JP2012196848A

JP2012196848A - 成形型の製造方法

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Publication number: JP2012196848A
Application number: JP2011061908A
Authority: JP
Inventors: Kimihisa Kaneko; 公久金子; Kunihiko Yoshioka; 邦彦吉岡
Original assignee: NGK Insulators Ltd
Current assignee: NGK Insulators Ltd
Priority date: 2011-03-22
Filing date: 2011-03-22
Publication date: 2012-10-18
Anticipated expiration: 2031-03-22
Also published as: JP5677876B2; US20120240383A1; WO2012128002A1; EP2689906A4; EP2689906A1; EP2689906B1

Abstract

【課題】成形面を構成する樹脂層の形状精度が高い成形型の製造方法を提供すること。
【解決手段】この成形型は、基部１０と、基部１０の表面上に形成された樹脂層２０とを備える。基部１０は樹脂層２０と比べて剛性が高い。基部１０の表面上に、厚さ（Ｔｂ）が１ｍｍ以上の樹脂層２０がライニング等によって形成される。次いで、形成された樹脂層２０のうち成形面に対応する部分の厚さがＴｂからＴａになるまで、その部分の表面部がエンドミル加工等の切削加工によって仕上げられる。これにより、成形面Ｐ１が完成する。成形面Ｐ１の形状精度として、切削加工によって得られる形状精度と同等の高い精度が得られる。また、樹脂層が形成される基部の剛性が高いので、樹脂層のみから構成される成形型と比べて、樹脂層が変形し難くなり、成形面の形状精度がより一層高められる。
【選択図】図６

Description

本発明は、成形体を成形する際に使用される成形型の製造方法に関する。

従来より、ウレタン成形体等の成形体が成形型を使用して製造される際、通常、以下の工程が順に実行される。先ず、成形型の成形面により画定される成形空間に成形体の前駆体であるスラリー等が注入される。「成形面」とは成形空間に注入された成形体の前駆体であるスラリー、ペースト等が実際に接触する面である。次いで、係るスラリー等が固化（及び乾燥）されて、成形空間内に成形体が形成される。そして、成形体から成形型が取り除かれることにより（離型されて）、成形体が得られる。

係る離型の際、成形型の成形面に成形体が粘着することがある。係る成形体の粘着の発生を抑制する（即ち、離型性を向上する）ため、成形型の成形面にフッ素樹脂層を設ける技術が広く知られている（例えば、特許文献１を参照）。

例えば、特許文献１では、成形型の成形面にニッケル等を含む下地メッキ層が形成され、その下地メッキ層の上にフッ素樹脂層（厚さが５０μ以下）がコーティングにより形成されることが記載されている。特許文献１では、これらの処理により、成形型の成形面では、下地メッキ層によって硬度が確保されるとともに、フッ素樹脂層によって良好な離型性が得られる、と記載されている。

特開２００６−２６４２２５号公報

ところで、上記文献に記載の成形型では、コーティングされたフッ素樹脂層の表面そのものが「成形面」となる。一般に、コーティングによって形成された層の表面の形状精度（表面粗さ、平面度、平行度等）は低い。従って、上記文献に記載の成形型の成形面の形状精度も低い。

本発明は、係る問題に対処するためになされたものであり、その目的は、成形面を構成する樹脂層の形状精度が高い成形型の製造方法を提供することにある。

本発明に係る製造方法によって得られる成形型は、基部と、前記基部の上に形成されるとともに表面が成形面を構成する樹脂層とを備える。前記基部は、前記樹脂層と比べて剛性が高い。なお、「剛性」とは、材料のヤング率Ｅ[Ｎ／ｍ^２]と、厚み方向に関する断面２次モーメントＩ[ｍ^４]の積ＥＩのことを指す。例えば、前記樹脂層の材料はフッ素化合物であり、前記基部の材料は金属である。

本発明に係る成形型の製造方法では、先ず、前記基部の（表面の）上に厚さが１ｍｍ以上の樹脂層が形成される。係る樹脂層は基部の表面を被覆するように形成される。樹脂層の形成は、例えば、ライニング、コーティング、塗装（塗付）、樹脂板の貼付等によってなされ得る。樹脂層の厚さを十分に確保する上では、特に、ライニング、又は樹脂板の貼付を採用することが好適である。

次いで、前記形成された樹脂層の表面に切削加工を加えることによって前記成形面が形成（完成）される。前記切削加工として、例えば、エンドミル加工、平研加工等が上げられる。その後に種々の仕上げ加工が追加されても良い。なお、樹脂層の表面の全てが成形面として使用されても、樹脂層の表面の一部のみが成形面として使用されてもよい。成形面として使用される樹脂層の表面は全て切削加工によって形成（完成）される。

これによれば、成形型の樹脂層の成形面が、切削加工によって完成される。従って、上記文献に記載した成形型（コーティングによって形成されたフッ素樹脂層の表面そのものが「成形面」となる成形型）と異なり、成形面の形状精度として、加工によって得られる形状精度と同等の高い精度が得られる。即ち、成形面として使用される樹脂層の表面の形状精度が高い成形型が得られる。この結果、成形面が十分に細長い（アスペクト比が十分に大きい）貫通孔の内壁面等である場合のように、上記文献に記載の成形型では実現が困難な形状を有する成形面が採用された場合においても、成形面全体としての形状精度を高くすることができる。

加えて、上記成形型によれば、樹脂層が、樹脂層より剛性が高い基部の表面に形成されている。従って、樹脂層のみから構成される成形型と比べて、樹脂層が変形し難くなり、樹脂層の成形面の形状精度をより一層高めることができる。更には、「１ｍｍ以上」と十分に厚く形成された樹脂層の表面が加工されて成形面が形成される。従って、比較的大きい加工代（加工によって除去される部分の厚さ）が確保され得る。この結果、平面のみからなる成形面のみならず、十分に細長い（アスペクト比が十分に大きい）貫通孔の内壁面からなる成形面や、上記文献に記載の成形型では実現が困難な種々の角部形状を有する成形面も実現することができる。

具体的には、前記加工によって形成された成形面の十点平均粗さ（ＲｚＪＩＳ）は１０μｍ以下であることが好適である。加えて、前記加工によって形成された成形面に対する水の接触角が６０°以上であることが好適である。これにより、良好な離型性を得ることができる。

本発明の実施形態に係る成形型の製造方法によって得られた成形型の斜視図である。図１に示した成形型を２−２線に沿って切断して得られる断面の図である。図１に示した成形型を製造する際の図２に対応する第１工程図である。図１に示した成形型を製造する際の図２に対応する第２工程図である。図１に示した成形型を製造する際の図２に対応する第３工程図である。図１に示した成形型を製造する際の図２に対応する第４工程図である。

本発明に係る製造方法によって製造される成形型は、例えば、セラミック原料粉末、分散媒、ゲル化剤、分散剤を含むスラリーの成形用原料からスラリーを作製し、これを注入して成形体を製造するための成形型に適用され得る。成形型の一部が本発明に係る成形型の構成を備えていればよいが、成形型の全体が本発明に係る成形型の構成を備えていることが好ましい。成形型が上型及び下型等のように複数の部分に分割されている場合、少なくとも１つの部分が本発明に係る成形型の構成を備えていればよい。

（構成）
図１及び図２は、本発明の実施形態に係る成形型の製造方法によって得られた成形型の一例を示す。図１の２−２断面図である図２に示すように、この成形型は、基部１０と、基部１０の全表面上に形成された（全表面を覆う）樹脂層２０とを備える。本例では、樹脂層２０のうちで基部１０に形成された円筒貫通孔の内壁面上に形成された部分（即ち、基部１０全体を覆う樹脂層２０の一部）の表面（即ち、円筒内壁面）Ｐ１が、「成形面」として使用される。「成形面」とは、成形体を成形するための成形空間を画定する面であり、且つ、成形空間に注入された成形体の前駆体であるスラリー、ペースト等が実際に接触する面である。即ち、この成形型を用いることによって、円筒状の成形体が得られる。

基部１０は、例えば、アルミニウム系合金、ステンレス系、チタン、鉄系などの金属から構成される。基部１０は、樹脂層２０と比べて剛性が高い。即ち、基部１０は、樹脂層２０の変形を抑制する支持基板としての機能を発揮し得る。

樹脂層２０は、フッ素樹脂（フッ素系化合物）、シリコン樹脂（シリコン系化合物）、ＰＶＡなどの離型性の高い材料から構成される。フッ素系化合物としては、ＰＴＦＥ、ＰＦＡ、ＥＴＦＥ、ＦＥＰ、ＰＶＤＦ、ＰＣＴＦＥ等が挙げられる。

樹脂層２０のうち成形面Ｐ１に対応する部分（即ち、中空円筒状の部分）の厚さＴａ（図２を参照）は０．１〜１ｍｍである。後述するように、この成形面Ｐ１は機械加工によって完成されている。成形面Ｐ１（即ち、円筒内壁面）の十点平均粗さ（ＲｚＪＩＳ）は、２０μｍ以下（より好ましくは１０μｍ以下）である。また、成形面Ｐ１に対する水の接触角は６０°以上（より好ましくは８５°以上）であることが好ましい。これにより、良好な離型性を得ることができる。成形面Ｐ１を構成する材料には、添加剤やプライマーが含まれないことが好ましい。なお、樹脂層２０の内部（成形面を構成しない部分）には、添加剤やプライマーが含まれていてもよい。

（製造方法）
次に、本発明に係る上記成形型の製造方法について、図２に対応する図３〜図６を参照しながら説明する。図３に示すように、先ず、基部１０が公知の手法の１つを利用して作製される。次いで、図４に示すように、基部１０の全表面（円筒貫通孔の内壁面を含む）に、周知の手法の１つを利用してプライマー処理がなされる。

次に、図５に示すように、プライマー処理がなされた基部１０の全表面（円筒貫通孔の内壁面を含む）に樹脂層２０が形成される。樹脂層２０の形成は、例えば、ライニング、コーティング、塗装（塗付）、樹脂板の貼付等によってなされる。形成される樹脂層２０の厚さＴｂ（図５を参照）は１〜３ｍｍである。

次に、図６に示すように、樹脂層２０のうち基部１０の円筒貫通孔の内壁に対応する部分の厚さがＴｂからＴａになるまで、その部分の表面部が機械加工によって仕上げられる。この機械加工としては、例えば、エンドミル加工等が挙げられる。この機械加工によって、成形型の成形面Ｐ１（円筒内壁面）が完成する。このとき、剛性の高い基部１０を加工の基準として扱って上記加工が施され得るため、樹脂層のみからなる場合と比べて加工精度が高まる。これにより、成形面Ｐ１の形状精度が高くなる。

（作用・効果）
本発明の実施形態に係る成形型の製造方法によれば、成形型の樹脂層２０の成形面Ｐ１（円筒内壁面）が、機械加工によって完成される。従って、成形面Ｐ１の形状精度として、機械加工によって得られる形状精度と同等の高い精度が得られる。即ち、樹脂層２０の成形面Ｐ１の形状精度が高い成形型が得られる。

加えて、この成形型では、樹脂層２０が、樹脂層２０より剛性が高い基部１０の表面に形成されている。従って、樹脂層のみから構成される成形型と比べて、樹脂層が変形し難くなり、樹脂層２０の成形面の形状精度をより一層高めることができる。更には、厚さＴｂが１〜３ｍｍ（即ち、１ｍｍ以上）と十分に厚く形成された樹脂層２０の表面部分が機械加工されて成形面Ｐ１が形成される。従って、比較的大きい加工代（加工によって除去される部分の厚さ、具体的には、Ｔｂ−Ｔａ）が確保され得る。この結果、例えば、成形面Ｐ１が十分に細長い（アスペクト比が十分に大きい）貫通孔の内壁面である場合においても、成形面Ｐ１全体としての形状精度を高くすることができる。

なお、本発明は上記実施形態に限定されることはなく、本発明の範囲内において種々の変形例を採用することができる。例えば、上記実施形態では、「成形面」が円筒内壁面であるが、前記基部の表面の上に形成された樹脂層の表面であって且つ機械加工によって仕上げられた表面である限りにおいて、「成形面」の形状はどのような形状であってもよい。

また、上記実施形態では、基部の表面に形成された樹脂層の表面の一部（円筒内壁面）のみが成形面として使用されているが、基部の表面に形成された樹脂層の表面の全てが成形面として使用されてもよい。何れにしろ、成形面として使用される樹脂層の表面の全域が、加工によって仕上げられる（完成される）。

１０…基部、２０…樹脂層

Claims

基部と、前記基部の上に形成されるとともに表面が成形面を構成する樹脂層とを備え、前記基部が前記樹脂層と比べて剛性が高い成形型の製造方法であって、
前記基部の上に厚さが１ｍｍ以上の樹脂層を形成する形成工程と、
前記形成された樹脂層の表面に切削加工を加えることにより前記成形面を形成する加工工程と、
を含む、成形型の製造方法。
請求項１に記載の成形型の製造方法において、
前記加工によって形成された成形面の十点平均粗さ（ＲｚＪＩＳ）が２０μｍ以下である、成形型の製造方法。
請求項１又は請求項２に記載の成形型の製造方法において、
前記加工によって形成された成形面に対する水の接触角が６０°以上である、成形型の製造方法。
請求項１乃至請求項３の何れか一項に記載の成形型の製造方法において、
前記樹脂層の材料がフッ素化合物である、成形型の製造方法。
請求項１乃至請求項４の何れか一項に記載の成形型の製造方法において、
前記基部の材料が金属である、成形型の製造方法。