JP2014046590A

JP2014046590A - 断熱金型

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Publication number: JP2014046590A
Application number: JP2012191954A
Authority: JP
Inventors: Teru Oshima; 輝大島; Yoshiyuki Masuda; 義行増田
Original assignee: Mitsubishi Engineering Plastics Corp
Current assignee: Mitsubishi Engineering Plastics Corp
Priority date: 2012-08-31
Filing date: 2012-08-31
Publication date: 2014-03-17
Anticipated expiration: 2032-08-31
Also published as: JP5969326B2

Abstract

【課題】断熱金型表面の転写性を良好な状態としながらも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、表側から表面保護層３０、補強層４０、断熱樹脂層２０、金型基体１０の順で積層される。この断熱金型１における補強層４０は、断熱樹脂層２０の縦弾性率よりも大きい縦弾性率を有し、表面保護層３０の熱浸透率よりも小さい熱浸透率を有している。このような断熱金型１によれば、断熱金型表面の転写性を良好な状態としながらも耐久性を向上することができる。
【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、成形時における断熱金型表面での急速な温度低下が防止されて断熱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として、金属基体上に樹脂層が断熱樹脂層として装着され、当該樹脂層上に金属層が表面層として装着されたものが提案されている。

特開２００８−２２１４７２号公報

ところで、上記特許文献１における金属層をめっき等で薄く形成した場合にはその金属層自体の強度が小さくなり、断熱金型の耐久性が不十分となる傾向がある。

一方、金属層を厚く形成した場合には金属層の強度を大きくできるものの、断熱樹脂層の断熱効果が低減して断熱金型表面の転写性が粗悪になる傾向がある。

本発明は以上の点を考慮してなされたもので、断熱金型表面の転写性を良好な状態としながらも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、表側から表面保護層、補強層、断熱樹脂層、金型基体の順で積層された断熱金型であって、前記補強層は、前記断熱樹脂層の縦弾性率よりも大きい縦弾性率を有し、前記表面保護層の熱浸透率よりも小さい熱浸透率を有することを特徴とする。

このような断熱金型では、表面保護層と断熱樹脂層との間に、断熱樹脂層の縦弾性率よりも大きい縦弾性率を有する補強層が設けられているため、当該補強層がない場合に比べて、表面保護層が薄くても断熱金型の耐久性を向上することができる。
また、この補強層は、表面保護層の熱浸透率よりも小さい熱浸透率を有しているため、成形時における断熱金型表面での急速な温度低下を有効に抑制することができ、当該断熱金型表面の転写性を良好な状態とすることができる。
こうして、断熱金型表面の転写性を良好な状態としながらも耐久性を向上し得る断熱金型が提供される。

また、前記補強層は、無機部材であることが好ましく、セラミックスであることがさらに好ましい。

このような部材を適用した場合、断熱樹脂層の縦弾性率よりも大きい縦弾性率を有し、前記表面保護層の熱浸透率よりも小さい熱浸透率を有する補強層として選択し得る材料の選択幅が広がる。したがって、様々な種類の成形用樹脂に対して断熱金型表面の転写性を良好な状態とさせつつも耐久性を向上させ得る補強層を得ることができる。

また、補強層が無機部材（セラミックス）である場合、当該補強層に含有される無機バインダーにより前記補強層と前記表面保護層とが接着されること、あるいは、当該補強層と前記表面保護層とは、無機接着剤により接着されることが好ましい。

このようにした場合、補強層と表面保護層とを有機接着剤で接着する場合に比べて、成形時における金型型締や溶融樹脂のキャビティへの充填により加わる圧力に起因する接着剤自体の圧縮変形を抑制することができる。したがって、接着剤の圧縮変形によって断熱金型表面自体が凹凸形状になり、設計値との隔たりが大きい成形品が製造されることを未然に抑止することができる。

前記断熱樹脂層は、前記補強層及び前記金型基体に対する接着剤を兼ねることが好ましい。

このようにした場合、断熱樹脂層と補強層又は金型基体とを接着する接着部材を省略することができるため、その分だけ断熱金型を薄型化できる。また、断熱樹脂層と補強層又は金型基体とを接着する接着部材に起因して断熱樹脂層の断熱効果が変化することを未然に防止することができるため、断熱金型における断熱効果を精度よく得ることができる。

また、前記補強層は、前記表面保護層の縦弾性率よりも大きい縦弾性率を有することが好ましい。

このようにした場合、補強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。また、表面保護層をより薄くすることができ、断熱樹脂層における断熱効果をより一段と向上させることができる。

また、前記補強層は、前記表面保護層の熱容量よりも小さい熱容量を有することが好ましい。

このようにした場合、成形時における断熱金型表面での急速な温度低下を大幅に抑制することができ、この結果、断熱金型表面の転写性をより一段と良好な状態とすることができる。

以上のように本発明によれば、断熱金型表面の転写性を良好な状態としながらも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。第１装着工程の様子を示す断面図である。第２装着工程における第１段階の様子を示す断面図である。第２装着工程における第２段階の様子を示す断面図である。第２装着工程における第３段階及び第４段階の様子を示す断面図である。削り出し工程の様子を示す断面図である。表面保護層と補強層とにおける他の接着の様子を図６（Ｂ）と同じ視点で示す断面図である。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。キャビティ領域が平坦状となる他の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、金型基体１０、断熱樹脂層２０、表面保護層３０及び補強層４０を主な構成要素として備える。

＜金型基体について＞
金型基体１０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１０の厚みは、特に制限されるものではないが、少なくとも断熱樹脂層２０、表面保護層３０及び補強層４０よりも大きくされる。

このような金型基体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とされる。

本実施形態の場合、金型基体１０の一面Ｓ１の周縁部位にはその周縁部位の面の鉛直方向に貫通する複数のねじ孔１１が穿設される。これらねじ孔１１の一面Ｓ１側の開口縁には、断熱樹脂層２０の厚みＴを規定するスペーサ１２が形成される。

＜断熱樹脂層について＞
断熱樹脂層２０は、成形時における断熱金型表面での急速な温度低下を抑制する樹脂層であり、金型基体１０及び補強層４０に対する接着剤も兼ねている。この接着力は０．１[MPa]以上とされる。

また、断熱樹脂層２０の厚みＴは０．２[ｍｍ]〜１．５[ｍｍ]の範囲内にあり、熱浸透率は５００〜１５００[J/(s^0.5m²K)]の範囲内にあり、熱伝導率は０．３〜３[W/(mK)]の範囲内にあり、縦弾性率は４〜５０[GPa]の範囲内にあるものとされる。

このような断熱樹脂層２０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、断熱樹脂層２０（硬化状態にある熱硬化性樹脂）の熱伝導率と、断熱樹脂層２０の厚みＴとの関係は、当該熱伝導率をλ[Ｗ／(ｍＫ)]とし、当該厚みＴをｔ[ｍｍ]とした場合、λ／ｔ＝１０００[Ｗ／(ｍ^２Ｋ)]の関係にある。なお、断熱樹脂層２０の厚みＴはスペーサ１２の高さに相当する。

＜表面保護層について＞
表面保護層３０は、断熱樹脂層２０を保護する断熱金型１の表層であり、焼き入れ処理等の加工処理を施した鋼材とされる。表面保護層３０の厚みは、０．２[ｍｍ]〜１．５[ｍｍ]の範囲内とされる。

このような表面保護層３０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、工具鋼、マルテンサイト系ステンレス鋼等の鋼材、あるいは、クロム、亜鉛、ニッケル、ダイヤモンド等の薄膜がある。

本実施形態の場合、表面保護層３０の中央領域は平坦状のキャビティ領域ＣＡＲとされる。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。このキャビティ領域ＣＡＲ以外の領域ＮＡＲには、表面保護層３０の一面Ｓ２から鉛直方向に延在する複数のねじ孔３１が穿設される。これらねじ孔３１の穿設位置は、金型基体１０のねじ孔１１の穿設位置と相対的に同位置とされる。

表面保護層３０の一面Ｓ２は、成形すべき空間と接する面とは逆側の裏面であり、断熱樹脂層２０及び補強層４０を隔てて金型基体１０の一面Ｓ１に正対される。なお、表面保護層３０の一面Ｓ２と金型基体１０の一面Ｓ１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。

＜補強層について＞
補強層４０は、表面保護層３０を補強する層であり、断熱樹脂層２０の縦弾性率よりも大きい縦弾性率を有し、表面保護層３０の熱浸透率よりも小さい熱浸透率を有する無機部材とされ、当該無機部材に含有される無機バインダーにより表面保護層３０と接着される。この接着力は０．１[MPa]以上とされる。また、補強層４０の厚みは、０．１[ｍｍ]〜１．５[ｍｍ]の範囲内とされる。なお、縦弾性率は、縦弾性係数又はヤング率とも呼ばれている。

このような補強層４０は、断熱樹脂層２０の縦弾性率よりも大きい縦弾性率を有し、表面保護層３０の熱浸透率よりも小さい熱浸透率を有する無機部材であれば特に制限されるものではないが、具体的には例えば、ジルコニアや酸化アルミニウム等のセラミックス、シリカやタルク等の鉱物がある。また、無機バインダーとしては、例えば、セメントや水硬性アルミナ等の水硬性材料や、高炉水砕スラグやアモルファスシリカ等の潜在水硬性材料や、ケイ酸ソーダ等がある。

本実施形態の場合、補強層４０の周縁部位にはその周縁部位の面の鉛直方向に貫通する複数のねじ孔４１が穿設され、これらねじ孔４１の穿設位置は、金型基体１０のねじ孔１１及び表面保護層３０のねじ孔３１の穿設位置と相対的に同位置とされる。

＜効果等＞
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、表側から表面保護層３０、補強層４０、断熱樹脂層２０、金型基体１０の順で積層される。この補強層４０は、断熱樹脂層２０の縦弾性率よりも大きい縦弾性率を有し、表面保護層３０の熱浸透率よりも小さい熱浸透率を有するものとされる。

このような断熱金型１では、表面保護層３０と断熱樹脂層２０との間に、断熱樹脂層２０の縦弾性率よりも大きい縦弾性率を有する補強層４０が設けられているため、当該補強層４０がない場合に比べて、表面保護層３０が薄くても断熱金型１の耐久性を向上することができる。

また、この補強層４０は、表面保護層３０の熱浸透率よりも小さい熱浸透率を有しているため、成形時における断熱金型表面での急速な温度低下を有効に抑制することができ、当該断熱金型表面の転写性を良好な状態とすることができる。

このように本実施形態の断熱金型１は、断熱金型表面の転写性を良好な状態としながらも耐久性を向上することができる。

ところで、断熱樹脂層２０の縦弾性率よりも大きい縦弾性率を有する補強層４０が、表面保護層３０の縦弾性率よりも大きいものとされた場合、補強層４０自体の強度を高めることができ、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、シボ加工やパターン加工等の機械加工を施す場合、断熱金型１の表面を、当該機械加工が可能となる程度の硬度とする必要がある。したがって、機械加工が可能となる程度の硬度を得る観点では、表面保護層３０の縦弾性率よりも大きい縦弾性率の補強層４０を適用することが好ましい。

また、表面保護層３０の熱浸透率よりも小さい熱浸透率を有する補強層４０が、当該表面保護層３０の熱容量よりも小さい熱容量を有するものとされた場合、成形時における断熱金型表面での急速な温度低下を大幅に抑制することができ、この結果、断熱金型表面の転写性をより一段と良好な状態とすることができる。

本実施形態の場合、補強層４０は無機部材とされ、その無機部材に含有される無機バインダーにより補強層４０が表面保護層３０と接着される。このため、補強層４０と表面保護層３０とを有機接着剤で接着する場合に比べて、成形時における金型型締や溶融樹脂のキャビティへの充填により加わる圧力に起因する接着剤自体の圧縮変形を抑制することができる。したがって、接着剤の圧縮変形によって断熱金型表面自体が凹凸形状になり、設計値との隔たりが大きい成形品が製造されることを未然に抑止することができる。

さらに本実施形態の場合、断熱樹脂層２０は、補強層４０及び金型基体１０に対する接着剤を兼ねている。このため、断熱樹脂層２０と補強層４０又は金型基体１０とを接着する接着部材を省略することができ、その分だけ断熱金型１を薄型化できる。また、断熱樹脂層２０と補強層４０又は金型基体１０とを接着する接着部材に起因して断熱樹脂層２０の断熱効果が変化することを未然に防止することができるため、断熱金型１における断熱効果を精度よく得ることができる。

さらに本実施形態の場合、図１に示したように、断熱金型１の表層である表面保護層３０のキャビティ領域以外の領域ＮＡＲと、補強層４０と、金型基体１０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、金型型締時や溶融樹脂充填時、又は成形品離型時に働く力によって表面保護層３０が補強層４０から剥がれ、あるいは、補強層４０が断熱樹脂層２０から剥がれることを回避することができる。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。

さらに本実施形態の場合、断熱樹脂層２０の熱伝導率をλ[Ｗ／(ｍＫ)]とし、当該断熱樹脂層２０の厚みＴ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樹脂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、断熱樹脂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樹脂層までの厚さ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、断熱樹脂層及び金型層の初期温度は１００℃とし、金型層の末端部分（断熱樹脂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、断熱樹脂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、断熱樹脂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、断熱樹脂層２０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樹脂層２０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樹脂層２０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、上述した断熱金型１における製造方法の一例を説明する。

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、第１装着工程Ｐ２、第２装着工程Ｐ３及び削り出し工程Ｐ４を主工程として備える。

＜準備工程Ｐ１＞
この準備工程Ｐ１は、金型基体１０と、断熱樹脂層２０の前駆体である未硬化状態の熱硬化性樹脂と、表面保護層３０とすべき鋼材と、補強層４０の前駆体とを準備する工程である。

具体的に金型基体１０として、例えば直方体状の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。なお、この金型基体１０周縁における所定部位には、ねじ孔１１が穿設される。

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。

表面保護層３０とすべき鋼材として、金型基体１０の水平面と同面積の略矩形状を有する板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。なお、この鋼材５０の厚みは、表面保護層３０の厚みよりも大きいものとされる。

補強層４０との前駆体として、例えばセラミックス粒子と無機バインダーと分散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、充填剤やその他の添加剤がセラミックス粒子、無機バインダー及び分散剤とともに混合される。

＜第１装着工程Ｐ２＞
この第１装着工程Ｐ２は、補強層４０の前駆体を用いて補強層４０を形成するとともに、当該補強層４０と鋼材５０とを装着する工程である。

具体的には、まず、図３の（Ａ）に示すように、補強層４０の前駆体が鋼材５０の一面に吹き付けられ若しくは塗装されて、所定の厚みを有する前駆体層６０が形成される。

次に、例えば加熱炉にて前駆体層６０が加熱される。これにより前駆体層６０の硬化が進行し、図３の（Ｂ）に示すように、無機部材の補強層４０が、当該補強層４０に含有される無機バインダーにより鋼材５０と接着した状態で形成される。

次に、図３の（Ｃ）に示すように、なお、補強層４０及び鋼材５０それぞれに対して、金型基体１０のねじ孔１１と相対的に同じとなる部位にねじ孔３１及び４１が穿設される。

＜第２装着工程Ｐ３＞
この第２装着工程Ｐ３は、鋼材５０が装着された補強層４０と、金属基体１０とを断熱樹脂層２０により装着する工程である。

具体的には、第１段階として、図４に示すように、金型基体１０の一面Ｓ１側に形成されるスペーサ１２の高さ以上となるよう、未硬化状態の熱硬化性樹脂７０が金型基体１０の一面Ｓ１上に塗布される。

第２段階として、図５に示すように、金型基体１０の一面Ｓ１と、鋼材５０が装着された補強層４０の一面とが正対する状態で、金型基体１０上に補強層４０が載置される。これにより金型基体１０の一面Ｓ１と補強層４０の一面とが、スペーサ１２を介して、当該面内のどの位置でも等距離となる。

第３段階として、図６の（Ａ）に示すように、金型基体１０のねじ孔１１と、補強層４０のねじ孔４１と、鋼材５０のねじ孔３１とにボルトＢＴが通され、金型基体１０と補強層４０と鋼材５０とが固定される。これにより未硬化状態の熱硬化性樹脂７０は押し付けられた状態となる。

第４段階として、未硬化状態の熱硬化性樹脂７０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７０が加熱される。これにより未硬化状態の熱硬化性樹脂７０の硬化が進行し、図６の（Ｂ）に示すように、断熱樹脂層２０が、当該断熱樹脂層２０を挟む補強層４０及び金属基体１０を接着した状態で形成される。

このようにこの第２装着工程Ｐ３では、金型基体１０の一面Ｓ１と、鋼材５０が装着された補強層４０の一面との間においてキャビティ領域の鉛直方向を避けた位置にスペーサ１２が配置され、当該金型基体１０が押し付けられた状態で未硬化状態の熱硬化性樹脂７０が加熱される。

このため、金型基体１０と補強層４０との間に配置されるスペーサ１２によって、未硬化状態の熱硬化性樹脂７０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１０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１２の高さを断熱樹脂層２０の厚みとして正確に断熱樹脂層２０を形成することができる。

本実施形態の場合、スペーサ１２は金型基体１０と一体に成形されているため、金型基体１０上に、鋼材５０が装着された補強層４０を配置しさえすれば、当該金型基体１０と補強層４０との間にスペーサ１２が配置されることになる。したがって、スペーサ１２の配置位置の精度を保持しながらも、そのスペーサ１２の配置工程を簡略化することができる。

＜削り出し工程Ｐ４＞
この削り出し工程Ｐ４は、鋼材５０において補強層４０が装着された側とは逆側を削って、断熱金型１の表面を作成する工程である。

具体的には、図７に示すように、例えば、補強層４０が装着された鋼材５０の一面とは逆側の面全体を平坦に削って、平坦状のキャビティ領域ＣＡＲを断熱金型１の表面として有する表面保護層３０が形成される。

このように上述の準備工程Ｐ１、第１装着工程Ｐ２、第２装着工程Ｐ３及び削り出し工程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。

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、補強層４０として、断熱樹脂層２０の縦弾性率よりも大きい縦弾性率を有し、表面保護層３０の熱浸透率よりも小さい熱浸透率を有する無機部材とされた。しかしながら、断熱樹脂層２０の縦弾性率よりも大きい縦弾性率を有し、表面保護層３０の熱浸透率よりも小さい熱浸透率を有する有機部材が補強層４０として適用されていても良い。このような有機部材として、具体的には例えば、断熱樹脂層２０よりも高密度でフィラーを充填したものがある。

なお、上記実施形態のように補強層４０として無機部材が適用された場合、断熱樹脂層２０の縦弾性率よりも大きい縦弾性率を有し、表面保護層３０の熱浸透率よりも小さい熱浸透率を有する補強層４０として選択し得る材料の選択幅が広がる。このため、様々な種類の成形用樹脂に対して断熱金型表面の転写性を良好な状態とさせつつも耐久性を向上させる観点では、補強層４０として無機部材が適用されることが好ましい。また、無機部材のなかではセラミックスが適用されることが特に好ましい。

また上記実施形態では、補強層４０に含有される無機バインダーにより補強層４０が鋼材５０（削り出し前の表面保護層）と接着された。しかしながら、補強層４０と鋼材５０（削り出し前の表面保護層）とが無機接着剤により接着されても良い。無機接着剤は、例えば、基材と、硬化剤と、充填剤とによって生成可能である。基材としては、例えば、アルカリ金属ケイ酸塩系、リン酸塩系、又は、シリカゾル系がある。
基材をアルカリ金属ケイ酸塩系とした場合の硬化剤としては、例えば、Ｚｎ，Ｍｇ，Ｃａ等の酸化物もしくは水酸化物、Ｎａ，Ｋ，Ｃａ等のケイ化物もしくはケイフッ化物、Ａｌ，Ｚｎ等のリン酸塩、Ｃａ，Ｂａ，Ｍｇ等のホウ酸塩などがある。基材をリン酸塩系とした場合の硬化剤として、例えば、Ｍｇ，Ｃａ，Ｚｎ，Ａｌ等の酸化物もしくは水酸化物、Ｍｇ，Ｃａのケイ酸塩、２族ホウ酸塩などがある。基材をシリカゾル系とした場合には硬化剤を用いないことが多い。さらに、充填剤として、例えば、結合剤との反応性の小さい耐火物粉末などがある。
なお、無機接着剤により補強層４０と鋼材５０とを接着する場合、上述した断熱金型１の製造方法の一部が変更される。
すなわち、上記実施形態における準備工程Ｐ１では、補強層４０の前駆体が準備された。これに対し、無機接着剤により補強層４０と鋼材５０とを接着する場合における準備工程Ｐ１では、例えば板状のセラミックスグリーンシートを焼成して得られる補強層４０と、無機接着剤とが準備される。
また、上記実施形態における第１装着工程Ｐ２では、鋼材５０の一面に形成された前駆体層６０が加熱されて補強層４０に含有される無機バインダーにより補強層４０が鋼材５０と接着された。これに対し、無機接着剤により補強層４０と鋼材５０とを接着する場合における第１装着工程Ｐ２では、補強層４０又は鋼材５０の一面に無機接着剤が塗布され、例えば図８に示すように、無機接着剤８０を介して補強層４０と鋼材５０とが接着される。

また上記実施形態では、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８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９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表面保護層３０（鋼材５０）及び金型基体１０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に示す金型基体１０の一面Ｓ１に対して、略中央領域が窪む凹部が形成される点で、当該一面Ｓ１が平坦とされた上記実施形態の金型基体１０とは相違する。
また、図９に示す表面保護層３０（鋼材５０）の一面Ｓ２に対して、略中央領域が隆起する凸部が形成される点で、当該一面Ｓ２が平坦とされた上記実施形態の表面保護層３０（鋼材５０）とは相違する。
このような断熱金型は、上述の準備工程Ｐ１、第１装着工程Ｐ２、第２装着工程Ｐ３を順に経た後、削り出し工程Ｐ４において、鋼材５０の一面とは逆側の面から、当該一面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表面保護層３０（鋼材５０）及び金型基体１０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に示す金型基体１０の一面Ｓ１に対して、略中央領域が隆起する凸部が形成される点で、当該一面Ｓ１が平坦とされた上記実施形態の金型基体１０とは相違する。
また、図１０に示す表面保護層３０（鋼材５０）の一面Ｓ２に対して、略中央領域が窪む凹部が形成される点で、当該一面Ｓ２が平坦とされた上記実施形態の表面保護層３０（鋼材５０）とは相違する。
このような断熱金型は、上述の準備工程Ｐ１、第１装着工程Ｐ２、第２装着工程Ｐ３を順に経た後、削り出し工程Ｐ４において、鋼材５０の一面とは逆側の面から、当該一面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、図１１に示すように、キャビティ領域ＣＡＲの形状は平坦形状であるが、金型基体１０の一面Ｓ１の略中央領域が隆起する凸部が形成され、表面保護層３０（鋼材５０）の一面Ｓ２の略中央領域が窪む凹部が形成されていても良い。
要するに、キャビティ領域ＣＡＲの形状、金型基体１０の一面Ｓ１及び表面保護層３０（鋼材５０）の一面Ｓ２の形状は、上記実施形態、図９〜図１１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。なお、補強層４０の形状についても同様である。

また上記実施形態では、鋼材５０（表面保護層３０）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７０が金型基体１０の一面Ｓ１に塗布され、当該金型基体１０上に鋼材５０が載置された。しかしながら、未硬化状態の熱硬化性樹脂７０が鋼材５０に装着された補強層４０の一面に塗布され、当該鋼材５０上に金型基体１０が載置されても良い。
また、金型基体１０の一面Ｓ１上に鋼材５０が載置された後に、当該金型基体１０と鋼材５０に装着された補強層４０との間に未硬化状態の熱硬化性樹脂７０が充填されても良い。さらに、未硬化状態の熱硬化性樹脂７０が入れられた容器内において金型基体１０の一面Ｓ１上に鋼材５０が載置された後、その載置状態のまま金型基体１０及び鋼材５０を容器から取り出すようにしても良い。
要するに、第２装着工程Ｐ３では、鋼材５０に装着された補強層４０の一面と金型基体１０の一面Ｓ１との間に所定距離の隙間を隔てて鋼材５０及び金型基体１０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１０及び鋼材５０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１０が鋼材５０に押し付けられた。しかしながら、鋼材５０が金型基体１０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１０及び鋼材５０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１２が、金型基体１０の一面Ｓ１と一体に形成されたが、鋼材５０の一面と一体に形成されていても良い。また、スペーサ１２は、金型基体１０におけるねじ孔２１の開口縁に形成されたが、鋼材５０のねじ孔１１の開口縁に形成されていても良く、鋼材５０と金型基体１０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１２は、鋼材５０の一面と金型基体１０の一面Ｓ１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５０又は金型基体１０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、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・・・金型基体
２０・・・断熱樹脂層
３０・・・表面保護層
４０・・・補強層
５０・・・鋼材
６０・・・無機溶剤層
７０・・・未硬化状態の熱硬化性樹脂
８０・・・無機接着剤
ＣＡＲ・・・キャビティ領域
Ｐ１・・・準備工程
Ｐ２・・・第１装着工程
Ｐ３・・・第２装着工程
Ｐ４・・・削り出し工程

Claims

表側から表面保護層、補強層、断熱樹脂層、金型基体の順で積層された断熱金型であって、
前記補強層は、前記断熱樹脂層の縦弾性率よりも大きい縦弾性率を有し、前記表面保護層の熱浸透率よりも小さい熱浸透率を有する
ことを特徴とする断熱金型。
前記補強層は、無機部材である
ことを特徴とする請求項１に記載の断熱金型。
前記補強層は、セラミックスである
ことを特徴とする請求項２に記載の断熱金型。
前記補強層に含有される無機バインダーにより前記補強層と前記表面保護層とが接着される
ことを特徴とする請求項２又は請求項３に記載の断熱金型。
前記補強層と前記表面保護層とは、無機接着剤により接着される
ことを特徴とする請求項２又は請求項３に記載の断熱金型。
前記断熱樹脂層は、前記補強層及び前記金型基体に対する接着剤を兼ねる
ことを特徴とする請求項１〜請求項５いずれか１項に記載の断熱金型。
前記補強層は、前記表面保護層の縦弾性率よりも大きい縦弾性率を有する
ことを特徴とする請求項１〜請求項６いずれか１項に記載の断熱金型。
前記補強層は、前記表面保護層の熱容量よりも小さい熱容量を有する
ことを特徴とする請求項１〜請求項７いずれか１項に記載の断熱金型。