JPS58171932A - プラスチツク成形用射出口加熱装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 加熱装置に関するものである。

周知のように現在プラスチック射出成形は主としてコー
ルドランナ一方式とホットランナ一方式の２つの方法で
行なわれて（・る。プラスチックの射出成形においては
成形機のノズルから射出された溶融樹脂が金型内に設け
られた樹脂通路を通って金型の１個乃至数個のキャビテ
ィ内に充填され、充填後冷却固化せしめられた後、金型
が開かれてキャビティ・内で固化した樹脂すなわち製品
か取り出されるが、キャビティ内の樹脂が冷却固化せし
められる際に前記樹脂通路内の樹脂すなわちスフルー、
ランナーもともに固化せしめられて、製品の取出しと同
時に金型外に排出されるのがコールドランナ一方式であ
る。

周知のようにこのコールドランナ一方式においては、特
に製品の単重の小さな多数個どりの金型の場合にランナ
一部分の重量が製品の重量に対して相当太き（なるため
に取り出されたランナーを再生して使用しなければ材料
費から見てコスト高になり、その再生処理の手間かかか
る、再生材が使用されるために製品の品質が低下する等
の種々の問題かある。

コールドランナ一方式におけるこのような問題を解決す
るために開発されたのがホットランナ一方式であり、そ
のホットランナ一方式においてはキャビティ内の樹脂が
冷却される際に、樹脂通路内の樹脂は冷却されずに溶融
状態に保たれ、次の成形サイクルでキャビティ内に充填
されるようになっている。

上記のようなコールドランナ一方式と、ホットランナ一
方式のいずれにおいても、金型を開く際に樹脂が冷却固
化された部分と樹脂が浴融状態に保たれた部分との境目
（コールドランナ一方式においては成形機のノズルの先
端部分、ホットランナ一方式においてはキャビティの入
口、すなわちゲート部）を何らかの方法で閉鎖して溶融
した樹脂が大気中に開放されないようにしないと所謂「
糸ひき」現象や「はなだれ」現象を起こし、次の成形サ
イクルで成形される製品が不良になったり、最悪の場合
には金型な損傷することになってしまう。もちろん、次
の成形サイクルの射出工程では前記境目を開かなければ
射出することができない。なお、本明細書においてはこ
の境目の部分、例えばコールドランナ一方式におけるノ
ズルの先端、ホットランナ一方式におけるゲート部、を
総称して「射出口」と称するごとにする。

この射出口を開閉する方法の１つとして機械的な弁を用
いる方法があるが、この方法は射出口付近の構造が複雑
となり、特に小投影面積の製品を多数個取りする金型の
場合等には実施困難であるばかりでなく、その弁の周囲
を高圧の溶融樹脂が流れるために弁の作動が不確実にな
ったり、故障が多発するという欠点がある。

射出口の開閉のもう１つの方法として、キャビティ内の
樹脂の冷却の際に射出口内の樹脂す冷却固化せしめて金
型が開かれるときにその、射出口内に固化した樹脂が取
り残されるようになし、その固化した樹脂によって射出
口を閉鎖し、次の成形サイクルの射出工程前に再びその
射出口内の樹脂を溶融せしめて射出可能にする所謂熱バ
ランスによる方法がある。

この熱バランス方式においては、射出口内の固化した樹
脂を再溶融させるのに時間がかかると成形サイクルを長
びかせてしまい、製品のコストアップにつながるという
問題がある。特に従来の抵抗加熱ヒーターによって樹脂
を溶融させるタイプの装置では冷却中に射出口付近の金
型部分も相当冷却され、しかもそのヒーターを射出口の
直近に配するのが困難であるために射出口内の樹脂を再
溶融するのに相当時間がかかる。さらにその時間を短縮
するのにヒーターへ供給するパワーを大きくすると電熱
線の断線が多発することになる。

この熱バランス方式を用いたホットランナーシステ°ム
としてゲート部の樹脂通路内にロッド状の加熱部材を垂
下したものが知られている。そのロッド状の加熱部材は
射出口近傍に位置せしめられた針状のチップを備えてお
り、そのチップは樹脂通路内の樹脂を溶融状態に保つヒ
ーターとは別回路で通電されるようになっており、射出
口内の樹脂を再溶融させるときにのみ通電される。この
システムにお〜・ては前記チップを射出口の比較的近く
に配することができるために再溶融に要する時間、すな
わち射出口を開くのに要する時間は比較的短縮されるが
、前記加熱装置が抵抗加熱を用いているために電熱線が
断線するおそれかやはりあり、さらに高温高圧の樹脂が
射出される射出口の近くに針状のチップが横方向の支持
なしに配されているためそのチップが折れ易いという欠
点がある。しかもそのチップは極めて高価である。

このような事情に鑑みて本発明は射出口内で固化した樹
脂を極めて短時間で溶融させることのできる、安価かつ
簡単な構造の射出口加熱装置を提供することを目的とす
るものである。

本発明の射出口加熱装置は樹脂通路の射出口近傍部分を
形成する内部通路を備えた管状セラミック部材、そのセ
ラミック部材の前記内部通路内に配された、高周波誘導
加熱によって発熱し得る、比較的熱容量の小さい発熱体
、およびその発熱体を発熱させる磁界を形成する高周波
誘導加熱用コイルからなることを特徴とするものである
。

一般に、前記発熱体としては、前記セラミック部材の前
記内部通路の事実上の内面を形成する通常鉄製のスリー
ブが使用され、前記コイルは前記セラミック部材の周囲
に巻回される。

このような構造の本発明の加熱装置においては、従来の
抵抗加熱ヒーターを用いた場合とは異なり、発熱体が樹
脂に直接接触しており、発熱体から樹脂へ熱が直接伝達
されるから熱損失が少なく樹脂の溶融に要する時間が極
めて短くなる。さらに、発熱体を例えば３００℃〜４０
０℃という高温まで加熱してもコイルの自己発熱はそれ
程太き（ないからコイルの断線のおそれがない。

さらに、前記発熱体はコイルからの磁束が到達し得る部
分であればその部分が、熱伝達によってではなく、直接
発熱するから、周囲の機械的条件から従来の抵抗加熱ヒ
ーターでは困難であったような射出口直近で直接樹脂を
加熱することができる。

しかも、樹脂通路の内部に配されろ前記発熱体は樹脂通
路の外部と電気的に接続される必要がなく、単なる鉄片
で差し支えな〜・がら製造が極めて簡単であり、安価で
ある。

さらに、前述の樹脂通路内にロッド状の加熱部材を配し
たものに比べて樹脂の射出圧の減損も少な（なる。

なお、本発明者の実験によれば、発熱体の温度上昇の割
合は磁束の大きさが同じであれば元々の温度か高い部分
根太きい。これは透磁率の温度変化のためであろうと考
えられる。

射出口の樹脂を溶融させる際には、発熱体の、射出口か
ら遠い部分は樹脂通路内の溶融状態に保たれている樹脂
からの熱伝達によってかなりの高温になっているのに対
して、射出口に近い部分はキャビティの冷却中にかなり
熱を奪われており、発熱体中に温度勾配が存在する。し
たがって発熱体全体に一様に磁束がかかると、特に分解
温度の低い樹脂の場合には、射出口中の固化した樹脂が
溶融するまでに射出口から離れた樹脂通路内の溶融状態
にある樹脂が分解温度に達してしまうおそれかある。

したがって本発明の望ましい実施例においては発熱体の
、射出口に近い先一部が後端部に比べて短時間で高温に
なるようにされる。

一般に高周波誘導加熱による発熱は磁束密度および発熱
体の表面積の大小に関係する。

さらに、熱容量の小さい部分、すなわち体積的に小さい
部分根高温になり易し・。

したがって、発熱体の先端部が後端部に比べて短時間で
高温になるようにするためには次のような方法が考えら
れる。

（１）発熱体の肉厚が先端部の方が後端部に比べて小さ
くなるようにする。

（２）磁束密度が先端部の方が高くなるようにする。こ
れには、コイルの巻き密度を変える、磁気シールドを利
用して発熱体の後端部に達する磁束を小さくする、導磁
性部材を使用して磁束を先端部に集中させる等の方法を
用いることができる。

（３）発熱体の表面積が先端部の方が大きくなるように
、先端部に螺条を刻設する等の加工を施す。

（４）先端部を後端部に比べて、誘導加熱によって発熱
し易い材料で形成する。

（５）　　コイルとの距離が先端部の方が後端部より小
さくする。

以下図面を参照して本発明の実施例を詳細に説明する。

第】図は本発明の一実施例の射出口加熱装置を使用した
ホットランナ一方式成形用金型の一例の断面図である。

第１図において本例の金型はパーティングラインＰで開
かれる固定側ハーフ１と可動側ハーフ２からなっている
。固定側ハーフ１内にはスプル一部３と一対のランナ一
部４からなる樹脂通路が形成されており、その各ランナ
一部４はゲート５を介して、キャビティプレート６内に
形成されたキャビティ６ａにそれぞれ連通している。成
形機のノズル７がら供給される溶融樹脂はスプル一部３
、ランナ一部４を通ってゲート５から各キャビティ６ａ
内に射出される。キャビティ６ａ内に充填された樹脂は
固定側ハーフ１および可動側ハーフ２内に設けられた水
管８内を通る冷却水によって冷却固化せしめられる。こ
のときスプル一部３およびランナ一部４の上部４ａ内の
り９内に配されている所謂マニホールドヒーター（図示
せず）によって溶融状態に保たれ、ランナ一部４の下部
４ｂ内の樹脂もマニホールドブロック９がらの熱伝達に
よってほぼ溶融状態に保たれる。一方ゲート５内の樹脂
はキャビティ６ａ内の樹脂とともに冷却固化せしめられ
、金型がパーティングラインＰがら開かれ、製品が可動
側ハーフ２によってキャビティ６ａかも外されるときに
ゲート５内に取り残され、そのゲート５を閉鎖する。前
述のように、金型を開くときに、このゲート５内の樹脂
が溶融状態にあると「糸ひき」や「はなたれ」が発生し
て次の成形ザイクルに支障を来たすが、キャビティ６内
の樹脂を冷却固化する際にゲート５内の樹脂も冷却固化
するように成形条件を設定するのは極めて容易である。

固化した樹脂によって閉鎖されているゲート５は次の射
出時に開がなければならないが、ゲート５内の樹脂が射
出圧力によってゲート５から除去し得る程度に固化する
ように成形条件を設定するのは極めて困難であり、実用
上は不可能に近い。したがって、一旦完全に固化したゲ
ート５内の樹脂を次の射出工程までに成形サイクルを長
びかせることなしに再び溶融させることのできる加熱装
置が必要となるのである。

固定側ハーフ１は前記キャピテイプレート６、マニホー
ルドブロック９および両者の間に挟持されたバックプレ
ー）１０を備えており、前記ランナ一部４０下部４ｂお
よびゲート５はそのバックプレー）１０内に形成されて
いる。

バックプレート１０内に前記ゲート５とそれぞれ連通す
る一対の凹部１１が設けられており、その各凹部１１内
にセラミックの絶縁スリーブ１２が挿入されている。さ
らにその絶縁スリーブ１２内にその絶縁スリーブ１２の
内径とほぼ等しい外径を有するセラミックの通路部材１
３が嵌入されている。その通路部材１３内には管状の発
熱体１４が密着嵌入されており、本実施例においてはそ
の発熱体１４の内側に前記ランナ一部４が形成されてい
る。通路部材１３は内側に段部を有し、内径の大きい部
分と内径の小さい部分を備えている。また発熱体１４は
外面に段部な有し、厚肉部１４ａと薄肉部１４ｂとがら
なっており、その外面の段部と通路部材１３の内側の段
部とが当接するようにその通路部材１３内に挿入されて
いる。通路部材１３の外周面には螺旋溝が刻設されてお
り、その螺旋溝内に高周波誘導加熱用コイル１５が巻回
されている。このコイル１５は図示してない制御回路に
接続されている。このコイル１５に通ｔすると高周波誘
導加熱によって発熱体１４が発熱し、その発熱体１４に
接している樹脂を加熱する。本実施例においてはその発
熱体１４のゲート５・に近い部分が薄肉部Ｌ４ｂになっ
ているため、ゲート５付近の温度上昇が極めて大きく、
ゲー　ト５内の固化した樹脂が速やかに溶融される。こ
のとき、ゲート５から遠（はぼ溶融状態に保たれている
樹脂に接して（・る部分は厚肉部１４ａとなっているた
め温度上昇が比較的遅く、その厚内部１４ａがその周囲
の樹脂を分解させるような温度に達する前にゲート５内
の樹脂を溶融させることができる。もちろん、ゲート５
内の樹脂が浴融した後、速やかにコイル１５への通電を
停止するか、あるいはコイル１５へのパワーを低下させ
る。

本実施例においては、発熱体１４のゲート５に近い先端
部の肉厚を、発熱体１４の、ゲート５から遠く、したが
ってその先端部より元々温度が高く、そのために高周波
誘導加熱によって発熱し易い後端部の肉厚より小さくす
ることによって先端部の温度上昇の方が後端部の温度上
昇より太き（なるようにしたが、このように先端部と後
端部の温度上昇に差をつけるのにはこの他にも種々の方
法がある。

例えば、コイル１５を先端部の方で密に、あるいはコイ
ル１５の巻き径を先端部の方で小になり（すなわちコイ
ルと発熱体の間隔が近くなるように）、後端部の方で犬
となるようにしてもよい。さらに先端部と後端部の材質
を変えて先端部の方を高周波誘導加熱によってより発熱
し易い材料で形成（−てもよい。

更に、発熱体の形状を選択することによってゲート５内
の固化した樹脂に効果的に熱が伝達されるようにしても
よい。第２〜４図はそのような発熱体の形状の種々の例
を示すものである。

第２Ａ、２Ｂ図に示す例では発熱体はほぼ管状の本体部
２１とその本体部２１の下端部内に挿入されたチップ部
２２からなっている。このチップ部２２はほぼ十字形の
頭部と先の尖った軸部かもなっている。この発熱体によ
れば先端部付近の樹脂を内外両側から加熱することかで
きるからゲート５内の樹脂をより速やかに再溶融させる
ことができる。

第３図の例は第２図の例とほぼ同じものであるが、第３
図の例では本体部２１ａが短か（なっており、チップ部
２２ａが本体部２１ａの外に突出して（・る。これによ
ってコイルからの磁束がチップ部２２ａに直接到達する
ため、チップ部２２ａの温度上昇が第２図の例に比べて
大巾に大きくなる。

なお、マニホールドブロックからの熱伝達が充分大きく
ランナ一部４０下部４ｂ内の樹脂がほぼ完全に溶融状態
に保たれるようなときには第４図に示すようにチップ部
２２ｂのみを発熱体としてもよい。

以上詳細に説明したように本発明の射出口加熱装置によ
れば、極めて簡単な構造で、しかも安価に射出口の開閉
を行なうことができる。特に本発明の装置においては、
樹脂に接触している発熱体が直接発熱するから効率が良
く、しかも従来の抵抗加熱ヒーターを使用した装置に比
べて相当高い温度を得ることができる。さらに断線等の
故障のおそれも少ない。

存お、上記実施例ではホットランナ一方式の金型のゲー
トの開閉を例にとって説明したが、本発明は成形機のノ
ズルの射出口の開閉に、も使用することができるのは言
うまでもない。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例の射出口加熱装置を用いたホ
ットランナ一方式成形用金型の断面図、第２Ａ図は本発
明に使用することのできる発熱体の他の例を示す断面図
、第２Ｂ−図はその平面図、第３図および第４図はそれ
ぞれ史に他の例の発熱体を示す断面図である。 ３・・・・・・スプル一部　４・・・・・・ランナ二部
５・・・・・・ゲート１３・・曲通路部材１４・・・・
・・発熱体 １５・・・・・・高周波誘導加熱用コイル図面の浄書（
内容−二変更なし） 第２Ｂ図　第３図　第４図 （自発）手続補正書 昭和５７年６月４　日 時許庁長宮殿 事件の表示 昭和５７年特許願　第５５０８０　　号発明の名称 事件との関係　　　特許出願人 住　所　　平塚市松風町６番１４号 ８６　　　十王商事株式会社 （氏　名） 代　　理　　人 な　　　し 、補正により増加する発明の数　　　　ナシ１６４−−

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 樹脂通路の射出口近傍部分を形成する内部通路を備えた
   管状セラミック部材、そのセラミック部材の前記内部通
   路内に配された、高周波誘導加熱によって発熱し得る発
   熱体、およびその発熱体を発熱させる磁界を形成する高
   周波誘導加熱用コイルからなるプラスチック成形用射出
   口加熱装置において、 前記コイルに通電したときの前記発熱体の温度上昇が、
   その発熱体の、前記射出口に近い部分における温度上昇
   の方が、前記射出口に遠い部分における温度上昇に比べ
   て大きくなるようにしたことを特徴とする加熱装置。