WO2012111381A1 - 多層成形品用ロータリー式射出成形機、多層成形品の成形方法及び多層成形品 - Google Patents

多層成形品用ロータリー式射出成形機、多層成形品の成形方法及び多層成形品 Download PDF

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male
molded article
multilayer molded
mold cavities
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裕司 東村
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南部化成株式会社
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C45/00—Injection moulding, i.e. forcing the required volume of moulding material through a nozzle into a closed mould; Apparatus therefor
    • B29C45/16—Making multilayered or multicoloured articles
    • B29C45/1615—The materials being injected at different moulding stations
    • B29C45/162—The materials being injected at different moulding stations using means, e.g. mould parts, for transferring an injected part between moulding stations
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
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    • B29C45/00—Injection moulding, i.e. forcing the required volume of moulding material through a nozzle into a closed mould; Apparatus therefor
    • B29C45/0025—Preventing defects on the moulded article, e.g. weld lines, shrinkage marks
    • B29C2045/0043—Preventing defects on the moulded article, e.g. weld lines, shrinkage marks preventing shrinkage by reducing the wall thickness of the moulded article
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29L—INDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBCLASS B29C, RELATING TO PARTICULAR ARTICLES
    • B29L2011/00—Optical elements, e.g. lenses, prisms
    • B29L2011/0016—Lenses

Definitions

  • the present invention relates to a rotary injection molding machine for a multilayer molded article, a method for molding a multilayer molded article, and a multilayer molded article.
  • Projector lenses such as LED illumination
  • whose demand has been increasing in recent years are thick lenses of 12 mm or more in light collection characteristics.
  • the molding time becomes considerably long since the largest thick portion requires a long cooling time.
  • a molding time of 15 minutes or more was required.
  • sink marks remain in the thick part, so that the lens can not exhibit good performance.
  • the thickness is successively increased from one surface side in the thickness direction of the resin thick lens, and finally the specified thickness is determined.
  • a multi-layering technique is disclosed in which a plurality of molds are made to reach the above, and the number of times of injection of resin per mold is performed while changing the mold on one side of the mold.
  • a first template for replaceably holding a core block for forming the back surface of a plastic molded product, and the first template, which are combined openably and closably, are provided on the back surface of the plastic molded product.
  • the core blocks are formed by a plurality of core blocks corresponding to the respective cavity blocks, the respective core blocks and the respective cavity blocks being selectively used, and the first template and A multi-layering technique is disclosed which is held against the second template.
  • Patent Document 1 and Patent Document 2 replace the core portion of the mold every injection filling of a layer, or to mold an intermediate molded product up to the previous layer in order to form the next layer.
  • It is necessary to insert the work into the space which is a multi-step process and extremely low in efficiency, and a large number of cores must be stocked, and furthermore, there are also many wastes.
  • the present invention has been made in view of the above-mentioned problems, and a rotary injection molding machine capable of forming a thick multilayer molded article with high efficiency by simultaneously forming each layer of multilayers by one injection filling and
  • An object of the present invention is to provide a method for forming a multilayer molded article.
  • a first mold for attaching one of a plurality of (n) mold cavities arranged at equal intervals on the circumference, and the male and female facing the first mold.
  • a second mold for attaching the other of the molds to one of the male and female molds so as to be mold-matchable, a rotating device for rotationally driving the mold of either the first mold or the second mold, the mold
  • a rotary type injection molding machine comprising: a mold clamping device for clamping combined male and female molds; and one or more injection devices for injecting a molten resin into the mold cavity of the clamped male and female molds
  • the part forming the mold cavities has the same shape
  • the other part of the male and female molds forming the mold cavities has the smallest cavity volume.
  • the rotating device includes the cavities of the respective mold cavities formed by the male and female molds It rotates only to the one side in the circumferential direction where the volume gradually increases, and the injection device simultaneously injects and fills molten resin into substantially each mold cavity formed based on the rotation of the rotation device to form each layer
  • a multilayer molded article having the same number of layers as the number n of mold cavities is formed.
  • the mold cavities are circumferentially equally spaced so as to increase the cavity volume sequentially, and the rotating device rotates one of the male and female molds without reversing the cavity volume in the direction of increasing the cavity volume.
  • the present invention is characterized in that the number n of the mold cavities is four to eight.
  • a multilayer molded article can be formed efficiently and economically.
  • the depth dimension of the same shape portion forming the mold cavities in one of the male and female molds is the depth of the largest one of the portions forming the mold cavities in the other of the male and female molds. It is characterized by being smaller than
  • the area required for precision processing of the recess forming each mold cavity can be reduced, so that the processing cost of the mold can be reduced.
  • the present invention is characterized in that at least one of the injection devices supplies molten resin to a plurality of the mold cavities via a hot runner.
  • the present invention is characterized in that at least one of the injection devices supplies a molten resin to a plurality of the mold cavities via a branch pipe.
  • At least one of the injection devices can effectively and economically supply the molten resin to the plurality of mold cavities.
  • the present invention is a multilayer molded article molded using the above-mentioned rotary type injection molding machine, wherein one surface of the multilayer molded article has a small curvature or a planar shape from the first layer of multilayer molding,
  • the other surface of the multilayer molded article is characterized in that it has a curvature larger than the curvature of the one surface from the nth layer of multilayer molding.
  • the present invention is a molding method for a multilayer molded article using the rotary injection molding machine, wherein molten resin is injected from the injection device to all the mold cavities when the male and female molds are clamped.
  • the method further comprises n steps of mutually separating one of the male and female molds and rotating the rotating device 360 degrees / n only in the direction in which the volume of the mold cavity gradually increases.
  • the rotation of 360 ° / n in the direction in which the volume of the mold cavity is gradually increased by the rotating device results in the mold having a large cavity volume and the intermediate molded article formed by the small cavity of the cavity volume. Since the sequential transfer to the cavity and the transfer of the process of the n-th layer for forming the finished product to the process of the first molded product without intermediate product and the process of the first layer without finished product are simultaneously performed. The direction of rotation of the device is identical. Therefore, the transfer of the intermediate molded product and the process transition can be performed extremely smoothly and without waste time. In addition, since each layer is uniform and relatively thin by this method, the cooling time at the time of forming each layer is shortened. Therefore, there is an excellent effect that a multilayer molded product in which each layer is laminated can be molded with high efficiency.
  • the present invention is characterized in that the resin material used for the injection device is of the same type in all the injection devices.
  • a molded article of one resin raw material can be molded with high efficiency.
  • the present invention is characterized in that the resin raw material used for the injection device is of a different type in the injection device corresponding to both the first layer and the n-th layer or at least one of the first to n-th layers.
  • the present invention is characterized in that the resin raw material used for the injection device is suitable for an optical lens.
  • a thick plastic lens can be formed with high efficiency.
  • FIG. 1 is a side view of a partial cross section showing the configuration of an injection molding machine (example of eight mold cavities) according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a side view of a partial cross section showing a state in which the injection molding machine of FIG. 1 is opened.
  • FIG. 3 is a cross-sectional view taken along the line III-III of FIG. 2 showing a mold cavity disposed in the rotating disk.
  • FIG. 4A is a cross-sectional view showing the mold cavity of the first layer.
  • FIG. 4B is a cross-sectional view showing the mold cavity of the second layer.
  • FIG. 4C is a cross-sectional view showing the third layer mold cavity.
  • FIG. 4D is a cross-sectional view showing the fourth layer of mold cavities.
  • FIG. 4A is a cross-sectional view showing the mold cavity of the first layer.
  • FIG. 4B is a cross-sectional view showing the mold cavity of the second layer.
  • FIG. 4C is a cross
  • FIG. 4E is a cross-sectional view showing a fifth layer of mold cavities.
  • FIG. 4F is a cross-sectional view showing a sixth layer of mold cavities.
  • FIG. 4G is a cross sectional view showing a seventh layer mold cavity.
  • FIG. 4H is a cross sectional view showing the eighth layer mold cavity.
  • FIG. 5 is a plan view showing a branch pipe with another example of the male and female molds.
  • FIG. 6 is a side view of a molded article molded with a male and female mold according to the most preferred embodiment.
  • the injection molding machine 1 of this embodiment comprises a mold clamping device 2, an injection device 3, a male and female mold 4, and a rotation device 5.
  • the clamping device 2 includes a clamping / opening / closing mechanism (not shown), the movable platen 10, a rotary platen 9 rotatably mounted on the movable platen 10, and a fixed platen 11 disposed opposite to the rotary platen 9. And a tie bar 12 fixed to the clamping and opening / closing mechanism.
  • the clamping device 2 squeezes the male and female molds 4 via the fixed platen 11 and the rotary platen 9 for mounting the male and female molds 4 and the movable platen 10 sliding the tie bar 12 by the action of the clamping and opening / closing mechanism.
  • the rotating device 5 comprises a rotating disk 9, a servomotor 6, a pulley 7 and a belt 8, and rotates and positions the rotating disk 9 at an arbitrary rotation angle.
  • the servomotor 6 is preferably adopted, but may be by a mechanism such as a cam.
  • the rotary disc 9 and the rotating device 5 are illustrated as being provided on the movable disc 10, but may be provided on the fixed disc 11.
  • the mold clamping apparatus 2 was illustrated as a horizontal type, a vertical type may be sufficient.
  • the male and female mold 4 comprises a female mold plate 13 for inserting the eight female cavity blocks 14a to 14h and a male mold plate 16 for inserting the eight male core blocks 15a to 15h.
  • the female cavity blocks 14a to 14h as shown in FIGS. 4A to 4H, the depths of the recesses are formed to be the same, and as shown in FIG. It is arranged.
  • the male core blocks 15a to 15h are formed such that the heights of the projecting portions are sequentially reduced from 15a to 15h as shown in FIGS. 4A to 4H, and the same as the female cavity blocks 14a to 14h. It is arranged to be an interval.
  • the female cavity blocks 14a to 14h and the male core blocks 15a to 15h can be mold-matched in any combination thereof based on the operation of the rotation device 5 and the clamping device 2. Then, as shown in FIGS. 4A to 4H, mold cavities 18a to 18h are formed such that the cavity volume gradually increases in the rotational direction of the rotation device 5 (ie, in the present embodiment, the mold cavities The number n is eight). Furthermore, the mold cavities 18a to 18h sequentially increase in circumferential direction from the smallest cavity volume (corresponding to the first layer) to the largest cavity volume (corresponding to the eighth layer). The cavity volume is provided side by side to the smallest one.
  • a gate 24 communicating with the mold mating surface of the male and female mold 4 is provided in the mold cavities 18a to 18h.
  • a hot runner 17 is embedded which freely opens and closes a molten resin passage between the nozzle 19 and the gate 24 of the injection device 3 to perform in-mold gate cutting.
  • the branch pipe 20 shows the example branched to two, it may branch to three or more. Further, it is natural that the mounting positions of the mounting members of the male and female molds 4 and the hot runner or the like change according to the different forms of the clamping device 2 and the rotating device 5.
  • FIG. 5 the female molds 21a to 21d of four male and female molds having one mold cavity are arranged on the rotary disk 9 so that the cavity blocks 22a to 22d are equally spaced on the circumference. It may be disposed in This configuration is effective in the case of relatively large, multilayer molded articles, and the clamping device is often vertical. Furthermore, in this configuration, the branch pipe 20 can be effectively employed in place of the nozzle 19.
  • the recesses forming the mold cavities in the female cavity block of the male and female molds 4 have the same shape, and the protrusions forming the mold cavities in the male cavity block of the male and female mold 4
  • the height dimension is smaller than the depth dimension of the recess of the female cavity block.
  • the protrusions forming the respective mold cavities in the male cavity block of the male and female mold 4 may be changed to be concave.
  • the depth dimension of each recess of the same shape in the female cavity block is smaller than the depth dimension of the largest recess of the projections or recesses forming each mold cavity in the male cavity block Good. Doing so is effective in reducing the processing cost of the recess.
  • the concave portion is formed as an aspheric mirror surface, so that a remarkable effect is exerted.
  • the intermediate molded article formed by the mold cavity consisting of the concave portion of the present invention becomes the first layer of the multilayer molded article. Then, the intermediate molded product as the first layer is transferred to the mold cavity of the female cavity block to be mold-matched with the male cavity block having the recess having a deeper depth as the rotation device 5 rotates. In the mold cavity into which the intermediate molded product as the first layer has been transferred, lamination molding of the second layer is performed so as to be superimposed on the first layer. Such a forming process is repeated until the forming process of the nth layer, which is the final forming process.
  • the molded product 25 shown in FIG. 6 is an optical lens molded by a multi-layered molded product rotary type injection molding machine equipped with the male and female molds of the configuration described in the preceding paragraph.
  • the molded product 25 forms a lens surface 26 which is a small curvature aspheric or planar surface formed by one of the concave portions of the same shape in the female cavity block, and mold cavities in the male cavity block.
  • the lens surface 27 is a non-spherical surface which is formed by the concave portion having the largest value among the concave portions and has a curvature larger than the curvature of the lens surface 26.
  • the lens surface 26 is the first layer of the multilayer molded article, and the lens surface 27 is the nth layer of the multilayer molded article.
  • the injection device 3 has a known mechanism such as a screw type or a plunger type, and through a nozzle 19 or a branch pipe 20 to a male and female mold 4 in which a molten resin produced by plasticizing a resin raw material is molded and pressed. Injection to fill the cavities 18a-18h. As shown in Figs. 1 and 5, although it is cost-effective to provide one injection device 3 for a plurality of mold cavities, the injection device 3 can improve the added value of the product and control and moldability of injection filling. You may provide more than one for improvement. In particular, when one injection device is provided for each mold cavity, the controllability and moldability of injection filling is improved.
  • the resin raw material to be supplied to the injection device 3 is suitable for an optical lens since the present invention is made to solve the problem in thick plastic lens molding, It is clear that even a thick-walled molded product can be produced with high efficiency even when molded by the technique of the present invention using other resin raw materials that are not for optical lenses.
  • each mold cavity 18a to 18h is black in FIGS. 4A to 4H.
  • Each is simultaneously filled with molten resin flowing over its entire surface, as shown by Thereafter, as shown in FIG. 2, the intermediate molded product as the first layer molded in FIG. 4A is mold-opened while attached to the female cavity block 14a, and the female die plate 13 is (360 ° / 8) clockwise.
  • the mold is moved to a position corresponding to the female cavity block 14b to prepare for the molding of FIG. 4B.
  • the intermediate molded article of FIG. 4B is sequentially transferred to FIG.
  • the molded product of the eighth layer (nth layer) transferred eight times and molded in FIG. 4H is a finished product, and as shown in FIG. 2, it is a projecting means not shown together with the sprue 23 connected to the hot runner 17 It is released from the female cavity block 14h and taken out.
  • the rotating device 5 is One multilayer molded article is formed by repeating a series of forming steps of rotating only (360 ° / 8) in such a direction that the volume of the mold cavity is sequentially increased. Then, the rotation of the rotation device 5 after the molded product as a finished product molded in FIG. 4H is taken out is a transition to the next series of molding processes, and is executed simultaneously with the transfer of the intermediate molded product. Because of this, the direction of rotation is such that the volume of the mold cavity is successively increased as in the previous molding process. That is, the rotating device 5 always rotates only in the same rotational direction during continuous forming.
  • each of the mold cavities 18b to 18h except the mold cavity 18a the intermediate molded product is in the inserted state.
  • the external shape of each of the mold cavities 18a and the substantial respective mold cavities 18b-18h is such that the curvature of the lens as a multilayer molded article
  • the substantial volume of the mold cavity 18a and the respective mold cavities 18b to 18h is the protrusion of the male core blocks 15a to 15h, which are different from each other. If the amount of change in height of the parts is the same, they will be substantially the same.
  • each substantial mold cavity may be reduced to be similar to the external shape of the multilayer molded product by changing the shape of the convex portion of the male core block.
  • the substantial volume of each mold cavity can be made uniform by adjusting the height of the convex portion of the male core block.
  • the front and back surfaces of the multilayer molded article or at least one of the layers is molded using a resin raw material different from the resin raw material of the other layer to provide functions such as surface protection, filter, polarization, reflection prevention, and chromatic aberration suppression.
  • a resin raw material different from the resin raw material of the other layer to provide functions such as surface protection, filter, polarization, reflection prevention, and chromatic aberration suppression.
  • chromatic aberration suppression There is also a way to do it.
  • by molding using two resin materials having different refractive indexes it is possible to easily manufacture a laminated lens product such as an achromatic lens that suppresses chromatic aberration. Needless to say, in this case, a separate injection device is required for each resin material.
  • all the portions forming the mold cavities 18a to 18h in one of the male and female molds 4 have the same shape.
  • the portions forming the mold cavities 18a to 18h on the other side of the male and female molds 4 sequentially increase the cavity volume from the smallest cavity volume to one circumferential side, and the largest cavity volume and the cavity
  • the rotating device 5 has a shape in which the smallest volume is provided circumferentially adjacent to each other, and the rotating device 5 is configured such that the cavity volumes of the respective mold cavities 18a to 18h formed by the female and male molds 4 sequentially increase.
  • n 8
  • the molten resin is injected from the injection device 3 to all the mold cavities 18a to 18h when the male and female molds 4 are clamped, and the male and female molds
  • the rotation of 360 degrees / n in the direction in which the volume of the mold cavity is gradually increased by the rotation device 5 results in an intermediate formed product formed by the mold cavity having a small cavity volume being formed into a gold having a larger cavity volume.
  • the maximum thickness of each layer is 25 / n, and if there are eight mold cavities, the maximum thickness of each layer is about 3 mm. Moreover, the thickness of this substantial cavity is thinner in the direction of the outer peripheral gate due to the convex lens shape. In order to allow the molten resin to flow well in such narrow and substantial cavities, the maximum thickness of each layer is preferably 3 mm or more.
  • the number n of mold cavities has an upper limit of eight.
  • the maximum thickness of each layer is 8.3 mm, and the cooling time is not sufficiently shortened, and the efficiency can not be improved.
  • the preferred range for the number n of mold cavities is four to eight.

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Abstract

各層を同時に形成して厚肉の多層成形品を高効率で成形することができるロータリー式射出成形機及び多層成形品の成形方法を提供する。円周上等間隔に配設されたｎ個の金型キャビティ（１８）を構成する雌雄金型（４）の一方を取付ける固定盤（１１）と、固定盤（１１）に対向して雌雄金型（４）の他方を雌雄金型（４）の一方と型合わせ可能に取付ける回転盤（９）と、回転盤（９）を回転駆動させる回転装置（５）と、型合わせされた雌雄金型（４）を圧締する型締装置（２）と、圧締された雌雄金型（４）の金型キャビティ（１８）に溶融樹脂を射出する射出装置（３）とを備え、各金型キャビティ（１８）を形成する雌雄金型（４）の一方は全て同一形状を有し、雌雄金型（４）の他方は、キャビティ容積が最小のものから周方向一方側に順次大きくなり、回転装置（５）は、雌雄金型（４）の他方が形成するキャビティ容積の順次大きくなる周方向一方側にのみ回転する。

Description

多層成形品用ロータリー式射出成形機、多層成形品の成形方法及び多層成形品
　本発明は、多層成形品用ロータリー式射出成形機、多層成形品の成形方法及び多層成形品に関する。
　近年需要が増大しつつあるＬＥＤ照明等のプロジェクタレンズは、その集光特性上１２ｍｍ以上の厚肉レンズとなる。そのような厚肉プラスチックレンズを従来の射出成形機で成形する場合、最大肉厚部分が長時間の冷却時間を要するので、成形時間は相当長いものとなっていた。例えば、２５ｍｍ程度の厚肉プラスチックレンズにおいては、１５分以上の成形時間を要したのである。しかも、そのように長く成形時間を費やしたにも拘わらず、肉厚部分にひけが残存して、良好なレンズとしての性能は発揮し得なかったのである。
　このような問題を解決するものとして、特許文献１には、樹脂厚肉レンズの肉厚方向に対して何れか一方の面側から順次に肉厚を増していき、最終的には規定肉厚に達するようにした複数の金型を形成し、この一方の面の金型を交換しながら、金型毎の回数の樹脂の注入を行うという多層化技術が開示されている。
　また、特許文献２には、プラスチック成形品の裏面を形成するためのコアブロックを交換可能に保持する第一型板と、この第一型板に開閉自在に組み合わされ、前記プラスチック成形品の裏面を除く部分を形成するためのキャビティブロックを交換可能に保持する第二型板とを備え、この第二型板のキャビティブロックを、前記プラスチック成形品の内外層を形成するための複数のキャビティブロックによって形成し、前記コアブロックを、これら各キャビティブロックに対応する複数のコアブロックによって形成し、これら各コアブロックおよび前記各キャビティブロックは、それぞれが選択的に用いられ、かつ前記第一型板と前記第二型板に対して保持されているという多層化技術が開示されている。
特開２００１－１９１３６５号公報 特開２００１－３２２１４３号公報
　しかしながら、上述した特許文献１及び特許文献２の技術は、金型のコア部分を一層の射出充填毎に交換したり、次の層を成形するために前の層までの中間成形品をキャビティ内に挿入したりする作業を必要とするものであって、多工程となり極めて効率が低いとともに、多数のコアを在庫しなければならず、さらには、ゴミも多発するという多くの問題がある。
　本発明は、上述した問題に鑑みてなされたものであり、一度の射出充填で多層の各層を同時に形成して厚肉の多層成形品を高効率で成形することができるロータリー式射出成形機及び多層成形品の成形方法を提供することを目的とする。
　本発明は、円周上等間隔に配設された複数（ｎ）個の金型キャビティを構成する雌雄金型の一方を取付ける第１型盤と、前記第１型盤に対向して前記雌雄金型の他方を前記雌雄金型の一方と型合わせ可能に取付ける第２型盤と、前記第１型盤及び前記第２型盤のいずれかの型盤を回転駆動させる回転装置と、前記型合わせされた雌雄金型を圧締する型締装置と、圧締された前記雌雄金型の前記金型キャビティに溶融樹脂を射出する一又は複数の射出装置とを備えてなるロータリー式射出成形機において、前記雌雄金型の一方で前記各金型キャビティを形成する部分は全て同一形状を有し、前記雌雄金型の他方で前記各金型キャビティを形成する部分は、キャビティ容積が最小のものから周方向一方側へ順次キャビティ容積が大きくなると共に、キャビティ容積が最大のものと前記キャビティ容積が最小のものとが周方向に隣り合って設けられる形状を有し、前記回転装置は、前記雌雄金型によって形成される前記各金型キャビティのキャビティ容積が順次大きくなる前記周方向一方側にのみ回転し、前記射出装置は、前記回転装置の回転に基づき形成される実質的な各金型キャビティへ溶融樹脂を同時に射出充填して各層を形成することにより前記金型キャビティの数ｎと同層数の多層成形品を成形することを特徴とする。
　この構成によれば、各金型キャビティが順次キャビティ容積を増加させるように円周上等間隔に併設され、回転装置は雌雄金型の一方をキャビティ容積が順次増大する方向へ反転することなく回転させるので、最小キャビティ容積の金型キャビティで成形される第１層から最大キャビティ容積の金型キャビティで成形される第ｎ層までの中間成形品の順次移送を極めて円滑に無駄時間なく実行することができる。また、この構成により各層は均一で比較的薄いものになるので、各層成形時の冷却時間が短縮される。したがって、各層を積層する多層成形品が高効率に成形出来るという優れた効果を奏する。
　本発明は、前記金型キャビティの数ｎが、四乃至八であることを特徴とする。
　この構成によれば、高効率且つ経済的に多層成形品が成形出来る。
　本発明は、前記雌雄金型の一方で前記各金型キャビティを形成する同一形状部分の深さ寸法は、前記雌雄金型の他方で前記各金型キャビティを形成する部分のうち最大のものの深さ寸法より小さいことを特徴とする。
　この構成によれば、各金型キャビティを形成する凹部の精密加工を要する面積が減少するため、金型の加工費用を低減することが出来る。
　本発明は、少なくとも一の前記射出装置が、複数の前記金型キャビティへホットランナを介して溶融樹脂を供給することを特徴とする。
　この構成によれば、型内ゲートカットが可能となりランナロス低減による歩留まり向上が図れるとともに、少なくとも一の前記射出装置が複数の前記金型キャビティへ溶融樹脂を供給する際に生ずるゲートバランスを改善して各金型キャビティを均一に充填することが出来る。
　本発明は、少なくとも一の前記射出装置が、複数の前記金型キャビティへ分岐管を介して溶融樹脂を供給することを特徴とする。
　この構成によれば、少なくとも一の前記射出装置は複数の前記金型キャビティへ溶融樹脂を効果的且つ経済的に供給することが出来る。
　本発明は、前記ロータリー式射出成形機を用いて成形した多層成形品であって、前記多層成形品の一方の表面は、多層成形の第１層からなって小曲率又は平面状を有し、前記多層成形品の他方の表面は、多層成形の第ｎ層からなって前記一方の表面の曲率より大きい曲率を有することを特徴とする。
　この構成によれば、両表面の曲率が相互に異なる多層成形品を容易且つ低コストで得ることができる。
　本発明は、前記ロータリー式射出成形機を用いる多層成形品の成形方法であって、前記雌雄金型が圧締されているときに前記射出装置から全ての前記金型キャビティへ溶融樹脂を射出し、前記雌雄金型の一方と他方を相互に離隔させ、前記回転装置を金型キャビティの容積が順次大きくなる方向へのみ３６０度／ｎ回転させる工程をｎ回有することを特徴とする。
　この方法によれば、回転装置による金型キャビティの容積が順次大きくなる方向への３６０度／ｎの回転は、キャビティ容積の小さい金型キャビティで成形した中間成形品をキャビティ容積のより大きい金型キャビティへ順次移送させることと、完成品を成形する第ｎ層の工程を中間成形品及び完成品のない第１層の工程へ移行させることとを同時に実行させるものとなるから、両者それぞれの回転装置の回転方向は同一である。そのため、中間成形品の移送と工程の移行が極めて円滑且つ無駄時間なく実行される。また、この方法により、各層は均一で比較的薄いものになるので、各層成形時の冷却時間は短縮される。したがって、各層を積層する多層成形品が高効率に成形出来るという優れた効果を奏する。
　本発明は、前記射出装置に用いる樹脂原料が、全ての射出装置において同一の種類であることを特徴とする。
　この方法によれば、一樹脂原料の成形品を高効率に成形することができる。
　本発明は、前記射出装置に用いる樹脂原料が、第１層及び第ｎ層の双方又は第１乃至第ｎの少なくともいずれかの一層に対応する射出装置において異なる種類であることを特徴とする。
　この方法によれば、表面保護、フィルタ、偏光、反射防止、色収差抑制等の機能を有する層を容易に形成することができる。
　本発明は、前記射出装置に用いる樹脂原料が、光学レンズに適したものであることを特徴とする。
　この方法によれば、厚肉のプラスチックレンズを高効率に成形することができる。
図１は本発明の一実施形態の射出成形機（金型キャビティが８個の例）の構成を示す部分断面の側面図である。 図２は図１の射出成形機が型開きしたときの状態を示す部分断面の側面図である。 図３は回転盤に配設した金型キャビティを示す図２のIII－III線断面図である。 図４Ａは第１層の金型キャビティを示す断面図である。 図４Ｂは第２層の金型キャビティを示す断面図である。 図４Ｃは第３層の金型キャビティを示す断面図である。 図４Ｄは第４層の金型キャビティを示す断面図である。 図４Ｅは第５層の金型キャビティを示す断面図である。 図４Ｆは第６層の金型キャビティを示す断面図である。 図４Ｇは第７層の金型キャビティを示す断面図である。 図４Ｈは第８層の金型キャビティを示す断面図である。 図５は雌雄金型の他の例とともに分岐管を示す平面図である。 図６は最も好ましい態様の雌雄金型で成形した成形品の側面図である。
　以下、本発明を具体化した一実施形態について、図面を参照しつつ説明する。
　図１に示すように、本実施形態の射出成形機１は、型締装置２、射出装置３、雌雄金型４及び回転装置５からなる。型締装置２は、圧締・開閉機構（図示しない）と、可動盤１０と、可動盤１０に回動自在に取付られた回転盤９と、回転盤９に対向配置された固定盤１１と、固定盤１１と圧締・開閉機構に固着されたタイバ１２とからなる。型締装置２は、圧締・開閉機構の作用によって、雌雄金型４を取付ける固定盤１１及び回転盤９並びにタイバ１２を摺動する可動盤１０を介して雌雄金型４を圧締するとともに、図２に示すように、型開きをさせるものである。型締装置２の圧締・開閉機構は、油圧シリンダ装置やトグル装置等の公知の機構が採用される。回転装置５は、回転盤９、サーボモータ６、プーリ７及びベルト８からなり、回転盤９を任意の回転角度に回動させ位置決めするものである。位置決めの回転角度を任意且つ精確に得るため、サーボモータ６が好ましく採用されるが、カム等の機構によるものであってもよい。回転盤９及び回転装置５は、可動盤１０に設けられるように例示したが、固定盤１１に設けてもよい。また、型締装置２は横型として例示したが、縦型であってもよい。
　雌雄金型４は、８個の雌キャビティブロック１４ａ～１４ｈを内挿する雌型板１３と、８個の雄コアブロック１５ａ～１５ｈを内挿する雄型板１６とからなる。雌キャビティブロック１４ａ～１４ｈは、図４Ａ～図４Ｈに示すように、凹部の深さは同一に形成されて、図３に示すように、回転盤９の回転円周上等間隔となるように配設されている。雄コアブロック１５ａ～１５ｈは、図４Ａ～図４Ｈに示すように、１５ａから１５ｈへ順次に突出部の高さが低くなるように形成され、雌キャビティブロック１４ａ～１４ｈと同様に円周上等間隔となるように配設されている。そのため、雌キャビティブロック１４ａ～１４ｈと雄コアブロック１５ａ～１５ｈとは、回転装置５と型締装置２の作動に基づき、それらのどの組み合わせにおいても型合わせ可能となるのである。そして、図４Ａ～図４Ｈに示すように、キャビティ容積が回転装置５の回転方向に向けて順次大きくなるような金型キャビティ１８ａ～１８ｈが形成される（すなわち、本実施形態において金型キャビティの数ｎは８である）。さらに言えば、金型キャビティ１８ａ～１８ｈは、キャビティ容積が最小のもの（第１層に相当）から円周上一方向に順次大きくなり、キャビティ容積が最大のもの（第８層に相当）からキャビティ容積が最小のものへと併設されるように設けられている。金型キャビティ１８ａ～１８ｈには、雌雄金型４の型合わせ面に連通するゲート２４が設けられている。雄型板１６には、射出装置３のノズル１９とゲート２４との間の溶融樹脂通路を自在に開閉して型内ゲートカットするホットランナ１７が埋設されている。なお、図５に示すように、ホットランナ１７に代えて開閉機能は有しないが分岐管２０を用いると、経済性において有効な場合もある。分岐管２０は、二に分岐する例を示したが、三以上に分岐するものであってもよい。また、型締装置２や回転装置５の異なる形態に応じて、雌雄金型４の取付部材やホットランナ等の埋設位置が変化するのは当然なことである。
　このように、一の雌雄金型４に８個の金型キャビティ１８ａ～１８ｈを設けた実施例を図１乃至図４Ａ～図４Ｈに基づいて説明した。これに対し、図５に示すように、一の金型キャビティを有する四の雌雄金型の雌金型２１ａ～２１ｄをキャビティブロック２２ａ～２２ｄが円周上等間隔となるように回転盤９上に配設してもよい。この構成は、比較的大型の多層成形品の場合に有効であり、型締装置は縦型となることが多い。さらに、この構成では、ノズル１９に代えて分岐管２０が効果的に採用され得る。
　以上説明したのは、雌雄金型４の雌キャビティブロックにおける各金型キャビティを形成する凹部は全て同一形状を有し、雌雄金型４の雄キャビティブロックにおける各金型キャビティを形成する突出部の高さ寸法は、雌キャビティブロックの凹部の深さ寸法より小さい場合である。しかしながら、雌雄金型４の雄キャビティブロックにおける各金型キャビティを形成する突出部が凹状となるようにまで変化させてもよい。また、雌キャビティブロックにおける同一形状の各凹部の深さ寸法を、雄キャビティブロックにおける各金型キャビティを形成する突出部又は凹部のうちで最大となった凹部の深さ寸法よりも小さくしてもよい。そのようにすれば、凹部の加工費用を軽減する点で効果的である。特に、成形品が光学レンズのときには、凹部を非球面の鏡面とするので、顕著な効果を奏する。
　雌キャビティブロックにおける同一形状の各凹部の深さ寸法を、雄キャビティブロックにおける各金型キャビティを形成する突出部又は凹部のうちで最大となった凹部の深さ寸法よりも小さくした場合、同一形状の凹部からなる金型キャビティで成形された中間成形品は、多層成形品の第１層となる。そして、第１層としての中間成形品は、回転装置５の回転に伴って、凹部の深さがより深い凹部を有する雄キャビティブロックと型合わせする雌キャビティブロックの金型キャビティへ移送される。第１層としての中間成形品が移送された金型キャビティでは、この第１層に重ねるようにして第２層の積層成形が実施される。このような成形工程を最終成形工程である第ｎ層の成形工程まで繰り返すのである。
　図６に示す成形品２５は、前項で述べた構成の雌雄金型を搭載した多層成形品用ロータリー式射出成形機により成形した光学レンズである。成形品２５は、雌キャビティブロックにおける同一形状の各凹部の一つで形成された小曲率の非球面又は平面状の表面であるレンズ面２６、及び、雄キャビティブロックにおける各金型キャビティを形成する凹部のうちで最大となった凹部で形成されレンズ面２６の曲率より大きい曲率を有する非球面の表面であるレンズ面２７からなる。そして、レンズ面２６が多層成形品の第１層であり、レンズ面２７が多層成形品の第ｎ層である。このように、前項で述べた構成の雌雄金型によれば、光学レンズの相互に異なる曲率の両レンズ面を容易且つ低コストで形成することができる。
　射出装置３は、スクリュ式又はプランジャ式等の公知の機構を有し、樹脂原料を可塑化して生成した溶融樹脂を型合わせし圧締された雌雄金型４へノズル１９又は分岐管２０を介して射出し、キャビティ１８ａ～１８ｈを充填させるものである。射出装置３は、図１及び図５に示すように、複数の金型キャビティに対して一基設けることがコスト的に有利であるが、製品の付加価値向上や射出充填の制御性・成形性向上のため複数設けてもよい。特に、金型キャビティ毎に一の射出装置を設けるときは、射出充填の制御性・成形性が向上する。
　次に、この射出成形機１を用いた多層成形の作動について説明する。
　まず最初に、射出装置３に供給する樹脂原料は、本発明が厚肉プラスチックレンズ成形における課題を解決するためになされたものであるから、光学レンズに適したものが好ましいことは言うまでもないが、厚肉の成形品であれば光学レンズ用ではない他の樹脂原料を用いて本発明の技術により成形した場合でも高効率で生産できることは明らかである。
　図１に示す射出成形機１において、型締装置２で圧締された雌雄金型４に射出装置３から溶融樹脂が射出され、各金型キャビティ１８ａ～１８ｈは、図４Ａ～図４Ｈにおいて黒の塗潰しで示すように、その全面にわたって流動する溶融樹脂でそれぞれが同時に充填される。その後、図４Ａで成形された第１層としての中間成形品は、図２に示すように、雌キャビティブロック１４ａに附着したまま型開きされ、雌型板１３が（３６０度／８）時計廻りに回転し再型閉じすることにより、雌キャビティブロック１４ｂに相当する位置に移動して図４Ｂの成形に備える。同様にして、図４Ｂの中間成形品は図４Ｃへ、・・・、図４Ｇの中間成形品は図４Ｈへと順次移送される。８回移送されて図４Ｈで成形された第８層（第ｎ層）の成形品は完成品であり、図２に示すように、ホットランナ１７に繋がっていたスプル２３とともに図示しない突出手段で雌キャビティブロック１４ｈから離型され取り出される。すなわち、雌雄金型４が圧締されているときに射出装置３から全ての金型キャビティ１８ａ～１８ｈへ溶融樹脂を射出し、雌型板１３を雄型板１６から離隔させ、回転装置５を金型キャビティの容積が順次大きくなるような方向へのみ（３６０度／８）回転させる一連の成形工程を８回繰り返すことにより一の多層成形品を成形するのである。そして、図４Ｈで成形された完成品としての成形品が取出された後の回転装置５の回転は、次の一連の成形工程への移行となるものであり、中間成形品の移送と同時に実行されるのであるから、その回転方向は前の成形工程と同じく金型キャビティの容積が順次大きくなるような方向である。すなわち、回転装置５は連続成形中常に同一回転方向にのみ回転するのである。
　金型キャビティ１８ａを除く各金型キャビティ１８ｂ～１８ｈにおいては、中間成形品がインサートされた状態となる。したがって、図４Ａ～図４Ｈにおいて黒の塗潰しで示すように、金型キャビティ１８ａ及び実質的な各金型キャビティ１８ｂ～１８ｈのそれぞれの外形形状は、多層成形品としてのレンズの曲率が層毎に相違しても、多層成形品の外形形状と同一であることから、金型キャビティ１８ａ及び各金型キャビティ１８ｂ～１８ｈの実質的な容積は、雄コアブロック１５ａ～１５ｈの順次に変化する突出部の高さ変化量が同じであれば、それぞれ略同一となる。しかしながら、この実質的な各金型キャビティの外形形状を、雄コアブロックの凸部の形状を変更することにより多層成形品の外形形状に相似して小さくする場合もある。このとき、各金型キャビティの実質的な容積は、雄コアブロックの凸部の高さを調整することにより均一にすることが可能である。
　金型キャビティ１８ａの容積を実質的な各金型キャビティ１８ｂ～１８ｈの容積に揃え、全ての金型キャビティの実質的な容積を略同一とすることは、成形上有効なことであり、特には一の射出装置で複数の金型キャビティへ射出充填する場合に効果的となる。また、ｎ回（ｎは金型キャビティの数）の各工程の時間を均一にし最短にするためにも必要なことである。しかしながら、多層成形品の表裏両面又は少なくともいずれかの一層、すなわち、第１層及び第８（ｎ）層の双方又は第１層乃至第８（ｎ）層の少なくともいずれかの一層のみ他の層と異なる厚さとすることもある。また、多層成形品の表裏両面又は少なくともいずれかの一層を他の層の樹脂原料とは異なる樹脂原料を用いて成形し、表面保護、フィルタ、偏光、反射防止、色収差抑制等の機能を持たせるようにすることもある。例えば、屈折率の異なる二樹脂材料を用いて成形することにより、色収差を押さえるアクロマートレンズのような合わせレンズ製品を容易に製造することが可能となる。なお、この場合、樹脂材料毎にそれぞれ別の射出装置を要することは言うまでもない。
　以上詳述したことから明らかなように、本実施形態のロータリー式射出成形機１によれば、雌雄金型４の一方で各金型キャビティ１８ａ～１８ｈを形成する部分は全て同一形状を有し、雌雄金型４の他方で各金型キャビティ１８ａ～１８ｈを形成する部分は、キャビティ容積が最小のものから周方向一方側へ順次キャビティ容積が大きくなると共に、キャビティ容積が最大のものと前記キャビティ容積が最小のものとが周方向に隣り合って設けられる形状を有し、回転装置５は、雌雄金型４によって形成される各金型キャビティ１８ａ～１８ｈのキャビティ容積が順次大きくなる前記周方向一方側にのみ回転し、射出装置３は、回転装置５の回転に基づき形成される実質的な各金型キャビティ１８ａ～１８ｈへ溶融樹脂を同時に射出充填して各層を形成することにより金型キャビティ１８ａ～１８ｈの数ｎ（本実施形態ではｎ＝８）と同層数の多層成形品を成形する。すなわち、各金型キャビティ１８ａ～１８ｈが順次キャビティ容積を増加させるように円周上等間隔に併設され、回転装置５は雌雄金型４の一方をキャビティ容積が順次増大する方向へ反転することなく回転させるので、最小キャビティ容積の金型キャビティ１８ａで成形される第１層から最大キャビティ容積の金型キャビティ１８ｈで成形される第８層までの中間成形品の順次移送を極めて円滑に無駄時間なく実行することができる。また、この構成により各層は均一で比較的薄いものになるので、各層成形時の冷却時間が短縮される。したがって、各層を積層する多層成形品が高効率に成形出来るという優れた効果を奏する。
　また、本実施形態の多層成形品の成形方法によれば、雌雄金型４が圧締されているときに射出装置３から全ての金型キャビティ１８ａ～１８ｈへ溶融樹脂を射出し、雌雄金型４の一方と他方を相互に離隔させ、回転装置５を金型キャビティの容積が順次大きくなるような方向へのみ３６０度／ｎ（本実施形態では３６０／８＝４５度）回転させる工程をｎ回（本実施形態では８回）有する。この方法によれば、回転装置５による金型キャビティの容積が順次大きくなる方向への３６０度／ｎの回転は、キャビティ容積の小さい金型キャビティで成形した中間成形品をキャビティ容積のより大きい金型キャビティへ順次移送させることと、完成品を成形する第ｎ層の工程を中間成形品及び完成品のない第１層の工程へ移行させることとを同時に実行させるものとなるから、両者それぞれの回転装置５の回転方向は同一である。そのため、中間成形品の移送と工程の移行が極めて円滑且つ無駄時間なく実行される。また、この方法により、各層は均一で比較的薄いものになるので、各層成形時の冷却時間は短縮される。したがって、各層を積層する多層成形品が高効率に成形出来るという優れた効果を奏する。
　そして、この実施例で説明した８個の金型キャビティ１８ａ～１８ｈを有する雌雄金型４で厚さ２５ｍｍのプラスチックレンズを成形した場合、型閉じ、雌雄金型４の圧締、射出、冷却、型開き、回転盤の回転、成形品の取出しという一連の成形時間は、１分間であった。これを従来の射出成形機による成形時間である１５分と比較すれば、本発明の射出成形機がいかに高効率であるかが理解できる。
　したがって、金型キャビティの数ｎを増大させればそれに伴って各層の厚さが薄くなり冷却時間が短縮されて効率がより高くなるのは当然である。しかしながら、例えば肉厚２５ｍｍの厚肉プラスチックレンズを成形するとき、各層の最大厚さは２５／ｎであり、金型キャビティが８個なら各層の最大厚さは約３ｍｍとなる。しかも、この実質的なキャビティの厚さは、凸レンズ形状に因り外周のゲート方向に薄くなっている。このような狭い実質的なキャビティ内に溶融樹脂を良好に流動させるためには、各層の最大厚さが３ｍｍ以上であることが好ましい。また、金型キャビティ増設によるコスト増大も考慮すると金型キャビティの数ｎは八が上限となる。一方、金型キャビティの数が三の場合、各層の最大厚さは８．３ｍｍとなり、冷却時間の短縮は十分になされず効率向上は図れない。よって、金型キャビティの数ｎの好ましい範囲は四乃至八である。
　尚、本発明は、上述した実施の形態に限定されるものではなく、本発明の主旨を逸脱しない範囲で種々に変更を施すことが可能である。
　　１　　射出成形機
　　２　　型締装置
　　３　　射出装置
　　４　　雌雄金型
　　５　　回転装置
　　９　　回転盤
　１０　　可動盤
　１１　　固定盤
　１４ａ～１４ｈ　雌キャビティブロック
　１５ａ～１５ｈ　雄コアブロック
　１７　　ホットランナ
　１８ａ～１８ｈ　金型キャビティ
　２０　　分岐管
　２２ａ～２２ｈ　キャビティブロック
　２５　　成形品

Claims (10)

  1. 　円周上等間隔に配設された複数（ｎ）個の金型キャビティを構成する雌雄金型の一方を取付ける第１型盤と、前記第１型盤に対向して前記雌雄金型の他方を前記雌雄金型の一方と型合わせ可能に取付ける第２型盤と、前記第１型盤及び前記第２型盤のいずれかの型盤を回転駆動させる回転装置と、前記型合わせされた雌雄金型を圧締する型締装置と、圧締された前記雌雄金型の前記金型キャビティに溶融樹脂を射出する一又は複数の射出装置とを備えてなるロータリー式射出成形機において、
    　前記雌雄金型の一方で前記各金型キャビティを形成する部分は全て同一形状を有し、
    　前記雌雄金型の他方で前記各金型キャビティを形成する部分は、キャビティ容積が最小のものから周方向一方側へ順次キャビティ容積が大きくなると共に、キャビティ容積が最大のものと前記キャビティ容積が最小のものとが周方向に隣り合って設けられる形状を有し、
    　前記回転装置は、前記雌雄金型によって形成される前記各金型キャビティのキャビティ容積が順次大きくなる前記周方向一方側にのみ回転し、
    　前記射出装置は、前記回転装置の回転に基づき形成される実質的な各金型キャビティへ溶融樹脂を同時に射出充填して各層を形成することにより前記金型キャビティの数ｎと同層数の多層成形品を成形することを特徴とするロータリー式射出成形機。
  2. 　前記金型キャビティの数ｎは、四乃至八であることを特徴とする請求項１に記載のロータリー式射出成形機。
  3. 　前記雌雄金型の一方で前記各金型キャビティを形成する同一形状部分の深さ寸法は、前記雌雄金型の他方で前記各金型キャビティを形成する部分のうち最大のものの深さ寸法より小さいことを特徴とする請求項１又は２に記載のロータリー式射出成形機。
  4. 　少なくとも一の前記射出装置は、複数の前記金型キャビティへホットランナを介して溶融樹脂を供給することを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載のロータリー式射出成形機。
  5. 　少なくとも一の前記射出装置は、複数の前記金型キャビティへ分岐管を介して溶融樹脂を供給することを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載のロータリー式射出成形機。
  6. 　請求項３に記載のロータリー式射出成形機を用いて成形した多層成形品であって、
    　前記多層成形品の一方の表面は、多層成形の第１層からなって小曲率又は平面状を有し、前記多層成形品の他方の表面は、多層成形の第ｎ層からなって前記一方の表面の曲率より大きい曲率を有することを特徴とする多層成形品。
  7. 　請求項１乃至５のいずれか１項に記載のロータリー式射出成形機を用いる多層成形品の成形方法であって、
    　前記雌雄金型が圧締されているときに前記射出装置から全ての前記金型キャビティへ溶融樹脂を射出し、前記雌雄金型の一方と他方を相互に離隔させ、前記回転装置を金型キャビティの容積が順次大きくなる方向へのみ３６０度／ｎ回転させる工程をｎ回有することを特徴とする多層成形品の成形方法。
  8. 　前記射出装置に用いる樹脂原料は、全ての射出装置において同一の種類であることを特徴とする請求項７に記載の多層成形品の成形方法。
  9. 　前記射出装置に用いる樹脂原料は、第１層及び第ｎ層の双方又は第１乃至第ｎの少なくともいずれかの一層に対応する射出装置において異なる種類であることを特徴とする請求項７に記載の多層成形品の成形方法。
  10. 　前記射出装置に用いる樹脂原料は、光学レンズに適したものであることを特徴とする請求項７乃至９のいずれか１項に記載の多層成形品の成形方法。
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