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技術 射出ノズル

出願人 株式会社板屋製作所
発明者 前島英三
出願日 1992年12月1日 (27年11ヶ月経過) 出願番号 1992-322132
公開日 1994年6月14日 (26年5ヶ月経過) 公開番号 1994-166058
状態 特許登録済
技術分野 プラスチック等の射出成形
主要キーワード 電磁力線 パウダ状 計量部分 溶融ユニット 樹脂成形材 残留内部応力 圧縮部分 通路開口面積
関連する未来課題
重要な関連分野

この項目の情報は公開日時点(1994年6月14日)のものです。
また、この項目は機械的に抽出しているため、正しく解析できていない場合があります

図面 (6)

目的

本発明は溶融樹脂を安定供給できるよう構成された射出ノズルを提供することを目的とする。

構成

射出成形機1はインラインスクリュウタイプの成形機で、大略樹脂溶融ユニット2と、スクリュウ駆動ユニット3と、ベース駆動ユニット4と、金型開閉駆動ユニットとを有する。樹脂溶融ユニット2は、加熱シリンダ5内にスクリュウ6を挿入してなり、加熱シリンダ5の先端には樹脂成形用金型(図示せず)に溶融樹脂を注入する射出ノズル7が取り付けられている。又、加熱シリンダ5は外周にバンドヒータ8が巻装されており、溶融樹脂生成時に外側より所定温度に加熱される。射出ノズル7内を貫通する樹脂充填通路7a内壁には、溶融樹脂の通過に伴って溶融樹脂からの熱を吸収することにより遠赤外線放射する遠赤外線放射体12を被覆してなる。

概要

背景

一般に樹脂成形材溶融して所定形状の成形品制作する場合には、射出成形機により溶融された溶融樹脂樹脂成形用金型充填して成形する射出成形法が用いられる。この種の射出成形法では、溶融樹脂(ポリマー溶融体)を比較的高圧高速で樹脂成形用金型内に注入して所定の成形品を得るプロセスが重要である。

射出成形機としては、例えばホッパから供給されたペレット状又はパウダ状の樹脂成形材を加熱シリンダ内で溶融して樹脂成形用金型に充填する構成のものが多く使用されている。この種の射出成形機では、加熱シリンダ内に螺旋溝が外周に形成されたスクリュウが挿入されており、加熱シリンダ内でスクリュウが回転駆動されると螺旋溝内で樹脂成形材が練られて剪断力を受けるとともに加熱されて流動体となった溶融樹脂を生成する。

スクリュウの回転により加熱シリンダ内に生成された溶融樹脂は、加熱シリンダ内に一旦貯えられ、先端に装着された射出ノズルが樹脂成形用金型のスプルーブッシュに接続される。そして、スクリュウが押圧されて摺動するとともに加熱シリンダ内の溶融樹脂が射出ノズルより押し出されて樹脂成形用金型のキャビティに充填される。

概要

本発明は溶融樹脂を安定供給できるよう構成された射出ノズルを提供することを目的とする。

射出成形機1はインラインスクリュウタイプの成形機で、大略樹脂溶融ユニット2と、スクリュウ駆動ユニット3と、ベース駆動ユニット4と、金型開閉駆動ユニットとを有する。樹脂溶融ユニット2は、加熱シリンダ5内にスクリュウ6を挿入してなり、加熱シリンダ5の先端には樹脂成形用金型(図示せず)に溶融樹脂を注入する射出ノズル7が取り付けられている。又、加熱シリンダ5は外周にバンドヒータ8が巻装されており、溶融樹脂生成時に外側より所定温度に加熱される。射出ノズル7内を貫通する樹脂充填通路7a内壁には、溶融樹脂の通過に伴って溶融樹脂からの熱を吸収することにより遠赤外線放射する遠赤外線放射体12を被覆してなる。

目的

そこで、本発明は上記課題を解決した射出ノズルを提供することを目的とする。

効果

実績

技術文献被引用数
0件
牽制数
0件

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請求項1

樹脂成形用金型スプルーに接続され溶融樹脂を該樹脂成形用金型内のキャビティ充填する射出ノズルにおいて、前記溶融樹脂が吐出される樹脂射出通路内壁に、前記溶融樹脂からの熱を吸収することにより遠赤外線放射する遠赤外線放射体被覆してなること特徴とする射出ノズル。

技術分野

0001

本発明は射出ノズル係り、特に溶融樹脂を安定供給できるよう構成された射出ノズルに関する。

背景技術

0002

一般に樹脂成形材溶融して所定形状の成形品制作する場合には、射出成形機により溶融された溶融樹脂を樹脂成形用金型充填して成形する射出成形法が用いられる。この種の射出成形法では、溶融樹脂(ポリマー溶融体)を比較的高圧高速で樹脂成形用金型内に注入して所定の成形品を得るプロセスが重要である。

0003

射出成形機としては、例えばホッパから供給されたペレット状又はパウダ状の樹脂成形材を加熱シリンダ内で溶融して樹脂成形用金型に充填する構成のものが多く使用されている。この種の射出成形機では、加熱シリンダ内に螺旋溝が外周に形成されたスクリュウが挿入されており、加熱シリンダ内でスクリュウが回転駆動されると螺旋溝内で樹脂成形材が練られて剪断力を受けるとともに加熱されて流動体となった溶融樹脂を生成する。

0004

スクリュウの回転により加熱シリンダ内に生成された溶融樹脂は、加熱シリンダ内に一旦貯えられ、先端に装着された射出ノズルが樹脂成形用金型のスプルーブッシュに接続される。そして、スクリュウが押圧されて摺動するとともに加熱シリンダ内の溶融樹脂が射出ノズルより押し出されて樹脂成形用金型のキャビティに充填される。

発明が解決しようとする課題

0005

ところが、上記射出成形機では、加熱シリンダの外周に設けられたヒータにより加熱シリンダを所定温度まで加熱するとともに、回転するスクリュウにより樹脂成形材に摩擦熱を発生させて溶融樹脂にするが、加熱シリンダの先端に設けられた射出ノズルが樹脂成形用金型に取り付けられたスプルーブッシュの挿入孔に挿入れて接触した際、射出ノズルの熱が樹脂成形用金型に伝導して射出ノズルが冷却されてしまう。

0006

そのため、従来は射出ノズルが冷却されると、溶融樹脂の温度も低下して樹脂充填時の流動抵抗が大きくなるため、従来の射出ノズルの外周には、射出ノズルを加熱するためのバンドヒータを装着しなければならなかった。その場合、射出ノズルが挿入されるスプルーブッシュ挿入孔の内径をバンドヒータの分大きくしなければならない。ところが、金型によってはバンドヒータの分スプルーブッシュを大型化できず、バンドヒータを射出ノズルに装着できないことがあり、上記のような射出ノズルの熱が樹脂成形用金型に伝導して射出ノズルが冷却されるといった課題が生ずる。

0007

特に、スプルーブッシュの挿入孔が深い場合、射出ノズルも長くなって冷却されやすいので、バンドヒータを射出ノズルに装着できないときは、溶融樹脂の流動抵抗が大きくなって樹脂充填速度が低下するといった課題が生ずる。このように、スクリュウに押し出された溶融樹脂が射出ノズルより樹脂成形用金型に注入される過程で溶融樹脂の温度が低下してしまうと、樹脂成形用金型に注入する際に溶融樹脂の粘度が変化して樹脂充填時の流動抵抗が大きくなるため、溶融樹脂注入圧力が変動したり、溶融樹脂の流れがスムーズでなかったり、あるいはキャビティ内で成形された成形品の精度が低下したりする。

0008

そこで、本発明は上記課題を解決した射出ノズルを提供することを目的とする。

課題を解決するための手段

0009

本発明は、樹脂成形用金型のスプルーに接続され溶融樹脂を該樹脂成形用金型内のキャビティに充填する射出ノズルにおいて、前記溶融樹脂が吐出される樹脂射出通路内壁に、前記溶融樹脂からの熱を吸収することにより遠赤外線放射する遠赤外線放射体被覆してなること特徴とする。

0010

溶融樹脂が吐出される樹脂射出通路の内壁に遠赤外線を放射する遠赤外線放射体を被覆することにより、樹脂成形用金型に溶融樹脂を注入する過程で遠赤外線の熱放射により溶融樹脂を加熱して溶融樹脂の温度が低下することを防止するとともに、溶融樹脂の流れをスムーズにする。

0011

図1乃至図3に本発明になる射出ノズルの一実施例及び射出成形機を示す。

0012

各図中、射出成形機1はインラインスクリュウタイプの成形機で、大略樹脂溶融ユニット2と、スクリュウ駆動ユニット3と、ベース駆動ユニット4と、金型開閉駆動ユニット(図示せず)とを有する。

0013

樹脂溶融ユニット2は、加熱シリンダ5内にスクリュウ6を挿入してなり、加熱シリンダ5の先端には樹脂成形用金型(図示せず)に溶融樹脂を注入する射出ノズル7が取り付けられている。又、加熱シリンダ5は外周にバンドヒータ8が巻装されており、溶融樹脂生成時に外側より所定温度に加熱される。

0014

さらに、加熱シリンダ5は内部に軸方向に延在するシリンダ室5aが穿設された中空状に形成されている。このシリンダ室5aには、スクリュウ6が軸方向に摺動自在且つ回転自在に挿入されている。

0015

スクリュウ6は、ホッパ9からペレット状又はパウダ状の樹脂成形材(図示せず)が供給される供給部分6aと、樹脂成形材を圧縮して樹脂成形材を溶融する圧縮部分6bと、加熱シリンダ5内に溶融樹脂を押し出す計量部分6cとに分けられる。スクリュウ6は螺旋状の螺旋溝6dを有しており、回転駆動されながら螺旋溝6d内の樹脂成形材を圧縮し練ることにより軟化溶融し、溶融樹脂を加熱シリンダ5内に押し出すため、螺旋溝6dの深さは供給部分6aで深く、圧縮部分6b、計量部分6cに移るにつれて浅くなるように形成されている。

0016

又、スクリュウ6の先端に設けられたネジ孔6eには、シリンダ室5aに押し出された溶融樹脂が逆流するのを防止する逆流防止弁10が螺合している。この逆流防止弁10は先のった矢尻のような形状になっており、くびれ部10aにリング状のシール部材11が嵌合する。そして、シリンダ室5aに押し出された溶融樹脂が逆流しようとすると、くびれ部10aのテーパ面に溶融樹脂に押圧されたシール部材11が当接して逆流が防止される。尚、螺旋溝6dで溶融された溶融樹脂がシリンダ室5aに押し出される際は、シール部材11が先端側に変位するがくびれ部10aのほぼ中間位置で停止して溶融樹脂の押し出しが許容される。

0017

図3に示すように、射出ノズル7は、例えば鋼鉄等の強度の高い素材を加工したものであり、スプルーブッシュ15の挿入孔15aが深い金型にも使用できるよう全長延長されている。又、射出ノズル7は、加熱シリンダ5の先端に固着されたシリンダヘッド5bのネジ孔5cに螺合する雄ネジ7aを有しており、内部には樹脂充填通路7bが穿設されている。シリンダヘッド5bは上記スクリュウ6の先端に設けられた逆流防止弁10が進入できるように穿設されたテーパ孔5dを有する。

0018

又、射出ノズル7の樹脂充填通路7bは軸芯に沿って貫通するように穿設されており、雄ネジ7a側の端部には内径の大きい流入口7cが開口し、後述するスプルーブッシュ15に接触する半球状の先端には比較的内径の小さい吐出口7dが開口している。従って、樹脂充填通路7bの流入口7cはシリンダヘッド5bのテーパ孔5dに連通し、先端側ほど樹脂充填通路7bの通路開口面積が絞られ、吐出口7dが最小となっている。

0019

図4に示すように、上記樹脂充填通路7bの内壁には、溶融樹脂の通過に伴って溶融樹脂からの熱を吸収することにより遠赤外線を放射する遠赤外線放射体12が被覆されている。

0020

この遠赤外線放射体12は、例えばプラズマ溶射により遠赤外線セラミックスを上記樹脂充填通路7bの内壁にコーティング(被覆)された薄膜であり、特にスクリュウ6と加熱シリンダ5のシリンダ室5aとの間の許容誤差範囲内膜厚に形成されている。又、遠赤外線セラミックスの素材としては、例えばジルコニア(ZrO2 ),アルミナ(Al2 O3 ),シリカ(SiO2 ),チタニア(TiO2 )等が使用される。

0021

プラズマ溶射の場合、プラズマジェットの中に上記のような遠赤外線セラミックスの粉末を吹き付けて溶解した遠赤外線セラミックス粒子を上記通路に吹き付けるため、溶射時間を調整することにより遠赤外線放射体12を所望とする膜厚に形成でき、上記溶融樹脂が流れる通路の表面に均一な膜厚でコーティングできる。

0022

又、遠赤外線放射体12に遠赤外線セラミックスを使用することにより、後述するように溶融樹脂の温度分布の均一化及び粘度の均一化を図ることができるとともに、射出ノズル7の耐磨耗性及び耐熱性が向上し射出ノズル7の寿命延ばすこともできる。

0023

上記遠赤外線放射体12の形成方法としては、プラズマ溶射に限らず、例えば蒸着法,イオンプレーティング法スパッタ法CVD( Chemical Vapor Deposition )等の薄膜形成技術を用いても良い。

0024

このように溶融樹脂を生成する過程において、遠赤外線放射体12は溶融樹脂の生成に伴って溶融樹脂からの熱を吸収することにより遠赤外線を放射する。この遠赤外線の放射は、熱効果の大きい波長域電磁波が空間(本実施例では樹脂充填通路7b内)に伝播していく現象であり、遠赤外線が放射されるのは遠赤外線セラミックスの分子運動に依存する電磁力線振動波である。

0025

又、赤外線放射ケルビン零度絶対温度の零度K)でない限りどんな材質からも放射されており、温度が低ければ長波長赤外線が弱く、高ければ短波長の赤外線が強く放射されるとともに、各遠赤外線セラミックスによって固有の赤外線放射のプロファイルを有し、熱放射に伴う波長の電磁波の強度分布は温度と関係が深いことが知られている。

0026

図5(A)(B)(C)はチタン酸アルミニウム(TiO2 ・Al2 O3 )よりなる遠赤外線セラミックスの200°C,350°C,500°Cにおける分光赤外線放射率と波長との関係を示す。

0027

同図より、200°Cの比較的低い温度でも500°Cの高い温度でも各スペクトルはほとんど差がないことが分かる。即ち、チタン酸アルミニウム(TiO2 ・Al2 O3 )よりなる遠赤外線セラミックスのように温度の高低によって相の変化や組織・構造の大きな変化がないようなとき、分光赤外線放射曲線は温度が何度であってもほぼ同じ曲線となる。

0028

前述したように、樹脂充填通路7bの内壁には、遠赤外線放射体12がコーティングされているため、スクリュウ6の回転により生成された溶融樹脂は、樹脂充填通路7bの表面に接しても遠赤外線放射体12から遠赤外線が放射されて冷却されることを防止される。従って、溶融樹脂は、後述する溶融樹脂を樹脂成形用金型に充填する樹脂充填時に遠赤外線放射体12の表面に接する部分でも流動層となり樹脂充填通路7bからスムーズに押し出される。

0029

ここで、樹脂成形用金型に溶融樹脂を充填する際は、ベース駆動ユニット4により上記樹脂溶融ユニット2とスクリュウ駆動ユニット3とを支持する移動ベース13が固定ベース14上をA方向に摺動し、射出ノズル7が樹脂成形用金型(図示せず)から離間している。スクリュウ6はスクリュウ駆動ユニット3の油圧モータ15により100〜150rpm で回転駆動され、加熱シリンダ5はバンドヒータ8により樹脂成形材を溶融するのに適した温度に加熱される。

0030

ホッパ9内にはペレット状の樹脂成形材が収納されており、樹脂成形材はスクリュウ6の回転とともに螺旋溝6d内に供給される。前述したように螺旋溝6dの深さが、供給部分6aで深く、先端側の圧縮部分6b、計量部分6cに移るにつれて浅くなるように形成されているため、ホッパ9から樹脂成形材は供給部分6aに供給されると、螺旋溝6dに沿って移動しながら加熱シリンダ5のシリンダ室5aの内壁と螺旋溝6dとの間で練られる。又、加熱シリンダ5がバンドヒータ8により加熱されているので、螺旋溝6d内に供給された樹脂成形材はシリンダ室5aの内壁からの熱伝導により加熱されて溶融しやすくなる。

0031

従って、樹脂成形材は供給部分6aから圧縮部分6bの螺旋溝6dに移動する過程で摩擦熱により流動体になり、さらに圧縮部分6bから計量部分6cの螺旋溝6dに移動する過程でより高温に加熱されて溶融樹脂となる。そして、樹脂成形材が圧縮部分6bから計量部分6cへ移動する過程で約150〜300°Cに加熱される。

0032

このようにして生成された溶融樹脂は、スクリュウ6の先端とシリンダ室5aとの間に充填され、その充填量の増加とともにスクリュウ6がA方向に摺動する。即ち、スクリュウ6及びスクリュウ駆動ユニット3の移動量に基づいてシリンダ室5a内の溶融樹脂量が分かる。

0033

1回の成形に必要な溶融樹脂量が生成されると、ベース駆動ユニット4により樹脂溶融ユニット2とスクリュウ駆動ユニット3とを支持する移動ベース13がB方向に摺動し、上記射出ノズル7が樹脂成形用金型のスプルーブッシュ15(図3中、1点鎖線で示す)に挿入される。続いて、スクリュウ駆動ユニット3の油圧シリンダ(図示せず)によりスクリュウ6のみがB方向に押圧され、シリンダ室5aの先端に充填された溶融樹脂がスクリュウ6の先端に設けられた逆流防止弁10に押し出される樹脂成形用金型に注入される。

0034

このように、射出ノズル7がスプルーブッシュ15に挿入されると、射出ノズル7の先端がスプルーブッシュ15の挿入孔15a内壁に接触する。そして、溶融樹脂がスプルーブッシュ15から漏れないように射出ノズル7には相当な押圧力が作用する。そのため、射出ノズル7の熱はスプルーブッシュ15を介して樹脂成形用金型に伝導し、冷却される。

0035

しかるに、樹脂成形用金型に溶融樹脂を注入する過程で、シリンダ室5aの先端に充填された溶融樹脂は逆流防止弁10とシリンダヘッド5bのテーパ孔5dとの間を通過して射出ノズル7の樹脂充填通路7bに至り、さらにこの樹脂充填通路7bを通過して吐出口7dがよりスプルーブッシュ15を介して樹脂成形用金型に充填され、樹脂充填通路7bを通過する溶融樹脂からの熱を吸収した遠赤外線放射体12から遠赤外線が放射される。その結果、溶融樹脂は、樹脂充填通路7b内壁に被覆された遠赤外線放射体12から放射された遠赤外線により保温され、一定以上の粘度が保たれた状態のまま樹脂成形用金型に充填される。そのため、射出ノズル7の外周にバンドヒータを装着しなくても、溶融樹脂は流動抵抗が減少した状態でスムーズに充填され、金型内のキャビティ末端まで注入される。

0036

さらに、溶融樹脂がスムーズに充填されるので、低射出圧力でも成形可能になり、温度分布のバラツキが解消されて充填後の残留内部応力が減少し、成形品の成形精度が向上するとともにバリ発生を防止でき、安定的且つ高精度に成形できる。

0037

又、射出ノズル7が長いタイプの場合、ノズル温度下がりやすいが、バンドヒータを使用することなく、樹脂充填通路7bを通過する溶融樹脂の温度を一定以上に保つことができる。

0038

溶融樹脂の金型への充填が完了し、金型の冷却が終わると、移動ベース13がA方向に摺動して上記射出ノズル7が樹脂成形用金型から離間する。そして、樹脂成形用金型が型開動作により開いて、成形品が取り出される。

0039

尚、遠赤外線放射体12としては、上記実施例で説明した遠赤外線セラミックスに限らないのは勿論であり、要は溶融樹脂の生成時に溶融樹脂からの熱を吸収して遠赤外線を放射する遠赤外線放射体がスクリュウの螺旋溝に被覆してあれば良い。

0040

又、上記実施例では、インラインスクリュウタイプに使用される射出ノズルを一例として挙げたが、これに限らず、例えばスクリュウとは別に溶融樹脂注入用の射出プランジャを有すスクリュウプリプラタイプに使用される射出ノズルに本発明を適用しても良いのは勿論である。

発明の効果

0041

上述の如く、本発明になる射出ノズルは、溶融樹脂が吐出される樹脂射出通路の内壁に遠赤外線を放射する遠赤外線放射体を被覆するため、樹脂成形用金型に溶融樹脂を注入する過程で遠赤外線の熱放射により溶融樹脂を加熱して溶融樹脂の温度が低下することを防止できるとともに、溶融樹脂の流動抵抗を減少して金型への樹脂充填速度を高めて溶融樹脂の流れをスムーズにできる。従って、樹脂成形用金型のスプルーブッシュにノズル先端が接触したとき、ノズルの温度が下がるが、遠赤外線の熱放射により樹脂射出通路を通過する溶融樹脂の温度を一定以上に保つことができる。又、ノズル外周にバンドヒータを設ける必要がないので、樹脂成形用金型のスプルーブッシュの挿入孔が通常の大きさで済み、例えスプルーブッシュの挿入孔が深い場合でもノズルが長くなって溶融樹脂の温度が低下しやすいが、バンドヒータを使用せずに溶融樹脂の流動抵抗を下げることができる等の特長を有する。

図面の簡単な説明

0042

図1本発明になる射出ノズルの一実施例が適用された射出成形機の正面図である。
図2加熱シリンダ及びスクリュウを拡大して示す縦断面図である。
図3スクリュウの先端部分を拡大して示す縦断面図である。
図4射出ノズルを拡大して示す縦断面図である。
図5セラミックスの各温度における分光赤外線放射率と波長との関係を示す線図である。

--

0043

1射出成形機
2樹脂溶融ユニット
3スクリュウ駆動ユニット
4ベース駆動ユニット
5加熱シリンダ
6 スクリュウ
7射出ノズル
7b樹脂充填通路
8バンドヒータ
9 ホッパ
10逆流防止弁
12遠赤外線放射体

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