JPH07164538A - プラスチック成形装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 プラスチック成形装置に関し、金型とプレス
機（型締め、型開き装置）が一体となっていても、加熱
を速やかに行なうとともに、冷却速度も成形品の内部歪
や鏡面転写性上問題にならない範囲内で速く行なうこと
ができるようにして、短い成形サイクルで成形品を成形
することができ、さらに、装置の小型化および成形品の
品質の安定化を図ることができるプラスチック成形装置
を提供することを目的としている。 【構成】 金型21、22の型開き方向に上加熱板24、下加
熱板25、上断熱板26、下断熱板27、上冷却板28、下冷却
板29を取付けている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、プラスチック、ミラ
ー、プリズム及びその応用製品に適用されるプラスチッ
ク成形装置に関し、特に、プラスチック成形品を高精度
で、かつ短時間で成形することができるプラスチック成
形装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、プラスチック成形品の成形に際し
ては、射出成形により略最終形状に前加工した熱可塑性
プラスッチック母材を、射出成形用金型のキャビティと
形状、容積が同等で、少なくとも１つの鏡面を有するキ
ャビティを備えた金型に挿入し、上記プラスチック母材
をそのガラス転移温度以上に加熱・溶融させて上記キャ
ビティ内に樹脂内圧を発生させ、徐冷して上記樹脂内圧
によって鏡面を転写するようにしたものがあり、このも
のは、加熱時に発生する樹脂内圧を従来の数分の一以下
にすることができるため、５ヶ取りとか１０ヶ取りとい
った多数個取りができる上で有用である(このような従
来としては、例えば、特開平４−３６６６０８号公報、
特開平５−１６２１３９公報参照)。

【０００３】このため、金型をプレス機に取付けて成形
するのが装置の小型化、品質の安定性等から理想的とな
る。このため、金型をプレス機に取付けて上述したよう
に金型を加熱、冷却してプラスチック成形品を成形する
場合には、加熱は金型を電気ヒーター等によって加熱す
ることにより簡単にできるが、冷却は自然放冷を待つ
か、金型に埋設されたヒートパイプ等を用いてエアーや
水により強制的に冷却する必要がある。ところが、前者
は型温均一で冷却できるが、自然放冷を行なっているこ
とから、１℃／ｍｉｎ以下の冷却速度のため成形サイク
ルが長くなり生産性が非常に悪いし、後者は冷却速度は
１〜６℃／ｍｉｎと問題はないが、そのための制御装
置、例えば、冷却時にのみヒートパイプフィン部にエア
ーを吹きつけるとか、水を流す等を行なうための制御装
置が必要となってしまい、構造が複雑になってしまう。

【０００４】このような不具合を解消する冷却構造とし
て、特開平５−１２４０７８に記載されたようなものが
ある。このものは、金型の冷却時に該金型をプレス機に
挿入し、プレス機に敷設されている温度調整部材を金型
表面に接触させて、プレス機での圧縮時に金型の熱をプ
レス機側に逃して冷却している。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな従来のプラスチック成形品の成形装置にあっては、
金型を冷却時のみプレス機に挿入していたため、金型と
プレス機が別体となっているため、金型をプレス機まで
移送する機構が必要になるとともに、装置が大型化して
まうとともに、別体のプレス機で金型を冷却するため成
形品の品質が安定しないという問題があった。そこで本
発明は、金型とプレス機（型締め、型開き装置）が一体
となっていても、加熱を速やかに行なうとともに、冷却
速度も成形品の内部歪や鏡面転写性上問題にならない範
囲内で速く行なうことができるようにして、短い成形サ
イクルで成形品を成形することができ、さらに、装置の
小型化および成形品の品質の安定化を図ることができる
プラスチック成形装置を提供することを目的としてい
る。

【０００６】

【課題を解決するための手段】請求項１記載の発明は、
上記課題を解決するために、射出成形により略最終形状
に前加工した熱可塑性プラスチック母材を、射出成形用
金型のキャビティと形状、容積が同等で、少なくとも１
つの鏡面を有するキャビティを備えた金型に挿入し、上
記プラスチック母材をそのガラス転移温度以上に加熱・
溶融させて上記キャビティ内に樹脂内圧を発生させ、徐
冷して上記樹脂内圧によって鏡面を転写するプラスチッ
ク成形品の成形装置において、前記金型の型開き方向両
側に加熱板、断熱板、冷却板を設け、該加熱板、断熱
板、冷却板を型閉め、型開き装置に一体的に取付けたこ
とを特徴としている。

【０００７】請求項２記載の発明は、上記課題を解決す
るために、請求項１記載の発明において、前記金型の型
開き方向に加熱板、断熱板、冷却板の順に配置したこと
を特徴としている。請求項３記載の発明は、上記課題を
解決するために、請求項２記載の発明において、加熱時
の加熱速度が１０℃／ｍｉｎ以上で、かつ冷却時の冷却
速度が１℃／ｍｉｎ以上となる条件を満足するように金
型、加熱板、断熱板の各材料と板厚が選定されたことを
特徴としている。請求項４記載の発明は、上記課題を解
決するために、請求項２記載の発明において、前記加熱
板の厚さが１０〜５０ｍｍであることを特徴としてい
る。

【０００８】請求項５記載の発明は、上記課題を解決す
るために、請求項２記載の発明において、前記断熱板の
厚さが１〜３０ｍｍであることを特徴としている。請求
項６記載の発明は、上記課題を解決するために、請求項
２記載の発明において、前記金型および加熱板の熱伝導
率が０．０５ｃａｌ・ｃｍ^-1・Ｓ^-1・℃^-1以上であるこ
とを特徴としている。請求項７記載の発明は、上記課題
を解決するために、請求項２記載の発明において、前記
断熱板の熱伝導率が０．００１〜０．０５ｃａｌ・ｃｍ
^-1・Ｓ^-1・℃ ^-1以上であることを特徴としている。

【０００９】請求項８記載の発明は、上記課題を解決す
るために、請求項２記載の発明において、前記冷却板の
熱伝導率が０．０５ｃａｌ・ｃｍ^-1・Ｓ^-1・℃^-1以上
で、その温度が１０〜１００℃であることを特徴として
いる。請求項９記載の発明は、上記課題を解決するため
に、請求項２記載の発明において、前記加熱板の熱伝導
率、比率、密度および板厚をそれぞれ、λ₁ 、Ｃ₁ 、ρ
₁ 、ｔ₁ 、断熱板のそれをλ₂ 、Ｃ₂ 、ρ₂ 、ｔ₂ 、冷
却板の温度をＴ（ｋ）としたとき、

【００１０】

【数２】

【００１１】但し、Ｔ_O:２７３Ｋ、λ:(ｃａｌ・ｃｍ^-1
・Ｓ^-1・℃^-1)、Ｃ:(ｃａｌ・ｇ^-1・℃^-1)、ρ:(ｇ・ｃ
ｍ^-3)、を満足するような加熱板、断熱板、冷却板で構
成したことを特徴としている。

【００１２】

【作用】請求項１記載の発明では、金型の型開き方向両
側に加熱板、断熱板、冷却板が設けられ、該加熱板、断
熱板、冷却板が型閉め、型開き装置に一体的に取付けら
れる。したがって、金型と型締め、型開き装置が一体と
なっていても、加熱が速やかに行なわれるとともに、冷
却速度も成形品の内部歪や鏡面転写性上問題にならない
範囲内で速く行なわれ、短い成形サイクルで成形品が成
形され、さらに、装置の小型化および成形装置の小型化
が図られるとともに、成形品の品質が安定する。

【００１３】すなわち、本発明の着眼点は、加熱速度は
できるだけ速い方がよいが、冷却速度は上述の鏡面転写
性や内部歪からあまり速くできないことにある。すなわ
ち、熱伝導性の違った材料を適度に組合わせれば、加熱
時は熱伝導性のよい材料に熱は優先的に伝わり、熱伝導
性の悪い材料は応答性が悪いため、まだ十分昇温しな
い。その間に、キャビティ部材料に一定量の熱量が供給
されそれがガラス転移点以上になる。次に、冷却速度は
さほど速くないため、熱伝導性の良い材料はもとより、
悪い材料でも応答できる。したがって、熱伝導性の良い
材料と悪い材料をうまく組合わせれば、加熱が速やかで
かつ冷却もスムーズにできることを見い出した。それ
は、金型の他に加熱板、断熱板、冷却板を設けることで
ある。

【００１４】請求項２記載の発明では、金型の型開き方
向に加熱板、断熱板、冷却板の順に配置される。このよ
うに構成されるので、加熱時、加熱板からの急激な発生
熱は熱伝導性の良い金型に伝わり、キャビティ内の樹脂
がそのガラス転移点以上になる。次いで、キャビティ中
心部までガラス転移点以上になるまで温度制御が行なわ
れた後、加熱をやめる。この間、冷却板と加熱板間は温
度差が大となり、断熱板（といえども低熱伝導性）内を
熱が移動する。そして、ゆっくりではあるが加熱板と金
型内の熱は断熱板を通って冷却板へと移動する。冷却板
は、空気や温水等の冷媒で絶えず一定温度となるように
コントロールされているため、冷却板へと移動してきた
熱はこの冷媒で除かれる。こうして、加熱時は急速に加
熱昇温し、冷却時は一定速度で冷却される。

【００１５】したがって、冷却制御を行なわずとも、加
熱が速やかに行なわれるとともに、冷却速度も成形品の
内部歪や鏡面転写性上問題にならない範囲内で速く行な
われ、短い成形サイクルで成形品が成形され、さらに、
装置の小型化および成形装置の小型化が図られるととも
に、成形品の品質が安定する。請求項３記載の発明で
は、加熱時の加熱速度が１０℃／ｍｉｎ以上で、かつ冷
却時の冷却速度が１℃／ｍｉｎ以上となる条件を満足す
るように金型、加熱板、断熱板の各材料と板厚が選定さ
れるので、速やかな加熱速度（１０℃／ｍｉｎ以上）と
スムーズな冷却速度（１℃／ｍｉｎ以上であり、ガラス
転移点前後では３℃／ｍｉｎ以下、それ以外では６℃／
ｍｉｎ以下が好ましい。）が可能となる。この結果、成
形品の成形サイクルが短縮される。

【００１６】なお、加熱時の加熱速度を１０℃／ｍｉｎ
以上に、かつ冷却時の冷却速度を１℃／ｍｉｎ以上にし
たのは、加熱速度１０℃／ｍｉｎ未満で冷却速度１℃／
ｍｉｎ未満の場合には、成形サイクル長くなり、生産性
が低下するからである。請求項４記載の発明では、加熱
板の厚さが１０〜５０ｍｍに設定されるので、加熱速度
を速やかに上昇させることができ、成形品の成形サイク
ルをより一層短縮させることができる。なお、加熱板の
厚さを１０〜５０ｍｍに設定したのは、加熱板の厚さが
１０ｍｍ未満では電気ヒーター等が小さくなり供給熱量
不足が発生し、３０ｍｍを越えると加熱板の熱容量の増
加により、熱供給量を増やさないと加熱速度が低下する
ためである。

【００１７】請求項５記載の発明では、断熱板の厚さが
１〜３０ｍｍに設定されるので、加熱速度を上昇させる
ことができるとともに、冷却速度を充分に得ることがで
き、成形品の成形サイクルをより一層短縮させることが
できる。すなわち、断熱板の厚さが１ｍｍ未満では加熱
時の十分な断熱効果を発揮できず加熱速度が低下してま
い、３０ｍｍ越えると加熱は良いが、冷却時に十分な冷
却速度が得られなくなる。請求項６記載の発明では、金
型及び加熱板の熱伝導率が０．０５ｃａｌ・ｃｍ ^-1・Ｓ
^-1・℃^-1以上に設定されるので、加熱速度を上昇させる
ことができ、成形品の成形サイクルをより一層短縮させ
ることができる。これに対して、金型、加熱板の熱伝導
率が０．０５ｃａｌ・ｃｍ^-1・Ｓ^-1・℃^-1未満では、熱
伝導性が悪くキャビティに十分に熱がいかずに、加熱速
度が低下してしまう。

【００１８】請求項７記載の発明では、断熱板の熱伝導
率が０．００１〜０．０５ｃａｌ・ｃｍ^-1・Ｓ^-1・℃^-1
以上に設定されるので、加熱速度を上昇させることがで
きるとともに、充分な冷却速度を得ることができ、成形
品の成形サイクルをより一層短縮させることができる。
これに対して、断熱板の熱伝導率が０．０５ｃａｌ・ｃ
ｍ^-1・Ｓ^-1・℃^-1を越えると断熱効果が低下して加熱速
度が低下してしまい、０．００１ｃａｌ・ｃｍ ^-1・Ｓ^-1
・℃^-1未満では冷却速度が低下して好ましくない。

【００１９】請求項８記載の発明では、冷却板の熱伝導
率が０．０５ｃａｌ・ｃｍ^-1・Ｓ^-1・℃^-1以上で、その
温度が１０〜１００℃に設定されるので、冷却速度を充
分に調整することができる。これに対して、冷却板の熱
伝導率がこれ未満だと冷却部温度コントロールが不十分
となり、また、温度がこの範囲内だと水冷により容易に
コントロールできる。

【００２０】請求項９記載の発明では、加熱板の熱伝導
率、比率、密度および板厚をそれぞれ、λ₁ 、Ｃ₁ 、ρ
₁ 、ｔ₁ 、断熱板のそれをλ₂ 、Ｃ₂ 、ρ₂ 、ｔ₂ 、冷
却板の温度をＴ（ｋ）としたとき、

【００２１】

【数３】

【００２２】を満足するような加熱板、断熱板、冷却板
で構成される。したがって、この式にあてはまるように
各材料の熱伝導率、比率、密度、板厚、冷却板温度を設
定することにより、加熱速度が非常に速くかつ冷却速度
も成形品に悪影響しない範囲内で速くすることができ
る。

【００２３】

【実施例】以下、本発明を図面に基づいて説明する。図
１、２は請求項１記載の発明に係るプラスチック成形装
置の一実施例を示す図である。まず、構成を説明する。
図１において、１は上型、２は下型であり、上型１およ
び下型２の対向面には少なくとも１つ以上の鏡面を有す
るキャビティ３が画成されている。このキャビティ３は
射出成形用金型のキャビティと形状、容積が同等の大き
さに形成されており、射出成形により略最終形状に前加
工される熱可塑性プラスッチック母材が挿入されるよう
になっている。

【００２４】また、上型１および下型２にはそれぞれの
型開き方向(矢印で示す)に、上加熱板４、下加熱板５、
上冷却板６、下冷却板７、上断熱板８、下断熱板９が取
付けられており、これら、各板４〜９は上ダイプレート
10および下ダイプレート11に取り付けられており、これ
らダイプレート10、11は金型１、２を型締め、型開きす
るように構成され、型締め、型開き装置を構成してい
る。また、上、下加熱板４、５中には電気ヒータ等の加
熱部材が設けられており、上、下冷却板６、７内には
油、水、空気等の冷媒が流通している。次に、このよう
な成形装置によって形成品を成形する方法について説明
する。まず、上、下金型１、２を樹脂の熱変形温度前後
に加熱した後、キャビティ３内に該キャビティ３の容積
と同等となる略最終形状のブランク(母材)を挿入し、次
いで、ダイプレート10、11を近接させることにより、金
型１、２を型閉じした後、一定型締圧で型締後、電気ヒ
ーターで加熱板４、５を加熱して金型１、２をその樹脂
のガラス転移点以上に加熱する。

【００２５】このため、ブランクの内部歪みが除去さ
れ、発生樹脂内圧によって鏡面が転写される。次いで、
冷却板６、７中に空気、水、油等の冷媒を流したりして
ブランクを徐冷し、そのキャビティ３温度が樹脂の熱変
形温度以下で、キャビティ３内の樹脂内圧がほぼ大気圧
となったら成形品を取り出すものである。このように本
実施例では、金型１、２の型開き方向両側に加熱板４、
５、冷却板６、７および断熱板８、９を設け、これら加
熱板４、５、冷却板６、７および断熱板８、９をダイプ
レート10、11に一体的に取付けているため、金型１、２
とダイプレート10、11が一体となっていても、加熱を速
やかに行なうことができるとともに、冷却速度も成形品
の内部歪や鏡面転写性上問題にならない範囲内で速く行
なうことができ、成形装置の小型化を図ることができる
とともに、成形品の品質を安定させることができる。

【００２６】すなわち、本発明の着眼点は、加熱速度は
できるだけ速い方がよいが、冷却速度は上述の鏡面転写
性や内部歪からあまり速くできないことにある。すなわ
ち、熱伝導性の違った材料を適度に組合わせれば、加熱
時は熱伝導性のよい材料に熱は優先的に伝わり、熱伝導
性の悪い材料は応答性が悪いため、まだ十分昇温しな
い。その間に、キャビティ部材料に一定量の熱量が供給
されそれがガラス転移点以上になる。次に、冷却速度は
さほど速くないため、熱伝導性の良い材料はもとより、
悪い材料でも応答できる。したがって、熱伝導性の良い
材料と悪い材料をうまく組合わせれば、加熱が速やかで
かつ冷却もスムーズにできることを見い出し、それを達
成するために、金型１、２の型開き方向両側に加熱板
４、５、冷却板６、７および断熱板８、９を設けたので
ある。

【００２７】図２、３は請求項２記載の発明に係るプラ
スチック成形装置の一実施例を示す図である。まず、構
成を説明する。図２において、21は上型、22は下型であ
り、上型21および下型22の対向面には少なくとも１つ以
上の鏡面を有するキャビティ23が画成されている。この
キャビティ23は射出成形用金型のキャビティと形状、容
積が同等の大きさに形成されており、射出成形により略
最終形状に前加工される熱可塑性プラスッチック母材が
挿入されるようになっている。また、上型21および下型
22にはそれぞれの型開き方向(矢印で示す)に、上加熱板
24、下加熱板25、上断熱板26、下断熱板27、上冷却板2
8、下冷却板29が取付けられており、これら、各板24〜2
9は上ダイプレート30および下ダイプレート31に取り付
けられている。

【００２８】これらダイプレート30、31は金型21、22を
型締め、型開きするように構成され、型締め、型開き装
置を構成している。また、上、下加熱板24、25中には電
気ヒータ等の複数の加熱部材24ａ、25ａが設けられてお
り、上、下冷却板28、29内には油、水、空気等の冷媒が
流通される複数の流通路28ａ、29ａが形成されている。
また、上、した断熱板26、27は低熱伝導性を有する部材
から構成されている。次に、このような成形装置によっ
て形成品を成形する方法について説明する。まず、上、
下金型21、22を樹脂の熱変形温度前後に加熱した後、キ
ャビティ23内に該キャビティ23の容積と同等となる略最
終形状のブランクを挿入し、次いで、ダイプレート30、
31を近接させることにより、金型21、22を型閉じした
後、一定型締圧で型締後、加熱部材24ａ、25ａで加熱板
24、25を加熱して金型21、22をその樹脂のガラス転移点
以上に加熱し、キャビティ23中心部までガラス転移点以
上になるまで温度制御後、加熱をやめる。

【００２９】この間、冷却板28、29と加熱板24、25間は
温度差が大となり、断熱板26、27内を熱が移動する。そ
して、ゆっくりではあるが加熱板24、25と金型21、22内
の熱は断熱板26、27を通って冷却板28、29へと移動す
る。冷却板28、29は、空気や温水等の冷媒で絶えず一定
温度となるようにコントロールされているため、冷却板
28、29へと移動してきた熱はこの冷媒で除かれる。こう
して、加熱時は急速に加熱昇温し、冷却時は一定速度
（１〜６℃／ｍｉｎ）で冷却される。このように本実施
例では、金型21、22の型開き方向に上加熱板24、下加熱
板25、上断熱板26、下断熱板27、上冷却板28、下冷却板
29を取付けているため、冷却制御を行なわずとも、加熱
を速やかに行なうことができるとともに、冷却速度も成
形品の内部歪や鏡面転写性上問題にならない範囲内で速
く行なうことができ、成形装置の小型化を図ることがで
きるとともに、成形品の品質を安定させることができ
る。

【００３０】なお、本実施例の冷却方法では、図３に実
線で示すように冷却制御を特別に行なわなくとも、成形
品の内部歪や鏡面転写性上問題にならない範囲内で速く
行なうことができる。なお、図３において、破線で示す
ものは、金型内にヒートパイプを付けて、該ヒートパイ
プをフィンで強制的に冷却した従来の冷却制御を示すも
のである。なお、金型21、22はできるだけ熱伝導性のよ
い材料を用いるのがよい。また、金型21、22内に公知の
入れ駒ユニットを設け、該入れ駒ユニットの表面に１つ
以上の鏡面を構成しても良い。このときには、金型と入
れ駒ユニットを共に熱伝導性のよい材料を用いても良
く、入駒ユニットのみ熱伝導性の良い材料を用いてもよ
い。

【００３１】図４〜６は請求項１、２何れかに記載の発
明に係るプラスチック成形装置の他の実施例を示す図で
ある。本実施例では、図４に示すように、上、下金型4
1、42のキャビティ43近傍に加熱ヒータ41ａ、42ａを設
け、加熱時のキャビティへの熱伝導性を向上させ、かつ
金型41、42と加熱板を一体化している。また、図５に示
すように、熱伝導性のやや高い上、下断熱板44、45に複
数の孔44ａ、45ａを設けて型開き方向断面積を調整する
ことによって熱伝導性をコントロールし、また、上、下
ダイプレート46、47に油、水、空気等の冷媒が流通され
る流通路46ａ、47ａを形成して冷却板として兼用してい
る。

【００３２】このようにすれば、加熱板、断熱板および
冷却板同志を目的に応じて一体化することができる上
に、断熱板44、45に孔44ａ、45ａを開けることにより、
目的とする熱伝導率を有する断熱板がない場合であって
も、加熱速度及び冷却速度をコントロールすることがで
きる。なお、本実施では、断熱板44、45に孔44ａ、45ａ
を設けているが、これに限らず、図６に示すように、熱
伝導性の低い断熱板50の所定箇所にやや熱伝導性の高い
断熱円板50ａを取付けることにより、加熱速度及び冷却
速度をコントロールするようにしても良い。また、これ
に限らず、断熱板の厚さを調整することにより加熱速度
及び冷却速度をコントロールするようにしても良い。

【００３３】図７〜10は請求項３〜９記載の発明に係る
プラスチック成形装置の一実施例を示す図であり、成形
品の３ヶ取り用の金型構造を示している。図７におい
て、51、52はそれぞれ上型、下型ベースであり、該上
型、下型ベース51、52はＳ５５Ｃからなり、それぞれ板
厚４０ｍｍの外径を有している。また、下型51、52ベー
ス内には３つのキャビティ53が画成される入駒51ａ、52
ａが設けられており、この入れ駒はアルミ合金から構成
され、板厚が４０ｍｍ、幅が３０ｍｍに成形されてい
る。また、キャビティ53は一辺が１０ｍｍで、他辺が２
０ｍｍに成形され、このキャビティ53内にはキャビティ
53と同容積のポリカーボネイトからなるブランクＢが挿
入されるようになっている。

【００３４】また、金型ベース51、52の型開き方向外方
には、熱伝導性のアルミ合金または低熱伝導性のスタバ
ックスからなる上、下加熱板54、55が設けられており、
該加熱板54、55は板厚が３０ｍｍに形成され、内部に加
熱ヒータ54ａ、55ａが設けられている。また、加熱板5
4、55の外方には上、下断熱板56、57が設けられてお
り、この断熱板56、57は加熱板54、55との組合せに応じ
て図９に示すように、その板厚ａが、１０ｍｍあるいは
５ｍｍに成形されている。また、断熱板56、57の外方に
は上、下冷却板58、59が設けられており、この冷却板5
8、59はＳ５５Ｃから構成され、板厚が３０ｍｍに形成
されている。また、冷却板58、59の内部には油等の冷媒
が流通する流通路58ａ、59ａが形成されている。冷却板
58、59の外方にはそれぞれ上ダイプレート60および下ダ
イプレート61が設けられている。

【００３５】本実施例では、上記各板の板厚を上述した
大きさに設定し、冷却板58、59の温度を５０℃、１００
℃としたときの断熱板56、57の熱伝導率の影響について
中央部のキャビティ53近傍での温度変化（加熱速度、冷
却速度）を測定した。図８は各材料の熱物性値で、図９
は加熱板54、55の材質と冷却板58、58の温度および断熱
板55、56の板厚ａとの各組合せ例の４パターンを〜
で示したものである。図10(ａ)(ｂ)に〜の場合の加
熱速度と冷却速度を図示したが、加熱速度が１０℃／ｍ
ｉｎ以上で、冷却速度が１℃／ｍｉｎ以上の領域が存在
することがわかる。例えば１５℃／ｍｉｎの加熱速度の
場合、、では５℃／ｍｉｎ、では４℃／ｍｉｎ、
では３℃／ｍｉｎとなる。このとき４×１０^-3ｃａｌ
・ｃｍ ^-1・Ｓ^-1・℃^-1の断熱板用材料がなくても２×１
０^-3ｃａｌ・ｃｍ^-1・Ｓ^-1・℃ ^-1の材料があれば断熱板
厚さを半分にすることにより同等の性能を得ることがで
きることがわかる。

【００３６】また、冷却板温度によっても加熱速度と冷
却速度のバランスを変えることができるため、この温度
調整によって目的にあった冷却速度が得られる。これら
の結果、本実施例では、最適な条件をそれぞれ以下の数
値として得ることができる。以下、その数値とその効果
について述べる。 Ａ)金型ベース51、52、入れ駒51ａ、52ａ、加熱板54、5
5、断熱板56、57の各材料と板厚を上述したように選定
することにより、加熱時の加熱速度を１０℃／ｍｉｎ以
上で、かつ冷却時の冷却速度が１℃／ｍｉｎ以上となる
条件を満足することかできる。

【００３７】このようにすれば、速やかな加熱速度（１
０℃／ｍｉｎ以上）とスムーズな冷却速度（１℃／ｍｉ
ｎ以上であり、ガラス転移点前後では３℃／ｍｉｎ以
下、それ以外では６℃／ｍｉｎ以下が好ましい。）が可
能となる。この結果、成形品の成形サイクルが短縮され
る。なお、加熱時の加熱速度を１０℃／ｍｉｎ以上に、
かつ冷却時の冷却速度を１℃／ｍｉｎ以上にしたのは、
加熱速度１０℃／ｍｉｎ未満で冷却速度１℃／ｍｉｎ未
満の場合には、成形サイクル長くなり、生産性が低下す
るからである。 Ｂ)加熱板の厚さを３０ｍｍにすることにより、加熱速
度を速やかに上昇させることができ、成形品の成形サイ
クルをより一層短縮させることができる。なお、加熱板
の厚さは１０〜５０ｍｍに設定するのが好ましい。すな
わち、加熱板厚さが１０ｍｍ未満では電気ヒーター等が
小さくなり供給熱量不足が発生し、３０ｍｍを越えると
加熱板の熱容量増加により、熱供給量を増やさないと加
熱速度が低下するためである。 Ｃ)断熱板56、57の厚さを５ｍｍまたは１０ｍｍにする
ことにより、加熱速度を上昇させることができるととも
に、冷却速度を充分に得ることができ、成形品の成形サ
イクルをより一層短縮させることができる。なお、断熱
板56、57の厚さは１〜３０ｍｍにするのが好ましい。

【００３８】すなわち、断熱板の厚さが１ｍｍ未満では
加熱時の十分な断熱効果を発揮できず加熱速度が低下し
てまい、３０ｍｍ越えると加熱は良いが、冷却時に十分
な冷却速度が得られなくなる。 Ｄ)金型ベース51、52、入れ駒51ａ、52ａおよび加熱板5
4、55の熱伝導率を０．０５ｃａｌ・ｃｍ^-1・Ｓ^-1・℃
^-1以上にすることにより、加熱速度を上昇させることが
でき、成形品の成形サイクルをより一層短縮させること
ができる。

【００３９】これに対して、金型ベース51、52、入れ駒
51ａ、52ａおよび加熱板54、55の熱伝導率が０．０５ｃ
ａｌ・ｃｍ^-1・Ｓ^-1・℃^-1未満では、熱伝導性が悪くキ
ャビティに十分に熱がいかずに、加熱速度が低下してし
まう。 Ｅ)断熱板56、57の熱伝導率を０．００１〜０．０５ｃ
ａｌ・ｃｍ^-1・Ｓ^-1・℃^{- 1}以上にすることにより、加熱
速度を上昇させることができるとともに、充分な冷却速
度を得ることができ、成形品の成形サイクルをより一層
短縮させることができる。

【００４０】これに対して、断熱板56、57の熱伝導率が
０．０５ｃａｌ・ｃｍ^-1・Ｓ^-1・℃ ^-1を越えると断熱効
果が低下して加熱速度が低下してしまい、０．００１ｃ
ａｌ・ｃｍ^-1・Ｓ^-1・℃^-1未満では冷却速度が低下して
好ましくない。 Ｆ)冷却板58、59の熱伝導率を０．０５ｃａｌ・ｃｍ^-1
・Ｓ^-1・℃^-1以上で、その温度を５０℃または１００℃
にすることにより、冷却速度を充分に調整することがで
きる。なお、その温度は１０〜１００℃にすることが好
ましい。

【００４１】これに対して、冷却板58、59の熱伝導率が
これ未満だと冷却部温度コントロールが不十分となり、
また、温度がこの範囲内だと水冷により容易にコントロ
ールできる。さらに好ましい条件として、加熱板54、55
の熱伝導率、比率、密度及び板厚をそれぞれ、λ₁ 、Ｃ
₁ 、ρ₁ 、ｔ₁ 、断熱板56、57のそれをλ₂ 、Ｃ₂ 、ρ
₂ 、ｔ₂ 、冷却板58、59の温度をＴ（ｋ）としたとき、

【００４２】

【数４】

【００４３】但し、Ｔ_O:２７３Ｋ、λ:(ｃａｌ・ｃｍ^-1
・Ｓ^-1・℃^-1)、Ｃ:(ｃａｌ・ｇ^-1・℃^-1)、ρ:(ｇ・ｃ
ｍ^-3)、を満足するように、加熱板54、55、断熱板56、5
7および冷却板58、59を選定するば良いことがわかっ
た。本実施例では、上記式の範囲で各板を選定すること
により、加熱速度が非常に速くかつ冷却速度も成形品に
悪影響しない範囲内で速くすることができる。なお、図
３に示すように冷却時は従来のヒートパイプによる冷却
(破線で示す)と併用して冷却時の各温度域での最適速度
に制御して冷却してもよい。

【００４４】

【発明の効果】請求項１記載の発明によれば、金型と型
締め、型開き装置が一体となっていても、加熱を速やか
に行なうことができるとともに、冷却速度も成形品の内
部歪や鏡面転写性上問題にならない範囲内で速く行なう
ことができ、短い成形サイクルで成形品を成形すること
ができる。また、装置の小型化および成形装置の小型化
を図ることができるとともに、成形品の品質を安定させ
ることができる。請求項２記載の発明によれば、冷却制
御を行なわずとも、加熱を速やかに行なうことができる
とともに、冷却速度も成形品の内部歪や鏡面転写性上問
題にならない範囲内で速く行なうことができ、短い成形
サイクルで成形品を成形することができる。さらに、装
置の小型化および成形装置の小型化を図ることができる
とともに、成形品の品質を安定させることができる。

【００４５】請求項３記載の発明によれば、速やかな加
熱速度とスムーズな冷却速度を可能にすることができ、
成形品の成形サイクルを短縮させることができる。請求
項４記載の発明によれば、加熱速度を速やかに上昇させ
ることができ、成形品の成形サイクルをより一層短縮さ
せることができる。請求項５記載の発明によれば、加熱
速度を上昇させることができるとともに、冷却速度を充
分に得ることができ、成形品の成形サイクルをより一層
短縮させることができる。請求項６記載の発明によれ
ば、加熱速度を上昇させることができ、成形品の成形サ
イクルをより一層短縮させることができる。

【００４６】請求項７記載の発明によれば、加熱速度を
上昇させることができるとともに、充分な冷却速度を得
ることができ、成形品の成形サイクルをより一層短縮さ
せることができる。請求項８記載の発明によれば、冷却
速度を充分なものに調整することができる。請求項９記
載の発明によれば、加熱速度を非常に速くかつ冷却速度
も成形品に悪影響しない範囲内で速くすることができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】請求項１記載の発明に係るプラスチック成形装
置の一実施例を示す図であり、その断面図である。

【図２】請求項２記載の発明に係るプラスチック成形装
置の一実施例を示す図であり、その断面図である。

【図３】一実施例の成形品の冷却時の速度を示す図であ
り、ヒートパイプによる強制冷却との冷却速度の比較を
示す図である。

【図４】請求項１または２何れかに記載の発明に係るプ
ラスチック成形装置の他の実施例を示す図であり、その
断面図である。

【図５】他の実施例の断熱板の構成を示す図である。

【図６】断熱板の他の態様を示す図である。

【図７】請求項３〜９何れかに記載の発明に係るプラス
チック成形品の成形装置の一実施例を示す図であり、そ
の断面図である。

【図８】一実施例の各板の材質とその熱伝導率、比熱、
密度を示す図である。

【図９】一実施例の加熱板の材質、冷却板の温度、断熱
板の厚さを示す図である。

【図10】(ａ)は一実施例の加熱速度と加熱温度に対する
断熱板の熱伝導率を示す図であり、(ｂ)は一実施例の冷
却速度と冷却温度に対する断熱板の熱伝導率を示す図で
ある。

【符号の説明】

１、21、41 上型 ２、22、42 下型 ３、23、43、53 キャビティ ４、24、54 上加熱板 ５、25、55 下加熱板 ６、28、58 上冷却板 ７、29、59 下冷却板 ８、26、56 上断熱板 ９、27、57 下断熱板 10、30、46、60 上ダイプレート(型締め、型開き装
置) 11、31、47、61 下ダイプレート(型締め、型開き装
置) 50 断熱板 51 上型ベース(金型) 51ａ、52ａ 入れ駒(金型) 52 下型ベース(金型) Ｂ ブランク(母材)

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 園田 徹也 東京都大田区中馬込１丁目３番６号 株式 会社リコー内

Claims (9)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】射出成形により略最終形状に前加工した熱
   可塑性プラスチック母材を、射出成形用金型のキャビテ
   ィと形状、容積が同等で、少なくとも１つの鏡面を有す
   るキャビティを備えた金型に挿入し、上記プラスチック
   母材をそのガラス転移温度以上に加熱・溶融させて上記
   キャビティ内に樹脂内圧を発生させ、徐冷して上記樹脂
   内圧によって鏡面を転写するプラスチック成形装置にお
   いて、 前記金型の型開き方向両側に加熱板、断熱板、冷却板を
   設け、該加熱板、断熱板、冷却板を型閉め、型開き装置
   に一体的に取付けたことを特徴とするプラスチック成形
   装置。
2. 【請求項２】前記金型の型開き方向に加熱板、断熱板、
   冷却板の順に配置したことを特徴とする請求項１記載の
   プラスチック成形装置。
3. 【請求項３】加熱時の加熱速度が１０℃／ｍｉｎ以上
   で、かつ冷却時の冷却速度が１℃／ｍｉｎ以上となる条
   件を満足するように金型、加熱板、断熱板の各材料と板
   厚が選定されたことを特徴とする請求項２記載のプラス
   チック成形装置。
4. 【請求項４】前記加熱板の厚さが１０〜５０ｍｍである
   ことを特徴とする請求項２記載のプラスチック成形装
   置。
5. 【請求項５】前記断熱板の厚さが１〜３０ｍｍであるこ
   とを特徴とする請求項２記載のプラスチック成形装置。
6. 【請求項６】前記金型および加熱板の熱伝導率が０．０
   ５ｃａｌ・ｃｍ^-1・Ｓ^-1・℃^-1以上であることを特徴と
   する請求項２記載のプラスチック成形装置。
7. 【請求項７】前記断熱板の熱伝導率が０．００１〜０．
   ０５ｃａｌ・ｃｍ^-1・Ｓ^-1・℃^-1以上であることを特徴
   とする請求項２記載のプラスチック成形装置。
8. 【請求項８】前記冷却板の熱伝導率が０．０５ｃａｌ・
   ｃｍ^-1・Ｓ^-1・℃^-1以上で、その温度が１０〜１００℃
   であることを特徴とする請求項２記載のプラスチック成
   形装置。
9. 【請求項９】前記加熱板の熱伝導率、比率、密度および
   板厚をそれぞれ、λ₁ 、Ｃ₁ 、ρ₁、ｔ₁ 、断熱板のそ
   れをλ₂ 、Ｃ₂ 、ρ₂ 、ｔ₂ 、冷却板の温度をＴ（ｋ）
   としたとき、 【数１】 但し、Ｔ_O:２７３Ｋ、λ:(ｃａｌ・ｃｍ^-1・Ｓ^-1・
   ℃^-1)、Ｃ:(ｃａｌ・ｇ^-1・℃^-1)、ρ:(ｇ・ｃｍ^-3)、
   を満足するような加熱板、断熱板、冷却板で構成したこ
   とを特徴とする請求項２記載のプラスチック成形品の成
   形装置。