JP6500000B2 - プラスチック材料射出成形装置のインジェクタのためのノズルターミナル - Google Patents

Description

発明の分野
本発明は、概略、プラスチック材料射出成形装置のためのインジェクタに関する、解くに、本発明は、そのように製造されるインジェクタのためのノズルターミナルに関し、射出されるプラスチック材料のための流路を規定する内側管状体若しくは先端と、前記先端と外側で且つ同軸上で固定されるリングナットを、含む。

先行技術の状況
このタイプのノズルターミナルは、例えば、米国特許第５２９９９２８号（特許文献１）、米国特許第６９８８８８３号（特許文献２）及びＷＯ２００６／１２３２３７（特許文献３）から知られている。通常、内側管状体は高い熱伝導性材料で形成され、外側リングナットは、使用時に冷却モールドと接触することを意図されて、熱の損失を減少させるように低い熱伝導性材料で形成される。

先端の高い熱伝導性を保証する必要により、その構成に関して、一方で摩耗への耐性が低いかもしれない銅やその合金などの、材料、及び、射出の間に先端を横断するプラスチック材料の化学薬品について、選択が制約される。

米国特許第７１８２５９１号（特許文献４）も、前述のタイプのノズルターミナルを開示し、その先端は二つの軸部で構成され、相互に半田付けされ、先端の遠位と近位に夫々対応する。両方の部分は、同じ高い熱伝導性材料で形成されており、そのような構成では前述の技術的問題を解決できない。

ＥＰ−０７５５７６６Ａ１（特許文献５）、ＦＲ−３０１２９９２Ａ１（特許文献６）及び米国出願公開第２０１３／３０６６８６Ａ１号（特許文献７）はノズルターミナルを開示しており、該ノズルターミナルはリングナットが無く、先端は、高い耐性材料で構成される本体により形成され、高い熱伝導性材料で構成されるインサートが内に配置される環状の空間により得られるものである。

米国出願公開第２００９／１４８５５０Ａ１号（特許文献７）は、請求項１の前半部に対応するノズルターミナルを記載しており、その先端は、第１の耐性材料、例えば、スチールからなる輻射状内側エレメントと、及び第２の高い熱伝導性材料、例えば、銅からなる輻射状外側エレメント若しくはジャケットを含み、該輻射状外側エレメントは、その遠位端まで、輻射状内側エレメントの実質的軸部分と接触して配置される。先端の輻射状内側及び外側エレメントは、異なるシステムを介して相互結合するが、軸方向と角度の両方で、相互の安定的固定を保証することができないが、同時に、維持動作の間の容易な分解を保証してしまう。更に、高い熱伝導性材料で形成されるジャケットは、先端の外部に部分的に曝され、使用の際に、プラスチック材料の浸入、及びモールドの間に生成する気体による腐食に関するリスクを被り、全体として先端の通常動作を危うくし得る。

米国特許第５２９９９２８号明細書 米国特許第６９８８８８３号明細書 ＷＯ２００６／１２３２３７ 米国特許第７１８２５９１号明細書 ＥＰ−０７５５７６６Ａ１ ＦＲ−３０１２９９２Ａ１ 米国出願公開第２０１３／３０６６８６Ａ１号 米国出願公開第２００９／１４８５５０Ａ１号

本発明の目的は、前述の課題に対して実効的且つ機能的解決を提供することである。

この目的は、前述のタイプのノズルターミナルにより達成され、その主たる特徴は、先端）の輻射状外側エレメントは、輻射状内側エレメントの近位端からある距離にて終端しリングナットに向かってむき出しとなっている輻射状内側エレメントの中間部位にて配置されるということにある。

第１の好適な実施形態によると、リングナットは、「貫通する」タイプのものであり、先端の輻射状外側エレメントを完全に覆い、よって輻射状外側エレメントを周囲から絶縁し、更に先端の輻射状内側エレメントの近位端は、前記リングナットの対応する近位端まで延在する。

この解決策によると、先端の輻射状外側エレメントは、使用の間、周囲の腐食環境に対して効率的にシールドされて保護される。

一つの変形では、リングナットは、「外側」タイプのものであり、即ち、先端の近位端までは延在しない。この場合、使用の間の、成形ピース上へのゲートマークのサイズの減少より導出される利点に加えて、成形ゲートに係るシーリングは、ちょうど二つのエレメントに限定される。先端と成形プレートである。

両方の実施形態（「貫通する」若しくは「外側の」リングナット）によって、材料のより低い澱みによるプラスチック材料の色の変化の改良に、及び、成形ゲートの近傍でのより高い熱による熱プロファイルの改良に関する、主たる機能上の利点を取得できる。

先端の輻射状外側エレメントは、輻射状内側エレメントと機械的に結合するのが好ましい。

この解決策のアイデアにより、先端の輻射状外側エレメントは、プラスチック材料の流れに対して、及び、成形の間に生成される気体に対して、絶縁され、先端の機能不全のリスクを回避して効率的に保護される。

更に、二つの輻射状内側及び輻射状外側エレメントの各々に関して、最も適切な個別の材料、及びその組み合わせは、成形されるプラスチック材料、成形のタイプ、及びノズルターミナルの構成の、複数の特徴の関数として選択され得る。

熱伝導効率を増加させる目的で、輻射状内側エレメント、輻射状外側エレメント、及びリングナットの間のカップリングが、干渉により取得されることが好ましく、これにより、例えば、リングナットの取り外しに続く、インジェクタの維持操作の間に輻射状外側エレメントは輻射状内側エレメントから外れてしまうリスクも減少する。

次のような添付の図面を参照して、本発明を詳細に説明するが、非限定的な例によるものに過ぎない。
図１は、例として、夫々、従来のものと本発明に係るものとであるノズルターミナルを伴う二つのインジェクタが、設けられている射出成形装置の、概略図及び部分縦断面図である。 図２は、従来のノズルターミナルの、部分拡大図である。 図３は、図２と類似の図であり、本発明に係る第１の実施形態のノズルターミナルを示す。 図４は、図３と類似の図であり、図３のノズルの先端リングナットアセンブリのみを示す。 図５は、図４の拡大詳細図を示す。 図６は、図４の拡大詳細図を示す。 図７は、図４の先端リングナットアセンブリの小規模の分解斜視図である。 図８は、図３と類似の図であり、本発明に係る第２の実施形態のノズルターミナルを表す。 図９は、図４と類似の図であり、本発明に係る第２の実施形態のノズルターミナルを表す。

最初に、図１を参照して、プラスチック材料射出成形装置は、従来のように、流体状で射出される加圧されたプラスチック材料が供給されるホットチャンバ１を含み、図示する例では該プラスチック材料は、この場合円柱ピンバルブタイプの二つのインジェクタ２、３を介して射出される。更に従来のように、インジェクタ２、３は、ホットチャンバ１と連絡するノズルボディ４を含み、該ノズルボディ４に沿って、流体若しくは電気アクチュエータ６により制御されるピンバルブ５は、軸方向に動作する。

ピンバルブ５の下方端は、更に以下にて記載するノズルターミナルと協働して、モールドの射出通路（「ゲート」）に向かうプラスチック材料の流れを開いたり閉じたりする。

インジェクタ２は、従来の、即ち、先行技術に係る、符号７で示されるノズルターミナルを設けられており、該ノズルターミナルは図２にて更に詳細に示す。ノズルターミナル７は、高い熱伝導性材料（通常、銅とその合金）から成る一体成形により形成される、先端と称される、内側管状体８と、より低い熱伝導性材料から成り、リングナットと称される、中空エレメント９を含む。リングナット９は先端８の下方に突出し、「端リングを介して通過する」と称される、即ち、リングナット９がモールドの外観内に突出する、構成で、相対の射出通路でのモールドとの、自由端における、カップリングをシールする。

図１の右部に表されるインジェクタ３は代わりに、本発明の第１の実施形態に係る、ノズルターミナルを設けられ、該ノズルターミナルは全体として１０により示され更に図３〜図７にて詳細に表されている。この場合でも、該ノズルターミナルは、「介して通過する」タイプであり先行技術に係るものと実質的に類似する、リングナット９と、二つの異なる、即ち、特定の形式で分離して配置される、コンポーネントにより代わりに形成される、１１により示される内側管状体即ち先端とを、含む。第１のコンポーネントは、第１の材料から成る輻射状内側エレメント１２であり、第２のコンポーネントは、通常第１の材料とは異なる第２の材料から成る輻射状外側エレメント即ちジャケット１３である。

輻射状内側エレメント１２は、ノズル４内に挿入されてロックされる遠位端１４と、ノズルの外側に突出しピンバルブ５の下方端が協働する近位端１５を、有する。輻射状内側エレメント１２は、遠位端１４から近位端１５へ内部に狭くなり、９ａにより示される、リングナット９の対応する端部まで軸方向に延在し、該端部に関して実質的に面一となる。

遠位端１４と、及び近位端１５と対応する、輻射状内側エレメント１２の部分は、通常より大きい厚さを有し、一方で、中間部位はより小さい厚さを有し、更に、近位端１５からある距離にて終端し且つリングナット９に向かってむき出しとなっている外側周辺環状凹部１６を、有する。輻射状外側エレメント１３は、その凹部１６内に収容されて格納される。輻射状外側エレメント１３が、リングナット９に向かってむき出しとなっている輻射状内側エレメント１２の中間部位にて配置されることが、必要であるに過ぎない、ということを考えれば、そのような凹部１６は厳密には必要で無いことに留意すべきである。

よって、輻射状外側エレメント１３は、輻射状内側エレメント１２の実質的な中心部を取り囲んで外部を同軸状にて包み、輻射状内側エレメント１２の遠位端１４の下方且つ輻射状内側エレメント１２の近位端１５の上方に配置される。よって、輻射状内側エレメント１２が射出の間にモールド内に注入されるプラスチック材料の流れと接触するのに対して、輻射状外側エレメント１３は決して接触しない。このことにより、異なる材料により二つのエレメント１２及び１３を取得でき、該異なる材料は、射出されるプラスチック材料、成形「ゲート」のタイプ、及びノズルターミナル１１の構成の、特徴の関数として選択され組み合わされ得る。該構成は、示される例などの、ピンバルブタイプのもの、又は、自由若しくは魚雷流のタイプのもの、である。

よって、プラスチック材料により生じる摩耗及び酸化に対して耐性を有することを要求される輻射状内側エレメント１２は、高い機械的耐性、摩耗に対する高い耐性及び化学薬品に対する高い耐性を伴う第１の材料から成る。その第１の材料は、非常に低い熱伝導性（１６Ｗ／ｍＫ）を伴う、鍛ステンレス鋼、若しくは、摩耗に対するより高い耐性及びより大きい熱伝導性（３２Ｗ／ｍＫ）を伴う、鍛ステンレス鋼、又は、８０Ｗ／ｍＫのオーダの更に高い熱伝導性及び４９ＨＲＣと５１ＨＲＣとの間に含まれる硬度を提供する、タングステンの間から、選択され得る。

輻射状外側エレメント１３は代わりに、広範囲から選択され得る第２の材料により取得される。広範囲は、チタニウム（４Ｗ／ｍＫ）などの低い熱伝導性を伴うもの、又は、鋼鉄（１６−３６Ｗ／ｍＫ）、タングステン（８０Ｗ／ｍＫ）、銅及びニッケル合金（６０−１４０Ｗ／ｍＫ）、ＴＺＭ（１２０Ｗ／ｍＫ）などのモリブデン合金、などのより高い熱伝導性を伴うものに及ぶ。しかしながら、輻射状外側エレメント１３は、銅若しくは銅及びベリリウム合金（１２０−３００Ｗ／ｍＫ）、アルミニウム（２６０Ｗ／ｍＫ）、電解銅（３００−３９０Ｗ／ｍＫ）、及び更にグラファイト（６０−４００Ｗ／ｍＫ）などの、高い熱伝導性材料から成るのが好ましい。

前述のように、第１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タイプ、及び、射出「ゲート」ポイントの構成の、関数として、形成される。例えば、プラスチック材料の特徴について、結晶性物質は通常、いわゆる「コールドキャップ」、即ち、射出ポイントにおけるフリージングに関する欠点を明らかにするものであり、該フリージングは、成形を何度も妨げ、又は、動作を再開するのに温度を上げることを要求するものである。よって、結晶性物質は概略、先端１１の高温を要求するのであり、輻射状外側エレメント１３に関しては非常に熱伝導性のある材料が好ましい。

アモルファスのプラスチック材料は代わりに、先端若しくはゲートの、構成のタイプの関数として、異なるように振る舞うことが多い。例えば、バルブを伴うノズルの場合、これらのアモルファスの材料は、より良い流れのため、更にフラッシュを回避するために、高い温度を要求し、特に外観内への直接の射出であり一方で自由流の場合、先端の温度は「ストリンギング」（成形ピースを取り外す際に開く成形による、成形ピースとノズルとの間に残る、プラスチックストリングの形成であり、完全に除去するのが困難であり、後続の射出サイクルの間に成形内に閉じ込められ得るものである。）、若しくはゲートからの「垂れ」（即ち、「ゲート」近傍の成形ピース上の美的欠陥に繋がる、若しくは、滴下の冷却により成形を妨げてゲートを塞いでしまう、プラスチック材料の液だれ）に関する問題を回避するために、低くなければならない。

半結晶性のプラスチック材料は概略、中間の様式で振る舞う。

ノズルターミナル１０のリングナット９の構成は、成形ゲート上のプラスチック材料の振る舞いにも影響し得る。例えば、これまでに記載した例の場合のような、外観に関して影響を受ける、貫通する端部リングは、後者（外側リングナット）にて、モールド上で得られるゲートが通常、より冷たいということを考えると、以下に記載する、外側リングナット（「ブラインドシート」）に関して、より熱いゲートに導かれ得る。輻射状外側エレメント１３は、輻射状内側エレメント１２と少なくとも部分的に接触し、それらの相互の結合は、干渉により、及び、例えば、図４〜図７に更に詳細に示すタイプの機械的保持により、両方で得られる。環状凹部１６は、輻射状環状カラー１７により、内側エレメント１２の近位端１５側で区切られ、内側エレメント１２は、反対側にて、輻射状外側エレメント１３の対応する内側キャビティ１９と係合するための、一つ若しくはそれ以上の突起レリーフ１８を有する。歯部１８とキャビティ１９の配置が入れ替わってもよいことは明白である。

先端１１から区別され独立している、リングナット９は通常、低い熱伝導性材料、及び、それ故４６−４８ＨＲＣの硬度を伴うチタニウムやスチールなどのより多くの絶縁を用いて取得され、輻射状外側エレメント１３を取り囲んで完全に覆う先端１１に同軸状で固定され、周囲に対して輻射状外側エレメント１３を絶縁し、プラスチック材料の射出の間に発生する腐食気体に対して輻射状外側エレメント１３を保護する。リングナット９は、輻射状内側エレメント１２と少なくとも部分的に結合してもよく、輻射状外側エレメント１３と少なくとも部分的に結合してもよい。リングナット９は、凹部１５の上流及び下流に夫々配置される輻射状内側エレメント１２の部位と、干渉により結合するのが好ましく、また輻射状外側エレメント１３とも干渉により結合するのが好ましい。

図８及び図９は、前述の部品と同一若しくは類似のそれらの部品が同じ参照番号を用いて示されているが、本発明に係る第２の実施形態のノズルターミナル１０を説明しており、該ノズルターミナル１０では、９’で示されるリングナットは、「貫通する」タイプの代わりの「外側」のものである。この場合、リングナット９’は、輻射状内側エレメント１２の近位端１５の十分手前で終端し、よって輻射状内側エレメント１２を部分的にしか覆わず、リングナット９’の近位端は成形プレートＰのシートＳ内に収容される。先端１１の輻射状内側エレメント１２の近位端１５は、成形プレートＰのホールＨを介して延在し、該ホールＨは「貫通する」リングナットの場合に対して相当により小さい直径を有しており、この場合、成形ピース上のゲートマークは相当により小さくなり、よって、その美的品質が改善される、という利点がある。更に、ホールＨに挿入される輻射状内側エレメント１２の近位端１５にノズルターミナル１０が制限されるという点において、この場合、ノズルターミナル１０とモールドの射出通路（ゲート）との間のシーリングも簡素化される。この場合でさえも、前述の「貫通する」リングナット９の場合のように、外側リングナット９’は、輻射状内側エレメント１２と少なくとも部分的に結合し、輻射状外側エレメント１３と少なくとも部分的に結合する。

明白なことであるが、構成の詳細及び実施形態は、添付の請求項に規定される、本発明の保護の範囲から乖離すること無く、記載して説明したことに対して、広範に変動し得る。

３・・・インジェクタ、９・・・リングナット、１０・・・ノズルターミナル、１２・・・輻射状内側エレメント、１３・・・輻射状外側エレメント、１４・・・遠位端、１５・・・近位端。

Claims (13)

1. プラスチック材料射出成形装置のインジェクタ（３）のためのノズルターミナル（１０）において、
   射出されるプラスチック材料のための流れ通路を規定する内側管状体、即ち先端（１１）と、及び、
   前記先端（１１）の外側に且つ同軸状に固定されるリングナット（９；９’）とを含み、
   前記先端（１１）は、
   第１の材料から成り遠位端（１４）と近位端（１５）とを有する輻射状内側エレメント（１２）と、及び、
   第２の材料から成り前記輻射状内側エレメント（１２）と接触して配置される輻射状外側エレメント（１３）とを含み、
   前記リングナット（９；９’）は前記先端（１１）からは区別され、前記先端（１１）の輻射状外側エレメント（１３）は輻射状内側エレメント（１２）から区別されるエレメントであり、
   前記先端（１１）の前記輻射状外側エレメント（１３）は、前記近位端（１５）からある距離にて終端し前記リングナット（９；９’）に向かってむき出しとなっている前記輻射状内側エレメント（１２）の中間部位（１６）にて配置され、
   前記先端（１１）の前記輻射状外側エレメント（１３）は、前記輻射状内側エレメント（１２）の周辺環状凹部に収容されて機械的に結合し、
   前記凹部（１６）は輻射状環状カラー（１７）により前記輻射状内側エレメント（１２）の前記近位端（１５）上で区切られ、前記輻射状内側エレメント（１２）は前記輻射状外側エレメント（１３）の係合のための少なくとも一つの突起レリーフ（１８）を、反対側にて、有することを特徴とする
   ノズルターミナル。
2. 前記リングナット（９）は、前記輻射状外側エレメント（１３）を完全に覆い、前記輻射状外側エレメント（１３）を周囲から絶縁す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. 前記輻射状内側エレメント（１２）の前記近位端（１５）が、前記リングナット（９）の対応する近位端（９ａ）まで延在することを特徴とする
   請求項２に記載のノズルターミナル。
4. 前記リングナット（９’）が前記輻射状外側エレメント（１３）を部分的にのみ覆うことを特徴とする
   請求項１に記載のノズルターミナル。
5. 前記輻射状内側及び前記輻射状外側エレメント（１２、１３）は、干渉により相互に結合することを特徴とする
   請求項１〜４のうちのいずれか一に記載のノズルターミナル。
6. 前記リングナット（９；９’）は、干渉により前記輻射状内側エレメント（１２）と連結することを特徴とする
   請求項１〜５のうちのいずれか一に記載のノズルターミナル。
7. 前記リングナット（９；９’）は、干渉により前記輻射状外側エレメント（１３）と連結することを特徴とする
   請求項１〜６のうちのいずれか一に記載のノズルターミナル。
8. 前記第１の材料は、高い機械的耐性、摩耗に対する高い耐性、及び化学薬品に対する高い耐性を有することを特徴とする
   請求項１〜７のうちのいずれか一に記載のノズルターミナル。
9. 前記第１の材料は、鍛ステンレス鋼、非ステンレス鋼、又は、及びタングステンの間から、選択されることを特徴とする
   請求項８に記載のノズルターミナル。
10. 前記第２の材料は、低い若しくは高い熱伝導性材料の間から、選択されることを特徴とする
    請求項１〜９のうちのいずれか一に記載のノズルターミナル。
11. 前記第２の材料は、チタニウム、鋼鉄、銅、銅及びベリリウム合金、銅及びニッケル合金、アルミニウム（２６０Ｗ／ｍＫ）、並びにグラファイトの間から、選択されることを特徴とする
    請求項９に記載のノズルターミナル。
12. 前記リングナット（９；９’）は、前記輻射状内側エレメント（１２）と少なくとも部分的に結合することを特徴とする
    請求項１〜１１のうちのいずれか一に記載のノズルターミナル。
13. 前記リングナット（９；９’）は、前記輻射状外側エレメント（１３）と少なくとも部分的に結合することを特徴とする
    請求項１〜１２のうちのいずれか一に記載のノズルターミナル。

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