JPH05245879A - 射出成形用小型金型、射出成形装置およびガス支援型射出成形用小型ノズル - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 熱可塑性樹脂とガスの両者を吹き込むノズル
である。 【構成】 スプルーブッシング２６と該スプルーブッシ
ング２６に固定されたノズル本体１０を有する。ノズル
本体１０は、流入部１２と、スプルーブッシング２６と
連通する流出部１４と、流入部１２から流出部１４まで
延びる粘性流体用の流路とを備えている。ノズル本体１
０の流路内で往復運動を行い、ノズル本体１０の流出部
１４を通過する粘性流体の流量を制御するためにニード
ル５０が配置される。遮断ピンは、遮断ニードル５０の
ガス用の流路内で往復運動をおこない、ガス流路を通過
するガスの流量を制御するためにを配置される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は射出成形装置に使用され
るガス支援型射出成形用小型ノズル、該ノズルを使用し
た射出成形小型金型および射出成形装置に関する。本発
明は、特に、プラスチック材料のガス増補による射出成
形などの工程で、溶融プラスチックなどの粘性流体およ
びガスなどの非粘性流体を、射出成形用の金型に注入す
るためのノズルに関するものである。しかし、本発明の
適用はもっと広範囲であり、プラスチック製品やワック
スなどの比較的粘性のある流体と、ガスや液体などの比
較的非粘性の流体の両方を１つの金型キャビティ内に注
入するという成形条件であれば、その他の様々な条件の
射出成形にも適用することができる。

【０００２】

【従来の技術】射出成形の工程は、様々な熱可塑性樹脂
により形成される成形製品を製造するためだけではな
く、インベストメントキャスティング工程において使用
されるロストワックスの母型を製造するための工程とし
ても広く知られている。この固体射出成形の工程では、
通常は熱可塑性材料が使用される。

【０００３】固体射出成形は、可塑化（溶融）された熱
可塑性材料を、規定されたキャビティ内へ高圧下で注入
する工程と、次にこの材料を十分に冷却して、金型から
取り外した後も形を維持することができる程度に再硬化
させるという工程との２段階を包含する。熱可塑性材料
は、通常は再硬化中に収縮し、重量の大きい壁部、ボ
ス、リブ、まちなどにて囲まれている場合には、この収
縮は増幅される。その結果、通常は成型製品にへこみや
そりが生じる。

【０００４】このような過度の収縮を最小限に押さえる
ために、通常は高圧下でプラスチック材料をさらに詰め
込むことにより金型内に充填する方法が採用されてい
る。しかし、詰め込みによって材料には内部応力が生じ
るおそれがあり、射出成型のスプルーまたはゲートから
離れた位置にシンクマークが形成されると取り除くこと
ができなくなることがしばしばある。さらに、材料を詰
め込むに際して、プラスチック材料のフラッシングを避
けるため、金型本体の各部材間に、高強度の締め付け圧
を加える必要がある。

【０００５】キャビティ内に注入する可塑化した熱可塑
性材料をキャビティスペースの100％よりも少ない量と
し、部分的に可塑化した材料が冷却して再硬化している
ときに、加圧下で不活性ガスを注入してキャビティの残
りのスペースを満たす方法が、最近、いくつか提案され
ている。このガスは成形体に入り、その中のもっとも抵
抗の少ない通路に沿って移動する。このような通路は、
通常は、リブ、流路、チャンネルなどの熱可塑性体が厚
くて冷却が遅い領域内に存在する。このようにして、適
切に設計された成形品であれば、空洞部の連続網が提供
される。空洞部の中央からガスに追い出された材料は外
方へと移動してキャビティ内の残りのスペースを満たす
ことになる。このガス通路網は、部分的に、再硬化と冷
却とが行われている間に、キャビティ全体にわたって均
一な圧力分布システムを提供するため、内部応力を最小
限に抑制することができる。ガスが内部から表面を押圧
し、またガス圧によりプラスチック材料が再硬化すると
き金型表面より縮まないように保持されるために、厚く
なっている部分では表面がへこむことはない。厚くなっ
た部分のヒケは、成形品の外面よりむしろ内側で起こ
る。最終的に成形品を満たすために用いる圧力は、ガス
通路により規定される領域に制限されるために、結果的
には、金型の各部への圧力は比較的小さくなり、金型へ
の締め付け力が弱くても十分である。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】このようなノズルとし
てはいくつかのタイプが既に知られている。しかし、こ
のタイプのノズルの１つの欠点は、プラスチックが金型
本体内のキャビティへ流入するに際して、ノズルを通過
するプラスチックを完全に溶融した状態に保つために
は、ノズルを外部から加熱する必要があるということで
ある。しかし、ノズルを加熱することは、ノズル内のニ
ードルの往復運動を制御するために使用するピストンと
シリンダーとの組立体に関しては不利である。これは、
ノズルを通過する溶融プラスチックの流量を制御するニ
ードルの機能が阻害されるおそれがあるためである。ま
た、このタイプのノズルは比較的サイズが大きいため
に、射出成型装置の長さがさらに長くなることになる。

【０００７】熱可塑性材料などの粘性流体とガスなどの
非粘性流体の両方をキャビティに注入するようにしたノ
ズルのほとんどは、ガスの流出が必要なときも、ノズル
内を逆流させることによってはガスを放出することがで
きない。これらのノズルのシステムでは、これに替え
て、ノズルを金型本体から離して、キャビティ内のガス
圧を排出するようにされている。ノズル内を逆流させて
ガスを排出するようにしたノズルでも、ノズルやキャビ
ティ内に残った溶融プラスチックがガスと共に逆流する
場合が多いために、十分ではない。これは、ノズル内の
ガスライン、あるいはノズルより下流のガス管やバルブ
にとっては好ましくない。また、上記プラスチックがノ
ズルのガスライン内で凝固した場合には、ノズルは洗浄
されるまでは使用不能となり、さらにこの洗浄は容易で
はなく、しかも、時間と費用もかかるという問題があ
る。

【０００８】従って、以上の問題点などを克服する新し
い改良型射出成型ノズルを開発し、全体にわたってさら
に優れて有利な結果を得ることは望ましいことであると
思われる。

【０００９】本発明の目的の一つは、射出成形用に使用
することができる新しい改良型のノズルを提供すること
である。

【００１０】本発明の別の目的は、熱可塑性流体が通過
する流量を制御するために往復運動を行うニードルを備
えたノズルにおいて、該ニードルを作動させるための制
御機構が、ノズル自体が受ける熱から遮断されるように
したノズルを提供することである。

【００１１】本発明のさらに別の目的は、少なくとも一
部をキャビティの外被部内に収納することで、ノズルを
加熱するのに必要な熱量を低減すると共に、射出成形機
構の全長を短くしたノズルを提供することである。

【００１２】本発明のさらに別の目的は、溶融プラスチ
ックなどの粘性流体やガスなどの非粘性流体のキャビテ
ィへの流入を制御して、キャビティから非粘性流体をノ
ズル内を逆流させて排出することができるノズルを提供
することである。

【００１３】本発明のさらに別の目的は、ノズル本体の
流路内で往復運動をおこなうために配置され粘性流体の
流量を制御する遮断ニードル、および該遮断ニードル内
を延びる非粘性流体の流路内で往復運動を行って、該ニ
ードルを通過する非粘性流体の流量を制御する遮断ピン
を備えたノズルを提供することにある。

【００１４】

【課題を解決するための手段】本発明によれば、熱可塑
性材料などの粘性流体を注入するための新しい改良型遮
断式ノズルが提供される。

【００１５】さらに詳述すれば、本発明によるノズル
は、流入部と流出部と、該流入部から流出部まで延びる
粘性流体用の流路を有するノズル本体とを備えている。
該ノズルは高温で保持される。ノズル本体の流路内で往
復運動を行い、該ノズル本体の流出部を通過する粘性流
体の流量を制御するために、バルブエレメントが配置さ
れる。ノズル本体にはシリンダー機構が取り付けられ、
この遮断式バルブを往復運動させるために遮断式バルブ
に機能的に接続されている。該シリンダー機構と該ノズ
ル本体の間には、１層からなる耐熱材が配置され、ノズ
ル本体からシリンダー機構への熱伝導を阻止する。

【００１６】本発明の別の面によれば、熱可塑性材料な
どの粘性流体をノズルによって金型本体のキャビティへ
注入する射出成形用小型金型が提供される。金型本体
は、中子部と外被部と、該中子部および外被部を互いに
固定するためのクランプ板とを有する。

【００１７】さらに詳述すれば、本発明のこのようなノ
ズルは、金型本体のスプルーとして機能する先端部と、
該先端部を固定するノズル本体とを備えている。該ノズ
ル本体は流入部と、該先端部と連通する流出部と、該流
入部から流出部まで延びている粘性流体用の流路とを備
えている。ノズル本体の流路内で往復運動を行い、該ノ
ズル本体の流出部を通過する粘性流体の流量を制御する
ために、バルブエレメントが配置される。少なくとも該
先端部は該金型本体の外被部内に配置され、他方、該ノ
ズル本体は、実質的には該金型本体の外被部と該クラン
プ板との間に配置される。

【００１８】本発明のもう１つの面によれば、プラスチ
ックを成形するための射出成形装置が提供される。さら
に詳述すれば、本発明のこのような射出成形装置は、熱
可塑性材料を可塑化および流出させるようにした射出成
形機を備えており、該射出成形機は流入部を有してい
る。金型本体は中子部と外被部を有しており、該中子部
と外被部によりキャビティの範囲が規定される。該キャ
ビティは、該射出成形機から流動可能な熱可塑性材料を
受け入れるようにされており、該外被部には開口が配備
され、該キャビティと連通する。ノズル本体は、該金型
本体の開口に固定されて、該射出成形機と連通している
流入部と、該キャビティと連通している流出部と、該流
入部および該流出部から延びている流路とを有してい
る。該ノズル本体の流路を通過する熱可塑性材料の流量
は第１バルブにより制御される。

【００１９】本発明のさらにもう１つの面によれば、粘
性流体および非粘性流体を注入するためのノズルが提供
される。さらに詳述すれば、本発明のノズルは、流入部
と流出部と、該流入部と該流出部から延びている流路と
を備えている。該ノズル本体の流路内には、往復運動を
行うための遮断ニードルが配置され、該ノズル本体の流
出部を通過する粘性流体の流量を制御する。該遮断ニー
ドルの中には非粘性流体用の通路が延び、該ニードルの
前端部で終結している。該遮断ニードルの非粘性流体用
の通路には、往復運動を行うための遮断ピンが配置さ
れ、該非粘性流体用の流路を通過する流量を制御する。

【００２０】

【作用】本発明の射出成形用小型金型では、金型本体内
に配置されたノズル本体内を粘性流体が通流し、その粘
性流体はバルブエレメントにより流量制御されて、キャ
ビティ内に射出される。

【００２１】本発明の射出成形装置は、このような射出
成形用小型金型が射出成形機に連結されている。

【００２２】さらに、本発明のノズルは、比較的粘性の
流体がノズル本体内を通流する間に、遮断ニードルによ
りその流量が制御される。ガス等の非粘性流体は、遮断
ニードル内を通流する間に、遮断ピンにより該非粘性流
体の流量が制御される。

【００２３】

【実施例】本発明のその他の利点や長所は、当業者には
以下に詳述した明細書により明かとなろう。

【００２４】添付図面は、単に本発明の好適な実施態様
および変形実施態様を示す目的で提示されるのであっ
て、本発明を制限するためのものではない。図５は、金
型本体Ｂと射出成形機Ｃの間に配置される本発明の新し
いノズルＡを示す。該ノズルＡは主として、溶融熱可塑
性材料をガスと共に射出成形するために使用される装置
のために設計され、また以下の説明でもこのような装置
と関連付けて述べるが、該ノズルは同様に、ロストワッ
クス母型などの製造のように、比較的粘性のある流体と
比較的非粘性の流体とを射出する成形条件であれば、そ
の他様々な条件において使用可能であることは明かであ
ろう。

【００２５】分かり易くするため、まず図２に示した第
１実施例について説明する。このノズルは流入部１２と
流出部１４を有するノズル本体１０を備えている。該ノ
ズルは、中央部２０と、長手方向に延びる貫通孔部２４
を有する後部即ちアダプター２２と、長手方向に延びる
貫通孔部２８を有する前部即ち先端部に設けられたスプ
ルーブッシング２６とを有するハウジングを備えてい
る。アダプター２２は、中央部２０の後端部３０にてネ
ジの噛み合いにより中央部２０に固定される。

【００２６】先端部２６は、中央に長手方向に延びた貫
通孔部３４を有する適切な結合部材３２により中央部２
０に固定される。該貫通孔部３４は、先端部２６と中央
部２０の前端部の外周縁にそれぞれ設けられたネジ部と
ネジ結合する互いに離れた一対のネジ部３５および３６
を有する。中央部２０は、アダプター２２と先端部２６
のそれぞれの貫通孔部２４および２８の軸方向である長
手方向に貫通する第１開口部４０を有する。図１に示す
ように、腎臓の形をした２つの開口部４０を有すること
が好ましい。これにより、ノズルＡ全体を貫く流路が形
成される。第２開口部４２は、第１開口部４０に対し垂
直方向に、そして開口部４０とは連通しないで、中央部
２０の対向する側壁間を貫通している。

【００２７】バルブ本体４８は、ノズル本体１０内で往
復運動を行うようになっている。このため、該バルブ本
体４８のニードル５０は、中央部２０内を第１開口部４
０と平行に長手方向に延びる第３開口部５１内に、往復
運動可能なように配置される。ニードル５０は、先細り
の第１端部５２と、円柱状の中央部５３と、端面が平坦
な第２端部５４とを有する。該第１端部５２からは、長
手方向に延びる開口部５６がバルブニードル５０内を第
２開口部５８に達するまで延びている。この第２開口部
５８は、ニードル５０の外周から内部に向かって第１開
口部４０に対して垂直方向に延びている。第２開口部５
８は、外周部にネジが設けられた取付具６０と噛み合う
ように適切にネジ切りされる。取付具６０の長手方向に
は、ニードル５０の長手方向の開口部５６と連通する孔
部６１が貫通するように延びている。このような構造に
より、ガスなどの比較的非粘性の適当な流体は、取付具
６０を通してニードル５０へ送られ、ニードル５０の開
放端部から先端部２６の孔部２８へと流出する。穴部６
１には、好ましくはフィルター６２が取り付けられ、該
穴部６１を通過するガスを濾過する。

【００２８】図２Ａに示すように、好ましくは、ニード
ルの第１端部５２には、前端部が該ニードル第１端部５
２を越えて延出する管部６３が固定される。管部６３
は、ニードル５０を貫通する比較的非粘性の流体のため
の開口部５６とは流体的に連通している。好ましくは、
１層からなる断熱材６４が、ノズル本体の中央部２０と
先端部２６との間に配置される。

【００２９】断熱材６４は、ノズルからスプルーブッシ
ング２６への熱伝導を妨げるという利点がある。これに
より、ノズル本体の中央部２０とバルブ本体４８からの
熱がスプルーに沿って伝導することが防止されるので、
金型が冷却するときにスプルー内のプラスチック材料が
低温に保たれる。従って、ガスなどの比較的非粘性の流
体が開口部５６および５８を逆流して放出されるとき、
スプルー端部のプラスチックは凝固して固体状態とな
る。このため、スプルーからの溶融プラスチックは、溶
融状態のままであれば放出ラインに侵入することになる
が、固体状態ではこの心配はない。

【００３０】断熱材６４はマイカ材料により作製するこ
とができる。この断熱材料は衝撃強さが比較的弱いの
で、好ましくは、スペーサーエレメント６５が断熱材６
４と中央部２０との間に配備される。スペーサーエレメ
ント６５は、好ましくは鉄鋼などの比較的硬質な材料に
より作製される。断熱材６４とスペーサーエレメント６
５には、先端部であるスプルーブッシングの孔部２８お
よび結合部材２２の孔部３４と同軸の貫通開口部が設け
られている。

【００３１】ニードル５０の前部は被覆ブッシング６６
により包囲される。この被覆ブッシング６６は、好まし
くはカーバイドなどの比較的硬質な材料により作製され
る。該ブッシング６６の利点は、遮断ピンの打ちつけ、
つまりその往復運動を取り込み、中央部２０のニードル
５０の摩耗度を低減する働きをすることである。

【００３２】ノズルは、さらに好ましくは、ノズル本体
１０を第１方向に選択的に付勢して、ニードルの第１先
端部５２の側面６８を、スプルーブッシング２６の孔部
２８に連通しているスペーサーエレメント６５の角部６
９に当接させることにより、ノズル本体１０の流出部１
４を閉塞する手段を有する。再度、図２を参照すると、
上記の選択的に付勢する手段は、ノズル本体１０の中央
部２０に固定され、好ましくは、ノズル本体１０の中央
部２０を包囲するドーナツ状のピストン７２を備えてい
る。ピストン７２は、第１端部キャップ７４および第２
端部キャップ７６と、円筒状の外被部７８および内被部
８０とにより範囲が規定されたハウジング内に収納され
ている。これらの壁部により、ピストン７２が往復運動
をおこなうための空室８２を有するハウジングが形成さ
れる。端部キャップ７４および７６それぞれに固定され
る取付具８７および８８のそれぞれの穴部８４および８
６は、空室８２の２つの端部と連通している。これらの
穴部は、第１端部キャップ７４および第２端部キャップ
７６を貫通して、空室８２と連通している。

【００３３】ピストン７２の前方側には一対のピストン
ロッド９２（図３参照）が固定されており、これらピス
トンロッド９２は、第１端部キャップ７４を貫通して、
自由端部で一対のバー９４（図１参照）に固定される。
そしてバー９４は、ニードル５０の第２端部５４に隣接
する部分にて該ニードル５０に固定される。このよう
に、ピストン７２の往復運動は、バー９４、およびノズ
ル本体１０の中央部２０のニードル５０を往復運動させ
ることになり、その結果、中央部２０の長手方向に延び
る開口部４０と、先端部２６の孔部２８との間を選択的
に連通し得る状態または連通不能状態にする。

【００３４】付勢手段７０をノズル本体１０へ固定する
こと、およびハウジングエレメント７４、７６、７８、
８０を互いに固定することは、複数の締付具１０２によ
り行われる。この取付具はナットとボルトの形態でよ
い。付勢手段７０とノズル本体１０の中央部２０との間
には、ドーナツ状の隙間１０４があり、この隙間１０４
にはマイカなどの適切な断熱材料１０６が詰められてお
り、ノズル本体１０の熱が付勢手段７０の構成部分に伝
導することを防止している。ニードル５０からの熱のい
くらかは、バー９４およびロッド９２を通過して付勢手
段７０へ伝導される。しかし、これら２つのエレメント
９２および９４は、外界に露出しているために熱はほと
んどが放熱される。

【００３５】空室８２の両側面を密封するべくピストン
７２の周囲に接着されるシール１０８などの密封エレメ
ントは、高温により劣化して、ピストン７２を停止させ
るおそれがあるが、付勢手段をノズル本体１０から断熱
することによりそのような停止は効果的に防止される。
ピストン７２が停止すれば、明らかにニードル５０の往
復運動が阻止される。また、ピストン７２の周囲で空気
漏れが生じる可能性もあり、この結果、ニードル５０の
往復運動に利用される力が低減されることによって、往
復運動が不可能になるおそれもある。さらに、この往復
運動手段が断熱されていなければ、ニードルの熱のかな
りの割合が、往復運動手段へと伝導されることになる。
つまり、ピストン７２とそのハウジングがヒートシンク
として作用してニードル５０から熱を奪うので、熱可塑
性材料がニードル５０と中央部２０を通過するとき、こ
れらの部分で該材料を溶融状態に保つのに必要な程度に
確実に熱することが困難になる。

【００３６】適切であれば従来の断熱材のいずれを使用
してもよいが、本出願ではマイカ材料を使用している。
ハウジングエレメントと中央部２０との間の金属と金属
との接触のときにのみボルト１０２が使用される点は注
目される。ピストンロッド９２はバー９４に固定される
が、これらのエレメントは外界に露出されるので比較的
低温である。従って、この通路に沿っては熱伝導はほと
んどない。

【００３７】図４は、本発明の第１の好適な実施例にお
いて、形状が僅かに異なったノズル本体が、金型本体に
はめ込まれた状態を示す。この実施態様の図示と理解を
容易にするために、類似のエレメントは符号〔’〕を付
けた類似の番号で、そして新しい構成部分は新しい番号
で示される。

【００３８】本実施態様においては、ノズル本体１０’
は、中央部２０’と後部２２’と、前端部つまり流出部
１４’に配置される少し形状の異なる先端部１１０を有
している。先端部１１０には、直径を小さくした前部１
１２が使用される。この部分は、図２に示した実施態様
の先端部２６の該部分より長さがかなり短くなってい
る。前部１１２は流出孔部１１４で終結する。

【００３９】ノズル本体１０’内にはニードル１２０が
設けられており、往復運動を行うことにより、ノズル本
体１０’の第１開口部４０’を通過する熱可塑性材料の
流量を制御する。このニードル１２０は、先端部１１０
から遮断して流れを阻止することができる前端部１２
２、および第２端部１２４を有する。長手方向の開口部
１２６がニードル１２０の少なくとも一部に沿って延び
ており、取付具６０’を貫通する孔部６１’と連通す
る。取付具６０’は、加圧流体を供給するホース１２８
を、ニードルの開口部１２６と連通させる。

【００４０】孔部６１’にはエアフィルター６２’が取
り付けられる。エアフィルター６２’の孔隙率は、好ま
しくは、例えば60ミクロンである。このエアフィルター
にはまた、約0.010インチの貫通穴部（図示せず）を配
置して、ガスが制限されずに流入できるようにしてもよ
い。フイルター６２’は、キャビティ内で成形されるプ
ラスチック材の内部に形成される気孔の内表面から「塵
払い」されたプラスチック粒子を除去するべく必要な気
孔の減圧をおこなうために、ガスを流出しているときに
は特に有用である。

【００４１】ノズル本体１０’と共に使用される金型本
体１３０には、金型中子部１３２と金型外被部１３４と
を有している。これら２つのエレメントによりキャビテ
ィ１３５の範囲が規定される。先端部１１０の出口穴部
１１４はキャビティ１３５と連通している。ノズルＡの
全体を実質的に収容するための適切な室１３６が、金型
外被部１３４の内部に形成されている。適切なクランプ
板１３８は、金型外被部１３４における室１３６内のノ
ズルＡを包囲するように設計される。ただし、このクラ
ンプ板１３８には、アダプター２２’が貫通する穴部１
４０が配備されなければならない。

【００４２】図５において、適切な締付具１４２によ
り、クランプ板１３８がキャビティ１３５へ固定され
る。図５に示す実施態様においては、締付具１４２は、
金型本体の中子部１３２をクランプ板１３８に固定し
て、その間に金型本体の外被部１３４を保持するように
示されているが、他の形状もまた使用できることは明か
であろう。例えば、一般的な締め付けタイプの１つとし
て、２つの同じサイズの離れたクランプ板を使用し、１
つは金型本体の中子部１３２の背面に、もう１つは金型
本体の外被部１３４の前面に配置して、中子部１３２お
よび外被部１３４のサイズより大きくすることによっ
て、締付具はこれらクランプ板のみ貫通するようにした
ものがある。

【００４３】射出成形機のハウジング１５６の前部に
は、ノズル本体の後部のアダプター２２’のくぼみ表面
１６０と整合するように、まるみ表面１５８が配備され
る。ハウジング１５６には、ネジ１６２が穴部１６４の
中に配置される。この穴部１６４はアダプター２２’を
貫通する穴部２４’と連通し、また穴部２４’はノズル
本体の中央部２０’を貫通する開口部４０’と連通す
る。このようにして、可塑化された熱可塑性材料はネジ
１６２により押し出され、各穴部を通過して先端部１１
０へと流れ、そこで金型のキャビティ１３５へ入りプラ
スチック体Ｄを形成する。

【００４４】ノズル全体、または少なくともその本質部
分を金型の外被部で覆うことは効果的である。というの
は、このようにすればノズルを高温に保つことができ、
ノズルに通常必要とされるような外部加熱リングが不要
となる。さらに、スプルーの表面積が減少してガスが直
接キャビティへ流入するために、プラスチック材料の流
量をさらに制御することができる。つまり、スプルーと
ニードルの間には溶融プラスチックは存在しないので、
キャビティからガスを減圧して逆流させることが容易に
なる。スプルーが長く、ニードルとキャビティの間に存
在する溶融熱可塑性材料が増えれば、溶融プラスチック
がガスラインに吸引されてガスラインが詰まる可能性が
高くなる。最後に、金型の外被部の中にノズルを配置す
ると、成形機構全体の設定が容易となり、また装置を少
しはコンパクトにすることができる。

【００４５】図６は本発明の第２の変形実施態様であ
る。この変形例を容易に理解できるように、類似のエレ
メントは符号〔”〕を付けた類似の番号で、そして新し
い構成部分は新しい番号で示されている。

【００４６】この実施態様においては、金型システム１
７０は金型本体の中子部１７２と外被部１７４を有して
おり、中子部１７２は外被部１７４に隣接し、両者によ
りキャビティ１７６の範囲が規定される。金型本体の外
被部１７４の中には、金型ノズルの先端部１８０を保持
するように範囲が設定された室１７８が配置されてい
る。金型本体の外被部１７４に隣接して、支持板１８２
が配置されている。この支持板１８２の内部には、ノズ
ルの一部を保持することができる大きさの貫通開口部１
８４が形成されている。支持板１８２に隣接して、クラ
ンプ板１８６が配置されている。このクランプ板１８６
は、金型本体の中子部１７２と外被部１７４と支持板１
８２とを互いに締め付ける働きをする。クランプ板１８
６には、前出の実施態様と同様の方法でノズル本体１
０”と連結される付勢手段７０”を収納できるような、
適切な直径の穴部１８８が貫通している。クランプ板１
８６の後部側には、位置決めリング１９０が配置されて
いる。この位置決めリング１９０は、前出の実施態様と
同様の方法でノズル本体の中央部２０”にネジで固定さ
れるアダプター２２”を収納するために、適切な貫通開
口部１９２が配備される。

【００４７】中央部２０”の長手方向に延びる開口部４
０”の内部には、ニードル２００が往復運動を行うよう
に配置されている。このニードル２００は、図４および
図５に示した実施態様の第１端部１２２よりかなり短く
また先細り量も少ない第１端部２０２と、第２端部２０
４と、長手方向の開口部２０６と、を有する。この開口
部２０６は、第１端部２０２から延びて、ニードル２０
０にネジにより固定された取付具６０”から延びる穴部
６１”と連通するようにされている。取付具６０”に
は、ガスなどの流体が開口部２０６を通って両方向に流
動できるように、適切な導管１２８”が取り付けられて
いる。

【００４８】図で明らかなように、この実施態様では、
ノズル全体が金型本体の外被部１７４の内部に収納され
ているわけではない。これは、本実施態様では支持板１
８２が必要であるためである。このような実施態様は、
ノズルが、キャビティ１７６のように非常に狭い金型、
つまり、かなり小型の金型に使用される場合に有用であ
る。

【００４９】図７は、図２、図４、および図６にそれぞ
れ示すニードル５０、１２０、２００の替わりに使用さ
れるニードル構造を示す。図７のこのニードル構造は好
適である。

【００５０】図７に示すニードル構造では、ニードル２
２０は、第１の前側部材２２２と第２の後側部材２２４
を有しており、両部材はネジ切り部２２６において適切
に互いに選択的に固定される。前側部材２２２には開口
部が長手方向に貫通している。この開口部は、第１の直
径を有する第１部２３０と、少し大きい第２の直径を有
する第２部２３２と、さらに大きい第３の直径を有する
第３部２３４とを有する。この前側部材２２２の開口部
は、長手方向に延びる後側部材２２４の開口部と連通す
る。この後側部材２２４の開口部は、前側部材２２２の
第３部２３４よりさらに大きい直径を有する第４部２３
６と、第２のより小さい直径を有する第５部２３８を有
する。

【００５１】このように、長手方向に延びる流路が、ニ
ードル２２０の長手方向に沿って一連の開口部２３０、
２３２、２３４、２３６、２３８により形成されてい
る。一連の穴部２３０、２３２、２３４、２３６の内部
には、適切な形状をしたピン２４０が、往復運動可能に
配置されている。このピン２４０は、開口部２３０に納
まることができるような直径を有する第１前部２４２
と、第３直径の開口部２３４内で往復運動を行うことが
できる第２のさらに大きな直径を持つ中央部２４４を有
する。ピン２４０はまた、第４直径の開口部２３６内で
往復運動をおこなうことができる第３の後部２４６を有
する。

【００５２】ピン２４０の長手方向には、第１穴部２５
０が貫通している。この第１穴部２５０は、前端部にお
いて該穴部に対して一定の角度で延びる複数の周囲また
は横断ポート２５２へと続いて終結する。好ましくは、
４つのポート２５２が、ピンの第１前部２４２の周辺に
間隔を等しく開けて配置される。第１穴部２５０と連通
して、さらに大きな直径の第２穴部２５４が、ピン２４
０の後端部２５６から延長している。第２穴部２５４は
第１穴部２５０と連通すると共に、一対のサイドポート
２５８とも連通している。このサイドポート２５８は、
第１穴部２５０に対して一定の角度で延びている。

【００５３】開口部２３４の前端部にはフィルター２６
４が配置され、該開口部を通過する流体の濾過に使用さ
れる。フィルター２６４は圧入されてはおらず、フィル
ター２６４とニードルの第１前側部材２２２の前壁との
間には少し間隙がある。フィルター２６４は、キャビテ
ィ内をガス減圧するときに必要である。これは、熱可塑
性材料が凝固された後の成形品の内部に形成される気孔
からガスが減圧されるとき「塵払い」されるプラスチッ
ク粒子がガスラインに逆流することを防ぐために使用さ
れる。つまり、フィルター２６４は、キャビティに流入
するガスを濾過するためではなく、熱可塑性粒子がガス
ラインに逆流し、結果的にガスラインやその中に配置さ
れたバルブが詰まるのを防ぐために、キャビティから逆
流するガスを濾過するように使用される。

【００５４】フィルター２６４に隣接して、支持エレメ
ントまたはスパイダー２６６が配置され、ニードルの開
口部内のピン２４０を中央に支えるために使用される。
スパイダー２６６とピンの第３後部２４６の間には、流
体圧が加わらないときにピン２４０を弾力で後方に移動
させる圧縮スプリング２６８が延びている。図７に示す
ように、流体圧があるときは、ピン２４０は前方すなわ
ち図７の左側に進み、圧縮スプリング２５８の付勢に抗
して、周辺部のポート２５２を露出させる。

【００５５】圧縮スプリング２６８を圧縮するには、約
20〜50psiの力が必要である。これに対して、ニードル
およびピンのそれぞれの一連の開口部を通過する最小ガ
ス圧は約2000psiである。従って、開口部２３８にガス
圧が最初に導入されるとき加えられる力により、ピン２
５０は前方に押し出され、周辺ポート２５２がニードル
２２０の先端部を越えて延びるので、その結果、ガスが
周辺ポートから流出する。つまり、流体圧は、図７の右
側から長手方向に、一連の開口部２３８、２５４、２５
０を通過して横断ポート２５２へと移動することにな
る。横断ポート２５２は、ピン２４０が退却していると
きは、ニードルの第１部材の第２直径の開口部２３２に
位置している。圧縮ガスによりニードル２２０内でピン
２５０が前方に押されているときは、サイドポート２５
８はニードルの第１部材２２２の傾斜面２７２に当接し
ているため、ガスはサイドポート２５８から流出するこ
とはできず、サイドポート２５８は利用されない。従っ
て、ガスがピン２５０を通過するときは、ガスにより、
ピン２５０が傾斜面２７２から離れて押し戻されること
はない。しかし、ガス圧が止まると、ピンは圧縮スプリ
ング２６８により簡単に退却する。

【００５６】減圧をするため、開口部２３８からガスの
流入が始まると、加圧ガスは、ピン２５０の先細の側縁
部２７４近辺の開口部２３０を通過して、開口部２３
２、フィルター２６４、開口部２３４、そしてサイドポ
ート２５８を経て開口部２３８へと到り、そしてニード
ル２２０から流出する。

【００５７】本発明は、好適な実施態様および変形実施
態様に関連して記述した。本明細書を読み理解すれば修
正や変更は明らかに可能である。このような修正や変更
はすべて、それらが添付の特許請求の範囲またはそれに
同等する範囲に属するものである限りは、本発明に包含
されるものとする。

【００５８】

【発明の効果】本発明のノズルは、このように、内部が
高温に保持され、内部を通流する粘性流体の流量を確実
に制御することができる。また、本発明の射出成形金型
および射出成形装置は、このようなノズルがキャビティ
の外被部内に収納されるために、全長を著しく低減させ
ることができる。キャビティ内には非粘性流体および粘
性流体がノズルにより流入され、また、非粘性流体はノ
ズル内を逆流させることにより排出される。従って、ヒ
ケ等が生じない良好な成形品を確実に製造することがで
きる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の変形実施態様による射出ノズル
の正面の立面図である。

【図２】(a)は図１のノズルにおける２−２線に沿った
断面における立面図である。(b)は図２(a)に示すノズル
の一部の拡大図である。

【図３】図１のノズルの平面図である。

【図４】キャビティの外被部とクランプ板との間に固定
された、本発明の第１の好適な実施態様によるノズルの
部分断面部の立面図である。

【図５】図４の構造のノズルの部分断面部の縮小立面図
と、それと協動する射出成形装置を示している。

【図６】本発明によるノズル機構の第２の変形実施態様
の全域にわたる断面部の立面図である。

【図７】本発明の第２の好適な実施態様によるノズルニ
ードルとピンの全域にわたる拡大断面図である。

【符号の説明】

Ａ ノズル Ｂ 金型本体 Ｃ 射出成形機 １０ ノズル本体 １２ 流入部 １４ 流出部 ２０ 中央部 ２２ アダプター ２４ 穴部 ２６ 先端部 ２８ 穴部 ３０ ネジの噛み合い部 ３２ 連結材 ３４ 穴部 ３５、３６ ネジ切り部 ４０ 第１開口部 ４２ 第２開口部 ４８ バルブ本体 ５０ ニードル ５１ 第３開口部 ５２ 第１端部 ５３ 中央部 ５４ 第２端部 ５６ 開口部 ５８ 第２開口部 ６０ 取付具 ６１ 穴部 ６３ 管部 ６４ 断熱材 ６５ スペーサーエレメント ６６ 摩耗ブッシング ６８ 側面 ６９ 角部 ７０ 付勢手段 ７２ ピストン ７４、７６ 第１、第２端部キャップ ７８ 外被部 ８０ 内被部 ８２ 空室 ８４、８６ 穴部 ８７、８８ 取付具 ９２ ピストンロッド ９４ バー １０２ 締付具 １０４ 間隙部 １０６ 絶縁材

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 アラン パー カナダ国 ケイ６ケイ ３ビー８ オンタ リオ， ロンドン， クレセント， ウィ ディコム 17

Claims (24)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 粘性流体を金型本体のキャビティへ注入
   するためのノズルを有する射出成形用小型金型であっ
   て、 中子部と、外被部と、該中子部および外被部とを互いに
   固定するためのクランプ板とを有する金型本体と、 金型本体の該外被部に配置されたスプルー部と、 該スプルー部と機能的に連結された流入部と、該スプル
   ー部と連通する流出部と、該流入部から流出部まで延び
   る粘性流体用の流路と、を有するノズル本体と、 該ノズル本体の流路内にて往復運動を行い、該ノズル本
   体の流出部を通過する粘性流体の流量を制御するために
   配置されるバルブエレメントと、を備えており、 少なくとも該ノズル本体と該バルブエレメントの一部
   は、該金型本体の外被部内に形成される孔に配置され、
   該ノズル本体のその他の部分は、実質的には該金型本体
   の外被部と該クランプ板との間に配置されていることを
   特徴とする射出成形用小型金型。
2. 【請求項２】 前記ノズル本体に取り付けられ、前記バ
   ルブエレメントを往復運動させるべく機能するようにバ
   ルブエレメントに接続しているシリンダー機構をさらに
   備えた請求項１に記載の射出成形用金型。
3. 【請求項３】 前記シリンダー機構と前記ノズル本体と
   の間に配置されており、該ノズル本体から該シリンダー
   機構への熱伝導を阻止するための断熱層をさらに備えた
   請求項２に記載の射出成形用小型金型。
4. 【請求項４】 前記ノズル本体の流出部と前記スプルー
   部との間に配置されており、該ノズル本体から該スプル
   ー部を断熱するための１層の断熱物質をさらに備えた請
   求項１に記載の射出成形用小型金型。
5. 【請求項５】 前記シリンダー機構は、 半径方向に延びた互いに離れた第１および第２キャップ
   板と、 第１および第２キャップ板に固定されており、加圧流体
   を受け入れるための流体室を形成するように、軸方向に
   離れた第１および第２のハウジング内被部および外被部
   と、 前記流体室内で往復運動を行うように保持されるピスト
   ン部材と、 該流体室用に配置され、該流体室からの加圧流体の流出
   入を可能にする流出入口組立体と、を備えた請求項１に
   記載の射出成形用小型金型。
6. 【請求項６】 前記バルブエレメントは、前記スプルー
   部の一部と選択的に整合して粘性流体が通過することを
   阻止するようにされた、第１端部および第２端部を有す
   るニードルを備えており、該ニードルは軸方向に延びる
   非粘性流体用の流路を有する請求項１に記載の射出成形
   用小型金型。
7. 【請求項７】 前記非粘性流体用の流路内で往復運動を
   行うように配置された遮断ピンを備えており、該遮断ピ
   ンは非粘性流体が該非粘性流路を通過することを選択的
   に阻止できる請求項６に記載の射出成形用小型金型。
8. 【請求項８】 一方の端部が前記ニードルの第１端部に
   固定されたチューブを備えており、該チューブが該非粘
   性流体用の流路と流体的に連通している請求項６に記載
   の射出成形用小型金型。
9. 【請求項９】 前記ノズル本体を形成する材料より硬質
   の物質にて形成された、該ノズルの一部を包囲するブッ
   シングをさらに備えており、該ブッシングは前記ニード
   ルが往復運動をするときに前記ノズル本体に対する該ニ
   ードルの摩耗を制限するように作用する請求項６に記載
   の射出成形用小型金型。
10. 【請求項１０】 プラスチック部品を成形するための射
    出成形装置であって、 熱可塑性材料を可塑化および放出する出口部を有する射
    出成形機と、 中子部および外被部を有しており、該中子部および該外
    被部によりキャビティの範囲が規定されるとともに該キ
    ャビティが該射出成形機から熱可塑性材料を受け入れる
    ようにされていて、さらに、該外被部には該キャビティ
    と連通する開口が配備されている金型本体と、 該金型本体の開口に固定されたスプルー部と、 該金型本体の開口に固定され該射出成形機と連通してい
    る流入部と、該スプルー部と連通している流出部と、該
    流入部から該流出部へ延びる流路とを有するノズル本体
    と、 該ノズル本体の流路を通過する熱可塑性材料の流量を制
    御する第１バルブと、を備えた射出成形装置。
11. 【請求項１１】 前記ノズル本体に取り付けられてお
    り、前記第１バルブを選択的に往復運動させる作動機構
    をさらに備えた請求項１０に記載の射出成形装置。
12. 【請求項１２】 前記ノズル本体と前記作動機構との間
    に配置された第１の断熱材と、該ノズル本体と前記スプ
    ルー部との間に配置された第２の断熱材と、をさらに備
    えた請求項１１に記載の装置。
13. 【請求項１３】 前記第１バルブは、前記ノズル本体の
    部分と嵌合されて選択的に密封するようにされた第１端
    部、および第２端部を有するニードルと、該ニードルの
    長手方向に延びており該ニードルの第１端部で終結する
    非粘性流体用の流路と、を備えた請求項１０に記載の射
    出成形装置。
14. 【請求項１４】 前記ニードルの非粘性流体用の流路を
    通過する非粘性流体の流量を制御するための第２のバル
    ブをさらに備えた請求項１３に記載の射出成形装置。
15. 【請求項１５】 前記ニードルの第１端部に固定され前
    記非粘性流体用の流路と連通する管をさらに有する請求
    項１３に記載の射出成形装置。
16. 【請求項１６】 比較的粘性の流体と、比較的非粘性の
    流体を注入するためのノズルであり、 流入部および流出部と、該流入部および該流出部から延
    びる該粘性流体用の流路を有するノズル本体と、 該ノズル本体の流路内で往復運動を行うために配置さ
    れ、該ノズル本体の流出部を通過する粘性流体の流量を
    制御する遮断ニードルと、 該遮断ニードル内を延びて該遮断ニードルの前端部で終
    結する非粘性流体用の通路と、 該遮断ニードルの非粘性流体用の通路で往復運動を行う
    ために配置され、該非粘性流体用の流路を通過する流体
    の流量を制御する遮断ピンと、を備えており、 該遮断ピンは、１つの位置においては、非粘性流体の流
    出が可能なように、前端部が該ニードルを越えて延びて
    いることを特徴とするノズル。
17. 【請求項１７】 前記遮断ピンは拡大部を有する延長部
    を備えている請求項１６に記載のノズル。
18. 【請求項１８】 前記遮断ピンを一方向に付勢するため
    の付勢手段をさらに備えており、該付勢手段は、前記非
    粘性流体の流路に配置される請求項１６に記載のノズ
    ル。
19. 【請求項１９】 前記遮断ピンは、１つの最終移動位置
    においては、該遮断ピンの前端部が該遮断ニードルの前
    端部より前方に位置するように往復運動する請求項１６
    に記載のノズル。
20. 【請求項２０】 前記遮断ピンは長手方向に延びる開口
    部を有しており、該開口部を非粘性流体が流動すること
    ができる請求項１６に記載のノズル。
21. 【請求項２１】 前記遮断ピンが、長手方向に延びる開
    口部に対して一定の角度で延び、長手方向に延びる該開
    口部の前端部と隣接して連通する少なくとも一つのポー
    トを有しており、該ポートは該遮断ピンが前記一つの位
    置にある場合に前記ニードルから延びている請求項２０
    に記載のノズル。
22. 【請求項２２】 前記遮断ニードルは、基部と、該基部
    にネジ受けされる前記先端部とを備えており、該ニード
    ルの前記非粘性流体用の流路の第１部は該先端部を貫通
    して該基部内を延びる該非粘性用の流路の第２部と連通
    しており、前記遮断ピンは、該基部と該先端部との間の
    非粘性流体用の流路内に保持される請求項２１に記載の
    ノズル。
23. 【請求項２３】 前記ニードル内の前記ピンの往復運動
    を誘導するためのガイドエレメントをさらに備えている
    請求項１６に記載のノズル。
24. 【請求項２４】 前記ニードルを通過する非粘性流体を
    濾過するためのフィルター材をさらに備えている請求項
    １６に記載のノズル。