JPH09220735A - 射出成形用ノズル - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 高い射出圧力からもたらされる衝撃に耐える
十分な機械的強度を備え、しかも電熱線を必要としない
高い熱伝導性を有する射出成形用ノズルを提供する。 【解決手段】 ノズル１０は内側の芯部７６と外側の殻
部７８との間に形成される高い熱伝導性を備えた中間部
７４を有する。芯部７６および殻部７８は耐磨耗性およ
び耐食性のよい、高い機械的強度を備えた材料から構成
される。芯部７６および殻部７８のいずれか一方はより
優れた衝撃強さを与えるために中間部７４を横切り、半
径方向に延びる互いの間隔をあけた複数個のベーン８２
を有する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は射出成形装置に係
り、特に十分な機械的強度を備え、かつ電熱線を必要と
しない射出成形用ノズルに関する。

【０００２】

【従来の技術および発明が解決しようとする課題】金型
内のゲートに溶融材料を導くために中心孔を備えた様々
なノズルが使用される。通常、これらのノズルは加熱す
る必要があり、これまで鋼製のノズルを囲むように装着
される加熱手段が用いられてきた。この加熱ノズルにつ
いては出願人の所有する米国特許第４３５５４６０号明
細書（１９８２年１０月２６日付与）に示される。この
場合、内側ノズル本体と外側ケーシングとの間に空間を
保って電熱線を巻き、さらに電熱線の周囲を満たすよう
に上記空間に熱伝導性の高いベリリウム銅を鋳込み、こ
れにより一体のノズルが形成される。

【０００３】このノズルは多くの用途で申し分なく働く
が、製作に手間がかかり、かつ比較的高価であるだけで
なく、電熱線が機能しない不良品が作られることがあ
る。さらに、用途によっては連続した射出サイクル中、
ノズルに極めて高い射出圧力がもたらされ、このときの
衝撃に耐えるのに十分な機械的強度を持たせられないと
いう問題点がある。

【０００４】より新しくは、出願人の所有する米国特許
第５２０６０４０号明細書（１９９３年４月２７日付
与）に示されるような電熱線を使用しないノズルあるい
は気密保持要素が知られている。しかし、この場合、ノ
ズルは中心孔内に延びるシャフトないしトーピードが十
分な熱伝導性を備える必要がある。

【０００５】本発明の目的は高い射出圧力からもたらさ
れる衝撃に耐える十分な機械的強度を備え、しかも電熱
線を必要としない高い熱伝導性を有する射出成形用ノズ
ルを提供することにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明は前端部、後端部および内側の芯部と外側の殻
部との間に形成される中間部を備え、芯部は内部を貫く
中心孔を有し、芯部および殻部は少なくとも一方が高い
機械的強度を備えた材料で形成されており、中間部は高
い熱伝導性を持つ材料で形成されてなる射出成形用ノズ
ルにおいて、芯部および殻部の少なくとも一方が中間部
を貫いて芯部と殻部との間に延びる互いの間隔をあけた
複数個のベーンを備えることを特徴とするものである。

【０００７】

【発明の実施の形態】図１はマルチキャビティ射出成形
装置の一部を示しており、この装置はキャビティ１８と
通じたゲート１６に溶融材料通路１４を通して溶融材料
を導くために金型１２内に装着された本発明による複数
個のノズル１０を有する。この特別な配置ではノズル１
０が金型１２内の開口２２に装着された冷却インサート
２０に設けられている。

【０００８】キャビティ１８はその一部を冷却インサー
ト２０によって形成される凸部２４を有する。このキャ
ビティ１８は飲料ボトルをブロー成形で製造するポリエ
チレンテレフタレート（ＰＥＴ）を成形するためのもの
である。

【０００９】また、このキャビティ１８はバブルチュー
ブ２８を通って流れる冷却水によって冷却される中心イ
ンサート２６によって形成されている。さらに、冷却イ
ンサート２０は冷却通路３０から環状の冷却室３２を通
して供給される冷却水によって冷却されるようになって
いる。

【００１０】通常、金型１２には用途に応じて多数のプ
レートが用いられるが、本実施の形態においては図の簡
略化のためにボルト３８によって互いに固定されたマニ
ホールド保持プレート３４およびバックプレート３６の
みを示している。また、金型１２はマニホールド保持プ
レート３４およびバックプレート３６内の冷却通路４０
を通して供給される冷却水によって冷却されるようにな
っている。

【００１１】さらに、これらのノズル１０は、その後端
部４４と接する分配マニホールド４２と接続されてい
る。分配マニホールド４２は一体に設けられる電熱線４
８を有し、位置決めリング５０および絶縁スペーサ部材
５２によってマニホールド保持プレート３４とバックプ
レート３６との間に装着されている。この位置決めによ
り加熱される分配マニホールド４２と、冷却されるマニ
ホールド保持プレート３４およびバックプレート３６と
の間には絶縁空間５４が保持される。

【００１２】溶融材料通路１４へは分配マニホールド４
２の入口部５８に形成される入口５６から溶融材料が流
れる。この溶融材料通路１４は各ノズル１０の中心孔６
０にかけて分配マニホールド４２内で分岐している。溶
融材料は、その後、冷却インサート２０内のゲート１６
を通ってキャビティ１８まで流れる。

【００１３】また、図２を参照すると、それぞれノズル
１０は環状の後端部４４からより小さい環状の前端部６
２までテーパ状に形成される。後端部４４に近いフラン
ジ部６４は冷却インサート２０のシート部６６に装着さ
れており、前端部６２は冷却インサート２０の環状の開
口７０に納まる位置決めフランジ６８を有する。これは
ノズル１０を正確に冷却インサート２０内に位置決めす
ると同時に、ノズル１０と冷却インサート２０との間に
絶縁空間７２を保持する。

【００１４】図２に示されるように、ノズル１０は内側
の芯部７６と外側の殻部７８との間に形成される中間部
７４を有する。芯部７６は内部を貫く中心孔６０と、前
端部６２の方向にテーパ状に形成される外面８０とを有
する。また、殻部７８は半径方向に内側の芯部７６にか
けて延びる互いの間隔をあけた複数個のベーン８２を有
する。このベーン８２は芯部７６の外面８０と嵌合する
ために前端部６２の方向にテーパ状に形成される内側端
部８４を有する。

【００１５】本実施の形態においては芯部７６および殻
部７８は熱間加工用工具鋼（Ｈ１３）を用いて製作して
いる。しかし、高温での引張り強度が十分で、耐磨耗性
ならびに耐食性が優れた材料であれば、これ以外の材料
で双方の一方あるいは双方共に製作してもよい。

【００１６】一方、中間部７４は銅あるいはこれ以外の
高い熱伝導性を備えた材料を用いて製作する。この中間
部７４は後に詳述される方法を用いて各ベーン８２の間
に一体に形成される複数個のセグメント８６から構成さ
れている。この中間部７４は加熱される分配マニホール
ド４２と接しており、射出サイクル中、分配マニホール
ド４２からの熱で加熱される。このため、ゲート１６の
領域に十分な熱を与えることができ、中心孔６０を囲む
部分の温度を均一に保つことが可能になる。したがっ
て、この２種類の材料の組み合わせにより電熱線を必要
とせず、連続した射出サイクル中、繰り返し作用する圧
力に耐える十分な機械的強度を備えたノズル１０を得る
ことができる。

【００１７】使用にあたり、上記したように装置を組み
立て、分配マニホールド４２とノズル１０とを予め決め
られた運転温度に加熱するために電熱線４８に電気を供
給する。射出成形装置（図示せず）から送られる溶融材
料は予め決められたサイクルに従い分配マニホールド４
２の入口５６に導かれる。この溶融材料は溶融材料通路
１４から各ノズル１０の中心孔６０を通ってキャビティ
１８に流れる。キャビティ１８が満たされた後、充填の
ために一時射出圧力が保持され、その後、圧力が逃がさ
れる。短い冷却時間を経た後、成形品を突き出すために
金型を開く。突き出し完了後、金型を閉じ、キャビティ
を再び満たすために射出圧力を高める。このサイクルは
キャビティの形状および成形される材料の種類から決ま
るある頻度を保って連続して繰り返される。

【００１８】ノズル１０の製造方法を図３ないし図６を
参照して説明する。初めに、芯部８８および殻部９０を
図３に示される形状に成形する。この芯部８８は機械加
工で仕上げるが、殻部９０は上記したベーン８２と、前
端部９４に設ける凹部９２とを鋳造によって成形する。
図３に示されるように、芯部８８をその外面８０と接す
るベーン８２の内側端部８４に合わせて殻部９０内に挿
入する。芯部８８の前端部９８には殻部９０のネック部
１００を貫いて装着される円筒部９６を形成する。この
円筒部９６を環状の溝１０２（図６参照）が形成される
ように殻部９０内の凹部９２に挿入する。

【００１９】図５に示されるように、組み立てられたノ
ズルの組み立て体１０４を凹部９２を上にして立て、ニ
ッケル合金粉のようなろう付け材料１０６を溝１０２内
に充填する。もし、必要であれば、芯部８８と殻部９０
とを結合させるためにベーン８２の内側端部８４が芯部
８８の外面８０と接する箇所にビード（図示せず）を盛
るが、これは必要でない。

【００２０】この後、組み立て体１０４を加熱する真空
炉１０８に搬入する。真空炉１０８を徐々に温度を上
げ、酸素をほぼ完全に抽出して真空を十分に高める。さ
らに、この後、スパッタリングを避けるためにアルゴン
ないし窒素ガスのような不活性ガスを用いて真空炉１０
８内の真空を部分的に下げる。さらに、真空炉１０８を
ニッケル合金粉の融点よりも高い約１０６５°、５５℃
（１９５０°Ｆ）に加熱する。

【００２１】この加熱によりろう付け材料１０６が溶融
し、芯部８８の円筒部９６と殻部９０のネック部１００
との間に流れてそこが高い気密を保ってろう付けされ
る。このろう付けにより銅の融点よりもさらに高い融点
を持つ鋼に拡散を生じさせることができる。

【００２２】この後、ノズルの組み立て体１０４を真空
炉１０８から取り出し、図６に示される位置に反転させ
る。さらに、銅のような高熱伝導性材料１１０の塊を殻
部９０の後端部１１４に形成された開口１１２へ挿入す
る。その後、組み立て体１０４を再度真空炉内へ搬入
し、高熱伝導性材料１１０の融点よりも十分に高い約１
１１２．７７℃（２０３５°Ｆ）に加熱する。銅が溶融
すると、銅は殻部９０の複数個のベーン８２間の空間に
流れてそこが満たされる。これによりノズル１０の中間
部７６のセグメント８６が形成される。

【００２３】真空のもとで行われる高熱伝導性材料１１
０の鋳込みにより銅が芯部８８および殻部９０を構成す
る鋼と冶金的に結合する。したがって、高い熱伝導性を
有し、衝撃強さを備えた一体構造のノズル１０を得るこ
とができる。

【００２４】最後に、真空炉１０８から組み立て体１０
４を取り出し、図６に点線で示される余肉を除くように
機械加工し、さらに図２に示されるように機械加工で中
心孔６０を穿ってノズルを完成させる。

【００２５】なお、ベーン８２は他の実施の形態におい
て芯部８８の一部として形成してもよい。この場合、ベ
ーン８２は外方向に中間部７４を貫いて外側の殻部９０
と接するように延ばす。

【００２６】

【発明の効果】以上説明したように、本発明は芯部およ
び殻部の少なくとも一方を高い機械的強度を備えた材料
で形成し、中間部を高い熱伝導性を持つ材料で形成し、
芯部および殻部のいずれか一方に中間部を貫いて芯部と
殻部とにわたる複数個のベーンを設けているので、ノズ
ルを加熱する電熱線を必要とせず、しかも連続した射出
サイクル中に高い射出圧力からもたらされる衝撃に耐え
る十分な機械強度を持たせることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明によるノズルを組み込んで構成したマル
チキャビティ射出成形装置を示す断面図。

【図２】図１に示すノズルの斜視図。

【図３】殻部に装着される位置に置かれた芯部を示す縦
断面図。

【図４】図３の４−４線に沿う横断面図。

【図５】真空炉内に搬入される位置に置かれた組み立て
体の斜視図。

【図６】真空炉内に再搬入するために組み立て体内に挿
入される銅塊の縦断面図。

【符号の説明】

１０ ノズル １８ キャビティ ４２ 分配マニホールド ７４ 中間部 ７６ 芯部 ７８ 殻部 ８２ ベーン １０４ 組み立て体 １０８ 真空炉

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】前端部、後端部および内側の芯部と外側の
   殻部との間に形成される中間部を備え、前記芯部は内部
   を貫く中心孔を有し、前記芯部および前記殻部は少なく
   とも一方が高い機械的強度を備えた材料で形成されてお
   り、前記中間部は高い熱伝導性を持つ材料で形成されて
   なる射出成形用ノズルにおいて、前記芯部および前記殻
   部の少なくとも一方が前記中間部を貫いて前記芯部と前
   記殻部との間に延びる互いの間隔をあけた複数個のベー
   ンを備えることを特徴とする射出成形用ノズル。
2. 【請求項２】前記芯部が該ノズルの前記前端部の方向に
   テーパに形成される外面を有し、前記ノズルの前記前端
   部の方向にテーパに形成される内側端部が前記芯部の該
   外面と接するように前記ベーンが前記殻部から内側にか
   けて形成されることを特徴とする請求項１記載の射出成
   形用ノズル。
3. 【請求項３】前記芯部および前記殻部が鋼で構成される
   ことを特徴とする請求項２記載の射出成形用ノズル。
4. 【請求項４】前記中間部が銅で構成されることを特徴と
   する請求項３記載の射出成形用ノズル。