(57)【要約】 【課題】  成形材料の温度保持の容易な射出成形用ノズルおよび射出成形装置を提供することを目的とする。【解決手段】  射出成形機１のノズル３は、外周に電熱線によって形成されたヒータ７が配置され、内部通路３１にある発泡樹脂材料を加熱しながら、キャビティＣＶ内に射出する。ヒータ７は、ノズル３の先端部３ａの周囲においては密に巻回され、その後方部３ｂの周囲においては、先端部３ａよりも疎に巻回されており、後方部３ｂの外周面３５には、溝部３６がその長さ方向に部分的に形成されている。溝部３６は、ヒータ７と内部通路３１との間に配置されるように、ノズル３の外周面３５の全周に形成され、内部に空気を含むことにより、ヒータ７からの加熱を所定量遮る断熱部として機能し、ノズル３の後方部３ｂにおいて、樹脂材料が過熱状態となって発泡することを防止する。【選択図】  図２
2006175828.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
外周にヒータが配置されることにより、内部通路の合成樹脂材料が加熱されるとともに、溶融した前記合成樹脂材料を射出する射出成形用ノズルにおいて、
前記内部通路と前記ヒータとの間に配置され、前記ヒータからの加熱を遮る断熱部が、その長さ方向に部分的に形成されたことを特徴とする射出成形用ノズル。
【請求項２】
前記ヒータは前記外周に発熱線を配置したものであり、その先端部の周囲においては、前記発熱線が密に配置されるとともに、前記先端部に対する後方部の周囲においては、前記発熱線が前記先端部よりも疎に配置され、前記断熱部は前記後方部に配置されたことを特徴とする請求項１記載の射出成形用ノズル。
【請求項３】
前記断熱部は、その外周面に設けられ、内部に空気が含まれる溝部によって形成されたことを特徴とする請求項１または請求項２記載の射出成形用ノズル。
【請求項４】
外周にヒータが配置されることにより、内部通路の合成樹脂材料が加熱されるとともに、溶融した前記合成樹脂材料を射出するノズルを備えた射出成形装置において、
前記ノズルが当接する成形型は、前記ノズルの先端部外周面に接触するインナ部材と、このインナ部材の外周側に配置されたアウタ部材とを有し、前記ノズルの先端部からの放熱を遮るために、前記インナ部材の外周面またはこの外周面に対応する前記アウタ部材の部分に断熱材料をコーティングすることにより、前記インナ部材と前記アウタ部材との間に断熱部が介装されたことを特徴とする射出成形装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、溶融した樹脂を射出する射出成形用ノズルおよび射出成形装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
射出成形機用のノズルに関する従来技術として、ノズルの外周に加熱用の電熱線を巻回したものがあった（例えば、特許文献１参照）。この技術による射出成形機用ノズルは、外周に配置した電熱線によってノズルを加熱することで、内部通路に導入された樹脂材料の固化を防いで、ノズルの目詰まりを防止するとともに、流動性を向上させて、成形品の表面にフローマーク等の外観不良が発生することを防いでいる。
【０００３】
しかしながら、ノズルに必要とされる加熱条件は、その部位によって異なる。例えば、先端部は冷え切った金型と直接に接触するため、後方部に比べて温度が低下しやすく、より大きな加熱が必要とされる。この場合、先端部の加熱条件にてノズル全体を加熱すれば、後方部においては過熱状態となり、成形前に溶融樹脂が熱分解等を起こして変質をきたし、成形品に外観不良が発生することがある。特に、樹脂材料に発泡樹脂を使用した場合、その過熱により樹脂材料が発泡し、成形品の外観不良が著しくなる。上述した従来技術においては、後方部の加熱条件を緩めるために、その部位の電熱線をまばらに巻回しているが、ヒータに汎用性がなくなりコスト高を招くことになる。また、断熱性を向上させるために、ノズルの後方部の外壁を厚くすることもできるが、ノズルの長大化につながる。
【特許文献１】特開平９−１４１６９５号公報（第１図）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明は上記のような事情に基づいて完成されたものであって、成形材料の温度保持の容易な射出成形用ノズルおよび射出成形装置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】
【０００５】
上記の目的を達成するための手段として、請求項１の発明は、外周にヒータが配置されることにより、内部通路の合成樹脂材料が加熱されるとともに、溶融した前記合成樹脂材料を射出する射出成形用ノズルにおいて、前記内部通路と前記ヒータとの間に配置され、前記ヒータからの加熱を遮る断熱部が、その長さ方向に部分的に形成されたことを特徴とする射出成形用ノズルとした。
【０００６】
請求項２の発明は、前記ヒータは前記外周に発熱線を配置したものであり、その先端部の周囲においては、前記発熱線が密に配置されるとともに、前記先端部に対する後方部の周囲においては、前記発熱線が前記先端部よりも疎に配置され、前記断熱部は前記後方部に配置されたことを特徴とする請求項１記載の射出成形用ノズルとした。
【０００７】
請求項３の発明は、前記断熱部は、その外周面に設けられ、内部に空気が含まれる溝部によって形成されたことを特徴とする請求項１または請求項２記載の射出成形用ノズルとした。
【０００８】
請求項４の発明は、外周にヒータが配置されることにより、内部通路の合成樹脂材料が加熱されるとともに、溶融した前記合成樹脂材料を射出するノズルを備えた射出成形装置において、前記ノズルが当接する成形型は、前記ノズルの先端部外周面に接触するインナ部材と、このインナ部材の外周側に配置されたアウタ部材とを有し、前記ノズルの先端部からの放熱を遮るために、前記インナ部材の外周面またはこの外周面に対応する前記アウタ部材の部分に断熱材料をコーティングすることにより、前記インナ部材と前記アウタ部材との間に断熱部が介装されたことを特徴とする射出成形装置とした。
【発明の効果】
【０００９】
＜請求項１の発明＞
内部通路とヒータとの間に配置され、ヒータからの加熱を遮る断熱部が、その長さ方向に部分的に形成されたことにより、ヒータによる加熱によって、ノズルが部分的に過熱状態となることを防ぐことができる。また、ヒータは汎用品を使用でき、ノズルの外径を変えることもないため、小型で低コストなノズルにすることが可能である。
【００１０】
＜請求項２の発明＞
その先端部の周囲においては、発熱線が密に配置されるとともに、先端部に対する後方部の周囲においては、発熱線が先端部よりも疎に配置され、断熱部は後方部に配置されたため、断熱部の形成と発熱線の配置との双方により、成形材料の流動性を向上させることができるとともに、後方部の過熱状態を回避して、成形材料の変質をいっそう防止することができる。
【００１１】
＜請求項３の発明＞
断熱部は、その外周面に設けられ、内部に空気が含まれる溝部によって形成されたことにより、ノズルの外周面を加工するのみで断熱部を形成でき、より小型で低コストなノズルにすることができる。
【００１２】
＜請求項４の発明＞
ノズルの先端部からの放熱を遮るために、インナ部材の外周面またはこの外周面に対応するアウタ部材の部分に断熱材料をコーティングすることにより、インナ部材とアウタ部材との間に断熱部が介装された構成としたため、低コストな構成で、ノズルの先端部の樹脂材料の温度低下を、容易に防止することができる。また、コーティングによる断熱部の長さあるいは厚みを変えることにより、ノズル先端部の温度保持条件を容易に変更することが可能である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
＜実施形態１＞
本発明の実施形態１を図１乃至図４によって説明する。説明中、図１において、左方を前方とする。射出成形機１は合成樹脂材料の射出成形に用いるためのもので、加熱シリンダ２とその先端部に形成されたノズル３を備えている。本実施形態においては、加熱シリンダ２とノズル３は一体とされているが、それぞれ別体に形成されてもよい。加熱シリンダ２の内部にはシリンダ孔２１が形成されるとともに、外周には図示しない加熱ヒータが配置され、シリンダ孔２１内の樹脂材料を加熱して所定温度にすることにより溶融させている。一方、ノズル３には内部通路３１が設けられ、加熱シリンダ２のシリンダ孔２１と連通している。
【００１４】
加熱シリンダ２の上方には、シリンダ孔２１に連通するようにホッパー２２が形成されており、シリンダ孔２１内への合成樹脂材料の供給を可能にしている。加熱シリンダ２の後端部には、昇圧装置４が装着されている。昇圧装置４は、シリンダ孔２１内に液密的に挿入された昇圧ピストン４１と、これと接続された作動機構４２とにより構成され、作動機構４２によって押動された昇圧ピストン４１が、シリンダ孔２１内を前方に移動することにより、シリンダ孔２１内の溶融樹脂材料の圧力を上昇させることができる。作動機構４２は、油圧機構、空気圧機構、電動モータ、あるいは電磁ソレノイド機構等、あらゆる作動機構が使用可能である。
【００１５】
ノズル３の内部通路３１内には、アクチュエータ３３と接続されたプランジャ３２が設けられている。プランジャ３２はアクチュエータ３３の作動によって、ノズル３の先端部に形成されたノズル孔３４に当接して、これを閉塞した位置（図１示）と、ノズル孔３４を開放した位置（図４示）との間で、軸方向（図１において左右方向）に移動可能とされている。アクチュエータ３３についても、油圧機構、空気圧機構、電動モータ、あるいは電磁ソレノイド機構等、あらゆる動力を利用した作動機構が使用可能である。
【００１６】
図２に示すように、ノズル３は固定型５のノズル挿入孔５１に挿入されている。固定型５のノズル挿入孔５１は円筒状に設けられ、ノズル３とノズル３の外周を取り巻くように電熱線（本発明の発熱線に該当する）が巻回されて形成されたヒータ７が配置された状態で収容可能になっている。ヒータ７は図２に示したように、ノズル３の先端部３ａの周囲においては、電熱線が密になるように巻回されており、一方、先端部３ａに対する後方部３ｂの周囲においては、先端部３ａの周囲よりもまばら（疎）になるように巻回されている。ノズル３の先端部３ａには、内部通路３１に面するように温度センサ８が設けられている。温度センサ８は、内部通路３１内の溶融樹脂材料の温度を検出して、図示しない温度制御装置に検出信号を送信する。温度センサ８からの検出信号を受信した温度制御装置は、溶融樹脂材料の温度を適正化するために、ヒータ７への通電電流を制御する。
【００１７】
また、固定型５には、ノズル３の先端部３ａを囲み、先端部３ａの外周面と接触したスプールブッシュ５２が設けられている。スプールブッシュ５２は、固定型５に対して、先端部３ａの大きさの異なったノズル３でも装着可能なように、ノズル３の先端部３ａに合わせて取替えるアタッチメントとしての機能を果たしている。一方、端面に成形面６１を有する可動型６は、固定型５に当接した閉型位置（図１示）と、固定型５と離れた開型位置（図示せず）との間で、図１において左右方向に移動可能とされている。可動型６が閉型位置にある時、その成形面６１は、固定型５の端面との間において、製品形状を形作るキャビティＣＶを形成している。
【００１８】
また、ノズル３の後方部３ｂには、その外周面３５上に溝部３６が形成されている。溝部３６はノズル３の長さ方向の略中央部に位置し、ノズル３の外周面３５の全周に渡って設けられており、その長さ方向に部分的に形成されている。溝部３６はノズル３の内部通路３１とヒータ７との間に形成され、長方形の断面を有しており、内部に空気を含むことにより、ヒータ７からの加熱を、所定量だけ遮る断熱部として機能する。後方部３ｂの溝部３６が設けられた部位は、ヒータ７による加熱により、溝部３６がなければ所定温度以上になる箇所であり、溝部３６による断熱により、内部通路３１内の樹脂材料を所定温度付近に維持することができる。溝部３６は、ノズル３の外周面３５を削り取ることによって設けられているが、ノズル３を型によって成形し、その成形時に形成してもよい。
【００１９】
次に、本実施形態による射出成形機１による、成形方法についてその概略を説明する。図１に示したように、可動型６が閉型位置にあるとともに、プランジャ３２がノズル孔３４に当接し、内部通路３１が外部に対して閉じられた状態において、ホッパー２２内に樹脂材料チップを投入する。本実施形態においては、樹脂材料チップはポリプロピレンに発泡剤が添加された、いわゆる発泡樹脂材料とよばれるものであるが、これに限ったものではない。投入された樹脂材料は、加熱シリンダ２のシリンダ孔２１内において、加熱シリンダ２の加熱ヒータによって１９０℃程度に加熱されることにより溶融される。
【００２０】
溶融された樹脂材料は、ノズル３の内部通路３１内をも満たすが、ノズル３の先端部３ａに取り付けられた温度センサ８が検出したその温度に基づいて、温度制御装置がヒータ７の電熱線への通電電流を調整して、シリンダ孔２１内と同様に１９０℃程度に、先端部３ａの内部通路３１内の温度保持をはかっている。上述したように、ノズル３の外周に巻回された電熱線は、その先端部３ａに比べ後方部３ｂはまばらに配置されており、更に、電熱線と内部通路３１との間には、断熱部である溝部３６が設けられているため、ノズル３の後方部３ｂにおける樹脂材料の過熱状態を防ぐことができる。
【００２１】
次に、作動機構４２を作動させて昇圧ピストン４１を、シリンダ孔２１内を前方（図１において左方）に移動させて、シリンダ孔２１とホッパー２２との連通を断ち、シリンダ孔２１および内部通路３１を密閉する。更に、昇圧ピストン４１を前進させ、シリンダ孔２１内の溶融樹脂材料の圧力を上昇させる（図３示）。その状態で、図４に示すように、アクチュエータ３３を作動させて、プランジャ３２を後退（図３において右方に移動）させて、ノズル孔３４を開放し、高圧の溶融樹脂材料を固定型５の端面と可動型６の成形面６１とによって形成されたキャビティＣＶ内に射出する。樹脂材料の射出後、可動型６を図４において左方に１ｍｍ程度移動させ、キャビティＣＶを拡張して、内部の溶融樹脂材料を発泡させる。更に、それから所定時間経過後、可動型６を開型位置に至るまで左方に移動させて、固化した成形製品を型外に排出する。
【００２２】
本実施形態においては、ノズル３の外周にヒータ７を配置し、その後方部３ａの外周面３５に、ヒータ７からの加熱を遮る断熱部である溝部３６が、その長さ方向に部分的に形成されている。従って、ヒータ７による加熱によって、先端部３ａの樹脂材料の固化を防いで、ノズルの目詰まりを防止し、また、成形材料の流動性を向上させて、成形品表面にフローマーク等の外観不良が発生することを防ぐとともに、後方部３ｂの溶融樹脂が部分的に過熱状態になることを回避して、樹脂材料が高温で発泡して変質（熱分解）することを防止することができる。また、それに加えて、ノズル３の先端部３ａにおいては、ヒータ７の電熱線が密に配置されるとともに、後方部３ｂにおいては、電熱線が先端部３ａよりも疎に配置されたため、溝部３６の形成と電熱線の配置との双方により、上述した効果をいっそう増大させることができる。更に、断熱部は、ノズル３の外周面３５に設けられ、内部に空気が含まれる溝部３６によって形成されたことにより、ノズル３の外周面３５を加工するのみで断熱部を形成でき、小型で低コストなノズル３にすることができる。
【００２３】
＜実施形態２＞
次に、本発明の実施形態２を、図５によってその特徴部のみについて説明する。本実施形態においては、上述したノズル３の外周面３５の溝部３６の構成に加え、スプールブッシュ５２（本発明のインナ部材に該当する）と、これの外周側に配置された固定型５の部位（本発明のアウタ部材に該当する）との間に、インシュレータ５３（本発明の断熱部に該当する）が介装されている。インシュレータ５３はセラミックコーティングによって、厚みが０．４〜０．５ｍｍのスリーブ状に形成されており、ノズル３の先端部３ａと固定型５との間の断熱材として機能する。
【００２４】
図５に示すように、インシュレータ５３は３層に積層されており、最内周に位置し、Ｎｉ−Ｃｒの金属皮膜によって形成されたベース層５３ａ、これの外周側に配置され、Ｎｉ−Ｃｒの金属とＺｒＯ２（ジルコニア）の１：１複合材によって形成された中間層５３ｂ、および最外周に位置し、ＺｒＯ２によって形成された表層５３ｃを含んでいる。インシュレータ５３は、上述した断熱材料を、スプールブッシュ５２の外周面に順に噴霧してコーティングすることにより形成されている。あるいは、これらの材質を積層させてスリーブ状に形成したものを、スプールブッシュ５２の外周面に装着してもよい。または、スプールブッシュ５２の、上述した外周面に対応する固定型５の部分に、断熱材料をコーティングしてもよい。
【００２５】
実施形態２によれば、インシュレータ５３を、スプールブッシュ５２と固定型５のその他の部位との間に介装したため、ノズル３の先端部３ａから、固定型５への放熱を遮り、先端部３ａの温度低下を防ぐことができる。このため、ヒータ７により、必要以上に加熱することがなくなるため、ノズル３の後方部３ｂの過熱状態もいっそう回避できる。また、セラミックコーティングによるインシュレータ５３の長さあるいは厚みを変えることにより、ノズル３の先端部３ａの温度保持条件を容易に変更することが可能である。
【００２６】
＜他の実施形態＞
本発明は上記記述及び図面によって説明した実施形態に限定されるものではなく、例えば次のような実施形態も本発明の技術的範囲に含まれ、さらに、下記以外にも要旨を逸脱しない範囲内で種々変更して実施することができる。
（１）溝部は内部通路の樹脂材料が所定温度以上になる部位であれば、ノズルのどこに設けられてもよい。
（２）ノズルの外周面に形成した溝部は、外周面の全周に形成しなくとも、円周上に所定角度おきに形成してもよい。
（３）溝部は、ノズルの長さ方向に複数個形成してもよい。
（４）溝部の断面形状は長方形でなくとも、任意の形状にすることが可能である。
（５）ヒータは、ノズルの先端部の外周に配置される電熱線と、後方部の外周に配置される電熱線とを別個に形成して、それぞれへの通電電流を別々に制御してもよい。
（６）温度センサをノズルの後方部にも設け、先端部とは別に温度制御してもよい。
（７）スプールブッシュと固定型との間のインシュレータは、セラミックコーティングで形成せず、同等の断熱性能を発揮できる他の材質を使用してもよい。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】実施形態１によるノズルを使用した射出成形機の模式的な断面図である。
【図２】図１に示したノズルの要部拡大断面図である。
【図３】図１に示した射出成形機の内部にある溶融樹脂材料を昇圧させたところを示した断面図である。
【図４】図１に示した射出成形機から溶融樹脂材料を射出させたところを示した断面図である。
【図５】実施形態２によるノズルと固定型の要部拡大断面図である。
【符号の説明】
【００２８】
１…射出成形機
３…ノズル
３ａ…ノズルの先端部
３ｂ…ノズルの後方部
５…固定型
７…ヒータ
３１…内部通路
３５…ノズルの外周面
３６…溝部
５２…スプールブッシュ
５３…インシュレータ
【図１】
2006175828.tif 000003
【図２】
2006175828.tif 000004
【図３】
2006175828.tif 000005
【図４】
2006175828.tif 000006
【図５】
2006175828.tif 000007