JP2936282B2 - ノズル装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は溶融樹脂とガス体を型キャビティに圧入し、
ガス体によって形成される中空部を有する成形体を得る
方法に用いるノズル装置に関し、圧入した溶融樹脂とガ
ス体を設定した時期に各々の供給源側に逆流させること
を可能にする構造のノズル装置に関する。

［従来の技術］ 溶融樹脂とガス体を型キャビティに圧入するノズル装
置は特開昭51−119063号公報に、外部駆動機構の力によ
って摺動するニードル弁で、樹脂通路を開閉するノズル
装置において、ニードル弁の芯部に逆流防止弁付のガス
体通路を設けたノズル装置が開示されている。（第３
図） 特開昭51−119063号公報のノズル装置は、 a.溶融樹脂とガス体の通路が各々独立に設けられ、ノズ
ル装置の先端まで相互に混合させない。

b.溶融樹脂とガス体とを型キャビティに圧入する工程
で、高圧の溶融樹脂をガス体の通路に逆流させない。

c.ガス体の圧力を型キャビティに圧入保持中に、ガス体
を射出シリンダ側に逆流させない。

等の機能が満足されており、中空部を有する成形体を
得る方法に用いられる。

しかしながら、高圧の溶融樹脂がガス体の通路に逆流
あるいは漏洩することを防止する構造のために、ガス体
の通路に設置した後方への逆流防止弁によって、型キャ
ビティに圧入したガス体を、キャビティ外へ排出してキ
ャビティ内ガス体の圧力を、設定した圧力に制御するこ
とができない。即ち、ノズル装置のガス体通路の逆流防
止弁から型キャビティ内の中空部までの空間に封じ込め
られたガス体の圧力を、設定に従って任意に制御（例え
ば降圧等）することができない問題がある。

更に詳しく述べると型キャビティ内の溶融樹脂の芯部
に、あるいはキャビティ内の厚さが増加した部分に沿っ
て形成される中空部に圧入されたガス体が封じ込められ
てしまい、型キャビティの中空部に高い圧力のガス体が
保持され、種々の問題を生じる原因となる。

一般に、型キャビティに圧入されるガス体の圧力は、 a.圧入口の樹脂圧に打勝つこと、 b.スプルー・ランナーに圧入し中空部を形成する時、排
除すべき溶融樹脂のゲート及びキャビティへの流動を可
能にすること、 c.ゲート部を通過すること、 d.キャビティ内に中空部を形成する時に排除する溶融樹
脂のキャビティ内への流動を可能にすること が要求され、溶融樹脂の粘度、型のデザインおよびキャ
ビティへの溶融樹脂の充填量などの要因によって型キャ
ビティに圧入するガスの必要な圧力が決まる。

型キャビティ内の溶融樹脂の芯部に圧入されたガス体
は、中空部が形成された後、あるいはキャビティ内の溶
融樹脂の冷却が進み、流動温度以下に冷却固化した後
は、中空部を包含する樹脂層を押圧し、“ヒケ”の発生
を防止する。ところが、このガス体の圧力が高い場合は
中空部を包含する樹脂層に残留歪を生じさせる。特にキ
ャビティの特定の位置だけに、選択的に中空部が形成さ
れる場合は、中空部と中実部の界面に集中した残留歪を
生じてしまう。（第４図） 中空部の周囲樹脂層に高い圧力が加えられ、樹脂層に
残留歪が生じると、使用する樹脂の特性によって下記の
品質不良が発生する。

a.中空部の周囲にマイクロ・クレージングあるいは白化
が発生する。あるいは、成形後の経時応力緩和によって
経時後にクレージングを発生する。

b.中空部の周囲樹脂層が膨れる。（第５図） 更に、型キャビティ内の中空部に過剰の圧力のガス体
が保持されていると、成形品を取出す工程に先立って、
中空部のガス体の圧力を大気圧まで放出するのに時間を
要し、成形サイクルを長くし生産性を損う原因となる。

［発明が解決しようとする課題］ 本発明のノズル装置は、前述の溶融樹脂とガス体とを
型キャビティに圧入するノズル装置に必要な機能を有
し、更に下記の新規な機能を追加して有するノズル装置
である。

本発明のノズル装置の第１の目的は、溶融樹脂の圧
入、次いであるいは溶融樹脂の圧入と同時にガス体の圧
入を行い、ガス体の圧力を保持する間に、ガス体逆流通
路を開くことによって、ノズル装置のガス体圧入通路の
逆流防止弁から型のキャビティ内の中空部までの空間に
圧入され封じ込められたガス体を、ノズル装置のガス体
逆流通路に逆流させ、型キャビティ内の中空部のガス体
の圧力を設定した圧力まで降下させ、圧入初期のガス体
の圧力より低い圧力で保持して、型キャビティ内の樹脂
を冷却し、発生する成形品の品質不良を解決することに
ある。

本発明のノズル装置の第２の目的は、溶融樹脂とガス
体の圧入後、ガス体の圧力を保持する間に、ガス体逆流
通路を開くことによって、型キャビティ内中空部のガス
体の圧力を徐々に低下させ、型キャビティ内の樹脂の冷
却・固化が終了する時には、中空部のガス体の圧力をほ
ぼ大気圧まで降下させ、成形サイクルの短縮を可能にす
ることにある。

本発明のノズル装置の第３の目的は、溶融樹脂の圧入
後、ガス体の圧入を行う方法において、射出シリンダの
射出スクリュを後退させ、射出樹脂圧によって発生する
溶融樹脂の体積圧縮分を、射出シリンダに逆流させるこ
とにより、ガス体の圧入口の樹脂圧を降下させ、ガス体
の圧入を容易にすることにある。

［課題を解決するための手段］ 上記目的は、先端開口を有し、かつ、ノズル体の後部
開口から先端開口に連通した樹脂通路を有する外殻部
と、 軸線方向に摺動可能に設置され、前記ノズル体の先端開
口と一致する位置に先端開口を有する作動弁と、該作動
弁内部に軸線方向に摺動可能に設置され、前記ノズル体
及び動作弁の先端開口と略一致する位置に先端開口を有
するニードル弁を有し、かつ該作動弁内部の先端部に逆
流防止弁を介してを開口したガス体圧入通路と、ノズル
体の先端開口から該逆流防止弁後部に連通するガス体逆
流通路を有する、外殻部内部に設置された弁体部とより
なるノズル装置によって達成される。

［作用］ 本発明のノズル装置は、溶融樹脂とガス体の通路を持
ち、外部の駆動機構の力によって、設定された時期に各
々の通路を開・閉することができる構造のノズル装置
で、公知の射出成形機の射出シリンダの先端に取付け、
型締された金型の導入口にノズル装置の先端が圧接され
た時、溶融樹脂とガス体とを型キャビティに圧入するこ
と、圧入を停止することおよび圧入した溶融樹脂とガス
体の逆流を設定した時期に可能にする装置である。

［実施例］ 以下、本発明の実施例を第１図を参照して説明する。

本発明のノズル装置３は、外殻部と弁体部で構成され
ている。

外殻部はノズル本体４とノズル先端５とから成り、ノ
ズル本体４は射出シリンダ１に取付けられ、射出シリン
ダ１の溶融樹脂２を後部開口8aで受入れる。ノズル先端
５は金型12に圧接して、樹脂通路8,樹脂通路前部8bをノ
ズル先端開口5eを経由して金型12のスプルーブッシュ13
を介してキャビティ14に接続する。樹脂通路８は、ノズ
ル本体４の芯部（作動弁６の摺動部）と外周との間に設
けられる。

弁体部はノズル本体４に内蔵されており、ノズル本体
４に軸線方向に摺動可能に内蔵された作動弁６と、作動
弁６に軸線方向に摺動可能に内蔵されたニードル弁７
と、作動弁６内部の先端部に逆流防止弁10を介して開口
したガス体圧入通路９と、ノズル先端５の先端開口5eか
ら該逆流防止弁10後部に連通するガス体逆流通路11より
なり、作動弁6,ニードル弁７が前進あるいは後退して、
樹脂通路８あるいはガス体通路を開・閉する。

樹脂通路８は作動弁６が前進してノズル先端５の内側
内壁5bと作動弁６の先端外壁6aを圧接することにより樹
脂通路前部8bが閉鎖され、後退して前記の圧接を解放す
ることにより樹脂通路前部8bが開放される。

作動弁６内部のガス体圧入通路９は前方向に開口し、
後方向へ閉鎖した逆流防止弁10を介して、ガス体供給源
（図示省略）への接続口9aと、先端開口7eを連通し、作
動弁６、ニードル弁７の前進によって、作動弁６の先端
開口6e、ノズル先端５の先端開口5eを介して、金型12の
キャビティ14に接続される。

逆流防止弁10には、逆流防止用ボールを後方に押圧す
るスプリングを併設してもよい。

ガス体逆流通路11は、作動弁６の芯部内壁とニードル
弁７の外周部の間に形成された溝又は円環溝であり、逆
流防止弁10の後部で連絡路11aにより、ガス体圧入通路
９と接続され、ガス体の回収が可能となっている。

ガス体逆流通路11は、ニードル弁７が前進して作動弁
６の内側内壁6bとニードル弁７の先端外壁7aを圧接する
ことにより閉鎖され、後退して前記の圧接を解放するこ
とにより開放される。

尚ガス体逆流通路11は作動弁６の内壁によって閉鎖さ
れる位置であれば、ニードル弁７内部に形成してもよ
い。

作動弁６とニードル弁７は、ノズル本体４のスパイダ
ー開口部に対応する位置で、各々外部駆動機構の力を受
けるレバー6cおよび7cを挿入するレバー受溝6f,7fを持
ち、レバー6c,7cの支点6g,7gで外部駆動機構の力によっ
て、各々独立に前進・後退する。外部駆動機構は、公知
の油圧あるいは空圧アクチュエータ（図示省略）を用い
る。外部駆動機構の力は、各々連絡棒6d,7d及び連結ピ
ン6h,7hによって、レバー6c,7cに伝えられる。

次に本発明のノズル装置の作動を実施例の図面を参照
して説明する。

（１）計量工程 第2b図参照 作動弁６が前進し、ノズル先端５の先端内壁5bと作動
弁６の先端外壁6aとが圧接し、樹脂流路８を先端で閉鎖
し、必要に応じてニードル弁７も前進し、作動弁６の先
端内壁6bとニードル弁７の先端外壁7aとを圧接した状態
で射出シリンダ１の射出スクリュ1aにより、必要量の樹
脂を可塑化計量する。

（２）射出工程 第2a図参照 次に射出シリンダ１の前進によりノズル装置３のノズ
ル先端５の先端外壁5aが型締下の金型12のスプルーブッ
シュ13に圧接する。作動弁６は、先端内壁6bにニードル
弁７の先端外壁7aが圧接したまま、後退し、ノズル先端
５の先端内壁5bと作動弁６の先端外壁6aとが離れ、樹脂
通路８を開く。射出シリンダ１の射出スクリュ1aが前進
し、計量した溶融樹脂２は、ノズル装置の樹脂通路８、
ノズル先端５の先端開口5e、スプルーブッシュ13を経由
して、キャビティ14に圧入される。この時、逆流防止弁
10により、ガス体圧入通路９への溶融樹脂の逆流は防止
され、またガス体逆流通路11は閉鎖されているためガス
体逆流通路11への逆流も防止される。

（３）ガス体の圧入・保持工程 第2b図参照 次に計量された溶融樹脂の圧入中は、作動弁６はニー
ドル弁７の前進による圧接状態のまま後退の位置を保持
し、樹脂通路８を開放した状態で、溶融樹脂の圧入後は
ニードル弁７と作動弁６を圧接状態のまま作動弁６を前
進し、樹脂通路８をノズル先端５の先端開口5eの入口で
閉鎖した状態で、ガス体がガス体供給源から供給され
る。ガス体は接続口9aを経由し、ガス体圧入通路９、逆
流防止弁10、ニードル弁７の先端開口7e、作動弁６の先
端開口6eおよびノズル先端５の先端開口5eを経由し、金
型12のスプルーブッシュ13を通って、金型12のキャビテ
ィ14に圧入された溶融樹脂の芯部あるいは厚さの増加し
た部分の芯部に圧入し、ガス体による中空部を形成しな
がら、溶融樹脂をキャビティ14の流動末端方向に押流
し、中空部周囲の樹脂をキャビティ14の内壁に、押圧す
る。

（４）圧入された中空部ガス体の圧力制御工程 第2c図
参照 中空部が形成された後、ガス体供給源からのガス体の
供給を停止し、次いで、あるいは一定時間放置後、作動
弁６を前進の位置に保持したまま、ニードル弁７を後退
させ、作動弁６の先端内壁6bとニードル弁７の先端外壁
7aとの圧接を解除する。ノズル装置３のガス体圧入通路
９は逆流防止弁10によってガス体の逆流が防止されたま
ま、作動弁６の先端開口6e、作動弁６の先端内壁6bとニ
ードル弁７の先端外壁7aとの間隙通路、ニードル弁７の
外周のガス体逆流通路11、連絡路11aを経由して、ガス
体圧入通路９に連通する。この時、ガス体圧入通路９
は、ノズル外で、大気に開放するか、低圧容器（図示省
略）に接続しておく。ニードル弁７の後退により、金型
12のキャビティ14内の樹脂芯部中空部に圧入されていた
ガス体がガス体逆流通路９を逆流し、キャビティ14内樹
脂芯部中空部のガス体の圧力が降下あるいは徐々に降圧
される。

キャビティ14内の樹脂芯部中空部に圧入されたガス体
の圧力が設定された圧力まで降下した時、再びニードル
弁７を前進すると、型キャビティ内のガス体の圧力を降
下された設定圧力に保持することもできる。

（５）成形体取出し工程 金型12のキャビティ14に圧入され、芯部に中空部を持
つ樹脂がキャビティ14内で、固化した後、再度ニードル
弁７を後退し、ガス体逆流通路９を開放し、ガス体供給
源との間から大気に残ガスを放出するか、回収容器に回
収する。あるいは、射出シリンダ１を後退して金型12の
スプルーブッシュ13とノズル先端５との圧接を解除して
キャビティ14内のガス体の残圧を大気に放出する。

次に金型12の型締を解放し、金型12の移動型12bを開
き、固化した成形体を取出す。

なお、次の成形工程のための樹脂の可塑化計量は、溶
融樹脂２の圧入終了後、ノズル装置３の作動弁６が前進
した後に、金型12に圧入された溶融樹脂の冷却中に行
う。

［発明の効果］ 以上説明の如く、本発明のノズル装置３は、下記の効
果を持つ。

a.溶融樹脂の圧入と同時にあるいは溶融樹脂の圧入後に
ガス体を圧入することによって、ガス体による中空部が
形成された後、ノズル装置のガス体圧入通路の逆流防止
弁から、型キャビティ内の樹脂の芯部に形成された中空
部までの空間に封じ込められたガス体を、ノズル装置の
ガス体逆流通路を必要な時間だけ開いて、必要なガス体
だけをノズル装置のガス体逆流通路に逆流させることに
より、型キャビティ内の樹脂の芯部に形成された中空部
のガス体の保持圧を、設定した圧力に制御することを可
能にする。型キャビティ内の溶融樹脂を、流動温度以下
まで冷却した後に、ノズル装置のガス体逆流通路を開く
ことによってガス体を逆流させるので、溶融樹脂が、ガ
ス体逆流通路に逆流してガス体逆流通路を詰まらせるこ
とがない。

上記の型キャビティ内の樹脂の芯部に形成された中空
部に保持するガス体の圧力を制御することにより、中空
部周囲の樹脂層に生じる過大な残留ひずみを緩和し、マ
イクロ・クレージング、白化及びクレージング、あるい
は中空部を包含する成形品の表層だけが膨れるなどの品
質不良を解消することができる。

b.溶融樹脂とガス体を型キャビティに圧入し、型キャビ
ティ内の溶融樹脂の芯部に中空部を形成した後、ノズル
装置のガス体圧入通路の逆流防止弁から、型キャビティ
内の溶融樹脂の芯部に形成された中空部までの空間に封
じ込められたガス体を、ノズル装置のガス体逆流通路を
開き、ノズル装置のガス体逆流通路に、徐々に逆流させ
て、中空部のガス体の圧力を制御する。冷えた型キャビ
ティ内の溶融樹脂の冷却の進行に対応して、中空部のガ
ス体の圧力を徐々に大気圧まで低下させることによっ
て、過大なガス体の圧力下で中空部周囲の樹脂を冷却・
固化させることが無くなり、しかも型を開いて成形品を
取出す前に中空部のガス体の圧力を大気圧まで降下させ
るのに必要な時間を短縮し、成形サイクルを短絡するこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明のノズル装置の実施例の概略断面図を示
す。 第２図は本発明のノズル装置の工程毎の動作を示し、第
2a図は溶融樹脂の圧入工程、第2b図はガス体の圧入・保
持工程、第2c図は圧入した中空部ガス体の圧力制御工程
を示す。 第３図は、公知のノズル装置の概略断面図である。 第４図はガス体の圧入によって形成された中空部のガス
体の圧力を示し、第５図はガス体の圧力保持による表層
樹脂の膨れを示す。 １……射出シリンダ、1a……射出スクリュ ２……溶融樹脂、３……ノズル装置 ４……ノズル本体、５……ノズル先端 5e……先端開口、６……作動弁 6e……先端開口、７……ニードル弁 7e……先端開口、８……樹脂通路 8a……後部開口、９……ガス体圧入通路 10……逆流防止弁、11……ガス体逆流通路 11a……ガス体の逆流通路と圧入通路の連絡路 12……型、13……スプルーブッシュ 14……キャビティ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭63−236614（ＪＰ，Ａ) 特開 昭55−82626（ＪＰ，Ａ) 特開 昭55−9863（ＪＰ，Ａ) 特開 昭51−119063（ＪＰ，Ａ) 実開 昭61−164720（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) B29C 45/00 - 45/24

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】先端開口を有し、かつ、ノズル体の後部開
   口から先端開口に連通した樹脂通路を有する外殻部と、 軸線方向に摺動可能に設置され、前記ノズル体の先端開
   口と略一致する位置に先端開口を有する作動弁と、該作
   動弁内部に軸線方向に摺動可能に設置され、前記ノズル
   体及び作動弁の先端開口と略一致する位置に先端開口を
   有するニードル弁を有し、かつ該作動弁内部の先端部に
   逆流防止弁を介して開口したガス体圧入通路と、ノズル
   体の先端開口から該逆流防止弁後部に連通するガス体逆
   流通路を有する、外殻部内部に設置された弁体部 とよりなることを特徴とするノズル装置。