JPH04341808A - 放射線硬化樹脂の成形方法およびその装置 - Google Patents

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。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は基体薄板と、放射線硬化
樹脂、たとえば紫外線硬化樹脂を使用する成形方法、及
び装置に係り、特に、離型する際の成形品の破損、変形
を防ぎ、金型の破損、変形をも防ぎ金型の寿命を向上さ
せる放射線硬化樹脂の成形方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】放射線硬化樹脂、たとえば紫外線硬化樹
脂を使用する成形方法については、従来より、フレネル
レンズを製造する方法として数多く提案されていた。

【０００３】特開昭６１−１７７２１５号公報では、図
１１に於いて、真空ポンプによって排気口３４０から、
フレネルレンズ金型３１０と透明アクリル樹脂板によっ
て形成される空洞３７０内を真空引きしながら注入口１
３３から注入された紫外線硬化樹脂が空洞３７０内に充
満すると、これに放射線照射装置３８０から紫外線を照
射して硬化させる。

【０００４】さらに、特開昭６１−２４８７０７号公報
では、図１２に於いて、プラスチックシート３６１と金
型１３９との間に隙間を設け、背面を紫外線を透過する
補強板４５０に支えさせてプラスチックシート３６１を
設置したあとに内部を真空状態とする。この真空圧は、
樹脂が収納されている真空タンク１４６の真空圧よりも
低いため真空タンク１４６内の紫外線硬化樹脂３４５は
プラスチックシート３６１と金型１３９との間に隙間に
流れ込み、充填する。この状態で、補強板４５０の面か
ら放射線照射装置３８８で紫外線を紫外線硬化樹脂３４
５に向かって照射し、これを硬化させる。そして、紫外
線硬化樹脂３４５が硬化した後に成形装置からプラスチ
ックシート３６１、紫外線硬化樹脂３４５から成るフレ
ネルレンズが取り出される。紫外線硬化樹脂３４５と金
型１３９との剥離が悪い場合には、金型１３９に離型剤
を塗布するなどの離型処理を施しておくようにする。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】上記従来技術は、放射
線硬化樹脂の成形方法において、硬化、離型時における
以下の問題点があった。

【０００６】■放射線硬化樹脂が硬化するとその硬化収
縮によってフレネルレンズのような成形品の場合は、そ
の金型との密着が増大し、大がかりな離型機構を必要と
し、かつ、離型時に成形品の破損、変形する場合がある
。

【０００７】■金型に離型剤を塗布するなどの離型処理
を施すと、成形品に離型剤が転写しフレネルレンズのよ
うな光学製品に対しては、透過率の低下などの光学性能
の劣化が生じる。

【０００８】■前述のように、金型との密着が増大した
ものを離型すると、金型に対しても大きな力が加わり、
金型の寿命が短くなる。

【０００９】■プロジェクションテレビ用フレネルレン
ズ等の大面積の成形品では、照射量が成形品内で不均一
が生じ、成形品の温度が８０℃以上に成る部分が生じ成
形品の反り、うねりが生じ、大がかりな放射線照射装置
が必要となる。

【００１０】本発明の目的は、転写精度に優れ、破損、
変形のない放射線硬化樹脂成形品を得ることができ、金
型寿命を長くすることのできる放射線硬化樹脂の成形方
法及びその装置を提供することにある。

【００１１】

【課題を解決するための手段】上記目的を解決するため
の、本発明に係る放射線硬化樹脂の成形方法は、放射線
を透過する基体薄板と、キャビティ面を所定形状に彫刻
した金型の前記キャビティ面とによって形成されるキャ
ビティ内へ、放射線硬化樹脂を充填し、この樹脂へ基体
薄板側から放射線を照射してこの樹脂を硬化させること
により、所望の成形品を成形する方法において、完全硬
化に必要な放射線照射量よりも少ない放射線照射量を照
射し、成形完了時より低い放射線樹脂層の反応率，硬度
で離型させ、離型後に、再び、放射線照射を行い反応率
，硬度を増加させ、基体薄板と放射線硬化樹脂が一体重
合し完全硬化するようにする。

【００１２】また、本発明に係る放射線硬化樹脂の成形
装置は以下に示すものである。

【００１３】（１）放射線を透過する基体薄板と、キャ
ビティ面を所定形状に彫刻した金型の前記キャビティ面
とによって形成されるキャビティ内へ、前記金型に設け
たゲートから放射線硬化樹脂を充填し、この樹脂へ基体
薄板側から放射線を照射してこの樹脂を硬化させること
により、所望の成形品を成形して、この成形品を前記金
型に装着したエジェクタピンによって離型するようにし
た成形装置において、放射線硬化樹脂の注入口及び、排
出口に放射線遮へい機構を設けた。

【００１４】（２）硬化時に用いる放射線照射装置を、
速度可変の駆動制御装置に具備した。

【００１５】

【作用】一般に、放射線硬化樹脂は硬化により収縮を生
じる。その収縮率は使用する放射線硬化樹脂により異な
るが、放射線の照射量を多くすれば放射線硬化樹脂の反
応率は上昇し、より多くの収縮を生じ、ひいては、離型
時の応力を増大させる。そこで、反応率と離型時の応力
との関係を検討し、最適な照射量または、反応率を求め
ることにより低応力で離型し、離型後に、再び、放射線
照射を行い反応率を増加させ、基体薄板と放射線硬化樹
脂が一体重合し完全硬化して反応率の高い成形品を得る
ことができる。これにより離型時における成形品の破損
、変形および、金型の破損、変形を防ぎ金型の寿命を向
上させ、透過率の低下などの光学性能の劣化が成形品に
生じることはない。また、手段（１）〜（２）のそれぞ
れの作用を、この項目と対応して記載すると、次のとお
りである。

【００１６】（１）完全硬化に必要な放射線照射量より
も少ない放射線照射量を照射し、成形完了時より低い放
射線樹脂層の反応率，硬度で離型させ、離型後に、再び
、放射線照射を行い反応率，硬度を増加させる場合に、
その放射線は、成形品を透過して金型に照射される。そ
の際、金型周辺に配置された放射線硬化樹脂の注入口及
び、排出口に放射線遮へい機構を設けることにより、注
入口、及び、排出口中に残留している放射線硬化樹脂の
完全硬化による詰まりを防ぎ、次の成形時に、それら注
入口、排出口が詰まることなく成形できる。

【００１７】（２）照射範囲が３０ｍｍ〜５０ｍｍ×５
００ｍｍ〜１０００ｍｍ程度の放射線照射装置を、速度
可変の駆動制御装置に具備して稼働させることにより１
０００ｍｍ×１０００ｍｍ程度の範囲を簡単な構造、低
コストで均一に高速で照射することができる。

【００１８】

【実施例】以下、本発明を、背面投写形プロジェクショ
ンテレビのスクリーンとして使用するフレネルレンズを
成形する実施例によって説明する。

【００１９】図１は、本発明の、放射線硬化樹脂の成形
方法の実施に使用される成形装置の例を示す断面図であ
る。

【００２０】まず、この成形装置の概要を、図１を用い
て説明する。

【００２１】この成形装置は、紫外線を透過する基体薄
板と、キャビティ面１ａを所定形状（フレネルレンズ面
と反対形状）に彫刻したフレネル金型入駒１の前記キャ
ビティ面１ａとによって形成されるキャビティ３内へ、
フレネル金型入駒１を装着した下型８に設けた樹脂注入
口１４からバルブ３０を通してゲート９から紫外線硬化
樹脂を充填し、この樹脂へ基体薄板側から紫外線を照射
して樹脂を硬化させることにより、この硬化したプリズ
ム部と基体薄板とが一体に重合接着してなる所望の成形
品を成形して、この成形品を下型８に装着したエジェク
タピン１２によって離型し、フレネルレンズを得るよう
にしたものであって、基体薄板２の反キャビティ側に、
放射線を透過する透明板材４を設け、この透明板材４と
基体薄板を密着させるための真空吸引するこのできる成
形補助装置の上型７を装着し、この上型７は、透明板材
４と、この透明板材４を保持する保持部材７ａと、真空
吸引用の排気口５とをもつものであり、さらにこの排気
口は、真空状態を解除するための空気を送ることのでき
る給気口を兼ねる。また、下型８に配置した所定形状に
彫刻した金型入駒１は、その反彫刻面側に組み付ける板
部材２１に組みつけられている。金型の周囲には、複数
個の樹脂排出口１５を、途中バルブ１０を介してもうけ
、さらにその外側に全周にわたって弾性体シール６を装
着した。

【００２２】以下、詳細に説明する。

【００２３】下型８には、所定形状のフレネルレンズ面
反対形状を形成したフレネル金型入駒１が、金型吸着用
真空排気口１１からの真空吸引によって真空吸着されて
いる。下型８には、紫外線硬化樹脂を注入する樹脂注入
口１４が設けられ、途中バルブ３０を介して、ゲート９
からキャビティ３へ連通している。

【００２４】上型７には、透明板材４が取付けられてお
り、この透明板材４は、紫外線を通すガラス（石英、あ
るいは青板ガラス、または、アクリル樹脂板でもよい）
である。また、上型７の透明板材４の上方には、放射線
照射装置１３が、キャビティ３の全域を照射することが
できるように、駆動モータ５０を具備している。

【００２５】また、この成形装置は、図５に示すように
、プレス装置２５によって、水平方向に保持される。

【００２６】このように構成した成形装置を使用して、
本発明の、放射線硬化樹脂の成形方法の実施例を説明す
る。

【００２７】図２は、硬化時の状態を示す断面図、図３
は、放射線遮へい板を具備した放射線硬化樹脂の注入口
、排出口の上面図、図４は、照射量と紫外線硬化樹脂の
反応率、離型応力および硬度の関係を示す特性図、図１
０は、成形品であるフレネルレンズを示す略示図である
。

【００２８】プレス装置２５によって、この成形装置を
図５のように保持する。

【００２９】予め、真空ポンプ（図示せず）によって排
気口５から真空引きすることにより、基体薄板２を透明
板材４に密着させ、樹脂を充填する。樹脂排出口１５の
バルブ１０のうち１０ａ，１０ｂ，１０ｃのみを開き、
樹脂注入口１４のバルブ３０から樹脂を充填する。キャ
ビティ全体に充填後は、樹脂注入口１４のバルブ３０を
閉じる。その後、樹脂排出口１５のバルブ１０をすべて
開いた状態で弾性体シール６を圧縮しながら上型７を締
める。これにより、樹脂は一部分排出されるが、この排
出樹脂は、再利用することができる。樹脂排出終了後は
樹脂排出口１５のバルブ１０をすべて閉じる。放射線照
射装置１３により紫外線を照射し、キャビティ３の樹脂
を硬化させる。第一の紫外線照射量は、転写性を確保し
た上で、離型時に金型に紫外線硬化樹脂が未硬化で残留
しない程度に少なくするのが良い。図４に、照射量と紫
外線硬化樹脂の反応率、離型応力および硬度の関係を示
す。金型への残留のない反応率７０％以上，硬度８Ｈｖ
以上で、低応力で離型できる反応率８０％以下，硬度１
１Ｈｖでの照射量で硬化を行う。

【００３０】型開き後、成形品が、エジェクタピン１２
によって離型する。

【００３１】離型後、再び、基体薄板２と紫外線硬化樹
脂層とが一体になった成形品を、真空ポンプ（図示せず
）によって排気口５から真空引きすることにより透明板
材４に密着させ完全硬化のために第二の照射を行う。 ここで、図６に示すように、第一の照射によって、紫外
線硬化樹脂の注入口、排出口に残留した樹脂のうち、一
部は硬化して成形品と共に離型されるが、一部は、未硬
化樹脂６０として、そのまま残留している。そこで、第
一の照射時は図３（ａ）に示すような放射線遮へい板６
１を、駆動源９９により後退させた状態で行い、第二の
照射時は、図３（ｂ）に示すように、放射線遮へい板６
１を駆動源９９により前進させた状態で行う。放射線遮
へい板６１の材質は、紫外線の場合は、アルミ、鉄等の
金属を用い、Ｘ線の場合は、鉛を用いると良い。この放
射線遮へい板６１の使用により、次の成形時に注入口、
排出口中の残留樹脂の詰まりを防止でき、成形サイクル
を短縮できるという利点がある。

【００３２】また、第一及び第二の照射に用いる放射線
照射装置の概要を図７，図８に示す。長さ５００ｍｍの
放射線照射装置１３をレール６２に沿って駆動用モータ
５０の駆動力によって上型７内を移動でき、その移動速
度を、制御器６３によって変えられるようになっている
。この速度可変の放射線照射装置は、稼働状況（稼働時
間が長くなるほど放射線照射装置の温度が上昇する）に
応じて速度を変化させるものである。図９に、稼働時間
と可動速度の関係を示す。このように制御することによ
り成形品の局部的な温度上昇を防ぎ、成形品の反り、う
ねりの発生を防止するという利点がある。

【００３３】このようにして成形し周囲の不用部分を切
断したフレネルレンズ２７は、図１０にその詳細を示す
ように、大きさ約６７０ｍｍ×８８０ｍｍで、厚さ約３
ｍｍのものであり、基体薄板２とプリズム部１８（詳細
後述）とを一体に重合接着したものである。プリズム部
１８の表面１７には、高さｈが、外周部で約０．２ｍｍ
、中心で０ｍｍのプリズムが、ピッチ約０．１ｍｍの同
心円状に形成されており、そのプリズム角は、外周部で
約６０°，中心部で０°である。

【００３４】なお、各実施例は、フレネルレンズを成形
するものについて説明したが、本発明は、レンチキュラ
レンズ，光ディスク，グレーティングなど、基体薄板上
に放射線硬化樹脂を一体に重合接着した成形品の成形へ
適用することができる。

【００３５】さらに、各実施例は、基体薄板として透明
アクリル板を使用したが、スチレン，アクリルスチレン
重合体，ポリカーボネート，ポリメチルペンテンなど、
透明で弾性のプラスチックで製作したものであれば何で
も良い。

【００３６】また、各実施例は、アクリル樹脂を使用し
て成形するものについて説明したが、アクリル樹脂など
紫外線硬化樹脂に限らず、γ線硬化樹脂，Ｘ線硬化樹脂
などの、放射線硬化樹脂を使用した成形へも適用するこ
とができる。

【００３７】

【発明の効果】本発明によれば、低応力で離型し、離型
後に、再び放射線照射を行い反応率を増加させ、基体薄
板と放射線硬化樹脂を一体重合し完全硬化させることに
より、離型時における成形品の破損、変形および、金型
の破損、変形を防ぎ金型の寿命を向上させ、透過率の低
下などの光学性能の劣化のない成形品を成形することの
できる放射線硬化樹脂の成形方法および、その成形装置
を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の放射線硬化樹脂の成形方法の実施に使
用される成形装置の樹脂注入時の例を示す断面図、

【図
２】本発明の放射線硬化樹脂の成形方法の実施に使用さ
れる成形装置の硬化時の例を示す断面図、

【図３】図１
，図２における放射線遮へい機構を設けた放射線硬化樹
脂の注入口及び、排出口の上面図、

【図４】照射量と紫
外線硬化樹脂の反応率、離型応力および硬度の関係を示
す特性図、

【図５】図１，図２の成形装置をプレス装置へ装着した
状態を示す説明図、

【図６】硬化時の注入口及び、排出口に残留した放射線
硬化樹脂の状態を示す断面図、

【図７】放射線照射装置の断面図、

【図８】図７のＩＩ−ＩＩ線矢視断面図、

【図９】放射
線照射装置稼働時間と可動速度の関係を示す特性図、

【図１０】成形品であるフレネルレンズを示す説明図、

【図１１】従来の紫外線硬化樹脂を使用して成形する成
形装置の第一の例の説明図、

【図１２】従来の紫外線硬化樹脂を使用して成形する成
形装置の第二の例の説明図。

【符号の説明】

１…フレネル金型入駒、２…基体薄板、３…キャビティ
、４…透明板材、５…排気口、６…弾性体シール、７…
上型、８…下型、９…ゲート、１０…バルブ、１２…離
型ピン、１３…放射線照射装置、１４…樹脂注入口、１
５…樹脂排出口、３０…バルブ、６１…放射線遮へい板
。

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】放射線を透過する基体薄板と、キャビティ
   面を凹凸をもった所定形状に彫刻した金型の前記キャビ
   ティ面とによって形成されるキャビティ内へ、放射線硬
   化樹脂を充填し、前記放射線硬化樹脂へ前記基体薄板側
   から放射線を照射して前記放射線硬化樹脂を硬化させる
   ことにより、所望の成形品を成形する方法において、完
   全硬化に必要な量よりも少ない放射線照射量を照射し、
   離型後に、再び放射線照射を行い反応率，硬度を増加さ
   せ、前記基体薄板と前記放射線硬化樹脂が一体重合し完
   全硬化するようにすることを特徴とする放射線硬化樹脂
   の成形方法。
2. 【請求項２】請求項１において、離型時の前記放射線樹
   脂層の反応率を、８０％以下とした放射線硬化樹脂の成
   形方法。
3. 【請求項３】請求項１において離型時の前記放射線樹脂
   層の硬度を１１Ｈｖ以下とし、離型後に再び放射線照射
   を行い反応率を増加させ、硬度１５Ｈｖ以上とした放射
   線硬化樹脂の成形方法。
4. 【請求項４】請求項１において、離型後の再硬化時に、
   前記放射線硬化樹脂の注入口及び、排出口に放射線遮へ
   い機構を設けた放射線硬化樹脂の成形装置。
5. 【請求項５】請求項１において、硬化時に用いる放射線
   照射装置を、速度可変の駆動制御装置に具備した放射線
   硬化樹脂の成形装置。
6. 【請求項６】硬度１５Ｈｖ以上の放射線硬化樹脂を用い
   たフレネルレンズ。