WO2018043191A1 - 微細形状転写成形方法、及び微細形状転写成形金型 - Google Patents

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WO2018043191A1
WO2018043191A1 PCT/JP2017/029849 JP2017029849W WO2018043191A1 WO 2018043191 A1 WO2018043191 A1 WO 2018043191A1 JP 2017029849 W JP2017029849 W JP 2017029849W WO 2018043191 A1 WO2018043191 A1 WO 2018043191A1
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cavity
fine shape
space
shape transfer
transfer molding
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PCT/JP2017/029849
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Inventor
橋本 将臣
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株式会社エンプラス
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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29CSHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C45/00Injection moulding, i.e. forcing the required volume of moulding material through a nozzle into a closed mould; Apparatus therefor
    • B29C45/17Component parts, details or accessories; Auxiliary operations
    • B29C45/26Moulds
    • B29C45/33Moulds having transversely, e.g. radially, movable mould parts
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29CSHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C45/00Injection moulding, i.e. forcing the required volume of moulding material through a nozzle into a closed mould; Apparatus therefor
    • B29C45/17Component parts, details or accessories; Auxiliary operations
    • B29C45/46Means for plasticising or homogenising the moulding material or forcing it into the mould
    • B29C45/56Means for plasticising or homogenising the moulding material or forcing it into the mould using mould parts movable during or after injection, e.g. injection-compression moulding

Definitions

  • This invention is a fine shape transfer that makes it possible to plasticize the surface of a resin molded product with a plasticizing fluid and to transfer the fine shape with high accuracy and high efficiency to the plasticized portion of the plasticized fluid.
  • the present invention relates to a molding method and a fine shape transfer molding die.
  • an injection molding method in which carbon dioxide as a plasticizing fluid is injected between a resin in a cavity and a cavity surface to plasticize the surface of the resin to improve transferability.
  • the injection molding method according to the first prior art before the molten resin in the cavity 102 is held and cooled, the high pressure (10 MPa) carbon dioxide is set in the cavity 102 of the mold 101 set to 40 ° C. Because of the injection, carbon dioxide in the cavity 102 becomes supercritical, and the plasticized skin layer may foam. Therefore, the injection molding method according to the first prior art has a problem that it cannot be used for molding optical elements such as lenses and light guide plates.
  • FIG. 20 shows a shape transfer method expected to solve the problem as in the first prior art.
  • the shape transfer method shown in FIG. 20 includes a step of placing the resin plate 111 on the base portion 110 (FIG. 20A), and the pressure vessel 112 and the resin plate 111 by pressing the pressure vessel 112 against the resin plate 111. And a step in which a part of the resin plate 111 (simply abbreviated as resin (111)) is disposed in the sealed space 113 (FIG. 20B), and gaseous carbon dioxide 114a is introduced into the valve. 119A is introduced into the sealed space 113, and the surface of the resin (111) is immersed in liquid carbon dioxide 114b (FIG. 20 (c)).
  • the surface of the resin (111) is plasticized by the series of steps of FIGS. 20 (a) to (c), and the shape of the mold 115 is plasticized by the resin (111). It can be transferred to the surface.
  • Part of the gaseous carbon dioxide 114a introduced into the sealed space 113 is liquefied to be in a gas-liquid mixed state, and the liquid carbon dioxide 114b covers the surface of the resin (111).
  • the shape transfer method shown in FIG. 20 includes a step of lowering the piston 116 and pressing the mold 115 against the plasticized surface of the resin (111) (FIG. 20D), and a step of returning the piston 116 (FIG. 20 (e)), a step of exhausting carbon dioxide (114a, 114b) in the sealed space 113 through the exhaust valve 119B (FIG. 20 (f)), and a step of separating the pressure vessel 112 from the resin plate 111 (FIG. 20 (g)) in order.
  • the shape transfer method shown in FIG. 20 there is no risk of foaming as in the case where the surface of the resin is plasticized using carbon dioxide in a supercritical state.
  • the shape can be transferred (see Patent Document 2).
  • the resin plate 111 is previously molded in another place (another molding apparatus) (the first molding process is performed), and the resin after the molding is performed.
  • 20A to 20G are performed using the plate 111 (the second molding process is performed), and the shape of the mold 115 is transferred to a part of the surface of the resin plate 111. Therefore, as compared with the injection molding, the production efficiency is lowered and the production cost is increased.
  • the resin plate 111 molded in another place is placed on the base portion 110. Assembling errors occur when placed on top, and it is difficult to transfer the shape of the mold 115 to a predetermined position of the resin plate 111 with high accuracy.
  • the present invention provides a fine shape transfer molding method and a fine shape transfer molding that can suppress the foaming of the surface of the molded product and transfer the fine shape to the surface of the molded product with high accuracy and high efficiency.
  • the purpose is to provide molds.
  • the fine shape transfer molding method comprises: (1). A first step of injecting a molten resin into the cavity 6 of the mold 1 and cooling the molten resin in the cavity 6 in a pressure-holding state to form a molded article 8; (2). After the completion of the first step, a cavity piece 11 that is movably disposed in the mold 1 and that constitutes a part of the cavity 6 is moved to a retracted position away from the molded product 8 of the cavity 6. Two steps, (3). A third step of introducing a plasticizing fluid into the space 12a in the mold 1 generated by the movement of the cavity piece 11; (4).
  • the cavity piece 11 in the retracted position is moved toward the molded product 8 in the cavity 6, and the tip 11 b of the cavity piece 11 is moved to the molded product 8 in the cavity 6.
  • the fine shape transfer molding method (1).
  • a cavity piece 11 that is movably disposed in the mold 1 and that constitutes a part of the cavity 6 is moved to a retracted position away from the molded product 8 of the cavity 6.
  • the cavity piece 11 in the retracted position is moved toward the molded product 8 in the cavity 6, and the tip 11 b of the cavity piece 11 is moved to the molded product 8 in the cavity 6.
  • the present invention also relates to a fine shape transfer mold 1 for transferring a fine shape to the surface of a molded product 8 in a cavity 6.
  • a part of the cavity 6 is constituted by the tip 11 b of the cavity piece 11.
  • the cavity piece 11 is slidable along a guide hole 12 formed in the mold body 3 between a position constituting a part of the cavity 6 and a retracted position away from the cavity 6. It has become.
  • the space 12a of the guide hole 12 generated by the movement of the cavity piece 11 to the retracted position is connected to an external plasticizing fluid supply device 21 through flow paths 18 and 20, and the plasticizing fluid A plasticizing fluid is supplied from the supply device 21.
  • the molded product 8 in the cavity 6 is plasticized by the plasticizing fluid introduced into the space 12 a of the guide hole 12 at a surface facing the space 12 a of the guide hole 12. Further, the tip 11b of the cavity piece 11 is pressed against the plasticized surface of the molded article 8, and the fine shape of the tip 11b of the cavity piece 11 is transferred.
  • the present invention also relates to a fine shape transfer mold 1 for transferring a fine shape to the surface of a molded product 8 in a cavity 6.
  • a part of the cavity 6 is constituted by the tip 11 b of the cavity piece 11.
  • the cavity piece 11 is slidable along a guide hole 12 formed in the mold body 3 between a position constituting a part of the cavity 6 and a retracted position away from the cavity 6. It has become.
  • the space 12a of the guide hole 12 generated by moving the cavity piece 11 to the retracted position is connected to an external gas supply device by flow paths 18 and 20, and gas is supplied from the gas supply device 21A. Is done.
  • the molded product 8 in the cavity 6 is generated by compressing the gas introduced into the space 12 a of the guide hole 12 by the cavity piece 11 with the surface facing the space 12 a of the guide hole 12. Plasticized with a plasticizing fluid. Further, the tip 11b of the cavity piece 11 is pressed against the plasticized surface of the molded article 8, and the fine shape of the tip 11b of the cavity piece 11 is transferred.
  • the present invention can suppress the foaming of the surface of the molded product, and can transfer the fine shape onto the surface of the molded product with high accuracy and high efficiency.
  • FIG. 1 is a view showing a fine shape transfer molding die 1 according to the first embodiment of the present invention, and is used for carrying out the fine shape transfer molding method 1 according to the present invention.
  • FIG. 1 is a view showing a fine shape transfer molding die 1 according to the first embodiment of the present invention, and is used for carrying out the fine shape transfer molding method 1 according to the present invention.
  • a fine shape transfer molding die 1 is a die body 3 of a movable side mold 2 and a surface (die mold) facing the fixed side mold 4 of the mold body 3.
  • a cavity 6 is formed on the mating surface 5 side.
  • the cavity 6 is a recess having a rectangular cross section, and the cavity inner surface 7 is transferred to the appearance of the molded product 8.
  • a gate 10 for example, a side gate
  • the molten resin is a thermoplastic resin, such as an acrylic resin, polycarbonate (PC), polyvinyl chloride (PVC), or ABS resin.
  • the cavity piece 11 has a head 11 a fixed to the first drive plate 15, and the first drive plate 15 is actuated by a drive means (for example, a hydraulic cylinder) (not shown) via the operation rod 16.
  • a drive means for example, a hydraulic cylinder
  • the inside of the guide hole 12 formed in the mold body 3 of the mold 2 is slid and moved.
  • the cavity piece 11 passes through the guide hole 12 from the position (injection molding position) where the tip 11b constitutes a part of the cavity inner surface 7 until the first drive plate 15 is located in the vicinity of the movable mold substrate 17.
  • the slide can be moved.
  • the position of the cavity piece 11 where the first drive plate 15 is located in the vicinity of the movable mold substrate 17 and the internal flow path (communication hole) 18 opens into the space 12 a of the guide hole 12 is Set to the retracted position.
  • the tip 11b is sufficiently separated from the cavity 6, and a space 12a is formed in the guide hole 12 between the tip 11b and the cavity 6. .
  • the plasticizing fluid supply device 21 (or the gas supply device 21A) is connected via an external flow channel 20 connected to the flow channel 18.
  • the external flow path 20 is provided with a flow path switching valve 22 in the middle.
  • the flow path switching valve 22 is a plasticizing fluid (liquid carbon dioxide or supercritical carbon dioxide) delivered from the plasticizing fluid supply device 21 or a gas (carbon dioxide delivered from the gas supply device 21A). ) Is introduced into the space 12 a of the guide hole 12, or the plasticizing fluid or gas introduced into the space 12 a of the guide hole 12 can be discharged from the space 12 a of the guide hole 12.
  • the plasticizing fluid supply apparatus 21 removes the liquid carbon dioxide in the container filled with the liquid carbon dioxide and the external flow path 20. It is composed of a pump that feeds out. Further, when the plasticizing fluid is supercritical carbon dioxide (supercritical carbon dioxide), the plasticizing fluid supply device 21 includes a gas cylinder filled with carbon dioxide gas, and a supercritical carbon dioxide supply device (for example, SCF-600 manufactured by Takumina Co., Ltd.) The gas supply device 21 ⁇ / b> A is a gas cylinder filled with gaseous carbon dioxide (carbon dioxide gas), and is used in place of the plasticizing fluid supply device 21.
  • an ejector pin 13 that is inserted into and removed from the cavity 6 is disposed on the mold body 3 of the movable mold 2.
  • the ejector pin 13 has a head 13 a fixed to the second drive plate 23, and the second drive plate 23 is actuated by drive means (for example, a hydraulic cylinder) (not shown), so that the tip 13 b is formed on the cavity inner surface 7.
  • the tip 13b is moved along the guide hole 14 from a position constituting a part to a position where the tip 13b pushes the molded product 8 in the cavity 6 out of the cavity 6.
  • the fine shape transfer molding die 1 according to the present embodiment is controlled to a temperature not higher than the glass transition temperature of the resin material on which the movable side die 2 and the fixed side die 4 are injection-molded, and heating / cooling control is performed. It is not supposed to be.
  • the plasticizing fluid is liquid carbon dioxide
  • the temperature of the movable side die 2 and the fixed side die 4 is controlled to 31 ° C. or lower.
  • FIGS. 3 (a) to 3 (d) are drawings of the molded product 8 from step 1 of the fine shape transfer molding method using the fine shape transfer molding die 1 according to the present embodiment. It is a figure which shows until extraction in time series.
  • liquid carbon dioxide or supercritical carbon dioxide is used as a plasticizing fluid.
  • the first step is to perform cavity clamping after the mold is clamped (the mold-matching surfaces 5 of the movable mold 2 and the fixed mold 4 are abutted) (FIG. 2A).
  • the piece 11 is moved along the guide hole 12 to the injection molding position (FIG. 2B), molten resin (thermoplastic resin material) is injected into the cavity 6 from a gate not shown in the figure, and the pressure in the cavity 6 is maintained.
  • the resin in the cavity 6 is cooled to form the molded product 8 (FIG. 2C).
  • the resin material used for injection molding is a thermoplastic resin material (for example, acrylic resin, polycarbonate (PC), polyvinyl chloride (PVC), ABS resin, etc.).
  • the cavity piece 11 at the injection molding position is moved to a retracted position away from the molded product 8 in the cavity 6 (FIG. 2 (d)).
  • the flow path switching valve 22 is operated to move the space 12a of the guide hole 12 generated by the cavity piece 11 to the retracted position and the plasticizing fluid supply device 21 through the flow paths (internal flow path 18 and The plasticizing fluid 24 is introduced into the space 12a of the guide hole 12 by connecting via the external flow path 20) (FIG. 2 (e)).
  • the surface of the molded product 8 facing the space 12a of the guide hole 12 into which the plasticizing fluid 24 is introduced is plasticized with the plasticizing fluid 24 in the space 12a of the guide hole 12 (FIG. 2). (F)).
  • the cavity piece 11 in the retracted position is moved toward the molded product 8 in the cavity 6, and the tip 11 b of the cavity piece 11 is plasticized of the molded product 8 in the cavity 6.
  • the fine shape formed at the tip 11b of the cavity piece 11 is transferred to the plasticized surface of the molded product 8 by pressing against the surface (FIG. 3 (a)). Thereby, the fine shape transfer molding to the molded product 8 is completed.
  • the cavity piece 11 is moved to the retracted position (FIG. 3B).
  • the cavity piece 11 and the ejector pin 13 are arranged so that the tips 11b and 13b are inside the cavity 6 after the fine shape transfer molding die 1 is opened (after the movable die 2 is separated from the fixed die 4).
  • the molded product 8 in the cavity 6 is pushed out of the cavity 6 (FIG. 3D). Thereby, the molded product 8 to which the fine shape is transferred is taken out from the fine shape transfer molding die 1.
  • the surface of the molded product 8 in the cavity 6 is plasticized with a plasticizing fluid after normal injection molding (filling, holding pressure, cooling).
  • a plasticizing fluid after normal injection molding (filling, holding pressure, cooling).
  • an injection molding process one process
  • Fine shape transfer molding becomes possible.
  • the fine shape transfer molding method 1 according to the present embodiment is compared with the conventional technique in which the fine shape is transferred to the surface of the resin plate 111 by the first molding process and the second molding process (see FIG. 20). ), It is possible to transfer the fine shape onto the surface of the molded product with high accuracy and high efficiency, and it is possible to automate the production and reduce the production cost.
  • the surface of a molded product molded by normal injection molding is plasticized with a plasticizing fluid, and plasticized into a high-temperature molten resin. Since the working fluid is not impregnated, bubbles (foaming phenomenon) are unlikely to occur on the surface of the molded product during decompression of the plasticizing fluid during exhaust. As a result, the fine shape transfer molding method 1 according to the present embodiment can prevent deterioration in quality due to the generation of bubbles, and can produce a high-quality and high-precision optical element.
  • FIGS. 5 (a) to 5 (d) are drawings of the molded product 8 from the second step of the fine shape transfer molding method using the fine shape transfer molding die 1 according to the present embodiment. It is a figure which shows until extraction in time series.
  • liquid carbon dioxide generated by compressing carbon dioxide gas is used as a plasticizing fluid.
  • a portion overlapping with the description of 1 of the fine shape transfer molding method is omitted as appropriate, and a portion different from 1 of the fine shape transfer molding method will be described in detail.
  • the first step is represented by FIGS. 4A to 4C, and is the same as FIGS. 2A to 2C.
  • the second step is shown in FIG. 4 (d) and is the same as FIG. 2 (d).
  • the flow path switching valve 22 is operated to move the space 12a of the guide hole 12 generated by the movement of the cavity piece 11 to the retracted position and the gas supply device 21A through the flow path (the internal flow path 18 and the external flow path). 20), carbon dioxide gas 24a is introduced into the space 12a of the guide hole 12 (FIG. 4E).
  • the carbon dioxide gas 24a introduced into the space 12a of the guide hole 12 is compressed by the cavity piece 11 (isothermally compressed), and a part of the carbon dioxide gas 24a is liquefied (in a gas-liquid mixed state),
  • the surface of the molded product 8 facing the space 12a of the guide hole 12 into which the carbon dioxide gas 24a has been introduced is plasticized with liquefied carbon dioxide (liquid carbon dioxide) (FIG. 4 (f)).
  • the cavity piece 11 is moved toward the molded product 8 in the cavity 6, and the tip 11 b of the cavity piece 11 is pushed against the plasticized surface of the molded product 8 in the cavity 6.
  • the fine shape formed on the tip 11b of the cavity piece 11 is transferred to the plasticized surface of the molded product 8 (FIG. 5A). Thereby, the fine shape transfer molding to the molded product 8 is completed.
  • the cavity piece 11 is moved to the retracted position (FIG. 5B).
  • the cavity piece 11 and the ejector pin 13 are arranged so that the tips 11b and 13b are inside the cavity 6 after the fine shape transfer molding die 1 is opened (after the movable die 2 is separated from the fixed die 4).
  • the molded product 8 in the cavity 6 is pushed out of the cavity 6 (FIG. 5D). Thereby, the molded product 8 to which the fine shape is transferred is taken out from the fine shape transfer molding die 1.
  • FIGS. 6 (a) to 6 (f) and FIGS. 7 (a) to 7 (d) are views of taking out a molded product from the three steps of the fine shape transfer molding method using the fine shape transfer molding die 1 according to this embodiment. It is a figure which shows until in time series.
  • this fine shape transfer molding method 3 liquid carbon dioxide or supercritical carbon dioxide is used as a plasticizing fluid.
  • a portion overlapping with the description of 1 of the fine shape transfer molding method is omitted as appropriate, and a portion different from 1 of the fine shape transfer molding method will be described in detail.
  • the first step is represented by FIGS. 6A to 6C, and is the same as FIGS. 2A to 2C.
  • the second step is shown in FIG. 6 (d) and is the same as FIG. 2 (d).
  • the third step is shown in FIG. 6 (e) and is the same as FIG. 2 (e).
  • the fourth step is shown in FIG. 6 (f), and the surface of the molded product is plasticized as in FIG. 2 (f).
  • the cavity piece 11 is moved toward the molded product 8 in the cavity 6, and the cavity piece 11 is pressed against the plasticized surface of the molded product 8 in the cavity 6, and the fine shape formed at the distal end 11b of the cavity piece 11 is transferred to the plasticized surface of the molded product 8 (FIG. 7). (B)). Thereby, the fine shape transfer molding to the molded product 8 is completed.
  • the cavity piece 11 and the ejector pin 13 are arranged so that the tips 11b and 13b are inside the cavity 6 after the fine shape transfer molding die 1 is opened (after the movable die 2 is separated from the fixed die 4).
  • the molded product 8 in the cavity 6 is pushed out of the cavity 6 (FIG. 7D). Thereby, the molded product 8 to which the fine shape is transferred is taken out from the fine shape transfer molding die 1.
  • FIGS. 9 (a) to 9 (d) are views of taking out a molded product from the four steps of the fine shape transfer molding method using the fine shape transfer molding die 1 according to the present embodiment. It is a figure which shows until in time series.
  • liquid carbon dioxide generated by compressing carbon dioxide gas is used as a plasticizing fluid.
  • a portion overlapping with the description of 1 of the fine shape transfer molding method is omitted as appropriate, and a portion different from 1 of the fine shape transfer molding method will be described in detail.
  • the first step is represented by FIGS. 8A to 8 C, and is the same as FIGS. 2A to 2 C.
  • the second step is represented by FIG. 8D and is the same as FIG. 2D.
  • the third step is shown in FIG. 8 (e), in which the flow path switching valve 22 is actuated to flow the space 12a of the guide hole 12 and the gas supply device 21A generated by moving the cavity piece 11 to the retracted position.
  • the carbon dioxide gas 24a is introduced into the space 12a of the guide hole 12 by connecting through the passages (the internal flow path 18 and the external flow path 20).
  • the carbon dioxide gas 24a introduced into the space 12a of the guide hole 12 is compressed by the cavity piece 11 (isothermally compressed), and a part of the carbon dioxide gas 24a is liquefied (in a gas-liquid mixed state),
  • the surface of the molded product 8 facing the space 12a of the guide hole 12 into which the carbon dioxide gas 24a has been introduced is plasticized with liquefied carbon dioxide (liquid carbon dioxide) (FIG. 8 (f)).
  • the cavity piece 11 is moved toward the molded product 8 in the cavity 6, and the cavity piece 11
  • the tip 11b is pressed against the plasticized surface of the molded product 8 in the cavity 6, and the fine shape formed at the tip 11b of the cavity piece 11 is transferred to the plasticized surface of the molded product 8 (FIG. 9 ( b)).
  • the fine shape transfer molding to the molded product 8 is completed.
  • the cavity piece 11 and the ejector pin 13 are arranged so that the tips 11b and 13b are inside the cavity 6 after the fine shape transfer molding die 1 is opened (after the movable die 2 is separated from the fixed die 4).
  • the molded product 8 in the cavity 6 is pushed out of the cavity 6 (FIG. 9D). Thereby, the molded product 8 to which the fine shape is transferred is taken out from the fine shape transfer molding die 1.
  • FIG. 10 is a view showing a fine shape transfer molding die 1 according to the second embodiment of the present invention, and is used for carrying out the fine shape transfer molding method 1 according to the present invention.
  • FIG. 10 In the fine shape transfer molding die 1 according to the present embodiment, a part of the configuration of the fixed side die 4 is different from the configuration of the fixed side die 4 of the fine shape transfer molding die 1 according to the first embodiment.
  • the other configuration is the same as that of the fine shape transfer mold 1 according to the first embodiment, the same reference numerals are given to the components corresponding to the fine shape transfer mold 1 according to the first embodiment.
  • the description overlapping with the description of the fine shape transfer molding die 1 according to the first embodiment will be omitted as appropriate.
  • the fine shape transfer molding die 1 is a die body 3 of a movable side mold 2 and a surface (mold) facing the fixed side mold 4 of the mold body 3.
  • a cavity 6 is formed on the mating surface 5 side.
  • the cavity 6 is a recess having a rectangular cross section, and the cavity inner surface 7 is transferred to the appearance of the molded product 8.
  • a gate 10 for example, a side gate
  • molten resin thermoplastic resin material
  • the guide hole 14 is opened.
  • the cavity 6 has a second guide hole 26 of a second cavity piece 25 arranged on the fixed mold 4 side.
  • the head 11a is fixed to the 1st drive plate 15, and the 1st drive plate 15 is operated by the drive means (for example, hydraulic cylinder) outside a figure via the operation rod 16. Then, it slides in the first guide hole 12 formed in the mold body 3 of the movable mold 2.
  • the first cavity piece 11 is in a first position until the first drive plate 15 is positioned in the vicinity of the movable mold substrate 17 from the position (injection molding position) where the tip 11b constitutes a part of the cavity inner surface 7.
  • the guide hole 12 can be slid and moved.
  • the first drive plate 15 is positioned in the vicinity of the movable mold substrate 17, and the first internal cavity (communication hole) 18 opens into the space 12 a of the first guide hole 12.
  • the tip 11b is sufficiently separated from the cavity 6, and a space 12a is formed in the first guide hole 12 between the tip 11b and the cavity 6. It has become so.
  • the first guide hole 12 formed in the mold main body 3 of the movable mold 2 has a first inner space 12a formed in the mold main body 3 when the first cavity piece 11 is in the retracted position. It is connected to the flow path 18 and is connected to the plasticizing fluid supply device 21 (or the gas supply device 21A) via the external flow path 20 connected to the first internal flow path 18. .
  • the external flow path 20 is provided with a flow path switching valve 22 in the middle.
  • the second cavity piece 25 has a tip 25b that can constitute a part of the cavity inner surface 7, and an inclined surface 25a at the rear end is always urged by an unillustrated spring on the inclined surface 27a of the cam 27,
  • the second guide hole 26 can be slid by a cam 27.
  • the 2nd cavity piece 25 advances and is hold
  • the second cavity piece 25 has a position where a second internal flow path (communication hole) 30 formed in the mold body 28 of the fixed-side mold 4 opens into the space 26 a of the second guide hole 26 ( The cam 27 can be moved back to the retracted position.
  • the cam 27 is fixed to the operation rod 32 of the hydraulic cylinder 31, and can be slid by the hydraulic cylinder 31 in the cam housing hole 33 formed in the mold body 28 of the stationary mold 4. .
  • the second internal flow path 30 formed in the mold body 28 of the fixed-side mold 4 is connected to the external flow path 20 that connects the flow path switching valve 22 and the first internal flow path 18 via the branch path 34. Connected.
  • the flow path switching valve 22 is a plasticizing fluid (liquid carbon dioxide or supercritical carbon dioxide) sent from the plasticizing fluid supply device 21 or a gas (carbon dioxide) sent from the gas supply device 21A. Is introduced into the space 12a of the first guide hole 12 and the space 26a of the second guide hole 26, or the plastic is introduced into the space 12a of the first guide hole 12 and the space 26a of the second guide hole 26. It is possible to discharge the forming fluid or gas from the space 12 a of the first guide hole 12 and the space 26 a of the second guide hole 26.
  • an ejector pin 13 that is inserted into and removed from the cavity 6 is disposed on the mold body 3 of the movable mold 2.
  • the ejector pin 13 is such that the head 13a is fixed to the second drive plate 23, and the second drive plate 23 is operated by drive means (not shown) so that the tip 13b constitutes a part of the cavity inner surface 7.
  • the tip 13b is moved along the guide hole 14 until the tip 13b pushes the molded product 8 in the cavity 6 out of the cavity 6.
  • the fine shape transfer molding die 1 according to the present embodiment is controlled to a temperature not higher than the glass transition temperature of the resin material on which the movable side die 2 and the fixed side die 4 are injection-molded, and heating / cooling control is performed. It is not supposed to be.
  • the plasticizing fluid is liquid carbon dioxide
  • the temperature of the movable side die 2 and the fixed side die 4 is controlled to 31 ° C. or lower.
  • FIGS. 12 (a) to 12 (d) are views of taking out a molded product from one step of the fine shape transfer molding method using the fine shape transfer molding die 1 according to this embodiment. It is a figure which shows until in time series.
  • liquid carbon dioxide or supercritical carbon dioxide is used as a plasticizing fluid.
  • the first step is to clamp the mold (the movable side mold 2 and the fixed side mold 4 are abutted against each other) (FIG. 11A),
  • the cavity piece 11 is moved along the first guide hole 12 to the injection molding position, and the second cavity piece 25 is moved along the second guide hole 26 to the injection molding position (FIG. 11B).
  • a molten resin thermoplastic resin material
  • C C)
  • the first cavity piece 11 and the second cavity piece 25 at the injection molding position are moved to a retracted position away from the molded product 8 in the cavity 6 (FIG. 11 ( d)).
  • the flow path switching valve 22 is operated to move the first cavity hole 11 to the retracted position and the flow path between the space 12a of the first guide hole 12 and the plasticizing fluid supply device 21.
  • the first internal flow path 18 and the external flow path 20 are connected, the plasticizing fluid 24 is introduced into the space 12a of the first guide hole 12, and the second cavity piece 25 is in the retracted position.
  • the space 26a of the second guide hole 26 generated by the movement and the plasticizing fluid supply device 21 are connected via flow paths (second internal flow path 30, branch path 34, and external flow path 20), The plasticizing fluid 24 is introduced into the space 26a of the second guide hole 26 (FIG. 11E).
  • the surface of the molded product 8 facing the space 12a of the first guide hole 12 into which the plasticizing fluid 24 is introduced and the space 26a of the second guide hole 26 into which the plasticizing fluid 24 is introduced. 11 is plasticized with the plasticizing fluid 24 in the space of the first guide hole 12 and the plasticizing fluid 24 in the space 26a of the second guide hole 26 (FIG. 11 ( f)).
  • the first cavity piece 11 and the second cavity piece 25 in the retracted position are moved toward the molded product 8 in the cavity 6, and the tip 11b of the first cavity piece 11 is moved.
  • the tip 25b of the second cavity piece 25 is pressed against the plasticized surface of the molded product 8 in the cavity 6 to form the tip 11b of the first cavity piece 11 and the tip 25b of the second cavity piece 25.
  • the fine shape is transferred to the plasticized surface of the molded product 8 (FIG. 12A). Thereby, the fine shape transfer molding to the molded product 8 is completed.
  • the first cavity piece 11 and the ejector pin 13 have the tips 11b and 13b after the fine shape transfer mold 1 is opened (after the movable mold 2 is separated from the fixed mold 4).
  • the molded product 8 in the cavity 6 is pushed out of the cavity 6 by being pushed into the cavity 6 (FIG. 12D). Thereby, the molded product 8 to which the fine shape is transferred is taken out from the fine shape transfer molding die 1.
  • the same effect as that of 1 of the fine shape transfer molding method according to the first embodiment can be obtained. Further, according to the fine shape transfer molding method 1 according to the present embodiment, it is possible to simultaneously transfer the fine shape to the front and back of the molded product.
  • FIGS. 14 (a) to 14 (d) are views of taking out a molded product from step 2 of the fine shape transfer molding method using the fine shape transfer molding die 1 according to the present embodiment. It is a figure which shows until in time series.
  • liquid carbon dioxide generated by compressing carbon dioxide gas is used as a plasticizing fluid.
  • a portion overlapping with the description of 1 of the fine shape transfer molding method is omitted as appropriate, and a portion different from 1 of the fine shape transfer molding method will be described in detail.
  • the first step is represented by FIGS. 13A to 13C, and is the same as FIGS. 11A to 11C.
  • the second step is shown in FIG. 13 (d) and is the same as FIG. 11 (d).
  • the flow path switching valve 22 is operated, and the first cavity 12 is moved to the retracted position, and the flow path (first flow path) is formed between the space 12a of the first guide hole 12 and the gas supply device 21A.
  • the second cavity hole 25 is moved to the retracted position and flows through the space 26a of the second guide hole 26 and the gas supply device 21A.
  • the carbon dioxide gas 24a is connected to the space 12a of the first guide hole 12 and the space 26a of the second guide hole 26 by being connected via a path (second internal flow path 30, branching path 34, and external flow path 20). Is introduced (FIG. 13E).
  • the carbon dioxide gas 24a introduced into the space 12a of the first guide hole 12 is compressed (isothermally compressed) by the first cavity piece 11 and introduced into the space 26a of the second guide hole 26.
  • the carbon dioxide gas 24a thus compressed is compressed (isothermally compressed) by the second cavity piece 25, a part of the carbon dioxide gas 24a is liquefied (in a gas-liquid mixed state), and the first carbon dioxide gas 24a is introduced.
  • the surface of the molded product 8 facing the space 12a of the guide hole 12 and the space 26a of the second guide hole 26 is plasticized with liquefied carbon dioxide (liquid carbon dioxide) (FIG. 13 (f)).
  • the first cavity piece 11 and the second cavity piece 25 are moved toward the molded product 8 in the cavity 6, and the tip 11 b and the second cavity piece 11 of the first cavity piece 11 are moved.
  • the tip 25b of the cavity piece 25 is pressed against the plasticized surface of the molded product 8 in the cavity 6, and the fine shape formed on the tip 11b of the first cavity piece 11 and the tip 25b of the second cavity piece 25 is formed. Is transferred to the plasticized surface of the molded product 8 (FIG. 14A). Thereby, the fine shape transfer molding to the molded product 8 is completed.
  • the first cavity piece 11 and the ejector pin 13 have the tips 11b and 13b after the fine shape transfer mold 1 is opened (after the movable mold 2 is separated from the fixed mold 4). It is pushed into the cavity 6 and the molded product 8 in the cavity 6 is pushed out of the cavity 6 (FIG. 14D). Thereby, the molded product 8 to which the fine shape is transferred is taken out from the fine shape transfer molding die 1.
  • FIGS. 16 (a) to 16 (d) are drawings for taking out a molded product from the three steps of the fine shape transfer molding method using the fine shape transfer molding die 1 according to the present embodiment. It is a figure which shows until in time series.
  • this fine shape transfer molding method 3 liquid carbon dioxide or supercritical carbon dioxide is used as a plasticizing fluid.
  • a portion overlapping with the description of 1 of the fine shape transfer molding method is omitted as appropriate, and a portion different from 1 of the fine shape transfer molding method will be described in detail.
  • the first step is shown in FIGS. 15A to 15C, and is the same as FIGS. 11A to 11C.
  • the second step is shown in FIG. 15 (d) and is the same as FIG. 11 (d).
  • the third step is shown in FIG. 15 (e) and is the same as FIG. 11 (e).
  • the fourth step is shown in FIG. 15 (f), and the surface of the molded product 8 is plasticized as in FIG. 11 (f).
  • the first cavity piece 11 and the second cavity piece 25 are moved toward the molded product 8 in the cavity 6, and the tip 11 b of the first cavity piece 11 and the tip 25 b of the second cavity piece 25 are moved to the molded product 8 in the cavity 6.
  • the fine shape formed on the tip 11b of the first cavity piece 11 and the tip 25b of the second cavity piece 25 is transferred to the plasticized surface of the molded article 8 by pressing against the plasticized surface (FIG. 16). (B)). Thereby, the fine shape transfer molding to the molded product 8 is completed.
  • the first cavity piece 11 and the ejector pin 13 have the tips 11b and 13b after the fine shape transfer mold 1 is opened (after the movable mold 2 is separated from the fixed mold 4).
  • the molded product 8 in the cavity 6 is pushed out of the cavity 6 by being pushed into the cavity 6 (FIG. 16D). Thereby, the molded product 8 to which the fine shape is transferred is taken out from the fine shape transfer molding die 1.
  • FIGS. 18 (a) to 18 (d) are views of taking out a molded product from the four steps of the fine shape transfer molding method using the fine shape transfer molding die 1 according to this embodiment. It is a figure which shows until in time series.
  • liquid carbon dioxide generated by compressing carbon dioxide gas is used as a plasticizing fluid.
  • a portion overlapping with the description of 1 of the fine shape transfer molding method is omitted as appropriate, and a portion different from 1 of the fine shape transfer molding method will be described in detail.
  • the first step is represented by FIGS. 17A to 17C and is the same as FIGS. 11A to 11C.
  • the second step is shown in FIG. 17 (d) and is the same as FIG. 11 (d).
  • the third step is shown in FIG. 17 (e), and the flow path switching valve 22 is actuated to move the first cavity piece 11 to the retracted position and the space 12 a of the first guide hole 12 and the gas.
  • the second guide hole 26 generated when the second cavity piece 25 is moved to the retracted position is connected to the supply device 21A via the flow path (the first internal flow path 18 and the external flow path 20).
  • the space 26a and the gas supply device 21A are connected via a flow path (second internal flow path 30, branching path 34, and external flow path 20), and the space 12a of the first guide hole 12 and the second guide are connected.
  • Carbon dioxide gas 24 a is introduced into the space 26 a of the hole 26.
  • the carbon dioxide gas 24a introduced into the space 12a of the first guide hole 12 is compressed (isothermally compressed) by the first cavity piece 11 and introduced into the space 26a of the second guide hole 26.
  • the carbon dioxide gas 24a thus compressed is compressed (isothermally compressed) by the second cavity piece 25, a part of the carbon dioxide gas 24a is liquefied (in a gas-liquid mixed state), and the first carbon dioxide gas 24a is introduced.
  • the surface of the molded product 8 facing the space 12a of the guide hole 12 and the space 26a of the second guide hole 26 is plasticized with liquefied carbon dioxide (liquid carbon dioxide) (FIG. 17 (f)).
  • the space 12a of the first guide hole 12 and the second cavity piece 25 generated by moving the first cavity piece 11 to the retracted position are moved to the retracted position.
  • the space 26a of the second guide hole 26 is opened to the atmosphere by the flow path switching valve 22, and the internal carbon dioxide gas 24a is discharged (FIG. 18 (a)).
  • the first cavity piece 11 And the second cavity piece 25 is moved toward the molded product 8 in the cavity 6, and the tip 11 b of the first cavity piece 11 and the tip 25 b of the second cavity piece 25 are plasticized of the molded product 8 in the cavity 6.
  • the fine shape formed on the tip 11b of the first cavity piece 11 and the tip 25b of the second cavity piece 25 is transferred to the plasticized surface of the molded product 8 (FIG. 18 ( b)). Thereby, the fine shape transfer molding to the molded product 8 is completed.
  • the first cavity piece 11 and the ejector pin 13 have the tips 11b and 13b after the fine shape transfer mold 1 is opened (after the movable mold 2 is separated from the fixed mold 4).
  • the molded product 8 in the cavity 6 is pushed out of the cavity 6 by being pushed into the cavity 6 (FIG. 18D). Thereby, the molded product 8 to which the fine shape is transferred is taken out from the fine shape transfer molding die 1.
  • the fine shape transfer molding die 1 includes a first cavity piece 11 arranged on the movable side mold 2 and a second cavity piece 25 arranged on the fixed side mold 4. 8, the fine shape is transferred to two places, but the fine shape may be transferred to a plurality of three or more places of the molded product 8.
  • the fine shape transfer molding method and the fine shape transfer molding die 1 according to the present invention include, as a plasticizing fluid, in addition to liquid carbon dioxide and supercritical carbon dioxide, liquefied ethane, liquefied propane, supercritical ethane, Supercritical propane or the like is used.
  • the fine shape transfer molding method and the fine shape transfer molding die 1 according to the present invention use ethane gas, propane gas, or the like in addition to carbon dioxide gas as a gas.
  • SYMBOLS 1 Fine shape transfer molding die (mold), 3 ... Mold body, 6 ... Cavity, 8 ... Molded product, 11 ... Cavity piece, 11b ... Tip, 12 ... Guide hole, 12a ... Space, 18 ... Internal flow path, 20 ... External flow path, 21 ... Plasticizing fluid supply device, 21A ... Gas supply device, 24 ... Plasticizing fluid, 24a ... Gas

Abstract

【課題】成形品の表面に発泡を生じることなく、微細形状を成形品の表面に高精度に且つ高効率で転写することを可能にする。 【解決手段】キャビティ6は、一部がキャビティ駒11の先端11bで構成される。キャビティ駒11は、キャビティ6の一部を構成する位置とキャビティ6から離れた退避位置との間を金型本体3に形成されたガイド穴12に沿ってスライド移動する。キャビティ駒11が退避位置に移動することによって生じたガイド穴12の空間12aは、外部の可塑化用流体供給装置21に流路18,20で接続される。キャビティ6内の成形品8は、ガイド穴12の空間12aに対向する面が空間12a内に導入された可塑化用流体で可塑化される。成形品8の可塑化された表面には、キャビティ駒11の先端11bが押し付けられて、キャビティ駒11の先端11bの微細形状が転写される。

Description

微細形状転写成形方法、及び微細形状転写成形金型
 この発明は、樹脂成形品の表面を可塑化用流体で可塑化し、その可塑化用流体で可塑化した部分に、微細形状を高精度に且つ高効率で転写することを可能にする微細形状転写成形方法、及び微細形状転写成形金型に関するものである。
 従来から、キャビティ内の樹脂とキャビティ面との間に可塑化用流体としての二酸化炭素を注入し、樹脂の表面を可塑化して、転写性を高めるようにした射出成形方法が知られている。
  (第1従来技術)
 例えば、図19に示す射出成形方法は、230℃に加熱したバレル100内の溶融樹脂を40℃に設定した金型101のキャビティ102内にスクリュー103で充填した後、スクリュー103を完全に停止(1.5秒間停止状態を保持)させ、このスクリュー103の停止時間内に、圧力が10MPaの二酸化炭素をキャビティ102の内面と溶融樹脂との間に二酸化炭素注入装置104によって注入し、キャビティ102内の樹脂のスキン層を軟化させる(可塑化させる)ようになっている。その後、図19に示す射出成形方法は、バレル100内の溶融樹脂をスクリュー103でキャビティ102内に押し込み、キャビティ102内の樹脂圧力を高め、キャビティ102内の樹脂の軟化したスキン層をキャビティ102の内面に密着させるようになっている。その結果、図19に示す射出成形方法によれば、転写性及び光沢性に優れた射出成形品が成形される(特許文献1参照)。
 しかしながら、この第1従来技術に係る射出成形方法は、キャビティ102の溶融樹脂が保圧・冷却される前に、高圧(10MPa)の二酸化炭素を40℃に設定した金型101のキャビティ102内に注入するため、キャビティ102内の二酸化炭素が超臨界状態になり、可塑化されたスキン層が発泡する虞がある。そのため、第1従来技術に係る射出成形方法は、レンズや導光板等の光学素子の成形に利用できないという不具合を有している。
  (第2従来技術)
 図20は、第1従来技術のような不具合を解決することが期待される形状転写方法を示すものである。この図20に示す形状転写方法は、ベース部110の上に樹脂板111を置く工程と(図20(a))、圧力容器112を樹脂板111に押し付けることによって圧力容器112と樹脂板111とで密閉空間113を構成すると共に樹脂板111の一部(単に樹脂(111)と略称する)が密閉空間113に配置される工程と(図20(b))、気体の二酸化炭素114aを導入バルブ119Aを介して密閉空間113内に導入し、樹脂(111)の表面を液体の二酸化炭素114bで浸す工程と(図20(c))、を有している。この図20に示す形状転写方法は、この図20(a)~(c)の一連の工程により、樹脂(111)の表面が可塑化し、金型115の形状を樹脂(111)の可塑化した表面に転写できる状態になる。なお、密閉空間113内に導入された気体の二酸化炭素114aは、一部が液化して気液混合状態になり、樹脂(111)の表面を液体の二酸化炭素114bが覆う状態になっている。
 その後、図20に示す形状転写方法は、ピストン116を下げ、金型115を樹脂(111)の可塑化した表面に押し当てる工程と(図20(d))、ピストン116を戻す工程と(図20(e))、密閉空間113内の二酸化炭素(114a,114b)を排気バルブ119Bを介して排気する工程と(図20(f))、圧力容器112を樹脂板111から離す工程と(図20(g))、を順に実施するようになっている。その結果、この図20に示す形状転写方法は、超臨界状態の二酸化炭素を使用して樹脂の表面を可塑化した場合のような発泡の虞がなく、樹脂板111の表面に金型115の形状を転写することが可能になる(特許文献2参照)。
特開2006-335011号公報 特開2014-188950号公報
 しかしながら、図20に示す第2従来技術に係る形状転写方法は、樹脂板111を別の場所(別の成形装置)で予め成形し(第1の成形プロセスを実施し)、その成形後の樹脂板111を使用して、図20(a)~(g)の一連の工程を実施し(第2の成形プロセスを実施し)、樹脂板111の表面の一部に金型115の形状を転写するようになっているため、射出成形と比較し、生産効率が低下し、生産コストが高くなるという不具合を有している。
 また、図20に示す第2従来技術に係る形状転写方法は、別の場所で成形された樹脂板111をベース部110の上に置くようになっているため、樹脂板111をベース部110の上に置く際の組み付け誤差が生じ、金型115の形状を樹脂板111の所定位置に高精度に転写するのが難しいという問題を有している。
 そこで、本発明は、成形品の表面が発泡するのを抑え、微細形状を成形品の表面に高精度に且つ高効率に転写することを可能にする微細形状転写成形方法、及び微細形状転写成形金型の提供を目的とする。
 本発明に係る微細形状転写成形方法は、
(1).金型1のキャビティ6内に溶融樹脂を射出し、キャビティ6内の溶融樹脂を保圧した状態で冷却して成形品8を形作る第1工程と、
(2).前記第1工程の終了後に、前記金型1内に移動可能に配置され且つ前記キャビティ6の一部を構成するキャビティ駒11を前記キャビティ6の前記成形品8から離れた退避位置へ移動させる第2工程と、
(3).前記キャビティ駒11が移動して生じた前記金型1内の空間12aに可塑化用流体を導入する第3工程と、
(4).前記可塑化用流体が導入された前記空間12aに対向する前記成形品8の表面を、前記可塑化用流体で可塑化する第4工程と、
(5).前記第4工程の終了後に、前記退避位置の前記キャビティ駒11を前記キャビティ6内の前記成形品8へ向けて移動させ、前記キャビティ駒11の先端11bを前記キャビティ6内の前記成形品8の可塑化した表面に押し当て、前記キャビティ駒11の先端11bに形成された微細形状を前記成形品8の可塑化した表面に転写する第5工程と、
 を備えたことを特徴としている。
 また、本発明に係る微細形状転写成形方法は、
(1).金型1のキャビティ6内に溶融樹脂を射出し、キャビティ6内の溶融樹脂を保圧した状態で冷却して成形品8を形作る第1工程と、
(2).前記第1工程の終了後に、前記金型1内に移動可能に配置され且つ前記キャビティ6の一部を構成するキャビティ駒11を前記キャビティ6の前記成形品8から離れた退避位置へ移動させる第2工程と、
(3).前記キャビティ駒11が移動して生じた前記金型1内の空間12aに気体を導入する第3工程と、
(4).前記気体が導入された前記空間12aに対向する前記成形品8の表面を、前記気体を圧縮して生じた可塑化用流体で可塑化する第4工程と、
(5).前記第4工程の終了後に、前記退避位置の前記キャビティ駒11を前記キャビティ6内の前記成形品8へ向けて移動させ、前記キャビティ駒11の先端11bを前記キャビティ6内の前記成形品8の可塑化した表面に押し当て、前記キャビティ駒11の先端11bに形成された微細形状を前記成形品8の可塑化した表面に転写する第5工程と、
 を備えたことを特徴としている。
 また、本発明は、キャビティ6内の成形品8の表面に微細形状を転写する微細形状転写成形金型1に関するものである。この発明において、前記キャビティ6は、一部がキャビティ駒11の先端11bで構成される。また、前記キャビティ駒11は、前記キャビティ6の一部を構成する位置と前記キャビティ6から離れた退避位置との間を金型本体3に形成されたガイド穴12に沿ってスライド移動できるようになっている。また、前記キャビティ駒11が前記退避位置に移動することによって生じた前記ガイド穴12の空間12aは、外部の可塑化用流体供給装置21に流路18,20で接続され、前記可塑化用流体供給装置21から可塑化用流体が供給される。また、前記キャビティ6内の前記成形品8は、前記ガイド穴12の空間12aに対向する面が前記ガイド穴12の空間12a内に導入された前記可塑化用流体で可塑化される。また、前記成形品8の可塑化された表面には、前記キャビティ駒11の先端11bが押し付けられて、前記キャビティ駒11の先端11bの微細形状が転写されるようになっている。
 また、本発明は、キャビティ6内の成形品8の表面に微細形状を転写する微細形状転写成形金型1に関するものである。この発明において、前記キャビティ6は、一部がキャビティ駒11の先端11bで構成される。また、前記キャビティ駒11は、前記キャビティ6の一部を構成する位置と前記キャビティ6から離れた退避位置との間を金型本体3に形成されたガイド穴12に沿ってスライド移動できるようになっている。また、前記キャビティ駒11が前記退避位置に移動することによって生じた前記ガイド穴12の空間12aは、外部の気体供給装置に流路18,20で接続され、前記気体供給装置21Aから気体が供給される。また、前記キャビティ6内の前記成形品8は、前記ガイド穴12の空間12aに対向する面が前記ガイド穴12の空間12a内に導入された前記気体を前記キャビティ駒11で圧縮することにより生じた可塑化用流体で可塑化される。また、前記成形品8の可塑化された表面には、前記キャビティ駒11の先端11bが押し付けられて、前記キャビティ駒11の先端11bの微細形状が転写されるようになっている。
 本発明は、成形品の表面が発泡するのを抑えることができ、微細形状を成形品の表面に高精度に且つ高効率に転写することができる。
本発明の第1実施形態に係る微細形状転写成形金型を示す図であり、本発明に係る微細形状転写成形方法を実施するために使用される微細形状転写成形金型の縦断面図である。 第1実施形態に係る微細形状転写成形金型を使用した微細形状転写成形方法の1の第1工程から第4工程までを時系列で示す図である。 第1実施形態に係る微細形状転写成形金型を使用した微細形状転写成形方法の1の第5工程から成形品の取り出しまでを時系列で示す図である。 第1実施形態に係る微細形状転写成形金型を使用した微細形状転写成形方法の2の第1工程から第4工程までを時系列で示す図である。 第1実施形態に係る微細形状転写成形金型を使用した微細形状転写成形方法の2の第5工程から成形品の取り出しまでを時系列で示す図である。 第1実施形態に係る微細形状転写成形金型を使用した微細形状転写成形方法の3の第1工程から第4工程までを時系列で示す図である。 第1実施形態に係る微細形状転写成形金型を使用した微細形状転写成形方法の3の第5工程から成形品の取り出しまでを時系列で示す図である。 第1実施形態に係る微細形状転写成形金型を使用した微細形状転写成形方法の4の第1工程から第4工程までを時系列で示す図である。 第1実施形態に係る微細形状転写成形金型を使用した微細形状転写成形方法の4の第5工程から成形品の取り出しまでを時系列で示す図である。 本発明の第2実施形態に係る微細形状転写成形金型を示す図であり、本発明に係る微細形状転写成形方法を実施するために使用される微細形状転写成形金型の縦断面図である。 第2実施形態に係る微細形状転写成形金型を使用した微細形状転写成形方法の1の第1工程から第4工程までを時系列で示す図である。 第2実施形態に係る微細形状転写成形金型を使用した微細形状転写成形方法の1の第5工程から成形品の取り出しまでを時系列で示す図である。 第2実施形態に係る微細形状転写成形金型を使用した微細形状転写成形方法の2の第1工程から第4工程までを時系列で示す図である。 第2実施形態に係る微細形状転写成形金型を使用した微細形状転写成形方法の2の第5工程から成形品の取り出しまでを時系列で示す図である。 第2実施形態に係る微細形状転写成形金型を使用した微細形状転写成形方法の3の第1工程から第4工程までを時系列で示す図である。 第2実施形態に係る微細形状転写成形金型を使用した微細形状転写成形方法の3の第5工程から成形品の取り出しまでを時系列で示す図である。 第2実施形態に係る微細形状転写成形金型を使用した微細形状転写成形方法の4の第1工程から第4工程までを時系列で示す図である。 第2実施形態に係る微細形状転写成形金型を使用した微細形状転写成形方法の4の第5工程から成形品の取り出しまでを時系列で示す図である。 第1従来技術に係る射出成形方法を説明するための図である。 第2従来技術に係る形状形成方法を説明するための図である。
 以下、本発明の実施形態を図面に基づき詳述する。
 [第1実施形態]
  (微細形状転写成形金型)
 図1は、本発明の第1実施形態に係る微細形状転写成形金型1を示す図であり、本発明に係る微細形状転写成形方法を実施するために使用される微細形状転写成形金型1の縦断面図である。
 図1に示すように、本実施形態に係る微細形状転写成形金型1は、可動側金型2の金型本体3で、且つ金型本体3の固定側金型4に対向する面(型合わせ面)5側に、キャビティ6が形成されている。このキャビティ6は、縦断面形状が矩形形状の凹所であり、キャビティ内面7が成形品8の外観に転写されるようになっている。また、キャビティ6は、溶融樹脂を射出するゲート10(例えば、サイドゲート)が開口し、キャビティ駒11のガイド穴12が開口すると共に、エジェクタピン13のガイド穴14が開口している。なお、溶融樹脂は、熱可塑性樹脂であり、例えば、アクリル樹脂、ポリカーボネート(PC)、ポリ塩化ビニル(PVC)、ABS樹脂等である。
 キャビティ駒11は、頭部11aが第1駆動プレート15に固定され、第1駆動プレート15が操作ロッド16を介して図外の駆動手段(例えば、油圧シリンダ)によって作動させられることにより、可動側金型2の金型本体3に形成されたガイド穴12内をスライド移動する。そして、キャビティ駒11は、先端11bがキャビティ内面7の一部を構成する位置(射出成形位置)から第1駆動プレート15が可動側金型基板17の近傍に位置するまで、ガイド穴12内をスライド移動できるようになっている。ここで、第1駆動プレート15が可動側金型基板17の近傍に位置し、内部流路(連通穴)18がガイド穴12の空間12aに開口するキャビティ駒11の位置を、キャビティ駒11の退避位置とする。そして、キャビティ駒11は、退避位置にある場合、先端11bがキャビティ6から十分に離れており、先端11bとキャビティ6との間のガイド穴12内に空間12aが形成されるようになっている。
 可動側金型2の金型本体3に形成されたガイド穴12は、キャビティ駒11が退避位置にある場合、空間12aが金型本体3に形成された内部流路18に接続され、その内部流路18に接続された外部流路20を介して可塑化用流体供給装置21(又は、気体供給装置21A)に接続されるようになっている。外部流路20は、途中に流路切換弁22が配置されている。この流路切換弁22は、可塑化用流体供給装置21から送り出された可塑化用流体(液体の二酸化炭素若しくは超臨界状態の二酸化炭素)、若しくは気体供給装置21Aから送り出された気体(二酸化炭素)をガイド穴12の空間12aに導入するか、又はガイド穴12の空間12aに導入された可塑化用流体若しくは気体をガイド穴12の空間12aから排出することを可能にする。なお、可塑化用流体供給装置21は、可塑化用流体が液体二酸化炭素(液体の二酸化炭素)の場合、液体二酸化炭素が充填された容器と、この容器内の液体二酸化炭素を外部流路20へ送り出すポンプとで構成される。また、可塑化用流体供給装置21は、可塑化用流体が超臨界二酸化炭素(超臨界状態の二酸化炭素)の場合、二酸化炭素ガスが充填されたガスボンベと、超臨界二酸化炭素供給装置(例えば、株式会社タクミナ製のSCF-600型)とで構成される。また、気体供給装置21Aは、気体の二酸化炭素(二酸化炭素ガス)が充填されたガスボンベであり、可塑化用流体供給装置21に代えて使用される。
 また、可動側金型2の金型本体3には、キャビティ6内に出し入れされるエジェクタピン13が配置されている。このエジェクタピン13は、頭部13aが第2駆動プレート23に固定され、第2駆動プレート23が図外の駆動手段(例えば、油圧シリンダ)によって作動させられることによって、先端13bがキャビティ内面7の一部を構成する位置から、先端13bがキャビティ6内の成形品8をキャビティ6外へ押し出す位置まで、ガイド穴14に沿って移動させられる。
 また、本実施形態に係る微細形状転写成形金型1は、可動側金型2及び固定側金型4が射出成形される樹脂材料のガラス転移温度以下の温度に管理され、加熱冷却制御が行われるようになっていない。また、本実施形態に係る微細形状転写成形金型1は、可塑化用流体が液体二酸化炭素の場合、可動側金型2及び固定側金型4が31℃以下に温度管理される。
  (微細形状転写成形方法の1)
 図2(a)~(f)及び図3(a)~(d)は、本実施形態に係る微細形状転写成形金型1を使用した微細形状転写成形方法の1の工程から成形品8の取り出しまでを時系列で示す図である。この微細形状転写成形方法の1は、可塑化用流体として、液体二酸化炭素、又は超臨界二酸化炭素が使用される。
 この微細形状転写成形方法の1において、第1工程は、型締めをした(可動側金型2と固定側金型4の型合わせ面5を突き合わせた)後に(図2(a))、キャビティ駒11をガイド穴12に沿って射出成形位置まで移動させ(図2(b))、溶融樹脂(熱可塑性樹脂材料)を図外のゲートからキャビティ6内に射出し、キャビティ6内を保圧した後、キャビティ6内の樹脂を冷却して、成形品8を形作る(図2(c))。なお、本実施形態において、射出成形に使用される樹脂材料は、熱可塑性樹脂材料(例えば、アクリル樹脂、ポリカーボネート(PC)、ポリ塩化ビニル(PVC)、ABS樹脂等)である。
 第2工程は、第1工程の終了後に、射出成形位置のキャビティ駒11を、キャビティ6内の成形品8から離れた退避位置に移動させる(図2(d))。
 第3工程は、流路切換弁22を作動させ、キャビティ駒11が退避位置に移動して生じたガイド穴12の空間12aと可塑化用流体供給装置21とを流路(内部流路18及び外部流路20)を介して接続し、ガイド穴12の空間12aに可塑化用流体24を導入する(図2(e))。
 第4工程は、可塑化用流体24が導入されたガイド穴12の空間12aに対向する成形品8の表面を、ガイド穴12の空間12a内の可塑化用流体24で可塑化する(図2(f))。
 第5工程は、第4工程終了後に、退避位置のキャビティ駒11をキャビティ6内の成形品8に向けて移動させ、キャビティ駒11の先端11bをキャビティ6内の成形品8の可塑化された表面に押し当て、キャビティ駒11の先端11bに形成された微細形状を成形品8の可塑化された表面に転写する(図3(a))。これにより、成形品8への微細形状転写成形が完了する。
 次に、第5工程終了後、キャビティ駒11は、退避位置に移動させられる(図3(b))。
 次に、キャビティ駒11が退避位置に移動して生じたガイド穴12の空間12aは、流路切換弁22によって大気開放され、内部の可塑化用流体24が排出される(図3(b)、図3(c))。
 次に、キャビティ駒11及びエジェクタピン13は、微細形状転写成形金型1が型開きした後(可動側金型2が固定側金型4から離れた後)、先端11b,13bがキャビティ6内に押し込まれ、キャビティ6内の成形品8をキャビティ6外に押し出す(図3(d))。これにより、微細形状が転写された成形品8は、微細形状転写成形金型1から取り出される。
 以上のような本実施形態に係る微細形状転写成形方法の1によれば、通常の射出成形(充填、保圧、冷却)後に、キャビティ6内の成形品8の表面を可塑化用流体で可塑化し、その可塑化した成形品8の表面にキャビティ駒11の先端11bを押し付け、キャビティ駒11の先端11bの微細形状を成形品8の表面に転写するため、射出成形のプロセス(ワンプロセス)で微細形状の転写成形が可能になる。その結果、本実施形態に係る微細形状転写成形方法の1は、第1の成形プロセスと第2の成形プロセスとで樹脂板111の表面に微細形状を転写する従来技術と比較し(図20参照)、微細形状を成形品の表面に高精度に且つ高効率に転写することが可能になると共に、生産の自動化を可能にし、生産コストを低減することが可能になる。
 また、本実施形態に係る微細形状転写成形方法の1は、通常の射出成形で成形された成形品の表面を可塑化用流体で可塑化するようになっており、高温の溶融樹脂に可塑化用流体を含浸させるようになっていないため、可塑化用流体の排気時等における減圧時に、成形品の表面に気泡(発泡現象)が生じにくい。その結果、本実施形態に係る微細形状転写成形方法の1は、気泡の発生に起因する品質低下を防止でき、高品質で高精度の光学素子を生産することが可能になる。
 また、本実施形態に係る微細形状転写成形方法の1は、金型の加熱冷却制御が不要になるため、金型に複雑な温度調節回路を設置する必要がなく、金型構造を簡単化することが可能になる。
  (微細形状転写成形方法の2)
 図4(a)~(f)及び図5(a)~(d)は、本実施形態に係る微細形状転写成形金型1を使用した微細形状転写成形方法の2の工程から成形品8の取り出しまでを時系列で示す図である。この微細形状転写成形方法の2は、可塑化用流体として、二酸化炭素ガスを圧縮することにより生じる液体の二酸化炭素が使用される。なお、この微細形状転写成形方法の2の説明は、微細形状転写成形方法の1の説明と重複する部分を適宜省略し、微細形状転写成形方法の1と相違する部分を詳述する。
 この微細形状転写成形方法の2において、第1工程は、図4(a)~(c)で表してあり、図2(a)~(c)までと同様である。
 第2工程は、図4(d)で表してあり、図2(d)と同様である。
 第3工程は、流路切換弁22を作動させ、キャビティ駒11が退避位置に移動して生じたガイド穴12の空間12aと気体供給装置21Aとを流路(内部流路18及び外部流路20)を介して接続し、ガイド穴12の空間12aに二酸化炭素ガス24aを導入する(図4(e))。
 第4工程は、ガイド穴12の空間12aに導入された二酸化炭素ガス24aをキャビティ駒11で圧縮し(等温圧縮し)、二酸化炭素ガス24aの一部を液化し(気液混合状態にし)、二酸化炭素ガス24aが導入されたガイド穴12の空間12aに対向する成形品8の表面を、液化した二酸化炭素(液体の二酸化炭素)で可塑化する(図4(f))。
 第5工程は、第4工程終了後に、キャビティ駒11をキャビティ6内の成形品8に向けて移動させ、キャビティ駒11の先端11bをキャビティ6内の成形品8の可塑化された表面に押し当て、キャビティ駒11の先端11bに形成された微細形状を成形品8の可塑化された表面に転写する(図5(a))。これにより、成形品8への微細形状転写成形が完了する。
 次に、第5工程終了後、キャビティ駒11は、退避位置に移動させられる(図5(b))。
 次に、キャビティ駒11が退避位置に移動して生じたガイド穴12の空間12aは、流路切換弁22によって大気開放され、内部の二酸化炭素ガス24aが排出される(図5(b)、図5(c))。
 次に、キャビティ駒11及びエジェクタピン13は、微細形状転写成形金型1が型開きした後(可動側金型2が固定側金型4から離れた後)、先端11b,13bがキャビティ6内に押し込まれ、キャビティ6内の成形品8をキャビティ6外に押し出す(図5(d))。これにより、微細形状が転写された成形品8は、微細形状転写成形金型1から取り出される。
 以上のような微細形状転写成形方法の2によれば、上述の微細形状転写成形方法の1と同様の効果を得ることができる。
  (微細形状転写成形方法の3)
 図6(a)~(f)及び図7(a)~(d)は、本実施形態に係る微細形状転写成形金型1を使用した微細形状転写成形方法の3の工程から成形品の取り出しまでを時系列で示す図である。この微細形状転写成形方法の3は、可塑化用流体として、液体二酸化炭素、又は超臨界二酸化炭素が使用される。なお、この微細形状転写成形方法の3の説明は、微細形状転写成形方法の1の説明と重複する部分を適宜省略し、微細形状転写成形方法の1と相違する部分を詳述する。
 この微細形状転写成形方法の3において、第1工程は、図6(a)~(c)で表してあり、図2(a)~(c)までと同様である。
 第2工程は、図6(d)で表してあり、図2(d)と同様である。
 第3工程は、図6(e)で表してあり、図2(e)と同様である。
 第4工程は、図6(f)で表してあり、図2(f)と同様に、成形品の表面を可塑化する。
 次に、第4工程の終了後、ガイド穴12の空間12aは、流路切換弁22によって大気開放され、内部の可塑化用流体24が排出される(図7(a))。
 第5工程は、第4工程が終了し、ガイド穴12の空間12a内の可塑化用流体24が排出された後に、キャビティ駒11をキャビティ6内の成形品8に向けて移動させ、キャビティ駒11の先端11bをキャビティ6内の成形品8の可塑化された表面に押し当て、キャビティ駒11の先端11bに形成された微細形状を成形品8の可塑化された表面に転写する(図7(b))。これにより、成形品8への微細形状転写成形が完了する。
 次に、第5工程終了後、キャビティ駒11は、退避位置に移動させられる(図7(c))。
 次に、キャビティ駒11及びエジェクタピン13は、微細形状転写成形金型1が型開きした後(可動側金型2が固定側金型4から離れた後)、先端11b,13bがキャビティ6内に押し込まれ、キャビティ6内の成形品8をキャビティ6外に押し出す(図7(d))。これにより、微細形状が転写された成形品8は、微細形状転写成形金型1から取り出される。
 以上のような微細形状転写成形方法の3によれば、上述の微細形状転写成形方法の1と同様の効果を得ることができる。
  (微細形状転写成形方法の4)
 図8(a)~(f)及び図9(a)~(d)は、本実施形態に係る微細形状転写成形金型1を使用した微細形状転写成形方法の4の工程から成形品の取り出しまでを時系列で示す図である。この微細形状転写成形方法の4は、可塑化用流体として、二酸化炭素ガスを圧縮することにより生じる液体の二酸化炭素が使用される。なお、この微細形状転写成形方法の4の説明は、微細形状転写成形方法の1の説明と重複する部分を適宜省略し、微細形状転写成形方法の1と相違する部分を詳述する。
 この微細形状転写成形方法の4において、第1工程は、図8(a)~(c)で表してあり、図2(a)~(c)までと同様である。
 第2工程は、図8(d)で表してあり、図2(d)と同様である。
 第3工程は、図8(e)で表してあり、流路切換弁22を作動させ、キャビティ駒11が退避位置に移動して生じたガイド穴12の空間12aと気体供給装置21Aとを流路(内部流路18及び外部流路20)を介して接続し、ガイド穴12の空間12aに二酸化炭素ガス24aを導入する。
 第4工程は、ガイド穴12の空間12aに導入された二酸化炭素ガス24aをキャビティ駒11で圧縮し(等温圧縮し)、二酸化炭素ガス24aの一部を液化し(気液混合状態にし)、二酸化炭素ガス24aが導入されたガイド穴12の空間12aに対向する成形品8の表面を、液化した二酸化炭素(液体の二酸化炭素)で可塑化する(図8(f))。
 次に、第4工程の終了後、ガイド穴12の空間12aは、流路切換弁22によって大気開放され、内部の二酸化炭素ガス24aが排出される(図9(a))。
 第5工程は、第4工程が終了し、ガイド穴12の空間12a内の二酸化炭素ガス24aが排出された後に、キャビティ駒11をキャビティ6内の成形品8に向けて移動させ、キャビティ駒11の先端11bをキャビティ6内の成形品8の可塑化された表面に押し当て、キャビティ駒11の先端11bに形成された微細形状を成形品8の可塑化された表面に転写する(図9(b))。これにより、成形品8への微細形状転写成形が完了する。
 次に、第5工程終了後、キャビティ駒11は、退避位置に移動させられる(図9(c))。
 次に、キャビティ駒11及びエジェクタピン13は、微細形状転写成形金型1が型開きした後(可動側金型2が固定側金型4から離れた後)、先端11b,13bがキャビティ6内に押し込まれ、キャビティ6内の成形品8をキャビティ6外に押し出す(図9(d))。これにより、微細形状が転写された成形品8は、微細形状転写成形金型1から取り出される。
 以上のような微細形状転写成形方法の4によれば、上述の微細形状転写成形方法の1と同様の効果を得ることができる。
 [第2実施形態]
  (微細形状転写成形金型)
  図10は、本発明の第2実施形態に係る微細形状転写成形金型1を示す図であり、本発明に係る微細形状転写成形方法を実施するために使用される微細形状転写成形金型1の縦断面図である。なお、本実施形態に係る微細形状転写成形金型1は、固定側金型4の構成の一部が第1実施形態に係る微細形状転写成形金型1の固定側金型4の構成と相違するが、他の構成が第1実施形態に係る微細形状転写成形金型1と同様であるため、第1実施形態に係る微細形状転写成形金型1に対応する構成部分に同一符号を付し、第1実施形態に係る微細形状転写成形金型1の説明と重複する説明を適宜省略する。
 図10に示すように、本実施形態に係る微細形状転写成形金型1は、可動側金型2の金型本体3で、且つ金型本体3の固定側金型4に対向する面(型合わせ面)5側に、キャビティ6が形成されている。このキャビティ6は、縦断面形状が矩形形状の凹所であり、キャビティ内面7が成形品8の外観に転写されるようになっている。また、キャビティ6は、溶融樹脂(熱可塑性樹脂材料)を射出するゲート10(例えば、サイドゲート)が開口し、第1のキャビティ駒11の第1のガイド穴12が開口すると共に、エジェクタピン13のガイド穴14が開口している。また、キャビティ6は、固定側金型4側に配置された第2のキャビティ駒25の第2のガイド穴26が開口している。
 第1のキャビティ駒11は、頭部11aが第1駆動プレート15に固定され、第1駆動プレート15が操作ロッド16を介して図外の駆動手段(例えば、油圧シリンダ)によって作動させられることにより、可動側金型2の金型本体3に形成された第1のガイド穴12内をスライド移動する。そして、第1のキャビティ駒11は、先端11bがキャビティ内面7の一部を構成する位置(射出成形位置)から第1駆動プレート15が可動側金型基板17の近傍に位置するまで、第1のガイド穴12内をスライド移動できるようになっている。ここで、第1駆動プレート15が可動側金型基板17の近傍に位置し、第1の内部流路(連通穴)18が第1のガイド穴12の空間12aに開口する第1のキャビティ駒11の位置を、第1のキャビティ駒11の退避位置とする。そして、第1のキャビティ駒11は、退避位置にある場合、先端11bがキャビティ6から十分に離れており、先端11bとキャビティ6との間の第1のガイド穴12内に空間12aが形成されるようになっている。
 可動側金型2の金型本体3に形成された第1のガイド穴12は、第1のキャビティ駒11が退避位置にある場合、空間12aが金型本体3に形成された第1の内部流路18に接続され、その第1の内部流路18に接続された外部流路20を介して可塑化用流体供給装置21(又は、気体供給装置21A)に接続されるようになっている。外部流路20は、途中に流路切換弁22が配置されている。
 第2のキャビティ駒25は、先端25bがキャビティ内面7の一部を構成できるようになっており、後端の傾斜面25aがカム27の傾斜面27aに図示しないばねで常時付勢され、第2のガイド穴26内をカム27によってスライド移動させられるようになっている。そして、第2のキャビティ駒25は、射出成形時において、先端25bがキャビティ内面7の一部を構成する位置(射出成形位置)に前進して保持される。また、第2のキャビティ駒25は、固定側金型4の金型本体28に形成された第2の内部流路(連通穴)30が第2のガイド穴26の空間26aに開口する位置(退避位置)までカム27によって後退させられるようになっている。
 カム27は、油圧シリンダ31の操作ロッド32に固定されており、固定側金型4の金型本体28に形成されたカム収容穴33内を油圧シリンダ31によってスライド移動させられるようになっている。
 固定側金型4の金型本体28に形成された第2の内部流路30は、流路切換弁22と第1の内部流路18とを接続する外部流路20に分岐路34を介して接続されている。
 流路切換弁22は、可塑化用流体供給装置21から送り出された可塑化用流体(液体の二酸化炭素若しくは超臨界状態の二酸化炭素)、若しくは気体供給装置21Aから送り出された気体(二酸化炭素)を第1のガイド穴12の空間12a及び第2のガイド穴26の空間26aに導入するか、又は第1のガイド穴12の空間12a及び第2のガイド穴26の空間26aに導入された可塑化用流体若しくは気体を第1のガイド穴12の空間12a及び第2のガイド穴26の空間26aから排出することを可能にする。
 また、可動側金型2の金型本体3には、キャビティ6内に出し入れされるエジェクタピン13が配置されている。このエジェクタピン13は、頭部13aが第2駆動プレート23に固定され、第2駆動プレート23が図外の駆動手段によって作動させられることによって、先端13bがキャビティ内面7の一部を構成する位置から、先端13bがキャビティ6内の成形品8をキャビティ6外へ押し出す位置まで、ガイド穴14に沿って移動させられる。
 また、本実施形態に係る微細形状転写成形金型1は、可動側金型2及び固定側金型4が射出成形される樹脂材料のガラス転移温度以下の温度に管理され、加熱冷却制御が行われるようになっていない。また、本実施形態に係る微細形状転写成形金型1は、可塑化用流体が液体二酸化炭素の場合、可動側金型2及び固定側金型4が31℃以下に温度管理される。
  (微細形状転写成形方法の1)
 図11(a)~(f)及び図12(a)~(d)は、本実施形態に係る微細形状転写成形金型1を使用した微細形状転写成形方法の1の工程から成形品の取り出しまでを時系列で示す図である。この微細形状転写成形方法の1は、可塑化用流体として、液体二酸化炭素、又は超臨界二酸化炭素が使用される。
 この微細形状転写成形方法の1において、第1工程は、型締めした(可動側金型2と固定側金型4の型合わせ面5を突き合わせた)後に(図11(a))、第1のキャビティ駒11を第1のガイド穴12に沿って射出成形位置まで移動させると共に、第2のキャビティ駒25を第2のガイド穴26に沿って射出成形位置まで移動させ(図11(b))、溶融樹脂(熱可塑性樹脂材料)を図外のゲートからキャビティ6内に射出し、キャビティ6内を保圧した後、キャビティ6内の樹脂を冷却して、成形品8を形作る(図11(c))。
 第2工程は、第1工程の終了後に、射出成形位置の第1のキャビティ駒11及び第2のキャビティ駒25を、キャビティ6内の成形品8から離れた退避位置に移動させる(図11(d))。
 第3工程は、流路切換弁22を作動させ、第1のキャビティ駒11が退避位置に移動して生じた第1のガイド穴12の空間12aと可塑化用流体供給装置21とを流路(第1の内部流路18及び外部流路20)を介して接続し、第1のガイド穴12の空間12aに可塑化用流体24を導入すると共に、第2のキャビティ駒25が退避位置に移動して生じた第2のガイド穴26の空間26aと可塑化用流体供給装置21とを流路(第2の内部流路30、分岐路34及び外部流路20)を介して接続し、第2のガイド穴26の空間26aに可塑化用流体24を導入する(図11(e))。
 第4工程は、可塑化用流体24が導入された第1のガイド穴12の空間12aに対向する成形品8の表面及び可塑化用流体24が導入された第2のガイド穴26の空間26aに対向する成形品8の表面を、第1のガイド穴12の空間内の可塑化用流体24及び第2のガイド穴26の空間26a内の可塑化用流体24で可塑化する(図11(f))。
 第5工程は、第4工程終了後に、退避位置の第1のキャビティ駒11及び第2のキャビティ駒25をキャビティ6内の成形品8に向けて移動させ、第1のキャビティ駒11の先端11b及び第2のキャビティ駒25の先端25bをキャビティ6内の成形品8の可塑化された表面に押し当て、第1のキャビティ駒11の先端11b及び第2のキャビティ駒25の先端25bに形成された微細形状を成形品8の可塑化された表面に転写する(図12(a))。これにより、成形品8への微細形状転写成形が完了する。
 次に、第5工程終了後、第1のキャビティ駒11及び第2のキャビティ駒25は、退避位置に移動させられる(図12(b))。
 次に、第1のキャビティ駒11及び第2のキャビティ駒25が退避位置に移動して生じた第1のガイド穴12の空間12a及び第2のガイド穴26の空間26aは、流路切換弁22によって大気開放され、内部の可塑化用流体24が排出される(図12(c))。
 次に、第1のキャビティ駒11及びエジェクタピン13は、微細形状転写成形金型1が型開きした後(可動側金型2が固定側金型4から離れた後)、先端11b,13bがキャビティ6内に押し込まれ、キャビティ6内の成形品8をキャビティ6外に押し出す(図12(d))。これにより、微細形状が転写された成形品8は、微細形状転写成形金型1から取り出される。
 以上のような本実施形態に係る微細形状転写成形方法の1によれば、第1実施形態に係る微細形状転写成形方法の1と同様の効果を得ることができる。また、本実施形態に係る微細形状転写成形方法の1によれば、微細形状を成形品の表裏に同時に転写することが可能になる。
  (微細形状転写成形方法の2)
 図13(a)~(f)及び図14(a)~(d)は、本実施形態に係る微細形状転写成形金型1を使用した微細形状転写成形方法の2の工程から成形品の取り出しまでを時系列で示す図である。この微細形状転写成形方法の2は、可塑化用流体として、二酸化炭素ガスを圧縮することにより生じる液体の二酸化炭素が使用される。なお、この微細形状転写成形方法の2の説明は、微細形状転写成形方法の1の説明と重複する部分を適宜省略し、微細形状転写成形方法の1と相違する部分を詳述する。
 この微細形状転写成形方法の2において、第1工程は、図13(a)~(c)で表してあり、図11(a)~(c)までと同様である。
 第2工程は、図13(d)で表してあり、図11(d)と同様である。
 第3工程は、流路切換弁22を作動させ、第1のキャビティ駒11が退避位置に移動して生じた第1のガイド穴12の空間12aと気体供給装置21Aとを流路(第1の内部流路18及び外部流路20)を介して接続すると共に、第2のキャビティ駒25が退避位置に移動して生じた第2のガイド穴26の空間26aと気体供給装置21Aとを流路(第2の内部流路30、分岐路34、及び外部流路20)を介して接続し、第1のガイド穴12の空間12a及び第2のガイド穴26の空間26aに二酸化炭素ガス24aを導入する(図13(e))。
 第4工程は、第1のガイド穴12の空間12aに導入された二酸化炭素ガス24aを第1のキャビティ駒11で圧縮する(等温圧縮する)と共に、第2のガイド穴26の空間26aに導入された二酸化炭素ガス24aを第2のキャビティ駒25で圧縮し(等温圧縮し)、二酸化炭素ガス24aの一部を液化し(気液混合状態にし)、二酸化炭素ガス24aが導入された第1のガイド穴12の空間12a及び第2のガイド穴26の空間26aに対向する成形品8の表面を、液化した二酸化炭素(液体の二酸化炭素)で可塑化する(図13(f))。
 第5工程は、第4工程終了後に、第1のキャビティ駒11及び第2のキャビティ駒25をキャビティ6内の成形品8に向けて移動させ、第1のキャビティ駒11の先端11b及び第2のキャビティ駒25の先端25bをキャビティ6内の成形品8の可塑化された表面に押し当て、第1のキャビティ駒11の先端11b及び第2のキャビティ駒25の先端25bに形成された微細形状を成形品8の可塑化された表面に転写する(図14(a))。これにより、成形品8への微細形状転写成形が完了する。
 次に、第5工程終了後、第1のキャビティ駒11及び第2のキャビティ駒25は、退避位置に移動させられる(図14(b))。
 次に、第1のキャビティ駒11が退避位置に移動して生じた第1のガイド穴12の空間12a及び第2のキャビティ駒25が退避位置に移動して生じた第2のガイド穴26の空間26aは、流路切換弁22によって大気開放され、内部の二酸化炭素ガス24aが排出される(図14(c))。
 次に、第1のキャビティ駒11及びエジェクタピン13は、微細形状転写成形金型1が型開きした後(可動側金型2が固定側金型4から離れた後)、先端11b,13bがキャビティ6内に押し込まれ、キャビティ6内の成形品8をキャビティ6外に押し出す(図14(d))。これにより、微細形状が転写された成形品8は、微細形状転写成形金型1から取り出される。
 以上のような本実施形態に係る微細形状転写成形方法の2によれば、上述の本実施形態に係る微細形状転写成形方法の1と同様の効果を得ることができる。
  (微細形状転写成形方法の3)
 図15(a)~(f)及び図16(a)~(d)は、本実施形態に係る微細形状転写成形金型1を使用した微細形状転写成形方法の3の工程から成形品の取り出しまでを時系列で示す図である。この微細形状転写成形方法の3は、可塑化用流体として、液体二酸化炭素、又は超臨界二酸化炭素が使用される。なお、この微細形状転写成形方法の3の説明は、微細形状転写成形方法の1の説明と重複する部分を適宜省略し、微細形状転写成形方法の1と相違する部分を詳述する。
 この微細形状転写成形方法の3において、第1工程は、図15(a)~(c)で表してあり、図11(a)~(c)までと同様である。
 第2工程は、図15(d)で表してあり、図11(d)と同様である。
 第3工程は、図15(e)で表してあり、図11(e)と同様である。
 第4工程は、図15(f)で表してあり、図11(f)と同様に、成形品8の表面を可塑化する。
 次に、第4工程の終了後、第1のガイド穴12の空間12a及び第2のガイド穴26の空間26aは、流路切換弁22によって大気開放され、内部の可塑化用流体24が排出される(図16(a))。
 第5工程は、第4工程が終了し、第1のガイド穴12の空間12a内及び第2のガイド穴26の空間26a内の可塑化用流体24が排出された後に、第1のキャビティ駒11及び第2のキャビティ駒25をキャビティ6内の成形品8に向けて移動させ、第1のキャビティ駒11の先端11b及び第2のキャビティ駒25の先端25bをキャビティ6内の成形品8の可塑化された表面に押し当て、第1のキャビティ駒11の先端11b及び第2のキャビティ駒25の先端25bに形成された微細形状を成形品8の可塑化された表面に転写する(図16(b))。これにより、成形品8への微細形状転写成形が完了する。
 次に、第5工程終了後、第1のキャビティ駒11及び第2のキャビティ駒25は、退避位置に移動させられる(図16(c))。
 次に、第1のキャビティ駒11及びエジェクタピン13は、微細形状転写成形金型1が型開きした後(可動側金型2が固定側金型4から離れた後)、先端11b,13bがキャビティ6内に押し込まれ、キャビティ6内の成形品8をキャビティ6外に押し出す(図16(d))。これにより、微細形状が転写された成形品8は、微細形状転写成形金型1から取り出される。
 以上のような本実施形態に係る微細形状転写成形方法の3によれば、上述の本実施形態に係る微細形状転写成形方法の1と同様の効果を得ることができる。
  (微細形状転写成形方法の4)
 図17(a)~(f)及び図18(a)~(d)は、本実施形態に係る微細形状転写成形金型1を使用した微細形状転写成形方法の4の工程から成形品の取り出しまでを時系列で示す図である。この微細形状転写成形方法の4は、可塑化用流体として、二酸化炭素ガスを圧縮することにより生じる液体の二酸化炭素が使用される。なお、この微細形状転写成形方法の4の説明は、微細形状転写成形方法の1の説明と重複する部分を適宜省略し、微細形状転写成形方法の1と相違する部分を詳述する。
 この微細形状転写成形方法の4において、第1工程は、図17(a)~(c)で表してあり、図11(a)~(c)までと同様である。
 第2工程は、図17(d)で表してあり、図11(d)と同様である。
 第3工程は、図17(e)で表してあり、流路切換弁22を作動させ、第1のキャビティ駒11が退避位置に移動して生じた第1のガイド穴12の空間12aと気体供給装置21Aとを流路(第1の内部流路18及び外部流路20)を介して接続すると共に、第2のキャビティ駒25が退避位置に移動して生じた第2のガイド穴26の空間26aと気体供給装置21Aとを流路(第2の内部流路30、分岐路34、及び外部流路20)を介して接続し、第1のガイド穴12の空間12a及び第2のガイド穴26の空間26aに二酸化炭素ガス24aを導入する。
 第4工程は、第1のガイド穴12の空間12aに導入された二酸化炭素ガス24aを第1のキャビティ駒11で圧縮する(等温圧縮する)と共に、第2のガイド穴26の空間26aに導入された二酸化炭素ガス24aを第2のキャビティ駒25で圧縮し(等温圧縮し)、二酸化炭素ガス24aの一部を液化し(気液混合状態にし)、二酸化炭素ガス24aが導入された第1のガイド穴12の空間12a及び第2のガイド穴26の空間26aに対向する成形品8の表面を、液化した二酸化炭素(液体の二酸化炭素)で可塑化する(図17(f))。
 次に、第4工程の終了後、第1のキャビティ駒11が退避位置に移動して生じた第1のガイド穴12の空間12a及び第2のキャビティ駒25が退避位置に移動して生じた第2のガイド穴26の空間26aは、流路切換弁22によって大気開放され、内部の二酸化炭素ガス24aが排出される(図18(a))。
 第5工程は、第4工程が終了し、第1のガイド穴12の空間12a内及び第2のガイド穴26の空間26a内の二酸化炭素ガス24aが排出された後に、第1のキャビティ駒11及び第2のキャビティ駒25をキャビティ6内の成形品8に向けて移動させ、第1のキャビティ駒11の先端11b及び第2のキャビティ駒25の先端25bをキャビティ6内の成形品8の可塑化された表面に押し当て、第1のキャビティ駒11の先端11b及び第2のキャビティ駒25の先端25bに形成された微細形状を成形品8の可塑化された表面に転写する(図18(b))。これにより、成形品8への微細形状転写成形が完了する。
 次に、第5工程終了後、第1のキャビティ駒11及び第2のキャビティ駒25は、退避位置に移動させられる(図18(c))。
 次に、第1のキャビティ駒11及びエジェクタピン13は、微細形状転写成形金型1が型開きした後(可動側金型2が固定側金型4から離れた後)、先端11b,13bがキャビティ6内に押し込まれ、キャビティ6内の成形品8をキャビティ6外に押し出す(図18(d))。これにより、微細形状が転写された成形品8は、微細形状転写成形金型1から取り出される。
 以上のような本実施形態に係る微細形状転写成形方法の4によれば、上述の本実施形態に係る微細形状転写成形方法の1と同様の効果を得ることができる。
 なお、本実施形態に係る微細形状転写成形金型1は、可動側金型2に配置した第1のキャビティ駒11と固定側金型4に配置した第2のキャビティ駒25とによって、成形品8の2箇所に微細形状を転写するようになっているが、成形品8の3箇所以上の複数箇所に微細形状を転写できるようにしてもよい。
 [第1実施形態及び第2実施形態の変形例]
 本発明に係る微細形状転写成形方法及び微細形状転写成形金型1は、可塑化用流体として、液体の二酸化炭素及び超臨界状態の二酸化炭素の他に、液化エタン、液化プロパン、超臨界エタン、超臨界プロパン等が使用される。また、本発明に係る微細形状転写成形方法及び微細形状転写成形金型1は、気体として、二酸化炭素ガスの他に、エタンガス、プロパンガス等が使用される。
 1……微細形状転写成形金型(金型)、3……金型本体、6……キャビティ、8……成形品、11……キャビティ駒、11b……先端、12……ガイド穴、12a……空間、18……内部流路、20……外部流路、21……可塑化用流体供給装置、21A……気体供給装置、24……可塑化用流体、24a……気体

Claims (11)

  1.  金型のキャビティ内に溶融樹脂を射出し、キャビティ内の溶融樹脂を保圧した状態で冷却して成形品を形作る第1工程と、
     前記第1工程の終了後に、前記金型内に移動可能に配置され且つ前記キャビティの一部を構成するキャビティ駒を前記キャビティの前記成形品から離れた退避位置へ移動させる第2工程と、
     前記キャビティ駒が移動して生じた前記金型内の空間に可塑化用流体を導入する第3工程と、
     前記可塑化用流体が導入された前記空間に対向する前記成形品の表面を、前記可塑化用流体で可塑化する第4工程と、
     前記第4工程の終了後に、前記退避位置の前記キャビティ駒を前記キャビティ内の前記成形品へ向けて移動させ、前記キャビティ駒の先端を前記キャビティ内の前記成形品の可塑化した表面に押し当て、前記キャビティ駒の先端に形成された微細形状を前記成形品の可塑化した表面に転写する第5工程と、
     を備えたことを特徴とする微細形状転写成形方法。
  2.  前記第4工程と前記第5工程との間において、前記空間内の前記可塑化用流体を排出する、
     ことを特徴とする請求項1に記載の微細形状転写成形方法。
  3.  前記第5工程終了後に、前記空間内の前記可塑化用流体を排出する、
     ことを特徴とする請求項1に記載の微細形状転写成形方法。
  4.  前記可塑化用流体が液体の二酸化炭素である、
     ことを特徴とする請求項1乃至3のいずれかに記載の微細形状転写成形方法。
  5.  前記可塑化用流体が超臨界状態の二酸化炭素である、
     ことを特徴とする請求項1乃至3のいずれかに記載の微細形状転写成形方法。
  6.  金型のキャビティ内に溶融樹脂を射出し、キャビティ内の溶融樹脂を保圧した状態で冷却して成形品を形作る第1工程と、
     前記第1工程の終了後に、前記金型内に移動可能に配置され且つ前記キャビティの一部を構成するキャビティ駒を前記キャビティの前記成形品から離れた退避位置へ移動させる第2工程と、
     前記キャビティ駒が移動して生じた前記金型内の空間に気体を導入する第3工程と、
     前記気体が導入された前記空間に対向する前記成形品の表面を、前記気体を圧縮して生じた可塑化用流体で可塑化する第4工程と、
     前記第4工程の終了後に、前記退避位置の前記キャビティ駒を前記キャビティ内の前記成形品へ向けて移動させ、前記キャビティ駒の先端を前記キャビティ内の前記成形品の可塑化した表面に押し当て、前記キャビティ駒の先端に形成された微細形状を前記成形品の可塑化した表面に転写する第5工程と、
     を備えたことを特徴とする微細形状転写成形方法。
  7.  前記気体が二酸化炭素であり、前記空間内に導入した前記気体の二酸化炭素を前記キャビティ駒で圧縮して前記可塑化用流体としての液体の二酸化炭素にし、前記液体の二酸化炭素で前記成形品の表面を可塑化する、
     ことを特徴とする請求項6に記載の微細形状転写成形方法。
  8.  キャビティ内の成形品の表面に微細形状を転写する微細形状転写成形金型であって、
     前記キャビティは、一部がキャビティ駒の先端で構成され、
     前記キャビティ駒は、前記キャビティの一部を構成する位置と前記キャビティから離れた退避位置との間を金型本体に形成されたガイド穴に沿ってスライド移動できるようになっており、
     前記キャビティ駒が前記退避位置に移動することによって生じた前記ガイド穴の空間は、外部の可塑化用流体供給装置に流路で接続され、前記可塑化用流体供給装置から可塑化用流体が供給され、
     前記キャビティ内の前記成形品は、前記ガイド穴の空間に対向する面が前記ガイド穴の空間内に導入された前記可塑化用流体で可塑化され、
     前記成形品の可塑化された表面には、前記キャビティ駒の先端が押し付けられて、前記キャビティ駒の先端の微細形状が転写される、
     ことを特徴とする微細形状転写成形金型。
  9.  前記流路の途中には、前記ガイド穴の空間に前記可塑化用流体供給装置から可塑化用流体を導入するか、又は前記ガイド穴の空間内に導入された前記可塑化用流体を前記ガイド穴の空間から排出することを可能にする流路切換弁が配置された、
     ことを特徴とする請求項8に記載の微細形状転写成形金型。
  10.  キャビティ内の成形品の表面に微細形状を転写する微細形状転写成形金型であって、
     前記キャビティは、一部がキャビティ駒の先端で構成され、
     前記キャビティ駒は、前記キャビティの一部を構成する位置と前記キャビティから離れた退避位置との間を金型本体に形成されたガイド穴に沿ってスライド移動できるようになっており、
     前記キャビティ駒が前記退避位置に移動することによって生じた前記ガイド穴の空間は、外部の気体供給装置に流路で接続され、前記気体供給装置から気体が供給され、
     前記キャビティ内の前記成形品は、前記ガイド穴の空間に対向する面が前記ガイド穴の空間内に導入された前記気体を前記キャビティ駒で圧縮することにより生じた可塑化用流体で可塑化され、
     前記成形品の可塑化された表面には、前記キャビティ駒の先端が押し付けられて、前記キャビティ駒の先端の微細形状が転写される、
     ことを特徴とする微細形状転写成形金型。
  11.  前記流路の途中には、前記ガイド穴の空間に前記気体供給装置から前記気体を導入するか、又は前記ガイド穴の空間内に導入された前記気体を前記ガイド穴の空間から排出することを可能にする流路切換弁が配置された、
     ことを特徴とする請求項10に記載の微細形状転写成形金型。
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