CN114589846A - 成型模的制造方法及成型模 - Google Patents

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坪井达哉
赤羽史明
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Abstract

本发明涉及成型模的制造方法及成型模。本发明提供一种成型模的制造方法，能够制造减少残留于层叠体的热而使成型品的冷却时间缩短，同时在成型品难以发生填充不良及翘曲的成型模。一种用于注射成型装置的成型模的制造方法，包括：将包含非晶金属及树脂的第一造型材料塑化而生成第一塑化材料的工序；以及，通过将所述第一塑化材料朝向载物台喷出以进行层的层叠，从而造型层叠体，所述层叠体成为所述成型模的一部分的工序。

Description

成型模的制造方法及成型模
技术领域
本发明涉及成型模的制造方法及成型模。
背景技术
已知将通过塑化装置塑化的材料供给至被设置于成型模的模腔而将成型品成型的注射成型装置。
例如专利文献1中，记载了使用三维造型装置造型注射成型装置的成型模。通过三维造型装置，能够将以往不能制作的形状一体造型。专利文献1的成型模是树脂制或金属制。
专利文献1：日本特开2017-124593号公报
然而，树脂制的成型模的情况下，热传导率低，因此热残留于成型模，冷却需要时间。另一方面，金属制的成型模的情况下，热传导率高，因此材料在填充成型模的模腔之前凝固，容易发生填充不良。进而，通过成型模成型的成型品急剧冷却而容易发生翘曲。
发明内容
本发明所涉及的成型模的制造方法的一个方式是用于注射成型装置的成型模的制造方法，所述成型模的制造方法包括：
将包含非晶金属及树脂的第一造型材料塑化而生成第一塑化材料的工序，以及
通过将所述第一塑化材料朝向载物台喷出以进行层的层叠，从而造型层叠体，所述层叠体成为所述成型模的一部分的工序。
本发明所涉及的成型模的一个方式是用于注射成型装置的成型模，所述成型模具有：包含非晶金属以及树脂的层叠体。
附图说明
图1是示意性示出第一实施方式所涉及的注射成型装置的剖视图。
图2是示意性示出第一实施方式所涉及的注射成型装置的平面螺旋件的立体图。
图3是示意性示出第一实施方式所涉及的注射成型装置的料筒的图。
图4是示意性示出第一实施方式所涉及的成型模的分解立体图。
图5是示意性示出第一实施方式所涉及的成型模的立体图。
图6是示意性示出第一实施方式所涉及的成型模的剖视图。
图7是层叠体的SEM像。
图8是用于说明第一实施方式所涉及的成型模的制造方法的流程图。
图9是示意性示出第一实施方式所涉及的成型模的制造方法所使用的三维造型装置的立体图。
图10是示意性示出第一实施方式所涉及的成型模的制造方法所使用的三维造型装置的造型单元的剖视图。
图11是示意性示出第一实施方式所涉及的成型模的制造工序的剖视图。
图12是示意性示出第二实施方式所涉及的成型模的剖视图。
图13是示意性示出第二实施方式的变形例所涉及的成型模的剖视图。
图14是示意性示出用于测定热传导率的热传导率测定装置的剖视图。
图15是用于说明用于测定热传导率的热传导率测定装置的图。
图16是示出热传导率及弹性率的测定结果的表。
附图标记说明
2：流路；4a：第一角部；4b：第二角部；10：塑化装置；12：螺旋件壳；14：驱动电机；20：注射机构；30：喷嘴；32：喷嘴孔；40：成型模；41：动模；42：定模；43：推出机构；44：起模杆；45：支承板；46：支承棒；47：弹簧；48：推出板；49：推力轴承；50：合模装置；52：成型模驱动部；54：滚珠丝杠；60：三维造型装置；110：平面螺旋件；111：主面；112：槽形成面；113：连接面；114：第一槽；115：中央部；116：连接部；117：材料导入部；120：料筒；122：相对面；124：第二槽；126：连通孔；130：加热器；140：模腔；140a：第一部分；140b：第二部分；140c：第三部分；140d：第四部分；141：贯通孔；142：层叠体；144：层；146：冷却管；148：母模；149：凹部；150：造型单元；152：材料供给部；153：供给路；154a：平面螺旋件；154b：料筒；154c：加热器；156：喷嘴；158：喷嘴孔；160：切削单元；162：切削工具；170：载物台；180：移动机构；190：控制部；240：成型模；242：第一塑化材料部；244：第二塑化材料部；340：成型模；400：热传导率测定装置；410：热板；420：板；430：铝箱；440：隔热材料；450：温度计。
具体实施方式
以下对本发明的优选的实施方式使用附图进行详细地说明。需要说明的是，以下说明的实施方式并非对专利权利要求的范围所记载的本发明的内容做不当限定的内容。另外，以下说明的构成的全部不一定是本发明的必要构成要件。
1.第一实施方式
1.1.注射成型装置
1.1.1.整体的构成
首先一边参考附图，一边对第一实施方式所涉及的注射成型装置进行说明。图1是示意性示出第一实施方式所涉及的注射成型装置100的剖视图。需要说明的是，图1中，作为相互正交的3轴表示X轴、Y轴及Z轴。
如图1所示，注射成型装置100例如包括塑化装置10、注射机构20、喷嘴30、成型模40以及合模装置50。
塑化装置10构成为：将被供给的材料塑化，生成具有流动性的糊状的塑化材料而导向注射机构20。
需要说明的是，塑化是指包括熔融的概念，从固体变为具有流动性的状态。具体而言，发生玻璃化转变的材料的情况下，塑化是指使材料的温度为玻璃化转变点以上。不发生玻璃化转变的材料的情况下，塑化是指使材料的温度为熔点以上。
被供给至塑化装置10的材料例如是树脂。更具体而言，作为材料，可以列举ABS树脂、聚丙烯(PP)、聚乙烯(PE)、聚甲醛(POM)、聚氯乙烯(PVC)、聚酰胺(PA)、聚乳酸(PLA)、聚碳酸酯(PC)、改性聚苯醚、聚对苯二甲酸丁二酯、聚对苯二甲酸乙二酯、聚砜、聚醚砜、聚芳基酯、聚酰亚胺、聚酰胺酰亚胺、聚醚酰亚胺等。被供给至塑化装置10的材料的熔点比成型模40的熔点低。
塑化装置10例如具有螺旋件壳12、驱动电机14、平面螺旋件(flat screw)110、料筒120以及加热器130。
螺旋件壳12是收纳平面螺旋件110的框体。在由螺旋件壳12和料筒120围成的空间收纳平面螺旋件110。
驱动电机14被设置于螺旋件壳12。驱动电机14使平面螺旋件110旋转。
平面螺旋件110具有在旋转轴RA方向上的尺寸比在与旋转轴RA方向正交的方向上的尺寸小的大致圆柱形状。图示的例中，旋转轴RA与Y轴平行。通过由驱动电机14产生的转矩，平面螺旋件110以旋转轴RA为中心旋转。平面螺旋件110具有主面111、与主面111呈相反侧的槽形成面112、以及将主面111和槽形成面112连接的连接面113。在此，图2是示意性示出平面螺旋件110的立体图。需要说明的是，为了方便，图2中示出与图1所示的状态呈上下位置关系反向的状态。另外，图1中，将平面螺旋件110简化而进行图示。
如图2所示，在平面螺旋件110的槽形成面112形成第一槽114。第一槽114例如具有中央部115、连接部116以及材料导入部117。中央部115与被设置于料筒120的连通孔126相对。中央部115与连通孔126连通。连接部116将中央部115和材料导入部117连接。图示的例中，连接部116被设置为从中央部115朝向槽形成面112的外周的旋涡状。材料导入部117被设置于槽形成面112的外周。即，材料导入部117被设置于连接面113。被供给的材料从材料导入部117向第一槽114导入，通过连接部116及中央部115，被输送至被设置于料筒120的连通孔126。图示的例中，第一槽114设置两个。
需要说明的是，第一槽114的数量没有特别限定。虽未图示，第一槽114可以设置三个以上，也可以仅设置一个。
如图1所示，料筒120与平面螺旋件110相对而设置。料筒120具有与平面螺旋件110的槽形成面112相对的相对面122。在相对面122的中心，设置连通孔126。在此，图3是示意性示出料筒120的图。需要说明的是，为了方便，图1中，将料筒120简化而进行图示。
如图3所示，在料筒120的相对面122设置第二槽124以及连通孔126。第二槽124设置多个。图示的例中，虽设置六个第二槽124，但其数量没有特别限定。从Y轴方向观察，多个第二槽124被设置于连通孔126的周围。第二槽124的一端连接至连通孔126，从连通孔126朝向相对面122的外周呈旋涡状延伸。第二槽124具有将塑化材料导向至连通孔126的功能。
需要说明的是，第二槽124的形状没有特别限定，例如可以是直线状。另外，第二槽124的一端也可以不连接至连通孔126。进而，第二槽124也可以不被设置于相对面122。其中，考虑到将塑化材料高效地导向至连通孔126时，第二槽124优选被设置于相对面122。
加热器130被设置于料筒120。图示的例中，加热器130由被设置于料筒120的4根棒加热器构成。加热器130加热被供给至平面螺旋件110和料筒120之间的材料。塑化装置10通过平面螺旋件110、料筒120及加热器130，一边将材料朝向连通孔126输送，一边加热而生成塑化材料，使生成的塑化材料从连通孔126向注射机构20流出。
如图1所示，注射机构20例如具有缸筒22、柱塞24以及柱塞驱动部26。缸筒22是被连接至连通孔126的大致圆筒状的部件。柱塞24在缸筒22的内部移动。由电机、齿轮等构成的柱塞驱动部26驱动柱塞24。
注射机构20通过使柱塞24在缸筒22内滑动，执行计量操作及注射操作。计量操作是指，通过使柱塞24向远离连通孔126的-X轴方向移动，将位于连通孔126的塑化材料导向缸筒22内，在缸筒22内进行计量的操作。注射操作是指，通过使柱塞24向靠近连通孔126的+X轴方向移动，将缸筒22内的塑化材料介由喷嘴30注射至成型模40的操作。
在喷嘴30设置与连通孔126连通的喷嘴孔32。喷嘴孔32将从塑化装置10供给的塑化材料注射至成型模40。具体而言，通过执行上述的计量操作及注射操作，在缸筒22内计量的塑化材料从注射机构20介由连通孔126向喷嘴孔32输送。然后，塑化材料被从喷嘴孔32向成型模40注射。
成型模40具有动模41以及定模42。动模41和定模42相互相对而设置。成型模40在动模41和定模42之间具有与成型品的形状对应的模腔140。在动模41及定模42的至少任一方设置规定模腔140的凹凸。在模腔140，从连通孔126流出的塑化材料由注射机构20压送而被从喷嘴30注射。动模41及定模42的详细内容在后文说明。
合模装置50具有成型模驱动部52，具有进行动模41和定模42的开闭的功能。合模装置50通过驱动由电机构成的成型模驱动部52使滚珠丝杠54旋转，使被结合至滚珠丝杠54的动模41相对于定模42移动而使成型模40开闭。定模42在注射成型装置100中静止，通过动模41相对于静止的定模42进行相对移动，进行成型模40的开闭。
在动模41设置用于使成型品从成型模40脱模的推出机构43。推出机构43具有起模杆44、支承板45、支承棒46、弹簧47、推出板48以及推力轴承49。
起模杆44是用于将在模腔140成型的成型品推出的棒状部件。起模杆44被设置为贯通动模41并插通至模腔140。支承板45是支承起模杆44的板部件。起模杆44被固定于支承板45。支承棒46被固定于支承板45，插通至被设置于动模41的贯通孔。弹簧47被配置于动模41和支承板45之间的空间，被插入至支承棒46。在成型时，弹簧47对支承板45施力，以使起模杆44的头部成为模腔140的壁面的一部分。推出板48被固定于支承板45。推力轴承49被安装于推出板48。推力轴承49被设置为使滚珠丝杠54的头部不损伤推出板48。需要说明的是，也可以使用推力滑动轴承等代替推力轴承49。
1.1.2.成型模
图4是示意性示出成型模40的分解立体图。图5是示意性示出成型模40的层叠体142的立体图。图6是示意性示出成型模40的层叠体142的图5的VI-VI线剖视图。
如图4～图6所示，成型模40的动模41包括层叠体142以及母模148。需要说明的是，为了方便，图4中，将层叠体142简化而进行图示。另外，为了方便，图4～图6中，省略成型模40的定模42的图示。成型模40是用于注射成型装置100的成型模。
如图4所示，成型模40通过将层叠体142嵌合至被设置于母模148的凹部149而形成。母模148的材质例如是金属。
如图6所示，层叠体142具有多个层144。层叠体142由多个层144层叠而构成。多个层144的数量没有特别限定。层叠体142是核。
层叠体142具有模腔140。模腔140的形状与由注射成型装置100成型的成型品的形状相对应。模腔140由层叠体142规定。如图5所示，在模腔140的底面设置插入起模杆44的贯通孔141。图示的例中，贯通孔141设置两个。
如图6所示，层叠体142具有冷却管146。图示的例中，冷却管146被设置于模腔140的+Y轴方向。在冷却管146流动用于使成型品冷却的制冷剂。作为制冷剂，例如可以列举水。
层叠体142包含非晶金属以及树脂。非晶金属是非晶质的金属。
包含于层叠体142的非晶金属的主要成分例如是铁(Fe)、钴(Co)、镍(Ni)等。“非晶金属的主要成分”是指，非晶金属中具有70质量％以上的含量的成分。非晶金属可以向上述的主要成分添加钨(W)、铌(Nb)、钽(Ta)、钛(Ti)、锆(Zr)、铪(Hf)等。
作为包含于层叠体142的树脂，例如可以列举聚苯硫醚(PPS)、ABS树脂、聚丙烯(PP)、聚乙烯(PE)、聚甲醛(POM)、聚氯乙烯(PVC)、聚酰胺(PA)、聚乳酸(PLA)、聚碳酸酯(PC)、改性聚苯醚、聚对苯二甲酸丁二酯、聚对苯二甲酸乙二酯、聚砜、聚醚砜、聚芳基酯、聚酰亚胺、聚酰胺酰亚胺、聚醚酰亚胺、聚醚醚酮(PEEK)等。
在此，图7是层叠体142的SEM(Scanning Electron Microscope，扫描电子显微镜)像。图7所示的层叠体142中，作为非晶金属使用Fe，作为树脂使用PPS。如图7所示，非晶金属的形状是球状。层叠体142所包含的非晶金属由雾化法而形成。通过雾化法，能够得到球状的非晶金属。
层叠体142所包含的非晶金属的粒径例如是5μm以上且100μm以下，优选是10μm以上且50μm以下，更优选是20μm以上且30μm以下。非晶金属的粒径例如由SEM测定。
层叠体142中的非晶金属的含量例如是1体积％以上且40体积％以下，优选是10体积％以上且40体积％以下。
层叠体142的热传导率例如是0.20W/mK以上且10.0W/mK以下，优选是0.30W/mK以上且0.80W/mK以下。例如如后文说明的实验例，层叠体142的热传导率能够从层叠体142的温度差及热通量推定。
层叠体142的弹性率差比例例如是80％以上且120％以下，优选是90％以上且110％以下。在将层叠体142在第一方向上的弹性率设为E1(GPa)、将在与层叠体142的第一方向正交的第二方向上的弹性率设为E2(GPa)的情况下，层叠体142的弹性率差比例R能够通过下述式(1)算出。
R＝E1/E2×100…(1)
需要说明的是，弹性率E1、E2例如基于“JIS K7171”测定。例如第一方向是X轴方向，第二方向是Z轴方向。
1.2.成型模的制造方法
接下来，一边参考附图，一边对第一实施方式所涉及的成型模40的制造方法进行说明。图8是用于说明第一实施方式所涉及的成型模40的制造方法的流程图。
首先如图8所示，作为步骤S1，将包含非晶金属及树脂的第一造型材料塑化而生成第一塑化材料。第一造型材料包含上述的层叠体142所包含的非晶金属及树脂。第一造型材料中的非晶金属的含量例如是1体积％以上且40体积％以下，优选是10体积％以上且40体积％以下。第一造型材料例如通过将非晶金属和树脂在二轴推出机混炼而形成。生成第一塑化材料的工序中，例如如后文说明的使用平面螺旋件生成第一塑化材料。
需要说明的是，第一造型材料中，除了非晶金属及树脂，也可以包含陶瓷、溶剂、粘合剂等。
接下来，作为步骤S2，通过将第一塑化材料朝向载物台喷出而将层144层叠，造型成为成型模40的一部分的层叠体142。造型层叠体142的工序中，例如造型具有冷却管146的层叠体142。
接下来，作为步骤S3，切削层叠体142而形成模腔140。层叠体142的切削例如如后文说明的使用切削工具而进行。需要说明的是，在步骤S2的造型层叠体142的工序中，可以形成模腔140。在该情况下，可以省略步骤S3。
接下来，作为步骤S4，如图4所示，将层叠体142嵌合至母模148。
通过以上的工序，能够制造成型模40。
1.3.成型模的制造方法中使用的三维造型装置
成型模40的制造方法使用三维造型装置而进行。图9是示意性示出成型模40的制造方法中使用的三维造型装置60的图。三维造型装置60造型成为成型模40的一部分的层叠体142。
如图9所示，三维造型装置60包括造型单元150、切削单元160、载物台170、移动机构180以及控制部190。
三维造型装置60从造型单元150的喷嘴156将第一塑化材料喷出至载物台170，同时驱动移动机构180，使喷嘴156和载物台170的相对位置发生变化。由此，造型单元150在载物台170上将层叠体142层叠。需要说明的是，为了方便，图9中，将层叠体142简化而进行图示。
进而，三维造型装置60使切削单元160的切削工具162旋转，同时驱动移动机构180，使切削工具162和载物台170的相对位置发生变化。由此，切削单元160切削被层叠于载物台170上的层叠体142。如此操作，三维造型装置60造型所需的形状的层叠体142。
在此，图10是示意性示出造型单元150的剖视图。如图10所示，造型单元150例如具有材料供给部152、塑化部154以及喷嘴156。
材料供给部152将第一造型材料供给至塑化部154。在材料供给部152投入颗粒状、粉末状的第一造型材料。材料供给部152例如由料斗构成。材料供给部152和塑化部154由被设置于材料供给部152的下方的供给路153连接。被投入至材料供给部152的第一造型材料介由供给路153被供给至塑化部154。
塑化部154具有与图1所示的注射成型装置100的塑化装置10同样的构成。即，塑化部154具有平面螺旋件154a、料筒154b以及加热器154c。塑化部154通过将从材料供给部152供给的第一造型材料塑化，生成具有流动性的糊状的第一塑化材料，导向被设置于喷嘴156的喷嘴孔158。
喷嘴156将由塑化部154生成的第一塑化材料朝向载物台170喷出。
如图9所示，切削单元160是使被安装于载物台170侧的先端的切削工具162旋转而进行被层叠于载物台170上的层叠体142的切削的装置。切削单元160例如切削层叠体142而形成模腔140。作为切削工具162，例如使用平端铣刀、球端铣刀。控制部190通过控制移动机构180，使切削工具162和被层叠于载物台170上的层叠体142的相对位置发生变化而控制切削位置。
在载物台170上层叠体142被层叠。图示的例中，层叠体142被直接设置于载物台170上。需要说明的是，虽未图示，层叠体142也可以介由基板被设置于载物台170上。然后，可以通过将层叠体142及基板嵌合至母模148，制造成型模40。
移动机构180支承载物台170。图示的例中，移动机构180构成作为使载物台170相对于造型单元150及切削单元160沿着相互正交的3轴移动的3轴定位器。
需要说明的是，移动机构180也可以不使载物台170移动，而使造型单元150及切削单元160相对于载物台170移动。另外，移动机构180也可以使载物台170和造型单元150及切削单元160两者移动。移动机构180也可以具有使载物台170相对于水平面倾斜的功能。移动机构180也可以具有使喷嘴156、切削工具162倾斜的功能。
控制部190例如由具有处理器、主存储装置以及与外部进行信号的输入输出的输入输出界面的计算机构成。控制部190例如通过处理器执行读入至主存储装置的程序，控制造型单元150、切削单元160及移动机构180。需要说明的是，控制部190可以不是计算机，而是由多个电路的组合构成。
在此，图11是示意性示出三维造型装置60中层叠体142的制造工序的剖视图。
如图11所示，控制部190在保持载物台170和喷嘴156的距离的状态下，一边在沿着载物台170的上表面的方向改变喷嘴156相对于载物台170的位置，一边使第一塑化材料从喷嘴156喷出。从喷嘴156喷出的第一塑化材料在喷嘴156的移动方向连续而堆积于载物台170上，形成层144。
控制部190重复喷嘴156的扫描而形成多个层144。具体而言，控制部190在形成了1个层144之后，使喷嘴156相对于载物台170的位置向上方移动。然后，通过在至此形成的层144之上，进而叠加层144而造型层叠体142。
控制部190例如在堆积了1层的层144之后使喷嘴156向上方移动的情况下、造型不连续的行程的情况下等，存在暂时使从喷嘴156的第一造型材料的喷出中断的情况。在该情况下，控制部190控制被设置于喷嘴孔158的未图示的蝴蝶阀等，使从喷嘴156的第一塑化材料的喷出停止。控制部190变更喷嘴156的位置之后，通过打开蝴蝶阀使第一塑化材料的喷出重新开始，从变更后的喷嘴156的位置重新开始第一塑化材料的堆积。
1.4.作用效果
成型模40的制造方法中包括：将包含非晶金属及树脂的第一造型材料塑化而生成第一塑化材料的工序；以及，通过将第一塑化材料朝向载物台170喷出而将层144层叠，造型成为成型模40的一部分的层叠体142的工序。非晶金属的热传导率比金属低、比树脂高。因此，能够制造减少残留于层叠体142的热而使成型品的冷却时间缩短，同时在成型品难以发生填充不良及翘曲的成型模40。
成型模40的制造方法中，非晶金属是球状。因此，与非晶金属不是球状的情况相比，能够制造在相互正交的第一方向及第二方向上弹性率的差小的层叠体142。由此，能够使层叠体142的机械特性稳定化。进而，能够提高设计的自由度。
成型模40的制造方法中，第一造型材料中的非晶金属的含量是1体积％以上且40体积％以下。因此，能够使层叠体142的热传导率比金属的热传导率低、比树脂的热传导率高，同时通过三维造型装置60容易造型层叠体142。第一造型材料中的非晶金属的含量比40体积％大时，通过三维造型装置造型层叠体变得困难。其中，只要进行装置的加工，就能够制造非晶金属的含量达到80％的层叠体。
成型模40的制造方法中，非晶金属的主要成分是铁，非晶金属的粒径是5μm以上且100μm以下。只要非晶金属的粒径是5μm以上，层叠体142就能够具有高的刚性。另外，难以制造粒径比5μm小的非晶金属。只要非晶金属的粒径是100μm以下，在切削层叠体142时，就能够使非晶金属洒落的可能性变小。
成型模40的制造方法中，生成第一塑化材料的工序中，使用平面螺旋件154a生成第一塑化材料。因此，例如与使用同轴往复螺旋件生成第一塑化材料的情况相比，能够实现用于制造层叠体142的三维造型装置60的小型化。需要说明的是，只要不考虑装置的尺寸，也可以使用同轴往复螺旋件生成第一塑化材料。
成型模40的制造方法中包括切削层叠体142形成模腔140的工序。因此，在造型层叠体142的工序不形成模腔140，因而能够实现造型层叠体142的工序的简易化。
需要说明的是，也可以在造型层叠体142的工序形成模腔140。在该情况下，不切削层叠体142形成模腔140，因此能够使切削工序简易化或省略切削工序。
成型模40的制造方法中，在造型层叠体142的工序造型具有冷却管146的层叠体142。因此，能够将成型品的冷却时间更缩短。
2.第二实施方式
2.1.成型模
接下来，一边参考附图，一边对第二实施方式所涉及的成型模进行说明。图12是示意性示出第二实施方式所涉及的成型模240的剖视图。以下，第二实施方式所涉及的成型模240中，对与上述的第一实施方式所涉及的成型模40的构成部件具有同样的功能的部件标识同一符号，省略其详细的说明。
如图12所示，成型模240在具有由第一塑化材料构成的第一塑化材料部242以及由第二塑化材料构成的第二塑化材料部244的方面与上述的成型模40不同。
第二塑化材料与第一塑化材料在非晶金属的含量上不同。因此，第二塑化材料与第一塑化材料的热传导率不同。第二塑化材料例如比第一塑化材料的非晶金属的含量少。因此，第二塑化材料比第一塑化材料的热传导率低。第二塑化材料中例如非晶金属的含量可以是零。即，第二塑化材料可以不包含非晶金属。
如图12所示，成型模240的模腔140例如具有第一部分140a、第二部分140b、第三部分140c以及第四部分140d。
图示的例中，第一部分140a与来自于喷嘴30的塑化材料流入的流路2连接。流路2被设置于定模42。第一部分140a向X轴方向延伸。第二部分140b及第三部分140c连接至第一部分140a。第二部分140b及第三部分140c从第一部分140a向+Y轴方向延伸。第四部分140d连接至第二部分140b及第三部分140c。第四部分140d向X轴方向延伸。
在将成型品成型的情况下，例如塑化的树脂按照图12所示的箭头，通过流路2到达第一部分140a，分支至第二部分140b和第三部分140c之后，在第四部分140d合流。
第四部分140d与第二塑化材料部244相接。第四部分140d不与第一塑化材料部242相接。即，第四部分140d由第二塑化材料部244规定。图示的例中，第一塑化材料及第二塑化材料分开存在于不同的层中。即，在1个层144不同时存在第一塑化材料及第二塑化材料二者。第一塑化材料存在的层144及第二塑化材料存在的层144相接于模腔140。
2.2.成型模的制造方法
接下来，一边参考附图，一边对第二实施方式所涉及的成型模240的制造方法进行说明。以下，第二实施方式所涉及的成型模240的制造方法中，对与上述的第一实施方式所涉及的成型模40的制造方法的例子不同的方面进行说明，同样的方面省略说明。
成型模240的制造方法包括将第二造型材料塑化而生成第二塑化材料的工序。造型层叠体142的工序中，喷出第一塑化材料及第二塑化材料，造型第一塑化材料及第二塑化材料分开存在于不同的层中的层叠体142。图11所示的例中，首先喷出第二塑化材料形成第二塑化材料部244，接下来，在第二塑化材料部244上喷出第一塑化材料形成第一塑化材料部242。
成型模240的制造方法中，例如使用具有两个造型单元150的三维造型装置。一个造型单元150中，在材料供给部152投入第一造型材料，塑化部154将第一造型材料塑化而生成第一塑化材料，喷嘴156喷出第一塑化材料。另一个造型单元150中，在材料供给部152投入第二造型材料，塑化部154将第二造型材料塑化而生成第二塑化材料，喷嘴156喷出第二塑化材料。
2.3.作用效果
成型模240的制造方法中，包括将与第一造型材料在非晶金属的含量上不同的第二造型材料塑化而生成第二塑化材料的工序，造型层叠体142的工序中，喷出第一塑化材料及第二塑化材料，造型第一塑化材料及第二塑化材料分开存在于不同的层中的层叠体142。因此，成型模240的制造方法中，能够控制层叠体142的热传导率。
成型模240的制造方法中，第一塑化材料存在的层144及第二塑化材料存在的层144相接于模腔140。因此，成型模240的制造方法中，能够控制与层叠体142的模腔140相接的部分的热传导率。
例如，由于塑化的树脂合流，模腔的第四部分易于发生融合线、树脂的填充不良。对此，成型模240中，通过使与第四部分140d相接的部分由第二塑化材料形成，与第四部分140d相接的部分的热传导率降低。由此，流过第四部分140d的树脂难以冷却，难以发生融合线及树脂的填充不良。
2.4.成型模的变形例
接下来，一边参考附图，一边对第二实施方式的变形例所涉及的成型模进行说明。图13是示意性示出第二实施方式的变形例所涉及的成型模340的剖视图。以下，第二实施方式的变形例所涉及的成型模340中，对与上述的第二实施方式所涉及的成型模240的构成部件具有同样的功能的部件标识同一符号，省略其详细的说明。
如图12所示，上述的成型模240中，模腔140具有连接至第二部分140b及第三部分140c的第四部分140d。
对此，如图13所示，成型模340中，模腔140不具有第四部分140d。第二部分140b及第三部分140c从第一部分140a向-Y轴方向延伸。在将成型品成型的情况下，例如塑化的树脂按照图13所示的箭头，通过流路2到达第一部分140a，分支至第二部分140b和第三部分140c。
成型模340中，图示的例中，模腔140的第一角部4a及第二角部4b与第一塑化材料部242相接。第一角部4a及第二角部4b由第一塑化材料部242规定。第一角部4a是第一部分140a和第二部分140b的连接部分。第二角部4b是第一部分140a和第三部分140c的连接部分。
模腔的角部中，热易于残留，由于角部和角部以外的部分的温度差，易于在成型品发生翘曲。对此，成型模340中，通过使与角部4a、4b相接的部分由第一塑化材料形成，与角部4a、4b相接的部分的热传导率变高。由此，能够使角部4a、4b和角部4a，4b以外的部分的温度差变小，难以在成型品发生翘曲。
图示的例中，第一塑化材料及第二塑化材料存在于相同的层144内。即，在1个层144存在第一塑化材料及第二塑化材料。第一塑化材料及第二塑化材料存在的1个层144与模腔140相接。
3.实验例
3.1.试样的制作
将包含非晶金属及树脂的造型材料塑化而生成塑化材料，通过将塑化材料朝向载物台喷出以进行层的层叠，从而造型层叠体。层叠体的造型中，使用上述的如图9所示的三维造型装置。作为非晶金属使用铁。作为树脂使用PPS。将造型材料中的非晶金属的含量从10体积％至40体积％进行分配。
3.2.热传导率测定的条件
测定如上述制作的试样的热传导率。图14是示意性示出用于测定热传导率的热传导率测定装置400的剖视图。图15是用于说明用于测定热传导率的热传导率测定装置400的图。需要说明的是，图15中，将热传导率测定装置400简化而进行图示。
如图14及图15所示，在热板410上配置热传导率已知的板420，在板420上配置如上述制作的试样P。板420的材质是SUS(Steel Use Stainless，钢材用不锈钢)304，热传导率是16.3W/m·K。在试样P上配置装有水W的铝箱430。在试样P及板420的周围配置由发泡塑料形成的隔热材料440。由温度计450测定试样P的温度。
使试样P的尺寸及板420的尺寸为纵50mm、横70mm、厚度2mm。使铝箱430的尺寸为纵100mm、横100mm、厚度3mm。表面使用导热膏降低空气层的影响。
通过使用热传导率已知的板420，能够从下述式(2)所示的Q的平衡状态下的关系式求得试样P的热传导率K2。
Figure BDA0003394300340000171
(板420的传热量)＝(试样P的传热量)
需要说明的是，式(2)中，Q：伝热量(W)、K：热传导率(W/m·K)、S：平板面积(m2)、T：温度(K)、d：板的厚度(mm)、α：基于每单位厚度每单位面积的辐射·对流的横向热损失的校正项。
3.3.弹性率测定的条件
基于“JIS K7171”，测定试样的弹性率。使试样为纵50mm、横10mm、厚度4mm的板状。测定与第一方向平行的方向的试样的弹性率和与第一方向垂直的方向的试样的弹性率。使各方向的测定数为3个。通过压缩方向3点弯曲试验测定弹性率。使试验速度为1mm/min的按压。将输出作为试验力10N～20N区域内的弹性率。
3.4.测定结果
图16是示出热传导率及弹性率的测定结果的表。图16中示出包含非晶金属及PPS的“Fe/PPS”、作为不包含非晶金属的PPS单体的“PPS”、作为不包含PPS的金属单体“NAK”及在PPS作为填充材料添加了碳纤维的“CF/PPS”。使“CF/PPS”的碳纤维为30质量％。
如图16所示，“Fe/PPS”中，已知通过调整作为非晶金属的Fe的含量，能够控制热传导率及弹性率。“Fe/PPS”的热传导率及弹性率比“PPS”高，比“NAK”低。
进而，如图16所示，“Fe/PPS”在平行方向和垂直方向的弹性率的差比“CF/PPS”小。这是因为非晶金属是球状。
上述的实施方式及变形例是一例，不限定于此。例如能够将各实施方式及各变形例适宜组合。
本发明包括与实施的方式中说明的构成实质相同的构成，例如功能、方法及结果相同的构成、或者目的及效果相同的构成。另外，本发明包括将实施的方式中说明的构成的非本质的部分置换的构成。另外，本发明包括与实施的方式中说明的构成发挥相同的作用效果的构成或能够达成相同的目的的构成。另外，本发明包括在实施的方式中说明的构成追加公知技术的构成。
从上述的实施方式能够导出以下的内容。
成型模的制造方法的一个方式，
一种用于注射成型装置的成型模的制造方法，包括：
将包含非晶金属及树脂的第一造型材料塑化而生成第一塑化材料的工序，以及
通过将所述第一塑化材料朝向载物台喷出以进行层的层叠，从而造型层叠体，所述层叠体成为所述成型模的一部分的工序。
根据该成型模的制造方法，能够制造减少残留于层叠体的热而使成型品的冷却时间缩短，同时在成型品难以发生填充不良及翘曲的成型模。
所述成型模的制造方法的一个方式中，
所述非晶金属可以是球状。
根据该成型模的制造方法，与非晶金属不是球状的情况相比，能够制造在相互正交的第一方向及第二方向上弹性率的差小的层叠体。
所述成型模的制造方法的一个方式中，
所述第一造型材料中的所述非晶金属的含量可以是1体积％以上且40体积％以下。
根据该成型模的制造方法，层叠体的热传导率比金属的热传导率低、比树脂的热传导率高，同时能够通过三维造型装置容易地造型层叠体。
所述成型模的制造方法的一个方式中，
所述非晶金属的主要成分可以是铁，
所述非晶金属的粒径可以是5μm以上且100μm以下。
根据该成型模的制造方法，能够提高层叠体的刚性，同时在切削层叠体时，使非晶金属洒落的可能性变小。
所述成型模的制造方法的一个方式中，
生成所述第一塑化材料的工序中，可以使用平面螺旋件生成所述第一塑化材料。
根据该成型模的制造方法，与例如使用同轴往复螺旋件生成第一塑化材料的情况相比，能够实现用于制造层叠体的装置的小型化。
所述成型模的制造方法的一个方式中，
造型所述层叠体的工序中，可以造型具有模腔的所述层叠体。
根据该成型模的制造方法，能够实现切削工序的简易化。
所述成型模的制造方法的一个方式中，
所述成型模的制造方法可以包括：切削所述层叠体而形成模腔的工序。
根据该成型模的制造方法，能够实现造型层叠体的工序的简易化。
所述成型模的制造方法的一个方式中，
所述成型模的制造方法包括：将与所述第一造型材料在所述非晶金属的含量上不同的第二造型材料塑化而生成第二塑化材料的工序，
造型所述层叠体的工序中，
可以喷出所述第一塑化材料及所述第二塑化材料，造型所述第一塑化材料及所述第二塑化材料存在于相同的层内的所述层叠体、或所述第一塑化材料及所述第二塑化材料分开存在于不同的层中的所述层叠体。
根据该成型模的制造方法，能够控制层叠体的热传导率。
所述成型模的制造方法的一个方式中，
所述相同的层、或所述不同的层可以与所述模腔相接。
根据该成型模的制造方法，能够控制与层叠体的模腔相接的部分的热传导率。
所述成型模的制造方法的一个方式中，
造型所述层叠体的工序中，可以造型具有冷却管的所述层叠体。根据该成型模的制造方法，能够使成型品的冷却时间更短。成型模的一个方式，用于注射成型装置，
所述成型模具有：包含非晶金属以及树脂的层叠体。

Claims (11)

1.一种成型模的制造方法，其特征在于，所述成型模用于注射成型装置，
所述成型模的制造方法包括：
生成第一塑化材料的工序，将包含非晶金属及树脂的第一造型材料塑化而生成所述第一塑化材料；以及
造型层叠体的工序，将所述第一塑化材料朝向载物台喷出以进行层的层叠，从而造型层叠体，所述层叠体成为所述成型模的一部分。
2.根据权利要求1所述的成型模的制造方法，其特征在于，
所述非晶金属是球状的。
3.根据权利要求1或2所述的成型模的制造方法，其特征在于，
所述第一造型材料中的所述非晶金属的含量是1体积％以上且40体积％以下。
4.根据权利要求1所述的成型模的制造方法，其特征在于，
所述非晶金属的主要成分是铁，
所述非晶金属的粒径是5μm以上且100μm以下。
5.根据权利要求1所述的成型模的制造方法，其特征在于，
在生成所述第一塑化材料的工序中，使用平面螺旋件生成所述第一塑化材料。
6.根据权利要求1所述的成型模的制造方法，其特征在于，
在造型所述层叠体的工序中，造型具有模腔的所述层叠体。
7.根据权利要求1所述的成型模的制造方法，其特征在于，
所述成型模的制造方法包括：切削所述层叠体而形成模腔的工序。
8.根据权利要求6或7所述的成型模的制造方法，其特征在于，
所述成型模的制造方法包括：将与所述第一造型材料在所述非晶金属的含量上不同的第二造型材料塑化而生成第二塑化材料的工序，
在造型所述层叠体的工序中，
喷出所述第一塑化材料及所述第二塑化材料，造型所述第一塑化材料及所述第二塑化材料存在于相同的层内的所述层叠体、或所述第一塑化材料及所述第二塑化材料分开存在于不同的层中的所述层叠体。
9.根据权利要求8所述的成型模的制造方法，其特征在于，
所述相同的层、或所述不同的层与所述模腔相接。
10.根据权利要求1所述的成型模的制造方法，其特征在于，
在造型所述层叠体的工序中，造型具有冷却管的所述层叠体。
11.一种成型模，其特征在于，所述成型模用于注射成型装置，
所述成型模具有：包含非晶金属以及树脂的层叠体。
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