(57)【要約】  本発明は、粘度の低い樹脂材料を用いた場合でも、樹脂漏れを抑制して射出圧力を確保できる射出ノズル及び成形機を提供する。射出成形において、特に、射出ノズルと固定金型の密着が良好に行われ樹脂が漏れ出ないことが重要である。ここから樹脂が漏れると、成形圧力が低下し、樹脂の成形収縮が大きくなって、成形品の品質にヒケや転写不良などの直接的な悪影響を及ぼすからである。本実施の形態によれば、ノズル１１の周溝１１ｃ内のＯ−リング１２が、全周で弾性変形しながら凹状の球面８ｂに密着当接するので、粘度の低い熱硬化性樹脂であっても漏れを効果的に抑制できる。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
成形機に用いられ、先端を金型に突き当てて樹脂材料を射出注入する射出ノズルにおいて、前記先端に形成されたノズル孔の周囲に、リング状の弾性部材を配したことを特徴とする射出ノズル。
【請求項２】
前記金型に突き当たる前記ノズルの先端は平面であることを特徴とする請求の範囲第１項に記載の射出ノズル。
【請求項３】
前記樹脂材料はエネルギー硬化性樹脂であることを特徴とする請求の範囲第１項又は第２項に記載の射出ノズル。
【請求項４】
請求の範囲第１項〜第３項のいずれかに記載の射出ノズルを有することを特徴とする成形機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、成形技術に関し、特に高精度な製品を成形するのに好適な成形機に用いられる射出ノズル及び成形機に関する。
【背景技術】
【０００２】
樹脂を用いて高精度な光学素子等を射出成形することができる成形機が知られている。一般的な成形機においては、特許文献１に示すように、可動ダイプレートに可動金型を取り付け、固定ダイプレートに取り付けた固定金型に向かって押圧し、固定金型の外側に射出ノズルを密着させて、射出ノズルのノズル孔と固定金型のスプルーとを介して、金型のキャビティ内に樹脂を注入し固化させることで、成形品を得るようになっている。
【特許文献１】特開２００６−２７２５５８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
ここで、従来技術の一般的な成形機において、図５に示すように、金型に樹脂を射出する射出ノズルＥＮの先端は凸状の球面を有しており、また固定金型ＤＰのスプルーＳＰ開放端の周囲には、凸状の球面より曲率半径の大きな凹状の球面が形成されている。射出ノズルＥＮを固定金型ＤＰに押しつけると、両球面同士が合致する（これを球面受けという）ことによって円形の線接触が生じるので、射出ノズルＥＮと固定金型ＤＰとの間で生じる押しつける力を狭い接触部に集中させることができ、これにより高い接触圧力が発生するようになるため、射出ノズルＥＮのノズル孔ＡＰとスプルーＳＰとの間に樹脂漏れを抑えた連通を確保することができる。【０００４】
ところで、熱硬化性の樹脂や光硬化性の樹脂に代表されるエネルギー硬化性樹脂を用いて成形を行おうとする試みがある。エネルギー硬化性樹脂は、外部からエネルギーを付与することで硬化するため、通常の熱可塑性樹脂とは異なり、一旦硬化した後は、高い温度を与えても容易に変形しないという優れた特徴を有する。【０００５】
しかるに、熱硬化性の樹脂や光硬化性の樹脂に代表されるエネルギー硬化性樹脂を用いて成形を行う際の問題点の一つは、一般的にエネルギー硬化性樹脂が、常温では液体状であって粘度が低いため、従来技術による球面受けでは、射出ノズルのノズル孔とスプルーとの間から漏れ出す恐れがあるということである。より具体的には、図５に示すような形状の射出ノズルＥＮを用いた場合、線接触では容易に粘度の低い樹脂材料が漏れ出して射出圧力を高めることが出来ず、その結果、樹脂材料が成形キャビティ内の樹脂圧を高めることができないので、硬化収縮率が大きくなり、形状転写性が低下して、高精度な成形を行えないという問題がある。又、樹脂漏れの現象は再現牲が低いため、射出圧力もバラツキが大きくなり、成形品も再現性が低く寸法バラツキが大きなものとなる傾向がある。【０００６】
本発明者らの実験結果によれば、例えば従来の球面受けを用いた射出ノズルと固体金型との結合では、粘度２５０ｍＰａ・ｓの熱硬化性樹脂を射出したところ、結合部での樹脂漏れが発生し、射出圧力を５ＭＰａまでしか高めることができなかった。これは、通常の熱可塑性樹脂による射出成形の射出圧力が１００ＭＰａ程度まで上げて成形できることに比べると格段に低く、その分、成形収縮が大きくなりヒケが発生し、著しい成形転写性の悪化を招来した。【０００７】
本発明は、かかる従来技術の問題点に鑑みてなされたものであり、粘度の低い樹脂材料を用いた場合でも、樹脂漏れを抑制して射出圧力を確保できる射出ノズル及び成形機を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の射出ノズルは、成形機に用いられ、先端を金型に突き当てて樹脂材料を射出注入する射出ノズルにおいて、前記先端に形成されたノズル孔の周囲に、リング状の弾性部材を配したことを特徴とする。【０００９】
本発明者らは、射出ノズルにリング状の弾性部材をつけて、この射出ノズルが金型に押し当てられる時に、リング状の弾性部材が変形して、樹脂の漏れに対しシール効果を発揮させることで、低粘度の樹脂においても樹脂漏れを生じることなく射出圧力を高圧にできることを見いだした。【００１０】
すなわち本発明によれば、先端に形成されたノズル孔の周囲に、リング状の弾性部材を配したので、先端を金型に突き当てた際に、前記リング状の弾性部材が弾性変形をして、前記射出ノズルの先端と前記金型との間をシールするため、樹脂漏れを効果的に抑制でき、前記射出ノズルのノズル孔から前記金型へと高圧の樹脂材料を圧送することが可能となり、これにより射出圧力を増大できるため、高精度な製品を成形することができる。【００１１】
本発明の具体的な態様によれば、前記金型に突き当たる前記ノズルの先端は平面である。
この結果、ノズル孔やスプルーの径を球面受けの場合より大きくできるので、樹脂材料をより短時間で射出することができ、その結果、成形サイクルを短縮することが出来る。また、平面を有する射出ノズルは、相手部材である固定金型とのシフトによる影響が少ないので、金型を成形機に取り付ける際にも、射出ノズルに対して厳密な位置決めする必要がなくなり、金型交換などの段取り工数を低減できるというメリットがある。また、射出ノズルと固定金型の双方に、高精度な加工を要する球面受けを設ける必要が無くなり、それぞれの加工コストを低減することができる。【００１２】
本発明の具体的な態様によれば、前記樹脂材料はエネルギー硬化性樹脂である。エネルギー硬化性樹脂としては、例えば熱硬化性樹脂、紫外線硬化性樹脂などがある。熱硬化性樹脂は、加熱することで硬化するので、常温で液体状の熱硬化性樹脂を、加熱した金型内に供給することで固化させることができる。一方、紫外線硬化性樹脂は、紫外線を照射することで硬化するので、常温で液体状の紫外線硬化性樹脂を、透明な金型内に供給した後、外部から紫外線を照射することで固化させることができる。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、粘度の低い樹脂材料を用いた場合でも、樹脂漏れを抑制して射出圧力を確保できる射出ノズル及び成形機を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本実施の形態による成形機の側面図である。
【図２】本実施の形態による成形機の斜視図である。
【図３】図１の矢印IIIで示す部位を拡大して示す図である。
【図４】本実施の変形例にかかる図３と同様な断面図である。
【図５】従来技術にかかる射出ノズルと固定金型の断面図である。
【符号の説明】
【００１５】
１  ベース
２  シリンダプレート
３  可動側ダイプレート
４  固定側ダイプレート
５  タイバー
６  シリンダ
６ａ  ピストン
７  可動金型
８  固定金型
８ａ  スプルー
８ｂ  球面
８ｂ’  平面
９  移動テーブル
１０  射出部
１１、１１’  射出ノズル
１１ａ  ノズル孔
１１ｂ  球面
１１ｂ’  平面
１１ｃ  周溝
１２  Ｏ−リング
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。図１は、本実施の形態による成形機の側面図である。図２は、本実施の形態による成形機の斜視図である。図３は、図１の矢印IIIで示す部位を拡大して示す図であるが、射出ノズルが密着した状態で且つ固定側ダイプレートは省略して示している。【００１７】
図１において、不図示の定盤上にベース１が据え付けられている。ベース１の上面には、比較的厚い板状のシリンダプレート２、可動側ダイプレート３，固定側ダイプレート４が、この順序で左側から対向して配置されている。シリンダプレート２と固定側ダイプレート４との間には、ベース１の上面に平行する４本の丸軸状のタイバー５が架設されている。シリンダプレート２と固定側ダイプレート４はベース１に固定されているが、可動側ダイプレート３は、タイバー５に沿って移動可能となっている。【００１８】
シリンダプレート２には、型締めシリンダ６が配置され、その型締めピストン６ａは可動側ダイプレート３に連結されている。可動側ダイプレート３の固定側ダイプレート４側には、可動金型７が配置されており、一方、固定側ダイプレート４の可動側ダイプレート３側には、固定金型８が配置されている。図示していないが、型締めされた可動金型７と固定金型８の内部には、成形キャビティが形成されるようになっており、かかる成形キャビティは、固定金型８内部のスプルー８ａを介して、固定側ダイプレート４側に形成された凹状の球面８ｂに連通するようになっている。【００１９】
ベース１上において、固定側ダイプレート４に隣接して、移動テーブル９が配置され、移動テーブル９上には、射出部１０が配置されている。射出部１０は、固定側ダイプレート４の貫通孔４ａを通って固定金型８の球面８ｂに着座可能な射出ノズル１１を有している。【００２０】
図３において、固定金型８のスプルー８ａの周囲には、それを中心とする凹状の球面８ｂが形成されている。一方、射出ノズル１１は、先端に開口したノズル孔１１ａを有し、更にノズル孔１１ａを中心としてその周囲に形成された凸状の球面１１ｂを有している。凹状の球面８ｂよりも小さな曲率半径を有する凸状の球面１１ｂは、ノズル孔１１ａの周囲に周溝１１ｃを形成している。周溝１１ｃ内には、リング状の弾性部材としてのＯ−リング１２が配置されている。【００２１】
なお、リング状の弾性部材としては、Ｏリングに限定されるものではなく、断面形状が四角形であったり、射出ノズル１１に挿着したときに外側に位置する面がスプルー８ａの周囲の球面に沿った形状であったりしてもよい。【００２２】
ここで、射出部１０は、メンテナンスや調整時には、固定側ダイプレート４から退避して図１に示すように離れた状態になるが、成形時には移動テーブル９と共に前進して、図３に示すように、射出ノズル１１の先端の凸状の球面１１ｂが、凹状の球面８ｂに押し当てられ、これによりノズル孔１１ａとスプルー８ａとが連通する。同時に、周溝１１ｃ内のＯ−リング１２が全周で弾性変形しながら凹状の球面８ｂに密着当接するので、これにより球面１１ｂ、８ａ間のシールが確保されることとなる。【００２３】
次に、本実施の形態にかかる成形装置の動作について説明する。まず、型締めシリンダ６内に油圧を与えると、ピストン６ａが図１で右方へと変位し、可動側ダイプレート３を右方へと駆動する。可動側ダイプレート３が右方へと移動すると、それに押圧されて可動金型７も右方へと移動し、固定金型８に密着する。【００２４】
かかる状態で、射出部１０より溶融した熱硬化性樹脂を供給すると、かかる熱硬化性樹脂は、射出ノズル１１のノズル孔１１ａを介して、固定金型８のスプルー８ａに注入され、ここから不図示のランナーを介して、不図示のヒータで加熱された金型７，８内の成形キャビティ内に加圧充填される。金型７，８の表面で加熱された熱硬化性樹脂は、成形キャビティの形状に硬化するので、硬化後に型締めシリンダ６内を減圧して、ピストン６ａを図１で左方へと変位させることにより型開きを行い、成形品を取り出すことができる。【００２５】
かかる射出成形において、特に、射出ノズル１１と固定金型８の密着が良好に行われ樹脂が漏れ出ないことが重要である。ここから樹脂が漏れると、成形圧力が低下し、樹脂の成形収縮が大きくなって、成形品の品質にヒケや転写不良などの直接的な悪影響を及ぼすからである。本実施の形態によれば、ノズル１１の周溝１１ｃ内のＯ−リング１２が、全周で弾性変形しながら凹状の球面８ｂに密着当接するので、粘度の低い熱硬化性樹脂であっても漏れを効果的に抑制できる。【００２６】
図４は、本実施の変形例にかかる図３と同様な断面図である。本変形例においては、射出ノズル１１’の先端は平面１１ｂ’となっており、又、固定金型８’の対向する面も平面８ｂ’となっている。射出ノズル１１’を固定金型８’に接触させると、平面１１ｂ’、８ｂ’同士が押し当てられ、これによりノズル孔１１ａとスプルー８ａとが連通する。又、周溝１１ｃ内のＯ−リング１２が全周で弾性変形しながら平面８ｂ’に密着当接するので、これにより平面１１ｂ’、８ｂ’間のシールが確保されることとなる。【００２７】
このように、平面を有する射出ノズル１１’によって、Ｏ−リング１２を固定金型８’に対して面接触させると、シーリング効果を飛躍的に高めることができる。さらに、射出ノズル１１’の先端を平面１１ｂ’とすることで、ノズル孔１１ａやスプルー８ａの径を、球面受けの場合より大きくできるので、樹脂材料をより短時間で射出することができ、その結果、成形サイクルを短縮することが出来る。また、平面を有する射出ノズル１１’は、相手部材である固定金型８’とのシフトによる影響が少ないので、金型７，８を成形機に取り付ける際にも、射出ノズル１１’に対して厳密な位置決めする必要がなくなり、金型交換などの段取り工数を低減できるというメリットがある。また、射出ノズル１１’と固定金型８’の双方に、高精度な加工を要する球面受けを設ける必要が無くなり、それぞれの加工コストを低減することができる。【００２８】
リング状の弾性部材としては、６６ナイロンやポリイミド樹脂、ポリアミド樹脂といった耐熱性が高く、圧縮強度の高い樹脂を素材とすると、シーリング効果を高めるには好適であるが、樹脂の種類は限られない。更に、リング状の弾性部材は、射出ノズルではなく固定金型に装着しても同様のシーリング効果を得ることができるが、この場合は、リング状の弾性部材のメンテナンスを行う際に、金型をダイプレートから外さなければならない。これに対し、上述した実施の形態のように、射出ノズルにリング状の弾性部材を装着すると、図１，２に示す通常の成形機では、射出部ごと射出ノズルが待避できるようになっているので、メンテナンスにおいてリング状の弾性部材の周りに広いスペースを確保することが容易であることから、より好ましいといえる。【００２９】
以上、本発明を実施の形態を参照して説明してきたが、本発明は上記実施の形態に限定して解釈されるべきではなく、適宜変更・改良が可能であることはもちろんである。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【国際調査報告】
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