WO2020194880A1 - 射出成形装置 - Google Patents

Abstract

ホットノズル５は、接続部５２の端面に、軸線ａ方向で窪んでいる環状の座繰部５２ｃを有する。座繰部５２ｃには、環状のシール部材５２ｄが設置される。シール部材５２ｄの外周面と座繰部５２ｃの内周面とは、対向している。座繰部５２ｃの内周面及びシール部材５２ｄの外周面は、軸線ａ方向で、ホットランナブロック４側に近づくにつれて拡径するテーパ面となっている。シール部材５２ｄの熱膨張係数は、座繰部５２ｃが形成されている部分の熱膨張係数よりも大きい。

Description

射出成形装置

　本発明は、溶融樹脂を金型の内部のキャビティに射出する射出成形装置に関する。

　従来、溶融樹脂を、金型の内部に形成されたキャビティに導入するために、射出機から射出された溶融樹脂の流動通路である管状のホットランナと、ホットランナから導出された溶融樹脂をキャビティに導出する管状のホットノズルとを備えた射出成形装置がある。このような構造の射出成形装置では、通過する溶融樹脂の樹脂圧等によって、ホットランナとホットノズルとの当接部分に隙間が形成されてしまうことがある。

　そこで、この種の射出成形装置では、ホットランナの導出側端部の端面とホットノズルの導入側端部の端面との間にシール部材を配置し、シール部材の熱膨張によってその隙間を封止して、溶融樹脂の流出を防止するものが知られている（例えば、特許文献１参照）。

特表２００５－５１６７９４号公報

　ところで、特許文献１に記載の射出成形装置のシール部材は、シール部材の膨張によって、ホットランナとホットノズルとの隙間を埋めるものである。そのため、シール部材の膨張が均一ではなかった場合、十分なシール性を確保できないおそれがあった。

　本発明は以上の点に鑑みてなされたものであり、ホットランナとホットノズルとの接続部分のシール性が高い射出成形装置を提供することを目的とする。

　本発明の射出成形装置は、
　溶融樹脂を金型の内部のキャビティに射出する射出成形装置であって、
　前記溶融樹脂の流動通路である管状のホットランナと、
　前記ホットランナから導出された前記溶融樹脂を前記キャビティに導出する管状のホットノズルと、
　前記ホットランナと前記ホットノズルとの間に配置される環状のシール部材とを備え、
　前記ホットノズルの導入側端部は、前記ホットランナの導出側端部に当接し、
　前記ホットノズルは、前記導入側端部の端面に、前記ホットノズルの軸線方向に窪んでいる環状の座繰部を有し、
　前記シール部材は、前記座繰部に設置され、
　前記シール部材の外周面と前記座繰部の内周面とは、前記シール部材が前記座繰部に設置された状態で対向し、
　前記座繰部の内周面及び前記シール部材の外周面の少なくとも一方は、前記ホットノズルの軸線方向で、前記ホットランナ側に近づくにつれて拡径するテーパ面であり、
　前記シール部材の熱膨張係数は、前記導入側端部の前記座繰部が形成されている部分の熱膨張係数よりも大きいことを特徴とする。

　このように、本発明の射出成形装置では、シール部材の熱膨張係数は、座繰部が形成されている部分の熱膨張係数よりも大きい。そのため、ホットノズルが昇温された際には、その昇温によってシール部材の外周面が座繰部の内周面に近づくように拡径する。これにより、ホットノズルが昇温された際には、対向する座繰部の内周面とシール部材の外周面とが近づいて当接し、さらに昇温した際には、互いに押し合うことになる。

　ここで、座繰部の内周面及びシール部材の外周面の少なくとも一方は、ホットノズルの軸線方向で、ホットランナ側に近づくにつれて拡径したテーパ面になっている。これにより、座繰部の内周面とシール部材の外周面とが当接し、さらに押し合った際には、シール部材は、ホットノズルの軸線方向でホットランナ側に近づくように押し出されるように移動して、ホットランナの導出側端部に当接する。

　したがって、本発明の射出成形装置によれば、シール部材の膨張だけではなく、シール部材の移動によっても、シール部材によってホットランナとホットノズルとの間の隙間が封止されることになるので、従来の射出成形装置よりも、高いシール性を得ることができる。

　本発明の射出成形装置においては、
　前記ホットノズルは、前記導入側端部の外周面に、径方向外側に向かって延設されたボス部を有し、
　前記ボス部は、前記導出側端部の端面と前記金型とによって挟持されていることが好ましい。

　このように構成した場合、ホットノズルは、シール部材以外にも、ボス部でホットランナに当接することになる。これにより、シール部材だけでなくボス部によっても封止がなされるので、さらにシール性を向上させることができる。

　また、本発明の射出成形装置においては、ボス部を有している構成の場合、
　前記ボス部と前記金型との間に配置される断熱部材を備えていることが好ましい。

　溶融樹脂をキャビティに供給するとき、ホットノズルの温度に比べて金型の温度は低くなる。そのため、このときに、ホットノズルのボス部と金型とを直接接触させてしまうと、ホットノズルの熱が金型に逃げてしまうことになる。そこで、このように構成すると、断熱部材によってホットノズルから金型へ熱が逃げてしまうことを抑制できる。

実施形態に係る射出成形装置の要部を拡大して示す断面図。 図１の射出成形装置のホットノズルの接続部を拡大して示す断面図であり、ホットノズルが昇温されていない状態を示す図。 図１の射出成形装置のホットノズルの接続部を拡大して示す断面図であり、ホットノズルが昇温されている状態を示す図。

　以下、図面を参照して、実施形態に係る射出成形装置Ｍについて説明する。なお、図１において射出成形装置Ｍの内部に記載されている矢印は、溶融樹脂の流動方向を示している。

　図１に示すように、射出成形装置Ｍは、固定金型１と、固定金型１の下面側に離間自在に当接されている可動金型２と、固定金型１の上方に配置されている射出機３と、固定金型１の上面側で、固定金型１と射出機３との間に付設されているホットランナブロック４と、ホットランナブロック４に接続され、固定金型１の内部に挿入されている複数のホットノズル５とを備えている。なお、図１においては、理解を容易にするために、ホットノズル５は１つのみ示している。

　固定金型１は、上下に貫通するように形成された複数の挿通孔１０を有している。挿通孔１０の各々には、対応するホットノズル５が挿通されている。

　可動金型２は、変位機構（不図示）によって、固定金型１の下面側で、固定金型１に対し、当接及び離間自在となっている。可動金型２は、溶融樹脂が流動する通路であるランナ部２０を有している。

　ランナ部２０の導入側の開口は、可動金型２の上面側であって、可動金型２を固定金型１に当接させた状態で挿通孔１０の下方側の開口に対応する位置（すなわち、挿通孔１０に挿通されたホットノズル５の導出側端部の開口に対応する位置）に形成されている。ランナ部２０の導出側の端部は、固定金型１及び可動金型２の少なくとも一方によって形成されるキャビティに接続されている。

　射出機３は、内部で成形品の材料となる樹脂を溶融して溶融樹脂を生成する。生成された溶融樹脂は、射出機３の有している射出ノズル３０から、後述するホットランナブロック４の導入孔４０ａに射出される。

　ホットランナブロック４は、射出機３の射出ノズル３０が着座するタッチピース４０と、タッチピース４０を下方側から支持している第１ブロック４１と、第１ブロック４１とホットノズル５との間に配置されている第２ブロック４２とを有している。

　タッチピース４０は、タッチピース４０を貫通する導入孔４０ａを有している。導入孔４０ａの導入側の開口は、タッチピース４０に射出ノズル３０が着座した際に射出ノズル３０の射出口に対応する位置に設けられている。

　第１ブロック４１の内部には、導入孔４０ａに連通する第１ランナ４１ａが形成されている。第２ブロック４２の内部には、第１ランナ４１ａに連通する第２ランナ４２ａが形成されている。

　すなわち、ホットランナブロック４では、導入孔４０ａと第１ランナ４１ａと第２ランナ４２ａとによって、溶融樹脂の流動通路である管状のホットランナが形成されている。

　第２ランナ４２ａは、中間部で分岐しており、第２ランナ４２ａの分岐した部分の端部である導出側端部４２ｂ（図２，図３参照）は、対応するホットノズル５に接続されている。これにより、射出機３から射出された溶融樹脂は、導入孔４０ａ、第１ランナ４１ａ及び第２ランナ４２ａ（すなわち、ホットランナ）を介して、ホットノズル５に供給される。

　なお、ホットランナブロック４は、ヒータ等の昇温装置（不図示）を有している。この昇温装置によってホットランナブロック４は昇温され、ホットランナを流動する溶融樹脂は、所定の温度（例えば、２００℃～２２０℃）に保たれる。

　ホットノズル５は、筒状の部材であり、固定金型１の挿通孔１０に挿通されている筒状の本体部５０と、本体部５０の中央部の周面を覆う昇温部５１と、本体部５０の上流側の端部に設けられ、ホットランナブロック４の第２ブロック４２の導出側端部４２ｂに当接している接続部５２（導入側端部）とで構成されている。

　本体部５０の上流側の端部は、接続部５２を介して、ホットランナブロック４の第２ブロック４２に接続されている。一方、本体部５０の下流側の端部は、可動金型２を固定金型１に当接させた状態で、可動金型２のランナ部２０に接続される。

　これにより、可動金型２を固定金型１に接続させた状態では、ホットランナブロック４のホットランナ、ホットノズル５の内部の空間、及び、可動金型２のランナ部２０は、互いに連通された流動通路となる。射出機３から射出された溶融樹脂は、その流動通路を介して、キャビティに供給される。

　昇温部５１は、ホットランナブロック４の昇温装置と同様に、ヒータ等によって構成されている。この昇温部５１によってホットノズル５は昇温され、ホットノズル５の内部を流動する溶融樹脂は、所定の温度（例えば、２００℃～２２０℃）に保たれる。

　ここで、図２及び図３を参照して、ホットノズル５の接続部５２について詳細に説明する。

　図２に示すように、接続部５２は、ホットランナブロック４側の端部の外周面で径方向外側に向かって延設された環状のフランジであるボス部５２ａと、ボス部５２ａの下面側に配置された環状の断熱部材５２ｂとを備えている。接続部５２の端面の内周縁部には、ホットノズル５の軸線ａ方向に窪んでいる環状の座繰部５２ｃが形成されている。座繰部５２ｃには、環状のシール部材５２ｄが設置されている。

　ここで、「環状」とは、円環状、多角環状といったものの他、環の一部において切断されたものを含む。例えば、シール部材としては、環の一部において切り込みが入れられたもの、軸線方向から見て２つ以上の円弧状のパーツに分割されたもの等も含む。

　ボス部５２ａ及び断熱部材５２ｂは、ホットランナブロック４の第２ブロック４２の下面側の端面（具体的には、第２ランナ４２ａの導出側の開口の周縁部）と、固定金型１に形成された当接部１１とによって、挟持されている。

　ここで、断熱部材５２ｂの外周縁は、軸線ａ方向でボス部５２ａ側に突出しており、その部分の内周面で、ボス部５２ａの外周面に当接している。また、固定金型１の当接部１１は、挿通孔１０の上端部の内周縁に形成された環状の窪みであり、断熱部材５２ｂの外周面の下方側の部分と下面の外周側の部分とに当接している。

　これにより、接続部５２（ひいては、ホットノズル５）は、固定金型１に対して取り付ける際に、ボス部５２ａ及び断熱部材５２ｂを介して、当接部１１によって規定された所定の位置に自動的に位置決めされる。

　ところで、溶融樹脂をキャビティに供給するとき、ホットノズル５の温度に比べて固定金型１の温度は低くなる。そのため、このときに、ホットノズル５のボス部５２ａと固定金型１とを直接接触させてしまうと、ホットノズル５の熱が金型に逃げてしまうことになる。

　そこで、射出成形装置Ｍでは、ボス部５２ａと固定金型１との間に、断熱部材５２ｂを配置している。これにより、射出成形装置Ｍでは、断熱部材５２ｂによってホットノズル５から固定金型１へ熱が逃げてしまうことを抑制している。

　座繰部５２ｃの内周面の径及び形状と、シール部材５２ｄの径及び形状とは、略一致している。すわなち、シール部材５２ｄの外周面と座繰部５２ｃの内周面とは、シール部材が５２ｄ座繰部５２ｃに設置された状態で対向している。具体的には、当接、又は、わずかに離間して対向している。

　また、座繰部５２ｃの深さは、シール部材５２ｄの高さよりもわずかに深くなっている。そのため、ホットノズル５か昇温されていない状態（すなわち、座繰部５２ｃ及びシール部材５２ｄのいずれもが熱膨張していない状態）においては、シール部材５２ｄの下面は、座繰部５２ｃの底面に当接し、シール部材５２ｄの上面は、ホットランナブロック４の第２ブロック４２の下面側の端面（具体的には、第２ランナ４２ａの導出側の開口の周縁部）に対して離間している。

　ここで、シール部材５２ｄは、座繰部５２ｃの形成されている部分と比べて、昇温部５１（図１参照）による昇温によって、熱膨張しやすい材料で形成されている。具体的には、シール部材５２ｄの熱膨張係数は、座繰部５２ｃの形成されている部分の熱膨張係数よりも大きく、その熱膨張係数の差は、０．５×１０^-５（１／Ｋ）以上となっている。

　そのため、ホットノズル５が昇温された際には、その昇温によって、シール部材５２ｄの外周面が座繰部５２ｃの内周面に近づくように拡径する。これにより、ホットノズル５が昇温された際には、座繰部５２ｃの内周面とシール部材５２ｄの外周面とが近づいて当接し、さらに昇温した際には、互いに押し合うことになる。

　また、ここで、座繰部５２ｃの内周面は、軸線ａ方向で、ホットランナブロック４側に近づくにつれて拡径するテーパ面となっている。また、シール部材５２ｄの外周面も、軸線ａ方向で、ホットランナブロック４側に近づくにつれて拡径するテーパ面となっている。

　そのため、座繰部５２ｃの内周面とシール部材５２ｄの外周面とが当接し、さらに押し合った際には、シール部材５２ｄは、軸線ａ方向でホットランナブロック４側に近づくように（図２及び図３では、図面上方に向かって）押し出されるように移動する。その移動によって、図３に示すように、シール部材５２ｄの上面は、ホットランナブロック４の第２ブロック４２の第２ランナ４２ａの導出側の開口の周縁部に当接する。

　これにより、ホットランナブロック４とホットノズル５との隙間は、ホットランナブロック４とホットノズル５との間に配置されているシール部材５２ｄの膨張だけではなく、シール部材５２ｄの移動によっても、封止されることになる。したがって、本実施形態の射出成形装置Ｍは、従来の射出成形装置よりも、高いシール性を得ることができるようになっている。

　以上、図示の実施形態について説明したが、本発明はこのような形態に限定されるものではない。

　例えば、上記実施形態では、座繰部５２ｃの内周面及びシール部材５２ｄの外周面のいずれも、軸線ａ方向で、ホットランナブロック４側に近づくにつれて拡径するテーパ面となっている。しかし、本発明はそのような構成に限定されるものではなく、座繰部の内周面及びシール部材の外周面の少なくとも一方が、ホットノズルの軸線方向で、ホットランナ側に近づくにつれて拡径するテーパ面であればよい。

　また、例えば、上記実施形態では、座繰部５２ｃを接続部５２の端面の内周縁部に形成している。しかし、本発明はそのような構成に限定されるものではなく、座繰部が導入側端部の端面に形成されるとともに、シール部材の外周面と座繰部の内周面とがシール部材が座繰部に設置された状態で対向するものであればよい。

　例えば、上記実施形態においては、ボス部５２ａのホットランナブロック４側の面（すなわち、接続部５２のホットランナブロック４側の面の径方向における中間部分）に形成してもよい。

　また、例えば、上記実施形態では、接続部５２のホットランナブロック４側の端部にボス部５２ａを設けている。これは、ボス部５２ａを形成することによって、ホットノズル５をシール部材５２ｄ以外にも、ボス部５２ａでホットランナブロック４に当接させるためである。ひいては、シール部材５２ｄだけでなくボス部５２ａによっても封止を行い、シール性を向上させるためである。しかし、本発明はこのような構成に限定されるものはない。

　例えば、シール部材による封止が十分である場合、ホットノズルの肉厚が十分である場合等、ボス部による封止が不要である場合には、ボス部及び断熱部材を省略してもよい。

　また、上記実施形態では、ホットノズル５か昇温されていない状態においては、シール部材５２ｄの下面は、座繰部５２ｃの底面に当接し、シール部材５２ｄの上面は、ホットランナブロック４の第２ブロック４２の下面側の端面（具体的には、第２ランナ４２ａの導出側の開口の周縁部）に対して離間している。

　これは、理解を容易にするためであり、本発明はこのような構成に限定されるものではなく、ホットノズルが昇温された際に、シール部材がホットランナの導出側端部に当接するものであればよい。

　例えば、昇温されていない状態で、シール部材の下面が座繰部の下面に当接していない状態になっている（すなわち、昇温されていない状態で、シール部材が、その外周面と座繰部の内周面とが当接した状態になっている）と、シール部材及び座繰部のいずれかが熱膨張した段階でシール部材の移動が生じるので、昇温した際に迅速にシール性を向上させることができる。

　また、例えば、昇温されていない状態で、シール部材の上面が導出側端部に当接していると、さらにシール性を高めることができる。

１…固定金型、２…可動金型、３…射出機、４…ホットランナブロック、５…ホットノズル、１０…挿通孔、１１…当接部、２０…ランナ部、３０…射出ノズル、４０…タッチピース、４０ａ…導入孔、４１…第１ブロック、４１ａ…第１ランナ、４２…第２ブロック、４２ａ…第２ランナ、４２ｂ…導出側端部、５０…本体部、５１…昇温部、５２…接続部（導入側端部）、５２ａ…ボス部、５２ｂ…断熱部材、５２ｃ…座繰部、５２ｄ…シール部材、Ｍ…射出成形装置、ａ…軸線。

Claims (3)

1. 　溶融樹脂を金型の内部のキャビティに射出する射出成形装置であって、
   　前記溶融樹脂の流動通路である管状のホットランナと、
   　前記ホットランナから導出された前記溶融樹脂を前記キャビティに導出する管状のホットノズルと、
   　前記ホットランナと前記ホットノズルとの間に配置される環状のシール部材とを備え、
   　前記ホットノズルの導入側端部は、前記ホットランナの導出側端部に当接し、
   　前記ホットノズルは、前記導入側端部の端面に、前記ホットノズルの軸線方向に窪んでいる環状の座繰部を有し、
   　前記シール部材は、前記座繰部に設置され、
   　前記シール部材の外周面と前記座繰部の内周面とは、前記シール部材が前記座繰部に設置された状態で対向し、
   　前記座繰部の内周面及び前記シール部材の外周面の少なくとも一方は、前記ホットノズルの軸線方向で、前記ホットランナ側に近づくにつれて拡径するテーパ面であり、
   　前記シール部材の熱膨張係数は、前記導入側端部の前記座繰部が形成されている部分の熱膨張係数よりも大きいことを特徴とする射出成形装置。
2. 　請求項１に記載の射出成形装置において、
   　前記ホットノズルは、前記導入側端部の外周面に、径方向外側に向かって延設されたボス部を有し、
   　前記ボス部は、前記導出側端部の端面と前記金型とによって挟持されていることを特徴とする射出成形装置。
3. 　請求項２に記載の射出成形装置において、
   　前記ボス部と前記金型との間に配置される断熱部材を備えていることを特徴とする射出成形装置。

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