JPH04176623A - 射出圧縮成形法 - Google Patents
射出圧縮成形法Info
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- JPH04176623A JPH04176623A JP2305370A JP30537090A JPH04176623A JP H04176623 A JPH04176623 A JP H04176623A JP 2305370 A JP2305370 A JP 2305370A JP 30537090 A JP30537090 A JP 30537090A JP H04176623 A JPH04176623 A JP H04176623A
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Classifications
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- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
- B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
- B29C45/00—Injection moulding, i.e. forcing the required volume of moulding material through a nozzle into a closed mould; Apparatus therefor
- B29C45/17—Component parts, details or accessories; Auxiliary operations
- B29C45/46—Means for plasticising or homogenising the moulding material or forcing it into the mould
- B29C45/56—Means for plasticising or homogenising the moulding material or forcing it into the mould using mould parts movable during or after injection, e.g. injection-compression moulding
- B29C45/568—Applying vibrations to the mould parts
-
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- B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
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- B29C45/56—Means for plasticising or homogenising the moulding material or forcing it into the mould using mould parts movable during or after injection, e.g. injection-compression moulding
- B29C45/561—Injection-compression moulding
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- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Moulds For Moulding Plastics Or The Like (AREA)
- Injection Moulding Of Plastics Or The Like (AREA)
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。
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）
本発明は射出圧縮成形法に関するもので、特に熱可塑性
樹脂、あるいは複合材料を用いて、光学レンズ、プリズ
ム、反射鏡、各種精密機械部品等の精密成形品を成形し
得る射出圧縮成形法に関する。
樹脂、あるいは複合材料を用いて、光学レンズ、プリズ
ム、反射鏡、各種精密機械部品等の精密成形品を成形し
得る射出圧縮成形法に関する。
（従来の技術）
最近、プラスチック材料を使用して、レンズ、プリズム
、ポリゴンミラー、回折格子、カメラ部品、機械部品等
の超精密部品を、ミクロンあるいはサブミクロンの精度
で成形することが市場の要求として急速に高まりつつあ
る。
、ポリゴンミラー、回折格子、カメラ部品、機械部品等
の超精密部品を、ミクロンあるいはサブミクロンの精度
で成形することが市場の要求として急速に高まりつつあ
る。
このような超精密部品は高精度な金型、射出成形機、高
品質な成形材料を使用して成形することが必然であるが
、いかにそのような機器や材料を用いても、成形品に要
求される精度を、射出成形で達成することは非常に難し
いとされている。
品質な成形材料を使用して成形することが必然であるが
、いかにそのような機器や材料を用いても、成形品に要
求される精度を、射出成形で達成することは非常に難し
いとされている。
一般に行われている精密射出成形で用いる金型を、第１
図及び第２図で示す。
図及び第２図で示す。
第１図は最も標準的な射出成形方法で、射出成形機から
の溶融材料はスプル２より充填され、ランナ３、ゲート
４を通ってキャビティ（成形品形底部）５に充填される
構造となっている。なお同図において、１はノズルタッ
チ部、６はスプルロックピン、７はエジェクタプレート
をそれぞれ示している。
の溶融材料はスプル２より充填され、ランナ３、ゲート
４を通ってキャビティ（成形品形底部）５に充填される
構造となっている。なお同図において、１はノズルタッ
チ部、６はスプルロックピン、７はエジェクタプレート
をそれぞれ示している。
このとき充填される材料の充填速度（射出速度ともいう
）及び充填圧力を、射出成形機で制御することが重要で
、通常は速度を４段あるいは１０段階で制御し、また材
料の収縮を防止するために圧力も多段で制御することが
行われている。
）及び充填圧力を、射出成形機で制御することが重要で
、通常は速度を４段あるいは１０段階で制御し、また材
料の収縮を防止するために圧力も多段で制御することが
行われている。
また最近では射出圧縮成形といわれる成形法も盛んに行
われるようになってきている。
われるようになってきている。
この方法の原理を第２図に示す。この方法は金型が高圧
で閉じられた段階で可動部１０を後退させ、射出成形機
からスプル１２、ランナ１３、ゲート１４を通過させて
キャビティ１５内に材料を、充填し、充填終了後、又は
充填終了直前に可動部１０を前進させてキャビティ１５
内の充填材料を加圧して行う成形方法である。なお同図
において、１１はノズルタッチ部、１６はスプルロック
ピン、１７はエジェクタプレート、１８は押圧部材、１
９はブツシュロッドをそれぞれ示している。
で閉じられた段階で可動部１０を後退させ、射出成形機
からスプル１２、ランナ１３、ゲート１４を通過させて
キャビティ１５内に材料を、充填し、充填終了後、又は
充填終了直前に可動部１０を前進させてキャビティ１５
内の充填材料を加圧して行う成形方法である。なお同図
において、１１はノズルタッチ部、１６はスプルロック
ピン、１７はエジェクタプレート、１８は押圧部材、１
９はブツシュロッドをそれぞれ示している。
第１図の成形方法では、充填材料にかけられる圧力が、
ゲート４から遠地点になるにしたがって大幅に低下して
しまうのに対して、第２図の成形方法は、材料に均一な
圧力をかけることができる長所がある。
ゲート４から遠地点になるにしたがって大幅に低下して
しまうのに対して、第２図の成形方法は、材料に均一な
圧力をかけることができる長所がある。
通常、射出成形品は充填圧力によってその成形収縮率が
変化するといわれているが、第１図の方法で成形された
成形品は、当然のことながらゲート部４の近傍とその遠
地点とでは寸法及び密度が異なることになる。
変化するといわれているが、第１図の方法で成形された
成形品は、当然のことながらゲート部４の近傍とその遠
地点とでは寸法及び密度が異なることになる。
しかし第２図の成形方法では、そのような短所が大幅に
改善される。すなわちこの方法では、ゲ−）１４から圧
力をかけるのではなく、可動部ｌＯによって成形品全体
に圧力をかけるので、前記成形法の不均等圧力と成形品
の寸法バラツキといった問題点は大幅に改善される。
改善される。すなわちこの方法では、ゲ−）１４から圧
力をかけるのではなく、可動部ｌＯによって成形品全体
に圧力をかけるので、前記成形法の不均等圧力と成形品
の寸法バラツキといった問題点は大幅に改善される。
（発明が解決しようとする課Ｈ）
しかしこの方法でもさらに、以下のような問題点が存在
する。それは可動部１０で成形材料を加圧しても、その
圧力の伝播効率が悪いといった欠点を有することである
。すなわち肉厚の成形品では、可動部１０による加圧面
と非加圧面とに圧力勾配が生し、成形品にその影響が現
れ、結果として、超精密部品に要求される精度が得られ
難いといえる。
する。それは可動部１０で成形材料を加圧しても、その
圧力の伝播効率が悪いといった欠点を有することである
。すなわち肉厚の成形品では、可動部１０による加圧面
と非加圧面とに圧力勾配が生し、成形品にその影響が現
れ、結果として、超精密部品に要求される精度が得られ
難いといえる。
この発明は上記従来の欠点を解決するためになされたも
のであって、その目的は、超精密部品を高品質に成形可
能な射出圧縮成形法を提供することにある。
のであって、その目的は、超精密部品を高品質に成形可
能な射出圧縮成形法を提供することにある。
（課題を解決するための手段）
そこで第１請求項記載の射出圧縮成形法は、金型の一部
が射出成形機と自在に連動する可動部を有する射出成形
機を用い、キャビティ内に射出された成形材料を上記可
動部で加圧する射出圧縮成形法において、上記可動部で
もって上記成形材料を振動加圧することを特徴としてい
る。
が射出成形機と自在に連動する可動部を有する射出成形
機を用い、キャビティ内に射出された成形材料を上記可
動部で加圧する射出圧縮成形法において、上記可動部で
もって上記成形材料を振動加圧することを特徴としてい
る。
また第２請求項記載の射出圧縮成形法は、上記可動部が
キャビティ内の成形品の肉厚を減少させる状態において
成形材料を射出し、次に可動部を後退させ、可動部後退
分の成形材料を追加充填することを特徴としている。
キャビティ内の成形品の肉厚を減少させる状態において
成形材料を射出し、次に可動部を後退させ、可動部後退
分の成形材料を追加充填することを特徴としている。
さらに第３請求項記載の射出圧縮成形法は、上記可動部
の後退時に、上記可動部を出退方向に振動させることを
特徴としている。
の後退時に、上記可動部を出退方向に振動させることを
特徴としている。
（作用）
上記第１請求項記載の射出圧縮成形法では、溶融材料に
均一で、しかも自在な圧力を作用させることが可能であ
る。
均一で、しかも自在な圧力を作用させることが可能であ
る。
また第２請求項記載の射出圧縮成形法では、広い空間（
キャビティ）内に、小さなゲートから高速で材料充填す
る場合に生ずる不具合、例えばウェルドやジェティング
の発生を防止し得る。
キャビティ）内に、小さなゲートから高速で材料充填す
る場合に生ずる不具合、例えばウェルドやジェティング
の発生を防止し得る。
さらに第３請求項記載の射出圧縮成形法では、溶融分子
の整列効果に起因して、充填材料のキャビティへの充填
が一段と行い易くなると共に、複合材料等では繊維、フ
ィラー等の配向性の制御をも行うことが可能になる。
の整列効果に起因して、充填材料のキャビティへの充填
が一段と行い易くなると共に、複合材料等では繊維、フ
ィラー等の配向性の制御をも行うことが可能になる。
（実施例）
次にこの発明の射出圧縮成形法の具体的な実施例につい
て、図面を参照しつつ詳細に説明する。
て、図面を参照しつつ詳細に説明する。
第３図において、３１は射出成形機のノズルタッチ部、
３２はスプル、３３はランナ、３４はゲート、３５はキ
ャビティ、３６はパーティングライン、３７は振動コア
（可動部）、３８は油圧ピストン、３９は油圧シリンダ
筒、４０はエジェクタプレート、４工、４２は油流入口
をそれぞれ示している。
３２はスプル、３３はランナ、３４はゲート、３５はキ
ャビティ、３６はパーティングライン、３７は振動コア
（可動部）、３８は油圧ピストン、３９は油圧シリンダ
筒、４０はエジェクタプレート、４工、４２は油流入口
をそれぞれ示している。
そして射出成形機に取付けられた金型を高圧型締し、ピ
ストン３日を適切な位置まで上昇させておく。次に射出
成形機から溶融材料をスプル３２、ランナ３３、ゲート
３４を経てキャビティ３５内に充填する。その後ピスト
ン３８を後退させ、さらに熔融材料をピストン後追分だ
け充填し、適切な保圧をかける。
ストン３日を適切な位置まで上昇させておく。次に射出
成形機から溶融材料をスプル３２、ランナ３３、ゲート
３４を経てキャビティ３５内に充填する。その後ピスト
ン３８を後退させ、さらに熔融材料をピストン後追分だ
け充填し、適切な保圧をかける。
この際、油流入口４１．４２に作用する送油圧力を断続
的に変化させることによってピストン３８を振動させな
がらキャビティ３５内の材料を加圧する。
的に変化させることによってピストン３８を振動させな
がらキャビティ３５内の材料を加圧する。
つまり材料の充填制御を行うため、振動コア３７をキャ
ビティ３５内に適切な空間が形成できるような状態にま
で上昇させ、射出成形機から材料を充填し、次に振動コ
ア３７を後退させ、さらに材料を充填する。充填が終了
した段階で直ちに振動コア３７を振動させるといった工
程で射出成形を行う（材料を充填させる過程で振動を付
加してもよい）のであり、このような工程を採用すれば
、溶融材料にかける圧力の厚さ方向の均等性を大幅に改
善できることになるのである。
ビティ３５内に適切な空間が形成できるような状態にま
で上昇させ、射出成形機から材料を充填し、次に振動コ
ア３７を後退させ、さらに材料を充填する。充填が終了
した段階で直ちに振動コア３７を振動させるといった工
程で射出成形を行う（材料を充填させる過程で振動を付
加してもよい）のであり、このような工程を採用すれば
、溶融材料にかける圧力の厚さ方向の均等性を大幅に改
善できることになるのである。
振動コア３７は、単純に振動させるのではなく、可動さ
せる過程で振動させることが最も効果的である。その理
由は、プラスチック材料が充填される過程で、広い空間
（キャビティ）３５に、小さなゲート３４より材料を高
速で充填すると、ウェルドやジェティングといった製品
の不良現象を発生するが、キャビティ３５の肉厚が薄い
とそれらの不良現象が発生しないこと、振動コア３７が
可動することによって、溶融材料に均一でしかも自在な
圧力がかけられること、さらにはこれらの工程が振動に
よってより効果を発揮することになる。
せる過程で振動させることが最も効果的である。その理
由は、プラスチック材料が充填される過程で、広い空間
（キャビティ）３５に、小さなゲート３４より材料を高
速で充填すると、ウェルドやジェティングといった製品
の不良現象を発生するが、キャビティ３５の肉厚が薄い
とそれらの不良現象が発生しないこと、振動コア３７が
可動することによって、溶融材料に均一でしかも自在な
圧力がかけられること、さらにはこれらの工程が振動に
よってより効果を発揮することになる。
振動の周波数や加圧力、加圧時間等は成形品の形状や材
料の種類によって最適条件が決定される。
料の種類によって最適条件が決定される。
また振動コア３７にかける振動は材料充填初期からかけ
ても良く、その場合は充填材料のキャビティ３５への充
填をよりたやすくする効果があり、また複合材料等では
繊維、フィラー等の配向性の制御をも行うことができる
。
ても良く、その場合は充填材料のキャビティ３５への充
填をよりたやすくする効果があり、また複合材料等では
繊維、フィラー等の配向性の制御をも行うことができる
。
なお上記では、ピストン３８を振動させ、振動コア３７
を経て溶融材料を振動加圧するのに油圧シリンダを用い
ているが、他にこの部分に圧電素子やバイブレータを用
いてもその目的は達成される。
を経て溶融材料を振動加圧するのに油圧シリンダを用い
ているが、他にこの部分に圧電素子やバイブレータを用
いてもその目的は達成される。
以下にさらに具体的な実施例について説明する。
まず直径３０閣の凸レンズが成形できる金型を、第３図
の原理に基づいて製作し、種々な熱可ぜ性樹脂を用いて
成形した。
の原理に基づいて製作し、種々な熱可ぜ性樹脂を用いて
成形した。
金型を高圧で型締したのち、第３図の一方の油流入口４
２に油圧をかけ、振動コア３７を前進させた状態で溶融
材料を４００ ｋｇ／ｃｉｌｌで充填し、直ちに油流入
口４２の油圧を減少させてピストン３８を後退させ、振
動コア３７を後退させながらさらに溶融材料を追加充填
した。充填が終了した後、油流入口４２．４１の圧力を
増減させピストン３８に適切な時間振動を付加した。
２に油圧をかけ、振動コア３７を前進させた状態で溶融
材料を４００ ｋｇ／ｃｉｌｌで充填し、直ちに油流入
口４２の油圧を減少させてピストン３８を後退させ、振
動コア３７を後退させながらさらに溶融材料を追加充填
した。充填が終了した後、油流入口４２．４１の圧力を
増減させピストン３８に適切な時間振動を付加した。
溶融材料が冷却された後、金型を開いて成形品を取出し
た。
た。
実施Ｍ上
使用成形機：型締力 ５０トン
射出容量 ８オンス
使用成形材料：ポリカーボネート
金型温度 ： １００″Ｃ
振動数 ：２０ヘルツ
振動加圧タイミング：完全充填後
加圧時間 ：３０秒
冷却時間 ＝１２０秒
災宛拠ｌ
使用成形機：型締力 ５０トン
射出容量 ８オンス
使用成形材料：ポリメチルメタクリレート金型温度 ：
９０°Ｃ 振動数 ＝１５ヘルツ 振動加圧タイミング：材料充填初期より加圧時間 ＝３
０秒 冷却時間 ：１２０秒 災施■主 使用成形機：型締力 ５０トン 射出容量 ８オンス 使用成形材料ニガラス繊維３０％入り ポリカーボネート 金型温度 ：９０°Ｃ 振動数 ：１５ヘルツ 振動加圧タイミング：材料充填初期より加圧時間 ：３
０秒 冷却時間 ： １２０秒 且五貫よ 使用成形機：型締力 ５０トン 射出容量 ８オンス 使用成形材料：ポリメチルメタクリレート金型温度 ：
９０°Ｃ 振動数 ：なし 冷却時間 ： １２０秒 その他 ：標準的成形方法 実施例１〜３及び比較例で得られた成形品について寸法
精度、残留応力の大小等を試験した。その結果は、次の
通りである。
９０°Ｃ 振動数 ＝１５ヘルツ 振動加圧タイミング：材料充填初期より加圧時間 ＝３
０秒 冷却時間 ：１２０秒 災施■主 使用成形機：型締力 ５０トン 射出容量 ８オンス 使用成形材料ニガラス繊維３０％入り ポリカーボネート 金型温度 ：９０°Ｃ 振動数 ：１５ヘルツ 振動加圧タイミング：材料充填初期より加圧時間 ：３
０秒 冷却時間 ： １２０秒 且五貫よ 使用成形機：型締力 ５０トン 射出容量 ８オンス 使用成形材料：ポリメチルメタクリレート金型温度 ：
９０°Ｃ 振動数 ：なし 冷却時間 ： １２０秒 その他 ：標準的成形方法 実施例１〜３及び比較例で得られた成形品について寸法
精度、残留応力の大小等を試験した。その結果は、次の
通りである。
（１）成形品の寸法精度（形状精度）
実施例１ ０．３ ミクロン以内
実施例２ ０．２ ミクロン以内
実施例３ ０．２ ミクロン以内
比較例１ ３〜５ミクロン以内
（２）成形品中の残留応力（偏光による定性目視）実施
例１ ０ 実施例２ ◎ 実施例３ 測定できず 比較例１ × 〔Ｏ：良好 ◎：極て良好 ×：残留応力多い〕（３）
成形品の外観 実施例１ 良好（高速充填でも） 実施例２ 良好 〃 実施例３ 良好 〃 比較例１ フローマーク発生 実施例及び比較例の結果をみても明らかなように、金型
の可動部品を振動させながら自在に可動させることはプ
ラスチックの超精密成形では多大な効果を発揮する。
例１ ０ 実施例２ ◎ 実施例３ 測定できず 比較例１ × 〔Ｏ：良好 ◎：極て良好 ×：残留応力多い〕（３）
成形品の外観 実施例１ 良好（高速充填でも） 実施例２ 良好 〃 実施例３ 良好 〃 比較例１ フローマーク発生 実施例及び比較例の結果をみても明らかなように、金型
の可動部品を振動させながら自在に可動させることはプ
ラスチックの超精密成形では多大な効果を発揮する。
また材料の充填も容易となるため、成形条件幅が大幅に
広くなり、成形不良の発生も激減している。
広くなり、成形不良の発生も激減している。
また成形品の残留応力が大幅に低下していることから推
定して、本発明による成形品は、実用に際し耐久性にも
優れているといえる。さらに溶融材料に掛けられる圧力
も振動を併用して加圧することによって必要圧力も低く
とも良いという結果となっている。
定して、本発明による成形品は、実用に際し耐久性にも
優れているといえる。さらに溶融材料に掛けられる圧力
も振動を併用して加圧することによって必要圧力も低く
とも良いという結果となっている。
（発明の効果）
以上のように第１請求項記載の射出圧縮成形法では、溶
融材料に均一で、しかも自在な圧力を作用させることが
可能であるので、成形品の精度向上、残留応力の大幅低
減という利点が生じる。また振動加圧に起因して、必要
圧力が低くてもよいとう効果も住じる。
融材料に均一で、しかも自在な圧力を作用させることが
可能であるので、成形品の精度向上、残留応力の大幅低
減という利点が生じる。また振動加圧に起因して、必要
圧力が低くてもよいとう効果も住じる。
また第２請求項記載の射出圧縮成形法では、広い空間（
キャビティ）内に、小さなゲートから高速で材料充填す
る場合に生ずる不具合、例えばつ′エルドやジェティン
グの発生を防止することが可能であり、これにより成形
品の品質を一段と向上し得る。
キャビティ）内に、小さなゲートから高速で材料充填す
る場合に生ずる不具合、例えばつ′エルドやジェティン
グの発生を防止することが可能であり、これにより成形
品の品質を一段と向上し得る。
さらに第３請求項記載の射出圧縮成形法では、溶融分子
の整列効果に起因して、充填材料のキャビティへの充填
が一段と行い易くなると共に、複合材料等では、繊維、
フィラー等の配向性の制御をも行うことが可能になると
いう効果が生しる。
の整列効果に起因して、充填材料のキャビティへの充填
が一段と行い易くなると共に、複合材料等では、繊維、
フィラー等の配向性の制御をも行うことが可能になると
いう効果が生しる。
第１図は標準的な従来の射出成形金型の横断面図、第２
図はさらに他の従来金型の横断面図、第３図は本発明で
使用する振動−加圧ができる金型の横断面図である。 ３５・・・キャビティ、３７・・・振動コア（可動部）
。 第１図 第２図
図はさらに他の従来金型の横断面図、第３図は本発明で
使用する振動−加圧ができる金型の横断面図である。 ３５・・・キャビティ、３７・・・振動コア（可動部）
。 第１図 第２図
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １、金型の一部が射出成形機と自在に連動する可動部を
有する射出成形機を用い、キャビティ内に射出された成
形材料を上記可動部で加圧する射出圧縮成形法において
、上記可動部でもって上記成形材料を振動加圧すること
を特徴とする射出圧縮成形法。 ２、上記可動部がキャビティ内の成形品の肉厚を減少さ
せる状態において成形材料を射出し、次に可動部を後退
させ、可動部後退分の成形材料を追加充填することを特
徴とする第１請求項記載の射出圧縮成形法。 ３、上記可動部の後退時に、上記可動部を出退方向に振
動させることを特徴とする第２請求項記載の射出圧縮成
形法。
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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-
1990
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