JPH0136413B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は、溶融した合成樹脂を、成形機ノズ
ルから直接キヤビテイへ射出するようにした射出
成形装置に関する。

合成樹脂の射出成形において、成形機の射出ヘ
ツドと金型のキヤビテイ間の樹脂を、常時、射出
可能な溶融状態に保つようにしたランナレス成形
は、スプル・ランナによる成形材料のロスが無
く、また製品の寸法精度や強度の向上をもたらす
ので、近時広く採用される傾向にある。

従来のランナレス成形には、種々のシステムが
採用されており、例えば 射出成形機から直接、金型のキヤビテイへ射
出するようにしたエクステンシヨンノズル方式 スプル・ランナの周囲の樹脂は非溶融状態と
して断熱に利用し、中心部の樹脂を溶融状態に
保つようにしたウエルタイプノズル方式（又は
インシユレーテツドランナ方式） ランナ部を強制加熱して、樹脂を溶融状態に
保つようにしたホツトランナ方式がある。

上記の各システムは、それぞれに一長一短があ
り、例えば のエクステンシヨンノズル方式は、金型のス
プルプツシユが不要となり、金型が簡単になる利
点を有するが、他方、ノズルが直接に、金型のキ
ヤビテイプレートに接触するため、ノズルから金
型に熱が伝導し易く、その結果ノズル温度が低下
して、樹脂の固化によるノズルのつまりを生じた
り、或いは反対に、樹脂の固化が伝導熱で妨げら
れて、ゲートシールがうまく行われない事がある
などの欠点があり、ノズルの伝熱対策が面到とな
る。

のウエルタイプノズル方式は、ウエル内の溶
融樹脂を、常にその融点以上に強制加熱する訳で
はないから、ウエル中心部の樹脂が固化するおそ
れもあり、温度に対して敏感な樹脂や、成形サイ
クルの長いものの場合は不適当である。また通
常、１個取りしかできない。

又、インシユレーテツドランナ方式は、ランナ
径を十分太くして、ランナ中心部の樹脂を、次の
射出時溶融状態に保つようにしてあるが、特にゲ
ート部が固化し易く、樹脂もほとんどポリエチレ
ンに限定されており、寸法精度の高い成形品には
不適当である。

これに対して、のホツトランナ方式は、ラン
ナの固冷を防止するために、積極的にヒータを用
いるから、ランナ中の圧損が小なく、射出圧力を
比較的低くして、成形品の内部ひずみを小さくす
ることができる。また、ニードルバルブを用いた
バルブゲートの採用が可能となり、鼻タレを防止
できるし、成形品の精度や物性も大巾に改善され
るなど、幾多の利点がある。

しかしながら、反面、金型構造が極めて複雑
で、金型が高価になる。特にバルブゲートを併用
すると、その開閉機構が複雑で、保守も容易でな
いなどの問題点がある。

この発生は、上述したような従来の射出成形方
式の種々の問題点を解決するためになされたもの
で、エクステンシヨンノズル方式に、ホツトラン
ナー方式と、浮動ノズルチツプからなるバルブゲ
ート方式とを組み込んだ新規な成形装置を提供す
ることにより、極めて構造簡単な安価な金型で、
高寸法精度、高物性の成形品を、高サイクルで量
産可能とすることを目的としている。

以下、この発明を図面に基づいて説明する。

第１図ないし第４図は、この発明の一実施例を
示す図である。まず構成を説明すると、図におい
て、１はインラインスクリユ式射出成形機の基
部、２はの基部１上に載置した射出ユニツト、３
は型締め装置を示している。

射出ユニツト２について説明すると、４はスク
リユーバレルで、外部にヒータ５を巻き付けた加
熱筒６の内部に、スクリユー７を備えている。８
は加熱筒支持兼材料仕込板で、スクリユーバレル
４内に成形材料を供給するホツパ９を設けてあ
る。１０は、減速機１１を介してスクリユー７を
回転させる駆動モータ、１２は、スクリユー７を
加熱筒６内で前後進させる射出用アクチユエータ
で、射出ピストン１３を内蔵している。

上記のように構成された射出ユニツト２は、基
部１に固定したスライドベース１４に、キヤリツ
ジ１５を介して取り付け、このスライドベース１
４に設けてある射出ユニツト移動用シリンダ（キ
ヤリツジシリンダ）１６で、キヤリツジ１５をス
ライドさせることにより、前後に移動できるよう
にしてある。更にこの発明にあつては、後述する
ように、スクリユーバレル先端を、成形サイクル
毎に、前後に、規制範囲内で移動させる必要があ
る。そのため、例えば、ネジで前進限度のストツ
プ位置を調節できるようにしたストツパ１７と、
後進限度位置を調節できるようにしたリミツトス
イツチ１８（その接点を、キヤリツジシリンダ１
６の図示しない油圧系統に挿入した電磁弁開閉回
路に、組み込んである）とからなる、スクリユー
バレル４の前後進制御手段１９を、スライドベー
ス１４に形成してある。もつともこの前後進制御
手段１９としては、上記に限定されるものではな
く、その他例えば、マグネスケール（商品名）の
如きもの、或いは光電式のもの等、一般的な位置
検出・制御手段を用いることができる。

次に、型締め装置３について述べると、２０は
基部１に固定した固定盤、２１はこの固定盤２０
と協同して金型２２を保持する可動盤である。こ
の可動盤２１は、前記固定盤２０に取り付けたタ
イバー２３に案内され、図外の型締めピストンで
駆動される型締めラム２４により、前後に移動す
る。これによつて、金型２２の開閉を行う。

更に、この発明の射出成形機のスクリユーバレ
ル４について、第２図〜第４図に基づいて説明す
る。

第２図は、型締め装置３の固定盤２０および金
型２２に設けたボア２５内に差し込むようにし
た、スクリユーバレル４の先端部断面を示してい
る。２６はこのボア２５の周囲に配したキヤビテ
イ、２７はゲート、２８はゲートランドである。
このスクリユーバレル４の先端部にはバンドヒー
タ５は巻き付けていない。そしてこの先端部の外
周４ａと前記ボア２５の内壁２５ａとの間にはエ
アギヤツプＧが形成されるようにしてある。２９
はスクリユーバレル４の最先端を密封する盲蓋で
ある。密封したスクリユーバレル４の密封端近辺
には、スクリユー７の軸と交叉して、放射状に外
部に開口する複数の通孔３０を穿つてある。（第
３図参照、図では６本の通孔を示す）。

３１はこの各通孔３０内に、それぞれ滑動自在
に嵌合させるようにした、浮動ノズルチツプであ
る。この浮動ノズルチツプ３１の外部側の端面３
１ａは、金型合わせ面であつて、スクリユーバレ
ル軸心と同心で、かつ、金型面２５ａ（ボア２５
の内壁）迄の距離を半径Ｒとする円弧面に形成し
てある（第４図）。

そして、この浮動ノズルチツプ３１内には、前
記金型合わせ面３１ａの中央に開口するオリフイ
ス３２と、反対側の端面３１ｂからこのオリフイ
ス３２に向つて、順次その径を縮少させたホツト
ランナ３３とを形成してある。３４は、浮動ノズ
ルチツプ３１の外周の一部に設けた切欠きで、こ
れに、スクリユーバレル４の端面からネジ込んだ
案内ピン３５の先端を当てて、浮動ノズルチツプ
３１の、浮動範囲の規制と回転防止を行うように
してある。

３６は、スクリユーバレル４の先端部外周に、
各通孔３０の間を通して等分に形成した軸沿いの
複数の長溝で、ここに、加熱体して、例えばカー
トリツジヒータ３７をそれぞれ収納してある。ま
た３８は、同じくスクリユーバレル４先端の外周
に、その一端が浮動ノズルチツプ３１に近接する
ようにして形成した、軸沿いの他の１本の溝で、
ここには、感熱体として、例えば熱電対３９を収
納してある。４０は、上記の各溝３６，３８を全
て蔽うようにするとともに、各浮動ノズルチツプ
３１の突出孔を形成して、スクリユーバレル４の
先端部に巻き付け、図外の止めビスで固定したカ
バーである。加熱体３７のリード線と、感熱体３
９のリード線３９ａは、前記カバー４０に穿つた
リード線挿通孔４０ａから外部に取り出されるよ
うにしてある。

次に作用を説明する。なお、成形サイクルにお
ける従来周知の内容については、詳細な説明は省
く。射出工程では、射出ユニツト２のキヤリツジ
シリンダ１６を、図外の油圧源で駆動させて、キ
ヤリツジ１５を、予め位置調整したストツパ１７
に当接する迄前進させる。

第６図は、この射出成形装置の射出時の状態を
示している。すなわち、このとき、スクリユーバ
レル４の浮動ノズルチツプ３１のオリフイス３２
は、金型２２のキヤビテイ２６に至るゲートラン
ド２８に連通する。この状態下で、射出成形機の
スクリユー７を前進させることにより、溶融樹脂
を加圧する。この樹脂圧で浮動ノズルチツプ３１
は突出し、その金型合わせ面３１ａが金型面２５
ａに密着する。この密着力（すなわちノズルタツ
チ力）は、樹脂圧に応じて自動的に増減する自封
力として作用するから、金型合わせ部からの樹脂
洩れは防止できる。

この発明によれば、上記のスクリユー７の前進
による樹脂加圧は、浮動ノズルチツプ３１のオリ
フイス３２とゲートランド２８とが連通する以前
から行うこともできる。

その場合は、その予圧力で、オリフイス３２が
ゲートランド２８に連通すると同時に、溶融樹脂
が急速にキヤビテイ２６内に流れ込む。射出用ア
クチユエータ１２の射出ピストン１３は、その後
を追い、キヤビテイが充満する迄前進する。オリ
フイス３２連通時の樹脂膨張は極めて速く、キヤ
ビテイ２６へは迅速に充填がなされて、たとえ薄
肉成形品であつても、射出樹脂が固冷する以前
に、キヤビテイ充満が完了するから、非常に精度
の良い成形品を得ることができる。

また、浮動ノズルチツプ３１は各キヤビテイに
対応して放射状に配されているから、射出時に加
わる反力は相殺されることとなり、スクリユーバ
レル４の芯ぶれや変位等が完全に防止できること
は勿論のこと、成形機の型締め力も小さくて済
む。

射出後の保圧中に、キヤビテイ２６のゲート２
７の樹脂が先ず固冷し、キヤビテイ２６内の樹脂
圧による、その後の樹脂の逆流を防ぐ。保圧終了
とともに、キヤリツジシリンダ１６に圧油を送
り、キヤリツジ１５を、リミツトスイツチ１８で
規制した位置迄、および５mm程後退させる。この
後退でスクリユーバレル４とともに、浮動ノズル
チツプ３１のオリフイス３２も移動し、ゲートラ
ンド２８の半固化状の射出樹脂は、オリフイス口
でせん断される。同時にオリフイス口は金型面２
５ａで閉塞される。従つて、極めて低粘度の溶融
樹脂、例えばナイロン樹脂、の射出成形で、従来
はとかく問題となつたいわゆる「鼻タレ」や「糸
引き」現象も完全に防止できる。

この発明の浮動ノズルチツプ３１の作動は、こ
のように全て樹脂圧に応じて自動的になされるか
ら、従来のバルブシートのような、例えば油圧シ
リンダやスプリング等による複雑な機構を要さ
ず、簡単な構造で、バルブゲート機能を全うす
る。よつて、引続く冷却工程中に、スクリユーバ
レル４内に次の成形材料を投入し、新たに溶融し
たものは、次サイクルの射出に備え、予め加圧し
ておくことも可能である。所定時間冷却後、金型
２２は開放され、固化した成形品Ｂが取り出され
る（第６図）。この間、浮動ノズルチツプ３１の
ホツトランナ３３内の樹脂は、感熱体３９により
適切に温度制御され、しかも接近して配置された
加熱体３７により、十分に強制加熱されるから、
固化することはない。

また、このスクリユーバレル４を金型２２との
接触部は、浮動ノズルチツプ３１の金型合わせ面
３１ａに限定されており、伝熱面積は最小に保ち
得る。従つて、浮動ノズルチツプ３１から伝わる
熱で、キヤビテイ２６の樹脂の固冷が妨げられる
おそれはなく、冷却時間の短縮、ひいては、成形
サイクルの高速化が達成できる。勿論、浮動ノズ
ルチツプ３１のオリフイス３２内の樹脂が、金型
に熱を奪われて固冷してしまうこともない。

上記の説明では、射出前に、溶融樹脂を予圧し
ておくようにした使用態様の場合を述べたのであ
るが、必ずしもこれに限定されるものではない。
すなわち、この射出成形装置の他の使用態様とし
て、成形機のスクリユー７の後退に伴い、スクリ
ユーバレル４内が陰圧状態となるようなサイクル
にも適用できるものである。その場合、浮動ノズ
ルチツプ３１は、圧力に応じて通孔３０内を滑動
し、射出時の突出位置から後退する。これによ
り、浮動ノズルチツプ３１は、エヤギヤツプを介
して金型２２から隔離されるから、断熱はより完
全に行われる。

以上、説明してきたように、この発明によれ
ば、その構成を、先端を密封して金型内に差し込
むようにしたスクリユーバレルと、その密封端近
辺に、スクリユー軸と交叉して放射状に外部に開
口する通孔を穿ち、この通孔内に滑動自在に嵌合
させた浮動ノズルチツプと、前記スクリユーバレ
ルの前後進を１シヨツト毎に所定範囲内に制御し
て、前記浮動ノズルチツプのオリフイスとキヤビ
テイとの連通と遮断を繰返すようにした前後進制
御手段とを設けてなる射出成形装置としたため、
次のような種々の効果を得ることができる。

(1) 金型には、スクリユーバレルを差し込むボア
を、エアギヤツプを保つように形成すればよ
く、従来のランナレス金型のような複雑な構成
や精密加工は必要ないから、従来最もコスト比
率の高かつた金型費を著しく低減できる。

(2) スクリユーバレルの先端に直接ノズルチツプ
を挿入したから、部品点数が少ない簡単な構成
で、ホツトランナとバルブゲートの機能を果せ
て、従来に比し、、遥かに低コストで、高品質
の成形品を量産できる。

(3) スクリユーバレルと金型との接触面積を最小
にできるから、シヨツト毎の金型への熱入力が
少なく、成形品の冷却時間が短かくなり、シヨ
ツトサイクルは著しく節約される。

(4) スクリユーバレルの前後進を制御して、射出
口であるオリフイスを開閉するから、鼻タレや
糸引きが防止できる。

(5) 射出時のノズルタツチ力による反力を相殺し
て、型締め力の水さな成形装置とすることがで
きる。

(6) 浮動ノズルチツプのごく近くで、強制加熱及
び温度検出できるから、非常に高精度の温度管
理を達成できる。

(7) ヒータ、感熱体、ノズルチツプ等を簡単に外
部に取り出して、容易にメインテナンスを行う
ことができる。

(8) 温度差による熱膨張の影響を浮動ノズルチツ
プとしたことで吸収できるから、金型と射出端
との合わせが極めて楽になる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明に係る一実施例の部分側面
図、第２図は第１図に示すものの要部断面図、第
３図は第２図の−矢視図、第４図イは浮動ノ
ズルチツプの側断面図、ロは同じく平面図、第５
図、第６図はこの発明の使用態様を示すもので、
第５図は射出時第６図は金型開放時の要部断面図
である。 ４……スクリユーバレル、７……スクリユー、
１９……前後進制御手段、２２……金型、２６…
…キヤビテイ、３０……通孔、３１……浮動ノズ
ルチツプ、３２……オリフイス、３３……ホツト
ランナ。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 先端を密封して金型内に差し込むようにした
   スクリユーバレルと、その密封端近辺に、スクリ
   ユー軸と交叉して放射状に外部に開口する通孔を
   穿ち、この通孔内に、滑動自在に嵌合させた浮動
   ノズルチツプと、前記スクリユーバレルの前後進
   を１シヨツト毎に所定範囲内に制御して、前記浮
   動ノズルチツプのオリフイスとキヤビテイとの連
   通と遮断を繰返すようにした前後進制御手段とを
   設けてなる射出成形装置。 ２ 浮動ノズルチツプは、オリフイスに向つて縮
   小するホツトランナを設けると共に、オリフイス
   側の端面を、スクリユーバレルと同心の円弧状曲
   面としたことを特徴とする特許請求の範囲第１項
   記載の射出成形装置。