JPS61272116A - 熱可塑性プラスチツクの成形方法 - 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】 〔産業上の利用分野〕 本発明は熱可塑性プラスチック材料を密閉系に構成され
た成形壓を使用し、成形型内を真空　　　　゛吸引する
ことによって、転写用モールドを加圧し、キャビティ内
のプラスチック材料を加圧圧縮状態下に成形する成形方
法に関するものである。

〔従来の技術〕

プラスチック材料より高精度の成形品を得るための成形
方法としては現在、主として次の３方法が知られている
。

第１の方法として、熱可塑性プラスチックの射出成形法
が挙げられる。しかしながら、熱可塑性プラスチックは
一般に０．１〜０．８％の成形収縮を伴なう。このため
、例えば一定圧力で金型内のキャビティに可塑化、溶融
された樹脂が注入充填された後は、ゲートを通じてキャ
ビティには樹脂が補填されることなく、所謂ゲートシー
ル状態となり、成形品の冷却に伴なってヒケが生ずる。

特に、熱可塑性プラスチック材料において、ポリカーボ
ネート、ポリメチルメタクリレート、ポリスチレンなど
の透明性プラスチックは光学部品の用途に用いられるが
、成形品は表面の精度を要求されることからヒケの発生
は重大な欠点となる。

かかる欠点を防止する方法として、射出成形用金型のキ
ャビティの容積を予め大きくしておいて、可塑化された
樹脂を注入後、この樹脂の冷却に伴いキャビティ容積を
減少させる射出圧縮成形法（特開昭５８−１６７１３５
〜１６７１４０号公報参照）が提案されている。

第２の方法として、熱可塑性プラスチックの圧縮成形法
がある。この方法において用いられる材料は主として最
終形状近くに予備成形されたブランクであり、このブラ
ンクを所定形状を有する金型に入れ、例えば、金型表面
を高周波エネルギーによって加熱させて成形する方法（
特開昭５９−４１２３１号参照）が開示されている。こ
れらの成形方法も成形品の冷却に伴うヒケについては金
型のキャビティの容積を変化させることによって防いで
いる。

第３の方法としては、熱硬化性プラスチックの注型成形
法がある。熱硬化性プラスチック材料においても、加熱
重合に際して重合収縮が問題となり、急速に重合硬化さ
せるとヒケが発生し、また、内部の均質度が損なわれる
ことから、重合硬化に長時間を必要としている。

その他、熱可塑性プラスチックの成形方法においては射
出成形あるいは注型成形の応用的手法が用いられること
もある。例えば、予め射出成形または切削加工によって
最終形状近くに予備成形されたブランクを金型内に入れ
子として載置せしめた後、可塑化溶融した樹脂を注入し
て、成形品の冷却に伴う収縮を減少させる方法（特開昭
５７−１７３１３６号公報参照）、あるいは金型と入れ
子との隙間に同一材料の薄層を重合させる方法（特開昭
５９−３９５２６号公報参照）などが提案されている。

〔発明の解決しようとする問題点〕

前記の成形方法は、現在、プラスチック成形品の製造方
法として採用されて〜・るものであるが、次のような問
題点が内包されていて、改良、改善が必要とされている
。

即ち、（１）熱可塑性プラスチックの射出圧縮成形法に
おいては、射出注入力及び保圧が高く、更にキャビティ
容積の減少過程で肉厚差を有する成形品を圧縮する際に
、局部的な圧縮応力の分布を生ずることから残留歪が残
る。

（２）射出成形法によって、光学部品、例えば眼鏡レン
ズを成形するには、多種類の表面転写用金属製モールド
が必要となり、少量多品種生産方式には不適当である。

ω）また、射出成形法においては、金型内のキャずティ
への可塑化樹脂注入口であるゲートが一個所で、しかも
一方向からの注入であることから、樹脂の流れに伴なう
気泡の残留及びウェルドラインの発生があり、しかも残
留歪が残る。

（優熱硬化性プラスチックの注型成形法は重合硬化時間
が長いことからバッチ式となり、自動化が困難である。

などの問題がある。特に、熱可塑性プラスチックにおい
て射出成形あるいは射出圧縮成形による成形品の残留歪
あるいは気泡の残留などは成形品の品質、例えば、透視
性や強度に重大な影響を与えることから特に問題となる
ものであり、生産性の向上及びコストの低減とともに、
それらを解決した成形方法の開発が望まれているもので
ある。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明は、前記のごとき問題点を解決すべくなされたも
のであり、より合理的、且つ優れた熱可塑性プラスチッ
クの成形品が得られる成形方法を提供するものである。

即ち、本発明は熱可塑性プラスチック材料の粉状体、裸
粒体あるいは予め最終形状近くに予備成形されたブラン
クより成形品を成形する方法において、外周が外枠型に
よって型決めされ、側面用内枠型と該内枠型の内径より
僅かに小さい外径を有する２枚の転写用モールドとによ
ってキ；ビテイが形成される成形型を使用し、成形型内
を転写用モールドの後背部に位置して外枠型に設けられ
た弾性体によって密閉系に構成し、該成形型内を真空吸
引して弾性体を転写用モールドの背面に密着させて加圧
し、キャビティ内のプラスチック材料を加圧圧縮状態下
に加熱成形することを特徴とする熱可塑性プラスチック
の成形方法である。

本発明において、熱可塑性プラスチック材料としてはポ
リメチルメタクリレート、ポリスチレン、ポリカーボネ
ート、アクリロニトリル−。

スチレンポリマー、スチレン−ブタジェンコポリマーあ
るいは、これらの変性体が挙げられ、粉状体、裸粒体あ
るいは予め最終形状近くに予備成形されたブランクが用
いられる。

本発明の成形方法にしたがえば、精度のよい成形品が得
られることから、特に厳しい表面精度の要求される光学
部品、例えばレンズなどの成形方法として好適である。

しかしながら、かかる光学部品の成形に限定されること
なく、如何なる成形品の成形にも適応が可能であること
は勿論であって、精度の優れた成形品を得ることができ
る。

本発明における成形型内を密閉系に構成させる転写用モ
ールドの後背部に位置して外枠型に設けられる弾性体は
、加熱成形時の高温に充分耐え得る高温特性の優れた耐
熱性を有するゴム質材料からなるものであるのが好まし
く、かか　　　　・る材料としては、例えば、シリコン
ゴム、フッ素ゴムなどが挙げられる。弾性体としての形
状は適度な厚さを有するシート状体であるのが、かかる
弾性体によって密閉系に構成された成形型内が真空吸引
されることによって転写用モールドの背面への密着性と
転写モールドを加圧してキャビティ内のプラスチック材
料を均質に加圧圧縮するという点において好適である。

また、その他の材料として、ポリエステル、ポリオレフ
ィン系のフィルムなども使用することができる。

弾性体、例えば弾性シートは、転写用モールドの転写面
に対する背面の後背部において外枠型の適当な位置に支
持され固定される。弾性体は転写用モールドの一方側に
のみ、支持、固定されることによって成形型内を密閉系
に構成することができるが、２枚の転写用モールドそれ
ぞれの転写面に対する背面の後背部に転写用モールドを
包入込むように外枠型に支持、固定されて密閉系が構成
されてもよい。

成形型内の密閉系の構成において更に好ましいのは成形
型内が真空吸引されて、弾性体が転写用モールドの背面
に密着されることによって、該後背部分に副生室（サブ
・ポケット）が形成され得るよう、弾性体の後背部の大
気側面に密閉蓋を別途設けることである。該副生室内は
空気圧の調整を可能となし得るよう、外部の空気圧調整
機構に連結されることによって、空気圧によって転写用
モールドへの加圧圧縮力をより強く付加することができ
る。ここで転写用モールドに付加される成形圧力はＯ〜
５０Ｋｑ／ａｉでよく、。残留歪の低減化あるいは成形
サイクルの点から０．０２〜ＩＯＫダ／ｄであるのが好
ましく、低圧の付加で充分であり、低圧成形が可能であ
るという点にも特徴がある。

密閉系に構成された成形型内の真空吸引による真空度は
２０Ｔｏｒｒ程度で良好な成形品を得ることができるが
、成形サイクルの短縮、成形安定性からは４　Ｔｏｒｒ
以下であるのが望ましい。

転写用モールドの材質は特に限定されない。

而して光学部品の成形には転写面の精度が要求されるこ
とから、通常ガラス製モールドが使用されているが、本
発明の方法においてもガラス製モールドの使用が好適で
あり、低圧成形であることから損傷され難い。

次に、図面により、本発、明の成形方法を説明する。第
１図は本発明の成形方法にしたがった、光学部品として
のレンズの成形用に組立られた密閉系に構成された成形
型の断面図であって、円筒状の外枠型４内に内接して、
側面用内枠型として好適な内枠割り型５と、該内枠割り
型の内径より僅かに小さい径を有し転写面１ａが凹面に
形成された転写用モールド】とが支持部材７によって支
持され、更に転写面２ａが凸面に形成された転写用モー
ルド２とによって転写用モールド間にキャビティ３が形
成されて成形型が組立てられている。転写用モールド２
の背面２ｂの後背部の適当な位置に弾性体３が外枠型に
支持、固定されていて、成形型内を真空系となし得るよ
うに構成されて〜・る。キャビティ３内には熱可塑性プ
ラスチック材料が充填されるが、転写用モールド２を成
形型として組込む前に転写用モールド１の転写面１ａ上
に予め充填あるいは載置される。外枠型４及び割り型５
の所定位置には成形型内を真空吸引するための吸引孔９
が貫通していて、真空用機器に連結される。キャビティ
３と・吸引孔９との接続部分には、プラスチック材料が
真空吸引によって吸い込ま゛　れることを防ぐための適
当な調整機構が設けられる（図面では省略）。吸引孔９
より真空吸引することによって成形型内におけるキャビ
ティ３及び、転写用モールド２の背面２ｂと弾性シート
６との空間部８は真空状態となり、弾性ンート６は転写
用モールド２の背面２ｂに密着する。而して、転写用モ
ールド２は割り型５に接してスライドし得て、両者間の
僅かの隙間を通して、空間部８も真空状態となり、弾性
シート６は引き延ばされて転写モールド２の背面２ｂに
密着するとともに転写用モールド２を加圧して、キャビ
ティ３内のプラスチック材料を加圧圧縮状態となし得る
。

第２図は、上記の方法によって成形型内が真空吸引され
た状棲の成形型の断面図であって、弾性シート６は転写
用モールド２の背面２ｂに密着されて、転写用モールド
２を加圧し、キャビティ３内のプラスチック材料は加圧
圧縮状態下に加熱成形される。

第１図及び第２図は弾性ヅート６を転写用モールド２の
背面２ｂに密着させる方法が示されているが、転写用モ
ールドの１の背面あるいは、２枚の転写用モールドの両
背面に密着させてもよいことは勿論である。

第３図は、本発明の成形方法にしたがった光学部品とし
てのレンズの成形用に組立てられた他の密閉系に構成さ
れた成形型の真空吸引状態における断面図であって、弾
性シート６の後背部の大気側には転写モールド２を加圧
する成形圧力として作用し得る副空室１０が形成される
ように密閉蓋１１が設けられていて、該副空室１０は成
形型内が真空吸引され、弾性シート６は引き延ばされて
弾性モールド２の背面２ｂに密着することによって形成
される。密閉蓋１１には副空室１０内の圧力を調整する
ための圧力制御機構に連結するバイブ１２が設けられて
いて、転写用モールド２を加圧する圧力を調整し得るよ
うになっている。

上記のように密閉系に構成された成形型は、真空吸引状
態となして、転写用モールド２を加圧し、キャビティ３
内のプラスチック材料を加圧圧縮状態下に加熱成形され
るが、加熱成形時に副空室１０内の圧力を適宜調整する
ことによって全く泡のない均質な成形品を得ることがで
炒る。

成形型内より成形品の取り出し方法は、特に限定されな
いが、例えば室温程度まで冷却後、成形型内の真空吸引
を解除し、大気圧となして、外枠型４から、内枠割り型
５、転写用モールド１．２及び成形品とが一体化された
状態で抜き出し、次いで内枠割り型５を分割し、更に転
写用モールドと成形品との界面にエアガンなどによる強
風を吹き付けて成形品を転写用モールドから剥離させる
ことによって行なわれる。

〔実施例〕

以下、本発明の実施例を光学部品におけるレンズの成形
方法に適用した場合につ（・て説明するが、本発明はか
かる実施例のみに限定されるものでないことは勿論であ
る。

実施例１ 第３図に示される成形型を用い、分子量２０、０００の
裸粒状ポリメチルメタクリレートを下記条件で加熱成形
して−５，３０ジオプターの眼鏡レンズを成形した。

転写用モールドとしては転写面が曲率的６２−の凸面を
有し、外径７５．２　％のガラス製モールド及び転写面
が曲率的１８７−の凹面を有し外径７５，２■のガラス
製モールド２枚を使用した。内枠割り型の内径は約７５
．４ｍである。この２枚の転写用モールドと割り型とに
よって形成されるキャビティ内に上記の裸粒状ポリメチ
ルメタクリレート４０ｇを充填した。転写用モールドの
一方の後背部に厚さ０．５ｍのシリコンゴムシートを外
枠型としての円筒状枠型にて支持、固定し、更に、その
上に密閉蓋を付設して、副空室を形成し得るようにして
成形型を密閉系に構成した。

かかる密閉系成形型内を真空度Ｉ　Ｔｏｒｒに真空吸引
し、更に副空室の圧力を４０ＴＯｒｒに調整して、この
状態下に約２４０℃に加熱調整された炉内に約４５分間
保持した。続いて、副空室内の圧力を４　Ｑ　Ｔｏｒｒ
かも大気圧下へ約３分間を要して封圧し、引続いて炉内
に約１０分間保持した。次に約６０℃に調整された炉内
に約３０分間保持してから、成形型を炉外に取出し、脱
型、離型した。離型方法は、円筒状の外枠型より、内枠
割り型ごと転写用モールドと成形品とが一体化されたま
ま、脱型した後、内枠割り型を分割し、更に、転写用モ
ールドの転写面と成形品との界面にエアガンからの冷風
を吹き付けることによりモールドから成形品を剥離させ
た。

成形品として得られた眼鏡レンズは、ヒケの発生は全く
なく、また、残留泡も認められず、極めて均質であって
品質的に優れたものであった。また、この成形型によっ
て、同様に２０回の繰返し成形を行なったが、ガラス製
モールド、型枠、シリコーンゴムなとは充分使用に耐え
て、成形された眼鏡レンズの品質も低下することなく、
極めて優れたものであった。

実施例２ 第３図に示される成形型を用い、分子量２２．０００の
裸粒状ポリカーボネートを下記条件下で加熱成形して−
２，７３ジオプターの眼鏡レンズを成形した。

転写用モールドとしては転写面が曲率１００瓢の凸面及
び同じ（曲率１８７ｍの凹面を有し、外径７５．２　ｍ
の２枚のガラス製モールドを使用した。内枠割り型の内
径は７５．４ｍ＋である。この２枚の転写用モールドに
よって形成されるキャビティ内に上記の裸粒状ポリカー
ボネート３０ｇを充填した。

次に実施例１と同様に成形型を密閉系に構成した。

密閉された成形型内を真空度Ｉ　Ｔｏｒｒに真空吸引し
、更に副空室内の圧力を２０　Ｔｏｒｒに調整して、こ
の状態下に、約２８０℃に加熱調整された炉内に約４５
分間保持した。続いて、副空室内の圧力を２０Ｔｏｒｒ
から大気圧下へ約５分を要して徐々に封圧し、引続いて
炉内に約１０分間保持した。次に約５０℃に調整された
炉内に約３０分保持してから、成形型を炉外に取出し、
実施例１と同様の方法で脱型、離型して成形品として眼
鏡レンズを得た。

得られた眼鏡レンズの偏光板による内部残留歪の測定に
おいて干渉縞は２本のみであり、泡の発生もなく、品質
的に極めて優れたものであった。

実施例３ 第１図に示される成形型を用い、実施例１における副空
室を設けない他は、実施例１と同様に成形型を構成し、
成形型内を真空度２　Ｔｏｒｒに真空吸引して、この状
態下に約２８０℃に加熱調整された炉内に約６０分間保
持し、続いて一真空吸引を解除して封圧して約６０℃に
調整された炉内に約３０分間保持してから、成形型を炉
外に取出し、実施例１と同様に脱型、離型して成形品と
して眼鏡レンズを得た。

得られた眼鏡レンズの偏光板による内部残留歪の測定に
おいて干渉縞は３本であって、品質的には実施例１と同
様に極めて優れたものであった。

比較例１ 分子１−２２，０００のポリカーボネートを下記成形条
件により射出成形して、−６，００ジオプトリーの眼鏡
レンズを得た。

シリンダ一温度　　＝　　　　　２６０　℃射出圧力　
：　　　９００Ｋｆ／ｃＩＩｌ金型温度−８０℃ 射出時間　：　　　３秒 保圧時間　：１５秒 冷却時間　：３０秒 得られた眼鏡レンズの偏光板による内部残留歪の測定に
おいて干渉縞は１０本以上もあり、ゲート付近、すてキ
ャビティ付近には歪のムラが認められた。

〔発明の効果〕

本発明の成形方法は、熱可塑性プラスチック材料の粉状
体、裸粒体あるいは予め最終形状近くに予備成形された
ブランクより成形品を成形するための好適な成形方法で
あって、成形型内を真空系を構成し、該成形型内を真空
吸引することによって転写用モールドの背面に弾性体が
密着するとともに該転写用モールドを加圧し、キャビテ
ィ内のプラスチック材料を加圧圧縮下に加熱成形するこ
とから、低圧成形に特徴を有していて、従来の成形方法
において問題となっている成形品のヒケ、残留歪の発生
あるいは気泡の残留などの全くない優れた成形品が得ら
れるという効果を有するものである。

特に本発明の成形方法は、低圧成形であることから、熱
硬化性樹脂の成形に用いられる精度の良いガラス製モー
ルドの使用が可能となり、高度の面精度が要求きれる成
形品の成形に優れた効果を有し、しかもモールドの損傷
が少なく、繰返しの使用が可能であり、生産性が向上し
、コスト的にも極めて有利であるという効果が認められ
るものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の成形方法にしたがったレンズの成形
用に組立てられ密閉系に構成された成形型の断面図、第
２図は第１図の成形型内が真空吸引された状態の成形型
の断面図、第３図は本発明の成形方法にしたがったレン
ズの成形用に組立てられた好ましい密閉系成形型の真空
吸引状態における断面図である。 １・・・転写面が凹面を有する転写用モールド２・・・
転写面が凸面を有する転写用モールド３・・・キャビテ
ィ、４・・・円筒状の外枠型５・・・内枠割り型、６・
・・弾性シート７・・・支持部材　、８・・・空間部 ９・・・吸引孔　、１０・・・副空室 １１・・・密閉蓋 第　ｆ　図 ＄　２　図

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）熱可塑性プラスチック材料の粉状体、■粒体ある
   いは予め最終形状近くに予備成形されたブランクより成
   形品を成形する方法において、外周が外枠型によつて型
   決めされ、側面用内枠型と該内枠型の内径より僅かに小
   さい外径を有する２枚の転写用モールドとによつてキャ
   ビティが形成される成形型を使用し、成形型内を転写用
   モールドの後背部に位置して外枠型に設けられた弾性体
   によつて密閉系に構成し、該成形型内を真空吸引して弾
   性体を転写用モールドの背面に密着させて加圧し、キャ
   ビティ内のプラスチック原料を加圧圧縮状態下に加熱成
   形することを特徴とする熱可塑性プラスチックの成形方
   法。
2. （２）弾性体がゴム質材料からなる弾性シートである特
   許請求の範囲第１項記載の成形方法。
3. （３）熱可塑性プラスチックの成形品が光学部品である
   特許請求の範囲第１項記載の成形方法。