JPH0938979A - 成形金型及び成形方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】成形材料を注入する際に成形材料に温度分布が
生じ、その結果、成形品に内部歪み等が発生する。ま
た、成形工程に長時間を要する。 【解決手段】表面にスキーン層５の形成された、多数の
微細な細孔を有するポーラス材６からなり、そのポーラ
ス材６の内部に伝熱媒質を流入させる流入口６ｂと、ポ
ーラス材６の内部から伝熱媒質を流出させる流出口６ａ
と、を有してなる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明はプラスチックやダイ
カストの成形の際に用いる成形金型及びその成形金型を
用いた成形方法に関し、特に、成形面の温度を急速に変
化させることのできる成形金型及びその成形金型を用い
た成形方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来より、プラスチックやダイカスト等
の成形は成形金型を用いて行われている。通常、この成
形は以下のような方法で行われる。成形金型の成形面
に高温に加熱された樹脂等の成形材料を注入する。保
圧をかけながら上記樹脂等を冷却し、ある程度固体化さ
せる。成形品を金型から取り出す。

【０００３】この成形方法では、通常、成形サイクルに
かかる時間を短縮するために、成形金型の温度を低温に
設定しておき、成形材料の固体化を短時間で行えるよう
にしている。

【０００４】しかしながら、成形金型の温度を低温（例
えば、８０℃）に設定すると、成形金型の温度が注入す
る成形材料の温度（例えば、２００℃）よりもかなり低
いため、成形材料は成形金型内を通過するに従って冷却
されてしまう。このため、成形金型内に注入された成形
材料に温度分布が生じてしまう。成形材料の温度分布
は、成形品に内部歪みを与え、寸法精度の悪化、内部応
力による強度の低下、経時変化等を引き起こす。

【０００５】上記問題を解決するため、成形面に接する
ように設けた多孔質構造物（以下、ポーラス材と記す）
中に伝熱媒質流通路を設けた成形金型が知られている。
（特公平６−１９０８７５）。

【０００６】図３はこの成形金型の構成を示す断面図で
ある。この成形金型では、成形材料の充填時における成
形金型からの空気抜きを容易とするために、ポーラス材
４３が設けられている。図３に示すように、ポーラス材
４３には、伝熱媒質の流通路（金属製パイプ４２）が嵌
入されている。伝熱媒質は金属製パイプ４２内に設けら
れた仕切り板４８の右側から流入し、左側から流出する
ようになっている。また、ポーラス材４３と金属製パイ
プ４２との境界には、金属製パイプ４２中を通る伝熱媒
質がポーラス材４３中に浸透しないように、融着層４４
が形成されている。

【０００７】このような構成の成形金型では、金属製パ
イプ４２内に伝熱媒質を流すことにより、成形金型の温
度を変化させることができる。このため、成形材料を成
形金型内に注入する際には、金属製パイプ４２に高温の
伝熱媒質を流して、成形金型の温度を高くすることがで
き、注入された成形材料に生じる温度分布を抑制するこ
とが可能となる。また、成形材料を冷却する際には金属
製パイプ４２に低温の伝熱媒質を流して、成形金型の温
度を低くすることができ、注入された成形材料を冷却す
ることが可能となる。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記構
成の成形金型では、伝熱媒質の通過する金属製パイプ４
２と成形材料の接する成形面４１との間にある程度の距
離が必要であるため、伝熱媒質による成形面４１の冷却
・加熱効果が低下するとともに、成形面４１の温度の切
り換えを急速に行うことができなかった。このため、成
形品中に発生する内部歪みを充分に抑制することができ
ず、精度を要求される時計の歯車等の精密部品の成形
や、内部歪みの影響を大きく受ける電化製品のカバー等
の大物の成形を行う場合には問題があった。更に、成形
工程に長時間を要するという問題もあった。

【０００９】本発明は上記課題を解決するためになされ
たものであって、成形金型の温度を、成形材料の注入時
はできるだけ成形材料の温度近くまで上げ、注入後はで
きるだけ低い温度まで冷やすことができ、また、その温
度の切り換えを短時間で行うことのできる成形金型及び
その成形金型を用いた成形方法を提供することを目的と
する。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明の成形金型は、表
面に金属被膜の形成された多孔質構造物からなり、多孔
質構造物内部に伝熱媒質を流入させる流入口と、多孔質
構造物内部から伝熱媒質を流出させる流出口と、を有し
てなるものである。

【００１１】この成形金型では、伝熱媒質の温度を調節
することにより、成形金型の成形面の温度を注入する成
形材料（樹脂やダイカスト材等）に近い温度にすること
ができ、成形材料に生じる温度分布を抑制して内部歪み
の少ない成形品を形成することができる。また、伝熱媒
質の温度を急に変化させれば、成形面の温度を急速に変
化させることができるため、成形材料の固体化を短時間
で行い、成形工程にかかる時間を短縮することが可能と
なる。更に、成形材料を注入する位置がどの位置であっ
ても、成形材料の温度分布を抑制することができるた
め、成形金型の構成上の自由度が増大する。

【００１２】本発明の成形方法は、表面に金属被膜の形
成された多孔質構造物からなる成形金型の成形面上に成
形材料を注入して、成形材料を固体化して成形面の形状
に成形する成形方法であって、成形材料を注入する際
に、多孔質構造物の内部に高温の伝熱媒質を貫流させて
成形面の温度を成形材料に近い温度とする第１の工程
と、成形材料の充填終了後に、高温の伝熱媒質を低温の
伝熱媒質に切り替え、成形金型の温度を低下させて成形
材料を固体化する第２の工程と、を含んでなるものであ
る。

【００１３】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態について
図面に基づいて説明する。

【００１４】図１は、本発明の成形金型の一構成例を示
す断面図である（ここではキャビティー側のみ記してい
る）。この成形金型（以下、キャビティー型と記す）２
３は内部がポーラス材６となっており、そのポーラス材
６の表面には、表面の孔をふさぐスキーン層（表面金属
被膜）５が形成されている。また、伝熱媒質をポーラス
材６の内部に流出入させるための流出口６ａと流入口６
ｂが形成されている。尚、ポーラス材６は、数１０μｍ
〜数ｍｍ程度の貫通穴を持った気孔率約７０％のＳＵＳ
製のものである。

【００１５】スキーン層５はポーラス材６の内部に流入
した伝熱媒質が成形面２１から漏出することを防止する
ためのものであり、メッキ法や熔融法により形成する。
例えば、溶射装置でＺｎ合金（Ｚｎ，Ａｌ，Ｃｕ，Ｔｉ
合金）をスパーク熔融し、これを高圧エアーで吹き付け
てポーラス材表面にＺｎの１〜２ｍｍ程度の金属膜を堆
積させ、切削／研磨加工を行うことにより、最終形状
（０．１〜１ｍｍ程度）を形成する。場合によっては、
Ｚｎ合金上にＣｒメッキを施すこともできる。

【００１６】このようなキャビティー型２３では、伝熱
媒質を流入口６ｂからポーラス材６中に直接流入させ、
流出口６ａから流出させることができるため、キャビテ
ィー型２３の成形面２１の温度を前記伝熱媒質の温度に
応じて変化させることが可能となる。これにより、成形
材料注入時に成形面２１の温度を注入する成形材料に近
い温度として、成形材料に発生する温度分布を抑制し、
成形品への内部歪みの発生を抑えることが可能となる。

【００１７】また、成形面２１の温度を直接変化させる
ことができるため、その温度を急速に変化させることが
できる。このため、成形材料の充填後に成形面２１の温
度を急速に低下させ、成形材料の固体化を短時間に行う
ことができる。従って、成形時間を短縮することができ
る。

【００１８】更に、成形材料を注入する位置（後で示す
図２のゲート７）がどの位置であっても、成形材料の温
度分布を抑制することができるため、成形金型の構成上
の自由度が増大する。

【００１９】尚、ここでは、キャビティー型についての
み記したがコアー側の成形金型（以下、コアー型と記
す）についても同様の構成にすることで同様の効果が得
られる。

【００２０】次に、このような成形金型を用いた成形方
法について具体的に説明する。

【００２１】図２は、この成形方法を実行する成形シス
テムの概略構成図である。尚、キャビティー型には図１
に示したものを用いており、図１と同一記号を付してい
る。図２において、２４はコアー型であり、ポーラス材
２，スキーン層３，流入口２ｂ，流出口２ａからなって
いる。流入口２ｂ，６ｂ及び流出口２ａ，６ａにはパイ
プ９，９’，１０，１０’が接続されており、高温媒質
タンク１８，低温媒質タンク１９からの高温媒質（高温
水，高温オイル，高温蒸気，熱風等），低温媒質（冷却
水，冷却オイル，冷風等）がポーラス材２，６の内部に
供給されるようになっている。以下、図２に基づいて成
形方法の説明を行う。

【００２２】まず、コアー型２４を固定側モールドベー
ス１に、キャビティー型２３を可動側モールドベース４
に取り付ける。（ステップ１）次に、ポンプ１１を動作
させるとともにバルブ切り替え装置１４を操作して、バ
ルブ１２，１３を開ける。すると、ヒータ１７を備えた
高温媒質タンク１８から、高温媒質（約１８０℃）がパ
イプ９，９’を通って、コアー型２４及びキャビティー
型２３の流入口２ｂ，６ｂからポーラス材２，６中に供
給される。そして、ポーラス材２，６内部を通って流出
口２ａ，６ａから排出される。これにより、ポーラス材
２，６の成形面の温度は約１８０℃まで昇温される（ス
テップ２：特許請求の範囲における第１の工程）。

【００２３】続いて、固定側モールドベース１及びコア
ー型２４に形成されたゲート７から、樹脂等の成形材料
を充填する。この成形材料の温度は約２００℃であり、
成形面２１，２２の温度に近いため、充填時に樹脂の温
度が大きく低下することはない（ステップ３）。

【００２４】充填が終了したら、バルブ切り替え装置に
より、バルブ１２，１３を閉じ、バルブ１５，１６を開
ける。これにより、冷却器２０を備えた低温媒質タンク
１９からの低温媒質（室温程度）が、パイプ９，９’を
通ってコアー型２４及びキャビティー型２３の流入口６
ｂからポーラス材２，６中に供給され、高温媒質と置換
される。そして、流出口２ａ，６ａから排出される。こ
れにより、成形面２１，２２の温度は急速に（１〜２秒
程度）冷却され、金型内部の成形材料を硬化させる（ス
テップ４：特許請求の範囲における第２の工程）。

【００２５】上記のステップ１〜ステップ４により、樹
脂やダイカスト材等の成形材料の成形を、成形不良の発
生を抑制しながら短時間で実行することができる。

【００２６】尚、本例では、ポーラス材としてＳＵＳ製
のものを用いたがこれに限るものではなく、また、気孔
率も７０％に限るものではない。例えば、気孔率が２０
％であっても、吸排気速度の高いポンプを使用すれば、
ポーラス材内部での高温媒質と低温媒質との切り替えを
短時間で行うことが可能である。

【００２７】また、高温媒質，低温媒質の温度は上記し
た温度に限定されないことはいうまでもない。

【００２８】

【発明の効果】以上のように、本発明の成形金型及び成
形方法によれば、樹脂やダイカスト材等の成形材料を注
入する際に、成形面の温度を、注入する成形材料に近い
温度とすることができるため、成形材料の温度分布を抑
制し、成形品に発生する内部歪み等を抑えることができ
る。また、伝熱媒質がポーラス材内部に直接供給される
ため、成形面の温度を急速に変化させることができ、成
形工程にかかる時間を短縮することが可能となる。更
に、成形材料を注入する位置がどの位置であっても、成
形材料の温度分布を抑制することができるため、成形金
型の構成上の自由度が増大する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の成形金型の一構成例を示す断面図であ
る。

【図２】本発明の成形方法を実行する成形システムを示
す概略構成図である。

【図３】従来の成形金型の構成を示す断面図である。

【符号の説明】

２ コアー側ポーラス材 ３ コアー側スキーン層 ５ キャビティー側スキーン層 ６ キャビティー側ポーラス材 ２１ キャビティー側成形面 ２２ コアー側成形面 ２３ キャビティー型 ２４ コアー型 ２ａ，６ａ 流出口 ２ｂ，６ｂ 流入口 １８ 高温媒質タンク １９ 低温媒質タンク

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｂ２９Ｃ 39/38 7726−4Ｆ Ｂ２９Ｃ 39/38

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】表面に金属被膜の形成された多孔質構造物
   からなり、 該多孔質構造物内部に伝熱媒質を流入させる流入口と、
   前記多孔質構造物内部から前記伝熱媒質を流出させる流
   出口と、を有してなることを特徴とする成形金型。
2. 【請求項２】表面に金属被膜の形成された多孔質構造物
   からなる成形金型の成形面上に成形材料を注入し、該成
   形材料を固体化して前記成形面の形状に成形する成形方
   法であって、 前記成形材料を注入する際に、前記多孔質構造物の内部
   に高温の伝熱媒質を貫流させて前記成形面の温度を前記
   成形材料に近い温度とする第１の工程と、 前記成形材料の充填終了後に、前記高温の伝熱媒質を低
   温の伝熱媒質に切り替え、前記成形面の温度を低下させ
   て前記成形材料を固体化する第２の工程と、を含んでな
   ることを特徴とする成形方法。