JP2007531633A - プレスに使用される薄い金型の製造方法 - Google Patents

Abstract

発明は、プレスに使用されるために適合される薄い金型である。ここで開示されている金型は、金型組立体に対して剛性を提供するベース又は支持部を含んでいる。ベースは、ベースの周辺端部の周りで境界を規定する凹みを含んでいる。薄い金型は、ベースの凹みに収容され、接着剤によってベースの凹みに接着されている。薄い金型が、ベースの凹みに配置されることで、薄い金型の隆起部は、シート材料に食い込む薄い金型を許容するために、ベースの凹みから離れて外側を向く。排出発泡体は、接着剤によって薄い金型の隆起部側に接着され、薄い金型の隆起部を保護し、シート材料から切り出される形状部分に関して排出手段を提供する。また、発明は、金型及びここで開示されている薄い金型を用いるプレスシステムである。このシステムにおいて含まれているのは、プラテンプレス又はローラ金型プレスとすることができる、金型プレスである。金型プレスは、プラテン金型プレスが使用された際に、シート材料を切断したり、切断パッドに食い込んだりする金型を許容する切断パッドを含んでいる。さらに、システムは、金型プレスに使用されるために適合される薄い金型を含んでいる。薄い金型は、基部と、薄い金型部と、排出発泡体部とを含んでいる。基部と排出発泡体部は薄い金型部を間に挟むことで、薄い金型部は基部の凹みに配置され、接着剤によって接着される。さらに、排出発泡体部は、薄い金型部の隆起部を保護するように薄い金型部に接着されている。排出発泡体は、薄い金型部の隆起部を保護し、シート材料から切断された形状部分を排出するための排出手段として機能する。

Description

（関連した出願に対する相互参照）
この出願は、２００３年７月１７日に出願された米国仮出願番号第６０／４８８，５７０（代理人整理番号第０２１９１９−００１７００ＵＳ）に対して優先権を主張し、全ての目的のために参照することによって一体的に組み込まれている。

発明は、プレスに適用される薄い金型であり、より詳細には、プレスに使用される薄い金型や、薄い金型及びプレスを含むシステムや、プレスに使用される薄い金型の製造方法である。

金型及びシート切断プレスは、シート材料を様々なパターンに切断するために使用されている。プレスは、プラテン金型プレスやローラ金型プレスの形態を採ることもできる。プレスは、一枚のシート又は複数のシートを同時に切断するための金型に対して一様な圧力を適用するように設計されている。典型的に、シートは金型と切断パッドとの間に配置される。鋼尺及び金型は、圧力が金型に作用した際に、シートを貫通して延び、僅かに切断パッドに入る。金型プレスは、消費者によるだけでなく、商業的にも使用されている。典型的に、種々の形状が利用可能である種々の金型によって提供されている。例えば、典型的な金型は、アルファベットの文字から数字までに及ぶ形状や、月や星や動物や木などの様々な他の形状を含んでいる。

典型的に、金型は、所望の切断形状に形成される鋼尺を収容する、合板又はプラスチックなどのベース材料を含んでいる。ゴム材料は、ゴムが曲がっている鋼尺形状の鋭利なエッジの高さを越えてのびるように、合板やプラスチックベースに接着剤で接着されている。その結果、ゴムは鋼尺を保護し、切断プロセスの後に、切断するシート材料を鋼尺から排出するための排出手段として作用する。

発明は、プレスに使用されるために適合される薄い金型である。ここで開示されている金型は、金型組立体に対して剛性を提供するベース又は支持部を含んでいる。ベースは、ベースの周辺端部の周りで境界を規定する凹みを含んでいる。薄い金型は、ベースの凹みに収容され、接着剤によってベースの凹みに接着されている。薄い金型が、ベースの凹みに配置されることで、薄い金型の隆起部は、シート材料に食い込んだり、シート材料にエンボス加工したりする薄い金型を許容するために、ベースの凹みから離れて外側を向く。排出発泡体は、接着剤によって薄い金型の隆起部側に接着され、薄い金型の隆起部を保護し、シート材料の切り出される形状部分に関して排出手段を提供する。

また、発明は、金型及びここで開示されている薄い金型を用いるプレスシステムである。このシステムにおいて含まれているのは、プラテンプレス又はローラ金型プレスとすることができる、金型プレスである。金型プレスは、プラテン金型プレスが使用された際に、シート材料を切断したり、切断パッドに食い込んだりする金型を許容する切断パッドを含んでいる。さらに、システムは、金型プレスに使用されるために適合される薄い金型を含んでいる。薄い金型は、基部と、薄い金型部と、排出発泡体部とを含んでいる。基部と排出発泡体部とが薄い金型部を間に挟むことで、薄い金型部はベースの凹みに配置され、接着剤によって接着される。さらに、排出発泡体部は、薄い金型部の隆起部を保護するように薄い金型部に接着されている。排出発泡体は、薄い金型部の隆起部を保護し、シート材料から切断された形状部分を排出するための排出手段として機能する。

また、ここで開示されている発明は、薄い金型の製造方法である。この方法は、鋼材料を提供するステップと、鋼材料に所定の形状を形成するために鋼材料の一箇所の表面上で少なくとも一つの隆起部を残すように鋼材料の部分を化学エッチングするステップとを含んでいる。このプロセスは、さらに、基部に対して鋼材料を接着するステップを含んでいる。その結果、鋼材料の隆起部は一側で露出される。さらに、排出発泡体は、鋼金型の隆起部を保護するために、鋼材料の切断側に接着され、切断プロセスに使用されるシート材料から切断された形状部分を排出するための排出手段として機能する。

発明の他の態様においては、薄い金型の製造方法が開示されており、第２のエッチングプロセスが、金型の隆起部又は切断部からラミネートフィルムを剥がした後に組み込まれるようになっている。典型的な第２のエッチングステップは、１０〜２５秒で終了する。より好ましくは、化学エッチングされる鋼、強度、化学エッチング溶液の成分に依存して、１５〜２０秒で終了する。第２のエッチングステップは、薄い金型が使用されたときに、切断性を向上させるために、切断面からシャープエッジを除去する。

発明は、同一構成部分が同一符号を有する添付されている図面に記載された実施形態において、より詳細に説明される。

開示されている発明は、プラテン金型プレスやローラ金型プレスなどの金型プレスに使用される薄い金型である。図１に示されるように、開示されている発明は、化学エッチングされた金型組立体１００などの薄い金型である。金型組立体１００は、基部１０２と排出発泡体部１０４とを含んでいる。以下でより詳細に説明されるように、排出発泡体部１０４は、組立体の薄い金型部の隆起部の輪郭に従う形状１０６を有している。形状１０６は、形状境界１０８によって規定されている。形状境界１０８は、排出発泡体部１０４で形状１０６を規定し、化学エッチングされた金型アッセンブリ１００の最初の使用中に作られる。最初の使用は、金型をテストするために工場で成されたり、金型組立体１００の使用者によって成されたりすることもできる。排出発泡体部１０４は、基部の境界１１２に沿う排出発泡体部境界１１０を含んでいる。

図２は、図１の２−２線から得られる断面図である。図２は、金型組立体１００の最終組立構造を構成するために、部分がどのようにして組み立てられるかを示す。基部１０２は、基部外周境界１１２を規定するために基部凹み２０２を含んでいる。化学エッチングされた金型２０６は、相対的に平坦な部分２０７と２０８によって規定される隆起部と、下部２１０とを含んでいる。化学エッチングされた金型２０６の平坦部２０７は、基部凹み２０２に接着されており、化学エッチングされた金型２０６は、基部外周境界１１２の内側で囲まれて配置されている。接着剤２０４の層は、化学エッチングされた金型２０６の平坦部２０７を基部凹み２０２に対して接着する。この接着剤２０４は、化学エッチングされた金型２０６の平坦部２０７を基部凹み２０２に対して接着する発泡接着剤、接着スプレー又は他の任意の手段とされることもできる。

排出発泡体部１０４は、化学エッチングされた金型２０６の下部２１０に接着されている。排出発泡体部１０４は、接着剤２１２によって化学エッチングされた金型２０６の下部２１０に接着されている。接着剤２１２は、化学エッチングされた金型２０６の下部２１０に排出発泡体部１０４を接着するために、発泡接着剤、接着スプレー又は他の任意の手段とされることもできる。図２Ａに示される詳細図は典型的な実施形態を示し、排出発泡接着剤２１２は、化学エッチングされた金型２０６の下部２１０に対して制限されている。この実施形態において、この構成は、排出発泡体部１０４が隆起部、又は化学エッチングされた金型２０６の切断面２０８と結合又は干渉することを防止する。他の場合において、接着剤は、隆起した切断部２０８と同様に下部２１０に接着されている。この実施形態において、金型の最初の使用又は切断が生じたとき、金型の隆起部２０８は単に接着剤と排出発泡体部を切り裂く（打ち抜く）。金型の隆起部又は切断部の高さは０．２１インチであり、金型の基部は０．１インチである。金型の隆起部又は切断部の基部は、底における幅が約０．２１インチである。頂部における幅は、約０．００４インチであり、幅が約０．００２インチの切断平坦面を有している。もちろん、これらの寸法は単に典型的なものであり、クレームを制限するために意図されるものではない。例えば、隆起した切断部の頂部は、切断される材料を押し潰すことなしに、０．００１から０．００５インチの範囲の値とすることもできる。

図３は、化学エッチングされた金型組立体１００の底を示し、基部１０２が示されている。基部１０２は裏側３００を含んでいる。裏側３００は、裏側凹み３０２を含んでいる。裏側凹み３０２は、裏側凹み３０２に配置される特定された印３０６を有するラベル３０４を受け入れている。図３Ａに示されるように、それは、図３の３Ａ−３Ａ線から得られた断面図である。裏側凹み３０２の深さは、ラベル３０４の高さよりも深く、金型組立体１００を通じて移動させる力は、組立体１００が金型プレスで使用されたときに組立体１００に沿って一様である。これは、図３Ａに示されており、裏側凹み３０２の深さはｄによって特定され、ラベル３０４の高さはｈによって特定され、ｄとｈの関係はｄ＞ｈである。

図４に示されるように、開示されている薄い金型は、切断パッド４０４と任意のアダプタ４０６を有するプラテン金型プレス４０２で使用されることもできる。他の場合において、開示されている薄い金型１００は、ローラプレスで使用されることもできる。シート材料４０８は、紙、プラスチック、皮、又は他の種々の材料から構成されることができ、薄い金型と切断パッドとの間に配置されている。圧力は、プラテンプレス４０２で薄い金型１００に適用され、化学エッチングされた金型部２０６の切断部２０８に関して隆起部が、シート材料４０８を貫通し、かつ、切断パッド４０４の中へ力を作用させ、所望の形状にシート材料４０８が切断される。他の場合において、化学エッチングされた金型は、シート材料４０８を金型の隆起部の形状にエンボス加工する。この実施形態において、隆起部２０８は、圧力がプレスから金型に適用された際にシート材料４０８を切断しないように鈍くなっている。

仮に、ローラプレス４０６が開示されている薄い金型１００と共に使用されるならば、シート材料４０８及び薄い金型は、ローラプレス４０６のローラでフィードスルーされることで、圧力が薄い金型１００及びシート材料４０８に作用し、所望の形状にシート材料４０８が裁断される。仮に、ローラプレス４０６が使用されるならば、ローラプレス４０６のローラでフィードスルーされた際に、化学エッチングされた金型２０６の隆起部又は切断部２０８が損傷しないように、ローラはゴム又は他の弾性層を含むこともできる。

また、ここで開示されている発明は、薄い金型組立体１００の製造方法である。図５は、薄い金型の製造方法を示し、高硬度又はＨＲＣ４５のばね鋼とすることができるフラット素材のシートを準備するステップを含んでいる。鋼材料は、鋼表面から汚れや油を除去するために清浄され、鋼シート素材からグリースを除去するために脱脂される。鋼シート素材は、鋼表面で脱脂材料を除去するために水で洗浄される。鋼材料は、鋼表面上のグリースや粒子の除去を促進するために酸洗浄されることもできる。鋼材料は、鋼表面に残っている酸を除去するために、再び水で洗浄される。鋼材料は、スクラブローラで磨かれる。スクラブローラは、ナイロン材料で作ることもできる。鋼材料は、再び洗浄されて乾燥される。鋼材料は、鋼表面のほこりが取り除かれる。次に、鋼表面は化学エッチングされないで、ドライフィルムが貼り合わされる。ドライフィルムは、ＹＱ−３０ＳＤ仕様のドライフィルムとすることができる。ドライフィルムは、インチ当たり７０ポンド（ｐｓｉ）の圧力、１１５℃の温度で鋼表面に適用される。ラミネートフィルムは、鋼表面上でネガティブのイメージ及び／又は文字を作るために露光され、強い光で露光される鋼表面でネガをもたらす。この現像プロセスは、１２℃の温度、ー７２０ｍｍＨｇの圧力で完成される。フィルムの貼り合わせは、鋼材料表面に配置されたイメージ及び文字を得るために、ドライフィルムを露光することなしにドライフィルムを除去するステップで行われる。現像溶液は、１％溶液で、３０℃の温度で、１．５ｋｇ／ｃｍ²の圧力で、貼り合わされた鋼材料と５０秒の接触時間を持つ、ＮａＣＯ₃として知られている化学薬品を含んでいる。鋼材料は、水で洗浄されてブロー乾燥される。

次に、鋼材料は、材料表面でイメージ及び／又は文字を得るために、ＦｅＣＬ₃化学溶液と共にドライフィルムを貼り合わせることなしに化学エッチングされる。隆起部又は切断部２０８及び下部２１０を作るのはこの段階である。エッチングされるのは下部２１０である一方、隆起部又は切断部２０８は、鋼材料の当初の厚みで残る。エッチングプロセスは、比重１．４１の４１％ＦｅＣＬ₃、比重１．１５１の３１％ＨＣＬ及び比重１．２８８のＰＣ−４２０として知られている薬品を含んでいる。さらに、４８℃の温度、３．０ｋｇ／ｃｍ²の圧力で、鋼材料がこの化学溶液に１５〜３０分間、より好ましくは１５〜２５分間さらされて製造される。

次に、化学的にエッチングされた表面を得た鋼材料は、水で注がれ、ブロー乾燥される。続いて、ドライラミネートフィルムが、５％ＮａＯＨ、４８℃の温度、２．０ｋｇ／ｃｍ²の圧力で、６０秒の接触時間で、隆起部又は切断部２０８から剥がされる。鋼材料は、図７に示すように、ラミネートフィルムが切断部２０８から剥がされる前は、ニアネットシェイプを有している。この点に関し、一実施形態において、鋼材料はドライラミネートフィルムが隆起部又は切断部２０８から剥がされた後に第２のエッチングステップにさらされる。第２のエッチングプロセスは、１０〜３０秒の間で終了する。より好ましくは、エッチングされる材料成分や化学エッチング溶液の成分に依存して、１５〜２０で終了する。図８は、ドライラミネートフィルムが隆起部又は切断部２０８から剥がされ、鋼材料が第２のエッチングプロセスにさらされた後の鋼材料を示す。特に、第２のエッチングプロセスでは、図７に示されるエッジ５０１及び５０３が除去される。結果として生じる形状は、約０．２１インチの幅で、約０．３１インチの全高の隆起した切断部２０８を有する金型である。しかし、高さはこの寸法に制限されるものではない。隆起部２０８の頂部の幅は、約０．００４インチである。より特別には、平坦な切断面は、隆起部又は切断部２０８の頂部において約０．００２インチの幅であるが、０．００１〜０．００５インチの幅とすることもできる。

次に、エッチングされた正味の形状を有する鋼材料は、隆起部又は切断部２０８に配置される如何なるドライラミネートフィルムを有することなしに、再び化学エッチングプロセスに晒される。これは、隆起部又は切断部２０８から鋭利なエッジを取り去り、隆起部又は切断部２０８として規定する。このステップは、第２のエッチングステップとして知られている。このステップで、ニアネットシェイプを有する鋼材料は、約２０〜２５秒間、エッチング溶液に晒される。しかしながら、この時間長は、単に典型例であり、化学的にエッチングされた金型、強度、化学的エッチング材料の成分の関数である。

次に、鋼材料は、圧力洗浄されてブロー乾燥され、酸化防止剤が鋼材料に適用されることもできる。酸化防止剤は、鋼材料表面上での排出発泡体の吸着又は基部１０２上での鋼材料の鋼材料の吸着を妨げてはいけない。次に、得られている鋼材料、すなわち、化学エッチングされた金型部２０６として知られている鋼材料は、基部１０２に適用され、排出発泡体材料１０４が化学エッチングされた金型２０６の切断部に適用される。使用されるスポンジ材料は、Rogers Corporation, Woodstock, CT が提供している部品番号470130-25025-04、多孔質ウレタンフォーム、ＰＯＲＯＮ（登録商標）として知られている。他の場合において、スポンジ材料は、ネオプレン族、特に、ＣＲ発泡体として知られているクロロプレンゴムなどの合成ネオプレンで作ることもできる。

提供されている鋼シート素材は、一枚のシート素材からエッチングされるために、多数の化学エッチングされた金型２０６を許容することもできる。したがって、多数の化学エッチングされた金型２０６は、エッチング段階で得られるシート素材から個々の金型の分離に関して、一枚のシート素材から機械加工されることもできる。

この発明は、詳細な実施形態に関して示され、説明されているけれども、当業者は、形態や詳細に関して様々な変更が本発明の範囲から離れることなしに成されることができるということを理解する。例えば、一実施形態において、鋼材料は送り出しの容易化のためにロールに送り出される。鋼材料は広げられ、シート素材からエッチングされた金型のサイズに依存するシートの生産性を最大にするために、特別なサイズに切断される。鋼シートは、ローラの間を通して送り出されることによって平坦にされ、清浄化される。材料は清浄化され、貼り合わされたドライフィルムは表面に適用され、材料は酸化防止ステップの前にすすがれる。化学エッチング組立ラインは、個々のエッチングセクション又はモジュール間で製品の品質をチェックするための機会をオペレータに提供するために、多数のエッチングセクションを含んでいる。さらに、化学エッチング再生システム、例えば、日本の大阪にある日本アクア（株）から提供されているものは、エッチングプロセス中の所望の速度に対して化学成分を制御することを助ける。

本発明による薄い金型の斜視図を示す。 本発明による図１の２−２線に沿って得られた断面図を示す。 本発明による薄い金型の底面図を示す。 プラテン又はローラプレスに使用するシステムと、本発明による薄い金型を示す。 本発明による薄い金型の製造方法を示す。 除去された排出発泡体を有する薄い金型の平面図である。 隆起した切断部にラミネートフィルムを有する金型部の切断刃の側面図であり、金型部はエッチングステップの後のように見えるがラミネートフィルムを剥がす前である。 ラミネートフィルムが剥がされ、金型の隆起した切断部からシャープエッジを取り除くために、金型部が第２のエッチングプロセスにさらされた後の完成した金型部を示す。

Claims (9)

1. 鋼材料を提供するステップと、
   前記鋼材料が第１のフラットサイド及び隆起した切断部を含む第２のフラットサイドを有するように、前記鋼材料の一方の側にニアネットシェイプを化学エッチングするステップと、
   前記鋼材料の前記第１のフラットサイドがベースに接着されるように該ベースに前記鋼材料の金型を固定するステップと、
   排出発泡体が化学エッチングされた形状部分を覆うように、前記鋼材料の前記第２のフラットサイドに排出発泡体を接着するステップと、
   を備える薄い金型の製造方法。
2. 前記鋼材料が第２のエッチングステップにさらされる請求項１に記載の薄い金型の製造方法。
3. 前記化学エッチングステップは、約１５〜３０分の長さであり、より好ましくは１５〜２５分の長さである請求項２に記載の薄い金型の製造方法。
4. 前記第２のエッチングステップは、約１０〜３０秒の長さ、より好ましくは約１５〜２０秒の長さである請求項２に記載の薄い金型の製造方法。
5. 結果として生じる薄い金型は、約０．００１インチから約０．００８インチの幅である隆起した切断部を含む請求項１に記載の薄い金型の製造方法。
6. ラミネートフィルムは、化学エッチング溶液が前記薄い金型の前記隆起した切断部をエッチングすることを妨げるために、前記薄い金型の前記隆起した切断部に対して接着されている請求項２に記載の薄い金型の製造方法。
7. 前記ラミネートフィルムは、前記薄い金型が前記第２のエッチングステップにさらされる前に除去される請求項６に記載の薄い金型の製造方法。
8. 前記第２のエッチングステップの後にすすぎステップを有する請求項２に記載の薄い金型の製造方法。
9. 鋼材料を提供するステップと、
   前記鋼材料が第１のフラットサイド及び隆起した切断部を含む第２のフラットサイドを有するように、前記鋼材料の一方の側にニアネットシェイプを化学エッチングするステップと、
   第２のエッチングステップに対して前記鋼材料の少なくとも前記第２のフラットサイドをさらすステップと、
   前記鋼材料の前記第１のフラットサイドがベースに接着されるように該ベースに前記鋼材料の金型を固定するステップと、
   排出発泡体が化学エッチングされた形状部分を覆うように、前記鋼材料の前記第２のフラットサイドに排出発泡体を接着するステップと、
   を備える薄い金型の製造方法。

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