(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
型表層の第１層を熱硬化性樹脂で構成し、この第１層をバックアップする第２層を金属不織布を含む熱硬化性樹脂で構成し、更にこの第２層をバックアップする第３層を金属粒を含む熱硬化性樹脂で構成し、
前記第２層の熱膨張率を、第１層の熱膨張率より小さく且つ第３層の熱膨張率より大きく設定した樹脂成形型であって、
前記第３層は、前記金属粒の球面に前記熱硬化性樹脂を付着させ、この熱硬化性樹脂で金属粒を接着して多孔質の層としたものであることを特徴とする樹脂成形型。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば車両用のパネル或いはシートを製造するときに使用する樹脂成形型に関する。
【０００２】
【従来の技術】
車両等のパネルやシートを真空成形或いはプレス成形する型として、例えば特公平７−１０６５７６号公報「表面メッキ樹脂製型及び製造方法」が提案されている。
この公報の表面メッキ樹脂製型は、熱硬化性樹脂製型（バックアップ型）にポリマー型導電性中間層を形成し、ポリマー型導電性中間層の表面に例えばニッケルメッキを施して金属メッキ層とし、金属メッキ層でパネルやシートを真空成形或いはプレス成形するものである。
【０００３】
しかし、同公報の金属メッキ層は耐久性を考慮して、規定厚さ（例えば、５０〜３００μｍ）になるようにメッキを施す必要がある。このため、メッキ処理に時間がかかり生産性を高める上で問題がある。
【０００４】
一方、樹脂成形型のなかにはメッキ処理を施さないものもある。すなわち、金属メッキを施す代りに、例えばバックアップ型に熱硬化性樹脂を塗布して、塗布した熱硬化性樹脂でキャビティに対向する成形面を形成するものである。この樹脂成形型によれば、金属メッキを施す必要がないので、比較的短い時間で樹脂成形型を得ることができる。この樹脂成形型について次図で説明する。
【０００５】
図６は従来の樹脂成形型の要部拡大図である。
樹脂成形型１００は、型表層の第１層１０１をアルミニウム片１０２…（…は複数を示す。以下同様。）を含む熱硬化性樹脂（エポキシ樹脂）１０３で構成し、この第１層１０１をバックアップする第２層１０５をアルミニウム粒１０６…を含む熱硬化性樹脂（エポキシ樹脂）１０７で構成した。
なお、成形面１０９に凹部１０９ａ及び凸部１０９ｂを形成することで、シート１１０の表面１１０ａに「しぼ（凹凸面）」を形成することができる。
【０００６】
次に、樹脂成形型１００でシート１１０を真空引きしながらプレス成型する例を説明する。
先ずシート１１０を所定温度まで加熱し、次に樹脂成形型１００の第１層１０１をシート１１０に押し付けてシート１０１を所望の形状にプレス成型する。このとき、シート１１０の温度が第１層１０１及び第２層１０５に伝わり、第１層１０１及び第２層１０５が膨張する。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、第１層１０１は、アルミニウム片１０２…の間の隙間にエポキシ樹脂１０３を完全に充填するので、エポキシ樹脂１０３の含有量が多い。
一方、第２層１０５は、大きさが不均一であるアルミニウム粒１０６…の間の隙間を空間１０８…として保って多孔質層とし、この空間１０８…を利用して真空引きを行う。このため、第２層１０５にはエポキシ樹脂１０７の含有量が少ない。この際、エポキシ樹脂１０７は、不均一なアルミニウム粒１０６…の全周に均等の厚さの接着膜にならない。
【０００８】
エポキシ樹脂１０３，１０７はアルミニウムと比較して線膨張係数（以下、「熱膨張率」という）が大きいので、第１層１０１及び第２層１０５の熱膨張率はエポキシ樹脂１０３，１０７の含有量に左右される。
すなわち、エポキシ樹脂１０３の含有量が多い第１層１０１は、エポキシ樹脂１０７の含有量が少ない第２層１０５と比較して熱膨張率がかなり大きい。
従って、第１層１０１の熱膨張が第２層１０５で拘束されるので、第１層１０１に比較的大きな応力が発生する。このため、第１層１０１に亀裂が発生する虞れがある。
【０００９】
そこで、本発明の目的は、型表層に亀裂が発生することを防ぐために熱膨張差を緩和することができる技術を提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために本発明の請求項１は、型表層の第１層を熱硬化性樹脂で構成し、この第１層をバックアップする第２層を金属不織布を含む熱硬化性樹脂で構成し、更にこの第２層をバックアップする第３層を金属粒を含む熱硬化性樹脂で構成し、第２層の熱膨張率を、第１層の熱膨張率より小さく且つ第３層の熱膨張率より大きく設定した樹脂成形型であって、前記第３層は、前記金属粒の球面に前記熱硬化性樹脂を付着させ、この熱硬化性樹脂で金属粒を接着して多孔質の層としたものであることを特徴とする。
【００１１】
型表層を３層で構成し、中間の第２層の熱膨張率を、第１層の熱膨張率より小さく且つ第３層の熱膨張率より大きく設定した。このため、第１層と第３層との熱膨張差を第２層で緩和することができるので、例えば第１層を第２層であまり拘束しないで比較的自由に膨張させることができる。この結果、第１層に発生する応力を抑えることができる。
また、型表層を第１層〜第３層の３層構造とすることで、第１層を第２層でバックアップし、第２層を第３層でバックアップすることができる。この結果、型表層の強度を高めることができる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態を添付図に基づいて以下に説明する。
図１は本発明に係る樹脂成形型の断面図であり、樹脂成形型１の型表層２を第１層５、第２層１０及び第３層１５で構成した例を示す。
樹脂成形型１は、型表層２の第１層５を炭化けい素（シリコンカーバイド「ＳｉＣ」）の細粒を含む熱硬化性樹脂で構成し、この第１層５をバックアップする第２層１０を金属不織布を含む熱硬化性樹脂で構成し、更に第２層１０をバックアップする第３層１５を金属粒を含む熱硬化性樹脂で構成し、第１層５及び第２層１０に真空引き用の真空孔２０…を複数個開け、第２層１０の裏面１０ａに沿って複数の冷却用の配管２４…を配置し、第３層１５の裏面１５ａ側に枠体２６を取付けたものである。
２７，２７はボルトであり、ボルト２７，２７は枠体２６，２６の支柱２８，２８にプレート２９を取付ける部材である。
第１層５、第２層１０及び第３層１５については以下に詳しく説明する。
【００１３】
図２は図１のＡ部拡大図である。
第１層５は、細粒の炭化けい素６…を５０〜８０重量％含めた熱硬化性樹脂（以下、「エポキシ樹脂」という）７で厚さｔ１（一例として、ｔ１＝１．５〜２．５ｍｍ）に形成し、キャビティ（図示せず）に対向する成形面８に「しぼ」用の凹部８ａ…及び凸部８ｂ…を形成したものである。
細粒の炭化けい素６は、例えば粒径を約１０μｍに形成したものである。
【００１４】
細粒の炭化けい素６…の含有量を５０重量％以上に設定することで、炭化けい素６…を第１層５の凹部８ａ…や凸部８ｂ…に隙間なく含ませて、第１層５を耐摩耗性に優れた層にした。
また、炭化けい素６…の含有量を８０重量％以下に設定することで、熱硬化前の流動性を良好に保つことができる。このため、第１層５の形成作業が容易になり、短い時間で第１層５を形成することができる。
【００１５】
第２層１０は、金属不織布１１…を熱硬化性樹脂（以下、「エポキシ樹脂」という）１２に含めた層である。この第２層は、エポキシ樹脂１２に金属不織布１１…を３〜５０重量％含めて厚さｔ２（一例として、ｔ２＝２〜５ｍｍ）に形成したものであって、熱膨張率を第１層５の熱膨張率より小さく、第３層１５の熱膨張率より大きく設定したものである。
このため、第１層５と第３層１５との熱膨張差を第２層１０で緩和することができる。
すなわち、第２層１０は、第１層５をバックアップし、かつ第１層５と第３層との熱膨張差を緩和する層であり、この条件を満たすように金属不織布１１…の含有量を３〜５０重量％と設定した。
【００１６】
金属不織布１１…の含有量を３重量％以上に設定することで、第２層１０の強度を充分に高めることができる。このため、第２層１０で第１層５をバックアップすることができる。
また、金属不織布１１…の含有量を５０重量％以下に設定することで、エポキシ樹脂１２を必要量確保することができる。このため、エポキシ樹脂１２で不織布１１…を確実に固着することができる。
【００１７】
ところで、エポキシ樹脂１２は熱膨張率が大きいので、第２層１０の熱膨張率はエポキシ樹脂１２の含有量に左右される。すなわち、第２層１０は、エポキシ樹脂１２の含有量が多いと熱膨張率が大きくなり、エポキシ樹脂１２の含有量が少ないと熱膨張率が小さくなる。
【００１８】
このため、金属不織布１１…の含有量を３重量％以上に設定することで、第２層１０の熱膨張率を第１層５より小さくした。
また、金属不織布１１…の含有量を５０重量％以下に設定することで、第２層１０の熱膨張率を第３層１５より大きくした。
なお、金属不織布１１は、一般に市販されているステンレス性の不織布（例えば、線径１０〜１５μｍ）を使用した。
【００１９】
第３層１５は、金属粒（鋼球）１６…の球面に熱硬化性樹脂（以下、「エポキシ樹脂」という）１７を付着させ、エポキシ樹脂１７で鋼球１６…を接着して厚さｔ３（一例として、ｔ３＝５０〜１００ｍｍ）に形成したものであって、鋼球１６…間に空間１８…を形成することで多孔質の層としたものである。
第３層１５の空間１８…を形成することで第１層５及び第２層１０の真空孔２０…（一個のみ図示する）から真空引きを行うことができる。
また、全ての鋼球１６…を同一径（一例として、粒径約１ｍｍ（１０００μｍ））とすることで、鋼球１６…を第３層１５に効率よく充填することができる。このため、第３層１５の強度を上げることができる。
【００２０】
さらに、鋼球１６…を第３層１５に効率よく充填することで、第３層１５の熱伝導率を高めることができる。従って、シート（図示せず）を成形するときに、シート→第１層５→第２層１０と伝わった熱を第３層１５から効率よく逃がすことができるので、比較的短い時間で第１層５〜第３層１５を冷却することができる。この結果、樹脂成形型１の待機時間が短くなり生産性を高めることができる。
【００２１】
このように、樹脂成形型１の型表層２を第１層５〜第３層１５の３層構造とすることで、第１層５を第２層１０でバックアップし、第２層１０を第３層１５でバックアップすることができる。この結果、型表層２の強度を高めることができる。
また、第２層１０の熱膨張率を、第１層５の熱膨張率より小さく、第３層１５の熱膨張率より大きく設定することで、第１層５を第２層１０であまり拘束しないで比較的自由に膨張させることができ、第２層１０を第３層１５であまり拘束しないで比較的自由に膨張させることができる。
【００２２】
以上に述べた樹脂成形型の製造工程を説明する。
図３（ａ）〜（ｃ）は本発明に係る樹脂成形型の製造工程の第１説明図である。
（ａ）において、マスタモデル３０の表面３０ａに炭化けい素を含めたエポキシ樹脂をはけ塗りし、エポキシ樹脂を熱硬化させて第１層５を形成する。
（ｂ）において、第１層５の裏面５ａにエポキシ樹脂１２ａを塗布して、不織布１１を矢印▲１▼，▲１▼の如く下降する。
（ｃ）において、不織布１１にエポキシ樹脂１２ｂを塗布して、第２層１０を形成する。なお、エポキシ樹脂１２ａ，１２ｂでエポキシ樹脂１２を構成する。
【００２３】
図４（ａ）〜（ｃ）は本発明に係る樹脂成形型の製造工程の第２説明図である。
（ａ）において、第２層１０の裏面１０ａに鋼球等を含むエポキシ樹脂を塗布して、図２に示す第３層１５の一部（厚さ数ｍｍ）１５ｂを形成する。次に、第３層１５の一部１５ｂに沿って複数の冷却用の配管２４…を配置し、次いで枠体２６の支柱２７…，２８…を取付ける。
【００２４】
（ｂ）において、複数の冷却用の配管２４…を含み且つ第２層１０をバックアップする第３層１５を鋼球等を含むエポキシ樹脂（或いはポリウレタン樹脂）で構成して、矢印▲２▼，▲２▼の如くマスタモデル３０から離す。
（ｃ）において、支柱２７…の頂部にプレート２９をボルト２９ａ（図１に示す）で固定し、次に第１層５及び第２層１０に真空引き用の真空孔２０…を複数個開けて樹脂成形型１の成形を完了する。
【００２５】
次に、以上に述べた樹脂成形型１の作用を説明する。
図５（ａ）〜（ｃ）は本発明に係る樹脂成形型の熱膨張差を説明する図であり、（ａ），（ｂ）は図１〜図２で説明した第１実施例の樹脂成形型でシートを成形する例を「実施例」として示し、（ｃ）は従来技術の項で説明した樹脂成形型でシートを成形する例を「比較例」として示した。
【００２６】
（ａ）において、シート３２を１８０℃に加熱し、かつ樹脂成形型（第１層５、第２層１０及び第３層１５）１を５０℃まで冷却した後、樹脂成形型１を矢印▲３▼，▲３▼の如く下降する。
（ｂ）において、樹脂成形型１でシート３２をプレス成形する。このとき、１８０℃に加熱したシート３２の熱が第１層５→第２層１０→第３層１５に伝わり、第１層５、第２層１０及び第３層１５の温度が５０℃から略１２０℃まで上昇する。このため、第１層５、第２層１０及び第３層１５が膨張する。
【００２７】
ここで、第１層５と第３層１５との間に第２層１０を積層することで、第１層５と第２層１０との熱膨張差Ｌ１を緩和することができ、かつ第２層１０と第３層１５との熱膨張差Ｌ２を緩和することができる。
この結果、第１層５を第２層１０であまり拘束しないで比較的自由に膨張させることができ、また第２層１０を第３層１５であまり拘束しないで比較的自由に膨張させることができる。
この結果、第１層５及び第２層１０に発生する応力を抑えることができるので、第１層５及び第２層１０に亀裂が発生する虞はない。
【００２８】
（ｃ）において、シート１１０を１８０℃に加熱し、かつ樹脂成形型（第１層１０１及び第２層１０５）１００を５０℃まで冷却した後、樹脂成形型１００でシート１１０をプレス成形する。
このとき、シート１１０の熱が第１層１０１→第２層１０５に伝わり、第１層１０１及び第２層１０５の温度が５０℃から略１２０℃まで上昇する。このため、第１層１０１及び第２層１０５が膨張する。
【００２９】
ここで、第１層１０１は、アルミニウム片１０２…の間の隙間にエポキシ樹脂１０３を完全に充填するので、エポキシ樹脂１０３の含有量が多い。一方、第２層１０５は、真空引きの孔を確保するためにアルミニウム粒１０６…の間の隙間を空間１０８…として残す必要があり、エポキシ樹脂１０７の含有量が少ない。
このため、第１層１０１と第２層１０５との熱膨張差Ｌ３がかなり大きくなり、第１層１０１は第２層１０５にかなり拘束されるので、第１層１０１に大きな応力が発生する。この結果、第１層１０１に亀裂が発生する虞がある。
【００３０】
なお、前記実施の形態では、第１層の厚さｔ１を１．５〜２．５ｍｍ、第２層１０の厚さｔ２を２〜５ｍｍ、第３層１５の厚さｔ３を５０〜１００ｍｍに設定した例を説明したが、各々の厚さｔ１、ｔ２，ｔ３はこれらの値に限らないで任意に設定することができる。
また、第１層５、第２層１０及び第３層１５をエポキシ樹脂７，１２，１７とした例を説明したが、その他の熱硬化性樹脂として例えばポリウレタン樹脂を使用してもよい。
【００３１】
さらに、炭化けい素６の粒径を約１０μｍとしたが、粒径は第１層５の耐摩耗性を確保できる範囲で任意に設定することができる。
また、金属不織布１１としてステンレス製の不織布を使用したが、不織布の材質はステンレスに限らない。
さらに、金属不織布１１…の含有量を３〜５０重量％と設定した例を説明したが、。金属不織布１１…の含有量は条件に合せて任意に選択することができる。
また、ステンレス製の不織布の線径を１０〜１５μｍとしたが、線径は１０μｍより小さくてもよく、１５μｍより大きくてもよい。
【００３２】
さらに、金属粒を鋼球１２としたが、その他に銅球やアルミニウム球のように熱伝導率の高い球体を使用してもよい。また、金属粒は、球体に限らないで、例えばフレーク（破片）、グリッド（塊）を使用してもよい。
また、鋼球１２…は、粒径が約１ｍｍ（１０００μｍ）で且つ同一径のものを使用したが、１ｍｍ以外の粒径でもよく、また同一径でなくてもよい。
【００３３】
前記実施の形態では樹脂成形型１でシート３２を真空成形又はプレス成形する例を説明したが、樹脂成形型１はシート３２の他に、例えばパネルの成形に適用することも可能である。
第１層５に粒体として炭化けい素６を含有させたが、例えばアルミニウムのようなその他の粒体を含有してもよく、また粒体を含有させないで熱硬化性樹脂のみで第１層を形成してもよい。
なお、シートやパネルは車両用のものに限らないで、その他の製品に適用することも可能である。
【００３４】
【発明の効果】
本発明は上記構成により次の効果を発揮する。
請求項１は、型表層を３層で構成し、中間の第２層の熱膨張率を、第１層の熱膨張率より小さく且つ第３層の熱膨張率より大きく設定した。このため、第１層と第３層との熱膨張差を第２層で緩和することができるので、例えば第１層を第２層であまり拘束しないで比較的自由に膨張させることができる。
この結果、第１層に発生する応力を小さくすることができるので、第１層に亀裂が発生する虞れはない。
また、型表層の熱伝導率を十分に確保することができるので、製造サイクルタイムを短縮することができる。
さらに、型表層を第１層〜第３層の３層構造とすることで、第１層を第２層でバックアップし、第２層を第３層でバックアップすることができる。この結果、型表層の強度を高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る樹脂成形型の断面図
【図２】図１のＡ部拡大図
【図３】本発明に係る樹脂成形型の製造工程の第１説明図
【図４】本発明に係る樹脂成形型の製造工程の第２説明図
【図５】本発明に係る樹脂成形型の熱膨張差を説明する図
【図６】従来の樹脂成形型の要部拡大図
【符号の説明】
１…樹脂成形型、２…型表層、５…第１層、７，１２，１７…熱硬化性樹脂（エポキシ樹脂）、１０…第２層、１１…金属不織布、１５…第３層、１６…金属粒（鋼球）。
【図１】
0003701499.tif 000002
【図２】
0003701499.tif 000003
【図３】
0003701499.tif 000004
【図４】
0003701499.tif 000005
【図５】
0003701499.tif 000006
【図６】
0003701499.tif 000007