CN105984067A

CN105984067A - 注塑成型装置

Info

Publication number: CN105984067A
Application number: CN201610154628.6A
Authority: CN
Inventors: 中山佳佑
Original assignee: Konica Minolta Opto Inc
Current assignee: Konica Minolta Inc; Konica Minolta Opto Inc
Priority date: 2015-03-18
Filing date: 2016-03-17
Publication date: 2016-10-05
Also published as: JP2016175210A

Abstract

本发明提供一种注塑成型装置，即使在对薄壁的成型品进行注塑成型的情况下，也能够既抑制朝向射出装置的过负载又防止缩痕、减薄的产生。由于射出口(21t)的直径与喷嘴(21)的主体部(21c)的内径之比处于从3：10到3：20的范围，所以能够减少由喷嘴(21)内的剖面积减少引起的压力损失，并且由于止回环(24)与缸体(22)的径向的空隙的长度(Ga)在50μm以上100μm以下，所以能够减轻由回流引起的压力损失。由此，树脂的填充性能提高，从而也能够填充于与薄壁的透镜(PL)对应的型腔(CV)。

Description

注塑成型装置

技术领域

本发明涉及用于使光学部件以及其他成型品成型的注塑成型装置，特别是涉及具备内嵌式(inline)螺杆的注塑成型装置。

背景技术

在注塑成型装置中，从能够减少熔融树脂的滞留、泄漏而能够进行均匀的混合的方面考虑，大多广泛地使用有装入了内嵌螺杆方式的射出计量机构的射出装置。

随着近年来的光学部件以及其他产品的小型化的要求的提高，通过注塑成型而形成的成型品的微细化以及薄壁化正不断推进。成型品的薄壁化越进展则在熔融树脂的注塑时越难以进行填充，从而在射出装置的填充能力较低的情况下产生由填充不足引起的成型品的缩痕、减薄之类的不良。作为针对上述情况的解决策略，存在使树脂温度、模具温度上升而提高熔融树脂的流动性、提高射出速度设定、提高流速之类的方法，但是由于由树脂的物理性定义了树脂温度的设定阈值，并且射出速度与射出装置侧的压力控制有关，所以在其调整中存在极限。

此外，即使树脂温度在允许范围内，若使熔融树脂的温度升高而使粘性降低，则也存在树脂注塑时的回流增加而使填充压力的逃窜以及波动增大的问题。因此，一般也已知通过调整止回环并抑制熔融树脂的回流，从而减轻填充的压力的逃窜/波动。

然而，在为非常薄壁的成型品的情况下，虽然能够通过减少止回环与缸体的空隙并抑制回流来减少填充压力的逃窜，但由于压力不逃窜，从而也产生朝向射出装置的伺服机构、螺杆的负载增加的问题。若朝向伺服机构、螺杆的负载过高，则存在传感器感知到压力峰值而停止或因状态而导致故障的担心。特别是在通过压力设定来控制从填充工序朝向保压工序的切换的情况下，也有可能产生若感知到上述那样的压力峰值则无法实现如设定那样的成型之类的不良状况。

此外，公知有如下技术：虽然不是用于注塑成型而是用于挤压成型，但通过喷嘴内径的调整，从而减小熔融树脂通过喷嘴时受到的阻力并且不使注塑能力降低(专利文献1)。

然而，在对非常薄壁的成型品进行注塑成型的情况下，若仅通过上述那样的喷嘴内径的调整则无法应对。特别是在以不使朝向伺服机构等的负载成为问题的程度减少止回环与缸体的空隙、并以不使朝向伺服机构或螺杆的负载变得过大的范围减少填充压力的逃窜的情况下，产生因喷嘴的前端形状而导致对喷嘴与缸体的接合部施加过负载或导致喷嘴脱落等担心。

专利文献1：日本特开2008－188772号公报

发明内容

本发明是鉴于上述背景技术的问题而提出的，其目的在于提供一种即使在对薄壁的成型品进行注塑成型的情况下，也能够既抑制朝向射出装置的过负载又防止缩痕、减薄的产生的注塑成型装置。

为了实现上述目的，本发明所涉及的注塑成型装置具备射出装置，该射出装置具有：在前端固定有喷嘴的缸体；收纳在缸体内的螺杆；以及安装于螺杆的头部的止回环，在上述注塑成型装置中，形成于喷嘴的前端的射出口的直径与喷嘴的主体部的内径之比处于从3：10到3：20的范围，止回环与缸体的沿着径向的空隙的长度在50μm以上100μm以下。

在上述注塑成型装置中，由于射出口的直径与喷嘴的主体部的内径之比处于从3：10到3：20的范围，所以特别是即使在比例变小而产生差异的一侧也能够减少由喷嘴内的剖面积减少引起的压力损失，并且由于止回环与缸体的沿着径向的空隙的长度在50μm以上100μm以下，所以特别是即使在空隙的长度的上限侧也能够减轻由回流引起的压力损失。由此，树脂的填充性能提高，从而也能够填充于与薄壁的产品对应的型腔。此时，能够不使树脂的温度、金属模的温度过度上升地进行填充，因此能够不破坏树脂的物理性地进行成型。除此之外，也能够防止由树脂的温度上升引起的树脂烧伤(黄变)或者黑尘的产生。另外，能够不使熔融树脂的填充速度过度上升地进行填充，因此除了能够减轻施加于射出装置的伺服机构、螺杆的负载之外，还能够减轻施加于喷嘴与缸体等的连接部的负载。

在本发明的具体的方案中，在上述注塑成型装置中，喷嘴的主体部的内径与缸体的内径之比处于从1：1到1：5的范围。在该情况下，能够更加可靠地减少由喷嘴内的剖面积减少引起的压力损失。

在本发明的另一方案中，缸体的内径在25mm以下。在该情况下，缸体与比较小型的成型品对应。

在本发明的又一方案中，在与最薄部的厚度为0.2mm以下的薄壁的成型品对应的模具空间进行树脂的填充。在该情况下，一般朝向型腔的填充比较困难而容易产生由填充不足引起的成型品的缩痕、减薄，但由于如上述那样适当地设定射出口的直径与喷嘴的主体部的内径之比、以及止回环与缸体的径向的空隙的长度，所以能够不破坏树脂的物理性且不增加射出装置的负载而防止成型品的缩痕、减薄的产生。

附图说明

图1是对用于实施实施方式所涉及的注塑成型装置的成型装置进行说明的概念图。

图2是将图1的成型装置的一部分放大的剖视图。

图3是表示由图1的成型装置形成的成型品的一个例子的剖视图。

具体实施方式

以下，参照附图对本发明的一实施方式所涉及的注塑成型装置进行具体的说明。

参照图1，对用于实施实施方式所涉及的注塑成型装置的成型装置进行说明。成型装置100具备：进行注塑成型而制成成型品MP的作为主体部分的注塑成型机10；以及统一地控制构成成型装置100的各部的动作的控制装置30。

注塑成型机10是横式成型机，其具备成型模具40、固定盘11、可动盘12、开闭驱动装置15、以及射出装置16。在注塑成型机10也附带设置有金属模温度调节机47等。注塑成型机10在固定盘11与可动盘12之间夹持构成成型模具40的第一金属模41与第二金属模42，而使两金属模41、42合模，从而能够进行成型。

固定在支承框14上的固定盘11将第一金属模41支承为能够拆装。在固定盘11形成有供后述喷嘴21通过的开口11b。

可动盘12被直线引导件15a支承为能够相对于固定盘11进退移动。可动盘12将第二金属模42支承为能够拆装。此外，在可动盘12组装有推顶器驱动部45。

开闭驱动装置15支承于合模盘13，其具备直线引导件15a、动力传递部15d、以及促动器15e。动力传递部15d受到在控制装置30的控制下执行动作的促动器15e的驱动力而伸缩。由此，能够使固定盘11与可动盘12相互接近或者分离，从而能够进行第一金属模41与第二金属模42的合模或者开模。

射出装置16是内嵌螺杆式的装置，其具备进给部16a、原料存积部16b、驱动部16c等。射出装置16是在控制装置30的控制下以适当的定时执行动作的装置，其能够从设置于进给部16a的前端的树脂射出用的喷嘴21，以希望的定时将控制了温度以及填充压力的状态下的熔融树脂射出。此时，为了能够实现树脂的混合、计量、射出等，驱动部16c能够利用内置于它的未图示的伺服机构，使插入于进给部16a中的螺杆23(参照图2)以需要的速度旋转或者前进等。

附带设置于注塑成型机10的金属模温度调节机47使进行了温度控制的热介质在两金属模41、42中循环。由此，能够在成型时将两金属模41、42的温度保持为适当的温度。

控制装置30具备开闭控制部31、射出装置控制部32、以及推顶器控制部33。开闭控制部31通过使促动器15e执行动作从而能够进行两金属模41、42的闭模、合模、开模等。射出装置控制部32通过使进给部16a、驱动部16c等适当地执行动作从而使熔融树脂以希望的压力注入形成于两金属模41、42间的型腔中。推顶器控制部33通过使推顶器驱动部45执行动作从而在开模时将残留于第二金属模42的成型品MP从第二金属模42内压出而进行脱模。

参照图2对成型模具40进行说明。成型模具40中的固定侧的第一金属模41在固定于图1所示的固定盘11的背面侧形成有具有与喷嘴21的前端对应的凹陷形状的浇道套或者喷嘴接触部41d。从喷嘴接触部41d朝向面对第二金属模42的表面侧形成有主浇道41e。另一方面，可动侧的第二金属模42能够借助图1所示的机构而沿AB方向往复移动。通过使该第二金属模42朝向固定侧的第一金属模41移动，并使两金属模41、42在合模面PS1、PS2对准而进行合模，从而形成用于使光学元件成型的型腔CV、以及经由浇口而与它连通的分浇道RU。分浇道RU、主浇道41e构成用于向型腔CV供给熔融树脂的流路空间FC。

第一金属模41与第二金属模42所夹的空间亦即型腔CV与作为成型品的光学元件的形状对应。

如图3所示，从图1的作为整体的成型品MP切出的部分成型品亦即透镜PL为塑料制，其具备：具有光学的功能的作为光学功能部的中心部PLa；以及从中心部PLa朝向外径方向延伸的环状且平坦的凸缘部PLb。该透镜PL是构成摄像透镜的单元透镜等，上述摄像透镜例如装入于在光拾取装置装入的物镜、移动电话、智能手机等。中心部PLa与凸缘部PLb之间成为薄壁部PLc。在薄壁部PLc中，光轴OA方向的厚度最为减少的最薄部具有0.2mm以下的厚度Th。

如图2所示，在射出装置16中，进给部16a具备：固定于前端的喷嘴21；支承喷嘴21的根底侧的缸体22；收纳在缸体22内的螺杆23；以及安装于螺杆23的头部23a的止回环24。喷嘴21呈筒状且在内部具有流路21a，并在前端部21b具有纤细的射出口21t。流路21a在根底侧变宽，并且与缸体22的内部空间22a连接。缸体22具有一致的剖面，并在内部空间22a收纳有螺杆23。在缸体22的前端部螺钉连接有喷嘴21。在缸体22的周围配置有附带有温度传感器的加热器25，基于未图示的温度传感器的输出而将存积于内部空间22a的熔融树脂的温度保持为希望的状态。螺杆23是杆状部件，其在外周侧面形成有螺旋状或者螺纹牙状的凸部23b。通过边对螺杆23施加背压边使其旋转，从而能够将树脂送入前端侧。通过使螺杆23向喷嘴21侧前进，能够使熔融树脂以希望的速度从射出口21t射出。之后，通过维持对螺杆23施加前进方向的压力的状态来进行保压。止回环24是从头部23a的后端向后方延伸的筒状的部件。对于止回环24而言，虽然省略了构造上的详细说明，但是在螺杆23以将熔融树脂送入前端的方式朝向顺时针方向旋转时，止回环24能够在与螺杆23之间确保流路而进行熔融树脂的计量，并且若螺杆23朝向相反方向旋转，则止回环24切断与螺杆23之间的流路而防止熔融树脂的逆流。

以下，对进给部16a内的树脂流路的尺寸进行说明。首先，缸体22的内径在25mm以下。在缸体22内，止回环24的外侧面24p与缸体22的内径面22p的径向的空隙的长度Ga在50μm以上100μm以下。喷嘴21的主体部21c的内径虽没有特别的限制，但形成于喷嘴21的前端的射出口21t的直径与喷嘴21的主体部21c的内径之比在从3：10到3：20的范围内，即在0.3～0.15的范围内。并且，喷嘴21的主体部21c的内径与缸体22的内径之比在从1：1到1：5的范围内，即在1～0.2的范围内。此外，喷嘴21的树脂流路构成为从缸体22侧依次具有：用于从缸体22与喷嘴21的主体部21c连起来的过渡部、内径的流路、与喷嘴21的射出口21t连起来的过渡部、以及射出口21t。通常，喷嘴21的内径是指与射出口21t连起来的过渡部的附近的流路(缸体侧的流路)的内径。在流路的大小非恒定的情况下，能够近似为喷嘴的中央的内径。通常是在喷嘴内具有最长的流路长度的部分。另外，本说明书中的“直径”以及“内径”是指与树脂注塑方向垂直的方向上的长度。

在本实施方式的注塑成型装置中，由于射出口21t的直径与喷嘴21的主体部21c的内径之比处于从3：10到3：20的范围(特别是3：20或者0.15以上)，所以能够减少由喷嘴21内的剖面积减少引起的压力损失，并且由于止回环24与缸体22的沿着径向的空隙的长度Ga在50μm以上100μm以下(特别是100μm以下)，所以减轻由回流引起的压力损失。由此，树脂的填充性能提高，从而也能够填充于与薄壁的透镜PL对应的型腔CV。此时，能够不使树脂的温度、金属模41、42的温度过度上升地进行填充，因此能够不破坏树脂的物理性地进行成型。另外，能够不使熔融树脂的填充速度过度上升地进行填充，因此能够减轻施加于射出装置16的伺服机构或螺杆23的负载、施加于喷嘴21与缸体22前端的连接部的负载。此外，通过使直径与内径之比为3：10或者0.3以下，从而能够在喷嘴21内存积足够的树脂，并且通过使空隙的长度Ga在50μm以上，从而容易地确保止回环24的动作。

以下，对具体的实施例进行说明。首先，进行了如下实验：将喷嘴21前端的射出口21t的直径与喷嘴21的主体部21c的内径之比设定为0.3(即1.5：5)，并将缸体与止回环的空隙设定为50μm，从而使树脂温度、填充速度变化。作为树脂来使用的材料为环烯烃共聚物(具体而言为三井化学制的APEL(商标))，并且作为成型品的透镜的最薄部的厚度为0.11mm。此外，在进行上述实验时，对于保压而言，首先以7.4×10⁷N/m²保持1秒，接着以6.4×10⁷N/m²保持3秒，最后以0.98×10⁷N/m²保持2秒。型腔CV周边的金属模温度为130℃。熔融树脂的填充后的冷却时间为10秒，树脂干燥温度以及树脂干燥时间为90℃以及12小时，缸体温度(即树脂温度)为250～280℃。将第一实验例的结果总结于以下的表1。

〔表1〕

在以上的表1中，符号“◎”意味着能够毫无问题地进行填充，符号“×”意味着缩痕、未填充等而无法进行填充。此外，成型结果为“◎”是指树脂所具有的能量未在成型机内部滞留，可以说施加于伺服机构、螺杆、以及喷嘴与缸体的连接部的负载较少。由以上的表1可知，能够在较宽的树脂温度以及填充时间的范围内进行成型。

接下来，作为第二实验例，进行了如下实验：将喷嘴21前端的射出口21t的直径与喷嘴21的主体部21c的内径之比设定为0.15(即1.5：10)，并将缸体与止回环的空隙设定为100μm，从而使树脂温度、填充速度变化。作为树脂来使用的材料为APEL，作为成型品的透镜的最薄部的厚度为0.11mm。此外，在进行上述第二实验例的实验时，保压、冷却时间、树脂干燥温度以及时间、缸体温度等与第一实验例的情况相同。将第二实验例的结果总结于以下的表2。

〔表2〕

由以上的表2可知，能够在树脂温度310℃以及填充时间0.06秒的精确测定区域内进行成型。

进行了如下实验：适当地设定射出口21t的直径(射出口直径)与喷嘴21的主体部21c的内径(喷嘴内径)的组合，并使止回环24和缸体22间的径向的空隙的长度Ga的尺寸变化。使直径在1.5mm～3.0mm的范围内变化，使内径在2.5mm～10mm的范围内变化，并使空隙的长度Ga在25μm～100μm的范围内变化。其他的条件与上述第一实验例的情况相同。将结果总结于以下的表3。

〔表3〕

在以上的表3中，符号“◎”意味着能够毫无问题地进行填充，符号“×”意味着缩痕、未填充等而无法进行填充。符号“○”意味着是如下区域：虽然未产生缩痕，但在具有厚度为0.11mm左右的最薄部的成型品中产生0.001mm～0.002mm左右的减薄，因此填充性能比符号“◎”差。但是，在光学上不存在问题。符号“△”意味着虽然能够进行填充但压力损失较大并产生缩痕。

也进行了如下实验：适当地设定喷嘴21的主体部21c的内径(喷嘴内径)与止回环24和缸体22间的空隙的长度Ga，并使缸体22的内径的尺寸变化。使内径在5mm～10mm的范围内变化，使空隙的长度Ga在25μm～100μm的范围内变化，并使内径在10mm～50mm的范围内变化。其他的条件与上述第一实验例或者表3的情况相同。将结果总结于以下的表4。

〔表4〕

在以上的表4中，符号“◎”、“○”、“△”、“×”等的意义与表3的情况相同。

根据以上的实施方式对本发明进行了说明，但本发明并不限定于上述实施方式，能够进行各种变形。例如，在上述实施方式中，注塑成型机10为横式，但也能够形成为将第一金属模41与第二金属模42上下配置的竖式成型机。

另外，在上述实施方式中，使第一金属模41以及第二金属模42的成型面(即型腔CV)的形状与图3所例示的形状对应，但也能够根据用途来适当地变更成型面的形状、大小。

Claims

1.一种注塑成型装置，其具备射出装置，该射出装置具有：在前端固定有喷嘴的缸体；收纳在所述缸体内的螺杆；以及安装于所述螺杆的头部的止回环，

所述注塑成型装置的特征在于，

形成于所述喷嘴的前端的射出口的直径与所述喷嘴的主体部的内径之比处于从3：10到3：20的范围，

所述止回环与所述缸体的沿着径向的空隙的长度在50μm以上100μm以下。

2.根据权利要求1所述的注塑成型装置，其特征在于，

所述喷嘴的主体部的内径与所述缸体的内径之比处于从1：1到1：5的范围。

3.根据权利要求1或2所述的注塑成型装置，其特征在于，

所述缸体的内径在25mm以下。

4.根据权利要求1～3中任一项所述的注塑成型装置，其特征在于，

在与最薄部的厚度为0.2mm以下的薄壁的成型品对应的模具空间进行树脂的填充。