CN1130561A - 塑料成型模的制造方法 - Google Patents

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Abstract

本发明的主题是在型芯表面形成析出速度快、修整工序少的金属层的塑料成型模的制造方法。
本发明的技术解决方案是，将型芯的表面加热到羰基金属的金属析出温度，将羰基金属蒸汽导入到该型芯的表面，借此形成金属层。由羰基金属蒸汽中析出的金属速度明显地比电铸析出速度要快，与同样的Ni电铸相比约为其10倍，生产率比电铸显著要高。此外由于金属由羰基金属蒸汽的析出是与型芯的凹凸无关的均匀析出，所以在塑料成型模完成后几乎不必修整。另外，在型芯采用由Al或Al合金构成并在其表面形成耐热树脂层的方式时，若在羰基金属的金属层形成后使耐热树脂层烧失，则脱模是容易的。

Description

塑料成形模的制造方法
本发明涉及使用型芯(原模型)制造金属制的塑料成形模的方法。
过去，在制造塑料注射成形和发泡成形等所用的具有复杂凹凸形状的塑料成形模时，采用的是在以合成树脂等形成的母模(型芯)的表面上，通过化学镀形成金属层以赋予导电性，再在该导电层上通过电沉积形成铜、镍、银等金属的厚镀层，然后将所形成的金属皮膜由型芯上剥离的所谓电铸法进行制造。
但是，上述过去的利用电铸制造塑料成形模的方法，因为是使用电镀形成电沉积层的，而电镀层的成长需要时间，因此，要得到具有所期望厚度的成形模需要很长时间。利用电镀形成镍的电沉积层的速度仅为0.001英寸/小时。
此外，由于电流容易集中到尖端部且难以流到凹部这样的电镀特性，造成型芯凸部的电沉积层厚，而凹部电沉积层薄，沉积层不均匀，因此在电沉积层形成后对塑料成型模进行修整的工序需要耗费大量工时，这是不适当的。
再有，在过去的通过电铸制造塑料成形模的方法中，要在所期望的部位加厚电沉积层的厚度是不可能的事情。此外，在电沉积层上直接铸造支撑金属的时候，还存在有电沉积层和支撑金属容易剥离的问题。
本发明的目的是，解决以往用电铸制造塑料成形模的方法中如上所述的问题，提供一种能在短时间内完成塑料成形模的制造，并且所完成的成形模的修整工序少的塑料成形模的制造方法。本发明的另一目的是，提供一种能在所希望的特定部位加厚壳体厚度的塑料成形模的制造方法。本发明的再一个目的是提供一种电沉积层和支撑金属不会剥离的塑料成形模的制造方法。
本发明的塑料成形模制造方法的特征是，使表面对着密闭的析出室将型芯紧靠在析出室上，将该型芯的表面加热到羰基金属的金属析出温度，再将羰基金属蒸汽导入上述析出室内，籍此在上述型芯表面形成金属层。上述的羰基金属可使用羰基Ni、羰基Co、羰基Ta或羰基W中的任何一种。
本发明的塑料成形模制造方法也可由Al或Al合金构成上述型芯并在其表面上形成耐热树脂层的方式，该型芯的加热方法也可采取在Al或Al合金中埋入加热用管路，在其中循环加热的油的方式。并且该型芯的加热方法也可以使用在Al或Al合金的背面设置的加热用灯进行加热。本发明的塑料成形模制造方法在上述型芯上使用耐热树脂层，采用在该耐热树脂层内埋入电热丝的方法进行加热也可。
此外，本发明的塑料成形模制造方法的另一特征是，在权利要求1的制造方法中采用使羰基金属蒸汽集中地供给到型芯特定部位的送风手段。本发明的塑料成形模制造方法的特征还在于，使表面对着密闭的析出室将型芯紧靠在析出室上，将该型芯的表面加热到羰基金属的金属析出温度，向上述析出室内导入羰基金属蒸汽，籍此在上述型芯表面形成金属层，再在上述金属层的背面形成金属喷镀层，然后夹着该金属喷镀层铸造支承金属。
在本发明的塑料成形模制造方法中，将型芯的表面加热到羰基金属的金属析出温度，将羰基金属蒸汽导入到该型芯表面，使羰基金属在型芯表面分解，在型芯表面形成金属层。由羰基金属蒸汽中析出金属的速度显著地比电铸析出速度要快，例如在羰Ni的场合为0.01英寸/小时，与相同的电铸Ni比较约为其10倍，生产率比电铸显著地高。此外，金属由羰基金属蒸汽中析出与型芯的凹凸无关，能均匀地析出，因此在塑料成形模完成后不进行修整。
型芯的材质只要是耐得住为达到羰基金属的金属析出温度所进行的加热，并且脱模容易，则无论是金属还是合成树脂均不限，例如象权利要求3所记载的那样，型芯采用由Al或Al合金构成并在其表面形成耐热树脂层的情况时，如果在羰基金属的金属层形成后将耐热树脂层烧失，则脱模是容易的。另外，构成型芯芯骨的Al或Al合金可以再次利用。
为将型芯加热到羰基金属的金属析出温度，可以向型芯的背面喷吹直接加热的油，或者也可以用加热灯照射型芯的背面，但型芯的型芯骨由Al或Al合金构成的场合，若在Al或Al合金中埋入加热用套管，并在其中循环加热过的油，则使型芯里面的加热变得均匀，从而可以形成均匀的金属层。另外，在型芯由耐热树脂层构成的场合下，在耐热树脂层中埋入电热丝，也可获得同样的效果。
本发明的塑料成形模制造方法，通过采用向型芯的特定部位集中供给羰基金属蒸汽的送风手段，能够在该特定部位按照要求的厚度形成金属层。此外在金属层的背面形成金属喷镀层之后，由于夹着该金属喷镀层铸造支承金属，所以支承金属与析出金属层的粘着性优良，没有剥离的危险。
本发明中权利要求10的发明特征是，将权利要求3至权利要求5任一项中耐热树脂层的耐热温度定为150℃以下。在该权利要求所述的发明中，耐热树脂层使用耐热温度为150℃以下的环氧树脂(官能团为2的环氧树脂)代替例如耐热温度为150～250℃的环氧树脂(官能团为3以上的环氧树脂)，即使如此，由于由Al或Al合金构成的加热用型芯骨作支承，所以即使将耐热树脂层加热到羰基镍的热分解温度148～191℃，由于与加热用型芯骨的复合组合而不会产生热变形，在金属析出之后的脱模极为容易。
本发明中权利要求11的发明特征是，在权利要求9的发明中，作为所述送风手段，由在析出室外设置的搅拌用马达和在析出室内所希望部位设置的、由搅拌马达带动旋转的送风叶片构成。本发明中权利要求12的发明特征在于，在权利要求9的发明中，上述送风手段是由供送羰基金属蒸汽的蒸汽供给管上分支的蒸汽分支管。
实施例1
以下就本发明的优选实施例进行说明，以明了本发明的效果。图1是表示本发明实施例工序的概略图。在反应塔10中充填镍粉末，供给CO使之反应，得到羰基镍蒸汽。将该羰基镍蒸汽导入冷凝器12，冷却到38℃以下成为羰基镍液体，接着将该液体送入贮藏罐14中贮存。
将由贮藏罐14取出的羰基镍液体送入气化室16，将气化的羰基镍蒸汽随载气CO18一起送入析出室20。在析出室20的底面中央配置型芯22，该型芯22与析出室20的内壁之间用绝热板24密闭。该析出室20内部温度保持在羰基镍的气化温度38℃以上，同时进行冷却，使析出室的内壁温度不达到羰基镍的热分解温度148℃以上。
型芯22的结构是，由复盖着耐热树脂层26的Al合金制型芯骨28构成，在该型芯骨28的内部配置着加热用管道32，由加热器34加热的油经油泵36在该管道32中循环，从而将型芯22表面的耐热树脂层26加热到羰基镍的热分解温度148～191℃。
在由析出室20排出的气体中，含有未反应的羰基镍，用排气气体冷凝器38回收羰基镍，然后排气。所回收的羰基镍返回到贮藏罐14。
下面说明使用由以上结构所组成的本实施例装置制造塑料成形模的实施例。在反应塔10中充填镍粉末，供入CO使其反应，得到羰基镍蒸汽。接着将该羰基镍蒸汽导入冷凝器12，冷却到38℃以下，使羰基镍成为液体，随后将该液体送入贮藏罐14中贮藏。
在析出室20的底面中央配置型芯22，该型芯22和析出室20的内壁之间用绝热板24密闭。另外，该析出室20的内部保持在羰基镍的气化温度38℃以上，同时进行冷却，使析出室20的内壁温度不达到羰基镍的热分解温度148℃以上。
型芯22由复盖有10mm厚的耐热树脂层26的Al合金制型芯骨28构成，在该型芯骨28内部配置10mm的铜制加热用管道32，由加热器34加热的油经过油泵36在该管道中循环，从而将型芯22表面的耐热树脂层26加热到羰基镍的热分解温度148～191℃。
接着，将由贮藏罐14导出的羰基镍液体送入气化室16，将气化的羰基镍蒸汽与载气CO18一起送入析出室20，在送气16小时的时候，型芯22的表面上析出4mm的镍层40。由析出室20排出的气体中含未反应的羰基镍，经排气的气体冷凝器38回收羰基镍，然后进行排气。
将表面上析出了镍层40的型芯22由析出室20中取出，将其加热到耐热树脂层26烧失的温度时，就可以容易地将镍层40由型芯22上剥离下来，由于所剥下的镍层40是在型芯22的表面上均匀析出的，所以几乎不经修整就可作为塑料成形模使用。此外，用作型芯骨的Al合金，也可以在制造同样的塑料模的场合下再次利用。
实施例2
以下，按图2所示那样，用耐热树脂层制作型芯22，使用在由该耐热树脂层构成的型芯中埋入电热丝42的方式，与上述实施例同样，在析出室20的底面中央配置型芯22，该型芯22和析出室20的内壁之间用绝热板24密闭，此外，该析出室20的内部保持在羰基镍的气化温度38℃以上，同时，经冷却使析出室20的内壁温度不达到羰基镍的热分解温度148℃以上。
接着，对电热丝42通电，将型芯22表面的耐热树脂层26加热到羰基镍的热分解温度148-191℃，将由贮藏罐14取出的羰基镍液体送入气化室16，再将气化的羰基镍蒸汽与载气CO18一起送入析出室20，经过12小时的时候，在型芯22的表面析出3mm的镍层40。
将表面上析出了镍层40的型芯22由析出室20取出，将其加热到耐热树脂层26烧失的温度时，可以容易地将镍层40由型芯22上剥离，由于所剥下的镍层40是在型芯22的表面上均匀析出的，所以几乎不经任何修整就可作为塑料成形模使用。
实施例3
作为本发明的一个实施例，在实施例1所用的Al合金制型芯骨28的表面上，使用耐热温度为150℃的官能团为2的环氧树脂，形成厚度10mm的耐热树脂层26。在析出室20的底面中央配置该型芯22，型芯22与析出室20的内壁之间用绝热板24密闭，然后，在型芯骨28的内部配置10mm的铜制加热用管路32，将由加热器34加热的油经过油泵36在该管路中循环，从而将型芯22表面的耐热树脂层26加热到羰基镍的热分解温度148-191℃，耐热树脂层经过任何加热均不产生变形。
接着，按照与实施例1所示的同样方法，在型芯22的表面析出4mm的镍层40。另外，为进行比较，在实施例1中所用的Al合金制型芯骨28的表面上，作为比较例使用耐热温度250℃的官能团为3的环氧树脂形成厚度10mm的耐热树脂层26，采用与实施例1所述的同样方法，在型芯22的表面析出4mm的镍层40。
将表面上析出了镍层40的本实施例和比较例的型芯22由析出室20取出，加热到耐热树脂层26的烧失温度，将镍层40由型芯22上剥离，比较例的耐热树脂层26在300℃的加热下耐热树脂层硬化，为完全脱模必须采用300℃以上的加热，而本实施例的耐热树脂层26在300℃的加热下可以容易地脱模，从而可以确认本发明的效果。
实施例4
如图3所示，在析出室20的底面中央，配置具有凹部44的型芯22，用轴支承送风叶片46，使其能向着型芯22的凹部44送风，在轴48的前端固定由磁性材料构成的驱动转子50。在该驱动转子50隔着析出室20的壁的外侧，安装着搅拌用马达52。在该搅拌马达52的驱动轴54上，以隔着壁与驱动转子50相对向的方式安装着磁性转子56，磁性转子56旋转时驱动转子50也旋转，结果通过搅拌用马达52旋转使送风叶片46旋转。
通过使用本实施例的装置，使羰基蒸汽难以回绕的型芯22的凹部44也能充份供给羰基蒸汽，同时通过控制搅拌用马达的转数，就可控制到达凹部44的镍层40的厚度。
实施例5
如图4所示，在析出室20的底面中央，配置具有两个凹部44的型芯22。由安装在析出室顶上的供送羰基蒸汽的蒸汽供给管60分出两根蒸汽支管62，其各自的前端向着凹部44开口。
在本实施例中，将气化的羰基镍蒸汽与载气CO18一起经蒸汽供给管60送入析出室20，并将羰基镍蒸汽供给到型芯22上，与此同时，通过由蒸汽供给管60分出的两根蒸汽支管62，将羰基镍蒸汽供给到其难以回绕到的凹部44。因此，在羰基蒸汽难以回绕到的型芯22的凹部44上，也能够充分供给羰基蒸汽。
正如以上所说明的那样，本发明的塑料成型模制造方法的特征是，将型芯的表面加热到羰基金属的金属析出温度，将羰基金属蒸汽导入到该型芯表面，籍此形成金属层，由羰基金属蒸汽中析出金属的速度比电铸析出速度明显要快，例如在羰基Ni的场合下为0.01英寸/小时，与同样的电铸Ni比较约为其10倍，生产率比电铸显著要高。另外，由羰基蒸汽中析出金属由于是与型芯的凹凸无关的均匀析出，所以在塑料成形模完成后的修整没有太大的必要。再有，当型芯采用由Al或Al合金构成并在其表面形成耐热树脂层的方式时，如果在羰基金属的金属层形成后使耐热树脂层烧失，则脱模是容易的。并且构成型芯芯骨的Al或Al合金可以重复利用。
附图的简单说明
图1是本发明的实施例所用装置的概略图。
图2是本发明使用另一实施例的型芯时析出室的断面图。
图3是说明本发明权利要求11的实施例的析出室断面图。
图4是说明本发明权利要求12的实施例的析出室断面图。
符号说明
10……反应塔
12……冷凝器
14……贮藏罐
16……气化室
18……载气
20……析出室
22……型芯
24……绝热板
26……耐热树脂层
28……型芯骨
32……加热管路
34……加热器
36……泵
38……排气气体冷凝器
40……镍层
42……电热丝
44……凹部
46……送风叶片
48……轴
50……驱动转子
52……搅拌马达
54……驱动轴
56……磁性转子
60……蒸汽供给管
62……蒸汽分支管

Claims (12)

1.塑料成形模的制造方法，其特征在于，使表面对着密闭的析出室，将型芯紧靠在析出室上，将该型芯的表面加热到羰基金属的金属析出温度，将羰基金属蒸汽导入上述析出室内，籍此在上述型芯表面形成金属层。
2.权利要求1所述的塑料成形模的制造方法，其特征在于，所述羰基金属是羰基Ni、羰基Co、羰基Ta和羰基W中的任何一种。
3.权利要求1或2中所述的塑料成形模的制造方法，其特征在于，所述型芯是由Al或Al合金构成并在其表面上形成耐热树脂层。
4.权利要求3所述的塑料成形模的制造方法，其特征在于，所述型芯的加热方法是在Al或Al合金中埋入加热用管道，使加热过的油在其中循环。
5.权利要求3所述的塑料成形模的制造方法，其特征在于，所述型芯的加热方法是采用在Al或Al合金的背面设置的加热用灯进行加热。
6.权利要求1或2所述的塑料成形模的制造方法，其特征在于，所述型芯由耐热树脂层构成。
7.权利要求6所述的塑料成形模的制造方法，其特征在于，所述型芯由在其中埋入电热丝的耐热树脂层构成。
8.权利要求1所述的塑料成形模的制造方法，其特征在于，采用将羰基金属蒸汽集中地供给到上述型芯的特定部位的送风手段。
9.塑料成形模的制造方法，其特征在于，使表面对着密闭的析出室，将型芯紧靠在析出室上，将该型芯的表面加热到羰基金属的金属析出温度，将羰基金属蒸汽导入上述析出室内，籍此在上述型芯表面形成金属层，再在上述金属层的背面形成金属喷镀层，然后夹着该金属喷镀层铸造支承金属。
10.权利要求3至5中任一项所述的塑料成形模的制造方法，其特征在于，上述耐热树脂层的耐热温度为150℃以下。
11.权利要求9所述的塑料成形模的制造方法，其特征在于，上述送风手段由在上述析出室外设置的搅拌用马达及在上述析出室内所希望部位设置的被上述搅拌马达驱动旋转的送风叶片所构成。
12.权利要求9所述的塑料成形模的制造方法，其特征在于，上述送风手段是由供送羰基金属蒸汽的蒸汽供给管分出的蒸汽分支管。
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