JP3131620B2 - 射出圧縮成形法 - Google Patents
射出圧縮成形法Info
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- molding
- molding method
- filling
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- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
- B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
- B29C45/00—Injection moulding, i.e. forcing the required volume of moulding material through a nozzle into a closed mould; Apparatus therefor
- B29C45/17—Component parts, details or accessories; Auxiliary operations
- B29C45/46—Means for plasticising or homogenising the moulding material or forcing it into the mould
- B29C45/56—Means for plasticising or homogenising the moulding material or forcing it into the mould using mould parts movable during or after injection, e.g. injection-compression moulding
- B29C45/568—Applying vibrations to the mould parts
-
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- Engineering & Computer Science (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Moulds For Moulding Plastics Or The Like (AREA)
- Injection Moulding Of Plastics Or The Like (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は射出圧縮成形法に関するもので、特に熱可塑
性樹脂、あるいは複合材料を用いて、光学レンズ、プリ
ズム、反射鏡、各種精密機械部品等の精密成形品を成形
し得る射出圧縮成形法に関する。
性樹脂、あるいは複合材料を用いて、光学レンズ、プリ
ズム、反射鏡、各種精密機械部品等の精密成形品を成形
し得る射出圧縮成形法に関する。
（従来の技術） 最近、プラスチック材料を使用して、レンズ、プリズ
ム、ポリゴンミラー、回折格子、カメラ部品、機械部品
等の超精密部品を、ミクロンあるいはサブミクロンの精
度で成形することが市場の要求として急速に高まりつつ
ある。
ム、ポリゴンミラー、回折格子、カメラ部品、機械部品
等の超精密部品を、ミクロンあるいはサブミクロンの精
度で成形することが市場の要求として急速に高まりつつ
ある。
このような超精密部品は高精度な金型、射出成形機、
高品質な成形材料を使用して成形することが必然である
が、いかにそのような機器や材料を用いても、成形品に
要求される精度を、射出成形で達成することは非常に難
しいとされている。
高品質な成形材料を使用して成形することが必然である
が、いかにそのような機器や材料を用いても、成形品に
要求される精度を、射出成形で達成することは非常に難
しいとされている。
一般に行われている精密射出成形で用いる金型を、第
１図及び第２図で示す。
１図及び第２図で示す。
第１図は最も標準的な射出成形方法で、射出成形機か
らの溶融材料はスプル２より充填され、ランナ３、ゲー
ト４を通ってキャビティ（成形品形成部）５に充填され
る構造となっている。なお同図において、１はノズルタ
ッチ部、６はスプルロックピン、７はエジェクタプレー
トをそれぞれ示している。
らの溶融材料はスプル２より充填され、ランナ３、ゲー
ト４を通ってキャビティ（成形品形成部）５に充填され
る構造となっている。なお同図において、１はノズルタ
ッチ部、６はスプルロックピン、７はエジェクタプレー
トをそれぞれ示している。
このとき充填される材料の充填速度（射出速度ともい
う）及び充填圧力を、射出成形機で制御することが重要
で、通常は速度を４段あるいは10段階で制御し、また材
料の収縮を防止するために圧力も多段で制御することが
行われている。
う）及び充填圧力を、射出成形機で制御することが重要
で、通常は速度を４段あるいは10段階で制御し、また材
料の収縮を防止するために圧力も多段で制御することが
行われている。
また最近では射出圧縮成形といわれる成形法も盛んに
行われるようになってきている。
行われるようになってきている。
この方法の原理を第２図に示す。この方法は金型が高
圧で閉じられた段階で可動部10を後退させ、射出成形機
からスプル12、ランナ13、ゲート14を通過させてキャビ
ティ15内に材料を充填し、充填終了後、又は充填終了直
前に可動部10を前進させてキャビティ15内の充填材料を
加圧して行う成形方法である。なお同図において、11は
ノズルタッチ部、16はスプルロックピン、17はエジェク
タプレート、18は押圧部材、19はプッシュロッドをそれ
ぞれ示している。
圧で閉じられた段階で可動部10を後退させ、射出成形機
からスプル12、ランナ13、ゲート14を通過させてキャビ
ティ15内に材料を充填し、充填終了後、又は充填終了直
前に可動部10を前進させてキャビティ15内の充填材料を
加圧して行う成形方法である。なお同図において、11は
ノズルタッチ部、16はスプルロックピン、17はエジェク
タプレート、18は押圧部材、19はプッシュロッドをそれ
ぞれ示している。
第１図の成形方法では、充填材料にかけられる圧力
が、ゲート４から遠地点になるにしたがって大幅に低下
してしまうのに対して、第２図の成形方法は、材料に均
一な圧力をかけることができる長所がある。
が、ゲート４から遠地点になるにしたがって大幅に低下
してしまうのに対して、第２図の成形方法は、材料に均
一な圧力をかけることができる長所がある。
通常、射出成形品は充填圧力によってその成形収縮率
が変化するといわれているが、第１図の方法で成形され
た成形品は、当然のことながらゲート部４の近傍とその
遠地点とでは寸法及び密度が異なることになる。
が変化するといわれているが、第１図の方法で成形され
た成形品は、当然のことながらゲート部４の近傍とその
遠地点とでは寸法及び密度が異なることになる。
しかし第２図の成形方法では、そのような短所が大幅
に改善される。すなわちこの方法では、ゲート14から圧
力をかけるのではなく、可動部10によって成形品全体に
圧力をかけるので、前記成形法の不均等圧力と成形品の
寸法バラツキといった問題点は大幅に改善される。
に改善される。すなわちこの方法では、ゲート14から圧
力をかけるのではなく、可動部10によって成形品全体に
圧力をかけるので、前記成形法の不均等圧力と成形品の
寸法バラツキといった問題点は大幅に改善される。
（発明が解決しようとする課題） しかしこの方法でもさらに、以下のような問題点が存
在する。それは可動部10で成形材料を加圧しても、その
圧力の伝播効率が悪いといった欠点を有することであ
る。すなわち肉厚の成形品では、可動部10による加圧面
と非加圧面とに圧力勾配が生じ、成形品にその影響が現
れ、結果として、超精密部品に要求される精度が得られ
難いといえる。
在する。それは可動部10で成形材料を加圧しても、その
圧力の伝播効率が悪いといった欠点を有することであ
る。すなわち肉厚の成形品では、可動部10による加圧面
と非加圧面とに圧力勾配が生じ、成形品にその影響が現
れ、結果として、超精密部品に要求される精度が得られ
難いといえる。
この発明は上記従来の欠点を解決するためになされた
ものであって、その目的は、超精密部品を高品質に成形
可能な射出圧縮成形法を提供することにある。
ものであって、その目的は、超精密部品を高品質に成形
可能な射出圧縮成形法を提供することにある。
（課題を解決するための手段） そこで第１請求項記載の射出圧縮成形法は、金型の一
部が射出成形機と自在に連動する可動部を有する射出成
形機を用い、キャビティ内に射出された成形材料を上記
可動部でもって振動加圧する射出圧縮成形法において、
上記可動部がキャビティ内の成形品の肉厚を減少させる
状態において成形材料を射出し、次に可動部を後退さ
せ、可動部後退分の成形材料を追加充填することを特徴
としている。
部が射出成形機と自在に連動する可動部を有する射出成
形機を用い、キャビティ内に射出された成形材料を上記
可動部でもって振動加圧する射出圧縮成形法において、
上記可動部がキャビティ内の成形品の肉厚を減少させる
状態において成形材料を射出し、次に可動部を後退さ
せ、可動部後退分の成形材料を追加充填することを特徴
としている。
さらに第２請求項記載の射出圧縮成形法は、上記可動
部の後退時に、上記可動部を出退方向に振動させること
を特徴としている。
部の後退時に、上記可動部を出退方向に振動させること
を特徴としている。
（作用） 上記第１請求項記載の射出圧縮成形法では、溶融材料
に均一で、しかも自在な圧力を作用させることが可能で
ある。
に均一で、しかも自在な圧力を作用させることが可能で
ある。
また上記射出圧縮成形法では、広い空間（キャビテ
ィ）内に、小さなゲートから高速で材料充填する場合に
生ずる不具合、例えばウエルドやジェティングの発生を
防止し得る。
ィ）内に、小さなゲートから高速で材料充填する場合に
生ずる不具合、例えばウエルドやジェティングの発生を
防止し得る。
さらに第２請求項記載の射出圧縮成形法では、溶融分
子の整列効果に起因して、充填材料のキャビティへの充
填が一段と行い易くなると共に、複合材料等では繊維、
フィラー等の配向性の制御をも行うことが可能になる。
子の整列効果に起因して、充填材料のキャビティへの充
填が一段と行い易くなると共に、複合材料等では繊維、
フィラー等の配向性の制御をも行うことが可能になる。
（実施例） 次にこの発明の射出圧縮成形法の具体的な実施例につ
いて、図面を参照しつつ詳細に説明する。
いて、図面を参照しつつ詳細に説明する。
第３図において、31は射出成形機のノズルタッチ部、
32はスプル、33はランナ、34はゲート、35はキャビテ
ィ、36はパーティングライン、37は振動コア（可動
部）、38は油圧ピストン、39は油圧シリンダ筒、40はエ
ジェクタプレート、41、42は油流入口をそれぞれ示して
いる。
32はスプル、33はランナ、34はゲート、35はキャビテ
ィ、36はパーティングライン、37は振動コア（可動
部）、38は油圧ピストン、39は油圧シリンダ筒、40はエ
ジェクタプレート、41、42は油流入口をそれぞれ示して
いる。
そして射出成形機に取付けられた金型を高圧型締し、
ピストン38を適切な位置まで上昇させておく。次に射出
成形機から溶融材料をスプル32、ランナ33、ゲート34を
経てキャビティ35内に充填する。その後ピストン38を後
退させ、さらに溶融材料をピストン後退分だけ充填し、
適切な保圧をかける。
ピストン38を適切な位置まで上昇させておく。次に射出
成形機から溶融材料をスプル32、ランナ33、ゲート34を
経てキャビティ35内に充填する。その後ピストン38を後
退させ、さらに溶融材料をピストン後退分だけ充填し、
適切な保圧をかける。
この際、油流入口41、42に作用する送油圧力を継続的
に変化させることによってピストン38を振動させながら
キャビティ35内の材料を加圧する。
に変化させることによってピストン38を振動させながら
キャビティ35内の材料を加圧する。
つまり材料の充填制御を行うため、振動コア37をキャ
ビティ35内に適切な空間が形成できるような状態にまで
上昇させ、射出成形機から材料を充填し、次に振動コア
37を後退させ、さらに材料を充填する。充填が終了した
段階で直ちに振動コア37を振動させるといった工程で射
出成形を行う（材料を充填させる過程で振動を付加して
もよい）のであり、このような工程を採用すれば、溶融
材料にかける圧力の厚さ方向の均等性を大幅に改善でき
ることになるのである。
ビティ35内に適切な空間が形成できるような状態にまで
上昇させ、射出成形機から材料を充填し、次に振動コア
37を後退させ、さらに材料を充填する。充填が終了した
段階で直ちに振動コア37を振動させるといった工程で射
出成形を行う（材料を充填させる過程で振動を付加して
もよい）のであり、このような工程を採用すれば、溶融
材料にかける圧力の厚さ方向の均等性を大幅に改善でき
ることになるのである。
振動コア37は、単純に振動させるのではなく、可動さ
せる過程で振動させることが最も効果的である。その理
由は、プラスチック材料が充填される過程で、広い空間
（キャビティ）35に、小さなゲート34より材料を高速で
充填すると、ウエルドやジェティングといった製品の不
良現象を発生するが、キャビティ35の肉厚が薄いとそれ
らの不良現象が発生しないこと、振動コア37が可動する
ことによって、溶融材料に均一でしかも自在な圧力がか
けられること、さらにはこれらの工程が振動によってよ
り効果を発揮することになる。
せる過程で振動させることが最も効果的である。その理
由は、プラスチック材料が充填される過程で、広い空間
（キャビティ）35に、小さなゲート34より材料を高速で
充填すると、ウエルドやジェティングといった製品の不
良現象を発生するが、キャビティ35の肉厚が薄いとそれ
らの不良現象が発生しないこと、振動コア37が可動する
ことによって、溶融材料に均一でしかも自在な圧力がか
けられること、さらにはこれらの工程が振動によってよ
り効果を発揮することになる。
振動の周波数や加圧力、加圧時間等は成形品の形状や
材料の種類によって最適条件が決定される。また振動コ
ア37にかける振動は材料充填初期からかけても良く、そ
の場合は充填材料のキャビティ35への充填をよりたやす
くする効果があり、また複合材料等では繊維、フィラー
等の配向性の制御をも行うことができる。
材料の種類によって最適条件が決定される。また振動コ
ア37にかける振動は材料充填初期からかけても良く、そ
の場合は充填材料のキャビティ35への充填をよりたやす
くする効果があり、また複合材料等では繊維、フィラー
等の配向性の制御をも行うことができる。
なお上記では、ピストン38を振動させ、振動コア37を
経て溶融材料を振動加圧するのに油圧シリンダを用いて
いるが、他にこの部分に圧電素子やバイブレータを用い
てもその目的は達成される。
経て溶融材料を振動加圧するのに油圧シリンダを用いて
いるが、他にこの部分に圧電素子やバイブレータを用い
てもその目的は達成される。
以下にさらに具体的な実施例について説明する。
まず直径30mmの凸レンズが成形できる金型を、第３図
の原理に基づいて製作し、種々な熱可塑性樹脂を用いて
成形した。
の原理に基づいて製作し、種々な熱可塑性樹脂を用いて
成形した。
金型を高圧で型締したのち、第３図の一方の油流入口
42に油圧をかけ、振動コア37を前進させた状態で溶融材
料を400kg/cm2で充填し、直ちに油流入口42の油圧を減
少させてピストン38を後退させ、振動コア37を後退させ
ながらさらに溶融材料を追加充填した。充填が終了した
後、油流入口42、41の圧力を増減させピストン38に適切
な時間振動を付加した。
42に油圧をかけ、振動コア37を前進させた状態で溶融材
料を400kg/cm2で充填し、直ちに油流入口42の油圧を減
少させてピストン38を後退させ、振動コア37を後退させ
ながらさらに溶融材料を追加充填した。充填が終了した
後、油流入口42、41の圧力を増減させピストン38に適切
な時間振動を付加した。
溶融材料が冷却された後、金型を開いて成形品を取出
した。
した。
実施例１ 使用成形機：型締力 50トン 射出容量 ８オンス 使用成形材料：ポリカーボネート 金型温度 :100℃ 振動数 :20ヘルツ 振動加圧タイミング：完全充填後 加圧時間 :30秒 冷却時間 :120秒 実施例２ 使用成形機：型締力 50トン 射出容量 ８オンス 使用成形材料：ポリメチルメタクリレート 金型温度 :90℃ 振動数 :15ヘルツ 振動加圧タイミング：材料充填初期より 加圧時間 :30秒 冷却時間 :120秒 実施例３ 使用成形機：型締力 50トン 射出容量 ８オンス 使用成形材料：ガラス繊維30％入り ポリカーボネート 金型温度 :90℃ 振動数 :15ヘルツ 振動加圧タイミング：材料充填初期より 加圧時間 :30秒 冷却時間 :120秒 比較例１ 使用成形機：型締力 50トン 射出容量 ８オンス 使用成形材料：ポリメチルメタクリレート 金型温度 :90℃ 振動数 ：なし 冷却時間 :120秒 その他 ：標準的成形方法 実施例１〜３及び比較例で得られた成形品について寸
法精度、残留応力の大小等を試験した。その結果は、次
の通りである。
法精度、残留応力の大小等を試験した。その結果は、次
の通りである。
（１）成形品の寸法精度（形状精度） 実施例１ 0.3 ミクロン以内 実施例２ 0.2 ミクロン以内 実施例３ 0.2 ミクロン以内 比較例１ ３〜５ミクロン以内 （２）成形品中の残留応力（偏光による定性目視） 実施例１ ○ 実施例２ ◎ 実施例３ 測定できず 比較例１ × 〔○：良好 ◎：極て良好 ×：残留応力多い〕 （３）成形品の外観 実施例１ 良好（高速充填でも） 実施例２ 良好 〃 実施例３ 良好 〃 比較例１ フローマーク発生 実施例及び比較例の結果をみても明らかなように、金
型の可動部品を振動させながら自在に可動させることは
プラスチックの超精密成形では多大な効果を発揮する。
型の可動部品を振動させながら自在に可動させることは
プラスチックの超精密成形では多大な効果を発揮する。
また材料の充填も容易となるため、成形条件幅が大幅
に広くなり、成形不良の発生も激減している。
に広くなり、成形不良の発生も激減している。
また成形品の残留応力が大幅に低下していることから
推定して、本発明による成形品は、実用に際し耐久性に
も優れているといえる。さらに溶融材料に掛けられる圧
力も振動を併用して加圧することによって必要圧力も低
くとも良いという結果となっている。
推定して、本発明による成形品は、実用に際し耐久性に
も優れているといえる。さらに溶融材料に掛けられる圧
力も振動を併用して加圧することによって必要圧力も低
くとも良いという結果となっている。
（発明の効果） 以上のように第１請求項記載の射出圧縮成形法では、
溶融材料に均一で、しかも自在な圧力を作用させること
が可能であるので、成形品の精度向上、残留応力の大幅
低減という利点が生じる。また振動加圧に起因して、必
要圧力が低くてもよいという効果も生じる。
溶融材料に均一で、しかも自在な圧力を作用させること
が可能であるので、成形品の精度向上、残留応力の大幅
低減という利点が生じる。また振動加圧に起因して、必
要圧力が低くてもよいという効果も生じる。
また上記射出圧縮成形法では、広い空間（キャビテ
ィ）内に、小さなゲートから高速で材料充填する場合に
生ずる不具合、例えばウエルドやジェティングの発生を
防止することが可能であり、これにより成形品の品質を
一段と向上し得る。
ィ）内に、小さなゲートから高速で材料充填する場合に
生ずる不具合、例えばウエルドやジェティングの発生を
防止することが可能であり、これにより成形品の品質を
一段と向上し得る。
さらに第２請求項記載の射出圧縮成形法では、溶融分
子の整列効果に起因して、充填材料のキャビティへの充
填が一段と行い易くなると共に、複合材料等では、繊
維、フィラー等の配向性の制御をも行うことが可能にな
るという効果が生じる。
子の整列効果に起因して、充填材料のキャビティへの充
填が一段と行い易くなると共に、複合材料等では、繊
維、フィラー等の配向性の制御をも行うことが可能にな
るという効果が生じる。
第１図は標準的な従来の射出成形金型の横断面図、第２
図はさらに他の従来金型の横断面図、第３図は本発明で
使用する振動−加圧ができる金型の横断面図である。 35……キャビティ、37……振動コア（可動部）。
図はさらに他の従来金型の横断面図、第３図は本発明で
使用する振動−加圧ができる金型の横断面図である。 35……キャビティ、37……振動コア（可動部）。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 四ッ辻 晃 大阪府大阪市中央区内平野町２丁目３番 11―1101号 有限会社コーキエンジニ アリング内 (56)参考文献 特開 平２−80220（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−161317（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−95920（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) B29C 45/00 - 45/84
Claims (2)
- 【請求項１】金型の一部が射出成形機と自在に連動する
可動部を有する射出成形機を用い、キャビティ内に射出
された成形材料を上記可動部でもって振動加圧する射出
圧縮成形法において、上記可動部がキャビティ内の成形
品の肉厚を減少させる状態において成形材料を射出し、
次に可動部を後退させ、可動部後退分の成形材料を追加
充填することを特徴とする射出圧縮成形法。 - 【請求項２】上記可動部の後退時に、上記可動部を出退
方向に振動させることを特徴とする第１請求項記載の射
出圧縮成形法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP02305370A JP3131620B2 (ja) | 1990-11-12 | 1990-11-12 | 射出圧縮成形法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP02305370A JP3131620B2 (ja) | 1990-11-12 | 1990-11-12 | 射出圧縮成形法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04176623A JPH04176623A (ja) | 1992-06-24 |
| JP3131620B2 true JP3131620B2 (ja) | 2001-02-05 |
Family
ID=17944297
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP02305370A Expired - Fee Related JP3131620B2 (ja) | 1990-11-12 | 1990-11-12 | 射出圧縮成形法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3131620B2 (ja) |
Families Citing this family (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH06328489A (ja) * | 1993-05-24 | 1994-11-29 | Japan Steel Works Ltd:The | 射出プレス成形方法及び装置 |
| JP2736752B2 (ja) * | 1994-11-28 | 1998-04-02 | 日精樹脂工業株式会社 | 射出圧縮成形方法 |
| EP2067599B1 (en) | 2004-12-07 | 2016-10-26 | 3M Innovative Properties Company | Method of molding a microneedle |
| JP4495585B2 (ja) * | 2004-12-27 | 2010-07-07 | Ｈｏｙａ株式会社 | 樹脂レンズの成形型 |
| CN107310092B (zh) * | 2017-05-26 | 2020-05-08 | 天津大学 | 聚合物复杂形面光学器件精密注塑成型方法及装置 |
| CN109785727B (zh) * | 2019-01-07 | 2021-01-15 | 金华职业技术学院 | 推板顶出通用快速互换教学模架 |
-
1990
- 1990-11-12 JP JP02305370A patent/JP3131620B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH04176623A (ja) | 1992-06-24 |
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