專利名稱：透光板的生產方法
背景技術：
1.發(fā)明領域本發(fā)明涉及一種用于生產作為液晶顯示器的背光單元的透光板的方法。
2.相關領域的描述透光板作為光學元件用于從位于該板側面的光源將光線傳輸?shù)焦P記本型個人計算機、臺式個人計算機、電視機等的液晶顯示器內的液晶顯示屏。附

圖1(a)和附圖1(b)所示為液晶顯示器和透光板的配置結構的示意性截面圖。位于液晶顯示器1后側的背光單元主要包括透光板2或3、位于透光板2或3后側的反射層4、位于透光板2或3(面向液晶顯示器)前面的光漫射層5、位于透光板2或3側面的光源7和用于從光源7將光線傳輸?shù)酵腹獍?或3的反射器8。來自光源7的光線被反射器8反射進入到透光板2或3。當入射光線通過透光板2或3時，被反射層4反射后從透光板2或3的前面放射出來。在透光板的前面，由于具有光漫射層5，光線可以均勻地從整個區(qū)域放射并用于液晶顯示器1的照明。冷陰極射線管通常被用做光源7。使用棱鏡片調控漫射光的損失以及光的方向性也是大家已知的?？稍谕腹獍?或3的后側通過印刷等方式提供諸如點和線的圖案，從而使光線從前面均勻地放射出。
附圖1(a)所示的結構用于相對小尺寸的顯示器，其對角線長度高至約14英寸，用于諸如筆記本型個人計算機等。透光板2為楔形形狀，厚度從約0.6毫米連續(xù)增加到約3.5毫米。附圖1(b)所示的結構用于諸如臺式個人計算機和液晶電視機等產品的大尺寸顯示器。透光板3具有片形的結構，其厚度幾乎是均勻的。
典型情況下透光板2或3由甲基丙烯酸類樹脂制成。如附圖1(a)所示，這種楔形透光板2具有相對小的面積，是根據(jù)注射成形方法生產的，然而如附圖1(b)所示，片形透光板3具有相對大的面積，是根據(jù)切割樹脂片的方法生產的。
例如，具有對角線長度超過14英寸的大尺寸透光板通常是根據(jù)切割甲基丙烯酸樹脂片的方法生產的。
與此形成對照，根據(jù)注射成形方法生產大尺寸透光板的方法已公布在日本延遲公開專利申請No.2000-229343、日本延遲公開專利申請No.2002-011769、日本延遲公開專利申請No.2002-046259、日本延遲公開專利申請No.10-128783、日本延遲公開專利申請No.11-245256等。
這些方法看起來更適合用于生產不均勻厚度的大尺寸透光板，具有如附圖1(a)所示的厚度分布(例如，厚度從一個側到另一側連續(xù)變化)。
然而，用注射成形方法生產的這種具有不均勻厚度的大尺寸透光板可能有不足之處如注量不足、下陷和焊接點。此外，根據(jù)具有圖案的空腔在透光板(模塑件)上形成的粗糙圖案，不能被令人滿意的從空腔表面復制到透光板(模塑件)上。更進一步，在傳統(tǒng)的注射成形方法中，具有不均勻厚度的透光板越大，不精確的厚度或尺寸以及塑模翹曲的趨向越多。
發(fā)明概述考慮到上述情況，本發(fā)明的發(fā)明人進行了認真的研究，發(fā)展了一種方法，其中通過澆鑄熔融樹脂生產對角線長度不小于14英寸(355毫米)的不均勻厚度的大尺寸透光板，可以令人滿意的用來作為透光板，同時，使用其上具有圖案的空腔，可以在光透板表面上形成反射層圖案或光漫射圖案。作為他們研究的結果，本發(fā)明已經達到目的。
本發(fā)明提供一種生產光透板的方法，該方法包括以下步驟(1)將注射裝置的圓筒與模具的空腔連接，該空腔的對角線不小于14英寸(355毫米)；該模具具有(i)與所述板厚度相應的不均勻高度的空間，透光板最大厚度與最小厚度之間的比值為1.1-8，和(ii)包括用于形成空腔表面的模具體(moldbody)和陰模，陰模的導熱性高于模具體，并且其內部具有流體通道，流體通道與流體開關裝置相連，其可以改變通過的流體介質，并允許加熱介質和冷卻介質交替地通過流體開關裝置以調節(jié)模具的溫度。
(2)使加熱介質通過流體通道以便加熱空腔表面至鄰近或高于要填充至空腔的樹脂的玻璃化轉變溫度的溫度，以及當完成樹脂的填充時用來加熱空腔表面至不低于玻璃化轉變溫度的溫度；
(3)將樹脂輸送到機筒中并熔化樹脂；(4)將熔融樹脂填充到空腔中；和(5)當填充滿空腔后，使冷卻介質經流體通道通過，使空腔表面冷卻至低于樹脂的玻璃化轉變溫度的溫度，由此制得具有不均勻厚度的透光板。
根據(jù)本發(fā)明，甚至可以生產具有不均勻厚度的、對角線長度不小于14英寸(355毫米)的透光板，例如最小厚度不小于2毫米的、最大厚度范圍為不小于5毫米至不大于16毫米的、具有良好尺寸精確度、尺寸穩(wěn)定性和透明度等的大尺寸透光板，而沒有如在薄的部分所趨向出現(xiàn)的下陷缺陷。更進一步，在上述生產期間，相對于模塑件(平板)發(fā)射層上的反射層或光漫射層，一種粗糙的圖案是在至少一個模腔表面形成的，并且這種圖案被復制到模塑件(平板)表面上。因為反射層圖案和/或光漫射層圖案可以直接在模塑件上形成，由于這個結構，印刷步驟可以省略并且能因此而減短生產周期，從而減少了透光板總生產成本。
附圖簡述附圖1(a)和附圖1(b)所示為液晶顯示器和透光板的配置結構示意性截面圖。具體的，附圖1(a)是應用楔形形狀透光板的一個例子，附圖1(b)是應用片形、平面透光板的一個例子。
附圖2(a)至附圖2(g)所示為本發(fā)明中具有不均勻厚度的透光板的例子的示意性斜視圖。
附圖3所示是本發(fā)明中可以使用的鑄模機的一個例子的示意性縱向截面圖。
附圖4所示為模具和在觸發(fā)式夾緊裝置中使用的模具夾緊裝置的一個例子的示意性縱向截面圖。
附圖5(a)到附圖5(c)(包括附圖5(c1)和附圖5(c2))所示為在設置兩個澆口(gate)情況下由空腔得到模腔和透光板的外周結構示意圖。具體的，附圖5(a)所示的是模腔外圍的縱向截面圖；附圖5(b)是同物的橫向截面圖；附圖5(c1)和附圖5(c2)分別是從模具中得到的透光板的縱向截面圖和前視圖。
附圖6所示是從實施例1的模具取出的透光板形狀的示意性斜視圖。
優(yōu)選的實施方式詳述在本發(fā)明中，可以生產不均勻厚度的對角線長度不小于14英寸(355毫米)的大尺寸透光板。透光板具有的最大厚度與最小厚度的比值在1.1至8的范圍內。附圖2(a)至附圖2(g)所示為在本發(fā)明中所得的透光板的例子的斜視圖。在附圖2(a)至附圖2(g)，最大厚度(tmax)部分和最小厚度(tmin)部分也如各附圖所示。最小厚度(tmin)優(yōu)選不小于2毫米，并且最大厚度(tmax)可以高至約16毫米。
附圖2(a)為楔形透光板一個例子的簡圖。其中較長的一個邊緣側具有最大厚度。平板厚度從較長邊緣側向另一個較長邊緣側逐漸減小，并且另一個較長邊緣側具有最小厚度。透光板的形狀與附圖1(a)所示的透光板2相同。在使用這種透光板的情況下，光源燈可以放置在具有最大厚度的較長邊緣上。
附圖2(b)所示為一種從平板的一個表面(隱藏在附圖2(b)的底面)切割一個三棱柱形成凹槽透光板的一個例子的簡圖。由于這樣的凹槽，底面縱向的中線部分具有最小厚度，然而與中線平行的各個較長邊緣側具有最大的厚度。凹槽可以允許具有一定的曲率。在使用附圖2(b)的平板的情況下，光源燈可以放置在具有最大厚度的各個較長邊緣上。
附圖2(c)所示為一種在平板的一個表面(隱藏在附圖2(c)的底面)上具有彎曲凹槽透光板一個例子的簡圖。同樣在使用這種平板的情況下，由于在表面上形成這樣的凹槽，底面縱向的中線部分具有最小厚度，然而與中線平行的各個較長邊緣側具有最大的厚度。
附圖2(d)所示為一種在平板的各個表面上具有如附圖2(b)所示三棱柱形凹槽透光板的一個例子的簡圖。同樣在使用這種平板的情況下，由于在表面上形成這樣的凹槽，底面縱向的中線部分具有最小厚度，然而與中線平行的各個較長邊緣側具有最大的厚度。
附圖2(e)所示為一種在平板的各個表面上具有如附圖2(c)所示彎曲凹槽透光板的一個例子的簡圖。同樣在使用這種平板的情況下，由于在表面上形成這樣的凹槽，底面縱向的中線部分具有最小厚度，然而與中線平行的各個較長邊緣側具有最大的厚度。
附圖2(f)所示為一種如附圖2(b)從平板的一個表面(附圖2(f)的頂面)切割一個三棱柱形成具有此形狀的透光板，然后在凹槽形成表面上兩個較短邊緣形成肋9和9的一個例子的簡圖。同樣在使用這種平板的情況下，由于在表面上形成這樣的凹槽，底面縱向的中線部分具有最小厚度，然而與中線平行的各個較長邊緣側具有最大的厚度。
附圖2(g)所示為一種如附圖2(b)從平板的一個表面(隱藏在附圖2(g)的底面)切割一個三棱柱形成具有此形狀的透光板，然后在反向平板表面的整個外周上形成肋9的一個例子的簡圖。同樣在使用這種平板的情況下，凹槽形狀的表面的中線部分具有最小厚度，然而與中線平行的各個較長邊緣側具有最大的厚度。當肋9如附圖2(f)和(g)所示，最大厚度(tmax)和最小厚度(tmin)由除去肋部分所決定。肋9可以防止出現(xiàn)由于模塑后吸附水引起的平板翹曲。
在上述實施例附圖2(a)至附圖2(e)和附圖2(g)中，隱藏在所述附圖中的底而可以特征地排列使其作為在附圖1(a)和附圖1(b)中的反射層4。因此，在產生反射層圖案的情況下，圖案可以在透光板底面上形成。同時，在附圖2(f)中，頂面可以如附圖1所示反射層4排列。因此，在附圖2(f)所示的透光板上形成反射層圖案的情況下，圖案可以在其頂部形成。更進一步，在形成光漫射層圖案的情況下，圖案是在與反射層側表面相對的表面上形成的。
在本發(fā)明中，可以根據(jù)一種熔融樹脂直接模塑生產具有不規(guī)則厚度，也就是不均勻厚度，對角線長度不小于14英寸的大尺寸透光板。透光板的最大厚度(tmax)和最小厚度(tmin)的比率可以在1.1至8的范圍內。在使用這種大尺寸透光板的情況下，優(yōu)選放置光源的最大厚度部分適當?shù)卮笮瑸榈氖潜ＷC大量光射向這種大尺寸液晶顯示器。在生產具有最大厚度(tmax)不小于5毫米，特別不小于8毫米的不均勻厚度的透光板時，使用本發(fā)明的方法特別有效。在本發(fā)明中，可以生產大尺寸透光板，即使透光板具有大厚度和大的變化程度的厚度，也就是說最大厚度(tmax)和最小厚度(tmin)的比率(tmax/tmin)不小于2。至于所述的透光板，最大厚度(tmax)可以是約5毫米至約16毫米范圍內，最小厚度(tmin)優(yōu)選為約2毫米或更大。
使用作為原材料的樹脂可以是具有透光板所需物理性質的透明樹脂。這種樹脂的例子可以包括不同的可熔-可模壓的熱塑樹脂，諸如，甲基丙烯酸類樹脂、聚碳酸酯樹脂、聚苯乙烯樹脂、甲基丙烯酸甲酯和苯乙烯的共聚物樹脂(MS樹脂)、非定形的環(huán)烯烴-基聚合樹脂、聚丙烯樹脂、聚乙烯樹脂、高密度聚乙烯樹脂、丙烯腈、丁二烯和苯乙烯的共聚物樹脂(ABS樹脂)、聚砜樹脂和熱塑性聚酯樹脂。甲基丙烯酸類樹脂是主要包含甲基丙烯酸甲酯衍生聚合單元的聚合體。所述聚合體的例子包括甲基丙烯酸甲酯的均聚物和甲基丙烯酸甲酯的共聚物以及大約按重量計算為10％這樣少量的如烷基丙烯酸酯(例如，丙烯酸甲酯和甲基丙烯酸乙酯)的單體。更進一步說，如有必要，那些透明的樹脂各自都可能包含脫模劑、紫外線吸收劑、顏料、阻滯劑、鏈轉移劑、抗氧化劑和阻燃劑等。
在本發(fā)明中，根據(jù)一種包含將透明樹脂在注射裝置機筒內熔化、將生成的熔融樹脂填充到模具空腔中并進行樹脂模塑的方法，可以生產大尺寸透光板。在模塑過程中，在其上具有圖案的空腔中生成的模塑件上可以形成圖案。所述方法的例子可以包括注射模塑法、注射壓模法、流動模塑法和類似那些方法的方法。上述使用的鑄模機可以與普通的注射鑄模機構造基本相同。然而，本發(fā)明使用的注射鑄模機具有模塑溫度調節(jié)裝置。本發(fā)明優(yōu)選裝置工作，這樣在將樹脂裝滿空腔之前，加熱模具空腔表面至接近或高于要被填充到空腔中的樹脂的玻璃化轉變溫度的溫度，完成填充以后迅速地冷卻空腔表面至低于樹脂的玻璃化轉變溫度，從而調節(jié)了模塑溫度。
以下更詳細地描述模塑溫度調節(jié)裝置。為了通過介質在空腔表面附近形成流體通道(其在模具空腔內部)。流體開關裝置與流體通道相連，用于改變通過所述通道的流體介質。加熱介質和冷卻介質(冷卻劑)可以交替通過流體通道和流體改變裝置以調節(jié)溫度。所述溫度調節(jié)技術是根據(jù)所謂的加熱介質/冷卻劑變化法，可在本發(fā)明中使用?？梢宰儞Q介質，例如通過設置定時器和改變開關閥等。當上述方法需要時，可以通過加熱或冷卻來完成冷卻加熱循環(huán)模塑。加熱介質和冷卻介質的實施例包括機器用油、水、蒸汽等。它們之中優(yōu)選使用冷卻介質如水和加熱介質如加壓水。
在如上所述的冷卻-加熱循環(huán)模塑過程中，模具的溫度可以在短時間內升高和降低。在這種情況下，制造模具空腔表面優(yōu)選具有高熱導率的材料。具體的說，陰模構成的材料優(yōu)選使用高熱導率的材料并排列形成空腔表面，然后在陰模中得到流體通道。加熱介質和冷卻介質可替換地通過流體通道以調節(jié)模具的溫度。模具體可以由鋼材料構成，而陰模則需要使用比構成模具所需鋼材料導熱率更高的材料。具體的說，優(yōu)選使用銅或銅合金的金屬來構成陰模。特別優(yōu)選鈹-銅，也就是包含按重量計算約0.3至3％的鈹?shù)你~合金，其具有的導熱率可以是標準鋼材料的三至六倍。
在所述空腔表面(與填滿空腔的樹脂相接觸的表面)具有平滑的鏡面，它可以有效電鍍表面以獲得更好的鏡面并提高模具釋放性能。用于電鍍的材料可以包括碳化鈦(TiC)、碳氮化鈦(TiCN)、氮化鈦(TiN)、碳化鎢(W2C)、鉻(Cr)、鎳(Ni)和鎳-磷(Ni-P)。電鍍后同時對表面進行有效拋光。
同時，本發(fā)明可以在至少一個模具空腔表面預先形成一個粗糙表面如點或線，并復制到填滿樹脂的空腔以便在最終模塑件(平板)上形成圖案。該圖案可以用作反射層圖案以反射光線，該光線通過透光板被傳送到液晶顯示器側，可用作光漫射層圖案，從而在透光板的前側(發(fā)射側)漫射和發(fā)射光線，等等。利用在每一空腔表面上形成粗糙圖案可以在前側上同時形成反射層圖案和光漫射層圖案。
利用光學模擬可以觀察到這種粗糙圖案。所述圖象可以是已知的圖案，具有能夠漫射入射光的功能如圓周、三角形或正方形圖案、其結合形成的帶點的圖案、裂縫狀波紋圖案或墊層狀浮雕圖案。為形成粗糙圖案的所述方法包括沖壓法、噴砂法、蝕刻法、激光處理方法、研磨法和電成型方法。例如，以下是為了替換印刷可以形成反射層圖案。粗糙圖案的密度和尺寸可以隨著增加從冷陰極管光源的距離而增加，以至于反射層作為一個整體均勻的漫射發(fā)射光線。如果粗糙圖案由點構成，每個點的直徑和這些點的密度一般隨著離光源的入射邊緣距離的增加而增加。
這樣的粗糙圖案可以在空腔表面上直接產生。然而，為了促進圖案形成以及用不同圖案替換，其優(yōu)選預先準備在其表面上形成粗糙圖案的薄空腔板，然后將已制備好的空腔板插入模具中使其固定在那里，或粘結在空腔表面。制備空腔板的材料可以是適用于形成粗糙圖案的材料，其實施例可以包括不銹鋼板、鎳板和銅合金板如鈹-銅板。更進一步，空腔平板的厚度優(yōu)選盡可能的小，所選擇適當實施例的厚度范圍為約0.1至5毫米之間。
在本發(fā)明中，在模具中提供陰模以形成空腔表面。例如，除了在使用該陰模的一個表面、即實際上如使用該空腔表面的情況之外，如上面所述，薄層在陰模自身上形成或粘結至陰模自身表面，如在電鍍空腔表面并開始與熔融樹脂接觸和在空腔表面設置空腔平板的情況下。
為了充分填充熔融樹脂，甚至在模具空腔最小厚度(薄)部分也要填充，優(yōu)選將熔融樹脂以合適比率填充到模具空腔中。因此，在熔融樹脂可以允許從機筒流至模具空腔中時，優(yōu)選將熔融樹脂通過模具空腔的進口(澆口)以便熔融樹脂的粘度在50至5000帕·秒。同時也優(yōu)選將熔融樹脂以注射速率為每一個模塑模具1-30立方厘米/秒的范圍填充到模具空腔。在至少一個模具空腔表面形成粗糙圖案和從空腔表面復制粗糙圖案至模塑件表面的情況下，以上述相對小的注射速率將熔融樹脂填充到空腔中對準確復制粗糙圖案來說是有效的。
這里引用的術語“注射速率”是指從開始到結束的平均注射速度。所述的注射速率更優(yōu)選的范圍是每件為4至30立方厘米/秒。熔融樹脂優(yōu)選以相對慢的速率填充到模具中以便充分填充熔融樹脂，甚至在模具空腔最小厚度(薄)部分也要填充，從而獲得具有不均勻厚度的高級透光板。這是因為在這種情況下，可以充分抑制平板上凹槽的出現(xiàn)，并且粗糙圖案(如果有的話，在空腔表面形成)可以高度準確的復制到平板表面。
極小的注射速率可以導致不良外觀，如注量不足和流痕以及在厚度和尺寸上達不到精確度。另一方面，極高的注射速率可以導致凹陷的出現(xiàn)以及在密度和尺寸上不夠精確。注射速率是由填充熔融樹脂的流失產品的體積(立方厘米)除以時間(秒)而求出，其中根據(jù)產品的重量和樹脂的比重來獲得產品的體積。即使使用相同的模具，產品重量在一定程度變化，這也取決于熔融樹脂流入空腔的速度，也就是填充的時間，由此最適合的注射速率可以取決于進行簡單的預實驗。
根據(jù)模壓性能，熔融樹脂通過模具進口的粘度優(yōu)選較低。然而，降低熔融樹脂的粘度可以導致其溫度的過度增加和注射速率的增加。因此粘度的下限優(yōu)選約50帕·秒。另一方面，熔融樹脂的過高粘度可以導致熔融樹脂在完全填充滿模具空腔之前固化。因此粘度的上限優(yōu)選為約5000帕·秒。
在模具進口處熔融樹脂的粘性可以通過如下例子獲得。首先，以注射速率(立方厘米/秒)和模具進口的截面積(平方厘米)為基準，根據(jù)下列公式(i)計算樹脂在模具進口的線速度。接下來，以上述獲得的線速度和模具進口的厚度(厘米)為基準，根據(jù)下列公式(ii)簡單計算樹脂在模具進口的剪切速率(秒-1)。
在模具進口處的線速度(厘米/秒)
＝注射速率(立方厘米/秒)/模具進口的截面積(平方厘米)---(i)剪切速率(秒-1)＝線速度(厘米/秒)/[模具進口的厚度/2](厘米)---(ii)然后，基于參考樹脂粘度相對于線速度的依賴性，求出其剪切速率中的熔融粘度，分別由標準曲線(capillograph)測驗法獲得。
作為一種方法，為了以慢速將熔融樹脂填充到空腔中，例如這里可以使用其中的一種方法，使用一種常用的注射鑄模機，用設置在機筒內的螺桿旋轉樹脂以備測量和積累，然后保持樹脂的熔融狀態(tài)，螺桿慢慢向前驅動將熔融樹脂填充到模具空腔中。更進一步，這里也可以有效使用其中的另一個方法，當螺桿旋轉時，通過自轉(自轉-傳遞功能)向前的驅動力將熔融樹脂填充到模具空腔中。在這種情況下，優(yōu)選使用的是一種所謂增流注塑法。還可以具體地修改常規(guī)注射鑄模機中驅動螺桿的ROM(只讀存儲器)以用于本發(fā)明的模具中。
更進一步，在厚度具有特別大的不平(不均勻)度的情況下，就可能難以用樹脂填充空腔的細小部分。然而，本發(fā)明可以克服困難，因為不局限于普通的一點澆口體系，其中在僅僅一個位置提供樹脂填充到空腔中的進口，而本發(fā)明可以使用多點澆口體系，其中在兩個或更多位置上設置進口。一般認為，普通的注射模塑法應該避免多點澆口，因為多點系統(tǒng)易于在模塑件的表面上構成所謂的熔融線路(例如焊接線)，其可能實質上導致低亮度。然而在本發(fā)明中，特別是在不低于所述樹脂玻璃化轉變溫度的模具溫度時，在空腔上具有圖案的模塑件上形成圖案，可以使用多點澆口。在這種情況下，熔融樹脂不是立即固化，因此只出現(xiàn)少數(shù)或不會出現(xiàn)熔融線路(也就是焊線)。因此，即使注射速率在上述的范圍內，在產品的薄部分將要出現(xiàn)注量不足的情況下，通過使用注量不足多點澆口體系可以抑制注量不足的發(fā)生率，其中用于填充熔融樹脂到空腔的進口(澆口)被布置在兩個或更多的位置。
也就是在本發(fā)明中，模具至少可以擁有兩個澆口以作為用于填充熔融樹脂到空腔的進口。例如，當空腔中有一個具有不均勻厚度的矩形平板，并且空腔的最小厚度部分是在與空腔較長側平行面形成的，然后可以分別提供用于填充熔融樹脂到空腔的兩個澆口，這樣使兩者空腔較短側的厚部分(此部分在最厚部分鄰近的一帶)相對。在這種情況下，空腔最小厚度的部分可以與平行于空腔較長側的中心線一起形成。
在本發(fā)明中，制得模塑件優(yōu)選方法的一個具體實施方式
描述如下。
首先，將用來模塑的不低于樹脂玻璃化轉變溫度的加熱介質通過在模具中的流體通道。接下來，將空腔表面加熱至玻璃化轉變溫度臨近溫度，同時將樹脂加入機筒內并熔化，然后注射-填充到模具空腔中。在這里，如上所述，在將熔融樹脂倒入模具空腔期間的模具表面溫度優(yōu)選設置在不低于用于模塑的樹脂玻璃化轉變溫度。然而，考慮到周期的因素，開始流入空腔的樹脂的溫度可以設置在不高于樹脂玻璃化轉變溫度。在這種情況下，模具表面溫度優(yōu)選設置在不低于樹脂玻璃化轉變溫度直到當隨后的保持壓力步驟(以下描述)的開始。當開始將樹脂填充到模具的時候，其優(yōu)選設置模具表面的溫度為不低于(Tg-25)℃到不高于(Tg+25)℃，更優(yōu)選不低于(Tg-10)℃，其中Tg℃表示樹脂玻璃化轉變溫度。更進一步，同時使用的溫度調節(jié)系統(tǒng)優(yōu)選在較短段時間內可以提高或降低模具表面溫度這樣的一個系統(tǒng)。
優(yōu)選模具表面溫度的改變取決于使用樹脂的種類，其可以為約50至150℃。在使用甲基丙烯酸類樹脂的情況下，因為其玻璃化轉變溫度為約105℃，模具表面溫度優(yōu)選為約105至130℃。優(yōu)選熔融樹脂的注射溫度的改變也取決于使用樹脂的種類，其可以為約170至300℃。在使用甲基丙烯酸類樹脂的情況下，其優(yōu)選的注射溫度為約200至300℃，更優(yōu)選為約220至270℃。
本發(fā)明中，可以從機筒內將熔融樹脂填充到模具空腔中，同時旋轉機筒內的螺桿。在這種情況下，通過螺桿旋轉驅動向機筒內供給樹脂，同時將熔融樹脂填充到模具空腔中。當熔融樹脂填充到整個模具空腔時，優(yōu)選使用保持壓力。在開始使用保持壓力之前、在使用保持壓力的開始時、在使用保持壓力期間的特定時間點或在使用完保持壓力的時候，將模具內部流體通道中的介質轉化為樹脂玻璃化溫度以下的冷卻介質，優(yōu)選不高于負荷轉變溫度，然后開始冷卻工序。值得注意的是，甲基丙烯酸樹脂的負荷轉變溫度在約90℃至約105℃范圍內，取決于其等級。
充分冷卻模塑件后，打開模具并從那取出模塑件。在完成熔融樹脂的填充后優(yōu)選設置時間，在模具內將介質轉化為通過流體通道的冷卻介質，需要在從20秒或更少到10秒或更少的時間內完成，更優(yōu)選5秒或更少的時間內完成。
更進一步有效的是從空腔表面?zhèn)燃訅?，也就是從模具側壓縮來代替或與保持壓力的使用相結合。在這種情況下，預先用模具微弱夾緊力或壓縮沖程打開模具空腔，并且空腔保持張開，將熔融樹脂填充到空腔中，在其完成填充后或之前瞬間可以用增加模具夾緊力來壓縮。在這種狀態(tài)下，為了冷卻，將通過模具內流體通道的介質轉化為冷卻劑。
在將熔融樹脂填充到模具空腔中的時候，根據(jù)日本延遲公開專利申請No.平10-128783和日本延遲公開專利申請No.平11-245256所公開內容可以預先將二氧化碳注射到模具空腔中。同時如日本延遲公開專利申請No.2002-011769和日本延遲公開專利申請No.2002-046259所公開，二氧化碳的預先注射對于利用注射圓筒螺桿的旋轉傳輸功能將熔融樹脂填充到模具空腔中的方法或者以極低的速度將熔融樹脂填充到模具空腔中的方法是有效的。本發(fā)明在生產具有不均勻厚度的目標透光板中，使用預先注射二氧化碳至模具的方法與模具溫度調節(jié)系統(tǒng)的結合預期能發(fā)揮進一步的效果，包括有效的將熔融樹脂填充到模具中和提供熔融樹脂可能低的溫度。當粗糙圖案在至少一個空腔表面形成，然后被復制到透光板時，預期能進一步改善復制性能。
參考附圖3對本發(fā)明進行如下描述。附圖3所示為適用于本發(fā)明使用的鑄模機一個例子的示意性縱向截面圖。裝置主要由注射裝置10、模具20和模具夾具40組成。
注射裝置10包括一個注射圓筒11、一個在注射圓筒中用于旋轉和向前驅動的螺桿12、一個用于旋轉該螺桿的馬達13、一個用向前或向后移動該螺桿的沖壓機構14、一個用于向注射圓筒11中提供樹脂的漏斗15、設置在注射圓筒外部的加熱器16和16以及一個位于注射圓筒的端部并注射熔融樹脂的注射嘴18。
模具20包括一個固定模具21和一個可移動的模具22。在該固定模具21內，由一個用于輸送由注射嘴18注入熔融樹脂的加熱筒23和一個安置在熱噴嘴襯套24中的熱流道25，所有這些都需加熱。在熱流道25的末端形成澆口26，其截面積朝可移動模具22的方向逐漸增加，形成一個錐形結構。熱噴嘴襯套24可具有常用的通門體系。然而，為了使樹脂不從該門回流，熱噴嘴襯套24優(yōu)選閥門形結構，其中當需要的時候將門打開，在如壓力保持步驟之后不需要所述的門打開時將門關閉。
在固定模具21和可移動模具22的連接側沿著兩個模具21和22形成流道27。該流道27與澆口26相連，其相對端是澆口28。通過連接固定模具21和可移動模具22形成一個用于模塑件的空腔29?？涨?9與澆口28相連。因此，這個例子表明空腔29通過澆口28、流道27、澆口26和熱流道25與注射裝置10的圓筒11相連。固定模具21被固定在固定板31上，固定側的陰模32設置在其空腔29側。另一方面，可移動模具22被固定在可移動板41上，可移動側的陰模33設置在空腔29側。可移動板41是通過夾具40打開或關閉來向前或向后移動的。
加熱介質和冷卻劑的流體通道34和34沿空腔29的表面設置在陰模32的固定側邊和可移動的陰模33內。在模塑期間，由一個具有控制器的溫度調節(jié)設備交替地將加熱介質和冷卻劑傳輸通過流體通道34和34，模具表面溫度根據(jù)對象被升高或降低。如上所述，優(yōu)選為，陰模32的固定側邊和陰模33可移動側邊包括一種金屬，如鈹—銅合金，其具有比構成模具主體21和22的金屬(代表性的為鋼材料)更高的熱導率。
陰模32的固定側和陰模33可移動側的空腔29的側面包括空腔板36和36，其構成了透光板一側或兩側的反射層圖案或光漫射層圖案的粗糙的圖案。所述的空腔板被插入到模具中或與模具粘合?？涨话?6和36可由具有高熱導率的材料如鈹一銅合金制成，或由不銹鋼制成的板構成，該不銹鋼制成的板可以與由高熱導率金屬材料制成的陰模32和33的表面粘合，其具有預先模塑的各種粗糙的圖案?？涨话?6和36可以設置在形成反射層圖案或光漫射層圖案的粗糙的圖案的一側。例如，當透光板在其一側具有粗糙的圖案，在其另一側具有光滑的表面時，對應于所述光滑表面的空腔一側可以具有空腔板36，或陰模32或33可以具有金屬表面，或陰模32或33的表面可以是電鍍的表面。
從空腔表面到流通通道34和34之間的距離越短，考慮到溫度調節(jié)效率就越優(yōu)選。然而，從空腔表面到流通通道34之間的距離極端小可以導致該部分缺乏強度并不能滿足模腔表面溫度的均勻性。因此，通常優(yōu)選設置一段在流通通道34最靠近空腔表面的位置與該空腔表面(附圖3中空腔板36的空腔表面)之間的距離為約5至20毫米，盡管這樣的優(yōu)選距離范圍可以取決于流通通道數(shù)目而有些不同。該距離優(yōu)選不小于8毫米和不多于12毫米。在產品具有不均勻的厚度的情況下，模塑件的冷卻系數(shù)在薄的部分和厚的部分是不同的，以至于體積收縮也不同，其容易導致模塑件整體翹曲的不同。為了使模塑件整體體積收縮和翹曲盡可能一致，空腔表面至流通通道34的距離可以改變，或在薄的部分和厚的部分處改變流通通道的直徑。例如，從腔體表面至在變成薄的部分的流通通道的距離可以做得大些，而從腔體表面至在變成厚的部分的流通通道的距離可以做得小些。
在樹脂填充后模具側邊產生壓縮的情況下，普通的做法是預先打開的模具形成空隙，在這種條件下，熔融樹脂被填充到空腔中。在這種情況下，固定模具21與可移動模具22的連接側優(yōu)選具有一種壓切型的反鎖結構以防溢流。附圖3所示的例子中，通過在固定模具21和可移動模具22的連接側設置滑芯37和37以形成反鎖結構。即，該模具具有一個多角形結構，其中滑芯37和37的傾斜部分與可移動模具22的傾斜部分具有相同的斜面，因此，滑芯37和37(模具的端部)向模具空腔逐漸滑動并通過將可移動模具22向固定模具21移動而壓縮模具以充填間隙。相反，當模具打開時，與模塑件的側端部接觸的滑芯37滑動以釋放模塑件。在本例中，滑芯37和37設置在固定模具21側，從而當模具處于稍微打開(同時見附圖4)的狀態(tài)壓縮時樹脂不會超出分界線。移動部分的端部(產品的外側)被設計構成一個約20到200微米的間隙，從而當該分界線打開到最大寬度1000微米時樹脂不會超出間隙。
與澆口26相對的可移動模具22的內側設置一個推頂桿38用于擠壓產品從而將其從模具中取出。應用一個液壓頂推器裝置44將該推頂桿38向前或向后移動。
夾具40主要包括一個可移動板41、一個液壓缸42和一個在該液壓缸42中向前或向后移動的液壓活塞43。一個位置傳感器(未在附圖中示出)被設置在可移動板41和液壓活塞43之間的預定位置，從而可檢測可移動板41的位置。如附圖3所示的例子中，當關閉模具20時，在可移動板41根據(jù)位置傳感器打開到預定程度的情況下，注射并填充熔融樹脂，當?shù)竭_一個可選的預定時間時，可移動板41進一步夾緊，結果，模具空腔29內的熔融樹脂被進一步壓縮。這時，通過對以上所述的推頂桿38施加壓力可得到附加的壓力。
雖然附圖3顯示出了一個液壓模具夾緊機構，一個鉸接夾，其用一個臂機械夾緊。附圖4所示為這種情況的一個例子的示意性縱向截面圖。附圖4只示出了注射裝置的注射嘴18，而省略了其他的部件。進一步，附圖(4)中所示為打開的模具20。由于該模具20除了模具是打開的，頂推器裝置44設置在可移動板41的中央之外類似于附圖3中所示的模具，因此附圖3中與附圖4相同的數(shù)字指示相同的部件，而且省略了詳細的解釋。
附圖4中所示的夾具40主要包括一個可移動板41、一對用于向前或向后移動的臂45和45，一個用于移動其上攜帶的可移動板41的軌道46，以及一對連桿47和47?？梢苿影?1的較低端通過基板48放置在軌道46上，通過臂45和45的伸展或收縮使可移動板向夾緊方向或模具的打開方向移動。
以下描述應用包括注射裝置10、模具20和夾具40的鑄模機模塑具有不均勻厚度的大尺寸透光板的方法，如附圖3或附圖4所示。首先，關閉模具20，加熱介質流過模具20中的流體通道34和34，這樣空腔29的附近被加熱到預定的溫度。當夾緊模具20時，根據(jù)位置傳感器(未在附圖中示出)在可移動板41完全關閉時模具20被固定，在可移動板41打開到預定的程度的情況下，模具20被臨時夾緊。
在熔融樹脂的注射未應用螺桿旋轉的情況下，用馬達13旋轉螺桿12，透明樹脂從漏斗15被送入注射圓筒11中。所述被送入的樹脂被加熱器16和16提供的熱量塑化并捏和熔化，該熱量還可由螺桿12旋轉的剪切或摩擦而生成。然后經螺桿12的旋轉傳送功能將樹脂傳送到其端部，并在一預定的數(shù)量時測量該樹脂。之后，螺桿12被沖壓機構14向前移動，熔融樹脂被注射并流入模具中。被注射的熔融樹脂流過熱流道25、澆口26、流道27和澆口28連續(xù)地向空腔29流動。
另一方面，在螺桿旋轉也被應用于熔融樹脂的注射的情況下，當螺桿12幾乎處于最前方的位置時，用馬達13旋轉螺桿12，透明樹脂從漏斗15被送入注射圓筒11中。所述被送入的樹脂被加熱器16和16提供的熱量塑化并捏和熔化，該熱量還可由螺桿12旋轉的剪切或摩擦而生成。然后經螺桿12的旋轉傳送功能將樹脂傳送到其端部，并且熔融樹脂流過熱流道25、澆口26、流道27和澆口28連續(xù)地向空腔29流動。這時，優(yōu)選為從螺桿12的后部產生一個高于預定壓力的背壓，以阻止螺桿12受向螺桿12前端傳輸?shù)臉渲膲毫Χ蚝笠苿?。即，將螺桿12保持在所述的位置。具體而言，所應用的背壓的量使得螺桿12不會受正在填充的樹脂的壓力向后移動，而是受已填充樹脂的壓力向后移動。在這種情況下，優(yōu)選應用如流動模塑方法，其中熔融樹脂借助于注射裝置的圓筒11內螺桿12的旋轉不斷流動到空腔29。
在這種情況下，其中熔融樹脂借助于圓筒11內螺桿12的旋轉不斷流動到空腔29，螺桿的旋轉速度與流動注射速度有關，螺桿的旋轉速度越高，流動注射速度越高。螺桿的旋轉速度通常根據(jù)諸如螺桿的直徑、模塑件的厚度和由一個模具模塑的所述物體的數(shù)量的情況適當?shù)貜募s20到180rpm的范圍內選擇。螺桿的旋轉速度優(yōu)選為不超過150rpm，更優(yōu)選為約40rpm。當應用一個模具模塑兩個或更多個物體時，如兩個物體，調整螺桿的旋轉速度以得到每一個被模塑件的預定注射速率。
如上所述，在熔融樹脂通過的時候模具表面溫度預先設定在用于模塑的樹脂玻璃化轉變溫度的附近，為了保持模具表面溫度不低于樹脂玻璃化轉變溫度至少直到開始隨后的壓力保持步驟。注入模具空腔然后加熱，樹脂在預定的溫度下熔化然后開始供應。根據(jù)螺桿前端的樹脂壓力，此時的背壓為約20至45MPa。
模具的溫度調節(jié)描述如下。流通通道34和34將在固定模具21的陰模32內部和可移動模具22的陰模33內部形成。加熱介質傳輸通過流體通道34和34，這樣，模具的空腔表面溫度升高到接近樹脂的玻璃態(tài)轉化溫度。例如，如果是甲基丙烯酸樹脂，通過將加熱介質如加熱到不低于100℃的加壓水，具體為約110到130℃，通過流通通道34和34從而將所述的空腔表面溫度升高到約100℃，當?shù)竭_該溫度時，開始樹脂的填充(注射或螺桿旋轉)。在這些狀態(tài)下填充樹脂時，模具的表面溫度可以被保持在比上述填充開始前更高的溫度，即，其溫度不低于樹脂的玻璃態(tài)轉化溫度，例如，如果是甲基丙烯酸樹脂，其溫度為約105到130℃。這是由于流入空腔的樹脂的溫度高于上述的空腔表面溫度。當完成填充后，通過轉換設置在流體通道34和34路徑上的閥門并將溫度為約10到40℃的冷卻劑，例如水，傳輸通過流體通道34和34，空腔29和29很快被冷卻。冷卻充分后，再次轉換閥門并當將加熱介質通過流體通道34和34時，在適當?shù)哪＞邷囟认麓蜷_模具，然后，通過擠壓將模塑件取出。當模具溫度到達填充樹脂的溫度時，開始下一個循環(huán)周期。
在模具20完全關閉時注入熔融的樹脂的情況下，在熔融樹脂完全充滿空腔29的條件下開始壓力保持步驟。同時，在模具20輕微打開或暫時關閉時開始注入熔融的樹脂的情況下，在熔融樹脂沒有完全充滿空腔29的條件下開始壓力保持步驟，即，注量不足的狀態(tài)下。在后者的情況下，通過可移動板41將模具20逐步的完全夾緊，這樣，空腔29內的熔融樹脂在其厚度方向被壓緊并同時應用適當?shù)谋３謮毫?。?yōu)選為同時具有來自注射圓筒側的附加保持壓力的注射完成之后，產生一個來自空腔側的附加壓力，由此認為，用于產生該來自空腔側的附加壓力的夾緊力降低了，由于降低了保持壓力本身，因此可在低壓下執(zhí)行模塑。當借助于圓筒內螺桿的轉動，不斷地將熔融樹脂輸送到模具空腔時，螺桿12受到已填充樹脂的壓力稍微向后移動，因此，當螺桿12向后移動一個預定的距離時會增加一保持壓力。
在開始附加保持壓力時，利用諸如設置定時器或轉換開關閥等的方法，將穿過流體通道34和34的介質轉換為冷卻劑。模具的壓縮和保持壓力被保持一個預定的時間，將冷卻劑傳輸通過流體通道34和34，使得壓力保持完成時，模具空腔的表面溫度達到一個不高于樹脂的玻璃態(tài)轉化溫度的溫度。當保持壓力的維持以及壓縮根據(jù)需要完成后，固定模具21和可移動模具22在冷卻所需的一定的時間內進一步保持關閉，例如，根據(jù)產品的厚度，時間為約5到150秒，優(yōu)選為約20到80秒。
當經過一個預定的冷卻時間將模塑件冷卻到一個溫度時，取出的模塑件不會變形，打開可移動模具22，通過擠壓推頂桿38將模塑件取出。取出模塑件后，流體通道34和34內的介質被轉換成加熱介質，關閉可移動模具22，從而使空腔的表面溫度再次升高到一個優(yōu)選為不低于樹脂的玻璃態(tài)轉化溫度的溫度，然后，開始下一個制作模塑件的周期。應當注意的是，可以執(zhí)行另一個步驟，冷卻空腔表面到一個比取出模塑件時的溫度更低的溫度，在模塑件還在空腔29內時，將流體通道34和34內的介質從冷卻劑轉換成加熱介質，然后在溫度升高期間取出模塑件。
模具空腔可以用于制作從其中得到的兩個或更多產品(透光板)。在這種情況下，在熱流道25的路徑的某個中點上，將從注射嘴18注入的熔融樹脂分成兩個流道，然后讓分出的熔融樹脂流入各個空腔。
如上所述，當模塑件具有不均勻大厚度時，可以形成多個澆口。附圖5提供了這樣的一個例子。附圖5所示的例子是使用如附圖2(b)所示的兩點澆口系統(tǒng)，透光板的簡圖為表面縱向中線部分凹進具有最小的厚度部分，然而與中線平行的各個較長邊緣側具有最厚部分(此圖案可以稱為“中心-凹進楔形”)。附圖5(a)與附圖5(b)分別是模腔外圍的縱向截面圖和橫向截面圖。附圖5(c)是從上述模具獲得的透光板的示意圖，這里(c1)是其縱向截面圖，(c2)是其前視圖。(c1)是相應于沿著(c2)C-C線的截面圖。在附圖5中，提供了與附圖3和附圖4相同的參考數(shù)字和相同的部件，由于上面已經給出了這些描述，因此這里省略了詳細的描述，并且這里主要描述的是與附圖3和4之間的不同點。
涉及附圖5(a)和5(b)，在模塑件縱向中心處形成可移動側的陰模32，其為具有頂點的角-突出形狀。為了復制圖案，預先帶有點狀圖案的空腔平板36與空腔表面粘結。所述表面在透光板反應層側上。另一方面，可移動側的陰模33具有一個平滑的空腔表面(鏡面)。流體通道34和34在空腔32和33內部形成，這樣可以使加熱介質和冷卻劑交替流過流體通道34和34?？涨?2與33相面對形成空腔29。如附圖5(c)所示，熔融樹脂填充到空腔29中，以形成透光板50。如附圖5(b)所示，用于填充熔融樹脂的澆口26排列在較短邊緣側的各個左邊和右邊。熔融樹脂通過澆口28從澆口26填充到空腔29中。在此例中，澆口28設置在在模具較低部分透光板的較厚部分的附近。通過一條熱流道將熔融樹脂從注射裝置補充到澆口26。熱流道在其某個中點上分成兩個流道，通過它們將熔融樹脂送到左右兩個澆口26和26。盡管熱流道和注射裝置不是如附圖5所示，然而通過參考附圖3和4就可以容易的推斷出其結構圖。
更進一步，盡管模具也包含一個為了覆蓋陰模32和33外周的空腔體，通過覆蓋空腔29的外周，用以形成模塑件的四個周圍末端面的滑軸，但是那些部件沒有示于附圖5(c1)和附圖5(c2)中。通過參考附圖3和4就也可以容易的理解其結構圖。
使用所述模具生產的透光板50構造如下。如附圖5(c1)和附圖5(c2)所示，在兩個較短的邊緣側厚的部分，它們沿著較長邊緣方向相互對立，在互相連通狀態(tài)形成一種中心-凹進的楔形狀透光平板體53，同時也形成澆口51和澆注口52。澆口51相當于模具的澆口26，并且與澆口51相關聯(lián)的澆注口52相當于模具的澆注口28。與澆口51相關聯(lián)的澆注口52在模塑后被切斷。
這里有可能進一步增加澆注口的數(shù)量。多點澆注口體系包括上述的兩澆注口體系，其有效用于讓熔融樹脂充分流過薄的部分甚至是具有不均勻厚度的透光板。這里描述的例子是為了生產如附圖2(b)所示的楔形狀透光板中心多點澆注口體系情況下，至于如附圖2所示的另一類透光板，它也方便于在與短邊緣相對的厚部件的對稱面上設置澆注口，然后從那些澆注口注射熔融樹脂。如上所述，光源通常設置在如附圖2所示的具有不均勻厚度透光板的長邊緣側厚部分的末端表面上。構造要求被模塑的表面是一個鏡面，因此沒有澆注口在所述表面令人滿意地形成。因此，澆注口通常在較短的邊緣側設置，并且上述多點澆注口體系可以在熔融樹脂沒有完全填充入薄的部分的時候方便地使用，特別是由于僅僅使用了設置在較短的邊緣側上的一個澆注口。
這樣獲得的模塑件(透光板)在尺寸上是高度精確和穩(wěn)定的。這歸因于模具設置的溫度調節(jié)裝置，并且熔融樹脂填充到空腔中，隨著空腔表面加熱至樹脂玻璃化轉變溫度的附近，填充結束后，空腔表面迅速地冷卻至低于樹脂玻璃化轉變的溫度。這能夠使熔融樹脂完全填滿，甚至填充入具有不均勻厚度透光板的薄的部分，導致高準確度地將空腔的圖案復制到產品上。在連續(xù)地讓透明的樹脂流入模具空腔的情況下，這時在機筒內轉動螺桿，同時執(zhí)行樹脂填充步驟和注射步驟。用這樣的方式，與普通的注射模塑法相比，在注射機筒內保留的熔融樹脂是極少的，由此能夠使產品的生產具有更進一步的尺寸穩(wěn)定性和高度透明度。此外可以使用多點澆注口體系，例如用這樣的方法，在具有平行于其較長邊緣方向的透光板具有最小厚度部分，然后空腔較短側的厚部分相對的兩處可以分別從澆口提供熔融樹脂。這能夠使熔融樹脂完全填滿，甚至填充入具有很大不均勻厚度透光板的薄的部分。此外，在上述模塑法允許省略隨后的印刷步驟期間，在模塑件至少一個表面上一個圖案的形成和復制成為反應層或光漫散層。
本發(fā)明因而描述，顯然相同之處可以在許多方面可以是不同的。這樣的不同被認為屬于本發(fā)明的精神和范圍之中，諸如此類如對本領域技術人員來說是顯而易見的修改被確定在以下權利要求的范圍內。
在2004年2月24日提交的日本專利申請NO.2004-047437提及的全部公開內容被本文所合并，包括說明書、權利要求書、附圖和摘要。
實施例通過下面實施例進行進一步詳細描述本發(fā)明，這些實施例不限制本發(fā)明的范圍。
實施例1
(1)鑄模機重新構造由“日本Steel Works有限公司”生產的型號為“J450 EL III”的鑄模機，然后在實施例1中使用。使用這臺機器，根據(jù)螺桿旋轉產生的傳遞功能將熔融樹脂連續(xù)注入模具，這時在圓筒中旋轉螺桿得到在其表面上形成圖案的模塑件。所述機器可以澆鑄樹脂并在最后得到的模塑件上形成圖案。使用安裝在機器上的轉換開關可以將所述機器切換至普通的注射模塑法。因此，螺桿的伺服馬達是扭矩類型的，這樣可以長時間的承受旋轉負荷。更進一步，鑄模機具有一個調節(jié)系統(tǒng)，可以使用在模具空腔中置入一個溫度傳感器的鑄模機調節(jié)系統(tǒng)控制澆鑄溫度。當輸入所要求的規(guī)定溫度并且澆鑄溫度達到輸入值時，信號自動傳送到高壓型壓縮限制器(cramping limiter)以自動啟動機器運轉。此外，機器運轉是結合一個用于澆鑄溫度調節(jié)并將加熱介質轉化為冷卻介質的空氣閥轉換調節(jié)系統(tǒng)進行。在機器運轉的自動啟動時，信號被輸送至閥開關調節(jié)板以啟動定時器。
在閥開關調節(jié)系統(tǒng)中，應用了兩種模具溫度調節(jié)機器“MCN-150H-OM”，一種模具冷卻機“MCC3-1500-OM”和“閥調節(jié)臺”，均由Matsui MFG有限公司制造。在預定時間使用定時設置，開始鑄模后通過安排閥調節(jié)重新設置加熱定時器，激活冷卻定時器自動提供冷卻介質，重新設置冷卻定時器時，自動提供加熱介質。
(2)模具的設計設計模具用來生產透光板體，其大致形狀如附圖2(b)所示，對角線長度為17.9英寸(455毫米)和尺寸為353毫米(較長邊緣)×289毫米(較短邊緣)。具體地，制備模具以致平板體具有對稱楔形狀，其厚度從各個較長的邊緣側朝向中心方向降低，這樣較長的邊緣具有最大厚度8mm，同時在縱向中線部分具有最小厚度3mm。因此如這里所述，在平行于較長邊緣的中心，透光板的一個表面設置有一個凹槽，其為最深部分，然而另一個表面被制成平面。
上述鑄模機所屬的模具具有450噸的澆鑄夾緊力。在所述鑄模機中，模具被安排具有能夠用于澆鑄形成一個模塑件的尺寸。所述機器包含用于熔融樹脂補給、具有熱流道結構的通道(參見附圖3)。澆口分別設置在與較長邊緣成直角的中軸線相互對稱的兩個位置。模具的外周和所得到的透光板的結構類似于附圖(5)所示的那些結構。
固定邊的陰模32如下制得。通過處理具有高熱導率的鈹-銅合金“MP 15”(其由NGK Fine Molds有限公司生產)可得到目標透光板體中心位置厚度為50mm和相對于較長邊緣部分厚度為45mm的彎板。即水平面方向固定側空腔表面被加工為在縱向中心軸部分具有一個尖頂?shù)耐怀鲂螤?，以致相應于透光板體的一個反射層側(凹面)。如附圖5(a)所示，在固定側陰模32從空腔29各個末端側面朝著其寬度方向突出(模具中的垂直方向)。這里使用的鈹-銅合金是沉淀硬化合金，其中鈹是固態(tài)溶解在銅金屬中，其重量不超過總重量的2％，并進一步加入了少量的元素如鎳。在空腔表面上，安裝了由1.5毫米厚度不銹鋼板制成的空腔板36以復制圖案，因此形成圖案的表面朝向外面(空腔表面)。在空腔平板36，通過蝕刻處理預先形成的理想的圓形點狀圖案代替了印模。如在陰模的情況下，用于圖案復制的空腔平板36被彎曲成在縱向中心軸部分具有一個頂點的凸出形狀。從空腔表面末端側部分伸向陰模32的外周部分，用螺栓將彎曲的空腔平板36固定至陰模32上。已經連接至該空腔平板36的所述表面相當于最終產品透光板的反射層側。
在空腔平板32表面上形成的點狀圖案的各個點在縱向的中心處較大，隨著從中心到厚的部分(光源側)的距離的增加而變小。在該中心，所述點的直徑約為1.0毫米，各點間的間距離約為1.5毫米。在光源側的端部，所述點的直徑約為0.6毫米，各點間的間距約為1.5毫米。應當注意是點狀圖案沒有在附圖5(a)至附圖5(c2)所示。
此外，以下制得可移動側陰模33。由NGK Fine Molds有限公司制造的鈹-銅合金，“25A”(相當于JIS C 1720)，處理后具有45毫米的厚度。與上述高熱導率傳導鈹-銅合金相比，該合金在其中具有最大強度和較高硬度。在其表面(空腔表面)電鍍厚度具有100微米的鎳，進一步將其拋光為25微米。所述被電鍍并拋光的空腔表面相當于目標透光板的發(fā)射側。
滑芯相當于各個帶有不能移動側邊澆注口(透光板較長側)的邊緣側，由預硬化的鋼，Daido Steel有限公司生產的“NAK 80”制成，其相當于模塑件(透光板)頂端部分被鏡面拋光。圍繞著那些空腔部分的模塑體由普通的鋼材料“S 55 C”制成。處理模具分離面以符合模塑件。由Misumi有限公司生產的絕緣材料具有高硬度，粘結在分離面上沒有結構限制的地方，以使由鋼材料制成的澆注體與陰模和滑芯隔離。
在一個周期中，為了提高或降低模具溫度，在各個固定側邊的陰模32和可移動側邊的陰模33中設置了一個直徑為8至12毫米的流體通道34，從其內部距空腔表面的距離為約8至14毫米。對由冷卻單元提供的溫度約為15℃作為冷卻介質的冷水和由溫度調節(jié)單元提供的溫度約為130℃作為加熱介質的加壓水，交替地通過各個流體通道34而獲得一個冷卻—加熱周期。
(3)模塑樹脂使用上面描述方法中設計的鑄模機，將甲基丙烯酸樹脂填充至模具并模塑得到透光板。以下是對模塑的更詳細的描述。
應用Sumitomo Chemical有限公司生產的透明的甲基丙烯酸樹脂“SMIPEXMGSS”(透明的)作為樹脂材料，注射圓筒內樹脂的溫度設置為265℃。螺桿旋轉速度設置為每一個模塑體約19立方厘米/秒的注射速率。因此，通過用在填充起始階段和保持壓力起始階段之間的模塑件體積(＝重量/比重)與該時間段的比值來表示注入速率。由溫度調節(jié)機器加熱至130℃的加熱介質通過模具中的流體通道，并且當被放置在由鈹-銅制成的陰模32和33內部的溫度傳感器指示的數(shù)值達到約105℃時，鑄模機設置為自動地啟動。
清除完熱流道中的樹脂，所述可移動模具移向固定模具至關閉所述模具，開始旋轉螺桿將熔融的甲基丙烯酸甲酯樹脂填充到由可移動模具和固定模具形成的空腔中。同時，當將螺桿的端頭保持在最前方的位置時，樹脂借助螺桿的旋轉被注射到模具中。螺桿的保持壓力被背壓所控制。
接下來，當在空腔中填充完樹脂后，由于受到樹脂壓力螺桿將逐漸向后移動。螺桿向后移動的位置大約是35毫米，當應用從圓筒側得到的保持壓力時就啟動壓力保留步驟。當螺桿開始向后移動時，流體通道中的介質被轉換為用于冷卻模具的冷卻介質。在這段時間中使用的保持壓力為約20至30秒，在使用保持壓力結束后模腔表面溫度冷卻至約50至60℃。在這個條件下，啟動冷卻并在模具中冷卻模塑件為約60秒。冷卻完成后，根據(jù)定時器轉換閥座，從而將加熱介質傳輸通過流體通道。當模具的溫度傳感器中指示由模具產生的溫度值為約35至45℃時，模具被設置為打開。打開模具后，取出冷卻的模塑件。此后，在備用低壓力下模具被再次關閉，模具空腔的表面溫度持續(xù)升高。當數(shù)值指示(根據(jù)模具的溫度傳感器，由模具產生)的溫度為約105℃時，開始注射的信號被發(fā)送到鑄模機中，從而開始下一個周期。
附圖6顯示在從模具立即取出所制得的透光板的斜視截面圖。然而，這里省略掉了在透光板凹面上形成的點狀圖案。附圖6相當于透光板50的斜視圖，其縱向截面圖和前視圖如附圖5(c)所示。因此，附圖6的參數(shù)與附圖5的參數(shù)相同，由此就省略了注解。應當注意的是切斷澆鑄后與澆口52相關的澆口51的部分。所制得的透光板具有優(yōu)良的尺寸精度、優(yōu)質的外觀、精確復制到空腔表面的粗糙圖案和較小的翹曲。
對比實施例1使用與實施例1相同的模具，根據(jù)普通的注射模塑法生產透光板，其中在注射塑模機的圓筒中測量和保留樹脂，然后進行注射。這里，塑模溫度保持在85℃。結果，由于布置二點澆口而一起焊接線出現(xiàn)在產物的中心，在最后的亮度評價中觀察到無規(guī)則的發(fā)射，由此透光板被測出有缺陷的。更進一步，圖案的復制性能變化和出現(xiàn)大量凹陷，由此發(fā)現(xiàn)產品不能作為透光板。在這種情況下，大量樹脂保留在圓筒中，出現(xiàn)了黃色樹脂，降級透明度導致最后的低亮度性能。
權利要求
1.一種用于生產透光板的方法，該方法包括以下步驟(1)將注射裝置的圓筒與模具的空腔連接，該空腔的對角線不小于14英寸(355毫米)；該模具具有(i)與透光板厚度相應的不均勻高度的空間，透光板最大厚度與最小厚度之間的比值為1.1-8，和(ii)包括用于形成空腔表面的模具體和陰模，陰模的導熱性高于模具體，并且其內部具有流體通道，流體通道與流體開關裝置相連，其可以改變通過的流體介質，并允許加熱介質和冷卻介質交替地通過流體開關裝置以調節(jié)模具的溫度。(2)使加熱介質通過流體通道，以便加熱空腔表面至鄰近或高于要被填充至空腔的樹脂的玻璃化轉變溫度的溫度，以及當完成樹脂的填充時用來加熱空腔表面至不低于玻璃化轉變溫度的溫度；(3)將樹脂輸送到機筒中并熔化樹脂；(4)將熔融樹脂填充到模具空腔中；和(5)當填充滿空腔后，使冷卻介質經流體通道通過，使空腔表面冷卻至低于樹脂的玻璃化轉變溫度的溫度，由.此制得具有不均勻厚度的透光板。
2.根據(jù)權利要求1的方法，其中所述透光板的最小厚度不小于2毫米，并且其最大厚度在5毫米至16毫米之間。
3.根據(jù)權利要求1或2的方法，其中所述透光板的的最大厚度與最小厚度的比值不小于2。
4.根據(jù)權利要求1的方法，其中陰模包含含有鈹?shù)你~合金。
5.根據(jù)權利要求1的方法，其中模具具有至少兩個澆口作為將熔融樹脂填充到空腔中的進口。
6.根據(jù)權利要求5的方法，其中空腔具有不均勻厚度的矩形平板形狀，該空腔的最小厚度部分與空腔較長側平行地形成，并且分別提供用于填充熔融樹脂到空腔的兩個澆口，這樣使兩者在空腔較短側的厚部分相對。
7.根據(jù)權利要求6的方法，其中空腔最小厚度部分沿與空腔較長側平行的中心線而形成。
8.根據(jù)權利要求1的方法，其中至少一個模具空腔表面具有粗糙圖案，以在透光板上形成該粗糙圖案。
9.根據(jù)權利要求8的方法，其中在至少一個空腔表面上設置具有粗糙圖案的空腔板，以在模具空腔的至少一個表面上制得該粗糙圖案。
10.根據(jù)權利要求1的方法，其中螺桿設置在注射裝置的機筒中，并且在旋轉螺桿時將熔融樹脂填充到模具空腔中。
11.根據(jù)權利要求1或2的方法，其中在填充樹脂之前加熱空腔表面，以獲得在比樹脂玻璃化轉變溫度低25℃和比樹脂玻璃化轉變溫度高25℃之間的溫度。
12.根據(jù)權利要求1的方法，其中通過施加從機筒側的保持壓力或從模具側壓縮，或者同時施加從機筒側的保持壓力和從模具側壓縮，在熔融樹脂填充之后冷卻模具。
全文摘要
提供一種生產大尺寸的透光板的方法。該方法包括(1)將注射裝置的機筒與模具的空腔連接；該模具具有高度不均勻的空間并包含模具體和陰模，所述陰模具有流體通道，該流體通道與流體開關裝置相連，其可以改變流體介質并允許加熱介質和冷卻介質；(2)使加熱介質通過流體通道；(3)將熔融樹脂輸送到機筒中；(4)將熔融樹脂填充到模具空腔中；和(5)當填充滿空腔后，使冷卻介質經流體通道通過，使空腔表面冷卻至低于樹脂的玻璃化轉變溫度的溫度。
文檔編號G02F1/13357GK1669770SQ20051006552
公開日2005年9月21日 申請日期2005年2月22日 優(yōu)先權日2004年2月24日
發(fā)明者西垣善樹 申請人:住友化學株式會社