JPH0651332B2 - 射出圧縮成形方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は射出圧縮成形方法に係り、特に、厚肉で且つ偏
肉のある樹脂成形品、たとえばプラスチツクレンズを、
高精度に且つ短時間で成形するに好適な射出圧縮成形方
法に関するものである。

〔従来の技術〕 従来の射出圧縮成形方法は、厚肉で且つ偏肉のある樹脂
成形品を成形する場合、まず、金型のキヤビテイ内へ射
出・充填した溶融樹脂全体を、その温度が該樹脂の固化
温度以下になるまで冷却し前記金型のゲートをシールす
る。

そして、前記キヤビテイ内の樹脂の表面層が流動可能な
状態になるまで再加熱し、その後に圧縮力を付加しつつ
金型温度を低下させて前記キヤビテイ内の樹脂の冷却を
行ない、冷却した樹脂成形品を該キヤビテイから取出し
（離型工程）たのち、金型温度を前記射出・充填時の温
度へ復帰させる（金型温度復帰工程）ようにしていた。
なお、この種の方法に関連するものには、たとえば特開
昭58-12738号公報がある。

〔発明が解決しようとする問題点〕

上記従来技術は、キヤビテイ内の樹脂表面層のみを加熱
・冷却するようにしたものであるので、金型を急速加
熱，急速冷却する必要がある。しかし、金型の熱容量が
大きいために、実際には急速加熱・急速冷却を実施する
ことは困難である。このため、樹脂の再加熱時には、樹
脂中央部も加熱されて流動可能に近い状態になり、その
後の冷却時には、表面層よりも中央部が高温になつてし
まう。

したがつて、冷却後、キヤビテイから取出した樹脂成形
品は、その表面層と中央部とで温度差を有し、温度分布
が大きい状態で取出される。このため、取出し後に、樹
脂成形品の各部分で異なる収縮量を生じて形状精度が劣
化し、もしくは内部応力が発生してしまい、たとえばプ
ラスチツクレンズの場合には、光学性能の劣化をもたら
すという問題点があつた。

取出した樹脂成形品に温度分布が発生しないようにする
ためには、金型を除冷することが考えられるが、このよ
うにすると、成形サイクルが長くなり、成形に時間がか
かるという問題点を生ずる。

本発明は、上記した従来技術の問題点を改善して、形状
精度が優れ、内部応力がきわめて小さい樹脂成形品を、
短い成形サイクルで成形することができる射出圧縮成形
方法の提供を、その目的とするものである。

〔問題点を解決するための手段〕

上記問題点を解決するための本発明に係る射出圧縮成形
方法の構成は、互いに対向して配設した固定型入駒と可
動型入駒との間に形成されるキヤビテイ内への溶融樹脂
を射出・充填し、これに圧縮力を付加して樹脂成形品を
成形するようにした射出圧縮成形方法において、固定型
入駒および可動型入駒の温度を樹脂の熱変形温度以下に
保持した状態でキヤビテイ内へ溶融樹脂を射出・充填し
て、これに圧縮力を付加し（射出・保圧工程）、この充
填した溶融樹脂の表面層もしくはその樹脂全体を該樹脂
の固化温度以下まで冷却（１次冷却・圧縮工程）したの
ち、前記固定型入駒および可動型入駒を加熱して前記溶
融樹脂の表面層もしくはその樹脂全体を前記固化温度を
超える温度まで加熱し（加熱・圧縮工程）、次に前記固
定型入駒および可動型入駒を冷却して、両入駒を前記射
出・保圧工程時の温度未満まで冷却して前記溶融樹脂の
表面層の温度を該樹脂の熱変形温度以下まで冷却し（２
次冷却・圧縮工程）、その後再び前記固定型入駒および
可動型入駒を加熱して、両入駒の温度を前記射出・保圧
工程時の温度に復帰させ（金型温度復帰・圧縮工程）た
のち、前記キヤビテイから樹脂成形品を取出す（離型工
程）ようにしたものである。

さらに詳しくは、次の通りである。

キヤビテイ内の成形品の表面層の温度がその中央部に比
較して低い場合には、前記表面層を加熱しても、中央部
は表面層と同温度になるまで冷却されるということに着
目し、従来、成形サイクルに含まれていながら離型工程
後に行なわれていた金型温度復帰工程を、実成形工程と
して離型工程の前に繰込み（これを金型温度復帰・圧縮
工程と呼ぶ）、この工程で前記成形品の表面層を樹脂の
熱変形温度以下の範囲で加熱し、中央部を熱変形温度以
下まで冷却することにより、樹脂成形品の温度分布を低
減し、また、成形サイクルを短縮するようにしたもので
ある。

〔作用〕

金型温度を射出・保圧工程時の温度に復帰させたのち、
キヤビテイから樹脂成形品を取出すようにした。それに
よつて、冷却時間，金型温度復帰時間が短縮して成形サ
イクルが短縮するとともに、取出し時において、樹脂成
形品の表面層と中央部との温度差が小さくなり、温度分
布が低減する。

〔実施例〕

実施例の説明に入るまえに、本発明に係る基本的事項
を、第４図を用いて説明する。

第４図は、従来技術と本発明の射出圧縮成形方法とに係
る樹脂温度，金型温度の時間変化の要部を比較して示す
ものであり、（ａ）図は、従来の温度−時間線図、
（ｂ）図は、本発明の温度−時間線図である。

本発明の射出圧縮成形方法［第４図（ｂ）］が、従来の
射出圧縮成形方法［第４図（ａ）］と異なるところは、
従来技術では成形サイクルに含まれていながら樹脂成形
品とは無関係であつた、樹脂成形品の取出し（離型工
程）後に行なわれていた金型温度復帰を、実成形工程と
して繰込み、ここで樹脂成形品の表面層を熱変形温度以
下の範囲で加熱するようにしたものである。

このようにすることにより、従来、取出し時における樹
脂成形品の内部温度差（＝樹脂中央部温度−樹脂表面層
温度）がΔＴであつたものを、本発明によれば、その温
度差をΔＴ≒０にすることができるので、樹脂成形品の
取出し後の形状精度の劣化や、内部応力が著しく低減す
る。

また、成形サイクルも、以下に説明する理由によつて短
縮する。

従来の射出圧縮成形方法も、本発明の射出圧縮成形方法
も、取出し時の樹脂成形品全体の温度は、該樹脂の熱変
形温度以下に冷却されている必要がある。熱変形温度を
超える温度で取出されると、取出し後の変形が大きくて
形状精度が劣化するために、熱変形温度以下になるまで
圧縮力が付加された状態にしておくためである。ところ
で、従来は、第４図（ａ）に示すように、冷却時に樹脂
中央部温度が樹脂表面層温度よりも高く、その状態で取
出される。したがつて温度の高い樹脂中央部が熱変形温
度以下になるまで待つて冷却を終了する必要がある。

これに対して、本発明の方法は、第４図（ｂ）に示すよ
うに、その後の金型温度復帰・圧縮工程において樹脂表
面層は加熱されるが、中央部は冷却される。したがつ
て、冷却終了時には樹脂中央部を熱変形温度まで冷却す
る必要はなく、本発明による方法の方が冷却時間が短く
なる。このように、冷却時間が短いと、冷却終了時の金
型温度が高くなる。冷却終了時の金型温度は、少なくと
も樹脂表面層を熱変形温度以下まで冷却するため、初期
すなわち射出充填するときの金型温度より低くなつてい
る。このため冷却終了時の金型温度が高い方が、その後
の金型温度復帰・圧縮工程における温度復帰幅が小さ
い。すなわち冷却終了時の金型温度が高くなる本発明の
方法の方が、金型温度復帰時間が短くなる。

以上説明した理由によつて、本発明のように、金型温度
を復帰させてから樹脂成形品を取出すようにすることに
より、冷却時間と金型復帰時間が短縮される。その他の
工程の時間は従来と同じであるから、本発明の射出圧縮
成形方法は、全体としても成形サイクルが短縮するもの
である。

本発明は、上記した基本的事項に基づいてなされたもの
であり、その概要を第１図を用いて説明する。

第１図は、本発明の射出圧縮成形方法の工程図である。

まず、射出・保圧工程において、固定型入駒および可動
型入駒の温度を樹脂の熱変形温度以下に保持した状態
で、キヤビテイ内へ溶融樹脂を射出・充填して、これに
圧縮力を付加する。この圧縮力は、賦形のためと、熱伝
達を良好にするためのものであり、樹脂成形品を前記キ
ヤビテイから取出すまで付加する。

次の１次冷却・圧縮工程において、前記キヤビテイ内へ
充填した溶融樹脂の表面層もしくはその樹脂全体を、該
樹脂の固化温度以下まで冷却する。この際、金型温度は
一定であつても、あるいは冷却するようにしても、どち
らでも差支えない。

その後の加熱・圧縮工程において、前記固定型入駒およ
び可動型入駒を加熱して、前記溶融樹脂の表面層もしく
はその樹脂全体を前記固化温度を超える温度まで加熱
し、流動可能な状態にする。

さらに、２次冷却・圧縮工程において、前記固定型入駒
および可動型入駒を冷却してその温度を前記射出・保圧
工程時の温度未満まで冷却し、前記溶融樹脂の表面層の
温度を該樹脂の熱変形温度以下まで冷却する。

次に、金型温度復帰・圧縮工程において、前記固定型入
駒および可動型入駒を再び加熱し、両入駒の温度を前記
射出・保圧工程時の温度と等しい温度にまで復帰させ
る。

そして最後の離型工程において、前記キヤビテイから樹
脂成形品を取出し、１成形サイクルを終了する。以降、
この成形サイクルを繰返えす。

以下、実施例によつて、この射出圧縮成形方法の詳細を
説明する。

第２図は、本発明の一実施例に係る射出圧縮成形方法の
実施に使用される射出圧縮成形金型の断面図、第３図
は、この第２図に係る射出圧縮成形方法の温度−時間線
図である。

第２図において、１は、可動型入駒５とによつてキヤビ
テイ１０を形成する固定型入駒、２は、この固定型入駒
１と固定型３との間に設けられた固定スリーブであり、
この固定スリーブ２は、固定型入駒１を固定型３へ直接
固定せず、ある程度固定型入駒１の外径変化に対応し得
るように設けられている。なお、前記固定スリーブは必
ずしも設ける必要はない。

４は、前記固定型３を射出成形機（図示せず）へ固定す
る固定型取付板、６は、前記可動型入駒５を後部から支
持するとともに、加圧シリンダ１４で発生する圧縮力を
この可動型入駒５へ伝達するための加圧ブロツク、７
は、この加圧ブロツク６と後述するＺピン１８とを支持
して、加圧押出力を伝達する押出板、８は、前記可動型
入駒５と可動型９との間に設けられた可動スリーブであ
り、この可動スリーブ８は、前記固定スリーブ２と同
様、可動型入駒５の外径変化にある程度対応し得るよう
設けられている。また、この可動スリーブ８の中を前記
可動型入駒５が摺動する。なお、前記可動スリーブは必
ずしも設ける必要はない。

９は、前記可動スリーブ８を固定する可動型、１０は、
前記固定型入駒１，可動型入駒５および可動スリーブ８
によつて形成されるキヤビテイである。

１１は、固定型入駒１，可動型入駒５を加熱するため
に、固定スリーブ２および可動スリーブ８内に嵌挿され
たヒータ、１２は、固定型入駒１および可動型入駒５の
温度を検出するための温度センサ、１３は、温度調節の
ための加熱および冷却媒体通路、１４は、前記押出板
７，加圧ブロツク６および可動型入駒５を介して、キヤ
ビテイ１０内の樹脂に圧縮力をかけることができるとと
もに、成形サイクル終了時にはキヤビテイ１０内の樹脂
成形品をこのキヤビテイ１０から押出す加圧シリンダで
ある。

１５は、前記固定型入駒１および可動型入駒５の温度を
検出する前記温度センサ１２から送られてくる温度信号
により、イヒータ１１もしくは、加熱および冷却媒体通
路１３内を流れる加熱および冷媒体（図示せず）を制御
するとともに、ロ油圧制御装置１６へ制御信号を送つて
発生油圧を制御することができる温度制御器、１６は、
この温度制御器１５からの信号を受けて、加圧シリンダ
１４へ送出する油圧を制御する油圧制御装置である。

１７は、前記加圧シリンダ１４を支持し、可動型９を前
記射出成形機へ取付けるための可動型取付板、１８は、
成形サイクル終了時にスプル１９内の樹脂を可動型９側
へ引出すためのＺピン、１９，２０は、前記射出成形機
からキヤビテイ１０へ至る樹脂通路を構成するスプル，
ランナである。

このように構成した射出圧縮成形金型を有する射出圧縮
成形装置を使用して、本発明の射出圧縮成形方法の一実
施例を説明する。

成形開始、すなわち射出時の金型温度Ｔ_Ｍ１は、樹脂熱
変形温度Ｔ_１以下になつている。固定型３と可動型９を
閉じてキヤビテイ１０を形成する。

ここで射出圧縮成形装置をＯＮにすると、前記射出成形
機から溶融樹脂がスプル１９，ランナ２０を通つて、キ
ヤビテイ１０内へ充填される。

樹脂がキヤビテイ１０内へ充填されると、前記射出成形
機はそのまま保圧工程に入る。これと同時に、油圧制御
装置１６は、保圧中のキヤビテイ１０内の樹脂へ、可動
型入駒５，加圧ブロツク６および押出板７を介して、加
圧シリンダ１４により圧縮力を付加する。これにより、
キヤビテイ１０内の樹脂に賦形を行なうとともに、この
樹脂と固定型入駒１，可動型入駒５との密着度が向上し
て熱伝達が容易に行なわれる。

その後、金型温度をＴ_Ｍ１に保つた状態で前記樹脂を冷
却する。樹脂表面層温度Ｔ_ｓが樹脂の固化温度Ｔ_２以下
に冷却され、また樹脂中央部温度Ｔ_ｃも少なくとも樹脂
の固化温度付近まで冷却された時刻ｔ_１後、温度制御器
１５によりヒータ１１へ通電し、加熱媒体を媒体通路１
３へ流して、固定型入駒１および可動型入駒５を加熱
し、加熱時金型温度Ｔ_Ｍ２にまで昇温する。この加熱時
金型温度Ｔ_Ｍ２は前記樹脂の固化温度Ｔ_２を超える温度
とする。加熱終了時刻ｔ_２において、樹脂表面層温度Ｔ
_ｓは固化温度Ｔ_２を超える温度に加熱され流動可能な状
態となつている。樹脂中央部温度Ｔ_ｃも樹脂表面層温度
Ｔ_ｓと同等の温度まで冷却されている。

次に、温度制御器１５により、冷却媒体を媒体通路１３
へ流して、固定型入駒１および可動型入駒５を冷却し、
冷却時金型温度Ｔ_Ｍ３まで低下させる。この冷却時金型
温度Ｔ_Ｍ３は初期の射出時金型温度Ｔ_Ｍ１未満である。
冷却終了時刻ｔ_３において、樹脂表面層温度Ｔ_ｓは熱変
形温度Ｔ_１以下まで冷却しているが、樹脂中央部温度Ｔ
_ｃは熱変形温度Ｔ_１より若干高くなつている。

さらにその後、再び温度制御器１５により、ヒータ１１
へ通電し、加熱媒体を媒体通路１３へ流して、固定型入
駒１および可動型入駒５を加熱し、金型温度を初期の射
出時金型温度Ｔ_Ｍ１まで復帰する。この金型温度復帰・
圧縮工程においては、樹脂表面層は加熱され、樹脂中央
部は冷却が続行される。金型温度復帰終了時刻ｔ_４にお
いて、樹脂表面層温度Ｔ_ｓ，樹脂中央部温度Ｔ_ｃとも射
出時金型温度Ｔ_Ｍ１付近の温度となつている。すなわち
樹脂内の温度分布が小さく且つ熱変形温度Ｔ_１以下とな
つている。

この状態で樹脂成形品を取出す。取出された樹脂成形品
は、内部の温度分布が小さいため、変形や内部応力がき
わめて小さい。また取出し時の金型温度と初期の射出時
の金型温度とが同じであるから、樹脂成形品を取出した
直後ｔ_５から、次の成形を開始することができる。

以上の工程において、圧縮力は賦形のためと熱伝達をよ
くするために、取出し時まで付加している。またその圧
縮力の大きさは、固定型入駒１および可動型入駒５の温
度変化にともない、温度制御器１５および油圧制御装置
１６によつて変化させるようにしてもよい。

具体例を示す。

アクリル樹脂を用いて、外径１３０mm，最大肉厚１７m
m，最小肉厚３mmのプラスチツクレンズをこの実施例の
方法によつて成形した。射出時の金型温度Ｔ_Ｍ１を９０
℃、加熱時金型温度Ｔ_Ｍ２を１４０℃、冷却時金型温度
Ｔ_Ｍ３を７０℃とし、樹脂に付加する圧縮力を約２９０
kg/cm²として成形したところ、成形サイクルが、従来の
２０分から１５分（約3/4）に短縮するとともに、形状
精度が、１５μｍから１０μｍに向上することができ
た。また、内部応力の発生も著しく低減でき、光学性能
を向上することができた。

以上説明した実施例によれば、樹脂成形品の形状精度
が向上する（たとえば、約2/3に向上する）、樹脂成
形品の内部応力が著しく低減する、成形サイクルが短
縮する（たとえば、約3/4に短縮する）、という効果が
ある。

〔発明の効果〕

以上詳細に説明したように本発明によれば、形成精度が
優れ、内部応力がきわめて小さい樹脂成形品を、短い成
形サイクルで成形することができる射出圧縮成形方法を
提供することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の射出圧縮成形方法の工程図、第２図
は、本発明の一実施例に係る射出圧縮成形方法の実施に
使用される射出圧縮成形金型の断面図、第３図は、この
第２図に係る射出圧縮成形方法の温度−時間線図、第４
図は、従来技術と本発明の射出圧縮成形方法とに係る樹
脂温度，金型温度の時間変化の要部を比較して示すもの
であり、（ａ）図は、従来の温度−時間線図、（ｂ）図
は、本発明の温度−時間線図である。 １……固定型入駒、５……可動型入駒、１０……キヤビ
テイ。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】互いに対向して配設した固定型入駒と可動
   型入駒との間に形成されるキャビテイ内へ溶融樹脂を射
   出・充填し、これに圧縮力を付加して樹脂成形品を成形
   するようにした射出圧縮成形方法において、 固定型入駒および可動型入駒の温度を樹脂の熱変形温度
   以下に保持した状態でキャビテイ内へ溶融樹脂を射出・
   充填して、これに圧縮力を付加し（射出・保圧工程）、 この充填した溶融樹脂の表面層もしくはその樹脂全体を
   該樹脂の固化温度以下まで冷却（１次冷却・圧縮工程）
   したのち、 前記固定型入駒および可動型入駒を加熱して前記溶融樹
   脂の表面層もしくはその樹脂全体を前記固化温度を超え
   る温度まで加熱し（加熱・圧縮工程）、 次に前記固定型入駒および可動型入駒を冷却して、両入
   駒を前記射出・保圧工程時の温度未満まで冷却して前記
   溶融樹脂の表面層の温度を該樹脂の熱変形温度以下まで
   冷却し（２次冷却・圧縮工程）、 その後再び前記固定型入駒および可動型入駒を加熱し
   て、両入駒の温度を前記射出・保圧工程時の温度に復帰
   させ（金型温度復帰・圧縮工程）たのち、 前記キャビテイから樹脂成形品を取り出す（離型工程）
   ようにしたことを特徴とする射出圧縮成形方法。