(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
下流側に向けて順次に隣接する、元径部分と、絞り部分と、ノズル部分とからなる流路を具える射出ノズルであって、
流路内に配設したコアにより、前記元径部分の途中から、絞り部分のほぼ全長にわたって、流路断面積を下流側に向けて次第に減少させるとともに、前記コアに、その周方向に間隔をおく複数のフット部を設け、それらの各フット部を、絞り部分を画成する壁面上に着座させてなる射出ノズル。
【請求項２】
下流側に向けて順次に隣接する、元径部分と、絞り部分と、全長にわたって均一な流路断面積を有するノズル部分とからなる流路を具える射出ノズルであって、
流路内で、前記元径部分の途中から、絞り部分の全長にわたる範囲にコアを配設し、このコアの最大径位置を元径部分と絞り部分との境界線位置に一致させるとともに、コアの直径を、上記最大径位置から、上流側および下流側のそれぞれに向けて円錐状に減少させて、流路断面積を、コアの配設範囲内で、下流側に向けて次第に減少させてなる射出ノズル。
【請求項３】
前記コアを流路と同軸に配設してなる請求項１もしくは２に記載の射出ノズル。
【請求項４】
前記コアを、元径部分に位置決め配置したハンガによって吊下してなる請求項２もしくは３記載の射出ノズル。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、熱可塑性もしくは熱硬化性の合成樹脂材料、ゴム、ゴム状弾性材料等を成形材料とする射出成形に用いて好適な射出ノズルに関し、とくには、射出ノズルに供給された成形材料の全てを、ノズル内での滞留等なしに、円滑かつ速かに射出させるものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来から広く一般に使用されている射出ノズルとしては、図５に軸線方向断面図で示すものがある。
ここで、図５（ａ）に示す標準的なノズルは、全長にわたって均一な流路断面積を有する元径部分３１と、この元径部分３１の下流側に隣接し、下流側に向けて流路断面積が次第に減少する、ここでは倒立円錐台状をなす絞り部分３２と、この絞り部分３２のさらに下流側に隣接して、全長にわたって均一な流路断面積を有するノズル部分３３とからなる流路３４を具えてなる。また、図５（ｂ）に示すノズルは、元径部分３１ａ  もまた下流側に向けて流路断面積が次第に減少する倒立円錐台状をなすものであり、その他の点については図５（ａ）に示すものと同様である。なお、ここにおける流路断面積の減少率は、絞り部分３２において元径部分３４よりはるかに大きい。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、このような射出ノズルを用いて、たとえばゴムの射出成形を行う場合にあっては、成形金型のキャビティ内へ注入されたゴムの、そのキャビティ内での加硫時間を短縮することが、成形品の生産能率を高め、成形品コストを低減させる上で極めて有効であるも、かかる目的の下で、射出圧力を高めて射出速度を増加させ、それによってゴムの自己発熱を促進させたときには、成形品の内部にいわゆる焼けゴムが混入し、それが成形品の性能、品質等を著しく損ねるという問題があった。
【０００４】
そこで、射出ノズル内での焼けゴムの発生部位、発生原因等についての種々の検討を行った結果、図に斜線を施して示すように、元径部分３１，  ３１ａ  と、絞り部分３２との境界線を挟んで、それの上流側および下流側の一定領域内に、絞り部分３２での流路の縮小に起因するゴムの滞留、流速低下等が生じ、既に自己発熱されているその滞留ゴム等の加硫が、流路内に円滑に流動する他のゴムに比してはるかに進行することになり、しかも、一旦滞留等したゴムは、他のゴムによる摩擦を受けて一層自己発熱されるため、それの加硫がさらに進行され、このような滞留ゴム等が過加硫の焼けゴムとなることが明らかになった。
【０００５】
なおここで、このような焼けゴムの発生頻度を、図５（ａ）に示すように、成形金型を用いることなしに射出して、射出ノズルから射出されるゴム中への焼けゴム３５の混入ピッチｐについて調べたところ、射出圧力、温度、速度等を高めるほどに混入ピッチｐ、すなわち、ノズル内の斜線部分の滞留ゴム等が焼けて剥がれ落ちて射出されるピッチｐが小さくなり、焼けゴムの発生頻度が増加することが明らかになった。
【０００６】
これがため、射出ノズル内でのゴムの滞留、ゴム流速の低下等を防止すべく、射出ノズルの、ノズル部分３３より上流側の流路形成部分を、図６に例示するように放物線もしくは流線の回転体形状とすることが提案されており、これによれば、上述した射出ノズルに比して焼けゴムの発生量を低減させることが可能とはなるも、それでもなお、依然として図に斜線を施して示すような滞留域もしくは流速低下域ひいては、焼けゴムの発生領域が存在することになるという問題があった。
【０００７】
この発明は、従来技術の有するこのような問題点を解決することを課題として検討した結果なされたものであり、その目的とするところは、成形材料の、射出ノズル内での滞留、流速低下等を十分に防止して、それの全てを、円滑にかつ速かに射出することができる射出ノズルを提供するにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
この発明の一の射出ノズルは、下流側に向けて順次に隣接する、元径部分と、絞り部分と、ノズル部分とからなる図５に示すような流路を具えるものにおいて、図１に概念的に示すように、流路１内にコア２、たとえば、二個の円錐をそれらの底面にて接合した如くの形状を有するコアを配設して、元径部分３の途中から、絞り部分４のほぼ全長にわたって、いいかえれば、ノズル部分５の前後位置までの間で、流路断面積を下流側に向けて次第に減少させて、図に示すところにおいて、流路各部の断面積をＡ1 ＞Ａ2 ＞Ａ3 ＞----- ＞Ａ7 とするとともに、前記コアに、その周方向に間隔をおく複数のフット部を設け、それらの各フット部を、絞り部分を画成する壁面上に着座させたものである。
また、他の射出のノズルは、下流側に向けて順次に隣接する、元径部分と、絞り部分と、全長にわたって均一な流路断面積を有するノズル部分とからなる流路を具えるものにおいて、流路内で、前記元径部分の途中から、絞り部分の全長にわたる範囲にコアを配設し、このコアの最大径位置を元径部分と絞り部分との境界線位置に一致させるとともに、コアの直径を、上記最大径位置から、上流側および下流側のそれぞれに向けて円錐状に減少させて、流路断面積を、コアの配設範囲内で、下流側に向けて次第に減少させたものである。
【０００９】
これらの射出ノズルによれば、元径部分３の途中からの流路断面積の徐々なる低減に基づき、成形材料の、ノズル内での流動速度が下流側に向けて次第に増加されることになり、このことは、従来技術において成形材料の滞留、流速低下等が生じていた領域内においても全く同様であるので、その領域内での成形材料の流動を、その全体にわたって円滑に、かつ速かに行わせて、そこでの流速分布を十分均一ならしめることができる。
【００１０】
かくしてここでは、射出ノズルから射出される成形材料が、その射出ノズルの特定部位で滞留等するのを十分に防止することができ、この結果として、成形材料を、一層高い射出圧力、初期温度等をもって射出してなお、ノズル内の成形材料の局部的な過加熱のおそれを確実に除去することができる。
【００１１】
ここで好ましくは、コア２の中心軸線を、流路１の中心軸線と同軸に配設する。
そして、後者の射出ノズルにあっては、コア２の所定位置への配設は、元径部分に位置決め配置したハンガによってコア２を吊下することをもって行うことが好ましい。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下にこの発明の実施の形態を図面に示すところに基づいて説明する。
図２は、この発明の一の実施形態を示す図であり、ここに示すノズルハウジング６は、図５（ａ）に示す従来の噴射ノズルと同様に、全長にわたって均一な流路断面積を有する元径部分３と、この元径部分３の下流側に隣接し、下流側に向けて流路断面積を次第に減少させる、倒立円錐台状をなす絞り部分４と、この絞り部分４のさらに下流側に隣接して、全長にわたって均一な流路断面積を有するノズル部分５とからなる流路１を画成する。
【００１３】
ここにおいて、流路１の構成各部の内径寸法は、成形材料の所要の吐出量との関係において適宜に選択することができ、たとえば、元径部分３の内径を２０φとしたときは、ノズル部分５の内径を１〜８φとすることができる。
【００１４】
またここでは、かかるノズルハウジング６の流路内に、上述したように、上下の各半部がともに円錐形状をなすコア２を、流路１と同軸に配設し、そのコア２を、元径部分３の途中、たとえば図の下端部分から、絞り部分４の全長にわたって位置させる。このことにより、コア２は、元径部分３の下端部分から、絞り部分４の下端に至るまでの間の流路断面積を下方に向けて次第に減少させる。
【００１５】
なおここで、流路断面積の減少割合は、コア２の、上下のそれぞれの円錐形状部分の、それぞれの円錐頂角、高さ等を所要に応じて変更することで適宜に選択することができるが、いずれの場合にあっても、コア２の最大径位置を、元径部分３と絞り部分４との境界線位置に一致させることが、元径部分３を下流側に向けて減少させるよう構成する上で好ましい。
【００１６】
ところで、流路断面積の減少割合は、それが大きい程に流路壁面でのゴムの動きがより活性化するが、ゴムの粘度に合わせて適宜設定することが好ましい。
【００１７】
そしてさらに、コア２を、流路内の所定の位置に正確に位置決め配置するため、ここでは、コア２の、下半部の円錐形状部分にたとえば、図２（ｂ）に底面図で示すように、周方向に９０゜の間隔をおいて位置する四個のフット部７を設け、各フット部７の底面を、図２（ａ）に示すように、絞り部分４の傾斜角θと対応する傾斜面とするとともに、その絞り部分４の周方向に円弧状に湾曲する弧状面として、各フット部７を、絞り部分４を画成するハウジング壁面４ａに隙間なく面接触させて載置する。なお、このことによれば、各フット部７もまた流路断面積の減少に寄与することになるので、その減少率の選択はフット部７の形状を変化させることにて行うことも可能である。
【００１８】
ここにおいて、図２（ｂ）に示すところでは、各フット部７の、ハウジング壁面４ａへの着座底面の、上流側および下流側の端縁をともに曲線形状としているも、それらの端縁形状を、図２（ａ）の右側に引出して示すように、上流側および下流側のそれぞれの方向へ山形に突出する折線形状とすることもできる。
【００１９】
以上のように構成してなる射出ノズルでは、流路内に位置決め配置したコア２、より正確にはコア２およびフット部７の作用によって、流路断面積がそのコア２の上端位置から下端位置まで漸減されることになり、これにより、その流路内を加圧下にて流下する成形材料は、流路壁面での動きを活性化されるので、絞り部分４における流路の縮小割合が相当大きい場合であっても、元径部分３と絞り部分４との境界部分およびその近傍部分での成形材料の滞留および、それの流速低下のおそれが十分に除去されることになり、たとえば焼けゴムの発生が効果的に防止されることになる。
従って、焼けゴムの混入に起因する、成形品の性能、品質等の不測の低下を確実に防止することが可能となる。
【００２０】
図３は、この発明の他の実施形態を、ノズルハウジングをその軸線方向に断面として示す図であり、これはとくに、図５（ｂ）に示すものと同様に、元径部分３ａを、流路断面積が下流側に向けて次第に減少する倒立円錐台形状とするとともに、流路断面積の減少率を絞り部分４のそれより小さくしてなる流路１ａ内に、前述の場合と同様にしてコア２を配設したものである。
【００２１】
このような構成とした射出ノズルにおいても、コア２が、その上端から下端にかけて流路断面積を漸減させるべく機能することから、図２について述べたところと同様に、焼けゴム等の発生を十分に防止して、成形品の性能、品質等を大きく向上させることができる。
【００２２】
図４はさらに他の実施形態を示す図であり、コア２の配設態様を変更したものである。
これは、図２に示すものと同様の構造を有するノズルハウジング６の流路１内にコア２を配設するに当り、そのコア２を、元径部分３に固定したハンガ８によって吊下したものであり、ここにおけるハンガ８は、図４（ｂ）に平面図で示すように、ほぼ十字状に延びるそれぞれの腕部９の先端部分を、ノズルハウジング６に設けた位置決め窪み１０内に嵌め込み固定することで、元径部分３内に位置決め配置され、それぞれの腕部９の中央部から下流側へ突出する連結ロッド１１をコア２の上端に連結することで、そのコア２を、所定の位置に、好ましくは流路１と同軸に位置決め保持する。
【００２３】
ここで、ハンガ８は、それが成形材料に及ぼす流動抵抗を極力小ならしめるべく、各腕部９を、元径部分３の周方向に扁平で、図の少なくとも上方に尖った形状とすることが好ましく、また、それぞれの腕部９の交差部に、上方へ円錐状に突出する突部12を設けることが好ましい。
【００２４】
なお、図に示すところでは、連結ロッド１１をその全長にわたって等径としているも、この連結ロッド１１の直径を下方に向けて漸次大径とした場合には、それによってもまた、流路断面積の漸次の減少をもたらすことができる。
【００２５】
このように構成してなる射出ノズルでは、コア２が上述したところと同様に機能して焼けゴム等の発生を十分に防止することができる。また、成形材料は、ハンガ８の構成各部との摩擦によってより一層発熱されるので、加硫時間等のさらなる短縮が可能となる。
【００２６】
ところで、コア２の以上のような配設構造は、図３に示すような元径部分３ａを具えるノズルハウジング６ａにも適用し得ることはもちろんであり、このことによってもまた上述したところと同様の作用効果をもたらすことができる。
【００２７】
以上に述べたような各射出ノズルはいずれも、インラインタイプの射出成形機およびプリプラタイプの射出成形機のそれぞれに適用可能であり、また、その射出ノズルを、熱硬化性樹脂の射出成形に適用しても、ゴムの場合と同様の効果をもたらすことができる。この一方で、この発明の射出ノズルを熱可塑性樹脂に適用する場合には、射出発熱分布の均一化および安定化をもたらして、熱収縮量の部分的なばらつき等に起因する成形精度の低下を十分に防止することができる。
【００２８】
【実施例】
いわゆる丸型エンジンマウントを射出成形によって製造するに当り、図１に示すこの発明の射出ノズルによって天然ゴムを射出した場合と、図５に示す従来の射出ノズルによって同種ゴムを射出した場合とのそれぞれにつき、所要の加硫時間を比較したところ表１に示す通りとなった。
【００２９】
【表１】
0003579196.tif 000002
【００３０】
上記表から明らかなように、この発明によれば、射出圧力を高めてなお、焼けゴムの発生を十分に防止して、加硫時間を所期した通りに短縮することが可能となり、これがため、生産能率を高め、成形品コストを有利に低減させることができる。
【００３１】
【発明の効果】
以上に述べたところから明らかなように、この発明によれば、ノズルハウジングの流路内に配設したコアの作用に基づいて、流路断面積を下流側に向けて次第に減少させることにより、成形材料の流路内での滞留および流速低下の発生を十分に防止することができ、これにより、成形材料の高圧射出、成形材料の初期温度の高温化、加硫速度を速める成形材料配合等によって加硫時間の短縮を実現してなお、成形品に常にすぐれた性能、品質等をもたらすことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明を概念的に示す部分断面図である。
【図２】この発明の一の実施形態を示す図である。
【図３】この発明の他の実施形態を示す部分断面図である。
【図４】この発明のさらに他の実施形態を示す図である。
【図５】従来の射出ノズルを示す断面図である。
【図６】提案技術を示す断面図である。
【符号の説明】
１，１ａ    流路
２  コア
３，３ａ    元径部分
４  絞り部分
４ａ    ハウジング壁面
５  ノズル部分
６，６ａ    ノズルハウジング
７  フット部
８  ハンガ
９  腕部
１０    位置決め窪み
１１    連結ロッド
１２    突部
【図１】
0003579196.tif 000003
【図２】
0003579196.tif 000004
【図３】
0003579196.tif 000005
【図４】
0003579196.tif 000006
【図５】
0003579196.tif 000007
【図６】
0003579196.tif 000008