JP6975604B2 - 射出成形機用ホットランナユニット - Google Patents

Description

本発明は、射出成形機用ホットランナユニットに関する。

金型のキャビティ内に溶融材料を射出して成形品を成形する射出成形法として、キャビティのゲート（入口）に至るまでの材料通路を加熱することで、その材料通路内の材料を溶融状態で維持するホットランナ方式と称される射出成形法が知られている（特許文献１参照）。

この方法によれば、成形品となる部分（キャビティ内）の材料のみが硬化し、それ以外の部分は硬化することがないので、成形品に余分な部分が付随することがなく、成形後の処理コストや材料コストを抑えられる利点がある。

しかしながら、ホットランナ方式では、材料通路内で材料が常時加熱されているため、材料中の成分が熱によって気化し、材料内にガス（気泡）が発生しやすい。そして、このようなガスが材料と一緒にキャビティ内に供給されてそのまま材料が硬化すると、成形品の表面状態や強度等の品質が低下するといった問題がある。

斯かる問題に対し、特許文献２では、マニホールドとバルブケーシングとの間にガス抜き路を設け、このガス抜き路を通して材料通路内で発生するガスを外部に排出する方法が提案されている。

また、特許文献３では、溶融材料から発生するガスを吸収する通気性鋼材をケーシングに設ける方法が提案されている。

特開２０１３−９９８６０号公報 特開２００３−１４５５８７号公報 特開平７−１９５４４７号公報

しかしながら、上記特許文献２で提案されている方法では、ガス抜き路がマニホールドとバルブケーシングとの互いに対向する壁面によって形成されているため、ガス抜き路（壁面）にガスの成分などが付着してガス抜き機能が低下した場合は、マニホールドとバルブケーシングとを分離して清掃しなければならず、メンテナンス作業が容易ではないといった課題がある。

また、上記特許文献３で提案されているような通気性鋼材を設ける方法は、通気性鋼材の微細連通孔にガス成分が付着した場合、その微細連通孔を清掃することは困難である。

そこで、本発明は、溶融材料中のガスを排出するためのガス抜き路の清掃作業を容易に行うことができるようにすることを目的とする。

上記課題を解決するため、本発明は、溶融材料が通過する材料通路と、成形金型のキャビティ内に溶融材料を吐出するための吐出口とを備える射出成形機用ホットランナユニットにおいて、外部と前記材料通路とを連通する貫通孔と、前記貫通孔に挿入されると共に前記貫通孔の内周面との間に溶融材料中のガスを外部に排出するためのガス抜き路を形成する栓体とを備え、前記貫通孔は、内周面に雌ねじ部が形成されたねじ孔によって構成され、前記栓体は、外周面に雄ねじ部が形成されたねじ部材によって構成され、前記雌ねじ部と前記雄ねじ部との間に前記ガス抜き路が形成される射出成形機用ホットランナユニットを提供する。

このように、ガス抜き路が、貫通孔の内周面とこれに対向する栓体の表面とによって形成されているため、栓体を貫通孔から取り外し、栓体の表面と貫通孔の内周面の両方あるいは一方を清掃することで、容易にガス抜き機能を回復させることができる。

本発明によれば、栓体を貫通孔から取り外すだけでガス抜き路の清掃作業を行うことができるので、メンテナンス性が向上する。

本発明の一実施形態に係る射出成形機用ホットランナユニットの断面図である。 上記実施形態に係るホットランナユニットの断面図である。 ガス抜き路を形成する貫通孔及び栓体の拡大図である。 貫通孔及び栓体の他の実施形態を示す図である。 本発明のさらに別の実施形態を示す図である。

以下、添付の図面に基づき本発明の実施の形態について説明する。

図１及び図２に、本発明の一実施形態に係る射出成形機用ホットランナユニットの断面図を示す。

図１及び図２に示すホットランナユニット１は、溶融材料（例えば、熱可塑性樹脂）が通過する材料通路８を内部に有するホットランナブロック２と、ホットランナブロック２に設けられた吐出口６を開閉するバルブピン３と、バルブピン３を駆動させる駆動装置としてのピストンシリンダ機構４と、材料通路８内の溶融材料を加熱するヒータ５とを主な構成要素として備えている。

ホットランナブロック２は、成形金型１００に設けられている。成形金型１００は、キャビティ１０３を形成する固定金型１０１と可動金型１０２とで構成されており、固定金型１０１内にホットランナブロック２が埋め込まれるようにして設けられている。ホットランナブロック２は、先端に吐出口６が設けられたノズル部７を有する。なお、ノズル部７は１つに限らず、成形品の大きさや形状などに応じて材料通路８を分岐させることにより、複数のノズル部７が設けられていてもよい。吐出口６は、キャビティ１０３に面して設けられており、この場合、吐出口６を構成する開口部は、キャビティ１０３のゲート（入口）も兼ねている。

ヒータ５は、ホットランナブロック２の周囲に配置され、材料通路８内の溶融材料を加熱する。これにより、材料通路８内の材料が溶融状態で維持される。図１及び図２では、ヒータ５が主にノズル部７の周囲に配置されているが、その他の箇所にもヒータ５は適宜配置されており、材料通路８の全体に渡って材料が溶融状態で維持されるように構成されている。

バルブピン３は、ホットランナブロック２を貫通し、外部から材料通路８内へ挿入されるように設けられている。外部に露出するバルブピン３の後端部（図１における上端部）は、ピストンシリンダ機構４を構成するピストンロッド９と連結されており、ピストンロッド９が駆動することで、バルブピン３はその軸方向に進退する。図１に示すように、バルブピン３が前進すると、バルブピン３の先端部（図１における下端部）が吐出口６に嵌合して吐出口６が閉鎖された状態となる。反対に、図２に示すように、バルブピン３が後退すると、吐出口６に対するバルブピン３の嵌合が解除されて吐出口６が開放された状態となる。材料通路８内の溶融材料は、図示しない射出成形機によって常時圧力が負荷されており、図２に示すように、吐出口６が開放されると、材料通路８内の溶融材料１０が吐出口６から吐出されキャビティ１０３内へ充填される。

ここで、本実施形態に係るホットランナユニットにおいても、従来と同様に、材料通路内の溶融材料がヒータによって温められているため、溶融材料中の成分が熱によって気化することで、材料通路内にガス（気泡）が発生する。このようなガスは、溶融材料と一緒にキャビティ内に供給されると、成形品の不良に繋がる虞がある。そのため、本実施形態に係るホットランナユニットにおいては、図１及び図２に示すように、ホットランナブロック２に溶融材料中のガスを排出するためのガス抜き路１１を設けている。

ガス抜き路１１は、ホットランナブロック２に設けられた貫通孔１２と、貫通孔１２に挿入された栓体１３とで形成される。貫通孔１２は、外部と材料通路８とを連通するように設けられており、本実施形態では、内周面に雌ねじ部が形成されたねじ孔１４で構成されている。一方、栓体１３は、外周面に雄ねじ部が形成されたねじ部材１５で構成されている。図１及び図２では、ホットランナブロック２の上面部に２つのガス抜き路１１が設けられているが、ガス抜き路１１の数や配置は適宜変更可能である。

図３の拡大図に示すように、ねじ孔１４にねじ部材１５がねじ込まれた状態では、ねじ孔１４の雌ねじ部１４ａとねじ部材１５の雄ねじ部１５ａとの間に螺旋状の隙間Ｓ１が生じている。そして、その隙間Ｓ１は、ねじ部材１５の頭部１５ｂとホットランナブロック２の外面２ａとの間の隙間Ｓ２と連通している。このように、ねじ部材１５とねじ孔１４との間の隙間Ｓ１、及びねじ部材１５の頭部１５ｂとホットランナブロック２の外面２ａとの間の隙間Ｓ２とを介して、材料通路８と外部とが連通している。すなわち、これらの隙間Ｓ１，Ｓ２が、材料通路８内のガスを外部に排出するためのガス抜き路１１として機能する。

また、ガス抜き路１１の幅（上記各隙間Ｓ１，Ｓ２の幅）は、例えば数十マイクロメートルほど（０．１ｍｍ未満）で、ガスの通過は許容するが溶融材料の通過は阻止できる大きさに設定されている。また、本実施形態では、ガス抜き路１１が、ねじ孔１４とねじ部材１５とで形成されているので、ねじ孔１４に対するねじ部材１５のねじ込み量や締め付け度合を変更することにより、ガス抜き路１１の幅（上記各隙間Ｓ１，Ｓ２の幅）を調整することが可能である。従って、ねじ孔１４又はねじ部材１５の寸法誤差や熱膨張などによりガス抜き路１１の幅が変わっても、ガス抜き路１１の幅を適切な幅（ガスの通過は許容するが溶融材料の通過は阻止できる大きさ）に調整することが可能である。

このように、本実施形態に係るホットランナユニットにおいては、材料通路８と外部とを連通するガス抜き路１１が設けられているので、材料通路８内のガスは、ガス抜き路１１を通って外部に排出される（図３中の矢印参照）。

ここで、ガス抜き路１１を形成する面にガスの成分が付着するなどしてガス抜き機能が低下した場合は、ねじ部材１５をねじ孔１４から取り外すことで、ガス抜き路１１を容易に清掃することができる。すなわち、本発明に係るホットランナユニットにおいては、ガス抜き路１１が、貫通孔１２（ねじ孔１４）の内周面と、貫通孔１２に対して挿脱可能な栓体１３（ねじ部材１５）の外周面とによって形成されているため、外部から栓体１３を取り外し、栓体１３の外周面と貫通孔１２の内周面の両方あるいは一方を清掃することで、容易にガス抜き機能を回復させることが可能である。

このように、本発明に係るホットランナユニットによれば、栓体を貫通孔から取り外すだけでガス抜き路の清掃作業を行うことができるので、マニホールドとバルブケーシングとを分離するなどの面倒な作業を行う必要がなく、メンテナンス性が向上する。さらに、上記実施形態のように、貫通孔をねじ孔とし、栓体をねじ部材とすることで、ガス抜き路を形成する微細な隙間の管理を行えるようになるので、部品の寸法精度や周辺環境などの種々の要因に対応してガス抜き路の幅を適切な幅に調整できるようになる。

なお、本発明は、上述の実施形態に限定されるものではない。例えば、図４に示す例のように、貫通孔１２及び栓体１３は、ねじ溝が設けられていないものであってもよい。この場合、栓体１３は、貫通孔１２内に挿入されており、溶融材料から受ける圧力によって貫通孔１２から抜け出ないように図示しない固定部材によって固定されている。貫通孔１２の内周面１２ａと栓体１３の外周面１３ａとの間の一部、及び栓体１３の頭部１３ｂとホットランナブロック２の外面２ａとの間の一部には、ガス抜き路１１を構成する隙間Ｓ３，Ｓ４が設けられており、これらの隙間Ｓ３，Ｓ４を通して材料通路８内のガスが外部へ排出される。この場合も、栓体１３を貫通孔１２から取り外すことで、容易にガス抜き路１１の清掃が可能である。

また、図５に示す例のように、複数の貫通孔１２（ねじ孔１４）同士を、連結孔１６によって互いに連通するように構成してもよい。さらに、連結孔１６に、材料通路８内で開口する複数の入口部１６ａを設けることで、材料通路８内のガスをより一層外部へ排出しやすくなる。なお、複数の入口部１６ａは、ガスの通過を許容するが溶融材料の通過は阻止する大きさに形成されていることが望ましい。

また、本発明に係るホットランナユニットは、本発明の要旨を逸脱しない範囲でその他の種々の変更を加え得ることは勿論である。

１ ホットランナユニット
２ ホットランナブロック
３ バルブピン
４ ピストンシリンダ機構
５ ヒータ
６ 吐出口
８ 材料通路
１０ 溶融材料
１１ ガス抜き路
１２ 貫通孔
１３ 栓体
１００ 成形金型
１０１ 固定金型
１０２ 可動金型
１０３ キャビティ

Claims (1)

1. 溶融材料が通過する材料通路と、成形金型のキャビティ内に溶融材料を吐出するための吐出口とを備える射出成形機用ホットランナユニットにおいて、
   外部と前記材料通路とを連通する貫通孔と、前記貫通孔に挿入されると共に前記貫通孔の内周面との間に溶融材料中のガスを外部に排出するためのガス抜き路を形成する栓体とを備え、
   前記貫通孔は、内周面に雌ねじ部が形成されたねじ孔によって構成され、
   前記栓体は、外周面に雄ねじ部が形成されたねじ部材によって構成され、
   前記雌ねじ部と前記雄ねじ部との間に前記ガス抜き路が形成されることを特徴とする射出成形機用ホットランナユニット。

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