JPS61127323A

JPS61127323A - 射出圧縮成形用金型装置

Info

Publication number: JPS61127323A
Application number: JP24878684A
Authority: JP
Inventors: Terunori Maruyama; 丸山　照法; Hisao Inage; 久夫稲毛; Toshiji Sakuma; 利治佐久間; Masamichi Takeshita; 竹下　正道; Shoki Eguchi; 江口　昭喜
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1984-11-27
Filing date: 1984-11-27
Publication date: 1986-06-14
Also published as: JPH051128B2

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】〔発明の利用分野〕本発明は、プラスチックレンズ等の精密部品の成形に好
適な射出圧縮成形用金型装置に関する。

〔発明の背景〕

プラスチック成形法の１種として知られている射出成形
法は、成形機で溶融混練された樹脂を金型内の空間部（
以下、キャビティという）に高圧で流し込み、該樹脂を
キャビティ内で時間経過とともに冷却する方法であるが
、冷却時に樹脂の性質上必ず収縮を伴うため、プラスチ
ックレンズ等の高精度が特に要求される超精密部品の成
形法としては不向きであり、それ故、超精密部品の成形
法としては、射出圧縮成形法が採用されることが多い。

この射出圧縮成形法は、基本的には上記射出成形法と同
じであるが、金型内に加圧シリンダを備え、キャビティ
内に注入された樹脂を該加圧シリンダにて加圧し、これ
により上述した樹脂の収縮を補正するものであり、通常
、４０〜９０’Ｃ程度の一定温度に維持した金型に１９
０〜２６０’Ｃの高温に加熱した溶融樹脂を射出した後
、キャビティの一面を構成する圧縮用入駒を介してキャ
ビティ内の樹脂に圧縮力を作用させながら、樹脂を冷却
固化する方法である。

しかしながら、このような射出圧縮成形法で製造された
プラスチック部品の形状をミクロンオーダの精度で測定
すると、必ず、そりやひけ等の成形歪が存在するという
欠点があった。

このような欠点が発生する原因は、次のような理由によ
るものと考えられる。上記した従来の通常の射出圧縮成
形法では、金型とキャビティ内に射出される樹脂の温度
差が大きく、キャビティ内に射出された高温の溶融樹脂
は１０〜５ｏ０（ン分程度の冷却温度で急速に冷却され
る。このため、樹脂内には大きな温度差が発生し、樹脂
は大きな温度差を有したまま冷却固化される。その結果
、成形後の樹脂の収縮は犬きくかつ不均一になるので、
樹脂内の高温であった個所にはひけが発生し、樹脂全体
の温度不均一のアンバランスがそりを生じさせるものと
考えられる。

そこで、本発明者等は、射出圧縮成形法によりミクロン
オーダの精密部品を成形するには、金型のキャビティ部
分とスプール・ランナ一部分の間に断熱部を設け、両部
分の熱伝導を減じ、両部分の温度を成形の１サイクル中
忙それぞれ独立した所定の温度パターンで加熱上昇、冷
却降下する温度制御が不可欠であるということを見い出
した。

しかしながら、従来の射出圧縮酸形用金型装置において
は、キャビティを構成する圧縮用入駒および該圧縮用入
駒に対向する入駒が、スプル・ランナが形成された可動
型および固定型と比較的大きな接触面積で対向している
ため、両部分間の熱伝導を防止できす、両部分を独立し
て温度制御することは困難であった。なお、断熱材を用
い金型の熱容量を小さくすることを目的とした先行技術
として、特開昭５８−１２７１５号公報に記載のものが
知られているが、この先行技術は、スプルとキャビティ
が形成された型板を断熱板により取付は板等から断熱し
たものであるため、断熱された型板の成形開始までの立
ち上がり時間は短縮できるものの、キャピテイ部分とス
プル・ランナが形成された金型部分間の熱伝導を防止で
きず、両部分を意図的に、それぞれ独立して温度制御す
ることは困難であった。

また、射出圧縮成形法は、加圧シリンダによりキャビテ
ィ内の樹脂を加圧するものであるため、かかる加圧時に
キャビティの容積が減少し、その反作用として、キャビ
ティへの樹脂注入口であるゲートから樹脂が逆流すると
いう現象を生じ、それ故、加圧時の樹脂の逆流防止手段
か必要となる。

かかる逆流防止手段の一例として、金型のスプル・う／
す・ゲート部分とキャビティ部分とを、ゲートを樟にし
て相対移動可能な構造とし、キャビティからの樹脂の逆
流を機械的に遮断させる金型装＠１が知られている（特
開昭５７−１０５３３１号公報）。しかしながら、この
先行技術にあっては、樹脂を圧縮成形操作するための油
圧装置の他に、金型のスプル・ランナ・ゲート部分とキ
ャビティ部分とを相対移動させるための油圧装置が必要
となり、そのため、金型構造や油圧回路が大がかり、複
雑になるという欠点があった。

〔発明の目的〕

本発明の目的は、上記従来技術の欠点を除き、スプル・
ランナが形成された金型部分とキャビティ部分間の熱伝
導を大幅に減少し、両部分をそれぞれ独立した温度パタ
ーンで加熱上昇、冷却降下できるようＫし、形状精度の
向上と成形サイクルの短縮が可能な射出圧縮１成形用金
型装置を提供する忙ある。

〔発明の概要〕

この目的を達成するために、本発明は、キャビティを複
数の入駒で構成し、該入駒とこれらを支持する固定型お
よび可動型との対向面に断熱部を設けることＫより、キ
ャビティを構成する入駒とスプル・ランナ部の金型との
間の熱移動を減少しキャビティを構成する入駒の温度を
低下させてもスズル・ランナ部分の金型温度を高温状態
に維持できるようＫし、以て、キャビティからの樹脂の
逆流を成形機からスプル・ランナ内の樹脂に伝達される
保圧力により防止できるよ５ＶｃするとともＫ、スズル
・う／す部の金型の熱をキャビティを構成する入駒に伝
えぬようにし且つキャビティを構成する入駒の熱容量を
減少して、形状精度の向上と成形サイクルを短縮できる
よう忙した点に特命がある。

〔発明の実施例〕

以下、本発明の実施例を図面により説明する。

第１図は本発明の一実施例による射出圧縮成形用金型装
置の断面図である。

同図において、Ｉは固定型枠、２はスズルブツシュ、３
はスプルブツシュ２内に形成されたスズル、４は固定型
枠１に嵌合固定された固定側入駒であり、固定側入駒４
０下面には固定側キャビテイ面５が形成されている。６
は固定型枠１上罠載置された固定側型板、７は固定側型
板６上に載置された固定側取付板であり、固定型枠１お
よび固定側型板６は固定側取付板７に固定されている。

固定側入駒４は上面と下部側面がそれぞれ固定側型板６
と固定型枠ＩＫ液接触ており、固定側入駒４の上面には
固定側型板６との接触面積を減少するための断熱用凹部
８が、固定側入駒４の下部側面には固定型枠１との接触
面積を減少するための断熱用凹部９が形成されており、
さらｋ、固定側入駒４の上部側面と固定型枠１との間に
は２ｍｌ［程度の比較的長目の断熱用間隔１０が形成さ
れている。以上説明した符号１〜７で示す部材は一体と
なって金型の固定側を構成している。

１１は可動側型枠、１２は可動側型枠１１Ｖｃ嵌合され
た可動側スリーブ、１３は可動側スリーブ１２゛内に上
下摺動自在ＶＣ嵌合された圧縮用入駒であり、圧縮用入
駒１３の上面Ｋ）！可動側キャビチイ面１４が、また、
可動側スリーブ１２の上部側面にはキャビティ側面１５
がそれぞれ形成されており、これら可動側キャビティ面
１４．キャビティ側面１５および固定側入駒４に形成し
た固定側キャビテイ面５とでキャビティ１６を構成して
いる。

１７は可動側型枠１１および可動側スリーブ１２を支持
する可動側型板、１８は可動側型板１７を支持する脚体
、１９は脚体１８を支持する可動側取付板であり、可動
側型枠１．可動側型板１７および脚体１８は可動側取付
板１９１Ｃ固定されている。２０は可動側取付板１９に
設置された加圧シリンダであり、加圧シリンダ２０は圧
縮用入駒１３の下面に接触し、圧縮用入駒１３に加圧力
を作用する。

可動側スリーブ１２は上部側面と下面がそれぞれ可動側
型枠１１と可動側型板１７に接触しており、可動側スリ
ーブ１２の上部側面には可動側型枠１１との接触面積を
減少するための断熱用凹部２１が、可動側スリーブ１２
０下面には可動側型板１７との接触面積を減少するため
の断熱用凹部２２が形成されており、さもに、可動側ス
リーブ１２の下部側面と可動側型枠１１との間には２ｍ
程度の比較的長目の断熱用間隔２３が形成されている。

一方、圧縮用人ｊ！１１３の下面には加圧シリンダ２０
との接触面積を減少するための断熱用凹部２４が形成さ
れている。２５は固定型枠１と可動側型枠１１との間に
形成されたランチ、２６は固定側入駒４と可動側スリー
ブ１２との間に形成されたゲートであり、上述した可動
側型枠１１゜可動側スリーブ１２．圧縮用入駒１３．可
動側型板１７１脚体１８．可動側取付板１９および加圧
シリンダ２０は一体となって金型の可動側を構成してい
る。

前述した各凹部８，９，２１，２２，２４は、深さおよ
び幅が１冑程度の等間隔の溝であり、固定側入駒４と固
定型枠１および固定側型板６との相互の接触面積は凹部
８，９と間隔１０により、また、可動側スリーブ１２と
可動側型枠１１および可動側型板との相互の接触面績は
凹部２１゜２２と間隔２３１Ｃより、さらに、圧縮用入
駒１３と加圧シリンダ２０との相互の接触面積は凹部２
４忙より、それぞれ２〜３割に減じられている。

従って、各凹部８，９，２１，２２．２４および各間隔
１０．２３は、キャビティ１６を形成する固定側入駒４
．可動側スリーブ１２および圧縮用入駒１３と、これら
を包含する固定型枠１．固定―型板６．可動側型枠１１
．可動側型板１７および加圧シリンダ２０との間の熱伝
導を減少もしくは遮断する断熱層の役割をはたしている
。

なお、固定型枠１．固定側入駒４．゛可動側型枠１１、
可動側スリーブ１２および圧縮用入駒１３内には、スプ
ル３．ランナ２５およびゲート２６を通ってキャビティ
１６内に注入される樹脂を加熱上昇させるためのヒータ
と、かかる樹脂を冷却降下させるための媒体（油）を通
す冷却孔と、それぞれの金型温度を検出するための熱電
対とが設けられているが、これらは簡略化するために図
示省略しである。

第２図は本実施例に係る射出圧縮成形工程中の金型温度
パターンであって、横軸に時間、縦軸に温度をとってあ
り、実線ａはゲート２６とキャビティ１６の金型温度パ
ターン、破線すはスプル３とランナ２５の金型（温度パ
ターンをそれぞれ示している。

同図において、（イ）は射出開始に先立つ金型加熱工程
、（ロ）は樹脂がキャビティ１６内に射出される射出工
程、（ハ）、に）、（ホ）はキャビティ１６内の樹脂を
圧縮用入駒１３にて圧縮する圧縮工程、（へ）はスプル
３．ランナ２５．ゲート２６およびキャビティ１６内の
樹脂を取出し可能状態にする冷却工程、（ト）はかかる
樹脂を金型外へ取出す離型工程である。

ゲート２６とキャビティ１６の金型温度は、金型加熱工
程（イ）で樹脂の流動温度範囲（ＰＣ樹脂では１７５℃
以上）Ｔ、になるよ５に加熱され、射出工程（ロ）で、
射出時にキャビティ１６内で分岐・合流する樹脂の流れ
により生じるフローマークやウェルドラインを融着させ
て消し、流動配向を緩和するよう、流動温度範囲（Ｔ１
以上）の一定温度に維持され、圧縮工程（ハ）、に）、
（ホ）で以下忙説明する所定の温度パターンで制御され
る。

すなわち、まず、−次冷却工程（ハ）で樹脂の流動温度
範囲（Ｔ、以上）の一定温度から樹脂の熱変形温度（Ｐ
Ｃ樹脂では約１３０℃）Ｔ２近（の一定温度に冷却され
た後、定温工程に）で熱変形温度Ｔ１以上の一定温度に
維持される。かかる定温工程に）により、キャビティ１
６内の樹脂は圧縮操作による賦形が可能な状態に維持さ
れるとともＫ、以降の冷却により生じる成形収縮が小さ
くかつ均一化される。次いで、徐冷工程（ホ）で熱変形
温度１１以上の一定温度から熱変形温度Ｔ２以下に徐々
に冷却される。この徐冷工程（ホ）で、キャビティ１６
内の樹脂は、キャビティ１６に対して極めて忠実な相似
収縮が実現され、高度の形状精度を有するプラスチック
レンズが得られる。

一方、スプル３とランナ２５の金型温度は、金型加熱工
程（イ）および射出工程（ロ）間で樹脂の流動温度範囲
（Ｔ、以上）Ｋ加熱された後、圧縮工程（／→、（−４
、（ホ）で流動温度範囲の一定温度に維持される。

これは、キャビティ１６内の樹脂が加圧力を受ける圧縮
工程（／→、に）、（ホ）において、キャビティ１６内
の樹脂の逆流をスプル・ランナ内の樹脂によって防止で
きるよう、成形機（図示せず）からの保圧をスプル・ラ
ンナ内の樹脂に有効に伝達させるためであり、これによ
り、フ゛ラスチックレンズの形状精度の低下は防止され
る。

もし、圧縮工程（ハ）、（ロ）、（ホ）の間において、
ゲート２６・キャビティ１６の金型温度とスプル３・ラ
ンナ２５の金型温度とが第２図の実線ａと同じ温度パタ
ーンで低下すると、スプル３・ランナ２５内の樹脂が流
動温度範囲以下まで低下してしまい、スプル・ランナ内
の圧力損失が大きくなる。その結果、成形機からの保圧
をスプル・う／す内の樹脂に有効に伝達することができ
なくなり、キャビティ１６内の樹脂がスプル・う／す側
へ逆流し、プラスチックレンズの形状精度が低下すると
いう現象を生じる６第２図に戻って、ゲート２６とキャビティ１６の金型温
度は、徐冷工程（ホ）の後、冷却工程（へ）においてス
プル３．う／す２５．ゲート２６およびキャビティ１６
内の樹脂が取出し可能状態になるまで二次冷却され、そ
の後、離型工程（ト）で金型外へ取出されて１成形サイ
クルが終了する。なお、かかる冷却工程（へ）および離
型工程（ト）において、スプル３・ランナ２５の金型温
度は、樹脂の流動温度範囲（Ｔ、以上）の一定温度から
熱変形温度Ｔ、以下に冷却される。

以上説明した金型温度パターンによれば、高度の形状精
度を有するプラスチックレンズを短時間の成形サイクル
で成形することができるが、ゲー、ト２６・キャビティ
１６の金型温度とスプル３・ランナ２５の金型温度とを
それぞれ異なる所定のパターンで制御する必要があり、
特に、第２図中の金型加熱工程（イ）、−次冷却工程（
ハ）、二次冷却工程（へ）において、キャビティ部分の
金型温度を短時間に上昇、降下しなければならないため
、従来の射出圧縮成形用金型装置では不可能であり、本
発明による射出圧縮成形用金型装置においてはじめて可
能となる。

次Ｋ、本実施例の射出圧縮成形方法を、第１図に示す射
出圧縮成形用金型装置と第２図に示す金型温度パターン
により説明する。

キャビティ１６を構成する固定側入駒４．可動側スリー
ブ１２および圧縮用入駒１３は、それぞれに設けられた
ヒータ（図示せず）を発熱させたり、あるいは１０〜２
０°Ｃにしである媒体を冷却孔（図示せず）に流すこと
Ｋより、第２図の実線ａで示す金型温度パターンに制御
される。一方、スプル３・う／す２５を包含する固定型
枠１および可動側型枠１１は、両者に設けられたヒータ
（図示せず）を発熱させたり、あるいは１０〜２０℃に
しである媒体を冷却孔（図示せず）に流すこ　　・とに
より、第２図の破線すで示す金型温度パターンに制御さ
れる。これらの温度制御は、キャビティ１６を構成する
固定側入駒４．可動側スリーブ１２および圧縮用入駒１
３が、これらを包含する固定型枠１．固定側型板６．可
動＠凰枠１１．可動側型板１７および加圧シリンダ２０
に対して、各凹部８．　９．　２１．　２２．　２４お
よび各間隔１０．２３により断熱されているため、図示
しない熱電対を用いて各部材を検温しながら、それぞれ
独立して意図的に行うことができる。しかも、上述した
断熱層によりキャビティ１６部分の金型の熱容量が減少
するため、実線ａの金型加熱工程（イ）Ｋおける加熱上
昇時間、−次冷却工程（ハ）および二次冷却工程（へ）
における冷却降下時間をそれぞれ短縮でき、成形サイク
ルを短縮できる。

金型が金型加熱工程（イ）により所定の温度まで上昇さ
れると、次の射出工程（ロ）において、溶融樹脂が成形
機のシリンダ（図示せず）よりスプル３゜ランナ２５お
よびゲート２６を経てキャピテイ１６内に射出される。

キャビティ１６内の樹脂は、次の圧縮工程（ハ）、に）
、（ホ）において加圧シリンダ２０かもの加圧力を受け
て圧縮賦形されるが、この時、キャビティ１６部分の金
型温度は冷却降下一定温維持−徐冷され、一方、スプル
３・ランナ２５部分の金型温度は樹脂の流動温度範囲（
第２図のＴ１以上）の高温に維持されているため、スプ
ル３・う／す２５内の樹脂は流動状態となっている。従
って、成形機が発生する保圧をスプル３・ランナ２５内
の樹脂に有効に伝達することができ、これにより、圧縮
時のキャピテイ１６からう／す２５゛側への樹脂の逆流
は防止され、形状精度が高められる。

かかる圧縮工程（ハ）、に））、（ホ）が終了すると、
キャビティ１６部分およびスプル３・ランナ２５部分の
金型温度は、次の冷却工程（へ）および離型工程（ト）
においてともに樹脂の熱変形温度Ｔ！以下に冷却降下さ
れるため、キャビティ１６内とランナ２５内の樹脂は冷
却固化される。こうして冷却固化された樹脂は、その後
、加圧シリンダ２０の圧縮動作により圧縮用入駒１３を
上昇させることで金型外へ取出され、しかる後、ランナ
２５・ゲート２６が切り離されてグラスチックレンズが
得られる。

以上説明した本実施例による射出圧縮成形用金型装置と
、キャビティ部分を構成する各入駒とこれらを包含する
金型部分との間に断熱層を設けない射出圧縮成形用金型
装置とを用い、外径４７ｍ。

中心厚さ１．９■、外径厚さ１２．７ｍ、曲率半径２５
０ｍのＰＣ樹脂製凹レンズと、外径４７箇。

中心厚さ１４．５ｍ、外径厚さｌ、Ｑｍ、曲率半径８８
醜のＰＣ樹脂製凸レンズを成形した結果、後者の射出圧
縮成形用金型装置で１０〜２０μｍあったレンズ面の偏
差を、本実施例による射出圧縮成形用金型装置を用いた
場合は１．０〜３．０μフルと向上でき、また、成形サ
イクルも２０〜３５％短縮できた。

なお、上記実施例では、キャビティ１６を構成する各入
駒４，１２．１３とこれらを包含する金型部分１，６，
１１，１７，２０との間に凹部８゜９．２１，２２，２
４および間隔１０，２３を設け、これら凹部および間隔
内の空気により断熱効果をもたせたものＫついて説明し
たが、かかる空気の対流に伴う温度むらの発生防止や、
凹部および間隔の設置に伴５金型強度の低下補強を目的
として、各凹部および間隔内の空間にセラミック系複合
材、アスベストとセメントの複合材、マイカとガラスの
複合材、焼結合金あるいは熱硬化性樹脂積層板等の断熱
材を充填することも可能である。

また、上記実施例では、キャビティ１６を構成する各入
駒側に断熱用の凹部を設けたものＫついて説明したが、
上記凹部を、これら入駒を包含する金型側の対向接触面
、または入駒側と金型側の両対向接触面に設けても良い
。

また、本発明をレンズ以外の高精度の形状精度が必要な
プラスチック部品の成形に適用しうろことは当然であり
、使用される金型温度パターンもプラスチック部品に要
求される品質や形状精度のレベル忙より異なるので上記
実施例に限定されないことは明らかである。

〔発明の効果〕

以上説明したように１本発明によれば、スプル・ランナ
部分の金型温度を高温に維持した状部でキャビティ部分
の金型温度を冷却できるため、圧縮工程中におけるキャ
ビティ内の樹脂の逆流を、成形機からスプル・ランナ内
の樹脂に伝達される保圧により防止することができ、そ
れ故、高度な形状精度を有するプラスチック部品を成形
することが可能になる。また、スプル・ランナ部分の金
型とキャビティ部分の金型の相互の熱移動減少でき、か
つキャビティを構成する金型部分の熱容量を金型全体に
比べて小さくできるため、キャビティ部分の加熱上昇ま
たは冷却降下に要する時間を短縮でき、それ故、成形サ
イクルを短縮することが可能忙なる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例に係る射出圧縮成形用金型装
置の断面図、第２図は菓１図の射出圧縮成形用金型装ｆ
ｌＫ適用される金型温度パターンを示す説明図である。１・・・・・・固定型枠、２・・・・・・スプルブツシ
ュ、３・・・・・・スプル、４・・・・・・固定−入駒
、５・・・・・・固定側キャビテイ面、６・・・・・・
固定型型板、７・・・・・・固定型取付板、８．　９．
　２１．　２２．、　２４・・・・・・凹部、ｔｏ。２３・・・・・・間隔、１１・・・・・・可動側型板、
１２・・・・・・可動側スリーブ、１３・・・・・・圧
縮用入駒、１４・・・・・・可動側キャビテイ面、１５
・・・・・・キャビティ側面、１６・・・・・・キャビ
ティ、１７・・・・・・可動側型板、１８・・・・・・
脚体、１９・・・・・・可動側取付板、２ｏ・・・・・
・加圧シリンダ、２５・・・・・・ランナ、２６・・・
・・・ゲート。第１図

Claims

【特許請求の範囲】

（１）互いに対向して配置された固定型および可動型の
いずれか一方に摺動自在に設けられた圧縮用入駒と、い
ずれか他方に設けられ前記圧縮用入駒に対向する入駒と
を備え、前記両入駒間に形成されたキャビティ中に溶融
樹脂を射出、充填し、加圧シリンダにより前記圧縮用入
駒に圧力を加えて、前記キャビティ内の樹脂を圧縮する
射出圧縮成形用金型装置において、前記キャビティを構
成する複数の入駒と、これら入駒を支持する前記固定型
および可動型との間に断熱部を設けるとともに、前記入
駒とスプル・ランナが形成された前記固定型および可動
型との一方または双方を、それぞれ独立して温度制御で
きるように構成したことを特徴とする射出圧縮成形用金
型装置。
（２）特許請求の範囲第（１）項において、前記断熱部
が、前記入駒と前記固定型および可動型とのいずれか一
方または両方の対向面に形成された凹部により構成され
ていることを特徴とする射出圧縮成形用金型装置。