JP2005280020A - 金型とその製造方法及びそれを用いて作成した成型品 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】金型は、ナノレベルで膜厚が均一で、且つ表面エネルギーを制御した撥水撥油性のフッ化炭素系化学吸着単分子膜10を、離型膜として金型8表面に形成する。このことにより、ナノメートルレベルの超微細形状を有していても、成型物の流動性と入り込み性に優れ、高精度の成形を行えるようにする。さらに、離型膜10を形成しておくことにより、離型剤塗布が不要となり、離型剤が成型品に付着するのを防止できる。
【選択図】図3
Description
一方、従来の化学吸着膜は吸着剤と基材表面との化学結合のみを用いているため、そのまま金型に用いると、耐摩耗性に乏しい。また、フッ化炭素系のみで出来た単分子膜を用いると表面エネルギーが小さすぎて成形材料の入り込み流動性及び入り込み性が悪くなるという課題があった。
具体的には、第1番目の発明の金型は、表面に離型性被膜が形成された金型であって、前記被膜を少なくともフッ化炭素基と炭化水素基とシリル基を主成分とする物質1を含む被膜で構成しておくことを特徴とする。
(実施の形態1)
CF3−(CF2)n−(R)m−SiXpCl3-p
(但しnは0または整数、好ましくは1〜22の整数、Rはアルキル基、フェニル基、ビニル基、エチニル基、シリコン若しくは酸素原子を含む置換基、mは0又は1、XはH,アルキル基,アルコキシル基,含フッ素アルキル基又は含フッ素アルコキシ基の置換基、pは0、1または2)
(1) CF3CH2O(CH2)15SiCl3
(2) CF3(CH2)2Si(CH3)2(CH2 )15SiCl3
(3) CF3(CH2)6Si(CH3)2(CH2 )9 SiCl3
(4) CF3COO(CH2)15SiCl3
(5) CF3(CF2)7−(CH2)2−SiCl3
(6) CF3(CF2)5−(CH2)2−SiCl3
(7) CF3(CF2)7−C6H4−SiCl3
(2) CF3−(CH2)rSiXp(NCO)3-p
(3) CF3(CH2)sO(CH2)tSiXp(NCO)3-p
(4) CF3(CH2)u−Si(CH3)2(CH2)v−SiXp(NCO)3-p
(5) CF3 COO(CH2)wSiXp(NCO)3-p
(但し、好ましい範囲としてrは1〜25、sは0〜12、tは1〜20、uは0〜12、vは1〜20、wは1〜25を示す。)
(2) CF3(CH2)2Si(CH3)2(CH2)15Si(NCO)3
(3) CF3(CH2)6Si(CH3)2(CH2)9Si(NCO)3
(4) CF3COO(CH2)15Si(NCO)3
(5) CF3(CF2)7−(CH2)2−Si(NCO)3
(6) CF3(CF2)5−(CH2)2−Si(NCO)3
(7) CF3(CF2)7−C6H4−Si(NCO)3
なお、この場合は、塩酸が発生しないメリットがある。
CF3−(CF2)n−(R)m−SiXp(OA)3-p
(但し、nは0または整数、好ましくは1〜22の整数、Rはアルキル基、フェニル基、ビニル基、エチニル基、シリコン若しくは酸素原子を含む置換基、mは0又は1、XはH,アルキル基,アルコキシ基,含フッ素アルキル基又は含フッ素アルコキシ基の置換基、pは0、1または2、Aは、CH3、C2H5、C3H7等のアルキル基)
(1) CF3CH2O(CH2)15Si(OCH3)3
(2) CF3(CH2)2Si(CH3)2(CH2 )15Si(OCH3)3
(3) CF3(CH2)6Si(CH3)2(CH2 )9 Si(OCH3)3
(4) CF3COO(CH2)15Si(OCH3)3
(5) CF3(CF2)7(CH2)2Si(OCH3)3
(6) CF3(CF2)5(CH2)2Si(OCH3)3
(7) CF3(CF2)7C6H4Si(OCH3)3
(8) CF3CH2O(CH2)15Si(OC2H5)3
(9) CF3(CH2)2Si(CH3)2(CH2 )15Si(OC2H5)3
(10) CF3(CH2)6Si(CH3)2(CH2 )9 Si(OC2H5)3
(11) CF3COO(CH2)15Si(OC2H5)3
(12) CF3(CF2)7(CH2)2Si(OC2H5)3
(13) CF3(CF2)5(CH2)2Si(OC3H7)3
(14) CF3(CF2)7C6H4Si(OC2H5)3
ここで、mは整数を表す。
(1)Si(OCH3)4
(2)SiH(OCH3)3
(3)SiH2(OCH3)2
(4)(CH3O)3Si(OSi(OCH3)2)mOCH3
(5)Si(OC2H5)3
(6)SiH(OC2H5)3
(7)SiH2(OC2H5)2
(8)(H5C2O)3Si(OSi(OC2H5)2)mOC2H5
例えば、実施例3及び4に置いて上述のシラノール縮合触媒の代わりに、ケチミン化合物(ジャパンエポキシレジン社のH3、およびチッソ社のサイラエースS340を用いてみたが、性能はほぼ同じであった。)を同じ濃度で用いた場合、反応時間を30分まで短縮できた。
例えば、実施例3及び4に置いて上述のシラノール縮合触媒濃度を半分にして、上述のケチミン化合物(例えば、S340)を等モル混合した場合(1:1)、反応時間を10分まで短縮できた。
2 シロキサン基を主成分とする物質2
3 ステンレス製の金型
4 水酸基
5 水酸基4を多数含む複合膜
6 網目状のシリカ膜
7 離型性の複合膜
8 金型
9 塗布された離型剤
10 単分子膜状離型膜
Claims (19)
- 表面に離型性被膜が形成された金型であって、前記被膜が、少なくともフッ化炭素基と炭化水素基とシリル基を主成分とする物質1を含む被膜であることを特徴とする離型性金型。
- 表面に離型性被膜が形成された金型であって、前記被膜が、少なくともフッ化炭素基と炭化水素基とシリル基を主成分とする物質1とシロキサン基を主成分とする物質2を含む複合膜であることを特徴とする請求項1に記載の離型性金型。
- フッ化炭素基と炭化水素基とシリル基を主成分とする物質1が、シロキサン基を主成分とする物質2よりなるシリカ膜中で前記シリル基を介して前記シリカ膜および/または金型表面に結合固定されていることを特徴とする請求項2に記載の離型性金型。
- フッ化炭素基と炭化水素基とシリル基を主成分とする物質1とシロキサン基を主成分とする物質2が、それぞれシリル基およびシロキサン基を介して互いにまたは個々に金型表面に結合固定されていることを特徴とする請求項2に記載の離型性金型。
- 複合膜に含まれるフッ化炭素基と炭化水素基とシリル基を主成分とする物質1とシロキサン基を主成分とする物質2の分子組成比が、1:10〜1:0であることを特徴とする請求項1または2に記載の離型性金型。
- 表面に離型性被膜が形成された金型であって、前記被膜が、少なくともフッ化炭素基と炭化水素基とシリル基を主成分とする物質1を含み前記被膜の臨界表面エネルギーが8〜20mN/mに制御されていることを特徴とする請求項1乃至5に記載の離型性金型。
- 乾燥雰囲気中で、フッ化炭素基と炭化水素基とクロロシリル基を主成分とする物質とクロロシリル基を主成分とする物質とを非水系有機溶媒で混合希釈しt複合膜形成溶液を金型表面に接触させて反応させ被膜を形成する工程と、被膜の形成された金型を実質的に酸素を含まない雰囲気中で焼成する工程とを含むことを特徴とする離型性金型の製造方法。
- 乾燥雰囲気中で、フッ化炭素基と炭化水素基とクロロシリル基を主成分とする物質とクロロシリル基を主成分とする物質とを非水系有機溶媒で混合希釈した複合膜形成溶液を金型表面に接触させて反応させ被膜を形成する工程と、前記金型表面の余分な溶液を溶媒を用いて洗浄除去またはふき取り除去する工程と、実質的に酸素を含まない雰囲気中で焼成する工程とを含むことを特徴とする離型性金型の製造方法。
- 実質的に酸素を含まない雰囲気として窒素ガスまたは爆発限界以下の水素を混ぜた窒素ガスを用い、300乃至450℃で焼成することを特徴とする請求項7および8に記載の離型性金型の製造方法。
- フッ化炭素基と炭化水素基とクロロシリル基を主成分とする物質とクロロシリル基を主成分とする物質の分子混合比を、1:10〜1:0にしておくことを特徴とする請求項7乃至9に記載の離型性金型の製造方法。
- フッ化炭素基と炭化水素基とクロロシリル基を主成分とする物質としてCF3−(CF2)n−(CH2)2−SiCl3(nは整数)を用い、クロロシリルキ基を主成分とする物質としてCl3Si(OSiCl2)mCl(mは0または整数)を用い、混合時の分子組成比を1:10〜10:1にすることを特徴とする請求項7乃至10に記載の離型性金型の製造方法。
- フッ化炭素基と炭化水素基とアルコキシシリル基を主成分とする物質とアルコキシシリル基を主成分とする物質とシラノール縮合触媒を非水系有機溶媒で混合希釈した複合膜形成溶液を金型表面に接触させて反応させ被膜を形成する工程と、被膜の形成された金型を実質的に酸素を含まない雰囲気中で焼成する工程とを含むことを特徴とする離型性金型の製造方法。
- フッ化炭素基と炭化水素基とアルコキシシリル基を主成分とする物質とアルコキシシリル基を主成分とする物質とシラノール縮合触媒を非水系有機溶媒で混合希釈した複合膜形成溶液を金型表面に接触させて反応させ被膜を形成する工程と、前記金型表面の余分な溶液を溶媒を用いて洗浄除去またはふき取り除去する工程と、実質的に酸素を含まない雰囲気中で焼成する工程とを含むことを特徴とする離型性金型の製造方法。
- 実質的に酸素を含まない雰囲気として窒素ガスまたは爆発限界以下の水素を混ぜた窒素ガスを用い、300乃至450℃で焼成することを特徴とする請求項12および13に記載の離型性金型の製造方法。
- フッ化炭素基と炭化水素基とアルコキシシリル基を主成分とする物質と、アルコキシシリル基を主成分とする物質の分子混合比を、1:10〜1:0にしておくことを特徴とする請求項12乃至14に記載の離型性金型の製造方法。
- フッ化炭素基と炭化水素基とアルコキシシリル基を主成分とする物質としてCF3−(CF2)n−(CH2)2−Si(OA)3(nは整数、Aはアルキル基)を用い、アルコキシシリルキ基を主成分とする物質として(AO)3Si(OSi(OA)2)mOA(mは0または整数、Aはアルキル基)を用い、混合時の分子組成比を1:10〜10:1にすることを特徴とする請求項12乃至15に記載の離型性金型の製造方法。
- シラノール縮合触媒の代わりに、ケチミン化合物、又は有機酸、アルジミン化合物、エナミン化合物、オキサゾリジン化合物、アミノアルキルアルコキシシラン化合物を用いることを特徴とする請求項12乃至16に記載の離型性金型の製造方法。
- シラノール縮合触媒とケチミン化合物、又は有機酸、アルジミン化合物、エナミン化合物、オキサゾリジン化合物、アミノアルキルアルコキシシラン化合物を混合して用いることを特徴とする請求項12乃至16に記載の離型性金型の製造方法。
- 請求項1乃至18の金型を用いて作成した離型剤が付着してない成型品。
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