JPH11504286A - ホットランナー射出成形金型 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 ホットランナーノズル（１）はオイルを充填したケーシング（１３）内に設けられている。オイルを充填した中空室（１５）内に、案内薄板（１７，１９）が挿入されている。この案内薄板はノズル（１）の両端の方へ向いたオイルの流れを生じる。そのために、加熱要素（２３）はケーシング（１３）の下側に設けられている。ホットランナー射出成形金型のホットランナープレート（１０５）の凹部に挿入された中空体（１１５）内に、排出ブッシュ（１１７）が開口している。排出ブッシュは搬送スクリューから液状合成樹脂を案内する。湾曲した管として形成された分配管路（１１９）が、排出ブッシュ（１１７）から側壁（１２１）まで案内されている。この側壁には、射出ノズルの後端が接触している。中空室（１２５）には熱伝導性媒体、例えばオイルが充填されている。このオイルは加熱装置（１２７）によって温められ、対流によってあるいは動力を用いた循環によって、中空室（１２５）内で均一に循環させられる。案内薄板（１３１）は媒体の最適な循環と、加熱装置（１２７）への媒体の最適な戻しを可能にする。

Description

【発明の詳細な説明】 ホットランナー射出成形金型 本発明は請求項１，８の上位概念記載のホットランナー射出成形金型に関する 。 ホットチャンネル金型とも呼ばれる慣用のホットランナー射出成形金型の場合 には、射出成形機の供給スクリューから来る液状合成樹脂が、加熱される分配ブ ロック内を、この分配ブロックの側面に間隔をおいて設けた射出成形ノズルまで 案内される。分配ブロック内での分配管路は通常は、互いに直角をなして設けら れた穴によって発生する。直角に延びる分配通路を有するこのような分配ブロッ クの製作は非常にコストがかかり、コストのかかる加工方法にもかかわらず、通 路の直角の変向部に引き裂きエッジが生じる。この引き裂きエッジは通路内を案 内される合成樹脂材料を損傷させ、この引き裂きエッジに堆積物が固着する。更 に、公知の弁ブロックの加熱は不充分である。なぜなら、ブロック内に嵌め込ま れる加熱棒の近くにある通路が、離れた範囲内の通路よりも温度が高くなるから である。更に、個々の通路内での温度経過が異なっている。これは、特に射出成 形機が長時間の製造中断中に停止されるときに、合成樹脂を制御できないほど局 部的に過熱することになる。 温度経過に関する同じ問題が射出成形金型内のホットランナーノズルでも発生 する。ホットランナーノズルの加熱のために、ノズル本体の周りまたはノズル本 体内に電気抵抗が設けられている。抵抗線は支持材料内に埋め込まれているかあ るいはノズル本体の表面に直に設けられている。ノズル本体は射出成形金型内で 基部側がホットランナー分配器とホットランナープレートに熱伝導するよう連結 され、流出側がキャビティを形成する底プレートに熱伝導するよう連結されてい る。熱がこの接触個所を経て、ホットランナー分配ブロックからノズル本体に伝 達され、そしてノズル本体からホットランナープレートに伝達され、底プレート 側で加熱されたノズルから冷却された底プレートに伝達される。この熱の供給お よび排出により、ノズルはその全長にわたって均一に加熱されない。しかも、温 度経過は半径方向において均一ではない。この不均一な温度分布のために、ノズ ルの個々の区間は合成樹脂材料を過熱によって損傷し、これは合成樹脂射出成形 機の製品の品質を損なうことになる。 本発明の課題は、ノズル本体全体にわたって、ほぼ一定の熱分布または均一な 温度経過を生じる、加熱装置を備えたホットランナーノズルを提供することであ る。 本発明の他の課題は、液状合成樹脂をホットランナーノズルにやさしくかつ残 留物のないように案内することができ、更に分配通路への均一な熱供給を保証す る、ホットランナー射出成形金型、特に分配ブロックを提供することである。 この課題は、請求項１，８の特徴を有するホットランナーノズルを備えたホッ トランナー射出成形金型によって解決される。本発明の有利な実施形は従属請求 項に記載してある。 ノズル本体とこのノズル本体を取り囲むケーシングまたは分配プロックの壁と の間の中間室内にある液体の良好な熱伝導性により、ノズルまたは分配管路の下 方で加熱要素によって供給される熱が最適にかつ均一に分配される。対流により 、加熱要素によって局部的に強く温められた液体はノズル本体または分配管路の 周りに案内され、特にホットランナープレートおよび底プレートとの接触範囲に 案内される。 供給された熱量は案内手段によってノズルまたは分配管路に沿って最適に分配 される。この案内手段は好ましい実施形では、ノズルの中央範囲から両端の方へ 延び、液体流れを熱排出領域の方へ案内する。加熱要素は外部からケーシングに 装着され、従って欠陥のあるときに容易に交換可能である。 ノズルのほぼ全長にわたって狭い温度範囲内で一定である温度は、温度に敏感 な合成樹脂の加工を可能にする。それによって、常温ランナー法の場合に生じる スプルー損失が完全に回避される。 分配ブロックは中空であり、液状加熱媒体が充填されている。この加熱媒体は その中に配置された折れ曲がっていない分配管を均一に取り囲んでいる。加熱装 置は分配管の下方の底範囲に挿入され、対流によって、分配管周りに加熱媒体を 循環させる。適切に配置された案内手段は循環作用を高め、分配管とその中を案 内される液状合成樹脂を均一に加熱する。分配管は、中空室を通って自由に延び るよう挿入されるので、最適な曲率半径で製作することができ、その長さは所望 な場合にはすべての管にとって、ランナーブロック内への合成樹脂の流入個所の 距離と関係なく同一に形成可能である。これにより、分配管内での合成樹脂の対 流時間が同じになる。 図示した実施の形態に基づいて本発明を詳しく説明する。 図１は合成樹脂射出成形金型の部分横断面図、 図２はノズルに沿った温度経過を示すグラフ、 図３は挿入された案内手段と示唆的に示したケーシングを備えたノズル本体の 斜視図、 図４は垂直方向に重ねて設けられた４個の射出ノズルを備えたホットランナー 射出成形金型の横断面図、 図５は図４の分配ブロックのＩＩ−ＩＩ線に沿った横断面図、 図６は重ねて配置された４個の射出ノズルを備えた、本発明の他の実施の形態 の図７のＩＩＩ−ＩＩＩ線に沿った横断面図、 図７は図６のＩＶ−ＩＶ線に沿った横断面図である。 参照符号１はホットランナーノズル（ホットチェンネルノズル）を示している 。このホットランナーノズルは中央の穴を有する管状のノズル本体３を備えてい る。この中央の穴は射出通路５を形成し、入口側が範囲Ａにおいてホットランナ ープレート２の穴７と一直線上に並んでいる。穴５は範囲Ｂにおいて終わってお り、一点鎖線で示したキャビティ９の手前で先細になっている。キャビティ９は インサートプレートとも呼ばれるいわゆる底プレート１１内にある。ノズル本体 ３はほぼ全長にわたてケーシング１３によって取り囲まれ、その間に中空室１５ が形成されている。この中空室１５内には２個の案内手段１７，１９が設けられ ている。この案内手段はノズル本体３を取り囲んでいる。両案内手段１７，１９ の外周は好ましくは、ケーシング１３の内面に接触している。中空室１５全体に 、液体例えばオイルが充填されている。このオイルは穴２１から注入充填されて いる。オイルの代わりに、他の熱伝導性液体または気体を注入充填することがで きる。 ケーシング１３の下方に加熱要素２３が設けられている。この加熱要素はケー シング１３の表面に充分接触している。 ケーシング１３内での両案内手段１７，１９の位置は図３の図示から明らかで ある。 図２はノズル体３の全長Ｌにわたる温度経過と、両端の、ホットランナープレ ート２と底プレート１１の部分範囲における温度経過を示している。 熱搬送を補助するために、図において円筒形に示したケーシング１３の代わり に、円錐形に形成したケーシングを使用することができる。 楕円形に形成された案内手段１７，１９の代わりに、ケーシング１２に条溝を 形成することができる。この条溝は中空室１５内に達し、案内手段１７，１９の 役目をする。この実施の形態は図に示していない。 次に先ず最初に、ホットランナーノズル１の加熱について説明する。加熱要素 ２３から、その中で生じた熱が下側からケーシング１３の外周壁を経て空間１５ 内のオイルに達する。このオイルが加熱され、頂部Ｓの範囲内の両側の最も深い 個所から上方へ上昇する。この上昇は垂直方向に行われないで、両案内手段１７ ，１９により、加熱されて上昇するオイルはノズル本体の端部の方へ変向される 。この範囲Ａ，Ｂにおいて、ノズル本体３は隣接する範囲への熱供給および排出 によって強く加熱または冷却される。そこに達するオイルは温度差を平衡させ、 そして変向させられ、それによって下側の頂部Ｓの範囲において熱源、すなわち 加熱要素２３を経て新たに加熱される。オイルは空間１５を通って新たに移動を 開始する。両案内手段１７，１９の間にあるオイルはそこでも充分に加熱され、 上方へ上昇し、そしてノズル本体３の上側の外周面に沿って熱をほぼ均一に分配 する。試験の結果、図１に従ってホットランナーノズル１を備えている場合、数 °Ｃの内にある、図２に示したほぼ一定の温度経過が生じることが判った。この 曲線から明らかなように、範囲Ａが最高温度である。なぜなら、ホットランナー 分配器２が、穴７内の合成樹脂材料を液状に保つために同様に加熱されているか らである。温度Ｔはほぼノズル３の底プレート側端部までほとんど一定であり、 数°Ｃの帯域内で変動する。冷却される底プレート１１への移行部の範囲で初め て、温度は平均値を下回る。それでも、温度は合成樹脂材料の最適な加工範囲内 にとどまる。材料の損傷を引き起こす温度ピークが回避される。 図１〜３に示した実施の形態は２個の案内薄板１７，１９を示している。長い ノズルの場合には勿論、変形した形状の案内薄板を使用することができる。同様 に、ノズルが非常に短い場合には、１個の案内薄板１７でもよい。 図４にはホットランナー射出成形金型が示してある。この金型は３個の金型ブ ロック、すなわち底プレート１０３と、ホットランナープレート１０５とカバー プレート１０７を備えている。底プレート１０３内には４個の射出ノズル１０９ が挿入されている。この射出ノズルは上下に重ねて配置されている。カバープレ ート１０７には排出ブッシュ１１７が挿入されている。この排出ブッシュ内には 、液状化された合成樹脂材料のための出口が設けられている。この合成樹脂材料 は例えばスクリューによってホットランナー射出成形金型１０１に達し、この射 出成形金型に導入される。ホットランナープレート１０５は凹部１１３を備えて いる。図示した実施の形態では、この凹部内に中空体１５が挿入されている。中 空体１１５または凹部１１３内には、液状合成樹脂材料を導入するための排出ブ ッシュ１１７が挿入されている。液状合成樹脂はこの排出ブッシュから分配管路 １１９を経て射出ノズル１０９に分配される。分配管路１１９は中空体１１５の 側壁１２１で終わっており、この側壁に密封連結されている。この連結は例えば 高温はんだ付け、溶接等によって行われる。管状の分配管路１１９は排出ブッシ ュ１１７との連結個所Ａと、壁１２１内の分配管路の端部との間に、湾曲範囲１ ２３を備えている。この湾曲範囲の曲率半径は、空間状態によって決まる最大値 を有する。最も上側と最も下側に位置する射出ノズル１０９に通じる両管路１１ ９は、図４，５において、一平面内を延びていて９０°湾曲している。その間に 位置する両射出ノズル１０９に通じる他の両分配管路１１９は、先ず最初は排出 ブッシュ１１７から水平に延び、三次元的に延長して射出ノズル１０９に通じて いる（特に図５参照）。 中空体１１５の中空室１２５またはその下方には、加熱装置、例えば加熱カー トリッジ１２７が挿入されている。この加熱カートリッジは好ましくは管１２９ 内で保護されて設けられている。この管は両側が開放し、中空体１１５を開放し ないで加熱カートリッジ１２７の交換を可能にする。中空体には、熱伝導性媒体 、例えばオイルのような液体または気体が完全に充填されている。媒体は中空室 １２５内にある分配管路１９と排出ブッシュ１１７を取り囲んでいる。 次に、ホットランナープレート１０５内での分配管路１１９の加熱について説 明する。加熱装置によって分配管路１１９の下方に発生した、中空体１１５の内 部の熱は、熱伝導性の媒体に伝達され、対流によって循環を開始し、それによっ て熱伝導性媒体内にある分配管路１１９のすべての表面に均一に行き渡る。媒体 の循環は分配管路１１９とその中を案内される合成樹脂材料への媒体の一様な熱 伝達を生じる。例えば加熱装置１２７に最も近い分配管路１１９の範囲の局部的 な過剰加熱は回避される。非常に大きな金型の場合には、対流による媒体の循環 の代わりに、ポンプを用いた循環を行うことができる（図示していない）。 図６，７に示した他の有利な実施の形態では、分配管路１１９の側方において 案内薄板１３１が中空体１１５の中空室１２５に挿入されている。この案内薄板 は加熱装置１２７によって温められた媒体を、狭い通路１３３内で上下に配置さ れた分配管路１１９に沿って上方へ案内し、それによって冷却されて比重の重い 上側の媒体は案内薄板１３１の外側を下側に下降させ、そこで加熱装置１２７に よって新たに加熱される。案内薄板１３１によって形成された垂直方向の通路を できるだけ狭くするために、分配管路１１９のホース状部分が案内薄板１３１を 貫通している。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＤＥ， ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，ＩＴ，Ｌ Ｕ，ＭＣ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＯＡ(ＢＦ，ＢＪ，ＣＦ ，ＣＧ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＭＬ，ＭＲ，ＮＥ， ＳＮ，ＴＤ，ＴＧ)，ＡＰ(ＫＥ，ＬＳ，ＭＷ，ＳＤ，Ｓ Ｚ，ＵＧ)，ＵＡ(ＡＭ，ＡＺ，ＢＹ，ＫＧ，ＫＺ，ＭＤ ，ＲＵ，ＴＪ，ＴＭ)，ＡＬ，ＡＭ，ＡＴ，ＡＴ，ＡＵ ，ＡＺ，ＢＢ，ＢＧ，ＢＲ，ＢＹ，ＣＡ，ＣＨ，ＣＮ， ＣＺ，ＣＺ，ＤＥ，ＤＥ，ＤＫ，ＤＫ，ＥＥ，ＥＥ，Ｅ Ｓ，ＦＩ，ＦＩ，ＧＢ，ＧＥ，ＨＵ，ＩＬ，ＳＩ，ＪＰ ，ＫＥ，ＫＧ，ＫＰ，ＫＲ，ＫＺ，ＬＫ，ＬＲ，ＬＳ， ＬＴ，ＬＵ，ＬＶ，ＭＤ，ＭＧ，ＭＫ，ＭＮ，ＭＷ，Ｍ Ｘ，ＮＯ，ＮＺ，ＰＬ，ＰＴ，ＲＯ，ＲＵ，ＳＤ，ＳＥ ，ＳＧ，ＳＩ，ＳＫ，ＳＫ，ＴＪ，ＴＭ，ＴＲ，ＴＴ， ＵＡ，ＵＧ，ＵＳ，ＵＺ，ＶＮ 【要約の続き】

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．射出通路を有するノズル本体を備えた射出ノズルと、このノズル本体を取り 囲みかつケーシングによって包囲された加熱外周壁と、電気的な加熱要素とを具 備している、ホットランナー射出成形金型において、加熱外周壁が、ノズル本体 （３）とケーシング（１３）内にある中空室内の流体によって形成され、加熱要 素（２３）がケーシング（１３）の下方に設けられていることを特徴とするホッ トランナー射出成形金型。 ２．少なくとも１個の案内手段（１７，１９）が用いられ、この案内手段がノズ ル本体（１３）の一部または全部を取り巻いていることを特徴とする請求項１記 載のホットランナーノズル。 ３．案内手段（１７，１９）が楕円形のリングであることを特徴とする請求項２ 記載のホットランナーノズル。 ４．案内手段（１７，１９）がケーシング（１３）に形成された、内方へ向いて いる条溝によって形成されていることを特徴とする請求項２記載のホットランナ ーノズル。 ５．加熱要素（２３）を温める流体が案内手段（１７，１９）によってノズル本 体（１３）の両端に案内されることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一つに 記載のホットランナーノズル。 ６．加熱要素（２３）がケーシング（１３）の下側の鉛直線（Ｓ）の範囲に設け られていることを特徴とする請求項１〜５のいずれか一つに記載のホットランナ ーノズル。 ７．流体が液体または気体であることを特徴とする請求項１〜６のいずれか一つ に記載のホットランナーノズル。 ８．ホットランナープレート（１０５）が加熱装置（２７）を備え、ホットラン ナープレート（１０５）内で少なくとも１本の分配管路（１１９）が液状の合成 樹脂材料を排出ブッシュ（１１７）から少なくとも１個の射出ノズル（１０９） まで案内する、ホットランナー射出成形金型（１０１）において、ホットランナ ープレート（１０５）が箱状の中空体（１１５）を備え、この中空体の 中空室（１２５）内において、少なくとも１本の分配管路（１１９）が中央の分 配管（１１７）から、離して配置された少なくとも１個の射出ノズル（１０９） まで案内され、加熱装置（１２７）が少なくとも１本の分配管路（１１７）の下 方に設けられていることを特徴とするホットランナー射出成形金型。 ９．同じ長さの複数の分配管路（１１９）が中空室（１２５）内に設けられ、折 れ曲がらないように湾曲した管からなっていることを特徴とする請求項８記載の ホットランナー射出成形金型。 10．中空室（１２５）に、熱伝導性の液状またはガス状媒体が充填されているこ とを特徴とする請求項８または９記載のホットランナー射出成形金型。 11．加熱装置（１２７）が中空室（１２５）の底の範囲に挿入されていることを 特徴とする請求項１〜５のいずれか一つに記載のホットランナー射出成形金型。 12．加熱装置（１２７）が中空体（１１５）の下側の内方または外方に設けた管 （１２９）に挿入され、外部から交換可能であることを特徴とする請求項１１記 載のホットランナー射出成形金型。 13．分配管路（１１９）の側方において中空室（１２５）内に案内薄板（１３１ ）が設けられていることを特徴とする請求項８〜１２のいずれか一つに記載のホ ットランナー射出成形金型。 14．熱伝導性媒体が対流によってあるいはポンプによって中空室（１２５）内で 循環させられることを特徴とする請求項１１〜１３のいずれか一つに記載のホッ トランナー射出成形金型。