JP6031702B2 - 射出成形用遮熱装置、スプルーブッシュおよび射出成形型装置 - Google Patents

Description

本発明は、射出成形用遮熱装置およびスプルーブッシュに関し、さらに詳細には、加熱溶融された樹脂材料を射出成形型内に射出することによって、製品を成形する射出成形技術に関する。

射出成形は、プラスチック製品を高い精度を保証しつつ大量生産するのに最も適したプラスチック成形法であり、今日のプラスチック製品のほとんどは、この射出成形により成形加工されている。

この種の射出成形に用いられる射出成形型の一般的構造が図１８に示されている。この射出成形型ａは、固定型ｂと、この固定型ｂに対して開閉動作する可動型ｃとからなる分割構造とされ、これら両型間ｂ、ｃに、製品形状に対応した形状寸法のキャビティｄが設けられてなる。また、固定型ｂには、スプルーブッシュｅが一体的に取付け固定され、このスプルーブッシュｅが、射出成型機の射出ノズルｆからの加熱溶融された樹脂材料を射出成形型ａ内に注入する射出注入部を構成している。

スプルーブッシュｅは、その中心部に樹脂材料の流路であるスプルーｇが貫通形成され、このスプルーｇは、同じく樹脂材料の流路であるランナーｈを介して、ゲートｉから上記キャビティｄに連通されている。

そして、上記射出成型機の射出ノズルｆから加熱溶融された樹脂材料が、高い射出力をもって射出成形型ａのスプルーｇに射出注入され、さらにランナーｈを介してゲートｉからキャビティｄ内に注入充填される。このキャビティｄ内に充填された樹脂材料は、冷却されて固化した後に、射出成形型ａが可動型ｃの移動により型開きして、上記キャビティｄ内から成形品（プラスチック製品）として取り出される。

ところで、上記射出成形における熱分布構成は、射出ノズルｆから加熱溶融された樹脂材料が上記スプルーｇに射出注入される際に、射出成形型ａが樹脂適正固化温度に温度調整されている一方、射出ノズルｆは樹脂材料を加熱溶融する温度に設定されている。特に射出ノズルｆの先端部位は、ヒータにより常に加熱溶融された樹脂材料が温度低下により固化しないように構成されている。

つまり、射出成形においては、射出ノズルｆが樹脂材料の溶融に適正な温度まで加熱される一方、射出成形型ａが樹脂材料を冷却固化に適正な温度まで冷却されるという相反する温度管理環境が必要で、両者ｆ、ａ間では実質的に１００℃以上の温度差があることになる。

このような熱分布構成においては、高温側である上記射出ノズルｆの熱が低温側である射出成形型ａへ伝わっていく傾向は顕著なもので、この熱伝導によりエネルギが過度に消費されることになる。しかも、射出成形は数秒間という短い時間で一つの成形サイクルが完了するところ、大量生産現場ではこの成形サイクルが連続して繰り返されることで、上記エネルギ消費によるエネルギロスは多大なものとなっていた。

また、上記のように射出ノズルｆの熱が射出成形型ａへ伝わっていくことに関連して、この伝導熱を射出成形型ａから逃がしてやらないと、均一な品質の成形品が得られないので、射出成形型ａやその構成部品であるスプルーブッシュｅを冷却する構成が採用されているが、このような冷却構成の採用は、上記エネルギロスの増大をさらに助長し、このエネルギロスの低減化は射出成形業界において解決されるべき最重要課題の一つであった。

さらに、上記成形品の取出しは、上述のごとく、キャビティｄ内に充填された樹脂材料が冷却固化された後に、射出成形型ａが型開きして取り出されるところ、上記スプルーブッシュｅのスプルーｇが射出ノズルｆから離れる時に、このスプルーｇ内に樹脂材料が糸状にタレるいわゆる糸引き現象を生じたり、スプルーｇおよびランナーｈ内に樹脂材料が残ることを防止するために、これらスプルーｇおよびランナーｈ内の樹脂材料が十分に冷却固化されていることが必要となる。

ところが、上記スプルーブッシュｅのスプルーｇは、溶融した高熱の樹脂材料が最初に通過することに加えて、上記のごとく射出ノズルｆの熱が直に伝わってくる環境下にあり、必然的にスプルーブッシュｅは高温となり、これがため、スプルーｇ内に充填された樹脂材料の冷却固化には時間がかかり、場合によっては、上記キャビティｄ内に充填された樹脂材料が冷却固化されるよりも長時間を要する。

特に、電子部品や光学レンズ等の小さな精密プラスチック製品を射出成形する射出成形型ａにおいては、これら成形品（プラスチック製品）を成形するキャビティｄの容積よりも、スプルーｇおよびランナーｈ、とりわけスプルーｇの容積の方がはるかに大きく、したがって、スプルーｇ内の樹脂材料が冷却固化されるまでに要する時間は、上記キャビティｃ内に充填された樹脂材料が冷却固化される時間よりもはるかに長くなり、これが射出成形一工程のサイクルタイムの短縮化さらには生産効率の向上のための大きな障壁となっていた。

この点に関して、例えば特許文献１に開示されるように、射出成形における射出ノズル先端部の断熱技術が開発され提案されている。

特開平９−１０９０７号公報

特許文献１に開示される断熱技術は、射出ノズル先端部の構成材料、またはこの射出ノズル先端部が接合する金型またはスプルーブッシュの構成材料として熱伝導率の低い材料を用いることにより、射出ノズルと金型が接合された時に、射出ノズルから金型への熱の流出を防止し、ノズル先端部の温度制御域の温度低下を防止することによって、ノズル先端部の溶融金属の温度低下を防止するようにしている。

しかしながら、この断熱技術は、あくまでも射出ノズル先端部の溶融金属の温度低下を防止するためのものであって、上述した射出ノズルｆの熱が低温側である射出成形型ａへ伝わっていく熱伝導の問題を抜本的に解決し得るものではなかった。

以上は熱可塑性樹脂の射出成形における従来の解決すべき問題であるが、熱硬化性樹脂の射出成形においても、射出成形型ａと射出ノズルｆとの間の温度差に関する相互間の熱伝導は同様に解決すべき問題であった。

本発明は、かかる従来の問題点に鑑みてなされたものであって、その目的とするところは、射出成形型装置において、射出成形機の射出ノズルと射出成形型との間の熱伝導の遮熱を実現することができ、これによりエネルギロスを低減しつつ成形性の向上を図ることができる遮熱装置を提供することにある。

本発明の他の目的とするところは、上記遮熱装置を備えたスプルーブッシュを提供することにある。

この目的を達成するため、本発明の第１の射出成形用遮熱装置は、射出成形に用いられる射出成形型の射出注入部に設けられて、射出成形型と射出成形機の射出ノズルとの間の熱伝導を遮熱するものであって、金属製支持基板と遮熱層との積層構造を有する遮熱板体の形態とされるとともに、上記射出成形型に対して取外し交換可能に取付固定される構造とされ、この遮熱板体は、少なくとも上記射出成形型の射出注入部における上記射出ノズルとの接続座面を密接被覆する形状寸法の接続座面部を有し、この接続座面部は、上記遮熱板体が固定手段により上記射出成形型に対して取外し交換可能に取付固定された状態において、上記射出ノズルの先端形状に対応した球面形状の遮熱接続座面を有し、上記遮熱層は、耐熱塗料からなる基材に、微細な真空セラミックパウダーが均一に混合含有されてなる真空遮熱層であることを特徴とする。

ここに「遮熱」とは、熱の伝わり方（熱エネルギの移動形態）のうち熱伝導と熱放射（輻射）の両者を遮断することを意味する（以下、本明細書および特許請求の範囲を通じて同様とする）。

好適な実施態様として、以下の構成が採用される。
（１）上記真空遮熱層に放射熱を反射する遮熱成分が含有されてなる。

（２）上記射出成形型の接続座面は、射出成形型の射出注入部を構成するスプルーブッシュの取付けフランジに形成され、上記遮熱板体の外周輪郭形状寸法が上記スプルーブッシュの取付けフランジの外周輪郭形状寸法に対応して設定されるとともに、上記遮熱板体の取付面が上記スプルーブッシュの取付けフランジの表面および接続座面に密接状に当接係合する構造とされている。

（３）上記遮熱板体は、金属製支持基板の表面側に上記遮熱層が密着重合された２層構造とされている。

（４）上記遮熱板体は、金属製支持基板の表面側に上記遮熱層が密着重合された２層構造とされるとともに、上記接続座面部においては、上記金属製支持基板と上記遮熱層の２層構造の表面側に、金属製支持基板がサンドイッチ状に密着重合されてなる３層構造とされてなる。

本発明の第２の射出成形用遮熱装置は、射出成形に用いられる射出成形型の射出注入部に設けられて、射出成形型と射出成形機の射出ノズルとの間の熱伝導を遮熱するものであって、金属製支持基板と遮熱層との積層構造を有する遮熱板体の形態とされるとともに、上記射出成形型に対して取外し交換可能に取付固定される構造とされ、この遮熱板体は、少なくとも上記射出成形型の射出注入部における上記射出ノズルとの接続座面を密接被覆する形状寸法の接続座面部を有し、この接続座面部は、上記遮熱板体が固定手段により上記射出成形型に対して取外し交換可能に取付固定された状態において、上記射出ノズルの先端形状に対応した球面形状の遮熱接続座面を有し、上記遮熱板体は、２枚の金属製支持基板の間に上記遮熱層がサンドイッチ状に密着重合された３層構造とされている。

好適な実施態様として、以下の構成が採用される。
（１）上記遮熱層は、補強用金属網板材に遮熱材が一体結合されてなる。

（２）上記補強用金属網板材はメタルラスである。

（３）上記２枚の金属製支持基板の一体固定構造は、一方の金属製支持基板の外周縁に設けられた固定フランジが他方の金属製支持基板の外周縁に圧入固定されてなる。

（４）上記２枚の金属製支持基板の一体固定構造は、一方の金属製支持基板の外周縁に設けられた固定フランジが他方の金属製支持基板の外周縁に溶接固定されてなる。

（５）上記２枚の金属製支持基板の一体固定構造は、一方の金属製支持基板の外周縁に設けられた複数の固定片が他方の金属支持基板の外周部に折曲固定されてなる。

（６）上記２枚の金属製支持基板の一体固定構造は、一方の金属製支持基板の内側面に設けられた複数の係合凸部が、他方の金属製支持基板の内側面に上記係合凸部に対応して設けられた複数の係合凹部にそれぞれ突入して係合固定されてなる。

（７）上記遮熱板体は、上記射出成形型に対して耐熱両面テープにより取外し交換可能に取付固定される。

（８）上記遮熱板体の外周縁に上記スプルーブッシュの取付けフランジ外周に弾発的に係止する取付部が一体的に設けられ、この取付部により、上記遮熱板体が上記スプルーブッシュに取外し可能に取付固定される。

（９）上記取付部は、上記遮熱板体の外周縁全周に連続して設けられた環状取付部の形態とされるとともに、この環状取付部の先端縁が上記スプルーブッシュの取付けフランジ外周の環状溝部に係止する構造とされ、上記環状取付部により、上記スプルーブッシュの取付けフランジ外周が密接被覆されるとともに、上記遮熱板体が上記スプルーブッシュに取外し可能に取付固定される。

本発明の射出成形用スプルーブッシュは、射出成形に用いられる射出成形型の射出注入部を構成し、その中心部に溶融樹脂材料の流通するスプルーが貫通形成されたスプルーブッシュ本体と、上記射出成形型に対する取付けフランジとを備えてなるものであって、上記取付けフランジの上面に、射出成形機の射出ノズルが密接に接続する接続座面が設けられるとともに、この接続座面が遮熱手段により密接被覆される構造とされ、この遮熱手段は、上記遮熱装置により構成されていることを特徴とする。

本発明の射出成形用遮熱装置によれば、金属製支持基板と遮熱層との積層構造を有する遮熱板体の形態とされるとともに、上記射出成形型に対して取外し交換可能に取付固定される構造とされ、この遮熱板体は、少なくとも上記射出成形型の射出注入部における上記射出ノズルとの接続座面を密接被覆する形状寸法の接続座面部を有し、この接続座面部は、上記遮熱板体が固定手段により上記射出成形型に対して取外し交換可能に取付固定された状態において、上記射出ノズルの先端形状に対応した球面形状の遮熱接続座面を有し、上記遮熱層は、耐熱塗料からなる基材に、微細な真空セラミックパウダーが均一に混合含有されてなる真空遮熱層であるから、または、上記遮熱板体は、２枚の金属製支持基板の間に上記遮熱層がサンドイッチ状に密着重合された３層構造とされているから、射出成形型の射出注入部に設けられることで、射出成形型と射出成形機の射出ノズルとの間の熱伝導を有効に遮熱することができ、以下に列挙するような種々の特有の効果が得られる。

（Ａ）熱可塑性樹脂の射出成形に関して：
（１）エネルギロスの低減
射出成形においては、射出成形機の射出ノズルが樹脂材料の溶融に適正な温度まで加熱される一方、射出成形型が樹脂材料を冷却固化に適正な温度まで冷却されるという相反する温度管理環境が必要で、両者間には大きな温度差があり、高温側である上記射出ノズルの熱が低温側である射出成形型へ過度に伝わっていく（エネルギロス）という傾向は顕著である。

本発明の遮熱装置は、金属製支持基板と遮熱層との積層構造を有する遮熱板体の形態とされて、少なくとも、射出成形型の射出注入部つまり上記射出ノズルが密接に接続される接続座面を密接被覆することで、射出成形における熱伝導が最も激しい部位の遮熱作用を有効に発揮し、その結果、この熱伝導によるエネルギロスを可及的に低減する。

（２）成形条件（品質）の安定化・成形性の向上
上記（１）のごとく、遮熱板体の形態とされた遮熱装置により密接被覆されることで、射出成形における熱伝導が最も激しい部位の遮熱作用が確保される結果、射出成形型は射出ノズルからの熱伝導による悪影響を有効に抑えられ、これにより射出成形型の温度を適正値に安定して制御保持することができ（成形条件の安定化）、均一な品質の成形品を安定して得ることができ、成形性が向上する。

（３）糸引き・鼻たれの減少
上記（１）のごとく、遮熱板体の形態とされた遮熱装置により密接被覆されることで、射出成形における熱伝導が最も激しい部位の遮熱作用が確保される結果、射出成形型の過度な温度上昇が有効に抑えられ、これにより、射出ノズル湯口からスプルーに連通する部位の樹脂材料が迅速に短時間で冷却固化されることとなり、成形品の取出し時における、樹脂材料のいわゆる糸引き・鼻たれ現象が減少し、ないしはその発生が有効に防止される。

また、この糸引き・鼻たれ現象がなくなると、成形品の成形効率が向上して、良品が成形しやすくなり、歩留まりの良い射出成形が実現し得る。

（４）成形時間の短縮・成形効率の向上
上記（３）の効果と相まって、射出成形型の温度上昇が抑えられて、スプルー内に充填された樹脂材料が迅速に短時間で冷却固化される結果、例えば、電子部品や光学レンズ等の小さな精密プラスチック製品の射出成形においても、射出成形一工程のサイクルタイムの短縮化が可能となり、成形効率の向上さらには生産効率の向上が実現する。

（Ｂ）熱硬化性樹脂の射出成形に関して：
熱硬化性樹脂の射出成形においても、少なくとも、射出成形型の射出注入部つまり上記射出ノズルが密接に接続される接続座面を密接被覆することで、射出成形における熱伝導が最も激しい部位の遮熱作用を有効に発揮し、その結果、高温側である射出成形型の熱が低温側である射出ノズルへ伝わるのが遮断されて、射出ノズルの温度上昇が防止されて、樹脂材料の熱硬化による射出ノズルの詰まりが有効に防止され、連続した成形が行える。

本発明の実施形態１である射出成形型装置の内部の概略構成を示す正面断面図である。 同射出成形型装置を示す平面図である。 同射出成形型装置の射出注入部であるスプルーブッシュと遮熱装置を示す斜視図で、射出成形型の外観形態を二点鎖線で示す。 同遮熱装置の構成を示し、図４（ａ）は平面図、図４（ｂ）は図４（ａ）におけるＢ−Ｂ線に沿った断面図である。 同じく同遮熱装置を示し、図５（ａ）は図４（ｂ）の一点鎖線５Ａ内の部位を拡大して示す断面図、図５（ｂ）は図４（ｂ）の一点鎖線５Ｂ内の部位を拡大して示す断面図内の部位を拡大して示す断面図である。 同射出成形装置における遮熱装置の有無による熱移動量の変化を説明するための模式図である。 本発明の実施形態２である射出成形型装置の内部の概略構成を示す正面断面図である。 同射出成形装置における遮熱装置の有無による熱移動量の変化を説明するための模式図である。 本発明の実施形態３である遮熱装置を示し、図９（ａ）は平面図、図９（ｂ）は図９（ａ）におけるＢ−Ｂ線に沿った断面図である。 同じく同遮熱装置を示し、図１０（ａ）は図９（ｂ）の一点鎖線１０Ａ内の部位を拡大して示す断面図、図１０（ｂ）は図９（ｂ）の一点鎖線１０Ｂ内の部位を拡大して示す断面図内の部位を拡大して示す断面図である。 本発明の実施形態４である遮熱装置を示し、図１１（ａ）は平面図、図１１（ｂ）は図１１（ａ）におけるＢ−Ｂ線に沿った断面図である。 同じく同遮熱装置を示し、図１２（ａ）は図１１（ｂ）の一点鎖線１０Ａ内の部位を拡大して示す断面図、図１２（ｂ）は図１１（ｂ）の一点鎖線１０Ｂ内の部位を拡大して示す断面図内の部位を拡大して示す断面図である。 本発明の実施形態５である遮熱装置を示し、図１３（ａ）は平面図、図１３（ｂ）は図１３（ａ）におけるＢ−Ｂ線に沿った断面図である。 同じく同遮熱装置を示し、図１４（ａ）は図１３（ｂ）の一点鎖線１４Ａ内の部位を拡大して示す断面図、図１４（ｂ）は図１３（ｂ）の一点鎖線１４Ｂ内の部位を拡大して示す断面図内の部位を拡大して示す断面図である。 本発明の実施形態６である遮熱装置を示し、図１５（ａ）は平面図、図１５（ｂ）は図１５（ａ）におけるＢ−Ｂ線に沿った断面図である。 同じく同遮熱装置を示し、図１６（ａ）は図１５（ｂ）の一点鎖線１７ａ内の部位を拡大して示す断面図、図１６（ｂ）は図１５（ｂ）の一点鎖線１７ｂ内の部位を拡大して示す断面図内の部位を拡大して示す断面図である。 本発明の実施形態７である遮熱装置を備えたスプルーブッシュを示し、図１７（ａ）は遮熱装置が装着された状態を一部断面で示す正面図、図１７（ｂ）は遮熱装置が取り外された状態を一部断面で示す正面図である。 従来の射出成形型装置の内部の概略構成を示す正面断面図である。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、図面全体にわたって同一の符号は同一の構成部材または要素を示している。

実施形態１
本発明に係る射出成形型装置を図１〜図６に示し、この装置１は、具体的には、電子部品や光学レンズ等の小さな精密プラスチック製品を射出成形するためのもので、固定型２と可動型３とからなる分割構造の射出成形型４を主要部として備え、上記固定型２および可動型３の分割面２ａ、３ａ間部分に設けられたキャビティＣ内に、上記固定型２に設けられたスプルーＳを介して、加熱溶融された樹脂材料Ｐが高圧をもって射出注入される構成とされ、このスプルーＳは、上記固定型２に取付け固定されるスプルーブッシュ５に形成されている。また、このスプルーブッシュ５の上面、つまり射出成形型４の射出注入部には遮熱手段（遮熱装置）６が設けられて、射出成形型４と射出成形機の射出ノズル７との間の熱伝導を遮熱する構造とされている。

Ｒはランナー、Ｇはゲートをそれぞれ示しており、これらランナーＲおよびゲートＧは上記スプルーＳと共に、射出成形機の射出ノズル７の湯口からキャビティＣへ続く加熱溶融された樹脂材料Ｐの樹脂通路としてのランナー部分を形成する。

固定型２は、射出成形型４の固定側を構成するもので、図外の固定側取付プレートに取付けられており、分割面２ａに、上記キャビティＣの形成部Ｃａが設けられている。また、固定型２の中央部分には、上記スプルーブッシュ５が取外し可能に嵌合固定されてスプルーＳが設けられている。このスプルーＳには、射出成形型４を射出成形機に取り付ける際に、上記射出ノズル７の湯口が接続され、この目的のため、この部位には射出ノズル７とスプルーＳのセンタ合わせ（心出し）を行うためのロケートリング（図示省略）が設けられている。

可動型３は、射出成形型４の可動側を構成するもので、図外の可動側取付プレートに取付けられており、分割面３ａに、上記キャビティＣの形成部ＣｂおよびキャビティＣと上記スプルーＳを接続するゲートＧおよびランナーＲが設けられている。上記可動側取付プレートは、成形型開閉装置に駆動連結されて、可動型３を固定型２に対して開閉動作する構成とされている。

スプルーブッシュ５は、射出成形型４の射出注入部を構成するもので、具体的には、スプルーブッシュ本体８と取付けフランジ９とからなる一体構造とされるとともに、その内部に冷却機構１０を備えてなる。

スプルーブッシュ本体８は円筒状のもので、その中心部に溶融樹脂材料の流通するスプルーＳが貫通形成されている。このスプルーＳは、スプルーブッシュ５が固定型２に取付け固定された状態において、図１に示すように、その基端Ｓａが射出成形機の射出ノズル７の湯口に接続可能とされた注入口とされるとともに、その先端Ｓｂが射出成形型４のキャビティＣに連通可能な排出口とされている。

上記スプルーＳは、その口径が上記注入口Ｓａから排出口Ｓｂへ向けて徐々にかつ連続的に増大する先太のテーパ内周面を備えてなり、スプルーＳ内に充填されて冷却固化された樹脂材料Ｐが円滑に抜ける構成とされている。また、上記スプルーＳの注入口Ｓａにおける接続座面１１は、取付けフランジ９の上面中央部に設けられており、上記射出ノズル７の先端形状に対応した球面形状に形成されて、射出ノズル７との密接な接続状態が確保される。

取付けフランジ９は、スプルーブッシュ５を固定型２の取付け凹部１５に取り付ける際の取付固定部を構成し、スプルーブッシュ本体８と同心状の厚肉円板の形態とされている。
取付けフランジ９の上面には、射出成形機の射出ノズル７が密接に接続する上記接続座面１１が設けられるとともに、この接続座面１１は、後述するように、遮熱板体（遮熱手段、遮熱装置）６により密接被覆される構造とされている。

冷却機構１０は、具体的には冷却用流体ＣＬが流通する冷却流路の形態とされ、スプルーブッシュ５の内部、特にスプルーブッシュ本体８の内部にほぼ全長にわたって延びて形成されて、スプルーＳの周囲を高効率で冷却する配設経路構成とされている。

図示の実施形態の冷却流路１０は、上記取付けフランジ９内に設けられた供給側および排出側フランジ流路１０ａ、１０ｅ、スプルーブッシュ本体８内に設けられた供給側および排出側本体流路１０ｂ、１０ｄおよび接続流路１０ｃから構成されている。

このような配設経路構成とされることにより、つまり、供給側フランジ流路１０ａがスプルーＳの基端部近傍位置で供給側本体流路１０ｂの一端に連通されるとともに、排出側フランジ流路１０ｅがスプルーＳの基端部近傍位置で排出側本体流路１０ｄの一端に連通されて、これらフランジ流路１０ａ、１０ｅと本体流路１０ｂ、１０ｄとの接続点つまり折返し点が、射出成形機の射出ノズル７の湯口の接合部位に近接し、しかも、両流路１０ａと１０ｂおよび１０ｄと１０ｅの接続交差角度θが鋭角に設定されることにより、これら両流路１０ａと１０ｂおよび１０ｄと１０ｅの折返し連通部の流路断面積が単独流路の場合よりも大きくなるので、射出ノズル７の湯口近傍における冷却流体ＣＬの流量が実質的に増加して、この部位の高い冷却効率が確保されることになる。

また、上記接続流路１０ｃが、スプルーＳの排出口Ｓｂの近傍位置、つまりスプルーＳ内に充填されて冷却固化された樹脂材料Ｐの厚肉部分の外周を取り囲むように延びているから、この樹脂材料Ｐの厚肉部位の高い冷却効率が確保されることになる。

以上のように構成されたスプルーブッシュ５は、図１および図２に示すように、射出成形型４の固定型２の取付け凹部１５に嵌合されるとともに、取付けフランジ９が取付けボルト（図示省略）により固定型２に締付け固定されることにより、スプルーブッシュ５が固定型２に取付け固定される。このスプルーブッシュ５の取付け状態において、スプルーＳの排出口Ｓｂが射出成形型４のランナーＲに連通され、これにより、射出注入部であるスプルーＳから、ランナーＲおよびゲートＧを介してキャビティＣに続く一連の樹脂材料Ｐの流路が形成される。

また、スプルーブッシュ５の冷却流路１０は、その供給側端である供給側フランジ流路１０ａが固定型２に設けられた流体供給路１７ａに連通接続されるとともに、その排出側端である排出側フランジ流路１０ｅが固定型２に設けられた流体排出路１７ｂに連通接続される。これにより、図外の冷却流体供給源（冷却液体タンク、供給ポンプおよび冷却液体用熱交換器等を含む）から、上記冷却流路１０を介して、再び上記冷却流体供給源に戻る冷却液体循環経路が形成され、上記スプルーブッシュ５の冷却流路１０に冷却流体ＣＬが循環供給されることとなる。

循環供給される冷却流体ＣＬとしては、冷却水、冷却油、冷却空気、ドライアイス等の冷媒から射出成形条件等に適したものが選択採用され、図示の実施形態においては、冷却水が用いられている。なお、固定型２とスプルーブッシュ５との接合面間には、Ｏリング等の液密シールが介装されて、これら固定型２とスプルーブッシュ５との接合面間からの冷却流体ＣＬの漏出が有効に防止される。

遮熱装置６は、射出成形型４の射出注入部に設けられて、この射出成形型４と射出成形機の射出ノズル７との間の熱伝導を遮熱するもので、遮熱機能を有する遮熱板体の形態とされるとともに、射出成形型４に対して取外し交換可能に取付固定される構造とされている。

遮熱板体（遮熱装置）６は、金属製支持基板２１と遮熱層２２との積層構造を有する板状体であり、図示の実施形態の遮熱板体６は、２枚の金属製支持基板２１Ａ、２１Ｂの間に上記遮熱層２２がサンドイッチ状に密着重合された３層構造とされ、その具体的構造が図４および図５に示されている。

金属製支持基板２１（２１Ａ、２１Ｂ）は、遮熱層２２の形成基板と遮熱板体６の取付基板としての機能を兼備するもので、ステンレス鋼、銅、アルミニウム、鉄、マグネシウム等の金属板から構成され、図示の実施形態においてはステンレス鋼板が用いられている。

遮熱層２２は、出成形型４と射出ノズル７間の熱伝導を遮断するもので、遮熱作用を有効に発揮し得る遮熱材から構成されており、具体的には、耐熱塗料からなる基材に、微細な真空セラミックパウダーが均一に混合含有されてなる真空遮熱層である。

上記真空セラミックパウダーは、断熱・遮熱性能を有するもので、その混合割合（混合密度）により真空遮熱層の断熱・遮熱性能が決定される。つまり、真空セラミックパウダーの混合割合が増えることにより、真空遮熱層は真空層により近づくことになる。

上記耐熱塗料は真空セラミックパウダーのバインダとして機能するものである。

また、上記遮熱層２２は、補強用金属網板材２３に上記遮熱材が一体結合されてなる補強構造を有し、上記補強用金属網板材２３としては、加圧強度に優れ寸法精度にも優れるメタルラスが好適に使用される。

遮熱板体６の厚さ寸法は、遮熱体６が射出成形型４の射出注入部に設けられるという目的・用途から、０．１５〜３ｍｍに設定され、その構成材料である金属製支持基板２１Ａ、２１Ｂの厚さ寸法が０．０５〜１ｍｍ、遮熱層２２の厚さ寸法が０．０５〜１ｍｍにそれぞれ設定される。

遮熱板体６が２枚の金属製支持基板２１Ａ、２１Ｂの間に遮熱層２２がサンドイッチ状に密着重合された３層構造とされていることに関連して、２枚の金属製支持基板２１Ａ、２１Ｂの一体固定構造は、一方のつまり上側の金属製支持基板２１Ａの外周縁に全周にわたって固定フランジ３０が下向きに折曲形成されて、この固定フランジ３０が、他方のつまり下側の金属製支持基板２１Ｂの外周縁に圧入固定されてなる。

なお、図示の実施形態においては、下側の金属製支持基板２１Ｂの外周縁にも全周にわたって固定フランジ３１が下向きに折曲形成されて、上記固定フランジ３０との圧入固定を確実なものとしている。

また、後述するように、遮熱板体６中央の接続座面部２０には、射出成形型４の接続座面１１の注入口Ｓａに同心状に連通する連通口３２が開口されており、この連通口３２の内径縁にも全周にわたって固定フランジ３３が下向きに折曲形成されて、下側の金属製支持基板２１Ｂとの嵌合固定を確実なものとしている。

さらに、遮熱板体６は、２枚の金属製支持基板２１Ａ、２１Ｂにより、遮熱層２２の密封空間が形成されていることに関連して、遮熱層２２との間に形成された間隙３４が空気断熱層を形成して、より強い遮熱作用を確保している。

また、下側の金属製支持基板２１Ｂの外周部位には、外部に連通する通気孔３５が複数（図示例の場合は４つ）形成されており、これら通気孔３５、３５、…が、上記遮熱層２２の密封空間の空気を外部へ逃す逃がし孔として機能する。

遮熱板体６は、少なくとも射出成形型４の射出注入部における射出ノズル７との接続座面１１を密接被覆する形状寸法の接続座面部２０を有する。この接続座面部２０は、遮熱板体６が固定手段（後述）により射出成形型４に対して取外し交換可能に取付固定された状態において、上記射出ノズル７の先端形状に対応した球面形状の遮熱接続座面２５を有する。この接続座面部２０により、射出成形における熱伝導が最も激しい上記接続座面１１の部位の遮熱作用が確保される。

図示の実施形態の遮熱板体６は、射出成形型４の射出注入部を構成するスプルーブッシュ５に対して取外し交換可能に取付固定される構造とされている。

すなわち、遮熱板体６は、その外周輪郭形状寸法がスプルーブッシュ５の取付けフランジ９の外周輪郭形状寸法に対応して設定された円板状のもので、その取付面である底面６ｂが、上記取付けフランジ９の平坦な上面（表面）および上面中央部の接続座面１１に密接状に当接係合する構造とされている。そして、この接続断面１１に当接係合する遮熱板体６の中央部分が、上記接続座面１１を密接被覆する形状寸法の接続座面部２０とされている。

上記遮熱板体６のスプルーブッシュ５の取付けフランジ９に対する取付固定は、耐熱両面テープ３７により行われる。これにより、遮熱板体６は、射出成形型４に対して取外し交換可能に取付固定されることとなり、消耗品としての交換作業が容易である。

以上のように構成された射出成形型４は、図外の射出成形機に取り付けられるに際して、その接続座面１１が上記遮熱板体６により密接被覆された状態で、この遮熱板体６の遮熱接続座面２５が、射出成形機の射出ノズル７に密接状に接合されて、スプルーＳの注入口Ｓａが射出ノズル７の湯口に連通される。

しかして、上記射出成形機で加熱溶融された樹脂材料Ｐは、上記射出ノズル７から高い射出力をもってスプルーＳに射出注入され、さらにランナーＲおよびゲートＧを介して、キャビティＣ内に注入充填される。

キャビティＣ内に充填された樹脂材料Ｐは、冷却されて固化した後に、射出成形型４が可動型３の移動により型開きして、上記キャビティＣ内から成形品（プラスチック製品）として取り出される。

この場合、２枚の金属製支持基板２１Ａ、２１Ｂの間に遮熱層２２がサンドイッチ状に密着重合されてなる３層構造の遮熱板体（遮熱手段、遮熱装置）６が、スプルーブッシュ５の取付けフランジ９の上面および接続座面１１に密接状に当接係合して、この遮熱板体６接続座面部２０が上記射出ノズル７の先端形状に対応した球面形状の遮熱接続座面２５を有するから、射出成形型４と射出成形機の射出ノズル７との間の熱伝導を有効に遮熱することができる。

すなわち、図６の模式図を参照して、図６（ａ）に示すように、少なくとも、射出成形型４の射出注入部（本実施形態においてはスプルーブッシュ５）の射出ノズル７が密接に接続される接続座面１１を遮熱板体（遮熱装置）６により密接被覆することで、射出成形における熱伝導の最も激しい部位の遮熱作用が有効に発揮されて、図６（ｂ）に示すように、上記遮熱板体（遮熱装置）６が設けられていない場合に比較して、高温側である上記射出ノズル７から低温側である射出成形型４への移動熱が小さく、射出成形型４における熱溜りを小さく抑えることができる（実際に行った遮熱効果試験の結果、本実施形態の遮熱板体（遮熱装置）６を装着することにより、諸条件によりバラつきはあるものの２０〜３５％の遮熱効果が得られることが判明した。）。

以上より、本実施形態の遮熱板体（遮熱手段、遮熱装置）６により、以下に列挙するような種々の効果が得られる。

（１）エネルギロスの低減
射出成形においては、射出成形機の射出ノズル７が樹脂材料の溶融に適正な温度まで加熱される一方、射出成形型４が樹脂材料を冷却固化に適正な温度まで冷却されるという相反する温度管理環境が必要で、両者間には大きな温度差があり、高温側である上記射出ノズル７の熱が低温側である射出成形型４へ過度に伝わっていく（エネルギロス）という傾向は顕著である。

本実施形態の遮熱板体６は、２枚の金属製支持基板２１Ａ、２１Ｂの間に遮熱層２２がサンドイッチ状に密着重合されてなる３層構造とされ、この遮熱板体６が、射出成形型４の射出注入部つまり上記射出ノズル７が密接に接続される接続座面１１を密接被覆することで、射出成形における熱伝導の最も激しい部位の遮熱作用を有効に発揮し、その結果、この熱伝導によるエネルギロスを可及的に低減する。

（２）成形条件（品質）の安定化・成形性の向上
上記（１）のごとく、遮熱板体６により密接被覆されることで、射出成形における熱伝導が最も激しい部位の遮熱作用が確保される結果、射出成形型４は射出ノズル７からの熱伝導による悪影響を有効に抑えられ、これにより射出成形型４の温度を適正値に安定して制御保持することができ（成形条件の安定化）、均一な品質の成形品を安定して得ることができ、成形性が向上する。

（３）糸引き・鼻たれの減少
上記（１）のごとく、遮熱板体６により密接被覆されることで、射出成形における熱伝導が最も激しい部位の遮熱作用が確保される結果、射出成形型４の過度な温度上昇が有効に抑えられ、これにより、射出ノズル７の湯口からスプルーSに連通する部位の樹脂材料Pが迅速に短時間で冷却固化されることとなり、成形品の取出し時における、樹脂材料Ｐのいわゆる糸引き・鼻たれ現象が減少し、ないしはその発生が有効に防止される。

また、この糸引き・鼻たれ現象がなくなると、成形品の成形効率が向上して、良品が成形しやすくなり、歩留まりの良い射出成形が実現し得る。

（４）成形時間の短縮・成形効率の向上
上記（３）の効果と相まって、射出成形型４の温度上昇が抑えられて、スプルーＳ内に充填された樹脂材料Ｐが迅速に短時間で冷却固化される結果、例えば、電子部品や光学レンズ等の小さな精密プラスチック製品の射出成形においても、射出成形一工程のサイクルタイムの短縮化が可能となり、成形効率の向上さらには生産効率の向上が実現する。

実施形態２
本実施形態は図７および図８に示されており、実施形態１の遮熱板体（遮熱手段、遮熱装置）６が熱硬化性樹脂の射出成形型装置４１に適用されたものである。

すなわち、実施形態１においては、遮熱板体６が熱可塑性樹脂の射出成形型装置１に適用されたものであるが、上記遮熱板体６は、熱硬化性樹脂の射出成形においても有効に作用する。

すなわち、図８の模式図を参照して、熱硬化性樹脂の射出成形においても、図８（ａ）に示すように、少なくとも、射出成形型４の射出注入部（本実施形態においてはスプルーブッシュ５）の射出ノズル７が密接に接続される接続座面１１を遮熱板体（遮熱装置）６により密接被覆することで、実施形態１の熱可塑性樹脂の場合と同様に、射出成形における熱伝導が最も激しい部位の遮熱作用を有効に発揮し、その結果、高温側である射出成形型４の熱が低温側である射出ノズル７へ伝わるのが遮断されて（熱伝導遮断）、射出ノズル７の温度上昇が防止されて、樹脂材料Ｐの熱硬化による射出ノズル７の詰まりが有効に防止され、連続した成形が行える。

これに対して、図８（ｂ）に示すように、上記遮熱板体（遮熱装置）６が設けられていない場合は、高温側である射出成形型４の熱が低温側である射出ノズル７へ伝わり（熱伝導）、射出ノズル７の温度上昇を招き、樹脂材料Ｐの熱硬化による射出ノズル７の詰まりが生じて、連続した成形が中断することもあることが試験的に判明している。
その他の構成および作用は実施形態１と同様である。

実施形態３
本実施形態は図９および図１０に示されており、実施形態１の遮熱板体（遮熱手段、遮熱装置）６の具体的構造が改変されたものである。

すなわち、本実施形態の遮熱板体（遮熱手段、遮熱装置）１６は、２枚の金属製支持基板２１Ａ、２１Ｂの一体固定構造が、一方のつまり下側の金属製支持基板２１Ｂの外周縁に設けられた複数の固定片４０、４０、…（図示例においては３つ）が他方のつまり上側の金属支持基板２１Ａの外周部に外側から折曲固定されてなる。
その他の構成および作用は実施形態１と同様である。

実施形態４
本実施形態は図１１および図１２に示されており、実施形態１の遮熱板体（遮熱手段、遮熱装置）６の具体的構造が改変されたものである。

すなわち、本実施形態の遮熱板体（遮熱手段、遮熱装置）２６は、具体的には図示しないが、２枚の金属製支持基板２１Ａ、２１Ｂの一体固定構造が、一方の例えば上側の金属製支持基板２１Ａの内側面（下側面）に設けられた複数の係合凸部が、他方の例えば下側の金属製支持基板２１Ｂの内側面（上側面）に上記係合凸部に対応して設けられた複数の係合凹部にそれぞれ突入して係合固定されてなる。
その他の構成および作用は実施形態１と同様である。

実施形態５
本実施形態は図１３および図１４に示されており、実施形態１の遮熱板体（遮熱手段、遮熱装置）６の具体的構造が改変されたものである。

すなわち、本実施形態の遮熱板体（遮熱手段、遮熱装置）３６は、１枚の金属製支持基板２１の表面側つまり上面側に遮熱層２２が密着重合された２層構造とされている。

具体的には、金属製支持基板２１の上面側に遮熱材が塗布されることにより上記遮熱層２２が形成されてなる。
その他の構成および作用は実施形態１と同様である。

実施形態６
本実施形態は図１５および図１６に示されており、実施形態５の遮熱板体（遮熱手段、遮熱装置）３６の具体的構造が改変されたものである。

すなわち、本実施形態の遮熱板体（遮熱手段、遮熱装置）４６は、実施形態５の遮熱板体３６と同様、１枚の金属製支持基板２１の表面側つまり上面側に遮熱層２２が密着重合された２層構造とされるとともに、接続座面部２０においては、金属製支持基板２１と遮熱層２２の２層構造の上側に、金属製支持基板２１Ｃがサンドイッチ状に密着重合されてなる３層構造とされてなる。
その他の構成および作用は実施形態５と同様である。

実施形態７
本実施形態は図１７に示されており、実施形態５の遮熱板体（遮熱手段、遮熱装置）３６の具体的構造が改変されたものである。

すなわち、本実施形態の遮熱板体（遮熱手段、遮熱装置）５６は、実施形態５の遮熱板体３６と同様、１枚の金属製支持基板２１の表面側つまり上面側に遮熱層２２が密着重合された２層構造とされるとともに、遮熱板体５６の外周縁にスプルーブッシュ５の取付けフランジ外周に弾発的に係止する取付部５７が一体的に設けられて、この取付部５７により、上記遮熱板体６が上記スプルーブッシュ５に取外し可能に取付固定される構造とされている。

上記取付部５７は、具体的には、上記遮熱板体５６の外周縁全周が径方向外方へ延長された２層構造とされ、この取付部５７が遮熱板体５６の外周縁で下側へ折曲加工されることにより、遮熱板体５６の外周縁全周に連続して設けられた環状取付部の形態とされている。

この環状取付部５７の先端縁つまり下端縁５７ａは、径方向内方へ折曲加工されることにより、上記スプルーブッシュ５の取付けフランジ９外周の環状溝部５８に弾発的に係止する構造とされている。

しかして、この環状取付部５７ａにより、上記スプルーブッシュ５の取付けフランジ９の円筒外周が密接被覆されて遮熱されるとともに、上記遮熱板体５６が取付けフランジ９スプルーブッシュ５に取外し可能に取付固定される。
その他の構成および作用は実施形態５と同様である。

なお、上述した実施形態１〜７はあくまでも本発明の好適な実施態様を示すものであって、本発明はこれに限定されることなく、その範囲において種々の設計変更が可能である。

例えば、実施形態１において、遮熱板体６を構成する２枚の金属製支持基板２１Ａ、２１Ｂの一体固定構造は圧入固定を利用したものであるが、２枚の金属製支持基板２１Ａ、２１Ｂの一方の金属製支持基板２Ａの外周縁に設けられた固定フランジが他方の金属製支持基板２１Ｂの外周縁に溶接固定される一体固定構造も採用可能である。

また、実施形態１におけるスプルーブッシュ５は、冷却機構１０を備えるいわゆる冷却スプルーブッシュであるが、本発明の遮熱装置６は、冷却機構１０を備えない一般的なスプルーブッシュにも適用可能である。

１ 射出成形型装置
２ 固定型
３ 可動型
４ 射出成形型
２ａ、３ａ 射出成形型の分割面
５ スプルーブッシュ
６ 遮熱板体（遮熱手段、遮熱装置）
７ 射出成形機の射出ノズル
８ スプルーブッシュ本体
９ 取付けフランジ
１０ 冷却流路（冷却機構）
１１ 接続座面
１６ 遮熱板体（遮熱手段、遮熱装置）
２０ 接続座面部
２１、２１Ａ、２１Ｂ、２１Ｃ 金属製支持基板
２２ 遮熱層
２５ 遮熱接続座面
２６ 遮熱板体（遮熱手段、遮熱装置）
３０、３１、３３ 固定フランジ
３２ 連通口
３５ 通気孔
３６ 遮熱板体（遮熱手段、遮熱装置）
３７ 耐熱両面テープ

４０ 固定片
４６ 遮熱板体（遮熱手段、遮熱装置）
５６ 遮熱板体（遮熱手段、遮熱装置）
５７ 環状取付部
５７ａ 下端縁
５８ 環状溝部
Ｃ キャビティ
Ｓ スプルー
Ｓａ スプルーの注入口
Ｓｂ スプルーの排出口
Ｐ 樹脂材料
Ｇ ゲート
ＣＬ 冷却用流体

Claims (16)

1. 射出成形に用いられる射出成形型の射出注入部に設けられて、射出成形型と射出成形機の射出ノズルとの間の熱伝導を遮熱するものであって、
   金属製支持基板と遮熱層との積層構造を有する遮熱板体の形態とされるとともに、前記射出成形型に対して取外し交換可能に取付固定される構造とされ、
   この遮熱板体は、少なくとも前記射出成形型の射出注入部における前記射出ノズルとの接続座面を密接被覆する形状寸法の接続座面部を有し、
   この接続座面部は、前記遮熱板体が固定手段により前記射出成形型に対して取外し交換可能に取付固定された状態において、前記射出ノズルの先端形状に対応した球面形状の遮熱接続座面を有し、
   前記遮熱層は、耐熱塗料からなる基材に、微細な真空セラミックパウダーが均一に混合含有されてなる真空遮熱層である
   ことを特徴とする射出成形用遮熱装置。
2. 前記真空遮熱層に放射熱を反射する遮熱成分が含有されてなる
   ことを特徴とする請求項１に記載の射出成形用遮熱装置。
3. 前記射出成形型の接続座面は、射出成形型の射出注入部を構成するスプルーブッシュの取付けフランジに形成され、
   前記遮熱板体の外周輪郭形状寸法が前記スプルーブッシュの取付けフランジの外周輪郭形状寸法に対応して設定されるとともに、前記遮熱板体の取付面が前記スプルーブッシュの取付けフランジの表面および接続座面に密接状に当接係合する構造とされている
   ことを特徴とする請求項１に記載の射出成形用遮熱装置。
4. 前記遮熱板体は、金属製支持基板の表面側に前記遮熱層が密着重合された２層構造とされている
   ことを特徴とする請求項１に記載の射出成形用遮熱装置。
5. 前記遮熱板体は、金属製支持基板の表面側に前記遮熱層が密着重合された２層構造とされるとともに、前記接続座面部においては、前記金属製支持基板と前記遮熱層の２層構造の表面側に、金属製支持基板がサンドイッチ状に密着重合されてなる３層構造とされてなる
   ことを特徴とする請求項４に記載の射出成形用遮熱装置。
6. 射出成形に用いられる射出成形型の射出注入部に設けられて、射出成形型と射出成形機の射出ノズルとの間の熱伝導を遮熱するものであって、
   金属製支持基板と遮熱層との積層構造を有する遮熱板体の形態とされるとともに、前記射出成形型に対して取外し交換可能に取付固定される構造とされ、
   この遮熱板体は、少なくとも前記射出成形型の射出注入部における前記射出ノズルとの接続座面を密接被覆する形状寸法の接続座面部を有し、
   この接続座面部は、前記遮熱板体が固定手段により前記射出成形型に対して取外し交換可能に取付固定された状態において、前記射出ノズルの先端形状に対応した球面形状の遮熱接続座面を有し、
   前記遮熱板体は、２枚の金属製支持基板の間に前記遮熱層がサンドイッチ状に密着重合された３層構造とされている
   ことを特徴とする射出成形用遮熱装置。
7. 前記遮熱層は、補強用金属網板材に遮熱材が一体結合されてなる
   ことを特徴とする請求項６に記載の射出成形用遮熱装置。
8. 前記補強用金属網板材はメタルラスである
   ことを特徴とする請求項７に記載の射出成形用遮熱装置。
9. 前記２枚の金属製支持基板の一体固定構造は、一方の金属製支持基板の外周縁に設けられた固定フランジが他方の金属製支持基板の外周縁に圧入固定されてなる
   ことを特徴とする請求項６に記載の射出成形用遮熱装置。
10. 前記２枚の金属製支持基板の一体固定構造は、一方の金属製支持基板の外周縁に設けられた固定フランジが他方の金属製支持基板の外周縁に溶接固定されてなる
    ことを特徴とする請求項６に記載の射出成形用遮熱装置。
11. 前記２枚の金属製支持基板の一体固定構造は、一方の金属製支持基板の外周縁に設けられた複数の固定片が他方の金属支持基板の外周部に折曲固定されてなる
    ことを特徴とする請求項６に記載の射出成形用遮熱装置。
12. 前記２枚の金属製支持基板の一体固定構造は、一方の金属製支持基板の内側面に設けられた複数の係合凸部が、他方の金属製支持基板の内側面に前記係合凸部に対応して設けられた複数の係合凹部にそれぞれ突入して係合固定されてなる
    ことを特徴とする請求項６に記載の射出成形用遮熱装置。
13. 前記遮熱板体は、前記射出成形型に対して耐熱両面テープにより取外し交換可能に取付固定される
    ことを特徴とする請求項１に記載の射出成形用遮熱装置。
14. 前記遮熱板体の外周縁に前記スプルーブッシュの取付けフランジ外周に弾発的に係止する取付部が一体的に設けられ、
    この取付部により、前記遮熱板体が前記スプルーブッシュに取外し可能に取付固定される
    ことを特徴とする請求項３に記載の射出成形用遮熱装置。
15. 前記取付部は、前記遮熱板体の外周縁全周に連続して設けられた環状取付部の形態とされるとともに、この環状取付部の先端縁が前記スプルーブッシュの取付けフランジ外周の環状溝部に係止する構造とされ、
    前記環状取付部により、前記スプルーブッシュの取付けフランジ外周が密接被覆されるとともに、前記遮熱板体が前記スプルーブッシュに取外し可能に取付固定される
    ことを特徴とする請求項１４に記載の射出成形用遮熱装置。
16. 射出成形に用いられる射出成形型の射出注入部を構成し、その中心部に溶融樹脂材料の流通するスプルーが貫通形成されたスプルーブッシュ本体と、前記射出成形型に対する取付けフランジとを備えてなるスプルーブッシュであって、
    前記取付けフランジの上面に、射出成形機の射出ノズルが密接に接続する接続座面が設けられるとともに、この接続座面が遮熱手段により密接被覆される構造とされ、
    この遮熱手段は、請求項１から１５のいずれか一つに記載の遮熱装置により構成されている
    ことを特徴とする射出成形用スプルーブッシュ。

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