JP3827216B2 - Method for producing porous body - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、多孔体の製造方法に関し、特に、複数の細孔が高密度に配列された多孔体の製造に適した製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来、複数の細孔が貫通して形成された成形品(以下、「多孔体」という)は、光路修正用のコリメータや、フィルタ等に広く使用されている。
【0003】
これらの多孔体を射出成形によって成形する場合、細孔を形成するための成形ピンを0.5〜1mm程度の微小な径とすると、成形材料の充填圧力や、成形材料が固化する際の収縮力により、成形ピンが倒れる又は変形することがあった。このことは、キャビティ内における成形材料の圧力分布が均等でないことに起因するものである。
【0004】
また、多数の細孔が互いに狭い間隔で高密度に配列された多孔体を成形する際は、キャビティ内に多数の成形ピンを互いに狭い間隔で配置しなければならないが、各成形ピンの間が狭いとその間に成形材料が入りにくいため、各成形ピンの間で成形材料が充填不足となる。
【0005】
成形ピンが倒れる又は変形すると、又は成形ピンの間で成形材料が充填不足となると、当然、多孔体の細孔を精度良く形成することができないという問題が生じ、例えば、前記コリメータとして用いた場合、所定の光学特性が得られないという問題が生じる。
【0006】
前記した問題を解決するために、特開平4−261802号公報には、成形体成形空間(キャビティ)内に、細孔を成形するコアピンをその両端が固定金型と移動金型とに固定支持された状態で配置し、かつ、コアピンを同心的に保持するスライド入子を移動自在に配置しておき、キャビティ内に成形材料を射出する際に、スライド入子でコアピンを保持しつつ、成形材料の充填圧力によりスライド入子を後退させて、細孔を有する成形体を成形する方法が開示されている。
【0007】
この従来技術は、キャビティ内に成形材料を射出する際に、スライド入子でコアピンを保持することにより、成形材料の充填圧力によりコアピンが変形することを防止しようとするものである。また、この従来技術では、成形材料の充填圧力によりスライド入子を後退させることにより、キャビティ内に成形材料を均一な密度で充填できるとしている。
【0008】
また、特開平7−241881号公報には、キャビティ内に射出した成形材料が可塑性状態にある間に、成形材料中に複数のピンからなる成形ピン群を挿入することにより多孔体を成形する方法が開示されている。また、成形材料中に成形ピン群を挿入する際に、可動金型壁を移動させて、成形体空間(キャビティ)を成形材料中に挿入されている成形ピン群の体積相当分だけ拡大する方法が開示されている。
【0009】
この従来技術は、可塑性状態にある成形材料中に成形ピン群を挿入することにより、各成形ピンの近傍における成形材料の流動不足を解消しようとするものである。また、成形材料中に成形ピン群を挿入する際に、成形材料中に挿入された成形ピン群の体積相当分だけキャビティを拡大することにより、キャビティ内の圧力上昇によるピンの破損を防止できるとしている。
【0010】
また、特開平11−216885号公報には、貫通穴(成形体の細孔)の一方の全ての出口を封じるように設けられた導入案内部と、貫通穴を成形するため成形ピンとを有する型を用い、この型に成形ピンの軸に対して平行な方向で成形材料を射出し、得られた成形体の導入案内部を成形後に除去する方法が開示されている。
【0011】
この従来技術は、成形金型に成形材料の導入案内部を設け、成形材料のゲートをこの導入案内部に設けることで、成形ピンの軸とは直角な方向への成形材料の流れを、平行な方向への流れに変えることができ、隣接する成形ピンの隙間に成形材料が流動性の良い状態で均一にかつ十分に充填できるとしている。
【0012】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前記した特開平4−261802号公報に開示されている方法では、キャビティ内にコアピンをその両端が固定金型と移動金型とに固定支持された状態で配置しなければならないので、成形金型の構造が複雑になるという問題があった。
【0013】
また、この方法では、成形材料を射出するゲートを成形ピンの軸方向に配置することは、成形金型の構造上困難であるため、成形材料は成形ピンの軸方向以外の方向から充填されることとなる。そのため、成形材料の充填圧力により成形ピンが倒れる又は変形するという問題があった。
【0014】
さらに、この従来技術では、細孔が1つである成形体を成形する場合についてしか触れていないが、この方法を多数の細孔を有する成形体に適用した場合は、成形材料を各成形ピンの配列方向に充填することとなるため、各成形ピンの間が狭いと成形材料が入りにくく、各成形ピンの間で成形材料が充填不足となるという問題があった。
【0015】
また、前記した特開平7−241881号公報に開示されている方法では、各成形ピンの近傍における成形材料の流動不足を解消できるとされているものの、各成形ピンの間が狭いと成形材料が入りにくく、各成形ピンの間で成形材料が充填不足となるという問題は解決されていない。また、成形材料中に成形ピン群を挿入する際に、キャビティを成形材料中に挿入された成形ピン群の体積相当分だけ拡大することにより、キャビティ内の圧力上昇による成形ピンの破損を防止できるとしているものの、キャビティ内に充填された成形材料の圧力分布が均等でないことに起因して、成形ピンが倒れる又は変形するという問題は解決されていない。
【0016】
また、前記した特開平11−216885号公報に開示されている方法では、成形材料の流れを、成形ピンと平行な方向への流れに変えることができ、隣接する成形ピンとの隙間に成形材料を流動性の良い状態で均一に、かつ、十分に充填できるとされているが、各成形ピンの間が狭いと成形材料が入りにくく、各成形ピンの間で成形材料が充填不足となるという問題は解決されていない。また、成形材料は、各成形ピンの間よりも成形ピンの無い部分の方に入りやすいため、キャビティ内では、成形材料は成形ピンの無い部分の方から先に充填される。そのため、キャビティ内に充填された成形材料の圧力分布は均等でなく、その圧力分布の差により成形ピンが倒れる又は変形するという問題があった。
【0017】
すなわち、前記した各公報の従来技術においては、細長い成形ピンが高密度に配列された成形ピン群を使用して多孔体を射出成形する場合、各成形ピンに倒れや曲がりなどの変形が発生し、また、各成形ピンの間で成形材料の充填不足が発生するという問題があり、多数の細孔が高密度に配列される多孔体を高精度に成形するには難点がある。
【0018】
また、前記した特開平7−241881号公報及び特開平11−216885号公報に開示されている方法では、各成形ピンの間に成形材料を充填する際に、成形ピンの周囲に充填された成形材料の圧力差により成形ピンが倒れる又は変形するという問題があった。
例えば、図38(a)〜(c)に示すように、成形ピン80の先端面80aが平坦状に形成されている場合は、細孔を形成するための成形ピン80の径が微小であり先端面80aが狭いため、先端面80aに当たる成形材料Rの圧力は不均一となる。その結果、成形ピン80の先端面80aに当たった成形材料Rは、成形ピン80の周囲に不均等に分流する(図38(a)参照)。
そして、図38(b)に示すように、成形ピン80の周囲の成形材料Rが多く充填された側(図中右側)では、成形材料Rの流れの渦が発生する(図中のP点)。このP点は、成形ピン80の周囲の成形材料Rが少なく充填された側(図中左側)に対して負圧になるため、成形ピン80にはP点の反対方向(図中左側)からP点へ向かう方向(図中の矢印方向)に外力(曲げ力)が発生し、この外力によって成形ピン80を変形させる(図38(c)参照)。
このように、各成形ピンの間に成形材料を充填する際に、成形ピンの先端に当たった成形材料の流れが成形ピンの周囲に不均等に分流すると、成形ピンの周囲に充填された成形材料に圧力差が生じ、この圧力差によって成形ピンが倒れる又は変形するという問題があった。
【0019】
また、前記した特開平7−241881号公報に開示されている方法では、図39(a)に示すように、ゲート90は成形ピン群91の先端に対向した位置に配置されており、ゲート90の近傍部は成形材料Rを射出するのでキャビティC内の他の部分に比べて高温である。そのため、キャビティC内に成形材料Rを充填完了した後、図39(b)に示すように、ゲート近傍部の成形材料Rがゲート90に向かって流動又は収縮し、ゲート近傍部の成形ピン91が倒れる又は変形するという問題があった。
【0020】
また、前記のような多孔体の射出成形に使用される成形ピン群の各成形ピンは、一般に、その周面が研削仕上げされており、その円周方向に沿って微小な研削目が残っている。この研削目はキャビティ内に射出成形された多孔体の離型方向と直交するため、成形された多孔体を金型装置から取り出す離型工程においては、複数の成形ピンが多孔体の各細孔にかじり付いて多大な離型力を要する。そればかりでなく、成形された多孔体の各細孔の壁面の一部が欠損したり、成形ピンが破損することがある。このような傾向は、細長い多数の成形ピンが高密度に配列された成形ピン群を使用して多孔体を射出成形する場合に顕著である。
【0021】
ここで、多孔体の離型力を低減するには、各成形ピンの周面に残る円周方向の研削目を除去すればよいように思われるが、この研削目を除去して成形ピンの周面を鏡面状態に仕上げると、成形ピンの周面が多孔体の細孔の壁面に密着し、かえって離型力が増大する。その結果、多孔体の離型工程で成形ピンが破損したり、多孔体の細孔の壁面が欠損したりすることがある。
【0022】
以上説明したように、コリメータなどの用途に用いられる多孔体は、その機械精度(孔の円筒度、真円度等)が高いレベルで求められるが、多孔体を射出成形により製造する場合は、種々の要因で生じる成形ピンの変形や樹脂の流動不良等によって、前記機械精度を高いレベルで達成し、維持することは困難であるという問題があった。また、前記機械精度をむやみに達成しようとすると、製造に要するコストが高くなるという問題があった。
【0028】
そこで、本発明は、相互に平行な複数の細孔を有する多孔体を高精度に製造することができ、特に、多数の細孔が高密度に配列される厚板状の多孔体を高精度に製造することができる多孔体の製造方法を提供することを課題とする。
【0030】
【課題を解決するための手段】
前記したように、多孔体を射出成形により製造する場合は、その機械精度(孔の円筒度、真円度等)を高いレベルで達成し、維持することは困難であるという問題があった。そこで、本発明者等は、前記各課題を解決するために鋭意検討した結果、多孔体をその機械精度で評価するのではなく、予め、その多孔体が必要とされる品質目標(性能)を達成するための精度基準、すなわち、その多孔体における各孔の精度の許容範囲を設定すると、前記各課題を解決できることを見出して本発明を創作するに至った。
【0054】
前記課題を解決する手段として、本発明に係る多孔体の製造方法は、複数の細孔が貫通して形成された多孔体を射出成形により製造する多孔体の製造方法であって、前記多孔体に対応したキャビティを形成する固定金型及び移動金型と、この固定金型又は移動金型の一方を摺動自在に貫通することで先端部が前記キャビティ内に進出する相互に平行な成形ピン群とを備えた金型装置を使用し、まず、前記成形ピン群の先端部を前記キャビティ内から退避させた状態でキャビティ内に溶融状態の成形材料を充填し、その後、前記キャビティ内の成形材料の圧力分布差が緩和される所定時間の経過を待ち、所定時間の経過後、前記キャビティ内の可塑状態の成形材料に前記移動金型で圧力を加えながら前記成形ピン群の先端部をキャビティ内に進出させて成形材料中に押し込み、その際、前記成形ピン群の押し込み量に応じ前記キャビティ内の可塑状態の成形材料を介して前記移動金型を前記固定金型から離間する方向に移動させ、前記成形ピン群の先端部がキャビティ内の成形材料中に押し込まれた後、前記移動金型によりキャビティ内の成形材料に圧力を加えた状態を保持して成形材料を固化させることを特徴とする。
【0055】
本発明に係る多孔体の製造方法によれば、成形ピン群の先端部を前記キャビティ内から退避させた状態でキャビティ内に溶融状態の成形材料を充填するため、成形材料の流動による各成形ピンの倒れや曲がりなどが未然に防止される。ここで、キャビティ内に充填された溶融状態の成形材料の圧力分布差が緩和される所定時間の経過を待ち、所定時間の経過後にキャビティ内の可塑状態の成形材料に圧力を加えながら成形ピン群の先端部を成形材料中に押し込むため、可塑状態の成形材料は、圧力分布差が緩和された状態で各成形ピンの軸方向に沿って流動し、各成形ピンに倒れや曲がりなどを生じさせることなく各成形ピンの周囲に確実に充填される。その際、成形ピン群の押し込み量に応じキャビティ内の可塑状態の成形材料を介して移動金型を固定金型から離間する方向に移動させるため、キャビティ内の成形材料の圧力上昇が回避され、各成形ピンの破損が防止される。その結果、成形ピン群の各成形ピンは、倒れや曲がりを生じることなく相互に平行な状態を保持して確実に成形材料中に押し込まれる。そして、成形材料に圧力を加えた状態を保持して成形材料を固化させるため、成形される多孔体のヒケが防止される。従って、製造された多孔体には、相互に平行な複数の細孔が高精度に成形される。
【0056】
なお、「成形ピン群の先端部をキャビティ内から退避させた状態」とは、成形ピン群の先端部がキャビティ内から完全に退避した状態ばかりでなく、実質的に退避した状態も含む。すなわち、成形ピン群の先端部は、キャビティ内に充填される成形材料の流動状況に実質的な影響を及ぼさず、また、成形材料の流動圧によって倒れや曲がりなどが発生しない限り、キャビティ内に若干突出していても構わない。
【0060】
【発明の実施の形態】
以下、第1〜第8の発明に係る多孔体、多孔体の製造方法及び多孔体の製造装置の実施の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。
ここで、便宜的に、第1〜第8の発明と称呼するが、第1〜第6の発明および第8の発明は本発明の参考例であり、第7の発明が本発明の実施形態である。
【0061】
まず、図1(a),(b)を参照して、多孔体の実施の形態について説明する。図1(a)は、多孔体を示す斜視図であり、図1(b)は、図1(a)の多孔体の細孔に平行光を照射した状態を示す断面図である。
【0062】
図1(a)に示すように、多孔体Mには、複数の細孔Hが互いに平行に貫通して形成されている。そして、この多孔体Mは、図1(b)に示すように、一方の面S1に対して平行光を垂直に照射した際、一方の面S1から細孔Hに入射した入射光量Iに対する他方の面S2から出射した出射光量Oの比R=O/Iが0.8以上となるように形成されている。
【0063】
次に、この多孔体Mを液晶画像(RGB画像)を感光性記録媒体に転写する転写装置におけるコリメータとして使用した場合について、図2(a),(b)を参照して説明する。図2(a)は、この多孔体Mがコリメータとして使用される転写装置の模式的側断面図であり、図2(b)は、図2(a)に示す転写装置の要部側断面図である。
【0064】
図2(a)及び図2(b)に示すように、転写装置100は、光源となるバックライトユニット110と、コリメータとしての多孔板(多孔体)120と、デジタル記録された画像を表示する液晶ディスプレイデバイス(LCD)130と、感光フイルム140を収納するフィルムケース150と、これらのバックライトユニット110、多孔板120、LCD130、感光フイルム140及びフィルムケース150を内包する本体ケース160とから構成されている。ここで、多孔板120と、LCD130と、感光フイルム140とは、バックライトユニット110からの光の進行方向に沿って直列に配置され、少なくとも、LCD130と、感光フイルム140とは非接触状態で配置されている。
【0065】
光源となるバックライトユニット110は、LCD130の背後からその全面に均一な光を照射するためのもので、LCD130の表示画面と略同一の光出射面(発光面)を持つ面状光源であって、冷陰極線管等の棒状ランプ111と、棒状ランプ111から射出された光を所定方向に導入する導光板(図示せず)、導光板に導入された光を略直交する方向に反射させる反射シート(図示せず)及び反射シートで反射された光を均一化させる拡散シート(図示せず)やプリズムシート(図示せず)等を有するバックライトアッセンブリとから構成されている。
【0066】
なお、バックライトユニット110は、特に制限的ではなく、棒状ランプ111が発光する光を、導光板、反射シート、拡散シート及びプリズムシート等からなるバックライトアッセンブリを用いて均一に拡散させるようにした面状光源であればよく、従来公知のLCD用バックライトユニットを用いることができる。
【0067】
また、多孔板120とLCD130との間隔は0.1mmとした。これは、多孔板120に代表される略平行光生成素子の貫通孔121のパターンが拡散光による「影」の形で現れるのを防止するためである。また、多孔板120に設けられる複数の貫通孔121の直径dは0.3〜0.8mmとし、その配列形状は千鳥状とし、配列ピッチpは0.2〜0.3mmとした。
【0068】
以上のように構成された転写装置100によれば、感光フイルム140にLCD130に表示された画像を転写して記録することができる。
【0069】
次に、多孔板120の入射光量Iに対する出射光量Oの比R=O/I(図2参照)と、感光フイルム140に転写された画像の画質との関係について、以下の実験を実施して調べた。
【0070】
LCD130としては、表示画面がサイズ8.89cm(3.5in)のものを用いた。また、感光フイルム140としては、モノシートタイプのインスタント写真用フィルム「インスタントミニ」(富士写真フイルム(株)製)のフイルムパック(画像7.62cm(3in)(対角線長さ))を用いた。また、バックライトユニット110には、LCD130の表示画面の8.89cm(3.5in)相当のものを用い、その棒状ランプ111には、長さ70mmの冷陰極線管を用いた。バックライトユニット110の中央での明るさは、直流電圧6.5Vの電源を用いて冷陰極線管を点灯した際、点灯からの1分後の明るさで2500Lvであり、また、光源の色は、色座標上でx=y=0.297であった(ミノルタ(株)製の分光放射輝度計CS1000にて測定した)。
【0071】
なお、この実験は、感光フイルム140に転写される画像の濃度がほぼ同一になるように、光源の点灯時間を調整して行った。評価については、感光フイルム140に転写された画像を10倍の顕微鏡で観察して、RGBのドットの鮮鋭度を表1のテーブルに示す基準にしたがって、5段階で評価した。なお、ここでは、評価点数が1点、2点及び3点の場合を合格とし、4点又は5点の場合を不合格とする。以上のようにして実施された実験の結果を、表2にテーブル化して示す。
【0072】
【表1】
【0073】
【表2】
【0074】
表2に示すように、入射光量Iに対する出射光量Oの比R=O/Iが0.8以上の場合は、評価点数はすべて1点、2点及び3点となり、合格を示す点数となった。つまり、入射光量Iに対する出射光量Oの比R=O/Iが0.8以上の場合は、感光フイルム140に画質の高い画像を転写することができた。
【0075】
以上説明したように、第1の発明に係る多孔体によれば、一方の面から各細孔に前記一方の面に対して垂直に入射した平行光の入射光量Iに対する他方の面から出射した出射光量Oの比R=O/Iが0.8以上となるように形成することにより、その多孔体に必要とされる品質目標(性能)を達成することができる。
【0076】
次に、図3〜図15を参照して、請求項1の発明に係る多孔体の製造方法及び請求項2の発明に係る多孔体の製造装置の実施の形態について説明する。
参照する図面において、図3は、請求項1に係る多孔体の製造方法及び請求項2の発明に係る多孔体の製造装置に使用する金型装置の断面図である。また、図4は、図3における固定金型及び移動金型周辺の拡大図である。また、図5は、図3及び図4におけるキャビティ(メインキャビティ及びサブキャビティ)周辺の拡大図である。なお、図5では、図3及び図4では図示されているガイドピンの図示を省略し、成形材料をキャビティ内で固化させた状態で示している。
【0077】
図3に示すように、金型装置1は、固定金型2と移動金型3を備えて構成されており、移動金型3には、固定金型2との間に多孔体M1(図11(a)参照)に対応するメインキャビティC1(図4及び図5参照)を形成するコア4をさらに備えている。
【0078】
固定金型2は、固定側取付板5に取り付けられており、図5に拡大して示すように、移動金型3と対向する面には、成形材料流動層M2(図11(a)参照)に対応するサブキャビティC2が形成されている。また、固定金型2にはメインキャビティC1及びサブキャビティC2からなるキャビティC内に成形材料である溶融樹脂を射出するためのランナ12とゲート13が形成されている。また、固定金型2は、上部2aと下部2bを分離できるように構成されている。
【0079】
図3に示すように、移動金型3は、受板7を介して移動側取付板8に取り付けられた油圧シリンダ6,6に支持されており、油圧シリンダ6から提供される駆動力により、メインキャビティC1内における成形材料の圧力分布が均等になるようにメインキャビティC1に充填された成形材料に対して圧力を加えることができる。また、この移動金型3は、油圧シリンダ6,6の油圧を制御することで、図5に示すメインキャビティC1内に充填された成形材料の充填圧力に応じて固定金型2から離間する方向に後退移動することも可能である。なお、油圧シリンダ6は、特許請求の範囲でいうところの「ブレーキ機構」に相当する。また、ブレーキ機構は、油圧シリンダ6によりキャビティC内の成形材料Rに抗力を発生するものにかぎらず、摩擦を利用したブレーキや、スプリングにより抗力を発生するものでも構わない。
【0080】
移動側取付板8には、図3に示すように、移動金型3に対して摺動可能なピンホルダ9が取り付けられている。そして、図4に拡大して示すように、ピンホルダ9の先端部9aには、図5にさらに拡大して示すように、多孔体M1の複数の細孔H(図11(b)参照)を形成するための複数の互いに平行な成形ピン(成形ピン群10)が固定されている。この成形ピン群10の各成形ピンは、移動金型3の一部であるコア4を摺動自在に貫通し、その先端部がサブキャビティC2内に臨んで設けられている。また、ピンホルダ9の先端部9aには、移動金型3が固定金型2に対して接近又は離間する方向に移動する際に、コア4が成形ピン群10に対してスライド移動するのをガイドするガイドピン11が突設されている。このガイドピン11は、コア4を摺動自在に貫通している。なお、ガイドピン11は、特許請求の範囲でいうところの「ガイド手段」に相当する。
【0081】
この金型装置1は、図示しない射出成形機(射出装置)に取り付けて使用され、射出の動作及び油圧シリンダ6,6の動作が、図示しない制御装置により制御されることで本発明の多孔体の製造装置が構成される。
【0082】
次に、以上のように構成された金型装置1(多孔体の製造装置)の動作について、図6〜図10を参照して説明する。
【0083】
まず、図6に示すように、油圧シリンダ6,6の駆動によりコア4を固定金型2側へ接近させ、メインキャビティC1が形成されていない状態で、ゲート13から成形材料Rを射出して、サブキャビティC2内に充填する。このとき、成形材料Rは、サブキャビティC2内で流動するので、サブキャビティC2内における成形材料Rの圧力分布は均等になる。
【0084】
次に、図7に示すように、射出装置によりゲート13から成形材料Rを射出しつつ、移動金型3を成形材料Rの充填圧力により固定金型2から離間する方向に後退移動させて、固定金型2のコア4と移動金型3との間にメインキャビティC1を形成する。このメインキャビティC1は、サブキャビティC2と連続して形成される。
【0085】
移動金型3が後退移動する際は、移動金型3は、油圧シリンダ6から提供される駆動力により、メインキャビティC1内における成形材料Rの圧力分布が均等になるようにメインキャビティC1に充填された成形材料Rに対して圧力を加える。移動金型3は、図8に示すように、メインキャビティC1が製造しようとする多孔体の厚さに拡大されるまで後退移動する。このとき、移動金型3のコア4の移動は、ピンホルダ9の先端部9aに設けられたガイドピン11によりガイドされるので、コア4を成形ピン10に対して確実に摺動させることができる(図4参照)。
【0086】
また、図7に示すように、移動金型3を固定金型2から離間する方向に後退移動させて、メインキャビティC1を形成する際は、図9に拡大して示すように、サブキャビティC2内で圧力分布が均等になった成形材料Rが、コア4が後退すると同時に各成形ピン10の間に成形ピン10の軸方向に沿って入り込む。このとき、成形材料Rは、成形ピン群10の先端部から各成形ピンの間に入り込むので、成形ピンの先端部の周囲では成形材料Rの圧力が均等になり、各成形ピンが倒れたり変形したりすることが無い。
【0087】
また、前記したように、移動金型3が油圧シリンダ6,6から提供される駆動力により、メインキャビティC1内における成形材料Rの圧力分布が均等になるように、メインキャビティC1内に充填された成形材料Rに対して圧力を加えることにより、メインキャビティC1内では、コア4のキャビティ面を介して成形材料Rに圧力が加えられる。この圧力により、成形材料Rが各成形ピン間の狭い隙間にも入り込むため、成形材料Rが十分に充填される。また、メインキャビティC1内では、成形材料Rの圧力分布が均等になるので、成形材料Rの充填圧力や、成形材料Rが固化する際の収縮力によって成形ピン10が倒れたり変形したりすることがない。その結果、多孔体の細孔が互いに平行にそろって形成することが可能である。
【0088】
そして、移動金型3により成形材料Rに圧力を加えて、キャビティC内の成形材料Rの圧力をなるべく均等にした状態で成形材料Rを冷やして固化させ、成形材料流動層M1と多孔体M2からなる成形品M(図11(a)参照)を成形する。この際の冷却は、金属装置1内に冷却用媒体を流通させることで行うことができる。
【0089】
成形材料Rが固化したならば、図10に示すように、固定金型2の上部2aを下部2bから分離させた後、油圧シリンダ6,6の駆動力により移動金型3を固定金型2の下部2aに接近する方向に前進移動させて、成形品MをメインキャビティC1から突き出して離型させる。
【0090】
この金型装置1で製造された成形品Mは、図11(a)に示すように、サブキャビティC2で成形された成形材料流動層M2と、メインキャビティC1で成形された多孔体M1とが一体に成形されている。そして、図11(b)に示すように、成形品Mから成形材料流動層M1を除去することで、複数の細孔Hが互いに平行に貫通した多孔体M2を得ることができる。
【0091】
以上本発明の実施形態について説明したが、本発明は前記実施形態に限定されず、適宜変更して実施することが可能である。
【0092】
例えば、図12(a),(b)に示すように、成形ピン群10の各成形ピンの先端部10aを、その先端に向かうにつれて縮径するテーパ状に形成することもできる。このように構成すると、図13に示すように、成形ピン10の先端部10aに当たった成形材料Rの流れは、先端部10aにより成形ピン10の周囲に均等に分流させられ、その成形ピン10の周囲に充填される。したがって、成形ピン10の周囲に充填された成形材料Rの圧力差によって成形ピン10が倒れたり変形したりすることがない。
【0093】
なお、成形ピン10の先端部10aの形状は、テーパ状に限らず、成形ピン10の先端に当たった成形材料Rの流れを成形ピンの周囲に均等に分流させることができる形状であれば、例えば、先端に向かうにつれて細くなる流線状や球面状等の他の形状に形成しても構わない。
【0094】
また、図14に示すように、ゲート13を、成形ピン群10の先端部と対向しないように、固定金型2のキャビティ面のうち、成形ピン群10の周囲(図中右側)に臨む箇所に設けることもできる。このように構成すると、図15に示すように、キャビティC内に充填された成形材料RがキャビティC内の他の部分に比べて温度の高いゲート13の下方に流動又は収縮したとしても、ゲート13近傍部に成形ピン群10が無いため、成形材料Rの流動又は収縮による成形ピンの倒れ又は変形を小さくすることができる。
【0095】
このように、請求項1の発明に係る多孔体の製造方法及び請求項2の発明に係る多孔体の製造装置によれば、細孔が高密度に配列され、かつ、直径に対し、深さが深い細孔を有する多孔体を製造することが可能である。この多孔体は、例えば、厚さが5mm程度であり、直径0.5mm程度の細孔Hが約1000本、千鳥格子状に高密度に配列されて厚さ方向に貫通しており、各細孔Hの間隔は、0.2mm程度の極めて狭い間隔となっている。この多孔体Mは、各細孔Hの真直度及び平行度に優れており、例えば多孔体Mの一方の面から各細孔Hに平行な光を前記一方の面に対して垂直に照射して他方の面で受光した場合、入射光量Iに対する出射光量Oの比R(=O/I)は、少なくとも0.8以上となり、その結果、その多孔体に必要とされる品質目標(性能)を達成することができる。
【0096】
次に、図16〜図25を参照して、請求項4の発明に係る多孔体の製造方法及び請求項5に係る多孔体の製造装置の実施の形態について説明する。参照する図面において、図16は、請求項4の発明に係る多孔体の製造方法及び請求項5の発明に係る多孔体の製造装置に使用する金型装置の断面図である。図17は、図16における固定金型及び移動金型周辺の拡大図である。また、図18は、図16及び図17におけるキャビティ周辺の拡大図である。なお、図18では、図16及び図17で図示されているガイドピンの図示を省略し、成形材料をキャビティ内で固化させた状態を示している。
【0097】
図16に示すように、金型装置21は、固定金型22と移動金型23を備えて構成されており、移動金型23には、固定金型22との間に多孔体M(図1参照)に対応するキャビティC(図17及び図18参照)を形成するコア24をさらに備えている。
【0098】
固定金型22は、固定側取付板25に取り付けられており、図18に拡大して示すように、固定金型22にはキャビティC内に成形材料である溶融樹脂を射出するためのランナ32とゲート33が形成されている。また、固定金型22は、上部22aと下部22bを分離できるように構成されている。
【0099】
図16に示すように、移動金型23は、受板27を介して移動側取付板28に取り付けられた油圧シリンダ26,26に支持されており、油圧シリンダ26から提供される駆動力により、キャビティC内における成形材料の圧力分布が均等になるようにキャビティCに充填された溶融樹脂に対して圧力を加えることができる。また、この移動金型23は、油圧シリンダ26,26の油圧を制御することで、図18に示すキャビティC内に充填された溶融樹脂の充填圧力に応じて固定金型22から離間する方向に後退移動することも可能である。なお、油圧シリンダ26は、特許請求の範囲でいうところの「ブレーキ機構」に相当する。また、ブレーキ機構は、油圧シリンダ26によりキャビティC内の成形材料Rに抗力を発生するものにかぎらず、摩擦を利用したブレーキや、スプリングにより抗力を発生するものでも構わない。
【0100】
移動側取付板28には、図17に拡大して示すように、移動金型23に対し摺動可能なピンホルダ29が取り付けられている。そして、ピンホルダ29の先端部29aには、図18にさらに拡大して示すように、多孔体Mの複数の細孔H(図1参照)を形成するための複数の互いに平行な成形ピン(成形ピン群30)が固定されている。この成形ピン群30の各成形ピンは、移動金型23の一部であるコア24を摺動自在に貫通し、その先端部30aがキャビティC内に臨んで設けられている。また、ピンホルダ29の先端部29aには、移動金型23が固定金型22に対して接近又は離間する方向に移動する際、及び成形ピン群30がコア24に対してスライド移動してキャビティC内に進出する際に、コア24及び成形ピン群30の移動をガイドするガイドピン31が突設されている。このガイドピン31は、コア24を摺動自在に貫通している。
【0101】
ピンホルダ29は、成形ピン駆動装置である油圧シリンダ34を介して移動側取付板28に支持されている。すなわち、油圧シリンダ34の駆動により、ピンホルダ29が固定金型22に対し接近、離間することで、ピンホルダ29の先端部29aに固定された成形ピン群30をキャビティC内に進出、退避させることが可能となっている。
【0102】
この金型装置21は、図示しない射出成形機(射出装置)に取り付けて使用され、射出の動作及び油圧シリンダ26,26,34の動作が、図示しない制御装置により制御されることで本発明の多孔体の製造装置が構成される。
【0103】
次に、以上のように構成された金型装置21(多孔体の製造装置)の動作について、図19〜図22を参照して説明する。
【0104】
まず、図19に示すように、油圧シリンダ26の駆動によりコア24を固定金型22へ接近させ、成形後の多孔体に使用される成形材料の量と同じ容量の空間(キャビティC)が固定金型22と移動金型3との間で形成されるようにし、かつ、油圧シリンダ34の駆動により成形ピン群30をキャビティCから退避させて、各成形ピンの先端30b(図18参照)がコア24のキャビティ面と面一になるようにする。
【0105】
次に、図20に示すように、射出装置によりゲート33から成形材料Rを射出して、キャビティC内に成形材料Rを充填させる。
【0106】
キャビティC内に成形材料Rが充填された後、図21に示すように、成形材料Rに移動金型23で圧力を加えながら油圧シリンダ34により成形ピン群30の先端部30a(図18参照)を可塑状態の成形材料R内に押し込む。このとき、ピンホルダ29の移動は、ピンホルダ29の先端部29aに設けられたガイドピン31(図17参照)がコア24を摺動自在に貫通することによりガイドされるので、成形ピン群30をコア24に対して確実に摺動させることができる。そして、成形材料Rは成形ピン群30の先端部30aから成形ピン群30の軸方向に沿って各成形ピンの間に入り込むので、成形ピンの先端部30aの周囲では成形材料Rの圧力が均等になり、各成形ピンが倒れたり変形したりすることが無い。
【0107】
また、この際、成形ピン群30が成形材料R内に入り込んだ体積の分だけ、キャビティCの容積が大きくなるので、成形材料Rの圧力が上昇してコア24及び移動金型23が固定金型22から離間する方向へ移動する。このコア24及び移動金型23の移動に対して、油圧シリンダ26が抗力を発生することで、コア24のキャビティ面を介して成形材料Rに圧力が加えられる。この圧力により、成形材料Rが各成形ピン間の狭い隙間にも入り込むため、成形材料Rが十分に充填される。さらに、この圧力で逐次成形ピン間に成形材料Rが充填されることから、成形ピン間の空間と、成形ピン群30の外部との圧力が常に均等に保たれた状態で成形ピン群30が成形材料Rに対して押し込まれることから、各成形ピンが倒れたり変形したりすることが無い。その結果、多孔体の細孔が互いに平行にそろって形成することが可能である。
【0108】
成形ピンの先端30bが固定金型22のキャビティ面まで到達したならば、移動金型23(コア24)により成形材料Rに圧力を加えたまま加圧した状態を保持し、キャビティC内の成形材料Rの圧力をなるべく均等にした状態で成形材料Rを冷やして固化させる。この際の冷却は、金型装置21内に冷却用媒体を通流させることで行うことができる。
【0109】
成形材料Rが固化したならば、図22に示すように、固定金型22の上部22aを下部22bから分離させた後、油圧シリンダ26,26の駆動力により移動金型23を固定金型22の下部22aに接近する方向に前進移動させて、成形品MをキャビティCから突き出して離型させる。
【0110】
そして、この金型装置21で製造された成形品に対し、ゲートの残り部分を除去し、さらに固定金型22により成形された面を機械加工等して各細孔Hを開口させることで、複数の細孔Hが互いに平行に形成された多孔体M(図1参照)を得ることができる。
【0111】
以上本発明の実施形態について説明したが、本発明は前記実施形態に限定されず、適宜変更して実施することが可能である。
【0112】
例えば、成形材料Rを射出するゲートは、例示した部位に限らず、移動金型23や、固定金型22の下部22bに設けても良い。また、前記実施形態では成形ピン群30を移動金型23と摺動自在に設けたが、固定金型22に対し摺動自在に設けて、固定金型22のキャビティ面から成形ピン群30を押し込んで、成形材料Rに細孔を形成させることもできる。また、前記実施形態では、成形ピン群30の先端30bを固定金型22のキャビティ面にまで当接させる場合を例示したが、成形ピン群30の先端30bを、キャビティ面まで当接させず、成形材料Rの内部に位置したところで止めて、底を有する多数の細孔を成形体に形成することも可能である。さらに、成形ピンの断面形状、配列を変更することにより、多孔体の細孔は断面が円形に限らず、四角形、六角形等の多角形であってもよいし、その配列も任意のものを製造することができる。
【0113】
また、図23(a),(b)に示すように、成形ピン群の各成形ピン30の先端部30aを、その先端に向かうにつれて縮径するテーパ状に形成することもできる。このように構成すると、図24に示すように、成形ピン30の先端部30aに当たった成形材料Rの流れは、先端部30aにより成形ピン群30の周囲に均等に分流させられ、その成形ピン群30の周囲に充填される。したがって、成形ピン群30の周囲に充填された成形材料Rの圧力差によって各成形ピンが倒れたり変形したりすることがない。
【0114】
なお、成形ピン30の先端部30aの形状は、テーパ状に限らず、成形ピン30の先端に当たった成形材料Rの流れを成形ピンの周囲に均等に分流させることができる形状であれば、例えば、先端に向かうにつれて細くなる流線状や球面状等の他の形状に形成しても構わない。
【0115】
また、図25に示すように、ゲート33を、成形ピン群30の先端部30aと対向しないように、固定金型22のキャビティ面のうち、成形ピン群30の周囲(図中右側)に臨む箇所に設けることもできる。このように構成すると、キャビティC内に充填された成形材料RがキャビティC内の他の部分に比べて温度の高いゲート33の付近へ向けて流動又は収縮したとしても、ゲート33近傍部に成形ピン群30が無いため、成形材料Rの流動又は収縮による成形ピンの倒れ又は変形を防止することができる。
【0116】
このように、請求項4の発明に係る多孔体の製造方法及び請求項5の発明に係る多孔体の製造装置によれば、細孔が高密度に配列され、かつ、直径に対し、深さが深い細孔を有する多孔体を製造することが可能である。この多孔体は、例えば、厚さが5mm程度であり、直径0.5mm程度の細孔Hが約1000本、千鳥格子状に高密度に配列されて厚さ方向に貫通しており、各細孔Hの間隔は、0.2mm程度の極めて狭い間隔となっている。この多孔体Mは、各細孔Hの真直度及び平行度に優れており、例えば多孔体Mの一方の面から各細孔Hに平行な光を前記一方の面に対して垂直に照射して他方の面で受光した場合、入射光量Iに対する出射光量Oの比R(=O/I)は、少なくとも0.8以上となり、その結果、その多孔体に必要とされる品質目標(性能)を達成することができる。
【0117】
次に、図26〜図31参照して、請求項6の発明に係る多孔体の製造方法の実施の形態について説明する。参照する図面において、参照する図面において、図26は、請求項6の発明に係る多孔体の製造方法に使用する金型装置の断面図である。また、図27は、図26に示した金型装置のコア付近の拡大断面図である。
【0118】
請求項6の発明に係る多孔体の製造方法は、図26及び図27示すような金型装置41を使用し、図28〜図30に示す工程を経ることにより、図1に示すような多孔体Mを射出成形により製造する方法である。そこで、まず、図26及び図27を参照して金型装置41の構造を説明する。
【0119】
図26に示すように、金型装置41は、固定金型42及び移動金型43を備えており、この移動金型43には、図27に示すように、固定金型42との間に多孔体M(図1参照)の成形空間であるキャビティCを形成するコア44が組み付けられている。そして、このコア44には、多孔体Mに複数の細孔H(図1参照)を一体形成するための成形ピン群50がその先端部をキャビティC内に進出できるように摺動自在に貫通している。
【0120】
図26に示すように、固定金型42は、上板部42Aと、この上板部42Aの下面に重ねて設置された下板部42Bとで構成されている。上板部42Aには、溶融状態の成形材料が流入するランナ52と、このランナ52からキャビティC(図27参照)内に向けて溶融状態の成形材料を射出するゲート53とが形成されている。これに対応して、固定側取付板45には、図示しない射出装置からランナ52に溶融状態の成形材料を供給するスプルーブッシュ54が装着されている。
【0121】
一方、下板部42Bは、多孔体M(図1参照)の成形後の型開きの際に上板部42Aから分離できるように構成されている。この下板部42Bには、図27に示すように、段付きキャップ状に形成されたコア44の先端の小径部44Aを摺動自在に嵌合させるキャビティ穴C1が形成されており、このキャビティ穴C1の壁面と、上板部42Aのゲート53が開口するキャビティ面C2と、コア44の小径部44Aの上端面のキャビティ面C3とによってキャビティCが形成される。
【0122】
移動金型43は、コア44の大径部44Bを嵌合する上板部43Aと、この上板部43Aの下面に接合されることでコア44の大径部44Bの下面を支持する下板部43Bとで構成されており、両者の間に大径部44Bを挟持してコア44を組みつけている。この移動金型43は、図26に示すように、複数の油圧シリンダ46及びその受板47を介して移動側取付板48上に支持されている。
【0123】
油圧シリンダ46は、例えば複動型の油圧シリンダ46であり、図示しない油圧回路の電磁切換弁の切換え操作に応じて伸縮し、その伸長動作により移動金型43を固定金型42側へ接近する方向に前進移動させ、その収縮動作により移動金型43を固定金型42から離間する方向に後退移動させる。この油圧シリンダ46は、その伸長時の作動圧が油圧回路に設けられたリリーフ弁によりその設定圧で作動するように制御されており、所定の圧力を保持するようにストロークが変化する。
【0124】
図27に示すように、移動金型43のコア44が組み付けられた部分には、成形ピン群50を保持する円柱状の外観のピンホルダ49が摺動自在に嵌合されている。このピンホルダ49の上端部はコア44の大径部44Bの内側に臨んでおり、その上端面にはコア44の小径部44Aを貫通して固定金型42のキャビティ面C2に当接可能な複数のガイドピン51が突設されている。また、ピンホルダ49の下端部は、図26に示す油圧シリンダ55を介して移動側取付板48上に支持されている。
【0125】
図27に示す成形ピン群50は、例えば直径0.5mm程度の成形ピン50Aを約1000本、千鳥格子状に高密度に配列してピンホルダ49の上端面から突出させたものであり、各成形ピン50Aは、0.2mm程度の極めて狭い間隔で相互に平行に突出しており、その突出長さが揃えられている。そして、この成形ピン群50の各成形ピン50Aは、コア44の小径部44Aを貫通してその上端面のキャビティ面C3からキャビティC内に進出し、固定金型42のキャビティ面C2に当接可能に構成されている。
【0126】
図26に示す油圧シリンダ55は、例えば複動型の油圧シリンダ55であり、図示しない油圧回路の電磁切換弁の切換え操作に応じて伸縮し、その伸長動作によりピンホルダ49を介して成形ピン群50の各成形ピン50AをキャビティC内に進出させ、その収縮動作によりピンホルダ49を介して各成形ピン50AをキャビティC内から退避させる。
【0127】
次に、以上のように構成された金型装置41を使用して多孔体M(図1参照)を射出成形により製造する方法について説明する。
【0128】
まず、準備工程として、図28に示すように、油圧シリンダ46の伸長動作により移動金型43を固定金型42側へ前進移動させ、固定金型42のキャビティ面C2とコア44のキャビティ面C3との間にキャビティCを形成する。この場合のキャビティCは、図1に示す多孔体Mを成形するのに必要な成形材料の分量に対応した容積とする。また、油圧シリンダ55を収縮動作させることにより、ピンホルダ49を介して成形ピン群50の各成形ピン50Aの先端部をキャビティC内から退避させる。この場合、各成形ピン50Aの先端は、通常、コア44のキャビティ面C3と略面一となる位置まで退避させるのであるが、キャビティC内に充填される成形材料の流動状況に実質的な影響を及ぼさず、また、成形材料の流動圧によって倒れや曲がりなどが発生しない限り、キャビティC内に若干突出していても構わない。
【0129】
次に、成形材料の充填工程として、図29に示すように、成形ピン群50の各成形ピン50Aの先端部をキャビティC内から退避させた状態でキャビティC内に成形材料Rを充填する。すなわち、図示しない射出装置からスプルーブッシュ54を介してランナ52に溶融状態の成形材料Rを供給し、この成形材料Rをゲート53からキャビティC内に射出して充填する。充填する成形材料Rとしては、例えばポリスチレン樹脂が挙げられる。
【0130】
続いて、成形ピン群の押込み工程として、図30に示すように、キャビティC内に充填された可塑状態の成形材料Rに移動金型43で圧力を加えながら成形ピン群50の各成形ピン50Aの先端部をキャビティC内に進出させて成形材料R中に押し込む。すなわち、油圧シリンダ46を伸長動作させて移動金型43を固定金型42側へ前進移動させ、コア44の上端面のキャビティ面C3でキャビティC内の可塑状態の成形材料Rに圧力を加える。そして、油圧シリンダ55を伸長動作させることにより、ピンホルダ49を介して成形ピン群50の各成形ピン50Aの先端部をキャビティC内に進出させ、これを可塑状態の成形材料R中に押し込む。このとき、ピンホルダ49に突設された複数のガイドピン51がコア44の小径部44Aを貫通する(図27参照)ことでピンホルダ49の移動を案内するため、各成形ピン50Aにはコジレなどの無理な力が作用せず、各成形ピン50Aは相互に平行な状態を保持して成形材料R中に押し込まれる。
【0131】
その際、成形ピン群50の押し込み量に応じキャビティC内の可塑状態の成形材料Rの圧力を介して移動金型43を固定金型42から離間する方向に後退移動させる。すなわち、成形ピン群50がキャビティC内の成形材料R中に押し込まれると、その押し込まれた体積に相当する分だけ成形材料Rの見掛け上の体積が増加するので、その体積の増加分だけキャビティCの容積を拡張して成形材料Rの圧力上昇を回避するように、油圧シリンダ46の押圧力に抗してコア44をキャビティC内の成形材料Rの圧力で後退移動させる。ここで、油圧シリンダ46は、その伸長時の作動圧が図示しない油圧回路のリリーフ弁によってその設定圧になるように制御されている。このため、油圧シリンダ46は、キャビティC内の成形材料Rにコア44を介して所定の圧力を加えた状態を保ちながらコア44の後退移動を吸収するように若干収縮する。
【0132】
このように、キャビティC内に充填された可塑状態の成形材料Rに圧力を加えながら、しかも、その圧力の上昇を回避して所定の圧力を保持しながら成形ピン群50の各成形ピン50Aの先端部を可塑状態の成形材料R中に押し込むため、各成形ピン50Aの破損が防止されると共に、可塑状態の成形材料Rは、各成形ピン50Aの軸方向に沿って流動し、各成形ピン50Aに倒れや曲がりなどを生じさせることがない。このため、成形ピン群50の各成形ピン50Aは、その先端が固定金型42のキャビティ面C2に当接するまで、倒れや曲がりを生じることなく相互に平行な状態を保持して確実に成形材料R中に押し込まれる。その結果、可塑状態の成形材料Rが各成形ピン50Aの周囲に隙間なく確実に充填される。
【0133】
そこで、油圧シリンダ46により移動金型43側のコア44を介してキャビティC内の成形材料Rに所定の圧力を加えたまま、その加圧状態を保持して成形材料Rを固化させる。例えば、キャビティCの周囲の固定金型42内に冷却水などの冷却媒体を流通させて成形材料Rを固化させる。このように、成形材料Rを加圧状態に保持したまま固化させるので、成形される多孔体M(図1参照)のヒケが防止される。
【0134】
キャビティC内の成形材料Rが固化した後、多孔体の離型工程として、図31に示すように、キャビティC内に成形された多孔体MをキャビティC内から離型する。すなわち、固定金型42の上板部42Aと下板部42Bとを分離させた後、油圧シリンダ46により移動金型43と共にコア44を前進移動させ、コア44の先端面のキャビティ面C3で多孔体MをキャビティCから突き出して離型させる。そして、キャビティC内から離型された多孔体Mのゲート53に連なる部分をカットする。
【0135】
このような各工程を経ることにより、図1に示すように複数の細孔Hが相互に平行に貫通した厚板状の多孔体Mが後加工を要することなく成形される。この多孔体Mは、例えば、厚さが5mm程度であり、直径0.5mm程度の細孔Hが約1000本、千鳥格子状に高密度に配列されて厚さ方向に貫通しており、各細孔Hの間隔は、0.2mm程度の極めて狭い間隔となっている。この多孔体Mは、各細孔Hの真直度及び平行度に優れており、例えば多孔体Mの一方の面から各細孔Hに平行な光を前記一方の面に対して垂直に照射して他方の面で受光した場合、入射光量Iに対する出射光量Oの比R(=O/I)は、少なくとも0.8以上となり、その結果、その多孔体に必要とされる品質目標(性能)を達成することができる。
【0136】
以上本発明の実施形態について説明したが、本発明は前記実施形態に限定されず、適宜変更して実施することが可能である。
【0137】
例えば、前記金型装置41においては、固定金型42の上板部42Aのキャビティ面C2にゲート53を開口させているが、ゲートは、下板部42Bのキャビティ穴C1に開口させてもよい。
【0138】
また、前記金型装置41においては、コア44を摺動自在に貫通するように成形ピン群50を配置しているが、成形ピン群50は、固定金型42を摺動自在に貫通してコア44のキャビティ面C3に当接するように配置してもよい。さらに、移動金型43と共にコア44を進退移動させる油圧シリンダ46として伸長方向及び収縮方向に油圧で駆動される複動式を採用しているが、この油圧シリンダ46は、伸長方向に油圧で駆動され、収縮方向にはバネ力で復帰する単動式を採用してもよい。
【0139】
このように、請求項6の発明に係る多孔体の製造方法によれば、直径が小さく、その直径に較べて長さが10倍以上もある多数の細孔が相互に平行に高密度に配列されて貫通した多孔体を後加工することなく製造することができ、各細孔の真直度及び平行度に優れた高精度の多孔体を製造することができる。
【0140】
次に、図26〜図31を参照して、第7の発明(本発明、以下同じ)に係る多孔体の製造方法の実施の形態について説明する。
【0141】
請求項7の発明に係る多孔体の製造方法は、図26及び図27示すような金型装置41を使用し、図28〜図30に示す工程を経ることにより、図1に示すような多孔体Mを射出成形により製造する方法である。
【0142】
以下、金型装置41を使用して多孔体M(図1参照)を射出成形により製造する方法について説明する。
【0143】
まず、準備工程として、図28に示すように、油圧シリンダ46の伸長動作により移動金型43を固定金型42側へ前進移動させ、固定金型42のキャビティ面C2とコア44のキャビティ面C3との間にキャビティCを形成する。この場合のキャビティCは、図1に示す多孔体Mを成形するのに必要な成形材料の分量に対応した容積とする。また、油圧シリンダ55を収縮動作させることにより、ピンホルダ49を介して成形ピン群50の各成形ピン50Aの先端部をキャビティC内から退避させる。この場合、各成形ピン50Aの先端は、通常、コア44のキャビティ面C3と略面一となる位置まで退避させるのであるが、キャビティC内に充填される成形材料の流動状況に実質的な影響を及ぼさず、また、成形材料の流動圧によって倒れや曲がりなどが発生しない限り、キャビティC内に若干突出していても構わない。
【0144】
次に、成形材料の充填工程として、図29に示すように、成形ピン群50の各成形ピン50Aの先端部をキャビティC内から退避させた状態でキャビティC内に成形材料Rを充填する。すなわち、図示しない射出装置からスプルーブッシュ54を介してランナ52に溶融状態の成形材料Rを供給し、この成形材料Rをゲート53からキャビティC内に射出して充填する。充填する成形材料Rとしては、例えばポリスチレン樹脂が挙げられる。
【0145】
ここで、溶融状態の成形材料Rが必要量だけキャビティC内に充填されたならば、その成形材料Rの圧力分布差が緩和される所定時間の経過を待つ。この待ち時間は、通常、0.05〜0.5秒程度である。この待ち時間により、溶融状態の成形材料RはキャビティC内における圧力分布差が緩和された可塑状態の成形材料Rとなる。
【0146】
続いて、成形ピン群の押込み工程として、図30に示すように、キャビティC内に充填された可塑状態の成形材料Rに移動金型43で圧力を加えながら成形ピン群50の各成形ピン50Aの先端部をキャビティC内に進出させて成形材料R中に押し込む。すなわち、油圧シリンダ46を伸長動作させて移動金型43を固定金型42側へ前進移動させ、コア44の上端面のキャビティ面C3でキャビティC内の可塑状態の成形材料Rに圧力を加える。そして、油圧シリンダ55を伸長動作させることにより、ピンホルダ49を介して成形ピン群50の各成形ピン50Aの先端部をキャビティC内に進出させ、これを可塑状態の成形材料R中に押し込む。このとき、ピンホルダ49に突設された複数のガイドピン51がコア44の小径部44Aを貫通する(図27参照)ことでピンホルダ49の移動を案内するため、各成形ピン50Aにはコジレなどの無理な力が作用せず、各成形ピン50Aは相互に平行な状態を保持して成形材料R中に押し込まれる。
【0147】
その際、成形ピン群50の押し込み量に応じキャビティC内の可塑状態の成形材料Rの圧力を介して移動金型43を固定金型42から離間する方向に後退移動させる。すなわち、成形ピン群50がキャビティC内の成形材料R中に押し込まれると、その押し込まれた体積に相当する分だけ成形材料Rの見掛け上の体積が増加するので、その体積の増加分だけキャビティCの容積を拡張して成形材料Rの圧力上昇を回避するように、油圧シリンダ46の押圧力に抗してコア44をキャビティC内の成形材料Rの圧力で後退移動させる。ここで、油圧シリンダ46は、その伸長時の作動圧が図示しない油圧回路のリリーフ弁によってその設定圧になるように制御されている。このため、油圧シリンダ46は、キャビティC内の成形材料Rにコア44を介して所定の圧力を加えた状態を保ちながらコア44の後退移動を吸収するように若干収縮する。
【0148】
このように、キャビティC内に充填された溶融状態の成形材料Rの圧力分布差が緩和される所定時間の経過後、キャビティC内に充填された可塑状態の成形材料Rに圧力を加えながら、しかも、その圧力の上昇を回避して所定の圧力を保持しながら成形ピン群50の各成形ピン50Aの先端部を可塑状態の成形材料R中に押し込むため、各成形ピン50Aの破損が防止されると共に、可塑状態の成形材料Rは、各成形ピン50Aの軸方向に沿って流動し、各成形ピン50Aに倒れや曲がりなどを生じさせることがない。このため、成形ピン群50の各成形ピン50Aは、その先端が固定金型42のキャビティ面C2に当接するまで、倒れや曲がりを生じることなく相互に平行な状態を保持して確実に成形材料R中に押し込まれる。その結果、可塑状態の成形材料Rが各成形ピン50Aの周囲に隙間なく確実に充填される。
そこで、油圧シリンダ46により移動金型43側のコア44を介してキャビティC内の成形材料Rに所定の圧力を加えたまま、その加圧状態を保持して成形材料Rを固化させる。例えば、キャビティCの周囲の固定金型42内に冷却水などの冷却媒体を流通させて成形材料Rを固化させる。このように、成形材料Rを加圧状態に保持したまま固化させるので、成形される多孔体M(図1参照)のヒケが防止される。
【0149】
キャビティC内の成形材料Rが固化した後、多孔体の離型工程として、図31に示すように、キャビティC内に成形された多孔体MをキャビティC内から離型する。すなわち、固定金型42の上板部42Aと下板部42Bとを分離させた後、油圧シリンダ46により移動金型43と共にコア44を前進移動させ、コア44の先端面のキャビティ面C3で多孔体MをキャビティCから突き出して離型させる。そして、キャビティC内から離型された多孔体Mのゲート53に連なる部分をカットする。
【0150】
このような各工程を経ることにより、図1に示すように複数の細孔Hが相互に平行に貫通した厚板状の多孔体Mが得られる。この多孔体Mは、例えば、厚さが5mm程度であり、直径0.5mm程度の細孔Hが約1000本、千鳥格子状に高密度に配列されて厚さ方向に貫通しており、各細孔Hの間隔は、0.2mm程度の極めて狭い間隔となっている。この多孔体Mは、各細孔Hの真直度及び平行度に優れており、例えば多孔体Mの一方の面から各細孔Hに平行な光を前記一方の面に対して垂直に照射して他方の面で受光した場合、入射光量Iに対する出射光量Oの比R(=O/I)は、少なくとも0.8以上となり、その結果、その多孔体に必要とされる品質目標(性能)を達成することができる。
【0151】
以上本発明の実施形態について説明したが、本発明は前記実施形態に限定されず、適宜変更して実施することが可能である。
【0152】
例えば、前記金型装置41においては、固定金型42の上板部42Aのキャビティ面C2にゲート53を開口させているが、ゲートは、下板部42Bのキャビティ穴C1に開口させてもよい。
【0153】
また、前記金型装置41においては、コア44を摺動自在に貫通するように成形ピン群50を配置しているが、成形ピン群は、固定金型42を摺動自在に貫通してコア44のキャビティ面C3に当接するように配置してもよい。さらに、移動金型43と共にコア44を進退移動させる油圧シリンダ46として伸長方向及び収縮方向に油圧で駆動される複動式を採用しているが、この油圧シリンダ46は、伸長方向に油圧で駆動され、収縮方向にはバネ力で復帰する単動式を採用してもよい。
【0154】
さらに、前記実施形態では、コア44を摺動自在に貫通する成形ピン群50の先端部を固定金型42のキャビティ面C2に当接するまで溶融状態の成形材料R中に押し込んでいるが、必ずしもそうする必要はない。この場合、前記キャビティ面C2により成形された多孔体Mの片面には各細孔Hが開口していないので、その片面に平面研削などの機械加工を施して各細孔Hを開口させる。
【0155】
このように、請求項7の発明に係る多孔体の製造方法によれば、直径が小さく、その直径に較べて長さが10倍以上もある多数の細孔が相互に平行に高密度に配列された多孔体を製造することができ、各細孔の真直度及び平行度に優れた高精度の多孔体を製造することができる。
【0156】
次に、図32〜図36を参照して、請求項8の発明に係る多孔体の製造装置の実施の形態について説明する。参照する図面において、図32は、請求項8の発明に係る多孔体の製造装置を構成する金型装置の断面図である。また、図33は、図32に示した金型装置のコア付近の拡大断面図である。
【0157】
請求項8の発明に係る多孔体の製造装置は、図示しない射出ノズルを有する成形材料の射出装置と、図32及び図33に示すような金型装置61とを備えて構成される。そこで、まず、図32及び図33を参照して金型装置61の構造を説明する。
【0158】
図32に示すように、金型装置61は、固定金型62及び移動金型63を備えており、この移動金型63には、図33に示すように、固定金型62との間に多孔体M(図1参照)の成形空間であるキャビティCを形成するコア64が付設されている。そして、このコア64には、多孔体Mに複数の細孔H(図1参照)を一体形成するための成形ピン群70がその先端部をキャビティC内に進出できるように摺動自在に貫通している。
【0159】
図32に示すように、固定金型62は、固定側取付板65に取り付けられた上板部62Aと、この上板部62Aの下面に重ねて設置された下板部62Bとで構成されている。上板部62Aには、図示しない射出装置の射出ノズルから溶融状態の成形材料が流入するランナ72と、このランナ72からキャビティC(図33参照)内に向けて溶融状態の成形材料を射出するゲート73とが形成されている。これに対応して、固定側取付板65には、図示しない射出装置の射出ノズルが当接して接続されるスプルーブッシュ74が装着されている。
【0160】
一方、下板部62Bは、多孔体M(図1参照)の成形後の型開きの際に上板部62Aから分離できるように構成されている。この下板部62Bには、図33に示すように、段付きキャップ状に形成されたコア64の先端の小径部64Aを摺動自在に嵌合させるキャビティ穴C1が形成されており、このキャビティ穴C1の壁面と、上板部62Aのゲート73が開口するキャビティ面C2と、コア64の小径部64Aの上端面のキャビティ面C3とによってキャビティCが形成される。
【0161】
移動金型63は、コア64の大径部64Bを嵌合する上板部63Aと、この上板部63Aの下面に接合されることでコア64の大径部64Bの下面を支持する下板部63Bとで構成されており、両者の間に大径部64Bを挟持してコア64を組みつけている。この移動金型63は、図32に示すように、複数の油圧シリンダ66及びその受板67を介して移動側取付板68上に支持されている。
【0162】
油圧シリンダ66は、例えば複動型の油圧シリンダであり、図示しない油圧回路の電磁切換弁の切換え操作に応じて伸縮し、その伸長動作により移動金型63を固定金型62側へ接近する方向に前進移動させ、その収縮動作により移動金型63を固定金型62から離間する方向に後退移動させる。この油圧シリンダ66は、その伸長時の作動圧が油圧回路に設けられたリリーフ弁によりその設定圧で作動するように制御されており、所定の圧力を保持するようにストロークが変化する。
【0163】
図33に示すように、移動金型63のコア64が組み付けられた部分には、成形ピン群70を保持する円柱状の外観のピンホルダ69が摺動自在に嵌合されている。このピンホルダ69の上端部はコア64の大径部64Bの内側に臨んでおり、その上端面にはコア64の小径部64Aを貫通して固定金型62のキャビティ面C2に当接可能な複数のガイドピン71が突設されている。また、ピンホルダ69の下端部は、図32に示す油圧シリンダ75を介して移動側取付板68上に支持されている。
【0164】
図33に示す成形ピン群70は、例えば直径0.5mm程度の成形ピン70Aを約1000本、千鳥格子状に高密度に配列してピンホルダ69の上端面から突出させたものであり、各成形ピン70Aは、0.2mm程度の極めて狭い間隔で相互に平行に突出しており、その突出長さが揃えられている。そして、この成形ピン群70の各成形ピン70Aは、コア64の小径部64Aを貫通してその上端面のキャビティ面C3からキャビティC内に進出し、固定金型62のキャビティ面C2に当接可能に構成されている。
【0165】
図32に示す油圧シリンダ75は、例えば複動型の油圧シリンダであり、図示しない油圧回路の電磁切換弁の切換え操作に応じて伸縮し、その伸長動作によりピンホルダ69を介して成形ピン群70の各成形ピン70AをキャビティC内に進出させ、その収縮動作によりピンホルダ69を介して各成形ピン70AをキャビティC内から退避させる。
【0166】
ここで、図33に示すように、キャビティC内に成形される多孔体M(図1参照)をキャビティC内から容易に、かつ、確実に取り出せるようにするため、コア64とピンホルダ69との間にはシリンダ機構が構成されている。すなわち、ピンホルダ69の直径は、コア64の大径部64Bの内周に摺動自在に嵌合する直径に設定され、コア64の大径部64Bの内周下部には、ピンホルダ69の外周との間をシールするOリング76が装着されている。そして、コア64の小径部64Aの内周に開口する流体通路77がコア64内及び移動金型63の下板部63B内に形成され、この流体通路77を介してコア64内の圧力室78に流体圧を作用させる図示しない流体供給装置が設けられることで、コア64とピンホルダ69との間にシリンダ機構が構成されている。
【0167】
圧力室78に流体圧を作用させる流体としては、シリコンオイル等の高粘度油が好ましいが、これより粘度の低いオイルや他の液体も使用できる。また、空気、窒素(N2)、二酸化炭素(CO2)等の気体も使用できる。
【0168】
また、キャビティC内に成形される多孔体(図1参照)に対するかじり付きを防止するため、成形ピン群70の各成形ピン70Aの少なくともキャビティC内に進出する先端部の周面には、微細な凹凸面又は軸方向に沿うミガキ目が表面加工されている。例えば、アルミナ質研削材WA#220及びガラスビーズFGB#300を段階的に使用したサンドブラスト加工によって、各成形ピン70Aの先端部の周面には、高低差が3〜5μm、ピッチ間隔5μm以内の微小な凹凸面が表面加工されている。
【0169】
以上のように構成された金型装置61は、図示しない射出ノズルを有する成形材料の射出装置と共に、相互に平行な複数の細孔を有する多孔体を製造するために使用される。そこで、この金型装置61を使用した多孔体の製造方法の一例を以下に説明する。
【0170】
まず、準備工程として、図34に示すように、油圧シリンダ66の伸長動作により移動金型63を固定金型62側へ前進移動させ、固定金型62のキャビティ面C2とコア64のキャビティ面C3との間にキャビティCを形成する。この場合のキャビティCは、図1に示す多孔体Mを成形するのに必要な成形材料の分量に対応した容積とする。また、油圧シリンダ75を収縮動作させることにより、ピンホルダ69を介して成形ピン群70の各成形ピン70Aの先端部をキャビティC内から退避させる。この場合、各成形ピン70Aの先端は、通常、コア64のキャビティ面C3と略面一となる位置まで退避させるのであるが、キャビティC内に充填される成形材料の流動状況に実質的な影響を及ぼさず、また、成形材料の流動圧によって倒れや曲がりなどが発生しない限り、キャビティC内に若干突出していても構わない。
【0171】
次に、成形材料の充填工程として、図35に示すように、成形ピン群70の各成形ピン70Aの先端部をキャビティC内から退避させた状態でキャビティC内に成形材料Rを充填する。すなわち、図示しない射出装置の射出ノズルからスプルーブッシュ74を介してランナ72に溶融状態の成形材料Rを供給し、この成形材料Rをゲート73からキャビティC内に射出して充填する。充填する成形材料Rの分量は、図1に示す多孔体Mを成形するのに必要な分量である。充填する成形材料Rとしては、例えばポリスチレン樹脂が挙げられる。
【0172】
続いて、成形ピン群の押込み工程として、図36に示すように、キャビティC内に充填された可塑状態の成形材料Rに移動金型63で圧力を加えながら成形ピン群70の各成形ピン70Aの先端部をキャビティC内に進出させて成形材料R中に押し込む。すなわち、油圧シリンダ66を伸長動作させて移動金型63を固定金型62側へ前進移動させ、コア64の上端面のキャビティ面C3でキャビティC内の可塑状態の成形材料Rに圧力を加える。そして、油圧シリンダ75を伸長動作させることにより、ピンホルダ69を介して成形ピン群70の各成形ピン70Aの先端部をキャビティC内に進出させ、これを可塑状態の成形材料R中に押し込む。このとき、ピンホルダ69に突設された複数のガイドピン71がコア64の小径部64Aを貫通する(図33参照)ことでピンホルダ69の移動を案内するため、各成形ピン70Aにはコジレなどの無理な力が作用せず、各成形ピン70Aは相互に平行な状態を保持して成形材料R中に押し込まれる。
【0173】
その際、成形ピン群70の押し込み量に応じキャビティC内の可塑状態の成形材料Rの圧力を介して移動金型63を固定金型62から離間する方向に後退移動させる。すなわち、成形ピン群70がキャビティC内の成形材料R中に押し込まれると、その押し込まれた体積に相当する分だけ成形材料Rの見掛け上の体積が増加するので、その体積の増加分だけキャビティCの容積を拡張して成形材料Rの圧力上昇を回避するように、油圧シリンダ66の押圧力に抗してコア64をキャビティC内の成形材料Rの圧力で後退移動させる。ここで、油圧シリンダ66は、その伸長時の作動圧が図示しない油圧回路のリリーフ弁によってその設定圧になるように制御されている。このため、油圧シリンダ66は、キャビティC内の成形材料Rにコア64を介して所定の圧力を加えた状態を保ちながらコア64の後退移動を吸収するように若干収縮する。
【0174】
このように、キャビティC内に充填された可塑状態の成形材料Rに圧力を加えながら、しかも、その圧力の上昇を回避して所定の圧力を保持しながら成形ピン群70の各成形ピン70Aの先端部を可塑状態の成形材料R中に押し込むため、各成形ピン70Aの破損が防止されると共に、可塑状態の成形材料Rは、成形ピン群70の周囲に流動することなく各成形ピン70Aの軸方向に沿って流動し、各成形ピン70Aに倒れや曲がりなどを生じさせることがない。このため、成形ピン群70の各成形ピン70Aは、その先端が固定金型62のキャビティ面C2に当接するまで、倒れや曲がりを生じることなく相互に平行な状態を保持して確実に成形材料R中に押し込まれる。その結果、可塑状態の成形材料Rが各成形ピン70Aの周囲に隙間なく確実に充填される。
【0175】
そこで、油圧シリンダ66により移動金型63側のコア64を介してキャビティC内の成形材料Rに所定の圧力を加えたまま、その加圧状態を保持して成形材料Rを固化させる。例えば、キャビティCの周囲の固定金型62内に冷却水などの冷却媒体を流通させて成形材料Rを固化させる。このように、成形材料Rを加圧状態に保持したまま固化させるので、成形される多孔体M(図1参照)のヒケが防止される。
【0176】
キャビティC内の成形材料Rが固化した後、多孔体の離型工程として、図37に示すように、キャビティC内に成形された多孔体MをキャビティC内から離型させる。すなわち、固定金型62の上板部62Aと下板部62Bとを分離させた後、油圧シリンダ66により移動金型63と共にコア64を前進移動させ、コア64の先端面のキャビティ面C3で多孔体MをキャビティCから突き出して離型させる。
【0177】
ここで、多孔体MをキャビティCから離型させる際には、ピンホルダ69を支持している油圧シリンダ75を収縮可能に切換え制御し、この状態でコア64とピンホルダ69との間に構成されたシリンダ機構の圧力室78に流体通路77を介して流体圧を作用させる。これにより、ピンホルダ69がコア64から離間する方向に移動し、成形ピン群70の各成形ピン70Aが多孔体Mの押し出し方向と反対方向に引き戻され、その分、多孔体Mの離型力が低減する。その結果、成形された多孔体Mは、欠損のない無傷の状態で容易に、かつ、確実に離型される。また、多孔体Mを押し出すコア64は、そのキャビティ面C3の変形が圧力室78内の流体圧によって防止されるため、各成形ピン70Aを損傷させることがない。
【0178】
加えて、成形された多孔体Mから引き抜かれる各成形ピン70Aの先端部の周面には、例えば微小な凹凸面が加工されているため、成形された多孔体Mの各細孔Hとの間に微小な隙間ができ、各成形ピン70Aの先端部が各細孔Hから引き抜かれる際には、両者の間にエアが侵入して両者の密着が防止される。その結果、各成形ピン70Aは多孔体Mに対するかじり付きが防止され、円滑に多孔体Mから引き抜かれる。従って、多孔体Mの離型力が低減すると共に、成形ピン70Aの損傷や多孔体Mの細孔H付近の欠損が確実に防止される。
【0179】
このようにして多孔体MがキャビティCから離型された後、多孔体Mのゲート73に連なる部分をカットすることにより、図1に示すような複数の細孔Hが相互に平行に貫通した厚板状の多孔体Mが得られる。この多孔体Mは、例えば、厚さが5mm程度であり、直径0.5mm程度の細孔Hが約1000本、千鳥格子状に高密度に配列されて厚さ方向に貫通しており、各細孔Hの間隔は、0.2mm程度の極めて狭い間隔となっている。この多孔体Mは、各細孔Hの真直度及び平行度に優れており、例えば多孔体Mの一方の面から各細孔Hに平行な光を前記一方の面に対して垂直に照射して他方の面で受光した場合、入射光量Iに対する出射光量Oの比R(=O/I)は、少なくとも0.8以上となり、その結果、その多孔体に必要とされる品質目標(性能)を達成することができる。
【0180】
以上本発明の実施形態について説明したが、本発明は前記実施形態に限定されず、適宜変更して実施することが可能である。
【0181】
例えば、金型装置61においては、固定金型62の上板部62Aのキャビティ面C2にゲート73を開口させているが、ゲートは、下板部62Bのキャビティ穴C1に開口させてもよく、あるいは、コア64のキャビティ面C3に開口させてもよい。
【0182】
また、金型装置61においては、コア64を摺動自在に貫通するように成形ピン群70を配置しているが、成形ピン群は、固定金型62を摺動自在に貫通してコア64のキャビティ面C3に当接するように配置してもよい。さらに、移動金型63と共にコア64を進退移動させる油圧シリンダ66として伸長方向及び収縮方向に油圧で駆動される複動式を採用しているが、この油圧シリンダ66は、収縮方向に油圧で駆動され、伸長方向にはバネ力で復帰する単動式を採用してもよい。
【0183】
さらに、金型装置61を使用した多孔体の製造方法においては、固定金型62とコア64との間のキャビティC内から成形ピン群70の先端部を退避させた状態でキャビティC内に溶融状態の成形材料を充填し、続いて、成形ピン群70の先端部をキャビティC内に進出させて可塑状態の成形材料R中に押し込み、この状態で成形材料を固化させることにより、キャビティC内に多孔体Mを成形しているが、必ずしもそうする必要はない。例えば、キャビティC内に成形ピン群70の先端部を進出させた状態でキャビティC内に溶融状態の成形材料を充填し、この状態で成形材料Rを固化させることにより、キャビティC内に多孔体Mを成形してもよい。
【0184】
このように、請求項8の発明に係る多孔体の製造装置によれば、直径が小さく、その直径に較べて長さが10倍以上もある多数の細孔が相互に平行に高密度に配列されて貫通した多孔体を欠損のない無傷の状態で容易かつ確実に離型することができる。
【0185】
【発明の効果】
本発明の多孔体の製造方法及び多孔体の製造装置による多孔体によれば、その多孔体が必要とされる品質目標(性能)を達成することができ、例えば、液晶画像(RGB画像)を感光性記録媒体に転写する転写装置におけるコリメータとして使用した場合に、平行光を精度良く生成することができる。
【0186】
請求項1の発明に係る多孔体の製造方法及び請求項2の発明に係る多孔体の製造装置によれば、成形金型の構造が複雑になることなく、キャビティ内における成形材料の圧力差に起因する成形ピンの倒れ又は変形、及び成形ピン間での成形材料の充填不足を防止し、その結果、多孔体の細孔を精度良く形成することができる。
【0187】
また、請求項3の発明に係る多孔体の製造装置によれば、移動金型の移動をガイドするガイド手段を備えることにより、各成形ピンの周囲に充填された成形材料の圧力差に起因する成形ピンの倒れ又は変形を防止し、その結果、多孔体の細孔を精度良く形成することができる。
【0188】
また、請求項3の発明に係る多孔体の製造装置によれば、移動金型の移動をガイドするガイド手段を備えることにより、成形ピンの倒れ又は変形を防止し、その結果、多孔体の細孔を精度良く形成することができる。
【0189】
請求項4の発明に係る多孔体の製造方法及び請求項5の発明に係る多孔体の製造装置によれば、成形金型の構造が複雑になることなく、キャビティ内における成形材料の圧力差に起因する成形ピンの倒れ又は変形、及び成形ピン間での成形材料の充填不足を防止し、その結果、多孔体の細孔を精度良く形成することができる。
【0190】
また、請求項5の発明に係る多孔体の製造装置によれば、各成形ピンの周囲に充填された成形材料の圧力差に起因する成形ピンの倒れ又は変形、及び成形ピン間での成形材料の充填不足を防止し、その結果、多孔体の細孔を精度良く形成することができる。
【0191】
また、請求項5の発明に係る多孔体の製造装置によれば、ゲートの位置に起因する成形ピンの倒れ又は変形、及び成形ピン間での成形材料の充填不足を防止し、多孔体の細孔を精度良く形成することができる。
【0192】
請求項6の発明に係る多孔体の製造方法によれば、複数の細孔が相互に平行に貫通した多孔体を後加工することなく高精度に製造することができ、特に、多数の細孔が高密度に配列される厚板状の多孔体も高精度に製造することができる。
【0193】
第7の発明(本発明)に係る多孔体の製造方法によれば、相互に平行な複数の細孔を有する多孔体を高精度に製造することができ、特に、多数の細孔が高密度に配列される厚板状の多孔体も高精度に製造することができる。
【0194】
請求項8の発明に係る多孔体の製造装置によれば、成形ピン群の各成形ピンを損傷させることなく、成形された多孔体を欠損のない無傷の状態で容易かつ確実に離型することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 (a)は、多孔体を示す斜視図であり、(b)は、(a)の多孔体の細孔に平行光を照射した状態を示す断面図である。
【図2】 (a)は、この多孔体Mがコリメータとして使用される転写装置の模式的側断面図であり、(b)は、(a)に示す転写装置の要部側断面図である。
【図3】 請求項1の発明に係る多孔体の製造方法及び請求項2の発明に係る多孔体の製造装置に使用する金型装置の断面図である。
【図4】 図3における固定金型及び移動金型の周辺の拡大図である。
【図5】 図3及び図4におけるキャビティ周辺の拡大図である。
【図6】 サブキャビティ内に成形材料を充填した状態を示す金型装置の要部拡大断面図である。
【図7】 移動金型を固定金型から離間させる方向に後退移動させて、メインキャビティを形成しつつ、メインキャビティ内に成形材料を充填した状態を示す金型装置の要部拡大断面図である。
【図8】 移動金型を図7の状態からさらに後退移動させて、メインキャビティを多孔体の大きさまで拡大した状態を示す金型装置の要部拡大断面図である。
【図9】 図7におけるキャビティ周辺の拡大図である。
【図10】 移動金型を固定金型の下部に接近させる方向に移動させて、成形品をメインキャビティから突き出して離型させた状態を示す金型装置の要部拡大断面図である。
【図11】 金型装置で製造された成形品を示す斜視図であり、(a)は成形材料流動層と多孔体とが一体に成形された状態を示し、(b)は(a)の状態から成形材料流動層を取り除いた状態を示す。
【図12】 成形ピン群の各成形ピンの先端部をテーパ状に形成した場合における、成形ピンの先端部を拡大して示した図であり、(a)は正面図、(b)は斜視図である。
【図13】 図12の成形ピンの先端に当たった成形材料の流れを示す図である。
【図14】 ゲートを、成形ピン群の先端部と対向しないように、固定金型のキャビティ面のうち、成形ピン群の周囲に臨む箇所に設けた場合における、キャビティ周辺の拡大図である。
【図15】 図14におけるキャビティ内の成形材料の流れを示す図である。
【図16】 請求項4の発明に係る多孔体の製造方法及び請求項5の発明に係る多孔体の製造装置に使用する金型装置の断面図である。
【図17】 図16における固定金型及び移動金型の周辺の拡大図である。
【図18】 図16及び図17におけるキャビティ周辺の拡大図である。
【図19】 キャビティ内に成形材料を充填する前の状態を示す金型装置の要部拡大断面図である。
【図20】 キャビティ内に成形材料を充填した状態を示す金型装置の要部拡大断面図である。
【図21】 成形材料内に成形ピン群の先端部を押し込んだ状態を示す金型装置の要部拡大断面図である。
【図22】 移動金型を固定金型に接近させる方向に移動させて、成形品をキャビティから突き出して離型させた状態を示す金型装置の要部拡大断面図である。
【図23】 成形ピン群の各成形ピンの先端部をテーパ状に形成した場合における、成形ピンの先端部を拡大して示した図であり、(a)は正面図、(b)は斜視図である。
【図24】 図23の成形ピンの先端に当たった成形材料の流れを示す図である。
【図25】 ゲートを、成形ピン群の先端部と対向しないように、固定金型のキャビティ面のうち、成形ピン群の周囲に臨む箇所に設けた場合における、キャビティ周辺の拡大図である。
【図26】 請求項6の発明に係る多孔体の製造方法及び請求項7の発明に係る多孔体の製造方法に使用する金型装置の断面図である。
【図27】 図26に示した金型装置のコア付近の拡大図である。
【図28】 準備工程を示す金型装置の要部拡大断面図である。
【図29】 成形材料の充填工程を示す金型装置の要部拡大断面図である。
【図30】 成形ピン群の押込み工程及び成形材料の固化工程を示す金型装置の要部拡大断面図である。
【図31】 多孔体の離型工程を示す金型装置の断面図である。
【図32】 請求項8の発明に係る多孔体の製造装置を構成する金型装置の断面図である。
【図33】 図32に示した金型装置のコア付近の拡大断面図である。
【図34】 準備工程を示す金型装置の要部拡大断面図である。
【図35】 成形材料の充填工程を示す金型装置の要部拡大断面図である。
【図36】 成形ピン群の押込み工程及び成形材料の固化工程を示す金型装置の要部拡大断面図である。
【図37】 多孔体の離型工程を示す金型装置の要部拡大断面図である。
【図38】 従来の成形ピンの先端に当たった成形材料の流れを説明するための図であり、(a)は成形材料の流れを示し、(b)は成形材料が成形ピンの周囲に流入した状態を示し、(c)は成形ピンが変形した状態を示す。
【図39】 従来のゲートを成形ピン群の先端に対向した位置に配置した場合の成形材料の流れを説明するための図であり、(a)は成形材料がキャビティ内に充填された状態を示し、(b)は成形材料がゲートに向かって流動した状態を示す。[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a method for producing a porous body.To the lawIn particular, a manufacturing method suitable for manufacturing a porous body in which a plurality of pores are arranged at high densityTo the lawRelated.
[0002]
[Prior art]
2. Description of the Related Art Conventionally, a molded product (hereinafter referred to as “porous body”) formed by penetrating a plurality of pores is widely used in an optical path correcting collimator, a filter, and the like.
[0003]
When molding these porous bodies by injection molding, if the molding pin for forming the pores has a minute diameter of about 0.5 to 1 mm, the filling pressure of the molding material and the shrinkage when the molding material solidifies The forming pin sometimes falls or deforms due to the force. This is because the pressure distribution of the molding material in the cavity is not uniform.
[0004]
Also, when molding a porous body in which a large number of pores are arranged at a high density at a narrow interval, it is necessary to arrange a large number of molding pins in the cavity at a narrow interval. If it is narrow, the molding material is difficult to enter between them, so that the molding material is insufficiently filled between the molding pins.
[0005]
When the molding pin falls or deforms, or when the molding material is insufficiently filled between the molding pins, naturally, there arises a problem that the pores of the porous body cannot be formed with high accuracy. For example, when used as the collimator This causes a problem that predetermined optical characteristics cannot be obtained.
[0006]
In order to solve the above-mentioned problem, Japanese Patent Application Laid-Open No. 4-261802 discloses a core pin that molds pores in a molded body molding space (cavity) with both ends fixedly supported by a fixed mold and a movable mold. The slide insert that holds the core pin concentrically is placed so as to be movable, and when the molding material is injected into the cavity, the core pin is held by the slide insert while molding. A method is disclosed in which a slide insert is moved backward by a material filling pressure to form a molded body having pores.
[0007]
In this prior art, when a molding material is injected into a cavity, the core pin is held by a slide insert so as to prevent the core pin from being deformed by a filling pressure of the molding material. In this prior art, the slide material is retracted by the filling pressure of the molding material so that the molding material can be filled into the cavity with a uniform density.
[0008]
Japanese Patent Laid-Open No. 7-241881 discloses a method for molding a porous body by inserting a molding pin group composed of a plurality of pins into a molding material while the molding material injected into the cavity is in a plastic state. Is disclosed. Further, when inserting the molding pin group into the molding material, the movable mold wall is moved to expand the molding body space (cavity) by an amount corresponding to the volume of the molding pin group inserted into the molding material. Is disclosed.
[0009]
This prior art is intended to solve the lack of flow of molding material in the vicinity of each molding pin by inserting a group of molding pins into a molding material in a plastic state. In addition, when inserting the molding pin group into the molding material, it is possible to prevent damage to the pin due to the pressure rise in the cavity by enlarging the cavity by an amount corresponding to the volume of the molding pin group inserted into the molding material. Yes.
[0010]
Japanese Patent Application Laid-Open No. 11-216885 discloses a mold having an introduction guide portion provided so as to seal all the outlets of one of the through holes (pores of the molded body) and a molding pin for molding the through holes. , A molding material is injected into this mold in a direction parallel to the axis of the molding pin, and the introduction guide portion of the resulting molded body is removed after molding.
[0011]
In this prior art, a molding material introduction guide portion is provided in a molding die, and a molding material gate is provided in the introduction guide portion, so that the flow of the molding material in a direction perpendicular to the axis of the molding pin is parallel. In other words, the molding material can be filled uniformly and sufficiently in a state of good fluidity in the gap between adjacent molding pins.
[0012]
[Problems to be solved by the invention]
However, in the method disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 4-261802, the core pin must be disposed in the cavity in a state where both ends thereof are fixedly supported by the fixed mold and the movable mold. There was a problem that the structure of the mold became complicated.
[0013]
Further, in this method, since it is difficult to arrange the gate for injecting the molding material in the axial direction of the molding pin, the molding material is filled from a direction other than the axial direction of the molding pin. It will be. Therefore, there is a problem that the molding pin falls or deforms due to the filling pressure of the molding material.
[0014]
Furthermore, in this prior art, only the case of molding a molded body having one pore is mentioned, but when this method is applied to a molded body having a large number of pores, the molding material is used for each molding pin. Therefore, if the space between the molding pins is narrow, the molding material is difficult to enter, and the molding material is insufficiently filled between the molding pins.
[0015]
Further, in the method disclosed in the above-mentioned Japanese Patent Application Laid-Open No. 7-241881, it is said that the lack of flow of the molding material in the vicinity of each molding pin can be solved. The problem of being difficult to enter and insufficient filling of the molding material between the molding pins has not been solved. In addition, when inserting the molding pin group into the molding material, it is possible to prevent the molding pin from being damaged due to an increase in pressure in the cavity by expanding the cavity by an amount corresponding to the volume of the molding pin group inserted into the molding material. However, the problem that the molding pin falls or deforms due to the non-uniform pressure distribution of the molding material filled in the cavity has not been solved.
[0016]
Further, according to the method disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 11-216885, the flow of the molding material can be changed to a flow in a direction parallel to the molding pin, and the molding material flows in the gap between the adjacent molding pins. It is said that it can be filled uniformly and sufficiently in a good state, but if the space between each molding pin is narrow, the molding material is difficult to enter and the molding material is insufficiently filled between each molding pin It has not been solved. In addition, since the molding material easily enters the portion without the molding pin between the molding pins, the molding material is filled in the cavity first from the portion without the molding pin. Therefore, the pressure distribution of the molding material filled in the cavity is not uniform, and there is a problem that the molding pin falls down or deforms due to the difference in the pressure distribution.
[0017]
That is, in the prior art of each publication described above, when a porous body is injection-molded using a group of molding pins in which elongated molding pins are arranged at high density, each molding pin is deformed such as falling or bending. In addition, there is a problem that insufficient filling of the molding material occurs between the molding pins, and there is a difficulty in molding a porous body in which a large number of pores are arranged with high density.
[0018]
Further, in the method disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 7-241881 and Japanese Patent Laid-Open No. 11-216885, when the molding material is filled between the molding pins, the molding is filled around the molding pins. There has been a problem that the molding pin falls or deforms due to the pressure difference of the material.
For example, as shown in FIGS. 38A to 38C, when the
Then, as shown in FIG. 38 (b), a vortex of the flow of the molding material R is generated on the side (right side in the figure) where the molding material R around the
In this way, when filling the molding material between the molding pins, if the flow of the molding material hitting the tip of the molding pin is unevenly distributed around the molding pin, the molding filled around the molding pin. There is a problem that a pressure difference is generated in the material, and the molding pin falls or deforms due to the pressure difference.
[0019]
Further, in the method disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 7-241881, the
[0020]
In addition, each molding pin of the molding pin group used for the injection molding of the porous body as described above is generally finished by grinding its peripheral surface, leaving minute grinding marks along its circumferential direction. Yes. Since this grinding line is orthogonal to the mold release direction of the porous body injection-molded in the cavity, a plurality of molding pins are provided in each pore of the porous body in the mold release step for removing the molded porous body from the mold apparatus. It requires a great deal of mold release force. In addition, a part of the wall surface of each pore of the molded porous body may be lost or the molding pin may be damaged. Such a tendency is remarkable when a porous body is injection-molded using a group of molding pins in which a large number of elongated molding pins are arranged at high density.
[0021]
Here, in order to reduce the mold release force of the porous body, it seems to be sufficient to remove the circumferential grinding marks remaining on the circumferential surface of each molding pin. When the peripheral surface is finished in a mirror state, the peripheral surface of the molding pin is brought into close contact with the wall surface of the pores of the porous body, and the mold release force is increased. As a result, the molding pin may be damaged or the wall surfaces of the pores of the porous body may be lost during the porous body releasing step.
[0022]
As described above, the porous body used for applications such as a collimator is required to have a high level of mechanical accuracy (cylindricity of holes, roundness, etc.), but when the porous body is manufactured by injection molding, There is a problem that it is difficult to achieve and maintain the mechanical accuracy at a high level due to deformation of a molding pin caused by various factors, poor flow of resin, and the like. In addition, if the mechanical accuracy is unavoidably achieved, there is a problem in that the cost required for manufacturing increases.
[0028]
Therefore,The present invention can manufacture a porous body having a plurality of pores parallel to each other with high accuracy, and in particular, manufactures a thick plate-like porous body with a large number of pores arranged at high density with high accuracy. To provide a method for producing a porous body that can beTaskAnd
[0030]
[Means for Solving the Problems]
As described above, when a porous body is manufactured by injection molding, there is a problem that it is difficult to achieve and maintain the mechanical accuracy (cylindricality, roundness, etc.) of the porous body at a high level. Therefore, as a result of intensive studies to solve the above-mentioned problems, the present inventors do not evaluate the porous body with its mechanical accuracy, but in advance set the quality target (performance) for which the porous body is required. It has been found that the above-mentioned problems can be solved by setting an accuracy standard for achieving, that is, an allowable range of accuracy of each hole in the porous body, and the present invention has been created.
[0054]
The problemAs a means to solveBookThe method for producing a porous body according to the invention includes:A method for producing a porous body by producing a porous body formed by penetrating a plurality of pores by injection molding,A fixed mold and a movable mold that form a cavity corresponding to the porous body, and one of the fixed mold and the movable mold is slidably penetrated so that the tip portion advances into the cavity. A mold device including a group of molding pins, and first, a mold material in a molten state is filled into the cavity with the tip of the molding pin group retracted from the cavity, and then the cavity Waiting for the elapse of a predetermined time during which the pressure distribution difference of the molding material is relaxed, and after the elapse of the predetermined time, applying the pressure to the plastic molding material in the cavity with the moving mold, the tip of the molding pin group The part is advanced into the cavity and pushed into the molding material. At this time, the movable mold is separated from the fixed mold via the molding material in the plastic state in the cavity according to the pushing amount of the molding pin group. After the tip of the molding pin group is pushed into the molding material in the cavity, the molding material in the cavity is solidified by maintaining the pressure applied to the molding material in the cavity. It is characterized by making it.
[0055]
BookAccording to the method for producing a porous body according to the present invention, since the molten molding material is filled in the cavity with the tip portion of the molding pin group retracted from the cavity, Falling and bending are prevented in advance. Here, waiting for the passage of a predetermined time when the pressure distribution difference of the molten molding material filled in the cavity is alleviated, and after applying the pressure to the plastic molding material in the cavity, the molding pin group In order to push the tip of the mold into the molding material, the molding material in the plastic state flows along the axial direction of each molding pin in a state in which the pressure distribution difference is relaxed, causing the molding pin to fall or bend. Without any problem, it is surely filled around each forming pin. At that time, since the moving mold is moved in the direction away from the fixed mold through the molding material in the plastic state in the cavity according to the pushing amount of the molding pin group, an increase in pressure of the molding material in the cavity is avoided, Breakage of each forming pin is prevented. As a result, the molding pins of the molding pin group are reliably pushed into the molding material while maintaining a state parallel to each other without causing collapse or bending. And since the molding material is solidified while maintaining the pressure applied to the molding material, sink marks of the molded porous body are prevented. Accordingly, a plurality of pores parallel to each other are formed with high accuracy in the manufactured porous body.
[0056]
The “state in which the tip end portion of the molding pin group is retracted from the cavity” includes not only a state in which the tip end portion of the molding pin group is completely retracted from the cavity, but also a state in which the tip portion is substantially retracted. In other words, the tip of the molding pin group does not substantially affect the flow of the molding material filled in the cavity, and the tip of the molding pin group does not fall or bend unless the molding material flows under pressure or bending. It may be slightly protruding.
[0060]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of a porous body, a porous body manufacturing method, and a porous body manufacturing apparatus according to first to eighth inventions will be described in detail with reference to the drawings.
Here, for convenience, the first to eighth inventions will be referred to. However, the first to sixth inventions and the eighth invention are reference examples of the invention, and the seventh invention is an embodiment of the invention. It is.
[0061]
First, an embodiment of a porous body will be described with reference to FIGS. 1 (a) and 1 (b). Fig.1 (a) is a perspective view which shows a porous body, FIG.1 (b) is sectional drawing which shows the state which irradiated the parallel light to the pore of the porous body of Fig.1 (a).
[0062]
As shown in FIG. 1A, a plurality of pores H are formed in the porous body M so as to penetrate each other in parallel. As shown in FIG. 1B, the porous body M has the other side with respect to the incident light quantity I incident on the pore H from one surface S1 when the parallel light is irradiated perpendicularly to the one surface S1. The ratio R = O / I of the emitted light quantity O emitted from the surface S2 is 0.8 or more.
[0063]
Next, the case where this porous body M is used as a collimator in a transfer device that transfers a liquid crystal image (RGB image) to a photosensitive recording medium will be described with reference to FIGS. 2A is a schematic side cross-sectional view of a transfer device in which the porous body M is used as a collimator, and FIG. 2B is a side cross-sectional view of the main part of the transfer device shown in FIG. 2A. It is.
[0064]
As shown in FIGS. 2A and 2B, the
[0065]
The
[0066]
The
[0067]
The interval between the
[0068]
According to the
[0069]
Next, the following experiment was conducted on the relationship between the ratio R = O / I (see FIG. 2) of the output light amount O to the incident light amount I of the
[0070]
As the
[0071]
In this experiment, the lighting time of the light source was adjusted so that the density of the image transferred to the
[0072]
[Table 1]
[0073]
[Table 2]
[0074]
As shown in Table 2, when the ratio R = O / I of the emitted light quantity O to the incident light quantity I is 0.8 or more, the evaluation scores are all 1, 2, and 3, which are the scores indicating acceptance. It was. That is, when the ratio R = O / I of the emitted light quantity O to the incident light quantity I is 0.8 or more, a high-quality image can be transferred to the
[0075]
As described above, according to the porous body according to the first aspect of the present invention, the light emitted from the other surface with respect to the incident light quantity I of the parallel light incident perpendicularly to the one surface from one surface to each of the pores. By forming the ratio R = O / I of the emitted light quantity O to be 0.8 or more, the quality target (performance) required for the porous body can be achieved.
[0076]
Next, referring to FIGS.Claim 1The method for producing a porous body according to the invention andClaim 2Embodiments of the porous body manufacturing apparatus according to the present invention will be described.
In the drawings to be referred to, FIG.Claim 1Manufacturing method of porous body according to the present invention andClaim 2It is sectional drawing of the metal mold | die apparatus used for the manufacturing apparatus of the porous body which concerns on this invention. FIG. 4 is an enlarged view around the fixed mold and the movable mold in FIG. FIG. 5 is an enlarged view around the cavity (main cavity and subcavity) in FIGS. In FIG. 5, the guide pins illustrated in FIGS. 3 and 4 are not shown, and the molding material is solidified in the cavity.
[0077]
As shown in FIG. 3, the mold apparatus 1 includes a fixed
[0078]
The fixed
[0079]
As shown in FIG. 3, the moving mold 3 is supported by
[0080]
The moving
[0081]
This mold apparatus 1 is used by being attached to an injection molding machine (injection apparatus) (not shown), and the operation of injection and the operation of the
[0082]
Next, the operation of the mold apparatus 1 (porous body manufacturing apparatus) configured as described above will be described with reference to FIGS.
[0083]
First, as shown in FIG. 6, the
[0084]
Next, as shown in FIG. 7, while injecting the molding material R from the
[0085]
When the moving mold 3 moves backward, the moving mold 3 is filled in the main cavity C1 by the driving force provided from the
[0086]
As shown in FIG. 7, when the main cavity C1 is formed by moving the movable mold 3 backward in the direction away from the fixed
[0087]
Further, as described above, the movable mold 3 is filled in the main cavity C1 by the driving force provided from the
[0088]
Then, pressure is applied to the molding material R by the moving mold 3, and the molding material R is cooled and solidified in a state where the pressure of the molding material R in the cavity C is made as uniform as possible, and the molding material fluidized layer M1 and the porous body M2 are solidified. A molded product M (see FIG. 11A) is formed. The cooling at this time can be performed by circulating a cooling medium in the metal device 1.
[0089]
When the molding material R is solidified, as shown in FIG. 10, after the
[0090]
As shown in FIG. 11A, the molded product M manufactured by the mold apparatus 1 includes a molding material fluidized layer M2 molded in the subcavity C2 and a porous body M1 molded in the main cavity C1. It is molded integrally. Then, as shown in FIG. 11B, by removing the molding material fluidized bed M1 from the molded product M, a porous body M2 in which a plurality of pores H penetrate parallel to each other can be obtained.
[0091]
Although the embodiments of the present invention have been described above, the present invention is not limited to the above-described embodiments, and can be implemented with appropriate modifications.
[0092]
For example, as shown in FIGS. 12A and 12B, the
[0093]
The shape of the
[0094]
Further, as shown in FIG. 14, a portion of the cavity surface of the fixed
[0095]
in this way,Claim 1The method for producing a porous body according to the invention andClaim 2According to the porous body manufacturing apparatus of the present invention, it is possible to manufacture a porous body having pores arranged at high density and having pores deeper than the diameter. The porous body has, for example, a thickness of about 5 mm, about 1000 pores H having a diameter of about 0.5 mm, arranged in a high density in a staggered pattern and penetrating in the thickness direction. The interval between the pores H is an extremely narrow interval of about 0.2 mm. The porous body M is excellent in straightness and parallelism of each pore H. For example, light parallel to each pore H is irradiated from one surface of the porous body M perpendicularly to the one surface. When the light is received by the other surface, the ratio R (= O / I) of the output light quantity O to the incident light quantity I is at least 0.8 or more, and as a result, the quality target (performance) required for the porous body Can be achieved.
[0096]
Next, referring to FIGS.Claim 4The method for producing a porous body according to the invention andClaim 5An embodiment of a porous body manufacturing apparatus according to the present invention will be described. In the drawings to be referred to, FIG.Claim 4The method for producing a porous body according to the invention andClaim 5It is sectional drawing of the metal mold | die apparatus used for the manufacturing apparatus of the porous body which concerns on this invention. FIG. 17 is an enlarged view around the fixed mold and the movable mold in FIG. FIG. 18 is an enlarged view around the cavity in FIGS. In FIG. 18, the guide pins shown in FIGS. 16 and 17 are not shown, and the molding material is solidified in the cavity.
[0097]
As shown in FIG. 16, the mold apparatus 21 includes a fixed
[0098]
The fixed
[0099]
As shown in FIG. 16, the moving
[0100]
A
[0101]
The
[0102]
The mold device 21 is used by being attached to an injection molding machine (injection device) (not shown), and the operation of injection and the operation of the
[0103]
Next, the operation of the mold apparatus 21 (porous body manufacturing apparatus) configured as described above will be described with reference to FIGS.
[0104]
First, as shown in FIG. 19, the
[0105]
Next, as shown in FIG. 20, the molding material R is injected from the
[0106]
After the cavity C is filled with the molding material R, as shown in FIG. 21, a
[0107]
At this time, since the volume of the cavity C increases by the volume of the
[0108]
If the
[0109]
When the molding material R is solidified, as shown in FIG. 22, after the
[0110]
And, by removing the remaining part of the gate from the molded product manufactured by the mold apparatus 21 and opening the pores H by machining the surface molded by the fixed
[0111]
Although the embodiments of the present invention have been described above, the present invention is not limited to the above-described embodiments, and can be implemented with appropriate modifications.
[0112]
For example, the gate for injecting the molding material R is not limited to the illustrated part, and may be provided on the moving
[0113]
Moreover, as shown to Fig.23 (a), (b), the front-end | tip
[0114]
Note that the shape of the
[0115]
Further, as shown in FIG. 25, the
[0116]
in this way,Claim 4The method for producing a porous body according to the invention andClaim 5According to the porous body manufacturing apparatus of the present invention, it is possible to manufacture a porous body having pores arranged at high density and having pores deeper than the diameter. The porous body has, for example, a thickness of about 5 mm, about 1000 pores H having a diameter of about 0.5 mm, arranged in a high density in a staggered pattern and penetrating in the thickness direction. The interval between the pores H is an extremely narrow interval of about 0.2 mm. The porous body M is excellent in straightness and parallelism of each pore H. For example, light parallel to each pore H is irradiated from one surface of the porous body M perpendicularly to the one surface. When the light is received by the other surface, the ratio R (= O / I) of the output light quantity O to the incident light quantity I is at least 0.8 or more, and as a result, the quality target (performance) required for the porous body Can be achieved.
[0117]
Next, referring to FIGS.Claim 6An embodiment of a method for producing a porous body according to the invention will be described. In the referenced drawing, in the referenced drawing, FIG.Claim 6It is sectional drawing of the metal mold apparatus used for the manufacturing method of the porous body which concerns on this invention. FIG. 27 is an enlarged sectional view of the vicinity of the core of the mold apparatus shown in FIG.
[0118]
Claim 6The porous body manufacturing method according to the present invention uses a
[0119]
As shown in FIG. 26, the
[0120]
As shown in FIG. 26, the fixed
[0121]
On the other hand, the
[0122]
The
[0123]
The
[0124]
As shown in FIG. 27, a
[0125]
27 includes, for example, approximately 1000
[0126]
A
[0127]
Next, a method for manufacturing the porous body M (see FIG. 1) by injection molding using the
[0128]
First, as a preparation step, as shown in FIG. 28, the
[0129]
Next, as a molding material filling step, as shown in FIG. 29, the molding material R is filled into the cavity C in a state in which the tips of the molding pins 50 </ b> A of the
[0130]
Subsequently, as a pressing step of the molding pin group, as shown in FIG. 30, each
[0131]
At that time, the
[0132]
In this way, while applying pressure to the molding material R in the plastic state filled in the cavity C, and while maintaining a predetermined pressure while avoiding an increase in the pressure, the molding pins 50A of the
[0133]
Therefore, the molding material R is solidified by maintaining the pressurized state while applying a predetermined pressure to the molding material R in the cavity C via the
[0134]
After the molding material R in the cavity C is solidified, the porous body M molded in the cavity C is released from the cavity C as shown in FIG. That is, after the
[0135]
Through these steps, a thick plate-like porous body M in which a plurality of pores H penetrate parallel to each other as shown in FIG. 1 is formed without requiring post-processing. The porous body M has, for example, a thickness of about 5 mm, about 1000 pores H having a diameter of about 0.5 mm, arranged in a zigzag pattern at a high density and penetrating in the thickness direction. The interval between the pores H is an extremely narrow interval of about 0.2 mm. The porous body M is excellent in straightness and parallelism of each pore H. For example, light parallel to each pore H is irradiated from one surface of the porous body M perpendicularly to the one surface. When the light is received by the other surface, the ratio R (= O / I) of the output light quantity O to the incident light quantity I is at least 0.8 or more, and as a result, the quality target (performance) required for the porous body Can be achieved.
[0136]
Although the embodiments of the present invention have been described above, the present invention is not limited to the above-described embodiments, and can be implemented with appropriate modifications.
[0137]
For example, in the
[0138]
In the
[0139]
in this way,Claim 6According to the method for producing a porous body according to the invention, a porous body having a small diameter and a large number of pores having a length of 10 times or more compared with the diameter is arranged in parallel with each other at a high density and penetrated. It can be manufactured without post-processing, and a highly accurate porous body excellent in straightness and parallelism of each pore can be manufactured.
[0140]
Next, referring to FIGS. 26 to 31, the seventh invention(The present invention, the same applies hereinafter)An embodiment of a method for manufacturing a porous body according to the present invention will be described.
[0141]
Claim 7The porous body manufacturing method according to the present invention uses a
[0142]
Hereinafter, a method for manufacturing the porous body M (see FIG. 1) by injection molding using the
[0143]
First, as a preparation step, as shown in FIG. 28, the
[0144]
Next, as a molding material filling step, as shown in FIG. 29, the molding material R is filled into the cavity C in a state in which the tips of the molding pins 50 </ b> A of the
[0145]
Here, when the molding material R in a molten state is filled in the cavity C by a necessary amount, the passage of a predetermined time during which the pressure distribution difference of the molding material R is relaxed is awaited. This waiting time is usually about 0.05 to 0.5 seconds. Due to this waiting time, the molten molding material R becomes a plastic molding material R in which the pressure distribution difference in the cavity C is relaxed.
[0146]
Subsequently, as a pressing step of the molding pin group, as shown in FIG. 30, each
[0147]
At that time, the
[0148]
In this way, while a pressure is applied to the plastic molding material R filled in the cavity C after a lapse of a predetermined time when the pressure distribution difference of the molten molding material R filled in the cavity C is relaxed, In addition, since the tip of each
Therefore, the molding material R is solidified by maintaining the pressurized state while applying a predetermined pressure to the molding material R in the cavity C via the
[0149]
After the molding material R in the cavity C is solidified, the porous body M molded in the cavity C is released from the cavity C as shown in FIG. That is, after the
[0150]
Through these steps, a thick plate-like porous body M in which a plurality of pores H penetrate parallel to each other as shown in FIG. 1 is obtained. The porous body M has, for example, a thickness of about 5 mm, about 1000 pores H having a diameter of about 0.5 mm, arranged in a zigzag pattern at a high density and penetrating in the thickness direction. The interval between the pores H is an extremely narrow interval of about 0.2 mm. The porous body M is excellent in straightness and parallelism of each pore H. For example, light parallel to each pore H is irradiated from one surface of the porous body M perpendicularly to the one surface. When the light is received by the other surface, the ratio R (= O / I) of the output light quantity O to the incident light quantity I is at least 0.8 or more, and as a result, the quality target (performance) required for the porous body Can be achieved.
[0151]
Although the embodiments of the present invention have been described above, the present invention is not limited to the above-described embodiments, and can be implemented with appropriate modifications.
[0152]
For example, in the
[0153]
Further, in the
[0154]
Furthermore, in the above-described embodiment, the distal end portion of the
[0155]
in this way,Claim 7According to the method for producing a porous body of the present invention, a porous body having a small diameter and a large number of pores having a length of 10 times or more compared to the diameter is arranged in parallel with each other at a high density. It is possible to manufacture a highly accurate porous body excellent in straightness and parallelism of each pore.
[0156]
Next, referring to FIGS.Claim 8Embodiments of the porous body manufacturing apparatus according to the present invention will be described. In the referenced drawings, FIG.Claim 8It is sectional drawing of the metal mold | die apparatus which comprises the manufacturing apparatus of the porous body which concerns on this invention. FIG. 33 is an enlarged cross-sectional view of the vicinity of the core of the mold apparatus shown in FIG.
[0157]
Claim 8The porous body manufacturing apparatus according to the invention comprises a molding material injection apparatus having an injection nozzle (not shown) and a
[0158]
As shown in FIG. 32, the
[0159]
As shown in FIG. 32, the fixed
[0160]
On the other hand, the
[0161]
The
[0162]
The
[0163]
As shown in FIG. 33, a
[0164]
The forming
[0165]
A
[0166]
Here, as shown in FIG. 33, in order to allow the porous body M (see FIG. 1) formed in the cavity C to be easily and reliably removed from the cavity C, the
[0167]
As the fluid that causes the fluid pressure to act on the
[0168]
Further, in order to prevent the porous body (see FIG. 1) formed in the cavity C from being galvanized, at least the peripheral surface of the tip portion of each forming
[0169]
The
[0170]
First, as a preparation step, as shown in FIG. 34, the
[0171]
Next, as a molding material filling step, as shown in FIG. 35, the molding material R is filled into the cavity C in a state where the tips of the molding pins 70 </ b> A of the
[0172]
Subsequently, as a pressing step of the forming pin group, as shown in FIG. 36, each forming
[0173]
At that time, the
[0174]
In this way, while applying pressure to the molding material R in the plastic state filled in the cavity C, the pressure of each
[0175]
Accordingly, the molding material R is solidified by maintaining the pressurized state while applying a predetermined pressure to the molding material R in the cavity C via the
[0176]
After the molding material R in the cavity C is solidified, the porous body M molded in the cavity C is released from the cavity C as shown in FIG. That is, after the
[0177]
Here, when releasing the porous body M from the cavity C, the
[0178]
In addition, for example, a minute uneven surface is processed on the peripheral surface of the tip portion of each
[0179]
After the porous body M is released from the cavity C in this way, a portion connected to the
[0180]
Although the embodiments of the present invention have been described above, the present invention is not limited to the above-described embodiments, and can be implemented with appropriate modifications.
[0181]
For example, in the
[0182]
In the
[0183]
Further, in the method for manufacturing a porous body using the
[0184]
in this way,Claim 8According to the porous body manufacturing apparatus of the present invention, a porous body having a small diameter and through which a large number of pores having a length of 10 times or more compared to the diameter are arranged in parallel with each other at a high density is provided. The mold can be easily and reliably released without being damaged.
[0185]
【The invention's effect】
According to the porous body manufacturing method and the porous body manufacturing apparatus of the present inventionAccording to the porous material, the quality target (performance) required by the porous material can be achieved. For example, when used as a collimator in a transfer device that transfers a liquid crystal image (RGB image) to a photosensitive recording medium In addition, parallel light can be generated with high accuracy.
[0186]
Claim 1The method for producing a porous body according to the invention andClaim 2According to the porous body manufacturing apparatus of the present invention, the molding pin collapses or deforms due to the pressure difference of the molding material in the cavity and the molding between the molding pins without complicating the structure of the molding die. Insufficient filling of the material can be prevented, and as a result, the pores of the porous body can be formed with high accuracy.
[0187]
Also,Claim 3According to the porous body manufacturing apparatus of the present invention,By providing a guide means for guiding the movement of the moving mold,The molding pin can be prevented from falling or deforming due to the pressure difference of the molding material filled around each molding pin. As a result, the pores of the porous body can be formed with high accuracy.
[0188]
Also,Of claim 3According to the porous body manufacturing apparatus of the invention,By providing a guide means for guiding the movement of the moving mold,Mold pin collapse or deformationPreventAs a result, the pores of the porous body can be formed with high accuracy.
[0189]
Claim 4The method for producing a porous body according to the invention andClaim 5According to the porous body manufacturing apparatus of the present invention, the molding pin collapses or deforms due to the pressure difference of the molding material in the cavity and the molding between the molding pins without complicating the structure of the molding die. Insufficient filling of the material can be prevented, and as a result, the pores of the porous body can be formed with high accuracy.
[0190]
Also,Claim 5According to the porous body manufacturing apparatus of the present invention, the collapse or deformation of the molding pins due to the pressure difference of the molding material filled around each molding pin and the insufficient filling of the molding material between the molding pins are prevented. As a result, the pores of the porous body can be formed with high accuracy.
[0191]
Also,Claim 5The porous body manufacturing apparatus according to the invention prevents the molding pins from falling or deforming due to the position of the gate and insufficient filling of the molding material between the molding pins, and accurately forms the pores of the porous body. can do.
[0192]
Claim 6According to the method for producing a porous body according to the present invention, a porous body having a plurality of pores penetrating in parallel with each other can be produced with high accuracy without post-processing. The thick plate-like porous bodies arranged in the above can also be manufactured with high accuracy.
[0193]
7th invention(Invention)According to the method for producing a porous body according to the present invention, a porous body having a plurality of pores parallel to each other can be produced with high accuracy. A porous body can also be manufactured with high accuracy.
[0194]
Claim 8According to the porous body manufacturing apparatus of the present invention, the molded porous body can be easily and reliably released in an intact state without damaging each molding pin of the molding pin group.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1A is a perspective view showing a porous body, and FIG. 1B is a cross-sectional view showing a state in which parallel light is irradiated to the pores of the porous body shown in FIG.
2A is a schematic sectional side view of a transfer device in which the porous body M is used as a collimator, and FIG. 2B is a side sectional view of a main part of the transfer device shown in FIG. .
[Fig. 3]Claim 1The method for producing a porous body according to the invention andClaim 2It is sectional drawing of the metal mold | die apparatus used for the manufacturing apparatus of the porous body which concerns on this invention.
4 is an enlarged view of the periphery of a fixed mold and a movable mold in FIG. 3. FIG.
5 is an enlarged view of the periphery of the cavity in FIGS. 3 and 4. FIG.
FIG. 6 is an enlarged cross-sectional view of a main part of a mold apparatus showing a state in which a molding material is filled in a subcavity.
FIG. 7 is an enlarged cross-sectional view of the main part of the mold apparatus showing a state in which the main cavity is filled with a molding material while the moving mold is moved backward in a direction away from the fixed mold to form the main cavity. is there.
8 is an enlarged cross-sectional view of the main part of the mold apparatus showing a state in which the moving mold is further moved backward from the state of FIG. 7 and the main cavity is enlarged to the size of the porous body.
9 is an enlarged view around the cavity in FIG. 7. FIG.
FIG. 10 is an enlarged cross-sectional view of the main part of the mold apparatus showing a state in which the moving mold is moved in a direction approaching the lower part of the fixed mold and the molded product is protruded from the main cavity and released.
FIG. 11 is a perspective view showing a molded product manufactured by a mold apparatus, where (a) shows a state where a molding material fluidized layer and a porous body are integrally molded, and (b) shows a state of (a). The state which removed the molding material fluidized bed from the state is shown.
FIGS. 12A and 12B are enlarged views of the tip of the molding pin when the tip of each molding pin of the molding pin group is formed in a taper shape. FIG. 12A is a front view, and FIG. FIG.
13 is a view showing a flow of a molding material that has hit the tip of the molding pin of FIG. 12. FIG.
FIG. 14 is an enlarged view of the periphery of the cavity when the gate is provided at a location facing the periphery of the molding pin group on the cavity surface of the fixed mold so as not to face the tip of the molding pin group.
15 is a view showing the flow of the molding material in the cavity in FIG. 14;
FIG. 16Claim 4The method for producing a porous body according to the invention andClaim 5It is sectional drawing of the metal mold | die apparatus used for the manufacturing apparatus of the porous body which concerns on this invention.
FIG. 17 is an enlarged view of the periphery of the fixed mold and the movable mold in FIG. 16;
18 is an enlarged view around the cavity in FIGS. 16 and 17. FIG.
FIG. 19 is an enlarged cross-sectional view of the main part of the mold apparatus showing a state before the molding material is filled in the cavity.
FIG. 20 is an enlarged cross-sectional view of a main part of a mold apparatus showing a state in which a molding material is filled in a cavity.
FIG. 21 is an enlarged cross-sectional view of a main part of the mold apparatus showing a state in which a tip portion of a molding pin group is pushed into a molding material.
FIG. 22 is an enlarged cross-sectional view of the main part of the mold apparatus showing a state in which the moving mold is moved in the direction approaching the fixed mold and the molded product is protruded from the cavity and released.
FIG. 23 is an enlarged view of the tip of the molding pin when the tip of each molding pin of the molding pin group is formed in a taper shape, where (a) is a front view and (b) is a perspective view. FIG.
24 is a view showing the flow of the molding material that has hit the tip of the molding pin of FIG. 23. FIG.
FIG. 25 is an enlarged view of the periphery of the cavity when the gate is provided at a location facing the periphery of the molding pin group on the cavity surface of the fixed mold so as not to face the tip of the molding pin group.
FIG. 26Claim 6The method for producing a porous body according to the invention andClaim 7It is sectional drawing of the metal mold apparatus used for the manufacturing method of the porous body which concerns on this invention.
FIG. 27 is an enlarged view of the vicinity of the core of the mold apparatus shown in FIG.
FIG. 28 is an enlarged cross-sectional view of the main part of the mold apparatus showing the preparation process.
FIG. 29 is an enlarged cross-sectional view of a main part of a mold apparatus showing a filling step of a molding material.
FIG. 30 is an enlarged cross-sectional view of a main part of a mold apparatus showing a pressing step of a forming pin group and a solidifying step of a molding material.
FIG. 31 is a cross-sectional view of a mold apparatus showing a step of releasing a porous body.
FIG. 32Claim 8It is sectional drawing of the metal mold | die apparatus which comprises the manufacturing apparatus of the porous body which concerns on this invention.
33 is an enlarged cross-sectional view of the vicinity of the core of the mold apparatus shown in FIG. 32. FIG.
FIG. 34 is an enlarged cross-sectional view of the main part of the mold apparatus showing the preparation process.
FIG. 35 is an enlarged cross-sectional view of a main part of a mold apparatus showing a filling step of a molding material.
FIG. 36 is an enlarged cross-sectional view of a main part of a mold apparatus showing a pressing step of a forming pin group and a solidifying step of a molding material.
FIG. 37 is an enlarged cross-sectional view of a main part of a mold apparatus showing a step of releasing a porous body.
FIGS. 38A and 38B are diagrams for explaining the flow of the molding material hitting the tip of the conventional molding pin. FIG. 38A shows the flow of the molding material, and FIG. 38B shows the molding material flowing into the periphery of the molding pin. (C) shows a state where the forming pin is deformed.
FIG. 39 is a view for explaining the flow of the molding material when a conventional gate is arranged at a position facing the tip of the molding pin group, and (a) shows a state in which the molding material is filled in the cavity. (B) shows a state in which the molding material flows toward the gate.
Claims (1)
まず、前記成形ピン群の先端部を前記キャビティ内から退避させた状態でキャビティ内に溶融状態の成形材料を充填し、その後、前記キャビティ内の成形材料の圧力分布差が緩和される所定時間の経過を待ち、所定時間の経過後、前記キャビティ内の可塑状態の成形材料に前記移動金型で圧力を加えながら前記成形ピン群の先端部をキャビティ内に進出させて成形材料中に押し込み、その際、前記成形ピン群の押し込み量に応じ前記キャビティ内の可塑状態の成形材料を介して前記移動金型を前記固定金型から離間する方向に移動させ、前記成形ピン群の先端部がキャビティ内の成形材料中に押し込まれた後、前記移動金型によりキャビティ内の成形材料に圧力を加えた状態を保持して成形材料を固化させることを特徴とする多孔体の製造方法。A porous body manufacturing method for manufacturing a porous body formed by penetrating a plurality of pores by injection molding, a fixed mold and a moving mold for forming a cavity corresponding to the porous body, and the fixed mold Using a mold apparatus provided with mutually parallel forming pin groups in which the tip part advances into the cavity by slidably penetrating one of the mold and the moving mold,
First, a molten molding material is filled into the cavity with the tip of the molding pin group retracted from the cavity, and then the pressure distribution difference of the molding material in the cavity is relaxed for a predetermined time. Waiting for the elapse of time, after a lapse of a predetermined time, while applying pressure to the plastic molding material in the cavity with the moving mold, the tip of the molding pin group is advanced into the cavity and pushed into the molding material, At this time, the moving mold is moved away from the fixed mold through the plastic molding material in the cavity according to the amount of pressing of the molding pin group, and the tip of the molding pin group is moved into the cavity. A method for producing a porous body, wherein the molding material is solidified by being held in a state where pressure is applied to the molding material in the cavity by the moving mold after being pushed into the molding material. .
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