(57)【要約】【課題】光透過度を高めた成型品を製造することができる合成樹脂型及び該合成樹脂型を用いた樹脂成型品の製造方法を提供する。【解決手段】３Ｄプリンタにより製造されるキャビ型とコア型とからなる合成樹脂型であって、前記合成樹脂型は紫外線硬化性樹脂からなり、前記キャビ型及び前記コア型の造形面が鏡面処理され、且つ必要に応じ前記鏡面処理された造形面にクリア塗装面が設けられていることを特徴とする合成樹脂型である。【選択図】図１
2015212033.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
３Ｄプリンタにより製造されるキャビ型とコア型とからなる合成樹脂型であって、
前記合成樹脂型は紫外線硬化性樹脂からなり、前記キャビ型及び前記コア型の造形面が鏡面処理され、且つ必要に応じ前記鏡面処理された造形面にクリア塗装面が設けられていることを特徴とする合成樹脂型。
【請求項２】
前記クリア塗装される塗料は前記キャビ型と前記コア型の前記鏡面処理された造形面の表面に焼き付けられていることを特徴とする請求項１記載の合成樹脂型。
【請求項３】
前記キャビ型には該キャビ型を冷却するための冷却水路が設けられていることを特徴とする請求項１又は２記載の合成樹脂型。
【請求項４】
キャビ型とコア型とからなる合成樹脂型の製造方法であって、
３Ｄプリンタにより合成樹脂からなるキャビ型とコア型を製造するキャビ／コア型製造工程と、
前記キャビ型及びコア型の造形面を鏡面処理する鏡面処理工程と、
必要に応じ前記鏡面処理された造形面にクリア塗装するクリア塗装工程と、
前記クリア塗装の塗料を前記樹脂型の造形面に焼き付ける焼き付け工程と、
を含むことを特徴とする合成樹脂型の製造方法。
【請求項５】
請求項１乃至３記載の合成樹脂型又は請求項４記載の製造方法により製造された合成樹脂型を用いた樹脂成型品の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、３Ｄプリンタで製造した合成樹脂型の造形面に特殊加工を施すことにより、光透過度を高めた成型品を製造することが可能な合成樹脂型及び該合成樹脂型を用いた樹脂成型品の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
成形から製品を量産するためには、量産化へ向けて試作品を作製する期間が必要であり、この期間に製造される成形型は設計変更が頻繁に行われる。これまで試作品を製造する際は試作品自体を削り出していたので、手間と時間を要していた。そこで、製品の試作から量産化へ向けたタイムサイクルを短縮するために、３Ｄプリンタや光造形技術により、樹脂からなる樹脂型が製造されてきた。
【０００３】
特許文献１には、成形用の型及びその製造法の技術が開示されている。より詳しくは、キャビ型とコア型とからなり、何れか一方が金型であり他の一方が樹脂型であり、樹脂型は、金型の３次元データに基づいて光造形法により樹脂型を作製する技術である。
【０００４】
特許文献２には、試作品や２〜３万個の少量生産品の製造に使用される小ロットのプラスチック成型品のための最適な成形型を光造形法により形成する技術が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平１０−２２５９３９号公報
【特許文献２】特開２００３−９４４４３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、製品の設計工程ではデザインが最終製品に近づけば近づくほどコストがかかり修正にも多くの時間が必要となる。そのため量産化のためには試作品を多く製造する必要があるが、一般的に合成樹脂からなる成形型は、アクリル樹脂等を成形樹脂として使用する場合、試作品の光透過度が低く、量産品に近い状態の製品を製造するのが困難であった。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は上記した課題を解決するためになされたものであり、３Ｄプリンタで製造した合成樹脂型の造形面に特殊加工を施すことにより、光透過度を高めた成型品を製造することができる合成樹脂型及び該合成樹脂型を用いた樹脂成型品の製造方法を提供することを目的とする。
【０００８】
請求項１に係る発明は、３Ｄプリンタにより製造されるキャビ型とコア型とからなる合成樹脂型であって、前記合成樹脂型は紫外線硬化性樹脂からなり、前記キャビ型及び前記コア型の造形面が鏡面処理され、且つ必要に応じ前記鏡面処理された造形面にクリア塗装面が設けられていることを特徴とする合成樹脂型に関する。
【０００９】
請求項２に係る発明は、前記クリア塗装される塗料は前記キャビ型と前記コア型の前記鏡面処理された造形面の表面に焼き付けられていることを特徴とする請求項１記載の合成樹脂型に関する。
【００１０】
請求項３に係る発明は、前記キャビ型には該キャビ型を冷却するための冷却水路が設けられていることを特徴とする請求項１又は２記載の合成樹脂型に関する。
【００１１】
請求項４に係る発明は、キャビ型とコア型とからなる合成樹脂型の製造方法であって、３Ｄプリンタにより合成樹脂からなるキャビ型とコア型を製造するキャビ／コア型製造工程と、前記キャビ型及びコア型の造形面を鏡面処理する鏡面処理工程と、必要に応じ前記鏡面処理された造形面にクリア塗装するクリア塗装工程と、前記クリア塗装の塗料を前記樹脂型の造形面に焼き付ける焼き付け工程とを含むことを特徴とする合成樹脂型の製造方法に関する。
【００１２】
請求項５に係る発明は、請求項１乃至３記載の合成樹脂型又は請求項４記載の製造方法により製造された合成樹脂型を用いた樹脂成型品の製造方法に関する。
【発明の効果】
【００１３】
請求項１に係る発明によれば、３Ｄプリンタにより製造されるキャビ型とコア型からなる合成樹脂型は、紫外線硬化性樹脂からなり、キャビ型及びコア型の造形面が鏡面処理され、且つ必要に応じ前記鏡面処理された造形面にクリア塗装面が設けられていることから、光透過度を高めた成型品を製造することができる。
【００１４】
請求項２に係る発明によれば、クリア塗装される塗料はキャビ型とコア型の鏡面処理された造形面の表面に焼き付けられていることから、クリア塗装面を鏡面処理された造形面に密着することが可能となる。
【００１５】
請求項３に係る発明によれば、キャビ型に該キャビ型を冷却させるための冷却水路を設けることにより、キャビ型の温度を下げることができる。これにより、成型品が合成樹脂型に付着することを防止することができ、試作品を連続して成形することが可能となる。従って、樹脂成型品の製造効率を高めることができる。また、合成樹脂型の変形を防止することができるので、合成樹脂型の変形によるバリの発生を防止することができる。
【００１６】
請求項４に係る発明によれば、キャビ型とコア型は、３Ｄプリンタによりキャビ型とコア型を製造するキャビ／コア型製造工程と、キャビ型及びコア型の造形面を鏡面処理する鏡面処理工程と、必要に応じ鏡面処理された造形面にクリア塗装するクリア塗装工程と、クリア塗装の塗料を前記樹脂型の表面に焼き付ける焼き付け工程とを含むことを特徴とする合成樹脂型の製造方法であることから、光透過度を高めた成形品を製造することができる合成樹脂型を製造することができる。
【００１７】
請求項５に係る発明によれば、請求項１乃至３記載の合成樹脂型又は請求項４記載の製造方法により製造された合成樹脂型を用いた樹脂成型品の製造方法であることから、連続生産が可能であり、且つ光透過度を高めた成型品を製造することができる。また製品の設計段階で製品に近い試作品を製造できるため、製品の製造工程に入る前に実際の製品の完成イメージを顧客、取引先とともに共有することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明に係る合成樹脂型を示す図であり、（ａ）はキャビ型、（ｂ）はコア型を示す図である。
【図２】図１に示す合成樹脂型の断面図を示す図であり、（ａ）はキャビ型のＡ−Ａ線断面図であり、（ｂ）はコア型のＢ−Ｂ線断面図である。
【図３】キャビ型に水路を設けた合成樹脂型を示す図である。
【図４】本発明に係る合成樹脂型により製造された樹脂成型品の一例を示す図である。
【図５】実施例及び比較例の樹脂成型品の光透過度を示す図である。
【図６】実施例の表面粗さ測定における測定箇所を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
本発明に係る合成樹脂型の好適な実施形態について図面を参照しながら説明する。図１は本発明に係る合成樹脂型を示す図であり、（ａ）はキャビ型、（ｂ）はコア型を示す図である。図２は、図１に示す合成樹脂型の断面図を示す図であり、（ａ）はキャビ型のＡ−Ａ線断面図であり、（ｂ）はコア型のＢ−Ｂ線断面図である。
本発明に係る合成樹脂型（１）は、３Ｄプリンタにより製造されるキャビ型（２）とコア型（３）とからなる。キャビ型（２）及びコア型（３）の造形面（４）は研磨剤により鏡面処理されており、鏡面処理された造形面（４）にクリア塗装面（５）が設けられている。これにより、光透過度を高めた成型品を製造することができる。
【００２０】
合成樹脂型（１）の造形材料としてはＡＢＳライク樹脂等の紫外線硬化性樹脂や、ＡＢＳ樹脂やアクリル樹脂等を利用してもよい。紫外線硬化性樹脂は液体であり、液体に紫外線を当てて造形するため、細かな造形が可能となる。尚、液体樹脂は透明材であっても不透明材であってもよい。また、造形材料は樹脂成型品（７）の成形温度がガラス転移点よりも高い材料、即ち造形材料の流動温度が樹脂成型品（７）よりも高い材料であることが好ましい。
【００２１】
鏡面処理された造形面（４）の表面粗さは、算術平均粗さ（Ｒａ）が０．０２〜０．０３［μｍ］であることが好ましい。これにより、造形面が滑らかになり、光透過度を高めた成型品を製造することができる。
【００２２】
クリア塗装に用いられる塗料は、クリア塗装用の塗料であれば特に限定されないが、アクリル系樹脂を含む塗料を用いることが好ましい。尚、この発明において、鏡面処理された造形面（４）は金属メッキにより形成されてもよい。
【００２３】
クリア塗装に用いられる塗料はキャビ型（２）とコア型（３）の鏡面処理された造形面（４）の表面に焼き付けられていることが好ましい。これによりクリア塗装面（５）を鏡面処理された造形面（４）に密着させることが可能となる。
【００２４】
更にキャビ型（２）にはキャビ型（２）を冷却するための冷却水路（６）が設けられていることが好ましい。これにより、キャビ型（２）の温度を下げることができ、樹脂成型品（７）が合成樹脂型（１）に付着することを防止することができ、そして試作品を連続して成形することが可能となる。従って、樹脂成型品（７）の製造効率を高めることができる。また、合成樹脂型（１）の変形を防止することができるので、合成樹脂型（１）の変形によるバリの発生を防止することができる。尚、冷却水路（６）の形状は合成樹脂型（１）の形状や成形温度等に応じて設計変更が可能である。
【００２５】
本発明に係る合成樹脂型（１）は、モールドベースに直接嵌め込んで使用するが、モールドベースに嵌め込まれる金型の一部となる入れ子としてもよい。特に成型品に該当する箇所を入れ子とすることで、金型の加工性を高めることができる。
【００２６】
次に本発明に係る合成樹脂型の製造方法について説明する。本発明に係る合成樹脂型（１）の製造方法は、３Ｄプリンタによりキャビ型（２）とコア型（３）を製造するキャビ／コア型製造工程と、キャビ型（２）及びコア型（３）の造形面（４）を鏡面処理する鏡面処理工程と、必要に応じ鏡面処理された造形面（４）にクリア塗装するクリア塗装工程と、クリア塗装の塗料を樹脂型の表面に焼き付ける焼き付け工程とを含んでいる。
【００２７】
本発明に係る合成樹脂型（１）のキャビ型（２）とコア型（３）は、３Ｄプリンタにより製造される。３Ｄプリンタについては特に限定されず、ＰＣ等に入力された３Ｄデータに基づいて合成樹脂型（１）を製造する。
合成樹脂型（１）の造形材料としてはＡＢＳライク樹脂等の紫外線硬化性樹脂や、ＡＢＳ樹脂やアクリル樹脂等を利用してもよく、また、造形材料は樹脂成型品（７）の成形温度では融解しない材料であることが好ましい。特に、紫外線硬化性樹脂は液体であり、液体に紫外線を当てて造形するため、細かな造形が可能となる。尚、液体樹脂は透明材であっても不透明材であってもよい。造形方法についても特に限定されないが、積層造形方法が好適に用いられる。
【００２８】
キャビ／コア型製造工程で製造されたキャビ型（２）とコア型（３）の造形面（４）は鏡面処理工程により鏡面処理される。鏡面処理は、研磨材を塗布した工具（研磨紙等）を用いて行われる。鏡面処理は研磨剤の粒度の大きい（＃４００）ものから小さいもの（＃２０００）へ順に行われる。このとき、鏡面処理された造形面（４）の表面粗さは、算術平均粗さ（Ｒａ）が０．０２〜０．０３［μｍ］であることが好ましい。これにより、合成樹脂型（１）を積層造形する際に造形面（４）に発生するしわを取り除くことができ、造形面が滑らかになり、光透過度を高めた成型品を製造することができる。尚、鏡面処理は金属メッキ、金属蒸着により行ってもよい。
【００２９】
必要に応じ、鏡面処理された造形面（４）はクリア塗装工程によりにクリア塗装される。クリア塗装に使用される塗料は成形温度（２００〜３００℃）に耐え得る塗料であることが好ましく、具体的には、アクリル系樹脂を含む塗料等が好適に利用される。また、クリア塗装面（５）の厚さは特に限定されず、製品の寸法に影響がない範囲で行われる。このように合成樹脂型（１）の造形面（４）をクリア塗装面（５）でコーティングすることで、後述する実施例に示す如く樹脂成型品（７）の光透過度を高めることができる。
【００３０】
クリア塗装された樹脂型の造形面（４）は、焼き付け工程により塗料を造形面（４）に焼き付ける。焼き付け方法は特に限定されないが、これによりクリア塗装面（５）を鏡面処理された造形面（４）に密着することが可能となる。
【００３１】
本発明に係る合成樹脂型（１）の製造方法について、キャビ型製造時にキャビ型（２）に冷却水路（６）を設けても構わない。これにより、冷却水路（６）を備えるキャビ型（２）を製造することが可能となり、成型品を合成樹脂型（１）に付着することを防止することができ、合成樹脂型（１）の高温による変形を防止することができる。
【００３２】
図４は、本発明に係る合成樹脂型により製造された樹脂成型品の一例を示す図である。
樹脂成型品（７）は、成形材料である樹脂を加熱して液体とし、合成樹脂型（１）に射出して流し込み充填させた後、合成樹脂型（１）を冷却させる。冷却固化された樹脂成型品（７）をコア型（３）に固着させ、突き出しピンで離型させることで製造される。尚、樹脂を液体とする際の加熱温度、冷却固化する際の冷却温度等の成形条件は、適宜設定変更が可能である。
この方法により、連続生産が可能であり、且つ光透過度を高めた成形品を製造することができる。また製品の設計段階で製品に近い試作品を製造できるため、製品の製造工程に入る前に実際の製品の完成イメージを顧客、取引先とともに共有することができる。
【実施例】
【００３３】
本発明に係る樹脂成型品に関する実施例を示すことにより、本発明の効果をより明確なものとする。但し、本発明はこの実施例に何ら限定されるものでない。
【００３４】
＜実施例＞
３Ｄプリンタ（Ｏｂｊｅｃｔ３０（Ｏｂｊｅｃｔ社製））を用いて積層造形方法により、キャビ型とコア型を製造した。成形材料は紫外線硬化樹脂（Ｖｅｒｏ  Ｗｈｉｔｅ  Ｐｌｕｓ（ＲＧＤ８３５））を使用した。キャビ型とコア型の造形面は、研磨紙（サンドペーパー）を用いて研磨剤の粒度の大きい＃４００から小さい＃２０００の順に削り出し、ピカールケアー（日本磨材工業株式会社製）で磨き上げることにより、鏡面処理を行った。クリア塗装はアクリル樹脂系塗料であるポリナールＮｏ．８００（ＨＮ）（大橋化学工業株式会社製）を使用して造形面のクリア塗装を行い、合成樹脂型を製造した。成形材料としてメタクリル樹脂（デルペット８０Ｎ（旭化成ケミカルズ株式会社製））を用いて、図４に示す樹脂成型品を成形した。
＜比較例＞
３Ｄプリンタを用いて積層造形方法により、キャビ型とコア型からなる合成樹脂型を製造した。比較例ではキャビ型及びコア型の造形面の鏡面処理、クリア塗装は行っていない。合成樹脂型の形状は図４と同様である。
【００３５】
＜試験＞
実施例、比較例により製造された樹脂成型品を、紫外可視近赤外分光高度計（「ＳｏｌｉｄＳｐｅｃ−３７００」（株）島津製作所製）を用いて、２４０〜８００ｎｍの範囲で透過率の測定を行った。試験結果を図５及び表１に示す。
【００３６】
【表１】
2015212033.tif 000003
【００３７】
図５及び表１に示す如く、キャビ型とコア型の造形面に鏡面処理及びクリア塗装を行うことにより、樹脂成型品の透明度（透過率）が上がっていることが分かった。特に、測定波長が４００ｎｍ以上の範囲では、実施例の透過率が９０％以上となり、比較例よりも３％程度の有意差を確認することができた。
【００３８】
更に実施例で使用した樹脂型のクリア塗装後の表面粗さは、表面粗さ測定機（５Ｓフォームタリサーフ（テーラーホブソン社製））を用いて測定を行った。基準長さは０．２５ｍｍ、評価長さは１．２５ｍｍとし、測定は図６に示すＡ，Ｂ，Ｃの３箇所で夫々行った。試験結果を表２に示す。
【００３９】
【表２】
2015212033.tif 000004
【００４０】
表２に示すように実施例に係る樹脂型は算術平均粗さ（Ｒａ）が０．０２〜０．０３μｍと極めて平滑性を有する造形面であることが分かる。これにより、この樹脂型から作製された樹脂成型品の透過率を高めることができた。
【産業上の利用可能性】
【００４１】
本発明に係る合成樹脂型及び該合成樹脂型の製造方法並びに合成樹脂型又はこの製造方法により製造された合成樹脂型を用いた樹脂成型品の製造方法は、製品開発における設計工程及び試作品を製造する際に好適に利用できる。
【符号の説明】
【００４２】
１  合成樹脂型
２  キャビ型
３  コア型
４  造形面
５  クリア塗装面
６  冷却水路
７  樹脂成型品
【図１】
2015212033.tif 000005
【図２】
2015212033.tif 000006
【図３】
2015212033.tif 000007
【図４】
2015212033.tif 000008
【図５】
2015212033.tif 000009
【図６】
2015212033.tif 000010