JP4236845B2 - 射出成形装置 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、広くは射出成形に関し、より詳しくは、金型の竪穴内のマルチチップ式の加熱ノズルに取り付けられる延長部材に関する。
【0002】
【従来の技術】
射出成形における重要な事項は、加圧された溶融物がランナーシステムを通って金型のキャビティまでいくときのその溶融物の温度である。従来から採用されている工程において、ノズルは通常、特にその周りに巻かれた電気要素によって、加熱されている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、マルチチップ式のノズルの場合、特にエッジゲート式のノズルの場合には、ノズルのゲートと加熱要素とが干渉してしまい、ノズルの前方端部または金型側の端部までずっと加熱要素を延在させることが難しいという問題がある。従って、マルチチップ式の射出成形ノズルにおいては、ノズルの前方端部に隣接したところでの温度制御を向上させる必要が生じている。
【0004】
【課題を解決するための手段】
本発明は、第1の解決手段として、少なくとも一対の金型プレートの間に形成された複数の金型キャビティであって、前記各キャビティが当該キャビティの内部と連通するゲートを有する、複数の金型キャビティと、少なくとも1つの射出成形ノズル本体であって、後方端部と、前方端部と、前記ノズル本体を通る少なくとも1つの溶融物チャンネルと、前記ノズル本体を加熱する加熱部材とを有し、溶融物源からの加熱および加圧された溶融物を受け入れることができるとともに、この加熱および加圧された溶融物を、前記後方端部から前記少なくとも1つの溶融物チャンネルを通って前記前方端部まで供給することができる、少なくとも1つの射出成形ノズル本体と、前記少なくとも1つのノズル本体の前記前方端部に取り付けられたノズル端部であって、それを貫通するボアを有し、このボアが、前記ノズル本体の前記前方端部での前記溶融物チャンネルから延びるとともに、前記複数の金型キャビティのうちの少なくとも2つと連通する、ノズル端部とを備え、前記ノズル端部は、前記少なくとも1つのノズル本体よりも熱伝導性が高い材料で実質的にできていることを特徴とする、射出成形装置を提供する。
【0005】
本発明は、第2の解決手段として、金型の竪穴内に向かって前方に延びる少なくとも1つの加熱ノズルを有する射出成形装置であって、前記竪穴が、この竪穴内に配置された複数のゲートを有する壁を有し、前記各ゲートが、前記金型キャビティまで延びており、前記少なくとも1つのノズルが、後方端部と、前方端部と、溶融物チャンネルとを有し、この溶融物チャンネルが、前記ノズルの前記後方端部での入口から前記ノズルの前記前方端部での出口まで延びる、射出成形装置において、前記少なくとも1つのノズルの前記前方端部にノズル端部が取り付けられており、このノズル端部が、それを貫通するボアを有し、このボアが、前記ノズルの前記前方端部での前記溶融物チャンネルの出口から延びるとともに、前記複数のゲートと連通するように構成されており、前記ノズル端部が、前記ノズルよりも熱伝導性が高い材料で実質的にできていることを特徴とする、射出成形装置を提供する。
【0006】
本発明は、第3の解決手段として、少なくとも一対の金型プレートの間に形成された少なくとも1つの金型キャビティであって、当該キャビティの内部と連通するゲートを有する、少なくとも1つの金型キャビティと、少なくとも1つの射出成形ノズル本体であって、後方端部と、前方端部と、前記ノズル本体を通る少なくとも1つの溶融物チャンネルと、前記ノズル本体を加熱する加熱部材とを有し、溶融物源からの加熱および加圧された溶融物を受け入れることができるとともに、この加熱および加圧された溶融物を、前記後方端部から前記少なくとも1つの溶融物チャンネルを通って前記前方端部まで供給することができる、少なくとも1つの射出成形ノズル本体と、前記少なくとも1つのノズル本体の前記前方端部に取り付けられたノズル端部であって、それを貫通するボアを有し、このボアが、前記ノズル本体の前記前方端部での前記溶融物チャンネルから延びるとともに、前記少なくとも1つの金型キャビティと連通し、さらに、このボアが、前記溶融物チャンネルに対して実質的に垂直に延びる部分を有する、ノズル端部とを備え、前記ノズル端部が、前記少なくとも1つのノズル本体よりも熱伝導性が高い材料で実質的にできていることを特徴とする、射出成形装置を提供する。
【0007】
【発明の実施の形態】
本発明をよりよく理解するために、そして本発明がどのようにして実施されるかを明らかにするために、添付図面を参照して、以下に例をあげて説明する。
【0008】
図1には、本発明によるノズル端部を有するエッジゲート式の射出成形システム10の一部が示され、図2には、このノズル端部が拡大して示されている。システム10は、金型16の竪穴14内に、加熱ノズル12を有する。システム10はまた、加熱スチールマニホールド18を有し、溶融物を、間隔をあけて配された幾つかのノズル12(図1に示されているノズルはそのうちの1つである)に分岐させる。さらに、各ノズル12は、この溶融物を、キャビティ22に通じる、間隔をあけて配された複数のエッジゲート20に分岐させる。この実施の形態では、各竪穴14は、支持プレート24と、ノズル金型プレート25と、キャビティプレート26と、下側キャビティプレート27とにより画成されているが、必要に応じて、別の構成の金型プレートを用いることができる。
【0009】
さらに、この実施の形態では、各ノズル12は、ノズル延長部材、すなわちノズル端部28を有しており、この端部28の後方部分30は、ノズル12のノズル本体部分32内に、ある距離を有して延びている。詳しく後述するように、後方部分30が本体部分32内で延びる距離は変化させることができる。これも詳しく後述するように、ノズル端部28は、ノズル本体32の受座34に、取り外し可能に取り付けられている。ノズル12は、ノズル本体32の周囲に巻かれて延びて外部ターミナル38に達する電気加熱要素36によって、加熱される。ノズル本体32は、熱電対40と、支持フランジ42と、前方端部44と、後方端部46とを有する。
【0010】
溶融物分岐マニホールド18は、射出成形装置と連通するようになっている入口48と、電気加熱要素50とを有する。溶融物通路52は、入口48から各ノズル12まで延びて、そこで溶融物通路52は、ノズル本体32のノズル溶融物チャンネル54と連通する。この溶融物チャンネル54は、ノズル端部28のボア56と連通し、次いで、このボア56が、複数のノズルチップ60のチップチャンネル58と連通する。この実施の形態では、チップ60は、傾斜したエッジゲートになっており、これは、加圧された溶融物を金型ゲート20を通ってキャビティ22まで送るようになっている。マニホールド18は、支持プレート24とバックプレート62との間に取り付けられている。断熱性および弾性を持つスぺーサー部材64が、マニホールド18とバックプレート62との間に、ピン66によって、配置されている。ボルト68が、金型プレートを通ってこれらのプレートを合わせて保持するように延びて、スぺーサー部材64を介して力をかけ、マニホールド18とノズル12とを正確な位置に確実に保持している。さらにまた、ボルト70がマニホールド18から金型内に延びて、マニホールド18を、ノズル12の後方端部46に抗して緊密に固定している。中央位置決めリング72は、マニホールド18とノズル金型プレート25との間に座しており、マニホールド18を正確な位置に正しく配置する。こうして、加熱マニホールド18と、隣接する支持プレート24、ノズル金型プレート25およびバックプレート62との間に、断熱性を持つエアースペース74が形成される。冷却導管76が、キャビティプレート26とバックプレート62とを通って、水を循環させ、金型を冷却している。
【0011】
図2に示されているように、ノズル端部28は、ノズル本体32に対して境界面80に沿って当接している。ノズル延長部材28は、ノズル端部28をノズル本体32の受座34に取り外し可能に取り付けるための取付け手段82を有している。この場合、接続手段82は、ノズル端部28と受座34とに設けられた、互いに噛み合うネジの組84からなっている。同様に、ノズルチップ60も取付け手段86を有する。この場合、この取付け手段は、チップ60をノズル端部28に取り外し可能に取り付けるネジの組88からなっている。各ノズルチップ60はカラー90を有する。このカラー90は6角形をなし、このカラー90によって、チップ60が、それ自体をノズル端部28に取り付けたり取り外したりするための適切な器具によって、把持することができるようになっていることが好ましい。チップ60はまた、竪穴14の内面をゲート20の周りに密封状態で係合させるシーリング手段92を有し、加圧された溶融物が竪穴14とノズル12との間のスペースへ漏れ出るのを最小にしている。この場合、シーリング手段92は、竪穴14の壁に抗して座するようになっている平面的なフランジすなわち面94からなっている。
【0012】
ノズル端部28は、ベリリウム銅合金やタングステンカーバイドのような熱伝導性の高い材料からできている。このような材料の熱伝導性は、スチールのそれよりも高いことが好ましい。ノズル本体34は標準的なスチールの構成でよい。チップ60は、耐摩耗性を持つ材料でできていることが好ましく、例えばタングステンカーバイドなどが挙げられる。タングステンカーバイドの場合にはさらに、チップ60の熱伝導特性が高まるので有利となる。
【0013】
使用に際しては、射出成形システム10を、図1に示されているように組み立てる。マニホールド18の加熱要素50とノズル12の加熱要素36とに電気を通して、それらを所定の操作温度まで加熱する。加熱要素36からノズル本体32に伝達される熱エネルギーのいくらかは、引き続き境界面80(図2)を介しての伝導によってノズル端部28まで伝わり、さらにこのノズル端部28からチップ60に伝わる。なお、温度は、熱電対40によって制御器にフィードバックされる。ひとたび操作温度に達したら、射出成形機(図示せず)からの加圧された溶融物は、制御されたサイクルに従い、溶融物通路52内に射出される。こうして入口48からの溶融物は、溶融物通路52、溶融物チャンネル54、ボア56、チップチャンネル58およびエッジゲート20を通って、キャビティ22に満たされる。キャビティ22が満たされた後、射出圧力を一時的に維持して成形品を充填してから、圧力を除く。短い冷却期間をおいて、金型を開いて成形品を取り出す。このようにして取り出した後、金型を閉じ、射出圧力を再びかけて、キャビティ22を再充填する。このようなサイクルが連続的に所定の周期で繰り返される。なお、この周期は、特に、キャビティのサイズや形状、そして被成形材料の種類に応じて決まる。
【0014】
ノズル端部28に伝達された熱エネルギーは、このノズル端部の材料が持つ高い伝導特性を利用して、ボア56およびチップチャンネル58内の溶融物を、望ましい温度に容易に維持することができる。ノズル端部の付近では、ゲートやチップが構造上の障害となって、外部ヒーターの設置が困難であることから、従来の技術では、熱制御を正確に行うことができなかったが、本発明では、従来の技術とは異なり、熱制御をノズル端部の付近でも正確に行うことができる。本発明はまた、チップ付近の溶融物通路内で熱制御を行う、より簡単でより経済的な方法も提供する。
【0015】
後方部分30がノズル本体34内で延びることによって、加熱ノズル本体34からノズル端部28へ熱エネルギーが伝達されるときに通る境界面80の領域が広くなる。さらにまた、当業者にとって明らかなように、後方部分30がノズル本体34内で延びることによって、ノズル端部28の容積が追加的に提供される。このことによってノズル端部の温度調整特性も高まることになる。すなわち、それが適用される、それぞれのシステムの設計に応じて、後方部分30の長さを変化させ、ボア56の長さを延ばしたり短くすることができる。
【0016】
本発明のシステムでは、任意の形態のチップ60を用いることができる。図3に示されているように、ノズル端部28に魚雷型のチップ60aを用いることもできる。この場合、シーリング手段92aは、ノズルシールスリーブ100からなり、このスリーブ100は、竪穴14の壁と係合してゲート20の周りを密封する前方リップ102を有している。この実施の形態では、チップ60aはボア56に対して垂直に配されている。図4に示されているように、同様に用いることができるチップ60bでは、そのシーリング手段92bは、平らなフランジ94bからなり、このチップ60bもボア56に対して垂直に配されている。また、図5に示されているように、チップ60cのシーリング手段92cは、ゲート20を取り囲む一体型の円形フランジ104からなり、このシーリング手段92cは、竪穴14の壁に密封状態で係合するようになっている。
【0017】
本発明のシステムでは、多様な手段を用いて、ノズル端部28をノズル本体32に取り付ける。図6に示されているように、取付け手段82dの配置は多様であり、ネジの組84dがこれまでの実施の形態の場合よりチップ60dに近接していてもよい。図7に示されている取付け手段82eは、境界面80eに沿って鑞付け部108からなっている。同様に、取付け手段86eも必要に応じて鑞付け部110からなっていてもよい。図8に示されているように、取付け手段82fは、ネジの組84fからなっており、これは、フランジ112とノズル本体32fとの間でノズル本体32の外周に延びている。境界面80fについても、鑞付け部108fによって鑞付けしてもよい。図8に示されているノズル28の後方部分30fは、前述したように、長さを短くして変形したものとなっている。図9に示されているように、取付け手段82gが鑞付け部108gからなっており、さらに必要に応じて、フランジ112gとノズル本体32gとの間についても鑞付け部114からなっていてもよい。この実施の形態においては、ノズル端部28gによって、熱電対40gが少なくとも部分的にこのノズル端部内で延びて、ノズル端部28gの温度をより正確に監視することができるようになっている。熱電対40gは、銅合金鑞付け部116によって、ノズル端部内に固定することができる。
【0018】
本発明のノズル端部は、他のマルチノズルチップ付きの構成に適用することもできる。容易に理解されるように、以下に述べる図面において、図1におけるシステム内の要素と同様の要素を表示する符号は、図1と同じものを用いる。図10に示されているように、ノズル端部28は、直線ゲート式のマルチチップ構成を有する。この場合、チップ60はボア36に実質的に平行に配列され、またチップ同士は互いに隣接しあっている。当業者であれば理解することができるように、図3乃至図9の変形例はいずれも同様に、この実施の形態に適用可能である。図11は特定的に、鑞付け部108としての取付け手段82が示されている。図12に示されているフランジ112は、ノズル本体32を取り囲んで、ネジの組84を有する。そして図13には、フランジ112と、取付け手段82が鑞付け部108と鑞付け部114とを有するところが示されている。この実施の形態においては、ノズル端部28は、熱電対40が少なくとも部分的にこのノズル端部内で延びて、ノズル端部28の温度をより正確に監視することができるように構成されている。熱電対40は、銅合金鑞付け部によって、ノズル端部内に固定することができる。図12を再び参照すると、後方部分30が短く変形されてノズル端部28に組み込まれている。
【0019】
本発明では、ヒーターを改めて別に設けなくとも、ノズルチップの近傍で熱制御を良好に行うことができる。しかし、図14に示されているように、幾つかの実施の形態においては、ノズル端部28の周りに電気加熱要素118を含んでいても、あるいは、やはり図14に示されているように、ノズル端部28内に電気加熱要素36を一体的に組み込んでいてもよい。加熱要素118が加熱要素36とは別に制御されて、第2の熱電対120によって独自に監視されていてもよい。加熱要素118の配置や構造は、成形システムごとにそれに応じて変形が可能である。
【0020】
図15に示されているように、ノズル端部28は、GellertらによるUSP5,820,899に記載されているような種類のシーリングリング122を受け入れるようになっている。この米国特許公報に関する内容は、公報番号を参照することにより本明細書に組み込まれる。図15に示す実施の形態においては、円形シーリングリング122が各ノズルの周りに延びて、ノズル12と竪穴14との間にエアースペース124を架橋し、溶融物が竪穴14へ漏れ出ないようにシールしている。シーリングリング122は、チタニウム合金のような断熱材料でできていることが好ましい。図16に示されているように、シーリングリング122は、V字型の前方部分126と、後方部分128とを有し、この後方部分128がノズル端部28の周りに延びる円形ショルダー130に当接している。かくして、シーリングリング122は、ノズル12の周りにエアースペース124のシールされた部分132を提供している。ノズルチップ60の外側端部134は、竪穴14の壁から所定距離「D」だけ離れて、外側端部と壁との間にすき間136を形成している。加圧された溶融物が、最初の射出サイクルの間に、このすき間136を通って外に流れて、エアースペース124のシールされた部分132でその一部が固化する。所定距離「D」は、溶融物が最初にそこを通って外方に流れることができるほどの大きさでなければならない。なおかつ、引き続いての射出サイクルの間に、エアースペース124のシールされた部分132で部分的に固化された溶融物が、キャビティ22内まで流れこむ溶融物の流れに吸い込まれて戻ることができないほどの小ささでなければならない。ここで示された実施の形態においては、所定距離「D」はおよそ0.1mmであることが好ましい。ただしこの距離は、成形される材料の特性に応じて変化させることができる。
【0021】
本発明について、好適な実施の形態を参照しながら説明してきたが、当業者であれば理解することができるように、特許請求の範囲に定められた本発明の範囲を逸脱することなく、種々の変形が可能であることは、明らかであろう。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明のエッジゲート式の実施の形態に係るノズル端部を組み込んだ射出成形システムの一部を示す断面図である。
【図2】図1のノズル端部の拡大断面図。
【図3】図1のノズル端部に適用可能な変形例の拡大断面図。
【図4】図1のノズル端部に適用可能な別の変形例の拡大断面図。
【図5】図1のノズル端部に適用可能なさらに別の変形例の拡大断面図。
【図6】図1のノズル端部に適用可能なさらにまた別の変形例の拡大断面図。
【図7】図1のノズル端部に適用可能な他の変形例の拡大断面図。
【図8】図1のノズル端部に適用可能なさらに他の変形例の拡大断面図。
【図9】図1のノズル端部に適用可能なさらにまた他の変形例の拡大断面図。
【図10】本発明のノズル端部の直線ゲート式の実施の形態の拡大断面図。
【図11】図10のノズル端部に適用可能な変形例の拡大断面図。
【図12】図10のノズル端部に適用可能な別の変形例の拡大断面図。
【図13】図10のノズル端部に適用可能なさらに別の変形例の拡大断面図。
【図14】本発明のさらに別の実施の形態に係る、図10のノズル端部の拡大断面図。
【図15】本発明のさらにまた別の実施の形態に係る、図1のノズル端部の拡大断面図。
【図16】図15のノズル端部のシーリング手段のさらなる拡大断面図。
【符号の説明】
10 射出成形システム
12 ノズル
14 竪穴
16 金型
20 エッジゲート
22 キャビティ
24 支持プレート
25 ノズル金型プレート
26 キャビティプレート
27 下側キャビティプレート
28 ノズル端部
30 後方部分
32 ノズル本体
36 電気加熱要素
44 前方端部
46 後方端部
50 電気加熱要素
54 ノズル溶融物チャンネル
56 ボア
58 チップ溶融物チャンネル
60 ノズルチップ
92 シーリング手段
Claims (13)
- 少なくとも一対の金型プレートの間に形成された複数の金型キャビティであって、前記各キャビティが当該キャビティの内部と連通するゲートを有する、複数の金型キャビティと、
少なくとも1つの射出成形ノズル本体であって、後方端部と、前方端部と、前記ノズル本体を通る少なくとも1つの溶融物チャンネルと、前記ノズル本体を加熱する加熱部材とを有し、溶融物源からの加熱および加圧された溶融物を受け入れることができるとともに、この加熱および加圧された溶融物を、前記後方端部から前記少なくとも1つの溶融物チャンネルを通って前記前方端部まで供給することができる、少なくとも1つの射出成形ノズル本体と、
前記少なくとも1つのノズル本体の前記前方端部に取り付けられたノズル端部であって、それを貫通するボアを有し、このボアが、前記ノズル本体の前記前方端部での前記溶融物チャンネルから延びるとともに、前記複数の金型キャビティのうちの少なくとも2つと連通する、ノズル端部とを備え、
前記ノズル端部は、前記少なくとも1つのノズル本体よりも熱伝導性が高い材料で実質的にできており、
前記ノズル端部の後方部分が、前記ノズル本体の加熱部分内に延在することを特徴とする、射出成形装置。 - 前記ノズル端部の前記ボアが、前記の熱伝導性が高い材料で形成されていることを特徴とする、請求項1記載の射出成形装置。
- 前記ノズル端部の前記後方部分が、熱伝導性の高い材料でできていることを特徴とする、請求項1記載の射出成形装置。
- 前記ノズル端部が、前記ノズル本体に取り外し可能に取り付けられていることを特徴とする、請求項1記載の射出成形装置。
- 前記ノズル端部に取り外し可能に取り付けられた少なくとも1つのノズルチップをさらに有し、この少なくとも1つのノズルチップが、これを通るチップ溶融物チャンネルを有し、加圧された溶融物を前記ノズル端部の前記ボアから受け、前記加圧された溶融物を少なくとも1つの金型ゲートに送ることを特徴とする、請求項1記載の射出成形装置。
- 加圧された溶融物が前記ノズル端部と前記金型との間に漏れ出ないようにするシーリング手段をさらに備えたことを特徴とする、請求項1記載の射出成形装置。
- 金型の竪穴内に向かって前方に延びる少なくとも1つの加熱ノズルを有する射出成形装置であって、前記竪穴が、この竪穴内に配置された複数のゲートを有する壁を有し、前記各ゲートが、前記金型内のキャビティまで延びており、前記少なくとも1つのノズルが、後方端部と、前方端部と、溶融物チャンネルとを有し、この溶融物チャンネルが、前記ノズルの前記後方端部での入口から前記ノズルの前記前方端部での出口まで延びる、射出成形装置において、
前記少なくとも1つのノズルの前記前方端部にノズル端部が取り付けられており、このノズル端部が、それを貫通するボアを有し、このボアが、前記ノズルの前記前方端部での前記溶融物チャンネルの出口から延びるとともに、前記複数のゲートと連通するように構成されており、前記ノズル端部が、前記ノズルよりも熱伝導性が高い材料で実質的にできており、
前記ノズル端部の後方部分が、前記ノズル本体の加熱部分内に延在することを特徴とする、射出成形装置。 - 前記ノズル端部の前記ボアが、前記の熱伝導性が高い材料で形成されていることを特徴とする、請求項7記載の射出成形装置。
- 前記ノズル端部の前記後方部分が、前記少なくとも1つのノズルよりも高い熱伝導性を有することを特徴とする、請求項7記載の射出成形装置。
- 前記ノズル端部が、前記ノズル本体に取り外し可能に取り付けられていることを特徴とする、請求項7記載の射出成形装置。
- 少なくとも一対の金型プレートの間に形成された少なくとも1つの金型キャビティであって、当該キャビティの内部と連通するゲートを有する、少なくとも1つの金型キャビティと、
少なくとも1つの射出成形ノズル本体であって、後方端部と、前方端部と、前記ノズル本体を通る少なくとも1つの溶融物チャンネルと、前記ノズル本体を加熱する加熱部材とを有し、溶融物源からの加熱および加圧された溶融物を受け入れることができるとともに、この加熱および加圧された溶融物を、前記後方端部から前記少なくとも1つの溶融物チャンネルを通って前記前方端部まで供給することができる、少なくとも1つの射出成形ノズル本体と、
前記少なくとも1つのノズル本体の前記前方端部に取り付けられたノズル端部であって、それを貫通するボアを有し、このボアが、前記ノズル本体の前記前方端部での前記溶融物チャンネルから延びるとともに、前記少なくとも1つの金型キャビティと連通し、さらに、このボアが、前記溶融物チャンネルに対して実質的に垂直に延びる部分を有する、ノズル端部とを備え、
前記ノズル端部が、前記少なくとも1つのノズル本体よりも熱伝導性が高い材料で実質的にできており、
前記ノズル端部の後方部分が、前記ノズル本体の加熱部分内に延在することを特徴とする、射出成形装置。 - 前記ノズル端部の前記ボアが、前記の熱伝導性が高い材料で形成されていることを特徴とする、請求項11記載の射出成形装置。
- 前記ノズル端部から、少なくとも2つのノズルチップが放射状に延びることを特徴とする、請求項1または7記載の射出成形装置。
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