(57)【要約】【課題】シリンダー部の熱膨張によるシリンダー部の寸法変化によっても問題の生じないホットランナー型金型用ゲートバルブを提供する。【解決手段】ゲートバルブは、センターピン２０、及び、シリンダー部から構成されており、軸線方向に沿ったセンターピン２０の移動によって、シリンダー部の先端部の開閉が制御され、シリンダー部は、軸線方向に接合された少なくとも２つのシリンダー部材３０，３１から構成され、シリンダー部材３０，３１に加えられる熱に起因してシリンダー部材３０，３１が膨張・収縮するとき、各シリンダー部材３０，３１は、軸線方向に沿って相対的に変位可能である。【選択図】　図１
2004050424.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
センターピン、及び、シリンダー部から構成されたホットランナー型金型用ゲートバルブであって、
軸線方向に沿ったセンターピンの移動によって、シリンダー部の先端部の開閉が制御され、
シリンダー部は、軸線方向に接合された少なくとも２つのシリンダー部材から構成され、
シリンダー部材に加えられる熱に起因してシリンダー部材が膨張・収縮するとき、各シリンダー部材は、軸線方向に沿って相対的に変位可能であることを特徴とするホットランナー型金型用ゲートバルブ。
【請求項２】
センターピンの外面には突起部が設けられており、
シリンダー部の先端部を構成するシリンダー部材の内面には、該突起部と係合する当たり面が設けられており、
該突起部と当たり面との係合によって、センターピンの最前進位置が規定されることを特徴とする請求項１に記載のホットランナー型金型用ゲートバルブ。
【請求項３】
隣接するシリンダー部材に対するシリンダー部材の接合部は、シリンダー部材の内面から軸線方向に対して略垂直に延びる第１面と、第１面から軸線方向に対して平行に延びる第２面と、第２面から軸線方向に対して略垂直に延びる第３面とから構成されていることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のホットランナー型金型用ゲートバルブ。
【請求項４】
隣接するシリンダー部材の第１面の間の隙間は、０．１ｍｍ以上であることを特徴とする請求項３に記載のホットランナー型金型用ゲートバルブ。
【請求項５】
隣接するシリンダー部材の第１面の間の隙間には、シリンダー部材を構成する材料の弾性率よりも低い弾性率を有するパッキング部材が挟み込まれていることを特徴とする請求項３又は請求項４に記載のホットランナー型金型用ゲートバルブ。
【請求項６】
パッキング部材の弾性率は、シリンダー部材を構成する材料の弾性率の１／１０以下であることを特徴とする請求項５に記載のホットランナー型金型用ゲートバルブ。
【請求項７】
シリンダー部の先端部を構成するシリンダー部材に設けられ、センターピンが摺動する貫通孔の、軸線方向に対して垂直な面における断面形状は円形であることを特徴とする請求項１乃至請求項６のいずれか１項に記載のホットランナー型金型用ゲートバルブ。
【請求項８】
シリンダー部の最後端を構成するシリンダー部材は、金型に取り付けられていることを特徴とする請求項１乃至請求項７のいずれか１項に記載のホットランナー型金型用ゲートバルブ。
【請求項９】
シリンダー部の外面には第１の加熱手段が配設され、
センターピンの内部には第２の加熱手段が配設され、
第１の加熱手段と第２の加熱手段とは、相互に独立して制御されることを特徴とする請求項１乃至請求項８のいずれか１項に記載のホットランナー型金型用ゲートバルブ。
【請求項１０】
センターピンの内部には、センターピンの一部分の外面と、該外面に対面するシリンダー部の内面とによって形成される空間に連通した樹脂流路が形成されていることを特徴とする請求項１乃至請求項８のいずれか１項に記載のホットランナー型金型用ゲートバルブ。
【請求項１１】
固定金型部及び可動金型部を備え、
固定金型部と可動金型部を型締めしたときキャビティが形成され、
固定金型部には、ホットランナーが設けられ、且つ、ホットランナー型金型用ゲートバルブが配設され、
該ホットランナー型金型用ゲートバルブは、センターピン、及び、シリンダー部から構成されており、
軸線方向に沿ったセンターピンの移動によって、シリンダー部の先端部の開閉が制御され、
シリンダー部は、軸線方向に接合された少なくとも２つのシリンダー部材から構成され、
シリンダー部材に加えられる熱に起因してシリンダー部材が膨張・収縮するとき、各シリンダー部材は、軸線方向に沿って相対的に変位可能である金型組立体を用いた射出成形方法であって、
（Ａ）固定金型部と可動金型部とを型締めしてキャビティを形成し、
（Ｂ）軸線方向に沿ってセンターピンを後退させてセンターピンを最後進位置に位置せしめてシリンダー部の先端部を開状態とした後、ホットランナー及びホットランナー型金型用ゲートバルブを介して溶融樹脂をキャビティ内に射出し、（Ｃ）溶融樹脂のキャビティ内への射出完了後、軸線方向に沿ってセンターピンを前進させてセンターピンを最前進位置に位置せしめてシリンダー部の先端部を閉状態とし、センターピンの最後進位置から最前進位置への移動に伴いシリンダー部内の溶融樹脂をキャビティ内に押し出し、以て、該溶融樹脂によって、キャビティ内の溶融樹脂の冷却に伴う体積収縮を補填することを特徴とする射出成形方法。
【請求項１２】
キャビティの体積をＶ０、センターピンの最後進位置から最前進位置への移動に伴いキャビティ内に押し出されるシリンダー部内の溶融樹脂の体積をＶ１としたとき、０．０１Ｖ０≦Ｖ１≦０．２Ｖ０を満足することを特徴とする請求項１１に記載の射出成形方法。
【請求項１３】
０．０３Ｖ０≦Ｖ１≦０．１３Ｖ０を満足することを特徴とする請求項１２に記載の射出成形方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、射出成形において使用されるホットランナー型金型用ゲートバルブ、及び、係るホットランナー型金型用ゲートバルブが配設された金型組立体を用いた射出成形方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
射出成形機の射出用シリンダーにおいて可塑化・溶融された熱可塑性樹脂をマニホールドで分配し、成形サイクルの全期間に亙って次の射出が可能なように、金型に設けられた樹脂流路を常に加熱された状態とするホットランナー型金型が、多く、使用されている。溶融熱可塑性樹脂は金型に設けられたキャビティ内にゲート部から射出されるが、射出時を除き、ゲート部からキャビティへと溶融熱可塑性樹脂が漏れ出ないようにゲート部は閉鎖されている。
【０００３】
このようなゲート部は、図８及び図９に模式的な一部断面図を示すように、センターピン２０、及び、シリンダー部１３０から構成されている。金型に設けられたキャビティ１１に面したシリンダー部１３０の先端部には貫通孔（ゲート孔）１３７が設けられている。そして、センターピン２０は、油圧あるいは空気圧を利用した駆動装置（図示せず）によって、シリンダー部１３０の内部及び貫通孔１３７内を、軸線方向に対して平行な方向に移動可能である。シリンダー部１３０の後端部は、固定金型部１０に取り付けられ、ホットランナー（図示せず）と連通している。センターピン２０が最前進位置にあるとき、貫通孔１３７はセンターピン２０によって閉鎖され（図８参照）、センターピン２０が最後進位置にあるとき、センターピン２０は貫通孔１３７から抜き出され、貫通孔１３７は開口状態となる（図９参照）。尚、本明細書においては、このようなゲート部を、ホットランナー型金型用ゲートバルブ、あるいは、単に、ゲートバルブと呼ぶ。センターピン２０の外面には突起部２２が設けられており、シリンダー部１３０の先端部の内面には、この突起部２２と係合する当たり面１３６が形成されている。そして、突起部２２と当たり面１３６との係合によって、センターピン２０の最前進位置が規定される。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、シリンダー部１３０の内面とセンターピン２０の外面との間の空間１３８に存在する熱可塑性樹脂（図示せず）は、成形サイクルの全期間に亙って次の射出が可能なように、溶融状態に置かれなければならない。そのためには、少なくともシリンダー部１３０を加熱手段１４０によって加熱しておかなければならない。
【０００５】
金型（固定金型部１０）へのゲートバルブの取り付けは室温で行われる。そして、成形サイクルにおいて、センターピン２０の最先端面２１が固定金型部１０のキャビティ面１２内に位置するように（図８参照）、センターピン２０の取り付け状態を調整する。固定金型部１０とシリンダー部１３０とが面する部分（図８及び図９において、「Ａ」で示す）には、空隙（図示せず）が設けられており、シリンダー部１３０の熱膨張による寸法変化をこの空隙で吸収している。
【０００６】
ところが、成形サイクルにおいて、シリンダー部１３０の熱膨張によって当たり面１３６の位置が変化する場合がある。このように当たり面１３６の位置が変化すると、溶融熱可塑性樹脂のキャビティ１１への射出完了後、センターピン２０を最前進位置に移動させてセンターピン２０によって貫通孔１３７を閉鎖したとき、センターピン２０の先端部分がキャビティ１１に突出する場合がある。
【０００７】
このような現象が発生すると、成形品にセンターピン２０の先端部分の痕が残ってしまい、成形品の外観が悪くなる。従って、現状では、ホットランナー型金型におけるゲートバルブの固定金型部１０への取り付け位置を、成形品にセンターピン２０の先端部分の痕が残っても問題ないような位置とせざるを得ない。しかしながら、このような対処法では、成形品の設計自由度を高くすることが困難である。
【０００８】
従って、本発明の目的は、シリンダー部の熱膨張によるシリンダー部の寸法変化によっても、溶融熱可塑性樹脂のキャビティへの射出完了後、センターピンを最前進位置に移動させてセンターピンによってシリンダー部の先端部を閉鎖したとき、センターピンの先端部分がキャビティに突出することの無い、ホットランナー型金型用ゲートバルブ、及び、係るホットランナー型金型用ゲートバルブが配設された金型組立体を用いた射出成形方法を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するための本発明のホットランナー型金型用ゲートバルブは、センターピン、及び、シリンダー部から構成されており、
軸線方向に沿ったセンターピンの移動によって、シリンダー部の先端部の開閉が制御され、
シリンダー部は、軸線方向に接合された少なくとも２つのシリンダー部材から構成され、
シリンダー部材に加えられる熱に起因してシリンダー部材が膨張・収縮するとき、各シリンダー部材は、軸線方向に沿って相対的に変位可能であることを特徴とする。
【００１０】
上記の目的を達成するための本発明の射出成形方法は、
固定金型部及び可動金型部を備え、
固定金型部と可動金型部を型締めしたときキャビティが形成され、
固定金型部には、ホットランナーが設けられ、且つ、ホットランナー型金型用ゲートバルブが配設され、
該ホットランナー型金型用ゲートバルブは、センターピン、及び、シリンダー部から構成されており、
軸線方向に沿ったセンターピンの移動によって、シリンダー部の先端部の開閉が制御され、
シリンダー部は、軸線方向に接合された少なくとも２つのシリンダー部材から構成され、
シリンダー部材に加えられる熱に起因してシリンダー部材が膨張・収縮するとき、各シリンダー部材は、軸線方向に沿って相対的に変位可能である金型組立体を用いた射出成形方法であって、
（Ａ）固定金型部と可動金型部とを型締めしてキャビティを形成し、
（Ｂ）軸線方向に沿ってセンターピンを後退させてセンターピンを最後進位置に位置せしめてシリンダー部の先端部を開状態とした後、ホットランナー及びホットランナー型金型用ゲートバルブを介して溶融樹脂をキャビティ内に射出し、
（Ｃ）溶融樹脂のキャビティ内への射出完了後、軸線方向に沿ってセンターピンを前進させてセンターピンを最前進位置に位置せしめてシリンダー部の先端部を閉状態とし、センターピンの最後進位置から最前進位置への移動に伴いシリンダー部内の溶融樹脂をキャビティ内に押し出し、以て、該溶融樹脂によって、キャビティ内の溶融樹脂の冷却に伴う体積収縮を補填することを特徴とする。
【００１１】
本発明の射出成形方法において、キャビティの体積をＶ０、センターピンの最後進位置から最前進位置への移動に伴いキャビティ内に押し出されるシリンダー部内の溶融樹脂の体積をＶ１としたとき、０．０１Ｖ０≦Ｖ１≦０．２Ｖ０、好ましくは０．０３Ｖ０≦Ｖ１≦０．１３Ｖ０を満足することが望ましい。
【００１２】
本発明のホットランナー型金型用ゲートバルブあるいは射出成形方法（以下、本発明のゲートバルブあるいは射出成形方法と呼ぶ場合がある）にあっては、シリンダー部材の数は２以上であればよく、シリンダー部材の個数は、シリンダー部全体の長さを考慮して決定すればよい。但し、１つのシリンダー部材の長さは、１００ｍｍ、好ましくは３０ｍｍを越えないことが望ましい。特に、シリンダー部の先端部を構成するシリンダー部材の長さは出来るだけ短いことが好ましい。
【００１３】
本発明のゲートバルブあるいは射出成形方法においては、センターピンの外面には突起部が設けられており、シリンダー部の先端部を構成するシリンダー部材の内面には、該突起部と係合する当たり面が設けられており、該突起部と当たり面との係合によって、センターピンの最前進位置が規定される構成とすることが好ましい。尚、突起部の数を、センターピンの外周に沿って、例えば、１８０度の間隔をもって２つ、１２０度の間隔をもって３つ、９０度の間隔をもって４つとすることができるが、これらに限定するものではない。突起部と突起部の間を溶融熱可塑性樹脂が流れる。
【００１４】
上記の形態を含む本発明のゲートバルブあるいは射出成形方法にあっては、隣接するシリンダー部材に対するシリンダー部材の接合部は、シリンダー部材の内面から軸線方向に対して略垂直に延びる第１面と、第１面から軸線方向に対して平行に延びる第２面と、第２面から軸線方向に対して略垂直に延びる第３面とから構成されていることが好ましい。このような構造にすることで、各シリンダー部材を変位自在としても、接合部から溶融熱可塑性樹脂が漏れ出ることを防ぐことができる。そして、この場合、隣接するシリンダー部材の第１面の間の隙間は、０．１ｍｍ以上、好ましくは０．５ｍｍ以上であることが望ましく、５．０ｍｍ以下、好ましくは２．０ｍｍ以下であることが望ましい。尚、隣接するシリンダー部材の第２面の間には、出来る限り隙間の無いことが好ましい。隣接するシリンダー部材の第２面の間の隙間の値は、特に制限はないが、０．０１ｍｍ以上、１ｍｍ以下であることが望ましい。ここで、これらの隙間は、室温（２０゜Ｃ）にて測定したときの値である。更に、これらの場合、隣接するシリンダー部材の第１面の間の隙間には、シリンダー部材を構成する材料の弾性率よりも低い弾性率を有するパッキング部材が挟み込まれていることが望ましく、パッキング部材の弾性率は、シリンダー部材を構成する材料の弾性率の１／１０以下であることが一層望ましい。あるいは又、パッキング部材の弾性率の具体的な値として、２×１０１０Ｐａ以下、好ましくは、１×１０１０Ｐａ以下を挙げることができる。これによって、シリンダー部材が変位しても、隣接するシリンダー部材の第１面の間の隙間は常にパッキング部材によって充填された状態を保持することができる。あるいは又、パッキング部材を、バネ状の形状であって、容易に変形する構造とすることもできる。ここで、バネ状の形状として、断面が「Ｃ」字形状の「Ｏ」リングを挙げることができる。そして、第１面の間の隙間にパッキング部材を挟み込むことによって、第１面の間の隙間に溶融熱可塑性樹脂が侵入することを確実に防止することができる。パッキング部材を構成する材料として、具体的には、アクリルゴム、シリコーンゴム、エチレン−プロピレンゴム、フッ素系樹脂を例示することができる。
【００１５】
また、上記の各種の形態を含む本発明のゲートバルブあるいは射出成形方法にあっては、シリンダー部の先端部を構成するシリンダー部材に設けられ、センターピンが摺動する貫通孔の、軸線方向に対して垂直な面における断面形状は円形であることが好ましいが、これに限定するものではない。
【００１６】
更には、上記の各種の形態を含む本発明のゲートバルブあるいは射出成形方法にあっては、シリンダー部の最後端を構成するシリンダー部材は、金型に取り付けられている構成とすることが好ましい。金型へのシリンダー部材の取り付けには、例えば、ボルトを用いればよい。シリンダー部の最前端を構成するシリンダー部材も、金型に取り付けられ、あるいは又、金型と嵌合していることが好ましい。他のシリンダー部材は、隣接するシリンダー部材と一種の嵌合状態にあるので、特に金型に取り付ける必要はない。
【００１７】
また、上記の各種の形態を含む本発明のゲートバルブあるいは射出成形方法にあっては、シリンダー部の外面には第１の加熱手段が配設され、センターピンの内部には第２の加熱手段が配設され、第１の加熱手段と第２の加熱手段とは、相互に独立して制御されることが好ましい。このような構造にすることで、センターピンの温度を正確に制御することが可能となり、熱膨張係数の異なる材料から作製されたシリンダー部材とセンターピンの熱膨張による寸法変化の差を出来る限り小さくすることができる。第１の加熱手段として、具体的には、カートリッジヒータ、バンドヒータ、鋳込みヒータを挙げることができ、第２の加熱手段として、具体的には、シースヒーター、カートリッジヒータ、鋳込みヒータを挙げることができる。
【００１８】
更には、上記の各種の形態を含む本発明のゲートバルブあるいは射出成形方法にあっては、センターピンの内部には、センターピンの一部分（センターピンの先端部側）の外面と、この外面に対面するシリンダー部の内面とによって形成される空間に連通した樹脂流路が形成されている構成とすることもできる。この場合、センターピンの内部に形成された樹脂流路は、金型に設けられた樹脂流路（マニホールド）に連通している。即ち、センターピンの後端部は、マニホールドを貫通しておらず、金型の外部に延びていない構造とすることができる。また、センターピンの他の部分（センターピンの後端部側）の外面と、この外面と対向するシリンダー部材の内面とは滑動自在あるいは摺動自在の状態にあることが好ましい。このような構成においては、センターピンの軸線方向に沿ってのセンターピンの移動は、シリンダー部の内部に配置された移動手段によって行うことができる。ここで、移動手段を、例えば、センターピンの後端部側の外面に設けられた凸部若しくは凹部（便宜上、第１の凹／凸部と呼ぶ）と、この外面と対向するシリンダー部材の内面に設けられ、第１の凹／凸部と嵌合する凹部若しくは凸部（便宜上、第２の凹／凸部と呼ぶ）と、圧縮空気供給装置から構成することができる。尚、第１の凹／凸部の長さよりも、第２の凹／凸部の長さを長くする。そして、第１の凹／凸部の前面と第２の凹／凸部とによって形成された空間に圧縮空気を送り込むことによって、センターピンを最後進位置に位置させることができ、第１の凹／凸部の後面と第２の凹／凸部とによって形成された空間に圧縮空気を送り込むことによって、センターピンを最前進位置に位置させることができる。このような構造にすることで、センターピンの偏心を防止することができるし、センターピンの後端部がマニホールドを貫通しておらず、金型の外部に延びていないので、センターピンとマニホールドとの間のシール部を無くすことができる。
【００１９】
金型、シリンダー部材、センターピンは、従来の金型、シリンダー部材、センターピンと同じ材料から作製すればよく、例えば、金型を機械構造用中炭素鋼（Ｓ４５Ｃ）や高張力鋼（ＨＴ８０）、ベリリウム鋼（Ｃ１７２０）、工業用アルミニウム（Ａ１０８５Ｐ）、耐食アルミニウム（Ａ５０８３Ｐ）から作製し、シリンダー部材をオーステナイト系ステンレス鋼（ＳＵＳ３０４）やフライト系ステンレス鋼（ＳＵＳ４３０）、熱間金型用工具鋼（ＳＫＤ６）、インコロイ８００（ＮＣＦ８００）、インコネル６００（ＮＣＦ６５００）、ハステロイＸから作製し、センターピンをオーステナイト系ステンレス鋼（ＳＵＳ３０４）やフライト系ステンレス鋼（ＳＵＳ４３０）、熱間金型用工具鋼（ＳＫＤ６）、インコロイ８００（ＮＣＦ８００）、インコネル６００（ＮＣＦ６５００）、ハステロイＸから作製することができる。
【００２０】
本発明のゲートバルブあるいは射出成形方法においては、シリンダー部が軸線方向に接合された少なくとも２つのシリンダー部材から構成されており、シリンダー部材に加えられる熱に起因してシリンダー部材が膨張・収縮するとき、各シリンダー部材は軸線方向に沿って相対的に変位可能であるが故に、熱膨張によるシリンダー部材の寸法変化によっても、溶融熱可塑性樹脂のキャビティへの射出完了後、センターピンを最前進位置に移動させてセンターピンによってシリンダー部の先端部を閉鎖したとき、センターピンの先端部分がキャビティに突出することが無くなる。
【００２１】
また、溶融樹脂のキャビティ内への射出完了後、軸線方向に沿ってセンターピンを前進させてセンターピンを最前進位置に位置せしめてシリンダー部の先端部を閉状態とし、センターピンの最後進位置から最前進位置への移動に伴いシリンダー部内の溶融樹脂をキャビティ内に押し出し、以て、該溶融樹脂によって、キャビティ内の溶融樹脂の冷却に伴う体積収縮を補填するので、外観特性、寸法安定性に優れ、ヒケの無い成形品を得ることができる。
【００２２】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して、発明の実施の形態（以下、実施の形態と略称する）に基づき本発明を説明する。
【００２３】
（実施の形態１）
実施の形態１のゲートバルブ及びホットランナー型金型の一部の模式的な一部端面図を、図１の（Ａ）及び図２に示す。尚、図１の（Ａ）に示す状態は、センターピンによってシリンダー部の先端部が閉鎖された状態であり、図２に示す状態は、シリンダー部の先端部が解放された状態である。
【００２４】
実施の形態１のゲートバルブは、センターピン２０、及び、シリンダー部から構成されており、軸線方向（図の左右方向）に沿ったセンターピン２０の移動によって、シリンダー部の先端部の開閉が制御される。シリンダー部は、軸線方向に接合された少なくとも２つのシリンダー部材３０，３１から構成されている。尚、図面においては、第１シリンダー部材３０及び第２シリンダー部材３１を図示している。シリンダー部材の数は２個に限定されない。そして、シリンダー部材３０，３１に加えられる熱に起因してシリンダー部材３０，３１が膨張・収縮するとき、各シリンダー部材３０，３１は、軸線方向に沿って相対的に変位可能である。
【００２５】
図１の（Ａ）に示す第１シリンダー部材３０及び第２シリンダー部材３１の下半分の部分を切り出し、第１シリンダー部材３０と第２シリンダー部材３１とを離間した状態とした模式的な一部断面図を図１の（Ｂ）に示す。隣接する第２シリンダー部材３１に対する第１シリンダー部材３０の接合部は、第１シリンダー部材３０の内面から軸線方向に対して略垂直に延びる第１面３３Ａと、第１面３３Ａから軸線方向に対して平行に延びる第２面３４Ａと、第２面３４Ａから軸線方向に対して略垂直に延びる第３面３５Ａから構成されている。一方、隣接する第１シリンダー部材３０に対する第２シリンダー部材３１の接合部は、第２シリンダー部材３１の内面から軸線方向に対して略垂直に延びる第１面３３Ｂと、第１面３３Ｂから軸線方向に対して平行に延びる第２面３４Ｂと、第２面３４Ｂから軸線方向に対して略垂直に延びる第３面３５Ｂから構成されている。隣接するシリンダー部材３０，３１の第１面３３Ａ，３３Ｂの間の隙間３２は、シリンダー部材３０，３１の組立時、室温にて測定したとき、０．１ｍｍ以上（具体的には、０．３ｍｍ）である。尚、隣接するシリンダー部材３０，３１の第２面３４Ａ，３４Ｂの間には、シリンダー部材３０，３１が滑らかに滑動あるいは摺動できる程度の隙間しか存在しない。隣接するシリンダー部材３０，３１の第２面３５Ａ，３５Ｂの間の隙間の値は、特に制限はないが、室温にて測定したとき、０．３ｍｍとした。このように、シリンダー部材は、隣接するシリンダー部材と、第２面において、摺動自在あるいは滑動自在に一種の嵌合状態となっている。シリンダー部の最後端を構成するシリンダー部材（図示せず）は、金型（固定金型部１０）にボルト（図示せず）によって取り付けられている。また、シリンダー部の最後端を構成するシリンダー部材はマニホールド（図示せず）に連通している。マニホールドは射出成形機の射出シリンダー（図示せず）に連通している。シリンダー部の最前端を構成する第１シリンダー部材３０は、金型（固定金型部１０）の内面と嵌合状態となっている。他のシリンダー部材は、隣接するシリンダー部材と一種の嵌合状態にあるので、特に金型に取り付ける必要はない。
【００２６】
センターピン２０の外面には突起部２２が設けられており、シリンダー部の先端部を構成するシリンダー部材（第１シリンダー部材３０）の内面には、突起部２２と係合する当たり面３６が設けられている。そして、突起部２２と当たり面３６との係合によって、センターピン２０の最前進位置が規定される（図１の（Ａ）参照）。突起部２２は、センターピン２０の外周に沿って、例えば、１２０度の間隔をもって３つ、設けられている。突起部と突起部の間を溶融熱可塑性樹脂が流れる。シリンダー部の先端部を構成するシリンダー部材（第１シリンダー部材３０）に設けられ、センターピン２０が摺動する貫通孔（ゲート孔）３７の、軸線方向に対して垂直な面における断面形状は円形である。センターピン２０は、油圧あるいは空気圧を利用した駆動装置（図示せず）によって、シリンダー部材３０，３１の内部及び貫通孔３７内を、軸線方向に対して平行な方向に移動可能である。尚、駆動装置は固定金型部１０の外部に配設され、センターピン２０の後端部は、マニホールドを貫通し、固定金型部１０の外部に延びており、駆動装置に取り付けられている。
【００２７】
金型（固定金型部１０、可動金型部）、シリンダー部材３０，３１、センターピン２０を、それぞれ、Ｓ４５Ｃ、ＳＵＳ３０４、ＳＵＳ３０４から作製した。
【００２８】
金型（固定金型部１０）へのゲートバルブの取り付けは室温で行われる。そして、成形サイクルにおいて、センターピン２０の最先端面２１が固定金型部１０のキャビティ面１２内に位置するように（図１の（Ａ）参照）、センターピン２０の取り付け状態を調整する。尚、固定金型部１０と可動金型部（図示せず）とを型締めすることによって、キャビティ１１が形成される。
【００２９】
シリンダー部材３０，３１の内面とセンターピン２０の外面とによって規定される空間３８内は、熱可塑性樹脂（図示せず）によって充填され、成形サイクルの全期間に亙って次の射出が可能なように、溶融状態に置かれている。熱可塑性樹脂を溶融状態とするために、シリンダー部材３０，３１の外面には、バンドヒータから成る第１の加熱手段４０が配設されている。空間３８に存在する溶融熱可塑性樹脂は隙間３２に侵入するが、成形サイクルにおいて熱可塑性樹脂は常に溶融状態にあるので、問題は生じない。成形を行わないときには、空間３８に存在する熱可塑性樹脂は固体状態となっているが、成形サイクルの開始時、再び、溶融状態となるので、隙間３２に存在する熱可塑性樹脂も溶融状態となる。
【００３０】
溶融熱可塑性樹脂の射出時以外には、図１の（Ａ）に示すように、センターピン２０は最前進位置にあり、突起部２２と当たり面３６とが係合し、貫通孔３７はセンターピン２０によって閉鎖されている。即ち、突起部２２と当たり面３６との係合によって、センターピン２０の最前進位置が規定される。一方、溶融熱可塑性樹脂の射出開始にあたっては、駆動装置の作動によって、図２に示すように、センターピン２０を最後進位置とする。これによって、センターピン２０は貫通孔３７から抜き出され、貫通孔３７は開口状態となり、空間３８は、貫通孔３７を介してキャビティ１１と連通した状態となる。次いで、射出シリンダーにて可塑化、溶融された溶融熱可塑性樹脂を、マニホールド、空間３８、貫通孔３７を介して、キャビティ１１内に射出する。射出が完了したならば、駆動装置の作動によって、図１の（Ａ）に示すように、センターピン２０を最前進位置とする。これによって、貫通孔３７は閉鎖される。
【００３１】
本発明においては、シリンダー部が複数のシリンダー部材から構成され、シリンダー部材に加えられる熱に起因してシリンダー部材が膨張・収縮するとき、各シリンダー部材は軸線方向に沿って相対的に変位可能であるが故に、即ち、隙間３２が存在するが故に、シリンダー部材３０の熱膨張による当たり面３６の位置の変化は極く僅かである。従って、溶融熱可塑性樹脂のキャビティ１１への射出完了後、センターピン２０を最前進位置に移動させてセンターピン２０によって貫通孔３７を閉鎖したとき、センターピン２０の先端部分がキャビティ１１に突出することは無い。
【００３２】
（実施の形態２）
実施の形態２は、実施の形態１のゲートバルブの変形である。実施の形態２のゲートバルブ及びホットランナー型金型の一部の模式的な一部端面図であって、センターピン２０によってシリンダー部の先端部が閉鎖された状態を、図３に示す。図１及び図２に示したゲートバルブにおいては、第１シリンダー部材３０の前面部がキャビティ１１に露出した構造を有する。即ち、第１シリンダー部材３０の前面部がキャビティ面を構成している。一方、図３に示す実施の形態２においては、第１シリンダー部材３０の前面部が固定金型部１０によって覆われている。この点を除き、ゲートバルブの構造は、図１及び図２に示したゲートバルブの構造と同様とすることができるので、詳細な説明は省略する。
【００３３】
（実施の形態３）
実施の形態３も、実施の形態１のゲートバルブの変形である。実施の形態３のゲートバルブ及びホットランナー型金型の一部の模式的な一部端面図であって、センターピン２０によってシリンダー部の先端部が閉鎖された状態を、図４に示す。実施の形態３のゲートバルブにあっては、隣接するシリンダー部材３０，３１の第１面３３Ａ，３３Ｂの間の隙間３２に、シリンダー部材３０，３１を構成する材料の弾性率よりも低い弾性率を有するパッキング部材５０が挟み込まれている。パッキング部材５０は、フッ素系樹脂から成る。具体的には、シリンダー部材３０，３１を構成する材料（具体的にはＳＵＳ３０４である）の弾性率は２×１０１１Ｐａであり、パッキング部材の弾性率は４×１０８Ｐａである。第１面３３Ａ，３３Ｂの間の隙間３２にパッキング部材５０を挟み込むことによって、第１面３３Ａ，３３Ｂの間の隙間３２に溶融熱可塑性樹脂が侵入することを確実に防止することができる。
【００３４】
（実施の形態４）
実施の形態４も、実施の形態１のゲートバルブの変形である。実施の形態４のゲートバルブ及びホットランナー型金型の一部の模式的な一部端面図であって、センターピン２０によってシリンダー部の先端部が閉鎖された状態を、図５に示す。このゲートバルブにあっては、シリンダー部の外面には第１の加熱手段４０が配設されている点は実施の形態１と同じであるが、センターピン２０の内部にシースヒーターから成る第２の加熱手段４１が配設され、第１の加熱手段４０と第２の加熱手段４１とは相互に独立して制御される点が、実施の形態１と相違している。このような構造にすることで、熱膨張係数の異なる材料から作製されたシリンダー部材３０，３１とセンターピン２０の熱膨張による寸法変化の差を出来る限り小さくすることができる。従って、センターピン２０の最先端面２１が、キャビティ１１に突出することを一層確実に防止することができる。
【００３５】
（実施の形態５）
実施の形態５も、実施の形態１のゲートバルブの変形である。実施の形態５のゲートバルブ及びホットランナー型金型の一部の模式的な一部端面図であって、センターピン２０によってシリンダー部の先端部が閉鎖された状態を、図６に示す。
【００３６】
実施の形態５のゲートバルブにあっては、センターピン２０の内部には、センターピン２０の一部分（センターピンの先端部側）の外面と、この外面に対面するシリンダー部（図示した例では、第１シリンダー部材３０）の内面とによって形成される空間３８Ａに連通した樹脂流路２３が形成されている。センターピン２０の内部に形成された樹脂流路２３は、固定金型部１０に設けられた樹脂流路（マニホールド、図示せず）に連通している。即ち、センターピン２０の後端部は、マニホールドを貫通しておらず、固定金型部１０の外部に延びていない構造である。また、センターピン２０の他の部分（センターピン２０の後端部側）の外面と、この外面と対向する第２シリンダー部材３１の内面は滑動自在あるいは摺動自在の状態にある。
【００３７】
そして、センターピン２０の軸線方向に沿ってのセンターピン２０の移動は、シリンダー部の内部に配置された移動手段によって行われる。具体的には、移動手段は、センターピン２０の後端部側の外面に設けられ、センターピン２０の軸線と平行に延びる帯状の凸部２４と、この外面と対向するシリンダー部材３１の内面に設けられ、凸部２４と嵌合する帯状の凹部３９と、圧縮空気供給装置（図示せず）から構成されている。凸部２４の長さよりも、凹部３９の長さは長い。そして、凸部２４の前面と凹部３９とによって形成された空間に、圧縮空気供給装置から配管（図示せず）を介して圧縮空気を送り込むことによって、センターピン２０を最後進位置に位置させることができる。一方、凸部２４の後面と凹部３９とによって形成された空間に圧縮空気を送り込むことによって、センターピン２０を最前進位置に位置させることができる。
【００３８】
（実施の形態６）
実施の形態６は、本発明の射出成形方法に関する。実施の形態６においては、図７の（Ｂ）に平面図を、また、図７の（Ｃ）に側面図を示す成形品を成形した。図７の（Ａ）に、実施の形態６にて使用した金型組立体の概念図を示す。この金型組立体は、固定金型部１０及び可動金型部１３を備え、固定金型部１０と可動金型部１３を型締めしたときキャビティ１１が形成される。固定金型部１０には、ホットランナー（図示せず）が設けられ、且つ、実施の形態１にて説明したゲートバルブが配設されている。成形品は２つの円盤を積み重ねた外観形状を有し、一方の円盤の直径を６０ｍｍ、厚さを４ｍｍ、他方の円盤の直径を２０ｍｍ、厚さを８ｍｍとした。キャビティ１１の容積Ｖ０は１３．８ｃｍ３である。
【００３９】
以下、実施の形態６の射出成形方法を説明する。
【００４０】
先ず、固定金型部１０と可動金型部１３とを型締めしてキャビティ１１を形成する。一方、図示しない射出成形用シリンダー内で、ポリカーボネート樹脂（三菱エンジニアリングプラスチックス株式会社製ユーピロンＳ３０００）を可塑化、溶融させておく。
【００４１】
その後、軸線方向に沿ってセンターピン２０を後退させてセンターピン２０を最後進位置に位置せしめてシリンダー部の先端部を開状態とした後（図２参照）、ホットランナー及びホットランナー型金型用ゲートバルブを介して射出成形用シリンダーから溶融樹脂をキャビティ１１内に射出した。射出条件を、以下に例示する。
【００４２】
［表１］
樹脂温度：２８０゜Ｃ
金型温度：８０゜Ｃ
射出時間：１．２秒
【００４３】
溶融樹脂のキャビティ１１内への射出開始から１．５秒後に、軸線方向に沿ってセンターピン２０を前進させてセンターピン２０を最前進位置に位置せしめてシリンダー部の先端部を閉状態とした（図１参照）。センターピン２０の最後進位置から最前進位置への移動に伴いシリンダー部内の溶融樹脂をキャビティ１１内に押し出し、以て、この溶融樹脂によって、キャビティ１１内の溶融樹脂の冷却に伴う体積収縮を補填した。センターピン２０によってキャビティ１１内に押し出される溶融樹脂の体積Ｖ１を０．８ｃｍ３とした。また、センターピン２０によってキャビティ１１内の溶融樹脂に加えられる圧力を１．３×１０８Ｐａとし、４０秒間、センターピン２０によってキャビティ１１内の溶融樹脂に圧力を加え続けた。
【００４４】
その後、キャビティ１１内の樹脂を冷却、固化させた後、型開きを行い、成形品を金型組立体から取り出した。
【００４５】
得られた成形品は、外観特性、寸法安定性に優れ、ヒケの発生は認められなかった。また、成形品にセンターピンの先端部分の痕は残っていなかった。
【００４６】
尚、実施の形態６においては、実施の形態１にて説明したゲートバルブを用いたが、実施の形態２〜実施の形態５にて説明したゲートバルブを用いた場合にも、同様の成形品を得ることができた。
【００４７】
以上、本発明を、発明の実施の形態に基づき説明したが、本発明はこれらに限定されるものではない。ゲートバルブの構造や各種の寸法は例示であり、適宜、変更することができるし、ゲートバルブや金型を構成する材料も例示であり、適宜、変更することができる。実施の形態２において説明したゲートバルブの構造を、実施の形態３〜実施の形態５において説明したゲートバルブに適用することができるし、実施の形態３において説明したゲートバルブの構造を、実施の形態２、実施の形態４〜実施の形態５において説明したゲートバルブに適用することができるし、実施の形態４において説明したゲートバルブの構造を、実施の形態２〜実施の形態３、実施の形態５において説明したゲートバルブに適用することができるし、実施の形態５において説明したゲートバルブの構造を、実施の形態２〜実施の形態４において説明したゲートバルブに適用することができる。
【００４８】
【発明の効果】
本発明においては、溶融熱可塑性樹脂のキャビティへの射出完了後、センターピンを最前進位置に移動させてセンターピンによってシリンダー部の先端部を閉鎖したとき、センターピンの先端部分がキャビティに突出することは無い。従って、成形品にセンターピンの先端部分の痕が残ってしまい、成形品の外観が悪くなるといった問題が生じることが無く、ホットランナー型金型におけるゲートバルブの固定金型部への取り付け位置の自由度、成形品の設計自由度を高くすることが可能となる。また、シリンダー部内からキャビティ内に押し出された溶融樹脂によって、キャビティ内の溶融樹脂の冷却に伴う体積収縮を補填するので、外観特性、寸法安定性に優れ、ヒケの無い成形品を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１の（Ａ）及び（Ｂ）は、それぞれ、発明の実施の形態１のホットランナー型金型用ゲートバルブ及びホットランナー型金型の一部の模式的な一部端面図であり、センターピンによってシリンダー部の先端が閉鎖された状態を示す図、及び、図１の（Ａ）に示すシリンダー部材の下半分の部分を切り出し、シリンダー部材を離間した状態とした模式的な一部断面図である。
【図２】図２は、発明の実施の形態１のホットランナー型金型用ゲートバルブ及びホットランナー型金型の一部の模式的な一部端面図であり、シリンダー部の先端部が解放された状態を示す図である。
【図３】図３は、発明の実施の形態２のホットランナー型金型用ゲートバルブ及びホットランナー型金型の一部の模式的な一部端面図であり、センターピンによってシリンダー部の先端が閉鎖された状態を示す図である。
【図４】図４は、発明の実施の形態３のホットランナー型金型用ゲートバルブ及びホットランナー型金型の一部の模式的な一部端面図であり、センターピンによってシリンダー部の先端が閉鎖された状態を示す図である。
【図５】図５は、発明の実施の形態４のホットランナー型金型用ゲートバルブ及びホットランナー型金型の一部の模式的な一部端面図であり、センターピンによってシリンダー部の先端が閉鎖された状態を示す図である。
【図６】図６は、発明の実施の形態５のホットランナー型金型用ゲートバルブ及びホットランナー型金型の一部の模式的な一部端面図であり、センターピンによってシリンダー部の先端が閉鎖された状態を示す図である。
【図７】図７の（Ａ）は、発明の実施の形態６における金型組立体の概念図であり、図７の（Ｂ）及び（Ｃ）は、それぞれ、成形品の平面図及び側面図である。
【図８】図８は、従来のホットランナー型金型の一部及びゲートバルブの模式的な一部端面図であり、センターピンによってシリンダー部の先端が閉鎖された状態を示す図である。
【図９】図９は、従来のホットランナー型金型の一部及びゲートバルブの模式的な一部端面図であり、シリンダー部の先端部がキャビティに解放された状態を示す図である。
【符号の説明】
１０・・・金型（固定金型部）、１１・・・キャビティ、１２・・・金型のキャビティ面、１３・・・可動金型部、２０・・・センターピン、２１・・・センターピンの最先端面、２２・・・突起部、２３・・・樹脂流路、２４・・・凸部、３０，３１・・・シリンダー部材、３２・・・隙間、３３Ａ，３３Ｂ・・・第１面、３４Ａ，３４Ｂ・・・第２面、３５Ａ，３５Ｂ・・・第３面、３６・・・当たり面、３７・・・貫通孔（ゲート孔）、３８，３８Ａ・・・空間、３９・・・凹部、４０・・・第１の加熱手段、４１・・・第２の加熱手段、５０・・・パッキング部材
【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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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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