JP2003334851A

JP2003334851A - 熱可塑性樹脂の成形方法及び成形装置

Info

Publication number: JP2003334851A
Application number: JP2002147545A
Authority: JP
Inventors: Atsushi Yusa; 敦遊佐
Original assignee: Hitachi Maxell Ltd
Current assignee: Maxell Holdings Ltd
Priority date: 2002-05-22
Filing date: 2002-05-22
Publication date: 2003-11-25
Anticipated expiration: 2022-05-22
Also published as: JP3893080B2

Abstract

(57)【要約】【課題】樹脂内部の分子配向や歪みを抑制し且つ樹脂
表面に微細な金型パターンを転写するための熱可塑性樹
脂の成形方法及びその成形装置を提供する。【解決手段】金型に溶融樹脂を射出充填して成形を行
う。溶融樹脂は、予めＣＯ_２が充填されたチャンバー内
で、上面が開放された金型容器に射出充填される。金型
容器は、溶融樹脂が充填される際の流動抵抗が極めて低
いので、容器内で溶融樹脂の圧力差は生じない。予めチ
ャンバー内に充填されたＣＯ_２は溶融樹脂に対して可塑
材として機能することにより、溶融樹脂の粘性が低く保
たれる。溶融樹脂が金型の端部まで充分に広がると共
に、金型容器の底面に形成されている成形パターン内部
にまで十分に溶融樹脂が侵入する。この状態で、プレス
金型を用いて金型容器の開放面を閉鎖すると共に、溶融
樹脂を加圧することにより、型締めが行われる。この溶
融樹脂を冷却することにより、熱可塑性樹脂を得ること
ができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、熱可塑性樹脂の成形方
法及び成形装置に関する。

【０００２】

【従来の技術及び発明が解決しようする課題】これまで
一般に知られている熱可塑性樹脂の射出成形方法におい
ては、キャビティを型締めによって閉じた状態で溶融樹
脂を射出充填する。この場合、特に、薄肉で大きな表面
積を有する成形品を成形しようとすると、溶融樹脂の充
填口とキャビティ末端部とでは樹脂内の圧力差が大きく
なる。このとき、キャビティ末端部に至るまで溶融樹脂
を充填するには、溶融樹脂の射出充填圧を高くする必要
がある。これに伴い、その充填圧に耐え得るキャビティ
の型締め圧が必要となるが、型締め圧を高くすることで
充填される溶融樹脂の流動抵抗が増し、キャビティ内に
おける圧力差をさらに増大させる要因となる。これによ
り、成形品の分子配向や歪みといった問題が生じてい
た。

【０００３】この問題を解決する手段として、射出圧縮
成形法が知られている。この射出圧縮成形法では、キャ
ビティに溶融樹脂を充填する際に、キャビティ容積を一
時的に増大させることにより溶融樹脂内部の圧力を低く
維持し、所定量の溶融樹脂の充填が完了した後に、型締
め機構等を利用して溶融樹脂を加圧圧縮する。これによ
り、樹脂の分子配向の発生が抑制され且つ残留応力の少
ない成形品を得ることができる。しかしながら、この方
法では、微細な金型パターンを溶融樹脂に転写する場
合、金型パターン内部に溶融樹脂が十分に侵入せずに、
金型パターンの溶融樹脂への十分な転写が得られない。

【０００４】本発明の目的は、樹脂内部の分子配向や歪
みを抑制し且つ樹脂表面に微細な金型パターンを転写す
るための熱可塑性樹脂の成形方法及びその成形装置を提
供することにある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明の第１の態様によ
れば、金型に溶融樹脂を充填することにより熱可塑性樹
脂を成形する方法であって、ＣＯ_２が充填されたチャン
バー内に配置され且つ上面が開放された金型容器に溶融
樹脂を充填することと；金型容器に充填された溶融樹脂
を、プレス金型を用いて加圧することを含む熱可塑性樹
脂の成形方法が提供される。

【０００６】本発明においては、溶融樹脂を金型に射出
充填して成形を行う射出成形を行う。溶融樹脂は、予め
ＣＯ_２が充填されたチャンバー内で、上面が開放された
金型容器に射出充填される。金型容器は、上面が開放さ
れていることにより、溶融樹脂が充填される際の流動抵
抗が極めて低いので、容器内で溶融樹脂の圧力差は殆ど
生じない。予めチャンバー内に充填されたＣＯ_２は溶融
樹脂に対して可塑材として機能することにより、溶融樹
脂の粘性が低く保たれる。溶融樹脂の低流動抵抗及び低
粘性により、溶融樹脂が金型の端部まで充分に広がると
共に、金型容器の底面に形成されている成形パターン内
部にまで十分に溶融樹脂が侵入する。次いで、プレス金
型を用いて金型容器の開放面を閉鎖すると共に、溶融樹
脂を加圧することにより、型締めが行われる。溶融樹脂
の表面が金型容器及びプレス金型によって冷却され固化
することにより、金型パターンが溶融樹脂表面に転写さ
れる。この状態で溶融樹脂を冷却することにより、熱可
塑性樹脂を成形することができる。なお、本発明では、
射出充填される溶融樹脂に予め加圧ＣＯ_２が含浸されて
いることが望ましい。溶融樹脂内部に予め含浸させた加
圧ＣＯ_２においても、溶融樹脂に対して可塑材として機
能するので、溶融樹脂の粘性をさらに低く保つことがで
きる。

【０００７】本発明では、溶融樹脂をプレス金型で加圧
する工程は、ＣＯ_２を充填したチャンバー内で行っても
よく、あるいは別の場所に金型容器を移送して行っても
よい。

【０００８】本発明の第２の態様によれば、金型に溶融
樹脂を充填することにより熱可塑性樹脂を成形する方法
であって、ＣＯ_２が充填されたチャンバー内に配置され
且つ上面が開放された金型容器に溶融樹脂を充填するこ
とと；上記溶融樹脂が充填された金型を回転させること
を含む熱可塑性樹脂の成形方法が提供される。

【０００９】本発明においては、溶融樹脂を金型に射出
充填して成形を行う射出成形を行う。溶融樹脂は、予め
ＣＯ_２が充填されたチャンバー内で、上面が開放された
金型容器に射出充填される。金型容器は、上面が開放さ
れていることにより、溶融樹脂が充填される際の流動抵
抗が極めて低いので、容器内で溶融樹脂の圧力差は殆ど
生じない。予めチャンバー内に充填されたＣＯ_２は溶融
樹脂に対して可塑材として機能することにより、溶融樹
脂の粘性が低く保たれる。溶融樹脂の低流動抵抗及び低
粘性により、溶融樹脂が金型の端部まで充分に広がると
共に、金型容器の底面に形成されている成形パターン内
部にまで十分に溶融樹脂が侵入する。さらに、金型容器
を回転ステージ等を用いて回転させて金型容器上の溶融
樹脂の厚みを均一にする。この状態で溶融樹脂を冷却す
ることにより、熱可塑性樹脂の薄膜を成形することがで
きる。なお、本発明では、射出充填される溶融樹脂に予
め加圧ＣＯ_２が含浸されていることが望ましい。溶融樹
脂内部に予め含浸させた加圧ＣＯ_２においても、溶融樹
脂に対して可塑材として機能するので、溶融樹脂の粘性
をさらに低く保つことができる。

【００１０】本発明の第３の態様によれば、熱可塑性樹
脂を成形する装置であって、上面が開放された金型容器
と；上記金型容器を収容するためのチャンバーと；上記
チャンバー内にＣＯ_２を供給するＣＯ_２供給部と；ＣＯ
_２が供給された上記チャンバー内に収容された金型容器
に上記溶融樹脂を充填するための射出充填装置と；上記
金型容器に射出充填された溶融樹脂を加圧するための加
圧装置と；を有することを特徴とする熱可塑性樹脂を成
形する装置が提供される。

【００１１】本発明の成形装置では、ＣＯ_２が充填され
たチャンバー内で、射出充填装置により金型容器に溶融
樹脂が充填される。ＣＯ_２は溶融樹脂に対して可塑剤と
して機能するので溶融樹脂の粘性は低く保たれる。ま
た、金型容器は上面が開放されているので、溶融樹脂が
金型容器に流れ込む際の流動抵抗は低くなる。それゆ
え、溶融樹脂を、金型容器の転写パターンの全面に極め
て容易に且つ素早く行き渡らせることができる。この
後、例えば、プレスピストンなどの加圧装置で、金型容
器の開放された面を通じて溶融樹脂が加圧され、次い
で、冷却される。

【００１２】本発明においては、射出充填装置と加圧装
置が同一チャンバー内に配置されていることが望まし
い。射出充填装置と加圧装置が同一チャンバー内に配置
されることで、溶融樹脂の金型容器への射出充填と溶融
樹脂の加圧による成形を連続的に行うことができる。ま
た、溶融樹脂が充填された金型容器を射出充填装置から
加圧装置に搬送するための搬送装置をチャンバー内に有
することが望ましい。チャンバー内に搬送装置を用いる
ことで、射出充填装置と加圧装置が同一チャンバー内に
配置される場合及び射出充填装置と加圧装置が異なるチ
ャンバー内に配置される場合のいずれにおいても、金型
容器を装置間で効率良く移動させることができる。さら
に、金型容器底部にスタンパを有することが望ましい。
スタンパを交換することで、様々なパターンを転写した
成形品を形成することができる。

【００１３】本発明の第４の態様によれば、熱可塑性樹
脂を成形する装置であって、上面が開放された金型容器
と；上記金型容器を収容するためのチャンバーと；上記
チャンバー内にＣＯ_２を供給するＣＯ_２供給部と；ＣＯ
_２が供給された上記チャンバー内に収容された金型に上
記溶融樹脂を充填するための射出充填装置と；金型容器
を回転するための回転装置と；を有することを特徴とす
る熱可塑性樹脂を成形する装置が提供される。

【００１４】本発明の成形装置では、ＣＯ_２が充填され
たチャンバー内で、射出充填装置により金型容器に溶融
樹脂が充填される。ＣＯ_２は溶融樹脂に対して可塑剤と
して機能するので溶融樹脂の粘性は低く保たれる。ま
た、金型容器は上面が開放されているので、溶融樹脂が
金型容器に流れ込む際の流動抵抗は低くなる。それゆ
え、溶融樹脂を、金型容器の転写パターンの全面に極め
て容易に且つ素早く行き渡らせることができる。回転装
置は、溶融樹脂が充填された金型容器を回転させるの
で、金型容器内での樹脂の厚さを均一にすることができ
る。

【００１５】本発明においては、上記射出充填装置と上
記回転装置が上記チャンバー内に配置されていることが
望ましい。射出充填装置と回転装置が同一チャンバー内
に配置されることで、溶融樹脂の金型容器への射出充填
と溶融樹脂の回転による成形を連続的に行うことができ
る。

【００１６】

【発明の実施の形態】本発明の実施の形態を、図を用い
て説明するが、本発明はこれに限定されるものではな
い。

【００１７】

【実施例】本発明に用いた熱可塑性樹脂を成形するため
の成形装置を、図１及び２を用いて説明する。本成形装
置は、図２に示すように、主に、チャンバー１、射出充
填部５、型締部４、成形品取出部２１及び移動金型予熱
部２２からなる。なお、図１は、図２におけるＡ’−
Ａ’線の断面を示した図である。

【００１８】チャンバー１は、図２に示すように、直径
１０００ｍｍ、高さ２００ｍｍの円筒状に形成されてい
る。チャンバー１は、円筒の中心軸ＡＸを中心として、
外周部まで放射状に延在する壁１５、１６、１７及び１
８により、その内部が４つのサブチャンバー１１、１
２、１３及び１４に区画されている。壁１５、１６、１
７及び１８は、それぞれ上下動を行う機構（不図示）に
より上下動可能であり、例えば、壁１５、１６が上昇し
ているときにサブチャンバー１１は密閉される。チャン
バー１には、移動金型２０を、チャンバー１の中心軸Ａ
Ｘを中心として回転移動させるための搬送装置１９が設
けられている。搬送装置１９は、中心軸ＡＸ上に位置す
るロータ１００と、ロ―タ１００から放射状に延在する
４本のアーム１０１とを有しており、各アームの先端に
は移動金型２０を把持する不図示のチャックが設けられ
ている。ロータ１００の回転（時計方向）により、移動
金型２０が各サブチャンバー間を移動するときのみ、該
当する壁が下降しサブチャンバー間の雰囲気を連通さ
せ、移動金型２０の移動が完了すると、該当する壁が上
昇し再びサブチャンバー同士を隔離する。図２に示した
ように、ロータ１００の回転により、移動金型２０はサ
ブチャンバー１１〜１４を順次移動して、各サブチャン
バーで作業が行われる。サブチャンバー１１では、移動
金型２０に樹脂の射出成形と型締め（圧縮）が行われ
る。サブチャンバー１２、１４は待機室であり、サブチ
ャンバー１３では成形品の取出し及び移動金型２０の加
熱が行われる。

【００１９】各移動金型２０は、金型用鋼材である日立
金属社製ＨＰＭ３８からなる円筒状の金属容器である。
図３に示すように、移動金型２０の底面２０ａには、所
望の凹凸パターンが形成されたスタンパ２３が、不図示
のスタンパ押えを介して設置されている。

【００２０】図１及び２に示すように、サブチャンバー
１１の上方には、時計回り方向に順に、射出充填部５及
び型締部４が配置されている。射出充填部５及び型締部
４は、このサブチャンバー１１において、移動金型２０
への溶融樹脂の射出充填及び金型の型締めをそれぞれ行
なう。

【００２１】中心軸ＡＸに関してサブチャンバー１１に
対向するサブチャンバー１３内は、成形品取出部２１及
び移動金型予熱部２２が設けられており、サブチャンバ
ー１３の内部が大気圧状態に維持されている。移動金型
予熱部２２における加熱手段として、高周波誘導加熱ま
たはマイクロ波加熱等が用いられる。予め移動金型２０
を加熱することによって、移動金型２０上に射出充填さ
れる溶融樹脂の温度をガラス転移温度以上に維持するこ
とができる。

【００２２】射出充填部５は、図１に示すように、溶融
樹脂の可塑化部２、射出部３及びステージ７０からな
る。可塑化部２及び射出部３は、プリプラ式の射出機構
で構成されている。可塑化部２は先端にあるノズル２’
が水平面に対して斜め下向きとなるように配置されてい
る。可塑化部２は、主にシリンダ３３、スクリュー３７
及びヒーター３６から構成される。スクリュー３７は、
シリンダ３３の内部に配置され、シリンダ３３内に充填
された溶融樹脂を可塑化する。ヒーター３６は、シリン
ダ３３の周囲に配置され、シリンダ３３内で可塑化され
た溶融樹脂の可塑状態を維持するために、シリンダ３３
を加熱する。シリンダ３３の側面には、第１ベントポー
ト３４及び第２ベントポート３５が形成されている。第
１ベントポート３４は、シリンダ３３内で、スクリュー
３７の回転により可塑化された樹脂から発生したモノマ
ー成分等の揮発ガスを、真空ポンプ３２を用いて外部に
排気するために用いられる。また、第２ベントポート３
５は、加圧ＣＯ_２をＣＯ_２ガスボンベ３８から加圧ＣＯ
_２発生装置３９を介して、シリンダ３３内に充填するた
めに用いられる。

【００２３】射出部３は、射出シリンダ４０及びゲート
開閉シリンダ４２で構成されている。射出シリンダ４０
は、可塑化部２の下方に配置され、水平方向に延在す
る。射出シリンダ４０内部には、射出プランジャー４１
が配置され、射出シリンダ４０内に充填された溶融樹脂
を射出する。射出プランジャー４１は、射出シリンダ４
０先端近傍に形成された溶融樹脂供給口４０’から後退
した位置に配置されている。射出プランジャー４１の位
置により、ゲート開閉シリンダ４２を介して移動金型２
０内に射出充填される溶融樹脂の量が決定される。ま
た、射出シリンダ４０の溶融樹脂供給口４０’で射出シ
リンダ４０の内部と可塑化部２のノズル２’とが通じ
る。ゲート開閉シリンダ４２は、射出シリンダ４０の先
端部に隣接して鉛直方向に延在しており、その先端がサ
ブチャンバー１１内部に至っている。ゲート開閉シリン
ダ４２の内部には、ゲート開閉ピストン４５が配置され
ており、ゲート開閉ピストン４５によってゲート開閉シ
リンダ４２内に充填された溶融樹脂がサブチャンバー内
に射出される。また、ゲート開閉シリンダ４２の周囲に
はバンドヒーター４３が設置されており、バンドヒータ
ー４３によってゲート開閉シリンダ４２内に充填された
溶融樹脂の温度制御が行われる。射出シリンダ４０のノ
ズル４０”は、ゲート開閉シリンダ４２と所定の高さ位
置において連通している。ステージ７０は、サブチャン
バー１１内において、ゲート開閉シリンダ４２の下方に
配置される。ステージ７０は、モーター９０上に、モー
ター９０の軸ＢＸを中心に回転可能に設置されている。
ステージ７０上面には、搬送装置（１９）によって搬送
されてきた移動金型２０が載置され、この移動金型２０
上に溶融樹脂が射出充填される。

【００２４】型締部４は、図１に示すように、主に、プ
レスステージ５０、ステージドライバ５１及びプレスシ
リンダ５２からなる。プレスステージ５０は、サブチャ
ンバー１１内部でステージドライバ５１の上面に設置さ
れる。また、プレスステージ５０の上面には、射出充填
部５より搬送装置（１９）により搬送されてきた移動金
型２０が載置される。ステージドライバ５１を駆動させ
ることにより、プレスステージ５０を介して移動金型２
０が上下動する。プレスシリンダ５２は、サブチャンバ
ー１１の上部に設置されている。プレスシリンダ５２の
内部には、シリンダ内を鉛直方向に上下動するプレスピ
ストン５３が設置されている。また、プレスピストン５
３の下面にプレス金型５４が取り付けられている。プレ
ス金型５４は、プレスピストン５３を下降したときに、
移動金型２０の凹部と嵌合して凹部内の樹脂を圧縮す
る。

【００２５】次に、熱可塑性樹脂の成形方法について、
図１及び３を用いて説明する。まず、溶融樹脂の射出充
填工程について説明する。図示しない乾燥機より、射出
充填部５における可塑化部２のホッパ３０に、ポリカー
ボネートからなるペレット（成形材料）が供給される。
次いで、ペレットは、ホッパ３０の周囲に設置されたヒ
ーター３１によって、ホッパ３０内部で加熱され、より
乾燥が促進される。このとき、ホッパ３０内部は真空ポ
ンプ３２により脱気される。次いで、乾燥ペレットは、
可塑化部２のシリンダ３３に供給される。第１ベントポ
ート３４から可塑化時に発生する揮発ガスを真空ポンプ
３２より脱気させ、溶融樹脂を飢餓状態にする。次い
で、溶融樹脂が供給されたシリンダ３３内に、第２ベン
トポート３５から加圧ＣＯ_２を１０ＭＰａの圧力で充填
する。

【００２６】シリンダ３３において加圧ＣＯ_２が充填さ
れた溶融樹脂は、スクリュー３７が回転することによ
り、シリンダ３３のノズル２’を介して、射出シリンダ
４０に充填される。次いで、射出シリンダ４０の射出プ
ランジャー４１を前進（押出）させることによって、射
出シリンダ４０内に供給された溶融樹脂のみが、射出シ
リンダ４０のノズル４０”を介してゲート開閉シリンダ
４２に供給される。射出プランジャー４１の先端が射出
シリンダ４０のノズル４０”まで移動した状態では、溶
融樹脂供給口４０’が射出プランジャー４１によって塞
がれる。これにより、可塑化部２のシリンダ３３内部は
閉塞状態となる。この状態で、シリンダ３３内のスクリ
ュー３７を回転させることにより、シリンダ３３内部に
存在する溶融樹脂の圧力を高く維持することができる。
次いで、ゲート開閉シリンダ４２に供給された溶融樹脂
をバンドヒーター４３で温度制御する。次いで、ゲート
開閉ピストン４５の先端部４６を上昇させることによ
り、ゲート開閉シリンダ４２のゲート４７が開放され、
移動金型２０上に溶融樹脂が充填される。

【００２７】図３は、図１中の符号Ａの部分を拡大した
図である。ゲート開閉シリンダ４２のゲート４７から、
溶融樹脂ＲＳが移動金型２０上に設置されたスタンパ２
３上に充填される。このとき、移動金型２０は上方が開
放された容器であるので、溶融樹脂ＲＳはその流路を制
限されることなく、底面２０ａに設置されたスタンパ２
３上に流れ出す。サブチャンバー１１内部には、ＣＯ_２
ガスボンベ３８から加圧ＣＯ_２発生装置３９を介して供
給されたＣＯ_２が、圧力１０ＭＰａで予め充填されてい
る。このＣＯ_２が、溶融樹脂ＲＳの可塑材として機能す
る。これにより、射出充填された溶融樹脂ＲＳの粘性が
低く保たれる。また、このＣＯ_２により、溶融樹脂ＲＳ
内に含浸されている加圧ＣＯ_２や残留ガスの揮発による
発泡や、空気等が溶融樹脂内に取り込まれることによる
発泡を抑制することができる。さらに、サブチャンバー
１１内のＣＯ_２の圧力を一定に保つことにより、溶融樹
脂ＲＳに予め含浸されている加圧ＣＯ_２の含有量の変化
を抑制できる。これにより、高アスペクト比で微細なパ
ターンを有するスタンパを移動金型２０に設置した場合
においても、パターンの細部に至るまで溶融樹脂を十分
侵入させることができる。

【００２８】次に、溶融樹脂に金型パターンの転写工程
について、図１を用いて説明する。まず、射出充填部５
で溶融樹脂の充填が行われた移動金型２０を、同一サブ
チャンバー内のプレスステージ５０上に搬送装置（１
９）を用いて移動する。次いで、プレスピストン５３を
鉛直方向に押し下げることにより、プレス金型５４を移
動金型２０に嵌合させる。これにより、移動金型２０上
の溶融樹脂が圧縮される。プレス金型５４により、露出
している溶融樹脂の表面がほぼ一様な圧力で圧縮される
ため、溶融樹脂の内部圧力差は殆ど生じない。このとき
のプレス金型５４の表面は、ＣＯ_２を含浸した溶融樹脂
のガラス転移温度以上であることが望ましい。溶融樹脂
はほぼ均等な圧力でプレス金型５４の金型面に接触する
ので、溶融樹脂の表面は一様に冷却され固化する。さら
に、このままの状態で溶融樹脂を冷却し、溶融樹脂内部
を固化させることにより、熱可塑性樹脂の成形が行われ
る。

【００２９】こうして、成形された樹脂成形品は、搬送
装置（１９）により、サブチャンバー１２、１３の順に
移動される。図２に示すように、移動金型２０をサブチ
ャンバー１１からサブチャンバー１３に移動する際に、
まず、サブチャンバー１１と１２の間に位置する壁１６
が下降し、サブチャンバー１１と１２の雰囲気を連通さ
せる。次いで、搬送装置１９によって移動金型２０がサ
ブチャンバー１１からサブチャンバー１２に移送され
る。移動金型２０がサブチャンバー１２に完全に侵入し
た状態で、壁１６が上昇し、サブチャンバー１１と１２
の雰囲気が隔離される。次いで、サブチャンバー１２と
１３の間に位置する壁１７が下降し、サブチャンバー１
２と１３の雰囲気が連通する。搬送装置１９によって、
移動金型２０をサブチャンバー１２からサブチャンバー
１３に移動した後、壁１７を上昇する。こうすること
で、サブチャンバー１１と１３を直接連通させることな
くサブチャンバー１１から１３に移動金型２０を移送す
ることができる。

【００３０】サブチャンバー１３に移送された移動金型
２０は、成形品取出部２１に位置付けられる。成形品取
出部２１では、移動金型２０内で固化した成形品が、図
示しない取出口から装置外に取り出される。次いで、空
となった移動金型２０は、搬送装置１９により移動金型
予熱部２２に移送される。移動金型予熱部２２では、次
の射出成形のために移動金型２０が加熱される。

【００３１】移動金型予熱部２２で加熱された移動金型
２０は、搬送装置１９により、サブチャンバー１４、１
１の順に移動される。まず、サブチャンバー１３と１４
の間に位置する壁１８が下降し、サブチャンバー１３と
１４の雰囲気を連通させる。次いで、搬送装置１９によ
って移動金型２０がサブチャンバー１３からサブチャン
バー１４に移送される。移動金型２０がサブチャンバー
１４に完全に侵入した状態で、壁１８が上昇し、サブチ
ャンバー１３と１４の雰囲気が隔離される。次いで、サ
ブチャンバー１４と１１の間に位置する壁１５が下降
し、サブチャンバー１４と１１の雰囲気が連通する。搬
送装置１９によって、移動金型２０をサブチャンバー１
４からサブチャンバー１１に移動した後、壁１５を上昇
する。こうすることで、サブチャンバー１３と１１を直
接連通させることなくサブチャンバー１３から１１に移
動金型２０を移送することができ、サブチャンバー１３
における移動金型予熱部２２で発生した熱がサブチャン
バー１１に伝わることが防止される。

【００３２】以上のように、移動金型２０を本成形装置
の各動作部間で移動させることにより、一連の成形作業
が行われる。本成形装置の搬送装置１９には、上述の通
り４本のアームが設けられているので、４つの移動金型
をそれぞれの動作部で同時に処理することができる。例
えば、射出充填部において、ある移動金型２０に溶融樹
脂の充填が行われている最中に、溶融樹脂充填の準備段
階として別の移動金型２０が移動金型予熱部２２で加熱
される。このような、装置内部での効率的な作業が行わ
れることにより、成形品のスループットが向上される。

【００３３】

【変形例】本発明における変形例について、図１を用い
て説明する。上記実施例では、移動金型２０に溶融樹脂
を充填した後に、移動金型２０を型締部４に移動し、型
締部４において溶融樹脂の型締めを行ったが、本変形例
では、移動金型２０に溶融樹脂を充填した後に、移動金
型２０を射出充填部５下方に配置した状態で、ステージ
７０に連結したモーター９０を駆動して移動金型２０を
回転させる。金型が回転することにより、移動金型２０
上に射出充填された溶融樹脂は移動金型２０の遠心力の
影響で金型表面全体に広がり、その膜厚が均一となる。
この状態で、ステージ７０に埋設された冷却装置（不図
示）等を用いて冷却することにより、熱可塑性樹脂を形
成することができる。この方法を用いることにより、型
締めすることなく、厚さ０．１ｍｍ程度の薄い成形品を
成形することが可能である。

【００３４】上記実施例及び変形例では、ペレット（成
形材料）として、ポリカーボネートを用いたが、これに
限らず、例えば、ポリエチレン、ポリスチレン、ポリオ
レフィン、ポリアセタール、ポリカーボネート、ポリフ
ェニレンオキシド、ポリメチルペンテン、ポリエーテル
イミド、ＡＢＳ樹脂等、または、それらの共重合体を用
いることができる。特に、ＣＯ_２が溶解することでガラ
ス転移温度が低下する熱可塑性樹脂が望ましい。

【００３５】上記実施例及び変形例では、溶融樹脂の充
填を一箇所のゲートから行ったが、複数のゲートを設け
て、それらのゲートから溶融樹脂の充填を行ってもよ
い。複数のゲートから溶融樹脂を充填した場合、一箇所
のゲートから充填した場合よりも溶融樹脂は移動金型２
０内に一層均一に充填され、一様に冷却される。一又は
複数のゲートを配置する位置を、成形品の形状に合わせ
て適宜調整してもよい。これにより、成形品の形状に応
じて、移動金型への一層効率的な溶融樹脂の充填が可能
となる。

【００３６】上記実施例及び変形例では、サブチャンバ
ー１１とは異なるサブチャンバー１３にて移動金型２０
を予め加熱したが、移動金型２０が載置されるステージ
７０に内蔵したヒーター７１を用いて、サブチャンバー
１１内で移動金型２０を加熱してもよい。また、上記実
施例では、金型パターンの転写工程において、プレス金
型５４に溶融樹脂を接触させて溶融樹脂の表面を温度制
御したが、プレス金型５４が設置されるプレスピストン
５３及び移動金型２０が載置されるプレスステージ５０
にそれぞれ内蔵した、ヒーター７５及び冷却装置７６を
用いて温度制御を行ってもよい。ヒーター７５及び冷却
装置７６を用いてプレス金型５４及び移動金型２０を温
度制御することによって、溶融樹脂が急冷されることを
防止する。これにより、溶融樹脂表面の冷却ムラの発生
や発泡を抑制できる。冷却装置７６として、冷却水を還
流させてもよい。また、電磁弁７７を作動させることに
より、チャンバー内のＣＯ_２をチャンバー外に逃がすこ
とで、溶融樹脂のガラス転移温度を低下させ冷却を促進
させてもよい。

【００３７】溶融樹脂が固化した後またはプレス金型５
４と移動金型２０が嵌合した状態で、サブチャンバー内
のＣＯ_２の入替えを行ってもよい。この入替えは以下の
ような操作で行う。密閉されたサブチャンバー１１を、
電磁弁６０を介して大気開放した後に、電磁弁６１を作
動させることにより、真空ポンプ３２で急速に減圧す
る。次いで、電磁弁６２を作動することにより、加圧Ｃ
Ｏ_２発生装置３９からサブチャンバー１１に加圧ＣＯ_２
を供給する。これにより、サブチャンバー内に発生した
余分な酸素や樹脂からの揮発成分、また、微細パターン
内の残留ガス等を完全に排気することができる。

【００３８】上記実施例では、サブチャンバー内で移動
金型２０を移動させて溶融樹脂の射出充填及び金型パタ
ーンの転写を行ったが、射出充填部５及び型締部４の移
動機構を設けて、移動金型２０を固定した状態で、射出
充填部５及び型締め部４を移動させることにより射出充
填及び金型パターン転写を行ってもよい。さらに、射出
充填部５及び型締め部４をそれぞれ独立したチャンバー
内に設置して、射出充填及び金型パターン転写を行って
もよい。

【００３９】

【発明の効果】本発明においては、溶融樹脂の粘性が均
一且つ低い状態で金型に充填されるので、特に、流動性
の低い成形材料を用いた成形には好適である。また、金
型がチャンバー内で開放された状態で溶融樹脂が充填さ
れるので、大型な成形品を製造する場合においても、溶
融樹脂の充填圧や型締め時の圧力を低くすることがで
き、射出成形装置の構造を簡略化できる。さらに、溶融
樹脂の射出充填後、型締め工程にて金型パターン転写を
行わずに、金型を回転させることにより厚みが均一な成
形品を製造することができるので、さらに射出成形装置
を小型化することができる。

【００４０】また、本発明においては、溶融樹脂の射出
充填の際に、高圧の充填圧や型締圧を必要としないた
め、金型を薄くすることができる。この金型は熱容量が
小さくなり、熱伝導効率も良くなる。したがって、金型
の温度制御が容易であると共に、溶融樹脂の熱が金型に
よって急速に奪われることを抑制し、よって、樹脂内部
の構造が非常に安定した成形品を製造することができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に用いた熱可塑性樹脂成形装置の射出
充填部、型締部及びその下方に位置するサブチャンバー
を概略的に示した断面図である。

【図２】本発明に用いた熱可塑性樹脂成形装置におけ
るチャンバーの概略平面図である。

【図３】本発明に用いた熱可塑性樹脂成形装置の溶融
樹脂の充填の様子を概略的に示した図である。

【符号の説明】

１，１１，１２，１３，１４チャンバー２可塑化部３射出部４型締部５射出充填部１５，１６，１７，１８壁２０移動金型２１成形品取出部２２移動金型予熱部２３スタンパ３３シリンダ４０射出シリンダ４１射出プランジャー４２ゲート開閉シリンダ５０プレスステージ５３プレスピストン５４プレス金型９０モーター

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】金型に溶融樹脂を充填することにより熱
可塑性樹脂を成形する方法であって、ＣＯ_２が充填されたチャンバー内に配置され且つ上面が
開放された金型容器に溶融樹脂を充填することと；金型
容器に充填された溶融樹脂を、プレス金型を用いて加圧
することを含む熱可塑性樹脂の成形方法。
【請求項２】上記溶融樹脂を加圧する工程を上記チャ
ンバー内で行うことを特徴とする請求項１に記載の熱可
塑性樹脂の成形方法。
【請求項３】金型に溶融樹脂を充填することにより熱
可塑性樹脂を成形する方法であって、ＣＯ_２が充填されたチャンバー内に配置され且つ上面が
開放された金型容器に溶融樹脂を充填することと；上記
溶融樹脂が充填された金型を回転させることを含む熱可
塑性樹脂の成形方法。
【請求項４】熱可塑性樹脂を成形する装置であって、上面が開放された金型容器と；上記金型容器を収容する
ためのチャンバーと；上記チャンバー内にＣＯ_２を供給
するＣＯ_２供給部と；ＣＯ_２が供給された上記チャンバ
ー内に収容された金型容器に上記溶融樹脂を充填するた
めの射出充填装置と；上記金型容器に射出充填された溶
融樹脂を加圧するための加圧装置と；を有することを特
徴とする熱可塑性樹脂を成形する装置。
【請求項５】上記射出充填装置と上記加圧装置が上記
チャンバー内に配置されていることを特徴とする請求項
４に記載の熱可塑性樹脂を成形する装置。
【請求項６】溶融樹脂が充填された金型容器を射出充
填装置から加圧装置に搬送するための搬送装置を上記チ
ャンバー内に有することを特徴とする請求項４または５
に記載の装置。
【請求項７】金型容器底部にスタンパを有することを
特徴とする請求項４〜６のいずれか一項に記載の装置。
【請求項８】熱可塑性樹脂を成形する装置であって、上面が開放された金型容器と；上記金型容器を収容する
ためのチャンバーと；上記チャンバー内にＣＯ_２を供給
するＣＯ_２供給部と；ＣＯ_２が供給された上記チャンバ
ー内に収容された金型に上記溶融樹脂を充填するための
射出充填装置と；金型容器を回転するための回転装置
と；を有することを特徴とする熱可塑性樹脂を成形する
装置。
【請求項９】上記射出充填装置と上記回転装置が上記
チャンバー内に配置されていることを特徴とする請求項
８に記載の熱可塑性樹脂を成形する装置。