JP4990260B2 - ディスク成形用金型のスプルブッシュ - Google Patents

Description

この発明は、スプルの糸引きを短く制限できるエアの吹出手段を備えたディスク成形用金型のスプルブッシュに関するものである。

情報記録媒体として使用されるディスクの成形では、量産化の要望によりハイサイクル化が進んでおり、１成形サイクルを２秒以下で行いつつある。この２秒以下の成形サイクルでは、冷却時間１．０秒以下、計量時間０．７秒以下に設定する必要がある。このような時間設定による実成形では、金型内のディスクが設定時間内で冷却固化し、金型からの離型が可能であっても、ディスクと一体成形されたスプルブッシュ内のスプルは、ディスクよりも厚肉であることにより内部冷却が未完で熱く柔らかい状態にある。

このためディスクの離型を冷却時間をもって行うと、スプルでは射出ノズルの先端と接している端部を含む内部中央まで十分に冷却固化する間も無く型外に抜き出されることから、スプル後端により溶融樹脂がノズル先端から引き伸ばされて糸引となる。また射出ノズルでは前記冷却時間、計量時間の関係により計量後のノズル内部の溶融樹脂圧を降下させる目的のＳＤ値設定( 動作）は短く設定しなくてはならず、射出ノズルでのドルーリングが発生し易い状況にある。 さらに射出ノズルと金型のスプルブッシュ部の温度関係による糸引きも発生し易い状況となっている。

成形サイクル時間が２秒以下のハイサイクル成形では、糸引きが長く生ずるようになり、これがディスクに付着すると外観不良となって生産の歩留りを悪くする。この糸引きを無くすには、ある温度以下に射出ノズルの温度設定やスプルブッシュの温度設定を低く設定すれば可能となるが、ディスクの成形では複屈折や転写性、シルバーストリークスやフローマークなどの発生によるディスク外観の問題から設定温度に制限を受けるので、温度設定により糸引き現象が解決されてもディスクの品質維持の点から採用し難いこととされている。

温度設定以外の糸引き防止手段としては、溶融樹脂の射出充填後にスプルブッシュに設けたエアの吹出口より冷却エアを射出ノズルの先端に吹き付けて、ノズル内の溶融樹脂を冷却し、糸引き現象を防止することが知られている。またスプル孔を空気の通過は可能であるが、高粘度の溶融樹脂は孔には入れないような微細な多孔質の焼結金属で形成し、その焼結金属からスプル孔と樹脂の間に圧縮空気を放ってノズル部の樹脂を冷却することも知られている。さらに固定型内に冷却ガス供給路を穿設してスプル口端内に開口部を設け、その開口部を冷却ガス供給路に挿入したピンの抜き差し操作により開閉できるようにし、移動側金型の後退（型開）の過程で開口部からスプルに冷却ガスを送風して、離型時に生じた糸状の軟化した樹脂を冷却固化し、さらに移動側金型の後退による引張りにより糸状の冷却固化した樹脂を切断するものもある。
特開平１１−４８２８８号公報 実開平６−４９０１４号公報 特開２００２−１８７１８０号公報

冷却エアを射出ノズルの先端に吹き付けて、ノズル内の溶融樹脂を冷却固化する前記糸引き防止手段では、加熱されている射出ノズルを強制冷却することになるので、ノズル内の溶融樹脂が冷却固化するまで時間を要する。このため望まれる冷却時間が１．０秒以下とするディスクのハイサイクル成形には、冷却時間の点において採用し難い課題を有する。

また焼結金属を通して圧縮空気の放出を行う前記糸引き防止手段では、適用可能な樹脂が高粘度の樹脂に限定されるので、ディスクの材料樹脂として使用されているメルトフローレートが高い低粘度のポリカーボネートには適合し難く、また多孔質であることにより吹出面に鍍金または磨き仕上げが施せないのでスプル孔の内面が粗面となり、溶融樹脂の流動に影響を与えたり、スプルの抜け出しが出来ないおそれがあるばかりか、ノズルタッチ力による圧縮変形により通気機能が損なわれ、短期間で使用に耐え得なくなることから採用し難い課題を有する。

またスプル孔の口端内に設けた冷却ガス供給路の開口部を、ピンの抜き操作により開放してスプルに冷却ガスを送風し、糸状に軟化した樹脂の冷却固化と切断を行う前記糸引き防止手段では、射出充填中の樹脂圧により開口部が開放されないようにピンを高圧保持する手段が必要となる。また成形ごとのピンの抜き差し操作の繰返しにより、ピン又は開口壁が摩耗してピン先端周囲のクリアランスに溶融樹脂が侵入し易くなり、侵入した樹脂の付着滞在によるピンの操作不具合や、ピンの差し操作により開口部から掻き出された樹脂によるコンタミの発生防止などから、頻繁なメンテナンスが必要となるのでディスクのハイサイクル成形には適さない課題を有する。

この発明は、前記従来技術の課題を解決するために考えられたものであって、その目的は、ディスクのハイサイクル成形に生じがちなスプル抜出し時の糸引きを、スプル孔内へのエアの吹出しにより短く制限するものであっても、樹脂圧による吹出口への溶融樹脂の侵入が防止でき、常に確実にスプル孔内へのエアの吹出しを行い得る穿孔とその内部の固定ピンとによる吹出口を備えた新たなディスク成形用金型のスプルブッシュを提供することにある。

前記目的によるこの発明は、スプルブッシュの後部に穿設してスプル孔のノズルタッチ側の開口内に設けたエアの吹出口と、スプルブッシュの後部に穿設して吹出口の穿孔に接続したエア注入口と、吹出口の穿孔に挿入してスプルブッシユに止着し、先端面をスプル孔壁面の吹出口と同一面に位置させた固定ピンとからなり、その固定ピンにより前記穿孔をピン周囲の間隙によるエア通路に形成するとともに、ピン先端により前記吹出口をエアの吹出しが可能で溶融樹脂が侵入しない０．００８ｍｍ以下の寸法の間隙による環状の吹出口に形成してなる、というものである。

また前記吹出口はスプル孔内面と、固定ピン先端面が同一の面粗さで仕上げられているというものであり、前記スプル孔内面と、固定ピン先端面の面粗さは表面粗さＲ_a １．６μｍ以下である、というものである。

前記構成では、スプル孔の開口内のエアの吹出口を、穿孔と該穿孔に挿入した固定ピンとにより環状の隙間により形成したので、固定ピンの外径寸法と穿孔による吹出口の内径寸法の差をもって、低粘度の樹脂に対応した環状の吹出口を形成することができ、低粘度の樹脂の侵入を阻止する間隙の吹出口の形成も容易なので、ディスク成形用金型のスプルブッシュに採用して糸引きの影響を受けないハイサイクル成形を実施することができる。

また吹出口の間隙寸法を固定ピンが維持するので、長時間の成形においても隙間の偏りが生じ難く、溶融樹脂の樹脂圧による間隙への侵入により、設定時間内でのエアの吹出量が不足して糸引きが長く生ずることもなく、常に安定したエアの吹出しが設定時間内で行えるのでスプルブッシュのメンテナンス期間も長くなり、ハイサイクル成形によるディスクの生産性も向上するようになる。

図中１は固定型、２は可動型で、両金型の型閉により情報記録媒体のディスクを成形する円形のキャビティ３がパーティング面に形成されている。このキャビティ３は両金型の対向面に埋設した鏡面盤４，５と、固定型１の鏡面盤中央に嵌装したスプルブッシュ６の周囲の内側スタンパ押え７及び外側スタンパ押え８と、鏡面盤４による固定型側のキャビティ型面の情報信号溝・ピットが刻まれたスタンパ９とからなる。

前記スプルブッシュ６は、スプル孔６０を穿設したブッシュとブッシュ後部に一体形成した円形のセットブロック６１からなり、そのセットブロック６１の面内に凹設したノズル１０のタッチ面にスプル孔６０の流入側が開口している。

このスプル孔６０のノズルタッチ側の開口内には、ブロック外縁からスプル孔６０に向けて穿設した穿孔６２′の先端開口によるエアの吹出口６２が設けてある。この穿孔６２′の先端開口は小径（例えば１ｍｍ）に縮径されており、孔側部にはブロック後面から穿設したエア注入口６３が接続してある。このエア注入口６３には図示しないエア回路が接続してあり、エア回路には流量弁と減圧弁及び吹出用の電磁弁とが設けてある。

前記穿孔６２′の後端開口はねじ孔に形成されており、そのねじ孔から穿孔６２′に固定ピン６４がスプル孔６０の壁面に先端が達するところまで挿入して、後端のねじ栓６４′によりセットブロック６１に止着してある。

この固定ピン６４は穿孔６２′の先端開口の口径よりも小径で、先端面がスプル孔６０の内面と同形にＲ_a １．６μｍ以下の同一面粗さで仕上げられて、吹出口６２と同一面に位置している。また固定ピン６４の挿入により穿孔６２′はねじ栓６４′により閉塞された後端から先端までピン周囲の間隙によるエア通路６５に形成され、前記吹出口６２を環状の吹出口６２に形成している。この吹出口６２の環状の間隙の寸法は固定ピン６４が維持するので変わることがなく、スプルブッシュにかかわるメンテナンス期間も長くなる。

前記環状の吹出口６２は、エアの吹出しが可能であるが溶融樹脂は侵入しない寸法の間隙に設定してあり、その寸法は固定ピン６４の外径寸法と吹出口６２の内径寸法の差をもって設定することができる。ディスクの材料樹脂としては低粘度のポリカーボネート（メルトフローレート：４８〜７２ｇ／１０ｍｉｎ，試験方法：ＪＩＳ Ｋ ７２１０））が使用されるが、メルトフローレート：６３ｇ／１０ｍｉｎの低粘度のポリカーボネートの場合では、間隙が０．００８ｍｍ以下であれば溶融材料の侵入を阻止でき、またエア注入口６３から圧送供給されたエアの吹出しをスムーズに行うことができる。したがって、長時間の成形においても溶融樹脂が樹脂圧により吹出口６２の間隙に侵入して、吹出し時間内でのエアの吹出量が低減するようなことがなく、常に設定量のエアの吹出しを設定時間内にて行える。

前記スプルブッシュ６における糸引きの抑制は、ノズル１０から溶融樹脂１１をスプル孔６０を経て前記キャビティ３に射出充填し、冷却によりディスク（図は省略）を成形したのち、型開によりディスクを金型から離型する工程でエアを吹出すことにより行い得る。エアの吹出しはエア流量とタイマーによる型開の開始前からのタイミング及びエア吹出し時間の制御により行い得る。

型開によりスプル１２がスプル孔６０から抜け出す過程でエアの吹出しを行うと、抜け出しによりスプル１２の後端がノズル先端面から離れるとともにスプル周囲に隙間が生じ、その隙間からエアがスプル後端とノズル先端との間に生じた空間に圧入されて、スプル後端部の冷却固化を促進するとともに、図４に示すように、ノズル先端と共にノズルランド部の溶融樹脂の表面が冷却されてスキン層１１ａを形成する。このスキン層１１ａは長くとも０．７秒程のエア吹き時間で生ずる。

スプル１２の糸引きは、ノズルランド部の溶融樹脂と冷却固化しきれていないスプル後端との繋がりによるもので、抜け出てゆくスプル１２により溶融樹脂がノズル１０から引き出されて生ずるものであるから、スキン層１１ａの形成によりノズル口の樹脂表面が覆われるのにしたがって溶融樹脂がノズル口から引き出され難くなり、糸引きはノズル口がスキン層１１ａに塞がれるまでの間に抑制されるようになる。この結果、糸引きが生じてもそれはディスクに影響を与えることのない短い長さで済む。

実際に、前記ポリカーボネート（メルトフローレート：６３ｇ／１０ｍｉｎ）による糸引きについての比較では、エア冷却を行わない場合の長さ約１１ｃｍ、これに対してエア吹出時間０．５秒のエア冷却では、長さ約１ｃｍと糸引きが極端に短くなっており、エア吹出しによる糸引き長さの抑制効果が一段と向上している。

この発明に係わるスプルブッシュを備えたディスク成形用金型の断面図である。 溶融樹脂の射出充填完了時の要部縦断面図である。 スプル抜出時の要部縦断面図である。 同上の部分拡大図である。

符号の説明

１ 固定型
２ 可動型
３ キャビティ
６ スプルブッシュ
９ スタンパ
１０ ノズル
１１ 溶融樹脂
１２ スプル
６０ スプル孔
６１ セットブロック
６２ 吹出口
６２′ 穿孔
６３ エア注入口
６４ 固定ピン
６５ エア通路

Claims (3)

1. スプルブッシュの後部に穿設してスプル孔のノズルタッチ側の開口内に設けたエアの吹出口と、
   スプルブッシュの後部に穿設して吹出口の穿孔に接続したエア注入口と、
   吹出口の穿孔に挿入してスプルブッシユに止着し、先端面をスプル孔壁面の吹出口と同一面に位置させた固定ピンとからなり、
   その固定ピンにより前記穿孔をピン周囲の間隙によるエア通路に形成するとともに、ピン先端により前記吹出口をエアの吹出しが可能で溶融樹脂が侵入しない０．００８ｍｍ以下の寸法の間隙による環状の吹出口に形成してなることを特徴とするディスク成形用金型のスプルブッシュ。
2. 前記吹出口はスプル孔内面と、固定ピン先端面が同一の面粗さで仕上げられていることを特徴とする請求項１記載の金型のスプルブッシュ。
3. 前記スプル孔内面と固定ピン先端面の面粗さは表面粗さＲ_a １．６μｍ以下であることを特徴とする請求項２記載の金型のスプルブッシュ。

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