JPH02102009A - 加圧成型用金型および加圧成型方法 - 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、例えば熱可塑性樹脂シート等に対する加圧成
型方法およびその方法に用いる金型に関する。特に、本
発明は、光ディスクなどの高精度が要求される製品の加
圧成型分野で有用である。

（従来の技術） 従来より、熱可塑性樹脂シート上へ凹凸形状をエンボス
加工する加圧成型方法として、下記方法０が行なわれて
いる。

■、（１）あらかじめ熱可塑性樹脂シートを熱変形温度
近傍まで加熱し、同時に加圧成型用金型もある一定温度
まで加熱しておく。

（２）その金型内に樹脂シートを挿入し、プレス等によ
り加圧する。

（３）金型を開き、成型シートを取り出す。

上記方法■は、比較的成型時間が短いので生産性に優れ
る。しかしながら、樹脂の熱変形温度近傍で成型するの
で、成型時に歪が生じて成型品が変形したり、成型品に
残留応力が残って経時変化等を生じたりすることがある
。したがって、この方法は、例えば微細な凹凸形状を有
する光ディスクなど、高精度が要求される製品の加圧成
型には適していない。

そこで、金型内の熱可塑性シートを加圧しつつ加熱−冷
却して加圧成形することにより、高精度成型を可能とし
た下記方法■が行なわれるようになってきた。

■、（１）まず、加圧成型用金型に熱可塑性シートを挿
入する。

（２）プレス等により圧力を加えつつ、金型内に設けら
れたヒータ等の熱源により金型を適当な温度まで加熱す
る。

（３）冷媒循環路により金型を適当な温度まで冷却し、
金型を開き、成型シートを取り出す。

上記工程（２）の金型の温度として、被成型樹脂の種類
や成形品の形状など種々の条件に応じて適宜好適な温度
を選定すれば、成型時に歪や残留応力が一旦発生しても
成型工程を経るうちにそれらは取り除かれるので、得ら
れる製品に変形や経時変化等は生じ難くなる。

この加圧成型方法■に用いられる従来の金型は、その内
部に前記熱源と航記冷却媒循環路とが金型内部に設けら
れ一体を成すものであった。

（発明が解決しようとする課題〕 、ト述した方法■においては、結反の高い成型品が得ら
れるという利点を有するものの、金型内に被成型樹脂を
入れつつ加圧−冷却する必要が有るので、前記方法■と
比較すると、成型サイクルが長く、生産性に劣るという
課題が有った。

本発明の目的は、高精度成型が可能であって、かつ生産
性が改善された加圧成型方法、およびその方法に使用す
る金型を提供することにある。

〔課題を解決するための手段〕

本発明者は、上記目的を達成すべく鋭意検討を重ねた結
果、金型加熱時には、冷却手段を本体部から分離してお
くことが、生産性の点で非常に有効であることを見い出
し、本発明を完成した。

すなわち本発明は、下記加圧成型用金型１）および下記
加圧成型方法２）である。

１）キャビティ面および加熱源を有する本体部（１）と
、加圧装置に加圧される面を有する被加圧部材（３）と
、該本体部と被加圧部材との間に位置し、該本体部およ
び該被加圧部材に固定されたガイド部材（８）と、冷媒
循環路を有し、該ガイド部材に支持されて摺動すること
により該本体部と接触状態および非接触状態の双方の状
態をとることが可能な冷却部材（４）とを有することを
特徴とする加圧成型用金型。

２）熱可塑性被成型材を金型内に挿入して、圧力を印加
しつつ加熱する加圧成型方法において、前記金型として
請求項１記載の金型を用い、（ａ）＃配本体部と前記冷
却部材とが非接触の状態にて、前記加熱源により該本体
部の温度を上昇させる過程と、 （ｂ）前記本体部と前記冷却部材とが接触する状態にて
、該冷却部材により金型温度を下降させる過程とを含む
ことを特徴とする加圧成型方法。

本発明の金型を用いれば、成型サイクルが短くなり、生
産性を向トさせることができる。以下、その理由につい
て述べる。

従来の高蹟度加圧成型用金型は、加熱源と冷媒循環路と
が内部に設けられ一体を成す金型であり、加熱時には金
型全体に熱エネルギーが付与される。それに比べ、本発
明の金型を用い、本発明の方法の過程（ａ）のように、
加熱時に冷却部材を分離しておけば、その冷却部材の温
度を上昇させる分の熱エネルギーが不必要となり、その
分、金型温度上昇の時間が短縮化できる。また、加熱時
に金型に蓄えられた熱エネルギーが少ないので、過程（
ｂ）における冷却の時間も、その熱エネルギーが少ない
分だけ短縮化できる。それ故に、成型サイクルが短くな
り、生産性が向上するのである。

以下、本発明の金型について、詳細に説明する。

本発明の金型は、少なくとも、先に述べたような「本体
部Ｊ、「被加圧部材」、「ガイド部材」、「冷却部材」
を有する金型である。なお、本発明の金型が、上型と下
型とから成る金型である場合には、上型および下型のど
ちらか一方のみが、上記構成を有するものであってもよ
い。

本発明でいう「冷却部材」とは、内部に冷媒循環路を備
えた部材である。その冷媒は水が一般的であるが、油、
エチレングリコールなどの他の液体、あるいは窒素、ア
ルゴンなどの気体であってもよい。冷媒循環路のパター
ン形状は、金型の形状、成型品の種類、冷媒の種類など
種々の条件に応じて適宜決定すればよく、特に限定され
るものではない。冷却部材の形状は、本体部と接した際
に、その金型を所望の温度に冷却できる程度の接触面積
を有する形状であればよい。十分な面積の平面を存する
形状の部材（平板等）が加工上は望ましいが、それ以外
の形状でもかまわない。

本発明でいう「本体部」とは、成型時において熱可塑性
被成型材と直接接触する面（キャビティ面）を含む部材
をいう。また更に、本発明における本体部は、加熱源を
必須構成要素として有する。その加熱源とは、例えば電
熱ヒータや、加圧蒸気、高周波コイルなどである。また
その他に、例えば、キャビティ駒を固定するための固定
枠、金型温度センサーなど、任意の構成部材を有してい
てもよい。また、本発明の金型が、上型と下型とから成
る金型の場合には、上型および下型のどちらか一方の型
が、本発明の必須構成要件を存し、他方の型が金型温度
センサーを有するものであってもよい。また、本体部は
、一体物である場合は当然であるが、分離分解可能の各
部品が接触１ノて外見上一体物となっている場合も含む
。

本発明でいう「ガイド部材」とは、例えばガイド棒であ
るが、それに限定されず、例えばテーパーブロック、ラ
ックピニオンなどであってもよい。このガイド部材とし
て、形状が円柱等のガイド棒を複数本用いる場合は、そ
の棒断面に対応した貫通孔を冷却部材に形成して、その
貫通孔にガイド棒を通し、良好に摺動するようにするこ
とが望ましい。

被加圧部材は、加圧装置（プレス装置）に加圧される面
を有し、且つガイド部材の一端を保持するための部材で
あり、その形状に特に限定はない。

次に、本発明の加圧成型方法について、詳細に説明する
。

本発明の加圧成型方法は、 （ａ）前記本体部と前記冷却部材とが非接触の状態にて
、前記加熱源により該本体部の温度を上昇させる過程と
、 （ｂ）前記本体部と前記冷却部材とが接触する状態にて
、該冷却部材により金型温度を下降させる過程とを含む
ことを主な特徴とする。

この過程（ａ）および（ｂ）におけるような、接触状態
および非接触状態にするには、何らかの駆動手段を用い
て冷却部材を摺動させればよい。その駆動手段は、金型
の外部に備えてもよいし、金型内部に設けてもよく、例
えば、エアーシリンダー、油圧シリンダー、第２型締め
装置などを挙げることができる。

過程（ａ）における「非接触状態」とは、本発明の効果
を奏する程度に、本体部からの熱エネルギーが冷却部材
に伝わらないような熱的非接触状態をいい、位置的には
完全に分離されておらず熱エネルギーの伝達が実質上問
題にならない程度にわずかに接している状態をも含む。

また、本体部に温度センサーが設けられている場合には
、冷却部材の駆動のタイミングは、その温度センサーか
らの信号によって制御することが望ましい。

過程（ａ）において、金型を所望の温度に加熱するので
あるが、その温度は、得られる成型品に変形や経時変化
等があまり生じないような温度を、熱可塑性被成型材の
種類や成形品の形状など種々の条件に応じて適宜選定す
ればよい。したがって、金型温度の最適な値は、条件に
応じて異なるが、例えばポリカーボネート樹脂を用いる
場合には１２５℃〜２４０℃が望ましく、ポリメチルメ
タクリレート樹脂を用いる場合には　！１５℃〜１８０
℃が好ましい。

過程（ｂ）における「接触状態」とは、冷却部材による
冷却作用が、本体部に十分に作用する程度に接している
状態をいう。

本発明の方法において、通常は、過程（ａ）と過程（ｂ
）を順番に一回行なえばよいが、本発明はそれに限定さ
れず、一つの成型サイクルで過程（ａ）。

（ｂ）を繰返したり、また、その際に順番を逆にして行
なう場合も含む。

上述の本発明の方法により、例えばポリカーボネート、
ポリメチルメタクリレート、ポリ塩化ビニルなど種々の
熱可塑性材料を高精度に形成することができる。なお、
その熱可塑性材料は、シート状に限定されず、また、そ
の成型も微細な凹凸形状の形成に限定されず、種々の形
状の成型品を得ることが可能である。

（実施例） 以下、本発明を、実施例により更に詳細に説明する。

実施例１ 第１図は、本発明の金型の一実施例を示す断面図である
。

本実施例の金型は、上型と下型から成り、下型の固定枠
６には温度センサー１２が備えられている以外は、双方
同様の構成を有する。

本実施例の金型の上型と下型は、所望の成型品の形状に
対応する凹凸形状を表面に備えたキャビティ駒７と、そ
のキャビティ駒７を支持するキャビティ固定枠６と、及
びその固定枠６に圧接され且つ金型加熱用のヒータを備
えた加熱板５とを有する。なお、本実施例においては、
本体部１は、上記キャビティ駒７、キャビティ固定枠６
および加熱板５とから成るものである。更に、本実施例
の金型の上型と下型は、加圧装置に加圧される面を存す
る被加圧部材としての受は板３を有し、加熱板５と受は
板３との間に位置し且つそれらに固定されたれたガイド
棒８を有し、そのガイド棒に支持されて慴動可能であり
、冷却循環路を内蔵した冷却板４とを有する。また、受
は板３には、エアシリンダー１０が内蔵されており、そ
のエアシリンダーｌＯのロッド９と冷却板４とは連結し
ており、エアシリンダーｌＯにより冷却板４が駆動でき
る。

以上のような構成を有する本実施例の金型は。

受は板をプレス装置１３の固定板２に固定して使用され
る。

次に、本実施例の金型を用いて、下記の加圧成型を行な
った。

まず、第１図に示すように、直径１３０ｍｍ、厚さ１．
２ｍ＠の円盤状ポリカーボネートシート２１を金型内に
挿入した。

次いで、第２図に示すように、プレス装置１３の動力に
よって型締めし、樹脂シート２１に、８０ｋｇｆ／ｃｍ
２の圧力を負荷した。そして、型が閉じられるのと同時
に加熱板５内のヒータを作動して、温度センサー１２が
感知する金型温度が２００℃のピークとなるように加熱
した。

次いで、　２００℃のピークから下降するように、加熱
板５内のヒーターを切り、温度上昇を停止し、それと同
時に、第３図に示すように、エアーシリンダー１０を作
動させ、冷却板４を加熱板５に圧接させ、型を冷却した
。

冷却後、プレス装置１３により金型を開き、成型品を取
り出した。また、金型が開くのと同時に、エアシリンダ
ー１０によって冷却板４を移動させ、加熱板５と分離し
た。

以上のようにして行なった加圧成型により、巾２，５±
０．Ｏ１ｇａ、深さ０．３±０．旧μ、ピッチ１２±０
．１μの高精度の凹凸形状を有するＳ成形品が得られた
。

また、その成型における、温度センサー＋２の感知した
金型温度と成型サイクルとの関係は、第５図のＡ線に示
される。これから明らかなように、本実施例における成
型サイクルは、６０秒〜７０秒と短い。

比較例１ 従来の金型と同様に、冷却板４と加熱板５とを圧接した
ままで、冷却板４の移動を行なわない以外は実施例１と
同じ金型を用い、同様に温度ピークが２００℃になるよ
うに加圧成型を行なった。

その成型における、温度センサー１２の感知した金型温
度と成型サイクルとの関係は、第５図のＢ線に示される
。これから明らかなように、本比較例における成型サイ
クルは１００秒〜１２０秒と長い。

実施例２ 第４図は、駆動手段としてエアシリンダー１２を用いる
代わりに、プレス装置１３内に設けられた第２型締装置
４１によって行なう構成であり、それ以外は実施例１と
同様の構成を有する金型の断面図である。本実施例にお
ける金型を用いても、実施例１と同様の良好な加圧成型
が可能である。

（発明の効果〕 以上説明したように、本発明の金型を用い、本発明の方
法を行なえば、成型サイクルが短く、生産性が向上した
高蹟度加圧成型が可能である。

【図面の簡単な説明】

第１図〜第３図は実施例１の金型およびその金型を使用
した加圧成型の工程を示す断面図、第４図は実施例２の
金型を示す断面図、第５図は、実施例１および比較例１
の成型における金型温度と成型サイクルとの関係を示す
図である。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）キャビティ面および加熱源を有する本体部（１）と
   、加圧装置に加圧される面を有する被加圧部材（３）と
   、該本体部と被加圧部材との間に位置し、該本体部およ
   び該被加圧部材に固定されたガイド部材（８）と、冷媒
   循環路を有し、該ガイド部材に支持されて摺動すること
   により該本体部と接触状態および非接触状態の双方の状
   態をとることが可能な冷却部材（４）とを有することを
   特徴とする加圧成型用金型。 ２）熱可塑性被成型材を金型内に挿入して、圧力を印加
   しつつ加熱する加圧成型方法において、前記金型として
   請求項１記載の金型を用い、 （ａ）前記本体部と前記冷却部材とが非接触の状態にて
   、前記加熱源により該本体部の温度を上昇させる過程と
   、 （ｂ）前記本体部と前記冷却部材とが接触する状態にて
   、該冷却部材により金型温度を下降させる過程とを含む
   ことを特徴とする加圧成型方法。