(57)【要約】【課題】電鋳加工法を用いて製造され、流体通路を一体的に有する樹脂成形用の金型であって、流体通路の形成部分の強度の向上を図る。【解決手段】マスターモデル１１の表面に対し、電鋳加工により表面側電着金属層２を形成する。電鋳加工を一旦停止して、表面側電着金属層２の表面部に対し、冷却又は加熱用の流体通路となるべき位置に加熱により除去可能なワックス等の消失性材料６を配置する。表面側電着金属層２の表面に対し、引続き電鋳加工を施すことにより、消失性材料６を覆うように裏面側電着金属層３を形成する。裏面側電着金属層３のうち消失性材料６を覆っている部分に、厚み方向の中間部に位置して、導電性を有する網状の補強部材５を埋込んだ形態に設ける。マスターモデル１１から離型した後、消失性材料６を除去させる。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
冷却又は加熱用の流体通路を有する樹脂成形用の金型を、電鋳加工法を用いて製造するための製造方法であって、
成形品と同等な外形を有するマスターモデルの表面に対し、電鋳加工により表面側電着金属層を形成する第１の電鋳加工工程と、
前記表面側電着金属層の表面部の前記流体通路を形成すべき位置に、溶解、気化、燃焼等の化学的又は物理的な手段により除去可能な消失性材料を配置する消失性材料添付工程と、
前記表面側電着金属層の表面に対し、引続き電鋳加工を施すことにより、前記消失性材料を覆うように裏面側電着金属層を形成する第２の電鋳加工工程と、
前記消失性材料を化学的又は物理的な手段で除去させる除去工程とを含むと共に、
前記第２の電鋳加工工程においては、前記表面側電着金属層の表面に対し一定厚みの電着がなされた時点で、電鋳加工を一旦停止し、電着金属層のうち前記消失性材料を覆っている部分に、導電性を有する網状の補強部材を配置した上で電鋳加工を再開することにより、前記補強部材の上から更に電着金属層を形成するように構成されていることを特徴とする金型の製造方法。
【請求項２】
冷却又は加熱用の流体通路を有し、電鋳加工法を用いて製造される樹脂成形用の金型であって、
内面がキャビティ面を形成する表面側電着金属層と、
この表面側電着金属層の前記キャビティ面とは反対側の接合面に一体に接合された裏面側電着金属層と、
前記表面側電着金属層と裏面側電着金属層との間に形成された前記流体通路とを備え、
前記流体通路は、前記表面側電着金属層の接合面に、溶解、気化、燃焼等の化学的又は物理的な手段により除去可能な消失性材料を配置した状態で、前記裏面側電着金属層を重ねて形成し、その後に前記消失性材料を除去させることにより形成されると共に、
前記裏面側電着金属層の前記流体通路形成部分の厚み方向中間部に、導電性を有する網状の補強部材が埋込まれていることを特徴とする金型。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、冷却又は加熱用の流体通路を有する樹脂成形用の金型を、電鋳加工法を用いて製造するようにした金型の製造方法及び金型に関する。
【背景技術】
【０００２】
樹脂成形品の成形に用いられる金型には、キャビティを構成する金属殻の外面側に、冷却用（又は加熱用）の流体を通すための銅等の金属製のパイプを、例えばろう付けにより添設したものが知られている（例えば特許文献１参照）。また、従来より、表面転写性に優れた樹脂成形用の金型を、電鋳加工法を用いて製造する方法も提供されている（例えば特許文献２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１１−９８５１４号公報
【特許文献２】特公平４−２７３１６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、特許文献１のような、金属殻の外面に金属製のパイプをろう付けしたものでは、パイプ内を通る流体と金型のキャビティ面との間の熱交換の効率が低く、成形サイクルが長くなってしまう欠点があった。また、パイプが金型から外れてしまうといった問題もあった。そこで、特許文献２では、金型に別体のパイプを設けることに代えて、電鋳加工による電着金属層中に流体通路を一体的に形成する技術が開示されている。
【０００５】
この技術は、電鋳加工によりキャビティを構成し、そのキャビティの裏面の流体通路形成位置に、低融点はんだ等の連通部形成体を添設し、再度電鋳加工を行って外殻層を形成した後、連通部形成体を排除して流体通路を形成するというものである。ところが、この特許文献２の技術においては、電着金属からなる外殻層のうち流体通路を形成している部分、特にコーナーの折曲り部分等の強度に劣るため、金型の使用を繰返すことに伴い、外殻層の流体通路を形成している部分に応力が作用して、破断が生ずる虞があった。
【０００６】
本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、その目的は、電鋳加工法を用いて製造され、流体通路を一体的に有する樹脂成形用の金型であって、流体通路の形成部分の強度の向上を図ることができる金型の製造方法及び金型を提供するにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の金型の製造方法は、冷却又は加熱用の流体通路を有する樹脂成形用の金型を、電鋳加工法を用いて製造するための製造方法であって、成形品と同等な外形を有するマスターモデルの表面に対し、電鋳加工により表面側電着金属層を形成する第１の電鋳加工工程と、前記表面側電着金属層の表面部の前記流体通路を形成すべき位置に、溶解、気化、燃焼等の化学的又は物理的な手段により除去可能な消失性材料を配置する消失性材料添付工程と、前記表面側電着金属層の表面に対し、引続き電鋳加工を施すことにより、前記消失性材料を覆うように裏面側電着金属層を形成する第２の電鋳加工工程と、前記消失性材料を化学的又は物理的な手段で除去させる除去工程とを含むと共に、前記第２の電鋳加工工程においては、前記表面側電着金属層の表面に対し一定厚みの電着がなされた時点で、電鋳加工を一旦停止し、電着金属層のうち前記消失性材料を覆っている部分に、導電性を有する網状の補強部材を配置した上で電鋳加工を再開することにより、前記補強部材の上から更に電着金属層を形成するように構成されているところに特徴を有する（請求項１の発明）。
【０００８】
本発明の金型は、冷却又は加熱用の流体通路を有し、電鋳加工法を用いて製造される樹脂成形用の金型であって、内面がキャビティ面を形成する表面側電着金属層と、この表面側電着金属層の前記キャビティ面とは反対側の接合面に一体に接合された裏面側電着金属層と、前記表面側電着金属層と裏面側電着金属層との間に形成された前記流体通路とを備え、前記流体通路は、前記表面側電着金属層の接合面に、溶解、気化、燃焼等の化学的又は物理的な手段により除去可能な消失性材料を配置した状態で、前記裏面側電着金属層を重ねて形成し、その後に前記消失性材料を除去させることにより形成されると共に、前記裏面側電着金属層の前記流体通路形成部分の厚み方向中間部に、導電性を有する網状の補強部材が埋込まれているところに特徴を有する（請求項２の発明）。
【０００９】
本発明によれば、マスターモデルの表面に対し、電鋳加工（第１の電鋳加工工程）により表面側電着金属層が形成され、表面側電着金属層の表面部に消失性材料が配置された状態で、更に電鋳加工が行われることにより、前記消失性材料を包み込むようにして裏面側電着金属層が形成される。これにより、電着金属層の内部には消失性材料が詰まった形態の空洞が形成され、消失性材料が除去されることにより、その空洞が流体通路となる。このとき、表面側電着金属層の表面部に配置した消失性材料が、そのまま流体の通路になるので、流体通路を任意の形状で形成することが可能となる。
【００１０】
ここで、裏面側電着金属層は、消失性材料の配置形状に合せて形成されるため、折曲る部分等が生じ、その部分の強度が比較的弱くなる事情がある。ところが、裏面側電着金属層内には、流体通路形成部分の厚み方向中間部に位置して、補強部材が埋込まれた形態とされる。この補強部材による応力緩和等の作用によって、裏面側電着金属層の強度を確保することができ、破断などの発生を未然に防止することができる。この場合、補強部材は、導電性を有する網状（メッシュ状）をなすので、電鋳加工に支障を来すことはなく、また、電着金属層を構成する金属材料は、補強部材の内外で一体的に連続し、接合強度を確保することができる。
【発明の効果】
【００１１】
本発明の金型の製造方法及び金型によれば、電鋳加工法を用いて製造され、流体通路を一体的に有する樹脂成形用の金型であって、表面側電着金属層の表面部に消失性材料を配置した状態で、更に電鋳加工により裏面側電着金属層を形成することに基づいて、流体通路を形成するものにおいて、裏面側電着金属層の流体通路形成部分の厚み方向中間部に、導電性を有する網状の補強部材を設けるようにしたので、流体通路の形成部分の強度の向上を図ることができるという優れた効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の一実施例を示すもので、金型の要部を上下反転した状態で破断して示す拡大斜視図
【図２】金型の斜視図（ａ）及び上下反転した状態の斜視図（ｂ）
【図３】製造工程を順に示す図
【図４】流体通路の製造過程を順に示す要部の拡大断面図
【図５】本発明の他の実施例を示す図４（ｅ）相当図
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、本発明を具体化した一実施例について、図１から図４を参照しながら説明する。尚、本実施例では、例えば、三次元形状の樹脂成型品を、ヒート＆クール成形（射出成形、プレス成型等）により成形するための金型に、本発明を適用している。まず、図１及び図２を参照して、本実施例に係る金型１の構成について述べる。本実施例に係る金型１は、ほぼ矩形状をなす浅底容器状をなし、金型１の内面（キャビティ面）は、緩やかに湾曲した滑らかな曲面状をなしている。
【００１４】
詳しくは後述するように、この金型１は、例えばニッケル又はニッケル合金等の金属から、電鋳加工法を用いた製造方法より製造され、所定の厚みの電着金属層から構成されている。具体的には、金型１は、内面(キャビティ面)側に位置する表面側電着金属層２と、外面側に位置する裏面側電着金属層３とのいわば２層構造を備えている。ここでは、前記表面側電着金属層２の方が、裏面側電着金属層３よりも厚み寸法がやや大きく構成されている。
【００１５】
そして、金型１の内部、即ち、前記表面側電着金属層２と裏面側電着金属層３との接合部分には、冷却又は加熱用の流体を通すための多数本の流体通路４が形成されている。これら多数本の流体通路４は、断面ほぼ半円形状をなし、金型１の底部を、長手方向（図２で左右方向）に沿って延びるようにして、複数本が平行に形成されている。詳しく図示はしないが、各流体通路４の両端部は、金型１の底面の左右の辺部に設けられた流体出入口部分に夫々つながっている。尚、断面が半円状の流体通路４の内側寸法は、例えば直径（幅寸法）が１０ｍｍとされている。
【００１６】
このとき、図４（ｅ）等にも示すように、表面側電着金属層２の外面が流体通路４の断面の弦の部分を構成し、流体通路４の断面の弧の部分が、前記裏面側電着金属層３の内面から構成されている。表面側電着金属層２と裏面側電着金属層３とは、流体通路４の存在しない部分で接合された形態とされている。更に、本実施例では、裏面側電着金属層３のうち流体通路４の形成部分（湾曲した部分）においては、厚み方向中間部に補強部材５が埋込まれた形態に配設されている。この補強部材５は、金属製或いはカーボン製の線を、縦横に編んで構成され、導電性を有する平坦な網状（メッシュ状）をなしている。
【００１７】
次に、上記した金型１の製造方法について、図３、図４も参照して述べる。図３は、本実施例における金型１の全体の製造工程の概略を順に示しており、図４は、そのうち流体通路４の形成の手順を、要部の拡大状態で示している。金型１を製造するにあたっては、予め、例えばエポキシ樹脂等の材料からなるマスターモデル１１が製作される。このマスターモデル１１は、その表面部に、成形品の表面と同等の形状を備えている。このマスターモデル１１の表面に対しては、予め導電処理が行われる。
【００１８】
金型１の製造には、まず、第１の電鋳加工工程が実行される。この第１の電鋳加工工程は、図３（ａ）に示すように、例えばスルファミン酸ニッケル浴からなる電鋳加工槽１２内に、前記マスターモデル１１及びニッケル電極１３が配置され、それらの間に直流電流が流される。これにて、マスターモデル１１の表面にニッケル（又はニッケル合金）が析出し電着が行われる。この電着金属層が表面側電着金属層２となる。図３（ｂ）に示すように、所定厚みの表面側電着金属層２が得られた時点で、電鋳加工が一旦停止され、マスターモデル１１は、電鋳加工槽１２から取出される。
【００１９】
次いで、図３（ｃ）及び図４（ａ）に示すように、表面側電着金属層２の表面（裏面側電着金属層３との接合面）に対し、流体通路４を形成すべき位置に、消失性材料６を配置する消失性材料添付工程が実行される。この場合、消失性材料６は、表面側電着金属層２の表面に、断面が円弧状（半円状）に盛り上がるように形成される。この消失性材料６は、溶解、気化、燃焼等の化学的又は物理的な手段により除去可能な材料からなり、この場合、例えば加熱により除去可能なワックスやパラフィンが用いられる。消失性材料６としては、それ以外にも、低融点合金半田、合成樹脂、天然樹脂等を採用することができる。必要に応じて、消失性材料６の表面（露出面）に対して導電処理が行われる。
【００２０】
消失性材料添付工程が終了すると、引続き、図３（ｄ）に示すように、表面側電着金属層２を有するマスターモデル１１が、電鋳加工層１２内に収容され、表面側電着金属層２の表面に対し、引続き電鋳加工を施す第２の電鋳加工工程が実行される。この第２の電鋳加工工程は、いわば２段階で行われ、そのうち第１段階においては、図４（ｂ）に示すように、消失性材料６の外面部を覆うようにしながら、最終的な裏面側電着金属層３のほぼ半分の厚みの電着金属層３ａが形成される。
【００２１】
電着金属層３ａが形成された時点で、一旦電鋳加工が中断され、マスターモデル１１が電鋳加工層１２から取出される。ここで、図３（ｅ）及び図４（ｃ）に示すように、電着金属層３ａの表面（外面）のうち、前記消失性材料６を覆っている部分に、補強部材５を配置する工程が実行される。そして、補強部材５が配置された電着金属層３ａを有するマスターモデル１１が、再度、電鋳加工層１２内に収容され、図３（ｆ）に示すように、引続き電鋳加工を施すことにより、第２の電鋳加工工程の残りの工程（第２段階）が実行される。
【００２２】
これにより、電着金属層３ａの表面に対して、更にニッケルが電着されていくのであるが、導電部材５は導電性を有する網状（メッシュ状）をなすので、電着金属層３ａの露出面だけでなく、導電部材５の表面にもニッケルが電着し、また、導電部材５の網の目を通して、内外が一体的につながった形態で電着金属層が形成されていく。図４（ｄ）に示すように、所定厚みの裏面側電着金属層３が形成されると、第２の電鋳加工工程が終了し、マスターモデル１１が電鋳加工槽１２から取出される。
【００２３】
この状態では、図３（ｇ）や図４（ｄ）にも示すように、マスターモデル１１の表面には、表面側電着金属層２と裏面側電着金属層３とのいわば２層状の電着金属層が設けられ、それら表面側電着金属層２と裏面側電着金属層３との間に形成されている断面半円形の隙間部分に、消失性材料６が埋込まれた形態とされている。またこのとき、裏面側電着金属層３のうち、消失性材料６を覆っている部分には、厚み方向の中間部に位置して、補強部材５が埋込まれた形態で設けられている。
【００２４】
この後、図３（ｇ）に示すように、表面側電着金属層２及び裏面側電着金属層３の２層構造からなる電着金属層がマスターモデル１１から離型される。この電着金属層の内面（キャビティ面）には、マスターモデル１１の表面即ち成形品の凹凸形状が反転された状態で転写されており、この場合の転写精度は極めて高いものとなる。そして、図３（ｈ）に示すように、金属層内に埋まっている消失性材料６を化学的又は物理的な手段、この場合加熱により溶解させて除去させる除去工程が実行される。これにより、図４（ｅ）にも示すように、消失性材料６が除去（消失）され、流体通路４が形成される。しかる後、電着金属層の外面側に対し、補強などの仕上げ処理が行われ、金型１が得られる。
【００２５】
尚、詳しい説明は省略するが、上記した金型１は、例えばヒート＆クール成形に用いられる。このヒート＆クール成形では、流体通路４を加熱用流体が流通され、金型１のキャビティ面が急加熱された状態で、合成樹脂材料が射出されて、樹脂成形が行われ、その後、流体通路４を冷却用の流体が流されて、金型１が急冷却されて、成形品の離型が行われる。これにより、ウェルドレスな外観の良い成形品を成形することができる。
【００２６】
このような本実施例の金型１の製造方法及び金型１によれば、次のような作用、効果を得ることができる。即ち、本実施例においては、マスターモデル１１の表面に対し、電鋳加工（第１の電鋳加工工程）により表面側電着金属層２が形成され、表面側電着金属層２の表面部に消失性材料６が配置された状態で、更に電鋳加工が行われることにより、消失性材料６を包み込むようにして裏面側電着金属層３が形成される。これにより、電着金属層２，３の内部には消失性材料６が詰まった形態の空洞が形成され、消失性材料６が除去されることにより、その空洞が流体通路４となる。このとき、表面側電着金属層２の表面部に配置した消失性材料６が、そのまま流体の通路になるので、流体通路４を任意の形状で形成することが可能となる。
【００２７】
ここで、裏面側電着金属層３は、消失性材料６の配置形状に合せて形成されるため、折曲る部分等が生じ、その部分の強度が比較的弱くなる事情がある。ところが、裏面側電着金属層３内には、流体通路４の形成部分の厚み方向中間部に位置して、補強部材５が埋込まれた形態とされる。この補強部材５による応力緩和等の作用によって、裏面側電着金属層３の強度を確保することができ、破断などの発生を未然に防止することができる。この場合、補強部材５は、導電性を有する網状（メッシュ状）をなすので、電鋳加工に支障を来すことはなく、また、裏面側電着金属層３を構成する金属材料は、補強部材５の内外で一体的に連続し、接合強度を確保することができる。
【００２８】
以上のように、本実施例によれば、電着金属層を、表面側電着金属層２及び裏面側電着金属層３の２段階で形成し、そのうち表面側電着金属層２表面部に消失性材料６を配置した状態で、更に電鋳加工により裏面側電着金属層３を形成することに基づいて、流体通路４を形成すると共に、裏面側電着金属層３の流体通路４形成部分の厚み方向中間部に、導電性を有する網状の補強部材５を設けるようにしたので、表面転写性に優れた樹脂成形用の金型１であって、流体通路４の形成部分の強度の向上を図ることができるという優れた効果を得ることができる。
【００２９】
図５は、本発明の他の実施例に係る金型２１を示すものであり、上記実施例の金型１と異なる点は、表面側電着金属層２２と裏面側電着金属層２３との間に形成される流体通路２４の断面形状が、横長（扁平）な矩形状とされているところにある。そして、裏面側電着金属層２３のうち流体通路２４の形成部分の厚み方向中間部に位置して、やはり、導電性を有する網状の補強部材２５が設けられている。このとき、各補強部材２５は、裏面側電着金属層２３のうち流体通路２４のコーナー部分に対応した位置に設けられている。
【００３０】
詳しい説明は省略するが、この金型２１についても、上記した実施例と同様の製造方法（工程）で製造することが可能であり、消失性材料添付工程において、表面側電着金属層２２の表面に、消失性材料を、断面が横長な矩形状となるように設けるようにすれば良い。この構成においては、裏面側電着金属層２３は、流体通路２４のコーナーに対応した位置にほぼ直角な折曲り形状を有する事情があっても、そのコーナー部分をカバーするように補強部材２５を設けたことにより、流体通路２４の形成部分の強度の向上を図ることができるという優れた効果を得ることができる。
【００３１】
尚、上記各実施例では、表面側電着金属層及び裏面側電着金属層を、共にニッケルから構成したが、ニッケル合金（コバルト、タングステン、鉄等とニッケルとの合金）、又は、他の金属材料例えば銅や銅合金等から構成しても良い。第１の電鋳加工工程と第２の電鋳加工工程とを、異なる浴組成（めっき液）で実行することにより、表面側電着金属層２、２２と裏面側電着金属層３，３３とを別々の材料から構成することもできる。例えば、表面側を鉄や鉄合金、裏面側をニッケルから構成するといったことも可能となる。
【００３２】
また、上記実施例では、ヒート＆クール成形用の金型１，２１を具体例としたが、金型の用途としては、ＦＲＰ材料（ＦＲＴＰ材料）のＲＴＭ成形やプレス成形、アクリル樹脂等によるＲＩＭ成形などに用いるものであっても良い。その他、本発明は上記した実施例に限定されるものではなく、例えば金型１，２１の形状や、流体通路を設ける位置、延びる方向（例えば蛇行状等）についても様々な変形が可能である等、要旨を逸脱しない範囲内で適宜変更して実施し得るものである。
【符号の説明】
【００３３】
図面中、１，２１は金型、２，２２は表面側電着金属層、３，２３は裏面側電着金属層、４，２４は流体通路、５，２５は補強部材、６は消失性材料、１１はマスターモデルを示す。
【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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