JPH0628885B2 - 射出成形機 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 最近プラスチックの射出成形で、レンズや光ディスクの
基板などサブミクロン単位の厳しい形状精度が要求され
るものが作られる様になって来た。

本発明は、これら成形品の形状精度を向上させ得る射出
圧縮動作が可能な射出成形機に関するものである。

従来の技術 従来は、精密成形品になればなる程、金型を高圧力で型
締めして、射出ノズル部より溶融樹脂を射出して、金型
内が溶融樹脂で満された直後に更に金型が開かない程度
の保圧と呼ばれる高圧力を付与して、出来るだけ金型形
状に忠実な成形品を得ようとする成形法が一般的であっ
た。この場合、保圧力は型締め圧力以下に設定して金型
が開かない様な条件で成形を行う必要がある。

従ってこの方法では、射出圧力を高くして溶融状態で金
型内に存在する樹脂の比容積を、常温状態の比容積に近
づける程、冷却時に発生する収縮率が小さくなり金型形
状に近い成形が可能となる。

発明が解決しようとする問題点 ところが、この条件を実際に達成しようとすれば金型や
成形機が機械的に歪んで変形しない様に剛性を高くしな
ければならず、巨大な金型や非常に大きな成形システム
になってしまうことが多かった。

問題点を解決するための手段 本発明によれば、従来例とは全く逆の発想に立つまの
で、成形機のある意図した部分に剛性が小さく比較的小
さな応力で弾性変形する部材を使用するもので、具体的
には射出成形機のタイバーを射出圧力に負けて伸びる様
に設計するもので、射出工程中に金型の寸開きを行ない
射出完了後はただちにタイバーの伸びが回復して金型内
の溶融樹脂を圧縮し、金型に出来るだけ忠実な成形品を
得ようとするものである。

作用 この様な構造にすることにより、タイバーの伸びと応力
の関係を表す応力−歪曲線に屈曲点を持たせることが可
能となり、射出圧縮成形に最適な応力を発生させること
ができる。

実施例 以下本発明の一実施例について、図面を用いて詳略に説
明する。

ここで射出成形の各工程中のタイバーの挙動に関して順
を追って説明する。

通常の射出成形機は３〜４本のタイバーを有し、実際
に、ダイプレートを完全に平行に取付けて、すべてのタ
イバーが一次型締め時に全く同じ伸びを生じさせること
は難しかった。

しかし本発明の様に２段階の弾性率を有するタイバーを
使えば、一次型締めが第３図の応力−歪直線で弾性率の
小さなタイバーが伸びるａの領域で行なわれる。このた
めにたとえ型締め時に４本のタイバーの伸びが各々異っ
ていても、応力差いいかえれば圧縮圧力がそれ程大きく
異ることはなく比較的４本共均等の圧力を発生すること
ができ、その結果としてダイプレートの四隅に比較的均
一な圧力を作用させて型締めが出来る。

次に、金型内に樹脂が充てんされて金型がこの射出応力
に負けて開く段階では、タイバーの応力や歪は共に第２
図のｂで示した領域に入り、今度は小さな伸びであって
も大きな応力を蓄えることが可能となる。

つまり、弾性率の大きなタイバーの方に蓄えられた伸び
のエネルギーが、射出の完了時点から、キャビティーの
圧縮力として働く。

この圧縮力は射出工程完了後間髪を入れずに作用し、変
位、いいかえれば圧縮ストロークと共に圧力をタイバー
の弾性率で決る大きさで減じながらキャビティー内の樹
脂に圧縮力が作用する理想的な圧縮成形が達成される。

次に、本発明の構成を有する射出成形機を光ディスク基
板の成形に応用した場合の実施例を示す。

一般に成形機のダイプレートの平行度は余り期待でき
づ、いくら調整をしても数10ミクロンの平行度のズレが
生じるのが一般的である。そのために射出完了後の圧縮
動作をタイバーの伸びで行なおうとする場合に、４本の
タイバーがいずれも同じ長さだけ伸びて、その弾性回復
によりタイバーの四隅に同じ大きさの圧縮力が作用する
様にしなければ金型を常に平行に保ちながら圧縮するこ
とはできない。

本発明はこの点に工夫を加え、第１図に概念図で示した
射出成形機のタイバー部分８を第２図に示した様に２重
構造とするものである。

まず、射出に先立ち一次型締めを行なうがこの場合の圧
力は油圧シリンダー１が作動し固定盤10と６にそれぞれ
両端を固定された弾性率の小さい中空状のタイバー12が
Δ１_１だけ伸びて発生させる。この時点から今度は弾性
率の大きなタイバー11の自由端13が圧縮動作開始点調整
器14に接触する。つまり射出工程に移る段階で射出ユニ
ット15によりキャビティー16内に発生する高い圧力を弾
性率の大きなタイバー11と弾性率の小さなタイバーの２
本で受けることになり、見かけ上の弾性率が大きくな
る。

また、この弾性率の変曲点は固定盤10に取り付けた圧縮
動作開始点調整器14でギャップΔ１_１を調整することに
より自由に設定することができる。

次に、実際に直径130cm、厚さ1.2mmの光ディスク基板を
成形する場合のタイバーの挙動を中心にして順次説明す
る。

タイバー12は10トンの荷重で100ミクロン伸びるタイバ
ーを使用し、第１次型締めを３トンで行なう。

この時点で成形機に取り付けた４本のタイバーの圧縮動
作開始点調整器14はΔ１_１が零になる様に設定してお
く。つづいてノズル部より320℃の溶融ポリカーボネー
ト樹脂を240kg／cm²の圧力で射出して金型を30ミクロン
開かせる。

第４図では射出の２次圧力のために移動側金型４と固定
側金型５がΔＬ（実施例では30ミクロン）開いた状態を
示している。

つまり、この状態は射出エネルギーがタイバー11と12の
伸びという形で蓄えられた訳である。

その後、ゲートシールが完了してキャビティー内で成形
したディスクの冷却が進行するにつれて、間髪を入れず
に移動金型４と固定金型５の間に圧縮力が作用して理想
的な成形が達成される。

その結果、溝巾0.8ミクロン、溝深さ0.01ミクロンのス
パイラル状の溝を有する光ディスクの複屈折率はディス
クの記録領域で12nm以下であり、溝深さも内周から外周
に亘って、0.098〜0.099ミクロンできわめて転写性の良
いディスク基板の成形が可能であった。

発明の効果 以上述べた様に本発明のもっとも特徴とするところは、
見かけ上の伸び弾性率が、ある一定の歪量を越えた時点
から急激に大きな弾性率に変化するタイバーを有するこ
とを特徴とする射出成形機に関するものである。

そのために、少々ダイプレートや金型の平行度が悪くて
もキャビティーの平行度を保ちながらキャビティーに圧
縮力を作用させることが可能となり、光ディスクやレン
ズの様にサブミクロン単位の精度が求められる精密成形
も可能となる。

また、タイバーの弾性率やその変曲点を自由に設定する
ことができるので、厚さや必要な収縮量が異る成形品で
あってもタイバー11の弾性率や太さを選ぶことにより任
意の圧縮力や金型開き量に対応できる。したがって本発
明の構造を有する射出成形機は構造がきわめて単純で、
複雑で高価な型締めのための油圧制御回路が必要でない
ので信頼性の高い、常に安定した成形が可能である。

また成形機を構成する部材も鋼材に限るものではなく、
例えば中空のタイバー12には弾性率が小さく自己潤滑性
を有するプラスチックパイプを使用することも可能であ
る。

【図面の簡単な説明】 第１図は射出成形機の概念図、第２図はタイバー構造の
詳細を示す構成図、第３図はタイバーの伸びと応力の関
係を示すグラフ、第４図は射出の２次圧で金型が寸開き
した状態を示す構成図である。 １……圧縮用モーター、２……型締め用スパイラル状ネ
ジ、３……可動ダイプレート、４……移動側金型、５…
…固定側金型、６……前方ダイプレート、７……金型キ
ャビディー、８……タイバー、９……射出ノズル、10…
…後方固定盤、11……弾性率の大きなタイバー、12……
弾性率の小さなタイバー、13……タイバーの自由端、14
……圧縮動作開始点調整器。

フロントページの続き (72)発明者 伊藤 彰男 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 (56)参考文献 特開 昭50−67362（ＪＰ，Ａ) 特開 昭56−131060（ＪＰ，Ａ)

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】見かけ上の伸び弾性率が、ある一定の歪量
   を越えた時点から急激に大きな弾性率に変化するタイバ
   ーを有することを特徴とする射出成形機。