JP3127833U - 射出成形金型 - Google Patents

Abstract

【課題】ゲート部が薄肉の樹脂製品を射出成形する際、係る製品のゲート部にゲート残りが形成されず、且つゲート部の反対側にディンプルを設けることなく、確実に薄肉の樹脂製品を成形できる射出成形金型を提供する。
【解決手段】一端の細径側がキャビティＣに連通するほぼ円錐形のゲート６を有するキャビティ入子３と、キャビティ入子３に設けられ且つゲート６の太径側に連通する凹部４に挿入されるゲートノズル１０と、ゲートノズル１０の軸芯に沿って進退可能に配置され、ゲート６内に進入可能な先細の先端部２２を有するバルブステム２０と、を含み、バルブステム２０の先端部２２は、ゲート６の内周面に接触可能なほぼ円錐形を呈し、その周面２５における軸方向の中間に円周方向に沿ったリング溝２４を有すると共に、リング溝２４とステム本体２１との間に軸方向に沿った複数の凹溝２６を有している、射出成形金型１。
【選択図】 図２

Description

本考案は、少なくともゲート部が薄肉の樹脂製品を射出成形するのに好適な射出成形金型に関する。

ホットランナー方式の射出成形において、ヒータを外周面に巻き付けたゲートノズルの中空部には、溶けた樹脂が圧送されると共に、係る樹脂をゲートからキャビティに充填した後では、上記中空部を軸芯に沿って貫通するバルブステムが前進して、上記ゲートを閉鎖する。
上記バルブステムの先端部が円柱形のストレート形で且つゲートも円柱形の場合、ゲート部が薄肉の樹脂製品には、円柱状のゲート残り（バリ）が生じる。また、バルブステムの先端部がほぼ円錐形で且つゲートも相似形のほぼ円錐形の場合、ゲート部が薄肉の樹脂製品には、王冠状のゲート残り（バリ）が生じる。

前記ゲート残りを防ぐため、キャビティに樹脂を充填した後、前記バルブステムの先端面付近のみをキャビティ中に押し込むことで、樹脂製品のゲート部の反対側に円弧状に突出するディンプルを形成する方法も行われている。しかし、係るディンプルを形成するため、キャビティの一方を構成するキャビティコアの表面に凹みを設ける必要がある。また、薄肉の樹脂製品では、係る製品の機能上または美観上から、上記ディンプルを形成できない場合もある。

特開平１０−２３５６８３号公報（第１〜５頁、図１，２）

更に、前記ゲート残りを防ぐため、バルブピン（バルブステム）におけるキャビティに露出する先端部分に樹脂付着防止用のコーティングを施した射出成形金型装置が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
しかながら、上記特許文献１の射出成形金型装置では、一定の頻度でバルブピンに樹脂付着防止用コーティングを施すことが必要なため、相応の工数を必要とし、射出条件によっては、ゲート残りの発生を抑制しにくくなる。このため、薄肉の樹脂製品を射出成形する場合には、特に不向きであった。

本考案は、少なくともゲート部が薄肉の樹脂製品を射出成形する際、係る樹脂製品のゲート部にゲート残りが形成されず、且つゲート部の反対側にディンプルを設けることなく、確実に薄肉の樹脂製品を成形できる射出成形金型を提供する、ことを課題とする。

本考案は、前記課題を解決するため、キャビティに連通するゲートと、係るゲートを開閉するバルブステムの先端部とを互いに相似形のほぼ円錐形とすると共に、ゲートを閉鎖した際に、ゲートとバルブステムの先端部との間に残留している溶けた樹脂を確実にゲートノズル側に環流させる、ことに着想して成されたものである。
即ち、本考案の第１の射出成形金型（請求項１）は、一端の細径側がキャビティに連通するほぼ円錐形のゲートを有するキャビティ入子、または前記同様のゲートを先端に有するゲートノズルと、上記キャビティ入子に設けられ且つ上記ゲートの太径側に連通する凹部に挿入されるゲートノズル、または前記凹部に挿入され且つゲートの細径側をキャビティに臨ませる上記ゲートノズルと、係るゲートノズルの軸芯に沿って進退（進行・退行）可能に配置され、上記ゲート内に進入可能な先細の先端部を有するバルブステムと、を含み、係るバルブステムの先端部は、上記ゲートの内周面に接触可能なほぼ円錐形を呈し、係るほぼ円錐形の周面における軸方向の中間に円周方向に沿ったリング溝を有すると共に、係るリング溝とステム本体との間に軸方向に沿った複数の凹溝または複数の平坦面を有している、ことを特徴とする。

一方、本考案の第２の射出成形金型（請求項２）は、一端の細径側がキャビティに連通するほぼ円錐形のゲートを有するキャビティ入子、または前記同様のゲートを先端に有するゲートノズルと、上記キャビティ入子に設けられ且つ上記ゲートの太径側に連通する凹部に挿入されるゲートノズル、または前記凹部に挿入され且つゲートの細径側をキャビティに臨ませた上記ゲートノズルと、係るゲートノズルの軸芯に沿って進退（進行・退行）可能に配置され、上記ゲート内に進入可能な先細の先端部を有するバルブステムと、を含み、係るバルブステムの先端部は、上記ゲートの内周面に接触可能なほぼ円錐形を呈し、係るほぼ円錐形の周面における軸方向の中間に円周方向に沿ったリング溝を有すると共に、上記キャビティ入子または上記ゲートノズルは、そのゲートの内周面に一端が上記リング溝に連通する複数の凹溝を有している、ことを特徴とする。

尚、第１の射出成形金型におけるバルブステムの先端部に設ける複数の凹溝または複数の平坦面は、少なくとも一対を、望ましくは３個または４個以上を互いに対称に配置される。
また、前記平坦面は、リング溝の底面とほぼ同じ深さで且つほぼ円錐形の周面を、バルブステムのほぼ軸方向に沿って面取り状に切除したものである。
更に、第２射出成形金型におけるキャビティ入子またはゲートノズルのゲートに設ける複数の凹溝も、少なくとも一対を、望ましくは３個または４個以上を互いに対称に配置する。
また、本考案において、樹脂製品のゲート部とは、前記ゲートに最接近する当該樹脂製品の一部分を指すものである。

前記第１の射出成形金型によれば、ゲートノズル内からゲートを介してキャビティ内に溶けた樹脂を充填した後にバルブステムを前進させ、その先端部をゲート内に進入させると、バルブステムの先端部とゲートの内側に位置していた樹脂は、一旦リング溝に押し出された後、先端部の後端側に設けた複数の前記凹溝または複数の平坦面を介して、ゲートノズル内の樹脂流路に環流される。このため、例えば、ゲート部の厚さが約０．１５ｍｍ程度の薄肉の樹脂製品であっても、そのゲート部にゲート残り（バリ）が形成されず、これを切除するための後加工も不要となる。しかも、バルブステムの軸方向に沿った圧力がゲートの内周面に加わっても、樹脂が残留していないため、ゲートの内径が拡張したり、ゲートの付近にクラックを生じず、常に高い精度の射出成形が行うことが可能となる。加えて、バルブステムの先端部に、切削加工などにより、前記リング溝、凹溝、あるいは平坦面を形成するので、精度良く低コストで製作することが可能となる。

前記第２の射出成形金型によれば、ゲートノズル内からゲートを介してキャビティ内に溶けた樹脂を充填した後にバルブステムを前進させ、その先端部をゲート内に進入させると、バルブステムの先端部とゲートの内側に残留していた樹脂は、一旦リング溝に押し出された後、キャビティ入子またはゲートノズルのゲートの内周面に設けた複数の前記凹溝を介して、ゲートノズル内の樹脂流路に環流される。このため、例えば、ゲート部の厚さが約０．１５ｍｍ程度の薄肉の樹脂製品であっても、そのゲート部にゲート残り（バリ）が形成されず、これを除去するための後加工も不要となる。
しかも、バルブステムの軸方向に沿った圧力が、ゲートの内周面に加わっても、樹脂が残留していないため、ゲートの内径が拡張したり、ゲートの付近にクラックを生じず、常に高い精度の射出成形が行うことが可能となる。

付言すれば、前記バルブステムの先端面は、ゲートを介してキャビティに溶けた樹脂を充填した後にバルブステムを前進する際に、キャビティの内に僅かに突出するように設定されている前記第１，第２の射出成形金型とすることも可能である。また、前記第１，第２の射出成形金型には、複数のキャビティ、同数のゲートノズルおよびバルブステムを併有する多数個取りタイプの形態も含まれる。

以下において、本考案を実施するための最良の形態について説明する。
図１は、本考案における第１の射出成形金型１の主要部を示す概略図である。
射出成形金型１は、図１に示すように、キャビティＣを形成するコア入子２およびキャビティ入子３と、係るキャビティ入子３に設けた凹部４内に挿入されるゲートノズル１０と、係るゲートノズル１０の軸芯方向に沿って進行・退行（以下、進退と称する）するバルブステム２０と、を備えている。
キャビティ入子３の凹部４は、大小二つの内径を有する全体がほぼ円柱形を呈し、その底面５の中心部には、一端の細径側がキャビティＣに連通するほぼ円錐形のゲート（射出孔）６における他端の太径側が開口している。
尚、キャビティ入子３とコア入子２とは、型開きした際に、互いに離間するように設置されている。また、ゲート６は、例えば、全体がほぼ円筒形などを呈するキャビティＣの底面おける中心部に一端の細径側が開口している。

図１に示すように、ゲートノズル１０は、ほぼ円筒形で内部に樹脂流路１２を内設するノズル本体１１と、その先端側に嵌合したノズルチップ１３と、その先端側を囲むほぼ円錐形のノズルキャップ１６と、ノズル本体１１の外周面に巻き付けたバンドヒータ９と、を備えている。上記樹脂流路１２には、図１中の矢印で示すように、溶けた樹脂Ｊが軸方向に沿って圧送される。
尚、ノズル本体１１の基端側は、図示しないマニホールドおよびマニホールドプレートに支持されており、係るマニホールド中を送給される溶けた樹脂Ｊが前記樹脂流路１２に圧送される。
また、バルブステム２０は、細長い金属棒からなり、ゲートノズル１０内を、軸芯方向に沿って進退可能とされている。このため、バルブステム２０の円柱形のステム本体２１の基端側は、上記マニホールドを貫通して、当該マニホールドの反対側に位置するエアーシリンダのピストン（図示せず）に連結されている。

図１に示すように、バルブステム２０のキャビティＣ側には、ゲート６内に進入可能な先細でほぼ円錐形の先端部２２が設けられている。このため、係る先端部２２を含むバルブステム２０は、ゲートノズル１０のノズルチップ１３先端の貫通孔１４とノズルキャップ１６先端の貫通孔１５とを貫通可能とされている。
バルブステム２０の先端部２２は、図２の部分拡大図と図３に示すように、前記ゲート６の内周面に面接触が可能なほぼ相似形の円錐形を呈し、係る円錐形の周面２５の軸方向における中間には、円周方向に沿った浅いリング溝２４が形成されている。係るリング溝２４とステム本体２１との間には、当該バルブステム２０の軸方向に沿った四つ（複数）の凹溝２６が互いに対称に形成されている。
尚、先端部２２の先端面２３の外径は、ゲート６の細径側の内径と同じか、これよりも若干小径とされている。尚また、図３は、図２中の矢印Ｘの矢視に沿った端面図である。

次に、前記のような射出成形金型１の使用方法について、以下に説明する。
図４の部分拡大断面図に示すように、予め型締めされ且つキャビティＣを形成したコア入子２およびキャビティ入子３のゲート６に対し、ゲートノズル１０のノズルキャップ１６の先端面を、予めキャビティ入子３の凹部４の底面５に接触させた状態とする。この際、ゲートノズル１０の軸芯付近のバルブステム２０は、後退しているため、ゲート６が開放されており、係るゲート６を樹脂Ｊが通過可能である。尚、上記キャビティＣの厚みは、約０．１５ｍｍ程度まで可能である。
次いで、図５に示すように、バルブステム２０を前進させ、その先端部２２の先端面２３およびリング溝２４の先端側が、ゲート６内に隙間を介して同軸心で進入した位置で停止させる。この際、リング溝２４の後端側とこれに隣接するステム本体２１とは、ノズルチップ１３の貫通孔１４を貫通し、係る貫通孔１４の内周面との間に隙間を形成している。

係る状態で、図４、５中の矢印で示すように、前記マニホールドから送給された溶けた樹脂Ｊは、前記ノズル本体１１の樹脂流路１２内を圧送され、ノズルチップ１３の貫通孔１４とステム本体２１との隙間、ゲート６とリング溝２４および周面２５との隙間を経て、ゲート６の細径側からキャビティＣ内に充填される。
そして、図６に示すように、キャビティＣ内に樹脂Ｊが充填されると、前記エアシリンダを駆動してバルブステム２０のみを前進させて、先端面２３を含む先端部２２の一部をキャビティＣ内に進入させる。係る先端部２２がキャビティＣ内に進入する距離は、１０数μｍ乃至数１０μｍに設定することが可能である。

この際、図６に示すように、バルブステム２０における先端面２３に隣接するほぼ円錐形の周面２５は、ゲート６におけるキャビティＣ寄りの内周面に密着する。このため、その直前までゲート６付近に位置していた樹脂Ｊは、キャビティＣ内かリング溝２４内に押し出される。更に、リング溝２４内に押し出された樹脂Ｊは、四つの凹溝２６を通過し、ステム本体２１とノズルチップ１３の貫通孔１４との隙間を経て、ノズル本体１１内の樹脂流路１２に溶けて溜まっている大容量の樹脂Ｊと合流（環流）して一体化する。この結果、ゲート６付近の樹脂製品には、従来のような王冠状のゲート残り（バリ）が発生しない。

同時に、先端部２２のうち、先端面２３に隣接するほぼ円錐形の周面２５と、リング溝２４とステム本体２１との間に位置する後端側の周面２５は、四つの凹溝２６の部分を除いて、ゲート６の内周面に密着している。このため、前記エアーシリンダのステム本体２１を介した圧力は、ゲート６におけるキャビティＣ寄りの内周面と上記他端寄りの内周面とに支持されるので、ゲート６におけるキャビティＣ寄りの細径側の内径が拡径したり、その付近に微細なクラックを生じることがない。従って、以上のような第１の射出成形金型１によれば、形状・厚みおよび寸法精度に優れた樹脂製品を、精度良く確実に射出成形することができる。

図７，図８は、異なる形態の先端部２２ａを有するバルブステム２０ａを示す前記図２，３と同様な部分側面図および端面図である。
先端部２２ａは、前記同様の周面２５およびリング溝２４を有すると共に、リング溝２４とステム本体２１との間に、リング溝２４の底面とほぼ同じ深さで且つ軸方向に沿って傾斜した四つ（複数）の平坦面２８を有している。係る平坦面２８は、円柱形の金属膨棒における先端面２３側にほぼ円錐形の周面２５とリング溝２４とを切削加工した後、当該リング溝２４とステム本体２１との間をほぼ軸方に沿って面取り状に切削加工することによって、容易に製作できる。
以上のような先端部２２ａを有するバルブステム２０ａを第１の射出成形金型１に用いても、前記先端部２２を有するバルブステム２０と同様な作用が得られ、且つ同様な効果を奏することができる。

図９は、異なる形態の第１の射出成形金型１ａを示す概略図である。
係る射出成形金型１ａは、図９に示すように、キャビティ入子３ａおよびゲートノズ１０ａを備えている。キャビティ入子３ａの凹部４は、その底面５がキャビティＣ付近に位置し、係る底面５の中心部に開口する通し孔７を介して、キャビティＣと連通している。一方、ゲートノズ１０ａは、ノズル本体１１の先端側に細長いノズルチップ１３ａを嵌装しており、係るノズルチップ１３ａの円錐形部１７における先端側の内側には、樹脂流路１２に連通する前記同様のゲート６が形成されている。また、円錐形部１７における先端側の外側には、キャビティ入子３ａの通し孔７に密接する円盤形状のフランジ１８が形成されている。
図９に示すように、ゲートノズル１０ａの軸芯方向に沿って、前記バルブステム２０（２０ａ）を進退可能に配置し、その先端部２２（２２ａ）を、キャビティ入子３ａのゲート６に接触可能とすることで、前記同様の作用および効果が得られる。

図１０は、本考案における第２の射出成形金型１ｂを示す前記図６と同様な断面図である。第２の射出成形金型１ｂも、前記同様のキャビティＣを形成するコア入子２およびキャビティ入子３ｂと、係るキャビティ入子３ｂに設けた凹部４内に組み込まれたゲートノズル１０ｂと、係るゲートノズル１０ｂの軸芯方向に沿って進退するバルブステム２０ｂと、を備えている。
第２の射出成形金型１ｂが第１の射出成形金型１，１ａと相違するのは、そのキャビティ入子３ｂが、図１０に示すように、その凹部４の底面５と、ゲート６の内周面における凹部４側の開口部寄りとの間に、軸方向に沿った四つ（複数）の凹溝８を有していることである。また、バルブステム２０ｂは、その先端部２２ｂに前記同様のリング溝２４を有しているが、前記複数の凹溝２６を有していない点でバルブステム２０，２０ａと相違している。

前記同様に、型締めしてキャビティＣを形成したコア入子２およびキャビティ入子３ｂのゲート６に対し、予めゲートノズル１０ｂにおけるノズルキャップ１６の先端面をキャビティ入子３ｂの凹部４の底面５に接触させた状態で、バルブステム２０ｂを前進させ、前記同様の位置で停止させる。その結果、前記図５と同様に、バルブステム２０ｂの先端部２２ｂは、その先端面２３とリング溝２４の先端側が、ゲート６内に隙間を介して同軸心で進入する。同時に、リング溝２４の後端側とこれに隣接するステム本体２１とは、ノズルチップ１３の貫通孔１４を貫通し、その内周面との間に隙間を形成する。
係る状態で、前記同様に、前記マニホールドから送給された溶けた樹脂Ｊを、前記ノズル本体１１の樹脂流路１２内に圧送し、ノズルチップ１３の貫通孔１４とステム本体２１およびリング溝２４との隙間、ゲート６とリング溝２４および先端部２２ｂとの隙間、ゲート６の細径側を経て、キャビティＣ内に充填する。

そして、図１０に示すように、キャビティＣ内に樹脂Ｊが充填されると、前記エアシリンダを駆動してバルブステム２０ｂのみを前進させて、先端面２３を含む先端部２２ｂの一部をキャビティＣ内に進入させる。
この際、図１０に示すように、バルブステム２０ｂにおける先端面２３に隣接するほぼ円錐形の周面２５は、ゲート６におけるキャビティＣ寄りの内周面に密着する。このため、その直前までゲート６付近に位置していた樹脂Ｊは、キャビティＣ内かリング溝２４内に押し出される。更に、リング溝２４内に押し出された樹脂Ｊは、ゲート６側の四つの凹溝８を通過し、ステム本体２１とノズルチップ１３の貫通孔１４との隙間を経て、ノズル本体１１内の樹脂流路１２に残留している溶けた樹脂Ｊに合流（環流）して一体化する。この結果、ゲート６付近の樹脂製品には、王冠状のゲート残り（バリ）が生じない。

同時に、先端部２２ｂのうち、先端面２３に隣接するほぼ円錐形の周面２５と、リング溝２４とステム本体２１との間位置する後端側の周面２５は、四つの凹溝８の部分を除いたゲート６の内周面に密着している。このため、ステム本体２１を介した前記圧力は、ゲート６におけるキャビティＣ寄りの内周面とステム本体２１寄りの内周面とに支持されるので、ゲート６におけるキャビティＣ寄りの細径側の内径が拡径せず、その付近に微細なクラックを生じることがない。
従って、以上のような第２の射出成形金型１ｂによっても、形状および寸法精度に優れた樹脂製品を、精度良く確実に射出成形することができる。

尚、前記図９に示したキャビティ入子３ａおよびゲートノズル１０ａを用い、係るゲートノズル１０ａの先端のゲート６の内周面に、前記図１０に示した形態と同様な複数の凹溝８を設けた射出成形金型としても、第２の前記射出成形金型１ｂと同様の作用・効果が得られる。

本考案は、前記各形態に限定されるものではない。
例えば、前記バルブステム２０，２０ａの先端部２２，２２ａに設ける凹溝２６や平坦面２８、あるいは、前記キャビティ入子３ｂやゲートノズル１０ａのゲート６の内周面に設ける凹溝８は、径方向のほぼ対称な位置に一対（二つ）としたり、四つまたはそれ以上の複数個を形成しても良い。
また、一つのマニホールドに対し、複数のゲートノズル、同数のバルブステム、キャビティ入子における同数の凹部、同数のキャビティを併設することで、一回の成形で複数の樹脂製品を同時に多数個取りすることも可能である。
更に、キャビティの形状には、ほぼ円錐形や円盤状の形態も含められる。

本考案における第１の射出成形金型の主要部を示す概略図。 上記射出成形金型に用いるバルブステムの先端部を示す部分拡大図。 図２中の矢印Ｘの矢視に沿った端面図。 上記射出成形金型の部分拡大断面図。 上記射出成形金型の使用状態を示す部分拡大断面図。 図５に続く上記射出成形金型の使用状態を示す部分拡大断面図。 異なる形態のバルブステムの先端部を示す部分側面図。 上記バルブステムの先端部を示す端面図。 異なる形態の第１の射出成形金型の主要部を示す概略図。 第２の射出成形金型の主要部および使用状態を示す部分拡大断面図。

符号の説明

１，１ａ，１ｂ…………射出成形金型
３，３ａ，３ｂ…………キャビティ入子
４…………………………凹部
６…………………………ゲート
８…………………………凹溝
１０，１０ａ，１０ｂ…ゲートノズル
２０，２０ａ，２０ｂ…バルブステム
２１………………………ステム本体
２２，２２ａ，２０ｂ…先端部
２４………………………リング溝
２５………………………周面
２６………………………凹溝
２８………………………平坦面
Ｃ…………………………キャビティ

Claims (2)

1. 一端の細径側がキャビティ(Ｃ)に連通するほぼ円錐形のゲート(６)を有するキャビティ入子(３)、または上記同様のゲート（６）を先端に有するゲートノズル（１０ａ）と、
   上記キャビティ入子(３)に設けられ且つ上記ゲート(６)の太径側に連通する凹部(４)に挿入されるゲートノズル(１０)、または前記凹部（４）に挿入され且つゲート（６）の細径側をキャビティ（Ｃ）に臨ませる上記ゲートノズル（１０ａ）と、
   上記ゲートノズル(１０，１０ａ)の軸芯に沿って進退可能に配置され、上記ゲート(６)内に進入可能な先細の先端部(２２，２２ａ)を有するバルブステム(２０，２０ａ)と、を含み、
   上記バルブステム(２０，２０ａ)の先端部(２２，２２ａ)は、上記ゲート(６)の内周面に接触可能なほぼ円錐形を呈し、係るほぼ円錐形の周面(２５)における軸方向の中間に円周方向に沿ったリング溝(２４)を有すると共に、係るリング溝(２４)とステム本体(２１)との間に軸方向に沿った複数の凹溝(２６)または複数の平坦面（２８）を有している、
   ことを特徴とする射出成形金型(１，１ａ)。
2. 一端の細径側がキャビティ(Ｃ)に連通するほぼ円錐形のゲート(６)を有するキャビティ入子(３ａ)、または上記同様のゲート（６）を先端に有するゲートノズル（１０ａ）と、
   上記キャビティ入子(３ａ)に設けられ且つ上記ゲート(６)の太径側に連通する凹部(４)に挿入されるゲートノズル(１０)、または前記凹部（４）に挿入され且つゲート（６）の細径側をキャビティ（Ｃ）に臨ませる上記ゲートノズル（１０ａ）と、
   上記ゲートノズル(１０，１０ａ)の軸芯に沿って進退可能に配置され、上記ゲート(６)内に進入可能な先細の先端部(２２ｂ)を有するバルブステム(２０ｂ)と、を含み、
   上記バルブステム(２０ｂ)の先端部(２２ｂ)は、上記ゲート(６)の内周面に接触可能なほぼ円錐形を呈し、係るほぼ円錐形の周面(２５)における軸方向の中間に円周方向に沿ったリング溝(２４)を有すると共に、
   上記キャビティ入子(３ａ)またはゲートノズル（１０ａ）は、そのゲート(６)の内周面に一端が上記リング溝(２４)に連通する複数の凹溝(８)を有している、
   ことを特徴とする射出成形金型(１ｂ)。

Images