JPS60206612A - ランナ−レス射出成形方法およびホツトランナ− - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔技術分野〕 この発明は、ランナー内に滞溜する熱可塑性樹脂材料の
常時溶融可塑化制御と、ゲート部に位置する前記樹脂の
冷却固化と加熱溶融との二段切替制御とを単一の熱制御
によって有効に行えるようにした新規なランナーレス射
出成形方法およびホットランナ−に関する。

〔従来技術〕

従来、ランナーレス射出成形方法および装置として本発
明者が開発したスピアシステムが広く知られている。こ
の方法および装置を第１図および第２図に示す基本的構
成にハづいて説明する。各図において１は一対の金型２
，３によって形成される成形物を得るための一以上のキ
ャピテイ、４はこのキャピテイ１に通ずる方の金型２に
沿って開口される溶融樹脂注入用のゲート、５は、この
ゲート４と一体的に形成されるランナ一部を示す。

′ところで、第１図に示す構造は、所謂、ランナ一部５
の中心軸とに沿って配設される略々砲弾型のホットラン
ナ−６を有し、このホットランナ−６の先端に特公昭４
８−５０９３号に示される間欠加熱体７を一体的に設け
、この加熱体７およびホットランナ−６の外周を加熱す
るランナー加熱用のヒータ８のそれぞれを各別に温度制
御するためのコントローラ（図示せず）を必要としてい
た。

また、第２図に示す構造は、ランナ一部５が中心軸上に
形成できるような円筒状のホットランナ−９を備え、こ
のホットランナ−９の先端部を截頭形状に形成すると共
に狭少なゲート４を穿孔し、このゲート４の周縁でこの
ゲート４を囲繞するように間欠加熱線１０が埋設してあ
り、さらにホットランナ−９の外周にはランナ一部５を
加熱するためのランナー加熱用ヒータ１１が配設しであ
る。

そして間欠加熱線１０およびランナー加熱用ヒータ１１
のそれぞれを各別に温度制御するためのコントローラ（
図示せず）を、第１図の場合と同様に必要としていた。

ところで・従来の７ピアシ７テ″しま・斜上の構　１成
になるので、所望の熱可塑性樹脂を射出成形操作スる際
、ホットランナ−６，９の一方のヒータ８．１１は、ラ
ンナ一部５の樹脂を所望の設定温度に保持させて可塑化
溶融させて置かなければならないが、間欠加熱体７およ
び間欠加熱線１０はゲート部４の固化した少量の樹脂を
溶融する時にのみ、換言すれば図示されていない射出機
構の射出成形操作の都度事前にしかも瞬間的に加熱する
ことによシ固化樹脂を溶融させて所謂ゲート４を開いて
ランナ一部５内の溶融樹脂をキャビティ１内に注入でき
ると共に、この注入操作の終了後にゲート４の溶融樹脂
を固化させるために前記間欠加熱体７および間欠加熱線
１０の温度を降下させて所謂ゲート４を閉じてキャビテ
ィ１内の注入樹脂を固化成形でき、ついで、金型２．３
を開いて成形品を取り出すことができるものである。

この従来のスピアシステムは、換言すれば、射出成形操
作の都度、必らすゲート４のきわめて狭少な領域での少
量の樹脂を１間欠加熱体７および間欠加熱線１０の温度
制御によって局部的に加熱状態と非加熱状態または高温
加熱状態と低温加熱状態に切替えて溶融と固化とを有効
に行わせて所謂ゲート４のｉ、１ｉｉｌ閉操作を行うよ
うにしているので精密成形性、量産性および低コスト生
産性など多くの利点を有しているが、ホットランナ−６
，９内に設けたランナー加熱用ヒータ８，１１に対し、
ゲート４開閉用のヒータすなわち間欠加熱体７および間
欠加熱線１０を別個に設ける必要があり。

しかも各別の温度制御を必要とするためにコントローラ
の構成が複雑化かつ大型化ならざるを得ないという問題
点があった。

ことに、キャピテイ１が二個以上多数設けられている場
合とか一つのキャピテイに対して二以上のゲートを必要
とする場合などにおいて多くの問題点があった。

〔発明の概要〕

この発明は、斜上の点に着目して成されたもので、ラン
ナ一部内の溶融樹脂を可塑化状態に保温するための単一
の電気的熱源たとえばヒータのみを用い、このヒータの
熱エネルギーをゲート部まで有効に伝達させると共に、
このゲート部に作用する熱量の大小に基づくゲート部の
樹脂の同化。

溶融という開閉制御を、前記ヒータの温度制御によって
行わせ、従来必要不可欠としたゲート用のヒータを省略
した所謂、単一の温度制御のみを行うコントローラを用
いて従来と全く同様のスピアシステムを実施できるよう
にしたランナーレス射出成形方法およびホットランナ−
を提供するものである。

また、この発明は、単一のヒータによりゲート部に至る
まで有効な熱伝導が得られるようにヒータ自体を大型化
し大熱容量でかつ高温を発することができるように形成
すると共に、必要以上の熱エネルギーは強制的に排熱し
ランナ一部の可塑化溶融樹脂に悪影響を与えないように
したランナーレス射出成形方法およびホットランナ−を
提供するものである８ さらに、この発明はゲート部の熱冷却をヒータ自体の電
源オフのみならず、冷却流体の局部的な間欠供給によっ
て有効に冷却を行えるようにしたランナ一部・ス射出成
形方法およびホットランナ−を提供するものである。

〔実施例〕

以下に、この発明の実施例を図面と共に説明する。

なお、従来例と同一または相当部分には同一符号′を付
しその説明の詳細を省く。

まず第３図ないし第７図に示される三実施例について詳
説する。これ等の実施例は、所謂砲弾型の形状を備えて
ランナ一部５の中心軸北に配設され、このランナ一部５
内に滞溜する可塑化樹脂を中心部よシ外方に向けて加熱
することによシ溶融状態を保持できる構成を備えている
。

１２はホットランナ−１１３はこのホットランナ−１２
の外筒体、１４は、この外筒体１３内に収容される単一
加熱体としての電気的加熱源すなわちカートリッジヒー
タな示す。１５はこのカートリッジヒータ１４内に捲装
される電熱線で、ポットランナー１２の先端に行くに従
って換装密度が大きくなり発熱温度がホットランナ−１
２の先端尖鋭部１２ａにおいて熱可塑性樹脂を加熱溶融
できるように設定しである。

ところで、第３図に示す実施例にあっては、カートリッ
ジヒータ１４の先端に細杆状突起１４ａを突設し、この
突起１４ａがホットランナ−１２の尖鋭部１２ａに臨ま
れるように形成してあシ全体としてカートリッジヒータ
１４と外筒体１３とは通気性の充填物１６を介して密着
させることなく一体的に結合させである。１７は感温素
子１８を有する温度センサー用配線、１９は冷却空気送
気管で、その先端はホットランナ−１２の尖鋭部１２ａ
Ｋｔ目当するカートリッジヒータ１４の細杆状突起１４
ａに臨ませて局部的な冷却ができるように構成しである
。２０はカートリッジヒータ１４の導線を示す。

斜上の構成になるので、第３図の実施例においてカート
リッジヒータ１４の働きによりホットランナ−１２が十
分加熱されると共にカートリッジヒータ１４の捲線密度
はホットランナ−１２の先端に行くに従って次第に大き
くなるので放熱量も大となシ細杆状突起１４ａへの熱伝
導も犬となりしたがってポットランナー１２の先端尖鋭
部１２ａも十分加熱されてゲート部４での樹脂の熱溶融
を可能とするものである。

なお、カートリッジヒータ１４よす発熱されるランナ一
部５内の樹脂可塑化に必要な熱量以外は通気性の充填物
１６を経てホットランナ−１２外へ排熱されるのでラン
ナ一部５内の樹脂を必要以上の高温に加熱する虞れはな
い。この熱量排出手段には強制的な吸引手段、冷気供給
手段などを組み合わせて行うこともできる。

このようにして、カートリッジヒータ１４の働きにより
ランナ一部５およびゲート４部の樹脂が溶融状態となっ
ていれば、所謂ゲート４が開いていることとなシ射出成
形操作を行うことができる。

つぎにカートリッジヒータ１４に対する通電を停止する
か、または通電量を低下させれば、カートリッジヒータ
１４の温度は降下し、殊に、細杆状突起１４ａへの熱伝
導も温度降下を来たし、ホットランナ−１２の先端尖鋭
部１２ａの発熱温度も降下するのでゲート４の樹脂加熱
も低下し、急速に冷却固化し、所謂ゲートを閉じること
ができる。

なお、この際、冷却空気送気管１９よりホットランナ−
１２の先端尖鋭部１２ａへ強制的に冷却空気を送気すれ
ばより迅速なゲート閉塞を行わせることができる。

このようにゲート４部の溶融樹脂を局部的に冷却固化し
てゲートを閉じることができるが、ランナ一部５の溶融
樹脂は、ホットランナ−１２内のカートリッジヒータ１
４が通電停止又は通電量の低下によって一時的に加熱作
用が停止または弱まることとなってもホットランナ−１
２内体の熱容量を大きく形成することにより溶融樹脂を
冷却固化させる程の温度降下を生ずる虞れはなく、つぎ
の射出成形操作、すなわらカートリッジヒータ１４への
通電開始または通電Ｊｊｌの増加によって再びゲート４
部の同化樹脂を加熱して溶融し、所謂ゲートを開いて円
滑な次の射出成形操作を行わせることができるものであ
る。

以北、第３図に示す実施例がこの発明の最も簡単にして
基本的な構成を示すものである。

つぎに第４図および第５図に示す実施例について説明す
る。

この実施例は、前記実施例におけるカートリッジヒータ
１４を変形した単一加熱体としての電気的加熱源すなわ
ち加熱体２１を砲弾型のホットランナ−１２内に埋設固
定したもので中心軸上に中空筒部２２を形成し、この筒
部２２の外周に前記実施例と同一の手法で電熱線１５を
縮装すると共にさらにこの筒部２２の先端には円錐状の
絞り部２３を介して細管部２４を一体的に連通させ、こ
の細管部２４をホット２ンナー１２の先端尖鋭部１２ａ
内に臨ませて構成しである。そしてさらにホットランナ
−１２の内周面と加熱体２１との間に過熱防止用の邪魔
板２５を介装させこの邪魔板２５の多数の小孔２６を通
してホットランナ−１２の外筒体１３へ必要な熱量−の
みを伝導でき、必要以北に大きな熱量は邪魔板２５で経
目止するか或いは邪魔板２５の外周に設けられる放熱路
２７を介してポットランナー１２外へ排熱できるように
なっている。なお、この放熱路２７には、冷却空　１気
送気管１９が挿通され、この管１９の先端が、前記加熱
体２１の先端すなわち細管部２４を局部的に冷却できる
ようにノズル状を形成して細管部２４の近くに開口させ
である。また符号２８はホットランナ−１２内に加熱体
２１を確実に収容固定させるためのキャップを示す。

叙との構成に基づいて作用を説明する。

加熱体２１の電熱勝１５は、導線２０に通電することに
より高熱を発し、ホットランナ−１２を加熱すると同時
に中空筒部２２を加熱し、内部の空気を有効に加熱する
。電熱線１５より発せられる熱量が必要以上に高い場合
、邪魔板２５によってポットランナー１２の外筒体１３
への熱伝導を１！１−１止し、小孔２６を通って外方に
伝導される熱が主として外筒体１３に作用し、さらにホ
ットランナ−１２の外方へ必要な熱エネルギーを放出し
て樹脂を熱溶融できるものである。電熱線１５はホット
ランナ−１２の先端部分に局部的に捲回密度を太きくし
であるため先端尖鋭部１２ａへの熱エネルギーの伝達効
果が良いばかりでなく、中空筒部２２内の空気の加熱効
果も極めて有効に働くため、膨張された加熱空気は絞り
部２３を経て細管部２４に達し、さらには第５図矢符の
とおシ加熱空気は細管部２４の先端開口部より吐出され
てポットランナー１２の先端尖鋭部１２ａを内側から有
効に加熱できるものである。

したがって、先端尖鋭部１２ａが臨まれるゲート４部の
僅かな樹脂を局部的に加熱して溶融可塑化状態とするこ
とができる。この状態は所謂ゲート４が開いた状態であ
るので、前述したように射出成形操作を行うことができ
る。

そして、この射出成形操作が完了した後、電熱線１５へ
の通電を停止するが通電量を低下させれば中空筒部２２
への加熱作用は停止または減少するので加熱空気が細管
部２４への加熱効果も逓減すると共に、冷却空気送気′
ｉ”４’　１９より冷却空気を送給することによって細
管部２４は急速瞬時にして冷却され、ホットランナ〜１
２の先端尖鋭部１２ａも冷却されて結局のところゲート
４内の溶融樹脂は固化し所謂ゲートを閉じることができ
るものである。

つぎに、この冷却空気の送給を停止し、再び電熱線１５
に対して通電および通電量を増加させれば前述と同様に
中空筒部２２内の加熱空気の働きと電熱線１５による熱
伝導によって細管部２４には再加熱され、ゲート４の樹
脂を溶融させてゲートを開くことができる反覆した射出
成形操作を行わせることができるものである。

なお、電熱線１５に対する通電制御操作によってホット
ランナ−１２の外筒体１３は、僅力・に温度変化を生ず
るが、その温度変化は僅少であってランナ一部５内の溶
融樹脂を冷却固化させる不都合はなく常に可塑化溶融状
態に保たせて置くことができる。

また電熱線１５の温度制御は、感温素子１８の検知する
温度によって図示しないコントローラの働きで安全に行
わせることができる。

さらに、第６図および第７図の実施例について説明する
。

この実施例は、前記第４図およびＳ５図に示しまた冷却
空気送気管１９に相当する冷却空気送気管２９を加熱体
３０の中心軸上に挿通し、加熱体３０の先端に一体的に
形成した針管３１に向って冷却空気が吐出されるように
構成しである。

そして加熱体３０は前記実施例と同様の単一加熱源とし
ての電気的熱源であって換装した電熱線１５を有し、さ
らにこの電熱線１５には過熱防止用の邪魔板２５が設け
られ、かつ前記送気管２９を中心とした外周にはヒータ
芯３２を設けると共にこの芯３２と前記邪魔板２５との
間には絶縁材または硬化防止剤のような充填材３３を介
して電熱線１５を埋設しである。なおキャップ３４は冷
却空気送気管２９を挿通できる透孔搗造を備えさせであ
る。３１ａはホットランナ−１２内の加熱体３０との間
で形成される間隙を示す。

斜上のように構成されているので電熱線１５に通電させ
れば、前述と同様にホットランナ−１２の先端尖鋭部１
２ａが加熱されてゲート４部の樹脂を加熱溶融してゲー
トを開き、反対に電熱線１５への通電を停止したシ１通
電量を低下させれば、先端尖鋭部１２ａの加熱温度は低
下し、同時に冷却空気送気管２９よりの空気の局部冷却
によって有効瞬時に先端尖鋭部１２ａの温度を降下させ
てゲート部の樹脂を固化させ、所詣ゲートを閉じること
ができるものである。しかも電熱線１５への通電制御が
どのように変化しても、ホットランナ−１２によるラン
ナ一部５内の樹脂へは必要最小限の熱エネルギーが供給
されるので冷却固化する虞れはなく、きわめて円滑に射
出成形操作を行わせることができる。

以北、三つの実施例を説明したが、いずれのホットラン
ナ−１２も、第８図に示すように従来の射出成形装置と
同様にマニホールド３５より一対の金型２，３で形成さ
れるキャビティ１のゲート４およびランナ一部５に向っ
て配設されて使用に供せられる。

第９図は、ランナ一部５がホットランナ−３６の中心軸
上に形成される形態の一実施例を示すもので以下にその
構成を説明する。

すなわち、円筒状の外筒体３７の中心軸とに、ゲート４
およびランナ一部５が連設された円筒体３８が配設され
、さらにその外周に環状小空間３９を介して多数の小孔
２６を穿った過熱防止用の邪魔板２５を介装させ、さら
にその外周に電熱線１５を換装すると共にこの換装は、
外筒体３７の前部に至るに従い縮装密度が大きくなるよ
うに形成しである。また、この電熱線１５の外周には外
筒体３７との間に環状大空間４０が形成されて第３図に
示すような冷却空気送気管１９が縦裂されている。なお
、ゲート４を構成する内筒体３８の先端部分３８ａは、
外筒体３７の先端部分３７ａと同様にこれを細管構造と
して形成するものである。符号４１は、電熱線１５の外
周に配設される円筒状の加熱アダプターを示し、電熱線
１５よりの熱エネルギーを有効にゲート４部に伝達でき
るようにこのアダプター４１の先端４１ａを細管状に絞
ってゲート４を形成する内筒体３８の先端部分３８ａと
接触させるものである。

なお、このホットランナ−３６は、第１０図に示すよう
にマニホールド３５、一対の金型２，３のキャビティ１
に一致してゲート４が臨まれるように配設するものであ
る。

叙との構成に成るので、電熱線１５に通電させれば、前
述と同様にホットランナ−３６の前部が他の部に比較し
て強力に加熱され、加熱アダプター４１を介して先端４
１ａを急速に加熱できる。

勿論電熱線１５はその縮装の全域で、必要以上の熱エネ
ルギーを発生しているので一部が邪魔板２５によって遮
蔽されるが、環状小空間３９を介して内筒体３８を加熱
し、中心軸上に形成されるランナ一部５内の溶融樹脂を
加熱して可塑化状態を保持させることができる。必要以
上の電熱線１５の熱エネルギーは、内外の小空間３９．
大空間４０によって放熱されしたがってランナ一部５に
対しては適正な加熱温度の下に加熱しており専らゲート
部４に対して加熱溶融可能な熱エネルギーが供給される
ものである。

したがって、電熱線１５に通電した状態ではゲート４部
の樹脂は加熱溶融し、所謂ゲートは開いた状態を呈して
いるものであるから、射出成形操作を行うことができる
ものである。

つぎに、電熱線１５に対する通電を停止したりまたは通
電量を低下させれば、ゲート４部の温度は降下し同時に
冷却空気送気管１９よりの空気による局部冷却によって
溶融樹脂は冷却固化して所謂ゲートを閉じることができ
るものである。しかも、電熱線１５への通電制御がどの
ように変化してもホットランナ−３６によるランナ一部
５内の樹脂への必要最小限の熱エネルギーが供給される
ので、冷却固化することなくきわめて円滑に射出成形操
作を行なわせることができる。

以上、この発明について数多の実施例を説明したが、こ
とに電熱線１５への通電、停止または通電、計の低下と
冷却空気送気管よりの冷却空気の送給とを同時に行うこ
となくそれぞれ一方の操作のみでゲート４部の樹脂の冷
却同化という作用を実施できることも勿論である。

この発明は叙とのようにホットランナ−を加熱するため
のヒータのような坩−構造の電気的熱源を俯え、この単
一構造の電気的熱源によってポットランナーの先端部を
十分加熱してゲート部を局部的に加熱したシ冷却したシ
することができるので、ゲート部の樹脂の加熱溶融と冷
却固化というゲートの開閉操作をきわめて円滑に行わせ
ることができると共に、必要以とに高い熱エネ／Ｌ、ギ
ーは可熱してランナ一部にはたえず適正な温度を与える
ことができ、しかも電熱線に相当する電気的熱源の制御
は、単一構造の熱源の制御で可能であるためコントロー
ラの小型化が可能となり、旬産性、廉価性を期待できる
効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図および第２図は従来例を示す説明断面図、第３図
はこの発明に係るランナーレス射出成形方法に用いるホ
ットランナ−の一実施例を示す説明断面図、第４図はこ
の発明に係る他の実施例を示すホットランナ−の一部切
欠断面図、Ｎ４５図しま同一ヒＡ部の拡大断面図、第６
図は同じくこの発明の他の実施例を示す一部切欠断面図
、第７図は同ＬＢ部の拡大断面図、第８図は前記実施例
を射出成形装置に用いた場合の要部断面図、第９図はこ
の発明に係る他のホットランナ−を示す説明断面図第１
０図は同上ホットランナ−を用いたランナーレス射出成
形装置の一実施例を示す要部の説明断面図である。 ４・・・・・・・・・ゲート ５・・・・・・・・・ランナ一部 ６　、９　、１２．・３６・・ホットランナ−７・・−
・・・・・・加熱体 １０・・・・・・間欠加熱線 １４．２１．３０・・・・・・・・・・・・・・・・・
崖−加熱体としてのカートリッジヒータ（電気的 加熱源） １７・・・・・・感温素子１８の温度センサー用配服 １９．２９・・・・・・冷却空気送気管２５・・・・・
・邪魔板 ２８．３４・・・・・・キャップ ３１・・・・・・針管 ３５・・・・・−マニホールド ３８・・・・・・内筒体 ４１・・・・・・加熱アダプター 第６図 第８図 ２

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 （【）電気的加熱源を有するホットランナ−によりラン
   ナ一部内の熱可塑性樹脂を溶融可塑化し、かつキャピテ
   イに通ずるゲート部の前記樹脂を加熱溶融または冷却固
   化させて、ゲートを開閉することにより射出成形操作を
   行うようにしたランナーレス射出成形方法において、ホ
   ットランナ−に内蔵される電気的加熱源を単−構成部材
   とし、ゲート側に向う前部を他の部に比し高温度分布と
   してホットランナ−の先端を熱伝導によシ加熱できるよ
   うにし、かつ必要以北の熱エネルギーを排熱すると共に
   前記電気的熱源の電源の開閉または通電量の多寡に応じ
   てゲート部に臨まれるホットランナ−の先端部の温度を
   昇降させてゲート部の樹脂を加熱溶融または冷却固化さ
   せてゲートを開閉して射出成形できるようにしたランナ
   ーレス射出霞］［ぞづ〒＃士へ （２）前記方法において、ホットランナ−内に冷却空気
   送気管を設け、電気的熱源の電源の開閉または通電量の
   多寡に関連または関連することなく前記冷却空気送気管
   よシ吐出される冷却空気をホットランナ−の先端部に供
   給して先端部を急速に冷却してゲート部の樹脂の冷却同
   化を促進し、これによりゲートを閉じるようにしたラン
   ナーレス射出成形方法。 （３）砲弾型の形状を有する外部体内に、前部に行くに
   従い捲回密度の高い単一の電熱線を捲装すると共に、こ
   の電熱線と外筒体との間に多孔構造の過熱防止用の邪魔
   板を介装させ、さらに冷却空気送気管を設けて成るホッ
   トランナ−８（４）円筒状の外筒体の中心軸上に、ゲー
   トおよびランナ一部を縦通し、外周部に多孔構造の邪魔
   板を介装させると共にこの邪魔板の外周に、前部に行く
   に従い捲回密度の冒い単一の電熱線の外周に冷却空気送
   気管を縦裂して成るホットランナ−６