JP2019177513A - Mold - Google Patents
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Description
本発明は、金型に関する。 The present invention relates to a mold.
樹脂構造体は、金属に比べて軽量であることから、例えば、車両用構造部品、車両搭載用品、電子機器の筐体等として幅広く用いられている。樹脂構造体の中でも特に発泡成形体は軽量であり、自動車等の車両の部品に用いれば、燃費の向上が期待される。 Since the resin structure is lighter than metal, it is widely used, for example, as a structural component for a vehicle, a vehicle-mounted product, a casing of an electronic device, or the like. Among the resin structures, foamed molded products are particularly lightweight, and if used for vehicle parts such as automobiles, improvement in fuel efficiency is expected.
自動車の内装基材等として使用される発泡成形体の射出発泡成形方法としては、例えば、特許文献１に記載の方法が知られている。この公報では、一対の成形用金型に形成したキャビティ内に溶融樹脂を注入し、そして発泡を行なっている。 For example, a method described in Patent Document 1 is known as an injection foam molding method of a foam molded body used as an automobile interior base material or the like. In this publication, molten resin is injected into cavities formed in a pair of molding dies, and foaming is performed.
しかしながら、特許文献１に示される金型のキャビティに溶融樹脂を注入する方法では、外観不良が発生しやすい。自動車等の部品では、外観に対する要求が高く、表面の凹み（アバタ）、ウェルド等の発生を抑える必要がある。
本発明は、成形体表面の凹み（アバタ）、ウェルドの発生が抑えられる金型を提供する。
However, the method of injecting molten resin into the mold cavity disclosed in Patent Document 1 tends to cause poor appearance. In parts such as automobiles, there is a high demand for appearance, and it is necessary to suppress the occurrence of surface dents (avatars), welds and the like.
The present invention provides a mold capable of suppressing the occurrence of dents (avatars) and welds on the surface of a molded body.
本発明は、以下のものに関する。
（１）キャビティ面上に配置される断熱層と、この断熱層の上にコーティング層を有する金型。
（２）項（１）において、金型を加熱または冷却する温度調整機構を有する金型
（３）項（１）又は（２）において、断熱層が、熱硬化性樹脂又はセラミックスである金型。
（４）項（１）〜（３）の何れかにおいて、コーティング層が、熱硬化性樹脂又はフッ素樹脂である金型。
（５）項（１）又は（２）において、断熱層が、無機物含有の熱硬化性樹脂である金型。
（６）項（５）において、無機物が、セラミックス粒子を含むものである金型。
（７）項（４）において、熱硬化性樹脂が、ポリウレタン又はフッ素を含有するものである金型。
（８）項（１）〜（７）の何れかにおいて、断熱層が、その平均厚みを１ｍｍ以下とする金型。
（９）項（１）〜（８）の何れかにおいて、断熱層が、その平均厚みを０．２ｍｍ以上とする金型。
（１０）項（１）〜（９）の何れかにおいて、コーティング層が、その平均厚みを２０μｍ以上とする金型。
（１１）項（１）〜（１０）の何れかにおいて、コーティング層が、その平均厚みを５０μｍ以下とする金型。
The present invention relates to the following.
(1) A mold having a heat insulating layer disposed on the cavity surface and a coating layer on the heat insulating layer.
(2) A mold having a temperature adjusting mechanism for heating or cooling the mold in item (1) (3) A mold in which the heat insulating layer is a thermosetting resin or ceramic in item (1) or (2) .
(4) The mold according to any one of items (1) to (3), wherein the coating layer is a thermosetting resin or a fluororesin.
(5) A mold according to the item (1) or (2), wherein the heat insulating layer is an inorganic substance-containing thermosetting resin.
(6) The metal mold according to item (5), wherein the inorganic substance contains ceramic particles.
(7) A mold according to the item (4), wherein the thermosetting resin contains polyurethane or fluorine.
(8) The mold according to any one of items (1) to (7), wherein the heat insulating layer has an average thickness of 1 mm or less.
(9) The mold according to any one of items (1) to (8), wherein the heat insulating layer has an average thickness of 0.2 mm or more.
(10) The mold according to any one of items (1) to (9), wherein the coating layer has an average thickness of 20 μm or more.
(11) The mold according to any one of items (1) to (10), wherein the coating layer has an average thickness of 50 μm or less.
本発明によれば、成形体表面の凹み(アバタ)、ウェルドの発生が抑えられる金型を提供することが可能である。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, it is possible to provide the metal mold | die which can suppress generation | occurrence | production of the dent (avatar) and weld on the surface of a molded object.
温度調整機構を有する場合は、ウェルドの発生及び成形品の冷却を早め、高サイクル成形が可能となる。 When the temperature adjustment mechanism is provided, the generation of welds and the cooling of the molded product are accelerated, and high cycle molding becomes possible.
本実施形態の金型は、断熱層と、この断熱層の上に設けられたコーティング層とを有し、金型を加熱または冷却する温度調節機構を有する。本実施形態の金型は、射出成形に用いることができ、発泡成形の用途に好適に用いることができ、射出発泡形成の用途により好適に用いることができる。但し、これらの用途に限定されない。以降、射出発泡成形を例に説明する。 The mold according to the present embodiment includes a heat insulating layer and a coating layer provided on the heat insulating layer, and has a temperature adjusting mechanism for heating or cooling the mold. The mold of the present embodiment can be used for injection molding, can be suitably used for foam molding, and can be more suitably used for injection foam formation. However, it is not limited to these uses. Hereinafter, injection foam molding will be described as an example.
本明細書にて述べる温度調整機構は、金型の温度、特にキャビティ面の温度を、加熱又は冷却することができるものであれば、他に限定されるものではない。具体的な機構としては、水温温調機、油用温調機、急加熱急冷却機構等を用いることができ、特にヒート＆クール機構を用いることが加熱・冷却を高サイクルで実施可能であることから好ましい。温度の調整範囲は、限定されるものではないが、50℃〜200℃であることが、樹脂温度の維持及び冷却の面から好ましい。 The temperature adjusting mechanism described in the present specification is not limited to any other type as long as the temperature of the mold, particularly the temperature of the cavity surface, can be heated or cooled. As a specific mechanism, a water temperature controller, an oil temperature controller, a rapid heating / cooling mechanism, or the like can be used. In particular, heating / cooling can be performed at a high cycle by using a heat & cool mechanism. This is preferable. The temperature adjustment range is not limited, but is preferably 50 ° C. to 200 ° C. from the viewpoint of maintaining the resin temperature and cooling.
図1は、射出発泡成形方法を説明する図である。
射出発泡成形は、可動側金型１と、固定側金型２と、可動側金型１と固定側金型２との型締状態における空隙に対応するキャビティ６と、金型外部からキャビティ６まで固定側金型２を貫通するゲート４とを備える。以降、可動側金型１及び固定側金型２を「金型」と総称する場合がある。
FIG. 1 is a diagram for explaining an injection foam molding method.
The injection foam molding includes a movable mold 1, a
図１(左側の図)に示す様に射出装置（不図示）からゲート４を通じて、発泡剤を含有する樹脂材料３をキャビティ６内に射出充填する。樹脂材料３が熱可塑性樹脂で構成される場合、樹脂材料３は加熱して流動化させてキャビティ６内に供給される。
As shown in FIG. 1 (left figure), a
金型は、通常、供給される樹脂材料３よりも低い温度となっている。そのため、樹脂材料３がキャビティ６内へ充填されることで、金型に触れる部分から、樹脂材料３の固化（スキン層の形成）が始まる(図１ 中央の図)。
The mold is usually at a lower temperature than the
そして、図１（右側の図）に示すように、可動側金型１を所定量開き(コアバック)、固化していない樹脂材料３を発泡させて発泡層５を形成し、発泡成形体が作製される。
Then, as shown in FIG. 1 (right figure), the movable mold 1 is opened by a predetermined amount (core back), and the
図２は、本実施形態の金型の概略断面図である。
本実施形態では、金型の表面に断熱層７を設け、断熱層７の上にコーティング層８を設けている。断熱層７及びコーティング層８は、可動側金型１及び固定側金型２の少なくとも一方に設ければよく、少なくとも製品意匠面側の金型の表面に設けることが好ましい。製品意匠面側の金型とは、製品である成形体において、製品の表面外観となる側の金型であり、可動側金型１及び固定側金型２のいずれか一方又は両方である。断熱層７及びコーティング層８は、製品意匠面側の金型の表面のうち、少なくともキャビティ６の領域に設けられていればよく、製品意匠面側の金型の表面の全面に設けられていてもよい。
FIG. 2 is a schematic cross-sectional view of the mold according to the present embodiment.
In this embodiment, the heat insulating layer 7 is provided on the surface of the mold, and the coating layer 8 is provided on the heat insulating layer 7. The heat insulating layer 7 and the coating layer 8 may be provided on at least one of the movable side mold 1 and the fixed
図２では、固定側金型２が製品意匠面側の金型であり、断熱層７及びコーティング層８は、固定側金型２の表面に形成されている。図２では図示しないが、可動側金型１にも断熱層７を設けてもよい。可動側金型１に断熱層７を設けた場合、この断熱層７の上に熱硬化性樹脂層８を設けてもよい。
In FIG. 2, the
通常、金型は、射出する樹脂材料３よりも低い温度となっているため、樹脂材料３の熱は金型に奪われる。しかし、金型の表面に断熱層７、金型温度調整機構を有していると、樹脂材料３の温度の低下が抑えられ、樹脂材料３の粘度の増大が抑制される。これにより、樹脂材料３の流動性の低下が抑えられ(ウェルドの発生の低減)、キャビティ６内で樹脂材料３が均一に充填されやすくなり、金型への転写性が向上し、凹み（アバタ）、スワールの発生を抑えることができる。また、均一な充填は、発泡性能の局所的な偏りを抑え、破泡に起因する凹み（アバタ）の発生を抑えることができる。
Usually, the mold is at a lower temperature than the
また、本実施形態では、断熱層７の上にコーティング層８を設ける。断熱層７の一部が欠けたり、亀裂が生じたりすると、欠け、亀裂等が成形体にそのまま転写され、成形体の外観が劣る。また、後述のように、断熱層７が無機物を含有する場合、無機物が断熱層７の表面に突出して存在することがあり、成形体の表面に無機物の突出に起因する凹み（アバタ）が形成される虞がある。しかし、断熱層７の上にコーティング層８が設けられていると、断熱層７の表面状態に由来する成形体表面の凹凸の発生が抑えられる。また、コーティング層8に有機物である熱硬化性樹脂又はフッ素樹脂を用いると、無機物を用いる場合に比べて、層の表面を平滑にすることができるため、樹脂の流動性向上及び成形体の表面の凹み（アバタ）、ウェルドを減らすことが可能である。 In the present embodiment, the coating layer 8 is provided on the heat insulating layer 7. If a part of the heat insulating layer 7 is chipped or cracked, the chipped, cracked or the like is transferred to the molded body as it is, and the appearance of the molded body is inferior. As will be described later, when the heat insulating layer 7 contains an inorganic substance, the inorganic substance may protrude from the surface of the heat insulating layer 7, and a dent (avatar) due to the protrusion of the inorganic substance is formed on the surface of the molded body. There is a risk of being. However, if the coating layer 8 is provided on the heat insulating layer 7, the occurrence of unevenness on the surface of the molded body derived from the surface state of the heat insulating layer 7 can be suppressed. In addition, when a thermosetting resin or fluororesin that is an organic material is used for the coating layer 8, the surface of the layer can be made smoother than when an inorganic material is used. It is possible to reduce dents and welds.
金型としては一般的なものを用いることができる。例えば、金型の材質としては、ステンレス鋼、プリハードン鋼、合金工具鋼、高速度工具鋼及び超硬工具鋼が挙げられる。特にコストの面からステンレス鋼が好ましい。 A general mold can be used as the mold. For example, examples of the material of the mold include stainless steel, pre-hardened steel, alloy tool steel, high-speed tool steel, and carbide tool steel. In particular, stainless steel is preferable from the viewpoint of cost.
断熱層７としては、断熱効果が奏されるものであれば特に限定されず、例えば、無機物と樹脂とを含有する層が挙げられる。無機物を含む樹脂を「複合樹脂」ともいう。 The heat insulating layer 7 is not particularly limited as long as the heat insulating effect is exhibited, and examples thereof include a layer containing an inorganic substance and a resin. A resin containing an inorganic substance is also referred to as a “composite resin”.
断熱層７に用いる無機物としては、ＺｒＯ2、ＺｒＯ2−ＣａＯ、ＺｒＯ2−Ｙ2Ｏ3、ＺｒＯ2−ＭｇＯ、Ｋ2Ｏ−ＴｉＯ2、Ａｌ2Ｏ3、Ａｌ2Ｏ3−ＴｉＣ、Ｔｉ3Ｎ2、３Ａｌ2Ｏ3−２ＳｉＯ2等のセラミックス、ソーダガラス、石英ガラス、耐熱ガラス、結晶化ガラス等のガラスなどが挙げられる。この中でも、セラミックスであることが好ましく、ＺｒＯ2、ＺｒＯ2−ＣａＯ、ＺｒＯ2−Ｙ2Ｏ3、ＺｒＯ2−ＭｇＯ等のジルコニア系セラミックスであることが耐久性とメンテナンス性の面からより好ましい。
また、断熱層７に用いる無機物の形状は特に限定されず、例えば、粒子状が挙げられる。無機物が粒子状である場合、無機物の粒子最大径は、断熱層７の厚み以下であることが好ましい。
The inorganic material used for the heat insulating layer 7, ZrO 2, ZrO 2 -CaO , ZrO 2 -Y 2
Moreover, the shape of the inorganic substance used for the heat insulation layer 7 is not specifically limited, For example, a particulate form is mentioned. When the inorganic substance is particulate, the maximum particle diameter of the inorganic substance is preferably equal to or less than the thickness of the heat insulating layer 7.
断熱層７に用いる樹脂としては、エポキシ樹脂、ウレタン樹脂、アクリル樹脂、ポリイミド樹脂等の熱硬化性樹脂などが挙げられる。 Examples of the resin used for the heat insulating layer 7 include thermosetting resins such as epoxy resins, urethane resins, acrylic resins, and polyimide resins.
断熱層７の平均厚みは、経時での温度低下を抑える観点から、０．２ｍｍ以上であることが好ましく、０．３ｍｍ以上であることがより好ましく、０．４ｍｍ以上であることが更に好ましい。また、断熱層７の平均厚みは、１ｍｍ以下であることが好ましく、０．８ｍｍ以下であることがより好ましい。
断熱層７の平均厚みは、経時での温度低下を抑える観点から、０．２ｍｍ〜１ｍｍであることが好ましく、０．３ｍｍ〜１ｍｍであることがより好ましく、０．４ｍｍ〜１ｍｍであることが更に好ましく、０．４ｍｍ〜０．８ｍｍ以下であることが特に好ましい。また、本明細書にて述べる断熱層の平均厚みは、電磁誘導式膜厚計にて、任意の１０点を測定し、その平均値を算出したものを意味する。
The average thickness of the heat insulating layer 7 is preferably 0.2 mm or more, more preferably 0.3 mm or more, and still more preferably 0.4 mm or more, from the viewpoint of suppressing a temperature drop with time. Moreover, it is preferable that the average thickness of the heat insulation layer 7 is 1 mm or less, and it is more preferable that it is 0.8 mm or less.
The average thickness of the heat insulating layer 7 is preferably 0.2 mm to 1 mm, more preferably 0.3 mm to 1 mm, and more preferably 0.4 mm to 1 mm from the viewpoint of suppressing a temperature decrease with time. More preferably, it is particularly preferably 0.4 mm to 0.8 mm. Moreover, the average thickness of the heat insulation layer described in this specification means what measured 10 points | pieces with the electromagnetic induction type film thickness meter, and computed the average value.
断熱層７の上に設けられるコーティング層８としては、熱硬化性樹脂を主成分として含む又はフッ素樹脂層であれば特に限定されない。熱硬化性樹脂としては、ポリイミド樹脂、エポキシ樹脂、ポリウレタン樹脂、アクリル樹脂、ポリスチレン樹脂等が挙げられ、耐熱性及び耐磨耗性の観点からは、ポリウレタン樹脂を用いることが好ましい。コーティング層８は、熱硬化性樹脂以外の物質を含んでいてもよく、例えば、硬化剤、硬化促進剤等が挙げられる。 The coating layer 8 provided on the heat insulating layer 7 is not particularly limited as long as it includes a thermosetting resin as a main component or a fluororesin layer. Examples of the thermosetting resin include a polyimide resin, an epoxy resin, a polyurethane resin, an acrylic resin, and a polystyrene resin. From the viewpoint of heat resistance and abrasion resistance, it is preferable to use a polyurethane resin. The coating layer 8 may contain a substance other than the thermosetting resin, and examples thereof include a curing agent and a curing accelerator.
熱硬化性樹脂をコーティング層８に用いる場合、熱硬化性樹脂の含有率は耐久性の面から80質量%以上であることが好ましい。 When using a thermosetting resin for the coating layer 8, it is preferable that the content rate of a thermosetting resin is 80 mass% or more from a durable surface.
断熱層７上にコーティング層８を設けると、成形体の表面を平滑にすることが出来る。
また、断熱層７の損傷を抑えられる。そして、断熱層７に比べコーティング層８は修理が容易であるためメンテナンス性に優れる。
When the coating layer 8 is provided on the heat insulating layer 7, the surface of the molded body can be smoothed.
Further, damage to the heat insulating layer 7 can be suppressed. And compared with the heat insulation layer 7, since the coating layer 8 is easy to repair, it is excellent in maintainability.
コーティング層の厚みは成形体の表面の平滑性を確保する観点から２０μm以上であることが好ましい。また、コストの観点から５０μm以下であることが好ましい。また、コーティング層の平均厚みは、超音波パルスエコー式超音波膜厚計を用いて任意の１０点を測定し、その平均値を算出したものを意味する。 The thickness of the coating layer is preferably 20 μm or more from the viewpoint of ensuring the smoothness of the surface of the molded body. Moreover, it is preferable that it is 50 micrometers or less from a viewpoint of cost. The average thickness of the coating layer means a value obtained by measuring an arbitrary 10 points using an ultrasonic pulse echo type ultrasonic film thickness meter and calculating the average value.
以下本発明の実施例を説明する。本発明は実施例の条件に限定されるものではない。 Examples of the present invention will be described below. The present invention is not limited to the conditions of the examples.
実施条件を下記に示す。
＜成形樹脂＞
主剤としてのポリプロピレン（日本ポリプロ株式会社製：ＢＸＦ０４Ｇ商品名）と、発泡剤（三共化成株式会社製：ＭＢ１０２３商品名）と、着色剤（日弘ビックス株式会社製：ＢＳ１０２０商品名）とを準備し、各々を質量比にて、「ＰＰ：発泡剤：着色剤＝７０：１０：２０」にて混合した。
＜金型＞
金型意匠面に、断熱層として、ジルコニア系セラミックスを平均厚み：０．５ｍｍにて成形し、その上部にコーティング層として、ポリウレタン樹脂を平均厚み：３０μｍにて成形した。
尚、金型は、長方形（１５０ｍｍ×８０ｍｍ×３ｍｍ）の成形品を成形するものである。
The implementation conditions are shown below.
<Molded resin>
Prepare polypropylene (Nippon Polypro Co., Ltd .: BXF04G trade name), foaming agent (Sankyo Kasei Co., Ltd .: MB1023 trade name), and colorant (Nihon Bix Co., Ltd .: BS1020 trade name) as the main ingredients. These were mixed at a mass ratio of “PP: foaming agent: colorant = 70: 10: 20”.
<Mold>
On the mold design surface, zirconia-based ceramics was molded with an average thickness of 0.5 mm as a heat insulating layer, and a polyurethane resin was molded with an average thickness of 30 μm as a coating layer thereon.
The mold is for molding a rectangular (150 mm × 80 mm × 3 mm) molded product.
（実施例１）
先に述べた金型を５０℃とし、先に述べた成形樹脂をシリンダ温度１９０℃に設定した部分から射出させ、射出時の成形樹脂温度を１９５℃にすると共に、冷却時間を３５秒として、成形品を脱型させた。尚、射出時の成形樹脂温度が、シリンダ温度よりも高いのは、スクリュ回転によるせん断発熱が発生したことによる。
Example 1
The mold described above is set to 50 ° C., and the molding resin described above is injected from a portion set at a cylinder temperature of 190 ° C., the molding resin temperature at the time of injection is set to 195 ° C., and the cooling time is set to 35 seconds. The molded product was demolded. The reason why the molding resin temperature at the time of injection is higher than the cylinder temperature is that shearing heat is generated by screw rotation.
（実施例２）
金型の温度を１６０℃にした以外は、実施例１と同様にして、成形品を脱型させた。
(Example 2)
The molded product was demolded in the same manner as in Example 1 except that the temperature of the mold was changed to 160 ° C.
（比較例１）
金型として、断熱層も、コーティング層も付与しなかったものを用いた以外は、実施例１と同様にして、成形品を脱型させた。
(Comparative Example 1)
The molded product was demolded in the same manner as in Example 1 except that a mold that was not provided with either a heat insulating layer or a coating layer was used.
（比較例２）
金型として、コーティング層を付与しなかったものを用いた以外は、実施例１と同様にして、成形品を脱型させた。
(Comparative Example 2)
The molded product was demolded in the same manner as in Example 1 except that a mold that did not have a coating layer was used.
（比較例３）
金型として、断熱層も、コーティング層も付与しなかったものを用いた以外は、実施例2と同様にして、成形品を脱型させた。
(Comparative Example 3)
The molded product was demolded in the same manner as in Example 2 except that a mold that did not have a heat insulating layer or a coating layer was used.
（比較例４）
金型として、コーティング層を付与しなかったものを用いた以外は、実施例２と同様にして、成形品を脱型させた。
(Comparative Example 4)
The molded product was demolded in the same manner as in Example 2 except that a mold that did not have a coating layer was used.
実施例１、２及び比較例１〜４の各項目の条件を、以下の表１に示す。 The conditions of each item of Examples 1 and 2 and Comparative Examples 1 to 4 are shown in Table 1 below.
（成形品の評価）
実施例及び比較例にて成形した成形品につき、その外観表面を目視にて観察した。
目視観察は、アバタ、ウェルド、スワールにつき、発生が確認できたものを「×」とし、発生が確認できなかったものを「○」とした。
評価結果を、以下の表２に示す。
(Evaluation of molded products)
About the molded product shape | molded in the Example and the comparative example, the external appearance surface was observed visually.
In the visual observation, for the avatar, weld and swirl, the occurrence was confirmed as “x”, and the occurrence was not confirmed as “◯”.
The evaluation results are shown in Table 2 below.
表２から明らかなように、断熱層及びコーティング層を有する金型では、成形品の外観表面に、アバタ、ウェルド、スワールの何れも見出すことができず、美麗な外観を示していることが理解できる。 As is apparent from Table 2, in the mold having the heat insulating layer and the coating layer, it is understood that none of the avatar, weld and swirl can be found on the appearance surface of the molded product, and the appearance is beautiful. it can.
１…可動側金型、２…固定側金型、３…樹脂材料、４…ゲート、５…発泡層、６…キャビティ、７…断熱層、８…コーティング層 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Movable side metal mold, 2 ... Fixed side metal mold, 3 ... Resin material, 4 ... Gate, 5 ... Foam layer, 6 ... Cavity, 7 ... Heat insulation layer, 8 ... Coating layer
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