KR20080072880A

KR20080072880A - 금형장치 및 경면반

Info

Publication number: KR20080072880A
Application number: KR1020087012900A
Authority: KR
Inventors: 히로유키 사와이시; 가즈히로 핫토리; 료스케 니와키
Original assignee: 스미도모쥬기가이고교 가부시키가이샤; 가부시키가이샤 세이코기켄
Priority date: 2005-11-29
Filing date: 2006-11-21
Publication date: 2008-08-07
Also published as: TW200730331A; US20090041881A1; CN101316690A; EP1955834A1; WO2007063747A1; JP2007144880A

Abstract

성형품에 내부 응력(應力)이 잔류하지 않아, 성형품의 품질을 향상시킬 수 있도록 한다.

제1 플레이트와, 제1 플레이트와 대향(對向)시켜서 설치되고, 제1 플레이트와 같은 재료로 형성된 제2 플레이트를 가진다. 제1, 제2 플레이트 중 적어도 일방(一方)의, 타방(他方)과 대향하는 면에, 복수(複數)의 공극(空隙)부가 형성된다.

제1, 제2 플레이트 중 적어도 일방의, 타방과 대향하는 면에, 복수의 공극부가 형성되므로, 캐비티 공간 내의 성형재료에 국부적인 온도 편차가 발생하는 것을 방지할 수 있다. 인서트(insert)의 패턴을 양호하게 전사(轉寫)할 수 있어, 성형품의 품질을 향상시킬 수 있다. 제1, 제2 플레이트가 같은 재료로 형성되므로, 확산 접합을 용이하게 행할 수 있을 뿐만 아니라, 제1, 제2 플레이트의 열 팽창률이 동등하게 되기 때문에, 금형장치(10)의 내구성을 향상시킬 수 있다.

Description

금형장치 및 경면반{Mold device and mirror plate}

본 발명은, 금형장치 및 경면반(鏡面盤)에 관한 것이다.

종래, 성형품을 성형하기 위한 사출성형기에 있어서는, 가열 실린더 내에 있어서 용융된 수지를, 금형장치 내의 캐비티 공간에 충전하고, 이 캐비티 공간 내에 있어서 냉각하여, 고화(固化)시킴으로써 성형품을 얻도록 하고 있다.

그로 인하여, 상기 사출성형기는, 고정(固定)금형 및 가동(可動)금형으로 이루어지는 금형장치, 상기 수지를 캐비티 공간에 충전하기 위한 사출장치, 및 상기 가동금형을 고정금형에 대하여 접근 분리시키기 위한 형체(型締)장치를 구비한다. 그리고, 이 형체장치에 의하여 상기 가동금형을 진퇴시켜서, 금형장치의 형폐(型閉), 형체 및 형개(型開)를 행하며, 형체 시에, 고정금형과 가동금형 사이에 캐비티 공간이 형성된다.

또한, 상기 사출장치는, 가열 실린더, 이 가열 실린더 전단에 장착된 사출노즐, 및 상기 가열 실린더 내에 있어서 회전 가능하게, 또한, 진퇴 가능하게 설치된 스크루(screw)를 구비한다.

그리고, 계량 공정에 있어서, 상기 스크루가 회전되고, 수지가 용융되어 스크루의 전방에 모이고, 그에 수반하여, 스크루가 후퇴되며, 그동안에, 금형장치의 형폐 및 형체가 행하여진다. 이어서, 사출 공정에 있어서, 상기 스크루가 전진되어, 상기 스크루의 전방에 모인 수지가, 사출노즐로부터 사출되어, 캐비티 공간에 충전된다. 그리고, 냉각 공정에 있어서, 상기 캐비티 공간 내의 수지가 냉각되어, 성형품이 성형된다. 이어서, 형개가 행하여져, 상기 성형품이 인출된다.

그런데, 성형품으로서, 입사(入射)부로부터 방사(放射)부까지 빛을 안내하는 도광판(導光板), 빛을 회절(回折)함에 사용되는 회절격자(回折格子), 디스크 기판 등과 같이, 표면에 미세한 요철을 가지는 성형품을 성형할 경우, 고정금형의 금형 본체에, 인서트(insert)로서의 스탬퍼(stamper)가 장착되도록 되어 있다. 스탬퍼에는, 상기 미세한 요철에 대응하는 복수(複數)의 피트(pits)로 이루어지는 패턴이 형성되고, 성형에 수반하여 상기 패턴이 성형품에 전사(轉寫)된다. 그리고, 캐비티 공간에 충전된 수지에 의하여, 고정금형 및 가동금형의 온도가 과잉으로 높아지지 않도록, 고정금형 및 가동금형의 금형 본체 내에 온도조절 유로(流路)가 형성되고, 이 온도조절 유로를 흐르는 온도조절용의 매체, 즉, 온도조절 매체에 의하여 금형 본체를 냉각하도록 하고 있다(예컨대, 특허문헌 1 참조.).

[특허문헌 1] 일본국 특허공개 2002―120264호 공보

[발명의 개시]

[발명이 해결하고자 하는 과제]

그러나, 상기 종래의 금형장치에 있어서는, 금형 본체가 금속으로 형성되므로, 열 전도율이 높아서, 캐비티 공간 내 수지의 열이 급속히 온도조절 매체에 전달되어 버린다. 따라서, 수지에 국부적인 온도 편차가 발생해 버릴 뿐만 아니라, 패턴을 양호하게 전사할 수 없어서, 성형품의 품질이 저하되어 버린다.

또한, 수지의 열이 급속히 상기 온도조절 매체에 전달되므로, 수지가 고화(固化)하는 속도가 높아져, 성형품에 내부 응력(應力)이 잔류하여, 성형품의 품질이 저하되어 버린다.

여기서, 금형 본체의 표면에 수지, 세라믹 등으로 이루어지는 박막(薄膜)을 피복하여, 수지의 열이 급속히 온도조절 매체에 전달되는 것을 방지하는 것을 생각할 수 있지만, 박막은 마모되거나 박리되기 쉬우므로, 금형 본체의 내구성이 낮게 되어 버린다.

본 발명은, 상기 종래의 금형장치의 문제점을 해결하여, 성형품에 내부 응력이 잔류하지 않아, 성형품의 품질을 향상시킬 수 있는 금형장치 및 경면반을 제공하는 것을 목적으로 한다.

[과제를 해결하기 위한 수단]

이를 위하여, 본 발명의 금형장치에 있어서는, 제1 플레이트와, 이 제1 플레이트와 대향시켜서 설치되고, 상기 제1 플레이트와 같은 재료로 형성된 제2 플레이트를 가진다.

그리고, 상기 제1, 제2 플레이트 중 적어도 일방(一方)의, 타방(他方)과 대향하는 면에, 복수의 공극부가 형성된다.

[발명의 효과]

본 발명에 의하면, 금형장치에 있어서는, 제1 플레이트와, 이 제1 플레이트와 대향시켜서 설치되고, 상기 제1 플레이트와 같은 재료로 형성된 제2 플레이트를 가진다.

그리고, 상기 제1, 제2 플레이트 중 적어도 일방의, 타방과 대향하는 면에, 복수의 공극부가 형성된다.

이 경우, 상기 제1, 제2 플레이트 중 적어도 일방의, 타방과 대향하는 면에, 복수의 공극부가 형성되므로, 캐비티 공간 내의 성형재료에 국부적인 온도 편차가 발생하는 것을 방지할 수 있다. 따라서, 인서트(insert)의 패턴을 양호하게 전사할 수 있어, 성형품의 품질을 향상시킬 수 있다.

또한, 제1, 제2 플레이트가 같은 재료로 형성되므로, 확산 접합을 용이하게 행할 수 있을 뿐 아니라, 제1, 제2 플레이트의 열 팽창률이 동등하게 되기 때문에, 금형장치의 내구성을 향상시킬 수 있다.

또한, 성형재료가 고화하는 속도를 낮출 수 있으므로, 성형품에 내부 응력이 잔류하는 것을 방지할 수 있어, 성형품의 품질을 향상시킬 수 있다.

도 1은, 본 발명의 제1 실시예에 있어서의 사출성형기의 요부(要部)를 나타내는 도면이다.

도 2는, 본 발명의 제1 실시예에 있어서의 금형장치의 요부를 나타내는 확대도이다.

도 3은, 본 발명의 제2 실시예에 있어서의 금형장치의 단면도이다.

도 4는, 본 발명의 제2 실시예에 있어서의 경면반(鏡面盤)의 단면도이다.

도 5는, 본 발명의 제2 실시예에 있어서의 전열(傳熱) 조정면의 제1 예를 나타내는 도면이다.

도 6은, 본 발명의 제2 실시예에 있어서의 전열 조정면의 제2 예를 나타내는 도면이다.

도 7은, 본 발명의 제2 실시예에 있어서의 전열 조정면의 제3 예를 나타내는 도면이다.

도 8은, 본 발명의 제2 실시예에 있어서의 전열 조정면의 제4 예를 나타내는 도면이다.

도 9는, 본 발명의 제2 실시예에 있어서의 전열 조정면의 제5 예를 나타내는 도면이다.

도 10은, 본 발명의 제2 실시예에 있어서의 수지(樹脂) 온도의 추이(推移)를 나타내는 도면이다.

도 11은, 본 발명의 제2 실시예에 있어서의 캐비티 공간 내의 수지 온도의 분포를 나타내는 도면이다.

도 12는, 본 발명의 제3 실시예에 있어서의 금형장치의 단면도이다.

*부호의 설명*

10 : 금형장치

16, 36 : 원반(圓盤) 플레이트

61, 71, 73 : 제1 형판(型板)

65, 72, 74 : 제2 형판

68 : 구멍

AR1 : 영역

[발명을 실시하기 위한 최량의 형태]

이하, 본 발명의 실시예에 대하여 도면을 참조하면서 상세히 설명한다. 다만, 이 경우, 성형기로서의 사출성형기에 대하여 설명한다.

도 1은 본 발명의 제1 실시예에 있어서의 사출성형기의 요부(要部)를 나타내는 도면, 도 2는 본 발명의 제1 실시예에 있어서의 금형장치의 요부를 나타내는 확대도이다.

도면에 있어서, 10은 금형장치, 20은 사출장치이며, 상기 금형장치(10)는, 제1 금형으로서의, 또한, 고정(固定) 측의 금형조립체로서의 고정금형(12), 및 고 정금형(12)과 대향(對向)시켜서 설치된, 제2 금형으로서의, 또한, 가동(可動) 측의 금형조립체로서의 가동금형(32)을 구비한다. 또한, 상기 사출장치(20)는, 실린더 부재로서의 가열 실린더(24), 이 가열 실린더(24)의 전단에 장착된 사출부재로서의 사출노즐(25), 상기 가열 실린더(24) 내에 있어서, 회전 가능하게, 또한, 진퇴 가능하게 설치된 도시하지 않은 스크루, 이 스크루를 회전시키기 위한 계량용 구동부로서의 계량용 모터, 상기 스크루를 진퇴시키기 위한 사출용 구동부로서의 사출용 모터 등을 구비한다.

그리고, 상기 금형장치(10)의 형폐(型閉), 형체(型締) 및 형개(型開)를 행하기 위하여 형체장치가 설치된다. 이 형체장치는, 상기 고정금형(12)을 지지하는 제1 지지부재로서의 도시하지 않은 고정플래튼, 상기 가동금형(32)을 지지하는 제2 지지부재로서의 도시하지 않은 가동플래튼, 이 가동플래튼을 사이에 두고 상기 고정플래튼과 대향시켜서 설치된 도시하지 않은 베이스 플레이트, 상기 가동플래튼과 베이스 플레이트 사이에 설치된 도시하지 않은 토글기구, 이 토글기구를 작동시키기 위한 형체용 구동부로서의 도시하지 않은 형체용 모터 등을 구비한다.

상기 고정금형(12)은, 금형 본체(21), 이 금형 본체(21)의 소정 부분에 관통시켜서 형성된 러너(19)를 구비하고, 상기 사출노즐(25)로부터 사출된 성형재료로서의 수지는, 러너(19)를 통과하여, 선단(先端)의 게이트(Gt)를 통하여 후술되는 캐비티 공간(C)에 충전된다. 그리고, 금형 본체(21) 내에는, 도시하지 않은 온도조절기와 접속된 온도조절 유로(22)가 형성되며, 온도조절기로부터 공급된 온도조절 매체는, 온도조절 유로(22) 내를 흘러, 금형 본체(21)를 냉각한다.

또한, 상기 가동금형(32)은 금형 본체(64)를 구비하고, 이 금형 본체(64)는, 제1 플레이트로서의, 또한, 밑판으로서의 제1 형판(型板)(61), 및 이 제1 형판(61)의 전면에 설치되어, 캐비티 공간(C)에 충전된 수지 온도를 안정화시키는, 제2 플레이트로서의, 또한, 위판으로서의 제2 형판(65)을 구비한다. 상기 제1, 제2 형판(61, 65)은, 금속, 본 실시예에 있어서는, 스테인리스 강(鋼)으로 형성된다. 그리고, 상기 금형 본체(64)의 중심부분에 관통시켜서, 관통 구멍(66)이 형성되고, 이 관통 구멍(66) 내에, 성형품을 돌출시키기 위한 돌출용의 부재로서의 돌출 로드(rod)(67)가 진퇴 가능하게 설치된다.

상기 제1 형판(61) 내에는, 제2 형판(65)의 후면을 따라서, 도시하지 않은 온도조절기와 접속된 온도조절 유로(63)가 형성되며, 온도조절기로부터 공급된 온도조절 매체는, 온도조절 유로(63) 내를 흘러, 금형 본체(64)를 냉각한다.

그런데, 성형품으로서, 입사부로부터 방사부까지 빛을 안내하는 도광판, 빛을 회절함에 사용되는 회절격자 등과 같이, 표면에 미세한 요철을 가지는 성형품을 성형할 경우, 고정금형(12) 및 가동금형(32) 중의 한쪽, 본 실시예에 있어서는, 가동금형(32)에 있어서, 금형 본체(61)에 인서트로서의 스탬퍼(St)가 설치되도록 되어 있다. 스탬퍼(St)에는, 성형품의 미세한 요철에 대응하는 복수의 피트로 이루어지는 패턴이 형성되며, 성형에 수반하여 패턴이 성형품에 전사된다.

상기 구성의 사출성형기에 있어서, 상기 형체용 모터를 구동하여, 토글기구를 작동시키면, 상기 가동플래튼 및 가동금형(32)이 전진되어, 금형장치(10)에 있어서 형폐가 행하여진다. 또한, 상기 형체용 모터를 더욱 정(正)방향으로 구동하 면, 상기 토글기구는, 형체용 모터에 의하여 발생된 추진력에 토글 배율을 곱한 형체력을 발생시킨다. 따라서, 이 형체력에 의하여 형체가 행하여진다. 그리고, 상기 형체에 수반하여, 상기 고정금형(12)과 가동금형(32) 사이에 캐비티 공간(C)이 형성된다.

한편, 사출장치(20)에 있어서, 용융된 수지가 가열 실린더(24) 내에 모이고, 이 가열 실린더(24) 내에서 스크루가 전진되면, 상기 수지가 사출노즐(25)로부터 사출되어 상기 캐비티 공간(C)에 충전된다. 그리고, 캐비티 공간(C) 내에 있어서 수지는 냉각되고, 고화되어 성형품이 된다. 이때, 상기 스탬퍼(St)의 패턴이 성형품에 전사되어, 성형품의 표면에 미세한 요철이 형성된다.

이어서, 상기 형체용 모터를 역방향으로 구동하여, 상기 토글기구를 작동시키면, 상기 가동플래튼 및 가동금형(32)이 후퇴되어, 형개가 행하여진다. 이때, 이젝터장치를 작동시켜, 돌출 로드(67)를 전진시킴으로써, 성형품이 가동금형(32)으로부터 돌출된다. 따라서, 도시하지 않은 인출기를 작동시킴으로써, 상기 금형장치(10)로부터 성형품을 인출할 수 있다.

그런데, 상기 금형장치(10)에 있어서는, 상술된 바와 같이, 온도조절 유로(63)를 흐르는 온도조절 매체에 의하여 금형 본체(64)를 냉각하도록 되어 있는데, 캐비티 공간(C)에 충전된 수지의 열이 급속히 온도조절 매체에 전달되면, 수지에 국부적인 온도 편차가 발생해 버린다. 그 경우, 패턴을 양호하게 전사할 수 없어서, 성형품의 품질이 저하되어 버린다.

또한, 수지의 열이 급속히 온도조절 매체에 전달되면, 수지가 고화하는 속도 가 높아져, 성형품에 내부 응력이 잔류하여, 복(複)굴절이 커지는 등, 성형품의 품질이 저하되어 버린다.

따라서, 상술된 바와 같이, 금형 본체(64)를 제1, 제2 형판(61, 65)에 의하여 형성하고, 제2 형판(65)에 의하여, 수지로부터 제1 형판(61) 및 온도조절 매체에 전달되는 열량을 조정하도록 하고 있다. 이 경우, 제1, 제2 형판(61, 65)은 같은 재료인 금속으로 형성된다. 다만, 같은 재료가 아니어도, 열 팽창률이 동등한 재료라면 사용할 수 있다.

본 실시예에 있어서는, 상기 제1 형판(61)의 후단면으로부터 제2 형판(65)의 전단면까지의 거리를 나타내는 금형 본체 두께가 15〔㎜〕 이상, 30〔㎜〕 이하가 되고, 제2 형판(65)의 두께는 3〔㎜〕 이상, 10〔㎜〕 이하가 된다. 보다 바람직하게는, 금형 본체의 두께가 20〔㎜〕 이상, 25〔㎜〕 이하가 되고, 제2 형판(65)의 두께는 5〔㎜〕 이상, 10〔㎜〕 이하가 된다.

그리고, 상기 제1, 제2 형판(61, 65)의 서로 대향하는 면, 본 실시예에 있어서는, 제2 형판(65)에 있어서의 제1 형판(61)과 대향하는 면을 전열(傳熱) 조정면(S1)으로 하고, 이 전열 조정면(S1)에, 미소(微小)한 요철이, 본 실시예에 있어서는, 복수의 구멍(68)이, 소정의 분포 패턴으로 분포시켜서 형성되어, 복수의 공극부가 형성된다. 이 공극부의 밀도는, 전사되는 패턴의 밀도에 대응시켜서 설정된다.

이 경우, 공극부는 반드시, 제2 형판(65)의 조정면(S1)에 형성될 필요는 없 고, 제1 형판(61)에 있어서의 제2 형판(65)과 접촉하는 면에 형성할 수 있다. 또한, 제2 형판(65)의 조정면(S1) 및 제1 형판(61)에 있어서의 제2 형판(65)과 접촉하는 면의 양쪽에 형성할 수 있다.

여기서, 상기 구멍(68)은, 각종 방법으로 형성할 수 있는데, 본 실시예에 있어서는, 드릴가공에 의하여 형성된다. 상기 구멍(68)을 형성할 때에, 드릴을 제2 형판(65)에 대하여 이동시키지 않을 경우, 구멍(68)은 원기둥 형상을 가지는 둥근 구멍으로 이루어지고, 드릴과 제2 형판(65)을 상대적으로 이동시킬 경우, 구멍(68)은 홈으로 이루어진다. 드릴가공에 의하여 구멍(68)을 형성할 경우, 드릴가공의 제약으로부터, 구멍(68)의 치수가 결정된다. 또한, 제2 형판(65)의 강도 상의 제약으로부터도, 구멍(68)의 치수가 결정된다. 즉, 둥근 구멍의 경우, 구멍(68)의 지름, 즉, 내경은 0.1〔㎜〕 이상, 2.0〔㎜〕 이하의 범위가 되고, 홈의 경우, 구멍(68)의 폭, 즉, 홈 폭은 0.1〔㎜〕 이상, 2.0〔㎜〕 이하의 범위가 된다. 또한, 내경 또는 홈 폭이 결정되면, 구멍(68)의 깊이가 결정된다. 내경 또는 홈 폭과 깊이의 관계를 표 1에 나타낸다.

표 1에 나타내는 바와 같이, 내경 또는 홈 폭이 0.1〔㎜〕인 경우, 깊이는 최대로 0.1〔㎜〕가 되고, 내경 또는 홈 폭이 0.2〔㎜〕인 경우, 깊이는 최대로 0.5〔㎜〕가 되며, 내경 또는 홈 폭이 0.5〔㎜〕인 경우, 깊이는 최대로 3.0〔㎜〕가 되고, 내경 또는 홈 폭이 1.0〔㎜〕인 경우, 깊이는 최대로 4.5〔㎜〕가 되며, 내경 또는 홈 폭이 2.0〔㎜〕인 경우, 깊이는 최대로 5.0〔㎜〕가 되어, 내경 또는 홈 폭이 커질수록, 구멍(68)을 깊게 할 수 있다. 또한, 구멍(68)을, 둥근 구멍일 경우, 원기둥 형의 형상 대신에, 원추(圓錐) 형의 형상으로 할 수 있다.

그리고, 전열 조정면(S1)에 각 구멍(68)을 형성한 후, 전열 조정면(S1)을 내측으로 하여 제1, 제2 형판(61, 65)이 가열되고, 가압되어 접합, 즉, 확산 접합된다. 그 결과, 제1, 제2 형판(61, 65)은 일체화되어, 금형 본체(64)가 형성된다. 다만, 상기 확산 접합 이외에, 용접, 납땜, 볼트 조임 등의 고정방법을 이용할 수 있다.

이와 같이, 본 실시예에 있어서는, 캐비티 공간(C)과 온도조절 유로(63) 사이에 형성된 전열 조정면(S1)에, 복수의 구멍(68)이 형성되므로, 캐비티 공간(C)에 충전된 수지의 열은, 제2 형판(65)에 전달된 후, 전열 조정면(S1)에 있어서의 각 구멍(68) 사이를 통하여 제1 형판(61)으로 전달된다. 이때, 각 구멍(68)의 공극부가 단열재료로서 기능하여, 제2 형판(65)으로부터 제1 형판(61)에의 열전달, 즉, 전달되는 열량을 조정한다.

따라서, 캐비티 공간(C) 내의 수지에 국부적인 온도 편차가 발생하는 것을 방지할 수 있으므로, 패턴을 성형품에 양호하게 전사할 수 있어, 성형품의 품질을 향상시킬 수 있다.

또한, 제1, 제2 형판(61, 65)이 같은 재료인 금속으로 형성되므로, 확산 접합을 용이하게 행할 수 있을 뿐 아니라, 제1, 제2 형판(61, 65)의 열 팽창률이 같으므로, 제1, 제2 형판(61, 65)이 일체화되어, 금형 본체(64)가 형성된 후에, 제1, 제2 형판(61, 65)의 온도가 변화되었을 경우, 제1, 제2 형판(61, 65)이 동일하게 팽창하거나, 수축하거나 한다.

따라서, 금형 본체(64)에 변형이 발생하는 것을 방지할 수 있어서, 금형 본체(64) 및 금형장치(10)의 내구성을 향상시킬 수 있다. 또한, 제2 형판(65)의 표면이 변형되지 않게 되므로, 성형품의 품질을 향상시킬 수 있다.

또한, 수지의 열은 서서히 온도조절 매체에 전달되므로, 수지가 고화하는 속도를 낮게 할 수 있다.

이와 같이, 본 실시예에 있어서는, 제2 형판(65)이 설치되므로, 수지가 고화하는 속도를 낮출 수 있고, 수지를 캐비티 공간(C) 내에 충전한 후 0.5〔s〕가 경과할 때까지, 수지 온도를 높게 할 수 있으므로, 성형품에 내부 응력이 잔류하는 것을 방지할 수 있어, 성형품의 품질을 향상시킬 수 있다. 또한, 짧은 시간에 수지 온도가 150〔°〕보다 낮아지므로, 성형품을 빨리 인출할 수 있다. 따라서, 성형 사이클을 짧게 할 수 있다.

또한, 제1, 제2 형판(61, 65)은, 같은 재료, 또는 열 팽창률이 동등한 재료로 형성되므로, 제1, 제2 형판(61, 65)의 접합부분에 있어서 벌어짐이 생기는 것을 방지할 수 있다.

다음으로, 성형품으로서 디스크 기판을 성형하도록 한 본 발명의 제2 실시예에 대하여 설명한다.

도 3은 본 발명의 제2 실시예에 있어서의 금형장치의 단면도, 도 4는 본 발명의 제2 실시예에 있어서의 경면반의 단면도, 도 5는 본 발명의 제2 실시예에 있어서의 전열 조정면의 제1 예를 나타내는 도면, 도 6은 본 발명의 제2 실시예에 있어서의 전열 조정면의 제2 예를 나타내는 도면, 도 7은 본 발명의 제2 실시예에 있어서의 전열 조정면의 제3 예를 나타내는 도면, 도 8은 본 발명의 제2 실시예에 있어서의 전열 조정면의 제4 예를 나타내는 도면, 도 9는 본 발명의 제2 실시예에 있어서의 전열 조정면의 제5 예를 나타내는 도면이다.

도면에 있어서, 12는 도시하지 않은 고정플래튼에 장착판(13)을 통하여 장착된, 제1 금형으로서의, 또한, 고정 측 금형조립체로서의 고정금형이며, 이 고정금형(12)은, 제1 지지 플레이트로서의 베이스 플레이트(15), 원형의 형상을 가지고, 상기 베이스 플레이트(15)에 도시하지 않은 볼트에 의하여 장착된, 제1 경면반으로서의 원반 플레이트(16), 상기 베이스 플레이트(15) 내에 있어서 고정플래튼 측으로 향하도록 설치되고, 베이스 플레이트(15)를 고정플래튼에 대하여 위치 결정하는 로케이트 링(23), 및 이 로케이트 링(23)에 인접시켜서 설치된 스프루 부시(17)를 구비한다. 상기 베이스 플레이트(15) 및 원반 플레이트(16)는 제1 금형 본체로서 기능한다.

상기 스프루 부시(17)의 전단에 캐비티 공간(C)으로 향하도록 다이(28)가 형성되고, 이 다이(28)와 연결시켜서, 사출노즐(25)(도 1)로부터 사출된 성형재료로서의 수지를 통과시키기 위한 스프루(26)가 형성된다. 상기 스프루 부시(17)의 전반부의 지름방향 바깥쪽에는, 인서트로서의 스탬퍼(St)의 내주 둘레를 누르기 위한 누름부재로서의 스탬퍼 홀딩 부시(14)가 설치된다. 다만, 고정금형(12)에는, 도시하지 않은 에어블로우 부시 등도 설치된다.

또한, 상기 원반 플레이트(16)의 외주 둘레에는 링 형상의 버트 링(butt ring)(18)이 볼트(b1)에 의하여 장착되고, 상기 원반 플레이트(16) 및 버트 링(18)보다 지름방향 바깥쪽에 링 형상의 제1 외주 링(27)이 베이스 플레이트(15)에 장착된다. 다만, 상기 원반 플레이트(16)는 제1 외주 링(27)에 대하여 위치 결정된다.

한편, 32는 도시하지 않은 가동플래튼에 장착된, 제2 금형으로서의, 또한, 가동 측 금형조립체로서의 가동금형이며, 이 가동금형(32)은, 베이스 플레이트(35), 원형의 형상을 가지고, 상기 베이스 플레이트(35)에 볼트(b2)에 의하여 장착된 제2 지지 플레이트로서의 중간 플레이트(40), 이 중간 플레이트(40)에 볼트(b3)에 의하여 장착된 제2 경면반으로서의 원반 플레이트(36), 상기 베이스 플레이트(35) 내에 있어서 가동플래튼으로 향하도록 설치되고, 중간 플레이트(40)에 볼트(b4)에 의하여 장착된 실린더(44), 및 이 실린더(44)를 따라서 진퇴되고, 상기 다이(28)에 대응하는 형상을 가지는 컷 펀치(48)를 구비한다. 상기 베이스 플레이트(35), 원반 플레이트(36) 및 중간 플레이트(40)는 제2 금형 본체로서 기능한다.

그리고, 상기 원반 플레이트(36)는, 제1 플레이트로서의, 또한, 밑판으로서의 제1 형판(71), 및 이 제1 형판(71)의 전면에 설치되고, 캐비티 공간(C)에 충전된 수지 온도를 안정화시키는, 제2 플레이트로서, 또한, 위판으로서의 제2 형판(72)을 구비하며, 상기 제1, 제2 형판(71, 72)은, 확산 접합에 의하여 일체화된다.

또한, 상기 원반 플레이트(36)의 외주 둘레를 따라서, 또한, 버트 링(18)과 대향시켜서 링 형상의 캐비티 링(37)이 설치되고, 상기 원반 플레이트(36) 및 캐비티 링(37)보다 지름방향 바깥쪽에 있어서, 상기 제1 외주 링(27)과 대향시켜서 링 형상의 제2 외주 링(38)이 중간 플레이트(40)에 장착된다. 여기서, 상기 원반 플레이트(36)는 제2 외주 링(38)에 대하여 위치 결정된다. 상기 캐비티 링(37)은, 볼트(b5)에 의하여 로드(41)에 장착되고, 이 로드(41)를 통하여 중간 플레이트(40)에 대하여 이동 가능하게 설치된다. 그리고, 상기 캐비티 링(37)의 외주 둘레에 캐비티 링 누름부재(39)가 맞물리고, 이 캐비티 링 누름부재(39)가 도시하지 않은 볼트에 의하여 제2 외주 링(38)에 장착된다. 상기 캐비티 링(37)은 원반 플레이트(36)의 전단면보다 돌출시켜 형성되고, 캐비티 링(37)의 내주면에 의하여, 디스크 기판의 외주 둘레가 형성된다.

그리고, 상기 실린더(44) 내에는, 상기 컷 펀치(48)와 일체로 형성된 플랜지(51)가 진퇴 가능하게 설치되고, 이 플랜지(51)의 후단(51a)이 상기 실린더(44)에 의하여 받아들여진다. 또한, 플랜지(51)의 전방에 컷 펀치 복귀용 스프링(52)이 설치되고, 이 컷 펀치 복귀용 스프링(52)에 의하여 바이어싱됨으로써 상기 플랜지(51)가 후방으로 밀린다.

따라서, 형체(型締) 상태에 있어서, 도시하지 않은 구동 실린더에 기름을 공급함으로써 플랜지(51)를 전진시키면, 상기 컷 펀치(48)가 전진되어, 다이(28) 내로 진입한다. 그 결과, 상기 캐비티 공간(C) 내의 수지에 홀 펀칭(穴開) 가공을 시행하여, 디스크 기판의 내경 빼내기를 행할 수 있다. 여기서, 상기 컷 펀치(48)의 전반부보다 지름방향 바깥쪽에는, 디스크 기판을 돌출시키기 위한 도시하지 않은 이젝터 부시가, 이 이젝터 부시보다 지름방향 바깥쪽에는, 디스크 기판에 압축공기를 분출하여 디스크 기판을 원반 플레이트(36)로부터 이형(離型)시키기 위한 에어블로우 부시(47)가 설치된다. 또한, 상기 가동금형(32)에는, 도시하지 않은 이젝터 핀 등도 설치된다.

여기서, 상기 제1 외주 링(27)에, 고정금형(12)의 중심에 대하여 동심원 원주 상에 가이드 포스트(84)가, 가동금형(32) 측을 향하여 돌출시켜, 압입(壓入) 고정에 의하여 장착되고, 또한, 볼트(b7)에 의하여 상기 베이스 플레이트(15)와 연결된다. 한편, 제2 외주 링(38) 및 중간 플레이트(40)에는, 안내부재로서의 가이드 부시(88)가 장착되고, 이 가이드 부시(88)에 의하여 가이드 포스트(84)를 안내할 수 있도록 되어 있다.

그리고, 상기 원반 플레이트(16, 36)에 각각 제1, 제2 온도조절 유로(93, 94)가 형성되고, 이 제1, 제2 온도조절 유로(93, 94)에 온도조절 매체가 공급됨으로써, 원반 플레이트(16, 36)가 냉각된다.

그런데, 상기 제2 형판(72)은, 제1 실시예와 마찬가지로, 수지로부터 제1 형판(71) 및 온도조절 매체에 전달되는 열량을 조정하기 위하여 설치된다.

본 실시예에 있어서는, 상기 제1 형판(71)의 후단면으로부터 제2 형판(72)의 전단면까지의 거리를 나타내는 금형 본체두께가 20〔㎜〕 이상, 25〔㎜〕 이하가 되고, 제2 형판(72)의 두께는 3〔㎜〕 이상, 10〔㎜〕 이하가 된다.

그리고, 상기 제1, 제2 형판(71, 72)의 서로 대향하는 면, 본 실시예에 있어서는, 제2 형판(72)에 있어서의 제1 형판(71)과 대향하는 면을 전열 조정면(S2)으로 하고, 이 전열 조정면(S2)에 복수의 구멍(68)이 형성된다.

이 경우, 도 5 내지 도 7에 나타나는 제1 내지 제3 예에 있어서는, 상기 구멍(68)을 형성할 때에, 드릴을 제2 형판(72)에 대하여 이동시키지 않고, 드릴가공이 행하여지므로, 구멍(68)은 원기둥형의 형상을 가지는 둥근 구멍으로 이루어진다. 그리고, 각 구멍(68)의 내경은 1 내지 2〔㎜〕의 범위가 되고, 표 1에 나타내는 바와 같이, 내경에 의하여 구멍(68)의 깊이가 결정된다.

그리고, 제1 예에 있어서는, 지름방향에 있어서의 안쪽일수록 성기게 되고, 바깥쪽으로 향할수록 조밀하게 되도록, 제2 예에 있어서는, 지름방향 및 둘레방향(r―φ 방향)에 있어서 균등하게 되도록, 제3 예에 있어서는, 수평방향 및 수직방향(x―y 방향)에 있어서 균등하게 되도록, 각 구멍(68)을 분포시켜서 형성된다.

또한, 도 8 및 도 9에 나타나는 제4, 제5 예에 있어서는, 상기 구멍(68)을 형성할 때에, 드릴을 제2 형판(72)에 대하여 이동시켜서 드릴가공이 행하여지므로, 구멍(68)은 홈으로 이루어진다. 그리고, 각 구멍(68)의 홈 폭은 1∼2〔㎜〕의 범위가 되며, 표 1에 나타내는 바와 같이, 홈 폭에 의하여 구멍(68)의 깊이가 결정된다.

그리고, 제4 예에 있어서는 동심 형상으로, 제5 예에 있어서는 스파이럴 형상으로 각 구멍(68)을 분포시켜서 형성된다. 다만, 각 구멍(68)의 홈의 길이는, 적절히 설정된다.

상기 제1 내지 제5 예에 있어서, 각 구멍(68)은 비(非)연속으로 형성되므로, 각 구멍(68)에 의한 단열효과를 균일하게 할 수 있다. 따라서, 제2 형판(72)으로부터 제1 형판(71)에 전달되는 열량을 한층 양호하게 조정할 수 있으므로, 수지에 국부적인 온도 편차가 발생하는 것을 한층 방지할 수 있다.

다만, 도 5 내지 도 9에 있어서, AR1은 디스크 기판이 성형되었을 때에 클램프 영역이 되는 영역이고, 영역(AR1)은, 디스크 기판의 중심으로부터 30∼35〔㎜〕의 범위로 설정되며, 상기 영역(AR1)에는 구멍(68)은 형성되지 않는다. 따라서, 상기 영역(AR1)에 있어서, 수지의 열은 비교적 빠르게 온도조절 매체에 전달되므로, 수지가 고화하는 속도를 높일 수 있다. 따라서, 디스크 기판의 복(複)굴절률을 향상시킬 수 있다.

다만, 상기 각 실시예에 있어서, 각 구멍(68)은, 제2 형판(65, 72)의 전체에 걸쳐 형성되도록 되어 있지만, 캐비티 공간(C)의 형상에 따라서 분포를 임의로 설정할 수 있다.

도 10은 본 발명의 제2 실시예에 있어서의 수지 온도의 추이를 나타내는 도면, 도 11은 본 발명의 제2 실시예에 있어서의 캐비티 공간 내의 수지 온도의 분포를 나타내는 도면이다. 여기서, 도 10에 있어서, 횡축에 시간을, 종축에 수지 온도를 나타내고 있다.

도 11에 있어서, C는 캐비티 공간, 26은 스프루, j는 등온도(等溫度) 분포 선, pa는 캐비티 공간(C) 내에 있어서의 내주 중심의 부위, pb는 캐비티 공간(C) 내에 있어서의 외주 표면의 부위이다.

그리고, 도 10에 있어서, La1은 제2 형판(72)(도 4)이 설치되지 않을 경우의 부위(pa)에 있어서의 수지 온도의 추이를 나타내는 선, Lb1은 제2 형판(72)이 설치되지 않을 경우의 부위(pb)에 있어서의 수지 온도의 추이를 나타내는 선, La2는 제2 형판(72)이 설치되었을 경우의 부위(pa)의 수지 온도의 추이를 나타내는 선, Lb2는 제2 형판(72)이 설치되었을 경우의 부위(pb)의 수지 온도의 추이를 나타내는 선, Te는 캐비티 공간(C) 내의 성형품을 인출할 수 있는 한계의 온도, 즉, 인출가능 온도, Tg는 수지의 유리 전이(glass transition)점(150〔℃〕)이다. 이 경우, 380〔℃〕의 온도의 수지를 캐비티 공간(C)에 충전하였을 때의 수지 온도가 표시된다.

그런데, 제2 형판(72)이 설치되는 금형장치(10)를 사용할 경우, 제2 형판(72)이 설치되지 않을 경우보다, 온도조절 매체의 온도의 설정이 낮게 되지만, 제2 형판(72)으로부터 제1 형판(71)으로 전달되는 열량이 조정되므로, 부위(pb)의 수지 온도가 급격히 저하되는 것을 방지할 수 있다. 즉, 제2 형판(72)이 설치되지 않을 경우보다 온도조절 매체의 온도의 설정이 낮게 되어도, 제2 형판(72)이 설치되지 않을 경우와 마찬가지로, 캐비티 공간(C)에 수지가 충전된 후, 0.5〔s〕가 경과할 때까지 부위(pb)의 수지 온도가 유리 전이점(Tg)보다 낮아지는 것을 방지할 수 있다. 따라서, 캐비티 공간(C)에 충전된 수지가 급속히 고화하는 것을 억제할 수 있어, 전사성을 유지할 수 있다.

이에 대하여, 부위(pa)에 있어서는, 온도조절 매체의 온도의 설정이 낮게 되므로, 급격히 수지 온도를 낮출 수 있다. 따라서, 수지를 충분히 고화시킬 수 있으므로, 성형품에 휨이 발생하지 않아, 성형품의 품질을 향상시킬 수 있다. 다만, 제2 형판(72)이 설치되지 않을 경우, 부위(pa)의 수지 온도가 인출가능 온도보다 낮아짐에 2〔s〕정도 걸리는 것에 대하여, 제2 형판(72)이 설치될 경우, 부위(pa)의 수지 온도가 인출가능 온도보다 낮아짐에 1.2〔s〕정도 걸린다. 따라서, 온도조절 매체의 온도를 낮게 하여, 금형장치(10)의 온도를 낮게 한 상태이더라도, 패턴을 전사할 수 있으므로, 성형 사이클을 짧게 할 수 있다.

다음으로, 본 발명의 제3 실시예에 대하여 설명한다. 다만, 제2 실시예와 같은 구조를 가지는 것에 대하여는, 같은 부호를 부여함으로써 그 설명을 생략하며, 같은 구조를 가지는 것에 의한 발명의 효과에 대하여서는 그 실시예의 효과를 원용한다.

도 12는 본 발명의 제3 실시예에 있어서의 금형장치의 단면도이다.

이 경우, 제1 경면반으로서의 원반 플레이트(16)는, 제1 플레이트로서, 또한, 밑판으로서의 제1 형판(73), 및 이 제1 형판(73)의 전면에 설치되어, 캐비티 공간(C)에 충전된 수지 온도를 안정화시키는, 제2 플레이트로서의, 또한, 위판으로서의 제2 형판(74)을 구비하고, 상기 제1, 제2 형판(73, 74)은, 확산 접합에 의하여 일체화된다. 그리고, 상기 제1, 제2 형판(73, 74)의 서로 대향하는 면, 본 실시예에 있어서는, 제2 형판(74)에 있어서의 제1 형판(73)과 대향하는 면이 전열 조정면으로 되고, 이 전열 조정면에 복수의 구멍(68)이 형성된다. 또한, 마찬가지 구조의 고정 측의 금형조립체(12)에 있어서도, 복수의 구멍(68)이 형성된다.

이 경우, 상기 제2 형판(74)의 전방에, 인서트로서의 도시되지 않은 스탬퍼가 장착된다. 따라서, 캐비티 공간(C)에 충전된 수지의 열은, 스탬퍼를 통하여 제2 형판(74)에 전달된 후, 전열 조정면에 있어서의 각 구멍(68) 사이를 통하여 제1 형판(73)에 전달된다. 이때, 각 구멍(68)의 공극부가 단열재로서 기능하여, 제2 형판(74)으로부터 제1 형판(73)에의 전달되는 열량을 조정한다.

상기 각 실시예에 있어서는, 스탬퍼는 고정금형(12) 측에 설치되도록 되어 있지만, 가동금형(32) 측에 설치할 수 있다.

본 실시예에 있어서는, 도 12에 나타내는 바와 같이, 고정 측의 금형조립체(12)에 스탬퍼가 장착되고, 금형조립체(12, 32)의 양쪽에 복수의 구멍(68)이 형성되도록 되어 있지만, 금형조립체(12, 32) 중의 한쪽에 상기 구멍(68)을 형성할 수 있다. 이 경우, 이 구멍(68)은 스탬퍼가 설치되어 있는 측의 금형조립체에 형성된다.

다만, 본 발명은 상기 실시예에 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 취지에 근거하여 다양하게 변형시키는 것이 가능하며, 그들을 본 발명의 범위에서 배제하는 것은 아니다.

본 발명을 사출성형기의 금형장치에 적용할 수 있다.

Claims

⒜ 제1 플레이트와,

⒝ 이 제1 플레이트와 대향(對向)시켜서 설치되고, 상기 제1 플레이트와 같은 재료로 형성된 제2 플레이트를 가짐과 함께,

⒞ 상기 제1, 제2 플레이트 중 적어도 일방(一方)의, 타방(他方)과 대향하는 면에, 복수(複數)의 공극(空隙)부가 형성되는 것을 특징으로 하는 금형장치.
청구항 1에 있어서,

상기 각 공극부는 비(非)연속으로 형성되는 금형장치.
청구항 2에 있어서,

상기 각 공극부는 원기둥 형상을 가지는 금형장치.
청구항 2에 있어서,

상기 각 공극부는 홈으로 이루어지는 금형장치.
청구항 2에 있어서,

상기 각 공극부는, 플레이트의 중심에 대하여 동심원 형상 또는 스파이럴 형상을 가지는 금형장치.
청구항 2에 있어서,

상기 각 공극부의 내경 또는 홈 폭은, 0.1〔㎜〕 이상, 2.0〔㎜〕 이하가 되는 금형장치.
청구항 1에 있어서,

상기 제1, 제2 플레이트 중 캐비티 공간 측의 플레이트의 두께는, 3〔㎜〕 이상, 10〔㎜〕 이하가 되는 금형장치.
청구항 1에 있어서,

상기 각 공극부는, 플레이트의 지름방향에 있어서의 안쪽일수록 성기게, 바깥쪽일수록 조밀하게 되는 금형장치.
청구항 1에 있어서,

디스크 기판을 성형하는 금형장치에 있어서,

상기 플레이트에 있어서의 디스크 기판이 성형되었을 때에 클램프 영역이 되는 영역에는, 공극부는 형성되지 않는 금형장치.
청구항 1에 있어서,

상기 공극부의 밀도는, 전사되는 패턴의 밀도에 대응시켜서 설정되는 금형장 치.
⒜ 제1 플레이트와,

⒝ 이 제1 플레이트와 대향시켜서 설치되고, 상기 제1 플레이트와 같은 재료로 형성된 제2 플레이트를 가짐과 함께,

⒞ 상기 제1, 제2 플레이트 중 적어도 일방의, 타방과 대향하는 면에, 복수의 공극부가 형성되는 것을 특징으로 하는 경면반(鏡面盤).