(57)【要約】【課題】厚みむらが極めて小さい大型平板成形品を射出成形により製造することができる射出成形用金型及び平板成形品の製造方法を提供する。【解決手段】熱可塑性樹脂の平板の射出成形用金型において、キャビティ主面がほぼ長方形でその対角線の長さが４００ｍｍ以上であり、エジェクタスペースをキャビティ主面と平行な平面で切断したとき、その空間部分の断面積がキャビティ主面の面積の０.０１〜８０％であることを特徴とする射出成形用金型、及び、該金型を用いて熱可塑性樹脂を射出成形することを特徴とする平板成形品の製造方法。【選択図】図２ 
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
熱可塑性樹脂の平板の射出成形用金型において、キャビティ主面がほぼ長方形でその対角線の長さが４００ｍｍ以上であり、エジェクタスペースをキャビティ主面と平行な平面で切断したとき、その空間部分の断面積がキャビティ主面の面積の０.０１〜８０％であることを特徴とする射出成形用金型。
【請求項２】
キャビティ主面がほぼ長方形でその対角線の長さが４００ｍｍ以上であり、エジェクタスペースをキャビティ主面と平行な平面で切断したとき、その空間部分の断面積がキャビティ主面の面積の０.０１〜８０％である金型を用いて熱可塑性樹脂を射出成形することを特徴とする平板成形品の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、射出成形用金型及び平板成形品の製造方法に関する。さらに詳しくは、本発明は、厚みむらが極めて小さい大型平板成形品を射出成形により製造することができる射出成形用金型及び平板成形品の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
射出成形品は、日用品、自動車部品、家電部品、電子部品、光学機器など、汎用から精密用途に至るまで広範囲に使用されている。射出成形品の品質と生産性の良否は、金型の良否に左右されるところが大きい。射出成形用金型の製作には、工作精度、品質の均一化、生産性など、あらゆる面で高度な技術が要求される。液晶表示装置の光拡散板、導光板などは、一見すると単純な形状の平板であるが、実用上は極めて厳密な平面性が必要であり、厚みむらがないことが要求される。平板のような単純な形状であっても、厚みむらのない射出成形品を製造することは容易ではなく、厚みむらのない射出成形品を製造するためにさまざまな試みがなされている。
例えば、プラテン平行度のずれやタイバ延びの変化に起因した金型のかじりや成形体の膜厚のむらを低減させる射出成形方法として、固定プラテンと可動プラテンの平行度をそれぞれ実際の射出成形時のプラテン温度に相当する温度に加熱した状態で予め調整しておき、射出成形時にプラテンを平行度調整時の温度に維持する方法が提案されている（特許文献１）。しかし、射出成形においては、型締圧力や射出圧力などの力が作用して金型が変形するので、特に大型成形品の場合は、温度制御のみによって平行性を実現することは困難である。また、光磁気ディスク基盤などの寸法精度と面粗さ精度を上げ、成形体の充填密度を上げることができる射出成形金型として、固定側組立と可動側組立を有し、円盤キャビティ中に射出された溶融樹脂材料が凝固する前にカットスリーブを押し上げて中心孔の形成と円盤キャビティ部の密閉を同時に行い、次に可動側組立を上昇させて一次成形体を再圧縮する金型が提案されている（特許文献２）。しかし、大型の長方形の成形品の厚みむらをこのような手段によって低減することは困難である。さらに、成形圧力による金型の撓みを抑えることが可能であり、パーティング面に大きな隙間が発生してバリが発生するのを抑えることができる金型として、成形圧力による金型の撓みを抑えるように、キャビティの数及び配置に応じてエジェクタスペースを複数設けた射出成形用金型が提案されている（特許文献３）。しかし、このような手段は、多数個取りの金型には有効であっても、大型成形品１個取りの金型に適用することはできない。
【特許文献１】特開平１０−３２３８７２号公報（第２頁、図１、図２）
【特許文献２】特開平６−２７０２０８号公報（第２頁、第３頁、図１）
【特許文献３】特開平１０−４４１９７号公報（第２頁、図１）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
本発明は、厚みむらが極めて小さい大型平板成形品を射出成形により製造することができる射出成形用金型及び平板成形品の製造方法を提供することを目的としてなされたものである。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
本発明者らは、上記の課題を解決すべく鋭意研究を重ねた結果、キャビティ主面がほぼ長方形でその対角線が４００ｍｍ以上であるような大型平板成形品に対しては、金型のエジェクタスペースの空間部分をキャビティ主面の面積の０.０１〜８０％とすることにより、成形品の厚みむらを効果的に減少し得ることを見いだし、この知見に基づいて本発明を完成するに至った。
すなわち、本発明は、
（１）熱可塑性樹脂の平板の射出成形用金型において、キャビティ主面がほぼ長方形でその対角線の長さが４００ｍｍ以上であり、エジェクタスペースをキャビティ主面と平行な平面で切断したとき、その空間部分の断面積がキャビティ主面の面積の０.０１〜８０％であることを特徴とする射出成形用金型、及び、
（２）キャビティ主面がほぼ長方形でその対角線の長さが４００ｍｍ以上であり、エジェクタスペースをキャビティ主面と平行な平面で切断したとき、その空間部分の断面積がキャビティ主面の面積の０.０１〜８０％である金型を用いて熱可塑性樹脂を射出成形することを特徴とする平板成形品の製造方法、
を提供するものである。
【発明の効果】
【０００５】
本発明の射出成形用金型及び比平板成形品の製造方法によれば、厚みむらの極めて小さい大型平板成形品を射出成形により容易に製造することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００６】
本発明の射出成形用金型は、熱可塑性樹脂の平板の射出成形用金型において、キャビティ主面がほぼ長方形でその対角線の長さが４００ｍｍ以上であり、エジェクタスペースをキャビティ主面と平行な平面で切断したとき、その空間部分の断面積がキャビティ主面の面積の０.０１〜８０％である射出成形用金型である。本発明の平板成形品の製造方法においては、キャビティ主面がほぼ長方形でその対角線の長さが４００ｍｍ以上であり、エジェクタスペースをキャビティ主面と平行な平面で切断したとき、その空間部分の断面積がキャビティ主面の面積の０.０１〜８０％である金型を用いて熱可塑性樹脂を射出成形する。
本発明において、ほぼ長方形とは、周縁部における凹凸をなくしたときに長方形となる形状をいう。図１は、本発明におけるほぼ長方形を示す３例である。液晶表示装置の表示画面は長方形であるが、装置に取り付けられる光拡散板や導光板は、取り付け手段として周縁部に凹凸が設けられることが多い。このような成形品を製造するための射出成形用金型には、その形状に対応したキャビティ主面が設けられる。本発明においては、ほぼ長方形であるキャビティ主面の対角線の長さが４００ｍｍ以上である。本発明において、ほぼ長方形であるキャビティ主面の対角線の長さとは、ほぼ長方形の周縁部における凹凸を補完又は削除して得られる完全な長方形の対角線の長さである。このとき、周縁部における凹凸の補完又は削除は、補完した面積と削除した面積の合計が最小になるように行う。キャビティ主面の対角線の長さが４００ｍｍ以上である大型平板成形品は、型締圧力や射出圧力により射出成形用金型に変形を生じやすく、厚みむらの小さい平板成形品を得ることは容易ではない。キャビティ主面の対角線の長さが４００ｍｍ未満の小型平板成形品は、射出成形用金型に変形を生じにくいので通常の金型によっても厚みむらの小さい成形品を製造することができる。
【０００７】
本発明において、エジェクタスペースとは、射出成形用金型において、エジェクタプレートが後退した位置におけるエジェクタプレートを含む平面と、エジェクタプレートが前進した位置におけるエジェクタプレートを含む平面により挟まれる空間である。図２は、本発明の射出成形用金型の一態様の説明図である。本態様の金型は、固定側取付板１に固定側型板２が取り付けられ、可動側取付板３にスペーサブロック４を介して可動側型板５が取り付けられている。固定側型板にはスプルーブッシュ６が設けられ、可動側型板には平板成形品のキャビティ７が設けられている。平板成形品は、エジェクタプレート８に取り付けられた４本のエジェクタピン９により突き出される。エジェクタプレートは、図のａとｂの間を移動し、平面ａと平面ｂの間の空間がエジェクタスペースである。エジェクタスペースには、可動側型板を支持するサポートピラ１０が設けられている。図２の下方は、エジェクタスペースをＡ−Ａ線を通るキャビティ主面と平行な平面で切断した模式的断面図である。この断面図には、キャビティ主面に相当する位置を一点鎖線で示す。エジェクタスペースをキャビティ主面と平行な平面で切断したときの空間部分の断面積は、エジェクタスペースの断面積から、スペーサブロック４、サポートピラ１０及びエジェクタピン９の断面積を差し引いた面積である。
【０００８】
本発明において、エジェクタスペースをキャビティ主面と平行な平面で切断したときの空間部分の断面積は、キャビティ主面の面積の０.０１〜８０％であり、より好ましくは０.０１〜７５％であり、特に好ましくは０.０１〜５０％である。本発明において、キャビティ主面とは、平板成形品の上面又は下面に対向する面である。エジェクタスペースをキャビティ主面と平行な平面で切断したときの空間部分の断面積がキャビティ主面の面積の０.０１％未満であると、エジェクタプレートやエジェクタピンの配置に制限を受けて、金型の工作が困難になるおそれがある。エジェクタスペースをキャビティ主面と平行な平面で切断したときの空間部分の断面積がキャビティ主面の面積の８０％を超えると、射出成形時に金型が変形して平板成形品の厚みむらが大きくなるおそれがある。
本発明において、エジェクタスペースをキャビティ主面と平行な平面で切断したときの空間部分の断面積を調整する方法に特に制限はなく、例えば、スペーサブロックの大きさ、あるいは、サポートピラの大きさと本数を選択することにより、空間部分の断面積を調整することができる。サポートピラの形状に特に制限はなく、例えば、ＪＩＳ Ｂ ５１１６に規定される円柱形のサポートピラのほかに、三角柱形、四角柱形、六角柱形、八角柱形のサポートピラなどを挙げることができる。
本発明の射出成形用金型において、ゲートの形状に特に制限はなく、例えば、ダイレクトゲート、サイドゲート、ピンポイントゲート、ディスクゲート、サブマリンゲート、ファンゲート、フラッシュゲート、タブゲートなどを挙げることができる。これらの中で、多点ピンポイントゲートを好適に用いることができる。
【０００９】
本発明の射出成形用金型及び平板成形品の製造方法の適用対象に特に制限はないが、光拡散板、導光板、反射板などの表面に厳しい平面性が要求される大型平板成形品に好適に適用することができる。本発明方法により製造される光拡散板の材質に特に制限はないが、光拡散剤を配合した熱可塑性樹脂を好適に用いることができる。光拡散剤と熱可塑性樹脂との配合物中の光拡散剤の含有量に特に制限はなく、光拡散板の厚さなどに応じて適宜選択することができるが、通常は配合物中の光拡散剤の含有量が０.２〜２０重量％であることが好ましく、０.５〜１０重量％であることがより好ましい。
本発明方法に用いる熱可塑性樹脂に特に制限はなく、例えば、メタクリル樹脂、ポリカーボネート、ポリスチレン、アクリロニトリル−スチレン共重合体樹脂、メタクリル酸メチル−スチレン共重合体樹脂、脂環式構造を有する樹脂、ポリエーテルスルホンなどを挙げることができる。これらの中で、脂環式構造を有する樹脂を特に好適に用いることができる。脂環式構造を有する樹脂は、溶融樹脂の流動性が良好なので、ピンポイントゲートを用いて金型のキャビティを充填して射出成形用金型の形状を正確に反映することができ、吸湿性が極めて低いので、寸法安定性に優れ、平板成形品に反りを生ずることがなく、比重が小さいので、大型平板成形品を軽量化することができる。
【００１０】
脂環式構造を有する樹脂としては、主鎖又は側鎖に脂環式構造を有する重合体樹脂を挙げることができる。主鎖に脂環式構造を有する重合体樹脂は、機械的強度と耐熱性が良好なので、特に好適に用いることができる。脂環式構造は、飽和環状炭化水素構造であることが好ましく、その炭素数は、４〜３０であることが好ましく、５〜２０であることがより好ましく、６〜１５であることがさらに好ましい。脂環式構造を有する重合体樹脂中の脂環式構造を有する繰り返し単位の割合は、５０重量％以上であることが好ましく、７０重量％以上であることがより好ましく、９０重量％以上であることがさらに好ましい。
脂環式構造を有する樹脂としては、例えば、ノルホルネン系単量体の開環重合体若しくは開環共重合体又はそれらの水素添加物、ノルボルネン系単量体の付加重合体若しくは付加共重合体又はそれらの水素添加物、単環の環状オレフィン系単量体の重合体又はその水素添加物、環状共役ジエン系単量体の重合体又はその水素添加物、ビニル脂環式炭化水素系単量体の重合体若しくは共重合体又はそれらの水素添加物、ビニル芳香族炭化水素系単量体の重合体又は共重合体の芳香環を含む不飽和結合部分の水素添加物などを挙げることができる。これらの中で、ノルボルネン系単量体の重合体の水素添加物及びビニル芳香族炭化水素系単量体の重合体の芳香環を含む不飽和結合部分の水素添加物は、機械的強度と耐熱性に優れるので、特に好適に用いることができる。
【実施例】
【００１１】
以下に、実施例を挙げて本発明をさらに詳細に説明するが、本発明はこれらの実施例によりなんら限定されるものではない。
なお、実施例及び比較例において、光拡散板の厚みむらは、超音波厚さ計［カールドイチェ社製、エコーメータ１０７３］を用いて測定した。また、厚みむらＲyは、下記式により求めた。
Ｒy（μｍ）＝（最大部分の厚さ−最小部分の厚さ）
実施例１
脂環式構造を有する重合体樹脂［日本ゼオン(株)、ゼオノア１０６０Ｒ］９８重量部とポリシロキサン系重合体の架橋物からなる微粒子［ジーイー東芝シリコーン(株)、トスパール１４５］２重量部を混合し、二軸押出機［東芝機械(株)、ＴＥＭ−３５Ｂ］で混練してストランド状に押し出し、ペレタイザーで切断して光拡散板用ペレットを製造した。
この光拡散板用ペレットを用いて、縦４６０ｍｍ、横６１２ｍｍ、対角線の長さ７６６ｍｍ、厚さ２.０ｍｍの３０インチ型光拡散板を射出成形した。射出成形機［東芝機械(株)、ＩＳ４５０ＧＳ］の形締装置に、エジェクタスペースをキャビティ主面と平行な平面で切断したとき、その空間部分の断面積が１１３,０００ｍｍ2、すなわちキャビティ主面の面積の４０％である金型を取り付け、シリンダ温度２７５℃、金型温度７５℃、射出速度１００ｍｍ／ｓ、冷却時間４５秒として、光拡散板を成形した。得られた光拡散板の厚みむらＲyは、８０μｍであった。
実施例２
エジェクタスペースをキャビティ主面と平行な平面で切断したとき、その空間部分の断面積が１６９,０００ｍｍ2、すなわちキャビティ主面の面積の６０％である金型を取り付けた以外は、実施例１と同様にして、３０インチ型光拡散板を成形した。得られた光拡散板の厚みむらＲyは、１４０μｍであった。
比較例１
エジェクタスペースをキャビティ主面と平行な平面で切断したとき、その空間部分の断面積が２５３,０００ｍｍ2、すなわちキャビティ主面の面積の９０％である金型を取り付けた以外は、実施例１と同様にして、３０インチ型光拡散板を成形した。得られた光拡散板の厚みむらＲyは、３６０μｍであった。
比較例２
エジェクタスペースをキャビティ主面と平行な平面で切断したとき、その空間部分の断面積が３３８,０００ｍｍ2、すなわちキャビティ主面の面積の１２０％である金型を取り付けた以外は、実施例１と同様にして、３０インチ型光拡散板を成形した。得られた光拡散板の厚みむらＲyは、５００μｍであった。
図３は、実施例及び比較例において用いた射出成形用金型のエジェクタスペースをキャビティ主面と平行な平面で切断したときの模式的断面図及びエジェクタスペースの空間部分の断面積のキャビティ主面の面積に対する割合である。図中において、キャビティ主面の位置を一点鎖線で示す。
実施例１〜２及び比較例１〜２の結果を、第１表に示す。
【００１２】
【表１】
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【００１３】
第１表に見られるように、エジェクタスペースをキャビティ主面と平行な平面で切断したとき、その空間部分の断面積が大きくなると、光拡散板の厚みむらが大きくなる。空間部分の断面積がキャビティ主面の面積の４０％のときの厚みむらＲyが８０μｍであり、６０％のときの厚みむらＲyが１４０μｍであることから、エジェクタスペースをキャビティ主面と平行な平面で切断したとき、その空間部分の断面積がキャビティ主面の面積の０.０１〜８０％であれば、３０インチ型光拡散板のような大型平板成形品であっても、厚みむらＲyを２００μｍ以下に抑えることができると推定される。
【産業上の利用可能性】
【００１４】
本発明の射出成形用金型及び平板成形品の製造方法により、厚みむらの少ない高精度の大型平板成形品を安定して製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明におけるほぼ長方形を示す３例である。
【図２】本発明の射出成形用金型の一態様の説明図である。
【図３】エジェクタスペースの模式的断面図である。
【符号の説明】
【００１６】
１  固定側取付板
２  固定側型板
３  可動側取付板
４  スペーサブロック
５  可動側型板
６  スプルーブッシュ
７  平板成形品のキャビティ
８  エジェクタプレート
９  エジェクタピン
１０  サポートピラ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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