JP2794184B2

JP2794184B2 - プラスチック成形用黒鉛型

Info

Publication number: JP2794184B2
Application number: JP1092119A
Authority: JP
Inventors: 俊高木; 誠司箕浦
Original assignee: Ibiden Co Ltd
Current assignee: Ibiden Co Ltd
Priority date: 1989-04-12
Filing date: 1989-04-12
Publication date: 1998-09-03
Anticipated expiration: 2013-09-03
Also published as: JPH02270511A

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、特にその基材が黒鉛材料よりなり、キャ
ビティ側面にシリコン樹脂コーティングしたプラスチッ
ク成形用黒鉛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。これらの各種のプラスチッ
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型にはあったの
である。

そこで、本発明者等は、金属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黒鉛材料を用い
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）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、金属の一般的な耐熱温度が数百℃である
のに対して3000℃であり、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黒鉛型において、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、プ
ラスチック製品を形成する場合には、例えば熱可塑性の
プラスチックを例にとって考えてみると、このプラスチ
ック材料をその可塑化温度（一般的には175〜320℃）に
まで加熱して型内で成形した後冷却（一般的には数十
℃）して固化し、これを型から外さなければならない。
そのために、プラスチック材料側に離型剤を混入するこ
とが一般に行なわれているが、製品の離型を型側の問題
としてとらえようというのである。

離型性を型側で改良しようとする試みは、例えば特開
昭59−101320号公報において提案されているような「成
形用金型」にある。この「成形用金型」は、上記公報の
特許請求の範囲の記載からすると、「金型の成形面に、高周波スパッタリングによりセラミ
ックスまたは固体潤滑剤のコーティング被膜を設けた成
形用金型」であるが、これはあくまでも平滑な金属表面にコーティ
ング被膜を形成するものであるから、そのコーティング
被膜が剥離し易いことがあり得る。その点から言えば、
黒鉛はある程度ポーラスなものであって、その表面に開
口している穴を利用することによって、コーティング被
膜のアンカー効果を十分発揮させ得るものである。

ところが、このコーティング被膜を黒鉛表面に形成し
た場合、その厚さが余り厚いと黒鉛とコーティング被膜
の熱膨張差によってコーティング被膜が剥離し易く且つ
熱伝導が悪くなったり、逆にあまり薄くすると離型効果
が少なくなってコーティングした意味がなくなる。

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、コーティングを効率よくするには実際上如
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、黒鉛の特性を十分生かしな
がら、離型性を型側の問題としてとらえて、これを効率
良く行なうことである。

そして、本発明の目的とすることろは、加工性が良好
で取り扱い易く、しかも製品の離型性に優れたプラスチ
ック成形用黒鉛型を提供することにある。

（課題を解決するための手段）以上の課題を解決するために、本発明の採った手段
は、「プラスチック成形に用いられる型の基材を黒鉛材料に
より形成したプラスチック成形用黒鉛型（20）であっ
て、黒鉛材料の、少なくとも成形キャビティ（22）に露出
する部分に、シリコン樹脂を10〜2000μｍの範囲でコー
ティングしたことを特徴とするプラスチック成形用黒鉛
型（20）」である。

ここで、プラスチック成形用黒鉛型（20）の成形キャ
ビティ（22）側に露出する黒鉛材料の表面に形成するコ
ーティング被膜（23）の厚さを10μｍ〜2000μｍの範囲
としたのは、この範囲より厚いコーティング被膜（23）
を形成した場合には、コーティング被膜（23）に亀裂を
生じたりあるいはこのコーティング被膜（23）自体が黒
鉛表面から剥離したりし、逆に熱伝導が悪くなるおそれ
があるからである。また、コーティング被膜（23）の厚
さが10μｍより薄いと、黒鉛材料表面が露出したりして
プラスチック製品を離型を良好に行なえなくなるからで
ある。

（発明の作用）以上のように構成した本発明に係るプラスチック成形
用黒鉛型（20）においては、その基材を黒鉛によって形
成したから、金属の場合に比して1/5〜1/10の低い切削
抵抗のものとなって、その加工が非常に容易となってお
り、また熱膨張係数も小さいために成形精度が非常に高
いものとなっている。

また、このプラスチック成形用黒鉛型（20）のコーテ
ィング被膜（23）においては、第２図に示すように、そ
の黒鉛材料側の部分が、黒鉛材料の微細穴中に入り込ん
でおり、これによりこのコーティング被膜（23）は黒鉛
材料表面にしっかりと固着されたものとなっている。す
なわち、ポーラスな黒鉛材料によるアンカー効果が十分
発揮されているのである。

そして、このコーティング被膜（23）の厚さの上限を
2000μｍとしたので、熱的衝撃あるいは機械的衝撃があ
ったとしても、このコーティング被膜（23）は十分厚い
黒鉛材料の変化に略完全に同調するため、このコーティ
ング被膜（23）に亀裂が生じたり、黒鉛材料からコーテ
ィング被膜（23）が剥離するようなこともない。勿論、
このコーティング被膜（23）はシリコン樹脂材料により
形成したから、プラスチック製品の剥離性を高めている
ことは言うまでもない。

（実施例）次に、本発明に係るプラスチック成形用黒鉛型（20）
を実施例に従って説明する。第１図において、本発明に
係るプラスチック成形用黒鉛型（20）を射出成形機（1
0）に適用した場合が示してあり、この射出成形機（1
0）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黒鉛型（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黒鉛型（20）のキャビティ内に強制
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黒鉛型（20）は、その基材が黒鉛
からなっているもので、本実施例においては二分割タイ
プのものである。また、このプラスチック成形用黒鉛型
（20）においては、少なくともその成形キャビティ（2
2）に露出する黒鉛材料の表面に、メチルシラン、ビニ
ルシラン等のシリコン樹脂からなるコーティング被膜
（23）が形成してある。なお、このプラスチック成形用
黒鉛型（20）においては、冷却水を通すための穴（21）
が、黒鉛製基材中に複数形成してある。

プラスチック成形用黒鉛型（20）を構成する黒鉛製基
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枠後、ラバープレスで成形
して焼成、黒鉛化して、室温から1000℃までの熱膨張係
数が5.0×10^-6℃^-175〜75000Åの径の微細気孔容積0.07
cc/g、かさ密度1.85、熱伝導率が80kcal/mhr℃の等方性
黒鉛材料を得た。

この等方性黒鉛材料を用いて、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
形製作に軟べ約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黒鉛型（20）の黒鉛製基
材の最終的な熱伝導率は78kcal/hr℃であった。

そして、以上のように形成した黒鉛製基材の、成形キ
ャビティ（22）を形成する表面に、常法によりテトラフ
ルオルエチレン樹脂を塗布してこれを硬化させ、これに
より厚さ30μｍのコーティング被膜（23）を形成した。

得られたプラスチック成形用黒鉛型（20）を用いてポ
リアミド樹脂によるプラスチック製品の構造を、加熱を
冷却とのリサイクルに要する時間を20秒として、50時間
連続成形した。その結果、金属への付着物、及び離型不
良等のトラブルは発生しなかった。

（発明の効果）以上詳述した通り、本発明においては、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黒鉛材料に
より形成したプラスチック成形用黒鉛型（20）であっ
て、黒鉛材料の、少なくとも成形キャビティ（22）に露出
する部分に、シリコン樹脂を10〜2000μｍの範囲でコー
ティングしたこと」にその構成上の特徴があり、これにより、型成形後のプ
ラスチック材料を冷却を効率良く行なうことができて、
型成形の効率を向上させることのできるプラスチック成
形用黒鉛型を提供することができるのである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係るプラスチック成形用黒鉛型及びこ
れを採用して構成した射出成形機の要部断面図、第２図
はコーティング被膜を形成した黒鉛材料の表面状態を示
す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黒鉛型、
21……穴、22……成形キャビティ、23……コーティング
被膜。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献特開昭64−55211（ＪＰ，Ａ) 特開昭62−25015（ＪＰ，Ａ) 特開昭63−162205（ＪＰ，Ａ) 特開平２−145306（ＪＰ，Ａ) 特開平２−172706（ＪＰ，Ａ) 特開平２−269013（ＪＰ，Ａ) 特開昭49−21456（ＪＰ，Ａ) 特開昭51−62130（ＪＰ，Ａ)

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】プラスチック成形に用いられる型の基材を
黒鉛材料により形成したプラスチック成形用黒鉛型であ
って、前記黒鉛材料の、少なくとも成形キャビティに露出する
部分に、シリコン樹脂を10〜2000μｍの範囲でコーティ
ングしたことを特徴とするプラスチック成形用黒鉛型。