JP2009125932A - 射出成形装置 - Google Patents

Abstract

【課題】光学的に均一な光学レンズを得ることが可能な射出成形装置を提供する。
【解決手段】射出成形装置１は、液状シリコーン基剤及び硬化剤を事前に十分混合攪拌して均一になるように処理された液状シリコーン樹脂を供給する供給部２と、液状シリコーン樹脂を搬送する搬送部３と、搬送部３により搬送された液状シリコーン樹脂を射出する射出部４と、射出部４により射出された液状シリコーン樹脂で成形体を形成する成形部５と、を備えている。供給部２は、液状シリコーン樹脂を冷却して温度制御する機能を持つジャケット２３を有する。搬送部３も、同じ機能を持つジャケット３４を有する。射出部４もまた、同じ機能を持つジャケット４６を有する。
【選択図】図１

Description

本発明は、例えば光学レンズなどの成形に用いられる射出成形装置に関するものである。

量産化やコストダウンの観点から、近年、射出成形による光学レンズの製造が盛んに行われている。特に、携帯機器に組み込まれる小型カメラやＬＥＤ(Light Emitting Diode)発光装置に組み込まれる光学レンズは、主に射出成形により製造されている。従来では、アクリル樹脂やポリカーボネート樹脂等の熱可塑性樹脂を用いて光学レンズの成形が行われていたが、最近のＬＥＤは高出力化される傾向にあり、また、レンズを含む光学部品を回路基板に半田付けするために耐熱性及び耐変色性の要求レベルが高くなっていることに対応すべく、液状シリコーン樹脂を成形材料に用いることが提案されている（例えば特許文献１及び特許文献２参照）。

このような液状シリコーン樹脂を成形材料に用いる場合には、通常、液状シリコーン基剤と硬化剤とを主に含む原料組成物が用いられるが、光学的に均一な光学レンズを得るためには、各材料が均一に混合されること、硬化が均一に行われることが重要である。
特許文献１では、二液型シリコーン樹脂組成物の主剤と副剤とを製造ライン上で連続的に混合して金型に押し出す方法が開示され、また、特許文献２では、シリコーン系基剤と架橋剤とをバッチ式で混合した物を缶体から供給して金型に押し出す成形装置が開示されている。

特開２００７−３８４４３号公報 特開平６−１２２１３１号公報

ここで、小型の光学レンズの成形に当たっては、１回の成形に用いられる組成物の量が２〜３ｃｃ、大型のものでも１０ｃｃ未満であり、成形装置での組成物の単位時間当たりの移動量が少ない。一方、通常の成型品である車載部品、電気部品はこの量の数倍〜数百倍を使用する。そして、小型の光学レンズの１回の成形にかかる時間は、通常の成型品とさほど変わりがない。そのため、成形装置の冷却されない部分が存在すると、硬化の均一性が損なわれる結果、光学的に均一な光学レンズを製造することが困難になる。

より具体的に説明すると、例えば、製造ライン上で主剤と副剤とを混合する混合装置を冷却しないと、混合後の硬化反応に伴う増粘により混合が不均一になって硬化の均一性も損なわれる場合が考えられる。また、例えば、シリコーン系基剤と架橋剤とを混合した組成物を輸送するフレキシブル配管を冷却しないと、組成物の配管中での滞在時間が長くなって冷却されていないために組成物が増粘して、輸送が困難になり、硬化の均一性が損なわれる場合が考えられる。

本発明は、光学的に均一な光学レンズを得ることが可能な射出成形装置を提供することを目的とする。

本発明が適用される射出成形装置は、液状体を供給する供給部と、前記供給部により供給される前記液状体を搬送する搬送部と、加熱される金型に前記搬送部により搬送される前記液状体を射出する射出部と、を含み、前記供給部、前記搬送部及び前記射出部のいずれもが冷却機能部を備えることを特徴とするものである。

また、本発明が適用される射出成形装置は、液状原料を含む複数の原料を所定の比率で供給する供給部と、前記供給部により供給される複数の原料を互いに混合しながら搬送する搬送部と、加熱される金型に前記搬送部により混合されて成る混合原料を射出する射出部と、を含み、前記供給部、前記搬送部及び前記射出部のいずれもが冷却機能部を備えることを特徴とするものである。

ここで、前記射出部、前記供給部及び前記搬送部のいずれもが備える前記冷却機能部は、その一部又は全部が取り外し可能に構成されていることを特徴とすることができる。また、前記射出部、前記供給部及び前記搬送部のいずれもが備える前記冷却機能部は、一体に構成されていることを特徴とすることができる。

また、本発明が適用される射出成形装置は、液状体が充填される充填部と、前記充填部から前記液状体が供給され、当該液状体を搬送する搬送部と、前記搬送部により搬送された前記液状体を加熱される金型に射出する射出部と、を含み、前記充填部から前記射出部までの全区間で前記液状体を冷却する冷却手段と、を含むものである。

また、本発明が適用される射出成形装置は、液状体の複数の原料の各々が充填される充填部と、前記充填部から所定の比率で前記複数の原料が供給され、当該複数の原料を混合して前記液状体として搬送する搬送部と、前記搬送部により搬送された前記液状体を加熱される金型に射出する射出部と、を含み、前記充填部から前記射出部までの全区間で前記複数の原料及び前記液状体を冷却する冷却手段と、を含むものである。

本発明によれば、液状体ないし混合原料の硬化の均一性を確保することにより、光学的に均一な光学レンズを得ることが可能な射出成形装置を提供することが可能になる。

以下、添付図面を参照して、本発明の実施の形態について詳細に説明する。
〔第１の実施の形態〕
図１は、第１の実施の形態に係る射出成形装置１を示す概略構成図である。
図１に示す射出成形装置１は、液状シリコーン基剤（主剤）及び硬化剤を含む原料液を互いに混合してなる原料混合液（バッチ混合液）を押し出して成形体を形成するものである。この射出成形装置１は、原料混合液を供給する供給部２と、原料混合液を搬送する搬送部（連結部）３と、搬送部３により搬送された原料混合液を射出する射出部４と、射出部４により射出された原料混合液で成形体を形成する成形部５と、を備えている。なお、この射出成形装置１による成形体は、例えば極小型の光学レンズである。したがって、射出成形１回当たりの原料混合液の使用量は極少量である。

供給部２は、原料混合液としての液状シリコーン樹脂（熱硬化性樹脂）が入れられる容器２１と、容器２１に入れられた液状シリコーン樹脂を搬送部３に押し出すピストン２２と、容器２１に入れられた液状シリコーン樹脂を冷却して温度制御する機能を持つジャケット２３と、を有する。容器２１に入れられる液状シリコーン樹脂は、液状シリコーン基剤及び硬化剤を事前に十分混合攪拌して均一になるように処理される。

搬送部３は、供給部２と射出部４とをつなぐように連通連結されて構成されている。具体的には、搬送部３は、容器２１から延びる配管３１と、配管３１内で回転可能に配設され、自ら回転することで液状シリコーン樹脂を下流側に移送するスクリュ３２と、を有する。また、搬送部３は、スクリュ３２を回転させるためのモータ３３と、配管３１内の液状シリコーン樹脂を冷却して温度制御する機能を持つジャケット３４と、を有する。なお、モータ３３は、図示しない制御部により制御されている。

射出部４は、液状シリコーン樹脂用の流路としての内部空間を持つスクリュシリンダ４１と、スクリュシリンダ４１の流路の下流側に取り付けられ、液状シリコーン樹脂を成形部５に注入するノズル４２と、スクリュシリンダ４１の流路内で液状シリコーン樹脂をノズル４２の方向に送り出すように回転するスクリュ４３と、を有する。また、射出部４は、スクリュ４３を回転させるためのモータ４４と、スクリュ４３を押し出す射出シリンダ４５と、スクリュシリンダ４１内の液状シリコーン樹脂を冷却して温度制御する機能を持つジャケット４６と、を有する。なお、モータ４４は、図示しない制御部により制御されている。

成形部５は、固定側と移動側とに分割可能であり、かつ、液状シリコーン樹脂が射出されて成形体を形成するためのキャビティを固定側と移動側とで構成する金型５１を有する。また、成形部５は、金型５１を所定温度に加熱するヒータ５２と、金型５１の固定側を取付ける取付盤である固定盤５３と、金型５１の可動側を取付ける型開閉の動作側の取付盤である可動盤５４と、を有する。

このように、射出成形装置１では、供給部２にジャケット２３を設置し、搬送部３にジャケット３４を設置し、射出部４にジャケット４６を設置している。すなわち、射出成形装置１では、供給部２、搬送部３及び射出部４のいずれもが冷却機構を備えている。言い換えると、射出成形装置１では、成形部５に至るまでの液状シリコーン樹脂の搬送路の全長にわたって冷却制御している。

更に説明すると、これらジャケット２３，３４，４６としては、従来から周知慣用の技術を用いて構成することが可能であり、例えば、冷却水（例えば約１０℃の水道水）で所定の温度に冷却（保冷）制御することが考えられる。また、射出成形装置１では３つのジャケット２３，３４，４６を用いているが、これらのジャケット２３，３４，４６の一部又は全部を一体として構成したものを用いることも考えられる。

また、ジャケット２３は容器２１と一体に構成し、ジャケット３４は配管３１と一体に構成し、ジャケット４６は、スクリュシリンダ４１と一体に構成することも考えられる。すなわち、ジャケット２３，３４，４６を取り外し不可能に構成することも考えられる。

ここで、ジャケット２３，３４，４６を個別に取り外す（交換すること）ことが可能なように構成して、メンテナンス性を向上させることも考えられる。
図２は、ジャケット３４の取り付け構造例を示す図である。なお、図２では、ジャケット２３，３４，４６を代表してジャケット３４の取り付け構造例を示しており、他のジャケット２３，４６も同様に構成することは可能である。
図２に示す取り付け構造例では、ジャケット３４を複数の構成部分で構成し、その複数の構成部分の各々は、配管３１から取り外し可能である。すなわち、ジャケット３４は、配管３１の右半分（図２の手前側）を覆うジャケット部分３４ａと、配管３１の左半分（図２の奥側）を覆うジャケット部分３４ｂと、から構成されている。なお、ジャケット部分３４ａ，３４ｂを配管３１に取り付ける構造及びジャケット部分３４ａ，３４ｂ同士を互いに連結する構造は、従来から用いられている技術を用いることができる。例えば、ジャケット部分３４ａ，３４ｂに図示しないフランジ部を形成し、互いにねじ締結することで、ジャケット部分３４ａ，３４ｂ同士を締結すると共に、配管３１に固定する技術である。

ジャケット部分３４ａは、例えば水道水等の入り口３４ａ１及び出口３４ａ２を有し、ジャケット部分３４ｂは、例えば水道水等の入り口３４ｂ１及び出口３４ｂ２を有する。ジャケット部分３４ａにおいては、入り口３４ａ１から水道水が常時供給され、供給された水道水はジャケット部分３４ａの内部を通って出口３４ａ２から排水される。また、ジャケット部分３４ｂにおいては、入り口３４ｂ１から水道水が常時供給され、供給された水道水はジャケット部分３４ｂの内部を通って出口３４ｂ２から排水される。

ジャケット部分３４ａ，３４ｂの各々が配管３１に取り付けられ、水道水がジャケット部分３４ａ，３４ｂに供給されると、一体として配管３１を冷却し、これにより、配管３１内で搬送される液状シリコーン樹脂が冷却される。

図１に示す射出成形装置１は、上述した構成部材が相互作用することによって次のように動作する。
まず供給部２において、液状シリコーン樹脂が容器２１に充填されると、液状シリコーン樹脂は、ジャケット２３により所定温度以下に冷却制御される。なお、液状シリコーン樹脂は、容器２１に充填される前の段階で既に、液状シリコーン基剤と硬化剤とが予め均一に混合され、かつ、所定の温度以下に冷却された状態である。

容器２１に充填された液状シリコーン樹脂は、ピストン２２により加圧されることで、搬送部３の配管３１に押し出される。そして、配管３１では、スクリュ３２がモータの駆動力により回転することで、液状シリコーン樹脂は配管３１の下流方向に進んでいく。搬送部３では、液状シリコーン樹脂は、ジャケット３４により所定温度以下に冷却制御される。

配管３１内の液状シリコーン樹脂は、やがて射出部４のスクリュシリンダ４１へ押し出されていく。射出部４でも、液状シリコーン樹脂は、ジャケット４６により所定温度以下に冷却制御される。

そして、スクリュシリンダ４１の流路が液状シリコーン樹脂で満たされた後に、射出シリンダ４５及びモータ４４が作動することでスクリュ４３が動作する。これにより、所定量の液状シリコーン樹脂がノズル４２から金型５１のキャビティ内に射出される。金型５１のキャビティに射出された液状シリコーン樹脂は、ヒータ５２により所定時間加熱され成形品が形成される。その後、可動盤５４が可動して型開きされ、成形品が取り出される。

なお、液状シリコーン樹脂がノズル４２から射出される時には、スクリュシリンダ４１の流路内の圧力が高まり、その圧力が上流側である配管３１側にも伝達されるが、配管３１内のスクリュ３２の下流端が弁の代わりになり、配管３１側への圧力伝達を抑制することが可能になる。

このように、本実施の形態では、予め攪拌されて均一に混合された原料混合液である液状シリコーン樹脂が、供給部２の容器２１から成形部５の金型５１に移動するまでには、常に温度調節機能（冷却機能）を持つジャケット２３，３４，４６によって一定温度に保たれ、特性変化を最小限に抑えている。更に説明すると、原料混合液が所定以上の温度に上昇した場合には、原料混合液に混合させている硬化剤の影響により、原料混合液の粘度や密度などの特性が変化するが、本実施の形態の構成によれば、原料混合液が暖まる区間がなく、射出成形の過程で、途中での樹脂の特性変化が起こらず、射出成形が行うことができるようになる。これにより、成形物の硬化にムラの問題を防止することができ、光学的な不均一、成形品の割れなどの不良が発生することが無くなり、製品の品質が向上し安定する。

〔第２の実施の形態〕
図３は、第２の実施の形態に係る射出成形装置６を示す概略構成図である。
図３に示す射出成形装置６は、液状シリコーン基剤と硬化剤とを成形機内で混合する構成を採用している。この射出成形装置６は、図１に示す射出成形装置１と基本的構成が同じであるので、共通部分についてはその説明を省略することがある。以下相違する部分について主に説明する。また、共通部分については同じ符号を用いることとする。

この射出成形装置６は、液状シリコーン基剤を供給すると共に液状シリコーン基剤とは別に硬化剤を供給する供給部７と、原料混合液（混合原料）としての液状シリコーン樹脂を製造するために、供給部７により供給された液状シリコーン基剤及び硬化剤を搬送しながら混合する混合部（搬送部）８と、を備えている。また、射出成形装置６は、混合部８による原料混合液（ライン混合液）を射出する射出部４と、射出部４により射出された原料混合液で成形体を形成する成形部５と、を備えている。

付言すると、供給部７は、第１の実施の形態に係る射出成形装置１の供給部２に対応するものであるが、その構成が異なる。また、混合部８は、供給部７と射出部４とに連結されて原材料を搬送する部分という点で、射出成形装置１の搬送部３に対応するものであるが、混合機能を有する点で相違する。また、射出部４及び成形部５は、第１の実施の形態に係る射出成形装置１の場合と同一の構成である。

供給部７は、複数の液状成形原料を混合部８に供給するものであり、本実施の形態では、複数の液状成形原料として、液状シリコーン基剤と硬化剤とを供給するように構成されている。具体的には、供給部７は、液状シリコーン基剤を混合部８に供給するハンドガン７１と、硬化剤が入れられる容器７２と、容器７２に入れられた硬化剤を混合部８に押し出すピストン７３と、ハンドガン７１で供給される液状シリコーン基剤を冷却して温度制御する機能を持つジャケット７４と、容器７２に入れられた硬化剤を冷却して温度制御する機能を持つジャケット７５と、を有する。このように、供給部７においては、液状シリコーン基剤及び硬化剤が各々単独では硬化しないようにハンドガン７１及び容器７２に充填される。

更に説明すると、供給部７は、ハンドガン７１による供給量を制御すると共に容器７２の硬化剤をピストン７３が押し出す量を制御する図示しない制御機能部（押し出し制御機構部）を有する。この制御機能部により、混合部８で液状シリコーン基剤と硬化剤とを混合する際の混合割合を所定値に保つことが可能になる。

混合部８は、供給部７のハンドガン７１から供給される液状シリコーン基剤と容器７２から供給される硬化剤とを搬送する配管８１と、配管８１内で回転可能に配設され、自ら回転することで液状シリコーン基剤及び硬化剤を下流側に移送し、かつ、移送の際に液状シリコーン基剤と硬化剤とを攪拌混合するスクリュ（攪拌機、混合手段）８２と、を有する。なお、配管８１の途中に配設されるスクリュ８２の代わりに、いわゆるスタティックミキサを用いることも考えられる。

また、混合部８は、図示しない制御部により制御されてスクリュ８２を回転させるモータ８３と、配管８１内の液状シリコーン樹脂を冷却して温度制御する機能を持つジャケット８４と、を有する。

なお、射出成形装置６では、供給部７が有するジャケット７４，７５、混合部８が有するジャケット８４及び射出部４が有するジャケット４６を別々に構成しているが、これらの一部又は全部を一体として構成することも考えられる。

本実施の形態に係る射出成形装置６は、次のように動作する。まず、供給部７において、液状シリコーン基剤がハンドガン７１に充填されると、液状シリコーン基剤がジャケット７４により所定温度以下に冷却制御される。また、硬化剤が容器７２に充填されると、ジャケット７５により所定温度以下に冷却制御される。

図示しない制御機能部により、所定量の液状シリコーン基剤がハンドガン７１により混合部８の配管８１に押し出され、かつ、所定量の硬化剤が容器７２内でピストン７３により加圧されることで、混合部８の配管８１に押し出される。このようにして、液状シリコーン基剤と硬化剤は所定の比率で配管８１に供給される。
配管８１では、液状シリコーン基剤と硬化剤とが配管８１を下流側に移動していく。配管８１内ではスクリュ８２がモータ８３の駆動力により回転している。そして、液状シリコーン基剤及び硬化剤がスクリュ８２により射出部側に移送される際に、攪拌されて互いに混合することで均一化されていく。液状シリコーン基剤及び硬化剤は、配管８１においてジャケット８４により所定の温度以下に冷却されている。

液状シリコーン基剤及び硬化剤が配管８１の下流端まで移送されると、これらが互いに混合して液状シリコーン樹脂になり、射出部４のスクリュシリンダ４１に液状シリコーン樹脂が充填される。スクリュシリンダ４１内の液状シリコーン樹脂は、ジャケット４６により所定の温度以下に冷却されている。

そして、モータ４４が作動してスクリュ４３が動作すると、スクリュシリンダ４１の液状シリコーン樹脂は加圧され、ノズル４２を通じて成形部５の金型５１に射出される。金型５１では、液状シリコーン樹脂はヒータ５２により所定時間加熱され、これにより、所定形状の成形品が形成される。

このように、本実施の形態では、液状シリコーン基剤と硬化剤という複数の原料液を別々に供給部７から混合部８に供給し、混合部８では、搬送過程で均一になるように混合されて液状シリコーン樹脂にし、射出部４で液状シリコーン樹脂は加圧されて成形部５に射出されることで成形品が形成される。そして、本実施の形態においても、原料液である液状シリコーン基剤及び硬化剤のみならず、原料混合液である液状シリコーン樹脂についても、ジャケット７４，７５，８４，４６によって一定温度に保たれることで、特性変化を最小限に抑えている。

第１の実施の形態に係る射出成形装置を示す概略構成図である。 ジャケットの取り付け構造例を示す図である。 第２の実施の形態に係る射出成形装置を示す概略構成図である。

符号の説明

１，６…射出成形装置、２，７…供給部、２１，７２…容器、２２，７３…ピストン、２３，３４，４６，７４，７５，８４…ジャケット、３…搬送部、３１，８１…配管、３２，４３，８２…スクリュ、３３，４４，８３…モータ、４…射出部、４１…スクリュシリンダ、４２…ノズル、４５…射出シリンダ、５…成形部、５１…金型、５２…ヒータ、５３…固定盤、５４…可動盤、７１…ハンドガン、８…混合部

Claims (6)

1. 液状体を供給する供給部と、
   前記供給部により供給される前記液状体を搬送する搬送部と、
   加熱される金型に前記搬送部により搬送される前記液状体を射出する射出部と、
   を含み、
   前記供給部、前記搬送部及び前記射出部のいずれもが冷却機能部を備えることを特徴とする射出成形装置。
2. 液状原料を含む複数の原料を所定の比率で供給する供給部と、
   前記供給部により供給される複数の原料を互いに混合しながら搬送する搬送部と、
   加熱される金型に前記搬送部により混合されて成る混合原料を射出する射出部と、
   を含み、
   前記供給部、前記搬送部及び前記射出部のいずれもが冷却機能部を備えることを特徴とする射出成形装置。
3. 前記射出部、前記供給部及び前記搬送部のいずれもが備える前記冷却機能部は、その一部又は全部が取り外し可能に構成されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の射出成形装置。
4. 前記射出部、前記供給部及び前記搬送部のいずれもが備える前記冷却機能部は、一体に構成されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の射出成形装置。
5. 液状体が充填される充填部と、
   前記充填部から前記液状体が供給され、当該液状体を搬送する搬送部と、
   前記搬送部により搬送された前記液状体を加熱される金型に射出する射出部と、
   を含み、
   前記充填部から前記射出部までの全区間で前記液状体を冷却する冷却手段と、
   を含む射出成形装置。
6. 液状体の複数の原料の各々が充填される充填部と、
   前記充填部から所定の比率で前記複数の原料が供給され、当該複数の原料を混合して前記液状体として搬送する搬送部と、
   前記搬送部により搬送された前記液状体を加熱される金型に射出する射出部と、
   を含み、
   前記充填部から前記射出部までの全区間で前記複数の原料及び前記液状体を冷却する冷却手段と、
   を含む射出成形装置。

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