JPH03505185A - Plastic molding method and its mold - Google Patents

Plastic molding method and its mold

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JPH03505185A JP50627889A JP50627889A JPH03505185A JP H03505185 A JPH03505185 A JP H03505185A JP 50627889 A JP50627889 A JP 50627889A JP 50627889 A JP50627889 A JP 50627889A JP H03505185 A JPH03505185 A JP H03505185A
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるため要約のデータは記録されません。 (57) [Summary] This bulletin contains application data before electronic filing, so abstract data is not recorded.

Description

【発明の詳細な説明】 発明の名称 プラスチックの成形法およびその金型 技術分野 本発明はプラスチックの成形の改良法および該成形法用の金型に関する。本発明 は光学ディスクおよびレンズのようなプラスチック製光学成形品を成形するため のプラスチックの射出成形又は例えばホノグラフレコードを製造するためのプラ スチックの圧縮成形に特に適合する。[Detailed description of the invention] name of invention Plastic molding method and its mold Technical field The present invention relates to an improved method of molding plastics and a mold for the method. present invention is for molding plastic optical molded products such as optical discs and lenses. injection molding of plastics or plastics for producing e.g. honograph records. Particularly suitable for compression molding of sticks.

背景技術 殆どすべての成形操作において、圧力および熱を加えてプラスチックを変形して 所望の形状にしている。次に形状を冷却により固定する。熱可塑性材料は、金型 から取り出す前に融点又はガラス転移温度以下に冷却しなければならない。加熱 、圧力下での変形および圧力下での冷却がこの順序で必要となる。Background technology Almost all molding operations involve applying pressure and heat to deform the plastic. into the desired shape. The shape is then fixed by cooling. thermoplastic material mold It must be cooled below its melting point or glass transition temperature before being removed from the container. heating , deformation under pressure and cooling under pressure are required in this order.

例えば無定形又は結晶性熱可塑性プラスチックから成形品を製造するのに射出成 形法を使用することが知られている。この方法においては、熱プラスチツク溶融 体がゲートと呼ばれる小さな開口部を通って、完成成形品の形状を規定する成形 空間に押し出される。金型はプラスチック溶融体よりずっと冷たい。For example, injection molding is used to produce molded articles from amorphous or crystalline thermoplastics. It is known to use the shape method. In this method, thermoplastic melting Molding in which the body passes through a small opening called a gate to define the shape of the finished molded product pushed out into space. The mold is much cooler than the plastic melt.

プラスチック溶融体が初めに金型表面に接すると、薄い贋が凝スチックにより引 き起こされる、固化しつつある溶融体の分子配向に関係なく、外側の凝固領域は 比較的応力がない、中間層は、溶融体中の分子が外側の凝固領域と接触しそして 凝固する時に形成される。大きい流れ剪断応力はこれらの分子を流動方向に配向 させる。この中間層は高度に配向させられ、そして大きい剪断応力が加えられる 。When the plastic melt first contacts the mold surface, thin counterfeits are attracted by the sticky stick. Regardless of the molecular orientation of the solidifying melt that is aroused, the outer solidified region The relatively stress-free intermediate layer allows molecules in the melt to contact the outer solidified region and Formed during solidification. Large flow shear stresses orient these molecules in the flow direction let This intermediate layer is highly oriented and subjected to large shear stresses .

外側および中間の層は一緒になってスキンと呼ばれる領域を形成する。このスキ ン領域は、流動しているプラスチック溶融体の中心コアを熱的に絶縁する。コア はスキンよりも長時間熱い状態でいるので、コア領域の分子に最配向の時間が与 えられる。この結果コア領域は少ししか流れ誘発配向されずそして剪断応力が少 ししかない、配向および層は第1〜3図に見ることができる。第1図において、 長方形の成形空間1はゲート3を通して溶融プラスチック2で充填されている。The outer and middle layers together form a region called the skin. I like this The insulating region thermally insulates the central core of the flowing plastic melt. core stays hotter than the skin for a longer time, giving the molecules in the core region time to reorient. available. As a result, the core region has less flow-induced orientation and less shear stress. The only possible orientations and layers can be seen in FIGS. 1-3. In Figure 1, A rectangular molding space 1 is filled with molten plastic 2 through a gate 3.

充填中の成形空間1内の流体力学的スキン−コア構造が第2図に示され、ここで 成形空間内の該空間の頂部表面および底部表面にあるプラスチック溶融体のスキ ン4は、金型の充填中、流動しているプラスチック溶融体の中心コア5を熱的に 絶縁する。第3図に示すように、スキンは帯域Iと識別される外側層と、高度に 配向されそして高度に剪断能力を加えられた、帯域■と識別される中間層で形成 される。コア帯域は第3図では帯域■と識別される。第1.2および3図はり、 R,Schmidt、RkD社、G、E、、5chenectady、ニューヨ ークの“ザインターリレーションシップ オブ フロー、ストラフチャー、アン ド ブロバティーズ イン インジェクションモールディングからの図面である 。The hydrodynamic skin-core structure within the molding space 1 during filling is shown in FIG. Skip the plastic melt on the top and bottom surfaces of the molding space. The tube 4 thermally cools the central core 5 of the flowing plastic melt during mold filling. Insulate. As shown in Figure 3, the skin has an outer layer identified as zone I and a highly oriented and highly shear-enabled, formed by an intermediate layer identified as a zone ■ be done. The core band is identified as band ■ in FIG. Figures 1.2 and 3 beams, R, Schmidt, RkD, G, E, 5chenectady, New York. “The Interrelationship of Flows, Structurers, and Anonymous” This is a drawing from de Blovaties in injection molding. .

結晶性ポリマーもまた流動誘発配向の影響を示す。プラスチックは冷たい金型表 面と接触しそして薄い配向した層は凝固して、い(らかの小さい結晶領域を形成 する。このようにして形成された結晶は成核剤として作用し、そしてそれらは配 向しているので、そこから成長した結晶もまた配向している。中間および中心コ ア領域は無定形プラスチックで記載したのとほぼ同じように発達する。Crystalline polymers also exhibit flow-induced orientation effects. Plastic cold mold table In contact with the surface, the thin oriented layer solidifies to form small crystalline regions of do. The crystals thus formed act as nucleators, and they Since it is oriented, the crystals grown from it are also oriented. middle and center The amorphous area develops in much the same way as described for amorphous plastics.

典型的な射出成形条件下では、流速は成形空間で著しく変動するので、スキン厚 が変動する結果となる。成形品の様械的および物理的性質は、スキンおよびコア の厚さ分布、並びに成形品の種々の位置での配向度および結晶度に依存してかな り変化する。Under typical injection molding conditions, the flow rate varies significantly in the molding space, so the skin thickness This results in fluctuations. The mechanical and physical properties of the molded part are depending on the thickness distribution and the degree of orientation and crystallinity at various positions of the molded part. change.

流動中、コア領域に高圧を加えると、コア材料は押し出されるので、中間層で剪 断力が高くなりそして分子配向が生じる。During flow, applying high pressure to the core region pushes out the core material, causing shear in the intermediate layer. Shear forces become high and molecular orientation occurs.

成形空間が完全に充填されると、圧力は急速に上昇する。成形品が冷却し続けそ して凝固層の厚さが増大するので高圧は維持される。成形品の容積は成形品が固 化するのに従って減少し、そして射出圧によって、ゲートが閉じるか圧力が除か れるまで、更にプラスチックが充填される。ゲートを閉じた後、凝固層が厚くな りそして成形品を取出すに十分なほど硬くなるまで成形品を冷却し続ける。成形 品が冷却するにつれて圧力は減少し、そして比体積は減少する。外側の凝固層は 成形品の寸法を維持し、一方コア領域は冷却および収縮し続けるので、この公知 の射出成形法において追加の残留応力が発生する。When the molding space is completely filled, the pressure increases rapidly. The molded product may continue to cool down. As the thickness of the solidified layer increases, the high pressure is maintained. The volume of the molded product is determined by the volume of the molded product. It decreases as the pressure increases, and depending on the injection pressure, the gate closes or the pressure is removed. Fill with more plastic until the After closing the gate, the solidified layer becomes thicker. The molded part continues to cool until it is hard enough to remove the molded part. molding As the item cools, the pressure decreases and the specific volume decreases. The outer coagulation layer is This known method maintains the dimensions of the molded part while the core area continues to cool and shrink. Additional residual stresses are generated in the injection molding process.

この公知の射出成形法においては、いくつかの他の問題もつきものである。成形 品の種々の位置において、変動する肉厚を有する部分が生じるであろう。過剰の 充填は、早すぎる時期に充填された成形品の領域内、および他の空間よりも前に 充填されたファミリーモールド又は多空間金型の成形空間内に生じる。過剰充填 はまた、熱いプラスチックが比較的冷たいプラスチックと一緒に押し込まれるゲ ート近辺の領域で生じる。過剰充填領域は高度に応力が加えられ、そして低い強 度、狂いおよび成形品の金型内での引掛りを生じる。これらの問題を低減するた めの共通した方法には成形品肉厚の変更、ゲートの再配置、および射a圧分布を 測定して充填中の圧力を低減することが含まれる。Several other problems are also inherent in this known injection molding process. molding At various locations on the article there will be parts with varying wall thicknesses. excessive Filling occurs in areas of the part that are filled too early and before other spaces. Occurs within the molding space of a filled family mold or multi-space mold. overfilling is also a game where hot plastic is forced together with relatively cool plastic. Occurs in the area near the root. Overfilled regions are highly stressed and have low strength This causes distortion, distortion, and the molded product gets caught in the mold. To reduce these problems, Common methods include changing the part thickness, repositioning the gate, and changing the injection pressure distribution. This includes measuring and reducing pressure during filling.

密度差、分子配向、熱勾配、およびプラスチック成形品の結晶性が狂いを生じる 。更に、二つの溶融体路が出合う位置に溶接線が形成される。収束する溶融体前 端で十分に大きい温度差があれば、弱い溶接線が生じる。この問題を最小にする ための従来の方法は、ゲート位置、ゲート寸法又はランナー寸法を調節すること を含む。溶接線を再配置するように成形品を再設計することも可能である。Density differences, molecular orientation, thermal gradients, and crystallinity of plastic molded products cause distortions. . Furthermore, a weld line is formed at the location where the two melt paths meet. Before the converging melt If there is a large enough temperature difference at the ends, a weak weld line will result. minimize this problem The conventional method for including. It is also possible to redesign the molded part to reposition the weld line.

複屈折は二つの這った値の屈折率を有する特性をいい、材料を通過する光線を二 つの発散ビームに分離する。プラスチック内の分子の配向および残留応力はプラ スチック成形品に複屈折を生じさせる。配向応力を複屈折に関してプロットして 、直線関係が見出された。配向度が大きければ大きいほど、複屈折が大きくなる 。流れ誘発配向応力および公知の射出成形法におけるような大きな温度勾配を伴 ったガラス転移温度を通過する冷却により生じる応力の両者が複屈折を生じさせ る。複屈折はレンズおよび光学ディスクのようなプラスチック製光学成形品にお いて大きな問題である。Birefringence refers to the property of having two different refractive indices, which makes it possible to divide light rays passing through a material into two. Separates into two diverging beams. The orientation of molecules and residual stress within the plastic Causes birefringence in stick molded products. Orientation stress is plotted with respect to birefringence. , a linear relationship was found. The greater the degree of orientation, the greater the birefringence. . with flow-induced orientational stresses and large temperature gradients as in known injection molding processes. Both the stress caused by cooling through the glass transition temperature, which is Ru. Birefringence affects plastic optical moldings such as lenses and optical discs. This is a big problem.

オオサワ ジョージ、ツゲ モリオ、タカツ アキミツ、オクネシ トヨジ、タ ナ力 ジュンジおよびミカミ シンイチは彼らの文献“コンピューター光学メモ リーディスク用の熱硬化製樹脂基材”、1986年11月15日、応用光学(A ppliedOptics)の25巻、22号で、次のように述べている:“複 屈折は光学ディスク基材をコンピューターメモリ一単位に使用した場合、該基材 の最も重要な性質の一つである。何故なら、この性質はキャリア一対ノイズ比( CNR)およびビットエラー比率に直接関係するからである。特に、信号として 繊細なケール(Kerr)回転角度を使用する磁気光学ディスクは5nmより小 さい(ダブルバス)複屈折率が要求され、そしてほぼ0の複屈折率が目標とされ る。Osawa George, Tsuge Morio, Takatsu Akimitsu, Okuneshi Toyoji, Ta Junji Nariki and Shinichi Mikami discuss their literature “Computer Optical Memo "Thermosetting resin base material for Lee disc", November 15, 1986, Applied Optics (A In Volume 25, No. 22 of ppliedOptics, he states: When an optical disc base material is used as one unit of computer memory, refraction is is one of the most important properties of This property is due to the carrier-to-noise ratio ( This is because it is directly related to CNR) and bit error ratio. In particular, as a signal Magneto-optical disks using delicate Kerr rotation angles are smaller than 5 nm. A small (double bath) birefringence is required, and a near zero birefringence is targeted. Ru.

複屈折率は下記の式[ブルースター(Brewster)式]を用いて計算され る: 上記式中、(δγ)/2π=複屈折率(シングルパス)(nm);  δ=減速 度; λ=光の波長(nm);C=光弾性率(cm”/dym);  t=基剤 の厚さくnm);  そして(σ、−σ、)=主応力差(dyn/cm”)であ る。The birefringence index is calculated using the following formula [Brewster formula] Ru: In the above formula, (δγ)/2π = birefringence (single pass) (nm); δ = deceleration degree; λ = wavelength of light (nm); C = photoelastic modulus (cm”/dym); t = base material (thickness nm); and (σ, −σ,) = principal stress difference (dyn/cm”) Ru.

ここで定義される主応力差は(1)成形圧の不均一な残留および(2)成形収縮 の不均一により引き起こされる。一般に、成形圧が高くなればなるほど、そして 成形収縮が大きくなればなるほど、残留応力が不均一になる。このことは主応力 差が大きい結果となる。従って、複屈折率を最小にするには残留応力を最小にす ることが必要である。” 公知の射出成形法により形成された結晶性プラスチック成形品に精密許容差を達 成するのは困難である。何故なら、結晶化は追加の収縮を引き起こし、そして典 型的な成形条件は成形品全体に結晶度の大きな変動を引き起こすからである。結 晶成長は、分子セグメントが接近しそして互いに一列に並ぶことができるように 、時間と大きい分子易動性を必要とする。冷却が遅いほど、特にポリマーがその 融点からガラス転移温度を通過する際に冷却が遅いほど、結晶化の度合いが大き くなる。結晶化はまた低圧下で更に容易に起こる。何故なら、分子易動度が増大 するからである。前に論じたように、公知の射出成形法においては、スキン領域 とコア領域とは、融点からガラス転移温度を通過する際に大きく異なる速度で冷 却するので、結晶化のバラツキを生じる。The principal stress difference defined here is (1) uneven residual molding pressure and (2) molding shrinkage. caused by non-uniformity of Generally, the higher the molding pressure, and The greater the molding shrinkage, the more uneven the residual stress becomes. This means that the principal stress The result is a large difference. Therefore, to minimize the birefringence, the residual stress must be minimized. It is necessary to ” Achieving precise tolerances on crystalline plastic molded parts formed by known injection molding methods. It is difficult to achieve this. This is because crystallization causes additional shrinkage and typically This is because mold-specific molding conditions cause large variations in crystallinity throughout the molded product. Conclusion Crystal growth allows molecular segments to come close and line up with each other. , requiring time and large molecular mobility. The slower the cooling, especially the polymer The slower the cooling from the melting point to the glass transition temperature, the greater the degree of crystallization. It becomes. Crystallization also occurs more easily under low pressure. This is because molecular mobility increases Because it does. As previously discussed, in known injection molding processes, the skin area and the core region, which cool at very different rates as they pass from the melting point to the glass transition temperature. This causes variations in crystallization.

文献において(例えば“プラスチックオブチツクハンドブック”第2版、34頁 、ニー、ニス、プレセツションレンズ社、シンシナチ、オハイオ州、を参照のこ と)、成形されたオブチックのすべての成形品は、成形品の不規則を最少にする ために、冷却サイクルの間、同じ速度で冷却しなければならないことが一般に認 識されている。このために、該テキストは一般に、冷却速度を制御するために、 金型は加熱および冷却導管を備えて作られている、と述べている。かかる複雑で 局部的な冷却および加熱は費用がかかり、操業者に依存し得、そして常に有効と はなり得ない。In the literature (e.g. “Plastic Object Handbook” 2nd edition, p. 34) See Nis, Nis, Preset Lens Co., Cincinnati, Ohio. ), all molded obtik moldings minimize molding irregularities. It is generally accepted that cooling must occur at the same rate during the cooling cycle. recognized. To this end, the text generally states that in order to control the cooling rate, It states that the mold is made with heating and cooling conduits. With such complexity Localized cooling and heating can be expensive, operator dependent, and not always effective. It can't be.

肉厚の成形品は、公知の射出成形法を用いて典型的な成形条件下では、気孔を生 じるこ凪なく成形するのが非常に困難である。例えば、アモコケミカル社のTo rlon [ポリ(アミド−イミド)]についてBulletin  TAT− 35は、一般に成形品厚さ範囲は0.03ないし0.5インチであり、0.62 5インチは特別の樹脂等級を用いた場合可能である、との設計指針を提供してい る。壁およびゲートは肉厚の成形品では非常に急速に凝固するので、プラスチッ クが十分に成形空間に入って収縮を埋合せることができない。この問題に対する 一つの公知の解決法は、熱い金型にポリマーをゆっくり導入して、十分なプラス チックが射出されて収縮を補うまでプラスチックを固化させないようにすること である。しかし、かかる解決法は、成形を開始する前に追加の操作を必要とし、 このことはコストを追加しそして成形操作の効率を低減するので、不利である。Thick-walled molded parts cannot produce pores under typical molding conditions using known injection molding methods. It is very difficult to mold without any lull. For example, Amoco Chemical's To About rlon [poly(amide-imide)] Bulletin TAT- 35 generally has a molded part thickness range of 0.03 to 0.5 inches, with a thickness of 0.62 5 inches is possible with special resin grades, and provides design guidance. Ru. Walls and gates should be made of plastic, as thick-walled moldings solidify very quickly. The metal cannot enter the molding space sufficiently to compensate for shrinkage. for this problem One known solution is to slowly introduce the polymer into the hot mold until enough Preventing the plastic from solidifying until the tick is injected to compensate for the shrinkage It is. However, such solutions require additional operations before starting molding and This is disadvantageous as it adds cost and reduces the efficiency of the molding operation.

発明の開示 本発明の目的は、公知のプラスチック成形法の前述した問題を回避した、プラス チック材料を成形して成形品を形成するための改良法およびそのための金型を提 供することである。更に詳しくは、本発明の目的は、前述したスキン層の形成を 最小にするか除去するか、或いは抑制し、そして成形品が金型内で固化する間、 成形品全体の温度勾配を減少させる、改良された射出成形法およびそれ用の射8 成形金型を提供することである。Disclosure of invention The object of the present invention is to avoid the above-mentioned problems of known plastic molding methods. An improved method for forming molded products by molding plastic materials and a mold for the same are proposed. It is to provide. More specifically, an object of the present invention is to solve the above-mentioned skin layer formation. minimize, eliminate, or suppress and while the part solidifies in the mold. Improved injection molding process and injection method that reduces temperature gradients across the molded part The purpose is to provide molding molds.

本発明の別の目的は、公知の射出成形法に比べて、最小の流れ誘発分子配向およ び応力、最小の冷却誘発応力、低い射出圧、単一金型、ファミリーモールドおよ び数個取成形型から高品質且つより正確な成形品の形成、結晶化のより良い制御 、最小の複屈折、強い溶接線、一層均一なプラスチック成形品、プラスチック成 形品のより小さい狂い、および気孔の無い肉厚の成形品を生じる、改良された射 出成形法およびそれ用の射出成形型を提供することである。Another object of the present invention is to minimize flow-induced molecular orientation and low injection pressure, single mold, family mold and Formation of higher quality and more accurate parts from molds and multi-cavity molds, better control of crystallization , minimal birefringence, strong weld lines, more uniform plastic moldings, plastic moldings Improved injection molding resulting in smaller part deviations and thicker molded parts without pores. An object of the present invention is to provide an injection molding method and an injection mold for the same.

これらのおよびその他の目的は、プラスチック材料を成形して成形品を形成する 、次の本発明の方法によって達成される。These and other purposes are used to mold plastic materials to form molded articles. , is achieved by the following method of the invention.

即ち、 成形すべき成形品の形状の少なくも1個の成形空間を有する金型を準備し、該成 形空間に溶融プラスチックを導入し、該成形空間中の溶融プラスチックの少なく も一部が凝固するまで冷却し、そして該成形空間から成形品を取出す工程を含む 、成形品を形成するプラスチックの成形法において:核酸形空間表面の実質的部 分を、該成形品を成形する間、該溶融プラスチックの固化温度以上の温度にする 工程を含むことを特徴とする成形法、更に、本発明によると、該成形空間表面の 少なくも実質的部分の温度を成形中のかなりの時間にわたり該溶融プラスチック の固化温度近辺または以上に維持し、その間に、射出成形の場合、該成形空間に 溶融プラスチックを充填しそして該成形空間中の溶融プラスチックの中心部を該 固化温度以上の温度から該固化温度へ冷却し、これによって該成形品の固化プラ スチック中の流れおよび温度勾配に誘因された配向応力を低減す成形空間表面の 少な(も実質的部分が溶融プラスチックの固化温度以上の温度となった後にプラ スチックの外表面が固化し始める際に、体成形空間中のプラスチックの外表面と 中心部との温度差が、成形品の厚さ0.001インチ当り0,5°Fを越えない (成形8厚0.125インチについては62.5゜F)ようにするのが好ましい 。That is, Prepare a mold having at least one molding space of the shape of the molded product to be molded, and Introducing molten plastic into the molding space and reducing the amount of molten plastic in the molding space. The molded product is cooled until it partially solidifies, and the molded product is removed from the molding space. , in the molding process of plastics to form molded articles: a substantial part of the nucleic acid shaped space surface. during the molding of the molded article to a temperature equal to or higher than the solidification temperature of the molten plastic. According to the present invention, the molding method further comprises a step of the temperature of at least a substantial portion of the molten plastic for a significant period of time during molding. during which, in the case of injection molding, the molding space is maintained near or above the solidification temperature of Fill the molten plastic and fill the center of the molten plastic in the molding space. Cooling from a temperature above the solidification temperature to the solidification temperature, thereby causing the solidification plastic of the molded article to of the forming space surface to reduce orientational stresses induced by flow and temperature gradients in the stick. The plastic is removed after a substantial portion reaches a temperature above the solidification temperature of the molten plastic. As the outer surface of the stick begins to solidify, it will touch the outer surface of the plastic in the body molding space. The temperature difference with the center does not exceed 0.5°F per 0.001 inch of molded part thickness. (62.5°F for molded 8 0.125 inch thick) .

本発明の顕著な特徴は、成形空間表面の少なくとも実質的部分を成形の間、溶融 プラスチックの固化温度以上の温度に上昇させるための熱が、該成形空間に導入 された溶融プラスチックの熱から得られることである。これは成形空間又はその 近辺に低熱拡散性を有する材料層を設けて該成形空間を断熱することにより達成 される0本発明の一形体においては、断熱層は、成形中に溶融プラスチックと接 触する成形空間表面を形成する別の材料の層の下に位置する。本発明の別の形体 においては、断熱材料の層はそれ自体、成形中に溶融プラスチックと接触する成 形空間表面の少なくとも実質的部分を形成する。成形空間は必要に応じて被覆又 はメッキして、溶融プラスチックと断熱材との間の溶接又はその他の相互作用を 防止してもよい。好ましくは、成形中に溶融プラスチックと接触する成形空間の 全表面を断熱して、プラスチックの成形中に溶融プラスチックの固化温度以上に 該全表面の温度を上昇させる。A distinctive feature of the invention is that at least a substantial portion of the molding space surface is melted during molding. Heat is introduced into the molding space to raise the temperature above the solidification temperature of the plastic. This is obtained from the heat of the melted plastic. This is the molding space or its Achieved by insulating the molding space by providing a layer of material with low thermal diffusivity nearby. In one form of the invention, the insulation layer is in contact with the molten plastic during molding. It is located beneath another layer of material that forms the contacting mold space surface. Another form of the invention , the layer of insulating material is itself a component that comes into contact with the molten plastic during molding. forming at least a substantial portion of the shape space surface. The molding space can be covered or covered as necessary. plated to prevent welding or other interaction between the molten plastic and the insulation. May be prevented. Preferably, the molding space that comes into contact with the molten plastic during molding All surfaces are insulated to ensure temperatures above the solidification temperature of molten plastic during plastic molding. The temperature of the entire surface is increased.

本発明に従ってプラスチック材料を射出成形する工程において、該プラスチック が最初に金型表面に接触する際に、成形空間の表面温度は溶融プラスチックの固 化温度よりもずっと低い、これにより成形空間表面と接触するプラスチックの層 を凝固させる。凝固した層は、金型表面の少なくとも実質的部分が本発明によっ て溶融プラスチックの固化温度以上の温度を有するようにされた成形工程の時点 で、再溶融する。In the process of injection molding a plastic material according to the present invention, the plastic material When the plastic first contacts the mold surface, the surface temperature of the molding space increases as the molten plastic solidifies. The layer of plastic in contact with the molding space surface is much lower than the curing temperature. solidify. The solidified layer is such that at least a substantial portion of the mold surface is coated according to the invention. The point in the molding process at which the temperature is above the solidification temperature of the molten plastic Then, remelt it.

開示されたー態様による本発明の射出成形型は、一対の半割型を含み、各割型は 金属挿入物で形成され、該挿入物は該金属挿入物が放熱器として作用するように 該挿入物を冷却する手段を有する。断熱材の層は成形空間に隣接する各半割形の 金属挿入物全体にわたって施される。断熱材の層自体は、成形中に溶融プラスチ ックと接触する成形空間表面を形成するか、或いは断熱材料層は金属挿入物の下 に位置することができ、該挿入物は成形空間表面を形成する他の材料層の形体を 取ることができる。The injection mold of the present invention according to the disclosed embodiment includes a pair of half molds, each half having a formed of a metal insert such that the metal insert acts as a heat sink. and means for cooling the insert. A layer of insulation is applied to each half adjacent to the molding space. Applied throughout the metal insert. The layer of insulation itself is made of melted plastic during molding. or a layer of insulating material under the metal insert. the insert can be located in the shape of the other material layer forming the molding space surface. You can take it.

金属挿入物と成形空間との間の金型中の中間材料の熱拡散性および耐熱性は、成 形中に成形空間に射出される溶融プラスチックから、成形空間表面の温度を成形 しようとするプラスチックの固化温度以上に上昇させるに十分な熱を貯えること ができるように選択する。この中間層は、断熱層単独で又は断熱層と成形空間表 面を形成する挿入物との組合せにより形成することができる。断熱層は金型のゲ ート周辺にも設けることができる0本発明の開示態様において、金属挿入物およ び放熱器の外側周辺部もまた断熱して、成形空間からの熱の流れを制御し、そし て成形空間の外側端部に隣接する成形空間表面を確実に成形するプラスチック材 料の固化温度以上の温度に上昇させる。射出成形型はまた複数個の成形空間を有 するように形成し、本発明の射出成形法に従って各成形空間を成形のために断熱 することもできる。The thermal diffusivity and temperature resistance of the intermediate material in the mold between the metal insert and the molding space are The temperature of the surface of the molding space is controlled from the molten plastic injected into the molding space during the molding process. Storing enough heat to raise the temperature above the solidification temperature of the plastic to be tried. Select so that you can. This intermediate layer can be used as a heat insulating layer alone or in combination with a heat insulating layer. It can be formed in combination with an insert forming a surface. The insulation layer is formed by the mold groove. In the disclosed embodiment of the present invention, metal inserts and The outside perimeter of the heatsink and heatsink should also be insulated to control heat flow from the molding space and plastic material that securely molds the molding space surface adjacent to the outer edge of the molding space. Raise the temperature to above the solidification temperature of the material. Injection molds also have multiple molding spaces. and each molding space is insulated for molding according to the injection molding method of the present invention. You can also.

本発明の射出成形法は、光学ディスク又はレンズのような光学成形品を形成する ためのプラスチック材料成形に特に適用でき、この方法による光学成形品は最小 の複屈折、残留応力および狂いを有するので、常に高品質の光学コンポーネント が製造できる。The injection molding method of the present invention forms optical molded articles such as optical discs or lenses. It is particularly applicable to molding plastic materials for always have high quality optical components can be manufactured.

本発明の方法および金型は、プラスチックから成形品を製造する圧縮成形法にも 適用できる。この方法において、成形材料を加熱しそして二つの半割型の間に入 れる。次に半割型を一緒にして加圧して、該材料を所望の形状に流動させる。本 発明によると、成形される材料からの熱は長時間にわたって割型表面温度をプラ スチック固化温度以上に上昇させる。このことは、従来の圧縮成形法におけるよ うに金型をまず加熱しそして次に冷却する必要性を除く。かかる圧縮成形法は、 ポリ塩化ビニルのような熱可塑性から高品質のホノグラフレコードを製造するの に有用である。The method and mold of the present invention can also be applied to compression molding methods for producing molded products from plastics. Applicable. In this method, the molding material is heated and placed between two mold halves. It will be done. The mold halves are then pressed together to cause the material to flow into the desired shape. Book According to the invention, heat from the material being molded increases the temperature of the split mold surface over a long period of time. Raise the temperature above the stick solidification temperature. This is different from the conventional compression molding method. Eliminates the need to first heat and then cool the sea urchin mold. Such compression molding method is Producing high-quality phonograph records from thermoplastics such as polyvinyl chloride It is useful for

本発明の他の目的、特徴および利点は、例示のための本発明の三つの態様を示す 添付図面と関連した以下の記載によって、一層明瞭になるであろう。Other objects, features and advantages of the invention set forth three embodiments of the invention by way of illustration. It will become clearer from the following description in conjunction with the accompanying drawings.

図面の簡単な説明 第1図は、公知の射出成形法による、溶融プラスチックの長方形状成形空間への 流れについての充填動力学模式図であり;第2図は、第1図の線■−■に沿った 成形体断面図であり、流体力学的スキン−コア構造を例示し;第3図は、第2図 と同様の成形体の断面図であり、形態学的帯域および帯域形成を例示し; 第4図は、光学ディスクを製造するための本発明の第1の態様による射出成形型 の断面図であり; 第5図は、本発明の第2の態様による射出成形型の断面図であり; 第6図は、二重凸レンズ製造用の第3の態様による射出成形型の断面図であり; 第7図は、従来の金属金型で射出成形された結晶性ポリエチレンプラスチックの 温度のコンピューター熱分析結果を例示し、温度分布はプラスチックの外側表面 からその中心線に向かって、プラスチック溶融体を成形空間に導入した時点を0 ゜0秒として、その後0.05秒、2.32秒、8.82秒および12.82秒 の間隔で示されており;第8図は第7図と同様の図であり、本発明の射出成形型 を使用して成形空間表面をポリエチレンの同化温度以上に上昇させた時の熱分析 を示し; 第9図は本発明の金型を使用した場合のポリエチレンの中心部および表面、並び に金型表面についての温度変化を時間の関数として示したものであり; 第10図は、プラスチックの外側表面が固化し初めだ時、本発明の金型の成形空 間のまわりのアルミニウム層の厚さ変化に対して、プラスチックの外側表面と中 心部の間の温度差を示し; 第11図は、本発明による金型中の成形空間ライニングおよび断熱材料の二つの 異なる組合わせについて金型表面温度を、溶融プラスチックを成形空間に導入し てからの時間の関数として示したものであり; 第12図は、公知の方法に従ってポリカーボネートプラスチックを成形して光学 ディスクを形成する場合の、従来の金属金型の成形空間内のプラスチック温度を 示し;第13図は、第12図のポリカーボネートの中心部および表面、並びに金 属金型の表面について温度変化を時間の関数として例示し; 第14図は、光学ディスクを本発明に従って射出成形した場合の、第13図と同 様のグラフを示す。Brief description of the drawing Figure 1 shows the injection of molten plastic into a rectangular molding space by a known injection molding method. Fig. 2 is a schematic diagram of filling dynamics for flow; FIG. 3 is a cross-sectional view of the compact, illustrating the hydrodynamic skin-core structure; FIG. is a cross-sectional view of a compact similar to illustrating morphological bands and band formation; FIG. 4 shows an injection mold according to the first aspect of the invention for manufacturing an optical disc. is a cross-sectional view of; FIG. 5 is a cross-sectional view of an injection mold according to a second aspect of the invention; FIG. 6 is a cross-sectional view of an injection mold according to a third embodiment for manufacturing a double-convex lens; Figure 7 shows a sample of crystalline polyethylene plastic injection molded in a conventional metal mold. Illustrating the results of computer thermal analysis of temperature, the temperature distribution is shown on the outer surface of the plastic. The point at which the plastic melt is introduced into the molding space is defined as 0 toward its center line. ゜0 seconds, then 0.05 seconds, 2.32 seconds, 8.82 seconds and 12.82 seconds FIG. 8 is a similar view to FIG. 7, and shows the injection mold of the present invention. Thermal analysis when the molding space surface was raised above the assimilation temperature of polyethylene using indicates; Figure 9 shows the center and surface of polyethylene when using the mold of the present invention, and shows the temperature change on the mold surface as a function of time; FIG. 10 shows the mold cavity of the mold of the present invention when the outer surface of the plastic is beginning to solidify. The outer surface of the plastic and the inner Shows the temperature difference between the core; FIG. 11 shows the two types of molding space lining and insulation material in the mold according to the invention. The mold surface temperature for different combinations is determined by introducing molten plastic into the molding space. It is shown as a function of time since; Figure 12 shows an optical fiber formed by molding polycarbonate plastic according to a known method. When forming a disc, the temperature of the plastic in the molding space of a conventional metal mold is Figure 13 shows the center and surface of the polycarbonate of Figure 12 and the gold Illustrating the temperature change as a function of time on the surface of a metal mold; FIG. 14 is the same as FIG. 13 when an optical disc is injection molded according to the present invention. The following graph is shown below.

第15図は第16図に示した金型を再度示したものであるが、本発明に従って二 重凸レンズを製造するために、金型の構成要素の寸法を示したもので; 第16Aおよび16B図は、二重凸レンズが全金属金型内(第16A図)および 本発明による金型内(第16B図)で固化し始めた頃の一定温度線(等混線)を 示し;そして第17Aおよび17B図は、これらの図かレンズが殆ど完全に固化 した時点に関係する以外は第16Aおよび16B図と同様である。FIG. 15 again shows the mold shown in FIG. 16, but in accordance with the present invention. This shows the dimensions of the mold components for manufacturing heavy convex lenses; Figures 16A and 16B show that the double convex lens is in an all-metal mold (Figure 16A) and The constant temperature line (equal crosstalk) when solidification begins in the mold according to the present invention (Figure 16B) and Figures 17A and 17B show that the lens is almost completely solidified in these figures. Similar to FIGS. 16A and 16B except for the point in time.

発明を実施するための最良の形態 図面を参照すると、本発明の第1の態様による射出成形型6が第4図に示されて いる。金型6は一対の半割型7および8を含む、各半割型は金属挿入物9および 10の形体の金型放熱器を含み、該挿入物9.10にはそれぞれ冷却溝11およ び12が設けられている。溶融プラスチックが金型に射出された時、金型から熱 を除去するために、冷却液が溝11および12を通って流される。第4図に示す ように半割型7および8を互いに隣接して置いた時、それらは射出された溶融プ ラスチックのための成形空間13を規定する。本発明による断熱層又は挿入物1 4および15は金属挿入物9および10のそれぞれの表面上に位置する。溶融プ ラスチックに所望の硬度、耐摩耗性、耐薬品性および耐熱性を与える金属、ガラ ス又はその他の材料から成る表面挿入物又は層16および17が、それぞれ断熱 性挿入物14および15に面して置かれ、そして第4図に示すようにそれらの内 側表面によって成形空間の表面が規定される。これらの表面層はまた、過剰の熱 をプラスチックから抜き取って全冷却時間を減少させる。第5図に示す本発明の 金型18においては、挿入物16および17は用いられずそして断熱材挿入物1 4および15が成形空間の表面を規定する。金型6および18の夫々中の成形空 間の外側端部もまた、それぞれ断熱部材19および20により、それらの外周近 くで断熱されている。中心ゲート21が、射出成形中に加圧下で溶融プラスチッ クを導入するために、金属挿入物10、断熱材挿入物15、および第4図の金型 6および第5図の金型18に関しては表面層17を貫通して延びている。締付板 22、“A”板23、“B”板24および支持板25は標準的金型ベースの典型 である。番号4はスプルーブツシュである。BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Referring to the drawings, an injection mold 6 according to a first aspect of the invention is shown in FIG. There is. Mold 6 includes a pair of mold halves 7 and 8, each mold half having a metal insert 9 and 10 configurations of mold heat sinks, the inserts 9 and 10 each having cooling grooves 11 and 10. and 12 are provided. When molten plastic is injected into a mold, heat is released from the mold. A cooling liquid is flowed through grooves 11 and 12 to remove the . Shown in Figure 4 When the mold halves 7 and 8 are placed adjacent to each other as shown in FIG. A molding space 13 for the plastic is defined. Thermal insulation layer or insert 1 according to the invention 4 and 15 are located on the respective surfaces of metal inserts 9 and 10. melted plastic Metals and glass that give plastics the desired hardness, abrasion resistance, chemical resistance and heat resistance. Surface inserts or layers 16 and 17 of glass or other material respectively provide thermal insulation. placed facing the sexual inserts 14 and 15 and inside them as shown in FIG. The side surfaces define the surface of the molding space. These surface layers also protect against excess heat. from the plastic to reduce the total cooling time. The present invention shown in FIG. In mold 18, inserts 16 and 17 are not used and insulation insert 1 4 and 15 define the surface of the molding space. Molding cavities in each of molds 6 and 18 The outer ends between the It is insulated with insulation. The center gate 21 is inserted into the molten plastic under pressure during injection molding. In order to introduce the metal insert 10, the insulation insert 15, and the mold of FIG. The molds 18 in FIGS. 6 and 5 extend through the surface layer 17. Tightening plate 22, "A" plate 23, "B" plate 24 and support plate 25 are typical of standard mold bases. It is. Number 4 is the sprue bush.

第4図の金型6で表面層16および17、並びに断熱材挿入物14および15は 、中心ゲート21により成形空間13に射出された溶融プラスチックと、それぞ れ冷却溝11および12を備えた金属挿入物9および10で構成される金型放熱 器との間の中間媒体を構成する。第5図の金型18において、溶融プラスチック と金型放熱器との間の中間媒体は断熱材挿入物14および15のみで形成されて いる。必要に応じて断熱材挿入物からなる成形空間表面に薄い被膜又はメッキを 施して、プラスチック溶融体に所望の硬度、耐摩耗性、耐薬品性、耐熱性および 耐溶接性を付与してもよい。In the mold 6 of FIG. 4, the surface layers 16 and 17 and the insulation inserts 14 and 15 are , the molten plastic injected into the molding space 13 by the center gate 21, and Mold heat dissipation consisting of metal inserts 9 and 10 with cooling grooves 11 and 12 It constitutes an intermediate medium between the container and the container. In the mold 18 of FIG. and the mold radiator is formed only by insulation inserts 14 and 15. There is. If necessary, apply a thin coating or plating to the surface of the molding space consisting of the insulation insert. to give the plastic melt the desired hardness, abrasion resistance, chemical resistance, heat resistance and Welding resistance may also be provided.

第6図の金型28は他の2つの金型と、26および27が断熱材挿入物14およ び15中で放熱器として作用してプラスチック成形品の肉厚部位における冷却速 度を増大させ、成形品全体で温度を更に均一化しそして過剰の熱を除いて冷却時 間を減少させるために加えられたニッケル金属である、という点で相違する。す べての金型で、中間媒体は本発明に従って低い熱拡散性を有するように選択され 、従って溶融プラスチックを成形空間13に射出した際に成形空間表面は溶融プ ラスチックの固化温度以上の温度に急速に温度が上昇する。中間媒体の耐熱性は 、成形空間内の溶融プラスチックからの熱を金型放熱器に制御放出させるに十分 高く、従って溶融体の冷却が遅延しそして溶融体内部の温度勾配が最小になるよ うに選択する。このようにして、本発明による中間媒体はプラスチック溶融体と 金型放熱器との間の障壁として作用して、はぼ均一な溶融体の冷却および均質な 成形品に誘導する。Mold 28 in FIG. 6 has two other molds, 26 and 27 have insulation inserts 14 and 15, which acts as a radiator to reduce the cooling rate in the thick parts of the plastic molded product. temperature to further equalize the temperature throughout the molded part and remove excess heat during cooling. The difference is that nickel metal is added to reduce the gap. vinegar In all molds, the intermediate medium was selected according to the invention to have a low thermal diffusivity. Therefore, when molten plastic is injected into the molding space 13, the surface of the molding space is covered with molten plastic. The temperature rises rapidly to above the solidification temperature of the plastic. The heat resistance of the intermediate medium is , sufficient to cause controlled release of heat from the molten plastic in the molding space to the mold radiator. high temperature, so that the cooling of the melt is delayed and the temperature gradient inside the melt is minimized. Select sea urchin. In this way, the intermediate medium according to the invention is combined with the plastic melt. Acting as a barrier between the mold radiator and the mold, it ensures uniform melt cooling and homogeneous Guide to the molded product.

中間媒体の熱容量はその熱貯蔵能力の尺度であり、そして下記式(1)に示され るように密度、比熱および容積の積に等しい。The heat capacity of an intermediate medium is a measure of its heat storage capacity, and is shown in equation (1) below. is equal to the product of density, specific heat and volume so that

C=(ρ)  (Cp)  (V)、     (1)上記式中、 C=熱容量(BTV/’ F)、 ρ=密度(ボンド/立方インチ)、 ■=容積(立方インチ) Cp=比熱 中間媒体の耐熱度はその断熱性に関係し、そして下記式(2)で表わされるよう に、厚さを熱伝導率と熱移動断面積との積で割った値に等しい。C=(ρ) (Cp) (V), (1) In the above formula, C=heat capacity (BTV/' F), ρ = density (bond/cubic inch), ■=Volume (cubic inch) Cp=specific heat The heat resistance of the intermediate medium is related to its heat insulation property, and as expressed by the following formula (2), is equal to the thickness divided by the thermal conductivity multiplied by the heat transfer cross section.

R=L (43200)/kA、   (2)上記式中、 R=耐熱度(秒・” F/BTU)。R=L (43200)/kA, (2) in the above formula, R = heat resistance (seconds/”F/BTU).

L=厚さくインチ) k=熱伝導率(BTU/時間・フィート・@F)A=断面積(平方インチ) 熱拡散度は、材料が温度変化に反応する速度を規定する性質である。それは熱伝 導率を密度と比熱との積で割った値である。L=inch thick) k = thermal conductivity (BTU/hour/ft/F) A = cross-sectional area (square inch) Thermal diffusivity is a property that determines the rate at which a material responds to changes in temperature. It's heat transfer It is the value obtained by dividing the conductivity by the product of density and specific heat.

a=τ丹下下千方インチ/秒  (3)熱拡散度は厚さの平方を、耐熱度と熱容 量との積で割った値にも等しい。a = τ Tange 1,000 inches/second (3) Thermal diffusivity is the square of the thickness, heat resistance and heat capacity It is also equal to the value divided by the product of the quantity.

α=→方インチ/秒  (4) 熱容量および耐熱度の値は熱的物性および中間媒体の材料、即ち断熱層又は挿入 物14および15、および断熱部材19および20、並びに使用した場合には表 面挿入物又は層16および17、の形状寸法により、またかかる材料の形状設計 、特に厚さ、によって決定される。α=→ inch/second (4) The values of heat capacity and heat resistance depend on the thermal properties and the material of the intermediate medium, i.e. the insulation layer or insertion. objects 14 and 15, and insulating members 19 and 20, and if used, the front Due to the geometry of the surface inserts or layers 16 and 17, and the geometry design of such materials , especially the thickness.

本発明の金型6.18および28により生じる効果は、成形空間の少なくとも実 質的部分の表面、例えば殆どの表面および好ましくは全表面の温度を成形の間、 溶融プラスチック自体の温度によって、成形空間に射出された溶融プラスチック の固化温度以上の温度に上昇させることである。成形空間に非常に急速に充填し なければ、射出したプラスチック上のスキンはポリマー流動中は最小であるか存 在せず、強い配向および高剪断応力は生じないであろう。プラスチックが成形空 間表面と接触する初期の期間には、非常に薄いプラスチックの層が固化し得、− 万全型表面温度は上昇している。しかしながら、本発明の金型および方法による と、この薄い凝固スキンは、金型表面が固化温度以上の温度に上昇した時に再溶 融しそして分子を無配向させるに十分な時間その状態でいる。The effect produced by the molds 6.18 and 28 of the invention is that at least the actual molding space is During molding, the temperature of the surface of the qualitative part, e.g. most of the surface and preferably the entire surface, Molten plastic injected into the molding space by the temperature of the molten plastic itself It is to raise the temperature to the solidification temperature or higher. Fills the molding space very quickly Otherwise, the skin on the injected plastic will be minimal or non-existent during polymer flow. strong orientation and high shear stress will not occur. plastic molded sky During the initial period of contact with the surface, a very thin layer of plastic can solidify and - The surface temperature of the perfect model is rising. However, the mold and method of the present invention This thin solidified skin remelts when the mold surface temperature rises above the solidification temperature. It remains there for a sufficient period of time to melt and cause the molecules to become non-oriented.

本発明の金型は、従来の射出成形型においてスキンがコアに与える有利な断熱効 果を成形品全体に与える。本発明の金型を用い本発明の方法によると、成形空間 の表面および該空間表面近辺、即ち成形空間表面の隣接位置、のプラスチック溶 融体領域はある時間プラスチックの固化温度近くまたそれ以上に保持され、一方 プラスチック溶融体の中心部の温度は固化温度に向かって下り続ける。従って、 本発明によると従来の金型を用いた成形に比べて、溶融体固化の間、プラスチッ ク溶融体中の温度勾配が大きく減少する。プラスチック溶融体は分子の再配向が 起きるに十分な時間熱い状態にあり、そしてこのことは薄いスキンが形成しそし て再溶融する場合でも起こる。本発明でこのことは成形品の全厚さについて生じ 、中心コアだけでないので、従来の方法を用いた場合よりも成形品の冷却に時間 がかかる。The mold of the present invention has the advantageous thermal insulation effect that the skin provides to the core in conventional injection molds. Apply the fruit to the entire molded part. According to the method of the present invention using the mold of the present invention, the molding space The plastic melt on the surface of The melt region is held near and above the solidification temperature of the plastic for a period of time, while The temperature in the core of the plastic melt continues to fall towards the solidification temperature. Therefore, According to the present invention, compared to molding using conventional molds, the plastic material is removed during solidification of the melt. The temperature gradient in the melt is greatly reduced. The plastic melt undergoes molecular reorientation. stays hot long enough for this to occur, and this causes a thin skin to form and This occurs even when remelting. In the present invention, this occurs for the entire thickness of the molded article. , since there is not only a central core, it takes longer to cool the molded part than when using traditional methods. It takes.

第4図の金型6において、金属挿入物9および10は銅又はステンレス鋼のよう な鋼で形成でき、冷却溝11および12がその中に形成される。冷却溝は必要な 場合にのみ使用される。In the mold 6 of FIG. 4, the metal inserts 9 and 10 are made of copper or stainless steel. cooling grooves 11 and 12 are formed therein. Cooling grooves are necessary Used only when

例として、断熱層又は挿入物14および15、並びに断熱部材19および20は ダートインダストリイズ(Dart IndustrieS)製のXydar   (商標名)SRT−300のような液晶ポリマーで形成できる。断熱材挿入物 14および15の厚さは例えば0.062インチ厚であり、そして結晶性プラス チック、例えば0.953密度の60%結晶性ポリエチレンプラスチック(ダウ ケミカルEP245) 、を成形空間の高さ又は厚さ0゜125インチにて、該 プラスチックを70°Fの金型に440°Fで導入して成形する場合、表面層1 6および17は0.062インチ厚のアルミニウムであることができる。このプ ラスチックの固化温度は255〜260°Fである。By way of example, the insulation layers or inserts 14 and 15 and the insulation members 19 and 20 are Xydar manufactured by Dart Industries It can be formed from a liquid crystal polymer such as (trade name) SRT-300. insulation insert The thickness of 14 and 15 is, for example, 0.062 inch thick, and the crystalline plus For example, 60% crystalline polyethylene plastic with a density of 0.953 (Dow Chemical EP245), at a molding space height or thickness of 0°125 inches. When molding plastic by introducing it into a 70°F mold at 440°F, surface layer 1 6 and 17 can be 0.062 inch thick aluminum. This program The solidification temperature of the plastic is 255-260°F.

溶融した結晶性ポリエチレンプラスチックが中心ゲート21を経て成形空間13 に射出されると、金型表面温度は数分の1秒以内にポリエチレンの固化温度以上 に上昇しそして固化温度又はその近傍に約30秒間とどまり、一方成形空間13 の中心部での溶融体の温度は固化温度に向かって冷却し、これにより成形空間内 に温度勾配が生じるが、この勾配は成形空間表面がプラスチックの固化温度以上 に上昇した後の固化の間、63” F (0,5°F×125ミル)よりも小さ い。The molten crystalline polyethylene plastic passes through the center gate 21 and enters the molding space 13. When the polyethylene is injected, the mold surface temperature rises to above the solidification temperature of polyethylene within a fraction of a second. and remains at or near the solidification temperature for about 30 seconds, while forming space 13 The temperature of the melt in the center of the mold cools towards the solidification temperature, which causes A temperature gradient occurs, but this gradient occurs when the surface of the molding space is above the solidification temperature of the plastic. less than 63”F (0.5°F x 125 mil) during solidification after rising stomach.

断熱層又は挿入物14および15を形成するのに使用できる別の絶縁材料は、ダ ウケミカル社製のVespel (商標名)のようなポリイミド樹脂である。表 面挿入物又は層16および17も金属の代りにガラスで形成するか、或いは所望 の硬度、熱容量および耐摩耗、耐薬品、耐熱および耐溶接性を付与するいくつか の他の材料から形成することができる。Another insulating material that can be used to form the insulation layer or inserts 14 and 15 is A polyimide resin such as Vespel (trade name) manufactured by U Chemical. table Surface inserts or layers 16 and 17 may also be formed of glass instead of metal, or as desired. Some of them impart hardness, heat capacity and resistance to wear, chemicals, heat and welding. can be formed from other materials.

金型6内の表面層16および17はまた、第5図の金型18に示したように省略 できる。第4および第5図の金型6および18内の空間13は、例えば無定形プ ラスチックから光学ディスクのような光学エレメントを形成するのに有効であり 得る薄い、平らな環状の空間である。該空間は勿論、第6図に示したようなレン ズを形成するための凸状体のような他の形状であることができる。表面層16又 は17を用いることなく使用できる断熱材料は例えば石英ガラスである。本発明 の方法は前に記述した結晶性ポリエチレンプラスチック材料以外のプラスチック の成形にも有用である。無定形プラスチックのようなその他の種類の材料および その他の熱可塑性材料が本発明の金型および方法により成形できる0本発明の金 型は金型の加熱の必要がない圧縮成形にも使用できる。Surface layers 16 and 17 in mold 6 are also omitted as shown in mold 18 in FIG. can. The space 13 in the molds 6 and 18 in FIGS. 4 and 5 is, for example, an amorphous mold. It is effective in forming optical elements such as optical discs from plastic. The result is a thin, flat, annular space. Of course, the space is a lens like the one shown in Figure 6. Other shapes can be used, such as convex bodies to form holes. 16-layer surface layer A heat insulating material that can be used without using 17 is, for example, quartz glass. present invention The method is applicable to plastics other than the previously described crystalline polyethylene plastic materials. It is also useful for molding. Other types of materials like amorphous plastics and Other thermoplastic materials can be molded by the mold and method of the invention. The mold can also be used for compression molding, which does not require heating the mold.

本発明の金型および従来の実施に共通の従来の金属金型の熱分析を、パーソナル コンピューターおよび市販の有限素子分析ソフトウェア、特にN I SA■プ ログラム、即ち熱伝動モジュールを有するパーソナルコンピューター用の有限素 子プロダラム、を用いて結晶性プラスチックおよび無定形プラスチックの両方に ついて行つな。コンピューターモデルは、半径に特有の厚さ変化を有する二次元 (準−3次元)である凸レンズを除いて、全ての模擬実験について一次元であっ た。Thermal analysis of molds of the present invention and conventional metal molds common to conventional practices can be Computers and commercially available finite element analysis software, especially the NISA program. program, a finite element for personal computers with heat transfer modules. For both crystalline and amorphous plastics using a child product, Don't follow me. The computer model is a two-dimensional model with radius-specific thickness variations. (quasi-3D) for all simulation experiments except for the convex lens which is (quasi-3D). Ta.

結晶製プラスチックについて、全肉厚0.125インチの密度0.943の60 %結晶性ポリエチレンプラスチック(ダウケミカルEP245)をモデルとした 。該プラスチックを440度Fにて70”の金型の97°表面に導入した。文献 に見られる温度変動熱伝導度および比熱の値を分析に用いた。結晶性プラスチッ クの固化温度は255ないし260″Fである。金属金型の分析結果を第7図に 示すが、ここで凝固スキンの厚さは0.05秒で0.0025インチ、2.32 秒で0゜014インチ、8.82秒で0.031インチ(成形品厚さの坏)、そ して12.82秒で成形品の全厚であることがわかる。固化の間、300°Fの 温度勾配がある。これらの結果は、Ervin Rubinによる“射出成形理 論と実際”で公表された完全な固化について13.9秒という時間と良く一致す る。Rubinの時間は70°の金型に射出されそして266°Fにて固化する 45°Fの密度0.945のポリエチレンについてである。For crystalline plastic, 60 with a density of 0.943 with a total wall thickness of 0.125 inches. % crystalline polyethylene plastic (Dow Chemical EP245) as a model . The plastic was introduced into the 97° surface of a 70" mold at 440 degrees F. The temperature fluctuation thermal conductivity and specific heat values found in were used for analysis. crystalline plastic The solidification temperature of the metal mold is 255 to 260"F. The analysis results of the metal mold are shown in Figure 7. where the solidified skin thickness is 0.0025 inches in 0.05 seconds, 2.32 0°014 inches in seconds, 0.031 inches in 8.82 seconds (based on molded product thickness), and so on. It can be seen that the total thickness of the molded article is reached in 12.82 seconds. 300°F during solidification There is a temperature gradient. These results are based on the “injection molding process” by Ervin Rubin. This agrees well with the time of 13.9 seconds for complete solidification published in ``Theory and Practice''. Ru. Rubin's time is injected into a 70° mold and solidifies at 266°F. For polyethylene with a density of 0.945 at 45°F.

断熱(低熱拡散性)材料としてXydar 5RT−300および金型表面にO ないし0.125インチのアルミニウムを用いた本発明の金型の熱分析結果を第 8図に示す。実験は、0.062インチ(7)SRT−300テ、表面アルミニ ウム厚が0.0.032.0゜062.0.070.0.078、o、1oos よびo。Xydar 5RT-300 as a heat insulating (low thermal diffusivity) material and O on the mold surface. The results of thermal analysis of the mold of the present invention using aluminum of 0.125 inch to 0.125 inch are as follows. It is shown in Figure 8. The experiment was conducted using 0.062 inch (7) SRT-300 Te, aluminum surface. Thickness is 0.0.032.0゜062.0.070.0.078, o, 1oos Call o.

0125インチについて行った。第8図かられかるように、全てのケースで、金 型表面温度はポリエチレンの固化温度以上に上昇し、そして長時間固化温度近辺 又は固化温度以上に保たれる。該ポリマーは流動中凝固スキンを形成することな く、低圧且つ低速度で射出できる。この期間、成形品の中心部は第9図に示すよ うに冷却し続ける。このことは、成形品が結晶化を促進する速度で固化温度を通 過する際に、成形品全体に望ましい温度勾配を生じさせる。第8および9図から れかるように、温度勾配は、金型表面および該金型表面に隣接するプラスチック の隣接外側表面がプラスチックの固化温度以上の温度に上昇した後、表面が固化 し始めた時点で50@F未満である。ゼロのアルミニウム値はポリエチレン溶融 体の表面にXydarを置(ことであり、成形空間表面が被覆又はメッキされて ないと該溶融体はXydarと溶接されることがある0分析は表面アルミニウム の厚さに対する怒度を決定するためにのみ示した。しかしながら、Xydarか らなる成形空間表面を必要に応じて被覆又はメッキして、溶接を防止することが できる。無電解ニッケルメッキは適した防護被膜の一例である。プラスチック溶 融体に耐性の石英ガラスのようなその他の断熱材料が、成形空間表面をも形成す る断熱材挿入物に使用できる。0125 inches. As can be seen from Figure 8, in all cases, gold The mold surface temperature rises above the solidification temperature of polyethylene, and remains near the solidification temperature for a long time. or kept above the solidification temperature. The polymer does not form a coagulated skin during flow. It can be injected at low pressure and speed. During this period, the center of the molded product will change as shown in Figure 9. Continue to cool the sea urchin. This means that the part passes through the solidification temperature at a rate that promotes crystallization. During heating, a desired temperature gradient is created throughout the molded article. From Figures 8 and 9 As can be seen, the temperature gradient is The surface solidifies after the adjacent outer surface of the plastic is raised to a temperature above the solidification temperature of the plastic. It is less than 50@F when it starts. Aluminum value of zero melts polyethylene Xydar is placed on the surface of the body (this means that the surface of the molding space is coated or plated) Otherwise the melt may be welded with Xydar. shown only to determine the degree of anger for the thickness. However, Xydar The surface of the molding space can be coated or plated as necessary to prevent welding. can. Electroless nickel plating is an example of a suitable protective coating. plastic melting Other insulating materials, such as melt-resistant fused silica, may also form the mold cavity surfaces. Can be used for insulation inserts.

第10図は、第4図の金型6中の表面層16および17としての種々の厚さのア ルミニウムについて、プラスチック成形品の外側表面と中心部との温度差の曲線 であり、前述の熱分析から誘導されたものである。第10図かられかるように、 プラスチックと0.062インチXydar 5RT−300絶縁材料との間に 約0.085インチ厚のアルミニウムを使用した場合に、最小の温度勾配が得ら れる。ポリエチレンの中心部は、アルミニウムOについて43.82秒で260 ”Fの固化温度になり、そして断熱材挿入物上の表面層として0.125インチ のアルミニウムがある場合は38.32秒で260″Fになる。アルミニウムが 増すにつれて時間が減少する。FIG. 10 shows various thicknesses of alumina as surface layers 16 and 17 in the mold 6 of FIG. Curve of temperature difference between the outer surface and center of a plastic molded part for aluminum , which was derived from the thermal analysis described above. As can be seen from Figure 10, Between the plastic and 0.062 inch Xydar 5RT-300 insulation material Minimum temperature gradients are obtained when using approximately 0.085 inch thick aluminum. It will be done. The core of polyethylene is 260 in 43.82 seconds for aluminum O ” F solidification temperature and as a surface layer on the insulation insert 0.125 in. If there is aluminum, it will reach 260″F in 38.32 seconds. As time increases, time decreases.

成形空間表面の表面層16および17として0.062インチ庫のアルミニウム がある場合、プラスチック中心部の温度は150’F以上降下し、一方表面は2 55°から270”%固化温度以上となりモして255゛に戻る。同様に、0゜ 125インチ厚のアルミニウムについては、プラスチック中心部での温度は10 o°降下し、一方表面は255°から260°になりモして255°に戻る。こ の挙動は、プラスチックが固化温度以下に冷却する際にプラスチック内の熱勾配 を望ましい小さい値にする。これらの温度勾配は0.5°FX成形品厚(ミル) より小さい。0.125インチのアルミニウムを用いた場合、初めの0゜1秒間 に形成される0、002インチの凝固表面スキンは3.3秒後に再溶融するので 、流れに誘引する配向は少ししか残らない、0.062インチ厚のアルミニウム 表面層では、金型表面がプラスチックの固化温度を越えるのに1.3秒しかかか らない。Xydar断熱層又は挿入物とプラスチック溶融体との間にアルミニウ ムが存在しない場合、成形空間を形成する断熱材挿入物の表面は0.001秒以 内に固化温間以上に上昇する。0.062 inch aluminum as surface layer 16 and 17 on molding space surface , the temperature in the center of the plastic drops by more than 150'F, while the surface From 55°, it becomes 270”% above the solidification temperature and returns to 255°.Similarly, 0° For aluminum that is 125 inches thick, the temperature at the center of the plastic is 10 o°, while the surface changes from 255° to 260° and returns to 255°. child The behavior is due to the thermal gradient within the plastic as it cools below its solidification temperature. Set to a desirable small value. These temperature gradients are 0.5°FX molded product thickness (mil) smaller. When using 0.125 inch aluminum, the first 0°1 second The 0,002 inch solidified surface skin that forms will remelt after 3.3 seconds. , 0.062 inch thick aluminum with little flow-inducing orientation remaining In the surface layer, it takes only 1.3 seconds for the mold surface to exceed the solidification temperature of the plastic. No. An aluminum layer is placed between the Xydar insulation layer or insert and the plastic melt. If no mold is present, the surface of the insulation insert forming the molding space will be It solidifies within the temperature range and rises above the warm temperature.

上記の熱分析はXydar断熱材料を断熱材挿入物14および15として使用し てなされたものである。他の断熱材料を使用する場合には、Xydar断熱材料 と同じ温度および同じ時間をもたらすのに必要な新材料の厚さが、下記のシュミ ットの有限葺成(5)から推定できる。The above thermal analysis used Xydar insulation material as insulation inserts 14 and 15. It was made by Xydar insulation material if other insulation materials are used The thickness of the new material required to achieve the same temperature and time as shown in the simulation below It can be estimated from the finite construction (5) of the set.

デルタ時間=Lの2乗/熱拡散率の2倍   (5)ここにLは断熱材の厚さで ある。Delta time = L squared / twice the thermal diffusivity (5) where L is the thickness of the insulation material be.

Xydarの厚さと対比したVespel断熱材料の関係は、Lvの2乗/熱拡 散率の2倍” L xの2乗/熱拡散率の2倍、であり:  L、=0.062 インチそしてLv=0.098インチの場合下式で示される。The relationship for Vespel insulation material versus Xydar thickness is Lv squared/thermal expansion. 2 times the diffusivity" L x squared / 2 times the thermal diffusivity, and: L, = 0.062 inch, and when Lv=0.098 inch, it is expressed by the following formula.

成形空間中のプラスチックと断熱材料との間の表面層としてアルミニウムを使用 する場合には、下式の条件にて同一の熱貯蔵が達成される: AXLllxwa xCa +AXLx XWX XCX=AxL、、xWa  xCa +AxLv XwV xCvここに、L=厚さ、W=密度、A2面積、 C=比熱である。Using aluminum as a surface layer between the plastic and the insulation material in the molding space The same heat storage is achieved under the following conditions: AXLllxwa xCa + AXLx XWX XCX=AxL,,xWa xCa +AxLv XwV xCv where L = thickness, W = density, A2 area, C=specific heat.

L、=0.085インチモしてり、、=0.060インチの場合、上式は下式で 示される。If L, = 0.085 inches, , = 0.060 inches, the above formula becomes the below formula. shown.

Lam= [(LX XWx xCx −Lv XWv xCv ) 7w、X C& ] +L。Lam = [(LX XWx xCx - Lv XWv xCv) 7w, X C&   +L.

このようにして例えば、断熱材料および表面層の特定の組合わせに関する全体の 熱伝導率が計算できる。例えば、0゜060インチのアルミニウム表面層を用い る0、098インチ厚のVespel断熱材料を通過する熱の流れは、表面層と して0゜085インチ厚のアルミニウムを用いる0、062インチ厚のXyda rを有する中間媒体を通過する熱の流れよりも早い。上記の材料の熱分析の結果 を第11図に示す。第11図に示すように、0.098インチ厚のVespel / 0 、060インチ厚のアルミニウム表面層の方が金型表面が早く冷却され るという計算結果は、該熱分析結果によって確認される。金型表面温度は、xy dar型の場合270”Fに達しそしてVespel型の場合267゜4°Fに 達する。両者の温度は固化温度よりも高い。Thus, for example, the overall Thermal conductivity can be calculated. For example, using a 0°060 inch aluminum surface layer The heat flow through the 0.098 inch thick Vespel insulation material is 0.062 inch thick Xyda with 0.085 inch thick aluminum faster than the flow of heat through the intermediate medium with r. Results of thermal analysis of the above materials is shown in FIG. As shown in Figure 11, 0.098 inch thick Vespel /0,060 inch thick aluminum surface layer cools the mold surface faster. The calculation result that . is confirmed by the thermal analysis result. The mold surface temperature is xy It reaches 270”F for the dar type and 267°4°F for the Vespel type. reach Both temperatures are higher than the solidification temperature.

光学ディスクの典型である0、04フインチ厚の光学ディスクを形成する無定形 プラスチックとしてポリカーボネートを用いて光学ディスクの成形に関して、本 発明による金型の他の熱分析を従来の金属型の場合の値と比較した。該ポリカー ボネートは約305°Fの固化温度を有する。成形空間表面が250°Fそして 金型温度が200@Fである金属型中に660°Fにて射出されたポリカーボネ ートに関するコンピューターによるシミュレイションの結果を、第12図に示す 、同図において、成形空間中に溶融プラスチックを導入すると直ちに凝固スキン が形成し始める。導入後0.2秒にて該スキンの厚さは約o、ooiインチとな る。光学ディスク用の成形空間への代表的な充填時間は、厚い凝固層を通過する 流れによる配向および応力を最少とするために0.2〜0.4秒である。ついで 、ゲートを閉じそして成形品を造形するかまたは過充填応力を低減させるように 射出応力を変化させる。該成形品の外側の端部および中央のゲート部分は、迅速 な冷却によって高度の応力をうけろ、これらの部分は光学ディスクに必要とされ る低い複屈折を有せず、データの蓄積に用いられるディスクの領域が限定される 。このシミュレイションによれば、該成形品の中央部が固体となる固化もしくは ガラス転移温度まで冷却するには、4.6秒を要する。従来のこの射出成形型お よび成形法によれば、プラスチック材料が金型に導入されてから該プラスチック の中央部が固化温度未満まで冷却するまでの間に、該成形品中に非常に大きい温 度勾配があることも第12〜13図から明らかである。Amorphous to form an optical disc with a thickness of 0.04 inches, which is typical of optical discs. This book describes the molding of optical discs using polycarbonate as a plastic. Other thermal analyzes of the mold according to the invention were compared with values for conventional metal molds. The polycarbonate Bonate has a solidification temperature of about 305°F. The molding space surface is 250°F and Polycarbonate injected at 660°F into a metal mold with a mold temperature of 200°F. Figure 12 shows the results of a computer simulation regarding the , in the same figure, as soon as the molten plastic is introduced into the molding space, the solidified skin begins to form. At 0.2 seconds after introduction, the thickness of the skin is about 0,000 inches. Ru. Typical filling time into the molding space for optical discs passes through a thick solidified layer 0.2-0.4 seconds to minimize orientation and stress due to flow. Then , close the gate and print the part or reduce overfill stress. Change the injection stress. The outer edges and central gate portion of the molding These parts are required for optical discs and are highly stressed by continuous cooling. low birefringence, which limits the area of the disk used for data storage . According to this simulation, the center of the molded product becomes solid, or It takes 4.6 seconds to cool down to the glass transition temperature. This conventional injection mold According to the molding method, the plastic material is introduced into the mold and then the plastic material is Until the center of the molded product cools below the solidification temperature, a very large temperature is generated in the molded product. It is also clear from FIGS. 12-13 that there is a degree gradient.

これに対し本発明によれば、射出成形型の0.012インチのニッケルの成形空 間表面層は、0.050インチ厚のVespelの断熱層によって裏打ちされて いる。無定形ポリカーボネートプラスチックの挙動および型表面の温度を、第1 4図に示す。In contrast, according to the present invention, a 0.012-inch nickel molding cavity in an injection mold The intersurface layer is lined with a 0.050 inch thick Vespel insulation layer. There is. The behavior of the amorphous polycarbonate plastic and the temperature of the mold surface were determined in the first Shown in Figure 4.

同様な型表面温度およびプラスチックの挙動図が結晶性プラスチックであるポリ エチレンについて得られる。成形空間中に溶融プラスチックを導入する場合に、 第14図に明示されるように温度勾配が有意に低下しそして金型表面温度も該プ ラスチックの固化温度より高い温度に上昇する。従って従来の射出成形と比較し て本発明の上記の利点が得られ、これによって光学ディスク中の複屈折を実質的 に低減または解消することができる。ポリカーボネートプラスチックを用いた二 重凸レンズの成形に関して1本発明による金型の他の熱分析を従来の金属型の分 析値と比較した。該レンズは、25mmの球状表面半径を両面に有する25mm 直径のものであった。端部の厚さは1゜3mm、中央の厚さは8mmであった。Similar mold surface temperature and plastic behavior diagrams are found in polyester, which is a crystalline plastic. Obtained for ethylene. When introducing molten plastic into the molding space, As clearly shown in Figure 14, the temperature gradient decreased significantly and the mold surface temperature also increased. The temperature rises above the solidification temperature of the plastic. Therefore, compared to traditional injection molding, The above-mentioned advantages of the present invention can be obtained by substantially reducing the birefringence in the optical disk. can be reduced or eliminated. Two made of polycarbonate plastic Concerning the molding of heavy convex lenses, 1. Another thermal analysis of the mold according to the present invention was conducted for conventional metal molds. The results were compared with the analytical values. The lens has a spherical surface radius of 25 mm on both sides. It was the diameter. The thickness at the ends was 1.3 mm, and the thickness at the center was 8 mm.

GE製の光学品質のLexan OQ 1010−111に関して、該分析に低 熱伝導率および温度変化性比熱を採用した。この材料の固化(ガラス転移)温度 は約305°Fであった。第6図の金型28を石英ガラス性の表面層16および 17およびニッケル性の特性放熱器26および27と共に用いて、本発明のシミ ュレイションを行った。断熱層および端部14および15はXydar 5RT −300であり、そして金属挿入物9および10はベリリウム銅合金製であった 。他の重要な寸法等は第15図に示す。Regarding optical quality Lexan OQ 1010-111 manufactured by GE, the analysis Thermal conductivity and temperature variable specific heat were adopted. Solidification (glass transition) temperature of this material was approximately 305°F. The mold 28 in FIG. 17 and nickel-based heat sinks 26 and 27, the stain of the present invention We conducted a simulation. The insulation layer and ends 14 and 15 are Xydar 5RT −300, and metal inserts 9 and 10 were made of beryllium copper alloy. . Other important dimensions are shown in FIG.

240@Fの表面温度を有する200°Fの全金属製の型中に600°Fにて射 出したポリカーボネート、および240゜Fの表面温度を有する180”Fの成 形型(第6図、28)中に575′″Fにて射出されたポリカーボネートに関し て、コンピューターによるシミュレーションを行った0分析の能率上から対称性 を考慮して、断面積の4分の1および0.008ラジアンのパイ状切断部分の厚 さについてモデルとした。Injected at 600°F into a 200°F all-metal mold with a surface temperature of 240°F. polycarbonate, and a 180”F composition with a surface temperature of 240°F. Regarding the polycarbonate injected at 575''F into the mold (Fig. 6, 28) Therefore, from the efficiency of zero analysis performed by computer simulation, the symmetry Considering that the thickness of the pie-cut section is one quarter of the cross-sectional area and 0.008 radian. This model is based on the following.

該分析の結果を第16A、16B、17Aおよび17B図に示す、これらの図は 、該プラスチックの射出後の特定の時間における該プラスチックレンズの定温度 (等温)線を示す。第16A図は、全金属製合金(従来法)におけろプラスチッ クを示す。本発明による方法および金型を用いた結果は、該レンズの一部分が固 化し始める時間について第16B図に示されている。従来法における該プラスチ ック中の最大温度差は約295°Fであり、37.8°Fもの間隔の線の近接に て示されるように表面にて非常にけわしい温度勾配を有する。本発明の改善方法 における該プラスチック中の最大温度差は165゜Fに過ぎず、そして18.6 °Fの間隔で相対的に等間隔である線にて示されるようにその温度勾配ははるか にゆるい。The results of the analysis are shown in Figures 16A, 16B, 17A and 17B, which figures are , constant temperature of the plastic lens at a specific time after injection of the plastic (isothermal) line is shown. Figure 16A shows the difference between plastic and all-metal alloys (conventional method). Indicates the The result of using the method and mold according to the invention is that a portion of the lens is solid. The time at which it begins to change is shown in FIG. 16B. The plasti in the conventional method The maximum temperature difference during the test is about 295°F, with lines in close proximity as much as 37.8°F apart. As shown in Figure 2, there is a very sharp temperature gradient at the surface. Improvement method of the present invention The maximum temperature difference in the plastic at is only 165°F and 18.6 The temperature gradient is far Loose.

第17Aおよび17B図に、各金型の場合にプラスチックレンズが完全に固化し たおよその時間を示す。全金属製金型中のレンズにおける最大温度差は110° Fである。本発明による金型の場合、該レンズ中の最大温度差は63°Fである 。全金属製金型では13°F離れておりそして本発明による金型では7.8°F 離れている等混線の近接の程度かられかるように、本発明の改善法における温度 勾配の方がけわしくない。Figures 17A and 17B show that the plastic lens is completely solidified for each mold. Indicates approximate time. Maximum temperature difference in lens in all-metal mold is 110° It is F. For the mold according to the invention, the maximum temperature difference in the lens is 63°F. . 13°F apart for all-metal molds and 7.8°F for molds according to the invention. As can be seen from the degree of proximity of distant equimixers, the temperature in the improved method of the present invention The slope is less severe.

本発明の上記の記述から、本発明の射出成形型を用いる本発明の方法によって、 成形品が均質な構造を有するように射出成形できることが認められる。更に、成 形空間が充填されそして成形品の中心部が冷却される間のかなりの時間にわたっ て、ポリマーが固化温度すなわち溶融またはガラス転移温度近辺またはより高い 温度に保持されるので、流れおよび温度勾配に誘因される配向および応力が最少 となる。成形品中の全部分および他空間式金型の全成形空間が充填される際に該 ポリマーは溶融状態にあるので、充填は該成形品全体にわたって非常に均等とな る。また、溶融物の収束前部は容易に同温度近辺に維持されるので、本発明によ って強い融合面が形成される。肉厚成形品の場合でも、同じ理由によって空隙が なく成形できる。初めに最小の厚さの凝固スキンを形成し次いで該スキンを再溶 融して分子を緩和させることによって、分子配向は最少化される。本発明の射出 成形型によって成形中に温度勾配および冷却速度が制御されるので、ポリマーの 結晶化が多くそして均一となり、従って高品質の成形品が得られそして許容度の 制御が大巾に改善される。これは、金型中に加熱手段を設備する必要がなく達成 される。複屈折は分子配向に線状に相関するので、本発明の方法による射出成形 型中に優れた光学的、物理的そして機械的特性をもって正味の形状に射出成形さ れるレンズおよび光学ディスク等の光学成形品は、配向を最少または無とするこ とが可能である。From the above description of the invention, it can be seen that by the method of the invention using the injection mold of the invention, It is recognized that the molded article can be injection molded so that it has a homogeneous structure. Furthermore, growth for a considerable period of time while the form space is filled and the center of the part is cooled. If the polymer is near or above its solidification temperature, i.e. melting or glass transition temperature, Temperature maintained to minimize flow and temperature gradient induced orientation and stress becomes. When the entire part of the molded product and the entire molding space of the multi-space mold are filled, Since the polymer is in a molten state, the filling is very even throughout the part. Ru. Also, since the convergence front of the melt is easily maintained at around the same temperature, the present invention A strong fusion surface is formed. Even in the case of thick-walled molded products, voids can occur for the same reason. It can be molded without any problems. First a solidified skin of minimum thickness is formed and then the skin is remelted. By melting and relaxing the molecules, molecular orientation is minimized. Injection of the present invention The mold controls the temperature gradient and cooling rate during molding, allowing the polymer to The crystallization is high and uniform, thus resulting in high quality moldings and close tolerances. Control is greatly improved. This is achieved without the need to install heating means in the mold. be done. Since birefringence is linearly related to molecular orientation, injection molding according to the method of the present invention Injection molded into a net shape with excellent optical, physical and mechanical properties in the mold Optical molded products, such as lenses and optical discs, must have minimal or no orientation. is possible.

本発明に従って三態様の具体例を示したが、本発明はこれらに限定されるもので はなく、当業者に明らかなように多くの変形及び修正が可能である0例えば、本 発明の方法は具体的に記述したプラスチック以外のプラスチックの射出成形にも 適用可能であり、また本発明の射出成形型は図示説明した以外の形状であること もできる。特に、プラスチック材料を半分割型の間に入れそして圧縮成形するよ うにして、金型中のゲートを必要としないプラスチックの圧縮成形に本発明の方 法右よび金型を使用できる。従って本発明は、開示された詳細な事項に限定され ることなく、請求の範囲に包含されるような変形および修正を全て包含するもの である。Although specific examples of three embodiments have been shown according to the present invention, the present invention is not limited to these. However, many variations and modifications are possible as will be apparent to those skilled in the art. The method of the invention can also be applied to injection molding of plastics other than those specifically described. It is applicable, and the injection mold of the present invention has a shape other than that shown in the drawings. You can also do it. In particular, the plastic material is placed between the mold halves and compression molded. In this way, the present invention can be used for compression molding of plastics that does not require a gate in the mold. Can be used with molds and molds. The invention is therefore limited to the details disclosed. including all variations and modifications that fall within the scope of the claims. It is.

浄書(内容に変更なし) FIG、6 FIG、 7 ヘー         ラ乳ル FIG、 15Engraving (no changes to the content) FIG.6 FIG. 7 Hey ra milk le FIG. 15

Claims (31)

【特許請求の範囲】[Claims] 1.成形すべき成形品の形状の少なくも1個の成形空間を有する金型を準備し、 該成形空間に溶融プラスチックを導入し、該成形空間中の溶融プラスチックの少 なくも一部が凝固するまで冷却し、そして該成形空間から成形品を取出す工程を 含む、成形品を形成するプラスチックの成形法において:該成形空間表面の実質 的部分を該成形品を成形する間、該溶融プラスチックの固化温度以上の温度にす る工程を含む改善を特徴とする成形法。1. preparing a mold having at least one molding space of the shape of the molded product to be molded; Introducing molten plastic into the molding space and reducing the amount of molten plastic in the molding space. The process of cooling the molded product until at least a portion of it solidifies, and then removing the molded product from the molding space. In a plastic molding method for forming a molded article, including: the substance of the surface of the molding space The target area is heated to a temperature higher than the solidification temperature of the molten plastic while molding the molded product. A molding method characterized by improvements including a step of 2.該成形空間表面の少なくも実質的部分の温度を成形中のかなりの時間にわた り該溶融プラスチックの固化温度近辺または以上に維持し、その間に該成形空間 に溶融プラスチックを充填しそして該成形空間中の溶融プラスチックの中心部を 該固化温度以上の温度から該固化温度へ冷却し、これによって該成形品の固化プ ラスチック中の流れおよび温度勾配に誘因された配向応力を低減する工程を更に 含む、請求の範囲第1項の成形法。2. The temperature of at least a substantial portion of the molding space surface is maintained at a temperature of at least a substantial portion of the molding space surface for a significant period of time during molding. The molding space is maintained near or above the solidification temperature of the molten plastic. is filled with molten plastic and the center of the molten plastic in the molding space is Cooling from a temperature equal to or higher than the solidification temperature to the solidification temperature, thereby causing the solidification process of the molded article. Further steps to reduce orientational stresses induced by flow and temperature gradients in the plastic The molding method according to claim 1. 3.該成形空間表面の少なくも実質的部分が溶融プラスチックの固化温度以上の 温度となった後にプラスチックの外表面が固化し始める際に、該成形空間中のプ ラスチックの外表面と中心部との温度差がミルで表わした成形品の厚さ×0.5 °Fを越えない、請求の範囲第2項の成形法。3. At least a substantial portion of the surface of the molding space has a temperature above the solidification temperature of the molten plastic. When the outer surface of the plastic begins to solidify after reaching the temperature, the plastic in the molding space The temperature difference between the outer surface and center of the plastic is the thickness of the molded product expressed in mils x 0.5 3. The method of claim 2, wherein the temperature does not exceed .degree. 4.該成形空間表面の少なくも実質的部分を成形の間該溶融プラスチックの固化 温度以上の温度にさせるための熱が該成形空間中に導入された溶融プラスチック の熱から得られるように、該成形空間を断熱する手段を更に含む、請求の範囲第 1項の成形法。4. solidifying the molten plastic during molding of at least a substantial portion of the surface of the molding space; molten plastic into which heat is introduced into the molding space to bring the temperature above the temperature Claim 1 further comprising means for insulating said molding space so as to obtain heat from said molding space. Forming method in Section 1. 5.該成形空間を断熱する手段が該成形空間の表面または表面近辺に低熱拡散性 を有する材料層をほどこすことからなる、請求項第4項の成形法。5. The means for insulating the molding space has low thermal diffusivity at or near the surface of the molding space. 5. The method of claim 4, comprising applying a layer of material having the following properties. 6.成形中に溶融プラスチックと接触する成形空間の全表面またはその近辺に断 熱材料層をほどこすことからなる、請求項第5項の成形法。6. Cuts on or near all surfaces of the molding space that come into contact with molten plastic during molding. 6. The method of claim 5, comprising applying a layer of thermal material. 7.該断熱材料の層が該成形空間表面の少なくも実質的部分を形成する、請求項 第5項の成形法。7. Claim wherein the layer of insulating material forms at least a substantial portion of the molding space surface. Forming method in Section 5. 8.該成形空間表面を形成しそしてまた過剰の熱を除く放熱器として作用して冷 却時間を短縮しそして成形中の成形品全体の温度をーそう均等にする他の材料の −以上の層の下に、該断熱材料の層が位置する、請求の範囲第5項の成形法。8. forming the molding space surface and also acting as a radiator to remove excess heat and cooling. of other materials that reduce the cooling time and so even out the temperature throughout the molded part during molding. - A method according to claim 5, in which a layer of the insulating material is located below the above-mentioned layers. 9.成形時に溶融プラスチックを該成形空間中に射出する−以上のゲートを該金 型が含有する、請求の範囲第1項の成形法。9. During molding, molten plastic is injected into the molding space. The molding method according to claim 1, wherein the mold contains. 10.該成形空間の全表面が該成形品を成形する間該溶融プラスチックの固化温 度以上の温度を有するようにした、請求項第1項の成形法。10. The entire surface of the molding space is at the solidification temperature of the molten plastic while molding the molded product. The molding method according to claim 1, wherein the molding method is performed at a temperature of at least 50°C. 11.成形の時に溶融プラスチックが最初に金型表面に接触する際に該成形空間 表面の温度を該溶融プラスチックの固化温度よりも低くし、該成形空間表面に接 触するプラスチックの層を凝固させ、そして該成形空間表面の少なくも実質的部 分が該溶融プラスチックの固化温度以上の温度になる際に凝固した該層が成形中 に再溶融される、請求の範囲第1項の成形法。11. When molten plastic first comes into contact with the mold surface during molding, the molding space The temperature of the surface is lower than the solidification temperature of the molten plastic, and the surface is brought into contact with the surface of the molding space. solidify the contacting plastic layer and at least a substantial portion of the molding space surface. During molding, the layer solidifies when the temperature reaches the solidification temperature of the molten plastic. The method of claim 1, wherein the molding method is remelted. 12.該成形品が、流れに誘因された分子配向、残留応力および複屈折を少しし かまたは全く有しないレンズまたは光学ディスクのような光学成形品である、請 求の範囲第1項の成形法。12. The molded article has little flow-induced molecular orientation, residual stress, and birefringence. Optical molded articles such as lenses or optical discs with Forming method in item 1 of the requested scope. 13.該金型が複数個の成形空間を有しそして該金型の全成形空間が成形時に溶 融プラスチックにて充填される、請求の範囲第1項の成形法。13. The mold has a plurality of molding spaces, and all molding spaces of the mold are melted during molding. The molding method according to claim 1, wherein the molding method is filled with melted plastic. 14.該溶融プラスチックを金型中で圧縮成形して成形品を形成する、請求の範 囲第1項の成形法。14. Claims in which the molten plastic is compression molded in a mold to form a molded article. Molding method in item 1. 15.下記の手段を含むことを特徴とする、成形品を形成するプラスチック成形 用の射出成形型:成形すべき成形品の形状の少なくも1個の成形空間を定める手 段、該成形空間中に溶融プラスチックを流入させることのできる金型中の少なく も1個のゲート、および該成形空間表面の実質的部分を成形時に該金型中に射出 された溶融プラスチックの固化温度以上の温度にさせる手段。15. Plastic molding for forming a molded article, characterized in that it includes the following means: Injection mold for: A hand that defines at least one molding space of the shape of the molded product to be molded. step, a step in the mold that allows molten plastic to flow into the molding space. a gate, and a substantial portion of the molding space surface is injected into the mold during molding. Means for raising the temperature above the solidification temperature of molten plastic. 16.該成形空間表面の少なくも実質的部分を該溶融プラスチックの固化温度以 上の温度にさせる手段が該成形空間の少なくも実質的部分の温度を成形中のかな りの時間にわたって該溶融プラスチックの固化温度近辺または以上に維持し、そ の間に該成形空間中に溶融プラスチックを充填しそしてその間に該成形空間中の 溶融プラスチックの中心部を該固化温度以上の温度から該固化温度へ冷却し、こ れによって該成形品の固化プラスチック中の流れおよび温度勾配に誘因された応 力を低減または除去する、請求の範囲第15項の射出成形型。16. At least a substantial portion of the surface of the molding space is heated below the solidification temperature of the molten plastic. The means for bringing the temperature above to the temperature of at least a substantial portion of the molding space during molding. maintain the temperature near or above the solidification temperature of the molten plastic for a period of time; During this time, the molding space is filled with molten plastic, and during that time the molding space is filled with molten plastic. Cooling the center of the molten plastic from a temperature equal to or higher than the solidification temperature to the solidification temperature; This reduces the flow and temperature gradient induced reactions in the solidified plastic of the molded part. 16. The injection mold of claim 15, which reduces or eliminates forces. 17.該固化温度以上の温度にさせる手段が該成形空間の上にほどこされた断熱 手段を含む、請求の範囲第15項の射出成形型。17. A means for raising the temperature to a temperature higher than the solidification temperature is provided above the molding space. 16. The injection mold of claim 15, comprising means. 18.該断熱手段が該成形空間の表面または表面近辺に配置された低熱拡散性を 有する材料層の形状である、請求の範囲第17項の成形型。18. The heat insulating means has a low thermal diffusivity disposed at or near the surface of the molding space. 18. The mold of claim 17, wherein the material layer has the shape of: 19.該層が成形空間表面の少なくも実質的部分を形成する、請求の範囲第18 項の成形法。19. Claim 18, wherein said layer forms at least a substantial portion of the molding space surface. How to form a term. 20.該成形空間表面を形成しそして過剰の熱を除く放熱器を提供して冷却時間 を短縮しそして成形中の成形品全体の温度をいっそう均等にする他の材料の一以 上の層の下に、該断熱層が位置する、請求の範囲第18項の射出成形型。20. The molding space forms a surface and provides a heat sink to remove excess heat and reduce the cooling time. one or more other materials that reduce the 19. The injection mold of claim 18, wherein the thermal insulation layer is located below the upper layer. 21.該成形空間表面を形成する材料層が金属である、請求の範囲第20項の射 出成形型。21. The injection molding according to claim 20, wherein the material layer forming the surface of the molding space is metal. Extrusion mold. 22.断熱材料の層が金型の金属挿入物と成形空間との間に配置され、そして該 金属挿入物を冷却する手段が設備されている、請求の範囲第18項の射出成形型 。22. A layer of insulating material is placed between the metal insert of the mold and the molding space, and Injection mold according to claim 18, provided with means for cooling the metal insert. . 23.該断熱材料の層が液晶ポリマーである、請求の範囲第18項の射出成形型 。23. 19. The injection mold of claim 18, wherein the layer of insulating material is a liquid crystal polymer. . 24.成形空間中に射出された溶融プラスチックから該断熱層が充分な熱を貯え そして該成形空間表面の温度を成形されるプラスチックの固化温度以上に上昇さ せるように、該断熱層の厚さを選定する、請求の範囲第18項の射出成形型。24. The insulation layer stores sufficient heat from the molten plastic injected into the molding space. Then, the temperature of the surface of the molding space is raised above the solidification temperature of the plastic to be molded. 19. The injection molding mold according to claim 18, wherein the thickness of the heat insulating layer is selected such that the thickness of the heat insulating layer is increased. 25.該断熱手段が金型のゲートに関しても設置されている、請求の範囲第17 項の射出成形型。25. Claim 17, wherein the insulation means is also provided with respect to the gate of the mold. Section injection mold. 26.該固化温度以上の温度にさせる手段が、該成形空間の全表面を成形中の溶 融プラスチックの固化温度以上の温度にさせる、請求の範囲第15項の射出成形 型。26. The means for heating the entire surface of the molding space to a temperature equal to or higher than the solidification temperature is used to heat the entire surface of the molding space to the melt during molding. Injection molding according to claim 15, which is performed at a temperature equal to or higher than the solidification temperature of the molten plastic. Type. 27.レンズまたは光学ディスクのような光学成形品を成形品として形成するよ うに該成形空間が構成されている、請求の範囲第15項の射出成形型。27. For forming optical molded products such as lenses or optical discs into molded products. 16. The injection mold according to claim 15, wherein the molding space is configured as a sea urchin. 28.少なくも1個の成形空間を定める該手段が複数個の成形空間を設定する、 請求の範囲第15項の射出成形型。28. the means for defining at least one molding space defines a plurality of molding spaces; An injection mold according to claim 15. 29.成形すべき成形品の形状の少なくも1個の成形空間を定める下記の金型を 使用することを特徴とする、成形品を形成するプラスチックの射出成型法:該金 型は、該成形空間から間隔をおいて配置された放熱器手段および該成形空間と該 放熱器手段との間に配置された中間媒体、および該成形空間中に溶融プラスチッ クを射出する手段を含み、該中間媒体は、該成形空間中に溶融プラスチックを射 出した後に成形空間表面の温度が該溶融プラスチックの固化温度以上の温度に迅 速に上昇するように、低熱拡散性および適度の厚さを有し、そして 該中間媒体は、溶融物の冷却を遅延させそして溶融物の内部温度勾配を小さくす るために、該成形空間中の溶融プラスチックからの熱を該放熱器手段へ制御して 放出させるのに充分な高い熱抵抗を有する。29. The following mold is used to define at least one molding space of the shape of the molded product to be molded. Plastic injection molding method for forming molded products, characterized by the use of: The mold includes a radiator means spaced apart from the molding space and a heat sink means spaced apart from the molding space. an intermediate medium disposed between the radiator means and the molten plastic in the molding space; the intermediate medium includes means for injecting molten plastic into the molding space; After the molten plastic is released, the temperature of the surface of the molding space quickly rises to a temperature higher than the solidification temperature of the molten plastic. It has low thermal diffusivity and moderate thickness so that it rises quickly, and The intermediate medium retards the cooling of the melt and reduces the internal temperature gradient of the melt. controlling heat from the molten plastic in the molding space to the radiator means to It has high enough thermal resistance to release. 30.成形すべき成形品の形状の少なくも1個の成形空間を定める手段、該成形 空間に導入された溶融プラスチックから熱を取り除くために該成形空間から間隔 をおいて配置された放熱器手段、および該成形空間を該放熱器手段との間に配置 された中間媒体を含み、 該中間媒体は、該成形空間中に溶融プラスチックを導入した際に成形空間表面の 温度が該溶融プラスチックの固化温度以上の温度に迅速に上昇するように、低熱 拡散性および適度の厚さを有し、そして 該中間媒体は、溶融物の冷却を遅延させそして溶融物の内部温度勾配を小さくす るために、該成形空間中の溶融プラスチックからの熱を該放熱器手段へ制御して 放出させるのに充分な高い熱抵抗を有することを特徴とする;成形部品を形成す るプラスチック成形用の金型。30. means for defining at least one molding space in the shape of a molded article to be molded; spaced from the molding space to remove heat from the molten plastic introduced into the space. radiator means disposed at a distance from the radiator, and the molding space disposed between the radiator means and the radiator means; containing an intermediate medium that has been The intermediate medium absorbs the surface of the molding space when the molten plastic is introduced into the molding space. Low heat so that the temperature rises quickly to above the solidification temperature of the molten plastic has diffusivity and moderate thickness, and The intermediate medium retards the cooling of the melt and reduces the internal temperature gradient of the melt. controlling heat from the molten plastic in the molding space to the radiator means to Characterized by having a high enough thermal resistance to release; A mold for plastic molding. 31.該成形空間と該中間媒体との間に少なくも一つの材料をほどこして成形空 間の表面を形成し、そして少なくも一つの該材料は過剰の熱を除いて該プラスチ ック全体の温度をいっそう均一にさせる所要の形状および熱容量を有するように 構成されている、請求の範囲第30項の金型。31. At least one material is placed between the molding space and the intermediate medium to form the molding space. forming a surface between the plastic and at least one of the materials, excluding excess heat. to have the required shape and heat capacity to make the temperature more uniform throughout the rack. 31. The mold of claim 30, comprising:
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WO1989010829A1 (en) 1989-11-16

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