JP4233616B2 - 射出成形用トーピード - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は射出成形装置に係り、特にゲートと同芯を保ってノズルの前端部に装着される炭化物合金を成形して製作される射出成形用トーピードに関する。
【０００２】
【従来の技術および発明が解決しようとする課題】
１９９５年９月付の“ＤＵＲＡホットランナシステム”と題するモールドマスタ社のパンフレットに示されるように、円錐状の前面に面する出口にかけて延びる斜めの前部区域を備えた溶融材料通路を有するチップトーピードは既に知られている。しかしながら、これらの従来のトーピードにおける溶融材料通路はテーパ状に形成されず、銅合金をメッキして製作するか、あるいは高熱伝導性材料を機械加工で製作するものである。これらのトーピードは幾つかの用途では申し分ないものであるが、こうした材料ではトーピードを通る溶融材料から受ける腐食および摩耗に耐えるのに十分でない。
【０００３】
一方、炭化物合金はこれらの材料と比較して耐食性および耐摩耗性が優れていることが知られている。しかし、炭化物合金を機械加工することは極めて難しく、炭化物合金からなるこれらの従来のトーピードを機械加工で製作するのではコストが余りにも高くなる。
【０００４】
金属製品を製作するために金属射出成形プロセスで溶融した金属粉を成形し、さらに解重合し、製品として加熱焼結する方法が知られている。しかるに、射出成形法でこれらの従来のトーピードを製作するにはトーピード形状が金型から突き出すのを妨げることから不可能である。
【０００５】
本発明の目的は炭化物合金を射出成形法で成形可能な形状を有する射出成形用トーピードを提供することにある。
【０００６】
【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後面、縦方向に延びる中心軸、チップにかけて延びる円錐状の前面および後面の入口から前面の出口にかけて内部を貫いて延びる溶融材料通路を形成している内面を備え、溶融材料通路は後面の入口から前方に延びる後部区域および後部区域を前面の出口に結ぶために斜めに外方向に延びる前部区域を具備すると共に、内面は後面の入口と前面の出口との間に延びる最短の縦線を有し、最短の縦線が中心軸から遠く離れた出口に届くように構成してなる射出成形用トーピードにおいて、前面の出口に延びる溶融材料通路の前部区域は入口と出口との間の溶融材料通路を形成しているトーピードの内面に沿って延ばす最短の縦線が溶融材料通路に沿う中心軸に対してどこでも外方向に離れないように内側に十分にテーパを保持することを特徴とするものである。
【０００７】
さらに、本発明は、望ましくは、溶融材料通路の後部区域は後面の入口から離れた区域にかけて内側に僅かにテーパを保持する。
【０００８】
また、本発明は、望ましくは、溶融材料通路の後部および前部区域の双方は環状の横断面を備える。
【０００９】
さらに、本発明は、望ましくは、トーピードの溶融材料通路を形成している内面に沿って延びる最短の縦線はほぼ真直ぐである。
【００１０】
【発明の実施の形態】
図１は金型１４内の数個のノズル１２と互いに結ばれる分配マニホールド１０を有するマルチキャビティ射出成形装置を示している。通常、金型１４は用途に応じて多数のプレートを備えているが、本実施の形態においては図の簡略化のためにボルト２０によって共に固定されたキャビティプレート１６およびバックプレート１８のみを示している。
【００１１】
図示の配置では分配マニホールド１０が一体の電熱線２２によって加熱されると共に、金型１４が冷却通路２４を通して供給される冷却水によって冷却されるようになっている。分配マニホールド１０は中心位置決めリング２６および複数個の絶縁弾性スペーサ２８を介してキャビティプレート１６とバックプレート１８との間に装着されている。加熱される分配マニホールド１０と、冷却される金型１４との間には絶縁弾性スペーサ２８によって絶縁空間３０が保たれる。
【００１２】
それぞれノズル１２の後端部３２はボルト３４を介して分配マニホールド１０の前面３６に当接して固定されている。また、各ノズル１２の前端部３８にはねじを刻んでいるシート部４０が備えられ、そこに嵌合するノズルシール４４によってトーピード４２が固定されている。各ノズル１２は中心孔４８を囲み装着される一体の電熱線４６を有する。また、各ノズル１２の後端部３２には外側カラー５０が備えられる。この外側カラー５０の前方に延びるフランジ部５２はノズル１２を位置決めし、かつ加熱されるノズル１２と冷却される金型１４との間に絶縁空間５６を形成するように金型１４のシート部５４に気密を保って装着されている。
【００１３】
分配マニホールド１０の入口部６２には中心入口６０から溶融材料通路５８が延びており、この溶融材料通路５８は各ノズル１２の中心孔４８を通して溶融材料を導くために分配マニホールド１０内で外方向に分岐している。溶融材料はトーピード４２内の溶融材料通路６４を通り、キャビティプレート１６を貫くゲート６６に達し、以下に詳しく説明されるようにキャビティ６８まで流れる。
【００１４】
図２および図３を参照すると、トーピード４２は平らな後面７０と中心軸７６と同軸上にある先の尖ったチップ７４に延びる円錐状の前面７２とを有する。溶融材料通路６４は後面７０の入口７８から前面７２の出口８０にかけてトーピード４２を貫いて延びている。
【００１５】
図１に示すように、ノズルシール４４は六角形の係合部８２を有する。この係合部８２を用いてトーピード４２を所定の位置に固定するとき、後側のフランジ８４に当てて固く締め付けることができる。ノズルシール４４の前端部８６はトーピード４２のチップ７４を正確にゲート６６の中心に置くようにゲート６６を囲むキャビティプレート１６内の環状のシート部８８としっくり嵌合している。この配置において、溶融材料はトーピード４２内の溶融材料通路６４の出口８０を経て前面７２を囲む金型１４内の環状空間９０に達し、さらにチップ７４を囲むゲート６６を通ってキャビティ６８まで流れる。ノズルシール４４は環状空間９０を取り囲み、溶融材料が隣接する絶縁空間５６にかけて漏洩するのを防いでいる。
【００１６】
図３に示すように、トーピード４２を貫く溶融材料通路６４は後部区域９２と斜めの前部区域９４とを有する。この後部区域９２はトーピード４２の中心軸７６と同芯を保って後面７０の入口７８から前方にかけて延びている。斜めの前部区域９４はこの後部区域９２を前面７２に面する出口８０と結ぶように斜めに延びている。中心軸７６に対して前部区域９４を延ばす角度は多少なりとも傾けるが、通常、約１５°とする。
【００１７】
図４に示した装置内で図３に示すトーピードの形状をどのように射出成形するかを説明する。本実施の形態においてはトーピードが炭化タングステンコバルト合金で成形されるが、耐食性および耐摩耗性を備えたこれ以外の炭化物合金を用いてトーピードを成形してもよい。
【００１８】
図４に示すように、トーピードは溶融した炭化物合金をゲート９８からキャビティプレート１０２と金型のエジェクタ側１０４との間に形成されたキャビティ１００内に射出して製作する。キャビティプレート１０２にはガス抜き用インサート１０５が挿入され、金型から成形されたトーピードを突き出すために位置決めされたのエジェクタスリーブ１０８を備えたコア１０７内には冷却管１０６が延びている。このマルチキャビティ射出成形装置は極く一部しか示されないが、トーピードを製作する方法につき、図３に示されるトーピード４２の形状を述べるには十分である。
【００１９】
キャビティ１００が満たされた後、適当な充填時間および冷却時間をおき、その後、矢印１１２で示す方向に突き出すために分割線１１０に沿って金型を開く。突き出し後、トーピード４２を重合体を除くために解重合し、その後加熱焼結する。焼結により１６〜２０％の間で形状が縮小する。この後、最終製品とするためにダイアモンド砥石車を用いる研摩によって仕上げる。
【００２０】
溶融材料通路６４の後部区域９２と前部区域９４とは前方にかけて内側にテーパに形成される。図３に示すように、角度を保って延びる前部区域９４は入口７８と出口８０との間に延ばす最短の縦線１１６を備えた内面１１４を形成している。この最短の縦線１１６は中心軸７６から遠く離れた出口８０に面する点１１８で出口８０と結ばれている。
【００２１】
本実施の形態においては溶融材料通路６４の後部区域９２がエジェクタスリーブ１０８による突き出しを容易にするために内側に４°テーパを保持する。しかし、図４に矢印１１２で示す取り出し方向にトーピード４２を突き出すために溶融材料通路６４の前部区域９４を延ばす角度は少なくとも十分に傾け、内側にテーパを保持しなければならない。換言すると、前部区域９４は内面１１４に沿って延ばす最短の縦線１１６が溶融材料通路６４に沿う中心線７６に対してどこでも外方向に離れないように内側に十分なテーパを保持する必要がある。
【００２２】
特に、この実施の形態において溶融材料通路６４の前部区域９４は内側に十分にテーパを保ち、しかもトーピード４２の内面１１４に沿って延ばす最短の縦線１１６が入口７８と出口８０との間で真直ぐである。したがって、図４に示すように、この形状のトーピード４２はどちらかといえば溶融材料通路６４の前部区域９４がテーパでない場合でも取り出し方向（矢印１１２）へ突き出すのを妨げることがない。
【００２３】
使用にあたり、トーピード４２が図１に示すように金型１４内に組み込まれ、組み立てが完了する。分配マニホールド１０とノズル１２とを予め決められた運転温度に加熱するためにそれぞれの電熱線２２、４６に電気が供給される。予め決められたサイクルに従い射出成形機（図示せず）から溶融材料通路３８の中心入口６０に溶融材料が供給される。この溶融材料は分配マニホールド１０内の溶融材料通路５８を通って各ノズル１２の中心孔４８に達し、さらにそれぞれトーピード４２の溶融材料通路６４に流れる。
【００２４】
この溶融材料は溶融材料通路６４から前面７２を囲む金型１４内の環状空間９０に流れ、さらにゲート６６を経てキャビティ６８まで流れる。ここで、ノズルシール４４は環状空間９０から溶融材料が漏洩するのを防ぐと共に、トーピード４２のチップ７４をゲート６６と正確に同芯に保持する。キャビティ６８が満たされた後、適当な充填時間および冷却時間をおき、射出圧力を逃がし、ゲート６６での糸引きを避けて溶融材料供給装置を減圧する。この後、成形品を突き出すために金型１４を開く。突き出し完了後、金型１４を閉じる。このサイクルはキャビティ６８の大きさならびに成形される材料の種類から決まるサイクル時間を保って連続して繰り返される。
【００２５】
【発明の効果】
以上説明したように本発明はトーピードの内面に沿って延ばす最短の縦線が溶融材料通路に沿う中心軸に対して外方向に離れないように溶融材料通路の前部区域が内側に十分にテーパを保つようにしたから、炭化物合金からなるトーピードを射出成形法によって成形することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明によるトーピードを組み込んで構成したマルチキャビティ射出成形装置の一部を示す断面図。
【図２】図１に示されるトーピードを示す斜視図。
【図３】図２の３−３線に沿う断面図。
【図４】図１ないし図３に示されるトーピードを成形するために用いるマルチキャビティ射出成形装置の一部を示す断面図。
【符号の説明】
１０ 分配マニホールド
１２ ノズル
４２ トーピード
４４ ノズルシール
６４ 溶融材料通路
６８ キャビティ
７２ 前面
９２ 後部区域
９４ 前部区域

Claims (8)

1. ノズル本体とノズル前方部分とを有するホットランナーノズルにおいて、
   前記ノズル前方部分はその内部を貫いて延びる溶融材料通路（６４）を有し、
   前記溶融材料通路（６４）は、中央入口（７８）と該入口から前方に延びる後部区域（９２）と前記後部区域（９２）より前方にあって斜めに延びる前部区域（９４）と側面出口（８０）とを備えるものであって、
   前記溶融材料通路（６４）は、前記ノズル前方部分の内部を貫いて所定形状を有し、
   前記後部区域（９２）は、前記前部区域（９４）に向かう内方向テーパを有するとともに、前記前部区域（９４）は前記側面出口（８０）に向かう内方向テーパを有し、
   前記前部区域（９４）は、金属射出成形プロセスにより炭化物合金から射出成形されており、
   前記所定形状は、前記溶融材料通路の内面に沿って伸びる任意の縦線が、前記溶融材料通路が該入口から該出口へまで伸びる際に、前記溶融材料通路の中心の軸線に対し外側に拡がることがない形状である
   ことを特徴とするホットランナーノズル。
2. 前記炭化物合金は炭化タングステンコバルト合金である
   ことを特徴とする請求項１記載のホットランナーノズル。
3. 前記ノズル前方部分は円錐状の前面（７２）を有するとともに、前記側面出口（８０）は前記円錐状前面（７２）に位置する
   ことを特徴とする請求項１、２のいずれか１項に記載のホットランナーノズル。
4. 金属射出成形プロセスにより炭化物合金から射出成形される、請求項１乃至３のいずれかに記載のホットランナーノズルにおけるノズル前方部分を射出成形するための金型であって、
   前記ノズル前方部分の形状を有するキャビティを備え、
   キャビティプレート（１０２）と、
   エジェクタ側（１０４）と、
   前記キャビティプレート（１０２）に収容されたガス抜き用インサート（１０５）と、
   エジェクタスリーブ（１０８）を有する所定形状を有するコア（１０７）と、
   前記コア（１０７）の内部に延びる冷却管（１０６）と
   を含み、
   前記所定形状は、前記溶融材料通路の内面に沿って伸びる任意の縦線が、前記溶融材料通路が該入口から該出口へまで伸びる際に、前記溶融材料通路の中心の軸線に対し外側に拡がることがない形状である
   ことを特徴とする金型。
5. 前記コア（１０７）は、引き抜き方向（１１２）において成形されたノズル前方部分の突き出しと干渉しないような形状を有する
   ことを特徴とする請求項４記載の金型。
6. 請求項１乃至３のいずれかに記載のホットランナーノズルにおけるノズル前方部分を、請求項４乃至５のいずれかに記載の金型で、製造する方法であって、
   所定形状を有するコア（１０７）を有する射出成形用キャビティを準備する工程と、
   金属射出成形プロセスにより前記キャビティに炭化物合金を注入する工程と、
   適当な充填時間及び冷却時間をおく工程と、
   射出成形製品を突き出す工程と、
   前記射出成形製品から重合体を除去する工程と、
   を有し、
   前記所定形状は、前記溶融材料通路の内面に沿って伸びる任意の縦線が、前記溶融材料通路が該入口から該出口へまで伸びる際に、前記溶融材料通路の中心の軸線に対し外側に拡がることがない形状である
   ことを特徴とする射出成形用ノズルのノズル前方部分を製造する方法。
7. 重合体除去工程の後に、射出成形製品を焼結する工程を更に有する
   ことを特徴とする請求項６記載の方法。
8. 研磨により最終製品を仕上げて形成する工程を更に有する
   ことを特徴とする請求項７記載の方法。

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