WO2020241744A1 - 射出成形装置 - Google Patents

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央 松島
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本田技研工業株式会社
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    • B29C2045/2766—Heat insulation between nozzle and mould

Definitions

  • the present invention relates to an injection molding device.
  • an injection molding method (injection molding device) is often used because it can efficiently produce a large amount of molded products having a complicated shape.
  • the injection molding apparatus moves the movable platen (movable platen) with respect to the fixed platen (fixed platen) to open / close and fasten the pair of molds 1 and 2 of the fixed side mold 1 and the movable side mold 2. It is configured to include a mold clamping device and an injection device 3 for injecting a molding material such as molten resin into the cavities H of a pair of molds 1 and 2 that have been molded (see FIG. 1).
  • the fixed-side mold 1 includes an injection structure 4 for injecting a molding material into the cavity H from the injection device 3, and the injection structure 4 is roughly classified into a hot runner method and a cold runner method.
  • the hot runner type injection structure (valve gate structure) 4 opens and closes the hot runner nozzle 5 having a flow path communicating with the cavity H and the flow path of the hot runner nozzle 5.
  • a valve 6 and a manifold (hot runner block) 7 having a flow path communicating with the flow path of the hot runner nozzle 5 are provided, and the hot runner nozzle 5 is provided from the injection device 3 to the flow path of the manifold 7 and from the flow path of the manifold 7.
  • the molding material R is fed from the flow path of the hot runner nozzle 5 to the cavities H of the molds 1 and 2.
  • the hot runner nozzle 5 is provided with a heating unit 8 such as an electric heater around the hot runner nozzle 5 so as to be able to hold the molten state of the molding material R injected from the injection device 3. Further, the fixed-side mold 1 is provided with a cooling unit (refrigerant flow path) 9 for supplying a refrigerant and cooling and curing the injected molding material R.
  • a heating unit 8 such as an electric heater around the hot runner nozzle 5 so as to be able to hold the molten state of the molding material R injected from the injection device 3.
  • the fixed-side mold 1 is provided with a cooling unit (refrigerant flow path) 9 for supplying a refrigerant and cooling and curing the injected molding material R.
  • Patent Document 1 a nozzle having a nozzle formed at a tip for discharging molten resin toward a cavity and a gate opening / closing pin that is moved axially with respect to the nozzle to open / close the gate are provided.
  • the heating portion 8 coexists and coexists in the tip end side portion P of the hot runner nozzle 5.
  • FIG. 6B (FIGS. 5 and 6A)
  • One aspect of the injection molding apparatus of the present invention is a cavity (for example, a fixed side mold 1 described later) and a movable side mold (for example, a movable side mold 2 described later) that have been molded.
  • An injection molding apparatus (for example, injection described later) provided with a hot runner type injection structure (for example, injection structure 4 described later) for injecting a molding material (for example, molding material R described later) into the cavity H described later.
  • the injection structure has a heating portion on the outer peripheral side, and extends from the rear end to the tip in the axial direction (for example, the axial line O1 direction described later) and communicates with the cavity.
  • a hot runner nozzle 5 described later and a hot runner nozzle are arranged in the flow path of the hot runner nozzle so as to be able to advance and retreat in the axial direction.
  • the valve of the hot runner nozzle is provided with a valve pin (for example, a valve pin 6 described later) for opening and closing the flow path in contact with / separated from a valve opening / closing part (for example, a valve opening / closing part 13 described later) provided in the hot runner nozzle.
  • a heat insulating groove (for example, a heat insulating groove 16 described later) that is recessed from the outer peripheral surface toward the inside of the axis side and extends in the circumferential direction on the outer periphery of the valve pin contact section (for example, the valve pin contact section M described later) in which the opening / closing portion is formed. ) Is provided.
  • the temperature of the tip portion of the hot runner nozzle can be adjusted and controlled, and the temperature can be prevented from dropping or rising too much on the inner wall of the nozzle. It is possible to suitably eliminate the inconvenience that slag remains or stringing occurs at the discharge port at the tip of the nozzle.
  • FIG. 1 It is sectional drawing which shows the injection structure of the injection molding apparatus which concerns on one Embodiment of this invention. It is an enlarged view which shows the reference numeral S part of FIG. 1, and is the sectional view which shows the injection structure (valve gate structure) of the injection molding apparatus which concerns on one Embodiment of this invention. It is an enlarged view which shows the reference numeral S part of FIG. 1, and is the sectional view which shows the modification example of the injection structure (valve gate structure) of the injection molding apparatus which concerns on one Embodiment of this invention. It is an enlarged view which shows the reference numeral S part of FIG. 1, and is the sectional view which shows the modification example of the injection structure (valve gate structure) of the injection molding apparatus which concerns on one Embodiment of this invention.
  • the present embodiment relates to an injection molding apparatus provided with a hot runner type injection structure.
  • the injection molding apparatus A of the present embodiment moves the movable platen (movable plate) with respect to the fixed platen (fixed plate) to move a pair of the fixed side mold 1 and the movable side mold 2.
  • a mold clamping device that opens and closes and clamps the molds 1 and 2, an injection device 3 that ejects a molding material R such as molten resin into the cavity H of the pair of molds 1 and 2 that have been mold-clamped, and an eject pin. It has an eject drive device and the like, and is configured to include an eject device for taking out a molded product from the molds 1 and 2.
  • the injection device 3 includes a tubular heating cylinder in which a screw is coaxially arranged inside, a heating unit such as an electric heater provided on the outer periphery of the heating cylinder for melting the molding material R, and a heating cylinder.
  • a heating unit such as an electric heater provided on the outer periphery of the heating cylinder for melting the molding material R
  • a heating cylinder provided on the tip side for injecting the molding material R sent by the rotation of the screw, a hopper provided on the rear end side of the heating cylinder for supplying the molding material R into the heating cylinder, and the like. It is equipped with a material supply unit.
  • the fixed-side mold 1 includes a hot runner type injection structure (valve gate structure) 4 for injecting the molding material R from the injection device 3 into the cavity H.
  • a hot runner type injection structure valve gate structure 4 for injecting the molding material R from the injection device 3 into the cavity H.
  • the hot runner type injection structure 4 is provided in the fixed side mold 1 and includes a single or a plurality of hot runner nozzles 5 having a flow path communicating with the cavity H, and a valve 6 for opening and closing the flow path of the hot runner nozzle 5.
  • a sprue 11 connected to the injection device 3 to feed the molding material R, and a flow path of the hot runner nozzle 5 provided in the portion of the fixed side mold 1 between the sprue 11 and the hot runner nozzle 5.
  • a manifold (hot runner block) 7 having a flow path communicating with the flow path of the sprue 11 is provided, and the flow path of the sprue 11 and the flow path of the manifold 7 and the flow path of the hot runner nozzle 5 are provided from the injection device 3.
  • a series of molding material flow paths 12 for feeding the molding material R to the cavity H are formed.
  • the hot runner nozzle 5 and the sprue 11 are provided with a heating portion such as an electric heater around the hot runner nozzle 5 and are configured to heat the molding material R injected from the injection device 3 and maintain a predetermined molten state.
  • the hot runner nozzle 5 of the present embodiment is, for example, formed in a tubular shape, and is attached to a nozzle body 5a in which the molding material R flows from the rear end side to the tip by rotation of the screw, and to the tip of the nozzle body 5a. It is provided with a top nozzle 5b.
  • top nozzle 5b reduces the diameter of the flow path of the molding material R to a predetermined flow path area, and the tip portion of the valve pin 6 is fitted by the advance / retreat drive of the valve pin 6 in the axis O1 direction, which will be described later.
  • a valve opening / closing part (throttle part) 13 that is released from fitting (contact / separation) and opens / closes the flow path, and a flow path part from the valve opening / closing part 13 to the discharge port 10 at the tip, and has desired injection performance.
  • a discharge portion 14 formed as described above is provided.
  • the hot runner nozzle 5 is provided with a valve pin 6 that advances and retreats in the axis O1 direction by driving the drive source 15, and the valve pin 6 advances and is in close contact with the inner surface of the valve opening / closing portion 13 to flow through this portion.
  • Is configured to close, retract, and open the flow path of the valve opening / closing portion 13. Further, the injection amount, injection speed, etc. of the molding material R can be adjusted by adjusting the opening degree of the flow path depending on the position of the valve pin 6.
  • a molding material R that supplies a refrigerant to the inside of the fixed-side mold 1 and is injected into the cavity H, and a cooling unit 9 that cools a portion from the valve opening / closing portion 13 to the cavity H are provided.
  • the injection structure 4 of the injection molding apparatus A of the present embodiment has a section in the axis O1 direction (valve pin contact) in which the valve opening / closing portion 13 of the hot runner type and valve gate type top nozzle (nozzle tip component) 5b is formed.
  • a heat insulating groove (heat insulating hole) 16 that is recessed from the outer peripheral surface toward the inside of the axis O1 side and extends in the circumferential direction is provided on the outer peripheral surface of the section M.
  • the molding material R before the valve pin contact section M by the heating unit 8 that is, .
  • the molten state of the molding material R before the contact surface between the top nozzle 5b and the valve pin 6 is surely maintained, and the molding material R on the cavity H side of the valve pin contact section M is surely solidified by the cooling unit 9. It becomes possible to make it.
  • the length of the discharge portion 14 in the axis O1 direction is formed to be large, or as shown in FIG. 4, the injection structure 4 is not provided with the discharge portion 14.
  • the outer periphery of the valve pin contact section M may be provided with a heat insulating groove 16 that is recessed from the outer peripheral surface toward the inside of the axis O1 side and extends in the circumferential direction. If so, it is possible to obtain the same effect as that of the present embodiment even if the other configurations are different.
  • the number of molding materials to be cooled is reduced, and the distance between the cooling and the stringing surface (tip of the valve pin) is basically shortened.
  • the groove 16 is added, stringing is less likely to occur, and a more remarkable effect can be obtained.

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Abstract

ノズル先端部分の温度調整、制御を可能にし、温度が下がり過ぎたり、上がり過ぎることなく、好適な温度範囲内で維持することを可能にした射出成形装置を提供すること。ホットランナー方式の射出構造４が、外周側に加熱部８を有するとともに、後端から先端まで軸線Ｏ１方向に延在してキャビティＨに連通する流路を有するホットランナーノズル５と、ホットランナーノズル５の流路内に軸線Ｏ１方向に進退可能に配設され、進退とともに、先端部がホットランナーノズル５の先端側に設けられたバルブ開閉部１３に接触／離間して流路を開閉するバルブピン６と、を備え、ホットランナーノズル５のバルブ開閉部１３が形成されたバルブピン接触区間Ｍの外周に、外周面から軸線Ｏ１側の内側に向けて凹み、周方向に延びる断熱溝１６を設ける。

Description

射出成形装置
　本発明は、射出成形装置に関する。
　従来、複雑な形状の成形品を大量に能率よく生産できることから射出成形法（射出成形装置）が多用されている。
　射出成形装置は、固定プラテン（固定盤）に対して可動プラテン（可動盤）を移動させて固定側金型１と可動側金型２の一対の金型１、２の開閉、型締めを行う型締装置と、溶融樹脂などの成形材料を、型締めした一対の金型１、２のキャビティＨ内に射出する射出装置３と、を備えて構成されている（図１参照）。
　固定側金型１は、射出装置３から成形材料をキャビティＨ内に射出するための射出構造４を備え、この射出構造４は、ホットランナー方式とコールドランナー方式の２つに大別される。
  ホットランナー方式の射出構造（バルブゲート構造）４は、図５（図１）に示すように、キャビティＨに連通する流路を有するホットランナーノズル５と、ホットランナーノズル５の流路を開閉するバルブ６と、ホットランナーノズル５の流路と連通する流路を有するマニホールド（ホットランナーブロック）７と、を備え、射出装置３からマニホールド７の流路、マニホールド７の流路からホットランナーノズル５の流路、ホットランナーノズル５の流路から金型１、２のキャビティＨに成形材料Ｒが給送される。
　ホットランナーノズル５は、その周囲に電気ヒータなどの加熱部８を備え、射出装置３から射出された成形材料Ｒの溶融状態を保持できるように構成されている。また、固定側金型１には、その内部に、冷媒を供給し、射出した成形材料Ｒを冷却硬化させるなどするための冷却部（冷媒流路）９が設けられている。
　ここで、特許文献１には、「溶融樹脂をキャビティに向けて吐出する吐出口が先端部に形成されたノズルと、前記ノズルに対して軸方向へ移動されてゲートを開閉するゲート開閉ピンとを備え、前記先端部における前記吐出口の周囲の少なくとも一部に断熱溝が形成されたバルブゲート装置。」が開示されている。
特開２０１６－８７８１７号公報
　上記従来の射出成形装置においては、図５、図６Ａに示すように、固定側金型１の内部に冷媒を供給し、射出した成形材料Ｒを冷却する冷却部９と、ホットランナーノズル５の加熱部８とが、ホットランナーノズル５の先端側部分Ｐで共存、混在した形となっている。
　これにより、図６Ｂ（図５、図６Ａ）に示すように、ホットランナーノズル５の先端側部分Ｐの所望の温度調整、制御が難しく、この部分Ｐの温度が下がり過ぎると、ノズル内壁にスラグ（樹脂塊）が残り、温度が上がり過ぎると、ノズル先端の吐出口１０に、糸状に成形材料Ｒが伸びてしまう糸ひきが発生するという不都合があった。言い換えると、ノズル先端の部分Ｐは、冷却部９と加熱部８が共存することで、糸引き発生、スラグ発生のタフネス（温度調節幅）が小さく、不明確（図６Ｂ中の「？」表示）となる。
　このため、ノズル先端部分の温度調整、制御を可能にし、温度が下がり過ぎたり、上がり過ぎることなく、好適な温度範囲内で維持する手法の開発が強く望まれていた。
　本発明の射出成形装置の一態様は、型締めした固定側金型（例えば、後述の固定側金型１）と可動側金型（例えば、後述の可動側金型２）のキャビティ（例えば、後述のキャビティＨ）内に成形材料（例えば、後述の成形材料Ｒ）を射出するためのホットランナー方式の射出構造（例えば、後述の射出構造４）を備えた射出成形装置（例えば、後述の射出成形装置Ａ）であって、前記射出構造は、外周側に加熱部を有するとともに、後端から先端まで軸線方向（例えば、後述の軸線Ｏ１方向）に延在して前記キャビティに連通する流路を有するホットランナーノズル（例えば、後述のホットランナーノズル５）と、前記ホットランナーノズルの流路内に前記軸線方向に進退可能に配設され、進退とともに、先端部が前記ホットランナーノズルの先端側に設けられたバルブ開閉部（例えば、後述のバルブ開閉部１３）に接触／離間して前記流路を開閉するバルブピン（例えば、後述のバルブピン６）と、を備え、前記ホットランナーノズルの前記バルブ開閉部が形成されたバルブピン接触区間（例えば、後述のバルブピン接触区間Ｍ）の外周に、外周面から前記軸線側の内側に向けて凹み、周方向に延びる断熱溝（例えば、後述の断熱溝１６）が設けられている。
　本開示の射出成形装置の一態様によれば、断熱溝を設けることによってホットランナーノズルの先端部分の温度調整、制御が可能になり、温度が下がり過ぎたり、上がり過ぎることをなくし、ノズル内壁にスラグが残ったり、ノズル先端の吐出口に糸ひきが発生する不都合を好適に解消することが可能になる。
本発明の一実施形態に係る射出成形装置の射出構造を示す断面図である。 図１の符号Ｓ部を示す拡大図であり、本発明の一実施形態に係る射出成形装置の射出構造（バルブゲート構造）を示す断面図である。 図１の符号Ｓ部を示す拡大図であり、本発明の一実施形態に係る射出成形装置の射出構造（バルブゲート構造）の変更例を示す断面図である。 図１の符号Ｓ部を示す拡大図であり、本発明の一実施形態に係る射出成形装置の射出構造（バルブゲート構造）の変更例を示す断面図である。 従来の射出成形装置の射出構造（バルブゲート構造）の変更例を示す断面図である。 従来の射出成形装置の射出構造（バルブゲート構造）の変更例を示す断面図である。 成形材料の温度と糸引き、スラグの発生の関係を示す図であり、図６Ａの符号Ｐ部（ホットランナーノズルの先端側部分）の好適な温度制御範囲を示す図である。
　以下、図１から図５を参照し、本発明の一実施形態に係る射出成形装置について説明する。ここで、本実施形態は、ホットランナー方式の射出構造を備えた射出成形装置に関するものである。
　本実施形態の射出成形装置Ａは、図１に示すように、固定プラテン（固定盤）に対して可動プラテン（可動盤）を移動させて固定側金型１と可動側金型２の一対の金型１、２の開閉、型締めを行う型締装置と、溶融樹脂などの成形材料Ｒを、型締めした一対の金型１、２のキャビティＨ内に射出する射出装置３と、エジェクトピン、エジェクト用駆動装置などを有し、金型１、２から成形品を取り出すためのエジェクト装置と、を備えて構成されている。
　射出装置３は、内部にスクリュが同軸上に配設される筒状の加熱シリンダと、加熱シリンダの外周に設けられ、成形材料Ｒを溶融させるための電気ヒータ等の加熱部と、加熱シリンダの先端側に設けられ、スクリュの回転によって送られた成形材料Ｒを射出するための射出ノズルと、加熱シリンダの後端側に設けられ、成形材料Ｒを加熱シリンダ内に供給するためのホッパ等の材料供給部と、を備えている。
　一方、固定側金型１は、図１及び図２に示すように、射出装置３から成形材料ＲをキャビティＨ内に射出するためのホットランナー方式の射出構造（バルブゲート構造）４を備えている。
　ホットランナー方式の射出構造４は、固定側金型１に設けられ、キャビティＨに連通する流路を有する単数もしくは複数のホットランナーノズル５と、ホットランナーノズル５の流路を開閉するバルブ６と、射出装置３に接続して成形材料Ｒが給送されるスプルー１１と、スプルー１１とホットランナーノズル５との間の固定側金型１の部分に設けられ、ホットランナーノズル５の流路とスプルー１１の流路とを連通する流路を有するマニホールド（ホットランナーブロック）７と、を備え、スプルー１１の流路とマニホールド７の流路とホットランナーノズル５の流路とによって射出装置３からキャビティＨに成形材料Ｒが給送される一連の成形材料流路１２が形成されている。
　ホットランナーノズル５やスプルー１１は、その周囲に電気ヒータなどの加熱部を備え、射出装置３から射出された成形材料Ｒを加熱し、所定の溶融状態を保持できるように構成されている。
　また、本実施形態のホットランナーノズル５は、例えば、筒状に形成され、スクリュの回転によって成形材料Ｒが後端側から先端に流通するノズル本体５ａと、ノズル本体５ａの先端に取り付けられたトップノズル５ｂと、を備えている。
　また、トップノズル５ｂ（ホットランナーノズル５）は、成形材料Ｒの流路を所定の流路面積に縮径し、後述のバルブピン６の軸線Ｏ１方向の進退駆動によってバルブピン６の先端部が嵌合／嵌合解除（接触／離間）され、流路を開閉するバルブ開閉部（絞り部）１３と、バルブ開閉部１３から先端の吐出口１０までの流路部分であり、所望の射出性能を備えるように形成された吐出部１４と、を備えている。
　ホットランナーノズル５には、その内部に、駆動源１５の駆動によって軸線Ｏ１方向に進退するバルブピン６が設けられ、バルブピン６が進出するとともにバルブ開閉部１３の内面に密着してこの部分の流路を閉じ、後退するとともにバルブ開閉部１３の流路を開くように構成されている。また、バルブピン６の位置による流路の開き具合によって成形材料Ｒの射出量、射出速度等を調節できるようになっている。
　さらに、固定側金型１の内部に冷媒を供給し、キャビティＨ内に射出した成形材料Ｒ、及びバルブ開閉部１３からキャビティＨまでの部分を冷却する冷却部９が設けられている。
　一方、本実施形態の射出成形装置Ａの射出構造４は、ホットランナー方式、且つバルブゲート方式のトップノズル(ノズル先端部品)５ｂのバルブ開閉部１３が形成された軸線Ｏ１方向の区間（バルブピン接触区間）Ｍの外周に、外周面から軸線Ｏ１側の内側に向けて凹み、周方向に延びる断熱溝（断熱孔）１６が設けられている。
　このような断熱溝１６をトップノズル５ｂのバルブピン接触区間Ｍに設けることにより、加熱部８によって成形材料Ｒの溶融状態を保ちたい領域（高温状態を維持する領域／成形材料保温層）Ｔ１と、冷却部９によって成形品と一緒に成形材料Ｒを固化させるように冷却させたい領域（低温状態を維持する領域／成形材料冷却層）Ｔ２との断熱を図り、これら成形材料保温層Ｔ１と成形材料冷却層Ｔ２を明確にすることが可能になる。
　したがって、本実施形態の射出成形装置Ａの射出構造４においては、固定側金型１内における成形材料Ｒの流れの中で、加熱部８によって、バルブピン接触区間Ｍより前の成形材料Ｒ、すなわち、トップノズル５ｂとバルブピン６の接触面より前の成形材料Ｒの溶融状態を確実に保ち、冷却部９によって、バルブピン接触区間ＭよりキャビティＨ側の成形材料Ｒを成形工程の中で確実に固化させることが可能になる。
　これにより、本実施形態の射出成形装置Ａの射出構造４によれば、図６Ｂに示した好適な成形材料の温度制御を実現することが可能になり、糸引き、スラグの発生を効果的に抑止することが可能になる。
　以上、本発明に係る射出成形装置の一実施形態について説明したが、本発明は上記の実施形態に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。
　例えば、図３に示すように、吐出部１４の軸線Ｏ１方向の長さが大きく形成されていたり、図４に示すように、吐出部１４が具備されていない射出構造４などであっても、バルブピン接触区間Ｍ（バルブ開閉部１３）の外周に、外周面から軸線Ｏ１側の内側に向けて凹み、周方向に延びる断熱溝１６が設けられていればよく、このように断熱溝１６が設けられていれば、その他の構成が異なっても本実施形態と同様の作用効果を得ることが可能である。なお、吐出部１４の空間を小さくしたり、なくすことによって、冷却対象となる成形材料が少なくなるため、さらに、冷却と糸引き面(バルブピン先端)距離が基本的に近くなるため、これに断熱溝１６が付加されると、さらに糸引きが発生しにくくなり、より格別顕著な作用効果を得ることが可能になる。
１　固定側金型
２　可動側金型
３　射出装置
４　射出構造（バルブゲート構造）
５　ホットランナーノズル
５ａ　ノズル本体
５ｂ　トップノズル
６　バルブ（バルブピン）
１０　吐出口
１２　成形材料流路
１３　バルブ開閉部
１４　吐出部
１６　断熱溝
Ａ　射出成形装置
Ｈ　キャビティ
Ｍ　バルブピン接触区間
Ｏ１　軸線
Ｒ　成形材料
Ｔ１　成形材料保温層
Ｔ２　成形材料冷却層

Claims (1)

  1. 　型締めした固定側金型と可動側金型のキャビティ内に成形材料を射出するためのホットランナー方式の射出構造を備えた射出成形装置であって、
    　前記射出構造は、
    　外周側に加熱部を有するとともに、後端から先端まで軸線方向に延在して前記キャビティに連通する流路を有するホットランナーノズルと、
    　前記ホットランナーノズルの流路内に前記軸線方向に進退可能に配設され、進退とともに、先端部が前記ホットランナーノズルの先端側に設けられたバルブ開閉部に接触／離間して前記流路を開閉するバルブピンと、
    　を備え、
    　前記ホットランナーノズルの前記バルブ開閉部が形成されたバルブピン接触区間の外周に、外周面から前記軸線側の内側に向けて凹み、周方向に延びる断熱溝が設けられている、射出成形装置。
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