CN1200802C

CN1200802C - 注塑挤压成形方法及装置

Info

Publication number: CN1200802C
Application number: CN02159387.6A
Authority: CN
Inventors: 太白健夫
Original assignee: Toshiba Machine Co Ltd
Current assignee: Shibaura Machine Co Ltd
Priority date: 2001-12-26
Filing date: 2002-12-26
Publication date: 2005-05-11
Anticipated expiration: 2022-12-26
Also published as: US6998076B2; US20030151166A1; CN1429699A; JP2003191300A; TWI243090B; TW200301186A

Abstract

本发明的方法是利用注塑成形机注塑挤压成形薄壁成形品的方法，该注塑成形机包括：形成成形空间的一对移动金属模和固定金属模；安装在移动金属模上的移动压模板；安装在固定金属模上的固定压模板；向成形空间注射成形材料的注射装置；在注射装置向成形空间注射成形材料的期间内可以控制由移动压模板向固定压模板上施加的合模压力的合模装置。本方法具有在注射工序中对接受所述成形材料的合模装置进行控制，以便不对用注射装置注射到成形空间内的成形材料施加实质的流入阻力的无负荷流入工序。此外，本方法还具有在注射工序中，以把规定的预备合模压力赋予由注射装置注射到成形空间内的成形材料的方式控制合模装置的预备合模工序。

Description

注塑挤压成形方法及装置

技术领域

本发明涉及采用注塑成形机注塑挤压成形作为薄壁成形品的薄壁盘基板的方法及装置。

背景技术

在利用注塑挤压成形机成形CD，DVD等薄壁盘基板的过程中，由于成形盘的厚度薄，在成形时，每一个盘所使用的熔融树脂的量很少，并且成形时间也只有几秒钟左右，比较短。在这样严格的条件下，要从压模将大量的数字信息复制到盘上。

在利用注塑成形制造薄壁盘基板等光学成形制品时，在树脂的注射、填充时，由于所述树脂的分子的取向等容易产生内部应变。与此相应地，容易造成双折射和大的弯曲角。因此，在注塑时的填充工序中，保持低的合模力，压低填充时发生的内部应变。此外，为了在填充完毕时或其前后提高合模力，以及为了确保记录坑等的复制，一般使用注塑挤压回路。

在用于成形薄壁的盘基板的注塑挤压成形方法中，将注塑、填充工序的合模力保持在低的压力，利用填充到金属模内的熔融树脂的压力打开金属模。通过打开金属模，使对应于盘基板厚度的模槽的厚度变大。借此，可以将由于在填充过程中在盘基板表面上产生的剪切应力造成的应变抑制得很小。由这种剪切应力造成的应变越小，基板的双折射及弯曲越小，即弯曲角降低。另一方面，产生在基板上的双折射和弯曲角的降低，与记录坑等的复制性具有互为相反的关系。

图3表示在现有技术的薄壁的盘基板的成形方法中，相对于合模装置侧的注塑开始后所经过的时间t，合模压力P的指令波形。此外，作为参考，在时间轴t的下方表示出注塑侧的各个工序的推移。利用合模装置进行的合模工序大致区分为合模保持工序和合模压缩工序。在合模保持工序中，基本上对应于注塑侧的填充工序，主要是完成向作为成形空间的模槽内流入熔融树脂。在合模压缩工序中，基本上对应于注塑侧的保压工序，主要完成记录坑等复制。

如图3所示，在现有技术的合模保持工序中，在时间T期间内，保持比较低的合模压力PA。接着，在时刻t2以后，一面保持比较高的合模压力PB，一面完成复制。同时，在冷却工序中的时刻t4，合模压缩行程结束。

如上所述，在现有技术中，对在合模保持工序中的合模保持压力进行单级控制。因此，很难成形出同时满足双折射和弯曲角在所要求的范围内又保证复制特性的全部性能的基板。具体地说，当设定的合模保持压力比较低时，可以很好地降低双折射和弯曲角，但不能满足所需的复制性能。另一方面，当合模保持压力被设定得较高时，复制性能良好，但双折射和弯曲角变大。

发明内容

本发明人深入研究上述问题的结果，发现，通过多级控制合模保持工序，可以解决前述问题。

从而，本发明的目的是，提供一种通过将注塑、填充过程中的合模压力多级控制在低压，缩小双折射和弯曲角、并且可以充分确保记录坑等的复制性能的薄壁成形品的注塑挤压成形方法和注塑挤压成形装置。

本发明是一种利用注塑成形机注塑挤压成形薄壁成形制品的方法，所述注塑成形机配备有：形成成形空间的一对移动金属模及固定金属模；安装在前述移动金属模上的移动压模板；安装在前述固定金属模上的固定压模板；向前述成形空间注射成形材料的注射装置；在使前述移动压模板相对于前述固定压模板前进后退的同时、在前述注射装置向前述成形空间注射成形材料的期间内、可以控制由前述移动压模板向前述固定压模板上施加的合模压力的合模装置；其特征为，所述成形方法具有以下工序：使前述移动金属模与前述固定金属模接触形成成形空间的空间形成工序；利用前述注射装置将成形材料注射到前述成形空间内的注射工序；在前述注射工序中，对接受所述成形材料的合模装置进行控制，以便不对用前述注射装置注射到前述成形空间内的成形材料施加实质的流入阻力的无负荷流入工序；在前述注射工序中，以把规定的预备合模压力赋予由前述注射装置注射到前述成形空间内的成形材料的方式控制合模装置的预备合模工序；在前述注射工序后，对合模装置进行控制，把规定的复制合模压力赋予由注射装置注射到前述成形空间内的成形材料、以便复制成所需的薄壁成形品的形状的复制合模工序。

根据本发明，基本上对应于注射工序的合模保持工序，由包括在无负荷状态下使成形材料流入的步骤(无负荷流入工序)在内的多级步骤构成。因此，降低双折射和弯曲角，并且，可以很好地维持记录坑等的复制性能。

前述无负荷流入工序，前述预备合模工序以及前述复制合模工序优选地只分别在给定的时间实施。在这种情况下，例如，利用定时器判断前述各个给定的时间过程。

进而，在前述无负荷流入工序之前，也可以实施一面给予由注射装置注射的成形材料以规定的阻力一面对接受该成形材料的合模装置进行控制的有负荷流入工序。

此外，本发明是一种注塑挤压成形装置，其特征为，所述装置配备有：形成成形空间的一对移动金属模及固定金属模；安装在前述移动金属模上的移动压模板；安装在前述固定金属模上的固定压模板；向前述成形空间注射成形材料的注射装置；在使前述移动压模板相对于前述固定压模板前进后退的同时、在前述注射装置向前述成形空间注射成形材料的期间内、可以控制由前述移动压模板向前述固定压模板上施加的合模压力的合模装置；在前述成形材料的注塑过程中，对接受所述成形材料的合模装置进行控制，以便不对用前述注射装置注射到前述成形空间内的成形材料施加实质的流入阻力的无负荷流入控制部；在前述成形材料的注塑过程中，以把规定的预备合模压力赋予由前述注射装置注射到前述成形空间内的成形材料的方式控制合模装置的预备合模控制部；在注射了前述成形材料后，对合模装置进行控制，把规定的复制合模压力赋予由注射装置注射到前述成形空间内的成形材料、以便复制成所需的薄壁成形品的形状的复制合模控制部。

或者，本发明是一种控制装置，用于控制注塑成形机，所述注塑成形机包括：形成成形空间的一对移动金属模及固定金属模；安装在前述移动金属模上的移动压模板；安装在前述固定金属模上的固定压模板；向前述成形空间注射成形材料的注射装置；在使前述移动压模板相对于前述固定压模板前进后退的同时、在前述注射装置向前述成形空间注射成形材料的期间内、可以控制由前述移动压模板向前述固定压模板上施加的合模压力的合模装置；其特征为，所述控制装置配备有：在前述成形材料的注塑过程中，对接受所述成形材料的合模装置进行控制，以便不对用前述注射装置注射到前述成形空间内的成形材料施加实质的流入阻力的无负荷流入控制部；在前述成形材料的注射过程中，以把规定的预备合模压力赋予由前述注射装置注射到前述成形空间内的成形材料的方式控制合模装置的预备合模控制部；在前述注射工序后，对合模装置进行控制，把规定的复制合模压力赋予由注射装置注射到前述成形空间内的成形材料、以便复制成所需的薄壁成形品的形状的复制合模控制部。

优选地，还备有使前述元负荷流入控制部、前述预备合模控制部和前述复制合模控制部分别只在给定的时间动作用的定时器控制回路。

前述各个控制部也可以融合形成为一个整体。

附图说明

图1A及图1B是表示在根据本发明的薄壁成形品的注塑挤压成形方法中，在合模保持工序(包括无负荷流入工序及预备合模工序)和合模压缩工序(包括复制合模工序)中，进行合模压力多级控制的合模压力的指令波形，图1A表示当合模保持工序为合模压力两级控制时，开始的步骤为无负荷流入工序时的情况，图1B表示当合模保持工序为合模压力四级控制时，第二个步骤为无负荷流入工序时的情况。

图2是表示用于根据本发明的薄壁成形品的注塑挤压成形方法的注塑挤压成形装置的主要结构的图示。

图3是表示在现有技术的薄壁成形品的注塑挤压成形过程中，合模保持工序和合模压缩工序中的合模压力的指令波形的图示。

具体实施方式

下面，参照附图详细说明本发明的实施方式。

在图1A和图1B中，横轴表示在一对金属模的接触状态下注射开始后所经过的时间，纵轴表示合模压力。

在图1A所示的实施方式中，合模保持工序中的合模压力被控制成P0和P1两级。这里，合模压力P0在T11的期间内保持，合模压力P1在时间T12的期间内保持。

合模压力P0实际上是基本接近于零的值。移动压模板被流入到模槽内的熔融树脂推回，不抗拒移动压模板的所述移动地使合模装置侧的模具开闭驱动机构和合模驱动机构处于无负荷状态。即，合模压力P0相当于移动压模板后退时的惯性及滑动部分的阻力。从而，熔融树脂在时间T11的期间内，可以一面极力抑制成为双折射和弯曲的原因的剪切力，一面流入模槽内扩展。

在经过时间T11之后的时间T12的期间，作为合模压缩工序中的记录坑等的复制的准备阶段，给予规定的合模压力。然后，切换到注射侧的保压，转移到合模压缩行程，通过在时间T13的期间内给予合模压力P2，完成复制。

在图1B所示的状态下，分四个阶段控制合模保持工序。进而，相当于前述无负荷状态的合模压力P0的状态不是从注射开始，而是只在经过时间T1后的时间T22的期间内维持。图1A和图1B中的各个时间T11，T12，T13，T21，T22，T23，T24，T25由合模控制装置预先设定，利用定时器回路进行控制。

图2表示为完成图1A及图1B所示的合模保持工序中的多级控制用的注射侧装置的主要部分。在图2中，参考标号10是设置在注塑成形机的基座(图中未示出)上的固定压模板。在固定压模板10的左端面上，安装固定有固定金属模14。STMP是作为复制用原版的压模。参考标号12是移动压模板。在移动压模板12的右端面上，安装固定有移动金属模16。在移动压模板12的中心部的右方，设置冲裁成形的盘的中心部的冲裁冲头18。冲裁冲头18的左方端部与油压缸的活塞形成一个整体。进而，贯通冲裁冲头18的中心部地设置挤压杆20。挤压杆20的左方端部与另一个油压缸的活塞成一整体地形成。省略对于向上述各油压缸供应压力油用的管路及切换阀等的详细说明。

在移动压模板12的左方上配置合模油压缸22，并固定在注塑成形机的基座(图中未示出)上。移动压模板12的外周可滑动地安装在合模油压缸22的缸体的外筒部22A的内侧。形成压力油供应用管路24A的筒状体24安装固定到合模油压缸22的中心部的左方侧。筒状体24的右方部以其端部在形成于移动压模板12内的油室26内开口的方式配置。参考标号28，30分别是合模油压缸22内的油室，由移动压模板12左端的粗直径部12A隔开。油室30用于将合模压力给予移动压模板12。油室28是为了在模具开闭动作时使移动压模板12向后退侧(图2中的Z方向的左方侧)移动而形成的。

参考标号32是经由构件36安装固定到合模油压缸22上的油槽。参考标号34是固定在配置于油槽32内的油压缸38的活塞杆下端上的阀体。通过控制阀体34的上表面与构件36的下表面之间的间隙，控制油室30与油槽32的连通。参考标号40是切换阀单元。切换阀单元40通过响应由注塑成形机用控制装置50内的合模装置用控制部52给出的控制信号SG1，控制向油压缸38内的压力油的供应，从而操作阀体34的开闭。

参考标号42是检测油室30的压力的传感器。进而，参考标号44是双向切换阀。双向切换阀44的切换指令用的控制信号SG2由合模装置用控制部52给出。参考标号46是伺服阀。从可变泵70来的压力油连接到伺服阀46的P开口上。伺服阀46的A开口连接到油室28的开口60上。此外，伺服阀46的B开口连接到前述筒状体24的开口64及双向切换阀44上。输入到伺服阀46的控制信号SG3也由合模装置用的控制部52给出。参考标号48是双向切换阀。双向切换阀48的开口P、T相互连通。此外，双向切换阀48的开口A与伺服阀46的开口B，双向切换阀48的开口B与伺服阀46的开口A分别连通。双向切换阀48的切换指令用控制信号SG4也由合模装置用控制部52给出。

前述注塑成形机用控制装置50的合模装置控制部52具有定时器回路54。定时器回路54在由设定部56设定的图1A及图1B所示的T11至T25的各个时间结束的时刻输出所需的控制信号。此外，传感器42的输出信号给予合模装置控制部52，用于形成合模压力的控制用信号。

下面，对上述图2所示的装置的动作进行说明。

图2所示的移动压模板12对应于开模状态，位于Z方向的左端的位置处，即，位于后退的终点位置处。从该状态，操作模具开闭驱动机构进行闭模动作。具体地说，利用控制信号SG1，将压力油供应给切换阀单元40的开口A。借此，阀体34向下方移动，油槽32和油室30连通。在这种状态下，伺服阀46被切换到左方的位置处。这样，将由开口B来的压力油从开口64经由筒状体24的管路24A供应给油室26。借此，移动压模板12向右方移动。同时，油室28内的压力油从开口60被排出到伺服阀46的开口A，经过油槽开口T返回到油槽。此外，在油室30内，伴随着移动压模板12的移动，供应油槽32的油。即，油室28，26及30，筒状体24的管路24A，阀体34及伺服阀46构成本发明的模开闭驱动机构。此外，油室30，阀体34，双向切换阀44及伺服阀46构成本发明的合模驱动机构。

当前述闭模动作结束时，移动金属模16与固定金属模14接触。在这种状态下，由合模控制装置52给出控制信号SG1，切换阀单元40将压力油供应给开口B，使阀体34上升，隔绝油室30与油槽支承体32的连通。同时，由合模控制装置52给出控制信号SG2，双向切换阀44被切换到右方位置。与此同时，伺服阀46借助从合模控制装置52来的控制信号SG3成为中立位置。进而，双向切换阀48借助控制信号SG4被切换到右方位置。在这种状态下，油室26及油室28分别通过双向切换阀48的开口A和开口B与图中未示出的油槽连通。此外，油室30也经由双向切换阀44以及双向切换阀48的开口A与图中未示出的油槽连通。从而，移动压模板12处于无负荷状态。

在这种状态下，例如，图1A所示的合模保持工序开始。即，当在注射装置170侧注射、填充开始时，由于流入到模槽内的熔融树脂，移动压模板12受到向左方(向打开模具的方向)的力。借此，油室30内的油如上面所述的那样，经由双向切换阀44及双向切换阀48的开口A返回到图中未示出的油槽。此外，油室26的油通过管路24A及开口64返回到双向切换阀48的开口A。另一方面，由于如上面所述，油室28经由双向切换阀48的开口B与图中未示出的油槽连通，所以将该油槽的油向油室28供应。

在这种状态下，当经过时间T1时，由合模控制这种52给予控制信号SG4，双向切换阀48被从其右方位置切换到左方位置(示于图2)。进而，从图中未示出的泵来的压力油由图中未示出的电磁溢流阀控制，经由双向切换阀44，单向阀及开口62而供应给油室30。同时，也经由开口64将该压力油供应给油室26。

当在这种状态下经过时间T2时，合模保持工序结束，接着开始合模压缩行程。即，从图中未示出的泵来的压力油经由图中未示出的电磁溢流阀被控制在合模压力P2。

在这种状态下进而经过时间T3时，向盘的表面上的复制完毕。

然后，驱动冲裁冲头18，接着，输出开模指令。与该开模指令相对应，阀体34成为连通状态。进而，伺服阀46处于右方位置，压力油从伺服阀46的开口A出来，通过开口60被供应给油室28。另一方面，从油室26返回的油经过开口64及伺服阀46的开口B返回到油槽。

在开模动作的中途或开模的终点，驱动杆20。借此，将盘的中心部从作为成形品的盘上分离出来。开模动作结束后，利用制品取出装置(图中未示出)将移动金属模16上的盘取出。

在图1B所示的合模保持工序的情况，基本上和图1A所示的合模保持工序的情况相同。即，令阀体34处于被隔断的状态，双向切换阀44位于右方的位置处。同时，在时间T1，T3，T4，T5的期间，从合模控制装置52分别给出控制信号，使得双向切换阀48处于左方位置。另一方面，在时间T2的无负荷状态，从合模控制装置52给出控制信号，以便使双向切换阀48处于右方位置。

以上说明的图2的装置具有利用油压的合模装置的模具开闭驱动机构和合模驱动机构。但是，本发明的采用并不局限于油压方式。例如，在电动注塑成形机中，也可以采用本发明。但是，在电动注塑成形机中使用肘节机构的情况下，为了不妨碍该肘节的无负荷状态，有必要积极地控制合模用伺服马达。

此外，以上所说明的图2的装置是多级控制合模保持工序中合模压力的装置，但也可以多级控制合模压缩工序中的合模压力。

Claims

1.一种注塑挤压成形方法，采用注塑成形机注塑挤压成形薄壁成形品，所述注塑成形机包括：

形成成形空间的一对移动金属模和固定金属模；

安装在前述移动金属模上的移动压模板；

安装在前述固定金属模上的固定压模板；

向前述成形空间注射成形材料的注射装置；

在使前述移动压模板相对于前述固定压模板前进后退的同时、在前述注射装置向前述成形空间注射成形材料的期间内、可以控制由前述移动压模板向前述固定压模板上施加的合模压力的合模装置；

其特征为，该方法包括：

使前述移动金属模与前述固定金属模接触形成成形空间的空间形成工序；

利用前述注射装置将成形材料注射到前述成形空间内的注射工序；

在前述注射工序中，对接受所述成形材料的合模装置进行控制，以便不对用前述注射装置注射到前述成形空间内的成形材料施加实质的流入阻力的无负荷流入工序；

在前述注射工序中，以把规定的预备合模压力赋予由前述注射装置注塑到前述成形空间内的成形材料的方式控制合模装置的预备合模工序；

在前述注射工序后，对合模装置进行控制，把规定的复制合模压力赋予由注射装置注塑到前述成形空间内的成形材料、以便复制成所需的薄壁成形品的复制合模工序。

2.如权利要求1所述的方法，其特征为，前述无负荷流入工序，前述预备合模工序以及前述复制合模工序分别只在给定的时间实施。

3.如权利要求2所述的方法，其特征为，前述各个给定的时间的过程由定时器判断。

4.如权利要求1所述的方法，其特征为，在前述无负荷流入工序之前，实施一面给予由前述注射装置注射到前述成形空间的成形材料以规定的流入阻力，一面控制将要接受该成形材料的合模装置的有负荷流入工序。

5.一种注塑挤压成形装置，其特征为，所述装置配备有：

形成成形空间的一对移动金属模及固定金属模；

安装在前述移动金属模上的移动压模板；

安装在前述固定金属模上的固定压模板；

向前述成形空间注射成形材料的注射装置；

在前述成形材料的注射过程中，对接受所述成形材料的合模装置进行控制，以便不对用前述注射装置注塑到前述成形空间内的成形材料施加实质的流入阻力的无负荷流入控制部；

在前述成形材料的注射过程中，以把规定的预备合模压力赋予由前述注射装置注射到前述成形空间内的成形材料的方式控制合模装置的预备合模控制部；

在注射了前述成形材料后，对合模装置进行控制，把规定的复制合模压力赋予由注射装置注射到前述成形空间内的成形材料、以便复制成所需的薄壁成形品的形状的复制合模控制部。

6.如权利要求5所述的注塑挤压成形装置，其特征为，前述无负荷流入控制部进一步配备有分别使前述预备合模控制部和前述复制合模控制部仅在给定的时间动作用的定时器设定控制回路。

7.一种控制装置，用于控制注塑成形机，所述注塑成形机备有：

形成成形空间的一对移动金属模及固定金属模；

安装在前述移动金属模上的移动压模板；

安装在前述固定金属模上的固定压模板；

向前述成形空间注射成形材料的注射装置；

其特征为，它配备有：

8.如权利要求7所述的控制装置，其特征为，还备有使前述无负荷流入控制部、前述预备合模控制部及前述复制合模控制部分别只在给定的时间动作用的定时器设定回路。