JP2008221472A - 金型部品 - Google Patents

Abstract

【課題】耐久性を向上させ表面に形成されるパターンの切削精度を向上させることができる金型部品を提供する。
【解決手段】樹脂の射出成形に用いられる金型部品２であって、金型のキャビティに面するキャビティ面を有する表面側金属層４と、樹脂層６と、裏面側金属層８とがこの順に一体的に構成され、前記表面側金属層のキャビティ面には、凹凸構造であるパターン形状が形成され、前記樹脂層は、マトリクス樹脂２０〜８０重量％と、繊維状強化材料８０〜２０重量％とからなる。
【選択図】 図１

Description

本発明は、樹脂の射出成形または射出圧縮成形に用いられる金型部品に関し、特に、耐久性に優れ、かつキャビティに面する側の表面に高精度のパターンが形成された金型部品に関する。

液晶表示装置は、例えば、パーソナルコンピュータ、薄型テレビジョン、車載用パネル、携帯情報端末などに広く用いられている。液晶表示装置は、画像を表示する液晶パネルと、この液晶パネルを背面から照射するバックライト装置とを備えて構成される。バックライト装置としては、導光板の側縁に光源が配置されるサイドライト方式と、拡散板の背部に光源が配置される直下方式とが実用化されている。これらのいずれの方式においても、発光面となる光出射面では、液晶パネルを均一に照射するために、輝度むらを低減することが求められている。このため、従来の導光板や光拡散板等の樹脂成形品では、例えばその光出射面に所定形状の微細な光学パターンが形成されることがある。

前記樹脂成形品は、例えば、金型部品を用いて射出成形や射出圧縮成形により形成される。このため、金型部品のキャビティ側の表面（キャビティ面）には、前記光学パターンを転写した凹凸構造を有するパターン形状が形成されている。このような金型部品としては、前記パターン形状を有する金属表面層、樹脂層及び金属裏打層を備えるスタンパーが用いられている（特許文献１参照）。また、他の金型部品としては、キャビティを構成する型の壁面に樹脂製の断熱層を被覆し、断熱層上の平面部に、表面に微細加工が施された金属層を密着させた金型が用いられている（特許文献２参照）。このような樹脂層を有する金型部品を用いることにより、金型キャビティ内に射出した樹脂の急速な温度低下を防止でき、このため成形品表面にパターン形状を高精度に転写できる利点がある。
特開２０００−１３５７１８号 特開平１０−５５７１２号

しかしながら、射出成形等を複数回繰り返すと、金型部品の樹脂層と金属層との間で剥がれが生じるという問題があり、金型部品の耐久性が必ずしも十分でなかった。また、前記金型部品において、樹脂層上に設けられた金属層の表面に、所定のパターン形状を加工（例えば、切削加工や研削放電など）する際に、パターン形状を高精度に加工できないという問題があった、
本発明の目的は、耐久性に優れ、かつキャビティに面する側の表面に高精度のパターン形状が形成された金型部品を提供することである。

本発明の金型部品は、樹脂の射出成形に用いられる金型部品であって、金型のキャビティに面するキャビティ面を有する表面側金属層、樹脂層及び裏面側金属層がこの順に一体的に構成され、前記表面側金属層のキャビティ面には、凹凸構造であるパターン形状が形成され、前記樹脂層は、マトリクス樹脂２０〜８０重量％と、繊維状強化材料８０〜２０重量％とからなることを特徴とする。本発明によれば、金型部品を構成する樹脂層に所定量の繊維状強化材料を配合することにより、耐久性に優れ、かつキャビティに面する側の表面に高精度のパターン形状が形成された金型部品を提供できる。ここで、金型部品とは、金型内に配置される平面視矩形板状のスタンパや、金型ブロックとすることができる。

また、本発明において、各繊維状強化材料は、その長さをＡ（ｍｍ）、その直径をＢ（ｍｍ）として、（Ａ／Ｂ）の平均値が１０以上の関係を満たすことが好ましい。このような構成によれば、樹脂層と金属層を接着させる際のハンドリング性を向上できるとともに、表面側金属層に隣接する樹脂層の弾性率が増加することにより、パターンの加工精度をより一層向上できる。

また、本発明において、前記樹脂層は、複数の層を備え、前記複数の層のうち少なくとも前記表面側金属層に隣接する層は前記繊維状強化材料を含むこととしてもよい。このような構成によれば、繊維状強化材料の使用量が必要以上に多くなることを抑えることができる。

この際、前記複数の層は、前記表面側金属層に隣接する第１樹脂層と、前記第１樹脂層および前記裏面側金属層に隣接する第２樹脂層とを備え、前記第１樹脂層は、前記繊維状強化材料を含み、前記第２樹脂層は、前記第１樹脂層と前記裏面側金属層とを接着する接着層とすることができる。このような構成によれば、樹脂層と裏面側金属層との接着力をより一層向上できる。

また、本発明において、前記キャビティ面の対角線の長さが５００ｍｍ以上で、かつ厚みが５ｍｍ以下の平面視矩形状の板状部材であることが好ましい。本発明によれば、例えば、薄い樹脂層と金属層を接着して金型部品を製造する場合において、当該金型部品が大型であったとしても接着時のハンドリング性を向上できる。

また、本発明において、前記表面側金属層の厚みをＸ（ｍｍ）、前記樹脂層の厚みをＹ（ｍｍ）として、０．１≦（Ｘ／Ｙ）≦１０．０の関係を満たすことが好ましい。このような構成によれば、成形品への転写性と成形品のサイクルタイム短縮のバランスをとることができる。

本発明の金型部品によれば、耐久性に優れ、かつキャビティに面する側の表面にパターン形状を高精度に形成できるという効果がある。

以下、図面を参照して、本発明の実施の形態に係る金型部品について説明する。図１は、樹脂の射出成形または射出圧縮成形に用いられる金型部品の断面図である。

図１に示すように、金型部品２は、表面側金属層４、樹脂層６及び裏面側金属層８を有し、これらの各層が一体的に形成されている。金型部品２は、平面視矩形状の板状部材であって、キャビティ面の５００ｍｍ以上の対角線の長さを有し、かつ５ｍｍ以下の厚みである。

表面側金属層４は、第１金属層４０と、第１金属層４０の裏面側に設けられた第２金属層４２とを備えている。第１金属層４０の表面であるキャビティ面には、パターン４０Ａが形成されている。パターン形状４０Ａは、拡散板、導光板などの光学部品等の樹脂成形品の表面に転写させるための凹凸構造である。前記樹脂成形品の表面には、パターン形状４０Ａの転写によって、入射光の拡散や出射光の方向制御を行うための光学パターンが形成される。なお、パターン形状４０Ａは、放電加工機および切削加工機等の公知の加工機を用いて、その表面に直接加工してもよいし、電鋳などで形成した金属層を他の金属層上に接着して形成してもよい。

なお、第１金属層４０の厚みは、パターン形状４０Ａの深さより厚ければ特に限定されないが、０．０１μｍ〜５０００μｍ（５ｍｍ）であることが好ましい。

また、第１金属層４０の表面（すなわち、パターン形状４０Ａの表面）には、焼き入れ処理を施すことができ、また、クロム、チタン、ダイヤモンドなど公知のコーティング処理を施すことができる。

第１金属層４０は、アモルファス構造を有するメッキであることが好ましい。メッキの材料は、非鉄金属、より好ましくはアルミニウム、ニッケル、又は銅の中の１種以上を含む材料を採用することができ、さらに好ましくはニッケル（合金を含む）を採用することができ、特に好ましくはニッケル−リンメッキを採用することができる。なお、ニッケル−リンメッキにおいて、リンの含有割合は、通常５〜２０重量％が好ましく、１０〜１５重量％とすることがさらに好ましい。リン含有割合を上記範囲することにより、パターンの加工がより一層容易となる。

第１金属層４０は、第２金属第層４２の上に、電着もしくは無電解メッキ等のウェットプロセスまたは蒸着等のドライプロセスにより設けたものであってもよい。

第２金属層４２は、第１金属層４０と樹脂層６との接着性を向上させるために用いる層である。ただし、第１金属層４０と樹脂層６との接着性が十分な場合には、第２金属層４２を省略することができる。

第２金属層４２には、アルミニウム、ニッケル、クロムおよび銅の中の１種以上の金属を含む材料が用いられることが好ましい。第２金属層４２は、スパッタリング等によって樹脂層６の表面に形成された層としてもよいし、金属箔としてもよい。第２金属層４２が金属箔である場合には、樹脂層６の表面にプレスやラミネート等の手段によって形成することができる。なお、第２金属層４２の厚みは特に限定されない。

樹脂層６は、第２金属層４２に隣接する第１樹脂層６０と、第１樹脂層６０および裏面側金属層８０に隣接する第２樹脂層６２とを備えている。

第１樹脂層６０は、本実施形態では、断熱性の機能と、第１金属層４０の表面を加工する際の加工精度を高める機能とを備える層である。第１樹脂層６０は、その熱重量分析における５％減量温度が２５０℃以上であることが好ましく、３００℃以上であることがより好ましい。５％減量温度が２５０℃未満であると、樹脂の物性が変化し金型部品の性能に影響を与えるおそれがある。ここで、５％減量温度は、ＪＩＳ Ｋ ７１２０において、乾燥空気を流入ガスとし、昇温速度１０℃／ｍｉｎで測定することができる。

また、第１樹脂層６０は、マトリクス樹脂と、繊維状強化材料とからなる。前記マトリクス樹脂としては、主鎖に芳香環を有する耐熱性重合体であり、有機溶剤に溶解する各種耐熱性重合体や、各種ポリイミド、エポキシ樹脂等を挙げることができる。耐熱性重合体としては、ポリスルホン、ポリエーテルスルホン、ポリアリレート、ポリフェニレンエーテル、ポリフェニレンサルファイド、およびポリベンゾイミダゾール等を挙げることができる。また、ポリイミドとしては、芳香族ジアミンと芳香族ジカルボン酸無水物とを原料とする芳香族ポリイミドが、長期耐熱劣化性にも優れ、かつ機械的強度が高いことから好ましく、またビスマレイミドとトリアジン環を持つ物質及び/またエポキシ基を持つ物質などとを原料とする、熱硬化型ポリイミドが、機械的強度が高く、かつ加工性に優れる点で好ましい。

前記繊維状強化材料としては、ガラス繊維、カーボン繊維、ケブラー繊維、および金属繊維等を使用することができ、入手の容易さ、樹脂との混合の容易さの点で、ガラス繊維およびカーボン繊維が好ましい。また、各繊維状材料の形状は、その長さをＡ（ｍｍ）、その直径をＢ（ｍｍ）として、（Ａ／Ｂ）の平均値が１０以上の関係を満たすことが好ましい。このような構成によれば、樹脂層と金属層を接着させる際のハンドリング性を向上できるとともに、第１樹脂層６０の弾性率が増加することにより、パターン形状の加工精度をより一層向上できる。なお、繊維状強化材料としては、当該繊維状強化材料をマット状に固めたもの、布のように織ったもの等とすることができる。

第２樹脂層６２は、第１樹脂層６０と裏面側金属層８とを接着する接着層として主に機能する層であるが、断熱層としての機能も有する。ただし、第１樹脂層６０と裏面側金属層８との接着性が十分な場合には、第２樹脂層６２を省略することができる。第２樹脂層６２には、金属との接着性が良好で、かつ耐熱性に優れる樹脂を用いることが好ましい。第２樹脂層６２に用いる樹脂としては、例えば、エポキシ樹脂、ウレタン樹脂、アクリル樹脂、およびポリエステル樹脂等を挙げることができる。この中でも、樹脂としては、接着性と耐熱性のバランスが取れている点で、エポキシ樹脂が好ましい。第２樹脂層６２としてエポキシ樹脂を用いる場合には、硬化剤と組み合わせたエポキシ樹脂硬化物として使用することが好ましく、また、第１樹脂層６０に配合された繊維状強化材料その他の充填剤を適量配合してもよい。

樹脂層６における前記繊維状強化材料の含有率は、第１樹脂層６０及び第２樹脂層６２のマトリクス樹脂全体の重量に対して２０〜８０重量％である。換言すれば、第１樹脂層６０及び第２樹脂層６２を含む樹脂層６全体において、２０〜８０重量％のマトリクス樹脂と、８０〜２０重量％の繊維状強化材料とを含有する。なお、マトリクス樹脂と前記繊維状強化材料とを合わせて１００重量％となる。前記含有率を上記好適な範囲とすることにより、耐久性に優れ、かつキャビティに面する側の表面に高精度のパターン形状を形成できる。

第１樹脂層６０及び第２樹脂層６２を含む樹脂層６は、その厚みが１μｍ〜１０００μｍであることが好ましく、１０μｍ〜６００μｍであることが更に好ましく、３０μｍ〜３００μｍであることが最も好ましい。

樹脂層６の厚みが１μｍ未満の場合（即ち、断熱層が薄い場合）には、樹脂層６が無い場合と同様に、射出された樹脂が第１金属層４０の表面に接した部分での冷却効率が高いため、パターンの転写性が低下したり成形品にウェルドラインが生じたりする点で好ましくない。また、樹脂層６の厚みが１０００μｍを超える場合（即ち、断熱層が厚い場合）には、射出された樹脂が金属第一層４０の表面に接した部分での冷却効率が極端に悪くなり、成形サイクルタイムが長くなったり、成形品に反りが生じたり、成形品の平面性が悪くなる等の点で好ましくない。このため、転写性と成形サイクルタイムとを向上できる点で、樹脂層６の厚みを上記好適な範囲とすることが好ましい。

裏面側金属層８には、通常の炭素鋼、ステンレス鋼、あるいはこれらをベースにした公知の合金類を用いることができ、例えば鉄、鋼、銅、ニッケル、チタン、クロム、アルミニウム、モリブデン、タンタル、タングステン等の金属や、これらの合金であるプリハードン鋼、析出硬化鋼、およびステンレス鋼、ベリリウム銅等は、好ましい材質として用いることができる。

裏面側金属層８を形成するための被加工材には、ピンホール、地傷、偏析などがない真空溶解、真空鋳造などにより製造されたものを採用することが好ましい。

ここでステンレス鋼は、寿命、耐食性に優れ、フェライト系ステンレス鋼は、応力腐食割れに強く、オーステナイト系ステンレス鋼は、耐食性が特に良いため、好適に用いられる。また、炭素鋼は、比較的熱伝導率が高く、メッキとの密着性が良く、入手が容易であり、低価格であることから好適に用いられる。

次に、本実施の形態に係る金型部品の製造方法について説明する。

まず、複数の繊維強化材料を含む第１樹脂層６０を形成する。次に、第１樹脂層６０の表面に第２金属層４２を形成し、第２金属層付き断熱部材を得る。

次に、裏面側金属層（金属基材）８にワニスを塗布し加熱乾燥することにより、裏面側金属層８上に第２樹脂層６２を形成して、第２樹脂層付き金属基材を得る。

次に、第２樹脂層付き金属基材と第２金属層付き断熱部材とを、各樹脂層が接するように重ね加熱加圧することにより断熱層付き金型部材（樹脂層付き金型部材）を得る。断熱層付き金型部材は、第１樹脂層６０と第２樹脂層６２とからなる樹脂層６を備え、この樹脂層６には、樹脂層全体に対して前記繊維状強化材料が２０〜８０重量％含まれている。

次に断熱層付き金型部材の第２金属層４２の表面に第１金属層４０を形成し、第１金属層４０の表面に所定のパターン形状を形成し、パターン形状を有する断熱層付き金型部品２を得る。

本実施の形態に係る金型部品２は、熱可塑性樹脂や反応硬化型樹脂などの樹脂を用いた樹脂成形品を製造するために用いられ、例えば樹脂成形品である光学部品を射出成形または射出圧縮成形する際にパターン形状を転写して、微細な光学パターンを該成形品表面に形成するためのもの（例えばスタンパーや金型ブロック等）である。

図２は、本実施の形態に係る金型部品を備える金型の構成を示す図である。図２に示すように、金型１０は、固定側金型１２と可動側金型１４とを備えている。固定側金型１２における可動側金型１４と対向する面には、光拡散板等の樹脂成形品１６の光学平面に所定の形状を転写するためのスタンパー（金型部品）２が配設されている。また、可動側金型１４には、固定側金型１２に対向する面にキャビティ１８が形成されており、キャビティ１８に溶融樹脂２０を供給するための、バルブゲートタイプのホットランナーノズル２２を複数有するホットランナー２４が備えられている。なお、本実施形態では、金型にホットランナーを用いているが、コールドランナーを用いてもよい。また、本実施形態では、ゲートをキャビティ面内に配置したが、キャビティ側面に配置してもよい。これらの場合において、ゲートの数、ゲート位置は特に制限されない。

この金型を用いて樹脂成形品１６を製造する場合には、まず、図示しない型締装置を用いて、所定の圧力で金型の型締めを行なう。この時点では、ホットランナーノズル２２は、図示しないバルブピンにより閉じている。次に、ホットランナーノズル２２のバルブピンを後退させて、ホットランナーノズル２２を開き、ホットランナーノズル２２よりキャビティ１８内に溶融樹脂２０を射出する。

キャビティ１８内に所定量の溶融樹脂２０が射出された後に、バルブピンを前進させてホットランナーノズル２２を閉じる。その後、金型１０内で溶融樹脂を冷却して樹脂成形品１６を取り出す。このようにして製造された樹脂成形品１６の表面には、スタンパー２のパターン形状が良好に転写されている。また、このような成形品は、平面性が良好であって、かつ成形品にはウェルドラインや反り等もなく良品である。

なお、この金型１０においては、固定側金型１２の可動側金型１４と対向する面にスタンパー２が配設されているが、可動側金型１４の固定側金型１２と対向する面にスタンパー２を配設しても良いし、固定側金型１２と可動側金型１４の両方にスタンパー２を配設しても良い。

また、固定側金型１２の可動側金型１４と対向する面に直接、樹脂層６及び第１金属層４を形成しても良く、可動側金型１４の固定側金型１２と対向する面に直接、樹脂層６及び第１金属層４を形成しても良い。この場合には、樹脂成形品の一方の面に転写性等の良好なパターンを有する成形品を得ることができる。更に、固定側金型１２の可動側金型１４と対向する面及び可動側金型１４の固定側金型１２と対向する面に直接、樹脂層６及び第１金属層４を形成しても良い。この場合には、樹脂成形品の両面に転写性等の良好なパターンを有する成形品を得ることができる。また、このような成形品は、平面性が良好であって、かつ成形品にはウェルドラインや反り等もなく良品である。なお、本欄の態様の場合には、前記実施形態における裏面側金属層８は金型本体の一部を構成している。

なお、前記実施の形態において、表面側金属層４を２つの層により形成したが、１層のみの構成としてもよいし、３層以上の構成としてもよい。また、前記実施の形態において、樹脂層６を２つの層により形成したが、１層のみの構成としてもよいし、３層以上の構成としてもよい。

また、前記実施の形態において、表面側金属層４の表面に形成されるパターン形状４０Ａの形状や寸法は特に限定されない。パターン形状４０Ａとしては、例えば、短手方向断面が多角形状（三角形、五角形など）または曲線（円弧、楕円弧、放物線弧など）の線状部（凸部または凹部）が略平行に隣接または間隔を開けて複数並んだ条列構造と、複数の角錐（三角錐、四角錐など）や角錐台などの凹状または凸状の部分が隣接または間隔をあけて配置された凹凸構造とを挙げることができる。

また、前記実施の形態において、第１樹脂層６０にのみ繊維状強化材料を含有させたが、第２樹脂層６２にも繊維状強化材料を含有させてもよい。

（実施例１）
以下、本発明の実施例１に係る金型部品（断熱層付き金型部品）について説明する。

（１）アルミ層付き断熱部材の作製
無水条件下でピロメリット酸ジ無水物５０部と４，４’−オキシジアニリン５０部をＮ，Ｎ’−ジメチルホルムアミド７３３部に溶解し、３０℃以下になるように冷却しながら１２時間攪拌反応させ、ポリイミド前駆体溶液を得た。

この溶液に繊維状強化材料であるガラスカットファイバー（日東紡社製「SS 05C-404」、平均カット長０．１ｍｍ フィラメント径０．０１ｍｍ、長さ／直径＝１０）を、前記ポリイミド前駆体溶液全体に対し３．６%投入した。即ち、前記溶液の固形分に対する比率（ｗｔ％）が３０重量％となるように繊維状強化材料を投入した（表１参照）。

次に、このガラスカットファイバー含有溶液を１ｍｍの厚みにコーティングして、１６０℃で１時間乾燥することによりガラスカットファイバー含有ポリイミド前駆体フィルムを得た。このフィルムを真空プレスにて２００℃で３０分、３００℃で３０分、３５０℃で１時間プレスし、イミド化を完了することにより、厚み１００μｍのガラスカットファイバー含有ポリイミドフィルムを得た。ここで、大気雰囲気中の６００℃加熱炉に前記ガラスカットファイバー含有ポリイミドフィルムを入れて灰化したとことろ、ガラスカットファイバー含有率は２９．５％であった（表２参照）。また、ガラスカットファイバーを顕微鏡で観察したところ、長さ／直径の平均値は１０であった（表２参照）。このガラスカットファイバー含有ポリイミドフィルムの片面に２０μｍの厚さでアルミニウムをスパッタリングしてアルミ層を形成して、アルミ層付き断熱部材を得た。

（２）エポキシ樹脂ワニスの調製
ジフェニルエーテル系エポキシ樹脂（ジャパンエポキシレジン社製「YX4000HK」）５０部と、ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂（ジャパンエポキシレジン社製「８２８」）５０部に、硬化剤としてジシアンジアミド２部、溶剤としてジメチルホルムアミド１５部とプロピレングリコールモノメチルエチルエーテル１５部、硬化促進剤として２−エチル−４−メチルイミダゾール０．１部を配合してエポキシ樹脂ワニスを調製した。

（３）エポキシ樹脂層付きＳＵＳ基材の作製
次に、２．０ｍｍ厚みのＳＵＳ４３０製基材にこのエポキシ樹脂ワニスを１０μｍ塗布し、１６０℃の熱風乾燥機で５分間加熱乾燥することによって、エポキシ樹脂層付きＳＵＳ基材を調整した。

（４）断熱層付き金型部材
次に、このエポキシ樹脂層付きＳＵＳ基材と、前述のアルミ層付き断熱部材とを各樹脂層（ポリイミドの層とエポキシ樹脂の層）が接するように重ね、これを１７５℃、３０ｋｇ／ｃｍ^２の加熱加圧条件で６０分間積層成形することによって、断熱層付き金型部材を得た。ここで、アルミ層付き断熱部材とエポキシ樹脂層付きＳＵＳ基材とを重ね合わせる際に、アルミ層付き断熱部材のアルミ層にしわの発生等がなく、これらの部材の重ね合わせ（プレスセット）に要した時間は３０秒であった。

（５）断熱層付き金型部品のめっき
次に、無電解めっきにより、断熱層付き金型部品のアルミ層の表面に厚み１５０μｍのニッケルリン層（リン含有割合１０重量％）を形成した。

（６）断熱層付き金型部品のパターン切削加工
前述の断熱層付き金型部品のニッケルリン層の表面に、工作機械（東芝機械社製「UMP-６５１２０D」）を用いて、図３及び図４に示す凹凸形状であるパターン形状を形成して、縦３５０ｍｍ×横５１０ｍｍの金型部品２を作製した。ここで、図３，図４に示すように、パターン形状は、短手方向断面が三角形の線状凹部が略平行に隣接して複数並んだ条列構造である。図４に示すように、線状凹部の深さＤ１が５０μｍ、隣接する線状凹部の上面部分の幅寸法（ピッチ）Ｐ１が５０μｍである。

このようにして得られた断熱層付き金型部品２について、加工を施した全面を、超深度形状測定顕微鏡（キーエンス社製「ＶＫ−９５００」）を用いて観察し、金型部品２の長辺方向に平行な直線と、稜線との最大ズレ量を測定したところ、測定限界以下（０．０１μｍ以下）であった。

また、射出成形機（ソディック社製「ＴＲ４５０ＥＨ」、スクリュー／プランジャ径φ５０ｍｍ、最大型締力４５０ｔ）に、製造した金型部品２を配設し、高流動グレードポリカーボネート（旭化成ケミカルズ社製「ＰＣ−１２２」、ガラス転移温度１４１〜１５０℃）を射出成形することにより、縦２８０ｍｍ×横４６０ｍｍ、厚さ２．０ｍｍ、対角線の長さ５３９ｍｍの光拡散板を作製した。

ここで、射出成形機の可動金型のキャビティ面には、このキャビティ面に連通する、直径２ｍｍのホットランナー方式のバルブゲートが８個設けられている。固定金型の主面に、前述の断熱層付き金型部品が取り付けられている。射出成形条件は、シリンダ温度３３０℃、ホットランナー温度３３０℃、金型温度１２０℃、射出速度６秒、冷却時間３０秒とした。

以上のようにして得られた金型部品の構成および評価結果を表１，表２に示す。

表１には、金型部品の縦横サイズ、表面側金属層の厚み（アルミ層の厚みとニッケルリンめっき層の厚みの合計）、樹脂層の厚み（ポリイミド層の厚みとエポキシ樹脂層の厚みの合計）、裏面側金属層（ＳＵＳ４３０製基材）の厚み、樹脂層に混合された繊維状強化材料の配合含有率、配合形状、金型温度、およびシリンダ温度を示す。また、表２には、金型部品の耐久性、パターン切削時のピッチずれ、製造結果、繊維状強化材料の配合含有率と配合形状、および成形品の転写率を示す。

なお、転写率の計算方法は、転写率（％）＝（Ｌ／Ｌ０）×１００ とする。ここで、図５に示すように、Ｌ０は、金型部品２に形成された断面三角形の溝の深さであり、Ｌは、断面三角形の溝に樹脂が充填された高さである。

また、中央部の転写率とは、得られた光拡散板において、図６に示す線分Ｘ上の点の平均値（中央部５点の平均値）であり、端の転写率とは、線分Ｙ上の点の平均値（短辺端より、２０ｍｍ内側となる、５点の平均値）である。

表２に示すように、上述の射出成形機を用いて射出成形を５００ショット実施したところ、実施例１に係る断熱層付き金型部品の接着面に剥がれが生じなかった。また、パターンの転写率は、成形品の中央部で１００％、端で９７％であった。また、アルミ層付き断熱部材とエポキシ樹脂層付きＳＵＳ基材との重ね合わせ（プレスセット）に要した時間は３０秒であった。また、パターン切削時のピッチずれは０．０１μｍ以下であり、表示分解能以下であった。このため、得られた金型部品は、耐久性に優れ、かつパターン形状を高精度に形成できた。

（実施例２）
表１に示すように、金型部品を縦５００ｍｍ×横７９０ｍｍ、樹脂層の厚み０．２１ｍｍに変更し、樹脂層に配合する繊維状強化材料をガラスカットファイバー（日東紡社製「SC-6E-227」、平均カット長６ｍｍ フィラメント径０．０１ｍｍ、長さ／直径＝６００）、繊維状強化材料含有率を５０ｗｔ％に変更した以外は、実施例１と同様とした。実施例２の金型部品を実施例１と同様の金型に配設して、縦４３０ｍｍ×横７４０ｍｍ、厚さ２．０ｍｍ、対角線の長さ８５６ｍｍの光拡散板を作製した。

表２に示すように、上述の射出成形機を用いて射出成形を５００ショット実施したところ、実施例２に係る断熱層付き金型部品の側面の接着面に剥がれが生じなかった。パターンの転写率は、成形品の中央部で１００％、端で９７％であった。また、アルミ層付き断熱部材とエポキシ樹脂層付きＳＵＳ基材とを重ね合わせに要した時間は３０であった。また、パターン切削時のピッチずれは０．０１μｍ以下であり、表示分解能以下であった。このため、得られた金型部品は、耐久性に優れ、かつパターン形状を高精度に形成できた。

なお、加熱炉にて灰化が完了したガラスカットファイバー含有ポリイミドフィルムのガラスカットファイバーの配合含有率は、４８．９％であり、長さ／直径の平均値は５１０であった。

（実施例３）
表１に示すように、金型部品を縦７５０ｍｍ×横１１９０ｍｍ、樹脂層の厚み０．２１ｍｍに変更し、樹脂層に配合する繊維状強化材料をガラスカットファイバー（日東紡社製「CS-25 K-871」、平均カット長２５ｍｍ フィラメント径０．０１３ｍｍ、長さ／直径＝１９２３）、繊維状強化材料含有率を５０ｗｔ％に変更した以外は、実施例１と同様とした。実施例３の金型部品を実施例１と同様の金型に配設して、縦６８０ｍｍ×横１１４０ｍｍ、厚さ２．０ｍｍ、対角線の長さ１３２７ｍｍの光拡散板を作製した。

表２に示すように、上述の射出成形機を用いて射出成形を５００ショット実施したところ、実施例３に係る断熱層付き金型部品の側面の接着面に剥がれが生じなかった。パターンの転写率は、成形品の中央部で９９％、端で９９％であった。また、アルミ層付き断熱部材とエポキシ樹脂層付きＳＵＳ基材とを重ね合わせに要した時間は３０であった。また、パターン切削時のピッチずれは０．０１μｍ以下であり、表示分解能以下であった。このため、得られた金型部品は、耐久性に優れ、かつパターン形状を高精度に形成できた。

なお、加熱炉にて灰化が完了したガラスカットファイバー含有ポリイミドフィルムのガラスカットファイバーの配合含有率は、４８．８％であり、長さ／直径の平均値は１４５０であった。

（比較例１）
表１に示すように、金型部品を縦５００ｍｍ×横７９０ｍｍ、樹脂層の厚み０．２１ｍｍ、繊維状強化材料無し、に変更した以外は、実施例１と同様とした。比較例１の金型部品を実施例１と同様の金型に配設して、縦４３０ｍｍ×横７４０ｍｍ、厚さ２．０ｍｍ、対角線の長さ８５６ｍｍの光拡散板を作製した。

表２に示すように、上述の射出成形機を用いて射出成形を１０ショット実施したところ、断熱層付き金型部品の側面の接着面に剥がれが発生した。パターンの転写率は、成形品の中央部で１００％、端で１００％であった。

また、アルミ層付き断熱部材とエポキシ樹脂層付きＳＵＳ基材とを重ね合わせる際に、アルミ層付き断熱部材のアルミ層にしわが全面に発生して大変扱いにくく、これらの部材の重ね合わせには１５分以上を要した。また、パターン切削時のピッチずれは２．０μｍ（平均値）であった。このため、比較例１に係る金型部品は、耐久性とパターンの形成精度とが不十分であり、かつ金型部品の成形が煩雑であった。

（比較例２）
表１に示すように、金型部品を縦５００ｍｍ×横７９０ｍｍ、樹脂層の厚み０．２１ｍｍに変更し、樹脂層に配合する繊維状強化材料をガラスカットファイバー（日東紡社製「ＰＦ Ｅ−００１」、 平均カット長０．０３５ｍｍ フィラメント径０．０１ｍｍ、長さ／直径＝３.５）、繊維状強化材料含有率１０ｗｔ％に変更した以外は、実施例１と同様である。この比較例２の金型部品を実施例１と同様の金型に配設して、縦４３０ｍｍ×横７４０ｍｍ、厚さ２．０ｍｍ、対角線の長さ８５６ｍｍの光拡散板を作製した。

表２に示すように、上述の射出成形機を用いて射出成形を２０ショット実施して断熱層付き金型部品の側面の接着面に剥がれが発生した。パターンの転写率は、成形品の中央部で１００％、端で１００％であった。また、アルミ層付き断熱部材とエポキシ樹脂層付きＳＵＳ基材とを重ね合わせる際に、アルミ層付き断熱部材のアルミ層にしわが部分的に発生して扱いにくく、これらの部材の重ね合わせには５分を要した。また、パターン切削時のピッチずれは１．４μｍ（平均値）であった。このため、比較例２に係る金型部品は、耐久性とパターンの形成精度とが不十分であり、かつ金型部品の成形がやや煩雑であった。

なお、加熱炉にて灰化が完了したガラスカットファイバー含有ポリイミドフィルムのガラスカットファイバーの配合含有率は、９．７％であり、長さ／直径の平均値は３であった。

（比較例３）
表１に示すように、金型部品を縦５００ｍｍ×横７９０ｍｍ、樹脂層の厚み０．２１ｍｍに変更し、樹脂層に配合する繊維状強化材料を実施例２で用いた前記ガラスカットファイバーSC-6E-227、繊維状強化材料含有率１０ｗｔ％に変更した以外は、実施例１と同様とした。比較例３の金型部品を実施例１と同様の金型に配設して、縦４３０ｍｍ×横７４０ｍｍ、厚さ２．０ｍｍ、対角線の長さ８５６ｍｍ、の光拡散板を作製した。

表２に示すように、上述の射出成形機を用いて射出成形を５０ショット実施して断熱層付き金型部品の側面の接着面に剥がれが発生した。パターンの転写率は、成形品の中央部で１００％、端で１００％であった。また、アルミ層付き断熱部材とエポキシ樹脂層付きＳＵＳ基材とを重ね合わせる際に、アルミ層付き断熱部材のアルミ層にしわが部分的に発生して扱いにくく、これらの部材の重ね合わせには５分を要した。また、パターン切削時のピッチずれは０．８μｍ（平均値）であった。このため、比較例３に係る金型部品は、耐久性とパターンの形成精度とが不十分であり、かつ金型部品の成形がやや煩雑であった。

なお、加熱炉にて灰化が完了したガラスカットファイバー含有ポリイミドフィルムのガラスカットファイバーの配合含有率は、９．７％であり、長さ／直径の平均値は５１０（平均値）であった。

本発明の実施の形態に係る金型部品の構成を示す縦断面図である。 前記金型部品を備える金型の構成を示す縦断面図である。 実施例１に係る金型部品のパターン形状を模式的に示す斜視図である。 前記実施例１に係る金型部品を模式的に示す縦断面図である。 光拡散板に形成される光学パターンの転写率を説明するための図であり、金型部品のパターン形状に溶融樹脂が射出された状態を模式的に示す縦断面図である。 光拡散板に形成された光学パターンの転写率を説明するための図であり、この光学パターンを模式的に示す斜視図である。

符号の説明

２…金型部品、４…表面側金属層、６…樹脂層、８…裏面側金属層、１０…金型、１２…固定側金型、１４…可動側金型、１６…成形品、１８…キャビティ、２０…溶融樹脂、２２…ホットランナーノズル、２４…ホットランナー、４０…第１金属層、４２…第２金属層、６０…第１樹脂層、６２…第２樹脂層

Claims (5)

1. 樹脂の射出成形に用いられる金型部品であって、
   金型のキャビティに面するキャビティ面を有する表面側金属層と、樹脂層と、裏面側金属層とがこの順に一体的に構成され、
   前記表面側金属層のキャビティ面には、凹凸構造であるパターン形状が形成され、
   前記樹脂層は、マトリクス樹脂２０〜８０重量％と、繊維状強化材料８０〜２０重量％とからなる金型部品。
2. 各繊維状強化材料は、その長さをＡ（ｍｍ）、その直径をＢ（ｍｍ）として、
   （Ａ／Ｂ）の平均値が１０以上の関係を満たす請求項１記載の金型部品。
3. 前記樹脂層は、複数の層を備え、
   前記複数の層のうち、少なくとも前記表面側金属層に隣接する層は、前記繊維状強化材料を含む請求項１または請求項２記載の金型部品。
4. 前記複数の層は、前記表面側金属層に隣接する第１樹脂層と、前記第１樹脂層および前記裏面側金属層に隣接する第２樹脂層とを備え、
   前記第１樹脂層は、前記強化材を含み、
   前記第２樹脂層は、前記第１樹脂層と前記裏面側金属層とを接着する接着層である請求項３に記載の金型部品。
5. 前記キャビティ面の対角線の長さが５００ｍｍ以上で、かつ厚みが５ｍｍ以下である平面視矩形状の板状部材である請求項１〜請求項４の何れか一項に記載の金型部品。

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