JP2799253B2 - プラスチック成形装置 - Google Patents

プラスチック成形装置

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JP2799253B2 JP16889391A JP16889391A JP2799253B2 JP 2799253 B2 JP2799253 B2 JP 2799253B2 JP 16889391 A JP16889391 A JP 16889391A JP 16889391 A JP16889391 A JP 16889391A JP 2799253 B2 JP2799253 B2 JP 2799253B2
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  • Processing And Handling Of Plastics And Other Materials For Molding In General (AREA)
  • Injection Moulding Of Plastics Or The Like (AREA)
  • Shaping Of Tube Ends By Bending Or Straightening (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明はレーザービームプリンタ
ー、ファクシミリ等の光学走査系、ビデオカメラ等に用
いる高精度なプラスチック成形品の製造方法、詳しくは
プラスチックレンズ等のプラスチック成形品を短いサイ
クル時間で高精度に製造するのに好適なプラスチック成
形装置に関する。
【0002】
【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】図3中
の線Bは従来提案されているプラスチックレンズ等のプ
ラスチック成形品を得る方法における温度変化曲線を示
すものである。この従来の方法では、まず金型の上型と
下型をボルト締めして樹脂のガラス転移温度以上に再加
熱したときに発生する樹脂内圧によって金型のキャビテ
ィ部容積が変化しないようにしておき、加熱炉内等で樹
脂のガラス転移温度以上の温度になるまで金型全体を加
熱する(図中B1で示す区間)。そして一定時間樹脂の
ガラス転移温度以上に金型温度を保持し(図中B2で示
す区間)、成形される樹脂の内部歪み、残留応力、分子
配向を取り除き、内部歪み、残留応力、分子配向に影響
しない冷却スピードで徐冷する(図中B3で示す区
間)。そして、樹脂の熱変形温度以下でキャビティ内の
樹脂圧が1Kgf/cm2に近づいたところで金型を開いて成
形品を取り出し、取り出した成形品を放冷させる。
【0003】このような方法では、ボルトによって金型
を型締めした型締力自己保持金型を、加熱炉等によって
ガラス転移温度以上の目標とする温度に加熱している
が、短時間に加熱することができないため、成形サイク
ルが長くなってしまうという問題があった。
【0004】また金型の温度調節に水や油等の熱媒体を
用いることも行なわれているが、金型温度が100℃以
上では熱媒体には油を用いる必要があり、油の熱伝導性
の悪さから金型の加熱にかなりの時間を要するという問
題があった。さらに、熱媒体の金型内流路を長くとって
熱伝導効率を高めようとすることも行なわれているが、
流路により金型が複雑になったり、この流路への入口側
と出口側とで温度差が生じて金型温度が不均一になりや
すいという問題があった。
【0005】本発明はこのような従来の問題点を解決
し、金型の加熱に要する時間をできるだけ少なくし且つ
金型を均一に加熱することができるプラスチック成形装
置を提供しようとするものである。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明は上記目的を達成
するために、加熱プレートを一定圧力でもって金型に接
触させることにより、熱伝導により急速に金型を加熱す
るようにしたものである。
【0007】具体的には本発明に係るプラスチック成形
装置は上記目的を達成するために、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
スチック成形装置において、上記金型に型締力自己保持
機能を持たせ、上記プラスチック母材のガラス転移温度
以上の温度に保持された加熱プレートを、少なくとも上
記金型の対向する二面に接触させ得るようにした構成と
したものである。
【0008】また本発明に係るプラスチック成形装置は
上記目的を達成するために、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
ク成形装置において、上記金型をプレス機のダイプレー
トに取付けて型締めし、上記プラスチック母材のガラス
転移温度以上の温度に保持された加熱プレートを、上記
金型のプレス機への取付け面以外の少なくとも対向する
二面に接触させ得るようにした構成としたものである。
【0009】本発明では、上記加熱プレートの温度を、
上記プラスチック母材のガラス転移温度以上の目標とす
る金型温度を超える温度にした後に上記金型に接触さ
せ、金型中心部温度が目標とする金型温度に到達する前
に加熱プレートを金型より除くことにより金型全体の上
記目標温度への到達時間を短縮する構成とすることがで
きる。
【0010】また本発明では、上記金型と上記プレス機
のダイプレートとの間に断熱板を配する構成とすること
ができる。
【0011】
【実施例】図1ないし図3は本発明の第一実施例を示
す。図1中の1は金型で、この金型1は図示せぬボルト
等により型締力を自己保持できるようになっており、内
部にはキャビティ2が形成されている。なお、キャビテ
ィ2を形成する上下の型板1a、1bは少なくとも一つ
の鏡面を形成するものとなっている。
【0012】また、図中3は加熱プレートでこの加熱プ
レート3は、詳細は図示せぬが内部に加熱ヒーターと温
度センサーを有し、金型への熱伝導により加熱プレート
3の温度が低下するとヒーターにより加熱し、一定温度
に維持できる機構となっている。もちろん加熱プレート
の熱容量が大きいほど、またヒーター容量が大きいほ
ど、加熱プレートの金型への接触面積が大きいほど短時
間に加熱できる。
【0013】図3は本実施例における温度変化曲線Aを
従来例の曲線Bと比較して示す。本実施例の各工程は加
熱区間A1、保持区間A2、徐冷区間A3としてあり、
加熱を急激に行い、徐冷が終了する時間を従来よりもか
なり前にすることを意図していることを示す。
【0014】次に本実施例の動作を図2を参照して説明
する。まず、略最終形状の前加工したプラスチック母材
を前もってプラスチック母材の熱変形温度以下の温度ま
で加熱した金型1のキャビティ内に入れて型締めしてお
く。なおプラスチック母材は、金型1のキャビティ2に
は容易に挿入でき、且つこれを目標とする温度まで加熱
溶融して一定の樹脂内圧を発生させ、徐冷により内部応
力等を最小にして熱変形温度以下の樹脂内圧が大気圧と
同等となるような容積形状とする必要がある。図中2中
の線Cは加熱プレート3の温度変化曲線で、まずプラス
チック母材のガラス転移温度以上の目標とする温度まで
加熱プレート3を加熱し(図中C1で示す区間)、四方
より金型に一定圧力で接触させ、熱供給により金型の中
心部温度が目標とする金型温度以下で金型表面部が目標
とする金型温度以上になるように加熱し、その後加熱プ
レート3を金型1から取り除く(区間C2)。
【0015】加熱プレート3は再び目標とする温度を超
える温度まで内部のヒーターにより再加熱する(区間C
1’)。一方、金型1は金型表面部の温度が下がり(金
型表面部の温度変化を線Dで示す)、金型中心部の温度
が上昇して(金型表面部の温度変化を線Eで示す)、数
分間で目標とする温度に金型全体がなり、キャビティ2
には一定の樹脂内圧が発生する(区間C3)。この均一
温度を維持しつつ金型1を徐冷し、熱変形温度以下の樹
脂内圧が大気圧と同等となる温度で型開きし、鏡面を転
写した成形品を得る(区間C4)。
【0016】金型1から取り外した時点で、加熱プレー
ト3は再加熱の途中であり(区間C1’の途中)、この
再加熱が終了した時点で次の金型に対するサイクルに入
り、新たな金型との接触による金型温度の上昇(区間C
2’)、金型からの除去(区間C2’)、金型の徐冷
(区間C3’)と各工程を繰り返す。
【0017】即ち本実施例は、加熱プレート3の温度を
目的とする金型温度以上にすることにより、より短時間
に加熱する方法で、ヒーターによる熱供給は応答性が悪
いため、加熱プレートと金型の温度差を大きくして、加
熱プレートの供給熱容量を増やすようにしたものであ
る。
【0018】図4ないし図6は本発明の第二実施例を示
す。本実施例の金型10は、プレス機のダイプレート1
1、11間に取付けるようになっており、加熱プレート
3はダイプレート11の取付け面以外の面で金型と接触
させるようになっている。図4は加熱プレート3を一定
圧で金型10に接触させ、加熱プレート3からの熱伝導
により金型10を目標とする温度に昇温させる状態、図
5は金型10から加熱プレート3を除き、金型を空気中
で放冷または送風により徐冷する状態、図6は熱変形温
度以下で且つキャビティ内の樹脂内圧が耐気圧と等しく
なったとき金型10の上下の型板10a、10bを型開
きし、鏡面を転写した成型品12を取り出す状態を示し
ている。なおその他の構成、作用は先の例と同様につき
重複説明は省略する。
【0019】図7ないし図10は、図4ないし図6に示
す本発明の第二実施例の変形例を示すものである。図7
は金型10とプレス機のダイプレート11の間に断熱板
15を入れた変形例を示す。断熱板15はダイプレート
11からの熱損失を防ぎ、より短時間で金型温度を目標
とする温度まで昇温させることで加熱時間を短縮し、且
つ型内温度をより均一にするためのものである。図8は
断熱板15に加え、断熱板15に接する上下形板10
a、10bの表面に凹部16を設けた変形例である。こ
の凹部16は、プレス機からの型締め力伝達の問題もな
く、徐冷時の金型温度を均一化し、徐冷速度を変化させ
るためのものである。図9は図8の例と同じ目的で、上
下型板10a、10bの断熱板15側に穴17をあけ、
空洞を作った例である。図10はやはり図8の例と同じ
目的で、冷媒を流せる流路19を上下型板10a、10
bの断熱板15側に設けた例である。
【0020】
【発明の効果】請求項1及び2のプラスチック成形装置
においては、前もって目標とする温度まで加熱された加
熱プレートを一定圧力で接触させることにより金型を加
熱するようにしたので、金型温度を短時間で目標とする
温度まで上昇させることができ、成型サイクルを短縮す
ることができ、生産性の向上を低コスト化が図れるとい
う効果がある。
【0021】請求項3のプラスチック成形装置において
は、前もって目標温度を超える温度まで加熱された加熱
プレートを一定時間、一定圧力で金型に接触させること
により金型を加熱するようにしたので、より短時間で金
型温度を目標温度まで上昇させることができるという効
果がある。
【0022】請求項4のプラスチック成形装置において
は、断熱板によりダイプレートからの熱損失を防ぐこと
ができ、より短時間で金型温度を目標とする温度まで昇
温させ、かつ型内温度をより均一化できるという効果が
ある。
【図面の簡単な説明】
【図1】図1は本発明に係るプラスチック成型装置の第
一実施例の斜視図である。
【図2】図2は本発明の第一実施例におけるプラスチッ
ク成型サイクルを示すグラフである。
【図3】図3は本発明の第一実施例と従来例の成型サイ
クル及び所要時間を概略的に比較して示すグラフであ
る。
【図4】図4は本発明の第二実施例の加熱プレートによ
る加熱状態を示す断面図である。
【図5】図5は同じく徐冷状態を示す断面図である。
【図6】図6は同じく型開き状態を示す断面図である。
【図7】図7は本発明の第二実施例の変形例で、断熱板
を設けた例の断面図である。
【図8】図8は同じく断熱板と凹部を設けた例の断面図
である。
【図9】図9は同じく断熱板と空洞を設けた例の断面図
である。
【図10】図10は同じく断熱板と冷媒流路を設けた例
の断面図である。
【符号の説明】
1、10 金型 3 加熱プレート 10a、10b 上下型板 11 ダイプレート 12 成型品 15 断熱板 16 凹部 17 穴
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) B29C 59/00 - 59/02 B29C 69/00 - 69/02

Claims (4)

    (57)【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、上記金型に型締力自己保持機能を持たせ、上記
    プラスチック母材のガラス転移温度以上の温度に保持さ
    れた加熱プレートを、少なくとも上記金型の対向する二
    面に接触させ得るようにしたことを特徴とするプラスチ
    ック成形装置。
  2. 【請求項2】 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、上記金型をプレス機のダイプレートに取付けて
    型締めし、上記プラスチック母材のガラス転移温度以上
    の温度に保持された加熱プレートを、上記金型のプレス
    機への取付け面以外の少なくとも対向する二面に接触さ
    せ得るようにしたことを特徴とするプラスチック成形装
    置。
  3. 【請求項3】 上記加熱プレートの温度を、上記プラス
    チック母材のガラス転移温度以上の目標とする金型温度
    を超える温度にした後に上記金型に接触させ、金型中心
    部温度が目標とする金型温度に到達する前に加熱プレー
    トを金型より除くことにより金型全体の上記目標温度へ
    の到達時間を短縮する請求項1または2のプラスチック
    成形装置。
  4. 【請求項4】 上記金型と上記プレス機のダイプレート
    との間に断熱板を配した請求項2または3のプラスチッ
    ク成形装置。
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