Login| Sign Up| Help| Contact|

Patent Searching and Data


Title:
INJECTION NOZZLE AND MOLDING APPARATUS
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2008/152872
Kind Code:
A1
Abstract:
Provided is an injection nozzle and a molding apparatus which ensure injection pressure by suppressing resin leakage even when a resin material having a low viscosity is used. In injection molding, it is especially important that the injection nozzle and a fixed metal die are excellently adhered to each other and that the resin is not leaked. Resin leakage from between the injection nozzle and the fixed metal die lowers molding pressure, increases molding shrinkage of the resin, and directly affects the qualities of a molded article to generate a sink, transfer failure and the like. Since an O-ring (12) in a circumference groove (11c) of a nozzle (11) closely abuts to a concave spherical surface (8b) while elastically deforming on the entire circumference, leakage is effectively suppressed even the resin is a thermosetting resin having a low viscosity.

Inventors:
MIYAZAKI TAKEMI (JP)
HOSOE SHIGERU (JP)
FUJII YUITI (JP)
Application Number:
PCT/JP2008/058771
Publication Date:
December 18, 2008
Filing Date:
May 13, 2008
Export Citation:
Click for automatic bibliography generation   Help
Assignee:
KONICA MINOLTA OPTO INC (JP)
MIYAZAKI TAKEMI (JP)
HOSOE SHIGERU (JP)
FUJII YUITI (JP)
International Classes:
B29C45/20; B29K101/10
Foreign References:
JPH0512110U1993-02-19
JPH07117082A1995-05-09
JPH0825415A1996-01-30
Download PDF:
Claims:
 成形機に用いられ、先端を金型に突き当てて樹脂材料を射出注入する射出ノズルにおいて、前記先端に形成されたノズル孔の周囲に、リング状の弾性部材を配したことを特徴とする射出ノズル。
 前記金型に突き当たる前記ノズルの先端は平面であることを特徴とする請求の範囲第1項に記載の射出ノズル。
 前記樹脂材料はエネルギー硬化性樹脂であることを特徴とする請求の範囲第1項又は第2項に記載の射出ノズル。
 請求の範囲第1項~第3項のいずれかに記載の射出ノズルを有することを特徴とする成形機。
Description:
射出ノズル及び成形機

 本発明は、成形技術に関し、特に高精度 製品を成形するのに好適な成形機に用いら る射出ノズル及び成形機に関する。

 樹脂を用いて高精度な光学素子等を射出成 することができる成形機が知られている。 般的な成形機においては、特許文献1に示す ように、可動ダイプレートに可動金型を取り 付け、固定ダイプレートに取り付けた固定金 型に向かって押圧し、固定金型の外側に射出 ノズルを密着させて、射出ノズルのノズル孔 と固定金型のスプルーとを介して、金型のキ ャビティ内に樹脂を注入し固化させることで 、成形品を得るようになっている。

特開2006-272558号公報

 ここで、従来技術の一般的な成形機にお て、図5に示すように、金型に樹脂を射出す る射出ノズルENの先端は凸状の球面を有して り、また固定金型DPのスプルーSP開放端の周 囲には、凸状の球面より曲率半径の大きな凹 状の球面が形成されている。射出ノズルENを 定金型DPに押しつけると、両球面同士が合 する(これを球面受けという)ことによって円 形の線接触が生じるので、射出ノズルENと固 金型DPとの間で生じる押しつける力を狭い 触部に集中させることができ、これにより い接触圧力が発生するようになるため、射 ノズルENのノズル孔APとスプルーSPとの間に 脂漏れを抑えた連通を確保することができ 。

 ところで、熱硬化性の樹脂や光硬化性の 脂に代表されるエネルギー硬化性樹脂を用 て成形を行おうとする試みがある。エネル ー硬化性樹脂は、外部からエネルギーを付 することで硬化するため、通常の熱可塑性 脂とは異なり、一旦硬化した後は、高い温 を与えても容易に変形しないという優れた 徴を有する。

 しかるに、熱硬化性の樹脂や光硬化性の 脂に代表されるエネルギー硬化性樹脂を用 て成形を行う際の問題点の一つは、一般的 エネルギー硬化性樹脂が、常温では液体状 あって粘度が低いため、従来技術による球 受けでは、射出ノズルのノズル孔とスプル との間から漏れ出す恐れがあるということ ある。より具体的には、図5に示すような形 状の射出ノズルENを用いた場合、線接触では 易に粘度の低い樹脂材料が漏れ出して射出 力を高めることが出来ず、その結果、樹脂 料が成形キャビティ内の樹脂圧を高めるこ ができないので、硬化収縮率が大きくなり 形状転写性が低下して、高精度な成形を行 ないという問題がある。又、樹脂漏れの現 は再現牲が低いため、射出圧力もバラツキ 大きくなり、成形品も再現性が低く寸法バ ツキが大きなものとなる傾向がある。

 本発明者らの実験結果によれば、例えば 来の球面受けを用いた射出ノズルと固体金 との結合では、粘度250mPa・sの熱硬化性樹脂 を射出したところ、結合部での樹脂漏れが発 生し、射出圧力を5MPaまでしか高めることが きなかった。これは、通常の熱可塑性樹脂 よる射出成形の射出圧力が100MPa程度まで上 て成形できることに比べると格段に低く、 の分、成形収縮が大きくなりヒケが発生し 著しい成形転写性の悪化を招来した。

 本発明は、かかる従来技術の問題点に鑑 てなされたものであり、粘度の低い樹脂材 を用いた場合でも、樹脂漏れを抑制して射 圧力を確保できる射出ノズル及び成形機を 供することを目的とする。

 本発明の射出ノズルは、成形機に用いら 、先端を金型に突き当てて樹脂材料を射出 入する射出ノズルにおいて、前記先端に形 されたノズル孔の周囲に、リング状の弾性 材を配したことを特徴とする。

 本発明者らは、射出ノズルにリング状の 性部材をつけて、この射出ノズルが金型に し当てられる時に、リング状の弾性部材が 形して、樹脂の漏れに対しシール効果を発 させることで、低粘度の樹脂においても樹 漏れを生じることなく射出圧力を高圧にで ることを見いだした。

 すなわち本発明によれば、先端に形成さ たノズル孔の周囲に、リング状の弾性部材 配したので、先端を金型に突き当てた際に 前記リング状の弾性部材が弾性変形をして 前記射出ノズルの先端と前記金型との間を ールするため、樹脂漏れを効果的に抑制で 、前記射出ノズルのノズル孔から前記金型 と高圧の樹脂材料を圧送することが可能と り、これにより射出圧力を増大できるため 高精度な製品を成形することができる。

 本発明の具体的な態様によれば、前記金型 突き当たる前記ノズルの先端は平面である
この結果、ノズル孔やスプルーの径を球面受 けの場合より大きくできるので、樹脂材料を より短時間で射出することができ、その結果 、成形サイクルを短縮することが出来る。ま た、平面を有する射出ノズルは、相手部材で ある固定金型とのシフトによる影響が少ない ので、金型を成形機に取り付ける際にも、射 出ノズルに対して厳密な位置決めする必要が なくなり、金型交換などの段取り工数を低減 できるというメリットがある。また、射出ノ ズルと固定金型の双方に、高精度な加工を要 する球面受けを設ける必要が無くなり、それ ぞれの加工コストを低減することができる。

 本発明の具体的な態様によれば、前記樹 材料はエネルギー硬化性樹脂である。エネ ギー硬化性樹脂としては、例えば熱硬化性 脂、紫外線硬化性樹脂などがある。熱硬化 樹脂は、加熱することで硬化するので、常 で液体状の熱硬化性樹脂を、加熱した金型 に供給することで固化させることができる 一方、紫外線硬化性樹脂は、紫外線を照射 ることで硬化するので、常温で液体状の紫 線硬化性樹脂を、透明な金型内に供給した 、外部から紫外線を照射することで固化さ ることができる。

 本発明によれば、粘度の低い樹脂材料を いた場合でも、樹脂漏れを抑制して射出圧 を確保できる射出ノズル及び成形機を提供 ることができる。

本実施の形態による成形機の側面図で る。 本実施の形態による成形機の斜視図で る。 図1の矢印IIIで示す部位を拡大して示す 図である。 本実施の変形例にかかる図3と同様な断 面図である。 従来技術にかかる射出ノズルと固定金 の断面図である。

符号の説明

 1 ベース
 2 シリンダプレート
 3 可動側ダイプレート
 4 固定側ダイプレート
 5 タイバー
 6 シリンダ
 6a ピストン
 7 可動金型
 8 固定金型
 8a スプルー
 8b 球面
 8b’ 平面
 9 移動テーブル
 10 射出部
 11、11’ 射出ノズル
 11a ノズル孔
 11b 球面
 11b’ 平面
 11c 周溝
 12 O-リング

 以下、図面を参照して本発明の実施の形 について説明する。図1は、本実施の形態に よる成形機の側面図である。図2は、本実施 形態による成形機の斜視図である。図3は、 1の矢印IIIで示す部位を拡大して示す図であ るが、射出ノズルが密着した状態で且つ固定 側ダイプレートは省略して示している。

 図1において、不図示の定盤上にベース1 据え付けられている。ベース1の上面には、 較的厚い板状のシリンダプレート2、可動側 ダイプレート3,固定側ダイプレート4が、この 順序で左側から対向して配置されている。シ リンダプレート2と固定側ダイプレート4との には、ベース1の上面に平行する4本の丸軸 のタイバー5が架設されている。シリンダプ ート2と固定側ダイプレート4はベース1に固 されているが、可動側ダイプレート3は、タ イバー5に沿って移動可能となっている。

 シリンダプレート2には、型締めシリンダ 6が配置され、その型締めピストン6aは可動側 ダイプレート3に連結されている。可動側ダ プレート3の固定側ダイプレート4側には、可 動金型7が配置されており、一方、固定側ダ プレート4の可動側ダイプレート3側には、固 定金型8が配置されている。図示していない 、型締めされた可動金型7と固定金型8の内部 には、成形キャビティが形成されるようにな っており、かかる成形キャビティは、固定金 型8内部のスプルー8aを介して、固定側ダイプ レート4側に形成された凹状の球面8bに連通す るようになっている。

 ベース1上において、固定側ダイプレート 4に隣接して、移動テーブル9が配置され、移 テーブル9上には、射出部10が配置されてい 。射出部10は、固定側ダイプレート4の貫通 4aを通って固定金型8の球面8bに着座可能な 出ノズル11を有している。

 図3において、固定金型8のスプルー8aの周 囲には、それを中心とする凹状の球面8bが形 されている。一方、射出ノズル11は、先端 開口したノズル孔11aを有し、更にノズル孔11 aを中心としてその周囲に形成された凸状の 面11bを有している。凹状の球面8bよりも小さ な曲率半径を有する凸状の球面11bは、ノズル 孔11aの周囲に周溝11cを形成している。周溝11c 内には、リング状の弾性部材としてのO-リン 12が配置されている。

 なお、リング状の弾性部材としては、Oリ ングに限定されるものではなく、断面形状が 四角形であったり、射出ノズル11に挿着した きに外側に位置する面がスプルー8aの周囲 球面に沿った形状であったりしてもよい。

 ここで、射出部10は、メンテナンスや調 時には、固定側ダイプレート4から退避して 1に示すように離れた状態になるが、成形時 には移動テーブル9と共に前進して、図3に示 ように、射出ノズル11の先端の凸状の球面11 bが、凹状の球面8bに押し当てられ、これによ りノズル孔11aとスプルー8aとが連通する。同 に、周溝11c内のO-リング12が全周で弾性変形 しながら凹状の球面8bに密着当接するので、 れにより球面11b、8a間のシールが確保され こととなる。

 次に、本実施の形態にかかる成形装置の 作について説明する。まず、型締めシリン 6内に油圧を与えると、ピストン6aが図1で右 方へと変位し、可動側ダイプレート3を右方 と駆動する。可動側ダイプレート3が右方へ 移動すると、それに押圧されて可動金型7も 右方へと移動し、固定金型8に密着する。

 かかる状態で、射出部10より溶融した熱 化性樹脂を供給すると、かかる熱硬化性樹 は、射出ノズル11のノズル孔11aを介して、固 定金型8のスプルー8aに注入され、ここから不 図示のランナーを介して、不図示のヒータで 加熱された金型7,8内の成形キャビティ内に加 圧充填される。金型7,8の表面で加熱された熱 硬化性樹脂は、成形キャビティの形状に硬化 するので、硬化後に型締めシリンダ6内を減 して、ピストン6aを図1で左方へと変位させ ことにより型開きを行い、成形品を取り出 ことができる。

 かかる射出成形において、特に、射出ノ ル11と固定金型8の密着が良好に行われ樹脂 漏れ出ないことが重要である。ここから樹 が漏れると、成形圧力が低下し、樹脂の成 収縮が大きくなって、成形品の品質にヒケ 転写不良などの直接的な悪影響を及ぼすか である。本実施の形態によれば、ノズル11 周溝11c内のO-リング12が、全周で弾性変形し がら凹状の球面8bに密着当接するので、粘 の低い熱硬化性樹脂であっても漏れを効果 に抑制できる。

 図4は、本実施の変形例にかかる図3と同 な断面図である。本変形例においては、射 ノズル11’の先端は平面11b’となっており、 又、固定金型8’の対向する面も平面8b’とな っている。射出ノズル11’を固定金型8’に接 触させると、平面11b’、8b’同士が押し当て れ、これによりノズル孔11aとスプルー8aと 連通する。又、周溝11c内のO-リング12が全周 弾性変形しながら平面8b’に密着当接する で、これにより平面11b’、8b’間のシールが 確保されることとなる。

 このように、平面を有する射出ノズル11 によって、O-リング12を固定金型8’に対して 面接触させると、シーリング効果を飛躍的に 高めることができる。さらに、射出ノズル11 の先端を平面11b’とすることで、ノズル孔1 1aやスプルー8aの径を、球面受けの場合より きくできるので、樹脂材料をより短時間で 出することができ、その結果、成形サイク を短縮することが出来る。また、平面を有 る射出ノズル11’は、相手部材である固定金 型8’とのシフトによる影響が少ないので、 型7,8を成形機に取り付ける際にも、射出ノ ル11’に対して厳密な位置決めする必要がな くなり、金型交換などの段取り工数を低減で きるというメリットがある。また、射出ノズ ル11’と固定金型8’の双方に、高精度な加工 を要する球面受けを設ける必要が無くなり、 それぞれの加工コストを低減することができ る。

 リング状の弾性部材としては、66ナイロ やポリイミド樹脂、ポリアミド樹脂といっ 耐熱性が高く、圧縮強度の高い樹脂を素材 すると、シーリング効果を高めるには好適 あるが、樹脂の種類は限られない。更に、 ング状の弾性部材は、射出ノズルではなく 定金型に装着しても同様のシーリング効果 得ることができるが、この場合は、リング の弾性部材のメンテナンスを行う際に、金 をダイプレートから外さなければならない これに対し、上述した実施の形態のように 射出ノズルにリング状の弾性部材を装着す と、図1,2に示す通常の成形機では、射出部 と射出ノズルが待避できるようになってい ので、メンテナンスにおいてリング状の弾 部材の周りに広いスペースを確保すること 容易であることから、より好ましいといえ 。

 以上、本発明を実施の形態を参照して説 してきたが、本発明は上記実施の形態に限 して解釈されるべきではなく、適宜変更・ 良が可能であることはもちろんである。