JPH0724890A

JPH0724890A - 射出成形金型および射出成形方法

Info

Publication number: JPH0724890A
Application number: JP19414493A
Authority: JP
Inventors: Tetsuo Suga; 哲生菅
Original assignee: Olympus Optical Co Ltd
Current assignee: Olympus Corp
Priority date: 1993-07-09
Filing date: 1993-07-09
Publication date: 1995-01-27

Abstract

(57)【要約】【目的】極めて高精度な転写性を有する成形品を短い
サイクルタイムで成形できる射出成形用金型および射出
成形方法を提供することを目的とする。【構成】キャビティ部を構成する入子１と、この入子
１の内部を連通する気体連通孔２と、この気体連通孔２
の途中で、且つキャビティ表面近傍に設けられた通気性
部材３と、前記気体連通孔２内に配設された気体加熱用
ヒータ４とを備える。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、プラスチック製品等の
射出成形に用いられる金型および成形方法に関し、より
詳しくは、光学部品のような高精度な転写性を求められ
る成形品をきわめて迅速に得ることのできる射出成形金
型および射出成形方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来この種の成形品の成形に関しては、
例えば、特開昭６１−２７９５１５号公報記載のよう
に、金型内に加熱部材と冷却部材を設け、射出充填後に
加熱・冷却（ヒートサイクル）を行って、成形品の精度
向上を図ったり、また、特開昭６３−２８６３１２号公
報記載のように、金型を開いて成形品を取り出した後
に、次回の成形に先立って、キャビティ面に高温エアー
を直接吹きつけてキャビティ面を加熱して、成形材料の
流動性を改善し、成形品の精度向上を図ったりしてい
る。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところが、上述の従来
技術のうち、特開昭６１−２７９５１５号公報記載の発
明にあっては、キャビティ表面から加熱部材までの距離
が離れているため、キャビティ表面を所定温度まで加熱
するのに長時間かかるという問題点があった。さらに、
この問題点を解決すべく、加熱部材とキャビティ表面に
近づけ過ぎるとキャビティ表面の温度分布にムラが発生
してしまい、面形状に歪みを生じて面精度が著しく悪く
なるという問題点があった。

【０００４】また、特開昭６３−２８６３１２号公報記
載の発明にあっては、前回の成形ショットによる成形品
を取り出した後、次回のショット前に加熱工程を行う必
要があるため、この加熱時間だけ成形サイクルタイムが
長くなるという問題点があった。また、キャビティ表面
を加熱しても金型全体の温度が低温のため、熱がどんど
ん吸収されてしまい、実質的な加熱に長時間かかるとい
う問題点もあった。また、このように長時間かけて加熱
したとしても、金型を閉じて射出するまでの数秒の間に
キャビティ表面温度が低下してしまい十分な効果が得ら
れないという問題点もあった。本発明は上述の問題点に
鑑みてなされたもので、極めて高精度な転写性を有する
成形品を短いサイクルタイムで成形できる射出成形用金
型および射出成形方法を提供することを目的とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記構成からなる本発明
の射出成形金型を、図１に示される符号を付して説明す
れば、固定側と可動側と、その間にキャビティ部を有す
る射出成形金型において、キャビティ部を構成する入子
１と、この入子１の内部を連通する気体連通孔２と、こ
の気体連通孔２の途中で、且つキャビティ表面近傍に設
けられた通気性部材３と、前記気体連通孔２内に配設さ
れた気体加熱用ヒータ４とを備えることとした。

【０００６】

【作用】上記構成からなる本発明おいては、図２に示す
ように、前回のショットによる成形品を取り出す数秒前
にヒータ４の電源をＯＮにする。そして、成形品を取り
出した後、気体連通孔２に気体を通す。気体はヒータ４
にて加熱された後、通気性部材３を通過する。ここで、
通気性部材３は多孔質構造になっており、気体と接触す
る面積が広いため、加熱された気体が通過性部材３を通
過すると気体の持つ熱量は効率よく通気性部材３に蓄熱
される。従って、通気性部材３は極めて早く加熱され、
その熱量がキャビティ面５に伝達されて高温状態に保た
れる。型締後、キャビティ面５が高温（成形する樹脂の
ガラス転移点以上）に保たれている状態で溶融樹脂を射
出充填する。その後、成形品の厚肉部の温度が均一にな
った後、ヒータ４の電源をＯＦＦする。ヒータ４を切る
ことにより通気性部材３を通過する気体は冷たくなり、
成形品を冷却することができる。成形品が冷却された
後、気体の流入を止める。その後、成形品を取り出す為
に金型を開く。このとき、同時に気体加熱用ヒータ４の
電源をＯＮし、次のショットの為に予備加熱しておく。
予備加熱することにより次に気体を流したときにすぐに
高温気体にすることができる。また、予備加熱しても、
気体は流していないことと、ヒータ４からキャビティ面
５までに距離があることから、成形突き出しに影響を及
ぼすことはない。

【０００７】以下、添付図面を参照して本発明に係る射
出成形金型および射出成形方法の実施例を説明する。な
お、図面の説明において同一の要素には同一符号を付
し、重複する説明を省略する。

【０００８】

【実施例１】まず、本発明の実施例１を説明する。図３
は射出成形金型を示す断面図、図４はこの金型に用いら
れる入子を示す断面図である。図において、６は可動側
取付板、７は固定側取付板でそれぞれ図示しない成形機
のプラテンに固定されている。８は可動板、９は固定
板、１０は可動側入子、１１は固定側入子であり、可動
側入子１０と固定側入子１１に挟まれた領域には、樹脂
が注入されるキャビティ部１２が形成されている。ま
た、可動側入子１０は突出板１３に固定されており、型
開時に可動板８内をパーティング面と直角方向に摺動で
きる。また、固定側入子１１は固定板９内に固定されて
いる。

【０００９】可動側入子１０は、図４に示す如く、底面
部には気体流入孔１４が形成され、この孔１４と気体圧
送装置２５とはホース１６で接続されている。気体流入
孔１４に連通する気体連通孔１５は、可動側入子１０の
底面部の中心から、キャビティ表面に向けた円筒状の孔
として設けられており、さらにこれに連通して、可動側
入子１０内部の外周部にも円筒状の孔が複数個開いてお
り、それらの孔は気体流出孔１７に通じている。可動側
入子１０中心部の気体連通孔１５の内部には熱電対を内
蔵したコイルヒータ１８が埋設されており、外部に設置
した温度コントローラ１９に接続されている。可動側入
子１０内のキャビティ表面近傍には厚さ数ｍｍの通気性
部材（例えばポーセラックスＩＩ品種ＰＭ３０（新東
工業株式会社））２０が心材２１に固定され、その外側
には０．１〜１．０ｍｍ厚のニッケルメッキ２２が施し
てある。この通気性部材２０は前記気体連通孔１５に通
じている。即ち、気体流入孔１４から流入した気体は通
気性部材２０を通過して気体流出孔１７から流出するこ
とになる。

【００１０】固定側入子１１は可動側入子１０と同様な
構造になっている。気体流入孔２３は固定板９内部に開
いた孔２４を通じ気体圧送装置２５と接続されており、
気体流出孔２６は固定板９内部に開いた孔２７を通じ外
部に開放している。その他の部分は可動側と同様に、コ
イルヒータ２８、通気性部材２９、気体連通孔３０およ
びニッケルメッキ３１から構成されている。

【００１１】このように構成された実施例の射出成形金
型を使用するに際しては、成形品を取り出す数秒前の型
開時にコイルヒータ１８，２８の電源をＯＮにする。こ
のときの設定温度は樹脂の熱転移点より２０℃程度高い
温度にしておく（例えばＰＣ樹脂の場合１６５℃前後、
ＰＭＭＡ樹脂の場合１３０℃前後）。その後、成形品を
取り出した後、気体圧送装置２５を作動させ、気体連通
孔１５，３０にエアーを通す。（なお、エアーに代えて
窒素等の不活性の気体にしてもよい。）エアーはヒータ
１８，２８にて加熱された後、通気性部材２０，２９を
通過する。加熱エアーが通過するとその熱は通気性部材
２０，２９に伝達され、さらにキャビティ表面のニッケ
ルメッキ２２，３１を加熱する。型締後、キャビティ表
面が加熱された状態で溶融樹脂を射出充填し、数秒後、
ヒータ１８，２８の電源をＯＦＦにする。その後、エア
ーの流入量を減らし、成形品が冷却された後、気体の流
入を止めてから成形品を取り出す。

【００１２】以上の手順に従って射出成形を行えば、通
気性部材２０，２９に加熱エアーを通すことにより数秒
でキャビティ面のニッケルメッキ２２，３１を加熱する
ことができる。また、ニッケルメッキ層も薄いため、加
熱・冷却の応答性に優れる。そのため、従来は加熱に時
間がかかっていたヒートサイクル成形を短時間で実現で
きる効果がある。また、流入エアーの量をコントロール
すれば、冷却曲線を微妙にコントロールできる。また、
通気性部材２０，２９の内部を均一に気体が通過するた
め、キャビティ面の部分的な温度ムラも少ない。また、
成形品全体（厚肉部も薄肉部も）を熱転移点より高温状
態の均一状態にした後で冷却を開始するので、通常のヒ
ートサイクル成形同様、高精度な転写性を有する成形品
を得ることができる。

【００１３】

【実施例２】次に、本発明の実施例２を説明する。図５
は、射出成形金型を示す全体断面図であり、図６は本実
施例に用いられるヒータを説明する図であり、図７はキ
ャビティ表面温度の変化を説明する図である。実施例１
においてはキャビティ部が異なる平面形状をしていた
が、本実施例においては凹レンズ形状をしている。その
為、可動側入子３２のキャビティ面は球面形状をしてい
る。可動側入子３２内に固定された通気性部材３３のキ
ャビティ面側の形状も球面形状をしている。また、通気
性部材３３の反キャビティ面側の中心部には円筒状の孔
３４が開いており、気体連通孔３５に通じている。ま
た、ヒータ３６には図６に示すような膜ヒータをロール
状に回転巻きしたものを用いている。

【００１４】このように通気性部材３３の形状が凸形状
をしている場合には、中心部において肉厚が厚くなって
しまうため、加熱気体が肉厚の厚い部分に行き届かない
ことがある。そこで本実施例では、通気性部材３３の肉
厚の厚い部分に円筒状の孔３４を開けることにより、高
温気体の熱を均等にキャビティ面に伝達するようにし
た。また、本実施例の場合、エアーが回転巻きされたロ
ール状の膜ヒータ３６の隙間を通過することにより加熱
されるため、ヒータの熱を効率良くエアーに伝えること
ができる。

【００１５】本実施例のレンズは、中心肉厚が１ｍｍ、
外周部の最大肉厚が２．５ｍｍ、外径φ２０ｍｍであ
る。このようなレンズでは肉厚１ｍｍの部分が充填時の
高温状態から固化状態になるのに約５〜６秒程度かかる
のに対して、肉厚２．５ｍｍの部分は約３０秒程度必要
とする。よって通常の成形を行うと冷却初期の内圧の高
い状態で固化する薄肉部の収縮率は小さくなり、冷却末
期の内圧の低い状態で固化する厚肉部は収縮率が大きく
なり面形状にうねりを生じてしまう（内圧は樹脂の収縮
と共に時間がたつにつれて低下する）。そこで本実施例
では、射出前に加熱エアーを通気性部材３３に通すこと
によりキャビティ表面温度を樹脂のガラス転移点以上に
しておく。その状態で射出し、厚肉部の温度が薄肉部の
温度と同じになるまで加熱エアーを送りつづける。具体
的には、射出充填後から約３０秒程度、キャビティ表面
温度を樹脂のガラス転移点以上に保持する。その後、ヒ
ータの電源をＯＦＦし、さらにキャビティ部を徐冷する
ためにエアーの流量を少なくする。（それでも冷却速度
が早いようだったらエアーの流入を完全にとめてしまっ
ても構わない。）図７はＰＣ樹脂を用いて成形した場合
のキャビティ表面の温度の変化図である。射出後のキャ
ビティ部全体が１６０℃の均一温度になる。ガラス転移
点温度以上の為、圧力の伝達ができ、圧力的に均一な状
態である。この状態から取り出し温度まで冷却するの
で、薄肉部と厚肉部はほとんど同じ内圧状態で冷却でき
る。したがって、部分的な収縮率の差がほとんど発生せ
ず、極めて高精度なプラスチックレンズを得ることがで
きる。本実施例の場合、サイクルタイム７５秒であり、
ほとんど従来の標準成形と同じ生産性で成形できた。

【００１６】

【実施例３】次に、本発明の実施例３を説明する。図８
は、射出成形金型の入子を示す断面図であり、図９は、
キャビティ表面温度の変化を説明する図である。図示の
通り、本実施例ではキャビティ表面がフレネル形状３７
の入子３８を使用することとした。

【００１７】本実施例のヒートサイクル成形の目的はフ
レネル形状３７の高充填性であるため、加熱して充填
後、すぐにヒータ３９の電源をＯＦＦする。そして、で
きるだけ早く冷却する為にエアーは金型を開ける直前ま
で同じ状態で流し続ける。

【００１８】このように充填直後から冷却エアーを流し
続けると、極めてハイサイクルで高充填されたフレネル
を成形することができる。具体的には、本実施例でＰＭ
ＭＡ樹脂を使用したところ、約１７秒のサイクルで成形
することができた。

【００１９】

【発明の効果】以上のように本発明の射出成形金型およ
び射出成形方法によれば、通気性部材に高温気体を通す
ことにより極めて高速にキャビティ面を加熱あるいは冷
却することができるため、ヒートサイクル成形時間を大
幅に短縮することができる。また、通気性部材の内部を
均一に気体が通過する為、部分的な温度ムラも少ない。
さらに、成形品全体（厚肉部も薄肉部も）を熱転移点よ
り高温状態の均一状態にした後で冷却を開始するので、
極めて高精度な転写性を有する成形品を得ることができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による射出成形金型の基本構成を示す概
念図である。

【図２】本発明による射出成形方法によるキャビティ表
面温度の変化を説明する図である。

【図３】本発明の実施例１の射出成形金型を示す断面図
である。

【図４】本発明の実施例１の金型に用いられる入子を示
す断面図である。

【図５】本発明の実施例２の射出成形金型を示す全体断
面図である。

【図６】本発明の実施例２に用いられるヒータを説明す
る図である。

【図７】本発明の実施例２のキャビティ表面温度の変化
を説明する図である。

【図８】本発明の実施例３の金型に用いられる入子を示
す断面図である。

【図９】本発明の実施例３のキャビティ表面温度の変化
を説明する図である。

【符号の説明】

１入子２気体連通孔３連通性部材４気体加熱用ヒータ５キャビティ面

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】固定側と可動側と、その間にキャビティ
部を有する射出成形金型において、キャビティ部を構成
する入子と、この入子の内部を連通する気体連通孔と、
この気体連通孔の途中で、且つキャビティ表面近傍に設
けられた通気性部材と、前記気体連通孔内に配設された
気体加熱用ヒータとを備えたことを特徴とする射出成形
金型。
【請求項２】請求項１記載の射出成形金型を用いて射
出成形する際に、入子の内部に設けられた気体加熱用ヒ
ータに通電し、気体連通孔に気体を流通させてキャビテ
ィ表面近傍に設けられた通気性部材を樹脂のガラス転移
点温度以上に加熱し、その後、キャビティ部に樹脂を充
填し、キャビティ内部の厚肉部の樹脂温度が均一になっ
た後、気体加熱用ヒータの電源を切り、成形品を冷却す
ることを特徴とする射出成形方法。