JPH0773867B2 - 射出成型装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 【０００１】 【産業上の利用分野】本発明は、薄壁を有する大型の製
品を射出成型するための改善された射出成型装置に関す
る。 【０００２】 【従来の技術】薄壁を有する大型の製品を射出成型する
ために、樹脂が十分に冷却され充填が妨げられるように
なる前に、樹脂が金型空洞を完全に満たすように、プロ
セスの射出フェーズを非常に高速に行う必要がある。こ
れを行う方法では、同一の成型空洞内にある前段圧縮成
型多重ゲート、あるいは単一の大口径弁ゲートを用いて
いる。 【０００３】薄壁部品を多重ゲート制御する例は、シャ
ド（Ｓｃｈａｄ）ほかの米国特許第５，０１３，５１３
号に示されている。また、大口径弁ゲートを用いた装置
の例は、米国特許第５，１６２，１２５号、さらには、
フォン ホルト（ｖｏｎ Ｈｏｌｄｔ）の米国特許第
４，８０８，１０６号に示されている。 【０００４】前段圧縮成型は、射出ユニット内の樹脂が
全射出圧力、典型的には２０，０００−４０，０００ｐ
ｓｉに圧縮されるまで閉じたままの状態にある遮断ノズ
ル弁を使用している。そのノズルは、金型スプルー・ブ
ッシングに対して押圧され、自動的に開かれ、予め圧縮
された樹脂を空の空洞内に文字通り爆発的に注入させ、
ほとんど瞬時にその空洞を充填する。 【０００５】 【発明が解決しようとする課題】上述のプロセスは、樹
脂が比較的小さなゲートを通して空洞内に流れるので、
樹脂が急速せん断加熱されるというような、幾つかの欠
点を有する。これにより、樹脂の劣化が生じる。第２の
欠点は、急速に加熱された空気によって生ずる熔融前部
の燃焼である「ディーゼリング」を防止するために十分
な速さで空気を金型空洞内に送り込もうとさせる際の難
しさである。この問題を解決するために空気の送り込み
を多くすると、金型をフラッシングさせる可能性があ
る。代わりに、成型サイクルにおいて、一時的にせよク
ランプ力を弱めると、金型を「ブリーズ（呼吸）」さ
せ、コア移動や整合上の問題を引き起こす。 【０００６】同一の金型空洞に供給する多重ゲートは、
それらのノズル及びそれらのノズルに供給するための関
連する熱ランナ・マニホールドを与えるために、余分な
費用を必要とさせる。また、この方法は、空洞内に幾つ
かの同時熔融前部を導き、流れマークや、熔融前部間で
金型内に湯出し気体を発生させる可能性を生じさせる。 【０００７】大口径機械弁ゲートは、金型空洞内に大き
な開口を与え、樹脂を劣化させることなく急速充填を可
能とさせる。しかし、大口径機械弁ゲートは、完全に満
足するものとはなっていない。この型のゲートに関する
固有の問題は、弁ステムを加熱しながら弁のモールディ
ング面を同時に冷却するという、互いに相反する要求に
ある。弁ステムを冷却及び加熱することによって、ステ
ムの構造強度がかなり弱められ、射出下での破壊の危険
性や、弁がほとんど閉ざされる時に耐えなければならな
い圧力を保持することになる。この大口径弁ゲートは、
一般的な意味において可動部分を持っていない。しか
し、弁動作は、射出中に弁構造を曲げる射出圧力によっ
て引き起こさせられる。弾性弁構造は、前の非偏向状態
を回復するので、熔融圧力を取り除くことにより、弁が
閉ざされる。弁ステムを加熱・冷却することの固有問題
もまた、比較的頑丈な弁と結合したこの構造にも存在す
る。樹脂冷却は有害であることがわかっているので、弁
開放前にかなりの熔融圧力が構築される必要がある。一
方、熔融樹脂にかかる保持圧力を空洞内に維持している
ような高圧で、弁が閉成され得る。弁ステムとノズル本
体間の断続的な接触は、摩耗を生じさせる。したがっ
て、この「非可動」設計でさえ摩耗を受けることにな
る。 【０００８】従来の冷ランナ成型における「フラッシ
ュ」ゲート制御すなわちファンゲート制御は、部品の急
速充填のために比較的大きな開口を与える。部品が冷却
された後、金型が開き、普通のゲートマークを部品端に
残して取り付けられたランナ及びゲートが取り外され
る。 【０００９】熱先端すなわち熱端部ノズルの原理もまた
良く知られている。一定に加熱されたノズル先端は、ゲ
ート内の樹脂の固化プラグ後方熔融樹脂を維持する。射
出圧力をノズル通路内の熔融樹脂に与えることにより、
固化プラグを金型空洞中に吹き飛ばしゲートを効果的に
開き、熔融樹脂をキャピ内に充填させる。金型空洞が充
填されると、樹脂の流れが停止し、冷却ゲート領域がそ
のプラスチックを局所的に「プラグ」中に凍結させ、熔
融樹脂のたれが空洞に入るのを防止する。一方、加熱さ
れたノズルは、ノズル通路内の樹脂を熔融状態に維持す
る。その後、サイクルが繰り返される。この型のノズル
は可動部分を持たず、プラグの急速固化を可能とさせる
ため、現在まで、代表的には０．０２０インチから０．
０８０インチまでの小さなゲート径に制限されている。
急速金型充填用の大きな開口を与える大口径ゲートは、
特に薄い断面部品を成型するとき、現在までこの技術を
用いて有効に構成されていない。 【００１０】したがって、本発明の主たる目的は、上述
の従来技術の欠点を除去し、射出成型時に金型空洞を急
速充填させるための大きな開口を与えると同時に、射出
ノズル及び入口導管、すなわち金型空洞へのゲート先頭
に、必要な加熱及び冷却設備を有する装置を提供するこ
とにある。 【００１１】本発明のさらに他の目的は、射出ノズルが
可動部分を有しないという利点を得るための上述の装置
を提供することにある。 【００１２】 【課題を解決するための手段】本発明の射出成型装置
は、金型空洞と、該金型空洞と隣接している加熱された
射出ノズルと、上記射出ノズルから上記金型空洞までの
細長い入口導管と、当該通路手段を介して上記入口導管
さらには上記金型空洞へ熔融樹脂を転送するために、上
記入口導管と連通している上記加熱射出ノズル内の通路
手段と、金型空洞が熔融樹脂で充填された後、上記入口
導管を冷却し、熔融樹脂を上記入口導管内に止めるよう
働く、上記入口導管に隣接している冷却手段と、上記冷
却手段及び上記射出ノズルの間にある絶縁手段から構成
される。 【００１３】好適な実施例においては、上記冷却手段
は、上記射出ノズルと隣接して、かつ入口導管、さらに
は上記金型空洞へ延びている分離冷却プラグを含み、上
記入口導管が上記プラグ及び金型空洞に隣接して形成さ
れている。所望する場合には、成型部品内に穴を形成す
るために、プラグが金型空洞内に置かれる。上記入口導
管は、上記通路手段、さらには上記金型空洞と連通して
いる環状の実質的に連続な入口導管である。上記プラグ
は、上記射出ノズルによって取り囲まれ、かつそれと絶
縁されている円筒状の内部プラグである。上記プラグ
は、上記金型空洞と隣接する前端及び上記金型空洞と空
間的に離れている後端を有し、上記後端から延びている
支持フランジを含むとともに、その内部に流体冷却通路
を含み、上記冷却通路が上記プラグまで延びている。 【００１４】上記射出ノズルは、上記入口導管に隣接す
るノズル先端と上記ノズル先端の上流でそれに隣接する
ノズル本体とを含み、上記通路手段が、上記ノズル本体
及び上記ノズル先端を通過し、さらに上記ノズル本体内
の通路手段が、熔融樹脂源と連通している。上記ノズル
本体内には少なくとも２個のノズル通路が設けられ、そ
れらが上記ノズル先端内の対応する数の通路と適合され
ている。各ノズル通路は、ノズル先端内で少なくとも２
個のノズル通路分岐に分けられ、上記分岐が上記入口導
管と隣接している環状のノズル通路と連通し、該環状ノ
ズル通路がさらに上記入口導管と通じている。 【００１５】 【作用】環状ノズル通路及び入口導管の間の連絡は、上
記環状ノズル通路内の連続スロットを含んでいる。 【００１６】入口導管は、０．０１０インチから０．０
８０インチまでの幅を有する大径導管から成る。入口導
管から金型空洞への大きな流れは、入口導管の細長特性
によって得られる。 【００１７】本発明の装置は、上記金型空洞を形成し、
かつ射出ノズルと少なくとも１個の上記金型板との間に
ある絶縁手段を形成する冷却金型板を含む。 【００１８】本発明の別の実施例では、入口導管は、細
長く、かつ実質的にまっすぐな導管である。ここで、金
型板は、入口導管用の単独の冷却手段を与える。 【００１９】本発明の装置は射出ノズルと連通している
加熱されたマニホルド及び加熱された分配器を含む。こ
こで、射出ノズル内の通路手段は、分配器及びマニホル
ド内の通路と連絡している。 【００２０】そのノズル内の通路手段は、入口導管と隣
接している細長い実質的にまっすぐなノズル通路を形成
する。ここで、上記細長ノズル通路は、入口導管と連絡
している。上記環状ノズル通路及び入口導管の間の連絡
は、上記環状ノズル通路内の連続スロットを含む。 【００２１】 【実施例】図を参照する。図１は、本発明の装置の部分
断面図を示す。図１は、コア１２、金型１３及び冷却通
路１５によって冷却されるゲートパッド１４の間に形成
された金型空洞１０を示す。コア１２は、図１に示され
る如く金型１３内に置かれ、それらの間に金型空洞１０
を形成する。そのコアは、金型の方向へ及びそれから離
れる方向へ往復運動可能である。図１に示される如く、
コア１２が金型１３内に置かれるとき、プラスチック部
品が金型空洞１０内に成型される。その後、成型された
部品を公知の方法で取り出すために、コアは公知の手段
（図示せず）によって金型から離れる方向へ移動させら
れる。 【００２２】射出ノズル２０は、金型空洞１０と連通し
ている入口導管２２と連通した通路手段２１を含む。し
たがって、熔融したプラスチックは、熔融プラスチック
源（図示せず）から通路手段２１に注入され、その後、
入口導管２２へ、さらに隣接する金型空洞１０へ射出さ
れ、以下に述べられるような方法で成型部品を形成す
る。 【００２３】図３に明示されている如く、入口導管２２
は、金型空洞に直接隣接する大口径環状路であり、金型
空洞への急速充填を可能とさせる。本発明によれば、入
口導管は、どのような所望のかつ便利な直径のものでも
良いが熔融プラスチックを入口導管内で急速に停止させ
るために、代表的には０．０１０インチから０．０８０
インチの幅に制限されることが好適である。 【００２４】射出ノズル２０は、ノズル本体２５とノズ
ル先端２６を含む。その本体及び先端は、ドエル２８と
整列されるねじ２７によって一緒に保持される。冷却プ
ラグ３０は、射出ノズルによって取り囲まれている。し
たがって、入口導管２２は、２つの冷却された金型部
分、すなわち内部プラグ３０及びゲートパッド１４の間
に形成される。 【００２５】通路手段入口点２３は、一方で熔融プラス
チック源と連通させ、他方で通路手段と連通させるた
め、ノズル本体２５に設けられている。図１では２個、
図２の好適実施例では３個の通路が示されているよう
に、射出ノズル２０には１個以上の通路手段２１が設け
られるのが好ましい。したがって、入口点２３は、ノズ
ル本体２５内の３個のノズル本体通路手段２１Ａと連通
し、それら３個の通路手段２１Ａは、入口点２３で出会
い、ノズル先端２６の３個の対応するノズル先端通路手
段２１Ｂと整合し、連通する。ノズル先端通路２１Ｂ
は、分岐点３２で２個の分岐通路３１にそれぞれ分岐
し、６個の等間隔分岐通路を形成し、熔融プラスチック
を環状通路手段３３に供給する。その環状通路手段３３
は、入口導管２２のすぐ上流のノズル先端２６と内部プ
ラグ３０の間に形成され、図１では、プラグ３０の回り
に円周方向に延びている。熔融プラスチックは、環状通
路手段３３から入口導管２２に供給され、最終的に金型
空洞１０に与えられる。ノズル先端通路手段２１Ｂを加
熱するため、加熱手段３４がノズル先端２６に隣接して
設けられている。また、ノズル本体通路手段２１Ａを加
熱するため、加熱手段３５がノズル本体に隣接して設け
られている。熔融樹脂は、冷却されたゲートパッド１４
に接触しているバブル領域３６中に流れ、ここで永久的
に固められた状態に置かれ、熔融樹脂と冷却金型面との
間の熱絶縁体として働く。 【００２６】ノズル先端２６は、熱絶縁体４０，４１及
び４２上に支持される。絶縁体４２は、プラグ３０を取
り囲みかつノズル先端２６を位置付けしているチタン合
金リングであることが好ましく、ノズル先端とプラグの
間に空隙４３を絶縁維持する。絶縁体４１は、ノズル先
端２６をゲートパッド１４から離して位置付けする第二
のチタン合金リングであることが好ましい。絶縁体４０
は、空隙４４及び４５をそれらの構成部材間に絶縁して
維持しながら、ノズル先端２６をゲートパッド１４上に
構造的に支持する鋼製円筒であることが好ましい。 【００２７】内部プラグ３０は、金型空洞１０に隣接す
る前端３０Ａ、及び金型空洞１０から空間的に離れてい
る後端３０Ｂを有する。プラグ３０は、円筒部品であ
り、３つの横方向に延びている支持フランジ及び３７
は、後端３０Ｂから延びている。それらのフランジ及び
プラグは、冷却パイプ３８Ｂによって供給される流体冷
却通路３８Ａを有し、プラグ３０の成型面３９を冷却す
るようになっている。ノズル本体２５は、プラグフラン
ジ３７の間を通る３個の脚２９を含む。そのノズル本体
２５は、ローケイタ（位置付け）リング５０、好適には
鋼製ローケイタリングによって冷却された金型板から離
される。通路手段２１Ａ及び２１Ｂは、封止リング５１
で封止される。好ましくはチタン合金または鋼である絶
縁体５２は、ノズル本体２５をプラグ３０上に支持し、
それらの間に絶縁空隙５３を維持する。 【００２８】動作について説明する。熔融樹脂は、入口
点２３で注入され、ノズル本体通路手段２１Ａ及びノズ
ル先端通路手段を介して流れ、分岐点３２で６個の等間
隔分岐通路３１を通り、環状通路３３及び入口導管２２
を通って金型空洞１０を充填させる。充填が完了する
と、入口導管２２内の樹脂は固化されるが、樹脂上流が
加熱されたノズル先端２６及び加熱されたノズル本体２
５によって熔融状態に維持される。成型された部品が冷
却され、取り出された後、金型が閉じられ、その閉じた
金型内に再び樹脂が射出される。射出圧力が、ゲート領
域内の固化環状プラグを金型空洞中に押し出し、環状入
口導管を効果的に開放させる。したがって、金型空洞の
充填が可能となる。その後、成型サイクルが繰り返され
る。 【００２９】環状入口導管の幅は、好適には、例えば、
その内部に樹脂を急速に固化可能とさせるものである。
しかし、入口の長さは、部品形状や実際的考慮による場
合を除いて制限されない。 【００３０】図１乃至図３に示された環状構造などのよ
うに、いかなる便利な構造もこの入口導管に使用可能で
ある。代替案として、実質的にまっすぐなスロット状ゲ
ートを示している図４乃至図６に示される如く、細長く
かつ実質的にまっすぐな入口導管を用いることもでき
る。図５を参照する。熔融樹脂は、流路６２を経由し
て、加熱されたブッシング６０及び加熱されたマニホル
ド６１を通して入る。流路６２はマニホルド内で分かれ
る。その後、熔融樹脂が、通路手段３３’の全長に沿っ
て実質的に同じ熱履歴をもって最終ノズル通路手段３
３’に供給されるように、熔融樹脂は、通路手段２１’
と分岐通路３１’に等しく分配される。最終ノズル通路
手段３３’は、実質的にまっすぐな入口導管２２’に実
質的に対応する実質的にまっすぐな細長い通路である。
通路３３’の一方側は開かれ、図４に明示されているよ
うな連続スロット６３を形成する。したがって、樹脂
は、通路手段３３’から入口導管中に供給される。 【００３１】通路３１’，２１’及び３３’は、分配器
６４及び６５の各半部に機械加工され、絶縁体６６間に
組立てられるときにボルト６７で締結され、分配器装置
を形成する。それらのボルトは、分配器弁内のクリアラ
ンス穴を通過する。したがって、分配器の熱膨引によっ
てボルトと分配器との間での干渉は生じない。また、そ
の分配器は、絶縁体４１によって冷却金型板から空間的
に離されており、マニホルド６１の下半部を通して切り
取ったスロット６８内に保持されている。その分配器
は、熔融通路内の内部熔融圧力に耐える必要があるとと
もに、それは２個の半部から作られるので、この圧力に
耐えるようにうまく支持される必要がある。そのため、
分配器を冷却金型空洞の側部間に捕獲する３つの支持手
段、すなわちスロット６８、ボルト６７及び絶縁体４１
が存在する。 【００３２】したがって、有効な方法で急速充填を行う
ため、部品の一側部に沿って、または中心線に沿って樹
脂を導入することによって、成型部品を作ることができ
る。非常に大きな部品の場合には、内部熔融圧力に抗す
るために、冷却空洞の２つの側部に接続し、かつマニホ
ルドすなわち分配器内のクリアランス穴を通過する中間
支持手段を用いることもできる。 【００３３】図７の実施例によれば、中央プラグ３０
は、例えばコンパクトディスクなどのように内部に中央
穴を持つ成型部品を形成するために、中央プラグ３０を
金型空洞１０内に置くこともできる。 【００３４】 【発明の効果】本発明によれば、上述の従来技術の欠点
が除去された、射出成型時に金型空洞を急速充填させる
ための大きな開口を有すると同時に、射出ノズル及び入
口導管すなわち金型空洞へのゲート先頭に、必要な加熱
及び冷却設備を有する改善された射出成型装置が与えら
れる。

【図面の簡単な説明】 【図１】本発明の装置の部分断面図である。 【図２】図１の線ＩＩ−ＩＩに沿って取られた部分断面
図である。 【図３】代替ノズル先端及び金型空洞を示している拡大
断面図である。 【図４】本発明の装置の代替実施例を示し、金型空洞へ
実質的にまっすぐ延びている入口導管を示している断面
図である。 【図５】図４の線Ｖ−Ｖを通る断面図である。 【図６】図４のノズル先端の部分斜視図である。 【図７】図３と同様の部分断面図であって、本発明の代
替実施例を示す図である。 【符号の説明】 １０…金型空洞 １２…コア １３…金型 １４…ゲートパッド １５…冷却通路 ２０…射出ノズル ２１…通路 ２１Ａ…ノズル本体通路 ２１Ｂ…ノズル先端通路 ２２…入口導管 ２３…入口点 ２５…ノズル本体 ２６…ノズル先端 ３０…内部プラグ ３０Ａ…内部プラグ前端 ３０Ｂ…内部プラグ後端 ３１…分岐通路 ３２…分岐点 ３３…環状通路 ３４，３５…加熱手段 ３８Ａ…流体冷却通路 ３８Ｂ…冷却管 ４０，４１，４２…熱絶縁体 ４３，５３…空隙 ６０…ブッシング ６１…マニホルド ６２…流路 ６３，６８…スロット ６４，６５…分配器 ６６…絶縁体 ６７…ボルト

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平３−128220（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−14115（ＪＰ，Ａ) 特公 昭59−7575（ＪＰ，Ｂ２)

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 【請求項１】 金型空洞と、 該金型空洞に隣接する加熱式射出ノズルと、前 記射出ノズルから前記金型空洞まで延びる入口導管
   と、前 記入口導管及び前記金型空洞に熔融樹脂を供給するた
   めに前記入口導管と連通する前記加熱式射出ノズル内の
   通路手段と、前記入口導管に隣接し、前記 金型空洞が熔融樹脂で充填
   された後に前記入口導管を冷却して前記入口導管内で熔
   融樹脂を固化させる冷却手段と、前 記冷却手段と前記射出ノズルの間に配置された絶縁手
   段から構成され、 前記入口導管に隣接して環状ノズル通路が設けられ、前
   記加熱式射出ノズル内の通路手段が少なくとも２つの分
   岐ノズルからなり、これらの２つの分岐ノズルが前記環
   状ノズル通路と連通し、この環状ノズル通路が前記入口
   導管と連通し、 前記冷却手段が、前記射出ノズルに隣接し且つ前記入口
   導管および前記金型空洞まで延びる別体の冷却プラグを
   含み、 前記入口導管が前記冷却プラグおよび前記金型空洞に隣
   接して形成されることを特徴とする、 射出成型装置。 【請求項２】 前記入口導管が、前記通路手段および前
   記金型空洞と連通する実質的に連続な環状の入口導管で
   あることを特徴とする、請求項１に記載の射出成型装
   置。 【請求項３】 前記入口導管が、０．０１０インチから
   ０．０８０インチまでの幅を有する大口径の導管である
   ことを特徴とする、請求項１に記載の射出成型装置。 【請求項４】 前記冷却プラグが、前記射出ノズルによ
   って取り囲まれ且つ前記射出ノズルから絶縁された円筒
   状の内部プラグであることを特徴とする、請求項２に記
   載の射出成型装置。 【請求項５】 前記冷却プラグが、前記金型空洞と隣接
   する前端及び前記金型空洞から離間した後端を有し、該
   後端から延びる支持フランジを含むとともに、その内部
   に前記冷却プラグまで延びる流体冷却通路を含むことを
   特徴とする、請求項４に記載の射出成型装置。 【請求項６】 前記射出ノズルが前記入口導管に隣接す
   るノズル先端と前記ノズル先端の上流で前記ノズル先端
   に隣接するノズル本体とを含み、前記通路手段が前記ノ
   ズル本体及び前記ノズル先端を貫通し、前記ノズル本体
   内の通路手段が熔融樹脂源と連通することを特徴とす
   る、請求項５に記載の射出成型装置。 【請求項７】 前記ノズル通路の各々が前記ノズル先端
   内で少なくとも２つのノズル分岐通路に分けられ、該ノ
   ズル分岐通路が前記入口導管と隣接する環状ノズル通路
   と連通し、該環状ノズル通路がさらに前記入口導管と連
   通することを特徴とする、請求項６に記載の射出成型装
   置。 【請求項８】 前記環状ノズル通路と前記入口導管の間
   の連通が、前記環状ノズル通路内の連続スロットを含む
   ことを特徴とする、請求項７に記載の射出成型装置。【請求項９】 前記射出成型装置のすべての構成部品
   が、所定の位置に固定され、前記射出ノズルから前記金
   型空洞までに移動部品がないことを特徴とする、請求項
   １に記載の射出成型装置。 【請求項１０】 前記冷却手段に隣接するとともに前記
   通路手段と連通する気泡領域を含み、該気泡領域が、樹
   脂を収容し且つ連続的に固化させ、熱絶縁物として作用
   することを特徴とする、請求項１に記載の射出成型装
   置。