JP2000000829A - プラスチック成形型用マンドレルおよびその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 均一に所望の温度に加熱でき、かつ離型が容
易なプラスチック成形型用マンドレル 【解決手段】 表面層は内部が補強材で補強された耐熱
性樹脂からなり、表面層の裏側に形成されたアルミニウ
ム粒子結合体からなる変形防止層と、成型用型内部に配
管された加熱管と、前記変形防止層と前記加熱管の間に
充填された低融点合金からなる。表面層は耐熱性樹脂か
らなるので、マンドレル表面に複雑な凹凸形状やシボ模
様を忠実に再現できる。また表面層の内部が耐熱樹脂層
を含浸した補強材で補強されているので、表面層を薄く
形成できるため、表面層を容易に所望の温度に加熱する
ことが可能である。また、変形防止層により加熱による
表面層の変形が防止され、加熱管の周囲に充填された低
融点合金により、熱の伝導性に優れ、表面層を均等に加
熱することが可能であり、ニッケル蒸着層が形成された
後は、低融点合金の融点以上に加熱することにより、マ
ンドレルから容易にニッケル蒸着層を分離することが可
能である。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明はプラスチック成形型
用マンドレルおよびその製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、プラスチックの射出形成や発泡成
形等に用いられる複雑な凹凸のある形状のプラスチック
成形型を製造するには、合成樹脂等で形成した母型（マ
ンドレル）の表面に、無電解めっきにより金属層を形成
して導電性を付与し、さらにその導電層の上に銅、ニッ
ケル、銀等の金属の厚いめっき層を電着により形成し、
その後形成された金属皮膜をマンドレルから剥離するい
わゆる電鋳により製造されていた。

【０００３】しかし、前記の従来の電鋳によるプラスチ
ック成形型の製造方法では、電気めっきにより電着層を
形成するものであるため、電気めっき層の成長に時間が
かかり、そのため所望の厚さの成形型を得るためには長
時間を要するとういう欠点がある。因に、電気めっきに
よるニッケル電着層の形成速度は０．００１インチ／時
間である。

【０００４】また、尖端部に電流が集中しやすく、凹部
には電流が流れ難いという電気めっきの特性から、マン
ドレルの凸部の電着層が厚くなり、凹部は電着層が薄く
なり、電着層が不均一となり、そのため、電着層形成後
にプラスチック成形型の手直し工程に非常に手間を要す
るという不都合がある。さらに、従来の電鋳によるプラ
スチック成形型の製造方法では、所望の部位の電着層の
厚さを厚くするということが不可能であった。また、電
着層に直接バックアップ金属を鋳造するときは、電着層
とバックアップ金属が剥離し易いという問題点があっ
た。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】そこで、提案されたの
がニッケルカーボニールの熱分解を利用したプラスチッ
ク成形型の製造方法であって、密閉した析出室に表面を
向けてマンドレルを密着し、該マンドレルの表面を金属
カーボニールの金属析出温度に加熱し、析出室内に金属
カーボニール蒸気を導入することにより、マンドレル表
面に金属層を形成し、この金属層を剥離することによ
り、プラスチック成形型用マンドレルを得る方法であ
る。

【０００６】このプラスチック成形型の製造方法におい
ては、反応塔においてニッケル粉末にＣＯガスを作用さ
せ、発生したニッケルカーボニール気体を気化温度であ
る３８℃以下に冷却液化し一旦タンクに貯蔵する。貯蔵
タンクから取り出された液状のニッケルカーボニールは
気化器により気化温度３８℃以上に加熱され、キャリヤ
ガスと共に析出室へ導入される。

【０００７】析出室の内部は、ニッケルカーボニールの
気化温度３８℃以上でかつニッケルカーボニールの熱分
解温度１４８℃以下に保つと同時に、表面温度をニッケ
ルカーボニールの熱分解温度以上に加熱したマンドレル
を配置する。ＡｌまたはＡｌ合金からなり、このマンド
レルの加熱方法はＡｌまたはＡｌ合金の中に埋め込んだ
加熱用パイプに加熱したオイルを循環させるものであ
る。しかしながら、ＡｌまたはＡｌ合金により、複雑な
凹凸のあるマンドレルを製造することは、相当難しく、
特にマンドレル表面にシボ模様等を付けることは不可能
に近い。さらに、マンドレルにニッケルを蒸着させた
後、プラスチック成形型用マンドレルとなるニッケル蒸
着層をマンドレルから取り外すのに困難を伴う。

【０００８】そのため、ＡｌまたはＡｌ合金の表面に複
雑な凹凸を耐熱樹脂層で形成する手法も採用されてい
る。しかし、マンドレルの形状によっては、耐熱樹脂層
に厚薄ができ、耐熱樹脂層が厚い部分では、加熱用パイ
プからの熱が純分に伝導されず、マンドレル表面が均等
に加熱されず、プラスチック成形型を形成する蒸着ニッ
ケル層にむらができたり、ニッケルが全く蒸着しない部
分ができるという不都合がある。

【０００９】本発明はニッケルカーボニールの加熱分解
によるプラスチック成形型の製造方法における、前記の
ごとき問題点を解決すべくなされたものであって、マン
ドレル表面に複雑な凹凸を忠実に再現できると共に、マ
ンドレル表面をニッケルカーボニールが蒸着する温度に
均一に加熱することができ、かつマンドレル表面から蒸
着したニッケル層を容易に取り外すことができるプラス
チック成形型用マンドレルおよびその製造方法を提供す
ることを目的とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明のプラスチック成
形型用マンドレルは、層の内部が補強材で補強された耐
熱性樹脂からなり所望の形状に形成された表面層と、接
着剤により接着されたアルミニウム粒子結合体からなり
前記表面層の裏側に形成され前記表面層の熱による変形
を防止する変形防止層と、前記表面層を加熱するために
成型用型内部に配管された加熱管と、前記変形防止層と
前記加熱管の間に注入凝固された低融点合金からなるこ
とを要旨とする。

【００１１】本発明のプラスチック成形型用マンドレル
の製造方法は、耐熱樹脂層をマンドレル製造用型内面に
形成する工程と、前記耐熱樹脂層を耐熱樹脂を含浸する
補強材で補強する工程と、前記耐熱性樹脂層の裏面に接
着剤で結合したアルミニウム粒子結合層を形成する工程
と、前記成形型用マンドレル内部に加熱管を配管する工
程と、前記アルミニウム結合層と前記加熱管の間に溶融
した低融点合金を充填した後凝固させる工程とからなる
ことを要旨とする。

【００１２】

【作用】本発明のプラスチック成形型用マンドレルは、
表面層は耐熱性樹脂からなるので、マンドレル表面に複
雑な凹凸形状やシボ模様を忠実に再現できる。また表面
層の内部が耐熱樹脂層を含浸した補強材で補強されてい
るので、表面層を薄く形成できるため、表面層を容易に
所望の温度に加熱することが可能である。表面層を形成
する耐熱樹脂としては、例えば耐熱エポキシ樹脂を用い
ることができる。

【００１３】変形防止層を構成するアルミニウム粒の平
均径は２〜５ｍｍとすることが望ましい。平均粒径が２
ｍｍ以下であると低融点合金の浸透が少なく、熱伝導度
が損なわれるからであり、平均粒径が５ｍｍを越える
と、成形性が劣化するからである。アルミニウム粒に添
加される結合剤は、常温でアルミニウム粒子に適度な成
形性を付与する粘度を有し、かつ少なくともニッケルカ
ーボニールの熱分解温度に耐える程度の耐熱性を有する
熱硬化性の樹脂であることが望ましい。結合剤として
は、例えば耐熱エポキシ樹脂等を用いることができる。

【００１４】アルミニウム粒子の結合体からなる変形防
止層は、表面層の裏面に形成され、溶融された低融点金
属が注入された際の加熱、あるいは低融点合金が加熱管
により加熱された際の膨張による表面層の変形を防止す
る。変形防止層の形成された成型用型内部には加熱管が
配置されると共に、溶融した低融点合金が加熱管と変形
防止層の間に注入凝固することにより充填される。

【００１５】加熱管の中には加熱したオイルが循環する
と、マンドレル表面層は、加熱管周囲に充填した低融点
合金およびアルミニウム粒子結合体からなる変形防止層
を介して加熱むらを生ずることなくニッケルカーボニー
ルの蒸着温度に均等に加熱される。なお、低融点金属の
融点は、２７０〜３００℃であることが望ましく、鉛、
錫、アンチモン、亜鉛等とこれらの合金が用いられる。
低融点合金の融点が２７０℃以下であると、加熱管にオ
イルを循環して加熱した際に変形する恐れがあり、３０
０℃以上になるとマンドレルからニッケル蒸着層を剥離
することが困難になるからである。

【００１６】表面層の上に所望の厚さのニッケル蒸着層
が形成されたならば、マンドレルを２７０〜３００℃に
加熱することにより、マンドレルから低融点合金層が溶
融し流出し、また変形防止層は結合性の消失するのでア
ルミニウム粒子結合体が解体され、さらに表面層も同様
に加熱による分解により容易に除去することができる。

【００１７】

【発明の実施の形態】本発明の実施の形態を以下図面に
従って説明する。図１は本発明のプラスチック成形型用
マンドレルの断面図である。図１において、マンドレル
１０を製造するに先だって、先ずマンドレル製造用型１
２が製作される。このマンドレル製造用型１２は、内部
にマンドレル１０が形成できる反転面１４で囲まれた空
間１６を有し、図示しないがマンドレル１０の形状に応
じて適当な面で割型とし、完成したマンドレル１０を容
易に取り出せるようにしてある。

【００１８】表面層１８はマンドレル製造用型１２の反
転面１４に耐熱樹脂を塗布あるいは吹き付けにより形成
すると共に、図示しないが表面層１８の内部には補強材
として耐熱樹脂を含浸させたガラスクロスを塗り込め
た。

【００１９】表面層１８が乾燥固化したら、平均粒径４
ｍｍのアルミニウム粒２０に、成形可能な粘度を有する
熱硬化性の樹脂からなる結合剤を混合し、表面層の裏面
にアルミニウム２０の結合体からなる変形防止層２０を
形成した。

【００２０】続いて、変形防止層２０で取り囲まれた空
間１６に中心に加熱管２４を配置した後、この空間１６
に低融点合金２４を注入し凝固させて、加熱管２２と変
形防止層２０の間に低融点合金２６を充填した。このマ
ンドレルをマンドレル製造用型１２から取り出し、加熱
管２２に加熱オイルを循環させたところ、表面層１８を
容易に所望の温度に均一に加熱することができた。

【００２１】このマンドレルにニッケルカーボニールの
析出室に配置し、表面層にニッケル層を蒸着させたとこ
ろ、表面層に均一なニッケル層が得られた。また、ニッ
ケル層が形成されたマンドレルを３００℃に加熱したと
ころ、マンドレルから低融点合金層２６が溶融し流出
し、また変形防止層２２は結合性の消失するのでアルミ
ニウム粒子結合体が解体され、さらに表面層１８も同様
に加熱による分解により容易に除去することができた。

【００２２】

【発明の効果】本発明のプラスチック成形用マンドレル
は、内部が補強材で補強された耐熱性樹脂からなり所望
の形状に形成された表面層と、接着剤により接着された
アルミニウム粒子結合体からなり前記表面層の裏側に形
成され前記表面層の熱による変形を防止する変形防止層
と、前記表面層を加熱するために成型用型内部に配管さ
れた加熱管と、前記変形防止層と前記加熱管の間に充填
された低融点合金からなり、表面層は耐熱性樹脂からな
るので、マンドレル表面に複雑な凹凸形状やシボ模様を
忠実に再現できる。また表面層の内部が耐熱樹脂層を含
浸した補強材で補強されているので、表面層を薄く形成
できるため、表面層を容易に所望の温度に加熱すること
が可能である。また、変形防止層により加熱による表面
層の変形が防止され、加熱管の周囲に充填された低融点
合金により、熱の伝導性に優れ、表面層を均等に加熱す
ることが可能であり、ニッケル蒸着層が形成された後
は、低融点合金の融点以上に加熱することにより、マン
ドレルから容易にニッケル蒸着層を分離することが可能
である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のプラスチック成形型用マンドレルの断
面図である。

【符号の説明】

１０・・・・マンドレル、１２・・・・マンドレル形成
用型、１８・・・・表面層、２０・・・・アルミニウム
粒、２２・・・・変形防止層、２４・・・・加熱管、２
６・・・・低融点合金、

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 層の内部が補強材で補強された耐熱性樹
   脂からなり所望の形状に形成された表面層と、接着剤に
   より接着されたアルミニウム粒子結合体からなり前記表
   面層の裏側に形成され前記表面層の熱による変形を防止
   する変形防止層と、前記表面層を加熱するために成型用
   型内部に配管された加熱管と、前記変形防止層と前記加
   熱管の間に充填された低融点合金からなることを特徴と
   するプラスチック成形型用マンドレル。
2. 【請求項２】 耐熱樹脂層をマンドレル製造用型内面に
   形成する工程と、前記耐熱樹脂層を耐熱樹脂を含浸する
   補強材で補強する工程と、前記耐熱性樹脂層の裏面に接
   着剤で結合したアルミニウム粒子結合層を形成する工程
   と、前記成形型用マンドレル内部に加熱管を配管する工
   程と、前記アルミニウム結合層と前記加熱管の間に溶融
   した低融点合金を充填した後凝固させる工程とからなる
   プラスチック成形型用マンドレルの製造方法。