(57)【要約】【課題】熱による膨張・収縮を吸収し、キャビティー成形面の寸法変化が生じ難く、多数の通気路(空隙)を有し、成形体を高精度で成形することができる成形用金型を提供すること。【解決手段】枠体２，２間に、多数の凸部４１を有する多数枚の金属板４が、該金属板４間にそれぞれ該凸部４１により空隙Ｐを形成した状態で積層固定されており、積層固定された多数枚の該金属板４の上端面５１によりキャビティー６の成形面が形成されている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
枠体間に、多数の凸部を有する多数枚の金属板が、該金属板間にそれぞれ該凸部により空隙を形成した状態で積層固定されており、積層固定された多数枚の該金属板の上端面によりキャビティー成形面が形成されている成形用金型。
【請求項２】
エンボス加工により前記凸部が形成されている請求項１記載の成形用金型。
【請求項３】
前記凸部の高さが一定であり、積層固定された多数枚の前記金属板の間隔は、該凸部の高さと同じで、０．２ｍｍ〜１．０ｍｍである請求項１又は２に記載の成形用金型。
【請求項４】
積層固定された多数枚の前記金属板の下端側に底部プレートが設けられており、該底部プレートにより該金属板の下端側が支持されている請求項１〜３の何れかに記載の成形用金型。
【請求項５】
パルプモールド成形用の乾燥型に使用される請求項１〜４の何れかに記載の成形用金型。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、パルプモールド成形等に使用される成形用金型に関する。
【背景技術】
【０００２】
キャビティー成形面を有する成形用金型としては、１個の金属ブロックから成るもの、複数個の金属ブロックの集合体から成るもの、積層された多数枚の金属薄板の上面に、キャビティー成形面の形状に成形された１枚の鋼板を設けたもの等が知られている。
ところで、パルプモールド成形体の製造では、通常、抄紙工程はほぼ常温であるが、加熱乾燥工程では金型が常温から１５０℃〜２３０℃程度に加熱されるため、このような広範囲の熱履歴を受けながら金型が膨張と収縮を繰り返す結果、キャビティー成形面に寸法変化が生じ、成形精度の高いパルプモールド成形体の製造が困難となる場合がある。また、乾燥時に発生する蒸気を逃がすための通路として、金型に多数の細孔を設けたり、ワイヤー放電加工によるスリットの形成等が必要となる。
【０００３】
下記特許文献１には、金属加圧鋳造用金型において、金型の冷却効率を向上させ、熱応力の発生を低減させることを目的とした成形用金型が開示されている。特許文献１記載の成形用金型においては、金型の構成部材である支持部材集合体にその内部を循環する冷却媒体通路を設け、該冷却媒体通路内に冷水を流通させることにより、金型を冷却している。
【０００４】
【特許文献１】特開平７−３２１２１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、特許文献１記載の成形用金型では、熱による金型構成部材自体の膨張・収縮を吸収するような技術的手段は開示されていない。そのため、特許文献１記載の成形用金型では、該金型の構成部材の膨張・収縮によるキャビティー成形面の寸法変化が大きく、成形体を高精度で製造することが難しい。
【０００６】
従って、本発明の目的は、熱による膨張・収縮を吸収し、キャビティー成形面の寸法変化が生じ難く、多数の通気路(空隙)を有し、成形体を高精度で成形することができる成形用金型を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、枠体間に、多数の凸部を有する多数枚の金属板が、該金属板間にそれぞれ該凸部により空隙を形成した状態で積層固定されており、積層固定された多数枚の該金属板の上端面によりキャビティー成形面が形成されている成形用金型を提供することにより、上記目的を達成したものである。
【発明の効果】
【０００８】
本発明の成形用金型によれば、熱による膨張・収縮を吸収し、キャビティー成形面の寸法変化が生じ難く、多数の通気路(空隙)を有し、成形体を高精度で成形することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
以下、本発明の成形用金型を、パルプモールド成形用の乾燥型に使用した好ましい一実施形態について、図１〜図３を参照しながら説明する。尚、図１及び図２においては、金属板の凸部の図示を省略してあり、金属板の厚さ及び金属板間の空隙の間隔は、便宜的に図示してある。
【００１０】
本実施形態の成形用金型１は、図１〜図３に示すように、枠体２，２間に、多数の凸部４１を有する多数枚の金属板４が、該金属板４間にそれぞれ該凸部４１により空隙Ｐを形成した状態で積層固定されており、積層固定された多数枚の該金属板４（「積層固定された多数枚の金属板４」を以下「積層金属板５」という）の上端面５１がキャビティー成形面となる。このように形成された空隙Ｐにより、熱による金型の膨張・収縮を吸収することができる。
尚、本発明の成形用金型においては、金属板の積層方向を左右方向とし、キャビティーの開口方向を上方向とする。
【００１１】
本実施形態の成形用金型１について詳述すると、本実施形態の成形用金型１は、図１及び図２に示すように、枠体２，２及び底部プレート３からなる正面視で凹部形状の有底枠体と、枠体２，２間に積層固定された多数枚の金属板４とからなる。
枠体２，２は、図１及び図２に示すように、矩形板で、成形用金型１の左右方向に離間して設けられている一対のプレートから成る。
該プレートの外側面側には、４個の固定ボルトＢ１が螺合状態で埋設され、その内側面側には、固定ボルトＢ１の先端部にそれぞれ連結された４個の押圧部材Ｂ２が、その一部をプレートの内側面から突出させて埋設されている。プレートの下面の前後端近傍には、連結ボルトＢ３（後述）を螺合し得る雌ネジ部が形成されている。
【００１２】
有底枠体を構成する底部プレート３は矩形板で、一対の前記プレートの下面に接し、その四つの隅部には、連結ボルトＢ３を嵌挿し得る連結ボルト孔が貫設されている。前記のプレートと底部プレート３とは、連結ボルトＢ３を前記連結ボルト孔に貫設させて前記雌ネジ部に螺合することにより連結され、前記有底枠体を形成している。
【００１３】
前記プレートと底部プレート３の材料としては、線膨張係数の低い金属材が好ましく用いられ、例えば、アルミニウム合金材、鋼材が挙げられる。
固定ボルトＢ１及び連結ボルトＢ３の材料としては、線膨張係数の低い鋼材が用いられる。
【００１４】
枠体２，２間には、図１及び図２に示すように、多数の凸部４１（図３参照）を有する多数枚の金属板４が、各金属板４の間にそれぞれ凸部４１により空隙Ｐを形成した状態で積層固定され、積層金属板５を形成している。積層された金属板４は、その左右側面が枠体２，２を構成する一対の前記プレートの前記押圧部材Ｂ２により押圧され、その結果、積層金属板５が枠体２，２間に固定される。
また、積層金属板５の下端面５２には、前記底部プレート３が設けられており、底部プレート３により積層金属板５の下端面５２が支持されている。
【００１５】
金属板４の厚さ（凸部４１が形成されていない部分の板厚）Ｔ１〔図３（ｃ）参照〕は、好ましくは０．１ｍｍ〜３．０ｍｍ、更に好ましくは０．５ｍｍ〜２．０ｍｍである。金属板４の面積及び積層金属板５の厚さ（積層方向の長さ）は、キャビティー６の大きさ等に応じて適宜設定される。
金属板としては、種々のものを使用することができ、例えば、アルミニウム合金板、ステンレス合金板が挙げられる。本実施形態においては、軽量化等の点から、アルミニウム合金板を用いている。
【００１６】
金属板４には、図３（ａ）に示すように、多数の凸部４１が形成され、金属板４の片面のみに突出している。また、図３（ｂ）及び（ｃ）に示すように、凸部４１の頂部が金属板４のフラットな部分（凸部４１が形成されていない部分）に当接することにより、金属板４間に空隙Ｐが形成されている。
凸部４１は、本実施形態においては加工が容易で低コストである点から、エンボス加工により形成されている。なお、図３（ａ）〜（ｃ）は、図１（ａ）において金属板４を詳細に示したものである。
【００１７】
本実施形態においては、凸部４１は、金属板４の全面に亘って金属板４の面方向に不規則に配置させてある。その理由は、エンボス加工により形成された凸部４１が規則的に配置していると、金属板４を積層したときに一方の金属板４の凸部４１が他方の金属板４の凸部４１の裏側の凹部に嵌合し、金属板４間に空隙Ｐが形成されないおそれがあるからである。尚、図３（ｂ）及び（ｃ）においては、便宜上、凸部４１を規則的に配置させて図示している。
凸部４１の形状は、本実施形態においては、エンボス加工が容易という点から円錐台形状としている。
金属板４の面積（その厚さ方向に貫く方向に見たときの投影面積）Ｓ１に対する、凸部４１の面積（その高さ方向に貫く方向に見たときの投影面積）の合計Ｓ２の割合（Ｓ２／Ｓ１）は、好ましくは２０％〜６０％である。
【００１８】
凸部４１の高さは、２枚の金属板４間の空隙Ｐの間隔を一定にする点から、一定にしている。
本実施形態においては、凸部４１の高さは、空隙Ｐの間隔Ｔ２と同じである。空隙Ｐの間隔Ｔ２は、キャビティーに導入される成形材料の特性、金型の用途等によって適宜選択される。一般的に、空隙Ｐの間隔Ｔ２が広過ぎると、成形材料が空隙Ｐに流れ込み易く、成形体の表面形状が不良となり易く、一方、空隙Ｐの間隔Ｔ２が狭過ぎると、金型の冷却効果が低下するので、これらを勘案して空隙Ｐの大きさが設定される。
空隙の間隔Ｔ２は、好ましくは０．２ｍｍ〜１．０ｍｍ、更に好ましくは０．２ｍｍ〜０．５ｍｍ、最も好ましくは０．２５ｍｍ〜０．３ｍｍである。
【００１９】
キャビティー６は積層金属板５の上端面５１に形成される（図１参照）。キャビティー６の形状は、成形体の形状に合わせて、積層金属板５の上端部を彫り込むようにして形成されている。本実施形態におけるキャビティー６の形状は、１個の大きな半球の右側に１個の小さな半球が連結され、該大きな半球の左側に２個の更に小さな半球が連結された形状となっている。
本実施形態におけるキャビティー６の形成は、多数枚の金属板４を枠体２、２間に積層固定して積層金属板５を形成し、積層金属板５の上端部を彫り込む方法による。
【００２０】
本実施形態の成形用金型１を、パルプモールド成形における乾燥型として使用する場合の一使用方法について説明する。
まず、抄紙工程及び脱水工程により、キャビティー６に略一致した形状を有する未乾燥状態のパルプモールド成形体（以下、「未乾燥成形体」ともいう）を得る。次に、未乾燥成形体（図示せず）を、キャビティー６に載置する。この載置前又は載置後に、積層金属板５を含む成形用金型１全体を加熱する。この加熱により未乾燥成形体は乾燥し、乾燥したパルプモールド成形体が得られる。
【００２１】
ここで、本実施形態の成形用金型１においては、隣接する金属板４，４間に凸部４１により空隙Ｐが形成され、金属板４に生じる熱変形（膨張、収縮）を凸部４１が緩衝材となって吸収するため、キャビティー６の成形面に寸法変化が生じ難い。その結果、形状精度の高いパルプモールド成形体を製造することができる。
また、該空隙Ｐは水蒸気の通気路としての役割も果たす。すなわち、乾燥時に生じる水蒸気が該空隙Ｐから排出されるため、パルプモールド成形の乾燥型に水蒸気の通気路を別途設ける必要はない。
【００２２】
次に、金属板の凸部形成の別の実施形態について、図４を参照しながら説明する。別の実施形態における金属板４’は、図４に示すように、その両面に凸部４１が突出するように設けられている。
このような両面に凸部４１が突出した形状を有する金属板４’においては、凸部４１の配置、大きさ、形状等を適宜設定することにより、これらの金属板４’を積層すれば、隣接する金属板４’，４’間において、それぞれの金属板４’における凸部４１の頂部同士が重なる構成とすることできる。この場合には、空隙の幅は、凸部４１の高さの２倍となる。
【００２３】
また、さらに別の実施形態における金属板は、図５に示すように、両面に凸部４１が突出した形状の金属板４’と、片面のみに凸部４１が突出し他面はフラットな金属板４を隣同士に積層したものである。図５に示すように、凸部４１をフラットな面に当接させるようにすると、空隙の幅は、１個の凸部４１の高さと同じとなる。また、凸部４１が形成された面同士を当接させるように積層すると（図示せず）、凸部４１の配置を設定することで、空隙の幅を、凸部４１の高さの２倍にすることもできる。
【００２４】
本発明の成形用金型は、前述した実施形態に制限されることなく、本発明の趣旨を逸脱しない限り適宜変更が可能である。
枠体は、その間に、多数の凸部を有する多数枚の金属板を該金属板間にそれぞれ該凸部により空隙が形成された状態で積層固定し得るものであれば、前記実施形態における枠体の構成に制限されない。
金属板の凸部は、エンボス加工以外の加工方法により形成することができる。凸部は、金属板の面方向に規則的或いは不規則的に配置することができる。凸部の形状は、円錐台形状以外にも、半球状、角錐台状等、種々の形状とすることができる。
キャビティーの形状は、成形体の形状に合わせて種々の形状とすることができる。キャビティーの他の形成方法としては、金属板を積層固定する前に各金属板をキャビティーの形状に対応する所定形状に切断しておき、金属板を積層固定したときに所定形状のキャビティーが形成される方法が挙げられる。
【００２５】
前記実施形態においては本発明の成形型をパルプモールド成形の乾燥型として利用しているが、本発明の成形用金型は、パルプモールド成形の抄紙型、加圧脱水型等として利用することもできる。また、本発明の成形用金型は、パルプモールド成形以外にも、合成樹脂の射出成形用金型、金属鋳型用金型等として利用することもできる。
本発明の成形用金型においては、一対の枠体を上下に配置して使用することもでき、積層固定された多数枚の金属板の上端側（キャビティーの開口部側）及び下端側を横方向に配置して使用することもできる。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】図１は、本発明の成形用金型の一実施形態を示す図で、（ａ）は平面図、（ｂ）は（ａ）に示すＡ−Ｂ−Ｃ−Ｄ−Ｅ−Ｆ線切断端面図である。
【図２】図２は、図１（ａ）に示すII−II線断面斜視図である。
【図３】図３は、図１に示す成形用金型における金属板を示す断面図で、（ａ）は１枚の金属板を示す図、（ｂ）は積層された２枚の金属板を示す図、（ｃ）は（ｂ）の部分拡大図である。
【図４】図４は、別の実施形態における金属板を示す側面図である。
【図５】図５は、更に別の実施形態における金属板を示す側面図である。
【符号の説明】
【００２７】
１  成形用金型
２  枠体
３  底部プレート
４、４’  金属板
４１  凸部
５  積層金属板
５１  上端面
５２  下端面
６  キャビティー
Ｐ  空隙
【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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