WO2007034815A1

WO2007034815A1 - 金型、金型温度調整方法、金型温度調整装置、射出成形方法、射出成形機、及び熱可塑性樹脂シート

Info

Publication number: WO2007034815A1
Application number: PCT/JP2006/318600
Authority: WO
Inventors: Masahiro Bessho; Tetsuo Uwaji; Osamu Muranaka; Satoshi Miyagawa; Naoki Toda; Yoshinori Watanabe
Original assignee: Mitsubishi Heavy Industries, Ltd.; Mitsubishi Heavy Industries Plastic Technology Co., Ltd.
Priority date: 2005-09-21
Filing date: 2006-09-20
Publication date: 2007-03-29
Also published as: TWI322757B; JPWO2007034815A1; KR20080047407A; JP4865719B2; KR100976292B1; EP1950020A4; EP1950020A1; EP1950020B1; TW200722267A; CN101287580B; CN101287580A

Description

明細書

金型、金型温度調整方法、金型温度調整装置、射出成形方法、射出成形機、及び熱可塑性樹脂シート

技術分野

[0001] 本発明は、導光板、拡散板等の片面全面に多数の精細な凹凸模様を形成する熱可塑性榭脂のシートを成形する射出成形機の成形用金型に関し、特に、射出成形時に樹脂のガラス転移点温度を超える金型キヤビティ温度を一定時間維持できるような熱伝導性を有する材質の金型を選択することにより成形品表面の転写性を高め、成形品は固化後、直ぐに取出して成形サイクルを速めるようにした金型、金型温度調整方法、金型温度調整装置、射出成形方法、射出成形機、及び熱可塑性榭脂シ一トに関するものである。

背景技術

[0002] 射出成形機の榭脂充填工程において、低温の金型内で榭脂を急速に固化すると、成形品の表面が粗となり、金型面の転写が不十分となる。これを避けるため、充填前に金型を暖め、榭脂充填後は、金型内の熱媒体通路に冷媒液を通して成形品を速やかに冷却して成形工程のサイクル時間を短縮するような成形方法が提案されている。このような成形方法について、特許文献 1に提示された従来例は、片面の全面に細か!/、凹凸模様が浮き出して、る薄、シート状の液晶ディスプレイ用導光板を成形する方法で、以下にその概略を説明する。

[0003] 対角寸法が 14インチ以上の導光板を成形するための金型のキヤビティ面を、榭脂材料の流動性の良、ガラス転移点温度以上に加熱して置き、そのキヤビティ内に溶融榭脂を 15cm³Zsec以下のゆっくりした射出速度で充填し、充填後、金型のキヤビティ面をガラス転移点温度以下に低下させて成形品を固化させ、金型を開いて成形品を取り出す射出成形機による成形方法である。

[0004] また、このような成形方法で用いられる金型のキヤビティ面を形成する部分の材料はキヤビティ面の加熱速度、冷却速度を上げて成形サイクル時間を短縮するために、ベリリウム銅等の熱伝導性の優れた材料が好ま、とされて、る。 [0005] また、金型温度を短時間で正確に制御し、成形サイクルを短縮するとともに、成形品のパターン転写精度を向上しょうとする課題に対して、高温熱媒体の供給装置とその高温熱媒体の金型への供給手段、中温熱媒体の供給装置とその中温熱媒体の金型への供給手段及び低温熱媒体の供給装置とその低温熱媒体の金型への供給手段を有する射出成形用金型、並びに、溶融榭脂を射出する前に金型内の熱媒体通路に高温熱媒体を供給して金型を昇温したのち、供給する熱媒体を中温熱媒体に切換えて金型温度を略一定に保ち、溶融榭脂を射出した後に金型内の熱媒体通路に低温熱媒体を供給して金型を冷却する射出成形品の製造方法が提案されている。（特許文献 2)

特許文献 1 :特許第 3601463号公報（図 2)

特許文献 2：特開 2004— 322597号公報（図 1)

発明の開示

発明が解決しょうとする課題

[0006] 従来例の特許文献 1に示したような、金型のキヤビティ面を、榭脂材料の流動性の良いガラス転移点温度以上に加熱して置き、キヤビティ内に溶融榭脂を低射出速度で充填し、金型を冷却して成形品を取出す成形方法は、成形品の表面の精細再現性は良好であるが、成形サイクルが長時間となるので、生産性が良くない問題点がある。

[0007] また、従来例の特許文献 2に示すような射出成形品の製造方法は、高温、中温、低温の 3系統の熱媒体を供給するために 3系統の温度調整装置と熱媒体供給手段、熱媒体回収タンク等を必要とし装置が多く制御手段も複雑になる。また、射出と榭脂の保圧工程で溶融樹脂が持ち込む熱量による昇温を抑えて金型の温度を中温に保つため中温熱媒体は長時間供給を続ける必要があり、また、実施例によれば成形品冷却にも長時間を要しているので、成形サイクル時間は相当に長くなり、各熱媒体の回流量も多く消費する熱エネルギーも多、ように思われる。

[0008] 本発明は、金型のキヤビティ面を構成する材料を選択し、溶融樹脂の保有する熱量をキヤビティ面の加熱に利用すると同時に、保圧工程、冷却工程における熱媒体の供給量の効率ィ匕を図って熱エネルギーを節約しながら、成形品の表面の精細再現性の保持と、成形サイクルの短縮化ができるような金型、金型温度調整方法、金型温度調整装置、射出成形方法、射出成形機、及び熱可塑性榭脂シートを提供することを目的としている。

課題を解決するための手段

[0009] 本発明は、以下の各手段を以て課題の解決を図る。

[0010] (1) 第 1の手段の金型は、固定側金型、可動側金型とも、母型内に取付けられ開放側にキヤビティ面を形成し、キヤビティ面から一定距離位置に複数の熱媒体通路が穿孔してあり、熱伝導率が 20〜40WZ (m · K)の金属からなる厚さ 15〜30mmの矩形板状の入れ子と、母型と入れ子の間に挟設した熱伝導率が 5WZ (m'K)以下の断熱板と、入れ子の反キヤビティ面の両端に入れ子の熱媒体通路に通じるよう〖こ取付けられた一対の熱媒体マ二ホールドと、入れ子の 4縁端を押さえて母型に固定する複数の押さえ部材とにより構成されたことを特徴とする。

[0011] (2) 第 2の手段の金型は、上記第 1の手段の金型において、前記入れ子の材質力 Sステンレス鋼で、前記断熱板がガラス繊維補強の耐熱性榭脂又はセラミックスであることを特徴とする。

[0012] (3) 第 3の手段の金型温度調整装置は、上記第 1の手段の金型と、熱媒体を成形品榭脂のガラス転移点温度近くの設定温度に調整する中温度調整手段と、熱媒体を設定低温に調整する低温度調整手段とを備え、上記中温度調整手段で温度調整された熱媒体と上記低温度調整手段で温度調整された熱媒体とを選択的に切換えて入れ子の熱媒体通路に供給することにより入れ子の温度制御を行うようにした金型温度調整装置にお!、て、固定側金型及び可動側金型のそれぞれの入れ子温度を検出する複数の入れ子温度検出手段と、中温熱媒体温度、低温熱媒体温度、溶融榭脂の充填を開始する入れ子温度、低温熱媒体の供給を停止し同媒体の封止を開始する入れ子温度、充填樹脂の冷却を完了し型開を開始する入れ子温度をそれぞれ設定する入れ子温度設定手段と、入れ子温度が各設定温度になるように制御する入れ子温度制御手段と、保圧限度時間を設定するタイマーと、保圧開始後熱媒体出口を開き低温熱媒体を入れ子へ供給するまでの時間を設定するタイマーと、入れ子への低温熱媒体封止から封止解除、中温熱媒体供給までの時間を設定するタイマ一と、上記の各設定値を成形工程に対する入れ子温度曲線に画面表示し、画面を切換えて実成形工程における入れ子の温度の実測値を設定値と併記、又は、単独で表示することができるような表示手段を備えたことを特徴とする。

[0013] (4) 第 4の手段の射出成形方法は、上記第 3の手段の金型温度調整装置を用い、溶融榭脂充填前に金型の入れ子を加熱し、榭脂充填後、前記入れ子を冷却する射出成形方法において、榭脂のガラス転移点温度を Tgとしたとき、入れ子に Tgとほぼ同一温度の中温熱媒体を供給し、充填工程を開始する入れ子温度 Tを Tg— 5°C

H

〜Tg— 10°Cとし、入れ子温度が T に到達した時点で中温熱媒体の供給を停止し、

Η

熱媒体出口を閉じ、入れ子内に中温熱媒体を封入したままの状態で成形機の射出を開始して溶融榭脂を充填し、溶融樹脂の熱量により温度 T =Tg〜Tg+ 10°Cまで

S

昇温した入れ子の温度を維持し、保圧開始時力設定された時間後、熱媒体出口を開き、低温熱媒体を入れ子へ供給しながら入れ子内の熱媒体通路に貯溜してヽる中温熱媒体を排出し、低温熱媒体の供給を続行して入れ子の冷却工程を進め、保圧限度時間後、又は、金型温度が Tg以下になったとき樹脂の保圧を解除し、入れ子温度 T =Tg— 5°C〜Tg— 15°Cに到達後、低温熱媒体の入れ子への供給を停止

M

すると同時に熱媒体出口を閉じることにより入れ子内に低温熱媒体を封入し、徐冷を行い、入れ子温度が成形品の熱変形温度 T以下になったとき、型開して成形品を取

し

出し後、中温熱媒体に切換え、熱媒体出口を開いて入れ子から低温熱媒体を排出し、充填工程を開始する入れ子温度 T に向かって昇温することを特徴とする。

H

[0014] (5) 第 5の手段の熱可塑性榭脂シートは、上記第 1の金型を用い、上記第 4に記載する射出成形方法で製造された、金型キヤビティ面上のプリズムの平均高さに対する成形品の面上のプリズムの平均高さが 90%以上転写されていることを特徴とする。

[0015] (6) 第 6の手段の金型温度調整方法は、上記第 3の手段の金型温度調整装置を用い、上記第 4の手段の射出成形方法による成形工程の実測金型入れ子温度を射出工程 1サイクル毎に射出成形機の表示手段の画面に表示し、射出成形機による榭脂の成形条件が最適となり、成形サイクルの時間が最短となるように、中温熱媒体温度 (T )、低温熱媒体温度 (T )、充填開始金型入れ子温度 (T )、及び、低温熱媒体の供給停止温度 (τ )、型開開始の入れ子温度 (Τ )の設定値を調整し、射出

M L

工程時金型入れ子温度を監視するようにしたことを特徴とする。

[0016] (7) 第 7の手段の射出成形機は、上記第 3の手段の金型温度調整装置を有する射出成形機に備えられた射出充填工程条件の設定画面と、上記の金型温度調整装置の表示手段の画面が、同じ画面上で切換え表示可能であることを特徴とする。

[0017] (8) 第 8の手段の金型は、上記第 1又は第 2の手段の金型において、キヤビティ表面力も熱媒体通路の中心までの距離 cが入れ子厚さ tに対して、 c/t≥0. 58、熱媒体通路の間隔ピッチ pに対して pZc≤ 1. 1となることを特徴とする。

[0018] (9) 第 9の手段の金型は、上記第 1、第 2又は第 8の手段の金型において、熱媒体通路がマ-ホールドと通じる位置において、熱媒体通路の内径を dとしたとき、熱媒体通路の閉止端部までの深さ fはマ-ホールドとの連通孔縁より 3d以下であることを特徴とする。

[0019] (10) 第 10の手段の金型は、上記第 1、第 2、第 8又は第 9の手段の金型において、入れ子の熱媒体通路と溶融榭脂用ゲートブッシュピンが干渉する位置に当たるゲートブッシュピン側面に溝を設けて熱媒体通路に狭窄部が生じないようにしたことを特徴とする。

[0020] (11) 第 11の手段の金型は、上記第 1、第 2、第 8又は第 9の手段の金型において、入れ子の熱媒体通路と溶融榭脂用ゲートブッシュピンが干渉する位置に当たるゲートブッシュピン側面に中心軸に対して同心円状の溝を設けてゲートブッシュピンを迂回する熱媒体迂回路を形成するようにしたことを特徴とする。

[0021] (12) 第 12の手段の金型は、上記第 1、第 2、第 8又は第 9の手段の金型において、入れ子の熱媒体通路と溶融榭脂用ゲートブッシュピンが干渉する位置に当たるゲートブッシュピンが嵌合する入れ子を貫通する入れ子孔の内側面に中心軸に対して同心円状の溝を設けてゲートブッシュピンを迂回する熱媒体迂回路を形成するようにしたことを特徴とする。

[0022] (13) 第 13の手段の金型は、上記第 1、第 2、第 8又は第 9の手段の金型において、入れ子の熱媒体通路と溶融榭脂用ゲートブッシュピンが干渉する位置に当たるゲートブッシュピン側面に中心軸に対して同心円状の溝を設けるとともに、該ゲートブッシュピンが嵌合する入れ子を貫通する入れ子孔の内側面にも中心軸に対して同心円状の溝を設けて、該ゲートブッシュピンと該入れ子孔を嵌合したときに両者の溝がゲートブッシュピンを迂回する熱媒体迂回路を形成するようにしたことを特徴とする。

[0023] (14) 第 14の手段の金型は、上記第 1、第 2、第 8又は第 9の手段の金型において、入れ子の熱媒体通路と溶融榭脂用ゲートブッシュピンが干渉する位置に当たるゲートブッシュピン側面を大径と小径の異なる外径で段差を形成し、該ゲートブッシュピンが嵌合する入れ子を貫通する入れ子孔の内側面にも対応する大径と小径の異なる内径で段差を形成し、該ゲートブッシュピンと該入れ子孔を嵌合したときに両者の段差の位置の差によって周回する空間が形成され、該空間がゲートブッシュピンを迂回する熱媒体迂回路を形成するようにしたことを特徴とする。

[0024] (15) 第 15の手段の金型は、上記第 11、第 12、第 13又は第 14の手段の金型にお!、て、入れ子の熱媒体通路と溶融榭脂用ゲートブッシュピンが干渉する位置に配置されたゲートブッシュピンの上流側近傍および下流側近傍の入れ子を貫通する熱媒体通路には、該熱媒体通路を横断連通する横断熱媒体通路が設けられたことを特徴とする。

[0025] (16) 第 16の手段の金型は、上記第 1、第 2、第 8又は第 9の手段の金型において、入れ子の熱媒体通路と溶融榭脂用ゲートブッシュピンが干渉する位置に当たるゲートブッシュピン側面に中心軸に対して上記熱媒体通路の方向で互いに向き合う位置に上記熱媒体通路と略直交する方向の溝を設けるとともに、該溝に略直交してゲートブッシュピンを貫通し上記向き合う位置の溝を連通する熱媒体連通路を設けてゲートブッシュピンを迂回する熱媒体迂回路を形成するようにしたことを特徴とする。発明の効果

[0026] 請求項 1に係る発明は、成形機の金型に上記第 1の手段を採用し、金型の母型との間に断熱板を挟んで入れ子を取付け、その入れ子にはキヤビティ面力やや離れて複数の熱媒体通路が明けてあり、熱伝導率が良いとは言えない金属力なる入れ子であるので、高温の溶融樹脂の熱量が入れ子に伝達されるとき、入れ子や入れ子の熱媒体通路内を流れる熱媒体に直ぐにその熱量が吸収されることなぐまた、熱量が入れ子力母型に移動することもなぐ熱が入れ子全体にむら無く拡散しながら、入れ子の温度をガラス転移点温度より少し高、適温に上昇させるので、入れ子のキャビティ面に刻まれた模様を成形品に容易に転写することができる。（実施例 # 1、実施例 # 2参照）

請求項 2に係る発明は、金型に上記第 2の手段を採用しているので、入れ子の材質は普遍的なステンレスで、断熱材も普遍的な耐熱複合材であり、入手容易で高価でない。

[0027] 請求項 3に係る発明は、上記第 3の手段の金型温度調整装置で、上記第 1、第 2の手段の金型入れ子温度を最適制御して、成形品に精細な凹凸模様の転写と成形品の生産性に好適な構成となって、る。

[0028] 請求項 4に係る発明は、上記第 4の手段の射出成形方法であり、入れ子温度を成形品榭脂のガラス転移点温度よりやや低い温度において溶融榭脂を射出し、同時に熱媒体を入れ子内に封入し、保圧工程に移り、榭脂からの放熱で入れ子が榭脂のガラス転移点温度より少し高い温度を保持し、成形品に精細な凹凸模様を転写するに最適な温度条件 (入れ子の位置の相違による温度むらも避けることができる）を整えることができ、また、冷却工程では、低温媒体を供給して金型の入れ子を冷却し、その冷却の途中で低温熱媒体を入れ子内に封入して冷却を徐々に進行させ、成形品の熱変形温度以下の温度で型開、成形品取出しを行うので、中温熱媒体、低温熱媒体の熱エネルギー損失が少ない。（実施例 # 1、実施例 # 2、実施例 # 4参照）請求項 5に係る発明は、上記第 5の手段の熱可塑性榭脂シートであるが、上記第 3 の手段の装置を使用し、上記第 4の手段の射出成形方法を用いているので、転写精度が高い成形品が生産性良く得られる。（実施例 # 1、実施例 # 2参照）

請求項 6に係る発明は、上記第 6の手段の金型温度調整方法において、射出成形機の画像表示手段に、成形工程に並行してそれぞれの温度条件を表示するもので、各工程における入れ子の温度の設定と監視をすることが容易である。

[0029] 請求項 7に係る発明は、上記第 7の手段の射出成形機の画像表示手段に、射出充填工程条件の設定画面と、金型温度調整装置の表示手段の画面が、同じ画面上で切換え表示可能であり、使い勝手が良好である。

[0030] 請求項 8に係わる発明は、上記第 8の手段の金型の入れ子のキヤビティ面に温度むらが無、ようにする熱媒体通路の最適の位置を示したものである。（実施例 # 3参照）

請求項 9に係る発明は、上記第 9の手段の金型であり、上記第 1、第 2又は第 8の手段の金型において、熱媒体通路の閉止端部までの深さを熱媒体の流れが停滞することない深さにすることにより、熱媒体からの熱伝導の不均一を避け、入れ子の温度むらを無くす効果がある。

[0031] 請求項 10に係る発明は、上記第 10の手段の金型であり、上記第 1、第 2、第 8又は第 9の手段の金型において、入れ子の熱媒体通路のピッチが狭いときでも、熱媒体通路に狭窄部を無くすことができ、熱媒体の流れがスムーズで熱伝達のむらを無くし、入れ子のキヤビティ面の温度均一化に効果がある。

[0032] 請求項 11に係る発明は、上記第 11の手段の金型であり、上記第 1、第 2、第 8又は第 9の手段の金型において、入れ子の熱媒体通路と溶融榭脂用ゲートブッシュピンが干渉する位置に当たるゲートブッシュピン側面に中心軸に対して同心円状の溝を設けてゲートブッシュピンを迂回する熱媒体迂回路を形成するようにしている。

[0033] そのため、請求項 1、請求項 2、請求項 8又は請求項 9の効果にカ卩え、ゲートブッシュピンにお、て、ホットランナーのノズルにバルブ機能を備えたバルブゲート付ダイレタトゲートを構成するゲートブッシュピンは構造上太径とならざるを得ず、熱媒体通路のピッチの狭い入れ子にバルブゲート付ダイレクトゲートを構成するゲートブッシュピンを用いる場合、両者が干渉し、ゲートブッシュピンが熱媒体通路の障害となるが、熱媒体通路の迂回路を設けて、入れ子の熱媒体通路に及ぶ影響、すなわちゲートブッシュピンによる熱媒体通路の管路抵抗の増大を低減することにより熱媒体通路の流量の偏差を低減し、入れ子の温度均一性を維持する効果がある（以上は請求項 1

1から請求項 16の共通の効果)。

[0034] そして特に、ゲートブッシュピンと溝の接触面積が大き!/、ので、ゲートブッシュピンに対する温調効果が増大するとともに組み付けの向きを任意にできる効果がある。

[0035] 請求項 12に係る発明は、上記第 12の手段の金型であり、上記第 1、第 2、第 8又は第 9の手段の金型において、請求項 1、請求項 2、請求項 8又は請求項 9の効果に加え、ゲートブッシュピンにおいて、上記の共通の効果のほか、特に、ゲートブッシュピン径を低減できるとともに組み付けの向きを任意にできる効果がある。

[0036] 請求項 13に係る発明は、上記第 13の手段の金型であり、上記第 1、第 2、第 8又は第 9の手段の金型において、請求項 1、請求項 2、請求項 8又は請求項 9の効果に加え、ゲートブッシュピンにおいて、上記の共通の効果のほか、

特に、熱媒体迂回路の断面積を広くとれるので迂回の抵抗を減らし、入れ子の温度均一性を向上するとともに組み付けの向きを任意にできる効果がある。

[0037] 請求項 14に係る発明は、上記第 14の手段の金型であり、上記第 1、第 2、第 8又は第 9の手段の金型において、請求項 1、請求項 2、請求項 8又は請求項 9の効果に加え、ゲートブッシュピンにおいて、上記の共通の効果のほか、

特に、熱媒体迂回路の断面積を広くとれるので迂回の抵抗を減らし、入れ子の温度均一性を向上する、また、熱媒体迂回路の加工が容易になるとともに組み付けの向きを任意にできる効果がある。

[0038] 請求項 15に係る発明は、上記第 15の手段の金型であり、上記第 11、第 12、第 13 又は第 14の手段の金型において、請求項 11、請求項 12、請求項 13又は請求項 14 の効果に加え、ゲートブッシュピンにおいて、

特に、熱媒体迂回路の断面積を広くとれるので迂回の抵抗を減らし、入れ子の温度均一性を向上する。また、迂回路の加工が容易になるとともに組み付けの向きを任意にできる効果がある。

[0039] 請求項 16に係る発明は、上記第 16の手段の金型であり、上記第 1、第 2、第 8又は第 9の手段の金型において、請求項 1、請求項 2、請求項 8又は請求項 9の効果に加え、ゲートブッシュピンにおいて、上記の共通の効果のほか、

特に、ゲートブッシュピンにおけるマ-ホールドとなる溝の空間を広く取れるので流量分布改善の効果がある。

図面の簡単な説明

[0040] [図 1]本発明の実施の形態の固定側金型と可動側金型にそれぞれ金型の入れ子を取付けた側面断面図と成形品を示す側面断面図である。

[図 2]図 1の成形品の C部拡大図である。圆 3]固定側金型の入れ子単体をキヤビティ側力も見た正面図である。

[図 4]図 3の A— A断面を 90度右回転（時計回り）した断面図である。

[図 5]図 3の B— B断面を 90度右回転（時計回り）した断面図である。

[図 6]図 1の金型を取付けた射出成形機と金型温度調整装置を示す模式図である。

[図 7]本発明の金型温度制御方法にける各温調工程の入れ子温度を設定指示するための表示画面である。

[図 8]図 6の射出成形機と金型温度調整装置とを制御する制御系統を示すブロック図である。

圆 9]熱媒体通路の端部における熱媒体の進入流れを示す図 3の D— D断面相当図である。

圆 10]熱媒体通路の端部における熱媒体の排出流れを示す図 3の D— D断面相当図である。

[図 11]溶融榭脂射出直後 (a)及び溶融榭脂射出数秒後 (b)の入れ子の温度変化を説明する断面図である。

圆 12]本発明の金型温度制御方法に従って制御された実施例を示す金型の固定側入れ子と可動側入れ子の温度曲線の表示画面である。

圆 13]改良されたゲートブッシュピンの第 1実施形態を示し、 (a)はゲートブッシュピンの上面図、（b)は (a)中 E— E矢視による断面図である。

圆 14]改良されたゲートブッシュピンの第 2実施形態を示し、 (a)はゲートブッシュピンの上面図、（b)は (a)中 F— F矢視による断面図である。

圆 15]改良されたゲートブッシュピンの第 3実施形態を示し、 (a)はゲートブッシュピンの上面図、（b)は (a)中 G— G矢視による断面図である。

圆 16]改良されたゲートブッシュピンの第 4実施形態を示し、 (a)はゲートブッシュピンの上面図、（b)は (a)中 H— H矢視による断面図である。

圆 17]改良されたゲートブッシュピンの第 5実施形態を示し、 (a)はゲートブッシュピンの上面図、（b)は (a)中 I I矢視による断面図である。

圆 18]改良されたゲートブッシュピンの第 6実施形態を示し、 (a)はゲートブッシュピンの上面図、（b)は (a)中 J -J矢視による断面図、（c)は (a)中 K— K矢視による断面図である。

符号の説明

1 射出成形機

4 固定側金型の母型

5 可動側金型の母型

14 ホットランナー

14a バノレブゲート付ダイレクトゲート

10 射出ユニット

20 射出成形機制御装置

23 低温水タンク

24 中温水タンク

25 回収タンク

26、 29 低温水ポンプ

28 中温水ポンプ

30 金型温度調整装置

38、 39 断熱板

2 押さえ部材（固定側）

3 押さえ部材（可動側） 5 金型温度制御部

6 画像表示手段

7 熱媒体温度設定手段

8 入れ子

8a 熱媒体通路

9 マ二ホールド

50 成形品

52、 53、 54、 55、 56、 57 開閉弁 58 入れ子

58a 熱媒体通路 63 低温水温度センサ

64 中温水温度センサ

65、 66 温度センサ

68 ゲートブッシュピン

101、 102、 103、 104、 105 106 熱媒体迂回路

168、 268、 368、 468、 568 668 ゲートブッシュピン

168a 溝

248 入れ子孔

248a 溝

348 入れ子孔

348a 溝

368a 溝

448 入れ子孔

448a 段差

468a 段差

505 横断熱媒体通路

548 入れ子孔

648 入れ子孔

668a 溝

668b 熱媒体通路

発明を実施するための最良の形態

[0042] 本発明の金型の入れ子の構成と、この入れ子を備えた金型 (入れ子)温度調整装置及び金型 (入れ子)温度調整方法の実施形態は、射出成形機の成形工程中に、固定側金型の入れ子、可動側金型の入れ子とも熱媒体に水を使用した例であり、以下、図に基づいて説明する。

[0043] 図 1は固定側金型と可動側金型にそれぞれ金型の入れ子を取付けた側面断面図と成形品を示す側面断面図、図 2は図 1の成形品の C部拡大図、図 3は固定側金型の入れ子単体をキヤビティ側力見た正面図、図 4は図 3の A— A断面を 90度右回転 (時計回り）した断面図、図 5は図 3の B— B断面を 90度右回転 (時計回り）した断面図、図 6は図 1の金型を取付けた射出成形機と金型温度調整装置を示す模式図である。

[0044] 図 7は本発明の金型温度制御方法において各成形工程における入れ子 48、 58の温度の設定値の表示画面例、図 8は図 6の射出成形機と金型温度調整装置とを制御する制御系統を示すブロック図、図 9は熱媒体通路の端部における熱媒体の進入流れを示す図 3の D— D断面相当図、図 10は熱媒体通路の端部における熱媒体の排出流れを示す図 3の D— D断面相当図、図 11は溶融榭脂射出直後と溶融榭脂射出数秒後の入れ子の温度変化を説明する断面図、図 12は固定側入れ子と可動側入れ子の温度を実測し、その温度曲線を並行表示した画面例である。

[0045] また、図 13から図 18は、本発明に係る改良されたゲートブッシュピンの説明図である。

[0046] 金型と入れ子の構成と作用を図 1〜図 5及び図 9〜図 12を用いて説明する。図 1は固定側金型と可動側金型が型開の位置に離れていて、間に成形品 50が置かれた状態で、上方力も見た水平の断面を示したものである。 48は固定側金型の母型 4に取付けられた入れ子 (「コアプレート」ともヽぅ）で、 58は固定側金型の母型 5に取付けられた入れ子である。

[0047] 固定側の入れ子 48はその 4端縁を 4個の押さえ部材 42により押さえられて母型 4に固定されるので、加熱冷却を反復することにより入れ子 48の長さと幅が伸縮しても押さえ部で逃げて歪を避けることができる。可動側の入れ子 58も同様に、その 4端縁を 4個の押さえ部材 43により押さえられて母型 5に固定されるので、加熱冷却の反復による入れ子 58の伸縮に対応して押さえ部で逃げることができる。

[0048] 入れ子 48、入れ子 58とも、母型内に取付けられたときの開放側がキヤビティの両面となり、固定側の入れ子 48の 4端縁を押さえる 4個の押さえ部材 42の突出部がキヤビティの端部を形成する。入れ子 48、入れ子 58とも熱伝導率が 20〜40WZ (m'K)の金属材料 (例えば、ステンレス鋼)からなり、キヤビティ面から一定距離位置に平行に等ピッチに複数の熱媒体通路（「温調配管」ともいう） 48a、 58aが穿孔してある厚さ 1 5〜30mmの矩形板状である。母型 4と入れ子 48の間、母型 5と入れ子 58の間には熱伝導率が 5WZ (m'K)以下の断熱板 38, 39 (材質は、例えば、ガラス繊維補強の耐熱性榭脂又はセラミックス）が夫々挟まれている。入れ子 48, 58の材質は普遍的なステンレスで、断熱板 38, 39も普遍的な耐熱複合材であり、いずれも入手容易で高価でない。

[0049] 入れ子 48、又は、入れ子 58のキヤビティ側の全面に、図 2に示す様にピッチ b = 20 〜100 μ m,高さ h= 10〜： LOO μ mのプリズム等の精細な凹凸模様を形成してある。母型 4に入れ子 48が、母型 5に入れ子 58が取付けられて型締され、溶融樹脂が充填されると、対角寸法が 17インチ以上の（厚さ 3mm以下の）薄、シート状の矩形の成形品 50、即ち、液晶ディスプレイ等に使われる導光板あるいは拡散板が成形される。プリズム等の精細な凹凸模様は、前述のように入れ子表面に直接形成するだけでなぐ金属薄板上に凹凸模様を形成して、その金属薄板をキヤビティ側に模様がくるよう入れ子 48または入れ子 58の表面に接して設置しても良い。成形品 50の片側面には、入れ子 48、又は、入れ子 58の凹凸模様が転写され、金型キヤビティ面上のプリズムの平均高さに対する成形品の面上のプリズムの平均高さが 90%以上転写されて、ることが必要な成形精度となって、る。

[0050] 入れ子 48、入れ子 58とも、両端の反キヤビティ側に一対のマ-ホールド 49、 49が取付けられ、入れ子 48、 58の熱媒体通路 48a、 58aに通じるように設置され、また、図 4に示すように、熱媒体通路 48a、 58aは、キヤビティ表面力熱媒体通路 48a、 58 aの中心までの距離 cが入れ子厚さ tに対して、 cZt≥0. 58、熱媒体通路 48a、 58a の間隔ピッチ Pに対して p/c≤ 1. 1となるように穿孔されて、る。

[0051] 入れ子 48、 58の反キヤビティ側面の両端に、熱媒体通路 48a、 58aへ熱媒体 (熱水、冷水）を供給する入側のマ-ホールド 49と出側のマ-ホールド 49が固設されている。入側のマ-ホールド 49の入口と、出側のマ-ホールド 49の出口を同じ側とし（図 3の矢印で示したように、熱媒体が供給される方向と排出される方向は逆になる）、熱媒体通路 48a、 58aはそれぞれ 2個毎につなぎ孔 48b、 58bで連通され、つなぎ孔 48b、 58bはマ-ホールド 49の連通孔 49aとシールパッキン 59で液シールされて、連通接続している。入れ子の熱媒体通路のピッチが狭いと、個々の熱媒体通路出入り口とマ-ホールドとをシールするシールリングを嵌め込む余地が無いが、上記の如く 2個の熱媒体通路を 1つのマ-ホールドの孔とシールリングで繋ぐようにしたことで、熱媒体通路のピッチを狭くすることが可能となった。

[0052] 図 9、図 10に示すように、人れ子 48, 58の熱媒体通路 48a、 58aとマ二ホーノレド 49 とが連通する位置において、熱媒体通路 48a、 58aの内径を dとしたとき、つなぎ孔 4 8bの縁より熱媒体通路 48a、 58aの閉止端部までの深さ fは、先頭矢印の流れ線で示したように、 f≤3dにすることにより、熱媒体の流れが入り側（図 9)、出る側（図 10) とも反流が本流にうまく合流して停滞することが無いので、入れ子 48、 58の温度分布の均一化を保守することができる。

[0053] 図 5に示す様に、固定側の入れ子 48には、固定側金型の母型 4に取付けられたホットランナー 14を通って送られてきた溶融樹脂が通るための複数のゲートブッシュピン 68が埋め込まれているが、入れ子 48に穿孔された熱媒体通路 48aは数量が多く通路間隔が狭いので、埋め込んであるゲートブッシュピン 68と同通路 48aが干渉する可能性がある。この部分の熱媒体通路 48aの間隔を広げることや、ゲートブッシュピン 68による同通路 48aに狭窄部を許容することは、入れ子 48の温度分布の均一化を乱す虞があるので、ゲートブッシュピン 68側面に溝 68aを設けて熱媒体通路 48a の間隔ピッチを広げずに狭窄部を避けるようにして、る。

[0054] 図 6により射出成形機 1の型締装置と射出ユニット 10と金型温度調整装置 30の構成について説明する。まず、型締装置の構成を説明する。基台 18に固定ダイプレート 2が固設され、固定ダイプレート 2に入れ子 48を備えた固定側金型の母型 4が取付けられ、母型 4に対向する入れ子 58を備えた可動側金型の母型 5は、基台 18に敷設されたガイドレール 19にガイドされ、リニアベアリングを介して固定ダイプレート 2に対向して移動する可動ダイプレート 3に取付けられている。可動ダイプレート 3の移動 (金型開閉移動）には油圧駆動の油圧シリンダ 22が用いられる。なお、油圧駆動に代えて電動ボールねじ等を採用してもょ、。

[0055] 固定ダイプレート 2に内蔵する複数の型締シリンダ 2a内で摺動するラム 16に直結し、片端部にねじ溝を有する複数のタイバー 15が可動ダイプレート 3の貫通孔を貫抜き、可動ダイプレート 3の反金型側に設置された複数の半割りナット 17がタイバー 15 のねじ溝 15aに係合してタイバー 15の弓 I張方向を固定拘束する。油圧切換弁 21は、射出成形機制御装置 20の指令により、油圧シリンダ 22、型締シリンダ 2aの駆動等の油圧を切換える役割を有して、る。

[0056] 固定側金型の母型 4の入れ子 48の熱媒体通路 48a及び可動側金型の母型 5の入れ子 58の熱媒体通路 58aは金型温度調整装置 30の熱媒体の出口、入口に連結されている。熱を早く伝達して金型キヤビティ面を急速に加熱冷却するため、熱媒体の切換え弁は入れ子 48、 58にできるだけ近い位置に配設してある。入れ子 48のキヤビティ面に接して、温度センサ 65が設置され、入れ子 58もキヤビティ面に接して、温度センサ 66が設置されている。各温度センサ 65、 66の検出した温度の信号は射出成形機制御装置 20の金型温度制御部 45に送られ、成形条件によって入れ子 48、 58 の温度を同一温度、又は、個別に温度制御をする。

[0057] 射出ユット 10は電動型である。射出動作時、固定側金型の母型 4の榭脂入り口に当接している射出ノズルを備えた射出シリンダ 6には、射出シリンダ 6と一体のフレーム 6aが設けられ、このフレーム 6aに射出シリンダ 6の中心線の両側に対称に、一対のサーボモータ 12、 12が取付けられ、サーボモータ 12、 12の出力軸にボールねじ軸 8、 8が直結される。射出スクリュ 7は移動フレーム 27に軸方向を拘束され、回転方向は自由に取付けられ、移動フレーム 27の中央に固設された射出スクリュ回転駆動モータ 13の出力軸に直結されて回転駆動され、射出シリンダ 6内の樹脂の回転送り出しと可塑ィ匕を行う。

[0058] 移動フレーム 27に対称に一対のボールねじナット 9、 9が取付けられ、このボールねじナット 9、 9にボールねじ軸 8、 8が螺合している。一対のサーボモータ 12、 12が同期回転駆動されることにより、射出スクリュ 7は射出シリンダ 6の中を軸方向に前後進して榭脂の射出動作を行う。

[0059] 射出ユニット 10は、固定側金型の母型 4と可動側金型の母型 5が型締され、入れ子 48と入れ子 58によって形成されたキヤビティの中に溶融榭脂を射出する。成形品が冷却固化した後は、可動側金型の母型 5は固定側金型の母型 4との型締結合を解き、移動用油圧シリンダ 22の作動により固定側金型の母型 4から離れて成形品を取出すようになっている。

[0060] 射出成形機制御装置 20は成形工程のプログラムに従って、油圧切換弁 21を切換えて射出成形機 1の各工程を受け持つそれぞれの油圧シリンダに作動油を送り、射出ユニット 10の射出駆動用のサーボモータ 12、 12に電流を送って射出スクリュ 7を前後進させ、射出スクリュ 7の射出スクリュ回転駆動モータ 13に電流を送って榭脂の可塑化を指示する。

[0061] 金型温度調整装置 30について説明する。低温水タンク 23は低温水を設定低温に調整する冷媒が循環する熱媒配管を内蔵する熱交換器である。低温水タンク 23に取付けられた低温水温度センサ 63が同タンク 23内の水温を検出し、その検出値の信号を受けた金型温度制御部 45が冷媒量を制御して水温を設定温度に維持する。低温水タンク 23に結合された送出側配管 31aと低温水配管 31bの間には、低温水ポンプ 26が設置され、低温水配管 3 lbと配管 31cの間には、低温水ポンプ 29が設置され、配管 31cと供給配管 31eとの間には開閉弁 52が設置され、供給配管 31eは入れ子 48の熱媒体通路 48aのマ-ホールド 49に連結されて!、る。

[0062] また、配管 31cと熱媒体通路 58aのマ-ホールド 49に連結される供給配管 32との間には、開閉弁 56が設置されている。入れ子 48からの戻り側配管 35aと入れ子 58 力もの戻り側配管 33は直接合流して配管 35cにつながり、配管 35cと低温水タンク 2 3に結合する配管との間に開閉弁 55、配管 35cと中温水タンク 24に結合する配管 3 5bとの間に開閉弁 54が設置されて、る。

[0063] 中温水タンク 24は中温水を設定中温に調整する熱媒が循環する熱媒配管を内蔵した熱交換器であり、中温水の温度を検出する中温水温度センサ 64が取付けられている。この中温水温度センサ 64が中温水タンク 24内の水温を検出し、その検出値の信号を受けた金型温度制御部 45が、中温水タンク 24の熱媒配管を通る熱媒量を制御して中温水温を設定温度に維持する。中温水タンク 24の中温水供給配管 41には中温水循環用の中温水ポンプ 28が設置され、同配管 41は開閉弁 57を介して供給配管 31eにつながり、入れ子 48の熱媒体通路 48aのマ-ホールド 49に通じている。

[0064] また、中温水供給配管 41は開閉弁 53を介して、入れ子 58の熱媒体通路 58aのマ二ホールド 49に連結する供給配管 32へつながれ、入れ子 58の熱媒体通路 58aからの戻り側配管 33は、ー且、入れ子 48の熱媒体通路 48aからの戻り配管 35aにつながり、再び配管 35b、 35cに分岐し、配管 35b内の戻り排水は開閉弁 54を経て中温水タンク 24へ戻され、配管 35c内の戻り排水は開閉弁 55を経て、低温水タンク 23へ戻される。開閉弁 52、 56が閉じ、開閉弁 57、 53が開いて中温水が入れ子 48、 58に供給されたときも、入れ子 48、 58からの排水は戻り側配管 35a、 33を経て、開閉弁 54 が開いたときは、配管 35bを経て中温水タンク 24へ戻り、開閉弁 55が開いたときは、配管 35cを経て低温水タンク 23へ戻る。

[0065] 開閉弁 52、 56を閉じ、開閉弁 53、 57を開き、中温水ポンプ 28を回すことにより、熱媒体通路 48a、 58aに中温水を流して入れ子 48、 58を加熱することができる。このとき、低温水ポンプ 26の回転を続け、低温水配管 31bを経て水圧調整弁 61を通すことにより高い設定水圧を維持するようにすれば、連結配管 36によりこの水圧が回収タンク 25を経て中温水タンク 24に伝えられるので、中温水の飽和蒸気圧を高め、中温水の温度を 100度以上に調整保持することができる。

[0066] また、中温水を熱媒体通路 48a、 58aへ満たしたまま、開閉弁 53、 57を閉じ、中温水ポンプ 28を止めて、中温水を入れ子 48、 58内へ封入して自然徐冷することができる。このとき、開閉弁 52、 56を開くことにより入れ子 48, 58の熱媒体通路 48a、 58a に低温水を還流して冷却することができる。

[0067] 配管 44により中温水タンク 24と連結している熱回収タンク 25は、入れ子 48, 58の熱媒体通路 48a、 58aの容積と中温水の供給配管 41、供給配管 41との連結部以降の供給配管 31e、 32、戻り側配管 33、 35a,中温水側に分岐した配管 35bの管内容積の合計より多い容積を有していて、上部に中温水タンク 24に連結する配管 44からの入り口を有し、下部に低温水タンク 23に通じる連結配管 36と結合する低温水入り口を有し、タンク内に収容された中温水と低温水の混合を抑制する手段を備えた縦円筒形の中温水と低温水のバランスタンクである。

[0068] 入れ子 48, 58の熱媒体通路 48a、 58aの熱媒体を中温水から低温水に切換えるとき、開閉弁 55は閉じたまま、開閉弁 54は開のままにして中温水を中温水タンク 24に回収し、入れ子 48、 58のキヤビティ面に設けてある温度センサ 65、 66により熱媒体の入れ替わり状態を監視し、熱媒体通路 48a、 58a内の中温水が低温水に置き換わつたときを温度センサ 65、 66が検知したとき、開閉弁 55を開き、開閉弁 54を閉じ、中温水の回収を止め、低温水を還流する。中温水タンク 24に回収された中温水の溢れた量は回収タンク 25に送られ、その回収タンク 25に送られた量の低温水が回収タンク 25から水圧調整弁 61を通して低温水タンク 23へ戻される。

[0069] 図 6に示すように、金型温度調整装置 30内の開閉弁 52〜57の開閉は、射出成形機制御装置 20に内蔵して成形機制御と連携する金型温度制御部 45によって制御される。また、図 8の制御系統を示すブロック図には、部品のブロックが接しているもの、及び、 2本線でつないでいるものは、機械的に内蔵又は当接していることを示し、太線は熱媒体配管によって結合するものを示し、細線は電気信号線及び動力電流配線を示している。なお、図 8の部品のブロック内に表示する名称は、機能的に表現して、るために、前述した名称と完全に一致して、な、箇所が含まれる。

[0070] 金型温度制御部 45は、制御処理ユニット (CPU)と、設定値、実測値、表示画像等を記憶する記憶手段、入出力回路等を内蔵している。また、作業者に画像が見える位置に、射出成形機制御装置 20の画像表示手段 (画像パネル) 46が設置され、成形機制御のみならず、画像切換操作により、金型温度制御部 45の制御に必要な各成形工程における入れ子 48、 58の温度の設定値、実測値等が表示される。画像表示手段 46の傍らに熱媒体温度の設定手段 47が設けられている。図 7は各成形工程における入れ子 48、 58の温度の設定値の表示画面例、また、図 12は固定側の入れ子 48と可動側の入れ子 58の温度を実測し、温度曲線を並行表示した画面例である

[0071] 入れ子 48、 58の温度をそれぞれ検出する温度センサ 65、 66の検出値は、金型温度制御部 45におヽて各工程にセットされた金型入れ子温度の設定値と比較され、入れ子温度が設定値と合致したとき射出成形機制御装置 20に次の成形工程への移動を指示し、又、金型温度調整装置 30に入れ子 48、 58に送る熱媒体の変更、或いは、加熱冷却工程変更のタイミングを決めるタイマーのセットを指示する。

[0072] 射出成形機の成形工程とこれに連携する金型温度調整装置 30の工程、作用について、以下に図 6、図 7と図 8を参照しながら説明する。型閉から型締の工程において、金型温度調整装置 30の開閉弁 53、 57、 54を開、開閉弁 52、 56、 55を閉として、中温水タンク 24の中温水を入れ子 48、 58へ供給する。榭脂のガラス転移点温度を Tgとしたとき、中温水タンク 24の中温水を Tgとほぼ同一温度に調整して入れ子 48、 58に供給し、入れ子 48、 58の温度センサ 65、 66が設定温度 T =Tg— 5°C〜Tg—

H

10°Cを検出したとき、溶融樹脂の充填を開始する。入れ子 48、 58の温度が T に到

H

達した時点で開閉弁 53、 57、 54を閉じ、中温熱媒体の供給を停止し、熱媒体出口を閉じ、入れ子 48, 58の熱媒体通路 48a、 58aに中温水を封入したままの状態で成形機の射出ユニット 10を射出動作させて溶融榭脂を入れ子 48、 58で形成されたキャビティ内に充填する。

[0073] 入れ子 48、 58の温度は充填された溶融樹脂の熱量により、温度 T =Tg〜Tg+ l

S

0°Cまで昇温し、保圧工程が始まる。中温水の封入を維持し、入れ子 48、 58の温度を自然に漸降させ、保圧開始時から設定された時間 (低温媒体切換タイマー S1で設定。）後、開閉弁 54を開き、開閉弁 52、 56を開き、低温水を入れ子 48、 58へ供給しながら入れ子 48, 58の熱媒体通路 48a、 58aに貯溜している中温水と配管内の中温水を排出して中温水タンク 24へ回収し、入れ子 48、 58内と配管内の中温水が回収されたとき、開閉弁 55を開き、開閉弁 54を閉じて低温熱媒体の供給を続行し、入れ子 48、 58の冷却工程を進める。

[0074] 保圧開始時から設定された時間 (保圧工程限度タイマー Sで設定。）後、又は、入

H

れ子 48、 58の温度センサ 65、 66が入れ子温度が Tg以下になったことを検出したとき、榭脂の保圧を完了する。次に温度センサ 65、 66力入れ子 48、 58の温度が低温熱媒供給停止、封入開始温度 T =Tg— 5°C〜Tg—15°Cに到達したことを検出し

M

たとき、開閉弁 52、 56を閉じて、入れ子 48、 58への低温水の供給を停止すると同時に、開閉弁 55を閉じて入れ子 48、 58内に低温水を封入し、徐冷を開始する。温度センサ 65、 66の検出温度が型開の起点となる入れ子温度、即ち熱変形温度 T以下

しになったとき、型開して成形品を取出し後、低温水封入開始後、設定された時間（中温媒体切換タイマー S2で設定。）後、開閉弁 53、 57を開いて中温水の供給に切換え、入れ子 48、 58及び供給、排水配管から低温熱媒体を排出し、低温水がほぼ回収されたタイミングで、開閉弁 54を開き、開閉弁 55を閉じて中温水の供給を続行し、入れ子 48、 58に次の充填成形サイクルを開始する入れ子温度 T に向力つて昇温

H

する。

[0075] このように、入れ子 48、 58の温度を成形品榭脂のガラス転移点温度 Tgよりやや低い温度において溶融榭脂を射出し、同時に熱媒体を入れ子内に封止し、保圧工程に移り、榭脂からの放熱で入れ子が榭脂のガラス転移点温度より少し高い温度を保持し、成形品に精細な凹凸模様を転写するに最適な温度条件 (入れ子の温度むらも避けることができる）を整えることができ、また、冷却工程では、低温媒体を供給して入れ子を冷却し、その冷却の途中で低温熱媒体を入れ子内に封入して冷却を徐々に進行させ、成形品の熱変形温度以下の温度（50〜60°C)で型開、成形品取出しを行うので、 COP (シクロォレフィンポリマー）榭脂のように Tg力 S100°Cと低ヽものに対して、中温熱媒体、低温熱媒体の熱エネルギー損失が少ない。

[0076] 金型の母型 4、 5との間に断熱板 38、 39を挟んで入れ子 48、 58を取付け、その入れ子 48、 58にはキヤビティ面からやや離れて複数の熱媒体通路 48a, 58aが明けてあり、熱伝導率が良ヽとは言えな！/、金属（熱伝導率が 20〜40WZ (m-K)のステンレス鋼)からなる入れ子であるので、高温の溶融樹脂から熱量が伝達するとき、熱媒体通路 48a、 58a内を流れる熱媒体に直ぐにその熱量が吸収されることなぐまた、入れ子 48、 58から母型 4, 5に熱量が移動することもなぐ入れ子 48、 58全体にむら無く拡散しながら、入れ子 48, 58の温度をガラス転移点温度より少し高い適温に上昇させるので、入れ子 48, 58のキヤビティ面に刻まれた模様を成形品に容易に転写することがでさる。

[0077] 図l lに熱伝導率が20〜40WZ (m·K)のステンレス鋼製の入れ子が予めT (T

H H

=Tg— 5°C〜Tg—10°C)に昇温され、射出充填直後に溶融榭脂により Tgを超え T

S

まで温度が上昇している状態を太い線 T1で示し、射出充填後 1〜2秒でも図 11一（b )に太い線 T1 'に示すように、入れ子温度は Tgを保っており、入れ子のキヤビティ面に形成された精細なパターン模様を精度よく転写することができる。一方、熱伝導率力 S40〜50WZ (m.K)の炭素鋼製の入れ子の場合は細い線 T2で示したように、射出充填直後は溶融榭脂により Tg近くまで温度が上がるが、溶融樹脂から与えられた熱量は入れ子に直ぐに吸収されるので、キヤビティ面の温度は急速に低下し、射出充填後 1〜2秒の間にキヤビティ面の温度 T2'は T付近まで低下して精度よい転写

H

の範囲力外れてしまうので、入れ子のキヤビティ面に形成された精細なパターン模様を精度よく転写することができない。 [0078] なお、上記したように、ホットランナー 14のゲートを構成する部品にゲートブッシュピン 68がある。ゲートブッシュピン 68は、金型側の入れ子 48に取り付けられて、ホットランナー 14のノズルの位置決めを行うとともに、ホットランナー 14のノズルと組み合わさることにより、榭脂のキヤビティへの導入路であるゲートを構成する。

[0079] ノズルのバルブゲートをキヤビティ表面に接して設けると、成形品にスプル一等が残らず、榭脂の歩留まりを向上するとともに後加工工程を省略できる利点があるが、ホットランナー 14のノズルにバルブ機能を備えたバルブゲート付ダイレクトゲート 14aをスプールの発生を避けるためにはキヤビティに近付ける必要があり、その場合、構造上バルブゲート付ダイレクトゲート 14aに対応するゲートブッシュピンは図 5に示したゲートブッシュピン 68より太径とならざるを得ない。

[0080] このため、熱媒体通路 48aのピッチの狭い入れ子 48に、バルブゲート付ダイレクトゲートに対応する径の大きいゲートブッシュピンを用いる場合、両者が干渉するので、入れ子 48の温度分布を均一化する熱媒体通路 48aの機能を損なわずに、如何に太径のゲートブッシュピンを用いるかが問題になる。

[0081] そこで本発明において適用できる、バルブゲート付ダイレクトゲート 14aに対応する改良されたゲートブッシュピンの実施形態を以下に図 13から図 18により説明する。

[0082] 上記のように、入れ子 48にバルブゲート付ダイレクトゲートに対応するゲートブッシュピン用いる場合、両者が干渉するので、ゲートブッシュピンが熱媒体通路 48aの障害となるが、

以下に示す各実施形態の改良されたゲートブッシュピンによれば、共通の効果として、成形品にスプル一等が残らず、榭脂の歩留まりが向上するとともに後加工工程を省略できる利点があることに加えて、熱媒体通路 48aの迂回路を設けて、入れ子の熱媒体通路 48aに及ぶ影響、すなわちゲートブッシュピンによる熱媒体通路 48aの管路抵抗の増大を低減することにより熱媒体通路 48aの流量の偏差を低減し、入れ子 48の温度均一性を維持する効果がある。

[0083] 改良されたゲートブッシュピンの第 1実施形態を図 13に示す、同図（a)はバルブゲート付ダイレクトゲートのホットランナーを使用した場合のゲートブッシュピンの上面図、 (b)は（a)中 E— E矢視による断面図である。 [0084] 本実施形態においては、入れ子 48の熱媒体通路 48aと溶融榭脂用のゲートブッシュピンが干渉する位置に当たるゲートブッシュピン 168の側面に中心軸 Xに対して同心円状の溝 168aを設けてゲートブッシュピン 168を迂回する熱媒体迂回路 101を形成している。

[0085] 入れ子 48の熱媒体通路 48aの 1ピッチ以上の径をもつゲートブッシュピン 168に対し、入れ子 48の厚さ方向の熱媒体通路 48a位置に相当する位置付近のゲートブッシュピン 168の側面に溝 168aを設けており、その溝 168aの断面積が熱媒体通路 48a の 1倍以上のものとしている。

[0086] すなわち、入れ子 48には、温調のための熱媒体通路 48aが狭いピッチで略並行に設けられており、ゲートブッシュピン 168が入れ子 48を貫く形で設置されている。ゲートブッシュピン 168の側面には、入れ子 48の熱媒体通路 48aとゲートブッシュピン 16 8が干渉する位置付近に、ゲートブッシュピン 168の中心軸 Xに同心円状に溝 168a が設けられており、ゲートブッシュピン 168が入れ子 48に設置された際に溝 168aは熱媒体迂回路 101を形成する。

[0087] 本実施形態のゲートブッシュピン 168においては、ゲートブッシュピン 168の上流の熱媒体通路 48aから流れてきた熱媒体は、ゲートブッシュピン 168と干渉する位置で熱媒体迂回路 101の流入し、ゲートブッシュピン 168を迂回する。熱媒体迂回路 101 の下流ではゲートブッシュピン 168の下流に位置する熱媒体通路 48aにつながっており、熱媒体はそれらに分配されて流出する。したがって、ゲートブッシュピン 168による熱媒体の流量の偏りを軽減でき、入れ子の温度分布の均一性を保てる。

[0088] また、前述の共通の効果に加え、ゲートブッシュピン 168と溝 168aの接触面積が大きいので、ゲートブッシュピン 168に対する温調効果が増大するとともに組み付けの向きを任意にでき、熱媒体通路との位置関係に気を使わず、ゲートブッシュピンを設置できる効果がある。

[0089] 改良されたゲートブッシュピンの第 2実施形態を図 14に示す、同図（a)はゲートブッシュピンの上面図、（b)は（a)中 F— F矢視による断面図である。

[0090] 本実施形態においては、入れ子 48の熱媒体通路 48aと溶融榭脂用のゲートブッシュピンが干渉する位置に当たるゲートブッシュピン 268が嵌合する入れ子を貫通する入れ子孔 248の内側面に中心軸 Xに対して同心円状の溝 248aを設けてゲートブッシュピン 268を迂回する熱媒体迂回路 102を形成している。

[0091] 入れ子 48の熱媒体通路 48aの 1ピッチ以上の径をもつゲートブッシュピン 268に対し、入れ子 48の厚さ方向の熱媒体通路 48a位置に相当する位置付近の入れ子 48を貫通する入れ子孔 248aの内側面に溝 248aを設けており、その溝 248aの断面積が熱媒体通路 48aの 1倍以上のものとして、る。

[0092] すなわち、入れ子 48には、温調のための熱媒体通路 48aが狭いピッチで略並行に設けられており、ゲートブッシュピン 268が入れ子 48を貫く形で設置されている。入れ子 48のゲートブッシュピン 268の嵌合する入れ子孔 248の内側面には、入れ子 4 8の熱媒体通路 48aとゲートブッシュピン 268が干渉する位置付近に、ゲートブッシュピン 268の中心軸 Xに同心円状に溝 248aが設けられており、ゲートブッシュピン 268 が入れ子 48に設置された際に溝 248aは熱媒体迂回路 102を形成する。

[0093] 本実施形態のゲートブッシュピン 268においては、ゲートブッシュピンの上流の熱媒体通路 48aから流れてきた熱媒体は、ゲートブッシュピン 268と干渉する位置で熱媒体迂回路 102に流入し、ゲートブッシュピン 268を迂回する。熱媒体迂回路 102の下流ではゲートブッシュピン 268の下流に位置する熱媒体通路 48aにつながっており、熱媒体はそれらに分配されて流出する。したがって、ゲートブッシュピン 268による熱媒体の流量の偏りを軽減でき、入れ子 48の温度分布の均一性を保てる。

[0094] また、前述の共通の効果に加え、ゲートブッシュピン 268の径を低減できるとともに組み付けの向きを任意にでき、熱媒体通路 48aとの位置関係に気を使わず、ゲートブッシュピン 268を設置できる効果がある。

[0095] 改良されたゲートブッシュピンの第 3実施形態を図 15に示す、同図（a)はゲートブッシュピンの上面図、（b)は（a)中 G— G矢視による断面図である。

[0096] 本実施形態においては、入れ子 48の熱媒体通路 48aと溶融榭脂用のゲートブッシュピンが干渉する位置に当たるゲートブッシュピン 368の側面に中心軸 Xに対して同心円状の溝 368aを設けるとともに、ゲートブッシュピン 368が嵌合する入れ子を貫通する入れ子孔 348の内側面にも中心軸 Xに対して同心円状の溝 348aを設けて、ゲートブッシュピン 368と入れ子孔 348を嵌合したときに両者の溝 368a、 348aがゲートブッシュピン 368を迂回する熱媒体迂回路 103を形成している。

[0097] 入れ子 48の熱媒体通路 48aの 1ピッチ以上の径をもつゲートブッシュピン 368に対し、入れ子 48の厚さ方向の熱媒体通路 48a位置に相当する位置付近のゲートブッシュピン 368の側面と入れ子 48を貫通する入れ子孔 348の内側面との両方にそれぞれ溝 368a、 348aを設けており、その溝の断面積が熱媒体通路 48aの 1倍以上のものとしている。

すなわち、入れ子 48には、温調のための熱媒体通路 48aが狭いピッチで略並行に設けられており、ゲートブッシュピン 368が入れ子 48を貫く形で設置されている。ゲートブッシュピン 368の側面と入れ子 48のゲートブッシュピンの嵌合する入れ子孔 348 の内側面とには、入れ子 48の熱媒体通路 48aとゲートブッシュピン 368が干渉する位置付近に、ゲートブッシュピン 368の中心軸 Xに同心円状にゲートブッシュピン 36 8の側面には溝 368aが、入れ子 48のゲートブッシュピン 368の嵌合する入れ子孔 3 48の内側面には溝 348aが設けられており、ゲートブッシュピン 368が入れ子 48に設置された際に溝 368aと溝 348aは熱媒体迂回路 103を形成する。

[0098] 本実施形態のゲートブッシュピン 368においては、ゲートブッシュピン 368の上流の熱媒体通路 48aから流れてきた熱媒体は、ゲートブッシュピン 368と干渉する位置で熱媒体迂回路 103の流入し、ゲートブッシュピン 368を迂回する。熱媒体迂回路 103 の下流ではゲートブッシュピン 368の下流に位置する熱媒体通路 48aにつながっており、熱媒体はそれらに分配されて流出する。したがって、ゲートブッシュピン 368による熱媒体の流量の偏りを軽減でき、入れ子 48の温度分布の均一性を保てる。

[0099] また、前述の共通の効果に加え、熱媒体迂回路 103の断面積を広くとれるので迂回の抵抗を減らし、入れ子 48の温度均一性を向上するとともに、組み付けの向きを任意にでき、熱媒体通路 48aとの位置関係に気を使わず、ゲートブッシュピン 368を設置できる効果がある。

[0100] 改良されたゲートブッシュピンの第 4実施形態を図 16に示す、同図（a)はゲートブッシュピンの上面図、（b)は（a)中 H— H矢視による断面図である。

[0101] 本実施形態においては、入れ子 48の熱媒体通路 48aと溶融榭脂用のゲートブッシュピンが干渉する位置に当たるゲートブッシュピン 468の側面を大径と小径の異なる外径で段差 468aを形成し、ゲートブッシュピン 468が嵌合する入れ子を貫通する入れ子孔 448の内側面にも対応する大径と小径の異なる内径で段差 448aを形成し、ゲートブッシュピン 468と入れ子孔 448を嵌合したときに両者の段差 468a、 448aの位置の差によって周回する空間が形成され、その空間がゲートブッシュピン 468を迂回する熱媒体迂回路 104を形成している。

[0102] 入れ子 48の熱媒体通路 48aの 1ピッチ p以上の径をもつゲートブッシュピン 468に対し、入れ子 48の厚さ t方向の熱媒体通路 48a位置に相当する位置付近に、ゲートブッシュピン 468の段差 468aと入れ子孔 448の段差 448aとによって形成されるゲートブッシュピン 468周りの空間が熱媒体迂回路 104をなし、その断面積が熱媒体通路 48aの 1倍以上のものとして!/、る。

[0103] すなわち、入れ子 48には、温調のための熱媒体通路 48aが狭いピッチで略並行に設けられており、ゲートブッシュピン 468が入れ子 48を貫く形で設置されている。入れ子の熱媒体通路 48aとゲートブッシュピン 468が干渉する位置にあたるゲートブッシュピン側面を大径と小径の異なる外径で段差 468aを構成している。また、入れ子 4 8の熱媒体通路 48aとゲートブッシュピンが干渉する位置にあたるゲートブッシュピン 468が嵌合する入れ子孔 448の入れ子側面も大径と小径の異なる内径で段差 448a を構成し、ゲートブッシュピン 468が入れ子 48に設置された際に熱媒体迂回路 104 を形成する。

[0104] 本実施形態のゲートブッシュピン 468においては、ゲートブッシュピン 468の上流の熱媒体通路 48aから流れてきた熱媒体は、ゲートブッシュピン 468と干渉する位置で熱媒体迂回路 104の流入し、ゲートブッシュピン 468を迂回する。熱媒体迂回路 104 の下流ではゲートブッシュピン 468の下流に位置する熱媒体通路 48aにつながっており、熱媒体はそれらに分配されて流出する。したがって、ゲートブッシュピン 468による熱媒体の流量の偏りを軽減でき、入れ子 48の温度分布の均一性を保てる。

[0105] また、上述の共通の効果に加え、熱媒体迂回路 104の断面積を広くとれるので迂回の抵抗を減らし、入れ子 48の温度均一性が向上する、また、熱媒体迂回路 104の加工が容易になるとともに組み付けの向きを任意にでき、熱媒体通路との位置関係に気を使わず、ゲートブッシュピンを設置できる効果がある。本実施形態は、加工しやすい利点もある。

[0106] 改良されたゲートブッシュピンの第 5実施形態を図 17に示す、同図（a)はゲートブッシュピンの上面図、（b)は (a)中 I I矢視による断面図である。

[0107] 本実施形態においては、入れ子 48の熱媒体通路 48aと溶融榭脂用のゲートブッシュピンが干渉する位置に配置されたゲートブッシュピン 568の上流側近傍および下流側近傍の入れ子 48を貫通する熱媒体通路 48aには、熱媒体通路 48aを横断連通する横断熱媒体通路 505が設けられてヽる。

[0108] すなわち、入れ子 48には、温調のための熱媒体通路 48aが狭いピッチで略並行に設けられており、ゲートブッシュピン 568が入れ子 48を貫く形で設置されている。ゲートブッシュピン 568の側面には、入れ子 48の熱媒体通路 48aとゲートブッシュピン 16 8が干渉する位置付近に、ゲートブッシュピン 568の中心軸 Xに同心円状に溝 168a が設けられており、ゲートブッシュピン 568が入れ子 48に設置された際に溝 168aは入れ子孔 548の内周面との間に熱媒体迂回路 105を形成する。

[0109] また、ゲートブッシュピン 568の上流側近傍および下流側近傍には、熱媒体通路 4 8aに略直行して入れ子 48を貫通し熱媒体通路 48aを横断連通する横断熱媒体通路 505が設けられて!/、る。ゲートブッシュピン 568の上流の熱媒体通路 48aから流れてきた熱媒体は、ゲートブッシュピン 568と干渉する位置の上流側で上流側の横断熱媒体通路 505に流入し、ゲートブッシュピン 568を迂回し、下流側で下流側の横断熱媒体通路 505に流入し熱媒体通路 48aに分配される。

[0110] 本実施形態のゲートブッシュピン 568においては、ゲートブッシュピン 568の上流の熱媒体通路 48aから流れてきた熱媒体は、ゲートブッシュピン 568と干渉する位置で熱媒体迂回路 105に流入し、ゲートブッシュピン 568を迂回する。熱媒体迂回路の下流ではゲートブッシュピンの下流に位置する熱媒体通路 48aにつながっており、熱媒体はそれらに分配されて流出する。

[0111] さらに、ゲートブッシュピン 568の上流の横断熱媒体通路 505および下流の横断熱媒体通路 505では、熱媒体迂回路 105の機能を助ける形で分配、合流が行われる。したがって、ゲートブッシュピン 568による熱媒体の流量の偏りを軽減でき、入れ子 4 8の温度分布の均一性を保てる。 [0112] また、上述の共通の効果に加え、熱媒体迂回路の断面積を広くとれるので迂回の抵抗を減らし、入れ子 48の温度均一性を向上する。また、熱媒体迂回路の加工が容易になるとともに組み付けの向きを任意にできる効果があり、熱媒体通路との位置関係に気を使わず、ゲートブッシュピンを設置できる効果がある。

[0113] なお、本実施形態のゲートブッシュピン 568、熱媒体迂回路 105は、上記の第 1実施形態のゲートブッシュピン 168、熱媒体迂回路 101と同じものを示して説明したが、本実施形態の特徴は、ゲートブッシュピンの上流側近傍および下流側近傍に熱媒体通路 48aを横断する横断熱媒体通路 505を設ける点にあり、ゲートブッシュピン、熱媒体迂回路等は第 1実施形態〜第 4実施形態のいずれのものであっても良い。

[0114] 改良されたゲートブッシュピンの第 6実施形態を図 18に示す、同図（a)はゲートブッシュピンの上面図、（b)は (a)中 J J矢視による断面図、（c)は (a)中 K K矢視による断面図である。

[0115] 本実施形態においては、入れ子 48の熱媒体通路 48aと溶融榭脂用のゲートブッシュピンが干渉する位置に当たるゲートブッシュピン 668の側面に中心軸 Xに対して上記熱媒通路 48aの方向で互いに向き合う位置に上記熱媒体通路 48aと略直交する方向の溝 668aを設けるとともに、その溝 648aに略直交してゲートブッシュピン 668を貫通し上記向き合う位置の溝 668aを連通する熱媒体連通路 668bを設けてゲートブッシュピン 668を迂回する熱媒体迂回路 106を形成している。

[0116] すなわち、入れ子 48には、温調のための熱媒体通路 48aが狭いピッチで略並行に設けられており、ゲートブッシュピン 668が入れ子 48を貫く形で設置されている。ゲートブッシュピン 668の上流側、下流側側面には、熱媒体通路 48aの方向で互いに向き合って熱媒体通路 48aと略直交する方向の溝 668aがあり、各溝 668aはゲートブッシュピン 668の上流側、下流側において、入れ子孔 648の内周面との間に熱媒体の合流、分配を行なうマ-ホールドを形成する。また、溝 668aに略直交してゲートブッシュピン 668を貫通する熱媒体連通路 668bを設け、向かい合う溝 668aを連通し、ゲートブッシュピン 668が入れ子 48に設置された際に溝 668aとともに熱媒体迂回路 1 06を形成する。

本実施形態のゲートブッシュピン 668においては、ゲートブッシュピン 668の上流の熱媒体通路 48aから流れてきた熱媒体は、ゲートブッシュピン 668と干渉する位置で、熱媒通路 48aの方向で互いに向き合い熱媒体通路 48aと略直交する方向の溝 66 8aと、その溝 648aに略直交してゲートブッシュピン 668を貫通し上記向き合う位置の溝 668aを連通する熱媒体連通路 668bからなる熱媒体迂回路 106に流入し、ゲートブッシュピン 668を迂回する。熱媒体迂回路 106の下流ではゲートブッシュピン 668 の下流に位置する熱媒体通路 48aにつながっており、熱媒体はそれらに分配されて流出する。したがって、ゲートブッシュピンによる熱媒体の流量の偏りを軽減でき、入れ子の温度分布の均一性を保てる。また、上記の共通の効果に加え、ゲートブッシュピンにおけるマ-ホールドとなる溝の空間を広く取れるので流量分布改善の効果がある。

実施例

[0117] 以下に、実施例を挙げて本発明をさらに詳細に説明するが、本発明はこれらの実施例によりなんら限定されるものではない。

(実施例 # 1)

図 1及び図 3に示す入れ子を備えた射出成形用金型を用いて、成形品の成形を行つた。成形品形状は 264mm X 350mm (対角寸法 17. 26インチ）、厚さ 2mmの平板状の拡散板である。

金型の入れ子には金型用ステンレス鋼として、日立金属 (株)製の耐食'鏡面仕上用ステンレス鋼 HPM38 (熱伝導率： 25. 1W/ (m'K) )を使用した。

[0118] 金型入れ子の厚さ tは 16mmとし、入れ子には熱媒体を通すため内径 6mmの熱媒体通路を 10mmピッチで均等に施工した。入れ子キヤビティ表面からの熱媒体通路の中心までの距離 cは 9. 5mmとし cZtは約 0. 59とした。

また、入れ子と母型間には厚さ 3mmの断熱板 (熱伝導率 0. 21WZ (m'k) )を使用した。

[0119] 固定側の入れ子表面には、頂角 90° の光拡散用のプリズムパターン力卩ェを施した

[0120] 射出成形機には型締カ 350tonfのものを使用した。また、中温媒体供給装置と低温媒体供給装置と中温媒体と低温媒体の切替え装置を使用した。 [0121] 中温媒体供給装置の設定温度は 95°Cから 110°Cの間で試験条件に応じて任意に設定し、低温媒体供給装置は 30°Cに設定した。

[0122] また、入れ子の温度は入れ子内に装着した熱電対により可動型、固定型のそれぞれを計測した。

榭脂原料として COP (シクロォレフィンポリマー、日本ゼオン (株）、ゼォノア 1060R、ガラス転移点温度 100°C)を用いて拡散板の成形を実施した。

[0123] 実施例 # 1は入れ子温度による成形品質と成形サイクルの比較である。

[0124] 固定側入れ子および可動側入れ子に中温媒体を供給し、入れ子温度が 95°Cに達したところで温調回路をバイパスし中温媒体を入れ子内に封入した状態で射出を開始した。この際の射出成形機のシリンダ温度は 280°Cに設定した。射出完了後、保圧工程に切り替わった時点で低温媒体に切替え、成形品の冷却を開始した。 22秒間冷却を行、成形品を取り出した。

[0125] この際、入れ子に装着した熱電対によると、榭脂充填後の入れ子温度は榭脂からの入熱により最大 108°Cまで上昇することが確認された。

[0126] 得られた成形品はひけやそりなどなく良好な外観を示した。この時の成形サイクルは 58secであった。また、成形品表面のプリズムパターンを、（株）キーエンス製の超深度形状測定顕微鏡 VK— 8550を用いて測定したところ、成形品全面において 90 %以上の転写率を示した。転写したパターン高さと金型に施したパターン高さとの比を転写率とした。

[転写率， %] = [成形品のパターン高さ] Z [金型のパターン高さ] X 100 上記の条件で成形を行!ヽ、入れ子材質と射出時の入れ子温度を各種変化させた際の結果を表 1に示す。

[0127] 比較例 1として、入れ子温度を 86°Cに加熱し成形を行ったところ、成形品表面の転写性は 70%〜99%とバラツキが多いことが分力つた。

[0128] 入れ子温度が 100°Cにて射出を行った場合には榭脂充填後の入れ子温度は最高

109°Cに上昇した。この際の成形品の転写率は全面で 90%以上と良好であった。（実施例 2)

また、入れ子温度を 105°Cとして射出を行ったところ、榭脂充填後の入れ子温度は最高 li eに上昇し、転写率も 90%以上と良好であつたが、パターンが成形品表面状を滑ってずれて、る様子 (スリップ）が確認された。（比較例 2)

これは、射出後の金型温度が高くスキン層の形成が不十分な為、順次流れてくる樹脂の剪断力の影響を受けて、一度形成したパターン力スリップしたものと考えられる。

[0129] また、射出時の温度をガラス転移点温度以下とすることにより、ガラス転移点温度以上とする時よりも加熱、冷却時の入れ子温度の振幅を小さくする事が可能となり、金型の入れ子加熱 ·冷却に要するエネルギーを低減できること、成形サイクルを短縮できることの効果が見られた。

[0130] [表 1]

<比較例 1 , 2、実施例 2 >

表 1

[0131] (実施例 # 2)

本実施例は入れ子温度を 95°Cとして熱伝導率が異なった入れ子材質を使用したテストである。金型入れ子材質を HPM38のほか、大同特殊鋼 (株)製のプラスチック金型用鋼である析出硬化系の NAK80 (熱伝導率： 39. 3WZ (m.K) )、（株)神戸製鋼所製のプラスチック金型用鋼炭素鋼である S50C (熱伝導率： 50. 5W/ (m-K) )を用いた際の本発明の効果を説明する。

[0132] 射出時の入れ子温度を 95°Cで一定とし、それぞれの材質にて成形試験を実施し、得られた成形品の転写性を評価した。 HPM38より熱伝導率の高、NAK80では良好な成形品を得ることができた。この時の入れ子の最高温度は 106°Cであった。 [0133] 次に、金型入れ子材質を S50Cに変更し、同様に 95°Cの入れ子温度にて射出を行ったところ最高温度は 104°Cまで上昇を示した力得られた成形品の転写性は一部に 85%と低い部分があることが分力つた。結果を表 2に示す。

[0134] [表 2] く比較例 3、実施例 1 , 3 >

表 2

[0135] これらの実施例により、熱伝導率が低い場合には、榭脂から入った熱量は入れ子表面温度の上昇に有効に作用するのに対し、入れ子の熱伝導率が高くなると、榭脂から入った熱量が入れ子に吸収され深さ方向に伝導するため、表面温度を上昇させる作用が小さく成形品の転写率へ影響を与える事が分かり、適正な熱伝導率の金型鋼材を選定することにより、金型温度振幅低減に伴う省エネルギー化と高転写性を両立させることが可能となる事が分かった。

(実施例 # 3)

本実施例は、入れ子表面力熱媒体通路の中心までの距離 c、隣接する熱媒体通路間の距離 (ピッチ) pおよび金型入れ子の厚さ tに関する本発明の効果を説明する。表 3には入れ子の初期温度を 80°C、中温媒体温度を 110°Cとした場合の非定常熱伝導解析の結果を示した。

[0136] 表 3に示すように、比較例 5や比較例 7のように熱媒体通路を入れ子の厚みの中央位置に配した場合には、入れ子の加熱過程に於いて 2. 5°C以上の温度差が入れ子表面上に表れるため表面温度の均一性が悪ぐ成形品にはこの温度差に起因するひけなどの成形不良が発生すると思われる。

[0137] また、入れ子表面力熱媒体通路の中心までの距離 cと、隣接する熱媒体通路間の距離 pについては実施例 1, 3, 4に示すように、 pZcを 1. 11以下とする事により入れ子表面の最大温度差は 1. 0°C以下となるのに対し、比較例 5〜8のいずれも pZc が大きくなることにより入れ子表面の最大温度差が 2. 5°C以上となり、表面温度の均一性に悪影響を及ぼす事が分力る。

[0138] これらの結果より入れ子の厚みを極力薄く熱容量を低減しつつ成形品品質への入れ子表面温度の影響をなくすためには、入れ子表面から熱媒体通路の中心までの距離隣接する熱媒体通路間の距離 (ピッチ) pおよび入れ子の厚さ tの関係を cZt を 0. 58以上、望ましくは 0. 59以上とし pZcは 1. 1以下望ましくは 1. 05以下とすることが良いことが分力つた。

[0139] [表 3]

く実施例 1、 3 , 4、比較例 4 , 5 , 6 , 7 , 8 >

表 3

[0140] (実施例 # 4)

次に冷却開始タイミングに関する本発明の効果の説明を表 4に基づいて説明する。

[0141] 実施例 1では入れ子冷却開始を保圧開始のタイミングに設定した。保圧開始位置はキヤビティ内の体積に対して樹脂が 9割以上充填された位置とした。この結果、得られた成形品のパターン転写率は 90%以上となった。

[0142] 次に、冷却開始のタイミングを保圧完了時とした場合にも転写率 90%以上の成形品が得られた。ただし、冷却開始のタイミングが実施例 1と比較して遅いため、成形サイタルは 63sec以上となった。

[0143] 比較例 4は冷却開始のタイミングを射出開始と同時にした場合である。この場合、キャビティ全体に樹脂が充填される前に一部の箇所では金型の冷却が開始されるため

、成形品のパターン転写率に 70〜99%のパラツキが見られる。 [表 4]

<実施例 1， 5、比較例 4 >

表 4

なお、成形品である拡散板の対角寸法が 32インチと 45インチ用に、比例的にサイズアップした同一構造の金型を製作して同一の成形方法を実施したところ、ほぼ同様なサイクルで、 90%以上の転写率の成形品を得ることができた。

Claims

請求の範囲

[1] 固定側金型、可動側金型とも、母型内に取付けられ開放側にキヤビティ面を形成し、キヤビティ面力一定距離位置に複数の熱媒体通路が穿孔してあり、熱伝導率が 2 0〜40WZ (m · K)の金属からなる厚さ 15〜30mmの矩形板状の入れ子と、母型と入れ子の間に挟設した熱伝導率が 5WZ (m-K)以下の断熱板と、入れ子の反キヤビティ面の両端に入れ子の熱媒体通路に通じるように取付けられた一対の熱媒体マ二ホールドと、入れ子の 4縁端を押さえて母型に固定する複数の押さえ部材とにより構成されたことを特徴とする金型。

[2] 請求項 1に記載する金型にお!、て、前記入れ子の材質力ステンレス鋼で、前記断熱板がガラス繊維補強の耐熱性榭脂又はセラミックスであることを特徴とする金型。

[3] 請求項 1の金型と、熱媒体を成形品榭脂のガラス転移点温度近くの設定温度に調整する中温度調整手段と、熱媒体を設定低温に調整する低温度調整手段とを備え、上記中温度調整手段で温度調整された熱媒体と上記低温度調整手段で温度調整された熱媒体とを選択的に切換えて入れ子の熱媒体通路に供給することにより入れ子の温度制御を行うようにした金型温度調整装置にお!、て、固定側金型及び可動側金型のそれぞれの入れ子温度を検出する複数の入れ子温度検出手段と、中温熱媒体温度、低温熱媒体温度、溶融樹脂の充填を開始する入れ子温度、低温熱媒体の供給を停止し同媒体の封止を開始する入れ子温度、充填樹脂の冷却を完了し型開を開始する入れ子温度をそれぞれ設定する入れ子温度設定手段と、入れ子温度が各設定温度になるように制御する入れ子温度制御手段と、保圧限度時間を設定するタイマーと、保圧開始後熱媒体出口を開き低温熱媒体を入れ子へ供給するまでの時間を設定するタイマーと、入れ子への低温熱媒体封止から封止解除、中温熱媒体供給までの時間を設定するタイマーと、上記の各設定値を成形工程に対する入れ子温度曲線に画面表示し、画面を切換えて実成形工程における入れ子の温度の実測値を設定値と併記、又は、単独で表示することができるような表示手段を備えたことを特徴とする金型温度調整装置。

[4] 請求項 3に記載する金型温度調整装置を用い、溶融榭脂充填前に金型の入れ子を加熱し、榭脂充填後、前記入れ子を冷却する射出成形方法において、榭脂のガラス転移点温度を Tgとしたとき、入れ子に Tgとほぼ同一温度の中温熱媒体を供給し、充填工程を開始する入れ子温度 Tを Tg— 5°C〜Tg— 10°Cとし、入れ子温度が T

Η Η

に到達した時点で中温熱媒体の供給を停止し、熱媒体出口を閉じ、入れ子内に中温熱媒体を封入したままの状態で成形機の射出を開始して溶融榭脂を充填し、溶融榭脂の熱量により温度 T =Tg〜Tg+ 10°Cまで昇温した入れ子の温度を維持し、保

S

圧開始時力も設定された時間後、熱媒体出口を開き、低温熱媒体を入れ子へ供給しながら入れ子内の熱媒体通路に貯溜している中温熱媒体を排出し、低温熱媒体の供給を続行して入れ子の冷却工程を進め、保圧限度時間後、又は、金型温度が Tg 以下になったとき樹脂の保圧を解除し、入れ子温度 T =Tg— 5°C〜Tg— 15°Cに

M

到達後、低温熱媒体の入れ子への供給を停止すると同時に熱媒体出口を閉じることにより入れ子内に低温熱媒体を封入し、徐冷を行い、入れ子温度が成形品の熱変形温度 T

し以下になったとき、型開して成形品を取出し後、中温熱媒体に切換え、熱媒体出口を開いて入れ子から低温熱媒体を排出し、充填工程を開始する入れ子温度 τ に向かって昇温することを特徴とする射出成形方法。

H

[5] 請求項 1の金型を用い、請求項 4に記載する射出成形方法で製造された、金型キャビティ面上のプリズムの平均高さに対する成形品の面上のプリズムの平均高さが 9 0%以上転写されていることを特徴とする熱可塑性榭脂シート。

[6] 請求項 3に記載する金型温度調整装置を用い、請求項 4に記載する射出成形方法による成形工程の実測金型入れ子温度を射出工程 1サイクル毎に射出成形機の表示手段の画面に表示し、射出成形機による樹脂の成形条件が最適となり、成形サイクルの時間が最短となるように、中温熱媒体温度 (T )、低温熱媒体温度 (T )、充

HW LW

填開始金型入れ子温度 (T )、及び、低温熱媒体の供給停止温度 (T )、型開開始

H M

の入れ子温度 (T )の設定値を調整し、射出工程時の金型入れ子温度を監視するよ

し

うにしたことを特徴とする金型温度調整方法。

[7] 請求項 3に記載する金型温度調整装置を有する射出成形機に備えられた射出充填工程条件の設定画面と、上記の金型温度調整装置の表示手段の画面が、同じ画面上で切換え表示可能であることを特徴とする射出成形機。

[8] キヤビティ表面力熱媒体通路の中心までの距離 cが、入れ子厚さ tに対して cZt ≥0. 58、熱媒体通路の間隔ピッチ pに対して pZc≤l. 1となることを特徴とする請求項 1又は請求項 2に記載する金型。

[9] 熱媒体通路とマ二ホールドとが通じる位置において、熱媒体通路の内径を dとしたとき、熱媒体通路の閉止端部までの深さ fはマ-ホールドとの連通孔縁より 3d以下であることを特徴とする請求項 1、請求項 2又は請求項 8に記載する金型。

[10] 入れ子の熱媒体通路と溶融榭脂用ゲートブッシュピンが干渉する位置に当たるゲートブッシュピン側面に溝を設けて熱媒体通路に狭窄部が生じないようにしたことを特徴とする請求項 1、請求項 2、請求項 8又は請求項 9に記載する金型。

[11] 入れ子の熱媒体通路と溶融榭脂用ゲートブッシュピンが干渉する位置に当たるゲートブッシュピン側面に中心軸に対して同心円状の溝を設けてゲートブッシュピンを迂回する熱媒体迂回路を形成するようにしたことを特徴とする

請求項 1、請求項 2、請求項 8又は請求項 9に記載する金型。

[12] 入れ子の熱媒体通路と溶融榭脂用ゲートブッシュピンが干渉する位置に当たるゲートブッシュピンが嵌合する入れ子を貫通する入れ子孔の内側面に中心軸に対して同心円状の溝を設けてゲートブッシュピンを迂回する熱媒体迂回路を形成するようにしたことを特徴とする

[13] 入れ子の熱媒体通路と溶融榭脂用ゲートブッシュピンが干渉する位置に当たるゲートブッシュピン側面に中心軸に対して同心円状の溝を設けるとともに、該ゲートブッシュピンが嵌合する入れ子を貫通する入れ子孔の内側面にも中心軸に対して同心円状の溝を設けて、該ゲートブッシュピンと該入れ子孔を嵌合したときに両者の溝がゲートブッシュピンを迂回する熱媒体迂回路を形成するようにしたことを特徴とする請求項 1、請求項 2、請求項 8又は請求項 9に記載する金型。

[14] 入れ子の熱媒体通路と溶融榭脂用ゲートブッシュピンが干渉する位置に当たるゲートブッシュピン側面を大径と小径の異なる外径で段差を形成し、該ゲートブッシュピンが嵌合する入れ子を貫通する入れ子孔の内側面にも対応する大径と小径の異なる内径で段差を形成し、該ゲートブッシュピンと該入れ子孔を嵌合したときに両者の段差の位置の差によって周回する空間が形成され、該空間がゲートブッシュピンを迂回する熱媒体迂回路を形成するようにしたことを特徴とする

[15] 入れ子の熱媒体通路と溶融榭脂用ゲートブッシュピンが干渉する位置に配置されたゲートブッシュピンの上流側近傍および下流側近傍の入れ子を貫通する熱媒体通路には、該熱媒体通路を横断連通する横断熱媒体通路が設けられたことを特徴とする

請求項 11、請求項 12、請求項 13又は請求項 14に記載する金型。

[16] 入れ子の熱媒体通路と溶融榭脂用ゲートブッシュピンが干渉する位置に当たるゲートブッシュピン側面に中心軸に対して上記熱媒体通路の方向で互いに向き合う位置に上記熱媒体通路と略直交する方向の溝を設けるとともに、該溝に略直交してゲートブッシュピンを貫通し上記向き合う位置の溝を連通する熱媒体連通路を設けてゲートブッシュピンを迂回する熱媒体迂回路を形成するようにしたことを特徴とする請求項 1、請求項 2、請求項 8又は請求項 9に記載する金型。