリングがノズル本体および固定側金型より
熱伝導率の小さい材質よりなることとすれば、上記効果
に加えて、シールリングを介したノズル本体からの放熱
を抑制することができ、高い断熱効果を得ることができ
るという効果を奏する。
【００３７】また、これに加えて、シールリングとノズ
ル本体との間およびシールリングと固定側金型との間に
空気断熱用間隙を設けることとすれば、ノズル本体、シ
ールリング、固定側金型の相互間における伝熱抵抗を増
大させて、さらに断熱効果を高めることができるという
効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係るバルブゲート式金型装置の一実施
例を示す縦断面図である。
【図２】従来のバルブゲート式金型装置を示す縦断面図
である。
【符号の説明】
２０ バルブゲート式金型装置 ２１ キャビティ ２２ 固定側金型（金型） ２３ 可動側金型（金型） ２４ ゲート ２５ バルブ手段 ２６ 内部流路 ２７ ノズル本体 ２８ バルブピン ２９ ヒーター ３２ テーパ状間隙（樹脂断熱用間隙） ３３ シールリング ３５ 間隙（空気断熱用間隙）
フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) B29C 45/26 - 45/44 B29C 45/73

Claims (3)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 相互に組み合わせられてキャビティを形
    成する複数の金型と、該金型のうちキャビティに開口す
    るゲートを有する固定側金型内に設けられキャビティに
    溶融樹脂を流入させるバルブ手段とを具備し、 該バルブ手段が、内部流路を前記ゲートに同軸に配する
    筒状のノズル本体と、このノズル本体内に設けられ前記
    ゲート内に進退させられて該ゲートを開閉するバルブピ
    ンと、前記ノズル本体に取り付けられるヒーターとから
    なるとともに、 前記ノズル本体の先端面と前記固定側金型との間に、前
    記ゲートおよび前記内部流路に連通する樹脂断熱用間隙
    が設けられてなり、 該樹脂断熱用間隙の外周部に、ノズル本体の先端外周お
    よび固定側金型に嵌合状態に配されて前記樹脂断熱用間
    隙を閉塞するとともに、該樹脂断熱用間隙に臨む内周面
    が袋状に形成されてなるシールリングが設けられている
    ことを特徴とするバルブゲート式金型装置。
  2. 【請求項２】 シールリングがノズル本体および固定側
    金型より熱伝導率の小さい材質よりなることを特徴とす
    る請求項１記載のバルブゲート式金型装置。
  3. 【請求項３】 シールリングとノズル本体との間および
    シールリングと固定側金型との間に空気断熱用間隙が設
    けられていることを特徴とする請求項１または請求項２
    記載のバルブゲート式金型装置。
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