JP2010162822A - Mold apparatus - Google Patents
Mold apparatus Download PDFInfo
- Publication number
- JP2010162822A JP2010162822A JP2009008690A JP2009008690A JP2010162822A JP 2010162822 A JP2010162822 A JP 2010162822A JP 2009008690 A JP2009008690 A JP 2009008690A JP 2009008690 A JP2009008690 A JP 2009008690A JP 2010162822 A JP2010162822 A JP 2010162822A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- mold
- cartridge heater
- heater
- temperature
- insertion hole
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 34
- 229910002804 graphite Inorganic materials 0.000 claims abstract description 34
- 239000010439 graphite Substances 0.000 claims abstract description 34
- 238000003780 insertion Methods 0.000 claims description 39
- 230000037431 insertion Effects 0.000 claims description 39
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims description 20
- 230000000630 rising effect Effects 0.000 abstract description 4
- 238000012546 transfer Methods 0.000 description 28
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 15
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 14
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 13
- 238000000034 method Methods 0.000 description 12
- 238000004804 winding Methods 0.000 description 10
- 229920005992 thermoplastic resin Polymers 0.000 description 9
- 239000000155 melt Substances 0.000 description 8
- 229920005989 resin Polymers 0.000 description 8
- 239000011347 resin Substances 0.000 description 8
- 229910001369 Brass Inorganic materials 0.000 description 5
- 239000010951 brass Substances 0.000 description 5
- 239000000463 material Substances 0.000 description 5
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 4
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 229910000881 Cu alloy Inorganic materials 0.000 description 3
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 3
- 239000012467 final product Substances 0.000 description 3
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 3
- 238000013021 overheating Methods 0.000 description 3
- 238000003825 pressing Methods 0.000 description 3
- 230000037303 wrinkles Effects 0.000 description 3
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 description 2
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- 229910001220 stainless steel Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000010935 stainless steel Substances 0.000 description 2
- 229910000838 Al alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910002651 NO3 Inorganic materials 0.000 description 1
- NHNBFGGVMKEFGY-UHFFFAOYSA-N Nitrate Chemical compound [O-][N+]([O-])=O NHNBFGGVMKEFGY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 description 1
- ATJFFYVFTNAWJD-UHFFFAOYSA-N Tin Chemical compound [Sn] ATJFFYVFTNAWJD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- HCHKCACWOHOZIP-UHFFFAOYSA-N Zinc Chemical compound [Zn] HCHKCACWOHOZIP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000004308 accommodation Effects 0.000 description 1
- 239000000853 adhesive Substances 0.000 description 1
- 230000001070 adhesive effect Effects 0.000 description 1
- DMFGNRRURHSENX-UHFFFAOYSA-N beryllium copper Chemical compound [Be].[Cu] DMFGNRRURHSENX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 1
- 238000002788 crimping Methods 0.000 description 1
- 230000001419 dependent effect Effects 0.000 description 1
- 238000007599 discharging Methods 0.000 description 1
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 1
- 239000000945 filler Substances 0.000 description 1
- 239000003292 glue Substances 0.000 description 1
- 230000017525 heat dissipation Effects 0.000 description 1
- 230000020169 heat generation Effects 0.000 description 1
- 230000001771 impaired effect Effects 0.000 description 1
- 229910001293 incoloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000012774 insulation material Substances 0.000 description 1
- 238000003754 machining Methods 0.000 description 1
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 description 1
- 238000000465 moulding Methods 0.000 description 1
- 238000011084 recovery Methods 0.000 description 1
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 description 1
- 230000002040 relaxant effect Effects 0.000 description 1
- -1 solder Chemical class 0.000 description 1
- 229910000679 solder Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000007711 solidification Methods 0.000 description 1
- 230000008023 solidification Effects 0.000 description 1
- 239000007921 spray Substances 0.000 description 1
- 239000010959 steel Substances 0.000 description 1
- 229910052718 tin Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000009966 trimming Methods 0.000 description 1
- 238000012795 verification Methods 0.000 description 1
- 239000011701 zinc Substances 0.000 description 1
- 229910052725 zinc Inorganic materials 0.000 description 1
Images
Landscapes
- Moulds For Moulding Plastics Or The Like (AREA)
Abstract
Description
本発明は、金型装置に関し、詳しくは 発熱体によって金型を加熱する金型装置に関するものである。 The present invention relates to a mold apparatus, and more particularly to a mold apparatus that heats a mold with a heating element.
従来の金型装置として、円柱形状のカートリッジヒータ（棒状抵抗加熱ヒータ）を金型内に組み込み、金型を加熱するものが知られている。具体的には、金型に挿入孔を設け、そこに円柱形状のカートリッジヒータを挿入し、ヒータを稼動させることにより、金型が加熱される。挿入孔は、カートリッジヒータの着脱を可能にするため、カートリッジヒーターの直径よりも大きく形成されている。 As a conventional mold apparatus, a cylindrical cartridge heater (bar-shaped resistance heater) is incorporated in a mold to heat the mold. Specifically, the mold is heated by providing an insertion hole in the mold, inserting a cylindrical cartridge heater therein, and operating the heater. The insertion hole is formed larger than the diameter of the cartridge heater so that the cartridge heater can be attached and detached.
しかしながら、前記のような従来の金型装置は、以下のような問題点がある。
（イ）カートリッジヒータと挿入孔との間に間隙部が生じ、この間隙部に介在する空気が断熱層として作用し、ヒータから金型への伝熱を阻害する。
（ロ）カートリッジヒータのワット密度(ヒータの定格容量／発熱面積)が１０Ｗ／ｃｍ2を超えるハイワット密度のヒータを用いる場合、上記のようにヒータの熱が金型に効率よく伝わらないと(ヒータの熱を金型が奪わないと)、ヒータが高温となり、電極が溶融してショートするなど、ヒータが破損する恐れがある。ヒータが破損しないまでも、ヒータ温度が高い状態で繰り返し使用すると、ヒータ寿命が短くなる。
（ハ）高温になったカートリッジヒータが金型に長時間接触すると、時効硬化など熱処理された金型材では、硬さやヤング率などの材力が低下し、成形中に繰り返し作用するプレス圧力により、金型の変形や破損などの原因となる。
（ニ）伝熱効率を向上させるために挿入孔の径を細くする(ヒータの直径に近づける)と、ヒータの着脱が困難になる；金型材質によってはカジリや焼付きが発生し、ヒータの取り外しができなくなる。
However, the conventional mold apparatus as described above has the following problems.
(A) A gap portion is formed between the cartridge heater and the insertion hole, and the air interposed in the gap portion acts as a heat insulating layer to inhibit heat transfer from the heater to the mold.
(B) When using a high watt density heater with a cartridge heater watt density (heater rated capacity / heat generation area) exceeding 10 W / cm 2 , the heat of the heater is not efficiently transferred to the mold as described above (heater If the mold does not take the heat of the heat), the heater becomes hot, and the electrode may melt and short-circuit, and the heater may be damaged. Even if the heater is not damaged, if the heater is used repeatedly at a high temperature, the life of the heater is shortened.
(C) When a heated cartridge heater is in contact with the mold for a long period of time, the heat and other mold materials have a reduced strength such as hardness and Young's modulus, and the press pressure that repeatedly acts during molding This may cause deformation or breakage of the mold.
(D) If the diameter of the insertion hole is reduced (closer to the diameter of the heater) to improve heat transfer efficiency, it will be difficult to attach or detach the heater; galling or seizure may occur depending on the mold material, and the heater will be removed. Can not be.
下記特許文献１には、発熱部(ヒータ)と金型の収納孔との間に、発熱部の発熱により液化する熱伝達媒体を充填した金型装置が提案されている。特許文献１の実施形態において、 カートリッジヒータの発熱温度は約８００℃であり、ヒータ発熱部のパイプは８００℃では溶融しない金属で構成されている。熱伝達媒体としては、ハンダ、亜鉛、すず、鉛、硝酸塩など５００〜８００℃の間で溶融する金属やその他の材料が例示されている。 Patent Document 1 below proposes a mold apparatus in which a heat transfer medium that is liquefied by heat generated by a heat generating part is filled between a heat generating part (heater) and a mold housing hole. In the embodiment of Patent Document 1, the heating temperature of the cartridge heater is about 800 ° C., and the pipe of the heater heating portion is made of a metal that does not melt at 800 ° C. Examples of the heat transfer medium include metals, such as solder, zinc, tin, lead, and nitrate, which melt at 500 to 800 ° C. and other materials.
しかしながら、上記従来技術においても、次のような問題点がある。
（１）収納孔に熱伝達媒体を充填するには、熱伝達媒体が溶融する５００〜８００℃に金型温度を維持し、挿入するカートリッジヒータも同様な温度に昇温しておく必要がある。このため、ヒータの装着作業時に火傷などの危険を伴う。
（２）金型を５００〜８００℃に昇温して長い時間保持(熱伝達媒体の充填時間)すると、硬さやヤング率などの材力が低下し、加圧によって金型が変形したり破損するなどの原因となる。この問題は金型材として時効硬化処理された銅合金を用いる場合に顕著となる。
However, the above prior art also has the following problems.
(1) In order to fill the accommodation hole with the heat transfer medium, it is necessary to maintain the mold temperature at 500 to 800 ° C. at which the heat transfer medium melts, and to raise the temperature of the cartridge heater to be inserted to the same temperature. . For this reason, there is a risk of burns or the like when the heater is installed.
(2) When the mold is heated to 500 to 800 ° C. and held for a long time (filling time of the heat transfer medium), the material strength such as hardness and Young's modulus decreases, and the mold is deformed or damaged by pressurization. It becomes cause. This problem becomes prominent when an age-hardened copper alloy is used as the mold material.
また、本出願人が先に提案したような特許第３８５７７０３号公報に記載の溶融微細転写プロセスでは、金型に搭載された微細凹凸を有するスタンパに溶融した熱可塑性樹脂を塗布した後にプレスによる加圧附形を行う。塗布された溶融樹脂の温度は金型温度に強く支配されるため、金型(スタンパ)面内に温度分布を生じると、溶融樹脂も同様な温度差を生じることになる(樹脂が断熱材のような熱物性を有するため、面内の熱移動(均温化)は殆ど期待できない)。加えて熱可塑性樹脂の粘度には温度依存性があり、高温で粘度が低く(流動性が高い)、低温で粘度が高い(流動性が低い)。
この結果、加圧附形により塗布された樹脂全体を均一に加圧しても、微細凹凸への溶融樹脂の充填は高温部で積極的に行われ、低温部では充填が困難になる。この結果、均一な加圧附形(転写)ができなくなるという課題がある。
In addition, in the melt fine transfer process described in Japanese Patent No. 3857703 as previously proposed by the present applicant, a melted thermoplastic resin is applied to a stamper having fine unevenness mounted on a mold and then applied by a press. Perform crimping. Since the temperature of the applied molten resin is strongly governed by the mold temperature, if a temperature distribution is generated in the mold (stamper) surface, the molten resin will also have a similar temperature difference (the resin is the insulation material). Because of such thermophysical properties, in-plane heat transfer (temperature equalization) can hardly be expected). In addition, the viscosity of the thermoplastic resin is temperature dependent, with low viscosity at high temperatures (high fluidity) and high viscosity at low temperatures (low fluidity).
As a result, even if the entire resin applied by pressurization is uniformly pressed, the molten resin is actively filled into the fine irregularities at the high temperature portion, and filling at the low temperature portion becomes difficult. As a result, there is a problem that uniform pressing (transfer) cannot be performed.
したがって本発明の目的は、上記従来の課題を解決し、カートリッジヒータから金型への伝熱を促進して金型の昇温時間を短縮するとともに、カートリッジヒータの過熱による破損や低寿命化、金型の変形等を防止し、かつ、カートリッジヒータの着脱を容易にする金型装置の提供にある。 Therefore, the object of the present invention is to solve the above-mentioned conventional problems, promote heat transfer from the cartridge heater to the mold and shorten the temperature rising time of the mold, and damage or shorten the life due to overheating of the cartridge heater. An object of the present invention is to provide a mold apparatus that prevents deformation of the mold and the like and facilitates the attachment and detachment of the cartridge heater.
また、本発明の他の目的は、特許第３８５７７０３号公報に記載の溶融微細転写プロセスにおいて、金型(スタンパ)面内での温度分布を抑制し、微細凹凸への溶融樹脂の充填を良化させ、均一な加圧附形(転写)を可能とする金型装置の提供にある。 Another object of the present invention is to suppress the temperature distribution in the mold (stamper) surface in the melt fine transfer process described in Japanese Patent No. 3857703 and improve the filling of the molten resin into the fine irregularities. The present invention provides a mold apparatus that enables uniform pressurization (transfer).
本発明は、以下のとおりである。
１．発熱体と、前記発熱体を挿入する挿入孔を有する金型とを備え、前記挿入孔内で前記発熱体を発熱させる金型装置において、
前記発熱体と前記挿入孔との間隙部にグラファイトを充填してなることを特徴とする金型装置。
２．前記発熱体にグラファイトシートを巻き回し、これを前記挿入孔に挿入してなることを特徴とする前記１に記載の金型装置。
The present invention is as follows.
1. In a mold apparatus comprising a heating element and a mold having an insertion hole into which the heating element is inserted, wherein the heating element generates heat in the insertion hole.
A mold apparatus, wherein a gap between the heating element and the insertion hole is filled with graphite.
2. 2. The mold apparatus according to 1, wherein a graphite sheet is wound around the heating element and inserted into the insertion hole.
本発明の金型装置は、挿入孔に発熱体を挿入した際に生じる間隙部にグラファイトを充填してなることを特徴としているので、カートリッジヒータから金型への伝熱を促進して金型の昇温時間を短縮するとともに、カートリッジヒータの過熱による破損や低寿命化、金型の変形等を防止し、かつ、カートリッジヒータの着脱を容易にすることが可能となる。 The mold apparatus according to the present invention is characterized in that graphite is filled in a gap formed when a heating element is inserted into the insertion hole, so that heat transfer from the cartridge heater to the mold is promoted. It is possible to shorten the heating time of the cartridge heater, to prevent damage to the cartridge heater due to overheating, to shorten its life, to deform the mold, and to easily attach and detach the cartridge heater.
グラファイトシートの面内の熱伝導により、ヒータ軸方向の温度分布が均温化される。ヒータ軸方向の温度分布の発生要因としてはヒータ自身の発熱量の分布と、加熱対象の金型の放熱分布（外周部が低温になる）があるが、ニクロム線等の一般的なヒータ発熱体の比抵抗の温度依存性は正であるので、高温になった部分がより発熱し、温度分布を増長する傾向がある。グラファイトシートの高い伝熱能力は、ヒータ周辺に生じた温度分布を緩和する方向に働くので、特に温度分布の発生し易い室温からの昇温時に都合がよい。 The temperature distribution in the heater axial direction is equalized by heat conduction in the plane of the graphite sheet. Factors that generate the temperature distribution in the heater axis direction include the distribution of the amount of heat generated by the heater itself and the heat dissipation distribution of the mold to be heated (the outer periphery becomes low temperature). Since the temperature dependence of the specific resistance is positive, there is a tendency that the portion at a high temperature generates more heat and the temperature distribution is increased. The high heat transfer capability of the graphite sheet works in the direction of relaxing the temperature distribution generated in the vicinity of the heater, so it is particularly convenient when raising the temperature from room temperature where temperature distribution is likely to occur.
また本発明によれば、特許第３８５７７０３号公報に記載の溶融微細転写プロセスにおいて、金型(スタンパ)面内での温度分布を抑制し、微細凹凸への溶融樹脂の充填を良化させ、均一な加圧附形(転写)を可能とする金型装置を提供することができる。 Further, according to the present invention, in the melt fine transfer process described in Japanese Patent No. 3857703, the temperature distribution in the mold (stamper) surface is suppressed, the filling of the molten resin into the fine unevenness is improved, and uniform It is possible to provide a mold apparatus that enables simple pressing (transfer).
以下、本発明を図面を参照しながらさらに説明する。
図１は、本発明の金型装置の一実施形態の断面図である。図１において、本発明の金型装置１０は、発熱体としてのカートリッジヒータ１２と、金型１４とを備える。なお符号１６は後述の実験に用いたカートリッジヒータ内蔵の熱電対である。これはヒータ内部温度を把握するために用いたものであり、必ずしも熱電対付のヒータを用いる必要はない。カートリッジヒータ１２は、円柱形状の棒状抵抗加熱ヒータであり、材質は例えばステンレス、インコロイ、黄銅、アルミニウムなどからなる。また、金型装置１０は熱電対１８を備え、金型表面温度を検知する。
金型１４は、カートリッジヒータ１２を挿入する断面円筒形の挿入孔２２を有し、挿入孔２２内でカートリッジヒータ１２を発熱させ、金型１４を昇温させる。本発明の金型装置１０は、カートリッジヒータ１２と挿入孔２２との間隙部にグラファイト２４を充填してなることを特徴としている。
Hereinafter, the present invention will be further described with reference to the drawings.
FIG. 1 is a cross-sectional view of an embodiment of a mold apparatus of the present invention. In FIG. 1, a
The
カートリッジヒータ１２の直径と挿入孔２２の寸法公差は通常のカートリッジヒータとその挿入穴の公差と同等とする。例えばφ６．２５ｍｍの呼び径の、ある市販カートリッジヒータの公差は６．１５〜６．３５mmである。これを挿入する挿入孔の内径の公差を６．３５〜６．４mmとすると、間隙部は、最大で０．２５mmとなる．
カートリッジヒータは細いものでφ１．５mm程度のものからφ１０mmを超えるものまで様々存在する。その各々に対して、ヒータの着脱の容易性、挿入孔の機械加工難易度などに応じて適切な挿入孔の直径、間隙部を選定すればよい。
The diameter tolerance of the
There are various types of cartridge heaters ranging from a thin one having a diameter of about 1.5 mm to a diameter exceeding 10 mm. For each of them, an appropriate insertion hole diameter and gap may be selected in accordance with the ease of attaching and detaching the heater, the degree of machining difficulty of the insertion hole, and the like.
グラファイト２４の充填方法としては、カートリッジヒータ１２にグラファイトシートを巻き回し、これを挿入孔２２に挿入してなる方法が好ましい。この方法によれば、挿入孔２２からのカートリッジヒータ１２の着脱が一層容易となる。図２は、グラファイトシートの巻き回し方法を説明するための、カートリッジヒータ１２の断面図である。グラファイトシート２４１の巻き回しは、その回数が多すぎると挿入孔２２へのカートリッジヒータ１２の挿入が困難となり、逆に少なすぎると間隙部に空気が多く介在することになるため、グラファイトシート２４１の巻き回し回数は、カートリッジヒータ１２と挿入孔２２との間隙部の閉塞を考慮して適宜決定すればよいが、図２（ａ）に示す１回の巻き回し、（ｂ）に示す１回半の巻き回し、（ｃ）に示す２回の巻き回し、あるいはそれ以上の巻き回しが挙げられる。なお、図２は、説明のためにカートリッジヒータ１２とグラファイトシート２４１との間に空間部が存在するが、グラファイトシートの柔軟性(曲げやすさ)と適度なハリ(しわにならない)を併せ持つという特長により、実際にはこのような空間部は存在せず、密着状態が保たれている。
なお、グラファイトシート２４１の巻き回し時には、例えばグラファイトシート２４１に糊のような公知の接着剤をスプレーしておくのが好ましい。
As a method for filling the
When the
グラファイトシートは公知であり、商業的に入手可能である。例えば松下電器産業株式会社製の商品名ＰＧＳグラファイトシートが挙げられる。グラファイトシートの厚さはとくに制限されないが、カートリッジヒータと挿入孔との密着性の調整や巻き回しやすさの観点から、例えば２０〜５０μｍが好ましい。 Graphite sheets are known and are commercially available. For example, trade name PGS graphite sheet manufactured by Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. can be mentioned. The thickness of the graphite sheet is not particularly limited, but is preferably 20 to 50 μm, for example, from the viewpoint of adjusting the adhesion between the cartridge heater and the insertion hole and ease of winding.
グラファイトシートは、次のような独特な効果を奏する。
（１）高熱伝導率(２００Ｗ／ｍ／Ｋ以上)である。
（２）耐熱温度が高く、カートリッジヒータの通常使用時の内部ピーク温度に耐えられる。
（３）自己潤滑性を有するので、グラファイトシートを巻き回したカートリッジヒータは挿入孔への着脱（抜き差し）が容易となる。
（４）表面硬度が低く、挿入孔に馴染み易く、挿入孔に対し良好な接触状態を実現する。また、カートリッジヒータが熱膨張して径が太くなると、外周に巻き回されたグラファイトシートが挿入孔に押し付けられ、挿入孔に密着し、伝熱面積が拡大する（熱抵抗が低減する)。これにより、ヒータ内部温度の上昇が抑えられ、ハイワット密度のヒータの使用が可能となる。
（５）適度なハリがあり、シワを形成しにくく、人手によるカートリッジヒータへの巻き回しが容易である。
（６）常温での取り扱いが可能である。
（７）非金属であるため、金型(銅合金、鋼系、ステンレス系、アルミ合金系など)との焼付きやカジリが発生しない。この結果、カートリッジヒータの着脱が容易となる。
The graphite sheet has the following unique effects.
(1) High thermal conductivity (200 W / m / K or more).
(2) The heat resistant temperature is high and can withstand the internal peak temperature during normal use of the cartridge heater.
(3) Since it has a self-lubricating property, the cartridge heater wound with the graphite sheet can be easily attached to and detached from the insertion hole.
(4) The surface hardness is low, it is easy to become familiar with the insertion hole, and a good contact state is realized with respect to the insertion hole. Further, when the cartridge heater is thermally expanded to increase its diameter, the graphite sheet wound around the outer periphery is pressed against the insertion hole, closely contacts the insertion hole, and the heat transfer area is expanded (heat resistance is reduced). As a result, an increase in the internal temperature of the heater is suppressed, and a heater with a high watt density can be used.
(5) There is moderate tension, it is difficult to form wrinkles, and it is easy to manually wind around the cartridge heater.
(6) It can be handled at room temperature.
(7) Since it is non-metallic, it does not cause seizure or galling with molds (copper alloy, steel, stainless steel, aluminum alloy, etc.). As a result, the cartridge heater can be easily attached and detached.
本発明者らは、様々な充填材について鋭意検討と検証を行った結果、上記の(1)〜(7)に示した効果をすべてかつ同時に満足させるものがグラファイトシートであることを見出した。
したがって、グラファイトシートは、挿入孔内でカートリッジヒータを発熱させる金型装置にとくに有用である。
As a result of diligent examination and verification of various fillers, the present inventors have found that it is a graphite sheet that satisfies all and the effects described in (1) to (7) above.
Therefore, the graphite sheet is particularly useful for a mold apparatus that heats the cartridge heater in the insertion hole.
また、本発明の金型装置は、カートリッジヒータから金型への伝熱が促進されることから、金型面内での温度分布が抑制される。したがって、特許第３８５７７０３号公報に記載の溶融微細転写プロセスに有用である。
該溶融微細転写プロセスは、表面に微細な凹凸部を有する成形型上に、溶融した熱可塑性樹脂を塗布する塗布工程と、前記塗布した熱可塑性樹脂を金型によりプレスし、成形体の形状を整えるプレス工程と、前記塗布した熱可塑性樹脂を冷却し固化させる固化工程とを少なくとも有し、前記塗布工程が、吐出口を備えた塗布装置に前記熱可塑性樹脂を供給し、前記吐出口の先端部と前記成形型との距離によって最終製品の厚さが規制されるように、前記塗布装置を移動させながら、前記最終製品にほぼ近い形状および厚さに、前記微細な凹凸部の上方から前記熱可塑性樹脂を吐出し、前記微細な凹凸部に前記熱可塑性樹脂を充填する工程であり、かつ前記微細な凹凸部に前記熱可塑性樹脂が付着するように、前記成形型を加熱することを特徴とする。前記微細な凹凸部は、例えば１０ｎｍ〜１ｍｍの幅または直径を有するとともに、１０ｎｍ〜１ｍｍの深さまたは高さを有する形状である。また、製造される成形体の厚さは、例えば５０μｍ〜５ｍｍの範囲である。
上記溶融微細転写プロセスでは、本発明の金型装置を用いることにより、金型(スタンパ)面内での温度分布が抑制され、微細凹凸への溶融樹脂の充填が良化し、均一な加圧附形(転写)が可能となる。
Further, in the mold apparatus of the present invention, heat transfer from the cartridge heater to the mold is promoted, so that the temperature distribution in the mold surface is suppressed. Therefore, it is useful for the melt fine transfer process described in Japanese Patent No. 3857703.
The melt fine transfer process includes a coating process in which a molten thermoplastic resin is applied onto a mold having fine irregularities on the surface, and the applied thermoplastic resin is pressed by a mold to form a shape of the molded body. At least a pressing step for trimming and a solidification step for cooling and solidifying the applied thermoplastic resin, wherein the application step supplies the thermoplastic resin to a coating apparatus having a discharge port, and a tip of the discharge port While moving the coating apparatus, the shape and thickness of the final product are almost the same as the final product from above the fine irregularities so that the thickness of the final product is regulated by the distance between the part and the mold. It is a step of discharging a thermoplastic resin and filling the fine irregularities with the thermoplastic resin, and heating the mold so that the thermoplastic resin adheres to the fine irregularities. To. The fine concavo-convex portion has, for example, a shape having a width or diameter of 10 nm to 1 mm and a depth or height of 10 nm to 1 mm. Moreover, the thickness of the molded object manufactured is the range of 50 micrometers-5 mm, for example.
In the melt fine transfer process, by using the mold apparatus of the present invention, the temperature distribution in the mold (stamper) surface is suppressed, the filling of the molten resin into the fine unevenness is improved, and uniform pressurization is applied. Shape (transfer) is possible.
以下、本発明を実施例および比較例によりさらに説明するが、本発明は下記例に制限されるものではない。 EXAMPLES Hereinafter, although an Example and a comparative example further demonstrate this invention, this invention is not restrict | limited to the following example.
実施例１
テストピースとして、直方体状のベリリウム銅合金を用いた。図３は、本実施例で用いたテストピースの斜視図である。テストピース３０の高さＨは２０ｍｍ、幅Ｗは２０ｍｍ、長さＬは１７０ｍｍである。挿入孔２２は、テストピース３０の長さＬと同じ長さを有し、その直径は６．４ｍｍである。また挿入孔はテストピース３０の目的とする加熱部位近傍に設けられ、挿入孔２２の上端部とテストピース３０の上部表面との距離Ｄは、３ｍｍである。
カートリッジヒータは、坂口電熱（株）製の熱電対付カートリッジヒータであり、直径６．２５ｍｍ、長さ１９０ｍｍの円柱形状である。ヒータの定格容量は３４２Ｗ、ワット密度は９．２Ｗ／ｃｍ2である。
挿入孔２２にカートリッジヒータを挿入するにあたり、カートリッジヒータに厚さ２５μｍのグラファイトシートを、図２に示す要領で２．５回、巻き回した。
上記のように調製したカートリッジヒータは、挿入孔２２への挿入がスムーズであり、目視で検査したところ、カートリッジヒータと挿入孔２２との間隙部はグラファイトシートでほぼ充填されていることが確認できた。
次に、カートリッジヒータを稼動させ、稼動時間（秒）に対するテストピース温度とカートリッジヒータ内部温度の変化を調べた。実験装置の構成を図４に示す。なお、ＰＩＤ制御により、テストピースの温度が１５０℃となるように、カートリッジヒータの発熱量を制御した。結果を図５に示す。
Example 1
A rectangular parallelepiped beryllium copper alloy was used as a test piece. FIG. 3 is a perspective view of the test piece used in this example. The
The cartridge heater is a cartridge heater with a thermocouple manufactured by Sakaguchi Electric Heat Co., Ltd., and has a cylindrical shape with a diameter of 6.25 mm and a length of 190 mm. The rated capacity of the heater is 342 W, and the watt density is 9.2 W / cm 2 .
In inserting the cartridge heater into the
The cartridge heater prepared as described above is smoothly inserted into the
Next, the cartridge heater was operated, and changes in the test piece temperature and the cartridge heater internal temperature with respect to the operation time (seconds) were examined. The configuration of the experimental apparatus is shown in FIG. The amount of heat generated by the cartridge heater was controlled by PID control so that the temperature of the test piece was 150 ° C. The results are shown in FIG.
比較例１
カートリッジヒータにグラファイトシートを巻き回さなかったこと以外は、実施例１を繰り返した。結果を図６に示す。
Comparative Example 1
Example 1 was repeated except that no graphite sheet was wound around the cartridge heater. The results are shown in FIG.
比較例２
グラファイトシートの替わりに、厚さ２５μｍの黄銅製のシートを用い、カートリッジヒータに２回、巻き回したこと以外は、実施例１を繰り返した。結果を図７に示す。なお、本比較例２において、巻き回した後の黄銅製のシートは、弾性回復し、カートリッジヒータに密着しづらいものであった。また、複数回巻き回す場合、重なった黄銅製シート間の密着性も低いため間隙が生じ、間隙の空気が伝熱を阻害する。厚みの薄いシートを用いると弾性回復力が低下するため密着性は向上するが、巻き回し回数が増える。この結果、密着性向上にともなう伝熱特性の向上と、シートの重なり枚数(微少な間隙(空気層)の数)の増加による特性の低下が相殺し、思い通りの性能を享受することができない。
Comparative Example 2
Example 1 was repeated except that a brass sheet having a thickness of 25 μm was used instead of the graphite sheet and the cartridge sheet was wound twice. The results are shown in FIG. In Comparative Example 2, the brass sheet after being wound was elastically recovered and was difficult to adhere to the cartridge heater. Moreover, when winding several times, since the adhesiveness between the overlap | superposed brass sheets is also low, a gap | interval arises and the air of a gap | interval inhibits heat transfer. When a sheet having a small thickness is used, the elastic recovery force is reduced and the adhesion is improved, but the number of windings is increased. As a result, the improvement in heat transfer characteristics due to the improvement in adhesion and the decrease in characteristics due to an increase in the number of overlapping sheets (the number of minute gaps (air layers)) cancel each other, and the desired performance cannot be enjoyed.
比較例３
グラファイトシートの替わりに、厚さ２０μｍのアルミニウム製のシートを用い、カートリッジヒータに２回、巻き回したこと以外は、実施例１を繰り返した。結果を図８に示す。なお、本比較例３において、アルミニウム製のシートは巻き回し時にシワを形成し易く、カートリッジヒータに密着しづらいものであった。また、シワの形成によってアルミニウム製のシートを巻き回したヒータの表面が凹凸になるため、ヒータ孔への密着性が著しく損なわれる。すなわち、巻きすぎると凸部を起点としてシートが破れ、破れを回避しようと巻き回し数を少なくするとヒータ孔に密着しない。これらの結果、思い通りの性能を享受することができない。
Comparative Example 3
Example 1 was repeated except that an aluminum sheet having a thickness of 20 μm was used instead of the graphite sheet and the cartridge sheet was wound twice. The results are shown in FIG. In Comparative Example 3, the aluminum sheet was easy to form wrinkles when it was wound, and was difficult to adhere to the cartridge heater. Moreover, since the surface of the heater wound with the aluminum sheet becomes uneven due to the formation of wrinkles, the adhesion to the heater hole is significantly impaired. That is, if the sheet is excessively wound, the sheet is torn starting from the convex portion, and if the number of windings is reduced to avoid the breakage, the sheet does not adhere to the heater hole. As a result, the desired performance cannot be enjoyed.
図５〜８に示すように、カートリッジヒータにグラファイトシートを巻き回した実施例１の場合、昇温開始から設定温度より１０℃低い温度（１４０℃）に到達するまでの昇温時間は１０１．８秒であったのに対し、グラファイトシートを使用しない比較例１の昇温時間は１１３．３秒、黄銅製のテープを使用した比較例２の昇温時間は１１１．５秒、アルミニウム製のテープを使用した比較例３の昇温時間は１０９．８秒であった。また、昇温速度を調べたところ、実施例１は１．２４℃／秒、比較例１は１．１１℃／秒、比較例２は１．０５℃／秒、比較例３は１．１５℃／秒であった。上記の結果をまとめて表１に示す。 As shown in FIGS. 5 to 8, in the case of Example 1 in which the graphite sheet is wound around the cartridge heater, the temperature rising time from the start of the temperature rising until reaching the temperature (140 ° C.) lower by 10 ° C. than the set temperature is 101. The heating time of Comparative Example 1 in which no graphite sheet was used was 113.3 seconds, while the heating time of Comparative Example 2 in which a brass tape was used was 111.5 seconds, which was 8 seconds. The temperature raising time of Comparative Example 3 using the tape was 109.8 seconds. Further, when the rate of temperature rise was examined, Example 1 was 1.24 ° C./second, Comparative Example 1 was 1.11 ° C./second, Comparative Example 2 was 1.05 ° C./second, and Comparative Example 3 was 1.15. ° C / second. The above results are summarized in Table 1.
図５〜８および表１の結果から、本発明の金型装置は、カートリッジヒータから金型への伝熱が促進され、金型の昇温時間が大幅に短縮されていることが分かる。 From the results of FIGS. 5 to 8 and Table 1, it can be seen that in the mold apparatus of the present invention, heat transfer from the cartridge heater to the mold is promoted, and the temperature raising time of the mold is greatly shortened.
次に、図５〜８の結果より、カートリッジヒータ内部温度の最高温度とそれに到達するまでの時間を調べた。結果を表２に示す。 Next, from the results of FIGS. 5 to 8, the maximum temperature of the cartridge heater internal temperature and the time required to reach it were examined. The results are shown in Table 2.
表２の結果から、本発明の金型装置は、カートリッジヒータの過熱が抑制されている。これにより、ヒータの破損や低寿命化が防止でき、また、金型の変形等も防止できることが分かった。 From the results shown in Table 2, overheating of the cartridge heater is suppressed in the mold apparatus of the present invention. As a result, it has been found that the heater can be prevented from being damaged or shortened in life, and the mold can be prevented from being deformed.
実施例２
カートリッジヒータとして、定格容量６４３Ｗ、ワット密度１７．２Ｗ／ｃｍ2のワット密度の高いヒータを用い、テストピースの設定温度を２００℃としたこと以外は、実施例１を繰り返した。その結果、昇温開始から設定温度より１０℃低い温度（１９０℃）に到達するまでの昇温時間は８５．３秒、昇温速度は２．８２℃／秒であった。カートリッジヒータ内部温度の最高温度は４２４．７５℃、最高温度に到達するまでの時間は４４．０秒であった。ヒータ電極のショートは確認されず、本発明の金型装置では、ワット密度の高いヒータが安全に使用できることが確認された。
Example 2
Example 1 was repeated except that a high-wattage heater with a rated capacity of 643 W and a watt density of 17.2 W / cm 2 was used as the cartridge heater, and the set temperature of the test piece was 200 ° C. As a result, the temperature increase time from the start of temperature increase until reaching a temperature (190 ° C.) lower by 10 ° C. than the set temperature was 85.3 seconds, and the temperature increase rate was 2.82 ° C./second. The maximum temperature inside the cartridge heater was 424.75 ° C., and the time required to reach the maximum temperature was 44.0 seconds. No short-circuit of the heater electrode was confirmed, and it was confirmed that a heater with a high watt density can be used safely in the mold apparatus of the present invention.
また、以上の結果から、カートリッジヒータから金型への伝熱が促進されることも確認され、金型面内での温度分布が抑制される。したがって、特許第３８５７７０３号公報に記載の溶融微細転写プロセスに有用であることが判明した。 From the above results, it is also confirmed that heat transfer from the cartridge heater to the mold is promoted, and the temperature distribution in the mold surface is suppressed. Accordingly, it has been found useful for the melt fine transfer process described in Japanese Patent No. 3857703.
１０ 金型装置
１２ カートリッジヒータ
１４ 金型
１８ 熱電対
２２ 挿入孔
２４ グラファイト
２４１ グラファイトシート
DESCRIPTION OF
Claims (2)
前記発熱体と前記挿入孔との間隙部にグラファイトを充填してなることを特徴とする金型装置。 In a mold apparatus comprising a heating element and a mold having an insertion hole into which the heating element is inserted, wherein the heating element generates heat in the insertion hole.
A mold apparatus, wherein a gap between the heating element and the insertion hole is filled with graphite.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2009008690A JP5430951B2 (en) | 2009-01-19 | 2009-01-19 | Mold equipment |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2009008690A JP5430951B2 (en) | 2009-01-19 | 2009-01-19 | Mold equipment |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2010162822A true JP2010162822A (en) | 2010-07-29 |
| JP5430951B2 JP5430951B2 (en) | 2014-03-05 |
Family
ID=42579402
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2009008690A Active JP5430951B2 (en) | 2009-01-19 | 2009-01-19 | Mold equipment |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP5430951B2 (en) |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0810898A (en) * | 1994-06-30 | 1996-01-16 | Unisia Jecs Corp | Device for heating metallic mold for casting |
| JPH10156832A (en) * | 1996-11-28 | 1998-06-16 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | Controlling device for heat conduction and resin molding mold equipment using this device |
| WO2006030503A1 (en) * | 2004-09-15 | 2006-03-23 | Asahi Co., Ltd | Mold, method of manufacturing mold, block for forming heat exchange flow passage, and molded product |
| JP2006168167A (en) * | 2004-12-15 | 2006-06-29 | Canon Chemicals Inc | Method and apparatus for manufacturing rubber roller |
| JP2008284555A (en) * | 2007-05-15 | 2008-11-27 | Mitsubishi Electric Corp | Die for die casting |
-
2009
- 2009-01-19 JP JP2009008690A patent/JP5430951B2/en active Active
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0810898A (en) * | 1994-06-30 | 1996-01-16 | Unisia Jecs Corp | Device for heating metallic mold for casting |
| JPH10156832A (en) * | 1996-11-28 | 1998-06-16 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | Controlling device for heat conduction and resin molding mold equipment using this device |
| WO2006030503A1 (en) * | 2004-09-15 | 2006-03-23 | Asahi Co., Ltd | Mold, method of manufacturing mold, block for forming heat exchange flow passage, and molded product |
| JP2006168167A (en) * | 2004-12-15 | 2006-06-29 | Canon Chemicals Inc | Method and apparatus for manufacturing rubber roller |
| JP2008284555A (en) * | 2007-05-15 | 2008-11-27 | Mitsubishi Electric Corp | Die for die casting |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP5430951B2 (en) | 2014-03-05 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| EP2032266B1 (en) | Indirectly heated capillary aerosol generator | |
| EP1755856B1 (en) | Method for manufacturing a heated nozzle unit for the moulding of plastics materials | |
| JP2006321233A (en) | Thermal shroud and method for manufacturing the thermal shroud | |
| JP2004249681A (en) | Insert molding method and mold | |
| JP5430951B2 (en) | Mold equipment | |
| WO2005111261A1 (en) | Spattering target and method of manufacturing the same | |
| KR100497483B1 (en) | Heating roller for fixing apparatus and method for manufacturing electrode of the heating roller | |
| JP5477849B2 (en) | Conductive resin tube manufacturing method, conductive resin tube manufacturing apparatus, and roller manufacturing method | |
| JP7187082B2 (en) | Selective current sintering equipment | |
| WO2007032125A1 (en) | Feeder head heating device | |
| JP3540266B2 (en) | Thermal conductive material and manufacturing method thereof | |
| JP6376812B2 (en) | Cooling structure and mold cooling device | |
| JP2007253230A (en) | High-frequency induction heating device for die casting machine | |
| JPH1024361A (en) | Iron device and joining method | |
| TWI412618B (en) | Hollow columnar target and its components | |
| US20110062020A1 (en) | Rotary Target Assembly and Rotary Target | |
| JP2008132756A (en) | Manufacturing method of injection insert molded article | |
| CN215320669U (en) | 3D prints heating nozzle and uses its 3D printer | |
| JP2004230409A (en) | Welding tip and its producing method | |
| JP2010017900A (en) | Method of manufacturing jointed material and injection molding apparatus | |
| JP2009119847A (en) | Electric heating pressure-molding mold and injection molding mold | |
| JP6879090B2 (en) | Method for manufacturing rolls and sheet molded products for melt extrusion | |
| JP2024504769A (en) | backing material | |
| JP2011086424A (en) | Method of coating electric wire having terminal with preservative, electric wire having terminal coated with preservative, and pallet for coating preservative | |
| JP2007002295A (en) | Coiling type vacuum film deposition system, and coiling type vacuum film deposition method |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20111021 |
|
| A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20130122 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20130618 |
|
| A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20130802 |
|
| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20130903 |
|
| A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20130925 |
|
| A911 | Transfer to examiner for re-examination before appeal (zenchi) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A911 Effective date: 20131106 |
|
| TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20131126 |
|
| A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20131204 |
|
| R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 Ref document number: 5430951 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |