(57)【要約】ステム先端部分１０２を含み、また、ステム先端部分１０２に対して位置付けられる樹脂保持機構１０４を含む、金型工具アセンブリ１００。
2013523497.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
金型工具アセンブリ（１００）であって、
ステム先端部分（１０２）と、
前記ステム先端部分（１０２）に対して位置付けられる樹脂保持機構（１０４）と、
を備える、金型工具アセンブリ。
【請求項２】
金型工具アセンブリ（１００）であって、
前記樹脂保持機構（１０４）は、離型作業時に成形品（１１４）がゲートオリフィス（１０６）から離れる際に、前記成形品（１１４）がゲート残留樹脂（１１６）から分離することに応じて、前記ゲート残留樹脂（１１６）を少なくとも部分的に保持するように構成されている、請求項１に記載の金型工具アセンブリ。
【請求項３】
金型工具アセンブリ（１００）であって、
前記ステム先端部分（１０２）は、ゲート本体（１０８）によって画定されているゲートオリフィス（１０６）と相互作用するように構成されており、前記ゲートオリフィス（１０６）は、金型アセンブリ（１１２）によって画定されている金型キャビティ（１１０）につながっており、前記金型キャビティ（１１０）は、樹脂（１１３）を受け入れ、かつ成形品（１１４）を成形するように構成されており、ゲート残留樹脂（１１６）は、前記ステム先端部分（１０２）が前記ゲートオリフィス（１０６）内に位置付けられることに応じて、前記ゲートオリフィス（１０６）内に位置付けられ、前記ゲート残留樹脂（１１６）は、前記金型キャビティ（１１０）内で成形される前記成形品（１１４）に接続されており、
前記樹脂保持機構（１０４）は、離型作業時に前記成形品（１１４）が前記ゲートオリフィス（１０６）から離れる際に、前記成形品（１１４）が前記ゲート残留樹脂（１１６）から分離することに応じて、前記ゲート残留樹脂（１１６）を少なくとも部分的に保持するように構成されている、請求項１に記載の金型工具アセンブリ。
【請求項４】
金型工具アセンブリ（１００）であって、
前記ステム先端部分（１０２）は、ノズル本体（１２２）の溶融物通路（１２０）内に摺動可能に受け入れられている弁ステム（１１８）から延びている、請求項３に記載の金型工具アセンブリ。
【請求項５】
金型工具アセンブリ（１００）であって、
前記ステム先端部分（１０２）は前記ゲートオリフィス（１０６）に対して移動可能である、請求項３に記載の金型工具アセンブリ。
【請求項６】
金型工具アセンブリ（１００）であって、
前記樹脂保持機構（１０４）は、
前記ゲートオリフィス（１０６）内で前記ゲート本体（１０８）に位置付けられる、金型ゲートのテクスチャード加工面（１２４）であって、前記ステム先端部分（１０２）が前記金型ゲートのテクスチャード加工面（１２４）の近位に移動すると、前記ステム先端部分（１０２）に対面する、金型ゲートのテクスチャード加工面（１２４）を含む、請求項３に記載の金型工具アセンブリ。
【請求項７】
金型工具アセンブリ（１００）であって、
前記樹脂保持機構（１０４）は、
前記ステム先端部分（１０２）に位置付けられる、ステム先端のテクスチャード加工面（１２６）であって、前記ステム先端部分（１０２）が前記ゲート本体（１０８）の近位に移動すると、前記ゲートオリフィス（１０６）内で前記ゲート本体（１０８）に対面する、ステム先端のテクスチャード加工面（１２６）を含む、請求項３に記載の金型工具アセンブリ。
【請求項８】
金型工具アセンブリ（１００）であって、
前記樹脂保持機構（１０４）は、
前記ゲートオリフィス（１０６）内で前記ゲート本体（１０８）に位置付けられる、金型ゲートのテクスチャード加工面（１２４）であって、前記ステム先端部分（１０２）が前記金型ゲートのテクスチャード加工面（１２４）の近位に移動すると、前記ステム先端部分（１０２）に対面する、金型ゲートのテクスチャード加工面（１２４）と、
前記ステム先端部分（１０２）に位置付けられる、ステム先端のテクスチャード加工面（１２６）であって、前記ステム先端部分（１０２）が前記ゲート本体（１０８）の近位に移動すると、前記ゲートオリフィス（１０６）内で前記ゲート本体（１０８）に対面する、ステム先端のテクスチャード加工面（１２６）を含む、請求項３に記載の金型工具アセンブリ。
【請求項９】
金型工具アセンブリ（１００）であって、
前記樹脂保持機構（１０４）は、前記ステム先端部分（１０２）に位置付けられるテクスチャード加工面の形成によって実現される、請求項１に記載の金型工具アセンブリ。
【請求項１０】
金型工具アセンブリ（１００）であって、
前記ステム先端のテクスチャード加工面（１２６）は、グリットブラスト、放電加工、エッチング及び機械加工のうちのいずれか１つによって作製される、請求項７又は８に記載の金型工具アセンブリ。
【請求項１１】
金型工具アセンブリ（１００）であって、
前記金型ゲートのテクスチャード加工面（１２４）は、グリットブラスト、放電加工、エッチング及び機械加工のうちのいずれか１つによって作製される、請求項６又は８に記載の金型工具アセンブリ。
【請求項１２】
請求項１〜１０のいずれか一項に記載の前記金型工具アセンブリ（１００）を有する成形システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の一態様は、包括的には、ステム先端部分に対して位置付けられる樹脂保持機構を含む（ただし、それに限定されない（nit not limited to））、金型工具アセンブリに関する（ただし、それに限定されない）。
【背景技術】
【０００２】
最初の人工プラスチックは、アレキサンダー・パークスによって１８５１年にイギリスで発明された。パークス氏はその物質を１８６２年のロンドン万国博覧会で公に展示し、パークシンと命名した。パークシンはセルロースから得られ、加熱して成形することができ、冷却されるとその形状を保持することができる。しかしながら、パークシンは製造に費用がかかり、割れが生じやすく、かつ可燃性が高かった。１８６８年に、アメリカの発明家ジョン・ウェズリー・ハイアットが、完成形に処理できるようにパークスの発明を改良し、セルロイドと命名したプラスチック材料を開発した。ハイアットは１８７２年に最初の射出成形機の特許を取得した。この射出成形機は、プラスチックを被加熱シリンダーを通して金型へ射出するのにプランジャーを用い、大型の皮下注射器のように働くものであった。産業は、第二次世界大戦が安価な大量生産品の大きな需要をもたらしたために１９４０年代に急速に拡大した。１９４６年に、アメリカの発明家ジェームス・ワトソン・ヘンドリーが最初のスクリュー射出成形機を作った。この成形機により、材料を射出前に混合することも可能となり、そのため、射出前に、着色プラスチック又は再生プラスチックをバージン材料に加えて完全に混合することができた。１９７０年代に、ヘンドリーが最初のガスアシスト射出成形法の開発を始めた。
【０００３】
射出成形機は材料ホッパーと、射出ラム又はスクリュー式プランジャーと、加熱ユニットとからなる。これらは、プレスとしても知られており、成形品が内部で成形される金型を保持する。プレスは、成形機が加えることができる型締め力の量を表すトン数によって定格される。この力は射出プロセスの間、金型を閉じた状態に維持する。トン数は５トン未満〜６０００トンまで様々とすることができ、より高い数字は比較的少ない製造作業において用いられる。必要とされる総型締め力は、成形される部品の突出面積によって決まる。この突出面積は、突出面積の各平方インチあたり２トン〜８トンの型締め力で乗算される。大まかには、平方インチあたり４トン又は５トンが大半の製品に用いられ得る。プラスチック材料は、非常に硬い場合、金型を充填するのにより大きな射出圧力、したがって、金型を閉じた状態に保持するのにより大きな型締めトン数を必要とする。必要とされる力は、用いる材料と部品のサイズとによっても決まる可能性があり、部品が大きいほど高い型締め力が必要となる。射出成形によれば、粒状プラスチックが重力によってホッパーから被加熱バレルへ給送される。この顆粒がスクリュー式プランジャーによって低速で前進するにつれて、プラスチックは被加熱チャンバーへ押し進められ、被加熱チャンバーにおいて溶融する。プランジャーが進むにつれて、溶融したプラスチックは、金型に対向してあるノズルを通って押し進められることで、ゲート・ランナーシステムを通って金型キャビティに入ることが可能となる。金型が低温に維持されているため、プラスチックは金型に充填されるとまもなく固化する。金型アセンブリ又はダイは、成形時にプラスチック部品を製造するのに用いられる工具を説明するために使用される用語である。金型アセンブリは、数千もの部品が製造される大量生産において用いられる。金型は通常、硬化鋼等から構成される。ホットランナーシステムは、プラスチック物品の製造のために、金型アセンブリとともに、成形システムにおいて用いられる。通常、ホットランナーシステム及び金型アセンブリは、成形システムとは別個に販売及び供給することができる工具として扱われる。
【０００４】
特許文献１が、シールを形成するために作業物質が滲出することができる空隙によって囲まれているノズル構造を有する高速射出成形機を開示している。
【０００５】
特許文献２が、溶融した樹脂の供給源から金型キャビティへプラスチック樹脂を射出成型するための射出ノズルを開示している。
【０００６】
特許文献３が、耐摩耗性の低熱伝導材料から形成されている第１の部分と、高熱伝導材料から形成されている第２の部分とを有する射出成形機用金型ゲートインサートを開示している。
【０００７】
特許文献４が、痕跡部に隣接しているキャビティプレートに設けられた取替え可能なインサートを含むとともに、痕跡部よりも直径が小さい、通路とシール部分とを有するゲートを有する、射出成形物品用射出成形装置を開示している。
【０００８】
特許文献５が、射出成形システムと、金型セクションが閉鎖状態にある時にコーティング組成物を金型内に供給するように、この成形システムと機能するように適合された分配装置とを開示している。
【０００９】
特許文献６が、ノズル本体と、ノズル先端と、ノズル先端をノズル本体に取り付けるシール・取付け要素とを含む、射出成形機用ノズルシステムを開示している。
【００１０】
特許文献７が、痕跡部に隣接しているキャビティプレートに設けられた取替え可能なインサートを含むとともに、痕跡部よりも直径が小さい、通路とシール部分とを有するゲートを有する、射出成形物品用射出成形装置を開示している。
【００１１】
特許文献８が、割り型の大型凹部内に進入するノズルを有し、ノズルの一部が大型凹部に収容される、射出成形装置用ノズル構造を開示している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１２】
【特許文献１】米国特許第４２１２６２５号明細書
【特許文献２】米国特許第６２１４２７５号明細書
【特許文献３】米国特許第６２２０８５０号明細書
【特許文献４】米国特許第７０３７１０３号明細書
【特許文献５】米国特許第７５４７４０４号明細書
【特許文献６】米国特許出願公開第２００３／０８２２６６号明細書
【特許文献７】米国特許出願公開第２００４／０５８０３１号明細書
【特許文献８】米国特許出願公開第２００８／２４１３００号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
本発明者らは、粗悪な品質の成形品又は成形部品を図らずも製造する既知の成形システムに関連する課題を調査した。本発明者らは、多くの研究の後、以下で述べる課題及びその解決策の見解に至り、この見解は公に知られていないと考えている。
【００１４】
ホットランナー産業において、プランジャー型弁ステムの使用に関する課題が絶えずある。ステム端の円筒部分とキャビティゲートの直径との間に必要なスペースがある。スペースは通常、組立てられると非常に狭くなり（５ミクロン〜１０ミクロン又はそれ未満）、したがって、通常、高精度の機械を用いて、表面が非常に滑らかな表面仕上げに作られ、高研磨面の仕上げに近づく。ゲート直径内の溶融したプラスチックは、キャビティに入るステムの移動によって変位するため、ステムの円筒端とゲート直径との間の間隙に押し込まれる。成形部品が、離型が可能になるのに十分に冷却されると、ステム／ゲートの間隙内のプラスチックが成形品によって間隙から「引き」出される傾向がある可能性があり、その結果、「クラウン」すなわちクラウン状の残痕（crown witness）と呼ばれることが多い、不所望すなわち望ましくない残痕のリング（witness ring）が生じる。クラウン状の残痕は通常、目立つものであり、成形品の美観を損ねる。ゲートオリフィス及び円筒のステム端が研磨テクスチャーである場合、不都合にも、プラスチックが成形品と一緒に滑り出やすくなる。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
上記の課題を解決するために、一態様によれば、金型工具アセンブリ１００であって、ステム先端部分１０２を含み、また、ステム先端部分１０２に対して位置付けられる樹脂保持機構１０４を含む、金型工具アセンブリが提供される。上記解決策の技術的効果は、成形品のクラウン状の残痕の量を減らすことによって成形品の美観を向上させることである。
【００１６】
ここで、非限定的な実施形態の他の態様及び特徴が、添付の図面とともに非限定的な実施形態の以下の詳細な説明を検討すれば当業者には明らかになるであろう。
【００１７】
非限定的な実施形態は、非限定的な実施形態の以下の詳細な説明を添付の図面と併せて参照するとより完全に理解されるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１Ａ】金型工具アセンブリ１００の概略図である。
【図１Ｂ】図１Ａの金型工具アセンブリ１００を用いることによって作られた成形品１１４の概略図である。
【図２Ａ】図１Ａの金型工具アセンブリ１００の拡大図である。
【図２Ｂ】図１Ａの金型工具アセンブリ１００の拡大図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
図面は必ずしも縮尺通りには描かれておらず、仮想線、概略図及び部分図によって示される場合がある。特定の場合では、実施形態の理解に必要ではない細部（及び／又は他の細部の把握を難しくする細部）は省略されている場合がある。
【００２０】
図１Ａは、金型工具アセンブリ１００の概略図を示す。金型工具アセンブリ１００は、当業者に既知である構成部材を含むことができ、これらの既知の構成部材は、本明細書では記載しない。これらの既知の構成部材は、少なくとも一部が（例えば）以下の参考文献：（ｉ）OSSWALD/TURNG/GRAMANN著「射出成形ハンドブック（Injection Molding Handbook）」（ISBN: 3-446-21669-2）、（ｉｉ）ROSATO AND ROSATO著「射出成形ハンドブック（Injection Molding Handbook）」（ISBN: 0-412-99381-3）、（ｉｉｉ）JOHANNABER著「射出成形システム（Injection Molding Systems）」（第３版）（ISBN: 3-446-17733-7）、及び／又は、（ｉｖ）BEAUMONT著「ランナーとゲートの設計ハンドブック（Runner and Gating Design Handbook）」（ISBN: 1-446-22672-9）に記載されている。本特許出願の目的から、「含む（ただし、限定されない）（includes (but is not limited to)）」という句は「備える（comprising）」という語に等しいことが理解されるであろう。「備える」という語は、特許請求の範囲のプリアンブルと、発明自体が実際に何であるかを規定する特許請求の範囲に記載されている特定の要素とを関連付ける移行句又は移行語である。移行句は、特許請求の範囲を限定するものとして働き、被疑装置（等）が特許の特許請求の範囲よりも多いか又は少ない要素を含んでいる場合は、類似の装置、方法又は構成部分が特許を侵害しているか否かを示す。「備える」という語は、特許請求の範囲において特定されている要素がどんなものであってもそれにプリアンブルを限定しないため、最も広範な移行形式であるオープンな移行句（open transition）として扱われる。
【００２１】
金型工具アセンブリ１００は、（ｉ）ステム先端部分１０２と、（ｉｉ）樹脂保持機構１０４とを含む（ただし、それらに限定されない）。樹脂保持機構１０４は、ステム先端部分１０２に対して位置付けられる。ステム先端部分１０２は、開位置（樹脂が流れることができる）と閉位置（樹脂が流れることを阻止する）との間で移動可能である。ステム先端部分１０２は弁ステム１１８から延びている。弁ステム１１８は、ノズル本体１２２の溶融物通路１２０内に摺動可能に受け入れられている。より詳細には、ステム先端部分１０２は、ゲート本体１０８によって画定されているゲートオリフィス１０６と相互作用するように構成されている。「相互作用」の意味は、ステム先端部分１０２がゲートオリフィス１０６に対して移動可能であるということである。ゲートオリフィス１０６は、金型アセンブリ１１２によって画定されている金型キャビティ１１０につながっている。金型キャビティ１１０は、（ｉ）樹脂１１３を受け入れ、かつ（ｉｉ）成形品１１４を成形するように構成されている。ステム先端部分１０２が開位置へ移動される場合、樹脂１１３は金型キャビティ１１０へ流れることができ、ステム先端部分１０２が閉位置へ移動される場合、樹脂１１３は金型キャビティ１１０へ流れることを阻止される。
【００２２】
第１の作業において、ステム先端部分１０２は開位置に配置され、そのため、ステム先端部分１０２がゲートオリフィス１０６から離れることによって、樹脂１１３が金型キャビティ１１０を充填することが可能となる。
【００２３】
第２の作業において、ステム先端部分１０２は閉位置に配置され、そのため、ステム先端部分１０２がゲートオリフィス１０６内に位置付けられるように移動することによって、樹脂１１３が流れることを阻止する。ステム先端部分１０２の閉位置では、ステム先端部分１０２がゲートオリフィス１０６内に位置付けられることに応じて、ゲート残留（gate-residing）樹脂１１６がゲートオリフィス１０６内に位置付けられることが理解されるであろう。加えて、ゲート残留樹脂１１６は、金型キャビティ１１０内で成形される成形品１１４とつながっている。金型工具アセンブリ１００の構成により、成形品１１４を金型キャビティ１１０から取り出すことになる場合に、最小限量のゲート残留樹脂１１６がゲートオリフィス１０６から取り去られる。より詳細には、樹脂保持機構１０４は、成形品１１４が離型作業時にゲートオリフィス１０６から離れる際にゲート残留樹脂１１６から分離する成形品１１４に応じて、ゲート残留樹脂１１６を少なくとも部分的に保持するように構成されている。成形品１１４は、離型作業時に金型キャビティ１１０から取り出される。また、離型される成形品１１４に生じるクラウン状の残痕の量が（図１Ｂに示されているように）最小限となる。
【００２４】
例として、樹脂保持機構１０４は、ゲート本体１０８のゲートオリフィス１０６内に位置付けられる、金型ゲートのテクスチャード加工面１２４であって、ステム先端部分１０２が金型ゲートのテクスチャード加工面１２４の近位に移動するとステム先端部分１０２に対面する、金型ゲートのテクスチャード加工面１２４を含むことができる（ただし、それに限定されない）。
【００２５】
別の例として、樹脂保持機構１０４は、ステム先端部分１０２に位置付けられる、ステム先端のテクスチャード加工面１２６であって、ステム先端部分１０２がゲート本体１０８の近位に移動するとゲート本体１０８のゲートオリフィス１０６に対面する、ステム先端のテクスチャード加工面１２６を含むことができる（ただし、それに限定されない）。
【００２６】
更なる別の例として、樹脂保持機構１０４は、（ｉ）金型ゲートのテクスチャード加工面１２４と、（ｉｉ）ステム先端のテクスチャード加工面１２６との双方を用いる組合せを含むことができる（ただし、それに限定されない）。
【００２７】
金型ゲートのテクスチャード加工面１２４及びステム先端のテクスチャード加工面１２６は、サンド（グリット）ブラスト法、エッチング法、放電加工（ＥＤＭ）法、溝削り及びレーザーアブレーション、グリットブラスト並びに／又は機械加工等によって、非平滑面として作製することができる。テクスチャード加工面は作製することができ、かつ／又は施すことができる。「テクスチャード加工面」の定義は、成形品１１４に生じるクラウン状の残痕が最小限の量であるように、可能な限り多くのゲート残留樹脂１１６を把持又は保持する機能を提供する十分な粗さを有する面である。テクスチャード加工面は、ゲートオリフィス１０６を囲む内面に配置することができ、かつ／又はステム先端部分１０２の外面に配置することができる。ステム及び／又はゲートは摩耗するため、樹脂保持機構１０４を再生させるためにテクスチャード加工面を再度施すことができる。金型工具アセンブリ１００は有利には、許容差を大きくし隙間を増やすことを可能にすることによって、経済的な製造性を高めることもできる。したがって、表面のより程度の強いテクスチャード加工を用いることもでき、この構成は、非常に強力な冷却等を行うゲートインサートの場合に特に有利であり得る。
【００２８】
図１Ｂは、図１Ａの金型工具アセンブリ１００を用いることによって作られる成形品１１４の概略図を示す。ステム先端部分１０２の外面のテクスチャード加工は、ステム先端部分１０２とゲートオリフィス１０６の直径との間に位置する間隙内に残留している樹脂に把持用アンダーカットを促進するのに役立つ。把持用アンダーカットは、間隙内にある樹脂が引き出されて成形品１１４に付着することを阻止する、把持による抵抗を提供するのに役立ち得る。把持用アンダーカットがキャビティ成形面とステム先端部分１０２との交点に裂け目を生じさせることで、よりきれいな裂け目が得られ、かつ／又は成形品１１４のクラウン状の残痕１３０が小さいものとなる。
【００２９】
図２Ａ及び図２Ｂは、図１Ａの金型工具アセンブリ１００の拡大図を示す。図１Ａは、弁ステム１１８が閉位置に配置されている状態の金型キャビティ１１０内に位置付けられている成形品１１４を示していることが理解されるであろう。図２Ａは、金型工具アセンブリ１００と、ステム先端部分１０２とゲートオリフィス１０６との間の間隙（すなわち、クリアランス）との拡大図を示す。図２Ｂは、グリップ機構と呼ぶことができる樹脂保持機構１０４を提供するための、間隙のステム側にあるテクスチャード加工面を示す。樹脂保持機構１０４は、間隙内の樹脂を把持し、把持した樹脂が離型作業時に成形品１１４と一緒に滑り出ることを阻止する。図１Ｂは、テクスチャード加工した間隙仕上げを用いることにより、生じるクラウン状のバリの量が低減することを示す。
【００３０】
本発明の範囲は独立請求項によって与えられる範囲に限定されることが理解され、また、本発明の範囲が（ｉ）従属請求項、（ｉｉ）非限定的な実施形態の詳細な説明、（ｉｉｉ）概要、（ｉｖ）要約書、及び／又は（ｖ）本特許出願以外（すなわち、出願時、審査時及び／又は付与時の本出願以外）において与えられる説明に限定されないことが理解される。本特許出願の目的から、「含む（ただし、限定されない）」という句は「備える」という語に等しいことが理解される。「備える」という語は、特許請求の範囲のプリアンブルと、発明自体が実際に何であるかを規定する特許請求の範囲に記載されている特定の要素とを関連付ける移行句又は移行語である。移行句は、特許請求の範囲を限定するものとして働き、被疑装置（等）が特許の特許請求の範囲よりも多いか又は少ない要素を含んでいる場合は、類似の装置、方法又は構成部分が特許を侵害しているか否かを示す。「備える」という語は、特許請求の範囲において特定されている要素がどんなものであってもそれにプリアンブルを限定しないため、最も広範な移行形式であるオープンな移行句として扱われる。上記の記載は、非限定的な実施形態を概説していることに留意されたい。したがって、この説明は特定の非限定的な実施形態についてなされたものであるが、本発明の範囲は他の構成及び用途に適していると共に適用可能である。独立請求項の範囲から逸脱することなく、非限定的な実施形態に対する変更をもたらすことができる。非限定的な実施形態は、例示に過ぎないことが理解される。
【図１Ａ】
2013523497.tif 000003
【図１Ｂ】
2013523497.tif 000004
【図２Ａ】
2013523497.tif 000005
【図２Ｂ】
2013523497.tif 000006
【国際調査報告】
2013523497.tif 000007
2013523497.tif 000008