JP2004291328A

JP2004291328A - 射出ノズル

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Publication number: JP2004291328A
Application number: JP2003085250A
Authority: JP
Inventors: Takeshi Konno; 武司金野
Original assignee: Sumitomo Heavy Industries Ltd
Current assignee: Sumitomo Heavy Industries Ltd
Priority date: 2003-03-26
Filing date: 2003-03-26
Publication date: 2004-10-21
Anticipated expiration: 2023-03-26
Also published as: JP4160431B2

Abstract

【課題】糸引きが発生するのを防止し、成形不良が発生するのを防止し、射出ノズルの耐久性を向上させる。
【解決手段】シリンダ部に取り付けるための取付部２７を備えた本体２１と、該本体２１の前端に取り付けられ、成形材料を射出するためのノズル口２４を備えたノズルアタッチメント２２とを有する。そして、該ノズルアタッチメント２２の内部に、複数の断熱部から成る断熱構造が形成される。この場合、ノズルアタッチメント２２の内部に、複数の断熱部から成る断熱構造が形成されるので、射出ノズル１１の熱が固定金型に伝達されるのを抑制することができる。したがって、キャビティ空間内の成形品の部分の成形材料及びスプルー部の成形材料を十分に冷却することができる。その結果、糸引きが発生するのを防止することができる。
【選択図】図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、射出ノズルに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、成形機、例えば、射出成形機においては、加熱シリンダ内において加熱され溶融させられた樹脂を、高圧で射出して金型装置のキャビティ空間に充填（てん）し、該キャビティ空間内において冷却して固化させることによって成形品を得ることができるようになっている。
【０００３】
そのために、前記射出成形機は型締装置、金型装置及び射出装置を有し、前記型締装置は、固定プラテン及び可動プラテンを備え、前記金型装置は、前記固定プラテンに取り付けられた固定金型、及び可動プラテンに取り付けられた可動金型を備え、前記型締装置の型締シリンダが可動プラテンを進退させることによって金型装置の型閉じ、型締め及び型開きを行う。
【０００４】
一方、前記射出装置は、ホッパから供給された樹脂を加熱して溶融させる加熱シリンダ、及び溶融させられた樹脂を射出するための射出ノズルを備え、前記加熱シリンダ内にスクリューが回転自在に、かつ、進退自在に配設される。そして、該スクリューを前進させることによって射出ノズルから樹脂が射出され、スクリューを回転させることによって樹脂の計量が行われる。
【０００５】
ところで、前記射出装置は、計量工程において後退させられ、射出ノズルが固定金型から分離させられるようになっているが、このとき、樹脂の温度が高いと、射出ノズルの前端において糸引き等が生じてしまう。
【０００６】
そこで、前記射出ノズルの所定の箇所に、後方から前方に熱が伝導されるのを阻止するための断熱スリット部を形成するようにしている。
【０００７】
図２は従来の射出ノズルの縦断面図、図３は従来の射出ノズルの横断面図である。
【０００８】
図において、１１は筒状の射出ノズルであり、該射出ノズル１１は、筒状の本体５０を備え、該本体５０内に樹脂流路５２が形成され、該樹脂流路５２は前端（図２において左端）に形成されたノズル口５１において開放される。そして、前記本体５０の周囲にノズル用ヒータ１３が配設され、該ノズル用ヒータ１３を通電することによって前記樹脂流路５２内の樹脂が加熱される。
【０００９】
前記射出ノズル１１は、図示されない加熱シリンダの前端に取り付けられ、該加熱シリンダ内の樹脂流路と前記樹脂流路５２とが連通させられる。そして、射出工程において、前記射出装置は前進（図２において左方向に移動）させられ、射出ノズル１１が金型装置の固定金型１５に２〜８〔ｔｆ〕程度の力で押し付けられ、加熱シリンダ内において溶融させられた樹脂が射出ノズル１１から射出され、前記固定金型１５内のスプルー１６を介して金型装置の図示されないキャビティ空間に充填される。
【００１０】
ところで、前記樹脂流路５２の前端部（図２において左端部）には、後方（図２において右方）から前方（図２において左方）にかけて内径を次第に小さくすることによってテーパ部１９が形成されるとともに、該テーパ部１９より前方において、ノズル口５１にかけて内径を次第に大きくすることによって逆テーパ部２０が形成される。したがって、金型装置の冷却に伴って、前記スプルー１６内の樹脂及び逆テーパ部２０内の樹脂が成形品と一体になって固化させられ、樹脂片から成る図示されないスプルー部が形成される。一方、テーパ部１９と逆テーパ部２０との間の切断部Ｓ１において、樹脂流路５２の内径が最も小さくなるので、テーパ部１９内の樹脂と逆テーパ部２０内の樹脂とは分離しやすい。
【００１１】
したがって、型開きに伴って前記スプルー部が成形品と共に取り出されるときに、前記テーパ部１９と逆テーパ部２０との間で樹脂が切断される。
【００１２】
ところで、前記射出ノズル１１は、射出を行う際に固定金型１５に押し付けられるようになっているが、温度が２００〜４００〔℃〕程度になるように設定されるので、射出ノズル１１の熱がそのまま固定金型１５に伝達されると、キャビティ空間内の樹脂を十分に冷却することができない。その結果、キャビティ空間内の成形品の部分の樹脂は完全に固化するのに対して、スプルー部の樹脂が十分に冷却されず、計量工程において、前記射出装置を後退（図２において右方向に移動）させ、射出ノズル１１が固定金型１５から離れるのに伴って、樹脂が糸状に細く伸びる現象、すなわち、糸引きが発生してしまう。そして、糸状に固化した樹脂が次の成形サイクルで射出ノズル１１と固定金型１５との間に挟まると、成形不良が発生したり、金型保護の監視機能が働いて射出成形機が停止したりしてしまう。
【００１３】
また、射出ノズル１１の熱が固定金型１５に伝達されるのに伴って、射出ノズル１１の温度が不安定になり、充填される樹脂の圧力が変動し、成形不良が発生してしまう。
【００１４】
そこで、前記本体５０の前端部における切断部Ｓ１の位置に、後方から前方に熱が伝導されるのを阻止するための断熱スリット部５５が形成される。該断熱スリット部５５は、本体５０の外周面から径方向内方に向けて所定の深さで形成された環状の溝から成る（例えば、特許文献１参照。）。
【００１５】
【特許文献１】
特開２０００−１１７７７６号公報
【００１６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前記従来の射出ノズルにおいては、断熱スリット部５５が形成された分だけ射出ノズル１１の外径が実質的に小さくなり、射出ノズル１１の耐久性が低下してしまう。
【００１７】
また、断熱スリット部５５が本体５０の外周面に形成されるので、樹脂替え、色替え等を行う際に、射出ノズル１１を固定金型１５から離した状態でノズル口５１から樹脂を吐出させる場合等に、吐出させられた樹脂が断熱スリット部５５内に進入することがある。その場合、後方から前方に熱が伝導されるのを十分に阻止することができなくなり、糸引きが発生するのを確実に防止することができなくなり、その結果、充填される樹脂の圧力を安定させることができず、成形不良が発生してしまう。
【００１８】
本発明は、前記従来の射出ノズルの問題点を解決して、糸引きが発生するのを防止することができ、成形不良が発生するのを防止することができ、射出ノズルの耐久性を向上させることができる射出ノズルを提供することを目的とする。
【００１９】
【課題を解決するための手段】
そのために、本発明の射出ノズルにおいては、シリンダ部に取り付けるための取付部を備えた本体と、該本体の前端に取り付けられ、成形材料を射出するためのノズル口を備えたノズルアタッチメントとを有する。
【００２０】
そして、該ノズルアタッチメントの内部に、複数の断熱部から成る断熱構造が形成される。
【００２１】
本発明の他の射出ノズルにおいては、さらに、前記各断熱部は、互いに分離させて形成される。
【００２２】
本発明の更に他の射出ノズルにおいては、さらに、前記各断熱部は小径の穴である。
【００２３】
本発明の更に他の射出ノズルにおいては、さらに、前記各断熱部は細い溝である。
【００２４】
本発明の更に他の射出ノズルにおいては、さらに、前記各断熱部は軸方向に延在させて形成され、本体と対向する接合面において開口させられる。
【００２５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら詳細に説明する。
【００２６】
図１は本発明の第１の実施の形態における射出装置の要部を示す縦断面図、図４は本発明の第１の実施の形態におけるノズルアタッチメントの縦断面図、図５は本発明の第１の実施の形態におけるノズルアタッチメントの右側面図、図６は本発明の第１の実施の形態における射出ノズルの温度分布図である。
【００２７】
図において、１２はシリンダ部としての加熱シリンダであり、該加熱シリンダ１２の前端（図１において左端）に筒状の射出ノズル１１が取り付けられ、前記加熱シリンダ１２の周囲に第１の加熱部材としてのシリンダ用ヒータ１４が、前記射出ノズル１１の周囲に第２の加熱部材としてのノズル用ヒータ１３が配設される。前記加熱シリンダ１２内には、射出部材としての図示されないスクリューが回転自在に、かつ、進退自在に配設される。なお、前記加熱シリンダ１２及び射出ノズル１１は、いずれも熱伝導率の高い金属材料で形成される。
【００２８】
そして、前記スクリューは、前端にスクリューヘッドを有し、前記加熱シリンダ１２の後方において、図示されない第１の駆動部としての計量用モータ、及び第２の駆動部としての射出用モータと連結させられる。また、前記スクリューの周囲には、螺（ら）旋状のフライトが形成され、該フライトに沿って溝が形成される。
【００２９】
そして、前記加熱シリンダ１２の後方の所定の箇所には、図示されない材料供給口が形成され、該材料供給口に、成形材料としての樹脂を加熱シリンダ１２内に供給するために図示されないホッパが取り付けられる。
【００３０】
計量工程において、前記計量用モータを駆動することによって前記スクリューを回転させると、前記ホッパ内のペレット状の樹脂は、落下して加熱シリンダ内に供給され、前記溝内を前進させられる。このとき、前記シリンダ用ヒータ１４によって加熱シリンダ１２が加熱され、該加熱シリンダ１２内の樹脂が溶融させられる。したがって、スクリューを回転させることによって発生させられた樹脂の圧力により、スクリューが所定量だけ後退させられ、スクリューヘッドの前方に１ショット分の溶融させられた樹脂が蓄えられる。
【００３１】
続いて、射出工程時において、前記射出用モータを駆動することによってスクリューを前進させると、前記スクリューヘッドの前方に蓄えられた樹脂は、前記射出ノズル１１から射出され、固定金型１５内のスプルー１６を介して金型装置の図示されないキャビティ空間に充填される。
【００３２】
次に、前記射出ノズル１１について説明する。
【００３３】
射出ノズル１１は、筒状の本体２１、及び該本体２１の前端に取り付けられたノズルアタッチメント２２を備え、前記本体２１及びノズルアタッチメント２２内に樹脂流路２３が形成され、該樹脂流路２３は前端に形成されたノズル口２４において開放される。そして、前記本体２１の周囲に配設された前記ノズル用ヒータ１３を通電することによって、前記樹脂流路２３内の樹脂が加熱され、溶融状態が維持される。また、前記本体２１内に図示されない温度センサが埋設され、該温度センサによって樹脂の温度が検出され、検出された温度に基づいて前記ノズル用ヒータ１３の通電が制御される。
【００３４】
前記本体２１は、ノズルアタッチメント２２を本体２１に取り付けるための穴３１が前端に形成された筒状部２５、該筒状部２５の後端（図１において右端）に一体に形成されたフランジ部２６、及び該フランジ部２６の後端に一体に形成された取付部２７を備える。そして、該取付部２７に形成された雄ねじと、加熱シリンダ１２の前端の取付穴１７に形成された雌ねじとを螺合させることによって、前記射出ノズル１１は、加熱シリンダ１２の前端に取り付けられ、該加熱シリンダ１２内の樹脂流路３２と前記樹脂流路２３とが連通させられる。
【００３５】
また、ノズルアタッチメント２２は、前端から後方（図１及び４において右方）にかけて方物線状に広がり、次第に径が大きくされる本体部３５、及び該本体部３５の後端における中央に、後方に向けて突出させて形成された筒状部３６を備え、該筒状部３６を前記穴３１内に嵌（かん）入させることによって、ノズルアタッチメント２２を本体２１に取り付けることができる。なお、筒状部３６の外周に雄ねじを、穴３１の内周に雌ねじを形成し、雄ねじと雌ねじとを螺合させることによって、ノズルアタッチメント２２を本体２１に取り付けることもできる。
【００３６】
そして、射出工程において、射出装置は前進（図１において左方向に移動）させられ、前記射出ノズル１１が金型装置の固定金型１５に２〜８〔ｔｆ〕程度の力で押し付けられ、前述されたように、前記射出用モータを駆動することによって前記スクリューを前進させると、スクリューヘッドの前方に蓄えられた樹脂が射出ノズル１１から射出され、前記固定金型１５内のスプルー１６を介してキャビティ空間に充填される。
【００３７】
その後、金型装置が冷却されると、前記キャビティ空間に充填された樹脂は冷却されて成形品になり、前記金型装置の型開きが行われて、成形品が取り出される。
【００３８】
また、前記ノズルアタッチメント２２内の樹脂流路２３の前端部（図１において左端部）には、後方から前方（図１において左方）にかけて内径を次第に小さくすることによってテーパ部１９が形成されるとともに、該テーパ部１９より前方において、ノズル口２４にかけて内径を次第に大きくすることによって逆テーパ部２０が形成される。したがって、金型装置の冷却に伴って、前記スプルー１６内の樹脂及び逆テーパ部２０内の樹脂が前記キャビティ空間内の成形品と一体になって固化させられ、樹脂片から成る図示されないスプルー部になる。一方、テーパ部１９と逆テーパ部２０との間の切断部において、樹脂流路２３の内径が最も小さくなるので、テーパ部１９内の樹脂と逆テーパ部２０内の樹脂とは分離しやすい。
【００３９】
したがって、型開きに伴って、前記スプルー部が成形品と共に取り出されるときに、前記テーパ部１９と逆テーパ部２０との間で樹脂が切断される。なお、スプルー部は、前記切断部に近くなるほど内径が小さくなるので、金型装置及び射出ノズル１１から取り出しやすい。
【００４０】
ところで、計量工程において、前記射出装置は、後退（図１において右方向に移動）させられ、固定金型１５から離れるが、このとき、前記切断部より前方の樹脂の温度が高いと、射出ノズル１１の前端において糸引きが生じてしまう。そこで、金属材料で形成された射出ノズル１１において、後方から前方に熱が伝導されるのを阻止するために、前記ノズルアタッチメント２２の内部に複数の断熱部から成る断熱構造が形成される。
【００４１】
前記断熱部は、本体部３５内の複数箇所において、軸方向（スクリューの進退方向）に延在させられ、本体部３５の後端の本体２１と対向する面、すなわち、接合面Ｋ１において開口させられる有底の小径の、本実施の形態においては、内径が１〔ｍｍ〕以下の穴３３から成る。該穴３３は、円柱の形状を有し、前記接合面Ｋ１の全体にわたり、水平方向及び垂直方向に整列させて、かつ、互いに分離させてマトリックス状に配列される。なお、穴３３を径方向における複数箇所において同心状に配列することもできる。そして、各穴３３は、本体部３５の形状に沿って設定され、径方向外方ほど浅くされ、径方向内方ほど深くされる。
【００４２】
また、前記本体部３５の後端における外周面の所定の箇所、本実施の形態においては、円周方向における２箇所に、ノズルアタッチメント２２を本体２１に対して取り付けたり、本体２１から取り外すための爪（つめ）部３８が形成される。
【００４３】
このように、ノズルアタッチメント２２に複数の穴３３が形成され、各穴３３が断熱作用を有するので、射出ノズル１１の熱が固定金型１５に伝達されるのを抑制することができる。したがって、図６に示されるように、本体２１の温度を十分に高く、固定金型１５の温度を十分に低くすることができるので、キャビティ空間内の成形品の部分の樹脂及びスプルー部の樹脂を十分に冷却することができる。その結果、糸引きが発生するのを防止することができるので、糸状に固化した樹脂が次の成形サイクルで射出ノズル１１と固定金型１５との間に挟まることがなくなり、成形不良が発生したり、金型保護の監視機能が働いて射出成形機が停止したりするのを防止することができる。
【００４４】
また、射出ノズル１１の熱が固定金型１５に伝達されるのに伴って、射出ノズル１１の温度が不安定になるのを防止することができるので、充填される樹脂の圧力を安定させることができ、成形不良が発生するのを防止することができる。
【００４５】
そして、ノズルアタッチメント２２の外周面に溝が形成されないので、ノズルアタッチメント２２の強度を確保することができる。また、各穴３３が円柱の形状を有するので、穴３３内において応力集中が発生することがない。したがって、ノズルアタッチメント２２の強度を十分に確保することができる。その結果、射出ノズル１１の耐久性を向上させることができる。
【００４６】
また、各穴３３が前記ノズルアタッチメント２２の内部に形成され、外周面に露出しないので、樹脂替え、色替え等を行う際に、射出ノズル１１を固定金型１５から離した状態でノズル口２４から樹脂を吐出させる場合等に、吐出させられた樹脂が穴３３内に進入することがない。したがって、後方から前方に熱が伝導されるのを十分に阻止することができ、糸引きが発生するのを確実に防止することができるとともに、充填される樹脂の圧力を安定させることができ、成形不良が発生するのを防止することができる。なお、各穴３３は前記接合面Ｋ１において開口するが、ノズルアタッチメント２２を本体２１に取り付けた状態において各穴３３は密封される。
【００４７】
本実施の形態においては、穴３３内の空気によって断熱効果を得ることができるようになっているが、穴３３内に断熱剤を注入して、断熱効果を一層得ることもできる。
【００４８】
次に、本発明の第２の実施の形態について説明する。
【００４９】
図７は本発明の第２の実施の形態におけるノズルアタッチメントの右側面図である。
【００５０】
図に示されるように、本体部３５の内部に複数の断熱部から成る断熱構造が形成される。前記断熱部は、径方向における複数箇所において、軸方向に延在させられ、本体部３５の後端の本体２１（図６）と対向する接合面Ｋ２において開口させられる有底の細い、本実施の形態においては、径方向における幅が１〔ｍｍ〕以下の環状の溝４３〜４６から成る。該溝４３〜４６は、円筒の形状を有し、前記接合面Ｋ２の全体にわたり、互いに分離させて同心状に配列される。そして、各溝４３〜４６は、本体部３５の形状に沿って設定され、径方向外方ほど浅くされ、径方向内方ほど深くされる。なお、図において３８は爪部である。
【００５１】
このように、ノズルアタッチメント２２に複数の溝４３〜４６が形成され、各溝４３〜４６が断熱作用を有するので、射出ノズル１１の熱が固定金型１５に伝達されるのを抑制することができる。したがって、キャビティ空間内の成形品の部分の樹脂及びスプルー部の樹脂を十分に冷却することができる。その結果、糸引きが発生するのを防止することができるので、糸状に固化した樹脂が次の成形サイクルで射出ノズル１１と固定金型１５との間に挟まることがなくなり、成形不良が発生したり、金型保護の監視機能が働いて射出成形機が停止したりするのを防止することができる。
【００５２】
また、射出ノズル１１の熱が固定金型１５に伝達されるのに伴って射出ノズル１１の温度が不安定になるのを防止することができるので、充填される樹脂の圧力を安定させることができ、成形不良が発生するのを防止することができる。
【００５３】
そして、ノズルアタッチメント２２の外周面に溝が形成されないので、ノズルアタッチメント２２の強度を確保することができる。また、各溝４３〜４６が円筒の形状を有するので、溝４３〜４６内において応力集中が発生することがない。したがって、ノズルアタッチメント２２の強度を十分に確保することができ、その結果、射出ノズル１１の耐久性を向上させることができる。
【００５４】
また、溝４３〜４６がノズルアタッチメント２２の内部に形成され、外周面に露出しないので、樹脂替え、色替え等を行う際に、射出ノズル１１を固定金型１５から離した状態でノズル口２４から樹脂を吐出させる場合等に、吐出させられた樹脂が溝４３〜４６内に進入することがない。したがって、後方から前方に熱が伝導されるのを十分に阻止することができ、糸引きが発生するのを確実に防止することができる。なお、各溝４３〜４６は接合面Ｋ２において開口するが、ノズルアタッチメント２２を本体２１に取り付けた状態において各溝４３〜４６は密封される。
【００５５】
本実施の形態においては、各溝４３〜４６は、円周方向における全体に延在させられるようになっているが、円周方向において所定の箇所で分割し、扇状の形状にすることができる。
【００５６】
本実施の形態においては、各溝４３〜４６の空気によって断熱効果を得ることができるようになっているが、各溝４３〜４６内に断熱剤を注入して、断熱効果を一層得ることもできる。
【００５７】
前記各実施の形態においては、各穴３３及び溝４３〜４６が互いに分離させて形成されるようになっているが、一部を連通させることもできる。
【００５８】
なお、本発明は前記実施の形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨に基づいて種々変形させることが可能であり、それらを本発明の範囲から排除するものではない。
【００５９】
【発明の効果】
以上詳細に説明したように、本発明によれば、射出ノズルにおいては、シリンダ部に取り付けるための取付部を備えた本体と、該本体の前端に取り付けられ、成形材料を射出するためのノズル口を備えたノズルアタッチメントとを有する。
【００６０】
そして、該ノズルアタッチメントの内部に、複数の断熱部から成る断熱構造が形成される。
【００６１】
この場合、ノズルアタッチメントの内部に、複数の断熱部から成る断熱構造が形成されるので、射出ノズルの熱が固定金型に伝達されるのを抑制することができる。したがって、キャビティ空間内の成形品の部分の成形材料及びスプルー部の成形材料を十分に冷却することができる。その結果、糸引きが発生するのを防止することができるので、糸状に固化した成形材料が次の成形サイクルで射出ノズルと固定金型との間に挟まることがなくなり、成形不良が発生したり、金型保護の監視機能が働いて射出成形機が停止したりするのを防止することができる。
【００６２】
また、射出ノズルの熱が固定金型に伝達されるのに伴って射出ノズルの温度が不安定になるのを防止することができるので、充填される成形材料の圧力を安定させることができ、成形不良が発生するのを防止することができる。
【００６３】
そして、ノズルアタッチメントの外周面に溝が形成されないので、ノズルアタッチメントの強度を十分に確保することができる。したがって、射出ノズルの耐久性を向上させることができる。
【００６４】
また、各断熱部が、ノズルアタッチメントの内部に形成され、ノズルアタッチメントの外周面に露出しないので、樹脂替え、色替え等を行う際に、射出ノズルを固定金型から離した状態でノズル口から樹脂を吐出させる場合等に、吐出させられた樹脂が断熱部内に進入することがない。したがって、後方から前方に熱が伝導されるのを十分に阻止することができ、糸引きが発生するのを確実に防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態における射出装置の要部を示す縦断面図である。
【図２】従来の射出ノズルの縦断面図である。
【図３】従来の射出ノズルの横断面図である。
【図４】本発明の第１の実施の形態におけるノズルアタッチメントの縦断面図である。
【図５】本発明の第１の実施の形態におけるノズルアタッチメントの右側面図である。
【図６】本発明の第１の実施の形態における射出ノズルの温度分布図である。
【図７】本発明の第２の実施の形態におけるノズルアタッチメントの右側面図である。
【符号の説明】
１１射出ノズル
１２加熱シリンダ
２１本体
２２ノズルアタッチメント
２４ノズル口
２７取付部
３３穴
４３〜４６溝
Ｋ１、Ｋ２接合面

Claims

（ａ）シリンダ部に取り付けるための取付部を備えた本体と、
（ｂ）該本体の前端に取り付けられ、成形材料を射出するためのノズル口を備えたノズルアタッチメントとを有するとともに、
（ｃ）該ノズルアタッチメントの内部に、複数の断熱部から成る断熱構造が形成されることを特徴とする射出ノズル。
前記各断熱部は、互いに分離させて形成される請求項１に記載の射出ノズル。
前記各断熱部は小径の穴である請求項１に記載の射出ノズル。
前記各断熱部は細い溝である請求項１に記載の射出ノズル。
前記各断熱部は軸方向に延在させて形成され、本体と対向する接合面において開口させられる請求項３又は４に記載の射出ノズル。