JP2005335206A

JP2005335206A - ホットランナー装置

Info

Publication number: JP2005335206A
Application number: JP2004157084A
Authority: JP
Inventors: Yasuo Nakajima; 靖夫中島
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 2004-05-27
Filing date: 2004-05-27
Publication date: 2005-12-08

Abstract

【課題】マニホールド全体の温度分布をできるだけ均一にする。
【解決手段】ホットランナー装置の一部であるマニホールドの全面、または一部の面に高熱伝導率材を貼り付ける事によって、マニホールド表面での熱の流れが促進されるため、マニホールド全体の温度分布が均一になる方向に改善される。
【選択図】図２

Description

本発明は、ホットランナー装置に関し、特に、マニホールドの温度分布を均一にするための技術分野に属する。

熱可塑性樹脂の射出成形に用いられるホットランナー装置は、成形能率を高めるためにスプルー、ランナーからゲート近傍までのプラスチックを常時溶融状態に保つためのものである。ホットランナー装置は多数個取りの場合、通常、図３の成形機本体ノズルタッチ部51からランナー分岐開始点53までの１次スプルー52を構成するスプルーブッシュ1と、ランナー分岐開始点53から接続点55までのランナー54を構成するマニホールド２と、接続点55からゲート57までの２次スプルー56を構成するホットノズル3から構成されている。

スプルーブッシュ１、マニホールド２、ホットノズル３は、成形中ヒーターによって常時加熱状態にある一方、金型は注入した樹脂を冷却するため、冷却水などによって低温に保持されている。よって、スプルーブッシュ１、マニホールド２、ホットノズル３を金型内に保持する場合、これらの部品から金型への放熱を防ぐため、マニホールド２に関してはセンターパット６、ライザーパット５などの必要最小限の保持部材によって、またホットノズル３に関しては必要最小限の接触部82、83にて金型に保持されている。

マニホールド２、ホットノズル３は必要最小限とはいえ低温の金型と接触しているため、接触部を中心に温度が下がっている。マニホールド２、ホットノズル３の温度が部分的に低下すれば、ランナー、スプルー部の溶融状態の樹脂温度も低下し、成形性に重大な影響を及ぼしかねない。

これらの問題を解決するため特許文献1では、放熱がもっとも大きくなるマニホールド２とホットノズル３の接触部分近傍に工夫を行っている。マニホールド２とホットノズル３の接触部は、接続点55からの樹脂漏れを防ぐため、上部にライザーパット５を配置し、ホットノズル３、マニホールド２、ライザーパット５を金型で挟み込む方法が一般的には行われている。よって、この付近の放熱はホットランナー装置の中でももっとも大きく、温度が低下してしまう。

そこで、特許文献1では、マニホールドヒーター2を配置した後、ホットノズル３とマニホールドヒーターとの隙間に、高熱伝導率材を配置し、ヒーターの熱を効率よくマニホールド２、及びホットノズル３に供給し、この部分の温度低下を防ぐ工夫がなされている。
特許第3196691号公報

確かに特許文献1のように、ホットノズルとマニホールドヒーターとの隙間に高熱伝導率材を配置すれば、ヒーターの熱を効率よくマニホールド、ホットノズルに供給できるため、温度低下は低減できる可能性はある。しかしながら、ヒーターからの熱効率を部分的に良くしても、ヒーターの発熱量は一定であり、温度低下の低減には限界がある。また、特許文献1の発明は、マニホールドヒーターとして、例えばカートリッジヒーターのようにマニホールド内部に挿入するタイプのヒーターを使用した場合、適用できない。

温度低下をより低減するためには、マニホールドとホットノズルの接触部近傍のマニホールドヒーターを分割独立させ温度制御する方法がある。しかしながら、ヒーター分割によって、ヒーター費用が増加するばかりか、制御点数も増加するため、かなりのコストアップとなってしまう。

また、マニホールドとホットノズルの接触部近傍のヒーターワット数を部分的に上げる方法もあるが、現段階ではこのようなヒーターを安定して製作することは困難である。

別の方法として、マニホールドを大きく製作する方法もある。図３のマニホールドに注目すると、センターパット及びライザーパット付近の温度が低下し、その中間を中心に温度が上昇していることが予想される。つまり、マニホールド内には温度が高い部分と低い部分が存在していることになる。この温度が高い部分から低い部分への熱の移動が多くなれば、温度低下は改善できる。

マニホールド内の熱の移動を促進するためには、マニホールド自体を熱伝導率の高い材料で製作する方法があるが、熱伝導率が高い材料は、例えば銅系材料のように硬度が低いため、接触部のヘタリや樹脂流路の傷みが激しく現実的ではない。むしろ、マニホールド自体の材質は、樹脂から発生するガスによる腐食を防止するため、例えばＳＵＳ系材料など熱伝導率が悪い材料が使用され始めている。

また、マニホールドを大きく製作し断面積を大きくすることによって、熱の移動を促進する方法もあるが、マニホールドを大きくすると、金型内部の空間も大きくなってしまう。その結果、金型の強度不足によってバリが発生したり、金型厚の増大による成形機のランクアップが必要になるなどの不具合が生じてしまう。

上記従来の技術の有する未解決の課題に鑑みてなされたものであり、マニホールド全体の温度分布をできるだけ均一にすることを目的とする。

上記の目的を達成するため、本発明のホットランナー装置は、射出成形機本体のノズルが接続されるスプルーと複数のキャビティーとを連通するランナーを、ヒーターまたはヒーター以外の加熱手段を有するマニホールドによって形成したホットランナー装置において、前記マニホールドの全面、または一部の面に高熱伝導率材を貼り付けたことを特徴とする。

本発明によれば、マニホールド表面での熱の流れを促進することができる。よって、マニホールドとホットノズルの接触部付近のマニホールドヒーターを分割制御したり、ワット数を部分的に上げたり、また、マニホールドを大きく製作することなく、マニホールドの部分的な温度低下を改善できる。

さらに、高熱伝導率材はマニホールド表面に貼り付けているだけのため、マニホールド本体は従来の材料を使用できる。よって、接触部のヘタリや樹脂流路の傷みの懸念もない。

４点ゲート用ホットランナー装置を搭載した射出成形用金型を例に説明を行う。

（金型の説明）
図１は、射出成形金型において、バルブゲートタイプのホットランナー装置を搭載した金型の断面図を示す。また、図２は図１の断面AAよりマニホールド２を矢視した図である。

図１において、キャビティー71は固定側入れ駒35及び、図示されていない可動側入れ駒によって構成され、固定側入れ駒35及び、可動側入れ駒は、それぞれ固定側型板34及び、図示されていない可動側型板にボルト40によって固定されている。固定側型板34は、ガイドブッシュ37、ガイドピン36を介して、バックプレート33に位置決めされているとともに、ボルト39によって固定されている。さらに、バックプレート33はブロック32とともに、図示されていない位置決め部材によって固定側取付板31に位置決めされるとともに、ボルト38によって固定されている。

固定側取り付け板31は、図示されていない取り付けボルトなどによって、図示されていない成形機固定側プラテンに固定されている。一方、可動側型板も、図示されていない可動側取り付け板を介し、図示されていない取り付けボルトなどによって、成形機の可動側プラテンに固定されている。

また、固定側取付板31、バックプレート33、固定側型板34、固定側入れ駒35には、水管43〜46が配置されている。

（ホットランナー装置の説明）
バックプレート33にはセンターパット6とノックピン７によって位置決めされたマニホールド２が配置されている。マニホールド２のキャビティー71側にはホットノズル３が配置され、ホットノズル３は固定側入れ駒35と接触部83を介し、またバックプレート33と接触部82を介し位置決めされている。

マニホールド２の固定側取付板31側には、スプルーブッシュ１がボルト４によって固定されている。スプルーブッシュ１及びマニホールド２には、スプルーヒーター61、マニホールドヒーター62と、図示されていない制御用温度センサーが配置され、成形機外に設置された温度制御用コントローラーによって、自由に温度が調整できる。同様にホットノズル３にもホットノズルヒーター63と図示されていない制御用温度センサーが配置され、成形機外に設置された温度制御用コントローラーによって、自由に温度が調整できる。

スプルーブッシュ１には、図示されていない射出成形機のノズルが接触し、樹脂が注入されるノズルタッチ部51と１次スプルー52が形成されている。マニホールド２には１次スプルー52と連通するようにランナー54が形成されているが、図２に示すようにランナー分岐開始点53、58にてランナー54は分岐されている。一方、ホットノズル３には２次スプルー56が形成され、ランナー54及び、ゲート57と連通している。

マニホールド２のホットノズル３と対向する位置には、ライザーパット５が配置されている。ライザーパット５、マニホールド２、ホットノズル３はバックプレート33及び、固定側取付板31に挟み込まれているが、冷えた状態では若干の隙間を持っている。しかしながら、昇温され所定の温度に達すると熱膨張により、ある程度の締め代が発生する。

マニホールド２の固定側取付板31側及び、バックプレート33側には高熱伝導率材15、16がボルト17、18によってそれぞれ取り付けられている。本実施例では、マニホールド２の広い面に高熱伝導率材は貼り付けられているが、広い面に垂直なサイド面にも貼付ける場合もある。

ホットノズル３にはバルブブッシュ8が配置されており、バルブブッシュ８には摺動自在なバルブピン９が設置されている。さらに、バルブピン９の固定側取付板31側には、シリンダー10が六角穴付止めネジ12によって固定されている。シリンダー10の上部にはシリンダーヘッド11が配置され、ボルト13によって固定側取付板31に固定されている。

なお、本実施例ではマニホールド２の材質はＳＵＳ系材料とした。

（高熱伝導率材の説明）
本実施例では高熱伝導率材の材質を無酸素銅とし、全面にニッケルメッキを施した。また、高熱伝導率材の厚さは2.5mmとした。

このように高熱伝導率材にメッキを施せば、銅系材料などの安価な高熱伝導率材も使用可能である。

（モニター用温度センサーの説明）
本実施例ではマニホールド２に多数のモニター用温度センサーを挿入し、高熱伝導率材15、16の貼付け効果を検証した。モニター用温度センサーの位置を図２で説明する。

モニター用温度センサーはマニホールド厚40mmに対し、肉厚中心とし、位置はランナー２に沿って、対称に配置した。なお、本実施例はゲートピッチ202mm×290mmの例である。

（高熱伝導率材貼付け効果の説明）
高熱伝導率材を貼り付けた場合と、高熱伝導率材と同等なＳＵＳ系材料を貼り付けた場合の、温度測定結果を表1に示す。なお、スプルーブッシュ１、マニホールド２、ホットノズル３の制御温度は210℃とした。

表1より高熱伝導率材を貼り付けた場合、4℃の温度改善が可能である。

４点ゲート用ホットランナー装置を搭載した射出成形用金型。図１の断面AAよりマニホールド２を矢視した図。従来の４点ゲート用ホットランナー装置を搭載した射出成形用金型。

符号の説明

1 スプルーブッシュ
2 マニホールド
3 ホットノズル
4 ボルト
5 ライザーパット
6 センターパット
7 ノックピン
8 バルブブッシュ
9 バルブピン
10 ピストン
11 シリンダーヘッド
12 六角穴付止めネジ
13 ボルト
14 Ｏリング
15 高熱伝導率材
31 固定側取付板
32 ブロック
33 バックプレート
34 固定側型板
35 固定側入れ駒
36 ガイドピン
37 ガイドブッシュ
38 ボルト
39 ボルト
40 ボルト
43 冷却媒体流路
44 冷却媒体流路
45 冷却媒体流路
46 冷却媒体流路
51 ノズルタッチ部
52 １次スプルー
53 ランナー分岐開始点
54 ランナー
55 接続点
56 ２次スプルー
57 ゲート
58 ランナー分岐開始点
61 スプルーヒーター
62 マニホールドヒーター
63 ホットノズルヒーター
71 キャビティー
81 接触部
82 接触部
83 接触部

Claims

射出成形機本体のノズルが接続されるスプルーと複数のキャビティーとを連通するランナーを、ヒーターまたはヒーター以外の加熱手段を有するマニホールドによって形成したホットランナー装置において、前記マニホールドの全面、または一部の面に高熱伝導率材を貼り付けたことを特徴とするホットランナー装置。
前記マニホールドの全面、または一部の面に貼り付けた高熱伝導率材が、銅系材料であることを特徴とする請求項１のホットランナー装置。
前記マニホールドの全面、または一部の面に貼り付けた高熱伝導率材が、アルミ系材料であることを特徴とする請求項１のホットランナー装置。
前記マニホールドの全面、または一部の面に貼り付けた高熱伝導率材にメッキを施したことを特徴とする請求項１のホットランナー装置。