CN101102859A - 成形用金属模的制造方法及成形用金属模 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种成形用金属模的制造方法，可以防止拔出原型时发生砂型破裂等问题。本发明还提供一种成形用金属模，可以将形状鲜明地转印于成形品。在原型的整个或部分成形面固定网状构件，使用该原型制作成形面具有凹凸形状的砂型，进而，使用所述砂型铸造成形面具有所述凹凸形状的成形用金属模。其中，网状构件由形成多个网孔的、网眼状的、具有可挠性的合成树脂片构成。

Description

成形用金属模的制造方法及成形用金属模

技术领域

本发明涉及成形用金属模的制造方法及成形用金属模，该成形用金属模用于将热塑性树脂组成的发泡树脂粒子成形为发泡成形体时，可以于发泡成形体的表面形成凹凸形状。

背景技术

由聚苯乙烯、聚乙烯、聚丙烯等热塑性树脂组成的发泡成形体通常使用成形用金属模来制造。所述成形用金属模由固定侧的第一成形用金属模和相对于该第一成形用金属模可沿合模、开模方向移动的第二成形用金属模组成，其合模时形成与要制造的发泡成形体形状一致的成形空间，在所述成形空间内填充热塑性树脂的发泡树脂粒子，通过水蒸气等加热介质对成形空间内的发泡树脂粒子进行加热，使发泡树脂粒子发泡融着而制造出发泡成形体。

然而，存在以下问题：使发泡树脂粒子发泡融着而制造出的发泡成形体的表面形成有发泡树脂粒子的龟甲形状，这会损伤发泡成形体的外观。

因此，具有凹凸形状的成形用金属模得到广泛使用。这种成形用金属模，通过预先在其成形面形成凹凸形状，再将该凹凸形状转印于发泡成形体的表面，可以制造出发泡树脂粒子的龟甲形状不醒目的外观良好的发泡成形体。

具有凹凸形状的成形用金属模的制造方法，目前已知有例如日本注册实用新型第3045015号公报公开的方法，即：首先，在木模(原型)的表面固定金属网或者穿孔金属板(punching metal)；使用该木模制作砂型，该砂型具有从金属网或者穿孔金属板转印的凹凸形状；进而，使用所述砂型铸造成形用金属模，该成形用金属模具有从该砂型转印的凹凸形状。

但是，在木模上固定金属网的方法存在以下问题：金属网为编织结构，即，将构成网眼的线部上下交叉编织而成的结构，所以木模与金属网之间由于金属网线部之间的上下交叉而产生间隙，若使用此木模制作砂型，则铸砂进入木模与金属网的间隙并转入金属网的内侧，拔出木模时会产生砂型破裂等问题。

另外，在木模上固定穿孔金属板的方法存在以下问题：由于穿孔金属板是硬质的，没有柔软性，所以难以完全沿着木模的曲面形状的成形面、凹角等进行固定，只能用于没有曲面形状的成形面、凹角等的形状比较简单的木模。

专利文献1：日本注册实用新型第3045015号公报

发明内容

本发明欲解决的问题是：在原型与使凹凸形状转印于砂型的构件之间有铸砂进入的问题，以及由此导致的无法将凹凸形状鲜明地转印于成形品的被成形面的问题。

本发明的成形用金属模的制造方法，是用于成形由热塑性树脂组成的发泡成形体的成形用金属模的制造方法，其特征在于，在原型的整个或部分成形面固定网状构件，使用该原型制作成形面具有凹凸形状的砂型，进而，使用所述砂型铸造成形面具有所述凹凸形状的成形用金属模，其中，使用具有多个网孔的网眼状树脂片作为所述网状构件。在该方法中，网状构件没有如金属网那样的构成网眼的线部之间的上下交叉，所以网状构件被紧贴着固定于原型，因此原型与网状构件之间不再有进入铸砂的间隙产生。而且由于使用树脂片作为网状构件，所以网状构件易于贴紧并沿着原型的成形面变形。

所述片中构成其网眼的各线部在该片的第一面形成平坦状，以所述第一面为内侧将该片固定于原型。通过该片，网状构件被更加紧贴着固定于原型。

所述片中构成其网眼的各线部在该片的第二面形成凹凸状，以所述第一面为内侧将该片固定于原型。使用该片，则在从片的网眼形状转印于砂型的凹凸形状之外，还从片的各线部的凹凸形状也转印凹凸形状。

在所述片的第二面，各线部使交叉部隆起作为凸，交叉部之间作为凹。使用该片，则在网眼与各线部的交叉部之间获得大的凹凸差，凹凸形状被鲜明地转印于砂型。

本发明的成形用金属模，用于成形热塑性树脂组成的发泡成形体，其特征在于，在原型的整个或部分成形面固定树脂片，该树脂片为具有多个网孔的网状构件，使用该原型将网眼状的凹凸形状转印于砂型，在成形面转印形成该砂型的凹凸形状。利用该成形用金属模，从树脂片的网眼形状转印的凹凸形状被原样转印于热塑性树脂的发泡成形体的被成形面，所以在被成形面形成鲜明的凹凸形状。

利用本发明的成形用金属模的制造方法，网状构件被紧贴着固定于原型，不再有进入铸砂的间隙产生，所以不会发生拔出原型时砂型破裂等问题，可以制造出成形面凹凸形状极佳的成形用金属模。另外，由于可以容易地将网状构件贴紧并沿着原型的成形面变形，所以该方法也可以适用于具有三维形状的复杂成形面的原型。进而，可以通过网状构件将凹凸形状鲜明地转印于砂型，所以使用该砂型铸造的成形用金属模上可以鲜明地转印凹凸形状，使用该成形用金属模形成的发泡成形体上可以鲜明地形成凹凸形状。

利用本发明的成形用金属模，凹凸形状从树脂片的网眼形状被原样转印于成形面，使成形面具有鲜明的凹凸形状，可以将鲜明的凹凸形状转印于热塑性树脂制发泡成形体。

附图说明

图1所示为本发明实施方式中的成形用金属模的开模状态下的断面图；

图2所示为同上成形用金属模的凸型用木模(原型)的断面图；

图3所示为同上凸型用木模上固定有网状构件的状态下的断面图；

图4所示为同上网状构件的说明图；

图5所示为同上该部分的放大图；

图6(a)为沿图4的a-a线的断面图，(b)为沿图4的b-b线的断面图；

图7所示为同上成形用金属模的凸型用砂型下模的断面图；

图8为同上凸型用砂型下模的制作工序说明图；

图9所示为同上成形用金属模的凸型用砂型上模的断面图；

图10所示为同上凸型用砂型的断面图；

图11为由同上成形用金属模成形发泡成形体时的平面部分的放大断面图；

图12为由同上成形用金属模成形发泡成形体时的曲面部分的放大断面图；

图13所示为同上成形用金属模的凹型用木模(原型)的断面图；

图14所示为同上凹型用木模上固定有网状构件的状态下的断面图；

图15所示为同上成形用金属模的合模状态下的断面图。

符号的说明

10   凸型的成形用金属模(凸金属模)

20   凹型的成形用金属模(凹金属模)

30   木模(凸金属模用的原型)

40   网状构件

40a  第一面

40b  第二面

41   网孔(网眼)

42   线部

43   交叉部

43a  凸部(峰部)

43b  凹部

50   砂型

50a  砂型的下模

50b  砂型的上模

51   基底(base)

52   砂型制作用箱体

53   铸砂

54   空洞部

55   浇口

60   木模(凹金属模用的原型)

A～E 成形面

t    线部的厚度

具体实施方式

以下根据附图详细说明本发明的成形用金属模的制造方法及成形用金属模。如图1所示，用于成形本发明实施方式中的发泡成形体的成形用金属模由一对成形用金属模，即，凸型的成形用金属模(以下称为凸金属模)10和凹型的成形用金属模(以下称为凹金属模)20构成。

制造凸金属模10时，如图2所示，准备凸金属模用的木模(原型)30，其具有与凸金属模10对应形状的成形面A。木模30是使用木材等利用适宜的切削工具等进行机械加工等制作而成。成形面A可以有平面、曲面两种。

接着，如图3所示，将网状构件40固定于木模30的成形面A。如图3至图6所示，网状构件40由整面具有多个网孔41的网眼状的可挠性合成树脂片构成。而且，网眼(网孔41)为凹部，网眼(网孔41)由互相垂直的线部42形成，构成网眼的各线部42为凸部。

在网状构件40中，构成网眼的各线部42在第一面40a形成平坦状，且在第二面40b形成凹凸状，网状构件40以所述第一面40a为内侧固定于木模30的成形面A。在网状构件40的第二面40b，构成网眼(网孔41)的各线部42使交叉部43隆起为凸部(峰部)43a，相对于凸部43a，交叉部43之间为凹部43b。凸部43a的形状随着远离交叉部43而前端缩小，形成近似四棱台形状(特别参考图5)。合成树脂片的厚度，其程度可以为：使网眼能够在后述的砂型50成形凹凸形状的凸部分。

网状构件40中的1个网孔41的大小通常在0.5mm×0.5mm～5.0mm×5.0mm的范围，优选地，在1.5mm×1.5mm～3.5mm×3.5mm的范围。据此，可以高效地制造发泡树脂粒子的龟甲形状不醒目的发泡成形体。

网状构件40按照合成树脂制的片的形状形成，具有柔软性(可挠性)，所以即使木模30为三维形状的复杂成形面A，或者，例如木模30的外周面为圆形，网状构件40也能够贴紧并沿着木模30的成形面A容易地变形。作为网状构件40的材料，可以列举出聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯、聚酯等树脂或者这些树脂的共聚物。

网状构件40，例如可以在合成树脂片上冲切矩形或圆形孔，将其延伸加工而形成，其构成网眼的各线部42之间上下不重叠交叉，即，网状构件40为构成网眼的各线部42之间无上下交叉(各线部42之间在其厚度t方向不交叉)的网状体。因而，网状构件40没有如金属网那样的构成网眼的各线部之间重叠并上下交叉的部分，所以可以将网状构件40紧贴着固定于木模30，形成不会在木模30与网状构件40之间产生无用间隙的结构。

网状构件40按木模30的成形面A对应的形状被切断，用粘接剂等粘贴于木模30的成形面A。

接着，对使用木模30制作如图7所示的砂型50的下模50a进行说明。即，如图8所示，基底51上载置木模30，木模30周围用砂型制作用箱体52围住使其位于中央，进而，在砂型制作用箱体52内填充铸砂53以填埋木模30。此时，如图8所示，网状构件40的网眼，即网孔4 1也填充有铸砂53。但是，网状构件40的第一面40a形成平坦状，第一面40a被固定于木模30的成形面A，所以网状构件40的第一面40a与木模30的成形面A之间不会进入铸砂53。接着，通过封入碳酸气使填充于砂型制作用箱体52内的铸砂53固定形状。之后，反转砂型制作用箱体52，拔出木模30，由此可以制作出具有图7所示的空洞部(具有木模30的反转形状的空洞)54的砂型50的下模50a。拔出木模30时，即使网状构件40的凸部43a向与拔出方向交叉的方向突出，根据铸砂53固定后的硬度与网状构件40的柔软性之间的关系，沿砂型50拔出方向的面中的砂型50的凹凸也不会破毁。另外，如图8所示，凸部43 a形成前端缩小的近似四棱台形状，所以在图8的木模30的上面部分中，凸部43a在木模30的拔出方向上基本没有阻力。因此，如图7所示，通过拔出木模30，在砂型50的下模50a中的木模30的成形面A对面的面(成形面)B，形成从网状构件40原样转印的凹凸形状。

接着，制作如图9所示的砂型50的上模50b。在上模50b，形成有与上述下模50a的空洞部54连通的浇口55。关于该上模50b，是使用用于形成浇口55的浇口棒，与上述下模50a同样的方式制作而成(无图示)。

接着，如图10所示，将制作出的下模50a和上模50b组合构成砂型50，使用该砂型50进行铸造，以制作凸金属模10。即，如图10所示，在砂型50的下模50a的上方组合上模50b，从上模50b的浇口55向下模50a与上模50b组合而成的空洞部54内浇注熔融金属，使该熔融金属凝固而铸造凸金属模10。由此，如图1、图11及图12所示，在凸金属模10的砂型50的成形面B对面的面(成形面)C，形成从砂型50转印的凹凸形状。在该金属模10的凹凸形状中，相当于网眼(网孔41)部分的凹面41a最洼陷，相当于凸部43a前端部分的面43c最突出。而且，连接面41a、43c两部分的凹凸方向的面43d，包含有相当于网状构件40的线部42的厚度的面43e。相当于线部42的厚度的面43e优选与凹凸方向平行，因为其相当于网孔41的壁面被转印的部分。另外，凸金属模10使用铝、铝合金等作为材料。此外，在凸金属模10，以适宜间距形成多个蒸气孔(无图示)，这些蒸气孔用于在形成发泡成形体时导入对发泡树脂粒子进行蒸气加热用的水蒸气。

以上说明了凸金属模10的制造方法，凹金属模20的制造也与凸金属模10的情况相同。

即，如图13所示，准备具有与凹金属模20对应形状的木模60。木模60使用木材等利用适宜的切削工具等进行机械加工等制作而成。

接着，如图14所示，用粘接剂等将网状构件40粘贴固定于木模60的内面(成形面)D。

接着，与凸金属模10的情况相同，使用木模60制作砂型(无图示)。由此，在与该砂型中的木模60的成形面D对应的面(成形面)，形成从网状构件40转印的凹凸形状。

接着，通过使用制作出的砂型进行铸造(无图示)，铸造图1及图15所示的凹金属模20。由此，在凹金属模20中的砂型的成形面对应的面(成形面)E，形成从砂型转印的凹凸形状。与凸金属模10相同，凹金属模20使用铝、铝合金等作为材料。此外，在凹金属模20，以适宜间距形成多个蒸气孔(无图示)，这些蒸气孔用于在形成发泡成形体时导入对发泡树脂粒子进行蒸气加热用的水蒸气。

如上所述，制造出如图1所示的凸金属模10和凹金属模20。然后，如图15所示，将凸金属模10嵌合于凹金属模20而合模，在两金属模10、20之间形成的成形空间3填充发泡树脂粒子，通过水蒸气等加热介质加热型腔内的发泡树脂粒子，使之发泡融着，形成发泡成形体。此时，凹凸形状从两金属模10、20的成形面被原样转印于发泡成形体的表面。

如上所述，采用本实施方式，在凸金属模10的原型即木模30的成形面A固定网状构件40，该网状构件40使用具有多个网孔41的网眼状(网格状)的可挠性合成树脂片，网状构件40没有如金属网那样的构成网眼的各线部之间的上下交叉，所以网状构件40被紧贴着固定于木模30，可以避免木模30与网状构件40之间产生间隙的问题。因此，若使用木模30制作砂型50，则木模30与网状构件40之间不会有铸砂53进入，所以不会发生拔出木模30时砂型50破裂等问题。由此可以制造出成形面凹凸形状极佳的凸金属模10。

另外，采用本实施方式，在凹金属模20的原型即木模60的成形面D固定网状构件40，该网状构件40使用具有多个网孔41的网眼状的可挠性合成树脂片，网状构件40没有如金属网那样的构成网眼的各线部之间的上下交叉，所以网状构件40被紧贴着固定于木模60，可以避免木模60与网状构件40之间产生间隙的问题。因此，若使用木模60制作砂型，则木模60与网状构件40之间不会有铸砂进入，所以不会发生拔出木模60时砂型破裂等问题。由此，可以制造出成形面呈现极佳凹凸形状且鲜明的凹金属模20。

在本实施方式中，构成固定于木模(原型)30的网状构件40的网眼(网孔41)的各线部42，在第二面，使构成网眼的各线部42的交叉部43隆起为凸部形成凹凸状。由此，在从网状构件40的网眼形状转印于砂型50的凹凸形状之外，还可以将包含凸部(峰部)的各线部42的凹凸形状转印于金属模10、20。

换言之，在网状构件40的第二面，构成网眼(网孔41)的各线部42使交叉部43隆起作为凸部，交叉部43之间作为凹部，形成于面(成形面)C、E。在这种凹凸形状中，相当于网眼(网孔41)的部分最洼陷，相当于凸部(峰部)前端的部分最突出，连接两部分的凹凸方向的面包含相当于网状构件40的线部42的厚度的面，所以网眼(网孔41)与各线部42的交叉部43之间可以获得大的凹凸差。因此，凹凸形状被深而清晰地转印于砂型，从而，在使用由这种砂型制造的金属模10、20而形成的发泡成形体U上，金属模10、20的凹凸形状被原样转印而成，所以发泡成形体U及其凹凸形状都非常鲜明。

图11和图12示出了用金属模10、20形成的发泡成形体U的部分断面。如图11和图12所示，用本发明实施方式中的金属模10、20成形的发泡成形体U，在其表面转印形成有来自网状构件40的网格状凹凸形状，在网格的交叉部分，通过金属模10、20的凸部43d(符号共用)，在网格状的交叉部形成最向内凹的部分(谷部)。因此，即使在发泡成形体U，其凹凸形状也会包含线部42的厚度t而非常鲜明。图11示出了金属模10、20的成形面为平面的情况，图12示出了金属模10、20的成形面为曲面的情况。而且，本发明实施方式的金属模10、20及发泡成形体U，其表面无论是平面还是三维(曲面)，凹凸形状都会鲜明地显现。

以上对本发明的实施方式进行了说明，但本发明并不限于此。例如，所述实施方式中，在凸金属模10和凹金属模20的原型即木模30和60的成形面A和D的整面固定有网状构件40，但也可以在木模30和60的成形面A和D的一部分固定网状构件40。

另外，在所述实施方式中，网状构件40仅在固定于木模30及60侧的第一面为平坦状，但网状构件40的第二面也可以为平坦状。

进而，网状构件40的网眼(网孔41)的形状并不特别限定，可以选择使用矩形、圆形等的任意一种。从而，使用矩形网眼时，构成网眼的各线部的宽度在网眼的纵横方向上是一定的；使用圆形网眼时，构成网眼的各线部的宽度在网眼的纵横方向上是变化的。

(实施例1)

用粘接剂将网孔大小为1.8mm×1.8mm的无上下交叉的HDPE树脂网(トリカル(注册商标)网N-2タキロン株式会社制造)固定于具有250mm×250mm×100mm的凸形状的木模的成形面(外面)，将得到的木模放进砂型制作用箱体内，将铸砂(三河珪砂特7号70目(mesh)：三河珪砂株式会社制造)填充于砂型制作用箱体内以填埋该木模，通过封入碳酸气使该铸砂成为一体而制作砂型，向组合该砂型后的成形空间内浇注熔融铝，制作出由铝构成的厚度10mm的铸件。在该铸件具有凹凸形状的成形面，用钻以25mm的间距开直径0.8mm的蒸气孔，制作出凸型的成形用金属模。将如此得到的凸型的成形用金属模作为发泡成形机的型芯金属模组入。

接着，用粘接剂将网孔大小为1.8mm×1.8mm的HDPE树脂网(トリカル(注册商标)网N-2：タキロン株式会社制造)固定于具有300mm×300mm×150mm的凹型用木模的成形面(内面)，将得到的木模放进砂型制作用箱体内，将铸砂(三河珪砂特7号70目(mesh)：三河珪砂株式会社制造)填充于砂型制作用箱体内以填埋该木模，通过封入碳酸气使该铸砂成为一体而制作砂型，向组合该砂型后的成形空间内浇注熔融铝，制作出由铝构成的厚度10mm的铸件。在该铸件具有凹凸形状的成形面，用钻以25mm的间距开直径0.8mm的蒸气孔，制作出凹型的成形用金属模。将如此得到的凹型的成形用金属模作为所述发泡成形机的型腔金属模组入。

接着，在所述发泡成形机的型芯金属模与型腔金属模的间隙为3mm的状态下，从填充机向成形空间裂化(cracking)填充苯乙烯改性聚乙烯系树脂的预发泡树脂粒子(ピオセラン(注册商标)：积水化成品工业株式会社制造，发泡倍数：30倍)后，将型芯、型腔两金属模合模，在下述条件下进行成形。

(成形条件)

一侧加热：      0.8MPa

相反一侧加热：  0.8MPa

两面加热：      1.0MPa

水冷：          20s

自然冷却：      100s

如上所述得到的发泡成形体，整面都转印有1.8mm×1.8mm大小的金属模形状(凹凸形状)，发泡树脂粒子的龟甲形状不醒目，具有美丽的外观和良好的触感。

(比较例1)

用粘接剂将网孔大小为1.8mm×1.8mm的HDPE树脂制的上下交叉的网固定于实施例1示出的木模的成形面，将得到的木模放进砂型制作用箱体内，将铸砂(三河珪砂特7号70目(mesh)：三河珪砂株式会社制造)填充于砂型制作用箱体内以填埋该木模，通过封入碳酸气使该铸砂成为一体而制作出砂型，但是型砂进入到网与木模的间隙部，拔出木模时砂型破裂，无法将凹凸形状从网转印于砂型。

(比较例2)

欲用粘接剂将网孔大小为1.8mm×1.8mm的穿孔金属板固定于实施例1示出的木模的成形面，但由于穿孔金属板硬度高，无法顺利地沿着木模的曲面形状等制作砂型。

Claims (5)

1、一种成形用金属模的制造方法，是用于成形由热塑性树脂组成的发泡成形体的成形用金属模的制造方法，其特征在于，

在原型的整个或部分成形面固定网状构件，使用该原型制作成形面具有凹凸形状的砂型，进而，使用所述砂型铸造成形面具有凹凸形状的成形用金属模，

其中，使用具有多个网孔的网眼状树脂片作为所述网状构件。

2、根据权利要求1所述的成形用金属模的制造方法，其特征在于，

所述片中构成其网眼的各线部在该片的第一面形成平坦状，以所述第一面为内侧将该片固定于原型。

3、根据权利要求1或权利要求2所述的成形用金属模的制造方法，其特征在于，

所述片中构成其网眼的各线部在该片的第二面形成凹凸状，以所述第一面为内侧将该片固定于原型。

4、根据权利要求3所述的成形用金属模的制造方法，其特征在于，

在所述片的第二面，各线部使交叉部隆起作为凸，交叉部之间作为凹。

5、一种成形用金属模，用于成形热塑性树脂组成的发泡成形体，其特征在于，

在原型的整个或部分成形面固定树脂片，该树脂片为具有多个网孔的网状构件，使用该原型将网眼状的凹凸形状转印于砂型，在成形面转印形成该砂型的凹凸形状。

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