(57)【要約】【課題】連続成形の一時停止時に射出ノズルをホットランナーの入口部から離しても、ホットランナーからの溶融樹脂の逆流、噴出を防止する。【解決手段】成形金型１０のキャビティ１５に連通するホットランナー１８ｂ、１８ｃ、２０ｂの入口部に射出ユニット１１の射出ノズル３１を突き当てて密着させ、射出ノズル３１から射出された溶融樹脂をホットランナー１８ｂ、１８ｃ、２０ｂを通してキャビティ１５内に充填し、溶融樹脂を冷却固化する射出成形装置において、射出ノズル３１がホットランナー１８ｂ、１８ｃ、２０ｂの入口部から離れたときにホットランナー１８ｂ、１８ｃ、２０ｂの入口部を閉塞する開閉装置２２を備える。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
成形金型（１０）のキャビティ（１５）に連通するホットランナー（１８ｂ、１８ｃ、２０ｂ）の入口部に射出ユニット（１１）の射出ノズル（３１）を突き当てて密着させ、前記射出ノズル（３１）から射出された溶融樹脂を前記ホットランナー（１８ｂ、１８ｃ、２０ｂ）を通して前記キャビティ（１５）内に充填し、前記溶融樹脂を冷却固化することにより成形品を製造する射出成形装置において、
前記射出ノズル（３１）が前記ホットランナー（１８ｂ、１８ｃ、２０ｂ）の入口部から離れたときに、前記ホットランナー（１８ｂ、１８ｃ、２０ｂ）の入口部を閉塞する開閉手段（２２）を備えることを特徴とする射出成形装置。
【請求項２】
前記開閉手段は流体圧駆動方式の開閉装置（２２）であり、前記開閉装置（２２）は、前記溶融樹脂の射出工程および前記溶融樹脂の保圧工程の間、開口状態を維持し、前記保圧工程の終了にほぼ連動して閉塞状態となることを特徴とする請求項１に記載の射出成形装置。
【請求項３】
前記開閉手段は、前記溶融樹脂が前記ホットランナー（１８ｂ、１８ｃ、２０ｂ）から前記キャビティ（１５）側へ向かって流れる時のみ開口する逆止弁装置であることを特徴とする請求項１に記載の射出成形装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、成形金型のキャビティ内に溶融樹脂を射出して成形品を製造する射出成形装置において、射出ノズル部から溶融樹脂をキャビティ内に導くホットランナー部の密閉化構成に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、この種の射出成形装置では、成形金型のホットランナーの入口部に射出ユニットの射出シリンダ先端の射出ノズル部を高圧力にて突き当てて密着させている。これにより、ホットランナーの入口部をシールしてホットランナーの密閉化を図っている。このような射出成形装置は従来種々提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
【特許文献１】
特公平６−９４１４４号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、射出ノズル部は、通常、成形金型のホットランナーの入口部に密着した状態を維持して成形品を連続成形するようにしている。しかし、成形金型の何らかのトラブルの発生、あるいは成形作業の休憩等の理由から連続成形を一時停止する場合が生じる。
【０００５】
この場合には、次のごとき理由から射出ノズル部をホットランナーの入口部から離すことが望まれる。すなわち、射出ノズル部を成形金型のホットランナーの入口部に高圧力にて密着させるための動力の低減、あるいは射出ノズル部やホットランナーの耐久寿命の延長等の理由から成形の一時停止時には射出ノズル部をホットランナーの入口部から離すことが望まれる。
【０００６】
しかし、射出ノズル部をホットランナーの入口部から離すと、ホットランナーの入口部の密閉状態が開放されるので、ホットランナー内の高圧状態の溶融樹脂が入口部から外部へ逆流して噴出するという不具合が発生する。
【０００７】
特に、成形品の軽量化、あるいは成形時の変形防止、ひけ防止等のために、射出する前の溶融樹脂に発泡材を分散させ、成形金型のキャビティ内にて発泡材を発泡させる発泡成形を行う場合には、ホットランナーの入口部が開放されるとキャビティ内の圧力低下→発泡度合いの増加→溶融樹脂体積の増加が起こり、溶融樹脂の上記逆流、噴出がより一層顕著となる。
【０００８】
本発明は上記点に鑑みて、連続成形の一時停止時に射出ノズル部をホットランナーの入口部から離しても、ホットランナーからの溶融樹脂の逆流、噴出を防止することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、請求項１に記載の発明では、成形金型（１０）のキャビティ（１５）に連通するホットランナー（１８ｂ、１８ｃ、２０ｂ）の入口部に射出ユニット（１１）の射出ノズル（３１）を突き当てて密着させ、射出ノズル（３１）から射出された溶融樹脂をホットランナー（１８ｂ、１８ｃ、２０ｂ）を通してキャビティ（１５）内に充填し、溶融樹脂を冷却固化することにより成形品を製造する射出成形装置において、射出ノズル（３１）がホットランナー（１８ｂ、１８ｃ、２０ｂ）の入口部から離れたときに前記ホットランナー（１８ｂ、１８ｃ、２０ｂ）の入口部を閉塞する開閉手段（２２）を備えることを特徴とする。
【００１０】
これによると、連続成形の一時停止時に射出ノズル（３１）をホットランナー（１８ｂ、１８ｃ、２０ｂ）の入口部から離しても、溶融樹脂がホットランナー（１８ｂ、１８ｃ、２０ｂ）外部へ逆流、噴出することを開閉手段（２２）により確実に防止できる。特に、発泡材を発泡させる発泡成形を行う場合には発泡材の発泡度合いの増加に伴って溶融樹脂の上記逆流、噴出がより一層顕著となるが、開閉手段（２２）によりホットランナー（１８ｂ、１８ｃ、２０ｂ）の密閉状態を維持して溶融樹脂の逆流、噴出を確実に防止できる。従って、発泡成形を行う場合にも、連続成形の一時停止時に射出ノズル（３１）をホットランナー（１８ｂ、１８ｃ、２０ｂ）の入口部から離す操作を何ら支障なく実行できる。
【００１１】
請求項２に記載の発明のように、開閉手段は具体的には流体圧駆動方式の開閉装置（２２）で構成でき、この開閉装置（２２）は、溶融樹脂の射出工程および溶融樹脂の保圧工程の間、開口状態を維持し、保圧工程の終了にほぼ連動して閉塞状態となるように作動させればよい。
【００１２】
請求項３に記載の発明のように、開閉手段は、溶融樹脂がホットランナー（１８ｂ、１８ｃ、２０ｂ）からキャビティ（１５）側へ向かって流れる時のみ開口する逆止弁装置で構成してもよい。
【００１３】
なお、上記各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示すものである。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下本発明の一実施形態を図に基づいて説明する。図１は本実施形態による射出成形装置の要部の概要を示す断面図であり、図２は図１の成形金型部の拡大断面図である。
【００１５】
図１に示すように、本実施形態による射出成形装置は、成形金型１０と、この成形金型１０内に溶融樹脂を射出する射出ユニット１１とを備えている。成形金型１０は可動型１２と固定型１３とを有し、可動型１２は可動型取付板１４に取り付けられる。可動型１２は可動型取付板１４と一体に左右方向に移動して、固定型１３に対して型締め、型開きするようになっている。なお、図１、図２は可動型１２を固定型１３に型締めした状態を示している。
【００１６】
可動型１２と固定型１３相互の対向面の間に、成形品の製品形状を作る空洞部をなすキャビティ１５が形成されている。固定型１３はリング状部材１６を介して固定型取付板１７に取り付けられ、そして、リング状部材１６の円形内側空間にホットランナーブロック１８が配置されている。
【００１７】
ホットランナーブロック１８は円板形状であり、その円板形状の中心部に固定型取付板１７側へ円筒状に突き出すスプル部１８ａが形成され、このスプル部１８ａを固定型取付板１７の中心部に設けられた貫通穴１７ａに嵌入して、ホットランナーブロック１８の中心部を固定型取付板１７の中心部に固定している。ホットランナーブロック１８には、スプル部１８ａから円板形状部にかけて樹脂通路をなすホットランナー１８ｂ、１８ｃが形成されている。
【００１８】
また、固定型１３においてキャビティ１５と連通する部位に複数の穴１９を設け、この複数の穴１９内にそれぞれゲートブッシュ２０を配置し、固定している。この複数のゲートブッシュ２０にはそれぞれ、キャビティ１５内に溶融樹脂を注入するゲート２０ａ（図２）および２次ホットランナー２０ｂが形成されている。
【００１９】
この２次ホットランナー２０ｂはホットランナー１８ｃの径外方側の端部をゲート２０ａに連通するものである。なお、ホットランナー１８ｂ、１８ｃおよび２次ホットランナー２０ｂの周囲には溶融樹脂を加熱して、樹脂の溶融状態を保持する電気ヒータ（図示せず）が装備されている。ゲート２０ａはその上流の２次ホットランナー２０ｂよりも小さい断面積を持つ穴形状であり、２次ホットランナー２０ｂからの溶融樹脂の流れを絞って流速を高めてキャビティ１５内に注入するものである。
【００２０】
また、ホットランナーブロック１８の円板形状部と固定型取付板１７との間に複数のゲート開閉装置２１が配置され、固定されている。この複数のゲート開閉装置２１は図示しない油圧等の流体圧駆動機構により前進、後退するピストン２１ａを有し、このピストン２１ａにシャフト状に細長く延びる弁体２１ｂを一体に連結している。この弁体２１ｂはホットランナーブロック１８を貫通してゲートブッシュ２０の２次ホットランナー２０ｂ内に挿入され、この弁体２１ｂの先端テーパ部はゲート２０ａに対向配置され、ゲート２０ａを開閉する。
【００２１】
また、固定型１３にはホットランナー開閉装置２２のピストン部が配置されている。このホットランナー開閉装置２２はホットランナー１８ｂ、１８ｃ、２０ｂの入口部（スプル部１８ａの右端部）を開閉するものであって、ゲート開閉装置２１と同様の構成である。すなわち、ホットランナー開閉装置２２には、油圧等の流体圧により前進、後退するピストン２２ａを設け、このピストン２２ａにシャフト状に細長く延びる弁体２２ｂを一体に連結している。
【００２２】
この弁体２２ｂの先端テーパ部をホットランナー１８ｂの入口部に形成された小径穴部１８ｄ内に挿入することにより、ホットランナー１８ｂの入口部を閉塞するようになっている。
【００２３】
図３はホットランナー開閉装置２２のピストン２２ａの駆動機構を例示するものであり、ピストン２２ａを油圧シリンダ２２ｃ内に往復動可能に収容するとともに、油圧シリンダ２２ｃ内部においてピストン２２ａの表裏両面側に形成される第１室２２ｄおよび第２室２２ｅにそれぞれ油圧配管２２ｆ、２２ｇを介して油圧切替機構２３を接続している。
【００２４】
この油圧切替機構２３は制御装置２４により制御される電気的な通路切替弁（図示せず）を内蔵しており、この電気的な通路切替弁により第１室２２ｄおよび第２室２２ｅへの油圧を切り替えて、ピストン２２ａを前進または後退させるようになっている。なお、ホットランナー開閉装置２２のピストン２２ａの駆動機構を油圧以外の流体圧を使用して構成してもよい。
【００２５】
次に、射出ユニット１１を図１により説明すると、射出シリンダ２５は水平方向に細長く延びる円筒状の部材であり、この射出シリンダ２５の一端部（図１の右端部）に油圧シリンダ２６を配置している。この油圧シリンダ２６内にピストン２７を往復動可能に収容している。このピストン２７も、上記ピストン２１ａ、２２ａと同様に図示しない油圧等の流体圧駆動機構により前進、後退するようになっている。
【００２６】
また、ピストン２７にはスクリュー部材２８が一体に連結されている。スクリュー部材２８の外周面には螺旋状部２８ａが形成されている。このスクリュー部材２８とピストン２７との連結構造体には図示しない油圧モータ等の回転が伝達され、これにより、この連結構造体が一体に回転するようになっている。
【００２７】
また、射出シリンダ２５のうち、油圧シリンダ２６近傍部位の上方側にホッパー状の材料タンク２９が配置してある。この材料タンク２９の内部には固形の成形樹脂材料が粒状（ペレット状）で収容される。材料タンク２９の底面開口部を射出シリンダ２５の内部空間の上部に連通させることにより、材料タンク２９内の固形の成形樹脂材料が重力にてスクリュー部材２８の右端部近傍位置の上面に落下するようになっている。
【００２８】
この固形の成形樹脂材料は、スクリュー部材２８の回転により射出シリンダ２５内部を右端部近傍から左端部側へ送り込まれるようになっている。射出シリンダ２５の外周面には樹脂の加熱手段として電気ヒータ３０が配置されている。固形の成形樹脂材料は射出シリンダ２５の内部を右側から左側へ移動する間に電気ヒータ３０により加熱されて溶融（可塑化）する。
【００２９】
射出シリンダ２５の他端部（左端部）には、射出シリンダ２５の内部空間に比較して通路面積を大幅に小さくした絞り通路３１ａを有する射出ノズル３１が形成してある。この射出ノズル３１の先端部は球面状に形成され、固定型取付板１７の貫通穴１７ａに挿入される。そして、射出ノズル３１の球面状先端部をホットランナーブロック１８のスプル部１８ａの先端部の球面状座面１８ｅに突き当てて、この両者３１、１８ａの先端部同士を密着させる。これにより、射出ノズル３１の絞り通路３１ａがスプル部１８ａのホットランナー１８ｂの入口部に連通する。
【００３０】
なお、射出ユニット１１全体は図示しない支持台上にて図１の左右方向に移動可能に支持されている。図１は射出ユニット１１全体が図示しない駆動機構により最も前進した状態を示している。射出ユニット１１全体を図１の位置から後退させることにより、射出ノズル３１の球面状先端部をホットランナーブロック１８のスプル部１８ａの球面状座面１８ｅから離すことができる。
【００３１】
次に、上記射出成形装置による射出成形方法を説明する。
【００３２】
（１）型閉じおよび型締め工程
前回の成形サイクルの終了時点では、可動型１２が型開きの状態にあって、可動型１２が図１、図２より左側に移動して固定型１３から離れている。そこで、まず最初に、可動型１２をこの型開き状態の位置から右側に移動させて固定型１３に接触させ、型を閉じる。次に、所定の高圧力により可動型１２と固定型１３間を締め付ける。図１、図２はこの型締め終了の状態を示す。
【００３３】
なお、この型締め終了後に、射出ユニット１１全体を前進させて射出ノズル３１の球面状先端部をホットランナーブロック１８のスプル部１８ａの球面状座面１８ｅに突き当てる工程（ノズルタッチ工程）を実施する場合があるが、本実施形態では、射出ノズル３１の球面状先端部をホットランナーブロック１８のスプル部１８ａの球面状座面１８ｅに常時突き当てる方法を採用している。
【００３４】
（２）射出工程
型締め終了後に、射出ユニット１１の油圧シリンダ２６内のピストン２７を前進させて、スクリュー部材２８を射出シリンダ２５内で前進させる。これと同時に、ゲート開閉装置２１をゲート２０ａの開口位置に操作し、また、ホットランナー開閉装置２２をスプル部１８ａのホットランナー１８ｂ入口部の開口位置に操作する。すなわち、スクリュー部材２８の前進（射出工程の開始）に連動して両開閉装置２１、２２を開口状態とする。
【００３５】
スクリュー部材２８の前進により、射出シリンダ２５内に充満している溶融樹脂が射出ノズル３１の絞り通路３１ａ側に押し出され、更に、溶融樹脂は絞り通路３１ａからホットランナーブロック１８のスプル部１８ａのホットランナー１８ｂ内に押し出される（射出される）。そして、溶融樹脂はホットランナー１８ｂ→ホットランナー１８ｃ→ゲートブッシュ２０の２次ホットランナー２０ｂの経路を経てゲート２０ａに至り、このゲート２０ａから溶融樹脂をキャビティ１５内に所定の高圧力にて射出する。
【００３６】
（３）保圧（２次圧）工程
スクリュー部材２８の前進位置が所定位置に到達したことを検出することによりキャビティ１５内への溶融樹脂の射出が終了したことを判定できる。そして、この射出終了後も、所定時間の間、スクリュー部材２８の前進位置を所定圧力（保圧あるいは２次圧という）にて保持してキャビティ１５内の射出樹脂に圧力を加える状態を保持する。
【００３７】
（４）冷却・可塑化工程
射出終了後（保圧工程の開始後）、所定時間が経過すると、ゲート開閉装置２１をゲート２０ａの閉塞位置に操作し、また、ホットランナー開閉装置２２をスプル部１８ａのホットランナー１８ｂ入口部の閉塞位置に操作する。更に、スクリュー部材２８とピストン２７との連結構造体を図示しない油圧モータ等により回転駆動して、スクリュー部材２８を回転しながら後退させる。ここで、スクリュー部材２８の回転開始により保圧工程が終了する。
【００３８】
これと同時に、材料タンク２９の底面開口部を射出シリンダ２５の内部空間の上部に連通させ、材料タンク２９内の粒状の成形樹脂材料を重力にてスクリュー部材２８の上面に落下させる。この上面に落下した粒状の成形樹脂材料は、スクリュー部材２８の外周面の螺旋状部２８ａの回転により射出ノズル３１側へ押し出される。
【００３９】
この押し出しの間に粒状の成形樹脂材料は電気ヒータ３０により加熱され、溶融（可塑化）する。そのため、射出シリンダ２５の内部空間のうち射出ノズル３１側の空間に溶融樹脂が溜められる。この溶融樹脂は次回の成形のために予め用意される。
【００４０】
一方、保圧工程が終了すると、キャビティ１５内の注入樹脂は成形金型１０により冷却され、固化する。従って、キャビティ１５内の注入樹脂の冷却工程と次回の成形のための可塑化工程は同時並行して行われる。
【００４１】
なお、ホットランナー１８ｂ、１８ｃおよび２次ホットランナー２０ｂの周囲に装備された電気ヒータ（図示せず）の加熱作用によりホットランナー１８ｂ、１８ｃおよび２次ホットランナー２０ｂ内の樹脂は上記冷却工程においても溶融状態を保持する。
【００４２】
（５）型開き工程
注入樹脂の冷却工程および射出ユニット１１での可塑化工程が終了すると、可動型１２を図１、図２に示す型締め位置から左側に移動させて固定型１３から離し、型開きを行う。
【００４３】
（６）成形品取り出し工程
型開き終了後に、金型１０に備えられているエジェクタピン（図示せず）を突き出して成形品を金型１０から突き出し、金型１０外部へ取り出す。
【００４４】
ところで、以上の（１）〜（６）の工程を繰り返すことにより、成形品の連続成形を行うことができるが、前述したように、成形金型の何らかのトラブルの発生、あるいは成形作業の休憩等の理由から連続成形を一時停止する場合が生じる。
【００４５】
この成形の一時停止時には、例えば、成形品取り出し工程の終了後に、射出ユニット１１の射出シリンダ２５を後退させて、射出シリンダ２５先端の射出ノズル部３１を成形金型１０のホットランナー１８ｂ、１８ｃの入口部から離す。これにより、射出ノズル部３１を成形金型１０のホットランナー１８ｂ、１８ｃの入口部に高圧力にて密着させるための動力を低減できる。また、射出ノズル部３１やホットランナーブロック１８が高圧力の印加状態の継続により耐久寿命を低下させることを抑制できる。
【００４６】
しかも、本実施形態によると、射出終了後（保圧工程の開始後）、所定時間が経過して保圧工程が終了すると、ホットランナー開閉装置２２を操作してホットランナー１８ｂ、１８ｃ入口部を閉塞するから、射出ノズル部３１を成形金型１０のホットランナー１８ｂ、１８ｃの入口部から離しても、ホットランナー１８ｂ、１８ｃ内の高圧状態の溶融樹脂がら外部へ逆流して噴出するという不具合を確実に防止できる。
【００４７】
特に、射出する前の溶融樹脂に発泡材を分散させ、成形金型１０のキャビティ１５内にて発泡材を発泡させる発泡成形を行う場合には、ホットランナー１８ｂ、１８ｃの入口部が開放されると発泡度合いが増加して溶融樹脂体積の増加が起こり、溶融樹脂の上記逆流、噴出がより一層顕著となるが、本実施形態ではホットランナー開閉装置２２によりホットランナー１８ｂ、１８ｃの入口部の閉塞状態を維持できるから、発泡成形時における溶融樹脂のより顕著な逆流、噴出を確実に防止できる。
【００４８】
なお、発泡材としては、ＣＯ２、Ｎ２のようなガスを用いた物理的発泡材、あるいは化学的発泡材のいずれを用いても良い。
【００４９】
（他の実施形態）
なお、上述の一実施形態では、射出終了後（保圧工程の開始後）、所定時間が経過して保圧工程が終了すると、ホットランナー開閉装置２２を操作してホットランナー１８ｂ、１８ｃ入口部を閉塞する場合について説明したが、ホットランナー開閉装置２２を閉塞する時期については次のように種々な方法にて決定できる。例えば、射出工程の開始時点からの時間をタイマーにより計時して保圧工程の終了時期を判定し、これにより、ホットランナー開閉装置２２の閉塞時期を決定するようにしてもよい。
【００５０】
また、射出シリンダ２５の内部空間におけるスクリュー部材２８の前進位置が所定位置に到達したことを位置センサにより検出し、これにより、保圧工程の終了時期を判定して、ホットランナー開閉装置２２の閉塞時期を決定するようにしてもよい。要は、保圧工程の終了時期を実質的に判定してホットランナー開閉装置２２の閉塞時期を決定すればよい。
【００５１】
また、上述の一実施形態では、ホットランナー１８ｂ、１８ｃの入口部を開閉する開閉手段として、油圧等の流体圧により往復動するピストン２２ａにより弁体２２ｂを駆動する流体圧駆動方式の開閉装置２２を使用しているが、この流体圧駆動方式の開閉装置２２の代わりに逆止弁装置を用いてもよい。すなわち、ホットランナー１８ｂ、１８ｃの入口部からゲート部２０ａへの一方向の溶融樹脂の流れのみで開弁し、この一方向の溶融樹脂の流れがないときは常に閉弁状態を維持する逆止弁装置を用いてもよい。
【００５２】
この逆止弁装置を用いても射出ノズル部３１を成形金型１０のホットランナー１８ｂ、１８ｃの入口部から離すと、逆止弁装置が閉弁状態を維持するので、上述の一実施形態と同様にホットランナーの入口部から外部へ溶融樹脂が逆流し、噴出することを確実に防止できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態による射出成形装置を示す断面図である。
【図２】図１の成形金型部の拡大断面図である。
【図３】図１、図２に示すホットランナー開閉装置の駆動機構を示すシステム図である。
【符号の説明】
１０…成形金型、１１…射出ユニット、１５…キャビティ、
１８ｂ、１８ｃ、２０ｂ…ホットランナー、３１…射出ノズル、
２２…開閉装置（開閉手段）。
【図１】
2004154990.tif 000003
【図２】
2004154990.tif 000004
【図３】
2004154990.tif 000005