JP2006168034A - Press molding method and thermoplastic resin molded product - Google Patents
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Abstract
【課題】本発明は、簡単にかつ成形サイクルを短縮してプレス成形を行うプレス成形方法及び当該プレス成形方法で熱可塑性樹脂を成形した熱可塑性樹脂成形体に関する。
【解決手段】プレス成形装置1は、モールド6のみをガラス転移温度以上に加熱しておき、この加熱したモールド6を熱可塑性樹脂20に押圧して成形し、熱可塑性樹脂20がモールド6との接触表面からガラス転移温度以上になるに従って軟化して転写成形が進行し、最終的に熱可塑性樹脂20の全表面がモールド6に密着して転写完了となる。したがって、金型2、3全体を加熱してプレス成形する場合に比較して、熱容量が小さく、加熱・冷却速度を速くして、成形サイクルタイムを大幅に短縮することができるとともに、高精度な熱可塑性樹脂成形体を得ることができる。
【選択図】 図1
The present invention relates to a press molding method in which press molding is performed simply and with a molding cycle shortened, and a thermoplastic resin molded body in which a thermoplastic resin is molded by the press molding method.
A press molding apparatus (1) heats only a mold (6) to a glass transition temperature or higher, presses the heated mold (6) against a thermoplastic resin (20), and molds the thermoplastic resin (20) with the mold (6). As the glass transition temperature rises from the contact surface, the softening proceeds and transfer molding proceeds. Finally, the entire surface of the thermoplastic resin 20 is brought into close contact with the mold 6 to complete the transfer. Therefore, compared with the case where the entire molds 2 and 3 are heated and press-molded, the heat capacity is small, the heating / cooling rate is increased, the molding cycle time can be greatly shortened, and the high accuracy is achieved. A thermoplastic resin molded product can be obtained.
[Selection] Figure 1
Description
本発明は、プレス成形方法及び熱可塑性樹脂成形体に関し、詳細には、簡単にかつ成形サイクルを短縮してプレス成形を行うプレス成形方法及び当該プレス成形方法で熱可塑性樹脂を成形した大型、薄型の光学用等の熱可塑性樹脂成形体に関する。 The present invention relates to a press molding method and a thermoplastic resin molded body, and more specifically, a press molding method for performing press molding simply and by shortening a molding cycle, and a large and thin type in which a thermoplastic resin is molded by the press molding method. The present invention relates to a thermoplastic resin molding for optical use.
カメラやプリンタ用の光学レンズやミラー及びコンパクトディスク等の光学用成形体は、従来、ポリカーボネートやアクリル樹脂等の透明熱可塑性樹脂を射出成形することにより製造されている。 Optical molded bodies such as optical lenses and mirrors for cameras and printers and compact discs are conventionally manufactured by injection molding a transparent thermoplastic resin such as polycarbonate or acrylic resin.
ところが、近年、これらの光学用成形体を用いた部品が大型、薄型化、高性能化が進むのに伴って、光学用部品に利用される熱可塑性樹脂成形体も、大型、薄型で、かつ、低複屈折性等の光学的特性に優れたものが要求されてきている。 However, in recent years, as parts using these optical molded bodies have become larger, thinner, and higher performance, the thermoplastic resin molded bodies used for optical parts are also larger, thinner, and Therefore, a material having excellent optical properties such as low birefringence has been demanded.
そして、このような光学特性に優れた成形体を製造するのには、従来の射出成形では限界があることから、プレス成形法や射出圧縮成形法等の特殊成形法が従来から提案されている。 In order to produce such a molded article having excellent optical characteristics, there is a limit in conventional injection molding, and thus special molding methods such as press molding and injection compression molding have been proposed. .
これらの特殊成形法のうちプレス成形法は、樹脂の溶融温度を射出成形の場合よりも低く設定できることから、樹脂の熱劣化を防止することができ、透明性に優れた光学用の成形体を得ることができる。また、プレス成形法では、樹脂の流動配向がなく、また、高圧で成形する必要がないことから、残留応力を小さくすることができ、複屈折が小さく、経時的な変形が起きにくいだけでなく、油脂や有機溶剤による割れ等の生じにくい成形体を得ることができる。さらに、プレス成形法では、熱可塑性樹脂を加熱して、再度、溶融させてプレスするため、応力を緩和することができ、低複屈折性に優れた成形体を得ることができる。 Among these special molding methods, the press molding method can set the melting temperature of the resin lower than that in the case of injection molding, so that it can prevent thermal degradation of the resin, and can produce an optical molded body with excellent transparency. Obtainable. In addition, the press molding method has no flow orientation of the resin and does not need to be molded at a high pressure, so that the residual stress can be reduced, the birefringence is small, and the deformation with time is not easily caused. Further, it is possible to obtain a molded body that is less susceptible to cracking due to oils and fats or organic solvents. Furthermore, in the press molding method, since the thermoplastic resin is heated, melted again, and pressed, the stress can be relieved and a molded article excellent in low birefringence can be obtained.
ところが、プレス成形法は、射出成形と異なり、上下の各金型の温度を上昇や低下させるための時間を必要としており、サイクルタイムが長くなるという問題がある。 However, unlike the injection molding, the press molding method requires time for raising and lowering the temperatures of the upper and lower molds, and there is a problem that the cycle time becomes longer.
そこで、従来、プレス金型に加熱機構のほかに冷却機構を設けることで、成形サイクルの短縮化を図った技術が種々提案されている(特許文献1〜特許文献4参照)。
Thus, various techniques have been proposed in which a press mold is provided with a cooling mechanism in addition to a heating mechanism to shorten the molding cycle (see
また、従来、下雌金型を、固定された下金型部と、熱可塑性樹脂を載置して移動可能な受け板とに分割し、この受け板を、下雌金型に対して着脱可能として、受け板と熱可塑性樹脂のみを加熱冷却することで、金型を加熱・冷却する時間を省いて、製造時間の迅速化を図った技術が提案されている(特許文献5参照)。 Conventionally, the lower female mold is divided into a fixed lower mold part and a movable receiving plate on which a thermoplastic resin is placed, and this receiving plate is attached to and detached from the lower female die. As a possible technique, a technique has been proposed in which only the backing plate and the thermoplastic resin are heated and cooled to save time for heating and cooling the mold and to speed up the manufacturing time (see Patent Document 5).
しかしながら、上記特許文献1から特許文献4記載の従来技術にあっては、熱容量の大きな金型をガラス転移温度以上のに加熱した後冷却させるため、やはり加熱と冷却に長時間を必要とし、成形サイクルタイムを短縮する上で改良の必要があった。また、これらの従来技術にあっては、冷却を行う際に樹脂のガラス転移温度以上で圧力を解除すると、成形品にヒケが発生し、品質が低下するため、成形品の温度の管理が煩雑になるとともに、成形装置に冷却機構を加えることで、成形装置が複雑化し、コストが高くなるという問題があった。
However, in the prior art described in
また、特許文献5記載の従来技術にあっては、金型及び転写面がガラス転移温度以下であるため、樹脂と転写面が接触することで、樹脂が急冷されて、粘度が高くなり、マクロな形状を転写することはできるが、微細構造を有する光学素子の成形においては、樹脂の充填を完全に行うことができず、プレス成形の転写性を劣化させ、成形体の品質が低下するという問題があった。
Moreover, in the prior art described in
すなわち、プレス成形は、射出成形法と比較して複屈折性が低く、表面転写性が良いという長所がある一方で、成形サイクルが長いという短所があるが、従来技術は、この成形サイクルを短縮させるために、表面転写性が良いという長所を失わせてしまったり、高コスト化を招くという問題があった。 In other words, press molding has the advantages of low birefringence and good surface transfer compared to injection molding, but has the disadvantage of a long molding cycle, but the prior art shortens this molding cycle. Therefore, there is a problem that the advantage that the surface transferability is good is lost or the cost is increased.
そこで、本発明は、表面転写性が良好であるというプレス成形の長所を活かしつつ、安価に成形サイクルタイムを短縮するプレス成形方法及び当該プレス成形方法で成形した熱可塑性樹脂成形体を提供することを目的としている。 Therefore, the present invention provides a press molding method that reduces the molding cycle time at a low cost while taking advantage of the press molding that surface transferability is good, and a thermoplastic resin molded body molded by the press molding method. It is an object.
請求項1記載の発明のプレス成形方法は、相対向配置された一対の金型のうち少なくとも一方の表面に転写面を有するモールドが着脱可能に装着され、当該一対の金型の少なくとも一方が他方側に移動して熱可塑性樹脂をプレス成形するプレス成形方法であって、前記一対の金型を前記熱可塑性樹脂のガラス転移温度以下の所定の温度まで予熱する金型予熱工程と、当該予熱した金型の間に前記熱可塑性樹脂を供給する樹脂供給工程と、前記モールドのみを加熱手段で前記熱可塑性樹脂のガラス転移温度以上の所定の温度まで加熱するモールド加熱工程と、前記加熱されたモールドを当該モールドの前記転写面が前記熱可塑性樹脂側に面する状態で当該熱可塑性樹脂と前記金型の間に配置するモールド配置工程と、前記金型を移動させて前記モールドで前記熱可塑性樹脂を所定の圧力でプレスするプレス工程と、当該プレス後に前記金型、前記モールド及び前記熱可塑性樹脂の接触を維持させた状態で前記熱可塑性樹脂を所定の冷却速度で冷却させる冷却工程と、前記金型を開いて前記成形された熱可塑性樹脂を取り出す取出工程を順次実行することにより、上記目的を達成している。 In the press molding method according to the first aspect of the present invention, a mold having a transfer surface on at least one surface of a pair of molds arranged opposite to each other is detachably mounted, and at least one of the pair of molds is the other. A mold preheating step of preheating the pair of molds to a predetermined temperature not higher than the glass transition temperature of the thermoplastic resin; A resin supplying step of supplying the thermoplastic resin between molds, a mold heating step of heating only the mold to a predetermined temperature equal to or higher than a glass transition temperature of the thermoplastic resin by a heating means, and the heated mold A mold disposing step of disposing the mold between the thermoplastic resin and the mold in a state where the transfer surface of the mold faces the thermoplastic resin side, and moving the mold to move the mold A pressing step of pressing the thermoplastic resin at a predetermined pressure with a mold, and cooling the thermoplastic resin at a predetermined cooling rate in a state in which the mold, the mold and the thermoplastic resin are kept in contact after the pressing. The above-described object is achieved by sequentially executing a cooling step of causing the mold to open and a taking-out step of taking out the molded thermoplastic resin by opening the mold.
この場合、例えば、請求項2に記載するように、前記モールドは、その熱容量が前記成形される熱可塑性樹脂の熱容量よりも大きく、かつ、前記金型の熱容量よりも小さく設定されているものであってもよい。
In this case, for example, as described in
また、例えば、請求項3に記載するように、前記プレス成形方法は、前記モールドの熱容量を変化させて、前記冷却工程での前記熱可塑性樹脂の冷却速度を制御してもよい。
For example, as described in
さらに、例えば、請求項4に記載するように、前記プレス成形方法は、前記モールドが、前記転写面の形成された転写面部と当該モールドの熱容量を調整するための温度調節部とからなり、当該温度調節部の大きさを変化させることで、当該モールドの熱容量を変化させ、前記冷却工程での前記熱可塑性樹脂の冷却速度を制御してもよい。
Furthermore, for example, as described in
また、例えば、請求項5に記載するように、前記加熱手段は、電磁波の輻射による伝熱を用いて前記モールドを加熱する電磁波加熱手段であってもよい。
For example, as described in
さらに、例えば、請求項6に記載するように、前記モールドは、少なくとも前記電磁波加熱手段から電磁波の照射される面が電磁波吸収材料で形成されていてもよい。
Further, for example, as described in
また、例えば、請求項7に記載するように、前記モールドは、前記転写面の形成された転写面部と当該モールドの熱容量を調整するための温度調節部とからなり、当該温度調節部が電磁波を吸収する電磁波吸収材料で形成されていてもよい。
For example, as described in
さらに、例えば、請求項8に記載するように、前記プレス成形方法は、少なくとも前記プレス工程において、少なくとも前記モールドと前記熱可塑性樹脂との間隙を真空雰囲気下においた状態で前記モールドと前記熱可塑性樹脂をプレスしてもよい。 Further, for example, as described in claim 8, the press molding method includes at least the pressing step in which the mold and the thermoplastic are in a state where a gap between the mold and the thermoplastic resin is in a vacuum atmosphere. The resin may be pressed.
また、例えば、請求項9に記載するように、前記プレス成形方法は、前記冷却工程において前記熱可塑性樹脂を1℃/秒以上の冷却速度で冷却してもよい。
For example, as described in
さらに、例えば、請求項10に記載するように、前記プレス成形方法は、前記金型予熱工程、前記樹脂供給工程、前記モールド加熱工程、前記モールド配置工程、プレス工程、前記冷却工程及び前記取出工程を順次実行する成形サイクルを複数回実行して、複数の熱可塑性樹脂をプレスするに際して、前記モールドを複数用意して、所定の前記モールド配置工程以降の工程を行っている間に、次の成形サイクルで使用する前記モールドの加熱を行う前記モールド加熱工程を同時に実行してもよい。
Furthermore, for example, as described in
請求項11記載の発明の熱可塑性樹脂成形体は、熱可塑性樹脂が所定のプレス成形方法でプレス成形されて製造される熱可塑性樹脂成形体であって、前記プレス成形方法として、請求項1から請求項11のいずれかに記載のプレス成形方法が用いられてプレス成形されていることにより、上記目的を達成している。 The thermoplastic resin molded article according to an eleventh aspect of the invention is a thermoplastic resin molded article produced by press-molding a thermoplastic resin by a predetermined press molding method. The said objective is achieved by being press-molded using the press molding method in any one of Claims 11.
本発明のプレス成形方法によれば、金型に着脱可能で転写面の形成されているモールのみを、加熱し、プレス時に金型に取り付けてプレス成形しているので、表面転写性が良好であるというプレス成形の長所を活かしつつ、安価に成形サイクルタイムを短縮することができる。 According to the press molding method of the present invention, only the molding that is detachable from the mold and has a transfer surface formed thereon is heated and attached to the mold at the time of pressing, so that the surface transferability is good. It is possible to reduce the molding cycle time at low cost while taking advantage of the advantage of press molding.
また、本発明の熱可塑性樹脂成形体は、金型に着脱可能で転写面の形成されているモールのみを、加熱してプレス成形に用いるプレス絵成形方法で成形しているので、安価でかつ良好な表面転写性を有するものとすることができる。 In addition, the thermoplastic resin molded body of the present invention is molded by a press picture molding method that is used for press molding by heating only a molding that is detachable from a mold and has a transfer surface formed thereon. It can have good surface transferability.
以下、本発明の好適な実施例を添付図面に基づいて詳細に説明する。なお、以下に述べる実施例は、本発明の好適な実施例であるから、技術的に好ましい種々の限定が付されているが、本発明の範囲は、以下の説明において特に本発明を限定する旨の記載がない限り、これらの態様に限られるものではない。 Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. In addition, since the Example described below is a suitable Example of this invention, various technically preferable restrictions are attached | subjected, However, The scope of the present invention limits this invention especially in the following description. As long as there is no description of the effect, it is not restricted to these aspects.
図1〜図8は、本発明のプレス成形方法及び熱可塑性樹脂成形体の第1実施例を示す図であり、図1は、本発明のプレス成形方法及び熱可塑性樹脂成形体の第1実施例を適用したプレス成形装置1の要部正面図である。
FIGS. 1-8 is a figure which shows 1st Example of the press molding method and thermoplastic resin molding of this invention, and FIG. 1 is 1st implementation of the press molding method of this invention and thermoplastic resin molding. It is a principal part front view of the
図1において、プレス成形装置1は、一対の上金型2と下金型3が上下方向で相対向する状態で、配設されており、上金型2と下金型3には、ヒータ4、5がそれぞれ配設されている。なお、ヒータ4、5としては、例えば、温水を流す温調回路を用いることができる。
In FIG. 1, a
この金型2、3の材質に要求される性質としては、一般的には、被切削性、被研削性が良好であること、耐磨耗性に優れていること、鏡面仕上げ性が優れていること、十分な強度と靭性とを有していること、耐食性が大きいこと、シボ加工性がよいこと、熱処理特性が良好であること、熱伝導度が大きく、熱膨張係数が小さいこと、溶接補修性が良いこと等の機械的特性及び加工特性等が挙げられる。そして、これらの機械的特性及び加工特性を満たして、金型2、3に使用できる金属としては、具体的には、機械構造用鋼、合金工具鋼、ステンレス鋼等を一般的に挙げることができ、冷却性能を特に重視する場合、熱伝導性の高い銅系合金やアルミニウム合金を使用してもよいが、強度、耐食性、耐磨耗性、鏡面仕上げ性等の観点から、ステンレス鋼を用いることが好ましい。
The properties required for the materials of the
上金型2には、モールド6が着脱可能に設けられ、モールド6は、転写面部7と温度調節部8からなっている。プレス金型2、3の近傍には、モールド6を加熱する加熱手段としての赤外線ヒータ9が設置されている。赤外線ヒータ9は、赤外線を反射する反射板10に保持固定されており、電磁波の輻射による伝熱を利用してモールド6を加熱する。
A
転写面部7には、鋼のブランク材をバイトで切削して所定の形状に加工した後、熱処理を施し、当該加工面に無電解ニッケルめっきを施して、ニッケルメッキしたものを熱処理して硬度を高め、加工面をダイヤモンドバイトで切削して、所望の形状の鏡面とした転写面7aが形成されたものが用いられている。
The
温度調節部8は、モールド6の加熱時に赤外線ヒータ9からの赤外線を効率良く吸収するように耐熱塗料によって黒体塗装された鋼材が用いられており、温度調節部8の大きさは、被成形対象である熱可塑性樹脂20の冷却速度が1℃/秒以上である2℃/秒になるように設計されている。そして、転写面部7と温度調節部8の2部材からなるモールド6の熱容量は、被成形対象である熱可塑性樹脂20の熱容量より大きく、かつ、プレス金型2、3の熱容量より小さくなるように設定されている。
The temperature control unit 8 is made of a steel material that is black-coated with a heat-resistant paint so as to efficiently absorb infrared rays from the
上記熱可塑性樹脂20としては、脂環構造含有樹脂、アクリル樹脂、ポリカーボネート樹脂等を挙げることができるが、これらに限るものではなく、成形体の透明性、耐熱性、低吸水性、低複屈折性等を考慮して適宜選択することができる。また、被成形体としては、熱可塑性樹脂に無機や有機のフィラーやビーズ等の微粒子等を配合たものを用いることができる。
Examples of the
次に、本実施例の作用を説明する。本実施例のプレス成形装置1は、以下に説明する工程順に被成形対象である熱可塑性樹脂20の成形を行う。なお、本実施例では、熱可塑性樹脂20として、厚さ1mmのアクリル樹脂シートを使用して、フレネルレンズを製造するものとして、説明する。
Next, the operation of this embodiment will be described. The
プレス成形装置1は、第1工程(金型予熱工程)として、まず、プレス金型、2、3を、図2に示すように、それぞれに内蔵されているヒータ4、5により、成形する熱可塑性樹脂20であるアクリル樹脂のガラス転移温度Tg以下の温度に加温する。この場合の加熱速度(昇温速度)は、限定されるものではないが、昇温速度が大きいほど、成形サイクルタイムを短縮することができ、生産性を向上させることができるが、必要以上に昇温速度を大きくすると、プレス成形装置1自体及び金型2、3への負荷が過大となるため、注意が必要である。
In the
プレス成形装置1は、第2工程(樹脂供給工程)として、図3に示すように、図示しない搬送装置により、熱可塑性樹脂20であるアクリル樹脂シートを上金型2と下金型3との間の所定位置に搬送して配置する。
As shown in FIG. 3, the
次に、プレス成形装置1は、第3工程(モールド加熱工程)として、図4に示すように、プレス金型2、3の近傍に配設されている赤外線ヒータ9によりモールド6のみを熱可塑性樹脂20であるアクリル樹脂のガラス転移温度Tg以上の所定の温度まで加熱する。なお、この時点では、モールド6と被成形対象である熱可塑性樹脂20とは接触していない。
Next, as shown in FIG. 4, the
そして、この赤外線ヒータ9によるモールド6の加熱においては、赤外線ヒータ9の照射する赤外線強度及びモールド6と赤外線ヒータ9との距離を調整することで、意図する所定温度を飽和温度とすることができ、モールド6を均一に加熱することができる。
In the heating of the
そして、上記第1工程(金型予熱工程)と第3工程(モールド加熱工程)を行うことで、成形サイクルタイムを短縮することができる。 And a molding cycle time can be shortened by performing the said 1st process (mold preheating process) and a 3rd process (mold heating process).
プレス成形装置1は、第4工程(モールド配置工程)として、図示しない搬送装置により、図5に示すように、上記加熱したモールド6を、上金型2と熱可塑性樹脂20との間の所定位置に配置する。
As shown in FIG. 5, the
プレス成形装置1は、第5工程(プレス工程)として、図6に示すように、上金型2を下金型3に向かって移動させ、上金型2でモールド6を下金型3とモールド6との間に配置されている熱可塑性樹脂(アクリル樹脂シート)20に押しつけ、熱可塑性樹脂(アクリル樹脂シート)20をモールド6の転写面部7の転写面7aと下金型3の上面との間で挟み込んで、プレス成形する。この時点で、モールド6と熱可塑性樹脂(アクリル樹脂シート)20とが初めて接触する。
As shown in FIG. 6, the
そして、上記プレス時の圧力は、通常は、数MPa〜数十MPa程度であり、熱可塑性樹脂(アクリル樹脂シート)20をモールド6の転写面部7の転写面7aと下金型3の上面との間で挟み込んだ状態での保持時間は、通常、1秒〜5分程度であるが、成形品の大きさ、形状、成形精度等の要素を考慮して適宜選択する。
The pressure during the pressing is usually about several MPa to several tens of MPa, and the thermoplastic resin (acrylic resin sheet) 20 is placed between the transfer surface 7 a of the
プレス成形装置1は、第6工程(冷却工程)として、図7に示すように、上記熱可塑性樹脂(アクリル樹脂シート)20をモールド6の転写面部7の転写面7aと下金型3の上面との間で挟み込んだプレス状態の後も、この状態を保持し、熱容量の小さいモールド6の熱を、熱容量の大きい金型2、3で伝熱によって急速に奪い、強制的に熱可塑性樹脂(アクリル樹脂シート)20を当該熱可塑性樹脂20であるアクリル樹脂シートのガラス転移温度Tg以下まで冷却させる。
As shown in FIG. 7, the
そして、プレス成形装置1を使用して、複数の熱可塑性樹脂20のプレス成形を行う場合には、複数個のモールド6を用意し、上記第6工程である冷却工程を行っている間に、次のプレス成形サイクルで使用するモールド6を加熱する第3工程(モールド加熱工程)処理を行うと、さらに成形サイクルタイムを短縮させることができる。
And when performing the press molding of the plurality of
最後に、プレス成形装置1は、第7工程(取出工程)として、図8に示すように、上金型2を上昇させて、成形の完了した熱可塑性樹脂成形体である成形品30を取り出す。
Finally, as shown in FIG. 8, the
なお、上記プレス成形装置1を用い、熱可塑性樹脂20としてアクリル樹脂シートを使用して、フレネルレンズを製造する実験を行ったところ、成形サイクルタイムは、30秒であり、成形品30は、モールド形状が忠実に転写、すなわち、モールド6の転写部7の転写面7aの形状が忠実に転写されていた。
In addition, when the experiment which manufactures a Fresnel lens using the acrylic resin sheet as the
このように、本実施例のプレス成形装置1は、モールド6のみをガラス転移温度Tg以上に加熱しておき、この加熱したモールド6を熱可塑性樹脂20に押圧しているので、熱可塑性樹脂20がモールド6との接触表面からガラス転移温度Tg以上になるに従って軟化して転写成形が進行し、最終的に熱可塑性樹脂20の全表面がモールド6に密着して転写完了となる。
Thus, since the
したがって、金型2、3全体を加熱してプレス成形する場合に比較して、熱容量が小さく、加熱・冷却速度を速くして、成形サイクルタイムを大幅に短縮することができるとともに、極めて高精度に温度制御を行うことができ、オーバーシュートやハンチング等による過熱を防止して、成形プロセスを制御しやすくすることができるだけでなく、従来のプレス成形よりも高精度な成形品を得ることができる。
Therefore, compared with the case where the
また、従来例のような加熱・冷却機構を設けた複雑で高価な成形装置を用いる必要がなく、プレス成形装置1を極めて簡素で、小型化することができるとともに、高精度にかつ高効率にフレネルレンズ等の光学素子(熱可塑性樹脂成形体)を成形することができる。
Further, it is not necessary to use a complicated and expensive molding apparatus provided with a heating / cooling mechanism as in the conventional example, and the
さらに、モールド6の熱容量を変化させ、金型2、3の熱容量よりも小さくしているので、冷却効率を向上させて、成形サイクルタイムを短縮することができる。
Furthermore, since the heat capacity of the
また、モールド6の熱容量が、成形対象の熱可塑性樹脂20の熱容量よりも小さいと、熱可塑性樹脂に温度分布が生じやすく、品質を低下させるおそれがあるが、本実施例のプレス成形装置1では、モールド6の熱容量を、被成形対象である熱可塑性樹脂20の熱容量より大きく設定しているので、成形品質を向上させることができる。
Further, if the heat capacity of the
さらに、本実施例のプレス成形装置1は、モールド6を金型2に対して着脱可能としているので、成形品の大きさ、形状、成形精度等の要素を考慮して、モールド6の熱容量を変化させて、熱可塑性樹脂20を冷却する速度を適宜選択することができ、意図する精度の成形品を短い成形サイクルタイムで成形することができる。
Furthermore, since the
また、同じ熱可塑性樹脂20であっても、熱可塑性樹脂20の厚みが異なると、熱容量が変化するので、モールド6の熱容量も変化させる必要があるが、熱容量を変化させるためにそのたびにモールド6全体を作成することはコストがかかり不経済であるが、本実施例のプレス成形装置1は、モールド6を転写面部7と温度調節部8とで構成しているので、温度調節部8を交換することで、モールド6全体の熱容量を安価に変化させることができるとともに、温度調節部8の大きさを変化させ、熱可塑性樹脂20を冷却する速度を制御することで、転写面部7を形成する材料が制限されることなく、形状に適した材料を自由に選択することができる。
Further, even if the
さらに、本実施例のプレス成形装置1は、上記第3工程(モールド加熱工程)でモールド6を加熱するのに、電磁波の輻射による伝熱を利用した赤外線ヒータ9を用いているため、モールド6を短時間で効率良く加熱することができ、成形サイクルタイムをより一層短縮することができる。
Furthermore, since the
また、本実施例のプレス成形装置1は、モールド6の温度調節部8を、モールド6の加熱時に赤外線ヒータ9からの赤外線を効率良く吸収するように耐熱塗料によって黒体塗装された鋼材を用いることで、モールド6の少なくとも電磁波を照射する面を電磁波吸収体としているので、モールド6をより一層短時間で効率良く加熱することができ、成形サイクルタイムをより一層短縮することができる。
Moreover, the
さらに、本実施例のプレス成形装置1は、モールド6の温度調節部8を電磁波吸収体としているので、一つの部材に二つの機能を持たせることができ、効率的である。
Furthermore, since the temperature control part 8 of the
また、本実施例のプレス成形装置1は、第6工程(冷却工程)において、熱可塑性樹脂20の冷却速度を1℃/秒以上としているので、成形サイクルタイムを射出成形の成形サイクルタイムよりも短くすることができる。
Further, in the
さらに、本実施例のプレス成形装置1は、モールド6を複数用意し、ある成形サイクルにおける上記第6工程(冷却工程)以降の工程が行われている間に、次の成形サイクルで使用するモールド6を加熱する第3工程(モールド加熱工程)を同時に行うことで、サイクルタイムをより一層短縮することができる。
Furthermore, the
図9は、本発明のプレス成形方法及び熱可塑性樹脂成形体の第2実施例を適用したプレス成形装置40の要部正面図である。
FIG. 9 is a front view of an essential part of a
なお、本実施例は、上記第1実施例と同様のプレス成形装置1に適用したものであり、本実施例の説明において、上記第1実施例のプレス成形装置1と同様の構成部分には、同一の符号を付してその詳細な説明を省略する。
This embodiment is applied to the
図9において、プレス成形装置40は、上金型2と下金型3が上下方向で相対向する状態で、配設されており、上金型2と下金型3には、ヒータ4、5がそれぞれ配設されている。なお、ヒータ4、5としては、例えば、温水を流す温調回路を用いることができる。
In FIG. 9, the
上金型2には、モールド6が着脱可能に設けられ、モールド6は、転写面部7と温度調節部8からなっている。プレス金型2、3の近傍には、モールド6を加熱する加熱手段としての赤外線ヒータ9が設置されている。赤外線ヒータ9は、赤外線を反射する反射板10に保持固定されており、電磁波の輻射による伝熱を利用してモールド6を加熱する。
A
転写面部7には、所望の形状の鏡面とした転写面7aが形成されている。
The
温度調節部8は、モールド6の加熱時に赤外線ヒータ9からの赤外線を効率良く吸収するように耐熱塗料によって黒体塗装された鋼材が用いられており、温度調節部8の大きさは、被成形対象である熱可塑性樹脂20の冷却速度が1℃以上である2℃/秒になるように設計されている。そして、転写面部7と温度調節部8の2部材からなるモールド6の熱容量は、被成形対象である熱可塑性樹脂20の熱容量より大きく、かつ、プレス金型2、3の熱容量より小さくなるように設定されている。
The temperature control unit 8 is made of a steel material that is black-coated with a heat-resistant paint so as to efficiently absorb infrared rays from the
上記熱可塑性樹脂20としては、脂環構造含有樹脂、アクリル樹脂、ポリカーボネート樹脂等を挙げることができるが、これらに限るものではなく、成形体の透明性、耐熱性、低吸水性、低複屈折性等を考慮して適宜選択することができる。また、被成形体としては、熱可塑性樹脂に無機や有機のフィラーやビーズ等の微粒子等を配合たものを用いることができる。
Examples of the
そして、プレス成形装置40は、上記構成の金型2、3及び赤外線ヒータ9等が真空に引くことのできるチャンバー41内に設けられている。
The
次に、本実施例の作用を説明する。本実施例のプレス成形装置40は、以下に説明する工程順に被成形対象である熱可塑性樹脂20の成形を行う。なお、本実施例では、熱可塑性樹脂20として、ポリカーボネート樹脂シートを使用して、レンチキュラーレンズを製造するものとして、説明する。
Next, the operation of this embodiment will be described. The
プレス成形装置40は、第1工程(金型予熱工程)として、まず、チャンバー41内を真空にし、プレス金型、2、3を、それぞれに内蔵されているヒータ4、5により、成形する熱可塑性樹脂20のガラス転移温度Tg以下の温度に加温する。
As a first step (die preheating step), the
プレス成形装置40は、第2工程(樹脂供給工程)として、図示しない搬送装置により、熱可塑性樹脂20であるポリカーボネート樹脂シートを上金型2と下金型3との間の所定位置に搬送して配置する。
As a second process (resin supply process), the
次に、プレス成形装置40は、第3工程(モールド加熱工程)として、プレス金型2、3の近傍に配設されている赤外線ヒータ9によりモールド6のみを熱可塑性樹脂20であるポリカーボネート樹脂のガラス転移温度Tg以上の所定の温度まで加熱する。
Next, as a third step (mold heating step), the
プレス成形装置40は、第4工程(モールド配置工程)として、図示しない搬送装置により、上記加熱したモールド6を、上金型2と熱可塑性樹脂20であるポリカーボネート樹脂シートとの間の所定位置に配置する。
As the fourth step (mold placement step), the
プレス成形装置40は、第5工程(プレス工程)として、上金型2を下金型3に向かって移動させ、上金型2でモールド6を下金型3とモールド6との間に配置されている熱可塑性樹脂20であるポリカーボネート樹脂シートに押しつけ、熱可塑性樹脂20であるポリカーボネート樹脂シートをモールド6の転写面部7の転写面7aと下金型3の上面との間で挟み込んで、プレス成形する。
The
プレス成形装置40は、第6工程(冷却工程)として、上記熱可塑性樹脂20であるポリカーボネート樹脂シートをモールド6の転写面部7の転写面7aと下金型3の上面との間で挟み込んだプレス状態の後も、この状態を保持し、熱容量の小さいモールド6の熱を、熱容量の大きい金型2、3で伝熱によって急速に奪い、強制的に熱可塑性樹脂20であるポリカーボネート樹脂シートを当該熱可塑性樹脂20であるポリカーボネート樹脂シートのガラス転移温度Tg以下まで冷却させる。
As the sixth step (cooling step), the
最後に、プレス成形装置40は、第7工程(取出工程)として、上金型2を上昇させて、成形の完了した熱可塑性樹脂成形体(ポリカーボネート樹脂成形体)である成形品としてのレンチキュラーレンズを取り出す。
Finally, the
なお、上記プレス成形装置40を用い、熱可塑性樹脂20としてポリカーボネート樹脂シートを使用して、レンチキュラーレンズを製造する実験を行ったところ、成形サイクルタイムは、25秒であり、成形品であるレンチキュラーレンズは、モールド形状が忠実に転写、すなわち、モールド6の転写部7の転写面7aの形状が忠実に転写されていた。
In addition, when the experiment which manufactures a lenticular lens using the polycarbonate resin sheet as the
このように、本実施例のプレス成形装置40は、チャンバー41内を真空にして、真空状態でプレス工程処理を行っているため、特に、上記第5工程(プレス工程)において、少なくともモールド6と熱可塑性樹脂20との間隙を真空雰囲気下としているため、深い光学面形状や複雑な光学面形状をプレス成形する場合においても空気による抵抗をなくし、熱可塑性樹脂20の充填を短時間で行うことができ、成形品質を向上させることができるとともに、成形サイクルタイムをより一層短縮させることができる。すなわち、回折輪帯等の微細構造を光学面に有する光学素子の成形において、大気雰囲気中でプレス成形を行うと、特に、微細構造部で微小空気溜まりができやすく、加熱プレス成形の転写性を劣化させる場合があるが、上述のように、少なくとも、モールド6と熱可塑性樹脂20との間隙を真空雰囲気下においてプレス工程処理を行うと、上述のように、深い光学面形状や複雑な光学面形状をプレス成形する場合においても空気による抵抗をなくし、樹脂の充填を短時間で行うことができるため、さらにサイクルタイムを短縮することができる。
Thus, since the
なお、ここで、「真空雰囲気」とは、真空度が1.0×10−1Pa以下、好ましくは1.0×10−3Pa以下の雰囲気をいう。少なくとも、モールド6と熱可塑性樹脂20との間隙を真空雰囲気にする方法としては、上述のように、真空引きしたチャンバー41内でプレス工程を行うものに限るものではなく、少なくとも、モールド6と熱可塑性樹脂20との間隙を適切に真空雰囲気とすることのできる方法であれば、公知の方法を適宜用いることができる。
Here, “vacuum atmosphere” refers to an atmosphere having a degree of vacuum of 1.0 × 10 −1 Pa or less, preferably 1.0 × 10 −3 Pa or less. As described above, the method of making the gap between the
そして、上記第1実施例のプレス成形装置1及び第2実施例のプレス成形装置40を用いることで、長尺レンズやプロジェクションレンズ等の精度の高い各種精密レンズ、光学式情報記録媒体基板、導光板、プリズムシート、光拡散シート、回折格子、レンズアレイ等の微細な凹凸構造を有する製品等の高機能な光学素子を、簡易にかつ高精度に、しかも短い成形サイクルタイムでかつ低コストで成形することができる。
Then, by using the
以上、本発明者によってなされた発明を好適な実施例に基づき具体的に説明したが、本発明は上記のものに限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能であることはいうまでもない。 The invention made by the present inventor has been specifically described based on the preferred embodiments. However, the present invention is not limited to the above, and various modifications can be made without departing from the scope of the invention. Needless to say.
高精度で大型の光学素子等を成形サイクルタイミングを短縮しつつ高精度に成形するプレス成形方法及びプレス成形装置に適用することができる。 The present invention can be applied to a press molding method and a press molding apparatus that mold a high-precision and large optical element or the like with high precision while shortening the molding cycle timing.
1 プレス成形装置
2 上金型
3 下金型
4、5 ヒータ
6 モールド
7 転写面部
7a 転写面
8 温度調節部
9 赤外線ヒータ
10 反射板
20 熱可塑性樹脂
40 プレス成形装置
41 チャンバー
DESCRIPTION OF
Claims (11)
A thermoplastic resin molded body produced by pressing a thermoplastic resin by a predetermined press molding method, wherein the press molding method according to any one of claims 1 to 11 is used as the press molding method. A molded thermoplastic resin product, which is press-molded.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2004361245A JP2006168034A (en) | 2004-12-14 | 2004-12-14 | Press molding method and thermoplastic resin molded product |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2004361245A JP2006168034A (en) | 2004-12-14 | 2004-12-14 | Press molding method and thermoplastic resin molded product |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2006168034A true JP2006168034A (en) | 2006-06-29 |
Family
ID=36669289
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2004361245A Pending JP2006168034A (en) | 2004-12-14 | 2004-12-14 | Press molding method and thermoplastic resin molded product |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2006168034A (en) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007036246A (en) * | 2005-07-26 | 2007-02-08 | Asml Netherlands Bv | Imprint lithography |
| JP2015116788A (en) * | 2013-12-20 | 2015-06-25 | 日本ゼオン株式会社 | Method for molding optical lens |
-
2004
- 2004-12-14 JP JP2004361245A patent/JP2006168034A/en active Pending
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