JP3408975B2 - 樹脂成形用金型およびその製造方法 - Google Patents
樹脂成形用金型およびその製造方法Info
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Description
するために使用される樹脂成形用金型およびその製造方
法に関する。
形用金型は、通常、鋼材、合金材、非鉄金属材等の表面
を、樹脂成形品の表面形状に対応した所定形状に機械加
工することによって製造されている。このような鋼材等
によって構成された樹脂成形用金型は、基材となる鋼材
等が硬質であるために、耐久性に優れており、長期にわ
たって安定的に使用することができる。しかしながら、
硬質の鋼材表面を所定の成形形状に機械加工することは
容易でなく、複雑な形状等に加工するために長時間を要
するという問題がある。このために、新たな樹脂成形品
を開発する際の効率が悪くなるとともに、経済性が損な
われるおそれがある。
て、軟質な亜鉛合金によって樹脂成形用金型を製造する
ことが行われている。特に、所定量のアルミニウムおよ
び銅を含む亜鉛合金(三井金属鉱業株式会社製、商品名
「ZAPREC」)は、鋼材よりも軟質であるために、
硬質な鋼材に比べて機械加工が容易であり、しかも、熱
伝導性に優れているために、樹脂成形用金型材料として
好適であると考えられている。
うな亜鉛合金は、軟質であるために耐久性に乏しく、鋼
材製の樹脂成形用金型に比べて耐用期間が短く、長期に
わたって安定的に使用することができず、そのために経
済性が損なわれるという問題がある。このような問題を
解決するために、亜鉛合金の表面を鉄メッキ層によって
被覆することが考えられている。しかしながら、亜鉛合
金は鉄メッキ層との密着性が悪く、亜鉛合金の表面に密
着性に優れた鉄メッキ層を形成することは容易でない。
このために、例えば、特公平7−96230号公報に
は、所定の成形面形状になった鉄電鋳殻を予め製造し
て、製造された鉄電鋳殻の表面に対して所定の前処理を
実施した後に、低融点合金である亜鉛合金を溶融状態で
流し込んで硬化させる方法が開示されている。このよう
にして得られた樹脂成形用金型は、亜鉛合金と鉄電鋳殻
との密着性がよいために、長期にわたって安定的に使用
することができ、しかも、熱伝導性に優れた亜鉛合金が
バックアップ材として使用されているために、成形サイ
クルを短くすることができ、樹脂成形作業の効率が著し
く向上する。
では、鉄電鋳殻を得るためのメッキ母型を作製する必要
があり、メッキ母型を作製するためには、所定の表面形
状に構成された木型の表面をシリコンによって転写した
後に、そのシリコンの転写表面を合成樹脂によって転写
する必要がある。このように、鉄電鋳殻を製造するため
には、多くの工程が必要であるために長時間を要し、き
わめて製造効率が悪く、しかも、経済性が損なわれると
いう問題がある。
であり、その目的は、複雑な形状の成形品を効率よく製
造することができる樹脂成形用金型およびその製造方法
を提供することにある。
は、所定の成形表面形状に成形されたニッケルメッキ層
が、鉄メッキ層を介して、亜鉛合金製のバックアップ材
に積層されていることを特徴とする。
含んでいる。前記ニッケルメッキ層は、硬度が300〜
450Hvになっている。
以上になっている。本発明の樹脂成形用金型の製造方法
は、黒鉛材を成形品と同様の表面形状に加工してメッキ
母材とする工程と、そのメッキ母材の表面に、ニッケル
メッキによってニッケルメッキ層を形成する工程と、そ
のニッケルメッキ層の表面に、鉄メッキによって鉄メッ
キ層を形成する工程と、鉄メッキ層の表面が鋳込み面と
なるように鋳型を構成して、鉄メッキ層の表面に亜鉛合
金を流し込んで鋳造する工程と、亜鉛合金が硬化した後
に、メッキ母材をニッケルメッキ層から剥離して脱型す
る工程と、を包含することを特徴とする。
母材の表面は、銀鏡処理されている。
は、所定温度に予熱されて洗浄処理された後に、亜鉛合
金系の溶融液が塗布されている。
含んだ低融点合金である。前記ニッケルメッキ層は、硬
度が300〜450Hvに形成されている。
以上に形成されている。
面に基づいて詳細に説明する。
形態の一例を示す断面図である。この樹脂成形用金型1
0は、樹脂成形品の表面形状に対応した成形面に形成さ
れたニッケルメッキ層13が、鉄メッキ層14を介し
て、亜鉛合金製のバックアップ材15によってバックア
ップされている。
は、通常のニッケルメッキによって得られる硬度230
Hv程度のものであってもよいが、長期にわたって安定
的に使用し得るためには、硬度400〜450Hv程度
が好ましく、また、厚さも50μm以上、特に、70〜
100μm程度が好ましい。成形面であるニッケルメッ
キ層13の表面は、樹脂に対して剥離が容易である。
量%に対して7重量%のアルミニウムおよび3重量%の
銅がそれぞれ含まれた亜鉛合金(三井金属鉱業株式会社
製、商品名「ZAPREC」)が使用されている。この
ような亜鉛合金は、熱伝導性に優れているために、溶融
樹脂を迅速に冷却することができる。その結果、成形サ
イクルを短縮することができ、樹脂成形作業の効率は著
しく向上する。
脂成形用金型10の製造方法の実施工程を示す断面図で
ある。本発明の樹脂成形用金型の製造方法では、図2
(a)に示すように、まず、直方体状の等方性高密度の
黒鉛材によって、メッキ母材11が形成される。黒鉛材
は、例えば、エンドミル21を使用したNC加工によっ
て、成形される樹脂成形品と同様の表面形状に切削加工
されて、メッキ母材11とされる。黒鉛材は、熱膨張係
数が非常に小さく、高温になっても変形するおそれがほ
とんどないために、寸法精度の安定性に優れており、精
緻に切削加工することができる。従って、複雑な成形品
形状に対応した複雑な表面形状にも容易に加工すること
ができる。
に対応した表面形状を有する黒鉛材製のメッキ母材11
が得られると、図2(b)に示すように、このメッキ母
材11の成形面が銀鏡処理されて、厚さ1〜2μm程度
の銀鏡処理層11aが形成される。
が形成されると、図2(c)に示すように、この銀鏡処
理層11a上に、厚さ50μm以上、好ましくは70〜
100μm程度のニッケルメッキ層13が、通常の電気
ニッケルメッキによって形成される。電気ニッケルメッ
キは、例えば、70g/Lの硫酸ニッケルと、15g/
Lの塩化アンモニウムと、70g/Lの無水硫酸ナトリ
ウムと、15g/Lのほう酸とが混合されてpH5.5
になった常温のニッケルメッキ浴にメッキ母材11を浸
漬して、そのニッケルメッキ浴に、電流密度が1〜5A
/dm2 の電流を所定時間にわたって通電することにより
実施される。これにより、メッキ母材11における銀鏡
処理層11a上には、300〜450Hv程度の硬度の
ニッケルメッキ層13が、50〜100μm程度の厚さ
で形成される。
ようなニッケルメッキ浴に限らず、一般的なスルフォン
酸ニッケルメッキ浴を使用してもよい。
3が形成されると、図2(d)に示すように、このニッ
ケルメッキ層13上に、厚さ3mm程度の鉄メッキ層14
が、通常の鉄メッキによって形成される。鉄メッキ層1
4を形成するための鉄メッキ浴は、例えば、特公平2−
59875号公報に開示されているように、220g/
Lの塩化第一鉄と、120g/Lの硫酸第一鉄と、3価
の鉄の悪影響を防止するための25g/Lのフッ化ナト
リウムと、2価の鉄から3価の鉄への還元剤として5g
/Lのピロガールとが混合されたpH3.5の混合液に
よって構成されている。鉄メッキ浴は65℃の温度とさ
れ、ニッケルメッキ層13が設けられたメッキ母材11
が浸漬された状態で、電流密度が3A/dm2 の電流が、
例えば、180時間にわたって通電される。
4が積層された黒鉛材製のメッキ母材11の表面は、成
形品形状に対応した形状に精密に加工されているため
に、ニッケルメッキ層13および鉄メッキ層14は、そ
の精密に加工された表面形状に対応した表面形状になっ
ている。しかも、黒鉛材製のメッキ母材11における所
定の形状に成形された表面に、ニッケルメッキ層13を
介して鉄メッキ層14が積層されているために、多孔質
のメッキ母材11を通って供給される酸素が、ニッケル
メッキ層13によって、鉄メッキ層14への供給が遮断
されており、鉄メッキ層14が酸化して錆びるおそれが
ない。
1aに、ニッケルメッキ層13および鉄メッキ層14が
順次積層された積層体が得られると、鉄メッキ層14に
対して低融点合金である亜鉛合金製のバックアップ材1
5が鋳込み形成されるように、図2(e)に示すよう
に、鉄メッキ層14の表面が鋳込み面となるように、鉄
メッキ層14の周囲に鉄枠16を設けて鋳型が形成され
る。そして、鉄メッキ層14と亜鉛合金との密着性を向
上させるために、特公平7−96230号公報に開示さ
れているように、鉄メッキ層14の表面が前処理され
る。鉄メッキ層14の表面は、まず、鋳込み形成される
亜鉛合金の融点前後の適当な温度に予熱される。この場
合の予熱温度は、亜鉛合金の融点−100℃〜亜鉛合金
の融点+150℃程度が好ましい。鉄メッキ層14の表
面が予熱されると、塩化亜鉛、塩化錫、塩化アンモン、
塩酸から選択される2以上の成分からなる混合液にて、
鉄メッキ層14の表面が洗浄処理された後に、カドミウ
ム−亜鉛合金系の低融点合金の溶融液が、鉄メッキ層1
4に薄く塗布される。
れると、形成された鋳型に、バックアップ材15として
の亜鉛合金が、溶融状態で流し込まれて鋳造される。亜
鉛合金は、亜鉛90重量%に対して7重量%のアルミニ
ウムおよび3重量%の銅がそれぞれ含まれたものであ
り、鋳型内に注入する際には、亜鉛合金は、融点−30
℃〜融点+50℃の温度とされる。そして、鋳型内に注
入された亜鉛合金は、150〜200℃程度の温度にな
るまで、10〜20℃/時間程度の割合で冷却される。
状態になると、黒鉛材製のメッキ母材11が、積層状態
になったニッケルメッキ層13から剥離されて脱型され
る。この場合、メッキ母材11の表面には、銀鏡処理に
よって形成された銀鏡処理層11aが設けられているた
めに、黒鉛材製のメッキ母材11は、積層状態になった
ニッケルメッキ層13から容易に剥離して脱型される。
そして、亜鉛合金製のバックアップ材15から鉄枠16
が取り除かれることにより、図1に示す樹脂成形用金型
10が得られる。
れた鉄メッキ層14の表面と亜鉛合金製のバックアップ
材15とが強固に密着した状態になっている。従って、
バックアップ材15と鉄メッキ層14とが剥離するおそ
れがなく、長期にわたって安定的に使用することができ
る。しかも、成形表面は、平滑なニッケルメッキ層13
であるために、シボ加工、鏡面の転写等も可能である。
また、前述したニッケルメッキによって、硬度が300
〜450Hv、厚さが50〜100μmのニッケルメッ
キ層13が形成されているために、射出成形する際の溶
融樹脂の圧力によって、ニッケルメッキ層13は容易に
損傷するおそれがなく、従って、このようなニッケルメ
ッキ層13によっても、樹脂成形用金型10は、長期に
わたって安定的に使用することができる。
に優れた亜鉛合金によって構成されているために、熱交
換性に優れており、溶融した樹脂とともに、型内に持ち
込まれる潜熱および顕熱が、ほぼ均一に、しかも、迅速
に外部に排出される。その結果、溶融樹脂が固化して得
られる製品の変形が抑制されるとともに、溶融樹脂が固
化するために要する時間を著しく短縮することができる
ために成形サイクルが短縮され、樹脂成形品の製造効率
は著しく向上する。
に、熱伝導性に優れた亜鉛合金がバックアップ材として
使用されており、しかも、亜鉛合金製のバックアップ材
に強固に密着した鉄メッキ層に、精密な形状に仕上げら
れたニッケルメッキ層が積層されて成形面とされている
ために、複雑な形状の高品質な成形品を効率よく、しか
も、長期にわたって安定的に製造することができる。
は、複雑な成形面を有し、しかも、長期にわたって安定
的に使用することができる樹脂成形用金型を、効率よ
く、しかも、安定的に製造することができる。
示す断面図である。
形用金型の製造工程を示す断面図である。
Claims (10)
- 【請求項1】 所定の成形表面形状に成形されたニッケ
ルメッキ層が、鉄メッキ層を介して、亜鉛合金製のバッ
クアップ材に積層されていることを特徴とする樹脂成形
用金型。 - 【請求項2】 前記亜鉛合金は、アルミニウムおよび銅
を含んでいる請求項1に記載の樹脂成形用金型。 - 【請求項3】 前記ニッケルメッキ層は、硬度が300
〜450Hvになっている請求項1に記載の樹脂成形用
金型。 - 【請求項4】 前記ニッケルメッキ層は、厚さが50μ
m以上になっている請求項1に記載の樹脂成形用金型。 - 【請求項5】 黒鉛材を成形品と同様の表面形状に加工
してメッキ母材とする工程と、 そのメッキ母材の表面に、ニッケルメッキによってニッ
ケルメッキ層を形成する工程と、 そのニッケルメッキ層の表面に、鉄メッキによって鉄メ
ッキ層を形成する工程と、 鉄メッキ層の表面が鋳込み面となるように鋳型を構成し
て、鉄メッキ層の表面に亜鉛合金を流し込んで鋳造する
工程と、 亜鉛合金が硬化した後に、メッキ母材をニッケルメッキ
層から剥離して脱型する工程と、 を包含することを特徴とする樹脂成形型の製造方法。 - 【請求項6】 前記ニッケルメッキ層が積層されるメッ
キ母材の表面は、銀鏡処理されている請求項5に記載の
樹脂成形用金型の製造方法。 - 【請求項7】 亜鉛合金が流し込まれる鉄メッキ層の表
面は、所定温度に予熱されて洗浄処理された後に、亜鉛
合金系の溶融液が塗布されている請求項5に記載の樹脂
成形用金型の製造方法。 - 【請求項8】 前記亜鉛合金は、アルミニウムおよび銅
を含んだ低融点合金である請求項5に記載の樹脂成形用
金型の製造方法。 - 【請求項9】 前記ニッケルメッキ層は、硬度が300
〜450Hvに形成されている請求項5に記載の樹脂成
形用金型の製造方法。 - 【請求項10】 前記ニッケルメッキ層は、厚さが50
μm以上に形成されている請求項5に記載の樹脂成形用
金型の製造方法。
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1998
- 1998-10-01 JP JP27994598A patent/JP3408975B2/ja not_active Expired - Fee Related
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