CN101208186A - 压缩成形方法及其装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供能防止卡止产生的磨损粉混入而提高产品合格率的压缩成形方法，它是具有对向配置的固定金属模2和可动金属模3，利用弹力使可动金属模侧的可动模板上介以弹簧3c连接的滑动盘3d与固定金属模2的分型面抵接，向金属模内的型腔4中注入树脂后进一步推进可动金属模3，通过以贯穿滑动盘3d的状态设置在可动金属模3上的型芯3g对型腔4内填充的树脂R进行压缩成形的方法，该压缩成形方法的特征在于，在固定金属模2和滑动盘3d之间配置树脂膜F，介以该树脂膜F由型芯3g压缩型腔4内的树脂R的一面。

Description

压缩成形方法及其装置
技术领域
本发明涉及利用了型芯压缩成形金属模的压缩成形方法及其装置。
背景技术
以往，在眼镜透镜、光学透镜等的成形中使用型芯压缩成形金属模。
这种成形金属模如图8所示，由固定金属模50、可动金属模51及在它们之间设置的流道板52构成。
固定金属模50上形成有流道50a和与该流道50a连通的金属模型腔53。
可动金属模51中，在与上述金属模型腔53对向的位置上以贯穿流道板52的状态设置型芯54，该型芯54通过型芯气缸55的工作而相对于金属模型腔53前进或后退。
使用上述型芯压缩成形金属模进行成形时，在使型芯54后退的状态下进行合模，对固定金属模50与流道板52接触的分型面56施加较大的合模力。
接着，将来自射出机的熔融树脂通过流道50a向金属模型腔53内射出。
然后，使型芯气缸55工作从而推进型芯54，对金属模型腔53内的熔融树脂进行压缩，制造成形品E(例如，参照日本专利特开平11-179769号公报)。
发明的揭示
但是，在上述型芯压缩成形金属模中，有时型芯54和流道板52的滑动面磨损而出现所谓的“卡止”的情况。
该卡止根据产生原因分为a)滑动的金属模部件的材质存在硬度差时易出现的磨粒磨损、b)金属模部件的凸出部分发生冲突而在接触最激烈的部位引起粘合，此粘合脱落形成磨损粉的粘合磨损、c)金属模部件疲劳而磨损的疲劳磨损等。
如上所述，因各种原因产生卡止，当磨损粉混入成形品时，成为废弃成分，产品的合格率下降，还会对金属模产生损害。另外，当型芯滑动部分的间隙较大时，还存在这样的问题：树脂渗入型芯滑动部分而产生溢料。
本发明针对上述以往使用型芯压缩成形金属模的压缩成形方法中的问题而完成，其目的是提供能防止卡止引起的磨损粉混入而提高产品合格率并能延长型芯压缩成形金属模寿命的压缩成形方法及其装置。
实现上述目的的本发明的压缩成形方法是具有对向配置的固定金属模和可动金属模，利用弹力使可动金属模侧的可动模板上介以弹簧连接的滑动盘与固定金属模的分型面抵接，向金属模内的型腔中供给树脂后进一步推进可动金属模，通过以贯穿滑动盘的状态设置于可动金属模的型芯对型腔内填充的树脂进行压缩成形的方法，该压缩成形方法的技术关键在于，在上述固定金属模和上述可动金属模之间配置热塑性树脂膜，介以该热塑性树脂膜由上述型芯对型腔内的树脂的一面进行压缩。
根据本发明的压缩成形方法，若在固定金属模和可动金属模之间夹入树脂膜，在型芯后退的状态向型腔内供给树脂，则通过按压树脂膜，被供给的树脂与型芯紧贴。然后，通过进一步推进可动金属模，在弹簧收缩的同时使型芯前进，则成形树脂被由热塑性树脂膜覆盖的型芯压缩。即，由于在滑动工作的型芯和成形树脂之间设有热塑性树脂膜作为间隔件，从而可以在不受滑动部分产生的磨损粉的影响的情况下进行树脂成形。
在上述压缩成形方法中，作为上述热塑性树脂膜，优选使用厚20～200μm的聚酯膜。
在上述压缩成形方法中，也可以使用以上述热塑性树脂膜为基膜且形成有图案的转印膜，此时，使图案面向固定金属膜侧而配置转印膜，将供给到型腔进行成形的树脂和该图案定位后，向金属模内的型腔供给树脂，介以上述转印膜由上述型芯对填充到型腔的树脂的被加饰面进行压缩，则可以将图案转印到上述被加饰面。从而可以防止型芯滑动部分产生的磨损粉的混入并转印图案。
在上述压缩成形方法中，优选使固定金属模和可动金属模之间配置的热塑性树脂膜或转印膜吸附于型芯的压缩面后，向型腔内供给树脂。
另外，本发明的压缩成形装置是具有对向配置的固定金属模和可动金属模，利用弹力使可动金属模侧的可动模板上介以弹簧连接的滑动盘与固定金属模的分型面抵接，向金属模内的型腔中供给树脂后进一步推进可动金属模，通过以贯穿滑动盘的状态设置于可动金属模的型芯对型腔内填充的树脂进行压缩成形的装置，该压缩成形装置的技术关键在于，压缩成形时型腔内的树脂的一面与上述型芯之间通过热塑性树脂膜隔开而构成。
上述压缩成形装置中，上述热塑性树脂膜可由带状的树脂膜构成，使其从辊卷出并间歇地通过金属模内来构成。
本发明的压缩成形方法和压缩成形装置具有以下优点：能防止卡止引起的磨损粉混入而提高产品的合格率，并能延长成形金属模的寿命。
对附图的简单说明
图1是本发明的压缩成形方法中使用的金属模的结构图。
图2的(a)～(e)是说明本发明的压缩成形方法的工序图。
图3是本发明使用的转印膜的剖视图。
图4的(a)～(e)是说明使用了转印膜的压缩成形方法的工序图。
图5是用以往的压缩成形方法成形的成形品的照片，(a)是放大倍数50倍的显微镜照片，(b)是放大倍数500倍的显微镜照片。
图6是图5(b)进一步放大至3500倍的显微镜照片。
图7是用本发明的压缩成形方法成形的成形品的照片，(a)是放大倍数50倍的显微镜照片，(b)是放大倍数500倍的显微镜照片。
图8是表示以往的压缩成形金属模结构的剖视图。
实施发明的最佳方式
下面，结合图示的实施方式，详细说明本发明。
图1表示本发明的压缩成形方法中使用的型芯压缩成形金属模(以下简称金属模)的结构。
在该图中，金属模1具有对向的固定金属模2和可动金属模3，在固定金属模2的金属模安装盘2a上介以间隔块2b安装固定模板2c，在该固定模板2c上设有热流道2d。
在固定模板2c和后述的滑动盘3d形成的凹部嵌合由分型面P分成左右两部分的套盒M。在该套盒M的固定金属模侧，熔融树脂所填充的型腔4的一侧形成第一型腔2e，热流道2d的喷嘴2f与该第一型腔2e连通。另外，2g是顶针。此外，也可以根据需要设置用于形成爪状底切部的倾斜销(未图示)。这是由于在本结构中倾斜销与后述的型芯3g互不干涉。
在与上述固定金属模2对向的位置上配置可动金属模3，该可动金属模3的金属模安装盘3a上安装有可动模板3b。
在该可动模板3b上介以弹簧3c设有滑动盘3d，在该滑动盘3d上，以与第一型腔2e对向的状态形成其第二型腔3e。在与弹簧3c同轴的轴上配置的3f是压缩余量调节螺栓。
另外，在滑动盘3d上，以左右方向上贯穿该滑动盘3d的状态设有型芯3g。
该型芯3g的后端介以型芯固定螺栓3h固定于可动模板3b，当对抗弹簧3c，3c的作用力而使滑动盘3d向箭头A方向移动并紧贴固定模板2c时，滑动盘3d沿箭头B方向后退而型芯3g相对前进，从而对型腔4内填充的熔融树脂进行压缩。
另外，型芯3g的压缩范围可以是型腔4的局部，也可以是全部。
在上述金属模1的固定模板2c和滑动盘3d之间配置后述的热塑性树脂膜(以下简称膜)。该膜由从辊绕出的带状膜构成，每次进行压缩成形时，按指定长度间歇地移动并被送入金属模1内，供于成形的膜在脱模后被送出金属模1，由卷取辊(未图示)收卷。
另外，在可动金属模3形成与型芯滑动部分C的间隙连通的抽吸通路3i，3j，抽吸通路3j贯穿可动模板3b内部与可动金属模3外部的真空泵(未图示)连接。由此，通过抽吸通路3i，3j进行抽吸，则可以使固定金属模2和可动金属模3之间配置的膜紧贴型芯3g的压缩面，从而防止在成形的树脂表面出现由膜引起的褶纹。另外，图中3k是即使可动模板3b和滑动盘3d处于分离状态也可以进行抽吸的例如由O形环构成的密封件。
作为上述膜的材质，优选使用耐热性优异的聚酯膜，具体如PET(聚对苯二甲酸乙二醇酯)，但不限于此，可以使用从聚碳酸酯树脂、聚酰胺树脂、聚酰亚胺树脂、聚酯树脂、丙烯酸树脂、烯烃树脂、聚氨酯树脂、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯树脂、氯乙烯树脂等中选择的单层膜，或从中选择的2种以上的树脂形成的层积膜或共聚膜。
但是，通过型芯3g压缩型腔4内的熔融树脂时，会对膜施加断裂力作用。因此必须选择能对抗该断裂力的膜厚。
作为能对抗上述断裂力的膜厚，可以使用20μm以上的膜，若超过200μm，则会影响成形的树脂厚度，因此优选在20～200μm的范围内选择。另外，进行高精度树脂成形时，膜厚进一步优选在20～100μm的范围内选择。
作为在金属模1内填充的熔融树脂，可例示聚苯乙烯类树脂、聚烯烃类树脂、ABS树脂、AS树脂、AN树脂等常用树脂。另外，不限于此，还可以使用聚苯醚·聚苯乙烯树脂、聚碳酸酯类树脂、聚缩醛类树脂、丙烯酸树脂、聚碳酸酯改性聚亚苯基醚树脂、聚对苯二甲酸丁二醇酯树脂等常用的工程树脂，聚砜树脂、聚苯硫醚类树脂、聚苯醚类树脂、聚芳酯树脂、聚醚酰亚胺树脂、聚酰亚胺树脂、液晶聚酯树脂、聚烯丙基类耐热树脂等特种工程树脂。另外，添加了玻璃纤维、无机填充剂等增强材料的复合树脂也可以作为上述熔融树脂含有。
下面，参照图2的原理图，说明有膜存在的压缩成形方法。
该图所示的工序(a)表示膜配置状态，工序(b)表示金属模接触状态，工序(c)表示成形树脂射出·填充状态，工序(d)表示压缩状态，工序(e)表示脱模状态。
工序(a)中，在固定金属模2和可动金属模3的滑动盘3d之间通过膜F。
接着，如工序(b)所示，使可动金属模3向固定金属模2侧移动，利用弹力使滑动盘3d与固定模板2c抵接。此时弹簧3c，3c的压缩余量S1例如为0.3mm。
接着，如工序(c)所示，将熔融树脂R由喷嘴2f向型腔4内填充。此时，膜F紧贴型芯3g的压缩面。
接着，如工序(d)所示，使可动金属模3移动使弹簧的压缩余量S2为0mm，从而使滑动盘3d与可动模板3b紧贴。
此时，滑动盘3d沿箭头D方向后退，与此相对，型芯3g向箭头D方向的相反方向前进，其前端侧端面(压缩面)介以膜F按压熔融树脂R。
熔融树脂R固化后，如工序(e)所示，使可动金属模3离开固定金属模2，进行成形品R’的脱模。
由于压缩成形时在型芯3g和树脂成形面之间存在膜F，所以即使在型芯3g和滑动盘3d滑动的型芯滑动部分C产生磨损粉，该磨损粉因膜F的存在也不会混入成形树脂R。
如上所述，若在固定金属模2和可动金属模3之间存在膜F的状态下进行压缩成形，则可以切实地解决因型芯滑动部分C产生的磨损粉的影响而导致合格率下降的问题。
而且，压缩成形时膜F因加热而软化的同时带有粘附性，因此磨损粉易在该经加热的膜F上附着，如果脱模后将膜F送出压缩成形金属模1外，则磨损粉伴随该膜F被排出金属模1外。其结果是，型芯滑动部分C产生的磨损粉在每次进行压缩成形时，被排出压缩成形金属模1外，可以延长金属模寿命。
此外，由于能阻止树脂渗入型芯滑动部分C，因而可以防止溢料的产生。
上述实施方式中使用的膜F也可以用转印膜代替。此时，可以在解决磨损粉引起的合格率下降的同时，还可以对成形品进行装饰。
图3表示转印膜的结构。
转印膜21由基膜22、脱模层23、剥离层24、图案层25、胶粘层26构成。另外，在以下说明中，剥离层24、图案层25和胶粘层26合称为加饰层27。
作为基膜22的材质，可列举耐热性优异的PET(聚对苯二甲酸乙二醇酯)，但不限于此，可以使用从聚碳酸酯树脂、聚酰胺树脂、聚酰亚胺树脂、聚酯树脂、丙烯酸树脂、烯烃树脂、聚氨酯树脂、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯树脂、氯乙烯树脂等中选择的单层膜，或从中选择的2种以上的树脂形成的层积膜或共聚膜。
关于基膜22的厚度，已证实厚38μm的膜到压缩量0.3mm为止、厚50μm的膜到压缩量0.5mm为止完好无损。因此，用金属模1进行模内成形时，可以根据压缩量在38μm～50μm的范围内适当确定基膜22的厚度，但考虑到操作性，优选使用38μm的膜。
关于剥离层24，在图案转印后，当基膜22被剥离时位于最外侧的表面，作为图案的保护层发挥作用。
作为该剥离层24的材质，可列举丙烯酸类树脂、硝化棉类树脂、聚氨酯类树脂、氯化橡胶类树脂、氯乙烯-乙酸乙烯酯共聚类树脂、聚酰胺类树脂、聚酯类树脂、环氧类树脂、聚碳酸酯类树脂、烯烃类树脂、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯树脂等。另外，剥离层24的膜厚优选0.5～50μm。
脱模层23是基膜22上表面处理的层，用于使基膜22与剥离层24的剥离顺畅进行。因此，当基膜22和剥离层24本身可剥离时，可以省略该脱模层23。脱模层23的材质可以由与上述剥离层24相同的材料构成。
含有文字、符号、花样、涂布图案等的图案层25，介于剥离层24和胶粘层26之间，作为该图案层25的材质，可列举丙烯酸类树脂、硝化棉类树脂、聚氨酯类树脂、氯化橡胶类树脂、氯乙烯-乙酸乙烯酯共聚类树脂、聚酰胺类树脂、聚酯类树脂、环氧类树脂等。
另外，图案层25不限于上述树脂，也可以通过真空蒸镀、电镀等方法例如由铝、铬、铜、镍、铟、锡、氧化硅等的金属膜层构成。另外，关于图案层25的膜厚，为了获得充分的外观美观性，优选设定在0.5μm～50μm的范围。由金属膜层构成时，优选50～1200。
胶粘层26用于将图案层25粘合于成形品表面，作为其材质，可列举丙烯酸类树脂、硝化棉类树脂、聚氨酯类树脂、氯化橡胶类树脂、氯乙烯-乙酸乙烯酯共聚类树脂、聚酰胺类树脂、聚酯类树脂、环氧类树脂、聚碳酸酯类树脂、烯烃类树脂、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯树脂等。该胶粘层26的厚度优选0.5～50μm。
上述图案层25可以通过公知的凹版印刷在剥离层24上印刷。
凹版印刷是在制版的微细凹部内保持油墨，在压印滚筒的压力下使油墨转印到剥离层24上进行印刷的方法，使用的油墨基本上为溶剂类，具有以下优点：即使针对剥离层24这样的润湿性不佳的塑料膜也具有优异的附着性。
另外，由于塑料膜的表面不吸收油墨，而且极其平滑，所以若采用与剥离层24的配伍性好的油墨进行凹版印刷，则可以制作致密的图案。
另外，在剥离层24上形成图案层25的方法不限于上述凹版印刷，例如胶版印刷、丝网印刷、涂装、浸渍等，只要能使图案层25附着在剥离层24上即可，可以采用任意的印刷方法。
图4表示用图2所示的金属模1和上述转印膜21进行模内成形的方法。
另外，在以下的说明中，对于与图2相同的结构要素采用同一符号并省略其说明。
图4中，工序(a)表示转印膜21的定位状态，工序(b)表示金属模接触状态，工序(c)表示成形树脂射出·填充状态，工序(d)表示压缩状态，工序(e)表示脱模状态。
模内成形中，使转印膜21通过固定金属模2和可动金属模3之间。通过两个金属模的转印膜21使加饰层27面向固定金属模2而配置。
固定模板2c上，用于注入透明树脂的热流道2d面向转印膜21而形成，该热流道2d与未图示的射出成形装置的喷嘴连接。
如工序(a)所示，在固定金属模2和可动金属模3之间送入转印膜21，进行定位。即，使注入型腔4内进行成形的透明树脂和在转印膜21上形成的图案按指定的配置进行定位。
如工序(b)所示，转印膜21的定位结束时，使可动金属模3移动至固定金属模2侧，利用弹力使滑动盘3d与固定模板2c抵接。此时弹簧3c，3c的压缩余量例如为0.3mm。
如工序(c)所示，将透明树脂R注入型腔4内。
接着，如工序(d)所示，使可动金属模3移动而使弹簧3c的压缩余量为0mm，使滑动盘3d与可动模板3b紧贴。
接着，当注入的透明树脂固化后，如工序(e)所示，固定金属模2和可动金属模3打开，由于设有剥离层24(参照图3)，基膜22被剥离，在固定模板2c侧留下成形品R’。在该成形品R’的成形表面转印图案，与成形品R’形成一体。之后，成形品R’从固定模板2c脱模。
如上所述，使固定金属模2和可动金属模3之间存在转印膜21进行模内成形，从而可以解决因型芯滑动部分C产生的磨损粉的影响而导致合格率下降的问题并同时通过转印进行装饰。
图5是用光学显微镜拍摄以往压缩成形后成形品表面(背面)的照片，图5(a)是放大至50倍的照片，图5(b)是放大至500倍的照片。
由图5(a)可知，成形品表面产生由无数斑点形成的白色光圈，由图5(b)可知，所述斑点产生凹陷。
图6是将该凹陷进一步放大至3500倍的照片，产生凹陷的杂质一目了然。对该杂质进行分析，检测出Fe+Cr，证实其为磨损粉。
与此相对，图7(a)和(b)是利用本发明的压缩成形方法成形的成形品表面(背面)在同等条件下拍摄的照片。
由图7(a)可知，白色光圈完全消失，由图7(b)可知，几乎没有产生凹陷。
如上所述证实，使固定金属模2和可动金属模3之间存在膜F或转印膜21进行压缩成形，则可以在不受型芯滑动部分C产生的磨损粉的影响下制造成形品。
本发明的压缩成形方法特别适用于使用透明树脂的薄壁成形品和光学成形品。
作为薄壁成形品的具体例子，可列举例如手机和PDA(Personal DigitalAssistance)的透明显示屏。
作为光学成形品的具体例子，可列举例如手机照相部中设置的塑料透镜部件及其它电子器件中使用的塑料透镜部件、光学仪器的塑料透镜部件、CD(Compact Disc)或DVD(Digital Versatile Disk)等记录介质的光盘。
产业上利用的可能性
本发明适用于成形时必须切实防止金属部件滑动面产生的磨损粉混入产品的成形品，特别适用于眼镜透镜、光学透镜等的成形。

Claims (8)

1.压缩成形方法，它是具有对向配置的固定金属模和可动金属模，利用弹力使可动金属模侧的可动模板上介以弹簧连接的滑动盘与固定金属模的分型面抵接，向金属模内的型腔中供给树脂后进一步推进可动金属模，通过以贯穿滑动盘的状态设置于可动金属模的型芯对型腔中填充的树脂进行压缩成形的压缩成形方法，其特征在于，
在所述固定金属模和所述可动金属模之间配置热塑性树脂膜，介以所述热塑性树脂膜由所述型芯对型腔内的树脂的一面进行压缩。
2.如权利要求1所述的压缩成形方法，其特征在于，作为所述热塑性树脂膜，使用厚20～200μm的聚酯膜。
3.如权利要求1所述的压缩成形方法，其特征在于，将所述热塑性树脂膜作为基膜，使用形成有图案的转印膜，将图案面向固定金属模侧定位配置，向金属模内的型腔供给树脂，介以所述转印膜由所述型芯对型腔中填充的树脂的被加饰面进行压缩，将图案转印到所述被加饰面。
4.如权利要求1所述的压缩成形方法，其特征在于，使所述固定金属模和可动金属模之间配置的所述热塑性树脂膜吸附于所述型芯的压缩面后，向所述型腔供给树脂。
5.如权利要求3所述的压缩成形方法，其特征在于，使所述固定金属模和可动金属模之间配置的所述转印膜吸附于所述型芯的压缩面后，向所述型腔供给树脂。
6.压缩成形装置，它是具有对向配置的固定金属模和可动金属模，利用弹力使可动金属模侧的可动模板上介以弹簧连接的滑动盘与固定金属模的分型面抵接，向金属模内的型腔中注射树脂后进一步推进可动金属模，通过以贯穿滑动盘的状态设置于可动金属模的型芯对型腔中填充的树脂进行压缩成形的压缩成形装置，其特征在于，
压缩成形时型腔内的树脂的一面和所述型芯之间通过热塑性树脂膜隔开而构成。
7.如权利要求6所述的压缩成形装置，其特征在于，在所述可动金属模内具有与所述型芯滑动部分的间隙连通的抽吸通路的同时，该抽吸通路与真空泵连接，使所述固定金属模和所述可动金属模之间配置的所述热塑性树脂膜紧贴所述型芯的压缩面而构成。
8.如权利要求6所述的压缩成形装置，其特征在于，所述热塑性树脂膜由带状的树脂膜构成，从辊卷出并间歇地通过金属模内而构成。
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