JPH0724891A - プラスチック射出成形用ホットランナ - Google Patents

プラスチック射出成形用ホットランナ

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JPH0724891A
JPH0724891A JP19690093A JP19690093A JPH0724891A JP H0724891 A JPH0724891 A JP H0724891A JP 19690093 A JP19690093 A JP 19690093A JP 19690093 A JP19690093 A JP 19690093A JP H0724891 A JPH0724891 A JP H0724891A
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JP
Japan
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resin
passage
injection molding
hot runner
nozzle
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JP19690093A
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Satoshi Kitaichi
敏 北市
Chiaki Nakamura
千明 中村
Atsushi Fukuda
厚 福田
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Taiho Kogyo Co Ltd
Original Assignee
Taiho Kogyo Co Ltd
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    • B29C45/26—Moulds
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
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  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Moulds For Moulding Plastics Or The Like (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】 加熱・保温効率、温度制御性が良く、樹脂の
滞留がなく、成形サイクルが短縮できるプラスチック射
出成形用ホットランナを提供する。 【構成】 スプルー２ａ、ランナ２ｂ，２ｃ，ゲート２
ｄのような樹脂通路があるマニホルド５、ホットランナ
ノズル８などを電気絶緑材料で構成し、樹脂と接触する
面に導電膜１４、２４、２６を形成する。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明はプラスチック射出成形に
おけるホットランナに関する。
【０００２】
【従来の技術】プラスチックの射出成形においては射出
成形機のノズルから金型のキャビティに溶融樹脂を射出
するのであるが、それには上記ノズルからキャビティに
至る樹脂の通路が必要である。この樹脂の通路で固化し
た樹脂は成形品としては不要なものであるので切断除去
する必要があり、また通路部の樹脂量だけ余分の材料を
必要とする。そこで樹脂通路における樹脂が冷却・固化
しない工夫が色々と試みられていた。
【０００３】樹脂通路はその形状と占める位置によりス
プルー、ランナ、ゲート等の名称で呼ばれるが、上記工
夫の一つとしてホットランナと呼ばれる金型構造が用い
られている。
【０００４】図１０は従来のホットランナの構造を示し
たものである。キャビティ型３とコア型４とが閉じてキ
ャビティ１０が形成される。射出成形機のノズル１から
射出された溶融樹脂は、スプルー２ａ、ランナ２ｂ、ラ
ンナ２ｃを経て、ゲート２ｄよりキャビティ１０に射出
される。ここではマニホルド５の内部に設けられる樹脂
通路をランナ２ｂと呼び、ホットランナノズル８の内部
に設けられた樹脂通路をランナ２ｃと呼んでいる。マニ
ホルド５はシーズヒータ６により加熱／保温され、ホッ
トランナノズル８はバンドヒータ７により加熱／保温さ
れているので、ランナ２ｂ、ランナ２ｃの樹脂は上記加
熱により溶融状態を保っている。
【０００５】この状態で射出成形が始まると上記ホット
ランナノズル８の内部のランナ２ｃに溜っていた溶融樹
脂はゲート２ｄから直接キャビティ１０に射出される。
一定の冷却時間が経過するとキャビティ１０内の樹脂が
固化するのでキャビティ型３とコア型４とを開いて成形
品を取り出す。
【０００６】この時ゲート２ｄの樹脂の径は小さいので
容易に切断することができ、ランナの切断工程が不要で
ある。
【０００７】またゲート２ｄにおける樹脂量は少ないの
で、すみやかに固化し、固化することによりゲート２ｄ
を閉塞して溶融樹脂が流出するのを防ぐことができる。
【０００８】また成形された製品はランナ部を有しない
から、ランナ分の材料の損失を防ぐことができる。
【０００９】図１１も従来のホットランナの構造を示し
たものである。この場合はホットランナノズル８におけ
るランナ２ｃはカートリッジヒータ９により加熱／保温
されている点が図１０の場合と異なっている。図１０の
バンドヒータ７に較べるとランナ２ｃの樹脂を直接加熱
しているので熱損失が少ない。
【００１０】上記のスプルー２ａ、ランナ２ｂ、ランナ
２ｃ、ゲート２ｄを以下ではランナ２と総称する。
【００１１】また従来例のホットランナの中には、ホッ
トランナノズルを所定の電気抵抗を有する導電性金属に
より形成し、ホットランナノズル自身を発熱させるよう
にしたものもある（例えば特公平１−５９８９５号公報
参照）。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら上記に説
明した従来のホットランナは以下に述べるような問題が
ある。
【００１３】図１０および図１１においてホットランナ
ノズル８の先端部８ａはキャビティ型３に部分的に接触
しているが、キャビティ型３は樹脂を冷却させるために
水管等で低い温度に維持されているので、先端部８ａの
壁面温度も低下する。したがって上記先端部８ａの壁面
に近いランナ２ｃ内の樹脂２ｅと、壁面から遠いランナ
２ｃ内の樹脂２ｆとの間に温度傾斜が生じる。この結
果、壁面に近い樹脂２ｅは粘度が大きくなり流動性が低
下する。壁面から遠い樹脂２ｆは温度低下が小さいので
粘度変化は少なく、したがって流動性も低下しないので
毎回の成形サイクル毎に新しい樹脂に入れ替わるが、壁
面に近い樹脂２ｅは流動性低下のために毎回の成形サイ
クルで完全に入れ替わらずに次の成形サイクルに持ち越
すことがある。そして持ち越された樹脂が次第に溜って
くるのでこの現象を「樹脂の滞留」と呼んでいる。滞留
した樹脂は樹脂特性が劣るし、特に樹脂の色替え時に
は、前ロットの色が残り次の色に混ざって不良品の原因
となることがある。
【００１４】とりわけ、キャビティ型３の温度が何らか
の原因で設定温度より下がった時には、壁面から遠い樹
脂２ｆの温度も下がり流動が悪くなって、その結果ラン
ナ２ｃの通路を塞いでしまい樹脂の射出ができないとい
うトラブルを引き起こす場合もある。
【００１５】滞留を防止するにはランナ２ｃの樹脂温度
を上げるのが良いが、樹脂温度を上げ過ぎると樹脂が分
解して樹脂特性が劣化するという問題を起こす。
【００１６】以上のような事情でホットランナノズル８
の先端部８ａでは、精密な温度制御が要求される。
【００１７】ところが上述したようにホットランナノズ
ル８の加熱はバンドヒータ７で行なう例が多いが此の場
合には、熱はバンドヒータ７からホットランナノズル８
の壁を通じて樹脂に伝熱されるので、バンドヒータ７の
温度を変えても樹脂の温度は変化しにくい。つまり温度
の制御性は良くない。これに対し図１１に説明したカー
トリッジヒータ９をホットランナノズル８の樹脂通路に
挿入した場合はバンドヒータ７に較べると加熱効率はよ
くなりその分、制御性も良くなるが、カートリッジヒー
タ９を挿入する構造が複雑になりコストアップとなり、
また挿入口から樹脂が漏れ出すという問題もある。
【００１８】またホットランナノズル８の先端部８ａと
キャビティ型３との接触面積を小さくして、伝熱による
温度低下を小さくして樹脂の滞留を防ぐ方法も考えられ
る。しかし樹脂射出の間は樹脂の流動性を確保するため
高い温度に維持することが必要であるが、射出が終わり
冷却工程に入れば、速やかに温度を下げてゲート２ｄに
おける樹脂の冷却固化を促進して冷却サイクルを短縮し
なければならない。
【００１９】このためにはむしろ接触面積を増やして伝
熱量を大きくしなければならない。したがって接触面積
を小さくして樹脂の滞留を防ぐ方法は成形サイクルを短
縮する要求と矛盾する。
【００２０】また多数個取りの金型あるいは成形品の形
状によっては複数のホットランナのゲートを用いてキャ
ビティに樹脂を射出する場合がある。このような場合に
複数のゲートの開閉を同時に行なってよい場合もある
が、特定のゲートの開口を遅らせたり早めたりしなけれ
ばならない場合もある。このようなゲートの開閉を遅速
したい要求に対しては上述した従来のホットランナでは
応えることができない。その場合にはゲート部に機械的
なバルブを組み込んだいわゆる「バルブゲート」を用い
なければならないが、バルブゲートは一般に高価であ
り、また構造が複雑で故障し易いという問題もあった。
【００２１】特公平１−５９８９５号公報に開示のもの
は、電流のＯＮ／ＯＦＦでゲート部の樹脂を溶融／固化
できるので、可動部を用いずにゲート部を開閉できる特
徴がある。ところがゲート部を開閉するには短時間でゲ
ート部の樹脂を溶融させねばならず、それには比較的大
きな電力をゲート部に集中させてパルス的にＯＮ／ＯＦ
Ｆする必要がある。一方、マニホルド部のように樹脂の
保温を目的とする部分では、一旦温度上昇した後は、小
さな電力を比較的長い周期でＯＮ／ＯＦＦさせた方がよ
い。しかし特公平１−５９８９５号公報に開示のもの
は、ゲート部と保温部とが１つの電気回路で構成されて
いるので加える電力量をゲート部と保温部とで分けて制
御することが困難であるという問題がある。
【００２２】さらに従来例のホットランナのマニホルド
５の場合は、図１０に示すように樹脂の通路の外側にシ
ーズヒータ６を装着しているので、マニホルド５の外部
に熱が放散しやすい構造になっていた。そのためマニホ
ルドの加熱効率を低下させるという問題の外に、金型の
他の部分が不必要に加熱されたりするのでこれを防ぐた
めにマニホルド５を断熱材で断熱することも必要となり
金型コストの上昇の原因になっていた。
【００２３】本発明は上記問題を解決することを目的と
するもので、構造が簡単でしかも保温・加熱効率ならび
に温度制御性が良くしかも樹脂の滞留がなく成形サイク
ルが短縮できるプラスチック射出成形用ホットランナを
提供するものである。
【００２４】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
本発明によるプラスチック射出成形用ホットランナは、
射出成形機のノズルから金型のキャビティに至る樹脂通
路の少なくとも一部を電気絶縁材料で構成し、上記電気
絶縁材料で構成された樹脂通路を溶融樹脂の保温を目的
とする保温通路、および／または溶融樹脂の冷却と再加
熱を行なう加熱通路とし、上記保温通路および／または
加熱通路において樹脂と接触する面に導電膜を形成し、
上記保温通路の場合は導電膜に通電して溶融樹脂の保温
を行い、加熱通路の場合は導電膜の通電を断つことによ
り樹脂を冷却固化せしめ、ついで導電膜に通電すること
により加熱通路の樹脂を再溶融させるものである。
【００２５】また本発明によるプラスチック射出成形用
ホットランナは、保温通路を鋼材より熱伝導率の低い電
気絶縁材料で構成し、加熱通路を鋼材より熱伝導率の高
い電気絶縁材料で構成してもよい。
【００２６】また本発明によるプラスチック射出成形用
ホットランナは、保温通路の電気回路と加熱通路の電気
回路を別々に設け、それぞれに最適の電気量を与えるこ
とができる。
【００２７】また本発明によるプラスチック射出成形用
ホットランナは、電気絶縁材料で構成した樹脂通路の外
周を鋼材による外枠で取り囲んでもよい。
【００２８】また本発明によるプラスチック射出成形用
ホットランナは、電気絶縁材料として高速度鋼製または
超硬合金製の工具で切削可能ないわゆるマシナブルセラ
ミックを用いてもよい。
【００２９】また本発明によるプラスチック射出成形用
ホットランナは、保温通路を構成する電気絶縁材料とし
ては、少なくとも酸化珪素（ＳｉＯ2）を含む鱗片状微
結晶の雲母を含有しかつ鋼材より熱伝導率の低いいわゆ
るマシナブルセラミック材を用い、加熱通路を構成する
電気絶縁材料としては、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）を
マトリックスとし劈開性を有する窒化ホウ素（ＢＮ）を
均一に分散したのち焼結することにより得られる鋼材よ
り熱伝導率の高いマシナブルセラミック材を用いるとよ
り効果的である。
【００３０】また本発明によるプラスチック射出成形用
ホットランナは、導電膜にＴｉＮ、ＴｉＣ、ＴｉＣＮ、
ＴｉＡｌＮ、ＣｒＮの群から選ばれた少なくとも１つか
らなる膜を用いたものである。
【００３１】また本発明によるプラスチック射出成形用
ホットランナは、樹脂通路の一部を彫り込んだ電気絶縁
材料同士を向い合わせて当接させることにより、樹脂通
路を形成させることもできる。
【００３２】また本発明によるプラスチック射出成形用
ホットランナは、電気絶縁材料に平面部を形成し、上記
平面部に樹脂通路の一部を彫り込み、上記樹脂通路の表
面に該表面を覆う導電膜を形成し、上記平面部上に端子
部用の導電膜と接触接続用の導電膜を形成し、上記電気
絶縁材料同士を向かい合わせて当接させることにより、
樹脂通路を形成させるとともに、上記接触接続用の導電
膜同士を当接させて電流路を形成してもよい。
【００３３】また本発明によるプラスチック射出成形用
ホットランナは、接触接続用導電膜同士を当接して電流
路を形成する際、上記当接面に金属箔、あるいは金属粉
ペーストを介在させることもできる。
【００３４】
【作用】上記のように構成された本発明のプラスチック
射出成形用ホットランナでは、射出成形機のノズルから
金型のキャビティに至る樹脂通路の少なくとも一部を表
面に導電膜を形成した電気絶縁材料で構成し、樹脂通路
の樹脂と接触する部分で熱容量の小さな導電膜により加
熱・保温するので、不要な部分を加熱することが無いの
で加熱効率が極めて良くなるのはもちろんであるが、加
熱体の熱容量が小さいので加熱・冷却時の時間即応性が
良くなり、その結果、樹脂の滞留を阻止し温度制御も容
易となり加熱時、冷却時の時間即応性が著しく改善でき
る。
【００３５】また一部に樹脂通路を彫り込んだ電気絶縁
材料同士を向かい合わせて当接させることにより、樹脂
通路の周囲を電気絶縁材料で構成することが容易に可能
となるから任意の箇所に容易に導電膜を形成してその部
分の樹脂の加熱・保温を行なうことができる。
【００３６】また電気絶縁材料で構成した樹脂通路を鋼
材からなる外枠で取り囲むことにより強度が増加し高い
成形圧の場合でも使用できる。
【００３７】また樹脂通路における保温部分の電気絶縁
材料として鋼材より熱伝導率の低いセラミックを用いる
と、樹脂と接する面で発生する熱が効果的に樹脂を保温
するので樹脂の溶融状態を良好に保持することができ
る。さらに上記鋼材より熱伝導率の低いセラミックにい
わゆるマシナブルセラミックを用いると、機械加工が可
能であるので複雑形状の樹脂通路を容易に形成できるか
ら、複雑形状の樹脂通路に保温機能を持たせることが容
易に実現できる。
【００３８】また樹脂通路における加熱部分の電気絶縁
材料として鋼材より熱伝導率の良いセラミックを用いる
と、温度制御の即応性が良好となるので可動部を要せず
にゲート部の樹脂通路の開閉を行なうことができる。さ
らに上記鋼材より熱伝導率の良いセラミックに、いわゆ
るマシナブルセラミックを用いると、機械加工が可能で
あるので複雑形状の樹脂通路に樹脂通路の開閉機能を持
たせることが容易に実現できる。
【００３９】また本発明によるプラスチック射出成形用
ホットランナは保温通路の電気回路と加熱通路の電気回
路を別々に設けることができるので、保温通路の電気回
路には比較的小さな電力を比較的長い周期でＯＮ／ＯＦ
Ｆ制御し、加熱通路の電気回路には比較的大きな電力を
パルス的に制御することにより、それぞれの通路の目的
に合わせて最適の電力制御を行なうことができる。
【００４０】また導電膜としてＴｉＮのような導電性で
硬度の高い膜を用いると、電気制御上、都合のよい電気
抵抗値が得られ、しかも傷がつき難くかつ樹脂の離型性
の向上できる。
【００４１】また電気絶縁材料の平面部に樹脂通路の一
部を彫り込み、上記樹脂通路の表面と平面部に該表面を
覆う導電膜を形成し、上記電気絶縁材料同士を向かい合
わせて当接させると、上記導電膜同士が接触して電流路
を形成するので立体配線が可能になり狭い空間に多数の
電気配線を別々に設けることが可能となる。
【００４２】さらに導電膜同士を接触させるとき、接触
面に金属箔、あるいは金属粉ペーストを介在させると接
触面の電気抵抗値を低い値に安定させることができる。
【００４３】
【実施例】図１は本発明の一実施例におけるプラスチッ
ク射出成形のホットランナの斜視図で、理解を容易にす
るため一部を断面図として描いている。また従来例との
対比を容易にするため、共通の部品には同じ番号を用い
て表示した。すなわちマニホルド５にはスプルー２ａ、
ランナ２ｂが形成され、ランナ２ｂの延長上にランナ２
ｃを有する２個のホットランナノズル８ｌ、８ｒが固定
されている。図２はマニホルド５の分解斜視図であり、
図４はホットランナノズル８の分解斜視図である。
【００４４】まず図２を用いて本発明の一実施例におけ
るマニホルド５の構造について説明する。マニホルド５
は前マニホルド１１ａと後マニホルド１１ｂとで成り立
っておりこの両者を向かい合わせてボルト１９で締結す
ることでマニホルド５を形成する。
【００４５】前マニホルド１１ａと後マニホルド１１ｂ
とは同じ構造であるので、後マニホルド１１ｂについて
説明する。後マニホルド１１ｂは鋼製のマニホルド外枠
１２とマニホルドセラミック部１３とより構成されてい
る。図２でマニホルド外枠１２の一部を切り欠いて示し
ているように、マニホルド外枠１２に彫り込まれた凹溝
にマニホルドセラミック部１３がはめこまれている。本
発明の一実施例においては、マニホルドセラミック部１
３がホットランナの働きの主役をはたす部品であり、マ
ニホルド外枠１２は上記マニホルドセラミック部１３を
保護するものである。
【００４６】マニホルドセラミック部１３には、スプル
ー溝２ａ−１、ランナ溝２ｂ−１が彫り込まれている
が、これらは所望の樹脂通路の半分の断面積しか有して
おらず、前マニホルド１１ａと後マニホルド１１ｂとが
結合されてはじめて完全な樹脂通路であるスプルー２
ａ、ランナ２ｂを形成することになる。
【００４７】図３は図２の矢線Ａ−Ａにおける断面図で
あるが、図３に示すようにスプルー溝２ａ−１、ランナ
溝２ｂ−１の表面にはマニホルド保温導電膜１４が形成
されており、このマニホルド保温導電膜１４はマニホル
ドセラミック部１３の一方の端部まで延び、他方の端部
にはマニホルド保温導電膜１４が存在しない。
【００４８】マニホルドセラミック部１３のマニホルド
保温導電膜１４が存在する一方の端部には端子固定ネジ
穴１７が設けられており、マニホルド端子１５が端子固
定ネジ１６によりネジ止めされてマニホルド端子１５が
マニホルド保温導電膜１４に電気的に接続されている。
【００４９】マニホルドセラミック部１３のマニホルド
保温導電膜１４が存在しない他方の端部にはマニホルド
端子１５が嵌入する端子溝１８が形成されている。
【００５０】前マニホルド１１ａと後マニホルド１１ｂ
とを締結してマニホルド５を形成した場合前マニホルド
１１ａのマニホルド端子１５が後マニホルド１１ｂの端
子溝１８に、後マニホルド１１ｂのマニホルド端子１５
が前マニホルド１１ａの端子溝１８に嵌入するのでマニ
ホルド外枠１２とは電気的に絶縁されている。
【００５１】上記構成においてマニホルドセラミック部
１３の材料には、電気絶縁性でかつ鋼材より熱伝導率の
低い材料例えば、アルミナ、窒化珪素、ムライト、ジル
コニヤを用いるのが適当である。電気絶縁性材料を用い
ることにより表面に形成した導電膜１４を導電性の外枠
１２から絶縁することができ、さらに鋼材より熱伝導率
の低い材料を用いることにより導電膜１４で発熱した熱
が外枠１２に伝導するのを防ぎ熱効率を高めることがで
きる。
【００５２】さらに上記マニホルドセラミック部１３の
材料として、高速度鋼製または超硬合金製の工具で切削
可能でかつ電気絶縁性を有するいわゆるマシナブルセラ
ミックのうち低熱伝導率を有するものを用いた。このよ
うな材料としては石原薬品（株）製の商品名「マコー
ル」、あるいは三井鉱山（株）製の商品名「マセライ
ト」がある。これらの材料は電気絶縁性である上に熱伝
導率は０．００４であり、鋼の熱伝導率０．１２に比較
すれば断熱性も良い。しかも従来のセラミック材はダイ
ヤモンド工具でなければ機械加工ができないという制約
があったが、上記したマシナブルセラミックは、高速度
鋼製または超硬合金製の工具で切削可能であるので、図
２に示すような複雑なスプルー溝２ａ−１、ランナ溝２
ｂ−１でも機械加工により比較的容易に形成できるとい
う長所がある。
【００５３】この材料を以下の説明の便宜上「マシナブ
ルセラミック材Ｍ」と呼ぶことにするが、マシナブルセ
ラミック材Ｍは少なくとも酸化珪素（ＳｉＯ2）を主成
分とする鱗片状微結晶である雲母を含有している。
【００５４】また上記マニホルド保温導電膜１４として
は、イオンプレーティング法で形成したＴｉＮ膜で膜厚
１〜２ミクロンのものを用いた。こうすることにより端
子間の電気抵抗値が数オームの値になり、したがって端
子間電圧が数１０ボルトで電流値数１０アンペヤにする
ことができて電気的な制御性が良くなる。
【００５５】マニホルド保温導電膜１４としてはＴｉＮ
膜の外に、ＴｉＣ膜、ＴｉＣＮ膜、ＴｉＡｌＮ膜、Ｃｒ
Ｎ膜、をそれぞれ単独に、またはこれらの膜組成の複合
材からなる膜を用いることもできる。
【００５６】つぎに図１、図４ないし図７を用いて本発
明の一実施例によるホットランナノズル８の構造を説明
する。図１に示すように本発明の一実施例においてはマ
ニホルド５に同じ構造を持った２個のホットランナノズ
ル８ｌ、８ｒが装着されている。もちろんマニホルド５
の数は成形品の形状に応じて所望の数に増減可能であ
る。
【００５７】図４に示すようにホットランナノズル８
ｌ、８ｒは、さらにそれぞれノズル左部２０ａとノズル
右部２０ｂとに分割される。ここでノズル左部２０ａと
ノズル右部２０ｂとは同じ構造であり、両者を向かい合
わせて結合ボルト３０を結合ネジ穴２９に締め付け、さ
らに固定リング３１を下部からはめ込んで固定ボルト３
２で締め付けることにより１個のホットランナノズル８
となる。したがって以下の説明はノズル左部２０ａにつ
いて行なう。
【００５８】ノズル左部２０ａは鋼製のノズル外枠２１
と、上記ノズル外枠２１に彫り込まれた溝にはめ込まれ
たノズルセラミック部２２、およびノズル先端部２３と
より構成される。ノズルセラミック部２２とノズル先端
部２３とをノズル外枠２１から取り外した様子を図５に
示す。図５には理解を助けるためにノズル左部２０ａの
ノズルセラミック部２２を図５（ａ）に、ノズル右部２
０ｂのノズルセラミック部２２を図５（ｂ）に示してい
る。またノズル左部２０ａのノズル先端部２３を図５
（ｃ）に、ノズル右部２０ｂのノズル先端部２３を図５
（ｄ）に示している。上述したようにノズル左部２０ａ
とノズル右部２０ｂとは対称形であるので、左部と右部
のノズルセラミック部および左部と右部のノズル先端部
２３とは同じ形状である。
【００５９】図５に示すように樹脂通路の一部であるラ
ンナ２ｃがノズルセラミック部２２とノズル先端部２３
にまたがって形成されている。さらにノズル先端部２３
では図５（ｃ）、（ｄ）に示すようにランナ２ｃの延長
線上にゲート２ｄが形成されている。
【００６０】さらにノズルセラミック部２２は左右両側
に伸びた翼部２２ａが設けられ、一側の翼部２２ａには
端子溝２２ｂが、他側の翼部２２ａには端子固定ネジ穴
２２ｃがそれぞれ形成されている。
【００６１】またノズルセラミック部２２の表面にはノ
ズル保温導電膜２４が形成されている。ノズル保温導電
膜２４は端子部２４ａと、ランナ２ｃの表面に形成され
たランナ加熱部２４ｂと、端子部４ａから離れた所に位
置する接触接続部２４ｃとの部分から成っており、これ
らの部分は電気的に接続されている。
【００６２】図６は図５の矢線Ｂ−Ｂにおける断面図で
ランナ加熱部２４ｂの断面を示している。
【００６３】端子部２４ａには上記した端子固定ネジ穴
２２ｃが設けられており、図４に示すようにノズル端子
２８がノズル端子固定ネジ２７により固定されて上記ノ
ズル保温導電膜２４に給電する。給電された電流は、端
子部２４ａからランナ加熱部２４ｂを経て接触接続部２
４ｃに至る。上述したようにノズル左部２０ａとノズル
右部２０ｂとは向かい合って固定されているから接触接
続部２４ｃは、もう一方のノズルセラミック部２２に設
けられた接触接続部２４ｃと接触して電流を導通する。
したがって、電流はもう一方のランナ加熱部２４ｂ、端
子部２４ａを経てもう一方のノズル端子２８から流出す
る。
【００６４】なお端子溝２２ｂが形成されている翼部２
２ａにはノズル保温導電膜２４を存在させていないの
で、ノズル左部２０ａとノズル右部２０ｂとを結合ボル
ト３０で締め付けてホットランナノズル８ｌ、８ｒを形
成した場合、ノズル左部２０ａのノズル端子２８がノズ
ル右部２０ｂの端子溝２２ｂに、ノズル右部２０ｂのノ
ズル端子２８がノズル左部２０ａの端子溝２２ｂに嵌入
するので、ノズル外枠２１とは電気的に絶縁されてい
る。
【００６５】さらにノズルセラミック部２２には後述す
るノズル先端部２３に給電するための給電導電膜２５が
形成されている。給電導電膜２５は図５（ａ）に示すよ
うに保温導電膜２４とは絶縁され、端子部２５ａと、導
電部２５ｂと、接触接続部２５ｃとより成っている。端
子部２５ａには、端子固定ネジ穴２２ｃが設けられ、ノ
ズル端子２８が固着されて給電導電膜２５に給電するよ
うになっている。
【００６６】ノズルセラミック部２２の役割は、上記し
たノズル保温導電膜２４の働きと共にランナ２ｃ部の溶
融樹脂を保温することであるので、既に説明したマニホ
ルドセラミック部１３の役割と同じである。したがって
ノズルセラミック部２２の構成材料は、既に述べたマニ
ホルドセラミック部１３の構成材料と同じ材料、すなわ
ち断熱性の良いマシナブルセラミック材Ｍを用いてい
る。
【００６７】また上記ノズル保温導電膜２４、給電導電
膜２５としては、マニホルド保温導電膜１４に用いたの
と同じイオンプレーティング法で形成したＴｉＮ膜で膜
厚１〜２ミクロンのものを用いた。なお、マニホルド保
温導電膜１４で説明した他の組成の膜を用いることがで
きる。
【００６８】つぎに図５（ｃ）、（ｄ）に示すノズル先
端部２３について説明する。ノズル先端部２３にはラン
ナ２ｃの一部が彫り込まれており、その延長上にゲート
２ｄが形成されている。そしてゲート２ｄを含むノズル
先端部２３の表面には図に示すように先端加熱導電膜２
６が形成されている。先端加熱導電膜２６はさらに第１
接触接続部２６ａと、加熱部２６ｂと、第２接触接続部
２６ｃとで構成されていて、これらは電気的に接続され
ている。図７は図５（ｃ）の矢線Ｃ−Ｃにおける断面図
であり加熱部２６ｂと、第２接触接続部２６ｃの断面を
示している。
【００６９】図１、図４に示すようにノズル先端部２３
をノズル外枠２１の溝にはめ込み、固定リング３１と固
定ボルト３２によりノズルセラミック部２２に押し付け
ると、ノズル左部２０ａのノズル先端部２３の上記第１
接触接続部２６ａがノズル左部２０ａの給電導電膜２５
の接触接続部２５ｃと当接して電路を構成する。次にノ
ズル左部２０ａとノズル右部２０ｂとが結合ネジ３０で
合体結合された時には、ノズル先端部２３の第２接触接
続部２６ｃがノズル右部２０ｂのノズル先端部２３の加
熱部２６ｂと当接して電路を構成する。
【００７０】このようにしてノズル左部２０ａの給電導
電膜２５の端子部２５ａから給電された電流は、給電導
電部２５ｂ、接触接続部２５ｃ、第１接触接続部２６
ａ、加熱部２６ｂ、第２接触接続部２６ｃと導電され、
ここでノズル右部２０ｂに渡って、ノズル右部２０ｂの
ノズル先端部２３の加熱部２６ｂ、第１接触接続部２６
ａ、接触接続部２５ｃ、給電導電部２５ｂ、を経てノズ
ル右部２０ｂの端子部２５ａから、電源の接地点に戻
る。
【００７１】ノズル先端部２３を構成する材料として
は、電気絶縁材料である点はノズルセラミック部２２と
同様であるが、ノズルセラミック部２２が鋼材より熱伝
導率の低い、したがって断熱性の良い材料を用いている
のに対し、ノズル先端部２３の材料は鋼材より熱伝導率
の高い材料を用いている。
【００７２】一般にセラミック材は鋼材より熱伝導率が
小さいものが普通であるが、窒化アルミニウムを主組成
にしたセラミック材は鋼材より熱伝導率が大きいのでこ
れをノズル先端部２３に用いるのが適当である。しかも
本実施例では、窒化アルミニウムを主組成としつつ、高
速度鋼製または超硬合金製の工具で機械加工が可能ない
わゆるマシナブルセラミックを用いている。このような
材料を以下の説明の便宜上「マシナブルセラミック材
Ｈ」と呼ぶことにする。市販品としては石原薬品（株）
製の商品名「マシナブルセラミックＨタイプ」、あるい
は徳山曹達（株）製の商品名「シェイパルＭ」がある。
マシナブルセラミック材Ｈの熱伝導率は０．２２であ
り、鋼材の熱伝導率は０．１２であるので、鋼材より熱
伝導が良い。
【００７３】これらの材料は、窒化アルミニウム（Ａｌ
Ｎ）をマトリックスとし、劈開性を有する窒化ホウ素
（ＢＮ）を均一に分散して焼結させたものである。
【００７４】上記先端加熱導電膜２６もマニホルド保温
導電膜１４に用いたのと同じイオンプレーティング法で
形成したＴｉＮ膜で膜厚１〜２ミクロンのものを用い
た。
【００７５】なお、マニホルド保温導電膜１４で説明し
た他の組材を用いることもできる。図８は従来例のホッ
トランナの場合と本発明の一実施例の場合とで温度上昇
速度がどのように違うかを実験した装置である。図８
（ａ）は金型に相当する鋼材３３の裏面から電気ヒータ
３４で加熱する実験で、図１０に示すホットランナノズ
ル８を外部からバンドヒータ７で加熱する従来例に相当
する。図８（ｂ）は本実施例に相当する加熱方法であっ
て、鋼材３３の上にマシナブルセラミック材Ｈで作った
板３５を密着させ、マシナブルセラミック材Ｈの上面に
はＴｉＮ膜を形成して通電する事により加熱できるよう
にしている。また温度の計測は表面に熱電対３６を貼付
して行なった。
【００７６】図９は図８の実験における表面の温度変化
の様子を示したものである。図９において縦軸は表面温
度を、横軸は経過時間（秒）を示し、図９の経過時間２
０秒の時点で通電を始めた。曲線（Ａ）は図８（ａ）の
温度上昇カーブを、曲線（Ｂ）は図８（ｂ）の温度上昇
カーブを示している。
【００７７】図９から明らかなように、図８（ａ）の構
造の場合は温度上昇は極めて遅いがこれは従来例のホッ
トランナの温度即応性が悪いことを示している。これに
対し図８（ｂ）の構造の場合は温度上昇は極めて速く、
しかも冷却時の冷却速度も速いことがわかる。すなわち
温度の上昇、下降の両方の場合を通じて温度即応性が良
いことを示している。
【００７８】このような結果が得られた理由は、既に説
明したように本発明の一実施例では樹脂と接する表面そ
のものに加熱機能を持たせているから、温度上昇速度が
速くすることができたのである。かつ構成材料には上記
したマシナブルセラミック材Ｈを用いており、マシナブ
ルセラミック材Ｈの熱伝導率は上述したように鉄の熱伝
導率よりも大きいから温度上昇速度だけでなく温度下降
速度も速くすることにも成功したのである。
【００７９】一方、保温のみを目的としたマニホルドセ
ラミック部１３およびノズルセラミック部２２において
も樹脂に接する表面に加熱機能を持たせたので、熱校率
がよくなったことはもちろんであるが温度即応性も改善
され精密な温度制御が可能となったのである。しかもこ
れらの保温部の構成材料には上記したマシナブルセラミ
ック材Ｍを用いており、上述したようにマシナブルセラ
ミック材Ｍの熱伝導率は鉄の熱伝導率に較べて著しく小
さいのでマニホルド５およびホットランナノズル８にお
ける断熱性が良く、従来必要であった余分な断熱材を不
要にすることができた。
【００８０】つぎに、以上に説明した構成を有する本発
明のホットランナのマニホルド５とホットランナノズル
８とを図１に示すように組み立て、ホットランナとして
使用した場合の動作を以下に説明する。
【００８１】図２の説明で述べたようにマニホルド５の
マニホルド端子１５から給電される電流により、マニホ
ルド保温導電膜１４は所定の温度に加熱され、スプルー
２ａ、ランナ２ｂに存在する樹脂の保温を行なってい
る。また図４に説明したようにノズルセラミック部２２
のノズル保温導電膜２４もノズル端子２８から供給され
る電流により所定の温度に加熱され、ランナ２ｃに存在
する樹脂の保温を行なっている。
【００８２】そして実施例ではスプルー２ａならびにラ
ンナ２ｂが上記した構成を採用したため保温の熱校率が
良く、断熱性と温度制御性に優れたものとなっている。
【００８３】つぎに樹脂の射出が終って冷却サイクルに
はいると同時に、先端加熱導電膜２６にそれまで加えら
れていた電圧を断つか、あるいは印加電圧の値を小さく
すると、ノズル先端部２３の構成材は上述したように鋼
材より熱伝導率が良いのでキャビティ型３に接する部分
から急速に温度を奪われる。特にゲート２ｄでは存在す
る樹脂量が僅かであるため短時間で固化に向かう。そし
て成形品をキャビティ型から取り外すときにはゲート２
ｄの樹脂は完全に固化して樹脂通路を塞ぐのでゲート２
ｄから溶融樹脂が流れ出るのを防ぐことができる。
【００８４】つぎの成形サイクルでは樹脂射出を行なう
数秒〜数１０秒前に先端加熱導電膜２６の電気回路に電
圧を加える。先端加熱導電膜２６はノズル先端部２３の
ゲート２ｄの部分に存在しているので、ゲート２ｄで固
化していた樹脂は加熱されて再溶融されようとする。
【００８５】再溶融に要する時間は加える電力量によっ
ても異なるが、上述したようにノズル先端部２３の構成
材料としては熱放散を良くするために、鋼材より熱伝導
率の良いマシナブルセラミック材Ｈを用いているが、こ
のことは加熱時には発生した熱量が放散しやすくなるこ
とを意味している。したがって加熱時に所望の温度上昇
を得ようとすれば、単位面積当り大きな電力を加えなけ
ればならない。ところが、本実施例では、ノズル先端部
２３においては上記したように先端加熱導電膜２６はノ
ズル保温導電膜２４とは別回路に構成している。したが
ってノズル保温導電膜２４に供給する電力量は比較的小
さい場合でも、先端加熱導電膜２６には別個に大きな電
力を給電することができる。
【００８６】このように先端加熱導電膜２６をノズル保
温導電膜２４とは別回路に構成しているので先端加熱導
電膜２６に大きな電力を加えたり、断ったりすることで
ほとんど瞬間的にゲート２ｄの樹脂通路をＯＮ−ＯＦＦ
することができる。この結果あたかもゲート２ｄを機械
的なバルブで開閉するのとほとんど等しい効果を有す
る。
【００８７】既に述べたように、成形品の形状、寸法に
より複数個のゲートを用いて射出成形する場合には、特
定のゲートの開口を遅らせたり早めたりする必要がある
が、このような時には従来のバルブゲートに替わって、
本発明の一実施例で説明した極めて構造の簡単なホット
ランナを用いることができる。
【００８８】上述した本発明の一実施例では、ノズル左
部２０ａのノズル保温導電膜２４の接触接続部２４ｃが
ノズル右部２０ｂのノズル保温導電膜２４の接触接続部
２４ｃと接触することにより電流導通路を形成してい
る。このように導電膜同士が接触することにより電流導
通路を形成する方法を、給電導電膜２５の接触接続部２
５ｃと先端加熱導電膜２６の第１接触接続部２６ａとの
間、および先端加熱導電膜２６の第２接触接続部２６ｃ
同士の間にも用いている．この場合接触接続部において
両方の導電膜が確実に当接しないと完全な電流導通路は
形成されない。そこで導電膜同士が確実な接触をして接
続を完全にするために本発明の一実施例では接触接続部
の間に、金箔、錫箔、等の金属箔を挟むことにより電流
導通路を完全なものにしている。上記金属箔を挟む代わ
りに、銀ペーストを挟んでも良く、あるいは接触接続部
に形成された導電膜の上に、メッキ法等に導電性の金属
膜を形成してもよい。
【００８９】また、上述した本発明の一実施例では導電
膜にＴｉＮ膜を用いたが、ＴｉＮ膜は硬度が高くしたが
って傷つきにくいという特徴があり、また樹脂に対する
離型性がよいので何らかの理由でホットランナを分解す
る時には樹脂を除去し易いという特徴もある。
【００９０】なお導電膜としては、導電性で硬度の高い
膜であればよいので、ＴｉＮ膜の外にも例えば、Ｔｉ
Ｃ、ＴｉＣＮ、ＴｉＡｌＮ、ＣｒＮのいずれかを組成と
する膜、あるいはこれらの膜を複数層重ねた膜も使用可
能である。
【００９１】なお上述したように導電膜の形成方法は、
本発明の一実施例ではイオンプレーティング法によった
が、この外に、無電解メッキ法により形成した金属膜、
蒸着法またはスパッタ法により形成した金属膜等、色々
な方法が可能である。
【００９２】さらに本発明の一実施例では、マニホルド
セラミック部１３、ノズルセラミック部２２、ノズル先
端部２３の構成材料としてマシナブルセラミック材を用
いたが、本発明の目的を達成するには、電気絶縁性の材
料でかつ樹脂溶融温度に耐える材料、例えばアルミナ、
シリカを主材とするセラミック材料、またはポリイミド
等の有機材料でもよい。ただし、保温通路に用いる電気
絶縁材料の熱伝導率は鉄の熱伝導率よりも小さいものを
用いた方が良く、また加熱通路に用いる電気絶縁材料の
熱伝導率は鉄の熱伝導率よりも大きいものを用いた方が
良い。
【００９３】さらに本発明の一実施例では、樹脂通路を
マニホルドセラミック部１３とノズルセラミック部２２
を分割して構成したが、マニホルドセラミック部１３も
ノズルセラミック部２２もランナ２に存在する樹脂を保
温すると言う目的が同じであるから、両者を一体に構成
することも可能である。ただしノズル先端部２３は樹脂
の保温だけでなく樹脂の冷却、加熱の機能を有している
ので前２者と一体で作ることはできない。
【００９４】さらに従来例のバンドヒータ、カートリッ
ジヒータによる保温と、本発明の一実施例のノズル先端
部とを組み合わせることももちろん可能である。
【００９５】すなわちマニホルド部あるいはノズル部の
保温通路の樹脂の保温は従来例のバンドヒータまたはカ
ートリッジヒータで行ない、ノズル先端部にのみ上記し
た本発明の一実施例の一部である樹脂通路を導電膜を有
した電気絶縁材で構成することも可能である。
【００９６】あるいは従来例のホットランナーのマニホ
ルド部のように樹脂の保温を目的とした樹脂通路に本発
明の保温通路の構成を用いることも可能である。
【００９７】例えばゲート部にはバルブゲートを用い、
マニホルド部には鋼材より熱伝導率の低い電気絶縁材に
導電膜を形成し、上記導電膜に通電して発熱させてマニ
ホルド部の樹脂を保温することも可能である。
【００９８】
【発明の効果】上記したように本発明は射出成形機のノ
ズルから金型のキャビティに至る樹脂通路の表面に加熱
機能を持たせているので、溶融樹脂の保温時の加熱効率
は極めて良くなる。
【００９９】またゲート部においては鋼材より熱伝導率
の良い材料に電気導電膜を形成しているので加熱時、冷
却時の即応性が著しく改善できる。すなわち、ノズル先
端部における温度制御の精度ならびに即応性が良くなっ
たので成形サイクルの短縮要望と矛盾することなく樹脂
の滞留を防ぐことができる。
【０１００】さらに樹脂通路を保温通路と加熱通路に分
割し、それぞれの構成材料に最適の熱伝導率材料を使用
し、かつ導電路を別々に形成したから保温通路と加熱通
路とで最適の電力量を供給することが可能となった。
【０１０１】またゲート部においては鋼材より熱伝導率
の良い材料に電気導電膜を形成し、かつ保温通路と異な
る大電力量をゲート部に加えることができるようにした
ので、ゲート開閉のＯＮ−ＯＦＦが確実でかつ即応性が
良くなったので、従来の構造の複雑なバブルゲートの替
わりに、構造の簡単な本発明のホットランナを用いるこ
とができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例におけるプラスチック射出成
形用ホットランナの一部を切断分解した斜視図。
【図２】同プラスチック射出成形用ホットランナのマニ
ホルド部の斜視分解図。
【図３】図２の矢線Ａ−Ａにおける断面図。
【図４】同プラスチック射出成形用ホットランナのホッ
トランナノズルの斜視分解図。
【図５】同プラスチック射出成形用ホットランナのホッ
トランナノズル部のノズルセラミック部およびノズル先
端部の分解斜視図。
【図６】図５の矢線Ｂ−Ｂにおける断面図。
【図７】図５の矢線Ｃ−Ｃにおける断面図。
【図８】ホットランナにおける温度上昇速度を比較実験
する装置の説明図。
【図９】図８による実験装置で得られた温度上昇速度と
温度下降速度を表示した図。
【図１０】従来のホットランナの断面図。
【図１１】他の従来のホットランナの断面図。
【符号の説明】
２ａ スプルー ２ｂ，２ｃ ランナ ２ｄ ゲート ８，８ｌ，８ｒ ホットランナノズル １２ マニホルド外枠 １３ マニホルドセラミック部 １４ マニホルド保温導電膜 ２２ ノズルセラミック部 ２３ ノズル先端部 ２４ ノズル保温導電膜 ２６ 先端加熱導電膜

Claims (16)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 射出成形機のノズルから金型のキャビテ
    ィに至る樹脂通路の少なくとも一部を電気絶緑材料で構
    成し、上記電気絶緑材料で構成された樹脂通路の樹脂と
    接触する面に導電膜を形成してなるプラスチック射出成
    形用ホットランナ。
  2. 【請求項２】 射出成形機のノズルから金型のキャビテ
    ィに至る樹脂通路の一部に溶融樹脂の冷却・再加熱を行
    なう加熱通路を形成し、この加熱通路は熱伝導性の良い
    電気絶緑材料で構成し、上記電気絶緑材料で構成された
    樹脂通路の樹脂と接触する面に導電膜を形成してなるプ
    ラスチック射出成形用ホットランナ。
  3. 【請求項３】 射出成形機のノズルから金型のキャビテ
    ィに至る樹脂通路の一部に溶融樹脂の保温を行なう保温
    通路を形成し、この保温通路は熱伝導性の低い電気絶緑
    材料で構成し、上記電気絶緑材料で構成された樹脂通路
    の樹脂と接触する面に導電膜を形成してなるプラスチッ
    ク射出成形用ホットランナ。
  4. 【請求項４】 電気絶緑材料としてセラミック材料を用
    いた請求項１ないし３のいずれかに記載したプラスチッ
    ク射出成形用ホットランナ。
  5. 【請求項５】 射出成形機のノズルから金型のキャビテ
    ィに至る樹脂通路を、溶融樹脂の保温を行なう保温通路
    と、溶融樹脂の冷却・再加熱を行なう加熱通路とに分割
    し、上記保温通路は熱伝導率の低い電気絶緑材料によ
    り、上記加熱通路は熱伝導率の高い電気絶緑材料により
    それぞれ構成し、上記両通路の接触する面には導電膜を
    形成してなるプラスチック射出成形用ホットランナ。
  6. 【請求項６】 保温通路の導電膜の電流路と加熱通路の
    導電膜の電流路とを電気的に別回路に構成した請求項５
    記載のプラスチック射出成形用ホットランナ。
  7. 【請求項７】 電気絶緑材料で構成した樹脂通路の外周
    を鋼材による外枠で取り囲んだ請求項１ないし５のいず
    れかに記載のプラスチック射出成形用ホットランナ。
  8. 【請求項８】 樹脂通路を形成する電気絶緑材料に、高
    速度鋼製または超硬合金製の工具で切削可能でかつ電気
    絶緑性を有するセラミックを用いた請求項１ないし５の
    いずれかに記載のプラスチック射出成形用ホットラン
    ナ。
  9. 【請求項９】 樹脂通路を形成する電気絶緑材料に、劈
    開性のある結晶を含有したセラミックをもちいた請求項
    ８記載のプラスチック射出成形用ホットランナ。
  10. 【請求項１０】 加熱通路を形成する電気絶緑材料に窒
    化アルミニウムを含むセラミックを用いた請求項２また
    は５記載のプラスチック射出成形用ホットランナ。
  11. 【請求項１１】 保温通路を形成する電気絶緑材料に酸
    化珪素、アルミナ、窒化珪素、ムライト、ジルコニヤの
    群から選ばれた少なくとも１つを含むセラミックを用い
    た請求項３または５記載のプラスチック射出成形用ホッ
    トランナ。
  12. 【請求項１２】 保温通路を形成する電気絶緑材料に、
    少なくとも酸化珪素（ＳｉＯ2）を主成分とする鱗片状
    微結晶を含有しているセラミックを用い、加熱通路を構
    成する材料に、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）をマトリッ
    クスとし、劈開性を有する窒化ホウ素（ＢＮ）を均一に
    分散して焼結したセラミックを用いた請求項１または５
    記載のプラスチック射出成形用ホットランナ。
  13. 【請求項１３】 導電膜にＴｉＮ、ＴｉＣ、ＴｉＣＮ、
    ＴｉＡｌＮ、ＣｒＮの群から選ばれた少なくとも１つか
    らなる膜を用いた請求項１ないし５のいずれかに記載の
    プラスチック射出成形用ホットランナ。
  14. 【請求項１４】 樹脂通路の一部を穿設した電気絶緑材
    料同士を向かい合わせて当接させることにより、樹脂通
    路を形成させた請求項１ないし５のいずれかに記載のプ
    ラスチック射出成形用ホットランナ。
  15. 【請求項１５】 電気絶緑材料に平面部を形成し、上記
    平面部に樹脂通路の一部を彫り込み、上記樹脂通路の表
    面に導電膜を形成し、上記平面部上に端子部用の導電膜
    と接触接続用の導電膜を形成し、上記電気絶緑材料同士
    を向かい合わせて当接させることにより、樹脂通路を形
    成させるとともに、上記接触接続用の導電膜同士を当接
    させて電流路を形成した請求項１ないし５のいずれかに
    記載のプラスチック射出成形用ホットランナ。
  16. 【請求項１６】 接触接続用導電膜同士を当接して電流
    路を形成する際、上記当接面に金属箔、あるいは金属粉
    ペーストのいずれかを介在させた請求項１５記載のプラ
    スチック射出成形用ホットランナ。
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