JPH09500064A - 薄肉大面積のプラスチック製品の製造装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 大面積薄肉のプラスチック製品の製造方法および装置（１０）において、粘性状態のプラスチック材料（９０）が下型（２０）上型（３６）によって形成されるキャビティー内に射出される。粘性プラスチック材料の射出はゲート（７６）を通して行われるが、その射出中に上型（３６）は下型（２０）とともに、ゲート（７６）からくさび形に拡開する予備成形キャビティー（８６）を形成する。その予備成形キャビティー（８６）への粘性プラスチック材料の射出中あるいはその直後に、下型と上型（２０、３６）は互いに近づけられ、本成形キャビティー（７８）を形成し、粘性プラスチック材料が次第に狭くなるキャビティー内に均一に配分される。

Description

【発明の詳細な説明】 薄肉大面積のプラスチック製品の製造装置 技術分野 本発明は薄肉大面積のプラスチック製品の製造方法および装置、さらに詳しく は粘性状態のプラスチック材料をキャビティーに開口する少なくとも１個のゲー トから、上型と下型で形成される製品に対応した形状のキャビティー内に射出し 、プラスチック材料の硬化後型開きして製品を取り出すようにした薄肉大面積の プラスチック製品の製造方法および装置であって、上型と下型によって粘性プラ スチック材料の射出操作中に予備成形キャビティーを形成し、射出操作の終了直 後に上型と下型を互いに近づけて本成形キャビティーを形成し、それによって次 第に狭くなるキャビティー内に粘性プラスチック材料を配分するようにしたこと を特徴とする方法および装置に関するものである。 背景技術 精密な表面構造や光沢のある表面を有するプラスチック製品を製造する方法お よび装置について本出願人のＤＥ41 08 236 Ｃ１に記載されている。この装置は 機械に相当な費用を要し、製造コスト増につながっている。またこの装置ないし 方法で製造されるプラスチック製品としては透明度の高いプラスチック材料で成 形されるフレネルレンズがある。そのプラスチック材料としてはPMMAが望ましい 。 上述の方法および装置はドイツの学会誌「Kunstostoffe」80(1990),５号、583 ページから587ページに記載がある。この記載によれば、予備成形キャビティー から、製造すべきプラスチック製品に対応した本成形キャビティーにキャビティ ーを縮小するのは、上型と下型の間のキャビティーが平行に縮小するように両型 を直線的に互いに近づけることによって行われる。この状態では、中央のゲート から予備成形キャビティーに導入された粘性プラスチック材料は射出方向に直角 に全方向に均一に展がる。これには機械設備に相当のコストが必要であるばかり でなく、一定の力とエネルギーを加える必要がある。 発明の開示 本発明は、上述のような方法および装置において、機械コストが比較的低く、 薄肉大面積のプラスチック製品を低コストで製造することができ、しかもその製 品の光学特性を良好なものとすることができる方法および装置を提供することを 目的とするものである。 請求の範囲第１項に示すように、本発明の大面積の平たいプラスチック製品を 製造する方法は、横向きのゲートから、そのゲートからくさび状に拡がった予備 成形キャビティー内にプラスチック材料を導入するとともに、その予備成形キャ ビティーのくさび形の形状を解消することによって本成形キャビティーを形成す ることを特徴とするものである。この場合、上型と下型を閉じて本成形キャビテ ィーを形成する操作は射出の開始と同時またはその後に開始し、射出の終了と同 時またはその直後に終了する。この型閉め操作の開始と終了の最適のタイミング はプラスチック材料の流路と肉厚に依存し、テストによって決定することができ る。 すなわち、本発明の方法においては、成形すべきプラスチック製品に対応した 形状の本成形キャビティーに比べて容積が大きく、またゲートから遠くなるにつ れてくさび状に拡がった予備成形キャビティー内にゲートから、すなわち内側の 空間の高さが低い方の端から、導入される。これによって、粘性プラスチック材 料は何の問題もなく予備成形キャビティー内に流れ込むことができる。その射出 工程と同時または射出工程の終了直後に上型と下型が予備成形キャビティーのく さび形が次第に解消されるように互いに接近せしめられ、予備成形キャビティー のサイズが小さくされて、キャビティーが本成形キャビティーに変えられる。同 時に粘性プラスチック材料がキャビティー内に均一に配分される。これによって 薄肉大面積のプラスチック製品において材料の復元によって生ずる湾曲作用とと もに、屈折率の差に起因する応力脈理、縦縞、干渉現象等の光学的不均質を避け ることができる。これは製品が例えば、レンチキュラースクリーン、フレネルレ ンズ等である場合に特に有利である。さらに本発明の方法は複数の製図定規、ス テンシル等を多数個取りで成形するのにも使用することができる。従来の技術だ けでは、２５０トンの成形機を使用した場合、表面積が７５０cm²、最小肉厚2.2 mmのプラスチック製品（製図定規８本分）を製造できる程度であるが、本発明に よれば、表面積が３１cm×３１cm＝９６０cm²、最小肉厚1.4mmのプラスチック製 品を製造することができる。さらに本発明によれば射出圧および型締め圧が比較 的小さくてすむという利点が得られる。したがって本発明の方法は、表面積が３ １cm×３１cm程度、中心の肉厚が1.9mm程度、全体の肉厚が2.25mm程度のフレネ ルレンズの製造に特に適している。 上型と下型を共通の連結軸に軸支し、その連結軸を通って延びるゲートを通し てキャビティー内に粘性プラスチック材料を導入し、その導入中またはその直後 に上型と下型を連結軸の周りに揺動させてキャビティーのサイズを小さくして本 成形キャビティーを形成するようにすると本発明の方法を簡単に実施することが できる。 請求の範囲第３項に示すように、本発明の装置は上型と下型が両者の射出側の 端部に設けられた連結軸によって相対的に揺動可能に連結され、その連結軸を通 ってゲートが延びていることを特徴とするものである。このような構成によって 、連結軸を貫通して延びるゲートを通してプラスチック材料が導入される、連結 軸から離れるにしたがってくさび状に拡開する予備成形キャビティーを上型と下 型とで形成することができる。粘性プラスチック材料の導入と同時または導入の 終了直後に、上型と下型が互いに近づくように連結軸の周囲に揺動され、これに よってくさび形の予備成形キャビティーが本成形キャビティーに変えられるとと もに、予備成形キャビティーに導入されていた粘性プラスチック材料がキャビテ ィー内に均一に配分される。このとき予備成形キャビティーがくさび形に拡大さ れているため、予備成形キャビティー内への粘性プラスチック材料の導入および そのプラスチック材料の均一な配分を容易にかつ最適な状態で行うことができる 。そのため、屈折率の差に起因する応力脈理、縦縞、干渉現象等の光学的不均質 の発生を比較的簡単な方法で防止することができ、精密な表面構造や光沢のある 表面を有し、しかも光学性能に優れた大面積プラスチック製品を製造することが できる。さらに成形圧が比較的低くてすむために大面積薄肉のプラスチック製品 を比較的小さな成形機で成形することができる。 下型をベース部材に固定し、上型を、ベース部材に対して直線的に上下動可能 な取付部材に揺動連結機構を介して固定するのが望ましい。そのために、ベース 部材上に複数のシャフトを立て、そのシャフトに沿って取付部材を上下動させる ようにしてもよい。そのベース部材、シャフトおよび取付部材は既存の成形機の 一部であって差し支えなく、そうすれば本発明の装置への投下資本を比較的少な くすることができる。 連結機構は上型に固定されたあるいは固定することができる第１の固着部材、 取付部材に固定されたあるいは固定することができる第２の固着部材、および第 １、第２の固着部材の間に配され、上型と下型の連結軸に平行な第１の揺動軸を 介して第１の固着部材に、上型と下型の連結軸および第１の揺動軸に平行な第２ の揺動軸を介して第２の固着部材にそれぞれ揺動自在に連結された中間部材から なるのが望ましい。このような装置の構成によれば、取付部材がベース部材に対 して直線的に運動すると、取付部材の圧力が上型に伝達され、上型が下型に対し て連結軸の周囲に揺動する。取付部材の圧力が比較的高く、例えば２５０トン程 度に達することがあるため、第１の揺動軸が第１の固着部材および中間部材と大 きな面積で接触し、第２の揺動軸が第２の固着部材および中間部材と大きな面積 で接触し、連結軸が上型と下型に大きな面積で接触するのが望ましい。 連結軸内に配されるゲートのキャビティー側に扇状に拡開するスリット状通路 部分を設け、反対側に射出ノズルのセンタリング用の部分を設けると、くさび状 に拡開する予備成形キャビティー内に粘性プラスチック材料を極めて均一に供給 することが可能になる。本発明の装置においては、連結軸内に設けられるゲート ないしゲートの先端の扇状に拡開するスリット状通路部分は、型閉め状態では上 型によってゲートが閉じられてプラスチック材料が逆流しないように配されるの が望ましい。型閉め状態ではキャビティーは四方で密閉される。そのためには、 上型または下型にキャビティーの３方を仕切るカラーを設け、残りの１方に連結 軸を設けるのが望ましい。 下型と上型の一方あるいは両方に加熱手段あるいは温度制御手段や冷却手段を 設けるのが望ましい。この加熱手段あるいは温度制御手段によって、製品の成形 に最適な状態に型の温度を制御することができる。傘状に開いた出口を有するゲ ー卜からプラスチック材料を充填し、くさび状に開いている型を上述のように閉 じることによって、プラスチック材料の流れの先端が直線状になり型に直線的に プラスチック材料を充填することができ、応力レベルが極めて低く、ほとんど変 形しない製品が得られる。 図面の簡単な説明 以下、本発明の実施の形態を添付図面を参照して説明する。図面において、 第１図は装置の型を開いた状態の一部破断正面図であり、 第２図は上型と下型がある程度閉じて予備成形キャビティーを形成した状態の 射出操作前の状態を表す第１図と同様な図であり、 第３図は固定された下型に対する上型のくさび形の角度１°、0.5°、0.2°に 対応する３つの中間位置および０°に対応する閉鎖位置をプラスチック材料の流 れの先端とともに示す一部を破断した機能図であり、 第４図は上型と下型が、成形すべき大面積薄肉のプラスチック製品に対応した 形状の、四方の閉ざされたキャビティーを形成する作動位置にあるときの装置を 示す第１、２図と同様な図であり、 第５図は下型と連結軸の一部破断平面図であり、 第６図は閉鎖位置にある下型と上型を示す射出側からの一部破断側面図である 。 発明を実施するための最良の形態 第１図において、装置１０はベース部材１２（一部を示す）と取付部材１４（ 一部を示す）を備えており、その取付部材１４はピラーガイド機構１８のピラー １６に沿ってベース部材１２に対して移動可能になっている。 ベース部材１２に下型２０が固定されている。下型２０はインサート部２２と そのインサート部２２と下型２０の３方の側面を区切るカラー２４を備えている 。カラー２４はインサート部２２および下型２０の上面を越えて上方に突出して いる。 型連結軸２８が締結具２６によって下型２０に固定されている。第１図には締 結具２６が１個だけ示されており、もう１個の締結具２６は中心線だけが示され ている。第５図に示すように、連結軸２８は両端部において各４個の締結具２６ によって下型２０に固定されている。連結軸２８の両端部３０は下型２０を越え て延び、ジャーナル３２でヒンジ部材３４に取り付けられている。ヒンジ部材３ ４は締結具３８（第４図に２個だけ示されている）によって上型３６に固定され ている。 したがって、雌型４０を備えた上型３６は連結軸２８によって下型２０に揺動 自在に連結されている。第１図は型開き位置にある装置１０を示すものである。 型開き位置においては完全に成形されたプラスチック製品を装置１０から、すな わち下型２０と上型３６からなる型４２から取り出すことができる。 第１の固着部材４４が締結具４６によって上型３６に固定されている。第１の 揺動軸５０が第１の固着部材４４に締結具４８によって固定されている。第１の 揺動軸５０の両端部が第１の固着部材４４を越えて延びている。第１の揺動軸５ ０の突出した両端部は、中間部材５４の両端で下方に突出するプレート５２にそ れぞれ取り付けられている。第１の固着部材４４は第１の揺動軸５０に適合する 、断面が円筒面の一部をなす摺接面５６を備えている。中間部材５４も同様な形 状の、第１の揺動軸５０に適合する摺接面５８を備えており、それによって中間 部材５４と第１の揺動軸５０が、第１の揺動軸５０と第１の固着部材４４が、そ れぞれ大きな面積で接触している。 第２の固着部材６２が締結具６０によって装置１０の取付部材１４に固定され ている。第２の揺動軸６６が第２の固着部材６２に締結具６４によって固定され ている。第２の固着部材６２は第２の揺動軸６６に適合する形状の、断面が円筒 面の一部をなす摺接面６８を備えており、中間部材５４も同様な形状の、第２の 揺動軸６６に適合する摺接面７０を備えている。第１の揺動軸５０と同様に、第 ２の揺動軸６６の両端部が第２の固着部材６２を越えて延びている。第２の揺動 軸６６の突出した両端部は、中間部材５４の両端で上方に突出するプレート７２ にそれぞれ取り付けられている。 第１、第２の固着部材４４、６２および中間部材５４は２本の揺動軸５０、６ ６を有する揺動連結機構７４を構成している。その２本の揺動軸５０、６６が互 いに平行でかつ型連結軸２８に平行なので、取付部材１４がベース部材１２に対 して上下動すると上型３６が下型２０に対して開閉動することになる。 インサート部材２２や雌型４０は成形すべき製品に応じて設計し、表面積の大 きい肉薄のプラスチック製品を成形する。 第５図に最も明確に示すように、連結軸２８を貫通してゲート７６が延びてい る。そのゲート７６のキャビティー７８側の端部には扇状に拡開するスリット状 通路８０が設けられている。ゲート７６の反対側の端部にはプラスチック材料射 出ノズル８４をセンタリングするためのセンタリング部８２が設けられている。 連結軸２８内に設けられているゲート７６のセンタリング部７６は下型２０と上 型３６によって形成されるキャビティーに開口する。 雌型４０を備えた上型３６は連結軸２８の近傍においては、型４２が第１図に 示すような型開き位置にあるときおよび型４２が第２図に示すような位置にあっ て雌型４０とインサート部材２２の間に予備成形キャビティー８６が形成されて いるときにはゲート７６を閉鎖せず、型４２が第４図に示すような作動位置にあ って、成形すべきプラスチック製品の形状に応じた本成形キャビティーが形成さ れるときにはゲート７６を閉鎖するように構成されている。 第２図においては第１図と同じ部材には同じ参照番号が付されている。第２図 にはゲート７６からくさび状に拡開する予備成形キャビティー８６が示されてい る。その予備成形キャビティー８６の下側はインサート部材２２で仕切られ、上 側は雌型４０で仕切られ、３つの側面はカラー２４で仕切られている。予備成形 キャビティー８６の４つ目の側面は上型３６あるいはゲート７６を有する連結軸 ２８で仕切られる。型４２が第２図に示す作動位置にあるときに、射出ヘッド８ ４が第２図に矢印８８で示すように連結軸２８のセンタリング部８２内に挿入さ れる。次に、粘性プラスチック材料がゲート７６からくさび状に拡開している予 備成形キャビティー８６内に射出され、それと同時またはその直後に上型３６が 揺動連結機構７４を介して取付部材１４によって連結軸２８の周囲に揺動せしめ られ、予備成形キャビティー８６のくさび形が徐々に小さくされ、予備成形キャ ビティー８６内のプラスチック材料がゲート７６から遠ざかる方向にキャビティ ー内に均一に配分される。これが第３図に模式的に示されている。第３図には、 次第に小さくなる予備成形キャビティー８６の３つの中間位置と最終的な閉鎖位 置が示されている。その３つの中間位置におけるくさび形の中心角はそれぞれ１ °、0.5°、0.2°である。中心角０°は雌型４０とインサート部材２２の間に、 プラスチック材料９０が完全に充填された本成形キャビティー７８が形成される 最終位置に対応する。したがって中心角が小さくなるにつれて、プラスチック材 料９０の先端９２がゲート７６から次第に遠ざかるように押し出され、最終的に は、本成形キャビティー７８が完全にプラスチック材料９０で満たされる。これ は第４図にも示されている。さらに第３、４図から明らかなように。型４２が閉 鎖位置にあるときには、連結軸２８を貫通して延びるゲート７６は上型３６によ って密閉され、本成形キャビティー７８からゲート７６にプラスチック材料が逆 流するのを防止するようになっている。 また第６図に明確に示すように、下型２０や上型３６には加熱手段ないし温度 制御手段９４や冷却手段９６を設けるのが望ましい。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １． 粘性状態のプラスチック材料（９０）をキャビティー（７８）に開口する 少なくとも１個のゲート（７６）から、下型（２０）と上型（３６）で形成され る製品に対応した形状のキャビティー（７８）内に射出し、プラスチック材料の 硬化後下型（２０）と上型（３６）を互いに離して、製品を取り出すようにした 薄肉大面積のプラスチック製品の製造方法であって、上型（３６）と下型（２０ ）によって粘性プラスチック材料（９０）の射出操作中に予備成形キャビティー （８６）を形成し、射出操作の終了直後に上型（３６）と下型（２０）を互いに 近づけて本成形キャビティー（７８）を形成し、それによって次第に狭くなるキ ャビティー（７８）内に粘性プラスチック材料（９０）を配分するようにした方 法において、横向きのゲート（７６）から、そのゲート（７６）からくさび状に 拡がった予備成形キャビティー（８６）内にプラスチック材料（９０）を導入す るとともに、その予備成形キャビティー（８６）のくさび形の形状を解消するこ とによって本成形キャビティーを形成して大面積の平たいプラスチック製品を製 造することを特徴とする方法。 ２． 前記上型と下型（２０、３６）を共通の連結軸（２８）に軸支し、その連 結軸（２８）を通って延びるゲート（７６）を通してキャビティー内に粘性プラ スチック材料（９０）を導入し、その導入中またはその直後に上型と下型を連結 軸の周りに揺動させてキャビティーのサイズを小さくして本成形キャビティー（ ７８）を形成することを特徴とする請求の範囲第１項記載の方法。 ３． 成形すべきプラスチック製品に対応する形状のキャビティー（７８）を形 成する下型（２０）と上型（３６）およびそのキャビティー（７８）に開口する ゲート（７６）を備えた薄肉大面積のプラスチック製品を製造する装置であって 、前記下型（２０）と上型（３６）が両者の射出側の端部に設けられた連結軸（ ２８）によって相対的に揺動可能に連結され、その連結軸（２８）を通って前記 ゲート（７６）が延びていることを特徴とする装置。 ４． 前記下型（２０）がベース部材（１２）に固定されており、前記上型（３ ６）が、そのベース部材（１２）に対して直線的に上下動可能な取付部材（１ ４）に揺動連結機構（７４）を介して固定されていることを特徴とする請求の範 囲第３項記載の装置。 ５． 前記ベース部材（１２）上に複数のピラー（１６）が設けられており、そ のピラー（１６）に沿って前記取付部材（１４）が上下動することを特徴とする 請求の範囲第４項記載の装置。 ６． 前記揺動連結機構（７４）が、前記上型（３６）に固定されたあるいは固 定することができる第１の固着部材（４４）、前記取付部材（１４）に固定され たあるいは固定することができる第２の固着部材（６２）、および前記第１、第 ２の固着部材（４４、６２）の間に配され、前記上型と下型の連結軸（２８）に 平行な第１の揺動軸（５０）を介して前記第１の固着部材（４４）に、前記上型 と下型の連結軸（２８）および前記第１の揺動軸（５０）に平行な第２の揺動軸 を介して前記第２の固着部材（６２）にそれぞれ揺動自在に連結された中間部材 （５４）からなることを特徴とする請求の範囲第３項および第４項記載の装置。 ７． 前記第１の揺動軸（５０）が前記第１の固着部材（４４）および前記中間 部材（５４）と大きな面積で接触し、前記第２の揺動軸（６６）が前記第２の固 着部材（６２）および前記中間部材（５４）と大きな面積で接触し、前記連結軸 （２８）が前記上型と下型（３６、２０）に大きな面積で接触することを特徴と する請求の範囲第６項記載の装置。 ８． 前記連結軸（２８）内に配される前記ゲート（７６）のキャビティー側に 扇状に拡開するスリット状通路部分（８０）が設けられ、反対側に射出ヘッド（ ８４）をセンタリングするセンタリング部（８２）が設けられていることを特徴 とする請求の範囲第３項から第７項のいずれか１項記載の装置。 ９． 前記下型（２０）または上型（３６）にキャビティーの３方を仕切るカラ ーが設けられ、残りの１方に前記連結軸（２８）設けられていることを特徴とす る請求の範囲第３項から第８項のいずれか１項記載の装置。 １０． 前記下型（２０）と上型（３６）の一方あるいは両方に加熱手段あるい は温度制御手段（９４）や冷却手段（９６）が設けられていることを特徴とする 請求の範囲第３項から第９項のいずれか１項記載の装置。 １１． 射出状態においてくさび形をしている前記予備成形キャビティー（８６ ）の最も狭い部分に前記ゲート（７６）が設けられていることを特徴とする請求 の範囲第３項から第１０項のいずれか１項記載の装置。 １２． 前記連結軸に沿って１本、２本あるいはそれ以上のゲート（７６）が設 けられていることを特徴とする請求の範囲第３項から第１１項のいずれか１項記 載の装置。 １３． 前記連結軸の長手方向にホットランナー装置が設けられ、そのホットラ ンナー装置からくさび形のキャビティー内に熱可塑性材料が複数の位置で射出さ れることを特徴とする請求の範囲第３項から第１２項のいずれか１項記載の装置 。