JP2750446B2 - 補修したプラスチック成形用炭素型 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明はプラスチック成形品を成形する場合に使用さ
れる型に関し、特にその基材が炭素系材料よりなるプラ
スチック成形用炭素型に関するものである。

（従来の技術） 所謂プラスチックは、一般に軽量、経済性、加工性、
耐食性等種々の特性を有する材料であり、電気、機械、
自動車等のあらゆる工業的用途から日用品まで、きわめ
て広範囲に使用されている。これら各種のプラスチック
製品を成形するには、一般に鉄及びその合金の金属材料
で製作した型が用いられる。

この種の金属材料により製作された型（以下金型と称
する。）は、成形数が極めて多量の場合には、金型寿命
の観点から型材が金属であることが必要条件であった。
しかし、 最近の多品種少量生産の傾向にあっては型の試作の必
要性が益々増大している。

成形品に占める金型コストの占める割合が大きくな
り、製品コストを高くしている。

金型の製作には多大な時間と費用とを必要とする。

等の欠点が、従来一般に使用されている金型にはあった
のである。

そこで、本発明者等は、金型に代る型材料として、プ
ラスチック射出成形時の圧力に十分耐え、かつ、型みが
き仕上げ面の良好な高強度及び高密度の炭素系材料（主
として黒鉛）を用いた型について、特開昭63−162205号
公報等において種々提案を行なっている。この公報にお
いて提案した発明をなすにあたって、本発明者等が着目
した点は次の通りである。

（１）黒鉛は、機械加工における切削抵抗が金属に比較
して1/5から1/10であるため、高速加工ができる。

（２）黒鉛は、手作業による型仕上げが金属により容易
な材料であるため、放電加工に頼っていた部位又は工程
が、手作業により容易に仕上げられる。

（３）黒鉛は、熱膨張係数が極めて小さい材料であるた
め、プラスチックの成形時の精度が得やすい。

（４）炭素型（黒鉛型）の比重は、金型の比重の1/4以
下と比較的軽量であるため、複雑な作業や高速を要する
作業であってもプラスチックの成形用の型の取り扱いが
容易で、操作が簡便となる。

（５）黒鉛は、熱伝導がよいため加熱と冷却のリサイク
ルに要する時間が短かくてすむから、高速サイクルのプ
ラスチック成形が可能となる。

以上の効果により、極小ロット、試作品のプラスチッ
ク製品の成形に対応が可能になる、ということであっ
た。

そして、 （６）黒鉛は、金属に比して耐熱性に優れ、熱膨張率が
非常に小さいこともあって、優れた熱安定性を有してい
るものである。

ところで、本発明者等のその後の研究により、この種
のプラスチック成形用炭素型において、更に次の点を考
慮しなければならないことが知見された。すなわち、こ
の種の炭素型においては上述した（１）〜（６）の長所
を有してはいるものの、加工性が良い反面もろいもので
あり、このもろい炭素型を実質的な製品とするために
は、その対応策を講じておかなければならないというこ
とである。

すなわち、硬質であるがもろい炭素型は、その製造工
程においても、また使用時においても、局所的に力が加
わったときにカケることがある。このカケが成形面等に
おいて生ずれば、型としての役を果さなくなるからその
交換を余儀なくされる。しかしながら、このカケを確実
かつ簡単に補修できれば、交換の必要性はなくなり製品
のコストアップを押えることができる。

そこで、本発明者等は型としての黒鉛の特性を十分生
かしながら、これにを確実かつ簡単に補修するには実際
上如何にしたらよいかについて種々検討を重ねてきた結
果、本発明を完成したのである。

（発明が解決しようとする課題） 本発明は以上の経緯にもとづいてなされたもので、そ
の解決しようとする課題は、炭素型の補修である。

そして、本発明の目的とするところは、型を構成して
いた炭素系材料をそのまま利用して、十分再使用するこ
とのできる補修したプラスチック成形用炭素型を提供す
ることにある。

（課題を解決するための手段及び作用） 以上の課題を解決するために、第一請求項に記載の発
明の採った手段は、実施例において使用する符号を付し
て説明すると、 「プラスチック成形に用いられる型の基材を炭素系材料
により形成したプラスチック成形用炭素型（20）であっ
て、 このプラスチック成形用炭素型（20）の補修すべき箇
所に挿嵌した炭素系材料からなる補修材（24）を、当該
プラスチック成形用炭素型（20）の形状に合わせて賦形
したことを特徴とする補修したプラスチック成形用炭素
型（20）」 である。

すなわち、この発明においては、まず、炭素系材料の
カケ等が生じた補修箇所に、炭素系材料からなる補修材
（24）を、第２図に示すように、挿嵌する必要がある。
この場合の「挿嵌」とは、型を構成している炭素系材料
の補修箇所に、隙間がないようにして入れることを言
い、「挿嵌」した補修材（24）はそのままかあるいは螺
合、またはボルト等によって型を構成している炭素系材
料側に固定する。

勿論、この補修材（24）は、削切や研磨等を行なうこ
とにより、プラスチック成形用炭素型（20）に合わせた
面とする、すなわち当該プラスチック成形用炭素型（2
0）の形状に合わせて賦形して、補修後のプラスチック
成形用炭素型（20）によるプラスチック成形に支障がな
いようにする。

また、第二請求項に記載の発明の採った手段は、 「プラスチック成形に用いられる型の基材を炭素系材料
により形成したプラスチック成形用炭素型（20）であっ
て、 このプラスチック成形用炭素型（20）の補修すべき箇
所に添着して固化または炭化した、熱硬化性樹脂または
これに炭素系の骨材を混入したものからなる接着剤（2
3）を、当該プラスチック成形用炭素型（20）の形状に
合わせて賦形したことを特徴とする補修したプラスチッ
ク成形用炭素型（20）」 である。

すなわち、この第二請求項に係る発明においては、ま
ず炭素系材料のカケ等が生じた補修箇所に接着剤（23）
を、第３図に示すように、添着する必要がある。この接
着剤（23）は、フェノール樹脂、コリア樹脂、メラシン
樹脂、キシレン樹脂、不飽和ポリエステル、アルキド樹
脂、エポキシ樹脂、ポリイミド樹脂、フラン樹脂、アニ
ソン樹脂等の熱硬化性樹脂を主成分とするものである。
その理由は、耐熱性に優れた炭素系材料とともに加熱し
易く、しかも加熱によって緻密体となるからであり、ま
た焼成することにより容易に炭化するからである。ま
た、この接着剤（23）を構成するためには前述した熱硬
化性樹脂中に、炭素、木屑、植物繊維等の炭化する骨材
を混入して実施してもよい。この場合には、この接着剤
（23）を完全に焼成によって炭化するのが好ましい。勿
論、この場合の焼成によって炭素系材料が変化すること
はない。

そして、補修箇所に添着した接着剤（23）を固化また
は炭化するのである。補修すべき箇所が、第２図に示し
たように比較的小さい場合には、以上のようにして、接
着剤（23）を単にその場所に添着して固化または炭化す
るのが適している。また、補修すべき箇所が成形面でな
く、あるいは成形面ではあっても比較的低い成形圧でプ
ラスチックを成形する型である場合には、この接着剤
（23）は型側の炭素系材料とともに加熱して固化するの
みでよい。しかし、この補修箇所が比較的精度を必要と
する部分であれば、接着剤（23）を焼成することにより
炭化して、炭素系材料と同質なものとすることがより好
適である。

勿論、この接着剤（23）は、削切や研磨等を行なうこ
とにより、プラスチック成形用炭素型（20）に合わせた
面とする、すなわち当該プラスチック成形用炭素型（2
0）の形状に合わせて賦形して、補修後のプラスチック
成形用炭素型（20）によるプラスチック成形に支障がな
いようにする。

さらに、第三請求項に記載の発明が採った手段は、 「プラスチック成形に用いられる型の基材を炭素系材料
により形成したプラスチック成形用炭素型（20）であっ
て、 このプラスチック成形用炭素型（20）の補修すべき箇
所に、熱硬化性樹脂またはこれに炭素系の骨材を混入し
たものからなり固化または炭化した接着剤（23）を介し
て添着した炭素系材料からなる補修材（24）、及び前記
接着剤（23）を、当該プラスチック成形用炭素型（20）
の形状に合わせて賦形したことを特徴とする補修したプ
ラスチック成形用炭素型（20）」 である。

すなわち、この第三請求項に係る発明においては、ま
ず炭素系材料のカケ等が生じた補修箇所に接着剤（23）
を介して、第４図に示すように、補修材（24）を添着す
る必要がある。

そして、補修箇所に添着した接着剤（23）を、固化ま
たは炭化するのである。補修すべき箇所が、第４図に示
したように比較的大きい場合には、このように補修材
（24）を添着した方が作業及び使用する接着剤（23）の
量を節約できて有利である。

以上のように固化あるいは炭化した接着剤（23）及び
これと補修材（24）とは、切削等することにより、プラ
スチック成形用炭素型（20）に合わせた面とする、すな
わち賦形するのである。この場合の接着剤（23）及び補
修材（24）の切削等の加工は、これらが比較的低い切削
抵抗を有したものであるから、所謂金型の補修に比較す
れば、極めて容易となっている。

（実施例） 次に、各発明に係るプラスチック成形用炭素型（20）
を実施例に従って説明する。第１図には、本発明の対象
であるプラスチック成形用炭素型（20）を射出成形機
（10）に適用した場合が示してあり、この射出成形機
（10）は、ホッパーから投入されたプラスチック材料
を、シリンダ（12）内にてスクリュー（11）により加圧
・混練しながらプラスチック成形用炭素型（20）側の成
形キャビティ（22）に送ると同時に、このプラスチック
材料をその可塑化温度にまで加熱するようになってい
る。そして、可塑化されたプラスチック材料は、本発明
に係るプラスチック成形用炭素型（20）のキャビティ
（22）内に強制的に送り込まれるようになっている。

プラスチック成形用炭素型（20）は、その基材が黒鉛
等の炭素系材料からなっているもので、第１図に示した
ものは二分割タイプのものである。なお、このプラスチ
ック成形用炭素型（20）においては、冷却水を通すため
の穴（21）が、炭素系材料からなる基材中に複数個形成
してある。

このプラスチック成形用炭素型（20）を構成している
炭素系材料からなる基材は、次のように形成した。

コークスとコールタールピッチよりなる配合物を加熱
混練して得られた混練物を粉砕後、ラバープレスで成形
して焼成、炭素系材料化し、室温から1000℃までの熱膨
張係数が5.0×10^-6℃^-1、75Å〜75000Åの径の微細気孔
容積0.07cc/g、かさ1.85、熱伝導率が80k・cal/m・hr・
℃の等方性炭素系材料を得た。

この等方性炭素系材料を用いて、第１図に示したよう
な成形型を構成するための固定型、可動型及びガイドピ
ン等を形成し、射出成形用の成形型を作製した。この成
形製作に要した加工時間は金属製の成形製作に較べ約1/
8に短縮できた。また、このようにして完成したプラス
チック成形用炭素型（20）の炭素系材料製基材の最終的
な熱伝導率は80k・cal/m・hr・℃であった。

このようなプラスチック成形用炭素型（20）の製造中
あるいは使用中に生じた破損部分を次のようにして補修
した。

・第一請求項に記載の成形用炭素型（20）について 炭素系材料のカケ等が生じた補修箇所を所定の形状に
切削して、補修材（24）を挿嵌し易い形状とした。その
後、この部分に、炭素系材料からなる補修材（24）を、
第２図に示すように隙間がないように強制挿嵌して、こ
の補修材（24）を型を構成している炭素系材料側に固定
した。

・第二請求項に記載の成形用炭素型（20）について まず、接着剤（23）としては、フェノール樹脂を基材
とし、これに黒鉛粉を添加したものを採用した。この接
着剤（23）をヘラ等を使用して補修箇所に添着した。こ
の接着剤（23）を、炭素系材料とともに炉内に装入し非
酸化性雰囲気中にて1000℃の温度で約10時間焼成した。
これにより補修箇所における接着剤（23）は完全に炭化
し、型を構成している炭素系材料と完全に一体化した。

・第三請求項に記載の成形用炭素型（20）について まず、接着剤（23）として、フェノール樹脂を基材と
して、これに黒鉛粉を添加したものを採用した。この接
着剤（23）をヘラ等を使用して補修箇所に添着して、こ
の接着剤（23）に、プラスチック成形用炭素型（20）と
同質の炭素系材料からなる補修材（24）を、第４図に示
したように、これが外部に露出するようにして添着し
た。

その後、この接着剤（23）及び補修材（24）を、型を
構成している炭素系材料とともに炉内に装入し非酸化性
雰囲気中にて1000℃の温度で約10時間焼成した。これに
より補修箇所における接着剤（23）は完全に炭化し、補
修材（24）及び型を構成している炭素系材料と完全に一
体化した。

その後、以上の各実施例における接着剤（23）または
補修材（24）をグラインダー等によって切削することに
より、プラスチック成形用炭素型（20）の所定面と一致
させた、すなわち賦形した。

補修が終った各実施例に係るプラスチック成形用炭素
型（20）を使用してプラスチック成形を行なったとこ
ろ、プラスチック製品の表面には補修の跡は全く転写さ
れておらず、また繰り返し使用しても炭化した接着剤
（23）及び補修材（24）は剥離しなかった。

（発明の効果） 以上詳述した通り、第一請求項に係る発明において
は、上記実施例にて例示した如く、 「プラスチック成形に用いられる型の基材を炭素系材料
により形成したプラスチック成形用炭素型（20）であっ
て、 このプラスチック成形用炭素型（20）の補修すべき箇
所に挿嵌した炭素系材料からなる補修材（24）を、当該
プラスチック成形用炭素型（20）の形状に合わせて賦形
したこと」 にその構成上の特徴があり、これにより、型を構成して
いた炭素系材料をそのまま利用して、十分再使用するこ
とのできる補修したプラスチック成形用炭素型を提供す
ることができるのである。

また、第二請求項に係る発明においては、 「プラスチック成形に用いられる型の基材を炭素系材料
により形成したプラスチック成形用炭素型（20）であっ
て、 このプラスチック成形用炭素型（20）の補修すべき箇
所に添着して固化または炭化した、熱硬化性樹脂または
これに炭素系の骨材を混入したものからなる接着剤（2
3）を、当該プラスチック成形用炭素型（20）の形状に
合わせて賦形したこと」 にその構成上の特徴があり、これにより、上記の第一請
求項に係る発明と同様な効果を有する他、補修すべき箇
所に接着剤（23）を添着して、これを固化または炭化し
たので、平面的な型の平面的な損傷部を確実に補修でき
るものである。

さらに、第三請求項に係る発明においては、 「プラスチック成形に用いられる型の基材を炭素系材料
により形成したプラスチック成形用炭素型（20）であっ
て、 このプラスチック成形用炭素型（20）の補修すべき箇
所に、熱硬化性樹脂またはこれに炭素系の骨材を混入し
たものからなり固化または炭化した接着剤（23）を介し
て添着した炭素系材料からなる補修材（24）、及び前記
接着剤（23）を、当該プラスチック成形用炭素型（20）
の形状に合わせて賦形したこと」 にその構成上の特徴があり、これにより、上記の第一請
求項に係る発明と同様な効果を有する他、接着剤（23）
を介して添着した炭素系材料からなる補修材（24）によ
って、型側を大きく切削する必要がなく、型を構成して
いる炭素系材料を有効に利用することができるのであ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図はプラスチック成形用炭素型及びこれを採用して
構成した射出成形機の要部断面図、第２図は第一請求項
に係るプラスチック成形用炭素型の部分拡大断面図、第
３図は第二請求項に係るプラスチック成形用炭素型の部
分拡大断面図、第４図は第三請求項に係るプラスチック
成形用炭素型の部分拡大断面図である。 符号の説明 10……射出成形機、20……プラスチック成形用炭素型、
21……穴、22……成形キャビティ、23……接着材、24…
…補修材。

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】プラスチック成形に用いられる型の基材を
   炭素系材料により形成したプラスチック成形用炭素型で
   あって、 このプラスチック成形用炭素型の補修すべき箇所に挿嵌
   した炭素系材料からなる補修材を、当該プラスチック成
   形用炭素型の形状に合わせて賦形したことを特徴とする
   補修したプラスチック成形用炭素型。
2. 【請求項２】プラスチック成形に用いられる型の基材を
   炭素系材料により形成したプラスチック成形用炭素型で
   あって、 このプラスチック成形用炭素型の補修すべき箇所に添着
   して固化または炭化した、熱硬化性樹脂またはこれに炭
   素系の骨材を混入したものからなる接着剤を、当該プラ
   スチック成形用炭素型の形状に合わせて賦形したことを
   特徴とする補修したプラスチック成形用炭素型。
3. 【請求項３】プラスチック成形に用いられる型の基材を
   炭素系材料により形成したプラスチック成形用炭素型で
   あって、 このプラスチック成形用炭素型の補修すべき箇所に、熱
   硬化性樹脂またはこれに炭素系の骨材を混入したものか
   らなり固化または炭化した接着剤を介して添着した炭素
   系材料からなる補修材、及び前記接着剤を、当該プラス
   チック成形用炭素型の形状に合わせて賦形したことを特
   徴とする補修したプラスチック成形用炭素型。