(57)【要約】【課題】  射出成型用ホットランナ金型の加熱ムラを解消すべく容易に温度分布補正が行えるホットランナ金型を提供することを課題とする。【解決手段】  本発明は、射出機から導入した溶融樹脂をホットランナ部にて加熱しつつ金型内のキャビティに送るホットランナ金型において、前記ホットランナ部は、前記射出機から導入した溶融樹脂をゲートに送るマニホールド部分を有し、前記マニホールド部分と該マニホールド部分に接する金型部分との間に伝熱部材を備えたことを特徴とするホットランナ金型である。【選択図】  図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
射出機から導入した溶融樹脂をホットランナ部にて加熱しつつ金型内のキャビティに送るホットランナ金型において、前記ホットランナ部は、前記射出機から導入した溶融樹脂をゲートに送るマニホールド部分を有し、前記マニホールド部分と該マニホールド部分に接する金型部分との間に伝熱部材を備えたことを特徴とするホットランナ金型。
【請求項２】
前記マニホールド部分と該マニホールド部分に接する金型部分との間に支持部材を備えたことを特徴とする請求項１に記載のホットランナ金型。
【請求項３】
前記マニホールド部分を少なくとも２本のカートリッジヒーターで該マニホールド部分の温度を取付け板側と製品側とに分けて温度制御することを特徴とする請求項１または２に記載のホットランナ金型。
【請求項４】
前記マニホールドにおける温度分布が２０℃以下であることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載のホットランナ金型。
【請求項５】
前記キャビティが対向する長方形の主面をもつ板状成形品形状であって、該キャビティのいずれか一方の主面に微細なパターン形状を有することを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載のホットランナ金型。
【請求項６】
材料として透明性を有する熱可塑性樹脂を５０重量％以上含む、対向する長方形の主面をもつ板状成形品の製造方法であって、前記主面の少なくとも片方の面上に微細なパターン形状を有することを特徴とする請求項５に記載の金型を用いて射出成形することを特徴とする板状成形品の製造方法。
【請求項７】
内部に微粒子が分散していることを特徴とする請求項６に記載の板状成形品の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、射出成型用ホットランナ金型の温度分布補正方法に関するものである。そしてこのホットランナ金型を用いた対向する長方形の主面をもち、主面の少なくとも片方の面上に微細パターン形状を有する板状成形品の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
対向する長方形の主面を有する透明性のある板状成形品は、面光源の照明装置やこれを用いたＴＶ、ＰＣモニター、照明看板などの表示装置に多く用いられている。そこで近年、大型化、薄肉化、光効率向上を目的とした表面パターン付与で板状成形品の光学特性を高める種々の検討がなされている。
【０００３】
プラスチックの射出成形においては、製品部以外の樹脂量を少なくするため、および成形サイクルタイム（成形加工時間）の短縮のために、ホットランナ金型が使用されている。ホットランナ金型におけるホットランナ部は、数多いホットランナメーカの製品の中から使用用途に応じたものを選択して組み込む、金型メーカが自社製作したホットランナ部に、ヒーターメーカから購入した加熱用のヒータを組み込む等して構成されている。ホットランナ金型製作中に、それらの内部における発熱線の配置密度にバラツキが生じることがあり、そのバラツキが生じた場合には発熱量が部分的に異なってしまい適正な加熱ができなくなる。また、加熱されたホットランナ部と、他の金型部分との金属同士の接触部分において、伝熱が生じてしまう。この伝熱により、ホットランナ部の加熱エネルギーが他の金型部分に放出されて、ホットランナ部を昇温させるための電力が無駄に消費されることになる。また、ホットランナ部と他の金型部分との接触面の面粗さなどのために断熱量にバラツキが生じ、金型温度のバラツキにより、樹脂の充填バランスの不良や部分的な過熱あるいは過冷却による成形品の変形などが生じる。また、流動性が悪化するため微細化された表面パターン腑形の最適な成形条件を見出すことが困難となり、生産性も低下する。
【０００４】
ホットランナ部の表面に熱伝導性のよい素材を取り付けることによりホットランナ部の温度分布を改善する技術が開示されている（特許文献１参照）。しかし、この方法でも十分に温度分布を改善できない場合が生じることがある。
【０００５】
【特許文献１】特開２００５−３３５２０６  公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
そこで本発明は、従来課題とされた射出成型用ホットランナ金型の加熱ムラを解消すべく容易に温度分布補正が行えるホットランナ金型を提供することを目的とする。さらにこのホットランナ金型を用いて作製された対向する長方形の主面をもち、主面の少なくとも片方の面上に微細パターン形状を有する板状成形品を光学性能、成形性、生産性などの低下なく提供することを目的とする。また、この板状成形品を用いた照明装置や画像表示装置等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】
以上の課題を本発明は以下の手段で解決できる。
【０００８】
本発明は、射出機から導入した溶融樹脂をホットランナ部にて加熱しつつ金型内のキャビティに送るホットランナ金型において、前記ホットランナ部は、前記射出機から導入した溶融樹脂をゲートに送るマニホールド部分を有し、前記マニホールド部分と該マニホールド部分に接する金型部分との間に伝熱部材を備えたことを特徴とするホットランナ金型に係る発明である。また、前記マニホールド部分と該マニホールド部分に接する金型部分との間にさらに支持部材を備えていてもよい。
【０００９】
また本発明は、前記マニホールド部分を少なくとも２本のカートリッジヒーターで該マニホールド部分の温度を取付け板側と製品側とに分けて温度制御することを特徴とする上記のホットランナ金型に係る発明である。
【００１０】
また本発明は、前記マニホールドにおける温度分布が２０℃以下であることを特徴とする上記のホットランナ金型に係る発明である。
【００１１】
また本発明は、前記キャビティが対向する長方形の主面をもつ板状成形品形状であって、該キャビティのいずれか一方の主面に微細なパターン形状を有することを特徴とする上記のホットランナ金型に係る発明である。
【００１２】
さらに本発明は、材料として透明性を有する熱可塑性樹脂を５０重量％以上含む、対向する長方形の主面をもつ板状成形品の製造方法であって、前記主面の少なくとも片方の面上に微細なパターン形状を有することを特徴とする前記の金型を用いて射出成形することを特徴とする板状成形品の製造方法に係る発明である。
【００１３】
また本発明は、前記板状成形品が内部に微粒子を分散していることを特徴とする前記板状成形品の製造方法に係る発明である。
【発明の効果】
【００１４】
本発明により、従来課題とされた射出成型用ホットランナ金型における加熱ムラを容易に温度分布補正を行い解消できるホットランナ金型を提供できる。さらにこのホットランナ金型を用いることにより、微細パターン形状を容易に腑形することが可能となり光学性能、成形性、生産性に優れた板状成形品を提供できる。また、この板状成形品は光学性能、成形性、生産性に優れているので、照明装置や画像表示装置等に好適に用いることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、本発明を詳細に説明する。なお、本発明で言う板状とはフィルム状であることも含む。
【００１６】
ホットランナ金型の断面図を図１に示す。図２は図１中の点線Ｉで囲んだ部分の拡大図である。本発明は、従来のホットランナ金型におけるホットランナのマニホールド部５と他の金型部分との接触部分に、伝熱部材８および支持部材９を組み込んだ構成となっている。
【００１７】
このように、本発明の場合は、ホットランナ流路３の高温度領域Ａのマニホールド部５と他の金型部分との接触部分に伝熱部材８を組み込んでいるため、それら両者間における伝熱性が向上して、それらの接触部分における伝熱が大きくなる。また、ホットランナ流路３の低温度領域Ｂのマニホールド部５と他の金型部分との接触部分に伝熱部材８より熱伝導性の低い支持部材９を組み込んでいるため、それらの接触部分における伝熱が相対的に小さくなる。この結果、ホットランナ部の温度分布を高精度かつ任意に設定することができ、均一温度、均一圧力によって成形できる。つまり流動解析などによって求められる最適な樹脂流路としてのゲートに対して、同一または任意の樹脂圧力および樹脂流量を、ホットランナ流路３を経由して製品キャビティ７に送ることができる。したがって、樹脂の充填バランスの不良や部分的な過熱あるいは過冷却による成形品の変形などを防止して、精度良く、安価かつ高速に成形品を射出成形することができる。また、微細パターン部を賦与した成形品の転写性が向上し、微細パターン賦与の製品の射出成形条件が広がり安定して製品を生産することができる。
【００１８】
本発明のホットランナ金型の高温度領域に使用される伝熱部材の材質として、熱伝導率１.０〜０．５cal/cm・sec・℃の金属が好ましく、金型部材として適度の強度を持ち、安価なことから銅が好ましい。
【００１９】
本発明のホットランナ金型の低温度領域に使用される支持部材の材質として、熱伝導率０.１〜０．０１cal/cm・sec・℃の金属が好ましく、金型部材として適度の強度を持ち、安価なことからステンレス鋼が好ましい。
【００２０】
本発明のホットランナ金型の伝熱部材および支持部材のマニホールド部５と他の金型部分との接触面積をＣＡＥ解析結果に基づいて変更させることにより、安価で容易にホットランナ流路３の温度分布を小さくすることができる。
【００２１】
図３は図１に示すマニホールド部５の拡大図である。本発明のホットランナ金型においてマニホールド部５を２本のカートリッジヒーター１０および１１でマニホールド部分の温度を製品側II−II’、取付け板側III−III’にあるセンサー１３および１４で制御する方法により、ホットランナ部の温度分布を高精度かつ任意に設定することができ、均一温度、均一圧力によって成形できる。これらの結果、ホットランナ部の温度分布に関する問題を実稼働前に事前にチェックして、その後の成形作業を安定化させることができ、またホットランナ部の温度分布が不良のままの、無駄な成形テストをなくし、ヒータ１０、１１の無駄な電力の消費を抑えることができる。つまり流動解析などによって求められる最適な樹脂流路としてのゲートに対して、同一または任意の樹脂圧力および樹脂流量を、ホットランナ流路３を経由して製品キャビティ７に送ることができる。したがって、樹脂の充填バランスの不良や部分的な過熱あるいは過冷却による成形品の変形などを防止して、精度良く、安価かつ高速に成形品を射出成形することができる。また、微細パターン部を賦与した成形品の転写性が向上し、微細パターン賦与の製品の射出成形条件が広がり安定して製品を生産することができる。
【００２２】
本発明のホットランナ金型においてマニホールド部５の温度分布は２０℃以下にすることが好ましく、１０℃以下にすることがさらに好ましい。２０℃以上であると樹脂の充填バランスの不良や微細パターン部を賦与した成形品の転写不良が多くなり易く、安定して生産できなくなることがある。
【００２３】
本発明の板状成形品は、照明装置や画像表示装置等の用途で使用されることが多い。例えば拡散板、レンズシート、導光体などの部材として、ＴＶ、ＰＣモニターなどの画像表示装置のバックライトに用いられたり、画像表示装置の前面板に用いられたりする。また照明看板用の拡散板としても用いられる。さらにランプカバーなどの部材として照明装置に用いる。
【００２４】
本発明に用いられる透明性を有する熱可塑性樹脂は、板状成形品として照明装置や画像表示装置等の用途に使用できる全線透過率の大きいものが好ましい。例えば、（メタ）アクリル系樹脂、スチレン系樹脂、ポリカーボネート、環状ポリオレフィン系樹脂、オレフィン系樹脂、酢酸ビニル系樹脂、塩化ビニル系樹脂、およびこれらに共重合モノマーを共重合した共重合体樹脂が好ましい。透明性が大きいという点では、（メタ）アクリル系樹脂が好ましく、さらに、衝撃強度が大きいという点ではポリカーボネートが好ましい。さらに、低吸水性である点では環状ポリオレフィン系樹脂が好ましい。
【００２５】
共重合体可能なモノマーとして、先に挙げた樹脂に用いるモノマーを互いに用いる、または別の共重合体モノマーを用いても良い。例えば共重合樹脂として、（メタ）アクリルスチレン系樹脂、アクリロニトリル・スチレン系樹脂、アクリルニトリル・ブタジエン・スチレン系樹脂、シクロオレフィンコポリマー系樹脂等が挙げられる。透明性、低吸水性という点からは、（メタ）アクリルスチレン系樹脂およびシクロオレフィンコポリマー系樹脂が好ましい。
【００２６】
本発明に用いられる透明性を有する熱可塑性樹脂は、５０重量％以上であることが好ましく、５０重量％未満であると、全光線透過率が十分でなく板状成形品として用途範囲が限定される。
【００２７】
本発明の板状成形品は、前記主面の少なくとも片方の面上に、微細なドット形状を有しても良く、光源が直下型の画像表示用途において、入射面側に微細なドット形状がある場合、外部拡散性を付与できる。該微細なドット形状としては、微細なシボ等が挙げられるが本発明において限定するものではない。また、ストライブ形状が付与された板状成形品においては、パターンの効果を低下させず、成形面からも容易であるため、パターンのある主面と対向する主面に微細なドット形状を有することが好ましい。
【００２８】
本発明の板状成形品は、拡散板用途に使用する場合、光源が直下型の画像表示用途において、内部部拡散性を付与できるため、板状成形品の内部に微粒子を分散することが好ましく、出射光を板内で均一化し輝度ムラを低下することでき、線状光源の長手方向と平行に入射面側にストライプ形状のパターンが形成された板状成形品において、微粒子により入射面側のパターンイメージが拡散され、モアレを解消することができる。通常、基材の透明性を有する熱可塑性樹脂と屈折率の異なる無機系および／または有機系の透明微粒子が用いられる。該微粒子の屈折率と基材の屈折率との差については、その絶対値が、０．０２以上であるのが光拡散性の観点から好ましく、また、０．１５以下であるのが光透過性の観点から好ましい。また、該微粒子の粒子径は、その平均粒子径が１〜３０μｍの範囲であることが好ましく、２〜２０μｍの範囲であることがより好ましい。該微粒子の平均粒子径が１μｍより小さい場合には、これを透明性を有する熱可塑性樹脂中に分散させて得られる光拡散性樹脂組成物は、短波長の光を選択的に散乱するため、透過光が黄色を帯びやすく好ましくない。一方、該微粒子の平均粒子径が３０μｍを超えると、透明性を有する熱可塑性樹脂中に分散させて得られる光拡散性樹脂組成物は、光拡散性が低下したり、光が樹脂を透過したときに該微粒子が異物として目視されやすくなったりする場合があり好ましくない。該微粒子の形状としては、楕円球状ないし球状にわたる形態であることが好ましく、球状であることがより好ましい。
【実施例】
【００２９】
以下、本発明の実施例について説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。
【００３０】
（マニホールド部温度分布評価および転写率評価）
射出成形時の図３に示すマニホールド部、センサー１２とセンサー１４の温度分布をΔＴとして測定。また、図４、５に示すパターン付き成形品各１０枚の転写性をレーザー顕微鏡『KEYENCE製  VK-9500』にて図６に示す９ポイントを形状測定し、次式
転写率（％）＝成形品パターン高さ÷金型パターン深さ×１００      （１）
にて計算し各１０枚の平均で示した。
【００３１】
＜実施例１＞
実施例１は以下記載の板状成形品である。
射出成形（成形機：名機製作所製  装置名  “NADEM５０００”、シリンダ温度：２６０℃、金型温度：７０℃）により３５０ｍｍ×２５０ｍｍ  ６ｍｍ厚、パターン高さ１０μｍ  パターン頂角９０度の（メタ）アクリル系樹脂（使用樹脂：株式会社クラレ製  商品名“パラペット”GH-1000SN）の板状成形品を１０枚作製した。主面の一方は鏡面であり、対向するもう一方の主面は図４、５に示すパターン形状を形成した。図２に示すマニホールド部には伝熱部材８（素材：銅、形状：図７）および支持部材９（素材：ステンレス鋼、形状：図８）を配置した。マニホールドの温度コントロールはセンサー１２のみを使用してカートリッジヒーター１０および１１を共通に制御して行った。
射出成形時のマニホールド部温度分布と成形品の転写率の結果を表１に示す。
【００３２】
＜実施例２＞
実施例２は射出成形時に金型温度を５０℃とすることを除いて実施例１と同様にして得られた板状成形品である。
射出成形時のマニホールド部温度分布と成形品の転写率の結果を表１に示す。
【００３３】
＜実施例３＞
実施例３は以下記載の板状成形品である。
射出成形（成形機：名機製作所製  装置名  “NADEM５０００”、シリンダ温度：２６０℃、金型温度：５０℃）により３５０ｍｍ×２５０ｍｍ  ６ｍｍ厚、パターン高さ１０μｍ  パターン頂角９０度の（メタ）アクリル系樹脂（使用樹脂：株式会社クラレ製  商品名“パラペット”GH-1000SN）の板状成形品を１０枚作製した。主面の一方は鏡面であり、対向するもう一方の主面は図４、５に示すパターン形状を形成した。図２に示すマニホールド部には伝熱部材８（素材：銅、形状：図７）および支持部材９（ステンレス鋼）を配置した。マニホールドの温度コントロールはセンサー１３およびセンサー１４を使用して、カートリッジヒーター１０および１１をそれぞれ独立に制御して行った。
射出成形時のマニホールド部温度分布と成形品の転写率の結果を表１に示す。
【００３４】
＜比較例１＞
比較例１は以下記載の板状成形品である。
射出成形（成形機：名機製作所製  装置名  “NADEM５０００”、シリンダ温度：２６０℃、金型温度：７０℃）により３５０ｍｍ×２５０ｍｍ  ６ｍｍ厚、パターン高さ１０μｍ  パターン頂角９０度の（メタ）アクリル系樹脂（使用樹脂：株式会社クラレ製  商品名“パラペット”GH-1000SN）の板状成形品を１０枚作製した。主面の一方は鏡面であり、対向するもう一方の主面は図４、５に示すパターン形状を形成した。図２に示すマニホールド部には支持部材９（素材：ステンレス鋼、形状：図９）が設けられている。マニホールドの温度コントロールはセンサー１２のみを使用してカートリッジヒーター１０および１１を共通に制御して行った。
射出成形時のマニホールド部温度分布と成形品の転写率の結果を表１に示す。
【００３５】
＜比較例２＞
比較例２は射出成形時に金型温度を５０℃とすることを除いて比較例１と同様にして得られた板状成形品である。
射出成形時のマニホールド部温度分布と成形品の転写率の結果を表１に示す。
【００３６】
【表１】
2008246899.tif 000003
【００３７】
表１の結果から明らかなように、本発明に従って構成された実施例１〜３にあっては、比較例１および２に対しマニホールド部温度分布が小さくなり、転写率が大きくなっている。ホットランナ部と、そのホットランナ部と接する金型部分との間に伝熱部材および支持部材を備えたり、ホットランナ部におけるマニホールド部分の温度制御を製品側および取付け板側で分割制御したりすることにより、微細パターン賦与の成形品を精度良く、安定に成形品を射出成形することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】ホットランナ金型におけるホットランナ部の断面図である。
【図２】図１の点線I部分の拡大図である。
【図３】図１のマニホールド部分の拡大図である。
【図４】実施例で作製したで製品主面を示す図である。
【図５】図４のIV−IV’における断面を示す図である。
【図６】実施例において形状測定を行ったポイントを示す図である。
【図７】実施例で用いた伝熱部材の形状を示す図である。
【図８】実施例で用いた支持部材の形状を示す図である。
【図９】比較例で用いた支持部材の形状を示す図である。
【符号の説明】
【００３９】
１：金型固定側
２：金型可動側
３：ホットランナ流路
４：ホットランナ  シリンダ側
５：ホットランナ  マニホールド部分
６：ホットチップ
７：製品キャビティ
８：伝熱部材
９：支持部材
１０：マニホールド部  カートリッジヒーター  製品側
１１：マニホールド部  カートリッジヒーター  取付け板側
１２：マニホールド温度コントロールセンサー
１３：マニホールド温度コントロールセンサー  製品側
１４：マニホールド温度コントロールセンサー  取付け板側
１５：成形品主面
１６：ゲート
Ａ：マニホールド高温度領域
Ｂ：マニホールド低温度領域
Ｃ：形状測定ポイント領域
【図１】
2008246899.tif 000004
【図２】
2008246899.tif 000005
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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