JP2006297811A - 分割金型およびその表面処理方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 熱可塑性エラストマー製品の成形に用いられる分割金型において、成形品の金型残りの適切な制御を可能とすることで、成形品の取り出しを容易に行うことができる分割金型およびその表面処理方法を提供する。
【解決手段】 ２以上の分割型からなり、熱可塑性エラストマー製品の成形に用いられる分割金型である。成形された熱可塑性エラストマー製品を残すべき分割型の内表面が、ブラスト処理により、表面粗さＲａで０．５〜３．０に形成されている。また、２以上の分割型からなり、熱可塑性エラストマー製品の成形に用いられる分割金型の表面処理方法である。分割金型のうち、成形された熱可塑性エラストマー製品を残すべき分割型の内表面を、表面粗さＲａが０．５〜３．０となるようブラスト処理する。
【選択図】 なし

Description

本発明は分割金型およびその表面処理方法に関し、詳しくは、熱可塑性エラストマー製品の成形に用いられる分割金型において、成形品の取り出しを容易にした分割金型およびその表面処理方法に関する。

一般に、金型を用いた樹脂製品の成形においては、成形品を取り出す際の効率上、成形品は金型を開いたときに常にどちらか特定の側に残っていることが望ましい。通常は、分割金型のうち、製品取出し用の突き出しピンを配している可動側の分割型に成形品を残すように、金型設計時に配慮を行っている。

このように成形品を残留させる側（または離型させる側）を決定するに当たっては、例えば、硬質樹脂製の成形品の場合には、従来、以下のような手法が用いられている。
（１）金型に製品形状を彫り込む際に、残したくない側の分割型を開き気味になるように、残したい側の分割型を閉じ気味（逆テーパー）になるように、夫々配する。
（２）成形品の図面交差内にて、同様なテーパー加工を故意に金型に施す。
（３）残したい側の分割型への成形品の接触表面積が大きくなるように配する。
（４）残したくない側の分割型表面に離型剤を塗布する。
（５）残したくない側の分割型表面に離型表面処理（テフロン（登録商標）樹脂コート等）を施す。

また、軟質樹脂の場合には、次の方法がよく用いられる。
（１）成形品を残したい側の分割型の表面を鏡面磨き仕上げとする。
（２）残したい側の分割型への成形品の接触表面積が大きくなるように配する。

このうち離型性の改良に係る技術としては、例えば、特許文献１に、成形開始直後および成形継続中における離型性を向上させ、安定した成形工程を得ることを目的として、成形型の成形素材と接触する表面に微細な凹凸処理を施した後、粒子状の樹脂材料によるブラスト処理を施す成形型の表面処理方法が記載されている。また、特許文献２には、成形品の離型性を向上させることで成形品の品質を向上することを目的として、コア型を用いるインジェクション成形用金型においてコア型の表面をブラスト処理する技術が記載されている。
特開２０００−３７７３２号公報（特許請求の範囲等） 特開２００３−８９１７３号公報（特許請求の範囲等）

上述のように、硬質樹脂による成形品の金型残りを制御する技術は種々知られているが、硬質樹脂と軟質樹脂とでは力学的特性が異なるため、これらの技術を軟質樹脂による成形品に適用しても、一般にはうまくいかない。即ち、軟質樹脂は変形し易いために、残したい側の製品形状として無理抜き形状や逆テーパーをつけても、形を保ってその場に踏ん張ろうとする力が小さく、その効果は期待できない。また、テフロン（登録商標）コート等の離型表面処理を行っても、むしろ金型への密着性が上がって、逆効果となる場合が多いのである。

一方、軟質樹脂による成形品の金型残りを目的として、成形品を残したい側の分割型の表面に鏡面仕上げを行った場合には、鏡面仕上げを行った側と行っていない側とで成形品の表面の肌に差が生じたり、鏡面仕上げを行った側の表面にエアだまりが発生して、表面が凸凹になり易くなるなどの問題があった。また、このようなエアだまりが広い範囲で生ずると、密着性も低下するため、成形品の金型残りについても不安定になってしまう。このような成形品の金型残りの制御については、軟質樹脂、中でも、熱可塑性エラストマーを用いた成形品においてはまだ十分なものであるとはいえず、より確実に制御を行うことのできる技術が求められていた。

そこで本発明の目的は、上記問題を解消して、熱可塑性エラストマー製品の成形に用いられる分割金型において、成形品の金型残りの適切な制御を可能とすることで、成形品の取り出しを容易に行うことができる分割金型およびその表面処理方法を提供することにある。

本発明者は、上記課題を解決するために鋭意検討した結果、下記構成とすることにより、熱可塑性エラストマーを用いた成形品の金型残りを適切に制御することが可能となることを見出して、本発明を完成するに至った。

即ち、本発明の分割金型は、２以上の分割型からなり、熱可塑性エラストマー製品の成形に用いられる分割金型であって、成形された該熱可塑性エラストマー製品を残すべき分割型の内表面が、ブラスト処理により、表面粗さＲａで０．５〜３．０に形成されていることを特徴とするものである。

また、本発明の分割金型の表面処理方法は、２以上の分割型からなり、熱可塑性エラストマー製品の成形に用いられる分割金型の表面処理方法であって、該分割金型のうち、成形された該熱可塑性エラストマー製品を残すべき分割型の内表面を、表面粗さＲａが０．５〜３．０となるようブラスト処理することを特徴とするものである。

本発明によれば、上記構成としたことで、従来は困難であった分割金型における熱可塑性エラストマー製品の金型残りの制御を確実に行うことができ、これにより、熱可塑性エラストマー製品の取り出しを容易に行うことができる分割金型およびその表面処理方法を実現することが可能となった。なお、前述したように、金型表面にブラスト処理を施す技術は公知であるが、いずれも成形品の離型性を高める目的で処理を行うものであり、本発明におけるように成形品を残すためにブラスト処理を行って所定の表面粗さとする技術はこれまで知られていない。本発明は、前述したように、軟質の熱可塑性エラストマー製品に特有の課題を解決するものである。

以下、本発明の好適実施形態につき詳細に説明する。
本発明の分割金型は、２以上の分割型からなり、熱可塑性エラストマー製品の成形に用いられるものであり、成形品を残すべき分割型の内表面が、ブラスト処理により、表面粗さＲａで０．５〜３．０に形成されている点に特徴を有する。分割型の表面を、ブラスト処理により上記範囲の表面粗さに調整しておくことで、熱可塑性エラストマーを用いた成形品を、この分割型に確実に残留させることができ、かつ、従来の鏡面磨き仕上げを行った場合のような問題も生ずることがない。なお、上記表面粗さＲａは、ＪＩＳ Ｂ ０６０１−１９９４に規定されている算術平均粗さであり、同十点平均粗さＲｚでは３．０〜１２程度に相当する。

本発明に係るブラスト処理とは、投射材と呼ばれる粉体を空気の流れに混ぜて、被投射物に対し吹き付けることにより表面処理を行うものである。本発明においては、成形品を残すべき分割型の内表面を上記表面粗さに形成できるものであれば、ブラスト処理の条件に特に制限はないが、例えば、次の仕様にて処理を行うことができる。

投射材は、上記目的に合わせて適宜選択することができ、材質（硬度）としては、具体的には例えば、アルミナ、炭化ケイ素、シリカ、カーボンブラック、炭酸カルシウム、炭酸マグネシウム、タルク、クレー、ガラス繊維、ガラスバルーン、金属、酸化鉄、酸化鉄を含む化合物（フェライト等）等の繊維状物や粒状物、破砕状物などからなる無機投射材を好適に用いることができる。また、酸化鉄や酸化鉄を含む化合物（フェライト等）を含む顔料、具体的には、α−ＦｅＯＯＨ、β−ＦｅＯＯＨ、γ−ＦｅＯＯＨ、α−Ｆｅ₂Ｏ₃、γ−Ｆｅ₂Ｏ₃、Ｆｅ₃Ｏ₄、ＭｏＦｅ₂Ｏ₃、Ｍｏ₆Ｆｅ₂Ｏ₃等を用いてもよい。

中でも、アルミナやシリカ、ガラス繊維は、硬度が高いので比較的強くブラスト処理する場合に好適である。一方、炭酸カルシウムや炭酸マグネシウム、タルク、クレーは、硬度が低いので比較的ソフトにブラスト処理する場合に好適である。ガラスバルーンは投射材の比重を小さくする場合に配合するのに好適であり、カーボンブラックを配合した場合には、投射材に導電性を付与することができる。これら無機投射材は、１種を単独で、または２種以上を適宜混合して用いることが可能である。

また、投射材の形状としては、鋭利多角形状のものを用いることが、効率的なブラスト処理を行う上で有効である。投射材の粒径としては、特に制限されないが、通常、平均粒径で２１０〜８５μｍ程度のものを用いる。この程度の平均粒径の投射材を用いることで、上記の表面粗さを、より効率良く実現することが可能となる。

ブラスト処理に用いる投射装置（ブラスト装置）としては、投射材を、一定のスピードにて、一定の空気との混合比にて噴射できる機構をもつものであれば、その仕様については特に制限されるものではなく、用途や使用環境に応じて適宜選定して用いることができる。一般に、直噴式と呼ばれる装置では、投射材の切削効果が大きく金型へのダメージが大きいので、精密金型には間接式を用いることが望ましい。

本発明は、スチレン系、オレフィン系、ウレタン系、エステル系等の各種の熱可塑性エラストマーに対して有効であるが、特には、特開平１１−１５７０９２号公報に記載されている熱可塑性エラストマーを用いた成形に使用される分割金型に対し、より効果的である。本発明の分割金型は、その材質や具体的形状等についても、特に制限されないことはいうまでもない。

また、本発明の分割金型の表面処理方法は、２以上の分割型からなり、熱可塑性エラストマー製品の成形に用いられる分割金型を表面処理するにあたり、分割金型のうち、成形された熱可塑性エラストマー製品を残すべき分割型の内表面を、表面粗さＲａが０．５〜３．０（Ｒｚでは３．０〜１２）となるようブラスト処理するものであれば、対象となる分割金型やブラスト処理の条件等については特に制限されるものではなく、前述した投射材やブラスト装置等を適宜用いて行うことが可能である。

以下、本発明を、実施例を用いてより詳細に説明する。
（実施例１）
１６個取り／面の射出成形用分割金型（材質：ＮＡＫ）の、製品を残したい側の分割型の内表面に対し、以下の条件でブラスト処理を行って、表面粗さをＲａ＝１．４２μｍ（Ｒｚ＝６．４μｍ）とした。なお、ブラスト処理が不要の部分にはあらかじめマスキングを行った。
投射材：炭化ケイ素 ＃１５０
投射装置：直圧式
投射圧力：０．７ＭＰａ
被投射物（分割型）との距離：約１．５ｃｍ
投射時間：約５秒

ブラスト処理前と処理後の分割金型を夫々用いて、下記配合の熱可塑性エラストマー原料を用いた成形品を製造した。成形時における金型温度は６０℃、原料温度は１９０〜２３０℃とした。
（熱可塑性エラストマー原料配合）
スチレン−エチレン／ブチレン−スチレンブロック共重合体（数平均分子量２０万，ＳＰ値（溶解度係数）８．５）１００重量部と、パラフィン系オイル（出光興産（株）製，商品名：ＰＷ３８０，分子量７５０，ＳＰ値７．８）１４０重量部と、ポリプロピレン樹脂１３重量部と、ポリフェニレンエーテル樹脂１０重量部とを混練して、熱可塑性エラストマー原料を調製した。この熱可塑性エラストマー原料のＪＩＳ Ａ硬度は２０度であった。

結果として、ブラスト処理を施す前における製品を残したくない側の分割型への製品残りが１５〜１６個／ショットであったのに対し、ブラスト処理後における同分割型への製品残りは、０個／ショットであった。

（実施例２）
１６個取り／面の射出成形用分割金型（材質：ＮＡＫ）の、製品を残したい側の分割型の内表面に対し、以下の条件でブラスト処理を行って、表面粗さをＲａ＝１．２μｍ（Ｒｚ＝５．９μｍ）とした。なお、ブラスト処理が不要の部分にはあらかじめマスキングを行った。
投射材：炭化ケイ素 ＃１２０
投射装置：サクション式（重力式、サイフォン式）
投射圧力：０．４ＭＰａ
被投射物（分割型）との距離：約１０ｃｍ
投射時間：約４５秒

ブラスト処理前と処理後の分割金型を夫々用いて、実施例１と同様にして熱可塑性エラストマー原料を用いた成形品を製造した。

結果として、ブラスト処理を施す前における製品を残したくない側の分割型への製品残りが１５〜１６個／ショットであったのに対し、ブラスト処理後における同分割型への製品残りは、０個／ショットであった。

（実施例３）
１６個取り／面の射出成形用分割金型（材質：ＮＡＫ）の、製品を残したい側の分割型の内表面に対し、以下の条件でブラスト処理を行って、表面粗さをＲａ＝２．２μｍ（Ｒｚ＝１１μｍ）とした。なお、ブラスト処理が不要の部分にはあらかじめマスキングを行った。
投射材：炭化ケイ素 ＃８０
投射装置：サクション式（重力式、サイフォン式）
投射圧力：０．４ＭＰａ
被投射物（分割型）との距離：約１０ｃｍ
投射時間：約４５秒

ブラスト処理前と処理後の分割金型を夫々用いて、実施例１と同様にして熱可塑性エラストマー原料を用いた成形品を製造した。

結果として、ブラスト処理を施す前における製品を残したくない側の分割型への製品残りが１５〜１６個／ショットであったのに対し、ブラスト処理後における同分割型への製品残りは、０個／ショットであった。

（実施例４）
１６個取り／面の射出成形用分割金型（材質：ＮＡＫ）の、製品を残したい側の分割型の内表面に対し、以下の条件でブラスト処理を行って、表面粗さをＲａ＝０．７μｍ（Ｒｚ＝３．８μｍとした。なお、ブラスト処理が不要の部分にはあらかじめマスキングを行った。
投射材：炭化ケイ素 ＃２２０
投射装置：サクション式（重力式、サイフォン式）
投射圧力：０．４ＭＰａ
被投射物（分割型）との距離：約１０ｃｍ
投射時間：約４５秒

ブラスト処理前と処理後の分割金型を夫々用いて、実施例１と同様にして熱可塑性エラストマー原料を用いた成形品を製造した。

結果として、ブラスト処理を施す前における製品を残したくない側の分割型への製品残りが１５〜１６個／ショットであったのに対し、ブラスト処理後における同分割型への製品残りは、０個／ショットであった。

（比較例１）
１６個取り／面の射出成形用分割金型（材質：ＮＡＫ）の、製品を残したい側の分割型の内表面に対し、以下の条件でブラスト処理を行った。なお、ブラスト処理が不要の部分にはあらかじめマスキングを行った。
投射材：炭化ケイ素 ＃４６
投射装置：直圧式
投射圧力：０．５ＭＰａ
被投射物（分割型）との距離：約２ｃｍ
投射時間：約５秒

この場合、ブラスト処理面の表面粗さＲａは３．０を超えてしまい、従ってブラスト処理による金型（表面）へのダメージが大きく、精密成形用の金型には適さなかった。

（比較例２）
１６個取り／面の射出成形用分割金型（材質：ＮＡＫ）の、製品を残したい側の分割型の内表面に対し、以下の条件でブラスト処理を行って、表面粗さをＲａ＝０．２μｍ（Ｒｚ＝１μｍ）とした。なお、ブラスト処理が不要の部分にはあらかじめマスキングを行った。
投射材：炭化ケイ素 ＃３２０
投射装置：サクション式（重力式、サイフォン式）
投射圧力：０．４ＭＰａ
被投射物（分割型）との距離：約１０ｃｍ
投射時間：約４５秒

ブラスト処理前と処理後の分割金型を夫々用いて、実施例１と同様にして熱可塑性エラストマー原料を用いた成形品を製造した。

結果として、ブラスト処理を施す前における製品を残したくない側の分割型への製品残りが１５〜１６個／ショットであったのに対し、ブラスト処理後における同分割型への製品残りは１０個／ショットであり、金型残りの制御が不十分であることがわかった。
これらの結果を、下記の表１中にまとめて示す。

１）＃４６：２５０〜６００μm
＃８０：１２５〜３００μm
＃１２０：６３〜１８０μm
＃１５０：４５〜１５０μm
＃２２０：４０〜１２７μm
＃３２０：２３〜８６μm

Claims (2)

1. ２以上の分割型からなり、熱可塑性エラストマー製品の成形に用いられる分割金型であって、成形された該熱可塑性エラストマー製品を残すべき分割型の内表面が、ブラスト処理により、表面粗さＲａで０．５〜３．０に形成されていることを特徴とする分割金型。
2. ２以上の分割型からなり、熱可塑性エラストマー製品の成形に用いられる分割金型の表面処理方法であって、該分割金型のうち、成形された該熱可塑性エラストマー製品を残すべき分割型の内表面を、表面粗さＲａが０．５〜３．０となるようブラスト処理することを特徴とする分割金型の表面処理方法。