(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
鋳物である型本体（１ａ）と、その型本体（１ａ）に溶射処理を施して形成され、且つ合成樹脂材料に形を付与する成形面構成体（２０）とを有し、その成形面構成体（２０）は、Ｎｉ−Ａｌ系合金およびＮｉ−Ｃｒ系合金の一方よりなる下地層（２１）と、その下地層（２１）上に在り、且つＣｕ系合金および純鉄の一方よりなる表面層（２２）とより構成されていることを特徴とする合成樹脂用成形型。
【請求項２】
前記成形面構成体（２０）は、成形面（７）を備えた凹形主体（２３）と、前記凹形主体（２３）の開口側に、外方へ折曲がるように形成されて、その凹形主体（２３）の剥離を防止するアンカ部（２６）とを有する、請求項１記載の合成樹脂用成形型。
【請求項３】
型本体（１ａ）と、その型本体（１ａ）に付着して合成樹脂材料に形を付与する成形面構成体（２０）とを備えた成形型を製造するに当り、前記型本体（１ａ）を鋳造する工程と、前記型本体（１ａ）の成形面構成体形成領域（２９）に溶射前加工を施す工程と、前記成形面構成体形成領域（２９）にＮｉ−Ａｌ系合金およびＮｉ−Ｃｒ系合金の一方を用いた溶射処理を施して下地層（２１）を形成し、次いで、前記下地層（２１）表面にＣｕ系合金および純鉄の一方を用いた溶射処理を施して表面層（２２）を形成することにより、前記成形面構成体（２０）を前記下地層（２１）と表面層（２２）とより構成する工程と、前記成形面構成体（２０）に仕上げ加工を施す工程と、を用いることを特徴とする合成樹脂用成形型の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は合成樹脂用成形型およびその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、射出成形用成形型としての固定型および可動型は、例えばＪＩＳ  Ｓ４５Ｃ等の機械構造用炭素鋼より構成されている。また固定型および可動型の製造に当っては前記炭素鋼よりなる素材に総削り出し加工を施す、といった手段が採用されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら固定型および可動型を前記炭素鋼より構成すると、それらの熱伝導率が比較的低く冷却性能が悪いため、成形作業のサイクルタイムが長くなり、また両型の重量が大きいため、それらの装置本体に対する組付けおよび取外し作業性が悪い、という問題があった。
【０００４】
一方、固定型および可動型の製造において総削り出し加工を採用すると、多くの工数を必要とするためリードタイムが長くなり、両型の生産コストが高騰する、という問題があった。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明は、成形作業のサイクルタイムを短縮して成形品の生産能率を向上させることができ、また軽量化の達成が容易で、比較的安価な前記合成樹脂用成形型を提供することを目的とする。
【０００６】
前記目的を達成するため本発明によれば、鋳物である型本体と、その型本体に溶射処理を施して形成され、且つ合成樹脂材料に形を付与する成形面構成体とを有し、その成形面構成体は、Ｎｉ−Ａｌ系合金およびＮｉ−Ｃｒ系合金の一方よりなる下地層と、その下地層上に在り、且つＣｕ系合金および純鉄の一方よりなる表面層とより構成されている合成樹脂用成形型が提供される。
【０００７】
前記のように成形面構成体を、Ｃｕ系合金および純鉄の一方と、Ｎｉ−Ａｌ系合金およびＮｉ−Ｃｒ系合金の一方とより構成すると、成形面およびその近傍の熱伝導率が比較的高く冷却性能が良好となるので、成形作業のサイクルタイムを短縮して成形品の生産能率を向上させることが可能である。
【０００８】
また型本体は鋳物であって、その表面にピンホールが現出することがあるが、そのピンホールは成形面構成体により被覆され、しかも成形面構成体の表面を平滑化することは容易であるから、成形品の表面状態も優れたものとなる。特に、表面層を純鉄より構成すると、その補修の際の肉盛溶接性を向上させることができる、といった利点がある。
【０００９】
さらに型本体に対する成形面構成体の付着性は良好であって、高温下においても、その成形面構成体が型本体から剥離することはない。このような良好な付着性が得られるのは、下地層を構成するＮｉ−Ａｌ系合金等の一部が型本体に拡散している、下地層および表面層間の界面に新たな合金層が形成されている、下地層が、表面層の加熱および冷却時の応力緩和層として機能している、等の理由に基づくものと考えられる。
【００１０】
さらに鋳物である型本体に、その強度を損わないように複数の肉抜き部を設けて、成形型の軽量化を容易に達成することができ、その上、成形型のコストも比較的安価となる。
【００１１】
また本発明は、リードタイムを短縮して成形型の生産コストを低減することが可能な前記製造方法を提供することを目的とする。
【００１２】
前記目的を達成するため本発明によれば、型本体と、その型本体に付着して合成樹脂材料に形を付与する成形面構成体とを備えた成形型を製造するに当り、前記型本体を鋳造する工程と、前記型本体の成形面構成体形成領域に溶射前加工を施す工程と、前記成形面構成体形成領域にＮｉ−Ａｌ系合金およびＮｉ−Ｃｒ系合金の一方を用いた溶射処理を施して下地層を形成し、次いで、前記下地層表面にＣｕ系合金および純鉄の一方を用いた溶射処理を施して表面層を形成することにより、前記成形面構成体を前記下地層と表面層とより構成する工程と、前記成形面構成体に仕上げ加工を施す工程と、を用いる合成樹脂用成形型の製造方法が提供される。
【００１３】
前記のような手段を採用すると、鋳造によって完成品に近い形状の型本体を得ることができるので、総削り出し加工を行う場合に比べ加工工数を激減し、また鋳物に対する機械加工および手仕上げの容易性もあって、リードタイムを大幅に短縮して成形型の生産コストを低減することができる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
図１，２，７において、合成樹脂用成形型としての、固定型１およびその固定型１に対して進退自在の可動型２は自動車用合成樹脂製バンパの射出成形に用いられる。
【００１５】
図１〜６に明示するように、固定型１の合せ面３は、相対向する位置に在って、可動型２の進退方向ａと交差関係にある一対の平坦面４と、両平坦面４に両端をそれぞれ連結した帯状をなす凹形面５とよりなる。合せ面３に、一方の平坦面４から凹形面５を経て他方の平坦面４に至るチャンネル６がＵ字形に折曲げ形成され、そのチャンネル６の横断面凹形をなす内面は、合成樹脂材料に形を付与する凹形成形面７として機能する。固定型１に、成形面７の底部に開口するようにゲート８が形成される。各平坦面４の外側に位置決め凸条９が形成され、また各位置決め凸条９外側の平坦面１０に、位置決めピン孔１１が開口する。
【００１６】
図１，２，７に明示するように可動型２の合せ面１２は、固定型１における両位置決め凸条９内側の両平坦面４に合致する一対の平坦面１３1 と、両平坦面１３1 に両端をそれぞれ連結され、且つ固定型１の凹形面５に合致する帯状をなす凸形面１４とよりなる。凸形面１４に、一方の平坦面１３1 側から他方の平坦面１３1 側に至る凸条１５がＵ字形に折曲げ形成され、その凸条１５の両端面１５ａと両平坦面１３1 との間には所定の間隔が設けられている。その凸条１５の表面および凸形面１４における凸条１５のふもと部分は、固定型１の凹形成形面７に対応する凸形成形面１６を形成する。各平坦面１３1 の外側に、固定型１の位置決め凸条９に合致する位置決め凹条１７が形成され、また各位置決め凹条１７の外側の平坦面１３2 からは、固定型１の各位置決めピン孔９に合致する位置決めピン１８が突出している。両位置決め凹条１７内側の両平坦面１３1 は、型本体２ａに設けられたスライドコアｓによりそれぞれ形成される。
【００１７】
図２〜４に明示するように、型締めを行うと、可動型２の凸形成形面１６と、固定型１の凹形成形面７との協働でバンパ成形用キャビティＣが形成される。
【００１８】
固定型１は、型本体１ａと、その型本体１ａに溶射処理を施して形成され、且つ凹形成形面７を持つ成形面構成体２０とを有する。その成形面構成体２０は、図４，６に明示するように、下地層２１と、その下地層２１上に在る表面層２２とより構成されている。
【００１９】
型本体１ａは鋳物であって、その鋳物の構成材料としては、ねずみ鋳鉄、球状黒鉛鋳鉄等の鋳鉄、各種鋳造用Ａｌ合金、ＺＡＳ等の鋳造用Ｚｎ合金等が用いられる。下地層２１はＮｉ−Ａｌ系合金およびＮｉ−Ｃｒ系合金の一方よりなり、Ｎｉ−Ａｌ系合金としては、Ｎｉ−５ｗｔ％Ａｌ合金、Ｎｉ−７ｗｔ％Ａｌ−８ｗｔ％Ｃｒ−５ｗｔ％Ｆｅ−５ｗｔ％Ｍｏ合金等が用いられ、またＮｉ−Ｃｒ系合金としてはＮｉ−２０ｗｔ％Ｃｒ合金等が用いられる。表面層２２はＣｕ系合金および純鉄の一方よりなり、Ｃｕ系合金としては、Ｃｕ−１５．５ｗｔ％Ｎｉ−０．７１ｗｔ％Ｂ−２．６３ｗｔ％Ｓｉ合金、Ｃｕ−３８ｗｔ％Ｎｉ合金、Ｃｕ−１０ｗｔ％Ａｌ−５ｗｔ％Ｎｉ合金、Ｃｕ−１０ｗｔ％Ａｌ−１ｗｔ％Ｆｅ合金、Ｃｕ−９．１ｗｔ％Ａｌ−３．８ｗｔ％Ｆｅ−２．１ｗｔ％Ｎｉ−１ｗｔ％Ｍｎ合金等が用いられる。
【００２０】
図１，５，６に明示するように、成形面構成体２０は、凹形成形面７を持つ凹形主体としてのチャンネル形主体２３を有する。その主体２３における開口側、したがって両平坦面４に存するコ字形端面２４の外縁ｂおよび凹形面５に在って互に平行な両端面２５の外縁ｂには、外方へ折曲がるように、略フランジ状をなすアンカ部２６が無端状に形成される。そのアンカ部２６は、各平坦面４および凹形面５よりも凹んだ無端状凹部２７に付着する。このアンカ部２７は、主体２３を型本体１ａに留める効果を有する。
【００２１】
前記のように成形面構成体２０を、Ｃｕ系合金および純鉄の一方と、Ｎｉ−Ａｌ系合金およびＮｉ−Ｃｒ系合金の一方とより構成すると、凹形成形面７およびその近傍の熱伝導率が比較的高く冷却性能が良好となるので、成形作業のサイクルタイムを短縮してバンパの生産能率を向上させることが可能である。
【００２２】
また型本体１ａは鋳物であって、その表面にピンホールが現出することがあるが、そのピンホールは成形面構成体２０により被覆され、しかも成形面構成体２０の表面を平滑化することは容易であるから、バンパの表面状態も優れたものとなる。
【００２３】
さらに型本体１ａに対する成形面構成体２０の付着性は良好であって、高温下においても、その成形面構成体２０が型本体１ａから剥離することはない。
【００２４】
さらに型本体１ａは鋳物であるからその強度を損わないように複数の肉抜き部２８を設けて、その軽量化を容易に達成することができ、また固定型１のコストも比較的安価となる。
【００２５】
固定型１の製造に当っては次のような方法が採用される。
【００２６】
（１）  図８（ａ）に示すように、型本体１ａを、例えば鋳鉄を用いて鋳造する。
【００２７】
（２）  図８（ｂ）に示すように、型本体１ａの成形面構成体形成領域２９に溶射前加工を施す。この加工は、皮むき、成形面構成体２０の厚さを考慮した研削、無端状凹部２７の形成等を行う機械加工および粗面化を行うサンドブラスト処理またはショットブラスト処理を含む。
【００２８】
（３）  図８（ｃ）に示すように、成形面構成体形成領域２９に、例えばＮｉ−Ａｌ系合金を用いた溶射処理を施して厚さ５０〜３００μｍの下地層２１を形成し、次いで、図６に示すように、下地層２１表面に、例えばＣｕ系合金を用いた溶射処理を施すことにより、厚さ１〜２．５mmの表面層２２を形成して、それら下地層２１と表面層２２とより成形面構成体２０を構成する。
【００２９】
（４）  成形面構成体２０に仕上げ加工を施す。この加工には、成形面構成体２０の厚さ調整のための機械加工、研磨加工等が含まれる。
【００３０】
なお、位置決めピン孔１１の形成等の必要な機械加工等は、例えば前記（２）または（４）工程で行われ、最終的には各種部品の組付けが行われる。
【００３１】
前記のような手段を採用すると、鋳造により完成品に近い形状の型本体１ａを得ることができるので、従来の総削り出し加工を行う場合に比べ加工工数を激減し、リードタイムを大幅に短縮して固定型１の生産コストを低減することができる。
【００３２】
図９に示すように、可動型２の型本体２ａも、前記同様に例えば鋳鉄を用いて鋳造される。その型本体２ａは、機械加工および研磨加工を施された後、各種部品を組付けられて使用に供される。このように可動型２には成形面構成体２０は用いられない。これは、可動型２０の凸形成形面１６がバンパの、人目に付かない内面側を成形するものであるからである。
【００３３】
次に、固定型１の具体的製造例について説明する。
【００３４】
（ａ）  型本体１ａを球状黒鉛鋳鉄（ＪＩＳ  ＦＣＤ６００）を用いて鋳造し、次いで型本体１ａの成形面構成体形成領域２９に前記溶射前加工を施した。このような型本体１ａを複数用意した。
【００３５】
（ｂ）  各型本体１ａの成形面構成体形成領域２９に、粒径４５〜１０６μｍのＮｉ−５ｗｔ％Ａｌ合金粉末を用いた溶射処理を施して、厚さ約１００μｍの下地層２１を形成した。
【００３６】
溶射機としては、ガン型プラズマ溶射機（ミラーサーマル社製、ＳＧ−１００）が用いられた。これは、後述の各種表面層２２の形成にも同様に用いられた。溶射条件は、電流：８００Ａ；作動ガス：Ａｒ圧０．３５ＭＰａ、Ｈｅ圧０．７ＭＰａ；キャリヤガス：Ａｒ圧０．２８ＭＰａに設定された。
【００３７】
（ｃ）  各下地層２１上に、各種組成のＣｕ系合金粉末を用いた溶射処理を施して、厚さ約１．５mmの表面層２２を形成した。
【００３８】
表面層２２の例１〜５において、表１はＣｕ系合金粉末の組成および粒径を示し、また表２は溶射条件を示す。
【００３９】
【表１】
0004030223.tif 000002
【００４０】
【表２】
0004030223.tif 000003
【００４１】
（ｄ）  各表面層２２の例１〜５に仕上げ加工を施した。
【００４２】
その後、各固定型１と前記可動型２を用いて射出成形を行ったところ、各例１〜５について平滑な外面を有するバンパを得ることができた。射出成形条件は、成形材料：ポリプロピレン（出光石油化学社製、商品名ＳＰ８５０）、型締め圧：４５ＭＰａ；射出圧：１００ＭＰａ；型温：４０℃；成形材料温度：２００℃に設定された。
【００４３】
また型本体１ａに対する成形面構成体２０の付着性を調べるため、各型本体１ａを成形材料温度である２００℃を超えるように加熱したが、各型本体１ａからの成形面構成体２０の剥離は生じなかった。比較のため、型本体１ａにサンドブラスト処理を施した後、表１の例１と同様のＣｕ系合金を溶射したところ、型本体１ａの温度が２００℃に達したときＣｕ系合金層は剥離した。このことから下地層２１の効果が明らかである。
【００４４】
次に、前記同様の下地層２１上に粒径６３μｍ以下の純鉄粉末を用いた溶射処理を施して、厚さ約１．５mmの表面層２２を形成した。この場合にも、Ｃｕ系合金よりなる表面層２２と同様の効果が得られた。
【００４５】
固定型１のＣｕ系合金製表面層２２に対するしぼ付加工は次のような方法で行われる。
【００４６】
（１）  図１０（ａ）に示すように、表面層２２上に、未硬化のアクリル系光硬化性樹脂よりなる樹脂層３２を塗布形成する。
【００４７】
（２）  図１０（ｂ）に示すように、樹脂層３２上に多数の微小円形部ｄをマスキングしたスクリーン３３を載せる。
【００４８】
（３）  図１０（ｃ）に示すように、スクリーン３３を介して樹脂層３２に光Ｌを照射する。これにより、樹脂層３２において、光照射を受けた部分ｅは硬化すると共に表面層２２に付着し、一方、光照射を受けなかった部分ｆは未硬化のままに保たれる。
【００４９】
（４）  図１０（ｄ）に示すように、樹脂層３２に洗浄処理を施して未硬化の光硬化性樹脂を洗い流す。これにより、表面層２２上には、多数の微小円形部ｄに対応する多数の微小孔部ｇを備えた樹脂層３２が残置される。
【００５０】
（５）  図１０（ｅ）に示すように、表面層２２および樹脂層３２を塩化第２鉄を含むエッチング液３４中に浸漬する。
【００５１】
（６）  図１１（ａ）に示すように、表面層２２における各微小孔部ｇに対応する部分に凹部３５を形成する。
【００５２】
（７）  図１１（ｂ）〜（ｄ）に示すように、図１０（ａ）〜（ｅ）工程を１サイクルとして、これを、さらに３サイクル行うと共に各サイクル毎に各微小孔部ｇの内径を縮小し、これによりエッチングによる凹部３５の深さを漸次増加させて、図１１（ｅ）に示すような円錐形凹部３５を得る。
【００５３】
なお、必要に応じて、成形面構成体２０は可動型２にも設けられる。また成形型は射出成形法以外の成形法にも当然に適用される。
【００５４】
【発明の効果】
本発明によれば前記のように構成することによって、成形作業のサイクルタイムを短縮して成形品の生産能率を向上させることができ、また軽量化の達成が容易で、比較的安価な合成樹脂用成形型を提供することができる。
【００５５】
また本発明によれば、前記のような手段を採用することによって、リードタイムを短縮して成形型の生産コストを低減することが可能な製造方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】固定型の斜視図である。
【図２】図１の２−２線断面図である。
【図３】図２の３−３線断面図である。
【図４】型締め時の要部拡大断面図である。
【図５】固定型における型本体と成形面構成体との関係を示す斜視図である。
【図６】図２の要部拡大図である。
【図７】可動型の断面図である。
【図８】固定型の製造方法説明図である。
【図９】可動型用型本体の断面図である。
【図１０】表面層に対するしぼ付加工法の説明図である。
【図１１】しぼ付加工による凹部形成過程の説明図である。
【符号の説明】
１        固定型（合成樹脂用成形型）
１ａ      型本体
７        凹形成形面（成形面）
２０      成形面構成体
２１      下地層
２２      表面層
２３      チャンネル形主体（凹形主体）
２６      アンカ部
２９      成形面構成体形成領域
【図１】
0004030223.tif 000004
【図２】
0004030223.tif 000005
【図３】
0004030223.tif 000006
【図４】
0004030223.tif 000007
【図５】
0004030223.tif 000008
【図６】
0004030223.tif 000009
【図７】
0004030223.tif 000010
【図８】
0004030223.tif 000011
【図９】
0004030223.tif 000012
【図１０】
0004030223.tif 000013
【図１１】
0004030223.tif 000014