JP2013244644A

JP2013244644A - 断熱金型

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Publication number: JP2013244644A
Application number: JP2012118734A
Authority: JP
Inventors: Teru Oshima; 輝大島
Original assignee: Mitsubishi Engineering Plastics Corp
Current assignee: Mitsubishi Engineering Plastics Corp
Priority date: 2012-05-24
Filing date: 2012-05-24
Publication date: 2013-12-09
Anticipated expiration: 2032-05-24
Also published as: JP5902555B2

Abstract

【課題】耐久性を向上し得る断熱金型を提案する。
【解決手段】本発明の断熱金型１にあっては、表層から保護層１０、断熱層３０、金型基体２０の順で積層されている。この断熱金型１における保護層１０は、断熱層３０上の少なくとも一部にキャビティ領域ＣＡＲを有する鋼材からなっている。また、この断熱金型１におけるキャビティ領域ＣＡＲの厚みＴ１は、キャビティ領域ＣＡＲ以外の領域ＮＡＲの厚みＴ２よりも小さくされている。
【選択図】図１

Description

本発明は、射出成形に用いられる断熱金型に関するものである。

射出成形法は、溶融樹脂を高圧で金型のキャビティに射出して成形する手法である。この金型に断熱金型を適用した場合、成形時における金型表面での急速な温度低下が防止されて金型表面の転写性が向上し、おおむね設計値通りの成形品を製造できることが知られている。

このような断熱金型は、金型基体の表面を断熱層で被覆したものであるが、当該断熱層を金属層でさらに被覆して耐久性を図ったものもある。この金属層は、成形時における金型表面での急速な温度低下を防ぐ観点では熱容量が小さいほど良い。したがって、薄い金属層で断熱層を被覆するほうが好ましい。

このような金属層を有する断熱金型として下記特許文献１に記載されたものが開示されている。この特許文献１の断熱金型は、ポリイミド等で断熱層を形成し、その断熱層と裏面側金属層とを加熱加圧して断熱層付き金型部材を得た後、当該断熱層の表面をめっきして金属層を得ることにより製造される。

特開２００８−２２１４７２号公報

ところで、上記特許文献１のようなめっきの金属層ではその金属層の強度が弱く断熱金型の耐久性が不十分となる傾向が高いことから、当該めっきの金属層を鋼材の金属層に変更したいという要請がある。

しかしながら、断熱層の表面を鋼材の金属層で被覆した場合、例えば金型型締を繰り返すこと等に起因して金属層が変形し、当該金属層の端部から剥がれ易くなるという問題が想定される。この問題は、成形すべき空間（キャビティ）と接する面が金属層の一部に形成されている場合、金属層の変形の程度が大きくなって顕在化するものと想定される。

本発明は以上の点を考慮してなされたもので、耐久性を向上し得る断熱金型を提案しようとするものである。

かかる課題を解決するため本発明は、表層から保護層、断熱層、金型基体の順で積層された断熱金型であって、前記保護層は、前記断熱層上の少なくとも一部にキャビティ領域を有する鋼材からなり、前記キャビティ領域の厚みは、前記キャビティ領域以外の領域の厚みよりも小さくされることを特徴とする。

このような断熱金型によれば、断熱層の表面が鋼材でなる保護層で被覆されるため、当該断熱層の表面をめっきにより被覆する場合に比べて、保護層の強度を高めることができる。また、キャビティ領域の厚みが、当該キャビティ領域以外の領域の厚みよりも小さくされるため、キャビティ領域以外の領域については、当該キャビティ領域に比べて金型型締時に加わる力に起因する変形等が生じ難い程度の剛性を与えることができる。したがって、キャビティ領域の厚みをキャビティ領域以外の領域の厚みと同程度以上とする場合に比べて、金型型締時に断熱層から剥がれる方向に力が働いたとしても断熱層から保護層を剥がれ難くすることができる。こうして、耐久性を向上し得る断熱金型が提供される。

なお、断熱層は、金型基体と保護層とを接着する接着層も兼ねているため、当該断熱層と保護層又は金型基体とを接合する部材の厚みを考慮することなく、当該断熱層の厚みを規定することができる。したがって、断熱金型を薄型化しつつも耐久性を向上することができる。

また、前記キャビティ領域以外の領域と前記金型基体とはボルトにより固定されることが好ましい。

このようにした場合、金型型締時に断熱層から剥がれる方向に働く力によって保護層が断熱層から剥がれることを抑止することができ、たとえ保護層が変形したとしても、ボルトによって当該保護層が断熱層から剥がれることを抑止することができる。

また、前記キャビティ領域は、未硬化状態の熱硬化性樹脂が硬化されて前記断熱層が形成された後、前記保護層を前記断熱層との接着面とは逆側から削って形成されたものであることが好ましい。

このようなキャビティ領域を有する保護層によれば、予めキャビティ領域を形成した保護層と金型基体との間に未硬化状態の熱硬化性樹脂を配置して硬化させる場合に比べて、保護層と金型基体とを接合する際の圧力や、未硬化状態の熱硬化性樹脂が硬化する際の収縮に伴う応力等に起因して保護層が歪むことを抑止することができる。この結果、断熱金型の耐久性をより一段と向上させることができる。

また、前記断熱層の熱伝導率をλ[Ｗ／(ｍＫ)]とし、前記断熱層の高さをｔ[ｍｍ]とした場合、λ／ｔ＝１０００[Ｗ／(ｍ^２Ｋ)]の関係にあることが好ましい。

このようにした場合、キャビティ領域の温度推移はおおむね一定に収束することが本発明者の実験により確認されている。このため、成形用樹脂の射出期間にはその成形用樹脂のガラス転移温度以上となり射出後には速やかにガラス転移温度を下回るという断熱効果を厳密に制御することができる。したがって、耐久性を向上させながらも、成形用樹脂の射出期間における良好な転写性を実現し、当該射出期間後の冷却時間を短縮化することができる。

また、前記断熱層は、無機フィラーを含有することが好ましく、前記無機フィラーは球形であり、前記無機フィラーの平均粒径は１〜１００μmの範囲内にあり、前記無機フィラーの含有率は６０〜９０重量％の範囲内にあることが好ましい。

このようにした場合、断熱層自体の強度を高めることができ、この結果、断熱金型の耐久性をより一段と向上させることができる。

以上のように本発明によれば、耐久性を向上し得る断熱金型が提供される。

本実施形態における断熱金型を示す断面図である。本実施形態における断熱金型の製造方法を示すフローチャートである。断熱金型の製造に用いられる鋼材を示す斜視図である。断熱金型の製造に用いられる金型基体を示す斜視図である。配置工程における第１段階の様子を示す断面図である。配置工程における第２段階の様子を示す断面図である。硬化工程の様子を示す断面図である。形成工程の様子を示す断面図である。キャビティ領域が凹形状となる断熱金型を例示する断面図である。キャビティ領域が凸形状となる断熱金型を例示する断面図である。

以下、本発明に係る断熱金型の製造方法の好適な実施形態について図面を参照しながら詳細に説明する。

図１は、本実施形態における断熱金型の断面を示す図である。図１に示すように、本実施形態における断熱金型１は、保護層１０と、金型基体２０と、当該保護層１０及び金型基体２０間に介在される断熱層３０とを主な構成要素として備える。

保護層１０は、焼き入れ処理等の加工処理を施した鋼材であり、例えば保護層１０の中央領域に、平坦形状のキャビティ領域ＣＡＲが形成される。なお、キャビティ領域ＣＡＲは、成形すべき空間と接する面領域である。

保護層１０の厚みは、保護層として得るべき強度や射出成形すべき成形品の材料等によって変わるものであるが、おおむね０．２[ｍｍ]〜１．５[ｍｍ]の範囲内とされる。保護層１０の材料は、金属、合金等を挙げることができ、具体的には例えば、合金工具鋼、ダイス鋼あるいは高速度工具鋼等の工具鋼や、マルテンサイト系ステンレス鋼等がある。

本実施形態の場合、保護層１０におけるキャビティ領域ＣＡＲの厚みＴ１は、キャビティ領域ＣＡＲ以外の領域ＮＡＲの厚みＴ２よりも小さくされ、当該領域ＮＡＲには、保護層１０の一面Ｓ１から鉛直方向に延在する複数のねじ孔１１が穿設される。この一面Ｓ１は、保護層１０における成形空間側の面とは逆側の裏面とされ、当該一面Ｓ１の略中央領域には円錐台状の凹部が形成される。この形状は、保護層１０の一面Ｓ１に対向される金型基体２０の一面Ｓ２の形状に対応している。

金型基体２０は、鋼材に対して焼き入れ処理等の加工処理を施したものである。金型基体２０の厚みは、特に制限されるものではないが、少なくとも保護層１０及び断熱層３０よりも大きくされる。金型基体２０の材料は、金属、合金等を挙げることができ、具体的には例えば、合金工具鋼、ダイス鋼あるいは高速度工具鋼等の工具鋼や、マルテンサイト系ステンレス鋼等がある。

本実施形態の場合、金型基体２０の一面Ｓ２の略中央領域には円錐台状の凸部が形成される。この金型基体２０の一面Ｓ２に形成される凸部と、保護層１０の一面Ｓ１に形成される凹部とが正対する状態で、当該金型基体２０の一面Ｓ２と保護層１０の一面Ｓ１とが断熱層３０を隔てて配置される。なお、保護層１０の一面Ｓ１と金型基体２０の一面Ｓ２とは互いに略平行であり、当該一面Ｓ１と一面Ｓ２との間の距離は、当該面内のどの位置でも同程度の関係にある。

金型基体２０の周縁部位には、当該周縁部位の面の鉛直方向に貫通する複数のねじ孔２１が穿設され、これらねじ孔２１の一面Ｓ２側の開口縁には、断熱層３０の厚みＴ３を規定するスペーサ２２が形成される。なお、ねじ孔２１の穿設位置は、保護層１０のねじ孔１１の穿設位置と相対的に同位置とされる。

断熱層３０は、保護層１０と金型基体２０との熱の出入りを遮る層であり、保護層１０及び金型基体２０とを接着する接着層も兼ねている。この接着力は０．１[MPa]以上とされる。

また、この断熱層３０においては、射出成形すべき成形品の材料等によって変わるものであるが、厚みＴ３がおおむね０．２[ｍｍ]〜１．５[ｍｍ]の範囲内にあり、熱浸透率がおおむね５００〜１５００[J/(s^0.5m²K)]の範囲内にあり、熱伝導率がおおむね０．３〜３[W/(mK)]の範囲内にあり、縦弾性率がおおむね４〜５０[GPa]の範囲内にあるものとされる。

このような断熱層３０の材料は熱硬化性樹脂とされる。この熱硬化性樹脂として、具体的にはエポキシアクリレート樹脂、フェノール樹脂、エポキシ樹脂、メラミン樹脂、尿素樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、アルキド樹脂、ポリウレタン、あるいは、熱硬化性ポリイミドなどが挙げられる。

なお、熱硬化性樹脂には、フィラーと呼ばれる無機粒子が強化剤として含有されていても良い。この無機粒子の形状は球形であるほうが好ましく、その平均粒径は１〜１００[μm] の範囲内にあると良い。また、無機粒子の含有率は６０〜９０重量％の範囲内にあると良い。このような無機粒子として、具体的にはガラスビーズなどが挙げられる。

また、断熱層３０（硬化状態にある熱硬化性樹脂）の熱伝導率と、断熱層３０の厚みＴ３との関係は、当該熱伝導率をλ[Ｗ／(ｍＫ)]とし、当該厚みＴ３をｔ[ｍｍ]とした場合、λ／ｔ＝１０００[Ｗ／(ｍ^２Ｋ)]の関係にある。なお、断熱層３０の厚みＴ３はスペーサ２２の高さに相当する。

このような断熱層３０を挟んで上述の保護層１０と金型基体２０とが配置され、当該保護層１０と金型基体２０とが断熱層３０に接着される。また、保護層１０に形成されるねじ孔１１と、金型基体２０に形成されるねじ孔２１とにボルトＢＴが通され、当該保護層１０と金型基体２０とが固定される。

以上のとおり、本実施形態の断熱金型１は、図１に示したように、表側から保護層１０、断熱層３０、金型基体２０の順で積層される。この保護層１０は、断熱層３０上の少なくとも一部にキャビティ領域ＣＡＲを有する鋼材からなる。

このような断熱金型１によれば、断熱層３０の表面が鋼材でなる保護層１０で被覆されるため、当該断熱層３０の表面をめっきにより被覆する場合に比べて、保護層１０の強度を高めることができる。

また、保護層１０におけるキャビティ領域ＣＡＲの厚みＴ１は、キャビティ領域以外の領域ＮＡＲの厚みＴ２よりも小さくされている。このため、キャビティ領域以外の領域ＮＡＲについては、当該キャビティ領域ＣＡＲに比べて金型型締時に加わる力に起因する変形等が生じ難い程度の剛性を与えることができる。

したがって、キャビティ領域ＣＡＲの厚みＴ１をキャビティ領域以外の領域ＮＡＲの厚みＴ２と同程度以上とする場合に比べて、金型型締時に断熱層３０から剥がれる方向に力が働いたとしても断熱層３０から保護層１０を剥がれ難くすることができる。こうして、耐久性を向上し得る断熱金型１が提供される。

なお、断熱層３０は、金型基体２０と保護層１０とを接着する接着層も兼ねているため、当該断熱層３０と保護層１０又は金型基体２０とを接合する接着部材の厚みを考慮することなく、当該断熱層３０の厚みを規定することができる。したがって、断熱金型１を薄型化しつつも耐久性を向上することができる。

本実施形態の場合、図１に示したように、キャビティ領域以外の領域ＮＡＲと金型基体２０とはボルトＢＴにより固定されている。

このため、ボルトＢＴに起因する影響をキャビティ領域ＣＡＲに与えることなく、金型型締時に断熱層３０から剥がれる方向に働く力によって保護層１０が断熱層３０から剥がれることを回避することができる。また、たとえ保護層１０が変形したとしても、ボルトＢＴによって当該保護層１０が断熱層３０から剥がれることを抑止することができる。この結果、断熱金型１の耐久性をより一段と向上させることができる。

なお、上述したように、保護層１０におけるキャビティ領域ＣＡＲの厚みＴ１が、キャビティ領域以外の領域ＮＡＲの厚みＴ２よりも小さくされているため、保護層１０にボルトＢＴを配置する領域を確保できないといったことは回避される。

また本実施形態の場合、断熱層３０の熱伝導率をλ[Ｗ／(ｍＫ)]とし、当該断熱層３０の厚みをｔ[ｍｍ]とした場合、λ／ｔ＝１０００[Ｗ／(ｍ^２Ｋ)]の関係とされる。

ここで、１００ｍｍの厚みを有する金型層の表面に断熱層が被覆される断熱金型のキャビティに２ｍｍの厚みを有する成形用樹脂層を射出した解析モデルを用いて、断熱層における物性及び厚さの影響を解析した結果を下記表に示す。

上記表に示される各温度は、成形用樹脂層の中心から断熱層までの厚さ１ｍｍ部分における温度（以下、境界温度という。）である。なお、この解析モデルにおける成形用樹脂はポリカーボネートとし、当該成形用樹脂層の初期温度は３００℃とし、断熱層及び金型層の初期温度は１００℃とし、金型層の末端部分（断熱層に対向する側とは逆側部分）の温度は１００℃で一定とした。

上記表の「１」から「６」までに示されているとおり、断熱層における熱伝導率λと厚みｔとがλ／ｔ＝１０００の関係にある場合、断熱層の材質や熱浸透率が異なっていても、境界温度の推移はおおむね一定に収束することが分かった。

これに対し上記表の「７」に示されているとおり、λ／ｔの値が１０００よりも大幅に小さい場合には、境界温度の降温時間が極めて遅いことが分かった。なお、上記表には示していないが、λ／ｔの値が１０００より小さくなるほど、境界温度の単位時間当たりの下がり幅が小さくなることが分かっている。

また、上記表の「８」に示されているとおり、λ／ｔの値が１０００よりも大幅に大きい場合には、境界温度の降温時間が極めて早いことが分かった。なお、上記表には示していないが、λ／ｔの値が１０００より大きくなるほど、境界温度の単位時間当たりの下がり幅が大きくなることが分かっている。

つまり、λ／ｔ＝１０００の関係を充足している限り、成形用樹脂の射出期間には境界温度がガラス転移温度以上となり射出後には速やかにガラス転移温度を下回るという断熱効果を、断熱層３０の厚みによって得ることが可能である。このため、成形用樹脂の射出期間にはその成形用樹脂のガラス転移温度以上となり射出後には速やかにガラス転移温度を下回るという断熱効果を厳密に制御することができる。したがって、耐久性を向上させながらも、成形用樹脂の射出期間における良好な転写性を実現し、当該射出期間後の冷却時間を短縮化することができる。

ところで、本実施形態における断熱層３０に無機フィラーを含有させた場合、当該無機フィラーによって断熱層３０自体の強度を高めることができ、この結果、断熱金型の耐久性をより一段と向上させることができる。なお、無機フィラーが球形であり、当該無機フィラーの平均粒径は１〜１００μmの範囲内にあり、当該無機フィラーの含有率は６０〜９０重量％の範囲内にあることは、効果的に好ましい条件である。

次に、この断熱金型１の製造方法について説明する。

図２は、本実施形態における断熱金型１の製造方法を示すフローチャートである。図２に示すように、本実施形態における断熱金型１の製造方法は、準備工程Ｐ１、配置工程Ｐ２、硬化工程Ｐ３及び形成工程Ｐ４を主工程として備える。

＜準備工程Ｐ１＞
この準備工程Ｐ１は、断熱金型１の保護層１０とすべき鋼材と、断熱金型１の金型基体２０と、断熱金型１の断熱層３０とすべき未硬化状態の熱硬化性樹脂とを準備する工程である。

断熱金型１の保護層１０とすべき鋼材として、例えば図３に示すように、略矩形状の板材に対して焼き入れ処理等の加工処理を施した鋼材４０が準備される。

この鋼材４０の厚みＴは、保護層１０の厚みよりも大きいものとされる。また、この鋼材４０には上述のねじ孔１１が穿設され、当該鋼材４０の一方の面には、金型基体２０の一面Ｓ２に対向すべき一面Ｓ１として、当該金型基体２０の一面Ｓ２の形状に対応する形状に形成される。

一方、断熱金型１の金型基体２０として、例えば図４に示すように、鋼材４０の水平面と同面積の略矩形状を有する鋼材に対して焼き入れ処理等の加工処理を施したものが準備される。

上述したように、この金型基体２０にはねじ孔２１が穿設され、当該金型基体２０の一面Ｓ２には円錐台状の凸部及びスペーサ２２が形成される。

他方、断熱金型１の断熱層３０とすべき未硬化状態の熱硬化性樹脂として、例えば、基材と硬化剤とを混合し流動性を調整したものが準備される。なお、必要に応じて、無機フィラー等の強化剤やその他の添加剤が基材及び硬化剤とともに混合される。

＜配置工程Ｐ２＞
この配置工程Ｐ２では、鋼材４０の一面Ｓ１と金型基体２０の一面Ｓ２との間に所定距離の隙間を隔てて鋼材４０及び金型基体２０を配置し、当該隙間に未硬化状態の熱硬化性樹脂を配置する工程である。

具体的には、第１段階として、図５に示すように、金型基体２０の一面Ｓ２側に形成されるスペーサ２２の高さ以上となるよう、未硬化状態の熱硬化性樹脂５０が金型基体２０の一面Ｓ２に塗布される。

第２段階として、図６に示すように、鋼材４０の一面Ｓ１と金型基体２０の一面Ｓ２とが正対する状態で、鋼材４０の一面Ｓ１が金型基体２０上に載置される。これにより鋼材４０の一面Ｓ１と金型基体２０の一面Ｓ２とが、スペーサ２２を介して、当該面内のどの位置でも等距離となる。

＜硬化工程Ｐ３＞
この硬化工程Ｐ３は、未硬化状態の熱硬化性樹脂５０を硬化させる工程である。具体的には、第１段階として、図７の（Ａ）に示すように、金型基体２０のねじ孔２１と鋼材４０のねじ孔１１とにボルトＢＴが通され、金型基体２０と鋼材４０とが固定される。これにより金型基体２０は押し付けられた状態となる。なお、この第１段階の作業は、配置工程Ｐ２で行われても良い。

第２段階として、金型基体２０が押し付けられた状態で、例えば加熱炉にて未硬化状態の熱硬化性樹脂５０が加熱される。これにより未硬化状態の熱硬化性樹脂５０の硬化が進行し、図７の（Ｂ）に示すように、立体網目状に架橋された断熱層３０が形成される。

＜形成工程Ｐ４＞
この形成工程Ｐ４は、図８に示すように、鋼材４０をその鋼材４０の一面とは逆側から削って、硬化状態の熱硬化性樹脂（断熱層３０）上の少なくとも一部にキャビティ領域ＣＡＲを形成する工程である。

具体的には、キャビティ領域として形成すべき部分の厚みＴ１が、キャビティ領域として形成すべき部分以外の厚みＴ２に比べて小さくなるように、鋼材４０が削られる。そして、金型基体２０の一面Ｓ２における凸部に沿って、断熱層３０からの厚みが均等となる平坦形状のキャビティ領域ＣＡＲが、鋼材４０の表面として削り出される。具体的な研削手法としては、例えば、フライス盤加工や放電加工等がある。

このように上述の準備工程Ｐ１、配置工程Ｐ２、硬化工程Ｐ３及び形成工程Ｐ４を順次経ることで、図１に示すような断熱金型１が製造される。

以上のとおり、本実施形態の断熱金型１におけるキャビティ領域ＣＡＲは、図８に示したように、未硬化状態の熱硬化性樹脂５０が硬化されて断熱層３０が形成された後、保護層１０を断熱層３０との接着面とは逆側から削って形成される。

このようなキャビティ領域ＣＡＲを有する保護層１０によれば、予めキャビティ領域を形成した保護層と金型基体との間に未硬化状態の熱硬化性樹脂を配置して硬化させる場合に比べて、保護層１０と金型基体２０とを接合する際の圧力や、未硬化状態の熱硬化性樹脂５０が硬化する際の収縮に伴う応力等に起因して保護層１０が歪むことを抑止することができる。この結果、断熱金型１の耐久性をより一段と向上させることができる。

なお、本実施形態における断熱金型１の製造方法の場合、配置工程Ｐ２では、鋼材４０の一面Ｓ１と金型基体２０の一面Ｓ２との間においてキャビティ領域ＣＡＲの鉛直方向を避けた位置にスペーサ２２が配置され、硬化工程Ｐ３では、金型基体２０が押し付けられた状態で未硬化状態の熱硬化性樹脂５０が加熱される。

このため、鋼材４０と金型基体２０との間に配置されるスペーサ２２によって、未硬化状態の熱硬化性樹脂５０をある一定以上の厚みとしても、その厚みのムラを金型基体２０の押し付けによって大幅に抑制することができる。この結果、スペーサ２２の高さを断熱層３０の厚みとして正確に断熱層３０を形成することができる。

スペーサ２２は、本実施形態では、金型基体２０と一体に成形されているため、金型基体２０の一面Ｓ２上に鋼材４０の一面Ｓ１を配置しさえすれば、当該金型基体２０と鋼材４０との間にスペーサ２２が配置されることになる。したがって、スペーサ２２の配置位置の精度を保持しながらも、そのスペーサ２２の配置工程を簡略化することができる。

上述した実施形態はあくまで一例であり、本発明は上記実施形態に限定されるものではない。

例えば、上記実施形態では、平坦形状のキャビティ領域ＣＡＲが削り出されたが、例えば図９に示すように凹形状のキャビティ領域ＣＡＲが削り出されても良く、例えば図１０に示すように、凸形状のキャビティ領域ＣＡＲが削り出されても良い。

図９に示す断熱金型は、上記実施形態と異なる形状の保護層１０（鋼材４０）及び金型基体２０を有している点で、上記実施形態の断熱金型１とは相違する。具体的に図９に示す保護層１０（鋼材４０）の一面Ｓ１には、略中央領域が隆起しその辺縁が窪む凹凸部が形成される点で、円錐台状の凹部が形成された上記実施形態の保護層１０（鋼材４０）とは相違する。また、図９に示す金型基体２０の一面Ｓ２には、略中央領域が窪みその辺縁が隆起する凹凸部が形成される点で、円錐台状の凸部が形成された上記実施形態の金型基体２０とは相違する。このような断熱金型は、上述の準備工程Ｐ１、配置工程Ｐ２、硬化工程Ｐ３を順に経た後、形成工程Ｐ４において、鋼材４０の一面Ｓ１とは逆側の面から、当該一面Ｓ１の凸部に沿った凹面を削り出すことで製造することができる。

図１０に示す断熱金型は、上記実施形態と異なる形状の保護層１０（鋼材４０）及び金型基体２０を有している点で、上記実施形態の断熱金型１とは相違する。具体的に図１０に示す保護層１０（鋼材４０）の一面Ｓ１には、略中央領域が窪みその辺縁が隆起する凹凸部が形成される点で、上記実施形態の保護層１０（鋼材４０）とは相違する。また、図１０に示す金型基体２０の一面Ｓ２には、略中央領域が隆起しその辺縁が窪む凹凸部が形成される点で、上記実施形態の金型基体２０とは相違する。このような断熱金型は、上述の準備工程Ｐ１、配置工程Ｐ２、硬化工程Ｐ３を順に経た後、形成工程Ｐ４において、鋼材４０の一面Ｓ１とは逆側の面から、当該一面Ｓ１の凹部に沿った凸面を削り出すことで製造することができる。

なお、上記実施形態、図９及び図１０に示したように、キャビティ領域として形成すべき部分の厚みＴ１が、キャビティ領域として形成すべき部分以外の厚みＴ２に比べて小さくなるように鋼材４０を削ることは必須の条件となるものではない。ただし、上述したように断熱層３０と鋼材４０あるいは断熱層３０と金型基体２０との剥離を低減する観点では、キャビティ領域として形成すべき部分の厚みＴ１が、キャビティ領域として形成すべき部分以外の厚みＴ２に比べて小さくなるように鋼材４０を削るほうが好ましい。

また、キャビティ領域ＣＡＲの形状は、上記実施形態、図９及び図１０に示された形状に限らず、種々の形状を幅広く適用することができる。さらに、鋼材４０の一面Ｓ１と金型基体２０の一面Ｓ２との形状は、少なくともキャビティ領域ＣＡＲの鉛直方向上にある部分の面同士が所定の距離を隔てて配置される限り、上記実施形態、図９及び図１０に示した以外の種々の形状を幅広く適用することができる。

また上記実施形態では、鋼材４０（保護層１０）に形成されるキャビティ領域ＣＡＲが１つとされたが、２以上とされても良い。なお、キャビティ領域ＣＡＲを２以上とする場合、各キャビティ領域が独立した状態にあっても良く、各キャビティ領域同士が繋がった状態にあっても良く、独立した状態にあるキャビティ領域と、繋がった状態にあるキャビティ領域とが混在していても良い。

また上記実施形態では、未硬化状態の熱硬化性樹脂５０が金型基体２０の一面Ｓ２に塗布され、当該金型基体２０上に鋼材４０の一面Ｓ１が載置された。しかしながら、未硬化状態の熱硬化性樹脂５０が鋼材４０の一面Ｓ１に塗布され、当該鋼材４０上に金型基体２０の一面Ｓ２が載置されても良い。また、金型基体２０の一面Ｓ２上に鋼材４０の一面Ｓ１が載置された後に、当該金型基体２０と鋼材４０との間に未硬化状態の熱硬化性樹脂５０が充填されても良い。さらに、未硬化状態の熱硬化性樹脂５０が入れられた容器内において金型基体２０の一面Ｓ２上に鋼材４０の一面Ｓ１が載置された後、その載置状態のまま金型基体２０及び鋼材４０を容器から取り出すようにしても良い。要するに、配置工程Ｐ２では、鋼材４０の一面Ｓ１と金型基体２０の一面Ｓ２との間に所定距離の隙間を隔てて鋼材４０及び金型基体２０が配置され、当該隙間に未硬化状態の熱硬化性樹脂が配置されれば良い。

また上記実施形態では、金型基体２０及び鋼材４０の周縁部位をボルトＢＴによって終結することによって金型基体２０が鋼材４０に押し付けられた。しかしながら、鋼材４０が金型基体２０に押し付けられても良く、また、終結以外の手法により金型基体２０及び鋼材４０の一方が他方に押し付けられても良い。

また上記実施形態では、スペーサ２２が、金型基体２０の一面Ｓ２と一体に形成されたが、鋼材４０の一面Ｓ１と一体に形成されていても良い。また、スペーサ２２は、金型基体２０におけるねじ孔２１の開口縁に形成されたが、鋼材４０のねじ孔１１の開口縁に形成されていても良く、鋼材４０と金型基体２０との間であれば、当該開口縁以外であっても良い。要するに、スペーサ２２は、鋼材４０の一面Ｓ１と金型基体２０の一面Ｓ２との間において、キャビティ領域ＣＡＲの鉛直方向を避けた位置である限り、どの位置に配置されていても良く、当該鋼材４０又は金型基体２０と一体であっても別体であっても良い。

また上記実施形態では、鋼材４０に形成されたキャビティ領域ＣＡＲの表面に対して何ら加工が施されなかったが、例えばシボ加工等の表面加工が施されていても良い。

本発明は、射出成形品を取り扱う分野において利用可能性がある。

１・・・断熱金型
１０・・・保護層
１１・・・凹部
２０・・・金型基体
２１・・・ねじ孔
３０・・・断熱層
４０・・・鋼材
４１・・・ねじ孔
４２・・・段部
５０・・・未硬化状態の熱硬化性樹脂
ＣＡＲ・・・キャビティ領域
Ｐ１・・・準備工程
Ｐ２・・・配置工程
Ｐ３・・・硬化工程
Ｐ４・・・形成工程

Claims

表層から保護層、断熱層、金型基体の順で積層された断熱金型であって、
前記保護層は、前記断熱層上の少なくとも一部にキャビティ領域を有する鋼材からなり、
前記キャビティ領域の厚みは、前記キャビティ領域以外の領域の厚みよりも小さくされる
ことを特徴とする断熱金型。
前記キャビティ領域以外の領域と前記金型基体とはボルトにより固定される
ことを特徴とする請求項１に記載の断熱金型。
前記キャビティ領域は、未硬化状態の熱硬化性樹脂が硬化されて前記断熱層が形成された後、前記保護層を前記断熱層との接着面とは逆側から削って形成されたものである
ことを特徴とする請求項２に記載の断熱金型。
前記断熱層の熱伝導率をλ[Ｗ／(ｍＫ)]とし、前記断熱層の高さをｔ[ｍｍ]とした場合、λ／ｔ＝１０００[Ｗ／(ｍ^２Ｋ)]の関係にある
ことを特徴とする請求項１〜請求項３いずれか１項に記載の断熱金型。
前記断熱層は、無機フィラーを含有する
ことを特徴とする請求項１〜請求項３いずれか１項に記載の断熱金型。
前記無機フィラーは球形であり、前記無機フィラーの平均粒径は１〜１００μmの範囲内にあり、前記無機フィラーの含有率は６０〜９０重量％の範囲内にある
ことを特徴とする請求項５に記載の断熱金型。