JPH09174556A - 樹脂成形用金型およびその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】鋳鉄製補強金型部に樹脂成形用キャビテイ層を
強固に積層するとともに、高品質なキャビテイ層を効率
的に形成することを可能にする。 【解決手段】金型１０は、ＦＣ枠１２と、このＦＣ枠１
２から突出して設けられるとともに、冷却管体１４を支
持する複数の支持部材１６と、前記ＦＣ枠１２のキャビ
テイ面１２ａに前記冷却管体１４を鋳ぐるんで積層され
るアルミニウム合金層１８とを備える。アルミニウム合
金層１８は、樹脂成形用キャビテイ層であり、その表面
に樹脂成形用キャビテイ面１８ａが形成されている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、鋳鉄製補強金型部
とアルミニウム合金層とを一体的に備えた樹脂成形用金
型およびその製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】一般に、合成樹脂材料を用いて樹脂製成
形品を得るために、射出成形、圧縮成形、またはブロー
成形等の種々の成形方法が採用されている。この種の成
形方法に使用される金型は、大量生産のために、耐久性
に優れるとともに、複雑形状を容易に転写し得ることが
望まれている。

【０００３】そこで、金型の製作期間を短縮してコスト
の低減を図るために、異種金属を積層して構成された金
型が採用されている。すなわち、キャビテイ面を構成す
る表層部として、切削加工が容易な銅やアルミニウム金
属が用いられる一方、補強部として、樹脂成形時に金型
としての剛性を維持すべく、強度の高い金属（例えば、
亜鉛）が用いられている。この種の技術としては、例え
ば、特開平２−２００３２１号公報に開示された成形用
金型が知られている。

【０００４】通常、上記の金型を製造する場合、予め鋳
造された補強部を砂型にセットし、この補強部とこの砂
型との間に形成されたキャビテイに溶融アルミニウム合
金が注湯される。これにより、補強部に樹脂成形用キャ
ビテイ層であるアルミニウム合金層が一体的に積層され
た複合材製金型が得られている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上記のよう
に、補強部に異種金属であるアルミニウム合金層を鋳造
形成する場合、凝固時の収縮量の相違から、例えば、前
記補強部と前記アルミニウム合金層との間に隙間が形成
されたり、前記アルミニウム合金層のキャビテイ部に変
形が生じて煩雑な後加工が必要になるという問題が指摘
されている。

【０００６】本発明は、この種の問題を解決するもので
あり、鋳鉄製補強金型部に樹脂成形用キャビテイ層を強
固に積層するとともに、高品質なキャビテイ層を効率的
に形成することが可能な樹脂成形用金型およびその製造
方法を提供することを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】前記の課題を解決するた
めに、本発明は、鋳鉄製補強金型部から突出して設けら
れた支持部材に冷却管体が支持された状態で、前記鋳鉄
製補強金型部の積層面に前記冷却管体を鋳ぐるんで樹脂
成形用キャビテイ層が積層される。このため、支持部材
がアンカー機能を有し、樹脂成形用キャビテイ層を鋳鉄
製補強金型部に対して密着させることができる。

【０００８】また、支持部材は、鋳鉄製補強金型部に固
定される基部よりも冷却管体を支持する受け部が幅広形
状に設定される。これにより、幅広な受け部が樹脂成形
用キャビテイ層に囲繞されるため、前記樹脂成形用キャ
ビテイ層と鋳鉄製補強金型部との密着性を有効に維持す
ることが可能になる。

【０００９】また、鋳鉄製補強金型部が、支持部材を固
定するための凹部を有し、さらにこの凹部が、前記鋳鉄
製補強金型部の内部側に指向して開口幅を広くする。従
って、アンカー効果が増大し、鋳鉄製補強金型部と樹脂
成形用キャビテイ層とを一層確実かつ強固に積層するこ
とができ、前記鋳鉄製補強金型部と前記樹脂成形用キャ
ビテイ層とに間隙や反り等が発生することがない。

【００１０】

【発明の実施の形態】図１は、本発明の第１の実施形態
に係る金型１０の縦断面図である。この金型１０は、鋳
鉄製補強金型部（以下、ＦＣ枠という）１２と、このＦ
Ｃ枠１２から突出して設けられるとともに、冷却管体１
４を支持する複数の支持部材１６と、前記ＦＣ枠１２の
キャビテイ面（積層面）１２ａに前記冷却管体１４を鋳
ぐるんで積層されるアルミニウム合金層１８とを備え
る。アルミニウム合金層１８は、樹脂成形用キャビテイ
層であり、その表面に樹脂成形用キャビテイ面１８ａが
形成されている。

【００１１】ＦＣ枠１２は、例えば、樹脂製バンパを成
形する場合に用いられる金型として、略Ｕ字状を有して
おり、長手方向両端部に略９０゜屈曲して一対の膨出部
１２ｂが設けられる。ＦＣ枠１２のキャビテイ面１２ａ
には、各冷却管体１４の配置位置に対応して断面円弧状
の複数の凹部２０が形成されており、各凹部２０に前記
冷却管体１４が支持部材１６を介して保持される。

【００１２】支持部材１６は、ＦＣ枠１２に固定される
一端側に基部１６ａが設けられ、冷却管体１４を支持す
る他端側に受け部１６ｂが設けられる。受け部１６ｂ
は、基部１６ａよりも幅広形状に設定され、具体的に
は、支持部材１６が略Ｔ字状に構成されている。

【００１３】このように構成される金型１０を製造する
ための製造装置３０が、図２に示されている。この製造
装置３０は、上型であるＦＣ枠１２と、下型である砂型
３２とを備える。ＦＣ枠１２と砂型３２との間には、溶
融アルミニウム合金３４が注湯される成形用キャビテイ
３６が形成されるとともに、このＦＣ枠１２には、前記
キャビテイ３６に連通する複数の押湯３８が設けられ
る。

【００１４】押湯３８は、キャビテイ３６に連通する開
口部側に狭路部４０を有しており、この狭路部４０に段
部４２を介して拡径部４４が連通する。拡径部４４に
は、一端が段部４２に当接し、他端がＦＣ枠１２の外部
に突出する断熱性管体４６が配設される。

【００１５】砂型３２は、溶融アルミニウム合金３４を
注湯するための湯口４７ａ、４７ｂと、この湯口４７
ａ、４７ｂに連通してキャビテイ３６に前記溶融アルミ
ニウム合金３４を導入するための湯道４８ａ、４８ｂと
を有する。砂型３２には、キャビテイ３６を形成するキ
ャビテイ面３２ａに複数の鉄製冷し金４９が埋設されて
いる。

【００１６】このように構成される製造装置３０を使用
して、第１の実施形態に係る金型１０を製造する方法を
以下に説明する。

【００１７】先ず、図３Ａに示すように、ＦＣ枠１２を
フルモールド法により製作するための消失性模型５０が
形成される。この消失性模型５０は、ＦＣ枠１２の凹部
２０に対応する凹部５２を有しており、各凹部５２に
は、冷却管体１４を支持するために複数の支持部材１６
が配設される（図４参照）。

【００１８】消失性模型５０のキャビテイ３６側とは反
対側の面部には、押湯３８に対応する段付孔部５４が前
記キャビテイ３６側の面部を貫通して複数形成される
（図５参照）。消失性模型５０は、一端側にＦＣ枠１２
の膨出部１２ｂに対応する一対の膨出部５６を有すると
ともに、この消失性模型５０の両側部には、凹部５２に
連通する複数の孔部５８が形成されている（図３Ａ参
照）。

【００１９】次いで、図３Ｂに示すように、消失性模型
５０が鉄枠６０内に配置され、この鉄枠６０に砂６２が
充填されて砂型６４が形成される。砂型６４に設けられ
た一対の湯口６６に溶融鋳鉄６８が供給され（図３Ｃ参
照）、消失性模型５０が燃焼消失して溶湯と入れ代わ
り、ＦＣ枠１２が製造される。

【００２０】砂型６４から取り出されたＦＣ枠１２に
は、図３Ｄに示すように、各凹部２０に対応するように
支持部材１６を介して冷却管体１４がセットされる。具
体的には、この冷却管体１４は、例えば、溶接や接着等
の固定手段や、針金といった連結部材等により支持部材
１６に固定される。なお、消失性模型５０に支持部材１
６を設けずに、鋳造されたＦＣ枠１２に前記支持部材１
６を埋設してもよい。

【００２１】一方、図６Ａに示すように、後述する樹脂
成形用金型の寸法に対応する模型７０が、例えば、発泡
スチロールを用いて形成される。模型７０は、図６Ｂに
示すように、鉄枠７２にセットされ、砂７４がこの鉄枠
７２に充填されるとともに、前記模型７０のキャビテイ
面７０ａに複数の冷し金４９が配置される。

【００２２】さらに、模型７０全体が砂７４に埋め込ま
れるように、複数の鉄枠７２が積層されて砂型構成部７
８が形成される（図６Ｃ参照）。この砂型構成部７８
は、図６Ｄに示すように、反転されてその内部から模型
７０が取り出されるとともに、湯口４７ａ、４７ｂや湯
道４８ａ、４８ｂ等が形成されることにより、砂型３２
が得られる。

【００２３】上記のように、ＦＣ枠１２および砂型３２
が製造された後、図７Ａに示すように、加熱器８０によ
りこのＦＣ枠１２のキャビテイ面１２ａ側が加熱され
る。そして、キャビテイ面１２ａの所定部位の温度が所
望温度（３３０℃〜３５０℃）に至ると、ＦＣ枠１２が
上型として砂型（下型）３２上に配置される。

【００２４】次いで、図７Ｂに示すように、ＦＣ枠１２
の押湯３８に断熱性管体４６が配設された後、砂型３２
の湯口４７ａ、４７ｂに溶融アルミニウム合金３４が注
湯される。図２に示すように、溶融アルミニウム合金３
４は、砂型３２の湯道４８ａ、４８ｂからＦＣ枠１２の
膨出部１２ｂと砂型３２との間からキャビテイ３６側に
供給される。そして、キャビテイ３６から押湯３８に供
給された溶融アルミニウム合金３４が凝固収縮し始める
と、この押湯３８から前記溶融アルミニウム合金３４が
補充される。

【００２５】次に、自然冷却や強制冷却等の冷却処理が
施されることにより、溶融アルミニウム合金３４が固化
し、ＦＣ枠１２にアルミニウム合金層１８が一体的に積
層された樹脂成形用金型１０が製造される（図１参
照）。この金型１０は、砂型３２から離脱され（図７Ｄ
参照）、湯口４７ａ、４７ｂや湯道４８ａ、４８ｂ等に
対応して固化した不要部分が除去される。

【００２６】この場合、第１の実施形態では、凹部２０
に対応してＦＣ枠１２に支持部材１６が埋設され、この
支持部材１６に冷却管体１４がセットされた状態で、前
記ＦＣ枠１２のキャビテイ面１２ａにアルミニウム合金
層１８が積層される。このため、冷却管体１４の他、支
持部材１６が、アルミニウム合金層１８に鋳ぐるまれて
このアルミニウム合金層１８と一体化される。

【００２７】従って、冷却管体１４を固定した支持部材
１６は、ＦＣ枠１２に対してアルミニウム合金層１８を
保持するためのアンカー機能を有することになる。これ
により、溶融アルミニウム合金３４の凝固時に、異種金
属であるＦＣ枠１２と前記溶融アルミニウム合金３４の
収縮量の相違により前記ＦＣ枠１２と前記アルミニウム
合金層１８との間に隙間が生じたり、前記アルミニウム
合金層１８のキャビテイ面１８ａに変形が惹起すること
がない。

【００２８】この結果、高品質かつ強固な金型１０が得
られるとともに、アルミニウム合金層１８のキャビテイ
面１８ａに煩雑な後加工を施す必要がなく、前記金型１
０の製造作業全体が効率的に行われるという効果が得ら
れる。

【００２９】さらに、支持部材１６は、ＦＣ枠１２に固
定される基部１６ａよりも冷却管体１４を支持する受け
部１６ｂの方が幅広形状に設定されている。従って、幅
広な受け部１６ｂがアルミニウム合金層１８に囲繞され
るため、前記アルミニウム合金層１８とＦＣ枠１２との
密着性が有効に維持され、ＦＣ枠１２とアルミニウム合
金層１８との隙間や前記アルミニウム合金層１８の反り
等が発生することを一層確実に阻止することが可能にな
る。

【００３０】次に、第２の実施形態に係る金型１００に
ついて、図８を参照して説明する。この金型１００を構
成する支持部材１０２は、略Ｙ字状を有しており、ＦＣ
枠１２に固定される棒状の基部１０２ａと、冷却管体１
４を支持するＶ字状の受け部１０２ｂとを備える。これ
により、支持部材１０２では、受け部１０２ｂが基部１
０２ａよりも幅広形状に設定されるため、第１の実施形
態に係る支持部材１６と同様の効果が得られる。

【００３１】図９には、第３の実施形態に係る金型１２
０の要部が示されている。この金型１２０を構成するＦ
Ｃ枠１２２は、各冷却管体１４の配置位置に対応して凹
部１２４を設ける。この凹部１２４は、ＦＣ枠１２２の
内部側に指向して開口幅が広くなる開口断面略台形状に
設定されている。

【００３２】凹部１２４には、支持部材１２６が配設さ
れる。この支持部材１２６は、ＦＣ枠１２２に固定され
る棒状の基部１２６ａと、冷却管体１４を支持するＵ字
状の受け部１２６ｂとを備える。

【００３３】従って、金型１２０では、凹部１２４内で
固化したアルミニウム合金層１２８自体が、ＦＣ枠１２
２に対して前記アルミニウム合金層１２８を密着させる
アンカー効果を有することになる。これによって、ＦＣ
枠１２２とアルミニウム合金層１２８とを確実かつ強固
に一体化させることが可能になるという利点がある。

【００３４】

【発明の効果】本発明に係る樹脂成形用金型およびその
製造方法では、鋳鉄製補強金型部から突出して設けられ
た支持部材に冷却管体が支持された状態で、前記鋳鉄製
補強金型部の積層面に前記冷却管体を鋳ぐるんで樹脂成
形用キャビテイ層が積層される。これにより、支持部材
が、樹脂成形用キャビテイ層を鋳鉄製補強金型部に密着
させるアンカー機能を有するため、前記樹脂成形用キャ
ビテイ層の鋳造不良を確実に阻止することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施形態に係る金型の縦断面説
明図である。

【図２】前記金型を製造するための製造装置の縦断面説
明図である。

【図３】前記製造装置を構成する鋳鉄製補強金型部の製
作工程図であり、図３Ａは、消失性模型の斜視説明図で
あり、図３Ｂは、前記消失性模型が配置された砂型の斜
視図であり、図３Ｃは、前記砂型に溶融鋳鉄を充填する
際の説明図であり、図３Ｄは、前記砂型により鋳造され
た鋳鉄製補強金型部の斜視図である。

【図４】図３Ａ中のパイプ支持部材の拡大断面図であ
る。

【図５】図３Ａ中のＺ矢視図である。

【図６】前記製造装置を構成する砂型の製作工程説明図
であり、図６Ａは、金型形状に対応する模型の斜視説明
図であり、図６Ｂは、前記模型を砂型に配置し、冷し金
をセットした状態の斜視図であり、図６Ｃは、前記模型
を砂型内に配設した状態の斜視図であり、図６Ｄは、前
記砂型から前記模型を取り出した状態の斜視図である。

【図７】前記鋳鉄製補強金型部と前記砂型とにより金型
を製造する際の説明図であり、図７Ａは、前記鋳鉄製補
強金型部を加熱する際の説明図であり、図７Ｂは、前記
鋳鉄製補強金型部を砂型にセットした状態の斜視図であ
り、図７Ｃは、前記鋳鉄製補強金型部に湯口から溶融ア
ルミニウム合金を注湯する際の斜視図であり、図７Ｄ
は、溶融アルミニウム合金が固化して製造された金型を
砂型から離型させた状態の斜視図である。

【図８】本発明の第２の実施形態に係る金型の要部縦断
面説明図である。

【図９】本発明の第３の実施形態に係る金型の要部縦断
面説明図である。

【符号の説明】

１０、１００、１２０…金型 １２、１２２…Ｆ
Ｃ枠 １４…冷却管体 １６、１０２、１
２６…支持部材 １６ａ、１０２ａ、１２６ａ…基部 １６ｂ、１０２
ｂ、１２６ｂ…受け部 １８、１２８…アルミニウム合金層 ２０、１２４…凹
部 ３０…製造装置 ３２…砂型 ３６…キャビテイ ３８…押湯 ４９…冷し金

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】鋳鉄製補強金型部と、 前記鋳鉄製補強金型部から突出して設けられるととも
   に、冷却管体を支持する支持部材と、 前記鋳鉄製補強金型部の積層面に前記冷却管体を鋳ぐる
   んで積層される樹脂成形用キャビテイ層と、 を備えることを特徴とする樹脂成形用金型。
2. 【請求項２】請求項１記載の金型において、前記支持部
   材は、前記鋳鉄製補強金型部に固定される基部と、 前記冷却管体を支持する受け部と、 を有するとともに、 前記受け部が前記基部よりも幅広形状に設定されること
   を特徴とする樹脂成形用金型。
3. 【請求項３】請求項１記載の金型において、前記鋳鉄製
   補強金型部は、前記支持部材を配設するために該鋳鉄製
   補強金型部の積層面側に開口する凹部を有することを特
   徴とする樹脂成形用金型。
4. 【請求項４】請求項３記載の金型において、前記凹部
   は、前記鋳鉄製補強金型部の内部側に指向して開口幅が
   広くなることを特徴とする樹脂成形用金型。
5. 【請求項５】鋳鉄製補強金型部から突出して支持部材を
   設ける工程と、 前記支持部材で冷却管体を支持した状態で、前記鋳鉄製
   補強金型部と砂型とを型締めする工程と、 前記鋳鉄製補強金型部と前記砂型との間に形成されたキ
   ャビテイに溶融アルミニウム合金を注湯することによ
   り、前記鋳鉄製補強金型部の積層面に前記冷却管体を鋳
   ぐるんでアルミニウム合金層を積層した複合材製金型を
   製造する工程と、 を有することを特徴とする樹脂成形用金型の製造方法。