(57)【要約】【課題】射出成形された薄板に加圧して、生産性を追及しつつ許容範囲内の薄板を成形することができる薄板の成形方法および薄板の成形システムを提供する。【解決手段】薄板の成形システム１１は、射出成形機１２により成形された薄板Ｌを、ゲートカット装置１３により射出成形中または射出成形後にゲートカットを行い、積み重ね装置１５によりゲートカットした薄板Ｌを直接または他部材Ｐを介して複数枚積み重ねし、加圧装置１６により加圧した状態で一定時間保持し、反りが許容範囲内の薄板Ｌを成形する。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
射出成形された薄板を加圧して反りが許容範囲内の薄板を成形する薄板の成形方法であって、
射出成形中または射出成形後に薄板のゲートカットを行い、
ゲートカットした薄板を直接または他部材を介して複数枚積み重ねし、
加圧装置により加圧した状態で一定時間保持し、
反りが許容範囲内の薄板を成形することを特徴とする薄板の成形方法。
【請求項２】
射出成形機から取出され、射出成形機が置かれた雰囲気よりも高温状態の薄板を、前記雰囲気下で加圧して、反りが規格内の薄板を成形することを特徴とする請求項１に記載の薄板の成形方法。
【請求項３】
前記薄板は、板厚が１．０ｍｍ以下の透明樹脂からなる光学成形品であることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の薄板の成形方法。
【請求項４】
射出成形された薄板を加圧して反りが許容範囲内の薄板を成形する薄板の成形システムであって、
射出成形機の後工程または射出成形機に取付けられた成形金型内に設けられ薄板のゲートカットを行うゲートカット装置と、
ゲートカットされた薄板を直接または他部材を介して複数枚積み重ねする積み重ね装置と、
積み重ねられた薄板を加圧した状態で一定時間保持する加圧装置と、を備えたことを特徴とする薄板の成形システム。
【請求項５】
前記薄板は、板厚が１．０ｍｍ以下の透明樹脂からなる光学成形品であることを特徴とする請求項４に記載の薄板の成形システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、射出成形された薄板の成形方法および前記薄板の成形システムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
一般に射出成形（射出圧縮成形およびその一分野の射出プレスを含む）された導光板等の薄板は、キャビティ内に溶融樹脂を射出して成形した際の内部応力の残存、温度分布による収縮差、取出時に加えられる物理的な力、および取出後の吸湿等により、成形後にも反りが発生する。しかし従来の導光板は、板厚が２〜１０ｍｍと比較的厚いものが多く、反りが発生しにくかった。そして特許文献１に記載されるように、導光板に反り防止用の溝を設けることにより反りを防止することも行われてきた。しかし導光板がより一層薄肉化してくると導光板自体を反り防止に適した形状にすることは困難となり、より一層反りの問題がクローズアップされるようになってきた。
【０００３】
また導光板ではないが薄板の反りを防止するものとしては、特許文献２、特許文献３に記載されたものが知られている。特許文献２は、歪み矯正型を用いて射出成形型によって成形された薄板の成形歪に逆方向の向きの荷重を加えて、歪の矯正を行うものである。しかしながら特許文献２に示されるような大きな成形歪みは、射出成形工程で解決すべき問題であって通常は射出成形機から取出された直後の薄板には大きな反りは発生していない。そして成形後に発生する反りは、射出成形された直後の成形歪みと必ずしも一致するとは限らない。従って成形歪みを矯正する方向に荷重をかけることが良好な平面性を有する薄板を得るために有効でない場合があった。また特許文献２では、薄板１枚づつに対して矯正を行うので１枚の薄板の矯正にかけられる時間は射出成形工程に要する時間内で行うことになる。しかしながら前記のような短時間で、成形歪の方向と逆方向の向きの荷重を加えても、成形後に発生する反りは一定時間をかけて発生するので、良好な平面性を有する薄板を得ることは困難であった。更に薄板の一部の部分に荷重がかけられるので、導光板等の微細な転写面を有する光学成形品については、転写面が傷がつくなどの問題があった。そして更には、薄板がアクリル等の比較的割れ易い樹脂材料を用いた板厚１．０ｍｍ以下の透明樹脂製の光学成形品の場合は、一部の部分のみに強い荷重をかけると薄板が割れる可能性があるという問題があった。
【０００４】
また特許文献３は、射出成形に関するものや導光板に関するものではないが複数の薄板を重ねた状態で加圧し、反りを矯正する薄板供給装置が開示されている。この装置によれば一対の薄板押圧装置により基板の反っている両端面を押圧し、収納ラックの移動により反りを矯正するので複数枚が同時に矯正できる。しかし押圧装置により基板の全面を押圧するものではないので基板全体が良好な平面性を有することができず、押圧された部分のみに強い負荷が加わえられることによる特許文献２と同様の問題を有するものであった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】ＷＯ２００６−８５５２６号公報（０１６４、図４３）
【特許文献２】特開２００７−２９０３１３号公報（請求項１、図４）
【特許文献３】特開平５−１６７２９２号公報（００１４、図１）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明では上記の問題を鑑みて、射出成形された薄板に加圧して反りを許容範囲内にする際に、生産性を追及しつつ反りが許容範囲内の薄板を成形することができる薄板の成形方法および薄板の成形システムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の薄板の成形方法は、射出成形された薄板を加圧して反りが許容範囲内の薄板を成形する薄板の成形方法であって、射出成形中または射出成形後に薄板のゲートカットを行い、ゲートカットした薄板を直接または他部材を介して複数枚積み重ねし、加圧装置により加圧した状態で一定時間保持し、反りが許容範囲内の薄板を成形することを特徴とする。
【０００８】
本発明の薄板の成形システムは、射出成形された薄板を加圧して反りが許容範囲内の薄板を成形する薄板の成形システムであって、射出成形機の後工程または射出成形機に取付けられた成形金型内に設けられ薄板のゲートカットを行うゲートカット装置と、
ゲートカットされた薄板を直接または他部材を介して複数枚積み重ねする積み重ね装置と、
積み重ねられた薄板を加圧した状態で一定時間保持する加圧装置と、を備えたことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
本発明の薄板の成形方法および薄板の成形システムは、射出成形機により射出成形中または射出成形後に薄板のゲートカットを行い、積み重ね装置によりゲートカットした薄板を直接または他部材を介して複数枚積み重ねし、加圧装置により加圧した状態で一定時間保持することにより、生産性を追及しつつ反りが許容範囲内の薄板を成形することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】図１は実施例１の導光板の成形システムの概略平面図である。
【図２】図２は実施例１の導光板の成形システム（射出成形機を除く）の概略正面図である。
【図３】図３は実施例１の導光板の成形システムの積み重ね装置の一部拡大図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
射出成形機から取出され射出成形機が置かれた雰囲気よりも高温状態のゲートカットされた薄板を直接または緩衝材を介して複数枚積み重ねし、射出成形機が置かれた雰囲気下で加圧装置により一定時間加圧して、反りが許容範囲内の薄板を成形する。特には射出プレスを含む射出圧縮成形により成形されたアクリル等の成形後に反りが発生し易い材料から成形された板厚が薄くて略均等の透明樹脂からなる光学成形品を対象とする。
【実施例１】
【００１２】
実施例１の導光板の成形システムと導光板の成形方法について、図１ないし図３を参照して説明する。薄板の成形システムである導光板の成形システム１１は、射出成形機１２とその一側に形成されたゲートカット装置１３、導光板を載置しつつ搬送する搬送装置１４、導光板等を積み重ねる積み重ね装置１５、および導光板Ｌを加圧して平坦にするかまたは平坦な状態を保つ加圧装置１６等からなる。
【００１３】
射出成形機１２には、図示しない材料乾燥装置と材料自動供給装置等が付設される。そして射出成形機１２のベッド上には、射出装置１７と型締装置１８が配設されている。型締装置１８の固定盤１９には成形金型２０の一方の固定金型２１が配設され、可動盤２２には成形金型２０の他方の可動金型２３が配設されている。そして前記成形金型２０は、図示しない温調装置から冷却媒体が流されて温調されている。また前記射出成形機１２と成形金型２０は、射出プレスを含む射出圧縮成形が可能となっている。実施例１の成形金型２０のキャビティ３７では、対角寸法１４インチ、板厚０．７ｍｍ（均等厚）であって少なくとも一方の面に転写面を有する導光板Ｌが１個取りされる。なお透明樹脂からなる光学成形品である導光板の取数とサイズ、形状、樹脂材料等は限定されない。
【００１４】
射出成形機１２の一側には、ゲートカット装置１３が設けられている。また型締装置１８には成形された導光板Ｌをゲートカット装置１３へ移送する図示しない取出装置が設けられている。またゲートカット装置１３の一側には、ゲートカットされた導光板ＬをパレットＰ上に載置して搬送する搬送装置１４と、ゲートカット装置１３から搬送装置１４へ導光板Ｌを移送する図示しない移送装置が設けられている。なお射出成形機１２の後工程に導光板Ｌのゲートカット装置１３を設けずに、成形金型２０の内部にゲートカット装置を設け、型内でゲートカットを行うようにしてもよい。その場合は、射出成形機１２から取出装置によって搬送装置１４へ直接導光板Ｌが取出される。また搬送装置１４は、導光板Ｌを縦方向に立てて載置し両面を雰囲気に晒した状態で載置した後にパレットＰに載置するものでもよい。その方が両面を均等に冷却させることができる。
【００１５】
図３に示されるパレットＰは樹脂製であって、実施例１では２枚の導光板Ｌの全面が載置される載置部Ｐ１とその両側の保持部Ｐ２が設けられ、保持部Ｐ２は載置部Ｐ１よりも一段高くなっている。載置部Ｐ１についてはその表面および裏面ともに高い平面度となっている。なお他部材であるパレットＰは樹脂製に限定されず、金属、ガラス、木製等でもよい。搬送装置１４は、ベルトコンベアからなり、その始端部１４ａにはパレットＰを１枚づつベルトコンベア上に供給するパレット供給装置２４が配設されている。また図２に示されるように搬送装置１４の終端部１４ｂ近傍にはパレットＰと導光板Ｌを１枚づつ積み重ね装置１５に供給するパレット送り装置２５が設けられている。積み重ね装置１５は導光板Ｌを載置したパレットＰを鉛直方向に複数枚積み重ねる装置であり、実施例１では２０枚程度の導光板Ｌを載置したパレットＰが積み重ねられる。
【００１６】
図３に示されるようにパレット積み重ね装置１５は、搬送装置１４の終端部１４ｂ側の両側に２本づつ設けられた循環式のチェーン２６に保持用の爪部２７が設けられ、爪部２７によりパレットＰの保持部Ｐ２を保持する。そしてチェーン２６が下方に向けて移動して、加圧装置１６へ向うコンベア２８に近づくと前記チェーン２６が外側に移動してパレットＰ等の保持を解消する。積み重ね装置１５の保持を解消されたパレットＰと導光板Ｌのうちの最初の１枚は、コンベア２８上に載置され、その上に次々にパレットＰと導光板Ｌが積み重ねられる。そしてパレットＰと導光板Ｌが所定枚数積み重ねられるとコンベア２８は加圧装置１６に間欠移動される。なおゲートカット装置１３から導光板Ｌを移送する多軸ロボット等の移送装置が積み重ね装置を兼用し、導光板ＬとパレットＰまたは導光板Ｌのみを積み重ねるようにしてもよい。
【００１７】
実施例１では加圧装置１６は、上方にエアシリンダ２９によって昇降する平坦板３０と、コンベア２８の下方の固定された平坦板３１が設けられており、両方の平坦板３０，３１の間で積み重ねられたパレットＰと導光板Ｌのうち少なくとも導光板Ｌの全面を加圧する。加圧板である平坦板３０と平坦板３１は、導光板Ｌの中央部に対応する部分に穴があるものを除外するものではないが全面をカバーすることが望ましく、少なくとも四隅部は加圧可能でであることが望まれる。エアシリンダ２９は図示しないレギュレータを介して高圧エアの供給装置に接続され、加圧力が制御可能となっている。実施例１の加圧装置１６は加熱された雰囲気下で加圧を行うものではない。なお加圧装置１６は、積み重ねられた導光板Ｌ等を、加圧した状態で一定時間保持可能なものであれば種類を選ばず、ロータリ式やバッチ式であって積み重ねられた導光板Ｌ等を最初から最後まで加圧保持するものでもよい。また加圧装置１６の加圧駆動手段は、エアシリンダ２９の他に油圧シリンダや電動機を用いたものでもよく、積み重ねられた導光板Ｌ等に重量物を用いて荷重を加えるものでもよい。更に加圧する方向についても、導光板Ｌを立てた状態で重ねて水平方向に加圧してもよい。
【００１８】
そして積み重ねられた導光板Ｌ等は、複数の加圧ステージ１６ａ，１６ｂ，１６ｃで加圧された後、積み重ね解消装置３２へ送られる。積み重ね解消装置３２は、積み重ねられたパレットＰの両側の保持部Ｐ２の間に爪部を挿入し、全てのパレットＰを保持し、一旦チェーンを上昇させてから水平移動するとともにコンベア２８のない位置で、再びチェーンが下方に向けて移動し、図３と同じ構造により、リターンコンベア３３の載置位置３３ａ上に導光板Ｌが載置されたパレットＰを１枚づつ載置する。そして導光板Ｌは、リターンコンベア３３の途中の積降位置３３ｂで、積み降し装置３４によって取出され、仕上装置３５へ移送される。導光板Ｌが取出されたパレットＰは、再びリターンコンベア３３の終端近傍位置３３ｃからパレット供給装置２４によって上方へ運ばれ搬送装置１４へ送られる。
【００１９】
次に実施例１の導光板の成形システム１１を用いた導光板Ｌの成形方法について説明する。まず射出成形機１２の射出装置１７に乾燥されたアクリル樹脂（ＰＭＭＡ）のペレットが供給される。使用されるアクリル樹脂は、導光板専用グレードの流動性と透過率等の光学性能に特に優れたものであり、対角寸法が８インチ以上の大型の導光板Ｌに特に好適に用いられている。しかしアクリル樹脂は、吸湿しやすく、内部応力により配向が不均一になると成形時または成形後に反りや割れが発生しやすいという問題がある。なお導光板Ｌの樹脂材料としては、アクリル樹脂の他、ポリカーボネート、ゼオノアやシクロオレフィンポリマー等のオレフィン系樹脂（いずれもポリマーブレンドされたものを含む）等を用いてもよい。
【００２０】
アクリル樹脂を用いる場合の射出装置１７の加熱筒３６の温度は、より望ましくは一例として２３０℃〜２９０℃である。またアクリル樹脂は、前記のように吸湿しやすいので、加熱筒３６内を真空状態に吸引して水分を更に除去するようにしてもよい。成形金型２０に送られる冷却媒体の温度はより望ましくは一例として４０℃〜９０℃程度である。（キャビティ３７内における溶融樹脂の流動性および転写性を良好にしたい場合は、金型温度を高くするが、成形サイクル時間が長くなりその後の収縮による反りも発生しやすくなる。また金型温度を低くした場合は、成形サイクル時間の短縮や反りの点では有利であるが、キャビティ３７内における溶融樹脂の流動性および転写性の点で不利である。）そして射出装置１７から成形金型２０のキャビティ３７内に溶融樹脂が射出充填されて対角寸法１４インチ、板厚０．７ｍｍ（均等厚）であって少なくとも一方の面に転写面を有する導光板Ｌが成形される。成形サイクル時間は実施例１では３０秒（より望ましくは一例として１５秒〜４０秒の範囲）である。射出開始時の可動金型２３の位置は、型締完了よりも僅かに手前の位置にあって、キャビティ３７の容積が拡大されている。そしてキャビティ３７内に溶融樹脂が射出充填されると可動金型２３のコアブロックが前進して溶融樹脂を圧縮する射出プレス成形が行われる。なお射出後にキャビティ３７が僅かに開いた後圧縮する射出圧縮成形を行うようにしてもよい。これら射出圧縮成形やその一分野である射出プレス成形は、キャビティ３７の間隔が広がった状態で射出されるので、導光板Ｌの内部応力が軽減される。内部応力が大きい薄肉の導光板Ｌは、成形金型２０から取出された際は平坦であっても、時間経過とともに反りが発生する。また特にアクリルを用いた場合は、配向のムラ等が大きいと反りの発生が顕著となったり割れたりしやすい。なお射出成形機１２で成形される導光板Ｌを僅かに反りのある状態で成形し、搬送装置１４による搬送中に上面と下面の冷却による収縮差により平坦にする場合もある。
【００２１】
射出成形機１２の成形金型２０から取出された導光板Ｌは、ゲートカット装置１３でレーザー等によりゲートが切断される。最初にゲートを切断する理由は、板厚０．１ｍｍ〜１．０ｍｍ以下（実施例１では０．７ｍｍ）の導光板Ｌでは、ゲートやランナの方が板厚が大きくて熱容量も大きいので、ゲートを切断しないと導光板Ｌの温度分布がゲート側の方が反対側よりも高温となり反りの原因となるからである。そしてゲートが切断された導光板Ｌは、搬送装置１４上の樹脂製のパレットＰに２枚づつ載置される。なお載置枚数は限定されないが、実施例１で複数枚載置するのは、加圧装置１６での加圧時間を長くするためである。射出成形機１２の回りは工場内の雰囲気（空調されたクリーンルームの場合が多い）となっている。取出された直後の５０℃〜８０℃程度の導光板Ｌは、搬送装置１４上でパレットＰや雰囲気により熱が奪われて３０℃〜６０℃程度まで降温されるが、それでも射出成形機１２が置かれた雰囲気よりも高温状態である。
【００２２】
そしてパレットＰに載置された導光板Ｌは、積み重ね装置１５で積み重ねられ加圧装置１６へ送られる。加圧装置１６ではエアシリンダ２９により平坦板３０，３１の間で、３０ｋｇ（面圧０．０２５ｋｇ／ｃｍ２）程度の荷重がパレットＰと導光板Ｌに加えられる。面圧については、より望ましくは、０．０２５ｋｇ／ｃｍ２〜１ｋｇ／ｃｍ２であり、更に圧力を高めてもよいが効果は変わらない。またむしろ転写面を有する導光板等の光学製品では、１ｋｇ／ｃｍ２よりも高い圧力を加えると転写面に悪影響を与える場合がある。またアクリル製の導光板等の場合には、圧力が高すぎると割れる可能性がある。なお面圧については、導光板Ｌの状態に応じてエアシリンダ２９へ供給する高圧エアをレギュレータにより制御して最適に制御できる。実施例１においては射出成形機１２が置かれた雰囲気下で加圧装置１６により加圧も行なわれ、加圧を行っている間も冷却が進行する。従って本発明は、熱変形温度よりも１０℃〜３０℃低温化で行うアニーリング工程とは相違し、余分や熱をかけてエネルギーをロスしたり、導光板等を劣化させることがない。
【００２３】
実施例１における加圧装置１６による加圧時間は、各加圧ステージ毎に２０分であり、３ステージで合計１時間である。加圧時間については一つに加圧ステージで１時間としてもよく、生産性を追及しつつ良好な平面度とするためのより望ましい時間（合計時間）は、一例として３０分〜３時間程度である。また加圧する際の積み重ね枚数は、実施例１では２０枚であるが、積み重ね枚数は限定されない。ただし積み重ね枚数が少ないと所望の加圧時間を確保するためには加圧装置１６の数を大幅に増やす必要があり効率が悪い。また積み重ね枚数が多すぎると最初に積み重ねた導光板Ｌと最後に積み重ねた導光板Ｌで、温度差や重量による圧力差が発生するので、１０枚〜１００枚程度の積み重ね枚数がより望ましい。また導光板Ｌの積み重ね方（向き）についてはゲート跡が重なるように積み重ねてもよいし、ゲート跡の向きが交互になるように積み重ねてもよい。導光板Ｌが略対称形であって一定位置に反りが発生するような場合は、交互に積み重ねる方が反りをキャンセルする上で望ましい。また成形金型で導光板の２個取を行う場合は、別のキャビティで成形された導光板を混ぜて積み重ねた方が、同一キャビティの同一部分で成形された部分を重ねるよりも、交互に積み重ねた場合と同様に反りをキャンセルすることが期待できる。また楔形導光板の場合も交互に積み重ねることが望ましい。
【００２４】
加圧装置１６で所定時間の加圧が終了した導光板Ｌはリターンコンベア３３上でパレットＰから降ろされ、次の仕上装置３５に送られ、ゲートの仕上処理が行われる。ただしフィルムゲートの場合はゲート部分の熱容量が小さいので、加圧装置１６で加圧した後にゲート切断と仕上を同時に行ってもよい。そして仕上されて工場内の雰囲気温度となった導光板は、梱包される。なお実施例１で対角寸法１４インチ、板厚０．７ｍｍの導光板の反りに関する規格は、平面に対して各部において０．０３ｍｍの反りが発生しているかどうかをシム等の薄板が平面との間に挿入可能かどうかにより検査し、挿入不可能の場合に良品（許容範囲内）と判断される。そして本発明の加圧処理した導光板は、非常に良好な平面度となり歩留まりが向上した。なお導光板等の光学成形品に関する規格は、一方への反りはある程度許容されても他方への反りは全く許容されない場合もあるが、その場合も射出成形およびその後の冷却縮、および加圧装置の加圧板の形状や加圧時間を調整することにより前記規格に対応する成形品を成形することができる。
【実施例２】
【００２５】
上記の実施例１の導光板の成形システム１１は、パレットＰを循環させるシステムについて記載したが、一部または全部人手を用いパレットＰを自動循環させないシステムであってもよい。またパレットＰ以外の他部材を介して導光板Ｌを複数枚積み重ね加圧するものでもよい。導光板Ｌを加圧する際に挟む他部材の例としては、パレット以外に紙、布、金属板、樹脂板、木板、およびガラス等のセラミック板等であってもよい。更に導光板Ｌを他部材を介さずに直接接触するように積み重ねてして加圧を行うものでもよい。導光板を直接積み重ねる場合は、射出成形機１２やゲートカット装置１３でゲートカットされた導光板Ｌをそのまま積み重ね装置により積み重ねてもよいし、導光板Ｌの材料や種類によっては一旦搬送装置１４の上で３０℃〜７０℃前後まで冷却してから積み重ねるようにしてもよい。
【産業上の利用可能性】
【００２６】
本発明は、導光板以外にも射出成形された薄板全般の反りを許容範囲内として成形することができる。特には光拡散板、レンズ等の透明樹脂からなる光学成形品や、アクリル製ガラスや車輌用樹脂窓材などに有効である。また薄板は、必ずしも全てが平面からなる薄板には限定されず、曲面を有する薄板や曲面が許容される薄板の場合は、あるべき許容範囲内となるように所定時間加圧がなされる。また薄板の板厚は、必ずしも均等板厚の薄板に限定はされない。また薄板の材料は、主として樹脂材料が想定されるが、射出成形されたものであれば、他の紙、木等の有機材料、セラミック等の無機材料、マグネシウムやアルミニウム等の金属材料であってもよい。
【符号の説明】
【００２７】
１１    導光板の成形システム（薄板の成形システム）
１２    射出成形機
１３    ゲートカット装置
１４    搬送装置
１５    積み重ね装置
１６    加圧装置
２０    成形金型
２９    エアシリンダ（加圧駆動手段）
３０    平坦板（加圧板）
Ｌ    導光板
Ｐ    パレット
【図１】
2010167594.tif 000003
【図２】
2010167594.tif 000004
【図３】
2010167594.tif 000005