JPS62227714A - 樹脂成形金型の温度調節方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 最近、樹脂の射出成形により、寸法精度がきわめて高い
レンズや光ディスクの成形が行なわれている。本発明は
この様な超精密成形を行なうための技術の一つである、
樹脂成形金型の温度調節方法に関するものである。

従来の技術 従来、金型の温度調整には液体状の熱交換用媒体が用い
られるのが一般的で、水、油などがその代表的なのもの
であった。

発明が解決しようとする問題点 最近、レンズ、ディスクなどミクロン単位の形状寸法精
度が要求される樹脂成形では、従来に比較して更に高精
度で金型全面に亘って均一に温度制御することが要求さ
れる。また、レンズの成形などには成形の途中で段階的
に金型を温度調整する様なことも度々実施される。この
様な要求に対して、従来の水や油を金型内に設けた熱媒
体循環用溝に流しながら温度調整をする方法では、次の
３つの問題点があった。

まず、第１番目の問題点は液状の熱媒体の場合、流路抵
抗が大きく、複雑な形状を有する温度調節用溝を円滑に
循環させて均一な温度分布の状態で金型全体を所定の温
度に調整することが難しかった。

第２番目の問題点は、油の場合、高温時の熱安定性の問
題から、また水系の場合には、かなりの加圧・加熱蒸気
を使うにせよ、設定可能な上限温度はせいぜい１５０℃
程度であった。

また、第３番目の問題点は、フｒ、系の場合に固有のも
のであるが、金型内の熱媒ト←通過用溝にサビが発生し
易く、長期間使用するうちに熱媒体の通路が狭くなり、
著しく熱交換能力の低下をきたすことがあった。

問題点を解決するための手段 本発明の樹脂成形金型の温度制御方法は従来の水系、油
系熱媒体に変えて、熱交換能力か大きく、金属に対して
腐食性の低い気体を熱媒体として、金型の温度調整に利
用するものである。

作用 金型の温度調整に、気体の熱媒体を用いることにより金
型加熱時の一部が液化する。これにより、気体の蒸発潜
熱が金型の加熱に有効に利用される。

実施例 まず、本実施例の金型の温度調節方法の前提となる射出
成形法について説明する。

最近では、レンズ、光デイスク基板などミクロン単位の
形状精度が要求される品物も樹脂で成形される。しかし
金型に対して忠実な転写をするために、単なる従来の射
出成形法とは異なり、射出圧縮法が用いられることが多
い。その概要はおおよそ次の様になる。即ち、第１図の
フローチャートに示すように樹脂の射出に際しあらかじ
め成形品の収縮体積分だけ余分に金型を開いておいて（
第１図（ａ））から、射出操作しく第１図（ｂ））、次
いでゲート部を機械的にシールするか、あるいは、ゲー
トの薄肉部に特別に冷却溝を設けた冷却固化によりシー
ルして、キャビティーに充填された溶融状態の樹脂が連
流しないようにして（第１図（Ｃ））から、圧縮操作を
行なうことにより金型に忠実な成形品を得る（第１図（
８１，（［１）ことができる。

この成形法はレンズの様に成形品の肉厚が不均一でしか
もミクロン単位の高精度が要求される場合にきわめて有
効な方法である。特に、この成形工程に於て、樹脂の射
出直前にあらかじめ金型を加熱しておいて射出し、射出
充填完了後に金型を急速冷却することにより、更に高精
度のレンズを成形することが可能となる。この様に近年
の精密成形には、金型を急速に加熱したり、冷却したり
する段階的な温度調整が不可欠である。またこの時の温
度範囲も６０℃の低温度から、２００℃近辺の高温度迄
きわめて広範囲に亘る。

次に第１図の成形作業のフローチャートと金型の温度設
定の様子を示す第２図を用いて、具体的な射出成形方法
を説明する。

第１図（ａｌに於る金型の加熱は温度ＴＨ迄加熱する操
作であるが、これはレンズや光ディスクといった超精密
成形の場合には、溶融状態でキャビティー内に射出され
た樹脂がいきなり低温の金型に接して、チリメン状のシ
ワが成形品表面に生じたり、著しく転写性を損なうこと
を避けるため実施するもので、樹脂成形材料によっても
異なるが、ポリイシド系樹脂の場合で２００℃程度か適
切である。その後金型をあらかじめ樹脂の体積収縮分だ
け寸開きしておいて、キャビティー内に溶融樹脂を充填
し、ゲートシールを完了させる。この段階で金型をあら
かじめ寸開きした分だけ高圧型締めすると同時に急速冷
却を開始する。このとき金型の温度低下と共にキャビテ
ィー内圧を徐々に減少させて、成形品の比容積を一定に
保持することより、金型に対してきわめて忠実な成形品
を得ることができる。

成形品のキャビティーか、らの取り出しは、充分に成形
品が冷却された段階で行なう必要があるが、金型の低温
側設定温度は９０℃程度に設定出来ればまず充分である
。以上で第１回目の成形が完了するが第２回目以降の成
形についても全く同じ動作をくり返し行なう必要がある
。

第２図は成形作業時間の内訳とその各々の段階での金型
温度の変化の様子を示したものである。

実線Ａは沸点１５５℃のフッソ系の不活性液の過熱蒸気
を熱媒体として用いて、金型の低温側設定温度を９０℃
に、高温側の設定温度を２００℃に設定した場合の時間
と金型温度の関係で、きわめて短時間ｔ、の内に金型は
２００℃に設定され、射出時間とゲートシール迄の時間
ｔ２の間も設定温度を精度良く保持することができる。

射出完了後の冷却工程ｔ、もかなり円滑にスピーディに
進行するが、キャビティー内に射出された溶融樹脂の熱
量の分だけ余分に熱交換しなければならないので、ｔ。

はｔｌよりやや長くなる。

これに対して従来の水や油を熱媒体として用いた場合に
は、Ｂの曲線で示した様に金型加熱の高温側設定温度は
せいぜい１７０℃程度で２００℃といった高温度には出
来ないし、昇温時間ｔ、や冷却時間ｔ：ｌも長くなって
しまう。従って、超精密成形のハイサイクル化に限度が
生じたり、成形可能な樹脂の種類も限られる。

つまり、本実施例の方法によりフッソ系の不活性液体の
過熱蒸気を成形金型の温度調整用熱媒体として用いた場
合、設定温度領域中が広い。熱交換能力が大きく、短時
間の内に所定の温度に設定出来る。

この理由は、気体状の熱媒体を用いることにより金型の
加熱時、即ち９０℃から金型を高温側設定温度に加熱し
ようとして気体状熱媒体を導入し始めた段階で気体の一
部が液化する。これは気体の蒸発潜熱が金型の加熱に利
用されたことであり、フッソ系の不活性液体の場合、１
６〜２２ｃａｌ／ｇｒ程度のきわめて大きな値であるた
め金型の温度はきわめて急峻に立ち上がる。

つまり、本実施例の方法は金型の加熱に気体の潜熱と顕
熱の双方を利用するものである。なお、この目的のため
に使用可能な熱媒体は蒸発潜熱が大きく沸点が原理的に
金型の低温側設定温度（ＴＬ）と高温側の設定温度（Ｔ
Ｈ）の間に存在するもので、比熱の大きなものが望まし
い。具体的には、フッソ系不活性液体が適している。

この他にも、フッソ系不活性液体は、温度調節用配管類
に対する腐食性がないことがら流路づまりがなく長期間
安定した動作を示す。この他にも熱媒体としては化学的
に不活性で熱交換能力が大きく低腐食性のものであれば
ファン系不活性液体に限らず使用可能である。つまり射
出成形金型の温度を所定の値に調整するために、熱交換
能力が大きく金属に対して腐食性の低い気体状の熱媒体
を金型に設けられた熱媒体通過用溝に流しながら金型温
度を調整することを特徴とする金型温度制御方法はレン
ズや光ディスクなどの超精密成形にきわめて有用である
。

発明の効果 温度調節方法は、熱交換能力の大きい所定の気体を用い
て実施しているため精度が高く、かつ設定領域の広い温
度制御が可能である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例における成形作業のフローチャ
ート、第２図は同実施例における成形作業時間の経過と
金型温度の関係を示した特性図である。 代理人の氏名　弁理士　中尾敏男　はか１名第１図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 熱交換能力が大きく金属に対して腐食性の低い気体を、
   金型に設けられた熱媒体通過用溝に流しながら金型温度
   を調整することを特徴とする樹脂成形金型の温度調節方
   法。