JP3857703B2 - 成形体の製造方法および製造装置 - Google Patents
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Description
前記塗布工程が、吐出口を備えた塗布装置に前記熱可塑性樹脂を供給し、前記吐出口の先端部と前記成形型との距離によって最終製品の厚さが規制されるように、前記塗布装置を移動させながら、前記最終製品にほぼ近い形状および厚さに、前記微細な凹凸部の上方から前記熱可塑性樹脂を吐出し、前記微細な凹凸部に前記熱可塑性樹脂を充填する工程であり、かつ前記微細な凹凸部に前記熱可塑性樹脂が付着するように、前記成形型を加熱することを特徴とする成形体の製造方法である。
(b) 吐出口を備えた塗布装置の前記吐出口から前記微細な凹凸部の全体に前記熱可塑性樹脂が充填されるように、前記塗布装置を移動させながら吐出を行い、かつ成形体の最終形状にほぼ近い形状まで塗布を行う塗布工程;
(c) 上金型と下金型とを嵌合させ、加力発生器で下金型のキャビティ面と上金型のキャビティ面との間に存在する前記塗布した熱可塑性樹脂をプレスし、閉じられたキャビティ間で形成される閉空間の形状に前記熱可塑性樹脂の形状を整えるプレス工程;
(d) 前記熱可塑性樹脂にプレス力を印加したまま、所望の温度になるまで熱可塑性樹脂を冷却し固化させる固化工程;
(e) 前記上金型と下金型とを、嵌合している範囲で微量開く型緩め工程;
(f) 前記上金型のキャビティ面と成形体との間、または下金型のキャビティ面と成形体との間のいずれか一方で、前記金型に搭載された剥離手段によって、キャビティ面と成形体とを剥離させる第一の剥離工程;
(g) 前記(f)工程とは逆の剥離面で、前記金型に搭載された剥離手段によって、キャビティ面と成形体とを剥離させる第二の剥離工程;
(h) 成形体を取り出せる程度まで金型を開く型開き工程;および
(i) 成形体を金型外に取り出す成形体取り出し工程。
請求項10の発明は、表面に微細な凹凸部を有する成形型と、前記成形型を加熱する加熱手段および冷却する冷却手段と、前記微細な凹凸部に溶融した熱可塑性樹脂を充填する塗布装置とからなり、前記塗布装置が、熱可塑性樹脂を可塑化する可塑化部と、可塑化された溶融樹脂を貯える樹脂貯蔵部と、前記溶融した熱可塑性樹脂を吐出する吐出口とを備え、前記微細な凹凸部の上方から前記溶融した熱可塑性樹脂が最終製品にほぼ近い形状および厚さに吐出されるように、前記塗布装置が移動可能であるとともに、前記塗布装置は、前記吐出口の先端部と前記成形型との距離によって前記最終製品の厚さが規制されるように移動するものであり、かつ前記微細な凹凸部に前記熱可塑性樹脂が付着するように、前記成形型を加熱することを特徴とする成形体の製造装置である。
(b) 金型の昇温が完了した後、吐出口13から微細な凹凸部の全体に溶融樹脂12が充填されるように、吐出口13を移動させながら吐出を行い、かつ成形体の最終形状にほぼ近い形状まで塗布を行う(塗布工程);
(c) 塗布工程終了後、上金型24と下金型21とを嵌合させ、加力発生器で下金型21のキャビティ面と上金型24のキャビティ面との間に存在する溶融樹脂12をプレスし、閉じられたキャビティ間で形成される閉空間の形状に樹脂の形状を整える(プレス工程);
(d) 溶融樹脂12の冷却に伴う収縮を補償するためにプレス力を印加したまま、所望の温度になるまで熱可塑性樹脂を冷却し固化させる(固化工程);
(e) 固化工程終了後、前記上金型24と下金型21とを、嵌合している範囲で微量開く(型緩め工程);
(f) 前記上金型24のキャビティ面と成形体との間、または下金型21のキャビティ面と成形体との間のいずれか一方で、金型に搭載された剥離手段(図示せず)によって、キャビティ面と成形体とを剥離させる(第一の剥離工程);
(g) 前記(f)工程とは逆の剥離面で、金型に搭載された剥離手段によって、キャビティ面と成形体とを剥離させる(第二の剥離工程);
(h) 成形体を取り出せる程度まで金型を開く(型開き工程);および
(i) 成形体を金型外に取り出す(成形体取り出し工程)。
参考例
下記の装置を用いて成形体の製造を行った。
[塗布装置]
吐出口形状:縦30mm×横1mm。図13の(c)に示す形状。
[金型]
材質:ステンレス鋼(SUS304)。
[プレス]
最大型締め力:10t。
[樹脂材料]
材質:アクリル樹脂
メーカ:(株)クラレ
銘柄:パラペットGH1000Sシロアルミ
250℃における溶融粘度:約800Pa.s。
実施例1
Y型微細流路を有する成形体の製造例
上記装置構成で、金型キャビティ面に下記のスタンパを装着して成形体の製造を行った。
[スタンパ]
材質:ニッケル。
実施例2
図14で示した装置を用いて成形体の製造を行った。
(1)昇温工程
上下金型の温度を150℃に昇温する。
(2)塗布装置への樹脂充填工程
可塑化部のスクリュを回転させ、樹脂を可塑化し、該流路と塗布装置の樹脂貯蔵部とをつなぐ溶融樹脂の流路を開閉するバルブを開き、塗布装置内に溶融樹脂を供給する。所望量溜まった時点で可塑化部を停止するとともに、溶融樹脂の流路を開閉するバルブを閉じる。貯蔵量は、塗布の幅(塗布中に開く吐出部バルブの数)、塗布の距離、塗布厚みから必要樹脂量が算出される。
(3)塗布工程
あらかじめ、塗布装置の塗布パターン(吐出部の経路(位置)、移動速度、吐出部バルブの開閉)が指令値として塗布装置に与えられる。金型を開いた状態にして、吐出口を下金型キャビティ面の塗布開始位置に移動する。塗布開始指令によって塗布動作を開始する。XYZ軸の並進方向に移動可能なテーブル、塗布装置のピストンおよび塗布装置吐出部に設置された流路開閉バルブとが連係動作することで、キャビティ面の形状に追従する形で溶融樹脂を塗布する。
(4)プレス工程
塗布完了後、ディジタルプレスを動作させて上金型と下金型とを嵌合させ、溶融樹脂をプレスした。これより、成形体の形状を整える。本実施例でのプレス工程で印加した最大プレス力は15tである。
(5)冷却工程
樹脂の冷却に伴う体積収縮を補償するために、プレス力(本実施例では10t)を印加したまま、金型のヒータを切り、温調水を通水して所望の温度まで冷却する。
(6)型緩め工程
本実施例では、厚さ0.5mmの塗布を行ったので、約0.2mm金型を開く。
(7)第一の剥離工程
下金型に搭載された機械式エジェクタやエアブロー機構によって成形体の下面をキャビティ面から剥離させる。
(8)第二の剥離工程
(f)と逆の剥離面で、金型に搭載された機械式エジェクタやエアブロー機構によって成形体全面をキャビティ面から剥離させる。
(9)型開き工程
成形体を取り出せる程度まで金型を開く。
(10)成形体取り出し工程
成形体を金型外に取り出す。
11 成形型
12 溶融した熱可塑性樹脂
13 吐出口
21 下金型
23 スタンパ
24 上金型
25 成形体
131 塗布装置
132 可塑化部
133 可撓性を有する流路
140 スタンパ
141 下金型
142 上金型
143 竪型精密ディジタルプレス
147 6分割された吐出口
Claims (11)
- 表面に微細な凹凸部を有する成形型上に、溶融した熱可塑性樹脂を塗布する塗布工程と、前記塗布した熱可塑性樹脂を金型によりプレスし、成形体の形状を整えるプレス工程と、前記塗布した熱可塑性樹脂を冷却し固化させる固化工程とを少なくとも有する成形体の製造方法であって、
前記塗布工程が、吐出口を備えた塗布装置に前記熱可塑性樹脂を供給し、前記吐出口の先端部と前記成形型との距離によって最終製品の厚さが規制されるように、前記塗布装置を移動させながら、前記最終製品にほぼ近い形状および厚さに、前記微細な凹凸部の上方から前記熱可塑性樹脂を吐出し、前記微細な凹凸部に前記熱可塑性樹脂を充填する工程であり、かつ前記微細な凹凸部に前記熱可塑性樹脂が付着するように、前記成形型を加熱することを特徴とする成形体の製造方法。 - 前記固化工程が、プレス力を印加したまま前記熱可塑性樹脂を冷却し固化させる工程であることを特徴とする請求項1に記載の成形体の製造方法。
- 前記吐出口から前記微細な凹凸部の全体に前記熱可塑性樹脂が充填されるように、前記塗布装置が最大6自由度に移動可能であることを特徴とする請求項1または2に記載の成形体の製造方法。
- 前記微細な凹凸部が、10nm〜1mmの幅または直径を有するとともに、10nm〜1mmの深さまたは高さを有する形状であることを特徴とする請求項1〜3のいずれかに記載の成形体の製造方法。
- 成形体の厚さが50μm〜5mmの範囲であることを特徴とする請求項1〜4のいずれかに記載の成形体の製造方法。
- 前記成形型が、少なくとも一方に微細な凹凸部を有する上下2枚の金型であることを特徴とする請求項1〜5のいずれかに記載の成形体の製造方法。
- 下記の(a)〜(i)の一連の工程を含むことを特徴とする請求項1〜3のいずれかに記載の成形体の製造方法。
(a) 上下2枚の金型を準備し、上金型のキャビティ面の温度を、下記のプレス工程で、前記上金型のキャビティ面に接触した熱可塑性樹脂の表層に固化層が形成されず、かつ印加されたプレス力の下で、前記上金型のキャビティ面の形状に変形しうる程度の軟化状態を維持できる温度まで昇温し、下金型のキャビティ面の温度を、下記塗布工程で吐出される熱可塑性樹脂が前記微細な凹凸部に粘着する温度まで昇温する金型昇温工程;
(b) 吐出口を備えた塗布装置の前記吐出口から前記微細な凹凸部の全体に前記熱可塑性樹脂が充填されるように、前記塗布装置を移動させながら吐出を行い、かつ成形体の最終形状にほぼ近い形状まで塗布を行う塗布工程;
(c) 上金型と下金型とを嵌合させ、加力発生器で下金型のキャビティ面と上金型のキャビティ面との間に存在する前記塗布した熱可塑性樹脂をプレスし、閉じられたキャビティ間で形成される閉空間の形状に前記熱可塑性樹脂の形状を整えるプレス工程;
(d) 前記熱可塑性樹脂にプレス力を印加したまま、所望の温度になるまで熱可塑性樹脂を冷却し固化させる固化工程;
(e) 前記上金型と下金型とを、嵌合している範囲で微量開く型緩め工程;
(f) 前記上金型のキャビティ面と成形体との間、または下金型のキャビティ面と成形体との間のいずれか一方で、前記金型に搭載された剥離手段によって、キャビティ面と成形体とを剥離させる第一の剥離工程;
(g) 前記(f)工程とは逆の剥離面で、前記金型に搭載された剥離手段によって、キャビティ面と成形体とを剥離させる第二の剥離工程;
(h) 成形体を取り出せる程度まで金型を開く型開き工程;および
(i) 成形体を金型外に取り出す成形体取り出し工程。 - 前記工程(c)において、上金型と下金型とを嵌合させ、上金型のキャビティ面と熱可塑性樹脂上面との間に微小間隙を有する状態で、前記微小間隙内の空気を吸引し、減圧または略真空状態とした後に、前記上金型のキャビティ面と熱可塑性樹脂上面とを接触させ、プレス力を印加することを特徴とする請求項7に記載の成形体の製造方法。
- 前記吐出口からの樹脂の吐出量は、前記成形型への溶融樹脂の塗布幅、塗布厚みおよび塗布速度によって制御されることを特徴とする請求項1に記載の成形体の製造方法。
- 表面に微細な凹凸部を有する成形型と、前記成形型を加熱する加熱手段および冷却する冷却手段と、前記微細な凹凸部に溶融した熱可塑性樹脂を充填する塗布装置とからなり、前記塗布装置が、熱可塑性樹脂を可塑化する可塑化部と、可塑化された溶融樹脂を貯える樹脂貯蔵部と、前記溶融した熱可塑性樹脂を吐出する吐出口とを備え、前記微細な凹凸部の上方から前記溶融した熱可塑性樹脂が最終製品にほぼ近い形状および厚さに吐出されるように、前記塗布装置が移動可能であるとともに、前記塗布装置は、前記吐出口の先端部と前記成形型との距離によって前記最終製品の厚さが規制されるように移動するものであり、かつ前記微細な凹凸部に前記熱可塑性樹脂が付着するように、前記成形型を加熱することを特徴とする成形体の製造装置。
- 前記塗布装置が、最大6自由度に移動可能であることを特徴とする請求項10に記載の成形体の製造装置。
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