JPS6371324A - 射出圧縮成形用金型装置 - 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】

〔発明の利用分野〕 本発明はプラスチックレンズ等の哨密部品の成形に好適
な射出圧縮成形用命型装置に係り、特に精度向上、サイ
クル短縮と多数個取りの両立を志向した射出圧縮成形用
命型に関するものである。 〔発明の背景〕 プラスチック成形法の１種として知らねている射出成形
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畦間経過とともに
冷却する方法であるが、冷却時に樹脂の性質と必ず収縮
を伴うため、プラスチックレンズ等の高梢変が特に要求
される超持割部品の成形法としては不向診であり、それ
故、超精電部品の成形法としては、射出圧縮成形法！Ｊ
′−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田ンリンダにて加圧し、これ
により上述した樹脂の収縮を補正するものであり１通常
、４０〜９０℃程度の一定温度に維持した金型に１９０
〜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
プラスチックレンズの形状をミクロンオーダの精度で測
定すると、そりやひけ等の成形歪が存在し、特にランナ
・ゲート周辺に成形歪が著しい欠点があった。 このような欠点が発生する金型構造上の原因は以下のよ
うに考えられる。上記した従来の射出圧縮成形法におけ
る通常の金型ではランチがゲートを介してキャビティに
近接して設けられており。 ランナ内の樹脂からの放熱がキャビティに伝達される。 通常ランナは径が８〜１３龍穆、長さが５０〜１００１
ｍ＋程、ゲートは径が２〜４朋程、長さも２〜４龍程で
あるので、ランナ・ゲート内の樹脂の放熱量全体を見る
と、大部分はランチからの放熱でゲートからの放熱は微
少であると言える。 また成形中、金型温度は室温より高温なため金型周囲に
上昇気流が生じ、金型の外周面の上下左右に温度差が生
じることはさけられず、外気と接する金型外周面の温度
差の影響がキャビティに伝達される。 それ故、キャビテイ外部のランチに対する距離の差や金
型外周面の温度差が原因でプラスチックレンズを賦形す
るキャビティの金型温度の均一性や軸対称性が乱され、
キャビティ内の樹脂は温度差を有したまま冷却固化され
、樹脂の高温箇所にはひけが生じ、樹脂全体の温度不均
一のアンバランスがそりを生じ、ランナ・ゲート周辺に
成形歪が歪しくなると考えられる。 本発明者等は、プラスチックレンズをミクロンオーダで
高精度に成形するには、金型の外周面を有すると共にラ
ンナを有する型枠部分とキャビティ部分の間に断熱部を
設け１両部分間の熱移動を防止した上で、キャビティ部
分に設けられるサブランチの断面積をランナの断面積よ
り大幅に減じ。 キャビティ部分の金型温度の均一性や軸対称性の大幅な
向上をはかることが不可欠であることを見い出した。し
かしながら、従来の射出圧縮成形用命型装置においては
、キャピテイ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、金型の外周面を有するとともにラン
ナが形成された可動型および固定型（以下型枠部分と称
する）と比較的大きな接触面積で対向しているため１両
部分間の熱伝導を防止できず、キャピテイ部分の金型温
度の不均一を防止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、ラ
ンナとキャビティが形成されると共に金型の外周面を有
し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刃ζ
り時間は短縮できるものの、ランナー内の樹脂からの放
熱や金型外周面の温度差がキャビティに伝達されるのを
防止できず、キャビティ部分に温度不均一が発生するの
を防

〔発明の概要〕

この目的を達成するため１本発明は、射出圧縮成形用多
数個取り金型において、キャビティの各々を複数の入駒
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と共に、キャビティを構
成する入駒に設けられるサブランナの断面積（又は径）
を減じることにより、金型の外周面を有しかつランナが
形成されている前記型枠部と各キャビティを構成する入
駒との間の熱移動を減少し、ランナあるいは隣り合うキ
ャビティ内の樹脂から出る放熱や金型外周面の温度差の
影響が各キャビティを構成する入駒に伝達するのを防旧
すると共に金型の実効的熱容量を減少でき、さらにキャ
ビティに近接して設けられているサブランナ内の樹脂か
ら出る放熱を大幅に減少して、各キャビティの金型温度
の均一性と軸対称性の向上をはかり、形状精度の向上と
成形サイクルを短縮して多数個取りできるようにした点
に特徴がある。 〔発明の実施例〕 以下６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同一形状の凹レンズを
４ヶ取りする射出圧縮成形用命型装置の断面図である。 同図において、１け１１定型枠、２はスプルプツシｚ、
３）ｔスプルブツシュ２内に形成さねたスプル、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の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上に載置された固定側型板、７は固定
側型板Ｇ上に載置された固定側取付板であり、固定型枠
ｌおよび固定側型板６は固定側取付板７に固定さねてい
る。 固定側入駒４は上面と下部側面がそれμれ固定側型板６
と固定型枠ｌに接触しており、固定側入駒４の上面には
固定側型板６との枡触面積を減少するための断熱用凹部
８が、固定１（１１人入駒の下部側面には固定型枠ｌと
の接触面積を減少する７′７めの断熱用凹部９が形成さ
れており、さらに、固定側入駒４の上部側面と固定型枠
］との間には２朋幅程度の比較的長目の断熱用間隔１０
が形成さねている。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１１に嵌合され
た可動側スリーブ、　１３は可動側スリーブ１２内に上
下摺動自在に嵌合された圧縮用入駒であり、圧縮用入駒
】３の上面には可動側キャビテイ面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−α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５１８は可動側型板１７を支持する脚体
、　１９け脚体１８を支持する可動側取付板であり。 可動側型枠１１．可動側型板１７および脚体１８は可動
側取付板１９に固定さねている。２０は可動側取付板１
９に設置された加圧シリンダであり、加圧シリンダ２０
け圧縮用入駒１３の下面に接触し、圧縮用入駒１３に加
圧カイビ作用する。 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ｏＪ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１
２の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、さらに、可動側
ス１）−プ１２の下部側面と可動側型枠１１との間には
２１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、圧縮用入駒１３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ｌと可動側型枠ｌ！との間に
形成されたランナ、２６は固定側入駒４と可動側スリー
ブ１２と、の間に形成されたサブランナであり、サブラ
ンナ２６の断面積はランナ２５の断面積より５割以上小
さくシ。 サブランナ２６内からの樹脂の放熱を減少し、キャピテ
イ側面１５を形成する可動側スリーブ１２．固定側入駒
４の金型温度の軸対称性を大幅に向上して。 プラスチックレンズの精度を向上で穴るようにしである
。 ２７は固定側入駒４と可動側スリーブ１２との間に形成
したゲートである。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１７゜脚体１
８．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■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！！および可動側型板との相互の接触面積
は凹部２１　、２２と間隔２３により。 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２４により６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　（以下で８　、９．２１．
２２゜２４およびｔｏ　、　２３をまとめて断熱部分と
称する。）は、キャビティ１６−α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．固定側型板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。 第２図は第１図だ示した金型の平面図であり。 １６−α。　１６−ｂ　、　１６−ｃ　、　１６−ｄが
凹レンズの各キャビティである。キャビティ１６−α、
１６−ｈ。 １６−Ｃ，１６−ｄは各々同じ構造であり、キャビティ
１６−αに関して言えることはキャビティ１６−ｈ。 １６−ｃ　、　１６−ｄでも同様であるので、特に必要
がない限りキャピテイ１６−ｂ　、　１６−ｃ　、　Ｌ
６−ｄに関する説明は省略する。 ２８　、２９　、３０　、３１が金型の上、下、左、右
の各金型外周面である。以下でキャビティ１６−α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２３をまとめてキャビティ部分と称する。また金型
の外周面２８，２９，３０．３１を有するとともにラン
ナ２５が形成されている固定型枠ｌ、可動型枠１１、固
定側型板６．可動側型板１７をまとめて型枠部分と称す
る。 前記断熱部分はキャビティ１６−α。１６−ｂ、１６−
ｃ　、　１５−ｃＬやランナ２５内の樹脂からの放熱の
影響や外気の対流で生じる金型外周面２８　、２９　、
３０　、３１に生じる温度差が前記型枠部を介してキャ
ビティ１６−α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に伝達するのを防止してい
る。これらのことは、キャビティ１６−ｂ　、　１６−
１？。 １６−ｄにおいても全く同様である。 また、前記断熱部分は金型の実効的熱容倉を小さくして
、金型温度を短時間で移行させ、成形サイクルを短縮す
る役割もはたしている。 なお、固定型枠ｌ、固定側人入駒、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．サブランナ２６およびゲート２
７を通ってキャピテイ１６−α。　１６−ｂ　、　＋６
−Ｃ。 １６−ｄ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な検出するための
熱電灯とが設けらねているが、これらは簡略化するため
に図示省略しである。 第３ｒｙＩ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はキャピテイ部分の金型温度パターン、
破線すは型枠部分の金型温度パターンをそれぞれ示して
いる。以下ではまずキャビティ部分の金型温度パターン
αを説明した後。 型枠部分の金型温度パターンｂについて説明する。 凹レンズの射出圧縮成形にあたっては、金型予熱工程（
イ）では、射出開始に先立ってキャビティ部の金型温度
を樹脂の流動温度範囲（ＰＣ樹脂では１７５℃以上）に
なるまで予熱する。次の射出工程（ロ）では、キャビテ
ィ部分の金型温度を前記流動温度範囲に維持しながら、
樹脂をキャビティ内へ充填する。キャビティ部の金型温
度が流＠温度範囲に維持されていることで、＃融樹脂が
牛ヤビティ内を流れる際に生じるウェルドライン（中央
が薄く周囲が厚い凹レンズの鳩舎にウェルドラインが生
じる）を加熱融着して消すことができる。キャピテイ内
へ樹脂が充填されたら、核衡脂の加圧を開始する。その
最初の一次冷却工程（・→では、樹脂のＲ，Ｄ温度範囲
から熱変形温度以下まで一旦急冷する。その後、金型再
加熱工程（勾で再びキャビティ部分の金型を加熱し、熱
変形温度ないし熱変形温度＋４０℃内の一定温度にする
。その後、キャビティ１６−α内の樹脂を圧縮操作によ
る賦形が可能な状態に維持しつつ、キャビティ１６−α
内の樹脂温度を均一化することで以降の冷却により生ず
る成形収縮を小さく且つプラスチックレンズ各部で均一
化で般るように、定温工程（川で、熱変形温度ないし熱
変形温度→−４０℃の一定温度にキャビティ部分の金型
温度を維持する。このように、９温工程（羽の前に、−
次冷却工程（ハ）でキャピテイ部分の金型温度を樹脂の
熱変形温度以下まで一旦急冷するのは、射出圧８（ロ）
でキャビティ１内へ充填されると六の樹脂温度が２３０
〜２６０’Ｃの高温で））るので、キャピテイ１６−α
内部の樹脂温度を短時間で熱変形温度ないｔ２熱熱変形
度＋４０℃内の一定温度へ移行で片るようにするためで
ある。すｔ「わち。 −次冷却工程（ハ）で一旦キャビティ部分の金型温度を
熱変形温度以下に急冷することにより、定温工程（羽の
時間を短縮できる。次の徐冷工程（へ）では。 樹脂を熱實形温度−２０℃程度まで冷却し、ここで樹脂
の加圧を終了する。次の二次冷却工程（ト）では。 樹脂（すなわち成形品）を金型外へ取出し可能になるま
で冷却し、離型工程（ホ）では、該成形品を金型外へ取
出し、−成形サイクルが終了する。 次に型枠部の金型温度について説明する。型枠部の金型
温度は予備加熱工程（イ）から離型工程（例に至る間、
キャビティ部分の金型温度と同期して温度変化させる必
要はあるが、キャビティ部分と型枠部分の間には断熱部
分があり、キャビティ部分から型枠部分への熱移動が犬
＠に減じであるので。 型枠部分の金型温度をキャビティ部分の金型温度と同温
で変化させる必要はなく、型枠部分の金型温度の変化の
幅はキャピテイ部分の金型温度の変化の幅に比べてはる
かに少なくてよい。このことにより金型の実効的熱容量
を大幅に減少してサイクル短縮を可能にしている。 以上詐細に説明した如く、前述した構成の射出圧縮成形
用多数個取り金型を使用して、射出圧縮成形することに
より、キャピテイ部の金型温度の均二性と軸対称性が向
上でき、レンズ面精度の優れたプラスチックレンズの多
し個取り成形が成形サイクルを短縮して可能になる。 以上説明した本実施例による４ヶ取り用の射出圧縮成形
用命型装置と、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部を設けない４ヶ取
り用の射出圧縮成形用命型装置とを用い、外径４７露、
中心厚さ１．９ｍ、外径厚さ１２．７　ｒｔ＋ｔｚ　、
曲率半径２５０１と３０罰のＰＣ樹脂製凹レンズ、Ｈ１
外径４７Ｍ、中心厚さ１４．５Ｆ７１１．外径厚さ１０
１、曲率半径８８龍と３０朋のＰＣ樹脂製凸レンズを成
形＋、た結果、後者の射出圧縮成形用命型装置で成形し
た４ケのレンズ間において１０〜２０μｌπあったレン
ズ面の偏差を９本実施例げよる射出圧縮成形金型装ｂ１
を用いた場合は４ケのレンズ間において１．０〜３．０
μｍと大幅に減少することができ、また成形サイクルも
３５％蝮縮で鍍だ。 また、第１図に係る４ヶ取り用の射出圧縮成形金型（た
だし、キャビティは凸レンズ成形用のキャビティ形状に
したもの）を使用して、直径４３朋。 最小惟さｌ、Ｑｙ＋ｉ、最大厚さ１４．５　ｔｏｒｎ　
、曲率半径８７羽と３０ｍｍのＰ　ＭＮＩＡ樹脂製の凸
レンズを成形したところ、４ケのレンズ間でレンズ面形
状の軸対称性からのずれを０．３μｍに、レンズ面精度
を０．６　、ａｍにすることができた。凸レンズ成形の
場合には、凹レンズの場合と異なり、前記ウェルドライ
ンが発生することはないので、金型予熱工程（イ）、射
出王権（ロ）におけるキャビティ部分の金型温度は樹脂
の熱変形温度以下でよい。この点を除けば、凸レンズの
成形過程は、前記した凹レンズの成形過程と同様の金型
温度パターンに従って加熱・冷却を行えばよい。 なお、上記実施例では、キャビティ１６−α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８，９．２＋。 ２２　、２４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に
ついて説明したが、かかる空気の対流に伴う温度むらの
発生時ＩＥや、凹部および間隔の設置に伴う金型強変の
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
イカとガラスの沖合材。 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、上記断熱部分が２重、３重になってキャビティ１
６−αを構成する入駒４，１２．１３を包含してもよい
。本実施例では多数個取り金型について説明したが、−
個取り金型に適用で鎗ることは当然である。 また、上記実施例では、キャビティ１６−αを構成する
各入駒側に断熱用の凹部を設けたものについて説明した
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１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
、使用されろ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や金型の大穴さ、加熱
・冷却手段の能力等で各工程（イ）〜（イ）の時間配分
が異なるので記記実施例に限定されないことは明らかで
ある。 また１本発明ではサブランナの断面積をランナの断面積
より一段で小さくしたが、多段で小さくしたり、ゲート
に近づくに従い先細りになるようにしてよい。 〔発明の効果〕 以上説明したように０本発明によれば金型内に隣り合っ
てキャビティが複数あり０分岐する複数のランナがあり
、また金型温章が室温に比べて高いため金型周囲に上昇
気流が生じる等のため、型枠部分に生じる金型温度の不
均一がキャビティ部分に伝達するのを防止できると共に
キャビティ部分に設けられているサブランナ内の樹脂か
らの放１熱を少なくで鎗るため、各キャビティの金型温
度のミー性と軸対称性を向上できる。 このため、高度′ｔ、Ｃ形状精度を有するプラスチック
部品を多数個取りすることが可能になる。 また、型枠部分とキャビティ部分相互の熱移動を減少で
評、かつ金型の実効的熱容量を金型全体に比べはるかに
小さくでとるため、成形サイクルを短縮することが可能
にｔ、ｃ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多数個
取り金型装置の断面図、第２図は第１図の平面図、８３
図は第１図、第２図に示した金型装置に適用される金型
温度ノくターンを示す説明図である。 １・・・固定型枠、　　　　２・・・スブルプツシエ。 ３・・・スプル、　　　　　４・・・同定側入駒。 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。 １０　、２３・・・＋１４Ｒ，１１・・・可動側型板。 １２・・・可動側スリーブ、　　１３・・・圧縮用入駒
。 １４・・・可動・４則キャビティ面。 １５・・・キャビティ側面、　　１７・・・可動側型板
。 １８・・・脚体、１９・・・可動側取付板。 ２０・・・加圧シリンダ、２５・・・ランチ。 ２６・・・サブランナ、２７・・・ゲート。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 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た上で、前記キャビテ
   ィを構成する入駒に、前記固定型もしくは可動型に設け
   られているランナの断面積より小さい断面積のサブラン
   ナを設け、前記キャビティを構成する入駒の金型温度の
   均一性を向上できるように構成したことを特徴とする射
   出圧縮成形用命型装置。