JPH0151327B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は、合成樹脂の射出成形機のエクステ
ンシヨンノズルに関する。

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
プルブ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倒とな
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
径を十分に太くして、ランナ中心部の樹脂を、次
の射出時迄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、ランナ中の圧損が少なく、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でき
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。

この発明は、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システムを可
能とする射出成形機のエクステンシヨンノズル
（以下第１発明という）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、高サイクル生産できるようにする
ことを目的としている。

また、上記第１発明のものにミキシングユニツ
トを組み込んだエクステンシヨンノズル（以下、
第２発明という）を提供することにより、極めて
温度分布の均一な樹脂を射出して、成形サイクル
の変動に影響されない高精度の成形品を得ること
ができるようにすることを目的としている。

以下、第１発明を図面に基づいて説明する。

第１図ないし第５図は、第１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は円筒状のエクステンシヨンノズル、２は
このノズル１を取り付けた射出成形機の加熱筒の
先端、３は前記ノズルを射出状態に差し込んだ金
型の一部、４はこの金型３を保持する固定盤（タ
イバープレート）である。５は、前記エクステン
シヨンノズル１を、射出成形機の加熱筒２の先端
に取り付けるための取付具としてのフランジであ
り、第２図に示すように中央部で割つてノズルネ
ツク６を挾持した後、ボルト７，７で締め付け
て、そのネジ部５ａを加熱筒２にネジ込むように
してある。もつとも、エクステンシヨンノズル１
を取り付ける手段は上記に限定されるものではな
く、射出成形機の加熱筒先端の形状、タイプに応
じて変更できる。要は、ノズル１を加熱筒２の先
端に、同軸に、安定して、取り付け得る構造であ
れば良い。

上記のエクステンシヨンノズル本体には、その
ネツク６側の端面から所定の深さ迄、軸心に沿つ
て、第１通路孔８を穿つてある。そして、この第
１通路孔８の末端には、ノズル軸心と交叉して、
第３図に示すように、放射状に外部に開口させた
複数の（図では６本の）第２通路孔９が穿つてあ
る。１０は、この第２通路孔９に滑動自在に嵌合
させた浮動ノズルチツプである。このノズルチツ
プ１０の外部に面した側の端面１０ａは、金型合
わせ面であつて、ノズル軸心と同心で、かつ金型
面３ａ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
１０内には、前記金型合わせ面１０ａの中央に開
口するオリフイス１１と、反対側の端面１０ｂか
らこのオリフイス１１に向つて、順次その径を縮
少させた通孔１２とを形成してある。１３はノズ
ルチツプ１０の外周の一部に設けた切欠きで、こ
れに案内ピン１４の先端を当てて、ノズルチツプ
１０の浮動範囲を規制すると同時に、回転をも防
止するようにしてある。１５は盲蓋で、ノズルチ
ツプ１０の末端にネジ込んで取り付けるためのネ
ジ１５ａと、その先端に形成した尖頭１５ｂの根
元部に設け、溶融樹脂を均等に分配すべく等分に
配した複数の溝１５ｃが設けてある（第５図）。

１６は、第１通路孔８の周囲に、第２通路孔９
をはさむようにして配設した複数の加熱体収納孔
で、それぞれに、加熱体１６ａ（カートリツジヒ
ータ）を収納している。１７は同じく第１通路孔
８沿いに設けたＵ字溝で、感熱体１８を収納して
いる。１９は前記感熱体１６ａおよび感熱体１８
の各リード線１６ｂおよび１８ａのリード線カバ
ーでノズル本体にビス止めして取り付けてある。

次に作用を説明する。

第６図は、第１図に示す第１発明のエクステン
シヨンノズルの射出時の状態を示している。すな
わち、このとき、エクステンシヨンノズル１の浮
動ノズルチツプ１０のオリフイス１１は、金型３
のキヤビテイ３ｂのゲートランド３ｃに連通した
状態にある。（なお、２０は断熱リングであるが、
なくてもよい）。この状態下で、射出成形機のス
クリユＳが前進することにより、溶融樹脂は加圧
され、その圧力は第１通路孔８を経て、第２通路
孔９内に加わる。この樹脂圧で、浮動ノズルチツ
プ１０は突出し、その金型合わせ面１０ａが金型
面３ａに密着する。この密着力（ノズルタツチ
力）は、樹脂圧に応じた自封力として作用するか
ら、金型の合わせ部からの樹脂洩れは防止でき
る。又浮動ノズルチツプ１０は放射状に均等に配
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、ノズル本体の芯ぶれや変位等は全
く生じない。そして成形機と型締力も小さくてよ
い。この発明のエクステンシヨンノズル１にあつ
ては、非射出時には、成形機の加熱筒を、第６図
に示す射出位置から、第７図に示すように若干後
退させることにより、射出口である浮動ノズルチ
ツプ１０のオリフイス１１を金型面３ａで閉止す
ることができる。いわば、従来のバルブゲート方
式におけるバルブと同等の機能を、浮動ノズルチ
ツプ１０は有する。すなわち、射出前に、溶融樹
脂を予圧しておくことが可能である。その状態で
加熱筒２を前進させれば、オリフイス１１がゲー
トランド１０ａに連通すると同時に、その予圧力
で溶融樹脂が急速にキヤビテイ３ｂ内に流れ込
む。この時の樹脂膨張は極めて速く、キヤビテイ
３ｂへは迅速に充填がなされるから、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。よつて非常に精度の
良い成形品を得ることができる。

射出後の保圧中に、キヤビテイ３ｂのゲート部
３ｄの樹脂が先ず固冷し、キヤビテイ３ｂ内の樹
脂圧による、その後の樹脂の逆流を防ぐ。保圧終
了と共に、成形機の加熱筒２（従つてエクステン
シヨンノズル１）をおよそ５mm程度後退させる。
この後退で、浮動ノズルチツプ１０のオリフイス
１１からキヤビテイ３ｂのゲートに連なつている
ゲートランド３ｃの半固化状の射出樹脂は、オリ
フイス１１口でせん断され、同時にオリフイス口
は金型面３ａ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、完全に防止することが
できる。

引続く冷却工程中に、成形機の加熱筒２内に次
の成形材料を投入し、新たに溶融加圧し、次サイ
クルの射出準備が完了する。所定時間冷却後、金
型３は開放され、固化した成型品Ｂが取り出され
る（第７図）。この間、エクステンシヨンノズル
１の第１通路孔８、第２通路孔９、および浮動ノ
ズルチツプ１０内の樹脂は、感熱体１８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
熱体収納孔１６内のカートリツジヒータにより、
十分な溶融熱を補給されるから、固化することは
ない。また、このエクステンシヨンノズル１と金
型３との接触部は、浮動ノズルチツプ１０の金型
合わせ１０ａに限定されており、伝熱面積は最少
に保ち得る。従つて、浮動ノズルチツプ１０から
伝わる熱でキヤビテイ３ｂ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１０のオリフイス１１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、射出サイクル前に、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、このエクステンシヨンノズル１の他
の使用態様として、成形機のスクリユーＳの後退
に伴い、加熱筒２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１０は、圧力に応じて第２通路孔９
内を滑動し、射出時の突出位置から後退する。射
出時以外は金型３とはエアギヤツプを介して隔離
されるから、断熱はより完全に行われる。

第８図に示すものは、第２発明に係る他のエク
ステンシヨンノズルの実施例である。

これは、第１図に示す第１発明のエクステンシ
ヨンノズルの第１通路孔８内に、溶融樹脂を螺線
状に圧送しつつ細分し、混合するミキシングユニ
ツト（いわゆるスタテイツクミキサ）Ｍを挿入し
たものである。

その他の構成部分については上記第１図のもの
と同様であり、同一符号を付すことにより、その
説明は省く。

前記第１通路孔８には、予め前記ミキシングユ
ニツトＭの寸法に合わせて、収納室を形成してあ
る。ミキシングユニツトＭはエクステンシヨンノ
ズルの盲蓋１５側から、この収納室内に挿入さ
れ、盲蓋１５で固定されている。

このエクステンシヨンノズルによれば、例えば
冷却期間ないしは金型開放期間中に、たとえ第１
通路孔８内の軸芯付近と周辺付近との溶融樹脂の
間で、温度勾配が生じても、射出時には完全に混
合されるから、射出樹脂は常に均一な温度とな
り、温度不均一による成形不良を完全に防止する
ことができる。

以上説明してきたように、この第１発明によれ
ば、その構成を、成形機の射出ヘツドへ取り付け
る円筒体よりなり、その取付側の端面から所定の
深さまで、軸心沿いに穿つた第１通路孔と、この
第１通路孔の末端から、軸心と交叉する放射状に
穿つて外部に開口させた第２通路孔と、この第２
通路孔に滑動自在に嵌合させるとともに、溶融樹
脂をキヤビテイー内へ射出するオリフイスを形成
した浮動ノズルチツプと、前記第１通路の周囲に
配した加熱体及び感熱体の収納空間と、これらの
収納室間にそれぞれ収納した加熱体及び感熱体と
を備えたことを特徴とする射出成形機のエクステ
ンシヨンノズルとしたため、次のような種々の効
果を得ることができる。

(1) 金型には、単にエクステンシヨンノズルを差
し込むボアを形成するのみでよく、従来のラン
ナレス金型の如き複雑な構成が不要となり、従
来から最もコスト比率の高い金型費を著しく低
減できる。

(2) 簡単な構成で、バルブゲートの機能を果せる
から、従来のバルブゲートに比し、遥かに低コ
ストで、高品質の成形品を、高サイクルで量産
できる。

(3) 取付具のみ調整すれば、既設の射出成形機を
利用できるから、設備費も極めて低くできる。

(4) 樹脂圧に応じて、ノズルタツチ力を自動的に
調節するから、射出成形の条件設定が容易であ
る。

(5) 射出時のノズルタツチ力による反力を相殺す
る配慮が可能であるから、型締め力の小さい小
形の成形機にも使用できる。

(6) ノズルチツプのごく近くで、強制加熱及び温
度検出が可能であるから、非常に高精度の温度
管理を達成できる。

(7) ヒータ、感熱センサ、ノズルチツプ等を、簡
単に外部に取り出せるから、保守点検・修理等
のメインテナンスが容易である。

(8) 金型との接合に係る寸法精度を要求されない
から、加工が容易である。

(9) 温度差による熱膨張の影響を、浮動ノズルチ
ツプ構造としたことで吸収できるから、従来の
ように、金型と射出ノズルとの合わせに苦心す
る必要がない。

また、この第２発明によれば、その構成を、上
記第１発明と同様の構成に加えて、第１通路孔内
に、溶融樹脂を螺線状に圧送しつつ細分し混合す
るミキシングユニツトを挿入したことを特徴とす
る射出成形機のエクステンシヨンノズルとしたた
め、上記第１発明と同様の諸効果に加えて、更に
次のような効果を得ることができる。

すなわち、ミキシングユニツトを内蔵している
から、従来の精密射出成形で問題となつた、射出
樹脂の温度分布を極めて均一にすることができ
る。特に、金型開放期間が長くなつた場合などの
成形サイクルの変動があつても、その変動に影響
されずに、高精度の成形品を得ることが可能とな
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は第１発明に係る一実施例の断面図、第
２図は第１図の−矢視図、第３図は第１図の
−矢視図、第４図イは浮動ノズルチツプの側
断面、同じくロは平面外形図、第５図は盲蓋の半
断面図、第６図第７図は使用態様を示す要部断面
図で第６図は射出時、第７図は金型開放時であ
る。第８図は第２発明に係る実施例の第１図に対
応する断面図である。 １……エクステンシヨンノズル、２……成形機
（の加熱筒）、３ｂ……キヤビテイー、８……第１
通路、９……第２通路、１０……浮動ノズルチツ
プ、１１……オリフイス、１６ａ……加熱体、１
８……感熱体。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 成形機の射出ヘツドへ取り付ける円筒体より
   なり、その取付側の端面から所定の深さまで、軸
   心沿いに穿つた第１通路孔と、この第１通路孔の
   末端から、軸心と交叉する放射状に穿つて外部に
   開口させた第２通路孔に滑動自在に嵌合させると
   ともに、溶融樹脂をキヤビテイー内へ射出するオ
   リフイスを形成した浮動ノズルチツプと、前記第
   １通路の周囲に配した加熱体及び感熱体の収納空
   間と、これらの収納室間にそれぞれ収納した加熱
   体及び感熱体とを備えたことを特徴とする射出成
   形機のエクステンシヨンノズル。 ２ 成形機の射出ヘツドへ取り付ける円筒体より
   なり、その取付側の端面から所定の深さまで、軸
   心を貫く第１通路孔と、この第１通路孔の末端か
   ら、軸心と交叉する放射状に穿つて外部に開口さ
   せた第２通路孔と、この第２通路孔に滑動自在に
   嵌合させるとともに、溶融樹脂をキヤビテイー内
   へ射出するオリフイスを形成した浮動ノズルチツ
   プと、前記第１通路孔内に挿入し、溶融樹脂を螺
   線状に圧送しつつ細分し混合するミキシングユニ
   ツトと、前記第１通路の周囲に配した加熱体及び
   感熱体の収納空間と、これらの収納空間にそれぞ
   れ収納した加熱体及び感熱体とを備えたことを特
   徴とする射出成形機のエクステンシヨンノズル。 ３ 浮動ノズルチツプは、先端のオリフイスに向
   つて縮小する貫通孔を設けるとともに、オリフイ
   ス側の端面を、第１通路孔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項又
   は第２項記載の射出成形機のエクステンシヨンノ
   ズル。