(57)【要約】【課題】比較的短時間で簡便に作成することが可能であり、三次元曲面を有する成形面における転写性もよく、軽量で成形機への装着が容易なブロー成形用樹脂金型及びその製造方法を提供する。【解決手段】パリソンを挟持することにより三次元曲面を有する成形品の成形を行う一対の軽量簡易樹脂金型であって、金属粉が混練されたエポキシ樹脂組成物により成形品の成形面が形成された表面層、該エポキシ樹脂組成物を含浸させた繊維により形成された補強層、及び該エポキシ樹脂組成物により形成され、内部に環状空間を有する裏面層からなる成形部と、成形部の側面を取り囲むように形成された枠体、成形部及び枠体に固定される板状部材を具備した躯体部を有する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
パリソンを挟持することにより三次元曲面を有する成形品の成形を行う一対の軽量簡易樹脂金型であって、
金属粉が混練されたエポキシ樹脂組成物により前記成形品の成形面が形成された表面層と、該エポキシ樹脂組成物を含浸させた繊維により形成された補強層と、流体を流出入させる空間を有し、該エポキシ樹脂組成物により形成された裏面層と、を具備した成形部、
並びに前記成形部の側面を取り囲むように形成された枠体と、前記裏面層側で前記成形部及び前記枠体に固定される板状部材と、を具備した躯体部を有することを特徴とする軽量簡易樹脂金型。
【請求項２】
前記空間は、前記成形面の背面に形成されたものであって、該成形面に加わる圧力を支える支柱を内部に具備したことを特徴とする請求項１記載の軽量簡易樹脂金型。
【請求項３】
前記枠は、前記成形面を上向きにした前記表面層が隠れるか、あるいは面一となる高さを具備したことを特徴とする請求項１又は２記載の軽量簡易樹脂金型。
【請求項４】
前記成形面は、前記表面層、前記補強層、及び前記裏面層それぞれを貫通する複数の空気孔が形成されたことを特徴とする請求項１から３のうち何れか１項記載の軽量簡易樹脂金型。
【請求項５】
パリソンを挟持することにより３次元曲面を有する成形品を成形する一対の軽量簡易樹脂金型の製造方法であって、
型枠に収容された前記成形品の原型の半分に離型剤を塗布した後、金属粉が混練されたエポキシ樹脂組成物を塗布し、前記成形品の成形面を有する表面層を形成する第一工程と、
前記表面層に、前記エポキシ樹脂組成物を含浸させた所定サイズの繊維を重ね合わせて貼付し補強層を形成する第二工程と、
前記補強層が形成された前記型枠内に、前記エポキシ樹脂組成物を充填し、流体を流出入させる空間を有する裏面層を形成する第三工程と、
前記型枠の蓋部に、前記表面層、前記補強層、及び前記裏面層を形成し、該蓋部に形成された各層それぞれを、該型枠内に形成された対応する各層それぞれと接合し、前記成形品を成形する成形部を形成し、形成された該成形部を所定時間加熱して硬化させる第四工程と、
前記蓋部及び前記型枠それぞれを取り外して前記成形部の側面に枠体を設置し、前記成形部及び前記枠体を板状部材に固定して躯体部を形成する第五工程と、を有することを特徴とする軽量簡易樹脂金型の製造方法。
【請求項６】
前記第一工程は、前記型枠に前記原型全体を収容し、収容された該原型の半分が埋没するよう隠ぺいする工程を含むことを特徴とする請求項５記載の軽量簡易樹脂金型の製造方法。
【請求項７】
前記第三工程は、前記補強層に厚みが少なくとも０．５mmとなるよう前記エポキシ樹脂組成物を塗布した前記成形面の背面上に、所定部材を載置した状態で該エポキシ樹脂組成物を充填して前記裏面層を形成し、形成された該裏面層から該所定部材を除去して前記空間を形成する工程を含むことを特徴とする請求項５又は６記載の軽量簡易樹脂金型の製造方法。
【請求項８】
前記第四工程は、前記蓋部の各層それぞれを前記型枠内の各層それぞれと接合する前に、前記エポキシ樹脂組成物で成形された支柱を前記空間内に設置する工程を含むことを特徴とする請求項５から７のうち何れか１項記載の軽量簡易樹脂金型の製造方法。
【請求項９】
前記第四工程は、前記成形面の複数箇所に空気が外部と流通する空気孔と、前記空間に外部から流体を流出入させる孔と、を形成する工程を含むことを特徴とする請求項５から８のうち何れか１項記載の軽量簡易樹脂金型の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、主としてプラスチック製品のブロー成形に用いる軽量で簡易な樹脂金型及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
プラスチック製品の成形方法には、射出成形、押出成形、ブロー成形、熱成形などがある。そのうち、ブロー成形は、主に中空部を有する製品の成形に用いられる。ブロー成形法としては、チューブ状のパリソンを押出機から押出し、割り金型で挟み下部を切断すると同時に融着して圧縮空気を吹き込み成形する押出ブロー成形方法や、成形機のコアで試験管状のパリソンを成形し、コア毎、ブロー金型に移動し、コア側から圧縮空気を吹き込んで成形する射出ブロー成形方法などがある。射出ブロー成形方法は、押出ブロー成形方法と比べると生産速度は落ちるが、寸法精度に優れるという特長がある。
【０００３】
これら成形に使用する金型には、高圧負荷がかかるので、一般に、強度や耐久性がある鉄や銅などを切削加工するか、亜鉛とアルミの合金を鋳造するなどにより作成されている。金型の要件としては、それら切削性、熱処理性に加え、成形される高温の樹脂を早急に冷却硬化させるための高熱伝導性、製品精度を高める低熱膨張率性、及び成形品との接触面における高耐食性などがあげられる。
しかしながら、人体モデルなど三次元曲面を有する成形品の金属金型は、製作に時間が掛かるうえ、高価格となるので、成形品を多量に成形する場合には適するものの、多品種の成形品を少量成形する場合は、製品価格が割高となるなど不経済な場合が多い。
そこで、使用回数が多くなると表面の摩耗・損傷が大きくなるので、耐久性には欠けるものの、比較的短時間で製作可能で、価格も安い樹脂金型が開発されている。樹脂金型に用いる樹脂としては、耐熱性があり、硬化後に形が変わらない熱硬化性樹脂が用いられる。熱硬化樹脂には、フェノール樹脂、エポキシ樹脂、アミノ樹脂、ポリウレタン樹脂などがあるが、エポキシ樹脂は、優れた接着性、機械的強度、耐薬品性を有することから、ガラス繊維や炭素繊維等の各種繊維と、鉄、アルミ等の金属とを複合化し、強度や弾性率を高めた素材が開発されている（特許文献１など参照）。
具体的には、コアーボックス内に基型を入れ、金属繊維に、エポキシ樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、ウレタン樹脂などの熱硬化性樹脂を含浸、固化させたもので基型やコアーボックスの内側面を覆って表面層とし、さらにサンドコアー（硅砂・ガラスチョップ・樹脂の混合物）をコアーボックス内に充填することにより樹脂金型を製造する方法が提案されている（特許文献２参照）。
【０００４】
一方、ブロー成型機のパリソンは、大気中で冷却されるとスキン層が形成され、表面の転写性が悪化する。また、パリソンへの空気の吹き込み圧は、比較的低いため、金型との間に入り込んだ空気が抜けきらないと、金型の転写性が低下する。そこで、粒径２０〜１００μmのニッケル還元粉を１００としたとき、そこに５〜２０重量％のエポキシ樹脂を充填して形成される、孔径０．３mm以下の多孔体層をエポキシ樹脂金型の表面層とし、金型とパリソンとの間に入り込んだ空気を抜く方法が提案されている（特許文献３参照）。
また、鏡面又はシボ面を有する中空プラスチック製品を成形する場合は、鏡面又はシボ面がきれいに転写されるよう樹脂金型の転写性を向上させる必要がある。そこで、樹脂金型の裏面に複数の温度調整室を設け、各室に加熱用流体と冷却用流体とを供給して転写温度を制御する方法が提案されている（特許文献４参照）。
【０００５】
他方、成形品に直接接触する表面層はエポキシ樹脂と金属粉との混合物で形成し、それを支える裏打層は、金属で形成した樹脂金型は、金型製作時のエポキシ樹脂の硬化収縮や、使用時の加熱・冷却等による型表面層の伸縮等によって表面層と裏打層との間に層間剥離やひび割れが生じ易い。そこで、裏打層の表面層側に表面層の伸縮を阻止する伸縮阻止部を設ける方法が提案されている（特許文献５参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特許第２６８８６９２号公報
【特許文献２】特開平１−２０２４０７号公報
【特許文献３】特開平８−７２１３３号公報
【特許文献４】特許第４０７２８４０号公報
【特許文献５】特開平１０−４４１６１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
上記事情に鑑み、本発明は、比較的短時間で簡便に作成することが可能であり、三次元曲面を有する成形面の転写性もよく、軽量で成形機への装着も容易な、主としてブロー成形に用いる樹脂金型及びその製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の軽量簡易樹脂金型は、パリソンを挟持することにより三次元曲面を有する成形品の成形を行う一対の軽量簡易樹脂金型であって、金属粉が混練されたエポキシ樹脂組成物により上記成形品の成形面が形成された表面層と、該エポキシ樹脂組成物を含浸させた繊維により形成された補強層と、流体を流出入させる空間を有し、該エポキシ樹脂組成物により形成された裏面層と、を具備した成形部、並びに上記成形部の側面を取り囲むように形成された枠体と、上記裏面層側で上記成形部及び上記枠体に固定される板状部材と、を具備した躯体部を有することを特徴とする。
その場合、上記空間は、上記成形面の背面に形成されたものであって、該成形面に加わる圧力を支える支柱を内部に具備したことが好ましく、上記空間に外部から流体を流出入させる一対のノズルを備えたことも好ましい。また、上記枠体は、上記成形面を上向きにした上記表面層が隠れるか、あるいは面一となる高さを具備したことも好ましく、上記表面層及び上記補強層それぞれは、少なくとも０．５mmの厚みを有し、上記枠体は、上記成形面を上向きにした上記表面層が隠れるか、あるいは面一となる高さを具備したこと少なくとも１０mmの厚みを有することが好ましい。
このように、金型の成形部がエポキシ樹脂組成物で形成されるので軽量である上、比較的短時間で簡便に作成することが可能である。また、成形部の側面を金属などの枠体で囲み、型締圧力はその枠体で受け、パリソンに圧縮空気を送り成形する際の圧力は、補強層や裏面層で受けるので、耐久性を十分確保することができる。さらに、エポキシ樹脂には金属粉が混練されているので熱伝導率がある程度高められる上、成形面背面の空間に外部から冷却用流体を送ることにより、成形品のサイクルタイムを短縮することができる。また、成形面背面の空間に支柱を備えれば、成形面に加わる圧力に対する支持力が増す。
ここで、上記成形面は、上記表面層、上記補強層、及び上記裏面層それぞれを貫通する複数の空気孔が形成されたことが好ましい。
このように、成形面に複数の空気孔を設ければ、パリソンを成形面に圧接する際に、成形面とパリソンとの間に入り込んだ空気を外部に逃がし、転写性を向上させることができる。
【０００９】
本発明の軽量簡易樹脂金型の製造方法は、パリソンを挟持することにより３次元曲面を有する成形品を成形する一対の軽量簡易樹脂金型の製造方法であって、型枠に収容された上記成形品の原型の半分に離型剤を塗布した後、金属粉が混練されたエポキシ樹脂組成物を厚みが少なくとも０．５mmとなるよう塗布し、上記成形品の成形面を有する表面層を形成する第一工程と、上記表面層に、上記エポキシ樹脂組成物を含浸させた所定サイズの繊維を重ね合わせて貼付し、厚みが少なくとも０．５mmの補強層を形成する第二工程と、上記補強層が形成された上記型枠内に、上記エポキシ樹脂組成物を充填し、流体を流出入させる空間を有する裏面層を形成する第三工程と、上記型枠の蓋部に、上記表面層、上記補強層、及び上記裏面層を形成し、該蓋部に形成された各層それぞれを、該型枠内に形成された対応する各層それぞれと接合し、上記成形品を成形する成形部を形成し、形成された該成形部を所定時間加熱して硬化させる第四工程と、上記蓋部及び上記型枠それぞれを取り外して上記成形部の側面に枠体を設置し、上記成形部及び上記枠体を板状部材に固定して躯体部を形成する第五工程と、を有することを特徴とする。
このように、箱状の型枠に３次元曲面を有する成形品の原型を収容し、金属粉を混練したエポキシ樹脂組成物で表面層、補強層、裏面層を形成して成形部とするので、複雑な曲面を切削加工したり、砂型を作成して鋳型を作成するなど手間暇のかかる工程を省力することができるので、比較的短時間で簡便に作成することが可能である。また、成形部の側面を金属などの枠体で囲み、型締圧力はその枠体で受け、パリソンに圧縮空気を送り成形する際の圧力は、補強層や裏面層で受けるので、軽量である上、耐久性を十分確保することができる。
その場合、上記第一工程は、上記型枠に上記原型全体を収容し、収容された該原型の半分が埋没するよう隠ぺいする工程を含むことができる。また、上記第三工程は、上記補強層に厚みが少なくとも０．５mmとなるよう上記エポキシ樹脂組成物を塗布した上記成形面の背面上に、所定部材を載置した状態で該エポキシ樹脂組成物を充填して上記裏面層を形成し、形成された該裏面層から該所定部材を除去して上記空間を形成する工程を含むこともできる。
このように、原型全体をそのまま型枠に収容して樹脂金型を形成するようにすれば、原型を分割する手間が省ける上、原型をそのまま保存することもできる。また、所定空間と同形、同寸の部材を用いて裏面層を形成すれば、所定空間を容易に形成することができる。
また、上記第四工程は、上記蓋部の各層それぞれを上記型枠内の各層それぞれと接合する前に、上記エポキシ樹脂組成物で成形された支柱を上記空間内に設置する工程を含むことができ、上記成形面の複数箇所に空気が外部と流通する空気孔と、上記空間に外部から流体を流出入させる孔と、を形成する工程を含むこともできる。
このように、裏面層の空間内の成形面の背面に支柱を設ければ、成形面に加わる圧力をより強力に支えることができ、成形面に複数の空気孔を設ければ、パリソンを成形面に圧接する際に、整形面とパリソンとの間に入り込んだ空気を外部に逃がすことができるので、転写性が向上し、所定空間に外部から冷却用流体を送る孔を設ければ、そこにノズルを設置して流体を流出入させ、成形品のサイクルタイムを短縮することもできる。
【発明の効果】
【００１０】
本発明の軽量簡易樹脂金型及びその製造方法によれば、金型の成形部が軽量なエポキシ樹脂組成物で形成される一方、成形機の型締圧力は、成形部周囲の金属などの枠体で受けるので、金属金型に比べて重量を約半分にすることができる。また切削加工や鋳造工程などを経ることなく、原型から直接成形部を作成するので、比較的短時間で、低コストで作成することができる。
また、成形部の内部に空洞を作り、成形面を冷却することや、成形面に空気抜穴を多数設けることにより、３次元曲面を有する成形面の転写性を向上させることやサイクルタイムの短縮化が図れる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】図1は、本実施形態の一対の軽量簡易樹脂金型の成形面の正面図である。
【図２】図２は、本実施形態の一対の軽量簡易樹脂金型を閉じた状態の側断面図である。
【図３】図３は、本実施形態の一対の軽量簡易樹脂金型を閉じた状態の平面図である。
【図４】図４は、成形品を成形した軽量簡易樹脂金型を開いた状態の側断面図である。
【図５】図５は、本実施形態の一対の軽量簡易樹脂金型の製造方法の第一工程の一例を示す図である。
【図６】図６は、本実施形態の一対の軽量簡易樹脂金型の製造方法の第一工程の他の例を示す図である。
【図７】図７は、本実施形態の第二工程を示す図である。
【図８】図８は、本実施形態の第三工程を示す図である。
【図９】図９は、本実施形態の第三工程を示す図である。
【図１０】図１０は、本実施形態の第三工程を示す図である。
【図１１】図１１は、本実施形態の第四工程を示す図である。
【図１２】図１２は、本実施形態の第四工程を示す図である。
【図１３】図１３は、本実施形態の第四工程を示す図である。
【図１４】図１４は、本実施形態の第五工程を示す図である。
【図１５】図１５は、本実施形態の一対の軽量簡易樹脂金型、あるいは本実施形態の製造工程で製造された一対の軽量簡易樹脂金型を用いて成形される成形品の一例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下に、本発明の一対の軽量簡易樹脂金型の実施形態について説明する。
図1〜図4は、本実施形態の一対の軽量簡易樹脂金型を示す図であり、図１は、軽量簡易樹脂金型の成形面の正面図、図２は、軽量簡易樹脂金型を閉じた状態の側断面図、図３は、軽量簡易樹脂金型を閉じた状態の平面図、図４は、成形品を成形した軽量簡易樹脂金型を開いた状態の側断面図である。
図1〜図4に示す本実施形態の一対の軽量簡易樹脂金型１それぞれは、開閉自在で左右対称な成形部２と躯体部３とによりパーテイングライン１０を形成する。躯体部３は、成形部２の側面を囲う金属枠（本発明の「枠体」に相当する。）３aと、金属の背面板（本発明の「板状部材」に相当する。）１１とにより形成され、金属枠３aには、多数のボルト穴２４があり、ボルトで背面板１１に固定される。また、成形部２及び背面板１１には、対応する位置にボルト用のねじ穴８、９があり、成形部２もボルトで背面板１１に固定されている。従って、背面板１１をブロー成形機に固定することにより、一対の軽量簡易樹脂金型１それぞれをブロー成形機に据え付けることができる。
ブロー成型機に据え付けられた一対の軽量簡易樹脂金型１それぞれは、熱可塑性樹脂からなるパリソンを挟持した後、パリソンに空気挿入口２５から空気を圧入して成形部２それぞれの成形面２２でそのパリソンを成形する。そして、成形部２それぞれに形成された環状空間１３（本発明の「空間」に相当する。）にノズル１４から、例えば冷却水を流入させ、成形面２２で成形された成形品１９を冷却した後、一対の軽量簡易樹脂金型１それぞれを開いて、成形品１９を落下させ、所望の成形品１９が得られる。
ここで、本実施形態の一対の軽量簡易樹脂金型１は、パーテイングライン１０を形成する２つの割金型で構成されるが、両者は成形面２２を除くと構造が同じなので、一方について説明する。
【００１３】
成形部２それぞれは、三次元曲面を有する成形面２２が形成された表面層５と、その表面層を補強する補強層６と、表面層及び補強層６を補強すると同時に、成形部２の外観を構成する裏面層７とからなり、成形面２２には、表面層５、補強層６、及び裏面層７それぞれを貫通して外部と空気が流通する複数の空気抜孔１５が設けてある。また、裏面層７の内部には、冷却用の液体又は気体を外部から流出入させる環状空間１３が設けてあり、補強層６を介して表面層５の成形面２２を冷却することができる。さらに、環状空間１３内部には、成形面２２に加わる圧力をその背面側で支える４つの支柱２３が設けてある。一方、パーテイングライン１０を形成する成形面２２それぞれの下部側には、パリソンを切断する食い切部１６がある。
また、成形部２の側面又は底面には、環状空間１３への貫通孔が設けられ、貫通孔には、外部から流体を流出入させる一対のノズル１４が設置されている。なお、ノズル１４には、ポンプにつながれたホースが接続される。
ここで、ノズル１４から環状空間１３に流出入させる流体は、水などの液体であっても、冷却空気などの気体であってもよい。また、裏面層７内部に設けられた環状空間１３は、必ずしも環状に形成する必要はなく、成形面２２を効率的に冷却することができればどのような形状であってもよい。さらに、本実施形態では、環状空間１３内部に４つの支柱２３を設けているが、成形面２２の大きさや環状空間１３の大きさによっては必ずしも支柱２３を設ける必要はなく、また、支柱の数も４つに限定する必要はない。さらに、環状空間１３に流体を流出入させる一対のノズル１４は、流出入する流体を環状空間１３内に循環させることができる位置であれば、両者ともに成形部２の側面に設けても、底面に設けてもよいし、何れか一方を側面に、他方を底面に設けてもよい。
【００１４】
表面層５は、金属粉を５重量％〜９８重量％混練したエポキシ樹脂組成物を厚みが０．５mm以上となるように塗布して形成される。
また、補強層６は、ガラス繊維、炭素繊維、フェルト、不織布、その他のシートを５cm〜３０cm四方に切断し、そのシートに金属粉を５重量％〜９８重量％混練したエポキシ樹脂組成物を含浸させ、０．５mm〜１０mm程度の厚さとなるまで表面層３に隙間なく重ね合わせて貼付して形成する。
裏面層７は、金属粉を５重量％〜９８重量％混練したエポキシ樹脂組成物を補強層６の上に塗り重ね、内部に環状空間１３が形成されるようにする。そして、外観が直方体となるように整形する。
ここで、本実施形態の環状空間１３は、裏面層７を塗り重ねる際に、環状空間１３と同じサイズに整形された粘土あるいは発泡スチロールを成形面２２の背面に配置することなどにより形成することができる。そのとき、粘土あるいは発泡スチロールに貫通孔を設け、その貫通孔にもエポキシ樹脂組成物を充填して環状空間１３内に支柱２３を設けることにしてもよいし、一旦環状空間１３を形成した後に、エポキシ樹脂組成物で予め成形した支柱２３を環状空間１３内に接着して設置してもよい。
なお、裏面層７の厚さは、最も薄い部分でも１０mm以上になるよう、環状空間１３のサイズを調整する。
また本実施形態のエポキシ樹脂組成物は、エポキシ樹脂と硬化剤と金属粉とにより構成することができる。
エポキシ樹脂としては、例えばビスフェノールA、ビスフェノールF、ノボネック樹脂、臭素化ビスフェノールA等の各種フェノールのグリシジルエーテル、環式脂肪族エポキシ樹脂、グリシジルエステル樹脂、グリシジルアミン樹脂、及び複素環式エポキシ樹脂等を挙げることができる。
また、硬化剤としては、アミン類、及び酸無水類を挙げることができる。
さらに、金属粉としては、例えばアルミニウム、鉄、銅、ニッケル、スズなどを挙げることができる。
なお、必要に応じて硬化促進剤、希釈剤、可撓性付与剤、金属粉以外の、例えばシリカ、アルミナ、マグネシウム、カーボンブラック等の充填材、各種添加剤、溶剤を添加することができる。
本実施形態のエポキシ樹脂組成物は、金属粉を５重量％〜９８重量％の範囲で混練しているが、９８重量％を超えると金属粉の結合状態が悪化し、強度に問題が生じ、５重量％未満になると、熱伝導率が極めて低下し、成形品の温度が低下が緩慢になり、成形サイクルタイムが長くなるためである。
【００１５】
躯体部３は、成形部２の側面を囲う金属枠３aと、金属の背面板１１とで構成され、それらに用いる金属としては、例えばアルミニュームやステンレスが挙げられる。
金属枠３aと背面板１１の対応する位置には、多数のボルト穴２４があり、金属枠３ａは、背面板１１にボルトで固定される。
金属枠３aの高さは、成形面２２を上向きにしたときの表面層５上面が、わずかに隠れる程度、あるいは表面層５と面一になるように設定される。
従って、パーテイングライン１０が形成される、一対の軽量簡易樹脂金型１の接合面においては、躯体部３それぞれはぴったり接合するが、成形部２それぞれは、０．０５mm〜５mm程度の隙間が生じ、ブロー成形機の型締圧力が直接成形部２に加わらないようになっている。また、金属枠３aは、それよりもサイズの大きい背面板１１に固定されているので、金属枠３aの外側にはみ出したノズル１４も、背面板１１で防護される。
ここで、本実施形態の躯体部３は、金属枠３ａと金属の背面板１１とにより形成されているが、これらは、必ずしも金属である必要はなく、セラミックスであっても、あるいはＣＦＲＰなどの高剛性プラスチックであってもよい。
【００１６】
次に、本発明の一対の軽量簡易樹脂金型の製造方法の実施形態について説明する。
図５〜図１３は、本実施形態の一対の軽量簡易樹脂金型の製造方法の各工程を示す図である。
ここで、本実施形態の各工程を経て製造される一対の軽量簡易樹脂金型は、パーテイングライン１０を形成する２つの割金型で構成されるが、両者の製造工程は同じなので、一方の製造工程について説明する。
図５は、本実施形態の第一工程の一例を示す図である。
図５に一例を示す第一工程は、成形品の原型４を、アンダーカットに留意しながら半分に分割し、分割した一方の原型を、成形面を上向きにして、プラスチック、木材、あるいは金属で作成された箱状の型枠１２に入れる。そのとき、原型４が型枠１２の底に接する周囲５mm〜４０mmの領域に、厚さが５mm〜３０mmとなるように粘土１７を貼り付ける。粘土１７が乾燥したら、その粘土１７を含む箱状の型枠１２内部、及び原型４にエポキシ樹脂用離型剤を塗布する。そして、エポキシ樹脂用離型剤の上に金属粉が５重量％〜９８重量％混練されたエポキシ樹脂組成物を、厚さが少なくとも０．５mmとなるように塗布して低温硬化させ、成形面２２を有する表面層５を形成する。
ここで、粘土１７を貼り付けた部分は、パリソンの切断、あるいは成形品に付着するバリの食い切リ部１６を形成するためのものである。
【００１７】
図６は、本実施形態の第一工程の他の例を示す図である。
図６に他の例を示す第一工程では、三次元曲面を有する成形品の原型４全体を箱状の大型枠１２ａに入れ、そのうちの下側半分を隠ぺいして、上側半分を露出させ、境界面が平らになるよう粘土１７を大型枠１２ａ内に詰める。そして、露出した原型４の周囲５mm〜４０mmの範囲に、食い切部１６を形成するための粘土１７を、厚みが５mm〜３０mmとなるまで盛る。そして、粘土１７が乾燥したら、その粘土１７を含む大型枠１２ａの内面と原型４にエポキシ樹脂用離型剤を塗布する。そして、エポキシ樹脂用離型剤の上に、金属粉が５重量％〜９８重量％混練されたエポキシ樹脂組成物を、厚さが０．５mm以上になるように塗布して低温硬化させ、成形面２２を有する表面層５を形成する。
ここで、三次元曲面を有する成形品としては、例えばマネキンや人形などの人体模型やフィギュアを含む玩具、自動車や産業機械等の複雑な形状をした部品の試作品などが挙げられる。
また、本実施形態に用いるエポキシ樹脂組成物についても、図１から図４の説明に際して用いたのと同様に、エポキシ樹脂と硬化剤と金属粉とにより構成され、金属粉が５重量％〜９８重量％の範囲で混練されている。
【００１８】
図７は、本実施形態の第二工程を示す図である。
図７に示す第二工程は、あらかじめ５cm〜３０cm四方に切断したガラス繊維、炭素繊維、フェルト、不織布、その他のシートに、金属粉が５重量％〜９８重量％混練されたエポキシ樹脂組成物を含浸させた切片を用意しておき、第一工程で形成した表面層５に、厚みが少なくとも０．５mm程度になるまでその切片を重ね合わせて貼付し、低温硬化させて補強層６を形成する。
【００１９】
図８〜図１０は、本実施形態の第三工程を示す図である。
図８に示すように第三工程は、第二工程で形成された補強層６のうち原型４、及び型枠１２の底面に、金属粉が５重量％〜９８重量％混練されたエポキシ樹脂組成物を厚みが０．５mm〜５０mm程度になるよう塗布して低温硬化させ、裏面層７の一部を形成する。
次に、図９に示すように、原型４上に形成された裏面層７上に、粘土あるいは発泡スチロールなどを整形した環状部材１８を載せる。そして、その環状部材１８が載置された型枠１２内に、金属粉が５重量％〜９８重量％混練されたエポキシ樹脂組成物を型枠１２と面一になるまで充填し、硬化させる。
そして、図１０に示すように、環状部材１８を除去し、原型４上に環状空間１３となる領域を設ける。
ここで、本実施形態では、環状部材１８を用いて裏面層７の内部に環状空間１３を形成するが、裏面層７の内部に形成する空間は、必ずしも環状空間１３である必要はなく、成形面２２を冷却することができれば、任意の形状とすることができる。
【００２０】
図１１〜図１３は、本実施形態の第四工程を示す図である。
図１１に示すように、型枠１２の蓋部１２ｂにエポキシ樹脂用離型剤を塗布し、その上に金属粉が５重量％〜９８重量％混練されたエポキシ樹脂組成物を、厚さが少なくとも０．５mmとなるように塗布して硬化させ、成形面２２を有する表面層５を形成する。
次に、形成された表面層５の上に、第二工程で用いたと同様の、エポキシ樹脂組成物を含浸させた切片を少なくとも厚みが０．５mm程度になるまで重ね合わせて貼付し、硬化させて補強層６を形成する。さらにその補強層６の上に金属粉を５重量％〜９８重量％混練したエポキシ樹脂組成物を厚さが０．５mm〜５０mm程度となるように塗布して低温硬化させ、裏面層７を形成する。
そして、型枠１２に蓋部１２ｂがぴったり嵌るように、両者の辺縁それぞれを研磨し斜めにカットする。
また、エポキシ樹脂組成物で予め、環状空間１３に立てる支柱２３を成形しておき、硬化したものを形成された裏面層７に接着し、立てる。なお、支柱２３を立てる位置は、成形面の背面となる位置を選定する。
ここで、本実施形態の支柱２３は、第三工程で環状空間１３を形成した後に、第四工程で、予め成形した支柱２３を環状空間１３内に接着する方法を用いているが、段落番号００１４で説明したように、
環状部材１８に貫通孔を設け、その貫通孔にもエポキシ樹脂組成物を充填して環状空間１３と同時に支柱２３を設けることにしてもよい。
図１２に示すように、型枠１２及び蓋部１２ｂの辺縁に、裏面層７を形成した、金属粉が５重量％〜９８重量％混練されたエポキシ樹脂組成物を塗布して両者を圧着し硬化させ、支柱２３で支持された環状空間１３が裏面層７内に設けられ成形部２を形成する。
図１３に示すように、成形部２から型枠１２及び蓋部１２ｂを取り外し、成形面２２を露出させるとともに、成形面２２の複数箇所（ここでは２箇所が表示されている）に外部と流通する、０．１ｍｍ〜１０ｍｍ程度の空気孔１５をドリルで１〜１０箇所程度空ける。さらに、環状空間１３へ外部から流体を流出入させる一対のノズル１４を設置するための貫通孔をドリルで空ける。
なお、一対のノズル１４を設置するための一対の貫通孔は、両者ともに成形部２の底面に設置してもよいし、両者ともに成形部２の側面に設置してもよいし、何れか一方を底面に、他方を側面に設置してもよい。また、成形部２の成形面２２を上向きにしたとき、成形面２２の辺縁が、その周辺部よりも高くなっており、バリの食い切部１６が形成される。
次に、完成した成形部２を、恒温槽に入れ、摂氏８０度〜３００度で加熱し、エポキシ樹脂を高温硬化させる。
ここで、恒温槽で加熱する時間は、成形部２全体の大きさや、形成される表面層５、補強層６、裏面層７の厚さによって異なるが、例えば２時間〜８時間程度かけて重合反応を促進し、完全に硬化させる。
本実施形態では、成形部２に空気孔１５や一対のノズル１４を設置するための貫通孔をドリルで開けてから、成形部２を恒温槽で高温硬化させているが、空気孔１５などを開ける前に高温硬化させてもよい。
【００２１】
図１４は、本実施形態の第五工程を示す図である。
図１４に示すように成形部２には、厚さが０．５ｃｍ〜５ｃｍのアルミニュームやステンレスからなる金属枠３aを、側面を囲むように設置する。そして、金属枠３aは、金属枠３aに設けた多数のボルト穴２４によりアルミニュームやステンレスなどの金属の背面板１１にボルト及びナットで固定され、躯体部３が形成される。
一方、成形部２及び背面板１１には、ボルト用の貫通孔８、９をドリルで空け、成形部２は、貫通孔８、９を用いて、背面板１１にボルト及びナットで固定される。
ここで、金属枠３aの高さは、成形面２２を上向きにしたときの成形部２上面が、躯体部３上面よりもわずかに低いか、あるいは面一になるように、設定される。従って、一対の軽量簡易樹脂金型１それぞれをブロー成形機に据え付け、成形品を成形する際のブロー成形機の型締圧力は、躯体部３で受けるので、成形部２は、パリソンに圧入される空気圧に耐えればよいので、必要な強度や耐久力を小さく抑えることができる。
ここで、本実施形態の躯体部３は、金属枠３ａと金属の背面板１１とにより形成されているが、これらは、必ずしも金属である必要はなく、セラミックスであっても、あるいはＣＦＲＰなどの高剛性プラスチックであってもよい。
図１５は、本実施形態の一対の軽量簡易樹脂金型、あるいは本実施形態の製造工程で製造された一対の軽量簡易樹脂金型を用いて成形される成形品の一例を示す図である。
図１５に示すように、本実施形態の一対の軽量簡易樹脂金型を用いてブロー成形された成形品（左右対称なハート形の立体像）１９は、連結具２１を用いて支持台２０に固定される。
【産業上の利用可能性】
【００２２】
本発明により製造された軽量簡易樹脂金型を用いることによりマネキン人形などの人体模型の製作、玩具模型、曲面を有する電気・機械部品などの試作品製作等に活用できる。
【符号の説明】
【００２３】
１    軽量簡易樹脂金型
２    成形部
３    躯体部  
３a 
金属枠
４    原型
５    表面層
６    補強層
７    裏面層
８、９  貫通孔
１０  パーテイングライン
１１  背面板
１２  型枠
１２ａ  大型枠
１２ｂ  蓋部
１３  環状空間
１４  ノズル
１５    空気抜孔
１６  食い切部
１７  粘土
１８  環状部材
１９  成形品
２０  支持台
２１  連結具
２２  成形面  
２３  支柱
２４  ボルト穴
２５  空気挿入口
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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