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JP4032996B2 - Injection molding method - Google Patents

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JP4032996B2
JP4032996B2 JP2003056077A JP2003056077A JP4032996B2 JP 4032996 B2 JP4032996 B2 JP 4032996B2 JP 2003056077 A JP2003056077 A JP 2003056077A JP 2003056077 A JP2003056077 A JP 2003056077A JP 4032996 B2 JP4032996 B2 JP 4032996B2
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JP
Japan
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mold
gate
molding resin
temperature
molding
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明 小材
義和 真嶋
義一 小西
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Omron Corp
Original Assignee
Omron Corp
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Publication date
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  • Moulds For Moulding Plastics Or The Like (AREA)
  • Injection Moulding Of Plastics Or The Like (AREA)

Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
この発明は、複屈折の少ない成形品を作るための射出成形方法に関する。
【0002】
【従来の技術】
これまで、複屈折が問題となる用途の光学部品には材料としてガラスが用いられてきたが、ガラス製光学部品は樹脂成形品と比べてコストが高かった。そこで、通常の安価な透明プラスチック樹脂材料を用いて複屈折の少ないレンズ等の光学部品を成形する方法を提案するものとして下記の特許文献1が存在する。この特許文献1には、プラスチック成形による光学部品の複屈折が成形時に生じる残留応力に起因することに着目し、その残留応力を小さくするための成形方法が示されている。
【0003】
【特許文献1】
特開昭62−11619号公報
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、その方法によれば、金型の温度をガラス転移温度以上からガラス転移温度以下へと徐冷する必要がある。特許文献1の実施例では1℃/分から数℃/分程度の徐冷が示されており、成形のサイクルタイムは通常の成形と比べて非常に長くならざるを得ない。成形時間が長ければ生産数量が少なくなるため、依然として光学部品は高価なものとなってしまう。
【0005】
この発明は、このような従来の問題点に着目してなされたものであり、その目的とする所は、偏光特性を利用する用途に使用可能な複屈折の少ないプラスチックの光学部品を短い時間で成形可能にすることにある。
【0006】
【課題を解決するための手段】
この発明による射出成形方法は、固定側金型と可動側金型から成る一対の金型を用い、可動側金型には光学部品の成形品のレンズ部となる半球状の凹部をキャビティ面に有し、キャビティに収まっている成形品を下から突き出して取り出すための複数の棒状のノックアウトピンを凹部の両側に配置し、金型内へ射出される成形樹脂の射出時点における温度以下であって、成形樹脂の大気圧におけるガラス転移温度以上である金型のキャビティ内へ、可塑化された成形樹脂をゲートを介して加圧して注入し、成形樹脂が注入された後にゲートをゲート封止機構により封止するものであって、ゲートが封止された後の金型のキャビティ内にある成形樹脂の質量が、大気圧のもとでキャビティの容積と同じ体積の成形樹脂が常温で有する質量から、大気圧のもとでキャビティの容積と同じ体積の成形樹脂が金型を開くときの温度で有する質量までの質量範囲内となるように、可塑化された成形樹脂をゲートを加圧して注入した後、注入する圧力を断ち、その後にゲート封止機構によりゲートを封止し、次に、ガラス転移温度以上であって当該ガラス転移温度近傍の温度範囲にある金型内で、質量範囲内の成形樹脂を温度降下させ、その後、金型をガラス転移温度以上であって当該ガラス転移温度近傍の温度範囲を保った状態で開き、複数の棒状のノックアウトピンを同時に下から突き出すことによって成形品を金型から取り出す射出成形方法である。
【0007】
ガラス転移温度とは、ゴム状の状態の高分子物質を冷却していくと、ある温度でガラス状の固い状態に相が変化するがその変化を起す温度をいう。
【0008】
ガラス転移温度以上であってガラス転移温度近傍の温度範囲とは、ガラス転移温度温度からせいぜいガラス転移温度の20度上、好ましくは10度上までの範囲を指す。
【0009】
本発明では、ゲート封止機構によりゲートを封止した後は、金型のキャビティ内の成形樹脂は、成形樹脂の注入経路から遮断され、キャビティ内に閉じ込められることになる。
【0010】
成形樹脂が注入された直後から冷却中、さらに金型を開くまで終始金型温度がガラス転移温度以上であることから、金型内の成形樹脂全体が常にゴム状の状態となる。さらに、キャビティ内の成形樹脂が、温度と圧力の異なるキャビティ外部の成形樹脂と繋がりが断たれることから、従来の成形法においては特にゲート近傍で顕著に生じていた成形樹脂の温度勾配と圧力勾配が減少し、キャビティ内の成形樹脂の圧力分布と温度分布を均一に近づけることができる。従って、成形樹脂は等圧に保たれたまま冷却され、残留応力が少ない成形が可能となる。
【0011】
また、型を開くときの温度とガラス転移温度の差が僅かであるため、型開き後に成形品がガラス状となるまでの形状変化が少なく、その間の冷却による内部応力の発生が小さい。ガラス転移温度以下から常温までの間の冷却では成形品はガラス状であることから、体積変化は小さく、このときに発生する内部応力も小さい。
【0012】
従って、この発明の成形方法により、通常の光学部品に使用される透明樹脂を用いて、複屈折が少ない光学部品を成形することが可能となる。通常の光学部品に使用される透明樹脂には、アクリル(PMMA)、ポリカーボネート(PC)などの、これまで通常の成形方法では残留応力のために複屈折が生じて使用できないとされていた透明プラスチックが含まれる。
【0013】
この発明によると、先に示した特許文献1のように金型の温度をガラス転移温度以下に徐冷することを要しないので成形時間が短い。また、金型を開いた後、次の成形のために金型の温度をガラス転移温度以下からガラス転移温度以上に上昇させるための時間も不要となり、成形のための準備時間も短くなる。すなわち、成形の1サイクルに要する時間を短縮することができる。
【0014】
この発明おいては、ゲートが封止された後の金型のキャビティ内にある成形樹脂の質量を、大気圧のもとでキャビティの容積と同じ体積の成形樹脂が常温で有する質量から、大気圧のもとでキャビティの容積と同じ体積の成形樹脂が金型を開くときの温度で有する質量までの範囲としている。
【0015】
ここで常温とは、成形された成形品が通常置かれる周囲温度であり、せいぜい摂氏10度から30度の間である。また摂氏23度あるいは摂氏25度と定める場合を含む。
【0016】
ここでいう「ゲートが封止された後の金型のキャビティ内にある成形樹脂の質量を、常温においてキャビティの容積と同じ体積の成形樹脂が有する質量から、金型を開くときの温度においてキャビティの容積と同じ体積の成形樹脂が有する質量の範囲内とする」ための方法は、キャビティ内に注入する成形樹脂の質量を直接計量して管理する方法のほか、間接的に質量と一定の関係を有するパラメータを測定して管理する方法でも良い。つまり、温度、圧力、体積や、さらにそれらの値と一定の関係を有する成形条件上のパラメータを制御することで等価的に質量を制御しても良い。例えば、既知の金型のキャビティの容積と、事前にデータとして取得した成形樹脂の温度及び圧力に対する密度の特性に基づいて、キャビティ内の成形樹脂の温度と圧力を測定することにより、キャビティ内の成形樹脂の質量を求め、所望の質量となるように注入する成形樹脂の圧力を制御することができる。また、質量は成形機側における成形樹脂の温度及びキャビティ内への注入体積との関係から求めても良い。成形中にリアルタイムにこれらのパラメータを測定して質量を算出しても良いし、事前に条件だしで測定しておき、成形中には質量を算出しなくても良い。例えば、事前に成形樹脂温度、圧力等の成形条件を様々に変えて成形品を作り、出来上がった成形品の質量を測定して、最適な成形条件を定め、成形するときには成形樹脂温度と圧力のみ制御しても良い。
【0017】
この発明によれば、金型を開くときの成形品の圧力が大気圧と同等もしくは僅かに高い圧力であるため、成形品がゴム状であっても型開きのときに生じる形状変化が少ない。従って型から取り出すときの変形も少なくすることができる。また、型を開くまでの間、金型のキャビティ内に隙間無く成形樹脂が満たされ、成形樹脂内の圧力はほぼ均一となり、内部応力が少なくなる。すなわち、複屈折の少ない成形品を作ることが可能となる。金型寸法通りの成形品を作るという観点からも都合が良い。
【0018】
ゲートが封止された後の金型のキャビティ内にある成形樹脂の質量を、常温においてキャビティの容積と同じ体積の成形樹脂が有する質量から、金型を開くときの温度においてキャビティの容積と同じ体積の成形樹脂が有する質量までの範囲内とすることは次の方法でも実現することができる。すなわち、可塑化された成形樹脂をゲートを介して加圧して注入した後、注入する圧力を断ち、その後にゲート封止機構によりゲートを封止する方法である。この方法においては、まず、加圧注入により予定した質量より多い質量の成形樹脂がキャビティ内に注入される。次に、注入する圧力を断ち、その後にゲート封止機構によってゲートを封止が行われるまでの間に、充填されたキャビティ内の成形樹脂はゲートから流出し、金型のキャビティ内の成形樹脂の質量が減少するとともに圧力が低下する。その後、ゲートを封止してキャビティ内の成形樹脂の質量を確定する。キャビティ内の圧力もしくは注入する圧力を断った後ゲートを封止するまでの時間を管理すれば、キャビティ内の成形樹脂の質量が予定した質量となるように調節することができる。キャビティ内の成形樹脂圧力を計測し、上記の質量に対応する圧力になったときにゲートを封止する制御としても良いし、時間による制御の場合は条件出しによって時間を事前に定めても良い。これらの方法による場合、ゲートが封止を完了するまでのタイムラグまで考慮することが望ましい。
【0019】
この実施態様によれば、成形樹脂をキャビティ内に高速に注入することが可能となる。注入が高速に行われれば、注入開始時にキャビティに注入された成形樹脂と注入完了時に注入された成形樹脂間との温度差を小さくすることができるので、金型のキャビティ内での成形樹脂の温度勾配も少なくなり、温度を均一にすることができる。従って、よりいっそう複屈折の少ない成形が可能となる。
【0020】
【発明の実施の形態】
本発明の実施形態の方法を以下に説明する。
【0021】
図1は本発明の成形方法の実施に使用する成形機の一例における金型とその周辺部分の断面図である。この図は2個取りの金型であり、ここでは成形樹脂が充填された状態を示している。符号1は射出シリンダ、2はロングノズルであり、3aは図示していない射出成形装置本体に固定した固定部材(固定プラテン)、3bは射出成形装置本体に固定した可動部材(可動プラテン)、4aが固定側金型、4bが可動側金型を示す。5aは固定側金型のキャビティ面、5bは可動側金型のキャビティ面を示し、両方で成形キャビティを構成する。6はスプルー、7はランナー、8は成形品、9はゲート部である。ゲート部の開口の大きさは紙面と垂直方向において、成形品8のゲート部側の側面の大きさよりも小さい。10はガイドピン、11はリターンピン、12はゲートシャットピン、13はノックアウトピン、14はゲートシャットピン12を駆動するためのゲートシャット用ノックアウトプレートであり、15はノックアウトピン13を駆動するための成形品突出し用ノックアウトプレートである。16は突出し棒を示し、17は断熱板、18は冷却水孔を示している。
【0022】
以下に、本発明の実施形態の成形方法を段階ごとに図を参照しながら説明する。
【0023】
この成形方法では、図2に示すような、回帰反射型光電スイッチ用の投光レンズと受光レンズとを一体化し、さらにはセンサのカバーまで兼用した形状のレンズを成形する。お、成形品の形状は、温度変化による膨張および収縮が等方的に生じる形状、例えば薄い板状の形状やその組合せ、あるいは薄い板に近い形状であれば、より複屈折の少ない成形が可能となる。
【0024】
最初に、金型は図1に図示されているように固定側金型4aと可動側金型4bとが閉じられて型締めされ、ロングノズル2の先端が固定側金型4aのスプルー6に押しあてられて可塑化された成形樹脂が注入される。成形樹脂はアクリルで、可塑化されており、温度は270℃から280℃に保たれている。注入された成形樹脂は、スプルー6、ランナー7、ゲート9を経てキャビティ面5aと5bにより構成されるキャビティ内へ注入される。射出圧力は1500 kgf/cm2 〜 2000 kgf/cm2程度であり、このとき、ゲートシャットピン12はゲート9を遮断しない位置にある。冷却水孔18には圧力を高めた冷却水を循環させることで金型温度を一定温度に保っている。本実施形態の成形方法における成形樹脂のアクリルのガラス転移温度は102℃であり、金型温度はガラス転移温度よりわずかに高い温度で106℃に保たれている。
【0025】
次に、成形樹脂のキャビティ内への注入が完了した後、注入圧力の保圧を断ち、その後にゲート9をゲートシャットピン12により遮断してキャビティ内の成形樹脂を封止する。その状態を図3に示している。尚、ゲート9が遮断された状態でのキャビティ内部の容積は約406mm2であり、キャビティ内部に注入される成形樹脂の質量は0.37gから0.42gの間の質量とされる。突出し棒16を押し出すことでゲートシャット用ノックアウトプレート14が押され、ゲートシャットピン12が押し出されてゲートを遮断している。ゲート遮断後のキャビティ内の圧力を1000 kgf/cm2 〜 1500 kgf/cm2にするため、注入圧力の保圧を断ってからゲート封止が完了するまでの時間は0.1秒から1秒程度の範囲で制御される。金型温度は終始106℃に保ち、ゲートを封止したあと35秒間放置した後、金型を開き、成形品を突出して取り出す。この35秒間の間に、成形樹脂がほぼ金型温度まで冷却される。成形品が取り出されるときの状態を図4に示している。可動側金型4bが固定側金型4aから引き離され、その状態で突出し棒16がさらに押し出されることでノックアウトプレート15が押され、ノックアウトピン13が押し出される。これにより、可動側金型4bのキャビティ面5bに納まっている成形品が取り出される。金型をガラス転移温度以上で開くため、金型を開いたときの成形品はゴム状で、局所的に応力が集中すると変形してしまうことから、ノックアウトピンの数を多くして平均的にレンズ部周辺の成形品全体を突出すようにしている。
【0026】
この一連の成形に要する時間は、金型を閉じるのに2秒、成形樹脂を射出開始してから樹脂充填完了しゲートを封止するまでに2.5秒、冷却時間が35秒、金型を開くのに2秒、突出して成形品を取り出すのに2秒であり、合計しても45秒程度である。特許文献1に示されているような成形方法では冷却時間だけで数分から数十分を要することから、これと比較して成形の1サイクルが短いことがわかる。従って、量産効率が高く、コストを低くすることができる。
【0027】
本実施形態の成形方法によって成形された図2に対応するレンズのリタデーション(複屈折による位相差)分布の測定結果を図5に示す。また、通常の成形方法のように金型の温度をガラス転移温度よりかなり低い温度である80℃にして成形した場合のリタデーション分布の測定結果を図6に示す。両者を比較すると、本発明の成形方法により複屈折が大幅に低減されていることがわかる。
【0028】
【発明の効果】
この発明によれば、通常の光学部品に使用される透明樹脂を用いて、複屈折の少ない光学部品を成形することができる。また、金型の温度をガラス転移温度以下に冷却する成形方法と比較して成形時間が短い。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の成形方法の実施の形態で使用する成形機の一例における金型とその周辺部分の断面図である。
【図2】本発明の実施の形態によって成形される成形品の形状を示した図である。
【図3】図1の成形機について、ゲートを封止した状態での成形機を示した断面図である。
【図4】図1の成形機について、成形品を突出す状態の成形機を示した断面図である。
【図5】本発明の実施の形態によって成形された成形品のリタデーションの分布を示す図である。
【図6】金型がガラス転移温度より十分低い温度に設定された通常の成形方法により成形された成形品のリタデーションの分布を示す図である。
【符号の説明】
1 射出シリンダ
2 ロングノズル
3a 射出成形装置本体に固定した固定部材(固定プラテン)
3b 射出成形装置本体に固定した可動部材(可動プラテン)
4a 固定側金型
4b 可動側金型
5a 固定側金型のキャビティ面
5b 可動側金型のキャビティ面
6 スプルー
7 ランナー
8 成形品
9 ゲート部
10 ガイドピン
11 リターンピン
12 ゲートシャットピン
13 ノックアウトピン
14 ゲートシャット用ノックアウトプレート
15 ノックアウトプレート
16 突出し棒
17 断熱板
18 冷却水孔
[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an injection molding method for producing a molded article with little birefringence.
[0002]
[Prior art]
Up to now, glass has been used as a material for optical components for applications where birefringence is a problem, but glass optical components are more expensive than resin molded products. Therefore, Patent Document 1 shown below proposes a method of molding an optical component such as a lens having a small birefringence by using a normal inexpensive transparent plastic resin material. This Patent Document 1 pays attention to the fact that the birefringence of an optical component due to plastic molding is caused by the residual stress generated during molding, and shows a molding method for reducing the residual stress.
[0003]
[Patent Document 1]
Japanese Patent Laid-Open No. 62-11619
[Problems to be solved by the invention]
However, according to this method, it is necessary to gradually cool the mold temperature from the glass transition temperature to the glass transition temperature. In the example of Patent Document 1, slow cooling of about 1 ° C./min to several ° C./min is shown, and the cycle time of molding must be much longer than that of normal molding. If the molding time is long, the production quantity decreases, so that the optical components are still expensive.
[0005]
The present invention has been made paying attention to such conventional problems, and the object of the present invention is to provide a plastic optical component with a low birefringence that can be used for applications utilizing polarization characteristics in a short time. It is to enable molding.
[0006]
[Means for Solving the Problems]
The injection molding method according to the present invention uses a pair of molds composed of a fixed side mold and a movable side mold, and the movable side mold has a hemispherical recess as a lens part of a molded product of an optical component on the cavity surface. A plurality of rod-shaped knockout pins for protruding and taking out the molded product contained in the cavity from both sides of the recess, and the temperature is equal to or lower than the temperature at the time of injection of the molding resin injected into the mold The plasticized molding resin is pressurized and injected through the gate into the mold cavity that is equal to or higher than the glass transition temperature at atmospheric pressure of the molding resin. After the molding resin is injected, the gate is sealed with the gate. The mass of the molding resin in the mold cavity after the gate is sealed is the mass of the molding resin having the same volume as the cavity volume under atmospheric pressure at room temperature. From After injecting the plasticized molding resin by pressurizing the gate so that the molding resin of the same volume as the cavity volume under the atmospheric pressure is within the mass range up to the mass at the time of opening the mold The injection pressure is cut off, the gate is then sealed by the gate sealing mechanism, and then the molding is performed within the mass range in a mold that is at or above the glass transition temperature and in the temperature range near the glass transition temperature. The temperature of the resin is lowered, and then the mold is opened while maintaining the temperature range above the glass transition temperature and in the vicinity of the glass transition temperature, and a plurality of rod-shaped knockout pins are ejected from below at the same time. This is an injection molding method of taking out from a mold.
[0007]
The glass transition temperature is a temperature at which a phase changes to a glassy hard state at a certain temperature when the polymer material in a rubbery state is cooled.
[0008]
The temperature range above the glass transition temperature and in the vicinity of the glass transition temperature refers to a range from the glass transition temperature to 20 degrees above the glass transition temperature, preferably at most 10 degrees.
[0009]
In the present invention, after the gate is sealed by the gate sealing mechanism, the molding resin in the mold cavity is cut off from the molding resin injection path and confined in the cavity.
[0010]
Since the mold temperature is always equal to or higher than the glass transition temperature immediately after the molding resin is injected and during cooling and further until the mold is opened, the entire molding resin in the mold is always in a rubbery state. Furthermore, since the molding resin in the cavity is disconnected from the molding resin outside the cavity at different temperatures and pressures, the temperature gradient and pressure of the molding resin, which are particularly prominent in the vicinity of the gate in the conventional molding method. The gradient is reduced, and the pressure distribution and temperature distribution of the molding resin in the cavity can be made uniform. Therefore, the molding resin is cooled while being kept at an equal pressure, and molding with little residual stress becomes possible.
[0011]
In addition, since the difference between the temperature when the mold is opened and the glass transition temperature is small, there is little change in shape until the molded product becomes glassy after the mold is opened, and the generation of internal stress due to cooling during the period is small. In cooling from below the glass transition temperature to room temperature, since the molded product is glassy, the volume change is small, and the internal stress generated at this time is also small.
[0012]
Therefore, according to the molding method of the present invention, it is possible to mold an optical component with little birefringence using a transparent resin used for a normal optical component. Transparent plastics used for ordinary optical parts include acrylic (PMMA), polycarbonate (PC), and other transparent plastics that could not be used due to birefringence due to residual stress. Is included.
[0013]
According to the present invention, unlike the above-described Patent Document 1, it is not necessary to gradually cool the mold temperature below the glass transition temperature, so that the molding time is short. Further, after the mold is opened, the time for raising the mold temperature from the glass transition temperature or lower to the glass transition temperature or higher for the next molding becomes unnecessary, and the preparation time for molding is shortened. That is, the time required for one molding cycle can be shortened.
[0014]
Oite to the present invention, the mass of the molding resin within the mold cavity after the gate has been sealed, a mass with molding resin of the same volume as the volume of the cavity is at normal temperature under atmospheric pressure, it is in the range of up to weight with a temperature at which the molding resin of the same volume as the volume of the cavity under atmospheric pressure to open the mold.
[0015]
Here, the normal temperature is an ambient temperature at which a molded product is usually placed, and is at most between 10 and 30 degrees Celsius. It also includes cases where it is set to 23 degrees Celsius or 25 degrees Celsius.
[0016]
As used herein, “the molding resin mass in the mold cavity after the gate is sealed is changed from the mass of the molding resin having the same volume as the cavity volume at room temperature to the temperature at which the mold is opened. The method of “within the range of the mass of the molding resin of the same volume as the volume of” is not only a method of directly measuring and controlling the mass of the molding resin injected into the cavity, but also indirectly having a constant relationship with the mass A method of measuring and managing parameters having That is, the mass may be controlled equivalently by controlling the temperature, pressure, volume, and parameters on the molding conditions having a certain relationship with those values. For example, by measuring the temperature and pressure of the molding resin in the cavity based on the volume of the known mold cavity and the density characteristics with respect to the temperature and pressure of the molding resin obtained as data in advance, The mass of the molding resin is obtained, and the pressure of the molding resin to be injected so as to obtain a desired mass can be controlled. The mass may be determined from the relationship between the temperature of the molding resin on the molding machine side and the volume injected into the cavity. The mass may be calculated by measuring these parameters in real time during molding, or may be measured in advance under conditions, and the mass may not be calculated during molding. For example, make moldings by changing molding conditions such as molding resin temperature and pressure in advance, measure the mass of the finished molding, determine the optimal molding conditions, and only mold resin temperature and pressure when molding You may control.
[0017]
According to the present invention , since the pressure of the molded product when opening the mold is equal to or slightly higher than the atmospheric pressure, even when the molded product is rubber-like, the shape change that occurs when the mold is opened is small. Therefore, deformation when taking out from the mold can be reduced. Further, until the mold is opened, the mold cavity is filled with the molding resin without any gap, the pressure in the molding resin becomes substantially uniform, and the internal stress is reduced. That is, it becomes possible to produce a molded product with little birefringence. It is also convenient from the viewpoint of making a molded product according to the mold dimensions.
[0018]
The mass of the molding resin in the mold cavity after the gate is sealed is the same as the volume of the cavity at the temperature when the mold is opened, from the mass of the molding resin having the same volume as the cavity volume at room temperature. It can also be realized by the following method to be within the range up to the mass of the volume molding resin. In other words, after the plasticized molding resin is pressurized and injected through the gate, the injection pressure is cut off, and then the gate is sealed by the gate sealing mechanism. In this method, first, a molding resin having a mass larger than the mass expected by pressure injection is injected into the cavity. Next, the molding resin in the filled cavity flows out of the gate until the gate is sealed by the gate sealing mechanism after the injection pressure is cut off, and the molding resin in the mold cavity is discharged. As the mass decreases, the pressure decreases. Thereafter, the gate is sealed to determine the mass of the molding resin in the cavity. If the time until the gate is sealed after the pressure in the cavity or the pressure to be injected is cut off is controlled, the mass of the molding resin in the cavity can be adjusted to a predetermined mass. The molding resin pressure in the cavity may be measured and the gate may be sealed when the pressure corresponding to the above-mentioned mass is reached. In the case of time-based control, the time may be determined in advance by determining the conditions. . When using these methods, it is desirable to consider the time lag until the gate completes sealing.
[0019]
According to this embodiment, it becomes possible to inject the molding resin into the cavity at a high speed. If injection is performed at a high speed, the temperature difference between the molding resin injected into the cavity at the start of injection and the molding resin injected at the completion of injection can be reduced, so that the molding resin in the mold cavity can be reduced. The temperature gradient is also reduced, and the temperature can be made uniform. Therefore, molding with even less birefringence is possible.
[0020]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
The method of the embodiment of the present invention will be described below.
[0021]
FIG. 1 is a cross-sectional view of a mold and its peripheral portion in an example of a molding machine used for carrying out the molding method of the present invention. This figure shows a two-piece mold, and here shows a state in which a molding resin is filled. Reference numeral 1 is an injection cylinder, 2 is a long nozzle, 3a is a fixed member (fixed platen) fixed to an injection molding apparatus main body (not shown), 3b is a movable member (movable platen) fixed to the injection molding apparatus main body, 4a. Indicates a fixed side mold, and 4b indicates a movable side mold. Reference numeral 5a denotes a cavity surface of the fixed mold, and 5b denotes a cavity surface of the movable mold, and both form a molding cavity. 6 is a sprue, 7 is a runner, 8 is a molded product, and 9 is a gate part. The size of the opening of the gate portion is smaller than the size of the side surface of the molded product 8 on the gate portion side in the direction perpendicular to the paper surface. 10 is a guide pin, 11 is a return pin, 12 is a gate shut pin, 13 is a knockout pin, 14 is a knockout plate for gate shut for driving the gate shut pin 12, and 15 is for driving the knockout pin 13 This is a knockout plate for protruding a molded product. Reference numeral 16 denotes a protruding rod, 17 denotes a heat insulating plate, and 18 denotes a cooling water hole.
[0022]
Below, the shaping | molding method of embodiment of this invention is demonstrated, referring a figure for every step.
[0023]
In this molding method, as shown in FIG. 2, a light projection lens and a light reception lens for a retroreflective photoelectric switch are integrated, and a lens having a shape also used as a sensor cover is molded. Contact name, the shape of the molded article, isotropically resulting shaped expansion and contraction due to temperature changes, if the shape close to for example, a thin plate-like shape and a combination thereof, or a thin plate, less molding birefringence It becomes possible.
[0024]
First, as shown in FIG. 1, the fixed mold 4a and the movable mold 4b are closed and the mold is clamped, and the tip of the long nozzle 2 is attached to the sprue 6 of the fixed mold 4a. The molding resin that has been pressed and plasticized is injected. The molding resin is acrylic and plasticized, and the temperature is maintained at 270 ° C. to 280 ° C. The injected molding resin passes through the sprue 6, the runner 7, and the gate 9 and is injected into the cavity constituted by the cavity surfaces 5 a and 5 b. The injection pressure is about 1500 kgf / cm 2 to 2000 kgf / cm 2 , and at this time, the gate shut pin 12 is in a position where the gate 9 is not blocked. The mold temperature is maintained at a constant temperature by circulating cooling water with increased pressure through the cooling water hole 18. The glass transition temperature of acrylic resin of the molding resin in the molding method of this embodiment is 102 ° C., and the mold temperature is maintained at 106 ° C. at a temperature slightly higher than the glass transition temperature.
[0025]
Next, after the injection of the molding resin into the cavity is completed, the holding pressure of the injection pressure is cut off, and then the gate 9 is shut off by the gate shut pin 12 to seal the molding resin in the cavity. This state is shown in FIG. The volume inside the cavity when the gate 9 is blocked is about 406 mm 2 , and the mass of the molding resin injected into the cavity is between 0.37 g and 0.42 g. By pushing out the protruding bar 16, the gate shut knockout plate 14 is pushed, and the gate shut pin 12 is pushed out to block the gate. Since the pressure in the cavity after the gate is cut off is set to 1000 kgf / cm 2 to 1500 kgf / cm 2 , the time from when the holding pressure of the injection pressure is turned off until the gate sealing is completed is 0.1 seconds to 1 second. Controlled to the extent possible. The mold temperature is maintained at 106 ° C. throughout the process, and after the gate is sealed, the mold is left for 35 seconds, then the mold is opened, and the molded product is protruded and taken out. During this 35 seconds, the molding resin is cooled to almost the mold temperature. FIG. 4 shows a state when the molded product is taken out. The movable side mold 4b is pulled away from the fixed side mold 4a, and the protruding bar 16 is further pushed out in this state, whereby the knockout plate 15 is pushed and the knockout pin 13 is pushed out. Thereby, the molded product stored in the cavity surface 5b of the movable mold 4b is taken out. Since the mold is opened above the glass transition temperature, the molded product when the mold is opened is rubbery and deforms when stress is concentrated locally. The entire molded product around the lens is projected.
[0026]
The time required for this series of molding is 2 seconds to close the mold, 2.5 seconds from the start of injection of the molding resin to resin filling and sealing the gate, cooling time 35 seconds, mold It takes 2 seconds to open and 2 seconds to protrude and take out the molded product, and it takes about 45 seconds in total. In the molding method as shown in Patent Document 1, it takes several minutes to several tens of minutes only for the cooling time, and it can be seen that one molding cycle is shorter than this. Therefore, mass production efficiency is high and the cost can be reduced.
[0027]
FIG. 5 shows a measurement result of retardation (phase difference due to birefringence) distribution of the lens corresponding to FIG. 2 molded by the molding method of the present embodiment. Moreover, the measurement result of the retardation distribution at the time of shape | molding by making the temperature of a metal mold | die into 80 degreeC which is a temperature considerably lower than a glass transition temperature like a normal shaping | molding method is shown in FIG. When both are compared, it can be seen that the birefringence is greatly reduced by the molding method of the present invention.
[0028]
【The invention's effect】
According to the present invention, it is possible to mold an optical component with little birefringence using the transparent resin used for a normal optical component. In addition, the molding time is short as compared with a molding method in which the temperature of the mold is cooled below the glass transition temperature.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a cross-sectional view of a mold and its peripheral portion in an example of a molding machine used in an embodiment of a molding method of the present invention.
FIG. 2 is a diagram showing the shape of a molded product molded according to the embodiment of the present invention.
3 is a cross-sectional view showing the molding machine with the gate sealed in the molding machine of FIG.
4 is a cross-sectional view showing the molding machine in a state in which a molded product protrudes from the molding machine of FIG.
FIG. 5 is a diagram showing retardation distribution of a molded product molded according to the embodiment of the present invention.
FIG. 6 is a diagram showing retardation distribution of a molded product molded by a normal molding method in which a mold is set to a temperature sufficiently lower than a glass transition temperature.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Injection cylinder 2 Long nozzle 3a The fixed member (fixed platen) fixed to the injection molding apparatus main body
3b Movable member (movable platen) fixed to the injection molding machine body
4a Fixed mold 4b Movable mold 5a Fixed mold cavity surface 5b Movable mold cavity surface 6 Sprue 7 Runner 8 Molded product 9 Gate portion 10 Guide pin 11 Return pin 12 Gate shut pin 13 Knockout pin 14 Knockout plate for gate shut 15 Knockout plate 16 Protruding rod 17 Heat insulation plate 18 Cooling water hole

Claims (1)

固定側金型と可動側金型から成る一対の金型を用い、前記可動側金型には光学部品の成形品のレンズ部となる半球状の凹部をキャビティ面に有し、前記キャビティに収まっている成形品を下から突き出して取り出すための複数の棒状のノックアウトピンを前記凹部の両側に配置し、前記金型内へ射出される成形樹脂の射出時点における温度以下であって、成形樹脂の大気圧におけるガラス転移温度以上である金型のキャビティ内へ、可塑化された前記成形樹脂をゲートを介して加圧して注入し、成形樹脂が注入された後にゲートをゲート封止機構により封止するものであって、
前記ゲートが封止された後の前記金型のキャビティ内にある前記成形樹脂の質量が、大気圧のもとで前記キャビティの容積と同じ体積の成形樹脂が常温で有する質量から、大気圧のもとで前記キャビティの容積と同じ体積の成形樹脂が前記金型を開くときの温度で有する質量までの質量範囲内となるように、前記可塑化された成形樹脂をゲートを加圧して注入した後、注入する圧力を断ち、その後にゲート封止機構によりゲートを封止し、
次に、前記ガラス転移温度以上であって当該ガラス転移温度近傍の温度範囲にある金型内で、前記質量範囲内の成形樹脂を温度降下させ、その後、前記金型を前記ガラス転移温度以上であって当該ガラス転移温度近傍の温度範囲を保った状態で開き、前記複数の棒状のノックアウトピンを同時に下から突き出すことによって成形品を前記金型から取り出すことを特徴とする射出成形方法。
A pair of molds consisting of a fixed mold and a movable mold are used, and the movable mold has a hemispherical concave portion on the cavity surface that serves as a lens part of a molded product of an optical component and fits in the cavity. A plurality of rod-shaped knockout pins for projecting and removing the molded product from below are arranged on both sides of the concave portion, and are below the temperature at the time of injection of the molding resin injected into the mold, The plasticized molding resin is pressurized and injected through the gate into the mold cavity that is above the glass transition temperature at atmospheric pressure. After the molding resin is injected, the gate is sealed by the gate sealing mechanism. To do,
The mass of the molding resin in the mold cavity after the gate is sealed is the same as the volume of the cavity of the molding resin under the atmospheric pressure. Originally, the plasticized molding resin was injected by pressurizing the gate so that the molding resin having the same volume as the volume of the cavity was within the mass range up to the mass at the temperature when the mold was opened. After that, cut off the pressure to inject, and then seal the gate by the gate sealing mechanism,
Next, in a mold that is equal to or higher than the glass transition temperature and in the temperature range near the glass transition temperature, the temperature of the molding resin in the mass range is decreased, and then the mold is equal to or higher than the glass transition temperature. An injection molding method, wherein the molded product is taken out from the mold by opening the plurality of rod-shaped knockout pins simultaneously from below while opening in a state where the temperature range near the glass transition temperature is maintained.
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