(57)【要約】【課題】従来の多孔質フェライト膜からなる断熱層を有する断熱金型において、成形の際の高圧力下における金型表面の変形を効果的に抑制ないしは防止することにある。【解決手段】金属製金型母材と成形面を構成する金属皮膜との間に断熱層を有する金型であって、（１）前記断熱層は、１）フェライトの結晶粒子が三次元網目状に連なって形成されている多孔質膜及び２）前記多孔質膜中の空隙の少なくとも一部に充填されている固体材料を含み、（２）前記断熱層と前記金属皮膜との間に、１００℃における熱伝導率１００Ｗ／ｍ・Ｋ以上の熱伝導層を有する、ことを特徴とする断熱金型に係る。【選択図】図１８
2015074221.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
金属製金型母材と成形面を構成する金属皮膜との間に断熱層を有する金型であって、
（１）前記断熱層は、１）フェライトの結晶粒子が三次元網目状に連なって形成されている多孔質膜及び２）前記多孔質膜中の空隙の少なくとも一部に充填されている固体材料を含み、
（２）前記断熱層と前記金属皮膜との間に、１００℃における熱伝導率が１００Ｗ／ｍ・Ｋ以上の熱伝導層を有する、
ことを特徴とする断熱金型。
【請求項２】
前記多孔質膜が、１）金属製金型母材の表面又は２）その金型母材表面上に予め形成された金属質層の表面を水熱合成反応させることにより形成されたものである、請求項１に記載の断熱金型。
【請求項３】
フェライトが、下記一般式
ＡｘＦｅ３−ｘＯ４（但し、Ａはスピネル型酸化鉄の結晶を構成するＦｅサイトに置換し得る金属元素の少なくとも１種を示し、ｘは０≦ｘ＜１を満たす。）
で示されるスピネル型結晶構造を有する化合物である、請求項１又は２に記載の断熱金型。
【請求項４】
前記Ａが、Ｃａ、Ｚｎ、Ｍｎ、Ａｌ、Ｃｒ、Ｌｉ及びＭｇの少なくとも１種である、請求項３に記載の断熱金型。
【請求項５】
固体材料が無機酸化物ガラスである、請求項１〜４のいずれかに記載の断熱金型。
【請求項６】
無機酸化物ガラスが、１）ホウケイ酸ガラス、２）シリカガラス及び３）これらにアルミニウム、チタン、ジルコニウム、スズ及び鉄の少なくとも１種を含むガラスの少なくとも１種である、請求項５に記載の断熱金型。
【請求項７】
固体材料が、無機酸化物の液状原料を前記気孔に含浸させた後、酸化性雰囲気中で熱処理することによって生成されたものである、請求項１〜６のいずれかに記載の断熱金型。
【請求項８】
液状原料が、無機酸化物の前駆体化合物及び溶媒を含む、請求項７に記載の断熱金型。
【請求項９】
樹脂成分を含む組成物の成形のために用いる、請求項１〜８のいずれかに記載の断熱金型。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば光学素子、精密部品等の樹脂成形のために用いられる断熱金型に関する。より詳しくは、導光板等のように薄板状の樹脂成形品を製造するための断熱金型に関する。
【背景技術】
【０００２】
光学素子、精密部品等の製品は合成樹脂の成形品からなるものが多いが、その製品の小型化、高機能化等に伴って成形技術の精密化の要請も高まっている。そのような製品の一例として導光板が挙げられる。
【０００３】
導光板は、例えばパソコン、スマートフォン、タブレット等のディスプレイ部に使用される薄板状材料である。導光板は、側面から入れた光を拡散させ、表面に均一の光を放出させる機能を有するが、光を効率的かつ設計通りに放出させるために、裏表面に精密で微細な凹凸を形成させる必要がある。
【０００４】
このような微細な形状をつくりだすための樹脂成形方法として例えば射出成形が挙げられる。射出成形においては、射出成形機のノズルから射出された溶融樹脂は、スプルー、ランナー、ゲート等を通過してキャビティへと充填される。その後、金型を開放することにより、キャビティ内で冷却・固化した樹脂成形品が取り出される。
【０００５】
導光板の成形においても、射出成形によって、微細な凹凸パターンを転写面に表面加工した金型からなるキャビティに溶融樹脂を射出し、冷却して固化させ、その微細な凹凸パターンを転写することによって所定の形状が形成された樹脂成形品として取り出される。すなわち、金型のゲート（例：サイドゲート）によって、長方形金型の片側の側面の溝から反対側の側面に向けて、薄く狭い隙間の金型キャビティからなる空間を溶融樹脂が押し流され、金型の転写面の微細パターンを転写することによって所定の形状を有する導光板を得ることができる。
【０００６】
より具体的には、導光板等を射出成形する場合、固定型と可動型からなる金型が使用され、固定型と可動型で形成されるキャビティに溶融樹脂が導入される。この場合、溶融樹脂が金型表面と接触することによって、流れる溶融樹脂の表面が冷却されてスキン層が生成する。溶融樹脂は金型表面に熱エネルギーを奪われて冷却されながら微細な凹凸パターン形成面を流れる。流動が終わってパターン全面に溶融樹脂が行きわたった状態で可動型が押し込まれ（すなわち、型締め）、キャビティを小さくすることにより、スキン層が形成された樹脂が金型の凹凸パターン形成面に押し込まれる結果、そのパターンが転写された樹脂成形品を得ることができる。
【０００７】
ところが、従来の射出成形では、金型の転写パターンが微細になればなるほど、その微細な凹凸形状のパターンを忠実に転写（再現）しにくくなるという問題がある。これは、金型のキャビティ部分に高温の溶融樹脂が流れ込むときに、冷えた金型表面と接触することによって、流れる樹脂の表面が冷えてスキン層ができて、それが転写を妨げていることが一因となっている。このため、かかる転写不良を防止する目的で、（ｉ）金型に注入する樹脂の温度を高くする、（ｉｉ）金型を加熱する、（ｉｉｉ）型締めの圧力を高める等の装置的工夫がなされている。
【０００８】
微細形状樹脂成形用の金型を用いた近年の射出樹脂成形において、溶融樹脂が金型に深く形成された微細な加工溝に流れ、その形状を正確に転写するためには、断熱金型が有効とされている（前記（ｉｉ）に対応する）。通常の金型（非断熱金型）では、金属製金型の成形面上で成形される高温の溶融樹脂の熱エネルギーが金型に奪われる結果、溶融樹脂が必要以上に温度低下することによって転写不良が生じるのに対し、断熱金型ではそのような転写不良を効果的に回避することができる。
【０００９】
すなわち、断熱金型では、金属皮膜からなる成形面の下層として断熱層が配置されているため、その断熱層のさらに下層にある金属製金型母材に溶融樹脂の熱が伝わりにくくなる。これにより溶融樹脂の温度低下が抑制される結果、高温の溶融樹脂は、金型表面に施された深い溝等の微細加工パターンに低い粘度（すなわち、高い流動性）を維持したまま流れ込むことができるので、そのパターン形状を正確に転写することが可能となる。
【００１０】
断熱金型の構造は、金属製金型母材と樹脂の転写面を形成する皮膜の間に、熱伝導性が低くかつ、強度のある断熱層が配置されている。かかる断熱層としては、断熱効果があり、しかも射出成形等の樹脂成形時の成形圧力にも耐える強度を有するセラミックス材料が選択される。例えば、母材と、前記母材の上に溶射によって設けられた断熱層と、前記断熱層の上に設けられた中間層と、前記中間層を覆うとともに、光学素子を成形する成形面を有する表面層とを有する光学素子成形用金型が知られている（特許文献１）。
【００１１】
また、本願発明者らは、溶射膜からなる断熱層の加工性等の問題を克服するために、セラミックス材料の断熱金型として、フェライトセラミックスの結晶粒子が三次元網目状に連なって形成された多孔質膜からなり、無数に微細な空隙を有する断熱層をもつ断熱金型に係る発明を先に提案している（特許文献２）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１２】
【特許文献１】国際公開ＷＯ２００７／０２０７６９
【特許文献２】特許第４９６６４３７号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
しかしながら、これらの断熱金型にはさらなる改良の余地がある。すなわち、導光板等のような薄板状の樹脂成形品を製造する場合、単に断熱層を設けるだけでは対応できなくなっているのが現状である。目的とする樹脂成形品の厚みが薄くなればなるほど、冷却によるスキン層の影響が大きくなり、断熱金型といえども成形不良が生じるおそれが大きくなる。
【００１４】
他方、断熱金型を使用するに際し、溶融樹脂の冷却による影響をおさえるために、急速に溶融樹脂を金型に注入すべく、より高い圧力で溶融樹脂を流し込む方法も考えられる。その場合には、繰り返される高圧・高熱衝撃下での使用に耐えることができる断熱金型が必要となるが、そのような耐久性に優れた断熱金型は未だ開発されるに至っていない。このため、従来の断熱金型を高圧・高熱衝撃下で使用したとしても、すぐに金型の変形等が起こるため、複雑で微細なパターンを再現することが困難となり、比較的短期間の使用で金型を交換せざるを得なくなるというのが現状である。
【００１５】
従って、本発明の主な目的は、より薄い板状成形体であってもパターン形状をより正確に転写でき、なおかつ、耐久性に優れた断熱金型を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
本発明者は、従来技術の問題点に鑑みて鋭意研究を重ねた結果、特定の構造を有する断熱金型が上記目的を達成できることを見出し、本発明を完成するに至った。
【００１７】
すなわち、本発明は、下記の断熱金型に係る。
１．  金属製金型母材と成形面を構成する金属皮膜との間に断熱層を有する金型であって、
（１）前記断熱層は、１）フェライトの結晶粒子が三次元網目状に連なって形成されている多孔質膜及び２）前記多孔質膜中の空隙の少なくとも一部に充填されている固体材料を含み、
（２）前記断熱層と前記金属皮膜との間に、１００℃の熱伝導率が１００Ｗ／ｍ・Ｋ以上の熱伝導層を有する、
ことを特徴とする断熱金型。
２．  前記多孔質膜が、１）金属製金型母材の表面又は２）その金型母材表面上に予め形成された金属質層の表面を水熱合成反応させることにより形成されたものである、前記項１に記載の断熱金型。
３．  フェライトが、下記一般式
ＡｘＦｅ３−ｘＯ４（但し、Ａはスピネル型酸化鉄の結晶を構成するＦｅサイトに置換し得る金属元素の少なくとも１種を示し、ｘは０≦ｘ＜１を満たす。）
で示されるスピネル型結晶構造を有する化合物である、前記項１又は２に記載の断熱金型。
４．  前記Ａが、Ｃａ、Ｚｎ、Ｍｎ、Ａｌ、Ｃｒ、Ｌｉ及びＭｇの少なくとも１種である、前記項３に記載の断熱金型。
５．  固体材料が無機酸化物ガラスである、前記項１〜４のいずれかに記載の断熱金型。
６．  無機酸化物ガラスが、１）ホウケイ酸ガラス、２）シリカガラス及び３）これらにアルミニウム、チタン、ジルコニウム、スズ及び鉄の少なくとも１種を含むガラスの少なくとも１種である、前記項５に記載の断熱金型。
７．  固体材料が、無機酸化物の液状原料を前記気孔に含浸させた後、酸化性雰囲気中で熱処理することによって生成されたものである、前記項１〜６のいずれかに記載の断熱金型。
８．  液状原料が、無機酸化物の前駆体化合物及び溶媒を含む、前記項７に記載の断熱金型。
９．  樹脂成分を含む組成物の成形のために用いる、前記項１〜８のいずれかに記載の断熱金型。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、特に、特定構造からなる断熱層とその上層に形成された熱伝導層とを有することから、次のような優れた効果を得ることができる。
【００１９】
すなわち、断熱金型の平面方向（水平方向）においては、熱伝導層が形成されているので優れた熱伝導性を発揮することができる。このため、高圧で注入された溶融樹脂の熱エネルギーの局所的授受によって起こる熱膨張差（熱エネルギーの授受領域とその周囲との間で生じる熱膨張差）で発生する応力による金属皮膜・断熱層間の密着性の劣化を効果的に防止することができる。その一方、断熱金型の垂直方向（鉛直方向）については、断熱層によって優れた断熱性を発揮することができると同時に、断熱層自体が高い強度を有することから断熱層そのものの耐久性に優れるだけでなく、高圧下での溶融樹脂による熱伝導層等の変形も効果的に抑制できる。その結果、長期間の繰り返し使用でも転写の正確性・信頼性を維持できる断熱金型を提供することができる。
【００２０】
より具体的には、従来技術の断熱金型と比較して、高い成形圧力を必要とする樹脂成形の際に、断熱層の強度劣化が原因で起こる金型表面の凹みの発生が起こり難くなると同時に、大面積かつ薄板形状のキャビティにおいて、溶融樹脂が注入箇所から冷却により形成されるスキン層を薄くしたままで到達箇所まで熱衝撃を緩和しながら到達させ、複雑な微細形状パターンを正確に転写することができる。その結果、樹脂成形に際して、一つの金型の成形繰り返し使用の回数が格段に増加させることができ、ひいては断熱金型の長寿命化によりランニングコスト（樹脂成形品の製造コスト）の低減化を図ることが可能になる。
【００２１】
このような特徴を有する本発明の断熱金型は、特に微細形状を有する樹脂成形品の製造に好適である。従って、例えば光学部品（プリズムシート、導光板、ＣＤ・ＤＶＤディスク等の光ディスク、回折レンズ）等の製造にも有用である。特に、例えば厚さ３ｍｍ以下の薄板状樹脂成形品の製造にも好適に用いることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明の実施例１における断熱金型の概略断面図である。
【図２】本発明の実施例１における断熱金型の作製工程を示す図である。
【図３】本発明の実施例１における断熱金型の断熱層を形成する工程を示すフロー図である。
【図４】本発明の実施例１における断熱金型の断熱層の作製に使用した液状原料の含浸装置の概略図である。
【図５】本発明の実施例１における本発明の断熱層（ａ）と従来の断熱層（ｂ）のＸ線回折パターンを示す図である。
【図６】本発明の実施例１における本発明の断熱層（ａ）と従来の断熱層（ｂ）の表面及び断面の走査型電子顕微鏡像である。
【図７】本発明の実施例１における断熱性評価用の測定試料の概略断面構成図を示す図である。
【図８】本発明の実施例１における断熱性評価装置の概略図である。
【図９】本発明の実施例１における本発明の断熱金型の断熱層（ａ）と従来の断熱層（ｂ）の断熱性の評価結果を示す図である。
【図１０】本発明の実施例１における断熱層の圧縮強度の評価試料の斜視図及び断面図である。
【図１１】本発明の実施例１における断熱層の圧縮強度の評価装置の概略図である。
【図１２】本発明の実施例１における本発明の断熱層及び従来の断熱層の押し込み圧力と凹み量との関係を示すグラフである。
【図１３】本発明の実施例１における熱伝導層の熱伝導性の評価装置の概略図である。
【図１４】本発明の実施例１及び実施例２における熱伝導層の熱伝導性効果の評価結果を示す図である。図１４中において「（ａ）」は実施例１、「（ｂ）」は実施例２を示す。
【図１５】本発明の実施例２及び実施例４におけるそれぞれの断熱層のＸ線回折パターンを示す図である。図１５中において「（１）」は実施例２、「（２）」は実施例４を示す。
【図１６】本発明金型を用いて溶融樹脂を成形した樹脂成形品（導光板）の概略斜視図である。
【図１７】本発明金型を用いて溶融樹脂を成形する場合の工程例を示す図である。
【図１８】本発明金型の層構成の一例を示す概要図である。
【図１９】本発明金型の断熱層の構造を示す概要図である。
【図２０】本発明において、気孔率を測定する方法を示す模式図である。
【符号の説明】
【００２３】
１、６１  断熱金型
２、６２  金属製金型母材
３、２３、４３、６３  金属質層
４、２４、４４、６４  断熱層
５、２５、６５  接合層
６、２６、５６、６６  熱伝導層
６ａ、２６ａ  第１熱伝導層
６ｂ、２６ｂ  第２熱伝導層
７、２７、５７、６７  金属皮膜
７ａ  第１金属皮膜
７ｂ  第２金属皮膜
７ｓ、６７ｓ  精密加工表面
１１  含浸装置
１２  液状原料
１３  原料容器
１４、２１、４１、５１  試料
１５  含浸チャンバー
１６、１８  バルブ
１７  配管
１９  真空排気ポンプ
２０  真空計
２２  金属基材
２９  熱電対挿入孔  
３１  断熱性評価装置
３２、７２  比較試料
３３  第２比較試料  
３４、７４  電熱ヒータ
３５、７５  金属板  
３６、３７、３８、７６、７７  熱電対
３９、７９  マルチ温度レコーダ
４０、８０  断熱カバー
４２、５２  基板
４５  押圧試験評価装置
４６  試料台
４７  架台
４８  油圧シリンダ
４９  ピストンロッド
５０  押圧治具
６２ａ  金属製金型母材の上面の中心領域
６２ｂ  金属製金型母材の上面の周囲領域
６４ａ  多孔質膜
６４ｂ  固体材料
７１    熱伝導性評価装置
７３    断熱板
９１    導光板樹脂成形品
９２    導光板
９３    スプルー部
９４    ランナー部
９５    ゲート部
１０１  固定型
１０２  可動型
１０３  枠体部
１０４  突出ピン
１０５  スプルー
１０６  ランナー
１０７  キャビティ
１０８  樹脂
【発明を実施するための形態】
【００２４】
１．断熱金型
本発明の断熱金型（本発明金型）は、金属製金型母材と成形面を構成する金属皮膜との間に断熱層を有する金型であって、
（１）前記断熱層は、１）フェライトの結晶粒子が三次元網目状に連なって形成されている多孔質膜及び２）前記多孔質膜中の空隙の少なくとも一部に充填されている固体材料を含み、
（２）前記断熱層と前記金属皮膜との間に、１００℃における熱伝導率１００Ｗ／ｍ・Ｋ以上の熱伝導層を有する、
ことを特徴とする。
【００２５】
上記のように、本発明金型は、基本構成として、金属製金型母材、断熱層、熱伝導性金属層及び金属皮膜を含むものであるが、必要に応じて他の層が含まれていても良い。以下、各層の構成について説明する。
【００２６】
なお、本発明において、特にことわりのない限り、「金属」は、金属単体に加え、合金、金属間化合物、さらには半金属も含む意である。また、本発明における熱伝導率は、特にことわりのない限り、１気圧・１００℃の熱伝導率をいう。
【００２７】
本発明金型の構成例の概要図を図１８に示す。図１８の断熱金型６１は、金属製金型母材６２、断熱層６４、熱伝導層６６及び金属皮膜６７を基本構成とするものである。
【００２８】
この断熱金型６１においては、断熱層６４は、金属製金型母材６２の成形面側の上面の周囲領域６２ｂを残して中心領域６２ａ上に形成されている。図１８では、中心領域６２ａは周囲領域６２ｂよりも高い位置になるように設計されているが、中心領域と周囲領域とは同じ高さに設定することもできる。
【００２９】
断熱層６４の基本構造の模式図を図１９に示す。図１９は、金属製金型母材６２、断熱層６４及び接合層６５の３層構造部分を拡大したものである。断熱層６４は、フェライトの結晶粒子（結晶性粒子）が三次元網目状に連結してなる多孔質膜６４ａとその空隙に含まれる固体材料（固形硬質材料）６４ｂから構成されている。換言すれば、断熱層６４は、多孔質膜６４ａをマトリックス（所定の強度をもつ骨格）とし、固体材料６４ｂを分散材とする複合材料からなる構造となっている。これによって、優れた断熱性を発揮するとともに、特に断熱層の厚み方向（鉛直方向）における強度をより高めることができる。
【００３０】
また、この断熱金型のように、金属製金型母材６２と断熱層６４との間に必要に応じて金属質層６３を形成することもできる。金属質層を設けることによって金属製金型母材と断熱層との密着性（接合性）をより高めることができる。
【００３１】
図１８の断熱金型では、断熱層６４上に接合層６５が形成されており、さらにその上に熱伝導層６６が形成されている。すなわち、断熱層６４と熱伝導層６６との間の接合性をより高めるため、必要に応じて接合層６５を設けることもできる。特に、図１８に示すように、断熱層６４の上面及び側面を取り囲むように接合層６５を形成することが望ましい。また、接合層６５の両端部は、その接合効果をより高めるべく、図１８に示すように、断熱層６４の下面より低い位置まで延伸されていることが望ましい。
【００３２】
金属皮膜６７は、熱伝導層６６の上に形成されている。この断熱金型では、金属皮膜６７も熱伝導層６６に追従するようなかたちで断熱層６４の上面及び側面を取り囲むように形成されている。金属皮膜６７の上面（成形面）には、所定の凹凸形状からなる精密加工表面６７ｓが形成されている。
【００３３】
以下において、本発明金型の基本構造をなす金属製金型母材、断熱層、熱伝導層及び金属皮膜のほか、金属質層、接合層等の各層について説明する。
【００３４】
金属製金型母材
金属製金型母材は、金属から構成されていれば良く、公知又は市販の金型で用いられる材質と同じものであっても良い。例えば、鉄、アルミニウム、銅等の金属（金属単体）、
炭素鋼、ステンレス鋼、銅合金、チタン合金等の合金等が挙げられる。また、金属製金型母材は、溶製材又は焼結体のいずれであっても良い。特に、本発明では、硬度と加工性の両立から金属製金型母材として鉄系金属を用いることが好ましい。すなわち、金属鉄及び鉄合金の少なくとも１種の鉄系金属を用いることが好ましい。鉄合金としては特に限定されず、例えば炭素鋼、ステンレス鋼（ＳＵＳ）、クロムモリブデン鋼等を好適に用いることができる。
【００３５】
また、金属製金型母材の成形面側は、平面又は曲面のいずれの形状をなしていても良く、また最終成形体に付与すべき微細形状の反転型となっていても良く、目的とする成形体の形状に応じて適宜構成することができる。例えば、特に金型が深い凹部（溝部）を必要とする場合は、金属製金型母材の成形面側に予め成形面に転写すべき形状の反転型又はそれに類似する形状（凹部）が形成されていても良い。
【００３６】
断熱層
本発明金型における断熱層は、１）フェライトの結晶粒子が三次元網目状に連なって形成されている多孔質膜及び２）前記多孔質膜中の空隙の少なくとも一部に充填されている固体材料を含む。このように、本発明金型では、断熱層がその多孔質構造（多孔質で結晶質のフェライト膜（すなわち、スピネル型鉄系酸化物））の空隙を固体材料で詰められた構造からなるため、本発明金型の使用時において、高い断熱性が得られると同時に、樹脂成形の際の高圧力で断熱層の変形による金型表面の変形が抑制ないしは防止することができる。より具体的には、断熱性については、特に断熱層が金属製金型母材と成形面を構成する金属皮膜との間に形成されていることから、溶融している樹脂成形材料のもつ熱エネルギーが金属製金型母材に急速に奪われる現象を効果的に抑制ないしは防止することができる。強度については、従来の多孔質膜を断熱層として採用する断熱金型では、多孔質層を構成する骨格部分が高圧の溶融樹脂で崩れ、ひいては多孔質層の陥没に伴う変形が生じるのに対し、本発明の断熱層では特定のフェライト多孔質膜とその微細な空隙を充填する固体材料との複合材料で構成されているので従来の断熱金型で生じるような変形等を効果的に防止することができる。
【００３７】
本発明金型では、断熱層としては、例えば図１９で示した断熱層６４のように、フェライトの結晶粒子が三次元網目状に連結してなる多孔質膜６４ａとその多孔質膜中の空隙（気孔）の少なくとも一部に充填されている固体材料６４ｂとからなる構造を好適に採用することができる。
【００３８】
多孔質膜は、フェライト結晶粒子（結晶性のフェライトの粒子）が三次元網目状に連なって形成されて構成されている。本発明では、金属酸化物の中でも特にフェライトを採用することにより、より高い断熱性が得られるとともに、その下地である金属製金型又は金属質層との高い密着性を発揮することができる。フェライトの結晶粒子は、双晶であっても良いし、複数の結晶が繋がったものであっても良い。また、多孔質膜を構成するフェライトの結晶粒子は、後述するように、スピネル型結晶構造であるものが好ましい。
【００３９】
多孔質膜は、フェライトの結晶粒子が三次元網目状に連なって形成されていれば特にその形態等は限定されない。例えば、丸みを帯びておらず、１又は２以上の角部を有する多面体形状の結晶粒子が複数連なって三次元網目構造から多孔質膜が形成されていても良い。この場合、多孔質膜中の空隙は、開放気孔であり、かつ、連通孔となっている。これにより、固体材料の液状原料を空隙に注入（含浸）させることにより、多孔質膜内部全体に固体材料を効率良く充填することができる。
【００４０】
本発明では、フェライトとして、下記一般式
ＡｘＦｅ３−ｘＯ４（但し、Ａはスピネル型酸化鉄の結晶を構成するＦｅサイトに置換し得る金属元素の少なくとも１種を示し、ｘは０≦ｘ＜１を満たす。）
で示されるスピネル型結晶構造を有する化合物であることが好ましい。
【００４１】
前記ｘは、０≦ｘ＜１であるので、ｘ＝０の場合、すなわち鉄フェライト（すなわちスピネル型酸化鉄Ｆｅ３Ｏ４）である場合が包含されるほか、Ｆｅサイトの一部を他の金属元素で置換された組成であっても良い。
【００４２】
前記Ａは、前記の通り、スピネル型酸化鉄の結晶を構成するＦｅサイトに置換し得る金属元素の少なくとも１種であれば限定されないが、特にＣａ、Ｚｎ、Ｍｎ、Ａｌ、Ｃｒ、Ｌｉ及びＭｇの少なくとも１種であることが望ましい。従って、本発明では、Ａ成分がＣａ、Ｚｎ、Ｍｎ、Ａｌ、Ｃｒ、Ｌｉ及びＭｇの少なくとも１種である組成であっても良い。このような組成自体としては、公知のものであれば良く、例えば、Ｃａ０．５Ｆｅ２．５Ｏ４、ＺｎＦｅ２Ｏ４、ＭｎＦｅ２Ｏ４、ＡｌＦｅ２Ｏ４、ＣｒＦｅ２Ｏ４、Ｌｉ０．５Ｆｅ２．５Ｏ４、ＭｇＦｅ２Ｏ４等の少なくとも１種を挙げることができる。
【００４３】
多孔質膜の気孔率（固体材料が充填される前の状態における気孔率）は限定的ではないが、より高い断熱性能を達成できるという見地より通常５〜７５％程度、特に４０〜６０％の範囲内とすることが好ましい。気孔率は、特に合成温度、原料濃度等の合成条件によって制御することができる。本発明における気孔率の測定方法は、後記の実施例１で示す方法による。
【００４４】
多孔質膜は、特に１）金属製金型母材の表面又は２）その金型母材表面上に予め形成された金属質層の表面を水熱合成反応させることにより形成されたものであることが望ましい。このように形成される多孔質構造体は、その下地となる金属製金型母材等と一体的に形成される結果、断熱層を強固に接合・固定することができる。
【００４５】
多孔質膜中の空隙の少なくとも一部に充填されている固体材料としては限定的ではないが、特に断熱性に優れるとともにゾルゲル法等で合成できるという点で、無機酸化物ガラスを好適に用いることができる。前記ガラスは、添加組成にもよるが熱伝導率が一般に約１Ｗ／ｍ・Ｋの値であり、多孔質を形成するフェライト（スピネル型鉄フェライト：熱伝導率６．２Ｗ／ｍ・Ｋ）に比べて熱伝導性が低い物質である。
【００４６】
無機酸化物ガラスとしては、特にその種類（ガラス組成）は限定されず、シリカガラス、ソーダ石灰ガラス、ホウケイ酸塩ガラス、鉛ガラス、無アルカリガラス等の公知のガラス組成から適宜選択することができる。また、これらの各ガラスにそれ以外の金属成分を含むガラス組成も本発明に包含される。前記の金属成分としては、特に限定されないが、強度及び製造効率の観点からアルミニウム、チタン、スズ、ジルコニウム、鉄、クロム、亜鉛、マンガン等の少なくとも１種を好適に採用することができる。
【００４７】
この中でも、本発明では、強度上及び製造工程上の見地より、例えば１）ホウケイ酸塩ガラス、２）シリカガラス及び３）これらの組成にアルミニウム、チタン、スズ、ジルコニウム及び鉄の少なくとも１種を含む無機酸化物ガラスの少なくとも１種を好適に用いることができる。
【００４８】
本発明金型では、多孔質膜の空隙の一部又は全部を固体材料で充填されているものであるが、その充填割合は、多孔質膜の気孔率、所望の断熱層強度等に応じて適宜設定することができる。
【００４９】
断熱層の厚みは、用いる成形材料の種類、所望の断熱性等に応じて適宜設定すれば良いが、一般的には１５μｍ以上の範囲内で設定することができる。特に、１５〜１０００μｍであることが好ましく、さらに３０〜１５０μｍであることがより好ましい。断熱層の厚みを上記範囲内に設定することによって、下地となる型形状（基材表面）を均一の膜厚でより効果的にトレースすることができる。
【００５０】
熱伝導層
本発明金型では、前記断熱層と前記金属皮膜との間に、１００℃における熱伝導率が１００Ｗ／ｍ・Ｋ以上の熱伝導層を有する。熱伝導層を断熱層と前記金属皮膜との間に配置することによって、水平方向の熱伝導性を高め、注入された溶融樹脂の進行方向の流路を加温し、溶融樹脂の急速な温度低下を効果的に抑制することができる結果、成形面全体の凹凸に満遍なく溶融樹脂を充填することができ、所定のパターン形状をより確実に転写することが可能となる。同時に、キャビティ（成形空間）への溶融樹脂の高速注入の際に、溶融樹脂から金属皮膜表面に局所的に与えられた熱エネルギーが、熱伝導層によって瞬時に熱伝導層内で周辺に拡散されることにより、溶融樹脂注入時に瞬間に金属皮膜表面に加わる熱エネルギー（熱衝撃）による急激な温度上昇に伴う金属皮膜の局所的な熱膨張が原因で起こる金属皮膜表面の超微細加工形状の変形あるいはその下に配置された断熱層との接合密着性の劣化等を抑制ないしは防止できることになる。
【００５１】
熱伝導層として使用する材料は、１００℃における熱伝導率１００Ｗ／ｍ・Ｋ以上の材料であれば良く、好ましくは熱伝導率１００Ｗ／ｍ・Ｋ以上の金属、より好ましくは熱伝導率１５０Ｗ／ｍ・Ｋ以上の金属、最も好ましくは熱伝導率３００Ｗ／ｍ・Ｋ以上の金属を採用する。このような金属としては、例えば、銅（１００℃の物性値３９５Ｗ／ｍ・Ｋ）、アルミニウム（同２４０Ｗ／ｍ・Ｋ）、マグネシウム（同１５４Ｗ／ｍ・Ｋ）、亜鉛（同１１２Ｗ／ｍ・Ｋ）等のほか、これらの金属を主成分とする合金等が挙げられる。特に、銅及び銅を主成分とする銅系合金の少なくとも１種を好適に採用することができる。
【００５２】
熱伝導層の厚みは、限定的ではないが、通常は３〜５０μｍ程度とし、好ましくは４〜２０μｍとする。この範囲内に設定することによって、本発明の効果をより効果的に得ることが可能となる。
【００５３】
熱伝導層の形成方法は限定的でなく、公知の方法を適用することができる。例えば、電解めっき、無電解めっき等のめっき法（液相成長法）；熱ＣＶＤ、ＭＯＣＶＤ、ＲＦプラズマＣＶＤ等の化学的気相成長法；スパッタリング法、イオンプレーティング法、ＭＢＥ法、真空蒸着法等の物理的気相成長法等の各種の公知の薄膜形成方法を１種又は２種以上組み合わせて適宜採用することができる。
【００５４】
金属質層
本発明金型における断熱層は、金属製金型母材の表面上に直接的に形成しても良いが、断熱層と金属製金型との接合性をより高めるため、図１８に示すように、断熱層６４の下地層として金属質層６３（断熱膜下地層）を必要に応じて介在させても良い。この場合、金属質層は、金属製金型母材の表面と断熱層との間に両者に接して形成されることが望ましい。
【００５５】
金属質層の組成は、上記目的が達成できる限りは特に限定されないが、断熱層の組成を構成する金属元素を含むことが好ましく、特に鉄がより好ましい。すなわち、本発明の断熱層の骨格成分は多孔質フェライト膜（多孔質膜）であり、これは例えば水熱合成反応によって好適に形成できるので、下地になる金属質層の表面を溶解させながら、その金属質層表面上に前記の多孔質フェライト膜の成長核が形成できることになり、それを核にして均質で密着性の強固な断熱層が形成できる。従って、上記多孔質フェライト膜は鉄が主成分の膜であるので、金属鉄からなる金属質層であることが望ましい。
【００５６】
接合層
本発明では、断熱層と熱伝導層との密着性・接合性をより高めるために接合層を必要に応じて形成することができる。例えば、図１８に示すように、断熱層６４と熱伝導層６６との間に接合層６５を介在させることができる。これにより、特に、めっき法による金属皮膜の形成工程において、断熱層と金属皮膜が強固に接合した断熱金型を提供できることになる。
【００５７】
接合層は、単層から構成されていても良いし、多層から構成されていても良い。単層として接合層を断熱層の表面上に直接形成しても良い。また、第１接合層と第２接合層からなる２層構造として、熱伝導層をより強固に断熱膜に接合させる目的で第１接合層を介在させて第２接合層を積層させても良い。なお、接合層は、金属製金型母材上に形成された断熱層と熱伝導層の間に両者に接して形成されることが望ましい。
【００５８】
接合層は、通常は断熱層上に形成されることが好ましい。例えばａ）真空装置を用いて作製する場合、酸化物である断熱層の表面に強固に接合するために、酸化されて強固な酸化物皮膜を表面に形成しやすい金属膜で、かつ、さらにその表面に別の金属膜が強固に密着する金属からなる薄膜であっても良いし、ｂ）断熱層に、無電解めっきによる金属皮膜を断熱層上に直接に形成するために必要な触媒金属（パラジウム等）を担持させる目的の触媒金属からなる薄膜であっても良い。
【００５９】
上記ａ）の場合の接合層は、より具体的には、上記真空装置としてスパッタ装置を用いてスパッタ法で好適に形成できる。これによって、接合層は、断熱層上の表面凹凸部分に形成される。接合層の材質としては、特に、酸化されて強固な酸化物皮膜を表面に形成しやすい金属が好ましい。例えば、チタン（Ｔｉ）、タンタル（Ｔａ）、クロム（Ｃｒ）、モリブデン（Ｍｏ）、タングステン（Ｗ）等の少なくとも１種が好ましい。接合層の厚みは、それを構成する金属元素の種類、断熱層の表面の凹凸性等に応じて適宜設定すれば良いが、通常は０．０２〜０．８μｍ程度の範囲内とすれば良い。
【００６０】
このように、接合層の金属膜の上に、同じスパッタ法で連続的に、熱伝導層の金属の連続膜を形成することによって、金属（接合膜表面）―金属（熱伝導膜下面）の結合を形成かることができる。
【００６１】
多層からなる場合、熱伝導層との接合強度をより高める目的で、上記の接合層（第１接合層）の上に連続金属膜からなる第２接合層を形成しても良い。この場合、第２接合層としては、鉄及び鉄合金の少なくとも１種が好ましい。それを構成する金属元素の種類、断熱層の厚み、表面の凹凸性（表面粗さ）等に応じて適宜設定すれば良いが、通常は１〜６μｍ程度の範囲内とすれば良い。
【００６２】
金属皮膜
金属皮膜は、金属から構成されていれば良く、公知又は市販の金型の成形面に採用されている材質と同じものであっても良い。例えば、鉄、ニッケル、銅、クロム等の金属、ニッケルりん合金、ニッケルホウ素、ニッケルタングステンりん合金、ニッケル銅りん合金等の合金等が挙げられる。
【００６３】
また、金属皮膜の構成は、単層であっても良く、また多層であっても良い。例えば、断熱層と金属皮膜との密着性（接合性）をより高めるために、金属皮膜を第１金属皮膜及び第２金属皮膜からなる２層構成とし、金属皮膜接合層と第２金属皮膜との層間に接着層（下地層）として第１金属皮膜を介在させることができる。より具体的には、当該金属皮膜接合層上に形成された金属めっき膜（第１金属皮膜）及び前記金属めっき膜上に形成された微細加工金属膜（第２金属皮膜）からなる構成を採用することができる。この場合は、金属皮膜接合層を構成する材質によらずに、成形面を構成する層として表面に微細加工（凹凸面）を施した微細加工金属膜（第２金属皮膜）を密着性良く形成することができる。
【００６４】
金属皮膜の形成方法として、例えば金属皮膜として用いる金属種、下地となる層の組成等に応じて公知の方法を採用することができる。例えば、電解めっき、無電解めっき等のめっき法（液相成長法）；熱ＣＶＤ、ＭＯＣＶＤ、ＲＦプラズマＣＶＤ等の化学的気相成長法；スパッタリング法、イオンプレーティング法、ＭＢＥ法、真空蒸着法等の物理的気相成長法等の各種の公知の薄膜形成方法を１種又は２種以上組み合わせて適宜採用することができる。
【００６５】
金属皮膜が多層構造をとる場合は、各層の形成方法が異なっていても良く、前記で示した薄膜形成方法の中から適宜組み合わせて採用することができる。例えば、接着層（下地層）としての第１金属皮膜とその上に形成された第２金属皮膜から構成されるような場合は、次のような方法で各層を形成することができる。例えば、金属皮膜接合層上に、ストライクめっき膜のように電解めっき法で形成された金属めっき膜（第１金属皮膜）を形成し、さらに、その金属めっき膜上に厚い微細加工金属膜をめっき法により形成することができる。このような構成をとることにより、金属皮膜接合層と金属皮膜との接合強度をより高めることができる。
【００６６】
成形面の作製方法も限定的でなく、公知の断熱金型の場合と同様にすれば良い。例えば、金属皮膜表面を切削加工等の機械的加工を施すことによって、所定の形状（凹凸形状）からなる成形面を形成することができる。
【００６７】
本発明金型における金属皮膜の厚み（多層構造の場合は各層の合計厚み）は特に限定的ではないが、通常は２０〜３００μｍ程度とし、特に５０〜１５０μｍとすることが好ましい。多層構造の場合の各層の厚みは、層の数、各層の材質等に応じて適宜設定すれば良い。
【００６８】
断熱金型の使用
本発明の断熱金型は、公知又は市販の金型と同様にして用いることができる。また、金型を用いて成形する場合の成形条件等も公知の方法に従って実施することができる。
【００６９】
本発明金型を用いて成形する場合は、金型の成形空間を構成する一部又は全部として本発明金型を用いることができる。例えば、固定型と可動型の２つの型により形成されたキャビティに射出成型することにより成形する場合は、固定型及び可動型の少なくとも一方に本発明金型を採用することができる。また、市販の金型（成形装置）の一部又は全部を本発明金型に取り替えるだけでも、本発明金型による成形を実施することができる。
【００７０】
例えば、図１６に示すような導光板２個取りの樹脂成形品９１を射出成形する場合、固定型と可動型からなる金型において、可動型として本発明金型を用いて成形する工程例の模式図を図１７に示す。図１６における樹脂成形品９１は、ランナー部９４を介して２枚の導光板９２，９２が連なった状態で成形されたものである。このようにして２枚の導光板が同時に製造されることになる。図１７では、成形装置として固定型１０１及び可動型１０２から構成される金型が使用される。固定型と可動型及び枠体部１０３との間のキャビティ１０７（成形空間）に樹脂１０８を溶融状態で射出して導入した後、図に示すように保圧したままで、樹脂１０８を冷却する。その後、可動型１０２を下降させ、枠体部１０３を水平方向に移動させて金型を開き、離型した後、所望の樹脂成形品９１が回収される。この場合、可動型１０２として本発明金型を採用しており、本発明金型の成形面に所定の形状が付与されている。そして、本発明金型の断熱層により、溶融樹脂が射出され、金型の成形空間に導入された段階でも溶融樹脂の熱エネルギーが急激に金型に奪われることなく、成形面に付与された凹凸又は溝部に溶融樹脂がくまなく行きわたる結果、そのパターン形状が樹脂成形品に忠実に転写される。これにより、微細な形状が正確に再現された成形品を得ることができる。
【００７１】
成形材料
本発明の断熱金型では、それに用いられる材料（成形材料）は制限されないが、特に樹脂成分を含む組成物（特に樹脂成分を主成分として含む樹脂組成物）の成形（射出成形等）に好適である。
【００７２】
例えば、樹脂成形にも好適に用いることができる。樹脂成分（特に合成樹脂）としては、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリスチレン、ポリ塩化ビニル、ポリメタクリル酸メチル、ポリアミド、ポリカーボネート、ＡＢＳ樹脂、ポリエチレンテレフタレート、ポリテトラフルオロエチレン等の熱可塑性樹脂のほか、ポリシクロオレフィン等を好ましい例として挙げることができる。樹脂成分以外の成分として、例えばフィラー、着色材、紫外線吸収材、帯電防止剤、難燃剤等も、必要に応じて上記組成物中に含まれていても良い。
【００７３】
２．断熱金型の製造方法
本発明金型は、上記のような各層を形成・積層することにより製造できるが、特に下記の方法によって好適に製造することができる。
【００７４】
すなわち、
（１）金属製金型母材の成形面側の表面に、フェライトの結晶粒子が三次元網目状に連なって形成されている多孔質膜を形成する工程（多孔質膜形成工程）、
（２）前記多孔質膜中の気孔の少なくとも一部に固体材料を充填することにより、多孔質膜中の気孔の少なくとも一部に固体材料が充填されてなる断熱層を形成する工程（固体材料充填工程）、
（３）断熱層の表面上に金属皮膜接合層を物理的気相成長法によって形成する工程（金属皮膜接合層形成工程）、
（４）金属皮膜接合層の表面上に熱伝導率１００Ｗ／ｍ・Ｋ以上の熱伝導層を物理的気相成長法によって形成する工程（熱伝導層形成工程）、
（５）熱伝導層の表面上に金属皮膜をめっき法によって形成する工程（金属皮膜形成工程）及び
（６）金属皮膜の表面に機械加工を施すことにより樹脂成形のための転写形状表面を形成する工程（成形面形成工程）
を含むことを特徴とする断熱金型の製造方法によって、本発明金型を好適に製造することができる。
【００７５】
多孔質膜形成工程
多孔質膜形成工程では、金属製金型母材の成形面側の表面に、フェライトの結晶粒子が三次元網目状に連なって形成されている多孔質膜を形成する。
【００７６】
本発明では、多孔質膜の形成工程として、１）金属製金型母材の表面又は２）その金型母材の表面上に予め形成された金属質層の表面を金属成分を含む水溶液又は水分散体（処理液）と反応させることにより金属酸化物を生成させる工程を含む方法を好適に採用することができる。
【００７７】
上記処理液としては、金属成分を含む水溶液又は水分散体を好適に用いることができる。金属成分としては、フェライト結晶を構成し得る成分を採用すれば良く、特に（１）Ｆｅのみ、又は（２）Ｃａ、Ｚｎ、Ｍｎ、Ａｌ、Ｃｒ、Ｌｉ及びＭｇの少なくとも１種とＦｅとの組み合わせが望ましい。前記の水溶液又は水分散体の調製は、例えば金属成分の供給源となる化合物を用いることができる。例えば、金属塩、金属酸化物、金属水酸化物等を用いることができる。これらは、水可溶性（水溶性）又は水難溶性の金属化合物をいずれも使用することができるが、本発明では特に水溶性の金属化合物をより好適に用いることができる。
【００７８】
また、処理液中の金属成分の濃度は限定的ではなく、用いる金属成分の種類、反応条件等に応じて適宜設定することができるが、通常は０．０３〜０．３５ｇ／ｍＬとすることが好ましい。
【００７９】
前記反応は、公知の湿式反応方法に従って実施することも可能であり、例えば処理液に浸漬する方法、処理液をスプレー等で塗布する方法等のいずれも採用することができる。特に、本発明では、処理液を用いて水熱合成反応により実施することが好ましい。水熱合成反応の条件自体は公知の方法によれば良いが、特に下記の方法で実施することが望ましい。すなわち、当該水熱合成反応として、１）金属製金型母材表面又は２）その金型母材上に予め形成された金属質層表面が金属塩、アルカリ及び水を混合してなる処理液に接触した状態で１００〜２００℃の飽和水蒸気圧以上の環境下にて熱処理する工程を含む方法を採用することが好ましい。
【００８０】
上記の水熱合成反応では、処理液として、金属塩、アルカリ及び水を混合してなるものを用いることが好ましい。混合方法は特に限定されず、その配合順序も制限されない。
【００８１】
金属塩としては、無機酸塩及び有機酸塩の少なくとも１種を用いることができる。無機酸塩としては、例えば硫酸塩、炭酸塩、塩化物等を用いることができる。また、有機酸塩としては、酢酸塩、シュウ酸塩等を用いることができる。
【００８２】
また、アルカリとしては特に限定的ではなく、例えば水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、アンモニア等の少なくとも１種を用いることができる。
【００８３】
処理液は、金属塩又はアルカリは水に溶解していても良いし、あるいは一部溶解したものであっても良い。また、金属塩又はアルカリが溶解せずに分散したもの（懸濁液（水分散体））であっても良い。この場合の金属塩の処理液中の含有量は、用いる金属塩の種類等にもよるが、一般的には０．０３〜０．３５ｇ／ｍＬとすることが好ましい。また、アルカリは、用いるアルカリの種類等にもよるが、一般的には０．０５〜０．１８ｇ／ｍＬとすることが好ましい。
【００８４】
また、本発明では、処理液との反応を還元剤の存在下で実施することもできる。還元剤の使用により、反応系において３価の鉄イオンの生成を抑制ないしは防止することにより、よりいっそう確実に優れた断熱膜を形成することができる。従って、還元剤としては、３価の鉄イオンの生成を抑制ないしは防止できるものであれば限定されず、公知の還元剤から適宜選定することができる。例えば、アスコルビン酸、ハイドロキノン類等のように酸化防止剤として知られている化合物を好適に用いることができる。本発明では、還元剤を処理液に含有させておくこと（特に還元剤を処理液に溶解させること）が好ましい。
【００８５】
本発明では、処理液を１）金属製金型母材表面又は２）その金型母材上に予め形成された金属質層表面に接触させる。すなわち、断熱層を形成すべき領域に処理液を付与する。付与する方法は特に限定されず、例えば浸漬、塗布等の公知の方法に従って実施することができる。処理液の使用量としては、所定の断熱層が形成されるのに十分な量を付与すれは良い。従って、本発明では、例えば断熱層を形成すべき部位を処理液に浸漬する方法を好適に採用することができる。
【００８６】
処理液と反応させる際の条件は、フェライトが生成し得る条件であれば特に限定的でない。特に、処理液との反応として水熱合成反応を行う場合、その温度・圧力条件としては、１００〜２００℃（特に１１０〜２００℃）の飽和水蒸気圧以上の環境下にて熱処理することが好ましい。このような温度・圧力下で熱処理することによって、所定の断熱層を好適に形成することができる。かかる温度・圧力条件の設定は、例えばオートクレーブ装置（密閉系）等の公知の装置を用いて行うことができる。
【００８７】
また、処理液と反応させる時間（水熱合成反応の反応時間）は、所望の断熱層の厚み等に応じて適宜調整することができる。すなわち、前記の好ましい厚みの断熱膜が形成されるまで反応を持続させれば良いが、均一厚みの断熱膜を所望の厚みで得るには、水熱合成反応による場合は通常２〜１２時間の範囲内の反応を複数回繰り返す方法で形成すれば良い。
【００８８】
本発明の製造方法では、断熱層として前記１．で述べたフェライトを形成することが好ましいので、前記の金属製母材又は金属質層として鉄系金属を用いることが好ましい。鉄系金属表面を処理液と反応させること（特に水熱合成反応）によって断熱層としてのフェライト層を好適に形成することができる。例えば、鉄フェライト（前記のｘ＝０の場合）を生成させる場合、本発明の水熱合成反応によれば、下記の段階１）〜２）を経て鉄からフェライトを生成させることができる。
１）Ｆｅ２＋＋ＯＨ−→Ｆｅ（ＯＨ）２、２）Ｆｅ（ＯＨ）２→Ｆｅ３Ｏ４
【００８９】
本発明の製造方法の実施態様としては、その層構成に応じてさまざまなバリエーションがあり、これらはいずれも本発明に包含される。例えば、水熱合成反応（又は通常の湿式反応）による場合は
ａ）金属製金型母材の上層に水熱合成反応（湿式反応）による多孔質フェライト膜作製とその多孔質膜の気孔への固体材料充填によって断熱膜を形成する工程、断熱膜の表面上にスパッタリング法によって接合層であるシード層を形成する工程、及びシード層の上に接してめっき法によって金属皮膜を形成する工程を含む方法
ｂ）金属製金型母材の上層にめっき法又はスパッタリング法によって金属質層である断熱膜下地層を形成する工程、断熱膜下地層の表面上に水熱合成反応（湿式反応）及び固体材料充填によって断熱膜を形成する工程、断熱膜の表面上にスパッタリング法によってシード層を形成する工程、及びシード層の上に接してめっき法によって金属皮膜を形成する工程を含む方法、
ｃ）金属製金型母材の上層にめっき法又はスパッタリング法によって断熱膜下地層を形成する工程、断熱膜下地層の上に水熱合成反応（湿式反応）及び固体材料充填によって断熱層を形成する工程、断熱層の上面に接してスパッタリング法によって接合層を形成し、さらにその上に電気めっき法あるいはスパッタリング法によって第１金属皮膜（下地密着膜）を形成する工程、及び第１金属皮膜の上面に接してめっき法によって第２金属皮膜を形成する工程を含む方法、
等があり、これらはいずれも本発明の製造方法に包含される。
【００９０】
固体材料充填工程
固体材料充填工程では、前記多孔質膜中の気孔の少なくとも一部に固体材料を充填することにより、多孔質膜中の気孔の少なくとも一部に固体材料が充填されてなる断熱層を形成する。
【００９１】
前記多孔質膜の空隙に充填される固体材料としては、前記で述べた各種ガラスを適用することができる。この場合、固体材料の充填方法は、気孔中に固体材料を充填できる限りは特に制限されないが、例えば多孔質膜の空隙に固体材料の液状原料を注入する工程及び注入された液状原料から固体材料を生成させる工程を含む方法によって、多孔質膜の空隙（気孔）中に固体材料が充填された構造を形成することができる。
【００９２】
特に、本発明では、ゾルゲル法を利用することによって固体材料を好適に充填することができる。この場合の出発原料としては、公知のゾルゲル法で使用されているものを採用することができ、目的とする酸化物の前駆体（化合物）及び溶媒を含む液状原料を採用することができる。
【００９３】
前記の前駆体としては、例えば、有機金属化合物又は有機ケイ素化合物、金属塩（但し、有機金属化合物及び有機ケイ素化合物を除く。）等の１種又は２種以上を好適に用いることができる。
【００９４】
有機金属化合物としては、例えばジルコニウム（ＩＶ）プロポキシド、ジルコニウム（ＩＶ）ブトキシド等の金属アルコキシド；酢酸ジルコニウム、酢酸亜鉛等の金属有機酸塩等を用いることができる。
【００９５】
有機ケイ素化合物としては、例えばケイ酸メチル（テトラメトキシシラン）、ケイ酸エチル（テトラエトキシシラン）等のアルコキシシラン化合物；ジヒドロポリジメチルシロキサン等のように水酸基を末端に有するオルガノポリシロキサン化合物；その他にもアルコキシシラン官能基を有するオルガノポリシロキサン等が挙げられる。
【００９６】
金属塩としては、各種の金属の硝酸塩、塩化物等が挙げられる。なお、本発明では、有機酸の金属塩は、前記の有機金属化合物に含めるものとする。
【００９７】
溶媒としては、（１）水又は（２）水と水溶性有機溶媒との混合液（混合溶液）を好適に用いることができる。前記の水溶性有機溶媒としては、限定的でなく、例えばメタノール、エタノール、イソプロパノール等のアルコール類を好適に用いることができる。
【００９８】
また、液状原料には、必要に応じて触媒を使用することもできる。例えば、チタン系触媒としては、オルトチタン酸テトライソプロピル、ジイソプロポキシチタンビス（アセチルアセトナート）、チタンテトラ（アセチルアセトナート）等の１種又は２種以上を用いることができる。有機スズ系触媒としては、ジブチルスズジアセテート、２エチルヘキサン酸スズ、ビス（ラウロキシジブチルスズ）オキサイド等の１種又は２種以上を用いることができる。ホウ素イオンを含む化合物としては、ホウ酸トリメチル、ホウ酸トリエチル等の１種又は２種以上を用いることができる。ハロゲンイオンを含む化合物としては、塩酸、酸性フッ化アンモニウム等の１種又は２種以上を用いることができる。
【００９９】
具体的な方法としては、例えばａ）加水分解性の液体有機金属化合物、ｂ）チタン系触媒、有機スズ系触媒、ホウ素イオンを含む化合物、ハロゲンイオンを含む化合物の少なくとも１種及びｃ）水を含む液状原料を多孔質膜に塗布又は含浸させ、空隙中で反応を進行させる。かかる反応によって、触媒下での加水分解による重縮合反応を促進させて、空隙に充填された反応生成物を固化させる。
【０１００】
この場合、一般に、加水分解を起こす液体有機金属化合物、例えばアルコキシシラン官能基を有するオルガノポリシロキサンは、湿気（あるいは水分）の存在下でチタンキレート化合物等のチタン系触媒や有機スズ系触媒で加水分解が促進され粘度が高まり、固化させることができる。また、同種の液体材料である金属アルコキシドと水とアルコールからなる混合液にホウ素イオンとハロゲンイオンを加えることにより、同様に加水分解が促進され固化することができる。これらの固化した物質は、有機成分を含むＭ−Ｏ結合（Ｍは、Ｓｉ又は金属を示す。）が重合した化合物と考えられ、これを大気中で熱処理（焼成）することにより、有機成分が焼失して、主成分が無機酸化物ガラス材料（例えばホウケイ酸塩ガラス等）で構成される硬い固体材料に変化することになる。
【０１０１】
続いて、反応生成物を熱処理することによって反応生成物が変化して硬い固体材料になる。熱処理温度は、固体材料の種類等によって異なるが、特に金属製金型本体の焼きなましによる軟化が起こらない温度とすることが望ましく、通常２００〜３００℃程度とすることがより好ましい。熱処理雰囲気は限定的ではないが、熱処理を酸化性雰囲気下（又は大気中）で実施することによって反応生成物から有機成分を酸化分解することで所定の酸化物ガラスを生成させることができる。
【０１０２】
多孔質膜への液状原料の注入方法自体は限定的でなく、公知の方法を用いることもできる。特に、本発明では、減圧下で多孔質膜を液状原料中に浸漬した状態で加圧する工程及び多孔質膜の空隙に液状原料を効果的に注入する工程を含む方法を好適に採用することができる。より詳しくは、密封容器内に多孔質膜を配置し、密封容器内部を十分に減圧した状態で液状原料を導入し、多孔質膜を液状原料中に浸漬させた状態で、密封空容器内に大気（空気）を流し入れて減圧から大気圧に戻す方法によって、多孔質膜の微細な空隙に液状原料をくまなく充填することができる。
【０１０３】
接合層形成工程
接合形成工程では、断熱層の表面上に接合層を物理的気相成長法によって形成する。金属皮膜接合層の材質等は前記１．で説明した通りである。
【０１０４】
物理的気相成長法（ＰＶＤ法）としては限定的ではなく、例えばスパッタリング法、イオンプレーティング法、ＭＢＥ法、真空蒸着法等が挙げられるが、特にスパッタリング法が好ましい。スパッタリング法は、公知又は市販のスパッタリング装置を用いて実施することができる。特に、本発明では、ＤＣマグネトロンスパッタリング装置あるいはＲＦマグネトロンスパッタリング装置が好ましく、スパッタリングの条件も限定的ではないが、特に不活性ガスにアルゴンを用い、真空度は０．２〜２．０Ｐａにて、基板加熱温度５０〜３００℃という条件を採用することが望ましい。
【０１０５】
接合層は、単層から構成されていても良いし、多層から構成されていても良い。単層で構成されている場合は、無電解めっきの触媒作用があるシード層であっても良い。また、金属スパッタ膜の下地接合膜として機能する金属膜でも良い。かかる金属膜は、酸化物からなる断熱層と強固な密着を目的とする金属膜であり、工法的には後に続く熱伝導層の金属材料の積層を容易にする真空成膜工法であることが好ましい。接合層が多層である場合、上記接合層（第１接合層）に熱伝導層のめっき形成を促す導電性を有する金属からなる第２接合層を積層した２層構造等を採用することができる。
【０１０６】
すなわち、接合層を形成する工程が、断熱層との接合膜としての第１接合層をスパッタリング法によって形成する工程と、導電性金属膜としての第２接合層をスパッタリング法によって形成する工程からなる複合工程であっても良い。
【０１０７】
接合層としては、特に、酸化されて強固な酸化物皮膜を表面に形成しやすい金属が好ましい。例えば、チタニウム（Ｔｉ）、タンタル（Ｔａ）、クロム（Ｃｒ）、モリブデン（Ｍｏ）、タングステン（Ｗ）等あるいはこれらの合金が好ましい。接合層である接合層の厚みは、接合層を構成する金属元素の種類、断熱層の厚み、表面の凹凸性等に応じて適宜設定すれば良いが、本発明の効果をより効果的に達成するという見地より、通常は０．０２〜０．８μｍ程度とすれば良い。
【０１０８】
また、第２接合層を形成する場合の第２接合層の材質としては、導電性の高い金属から構成されている限り、特に限定されない。特に、スパッタリング法によって緻密な膜が形成し易く、かつ、電解めっき法で強固な金属めっき膜が形成しやすい金属等を好適に用いることができる。特に、導電性金属膜の組成としては、例えば鉄の金属単体のほか、鉄合金等の合金を好適に採用することができる。第２の接合層の厚みは、第２の接合層を構成する金属元素の種類、断熱層の表面の凹凸性等に応じて適宜設定すれば良いが、通常は１〜６μｍ程度とすれば良い。
【０１０９】
熱伝導層形成工程
熱伝導層形成工程では、接合層の表面上に熱伝導率１００Ｗ／ｍ・Ｋ以上の熱伝導層を物理的気相成長法によって形成する。
【０１１０】
熱伝導率１００Ｗ／ｍ・Ｋ以上の熱伝導層として、前記で例示したような金属を好適に採用することができる。このような金属からなる熱伝導層は、物理的気相成長法を適用できるという点でも好ましい。
【０１１１】
物理的気相成長法（ＰＶＤ法）としては限定的ではなく、例えばスパッタリング法、イオンプレーティング法、ＭＢＥ法、真空蒸着法等が挙げられるが、特にスパッタリング法が好ましい。スパッタリング法は、公知又は市販のスパッタリング装置を用いて実施することができる。特に、本発明では、ＤＣマグネトロンスパッタリング装置あるいはＲＦマグネトロンスパッタリング装置が好ましく、スパッタリングの条件も限定的ではないが、特に不活性ガスにアルゴンを用い、真空度は０．２〜２．０Ｐａにて、基板加熱温度５０〜３００℃という条件を採用することが望ましい。
【０１１２】
また、熱伝導層の構成は、単層であっても良く、また多層であっても良い。多層の場合は、上記の単層膜の上に、成膜速度の高い電解めっき法等の湿式工法で、厚めの金属膜からなる第２熱伝導層を形成して作製することができる。また、多層の場合、互いに同じ材料である多層でも良いし、互いに異なる材料からなる多層でも良い。この場合、特に、銅等の材料による第２熱伝導層の形成が好適である。なお、その際の厚みは、金型の大きさ・形状、断熱層の厚み等によって異なるが、本発明の効果をより効果的に達成するという見地より、通常５〜５０μｍ程度とすることが好ましい。
【０１１３】
金属皮膜形成工程
金属皮膜形成工程では、熱伝導層の表面上に金属皮膜をめっき法によって形成する。この場合、上記導電性金属膜の表面にめっき法を用いて金属皮膜を形成する工程は、公知の方法に従って実施することも可能であるが、特に下記の方法で実施することが望ましい。すなわち、金属皮膜接合層が触媒金属膜からなるシード層の場合、下地無電解めっき膜を形成後、無電解めっき法によって金属皮膜を形成する方法が望ましい。また、金属皮膜接合層をなす導電性金属膜を電極にして下地電気めっき膜を形成後、無電解めっき法によって金属皮膜を形成する方法が望ましい。ここで、下地電気めっき膜の形成方法として、特にＮｉストライクめっき法が望ましい。また、その表面に無電解めっき法で形成する金属膜としては、特にニッケルりん合金めっき膜が好ましい。前記のストライクめっき法又は無電解めっき法の条件等は公知の方法に従えば良い。  
【０１１４】
成形面形成工程
成形面形成工程では、金属皮膜の表面に機械加工を施すことにより樹脂成形のための転写形状表面を形成する。機械加工は、公知の方法に従って実施すれば良く、例えば公知又は市販の精密切削加工機等を用いて金属皮膜の表面に所望の形状（凹凸形状）を付与することができる。
【実施例】
【０１１５】
以下に実施例を示し、本発明の特徴をより具体的に説明する。ただし、本発明の範囲は、実施例に限定されない。
【０１１６】
実施例１
図１に、本実施例１の本発明の断熱金型１の構成を示す断面図を示す。断熱金型１は、図１６に示す導光板のような精密な微細加工形状をもつ樹脂製部品の成型加工に用いられる金型であり、長手方向１００ｍｍ×短手方向６２ｍｍ×高さ１５ｍｍの直方体形状である。
【０１１７】
金型を構成する金属製金型母材２の材料として高い硬度を有するステンレス鋼を用いた。金属製金型母材２は、長手方向１００ｍｍ×短手方向６２ｍｍ×高さ１４．５ｍｍの直方体形状である。上面から０．３ｍｍの幅で高さ２ｍｍの外側の外周部分を除くように段付き研削加工されて凸部の形状となっている。
【０１１８】
金属製金型母材２の成形面側の凸部表面に、断熱膜下地層として鉄膜からなる金属質層３（厚さ３μｍ）が配置され、その上に結晶質鉄フェライト膜（すなわち、スピネル型鉄酸化物）からなる多孔質膜の空隙をケイ素とホウ素とスズを主成分とする無機酸化物ガラスからなる固体材料で詰められた断熱層４（厚さ２００μｍ）が配置され、さらにその表面上にチタンからなる接合層５が配置され、その上に熱伝導層６が形成されている。熱伝導層６は、厚さ２μｍの銅からなる第１熱伝導層６ａと厚さ１８μｍの銅からなる第２熱伝導層６ｂの合計２０μｍの銅の層からなる。さらに熱伝導層上に厚さ２μｍの第１金属皮膜７ａ（ニッケル）が被覆されている。さらに、無電解ニッケルめっき法によって厚み２００μｍの精密加工用の第２金属皮膜７ｂ（非晶質ニッケルりん合金）が形成されている。これら金属皮膜７の成形面側は、最大深さ２５μｍの樹脂成形用微細パターンが精密機械加工により形成された精密加工表面７ｓになっている。
【０１１９】
上記構成によれば、断熱金型の断熱層として有効な従来の多孔質フェライト膜の膜内の空隙をフェライト等の通常のセラミックスよりも熱伝導性の低いケイ酸系無機ガラスを主成分とする固体材料で埋めた層構造になっているため、従来同様にセラミックス材料としての低い熱伝導性を保持したまま、従来の多孔質フェライト断熱膜の弱点、すなわち樹脂製品の高圧成形による金型成形面の凹み変形を効果的に抑制ないしは防止することが可能となる。その結果、高圧成形が必要な微細なパターンをもつ肉薄成型品の良好な樹脂成形がより長期間にわたって実施可能となる。
【０１２０】
図２には、本発明の断熱金型１の製造工程例を示す。以下、図２に示す工程に従って各工程の説明を行う。
【０１２１】
前記した寸法のステンレス鋼製の金属製金型母材２の表面上に、硫酸鉄めっき浴を用い、電気めっき法によって厚さ３μｍの鉄膜である金属質層３を形成した（図２（１））。
【０１２２】
金属質膜３の上部に、多孔質フェライト膜の空隙に非晶質の無機固体化合物を充填してなる断熱層４（厚さ２００μｍ）を形成した（図２（２））。この断熱層４については、まず厚さ２５０μｍの多孔質フェライト膜の空隙を固体材料で満たした後、２００μｍの厚みまで平滑面が出るように精密機械研磨により加工することによって断熱層４を作製した。
【０１２３】
固体材料の充填は、図３に示す４つの工程を経て実施した。すなわち、（１）金属製金型母材の成形面側に多孔質フェライト膜を形成する工程、（２）前記の多孔質フェライト膜の空隙に固体材料の液状原料を含浸させる工程、（３）溶剤気化と加水分解反応を促進させることによって前記の液状原料を固化させる工程、（４）前記の固化した含浸物を、酸化性雰囲気で熱処理することによって所定の固体材料に変化させるという工程を経て実施した。
【０１２４】
まず、金属製金型母材の成形面側の金属質層３の上に多孔質フェライト膜を形成する方法を以下に示す。窒素ガス中で蒸留して調製した水６００ｍｌに４１７ｇの硫酸第１鉄（ＦｅＳＯ４・７Ｈ２Ｏ）を溶解した水溶液と、２１６ｇの水酸化ナトリウム（ＮａＯＨ）水溶液６００ｍｌを混合して懸濁液を調製した。内容積２リットルのステンレス鋼製の円筒型オートクレーブ反応容器の中に上記懸濁液を入れ、その中に金属質層３を形成した金型母材を浸漬し、治具を用いて保持した。金属製金型母材２は、金属質層３を形成した成形面以外を四フッ化エチレン製のシールテープで予めマスキングしておいた。なお、上記の作業は、窒素ガス雰囲気中で行った。このオートクレーブ反応容器を外部から加熱することによって、１３０℃で２０時間反応させた。反応時間経過後、金型母材を治具ごと取り出し、同時に生成した反応残渣の粉体化合物と分離するため、十分に水洗した。オートクレーブ反応容器も、同様に生成した反応残渣を取り除くために内部を水洗し、再度上記と同量の懸濁液を調合し、再び金型母材を治具ごと取り付けて、前記と同様に１３０℃で２０時間の反応の工程を８回繰り返した。このようにして、膜厚２５０μｍの多孔質フェライト膜を形成した。
【０１２５】
次に、前記の多孔質フェライト膜の空隙に固体材料の液状原料を含浸するに先立って固体材料の液状原料を調製した。液状原料としては、ケイ酸エチル１２５ｍｌ、ホウ酸トリエチル１０ｍｌ、２エチルヘキサン酸スズ２ｍｌ、０．１Ｎ―塩酸３ｍｌ及びイオン交換水１０ｍｌを大気中において室温で混合・溶解して得られた混合溶液（合計１５０ｍｌ）を用いた。この混合溶液は、時間の経過とともに徐々に粘度が高まり、固化がはじまる。そこで、図４に示す含浸装置１１を用いて、この液状原料を金属製金型母材２の成形面側に形成した多孔質フェライト膜の空隙に直ちに含浸させた。図４に示す含浸装置１１は、液状原料１２が入った原料容器１３と含浸されるべき試料１４を内部に固定できる含浸チャンバー１５の２つから構成されており、それらの２つを開閉バルブ１６が備えられた配管１７で繋がっている。なお、含浸チャンバー１５には、その内部を減圧できるように、開閉バルブ１８を介して真空排気ポンプ１９が接続されている。含浸チャンバー１５には真空計２０が取り付けられており、内部の真空度を確認できるようになっている。
【０１２６】
具体的な含浸方法を以下に示す。まず、含浸装置１１の含浸チャンバー１５を開放し、その中にその成形面側に多孔質フェライト膜が形成された金属製金型母材である試料１４を設置し、固定する。次に、バルブ１８を開き、真空排気ポンプ１９を作動させ、含浸チャンバー１５の内部を減圧する。次に、バルブ１８を閉じ、バルブ１６を開く。このとき、原料容器１３に保管されていた液状原料１２は、配管１７を通って、減圧雰囲気にさらされていた試料１４が固定された含浸チャンバー１５に注ぎ込まれ、含浸チャンバー１４の内圧は大気圧になる。このとき、試料１４に形成された多孔質フェライト膜内の開空孔になっている空隙に、流入した液状原料が含浸される仕組みになっている。上記の操作によって、液状原料を多孔質フェライト膜に含浸させた。
【０１２７】
続いて、前記の含浸した液状原料を、溶剤気化と加水分解反応を促進させることによって固化させた。すなわち、液状原料を含浸させた多孔質フェライト膜が形成された金属製金型母材は、表面に付着している過剰量の液状原料を拭って除去した後、湿度９０％・温度７０℃に保持された恒温恒湿槽に入れて１０時間静置させ、気化による液状原料の溶剤除去と同時に加水分解反応を促進させることにより、多結晶フェライト膜の内部に含浸された液状原料を固化させた。
【０１２８】
続いて、前記の固化した含浸物を酸化雰囲気で熱処理することにより固体材料に変化させた。液状原料を含浸させ、固化させた含浸物を含む多孔質フェライト膜が設けられた金属製金型母材は、そのまま電気炉を用いて大気中３００℃で３時間の熱処理を行うことによって、固化した含浸物の有機成分を気化、あるいは燃焼させて取り除き、固化した含浸物を固体材料に変化させた。その後、空隙を固体材料で満たした多孔質フェライト膜（厚さ２５０μｍ）を精密機械研磨により２００μｍの厚みまで平滑面が出るように加工して断熱層４を形成した。
【０１２９】
次に、遊星回転機構を有し、２種類の６インチ径ターゲットを設置できる逆スパッタ機能付の２元高周波マグネトロンスパッタ装置を用いて、断熱膜４の表面に接合層５及び第１熱伝導層６ａを形成した（図２（３）、図２（４））。すなわち、断熱膜４まで形成された金属製金型母材については、まず断熱層４が形成された金属製金型母材２おいて段付き加工した上面部分を除いて、その下部をマスクした。次に、スパッタ装置内で、ターゲットに対して角度３０°でこの金属製金型母材を基板ホルダに取り付け、その基板ホルダを遊星回転させながら、以下のようにして、二層積層スパッタ膜を形成した。すなわち、予め金属チタンのターゲット及び金属銅のターゲットを設置したスパッタ装置中で、断熱層４が形成された金属製金型母材を基板ホルダに取り付け、真空排気しながら、１５０℃で１時間加熱した後、さらにスパッタ膜を形成すべき金属製金型母材の表面に対して、スパッタリングガスとしてアルゴンガスを用いて、真空度８Ｐａで逆スパッタを行い、表面クリーニングを行った。その後、基板ホルダごと遊星回転させながら、まず金属チタンのターゲットを用い、真空度０．６Ｐａでスパッタ投入電力２ｋＷで２分間スパッタリングすることにより、接合層５を０．２μｍの厚さで形成した。さらに、金属銅のターゲットを用いて、同じ真空度でスパッタ投入電力２ｋＷによる２分間のスパッタリングをすることにより、厚さ２μｍの緻密な第１熱伝導層６ａを連続して形成した。
【０１３０】
接合層５と第１熱伝導層６ａのそれぞれの膜厚は、基板ホルダに取り付けたガラス基板上に成膜時間を変えて形成したそれぞれの膜の厚みと成膜時間の関係の検量線を作成し、スパッタ形成した時間からその検量線に沿って決めた。ここで、金属チタンは酸素の存在下で強固な酸化膜を形成しやすいという性質を利用して、接合層５のチタン膜は直下の酸化物からなる断熱層材料の組成の酸素成分に反応して界面のチタン膜が酸化されることによって密着強度を高める目的で形成されたものである。さらに、その上の第１熱伝導層６ａの銅膜は、平面方向の熱伝導性を高める役割のほか、その下地のチタン膜と接合がなされて密着強度を高めると同時に、その高電気伝導性から、めっき法によって上部に形成される第２熱伝導層６ｂの銅膜を強く密着させて均一成膜する役割も併せ持つ。
【０１３１】
次いで、第１熱伝導層６ａの表面に第２熱伝導層６ｂの銅膜を形成した（図２（５））。すなわち、第１熱伝導層６ａまで形成された金属製金型母材については、まず、その上面部分のみを除いてその他の下部をマスクし、硫酸銅電解めっきを行って厚さ１８μｍの緻密な第２熱伝導層６ｂを形成した。以上のようにして、第１熱伝導層６ａとその上の第２熱伝導層６ｂからなる熱伝導層６（合計厚さ２０μｍ）を形成した。
【０１３２】
次に、ニッケルストライクめっき法によって、厚さ２μｍの第１金属皮膜７ａ（ニッケル）を被覆した。さらに、無電解ニッケルめっき法によって厚み２５０μｍの精密加工用の第２金属皮膜７ｂ（非晶質ニッケルりん合金）を形成した。このようにして、第１金属皮膜７ａとその上の第２金属皮膜７ｂからなる金属皮膜７を形成し、２００℃で３時間熱処理した（図２（６））。
【０１３３】
その後、精密切削加工機を用い、金属皮膜７をまず金属製金型母材２の側面と平滑になるように側面加工した。続いて、上記の第２金属皮膜７ｂを精密研削加工することによって精密加工表面７ｓを形成し、断熱金型１を得た（図２（７））。
【０１３４】
なお、金属製金型母材２の表面上に形成する鉄膜からなる金属質層３の形成方法として本実施例ではめっき法による方法を例示したが、金属皮膜としては断熱膜の直下にはその断熱膜を形成する金属元素からなる金属膜であれば良い。また、その金属膜の形成方法は、本実施例に記しためっき法に限られるものではない。例えば、この鉄膜を金型母材の表面に直接的にスパッタリング法で形成する方法でも良い。
【０１３５】
断熱層の構造解析
本発明の断熱金型１における断熱層４に関し、所望の材質の膜が形成されているかどうかを確認するため、基板として金属製金型母材２と同じ材質（ステンレス鋼）の長方形状の基板（大きさ：縦５０ｍｍ×横２０ｍｍ×厚さ２．０ｍｍ）を準備し、前記した断熱層４の形成方法と同様の方法で、この基板に断熱膜Ａを形成した試料を準備した。また、比較のために、同じ材質で同じ大きさの基板に、従来の断熱金型の断熱層の材料である多孔質フェライト膜からなる断熱膜Ｂを形成した試料も準備した。断熱膜Ａについて、断熱膜Ｂと比較して材料評価した。断熱膜Ａ及び断熱膜Ｂの作製方法を以下に記す。まず、前記の長方形状の基板を２枚準備し、上記した断熱金型１を作製する工程（図２（１））と同様にして、同様の金属皮膜を形成した。その後、図２（２）と同様にして、同じ原料を同じ混合比で調製した同じ組成の懸濁液を用い、同じオートクレーブ反応容器を用い、同じ水熱合成条件である前記と同様に１３０℃で２０時間の反応の工程を同様の回数繰り返すことにより、膜厚２５０μｍの多孔質フェライト膜を作製した。ここで得られた多孔質フェライト膜は、従来の断熱金型の断熱層の多孔質フェライト膜と同じものである。これらの２枚のうち、１枚は断熱膜Ｂが形成された比較試料とした。残りの１枚については、前記した図３に示す工程と同様にして、同じ組成の液状原料を上記の多孔質フェライト膜に含浸させ、同様の固化処理と大気中での熱処理とを行った。このようにして本発明の断熱金型と同じ断熱層である断熱膜Ａ（膜厚２５０μｍ）が形成された試料を得た。
【０１３６】
基板上に形成された断熱膜Ａ及び断熱膜Ｂのそれぞれに関し、蛍光Ｘ線装置を用いて組成分析し、さらにＣｕＫα線によるＸ線回折分析により結晶構造を調べた。組成分析の結果、断熱膜Ａには鉄、ケイ素及びスズが検出された。なお、本分析方法では、塩素以下の軽元素であるホウ素、酸素等は検出できないが、原料に用いたホウ酸トリエチルは加水分解性が極めて高い物質であるため、構成元素のホウ素は多孔質フェライト膜の気孔内で固化した加水分解生成物中に、残存していると推察される。この固化した加水分解生成物を大気中３００℃で焼成して固体物質が得られるので、この固体物質は少なくともケイ素とスズとホウ素と酸素の組成であると考えられる。一方、断熱膜Ｂには、金属元素として鉄のみが検出された。
【０１３７】
また、断熱膜Ａ（図５中「（ａ）本発明の断熱層」）及び断熱膜Ｂ（図５中「（ｂ）従来の断熱層」）のＸ線回折パターンを図５に示す。図５に示すように、断熱層Ｂは格子定数ａ０＝８．４０Åのスピネル型酸化鉄（＝鉄フェライト）、Ｆｅ３Ｏ４に同定できる結晶相からなることがわかる。一方、断熱膜Ａは、格子定数ａ０＝８．４０Åのスピネル型酸化鉄（＝鉄フェライト）、Ｆｅ３Ｏ４に同定できる結晶性の高い相と、２θが２２°に頂点をもつ１５°〜３５°の範囲にブロードしたピークを示す非晶質物質（すなわち、Ｓｉ−Ｂ―Ｓｎ−Ｏ系無機酸化物ガラス）からなる固体材料であることが確認できた。
【０１３８】
さらに、断熱膜Ａと断熱膜Ｂについて、膜表面と断面を走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）を用いて観察した。それぞれの試料の観察面は、膜の表面については１０００番の研磨シートを用いて手研磨して作製した。また、膜断面については機械加工で基板を２つに切断し、その切断面を１０００番の研磨シートを用いて手研磨して作製した。それらを観察した。断熱膜Ａ（図６中「（ａ）本発明の断熱層」）及び断熱膜Ｂ（図６中「（ｂ）従来の断熱層」）の研磨表面及び研磨断面の走査型電子顕微鏡像を図６に示す。断熱膜Ａは、断熱膜Ｂと異なり、白く見える無定形粒子の存在が認められた。前述の組成分析結果及びＸ線回折分析の結果を勘案すれば、これらの無定形粒子はＳｉ−Ｂ―Ｓｎ−Ｏ系無機酸化物ガラスからなると判断できる。
【０１３９】
断熱膜Ａ及び断熱膜Ｂの気孔率も測定した。上記の分析が終わった断熱膜Ａ及び断熱膜Ｂを測定試料に用いた。気孔率の測定は、特許文献２に開示されているレーザー顕微鏡を用いた非接触表面粗さ計測の方法にならって行った。測定試料は１０００番の研磨シートで膜表面から約５０μｍの深さまで表面を粗研磨した後、４０００番のラッピングフィルムシートを用いて注意深く手研磨して気孔率測定用の平滑表面を作製した。ここで、断熱膜Ａの測定試料は、多孔質フェライト層に点在する空隙にＳｉ−Ｂ―Ｓｎ−Ｏ系無機酸化物ガラスからなる無定形の固体材料粒子であるので、レーザー顕微鏡でのレーザー光が透過して非接触表面粗さの精度に大きな誤差が起こる可能性があった。そこで、この測定誤差が生じないように、直流スパッタ装置を用いて、厚さ０．１μｍのパラジウム膜を測定表面に形成し、これを測定試料に用いた。
【０１４０】
それぞれの測定試料については、気孔率の測定のために、一辺１５０μｍの正方形領域を試料表面全体から４ヶ所抽出した。図２０（ａ）に示すように、レーザー顕微鏡（測定時の倍率２０００倍）を用いた非接触表面粗さ計測の方法を利用し、抽出したそれぞれの正方形領域に対して深さ方向の凹凸形状の測定を行った。すなわち、正方形領域の上側横辺の直線部分（長さ１５０μｍ）を測定して、その断面画像を切り出し、得られた断面の凹凸形状の深さプロファイル（図２０（ｂ））において、凹凸測定した全距離１５０μｍに対する、表面から深さ５μｍの凹部分の水平方向の距離の総和の割合（図２０（ｃ））をその測定線上に存在する気孔の割合（気孔率）Ｐａ１とした。
【０１４１】
同様にして、上記の正方形領域の上側横辺に平行に、縦辺１５０μｍを２５μｍ間隔に、両端を結ぶ直線部分（距離１５０μｍ）の断面の凹凸形状の深さプロファイルから、それぞれの直線部分に対応した気孔率を求め、全７つの直線部分から求めた各気孔率Ｐａ１〜Ｐａ７の値を相加平均して上記の正方形領域の気孔率Ｐａとした。同様にして測定試料内の４ヶ所の正方形領域の気孔率Ｐａ、Ｐｂ、Ｐｃ及びＰｄをそれぞれ求め、それらの相加平均値から断熱膜Ａの気孔率Ｐを算出した。その結果、断熱膜Ａの気孔率は１０％であり、断熱膜Ｂの気孔率は５３％であった。この数値から計算すると、多孔質膜の空隙の８１体積％が固体材料で充填されていることがわかる。
【０１４２】
断熱性の評価
本発明の断熱金型と同じ層構成について、前記の２種類の断熱膜Ａ及び断熱膜Ｂの断熱性能を評価した。断熱膜Ａ又は断熱膜Ｂと同じ材料と同じ構成からなる断熱層をもち、さらにその上に金属皮膜を形成した断熱性評価用の試料２１及び比較試料３２を作製した。断熱膜Ａを配置した試料２１の概略断面構成図を図７に示す。比較試料３２は、断熱膜の材料が断熱膜Ｂであることが異なるのみであり、その他は図７に示す構成と同じ構成である。試料２１は、以下のようにして作製した。まず、一辺３０．０ｍｍの正方形の底面をもち、高さ１００．０ｍｍの直方体（材質：炭素鋼）のブロックを準備し、底面から高さ９０ｍｍの位置の側面の中央部分に直径３．５ｍｍで深さ１５．０ｍｍの熱電対取り付け穴２９を形成して、金属基材２２を作製した。この金属基板２２を用い上記した断熱膜Ａを形成する方法と同様にして、底部から５．０ｍｍの位置まで厚さ３μｍの鉄膜からなる金属質膜２３を形成し、その上に厚さ２１０μｍの本発明の断熱金型１の断熱層４と同じ断熱膜Ａからなる断熱層２４を形成した。
【０１４３】
続いて、断熱層２４を除いた部分にマスキングを施して、本発明の断熱金型１及び第１熱伝導層６ａの形成に用いた装置を用い、それぞれ同じ成膜条件のスパッタ法で、本発明の断熱金型１の接合層５と同じ厚さ０．２μｍのチタンからなる接合層２５及び２μｍの銅からなる第１熱伝導層２６ａを形成した。さらに、第１熱伝導層２６ａまで形成された金属製基材については、その上面の平面部分のみを除いてその他の下部をマスクし、硫酸銅電解めっきを行って、厚さ１８μｍの第２熱伝導層２６ｂを形成した。
【０１４４】
その後、ニッケルストライクめっき法によって、厚さ２μｍのニッケルからなる第１金属皮膜２７ａを被覆した。さらに、その上に連続して、異なるめっき液からなる無電解めっき法で、厚さ２０μｍの非晶質ニッケルりん合金膜からなる第２金属皮膜２７ｂを形成することにより前記２つの金属皮膜から構成された金属皮膜２７を形成することによって試料２１を作製した。なお、断熱性評価の比較のために、上記の試料２１の断熱膜Ａからなる断熱層２４の代わりに、同じ厚さ２１０μｍの前記の断熱膜Ｂからなる断熱層が形成された比較試料３２を準備した。さらに、同様の断熱性の評価の目的で、全く断熱膜をもたない第２比較試料３３も作製した。この第２比較試料３３は、試料２１から金属質膜２３と断熱層２４と接合層２５が除かれた構成になっている。
【０１４５】
図８には、本実施例で用いた断熱性評価装置３１の概略断面図を示す。この装置は、電熱ヒータ３４の上に、大きさ１００ｍｍ×１５０ｍｍで厚み４ｍｍのステンレス鋼からなる良伝導性の金属板３５を配置した構造である。この構成のため、金属板３５の表面全面は、加熱時に均一温度になるようになっている。上記の３種類の試料２１、比較試料３２、第２比較試料３３を、それらの底面の熱伝導ケイ素グリスを塗布し、この金属板３５の表面に置いた。試料２１、比較試料３２、第２比較試料３３のそれぞれの熱電対取り付け穴には、熱電対３６、３７、３８が取り付けられており、それらによって入られた各金属基材の温度をマルチ温度レコーダ３９に記録できる構成になっている。すなわち、断熱性の評価は、電熱ヒータ３４を作動させることにより各試料を同時に均一加熱し、それぞれの試料の金属基材の温度を測定することによって、温度上昇のしかたを比較することにより行った。なお、断熱性評価の温度測定の際に、試料の各金属基材が外気に影響され難くする目的で、評価装置には断熱カバー４０で覆った。
【０１４６】
断熱性の評価は、電熱ヒータ３４を用いて室温から加熱を始め、６０分間、各試料の温度が上昇する様子を調べることにより行った。その結果を図９に示す。本発明の断熱膜Ａを有する試料２１は、断熱膜のない第２比較試料３３に比べ、金属基材の温度上昇が遅いことから、断熱膜Ａの存在が金属基材に熱を伝え難くする効果があること、すなわち断熱膜Ａが断熱効果に寄与していることがわかる。また、本発明の断熱膜Ａは、従来の断熱膜Ｂとほぼ同等の断熱性を有していることもわかる。
【０１４７】
断熱層強度の評価
本実施例において、断熱層４（すなわち断熱膜Ａ）の圧縮強度についても評価した。圧縮強度は、本実施例の断熱金型１の断熱層４と同様の材料で同様に作製された断熱層４４をもつ試料４１を作製し、その断熱層の圧縮圧力による膜厚の変化を調べることによって評価した。図１０には、試料４１の外観の斜視図と、その斜視図においてＷ−Ｘ−Ｙ−Ｚで結ばれる平面で切断された断面図を示す。試料４１は、一辺４０ｍｍの正方形状で厚さ１０ｍｍのステンレス鋼製の基板４２の中央部分に大きさが一辺１０ｍｍの正方形状の鉄からなる金属皮膜４３（厚さ３μｍ）と断熱層４４（厚さ１５０μｍ）の積層膜が配置された構造になっている。すなわち、まず、上記の大きさのステンレス鋼製の基板の表面全面に、それぞれ、本実施例の断熱金型１の金属質膜３と断熱層４と同じ方法を用い、同じ組成の厚さ３μｍの金属質膜と厚さ２００μｍの断熱層からなる積層膜を形成した。続いて、研削加工機を使用して、上記の積層膜を基板４２の中央部分の一辺１０ｍｍの正方形状だけ残すように、残りの部分を切削加工で除き、さらに断熱層の厚みが１５０μｍとなるように、かつ、表面が平滑になるように金属質膜４３と断熱層４４の積層膜を加工し、試料４１を作製した。
【０１４８】
断熱層の圧縮強度の評価は、図１１に示す評価装置を用いた。評価装置４５は、試料台４６とそれに設置された架台４７、及びその架台４７に取り付けられた油圧シリンダ４８から構成されている。その圧力シリンダ４８のピストンロッド４９の先端には押圧治具５０が取り付けられている。押圧治具５０は、直径３０ｍｍの平滑な底面を有し、ピストンロッド４９の押し下げ圧力が試料４１の表面に均等に加わるように設計された内部構造になっている。試料４１を試料台４６の上に置き、その試料台４６とその上部に配置された押圧治具５０の間に挟んで配置した。圧縮強度の評価は、油圧シリンダ４８を作動させることによって、ピストンロッド４９を押し下げて押圧治具５０の底面で、試料４１の一辺１０ｍｍの正方形状の表面をもつ断熱層４４を押圧することにより、加えた圧縮圧力による断熱層４４の厚みの変化を測定することによって行った。油圧シリンダ４８を用いて発生させた押し込み圧力と断熱層４４の厚みの収縮の変化量（すなわち凹み量）を図１２に示す。なお、比較のために、従来の金型の断熱層と同じ断熱膜Ｂを上述の試料４１の断熱層４４の代わりに形成して、比較試料を作製した。この比較試料についても、同様の測定をして、押し込み圧力と凹み量の関係を合わせて図１２に示す。
【０１４９】
図１２からわかるように、従来の断熱金型の断熱層と同じ断熱膜Ｂは、で大きな凹み量を示し、押し込み圧力を高めるにつれてさらに凹み量が増した。しかし、本発明の断熱金型の断熱層５４に相当する断熱膜Ａは、１平方センチメートルあたり１トンの押し込み圧力では、凹み量はほとんど検出されず、さらに１平方センチメートルあたり５トンの押し込み圧力でも凹み量はほとんど検出されないことがわかる。つまり、本発明の断熱金型の断熱層は、従来の断熱金型の断熱層に比較して、高い圧縮強度を有することがわかる。
【０１５０】
熱伝導層の熱伝導性の評価
本発明の断熱金型の熱伝導層の効果を調べる目的でその熱伝導性を評価した。熱伝導性の評価は、下地層に熱伝導層を有する金属皮膜を形成した基板の試料５１と熱伝導層がない金属皮膜のみを形成した基板の比較試料７２を作製し、熱伝導性を評価する方法で行った。試料５１は次のようにして作製した。すなわち、熱伝導性の低い金属材料であるステンレス鋼ＳＵＳ３０４（１００℃の熱伝導率：１６．３Ｗ／ｍ・Ｋ）からなる基板５２（大きさ：縦１０．０ｍｍ×横６．７ｍｍ×厚さ０．３ｍｍ）に、実施例１の本発明の断熱金型と同様にして、その表面にスパッタ法で厚さ２μｍの銅からなる第１熱伝導層を形成し、続いて電解めっき法で厚さ１８μｍの銅からなる第２熱伝導層を積層して合わせて厚さ２０μｍの銅からなる熱伝導層５６を形成した。さらにこの熱伝導層５６の上にニッケルストライクめっき法で厚さ２μｍの第１金属皮膜（ニッケル）を形成後、連続して無電解めっき法で厚さ１００μｍの第２金属皮膜（非晶質ニッケルりん合金）を積層して合わせて厚さ１０２μｍの金属皮膜５７を形成した。また、比較試料７２は、同じ大きさのＳＵＳ３０４製基板に直接にニッケルストライクめっき法で厚さ２μｍの第１金属皮膜（ニッケル）を形成した後、連続して無電解めっき法で厚さ１００μｍの第２金属皮膜（非晶質ニッケルりん合金）を形成し、試料５１と同じ厚さ１０２μｍの金属皮膜を形成した。  
【０１５１】
図１３には、本実施例で用いた熱伝導性評価装置７１の概略断面図を示す。試料５１及び比較試料７２の概略断面構成図も図１３に示す。この装置は、電熱ヒータ７４の上に良伝導性の金属板７５を配置した構造である。この金属板７５は金属銅ブロックの加工体からなっており、試料５１及び比較試料７２の下部端から２０ｍｍ部分を密着して固定保持できるようになっている。この構成のため、金属板７５に固定した試料５１及び比較試料７２のそれぞれの下部端は加熱時に均一温度になるようになっている。試料５１、比較試料７２のそれぞれは、四フッ化エチレン樹脂製の２枚の断熱板７３によって表面を密着して保護されており、それぞれの上部端から５ｍｍの位置の金属皮膜５７の表面と断熱板７３の間には、それぞれ熱電対７６、７７が取り付けられており、それらによってそれぞれの金属皮膜表面の温度をマルチ温度レコーダ７９に記録できる構成になっている。熱伝導性の評価は、電熱ヒータ７４を作動させることにより各試料の下部を同時に室温から均一加熱し、それぞれの試料の上端付近の金属皮膜の温度上昇を測定することによって行った。なお、試料表面の温度が外気の影響を受け難くする目的で、熱伝導性評価の際には評価装置に断熱カバー８０を取り付けた。
【０１５２】
熱伝導層を有する試料及び熱伝導層のない比較試料の結果をそれぞれ、図１４の（ａ）及び（ｃ）に示す。本発明の熱伝導層５６を有する試料５１は、熱伝導層のない比較試料７２に比べ、金属皮膜の温度上昇が速いことから、熱伝導層が熱源の熱エネルギーを拡散させて、熱源から遠い位置にある金属皮膜に熱エネルギーを伝え易くする効果があることがわかる。
【０１５３】
実施例２
実施例１における本発明の断熱金型１において、断熱層４を構成する固体材料として主ケイ素とホウ素を主成分とする無機酸化物ガラスに変更し、さらに接合層５及び第１熱伝導層６ａをそれぞれ厚さ０．０２μｍのチタン膜及び厚さ４μｍの銅膜に変更した。さらに、第２熱伝導層６ｂは省いた。つまり、熱伝導層６は厚さ４μｍの銅膜のみである。これらの点以外は、実施例１の断熱金型と同様の構成とした。
【０１５４】
断熱層を構成する固体材料は、実施例１に示す液状原料の代わりに、下記の液状原料を用い、実施例１と同様の方法で、予め作製した多孔質フェライト膜の空隙に含浸し、大気中で焼成して作製した。上記液状原料としては、ケイ酸エチル４０ｍｌ、ホウ酸トリエチル８０ｍｌ及び酸性フッ化アンモニウム０．７ｇを混合溶媒８０ｍｌ（ここで用いた混合溶媒はイオン交換水：エタノール：２―プロパノール＝１：１：５（容積比）で調製）に大気中にて室温で混合・溶解することにより得られた合計２００ｍｌの混合溶液を用いた。
【０１５５】
実施例１の断熱膜Ａが形成された試料と同様にして、本実施例において基板上に形成した断熱膜に関し、ＣｕＫα線によるＸ線回折分析及び膜の表面と断面を走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）を用いて観察した。Ｘ線回折パターンを図１５（１）に示す。鉄フェライト（Ｆｅ３Ｏ４）に同定できる結晶性の高い相以外に、２θ＝２２°に頂点をもつ２θ＝１５°〜３５°の範囲におけるブロードなピークを示す非晶質物質（すなわち、Ｓｉ−Ｂ―Ｏ系無機酸化物ガラス）と、２θ＝１４°及び２８°に鋭いピークを示す高い結晶性のケイ酸系化合物を示唆する物質の混合物からなると考えられる固体材料の相があることがわかる。
【０１５６】
さらに、走査型電子顕微鏡による観察結果から、実施例１の図６と同様に、従来の断熱層を構成する多孔質フェライト層に点在する空隙に固体材料と判断できる白く見える無定形の粒子が存在することがわかった。前述の組成分析結果及びＸ線回折分析の結果と合わせてこれらの無定形粒子はＳｉ−Ｂ−Ｏ系無機酸化物ガラスと結晶性のケイ酸系化合物の混合物からなる固体材料と判断できる。
【０１５７】
なお、断熱膜Ａの気孔率は１２％であった。多孔質膜の空隙の７７体積％が固体材料で充填されていることがわかった。
【０１５８】
上記の接合層の積層膜の形成方法は、実施例１と同様の方法によるものであり、成膜時間をチタン膜形成では１２秒間、銅膜形成では１０分間に変えて作製した。
【０１５９】
断熱性及び断熱層強度に関し、実施例１と同様の評価方法に用いて評価した。実施例１と同等の断熱性能及び同等の圧縮強度を有することが確認できた。さらに、熱伝導性の評価に関しても、実施例２の熱伝導層と同じ厚さ４μｍの銅膜で実施例１と同様の評価を行った。その結果を図１４の（ｂ）に示す。熱伝導層の存在による熱伝導性の効果が確認できる。従って、本実施例２の構成も、高い断熱性能と高い圧縮強度を両立する断熱金型として有効であることが確認できた。  
【０１６０】
実施例３
実施例１における本発明の断熱金型１において、断熱層４を構成する固体材料として、主成分がケイ素とチタンとホウ素を組成とする無機酸化物ガラスに変更し、さらに接合層５及び第１熱伝導層６ａをそれぞれ厚さ０．０５μｍのタンタル膜及び厚さ１μｍの銅膜に変更した。第２熱伝導層６ｂは変更せず、その結果、熱伝導層６は厚みを１９μｍに変更した。これらの点以外は、実施例１の断熱金型と同様の構成とした。
【０１６１】
断熱層を構成する固体材料は、実施例１に示す液状原料の代わりに、下記の液状原料を用い、実施例１と同様の方法で、予め作製した多孔質フェライト膜の空隙に含浸し、大気中にて焼成することにより作製した。上記液状原料としては、ケイ酸エチル３３ｍｌ、オルトチタン酸テトライソプロピル７ｍｌ、ホウ酸トリエチル８０ｍｌ及び酸性フッ化アンモニウム０．７ｇを混合溶媒８０ｍｌ（ここで用いた混合溶媒は実施例３と同じ）に大気中にて室温で混合・溶解して得られた合計２００ｍｌの混合溶液を用いた。
【０１６２】
実施例１と同様にして、本実施例において基板上に形成した断熱膜に関して、ＣｕＫα線によるＸ線回折分析及び膜の表面と断面を走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）を用いて観察した。Ｘ線回折パターンは、実施例３の図１５（１）のパターンに類似しており、鉄フェライト（Ｆｅ３Ｏ４）に同定できる結晶性の高い相と、２θ＝２２°に頂点をもつ１５°〜３５°の範囲にブロードしたピークを示す非晶質物質（すなわち、Ｓｉ−Ｂ―Ｔｉ―Ｏ系無機酸化物ガラス）と、２θ＝１４°及び２８°に鋭いピークを示す高い結晶性のケイ酸系化合物を示唆する物質の混合物からなると考えられる固体材料の混合相であった。
【０１６３】
さらに、走査型電子顕微鏡による観察結果から、実施例１の図６と同様に、従来の断熱層を構成する多孔質フェライト層に点在する空隙に固体材料と判断できる白く見える無定形の粒子が存在することがわかった。前述の組成分析結果及びＸ線回折分析の結果を合わせて考慮すると、これらの無定形粒子はＳｉ−Ｂ−Ｔｉ−Ｏ系無機酸化物ガラスと結晶性のケイ酸系化合物の混合物からなる固体材料と判断できる。
【０１６４】
なお、断熱膜Ａの気孔率は１２％であった。多孔質膜の空隙の７７体積％が固体材料で充填されていることがわかった。
【０１６５】
上記の接合層の積層膜の形成方法は、実施例１と同様の方法によるものであり、成膜時間をタンタル膜形成では２５秒間、銅膜形成では２分３０秒間に変えて作製した。
【０１６６】
断熱性、断熱層強度及び熱伝導層の熱伝導性に関し、実施例１と同様の評価方法に用いて評価した。実施例１と同等の断熱性能及び同等の圧縮強度を有することが確認できた。また、熱伝導層の効果も確認できた。本実施例３の構成も、高い断熱性能と高い圧縮強度を両立する断熱金型として、有効であることがわかった。
【０１６７】
実施例４
実施例１における本発明の断熱金型１において、断熱層４を構成する固体材料を、主成分がケイ素とジルコンとスズを組成とする無機酸化物ガラスからなる物質に変更し、さらに接合層５を厚さ０．２μｍの鉄膜に変更した。これらの点以外は、実施例１の断熱金型と同様の構成とした。
【０１６８】
断熱層を構成する固体材料は、実施例１に示す液状原料の代わりに、下記の液状原料を用い、実施例１と同様の方法で、予め作製した多孔質フェライト膜の空隙に含浸し、大気中で焼成して作製した。上記液状原料としては、ケイ酸エチル１１５ｍｌ、ジルコニウム(IV)プロポキシド (約７０％，１−プロパノール溶液)７０ｍｌ、２エチルヘキサン酸スズ２ｍｌ、０．１Ｎ―塩酸３ｍｌ、イオン交換水１０ｍｌを大気中において室温で混合して得られた合計２００ｍｌの混合溶液を用いた。
【０１６９】
実施例１の断熱膜Ａが形成された試料と同様にして、本実施例において基板上に形成した断熱膜に関して、ＣｕＫα線によるＸ線回折分析及び膜の表面と断面を走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）を用いて観察した。Ｘ線回折パターンを図１５（２）に示す。鉄フェライト（Ｆｅ３Ｏ４）に同定できる結晶性の高い相以外に、２θ＝２５°に頂点をもつ１５°〜４０°の範囲にブロードしたピークを示す非晶質物質（すなわち、Ｓｉ−Ｚｒ―Ｓｎ−Ｏ系無機酸化物ガラス）からなる固体材料の相があることがわかる。
【０１７０】
さらに、走査型電子顕微鏡観察から、実施例１の図６と同様に、従来の断熱層を構成する多孔質フェライト層に点在する空隙に固体材料と判断できる白く見える無定形の粒子が存在することがわかった。前述の組成分析結果及びＸ線回折分析の結果を鑑みれば、これらの無定形粒子はＳｉ−Ｚｒ―Ｓｎ−Ｏ系無機酸化物ガラスからなる固体材料と判断できる。
【０１７１】
なお、断熱膜Ａの気孔率は１０％であった。多孔質膜の空隙の８１体積％が固体材料で充填されていることが確認された。
【０１７２】
上記の接合層５の形成方法は、実施例２と同様の方法によるものであり、成膜時間を鉄膜形成では１分間に変えて作製した。
【０１７３】
断熱性及び断熱層強度に関し、実施例１と同様の評価方法に用いて評価した。実施例１と同等の断熱性能及び同等の圧縮強度を有することが確認された。本実施例の構成も、高い断熱性能と高い圧縮強度を両立する断熱金型として有効であることが確認できた。
【０１７４】
実施例５
実施例１と同様にして、接合層５を厚さ０．２μｍのタングステン膜に変更し、熱伝導層６を厚さ６μｍの銅膜に変更した。その形成条件としてそれぞれの成膜時間をタングステン膜形成は１分４５秒間及び銅膜形成は１５分間に変えて作製した。これらの点以外は、実施例１の断熱金型と同様の構成とした。
【０１７５】
断熱性及び断熱層強度に関し、実施例１と同様の評価方法に用いて評価した。実施例１と同等の断熱性能及び同等の圧縮強度を有することが確認できた。本実施例の構成も、高い断熱性能と高い圧縮強度を両立する断熱金型として有効であることが確認できた。
【０１７６】
実施例６
実施例１と同様にして、接合層５を厚さ０．８μｍのモリブデン膜に変更した。その形成条件として成膜時間を５分間に変えて作製した。これらの点以外は、実施例１の断熱金型と同様の構成とした。
【０１７７】
断熱性及び断熱層強度に関し、実施例１と同様の評価方法に用いて評価した。実施例１と同等の断熱性能及び同等の圧縮強度を有することがわかった。本実施例の構成も、高い断熱性能と高い圧縮強度を両立する断熱金型として有効であることが確認できた。
【０１７８】
実施例７
実施例１と同様にして、接合層５を厚さ０．２μｍのクロム膜に変更した。その形成条件として成膜時間を５０秒間に変えて作製した。これらの点以外は、実施例１の断熱金型と同様の構成とした。
【０１７９】
断熱性及び断熱層強度に関し、実施例１と同様の評価方法に用いて評価した。実施例１と同等の断熱性能及び同等の圧縮強度を有することがわかった。本実施例の構成も、高い断熱性能と高い圧縮強度を両立する断熱金型として有効であることが確認できた。
【０１８０】
実施例８
実施例１と同様にして、接合層５を厚さ４μｍの鉄膜に変更した。その形成条件として成膜時間を１０分間に変えて作製した。これらの点以外は、実施例１の断熱金型と同様の構成とした。
【０１８１】
断熱性及び断熱層強度に関し、実施例１と同様の評価方法に用いて評価した。実施例１と同等の断熱性能及び同等の圧縮強度を有することがわかった。本実施例の構成も、高い断熱性能と高い圧縮強度を両立する断熱金型として有効であることが確認できた。
【産業上の利用可能性】
【０１８２】
圧縮応力に対して高い機械強度を備えたセラミックスからなる断熱層を備えた本発明金型は、樹脂成形の長期の繰り返し使用に対して成形面の金型強度において優れた耐久性を有することが可能であることから、例えば光学素子、微細パターン形状の成形体等の複雑形状の樹脂成形の長寿命断熱金型として有用である。また、ナノインプリント用の成形金型等の用途にも応用できる。
【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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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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