JP4603869B2 - バルブノズル - Google Patents

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Description

本発明は、合成樹脂の成形機に利用されるバルブノズル、更に詳しくは、ランナーレス成形に使用するバルブノズル、シャットオフノズルに関する。
樹脂成形装置において品質の安定した成形品を得るためには、原料樹脂の溶融時、溶融した樹脂の金型への射出時から金型内での硬化時、更には硬化後の脱型まで温度管理制御は欠かせない重要事項である。
金型へ射出した樹脂の温度制御を行うために、金型内に冷媒を通してキャビティの温度制御を行う技術は知られている（例えば、特許文献１〜４等参照）。
本発明者の研究によれば、特許文献１〜４に示す技術では一般的な樹脂による射出成形を行う際には充分な温度制御が可能であり、安定した品質の成形品を得ることができるが、より厳密な温度制御が要求されるシリコーンゴムやウレタンゴム等の射出成形、特に発泡射出成形等では射出時に物性変化が生じてしまうことが判った。
特許第３３４５１９６号公報 特公平７−５９３７５号公報 特開平４−６５２１４号公報 実開平４−１１６１４号公報
そこで本発明の課題は、射出溶融樹脂の温度をより厳密に制御することで射出樹脂の物性変化を抑制することのできるバルブノズルを提供することにある。
上記課題を解決する本発明は下記構成を有する。
１．ノズルホルダー及び該ノズルホルダーの先端に取付けられたノズルヘッドを有して成るバルブノズル本体の内部空間乃至は後方空間には、該バルブノズル本体の内部空間に配設されると共に、冷媒通路が設けられているトーピードと、前記ノズルヘッドのゲート内部に配設されるヘッド部分と、該ヘッド部分から連続して形成されると共に前記トーピードの内部空間に樹脂流路となる間隙を外周面に設けて配設される軸部と、該軸部の後端に接続されて樹脂流路内で樹脂の受圧面となるテーパー面を有する後端部と、を有して成るピストンと、前記トーピードの後方の樹脂流路外に配設されて前記ピストンの後端部をゲート方向に付勢するコイルバネと、を組込構成して成るゲート開閉機構が配設されており、樹脂の圧力が一定値以下である時には前記ピストンが前記コイルバネによりゲート方向に付勢されて前記ピストンのヘッド部分の断面円形の全周がノズルヘッドのゲート内壁に当接して樹脂流路が閉となり、樹脂の圧力が一定値以上になると前記コイルバネの付勢力に打ち勝って前記ピストンのヘッド部分がノズルヘッドのゲートから後退してゲートを解放する構成であるバルブノズルであって、
前記冷媒通路は、トーピードの一端側に形成された冷媒入口に連続する往路がトーピードの軸方向に対して捩れを生じてトーピードの他端側に向かって旋回して形成され、トーピードの他端側に形成された凹部である冷媒流反転部を介して反転して復路となり、該復路は前記往路と並行状態で一端側に向かって捩れを生じて旋回して形成され、トーピードの他端側に形成された冷媒出口に連続する二重螺旋状を有する構成であり、
前記冷媒通路は、トーピードの一端側に形成された前記冷媒入口と他端側に形成された前記冷媒出口を結ぶ構成であることを特徴とするバルブノズル。
２．前記冷媒通路が、トーピードの外周面に形成された凹条溝であることを特徴とする上記１に記載のバルブノズル。
３．前記冷媒通路が、トーピードに形成された貫通孔であることを特徴とする上記１に記載のバルブノズル。
４．前記冷媒通路が、トーピードの外周面とバルブノズル本体の内周面との間に形成された間隙であることを特徴とする上記１に記載のバルブノズル。
請求項１に示す発明によれば、ノズルホルダー及び該ノズルホルダーの先端に取付けられたノズルヘッドを有して成るバルブノズル本体の内部空間に、冷媒通路が設けられているトーピードを配設したので、該トーピード内を通る射出溶融樹脂の温度をより厳密に制御することができる。従って、射出樹脂の物性変化を抑制することができる。特に、金型温度を高くしておき、冷媒によって温度バランスをとるのが容易であるばかりでなく、分解・組立ても容易であってメンテナンス性も高い。
また、請求項１に示す発明によれば、冷媒通路がトーピードの一端側から他端側で反転する往復路で、しかも軸方向に対して旋回する二重螺旋状に形成された構成を有することにより、トーピード全域に亘って温度制御をすることができるので、該トーピード内を通る射出溶融樹脂の温度をより厳密に制御することができる。従って、射出樹脂の物性変化を抑制することができる。
更に、請求項１に示す発明によれば、冷媒通路は、トーピードの一端側に形成された冷媒入口と他端側に形成された冷媒出口を結ぶ構成であることにより、入口から入った冷媒が出口からスムースに通過することにより温度制御の効率が良好である。
請求項２に示す発明によれば、冷媒通路が、トーピードの外周面に形成された凹条溝であることにより、冷媒通路の形成が容易であるだけでなくメンテナンス性も高い。
請求項３に示す発明によれば、冷媒通路が、トーピードに形成された貫通孔であることにより、トーピード内部から温度制御することができるので、効率がよい。
請求項４に示す発明によれば、冷媒通路が、トーピードの外周面とバルブノズル本体の内周面との間に形成された間隙であることにより、トーピード外周面全面に亘って均一に温度調整することができる。
次に、添付の図面に従って本発明を更に詳細に説明する。
図１は本発明に係るバルブノズルの一実施例を示す断面図、図２は樹脂流路及び冷媒通路を示す要部断面図、図３はトーピードの正面図、図４はゲート閉鎖状態を示す説明断面図、図５はゲート開放状態を示す説明断面図である。
図１において、本発明に係るバルブノズルは、バルブノズル本体１、該バルブノズル本体１の内部空間乃至は後方空間に配設されたゲート開閉機構２とから主として構成されている。
バルブノズル本体１は、ノズルホルダー１１と、該ノズルホルダー１１に螺合されるノズルヘッド１２とを有して成り、ノズルヘッド先端にはゲート１３が形成されている。
ゲート開閉機構２は、バルブノズル本体１の内部空間に配設されると共に冷媒通路２２Ａ・２２Ｂが設けられているトーピード２２と、ノズルヘッド１２のゲート１３内部に配設されるヘッド部分２１Ａと該ヘッド部分２１Ａから連続して形成されると共に前記トーピード２２の内部空間に樹脂流路３となる間隙２１Ｅを外周面に設けて配設される軸部２１Ｂと該軸部２１Ｂの後端に接続されて樹脂流路３内で樹脂の受圧面となるテーパー面２１Ｄを有する後端部２１Ｃとを有して成るピストン２１と、前記トーピード２２の後方空間の樹脂流路３外に配設されて前記ピストン２１の後端部２１Ｃをゲート１３方向に付勢するコイルバネ２３とを組込構成されて、バルブノズル本体１の内部空間乃至は後方空間に配設されている。
ゲート開閉機構２のバルブノズル本体１の内部空間への配設は、トーピード２２の外周面と前記バルブノズル本体１の内周面との間に空隙を残するように成されている。即ち、トーピード２２の外周面に形成されている冷媒通路２２Ａ・２２Ｂとなる凹条溝が図２に示すようにバルブノズル本体１の内周面との空隙となり、この空隙が冷媒通路２２Ａ・２２Ｂとなるのである。冷媒通路２２Ａ・２２Ｂとなる凹条溝の設けられていないトーピード２２の外周面は、バルブノズル本体１の内周面に接することになり、トーピード２２を含むゲート開閉機構２をバルブノズル本体１の内部空間に支持することとなる。
尚、冷媒通路２２Ａ・２２Ｂとなる凹条溝は、トーピード２２の外周面に凹条溝を形成することで設けてもよいし、或いは、冷媒通路２２Ａ・２２Ｂとなる凹条溝となる部分以外のトーピード２２の外周面を凸条に形成することで冷媒通路２２Ａ・２２Ｂとなる部分を相対的に凹状にして凹条溝を設けてもよいし、両者の併用であってもよい。
冷媒通路２２Ａ・２２Ｂは、図３に示すように、トーピード２２の一端側（図面上において右側）に形成された冷媒入口２２Ｃに連続する往路２２Ａがトーピード２２の軸方向に対して捩れを生じてトーピード２２の他端側（図面上において左側）に向かって旋回して形成され、トーピード２２の他端側に形成された凹部である冷媒流反転部２２Ｄを介して反転して復路２２Ｂとなり、該復路２２Ｂは前記往路２２Ａと並行状態で一端側に向かって捩れを生じて旋回して形成され、トーピード２２の一端側に形成された冷媒出口２２Ｅに連続する二重螺旋状を有する構成となっている。
また、本実施例の冷媒通路２２Ａ・２２Ｂは、トーピード２２の外周面に形成された凹条溝であるが、本発明はこれに限定されず、トーピード２２に形成された貫通孔、即ち、トーピード２２の外周面に露出しない内部に形成された透孔であってもよい。この場合、バルブノズル本体１の内周面とトーピード２２外周面とは空隙を設けることなく接することになる。
更に、本実施例の冷媒入口２２Ｃと冷媒出口２２Ｅは、トーピード２２の一端側に形成されているが、他端側に形成されていてもよいし、端部側ではなく中央部や途中部分に形成されていてもよい。
更に、片道の冷媒通路として冷媒流反転部２２Ｄを設けることなく一端側又は他端側の一方に冷媒入口２２Ｃを形成し、他方に冷媒出口２２Ｅを形成し、両者を冷媒通路が結ぶ構成としてもよい。
更に、旋回する螺旋状の冷媒通路２２Ａ・２２Ｂではなく、トーピード２２の一端側と他端側を略直線状やジグザグ状や蛇行状に往復するように形成されていてもよい。
更に、冷媒入口２２Ｃ及び／又は冷媒出口２２Ｅは一つずつではなく、二以上の複数でもよいし、いずれか一方のみ複数であってもよい。
更にまた、冷媒通路は凹条溝ではなく、トーピード２２の外周面とバルブノズル１本体の内周面との間に形成された間隙としてもよい。即ち、トーピード外周面の略全面が冷媒通路となる構成である。
本発明において、冷媒通路２２Ａ・２２Ｂを通る冷媒としては、この種の樹脂成形の金型等に用いられる公知公用の温度制御用の冷媒を特別の制限なく用いることができ、水等の液体のみならず気体も含むものである。また、「冷媒」としているが、高温である溶融樹脂に比して冷たいという意味であり、バルブノズルの温度を制御するものであれば、例えば、４０〜１００℃程度の温水であっても冷媒に含む。
次に溶融樹脂の流れ及びゲート１３の開閉について説明する。
樹脂流路３を通ってゲート開閉機構２内へ導かれた樹脂は、トーピード２２の内周面とピストン２１の軸部２１Ｂ外周面との間隙２１Ｅである樹脂流路３を通り、ノズルヘッド１２のゲート１３内壁とピストン２１のヘッド部分２１Ａとの間を通り、ゲート１３まで充填される。ゲート１３が閉鎖の状態（図４に示す状態）では樹脂は射出されることなく、この位置で留まり、ゲート１３が開放（図５に示す状態）された後、該ゲート１３から金型のキャビティ内へと射出されることになる。
即ち、ピストン２１は、ノズルが閉鎖の状態（図４に示す状態）では、ヘッド部分２１Ａの先端付近の断面円形部分の外周がゲート１３の円孔の内壁に当接しており、樹脂流路２５を閉ざしている。
そして、ピストン２１の受圧面であるテーパー面２１Ｄが受ける樹脂の圧力が或る一定値以上になると、コイルバネ２３の付勢力に打ち勝ってピストン２１のヘッド部分２１Ａがノズルヘッド１２のゲート１３から後退して該ゲート１３を解放して樹脂流路３が開となる（図５に示す状態）。ピストン２１の後退量はコイルバネ２３の付勢力等やバネ受け２４、その他の構成部材等の位置調整等により適宜設定されることが好ましい。樹脂の圧力が或る一定値以下に小さくなるとピストン２１は図４に示す状態に復帰し樹脂流路３は閉となる。
以上の構成を有する本発明の実施例によれば、バルブノズル本体１の内部空間に、冷媒通路２２Ａ・２２Ｂが設けられているトーピード２２を配設したので、該トーピード２２内を通る射出溶融樹脂の温度をより厳密に制御することができる。従って、液状シリコーンゴムのような微妙な温度変化によって物性変化してしまうようなデリケートな樹脂であっても、射出樹脂の物性変化を抑制して安定した成形品を得ることができる。
特に、冷媒通路２２Ａ・２２Ｂがトーピード２２の一端側から他端側で反転する往復路で、しかも軸方向に対して旋回する二重螺旋状に形成された構成を有することにより、トーピード２２全域に亘って温度制御をすることができるので、該トーピード２２内を通る射出溶融樹脂の温度をより厳密に制御することができる。従って、射出樹脂の物性変化を著しく抑制することができる。
また、コイルバネ２３を樹脂流路２３外に配設しているので、ゲート開閉機構２の一構成部材であるコイルバネ２３の内部を樹脂が通ることがないので、コイルバネ内を樹脂が通る構成のバルブノズルに比して、樹脂流動が著しくスムースであると共に樹脂詰りや樹脂凝固によるトラブルが極めて少ないと共にメンテナンスが容易である。
本発明に係るバルブノズルの一実施例を示す断面図 樹脂流路及び冷媒通路を示す要部断面図 トーピードの正面図 ゲート閉鎖状態を示す説明断面図 ゲート開放状態を示す説明断面図
符号の説明
１ バルブノズル本体
１１ ノズルホルダー
１２ ノズルヘッド
１３ ゲート
２ ゲート開閉機構
２１ ピストン
２１Ａ ヘッド部分
２１Ｂ 軸部
２１Ｃ 後端部
２１Ｄ テーパー面
２１Ｅ 間隙
２２ トーピード
２２Ａ 冷媒通路（往路）
２２Ｂ 冷媒通路（復路）
２２Ｃ 冷媒入口
２２Ｄ 冷媒流反転部
２２Ｅ 冷媒出口
２３ コイルバネ
２４ バネ受け
３ 樹脂流路

Claims (4)

  1. ノズルホルダー及び該ノズルホルダーの先端に取付けられたノズルヘッドを有して成るバルブノズル本体の内部空間乃至は後方空間には、該バルブノズル本体の内部空間に配設されると共に、冷媒通路が設けられているトーピードと、前記ノズルヘッドのゲート内部に配設されるヘッド部分と、該ヘッド部分から連続して形成されると共に前記トーピードの内部空間に樹脂流路となる間隙を外周面に設けて配設される軸部と、該軸部の後端に接続されて樹脂流路内で樹脂の受圧面となるテーパー面を有する後端部と、を有して成るピストンと、前記トーピードの後方の樹脂流路外に配設されて前記ピストンの後端部をゲート方向に付勢するコイルバネと、を組込構成して成るゲート開閉機構が配設されており、樹脂の圧力が一定値以下である時には前記ピストンが前記コイルバネによりゲート方向に付勢されて前記ピストンのヘッド部分の断面円形の全周がノズルヘッドのゲート内壁に当接して樹脂流路が閉となり、樹脂の圧力が一定値以上になると前記コイルバネの付勢力に打ち勝って前記ピストンのヘッド部分がノズルヘッドのゲートから後退してゲートを解放する構成であるバルブノズルであって、
    前記冷媒通路は、トーピードの一端側に形成された冷媒入口に連続する往路がトーピードの軸方向に対して捩れを生じてトーピードの他端側に向かって旋回して形成され、トーピードの他端側に形成された凹部である冷媒流反転部を介して反転して復路となり、該復路は前記往路と並行状態で一端側に向かって捩れを生じて旋回して形成され、トーピードの他端側に形成された冷媒出口に連続する二重螺旋状を有する構成であり、
    前記冷媒通路は、トーピードの一端側に形成された前記冷媒入口と他端側に形成された前記冷媒出口を結ぶ構成であることを特徴とするバルブノズル。
  2. 前記冷媒通路が、トーピードの外周面に形成された凹条溝であることを特徴とする請求項１に記載のバルブノズル。
  3. 前記冷媒通路が、トーピードに形成された貫通孔であることを特徴とする請求項１に記載のバルブノズル。
  4. 前記冷媒通路が、トーピードの外周面とバルブノズル本体の内周面との間に形成された間隙であることを特徴とする請求項１に記載のバルブノズル。
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