(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
溶融材料を空所に供給するためのノズル部が設けられた加熱型と、
前記加熱型との間に空気溜まりを形成するとともに、前記空気溜まりから湯口開孔を介して前記空所が設けられた金型本体と、
一端が前記ノズル部に配設されるとともに、他端が前記湯口開孔に挿入され、内部に弁座部を介して前記空所に連通する湯口を有するノズル封鎖体と、
前記加熱型内を進退変位し、前記ノズル封鎖体の前記弁座部に当接して前記湯口を閉塞する閉塞位置と該弁座部から離間して前記湯口を開放する開放位置とに配置されるバルブピンと、
を備えるバルブゲート型ノズル装置であって、
前記バルブピンが前記弁座部に当接して前記湯口を閉塞した状態で、該バルブピンの先端面が、前記湯口開孔と前記空気溜まりの境界部位から前記空所と反対側に距離Ｌ（１ｍｍ≦Ｌ≦５ｍｍ）だけ離間するように設定され、
前記ノズル封鎖体は、前記弁座部近傍の内孔が開口断面円弧状に形成されるとともに、前記湯口を構成する内周面が前記空所側に向かって外方に傾斜するテーパ面であり、かつ、前記テーパ面は、前記弁座部の端部から前記ノズル封鎖体の開放端部まで連続して形成されることを特徴とするバルブゲート型ノズル装置。
【請求項２】
請求項１記載のノズル装置において、前記距離Ｌは、１ｍｍ≦Ｌ≦２ｍｍの範囲内に設定されることを特徴とするバルブゲート型ノズル装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、バルブピンでノズル封鎖体の弁座部を開閉して溶融材料を空所に供給自在なバルブゲート型ノズル装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
例えば、プラスチック射出成形用金型では、バルブゲート構造を有するホットノズルが広く採用されている。この種の技術としては、例えば、特公昭６０−８９６号公報に開示されている射出成型用ノズル封鎖装置が知られている。
【０００３】
この従来技術では、図４に示すように、空所２を設ける空所プレート４と加熱型のノズル部分６との間にノズル封鎖体８が介装されている。空所プレート４は、空気溜まり１０から湯口開孔１２を介して空所２を設けており、この湯口開孔１２にノズル封鎖体８の小径端部８ａが挿入される。ノズル封鎖体８の大径端部８ｂがノズル部分６に嵌入されるとともに、このノズル部分６内に進退自在なバルブピン１４のテーパ状先端部１６が、前記ノズル封鎖体８のテーパ孔である内部孔１８に係合自在である。
【０００４】
このような構成において、バルブピン１４が上昇すると、ノズル封鎖体８の内部孔１８を介してノズル部分６内と空所２とが連通し、溶融樹脂がこの空所２に流動する。一方、バルブピン１４が下降して内部孔１８に密着する際には、ゲートが閉じられることにより、溶融樹脂が空所２に流れることがない。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上記の従来技術では、バルブピン１４がノズル封鎖体８の内部孔１８の下部側に密着してゲートが閉状態となる際に、このバルブピン１４の先端部１６が湯口開孔１２側に突出し、その先端面１６ａが空所２と略面一状態となっている（図４参照）。このため、ゲートが閉じられて溶融樹脂の流動が停止している間、ノズル封鎖体８およびバルブピン１４の先端部１６の熱が空所プレート４側に放出され易い。
【０００６】
これにより、特にノズル封鎖体８の先端側の空間１９に滞留している溶融樹脂から熱が放出されてしまい、樹脂の固化が進行することになる。この結果、次回の射出時には、空間１９で固化した樹脂によるコールドスラグが発生してしまうという問題が指摘されている。
【０００７】
本発明は、この種の問題を解決するものであり、ノズル封鎖体およびバルブピン先端の放熱状態を有効に管理することができ、簡単な構成で、コールドスラグ等の不良の発生を有効に阻止することが可能なバルブゲート型ノズル装置を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
前記の課題を解決するために、本発明に係るバルブゲート型ノズル装置では、加熱型内を進退するバルブピンがノズル封鎖体の弁座部から離間すると、このノズル封鎖体の湯口が開放されて前記加熱型から空所に溶融材料が供給される。次に、バルブピンが弁座部に当接して湯口が閉塞されると、ノズル封鎖体と金型本体との接触部を介して加熱型の熱がこの金型本体側に移動するとともに、バルブピンの先端部の熱が前記ノズル封鎖体から該金型本体側に移動する。
【０００９】
その際、バルブピンが弁座部に当接して湯口を閉塞した状態では、このバルブピンの先端面が湯口開孔と空気溜まりの境界部位から空所と反対側に距離Ｌ（１ｍｍ≦Ｌ≦５ｍｍ）だけ離間している。従って、ノズル封鎖体およびバルブピン先端部から金型本体側に必要以上に熱が伝達されることがなく、前記ノズル封鎖体と前記バルブピン先端との間に滞留している溶融材料の熱が必要以上に放出されることを阻止することができる。これにより、滞留する溶融材料の固化を確実に阻止し、コールドスラグ等の不良の発生を有効に阻止することが可能になる。
【００１０】
すなわち、距離Ｌが１ｍｍ未満であると、バルブピン先端部およびノズル封鎖体から金型本体側への熱の移動が発生し易くなり、滞留する溶融材料の固化が進んでコールドスラグの発生が惹起されてしまう。一方、距離Ｌが５ｍｍ以上であると、湯口側に供給された溶融材料の固化が進まず、前記湯口側の未固化材料が引き込まれる、所謂、糸引きが発生してしまう。また、バルブピンの進退時に糸引きの発生を一層確実に阻止するとともに、廃棄される材料の削減を図るために、距離Ｌは、１ｍｍ≦Ｌ≦２ｍｍの範囲内に設定されることが望ましい。
【００１１】
さらにまた、ノズル封鎖体は、弁座部近傍が開口断面円弧状に形成されている。このため、弁座部近傍に滞留する溶融材料の固化を阻止し、コールドスラグや詰まりの発生を有効に阻止することができる。しかも、ノズル封鎖体の湯口を構成する内周面は、空所側に向かって外方に傾斜するテーパ面である。このため、湯口部分の冷却効率が向上し、糸引きの防止が図られる。
【００１２】
ここで、テーパ面が弁座部の端部からノズル封鎖体の開放端部まで連続して形成されている。従って、湯口部分で固化した材料を、この湯口部分から円滑に離脱させることが可能になる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
図１は、本発明の実施形態に係るバルブゲート型ノズル装置２０の要部概略斜視説明図であり、図２は、前記ノズル装置２０の縦断面説明図である。
【００１４】
ノズル装置２０は、金型本体である上型２２および下型２４と加熱型２６とノズル封鎖体２８とを備え、この上型２２とこの下型２４との間には、空所３０が形成される。この空所３０は、コールドランナおよびフイルムゲートを有しているが、直接、製品形状部を構成してもよい。
【００１５】
上型２２は、加熱型２６との間に空気溜まり３１を形成するとともに、この空気溜まり３１には湯口開孔３２を介して空所３０が連通している。加熱型２６は、ホットランナブロック３３に一組装着されている。
【００１６】
ホットランナブロック３３は、溶融樹脂（溶融材料）が注入される導入口３４を有し、この導入口３４が通路３６の一端に連通する。通路３６は、その途上で通路３６ａ、３６ｂに分岐しており、それぞれホットランナブロック３３の底面側から下方向に延在して各加熱型２６の湯道３８に連通する。
【００１７】
ホットランナブロック３３は、上型２２に固着され、さらにこの上側２２にプレート４０が装着される。プレート４０には、各加熱型２６の各湯道３８と同軸上に一組の油圧シリンダ４２が固着され、この油圧シリンダ４２から下方に延在するロッド４４には、カップリング４６を介してバルブピン４８が連結される。バルブピン４８は、各湯道３８内で下方向に延在しており、加熱型２６の下端側に設けられているノズル部５０の下方に配置される。バルブピン４８の先端側には、テーパ状先端部５２が形成される（図３参照）。
【００１８】
加熱型２６は、図２に示すように、湯道３８を形成する筒体５４を備え、この筒体５４の上部に形成されているフランジ部５６がリング５８を介して上型２２に固定される。筒体５４の外周には、軸方向に所定の長さを有し、かつ所定の間隔離間して複数のヒータバンド６０が周回装着されるとともに、前記筒体５４の下端縁部に熱電対６２が固着されている。
【００１９】
図３に示すように、ノズル封鎖体２８の一端６４がノズル部５０に圧入あるいは螺合等によって固定される一方、このノズル封鎖体２８の他端６６が上型２２の湯口開孔３２に挿入される。ノズル封鎖体２８は略筒状を有しており、一端６４側に湯道３８の一部を構成する内孔６８が形成される。内孔６８の下端側には、バルブピン４８のテーパ状先端部５２が着座する弁座部７０が設けられ、この弁座部７０には、空所３０に連通する湯口７２が連通する。内孔６８は、ノズル封鎖体２８の軸方向に延在しており、弁座部７０の近傍には、開口断面円弧状に湾曲する湾曲部７４がこの弁座部７０に連結して設けられる。
【００２０】
弁座部７０にバルブピン４８のテーパ状先端部５２が着座して湯道３８と湯口７２とが閉塞された状態で、このバルブピン４８の先端面７６は、湯口開孔３２と空気溜まり３１との境界部位７８から空所３０と反対側に距離Ｌだけ離間する（図３参照）。この距離Ｌは、１ｍｍ≦Ｌ≦５ｍｍの範囲内、より好適には、１ｍｍ≦Ｌ≦２ｍｍの範囲内に設定されている。
【００２１】
湯口７２を構成する内周面８０は、空所３０側に向かって外方に傾斜するテーパ面で構成されている。この内周面８０は、弁座部７０の端部からノズル封鎖体２８の開放下端部まで連続したテーパ状を有しており、軸方向に平行な部分は存在しない。
【００２２】
ノズル封鎖体２８の材質は、ＳＫＤ６１（ＪＩＳによる）であり、その他、加熱型２６を構成する筒体５４、上型２２、下型２４およびホットランナブロック３３の材質は、例えば、Ｓ５０Ｃ（ＪＩＳによる）であるが、その他、鋳鋼であってもよい。
【００２３】
このように構成されるノズル装置２０の動作について、以下に説明する。
【００２４】
先ず、ホットランナブロック３３の導入口３４に溶融材料である溶融樹脂が供給されると、この溶融樹脂は、通路３６からそれぞれの通路３６ａ、３６ｂに分割供給され、各通路３６ａ、３６ｂの端部に連通する各加熱型２６内の各湯道３８に導入される。一方、上型２２と下型２４とが互いに蓋閉めされており、これらの間には、空所３０が形成されている。
【００２５】
そこで、油圧シリンダ４２が駆動され、ロッド４４と一体的にバルブピン４８が鉛直上方向（矢印Ａ方向）に移動すると、このバルブピン４８のテーパ状先端部５２がノズル封鎖体２８の弁座部７０から離間する。このため、湯道３８に充填されている溶融樹脂が湯口７２から空所３０に流動する。
【００２６】
次に、油圧シリンダ４２を介してバルブピン４８が鉛直下方向（矢印Ｂ方向）に移動すると、このバルブピン４８のテーパ状先端部５２が弁座部７０に着座し、湯道３８が湯口７２から遮断される。これにより、空所３０への溶融樹脂の供給が停止され、この空所３０内で前記溶融樹脂が冷却固化される。
【００２７】
その際、ノズル封鎖体２８の内孔６８に溶融樹脂が滞留している。従って、加熱型２６により溶融状態に維持されている溶融樹脂の熱が、ノズル封鎖体２８と上型２２との接触部およびバルブピン４８のテーパ状先端部５２と弁座部７０との接触部から前記上型２２側に放出され易い。
【００２８】
しかしながら、本実施形態では、バルブピン４８のテーパ状先端部５２が弁座部７０に着座した状態で、このバルブピン４８の先端面７６が、湯口開孔３２と空気溜まり３１の境界部位７８から空所３０と反対側に距離Ｌ（１ｍｍ≦Ｌ≦５ｍｍ）だけ離間するように設定されている。このため、バルブピン４８の先端面７６が湯口７２側に突出するものに比べ、このバルブピン４８から上型２２側への熱の放出が少なくなる。
【００２９】
これにより、ノズル封鎖体２８の内孔６８の下部側に滞留している溶融樹脂の熱が必要以上に上型２２側に放出されることがなく、この滞留する溶融樹脂が固化して、所謂、コールドスラグが発生することを確実に阻止するという効果が得られる。
【００３０】
ここで、距離Ｌが１ｍｍ未満であると、バルブピン４８およびノズル封鎖体２８から上型２２側への熱の放出が多くなり、このノズル封鎖体２８内に滞留する溶融樹脂の固化が惹起されてしまう。一方、距離Ｌが５ｍｍ以上であると、湯口７２に充填された溶融樹脂の固化が十分に進行せず、バルブピン４８の先端面７６に半固溶状態の樹脂が付着してしまい、製品を上型２２から離型する際、所謂、糸引きが発生する。この糸引き樹脂がバルブピン４８の先端面７６の回りに半固溶状態で残り、次の射出時に半固溶樹脂が製品中に入り込んで不良品が発生するおそれがある。従って、距離Ｌを１ｍｍ≦Ｌ≦５ｍｍの範囲内に設定することにより、コールドスラグの発生と糸引きの発生とを有効に阻止することが可能になる。
【００３１】
さらに、熱伝達のばらつきを一層確実に阻止するために、距離Ｌを１ｍｍ≦Ｌ≦２ｍｍの範囲内に設定することが好ましい。また、距離Ｌが大きくなると、湯口７２が必要以上に長尺化してしまい、空所３０に充填される溶融樹脂の量、すなわち、廃棄される量が増加して不経済であるという問題があり、距離Ｌは、１ｍｍ≦Ｌ≦２ｍｍの範囲内であることが好ましい。
【００３２】
なお、コールドスラグを阻止するために、加熱型２６によるノズル温度を高く設定することが考えられるが、溶融樹脂に過剰な熱を与えることになって、品質低下が惹起されるという不具合がある。このため、ノズル温度は、２００℃〜３００℃程度に設定されている。
【００３３】
また、本実施形態では、ノズル封鎖体２８の内孔６８が、弁座部７０に向かって円弧状に湾曲する湾曲部７４を有している。従って、弁座部７０の近傍には、バルブピン４８を囲繞して比較的多量の溶融樹脂が滞留することになり、この溶融樹脂の固化を確実に回避してコールドスラグの発生を有効に阻止することができる。
【００３４】
さらにまた、本実施形態では、ノズル封鎖体２８に設けられている湯口７２を構成する内周面８０が、弁座部７０から空所３０側に向かって外方に傾斜するテーパ面で構成されている。これにより、湯口７２に充填されている溶融樹脂は、バルブピン４８の先端面７６側まで確実に固化し、糸引きの発生を防止することが可能になる。
【００３５】
さらに、内周面８０は、弁座部７０の端部からノズル封鎖体２８の下端部まで連続したテーパ面で構成される。このため、製品の離型時に、湯口７２で固化した部分を円滑に抜き取ることができるという利点がある。
【００３６】
【発明の効果】
以上のように、本発明に係るバルブゲート型ノズル装置では、加熱型のノズル部と金型本体の湯口開孔とにノズル封鎖体が配設されるとともに、このノズル封鎖体の弁座部にバルブピンが当接して湯口を閉塞する際、このバルブピンの先端面が、前記湯口開孔と空気溜まりの境界部位から空所と反対側に距離Ｌ（１ｍｍ≦Ｌ≦５ｍｍ）だけ離間している。このため、ノズル部内に溶融材料が滞留している際、このノズル部から金型本体側への放熱を有効に抑えることができ、滞留する前記溶融材料が固化して、所謂、コールドスラグが発生することを確実に阻止することが可能になる。さらに、製品の離型時に半固溶状態の材料が引き込まれる、所謂、糸引きの発生を回避するとともに、廃棄される材料の削減が図られ、しかも、湯口で固化した部分を円滑に抜き取ることが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態に係るバルブゲート型ノズル装置の要部概略斜視説明図である。
【図２】前記ノズル装置の縦断面説明図である。
【図３】前記ノズル装置の要部拡大縦断面説明図である。
【図４】従来技術に係るノズル装置の概略縦断面説明図である。
【符号の説明】
２０…ノズル装置                ２２…上型
２４…下型                      ２６…加熱型
２８…ノズル封鎖体              ３０…空所
３１…空気溜まり                ３２…湯口開孔
４８…バルブピン                ５０…ノズル部
５２…テーパ状先端部            ６８…内孔
７０…弁座部                    ７２…湯口
７４…湾曲部                    ７６…先端面
７８…境界部位                  ８０…内周面
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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