CN1715034A

CN1715034A - 注塑成形用模具及注塑成形装置

Info

Publication number: CN1715034A
Application number: CNA2005100822789A
Authority: CN
Inventors: 关原干司; 内藤笃; 奥村佳弘
Original assignee: Konica Minolta Opto Inc
Current assignee: Konica Minolta Opto Inc
Priority date: 2004-06-29
Filing date: 2005-06-29
Publication date: 2006-01-04
Anticipated expiration: 2025-06-29
Also published as: US20050287243A1; US7708550B2; CN1715034B

Abstract

本发明是由可动侧模具(10)和固定侧模具(20)构成的注塑成形用模具及具有该模具的注塑成形装置。这些模具(10、20)由模具母材(11、12、21、22)构成，形成横浇口(15)、浇口(16)及型腔(30)。浇口(16)作为凹部形成于设置在母材(11、12)及母材(21、22)处的套筒状的绝热构件(13、23)的相对的端面上。通过对浇口部分进行绝热，在保压工序中能抑制浇口部分中的树脂的温度降低，在时间段ΔA中能继续具有流动性的状态。故能提高复制性，并能实现缓和因树脂的收缩引起的应力。

Description

注塑成形用模具及注塑成形装置

技术领域

本发明涉及注塑成形用模具及注塑成形装置，尤其涉及对透镜等小型轻量的光学元件进行成形用的注塑成形用模具及注塑成形装置。

背景技术

近年来，随着树脂材料及注塑成形技术的发展，开发出各种小型轻量的树脂制透镜，作为光拾波装置及移动电话等的光学元件的需要高涨起来。对于这种树脂制透镜，要求能对衍射光学元件等的微细形状及平滑面高精度地进行复制的模具。

一般，由于模具的浇口部分较细，故在树脂向型腔完成充填后的保压工序中，充填在浇口部分的树脂较快地固化。因此，对型腔内的树脂的保压减少而使弥补收缩部分的树脂的供给不足，在成形品中，表面的微细形状及平滑面的面精度降低(复制性降低)，产生因由树脂的收缩引起的向中心部分的拉伸应力而使双折射变大等的问题。

在专利文献1中，揭示了一种为获得高的面精度及残留变形少的光学元件用的模具。该模具，除了配置浇口的侧面部分以外，将构成其它的侧面部分的模具构件作成滑动结构，就能使成形品顺利地脱模。但是，在该模具中，不能应对因在前述的浇口部分中的树脂固化引起的复制性的降低及因在型腔内的树脂的收缩引起的拉伸应力的增大。

[专利文献1]日本专利特开2002-187168号公报

发明内容

本发明的目的在于，通过抑制浇口部分中的树脂的温度降低，提供能提高复制性、并能实现缓和因树脂的收缩引起的应力的注塑成形用模具及注塑成形装置。

为了达到以上目的，本发明的注塑成形用模具，其特征在于，具有：材料成形用的型腔；向所述型腔内供给材料用的横浇口；构成将所述横浇口与所述型腔分隔的浇口的模具母材；被设在构成所述模具母材的所述浇口的浇口部分的绝热部。

又，本发明的注塑成形装置，具有可动侧模具和固定侧模具，其特征在于，在所述可动侧模具和所述固定侧模具的至少一方，包含以下的结构：材料成形用的型腔；向所述型腔内供给材料用的横浇口；构成将所述横浇口与所述型腔分隔的浇口的模具母材；被设在构成所述模具母材的所述浇口的浇口部分的绝热部。

所述绝热部，例如，由设在模具母材中的套筒状构件或芯片状构件构成，也可以是形成于浇口部分上的被膜。套筒状构件及芯片状构件，可由不锈钢、钛合金、镍合金或陶瓷的任1种形成。作为绝热部的被膜，能用陶瓷的熔射膜、金属的镀膜、钛系的蒸镀膜或树脂的涂布膜来形成。

对于本发明的注塑成形用模具及注塑成形装置，由于对浇口部分进行绝热，故在树脂向型腔充填后的保压工序中，能抑制在浇口部分所充填的树脂的温度降低，稍微推迟固化的时间。这意味着，在保压工序中浇口部分的树脂具有流动性，能对在型腔内的收缩部分供给补充用的树脂。因此，在成形品中表面的微细形状及平滑面的面精度不会降低，能提高复制性。又，能缓和因树脂的收缩引起的向中心部分的拉伸应力，获得双折射减少的高性能的成形品(光学元件)。

附图说明

图1表示本发明实施例1的模具，(A)是剖视图，(B)是可动侧模具的俯视图。

图2是表示前述实施例1的变形例的剖视图。

图3表示本发明实施例2的模具，(A)是剖视图，(B)是可动侧模具的俯视图。

图4表示本发明实施例3的模具，(A)是剖视图，(B)是可动侧模具的俯视图。

图5是表示使用本发明的模具的注塑成形工序中的模具内的树脂温度变化的曲线图。

图6表示在注塑成形的保压工序中的树脂的状态，(A)是使用本发明的模具时的说明图，(B)是使用以往的模具时的说明图。

具体实施方式

以下，参照附图对本发明的注塑成形用模具及注塑成形装置的实施例进行说明。另外，在表示各实施例的附图中，对通用的构件标上相同的符号，并省略重复的说明。

[实施例1，参照图1和图2]

实施例1的模具1A，如图1所示，由可动侧模具10和固定侧模具20构成。可动侧模具10，由母材11、12和套筒状的绝热构件13构成。固定侧模具20，由母材21、22和套筒状的绝热构件23构成。型腔30由母材(型芯)12、22的相互相对的端面和绝热构件13、23的缘部构成。

又，在母材11、21的分割面的一侧部形成有横浇口15。并且，在绝热构件13、23上形成有从横浇口15至型腔30的浇口16。即，浇口16作为凹部形成于绝热构件13、23的相互相对的端面上。

另外，型腔30的表面与透镜等的成形品的规定形状对应地进行精加工，也可以用镀镍等来形成表面加工层。

母材11、12、21、22，使用作为通常的模具基本金属材料的不锈钢等的金属材料来制作。例如，在将马氏体系不锈钢(日本JIS标准SUS420J2)作为材料时，其热传导率为27W/m·K。

绝热构件13、23，使用热传导率比母材11、12、21、22低的各种材料，使用热传导率为20W/m·K以下的材料为合适。例如是铁素体系不锈钢(热传导率17W/m·K)、奥氏体系不锈钢(13W/m·K)、钛合金(Ti-6Al-4V、热传导率7.5W/m·K)、镍合金(因科镍铬铁合金、热传导率15W/m·K)、作为陶瓷的氮化硅(Si₃N₄、20W/m·K)或钛酸铝(Al₂O₃·TiO₂、1.2W/m·K)等。当然，可使用这些以外的材料，陶瓷可使用各种组成的材料，金属使用不锈钢合金、钛合金、镍合金为合适。又，也可以是聚酰亚胺树脂等的有机系材料(耐热聚合体)。

图2表示前述实施例1的模具1A的变形例。该模具1A’，仅对可动侧模具10设置套筒状的绝热构件13，从固定侧模具20中将绝热构件省略。

以下说明的本发明的作用效果，通过设置绝热构件13、23来发挥，但即使在仅对可动侧模具10设置绝热构件13的场合也能发挥。反之，也可以仅对固定侧模具20设置绝热构件23。

[实施例2，参照图3]

实施例2的模具1B，如图3所示，在模具母材11、21中设置芯片状的绝热构件14、24。型腔30由母材(型芯)12、22的相互相对的端面构成。

又，从在母材11、21的分割面一侧部所形成的横浇口15至型腔30的浇口16，作为凹部形成于绝热构件14、24的相互相对的端面上。

母材11、12、21、22的材料就是如前述实施例1中所说明的。芯片状的绝热构件14、24的材料也能使用实施例1中说明的热传导率较低的不锈钢、钛合金、镍合金、陶瓷等。

又，在本实施例2中，与图2所示的变形例同样，也可以仅对可动侧模具10设置芯片状的绝热构件14。以下说明的本发明的作用效果，通过设置绝热构件14、24来发挥，但即使在仅对可动侧模具10设置绝热构件14的场合也能发挥。反之，也可以仅对固定侧模具20设置绝热构件24。

[实施例3，参照图4]

实施例3的模具1C，如图4所示，是通过在作为凹部形成于模具母材11、21上的浇口16的内面将绝热构件作为被膜来形成。该绝热被膜，作为陶瓷的熔射膜；镍、钴等的金属镀膜；氮化钛等的钛系的蒸镀膜；聚酰亚胺树脂(热传导率0.28W/m·K)等的耐热性聚合体的涂布膜来形成。母材11、12、21、22的材料是如前述实施例1中所说明的。

又，在本实施例3中，也与图2所示的变形例同样，也可以仅对可动侧模具设置绝热被膜。以下说明的本发明的作用效果，通过设置绝热被膜来发挥，但即使在仅对可动侧模具10设置绝热被膜的场合也能发挥。反之，也可仅对固定侧模具20设置绝热被膜。

[成形工序，参照图5和图6]

这里，对使用所述模具1A～1C的注塑成形的工序进行说明。

图5表示沿时间(横轴)的模具内的树脂温度变化。图5中，曲线a表示在浇口16的中心部分的树脂温度变化，曲线b表示在型腔30的中心部分的树脂温度变化。又，曲线c用于比较，表示在未设置绝热构件的以往的模具浇口的中心部分的树脂温度变化。

成形方法是，首先将规定温度下熔融的树脂(例如，非晶质聚烯烃树脂)从横浇口15通过浇口16充填至型腔30内，当完成充填时立即进入保压工序。保压工序是为了弥补因温度降低使充填在型腔30中的树脂稍微收缩的部分而对树脂预先保持规定压力的工序。在保压工序后进入冷却工序(自然冷却)，在至少树脂(成形品)的表面降低至热变形温度以下的时刻将成形品从模具取出。

树脂的温度从刚充填完成后开始下降。在未设置绝热构件的以往的模具中，如图5中的曲线c所示，在保压工序中，浇口16部分的树脂降低至玻璃化转变点温度以下(参照点B)开始固化。图6(B)表示该状态，在横浇口15的中心部分31和型腔30的中心部分33的树脂为玻璃化转变点温度以上，保持着流动性。但是，由于浇口16部分的树脂固化而基本上失去流动性，故对型腔30内的树脂不施加保压，就不能供给对收缩部分进行弥补的树脂。因此，在成形品中，表面形状的复制性降低，存在着因收缩引起的向中心部分的拉伸应力而使双折射率变大等的不良情况。

与此相反，在前述模具1A～1C中，由于在浇口16部分设置绝热构件，故如图5中的曲线a所示，在到达保压工序完成后的点A时，浇口16部分的树脂降低至玻璃化转变点温度以下，开始固化。图6(A)表示从所述点B至点A的时间差ΔA中的树脂状态，不仅横浇口15的中心部分31、型腔30的中心部分33的树脂，即使浇口16的中心部分32的树脂也为玻璃化转变点温度以上，保持着流动性。

这样，由于在保压工序中浇口16部分的树脂保持着流动性，故对型腔30中的收缩部分进行弥补的树脂通过浇口16加以补充。因此，在成形品中表面的微细形状及平滑面的面精度不会降低，能提高复制性。又，因树脂的收缩引起的向中心部分的拉伸应力得到缓和，能获得双折射减少且高性能的成形品(光学元件)。

顺便说，在说明非晶质聚烯烃树脂的玻璃化转变点温度的具体例时，例如，日本ゼオン公司制ZEONEX的E48R是139℃，同一ZEONEX的330R是123℃。另外，日本三井石油化学工业公司制APEL的APL5014是135℃，日本JSR公司制ARTON的FX4727是125℃。

[仅在单侧设置绝热构件的情况]

另外，在浇口16部分设置绝热构件的形态，如图1、图3和图4所示，最好设置在可动侧模具10和固定侧模具20的双方。但是，如图2所示，即使是仅在可动侧或固定侧的任一方的模具上设置的情况下，也具有抑制浇口部分的树脂温度降低的效果。

浇口16的形状，通常也有以均等的大小分配为可动侧和固定侧的情况，但也有该分配不均等的情况。在仅对可动侧或固定侧任一方的模具设置绝热构件的场合，最好是设置在浇口16的形状分配较大的可动侧或固定侧的模具上。

[其它实施例]

另外，本发明的注塑成形用模具及注塑成形装置不限于前述实施例，在其宗旨的范围内能进行各种变更。

尤其，模具结构的细部可以是任意的，作为使用材料，前述实施例中所示的具体的材料当然是例示。又，在图1～图4中，也可以是模具10为固定侧、模具20为可动侧。或者也可以是具有中间模具构件的套筒比率(日文：スリ一プレ一ト)方式的成形用模具。

Claims

1、一种注塑成形用模具，其特征在于，具有：材料成形用的型腔；向所述型腔内供给材料用的横浇口；构成将所述横浇口与所述型腔分隔的浇口的模具母材；被设在构成所述模具母材的所述浇口的浇口部分的绝热部。

2、如权利要求1所述的注塑成形用模具，其特征在于，所述材料是树脂。

3、如权利要求1或2所述的注塑成形用模具，其特征在于，所述绝热部，由将构成所述型腔用的型芯围住的套筒状构件构成。

4、如权利要求1或2所述的注塑成形用模具，其特征在于，所述绝热部由设在所述模具母材中的芯片状构件构成。

5、如权利要求1或2所述的注塑成形用模具，其特征在于，所述绝热部是形成于所述浇口部分上的被膜。

6、如权利要求5所述的注塑成形用模具，其特征在于，所述被膜是陶瓷的熔射膜、金属的镀膜、钛系的蒸镀膜或树脂的涂布膜。

7、如权利要求1或2所述的注塑成形用模具，其特征在于，所述绝热部使用热传导率比所述模具母材低的材料构成。

8、如权利要求1或2所述的注塑成形用模具，其特征在于，所述绝热部使用热传导率为20W/m·K以下的材料构成。

9、如权利要求8所述的注塑成形用模具，其特征在于，所述绝热部由不锈钢、钛合金、镍合金或陶瓷的任1种构成。

10、一种注塑成形装置，具有可动侧模具和固定侧模具，其特征在于，

在所述可动侧模具和所述固定侧模具的至少一方，包含以下的结构：

材料成形用的型腔；向所述型腔内供给材料用的横浇口；构成将所述横浇口与所述型腔分隔的浇口的模具母材；被设在构成所述模具母材的所述浇口的浇口部分的绝热部。