JPH0247026A - 射出成形用金型 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、プラスチック製レンズや光記録ディスク等を
成形するための射出成形用金型に係り、特に、溶融樹脂
に超音波振動を与えて成形する金型に関する。

〔従来の技術〕

射出成形法によって成形されるプラスチック製レンズや
光記録ディスクは、その使用目的、用途のため、溶融樹
脂がキャビティに充填されるときの流動配向、残留歪等
に関する物性や、キャビティ内で溶融樹脂が加圧力を受
けながら冷却同化するときの収縮に基づく成形精度等に
ついて厳しい要求を満たすことが求められる。これらの
要求に応えるため、従来、種々の技術が研究、開発され
、その１つとして射出成形用金型に超音波ＩＪｉ　ｆＪ
＋子を設けたものがある。この技術は、溶融樹脂がキャ
ビティ内に充填されるときに超音波振動を付加すること
により、樹脂の流動を良好にして樹脂の配向、成形品の
歪の発生をなくし、また溶融樹脂がキャビティ内で固化
するときにおける樹脂内部の温度勾配を超音波振動によ
る加熱で所定状態のものとし、これにより成形品の成形
精度を高めようとするものである。

射出成形用金型に超音波振動子を設けた従来技術として
、特開昭５８−１３４７ゼ２、特開昭５８−１４０２２
２、特開昭６１−２７０１３１、特開昭６２−２４９７
１７がある。前二者の従来技術では、超音波振動子はキ
ャビティに対して溶融樹脂の加圧方向と同じ方向に配置
され、後者の従来技術では超音波振動子はキャビティの
円周方向に沿って配置されている。

〔発明が解決しようとする課題］ 前王者の従来技術によると、金型の型締めによるキャビ
ティ内の溶融樹脂の加圧方向とキャビティに対する超音
波振動子の配置方向とは同じであるため、構造上から、
型締めしてキャビティ内の溶融樹脂を圧縮成形するとき
の加圧力を実際上大きなものにできず、このため大きな
加圧力を必要大型の成形品を成形できないという問題が
あった。

また、樹脂に与えられる振動はその超音波振動子の出力
で決められてそれ程度強力にはできず、かつこの振動は
キャビティ内の溶融樹脂を加圧するために金型を大きな
力で型締めするとこの型締め力で抑えられるため、充分
に大゛きな振動を得られないという問題もあり、さらに
、超音波振動子の配置位置のため、金型全体が大型かつ
７１　Ｈになるという問題もあった。

後者の従来技術によると、超音波振動子はキャビティの
円周方向に沿って配置されるため、型締めによるキャビ
ティ内の溶融樹脂の加圧力を大きくできないことや金型
全体が大型、複雑になるという問題は発生しないが、キ
ャビティ内の溶融樹脂に円周方向に振動を与えるもので
あるため超音波振動子の数を複数にしても、樹脂に与え
られる振動を強力なものにできないという問題があった
。

本発明は、物体の弾性特性のため、物体に一方向から変
形（振動）を与えるとその方向と直交する方向にも変形
（振動）が生じるというポアソン現象に着目してなされ
たものである。

本発明の目的は、超音波振動にこのポアソン現象を通用
することにより従来の問題を解決することが可能で、キ
ャビティ内の樹脂の加圧力を大きくでき、従って大型の
成形品を成形することが可能となり、また、樹脂に強力
な振動を与えることもでき、さらに金型全体を小型化、
簡単化することも可能となる射出成形用金型を提供する
ところにある。

〔課題を解決するための手段〕

このため本発明に係る射出成形用金型は、キャビティ内
の溶融樹脂を超音波塀動させる超音波振動子を備えた射
出成形用金型において、前記超音波振動子を前記キャビ
ティ内の溶融樹脂の加圧方向と直交する方向に対をなし
て配置したことを特徴とするものである。

超音′＄を振動子の対の数はｌに限らず、２以上であっ
てもよい。

〔作用］ 超音波振動子を振動させると、超音波振動子が対をなす
方向への振動の他に、ポアソン現象によりこれと直交す
る方向への振動も生じ、この結果、キャビティ内の樹脂
を振動させることができる。

樹脂を振動させることは、キャビティ内に樹脂が充填さ
れるときおよびキャビティ内で樹脂が加圧されながら固
化するときに行われる。

超音波振動子は金型の型締めでキャビティ内の樹脂が加
圧される方向と直交する方向に配置されるため、金型が
超音波振動子を備えているにもかかわらず、金型に大き
な型締め力を加えて樹脂の加圧力を大きなものにでき、
これにより大型の成形品を成形できる。また、超音波振
動子は対をなして配置され、それぞれの超音波振動子は
超音波振動子が取り付けられた金型構成部材を圧縮、伸
び変形させるために同じ周波数でキャビティ内外方向に
同調して振動し、共振現象を生じさせるため、キャビテ
ィ内の樹脂を加圧する大きな型締め力が金型に加えられ
ていても、この型締め力で抑えられることなく樹脂に強
力な振動を与えることができ、これにより樹脂内部に所
定の温度勾配を実現できるため常温の定温成形が可能と
なり、高温の樹脂が冷却固化したときの収縮による成形
精度の低下を防止できる。

さらに、超音波振動子は上述の通りキャビティ内の樹脂
の加圧方向と直交する方向に配置され、加圧方向には一
般的に金型の種々の構成部材が配置されて複雑な構造と
なっているが、直交する方向には多くの構成部材は配置
されていないため、金型全体の小型化、簡単化を達成で
きる。

〔実施例〕

第１図および第２図は本発明の第１実施例に係る射出成
形用金型を示し、第３図は第２実施例に係る射出成形用
金型を示す、これらの図は、型締めするときのガイド部
材、溶融樹脂の洩れ防止用のシール部材、成形品のエジ
ェクト手段等を省略して示した概略図である。

第１実施例の射出成形用金型はレンズを成形するための
もので、可動型である上型ｌと固定型である下型２とか
らなる。上型ｌの型本体３は下取付板４に取り付けられ
、その内部にコア５が配置される。下型２の構造も同様
で、型本体６は下取付板７に取り付けられ、その内部に
コア８が配置される。コア５，８はレンズ成形用であり
、下取付板４に型締めシリンダあるいはトグル機構等に
よる型締め力が加えられて上型１、下型２が型締めされ
たとき、コア５．８間にキャビティ９が形成される。

第２図の通り下型２の型本体６、下取付板７にはスプル
ーブツシュｌＯが挿通固設され、このスプルーブツシュ
１０の上部の室１１に開口部１２を有する管部材１３が
挿入される。水平なこの管部材１３はキャビティ９まで
達する。スプルーブツシュ１０の下端に射出成形機のノ
ズルが接続されて溶融樹脂が射出されると、溶融樹脂は
スプルー１４、室１１、開口部１２、管部材１３の内部
通路によるランナーを通ってキャビティ９に充填される
。

第１図の通り型本体３，６には水平な孔１５が形成され
、この孔１５に挿入されてランジュバン型超音波振動子
１６がコア５，８の周面に取り付けられる。超音波振動
子１６は各コア５，８についてその直径方向に２個設け
られ、すなわら、超音波振動子１６は型締めによるキャ
ビティ９内の溶融樹脂の加圧方向と直交する方向に各コ
ア５゜８に一対配置される。

キャビティ９内に溶融樹脂が充填されるとき超音波振動
子１６をＡ方向に超音波ｔｌｉ動させる。この振動は一
対の超音波振動子１６を同じ周波数で同調させて行う、
すなわち、一方の超音波振動子１６がキャビティ９の内
側方向に振動するときには他方の超音波振動子１６もキ
ャビティ９の内側方向に振動させ、一方の超音波振動子
１６がキャビティ９の外側方向に振動するときには他方
の超音波振動子１６もキャビティ９の外側方向に振動さ
せる。これによりコア５．８は直径方向両側から圧縮、
伸び変形の振動を受け、コア５．８には入方向と同じＢ
方向の振動が生ずる。

コア５．８の高さ寸法、直径等を適切に設定すると、Ｂ
方向の振動に基づきコア５．８にはポアソン現象により
Ｃ方向の大きな振動が生ずる。言い換えると、超音波振
動子１６による振動が水平方向であっＣも、ポアソン現
象の応用により垂直方向の振動を生じさせることができ
るのである。

特に、一対の超音波振動子１６は前述の通りキャビティ
９の内外方向に同調して振動しているため共振現象が発
生し、この結果、Ｃ方向の振動を極めて大きなものにで
きる。

以上のようにキャビティ９内への溶融樹脂の充填時にコ
ア５３８をＣ方向に振動させるこ止により、溶融樹脂の
流動性が良好となり、樹脂の配向をなくすことができる
。また、上述の通りＣ方向の振動は大きいため、キャビ
ティ９にはコア５゜８のレンズ成形面の上下の振動によ
り溶融樹脂をキャピテイ９内に吸引する作用が生じ、こ
の結果、前記ノズルから射出される溶融樹脂に圧力をか
けなくても、溶融樹脂はキャビティ９内に自ずと吸引さ
れ、充填されることになる。このため、従来において溶
融樹脂に高圧力を付加してキャビティ内に充填した場合
に、圧力勾配に基づきキャビティ半径方向に生じていた
残留歪をなくすことができ、この結果、光学特性に優れ
たレンズを成形できる。

溶融樹脂をキャビティ９内に充填′した後、型締め力を
大きくして溶融樹脂を加圧成形する。このようにキャビ
ティ９内の溶融樹脂を加圧するために上型ｌ、下型２に
型締め力を与える場合、超音波振動子１６は溶融樹脂の
加圧方向と直交する方向に配置されているため、構造上
、超音波振動子１６に影響されることなく上型１、下型
２の型締め力を掻めて大きくして樹脂の加圧力を大きな
ものにでき、このため大きな加圧力を必要とする大口径
のレンズを成形できる。

キャビティ９内で？８融樹脂を圧縮成形するときにも超
音波振動子１６の超音波振動によりコア５゜８をＣ方向
に振動させ、振動による熱エネルギを樹脂に供給するこ
とにより、固体層と溶融層からなる樹脂内部の温度勾配
を所定のものとする。このようにキャビティ９内の樹脂
に振動による熱エネルギが与えられるとき、前述の通り
上型ｌ、下型２は樹脂を加圧するために大きな力で型締
めされており、この型締め力がコア５．８のＣ方向の振
動を抑えようとするものであっても、一対の超音波振動
子！６は前述の通りキャビティ９の内外方向に同調して
振動し、コア５，８のＣ方向の振動を大きなものにして
いるため、このＣ方向の振動が型締め力で抑えられるこ
とはない、超音波振動子１６の出力を調整すれば樹脂に
供給される熱エネルギを適切に変えることができ、これ
により樹脂内部に所定の温度勾配を作りながら樹脂を固
化させていくことができる。

以上のようにキャビティ９内の樹脂に必要な熱エネルギ
を与えながら固化して成形品を成形できることは常温の
定温成形が可能になることを意味し、高温に加熱された
樹脂を冷却固化させて成形品とする従来法に比べ、冷却
固化による樹脂の収縮の問題が発生しないため、成形精
度を高められる。

また、超音波振動子１６は上型１、下型２に対して横向
きに配置され、この方向には金型の構成部材は一般的に
は多く配置されていないため、樹脂の加圧方向に超音波
振動子を配置した場合と比べ、金型全体を小型かつ簡単
な構造とすることができる。

第３図で示した第２実施例の射出成形用金型は光記録デ
ィスク成形用のものである。上型２１、下型２２の型本
体２３．２４の間には型締め時にキャビティ２５が形成
される。下型２２の型本体２４の上面には光記録ディス
クの記録面形成用スクンパ２６が配置され、また下型２
２にはスプルーブツシュ２７が設けられる。

この実施例でも超音波振動子２８は型締めによるキャビ
ティ２５内の樹脂の加圧方向と直交する方向に配置され
、各型本体２３．２４について一対の超音波振動子２８
が設けられる。

この実施例においても超音波振動子２日により前記実施
例と同じ作用効果を得られる。またこれ以外に、キャビ
ティ２５内に溶融樹脂を充填するとき、型本体２３．２
４の中央部は超音波振動子２８の振動によりＣ方向と同
じ上下方向に振動しているが、型本体２３．２４自体の
剛性や上下の取付板２９．３０に対する型本体２３．２
４の取付剛性により、中央部から周辺部にいくに従って
型本体２３．２４はＢ方向と同じ水平方向に振動してい
るため、中央部に配置されたスプルーブツシュ２７のス
プルー３１から供給される溶融、樹脂を圧力をかけなく
ても中央部の上下方向の振動による吸引作用でキャビテ
ィ２５に吸引させることができるとともに、周辺部の水
平方向の振動によりこのｆＪ融樹脂を偏平形状のキャビ
ティ２５の端部まで確実に行き渡らせることができる。

以上の各実施例では超音波振動子はキャビティ内の樹脂
の加圧方向と直交する方向に一対設けられていたが、超
音波振動子の対の数は１に限らず２以上であってもよく
、対の数を多くすればそれだけ効果が高まる。

また、以上の各実施例の金型は竪型のものであったが、
本発明は横型の金型にも通用でき、さらに、本発明はレ
ンズ、光記録ディスク以外の成形品を成形する金型にも
適用できる。

〔発明の効果〕

本発明によれば、超音波振動方向を直交方向に変換でき
るポアソン現象を利用してルするため、超音波振動子の
配置を型締めによるキャビティ内の樹脂の加圧方向と直
交する方向にすることができ、これによりキャビティ内
の樹脂の加圧力を大きくできるようになり、また、超音
波振動子は対をなして配置されて同調して振動するため
、樹脂に強力な振動を与えることもでき、さらに、超音
波振動子の配置位置によって金型全体を小型化、簡単化
できるという効果も得られる。

第１図 一■

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の第１実施例に係る射出成形用金型を示
す正断面図、第２図は第１図の■−■線断面図、第３図
は第２実施例に係る射出成形用金型を示す正断面図であ
る。 ｌ、２１・・・上型、２．２２・・・下型、３，６，２
３．２４・・・型本体、５，８・・・コア、９，２５・
・・キャビティ、１０．２７・・・スプルーブツシュ、
１６゜２８・・・超音波振動子、２６・・・スクンバ。 出願人　アイダエンジニアリング株式会社代理人　弁理
士　木下　實三　（ほか２名）１．２１−・−上型 ―■ ９．２５・−キやビティ ５．８−・・ コア ２６・−ス２ンパ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）キャビティ内の溶融樹脂を超音波振動させる超音
   波振動子を備えた射出成形用金型において、前記超音波
   振動子を前記キャビティ内の溶融樹脂の加圧方向と直交
   する方向に対をなして配置したことを特徴とする射出成
   形用金型。