(57)【要約】【課題】本発明は、成形体表面の凹み（アバタ）、ウェルドの発生が抑えられる金型を提供する。【解決手段】（１）キャビティ面上に配置される断熱層と、この断熱層の上にコーティング層を有する金型。（２）項（１）において、金型を加熱または冷却する温度調整機構を有する金型。（３）項（１）又は（２）において、断熱層が、熱硬化性樹脂又はセラミックスである金型。（４）項（１）〜（３）の何れかにおいて、コーティング層が、熱硬化性樹脂又はフッ素樹脂である金型。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
キャビティ面上に配置される断熱層と、この断熱層の上にコーティング層を有する金型。
【請求項２】
請求項１において、金型を加熱または冷却する温度調整機構を有する金型。
【請求項３】
請求項１又は２において、断熱層が、熱硬化性樹脂又はセラミックスである金型。
【請求項４】
請求項１〜３の何れかにおいて、コーティング層が、熱硬化性樹脂又はフッ素樹脂である金型。
【請求項５】
請求項１又は２において、断熱層が、無機物含有の熱硬化性樹脂である金型。
【請求項６】
請求項５において、無機物が、セラミックス粒子を含むものである金型。
【請求項７】
請求項４において、熱硬化性樹脂が、ポリウレタン又はフッ素を含有するものである金型。
【請求項８】
請求項１〜７の何れかにおいて、断熱層が、その平均厚みを１ｍｍ以下とする金型。
【請求項９】
請求項１〜８の何れかにおいて、断熱層が、その平均厚みを０．２ｍｍ以上とする金型。
【請求項１０】
請求項１〜９の何れかにおいて、コーティング層が、その平均厚みを２０μｍ以上とする金型。
【請求項１１】
請求項１〜１０の何れかにおいて、コーティング層が、その平均厚みを５０μｍ以下とする金型。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、金型に関する。
【背景技術】
【０００２】
樹脂構造体は、金属に比べて軽量であることから、例えば、車両用構造部品、車両搭載用品、電子機器の筐体等として幅広く用いられている。樹脂構造体の中でも特に発泡成形体は軽量であり、自動車等の車両の部品に用いれば、燃費の向上が期待される。
【０００３】
自動車の内装基材等として使用される発泡成形体の射出発泡成形方法としては、例えば、特許文献１に記載の方法が知られている。この公報では、一対の成形用金型に形成したキャビティ内に溶融樹脂を注入し、そして発泡を行なっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００５−２３８７２６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１に示される金型のキャビティに溶融樹脂を注入する方法では、外観不良が発生しやすい。自動車等の部品では、外観に対する要求が高く、表面の凹み（アバタ）、ウェルド等の発生を抑える必要がある。
本発明は、成形体表面の凹み（アバタ）、ウェルドの発生が抑えられる金型を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、以下のものに関する。
（１）キャビティ面上に配置される断熱層と、この断熱層の上にコーティング層を有する金型。
（２）項（１）において、金型を加熱または冷却する温度調整機構を有する金型
（３）項（１）又は（２）において、断熱層が、熱硬化性樹脂又はセラミックスである金型。
（４）項（１）〜（３）の何れかにおいて、コーティング層が、熱硬化性樹脂又はフッ素樹脂である金型。
（５）項（１）又は（２）において、断熱層が、無機物含有の熱硬化性樹脂である金型。
（６）項（５）において、無機物が、セラミックス粒子を含むものである金型。
（７）項（４）において、熱硬化性樹脂が、ポリウレタン又はフッ素を含有するものである金型。
（８）項（１）〜（７）の何れかにおいて、断熱層が、その平均厚みを１ｍｍ以下とする金型。
（９）項（１）〜（８）の何れかにおいて、断熱層が、その平均厚みを０．２ｍｍ以上とする金型。
（１０）項（１）〜（９）の何れかにおいて、コーティング層が、その平均厚みを２０μｍ以上とする金型。
（１１）項（１）〜（１０）の何れかにおいて、コーティング層が、その平均厚みを５０μｍ以下とする金型。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、成形体表面の凹み(アバタ)、ウェルドの発生が抑えられる金型を提供することが可能である。
【０００８】
温度調整機構を有する場合は、ウェルドの発生及び成形品の冷却を早め、高サイクル成形が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の実施例である射出発泡成形方法を説明する手順図である。
【図２】本発明の実施例である金型の概略断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
本実施形態の金型は、断熱層と、この断熱層の上に設けられたコーティング層とを有し、金型を加熱または冷却する温度調節機構を有する。本実施形態の金型は、射出成形に用いることができ、発泡成形の用途に好適に用いることができ、射出発泡形成の用途により好適に用いることができる。但し、これらの用途に限定されない。以降、射出発泡成形を例に説明する。
【００１１】
本明細書にて述べる温度調整機構は、金型の温度、特にキャビティ面の温度を、加熱又は冷却することができるものであれば、他に限定されるものではない。具体的な機構としては、水温温調機、油用温調機、急加熱急冷却機構等を用いることができ、特にヒート＆クール機構を用いることが加熱・冷却を高サイクルで実施可能であることから好ましい。温度の調整範囲は、限定されるものではないが、50℃〜200℃であることが、樹脂温度の維持及び冷却の面から好ましい。
【００１２】
図1は、射出発泡成形方法を説明する図である。
射出発泡成形は、可動側金型１と、固定側金型２と、可動側金型１と固定側金型２との型締状態における空隙に対応するキャビティ６と、金型外部からキャビティ６まで固定側金型２を貫通するゲート４とを備える。以降、可動側金型１及び固定側金型２を「金型」と総称する場合がある。
【００１３】
図１(左側の図)に示す様に射出装置（不図示）からゲート４を通じて、発泡剤を含有する樹脂材料３をキャビティ６内に射出充填する。樹脂材料３が熱可塑性樹脂で構成される場合、樹脂材料３は加熱して流動化させてキャビティ６内に供給される。
【００１４】
金型は、通常、供給される樹脂材料３よりも低い温度となっている。そのため、樹脂材料３がキャビティ６内へ充填されることで、金型に触れる部分から、樹脂材料３の固化（スキン層の形成）が始まる(図１  中央の図)。
【００１５】
そして、図１（右側の図）に示すように、可動側金型１を所定量開き(コアバック)、固化していない樹脂材料３を発泡させて発泡層５を形成し、発泡成形体が作製される。
【００１６】
図２は、本実施形態の金型の概略断面図である。
本実施形態では、金型の表面に断熱層７を設け、断熱層７の上にコーティング層８を設けている。断熱層７及びコーティング層８は、可動側金型１及び固定側金型２の少なくとも一方に設ければよく、少なくとも製品意匠面側の金型の表面に設けることが好ましい。製品意匠面側の金型とは、製品である成形体において、製品の表面外観となる側の金型であり、可動側金型１及び固定側金型２のいずれか一方又は両方である。断熱層７及びコーティング層８は、製品意匠面側の金型の表面のうち、少なくともキャビティ６の領域に設けられていればよく、製品意匠面側の金型の表面の全面に設けられていてもよい。
【００１７】
図２では、固定側金型２が製品意匠面側の金型であり、断熱層７及びコーティング層８は、固定側金型２の表面に形成されている。図２では図示しないが、可動側金型１にも断熱層７を設けてもよい。可動側金型１に断熱層７を設けた場合、この断熱層７の上に熱硬化性樹脂層８を設けてもよい。
【００１８】
通常、金型は、射出する樹脂材料３よりも低い温度となっているため、樹脂材料３の熱は金型に奪われる。しかし、金型の表面に断熱層７、金型温度調整機構を有していると、樹脂材料３の温度の低下が抑えられ、樹脂材料３の粘度の増大が抑制される。これにより、樹脂材料３の流動性の低下が抑えられ(ウェルドの発生の低減)、キャビティ６内で樹脂材料３が均一に充填されやすくなり、金型への転写性が向上し、凹み（アバタ）、スワールの発生を抑えることができる。また、均一な充填は、発泡性能の局所的な偏りを抑え、破泡に起因する凹み（アバタ）の発生を抑えることができる。
【００１９】
また、本実施形態では、断熱層７の上にコーティング層８を設ける。断熱層７の一部が欠けたり、亀裂が生じたりすると、欠け、亀裂等が成形体にそのまま転写され、成形体の外観が劣る。また、後述のように、断熱層７が無機物を含有する場合、無機物が断熱層７の表面に突出して存在することがあり、成形体の表面に無機物の突出に起因する凹み（アバタ）が形成される虞がある。しかし、断熱層７の上にコーティング層８が設けられていると、断熱層７の表面状態に由来する成形体表面の凹凸の発生が抑えられる。また、コーティング層8に有機物である熱硬化性樹脂又はフッ素樹脂を用いると、無機物を用いる場合に比べて、層の表面を平滑にすることができるため、樹脂の流動性向上及び成形体の表面の凹み（アバタ）、ウェルドを減らすことが可能である。
【００２０】
金型としては一般的なものを用いることができる。例えば、金型の材質としては、ステンレス鋼、プリハードン鋼、合金工具鋼、高速度工具鋼及び超硬工具鋼が挙げられる。特にコストの面からステンレス鋼が好ましい。
【００２１】
断熱層７としては、断熱効果が奏されるものであれば特に限定されず、例えば、無機物と樹脂とを含有する層が挙げられる。無機物を含む樹脂を「複合樹脂」ともいう。
【００２２】
断熱層７に用いる無機物としては、ＺｒＯ2、ＺｒＯ2−ＣａＯ、ＺｒＯ2−Ｙ2Ｏ3、ＺｒＯ2−ＭｇＯ、Ｋ2Ｏ−ＴｉＯ2、Ａｌ2Ｏ3、Ａｌ2Ｏ3−ＴｉＣ、Ｔｉ3Ｎ2、３Ａｌ2Ｏ3−２ＳｉＯ2等のセラミックス、ソーダガラス、石英ガラス、耐熱ガラス、結晶化ガラス等のガラスなどが挙げられる。この中でも、セラミックスであることが好ましく、ＺｒＯ2、ＺｒＯ2−ＣａＯ、ＺｒＯ2−Ｙ2Ｏ3、ＺｒＯ2−ＭｇＯ等のジルコニア系セラミックスであることが耐久性とメンテナンス性の面からより好ましい。
また、断熱層７に用いる無機物の形状は特に限定されず、例えば、粒子状が挙げられる。無機物が粒子状である場合、無機物の粒子最大径は、断熱層７の厚み以下であることが好ましい。
【００２３】
断熱層７に用いる樹脂としては、エポキシ樹脂、ウレタン樹脂、アクリル樹脂、ポリイミド樹脂等の熱硬化性樹脂などが挙げられる。
【００２４】
断熱層７の平均厚みは、経時での温度低下を抑える観点から、０．２ｍｍ以上であることが好ましく、０．３ｍｍ以上であることがより好ましく、０．４ｍｍ以上であることが更に好ましい。また、断熱層７の平均厚みは、１ｍｍ以下であることが好ましく、０．８ｍｍ以下であることがより好ましい。
断熱層７の平均厚みは、経時での温度低下を抑える観点から、０．２ｍｍ〜１ｍｍであることが好ましく、０．３ｍｍ〜１ｍｍであることがより好ましく、０．４ｍｍ〜１ｍｍであることが更に好ましく、０．４ｍｍ〜０．８ｍｍ以下であることが特に好ましい。また、本明細書にて述べる断熱層の平均厚みは、電磁誘導式膜厚計にて、任意の１０点を測定し、その平均値を算出したものを意味する。
【００２５】
断熱層７の上に設けられるコーティング層８としては、熱硬化性樹脂を主成分として含む又はフッ素樹脂層であれば特に限定されない。熱硬化性樹脂としては、ポリイミド樹脂、エポキシ樹脂、ポリウレタン樹脂、アクリル樹脂、ポリスチレン樹脂等が挙げられ、耐熱性及び耐磨耗性の観点からは、ポリウレタン樹脂を用いることが好ましい。コーティング層８は、熱硬化性樹脂以外の物質を含んでいてもよく、例えば、硬化剤、硬化促進剤等が挙げられる。
【００２６】
熱硬化性樹脂をコーティング層８に用いる場合、熱硬化性樹脂の含有率は耐久性の面から80質量%以上であることが好ましい。
【００２７】
断熱層７上にコーティング層８を設けると、成形体の表面を平滑にすることが出来る。
また、断熱層７の損傷を抑えられる。そして、断熱層７に比べコーティング層８は修理が容易であるためメンテナンス性に優れる。
【００２８】
コーティング層の厚みは成形体の表面の平滑性を確保する観点から２０μm以上であることが好ましい。また、コストの観点から５０μm以下であることが好ましい。また、コーティング層の平均厚みは、超音波パルスエコー式超音波膜厚計を用いて任意の１０点を測定し、その平均値を算出したものを意味する。
【００２９】
以下本発明の実施例を説明する。本発明は実施例の条件に限定されるものではない。
【実施例】
【００３０】
実施条件を下記に示す。
＜成形樹脂＞
主剤としてのポリプロピレン（日本ポリプロ株式会社製：ＢＸＦ０４Ｇ商品名）と、発泡剤（三共化成株式会社製：ＭＢ１０２３商品名）と、着色剤（日弘ビックス株式会社製：ＢＳ１０２０商品名）とを準備し、各々を質量比にて、「ＰＰ：発泡剤：着色剤＝７０：１０：２０」にて混合した。
＜金型＞
金型意匠面に、断熱層として、ジルコニア系セラミックスを平均厚み：０．５ｍｍにて成形し、その上部にコーティング層として、ポリウレタン樹脂を平均厚み：３０μｍにて成形した。
尚、金型は、長方形（１５０ｍｍ×８０ｍｍ×３ｍｍ）の成形品を成形するものである。
【００３１】
（実施例１）
先に述べた金型を５０℃とし、先に述べた成形樹脂をシリンダ温度１９０℃に設定した部分から射出させ、射出時の成形樹脂温度を１９５℃にすると共に、冷却時間を３５秒として、成形品を脱型させた。尚、射出時の成形樹脂温度が、シリンダ温度よりも高いのは、スクリュ回転によるせん断発熱が発生したことによる。
【００３２】
（実施例２）
金型の温度を１６０℃にした以外は、実施例１と同様にして、成形品を脱型させた。
【００３３】
（比較例１）
金型として、断熱層も、コーティング層も付与しなかったものを用いた以外は、実施例１と同様にして、成形品を脱型させた。
【００３４】
（比較例２）
金型として、コーティング層を付与しなかったものを用いた以外は、実施例１と同様にして、成形品を脱型させた。
【００３５】
（比較例３）
金型として、断熱層も、コーティング層も付与しなかったものを用いた以外は、実施例2と同様にして、成形品を脱型させた。
【００３６】
（比較例４）
金型として、コーティング層を付与しなかったものを用いた以外は、実施例２と同様にして、成形品を脱型させた。
【００３７】
実施例１、２及び比較例１〜４の各項目の条件を、以下の表１に示す。
【００３８】
【表１】
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【００３９】
（成形品の評価）
実施例及び比較例にて成形した成形品につき、その外観表面を目視にて観察した。
目視観察は、アバタ、ウェルド、スワールにつき、発生が確認できたものを「×」とし、発生が確認できなかったものを「○」とした。
評価結果を、以下の表２に示す。
【００４０】
【表２】
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【００４１】
表２から明らかなように、断熱層及びコーティング層を有する金型では、成形品の外観表面に、アバタ、ウェルド、スワールの何れも見出すことができず、美麗な外観を示していることが理解できる。
【符号の説明】
【００４２】
１…可動側金型、２…固定側金型、３…樹脂材料、４…ゲート、５…発泡層、６…キャビティ、７…断熱層、８…コーティング層
【図１】
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【図２】
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