JP2007326318A - 樹脂成形品の離型方法および射出成形装置 - Google Patents

樹脂成形品の離型方法および射出成形装置 Download PDF

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Abstract

【課題】射出成形において金型から樹脂成形品を円滑に離型することができる樹脂成形品の離型方法および射出成形装置を提供する。
【解決手段】樹脂成形品1に空気を吹き付けて冷却しつつ、可動側金型12の可動側型板15から樹脂成形品1を突き出す離型工程を備えた射出成形に用いられる射出成形装置であって、樹脂成形品1に空気を吹き付ける空気吹出ノズル21と、可動側金型12から樹脂成形品1を突き出す突出ピンとを備えている。空気吹出ノズル21により可動側型板15の樹脂成形品1に空気が吹き付けられて樹脂成形品1が冷却(急冷)され、これにより各樹脂成形品1,1が急速に収縮し、このような状態で樹脂成形品1が可動側型板15から押し出される。このため、樹脂成形品1が可動側型板15から円滑に離型される。
【選択図】図5

Description

本発明は、射出成形において金型から樹脂成形品を離型する方法および射出成形装置に関する。
本出願人は、特願2006−73625号で、透明光学素子などの熱硬化性樹脂からなる樹脂成形品を液状樹脂射出成形法(LIM法)により成形する際に、製品部に気泡が残らないように、金型にオーバーフローキャッチャ部を設けることを提案している。この特許出願に係る発明を用いて得られた樹脂成形品は、製品部の外周部にゲート部のほかに、前記オーバーフローキャッチャ部で形成されるオーバーフロー部を備えている。
しかし、成形に用いるシリコーンなどの熱硬化性樹脂は、粘度が低く流動性が高いためにバリが発生し易く、突出ピンにより突き出しだけでは、樹脂成形品を金型から離型し難い。また、小さい光学レンズなどの製品部を複数個取りで成形する場合には、さらに離型し難いうえに、離型時に樹脂成形品のゲート部などが破断し、一部が金型に残ってしまう場合もある。また、樹脂成形品の製品部にオーバーフロー部を備えている場合には、さらに離型し難くなる。このため、金型から樹脂成形品を円滑に離型することができる技術が望まれている。
一方、例えば、特許文献1には、成形で生じるバリやガスを金型内から除去するための空気吹出孔を、金型表面に設けた熱硬化性材料用の成形金型および金型クリーニング方法を開示している。
しかし、特許文献1に記載の技術は、金型温度が下がり難いエアーブローの技術を開示しているにすぎない。なお、特許文献1には、金型キャビティから近距離に設けた孔(空気吹出孔)の角度を適当に設計することによって、ノックアウトピン跡が付けられない成形品の取り出しをエアーブローによって行うことができる(特許文献1の段落[0010]参照)と記載されているが、これはエアーブローによって成形品を吹き飛ばすものであり、ピンにより成形品を突き出すものではない。
特開平6−31745号公報
本発明は、前記事情に鑑みて為されたもので、射出成形において金型から樹脂成形品を円滑に離型することができる樹脂成形品の離型方法および射出成形装置を提供することを目的とする。
前記目的を達成するために、請求項1に記載の樹脂成形品の離型方法は、射出成形において金型から樹脂成形品を離型する方法であって、前記樹脂成形品に空気を吹き付けて冷却しつつ、前記金型から前記樹脂成形品を突き出すことを特徴とする。
この請求項1に記載された発明においては、樹脂成形品に空気が吹き付けられて樹脂成形品が冷却(急冷)され、これにより樹脂成形品が急速に収縮し、このような状態で樹脂成形品が金型から突き出されるので、樹脂成形品が金型から円滑に離型される。この場合、吹き付けられた空気により樹脂成形品が収縮して生じる樹脂成形品と金型との間の隙間に、空気がより侵入するように空気を吹き付けるようにすることが好ましい。このようにすると、樹脂成形品が前記隙間側からも吹き付けられる空気により冷却されるので、樹脂成形品が効率よく冷却される。
また、請求項2に記載された樹脂成形品の離型方法は、請求項1に記載された発明において、前記射出成形は、液状樹脂射出成形であり、前記樹脂成形品は、シリコーンからなることを特徴とする。
シリコーンは粘度が低く流動性が高いためにバリが発生し易く、樹脂成形品が金型から離型し難いので、このシリコーンを用いた射出成形において、本発明の離型方法は特に有効である。
また、請求項3に記載された樹脂成形品の離型方法は、請求項1または請求項2に記載された発明において、前記樹脂成形品が製品部の外周部にゲート部とオーバーフロー部とを備えていることを特徴とする。
樹脂成形品の製品部にゲート部のほかに、さらにオーバーフロー部を備えている場合には、樹脂成形品を金型から離型するのが難しく、破断する虞があるが、このような場合に本発明の離型方法は効果的である。
また、請求項4に記載された樹脂成形品の離型方法は、請求項1ないし請求項3のいずれかに記載の発明において、前記樹脂成形品は、透明光学素子であることを特徴とする。
光学レンズなどの透明光学素子は製品部が小さいうえ、複数個取りすることが多いので、樹脂成形品を金型から離型するのが難しいが、本発明の離型方法を用いると円滑に離型でき、金型内への樹脂成形品の一部残りを抑制することができる。
また、請求項5に記載された樹脂成形品の離型方法は、請求項1ないし請求項3のいずれかに記載の発明において、前記空気は、除電可能でかつクリーンな空気であることを特徴とする。
この請求項5に記載された発明においては、除電可能でかつクリーンな空気を用いるので、金型から樹脂成形品を取り出す取出機に樹脂成形品が静電気により付着して、取出機から樹脂成形品が離れないということを防止できる。また、帯電した樹脂成形品にゴミやほこりが付着するのを防止できる。樹脂成形品は成形時に金型内で相当帯電するので、本発明は有効である。
また、請求項6に記載された射出成形装置は、樹脂成形品に空気を吹き付けて冷却しつつ、金型から前記樹脂成形品を突き出す離型工程を備えた射出成形に用いられる射出成形装置であって、前記樹脂成形品に空気を吹き付ける空気吹付手段と、前記金型から前記樹脂成形品を突き出す突出ピンとを備えていることを特徴とする。
この請求項6に記載された発明においては、空気吹付手段により樹脂成形品に空気が吹き付けられて樹脂成形品が冷却(急冷)され、これにより樹脂成形品が急速に収縮し、このような状態で突出ピンにより樹脂成形品が金型から突き出されるので、樹脂成形品が金型から円滑に離型される。この場合、空気吹付手段により吹き付けた空気により樹脂成形品が収縮して生じる樹脂成形品と金型との間の隙間に、空気がより侵入するように空気を吹き付けるようにすることが好ましい。このようにすると、樹脂成形品が前記隙間側からも吹き付けた空気により冷却されるので、樹脂成形品が効率よく冷却される。
また、請求項7に記載された射出成形装置は、請求項6に記載された発明において、前記樹脂成形品を前記金型から外部に取り出す取出機をさらに備えており、この取出機の取出チャック部に、前記空気吹付手段が設けられていることを特徴とする。
この請求項7に記載された発明においては、取出機の取出チャック部に設けられた空気吹付手段により樹脂成形品に空気が吹き付けられて樹脂成形品が冷却(急冷)され、これにより樹脂成形品が急速に収縮し、このような状態で突出ピンにより樹脂成形品が金型から突き出されるので、樹脂成形品が金型から円滑に離型される。取出機に空気吹付手段が設けられているので、構造をコンパクトにすることができるとともに、樹脂成形品の近くから空気を吹き付けることができるため、効率的に吹き付けることができる。
また、請求項8に記載された射出成形装置は、請求項6に記載された発明において、前記樹脂成形品を前記金型から外部に取り出す取出機をさらに備えており、前記取出機の取出チャック部に、前記空気吹付手段とは別の空気吹付手段が設けられていることを特徴とする。
この請求項8に記載された発明においては、取出機の取出チャック部に空気吹付手段とは別の空気吹付手段が設けられているので、この空気吹付手段も用いて樹脂成形品の冷却をさらに効果的に行うこともできるし、あるいは取出機で樹脂成形品を取り出す際に、この空気吹付手段を用いて金型のバリの除去を行うこともできる。
本発明によれば、樹脂成形品に空気を吹き付けて樹脂成形品を冷却(急冷)することにより、樹脂成形品を急速に収縮させることができ、このような状態で樹脂成形品を金型から突き出すことができるので、樹脂成形品を金型から円滑に離型することができる。
以下、図面を参照しながら、本発明の実施形態について説明する。
まず、本実施の形態に係る樹脂成形品を説明する。
図1ないし図4に示すように、この樹脂成形品1は、本出願人が特願2006−73625号で提案した金型を用いて液状樹脂射出成形法(LIM法)により成形して得られるものでもある。すなわち、シリコーン(Si)などの熱硬化性樹脂から液状樹脂射出成形法により製品部(本例では、透明光学素子としてレンズ(フルネルレンズ))2を成形する際に、金型にオーバーフローキャッチャ部を設けて製品部2内に気泡が残るのを防止している。したがって、前記特許出願に係る発明を用いて得られた樹脂成形品1は、製品部2の外周部にゲート部3のほかに、前記オーバーフローキャッチャ部で形成されるオーバーフロー部4を備えている。ゲート部3にはランナー部5が連結されており、このランナー部5は樹脂の流入通路により形成されたスプルー部6に連結されている。この樹脂成形品1は、1回の成形で8個の製品を得る8個取りのもので、ほぼ直線状に連結されたランナー部5、ゲート部3、製品部2およびオーバーフロー部4がこの順にほぼ直線状に連結され、平面視において、これらが概略切頭円錐状のスプルー部6を中心部に、放射状に配置されている。
次に、本実施の形態に係る射出成形装置を説明する。
図5ないし図9は、本実施の形態に係る射出成形装置を示す図であって、図5は金型部の側面図であり、図6は図1のA−A´線矢視図であり、図7は図1のB−B´線矢視図であり、図8は取出機の取出チャック部の正面図であり、図9は取出機の取出チャック部の側面図である。
図5に示すように、この射出成形装置の金型10は、固定側金型11と可動側金型(金型)12とを備えている。図6に示すように、固定側金型11の固定側型板(キャビティプレート)13には、図1の樹脂成形品1を形成するための形成面14,14が左右2つ形成され、また可動側金型12の可動側型板(コアプレート)15にも、同様に左右2つ形成されており、これにより1回の成形作業で2つの樹脂成形品1を成形するようになっている。図1の樹脂成形品1は、スプルー部6を中心とした円周上に8個の製品部2を備えているものであるから、固定側型板13の樹脂成形品1の各形成面14は、円周上に8つのキャビティ形成面を備えている。同様に、可動側型板15の樹脂成形品1の各形成面も円周上に8つのキャビティ形成面を備えている。
図5に示すように、可動側金型12には、突出ピン(図示せず)を固定されたエジェクタプレート16が設けられており、樹脂成形品1の離型工程において、このエジェクタプレート16を移動させることにより、突出ピンを突き出して可動側金型12の可動側型板15から樹脂成形品1を押し出すようになっている。
一方、固定側金型11の上側には、2つの空気吹出ノズル(空気吹付手段)21,21が左右に間隔をおいて設置されている。これらの空気吹出ノズル21,21はそれぞれ、配管22,22により除電部23に接続され、この除電部23はフィルターを介してコンプレッサなどの空気供給源に接続されている。空気供給源から供給された空気は、フィルターでクリーンな空気とされ、また除電部23で除電可能な空気(イオンを含んだ空気)とされる。
左右の空気吹出ノズル21,21はそれぞれ、可動側金型12の可動側型板15の左右の樹脂成形品1の各形成面をほぼ中心に吹き付けている。すなわち、左側の空気吹出ノズル21は、可動側型板15の左側の樹脂成形品1の形成面を中心にして、可動側型板15の左側に吹き付け、右側の空気吹出ノズル21は、可動側型板15の右側の樹脂成形品1の形成面を中心にして、可動側型板15の右側に吹き付けており、そして吹付範囲は左右方向の中央部で重なっている。左右の空気吹出ノズル21,21の上下方向の吹出範囲は、図1においてC−C´の範囲であり、これは可動側型板14のほぼ上下に渡る範囲である。
また、固定側金型11の上方には、2つのカメラ31,31が左右に間隔をおいて設置されている。これらのカメラ31,31は、画像処理装置に接続されている。各カメラ31,31は斜め下方に向けられており、左側のカメラ31が可動側金型12の可動側型板15の右側の樹脂成形品1の形成面を撮影し、右側のカメラ31が可動側型板15の左側の樹脂成形品1の形成面を撮影するようになっている。
また、この射出成形装置は、樹脂成形品1を可動側金型12から外部に取り出す取出機41を備えている。取出機41は、アーム部42と、このアーム部42の下端部に設けられた取出ヘッド43とを備えている。アーム部42は、上下移動可能および水平移動可能となっており、取出チャック部43を固定側金型11と可動側金型12との間に下降させ、また可動側金型12に接近および離間させるようになっている。
図6ないし図9に示すように、取出ヘッド43には、2つの取出チャック部44,44が左右に間隔をおいて設けられている。これらの取出チャック部44,44にはそれぞれ、チャック45,45が設けられており、左右のチャック45,45によりそれぞれ、可動側金型12から左右の樹脂成形品1,1の各スプルー部6,6を把持して取り出すようになっている。
また、左右の取出チャック部44,44にはそれぞれ、複数個(本例では上下2個)の空気吹出孔(空気吹付手段)46,46が設けられている。これらの空気吹出孔46,46はそれぞれ、空気吹出ノズル21,21の場合と同様に、配管47,47により除電部およびフィルターを介して空気供給源に接続されている。そして、空気吹出孔46,46に供給される空気は、除電可能でかつクリーンな空気となっている。
次に、図5を参照しつつ、この射出成形機を用いた射出成形(射出成形方法)を、樹脂成形品の離型方法を中心に説明する。
まず、シリコーンなどの熱硬化性樹脂を用いて、液状樹脂射出成形法により金型10内に樹脂脂成形品1を成形し、型開きする。
次いで、型開きとほぼ同時に、左右の空気吹出ノズル21,21から空気を吹き出し始める。
次いで、可動側金型11のエジェクタプレート16を移動させて、突出ピンを突き出し、可動側金型12の可動側型板15から樹脂成形品1を押し出す。
そうすると、左右の空気吹出ノズル21,21によりそれぞれ、可動側型板15の左右の樹脂成形品1,1に空気が吹き付けられて各樹脂成形品1,1が冷却(急冷)され、これにより各樹脂成形品1,1が急速に収縮し、このような状態の中で各樹脂成形品1,1が可動側型板15から突出ピンにより突き出される。このため、各樹脂成形品1,1が可動側型板15から円滑に離型される。
この場合、空気吹出ノズル21,21により吹き付けられた空気により樹脂成形品1,1が収縮して生じる樹脂成形品1,1と可動側型板15との間の隙間に、空気がより侵入するように空気を吹き付けるようにすることが好ましい。このようにすると、樹脂成形品1,1が前記隙間側からも吹き付けられる空気により冷却されるので、樹脂成形品1,1が効率よく冷却される。本例では、空気吹出ノズル21,21の位置を、樹脂成形品1,1に対して斜め上方に配置し、樹脂成形品1,1に斜めから空気を吹き付けるようにして、前記隙間に空気が侵入し易くしている。
なお、空気吹出ノズル21,21により吹き付けられた空気で、可動側型板15のバリの除去も行われる。
次いで、突出ピンの突き出しが完了したら、カメラ31,31による可動側金型12の可動側型板15の画像を画像処理装置で分析し、固定側金型11の固定側型板13に樹脂成形品1の製品部2やオーバーフロー部4などが残っていないか(成形品の部分残りがあるか)を検査する。
もし、残っていた場合には、取出機41のスタート指令を出さず、成形機のサイクルオーバーエラーが発報される。
残っていない場合には、取出機41の取出ヘッド43を下降させて、固定側金型11と可動側金型12との間に位置させ、各取出チャック部44,44を各樹脂成形品1に対峙させる。
なお、この場合、空気吹出ノズル21,21からの空気の吹き出しは、突出ピンの突き出しの完了時には停止するようにしているが、各樹脂成形品1,1の離型状況に合わせて、すなわち各樹脂成形品1,1が円滑に離型しているかを確認して、この吹出空気の吹出時間(停止のタイミング)、吹出量を適宜設定することができる。
次いで、取出ヘッド43を前進させて(可動側金型12に接近させて)、各取出チャック部44,44の左右のチャック45,45で各樹脂成形品1,1の各スプルー部6,6を把持する(図8および図9参照)。
次いで、把持後直ぐに、各取出チャック部44,44の空気吹出孔46,46から空気を吹き出し始める。空気吹出孔46,46から空気を樹脂成形品1,1に吹き付けることにより、帯電された各樹脂成形品1,1が吹き付けられた空気中のイオンにより中和されて除電されるとともに、冷却される。
次いで、取出ヘッド43を後退させ(可動側金型12から離間させ)、その後上昇させて、固定側金型11と可動側金型12との間から外部に位置させる。
次いで、カメラ31,31による画像を画像処理装置で分析し、可動側型板15に樹脂成形品1の製品部2やオーバーフロー部4などが残っていないか(成形品の部分残りがあるか)を検査する。
もし、残っていた場合には、型閉めのスタート指令を出さず、成形機のサイクルオーバーエラーが発報される。
残っていない場合には、型閉めを行う。
なお、取出機41により金型10から取り出された樹脂成形品1は、取出機41により次工程の加工装置に搬出される。
この場合、空気吹出孔46,46からの空気の吹き出しは、次工程の加工装置に搬出されるまでには停止するようにしているが、各樹脂成形品1,1の除電状況に合わせて、すなわち各樹脂成形品1,1が除電されて取出機41のチャック45,45から容易に離れるのを確認して、この吹出空気の吹出時間(停止のタイミング)、吹出量を適宜設定することができる。
以上のように構成された射出成形装置および樹脂成形品の離型方法にあっては、空気吹出ノズル21,21により樹脂成形品1,1に空気を吹き付けて樹脂成形品1,1を冷却(急冷)することにより、樹脂成形品1,1を急速に収縮することができるので、このような状態で突出ピンにより樹脂成形品1,1を可動側金型12の可動側型板15から突き出すことができるため、樹脂成形品を可動側型板15から円滑に離型することができる。
したがって、シリコーンなどの粘度が低く流動性が高いためにバリが発生し易い熱硬化性樹脂を用いて液状樹脂射出成形法により樹脂成形品1を成形する場合でも、樹脂成形品1を可動側型板15から円滑に離型することができる。さらに、樹脂成形品1のように製品部2にゲート部3のほかに、オーバーフロー部4を備えている場合でも、可動側型板15から円滑に離型することができ、ーバーフロー部4やゲート部3が破断するのを抑制することができる。さらには、樹脂成形品1の製品部2が光学レンズなどの透明光学素子であり、製品部2が小さいうえに、8個取りなど複数個取りする場合でも、可動側型板15から円滑に離型することができ、可動側型板15内に樹脂成形品1の一部が残るのを抑制することができる。
また、空気吹出ノズル21,21および空気吹出孔46,46から吹き付ける空気は、除電可能でかつクリーンな空気を用いるので、成形時に金型10内で相当帯電している樹脂成形品1を、可動側金型12の可動側型板15から取り出す取出機41のチャック45,45に樹脂成形品1が静電気により付着して、チャック45,45から樹脂成形品1が離れないということを防止できる。また、帯電した樹脂成形品1にゴミやほこりが付着するのを防止できる。
また、取出機41の取出チャック部44,44に空気吹出孔46,46を設けたので、各樹脂成形品1,1の近くから各樹脂成形品1,1に空気を吹き付けることができるので、効果的に各樹脂成形品1,1の除電および冷却を行うことができるとともに、構造をコンパクトにすることができる。
また、カメラ31,31を設けて、これらのカメラ31,31による画像を画像処理装置で分析し、固定側型板13および可動側型板15に樹脂成形品1の製品部2やオーバーフロー部4などが残っていないか(成形品の部分残りがあるか)を検査し、もし、残っていた場合には、型閉めのスタート指令を出さず、成形機のサイクルオーバーエラーが発報されるようにしたので、射出成形装置の自動化を図ることができる。
なお、前述の実施の形態では、取出機41の取出チャック部44,44の空気吹出孔46,46により、樹脂成形品1,1の除電および冷却を行うようにしたが、空気吹出ノズル21,21により樹脂成形品1,1に空気を吹き付けて樹脂成形品1,1を冷却(急冷)する代わりに、この空気吹出孔46,46を用いて、可動側金型(金型)12の可動側型板15に位置する樹脂成形品1,1を冷却(急冷)しつつ、樹脂成形品1,1を可動側型板15から突き出すようにしてもよい。このようにすると、構造をコンパクトにすることができるとともに、樹脂成形品1の近くから空気を吹き付けることができるので、効率的に吹き付けることができる。なお、この場合には、型開き後直ぐに、取出機41の取出チャック部44,44を固定側金型11と可動側金型12の間に位置させて、空気吹出孔46,46から空気の吹き出しを開始するのが、作業効率を高めるために好ましい。
さらには、空気吹出ノズル21,21により樹脂成形品1,1に空気を吹き付けて樹脂成形品1,1を冷却(急冷)するのに加えて、取出機41の取出チャック部44,44の空気吹出孔46,46により樹脂成形品1,1を冷却(急冷)するようにしてもよい。このようにすると、さらに効果的に樹脂成形品を冷却することができる。なお、この場合には、型開きとほぼ同時に、左右の空気吹出ノズル21,21から空気を吹き出し始めるとともに、型開き後直ぐに、取出機41の取出チャック部44,44を固定側金型11と可動側金型の間に位置させるのが、作業効率を高めるために好ましい。
また、前述の実施の形態では、空気吹出ノズル21,21を固定側金型11の上部に設けたが、樹脂成形品に空気を吹き付けて冷却できる場所であればこれに限らず、他の場所に空気吹出ノズル(空気吹出手段)を設けてもよい。
本発明の実施の形態に係る樹脂成形品を示す図であって、平面図である。 同、一部を切り欠いて示す側面図である。 図1の一部拡大図である。 図2の一部拡大図である。 本発明の実施の形態に係る射出成形装置を示す図であって、金型部の側面図である。 図1のA−A´線矢視図である。 図1のB−B´線矢視図である。 取出機の取出チャック部の正面図である。 取出機の取出チャック部の側面図である。
符号の説明
1 樹脂成形品(透明光学素子)
2 製品部
3 ゲート部
4 オーバーフロー部
12 可動側金型(金型)
21 空気吹出ノズル(空気吹付手段)
41 取出機
44 取出チャック部
46 空気吹出孔(空気吹付手段)

Claims (8)

  1. 射出成形において金型から樹脂成形品を離型する方法であって、
    前記樹脂成形品に空気を吹き付けて冷却しつつ、前記金型から前記樹脂成形品を突き出すことを特徴とする樹脂成形品の離型方法。
  2. 前記射出成形は、液状樹脂射出成形であり、前記樹脂成形品は、シリコーンからなることを特徴とする請求項1に記載の樹脂成形品の離型方法。
  3. 前記樹脂成形品が製品部の外周部にゲート部とオーバーフロー部とを備えていることを特徴とする請求項1または請求項2に記載の樹脂成形品の離型方法。
  4. 前記樹脂成形品は、透明光学素子であることを特徴とする請求項1ないし請求項3のいずれかに記載の樹脂成形品の離型方法。
  5. 前記空気は、除電可能でかつクリーンな空気であることを特徴とする請求項1ないし請求項4のいずれかに記載の樹脂成形品の離型方法。
  6. 樹脂成形品に空気を吹き付けて冷却しつつ、金型から前記樹脂成形品を突き出す離型工程を備えた射出成形に用いられる射出成形装置であって、
    前記樹脂成形品に空気を吹き付ける空気吹付手段と、前記金型から前記樹脂成形品を突き出す突出ピンとを備えていることを特徴とする射出成形装置。
  7. 前記樹脂成形品を前記金型から外部に取り出す取出機をさらに備えており、
    この取出機の取出チャック部に、前記空気吹付手段が設けられていることを特徴とする請求項6に記載の射出成形装置。
  8. 前記樹脂成形品を前記金型から外部に取り出す取出機をさらに備えており、
    前記取出機の取出チャック部に、前記空気吹付手段とは別の空気吹付手段が設けられていることを特徴とする請求項6に記載の射出成形装置。
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