(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
合成樹脂材料に形を付与する成形面（７）に、その材料に転写されることのない大きさを持つ複数の微小孔（２０）を開口させた合成樹脂成形用金型であって、  複数の通気孔（１９）を有する型本体（１ａ）と、その型本体（１ａ）への溶射処理を経て形成され、且つ複数の前記通気孔（１９）に連通する複数の前記微小孔（２０）を有する成形面構成体（Ｍ）とを備えたものにおいて、
前記成形面構成体（Ｍ）が、前記微小孔（２０）を有していて前記型本体（１ａ）に固着された複数の金属板（Ｍａ）と、相隣る両金属板（Ｍａ）間を埋めると共にそれら金属板（Ｍａ）および前記型本体（１ａ）に付着する溶射金属部（Ｍｂ）とよりなることを特徴とする、合成樹脂成形用金型。
【請求項２】
前記溶射金属部（Ｍｂ）は、下地層（２１）と、その下地層（２１）上に在る主体層（２２）とよりなり、その主体層（２２）の材質と、前記金属板（Ｍａ）の材質とが同一である、請求項１記載の合成樹脂成形用金型。
【請求項３】
前記主体層（２２）および前記金属板（Ｍａ）はＣｕ系合金よりなり、その金属板（Ｍａ）は焼結材および圧延材から選択される一種である、請求項２記載の合成樹脂成形用金型。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は合成樹脂成形用金型、特に合成樹脂材料に形を付与する成形面に、その材料に転写されることのない大きさを持つ複数の微小孔を開口させたものの改良に関する。
【０００２】
【従来の技術】
この種の金型は、前記微小孔を真空孔として使用する真空成形法や前記微小孔を空気排出孔として使用する射出成形法に適用される。
【０００３】
本出願人は、先に、成形面構成体として、複数の微小孔を有する電鋳殻を用いる金型を開発した（特公平１−５１５５４号公報参照）。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら前記電鋳殻は耐圧性が低いため金型の短命化を招き易く、また電鋳殻の製造に多くの時間を要するためリードタイムが長くなり、金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、前記のような耐圧性に関連した金型の短命化といった問題を回避すると共にリードタイムを短縮して生産コストを低減し得る前記金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、合成樹脂材料に形を付与する成形面に、その材料に転写されることのない大きさを持つ複数の微小孔を開口させた合成樹脂成形用金型であって、複数の通気孔を有する型本体と、その型本体への溶射処理を経て形成され、且つ複数の前記通気孔に連通する複数の前記微小孔を有する成形面構成体とを備えたものにおいて、前記成形面構成体が、前記微小孔を有していて前記型本体に固着された複数の金属板と、相隣る両金属板間を埋めると共にそれら金属板および前記型本体に付着する溶射金属部とよりなることを特徴とする合成樹脂成形用金型が提供される。
【０００７】
前記のように構成すると、成形面構成体は高い耐圧性を有するので、耐圧性に関連した金型の短命化といった問題は回避される。また前記成形面構成体の形成に要する時間は、前記電鋳殻の形成に要する時間よりも大幅に短く、これによりリードタイムを短縮して金型の生産コストを低減することが可能である。
【０００８】
【発明の実施の形態】
図１，２，７において、合成樹脂成形用金型としての、固定金型１およびその固定金型１に対して進退自在の可動金型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。
【０００９】
図１〜６に明示するように、固定金型１の合せ面３は、相対向する位置に在って、可動金型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。固定金型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。
【００１０】
図１，２，７に明示するように可動金型２の合せ面１２は、固定金型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、且つ固定金型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、固定金型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、固定金型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、固定金型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。
【００１１】
図２〜４に明示するように、型締めを行うと、可動金型２の凸形成形面１６と、固定金型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。
【００１２】
固定金型１は、鋳鉄鋳物である型本体１ａと、その型本体１ａへの溶射処理を経て形成され、且つ凹形成形面７を持つ成形面構成体Ｍとを備える。型本体１ａは複数の通気孔１９を有し、また成形面構成体Ｍは、それら通気孔１９に連通し、且つ凹形成形面７に開口する複数の微小孔２０を有する。各微小孔２０は、図面では大きく描かれているが、実際は、合成樹脂材料、したがってバンパに転写されることのないミクロンオーダの大きさを持つ。
【００１３】
各微小孔２０および各通気孔１９は、溶融合成樹脂材料のキャビティＣ内への充填中において、そのキャビティＣ内の空気を外部に排出するように機能し、これにより、キャビティＣ内に閉じ込められた空気の断熱圧縮による加熱に起因した合成樹脂材料の焼けを防止することができる。
【００１４】
成形面構成体Ｍは、微小孔２０を有し、且つ型本体１ａに溶接等により固着された複数の金属板Ｍａと、相隣る両金属板Ｍａ間を埋めると共にそれら金属板Ｍａおよび型本体１ａに付着する溶射金属部Ｍｂとより構成される。このように微小孔２０を金属板Ｍａに形成すると、成形面構成体全体を溶射処理により形成して、それに微小孔を形成する場合に比べ、面倒な、通気孔１９との位置合せを不要にして、微小孔形成のための作業コストを低減することができる、といった利点がある。溶射金属部Ｍｂは、下地層２１と、その下地層２１上に在る主体層２２とよりなる。実施例では、主体層２２の材質と、金属板Ｍａの材質とは同一であって、それら２２，ＭａはＣｕ系合金よりなる。金属板Ｍａは焼結材および圧延材から選択される一種であって、実施例では焼結材よりなる。下地層２１は、Ｎｉ−Ａｌ系合金よりなる。
【００１５】
図１，５，６に明示するように、成形面構成体Ｍ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に付着して主体２３を型本体１ａに留める効果を有する。
【００１６】
前記のように構成すると、摺動面構成体Ｍは、高い耐圧性を有するので、耐圧性に関連した固定金型１の短命化といった問題は回避される。
【００１７】
また成形面構成体Ｍの形成に要する時間は、前記電鋳殻の形成に要する時間より大幅に短く、これによりリードタイムを短縮して固定金型１の生産コストを低減することが可能である。
【００１８】
さらに成形面構成体ＭをＣｕ系合金およびＮｉ−Ａｌ系合金より構成すると、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。
【００１９】
また型本体１ａは鋳鉄鋳物であって、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Ｍにより被覆され、しかも成形面構成体Ｍ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。
【００２０】
さらにまた型本体１ａに対する成形面構成体Ｍの溶射金属部Ｍｂの付着性は良好であって、型本体１ａの温度が２００℃を超えても、その型本体１ａから溶射金属部Ｍｂが剥離することはない。一方、金属板Ｍａは型本体１ａに溶接等により固着されているので、その付着性は良い。また主体層２２と金属板Ｍａとを同一材質にすると、両者２２，Ｍａ間の付着性も良好となる。
【００２１】
また型本体１ａは鋳鉄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、また固定金型１のコストも比較的安価となる。
【００２２】
固定金型１の製造に当っては次のような方法が採用される。
【００２３】
（１）  図９（ａ）に示すように、型本体１ａを鋳鉄を用いて鋳造する。鋳鉄としては、ねずみ鋳鉄、球状黒鉛鋳鉄等が用いられる。
【００２４】
（２）  図９（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Ｍ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を含む。また型本体１ａに複数の通気孔１９を形成し、各通気孔１９の一端を成形面構成体成形領域２９に開口させ、また他端を型本体１ａの側面および底面にそれぞれ開口させる（図１，２参照）。一方、Ｃｕ系合金よりなる複数の金属板ＭａにＹＡＧレーザを用いて微小孔２０を形成し、各金属板Ｍａを、その微小孔２０を通気孔１９に連通させて、型本体１ａの成形面構成体成形領域２９に溶接する。
【００２５】
（３）  図９（ｃ）に示すように、各金属板Ｍａの表面に耐熱テープ３０を付着させて微小孔２０をマスキングし、次いで成形面構成体形成領域２９に、各金属板Ｍａを除くようにＮｉ−Ａｌ系合金を用いた溶射処理を施して極く薄い下地層２１を形成し、さらに下地層２１表面に、各金属板Ｍａが埋没するようにＣｕ系合金を用いた溶射処理を施して厚い主体層２２を形成する。耐熱テープ３０としては、四フッ化エチレン樹脂テープが用いられる。
【００２６】
Ｎｉ−Ａｌ系合金としては、Ｎｉ−５ｗｔ％Ａｌ合金、Ｎｉ−２０ｗｔ％Ｃｒ合金、Ｎｉ−７ｗｔ％Ａｌ−８ｗｔ％Ｃｒ−５ｗｔ％Ｆｅ−５ｗｔ％Ｍｏ合金等が用いられ、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。
【００２７】
（４）  主体層２２、それに次いで各金属板Ｍａに研削等の仕上げ加工を施して、図６に明示した成形面構成体Ｍを得る。
【００２８】
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。
【００２９】
図１０に示すように、可動金型２の型本体２ａも、前記同様の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。このように可動金型２には成形面構成体Ｍは用いられない。これは、可動金型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。
【００３０】
次に、固定金型１の具体的製造例について説明する。
【００３１】
（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、また型本体１ａに内径０．５〜２mmの通気孔１９を複数形成した。Ｃｕ−１０ｗｔ％Ａｌ−１ｗｔ％Ｎｉ合金よりなる厚さ１mmの複数の金属板ＭａにＹＡＧレーザを用いて内径２０μｍ以下の微小孔２０を形成し、各金属板Ｍａを前記のように配置して成形面構成体形成領域２９に溶接した。
【００３２】
（ｂ）  各金属板Ｍａに前記マスキングを施し、次いで成形面構成体形成領域２９に、各金属板Ｍａを除くように粒径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。
【００３３】
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、後述の主体層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。
【００３４】
（ｃ）  下地層２１上に、金属板Ｍａと同一材質のＣｕ系合金粉末を用いた溶射処理を施して、厚さ約２mmの主体層２２を形成した。この場合の溶射条件は、電流：６００Ａ；作動ガス：Ａｒ圧０．３５ＭＰａ，Ｈｅ圧０．３５ＭＰａ；キャリヤガス：Ａｒ圧０．３５ＭＰａに設定された。
【００３５】
（ｄ）  仕上げ加工を行って、厚さ約１mmの成形面構成体Ｍを得た。
【００３６】
その後、固定金型１と前記可動金型２を用いて射出成形を行ったところ、平滑な外面を有し、また焼け発生の無い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。
【００３７】
なお、金属板Ｍａの微小孔２０の形成は前記（ｄ）工程後に行ってもよい。必要に応じて、成形面構成体Ｍは可動金型２にも設けられる。また金型は射出成形法以外の成形法、例えば真空成形法にも当然に適用される。
【００３８】
【発明の効果】
本発明によれば合成樹脂材料に形を付与する成形面に、その材料に転写されることのない大きさを持つ複数の微小孔を開口させた合成樹脂成形用金型において、その成形面構成体を前記のように構成することによって、その耐圧性を高めると共にその製造性を良好にし、これにより優れた耐久性を有し、またリードタイムを短縮して生産コストを低減することが可能な合成樹脂成形用金型を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】固定金型の斜視図である。
【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】固定金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】可動金型の断面図である。
【図８】図２、８矢示部の拡大図である。
【図９】固定金型の製造方法説明図である。
【図１０】可動金型用型本体の断面図である。
【符号の説明】
１        固定金型（合成樹脂成形用金型）
１ａ      型本体
７        凹形成形面（成形面）
１９      通気孔
２０      微小孔
２１      下地層
２２      主体層
Ｍ        成形面構成体
Ｍａ      金属板
Ｍｂ      溶射金属部
【図１】
0003838602.tif 000002
【図２】
0003838602.tif 000003
【図３】
0003838602.tif 000004
【図４】
0003838602.tif 000005
【図５】
0003838602.tif 000006
【図６】
0003838602.tif 000007
【図７】
0003838602.tif 000008
【図８】
0003838602.tif 000009
【図９】
0003838602.tif 000010
【図１０】
0003838602.tif 000011