JP3689909B2

JP3689909B2 - バルブゲート式金型装置

Info

Publication number: JP3689909B2
Application number: JP2001347615A
Authority: JP
Inventors: 良浩清野; 義広堀川
Original assignee: Mitsubishi Materials Corp
Current assignee: Mitsubishi Materials Corp
Priority date: 2001-11-13
Filing date: 2001-11-13
Publication date: 2005-08-31
Anticipated expiration: 2021-11-13
Also published as: JP2003145587A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、熱可塑性樹脂の射出成形などに用いられるバルブゲート式金型装置に関する。
【０００２】
【発明が解決しようとする課題】
製品キャビティへのゲートまでの材料通路内の成形材料である樹脂を加熱して常時溶融状態に保つホットランナー金型装置において、ゲートをバルブ体であるバルブピンにより機械的に開閉するバルブゲート式金型装置が知られている。なお、ホットランナー金型装置は、成形能率を高めることを目的としたものであり、ゲートを閉じるのは、型開時などにゲートから樹脂が漏れるのを防止するためである。
【０００３】
ここで、従来のバルブゲート式金型装置について説明する。型体である固定型と可動型は互いに移動して開閉し、型閉時に相互間に製品形状の製品キャビティを形成する。固定型は固定側型板と固定側受け板とを備え、固定側型板には前記製品キャビティへ開口するゲートが形成されている。前記固定側受け板及び固定側型板に貫通形成された組込み孔にはバルブ装置のバルブケーシングが組み込まれている。このバルブケーシングはほぼ筒状になっており、その内部が前記ゲートに連通する材料通路になっている。前記バルブケーシングの外周面には材料通路内の成形材料である熱可塑性樹脂を常時溶融状態に保つための手段であるバンドヒーターと、このバンドヒーターを外側から覆うヒータカバーとが設けられている。前記バルブケーシングの材料通路にはマニホールドの材料通路であるライナーが接続され、このランナーには射出成形機から成形材料が送られてくる。前記バルブケーシング内には油圧シリンダーなどにより駆動されてガイドブッシュに支持されながら移動することにより前記ゲートブッシュのゲートを開閉するバルブピンが設けられている。このバルブピンはゲートブッシュのゲートに嵌合してこれを閉塞する。そして成形時には、複数の型体を型閉してこれら型体間に製品キャビティを形成するとともにゲートを開き、材料通路からゲートを介して製品キャビティ内に成形材料を充填する。ついで、バルブピンによりゲートブッシュのゲートを閉じ、さらに、製品キャビティ内の成形材料が固化した後、型開して製品キャビティ内の成形材料すなわち成形された製品を取り出す。その後、再び型閉して以上の成形サイクルを繰り返すが、全成形サイクルを通じて、バルブ本体の材料通路内の成形材料は加熱手段の加熱により常時溶融状態に保たれる。
【０００４】
このようなバルブゲート式金型装置において、常時溶融状態に保たれた樹脂からガスが発生し、このガスは溶融樹脂と共にゲートを通って製品キャビティ内に充填され、そのガスが溶融樹脂の妨げとなって充填不良の一因となる。
【０００５】
本発明は、このような問題点を解決しようとするもので、溶融樹脂から発生するガスを製品キャビティへの充填前にガス抜きし、製品キャビティへの充填工程で樹脂をスムーズに充填することができるバルブゲート式金型装置とこれを用いた成形方法を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
請求項１の発明のバルブゲート式金型装置は、前記目的を達成するために、前記バルブケーシングの反ゲート側面に前記材料通路の入口部を設け、前記反ゲート側面とマニホールドの面とを突き合わせると共に該マニホールドのランナーを前記入口部に接続したバルブゲート式金型装置において、前記反ゲート側面とマニホールドの面との間に前記入口部と外部とを連通するガス抜き路を設け、前記入口部から放射状に複数の前記ガス抜き路が設けられているものである。
【０００７】
成形時には、複数の型体を型閉してこれら型体間に製品キャビティを形成するとともにゲートを開き、材料通路からゲートを介して製品キャビティ内に成形材料を充填する。ついで、バルブピンによりゲートを閉じ、さらに、製品キャビティ内の成形材料が固化した後、型開して製品キャビティ内の成形材料すなわち成形された製品を取り出す。その後、再び型閉して以上の成形サイクルを繰り返すが、全成形サイクルを通じて、バルブケーシングの材料通路内の成形材料は加熱手段の加熱により常時溶融状態に保たれる。この場合、バルブケーシングの材料通路に流れ込む成形材料に含まれるガスを、ガス抜き路を通して外部にガス抜きすることができるから、製品キャビティへの成形材料充填時におけるガス圧縮に伴う抵抗が無くなり、成形材料がスムーズに流れて製品キャビティ内に充填される。
【０００８】
また、前記入口部から放射状に複数の前記ガス抜き路が設けられているから、入口部を通る成形材料からガスを効率よくガス抜きすることができる。
【０００９】
請求項２の発明は、請求項１の発明のバルブゲート式金型装置において、前記ガス抜き路は、前記反ゲート側面とマニホールドの面の間に形成したスリット状溝部を有するものである。
【００１０】
スリット状溝部により、ガス抜き路から成形材料が漏れることなく、ガスのみを排気することができる。
【００１１】
請求項３の発明は、請求項１又は２の発明のバルブゲート式金型装置において、前記ガス抜き路に吸引手段を接続したものである。
【００１２】
これにより、吸引手段を駆動して強制的にガス抜きすることができ、また、その駆動によりガス抜きのタイミングを選定することができる。
【００１３】
【発明の実施形態】
以下、本発明のバルブゲート式金型装置の第１実施形態について、図１〜図３を参照しながら説明する。まず、射出成形用金型装置の構成を説明する。１は第１の型体としての固定型、２は第２の型体としての可動型で、これら固定型１および可動型２は、図示上下方向（型開閉方向）へ移動して互いに開閉し、型閉時に相互間に製品形状の製品キャビティ３を形成するものである。
【００１４】
前記固定型１は、製品キャビティ３を形成する固定側型板６と、前記固定側型板６の裏側（可動型２と反対側）に固定された固定側受け板７と、この固定側受け板７の裏側にスペーサーブロックを介して固定された固定側取り付け板（図示せず）とを備えている。この固定側取り付け板は、射出成形機の固定側プラテンに取り付けられる。そして、前記固定側取り付け板には、ローケートリングと、射出成形機の成形材料供給装置である加熱シリンダー装置のノズルが接続されるスプルーブッシュとが固定されている。このスプルーブッシュの内部は、材料通路であるスプルーになっている。また、スプルーブッシュには、スプルーを加熱してその内部の成形材料である熱可塑性樹脂を常時溶融状態に保つ加熱手段であるヒーターが設けられている。また、固定側受け板７と固定側取り付け板との間には、マニホールド８が設けられている。
【００１５】
そして、このマニホールド８の内部には、前記スプルーを各製品キャビティ３へ分岐させる材料通路であるランナー９が形成されている。また、マニホールド８には、ランナー９を加熱してその内部の熱可塑性樹脂を常時溶融状態に保つ加熱手段であるヒーター10が設けられている。
【００１６】
前記固定型１には、ダイレクトゲート20を開閉するゲート開閉手段であるバルブ装置21が組み込まれている。つぎに、このバルブ装置21の構成を説明する。固定型１の本体部を構成する前記固定側受け板７には、前記型開閉方向に貫通する組み込み孔22が形成されており、さらに、本体部たる前記固定側型板６の内部には、前記組み込み孔22に通じる組み込み孔23が形成され、この組み込み孔23の先端に、製品キャビティ３に連通して前記ゲート20が設けられている。そして、それら組み込み孔22，23内にほぼ筒状のバルブケーシング25が組み込まれている。このバルブケーシング25は、径小部たる本体部26の反ゲート20側に、径大部たるフランジ部27を一体に有し、前記マニホールド８および固定側受け板７に固定されている。そして、それら本体部26及びフランジ部27の外周面は円柱面状をなす。
【００１７】
また、バルブケーシング25の内部は、マニホールド８内のランナー９を前記ゲート20に連通させる材料通路28になっている。この材料通路28は、前記型開閉方向を軸方向とするほぼ円柱形状の直線部28Ａと、この直線部28Ａにおけるゲート20と反対側の端部から斜設された屈曲部28Ｂとを有しており、この屈曲部28Ｂは後述するバルブピンから離れた位置に入口部28Ｃを有し、この入口部28Ｃが前記前記ランナー９に接続されている。
【００１８】
そして、前記フランジ部27の反ゲート側面29と前記マニホールド８のゲート20側の面30とを突き合わせて前記入口部28Ｃとランナー９とが接続されている。
【００１９】
また、前記バルブケーシング25の材料通路28におけるゲート20側の先端部31内周面には、ゲート20と間隔をおいて前記型開閉方向に延びるバルブピン支持部としての３枚の支持羽根32が一体に形成されている。これら支持羽根32は、材料通路28の中心軸に対して120°ずつ離れて放射状に位置している。なお、支持羽根32の内側縁は、ゲート20と反対側の部分（図１における上側の部分）が凹弧状の湾曲部33になっている。なお、支持羽根32の湾曲部33は、成形材料である樹脂の流れに対する抵抗を減らすためのものである。そして、支持羽根32間の凹溝状の部分が分割材料通路部34になっている。これら分割材料通路部34は、支持羽根32が３枚あるので、３つに分かれた通路を形成している。支持羽根32は比較的薄いもので、この支持羽根32の幅よりも分割材料通路部34の幅の方が大幅に大きくなっている。この支持羽根32はバルブケーシング25の先端寄りに形成され、このような支持羽根32を一体に有するバルブケーシング25は、例えば放電加工により製造できる。
【００２０】
前記バルブケーシング25には、図示していない油圧シリンダー装置などの駆動装置の駆動により前記型開閉方向に移動して前記ゲート20を開閉するほぼ円柱状のバルブピン41が内蔵されている。このバルブピン41は先端部にストレート部として形成されたゲート閉塞部42がゲート20に挿脱自在に嵌合してこのゲート20を閉じるものである。また、バルブピン41は前記型開閉方向を軸方向としており、直線状の前記材料通路28内を同軸的に貫通しており、該バルブピン41は先端側が前記支持羽根32に支持されている。さらに、バルブピン41は、バルブケーシング25におけるマニホールド８側の端部では、バルブケーシング25のフランジ部27内に固定されたバルブピン支持部としてのガイドブッシュ43により支持されている。
【００２１】
前記バルブケーシング25の本体部26の外周面には、材料通路28を加熱する加熱手段たるバンドヒーター44およびこのヒーター44を外側から覆うほぼ円筒状のヒーターカバー45が嵌合されている。
【００２２】
前記バルブケーシング25のフランジ部27の先端側に組み込み孔嵌合部46を設け、この組み込み孔嵌合部46の外周面が前記組み込み孔22内に形成された略円柱面状の径大嵌合受部47に嵌合している。これにより、バルブケーシング25のフランジ部27のゲート20側が固定側受け板７に位置決め状態で支持固定されている。
【００２３】
前記フランジ部27の反ゲート側面29には、前記入口部28Ｃから放射状に３つのガス抜き路51，51Ａ，51Ａが設けられている。これらガス抜き路51，51Ａ，51Ａは、入口部28Ｃ側にスリット状溝部52とこれより深い溝部53とを有し、前記スリット状溝部52は、ガスの通過を許容し成形材料である溶融樹脂の通過を防止するものであり、例えば長さＬが５ミリ以下、好ましくは１〜２ミリ程度、深さＨが0.02ミリ以下、好ましくは0.002〜0.008ミリ程度である。また、溝部53はスリット状溝部52より幅広で深く形成されている。また、前記ガス抜き路51はフランジ部27の直径方向に形成され、前記ガス抜き路51Ａ，51Ａはほぼ一直線状に並ぶと共に、前記ガス抜き路51とほぼ直交する位置に形成されている。それらガス抜き路51，51Ａ，51Ａの端部はフランジ部27の外周部に達し、それら端部には排気部54が接続され、この排気部54の上流には吸引手段55が接続されている。
【００２４】
つぎに、前記の構成について、その作用を説明する。まず固定型１と可動型２とを型閉して、これら固定型１および可動型２間に製品キャビティ３を形成した後、バルブピン41を可動型２から離れる方向へ移動させてゲート20を開放する。そして、射出成形機から固定型１内に熱可塑性の成形材料である溶融した熱可塑性樹脂を射出する。この樹脂は、マニホールド８のランナー９などを通り、さらに、入口部28Ｃからバルブケーシング25内の材料通路28、バルブピン41が嵌合している支持羽根32間の分割材料通路34を通ってバルブケーシング25先端部のゲート20から製品キャビティ３内に流入する。この場合、溶融樹脂がランナー９からバルブケーシング25の材料通路28へ流れる際、溶融樹脂はスリット状溝部52により外部に漏れることなく、該溶融樹脂に含まれるガスのみがスリット状溝部52を通過して反ゲート側面29の外部に送られ、ガス抜き路51の端部に接続した排気部54に流れる。また、必要なタイミングに応じて或いは溶融樹脂が流れているときに吸引手段55を駆動してガスを強制的に吸引排気してもよい。そして、このようにして製品キャビティ３内に樹脂が充填することにより、製品キャビティ３への溶融樹脂充填時におけるガス圧縮に伴う抵抗が無くなり、溶融樹脂がスムーズに流れて製品キャビティ３内に充填することができ、溶融樹脂がされた後、保圧を経て、バルブピン41が可動型２の方へ移動し、ゲート20に嵌合してこのゲート20を閉じる。そして、製品キャビティ３内の樹脂が冷却して固化した後、固定型１と可動型２とを型開して、製品キャビティ３内の樹脂すなわち成形された製品を取り出す。その後、再び型閉して以上の成形サイクルを繰り返す。
【００２５】
このように本実施形態では、請求項１に対応して、互いに開閉し型閉時に製品キャビティ３を相互間に形成する複数の型体たる固定型１及び可動型２と、これら固定型１及び可動型２のうち製品キャビティ３へ開口するゲート20を有する固定型１に設けられたバルブ装置21とを備え、このバルブ装置21は、固定型１に組み込まれると共に材料通路28を内部に形成したバルブケーシング25と、バルブケーシング25の内部に設けられゲート20を開閉するバルブピン41とを有し、バルブケーシング25の反ゲート側面29に材料通路28の入口部28Ｃを設け、反ゲート側面29とマニホールド８の面とを突き合わせると共に該マニホールド８のランナー９を入口部28Ｃに接続したバルブゲート式金型装置において、反ゲート側面29とマニホールド８の面30との間に入口部28Ｃと外部とを連通するガス抜き路51を設けたから、成形時には、固定型１と可動型２とを型閉してこれら固定型１と可動型２との間に製品キャビティ３を形成するとともにゲート20を開き、材料通路28からゲート20を介して製品キャビティ３内に成形材料を充填する。ついで、バルブピン41によりゲート20を閉じ、さらに、製品キャビティ３内の成形材料が固化した後、型開して製品キャビティ３内の成形材料すなわち成形された製品を取り出す。その後、再び型閉して以上の成形サイクルを繰り返すが、全成形サイクルを通じて、バルブケーシング25の材料通路28内の成形材料は加熱手段の加熱により常時溶融状態に保たれる。この場合、バルブケーシング25の材料通路28に流れ込む成形材料に含まれるガスを、ガス抜き路51を通して外部にガス抜きすることができるから、製品キャビティ３への成形材料充填時におけるガス圧縮に伴う抵抗が無くなり、成形材料がスムーズに流れて製品キャビティ３内に充填される。また、バルブケーシング25の材料通路28の上流でガス抜きを行うから、バルブケーシング25内にガスが侵入することを防止できる。また、キャビティ３にガス抜き手段を設ける必要がなくなり、あるいは少なくなり、製品にガス抜き孔などが後が残ることがなく、あっても少なく済む。
【００２６】
また、このように本実施形態では、請求項２に対応して、ガス抜き路51は、反ゲート側面29とマニホールド８の面30の間に形成したスリット状溝部52を有するから、ガス抜き路51から成形材料が漏れることなく、ガスのみを排気することができる。
【００２７】
また、このように本実施形態では、請求項１に対応して、入口部28Ｃから放射状に複数のガス抜き路51が設けられているから、入口部28 Ｃを通る成形材料からガスを効率よくガス抜きすることができる。
【００２８】
また、このように本実施形態では、請求項３に対応して、ガス抜き路51に吸引手段55を接続したから、吸引手段55を駆動して強制的にガス抜きすることができ、また、その駆動によりガス抜きのタイミングを選定することができる。
【００２９】
また、実施例上の効果として、互いに開閉する複数の型体たる固定型１及び可動型２を型閉してこれら固定型１及び可動型２間に製品キャビティ３を形成し、固定型１に設けられた材料通路28から、製品キャビティ３に開口したゲート20を介して製品キャビティ３内に成形材料を充填し、製品キャビティ３内に成形材料を充填するとき以外にゲート20をバルブ装置21のバルブピン41により閉じ、このバルブピン41が移動することによりゲート20に挿脱自在に嵌合してこのゲート20を開閉する成形方法であって、バルブ装置21は、固定型１に組み込まれると共に材料通路28を内部に形成したバルブケーシング25を有し、このバルブケーシング25の材料通路28の入口部28Ｃにおいて材料通路28内の成形材料に含まれるガスを該材料通路28の外部に排出するから、バルブケーシング25内の材料通路28に入る前に、成形材料に含まれるガスを外部にガス抜きするから、製品キャビティ３への成形材料充填時におけるガス圧縮に伴う抵抗が無くなり、成形材料がスムーズに流れて製品キャビティ３内に充填される。
【００３０】
図４は本発明の第２実施形態を示し、上記第１実施形態と同一部分に同一符号を付し、その詳細な説明を省略して詳述すると、フランジ部27の反ゲート側面29に突き合わせるマニホールド８の面30に、前記ガス抜き路51，51Ａ，51Ａを設け、これらガス抜き路51，51Ａ，51Ａは、入口部28Ｃ側にスリット状溝部52とこれより深い溝部53とを有し、端部がフランジ部27の外周より外側に延びている。
【００３１】
このように本実施形態においても、反ゲート側面29とマニホールド８の面30との間に入口部28Ｃと外部とを連通するガス抜き路51を設けたから、上記第１実施形態と同様に、製品キャビティ３への成形材料充填時におけるガス圧縮に伴う抵抗が無くなり、成形材料がスムーズに流れて製品キャビティ３内に充填される。
【００３２】
なお、本発明は、前記実施例に限定されるものではなく、種々の変形実施が可能である。例えば、ガス抜き路の数や形状は適宜選定可能である。また、スリットの大きさや幅も、成形材料（樹脂）の種類に対応して、該樹脂の通過を防止できるように適宜選定することができる。
【００３３】
【発明の効果】
請求項１の発明によれば、前記バルブケーシングの反ゲート側面に前記材料通路の入口部を設け、前記反ゲート側面とマニホールドの面とを突き合わせると共に該マニホールドのランナーを前記入口部に接続したバルブゲート式金型装置において、前記反ゲート側面とマニホールドの面との間に前記入口部と外部とを連通するガス抜き路を設け、前記入口部から放射状に複数の前記ガス抜き路が設けられているものであるから、製品キャビティへの成形材料充填時におけるガス圧縮に伴う抵抗が無くなり、成形材料がスムーズに流れて製品キャビティ内に充填され、また、入口部を通る成形材料からガスを効率よくガス抜きすることができる。
【００３４】
請求項２の発明は、請求項１の効果に加えて、前記ガス抜き路は、前記反ゲート側面とマニホールドの面の間に形成したスリット状溝部を有するものであり、ガス抜き路から成形材料が漏れることなく、ガスのみを排気することができる。
【００３５】
請求項３の発明は、請求項１又は２の効果に加えて、前記ガス抜き路に吸引手段を接続したものであるから、吸引手段を駆動して強制的にガス抜きすることができ、また、その駆動によりガス抜きのタイミングを選定することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のバルブゲート式金型装置の第１実施形態を示す断面図である。
【図２】同上、ガス抜き路の拡大断面図である。
【図３】同上、反ゲート側面の平面図である。
【図４】本発明の第２実施形態を示すガス抜き路の拡大断面図である。
【符号の説明】
１固定型
２可動型
３製品キャビティ
８マニホールド
９ランナー
20 ゲート
21 バルブ装置
22 組み込み孔
23 組み込み孔
25 バルブケーシング
27 フランジ部
28 材料通路
28Ｃ入口部
29 反ゲート側面
30 面
41 バルブピン
51 ガス抜き路
51Ａガス抜き路
52 スリット状溝部
55 吸引手段

Claims

互いに開閉し型閉時に製品キャビティを相互間に形成する複数の型体と、これら型体のうち製品キャビティへ開口するゲートを有する型体に設けられたバルブ装置とを備え、このバルブ装置は、前記型体に組み込まれると共に材料通路を内部に形成したバルブケーシングと、前記バルブケーシングの内部に設けられ前記ゲートを開閉するバルブピンとを有し、前記バルブケーシングの反ゲート側面に前記材料通路の入口部を設け、前記反ゲート側面とマニホールドの面とを突き合わせると共に該マニホールドのランナーを前記入口部に接続したバルブゲート式金型装置において、前記反ゲート側面とマニホールドの面との間に前記入口部と外部とを連通するガス抜き路を設け、前記入口部から放射状に複数の前記ガス抜き路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。
前記ガス抜き路は、前記反ゲート側面とマニホールドの面の間に形成したスリット状溝部を有す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。
前記ガス抜き路に吸引手段を接続したことを特徴とする請求項１又は２記載のバルブゲート式金型装置。