JP3640762B2

JP3640762B2 - 金型用ノズル

Info

Publication number: JP3640762B2
Application number: JP10189297A
Authority: JP
Inventors: 立彦沢村; 秀樹上野
Original assignee: ジーイー東芝シリコーン株式会社
Priority date: 1997-04-18
Filing date: 1997-04-18
Publication date: 2005-04-20
Anticipated expiration: 2017-04-18
Also published as: JPH10291235A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、樹脂、特に液状シリコーンゴム等の熱硬化性樹脂の成形に用いられる金型用ノズルに関する。
【０００２】
【従来の技術】
原料樹脂を金型キャビティに導くための最終関門としてゲートは成形品の品質に大きな影響を及ぼす重要な部分である。このため、目的にあわせて様々な構造のゲート、ノズルが開発されている。例えば熱硬化性樹脂である液状シリコーンゴムの成形にあたっては、ゲート直前まで材料が金型の熱で硬化しないようにするために、金型内をランナレスにすることができ材料流路の近傍を冷却可能なコールドタイプのゲート、ノズルを用いることがしばしばある。
【０００３】
従来、このタイプの金型用ノズルは、前述したように液状シリコーンゴムがキャビティへ移送される途中で固化してしまうことを防止するため、ノズル自体に冷却機能が設けられ、かつゲートが直接キャビティに開口するようコールドタイプノズルが組み込まれていた。このような、コールドタイプノズルのゲートの開閉は、ノズル内の弁機能を有するシャフト部を前進後退させることにより行われるが、この動作を行わせる手段としては、油圧式により動作させるものとスプリングを用いて動作させるものとがある。
【０００４】
図７にスプリングによりシャフト部を動作させるタイプの金型用ノズルが組み込まれた金型の構造を示す。
【０００５】
この金型において液状シリコーンゴムの成形が行なわれる場合には、まず図示しない射出成形機によって射出された液状シリコーンゴムが導入部１より導入され、移送路２を経てコールドノズル３内の図８に示される樹脂流路４内に流れ込む。外周に冷却水の流れる冷却路５が配置されている樹脂流路４内に流れ込んだ液状シリコーンゴムは、図９に拡大して示されるコールドノズル３の先端に位置するゲート部６の内壁とシャフト弁７の先端の凹部との空間である樹脂だまり８に侵入する。コイルスプリング９の弾発力によりゲート部６の排出口１０を塞いでいたシャフト弁７は、樹脂だまり８に液状シリコーンゴムが蓄積されるにつれて増大する樹脂だまり８内の液圧により、図１０に示されるようにコイルスプリング９の弾発力に抗しながら後退させられる。このシャフト弁７の後退により図１１に拡大して示されるように、シャフト弁７とゲート部６の内壁とに間隙ができ、この間隙から液状シリコーンゴムは、例えば１５０℃に加熱されている金型のキャビティ１１内に注入される。その後、液状シリコーンゴムの射出が完了し図示しない射出成形機からの射出圧が下がると、再び図８に示すようにコイルスプリング９の弾発力によりシャフト弁７が前進しゲート部６の排出口１０は塞がれる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
熱可塑性の通常のプラスチック成形では、高温の材料を金型キャビティ内で冷却することにより成形品を得るので、金型キャビティ内では冷却により材料の収縮が起こるが、上述したような熱硬化性樹脂のシリコーンゴムの成形では逆にシリンダ内では常温の材料が高温の金型キャビティ内に射出されることにより材料の熱膨張が発生する。この熱膨張によりコールドタイプノズルでは以下のような問題が発生する。すなわち、このコールドタイプノズルでは、加熱された金型のキャビティ１１内で熱硬化性樹脂である液状シリコーンゴムが熱膨張を起こすときの圧力によりシャフト弁７が後方に押しやられ、ゲート部６の排出口１０が開口してしまう。この結果、キャビティ１１からの加熱された液状シリコーンゴムの逆流が発生し、この逆流物が硬化してノズル内の液状シリコーンゴムに混入し、ノズル内の樹脂流路を閉塞してしまうという問題があった。
【０００７】
また、キャビティからノズル内への液状シリコーンゴムの逆流や、この逆流物がノズル内で硬化してしまうことによる樹脂流路のつまり等の影響により、射出時にはノズルの内部に所定の射出圧以上の圧力が加わることになり、ノズルに加わる応力がノズルの構造体としての許容応力を越えノズル自体が破損してしまうという問題があった。
【０００８】
そして、油圧により弁機能を有するシャフト部を動作させるタイプの金型用ノズルでも、ゲートを閉じる圧力がシャフト部の弁の形状によっては制限されており、逆流が発生して同様の問題が生じていた。
【０００９】
本発明はこのような課題を解決するためになされたものであり、ノズル内へのセミ硬化した樹脂の逆流を防止することのできる金型用ノズルの提供を目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明の金型用ノズルは、ゲート部を有するノズル本体と、前記ノズル本体内で進退移動可能に設けられたシャフト本体を有し、このシャフト本体内の軸芯に沿って前記ゲート部へと向かい、該シャフト本体の先端部分で径方向に分岐しつつ傾斜しさらに外方に通じる排出口を持つ樹脂流路を内部に備えたシャフト弁と、このシャフト弁をキャビティから後退する方向に付勢するとともに前記ゲート部に対し前記シャフト弁内の樹脂流路の前記排出口を閉鎖する付勢手段と、前記シャフト弁に設けられ、前記ノズル本体内に導入された樹脂の射出圧を受けて前記シャフト弁を前記付勢手段の付勢力に抗しつつ前記キャビティの方向へ移動させ、前記ゲート部に対し前記シャフト弁内の樹脂流路の前記排出口を開口させるための受圧部と、を具備することを特徴とする。
【００１３】
このノズルは、樹脂射出時に、シャフト弁の受圧部が、樹脂流路内に導入された樹脂の射出圧を受けてシャフト弁を付勢手段の付勢力に逆らいキャビティの方向へ移動させ、ゲート部に対してシャフト弁の樹脂流路の排出口を開口するように作用する。このような受圧部の作用は、例えば、樹脂の射出圧を受圧部がキャビティの反対側から受けるように受圧部の形状を選択すると共に、付勢手段の付勢力と受圧部が樹脂射出時に受ける樹脂の射出圧とのバランスを最適に設定することによって実現される。これにより、ゲート部に対してシャフト弁の樹脂流路が樹脂射出時に開口し、受圧部が樹脂の射出圧を受けなくなる樹脂射出完了後に付勢手段の付勢力によって閉鎖されることになる。よって、樹脂として液状シリコーンゴム等の熱硬化樹脂を用いた場合、樹脂射出完了後に受圧部はキャビティ側からの熱膨脹圧を受けるが、その際、受圧部が受ける力の方向は付勢手段の付勢方向と一致しており、受圧部はゲート部を閉鎖する方向に押圧されるのにすぎない。よって、樹脂射出完了後のキャビティからノズル内への樹脂の逆流が生じることはない。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を実施する場合の形態について図面に基づいて説明する。
【００１５】
図１は本発明の第１の実施形態である金型用ノズルが組み込まれた金型の断面図である。
【００１６】
この金型は図示しない射出成形機より射出された例えば、液状シリコーンゴムが導入される導入部２１と、成形品を形成する彫り込み部を有するキャビティ２２と、導入された液状シリコーンゴムを、例えば１５０℃に加熱されているキャビティ２２側へ移送して行く移送路２３、２４と、移送路２４を通じて供給された液状シリコーンゴムをキャビティ２２に注入するコールドノズル２５とにより主に構成されている。なお、加熱されているキャビティ２２の熱により移送中の液状シリコーンゴムが硬化しないように、導入部２１及び移送路２３、２４を囲んで、図示しない冷却水ジャケット等からなる冷却手段が設置されている。
【００１７】
コールドノズル２５は図２に示されるように、先端にゲート部３１を有するノズル本体３２と、ノズル本体３２内の軸芯に沿って形成されている樹脂流路３３と、樹脂流路３３内を進退移動するシャフト弁３４と、樹脂流路３３の周りに壁をはさんで冷却水を流通せしめる冷却水路３５と、シャフト弁３４を進退移動自在に保持するシャフト軸受３６及びスプリングホルダ３７と、スプリングホルダ３７を介しシャフト弁３４をキャビティ２２から後退する方向に付勢する付勢手段であるコイルスプリング３８と、スプリングホルダ３７を進退移動自在に保持するホルダ軸受３９とにより主に構成されている。
【００１８】
樹脂流路３３は、移送路２４から通じる移送路４０と後方で交わっており、射出成形機より射出され導入部２１より導入された液状シリコーンゴムは、移送路４０からこの樹脂流路３３を通りゲート部３１に流れ込む。
【００１９】
シャフト弁３４は、その先端部分に、ゲート部３１を開閉するための弁部４１を有する。この弁部４１は、ノズル先端に向けて径をテーパ状に拡大せしめてなる円錐形状を成し、ゲート部３１の閉塞時にテーパ面とゲート部３１の内壁面との間に液だまり４３を形成するものとなっている。
【００２０】
すなわち、シャフト弁３４は、液だまり４３に流れ込んだ液状シリコーンゴムによる液圧を弁部４１のテーパ面で受けることで、コイルスプリング３８の弾発力に逆らいキャビティ２２の方向へ移動してゲート部３１の排出口４２を開口し、射出終了時には、弁部４１のテーパ面が受ける液圧の低下に伴い、コイルスプリング３８の弾発力によってキャビティ２２から後退する方向へ移動し、ゲート部３１の排出口４２を閉塞するように構成されている。
【００２１】
なお、前記コイルスプリング３８の荷重は、弁部４１が受ける樹脂圧等を考慮し適正な値に設定される必要がある。
【００２２】
以上のように構成されたコールドノズル２５を有する金型により、例えば液状シリコーンゴムの成形を行う場合には、図示しない射出成形機より射出された液状シリコーンゴムが、導入部２１、移送路２３、移送路２４、及び移送路４０を経てコールドノズル２５内の樹脂流路３３内に流れ込み、さらに樹脂流路３３内に流れ込んだ液状シリコーンゴムは、ゲート部３１の内壁面とシャフト弁３４の弁部４１のテーパ面との間に形成された液だまり４３に流れ込む。
【００２３】
これにより液だまり４３内の液圧が次第に高くなり、この液圧を弁部４１のテーパ面で受けているシャフト弁３４は、次第に強まるキャビティ２２側に向けての付勢力を受ける。しかる後、この付勢力は、コイルスプリング３８によってシャフト弁３４をキャビティ２２から後退する方向に付勢（引張る）する力を上回り、シャフト弁３４は、図３に示されるようにキャビティ２２側に向けて前進する。このシャフト弁３４の前進（弁部４１の前進移動）により、ゲート部３１の排出口４２が開口し、液状シリコーンゴムがキャビティ２２内に充填される。この後、射出工程を終えるまで、シャフト弁３４は弁部４１のテーパ面に受ける射出圧により前進位置に固定される。
【００２４】
キャビティ２２への液状シリコーンゴムの充填が完了し、射出成形機からの射出が停止すると、シャフト弁３４の弁部４１のテーパ面が受ける圧が急速に低下し、シャフト弁３４はコイルスプリング３８の付勢力によって後方に移動させられる。これにより、シャフト弁３４の弁部４１は図２に示される射出前の初期位置に戻り、以てゲート部３１の排出口４２が閉塞される。
【００２５】
一方、キャビティ２２内では、加熱による液状シリコーンゴムの硬化が進み、シャフト弁３４の弁部４１は液状シリコーンゴムの熱膨張による圧力を受けることになるが、この圧力は弁部４１のテーパ面をゲート部３１の内壁面に押し当てる方向に働き、よって、キャビティ２２からノズル内への液状シリコーンゴムの逆流は完全に阻止できる。
【００２６】
このように、本実施形態の金型用ノズルによれば、キャビティ２２内の液状シリコーンゴムが熱膨張してノズルのシャフト弁３４にその圧力を加えても、そのシャフト弁３４が受ける圧力は弁を強く閉じるように作用するので、コールドノズル２５内への液状シリコーンゴムの逆流を防止することができる。
【００２７】
なお、本実施形態ではシャフト弁の弁部４１の形状として円錐形状を選んだが、図４に示されるように、円柱形状の弁部４４とし、これに合せてゲート部の弁部干渉部分の形状も変更してもよい。
【００２８】
次に、本発明の第２の実施形態について説明する。
【００２９】
図５は第２の実施形態に用いられる金型用ノズルの断面図である。
【００３０】
同図に示されるコールドノズル５１は、第１の実施形態で説明したコールドノズル３１と同様に金型内に組み込まれており、先端にゲート部５２を有するノズル本体５３と、内部に樹脂流路５４を有しノズル本体５３内を進退移動するシャフト弁５５と、冷却水を流通せしめる冷却水路５６と、シャフト弁５５を進退移動自在に保持するシャフト軸受５７及びスプリングホルダ５８と、スプリングホルダ５８を介しシャフト弁５５を、例えば１５０℃に加熱されているキャビティ５９から後退する方向に付勢する付勢手段であるコイルスプリング６０と、スプリングホルダ５８を進退移動自在に保持するホルダ軸受６１とにより主に構成されている。
【００３１】
シャフト弁５５は、中央付近で径方向に分岐しており、内部に形成された樹脂流路５４は、射出成形機より射出された液状シリコーンゴムが流れてくる図示しない移送路から、シャフト弁５５の径方向に分岐した方のシャフトの内部を通って、シャフト弁５５の分岐点へと続いている。そして、樹脂流路５４はシャフト弁５５の分岐点から軸芯に沿ってゲート部５２へと向かい、先端部分でシャフト弁５５の径方向に分岐しながら傾斜し、排出口６２を経てシャフト弁５５の外方に通じている。この樹脂流路５４の分岐部分のキャビティ５９側の内壁が弁部としての受圧部６３となり、シャフト弁５５の進退移動により、排出口６２を開閉する。
【００３２】
さらに詳説すると、シャフト弁５５は、樹脂流路５４の分岐部分に流れ込んできた液状シリコーンゴムの液圧を受圧部６３で受けることで、シャフト弁５５はコイルスプリング６０の弾発力に逆らいキャビティ５９の方向へ移動して、ゲート部５２の内壁から排出口６２を露出することにより排出口６２を開口し、射出終了時には、受圧部６３が受ける液圧の低下に伴い、コイルスプリング６０の弾発力によってキャビティ５９から後退する方向へ移動し、樹脂流路５４の排出口６２がゲート部５３の内壁によって閉塞されるように構成されている。なお、前記コイルスプリング６０の荷重は、受圧部６３が受ける樹脂圧等を考慮し適正な値に設定される必要がある。
【００３３】
以上のように構成されたコールドノズル５１を用いて例えば、液状シリコーンゴムの成形を行なう場合には、射出成形機より射出された液状シリコーンゴムが図示しない金型内の移送路を経てシャフト弁５５内の樹脂流路５４内に流れ込み、さらに樹脂流路５４内に流れ込んだ液状シリコーンゴムは、シャフト弁５５の先端部分にあり、樹脂流路５４の分岐部分のキャビティ５９側の内壁である受圧部６３に向かって流れて行く。
【００３４】
そして、射出された液状シリコーンゴムが次々と流れてくることにより受圧部６３が受ける液圧が次第に高くなり、シャフト弁５５は次第に強まるキャビティ５９側に向けての付勢力を受ける。しかる後、この付勢力は、コイルスプリング６０によってシャフト弁５５をキャビティ５９から後退する方向に付勢（引張る）する力を上回り、シャフト弁５５は図６に示されるようにキャビティ５９側に向けて前進する。このシャフト弁５５の前進により、樹脂流路５４の排出口６２が開口し、液状シリコーンゴムがキャビティ５９内に充填される。この後、射出工程を終えるまで、シャフト弁５５は受圧部６３に受ける射出圧により前進位置に固定される。
【００３５】
キャビティ５９への液状シリコーンゴムの充填が完了し、射出成形機からの射出が停止すると、シャフト弁５５の受圧部６３が受ける圧が急速に低下し、シャフト弁５５はコイルスプリング６０の付勢力によって後方に移動させられる。これにより、シャフト弁５５は図５に示される射出前の初期位置に戻り、以て樹脂流路５４の排出口６２が閉塞される。
【００３６】
一方、キャビティ５９内では、加熱による液状シリコーンゴムの硬化が進み、シャフト弁５５の先端面は液状シリコーンゴムの熱膨張による圧力を受けることになるが、この圧力はシャフト弁５５がキャビティ５９から後退する方向、すなわち排出口６２を閉塞する方向に働き、よって、キャビティ５９からノズル内への液状シリコーンゴムの逆流は完全に阻止できる。
【００３７】
このように、本実施形態の金型用ノズルによれば、キャビティ５９内の液状シリコーンゴムが熱膨張してノズルのシャフト弁５５にその圧力を加えても、そのシャフト弁５５が受ける圧力は排出口６２を強く閉じるように作用するので、コールドノズル２５内への液状シリコーンゴムの逆流を防止することができる。
【００３８】
【発明の効果】
本発明における金型用ノズルによれば、例えば、熱硬化性樹脂である液状シリコーンゴムが加熱された金型のキャビテイ内で熱膨張を起こし、弁機能を有するシャフト弁が後退させられる方向に圧力を受けても、樹脂の排出口を強く閉じる方向に作用するので、樹脂の逆流を防止することができる。したがって、セミ硬化した樹脂がノズル内に逆流し、硬化前の原料樹脂に混入したり、原料の流路を塞いでしまうような恐れはない。
【００３９】
また、キャビティからノズル内への例えば液状シリコーンゴムの逆流や、この逆流物がノズル内で硬化してしまうことによる樹脂流路のつまり等の影響を受けることがないので、射出時にノズルの内部に所定の射出圧以上の圧力が加わることはなく、ノズルが破損してしまうような恐れはない。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施形態に用いられる金型用ノズルが組み込まれている金型の断面図である。
【図２】本発明の第１の実施形態における金型用ノズルの樹脂射出前の断面図である。
【図３】本発明の第１の実施形態における金型用ノズルの樹脂射出直後の断面図である。
【図４】本発明における他の形状のシャフト弁が組み込まれている金型用ノズルを示す断面図である。
【図５】本発明の第２の実施形態における金型用ノズルの樹脂射出前の断面図である。
【図６】本発明の第２の実施形態における金型用ノズルの樹脂射出直後の断面図である。
【図７】従来の金型用ノズルが組み込まれている金型の断面図である。
【図８】従来の金型用ノズルの樹脂射出前の断面図である。
【図９】従来の金型用ノズルの樹脂射出前の拡大図である。
【図１０】従来の金型用ノズルの樹脂射出直後の断面図である。
【図１１】従来の金型用ノズルの樹脂射出直後の拡大図である。
【符号の説明】
２２・５９……キャビティ、２５・５１……コールドノズル、３１・５２……ゲート部、３２・５３……ノズル本体、３３・５４……樹脂流路、３４・５５……シャフト弁、３５・５６……冷却水路、３６・５７……シャフト軸受、３７・５８……スプリングホルダ、３８・６０……コイルスプリング、３９・６１……ホルダ軸受、４０……移送路、４１・４４……弁部、４２・６２……排出口、４３……液だまり、６３……受圧部。

Claims

ゲート部を有するノズル本体と、
前記ノズル本体内で進退移動可能に設けられたシャフト本体を有し、このシャフト本体内の軸芯に沿って前記ゲート部へと向かい、該シャフト本体の先端部分で径方向に分岐しつつ傾斜しさらに外方に通じる排出口を持つ樹脂流路を内部に備えたシャフト弁と、
このシャフト弁をキャビティから後退する方向に付勢するとともに前記ゲート部に対し前記シャフト弁内の樹脂流路の前記排出口を閉鎖する付勢手段と、
前記シャフト弁に設けられ、前記ノズル本体内に導入された樹脂の射出圧を受けて前記シャフト弁を前記付勢手段の付勢力に抗しつつ前記キャビティの方向へ移動させ、前記ゲート部に対し前記シャフト弁内の樹脂流路の前記排出口を開口させるための受圧部と、
を具備することを特徴とする金型用ノズル。
前記ノズル本体内に冷媒の流路を形成してなることを特徴とする請求項１記載の金型用ノズル。