JP2007268999A

JP2007268999A - 金型及びその製造方法

Info

Publication number: JP2007268999A
Application number: JP2006124396A
Authority: JP
Inventors: Toshio Suzuki; 敏雄鈴木
Original assignee: SAKAE CHUZOSHO KK
Current assignee: SAKAE CHUZOSHO KK
Priority date: 2006-03-30
Filing date: 2006-03-30
Publication date: 2007-10-18

Abstract

【課題】熱伝導率がよく、ウレタン樹脂等の樹脂の発泡に好適で、しかも軽量でコストが非常に安く、開発に要する期間を従来の金型よりも大幅に短縮でき、更には再製作が必要になった場合でも従来に比べ非常に効率よく再製作できる画期的な金型及びその製造方法を提供する。
【解決手段】硬質の合成樹脂を切削し空隙を形成して樹脂型を製作し、該樹脂型の表面に金属の溶射の温度に耐え得る耐温保護膜を形成し、しかる後に該耐温保護膜が形成された樹脂型の表面に金属の溶射を施して金属被膜を形成し、内部が硬質の合成樹脂であり表面のみが金属である金型とする構成を特徴とする。
【選択図】図１１

Description

発明の詳細な説明

本発明は、金型及びその製造方法に係り、特に内部が硬質発泡ウレタン樹脂等の硬質の合成樹脂であり、表面のみが金属の溶射により形成されるアルミニウム等の金属である金型とすることにより熱伝導率がよく、ウレタン樹脂等の樹脂の発泡に好適で、しかも軽量でコストが非常に安く、開発に要する期間を従来の金型よりも大幅に短縮でき、更には再製作が必要になった場合でも従来に比べ非常に効率よく再製作できる画期的な金型及びその製造方法に関する。

従来、ウレタン樹脂等の発泡樹脂の製品を製造するための金属製の金型は、まず３Ｄデータ（三次元データ）からマスターモデルを製作する必要があり、マスターモデルの製作は、ＮＣ加工（ＮＣはＮｕｍｅｒｉｃａｌＣｏｎｔｒｏｌの略で、数値制御の意）により行い、例えばこの製作に約１５日、費用は約２１万円を要していた。

マスターモデルが完成すると、ここで初めて金型の製作に入るが、金型はアルミニウムの砂型鋳造品を切削加工して空隙（キャビティー）を形成し、該空隙を研摩して極めて滑らかな空隙表面の金型とするが、金型の重量は、アルミニウムの比重と金型の体積との積で決まるから、相当大きく、コストも高く、その製作に非常に多くの労力と時間を要していた。
例えば金型の製作には約１０日、費用は約２２万円を要していた。従って、マスターモデルとの合計では、１台の金型製作に、日数で約２５日、費用で約４３万円を要していた。

そして現在の金型の開発又は金型製作では、図１８の（ａ）に示すように、製品の発注主である発泡メーカ（自動車の部品であれば、自動車会社又は自動車部品会社）から受け取った３Ｄデータを元に、ＮＣ加工によりマスターモデルを製作し、このマスターモデルをメーカに提出し、該マスターモデルによってメーカの承認を受け、そこで初めて試作用金型（アルミニウムであればアルミニウムの砂型鋳造品）を製作し、この試作用金型を発泡メーカに納入し、発泡メーカが試作発泡を行い、製品の発注主に発泡の試作品を納入し、問題がなければ金型メーカが量産用の金型を発泡メーカに納入するという段階を踏むため、金型の開発に非常にコストと時間がかかっていた。
例えば通常の例では、自動車のシートの発泡ウレタン樹脂の１セパ（１セパとは、１セパレートのことで、乗用車でいえば運転席シートと助手席シートの一対をいう。）用のアルミニウム金型では、製作期間が８週間（２ケ月）を要しており、またコストも約９０万円を要していた。

またこのような従来の金型の開発方法では、金型の再製作が必要になった際には、マスターモデルから製作し直さなけれはならないから、非常に効率が悪かった。

なお、本願発明者及び出願人は、本願発明についての特許文献及び非特許文献を知らないので、その記載を省略する。

発明が解決しよとする課題

本発明は、上記した従来技術の欠点を除くためになされたものであって、その目的とするところは、硬質の合成樹脂を切削し空隙を形成して樹脂型を製作し、該樹脂型の表面に金属の溶射の温度に耐え得る耐温保護膜を形成し、しかる後に該耐温保護膜が形成された樹脂型の表面に金属の溶射を施して金属被膜を形成し、内部が硬質の合成樹脂であり表面のみが金属である金型とすることによって、金属の鋳造品の使用及びその切削加工を不要とし、金型の非常な軽量化、金型製作の効率の向上、コストの低減及び金型開発の大幅な期間短縮を図ることである。

また他の目的は、硬質の合成樹脂を切削し空隙を形成して樹脂型を製作し、該樹脂型の表面にアルミニウムの溶射の温度に耐え得る耐温保護膜を形成し、しかる後に該耐温保護膜が形成された樹脂型の表面にアルミニウムの溶射を施してアルミニウム被膜を形成し、内部が硬質の合成樹脂であり表面のみがアルミニウムである金型とすることによって、アルミニウムの鋳造品の使用及びその切削加工を不要とし、金型の非常な軽量化、金型制作の効率の向上、コストの低減及び金型開発の大幅な期間短縮を図り、更にはアルミニウムの熱伝導率のよさは、従来の内部までアルミニウムである金型と同等とし、発泡効率を従来同様良好に維持できるようにすることである。

また他の目的は、硬質発泡ウレタン樹脂を切削し空隙を形成して樹脂型を製作し、該樹脂型の表面にアルミナ（酸化アルミニウム：Ａｌ_２Ｏ_３）を塗布することによりアルミニウムの溶射の温度に耐え得る耐温保護膜を形成し、しかる後に該耐温保護膜が形成された樹脂型の表面にアルミニウムの溶射を施してアルミニウム被膜を形成し、内部が硬質の合成樹脂であり表面のみがアルミニウムである金型とすることによって、通常ではアルミニウムの溶射に到底耐えることができない硬質のウレタン樹脂が焦げたり溶けたりしないで、極めて安全確実に硬質のウレタン樹脂の表面に１３００℃までの高温のアルミニウムの高速フレーム溶射を行うことを可能とすることであり、またこれによってアルミニウムの鋳造品の使用及びその切削加工を不要とし、金型の非常な軽量化、金型製作の効率の向上、コストの低減及び金型開発の大幅な期間短縮を図り、更にはアルミニウムの熱伝導率のよさは、従来の内部までアルミニウムである金型と同等とし、発泡効率を従来同様良好に維持できるようにすることである。

また他の目的は、硬質発泡ウレタン樹脂を切削し空隙を形成して樹脂型を製作し、該樹脂型の表面に水で解いたアルミナを塗布して乾燥硬化させてアルミニウムの溶射の温度に耐え得る耐温保護膜を形成し、しかる後に該耐温保護膜が形成された樹脂型の表面にアルミニウムの高速フレーム溶射を施してアルミニウム被膜を形成し、内部が硬質の合成樹脂であり表面のみがアルミニウムである金型とすることによって、通常ではアルミニウムの溶射に到底耐えることができない硬質のウレタン樹脂が焦げたり溶けたりしないで、極めて安全確実に硬質のウレタン樹脂の表面に１３００℃までの高温のアルミニウムの高速フレーム溶射を行うことを可能とすることであり、またこれによってアルミニウムの鋳造品の使用及びその切削加工を不要とし、金型の非常な軽量化、金型製作の効率の向上、コストの低減及び金型開発の大幅な期間短縮を図り、更にはアルミニウムの熱伝導率のよさは、従来の内部までアルミニウムである金型と同等とし、発泡効率を従来同様良好に維持できるようにすることである。

更に他の目的は、金型用の三次元データから、硬質の合成樹脂を切削して空隙を形成し該硬質の合成樹脂の樹脂型を製作し、該樹脂型に金属の溶射に耐え得る耐温保護膜を形成した後金属の溶射を施して内部が硬質の合成樹脂であり表面のみが金属である金型を製作し、該金型を使って製品の試作発泡を行い、ここで得られた製品の試作品を該製品の発注主に納入して該製品で承認を受け、該製品の承認を以て金型の承認とし、該金型を完成品とすることによって、従来のように内部まで全部が金属の金型ではなく、内部が硬質の合成樹脂で、表面のみが金属である金型であって、非常に軽量、安価で熱伝導率も良好な優れた金型でありながら、その開発期間を大幅に（従来に比べて３／８、即ち１／２以下に）短縮することであり、またこれによって競争の激しい自動車等の部品の設計変更に速やかに対応できるようにすることである。

また他の目的は、金型用の三次元データから、硬質発泡ウレタン樹脂を切削して空隙を形成し該硬質発泡ウレタン樹脂の樹脂型を製作し、該樹脂型にアルミナの耐温保護膜を形成した後アルミニウムの溶射を施して内部が前記硬質発泡ウレタン樹脂であり表面のみがアルミニウムである金型を製作し、該金型を使って製品の試作発泡を行い、ここで得られた製品の試作品を該製品の発注主に納入して該製品で承認を受け、該製品の承認を以て金型の承認とし、該金型を完成品とすることによって、従来のように内部まで全部がアルミニウムの金型ではなく、内部が硬質の合成樹脂で、表面のみがアルミニウムである金型であって、非常に軽量、安価で熱伝導率も良好な優れた金型でありながら、その開発期間を大幅に（従来に比べて３／８、即ち１／２以下に）短縮することであり、またこれによって競争の激しい自動車等の部品の設計変更に速やかに対応できるようにすることである。

また他の目的は、硬質の合成樹脂を切削し空隙を形成してなる樹脂型の表面に金属の溶射に耐え得る耐温保護膜が形成され、該耐温保護膜の表面に金属の溶射膜が形成された金型とすることによって、非常に軽量でありながら、従来の金属製の金型と同様の性能を有する金型とし、しかも安価で製作期間も大幅に短縮できるようにすることである。

また他の目的は、硬質の合成樹脂を切削し空隙を形成してなる樹脂型の表面にアルミニウムの溶射に耐え得る耐温保護膜が形成され、該耐温保護膜の表面にアルミニウムの溶射膜が形成された金型とすることによって、非常に軽量でありながら、従来のアルミニウム製の金型と同様の性能を有する金型とし、しかも安価で製作期間も大幅に短縮できるようにすることである。

また他の目的は、硬質発泡ウレタン樹脂を切削し空隙を形成してなる樹脂型の表面にアルミナの耐温保護膜が形成され、該耐温保護膜の表面にアルミニウムの溶射膜が形成された金型とすることによって、ウレタン樹脂製の樹脂型への高温のアルミニウムの高速溶射を可能とすることであり、またこれによって非常に軽量でありながら、従来のアルミニウム製の金型と同様の性能を有する金型とし、しかも安価で製作期間も大幅に短縮できるようにすることである。

発明の効果

本発明は、上記のように硬質の合成樹脂を切削し空隙を形成して樹脂型を製作し、該樹脂型の表面に金属の溶射の温度に耐え得る耐温保護膜を形成し、しかる後に該耐温保護膜が形成された樹脂型の表面に金属の溶射を施して金属被膜を形成し、内部が硬質の合成樹脂であり表面のみが金属である金型としたので、金属の鋳造品の使用及びその切削加工を不要とし得る効果があり、また金型の非常な軽量化、金型製作の効率の向上、コストの低減及び金型開発の大幅な期間短縮を図ることができる効果がある。

また硬質の合成樹脂を切削し空隙を形成して樹脂型を製作し、該樹脂型の表面にアルミニウムの溶射の温度に耐え得る耐温保護膜を形成し、しかる後に該耐温保護膜が形成された樹脂型の表面にアルミニウムの溶射を施してアルミニウム被膜を形成し、内部が硬質の合成樹脂であり表面のみがアルミニウムである金型としたので、アルミニウムの鋳造品の使用及びその切削加工を不要とし得る効果があり、金型の非常な軽量化、金型製作の効率の向上、コストの低減及び金型開発の大幅な期間短縮を図ることができる効果があり、更にはアルミニウムの熱伝導率のよさは、従来の内部までアルミニウムである金型と同等とし、発泡効率を従来同様良好に維持できるという効果がある。

また硬質発泡ウレタン樹脂を切削し空隙を形成して樹脂型を製作し、該樹脂型の表面にアルミナ（酸化アルミニウム：Ａｌ_２Ｏ_３）を塗布することによりアルミニウムの溶射の温度に耐え得る耐温保護膜を形成し、しかる後に該耐温保護膜が形成された樹脂型の表面にアルミニウムの溶射を施してアルミニウム被膜を形成し、内部が硬質の合成樹脂であり表面のみがアルミニウムである金型としたので、通常ではアルミニウムの溶射に到底耐えることができない硬質のウレタン樹脂が焦げたり溶けたりしないで、極めて安全確実に硬質のウレタン樹脂の表面に１３００℃までの高温のアルミニウムの高速フレーム溶射を行うことを可能とし得る効果があり、またこの結果アルミニウムの鋳造品の使用及びその切削加工を不要とし得る効果があり、また金型の非常な軽量化、金型製作の効率の向上、コストの低減及び金型開発の大幅な期間短縮を図ることができる効果があり、更にはアルミニウムの熱伝導率のよさは、従来の内部までアルミニウムである金型と同等とし、発泡効率を従来同様良好に維持できるという効果がある。

また硬質発泡ウレタン樹脂を切削し空隙を形成し、て樹脂型を製作し、該樹脂型の表面に水で解いたアルミナを塗布して乾燥硬化させてアルミニウムの溶射の温度に耐え得る耐温保護膜を形成し、しかる後に該耐温保護膜が形成された樹脂型の表面にアルミニウムの高速フレーム溶射を施してアルミニウム被膜を形成し、内部が硬質の合成樹脂であり表面のみがアルミニウムである金型としたので、通常ではアルミニウムの溶射に到底耐えることができない硬質のウレタン樹脂が焦げたり溶けたりしないで、極めて安全確実に硬質のウレタン樹脂の表面に１３００℃までの高温のアルミニウムの高速フレーム溶射を行うことを可能とし得る効果があり、またこの結果アルミニウムの鋳造品の使用及びその切削加工を不要とし得る効果があり、また金型の非常な軽量化、金型製作の効率の向上、コストの低減及び金型開発の大幅な期間短縮を図ることがてきる効果があり、更にはアルミニウムの熱伝導率のよさは、従来の内部までアルミニウムである金型と同等とし、発泡効率を従来同様良好に維持できるという効果がある。

更には、金型用の三次元データから、硬質の合成樹脂を切削して空隙を形成し該硬質の合成樹脂の樹脂型を製作し、該樹脂型に金属の溶射に耐え得る耐温保護膜を形成した後金属の溶射を施して内部が硬質の合成樹脂であり表面のみが金属である金型を製作し、該金型を使って製品の試作発泡を行い、ここで得られた製品の試作品を該製品の発注主に納入して該製品で承認を受け、該製品の承認を以て金型の承認とし、該金型を完成品とするようにしたので、従来のように内部まで全部が金属の金型ではなく、内部が硬質の合成樹脂で、表面のみが金属である金型であって、非常に軽量、安価で熱伝導率も良好な優れた金型でありながら、その開発期間を大幅に（従来に比べて３／８、即ち１／２以下に）短縮することができる効果があり、またこの結果競争の激しい自動車等の部品の設計変更に速やかに対応できるという効果が得られる。

また金型用の三次元データから、硬質発泡ウレタン樹脂を切削して空隙を形成し該硬質発泡ウレタン樹脂の樹脂型を製作し、該樹脂型にアルミナの耐温保護膜を形成した後アルミニウムの溶射を施して内部が前記硬質発泡ウレタン樹脂であり表面のみがアルミニウムである金型を製作し、該金型を使って製品の試作発泡を行い、ここで得られた製品の試作品を該製品の発注主に納入して該製品で承認を受け、該製品の承認を以て金型の承認とし、該金型を完成品とするようにしたので、従来のように内部まで全部がアルミニウムの金型ではなく、内部が硬質の合成樹脂で、表面のみがアルミニウムである金型であって、非常に軽量、安価で熱伝導率も良好な優れた金型でありながら、その開発期間を大幅に（従来に比べて３／８、即ち１／２以下に）短縮することができる効果があり、またこの結果競争の激しい自動車等の部品の設計変更に速やかに対応できるという画期的な効果が得られる。

また硬質の合成樹脂を切削し空隙を形成してなる樹脂型の表面に金属の溶射に耐え得る耐温保護膜が形成され、該耐温保護膜の表面に金属の溶射膜が形成された金型としたので、非常に軽量でありながら、従来の金属製の金型と同様の性能を有する金型とし得、しかも安価で製作期間も大幅に短縮できるという効果がある。

また硬質の合成樹脂を切削し空隙を形成してなる樹脂型の表面にアルミニウムの溶射に耐え得る耐温保護膜が形成され、該耐温保護膜の表面にアルミニウムの溶射膜が形成された金型としたので、非常に軽量でありながら、従来のアルミニウム製の金型と同様の性能を有する金型とし得、しかも安価で製作期間も大幅に短縮できるという効果がある。

また硬質発泡ウレタン樹脂を切削し空隙を形成してなる樹脂型の表面にアルミナの耐温保護膜が形成され、該耐温保護膜の表面にアルミニウムの溶射膜が形成された金型としたので、ウレタン樹脂製の樹脂型への高温のアルミニウムの高速溶射を可能とし得る効果があり、またこの結果非常に軽量でありながら、従来のアルミニウム製の金型と同様の性能を有する金型とし得、しかも安価で製作期間も大幅に短縮できるという効果が得られもので、産業上の利用性の極めて大きな発明である。

課題を解決するための手段

要するに本発明に係る金型の製造方法（請求項１）は、硬質の合成樹脂を切削し空隙を形成して樹脂型を製作し、該樹脂型の表面に金属の溶射の温度に耐え得る耐温保護膜を形成し、しかる後に該耐温保護膜が形成された前記樹脂型の表面に前記金属の溶射を施して金属被膜を形成し、内部が前記硬質の合成樹脂であり表面のみが金属である金型とすることを特徴とするものである。

また本発明に係る金型の製造方法（請求項２）は、硬質の合成樹脂を切削し空隙を形成して樹脂型を製作し、該樹脂型の表面にアルミニウムの溶射の温度に耐え得る耐温保護膜を形成し、しかる後に該耐温保護膜が形成された前記樹脂型の表面に前記アルミニウムの溶射を施してアルミニウム被膜を形成し、内部が前記硬質の合成樹脂であり表面のみがアルミニウムである金型とすることを特徴とするものである。

また本発明に係る金型の製造方法（請求項３）は、硬質発泡ウレタン樹脂を切削し空隙を形成して樹脂型を製作し、該樹脂型の表面にアルミナを塗布することによりアルミニウムの溶射の温度に耐え得る耐温保護膜を形成し、しかる後に該耐温保護膜が形成された前記樹脂型の表面に前記アルミニウムの溶射を施してアルミニウム被膜を形成し、内部が前記硬質の合成樹脂であり表面のみがアルミニウムである金型とすることを特徴とするものである。

また本発明に係る金型の製造方法（請求項４）は、硬質発泡ウレタン樹脂を切削し空隙を形成して樹脂型を製作し、該樹脂型の表面に水で解いたアルミナを塗布して乾燥硬化させてアルミニウムの溶射の温度に耐え得る耐温保護膜を形成し、しかる後に該耐温保護膜が形成された前記樹脂型の表面にアルミニウムの高速フレーム溶射を施してアルミニウム被膜を形成し、内部が前記硬質の合成樹脂であり表面のみがアルミニウムである金型とすることを特徴とするものである。

また本発明に係る金型の開発方法（請求項５）は、金型用の三次元データから、硬質の合成樹脂を切削して空隙を形成し該硬質の合成樹脂の樹脂型を製作し、該樹脂型に金属の溶射に耐え得る耐温保護膜を形成した後前記金属の溶射を施して内部が前記硬質の合成樹脂であり表面のみが前記金属である金型を製作し、該金型を使って製品の試作発泡を行い、ここで得られた製品の試作品を該製品の発注主に納入して該製品で承認を受け、該製品の承認を以て前記金型の承認とし、該金型を完成品とすることを特徴とするものである。

また本発明に係る金型の開発方法（請求項６）は、金型用の三次元データから、硬質発泡ウレタン樹脂を切削して空隙を形成し該硬質発泡ウレタン樹脂の樹脂型を製作し、該樹脂型にアルミナの耐温保護膜を形成した後アルミニウムの溶射を施して内部が前記硬質発泡ウレタン樹脂であり表面のみがアルミニウムである金型を製作し、該金型を使って製品の試作発泡を行い、ここで得られた製品の試作品を該製品の発注主に納入して該製品で承認を受け、該製品の承認を以て前記金型の承認とし、該金型を完成品とすることを特徴とするものである。

また本発明（請求項７）に係る金型は、硬質の合成樹脂を切削し空隙を形成してなる樹脂型の表面に金属の溶射に耐え得る耐温保護膜が形成され、該耐温保護膜の表面に金属の溶射膜が形成されたことを特徴とするものである。

また本発明（請求項８）に係る金型は、硬質の合成樹脂を切削し空隙を形成してなる樹脂型の表面にアルミニウムの溶射に耐え得る耐温保護膜が形成され、該耐温保護膜の表面にアルミニウムの溶射膜が形成されたことを特徴とするものである。

また本発明（請求項９）に係る金型は、硬質発泡ウレタン樹脂を切削し空隙を形成してなる樹脂型の表面にアルミナの耐温保護被膜が形成され、該耐温保護膜の表面にアルミニウムの溶射膜が形成されたことを特徴とするものである。

以下本発明を図面に示す実施例に基づいて説明する。図１から図６において、本発明に係る金型１（下型１Ｌ、上型１Ｕ）は、硬質の合成樹脂の一例たる硬質発泡ウレタン樹脂２を切削し空隙（キャビティー）２ａを形成してなる樹脂型３の表面３ａに金属の溶射に耐え得る耐温保護膜の一例たるアルミナ４の耐温保護膜５が形成され、該アルミナ４の耐温保護膜５の表面５ａに金属被膜の一例たるアルミニウム被膜８が形成されてなるものである。
図示の金型１は、自動車の運転席用及び助手席用シートの発泡ウレタン樹脂９製のクッション心材１０（図１７に図示）を製作するめたのものであり、専ら発泡用の金型である。

耐温保護膜５を形成するためのアルミナ４は、アルミニウムの酸化物、即ち酸化アルミニウム（Ａｌ_２Ｏ_３）であり、耐熱温度は、１３００℃にも達する。このため融点が７００℃程度のアルミニウムの溶射に十分耐えられるのである。
この酸化物のごく微細粒子のものは、アルミニウムの顕微鏡組織を研摩するときの研摩剤として用いられるほか、工業的にはアルミニウムをつくるときの原料としても用いられ、更には陶磁器等の焼き物の製造にも用いられる。アルミナの原料はボーキサイトであり、この中からアルミニウム分だけをカセイソーダで抽出するバイヤー法によると、ボーキサイトに含まれるアルミナの９５％以上が抽出できるといわれている。本発明では、このアルミナ４の粉末を、図７及び図８に示すように、容器１１から容器１２に適量取り出して容器１３内の水１４で解いて使用する。

なお、耐温保護膜５を形成するための材料はアルミナに限定されるものではなく、ジルコニア（ＺｒＯ_２）、チタニア（ＴｉＯ_２）、クロミア（Ｃｒ_２Ｏ_３）、アルミナ・チタニア（Ａｌ_２Ｏ_３−ＴｉＯ_２（３％，１３％，４０％））、安定化ジルコニア（ＺｒＯ_２−ＣａＯ．ＺｒＯ_２−ＭｇＯ．ＺｒＯ_２−Ｙ_２Ｏ_３（８０％，２０％）．ＺｒＯ_２−ＣｅＯ_２−Ｙ_２Ｏ_３）、ジルコン（ＺｒＯ_２−ＳｉＯ_２）、スピネル（Ａｌ_２Ｏ_３−ＭｇＯ）及びムライト（Ａｌ_２Ｏ_３−ＳｉＯ_２）等のセラミックスを用いることもできる。

また金属は、アルミニウムに限定されるものではなく、その融点が耐温保護膜５の融点よりも低く、熱伝導率が良好であればよく、例えば銅（Ｃｕ）、黄銅（Ｃｕ−Ｚｎ）、モリブデン（Ｍｏ）、ニッケル（Ｎｉ）、タングステン（Ｗ）、銅合金（Ｃｕ−Ａｌ．Ｃｕ−Ａｌ−Ｆｅ．Ｃｕ−Ｎｉ．Ｃｕ−Ｎｉ−ｉｎ）、ニッケル合金（Ｎｉ−Ａｌ（５％，２０％）．Ｎｉ−Ｃｒ（２０％，５０％）．Ｎｉ−Ｃｒ−Ａｌ．Ｎｉ−Ｃｒ−Ａｌ−Ｙ）、コバルト合金（Ｃｏ−Ｃｒ−Ｎｉ−Ｗ−Ｃ．Ｃｏ−Ｍｏ−Ｃｒ−Ｓｉ．Ｃｏ−Ｃｒ−Ｓｉ．Ｃｏ−Ｃｒ−Ａｌ−Ｙ）、Ｎｉ自溶合金（Ｎｉ−Ｃｒ−Ｆｅ−Ｓｉ−Ｂ−Ｃ．Ｎｉ−Ｃｒ−Ｍｏ−Ｃｕ−Ｆｅ−Ｓｉ−Ｂ−Ｃ）、Ｃｏ自溶合金（Ｃｏ−Ｎｉ−Ｃｒ−Ｍｏ−Ｆｅ−Ｓｉ−Ｂ−Ｃ）、炭素綱、ステンレス鋼（ＳＵＳ３０４．３１６．４２０Ｊ２．４３１）及びハステロイ等を用いることもできる。

次に、図１から図６及び図７から図１３を参照して、金型１の製造方法について説明する。まず図１及び図４に示すように、硬質発泡ウレタン樹脂２を切削し空隙２ａを形成して樹脂型３を製作し、該樹脂型３の表面３ａに水１４で解いたアルミナ４を塗布して乾燥硬化させてアルミニウムの溶射の温度に耐え得る耐温保護膜５を、図１０及び図１２に示すように手塗りで形成し、しかる後に該耐温保護膜５が形成された樹脂型３の表面３ａ（厳密にはアルミナの耐温保護膜５の表面５ａ）に、図７及び図１３に示すように、アルミニウム６の高速フレーム溶射を施してアルミニウム被膜８を形成し、内部が硬質発泡ウレタン樹脂２であり表面のみがアルミニウム６である金型１とする方法である。
この方法は、図１０及び図１１の下型１Ｌ、図１２及び図１３の上型１Ｕについて全く同様に行う。

なお、このとき図７に示すように、アルミナ４の粉末が入った容器１１から適量を容器１２に移し、図８に示すように、容器１３から水１４を適量注ぐ。そして流動体化したアルミナ４を作り、図９に示すように、手１５で刷毛１６を持ち、該刷毛１６で流動体化したアルミナ４をよく掻き混ぜて刷毛１６によりアルミナを、０．２ｍｍ乃至０．３ｍｍ程度の厚さで樹脂型３に塗布し、アルミナ４の耐温保護膜５を形成する。
このとき手１５を進行方向に往復させて刷毛１６を矢印Ａ，Ｂの如く小刻みに動かしながら、刷毛１６を全体として矢印Ｃ方向に移動させて行き、図１０において空隙２ａの右端２ｂまで塗布しして完了となる。そして樹脂型３の空隙２ａ全体へのアルミナ４の塗布が完了したら、常温で乾燥、固化させてアルミナ４の耐温保護膜５が完成する。
これによって、樹脂型３はあたかも全体がその内部までアルミナ４であるかのような高い耐温性を確保することとなり、７００℃程度のアルミニウム６の溶射に十分に耐えられる態勢が整ったことになるのである。

次に、図１１により、アルミニウム６をアルミナの耐温保護膜５が形成された樹脂型３の表面３ａにアルミニウム６の溶射を行う方法について説明する。
アルミニウム６の溶射方法には、溶線式フレーム溶射、溶棒式フレーム溶射、粉末式フレーム溶射、高速フレーム溶射、アーク溶射、プラズマ溶射及び線爆溶射の７種類があるが、本発明では、高速フレーム溶射を採用している。

この高速フレーム溶射は、溶射飛行粒子の高速化により強い衝突力を実現させ、緻密で密着性の高い溶射被膜を得るために開発された溶射法で、酸素ープロピレン、酸素ー水素、酸素ーケロシン、空気ーケロシン等により得られた高温の燃焼ガスを溶射ガン１８の細長いノズル１８ａ中で絞ることで高速流を作る。
溶射材料であるアルミニウム６は、巻き取られた線材又は板材として供給され、ノズル１８ａ中で溶かされると同時に高速ガス流で加速され、音速（３３４ｍ／ｓｅｃ）をはるかに超える高速で基材である樹脂型３の耐温保護膜５に衝突し、アルミニウム被膜８が該耐温保護膜５上に成膜される。アルミニウム被膜８は、同一の溶射材料を用いた他の溶射被膜と比較して高密度、高付着力、高硬度となる。

溶射温度はアルミニウム６の融点である７００℃位であるが、内部の硬質発泡ウレタン樹脂２がこの高温により焼け、燃焼等により破壊されない理由は、アルミナ４による耐温保護膜５がかなり厚いことと、アルミナ４の熱伝導率が非常に小さいため、溶射の温度が硬質発泡ウレタン樹脂２に到達する以前に溶射の場所が次々と移動し、破壊される前に各部分の溶射が完了して冷却されてしまうためである。

溶射ガン１８を矢印Ａ，Ｂの如く小刻みに往復さぜながら、全体としては矢印Ｃの如く移動させ、図１１中空隙２ａの右端２ｂにアルミニウム被膜８が形成されて溶射完了となる。これによって、樹脂型３はその空隙２ａの全面がアルミニウム被膜８で覆われるため、図３に示すように、あたかもアルミニウム金型のような外観となる。

そしてこのように樹脂型３の表面３ａにアルミニウム被膜８が形成された金型１は、更にそのアルミニウム被膜８の表面８ａが機械加工又は手仕上げにより研摩され、通常のアルミニウム金型と全く同様に仕上げられる。

次に、図１８の（ｂ）により、本発明の金型の開発方法について説明する。まず発泡メーカから３Ｄデータを受け取り、即ち該３Ｄデータからダイレクトに試作用金型、即ち樹脂型３を硬質発泡ウレタン樹脂２により製作する。そして該樹脂型３の表面２ａにアルミナの耐温保護膜５を形成し、これにアルミニウム６の溶射を行ってアルミニウムによるコーティングを施し、アルミニウム表面の金型１が完成し、この試作用金型を使って自社で試作発泡を行い、図１７に示すような発泡ウレタン樹脂９によるクッション心材１０の試作品が完成し、これを発泡メーカに納入し、この試作品の製品により発泡メーカの承認を受ける。これで承認が得られれば、従来のようなマスターモデルの製作とその承認が不要となり、しかもマスターモデルの承認ではないため、正規製品に近い形状で承認を受けることが可能となる。

結果として、アルミニウム被膜８を有する試作金型１の製作まで２週間で終了し、試作発泡から発泡製品での承認までわずか１週間で終了となるので、金型１の開発がわずか３週間で完了する。これは従来の８週間に比べて５週間の短縮となる。

本発明は、上記のように構成されており、以下その作用について説明する。まず本発明に係る金型１（下型１Ｌ、上型１Ｕ）を用いて自動車用シートのクッション心材１０を製作する発泡ウレタン樹脂９の発泡成形工程について図１４から図１６により説明すると、図１４において、上型１Ｕと下型１Ｌを上下に開いて、下型１Ｌの空隙２ａ内に発泡ウレタン樹脂９の素材９ａを矢印Ｄの如く投入し、離型用シート１９を介して上型１Ｕと下型１Ｌとを図１５に示すように閉じ、図１６において金型１全体を加熱すると、素材９ａが発泡して脹らみ、空隙２ａ内においてクッション心材１０が形成され、図１７に示すようなクッション心材１０が完成する。

以上の発泡成形工程は、従来の内部までアルミニウムである金型と全く遜色なく行うことができ、また耐久性も十分であり、内部が硬質発泡ウレタン樹脂でありながら、表面８ａのみがアルミニウム６であるという本発明の金型１は、まさに産業上画期的な発明であり、かつその効果は産業上、生産技術上、革命的なものと言っても過言ではない。

次に、本発明に係る金型１の製作に要する日数及び費用について説明すると、本発明では、３ＤデータからＮＣ加工により直接硬質発泡ウレタン樹脂を切削加工して樹脂型３を製作するが、これに要する工数は、従来のマスターモデルと同様１５日を要し、費用は例えば約２１万円であり、これもマスターモデルの場合と同様である。
しかし、本発明ではこの樹脂型３にアルミナ４による耐温保護膜５を形成し、その後その表面５ａにアルミニウム６の溶射によりアルミニウムのコーティングを施すだけで金型１が完成するので、このアルミニウム６のコーティングに要する工数は３日、費用は約１０万円で足りる。
この結果、本発明では、１台の金型１の製作に要する工数は１８日で足り、従来に比べて７日も納期を短縮することができ、費用も合計約３１万円で足りるから、従来に比べて１２万円削減でき、金型１の質量は従来に比べて１／３に軽量化できる。

また、本発明に係る金型の開発方法によれば、上記のように、アルミニウム被膜８を有する試作金型１の製作まで２週間で終了し、試作発泡から発泡製品での承認までわずか１週間で終了となるので、金型１の開発がわずか３週間で完了する。これは従来の８週間に比べて５週間の短縮となる。まさに革新的な技術である。

図面（図１８の（ａ）を除く。）は本発明の実施例に係り、図１は硬質発泡ウレタン樹脂製の樹脂型（下型）の斜視図である。表面にアルミナの耐温保護膜が形成された硬質発泡ウレタン樹脂製の樹脂型（下型）の斜視図である。表面にアルミニウムの溶射が施され完成した状態の金型（下型）の斜視図である。硬質発泡ウレタン樹脂製の樹脂型（上型）の斜視図である。表面にアルミナの耐温保護膜が形成された硬質発泡ウレタン樹脂製の樹脂型（上型）の斜視図である。表面にアルミニウムの溶射が施され完成した状態の金型（上型）の斜視図である。アルミナの粉末を容器から別の容器に移している状態を示す斜視図である。アルミナの粉末を水で解いている状態を示す斜視図である。アルミナの粉末と水とを掻き混ぜて流動化させている状態を示す斜視図である。硬質発泡ウレタン樹脂からなる樹脂型の下型の空隙表面に刷毛でアルミナを塗布して耐温保護膜を形成している状態を示す縦断面図である。硬質発泡ウレタン樹脂からなる樹脂型の下型の空隙表面（厳密にはアルミナの耐温保護膜表面）にアルミニウムの高速フレーム溶射を施している状態を示す縦断面図である。図１０と同様の状態を示す上型の縦断面図である。図１１と同様の状態を示す上型の縦断面図である。上型と下型を開いて発泡ウレタン樹脂の素材を下型の空隙に入れる状態を示す縦断面図である。上型と下型を閉じた状態を示す縦断面図である。金型全体を加熱して発泡ウレタン樹脂の素材を発泡させた状態を示す縦断面図である。発泡して完成した自動車用シートの発泡ウレタン樹脂製のクッション心材の斜視図である。従来の金型の開発方法（（ａ））と本発明に係る金型の開発方法（（ｂ））の流れを比較して示すフローチャートである。

符号の説明

１金型
１Ｌ下型
１Ｕ上型
２硬質の合成樹脂の一例たる硬質発泡ウレタン樹脂
２ａ空隙
２ｂ右端
３樹脂型
３ａ表面
４アルミナ
５金属の溶射に耐え得る耐温保護膜の一例たるアルミナの耐温保護膜
５ａ表面
６アルミニウム
８金属被膜の一例たるアルミニウム被膜
８ａ表面
９発泡ウレタン樹脂
１０クッション心材
１１容器
１２容器
１３容器
１４水
１５手
１６刷毛
１８溶射ガン
１８ａノズル
１９離型用シート
Ａ矢印
Ｂ矢印
Ｃ矢印
Ｄ矢印

Claims

硬質の合成樹脂を切削し空隙を形成して樹脂型を製作し、該樹脂型の表面に金属の溶射の温度に耐え得る耐温保護膜を形成し、しかる後に該耐温保護膜が形成された前記樹脂型の表面に前記金属の溶射を施して金属被膜を形成し、内部が前記硬質の合成樹脂であり表面のみが金属である金型とすることを特徴とする金型の製造方法。
硬質の合成樹脂を切削し空隙を形成して樹脂型を製作し、該樹脂型の表面にアルミニウムの溶射の温度に耐え得る耐温保護膜を形成し、しかる後に該耐温保護膜が形成された前記樹脂型の表面に前記アルミニウムの溶射を施してアルミニウム被膜を形成し、内部が前記硬質の合成樹脂であり表面のみがアルミニウムである金型とすることを特徴とする金型の製造方法。
硬質発泡ウレタン樹脂を切削し空隙を形成して樹脂型を製作し、該樹脂型の表面にアルミナを塗布することによりアルミニウムの溶射の温度に耐え得る耐温保護膜を形成し、しかる後に該耐温保護膜が形成された前記樹脂型の表面に前記アルミニウムの溶射を施してアルミニウム被膜を形成し、内部が前記硬質の合成樹脂であり表面のみがアルミニウムである金型とすることを特徴とする金型の製造方法。
硬質発泡ウレタン樹脂を切削し空隙を形成して樹脂型を製作し、該樹脂型の表面に水で解いたアルミナを塗布して乾燥硬化させてアルミニウムの溶射の温度に耐え得る耐温保護膜を形成し、しかる後に該耐温保護膜が形成された前記樹脂型の表面にアルミニウムの高速フレーム溶射を施してアルミニウム被膜を形成し、内部が前記硬質の合成樹脂であり表面のみがアルミニウムである金型とすることを特徴とする金型の製造方法。
金型用の三次元データから、硬質の合成樹脂を切削して空隙を形成し該硬質の合成樹脂の樹脂型を製作し、該樹脂型に金属の溶射に耐え得る耐温保護膜を形成した後前記金属の溶射を施して内部が前記硬質の合成樹脂であり表面のみが前記金属である金型を製作し、該金型を使って製品の試作発泡を行い、ここで得られた製品の試作品を該製品の発注主に納入して該製品で承認を受け、該製品の承認を以て前記金型の承認とし、該金型を完成品とすることを特徴とする金型の開発方法。
金型用の三次元データから、硬質発泡ウレタン樹脂を切削して空隙を形成し該硬質発泡ウレタン樹脂の樹脂型を製作し、該樹脂型にアルミナの耐温保護膜を形成した後アルミニウムの溶射を施して内部が前記硬質発泡ウレタン樹脂であり表面のみがアルミニウムである金型を製作し、該金型を使って製品の試作発泡を行い、ここで得られた製品の試作品を該製品の発注主に納入して該製品で承認を受け、該製品の承認を以て前記金型の承認とし、該金型を完成品とすることを特徴とする金型の開発方法。
硬質の合成樹脂を切削し空隙を形成してなる樹脂型の表面に金属の溶射に耐え得る耐温保護膜が形成され、該耐温保護膜の表面に金属の溶射膜が形成されたことを特徴とする金型。
硬質の合成樹脂を切削し空隙を形成してなる樹脂型の表面にアルミニウムの溶射に耐え得る耐温保護膜が形成され、該耐温保護膜の表面にアルミニウムの溶射膜が形成されたことを特徴とする金型。
硬質発泡ウレタン樹脂を切削し空隙を形成してなる樹脂型の表面にアルミナの耐温保護膜が形成され、該耐温保護膜の表面にアルミニウムの溶射膜が形成されたことを特徴とする金型。