JP3650742B2

JP3650742B2 - 射出ノズル

Info

Publication number: JP3650742B2
Application number: JP2001159792A
Authority: JP
Inventors: 博義数面
Original assignee: Sumitomo Heavy Industries Ltd
Current assignee: Sumitomo Heavy Industries Ltd
Priority date: 2001-05-29
Filing date: 2001-05-29
Publication date: 2005-05-25
Anticipated expiration: 2021-05-29
Also published as: JP2002347074A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、射出ノズルに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、射出成形機においては、加熱シリンダ内において加熱され溶融させられた樹脂を、射出して金型装置のキャビティ空間に充填（てん）し、該キャビティ空間内において冷却して固化させることによって成形品を得るようにしている。
【０００３】
そのために、前記射出成形機は型締装置及び射出装置を有し、前記型締装置は、固定プラテン及び可動プラテンを備え、型締用シリンダによって可動プラテンを進退させることにより金型装置の型閉じ、型締め及び型開きを行う。なお、前記金型装置は固定金型及び可動金型から成り、型閉じに伴って固定金型と可動金型との間にキャビティ空間が形成される。
【０００４】
一方、前記射出装置は、ホッパから供給された樹脂を加熱して溶融させる加熱シリンダ、及び溶融させられた樹脂を射出する射出ノズルを備え、前記加熱シリンダ内にスクリューが回転自在に、かつ、進退自在に配設される。そして、該スクリューを、駆動源によって前進させることにより射出ノズルから樹脂が射出され、前記駆動源によって回転させ、それに伴って後退させることにより樹脂の計量が行われる。
【０００５】
次に、前記射出ノズルについて説明する。
【０００６】
図２は従来の射出ノズルの断面図である。
【０００７】
図において、１１は筒状の射出ノズルであり、該射出ノズル１１は、前端（図における左端）において開放された樹脂流路５０ａを備える筒状の本体５０、及び該本体５０の外周に配設されたノズル用ヒータ１３を有する。該ノズル用ヒータ１３を通電することによって前記樹脂流路５０ａ内の図示されない樹脂を加熱することができる。前記射出ノズル１１は図示されない加熱シリンダの前端に取り付けられ、該加熱シリンダ内の樹脂流路と前記樹脂流路５０ａとが連通させられる。
【０００８】
射出工程において、前記射出ノズル１１は金型装置の固定金型１５に押し付けられ、図示されない駆動源を駆動することによって前記加熱シリンダ内のスクリューを前進させると、スクリューの前方に蓄えられた樹脂が射出ノズル１１から射出され、前記固定金型１５に形成されたスプルー１６を介して図示されないキャビティ空間に充填される。
【０００９】
その後、金型装置が冷却されると、前記キャビティ空間に充填された樹脂は冷却され固化させられて成形品になり、前記金型装置の型開きが行われて、成形品が取り出される。また、前記金型装置の冷却に伴って、前記スプルー１６内の樹脂及び逆テーパ部２０内の樹脂が成形品と一体になって固化させられ、スプルー部になる。該スプルー部は、前記型開きが行われたときに、成形品と共に取り出される。
【００１０】
ところで、樹脂流路５０ａの前端部（図における左端部）にテーパ部１９及び逆テーパ部２０が形成され、該テーパ部１９と逆テーパ部２０との境界部分に、径が最も小さい分離点Ｑ１が形成される。したがって、スプルー部が成形品と共に取り出されるときに、分離点Ｑ１において切断される。なお、逆テーパ部２０はノズル穴５１から前記分離点Ｑ１に近くなるほど径が小さくなるので、スプルー部は固定金型１５及び射出ノズル１１から取り出しやすい形状を有する。
【００１１】
次に、射出ノズル１１の温度分布について説明する。
【００１２】
図３は従来の射出ノズルの温度分布図である。なお、図において、横軸に射出ノズル１１（図２）の軸方向における位置を、縦軸に樹脂流路５０ａ内の樹脂の温度を採ってある。また、前記射出ノズル１１の前端から所定の距離を置いてノズル用ヒータ１３が配設される。
【００１３】
射出ノズル１１の前端を固定金型１５に所定のノズルタッチ力で接触させた場合、図に示されるように樹脂の温度は、射出ノズル１１と固定金型１５とが接触する接触部Ｏにおいてθ１であり、接触部Ｏから離れるほど高くなる。
【００１４】
ところで、溶融状態において粘度が低くなる樹脂を使用する場合、射出ノズル１１の前端におけるノズル穴５１の径を大きくする必要がある場合等において、計量工程において、前記加熱シリンダが後退させられて固定金型１５から離されると、射出ノズル１１の前端において糸引き、鼻だれ等が生じてしまうことがある。
【００１５】
そこで、糸引き、鼻だれ等が生じるのを抑制するために、ニードルバルブ、ロータリーバルブ等の機械式バルブを射出ノズル１１内に配設し、加熱シリンダを後退させるときに、機械式バルブを閉鎖するようにした射出ノズルが提供されている。ところが、この場合、機械式バルブを閉鎖するのに伴って、滞留し、変質した樹脂が成形品に混入し、成形品の品質を低下させてしまう。また、機械式バルブを閉鎖した状態で加熱シリンダを後退させたときに、一定の場所で安定してスプルー部と溶融させられた樹脂とを分離させることができず、射出ノズル１１の内部から溶融させられた樹脂をスプルー１６側に引き出したり、射出ノズル１１の内部に固化した樹脂を残したりしてしまう。
【００１６】
そこで、射出ノズル１１の前端の近傍に断熱スリットを形成するようにした射出ノズルが考えられる。
【００１７】
図４は従来の他の射出ノズルの断面図、図５は従来の他の射出ノズルの温度分布図である。なお、図５において、横軸に射出ノズル１１の軸方向における位置を、縦軸に樹脂流路５０ａ内の樹脂の温度を採ってある。
【００１８】
この場合、本体５０の外周における分離点Ｑ１に対応する部分に、環状の断熱スリット６１が形成される。該断熱スリット６１は、本体５０の外周面から所定の深さで形成された環状の溝から成り、後方（図４における右方）から前方（図４における左方）に熱が伝導されるのを阻止する。
【００１９】
そして、射出ノズル１１の前端（図４における左端）を固定金型１５に所定のノズルタッチ力で接触させた場合、図５に示されるように、樹脂の温度は、射出ノズル１１と固定金型１５とが接触する接触部Ｏにおいてθ１であり、接触部Ｏから離れるほど高くなり、断熱スリット６１が形成された位置、すなわち、スリット位置Ｓ１において非連続的に立ち上がり、スリット位置Ｓ１から離れるに従って更に高くなる。
【００２０】
すなわち、前記スリット位置Ｓ１において、本体５０に断熱スリット６１が形成されるので、ノズル用ヒータ１３から本体５０に伝達された熱の多くは樹脂流路５０ａ内の樹脂に伝達され、固定金型１５に伝達される熱の量は少なくなる。したがって、接触部Ｏとスリット位置Ｓ１との間の樹脂の温度を低くすることができるので、射出ノズル１１の前端において樹脂の粘性を高くすることができる。その結果、糸引き、鼻だれ等が生じるのを抑制することができる。
【００２１】
なお、１６はスプルー、１９はテーパ部、２０は逆テーパ部、５１はノズル穴である。
【００２２】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前記従来の射出ノズルにおいては、溶融状態において粘度が低くなる樹脂、例えば、ポリアミド（ＰＡ）、ポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）、リキッドクリスタルポリマー（ＬＣＰ）等の樹脂を使用した場合、糸引き、鼻だれ等が生じるのを十分に抑制することができない。
【００２３】
本発明は、前記従来の射出ノズルの問題点を解決して、糸引き、鼻だれ等が生じるのを十分に抑制することができ、安定して成形を行うことができる射出ノズルを提供することを目的とする。
【００２４】
【課題を解決するための手段】
そのために、本発明の射出ノズルにおいては、加熱シリンダの前端に配設され、前端において開放され、かつ、前端部にテーパ部及び逆テーパ部が形成された樹脂流路を備える筒状の本体と、該本体の外周に配設され、前記樹脂流路内の樹脂を加熱するノズル用ヒータとを有する。
【００２５】
そして、前記本体の前端部の前記テーパ部と逆テーパ部との境界部分より前方及び後方に、軸方向に所定の間隔を置いて、かつ、前記本体の外周面から所定の深さで複数の溝が形成される。
また、該各溝は、前記本体における各溝より後方から各溝より前方に熱が伝導されるのを阻止するとともに、各溝間の温度勾配の変化を小さくする。
【００２９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら詳細に説明する。
【００３０】
図１は本発明の第１の実施の形態における射出ノズルの断面図、図６は本発明の第１の実施の形態における射出装置の概略図、図７は本発明の第１の実施の形態における射出ノズルの温度分布図である。なお、図７において、横軸に射出ノズル１１の軸方向における位置を、縦軸に樹脂流路５０ａ内の樹脂の温度を採ってある。
【００３１】
図６において、１２はシリンダ部材としての加熱シリンダであり、該加熱シリンダ１２の前端（図６における左端）に射出ノズル１１が取り付けられ、該射出ノズル１１の外周にノズル用ヒータ１３が配設される。前記加熱シリンダ１２内には、射出部材としてのスクリュー２２が回転自在に、かつ、進退自在に配設される。
【００３２】
そして、該スクリュー２２は、前端にスクリューヘッド２５を有し、前記加熱シリンダ１２内を後方（図６における右方）に延び、後端（図６における右端）において図示されない駆動源と連結させられる。また、前記スクリュー２２の外周には、螺（ら）旋状のフライト２３が形成され、該フライト２３によって溝２６が形成される。
【００３３】
そして、前記加熱シリンダ１２の所定の箇所には樹脂供給口２９が形成され、該樹脂供給口２９にホッパ３０が固定される。前記樹脂供給口２９は、スクリュー２２を加熱シリンダ１２内における最も前方（図６における左方）の位置に置いた状態において、前記溝２６の後端部（図６における右端部）に対応する箇所に形成される。
【００３４】
計量工程において、前記駆動源を駆動することによって前記スクリュー２２を回転させると、ホッパ３０内の樹脂３３は、落下して加熱シリンダ１２内に進入し、加熱シリンダ１２内を前進（図６における左方に移動）させられる。それに伴って、スクリュー２２は後退（図６における右方に移動）させられる。
【００３５】
また、前記加熱シリンダ１２の外周には図示されないシリンダ用ヒータが配設され、該シリンダ用ヒータによって加熱シリンダ１２を加熱し、該加熱シリンダ１２内の樹脂を溶融させることができるようになっている。したがって、スクリュー２２を回転させるのに伴って、スクリュー２２が所定の量だけ後退させられると、スクリューヘッド２５の前方に１ショット分の溶融させられた樹脂が蓄えられる。
【００３６】
次に、射出工程時に、前記駆動源を駆動して、スクリュー２２を回転させることなく前進させると、前記スクリューヘッド２５の前方に蓄えられた樹脂は、前記射出ノズル１１から射出され、金型装置の図示されないキャビティ空間に充填される。
【００３７】
次に、前記射出ノズル１１について説明する。
【００３８】
図１において、１１は筒状の射出ノズルであり、該射出ノズル１１は、前端（図１における左端）において開放された樹脂流路５０ａを備え、前端にノズル穴５１が形成された筒状の本体５０、及び該本体５０の外周に、射出ノズル１１の前端から所定の距離を置いて配設されたノズル用ヒータ１３を有する。該ノズル用ヒータ１３を通電することによって前記樹脂流路５０ａ内の樹脂を加熱することができる。そして、加熱シリンダ１２内の樹脂流路と前記樹脂流路５０ａとが連通させられる。
【００３９】
ところで、前記樹脂流路５０ａの前端部（図１における左端部）にテーパ部１９及び逆テーパ部２０が形成され、テーパ部１９と逆テーパ部２０との境界部分に、径が最も小さい分離点Ｑ１が形成される。該分離点Ｑ１は、スプルー部が成形品と共に取り出されるときに切断される点を表す。なお、逆テーパ部２０はノズル穴５１から前記分離点Ｑ１に近くなるほど径が小さくなるので、スプルー部は固定金型１５及び射出ノズル１１から取り出しやすい形状を有する。
【００４０】
また、前記本体５０の外周における分離点Ｑ１に対応する部分よりわずかに前方（図１における左方）の点、及び分離点Ｑ１に対応する部分よりわずかに後方（図１における右方）の点に、複数の、本実施の形態においては、二つの熱伝導阻止手段としての第１、第２の断熱スリット６２、６３が軸方向に所定の間隔を置いて形成される。該第１、第２の断熱スリット６２、６３は、本体５０の外周面からそれぞれ所定の深さｄ１、ｄ２（ｄ１＞ｄ２）で形成された環状の溝から成り、後方から前方に熱が伝導されるのを阻止する。
【００４１】
そして、射出ノズル１１の前端を固定金型１５に所定のノズルタッチ力で接触させた場合、図７に示されるように、樹脂の温度は、射出ノズル１１と固定金型１５とが接触する接触部Ｏにおいてθ１であり、接触部Ｏから離れるほど高くなり、第１の断熱スリット６２が形成された位置、すなわち、スリット位置Ｓ１において非連続的に立ち上がり、スリット位置Ｓ１から離れるに従って更に高くなり、第２の断熱スリット６３が形成された位置、すなわち、スリット位置Ｓ２において再び非連続的に立ち上がり、スリット位置Ｓ２から離れるに従って更に高くなる。
【００４２】
すなわち、前記スリット位置Ｓ１、Ｓ２において、本体５０に第１、第２の断熱スリット６２、６３が形成されるので、ノズル用ヒータ１３から本体５０に伝達された熱の多くは樹脂流路５０ａ内の樹脂に伝達され、固定金型１５に伝達される熱の量は少なくなる。したがって、接触部Ｏとスリット位置Ｓ１との間の樹脂の温度を低くすることができるので、射出ノズル１１の前端における樹脂の粘性を高くすることができる。その結果、糸引き、鼻だれ等が生じるのを抑制することができる。
【００４３】
そして、溶融状態において粘度が低くなる樹脂、例えば、ポリアミド、ポリブチレンテレフタレート、リキッドクリスタルポリマー等の樹脂を使用した場合でも、糸引き、鼻だれ等が生じるのを十分に抑制することができ、安定して成形を行うことができる。
【００４４】
また、第１、第２の断熱スリット６２、６３が分離点Ｑ１を挟んで隣接させて形成されるので、射出ノズル１１から金型装置への熱の流出量、ノズル用ヒータ１３から本体５０への熱の流入量、射出ノズル１１の設定温度、金型装置の温度等が変化しても、分離点Ｑ１の周辺の温度勾（こう）配の変化を小さくすることができる。
【００４５】
その結果、溶融状態において粘度が低くなる樹脂、例えば、ポリアミド、ポリブチレンテレフタレート、リキッドクリスタルポリマー等の樹脂を使用した場合でも、糸引き、鼻だれ等が生じるのを一層十分に抑制することができ、一層安定して成形を行うことができる。
【００４６】
次に、本発明の第２の実施の形態について説明する。なお、第１の実施の形態と同じ構造を有するものについては、同じ符号を付与することによってその説明を省略する。
【００４７】
図８は本発明の第２の実施の形態における射出ノズルの断面図、図９は本発明の第２の実施の形態における射出ノズルの温度分布図である。なお、図９において、横軸に射出ノズル１１の軸方向における位置を、縦軸に樹脂流路５０ａ内の樹脂の温度を採ってある。
【００４８】
この場合、複数の、本実施の形態においては、二つの熱伝導阻止手段としての第１、第２の断熱スリット６２、６４は、本体５０の外周面からそれぞれ所定の深さｄ１、ｄ３（ｄ１＝ｄ３）で形成された環状の溝から成り、後方（図８における右方）から前方（図８における左方）に熱が伝導されるのを阻止する。したがって、第１の断熱スリット６２の内周縁の径ａと第２の断熱スリット６４の内周縁の径ｂとが等しくされる。
【００４９】
そして、射出ノズル１１の前端（図８における左端）を固定金型１５に所定のノズルタッチ力で接触させた場合、図９に示されるように、樹脂の温度は、射出ノズル１１と固定金型１５とが接触する接触部Ｏにおいてθ１であり、接触部Ｏから離れるほど高くなり、スリット位置Ｓ１において非連続的に立ち上がり、スリット位置Ｓ１から第２の断熱スリット６４が形成された位置、すなわち、スリット位置Ｓ２に至るまで、ほぼ同じ値を採り、スリット位置Ｓ２において再び非連続的に立ち上がり、スリット位置Ｓ２から離れるに従って更に高くなる。前記スリット位置Ｓ１、Ｓ２間の温度勾配は、径ｂを変化させるのに伴って変化し、径ｂが径ａに近い値を採るほど小さくなる。
【００５０】
この場合、前記径ａ、ｂが等しくされるので、ノズル用ヒータ１３から本体５０への熱の流入量、射出ノズル１１の設定温度等が変化したときの、分離点Ｑ１の周辺の温度勾配の変化を一層小さくすることができる。
【００５１】
その結果、溶融状態において粘度が低くなる樹脂、例えば、ポリアミド、ポリブチレンテレフタレート、リキッドクリスタルポリマー等の樹脂を使用した場合でも、糸引き、鼻だれ等が生じるのを一層十分に抑制することができ、一層安定して成形を行うことができる。
【００５２】
次に、本発明の第３の実施の形態について説明する。なお、第１の実施の形態と同じ構造を有するものについては、同じ符号を付与することによってその説明を省略する。
【００５３】
図１０は本発明の第３の実施の形態における射出ノズルの断面図、図１１は本発明の第３の実施の形態における射出ノズルの温度分布図である。なお、図１１において、横軸に射出ノズル１１の軸方向における位置を、縦軸に樹脂流路５０ａ内の樹脂の温度を採ってある。
【００５４】
この場合、本体５０の外周における分離点Ｑ１に対応する部分よりわずかに前方（図１０における左方）の点、及び分離点Ｑ１に対応する部分よりわずかに後方（図１０における右方）の点に、複数の熱伝導阻止手段としての第１、第２の断熱スリット６２、６３が形成され、更に第２の断熱スリット６３が形成される点よりわずかに後方の点に、熱伝導阻止手段としての第３の断熱スリット６５が形成される。
【００５５】
また、前記第１〜第３の断熱スリット６２、６３、６５は、本体５０の外周面からそれぞれ所定の深さｄ１、ｄ２、ｄ４（ｄ１＞ｄ２＞ｄ４）で形成された環状の溝から成り、後方から前方に熱が伝導されるのを阻止する。
【００５６】
そして、前記固定金型１５におけるスプルー１６の外周に、環状のヒータ６６が埋設され、該ヒータ６６が通電することによって、スプルー１６内の樹脂が加熱される。
【００５７】
また、射出ノズル１１の前端（図１０における左端）を固定金型１５に所定のノズルタッチ力で接触させた場合、図１１に示されるように、樹脂の温度は、射出ノズル１１と固定金型１５とが接触する接触部Ｏにおいてθ１であり、接触部Ｏから離れるほど高くなり、スリット位置Ｓ１において非連続的に立ち上がり、スリット位置Ｓ１から離れるに従って更に高くなり、スリット位置Ｓ２において再び非連続的に立ち上がり、スリット位置Ｓ２から離れるに従って更に高くなり、第３の断熱スリット６５が形成された位置、すなわち、スリット位置Ｓ３において再び非連続的に立ち上がり、スリット位置Ｓ３から離れるに従って更に高くなる。
【００５８】
この場合、第２の断熱スリット６３が形成される点よりわずかに後方の点に第３の断熱スリット６５が形成されるので、ノズル用ヒータ１３から本体５０への熱の流入量、射出ノズル１１の設定温度等が変化したときの、分離点Ｑ１の周辺の温度勾配の変化を一層小さくすることができる。
【００５９】
また、前記固定金型１５にヒータ６６が配設されるので、金型装置の温度等が変化したときの、分離点Ｑ１の周辺の温度勾配の変化を一層小さくすることができる。
【００６０】
その結果、溶融状態において粘度が低くなる樹脂、例えば、ポリアミド、ポリブチレンテレフタレート、リキッドクリスタルポリマー等の樹脂を使用した場合でも、糸引き、鼻だれ等が生じるのを一層十分に抑制することができ、一層安定して成形を行うことができる。
【００６１】
前記各実施の形態においては、熱伝導阻止手段としての断熱スリットが形成されるようになっているが、該断熱スリットに代えて環状の断熱材を埋設することもできる。
【００６２】
なお、本発明は前記実施の形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨に基づいて種々変形させることが可能であり、それらを本発明の範囲から排除するものではない。
【００６３】
【発明の効果】
以上詳細に説明したように、本発明によれば、射出ノズルにおいては、加熱シリンダの前端に配設され、前端において開放され、かつ、前端部にテーパ部及び逆テーパ部が形成された樹脂流路を備える筒状の本体と、該本体の外周に配設され、前記樹脂流路内の樹脂を加熱するノズル用ヒータとを有する。
【００６４】
そして、前記本体の前端部の前記テーパ部と逆テーパ部との境界部分より前方及び後方に、軸方向に所定の間隔を置いて、かつ、前記本体の外周面から所定の深さで複数の溝が形成される。
また、該各溝は、前記本体における各溝より後方から各溝より前方に熱が伝導されるのを阻止するとともに、各溝間の温度勾配の変化を小さくする。
【００６５】
この場合、前記本体の前端部の前記テーパ部と逆テーパ部との境界部分より前方及び後方に、軸方向に所定の間隔を置いて、かつ、前記本体の外周面から所定の深さで複数の溝が形成されるので、ノズル用ヒータから本体に伝達された熱の多くは樹脂流路内の樹脂に伝達され、固定金型に伝達される熱の量は少なくなる。したがって、射出ノズルと固定金型との接触部と、各溝が形成された位置との間の樹脂の温度を低くすることができるので、射出ノズルの前端における樹脂の粘性を高くすることができる。その結果、糸引き、鼻だれ等が生じるのを抑制することができ、安定して成形を行うことができる。
【００６６】
また、複数の溝が形成されるので、射出ノズルから金型装置への熱の流出量、ノズル用ヒータから本体への熱の流入量、射出ノズルの設定温度、金型装置の温度等が変化しても、スプルー部が成形品と共に取り出されるときに切断される点に対応する分離点の周辺の温度勾配の変化を小さくすることができる。
【００６７】
その結果、溶融状態において粘度が低くなる樹脂、例えば、ポリアミド、ポリブチレンテレフタレート、リキッドクリスタルポリマー等の樹脂を使用した場合でも、糸引き、鼻だれ等が生じるのを一層十分に抑制することができ、一層安定して成形を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態における射出ノズルの断面図である。
【図２】従来の射出ノズルの断面図である。
【図３】従来の射出ノズルの温度分布図である。
【図４】従来の他の射出ノズルの断面図である。
【図５】従来の他の射出ノズルの温度分布図である。
【図６】本発明の第１の実施の形態における射出装置の概略図である。
【図７】本発明の第１の実施の形態における射出ノズルの温度分布図である。
【図８】本発明の第２の実施の形態における射出ノズルの断面図である。
【図９】本発明の第２の実施の形態における射出ノズルの温度分布図である。
【図１０】本発明の第３の実施の形態における射出ノズルの断面図である。
【図１１】本発明の第３の実施の形態における射出ノズルの温度分布図である。
【符号の説明】
１１射出ノズル
１２加熱シリンダ
１３ノズル用ヒータ
１９テーパ部
２０逆テーパ部
３３樹脂
５０本体
５０ａ樹脂流路
６２第１の断熱スリット
６３、６４第２の断熱スリット
６５第３の断熱スリット

Claims

（ａ）加熱シリンダの前端に配設され、前端において開放され、かつ、前端部にテーパ部及び逆テーパ部が形成された樹脂流路を備える筒状の本体と、
（ｂ）該本体の外周に配設され、前記樹脂流路内の樹脂を加熱するノズル用ヒータとを有するとともに、
（ｃ）前記本体の前端部の前記テーパ部と逆テーパ部との境界部分より前方及び後方に、軸方向に所定の間隔を置いて、かつ、前記本体の外周面から所定の深さで複数の溝が形成され、
（ｄ）該各溝は、前記本体における各溝より後方から各溝より前方に熱が伝導されるのを阻止するとともに、各溝間の温度勾配の変化を小さくすることを特徴とする射出ノズル。