JP2019063999A - 射出成形機用ホットランナユニット - Google Patents

Abstract

【課題】溶融材料中のガスを効果的に排出できる射出成形機用ホットランナユニットを提供する。【解決手段】溶融材料が通過する材料通路８と、成形金型１００のキャビティ１０３内に溶融材料を吐出するための吐出口６と、外部から材料通路８内へ挿入されるように設けられ軸方向に進退して吐出口６を開閉するバルブピン３とを備える射出成形機用ホットランナユニットにおいて、バルブピン３に、溶融材料中のガスを外部に排出するためのガス抜き路１１を設けた。【選択図】図１

Description

本発明は、射出成形機用ホットランナユニットに関する。

金型のキャビティ内に溶融材料を射出して成形品を成形する射出成形法として、キャビティのゲート（入口）に至るまでの材料通路を加熱することで、その材料通路内の材料を溶融状態で維持するホットランナ方式と称される射出成形法が知られている（特許文献１参照）。

この方法によれば、成形品となる部分（キャビティ内）の材料のみが硬化し、それ以外の部分は硬化することがないので、成形品に余分な部分が付随することがなく、成形後の処理コストや材料コストを抑えられる利点がある。

しかしながら、ホットランナ方式では、材料通路内で材料が常時加熱されているため、材料中の成分が熱によって気化し、材料内にガス（気泡）が発生しやすい。そして、このようなガスが材料と一緒にキャビティ内に供給されてそのまま材料が硬化すると、成形品の表面状態や強度等の品質が低下するといった問題がある。

斯かる問題に対し、特許文献２では、マニホールドとバルブケーシングとの間にガス抜き路を設け、このガス抜き路を通して材料通路内で発生するガスを外部に排出する方法が提案されている。

特開２０１３−９９８６０号公報 特開２００３−１４５５８７号公報

上記のようなガス抜き路を備える構成において、できるだけ多くのガスを効果的に排出するには、ガスの発生しやすい箇所にガス抜き路を設けることが好ましい。しかしながら、実際にガスの発生しやすい箇所を特定することは容易ではない。また、ガスが材料通路の全体に渡って分散していることも考えられるため、特定の箇所にガス抜き路を設けるだけでは、分散するガスを効果的に排出することができない。一方、効果的にガスを排出するために、多くの箇所にガス抜き路を形成することは、バルブケーシングの強度の低下に繋がるので好ましくないといった事情がある。このように、従来の対策では、溶融材料内で発生するガスを効果的に外部へ排出することが困難であった。

そこで、本発明は、溶融材料中のガスを効果的に排出できるようにすることを目的とする。

上記課題を解決するため、本発明は、溶融材料が通過する材料通路と、成形金型のキャビティ内に溶融材料を吐出するための吐出口と、外部から前記材料通路内へ挿入されるように設けられ軸方向に進退して前記吐出口を開閉するバルブピンとを備える射出成形機用ホットランナユニットにおいて、前記バルブピンに、溶融材料中のガスを外部に排出するためのガス抜き路を設けた射出成形機用ホットランナユニットを提供する。

このように、バルブピンにガス抜き路が設けられていることで、バルブピンが軸方向に動かされることにより、ガス抜き路が溶融材料中のガスに接触する機会が増える。これにより、溶融材料中の広い範囲に渡ってより多くのガスを排出することができるようになり、溶融材料中に含まれるガスの量を効果的に減らすことができる。

本発明によれば、溶融材料中に含まれるガスの量を効果的に減らすことができるので、射出成形品の不良を削減し、品質を向上させることができる。

本発明の一実施形態に係る射出成形機用ホットランナユニットの断面図である。 上記実施形態に係るホットランナユニットの断面図である。 バルブピンの斜視図である。 バルブピンの横断面図である。

以下、添付の図面に基づき本発明の実施の形態について説明する。

図１及び図２に、本発明の一実施形態に係る射出成形機用ホットランナユニットの断面図を示す。

図１及び図２に示すホットランナユニット１は、溶融材料（例えば、熱可塑性樹脂）が通過する材料通路８を内部に有するホットランナブロック２と、ホットランナブロック２に設けられた吐出口６を開閉するバルブピン３と、バルブピン３を駆動させる駆動装置としてのピストンシリンダ機構４と、材料通路８内の溶融材料を加熱するヒータ５とを主な構成要素として備えている。

ホットランナブロック２は、成形金型１００に設けられている。成形金型１００は、キャビティ１０３を形成する固定金型１０１と可動金型１０２とで構成されており、固定金型１０１内にホットランナブロック２が埋め込まれるようにして設けられている。ホットランナブロック２は、先端に吐出口６が設けられたノズル部７を有する。なお、ノズル部７は１つに限らず、成形品の大きさや形状などに応じて材料通路８を分岐させることにより、複数のノズル部７が設けられていてもよい。吐出口６は、キャビティ１０３に面して設けられており、この場合、吐出口６を構成する開口部は、キャビティ１０３のゲート（入口）も兼ねている。

ヒータ５は、ホットランナブロック２の周囲に配置され、材料通路８内の溶融材料を加熱する。これにより、材料通路８内の材料が溶融状態で維持される。図１及び図２では、ヒータ５が主にノズル部７の周囲に配置されているが、その他の箇所にもヒータ５は適宜配置されており、材料通路８の全体に渡って材料が溶融状態で維持されるように構成されている。

バルブピン３は、ホットランナブロック２を貫通し、外部から材料通路８内へ挿入されるように設けられている。外部に露出するバルブピン３の後端部（図１における上端部）は、ピストンシリンダ機構４を構成するピストンロッド９と連結されており、ピストンロッド９が駆動することで、バルブピン３はその軸方向に進退する。図１に示すように、バルブピン３が前進すると、バルブピン３の先端部（図１における下端部）が吐出口６に嵌合して吐出口６が閉鎖された状態となる。反対に、図２に示すように、バルブピン３が後退すると、吐出口６に対するバルブピン３の嵌合が解除されて吐出口６が開放された状態となる。材料通路８内の溶融材料は、図示しない射出成形機によって常時圧力が負荷されており、図２に示すように、吐出口６が開放されると、材料通路８内の溶融材料１０が吐出口６から吐出されキャビティ１０３内へ充填される。

ここで、本実施形態に係るホットランナユニットにおいても、従来と同様に、材料通路内の溶融材料がヒータによって温められているため、溶融材料中の成分が熱によって気化することで、材料通路内にガス（気泡）が発生する。このようなガスは、溶融材料と一緒にキャビティ内に供給されると、成形品の不良に繋がる虞がある。そのため、本実施形態に係るホットランナユニットにおいては、図１及び図２に示すように、バルブピン３に溶融材料中のガスを排出するためのガス抜き路１１を設けている。

ガス抜き路１１は、材料通路８内で開口する複数の入口部１１ａと、材料通路８外（ホットランナブロック２の外側）で開口する複数の出口部１１ｂと、入口部１１ａと出口部１１ｂとを繋ぐ流路部１１ｃとを有する。

図３の斜視図に示すように、複数の入口部１１ａは、バルブピン３の軸方向に延びる直線状のスリット１２で構成されている。各スリット１２の幅（長手方向と直交する方向の幅）は、例えば数十マイクロメートルほど（０．１ｍｍ未満）で、ガスの通過は許容するが溶融材料の通過は阻止できる大きさに設定されている。図４の横断面図に示すように、複数のスリット１２は、バルブピン３の周方向に等間隔に配置されると共に径方向に延び、流路部１１ｃと連通している。図３及び図４に示す例では、周方向に８つ形成されたスリット１２が、軸方向に２セット配置されているが、スリット１２の数や配置は適宜変更可能である。また、入口部１１ａの形状は、細長いスリット形状に限らず、丸孔等の他の形状であってもよい。

このように、バルブピン３にガス抜き路１１が設けられていることで、材料通路８内のガスは、ガス抜き路１１を通って外部に排出される（図１及び図２中の矢印参照）。また、本実施形態では、バルブピン３の進退運動に関係なく、常にガス抜き路１１の出口部１１ｂが外部に露出しているので、吐出口６が閉鎖された状態と開放された状態のいずれの場合であってもガスの排出を行うことが可能である。

また、バルブピン３にガス抜き路１１が設けられているため、バルブピン３が軸方向に動かされることにより、ガス抜き路１１の入口部１１ａが材料通路８内のガスに接触する機会が増える。これにより、広い範囲に渡ってより多くのガスを効果的に排出することが可能である。

このように、本発明に係るホットランナユニットによれば、可動するバルブピンにガス抜き路を設けることで、上記特許文献２に提案されているような（可動しない）バルブケーシングにガス抜き路を設ける構成に比べて、ガス抜き路が溶融材料中のガスに接触する機会が増えるので、広い範囲に渡ってより多くのガスを排出することができるようになる。その結果、溶融材料中に含まれるガスの量を効果的に減らすことができるので、溶融材料と一緒にガスがキャビティ内に充填されることによる射出成形品の不良を削減することができ、品質を向上させることができる。さらに、バルブピンがホットランナブロックから取り外し可能であれば、メンテナンス性も向上する。すなわち、ガス抜き路の入口部に材料が付着してガス抜き機能が低下した場合でも、バルブピンを簡単に取り外してガス抜き路を清掃することができる。これにより、ガス抜き機能を良好な状態に回復させることが可能である。

以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明に係るホットランナユニットは、上述の実施形態に限らない。本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の変更を加え得ることは勿論である。

１ ホットランナユニット
２ ホットランナブロック
３ バルブピン
４ ピストンシリンダ機構
５ ヒータ
６ 吐出口
８ 材料通路
１０ 溶融材料
１１ ガス抜き路
１００ 成形金型
１０１ 固定金型
１０２ 可動金型
１０３ キャビティ

Claims (1)

1. 溶融材料が通過する材料通路と、成形金型のキャビティ内に溶融材料を吐出するための吐出口と、外部から前記材料通路内へ挿入されるように設けられ軸方向に進退して前記吐出口を開閉するバルブピンとを備える射出成形機用ホットランナユニットにおいて、
   前記バルブピンに、溶融材料中のガスを外部に排出するためのガス抜き路を設けたことを特徴とする射出成形機用ホットランナユニット。

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