JP5124743B1 - 射出成形用ブッシュ - Google Patents

Abstract

【課題】溶融状態の熱可塑性樹脂を金型に注入するためのスプルーブッシュやピンポイントゲートブッシュ等の射出成形用ブッシュにおいて、圧力損失の軽減と、サイクルタイムの短縮化と、使用材料の削減と、コストダウンとを、バランスよく高次元で実現する。
【解決手段】加熱溶融状態の熱可塑性樹脂を金型２に注入するための流路２４を有するスプルーブッシュ１ａであって、内部に流路２４が形成された金属製の内筒部２６と、内筒部２６の外周に流路２４の長手方向に沿って設けられた断熱層２７と、断熱層２７を覆って設けられた金属製の外筒部２８とを備えている。金属製の内筒部２６が断熱層２７によって外筒部２８から断熱されているため、金型２に樹脂を注入する際、流路２４を流れる樹脂によって内筒部２６が瞬時に昇温され、樹脂が高温状態に保たれたまま、高い流動性を維持して金型２内に注入される。
【選択図】図４

Description

本発明は、溶融状態の熱可塑性樹脂（以下、樹脂とも言う）を金型に注入するためのスプルーブッシュ等の射出成形用ブッシュに関する。

射出成形に用いる金型には、金型内に溶融状態の樹脂を注入するためのスプルーブッシュや、溶融状態の樹脂を金型内のキャビティに射出するためのピンポイントゲートブッシュ等の射出成形用ブッシュが取り付けられている。

スプルーブッシュは、射出成形機のノズルが密着されるノズルタッチ部を有すると共に、ノズルタッチ部に密着されたノズルから射出された樹脂（溶融状態）を金型内に注入するための流路（スプルー）が形成されたブッシュであり、上述のノズルが対向する金型の端部に装着される。ピンポイントゲートブッシュは、ノズルから金型内に注入された樹脂（溶融状態）を、金型内のキャビティに射出するための流路が形成されたブッシュであり、金型の内部に装着される。

従来、スプルーブッシュとして、（ａ）冷却無しの通常のスプルーブッシュ、（ｂ）水冷式のスプルーブッシュ（特許文献１、２参照）、（ｃ）通常よりも流路を細くしたスプルーブッシュ、が知られている。図５（ａ）は冷却無しの通常のスプルーブッシュ１ｘに樹脂ｊを流したときの断面図、図５（ｂ）は水冷式のスプルーブッシュ１ｙに樹脂ｊを流したときの断面図、図５（ｃ）は流路２４を細くしたスプルーブッシュ１ｚに樹脂ｊを流したときの断面図である。図中、２４はブッシュの流路、ｊは溶融状態の樹脂、ｆは樹脂のフローフロント、ｋは瞬時固化層、ｃは冷却水通路である。

特開２００３−２２０６３４号公報 特開２０１１−２１８７３５号公報

従来のスプルーブッシュ１ｘ、１ｙ、１ｚには、以下のような課題が存在する。

（ａ）通常のスプルーブッシュ１ｘ：図５（ａ）
一般にスプルーブッシュ１ｘは、流路２４を通過する樹脂ｊの圧力損失（以下、圧損とも言う）が大きいと、樹脂ｊが金型内のキャビティの隅々まで行き渡り難くなってショートショット等の不具合が発生してしまうため、通常、流路２４の断面積を大きめに設定している。

しかし、圧損を抑えるべく流路２４の断面積を大きめに設定すると、キャビティ内の樹脂（製品）以上に流路２４内の樹脂ｊの固化に時間が掛かるケースが生じ、サイクルタイムが長くなりがちである。また、流路２４の断面積を大きくすることで、流路２４での使用材料が増えるため、樹脂ｊの有効利用率（投入した樹脂量に対する製品となった樹脂量の比）が悪く、生産コストの悪化を招く。

（ｂ）水冷式のスプルーブッシュ１ｙ：図５（ｂ）
水冷式のスプルーブッシュ１ｙは、流路２４の外側に冷却水の通路ｃを設け、この通路ｃを流れる冷却水によって流路２４内の樹脂ｊを冷却するようにしている。これにより、流路２４での樹脂ｊの固化時間が短縮され、サイクルタイムを短縮できる。

しかし、冷却水を循環させるエネルギーが必要であり、構造が複雑で、製造コストが高い。また、流路２４の断面積（サイズ）は通常のスプルーブッシュ１ｘと変わりないので、使用材料の低減に繋がらない。

また、金型内に溶融状態の樹脂ｊを注入する際、冷却によって流路２４内周面に生じる樹脂ｊの瞬時固化層ｋが厚くなるので、実質的な流路断面積が小さくなり、圧損が増大してしまう。圧損を抑えるために流路２４の断面積を大きくすると、通常のスプルーブッシュ１ｘよりも使用材料が増加してしまう。

（ｃ）流路を細くしたスプルーブッシュ１ｚ：図５（ｃ）
流路２４を通常よりも細くして流路断面積を小さくしたスプルーブッシュ１ｚにおいては、流路２４内の樹脂ｊの体積すなわち熱容量が通常よりも小さくなる。このため、流路２４内の樹脂ｊの温度が低下し易く、冷却時間が短くなるため、サイクルタイムを短くできる。また、流路２４での使用材料も低減できる。

しかし、流路２４を通常よりも細くして流路断面積を小さくしているので、圧損が大きく、ショートショット等の不具合が生じ易い。このため、射出圧を増加する必要がある。

以上の事情を考慮して創案された本発明の目的は、圧損の軽減と、サイクルタイムの短縮化と、使用材料の削減と、コストダウンとを、バランスよく高次元で実現できる射出成形用ブッシュを提供することにある。

上述の目的を達成すべく創案された本発明に係る射出成形用ブッシュは、加熱されて溶融状態となった熱可塑性樹脂を金型に注入するための流路を有する射出成形用ブッシュであって、内部に前記流路が形成された金属製の内筒部と、内筒部の外周に流路の長手方向に沿って設けられると共に内筒部の外周に沿って周方向に連続したリング状に形成され、熱硬化性樹脂にフィラーが混合された断熱層と、断熱層を覆って設けられた金属製の外筒部と、外筒部の頂部に、断熱層と連通するように設けられた窪み部と、窪み部を覆うように内筒部と一体的に形成されており流路に連通するノズルタッチ部を有するフランジ部とを備え、フランジ部と窪み部とで区画された空間の少なくとも一部に、断熱層を成す断熱材が収容されたことを特徴とする射出成形用ブッシュである。

本発明に係る射出成形用ブッシュは、窪み部が、リング状に形成されることが好ましい。

本発明に係る射出成形用ブッシュは、フランジ部の熱伝導率が、外筒部の熱伝導率よりも小さいことが好ましい。

本発明に係る射出成形用ブッシュは、内筒部の肉厚が、流路の下流側から上流側に架けて徐々に厚くなっていることが好ましい。

本発明に係る射出成形用ブッシュは、内筒部は、外径が長手方向に沿って一定であり、流路の断面積に相当する内径が流路の上流側から下流側に架けて徐々に大きくなるように形成されることが好ましい。

本発明に係る射出成形用ブッシュは、内筒部の外周面の先端が、外筒部の内周面の先端に圧入されることが好ましい。

本発明に係る射出成形用ブッシュは、フランジ部の下面に凹部が形成され、凹部に外筒部の頂部が圧入され、外筒部の頂部に設けられた窪み部が凹部によって覆われることが好ましい。

本発明に係る射出成形用ブッシュは、断熱層の層厚が、流路の上流側から下流側に架けて徐々に薄くなっていることが好ましい。

本発明に係る射出成形用ブッシュは、フィラーの形状が、粉末状または短繊維状であることが好ましい。

本発明に係る射出成形用ブッシュは、フィラーが、ガラス、セラミック等の断熱性を有する材質から成ることが好ましい。

本発明に係る射出成形用ブッシュによれば、次の如き効果を発揮できる（図５（ｄ）参照）。

（１）圧力損失の軽減
本発明に係る射出成形用ブッシュは、内部に樹脂の流路が形成された金属製の内筒部が、断熱層によって外筒部から断熱されており、内筒部の熱容量が、外筒部から熱的に遮断された限定されたものとなっている。このため、金型に樹脂を注入する際、流路を流れる樹脂によって、内筒部が瞬時に昇温され、樹脂が高温状態に保たれたまま、高い流動性を維持して金型内に注入され、圧力損失を軽減できる。

（２）サイクルタイムの短縮化
金型に樹脂を注入する際、内筒部が瞬時に昇温されるので、内筒部の内周面に樹脂の瞬時固化層が形成され難く、実質的な流路断面積を稼ぐことができる。よって、ブッシュの流路の小径化（小断面積化）を推進できる。流路を現状よりも小径化することで流路内の樹脂の体積すなわち熱容量が小さくなるため、樹脂の金型内への注入が完了した後、流路内の樹脂の温度が低下し易くなり、流路内の樹脂が速やかに固化する。よって、サイクルタイムの短縮化を図ることができる。

（３）使用材料の軽減
流路を現状よりも小径化することで、流路における使用材料を削減できる。よって、樹脂の有効利用率（投入した樹脂量に対する製品となった樹脂量の比）が向上し、低コスト化及び環境負荷の低減に繋がる。

（４）低コスト化
射出される溶融状態の樹脂の温度を利用した所謂パッシブ方式なので、水冷式のように冷却水を積極的に循環させるエネルギーは不要であり、水冷式よりもランニングコストが低い。また、水冷式よりも構造が簡単なので、製造コストが安い。
加えて、ノズルタッチ部を有するフランジ部と窪み部とで区画された空間に収容された断熱材によって、ノズルからフランジ部への放熱が抑制されるため、ノズルの温度低下を抑制できる。よって、ノズルの温度低下に起因する樹脂の流動性悪化を抑制でき、ショートショット等の不具合を抑制できる。

本発明の一実施形態としてのスプルーブッシュが装着された金型の開状態の断面図である。 図１の金型を閉じた断面図である。 上記スプルーブッシュの外観を示す斜視図である。 （ａ）は図３のIV−IV線断面図、（ｂ）は（ａ）のｂ−ｂ線断面図である。 （ａ）は従来の通常のスプルーブッシュに樹脂を流したときの断面図、（ｂ）は従来の水冷式のスプルーブッシュに樹脂を流したときの断面図、（ｃ）は従来の流路を細くしたスプルーブッシュに樹脂を流したときの断面図、（ｄ）は本発明の一実施形態に係るスプルーブッシュに樹脂を流したときの断面図である。 本発明の一実施形態に係るスプルーブッシュの内筒部の温度変化と、従来の通常のスプルーブッシュの流路近傍の温度変化の関係を示すグラフである。

以下に添付図面を参照しながら、本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。かかる実施形態に示す寸法、材料、その他具体的な数値等は、発明の理解を容易にするための例示に過ぎず、特に断る場合を除き、本発明を限定するものではない。なお、本明細書及び図面において、実質的に同一の機能、構成を有する要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略し、また本発明に直接関係のない要素は図示を省略する。

（金型）
図１及び図２に、本発明の好適実施形態に係る射出成形用ブッシュとしてのスプルーブッシュ１ａが取り付けられた射出成形用の金型２を示す。図１は金型２を開いた状態、図２は金型２を閉じた状態を示す。金型２は、固定側取付板３、ランナーストリッパプレート４、固定側型板（キャビプレート）５、可動側型板（コアプレート）６、受け板７、スペーサブロック８、可動側取付板９を有し、それらが互いに平行に積層されるように配置されている。

固定側取付板３には、サポートピン１０が固定されている。サポートピン１０は、ランナーストリッパプレート４に形成された孔、キャビプレート５に形成された孔に挿通されている。サポートピン１０の先端には、抜け止め用のフランジ部１１が設けられている。サポートピン１０は、図２に示すように金型２が閉じられたとき、コアプレート６、受け板７、スペーサブロック８に形成された孔に差し込まれる。

ランナーストリッパプレート４には、ストップボルト１２及びプラーボルト１３が固定されている。ストップボルト１２は、固定側取付板３に形成された孔に挿通された大径部１４と、大径部１４の端部に形成された抜け止め用のフランジ部１５とを有する。フランジ部１５は、固定側取付板３の内部に形成された孔内を移動し、段差部に当接して抜け止めされる。プラーボルト１３は、キャビプレート５に形成された孔に挿通されている。プラーボルト１３の先端には、抜け止め用のフランジ部１６が設けられている。プラーボルト１３は、図２に示すように、金型２が閉じられたとき、コアプレート６、受け板７、スペーサブロック８に形成された孔に差し込まれる。

固定側取付板３とランナーストリッパプレート４との間には、それらを離間する方向に付勢する図示しないスプリングが設けられ、ランナーストリッパプレート４とキャビプレート５との間には、それらを離間する方向に付勢する図示しないスプリングが設けられている。よって、図２の金型閉じ状態から可動側取付板９を固定側取付板３から離間する方向に移動させると、上述したスプリングの付勢力により、キャビプレート５がランナーストリッパプレート４から離間し、ランナーストリッパプレート４が固定側取付板３から離間した後、コアプレート６がキャビプレート５から離間して、図１の状態となる。

キャビプレート５のコアプレート６側の面（パーティングライン面）には、実質的な製品の型の一方を構成するキャビティ型１７が取り付けられ、コアプレート６のキャビプレート５側の面（パーティングライン面）には、実質的な製品の型の他方を構成するコア型１８が取り付けられている。キャビティ型１７とコア型１８とによって実質的な製品の型であるキャビティ１９（図２参照）が区画される。

キャビプレート５のランナーストリッパプレート４側の面（ランナー面）には、ランナー（樹脂通路）２０用の凹部２１が形成されている。凹部２１には、図２に示すように金型２を閉じた状態としたとき、射出成形機のノズル２２から射出された加熱溶融状態の熱可塑性樹脂（以下、樹脂とも言う）が、固定側取付板３に取り付けられたスプルーブッシュ１ａを通して注入される。ランナー２０用の凹部２１に注入された樹脂は、キャビティ型１７に取り付けられたピンポイントゲートブッシュ１ｂを通して、キャビティ１９に射出され充填される。

キャビティ１９に射出・充填された樹脂が冷えて硬化した後、図１に示すように金型２が開かれ、ランナーストリッパプレート４とキャビプレート５との間からランナー２０が取り出され、キャビティ型１７とコア型１８との間から製品が取り出される。

（スプルーブッシュ１ａ）
図１〜図３に示すように、スプルーブッシュ１ａは、射出成形機のノズル２２が密着されるノズルタッチ部２３を有し、ノズルタッチ部２３に密着されたノズル２２から射出された樹脂（加熱溶融状態）を金型２内に注入するための流路（スプルー）２４が形成されたブッシュである。スプルーブッシュ１ａは、ノズルタッチ部２３がノズル２２に対向するように、固定側取付板３にボルト２５等で装着されている。なお、図３及び図４（ａ）においては、ボルト２５等の取付孔を省略している。

図４（ａ）、図４（ｂ）に示すように、スプルーブッシュ１ａは、内部に上述の流路２４が形成された金属製の内筒部２６と、内筒部２６の外周に流路２４の長手方向に沿って設けられた断熱層２７と、断熱層２７を覆って設けられた金属製の外筒部２８とを備えている。これら内筒部２６と断熱層２７と外筒部２８とによってブッシュ本体２９が構成される。ブッシュ本体２９には、スプルーブッシュ１ａをボルト２５等で固定側取付板３に固定するためのフランジ部３０が設けられている。

フランジ部３０の頂面には、射出成形機のノズル２２が密着されるノズルタッチ部２３が窪んで形成され、ノズルタッチ部２３の中央には、内筒部２６の流路２４と連通する入口３１が形成されている。なお、フランジ部３０は、内筒部２６と一体成形されている。

ノズル２２が密着されるフランジ部３０は、本実施形態では、外筒部２８よりも熱伝導率が小さい材質から成っている。例えば、外筒部２８を鉄とした場合には、フランジ部３０には鉄よりも熱伝導率が小さいステンレス等が用いられる。なお、フランジ部３０及び外筒部２８の材質は、上記組み合わせに限られず、例えばステンレス、鉄、アルミ、銅等から熱伝導率の大小を基準に選択される。なお、フランジ部３０の材質と外筒部２８の材質とが同じであっても構わない。

（内筒部２６）
内筒部２６は、内部に長手方向に沿った流路２４を有し、ノズルタッチ部２３に密着されたノズル２２から射出された加熱溶融状態の樹脂が、その流路２４内を流れることで加熱される金属製（ＳＵＳ、Ｆｅ等）の筒体である。内筒部２６は、外径が長手方向に沿って一定であり、内径（流路２４の断面積に相当）が流路２４の上流側から下流側に架けて徐々に大きくなるように形成されている。この結果、内筒部２６の肉厚は、流路２４の上流側から下流側に架けて徐々に薄くなっている。

（断熱層２７）
内筒部２６の外周には断熱層２７が設けられている。断熱層２７は、図４（ａ）に示すように、内筒部２６の外周面と外筒部２８の内周面との間に流路２４の長手方向に沿って形成され、樹脂によって加熱された内筒部２６の熱が外筒部２８に伝導することを抑制するものである。断熱層２７は、図４（ｂ）に示すように、内筒部２６の外周面に沿って周方向に連続したリング状に形成されており、断熱層２７の層厚は、流路２４の上流側から下流側に架けて徐々に薄くなっている。

断熱層２７は、内筒部２６の金属よりも熱伝導率が低い材質から成り、本実施形態では主として熱硬化性樹脂（例えば、エポキシ樹脂、ポリイミド樹脂、フェノール樹脂、ユリア樹脂、メラニン樹脂、尿素樹脂、ポリウレタン樹脂、ポリエステル樹脂等）から成っている。断熱層２７の断熱材には、上述の熱硬化性樹脂にフィラー（filler）を混合したものを用いることが好ましい。フィラーには、例えば、ガラスやセラミック等の断熱性を有する材質が用いられ、形状は粉末状又は短繊維状等となっている。

（外筒部２８）
断熱層２７は金属製の外筒部２８によって覆われている。外筒部２８は、図１、図２に示すように、固定側取付板３及びランナーストリッパプレート４に形成された孔に接触するように挿通され、それらと熱交換する。図４（ａ）に示すように、外筒部２８の内周面には、内筒部２６の先端が圧入される圧入部３２と、内筒部２６との間に隙間３３を形成する拡径部３４とが形成されている。隙間３３には、上述した熱硬化性樹脂等が充填され、それが断熱材となって断熱層２７を構成している。

図４（ａ）に示すように、外筒部２８の頂面には、リング状の窪み部３５が形成されている。窪み部３５は、断熱層２７を囲むように形成された内壁３６と外壁３７とを有しており、フランジ部３０によって覆われている。詳しくは、フランジ部３０には、外筒部２８の頂部が圧入される凹部３８が形成されており、この凹部３８によって窪み部３５が覆われている。

外壁３７の頂部は、フランジ部３０の凹部３８に突き当たり、外筒部２８の圧入深さを定めるストッパとなっている。内壁３６の頂部とフランジ部３８との間にはリング状の隙間が形成されており、この隙間が断熱層２７と窪み部３５とを繋ぐ連通部３９となっている。フランジ部３０と窪み部３５とで区画された空間４０には、空間４０の少なくとも一部に、内筒部２６と外筒部２８との隙間３３（断熱層２７の部分）から連通部３９を通って溢れ出た断熱材（熱硬化性樹脂等）が、収容されている。

（作用・効果）
本発明の第１実施形態に係るスプルーブッシュ１ａによれば、次のような作用効果を発揮できる。

図４（ａ）、図４（ｂ）に示すように、このスプルーブッシュ１ａは、内部に樹脂の流路２４が形成された金属製の内筒部２６が、断熱層２７によって外筒部２８から断熱されており、内筒部２４の熱容量が、外筒部２８から熱的に遮断された限定されたものとなっている。

このため、金型２に樹脂を注入する際、流路２４を流れる溶融樹脂の温度によって内筒部２６が瞬時に昇温され、樹脂が高温状態に保たれたまま高い流動性を維持して金型２内に注入される。よって、樹脂が流路２４を通過する際の圧力損失が軽減され、低圧成形が可能となる。低圧成形することで、製品の残留応力を抑制できるので製品の反りを抑制でき、また射出成形に必要な消費電力を低減できる。

図５（ａ）は従来の通常のスプルーブッシュ１ｘに溶融樹脂（樹脂）ｊを流したときの断面図、図５（ｂ）は従来の水冷式のスプルーブッシュ１ｙに樹脂ｊを流したときの断面図、図５（ｃ）は従来の流路２４を細くしたスプルーブッシュ１ｚに樹脂ｊを流したときの断面図、図５（ｄ）は本発明の第１実施形態に係るスプルーブッシュ１ａに樹脂ｊを流したときの断面図である。図中、ｆは樹脂ｊのフローフロント、ｋは瞬時固化層、ｃは冷却水通路である。

図６は、本発明の第１実施形態に係るスプルーブッシュ（発明品：図５（ｄ）参照）１ａの内筒部２６の温度変化と、従来の通常のスプルーブッシュ（従来品：図５（ａ）参照）１ｘの流路２４近傍の温度変化の関係を示すグラフである。ここで、射出時間とは、樹脂射出開始からキャビティ１９に樹脂ｊが行き渡るまでの時間、保圧時間とは、ノズル２２から圧力を加えることでキャビティ１９内の樹脂ｊに成形に必要な所定圧を加える時間、冷却時間とは、キャビティ１９、流路２４、ランナー２０等の樹脂ｊが固まる時間である。発明品と従来品とを対比すると次のようになる。

発明品 従来品
時間（秒） 温度（℃） 時間（秒） 温度（℃）
樹脂射出 ０ ９０ ０ ９０
射出時間 ３ １７０ ３ １３０
冷却時間 １３ １００ １５ １０５
サイクルタイム ２３ ９０ ２５ ９０

発明品のスプルーブッシュ１ａによれば、流路２４に溶融状態の樹脂ｊが流れた際、断熱層２７によって外筒部２８から断熱された薄い内筒部２６が瞬時に加熱されるため、従来品（通常のスプルーブッシュ１ｘ）と比べると、樹脂ｊが高温状態に保たれたまま高い流動性で金型２内に注入される。

これにより、保圧時間終了まで流路２４の内周面の温度が樹脂ｊのガラス転移温度以上に保たれ、瞬時固化層ｋが形成されず、圧力伝達の低下が生じない。よって、ショートショット等の射出成形品の不具合を抑制できる。また、内筒部２６の内周面に樹脂ｊの瞬時固化層ｋが形成され難くなるため、実質的な流路断面積を稼ぐことができ、流路２４の小径化（小断面積化）を推進できる（図５（ｄ）参照）。

流路２４を従来品（図５（ａ）参照）よりも小径化することで流路２４内の樹脂ｊの体積すなわち熱容量が小さくなるため、樹脂ｊの金型２内への注入が完了した後、流路２４内の樹脂ｊの温度が低下し易くなり、流路２４内の樹脂ｊが速やかに固化する。この結果、図６に示すように、冷却時間を従来品よりも短くでき（例えば１５秒から１３秒）、サイクルタイムを短縮化（例えば２５秒から２３秒）できる。サイクルタイムを短縮することで、単位時間当たりの成形回数を増加でき、量産される製品のコストダウンを推進できる。

また、流路２４を従来品（図５（ａ）参照）よりも小径化することで、流路２４における使用材料を削減できる。よって、樹脂ｊの有効利用率（投入した樹脂量に対する製品となった樹脂量の比）が向上し、低コスト化、環境負荷の低減に繋がる。

このスプルーブッシュ１ａは、溶融状態の樹脂ｊの温度を利用した所謂パッシブ方式であるので、従来の水冷式（図５（ｂ）参照）のように冷却水を積極的に循環させるエネルギーや複雑な機構等は不要であり、水冷式よりもランニングコストが低く且つ信頼性が高い。また、水冷式よりも構造が簡単なので、製造コストが安い。

以上説明したように、本発明に係るスプルーブッシュ１ａによれば、圧力損失の軽減、サイクルタイムの短縮化、使用材料の軽減、低コスト化を、バランスよく高次元で実現できる。

また、このスプルーブッシュ１ａは、図４（ｂ）に示すように、断熱層２７が、内筒部２６の外周に沿って周方向に連続したリング状に形成されている。このため、断熱層２７は、流路２４の長手方向のみならず周方向にも安定した断熱性を発揮し、流路２４内の樹脂の周方向の温度勾配が均一となる。

断熱層２７は、主として熱硬化性樹脂から成っている。この熱硬化性樹脂は、断熱材として機能するのみならず、内筒部２６と外筒部２８とを接着する接着剤としても機能し、断熱材と接着剤とを兼用する。また、熱可塑性樹脂ではないので、流路２４を流れる溶融樹脂の温度によって軟化して接着性能が低下することはない。

断熱層２７は、熱硬化性樹脂に断熱性を有するフィラー（粉末状のガラス等）が混合されたものが用いられている。フィラーによって断熱層２７の強度がアップするので、ノズル２２から流路２４に射出された溶融樹脂の圧力によって内筒部２６が径方向外方に膨出して変形することを抑制できる。よって、内筒部２６の薄肉化（小熱容量化）を推進できる。また、フィラーを混合した熱硬化性樹脂を用いて断熱層２７とすることで、断熱層２７と金属製の内筒部２６及び外筒部２８との熱膨張差がフィラーを混合しない場合と比べて小さくなるので、熱膨張差に因る断熱層２７の剥離を抑制できる。

また、熱硬化性樹脂に断熱性を有するフィラーを混合することで、フィラーを混合しない場合と比べて断熱層２７の耐熱温度が向上する。例えば、粉末状のガラスをフィラーとして熱硬化性樹脂に混合した場合、耐熱温度２２０〜２５０℃程度（硬化温度：１８０℃）の断熱層２７が得られる。図６に示すように、内筒部２６の温度（内筒部２６と断熱層２７との界面の温度）は最高でも１８０℃以下なので、耐熱温度２２０〜２５０℃の断熱層２７が熱劣化することはない。

図２に示すように、ノズル２２がスプルーブッシュ１ａのノズルタッチ部２３に密着された際、図４（ａ）に示すように、ノズルタッチ部２３の奥に形成された空間４０がノズル２２に対する断熱空間として機能するため、ノズル２２からスプルーブッシュ１ａへの放熱が抑制され、ノズル２２の温度低下を抑制できる。よって、ノズル２２の温度低下に起因する樹脂の流動性悪化を抑制でき、ショートショット等の不具合を抑制できる。ここで、空間４０に収容された熱硬化性樹脂（フィラーが混合されていてもよい）は樹脂断熱材として機能し、空間４０の空気の部分は空気断熱層として機能する。また、空間４０がリング状（ドーナッツ状）に形成されているので、ノズル２２に対する断熱機能が向上する。

このスプルーブッシュ１ａにおいては、ノズルタッチ部２３が形成されたフランジ部３０の熱伝導率が、外筒部２８の熱伝導率よりも小さいので、フランジ部３０の熱伝導率が外筒部２８の熱伝導率以上のものと比べると、ノズルタッチ部２３に接触されたノズル２２からフランジ部３０への放熱が抑制される。よって、これによってもノズル２２の温度低下を抑制できる。

図４（ａ）に示すように、空間４０を構成する窪み部３５と断熱層２７とが連通部３９を介して繋がっている。よって、このスプルーブッシュ１ａを製造する際、外筒部２８の内部に流体状の断熱材（フィラーが混合された熱硬化性樹脂等）を収容した状態で、その外筒部２８に内筒部２６を挿入すると、外筒部２８と内筒部２６との隙間３３における過剰な断熱材が連通部３９を通って空間４０に流出し、断熱層２７での断熱材の充填率を可及的に高められる。

流路２４の断面積（内径）が、上流側から下流側に架けて徐々に大きくなり、内筒部２６の肉厚が、流路２４の下流側から上流側に架けて徐々に厚くなっている。このように、内筒部２６の流路２４入口側の肉厚が出口側の肉厚よりも厚いので、内筒部２６の入口側の強度が出口側の強度よりも高まり、入口側の高い樹脂圧（ノズル２２から噴射された直後の高い樹脂圧）に対応できる。

断熱層２７の層厚が、流路２４の上流側から下流側に架けて徐々に薄くなっている。このように、断熱層２７の流路２４出口側の層厚が入口側の層厚よりも薄いので、樹脂を金型２内に注入した後の冷却時において、流路２４出口側の樹脂（入口側よりも流路断面積が大きく冷め難い）の冷却（外筒部２８及び金型２への放熱）が、断熱層２７によって妨げられる影響が小さくなり、冷却時間が短くなってサイクルタイムの短縮化に繋がる。本実施形態では、内筒部２６の先端が断熱層２７を介さずに外筒部２８に圧入されているので、流路２４の最も断面積が大きい部分の樹脂の冷却は、断熱層２７の影響を受けない。

断熱層２７の層厚に相当する内筒部２６と外筒部２８との隙間３３が、流路２４の下流側から上流側に架けて徐々に大きくなっている。このため、スプルーブッシュ１ａを製造する際、外筒部２８の内部に流体状の断熱材を収容した状態で、その外筒部２８に内筒部２６を挿入すると、断熱材が外筒部２８と内筒部２６との隙間３３に沿って上がり易く、生産性及び歩留まりが向上する。

以上、添付図面を参照しつつ本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明は上述した実施形態に限定されないことは勿論であり、特許請求の範囲に記載された範疇における各種の変更例又は修正例についても、本発明の技術的範囲に属することは言うまでもない。例えば、図４に示す内筒部２６と外筒部２８とを別体の部材とすることなく一体成形品としてもよい。また、内筒部２６を電気鋳造、メッキ、ＣＶＤ、ＰＶＤ等によって形成してもよい。

本発明は、溶融状態の樹脂を金型に注入するためのスプルーブッシュ等の射出成形用ブッシュに利用できる。

１ａ スプルーブッシュ
２ 金型
２３ ノズルタッチ部
２４ 流路
２６ 内筒部
２７ 断熱層
２８ 外筒部
３０ フランジ部
３５ 窪み部
４０ 空間

Claims (10)

1. 加熱されて溶融状態となった熱可塑性樹脂を金型に注入するための流路を有する射出成形用ブッシュであって、
   内部に前記流路が形成された金属製の内筒部と、
   該内筒部の外周に前記流路の長手方向に沿って設けられると共に前記内筒部の外周に沿って周方向に連続したリング状に形成され、熱硬化性樹脂にフィラーが混合された断熱層と、
   該断熱層を覆って設けられた金属製の外筒部と、
   該外筒部の頂部に、前記断熱層と連通するように設けられた窪み部と、
   該窪み部を覆うように前記内筒部と一体的に形成されており前記流路に連通するノズルタッチ部を有するフランジ部とを備え、
   該フランジ部と前記窪み部とで区画された空間の少なくとも一部に、前記断熱層を成す断熱材が収容されたことを特徴とする射出成形用ブッシュ。
2. 前記窪み部が、リング状に形成された請求項１に記載の射出成形用ブッシュ。
3. 前記フランジ部の熱伝導率が、前記外筒部の熱伝導率よりも小さい請求項１又は２に記載の射出成形用ブッシュ。
4. 前記内筒部の肉厚が、前記流路の下流側から上流側に架けて徐々に厚くなっている請求項１から３の何れか１項に記載の射出成形用ブッシュ。
5. 前記内筒部は、外径が長手方向に沿って一定であり、前記流路の断面積に相当する内径が前記流路の上流側から下流側に架けて徐々に大きくなるように形成された請求項１から４の何れか１項に記載の射出成形用ブッシュ。
6. 前記内筒部の外周面の先端が、前記外筒部の内周面の先端に圧入された請求項１から５の何れか１項に記載の射出成形用ブッシュ。
7. 前記フランジ部の下面に凹部が形成され、該凹部に前記外筒部の頂部が圧入され、前記外筒部の頂部に設けられた前記窪み部が前記凹部によって覆われた請求項１から６の何れか１項に記載の射出成形用ブッシュ。
8. 前記断熱層の層厚が、前記流路の上流側から下流側に架けて徐々に薄くなっている請求項１から７の何れか１項に記載の射出成形用ブッシュ。
9. 前記フィラーの形状が、粉末状または短繊維状である請求項１から８の何れか１項に記載の射出成形用ブッシュ。
10. 前記フィラーが、ガラス、セラミック等の断熱性を有する材質から成る請求項１から９に記載の射出成形用ブッシュ。

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