JPH02212106A

JPH02212106A - プラスチック成形用型

Info

Publication number: JPH02212106A
Application number: JP1034640A
Authority: JP
Inventors: Seiji Minoura; 誠司箕浦
Original assignee: Ibiden Co Ltd
Current assignee: Ibiden Co Ltd
Priority date: 1989-02-13
Filing date: 1989-02-13
Publication date: 1990-08-23
Anticipated expiration: 2013-09-03
Also published as: JP2794182B2

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】（産業上の利用分野）本発明は、プラスチックの圧縮成形や射出成形押出成形
などに使用されるプラスチック成形用型に関する。

（従来の技術）従来より、プラスチック成・形では５ｓｏｃ鋼やＳＣＭ
４鋼、ＳＵＳ鋼等の金属材料により作製した型か使用さ
れている。

これは、プラスチック成形では、一般に同一の成形品を
多閂に生産する場合か多く、型の寿命の点から金属材料
が最も好ましいと考えられているからである。

（発明か解決しようとする課題）しかしながら、金属製の型は、型の作製に多大の時間と
費用を必要とする欠点がある。最近は。

多品種少量生産の傾向にあり、また型の形状も複雑化し
てきており、型の作製時間の制約もあって放電力ロ王法
や電鋳法や、ＮＣフライス盤等を用いた機械加工法か多
用されており、このため成形品に対する型のコストの占
める割合か大きくなり、ひいては製品コストを高くする
という問題かあった。

また、金属製の型の場合には、型表面にクロムメツキを
施したり、ステアリン酸亜鉛系かシリコーン系の離型剤
を塗布したりしないと、離型性を確保することか出来ず
、これらの処理にも手間を要するという問題かあった。

一方、プラスチック成形では、成形品の材料中にアミン
系、硫負系、金属石けん類なとの安定剤や各種Ｏ（塑剤
、各種添加物か含まれており、その種類によって腐食性
ガスを発生して型を侵蝕したり、型にさびを発生させた
りするという問題かあった。これを防止するためいろい
ろな合金か型材料として開発されてきているか、これら
の合金は大変高価であり、製品コストを引きにける結果
となる。

成形作業の作業性に関しては、従来の金属製の型はｉｎ
物であるため、例えば多層シートの成形に用いられる多
層用フラットタイとし°Ｃの型は６層シートまでの成形
しか出来ず、より多層シートの押出成形のできる型か望
まれていた。同様に、射出成形に用いられる型もその重
量の点で・を法、形状が限られていた。

本発明はこのような事情に鑑みなされたものであり、型
自体の作製が容易て高速加工に適し、また、離型性、耐
腐食性にすぐれ、成形品の仕上面を滑らかにてき、さら
に軽量て取り扱いに便利なプラスチック成形用型を提供
することを目的としている。

（課題を解決するだめの手段）すなわち、本発明に係るプラスチック成形用型は、型の
一部又は全部か黒鉛材料より成り、その表面の一部又は
全部に熱分解炭素の被膜か形成されてなることを特徴と
するものである。

型の素材となる黒鉛材料は、その製造方法の違いによっ
て異方性のものと等方性のものかある。

異方性黒鉛はその原料粉を成形するのに一軸加圧のプレ
ス機を用い、等方性黒鉛は静水圧加圧のラバープレス機
を用いる０本発明の型では機械的性質、熱的性質等の緒
特性かどの方向てもほぼ一定である等方性黒鉛を用いる
力か好ましい。これは効率的な材料取りか出来ることと
、型の加熱冷却及び剛性などの設計か筒中になるからで
ある。

一方、黒鉛材料は金属材料１例えば鉄にくらべ熱膨張係
数か約１／１０と低いため、製品の・を法精度を出すの
には好都合である。なお、黒鉛材料の表面層を熱分解炭
素とするので、黒鉛材料と熱分解炭素層とに熱膨張差の
力かかからないか、又は熱分解炭素層により若干の圧縮
応力かかかるようにして型の安定性を確保するため、黒
鉛材料の熱膨張係数は室温から１０００℃の範囲て１．
７ｘｌＯ−’℃−１以ヒであるのがよく、好ましくは、
１．７ｘ　ｌ　Ｏ−”Ｃ−”〜２．５ｘｌＯ−６°ｃ−
’の範囲のものか良い。

また、黒鉛材料の硬さは一般には大きいほど好ましいか
、より高速度加工かてきて、かつ被成形物である各種プ
ラスチックやセラミックと完全にｆｌｌ１５てきるよう
にするにはショアー硬度か４５〜９０の範囲にあること
か好ましい。

また、射出成形時の圧力に十分耐えるようにするには圧
縮強度か８００　ｋ　ｇ　／　ｃ　ｒｒｒ’以上゛Ｃあ
ることが望ましい、これは黒鉛材料の原料粉及びバイン
ダーの配合を調整したり、あるいは焼成温度を調整した
りする等により得ることかできる。

さらに、黒鉛材料のかさ密度は１．４０〜１．９５が一
般的であるか、黒鉛材料の微細気孔分布及び硬さ等の点
から、かさ密度は１．７０以上か望ましい。

本発明では黒鉛材料と熱分解炭素被膜の密着性を高める
ために、黒鉛材料に適当σの気孔か存在することか必ｔ
であり、水銀圧入法で測定される７５人〜７５０００人
の径を有する微細気孔の占める容積か０．０２ｃｃ／ｇ
　〜０．２５ｃｃ／ｇである黒鉛材料を用いるのか最も
良好である。

このような黒鉛材料を用いて、ＮＣボール盤、ＮＣフラ
イス盤等で型の形状に加工し、その表面に熱分解炭素の
被膜を形成する。

熱分解炭素の被膜は、ＣＶＤ法により形成することかで
きる。ＣＶＤ法は、メタン、プロパン等の炭化水素ガス
とキャリアガスの存在下て高温の黒鉛材料の表面上て反
応させて熱分解炭素の被膜を形成させるものである。こ
の場合の処理温度は１０００℃〜２５００℃で、好まし
くは１１００℃〜２０００℃の範囲である。キャリアガ
スとしては水素か最適である。また、反応は常圧もしく
は減圧ドで行ない、被膜の均一性、平滑性の点から減圧
下で行なうことか望ましい。

このようにして形成される熱分解炭素被膜の厚みは０．
５ｇｍ以上であるのかよく、好ましくは０．５Ｂｍ〜ｌ
ｏＯｇｍの範囲であるのかよい。

なお、膜厚は炭化水素ガスの濃度、処理温度、処理時間
によって制御することかできる。

（発明の作用）本発明の型は型材料か最も安定で化学的に腐食されない
黒鉛てあり、その表面に形成される熱分解炭素の被膜も
化学的に安定したものであり、腐食性ガスによって侵蝕
されたり、さびを発生したりするようなことはない、ま
た、熱分解炭素の被膜はプラスチックスと濡れにくく、
離型剤やメツキ等による被膜処理をしなくても離型性を
保つことかできる。また耐摩耗性にもすぐれている。さ
らに熱分解炭素の被膜は緻密な構造をもっているのて、
成形品の仕−Ｅ面を滑らかに仕上げることかできる。

熱分解炭素の被膜を黒鉛材料に部分的に施した場合には
、黒鉛材料の微細気孔を生かして、プラスチック成形時
に発生するガス抜きを十分に行なうことかでき、成形品
にピンホールかできたりするのを防止することかできる
。

本発明では黒鉛材料を型の形状に加工し、その表面に熱
分解炭素の被膜を形成することにより型を作製すること
かできる。黒鉛材料は加工が非常に容易で、切削による
切粉か不連続て粉じん状であるため、フロア−等て切粉
の吸引を行ないなから刃物、砥石の高速回転や重切削を
行なうことがてきる。したかって、複雑な形状の型や精
密さを要求される型でも機械加重によって容易に行なう
ことかてきる。

また、本発明の型材料である黒鉛材料は金属材料に較へ
て非常に軽いため、より大型で複雑な型を作製すること
かてきる。

（実施例）次に、本発明を実施例によって具体的に説明する。

実施例１コークスとコールタールピッチよりなる配合物を加熱混
練して得られた混線物を粉砕後、ラバープレス機で成形
して焼成黒鉛化し、熱膨張係数（室温〜ｌ　０００℃）
か２．０ＸＩＯ−６℃−１、ショアー硬度５２．７５人
〜７５０００人の径の微細気孔容積か０．０８ｃｃ／ｇ
、かさ密度１．８２の等方性の黒鉛材料を得た。この等
方性黒鉛材料を用いて、圧縮成形用の上型、下型の形状
に加工した。

これを、炉内に入れｒ１３００℃に加熱し、水素ガスを
キャリアカスとし、減圧下でメタンを炉内に供給して上
型、トー型の表面に厚さＩＯｐｍの熱分解炭素被１模を
形成させた。これにより、第１図にボずように、黒鉛材
料の表面に熱分解炭素被膜な形成した圧縮成形用の上型
（１）　、　’）型（２）を得た。この型作製に要した
加工時間は金属製の型作製に較べ約１／３に短縮できた
。

得られた圧縮成形用の型を用いて塩化ビニル樹脂による
成形品を１０００個連続成形した。その結果、型への付
着物、及び離型不良等のトラブルは発生しなかった。

実施例２実施例１と同し等方性黒鉛材料を用いて、同し被膜処理
を施し、第２図に示すように射出成形用の型（３）を作
製した。この型の作製に要した加工時間は金属製の型作
製に比較して、約１／４に短縮できた。

得られた射出成形用の型を用いて窒化珪素微粉末と添加
剤との混合物を成形してベアリンク用の球状成形体を連
続成形した。その結果、空洞、巣、凹み、ヒケ及び年輪
状のさざ波模様等は発生せず、離型不良や付着物も認め
られなかった。又、金属製の型の摩耗量と比較して本実
施例の型の摩耗量は約１７３であった。

実施例Ａ実施例１と同し等方性黒鉛材料を用いて、回し被膜処理
を施し、！Ｂ３図に示すように押出成形用フラットダイ
（４）を作製した。このフラットダイを用いて多数マニ
ホールド法で９層の多層複合シートを押出成形した。そ
の結果、シート表面の平滑性を保ち、厚みが均一で層間
接着力の強固なシートが得られた。

（発明の効果）以上説明したように、本発明に係る型は、黒鉛材料を型
材料としているので加工が非常に容易であり、例えばブ
ロアー等て切粉の吸引を行ないながら刃物、砥石の高速
回転や重切削を行なうことができる。このため、複雑な
形状の型や精密さを要求される型でも機械加工によって
容易に行なうことかできる。したがって従来の金属製の
型作製に比べ型の作製時間を大幅に短縮でき、また型の
作製にかかる費用の低減を図ることかできる。

また、型材料である黒鉛材料は金属材料に較べて非常に
軽いため、成形機へのセットなど取り扱いか便利て、ま
た金属製の型ては作製困難な大型で複雑な型も作製する
ことかｉｒ能である。

また、本発明に係る型は、離型性、耐腐食性にすぐれ、
従来の金属製の型のように、離型性を確保するための型
表面へのメツキ処理や離型剤の使用が不要となり、処理
手間を省くことかでき、また、アミン系、硫黄系や金属
せっけん類などの安定剤や各種１ｆ塑剤、添加物等から
発生する腐食性ガスによって侵蝕されたり、さびを発生
したりするようなことはなくい。

また１表面に熱分解炭素の被膜が形成されていることに
より表面は緻密な構造となり、Ｉ＆形品の仕上面を滑ら
かに仕上げることかできる。

これにより、材料費を含め大巾に型のコストダウンを図
ることかでき、プラスチック成形による製品を安価に供
給することかできる。また、多品種少駿生産にも適して
いる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る型を圧縮成形用の上型、下型に適
用した例の断面図、第２図は本発明に係る型を射出成形
用型に適用した例の断面図、第３図は本発明に係る型を
シート押出成形用フラットダイに適用した例の断面図で
ある。符号の説明 ■・・・上型、　　２・・・ド型、　　３・・・射出成
形用型、４・・・押出成形用フラットタイ、５・・・熱分解炭素。第１図第２２１

Claims

【特許請求の範囲】

型の一部又は全部が黒鉛材料より成り、その表面の一部
又は全部に熱分解炭素の被膜が形成されてなることを特
徴とするプラスチック成形用型。