JP4024651B2 - Resin mold and resin molding equipment - Google Patents

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JP4024651B2 JP2002328471A JP2002328471A JP4024651B2 JP 4024651 B2 JP4024651 B2 JP 4024651B2 JP 2002328471 A JP2002328471 A JP 2002328471A JP 2002328471 A JP2002328471 A JP 2002328471A JP 4024651 B2 JP4024651 B2 JP 4024651B2
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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、微細な3次元的形状を有した樹脂成形品の成形を可能にする樹脂成形金型および樹脂成形装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
熱可塑性樹脂を射出成形方法あるいはブロー成形法などを用いて成形する場合、金型表面転写性を向上させること、あるいはウエルドライン,フローマークなどが発生することによる外観不良を低減した外観上の良品化が求められている。従来、前記表面転写性を良くし、外観不良を低減するためには、一般に高い金型温度あるいは樹脂温度,高い射出圧力,高速射出などの成形条件を最適化することにより目的を達成させてきた。
【0003】
図10は従来の樹脂成形金型の一例を示す断面図であり、1は金型固定部、2は金型可動部、3は熱可塑性樹脂組成物Aが流し込まれる樹脂充填空間部、4は樹脂充填空間部3の底部に設けられた金属薄膜である。
【0004】
この金型を用いて樹脂成形を行う場合、特に影響が大きい成形条件は金型温度であり、両金型1,2の温度を高くすることが好ましい。すなわち、樹脂充填工程において樹脂充填空間部3内の熱が金型可動部2に伝達(矢印方向)し難くすることが重要であり、従来では両金型1,2の温度を高く設定する方法が採用されてきた。
【0005】
【特許文献1】
特開平7−285169号公報
【0006】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、金型全体の温度を高くすることは、溶融した熱可塑性樹脂を成形品として取り出すことができる温度になるまで金型内で冷却するために、長い冷却時間を要するということにつながり、生産効率の低下をまねくという問題がある。
【0007】
このため、金型の温度を急激に加熱/冷却することができる方法が要求されており、これらの要求に対して、従来では金型に加熱用と冷却用の配管を設け、成形工程に応じて熱媒体と冷媒体とを交互に循環させて加熱/冷却する方法が採用されている(特許文献1参照)。
【0008】
しかし、この従来の方法では、熱エネルギの消費量が高く、生産効率も向上しない。これらのことから、樹脂充填工程では樹脂の温度が低下しにくく、冷却工程では急速に樹脂温度を低下させることができる成形金型,成形方法が望まれている。
【0009】
本発明は、前記従来の問題を解決し、樹脂成形過程における樹脂充填工程において樹脂の温度が低下しにくく、また冷却工程において急速に樹脂温度を低下させることを可能にし、転写性と外観良品化を向上させることができる樹脂成形金型および樹脂成形装置を提供することを目的とする。
【0010】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成するため、本発明に係る樹脂成形金型および樹脂成形装置は、ガラス転移温度よりも高い温度加熱した熱可塑性樹脂組成物を、内面の温度を前記熱可塑性樹脂組成物の温度より低い温度に設定した樹脂充填空間部に、流し込み冷却することにより樹脂成形品を得る樹脂成形に用いる樹脂成形金型において、前記樹脂充填空間部に対して発熱体を介して減圧気体室を設けたものであり、これにより、発熱体の発熱制御にて、加熱温度をコントロールすることができるため、樹脂充填工程において樹脂温度が低下してしまうことを抑制することができ、また減圧気体室の圧力制御によっても、その熱伝導率をコントロールすることができ、樹脂温度低下を抑制できる。また、冷却工程において冷却ブロックの当接により急速に樹脂温度を低下させることを可能にし、転写性と外観良品化を向上させることができる。
【0011】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の好適な実施形態について図面を参照しながら説明する。なお、以下の説明において、既に説明している部材に対応する部材には同一符号を付すことにする。
【0012】
図1は本発明の実施形態を説明するための樹脂成形金型の断面図であり、1は金型固定部、2は金型可動部、3は熱可塑性樹脂組成物Aが流し込まれる樹脂充填空間部、4は、樹脂充填空間部3の底部表面に設けられ、かつNiまたはCuなどの金属薄膜処理が施され、さらに微小な凹凸が形成された金属薄膜、5は、金属薄膜4の設置位置より下部に設けられ、内部に薄膜発熱体6が組み込まれた金属板、7は金属薄膜5の設置位置より下部の金型可動部2に設けられた減圧気体室である。
【0013】
金属板5内部に設けられた薄膜発熱体6は、金属薄膜4の表面である転写面4aの温度を急速に加熱させるために設置したものであり、また樹脂充填工程において樹脂の熱が金型に奪われて樹脂温度が急激に低くなるのを解消するために、金属板5の下に減圧気体室7を設けている。すなわち、減圧気体室7において、減圧することに応じて熱伝導率が低下する現象を利用することにより、樹脂温度の低下をコントロールしている。
【0014】
減圧気体室7において用いる気体としては、特に限定されないが、コストを考慮すると空気を用いることがよい。しかし、長期間高温度で空気溶存酸素と接触すると、材料によっては酸化などの問題が発生するおそれがあるので、その問題を解消するために窒素などの不活性ガスを用いることが好ましい。
【0015】
さらに、減圧気体室7における気体密度は、気体圧力によって管理することが可能である。図2は減圧気体室7に設置する圧力調整機構の一例を示す断面図であり、減圧気体室7の側壁に外気と連通する通孔21を穿設し、この通孔21に移動可能にピストン22を設け、このピストン22の拡径部22aを、減圧気体室7の内壁に設けた弾性リング体23に対向設置し、さらに拡径部22aを弾性リング23に付勢するスプリング24を支持枠体25内に設けた構造である。
【0016】
減圧気体室7の圧力は、ピストン22に加わる減圧力による力Pと、ピストン22に加わるスプリング24の弾性力による力Qとの関係で決定され、力Pが弱くなるとピストン22の拡径部22aが弾性リング体23に密着し、これにより減圧力が大きくなる。また力Pが強くなるとピストン22の拡径部22aが弾性リング体23から離れて、通孔21から外気が入り込むことになり、減圧力が小さくなる。
【0017】
このように減圧気体室7の圧力を調整することにより、減圧時には真空状態に近づくので気体密度が低下する。すると若干であるが熱伝導率が低下する。熱伝導率が低下すると、金属薄膜4表面の転写面4aにおける温度が下がり難くなり、金型の微細形状が成形品に転写しやすくなる。すなわち、転写性を向上させるために、減圧気体室7を減圧して真空に近づけるように圧力を調整するのである。そして、転写性を向上させる場合は圧力,気体密度を低く、また冷却工程の時間を短縮する場合は圧力を高くするように調整する。
【0018】
また、樹脂充填空間部3における減圧気体室7が存在しない部位から熱が逃げるため、図3,図4に示すように、断熱材8あるいはヒータ9を、樹脂充填空間部3における減圧気体室7が存在しない部位(本例では樹脂充填空間部3における周壁)に設置することが有効である。
【0019】
本実施形態において、減圧気体室7の減圧力,射出成形の射出圧力,金型保圧力により樹脂充填空間部3が僅かに膨張する問題が生じるため、図5に示すように、減圧気体室7に支柱10を設け、機械的強度を大きくすることが望ましい。
【0020】
しかし、支柱10は金属板5に当接あるいは近接し、その部分から樹脂充填空間部3の熱が放熱されるため、金属薄膜4の転写面4aに局所的温度斑による転写斑が起こり得るが、その場合は、該当接あるいは近接部分に断熱材11を設置することによって転写斑の発生を解決することができる。また、金属板5の下部に熱伝導の良い熱高伝導性薄膜12を形成して、前記温度斑を低減化する方法も有効である。
【0021】
さらに、減圧気体室7の気体密度を可変にすることにより、減圧気体室7の熱伝導率を可変させることができ、このことを利用することで減圧気体室7の断熱効果を微調整することができる。これにより樹脂温度あるいは射出速度などの、一般的なパラメータのみで条件を定める場合よりも、より最適な条件設定が可能になる。
【0022】
また、肉厚部と肉薄部とが存在する成形品の成形では、金型に肉厚部13aと肉薄部13bとが形成され、成形面の部位による転写性の違いが発生するという問題があるが、この問題は、図6に示すように、成形品の肉厚が異なる部位に合わせて減圧気体室7a,7bを設け、各減圧気体室7a,7bの圧力を変化させるようにするか、または図7に示すように、成形品の肉厚が異なる部位に合わせて減圧気体室7cを設けたり、あるいは減圧気体室を設けないように設定することにより解決することができる。図7に示す例では肉厚部13cのみに対応させて減圧気体室7cを設置している。
【0023】
また、樹脂充填後の冷却工程において、タクトタイム短縮化のために転写面4の急速冷却が要求されるが、それに対する方法として、図8に示すように、金属板5の下部に直接あるいは間接的に冷却用ブロック15を接触させ、当該接触部から冷却用ブロック15へ樹脂充填空間部3内の樹脂温度を放熱させる構造にするとよい。さらに、冷熱用ブロック15を減圧気体室7に上下動自在に設け、冷熱用ブロック15の熱を、次の冷却工程までの間に冷却用ブロック冷却部材16に当接させて外部へ放熱する機構を導入するとよい。
【0024】
図8の金型を用い、冷却用ブロック15を上下動させるための樹脂成形装置としては、例えば、樹脂充填後の冷却工程には冷却用ブロック15を上昇させて金属板5の下部に接触させ、また次の冷却工程までの間に冷却用ブロック15を下降させて冷却用ブロック冷却部材16に当接させるようにする冷却用ブロック上下駆動機構を、ピン構造の操作部材にて手動操作したり、あるいは前記冷却用ブロック上下駆動機構を、MPU(マイクロプロセッサユニット)17などにより駆動制御することが考えられる。
【0025】
冷却用ブロック15の材質として熱伝導性の良い材料を用いれば効果的である。また冷却用ブロック15に当接して冷却する冷却用ブロック冷却部材16に銅などの熱伝導率の高い材質を用い、その冷却用ブロック冷却部材16を金型外部まで伝熱性の良い材料で接続することにより、冷却用ブロック15の熱を金型外部へ放熱することができる。特に、冷却用ブロック冷却部材16を、図8に示すように、金型外部において波型形状18にすることによって、外気との接触面積を広くすることにより、放熱をさらに効果的にすることができる。
【0026】
薄膜発熱体6による加熱時間と冷却ブロック15による冷却時間、あるいは動作タイミングを設定するため、図9に示す樹脂成形装置では、転写面4aおよび転写面4a付近の部材(本例では金属板5,冷却用ブロック15)に温度検知センサ19を設置し、その温度検知データをMPU20に出力し、MPU20において、転写面4aがあらかじめ設定された所定温度に保持されるように演算処理して、コントロール信号を薄膜発熱体6の発熱駆動部と冷却用ブロック15の移動駆動部とへ送って駆動することにより、転写面4aに対する加熱/冷却を行う温度フィードバック機能を具備している。
【0027】
次に、前記実施形態の樹脂成形金型,成形方法,成形装置の具体的実施例を説明する。
【0028】
(実施例1)
図1に示す樹脂成形金型では、金属薄膜4として、Cuメッキ(Niメッキでもよい)が薄膜金属処理された金属薄板を使用し、薄膜発熱体6として、通電装置に電気的に接続されたITO薄膜を使用した。金属板5の厚さは3〜20mmにした。この厚さは、金属薄膜4の転写面4aにおける昇温/冷却速度あるいは強度などに基づいて設定すべきであるが、望ましくは5〜10mm程度がよい。
【0029】
減圧気体室7は、厚さを1〜10mmとし、内部圧力を10〜105Paに設定した。また射出樹脂温度は、170〜300℃に設定し、使用する熱可塑性樹脂のガラス転移温度をTgとして、転写面4aの温度が(Tg+1℃)〜(Tg+200℃)になるまで薄膜発熱体6に通電した。また、金型全体を温調機構(図示せず)を用いて室温〜150℃の所定温度に保持した。
【0030】
図3,図4に示すように、減圧気体室7が作用しない樹脂充填空間部3に、断熱材8あるいはヒータ9を設置して、樹脂生成物の急激な冷却を抑制することも効果であった。
【0031】
また、減圧気体室7の圧力設定において、転写性を考慮した最適圧力に設定する必要がある。転写性を向上させるためには減圧気体室7の内部圧力を低くするように調整し、また冷却時間を短縮したい場合は圧力を高くするように調整した。
【0032】
(実施例2)
図5に示す樹脂成形金型は、基本的に実施例1にて説明した構造および成形方法と同一だが、異なる点は減圧気体室7に支柱10を設けたことであって、支柱10の先端に形成する断熱材11としてAl23などのセラミックス(ポリイミドなどの樹脂でもよい)を用い、断熱材11の厚みは0.05mm以上に設定した。支柱10の設定は、支柱10の固定方法,手段によって適宜設定する必要があるが、本例では支柱10を固定するためにビスを使用したため、そのビスの径と溝ピッチと長さなどに基づいて、支柱10の高さhと幅wの関係が0.5<h/w<6となるように設定した。
【0033】
(実施例3)
部分的に肉厚が異なる成形品を成形する際には、図6,図7に示す樹脂成形金型を用いた。基本的に実施例1にて説明した構造および成形方法と同一だが、減圧気体室7a,7bを2つ設けたり、減圧気体室7cを部分的に配置した点が異なる。
【0034】
図6に示す例では、成型品の厚さが0.7mm以上の肉厚部分13aの減圧気体室7aを105Pa以下に設定し、また成型品の厚さが0.7mm以下の薄肉部分13bの減圧気体室7bを104Pa以下に設定した。また図7に示す例では、成型品の厚さが0.7mm以下の肉薄部分13cのみに減圧気体室7cを設置し、それ以外の部分には減圧気体室を設置しなかった。
【0035】
(実施例4)
図8に示す樹脂成形金型も、基本的に実施例1にて説明した構造および成形方法と同一だが、本例では減圧気体室7に冷却用ブロック15を設け、樹脂充填後の冷却工程において冷却用ブロック15を移動させ、金属板5に近接させて樹脂充填空間部3内の熱を放熱するようにした。ここで冷却用ブロック15として、グラフアイトあるいは銅など熱伝導の良い材料を用いた。
【0036】
(実施例5)
図9は図8に示す樹脂成形金型を用いた樹脂成形装置の構成を示しており、転写面4aおよびその近傍の部材に温度検知センサ19を設置した。そして、樹脂充填工程直前に薄膜発熱体6による転写面4aの加熱と、樹脂充填後の冷却工程に冷却用ブロック15による転写面4aの冷却とを繰り返した。
【0037】
その際、加熱/冷却時間を制御するために、図9に示すように、温度検知センサ19により検知した温度検知データをMPU20に出力し、温度検知センサ19からの温度情報があらかじめ設定されている所定温度になるように薄膜発熱体6と冷却用ブロック15の動作を制御する温度フィードバック機能を備えた。
【0038】
また、本例では転写面4aの温度を、成型に用いる熱可塑性樹脂のTgに対して、(Tg+1℃)〜(Tg+200℃)になるように設定したが、それを実現するために薄膜発熱体6による加熱を0.5〜30sec、また冷却用ブロック15による冷却を0.5〜60sec内で行うように時間,タイミング制御を行った。
【0039】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明に係る樹脂成形金型および樹脂成形装置によれば、発熱体の発熱制御にて、加熱温度をコントロールすることができるため、樹脂充填工程において樹脂温度が低下してしまうこと抑制することができ、また、減圧気体室の圧力制御にて、その熱伝導率をコントロールすることができるため、冷却工程において急速に樹脂温度を低下させることを可能にし、転写性の向上と外観良品化とを実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施形態を説明するための樹脂成形金型の断面図
【図2】本実施形態における減圧気体室に設置される圧力調整機構の構成例を示す断面図
【図3】本実施形態における樹脂充填空間部において断熱材を設けた構成例を示す断面図
【図4】本実施形態における樹脂充填空間部においてヒータを設けた構成例を示す断面図
【図5】本実施形態における減圧気体室に支柱を設けた構成例を示す断面図
【図6】本実施形態における減圧気体室を複数設置した構成例を示す断面図
【図7】本実施形態における減圧気体室を部分的に設置した構成例を示す断面図
【図8】本実施形態における減圧気体室に冷却用ブロックを設けた構成例を示す断面図
【図9】図8に示す樹脂成形金型を用いた樹脂成形装置の概略構成図
【図10】従来の樹脂成形金型の一例を示す断面図
【符号の説明】
1 金型固定部
2 金型可動部
3 樹脂充填空間部
4 金属薄膜
4a 転写面
5 金属板
6 薄膜発熱体
7,7a,7b,7c 減圧気体室
8 断熱材
9 ヒータ
10 支柱
11 断熱材
12 熱高伝導性薄膜
13a,13c 肉厚部
13b 肉薄部
15 冷却用ブロック
16 冷却用ブロック冷却部材
17,20 MPU(マイクロプロセッサユニット)
19 温度検知センサ
21 通孔
22 ピストン
23 弾性リング体
24 スプリング
[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention resin molding die to enable molding of a resin molded article having a fine three-dimensional shape and relates to a resin molding equipment.
[0002]
[Prior art]
When molding thermoplastic resin using injection molding or blow molding, etc., it is a good product with improved external appearance due to improved mold surface transfer, weld lines, flow marks, etc. Is required. Conventionally, in order to improve the surface transferability and reduce the appearance defect, generally, the object has been achieved by optimizing molding conditions such as high mold temperature or resin temperature, high injection pressure, and high-speed injection. .
[0003]
FIG. 10 is a cross-sectional view showing an example of a conventional resin molding die, wherein 1 is a mold fixing part, 2 is a mold movable part, 3 is a resin-filled space part into which the thermoplastic resin composition A is poured, 4 is It is a metal thin film provided at the bottom of the resin filling space 3.
[0004]
When resin molding is performed using this mold, the molding condition having a particularly large influence is the mold temperature, and it is preferable to increase the temperatures of both molds 1 and 2. That is, it is important to make it difficult for the heat in the resin filling space 3 to be transmitted (in the direction of the arrow) to the mold movable part 2 in the resin filling process. Has been adopted.
[0005]
[Patent Document 1]
JP-A-7-285169 [0006]
[Problems to be solved by the invention]
However, increasing the temperature of the entire mold leads to the fact that it takes a long cooling time to cool in the mold until it reaches a temperature at which the molten thermoplastic resin can be taken out as a molded product. There is a problem of reducing efficiency.
[0007]
For this reason, there is a demand for a method that can rapidly heat / cool the mold temperature. In response to these requirements, conventionally, heating and cooling pipes have been provided in the mold, depending on the molding process. A method of heating / cooling by alternately circulating a heat medium and a refrigerant body is employed (see Patent Document 1).
[0008]
However, this conventional method consumes a large amount of heat energy and does not improve production efficiency. For these reasons, there is a demand for a molding die and a molding method in which the resin temperature is unlikely to decrease in the resin filling step, and the resin temperature can be rapidly decreased in the cooling step.
[0009]
The present invention solves the above-mentioned conventional problems, makes it difficult for the resin temperature to decrease in the resin filling process in the resin molding process, and allows the resin temperature to be rapidly decreased in the cooling process, thereby improving transferability and appearance. and to provide a resin molding die and a resin molding equipment that can be improved.
[0010]
[Means for Solving the Problems]
To achieve the above object, a resin molding die and a resin molding equipment according to the present invention, the thermoplastic resin composition is heated to a temperature higher than the glass transition temperature, the thermoplastic resin composition temperature of the inner surface In a resin mold used for resin molding to obtain a resin molded product by pouring and cooling into a resin-filled space set to a temperature lower than the temperature of the reduced-pressure gas chamber via a heating element with respect to the resin-filled space are those was provided, thereby, in the heat generation control of the outgoing hot body, it is possible to control the heating temperature, it is possible to suppress the resin temperature in the resin filling process is lowered, although the reduced pressure The thermal conductivity can also be controlled by controlling the pressure of the gas chamber, and a decrease in the resin temperature can be suppressed. In addition, the resin temperature can be rapidly lowered by the contact of the cooling block in the cooling step, and the transferability and the appearance can be improved.
[0011]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Preferred embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. In the following description, members corresponding to those already described are denoted by the same reference numerals.
[0012]
FIG. 1 is a cross-sectional view of a resin mold for explaining an embodiment of the present invention, wherein 1 is a mold fixing part, 2 is a mold movable part, and 3 is a resin filling into which a thermoplastic resin composition A is poured. The space portion 4 is provided on the bottom surface of the resin-filled space portion 3 and is subjected to a metal thin film treatment such as Ni or Cu, and further formed with fine irregularities. A metal plate 7 is provided below the position and in which the thin film heating element 6 is incorporated, and 7 is a decompressed gas chamber provided in the mold movable part 2 below the position where the metal thin film 5 is installed.
[0013]
The thin film heating element 6 provided inside the metal plate 5 is installed to rapidly heat the temperature of the transfer surface 4a which is the surface of the metal thin film 4, and the heat of the resin in the resin filling step is mold. The decompressed gas chamber 7 is provided under the metal plate 5 in order to eliminate the sudden decrease in the resin temperature. That is, in the reduced pressure gas chamber 7, the decrease in the resin temperature is controlled by utilizing the phenomenon that the thermal conductivity decreases as the pressure is reduced.
[0014]
The gas used in the decompression gas chamber 7 is not particularly limited, but it is preferable to use air in consideration of cost. However, when contacted with air-dissolved oxygen at a high temperature for a long period of time, problems such as oxidation may occur depending on the material. Therefore, it is preferable to use an inert gas such as nitrogen in order to solve the problem.
[0015]
Furthermore, the gas density in the decompression gas chamber 7 can be managed by the gas pressure. FIG. 2 is a cross-sectional view showing an example of a pressure adjusting mechanism installed in the decompression gas chamber 7. A through hole 21 communicating with the outside air is formed in the side wall of the decompression gas chamber 7, and the piston is movably moved to the through hole 21. 22, the enlarged diameter portion 22 a of the piston 22 is disposed opposite to the elastic ring body 23 provided on the inner wall of the decompression gas chamber 7, and a spring 24 that urges the enlarged diameter portion 22 a against the elastic ring 23 is supported by the support frame. This is a structure provided in the body 25.
[0016]
The pressure of the decompression gas chamber 7 is determined by the relationship between the force P due to the decompression force applied to the piston 22 and the force Q due to the elastic force of the spring 24 applied to the piston 22, and when the force P becomes weak, the diameter-enlarged portion 22 a of the piston 22. Is in close contact with the elastic ring body 23, thereby increasing the decompression force. Further, when the force P is increased, the diameter-enlarged portion 22a of the piston 22 is separated from the elastic ring body 23, and outside air enters through the through hole 21, so that the decompression force is reduced.
[0017]
By adjusting the pressure of the decompression gas chamber 7 in this manner, the gas density decreases because the vacuum state is approached during decompression. As a result, the thermal conductivity decreases slightly. When the thermal conductivity is lowered, the temperature on the transfer surface 4a on the surface of the metal thin film 4 is difficult to decrease, and the fine shape of the mold is easily transferred to the molded product. That is, in order to improve transferability, the pressure is adjusted so that the reduced pressure gas chamber 7 is reduced in pressure to approach a vacuum. When the transferability is improved, the pressure and gas density are lowered, and when the cooling process time is shortened, the pressure is adjusted to be higher.
[0018]
Further, since heat escapes from a portion where the decompression gas chamber 7 does not exist in the resin filling space 3, the heat insulating material 8 or the heater 9 is replaced with the decompression gas chamber 7 in the resin filling space 3 as shown in FIGS. 3 and 4. It is effective to install it in a portion where no exists (in this example, the peripheral wall in the resin-filled space 3).
[0019]
In the present embodiment, there is a problem that the resin-filled space 3 slightly expands due to the decompression force of the decompression gas chamber 7, the injection pressure of injection molding, and the mold holding pressure. Therefore, as shown in FIG. It is desirable to provide the column 10 to increase the mechanical strength.
[0020]
However, since the support 10 is in contact with or close to the metal plate 5 and the heat of the resin-filled space 3 is radiated from that portion, transfer spots due to local temperature spots may occur on the transfer surface 4a of the metal thin film 4. In that case, the occurrence of transfer spots can be solved by installing the heat insulating material 11 in the corresponding contact or in the vicinity. It is also effective to form the thermal highly conductive thin film 12 with good thermal conductivity under the metal plate 5 to reduce the temperature spots.
[0021]
Furthermore, by making the gas density of the decompression gas chamber 7 variable, the thermal conductivity of the decompression gas chamber 7 can be varied. By utilizing this, the heat insulation effect of the decompression gas chamber 7 can be finely adjusted. Can do. This makes it possible to set conditions more optimally than when conditions are determined only by general parameters such as resin temperature or injection speed.
[0022]
Further, in the molding of a molded product having a thick part and a thin part, there is a problem that the thick part 13a and the thin part 13b are formed on the mold, and the transferability varies depending on the part of the molding surface. However, as shown in FIG. 6, the problem is that the decompression gas chambers 7a and 7b are provided in accordance with the parts having different thicknesses of the molded products, and the pressures of the decompression gas chambers 7a and 7b are changed. Or as shown in FIG. 7, it can solve by providing the decompression gas chamber 7c according to the site | part from which the thickness of a molded article differs, or setting not to provide a decompression gas chamber. In the example shown in FIG. 7, the decompression gas chamber 7c is installed corresponding to only the thick portion 13c.
[0023]
Further, in the cooling step after filling the resin, the transfer surface 4 is required to be rapidly cooled in order to shorten the tact time. As a method for this, as shown in FIG. The cooling block 15 may be brought into contact with each other, and the resin temperature in the resin filling space 3 may be radiated from the contact portion to the cooling block 15. Further, the cooling block 15 is provided in the decompressed gas chamber 7 so as to be movable up and down, and the heat of the cooling block 15 is brought into contact with the cooling block cooling member 16 and released to the outside before the next cooling step. Should be introduced.
[0024]
As a resin molding apparatus for moving the cooling block 15 up and down using the mold of FIG. 8, for example, in the cooling process after resin filling, the cooling block 15 is raised and brought into contact with the lower part of the metal plate 5. In addition, the cooling block up / down drive mechanism for lowering the cooling block 15 and bringing it into contact with the cooling block cooling member 16 until the next cooling step is manually operated with an operation member having a pin structure. Alternatively, it is conceivable that the cooling block vertical drive mechanism is driven and controlled by an MPU (microprocessor unit) 17 or the like.
[0025]
It is effective to use a material with good thermal conductivity as the material of the cooling block 15. In addition, a material having high thermal conductivity such as copper is used for the cooling block cooling member 16 that contacts and cools the cooling block 15, and the cooling block cooling member 16 is connected to the outside of the mold with a material having good heat conductivity. Thus, the heat of the cooling block 15 can be radiated to the outside of the mold. In particular, by making the cooling block cooling member 16 into a corrugated shape 18 outside the mold as shown in FIG. 8, it is possible to further increase the heat dissipation by widening the contact area with the outside air. it can.
[0026]
In order to set the heating time by the thin film heating element 6 and the cooling time by the cooling block 15 or the operation timing, in the resin molding apparatus shown in FIG. 9, the transfer surface 4a and members near the transfer surface 4a (in this example, the metal plate 5, The temperature detection sensor 19 is installed in the cooling block 15), the temperature detection data is output to the MPU 20, and the MPU 20 performs arithmetic processing so that the transfer surface 4a is maintained at a predetermined temperature set in advance. Is supplied to the heat generating drive section of the thin film heating element 6 and the moving drive section of the cooling block 15 to drive it, thereby providing a temperature feedback function for heating / cooling the transfer surface 4a.
[0027]
Next, specific examples of the resin molding die, the molding method, and the molding apparatus of the above embodiment will be described.
[0028]
Example 1
In the resin molding die shown in FIG. 1, a metal thin plate in which Cu plating (which may be Ni plating) is subjected to thin film metal treatment is used as the metal thin film 4, and the thin film heating element 6 is electrically connected to the energizing device. An ITO thin film was used. The thickness of the metal plate 5 was 3 to 20 mm. This thickness should be set based on the temperature rise / cooling rate or strength on the transfer surface 4a of the metal thin film 4, but is preferably about 5 to 10 mm.
[0029]
The decompression gas chamber 7 had a thickness of 1 to 10 mm and an internal pressure of 10 to 10 5 Pa. The injection resin temperature is set to 170 to 300 ° C., and the glass transition temperature of the thermoplastic resin to be used is Tg, and the thin film heating element 6 is applied until the temperature of the transfer surface 4a becomes (Tg + 1 ° C.) to (Tg + 200 ° C.). Energized. The entire mold was kept at a predetermined temperature of room temperature to 150 ° C. using a temperature control mechanism (not shown).
[0030]
As shown in FIGS. 3 and 4, it is also effective to install a heat insulating material 8 or a heater 9 in the resin-filled space 3 where the decompressed gas chamber 7 does not act to suppress rapid cooling of the resin product. It was.
[0031]
Further, in setting the pressure of the decompression gas chamber 7, it is necessary to set the optimum pressure in consideration of transferability. In order to improve the transferability, the internal pressure of the decompressed gas chamber 7 was adjusted to be low, and when it was desired to shorten the cooling time, the pressure was adjusted to be high.
[0032]
(Example 2)
The resin molding die shown in FIG. 5 is basically the same as the structure and the molding method described in the first embodiment, except that the column 10 is provided in the decompression gas chamber 7, and the tip of the column 10 is the same. Ceramics such as Al 2 O 3 (or a resin such as polyimide) may be used as the heat insulating material 11 to be formed, and the thickness of the heat insulating material 11 is set to 0.05 mm or more. The column 10 needs to be set appropriately depending on the method and means for fixing the column 10. In this example, since a screw is used to fix the column 10, it is based on the diameter, groove pitch, length, and the like of the screw. Thus, the relationship between the height h and the width w of the support column 10 was set to be 0.5 <h / w <6.
[0033]
(Example 3)
When molding molded products having partially different thicknesses, the resin molding dies shown in FIGS. 6 and 7 were used. Basically, it is the same as the structure and the molding method described in the first embodiment, except that two decompression gas chambers 7a and 7b are provided or the decompression gas chamber 7c is partially arranged.
[0034]
In the example shown in FIG. 6, the reduced pressure gas chamber 7a of the thick portion 13a having a thickness of 0.7 mm or more is set to 10 5 Pa or less, and the thin portion having a thickness of 0.7 mm or less. The decompression gas chamber 7b of 13b was set to 10 4 Pa or less. Moreover, in the example shown in FIG. 7, the decompression gas chamber 7c was installed only in the thin part 13c whose thickness of a molded product is 0.7 mm or less, and the decompression gas chamber was not installed in the other part.
[0035]
(Example 4)
The resin molding die shown in FIG. 8 is basically the same as the structure and the molding method described in the first embodiment, but in this example, a cooling block 15 is provided in the decompression gas chamber 7, and in the cooling step after filling the resin. The cooling block 15 was moved and brought close to the metal plate 5 to dissipate the heat in the resin-filled space 3. Here, as the cooling block 15, a material having good thermal conductivity such as graphite or copper was used.
[0036]
(Example 5)
FIG. 9 shows the configuration of a resin molding apparatus using the resin molding die shown in FIG. 8, and a temperature detection sensor 19 is installed on the transfer surface 4a and its neighboring members. Then, heating of the transfer surface 4a by the thin film heating element 6 was repeated immediately before the resin filling step, and cooling of the transfer surface 4a by the cooling block 15 was repeated in the cooling step after resin filling.
[0037]
At that time, in order to control the heating / cooling time, as shown in FIG. 9, the temperature detection data detected by the temperature detection sensor 19 is output to the MPU 20, and the temperature information from the temperature detection sensor 19 is preset. A temperature feedback function is provided to control the operation of the thin film heating element 6 and the cooling block 15 so as to reach a predetermined temperature.
[0038]
In this example, the temperature of the transfer surface 4a is set so as to be (Tg + 1 ° C.) to (Tg + 200 ° C.) with respect to Tg of the thermoplastic resin used for molding. The time and timing were controlled so that heating by 6 was performed for 0.5 to 30 seconds and cooling by the cooling block 15 was performed for 0.5 to 60 seconds.
[0039]
【The invention's effect】
As described above, according to the resin molding die and a resin molding equipment according to the present invention, in the heat generation control of the outgoing hot body, it is possible to control the heating temperature, lowering the resin temperature in the resin filling process Since the thermal conductivity can be controlled by controlling the pressure of the decompression gas chamber, the resin temperature can be rapidly lowered in the cooling process, and transferability can be controlled. Improvement of the appearance and quality improvement of the appearance can be realized.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a cross-sectional view of a resin molding die for explaining an embodiment of the present invention. FIG. 2 is a cross-sectional view showing a configuration example of a pressure adjusting mechanism installed in a decompression gas chamber in the present embodiment. FIG. 4 is a cross-sectional view showing a configuration example in which a heat insulating material is provided in the resin-filled space portion in the present embodiment. FIG. 4 is a cross-sectional view showing a configuration example in which a heater is provided in the resin-filled space portion in the present embodiment. FIG. 6 is a cross-sectional view showing a configuration example in which a support is provided in a decompression gas chamber in FIG. 6. FIG. 6 is a cross-sectional view showing a configuration example in which a plurality of decompression gas chambers are installed in the present embodiment. FIG. 8 is a cross-sectional view showing a structural example in which a cooling block is provided in the decompression gas chamber in the present embodiment. FIG. 9 is a resin molding using the resin molding die shown in FIG. Schematic configuration diagram of the device [Fig. 10] Conventional tree Sectional view showing an example of molding die EXPLANATION OF REFERENCE NUMERALS
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Mold fixed part 2 Mold movable part 3 Resin filling space part 4 Metal thin film 4a Transfer surface 5 Metal plate 6 Thin film heating element 7, 7a, 7b, 7c Depressurized gas chamber 8 Heat insulating material 9 Heater 10 Strut 11 Heat insulating material 12 Heat High-conductivity thin films 13a, 13c Thick part 13b Thin part 15 Cooling block 16 Cooling block cooling member 17, 20 MPU (microprocessor unit)
19 Temperature detection sensor 21 Through hole 22 Piston 23 Elastic ring body 24 Spring

Claims (11)

ラス転移温度よりも高い温度加熱した熱可塑性樹脂組成物を、内面の温度を前記熱可塑性樹脂組成物の温度より低い温度に設定した樹脂充填空間部に、流し込み冷却することにより樹脂成形品を得る樹脂成形に用いる樹脂成形金型において、前記樹脂充填空間部に対して発熱体を介して減圧気体室を設けたことを特徴とする樹脂成形金型。The thermoplastic resin composition heated to a temperature higher than the glass transition temperature, the temperature of the inner surface to the resin filling space portion is set to a lower temperature the temperature of the thermoplastic resin composition, a resin molded article by pouring cooled In the resin molding die used for resin molding to obtain a resin molding die, a reduced pressure gas chamber is provided to the resin filling space portion through a heating element . 前記発熱体を内部に有する金属板を前記減圧気体室と前記樹脂充填空間部との間に設けたことを特徴とする請求項1記載の樹脂成形金型。 2. The resin molding die according to claim 1 , wherein a metal plate having the heating element therein is provided between the reduced pressure gas chamber and the resin filling space . 前記発熱体はITO膜であることを特徴とする請求項1または2記載の樹脂成形金型。 3. The resin molding die according to claim 1, wherein the heating element is an ITO film . 前記金属板の厚さは3〜20mmであることを特徴とする請求項2または3記載の樹脂成形金型。 4. The resin molding die according to claim 2, wherein the metal plate has a thickness of 3 to 20 mm . 前記減圧気体室に不活性ガスを充填したことを特徴とする請求項1〜4いずれか1項記載の樹脂成形金型。The resin molding die according to any one of claims 1 to 4, wherein the decompressed gas chamber is filled with an inert gas . 前記減圧気体室内部の気体の圧力を調整する圧力調整手段を備えたことを特徴とする請求項1〜5いずれか1項記載の樹脂成形金型。The resin molding die according to any one of claims 1 to 5, further comprising pressure adjusting means for adjusting a gas pressure inside the decompressed gas chamber . 前記減圧気体室に、金属または断熱材またはそれらの組合せ体からなる支柱を設けたことを特徴とする請求項1〜7いずれか1項記載の樹脂成形金型。The resin molding die according to any one of claims 1 to 7 , wherein a column made of a metal, a heat insulating material, or a combination thereof is provided in the decompressed gas chamber . 複数の前記支柱を等間隔あるいは不均等な間隔に配置したことを特徴とする請求項記載の樹脂成形金型。The resin molding die according to claim 7 , wherein the plurality of support columns are arranged at equal intervals or uneven intervals . 前記減圧気体室の内部に、前記樹脂充填空間部の熱を放熱させる冷却用ブロックを設けたことを特徴とする請求項1〜8いずれか1項記載の樹脂成形金型。The resin molding die according to any one of claims 1 to 8 , wherein a cooling block for dissipating heat of the resin-filled space is provided inside the decompressed gas chamber . 成形金型を用いて樹脂成形品を成形する樹脂成形装置において、
前記成形金型として請求項1〜9いずれか1項記載の樹脂成形金型を用いて樹脂成形を行うことを特徴とする樹脂成形装置
In a resin molding apparatus that molds a resin molded product using a molding die,
A resin molding apparatus that performs resin molding using the resin molding die according to claim 1 as the molding die .
樹脂充填空間の温度を検知する検知手段と、前記検知手段により得られた温度データに基づいて冷却用ブロックを動かして前記冷却用ブロックと前記樹脂充填空間との接触時間,タイミングを制御する制御手段とを備えたことを特徴とする請求項10記載の樹脂成形装置 Detection means for detecting the temperature of the resin filling space, and control means for controlling the contact time and timing between the cooling block and the resin filling space by moving the cooling block based on the temperature data obtained by the detection means The resin molding apparatus according to claim 10, comprising:
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