JP2006256078A - Press molding apparatus, press molding method using the apparatus, and resin molding formed by the apparatus - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、プレス成形装置、これを用いた成形方法およびこのプレス成形装置により形成された樹脂成形品に関し、さらに詳しくは、大型でかつ薄型の光学用成形体の成形に好適なプレス成形装置、これを用いた成形方法およびこのプレス成形装置により形成された樹脂成形品に関する。 The present invention relates to a press molding apparatus, a molding method using the same, and a resin molded product formed by the press molding apparatus, and more specifically, a press molding apparatus suitable for molding a large and thin optical molded body, The present invention relates to a molding method using the same and a resin molded product formed by the press molding apparatus.
従来、カメラやプリンタ用の光学レンズおよびミラー、あるいはコンパクトディスク等の光学用成形体の成形には、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材料とする射出成形法が採用されていた。近年、これらが用いられる光学機器の大型化、薄型化および高性能化に伴い、使用される光学用成形体には、大型でかつ薄型であり、さらに低複屈折性などの光学的特性に優れたものが要求される。従来の射出成形法では、このような光学用成形体を成形することが困難であるので、これに代えてプレス成形法および射出圧縮成形法等の特殊成形法により光学用成形体を成形することが知られている。 Conventionally, an injection molding method using a transparent thermoplastic resin such as polycarbonate or acrylic resin has been adopted for molding optical lenses such as optical lenses and mirrors for cameras and printers or compact discs. In recent years, with the increase in size, thickness, and performance of optical devices in which these are used, the optical molded articles used are large and thin, and are excellent in optical properties such as low birefringence. Is required. In the conventional injection molding method, it is difficult to mold such an optical molded body. Instead, the optical molded body is molded by a special molding method such as a press molding method or an injection compression molding method. It has been known.
プレス成形法は、射出成形法の場合よりも樹脂の溶融温度を低く設定できるため、樹脂材料の熱劣化が防止され、透明性に優れた光学用成形体を得ることができる。また、プレス成形法では樹脂材料の流動配向がなく、複屈折を小さくすることができる。樹脂材料には、射出成形法に比較して付与される圧力が低いので、残留応力が小さくなり、経時的な変形が起きにくい。さらに、油脂や有機溶剤による割れなども生じにくい成形体を得ることができる。加熱し再度溶融させた熱可塑性樹脂を加圧して成形するため、応力緩和ができ、低複屈折性に優れる光学用成形体を得ることができる。 In the press molding method, since the melting temperature of the resin can be set lower than in the case of the injection molding method, thermal deterioration of the resin material is prevented, and an optical molded body excellent in transparency can be obtained. In the press molding method, the resin material does not flow and the birefringence can be reduced. Since the pressure applied to the resin material is lower than that of the injection molding method, the residual stress is reduced and deformation with time is unlikely to occur. Furthermore, it is possible to obtain a molded body that is less susceptible to cracking due to oils and fats or organic solvents. Since the thermoplastic resin that has been heated and melted again is pressed and molded, stress can be relieved and an optical molded article excellent in low birefringence can be obtained.
ところが、プレス成形法では、一度の成形工程で金型の温度を昇降させる必要があるので、射出成形に比較して、一度の成形工程時間が長くなり、成形体の生産性が低いという問題がある。 However, in the press molding method, since it is necessary to raise and lower the temperature of the mold in a single molding process, there is a problem that the molding process time is longer and the productivity of the molded body is low compared to injection molding. is there.
この問題を解決するものとして、一度の成形工程で複数の成形体を得ることができるプレス成形装置が知られている(例えば、特許文献1、特許文献2、特許文献3参照。)。これらのものは、複数の金型を有する。各金型は、光学素子の光学面を成形するための転写面を有する開閉可能な上金型および下金型からなり、その開閉方向に対して並列に配置されている。各金型には、その上金型と下金型との間に樹脂材料が供給される。各樹脂材料は、各金型を介してヒータで温められ、所定の温度とされた後、各金型の各上金型に対応する加圧手段により金型の開閉方向に沿う所定の圧力が付与される。この加圧を受けた樹脂材料に上金型および下金型の転写面の形状が転写され、所定形状の光学用成形体が成形される。その後、光学用成形体および金型を所定の温度に冷却する。これにより、一度の成形工程で複数の光学用成形体を同時に成形することができる。
しかしながら、上記したプレス成形装置では、加圧方向に対して並列に配置された複数の金型を有する構成であるので、成形工程において複数の金型をそれぞれ温める際、各金型の温度に差が生じてしまう。すると、各金型に供給された各樹脂材料を所望の温度とすることができなくなる。このことは、プレス成形法の場合、得られる光学用成形体を所望の形状に成形することの妨げとなり、光学用成形体の光学的な性能に大きな影響を及ぼすという問題がある。また、各金型に、同時に所望の圧力を加える必要があるので、加圧手段が大型化し、装置の大型化およびコストの増加を招くという問題もある。 However, since the above-described press molding apparatus has a plurality of molds arranged in parallel to the pressing direction, when each of the plurality of molds is heated in the molding process, the temperature of each mold is different. Will occur. Then, it becomes impossible to set each resin material supplied to each mold to a desired temperature. In the case of the press molding method, this obstructs the molding of the obtained optical molded body into a desired shape, and has a problem of greatly affecting the optical performance of the optical molded body. In addition, since it is necessary to simultaneously apply a desired pressure to each mold, there is a problem that the pressurizing means is increased in size, resulting in an increase in the size of the apparatus and an increase in cost.
本発明は、上記の事情に鑑みて為されたもので、大型化を招くことなく、一度の成形工程で複数の成形品を所望の形状に形成することができるプレス成形装置、これを用いたプレス成形方法およびこのプレス成形装置により形成された樹脂成形品を提供することを目的とするものである。 The present invention has been made in view of the above circumstances, and uses a press molding apparatus that can form a plurality of molded products into a desired shape in a single molding step without causing an increase in size. An object of the present invention is to provide a press molding method and a resin molded product formed by the press molding apparatus.
本出願人は、上記した問題点が、複数の金型が各金型の加圧方向に対して並列に配置されていることに起因することを見出した。このため、本発明は、基本的に複数の金型が各金型の加圧方向に対して直列に配置されて構成されている。 The present applicant has found that the above-described problems are caused by the fact that a plurality of molds are arranged in parallel to the pressurizing direction of each mold. For this reason, the present invention basically includes a plurality of molds arranged in series with respect to the pressurizing direction of each mold.
すなわち、上記した課題を解決するために、請求項1に記載のプレス成形装置は、開閉可能に対向して設けられた一対の対向金型を有しかつ前記両対向金型の間に樹脂材料が供給される対向空間を形成するプレス金型と、前記樹脂材料を所定の温度に加熱しおよび冷却する温度制御手段と、前記所定の温度に達した前記樹脂材料に前記プレス金型を介して該プレス金型の開閉方向に沿って圧力を付与する加圧手段とを備えたプレス成形装置であって、前記両対向金型の間に、少なくとも一つ以上の中金型が配置され、該中金型は、前記両対向金型に対向する少なくとも一方の表面に転写面を有し、該転写面は、前記対向空間の一部を構成し、該対向空間は、前記プレス金型の開閉方向に対して直列を為すように少なくとも二つ以上形成されることを特徴とする。
That is, in order to solve the above-described problem, the press molding apparatus according to
請求項2に記載のプレス成形装置は、請求項1に記載のプレス成形装置であって、前記両対向金型の間には、前記プレス金型の開閉方向に対して直列に複数の前記中金型が配置されていることを特徴とする。 A press molding apparatus according to a second aspect is the press molding apparatus according to the first aspect, wherein a plurality of the intermediate molds are arranged in series with respect to an opening / closing direction of the press mold between the opposing molds. A mold is arranged.
請求項3に記載のプレス成形装置は、請求項1または請求項2に記載のプレス成形装置であって、前記中金型は、両方の表面に前記転写面を有することを特徴とする。 A press molding apparatus according to a third aspect is the press molding apparatus according to the first or second aspect, wherein the intermediate mold has the transfer surface on both surfaces.
請求項4に記載のプレス成形装置は、請求項3に記載のプレス成形装置であって、前記中金型は、片面に前記転写面を有する転写面成形部を構成部材として含むことを特徴とする。
The press molding apparatus according to
請求項5に記載のプレス成形装置は、請求項4に記載のプレス成形装置であって、前記中金型は、前記温度制御手段を有する中型本体部と、該中型本体部に取り付けられた前記転写面成形部とにより構成されていることを特徴とする。
The press molding apparatus according to
請求項6に記載のプレス成形装置は、請求項1に記載のプレス成形装置であって、前記温度制御手段として高周波誘電加熱方式が採用されていることを特徴とする。 A press molding apparatus according to a sixth aspect is the press molding apparatus according to the first aspect, wherein a high frequency dielectric heating method is adopted as the temperature control means.
請求項7に記載のプレス成形装置は、請求項6に記載のプレス成形装置であって、前記温度制御手段は、前記両対向金型のそれぞれに設けられた電極と、該両電極に電気的に接続された高周波発生装置とを有することを特徴とする。
The press molding apparatus according to
請求項8に記載のプレス成形装置は、請求項1に記載のプレス成形装置であって、前記樹脂材料は、熱可塑性樹脂シートであることを特徴とする。 The press molding apparatus according to an eighth aspect is the press molding apparatus according to the first aspect, wherein the resin material is a thermoplastic resin sheet.
請求項9に記載のプレス成形装置は、請求項1に記載のプレス成形装置であって、さらに、前記中金型と前記樹脂材料との間を真空雰囲気下にする真空形成手段を備えることを特徴とする。
The press molding apparatus according to
請求項10に記載のプレス成形装置は、請求項1に記載のプレス成形装置であって、前記中金型は、中型本体部と、該中型本体部に取り付けられ片面に前記転写面を有する転写面成形部とにより構成されており、前記転写面成形部には、前記転写面に開放されるガス孔が設けられ、前記ガス孔には、前記中型本体部からガスが供給され、前記樹脂材料は、前記ガス孔から噴射されるガスにより前記転写面成形部から離型されることを特徴とする。
The press molding apparatus according to
請求項11に記載のプレス成形方法は、請求項1ないし請求項10のいずれか1項に記載のプレス成形装置を用いて行なうことを特徴とする。 The press molding method according to an eleventh aspect is characterized by being performed using the press molding apparatus according to any one of the first to tenth aspects.
請求項12に記載の樹脂成形品は、請求項1ないし請求項10のいずれか1項に記載のプレス成形装置を用いて形成されたことを特徴とする。 A resin molded article according to a twelfth aspect is characterized by being formed using the press molding apparatus according to any one of the first to tenth aspects.
請求項1ないし請求項3に記載の発明によれば、対向空間が金型の加圧方向に対して直列に配置されているため、加圧手段は、一対の対向金型をその開閉方向に沿って加圧すればよいので、加圧方向に対し並列に配置された複数の金型を同時に加圧する場合に比較して、小型化を図ることができる。また、並列に配置された複数の金型の温度を同時に昇降させることに比較して、各樹脂材料の温度とその所望の温度との差を小さくすることができる。 According to the first to third aspects of the present invention, since the opposing space is arranged in series with respect to the pressing direction of the mold, the pressing means moves the pair of opposing molds in the opening / closing direction. Therefore, it is possible to reduce the size as compared with the case where a plurality of molds arranged in parallel to the pressing direction are pressed simultaneously. In addition, the difference between the temperature of each resin material and the desired temperature can be reduced as compared to simultaneously raising and lowering the temperatures of a plurality of molds arranged in parallel.
請求項4および請求項5に記載の発明によれば、片面に転写面を有する転写面形成部を用いて中金型を形成しているので、両方の表面に転写面を有する中金型を容易に形成することができる。
According to the invention of
請求項6および請求項7に記載の発明によれば、大型化を招くことなく、複数の樹脂材料を等しい温度とすることができる。
According to the invention described in
請求項8に記載の発明によれば、複数の樹脂材料を同時に加工しても、金型の開閉方向に沿う厚さの増加が少ないので、各樹脂材料を等しい温度とすることができる。 According to the eighth aspect of the present invention, even if a plurality of resin materials are processed at the same time, there is little increase in thickness along the opening and closing direction of the mold, so that each resin material can be set to the same temperature.
請求項9に記載の発明によれば、金型の内方に空気が残存したまま樹脂材料を加工することを防止することができるので、樹脂成形品の加工精度を高めることができる。
According to the invention described in
請求項10に記載の発明によれば、成形後の樹脂成形品を容易に離型することができる。
According to invention of
請求項11に記載の発明によれば、大型化を招くことなく、一度の成形工程で所望の形状に形成された複数の樹脂成形品を得ることができる。 According to the eleventh aspect of the present invention, it is possible to obtain a plurality of resin molded products formed in a desired shape in a single molding step without causing an increase in size.
請求項12に記載の発明によれば、成形コストの増加を招くことなく所望の形状に形成されている。例えば、樹脂成形品が光学用成形体の場合、高い性能を有する、例えば、大型でかつ薄型であり、さらに低複屈折性などの光学的特性に優れている。 According to invention of Claim 12, it forms in the desired shape, without causing the increase in shaping | molding cost. For example, when the resin molded product is an optical molded body, it has high performance, for example, is large and thin, and is excellent in optical characteristics such as low birefringence.
以下に、本発明に係るプレス成形装置、これを用いたプレス成形方法およびこのプレス成形装置により形成された樹脂成形品の実施の形態を図面を参照しつつ説明する。 Embodiments of a press molding apparatus according to the present invention, a press molding method using the same, and a resin molded product formed by the press molding apparatus will be described below with reference to the drawings.
図1は、本発明に係るプレス成形装置1を模式的に示した断面図である。
FIG. 1 is a cross-sectional view schematically showing a
本実施例1では、プレス成形装置1を用いて、樹脂材料としてアクリル樹脂シートRを使用し、フレネルレンズF(図2(d)参照。)を製造している。
In Example 1, the
プレス成形装置1は、プレス金型2を備える。プレス金型2は、上金型3と下金型4とを有する。上金型3および下金型4は、互いに平行にかつ上下方向で対向して配置されている。上金型3は、プレスヘッド5に設けられており、下金型4は、プレスステージ6に設けられている。プレスヘッド5およびプレスステージ6は、互いに平行に対向しており、プレスヘッド5は、この対向及び平行関係を維持したまま上下方向に移動可能に設けられている。プレスヘッド5は、この移動方向に沿ってプレスステージ6へ向けて圧力を付与する加圧手段としても機能する。
The
上金型3および下金型4には、それぞれヒータ7が設けられている。ヒータ7は、制御装置(図示せず。)に接続されており、両金型3、4の温度を昇降させる。
Each of the upper mold 3 and the
一般的に、両金型3、4の材質として、被切削性および被研削性が良好であること、耐磨耗性に優れること、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すること、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、熱伝導度が大きくかつ熱膨張係数が小さいこと、溶接補修性が良いことといった機械的特性および加工特性等が要求される。このため、両金型3、4は、機械構造用鋼、合金工具鋼、ステンレス鋼等により形成される。特に、冷却性能を重視する場合は熱伝導性の高い銅系合金または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望ましい。
In general, the materials of both
両金型3、4の間には、中金型8が配置可能である。中金型8は、中型本体部9と二つの転写面成形部10とを有する。中型本体部9は、全体に板形状を呈しており、その両平面がそれぞれ両金型3、4に対向している。中型本体部9の内方には、ヒータ7と同様のヒータ(図示せず。)が設けられており、このヒータはヒータ7と同様に制御装置(図示せず。)に接続されている。また、中型本体部9の内方には、ガス通路(図示せず。)が設けられており、このガス通路はガス供給装置(図示せず。)に通じている。
A
両転写面成形部10は、全体に略板状を呈しており、中型本体部9の両平面にそれぞれ取り付けられている。両転写面成形部10は、中型本体部9への取付面と反対側の面に転写面11を有する。転写面11は、本実施例1では、フレネルレンズFを反転させた形状を呈している。両転写面成形部10には、複数のガス孔(図示せず。)が設けられている。各ガス孔は、一端が中型本体部9のガス通路(図示せず。)に通じており、他端が転写面11に開放されている。
Both transfer surface
転写面成形部10は、次のように形成される。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、この加工部材に熱処理を施す。さらに、その加工面に無電解ニッケルめっきを施し、熱処理を施して硬度を高め、この加工面をダイヤモンドバイトで切削することにより、所望の形状の鏡面とされた転写面11を有する転写面成形部10が形成される。この両転写面成形部10は、プレス金型2の両金型3、4に比較して熱容量が小さく設定されている。
The transfer
この両転写面成形部10の転写面11と両金型3、4との間には、それぞれアクリル樹脂シートRが配置可能である。アクリル樹脂シートRは、本実施例1では厚さ1mmに形成されている。なお、このような樹脂成形体の製造に使用する樹脂材料としては、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、これに限られるものではなく、成形体の透明性や、耐熱性、低吸水性、低複屈折性などを考慮して自由に選択することができる。また、樹脂材料に無機や有機のフィラーやビーズ等の微粒子等を配合して使用することもできる。このアクリル樹脂シートRおよび中金型8は、搬送装置(図示せず。)により両金型3、4との間に配置可能とされている。
An acrylic resin sheet R can be disposed between the
上記したプレス金型2、プレスヘッド5およびプレスステージ6は、図示を略す真空チャンバの内方に配置されている。この真空チャンバは、開閉可能な開口部を有しており、アクリル樹脂シートRおよび中金型8は、この開口部から両金型3、4との間への配置が可能とされている。
The press die 2, the
次に、本発明に係るプレス成形装置1を用いて樹脂成形品であるフレネルレンズFを成形する工程を図2に沿って説明する。図2は、プレス成形装置1による一度の成形工程を(a)〜(d)で示した模式図である。
Next, the process of molding the Fresnel lens F, which is a resin molded product, using the
プレス金型2の上金型3および下金型4をヒータ7で所定の温度まで温める(図2(a)参照。)。この所定の温度とは、アクリル樹脂シートRのガラス転移温度Tg以下である。この際、加熱の速度は特に限定されないが、昇温速度が大きいほど一度の成形工程に要する時間を短縮し生産性を向上させることができる。ところが、昇温速度を大きくするとプレス成形装置1への負荷も増大するので、プレス成形装置1に応じて適宜設定する。
The upper mold 3 and the
図示を略す搬送装置によって中金型8および両アクリル樹脂シートRを上金型3と下金型4との間で所定の位置に供給した後(図2(b)参照。)、図示を略す真空チャンバを閉鎖し、真空チャンバ内を真空雰囲気とする。ここでの真空雰囲気とは、真空度が1.0×10-1Pa以下、望ましくは1.0×10-3Pa以下の雰囲気をいう。
After the
中金型8を中型本体部9に設けられたヒータ(図示せず。)で所定の温度まで温める。この所定の温度は、アクリル樹脂シートRのガラス転移温度Tg以上である。
The
中金型8を所定の温度Tg以上とした後、プレスヘッド5を作動させてプレス金型2の上金型3を下方へ移動させる。上金型3の下方への移動により、両アクリル樹脂シートRは、上金型3と中金型8とに、あるいは下金型4と中金型8とに挟まれる。この後、上金型3がさらに下方へと移動され、両アクリル樹脂シートRに上下方向に沿う圧力が付与される。この加圧により、両アクリル樹脂シートRには、転写面11の形状が転写され、両アクリル樹脂シートRがフレネルレンズFの形状とされる(図2(c)参照。)。このため、上金型3と転写面11とに挟まれた空間、および下金型4と転写面11とに挟まれた空間が対向空間として機能する。なお、この付与される圧力は、通常は数Pa〜数十MPa程度である。また、この加圧した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勘案して適宜選択することができる。
After setting the
この加圧工程の後、中型本体部9のヒータを停止する。中金型8の両転写面成形部10は、プレス金型2の両金型3、4に比較して熱容量が小さいため、両転写面成形部10の熱の両金型3、4への伝達速度は速いので、両転写面成形部10が短時間で冷える。このため、成形された両アクリル樹脂シートRは、短時間でガラス転移温度Tg以下まで冷却される。
After this pressurizing step, the heater of the medium-sized
ガラス転移温度Tg以下とした後、プレスヘッド5を作動させて上金型3を上昇させつつ、中金型8の両転写面成形部10の各ガス孔(図示せず。)からガスを噴射させる。これにより、成形された両アクリル樹脂シートRが中金型8から離型され、アクリル樹脂シートRからなる二つのフレネルレンズFを得ることができる(図2(d)参照。)。
After the glass transition temperature Tg or lower, gas is injected from each gas hole (not shown) of both transfer
実際に本出願人が上記した構成を有するプレス成形装置を用いて、上記したようにフレネルレンズを成形したところ、得られた複数のフレネルレンズは、いずれも転写面を含み対向空間を規定する両金型3、4および中金型8の形状が忠実に転写されていた。
When the Applicant actually molded the Fresnel lens as described above using the press molding apparatus having the above-described configuration, each of the obtained Fresnel lenses included both the transfer surface and the opposing space. The shapes of the
このプレス成形装置1によれば、以下の効果を得ることができる。
(1)プレス金型2への加圧方向に対して直列に配置された対向空間に樹脂材料である両アクリル樹脂シートRが供給されているので、一度の成形工程で所望の形状の二つのフレネルレンズFを同時に得ることができる。このため、光学的特性に優れた二つのフレネルレンズFを高い生産効率で得ることができる。
(2)両対向空間が加圧方向に対して直列に配置されているので、加圧手段であるプレスヘッド5およびプレスステージ6は、一対の金型3、4に加圧力を付与できるものであればよく、加圧方向に対して並列に複数の金型が配置されている場合に比較して小型化することができる。このため、プレス成形装置1を小型化することができ、プレス成形装置1の製造コストを低減することができる。
(3)両対向空間を構成する上金型3、下金型4および中金型8は、直列に配置されているので、複数の金型を並列に配置することに比較して、各対向空間に供給された樹脂材料の温度を高い精度で所定の温度とすることができる。
(4)中金型8が両面に転写面11を有しているので、より効率的にプレス成形を行うことができる。
(5)中金型8は、片面に転写面11を有する二つの転写面成形部10が中型本体部9に取り付けられた構成により両面に転写面11を有しているので、両面に切削加工を施して両面に転写面11を有する部材を製造することに比較して、低コストで製造することができる。
(6)中金型8の中型本体部9にヒータが設けられているので、キャビティ内に供給される樹脂材料(アクリル樹脂シートR)を高い応答性で温度制御することができる。
(7)両転写面成形部10のみをガラス転移温度Tg以上としてプレス成形しているので、金型全体を加熱してプレス成形する場合に比べて、樹脂材料の加熱および冷却に要する時間が短くなり、一度の成形工程に要する時間を大幅に短くできる。さらに、高精度に温度制御が可能となり、オーバーシュートやハンチングなどによる過熱を防ぐことができる。このことは、単に成形プロセスが制御し易いというだけではなく、従来のプレス成形よりも高精度な成形品が得られることを意味する。
(8)樹脂材料が熱可塑性樹脂シートRなので、プレス金型2の開閉方向に対して直列に多数の樹脂材料を配置しても、金型の開閉方向に沿う厚さの増加が少ない。このため、各熱可塑性樹脂シートRの各部における中型本体部9との間隔の違いによる影響が殆どなくなり、各熱可塑性樹脂シートRは、その内部に温度分布が生じることなく均一に温められる。
(9)真空雰囲気とされた真空チャンバ内でプレス成形を行なっているので、空気の抵抗をなくすことができ、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であっても、樹脂材料を短時間で転写面11に倣わすことができる。このため、高精度な転写および一度の成形工程に要する時間を短縮することができる。大気雰囲気中でのプレス成形により、回折輪帯などの微細構造を光学面に有する光学素子を成形すると、特に微細構造部で微小な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。このため、転写面11と各熱可塑性樹脂シートRとの間が真空雰囲気下であることは、高精度な成形を行なう場合により効果的である。
(10)樹脂成形品(フレネルレンズF)の離型時に転写面11のガス孔からガスが噴射されるので、樹脂成形品の離型を容易にし、樹脂成形品の離型の際に生じる変形を防止することができる。なお、ガス孔は転写面11に1つ設けられていればよいが、複数個の円形、スリットなどの形状で設けることが望ましい。噴射されるガスは圧搾空気が一般的であるが、これに限らず、公知のガスを用いることができる。
According to this
(1) Since both acrylic resin sheets R, which are resin materials, are supplied to opposing spaces arranged in series with respect to the pressurizing direction to the
(2) Since both opposing spaces are arranged in series with respect to the pressurizing direction, the
(3) Since the upper mold 3, the
(4) Since the
(5) Since the
(6) Since the heater is provided in the
(7) Since only the two transfer
(8) Since the resin material is the thermoplastic resin sheet R, even if a large number of resin materials are arranged in series with respect to the opening / closing direction of the
(9) Since press molding is performed in a vacuum chamber in a vacuum atmosphere, air resistance can be eliminated, and even when a deep optical surface shape or a complicated optical surface shape is press molded, resin is used. The material can be imitated on the
(10) Since gas is injected from the gas hole of the
なお、温度制御手段として中型本体部9にはヒータが設けられていたが、中型本体部9を介して樹脂材料を加熱および冷却することができるものであれば、例えば、温度調節された水および油等の流体を利用することができ、また赤外線等の電磁波を用いることもでき、上記した実施例1に限定されるものではない。
In addition, although the heater was provided in the medium-sized main-
また、真空雰囲気を作り出すために真空チャンバが採用されていたが、転写面11と熱可塑性樹脂シートRとの間を真空雰囲気下とすることができるものであればよく、上記した実施例1に限定されるものではない。
In addition, a vacuum chamber has been employed to create a vacuum atmosphere, but it is sufficient that the space between the
図3は、本発明に係る他の例であるプレス成形装置20を模式的に示した断面図である。
FIG. 3 is a cross-sectional view schematically showing a
本実施例2では、プレス成形装置20を用いて、樹脂材料としてポリカーボネート樹脂R´を使用し、レンチキュラーレンズL(図4(d)参照。)を製造している。
In Example 2, the
プレス成形装置20は、プレス金型21を備える。プレス金型21は、上金型22と下金型23とを有する。上金型22および下金型23は、互いに平行にかつ上下方向で対向して配置されている。上金型22は、プレスヘッド24に設けられており、下金型23は、プレスステージ25に設けられている。プレスヘッド24およびプレスステージ25は、互いに平行に対向しており、プレスヘッド24は、この対向及び平行関係を維持したまま上下方向に移動可能に設けられている。プレスヘッド24は、この移動方向に沿ってプレスステージ25へ向けて圧力を付与する加圧手段としても機能する。
The
上金型22および下金型23には、温調回路(図示せず。)が設けられている。温調回路には、温度調節された水が循環される。
The
また、両金型22、23には、それぞれ絶縁板26および電極板27が設けられている。各絶縁板26は、金型22、23を覆うように金型22、23に取り付けられている。各電極板27は、各絶縁板26に取り付けられており、各絶縁板26により金型22、23と電気的に絶縁されている。
In addition, both
両電極板27には、高周波発生装置28が接続されている。高周波発生装置28は、1MHz以上の高周波電圧を両電極板27間に印加することができる。
A
両金型22、23の間には、四つの中金型29が配置可能である。各中金型29は、全体に略板状を呈しており、片面に転写面30を有する。各転写面30は、本実施例2では、レンチキュラーレンズLを反転させた形状を呈している。
Between the two
また、各中金型29の転写面30に対向する位置には、ポリカーボネート樹脂シートR´が配置可能である。ポリカーボネート樹脂シートR´は、本実施例2では、厚さ0.5mmに形成されている。ポリカーボネート樹脂シートR´は、電気的特性である誘電率εと誘電正接tanδとが0.01<ε×tanδの関係を満たすものが採用されている。このポリカーボネート樹脂シートR´および中金型29は、搬送装置(図示せず。)により両金型22、23との間に配置可能とされている。
A polycarbonate resin sheet R ′ can be disposed at a position facing the
次に、本発明に係るプレス成形装置20を用いて樹脂成形品であるレンチキュラーレンズLを成形する工程を図4に沿って説明する。図4は、プレス成形装置20による一度の成形工程を(a)〜(d)で示した模式図である。
Next, a process of molding the lenticular lens L which is a resin molded product using the
開放状態とされたプレス金型21(図4(a)参照。)に、図示を略す搬送装置によって各中金型29および各ポリカーボネート樹脂シートR´が両電極板27の間で所定の位置に配置される(図4(b)参照。)。この後、プレスヘッド24を作動させて上金型22を下降させ、型締めする。
In the opened press die 21 (see FIG. 4A), each
上金型22をさらに下降させ、各中金型29および各ポリカーボネート樹脂シートR´に所定の圧力を加えるとともに両電極板27間に高周波電圧を印加する。これにより、両電極板27間に高周波電界が形成され、各ポリカーボネート樹脂シートR´内部の双曲子に激しい運動がおこり、その摩擦熱によって各ポリカーボネート樹脂シートR´自身が自己発熱する。この時の発熱量は部材固有の物性値である誘電率εと誘電正接tanδの大きさに比例する。本実施例2では、ポリカーボネート樹脂シートR´が0.01<ε×tanδを満たしているので、金型を加熱することなく樹脂材料だけを選択的に加熱することができる。このため、両電極板27および高周波発生装置28は、温度制御手段として機能を有する。
The
この加熱された状態の各ポリカーボネート樹脂シートR´に上下方向に沿う圧力が付与されるので、各ポリカーボネート樹脂シートR´には、転写面30の形状が転写され、各ポリカーボネート樹脂シートR´がレンチキュラーレンズLの形状とされる(図4(c)参照。)。このため、中金型29と転写面30とに挟まれた空間、および転写面30と電極板27とに挟まれた空間が対向空間として機能する。
Since a pressure along the vertical direction is applied to each heated polycarbonate resin sheet R ′, the shape of the
この加圧工程の後、高周波発生装置28による電圧の印加を停止し、図示を略す温水回路により両金型22、23を冷却する。これにより、各中金型29および各ポリカーボネート樹脂シートR´の熱は、冷却された両金型22、23に伝導するので、成形された各ポリカーボネート樹脂シートR´は、急速にガラス転移温度Tg以下まで冷却される。
After the pressurizing step, the application of voltage by the
ガラス転移温度Tg以下とした後、プレスヘッド24を作動させて上金型22を上昇させ、成形された各ポリカーボネート樹脂シートR´をプレス金型21から取り出すことにより、各ポリカーボネート樹脂シートR´からなる四つのレンチキュラーレンズLを得ることができる(図2(d)参照。)。
After setting the glass transition temperature Tg or lower, the
実際に本出願人が上記した構成を有するプレス成形装置を用いて、上記したようにレンチキュラーレンズを成形したところ、得られた複数のレンチキュラーレンズは、いずれも転写面を含み対向空間を規定する両金型22、23および各中金型29の形状が忠実に転写されていた。 When the present applicant actually molded the lenticular lens as described above using the press molding apparatus having the above-described configuration, each of the obtained lenticular lenses includes both the transfer surface and the opposing space. The shapes of the dies 22, 23 and the middle dies 29 were faithfully transferred.
このプレス成形装置20によれば、上記した実施例1で挙げた効果(1)〜(3)および(8)の効果に加えて、以下の効果を得ることができる。
(11)温度制御手段として高周波誘電加熱方式が採用されているので、樹脂材料(ポリカーボネート樹脂シートR´)のみを選択的に加熱することができる。このため、金型を介して樹脂材料を温めることに比較して、樹脂材料を所定の温度(ガラス転移温度Tg)以上まで温めることに要する時間を短くすることができる。また、樹脂材料に隣接する金型自体が温められていないので、成形された樹脂材料を所定の温度以下に冷却することに要する時間を短くすることができる。
(12)高周波誘電加熱方式が採用されているので、樹脂材料をその内部に温度分布を生じさせることなく均一に温めることができる。このため、樹脂材料を高精度に成形することができる。
(13)高周波誘電加熱方式が採用されているので、加圧方向に対して直列に配置された各樹脂材料をそれぞれ等しい温度とすることができる。このため、一度の成形工程で複数の樹脂成形品を成形しても、各樹脂成形品を高精度に成形することができる。
(14)中金型29に図示を略す温水回路が設けられているので、樹脂材料の加熱および冷却に要する時間を短くすることができる。
According to this
(11) Since the high frequency dielectric heating method is adopted as the temperature control means, only the resin material (polycarbonate resin sheet R ′) can be selectively heated. For this reason, it is possible to shorten the time required to warm the resin material to a predetermined temperature (glass transition temperature Tg) or higher as compared to warming the resin material through the mold. Moreover, since the mold itself adjacent to the resin material is not warmed, the time required for cooling the molded resin material to a predetermined temperature or less can be shortened.
(12) Since the high frequency dielectric heating method is adopted, the resin material can be uniformly heated without causing a temperature distribution in the resin material. For this reason, the resin material can be molded with high accuracy.
(13) Since the high frequency dielectric heating method is adopted, the resin materials arranged in series with respect to the pressurizing direction can be set to the same temperature. For this reason, even if a plurality of resin molded products are molded in a single molding process, each resin molded product can be molded with high accuracy.
(14) Since a hot water circuit (not shown) is provided in the
なお、樹脂材料としてポリカーボネート樹脂シートR´が用いられていたが、上記した実施例2に限定されるものではない。高周波誘電加熱方式による樹脂材料の加熱を効率良く得ることができればよく、電気的特性である誘電率εと誘電正接tanδとが、少なくとも0.01<ε×tanδを満たす材料を、望ましくは0.05<ε×tanδを満たす材料を樹脂材料として用いることができる。このような樹脂材料として、例えば、塩化ビニル、メタクリル樹脂、ポリカーボネート、エチレン酸ビコポリマー等が挙げられる。 In addition, although polycarbonate resin sheet R 'was used as a resin material, it is not limited to above-mentioned Example 2. FIG. It is sufficient that the resin material can be efficiently heated by the high-frequency dielectric heating method, and a material satisfying at least 0.01 <ε × tan δ, which is a dielectric constant ε and a dielectric loss tangent tan δ, which are electrical characteristics, is preferably 0.8. A material satisfying 05 <ε × tan δ can be used as the resin material. Examples of such a resin material include vinyl chloride, methacrylic resin, polycarbonate, and ethylene acid bicopolymer.
プレス成形装置20では、樹脂材料の成形を行なう際、ポリカーボネート樹脂シートR´と転写面30との間は真空雰囲気下とされていないが、プレス成形装置1と同様に、高精度な転写および一度の成形工程に要する時間を短縮することができるので、プレス成形装置20を真空雰囲気下で樹脂材料の成形を行なう構成としてもよい。
In the
上記した各実施例1、2では、それぞれ中金型の数が1または4とされていたが、上金型と下金型との間で、上金型と下金型とに付与される圧力方向に対して直列に複数の対向空間を形成するものであればよく、上記した各実施例1、2に限定されるものではない。 In each of the above-described Examples 1 and 2, the number of middle molds is 1 or 4, but is given to the upper mold and the lower mold between the upper mold and the lower mold. What is necessary is just to form several opposing space in series with respect to a pressure direction, and it is not limited to each above-mentioned Example 1,2.
上記した各実施例1、2では、上金型が上下動することによりプレス金型が開閉される構成とされていたが、上金型と下金型との間隔が相対的に増減されるものであればよく、上記した各実施例1、2に限定されるものではない。 In each of the first and second embodiments described above, the press mold is opened and closed by moving the upper mold up and down. However, the distance between the upper mold and the lower mold is relatively increased or decreased. Anything can be used, and the present invention is not limited to the first and second embodiments.
1、20 プレス成形装置
2、21 プレス金型
3、22 (対向金型としての)上金型
4、23 (対向金型としての)下金型
5、24 (加圧手段としての)プレスヘッド
6、25 (加圧手段としての)プレスステージ
7 (温度制御手段としての)ヒータ
8、29 中金型
9 中型本体部
10 転写面成形部
11、30 転写面
27 (温度制御手段としての)電極板
28 (温度制御手段としての)高周波発生装置
F (樹脂成形品としての)フレネルレンズ
L (樹脂成形品としての)レンチキュラーレンズ
R 熱可塑性樹脂シート
DESCRIPTION OF
Claims (12)
前記両対向金型の間に、少なくとも一つ以上の中金型が配置され、該中金型は、前記両対向金型に対向する少なくとも一方の表面に転写面を有し、該転写面は、前記対向空間の一部を構成し、該対向空間は、前記プレス金型の開閉方向に対して直列を為すように少なくとも二つ以上形成されることを特徴とするプレス成形装置。 A press mold having a pair of opposed molds provided facing each other so as to be openable and closable, and forming a facing space to which a resin material is supplied between the opposed molds; and the resin material at a predetermined temperature A press comprising temperature control means for heating and cooling, and pressurizing means for applying pressure along the opening and closing direction of the press mold to the resin material that has reached the predetermined temperature via the press mold. A molding device,
At least one or more middle molds are disposed between the opposed molds, and the middle mold has a transfer surface on at least one surface facing the opposed molds. A press forming apparatus comprising a part of the opposing space, wherein at least two opposing spaces are formed in series with respect to the opening / closing direction of the press mold.
The resin molded product shape | molded using the press molding apparatus of any one of Claim 1 thru | or 10.
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