JP6346574B2 - プラスチック材料の射出成形装置のインジェクタのノズルターミナル - Google Patents

Description

本発明は、概してプラスチック材料の射出成形装置のインジェクタのノズルターミナルに関する。さらに具体的には、本発明は、射出されるプラスチック材料の流路を画定する内側チューブ本体部ないし先端部と、先端部と同軸の外側リングとを備えるインジェクタのノズルターミナルに関する。

この種のノズルターミナルは、例えば米国特許第５２９９９２８号、米国特許第６９８８８８３号、及び国際公開２００６／１２３２３７で公知である。典型的には、使用中に冷却された金型と接触することが考えられる外側リングが熱損失を低減するために熱伝導性の低い部材からなる一方、内側チューブ本体部ないし先端部は熱伝導性の高い部材からなる。

先端部の高い熱伝導性を保証する必要があるため、射出中に内部を通過するプラスチック材料の摩耗及び化学試薬に対して反対に適度な耐性を有する例えば銅やその合金のように、その構成部材の選択肢は限られている。

米国特許第７１８２５９１号公報から、先端部自体の基端と末端がそれぞれ一致する２つの軸方向の部分が共に結合されて形成されている上述のノズルターミナルもまた公知である。

米国特許公開２００９／１４８５５０Ａ１号明細書から、請求項１の前段特徴部に一致するノズルターミナルは公知であり、その先端部は、第１の材料からなる径方向内側要素と、径方向内側要素の末端まで実質的に軸方向の部分に接触して配置されている第２の材料からなる径方向外側要素とを備える。先端部の径方向内側要素及び径方向外側要素は、複数のシステムを介して互いに連結されているが、しかしながらいずれも、メンテナンス作業のために容易に取り外しすることを保証すると同時に、軸方向と角度方向の両方で安定した相互の固定を保証できるものではない。

米国特許第５２９９９２８号公報 米国特許第６９８８８８３号公報 国際公開２００６／１２３２３７号明細書 米国特許第７１８２５９１号公報 米国特許公開２００９／１４８５５０号明細書

本発明の目的は、上述の問題に対して機能的で有効な解決策を提供することであり、この目的は、上述の径方向内側要素と径方向外側要素の一方が、この径方向内側要素と径方向外側要素の他方の座部と係合する少なくとも１つの引掛け歯を有するという事実により達成される。

この解決策の考えにより、先端部の径方向内側要素は、高い機械的抵抗性と、高い耐摩耗性と、プラスチック材料の化学試薬に対する高い耐性とを有する材料から形成できる。典型的には、この材料は、硬化ステンレス（５０−５２ＨＲＣ）であってもよいし、又は非ステンレス鋼やタングステンであってもよい。これに対して、径方向内側要素の外側を取り囲み、射出されたプラスチック材料と直接接触せず、機械的な役割を果たす必要のない径方向外側要素の第２の材料は、電解銅（３９０Ｗ／ｍＫ）のような非常に高い熱伝導性を有する材料を始めとして、チタン（６．７Ｗ／ｍＫ）のような断熱材料まで幅広い範囲から選択できる。このように、成形されるプラスチック材料と、金型の射出口（「ゲート」）の構造と、最良のパフォーマンス、従って成形部品の最良品質を得るために必要な熱伝導性との間の明瞭な関係を定義できる。

言い換えれば、先端部の径方向内側要素及び径方向外側要素の２つのそれぞれに対して、成形されるプラスチック材料の特性、成形の種類、及びノズルターミナルの構造（弁型、自由流動型、又は魚雷型）によって、最もそれぞれに適した材料とそれらの組み合わせを選択できる。

先端部の径方向内側要素と径方向外側要素の間の連結機構は、軸方向と角度方向の位置を固定して維持しつつ、径方向内側要素に対する径方向外側要素の安全で信頼性を有する固定を保証する一方、径方向外側要素を損傷する危険なくメンテナンス作業を可能にするためにノズルターミナルの外側リングを有し、全体として先端部の分解の容易性を保証している。

熱伝導効率を向上させる目的で、ノズルターミナルの先端部の径方向内側要素と径方向外側要素との間の連結はまた、干渉により便利に行われている。そしてこれは、インジェクタのメンテナンスのための先端部の分解中に、径方向内側要素から径方向外側要素が分離される危険性をさらに低減する。また、機構的な連結は、先端部の径方向外側要素とノズルターミナルのリングとの間で行われてもよい。

また、先端部の径方向外側要素は、プラズマコーティング、フレームコーティング又はＨＶＯＦ溶射（High Velocity oxy-fuel spraying）のようなコールドスプレーや溶射の技術を通じた堆積配置により、径方向内側要素上に直接形成されてもよい。これらの処理により、径方向外側要素は、径方向内側要素上に直接形成でき、追加的な補助機構の接続なしで互いにそれらを接続できる。明らかに、この場合、先端部の完成には所望の最終寸法を実現するために再加工を要する。

従来及び本発明のそれぞれの例としてのノズルターミナルを有する２つのインジェクタを備える射出成形装置の模式的な垂直方向の部分断面図。 従来のノズルターミナルの部分拡大図。 本発明のノズルターミナルの実施形態を例示した図２と同様の図。 図３のノズルターミナルの内側チューブ本体部ないし先端部のみを示した図３と同様の図。 図４の分解斜視図。 図３の拡大詳細図。 図３の拡大詳細図。

単に例示としてのみ設けられている添付図面を参照してここで本発明を詳細に説明する。

最初に図１を参照して、プラスチック材料の射出成形装置は、この弁型の場合において図示の例のように２つのインジェクタ２，３を介して流体状態で射出されるプラスチック材料が圧力を付加されているホットチャンバ１を従来の態様で備える。従来方式では、各インジェクタ２，３は、ホットチャンバ１と接続し、流体によって又は電気アクチュエータ６によって制御され、ピンバルブ５に沿って軸方向に移動可能であるノズル本体部４を備える。

ピンバルブ５の下端は、後述するノズルターミナルと協働し、金型の射出流路（「ゲート」）に向かってプラスチック材料の流動を開放又は閉鎖する。

インジェクタ２が、符号７で示され、図２で大きく詳細に示されている従来の又は先行技術に記載のノズルターミナルを備える。インジェクタ２は、高い熱伝導性を有する材料（典型的には銅やその合金）の単一部品によって形成されている先端部として公知の内側チューブ本体部８と、リングとして説明されている低い熱伝導性を有する材料の外側中空要素９とを備える。リング９は、先端部８の下方へ突出し、関連する射出流路で金型の自由端でシール可能な態様で連結されている。

図１の右側に表されているインジェクタ３は、図３から図５により大きく詳細が表されており、符号１０で全体として示されている本発明のノズルターミナルを代わりに備える。この場合、インジェクタ３は、基本的に先行技術のものと類似した外側リング９と、代わって独特な態様の２つの構成要素で形成された内側チューブ本体部ないし符号１１で示されている先端部とを備える。第１の構成要素は径方向内側要素１２であり、基本的には先行技術のノズルターミナル７の先端部８と類似しており、第１の材料からなる。第２の構成要素は、径方向外側要素１３であり、第１の材料とは異なる第２の材料からなる。

径方向外側要素１２は、ノズル４の内側に挿入されて固定される基端１４と、ピンバルブ５の下端と協働するノズル４の外側へ突出した末端１５とを有する。

径方向内側要素１２の一部は基端１４に一致し、典型的には比較的厚い厚みを有するが、末端１５までの残りの部分は、減少した例えば一定の厚みを有する。

径方向外側要素１３は、その基端１４の下方で末端１５まで径方向内側要素１２の外側を同軸に取り囲んでいる。従って、径方向内側要素１２は射出中に金型内に射出されるプラスチック材料の流れと接触する一方、径方向外側要素１３はプラスチック材料の流れとは接触しない。これにより、２つの要素１２，１３を異なる材料で製造することが可能であり、射出されるプラスチック材料の特性と、金型の「ゲート」の種類と、図示の例の場合のように弁型や自由流動型又は魚雷型のノズルターミナル１１の構造とによって選択及び組み合わせることができる。

従って、プラスチック材料によって摩耗及び酸化される径方向内側要素１２は、高い機械的抵抗性と、高い耐摩耗性と、化学試薬に対する高い耐性とを有する第１の材料からなる。第１の材料は、非常に低い熱伝導性（１６Ｗ／ｍＫ）を有する硬化ステンレス鋼又は強化ステンレス鋼、又は、優れた耐摩耗性を有する硬化非ステンレス鋼又は強化非ステンレス鋼、又は、８０Ｗ／ｍＫのオーダーの高い熱伝導性を有するタングステンから選択されてもよい。

径方向外側要素１３は、代わって第２の材料からなり、チタン（４Ｗ／ｍＫ）のような低い熱伝導性のもの、又は、鋼（１６から３６Ｗ／ｍＫ）、銅とニッケルの合金（６０から１４０Ｗ／ｍＫ）、ＴＺＭ（１２０Ｗ／ｍＫ）のようなモリブデン合金、銅とベリリウムの合金（１２０から３００Ｗ／ｍＫ）、アルミニウム（２６０Ｗ／ｍＫ）、電解銅（３００−３９０Ｗ／ｍＫ）、及びまたグラファイト（６０−４００Ｗ／ｍｋ）のような高い熱伝導性のものを含めて幅広い範囲から選択できる。

上述のように、第１の材料と第２の材料の選択及び組み合わせは、射出されるプラスチック材料の種類や射出点の「ゲート」の構造によって適用される。例えば、プラスチック材料の特性を考慮すると、透明材料は一般的に「コールドキャップ（cold cap）」という問題があり、即ち射出点が凍結して成形を阻害する場合があり、再開には温度の上昇を要する。従って透明材料は、一般的に先端部１１が高温であることを要し、従って径方向外側要素１３に対する高い熱伝導性を有する材料は好ましい。

これに代えて、アモルファスのプラスチック材料は、先端部又は「ゲート」構造の種類によって異なる挙動をすることがある。例えば、弁型ノズルの場合、特に図示の直接射出の場合、これらのアモルファスの材料は、良好な流動のために及び線条（filament）の回避のために高温を要する一方、自由流動の場合、「ストリンギング（stringing）」（金型が部材の抽出中に開かれると、糸状のプラスチックが成形部材とノズルとの間で残り、これは完全に取り除くことが困難であり、連続した射出サイクル中の金型に残っていることがある）の問題、又は、「ゲート」からの「ドローリング（drooling）」（「ゲート」付近の成形部材の外観上の欠陥を発生させるか、又は滴冷却のため「ゲート」を閉塞し成形できなくなるプラスチック材料のドリッピング（dripping））の問題を回避するために先端部が低温であることが必要である。

半透明のプラスチック材料は、一般的に中間の態様の挙動をする。

ノズルターミナル１０のリング９の構造でさえ、金型の「ゲート」上のプラスチック材料の挙動に影響を与えることがある。例えば、（図において）「通過端のリング（pass-through end ring）」は、外側リング（「ブラインドシート（blind seat）」）の場合に対して相対的に一般的により高温の「ゲート」を伴う。なぜなら後者において、金型に形成されている「ゲート」は、明白に低温であるためである。これにより上述の欠陥が発生する。

先端部１１の径方向内側要素１２と径方向外側要素１３との間の連結は、本発明に特有の特徴である干渉によってなされ、また例えば図６の要素により大きく詳細を図示されている種類の機構的な保持の目的でなされ、少なくとも１つの引掛け歯１６は、径方向内側要素１２の外面から径方向に突出し、径方向外側要素１３の対応する座部１７と係合する。当然ながら、引掛け歯１６と座部１７の配置は反対であってもよい。

これに代えて、先端部１１の径方向外側要素１３は、分離した要素である代わりに、プラズマコーティング、フレームコーティング、又はＨＶＯＦ溶射（High Velocity oxy-fuel spraying）のようなコールドスプレー又は溶射の技術を通じた堆積配置によって径方向内側要素１２に直接合わされてもよい。これらの処理により、追加的な補助機構の接続なく、内側要素１２に直接外側要素１３を結合できる。従って、その後先端１１は、所望の最終寸法を得るために再加工される。

典型的には低い熱伝導性の材料、従ってより断熱性を有するチタンや鋼のような材料からなる外側リング９は、先端部１１の径方向外側要素１３と連結され、本場合はまた、干渉によって機構的な保持を可能にする目的を有し、それは例えば図７の詳細図に、符号１８で示されている少なくとも１つの引掛け歯によって連結されている。

当然ながら、構造の詳細及び実施形態は、以下の特許請求の範囲によって定義されている本発明の範囲から離れることなく上述の説明と図示のものに対して広く変化してもよい。

１ ホットチャンバ
２，３ インジェクタ
４ ノズル本体部
５ ピンバルブ
６ 電気アクチュエータ
７，１０ ノズルターミナル
８ 内側チューブ本体部（先端部）
９ 外側リング（外側中空要素）
１１ 先端部
１２ 径方向内側要素
１３ 径方向外側要素
１４ 基端
１５ 末端
１６，１８ 引掛け歯
１７ 座部

Claims (6)

1. 射出されるプラスチック材料の流路を画定し、基端（１４）と末端（１５）を有する内側チューブ本体部ないし先端部（１１）と、前記先端部（１１）と同軸の外側リング（９）とを備えるプラスチック材料の射出成形装置のインジェクタのノズルターミナルであって、前記ノズルターミナル（１０）の前記先端部（１１）は、第１の材料からなる径方向内側要素（１２）と、前記径方向内側要素の前記末端（１５）まで実質的に軸方向の部分と接触して配置された第２の材料からなる径方向外側要素（１３）とを含み、前記径方向内側要素（１２）と前記径方向外側要素（１３）のうち一方は、前記径方向内側要素（１２）と前記径方向外側要素（１３）の他方の座部（１７）と相補的に係合し径方向に突出する少なくとも１つの引掛け歯（１６）を有し、前記外側リング（９）は前記径方向外側要素（１３）と機械的に連結されるための引掛け歯（１８）を有し、前記先端部（１１）の前記径方向内側要素（１２）と前記径方向外側要素（１３）はまた互いに干渉することで連結されることを特徴とする、プラスチック材料の射出成形装置のインジェクタのノズルターミナル。
2. 前記先端部（１１）の前記径方向外側要素（１３）は、プラズマコーティング、フレームコーティング、又はＨＶＯＦ溶射（High Velocity oxy-fuel spraying）のようなコールドスプレー又は溶射技術を通じた堆積配置によって前記径方向内側要素（１２）上に形成されることを特徴とする、請求項１に記載のノズルターミナル。
3. 前記第１の材料は、硬化ステンレス鋼、非ステンレス鋼、及びタングステンから選択されることを特徴とする、請求項１または請求項２に記載のノズルターミナル。
4. 前記第２の材料は、熱伝導性を有する材料から選択されることを特徴とする、請求項１から請求項３のいずれか１項に記載のノズルターミナル。
5. 前記第２の材料は、チタン、鋼、銅、銅とベリリウムの合金、銅とニッケルの合金、アルミニウム、及びグラファイトから選択されることを特徴とする、請求項４に記載のノズルターミナル。
6. 前記先端部（１１）の前記径方向外側要素（１３）は、前記外側リング（９）と干渉することで連結されることを特徴とする、請求項１から請求項５のいずれか１項に記載のノズルターミナル。

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