JP2004249538A - 導光板製造用金型および導光板の製造方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】液晶バックライト等に用いられる導光板を、大型の射出成形機を必要とすることなく経済的に製造する。
【解決手段】導光板製造用金型は固定側型板1、中間型板2および可動側型板3を備え、固定側型板1と中間型板2とで第1キャビティー4が形成され、中間型板2と可動側型板3とで第2キャビティー5が形成されるスタック金型構造を有し、ランナーにはノズル部にバルブゲート9を備え各キャビティー4,5への溶融樹脂の充填量を自在に調整することができるホットランナー6を設ける。
【選択図】 図1
【解決手段】導光板製造用金型は固定側型板1、中間型板2および可動側型板3を備え、固定側型板1と中間型板2とで第1キャビティー4が形成され、中間型板2と可動側型板3とで第2キャビティー5が形成されるスタック金型構造を有し、ランナーにはノズル部にバルブゲート9を備え各キャビティー4,5への溶融樹脂の充填量を自在に調整することができるホットランナー6を設ける。
【選択図】 図1
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、液晶ディスプレー等のバックライトに用いられる導光板を製造するのに用いられる金型および導光板を製造する方法に関する。
【0002】
【従来の技術】
導光板は、携帯電話やPDA、ノートブック型パーソナルコンピュータに用いられる中小型ディスプレーから、デスクトップ型パーソナルコンピュータ用のモニターや液晶テレビなどの大型ディスプレーにいたる様々な液晶ディスプレーにおいて、液晶表示面の光源として使用されるバックライトの光学要素として用いられている。
【0003】
中小型ディスプレーに用いられる導光板の形状は、一般的に、厚みが0.6mm程度から3mm程度まで順次変化するくさび形状のものであり、その厚肉側端面に光源が配置される。一方、大型ディスプレーに用いられる導光板の形状は、厚みがほぼ均一なシート状のものであり、対向する2つの側面、あるいは4つの側面すべてに光源が配置される。光源は、中大型ディスプレーには冷陰極管が用いられることが多く、小型ディスプレーにはLEDが用いられることが多い。また、1つの側面に配置される光源は1本の場合もあれば、複数本配置される場合もある。
【0004】
このような導光板には通常、光線透過率に優れるメタクリル樹脂が使用される。また製造方法に関しては、くさび型形状の導光板は射出成形法によって製造され、シート状の導光板は樹脂シートからの切り出しか、または射出成形によって製造されている(例えば、非特許文献1参照)。
【0005】
射出成形にて導光板を製造する場合、例えば導光板を2個取りで成形する場合、その金型は図7に示すように可動側型板103と固定側型板101とで構成され、両型板との分割面に製品を成形するためのキャビティー104、105が形成される構造となる。また、ホットランナー106を設け樹脂温度を高温に保つことで効率よく成形することができる。
【0006】
なお、キャビティーの数は小型導光板の場合では2個以上の多数個取りが可能であるが、中大型導光板の場合では一般的に1個または2個取りである。このような導光板製造用金型はこれまでに種々提案されている(例えば、特許文献1参照)。
【0007】
【非特許文献1】
「プラスチック成形技術」、シグマ出版、平成14年11月1日、p.24−25
【特許文献1】
特開2002―292690号公報
【0008】
【発明が解決しようとする課題】
上述の導光板製造用金型を用いて導光板を製造する場合、生産性を上げるためにはより多くのキャビティーを形成すればよいが、射出成形ではキャビティーの投影面積に比例する型締め力の射出成形機(以下、「成形機」という)が必要であるため、当然ながらキャビティーを多くすれば成形機もより大型のものが必要であり、導入するには多大な設備投資が必要である。
【0009】
そこで、本発明の目的は、液晶用バックライト等に用いられる導光板を経済的に製造する導光板製造金型およびそれを用いた導光板の製造方法を提供することにある。
【0010】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため本発明者は、導光板を射出成形により製造し、しかも成形機の大きさを変えることなく多数個取りをする方法を見出すべく鋭意研究を行い、金型のキャビティーを2段にすることによって投影面積を半減させることができるスタック金型構造に着目し、本発明を完成するに至った。
【0011】
すなわち、本発明の導光板製造用金型は、固定側型板と可動側型板と、それらの間に中間型板とを備え、固定側型板と中間型板との間に少なくとも1つの第1のキャビティーが形成されるとともに、中間型板と可動側型板との間に少なくとも1つの第2のキャビティーが形成されるスタック金型構造の導光板製造用金型であって、各キャビティーへ溶融樹脂を充填するホットランナーに溶融樹脂の流路を開閉可能なバルブゲートシステムが設けられていることを特徴とする。
【0012】
本発明によれば、樹脂の成形法の1つとして知られているスタックモールド法を従来採用されていなかった導光板の製造に適用することにより、大型の成形機を必要とすることなく生産性を大幅に上げることができ、製造コストの低減につなげることができる。特に、バルブゲートシステムを備えるホットランナーを使用することで、各キャビティーへの溶融樹脂の充填を精確に調整することができ、かつ溶融樹脂を効率よく充填することができる。また、そのバルブゲートシステムがホットランナーのノズル部に形成されているものであればより好ましい。
【0013】
各キャビティーとホットランナーとが、コールドランナーを介して連通する構造とすることによって、コールドランナーの形状を適宜変更することで各キャビティーへの溶融樹脂充填を調整することができる。
【0014】
第2のキャビティーに溶融樹脂を充填するホットランナーは、固定側型板に設け、型締め時に中間型板を貫通して第2のキャビティーのコールドランナーと連通するように構成するとよい。こうすることで中間型板の厚みを抑えることができる。
【0015】
また、第1および第2のキャビティーに連通する第1のホットランナーを中間型板に設け、第1のホットランナーと連通する第2のホットランナーを固定側型板に設け、各キャビティーまでの溶融樹脂の流路の長さ(以下、「ランナー長」という)が略同一となるように構成してもよい。この場合、ランナー長が略同一であるので、各キャビティーでの導光板の成形条件がほぼ等しくなり同品質の導光板を容易に得ることができる。
【0016】
上述したような導光板製造用金型を使用し、射出成形によって導光板を製造することによって、大型の成形機を必要とすることなく生産性を上げることができる。また、導光板の材料としては、透明性の高いメタクリル樹脂が好ましい。
【0017】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施形態である導光板製造用金型およびそれを用いた導光板の製造方法について図面を参照し説明する。
【0018】
(第1の実施形態)
図1は、本発明の第1の実施形態である導光板製造用スタック金型の型締め状態を示す断面図である。図2は、図1に示す導光板製造用スタック金型の型開き状態を示す断面図である。
【0019】
図1に示すスタック金型構造の導光板製造用金型は、固定側型板1と可動側型板3とそれらの間に設けられた中間型板2とを備え、型締め時に固定側型板1と中間型板2との分割面に第1キャビティー4を形成するとともに、中間型板2と可動側型板3との分割面に第2キャビティー5を形成し、1回の成形で同一形状の2枚の導光板を得るものである。
【0020】
固定側型板1、中間型板2、および可動側型板3の各部材内には金型温度を調整するための冷却水配管8が、金型の開閉方向に直交する方向に設けられている。
【0021】
各キャビティー4,5へ溶融樹脂を充填するためのランナーには、不図示の加熱手段を有し溶融樹脂を高温で保持することができるホットランナー6を使用し、第1キャビティー4に連通するホットランナー6は、固定側型板1内に配置され、第2キャビティー5に連通するホットランナー6は、固定側型板1内から突出し、型締め時に中間型板2を貫通するように配置されている。各キャビティー4,5の側部にはゲート部となるコールドランナー7がそれぞれ設けられ、型締め時にホットランナー6と連通する。
【0022】
なお、コールドランナー7はその形状を適宜変更できるように、入れ子構造で形成されている。また、ホットランナー6は溶融樹脂粘度をより精確に設定するために、マニホールド(不図示)および後述するホットランナーノズル部12の温度を任意に設定できるものを使用することが好ましい。
【0023】
本構造は、中間型板2の厚みを比較的薄くできる利点がある反面、第1キャビティー4および第2キャビティー5までのランナー長が異なるため、各キャビティー4,5への溶融樹脂の充填に差が生じる。特に、第2キャビティー5へのランナー長の方が長いため圧力損失が大きい。その結果、各キャビティー4,5における成形圧力または溶融樹脂充填速度等に差が生じ得られる導光板の品質に差が生じてしまう。
【0024】
これに対して、各キャビティー4、5への溶融樹脂充填量は各ホットランナー6の温度を制御し溶融樹脂の粘性を変化させたり、コールドランナー7の形状を変更したりすることでも調整できるが、本実施形態ではより精確に制御するために、ホットランナー6のノズル部には図3および図4の断面図に示すような開閉可能なバルブゲートシステムを設けたものを使用する。図3はゲートが閉じられた状態を示し、図4はゲートが開かれた状態を示す。
【0025】
バルブゲートシステムとは、選択的にゲート(流路)を開閉することができるシステムである。すなわち、バルブゲート9を構成するホットランナーノズル部12は、内部に溶融樹脂の流路である樹脂流動部11と、樹脂流動部11に内挿され、空圧または油圧を駆動源とする不図示の駆動手段によって軸方向に進退移動するバルブピン10とを有する。図3に示すようにバルブピン10が進出するとホットランナーノズル部12の先端の開口部、すなわちバルブゲート9が塞がれて流路が閉じ、図4に示すようにバルブピン10が退避すると流路が開く。
【0026】
バルブピン10の動作タイミングは、成形機のシーケンスにより得るのが一般的であり、例えば、射出開始信号等に連動させて、タイマーを使用しバルブゲート9を開閉することができる。このようにゲート開閉のタイミングを調整することによって溶融樹脂の充填量をコントロールできる。
【0027】
上述のように構成される本実施形態の導光板製造用金型では、その構造がスタック金型構造であるため、大型の成形機成形機を必要としない。つまり、図7に示した一般的な金型構造と比較すると、成形機に必要とされる型締め力はおよそ半分で済む。したがって、大型の成形機を導入することなく生産性を向上させることができる。
【0028】
また、マニホールド(不図示)およびホットランナーノズル部12の設定温度を調整し、溶融樹脂の流動性を制御することで各キャビティー4、5へ溶融樹脂を効率よく充填できる。さらにホットランナーノズル部12のバルブゲート9の開閉タイミングを調整することで各キャビティー4,5の成形条件を合わせやすく、得られる導光板の品質も均一なものとなる。例えば、樹脂充填量が少ない側のバルブゲート9を成形機の射出開始信号と同時に開き、樹脂充填量の多い側のバルブゲート9は射出開始信号より数秒程度遅らせて開くことにより、各キャビティー4,5における成形条件を合わせることができ、同品質の導光板を得ることができる。
【0029】
また、コールドランナー7の形状を変更することによって各キャビティー4,5への溶融樹脂の充填を調整する場合、本実施形態では、コールドランナー7を入れ子構造で形成しているため、形状の変更が比較的容易である。
【0030】
(第2の実施形態)
本発明による第2の実施形態について図5を参照して説明する。また第2の実施形態の比較例としてさらに他の実施形態を図6に示す。なお、いずれも第1の実施形態に対してホットランナー6およびコールドランナー7の配置のみを変更したものであるので、各部の説明は省略し、同一の部分は図1または図2と同じ符号で示す。
【0031】
第1の実施形態ではその金型構造上、各キャビティーへのランナー長を同一にすることはできなかったが、図5に示す本実施形態による導光板製造用金型は、第1キャビティー4および第2キャビティー5までのランナー長がそれぞれ同一となるようにホットランナーが配置されている。
【0032】
中間型板2内に各キャビティー4,5までのランナー長が同一である第1ホットランナー6aが設けられている。第1ホットランナー6aは、各キャビティーに連通する2つのバブルゲート9と、溶融樹脂を導入するための連通口とを有している。連通口は、型締め時に固定側型板1に対向する面に配置され、この連通口に連通する第2ホットランナー6bが、固定側型板1に設けられる。第2ホットランナー6bのノズル部は開閉自在なバルブゲート9で構成されていることが好ましい。また、第1ホットランナー6aの連通口もノズル部は開閉自在なバルブゲート9で構成されていることが好ましい。
【0033】
本実施形態の導光板製造用金型も第1の実施形態同様スタック金型構造であるので、第1の実施形態同様の効果を得ることができる。中間型板2は、内部に第1ホットランナー6aを有しているため、第1の実施形態に比べその厚みは増大するが、各キャビティー4,5までのランナー長を同一にできるため、同品質の導光板を容易に得ることができる。
【0034】
ランナー長を同一にするには、図6に示すように各キャビティー4,5へのランナー長が同一であり、その連通口が中間型板2の側部となるホットランナー6を使用することもできる。この構造では、上述した2つの形態に比べ金型構造は単純化できるが、成形にはL型成形機が必要である。したがって、通常の成形機を使用できる点で第1または第2の実施形態の構造が好ましく、金型の厚みを最も短縮できる点で第1の実施形態の構造がより好ましい。
【0035】
なお、上述した金型の型板の材質としては、特に限定されるものではないが、例えば、ベース板には機械構造用炭素鋼等が挙げられ、キャビティー部にはステンレス鋼等が挙げられる。また、例えば、ステンレス板や、ニッケル電鋳板等の薄板をスタンパーとしてキャビティー部に使用することもできる。
【0036】
上述の実施形態では第1および第2キャビティーの形状が同一であったが、キャビティーの形状は同一でなくてもよい。また、キャビティーの形状、すなわち導光板の形状には特に制限は無く、一般的な楔型の断面形状でもよく、厚みの一定な平板状でもよい。
【0037】
キャビティー数も2つに限定されるものではなく、2つ以上の場合であってもスタック金型構造の効果が失われることはない。例えば、固定側型板と中間型板とで形成される1つの第1キャビティーと、中間型板と可動側型板とで形成される2つの第2キャビティーとを有するといった、第1キャビティーと第2キャビティーとの数が異なるものであってもよい。
【0038】
導光板を構成する樹脂としては透明性の高い樹脂が好ましく、特にメタクリル樹脂が好ましい。メタクリル樹脂とはメタクリル酸メチル(以下、「MMA」という)単位を主成分とする樹脂であり、MMA単位が80質量%以上であることが好ましい。メタクリル酸メチル以外の構成単位としては、アクリル酸メチル、(メタ)アクリル酸エチル、(メタ)アクリル酸ブチル、(メタ)アクリル酸シクロヘキシル、(メタ)アクリル酸2−エチルヘキシル、(メタ)アクリル酸フェニル、(メタ)アクリル酸ベンジル、(メタ)アクリル酸2−ヒドロキシエチル、(メタ)アクリル酸グリシジル、(メタ)アクリル酸ジエチルアミノエチル等のMMA以外の(メタ)アクリル酸エステル類、(メタ)アクリル酸類、エチレングリコールジ(メタ)アクリレート、トリメチロールプロパントリ(メタ)アクリレート、アリル(メタ)アクリレート、ネオペンチルグリコールジ(メタ)アクリレート等の多官能(メタ)アクリレート類、スチレン、α−メチルスチレン等の芳香族ビニル単量体類、フェニルマレイミド、シクロヘキシルマレイミド等のマレイミド類、無水マレイン酸等が挙げられる。さらに、メタクリル樹脂の耐衝撃性の向上を目的として、アクリル酸エステルを主成分とするゴム状共重合体にメタクリル酸エステルを主成分とする共重合体をグラフトした多層共重合体を含有させることもできる。さらに、ヒンダードアミン等の光安定剤、紫外線吸収剤、酸化防止剤、離型剤等を含有させることもできる。
【0039】
【実施例】
以下、実施例により、本発明の導光板製造用金型について、さらに詳細に説明する。ただし、本発明は以下に述べる実施例によってなんら限定されるものではない。
【0040】
本実施例では、図1に示す形状であり、対角寸法が15インチ(320mm×240mm)で、厚さ4mmの平板状導光板の2個取り金型とした。ホットランナー6にはモールドマスターズ株式会社製バルブゲートホットランナーを使用した。成形機は三菱重工業株式会社製MG500を使用した。樹脂材料として、三菱レイヨン株式会社製のメタクリル樹脂アクリペットVH5を使用した。
【0041】
上述の構成のもと、成形機の射出シリンダ(不図示)内の樹脂温度は250℃に設定、また、ホットランナー6内の樹脂温度も250℃に設定した。金型温度は、表面温度計で測定されるキャビティー4、5の表面温度が70℃となるように設定した。この成形条件にて溶融樹脂をキャビティー4、5内に充填させ、保圧を加え、冷却工程を経た後、金型を開いて、冷却された成形品を取り出した。得られた2枚の成形品の外寸および厚みをノギスおよびマイクロメーターで測定したところ、ほぼ同一の形状であることが確認された。
【0042】
また、図5に示す形状であり、対角寸法が15インチ(320mm×240mm)で、厚さ4mmの平板状導光板の2個取り金型としたこと以外は先の実施例と同様にして2枚の成形品を得た。2枚の成形品の外寸および厚みをノギスおよびマイクロメーターで測定したところ、ほぼ同一の形状であることが確認された。
【0043】
それらの成形品は導光板に好適な成形品であった。
【0044】
【発明の効果】
本発明によれば液晶用バックライト等に用いられる導光板を、スタック金型を使用して射出成形することによって、成形機を大型化する必要がないため、経済的に製造することができる。特にバルブゲートシステムを備えたホットランナーを使用することで効率よく成形することができ、さらに、各キャビティーへのランナー長が異なる場合でも同品質の導光板を容易に製造することができる。
【0045】
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1の実施形態である導光板製造用スタック金型の型締め状態を示す断面図である。
【図2】図1に示す導光板製造用スタック金型の型開き状態を示す断面図である。
【図3】バルブゲートシステムを備えたホットランナーノズル部の構成の一例を示す断面図であり、ゲートが閉じられた状態を示す断面図である。
【図4】バルブゲートシステムを備えたホットランナーノズル部の構成の一例を示す断面図であり、ゲートが開かれた状態を示す断面図である。
【図5】本発明の第2の実施形態である導光板製造用スタック金型の型締め状態を示す断面図である。
【図6】本発明の比較例である導光板製造用スタック金型の型締め状態を示す断面図である。
【図7】従来の導光板製造用金型の一例を示す断面図である。
【符号の説明】
1 固定側型板
2 中間型板
3 可動側型板
4 第1キャビティー
5 第2キャビティー
6 ホットランナー
6a 第1ホットランナー
6b 第2ホットランナー
7 コールドランナー
8 冷却水配管
9 バルブゲート
10 バルブピン
11 樹脂流動部
12 ホットランナーノズル部
【発明の属する技術分野】
本発明は、液晶ディスプレー等のバックライトに用いられる導光板を製造するのに用いられる金型および導光板を製造する方法に関する。
【0002】
【従来の技術】
導光板は、携帯電話やPDA、ノートブック型パーソナルコンピュータに用いられる中小型ディスプレーから、デスクトップ型パーソナルコンピュータ用のモニターや液晶テレビなどの大型ディスプレーにいたる様々な液晶ディスプレーにおいて、液晶表示面の光源として使用されるバックライトの光学要素として用いられている。
【0003】
中小型ディスプレーに用いられる導光板の形状は、一般的に、厚みが0.6mm程度から3mm程度まで順次変化するくさび形状のものであり、その厚肉側端面に光源が配置される。一方、大型ディスプレーに用いられる導光板の形状は、厚みがほぼ均一なシート状のものであり、対向する2つの側面、あるいは4つの側面すべてに光源が配置される。光源は、中大型ディスプレーには冷陰極管が用いられることが多く、小型ディスプレーにはLEDが用いられることが多い。また、1つの側面に配置される光源は1本の場合もあれば、複数本配置される場合もある。
【0004】
このような導光板には通常、光線透過率に優れるメタクリル樹脂が使用される。また製造方法に関しては、くさび型形状の導光板は射出成形法によって製造され、シート状の導光板は樹脂シートからの切り出しか、または射出成形によって製造されている(例えば、非特許文献1参照)。
【0005】
射出成形にて導光板を製造する場合、例えば導光板を2個取りで成形する場合、その金型は図7に示すように可動側型板103と固定側型板101とで構成され、両型板との分割面に製品を成形するためのキャビティー104、105が形成される構造となる。また、ホットランナー106を設け樹脂温度を高温に保つことで効率よく成形することができる。
【0006】
なお、キャビティーの数は小型導光板の場合では2個以上の多数個取りが可能であるが、中大型導光板の場合では一般的に1個または2個取りである。このような導光板製造用金型はこれまでに種々提案されている(例えば、特許文献1参照)。
【0007】
【非特許文献1】
「プラスチック成形技術」、シグマ出版、平成14年11月1日、p.24−25
【特許文献1】
特開2002―292690号公報
【0008】
【発明が解決しようとする課題】
上述の導光板製造用金型を用いて導光板を製造する場合、生産性を上げるためにはより多くのキャビティーを形成すればよいが、射出成形ではキャビティーの投影面積に比例する型締め力の射出成形機(以下、「成形機」という)が必要であるため、当然ながらキャビティーを多くすれば成形機もより大型のものが必要であり、導入するには多大な設備投資が必要である。
【0009】
そこで、本発明の目的は、液晶用バックライト等に用いられる導光板を経済的に製造する導光板製造金型およびそれを用いた導光板の製造方法を提供することにある。
【0010】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため本発明者は、導光板を射出成形により製造し、しかも成形機の大きさを変えることなく多数個取りをする方法を見出すべく鋭意研究を行い、金型のキャビティーを2段にすることによって投影面積を半減させることができるスタック金型構造に着目し、本発明を完成するに至った。
【0011】
すなわち、本発明の導光板製造用金型は、固定側型板と可動側型板と、それらの間に中間型板とを備え、固定側型板と中間型板との間に少なくとも1つの第1のキャビティーが形成されるとともに、中間型板と可動側型板との間に少なくとも1つの第2のキャビティーが形成されるスタック金型構造の導光板製造用金型であって、各キャビティーへ溶融樹脂を充填するホットランナーに溶融樹脂の流路を開閉可能なバルブゲートシステムが設けられていることを特徴とする。
【0012】
本発明によれば、樹脂の成形法の1つとして知られているスタックモールド法を従来採用されていなかった導光板の製造に適用することにより、大型の成形機を必要とすることなく生産性を大幅に上げることができ、製造コストの低減につなげることができる。特に、バルブゲートシステムを備えるホットランナーを使用することで、各キャビティーへの溶融樹脂の充填を精確に調整することができ、かつ溶融樹脂を効率よく充填することができる。また、そのバルブゲートシステムがホットランナーのノズル部に形成されているものであればより好ましい。
【0013】
各キャビティーとホットランナーとが、コールドランナーを介して連通する構造とすることによって、コールドランナーの形状を適宜変更することで各キャビティーへの溶融樹脂充填を調整することができる。
【0014】
第2のキャビティーに溶融樹脂を充填するホットランナーは、固定側型板に設け、型締め時に中間型板を貫通して第2のキャビティーのコールドランナーと連通するように構成するとよい。こうすることで中間型板の厚みを抑えることができる。
【0015】
また、第1および第2のキャビティーに連通する第1のホットランナーを中間型板に設け、第1のホットランナーと連通する第2のホットランナーを固定側型板に設け、各キャビティーまでの溶融樹脂の流路の長さ(以下、「ランナー長」という)が略同一となるように構成してもよい。この場合、ランナー長が略同一であるので、各キャビティーでの導光板の成形条件がほぼ等しくなり同品質の導光板を容易に得ることができる。
【0016】
上述したような導光板製造用金型を使用し、射出成形によって導光板を製造することによって、大型の成形機を必要とすることなく生産性を上げることができる。また、導光板の材料としては、透明性の高いメタクリル樹脂が好ましい。
【0017】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施形態である導光板製造用金型およびそれを用いた導光板の製造方法について図面を参照し説明する。
【0018】
(第1の実施形態)
図1は、本発明の第1の実施形態である導光板製造用スタック金型の型締め状態を示す断面図である。図2は、図1に示す導光板製造用スタック金型の型開き状態を示す断面図である。
【0019】
図1に示すスタック金型構造の導光板製造用金型は、固定側型板1と可動側型板3とそれらの間に設けられた中間型板2とを備え、型締め時に固定側型板1と中間型板2との分割面に第1キャビティー4を形成するとともに、中間型板2と可動側型板3との分割面に第2キャビティー5を形成し、1回の成形で同一形状の2枚の導光板を得るものである。
【0020】
固定側型板1、中間型板2、および可動側型板3の各部材内には金型温度を調整するための冷却水配管8が、金型の開閉方向に直交する方向に設けられている。
【0021】
各キャビティー4,5へ溶融樹脂を充填するためのランナーには、不図示の加熱手段を有し溶融樹脂を高温で保持することができるホットランナー6を使用し、第1キャビティー4に連通するホットランナー6は、固定側型板1内に配置され、第2キャビティー5に連通するホットランナー6は、固定側型板1内から突出し、型締め時に中間型板2を貫通するように配置されている。各キャビティー4,5の側部にはゲート部となるコールドランナー7がそれぞれ設けられ、型締め時にホットランナー6と連通する。
【0022】
なお、コールドランナー7はその形状を適宜変更できるように、入れ子構造で形成されている。また、ホットランナー6は溶融樹脂粘度をより精確に設定するために、マニホールド(不図示)および後述するホットランナーノズル部12の温度を任意に設定できるものを使用することが好ましい。
【0023】
本構造は、中間型板2の厚みを比較的薄くできる利点がある反面、第1キャビティー4および第2キャビティー5までのランナー長が異なるため、各キャビティー4,5への溶融樹脂の充填に差が生じる。特に、第2キャビティー5へのランナー長の方が長いため圧力損失が大きい。その結果、各キャビティー4,5における成形圧力または溶融樹脂充填速度等に差が生じ得られる導光板の品質に差が生じてしまう。
【0024】
これに対して、各キャビティー4、5への溶融樹脂充填量は各ホットランナー6の温度を制御し溶融樹脂の粘性を変化させたり、コールドランナー7の形状を変更したりすることでも調整できるが、本実施形態ではより精確に制御するために、ホットランナー6のノズル部には図3および図4の断面図に示すような開閉可能なバルブゲートシステムを設けたものを使用する。図3はゲートが閉じられた状態を示し、図4はゲートが開かれた状態を示す。
【0025】
バルブゲートシステムとは、選択的にゲート(流路)を開閉することができるシステムである。すなわち、バルブゲート9を構成するホットランナーノズル部12は、内部に溶融樹脂の流路である樹脂流動部11と、樹脂流動部11に内挿され、空圧または油圧を駆動源とする不図示の駆動手段によって軸方向に進退移動するバルブピン10とを有する。図3に示すようにバルブピン10が進出するとホットランナーノズル部12の先端の開口部、すなわちバルブゲート9が塞がれて流路が閉じ、図4に示すようにバルブピン10が退避すると流路が開く。
【0026】
バルブピン10の動作タイミングは、成形機のシーケンスにより得るのが一般的であり、例えば、射出開始信号等に連動させて、タイマーを使用しバルブゲート9を開閉することができる。このようにゲート開閉のタイミングを調整することによって溶融樹脂の充填量をコントロールできる。
【0027】
上述のように構成される本実施形態の導光板製造用金型では、その構造がスタック金型構造であるため、大型の成形機成形機を必要としない。つまり、図7に示した一般的な金型構造と比較すると、成形機に必要とされる型締め力はおよそ半分で済む。したがって、大型の成形機を導入することなく生産性を向上させることができる。
【0028】
また、マニホールド(不図示)およびホットランナーノズル部12の設定温度を調整し、溶融樹脂の流動性を制御することで各キャビティー4、5へ溶融樹脂を効率よく充填できる。さらにホットランナーノズル部12のバルブゲート9の開閉タイミングを調整することで各キャビティー4,5の成形条件を合わせやすく、得られる導光板の品質も均一なものとなる。例えば、樹脂充填量が少ない側のバルブゲート9を成形機の射出開始信号と同時に開き、樹脂充填量の多い側のバルブゲート9は射出開始信号より数秒程度遅らせて開くことにより、各キャビティー4,5における成形条件を合わせることができ、同品質の導光板を得ることができる。
【0029】
また、コールドランナー7の形状を変更することによって各キャビティー4,5への溶融樹脂の充填を調整する場合、本実施形態では、コールドランナー7を入れ子構造で形成しているため、形状の変更が比較的容易である。
【0030】
(第2の実施形態)
本発明による第2の実施形態について図5を参照して説明する。また第2の実施形態の比較例としてさらに他の実施形態を図6に示す。なお、いずれも第1の実施形態に対してホットランナー6およびコールドランナー7の配置のみを変更したものであるので、各部の説明は省略し、同一の部分は図1または図2と同じ符号で示す。
【0031】
第1の実施形態ではその金型構造上、各キャビティーへのランナー長を同一にすることはできなかったが、図5に示す本実施形態による導光板製造用金型は、第1キャビティー4および第2キャビティー5までのランナー長がそれぞれ同一となるようにホットランナーが配置されている。
【0032】
中間型板2内に各キャビティー4,5までのランナー長が同一である第1ホットランナー6aが設けられている。第1ホットランナー6aは、各キャビティーに連通する2つのバブルゲート9と、溶融樹脂を導入するための連通口とを有している。連通口は、型締め時に固定側型板1に対向する面に配置され、この連通口に連通する第2ホットランナー6bが、固定側型板1に設けられる。第2ホットランナー6bのノズル部は開閉自在なバルブゲート9で構成されていることが好ましい。また、第1ホットランナー6aの連通口もノズル部は開閉自在なバルブゲート9で構成されていることが好ましい。
【0033】
本実施形態の導光板製造用金型も第1の実施形態同様スタック金型構造であるので、第1の実施形態同様の効果を得ることができる。中間型板2は、内部に第1ホットランナー6aを有しているため、第1の実施形態に比べその厚みは増大するが、各キャビティー4,5までのランナー長を同一にできるため、同品質の導光板を容易に得ることができる。
【0034】
ランナー長を同一にするには、図6に示すように各キャビティー4,5へのランナー長が同一であり、その連通口が中間型板2の側部となるホットランナー6を使用することもできる。この構造では、上述した2つの形態に比べ金型構造は単純化できるが、成形にはL型成形機が必要である。したがって、通常の成形機を使用できる点で第1または第2の実施形態の構造が好ましく、金型の厚みを最も短縮できる点で第1の実施形態の構造がより好ましい。
【0035】
なお、上述した金型の型板の材質としては、特に限定されるものではないが、例えば、ベース板には機械構造用炭素鋼等が挙げられ、キャビティー部にはステンレス鋼等が挙げられる。また、例えば、ステンレス板や、ニッケル電鋳板等の薄板をスタンパーとしてキャビティー部に使用することもできる。
【0036】
上述の実施形態では第1および第2キャビティーの形状が同一であったが、キャビティーの形状は同一でなくてもよい。また、キャビティーの形状、すなわち導光板の形状には特に制限は無く、一般的な楔型の断面形状でもよく、厚みの一定な平板状でもよい。
【0037】
キャビティー数も2つに限定されるものではなく、2つ以上の場合であってもスタック金型構造の効果が失われることはない。例えば、固定側型板と中間型板とで形成される1つの第1キャビティーと、中間型板と可動側型板とで形成される2つの第2キャビティーとを有するといった、第1キャビティーと第2キャビティーとの数が異なるものであってもよい。
【0038】
導光板を構成する樹脂としては透明性の高い樹脂が好ましく、特にメタクリル樹脂が好ましい。メタクリル樹脂とはメタクリル酸メチル(以下、「MMA」という)単位を主成分とする樹脂であり、MMA単位が80質量%以上であることが好ましい。メタクリル酸メチル以外の構成単位としては、アクリル酸メチル、(メタ)アクリル酸エチル、(メタ)アクリル酸ブチル、(メタ)アクリル酸シクロヘキシル、(メタ)アクリル酸2−エチルヘキシル、(メタ)アクリル酸フェニル、(メタ)アクリル酸ベンジル、(メタ)アクリル酸2−ヒドロキシエチル、(メタ)アクリル酸グリシジル、(メタ)アクリル酸ジエチルアミノエチル等のMMA以外の(メタ)アクリル酸エステル類、(メタ)アクリル酸類、エチレングリコールジ(メタ)アクリレート、トリメチロールプロパントリ(メタ)アクリレート、アリル(メタ)アクリレート、ネオペンチルグリコールジ(メタ)アクリレート等の多官能(メタ)アクリレート類、スチレン、α−メチルスチレン等の芳香族ビニル単量体類、フェニルマレイミド、シクロヘキシルマレイミド等のマレイミド類、無水マレイン酸等が挙げられる。さらに、メタクリル樹脂の耐衝撃性の向上を目的として、アクリル酸エステルを主成分とするゴム状共重合体にメタクリル酸エステルを主成分とする共重合体をグラフトした多層共重合体を含有させることもできる。さらに、ヒンダードアミン等の光安定剤、紫外線吸収剤、酸化防止剤、離型剤等を含有させることもできる。
【0039】
【実施例】
以下、実施例により、本発明の導光板製造用金型について、さらに詳細に説明する。ただし、本発明は以下に述べる実施例によってなんら限定されるものではない。
【0040】
本実施例では、図1に示す形状であり、対角寸法が15インチ(320mm×240mm)で、厚さ4mmの平板状導光板の2個取り金型とした。ホットランナー6にはモールドマスターズ株式会社製バルブゲートホットランナーを使用した。成形機は三菱重工業株式会社製MG500を使用した。樹脂材料として、三菱レイヨン株式会社製のメタクリル樹脂アクリペットVH5を使用した。
【0041】
上述の構成のもと、成形機の射出シリンダ(不図示)内の樹脂温度は250℃に設定、また、ホットランナー6内の樹脂温度も250℃に設定した。金型温度は、表面温度計で測定されるキャビティー4、5の表面温度が70℃となるように設定した。この成形条件にて溶融樹脂をキャビティー4、5内に充填させ、保圧を加え、冷却工程を経た後、金型を開いて、冷却された成形品を取り出した。得られた2枚の成形品の外寸および厚みをノギスおよびマイクロメーターで測定したところ、ほぼ同一の形状であることが確認された。
【0042】
また、図5に示す形状であり、対角寸法が15インチ(320mm×240mm)で、厚さ4mmの平板状導光板の2個取り金型としたこと以外は先の実施例と同様にして2枚の成形品を得た。2枚の成形品の外寸および厚みをノギスおよびマイクロメーターで測定したところ、ほぼ同一の形状であることが確認された。
【0043】
それらの成形品は導光板に好適な成形品であった。
【0044】
【発明の効果】
本発明によれば液晶用バックライト等に用いられる導光板を、スタック金型を使用して射出成形することによって、成形機を大型化する必要がないため、経済的に製造することができる。特にバルブゲートシステムを備えたホットランナーを使用することで効率よく成形することができ、さらに、各キャビティーへのランナー長が異なる場合でも同品質の導光板を容易に製造することができる。
【0045】
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1の実施形態である導光板製造用スタック金型の型締め状態を示す断面図である。
【図2】図1に示す導光板製造用スタック金型の型開き状態を示す断面図である。
【図3】バルブゲートシステムを備えたホットランナーノズル部の構成の一例を示す断面図であり、ゲートが閉じられた状態を示す断面図である。
【図4】バルブゲートシステムを備えたホットランナーノズル部の構成の一例を示す断面図であり、ゲートが開かれた状態を示す断面図である。
【図5】本発明の第2の実施形態である導光板製造用スタック金型の型締め状態を示す断面図である。
【図6】本発明の比較例である導光板製造用スタック金型の型締め状態を示す断面図である。
【図7】従来の導光板製造用金型の一例を示す断面図である。
【符号の説明】
1 固定側型板
2 中間型板
3 可動側型板
4 第1キャビティー
5 第2キャビティー
6 ホットランナー
6a 第1ホットランナー
6b 第2ホットランナー
7 コールドランナー
8 冷却水配管
9 バルブゲート
10 バルブピン
11 樹脂流動部
12 ホットランナーノズル部
Claims (7)
- 固定側型板と可動側型板と、それらの間に中間型板とを備え、前記固定側型板と前記中間型板との間に少なくとも1つの第1のキャビティーが形成されるとともに、前記中間型板と前記可動側型板との間に少なくとも1つの第2のキャビティーが形成されるスタック金型構造の導光板製造用金型であって、
前記各キャビティーへ溶融樹脂を充填するホットランナーに前記溶融樹脂の流路を開閉可能なバルブゲートシステムが設けられていることを特徴とする導光板製造用金型。 - 前記バブルゲートシステムは、前記ホットランナーのノズル部に形成されている、請求項1に記載の導光板製造用金型。
- 前記各キャビティーに連設され、型締め時に前記ホットランナーのノズル部と連通するコールドランナーをさらに有する、請求項1または2に記載の導光板製造用金型。
- 前記第2のキャビティーに溶融樹脂を充填する前記ホットランナーは、型締め時に前記中間型板を貫通するように前記固定側型板に設けられている、請求項1ないし3のいずれか1項に記載の導光板製造用金型。
- 前記中間型板に設けられ、前記第1および第2のキャビティーに溶融樹脂を充填する第1のホットランナーと、
前記固定側型板に設けられ、型締め時に前記第1のホットランナーに連通する第2のホットランナーとを有し、
前記第1および第2のホットランナーによって形成される、前記第1および第2のキャビティーまでの前記溶融樹脂の流路の長さが略同一である、請求項1ないし3のいずれか1項に記載の導光板製造用金型。 - 請求項1ないし5のいずれかに記載の導光板製造用金型を用いて溶融樹脂を射出成形することによって、導光板を製造する導光板の製造方法。
- 前記溶融樹脂がメタクリル樹脂である、請求項6に記載の導光板の製造方法。
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