JP3040321B2 - 金型の製造方法 - Google Patents

金型の製造方法

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  • Mechanical Engineering (AREA)
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  • Moulds For Moulding Plastics Or The Like (AREA)
  • Electroplating Methods And Accessories (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、成形品用の金型、とく
には少なくともその一部に光沢部を有する樹脂成形品を
製造するための金型に関する。
【0002】
【従来の技術】従来、シリコーンゴムや天然ゴム、ウレ
タンゴムなどのゴム状弾性体、アクリル樹脂、メタクリ
ル樹脂、ポリエステル樹脂、ポリカーボネート樹脂など
の剛性の樹脂からなる各種成形品の一部に光沢部を持た
せるには、以下の方法で製造した金型を用いて成形を行
っていた。 金型の加工面の表面粗さが細かくなるように放電加工
機の電極への供給電力を小さくして放電加工を行った
後、所定のメッキを施して成形品の離型を容易にしたも
の。 強い放電加工はの方法より短時間で加工できるもの
の、得られた金型の、成形品に光沢を持たせたい部分に
対応するキャビティ表面を、砥石を用いて手作業で研磨
した後、メッキを施して成形品の離型を容易にしたも
の。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】ところがの方法によ
れば、所定の彫り込み形状を得るのに放電加工時間を長
くする必要があり、金型加工コストが高くなるほか、短
納期多品種生産に対応できなくなる。またの方法で
は、砥石が入らないような複雑な彫り込み形状のキャビ
ティには対処できないし、砥石で磨く箇所が多くなるほ
ど、手作業のため作業時間が長くなり、と同様、金型
加工コストが高くなるほか、短納期多品種生産に対応で
きなくなる。さらに、の方法共に、メッキを施して
おかないと、金型から離型するときに成形品がキャビテ
ィにくっつき易いので、無理に剥すと成形品を損傷する
おそれがあった。メッキを施すと、キャビティ表面の凹
凸がややなだらかなものとなるため、離型は容易になる
反面、まだ凹凸が残っているので、得られる成形品の光
沢が損なわれた。これを防ぐためメッキを厚くすると、
キャビティ形状が正確なものになりにくく、コストも高
いものとなってしまった。したがって、本発明の目的
は、優れた光沢と正確な形状を有する成形品の得られる
金型を、短時間で安価に製造する方法を提供するにあ
る。
【0004】
【課題を解決するための手段】本発明による金型の製造
方法は、金型用基材に放電加工によってキャビティ部分
を形成し、その放電加工面にブラスト加工を行い、加工
表面にメッキを施した後、得られたメッキ層の表面をブ
ラシで研磨するものである。
【0005】以下、本発明の一例を工程順に示した図1
(a)〜図1(d)に基づいて、詳細に説明する。図1
(a)は金型用基材に放電加工を施して得られたキャビ
ティ部分1の表面状態を示す拡大縦断面図である。キャ
ビティ部分1の表面の状態は放電加工時の電極への供給
電力などの加工条件によって異なるが、一般的には高低
差の非常に大きい凹凸(凸部2と凹部3)があり、とく
に凸部2の先端が鋭角になっているため、このキャビテ
ィ部分1の表面は光沢のない状態に見える(Ra : 1.0
〜 2.3μm )。適用される金型用基材としては、鋼鉄、
アルミニウム、マグネシウムなど、一般に放電加工によ
りキャビティ部分が形成可能なものであれば如何なるも
のでもよい。
【0006】図1(b)は図1(a)に示したキャビテ
ィ部分1の放電加工面に、#150のガラスビーズを用いて
ブラスト加工した後の、凸部4(の状態)を示す拡大縦
断面図である。破線はブラストにより消失した鋭角な凸
部2の先端部分を示す。この状態のキャビティ部分1の
表面は半光沢の状態に見える(Ra : 0.6〜 1.0μm未
満)。ブラスト加工を行うための粒体としては、例え
ば、人造エメリー研削材やアルミナジルコニア研削材に
代表されるアルミナ質研削材や、炭化珪素質研削材、鉄
粉、ソーダ石灰ガラス、リンケイ酸ガラス、ホウケイ酸
ガラスなどがあり、それらから任意に選択すればよい。
とくに成形品の表面からの反射光が目に優しい程度に滑
らかなものであっても、太陽光下などではまぶしくて直
視できないというような不利が生じないものとするに
は、粒子にR(丸み)を持つソーダ石灰ガラス、リンケ
イ酸ガラス、ホウケイ酸ガラスなどを選択すればよい。
粒子の粒度にはとくに制限はなく汎用の #80〜 300のも
のを用いればよいが、キャビティ部分の彫り込み内部ま
で到達可能な大きさの粒子を適宜選択する。ブラスト方
法はショットブラストのように圧縮空気で粒子を金型表
面に吹き付ける方法でもよいし、ウェットブラストのよ
うに粒子を水と共に高圧で金型表面に吹き付ける方法で
もよい。吹き付け圧力や吹き付け時間は金型の素材、キ
ャビティ部分の彫り込み形状などに応じて適宜調整すれ
ばよい。また、あらかじめ粒度の大きな粒子でブラスト
を施した後、その粒子より小さな粒子で続けてブラスト
してもよい。
【0007】図1(c)は図1(b)のキャビティ部分
1のブラスト加工面を含む金型の全表面に、メッキを施
した後の状態を示す拡大縦断面図である。ブラスト加工
後の凹凸面に形成されたメッキ層5の表面には、ブラス
ト加工面に起因する凹凸がそのまま残って、キャビティ
部分1の表面は図1(b)よりも光沢度合いがやや低下
し、このような金型から得られる成形品の表面は半光沢
の状態になる(Ra :0.5〜 0.9μm )。メッキの材質
は亜鉛メッキのように防錆効果のみを有するものや、フ
ッ化グラファイト樹脂分散メッキのようなものでもよい
が、例えば、ニッケルメッキやクロムメッキなどのよう
に耐摩耗性と離型性に優れたものなどにすればよいが、
メッキである限りとくに制限はない。また、電解メッ
キ、無電解メッキの選択は任意である。メッキの厚みは
5μm 以上あれば耐摩耗性に優れるが、あまり厚くても
メッキを施す時間がかかり、金型コストも高くなるた
め、30μm 以下、とくには20μm を上限とするのが好ま
しい。
【0008】図1(d)は図1(c)のメッキ層5の表
面をブラシで研磨した後の状態を示す拡大縦断面図であ
る。この研磨によりメッキ層6の表面はほぼ平滑となる
が、研磨によりメッキ層5の表面の凸部は消失しても凹
部は残っているため、離型の容易さが失われることはな
い。このキャビティ部分1の表面は光沢面となる(R
a :0.05〜 0.2μm )。このような金型を用いて得られ
る成形品の表面はキャビティ部分1の表面の転写により
光沢面となる。なお、光沢面とする部分は成形品に光沢
部をつけたい部分に対応転写する部分のみにしてもよ
い。この研磨工程はキャビティ部分1の彫り込み幅が狭
く複雑な形状のものでも確実に磨ける手段で行うのがよ
い。したがって、砥石や研磨布、通常のブラシ、研磨紙
などは広い面に、狭い面には金型の彫り込み幅よりも細
い先端を持つスチールワイヤーブラシに代表される研磨
用ブラシを用いるのが好ましい。研磨は一通りメッキ面
を研磨した後、凹凸の目立つ部分を集中して研磨し、凹
凸がほぼ視認できない状態になるまで行うのがよい。
【0009】本発明によって得られる金型を用いて成形
品を製造する場合、これに適用される樹脂には、例え
ば、シリコーンゴム、天然ゴムなどの熱硬化性のゴム状
弾性体、ウレタン系やポリエステル系などの熱可塑性エ
ラストマー、さらにアクリル樹脂、メタクリル樹脂、ポ
リエステル樹脂、ポリカーボネート樹脂などの熱硬化性
の合成樹脂などが挙げられる。成形品の種類としては、
ゴルフボール、玩具、押しボタンスイッチ用カバー部
材、パネル、紙送りロール、パッキン、帯電ブレード、
コネクターなど多種類に及ぶが、とくには外観部品とな
る押しボタンスイッチ用カバー部材や玩具などで光沢を
有するものの製造に有効である。
【0010】
【実施例】以下、本発明の具体的態様を実施例および比
較例により説明する。 比較例1〜2および実施例1 キートップ部がアクリル樹脂で、薄肉部やベース部がシ
リコーンゴムからなる押しボタンスイッチ用カバー部材
で(キー数:20個)キートップ部が光沢面であるものを
得るために、下記の3方法で鉄鋼製で6キャビティ部分
取りの金型を製作し、それぞれを用いて成形作業を行
い、金型製造時間、これらの金型から得られた成形品の
外観の確認および各加工工程における表面粗さ(Ra
の測定を行ったところ、下記表1に示す結果が得られ
た。 (比較例1)放電加工で得られた金型のキートップ部形
成用彫り込み部 120ケ所(キャビティ部分表面)を砥石
で研磨後、ニッケルメッキ(膜厚み:10μm )を施して
金型を製作する方法。 (比較例2)放電加工機の電極への供給電力を比較例1
の場合の 1/2として、放電加工を行った後、ニッケルメ
ッキ(膜厚み:10μm )を施して金型を製作する方法。 (実施例1)放電加工機の電極への供給電力は比較例1
の場合と同じ条件で放電加工し、キートップ部形成用彫
り込み部(キャビティ部分表面)に、#150のソーダ石灰
ガラスのガラスビーズをショットブラストした後、ニッ
ケルメッキ(膜厚み:10μm)を施した。ついでスチー
ルワイヤーブラシでメッキ表面を研磨して金型を製作す
る方法。
【0011】
【表1】 これより、本発明によれば、光沢のある成形品を成形可
能な金型を短期間に製造でき、金型製造コストも安価に
なることがわかった。
【0012】
【発明の効果】本発明によれば、短時間で光沢面を金型
に形成できることから、金型は安価なものとなり、この
金型を用いて得られる成形品には確実に光沢面を形成で
きる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明を工程順に拡大縦断面図で示すもので、
図1(a)は放電加工によって得られたキャビティ部分
の表面の状態、図1(b)は図1(a)のキャビティ部
分の表面にブラスト加工を行った後の状態、図1(c)
は図1(b)のキャビティ部分の表面を含む金型の全表
面にメッキを施した後の状態、図1(d)は図1(c)
のメッキ層の表面をブラシで研磨した後の状態である。
【符号の説明】 1…キャビティ部分、 2…凸部、3…凹
部、 4…ブラスト加工後の凸
部、5…メッキ層、 6…研磨後の
メッキ層。

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】金型用基材に放電加工によってキャビティ
    部分を形成し、その放電加工面にブラスト加工を行い、
    このブラスト加工面にメッキを施した後、得られたメッ
    キ層の表面をブラシで研磨することを特徴とする金型の
    製造方法。
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