(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
前端部、後端部および内側の芯部と外側の殻部との間に形成される中間部を備え、前記芯部は内部を貫く中心孔を有する射出成形用ノズルにおいて、
前記芯部および前記殻部の少なくとも一方が前記中間部を貫いて前記芯部と前記殻部との間に延びる互いの間隔をあけた複数個のベーンを備え、
前記芯部および前記殻部が鋼で構成され、
前記中間部が銅で構成されることを特徴とする射出成形用ノズル。
【請求項２】
前記芯部が該ノズルの前記前端部の方向にテーパに形成される外面を有し、前記ノズルの前記前端部の方向にテーパに形成される内側端部が前記芯部の該外面と接するように前記ベーンが前記殻部から内側にかけて形成される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】
前端部および平坦な後端部を有する射出成形用ノズルにおいて、
平坦な後端部の一部を形成する表面を有する外側の殻部と、
前記外側の殻部と同軸であるとともに、当該外側の殻部によって囲まれた内側の芯部と、
前記外側の殻部と前記内側の芯部との間に形成された中間部と、
前記内側の芯部と前記外側の殻部との間の前記中間部を半径方向に貫いて延び、互いの間隔をあけた複数個のベーンとを備え、
前記内側の芯部は、内部を貫いて延在する中心孔を有するとともに、前記平坦な後端部の他の部分を形成する表面を有し、
前記中間部は、平坦な後端部の他の部分を形成する表面を有し、
前記平坦な後端部は、マニホルドの平坦な表面に隣接し、
前記芯部および前記殻部が鋼で構成され、
前記中間部が銅で構成されることを特徴とする射出成形用ノズル。
【請求項４】
前記互いの間隔をあけた複数個のベーンは、前記平坦な後端部の他の部分を形成する複数の表面を有することを特徴とする請求項３記載の射出成形用ノズル。
【請求項５】
前記芯部が該ノズルの前記前端部の方向にテーパに形成される外面を有し、前記ノズルの前記前端部の方向にテーパに形成される内側端部が前記芯部の該外面と接するように前記ベーンが前記殻部から内側にかけて形成されることを特徴とする請求項３記載の射出成形用ノズル。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は射出成形装置に係り、特に十分な機械的強度を備え、かつ電熱線を必要としない射出成形用ノズルに関する。
【０００２】
【従来の技術および発明が解決しようとする課題】
金型内のゲートに溶融材料を導くために中心孔を備えた様々なノズルが使用される。通常、これらのノズルは加熱する必要があり、これまで鋼製のノズルを囲むように装着される加熱手段が用いられてきた。この加熱ノズルについては出願人の所有する米国特許第４３５５４６０号明細書（１９８２年１０月２６日付与）に示される。この場合、内側ノズル本体と外側ケーシングとの間に空間を保って電熱線を巻き、さらに電熱線の周囲を満たすように上記空間に熱伝導性の高いベリリウム銅を鋳込み、これにより一体のノズルが形成される。
【０００３】
このノズルは多くの用途で申し分なく働くが、製作に手間がかかり、かつ比較的高価であるだけでなく、電熱線が機能しない不良品が作られることがある。さらに、用途によっては連続した射出サイクル中、ノズルに極めて高い射出圧力がもたらされ、このときの衝撃に耐えるのに十分な機械的強度を持たせられないという問題点がある。
【０００４】
より新しくは、出願人の所有する米国特許第５２０６０４０号明細書（１９９３年４月２７日付与）に示されるような電熱線を使用しないノズルあるいは気密保持要素が知られている。しかし、この場合、ノズルは中心孔内に延びるシャフトないしトーピードが十分な熱伝導性を備える必要がある。
【０００５】
本発明の目的は高い射出圧力からもたらされる衝撃に耐える十分な機械的強度を備え、しかも電熱線を必要としない高い熱伝導性を有する射出成形用ノズルを提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために本発明は前端部、後端部および内側の芯部と外側の殻部との間に形成される中間部を備え、芯部は内部を貫く中心孔を有し、芯部および殻部は少なくとも一方が高い機械的強度を備えた材料で形成されており、中間部は高い熱伝導性を持つ材料で形成されてなる射出成形用ノズルにおいて、芯部および殻部の少なくとも一方が中間部を貫いて芯部と殻部との間に延びる互いの間隔をあけた複数個のベーンを備えることを特徴とするものである。
【０００７】
【発明の実施の形態】
図１はマルチキャビティ射出成形装置の一部を示しており、この装置はキャビティ１８と通じたゲート１６に溶融材料通路１４を通して溶融材料を導くために金型１２内に装着された本発明による複数個のノズル１０を有する。この特別な配置ではノズル１０が金型１２内の開口２２に装着された冷却インサート２０に設けられている。
【０００８】
キャビティ１８はその一部を冷却インサート２０によって形成される凸部２４を有する。このキャビティ１８は飲料ボトルをブロー成形で製造するポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）を成形するためのものである。
【０００９】
また、このキャビティ１８はバブルチューブ２８を通って流れる冷却水によって冷却される中心インサート２６によって形成されている。さらに、冷却インサート２０は冷却通路３０から環状の冷却室３２を通して供給される冷却水によって冷却されるようになっている。
【００１０】
通常、金型１２には用途に応じて多数のプレートが用いられるが、本実施の形態においては図の簡略化のためにボルト３８によって互いに固定されたマニホールド保持プレート３４およびバックプレート３６のみを示している。また、金型１２はマニホールド保持プレート３４およびバックプレート３６内の冷却通路４０を通して供給される冷却水によって冷却されるようになっている。
【００１１】
さらに、これらのノズル１０は、その後端部４４と接する分配マニホールド４２と接続されている。分配マニホールド４２は一体に設けられる電熱線４８を有し、位置決めリング５０および絶縁スペーサ部材５２によってマニホールド保持プレート３４とバックプレート３６との間に装着されている。この位置決めにより加熱される分配マニホールド４２と、冷却されるマニホールド保持プレート３４およびバックプレート３６との間には絶縁空間５４が保持される。
【００１２】
溶融材料通路１４へは分配マニホールド４２の入口部５８に形成される入口５６から溶融材料が流れる。この溶融材料通路１４は各ノズル１０の中心孔６０にかけて分配マニホールド４２内で分岐している。溶融材料は、その後、冷却インサート２０内のゲート１６を通ってキャビティ１８まで流れる。
【００１３】
また、図２を参照すると、それぞれノズル１０は環状の後端部４４からより小さい環状の前端部６２までテーパ状に形成される。後端部４４に近いフランジ部６４は冷却インサート２０のシート部６６に装着されており、前端部６２は冷却インサート２０の環状の開口７０に納まる位置決めフランジ６８を有する。これはノズル１０を正確に冷却インサート２０内に位置決めすると同時に、ノズル１０と冷却インサート２０との間に絶縁空間７２を保持する。
【００１４】
図２に示されるように、ノズル１０は内側の芯部７６と外側の殻部７８との間に形成される中間部７４を有する。芯部７６は内部を貫く中心孔６０と、前端部６２の方向にテーパ状に形成される外面８０とを有する。また、殻部７８は半径方向に内側の芯部７６にかけて延びる互いの間隔をあけた複数個のベーン８２を有する。このベーン８２は芯部７６の外面８０と嵌合するために前端部６２の方向にテーパ状に形成される内側端部８４を有する。
【００１５】
本実施の形態においては芯部７６および殻部７８は熱間加工用工具鋼（Ｈ１３）を用いて製作している。しかし、高温での引張り強度が十分で、耐磨耗性ならびに耐食性が優れた材料であれば、これ以外の材料で双方の一方あるいは双方共に製作してもよい。
【００１６】
一方、中間部７４は銅あるいはこれ以外の高い熱伝導性を備えた材料を用いて製作する。この中間部７４は後に詳述される方法を用いて各ベーン８２の間に一体に形成される複数個のセグメント８６から構成されている。この中間部７４は加熱される分配マニホールド４２と接しており、射出サイクル中、分配マニホールド４２からの熱で加熱される。このため、ゲート１６の領域に十分な熱を与えることができ、中心孔６０を囲む部分の温度を均一に保つことが可能になる。したがって、この２種類の材料の組み合わせにより電熱線を必要とせず、連続した射出サイクル中、繰り返し作用する圧力に耐える十分な機械的強度を備えたノズル１０を得ることができる。
【００１７】
使用にあたり、上記したように装置を組み立て、分配マニホールド４２とノズル１０とを予め決められた運転温度に加熱するために電熱線４８に電気を供給する。射出成形装置（図示せず）から送られる溶融材料は予め決められたサイクルに従い分配マニホールド４２の入口５６に導かれる。この溶融材料は溶融材料通路１４から各ノズル１０の中心孔６０を通ってキャビティ１８に流れる。キャビティ１８が満たされた後、充填のために一時射出圧力が保持され、その後、圧力が逃がされる。短い冷却時間を経た後、成形品を突き出すために金型を開く。突き出し完了後、金型を閉じ、キャビティを再び満たすために射出圧力を高める。このサイクルはキャビティの形状および成形される材料の種類から決まるある頻度を保って連続して繰り返される。
【００１８】
ノズル１０の製造方法を図３ないし図６を参照して説明する。初めに、芯部８８および殻部９０を図３に示される形状に成形する。この芯部８８は機械加工で仕上げるが、殻部９０は上記したベーン８２と、前端部９４に設ける凹部９２とを鋳造によって成形する。図３に示されるように、芯部８８をその外面８０と接するベーン８２の内側端部８４に合わせて殻部９０内に挿入する。芯部８８の前端部９８には殻部９０のネック部１００を貫いて装着される円筒部９６を形成する。この円筒部９６を環状の溝１０２（図６参照）が形成されるように殻部９０内の凹部９２に挿入する。
【００１９】
図５に示されるように、組み立てられたノズルの組み立て体１０４を凹部９２を上にして立て、ニッケル合金粉のようなろう付け材料１０６を溝１０２内に充填する。もし、必要であれば、芯部８８と殻部９０とを結合させるためにベーン８２の内側端部８４が芯部８８の外面８０と接する箇所にビード（図示せず）を盛るが、これは必要でない。
【００２０】
この後、組み立て体１０４を加熱する真空炉１０８に搬入する。真空炉１０８を徐々に温度を上げ、酸素をほぼ完全に抽出して真空を十分に高める。さらに、この後、スパッタリングを避けるためにアルゴンないし窒素ガスのような不活性ガスを用いて真空炉１０８内の真空を部分的に下げる。さらに、真空炉１０８をニッケル合金粉の融点よりも高い約１０６５°、５５℃（１９５０°Ｆ）に加熱する。
【００２１】
この加熱によりろう付け材料１０６が溶融し、芯部８８の円筒部９６と殻部９０のネック部１００との間に流れてそこが高い気密を保ってろう付けされる。このろう付けにより銅の融点よりもさらに高い融点を持つ鋼に拡散を生じさせることができる。
【００２２】
この後、ノズルの組み立て体１０４を真空炉１０８から取り出し、図６に示される位置に反転させる。さらに、銅のような高熱伝導性材料１１０の塊を殻部９０の後端部１１４に形成された開口１１２へ挿入する。その後、組み立て体１０４を再度真空炉内へ搬入し、高熱伝導性材料１１０の融点よりも十分に高い約１１１２．７７℃（２０３５°Ｆ）に加熱する。銅が溶融すると、銅は殻部９０の複数個のベーン８２間の空間に流れてそこが満たされる。これによりノズル１０の中間部７６のセグメント８６が形成される。
【００２３】
真空のもとで行われる高熱伝導性材料１１０の鋳込みにより銅が芯部８８および殻部９０を構成する鋼と冶金的に結合する。したがって、高い熱伝導性を有し、衝撃強さを備えた一体構造のノズル１０を得ることができる。
【００２４】
最後に、真空炉１０８から組み立て体１０４を取り出し、図６に点線で示される余肉を除くように機械加工し、さらに図２に示されるように機械加工で中心孔６０を穿ってノズルを完成させる。
【００２５】
なお、ベーン８２は他の実施の形態において芯部８８の一部として形成してもよい。この場合、ベーン８２は外方向に中間部７４を貫いて外側の殻部９０と接するように延ばす。
【００２６】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明は芯部および殻部の少なくとも一方を高い機械的強度を備えた材料で形成し、中間部を高い熱伝導性を持つ材料で形成し、芯部および殻部のいずれか一方に中間部を貫いて芯部と殻部とにわたる複数個のベーンを設けているので、ノズルを加熱する電熱線を必要とせず、しかも連続した射出サイクル中に高い射出圧力からもたらされる衝撃に耐える十分な機械強度を持たせることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明によるノズルを組み込んで構成したマルチキャビティ射出成形装置を示す断面図。
【図２】図１に示すノズルの斜視図。
【図３】殻部に装着される位置に置かれた芯部を示す縦断面図。
【図４】図３の４−４線に沿う横断面図。
【図５】真空炉内に搬入される位置に置かれた組み立て体の斜視図。
【図６】真空炉内に再搬入するために組み立て体内に挿入される銅塊の縦断面図。
【符号の説明】
１０  ノズル
１８  キャビティ
４２  分配マニホールド
７４  中間部
７６  芯部
７８  殻部
８２  ベーン
１０４  組み立て体
１０８  真空炉
【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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