TWI508842B - Forming method of thin-walled molded article - Google Patents

Description

薄壁成形品之成形方法

本發明係關於一種於射出成形機中成形薄壁成形品之成形方法，並非進行限定，本發明係關於一種於成形液晶所使用之導光板方面較佳之薄壁成形品之成形方法。

射出成形機如先前周知般，包括一對模具、鎖定該等模具之鎖模裝置、及熔融樹脂材料並射出至模具內之射出裝置等，並且射出裝置包括汽缸及於該汽缸內沿軸向及旋轉方向驅動之螺桿等。當藉由該鎖模裝置鎖定一對模具，並於汽缸內沿軸向驅動螺桿而將經測量之熔融樹脂射出時，則該熔融樹脂被填充至形成於模具內之模腔中。待冷卻固化而打開模具即可獲得成形品。

然而，於成形如液晶所使用之導光板般較其大小而壁厚較薄，所謂薄壁成形品之模具中，由於模腔之間隙或厚度較小，故而射出之熔融樹脂之流動阻力較大。如此一來，自射出裝置射出之熔融樹脂難以充分填充至模腔內，且轉印性亦降低。作為成形此種薄壁成形品之成形方法，周知有所謂之射出壓縮成形法。於專利文獻1中記載有此種射出壓縮成形法之例。

[先前技術文獻] [專利文獻]

專利文獻1：日本專利特開2008-302686號公報

於專利文獻1中記載有成形導光板之成形方法，於該成形方法中使用之模具係形成為可動模具之模腔形成面相對於固定模具之模腔形成面而設定為其距離可變。亦即模腔之厚度可變。於專利文獻1所記載之方法中，係於較最終獲得之導光板之壁厚以0.2~0.5 mm程度增大模腔之厚度的狀態下關閉模具。亦即，使模具為微打開之狀態。於該狀態下向模腔內射出熔融樹脂，並於射出過程中或者射出後開始模具之鎖定。繼射出結束而完成鎖模。藉此壓縮熔融樹脂，並使其於模腔內擴散。待冷卻固化而打開模具即可獲得所需壁厚之導光板。

於普通射出成形機中，螺桿可切換螺桿速度之控制與驅動力之控制，藉此可控制射出熔融樹脂之速度，或者可控制射出壓力或樹脂壓力。又，鎖模力及螺桿速度等之各種控制可基於螺桿位置而控制，或者可基於時間而控制。於此種射出成形機中實施上述射出壓縮成形法之情形時，係如圖5般進行控制。圖5中橫軸係表示螺桿位置或時間，首先基於螺桿位置開始控制。並且直至轉至保壓步驟為止，螺桿係藉由螺桿速度而控制。於射出開始時，亦即，於螺桿位置為初始位置51時，螺桿速度之目標值即速度指令52係以相對較小之值62開始控制，從而減小射出之熔融樹脂之速度。此時射出壓力53亦較小。由於模具僅維持為微打開之狀態故而鎖 模力54為相對較小之值63。於螺桿位置到達位置55之後，將速度指令52設為較高之值64而增大射出之熔融樹脂之速度。射出壓力53升高。當螺桿位置到達位置56之後，將速度指令52設為更大之值65，同時以鎖模力54緩慢增大之方式進行控制。亦即緩慢地進行鎖模。藉此壓縮射出至模腔內之熔融樹脂，並將其填充於模腔內。於射出完成之後，亦即於螺桿位置到達保壓切換位置58之後，自基於螺桿位置之控制切換為基於經過時間之控制。並且，螺桿係自螺桿速度之控制切換為驅動力之控制，亦即切換為射出壓力或樹脂壓力之控制。再者，於保壓切換之稍後完成鎖模，且將鎖模力54控制為固定值68直至保壓結束為止。於保壓切換後，以射出壓力53即樹脂壓力53達到既定之目標值66之方式進行控制，樹脂壓力53係於保壓切換後緩慢降低而達到目標值66。於經過既定之時間59之後將樹脂壓力53控制為達到稍低之目標值67。於經過既定時間61而熔融樹脂固化冷卻之後結束保壓。

若利用如專利文獻1所記載之方法般，藉由所謂射出壓縮成形法進行成形，則可將熔融樹脂填充至模腔之各個角落而獲得轉印性優異之薄壁成形品。然而亦會發現問題，尤其於成形較壁厚而成形品非常大之薄壁成形品之情形時會產生 問題。於射出壓縮成形法中，當藉由鎖模進行壓縮時，熔融樹脂會自模腔之中心部附近向周邊方向流動。流動之熔融樹脂於其與模腔之壁面之間會產生流動阻力，故而熔融樹脂之壓力於成形品內變得不均勻。即，熔融樹脂之周邊部之樹脂壓力較低，另一方面中心部附近即澆口附近成為高壓狀態。如圖5之圖表符號69所示，可知保壓切換後之射出壓力53較高從而澆口附近之樹脂壓力較高。於為較壁厚而非常大之成形品之情形時，該樹脂壓力之偏差較大。如此一來，會於所獲得之成形品中殘存較大之殘留應力而使中心部附近變為厚壁或者產生變形，而無法獲得所需品質之成形品。專利文獻1所記載之例係用於成形手機用之較小之導光板，故而相對不會產生問題，然而於成形中型以上之液晶電視用導光板之情形時卻存在問題。於為導光板之情形時，若壁厚變得不均勻則光學特性惡化而無法利用。於成形中型以上之導光板之情形時，為了不產生此種問題，於先前必須增大壁厚，從而重量增大。

本發明之目的在於提供一種解決如上問題之薄壁成形品之成形方法，具體而言其目的在於提供一種即便於獲得較壁厚而非常大之成形品之情形時，亦不會於成形品殘存殘留應力或使壁厚發生變化，從而可獲得高品質之薄壁成形品之成形方法。並且，並非進行限定，本發明之目的亦在於提供一種即便為中型以上之液晶用導光板亦能以先前未有之薄壁 進行成形之成形方法。

為達成上述目的，本發明係構成為使用包括加熱汽缸及設置為可於該加熱汽缸內沿軸向驅動之螺桿或柱塞之射出裝置的成形方法。於該成形方法中，首先將模具設為以既定量打開之狀態而沿軸向驅動螺桿或柱塞，從而向該模具之模腔內射出熔融樹脂。繼而鎖定該模具而壓縮射出之熔融樹脂。於該壓縮之實施過程中，以既定時間使螺桿或柱塞後退而使模腔內之熔融樹脂之樹脂壓力降低。然後向螺桿或柱塞施加軸向驅動力，而向熔融樹脂施加既定之樹脂壓力。亦即，進行保壓。藉此成形薄壁成形品。再者，保壓中之螺桿或柱塞之驅動，係藉由使樹脂壓力達到既定壓力之壓力控制而實施，但亦可於在保壓剛開始之後以既定時間實施速度控制而於短時間內恢復樹脂壓力之後轉至壓力控制。

如此，為達成上述目的，本案第1項發明係構成為如下薄壁成形品之成形方法，即，其係使用包括加熱汽缸及設置為可於該加熱汽缸內沿軸向驅動之螺桿或柱塞之射出裝置，且包括：射出步驟，其係將模具設為以既定量打開之狀態而沿軸向驅動上述螺桿或柱塞，從而向該模具之模腔內射出熔融樹脂；壓縮步驟，其係鎖定上述模具而壓縮上述射出之熔融樹脂；降壓步驟，其係於上述壓縮步驟同時進行，且以既定時間使上述螺桿或上述柱塞後退，而使上述模腔內之熔融樹 脂之樹脂壓力降低；及保壓步驟，其係於上述降壓步驟之後向上述螺桿或上述柱塞施加軸向驅動力，從而向熔融樹脂施加既定之樹脂壓力。

本案第2項發明係如本案第1項之方法，其構成為上述壓縮步驟係於上述射出步驟結束之前開始。

本案第3項發明係如本案第1或2項之方法，其構成為上述降壓步驟係基於自上述射出步驟結束後起之經過時間，而控制上述螺桿或上述柱塞的時間控制。

本案第4項之發明係如本案第1至3項中任一項之方法，其構成為當於上述保壓步驟中沿軸向驅動上述螺桿或上述柱塞時，自步驟開始，以既定時間達到目標速度之方式進行速度控制，然後以達到目標樹脂壓力之方式進行壓力控制。

本案第5項之發明係構成為藉由本案第1至4項中任一項之成形方法而成形之導光板。

如上所述，由於本發明係構成為使用包括加熱汽缸及設置為可於該加熱汽缸內沿軸向驅動之螺桿或柱塞之射出裝置的成形方法，故而可藉由習知之普通射出裝置而成形。並且，本發明係構成為藉由如下步驟而成形薄壁成形品，即：射出步驟，其係將模具設為以既定量打開之狀態軸向驅動螺桿或柱塞，從而向該模具之模腔內射出熔融樹脂；壓縮步驟，其係鎖定模具而壓縮射出之熔融樹脂；降壓步驟，其係 於壓縮步驟同時進行，且以既定時間使螺桿或柱塞後退而使模腔內之熔融樹脂之樹脂壓力降低；及保壓步驟，其係於降壓步驟之後向螺桿或柱塞施加軸向驅動力，並向熔融樹脂施加既定之樹脂壓力。亦即，由於包括射出步驟及壓縮步驟，故而可與習知之射出壓縮成形法同樣地獲得某種程度之薄壁成形品。此外，由於本發明中係於壓縮步驟之同時實施模具中之降壓步驟，故而可緩和於壓縮步驟中在模腔內產生之熔融樹脂壓力分佈偏差。亦即，可防止殘留應力殘存或壁厚變得不均勻。藉此，即便為先前無法成形之薄壁成形品，即，較其大小而極薄之薄壁成形品亦可精度良好地成形。例如於，為中型液晶導光板之情形時，可較習知之壁厚而減少30%之壁厚。並且根據其他發明，由於係構成為於射出步驟結束之前開始壓縮步驟，故而可順利地實施射出步驟及壓縮步驟，從而可縮短成形週期。進而根據其他發明，係構成為降壓步驟係基於自射出步驟結束後起之經過時間而控制螺桿或柱塞的時間控制。時間控制可藉由計時器進行管理，從而可獲得易於實施之效果。並且根據其他發明，係構成為當於保壓步驟中軸向驅動螺桿或柱塞時，自步驟開始，以既定時間達到目標速度之方式進行速度控制，然後以達到目標樹脂壓力之方式進行壓力控制。如此一來，即便於降壓步驟中熔融樹脂較多地返回至加熱汽缸內，亦可藉由速度控制迅速地將熔融樹脂壓回至模腔中，故而樹脂壓力於非常短之時間 內恢復。由於其後係以藉由壓力控制而達到所需之樹脂壓力之方式進行控制，因此保壓步驟穩定從而可獲得精度優異之成形品。

本實施形態之薄壁成形品之成形法可藉由先前周知之射出成形機而實施。於本實施形態中，說明藉由電動射出成形機1成形中型以上之液晶用導光板之方法，對該電動射出成形機1係進行概略說明。電動射出成形機1亦如先前周知般，包括射出裝置2及鎖模裝置3，其示於圖1中。射出裝置2包括加熱汽缸5及設置於該加熱汽缸5內之螺桿6，且於加熱汽缸5之前端設置有射出噴嘴7。該加熱汽缸5於其外周面纏繞有帶式加熱器8，且於靠近後端部設置有向加熱汽缸5內供給樹脂材料之料斗。於圖1中未示出料斗。螺桿6可藉由未圖示之驅動機構沿旋轉方向驅動，並可沿軸向驅動，於軸向驅動時，既可藉由螺桿6之速度進行控制，又可藉由驅動力進行控制。鎖模裝置3亦如先前周知般，包括：固定盤10；相對於該固定盤10而進行模開閉之可動盤11；鎖模罩12；貫通可動盤11而連結固定盤10與鎖模罩12之複數根連桿13、13、...；及設置於固定盤10與鎖模罩12之間之肘節機構15。於鎖模罩12中設置有包括滾珠螺桿16、與該滾珠螺桿16螺合之滾珠螺母17、以及用以驅動該滾珠螺母17之既定齒輪及伺服馬達18的驅動機構，可藉由 該驅動機構驅動肘節機構15進行模開閉。

於此種鎖模裝置3中，本實施形態之固定側模具20及可動側模具21分別安裝於固定盤10及可動盤11。該等模具20、21係用以形成導光板之模具，於固定側模具20形成有凹部，於可動側模具21形成有對應於該凹部之核心。當相對於固定側模具20關閉可動側模具21時，核心插入至凹部而形成導光板成形用模腔，當將模具20、21設為微打開之狀態時，模腔之間隙即厚度將根據模打開量而變大。於可動側模具21上部與固定側模具20呈對向之面嵌入有油壓缸22。該油壓缸22之活塞桿23於模具20、21微打開之狀態下抵接至固定側模具20。於本實施形態中，係以精度良好地維持模具20、21之平行度之方式驅動油壓缸22。藉此可使模具20、21不倒地進行鎖定。

於鎖模裝置3之固定盤10開設有供射出噴嘴7插入之穿孔24。射出裝置2係自固定盤10之背面插入，且射出噴嘴7係與固定側模具20之澆口接觸。圖1中雖未示出，於本實施形態之電動射出成形機1中亦設置有控制器，且各裝置係藉由控制器控制。

一面參照圖2、圖3，一面對藉由電動射出成形機1成形導光板之第1實施形態之成形方法進行說明。

於射出裝置2中，藉由帶式加熱器8、8、...對加熱汽缸5進行加熱，並使螺桿6旋轉而自料斗供給樹脂材料。如此一 來，藉由帶式加熱器8、8、...所產生之熱及螺桿6之旋轉之切斷所產生之熱而熔融樹脂材料，並於加熱汽缸5之前端部進行測量。於螺桿6藉由所測量之熔融樹脂而僅後退既定長度之後完成測量(步驟S1)。

驅動鎖模裝置3而沿模關閉方向驅動模具20、21。並且將模具20、21設為微打開之狀態(步驟S2)。由於模具20、21未關閉，故而如圖3之圖表所示，鎖模力28為相對較低之值41。沿軸向驅動螺桿6而開始射出步驟(步驟S3)。螺桿6於射出步驟中係藉由其速度即螺桿速度而控制。螺桿速度之指令即速度指令27係基於螺桿6之位置而設定。即，基於螺桿位置而控制。於射出開始後之熔融樹脂到達澆口為止之期間，亦即，於螺桿6之位置處於開始位置30至位置31之期間，速度指令27係設定為低速38。因此，熔融樹脂以低速射出。熔融樹脂於到達澆口之後，按照設定為中速39之速度指令27以中速射出。射出壓力26自射出步驟開始起緩慢升高，而鎖模力28幾乎維持為固定值41。此時，於模具20、21之模腔內雖填充有熔融樹脂，但如圖1所示，為注量不足狀態。

於螺桿6到達既定之位置32之後開始壓縮步驟(步驟S4)。即，驅動鎖模裝置3而緩慢關閉模。藉此壓縮模腔內之熔融樹脂並使其擴散。鎖模力28上升。再者，於本實施形態中，在螺桿6到達位置32之後，速度指令27係設定為 高速40，從而以高速射出熔融樹脂。亦即，於壓縮步驟開始後亦繼續射出。於螺桿6到達保壓切換位置33之後結束射出步驟(步驟S5)。亦即，將螺桿6之速度指令27設定為零而停止射出熔融樹脂從而結束射出步驟。然後基於自射出步驟結束後起之經過時間而控制螺桿6。即轉至時間控制。

射出步驟結束後，於壓縮步驟之實施過程中在較短之時間內以既定之速度使螺桿6後退。即實施降壓步驟(步驟S6)。於熔融樹脂在壓縮步驟中於模腔內擴散時，中心部即澆口附近之熔融樹脂較周圍而成為高壓，壓力分佈產生有明顯之偏差，但藉由該降壓步驟而澆口附近之熔融樹脂之壓力降低。藉此緩和熔融樹脂之壓力分佈之不均勻。於圖3之圖表中，如符號43所示，係表示射出壓力26急劇降低之情況。繼降壓步驟之結束而壓縮步驟結束(步驟S7)。即鎖模完成，鎖模力28達到最大值42。熔融樹脂成為已填充至模腔之各個角落之狀態。於降壓步驟結束後，或者於壓縮步驟結束後，開始保壓步驟(步驟S8)。亦即，於模腔內之熔融樹脂冷卻時，以既定之背壓驅動螺桿6而施加既定之樹脂壓力44以防止凹痕。經過既定時間34而以某種程度冷卻熔融樹脂之後，如符號45所示般降低熔融樹脂之壓力。於經過冷卻時間35而樹脂固化冷卻之後結束保壓步驟。

通常，於保壓步驟中，係以控制螺桿6之驅動力而達到所需之樹脂壓力44之方式進行壓力控制。亦即，對驅動螺桿 6之伺服馬達實施扭矩控制。由於在藉由降壓步驟之螺桿6之後退而返回至加熱汽缸5內之樹脂量較為合適之情形時，於保壓步驟中迅速地達到作為目標之樹脂壓力，因此不存在問題。然而，於降壓步驟中返回至加熱汽缸5內之樹脂量較多之情形時，當以某種程度沿軸向驅動螺桿6而熔融樹脂未壓入至模腔內時，樹脂壓力不會升高。於該情形時若僅藉由壓力控制而驅動螺桿6，則應答性變差，從而至獲得所需之樹脂壓力為止將耗費時間，且影響成形品之品質。利用圖4說明可避免該現象之第2實施形態之成形方法。圖4係沿橫軸方向放大圖3之圖表中由符號A所表示之區間而得之圖表。第2實施形態之成形方法與已說明之第1實施形態之成形方法僅於保壓步驟方面不同。因此僅說明保壓步驟。於第2實施形態之成形方法中，在開始保壓步驟時，對螺桿6以已設定之短時間進行速度控制。於圖4中，如符號47所示般設定螺桿6之速度指令27'。以螺桿6達成所設定之目標速度之方式軸向驅動螺桿6，將樹脂壓力於極短之時間內升高。然後，將螺桿6之驅動轉至壓力控制。如此一來，可於短時間內獲得所需之樹脂壓力44。

本實施形態之成形方法亦可於其他射出成形機中實施。例如，亦可於油壓式射出成形機中實施，並且即便射出裝置包括加熱汽缸及於該加熱汽缸內沿軸向驅動之柱塞亦可同樣地實施。並且本實施形態之成形方法亦可作各種變形。例 如，於本實施形態中係說明於射出步驟結束之前開始壓縮步驟，但亦可於射出步驟完成之後開始壓縮步驟。並且於射出步驟中速度指令係設定為3級，於保壓步驟中樹脂壓力係設定為2級，然而其等亦可分別僅設定為1級，並且進而亦可設定為多級。

1‧‧‧電動射出成形機

2‧‧‧射出裝置

3‧‧‧鎖模裝置

5‧‧‧加熱汽缸

6‧‧‧螺桿

7‧‧‧射出噴嘴

8‧‧‧帶式加熱器

10‧‧‧固定盤

11‧‧‧可動盤

12‧‧‧鎖模罩

13‧‧‧連桿

15‧‧‧肘節機構

16‧‧‧滾珠螺桿

17‧‧‧滾珠螺母

18‧‧‧伺服馬達

20‧‧‧固定側模具

21‧‧‧可動側模具

22‧‧‧油壓缸

23‧‧‧活塞桿

24‧‧‧穿孔

A‧‧‧區間

圖1係示意性地表示本發明之實施形態之電動射出成形機之圖。

圖2係說明本發明之實施形態之成形方法之流程圖。

圖3係表示實施本發明之實施形態之成形方法時的螺桿速度、射出壓力及鎖模力等之變化之圖表。

圖4係說明本發明之第2實施形態之成形方法之圖表，且係表示既定之步驟中之螺桿速度、射出壓力及鎖模力等之變化之圖表。

圖5係表示實施習知之射出壓縮方法時的螺桿速度、射出壓力及鎖模力等之變化之圖表。

Claims (3)

1. 一種薄壁成形品之成形方法，其係使用包括加熱汽缸及設置為可於該加熱汽缸內沿軸向驅動之螺桿或柱塞之射出裝置而成形薄壁成形品者，上述成形方法係包括：射出步驟，其係將模具設為以既定量打開之狀態而沿軸向驅動上述螺桿或柱塞，從而向該模具之模腔內射出熔融樹脂；壓縮步驟，其係鎖定上述模具而壓縮上述射出之熔融樹脂；降壓步驟，其係於上述壓縮步驟同時進行，且以既定時間使上述螺桿或上述柱塞後退，而使上述模腔內之熔融樹脂之樹脂壓力降低；及保壓步驟，其係於上述降壓步驟之後向上述螺桿或上述柱塞施加軸向驅動力，從而向熔融樹脂施加既定之樹脂壓力；當於上述保壓步驟中沿軸向驅動上述螺桿或上述柱塞時，自步驟開始，以既定時間達到目標速度之方式進行速度控制，然後以達到目標樹脂壓力之方式進行壓力控制。
2. 如申請專利範圍第1項之薄壁成形品之成形方法，其中，上述壓縮步驟係於上述射出步驟結束之前開始。
3. 如申請專利範圍第1或2項之薄壁成形品之成形方法，其中，上述降壓步驟係基於自上述射出步驟結束後起之經過時 間，而控制上述螺桿或上述柱塞的時間控制。