JP2010105338A

JP2010105338A - ゴム成形用金型

Info

Publication number: JP2010105338A
Application number: JP2008281665A
Authority: JP
Inventors: Yoshibumi Araki; 義文荒木; Koichi Oka; 耕一岡; Masahiro Suzuki; 雅裕鈴木; Toshiyuki Saito; 利幸齊藤
Original assignee: JTEKT Corp; Koyo Sealing Techno Co Ltd
Current assignee: JTEKT Corp; Koyo Sealing Techno Co Ltd
Priority date: 2008-10-31
Filing date: 2008-10-31
Publication date: 2010-05-13

Abstract

【課題】離型剤を使用しなくても、高い離型効果を発揮し、耐摩耗性に優れる金型を提供する。
【解決手段】金型１の母材４の表面に、Ｎｉ−Ｐ合金メッキのメッキ皮膜の第１メッキ層１２ａ，１２ｂと、その外側に設けられ、かつＮｉ−Ｐ合金メッキのメッキ皮膜にフッ素樹脂粒子が分散した複合メッキ皮膜の第２メッキ層１３ａ，１３ｂとから形成された被覆層１１ａ，１１ｂを形成させ、金型１の成形面とする。第２メッキ層１３ａ，１３ｂ中のフッ素樹脂粒子の含有量は、２０〜３３体積％とする。
【選択図】図１

Description

本発明は、ゴム成形用金型に関する。

金型により成形されたゴムは、金型を構成する金属に対して、高い粘着性を示すため、ゴム成形を行う度に、金型の成形面にフッ素系離型剤やシリコン系離型剤を塗布し、塗布膜を形成させることで、ゴム成形品に対する離型性を金型に付与している。
しかしながら、前記離型剤の塗布膜は、ゴム成形を行う度に金型から剥がれるため、金型表面に凹凸が生じ、その結果、得られるゴム成形品の表面に凹凸を生じることがある。また、金型の成形面への離型剤の塗布量が多すぎた場合、離型剤がゴム成形品内に浸入し、成形不良が生じることがある。

そこで、金型の母材の表面に、ニッケルとリンとによるメッキマトリックスにフッ素樹脂を共析させた複合メッキを施して離型性を発揮させるようにした金型が提案されている（例えば、特許文献１を参照）。

特開平９−１８３１２９号公報

しかしながら、前記特許文献１に記載の金型は、複合メッキにより形成された複合メッキ皮膜の硬さが低いため、耐摩耗性が不十分である。

本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、離型剤を使用しなくても、高い離型効果を発揮するとともに、耐摩耗性に優れるゴム成形用金型を提供することを目的とする。

本発明のゴム成形用金型は、ゴムを成形する金型であって、前記金型の成形面が、当該金型の母材の表面に形成された被覆層からなり、前記被覆層は、ニッケル−リン合金メッキにより形成されたメッキ皮膜からなる第１メッキ層と、前記第１メッキ層の外側に設けられ、かつニッケル−リン合金メッキにより形成されたメッキ皮膜中にフッ素樹脂粒子が分散した複合メッキ皮膜からなる第２メッキ層とから形成されており、前記第２メッキ層中のフッ素樹脂粒子の含有量が、１５〜３５体積％であることを特徴としている。

本発明のゴム成形用金型は、当該金型の母材の表面に形成された被覆層の第１メッキ層によって、当該金型に高い硬さが付与されるので、高い耐摩耗性を発現することができる。
また、本発明のゴム成形用金型は、前記被覆層の第１メッキ層の外側に形成され、フッ素樹脂粒子の含有量が１５〜３５体積％とされている第２メッキ層によって、当該金型にゴム成形品に対する高い離型性が付与されるので、離型剤を使用しなくても、高い離型効果を発揮し、金型へのゴム等の汚れの付着を抑制することができる。
さらに、本発明のゴム成形用金型は、前記第１メッキ層によって、金型の母材と、前記第１メッキ層の外側に設けられた前記第２メッキ層との間の結合力が高められているので、当該金型の交換を要するまでの使用回数が多くなる。

本発明のゴム成形用金型においては、前記第２メッキ層中のフッ素樹脂粒子の含有量が、２０〜３３体積％であることが好ましい。この場合、発明の金型は、離型剤を用いなくても、金型へのゴム等の汚れの付着をより一層抑制することができる。また、前記第２メッキ層の膜性状を良好なものとすることができる。

本発明のゴム成形用金型によれば、離型剤を使用しなくても、高い離型効果を発揮し、優れた耐摩耗性を示すという優れた効果を奏する。

以下、添付図面を参照しつつ、本発明の一実施形態に係るゴム成形用金型を詳細に説明する。図１は、本発明の一実施形態に係るゴム成形用金型の概略説明図である。図１では、被覆層の構造をわかりやすく示すために、当該被覆層を誇張して描いている。

金型１を構成する上型２および下型３の各母材４ａ，４ｂの表面には、それぞれ、被覆層１１ａ，１１ｂが形成されている。
被覆層１１ａ，１１ｂは、各母材４ａ，４ｂの表面に形成された第１メッキ層１２ａ、１２ｂと、両第１メッキ層１２ａ，１２ｂの外側に設けられている第２メッキ層１３ａ，１３ｂとからなる。

第１メッキ層１２ａ，１２ｂは、ニッケル−リン合金メッキにより形成されたメッキ皮膜からなる。第１メッキ層１２ａ，１２ｂは、その表面における硬さがビッカース硬さでＨｖ７００程度とされている。
これにより、第１メッキ層１２ａ，１２ｂは、それぞれ、上型２および下型３を保護するとともに、各母材４ａ，４ｂと第２メッキ層１３ａ，１３ｂとのバインダとして働く。
このメッキ皮膜は、ニッケル化合物とリン系還元剤とが配合された無電解ニッケル−リンメッキ浴を用いた無電解メッキにより形成させることができる。

第２メッキ層１３ａ，１３ｂは、ニッケル−リン合金メッキにより形成されたメッキ皮膜中にポリテトラフルオロエチレンからなる粒子（ＰＴＦＥ粒子）が分散した複合メッキ皮膜からなる。
第２メッキ層１３ａ，１３ｂにおいて、前記複合メッキ皮膜中におけるＰＴＦＥ粒子の含有量は、汚れの付着を抑制する観点から、好ましくは１５体積％以上であり、前記複合メッキ皮膜を良好に形成させる観点から、好ましくは３５体積％以下である。なかでも、前記複合メッキ皮膜を良好に形成させる観点および引き剥がし力を小さくし、離型効果を良好にする観点から、前記複合メッキ皮膜中におけるＰＴＦＥ粒子の含有量は、より好ましくは２０体積％以上３３体積％以下である。
第２メッキ層１３ａ，１３ｂを構成する複合メッキ皮膜中において、ＰＴＥＦ粒子は、均一に分散している。前記ＰＴＦＥ粒子は、前記複合メッキ皮膜中に十分に分散させる観点から、１μｍ以下の粒子径を有するものが好ましい。
第２メッキ層１３ａ，１３ｂは、前記ポリテトラフルオロエチレンからなる粒子（ＰＴＦＥ粒子）が分散した複合メッキ皮膜からなるため、ゴム成形を行う度に金型に離型剤を使用しなくとも、ゴム成形品に対する離型性を発揮する。
この複合メッキ皮膜は、ニッケル化合物とリン系還元剤とが配合され、ＰＴＦＥ粒子を分散させたメッキ浴を用いた無電解メッキにより形成させることができる。

なお、本実施形態のゴム成形用金型においては、その成形面および上型２と下型３とが接触する接合部が、被覆層１１ａ，１１ｂからなるものであるが、本発明においては、成形面のみが被覆層１１ａ，１１ｂからなるものであってもよい。

つぎに、実施例および比較例により、本発明のゴム成形用金型の効果を説明する。
〔実施例１〕
本発明のゴム成形用金型における被覆層について、ゴムに対する離型性を評価するための試験片を以下のように作製した。
金型材料である炭素綱（１００×２５ｍｍ）からなる素材の表面を表面粗さ：Ｒｚ３．２μｍまで研磨仕上げし、研磨後の素材を、有機溶剤、洗浄剤、水などで洗浄した。
洗浄後の素材を、無電解ニッケル−リンメッキ浴に浸漬させることにより、前記素材の表面に、ニッケル−リン合金メッキにより形成されたメッキ皮膜からなる第１メッキ層を形成させ、中間素材を得た。
つぎに、得られた中間素材を、前記無電解ニッケル−リンメッキ浴中に粒子径１μｍのＰＴＦＥ粒子が分散した複合メッキ浴に浸漬させ、ニッケル−リン合金マトリックス中に粒子径１μｍのＰＴＦＥ粒子が均一に分散している複合メッキ皮膜からなる第２メッキ層を前記中間素材の表面に形成させ、実施例１の試験片を得た。

〔比較例１〕
実施例１と同様にして、研磨仕上げおよび洗浄を行なった素材を、実施例１で用いた複合メッキ浴よりも低い分散度で、ＰＴＦＥ粒子が無電解ニッケル−リンメッキ浴中に分散したメッキ浴に浸漬させ、ニッケル−リン合金マトリックス中にＰＴＦＥ粒子が分散している複合メッキ皮膜からなるメッキ層を前記素材の表面に形成させ、比較例１の試験片を得た。

〔比較例２〕
実施例１と同様にして、研磨仕上げおよび洗浄を行なった素材の表面に、離型剤〔ダイキン工業（株）社製、商品名：ダイフリーＭＥ−３１３〕を塗布し、比較例２の試験片を得た。

〔試験例１〕
実施例１、比較例１および２の試験片に対して、エチレンプロピレンゴムを加硫により接着させた。得られた各試験片におけるエチレンプロピレンゴムの接着面に対して９０°の角度の方向に当該エチレンプロピレンゴムを引き剥がしたときにかかった引き剥がし力（離型力）を、アムスラー試験機によって測定した。また、エチレンプロピレンゴムを引き剥がした後の各試験片の汚れを観察した。その結果を表１に示す。

表１に示されるように、金型材料上に複合メッキ皮膜のメッキ層のみが形成された比較例１の試験片および従来の離型剤が塗布された比較例２の試験片に比べて、実施例１の試験片では、離型力が小さくなっていた。また、表１に示されるように、実施例１の試験片では、汚れがなかった。さらに、比較例１の試験片が、実施例１の試験片に比べて離型力が大きく、かつ汚れが生じた要因は、金型材料上に形成された複合メッキ皮膜のメッキ層におけるＰＴＦＥ粒子の分散度が低いことにあると考えられる。したがって、これらの結果から、金型の母材の表面に、ニッケル−リン合金メッキにより形成されたメッキ皮膜からなる第１メッキ層と、この第１メッキ層の上に、ニッケル−リン合金マトリックス中にＰＴＦＥ粒子が均一に分散している複合メッキ皮膜からなる第２メッキ層とを形成させることにより、優れた離型性が得られることがわかる。

〔試験例２〕
無電解ニッケル−リンメッキ浴に、種々の濃度となるように、粒子径１μｍのＰＴＦＥ粒子を分散させて、メッキ浴を得た。
得られたメッキ浴に、実施例１と同様にして、研磨仕上げおよび洗浄を行なった素材を浸漬させることにより、前記素材の表面に複合メッキを施し、ニッケル−リン合金マトリックス中に種々の濃度のＰＴＦＥ粒子が分散した複合メッキ層を有する種々の試験片を得た。

また、慣用の手法により、前記素材の表面にクロムメッキを施し、比較用試験片１を得た。前記比較用試験片１に離型剤〔ダイキン工業（株）社製、商品名：ダイフリーＭＥ−３１３〕を塗布し、比較用試験片２を得た。

得られた各試験片の表面Ａに、水１．０μＬを滴下し、図２（ａ）に示される試験片の表面Ａと、この表面Ａおよび水滴Ｂが接している境界点における液体表面に対する接線との角度（接触角）を求めた。
図２（ｂ）に、ニッケル−リン合金マトリックス中のＰＴＥＦ濃度と接触角との関係を調べた結果のグラフを示す。

図２（ｂ）に示されるように、接触角は、ニッケル−リン合金マトリックス中のＰＴＥＦ濃度（ＰＴＥＦ粒子濃度）が１５体積％以上である場合、従来のように、クロムメッキを施した試験片に対して離型剤を用いた場合の接触角（１００度）と同等以上となった。したがって、ニッケル−リン合金マトリックス中のＰＴＥＦ濃度が１５体積％以上である場合、従来のように、離型剤を用いる場合と同等以上の離型性が得られることがわかる。

〔試験例３〕
実施例１と同様にして、ニッケル−リン合金マトリックス中に粒子径１μｍのＰＴＦＥ粒子種々の濃度で均一に分散している複合メッキ皮膜からなる第２メッキ層を前記中間素材の表面に形成させ、種々の試験片を得た。
各試験片に対して、それぞれ、エチレンプロピレンゴムを加硫により接着させた。得られた各試験片におけるエチレンプロピレンゴムの接着面に対して９０°の角度の方向に当該エチレンプロピレンゴムを引き剥がしたときにかかった引き剥がし力を、アムスラー試験機によって測定した。また、試験片の表面の状態（膜性状）を観察した。図３に、ニッケル−リン合金マトリックス中のＰＴＥＦ濃度（ＰＴＥＦ粒子濃度）と引き剥がし力との関係を調べた結果および膜性状を示すグラフを示す。

図３に示されるように、引き剥がし力は、ニッケル−リン合金マトリックス中のＰＴＦＥ濃度が２０〜３５体積％の場合に、小さくなったが、３５体積％を超えると、膜性状が悪化していた。したがって、ニッケル−リン合金マトリックス中のＰＴＦＥ濃度は、２０〜３３体積％が適していることがわかる。

本発明の一実施形態に係る金型の概略説明図である。図２（ａ）は、試験片の表面Ａと、この表面Ａおよび水滴Ｂが接している境界点における液体表面に対する接線との角度（接触角）の模式図である。図２（ｂ）は、ニッケル−リン合金マトリックス中のＰＴＥＦ濃度と接触角との関係を調べた結果を示すグラフである。ニッケル−リン合金マトリックス中のＰＴＥＦ濃度と引き剥がし力との関係を調べた結果および膜性状を示すグラフである

符号の説明

１金型
２上型
３下型
４ａ母材
４ｂ母材
１１ａ被覆層
１１ｂ被覆層
１２ａ第１メッキ層
１２ｂ第１メッキ層
１３ａ第２メッキ層
１３ｂ第２メッキ層

Claims

ゴムを成形する金型であって、
前記金型の成形面が、当該金型の母材の表面に形成された被覆層からなり、
前記被覆層は、ニッケル−リン合金メッキにより形成されたメッキ皮膜からなる第１メッキ層と、前記第１メッキ層の外側に設けられ、かつニッケル−リン合金メッキにより形成されたメッキ皮膜中にフッ素樹脂粒子が分散した複合メッキ皮膜からなる第２メッキ層とから形成されており、
前記第２メッキ層中のフッ素樹脂粒子の含有量が、１５〜３５体積％であることを特徴とするゴム成形用金型。
前記第２メッキ層中のフッ素樹脂粒子の含有量が、２０〜３３体積％である請求項１に記載のゴム成形用金型。