JPH0128688B2 - - Google Patents

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JPH0128688B2
JPH0128688B2 JP56071722A JP7172281A JPH0128688B2 JP H0128688 B2 JPH0128688 B2 JP H0128688B2 JP 56071722 A JP56071722 A JP 56071722A JP 7172281 A JP7172281 A JP 7172281A JP H0128688 B2 JPH0128688 B2 JP H0128688B2
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cavity
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volume
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Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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Description

【発明の詳細な説明】 本発明は高度な形状精度を有する樹脂成形品を
得る樹脂圧縮成形方法に係わり、特にプラスチツ
クレンズ等の製作に適用して有用なものである。
プラスチツクレンズの有用性は特に非球面レン
ズ製作の容易さと、製作方法の簡便さに由来する
コストの低廉さにあるが、こうしたメリツトを有
しながら今一歩の進展を見ないのは形状精度の確
保に難点があることに起因する。
通常の成形方法の一例を第1図、第2図に基づ
いて説明する。
従来、キヤビテイ容積可変機能を有する金型に
おいては、固定側型部材1,2にガイド固定され
たキヤビテイブロツク3があり、一方可動側型部
材4に固定された型部材5と摺動可能に保持され
たキヤビテイブロツク6とがあり、両キヤビテイ
ブロツク3,6は対向している。可動側型部材4
に固定されたシリンダー7のピストン8はキヤビ
テイブロツク6に固定されている。10はOリン
グ等のシール材である。以上の構成の金型を用い
スプルー、ランナー、ゲート(図示せず)を介し
て溶融した樹脂をキヤビテイ9に充填するが、こ
の充填された樹脂が冷却固化により収縮し、同時
にピストン8を前進することにより、キヤビテイ
9の内部は常に保圧状態を維持する。こうした保
圧状態の維持が精密な形状を得るために必要なこ
とは既に良く理解されており射出圧縮成形あるい
は圧縮成形に用いられるが次の理由で限界があ
る。
(1) 金型温度を常温程度に低くすると、ポリマー
分子鎖の凍結が瞬時に起こり、保圧状態の応力
によるヒズミが成形品に残り、光学的性質が安
定しない。
(2) 金型温度を分子鎖が凍結しない程度に高温に
すれば上記欠点を補なうことができるが、離型
後の変形が大きく、金型形状通りのレンズが得
られない。
上記(2)の現象を、さらに理論的に考案すれば、
樹脂の状態図を用いて次のように説明できる。
第2図は一般にプラスチツクレンズに用いられ
る非晶性高分子、例えばポリメチルメタクリレー
ト、ポリスチレン、ポリカーボネート等に共通な
状態図を示したものであり、圧力が一定であるな
らば、比容積は温度とともに増加し、その割合は
高温側と低温側とで異なる。この屈曲点がガラス
転位点に相当する。一般にレンズに用いられる上
記成形材料は成形時の型内において、ガラス転位
点をはさんで高温側から低温側に冷却固化されて
取り出される。また温度が一定であるならば、比
容積は圧力の増加とともに減少し、その変化の割
合は圧力の増加とともに徐々に少なくなる。
さて先の(2)の現象を第2図上で説明すれば、溶
融された樹脂が、型内で圧縮される直前の状態は
点Aで示される。次いで直ちに加圧されることに
より点Bに移る(この例では千数百気圧に加圧さ
れている)。この後、金型と樹脂との熱交換によ
り、樹脂が冷却収縮するにつれ、ピストンを前進
することにより見かけの比容積は低下し、点Cに
至る。金型温度は(1)に示した理由によりガラス転
位点の近傍に設定されるため点Cの温度より低下
することは時間的効率を損なう。したがつて、こ
の時点で型開きを行なう。すると圧力は開放され
るが樹脂の剛性および粘性により、ゆつくりと変
形(この場合、膨張を主とした変形)し点Dに至
り1気圧の圧力平衡状態を得る。さらに成形品は
ゆつくりと冷却され、収縮を伴ないながら常温に
なり点Eに至る。
上記変化において、点A→点Cは型内での加圧
下の変化であるため、樹脂の外形は金型キヤビテ
イ形状と全く同一であるという表現が許される
が、点C→点E間においては、成形品の応力分
布、温度分布とポリマーの応力緩和特性、弾性
値、粘性値に応じた複雑な変形挙動を起こすた
め、キヤビテイ形状と同一の成形品が常温状態で
得られないばかりでなく、成形品の変形を見込ん
だキヤビテイ形状の修正さえ不可能なものにして
いる。すなわち、それだけ変形挙動の再現性が低
いことを意味している。
本発明は上記(1)および(2)に挙げる欠点を克服し
た成形方法を提供するものである。
本発明の裏付けとなる考え方を、やはり樹脂の
状態図を用いて説明する。第3図は第2図と同様
の状態図である。第2図と異なる点は点Cの位置
と、点C→点D間(第2図においてはC→E間)
にあり、ここに本発明のポイントがある。すなわ
ち点Cは取出時の成形品の比容積と同一であり、
温度、圧力ともに高い状態にある。ここでC点の
温度は一定の温度より高く設定する必要があるこ
とを我々は見い出している。この温度に応じて圧
力が選ばれる。
さらに点C→点D間においては、常に比容積を
一定となし、つまりキヤビテイ容積を一定となし
樹脂の熱収縮分を体積弾性率に基づく圧力変化に
転換し、徐々に点Dに接近し、やがて常温常圧状
態に達することが可能である。この点C→点D間
の他の遷移条件は成形品の形状とポリマーの応力
緩和速度の温度依存性、熱伝導率、比熱、密度な
どにより決定される一定条件を与えることにより
前述の(1)に述べた欠点であるヒズミを残さずにレ
ンズ成形品を得ることを見い出したが、この温度
変化を主体とする遷移条件は必要に応じて選ばれ
るものであり、本発明の主体部分ではない。
つまり本発明の骨子は、一回の成形工程におけ
る樹脂の冷却の進行に合わせて、キヤビテイ容積
を可変させたり、あるいは一定に制御したりする
ことにより、品質の優れた圧縮成形品を得るもの
であり、そのための金型装置は、相対向して設け
られた一対のキヤビテイブロツクとこのブロツク
の一方を作動する駆動手段と、予めキヤビテイブ
ロツクの動作を指定する第1演算器と、前記検知
手段と前記第1演算器の信号を比較して制御信号
を発生する第2演算器と、この第2演算器の信号
に基いて前記キヤビテイブロツクの駆動手段を制
御する制御手段よりなつており、常にキヤビテイ
ブロツクの位置関係を知ることによりキヤビテイ
容積がわかり、従つて、意図した容積を与え続け
るように制御手段を通して実施し得るので前述の
目的を達することができる。
第4図は本発明の一実施例を示す金型の断面図
である。固定側型部材11,12にキヤビテイブ
ロツク13が固定される。必要に応じてスプル
ー、ランナー、ゲートが型部材11,12および
キヤビテイブロツク13に設けられるが、ここで
は省略する。
可動側は可動側型部材14に固定されたスペー
サブロツク15、スペーサブロツク15に固定さ
れた型板16、可動側型部材14に固定されたシ
リンダー17、シリンダー17のピストン18に
固定されたキヤビテイブロツク19と棹20とに
より可動側金型が構成され、キヤビテイブロツク
19は型板16と摺動自在に保持されている。
一定固定側型部材12には作動トランス21が
設けられ、作動トランスの作動片22は型締時に
おいて可動側に設けられた棹20と当接するよう
に設けられており、キヤビテイ容積を検知する検
知手段33を構成している。
以上の構成の金型の動作は概略において第1図
と同様であるが、キヤビテイブロツク19がキヤ
ビテイ23中の樹脂の冷却収縮に合わせて前進す
る動作につれて棹20、作動片22が動くため、
作動トランス21により電気的にキヤビテイブロ
ツク19の変位、すなわちキヤビテイ23の容積
の変化を検出できる。
第5図は作動トランス21の検出信号により、
流体シリンダー17の動作を制御する様式を示す
ブロツク線図である。
1成形工程の開始時における樹脂温度、金型温
度と、キヤビテイに充填された樹脂の圧力を検出
し、それぞれの信号が第1演算器31に入る。こ
の第1演算器31では樹脂の状態変化図と、予想
される冷却速度から理想の比容積―時間プロフイ
ルを演算する。第2演算器32では成形開始信号
と作動トランスから増幅器を介して得られた信号
を、演算器31で演算した比容積―時間プロフイ
ルと比較し、理想のプロフイルを描くように流体
制御弁を制御する。制御された流体は第4図のシ
リンダー17に注ぎこまれる。
また、キヤビテイ容積の検出手段は実施例に限
らず、エンコーダ、ポテンシヨメータ、レーザー
干渉などの手段によつても可能である。
なお実施例の金型図面には示してないが、本発
明の実施において、金型温度を積極的に制御する
ことは有効であり、そのために通常の金型温度コ
ントロールに用いられる水孔、スチーム孔、油
孔、ヒーター、サーモパイプ等が適宜設けられる
が、そのいずれを選択するかは問題ではない。
また成形品の取出温度は常温であることが精度
的には望ましいが、成形サイクルが非常に長くな
るため、常温より高い温度で取り出すこともコス
ト面で有効な手段である。この場合の温度は熱変
形温度以下で選ばれ、精度面での許容範囲が広く
なる程、常温より高温で取り出せる。この取出時
の目標温度に合わせて、キヤビテイ内圧の設定が
行なわれるのは当然である。
キヤビテイ容積を一定に保ち始める温度は一つ
の目安として、ガラス転位点がある。ガラス転位
点は圧力の上昇とともに高温側にシフトするの
で、キヤビテイ内圧を考慮しながら選ばれる。
またもう一つの目安として、ポアソン比があ
る。プラスチツクの溶融状態はゴムに似た性質を
有し、加圧変形体積の加圧方向の減少分とその直
角方向の増加分は等しい。すなわちポアソン比が
0.5となるが、ある温度以下ではこの値が低下す
る。例えばポリメチルメタクリレートでは130℃
ポリスチレンでは100℃がこの温度に相当する。
この温度以下では加圧により、キヤビテイ内部の
樹脂の密度変化と変形とが同時に起こり、成形品
にヒズミを残しやすい。
以上本発明の特徴は射出圧縮成形あるいは圧縮
成形において、キヤビテイ容積を他の条件との関
連において理想のプロフイルを描くように制御す
ることにあり、プラスチツクレンズの形状精度に
大なる効果を奏するものである。
【図面の簡単な説明】
第1図は従来例の金型断面図、第2図は従来の
成形方法における樹脂の状態変化を示すグラフ、
第3図は本発明の意図する樹脂の状態変化を示す
グラフ、第4図は本発明の一実施例を示す金型装
置の断面図、第5図は同金型装置の動作を制御す
る回路のブロツク図である。 13,19……キヤビテイブロツク、17……
シリンダー、31……第1演算器、32……第2
演算器、33……検知手段。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 1 樹脂を圧縮して所定形状に成形する樹脂圧縮
    成形方法において、相対的な距離を可変となるよ
    う構成された一対のキヤビテイブロツクとこの相
    対的距離を検出する手段とを有し、この一対のキ
    ヤビテイブロツクとキヤビテイブロツクの周囲に
    設けられた型板とで囲まれたキヤビテイの中に閉
    じ込められた溶融樹脂の圧力が所定の値となるよ
    う、少なくともどちらか一方のキヤビテイブロツ
    クを駆動してキヤビテイ容積を減少させ、然る後
    もキヤビテイブロツクの推力が一定のままに保つ
    てキヤビテイ内の樹脂の冷却に伴なう体積収縮に
    従つてキヤビテイブロツクを前進させ、予め定め
    られた条件に従つて任意の時間を経た後は、一対
    のキヤビテイブロツクの相対的距離の変位量が零
    となるように制御を切り換えてキヤビテイ内の樹
    脂の冷却に伴なう体積収縮分を、圧力の低下によ
    る体積膨張で相殺するようキヤビテイブロツクの
    推力を制御してなる樹脂圧縮成形方法。
JP56071722A 1981-05-13 1981-05-13 Mold apparatus for compression molding of resin Granted JPS57187231A (en)

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