JP3530613B2 - 射出成形法 - Google Patents
射出成形法Info
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- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
- B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
- B29C45/00—Injection moulding, i.e. forcing the required volume of moulding material through a nozzle into a closed mould; Apparatus therefor
- B29C45/17—Component parts, details or accessories; Auxiliary operations
- B29C45/72—Heating or cooling
- B29C45/73—Heating or cooling of the mould
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- Engineering & Computer Science (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Moulds For Moulding Plastics Or The Like (AREA)
- Injection Moulding Of Plastics Or The Like (AREA)
Description
高精度かつ内部歪み(複屈折量)の少ない光学部品を得
ることができる射出成形法に関する。
成形方法として、例えば、特開昭64−36421号公
報に開示される方法がある。この方法は、ガラス転移点
を越えた温度に加熱された金型に樹脂を充填した後、金
型を成形機の外部において一定の冷却速度(上記公報の
例では1.3℃/分)で冷やし、ある一定温度以下にな
った時点で成形品を取り出すこととしている。
(a)において破線Bで示すように、時間の経過に対し
て樹脂温度が直線的に低下するように冷却している。こ
のために、図1(b)に破線Dで示すように、複屈折量
は時間の経過に対して緩やかな曲線を描くように変化
し、かなり長時間をかけて一定の値に達することとな
る。
形方法では、以下のような問題があった。一般に、プラ
スチック樹脂を冷却する場合、急速に冷却すると内部応
力が残ってしまうために、上記従来例のように徐冷し、
内部応力を残さないようにする方法が採られている。と
ころが、すべての冷却過程(樹脂温度)において一様に
内部応力が残りやすいわけではない。例えば、樹脂がガ
ラス転移点の近傍で冷却される場合は内部応力が残りや
すいが、ある程度温度が下がり、樹脂が完全に固化して
しまえば、ある程度急速に冷却しても内部応力が残りに
くいという傾向がある。
過程全体で単に一定の冷却速度で冷却すると、内部応力
の発生を抑制するために、必要以上に冷却速度を遅くし
なければならず、その結果、サイクルタイムを延ばさな
ければならないという問題があった。
されたもので、請求項1に係る発明は、短いサイクルタ
イムで高精度かつ複屈折量の少ない光学部品を得ること
ができる射出成形法を提供することを目的とする。請求
項2に係る発明は、上記目的に加え、射出成形機の構成
を複雑にする必要がない射出成形法を提供することを目
的とする。請求項3に係る発明は、上記目的に加え、金
型温度をより高精度に制御することができる射出成形法
を提供することを目的とする。
に、請求項1に係る発明は、射出成形法において、金型
のキャビティ部へ溶融樹脂を射出充填した後、少なくと
も樹脂温度がガラス転移点以上でかつ均一になるまで保
冷維持し、その後、該樹脂の複屈折量の増分が一定とな
るように金型温度を低下させることとした。請求項2に
係る発明は、請求項1に係る発明において、成形開始前
に、予め樹脂の温度に対する複屈折量の変化率を計算
し、そのデータに基づいて金型温度を制御することを特
徴とする。請求項3に係る発明は、請求項1に係る発明
において、成形中に、樹脂の複屈折量を実測しながら金
型温度を制御することを特徴とする。
後、少なくとも樹脂温度がガラス転移点以上でかつ均一
になるまで保冷維持すると、樹脂内部には応力が無い状
態となる。ここで、保冷維持する時間は、成形品の肉厚
によって異なり、肉厚の厚いものは均一温度になるまで
の時間が長くかかるため、保冷維持時間を長くする必要
があり、一方、肉厚の薄いものはその逆で保冷維持時間
は短くてよい。
折が無い状態)となった後、図1(b)において実線C
で示すように、複屈折量の増分(時間の経過に対する複
屈折量の変化率)が一定となるように金型温度を低下さ
せる。すなわち、図1(a)において実線Aで示すよう
に、複屈折が増えやすい樹脂温度領域ではゆっくりと金
型温度を下げ、また複屈折が増えにくい樹脂温度領域で
は金型の冷却速度を速めるようにする。このように、内
部応力増加(複屈折量増加)への影響の度合いに応じて
金型温度の低下スピードを最適にコントロールするた
め、最短の時間で製品を冷却することができる。図1
(a)および(b)から判るように、本発明によれば、
従来の技術による場合と同一の少ない複屈折量および同
一の樹脂温度に到達する時間は、大幅に短縮される。
示しており、このレンズ30は、外径80mm、中心肉
厚3mm、縁肉厚10mmの形状である。また、レンズ
30の材質は、ポリオレフィン樹脂(日本ゼオン(株)
製のZEONEX280S)を用いた。このポリオレフ
ィン樹脂の大気圧下でのガラス転移点は、140℃であ
る。
で、固定側金型1の内部には、固定側入子3が固定され
ている。また、可動側金型2の内部には、可動側入子4
が嵌入されている。さらに、各入子3、4の内部には、
温調経路5、6が形成されており、両温調経路5、6は
外部のヒートサイクル用温調機7に連通接続されてい
る。固定側入子3と可動側入子4との間には、図2に示
すレンズ30に対応した形状のキャビティ部8が形成さ
れている。また、固定側入子3の内部には、金型温度を
測定する熱電対9が固設されている。
ズ30を成形した。以下、その成形方法について説明す
る。まず、固定側金型1と可動側入子2を予め155℃
に加熱しておいた。その状態の金型のキャビティ部8に
250℃程度の溶融樹脂を射出充填した。充填後、5分
間保冷維持した。その保冷維持の間に、樹脂の温度は入
子1、2と同じ155℃の均一温度になった。その後、
ヒートサイクル温調機7を作動させ、成形品の複屈折量
の増分が一定となるように、金型温度を120℃まで冷
却した後、成形品を取り出し、空気中で常温まで自然冷
却させた。
6℃になるまでは約5℃/分の割合で冷却した。また、
金型温度が146℃から142℃になるまでは約2℃/
分の割合、142℃から138℃になるまでは約0.6
℃/分の割合、138℃から135℃になるまでは約
1.5℃/分の割合、135℃から130℃になるまで
は約4℃/分の割合、130℃から120℃になるまで
は10℃/分の割合で冷却した。全部で約20分の冷却
時間にて成形した。
での間を1.0℃/分の一定の割合で冷却していた場合
(冷却時間約40分)と同等のレベルの複屈折量をもっ
たレンズが成形できた。図4に、本実施例の金型温度の
変化パターンおよび複屈折量の変化パターンを示す。図
4から判るように、複屈折量は冷却時間に対してほぼ直
線的に増加している。
なるような金型温度変化パターンは、次のようにして求
めた。まず、実際の成形品を完全に内部応力が緩和され
る温度まで加熱する(155℃)。次に、0.2℃/分
の割合で冷却する。その冷却途中、いくつかの温度ポイ
ントで成形品を取り出し、水等につけて急冷する。それ
ぞれの温度ポイントでの複屈折量を測り、各温度ポイン
ト間での複屈折量の差から複屈折量変化の温度依存性
(複屈折量の差/温度差)を計算する。そして、温度依
存性の大きさに反比例するように各温度での冷却勾配を
決める。
ポリオレフィン系の樹脂を用いた例を示したが、固有複
屈折量の大きいポリカーボネイト樹脂等を用いても本実
施例と同様の効果を得ることができる。また、成形品形
状も凹レンズに限らず、凸レンズ、プリズム、F−θレ
ンズ等でも同様の方法にて成形することができる。さら
に、本実施例では、ガラス転移点以上(155℃)に加
熱された金型内部に溶融樹脂を射出充填することになっ
ているが、例えば、ガラス転移点以下(例えば120
℃)の金型に射出充填した後、複屈折が無くなる温度
(ガラス転移点以上)まで急速再加熱し、その後、成形
品の複屈折量の増分が一定となるように金型温度を低下
させるようにしてもよい。
の度合いに応じて金型温度の低下スピードを最適にコン
トロールするため、最短の時間で製品を冷却することが
できる。つまり、一定温度の冷却勾配にて成形する場合
に比べて約半分の冷却時間で同等レベルの複屈折量をも
ったレンズが成形できた。
型を示すもので、以下、実施例1と異なる点のみについ
て説明する。本実施例においては、金型キャビティ部の
複屈折の変化を直接測定する複屈折測定器を金型に内蔵
させている。この複屈折測定器は、キャビティ部12を
形成する固定側入子13と可動側入子14内に構成され
ている。固定側入子13の内部には、キャビティ部12
側から順に無歪みガラス15、鋭敏色板16、偏光板1
7が固設されている。また、固定側入子13の内部に
は、白色光源18が固設されており、キャビティ部12
方向へ光を発生させることができるようになっている。
一方、可動側入子14内部には、キャビティ部12側か
ら順に無歪みガラス19、偏光板20が固設されてい
る。また、可動側入子14の内部には、CCDカメラ2
1が設けられており、キャビティ部12方向の映像を金
型外部のモニター22に映し出すことができるようにな
っている。また、固定板11および可動板10には、そ
れぞれ独立して、固定側入子13および可動側入子14
の近傍に温調管23が配置されている。
ガラス転移点以上に加熱された金型内部のキャビティ部
12に溶融樹脂を射出充填した後、樹脂が均一温度にな
るまで保冷維持した。その後、実施例1と同様にヒート
サイクル用温調機7を作動させ、温調管23により金型
温度を調整することにより、成形品の複屈折量の増分が
一定となるように金型温度を低下させた。
ビティ部12内部の樹脂の複屈折量を実測しながら、金
型温度の低下速度をコントロールした。つまり、固定側
入子13内部に固定された白色光源18から発光させ、
鋭敏色板16および偏光板17を通過させることにより
発生した直線偏光はキャビティ部12内(樹脂内)を通
過し、更に可動側入子14内の偏光板20を通過して、
CCDカメラ21にてその光を見ながら、温度制御し
た。キャビティ部12内に樹脂が入っていないときは鋭
敏色(赤紫色)に見えているが、複屈折を生じた樹脂が
キャビティ部12内にあると、光に光路差を生じ、56
5nm毎に干渉縞模様(赤紫色→赤褐色→シアン色→空
色→淡緑色→淡黄緑色→白色の順に色がつく)が見え
る。これを利用して、同一部分の色の変化速度を測るこ
とにより、複屈折量の変化量(増分)を測定することが
できる。なお、無歪みガラス15、19は、キャビティ
部12を構成するために付けており、無歪みであるから
複屈折量の測定には影響しない。
ムに実測できるため、複屈折量の増分が一定となるよう
な金型温度の低下速度を高精度にコントロールすること
ができる。その結果、より最適な冷却時間、すなわち最
短時間で成形品を得ることができる。
れば、複屈折量増加への影響の度合いに応じて金型温度
の低下スピードを最適にコントロールすることができる
ので、最短の時間で高精度かつ複屈折量を少なくして製
品を冷却することができる。請求項2に係る発明によれ
ば、上記効果に加え、成形にあたり、射出成形機の構成
を複雑にする必要がない。請求項3に係る発明によれ
ば、上記効果に加え、より高精度に金型温度を制御する
ことができる。
フ、(b)冷却時間と複屈折量との関係を示すグラフで
ある。
る。
ある。
屈折量との関係を示すグラフである。
ある。
Claims (3)
- 【請求項1】 金型のキャビティ部へ溶融樹脂を射出充
填した後、少なくとも樹脂温度がガラス転移点以上でか
つ均一になるまで保冷維持し、その後、該樹脂の複屈折
量の増分が一定となるように金型温度を低下させること
を特徴とする射出成形法。 - 【請求項2】 成形開始前に、予め樹脂の温度に対する
複屈折量の変化率を計算し、そのデータに基づいて金型
温度を制御することを特徴とする請求項1記載の射出成
形法。 - 【請求項3】 成形中に、樹脂の複屈折量を実測しなが
ら金型温度を制御することを特徴とする請求項1記載の
射出成形法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP4852395A JP3530613B2 (ja) | 1995-03-08 | 1995-03-08 | 射出成形法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP4852395A JP3530613B2 (ja) | 1995-03-08 | 1995-03-08 | 射出成形法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH08244085A JPH08244085A (ja) | 1996-09-24 |
JP3530613B2 true JP3530613B2 (ja) | 2004-05-24 |
Family
ID=12805730
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP4852395A Expired - Fee Related JP3530613B2 (ja) | 1995-03-08 | 1995-03-08 | 射出成形法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP3530613B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US7794643B2 (en) | 2006-03-24 | 2010-09-14 | Ricoh Company, Ltd. | Apparatus and method for molding object with enhanced transferability of transfer face and object made by the same |
-
1995
- 1995-03-08 JP JP4852395A patent/JP3530613B2/ja not_active Expired - Fee Related
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Publication number | Publication date |
---|---|
JPH08244085A (ja) | 1996-09-24 |
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