JPH05131498A - 射出成形ノズル - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 型キャビティに圧入した加圧流体を、合成樹
脂やその屑が逆流して詰まりにくい構成の流体通路７を
介して回収又は排出すると同時に、金型キャビティ内の
加圧流体圧力制御の自由度を高める。 【構成】 樹脂通路３を開閉する作動弁５と、作動弁５
内に逆止弁６を介して設けられた流体通路７と、逆止弁
６を開放する流体排出開閉手段とを有する射出成形ノズ
ル１２Ａとする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、合成樹脂の射出成形に
用いる射出成形ノズルに関するもので、更に詳しくは、
溶融合成樹脂とガス体等の加圧流体を金型の型キャビテ
ィに圧入することで、流体によって形成される中空部を
有する成形体を成形するのに用いる射出成形ノズルに関
する。

【０００２】

【従来の技術】従来、溶融合成樹脂と加圧流体を金型の
型キャビティに圧入する射出成形ノズルとしては、外部
駆動機構の力によって前後動して樹脂通路を開閉するニ
ードル弁をノズル体内に設けると共に、このニードル弁
の芯部に逆止弁付の流体通路を設けたものが知られてい
る（特開昭５１−１１９０６３号公報）。

【０００３】この射出成形ノズルでは、ニードル弁が前
進すると、樹脂通路に連なったノズル体先端のノズル体
開口の周囲にニードル弁の先端部が圧接されて樹脂通路
を閉鎖する。ニードル弁の先端には、流体通路に連なっ
たニードル弁開口が設けられており、上記樹脂通路の閉
鎖状態においては、このニードル弁開口からノズル体開
口を介して、加圧流体を型キャビティへ圧入できる。一
方、ニードル弁が後退すると、前記ノズル体開口の周囲
とニードル弁の先端部の圧接が解除され、ノズル体開口
が樹脂通路に開放されるので、ノズル体開口から溶融合
成樹脂を型キャビティへ圧入できる。

【０００４】しかしながら、この従来の射出成形ノズル
は、型キャビティへ溶融合成樹脂を圧入する際に、流体
通路への溶融合成樹脂の逆流を防止するために流体通路
に逆止弁が設けられていることから、一旦型キャビティ
へ加圧流体を圧入すると、この加圧流体を流体通路を介
して回収又は排出することができない。このため、型キ
ャビティに圧入した加圧流体の排出は、金型とノズル体
を離して加圧流体を金型から直接放出させることで行わ
れている。しかし、これでは加圧流体の回収再利用が困
難なだけでなく、例えば型キャビティ内の流体圧を徐々
に降圧させる等、型キャビティ内の流体圧の制御ができ
ず、成形品に不具合を生じやすい問題がある。

【０００５】この問題を更に詳しく説明する。

【０００６】一般に、型キャビティに圧入される加圧流
体の圧力は、 ａ．圧入口の溶融合成樹脂圧に打勝つこと、 ｂ．スプルー及び、ランナーに圧入されてそこに中空部
を形成する時、排除すべき溶融合成樹脂をゲート及び型
キャビティへ流動させられること、 ｃ．ゲート部を通過すること、 ｄ．型キャビティ内に中空部を形成する時に排除する溶
融合成樹脂の型キャビティ内での流動を可能にすること
が要求され、溶融合成樹脂の粘度、金型のデザイン及び
型キャビティへの溶融合成樹脂の充填量などの要因によ
って決まる。

【０００７】型キャビティ内の溶融合成樹脂の芯部に圧
入された加圧流体は、中空部が形成された後、あるいは
型キャビティ内の溶融合成樹脂の冷却が進み、流動温度
以下に冷却固化した後は、中空部を包含する樹脂層を押
圧し、“ヒケ”の発生を防止する。ところが、この加圧
流体の圧力が高い場合は中空部を包含する樹脂層に残留
歪を生じさせる。特に型キャビティの特定の位置だけ
に、選択的に中空部が形成される場合は、中空部と中実
部の界面に集中した残留歪を生じてしまう。

【０００８】中空部の周囲樹脂層に高い圧力が加えら
れ、樹脂層に残留歪が生じると、使用する樹脂の特性に
よって下記の品質不良が発生する。 ａ．中空部の周囲にマイクロ・クレージングあるいは白
化が発生する。あるいは、成形後の経時応力緩和によっ
て経時後にクレージングを発生する。 ｂ．中空部の周囲樹脂層が膨れる。

【０００９】更に、型キャビティ内の中空部に過剰の圧
力の加圧流体が保持されていると、成形品を取出す工程
に先立って、中空部の加圧流体の圧力を大気圧まで放出
するのに時間を要し、成形サイクルを長くし生産性を損
う原因となる。

【００１０】一方、型キャビティに圧入した加圧流体を
流体通路を介して回収又は排出させることができる射出
成形ノズルが特開平１−３０７２３号公報に提案されて
いる。この射出成形ノズルについて説明する。

【００１１】前に説明した従来の射出成形ノズルと同様
に、外部駆動機構の力によって前後動して樹脂通路を開
閉するニードル弁がノズル体内に設けられており、この
ニードル弁の芯部には流体通路が設けられている。この
ニードル弁の後端部には、ニードル弁と直交方向にアク
チュエーターバーが連結されている。アクチュエーター
バー内には流体通路が形成されており、この流体通路に
ニードル弁内の流体通路が連結されている。

【００１２】アクチュエーターバー内の流体通路には、
上記ニードル弁内の流体通路との連結部を挟んで両側に
供給側の逆止弁と排出側の逆止弁が設けられている。供
給側の逆止弁は加圧流体源に接続されている一方、排出
側の逆止弁も加圧流体源に接続されている。供給側の逆
止弁は、加圧流体源側からの圧力によって開放され、ニ
ードル弁側からの圧力によって閉鎖されるものである。
また、排出側の逆止弁は、加圧流体源側に設けられたバ
ネによって押圧されており、バネの押圧力の調整によ
り、ニードル弁側の圧力が一定値以上高くなると開放さ
れて、ニードル弁側から加圧流体源側への加圧流体の流
れを許容するものである。

【００１３】上記射出成形ノズルの場合、型キャビティ
への加圧流体の圧入時に加圧流体源から加圧流体を供給
すると、供給側の逆止弁は加圧流体源側からの流体圧に
よって開放されて加圧流体の通過を許容し、型キャビテ
ィへの加圧流体の圧入が行われる。これに対して排出側
の逆止弁は、その加圧流体源側に設けられたバネの押圧
力と、加圧流体源からの流体圧が加わる一方、そのニー
ドル弁側には上記供給側の逆止弁を経た加圧流体の圧力
が加わり、加圧流体源側とニードル弁側の圧力がほぼ等
しくなるので閉鎖されたままとなる。また、型キャビテ
ィからの加圧流体の回収又は排出時には、加圧流体源か
らの加圧流体の供給を停止させることで、型キャビティ
からの加圧流体の回収又は排出を行うことができる。

【００１４】即ち、加圧流体源からの加圧流体の供給を
停止すると、供給側の逆止弁は、型キャビティから逆流
しようとする流体圧に押されて閉鎖される。一方、排出
側の逆止弁は、型キャビティから逆流しようとする流体
圧によって、ニードル弁側の圧力が加圧流体源側に設け
られたバネの押圧力より高くなり、この差が一定圧力以
上となることで開放され、型キャビティからの加圧流体
の逆流を許容することになる。

【００１５】しかしながら、上記射出成形ノズルの場
合、ニードル弁の先端から逆止弁までの距離が長くな
り、またその間の形成される流体通路も曲った複雑な経
路のものとならざるを得ないので、合成樹脂やその屑が
逆流して詰まりやすい問題がある。また、排出側の逆止
弁の作動を確実とするためには、この逆止弁が開放され
るときの圧力差、即ちニードル弁側の流体圧と加圧流体
源側バネの押圧力の差を大きくとる必要があり、この差
圧による制約を受けるので、型キャビティ内の流体圧制
御の自由度も小さい。

【００１６】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、上述の従来
の射出成形ノズルが有する問題点に鑑みてなされたもの
で、型キャビティに圧入した加圧流体を、合成樹脂やそ
の屑が逆流して詰まりにくい構成の流体通路を介して、
回収又は排出できるようにすると同時に、型キャビティ
内の加圧流体圧力を広い自由度をもって制御できるよう
にすることを目的とする。

【００１７】

【課題を解決するための手段】上記目的は、型キャビテ
ィ内の溶融樹脂中に圧入した加圧流体を排出するための
通路に設けられた逆止弁を任意に開放できる手段を設け
ることにより達成できる。

【００１８】即ち、本発明は、図１に示されるように、
ノズル体１先端のノズル体開口２から射出シリンダー
（図示せず）に連通した樹脂通路３と、ノズル体１内部
にあって、軸線方向に前後動可能に設置され、ノズル体
開口２と略一致する位置に作動弁開口４を有する作動弁
５と、該作動弁５に内包されていて逆止弁６を介して作
動弁開口４に連通する流体通路７と、加圧流体の排出に
際して逆止弁６を開放する流体排出開閉手段とを有する
射出成形ノズル７である。

【００１９】

【作用】本発明の射出成形ノズル１２Ａは、流体排出開
閉手段が備えられているので、１個の逆止弁６を設ける
だけですみ、流体通路をことさら屈曲させることなく単
純に構成できると共に、溶融樹脂の圧入、加圧流体の圧
入、型キャビティ内中空部からの加圧流体の排出・回収
を所定のタイミングで自由に行うことができ、良好な成
形品を作ることが可能になると共に、流体の回収・再使
用が効率良く達成できるものである。

【００２０】

【実施例】以下、本発明を実施例によって説明する。

【００２１】（実施例１）以下、本発明の第１の実施例
を図１を参照して説明する。

【００２２】本実施例の射出成形ノズル１２Ａは、概略
ノズル体１と作動弁５から構成されている。ノズル体１
は、後端部が射出シリンダー（図示せず）に取り付けら
れ、先端のノズル体開口２と射出シリンダーを結ぶ樹脂
通路３を備えている。

【００２３】作動弁５は、ノズル体１の内部に前後動可
能に配置されている。また、作動弁５の中心部には、逆
止弁６を介して先端部の作動弁開口４に連続した流体通
路７が設けられている。この作動弁５は、前進時にノズ
ル体開口２の周囲にその先端部を圧接させて、ノズル体
開口２と樹脂通路３を遮断すると共に、ノズル体開口２
に作動弁開口４及び逆止弁６を介して流体通路７を直結
する。また、後退時には、図示されるように、ノズル体
開口２を樹脂通路３に開放するものである。

【００２４】流体通路７に設けられた逆止弁６は、溶融
合成樹脂の射出時には溶融合成樹脂が流体通路７に侵入
しないように閉鎖され（但し、溶融合成樹脂の射出中に
加圧流体を注入する場合は、加圧流体の圧力を溶融合成
樹脂の圧力より高く調整することで開放される）、加圧
流体注入時には加圧流体圧力の作用により開放される。
更に、逆止弁解除ピン８が設けられており、型キャビテ
ィ（図示せず）内の加圧流体を排出する時に、該逆止弁
解除ピン８を前進させて逆止弁６の逆流防止用ボール９
を前方に押圧して逆止弁６を開放する。

【００２５】作動弁５及び逆止弁解除ピン８の前後動作
のために、夫々、レバー１０，１１が設置されている。

【００２６】次に、本実施例の射出成形ノズル７の動作
を説明する。 （Ａ）溶融合成樹脂射出工程 ノズル体１を金型（図示せず）に圧接し、作動弁５を後
退させて、作動弁５の先端をノズル体１の先端部の内壁
から離して樹脂通路３を開放する。射出シリンダーのス
クリュー（図示せず）を前進させ、予め計量した溶融合
成樹脂を樹脂通路３を通って、ノズル体開口２を介して
型キャビティ（図示せず）に射出する。

【００２７】射出完了後、作動弁５を前進させて、樹脂
通路３を閉鎖する。 （Ｂ）加圧流体圧入工程 加圧流体源（図示せず）と流体通路７間の開閉弁（図示
せず）を開けて、加圧流体を流体通路７に供給し、逆止
弁６を介して作動弁開口４、ノズル体開口２を経由し
て、型キャビティに圧入する。

【００２８】所定時間後、加圧流体源と流体通路７間の
開閉弁を閉じ、加圧流体の供給を停止する。それ以前に
供給された加圧流体は、流体通路７の逆止弁６から型キ
ャビティ内の合成樹脂中に形成された中空部の中に保持
される。

【００２９】加圧流体の圧入開始は、溶融合成樹脂の射
出中、射出完了と同時、あるいは射出完了後の一定時間
後のいずれでも良い。溶融合成樹脂の射出中に加圧流体
の注入を行う場合は、作動弁５が後退位置にあり、樹脂
通路３が開放状態のまま加圧流体圧力を溶融合成樹脂圧
力よりも高く調整して行われる。 （Ｃ）加圧流体の排出工程 型キャビティ内の合成樹脂が冷却・固化した後、逆止弁
解除ピン８を前進させて、流体通路７内の逆止弁６の逆
流防止用ボール９を前方に押圧して逆止弁６を開放す
る。これにより、型キャビティ内の合成樹脂中に形成さ
れた中空部内の加圧流体をノズル体開口２、作動弁開口
４を経由して流体通路７から排出する。

【００３０】加圧流体排出に先立って、加圧流体圧保持
中に、注入した加圧流体の一部を排出して、型キャビテ
ィ内の加圧流体圧を降下された設定圧力に保持するため
に、設定した時間だけ、逆流防止弁解除ピン８を前進さ
せ、次いで、後退する動作を追加することも可能であ
る。

【００３１】（実施例２）以下、本発明の第２の実施例
を図２を参照して説明する。

【００３２】本実施例の射出成形ノズル１２Ｂも、概略
ノズル体１と作動弁５から構成されている。ノズル体１
は前記実施例１と同様に、射出シリンダー（図示せず）
に取り付けられ、同様の構造の樹脂通路３を備えてい
る。

【００３３】作動弁５は、ノズル体４の内部に前後動可
能に配置されており、前記実施例１と同様に、その前後
動によって樹脂通路３を開閉する。また、作動弁５内に
は、逆止弁６を介して作動弁開口４に接続された流体通
路７が形成されている。

【００３４】逆止弁６は、流体通路７を開閉するニード
ル弁１３と逆流防止用弁体１４によって構成されてい
る。このニードル弁１３と逆流防止用弁体１４について
更に説明する。

【００３５】作動弁５の中心部には、その芯部に流体通
路７を有するニードル弁１３が前後動可能に設けられ、
更に、該ニードル弁１３の先端部に逆流防止用弁体１４
が該ニードル弁１３と一体的に備えられている。逆流防
止用弁体１４の先端部には放射状に数ケ所突起が設けら
れ、その間に通路が形成されている。該逆流防止用弁体
１４は、ニードル弁１３の前後動によって、弁座１５に
対して圧接又は離脱することで流体通路７を開閉する。

【００３６】ニードル弁１３の後部にはバネ１６が備え
られており、該ニードル弁１３を後方に押圧している。
また、ニードル弁１３に前進動作を伝えるため、該ニー
ドル弁１３の後方端部は駆動レバー１０に当接してい
る。

【００３７】更に、作動弁５の前後動作のために、駆動
レバー１１が設けられている。

【００３８】次に、本実施例の射出成形ノズル１２の動
作を説明する。 （Ａ）溶融合成樹脂射出工程 ノズル体１を金型（図示せず）に圧接し、作動弁５を後
退させて、作動弁５の先端をノズル体１の先端部内壁か
ら離して樹脂通路３を開放する。射出シリンダーのスク
リュー（図示せず）を前進させ、予め計量した溶融合成
樹脂を樹脂通路３を通って、ノズル体開口２を介して型
キャビティ（図示せず）に射出する。この時、逆流防止
用弁体１４は、バネ１６により弁座１５に押し付けられ
て、溶融合成樹脂の流体通路７への侵入が防止される。

【００３９】射出完了後、作動弁５を前進させて、樹脂
通路３を閉鎖する。 （Ｂ）加圧流体圧入工程 加圧流体源（図示せず）と流体通路７間の開閉弁（図示
せず）を開けて、加圧流体を流体通路７に供給する。同
時に、ニードル弁１３の後端部を前方に押圧してニード
ル弁１３を前進させて、逆流防止用弁体１４を開放し、
流体通路７、作動弁開口４及びノズル体開口２を介し
て、型キャビティに加圧流体を注入する。

【００４０】所定時間後、加圧流体源と流体通路７間の
開閉弁を閉じ、加圧流体の供給を停止する。同時に、ニ
ードル弁１３の後端部の押圧を解除し、バネ１６の押圧
力により、ニードル弁１３を後退させて、逆流防止用弁
体１４を閉じる。それ以前に圧入された加圧流体は、逆
流防止用弁体１４から型キャビティ内の合成樹脂中に形
成された中空部に保持される。

【００４１】加圧流体の圧入開始は、溶融合成樹脂の射
出中、射出完了と同時、あるいは射出完了後の一定時間
後のいずれでも良い。溶融合成樹脂の射出中に流体の注
入を行う場合は、作動弁５が後退位置にあり、樹脂通路
３が開放状態のまま、ニードル弁１３を前進させた状態
で、流体圧力を溶融合成樹脂圧力よりも高く調整して行
われる。 （Ｃ）加圧流体の排出工程 型キャビティ内の合成樹脂が冷却・固化した後、再度ニ
ードル弁１３の後端部を前方に押圧し、ニードル弁１３
を前進させて逆流防止用弁体１４を開放する。これによ
り、型キャビティ内の合成樹脂中に形成された中空部内
の加圧流体をノズル体開口２、流体通路７から排出す
る。

【００４２】加圧流体排出に先立って、加圧流体圧保持
中に、圧入した加圧流体の一部を排出して、型キャビテ
ィ内の加圧流体圧を降下された設定圧力に保持するため
に、設定した時間だけ、ニードル弁１３を前進させ、次
いで後退させる動作を追加することも可能である。

【００４３】

【発明の効果】以上説明の如く、本発明の射出成形ノズ
ルは、下記の効果を持つ。

【００４４】溶融合成樹脂の射出と同時あるいは溶融合
成樹脂の射出後に加圧流体を注入することによって、加
圧流体による中空部を形成した後、本射出成形ノズル装
置の流体通路の逆止弁から、型キャビティ内の合成樹脂
の芯部に形成された中空部までの空間に封じ込められた
加圧流体を、逆止弁を必要な時間だけ開いて、必要な加
圧流体だけを逆流させることにより、型キャビティ内の
合成樹脂の芯部に形成された中空部の加圧流体の保持圧
を、設定した圧力に制御することが可能である。また、
逆止弁は流体通路の任意の位置に設けることができ、逆
止弁より先端側に位置する流体通路の長さを短くできる
と共にこの流体通路は直線的に形成できるので、合成樹
脂等による流体通路の閉鎖を防止しやすく、溶融合成樹
脂の流体通路への逆流を確実に防止でき、加圧流体の回
収を短時間に、スムーズかつ確実に行える。

【００４５】上記の型キャビティ内の合成樹脂の芯部に
形成された中空部に保持する加圧流体の圧力を制御する
ことにより、中空部周囲の合成樹脂層に生じる過大な残
留歪を緩和し、マイクロ・クレージング、白化及びクレ
ージング、あるいは中空部を包含する成形品の表層だけ
が膨れるなどの品質不良を解消することができる。

【００４６】溶融合成樹脂と加圧流体を型キャビティに
圧入し、型キャビティ内の溶融合成樹脂の芯部に中空部
を形成した後、流体通路の逆止弁から、型キャビティ内
の溶融合成樹脂の芯部に形成された中空部までの空間に
封じ込められた加圧流体を、前記と同様にして徐々に逆
流させて、中空部の流体の圧力を制御することができ
る。型キャビティ内の溶融合成樹脂の冷却の進行に対応
して、中空部の流体の圧力を徐々に大気圧まで低下させ
ることによって、過大な流体の圧力下で中空部周囲の合
成樹脂を冷却・固化させることが無くなり、しかも金型
を開いて成形品を取り出す前に中空部の流体の圧力を大
気圧まで降下させるのに必要な時間を短縮し、成形サイ
クルを短縮することができる。

【００４７】更に、溶融合成樹脂の射出後、スクリュー
を後退させ、射出された溶融合成樹脂の圧縮体積分をシ
リンダー側へ逆流させる（サックバック）ことにより、
金型の注入口での溶融合成樹脂圧力を降下させ、加圧流
体の注入をより低い圧力で行う操作を可能にする。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る第１の実施例を示す断面図であ
る。

【図２】本発明に係る第２の実施例を示す断面図であ
る。

【符号の説明】

１ ノズル体 ２ ノズル体開口 ３ 樹脂通路 ４ 作動弁開口 ５ 作動弁 ６ 逆止弁 ７ 流体通路 ８ 逆止弁解除ピン ９ 逆流防止用ボール １０，１１ レバー １２Ａ，１２Ｂ 本射出成形ノズル １３ ニードル弁 １４ 逆流防止用弁体 １５ 弁座 １６ バネ

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ノズル体先端のノズル体開口から射出シ
   リンダーに連通した樹脂通路と、ノズル体内部にあっ
   て、軸線方向に前後動可能に設置され、ノズル体開口と
   略一致する位置に作動弁開口を有する作動弁と、該作動
   弁に内包されていて逆止弁を介して作動弁開口に連通す
   る流体通路と、加圧流体の排出に際して逆止弁を開放す
   る流体排出開閉手段とを有することを特徴とする射出成
   形ノズル。
2. 【請求項２】 流体排出開閉手段が、作動弁の内部に軸
   線方向に前後動可能に設置された逆止弁の逆流防止用ボ
   ールを前方に押圧して逆止弁を開放し、後退して逆止弁
   を閉鎖可能にする機構であることを特徴とする請求項１
   の射出成形ノズル。
3. 【請求項３】 逆止弁が、作動弁の内部に軸線方向に前
   後動可能に設置され、芯部に流体通路を有するニードル
   弁の先端部に一体に設けられた逆流防止用弁体であり、
   流体排出開閉手段が、ニードル弁の前進によって逆止弁
   を開放し、後退によって逆止弁を閉鎖する機構であるこ
   とを特徴とする請求項１の射出成形ノズル。