(57)【要約】      （修正有）【課題】射出成形において、ホットランナーノズルを流れる溶融物の温度変化を防止し、加えてノズルの寿命の向上が得られる低コストで製作時間の短いホットランナーノズルの製造方法の提供。【解決手段】ノズルの長手方向に沿った熱の移動を改善する射出成形ホットランナーノズル１１６及び当該射出成形ホットランナーノズルを製造する方法であって、ノズル１１６は、ノズル本体１２８とノズル本体の外面に配置された加熱部材１３２を含み、ノズルと加熱部材の外形に一致する形状がフィットした熱伝導性シュラウドを有する。【選択図】図１
2006321233.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
射出成形ホットランナーノズルを製造する方法において、
外面に配置された加熱部材を有するノズル本体を提供する工程と、
前記ノズル本体と前記加熱部材を覆うチューブ状の熱シュラウドプレフォームを配置して、部分組立体を形成する工程と、
前記部分組立体を加圧液体にさらし、前記ノズル本体及び前記加熱部材の外形に密接に一致させて、熱シュラウドになるよう、前記熱シュラウドプレフォームを変形させる工程と、
を備えたことを特徴とする方法。
【請求項２】
加圧液体は、圧力容器内で圧力容器ピストンを移動させることによって提供されることを特徴とする請求項１記載の方法。
【請求項３】
前記液体は、水からなることを特徴とする請求項１記載の方法。
【請求項４】
前記熱シュラウドプレフォームは、銅、銅合金、アルミニウム及びアルミニウム合金からなるグループより選択される材料からなることを特徴とする請求項１記載の方法。
【請求項５】
熱シュラウドプレフォームは、０．７５ｍｍの壁厚を有する銅からなることを特徴とする請求項１記載の方法。
【請求項６】
ノズル本体は、前記外面上の溝を含み、
前記加熱部材は、前記溝内に、少なくとも部分的に配置されることを特徴とする請求項１記載の方法。
【請求項７】
熱シュラウドは、前記加熱部材を前記ノズル本体にクランプすることを特徴とする請求項１記載の方法。
【請求項８】
前記熱シュラウドの外面を、一定の外径に機械加工する工程をさらに備えたことを特徴とする請求項１記載の方法。
【請求項９】
射出成形ホットランナーノズルにおいて、
ノズル本体材料から作られるとともに、溶融チャンネルを規定し、外面に加熱部材溝を有するノズル本体と、
前記加熱部材溝内に配置された加熱部材と、
前記加熱部材と前記ノズル本体に直接接触し、前記ノズル本体と前記加熱部材に密接に形状がフィットするように、長手方向に沿って内径が変化するチューブ状の熱シュラウドと、
を備えたことを特徴とするノズル。
【請求項１０】
前記熱シュラウドは、前記ノズル本体材料よりも熱伝導性が高いシュラウド材料から作られることを特徴とする請求項９記載のノズル。
【請求項１１】
熱シュラウドは、銅、銅合金、アルミニウム及びアルミニウム合金からなるグループより選択される材料からなることを特徴とする請求項９記載のノズル。
【請求項１２】
前記熱シュラウドは、０．２５−６．０ｍｍの範囲の壁厚を有することを特徴とする請求項９記載のノズル。
【請求項１３】
前記熱シュラウドは、さび止め材料によってコーティングされていることを特徴とする請求項９記載のノズル。
【請求項１４】
前記加熱部材は、前記ノズル本体の前記外面の半径方向外方に延在することを特徴とする請求項９記載のノズル。
【請求項１５】
前記加熱部材は、前記ノズル本体の前記外面に対して略平坦になっていることを特徴とする請求項９記載のノズル。
【請求項１６】
前記加熱部材は、前記ノズル本体の前記外面から凹んでいることを特徴とする請求項９記載のノズル。
【請求項１７】
前記熱シュラウドの外径は、前記熱シュラウドの長手方向に沿って変化することを特徴とする請求項９記載のノズル。
【請求項１８】
射出成形ノズルにおいて、
スチールから作られるとともに、溶融チャンネルを規定し、外面に加熱部材溝を有するノズル本体と、
前記加熱部材溝内に配置されるとともに、前記ノズル本体の前記外面から凹んだ位置に配置された加熱部材と、
銅合金から作られ、前記加熱部材と前記ノズル本体に直接接触するとともに、前記ノズル本体の前記外面内に少なくとも部分的に凹んで、前記ノズル本体と前記加熱部材に密接に形状がフィットするように、長手方向に沿って内径及び外径が変化する圧力形成されたチューブ状の熱シュラウドと、
を備えたことを特徴とする射出成形ノズル。
【請求項１９】
射出ノズルを製造する方法において、
ノズル本体を提供する工程と、
前記ノズル本体の外面に配置される加熱部材を供給する工程と、
前記加熱部材と前記ノズル本体上にチューブ上のシュラウドプレフォームを配置して、ノズル部分組立体を形成する工程と、
前記部分組立体を圧力容器内に配置する工程と、
変形させるために前記ノズル部分組立体に流体圧を加え、前記ノズル本体と前記加熱部材上で前記チューブ状のシュラウドプレフォームの輪郭を形取り、前記ノズル本体及び前記加熱部材上で密接に形状がフィットする熱シュラウドを形成する工程と、
を備えたことを特徴とする方法。
【請求項２０】
ノズル本体は、前記外面上に溝を含み、
前記加熱部材は、前記溝内に少なくとも部分的に配置されていることを特徴とする請求項１９記載の方法。
【請求項２１】
熱シュラウドは、前記加熱部材を前記ノズル本体にクランプすることを特徴とする請求項１９記載の方法。
【請求項２２】
熱シュラウドは、前記加熱部材を前記ノズル本体にクランプすることを特徴とする請求項１９記載の方法。
【請求項２３】
前記熱シュラウドの外面を、一定の外径に機械加工する工程をさらに備えたことを特徴とする請求項１９記載の方法。
【請求項２４】
射出成形ノズルにおいて、
溶融チャンネルを規定し、外面を有するノズル本体と、
前記外面の周りであって、前記外面に接触して配置されるとともに、前記ノズル本体の外面から隆起した外形を有する加熱部材と、
前記加熱部材と前記ノズル本体に直接接触し、外形が前記加熱部材の外形に概ね一致するチューブ状の熱シュラウドと、
を備えたことを特徴とする射出成形ノズル。
【請求項２５】
熱シュラウドは、ノズル本体よりも熱伝導性が高いことを特徴とする請求項２４記載の射出成形ホットランナーノズル。
【請求項２６】
前記加熱部材は、ノズル本体の前記外面内で設けられた溝内に少なくとも部分的に配置されていることを特徴とする請求項２４記載の射出成形ホットランナーノズル。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
（関連出願の相互参照）
本出願は、２００５年５月１９日に提出された米国仮出願Ｎｏ．６０／６８２，３９４の利益を主張し、当該米国仮出願Ｎｏ．６０／６８２，３９４は、その全体が、参照として本願に引用される。
【０００２】
（技術分野）
本発明は、射出成形に係り、とりわけ射出成形ホットランナーノズルのための熱シュラウドに関する。
【背景技術】
【０００３】
ホットランナーノズルは、射出成形装置を操作する際、溶融チャンネルに沿って、熱が不均等に分布されている。ノズルは、一般的に、マニホルドとモールド空洞との間のモールド板内の開口内に収容されている。モールド板は特に冷たく、特にマニホルドとモールド空洞に近い温度になっている。結果として、ノズルヘッド部及びノズル先端部周りの領域は、モールド板のあらゆる部分に接触していないノズル中間部よりも、モールドに直接接触しているので、より多くの熱を失いやすい。ノズルに沿って熱が不均衡に分散することによって、ノズルを通過して流れる溶融物の温度が、モールド空洞に向かって流れる際に変化する。溶融温度が変化することによって、不都合にも成形製品の品質に影響を及ぼす可能性があり、好ましくない。
【０００４】
ノズルの長手方向に沿って、不均等に温度が分配することによるさらなる不利益は、高温と低温との間の連続したサイクルによって、ノズルが高いストレスを受けることにある。このことによって、ノズルの寿命が短くなりうる。
【０００５】
温度の変動により敏感なプラスチック材料を用いることが増えると、溶融物は、より正確でコントロールできる温度範囲内で維持されなければならない。温度が高くなりすぎると、金型との接触を介した温度のロスを補償するために、溶融物の減少が起こり、温度が低くなりすぎると、溶融物がシステム内で詰まり、容認できない製品を作ってしまう。このような両極端な現象によって、射出成形装置を洗浄する間、射出成形装置を止める必要があり、製造時間をロスするため、非常に費用のかかる工程になりうる。
【０００６】
熱スリーブは、射出成形ホットランナーノズルの不均等な温度分布を減らすために用いられる。ノズル本体の材料よりも熱伝導性の高い材料のスリーブは、ノズル本体とヒータの上をスライドする。ヒータ部材は、しばしば、円形又は楕円形の横断面を有している。このようなヒータがノズル本体にまかれ、溝の中に部分的に挿入されると、スリーブはヒータ部材にだけ接触し、ヒータ部材との接触は接線的なものだけになってしまう。スリーブとヒータ部材の接線的な接触によって、構成要素間の伝導性が不十分となる。ヒータ部材が溝内に十分に挿入されると、スリーブは通常ノズル本体にだけ接触する。しかしながら、ノズル本体とヒータ部材にスリーブが接触すると、ヒータ部材との接触は、まだ接線的なものであり、不十分である。接線的な接触によって、スリーブとノズル本体との間に、絶縁保温空間が形成されてしまう。
【０００７】
別のホットランナーノズルは、ノズル本体上のらせん状の溝に挿入される加熱部材を含み、加熱部材は銅の真空鋳型になっている。ノズルを製造する方法は、溝内に挿入される加熱部材と、溶接される箇所を必要とする。そして、ステンレススチールスリーブが、ノズル本体と加熱部材上に配置される。空間が加熱部材の外面とステンレススチールスリーブの内面との間のらせん状の溝内に形成されるよう、加熱部材はらせん状の溝内で凹んでいる。銅のスラグを保持する充填貯蔵部は、らせん状の溝内の開口に通じるよう、ノズルの一端で溶接されている。組立体が真空溶鉱炉内に配置され、加熱されると、銅スラグが溶け、銅が加熱部材とスリーブとの間の空間を満たすように、らせん状の溝内に流れ込む。次に、ステンレススチールスリーブが機械加工で切断される。スリーブが取り除かれると、銅はらせん状の溝内のノズル本体とだけ接触するため、銅はノズル本体の長手方向に沿って、ほとんど熱を分配させない。スリーブがその場に残されると、銅がスリーブへの伝導性を改善するかもしれないが、スリーブそれ自体が低い熱伝導性を有してしまう。両ケースにおいて、銅コーティングの工程は、骨が折れ、費用のかかる方法である。
【０００８】
改善した熱分配を提供するための別のホットランナーノズルの設計は、真鍮やベリリウム−銅のような伝導性材料内で鋳造される加熱部材を有しており、ノズル本体上をスライドする。鋳造ヒータも、ノズルの外面でコーティングされた伝導材料の層に一体化されている。加熱部材は、分離操作の間に鋳造されなければならない。さらに、ヒータが一度鋳造されると、鋳造する長さを変化させにくくなる。さらに、コーティングが用いられる場合には、コーティングは、分離工程内で、ノズルの外面に施されなければならない。これらの工程が完了した後で、ノズルを組み立てる必要がある。結果として、このようなホットランナーノズルを製造することは、高い費用がかかり、かつ長い時間がかかってしまう。
【０００９】
さらに、熱伝導性を改善するために、ホットランナーノズルとヒータの外面にも、熱伝導性コーティングが用いられる。しかしながら、コーティング工程は、コーティングが一定性と十分性を確実に維持するよう、適切にモニターされなければならない。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
このため、長さ方向に沿って、略均一な温度分布を有するホットランナーノズルを提供する必要がある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
(発明の概要)
本発明の一実施の形態は、ノズル本体と加熱部材を覆う、チューブ状の熱シュラウドプレフォームとともに、加熱部材を有するノズル本体を提供する工程を含む射出成形ホットランナーノズル製造方法である。この方法は、さらに、熱シュラウドプレフォームを、ノズル本体と加熱部材に密接に一致させるよう変形させるために、ノズル本体、加熱部材及び熱シュラウドプレフォームの部分組立体を加圧液体にさらす工程を含んでいる。
【００１２】
本発明の別の実施の形態は、圧力形成された熱シュラウドで覆われたノズル本体と加熱部材を有する射出成形ホットランナーノズルに関連している。実施の形態において、熱シュラウドは、ノズル本体材料よりも熱伝導性の高い材料から作られている。他の実施の形態において、熱シュラウドは、熱シュラウドがノズル本体と加熱部材に密接に形状がフィットするよう、長手方向に沿って変化する内径を含んでいる。
【００１３】
本発明による様々な実施の形態において、加熱部材はノズル本体の外面に配置されたり、ノズル本体の外面内の加熱部材溝内に、全体的又は部分的に配置されたりしてもよい。
【００１４】
本発明の他の態様や特徴は、後述する図面や詳細な説明を参照として、本技術分野の通常の技術を有する人々には、明らかになる。
【００１５】
（図面の簡単な説明）
ここに挿入され、明細書の一部を形成する添付図面は、本発明を図示し、記述とともに、本発明の原理を説明したり、または直接関係のある技術分野の技術者が本発明を作ったり、使用したりできるよう、さらに役立つ。図面は比例した大きさにはなっていない。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
（図面の詳細な説明）
本発明の特別な実施の形態が図面を参照として、ここに記載され、類似した参照番号は、同一又は機能的に同様な部材を示す。図面において、各参照番号の最も左の数字は、当該参照番号が最初に用いられた図面に相当している。特定の構成や配置が述べられるが、説明する目的のみによるものであることは理解されるべきである。関連技術における技術を有する者は、本発明の精神及び範囲から離れることなく、他の構成及び配置を用いることができることを認識する。
【００１７】
まず、図１を参照として、本発明が用いられる射出成形装置の一例が示されている。射出成形装置は、機械ノズル１０２を含み、機械ノズル１０２は、機械圧盤１０６内に配置されたスプルーブシュ１０４を介して、圧力下で、溶融流れを射出成形システム内に導入する。スプルーブシュ１０４から、溶融物は、ホットランナーマニホルド１１０内に設けられたマニホルド溶融チャンネル１０８内に流れる。射出成形装置１００内では、マニホルド１１０によって、溶融流れを、マニホルド溶融チャネル排出部１３４を通過させて、各ホットランナーノズル１１６内に設けられたノズル溶融チャンネル１１４内に分配することができる。ホットランナーノズル１１６は、モールド板１２０のノズル孔、つまり空洞１１８内に配置され、各ホットランナーノズル１１６は配置カラー１３０によって、モールドゲート１２４とともに配置されている。技術分野の通常の技術を有する者には明らかなように、モールド板１２０は一以上のモールド板、及び/又はモールド空洞板を含んでもよい。モールド中心板１３８は、モールド空洞１２２を形成するよう、モールド板１２０と一致している。溶融流れがノズル溶融チャンネル１１４及びノズル先端部１２６を通過し、モールド空洞１２２内に射出されるよう、各ホットランナーノズル１１６は、モールドゲート１２４を介して各モールド空洞１２２と流体連結している。
【００１８】
図１に含まれるホットランナーノズル１１６の一つが、横断面で示されている。ホットランナーノズル１１６は、ノズル溶融チャンネル１１４の上方端部に、溶融流れを受け、溶融物をモールドゲート１２４を介してモールド空洞１２２へと送るために、マニホルド溶融チャンネル１０８の排出部１３４に配置されたノズル溶融チャンネル注入口１１２を有している。ホットランナーノズル１１６は、ノズル本体１２８と、ノズル先端部１２６とを含んでいる。射出成形装置１００は、溶融物を各ノズル溶融チャンネル１１２から各モールドゲート１２４まで導くために、それぞれのノズル孔１１８に配置されたホットランナーノズル１１６をいくつでも含んでもよい。射出成形装置１００は、溶融物の温度を調整するために、各ノズル内の加熱部材１３２と、モールド内の冷却チャンネル１３３とを用いる。図示されるように、ホットランナーノズル１１６は熱的に開閉されるが、その代わりに、ホットランナーノズル１１６はバルブによって開閉されてもよいことが分かるべきである。
【００１９】
本発明の一実施の形態による射出成形ホットランナーノズル２１６が、図２に示されている。ホットランナーノズル２１６はノズル溶融チャンネル２１４と、ノズル本体２２８と、ノズル先端部２２６と、ノズル保持部２２７と、加熱部材２３２と、配置カラー２３０と、熱シュラウド２４０とを含んでいる。ノズル溶融チャンネル２１４は、ノズル溶融チャンネル２１２からノズル先端部２２６まで、ノズル本体２２８を縦方向に通過して延在している。ノズル先端部２２６は、ノズル本体２２８内で、ノズル本体２２８にネジ留め可能に係合するノズル保持部２２７によって、保持されている。
【００２０】
加熱部材２３２は、ノズル本体２２８の外面２２９内に配置されたらせん状の溝２５０内に収容されている。本実施の形態において、加熱部材２３２とらせん状の溝２５０は、加熱部材２３２の一部が、ノズル本体２２８の外面２２９の側面外方に延在するような大きさになっている。加熱部材２３２は誘電体材料によって覆われた抵抗ワイヤであるが、本技術分野で知られているあらゆる加熱部材を用いてもよいことが分かる。加熱部材２３２は、プレスフィット、らせん状の溝２５０の一部の埋め込み、ろう付けしたり、スポット溶接したりするような結合技術、その他の本技術分野の技術を有する者に知られている固定方法によって、らせん状の溝２５０内で固定されてもよい。
【００２１】
熱電対２５２は、熱シュラウド２４０の外面２４２の縦方向に沿って延在し、ノズル先端部２２６と先端保持部２２７近傍のノズル本体２２８内で端部となっている。熱電対２５２が通過することができるよう、熱シュラウド２４０には、熱電対穴２４９が設けられている。熱電対２５２は、熱電対クリップ２５４によってノズル本体２２８に沿った位置で保持されている。熱電対が用いられるが、本技術分野で知られているあらゆる熱センサーを用いることができる。熱電対２５２及び加熱部材２３２は、ノズル本体２２８の温度をモニターし、好ましい温度を維持するために必要な電力を加熱部材２３２に供給する制御システム（図示せず）が接続されている。
【００２２】
熱シュラウド２４０は、ノズル本体２２８の外面２２９と加熱部材２３２に連結し、両者に密接に接触している。熱シュラウド２４０は、概ね一定の壁の厚みを有する略チューブ状になっている。熱シュラウド２４０は、それぞれ、配置カラー２３０とノズル先端部２２６に隣接して配置されている第一端部２４６と第二端部２４８とを有している。熱シュラウド２４０は、第一端部２４６と第二端部２４８との間に、チューブ状のシュラウド２４０を形成するように延在する内面２４４と外面２４２をも含んでいる。熱シュラウド２４０の内径と外径は、熱シュラウド２４０の長さに沿って変化し、一体化したノズル本体２２８と加熱部材２３２の輪郭、すなわち外形に概ね適合している。しかしながら、本発明の他の実施の形態によると、熱シュラウド２４０は、十分大きな厚みを有し、加熱部材２３２をさらすことなく、一定の外径となるよう機械加工された外面を有してもよい。内面２４４と、一体化したノズル本体２２８及び加熱部材２３２との間の接触領域が、ノズル本体２２８及び加熱部材２３２のさらされている表面領域の概ね全てに等しくなるよう、熱シュラウド２４０は、ノズル本体２２８に密接な形状でフィットし、結合している。
【００２３】
熱シュラウド２４０が密接な形状でフィットすることにより、従来の熱スリーブ上の熱移動を効率よく改善する。従来の熱スリーブは、一般的に、加熱部材を接線的に、またノズル本体を小さな部分だけ接触するだけであり、構成要素との間は小さな接触面積となっている。熱シュラウド２４０が密接な形状でフィットすることは、ノズル本体２２８と加熱部材２３２の両方の利用できる表面領域の概ね全てを同時に接触させることにより、接触面積を増加させることができる。二つの表面の間の熱伝導は接触面積に直接関連するので、熱シュラウド２４０、ノズル本体２２８及び加熱部材２３２の間の接触面積が増加することによって、従来の熱スリーブ上の構成要素の間の伝導性熱伝導の効果を改善することができる。なお、熱シュラウド２４０が熱膨張する間、熱シュラウド２４０の形状がフィットしているので、熱シュラウド２４０の一部は、ノズル本体２２８及び／又は加熱部材２３２の一部に向かって拡張し、それらの間の接触や熱伝導をさらに改善する。
【００２４】
熱シュラウド２４０は、後述する図５を参照として、図示され、記載される熱シュラウドプレフォーム５４１と同様の熱シュラウドプレフォームから生成される。熱シュラウドプレフォームは、好ましい大きさに製造されたチューブである。熱シュラウドプレフォームは、特定の長さに切断する以外の操作を行う必要がないよう、最終プレフォームの内径及び外径を形成するように設計されたダイを用いて製造される引き抜き管からなってもよい。熱シュラウドプレフォームは、好ましいプレフォーム内径及び外径になるよう機械加工されたチューブでもよい。
【００２５】
プレフォームの内径と壁厚は、用いられる特定のノズル本体及び加熱部材に一致している。熱シュラウドプレフォームの内径は、スライドしてフィットするよう、一体化したノズル本体２２８及び加熱部材２３２の外径よりも約０．０２−０．２ｍｍだけ大きなサイズに概ねなっている。内径は、１７−３６ｍｍの範囲にあり、壁厚は０．２５−０．６ｍｍの範囲にあってもよい。内径と壁厚は与えられた範囲にある必要がなく、この範囲は例示に過ぎないことがわかる。熱シュラウドの内径は、プレフォームがノズル本体及び加熱部材上で熱的にフィットすることを必要とするように構成されてもよいことも分かる。内径及び外径を機械加工した後、チューブの端部は、最終的な熱シュラウドプレフォームを形成するよう角が取られる。角が取られた端部は、一体化されたノズル本体２２８と加熱部材２３２を覆うプレフォームの組立体を容易にするように設けられている。角が取られた端部は、熱シュラウド２４０の第一端部２４６に相当する。実施の形態において、プレフォームは、浸食抵抗を有するようメッキされたニッケルからなっている。このようなメッキされたニッケルは、複数又は全ての表面上、及び／又はプレフォームの孔を通って含まれている。メッキは、例えば、０．０５ｍｍから０．３ｍｍの範囲の厚みを有している。ノズル本体２２８、加熱部材２３２及びプレフォームが組み立てられた後、組立体は圧力形成装置内に配置され、このような装置は図４を参照として以下記載され、図５−１０を参照として以下に記載されるような圧力形成工程が行われる。圧力形成工程が完了した後、熱シュラウド２４０に、絶縁性セラミックコーティングが施されることも理解されるべきである。
【００２６】
熱シュラウド２４０は、ノズル本体２２８よりも高い熱伝道性を有する展性材料から作られる。例えば、ノズル本体２２８は、一般的に、２０−３５ｗ／ｍ−Ｋの範囲の熱伝導性を有するＳＳ４２０，Ｐ２０又はＨ１３のようなスチールから構成され、熱シュラウド２４０は、一般的に、１００−３９０ｗ／ｍ−Ｋ範囲の熱伝導性を有する銅又は銅合金から構成されてもよい。また、熱シュラウド２４０は、一般的に、１００−２２０ｗ／ｍ−Ｋの範囲の熱伝導性を有するアルミニウム又はアルミニウム合金や、関連技術の通常の技術を有する者によって認識される他の材料から構成されてもよい。材料は、与えられた大きさの熱シュラウドプレフォームにとって、熱シュラウドを圧力形成するのに必要とされる圧力が、ノズル本体又は加熱部材にダメージを与えないよう、十分な展性を有しているものが選ばれる。
【００２７】
本発明の別の実施の形態であるホットランナーノズル３１６が、図３Ａ及び図３Ｂに示されている。上述されたホットランナーノズル２１６と同様、ホットランナーノズル３１６は、ノズル溶融チャンネル３１４、ノズル本体３２８、ノズル先端部３２６、先端保持部３２７、加熱部材３３２、配置カラー３３０及び熱シュラウド３４０を含んでいる。ホットランナーノズル３１６は、熱シュラウド３４０に設けられた熱電対穴３４９を通過する熱電対３５３も含み、当該熱電対３５３は、熱シュラウド３４０の外面に沿って縦方向に延在し、熱電対クリップ３４０によって所定の位置で保持されている。ホットランナーノズル３１６の加熱部材３３２は、らせん状の溝３５０内に完全に配置されている。加熱部材３３２は、図２の上述されたホットランナーノズル２１６の加熱部材２３２と同様に、らせん状の溝３５０の半径方向外方には延在していない。この結果、ノズル本体３２８と加熱部材３３２が一体化すると、ノズル本体３２８の外面３２９に沿って、らせん状の凹みが形成される。熱シュラウド３４０は、らせん状の凹みを入れ、らせん状の溝３５０のさらされた表面領域及びノズル本体３２８の外面３２９に加え、さらされた熱部材３３２に接触するように構成されている。本発明の別の実施の形態によると、熱シュラウド３４０は、ノズル本体３２８の外面３２９をさらすことなく、一定の外径になるよう機械加工された外面を有する十分な厚みを有してもよい。このような実施の形態において、熱シュラウド３４０の内径は、加熱部材３３２とノズル本体３２８の外形に一致するよう、長さ方向に沿って変化もする。ノズル本体３２８と加熱部材３３２を有する熱シュラウド３４０の形状がフィットすることは、接触面積を増加させ、熱膨張する間の接触を維持させることによって、伝導性を改善する。熱シュラウド３４０は、図２に示され、上述された熱シュラウド２４０と同様に構成されている。
【００２８】
本発明の別の実施の形態、すなわちホットランナーノズル１１１６が、図１１に示されている。上述された別の実施の形態と同様、ホットランナーノズル１１１６は、ノズル入口１１１２を有するノズル溶融チャンネル１１１４、ノズル本体１１２８、ノズル先端部１１２６、先端保持部１１２７、加熱部材１１３２、配置カラー１１３０、及び第一端部１１４６と第二端部１１４８を有する熱シュラウド１１４０を含んでいる。ホットランナーノズル１１１６は熱電対１１５２も含み、熱電対１１５２は熱シュラウド１１４０内に設けられた熱電対穴１１４９を通過し、熱シュラウド１１４０の外面１１４２に沿って縦方向に延在し、熱電対クリップ１１５４によって保持されている。上述したノズルと異なり、らせん状の溝はなく、ホットランナーノズル１１１６の加熱部材１１３２は、ノズル本体１１２８の外面１１２９に配置されている。内面が、外面１１２９のさらされた表面領域に加え、加熱部材１１３２のさらされた表面領域に接触するために、熱シュラウド１１４０は、加熱部材１１３２のらせんとノズル本体１１２８の外面１１２９との間のギャップによって形成される凹みに入るよう構成されている。ノズル本体１１２８と加熱部材１１３２を有する熱シュラウド１１４０の形状がフィットすることは、接触面積を増加させ、熱膨張する間の接触を維持させることによって、伝導性を改善する。図示されるように、ノズル本体との接触を改善する四角形の横断面を有しているが、あらゆる横断面の形状を有するヒータを用いても良いことがわかる。熱シュラウド１１４０は、上述された熱シュラウド２４０、３４０と同様に構成されている。
【００２９】
熱シュラウド２４０，３４０，１１４０は、熱機能に加え、各加熱部材が、冷却状態（例えば、室温）と加熱状態（例えば、操作温度）の両方で、各ノズル本体に、隙間なくかつ密接に接触するクランプ機能も提供する。加熱部材を覆う伝導スリーブを有する既知のホットランナーノズルと異なり、熱シュラウドは、各加熱部材をノズル本体に対してさらにクランプし、ヒータと熱シュラウドとの間のあらゆるエアポケットを最小にする。さらに、熱シュラウドが凹部に延在する実施の形態において、凹部内での熱シュラウドの熱膨張は、熱シュラウドとノズル本体の外面との間の密接な接触をさらに維持する。
【００３０】
熱シュラウド２４０，３４０によって図示されたように、密接に形状がフィットすることは、図４に示された圧力形成装置と、図５−１０に図示された方法を用いることによって達成される。圧力形成装置４６０は、ホットランナーノズル４１６を形成する熱シュラウドプレフォームの外面に流体圧を加えることによって、ノズル本体４２８と加熱部材４３２を覆うように、熱シュラウドが形成され、輪郭を作られ、固定される機構になっている。圧力形成装置４６０はベース４６２上に構成され、下方圧盤４６４、上方圧盤４６６、ピストン４７１、シリンダー本体４７３、ノズル保持固定部４７４及び圧力容器組立体４７６を含むプレス４７２を含んでいる。下方圧盤４６４はベース４６２に取り付けられ、圧力容器組立体４７６は下方圧盤４６４に取り付けられるとともに、下方圧盤４６４と、ベース４６２の一部を通過して下方に延在している。ノズル保持固定部４７４は、ノズル本体４２８が、圧力容器４７８内に延在する圧力容器中空４８０内で延在するよう、ホットランナーノズル４１６を保持している。ピストン４７１とシリンダー本体４７３は、ノズル保持固定部４７４と上方圧盤４６６の間に配置されている。上方圧盤４６６と下方圧盤４６４は、複数の結合棒４６８と連結した結合棒ナット４７０によって連結されている。
【００３１】
ピストン４７１とシリンダー本体４７３は、ノズル保持固定部４７４に圧力を加える構成になっている。ピストン４７１は、液圧力によって、シリンダー本体４７３に対して移動可能となっている。一実施の形態において、ピストン４７１は、油圧力によってホットランナーノズル４１６に向かって移動し、空圧力によってホットランナーノズル４１６から離れて引っ込む。ピストン及びシリンダー本体圧力組立体が示されているが、本技術分野で知られているあらゆる直線プレスを用いてもよいことが理解される。
【００３２】
圧力容器組立体４７６は、圧力容器４７８、圧力容器ピストン４８２、圧力結合部４８４及び液圧シリンダー４８６を含んでいる。圧力容器４７８は、液体４８８を保持する圧力容器中空４８０を含み、当該液体４８８は、あらゆる液体又は気体でよく、添加物を含んでもよい。例えば、液体４８８は、さび止め剤を有する脱イオン化した水でもよい。圧力容器４７８は圧力容器中空４８０にさらされるよう、上方端部で開口し、ノズル本体４２８はそこに受け入れることができる。圧力容器ピストン４８２は圧力容器中空４８０の下方部内に配置され、そこでスライドすることができる。圧力容器ピストン４８２は、圧力容器結合部４８４によって液体シリンダー４８６に連結されている。液体シリンダー４８６は、圧力容器中空４８０内で圧力容器ピストン４８２を移動させる直線アクチュエータである。
【００３３】
ピストン４７１、シリンダー本体４７３及び圧力容器ピストン４８２は、本技術分野の通常の技術を有する者によって知られ、市販されているあらゆるピストン組立体でよい。例えば、このようなピストン組立体は、Milwaukee, WisconsinのEnerpacから市販されている。
【００３４】
ノズル保持固定部４７４は、圧力容器中空４８０内で、ノズル本体４２８を保持する構成になっている。ノズル本体４２８がノズル保持固定部４７４内に配置され、ノズル保持固定部４７４が圧力容器４７８上に配置されているとき、ノズル保持固定部４７４は圧力容器中空４８０の開口部を密閉する。圧力容器中空４８０が密閉されると、圧力容器中空４８０内で圧力容器ピストン４８２が動くことによって、圧力容器中空４８０内の流体圧は、後述する圧力形成方法が実行されるよう、変化する。液体４８８の圧力が増加したとき、圧力容器４７８の力が抜けないよう、ピストン４７１はノズル保持固定部４７４上に圧力を加える。
【００３５】
圧力形成装置４６０を用いる方法が図５−１０に図示されている。図５はこの方法の第一工程を示し、ノズル本体４２８と加熱部材４３２が連結され、熱シュラウドプレフォームがノズル本体４２８と加熱部材４３２を覆うように配置されている。図５に示される構成は、構成要素の間の伝導性が不十分な従来の熱スリーブの構成に、概ね相当している。
【００３６】
次の工程は、図６に示すように、熱シュラウドプレフォーム５４１と、一体化したノズル本体４２８及び加熱部材４３２との間の空隙６９０を、シール材６９２によって、両端で密閉する。シール材６９２は硬化させることができる。硬化したシール材６９２は、液体が空隙６９０に進入することを防止することができる。シール材６９２は、加熱されたワックスのような材料や、硬化された液体材料内に一体化したノズル本体４２８、加熱部材４３２及びプレフォーム５４１を浸すことによって、ノズル本体４２８及びプレフォーム５４１に適用されてもよい。例えば、一体化された構成要素を、圧力形成装置４６０内に挿入される前に固化する低融点熱可塑性エラストマーに浸しても良い。
【００３７】
次に、図７に示すように、熱シュラウドプレフォーム５４１、ノズル本体４２８及び加熱部材４３２を、ノズル保持固定部４７４に挿入する。ノズル保持固定部４７４は、ノズル本体４２８と熱シュラウドプレフォーム５４１がノズル保持固定部４７４の底面７７５下方に延在するようノズル本体４２８の頂点部を保持する。
【００３８】
図８は、下方圧盤４６４によって保持された圧力容器組立体４７６の圧力容器４７８上に挿入されたノズル保持固定部４７４を示している。図示されるように、ノズル保持固定部４７４は、熱シュラウドプレフォーム５４１が、本実施の形態においては水からなる液体４８８が満たされた圧力容器中空４８８内で延在するよう、ノズル本体４２８を保持する。
【００３９】
次に、図９に示されるように、上方圧盤４６６、ピストン４７１及びシリンダー本体４７３は、ノズル保持固定部４７４上に配置されている。上方圧盤４６６と下方圧盤４６４は、ピストン５７１、シリンダー本体４７３、ノズル保持固定部４７４及び圧力容器４７８をその間で保持するよう、結合棒４６８で連結されている。プレス４７２の積量は、圧力容器４７８の突出領域に比例するよう選択される。
【００４０】
次に、図１０に示されるように、圧力がプレス４７２によってプレス保持固定部４７４に加えられ、その間、液体４８８の圧力が増加する。液体４８８の圧力を増加させるにつれて、プレフォームを一体化したノズル本体４２８と加熱部材４３２に、密接に形状をフィットさせることによって、熱シュラウドプレフォーム５４１を熱シュラウド１０４０に変換することができる。実施の形態において、０．７５ｍｍの壁厚を有する熱シュラウドプレフォーム５４１は、熱シュラウド１０４０内で形状がフィットするよう、約２８，０００−５５，０００ｐｓｉとなる必要がある。熱シュラウドプレフォーム５４１を熱シュラウド１０４０に変換するため、十分な圧力が加えられると、液体４８８の圧力とプレス４７２によって加えられる圧力が減少する。
【００４１】
最終工程において、ノズル保持固定部４７４から上方圧盤４６６、ピストン４７１及びシリンダー本体４７３を取り除く必要がある。上方圧盤４６６、ピストン４７１及びシリンダー本体４７３が取り除かれると、次に、加熱部材４３２と熱シュラウド１０４０が取り除かれ、シール材６９２が取り除かれる。本発明の別の実施の形態による方法において、熱シュラウド１０４０は、次に、一定の外径を有するよう機械加工される。
【００４２】
ノズルが、圧力容器内の液体にさらされないよう、方法を修正してもよいことが分かるべきである。例えば、柔軟性のある中敷きが、ノズルと液体との間に配置されてもよい。別の実施の形態として、加圧液体による隔壁の膨張によって、熱シュラウドプレフォームが流体圧を受けるよう、ドーナツ形をした隔壁を熱シュラウドプレフォームの周りに配置してもよい。
【００４３】
一体化されたノズル本体と加熱部材は、様々な構成を有してもよいことは理解されるべきである。例えば、加熱部材はノズル本体の外面を超えた側面外方に延在したり、加熱部材はノズル本体の外面下方で凹んだり、加熱部材はノズル本体の外面で平らになったりしてもよい。加熱部材が外面で平らになると、加熱部材とらせん状の溝との間に隙間が存在し、図３に示す熱シュラウド３４０と同様に、熱シュラウドはそれらの隙間を満たすように圧力形成される。
【００４４】
熱シュラウドは同時に複数のノズル上に圧力形成されてもよいことは、さらに理解されるべきである。このような同時形成は、複数のノズル本体を保持するよう設計されたノズル保持固定部と、増加した容量を有する圧力形成装置によって、実行される。
【００４５】
詳細な明細書から発明の多くの特徴及び利点が明らかになり、そして、本発明の精神と範囲の内部にある本発明のこのような特徴及び利点をカバーすることが、添付された請求項によって意図されている。さらに、本技術分野の技術者には、複数の修正や変更が容易に思いつくので、本発明を、図示されたり記載されたりした正確な構成や操作に限定することは好ましくなく、従って、全ての適切な修正及び均等物を、本発明の範囲内で用いてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００４６】
【図１】射出成形装置の横断面図。
【図２】本発明の実施の形態による射出成形ホットランナーノズルの横断面図。
【図３Ａ】本発明の別の実施の形態による射出成形ホットランナーノズルの側方図。
【図３Ｂ】図３Ａに示した射出成形ホットランナーノズルの横断面図。
【図４】本発明によるノズルを形成する装置の横断面図。
【図５】本発明によるノズルを作る方法の工程を示した図。
【図６】本発明によるノズルを作る方法の工程を示した図。
【図７】本発明によるノズルを作る方法の工程を示した図。
【図８】本発明によるノズルを作る方法の工程を示した図。
【図９】本発明によるノズルを作る方法の工程を示した図。
【図１０】本発明によるノズルを作る方法の工程を示した図。
【図１１】本発明の別の実施の形態による射出成形ホットランナーノズルの横断面図。
【図１】
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【図２】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【外国語明細書】
2006321233000001.pdf