CN103764360A

CN103764360A - 模具

Info

Publication number: CN103764360A
Application number: CN201280043026.3A
Authority: CN
Inventors: 宫下贵之; 广田晋一
Original assignee: Polyplastics Co Ltd
Current assignee: Polyplastics Co Ltd
Priority date: 2011-09-05
Filing date: 2012-08-30
Publication date: 2014-04-30
Anticipated expiration: 2032-08-30
Also published as: WO2013035625A1; CN103764360B; SG11201400407YA; TWI461278B; TW201328846A; KR20140059260A; JPWO2013035625A1; JP5519869B2; US20140263943A1; EP2759388A4; KR101478197B1; EP2759388A1

Abstract

本发明提供一种在模具的合模面中通过形成于第一模具的隔热层接触于第二模具来解除隔热层局部崩掉等问题。一种模具，其被分割成两个以上的部分，其中，在内壁面的大致整个面形成隔热层，在模具的合模面不存在隔热层。该模具例如包括占有模腔的大部分的第一模具、以及与第一模具一同形成模腔的至少一部分的第二模具，第一模具包括凸缘部，凸缘部的表面的一部分构成合模面的一部分。

Description

模具

技术领域

本发明涉及一种形成有隔热层的模具。

背景技术

由于热塑性树脂比金属等其他的材料轻量，而且利用注射成形法等易于成形为目标形状，因此，在汽车等所使用的电气部件及电子部件、办公设备、食品或饮料的容器等各种各样的领域中使用。

在像注射成形法那样向模具中填充熔融状态的热塑性树脂而获得目标形状的树脂成形体的情况下，在模具的模腔面形成有对树脂成形体赋予的花纹、形状。

为了提高上述模腔表面的形状或花纹的对于树脂成形体的转印性，公知有改良热塑性树脂、或者向热塑性树脂中混合指定的添加剂、或者提高模具温度的方法。

提高模具温度的方法在不需要改良材料这一点上特别有效。但是，若提高模具温度，则增塑了的热塑性树脂的冷却固化所需要的时间变长，一般来说成形效率会下降。

此，在专利文献1等中对利用导热系数较小的隔热层覆盖模具的内壁面的模具、即隔热模具有所公开。

上述的专利文献1等所述的隔热模具除了上述那样的转印性改良之外，也适合于需要提高模具温度的情况（例如改善成形性等）。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开平09－155876号公报

发明内容

发明要解决的问题

但是，例如在由第一模具和第二模具构成的模具中的第一模具的内壁面、第二模具的内壁面形成有隔热层的情况下，若形成于第一模具的隔热层在模具的合模面接触于第二模具，则有可能产生隔热层局部崩掉等问题。

本发明即是为了解决以上课题而完成的，其目的在于，提供一种解除在模具的合模面中通过形成于第一模具的隔热层接触于第二模具而隔热层局部崩掉等问题的技术。

用于解决问题的方案

本发明人等为了解决上述课题反复进行了深入研究。其结果，发现通过做成一种被分割成两个以上部分的模具，其中，包括形成在内壁面的大致整个面的隔热层，在模具的合模面不存在隔热层，能够解决上述课题，以至完成了本发明。更具体地讲，本发明提供以下的结构。

（1）一种模具，其被分割成两个以上部分，其中，包括形成在内壁面的大致整个面的隔热层，在模具的合模面不存在隔热层。

（2）根据（1）所述的模具，其中，包括占有模腔的大部分的第一模具、以及与上述第一模具一同形成模腔的至少一部分的第二模具，上述第一模具包括凸缘部，上述凸缘部的表面的一部分构成合模面的一部分。

（3）根据（2）所述的模具，其中，在上述凸缘部的顶部形成有顶面，上述顶面构成模腔的一部分，上述顶面的与上述第二模具和上述凸缘部之间的分界线垂直的方向上的宽度为0.1mm～0.2mm。

（4）根据（2）或（3）所述的模具，其中，上述凸缘部具有自上述第一模具的内壁面侧的上述凸缘部的根部朝向上述凸缘部的顶部形成的倾斜面，上述隔热层是利用喷镀法形成的隔热层。

（5）根据（3）所述的模具，其中，上述凸缘部具有与上述顶面垂直地自上述顶面朝向上述第一模具的内壁面侧延伸的垂直面、以及在将上述顶面的上述垂直面之间的相交线作为上述垂直面的上端时自上述第一模具的内壁面侧的上述凸缘部的根部朝向上述垂直面的下端形成的倾斜面，

上述隔热层是利用喷镀法形成的隔热层。

（6）根据（4）或（5）所述的模具，其中，上述倾斜面的延长面与上述第一模具和上述第二模具的合模面所成的角度为45°以上。

发明的效果

采用本发明，在模具的合模面中，形成于第一模具的隔热层不与第二模具接触，因此，难以产生隔热层缺失等问题。

附图说明

图1是示意地表示实施方式的模具的分解立体图。

图2是示意地表示实施方式的第一模具的图，图2的（a）是表示第一模具的MM截面的剖视图，图2的（b）是第一模具的凸缘部的放大图。

图3是在凸缘部的顶部形成有顶面的情况下的凸缘部的放大图，图3的（a）是形成有自上述顶面朝向第一模具的内壁面下降的倾斜面的情况下的凸缘部的放大图，图3的（b）是在上述顶面和上述倾斜面之间还夹设有与上述顶面垂直地自上述顶面朝向上述第一模具的内壁面侧延伸的垂直面的情况下的凸缘部的放大图。

图4是示意地表示实施方式的第二模具的剖视图。

图5是示意地表示实施方式的模具的制造方法的一例子的图。

图6是示意地表示第二模具主体的变形例的剖视图。

图7是示意地表示第一模具主体的变形例的剖视图。

具体实施方式

下面，说明本发明的实施方式。另外，本发明并不限定于以下的实施方式。

模具

图1是示意地表示本实施方式的模具的分解立体图。图2是示意地表示第一模具的图，图2的（a）是表示第一模具的MM截面的剖视图，图2的（b）是第一模具的凸缘部的放大图。

如图1所示，本实施方式的模具1包括第一模具10和第二模具20。此外，在本实施方式中，利用第一模具10和第二模具20形成模腔。另外，模腔是指在模具内部的用于填充树脂的整个空间。

如图2所示，第一模具10包括：第一模具主体101；凸缘部102，其形成于第一模具主体101的内壁侧的缘；以及隔热层103，其形成在第一模具主体101的内壁面的大致整个面。另外，大致整个面包含整个面。

第一模具主体101形成凹状的外形。该凹状用于形成成为模腔的空间。在此，凹状是凹坑即可，凹坑的内部形状并没有特别的限定。因而，在凹状中除了图示那样的四角凹陷的形状之外，也包含凹陷成碗状的形状、凹陷成字母V的形状、以及凹陷成复杂的形状的方式。另外，在本发明中后述的隔热层103的表面相当于模腔面，在形成隔热层103时，也可以利用隔热层103形成目标成形体的形状，但优选的是预先将凹坑的内部形状做成对目标成形体赋予的形状。

凸缘部102是自上述第一模具主体101的凹坑的缘延伸出的部位，是凹坑的一部分。

如图2的（b）所示，凸缘部102具有构成第一模具10和第二模具20之间的合模面的一部分的面、以及自凸缘部102的顶部朝向凹坑内侧下降的倾斜面。在此，第一模具10的与第二模具20接触的面α能够与第二模具无间隙地接触。此外，如图2的（b）所示，凸缘部102的表面中的倾斜面β（以下存在称作侧面β这样的情况。）成为自凸缘部102的根部向朝向上述凸缘部的顶部的方向上升的倾斜面。此外，与图2中示出的本实施方式有所不同，凸缘部102的顶部也可以成为图3的（a）所示的顶面γ。并且，凸缘部102的顶部成为图3的（b）所示的顶面γ，并且与顶面γ垂直地自顶面γ朝向上述第一模具的内壁面侧延伸的垂直面也可以夹设在倾斜面β和顶面γ之间。在这种情况下，顶面γ构成模腔表面的一部分。在顶部成为顶面γ的情况下，模腔表面中的与第二模具20和凸缘部102之间的分界线垂直的方向上的顶面的宽度优选为0.1mm～0.2mm。并且，在利用喷镀法形成隔热层103的情况下，该形成变容易，因此，在图3的（b）中，垂直面的高度d₁、倾斜面β向高度方向的投影的尺寸d₂、以及倾斜面β向顶面_γ方向的投影的尺寸w₁优选的是满足d₂≤w₁，更优选满足d₁／d₂≥1。

而且，倾斜面（或者倾斜面的延长面）、合模面（第一模具10和第二模具20的接触面）之间所成的角度θ优选的是为45°以上。

内壁面是将上述凸缘部102的表面中的倾斜面β和上述凹坑内部的表面中的存在于比凸缘部102的根部靠内侧的金属面合并而成的面。形成于该内壁面的隔热层103的表面成为模腔的表面。由于被作为凹坑的凹状包围的空间用于形成成为模腔的空间，因此，该内壁面的形状并不限定于图2所示的单纯的形状，例如也可以做成与目标成形体的形状匹配的形状。另外，在本发明中后述的隔热层103的表面虽相当于模腔面，但在难以对隔热层103的表面实施切削等加工而加工成目标形状等的情况下，将模具主体的凹部内的内壁面的形状预先做成转印于成形体的表面的形状，在该内壁面形成隔热层的方法是有效的。

隔热层103配置在第一模具主体101的内壁面。为了均匀地赋予由隔热层103所带来的效果，优选的是在内壁面的整个面设置隔热层103。

隔热层103的厚度并没有特别的限定，考虑构成隔热层103的材料的隔热效果等适当地决定。此外，隔热层103的厚度也可以不是恒定的。此外，在本实施方式中，像上述那样，隔热层103成为模腔面。

对隔热层103要求的导热系数根据用途等也有所不同，但特别优选的是为2W／m·K以下。

构成隔热层103的材料并没有特别的限定，但只要是导热系数较低，具有即使高温的树脂组合物接触也不会产生问题的程度的耐热性的材料即可。

作为满足隔热层103所要求的耐热性和导热系数的材料，能够例示聚酰亚胺树脂等耐热性较高且导热系数较低的树脂、多孔质氧化锆等多孔质陶瓷。下面，说明这些材料。

作为聚酰亚胺树脂的具体例，可列举出苯均四酸（PMDA）系聚酰亚胺、联苯四甲酸系聚酰亚胺、使用了偏苯三酸的聚酰胺酰亚胺、双马来酰亚胺系树脂（双马来酰亚胺／三嗪系等）、二苯甲酮四羧酸系聚酰亚胺、乙炔末端聚酰亚胺、热塑性聚酰亚胺等。另外，特别优选为由聚酰亚胺树脂构成的隔热层。作为除聚酰亚胺树脂之外的优选的材料，例如能够列举出四氟乙烯树脂等。此外，隔热层在不损害本发明的效果的范围内也可以包含除聚酰亚胺树脂、四氟乙烯树脂之外的树脂、添加剂等。

多孔质氧化锆所含有的氧化锆并没有特别的限定，可以是稳定化氧化锆、部分稳定化氧化锆、未稳定化氧化锆中任一者。稳定化氧化锆是指立方晶氧化锆即使在室温下也稳定化，其强度及韧性等机械特性、耐磨损性优异。此外，部分稳定化氧化锆是指即使在室温下也残留一部分正方晶氧化锆的状态，在受到外部应力时会发生从正方晶向单斜晶的马氏体转变，特别是抑制因拉伸应力的作用而发展的龟裂生长，具有较高的破坏韧性。此外，未稳定化氧化锆是指在稳定剂的作用下并未稳定化的氧化锆。另外，也可以将从稳定化氧化锆、部分稳定化氧化锆、以及未稳定化氧化锆中选择的至少两种以上组合使用。

作为稳定化氧化锆、部分稳定化氧化锆所含有的稳定剂，能够采用以往公知的一般的物质。例如能够列举出氧化钇、氧化铈、氧化镁等。稳定剂的使用量也没有特别的限定，其使用量能够根据用途、使用材料等适当地设定。

另外，也能够使用除多孔质氧化锆之外的多孔质陶瓷，但多孔质氧化锆与其他的多孔质陶瓷相比较其耐久性较高。因此，若使用形成有由多孔质氧化锆构成的隔热层103的模具，则隔热层103难以产生变形等问题的情况，因此，能够连续成形的成形体的数量较多，成形体的生产率非常高。

用于形成隔热层103的原料在不损害本发明的效果的范围内，也可以除了含有上述氧化锆、稳定剂之外还含有以往公知的添加剂等。

接着，说明第二模具20。图4是示意地表示第二模具20的截面的图。第二模具20包括第二模具主体201和第二隔热层202。在这样的第二模具20的情况下，模腔的大部分存在于第一模具10侧。

第二模具主体201具有用于配置第二隔热层202的凹坑。此外，第二模具主体中的与第一模具主体101的接触面δ像上述那样，与第一模具主体101所具有的凸缘部102的侧面α无间隙地接触。

第二隔热层202配置在上述第二模具主体201的凹坑中。第二隔热层的具体的内容与隔热层103是同样的，因此省略说明。

在图4中示出的第二模具主体201中配置有第二隔热层202的凹坑是利用自接触面δ朝向上述凹坑的底面下降的倾斜面、在将接触面δ和上述倾斜面之间的相交线作为上述倾斜面的上端时被上述倾斜面的下端包围的底面、以及接触面δ的延长面来限定的空间。也可以在上述倾斜面和接触面δ的延长面之间夹设与接触面δ垂直地自接触面δ朝向上述底面延伸的垂直面。

模具的制造方法

制造本发明的模具的方法并没有特别的限定。以制造本实施方式的模具的方法为例说明模具的制造方法。图5是示意地表示本实施方式的制造方法的一例子的图。

第一工序是使图5的（a）的状态成为图5的（b）的状态的工序。第一工序是这样的工序：准备具有作为凹状的外形的凹坑且具有自该凹坑的缘延伸出的凸缘部102的第一模具主体101，在该第一模具主体101的内壁面形成隔热层103（在图5中表示了凸缘部102附近的放大图。）。另外，上述第一模具主体101能够利用以往公知的铸造法等来制造。

隔热层103的形成方法并没有特别的限定，能够根据构成隔热层103的材料的种类等适当地采用优选的方法。下面，列举具体例说明隔热层103的形成方法。

在构成隔热层103的材料是聚酰亚胺树脂等耐热性较高且导热系数较低的树脂的情况下，能够列举出以下的方法：将能够形成高分子隔热层的聚酰亚胺前体等聚合物前体的溶液涂敷在第一模具主体101的凹状部的内壁面，加热而使溶剂蒸发，进一步加热而使其聚合物化，从而形成聚酰亚胺膜等的隔热层103；使耐热性高分子的单体、例如苯均四甲酸酐和4，4－二氨基二苯醚蒸镀聚合的方法；或者对于平面形状的模具使用适当的粘接方法或者粘合带状的高分子隔热膜，在第一模具主体101的内壁面粘贴高分子隔热膜而形成隔热层103。此外，也能够形成聚酰亚胺膜，并进一步在其表面形成作为金属系硬膜的铬（Cr）膜、氮化钛（TiN）膜。

此外，在构成隔热层103的材料是多孔质氧化锆等多孔质陶瓷的情况下，优选的是采用喷镀法。通过采用喷镀法，多孔质氧化锆等的导热系数易于被调整到目标范围。此外，通过在多孔质氧化锆等的内部过度形成气泡，也不会产生隔热层103的机械强度大幅度地降低等问题。通过这样利用喷镀形成隔热层103，隔热层103的构造适合于本发明的用途。

例如能够如下地利用喷镀形成隔热层103。首先，使原料熔融而形成液体。使该液体加速而冲撞于第一模具主体101的内壁面。最后，使冲撞附着的原料固化。通过这样做，形成非常薄的隔热层103。通过在该非常薄的隔热层103上再冲撞熔融了的原料后使之固化，能够调整隔热层103的厚度。另外，使原料固化的方法既可以使用以往公知的冷却手段，也可以仅通过放置而固化。另外，喷镀方法并没有特别的限定，能够是从电弧喷镀、等离子喷镀、火焰喷镀等以往公知的方法中适当地选择优选的方法。

另外，在利用喷镀法形成隔热层103的情况下，优选使用图2所示的第一模具主体101。图2中示出的第一模具主体101的存在于形成有隔热层103的第一模具主体101的凸缘部的角度θ为45°以上。

第二工序是使图5的（b）的状态成为图5的（c）的状态的工序。如图5所示，在第二工序中，在隔热层103的厚度方向上除去隔热层103的一部分。在本工序中，除去隔热层103直到到达凸缘部102的顶部的位置为止。另外，若在到达凸缘部102的顶部之后，进一步在隔热层103的深度方向上除去隔热层103和凸缘部102的一部分，则会成为图3的（a）所示的在顶部具有顶面的凸缘部102。顶面的大小通过继续除去到深处而变大。此外，在图5中，通过将凸缘部102调换为图3的（b）的凸缘部102，除去隔热层103的一部分直到到达顶面γ为止，成为图3的（b）所示的在顶部具有顶面、并且具有与该顶面垂直的垂直面的凸缘部102。

除去隔热层103、凸缘部102的方法并没有特别的限定，但优选的是利用金刚石研磨膏等研磨的方法以逐渐磨削的方式除去。

效果

本实施方式的模具起到以下的效果。

如图1～图4所示，本实施方式的模具1通过在第一模具10的凹坑的缘设有凸缘部102，第一模具10的隔热层103和第二模具20的第二模具主体201不会接触。其结果，在模具合模时，难以产生隔热层103接触于第二模具主体201而使隔热层103局部崩掉等问题。此外，由于凸缘部102的位置是凹坑的缘，因此，能够在内壁面的大致整个面形成隔热层103，基本上不会发生因在一部分未形成隔热层103而导致的不良。

此外，本实施方式的模具1中的凸缘部102的侧面β成为倾斜面。在利用喷镀法形成隔热层的情况下，若这样侧面成为倾斜面，则易于形成隔热层103。如图2的（b）所示，若作为倾斜面的侧面β和侧面α所成的角度θ为45°以上，则特别易于形成隔热层103。另一方面，侧面β的倾斜越陡，则越难以利用喷镀法形成隔热层103。此外，通过在倾斜面β形成隔热层103，容易在内壁面的大致整体形成隔热层103的同时，在第一模具10和第二模具20的合模面不存在隔热层103。

此外，本实施方式的模具1中的第一模具主体101的凸缘部102的顶部如图2所示并不是面状，但也可以形成图3的（a）所示的顶面γ。在这种情况下，在除去隔热层103的上述第二工序中，不必在凸缘部102的顶部停止除去隔热层103、以及完全残留上述顶部，因此，在制造不要求高精度这一点上较为有利。例如若图3所示的顶面γ的宽度d为0.1mm以上，则模具的制造变容易。

但是，对于制造成形体时流入到模具内的熔融状态的热塑性树脂组合物中的接触于顶面γ的部分，无法获得隔热层103的隔热效果。在此，若图3中示出的顶面的宽度d为0.2mm以下，则能够因存在未形成隔热层103的部分而导致的上述问题。

并且，如图3的（b）所示，也可以形成顶面γ，并且在倾斜面β和顶面γ之间形成垂直面。在这种情况下，在除去隔热层103的上述第二工序中，即使在到达顶面γ之后进一步继续除去隔热层103，顶面的宽度d也能够保持恒定一段时间。因此，即使过度除去了隔热层103，也不存在形成了隔热层103的范围的宽度、面积立即变化的隐患。此外，在设计模具的阶段能够决定上述宽度d，即使过度除去了隔热层103，也不存在不形成隔热层的范围（无法隔热的范围）扩大的隐患。

此外，在图3的（b）的凸缘部102中，不仅形成有倾斜面β，而且在倾斜面β和顶面γ之间形成有垂直面，因此，隔热层103的厚度变薄的部分与图3的（a）的情况相比较变少。因此，在具有图3的（b）的凸缘部102的模具中，能够将靠近顶面γ且接触于隔热层103的表面的部分的隔热效果确保得更高。

在图4中示出的第二模具主体201中，若配置有第二隔热层202的凹坑像前述那样在倾斜面和接触面δ的延长面之间具有垂直面，则与不具有垂直面的情况相比较，第二隔热层202的厚度变薄的部分变少，能够将隔热效果确保得更高。

图4中示出的第二模具20能够按照图5中示出的制造方法来制造。即，能够利用在第二模具主体201的内壁面上形成有第二隔热层202之后，除去第二隔热层202的一部分直到接触面δ出现为止的方法。在此，若像上述那样在倾斜面和接触面δ的延长面之间夹设上述垂直面，则即便过度除去了第二隔热层202，也不存在形成了第二隔热层202的范围的宽度、面积立即变化的隐患。另外，在利用喷镀法形成第二隔热层202的情况下，该形成变容易，因此，倾斜面和接触面δ所成的外角优选的是为45°以下。

以上，对本发明的模具的优选的实施方式进行了说明，但本发明并不制限于上述的实施方式，能够以各种各样的形态实施。

例如在上述实施方式的第二模具20中，第二隔热层202的表面和第二模具主体201的表面δ处于同一个面内，但如图6所示，第二模具20A也可以与第一模具10A同样具有凹状的外形。在这种情况下，为了避免形成于第二模具20A的第二隔热层202A与第一模具主体101A接触，优选的是在第二模具20A中也设有出于与凸缘部102A同样的目的形成的第二凸缘部203A，第二隔热层202A和第一模具10A不会接触。

在此，在第一模具主体101A中，凸缘部102A周边的形状既可以如图3的（a）所示具有顶面，也可以如图3的（b）所示同时具有顶面和垂直面。此外，在第二模具主体201A中，第二凸缘部203A周边的形状除了上下相反这一点之外，也是既可以如图3的（a）所示具有顶面，也可以如图3的（b）所示同时具有顶面和垂直面。通过做成顶面和倾斜面所成的优选的角度、以及上述形状而起到的效果与关于图3的（a）或图3的（b）上述的方式是同样的。

此外，上述实施方式的第一模具10的凹状内壁面的底面如图2的（a）所示具有角度为90°的弯折部，但也可以如图7所示使倾斜平缓。如图7所示，第一模具主体101B的底面的角度优选的是调整为45°以下。其原因在于，容易利用喷镀法形成隔热层103B。

在此，在第一模具主体101B中，凸缘部周边的形状既可以如图3的（a）所示具有顶面，也可以如图3的（b）所示同时具有顶面和垂直面。通过做成顶面和倾斜面所成的优选的角度、以及上述形状而起到的效果与关于图3的（a）或图3的（b）上述的方式是同样的。

此外，在上述实施方式的模具中，说明了由第一模具10和第二模具20构成的模具1，但模具1的数量也可以是3个以上。在这种情况下，在规定模具的隔热层与邻接的模具接触时，在规定模具的凹坑的缘设置凸缘部即可。

附图标记说明

1、模具；10、10A、10B、第一模具；101、101A、101B、第一模具主体；102、102A、凸缘部；103、103A、隔热层；20、20A、第二模具；201、201A、第二模具主体；202、202A、第二隔热层；203A、第二凸缘部。

Claims

1.一种模具，其被分割成两个以上部分，其中，

包括形成在内壁面的大致整个面的隔热层，

在模具的合模面不存在隔热层。

2.根据权利要求1所述的模具，其中，

包括占有模腔的大部分的第一模具、以及与上述第一模具一同形成模腔的至少一部分的第二模具，

上述第一模具包括凸缘部，

上述凸缘部的表面的一部分构成合模面的一部分。

3.根据权利要求2所述的模具，其中，

在上述凸缘部的顶部形成有顶面，上述顶面构成模腔的一部分，

上述顶面的与上述第二模具和上述凸缘部之间的分界线垂直的方向上的宽度为0.1mm～0.2mm。

4.根据权利要求2或3所述的模具，其中，

上述凸缘部具有自上述第一模具的内壁面侧的上述凸缘部的根部朝向上述凸缘部的顶部形成的倾斜面，

上述隔热层是利用喷镀法形成的隔热层。

5.根据权利要求3所述的模具，其中，

上述凸缘部具有与上述顶面垂直地自上述顶面朝向上述第一模具的内壁面侧延伸的垂直面、以及在将上述顶面的上述垂直面之间的相交线作为上述垂直面的上端时自上述第一模具的内壁面侧的上述凸缘部的根部朝向上述垂直面的下端形成的倾斜面，

上述隔热层是利用喷镀法形成的隔热层。

6.根据权利要求4或5所述的模具，其中，

上述倾斜面的延长面与上述第一模具和上述第二模具之间的合模面所成的角度为45°以上。