JP7363329B2 - 射出成形システム - Google Patents

Description

本発明は、開閉ピンを備える射出成形システムに関するものである。

従来、ゲート開閉ピンが吐出口に対して挿抜されることにより、ゲートを開閉するバルブゲート装置があった（例えば特許文献１）。
しかし、金型に溶融樹脂を射出後、冷却する過程で、吐出口近傍のゲートの内周面等に、溶融樹脂が硬化することにより、樹脂皮膜が形成されてしまい、射出成形品の外観不良を生じる場合があった。従来のバルブゲート装置は、この樹脂皮膜の剥離等に起因する成形不良を有効に解決する手段がなく、対策が望まれてきた。

特開２０１７－１４４６３１号公報

本発明の課題は、溶融樹脂の流路内に形成される樹脂皮膜に起因する成形不良を抑制できる射出成形システムを提供することである。

本発明に係る射出成形システムは、溶融樹脂を貯留する貯留部と、前記貯留部と、金型内部に溶融樹脂を射出する射出口とを連結する連結穴と、前記連結穴の少なくとも一部を形成する連結穴形成部と、前記連結穴内に進入して前記射出口を閉じる閉位置と、前記閉位置から前記貯留部側に後退した位置であり前記射出口を開く開位置との間で移動可能に設けられる開閉ピンと、前記開閉ピンを前記閉位置と前記開位置との間で駆動する開閉ピン駆動部とを備え、前記開閉ピンは、前記連結穴内に進入すると、前記開閉ピンの外周面と前記連結穴の内周面とが当接し、前記連結穴内を摺動しながら移動する円柱状の軸体であり、前記閉位置に配置された状態において、前記連結穴と当該開閉ピンとの間の隙間と、前記貯留部との間を結ぶ樹脂流動溝が外周面に設けられるとともに、前記樹脂流動溝の前記射出口側である流動部先端部に周方向の周溝が設けられ、前記開閉ピンのうち前記周溝よりも先端側の外周面が、前記射出口近傍の内周面に当接して、前記射出口を閉じることを特徴とする構成になっている。

本発明によれば、以下の効果を奏することができる。
樹脂流動溝は、連結穴と開閉ピンとの間の隙間と、貯留部との間を結ぶ。このため、開閉ピンよりも射出口側に存在する樹脂の一部が、開閉ピンが閉位置に向けて移動することにともなって、樹脂流動溝を通って貯留部側に戻る。そのため、連結穴及び開閉ピンの間の隙間内の樹脂皮膜の形成、及び樹脂皮膜の成長を効果的に抑制できる。これにより、樹脂皮膜に起因する成形不良を抑制することができる。
さらに、開閉ピンは、樹脂流動溝の射出口側に設けられた周溝を備える。このため、周溝の近傍に存在する樹脂を、開閉ピンの全周において、周溝に流入させることができるので、上記成形不良の抑制効果を向上できる。

実施形態の成形システムの全体の構成を説明する縦断面図である。 ステムの先端付近の外観図である。 実施形態の成形システムの連結穴付近の構成を説明する縦断面図である。 実施形態のステムの先端及びその周辺の構成の動作を説明する図である。 実施形態のステムが閉位置に配置された状態を透視した斜視図であり、ステムの周囲における溶融樹脂の流動の説明する図である。 比較例の成形システムのステムの先端及びその周辺の構成の動作を説明する図である。 比較例において、樹脂皮膜の剥離片に起因する成型不良を説明する図である。 実施形態のステムの位置に応じた樹脂流動のシミュレーション結果を説明する図である。 実施形態のステムを示す図である。 実施形態のステムの先端及びその周辺の構成の動作を説明する図である。 実施形態の周溝の効果を確認するための樹脂流動のシミュレーションを説明する図である。

（実施形態）
以下、図面等を参照して、本発明の好適な実施形態について説明する。
（ステム４０の螺旋溝４１に関連する構成）
最初に、ステム４０の螺旋溝４１に関連する構成、及び作用、効果等について説明する。
図１は、実施形態の成形システム１の全体の構成を説明する縦断面図である。
図２は、ステム４０の先端付近の外観図である。
図３は、実施形態の成形システム１の連結穴３５付近の構成を説明する縦断面図である。
図３（Ａ）は、ステム４０の先端が連結穴３５から退避・後退した状態であり、溶融樹脂を金型内に射出する状態を説明する図である。
図３（Ｂ）は、ステム４０の左端面が金型１０の射出口１１ａに配置された状態であり、金型１０内に充填された溶融樹脂２を密封する状態を説明する図である。
図４は、実施形態のステム４０の先端及びその周辺の構成の動作を説明する図である。
図４（Ａ）は、ステム４０が連結穴３５に進入する直前の縦断面図である。
図４（Ｂ）は、ステム４０が連結穴３５に進入後、閉位置に配置された状態の縦断面図である。
図４（Ｃ）は、ステム４０が連結穴３５から退避・後退直後の縦断面図である。
図５は、実施形態のステム４０が閉位置に配置された状態を透視した斜視図であり、ステム４０の周囲における溶融樹脂２の流動の説明する図である。
なお、図３、図４（Ａ）から図４（Ｃ）には、２つの螺旋溝４１（樹脂流動溝）のうち１つの外形を破線で図示した。
実施形態を、適宜、ＸＹＺ直交座標系を用い、図面で説明する。この座標系は、図１の状態を基準に、左右方向Ｘ（左側Ｘ１、右側Ｘ２）、奥行方向Ｙ、鉛直方向Ｚ（下側Ｚ１、上側Ｚ２）で表す。ステム４０（後述する）の移動方向は左右方向Ｘになり、また、左側Ｘ１方向が、溶融樹脂２の射出方向になる。

成形システム１は、主にペットボトルのプリフォーム３の射出成形に利用される。プリフォーム３とは、ペットボトルをブロー成形により製造するために、事前に成形する予備成形品である。
実施形態のプリフォーム３のゲートタイプは、ゲートカットの作業を有さず、ゲート長さが短いタイプである。実施形態では、このようにゲートが短いものを、ショートゲートともいう。
実施形態では、ゲートがない形態を説明する。つまり、左右方向Ｘにおいて、ステム４０の左端面位置と、金型１０の射出口１１ａとが、等しい位置にある（図３（Ｂ）参照）。但し、これに限定されず、実施形態の各構成は、ショートゲートに対応するシステムであれば、適宜適用できる。

図１から図３に示すように、成形システム１は、金型１０、射出成形機２０を備える。
金型１０は、プリフォーム３の形状に対応するキャビティ１１、コア１２を備える。
キャビティ１１は、射出口１１ａを備える。
射出口１１ａは、金型１０の内部に溶融樹脂２を射出するための開口穴である。

射出成形機２０は、可塑化装置２１によって可塑化した熱可塑性の樹脂（ポリエチレンテレフタレート等）を、金型１０の内部に射出する装置である。可塑化され、溶融した溶融樹脂２は、ランナ２５（貯留部）に導かれる。ランナ２５は、マニホールド２２、ノズルハウジング２３等によって形成される。実施形態のランナ２５は、溶融樹脂２を加熱することにより、溶融樹脂２の溶融状態を維持するホットランナである。
射出成形機２０は、ヒータ３０（加熱装置）、ノズル３１（連結穴形成部）、インシュレータ３２（連結穴形成部、断熱部）、ステム４０（開閉ピン）、ステム駆動部５０（開閉ピン駆動部）から構成されている。

ノズル３１、インシュレータ３２は、それぞれ円筒状の部材である。ノズル３１の先端部分、インシュレータ３２の左側Ｘ１の先端部分は、それぞれ左側Ｘ１（つまり射出口１１ａ側）に至る程、径が小さくなるように形成されている。インシュレータ３２は、ノズル３１を囲うように配置されている。また、左右方向Ｘにおいて、右側Ｘ２から左側Ｘ１に向けて、ノズル３１、インシュレータ３２、キャビティ１１が配置されている。
インシュレータ３２は、ヒータ３０の熱が、ノズルハウジング２３及びノズル３１を介して、金型１０のキャビティ１１に伝わることを抑制したり、キャビティ１１の冷却によりノズル３１が冷却されることを抑制したりするために用いる部材である。このため、断熱部としてのインシュレータ３２は、金型１０との間に、具体的には、ノズル３１とキャビティ１１との間に配置されている。
ノズル３１は、マニホールド２２、ノズルハウジング２３内を通ってきた溶融樹脂２を、金型１０の方向へと導く主要な部材である。

ノズル３１、インシュレータ３２、キャビティ１１は、上記構成により、ランナ２５と射出口１１ａとを連結する連結穴３５を形成する。また、ノズル３１、インシュレータ３２は、この連結穴３５の少なくとも一部を形成している。

図１に示すように、ステム４０は、ランナ２５内において、左右方向Ｘに延在する円柱状の軸体である。ステム４０の直径は、成形システム１の構成等に応じて適宜設定することができ、例えば１．００ｍｍ以上５．００ｍｍ以下であり、好ましくは、２．００ｍｍ以上４．００ｍｍ以下である。また、ステム４０の外周面と、連結穴３５の内周面との隙間Ｓは、例えば０．０２ｍｍ程度である。つまり、ステム４０の直径は、連結穴３５の直径よりも、例えば０．０４ｍｍ程度小さい。

ステム４０は、ランナ２５内において、開位置及び閉位置の間で、左右方向Ｘに移動可能である。また、ステム４０は、中心軸回りに回転可能な状態にセットされ、ステム駆動部５０に支持されている。
図３（Ａ）に示すように、ステム４０が開位置に配置された状態は、ステム４０が閉位置からランナ２５側に後退した状態であり、また、ステム４０が連結穴３５から完全に退避・後退している状態である。つまり、開位置は、ステム４０が射出口１１ａを開く位置である。このため、連結穴３５は、開放され、ランナ２５内の溶融樹脂２は、金型１０内部に射出される。

図３（Ｂ）に示すように、ステム４０が閉位置に配置された状態は、ステム４０が連結穴３５を射出口１１ａ側に向けて進入した状態である。つまり、閉位置は、ステム４０が射出口１１ａを閉じる位置である。このように、ステム４０は、連結穴３５内に進入可能な状態で、射出成形機２０に取り付けられている。
ステム４０が閉位置に配置されることにより、連結穴３５は、閉じられる。このため、ランナ２５内の溶融樹脂２は、ランナ２５内に貯留された状態で維持される。

図２に示したステム４０には、樹脂流動溝として螺旋溝４１を備えている。
螺旋溝４１（樹脂流動溝）は、ステム４０の左端付近の外周面に設けられた溝である。螺旋溝４１は、螺旋状に形成されている。
なお、螺旋溝４１は、１又は２条以上とすることができ、条数に限定されない。
実施形態では、図３（Ｂ）、図４（Ｂ）に示すように、ステム４０が閉位置に配置された状態において（左右方向Ｘの位置関係で示す）、連結穴３５における螺旋溝４１（樹脂流動溝）の左側Ｘ１（射出口１１ａ側）の端部である溝先端４１ａ（樹脂流動溝先端）は、射出口１１ａを形成する金型１０のキャビティ１１よりもランナ２５（貯留部）側の位置であって、金型１０との間に配置されたインシュレータ３２（断熱部）の設置範囲に対応した範囲に位置するようにしてある。
また、螺旋溝４１の右側Ｘ２（ランナ２５側）の端部である溝後端４１ｂは、ランナ２５内に位置するようにしてある。
このため、ステム４０が閉位置に配置された状態において、螺旋溝４１（樹脂流動溝）は、連結穴３５とステム４０との間の隙間Ｓと、貯留部であるランナ２５との間を結ぶことにより、これらの間を連通させることになる。
一方、図３（Ａ）に示すように、ステム４０が開位置にされた状態では、螺旋溝４１（樹脂流動溝）の全体がランナ２５内に収容される。

図１に示すように、ステム駆動部５０は、エアシリンダ５１と、エアシリンダ５１内を左右方向Ｘに往復移動するピストン５２とを備える。ピストン５２には、ステム４０が取り付けられている。これによって、ステム駆動部５０は、ステム４０を左右方向Ｘに駆動する。

（成形システム１の動作）
図４等を参照して、ステム４０の先端及びその周辺の構成の動作について、詳細に説明する。
成形時において、ステム４０の先端及びその周辺の構成は、以下のように動作する。
（１）ステム４０が連結穴３５に進入後、閉位置に移動するまでの状態
図４（Ａ）、図４（Ｂ）に示すように、ステム４０がランナ２５位置から連結穴３５内に進入すると、ステム４０の外周面と連結穴３５の内周面とが当接する。これにより、ステム４０は、連結穴３５内を摺動することにより移動し、径方向のブレが抑制される。
この場合、螺旋溝４１（樹脂流動溝）は、螺旋状に形成されており、ステム４０の外周面に部分的な偏りがなく、全体が均一に連結穴３５の内周面に当接している。このため、ステム４０は、連結穴３５内において、一方向に偏らずに配置されることになり、これにより、ステム４０の外周面の偏摩耗も有効に回避できている。

ステム４０が連結穴３５内を左側Ｘ１に移動することにより、ステム４０の左端面よりも射出口１１ａ側に存在する溶融樹脂２には、ステム４０の左端面によって圧力が加わる。また、螺旋溝４１（樹脂流動溝）の溝後端４１ｂは、ランナ２５内に位置している。
このため、ステム４０の左端面よりも射出口１１ａ側に存在する溶融樹脂２の一部は、隙間Ｓ内の螺旋溝４１（樹脂流動溝）を通ってランナ２５に戻ることができる。このように、螺旋溝４１（樹脂流動溝）は、ステム４０が閉位置に移動するまでの間、連結穴３５内の溶融樹脂２を、ランナ２５に戻すことができる。

射出成形品を繰り返し製造する過程において、隙間Ｓ内に溶融樹脂２が滞留し、例えば、ノズル３１が温度低下した場合などに、溶融樹脂２が硬化する。その結果、樹脂皮膜２ａ（図６（Ｃ）参照）が形成され、樹脂皮膜２ａは、連結穴３５の内周面に固着する。この樹脂皮膜２ａが、後に続く射出成形ショットで、連結穴３５から剥がれると、金型１０内部に混入してしまうことがあり、これが、射出成形品の外観不良になる要因となっている。
ここで、隙間Ｓは、螺旋溝４１（樹脂流動溝）に対応した領域で拡大する。このため、単位時間内において、隙間Ｓ内を通過可能な溶融樹脂２の容積は、螺旋溝４１（樹脂流動溝）の領域で、大きくなる。
図５に示すように、溶融樹脂２は、螺旋溝４１に対応する隙間Ｓの領域では、圧力が開放された状態となり、その流速が大きくなり、また、流量も大きくなっている。
なお、図５は、溶融樹脂２の流量を線の本数の度合（密度）で示し、溶融樹脂２の流速を線の太さで示している。
このため、成形システム１は、射出成形品を繰り返し製造する過程において、隙間Ｓ内の溶融樹脂２を、螺旋溝４１（樹脂流動溝）を通して、ランナ２５（貯留部）に有効に迂回させることができる。
本発明の実施形態では、隙間Ｓ内の溶融樹脂２の流速及び流量を大きくすることにより、樹脂皮膜２ａが形成されにくく、仮に樹脂皮膜２ａが形成されたとしても、形成された樹脂皮膜２ａは、溶融樹脂２の流れに乗ってランナ２５内に戻ることにより、再度溶融される。
また、前述したように、ステム４０は、中心軸回りに回転できる状態で、ステム駆動部５０に支持されている。これにより、ステム４０の往復移動に際し、中心軸回りに自在に回転し（図１参照）、連結穴３５の内周の全体に渡って、上記作用、効果を期待できる。

さらに、成形システム１は、仮に、樹脂皮膜２ａが形成されても、これが成長することを抑制できる。

図５に示すように、螺旋溝４１（樹脂流動溝）は、隙間Ｓ内に流入する樹脂流量を大きくできることにより、隙間Ｓのうちステム４０の左端面付近においても、溶融樹脂２の流量を大きくでき、かつ、ランナ２５側に向かう溶融樹脂２の流速を大きくできる。また、これにともない、ステム４０の左端面近傍に存在する溶融樹脂２は、隙間Ｓ内に移動しやすい状態となり、樹脂皮膜２ａが左側Ｘ１に成長すること、また、これにともなう成形不良を抑制できる。

（２）ステム４０が閉位置に配置された状態
図４（Ｂ）に示すように、この状態は、ステム４０が閉位置に配置された状態で待機し、金型１０内部の溶融樹脂２が硬化するまで、ステム４０の左端面は、キャビティ１１の射出口１１ａを塞ぐように配置される。これにより、ステム４０は、溶融樹脂２を、金型１０内部に密閉できる。

また、ステム４０の左端部は、ランナ２５内に位置する状態で（図４（Ａ）等参照）、溶融樹脂２等によって加熱される。さらに、ステム４０の左端部が、連結穴３５のうちノズル３１の内部及びインシュレータ３２の内部を通過する過程でも、ほとんど冷却されない。
ステム４０が閉位置に配置された状態では、左右方向Ｘにおいて、螺旋溝４１（樹脂流動溝）の射出口１１ａ側の溝先端４１ａ（樹脂流動溝先端）は、キャビティ１１よりもランナ２５側に位置している。このため、ステム４０の先端部４２（ステム４０のうち溝先端４１ａよりも射出口１１ａ側の部分）の外周面の全体が、金型１０の射出口１１ａ近傍の内周面に当接するが、先端部４２の長さは、ステム４０が閉位置に配置された状態において、射出口１１ａを形成するキャビティ１１が先端部４２を十分に冷却可能な程度の長さに設定されている。

このため、ステム４０の先端部４２は、キャビティ１１からの熱伝達の作用によって、冷却される。そのため、この冷却において、ステム４０の左端面は、溶融樹脂２を十分に冷却できる。これにより、ステム４０は、ゲート周辺の冷却不足に起因する成形不良（ゲートの過剰な伸び、ゲートの一部が毛羽立った状態なること等）を抑制できる。

また、実施形態では、ステム４０が閉位置に配置された状態において、連結穴３５に関する位置関係において、螺旋溝４１（樹脂流動溝）の溝先端４１ａは、キャビティ１１よりもランナ２５側に位置し、かつ、断熱部であるインシュレータ３２の設置範囲に位置しており、溶融樹脂２を溶融状態に維持することができる。

（３）閉位置に配置されたステム４０が連結穴３５から退避・後退するまでの状態
図４（Ｂ）、図４（Ｃ）に示すように、成形品であるプリフォーム３を離型後、次のプリフォーム３の射出成形を行う準備に応じて、ステム４０は、連結穴３５から退避・後退する。
図４（Ｃ）に示すように、ステム４０の先端が連結穴３５から退避・後退した状態では、螺旋溝４１（樹脂流動溝）の全体がランナ２５内に収容される。
このため、射出成形機２０は、螺旋溝４１（樹脂流動溝）内に滞留していた溶融樹脂２を、ランナ２５内に戻すことができ（図４（Ｃ）に示す矢印Ａ参照）、成形に適した温度に再度加熱することができる。

このように、成形システム１は、ステム４０に螺旋溝４１（樹脂流動溝）を設けることにより、隙間Ｓ内に形成される樹脂皮膜２ａに起因する成形不良を抑制できる。かつ、成形システム１は、ステム４０の左端面が従来と同様に溶融樹脂２を冷却するので、溶融樹脂２の冷却不足に起因する成形不良も抑制できる。

（比較例）
図６は、比較例の成形システム１０１のステム１４０の先端及びその周辺の構成の動作を説明する図である。
図６（Ａ）から図６（Ｃ）は、それぞれ図４（Ａ）から図４（Ｃ）に対応した状態を示す。
図７は、比較例において、樹脂皮膜２ａの剥離片２ｂに起因する成型不良を説明する図である。
比較例のステム１４０は、螺旋溝４１（樹脂流動溝）を備えない軸体である。
図６（Ａ）、図６（Ｂ）に示すように、比較例のステム１４０は、螺旋溝４１（樹脂流動溝）を備えていないので、ステム１４０の外周面と、連結穴３５の内周面との隙間Ｓの大きさは、一定であり、また、流入可能な樹脂流量が実施形態よりも少ない。このため、溶融樹脂２は、隙間Ｓ内をランナ２５へと戻る過程において、圧力が開放されることがなく、隙間Ｓ内を流れる溶融樹脂２の流速及び流量は、実施形態の流速及び流量よりも小さい。

このため、比較例は、溶融樹脂２は、隙間Ｓ内に、実施形態よりも滞留しやすく、実施形態よりも樹脂皮膜２ａが、形成されやすい。また、ステム１４０の左端面の近傍に存在する溶融樹脂２は、隙間Ｓ内に移動しにくい状態となる。すなわち、比較例は、溶融樹脂２が、連結穴３５内に滞留しやすい。
図６（Ｃ）に示すように、これらが要因となり、プリフォーム１０３のショット数が進むに従って、樹脂皮膜２ａは、射出口１１ａ側に向けて、徐々に成長する。
樹脂皮膜２ａが成長すると、その一部が剥離する場合がある。
図７に示すように、その剥離片２ｂは、成形品であるプリフォーム１０３に付着して残存したり、プリフォーム１０３に付着後に脱落すること等がある。これらのことは、成形不良の要因となる。

（ステム４０の螺旋溝４１（樹脂流動溝）による隙間Ｓを通る樹脂流量を増加効果）
図８は、実施形態のステム４０の位置に応じた樹脂流動のシミュレーション結果を説明する図である。
図８（Ａ）から図８（Ｄ）は、ステム４０が連結穴３５内に進入する過程において、ステム４０の位置に応じた樹脂流動を模式的に示す図である。
図８のシミュレーションでは、ステム４０の移動ストロークが１０．０ｍｍであり、最右端に配置された状態を基準位置（移動量０ｍｍ）として、図８（Ｄ）に示すように最左端に配置された状態の移動量を１０．０ｍｍとした。また、図８（Ａ）に示すように、移動量７．５ｍｍの状態は、螺旋溝４１（樹脂流動溝）の溝先端４１ａが連結穴３５に進入する直前の状態である。
図８（Ｅ）は、実施形態のステム４０を用いた形態の樹脂流量と、比較例のステム１４０を用いた形態の樹脂流量を示す折れ線グラフである。比較例のステム１４０は、図６のステム１４０と同じ形状である。溶融樹脂２の流量は、隙間Ｓの任意の縦断面を通過する流量である。

図８（Ａ）に示すように、螺旋溝４１（樹脂流動溝）の溝先端４１ａが連結穴３５に進入する直前の状態では、螺旋溝４１（樹脂流動溝）は、溶融樹脂２の流動に対して、大きく影響しない。図８（Ｅ）に示すように、溶融樹脂２の流量は、実施形態と、比較例とで同等である。
図８（Ｂ）、図８（Ｃ）に示すように、ステム４０の移動量が８．５ｍｍ、９．０ｍｍと増えるに従って、螺旋溝４１（樹脂流動溝）と連結穴３５との重複範囲が増加する。これに応じて、螺旋溝４１（樹脂流動溝）に流入する樹脂流量が多くなる。図８（Ｅ）に示すように、隙間Ｓの任意の縦断面を通過する樹脂流量は、実施形態の方が、比較例よりも多くなる。このシミュレーションでは、実施形態の樹脂流量は、比較例の樹脂流量の１．５倍以上にすることができた。

このように、実施形態のステム４０が樹脂流量を極端に多くできる理由の１つは、螺旋溝４１（樹脂流動溝）が螺旋状であるためと考えられる。つまり、螺旋溝４１（樹脂流動溝）は、ステム４０の外周面において軸方向及び円周方向の両方向に変位するので、軸方向に平行であり１方向に変位する直線溝の形態よりも、溝内に流入可能な樹脂容量を多くすることができる。
このため、ステム４０の先端側から流れてきた溶融樹脂２は、螺旋溝４１（樹脂流動溝）に到達することにより、圧力が急激に抜けて、螺旋溝４１（樹脂流動溝）に流入することになる。
なお、直線溝の形態でも、溝が設けられていない比較例に比べると、樹脂皮膜２ａの形成の抑制の効果、及び樹脂皮膜２ａの成長の抑制の効果を期待できる。

図８（Ｄ）、図８（Ｅ）に示すように、ステム４０が最左端に近付き（移動量９．５ｍｍ）、さらに、最左端（移動量１０．０ｍｍ）に到達した状態では、樹脂流量は、実施形態と、比較例とで同等である。このため、実施形態のステム４０は、金型１０内部に充填された溶融樹脂２を、従来と同様に成形できる。

以上説明したように、本実施形態の成形システム１は、連結穴３５内に形成される樹脂皮膜２ａに起因する成形不良を抑制できる。
なお、詳細な説明は省略するが、実際にステム４０を試作し、プリフォーム３の成形を行った。その結果、実施形態のステム４０を用いた成形は、比較例のステム１４０を用いたよりも、樹脂皮膜２ａに起因する成形不良の発生率が低いことを確認できた。

（螺旋溝に周溝２４３を追加したステム２４０）
次に、上記螺旋溝に周溝２４３を追加したステム２４０について説明する。
図９は、実施形態のステム２４０を示す図である。
ステム２４０は、ステム４０（図２等参照）に、周溝２４３を追加したものである。ステム２４０の螺旋溝２４１（樹脂流動溝）は、ステム４０の螺旋溝４１と同様な形状である。
周溝２４３は、ステム２４０の外周面であってステム２４０の軸方向（つまりステム２４０の移動方向である左右方向Ｘ）に直交する方向に設けられた溝である。つまり、周溝２４３は、ステム２４０の周方向に沿って設けられている。周溝２４３は、ステム２４０の全周に渡って設けられている。
周溝２４３は、螺旋溝２４１（樹脂流動溝）の射出口１１ａ側の先端部（流動部先端部）に接続している。このため、周溝２４３及び螺旋溝２４１（樹脂流動溝）は、連続した溝になっている。なお、この先端部とは、螺旋溝２４１の最先端に限定されず、実施形態のステム２４０の作用、効果を奏する部分であればよい。先端部とは、例えば、螺旋溝２４１の先端側の一部が、周溝２４３よりも射出口１１ａ側に、若干はみ出るような部分を含む概念である。

図１０は、実施形態のステム２４０の先端及びその周辺の構成の動作を説明する図である。
図１０（Ａ）は、ステム２４０が連結穴３５に進入する直前の状態の縦断面図であり、図４（Ａ）に示す位置関係に対応した図である。
図１０（Ｂ）は、ステム２４０が連結穴３５に進入後、閉位置に配置された状態の縦断面図であり、図４（Ｂ）に示す位置関係に対応した図である。
なお、図１０は、ステム２４０の周囲の樹脂の流れを説明するために、ステム２４０の断面ではなく、ステム２４０の外観を図示した。
図１０（Ａ）、図１０（Ｂ）に示すように、成形時において、ステム２４０がランナ２５から連結穴３５内に進入する過程において、ステム２４０の左端面よりも射出口１１ａ側に存在する溶融樹脂２は、一旦、周溝２４３に流入後に螺旋溝２４１（樹脂流動溝）に流入する。
周溝２４３は、ステム２４０の全周に設けられているので、ステム２４０の全周であって周溝２４３の近傍に位置する溶融樹脂２は、周溝２４３に流入する。また、この場合、溶融樹脂２は、一気に周溝２４３に流入する。このため、ステム２４０は、ステム２４０の先端近傍に存在する溶融樹脂２を、周溝２４３を介して、効率よく螺旋溝２４１（樹脂流動溝）に導くことができる。
これにより、ステム２４０は、連結穴３５の内周面の全周において、樹脂皮膜２ａ（図４（Ｃ）、図７参照）が形成されることを抑制できる効果を期待できる。

図１０（Ｂ）に示すように、ステム２４０が閉位置に配置された状態で、周溝２４３は、軸方向において、段部３３に重なる位置に配置されている。
段部３３は、連結穴３５の内周面の径が軸方向の位置によって異なることによって、形成される。このような段部３３は、溶融樹脂２が滞留しやすい等の理由から、樹脂皮膜２ａが形成されやすい傾向を有する。
周溝２４３は、前述したように周溝２４３周辺の流入樹脂を増加させることができるので、段部３３近傍の全周に存在する樹脂を流入させることができる。このため、ステム２４０は、段部３３に樹脂皮膜２ａが形成されることの抑制効果の向上を期待できる。

なお、樹脂皮膜２ａの抑制に関しては、ノズル３１及びインシュレータ３２の連設部に形成された段部３３に限らず、他の構造物によって形成される段部についても、同様な作用、効果を期待できる。また、ステム２４０がランナ２５から連結穴３５内に進入する過程において、周溝２４３が通過する位置に段部が配置されたものであれば、樹脂皮膜２ａの抑制に関して、同様な作用、効果を期待できる。さらに、段部は、連結穴３５の内周面の径が軸方向の位置によって異なることによって形成されるものであればその形状は、限定されず、例えば、溝、窪み等を含む概念である。

ここで、周溝２４３は、螺旋溝２４１の先端部に接続されているので、位置関係等に関して、前述したステム４０の螺旋溝４１の先端部４２と同様な構成である。例えば、周溝２４３よりも射出口１１ａ側の先端部２４２の長さは、キャビティ１１が先端部２４２を十分に冷却可能な程度の長さに設定されている。また、閉位置に配置された状態において、周溝２４３は、キャビティ１１よりもランナ２５側に位置し、さらに、インシュレータ３２の設置範囲に位置する。また、開位置において螺旋溝２４１及び周溝２４３は、ランナ２５に収容される。周溝２４３の位置関係に関する作用、効果は、前述したステム４０の螺旋溝４１の先端部４２に関する作用、効果と同様であるので、詳細な説明は省略する。

（周溝２４３を追加したことによる効果の確認）
図１１は、実施形態の周溝２４３の効果を確認するための樹脂流動のシミュレーションを説明する図である。
以下説明するように、周溝２４３による樹脂流量の増加の効果を、シミュレーションによって確認した。図１１に示すシミュレーションは、図８に示すシミュレーションと同様な方法によって行った。
シミュレーションでは、以下の４種のステムを用いた。
図１１（Ａ）：従来のステム１４０Ａであって、外周面に溝を設けていないものである。なお、ステム１４０Ａは、図６のステム１４０と同様な形状である。
図１１（Ｂ）：ステム４０Ｂは、ステム４０（図２等参照）と同様な形状であり、螺旋溝４１（樹脂流動溝）を備えているが、周溝を備えていない。
図１１（Ｃ）：ステム２４０Ｃは、直線溝２４１Ｃ（樹脂流動溝）を備えるステムに対して、周溝２４３を設けた。直線溝２４１Ｃ（樹脂流動溝）は、ステムの軸方向に平行な直線状の溝である。つまり、ステム２４０Ｃは、ステム２４０の螺旋溝２４１（樹脂流動溝）を、直線溝２４１Ｃ（樹脂流動溝）に変更したものである。
図１１（Ｄ）：ステム２４０Ｄは、上記ステム２４０（図９、図１０参照）と同形状である。

図１１（Ｅ）は、樹脂流量の変化のシミュレーション結果を示す図であり、ステムの移動ストロークのうち移動量８．０～９．５ｍｍの範囲における樹脂流量の変化を、折れ線グラフで示した。
図１１（Ｅ）のステム４０Ｂ、従来のステム１４０Ａのシミュレーション結果は、それぞれ、図８（Ｅ）のステム４０、従来のステム１４０のシミュレーション結果と同様である。

ステム２４０Ｃ，２４０Ｄの樹脂流量は、従来のステム１４０Ａの樹脂流量、螺旋溝４１のみを備えるステム４０Ｂの樹脂流量よりも格段に向上し、移動範囲の全範囲で、ステム４０Ｂ，１４０Ａの樹脂流量以上であった。例えば、ステムの移動量９．０ｍｍでは、ステム２４０Ｃ，２４０Ｄの樹脂流量は、ステム４０Ｂの樹脂流量のほぼ２倍であった。
これにより、螺旋溝、直線溝等を備えるステムに対して周溝２４３を追加することにより、樹脂流量を大幅に増加できることを確認できた。

また、シミュレーション上は、直線溝２４１Ｃを備えるステム２４０Ｃの樹脂流量と、螺旋溝２４１を備えるステム２４０Ｄの樹脂流量とは、ほぼ同様であった。これにより、樹脂流量を向上できる作用、効果に関しては、螺旋溝と、直線溝とは、同様であることを確認できた。両者が同様である理由の１つは、溶融樹脂のほとんどが、一旦、周溝に流入し、その後に、螺旋溝又は直線溝に流入するためであると考えられる。つまり、溶融樹脂が螺旋溝又は直線溝に直接流入する形態ではないので、螺旋溝、直線溝等の形状が、樹脂流量に与える影響が少ないためと考えられる。

以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は前述した実施形態に限定されるものではなく、例えば、種々の変形や変更が可能であって、それらも本発明の技術的範囲内である。また、実施形態に記載した効果は、本発明から生じる最も好適な効果を列挙したに過ぎず、本発明による効果は、実施形態に記載したものに限定されない。なお、前述した実施形態の構成は、それらの一部のみ用いること、又は適宜組み合わせて用いることもできるが、詳細な説明は省略する。

１…成形システム
２…溶融樹脂
２ａ…樹脂皮膜
３…プリフォーム
１０…金型
１１…キャビティ
１１ａ…射出口
２０…射出成形機
２５…ランナ
３０…ヒータ
３１…ノズル
３２…インシュレータ
３３：段部
３５…連結穴
４０，４０Ｂ，２４０，２４０Ｃ，２４０Ｄ…ステム
４１，２４１…螺旋溝
４１ａ…溝先端
４１ｂ…溝後端
２４１Ｃ：直線溝
４２，２４２…先端部
５０…ステム駆動部
２４３：周溝
Ｓ…隙間

Claims (7)

1. 溶融樹脂を貯留する貯留部と、
   前記貯留部と、金型内部に溶融樹脂を射出する射出口とを連結する連結穴と、
   前記連結穴の少なくとも一部を形成する連結穴形成部と、
   前記連結穴内に進入して前記射出口を閉じる閉位置と、前記閉位置から前記貯留部側に後退した位置であり前記射出口を開く開位置との間で移動可能に設けられる開閉ピンと、
   前記開閉ピンを前記閉位置と前記開位置との間で駆動する開閉ピン駆動部とを備え、
   前記開閉ピンは、
   前記連結穴内に進入すると、前記開閉ピンの外周面と前記連結穴の内周面とが当接し、前記連結穴内を摺動しながら移動する円柱状の軸体であり、
   前記閉位置に配置された状態において、前記連結穴と当該開閉ピンとの間の隙間と、前記貯留部との間を結ぶ樹脂流動溝が外周面に設けられるとともに、前記樹脂流動溝の前記射出口側である流動部先端部に周方向の周溝が設けられ、前記開閉ピンのうち前記周溝よりも先端側の外周面が、前記射出口近傍の内周面に当接して、前記射出口を閉じることを特徴とする射出成形システム。
2. 前記連結穴の内周面は、段部を有し、
   前記開閉ピンの移動方向において、前記段部は、前記開閉ピンが前記閉位置及び前記開位置の間で移動する過程の前記周溝の移動範囲内に位置する
   ことを特徴とする請求項１に記載の射出成形システム。
3. 前記樹脂流動溝は、螺旋状に形成された螺旋溝である
   ことを特徴とする請求項１又は２に記載の射出成形システム。
4. 前記周溝よりも前記射出口側の部分である前記開閉ピンの先端部の長さは、前記閉位置に配置された状態において前記射出口を形成する金型が前記先端部を冷却可能な程度の長さである
   ことを特徴とする請求項１～３のいずれかに記載の射出成形システム。
5. 前記閉位置に配置された状態において、前記周溝は、前記射出口を形成する金型よりも前記貯留部側に位置する
   ことを特徴とする請求項１～４のいずれかに記載の射出成形システム。
6. 前記連結穴形成部として前記金型の前記貯留部側に隣接して配置された断熱部を備え、
   前記閉位置に配置された状態において、前記周溝は、前記断熱部の設置範囲に位置する
   ことを特徴とする請求項５に記載の射出成形システム。
7. 前記開閉ピン駆動部は、前記開位置において前記開閉ピンの前記樹脂流動溝及び前記周溝を前記貯留部内に収容する
   ことを特徴とする請求項１～６のいずれかに記載の射出成形システム。

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