JPH0635134B2 - キヤビティ形成用金型部材とその製造方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は合成樹脂成形用金型のキャビティ形成用金型部
材とその製造方法に関するもので、発明により製造され
た金型部材は熱可塑性樹脂においては射出成形、吹込み
成形のほか圧縮成形の一種であるスタンピング成形等に
利用でき、又熱硬化性樹脂においては射出成形のほか圧
縮成形やトランスファー成形等の金型のキャビティ形成
用金型部材として利用できる。

［従来の技術］ 従来より、合成樹脂成形用金型のキャビティ形成用金型
部材は通常、寸法精度や耐久力のほか、その表面は、鏡
面に近い光沢仕上げを要求されてきた。このような金型
部材の加工には、高級鋼材、熟練技術、高価で、且つ高
級な加工装置及び長期の加工日数を必要とし、これらの
ために金型製作の短納期化や低価格化が妨げられてき
た。

一方、微細な金型面の紋様な光沢等を転写し、且つ銀
条、曇及びウエルドなどの欠点のない成形品を得るため
には、従来より金型のキャビティ内の樹脂に十分な充填
圧力が伝達されるまで、キャビティ形成用金型部材の表
面温度を樹脂の溶融温度に近付けておくことが望ましい
ことは知られていた。しかし、これを合理的な生産性の
もとに実現することは容易でなく、たとえば、熱可塑性
樹脂の射出成形において 金型のキャビティ形成用金型部材を射出時には高温
に、射出完了後は冷却する。

キャビティ形成用金型部材の表面部分に熱伝導率の低
い樹脂層を設ける。

などのことが開発されているが、前者では、加熱、冷却
のための設備が高価となるうえ成形サイクルが著しく長
引き、また後者では、樹脂層が熱と圧力により急速に劣
化するため耐久力が著しく低い、などの欠点を有し、い
づれも汎用化されるに至っていない。

［発明が解決しようとする課題］ 以上のような従来技術での問題点を解決するために本発
明では (1)高度な熟練技術を必要とせず、短納期且つ安価に耐
熱、耐摩耗性等の優れたキャビティ形成用金型部材を製
造し、 (2)且つ、この金型キャビティ形成用金型部材は従来よ
り発生しやすい銀条、曇、ウエルドなどの成形品の欠陥
をおさえ、さらに高能率で成形品を供給し得ること、 などに重点をおいて開発したものである。

即ち、本発明では耐熱、耐摩耗性等が高く、且つ熱伝導
率の低い材料層（以下断熱層と呼ぶ）でキャビティ形成
用金型部材の表面を構成させ、之により前記(2)項の目
的を満足させようとし、更にこのような断熱層を持った
キャビティ形成用金型部材を容易且つ高精度で製作する
ことは従来技術によっては殆ど不可能であることから本
発明ではこのようなキャビティ形成用金型部材の製造方
法の開発をもその目的としたものである。

［課題を解決するための手段］ 次に本発明について説明する。

切削、鋳型又は注型及び研磨等の方法によるモデルの製
作が容易であり、溶解、溶融または引抜き等の方法によ
る除去処理の容易な材料を用いてマスターを作成し、次
いでこの表面に耐熱、耐摩耗性等が優れ、且つ熱伝導性
の低い材料で断熱層を形成させ、更にその外側に熱伝導
性の優れた金属部を形成させたのち、前記マスターを除
去することにより内面に耐熱、耐摩耗性の断熱層を有す
る金型のキャビティ形成用金型部材の製造を可能にし
た。

また、本発明に用いる耐熱、耐摩耗性を有する断熱層と
しては、表面に無機ガラス層、次いでファインセラミッ
ク層の２層とするか、また更にはこれらの表面に金属メ
ッキ層を形成させた３層とすることが好ましい。

［作用］ 本発明により製造したキャビティ形成用金型部材はその
外側の金属部を所定寸法に加工した後、熱可塑性樹脂に
おいては射出及び吹込み成形用金型のキャビティ形成用
金型部として、又熱硬化性樹脂においては射出、圧縮及
びトランスファー成形用金型のキャビティ形成用金型部
として、それぞれ従来と全く同様に金型内に挿入し、成
形に使用する。

本発明のキャビティ形成用金型部材はその表面に耐熱、
耐摩耗性等が優れ、且つ、熱伝導性の低い、所謂断熱層
を有しているため、前述したように充填過程での固化ま
たは硬化層の形成が遅れ、このために成形品の表面は忠
実にキャビティ形成用金型面の紋様や光沢を転写するこ
とになり、さらに成形時に発生する外観的欠陥も著しく
減少させる効果がある。

尚、更に好ましくは熱可塑性樹脂においてはハロゲンラ
ンプ等の高エネルギー光線の照射や熱風等の照射によ
り、また熱硬化性樹脂においては冷風の照射により夫々
一時的にキャビティ形成用金型部の表面を高温又は低温
にすることが可能で、このような場合においては前述の
断熱層の効果を一層顕著にすることができる。

また、本発明のキャビティ形成用金型部材ではその断熱
層のために、熱可塑性樹脂においては成形品の冷却時間
を長引かせ、熱硬化性樹脂においては硬化時間を長引か
せることも考えられるが、実際にはこの断熱層のために
熱可塑性樹脂においては金型温度を従来よりも低く、又
熱硬化性樹脂においては高く設定することが可能で、成
形サイクルは通常むしろ短縮される傾向となる。

［実施例］ 次に、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。

最初に実施例（１）として第１図に示す実施例について
説明すると、第１図はキャビティ形成用金型部材の製作
工程順を示した工程図であるが、先ず、後処理の容易な
材質例えば、低溶融点金属や酸又はアルカリで溶ける材
料等でマスター１を作成し、該マスター１の表面に最初
に無機ガラス層２を、次にファインセラミック層３を形
成したのち、更に金属部４を形成させて、前記マスター
１を加熱により溶融するか、或いは酸またはアルカリで
溶かしたりして除去し、熱伝導の低い層を表面に有する
合成樹脂成形用金型のキャビティ形成用金型部材を製作
するものである。

第２図は本発明の前記実施例の使用状態を示すもので、
図面中の５はコアを示し、６は合成樹脂を示す。

勿論、熱伝導の低い層をファインセラミック層３のみで
形成することも可能であるが、この場合は、表面がいく
らか粗面となり、また無機ガラス層２のみで断熱層を構
成したときには、この層２自体ひび割れを生じやすく、
また金属部４との接合力が低いものである。

本発明に使用したファインセラミックは耐熱及び断熱性
が優れているうえ対衝撃性も高く、また金属部４と接す
る面は特に粗面となるので、高い接合力を発生させるも
のである。

更に、ファインセラミックは溶射のとき、無機ガラス層
２の中に入り込み、ガラス層２と強く接合できるうえ、
ガラス層２を強化させる効果もある。

次に、実施例（２）について説明すると、前記実施例
（１）の無機ガラス層２を形成させるまえに、マスター
１上に金属メッキ層７を形成させ、次いで前記実施例
（１）と同様に無機ガラス層２、ファインセラミック層
３及び金属部４を形成させ、最後にマスター１を引き抜
くものである。

尚、実施例（２）により作成したキャビティ形成用金型
部材の断面をその部分拡大図と共に第４図に示す。

この場合、マスター１はその作成が容易であるほか、メ
ッキ層７との付着力が低く、キャビティ形成用金型部材
を形成させた後はメッキ層７を無機ガラス層２に接合さ
せたまま引き抜くことが条件となり、このために本発明
においては真鍮及びガラス製品をマスター１として使用
した。またメッキの材質としては本実施例（２）におい
ては無電解及び電解メッキの容易なニッケル系メッキ浴
を用いた。

上記のマスター１用の材料としては、アルミニウム及び
その合金、低融点合金、真鍮、及びガラス製品等が使用
可能であり、これらのうち、アルミニウム材および低融
点合金を使用した場合は、この表面には無機ガラス層２
が形成し易く、実施例（１）の２層構造に有利に使用で
きる。真鍮、及びガラス製品をマスター１とした場合
は、メッキ層７が形成し易く、前記実施例（２）の３層
構造に適している。そのほか、マスター用材料の選択は
上記の断熱層の種類や材質のほか、マスターの製作の難
易や最終工程でのマスターの除去の方法等も考慮して決
める。

また断熱層としては、先ず、メッキをする場合において
は、必要に応じて化学メッキを施し、次いで、電解メッ
キを行う。メッキ用材質はニッケル、クロム、または各
種の複合メッキの使用が可能である。

無機ガラスは水ガラス又はガラスエナメルのいずれかを
目的に応じて選択する。前者の水ガラスは低温焼付が可
能なうえ、薄層も容易に得られ、後者のガラスエナメル
はやや高温の焼付けを必要とするが、耐熱、耐摩耗性は
水ガラスよりすぐれている。これらの無機ガラスは通常
の吹付け、刷毛塗り及び浸漬のいずれかで呉装し、夫々
に適した処理温度で焼付ける。ファインセラミックはア
ルミナ、炭化珪素、窒化珪素及びジルコニア等多種のも
のがあり、又これらの複合物も本発明の目的に使用出来
る。これらのファインセラミックはいずれも融点が高い
ためプラズマ溶射装置により溶射するのが有利である。

断熱層の外側に形成させる金属部は、金属材料でさえあ
ればほとんどのものが使用可能である。但し、好ましく
は鋳型、溶射等が容易で熱伝導性や耐熱性、強度なども
ある程度優れていることが好ましい。

マスター型の除去については、キャビティ形成用金型部
材の表面が無機ガラス層で構成されているものにおいて
は、マスター型を溶解又は溶融させて除去する。またそ
の表面がメッキ層により構成されたものでは、マスター
型をそのままの状態で引抜くことができる。

［発明の効果］ 本発明は以下のような従来の金型用キャビティ形成用金
型部材及びその加工法に比べ多くの利点がある。

加工の容易な方法によりマスターを製作し、それを反
転させてキャビティ形成用金型を作成するものであるか
ら、従来からのキャビティ形成用金型の直接加工に比べ
て高度な熟練技術や装置を要せず、加工日数も短縮さ
れ、これらのために金型の短納期化と低価格化が達成さ
れる。

本発明により得られた金型キャビティ形成用金型部材
は、マスターの精度を忠実に転写するので、マスターだ
けを高光沢または高精度に加工しておけば、容易に光沢
や精度の優れたキャビティ形成用金型部材が得られる。

本発明により得られたキャビティ形成用金型部材は、
その表面が耐熱、耐摩耗性等の優れた材質層で構成され
ているため、その耐久力は優れている。

本発明により得られたキャビティ形成用金型部材は、
耐熱、耐摩耗性であるうえ、鏡面光沢が得られやすく、
且つ、断熱層を有している為、成形の初期段階では溶融
樹脂は容易に固化または硬化を示さず、このためにキャ
ビティ形成用金型部材表面の光沢や紋様等を忠実に転写
し、且つ、銀条、ウエルド、曇り等の成形不良も現われ
難い。

従来より上記の目的のために熱可塑性樹脂において
は金型温度を上昇させ、熱硬化性樹脂においては金型温
度を下げる方法が存在したが、これらのいずれの場合で
も、成形サイクルを著しく長引かせる結果となったが、
本発明のキャビティ形成用金型部材では前述のように従
来からの成形サイクルをほぼ維持できるだけではなく、
むしろ短縮することも可能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例の工程図、第２図は同使用状
態を示す断面図、第３図は第２図のＡの部分の拡大図、
第４図は本発明の第２の実施例を示す断面図で要部を拡
大した。 １……マスター ２……無機ガラス ３……ファインセラミック層 ４……金属部 ５……コア ６……合成樹脂 ７……金属メッキ層

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】合成樹脂の成形に使用する金型において、
   無機ガラス層を表面層となし、次いでファインセラミッ
   ク層を形成させた熱伝導性の低い２層構造で、これらを
   表面に有することを特徴とするキャビティ形成用金型部
   材。
2. 【請求項２】前記１項記載の熱伝導性の低い層の表面に
   金属メッキ層を形成させたことを特徴とするキャビティ
   形成用金型部材。
3. 【請求項３】前記１項記載のキャビティ形成用金型部材
   の製造方法において、マスターの表面に無機ガラス層、
   次にファインセラミック層からなる熱伝導性の低い層を
   形成させ、更にその外側に熱伝導性の優れた金属部を形
   成させたのち、前記マスターを除去することを特徴とす
   るキャビティ形成用金型部材の製造方法。
4. 【請求項４】前記３項記載の製造方法において、マスタ
   ーの表面に金属メッキ層を形成させることを特徴とする
   キャビティ形成用金型部材の製造方法。