JP3701499B2

JP3701499B2 - Resin mold

Info

Publication number: JP3701499B2
Application number: JP09883899A
Authority: JP
Inventors: 民雄古屋; 賢一中條; 一城若林; 聡山田; 浩江橋本
Original assignee: Honda Motor Co Ltd
Current assignee: Honda Motor Co Ltd
Priority date: 1999-04-06
Filing date: 1999-04-06
Publication date: 2005-09-28
Anticipated expiration: 2019-04-06
Also published as: JP2000289033A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば車両用のパネル或いはシートを製造するときに使用する樹脂成形型に関する。
【０００２】
【従来の技術】
車両等のパネルやシートを真空成形或いはプレス成形する型として、例えば特公平７−１０６５７６号公報「表面メッキ樹脂製型及び製造方法」が提案されている。
この公報の表面メッキ樹脂製型は、熱硬化性樹脂製型（バックアップ型）にポリマー型導電性中間層を形成し、ポリマー型導電性中間層の表面に例えばニッケルメッキを施して金属メッキ層とし、金属メッキ層でパネルやシートを真空成形或いはプレス成形するものである。
【０００３】
しかし、同公報の金属メッキ層は耐久性を考慮して、規定厚さ（例えば、５０〜３００μｍ）になるようにメッキを施す必要がある。このため、メッキ処理に時間がかかり生産性を高める上で問題がある。
【０００４】
一方、樹脂成形型のなかにはメッキ処理を施さないものもある。すなわち、金属メッキを施す代りに、例えばバックアップ型に熱硬化性樹脂を塗布して、塗布した熱硬化性樹脂でキャビティに対向する成形面を形成するものである。この樹脂成形型によれば、金属メッキを施す必要がないので、比較的短い時間で樹脂成形型を得ることができる。この樹脂成形型について次図で説明する。
【０００５】
図６は従来の樹脂成形型の要部拡大図である。
樹脂成形型１００は、型表層の第１層１０１をアルミニウム片１０２…（…は複数を示す。以下同様。）を含む熱硬化性樹脂（エポキシ樹脂）１０３で構成し、この第１層１０１をバックアップする第２層１０５をアルミニウム粒１０６…を含む熱硬化性樹脂（エポキシ樹脂）１０７で構成した。
なお、成形面１０９に凹部１０９ａ及び凸部１０９ｂを形成することで、シート１１０の表面１１０ａに「しぼ（凹凸面）」を形成することができる。
【０００６】
次に、樹脂成形型１００でシート１１０を真空引きしながらプレス成型する例を説明する。
先ずシート１１０を所定温度まで加熱し、次に樹脂成形型１００の第１層１０１をシート１１０に押し付けてシート１０１を所望の形状にプレス成型する。このとき、シート１１０の温度が第１層１０１及び第２層１０５に伝わり、第１層１０１及び第２層１０５が膨張する。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、第１層１０１は、アルミニウム片１０２…の間の隙間にエポキシ樹脂１０３を完全に充填するので、エポキシ樹脂１０３の含有量が多い。
一方、第２層１０５は、大きさが不均一であるアルミニウム粒１０６…の間の隙間を空間１０８…として保って多孔質層とし、この空間１０８…を利用して真空引きを行う。このため、第２層１０５にはエポキシ樹脂１０７の含有量が少ない。この際、エポキシ樹脂１０７は、不均一なアルミニウム粒１０６…の全周に均等の厚さの接着膜にならない。
【０００８】
エポキシ樹脂１０３，１０７はアルミニウムと比較して線膨張係数（以下、「熱膨張率」という）が大きいので、第１層１０１及び第２層１０５の熱膨張率はエポキシ樹脂１０３，１０７の含有量に左右される。
すなわち、エポキシ樹脂１０３の含有量が多い第１層１０１は、エポキシ樹脂１０７の含有量が少ない第２層１０５と比較して熱膨張率がかなり大きい。
従って、第１層１０１の熱膨張が第２層１０５で拘束されるので、第１層１０１に比較的大きな応力が発生する。このため、第１層１０１に亀裂が発生する虞れがある。
【０００９】
そこで、本発明の目的は、型表層に亀裂が発生することを防ぐために熱膨張差を緩和することができる技術を提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために本発明の請求項１は、型表層の第１層を熱硬化性樹脂で構成し、この第１層をバックアップする第２層を金属不織布を含む熱硬化性樹脂で構成し、更にこの第２層をバックアップする第３層を金属粒を含む熱硬化性樹脂で構成し、第２層の熱膨張率を、第１層の熱膨張率より小さく且つ第３層の熱膨張率より大きく設定した樹脂成形型であって、前記第３層は、前記金属粒の球面に前記熱硬化性樹脂を付着させ、この熱硬化性樹脂で金属粒を接着して多孔質の層としたものであることを特徴とする。
【００１１】
型表層を３層で構成し、中間の第２層の熱膨張率を、第１層の熱膨張率より小さく且つ第３層の熱膨張率より大きく設定した。このため、第１層と第３層との熱膨張差を第２層で緩和することができるので、例えば第１層を第２層であまり拘束しないで比較的自由に膨張させることができる。この結果、第１層に発生する応力を抑えることができる。
また、型表層を第１層〜第３層の３層構造とすることで、第１層を第２層でバックアップし、第２層を第３層でバックアップすることができる。この結果、型表層の強度を高めることができる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態を添付図に基づいて以下に説明する。
図１は本発明に係る樹脂成形型の断面図であり、樹脂成形型１の型表層２を第１層５、第２層１０及び第３層１５で構成した例を示す。
樹脂成形型１は、型表層２の第１層５を炭化けい素（シリコンカーバイド「ＳｉＣ」）の細粒を含む熱硬化性樹脂で構成し、この第１層５をバックアップする第２層１０を金属不織布を含む熱硬化性樹脂で構成し、更に第２層１０をバックアップする第３層１５を金属粒を含む熱硬化性樹脂で構成し、第１層５及び第２層１０に真空引き用の真空孔２０…を複数個開け、第２層１０の裏面１０ａに沿って複数の冷却用の配管２４…を配置し、第３層１５の裏面１５ａ側に枠体２６を取付けたものである。
２７，２７はボルトであり、ボルト２７，２７は枠体２６，２６の支柱２８，２８にプレート２９を取付ける部材である。
第１層５、第２層１０及び第３層１５については以下に詳しく説明する。
【００１３】
図２は図１のＡ部拡大図である。
第１層５は、細粒の炭化けい素６…を５０〜８０重量％含めた熱硬化性樹脂（以下、「エポキシ樹脂」という）７で厚さｔ１（一例として、ｔ１＝１．５〜２．５ｍｍ）に形成し、キャビティ（図示せず）に対向する成形面８に「しぼ」用の凹部８ａ…及び凸部８ｂ…を形成したものである。
細粒の炭化けい素６は、例えば粒径を約１０μｍに形成したものである。
【００１４】
細粒の炭化けい素６…の含有量を５０重量％以上に設定することで、炭化けい素６…を第１層５の凹部８ａ…や凸部８ｂ…に隙間なく含ませて、第１層５を耐摩耗性に優れた層にした。
また、炭化けい素６…の含有量を８０重量％以下に設定することで、熱硬化前の流動性を良好に保つことができる。このため、第１層５の形成作業が容易になり、短い時間で第１層５を形成することができる。
【００１５】
第２層１０は、金属不織布１１…を熱硬化性樹脂（以下、「エポキシ樹脂」という）１２に含めた層である。この第２層は、エポキシ樹脂１２に金属不織布１１…を３〜５０重量％含めて厚さｔ２（一例として、ｔ２＝２〜５ｍｍ）に形成したものであって、熱膨張率を第１層５の熱膨張率より小さく、第３層１５の熱膨張率より大きく設定したものである。
このため、第１層５と第３層１５との熱膨張差を第２層１０で緩和することができる。
すなわち、第２層１０は、第１層５をバックアップし、かつ第１層５と第３層との熱膨張差を緩和する層であり、この条件を満たすように金属不織布１１…の含有量を３〜５０重量％と設定した。
【００１６】
金属不織布１１…の含有量を３重量％以上に設定することで、第２層１０の強度を充分に高めることができる。このため、第２層１０で第１層５をバックアップすることができる。
また、金属不織布１１…の含有量を５０重量％以下に設定することで、エポキシ樹脂１２を必要量確保することができる。このため、エポキシ樹脂１２で不織布１１…を確実に固着することができる。
【００１７】
ところで、エポキシ樹脂１２は熱膨張率が大きいので、第２層１０の熱膨張率はエポキシ樹脂１２の含有量に左右される。すなわち、第２層１０は、エポキシ樹脂１２の含有量が多いと熱膨張率が大きくなり、エポキシ樹脂１２の含有量が少ないと熱膨張率が小さくなる。
【００１８】
このため、金属不織布１１…の含有量を３重量％以上に設定することで、第２層１０の熱膨張率を第１層５より小さくした。
また、金属不織布１１…の含有量を５０重量％以下に設定することで、第２層１０の熱膨張率を第３層１５より大きくした。
なお、金属不織布１１は、一般に市販されているステンレス性の不織布（例えば、線径１０〜１５μｍ）を使用した。
【００１９】
第３層１５は、金属粒（鋼球）１６…の球面に熱硬化性樹脂（以下、「エポキシ樹脂」という）１７を付着させ、エポキシ樹脂１７で鋼球１６…を接着して厚さｔ３（一例として、ｔ３＝５０〜１００ｍｍ）に形成したものであって、鋼球１６…間に空間１８…を形成することで多孔質の層としたものである。
第３層１５の空間１８…を形成することで第１層５及び第２層１０の真空孔２０…（一個のみ図示する）から真空引きを行うことができる。
また、全ての鋼球１６…を同一径（一例として、粒径約１ｍｍ（１０００μｍ））とすることで、鋼球１６…を第３層１５に効率よく充填することができる。このため、第３層１５の強度を上げることができる。
【００２０】
さらに、鋼球１６…を第３層１５に効率よく充填することで、第３層１５の熱伝導率を高めることができる。従って、シート（図示せず）を成形するときに、シート→第１層５→第２層１０と伝わった熱を第３層１５から効率よく逃がすことができるので、比較的短い時間で第１層５〜第３層１５を冷却することができる。この結果、樹脂成形型１の待機時間が短くなり生産性を高めることができる。
【００２１】
このように、樹脂成形型１の型表層２を第１層５〜第３層１５の３層構造とすることで、第１層５を第２層１０でバックアップし、第２層１０を第３層１５でバックアップすることができる。この結果、型表層２の強度を高めることができる。
また、第２層１０の熱膨張率を、第１層５の熱膨張率より小さく、第３層１５の熱膨張率より大きく設定することで、第１層５を第２層１０であまり拘束しないで比較的自由に膨張させることができ、第２層１０を第３層１５であまり拘束しないで比較的自由に膨張させることができる。
【００２２】
以上に述べた樹脂成形型の製造工程を説明する。
図３（ａ）〜（ｃ）は本発明に係る樹脂成形型の製造工程の第１説明図である。
（ａ）において、マスタモデル３０の表面３０ａに炭化けい素を含めたエポキシ樹脂をはけ塗りし、エポキシ樹脂を熱硬化させて第１層５を形成する。
（ｂ）において、第１層５の裏面５ａにエポキシ樹脂１２ａを塗布して、不織布１１を矢印▲１▼，▲１▼の如く下降する。
（ｃ）において、不織布１１にエポキシ樹脂１２ｂを塗布して、第２層１０を形成する。なお、エポキシ樹脂１２ａ，１２ｂでエポキシ樹脂１２を構成する。
【００２３】
図４（ａ）〜（ｃ）は本発明に係る樹脂成形型の製造工程の第２説明図である。
（ａ）において、第２層１０の裏面１０ａに鋼球等を含むエポキシ樹脂を塗布して、図２に示す第３層１５の一部（厚さ数ｍｍ）１５ｂを形成する。次に、第３層１５の一部１５ｂに沿って複数の冷却用の配管２４…を配置し、次いで枠体２６の支柱２７…，２８…を取付ける。
【００２４】
（ｂ）において、複数の冷却用の配管２４…を含み且つ第２層１０をバックアップする第３層１５を鋼球等を含むエポキシ樹脂（或いはポリウレタン樹脂）で構成して、矢印▲２▼，▲２▼の如くマスタモデル３０から離す。
（ｃ）において、支柱２７…の頂部にプレート２９をボルト２９ａ（図１に示す）で固定し、次に第１層５及び第２層１０に真空引き用の真空孔２０…を複数個開けて樹脂成形型１の成形を完了する。
【００２５】
次に、以上に述べた樹脂成形型１の作用を説明する。
図５（ａ）〜（ｃ）は本発明に係る樹脂成形型の熱膨張差を説明する図であり、（ａ），（ｂ）は図１〜図２で説明した第１実施例の樹脂成形型でシートを成形する例を「実施例」として示し、（ｃ）は従来技術の項で説明した樹脂成形型でシートを成形する例を「比較例」として示した。
【００２６】
（ａ）において、シート３２を１８０℃に加熱し、かつ樹脂成形型（第１層５、第２層１０及び第３層１５）１を５０℃まで冷却した後、樹脂成形型１を矢印▲３▼，▲３▼の如く下降する。
（ｂ）において、樹脂成形型１でシート３２をプレス成形する。このとき、１８０℃に加熱したシート３２の熱が第１層５→第２層１０→第３層１５に伝わり、第１層５、第２層１０及び第３層１５の温度が５０℃から略１２０℃まで上昇する。このため、第１層５、第２層１０及び第３層１５が膨張する。
【００２７】
ここで、第１層５と第３層１５との間に第２層１０を積層することで、第１層５と第２層１０との熱膨張差Ｌ１を緩和することができ、かつ第２層１０と第３層１５との熱膨張差Ｌ２を緩和することができる。
この結果、第１層５を第２層１０であまり拘束しないで比較的自由に膨張させることができ、また第２層１０を第３層１５であまり拘束しないで比較的自由に膨張させることができる。
この結果、第１層５及び第２層１０に発生する応力を抑えることができるので、第１層５及び第２層１０に亀裂が発生する虞はない。
【００２８】
（ｃ）において、シート１１０を１８０℃に加熱し、かつ樹脂成形型（第１層１０１及び第２層１０５）１００を５０℃まで冷却した後、樹脂成形型１００でシート１１０をプレス成形する。
このとき、シート１１０の熱が第１層１０１→第２層１０５に伝わり、第１層１０１及び第２層１０５の温度が５０℃から略１２０℃まで上昇する。このため、第１層１０１及び第２層１０５が膨張する。
【００２９】
ここで、第１層１０１は、アルミニウム片１０２…の間の隙間にエポキシ樹脂１０３を完全に充填するので、エポキシ樹脂１０３の含有量が多い。一方、第２層１０５は、真空引きの孔を確保するためにアルミニウム粒１０６…の間の隙間を空間１０８…として残す必要があり、エポキシ樹脂１０７の含有量が少ない。
このため、第１層１０１と第２層１０５との熱膨張差Ｌ３がかなり大きくなり、第１層１０１は第２層１０５にかなり拘束されるので、第１層１０１に大きな応力が発生する。この結果、第１層１０１に亀裂が発生する虞がある。
【００３０】
なお、前記実施の形態では、第１層の厚さｔ１を１．５〜２．５ｍｍ、第２層１０の厚さｔ２を２〜５ｍｍ、第３層１５の厚さｔ３を５０〜１００ｍｍに設定した例を説明したが、各々の厚さｔ１、ｔ２，ｔ３はこれらの値に限らないで任意に設定することができる。
また、第１層５、第２層１０及び第３層１５をエポキシ樹脂７，１２，１７とした例を説明したが、その他の熱硬化性樹脂として例えばポリウレタン樹脂を使用してもよい。
【００３１】
さらに、炭化けい素６の粒径を約１０μｍとしたが、粒径は第１層５の耐摩耗性を確保できる範囲で任意に設定することができる。
また、金属不織布１１としてステンレス製の不織布を使用したが、不織布の材質はステンレスに限らない。
さらに、金属不織布１１…の含有量を３〜５０重量％と設定した例を説明したが、。金属不織布１１…の含有量は条件に合せて任意に選択することができる。
また、ステンレス製の不織布の線径を１０〜１５μｍとしたが、線径は１０μｍより小さくてもよく、１５μｍより大きくてもよい。
【００３２】
さらに、金属粒を鋼球１２としたが、その他に銅球やアルミニウム球のように熱伝導率の高い球体を使用してもよい。また、金属粒は、球体に限らないで、例えばフレーク（破片）、グリッド（塊）を使用してもよい。
また、鋼球１２…は、粒径が約１ｍｍ（１０００μｍ）で且つ同一径のものを使用したが、１ｍｍ以外の粒径でもよく、また同一径でなくてもよい。
【００３３】
前記実施の形態では樹脂成形型１でシート３２を真空成形又はプレス成形する例を説明したが、樹脂成形型１はシート３２の他に、例えばパネルの成形に適用することも可能である。
第１層５に粒体として炭化けい素６を含有させたが、例えばアルミニウムのようなその他の粒体を含有してもよく、また粒体を含有させないで熱硬化性樹脂のみで第１層を形成してもよい。
なお、シートやパネルは車両用のものに限らないで、その他の製品に適用することも可能である。
【００３４】
【発明の効果】
本発明は上記構成により次の効果を発揮する。
請求項１は、型表層を３層で構成し、中間の第２層の熱膨張率を、第１層の熱膨張率より小さく且つ第３層の熱膨張率より大きく設定した。このため、第１層と第３層との熱膨張差を第２層で緩和することができるので、例えば第１層を第２層であまり拘束しないで比較的自由に膨張させることができる。
この結果、第１層に発生する応力を小さくすることができるので、第１層に亀裂が発生する虞れはない。
また、型表層の熱伝導率を十分に確保することができるので、製造サイクルタイムを短縮することができる。
さらに、型表層を第１層〜第３層の３層構造とすることで、第１層を第２層でバックアップし、第２層を第３層でバックアップすることができる。この結果、型表層の強度を高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る樹脂成形型の断面図
【図２】図１のＡ部拡大図
【図３】本発明に係る樹脂成形型の製造工程の第１説明図
【図４】本発明に係る樹脂成形型の製造工程の第２説明図
【図５】本発明に係る樹脂成形型の熱膨張差を説明する図
【図６】従来の樹脂成形型の要部拡大図
【符号の説明】
１…樹脂成形型、２…型表層、５…第１層、７，１２，１７…熱硬化性樹脂（エポキシ樹脂）、１０…第２層、１１…金属不織布、１５…第３層、１６…金属粒（鋼球）。[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a resin mold used when, for example, a vehicle panel or sheet is manufactured.
[0002]
[Prior art]
For example, Japanese Patent Publication No. 7-106576 “Surface plating resin mold and manufacturing method” has been proposed as a mold for vacuum forming or press forming a panel or sheet of a vehicle or the like.
In the surface plating resin mold of this publication, a polymer type conductive intermediate layer is formed on a thermosetting resin mold (backup type), and the surface of the polymer type conductive intermediate layer is subjected to, for example, nickel plating to form a metal plating layer. The panel or sheet is vacuum formed or press formed with a metal plating layer.
[0003]
However, the metal plating layer of the publication needs to be plated so as to have a specified thickness (for example, 50 to 300 μm) in consideration of durability. For this reason, the plating process takes time, and there is a problem in improving productivity.
[0004]
On the other hand, some resin molds are not plated. That is, instead of performing metal plating, for example, a thermosetting resin is applied to a backup mold, and a molding surface facing the cavity is formed by the applied thermosetting resin. According to this resin mold, since it is not necessary to perform metal plating, the resin mold can be obtained in a relatively short time. This resin mold will be described with reference to the following figure.
[0005]
FIG. 6 is an enlarged view of a main part of a conventional resin mold.
In the resin mold 100, the first layer 101 of the mold surface layer is composed of a thermosetting resin (epoxy resin) 103 including aluminum pieces 102 (... indicates a plurality, the same applies hereinafter), and the first layer 101 is formed. The second layer 105 to be backed up was composed of a thermosetting resin (epoxy resin) 107 containing aluminum particles 106.
In addition, by forming the concave portion 109 a and the convex portion 109 b on the molding surface 109, a “wrinkle (uneven surface)” can be formed on the surface 110 a of the sheet 110.
[0006]
Next, an example in which the resin mold 100 is press-molded while evacuating the sheet 110 will be described.
First, the sheet 110 is heated to a predetermined temperature, and then the first layer 101 of the resin mold 100 is pressed against the sheet 110 to press-mold the sheet 101 into a desired shape. At this time, the temperature of the sheet 110 is transmitted to the first layer 101 and the second layer 105, and the first layer 101 and the second layer 105 expand.
[0007]
[Problems to be solved by the invention]
By the way, since the first layer 101 completely fills the gap between the aluminum pieces 102 with the epoxy resin 103, the content of the epoxy resin 103 is large.
On the other hand, the second layer 105 is formed as a porous layer by maintaining a gap between the aluminum grains 106 having non-uniform sizes as a space 108, and vacuuming is performed using the space 108. For this reason, the content of the epoxy resin 107 is small in the second layer 105. At this time, the epoxy resin 107 does not become an adhesive film having a uniform thickness over the entire circumference of the non-uniform aluminum grains 106.
[0008]
Since the epoxy resins 103 and 107 have a larger linear expansion coefficient (hereinafter referred to as “thermal expansion coefficient”) than aluminum, the thermal expansion coefficients of the first layer 101 and the second layer 105 are the contents of the epoxy resins 103 and 107. Depends on.
That is, the first layer 101 having a high content of the epoxy resin 103 has a considerably large coefficient of thermal expansion as compared with the second layer 105 having a low content of the epoxy resin 107.
Accordingly, since the thermal expansion of the first layer 101 is constrained by the second layer 105, a relatively large stress is generated in the first layer 101. For this reason, the first layer 101 may be cracked.
[0009]
Accordingly, an object of the present invention is to provide a technique capable of reducing the difference in thermal expansion in order to prevent cracks from occurring in the mold surface layer.
[0010]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, claim 1 of the present invention is that a first layer of a mold surface layer is made of a thermosetting resin, and a second layer that backs up the first layer is made of a thermosetting resin containing a metal nonwoven fabric. configuration, and further a third layer to back the second layer composed of a thermosetting resin containing metal particles, the thermal expansion coefficient of the second layer, small and of the third layer than the thermal expansion coefficient of the first layer A resin mold set larger than the thermal expansion coefficient , wherein the third layer is made of a porous material obtained by attaching the thermosetting resin to the spherical surface of the metal particles and bonding the metal particles with the thermosetting resin. It is characterized by being a layer .
[0011]
The mold surface layer was composed of three layers, and the thermal expansion coefficient of the intermediate second layer was set smaller than the thermal expansion coefficient of the first layer and larger than the thermal expansion coefficient of the third layer. For this reason, since the difference in thermal expansion between the first layer and the third layer can be reduced by the second layer, for example, the first layer can be relatively freely expanded without being constrained by the second layer. As a result, the stress generated in the first layer can be suppressed.
Further, by making the mold surface layer have a three-layer structure of the first layer to the third layer, the first layer can be backed up by the second layer and the second layer can be backed up by the third layer. As a result, the strength of the mold surface layer can be increased.
[0012]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings.
FIG. 1 is a cross-sectional view of a resin mold according to the present invention, and shows an example in which a mold surface layer 2 of a resin mold 1 is composed of a first layer 5, a second layer 10, and a third layer 15.
In the resin molding die 1, the first layer 5 of the mold surface layer 2 is made of a thermosetting resin containing fine particles of silicon carbide (silicon carbide “SiC”), and a second layer 10 that backs up the first layer 5. Is made of a thermosetting resin containing a metal nonwoven fabric, and the third layer 15 for backing up the second layer 10 is made of a thermosetting resin containing metal particles, and the first layer 5 and the second layer 10 are evacuated. A plurality of vacuum holes 20 are opened, a plurality of cooling pipes 24 are arranged along the back surface 10a of the second layer 10, and a frame body 26 is attached to the back surface 15a side of the third layer 15. is there.
Reference numerals 27 and 27 denote bolts, and the bolts 27 and 27 are members for attaching the plate 29 to the supports 28 and 28 of the frame bodies 26 and 26.
The first layer 5, the second layer 10, and the third layer 15 will be described in detail below.
[0013]
FIG. 2 is an enlarged view of part A of FIG.
The first layer 5 is a thermosetting resin (hereinafter referred to as “epoxy resin”) 7 containing 50 to 80% by weight of fine silicon carbide 6..., And has a thickness t1 (as an example, t1 = 1.5 to 2.5 mm), and a concave portion 8 a for the “wrinkle” and a convex portion 8 b... Are formed on the molding surface 8 facing the cavity (not shown).
The fine silicon carbide 6 is formed, for example, with a particle size of about 10 μm.
[0014]
By setting the content of fine silicon carbide 6 ... to 50% by weight or more, the silicon carbide 6 ... is contained in the recesses 8a ... and the projections 8b ... of the first layer 5 without any gaps. Layer 5 was a layer with excellent wear resistance.
Further, by setting the content of silicon carbide 6 to 80% by weight or less, the fluidity before thermosetting can be kept good. For this reason, the forming operation of the first layer 5 becomes easy, and the first layer 5 can be formed in a short time.
[0015]
The second layer 10 is a layer in which a metal nonwoven fabric 11... Is included in a thermosetting resin (hereinafter referred to as “epoxy resin”) 12. This second layer is formed by adding 3 to 50% by weight of the metal nonwoven fabric 11 to the epoxy resin 12 to a thickness t2 (for example, t2 = 2 to 5 mm), and the coefficient of thermal expansion is the first layer. This is set to be smaller than the thermal expansion coefficient of 5 and larger than the thermal expansion coefficient of the third layer 15.
For this reason, the second layer 10 can relieve the thermal expansion difference between the first layer 5 and the third layer 15.
That is, the second layer 10 is a layer that backs up the first layer 5 and relaxes the difference in thermal expansion between the first layer 5 and the third layer, and the content of the metal nonwoven fabric 11. Was set to 3 to 50% by weight.
[0016]
By setting the content of the metal nonwoven fabric 11 to 3% by weight or more, the strength of the second layer 10 can be sufficiently increased. For this reason, the first layer 5 can be backed up by the second layer 10.
Moreover, the required amount of the epoxy resin 12 can be ensured by setting the content of the metal nonwoven fabric 11 to 50% by weight or less. For this reason, the nonwoven fabric 11 can be reliably fixed by the epoxy resin 12.
[0017]
By the way, since the epoxy resin 12 has a large coefficient of thermal expansion, the coefficient of thermal expansion of the second layer 10 depends on the content of the epoxy resin 12. That is, the second layer 10 has a large thermal expansion coefficient when the content of the epoxy resin 12 is large, and the thermal expansion coefficient is small when the content of the epoxy resin 12 is small.
[0018]
For this reason, the coefficient of thermal expansion of the second layer 10 was made smaller than that of the first layer 5 by setting the content of the metal nonwoven fabric 11 to 3% by weight or more.
Moreover, the thermal expansion coefficient of the 2nd layer 10 was made larger than the 3rd layer 15 by setting content of the metal nonwoven fabric 11 ... to 50 weight% or less.
In addition, the metal nonwoven fabric 11 used the stainless steel nonwoven fabric (for example, wire diameter 10-15 micrometers) generally marketed.
[0019]
The third layer 15 is a metal particle (steel balls) 16 ... spherical thermosetting resin (hereinafter, "epoxy resin" hereinafter) of 17 to adhere the thickness by bonding a steel ball 16 ... in epoxy resin 17 is t3 (As an example, it is formed at t3 = 50 to 100 mm), and a porous layer is formed by forming spaces 18 between the steel balls 16.
By forming the spaces 18 of the third layer 15, vacuuming can be performed from the vacuum holes 20 (only one is shown) of the first layer 5 and the second layer 10.
Moreover, the steel balls 16 can be efficiently filled in the third layer 15 by setting all the steel balls 16 to have the same diameter (for example, a particle diameter of about 1 mm (1000 μm)). For this reason, the strength of the third layer 15 can be increased.
[0020]
Furthermore, the thermal conductivity of the third layer 15 can be increased by efficiently filling the third layer 15 with the steel balls 16. Therefore, when the sheet (not shown) is formed, the heat transferred from the sheet → the first layer 5 → the second layer 10 can be efficiently released from the third layer 15, so that the first can be performed in a relatively short time. The layers 5 to 15 can be cooled. As a result, the waiting time of the resin mold 1 can be shortened and productivity can be increased.
[0021]
Thus, the mold surface layer 2 of the resin mold 1 has a three-layer structure of the first layer 5 to the third layer 15, so that the first layer 5 is backed up by the second layer 10, and the second layer 10 is It is possible to back up with three layers 15. As a result, the strength of the mold surface layer 2 can be increased.
In addition, by setting the thermal expansion coefficient of the second layer 10 to be smaller than the thermal expansion coefficient of the first layer 5 and larger than the thermal expansion coefficient of the third layer 15, the first layer 5 is less constrained by the second layer 10. The second layer 10 can be relatively freely expanded without being constrained by the third layer 15.
[0022]
The manufacturing process of the resin mold mentioned above is demonstrated.
FIGS. 3A to 3C are first explanatory views of the manufacturing process of the resin mold according to the present invention.
In (a), the epoxy resin containing silicon carbide is brushed on the surface 30a of the master model 30, and the epoxy resin is thermally cured to form the first layer 5.
In (b), the epoxy resin 12a is apply | coated to the back surface 5a of the 1st layer 5, and the nonwoven fabric 11 descend | falls like arrow (1) and (1).
In (c), the epoxy resin 12b is applied to the nonwoven fabric 11 to form the second layer 10. The epoxy resin 12 is composed of the epoxy resins 12a and 12b.
[0023]
4A to 4C are second explanatory diagrams of the manufacturing process of the resin mold according to the present invention.
In (a), the epoxy resin containing a steel ball etc. is apply | coated to the back surface 10a of the 2nd layer 10, and a part (thickness several mm) 15b of the 3rd layer 15 shown in FIG. 2 is formed. Next, a plurality of cooling pipes 24 are arranged along the part 15b of the third layer 15, and then the columns 27, 28,.
[0024]
In (b), the third layer 15 that includes a plurality of cooling pipes 24... And backs up the second layer 10 is made of an epoxy resin (or polyurethane resin) including a steel ball or the like. Separate from the master model 30 as in (2).
In (c), the plate 29 is fixed to the top of the column 27 with bolts 29a (shown in FIG. 1), and then a plurality of vacuum holes 20 are formed in the first layer 5 and the second layer 10 for evacuation. Thus, the molding of the resin mold 1 is completed.
[0025]
Next, the operation of the resin mold 1 described above will be described.
FIGS. 5A to 5C are diagrams for explaining the difference in thermal expansion of the resin mold according to the present invention, and FIGS. 5A and 5B are the resins of the first embodiment described in FIGS. An example of forming a sheet with a mold is shown as “Example”, and (c) shows an example of forming a sheet with the resin mold described in the section of the prior art as “Comparative Example”.
[0026]
In (a), after the sheet 32 is heated to 180 ° C. and the resin mold (first layer 5, second layer 10 and third layer 15) 1 is cooled to 50 ° C., the resin mold 1 is moved to the arrow ▲. It descends like 3 ▼ and ▲ 3 ▼.
In (b), the sheet 32 is press-molded with the resin mold 1. At this time, the heat of the sheet 32 heated to 180 ° C. is transmitted from the first layer 5 → the second layer 10 → the third layer 15, and the temperatures of the first layer 5, the second layer 10 and the third layer 15 are from 50 ° C. The temperature rises to about 120 ° C. For this reason, the 1st layer 5, the 2nd layer 10, and the 3rd layer 15 expand | swell.
[0027]
Here, by laminating the second layer 10 between the first layer 5 and the third layer 15, the thermal expansion difference L1 between the first layer 5 and the second layer 10 can be reduced, and The thermal expansion difference L2 between the second layer 10 and the third layer 15 can be reduced.
As a result, the first layer 5 can be relatively freely expanded without being constrained by the second layer 10, and the second layer 10 can be relatively freely expanded without being constrained by the third layer 15. it can.
As a result, since the stress generated in the first layer 5 and the second layer 10 can be suppressed, there is no possibility that the first layer 5 and the second layer 10 will crack.
[0028]
In (c), the sheet 110 is heated to 180 ° C. and the resin mold (first layer 101 and second layer 105) 100 is cooled to 50 ° C., and then the sheet 110 is press-molded with the resin mold 100.
At this time, the heat of the sheet 110 is transferred from the first layer 101 to the second layer 105, and the temperature of the first layer 101 and the second layer 105 rises from 50 ° C. to approximately 120 ° C. For this reason, the first layer 101 and the second layer 105 expand.
[0029]
Here, since the first layer 101 completely fills the gap between the aluminum pieces 102 with the epoxy resin 103, the content of the epoxy resin 103 is large. On the other hand, the second layer 105 needs to leave gaps between the aluminum grains 106 as spaces 108 in order to secure a vacuum evacuation hole, and the content of the epoxy resin 107 is small.
For this reason, the thermal expansion difference L3 between the first layer 101 and the second layer 105 becomes considerably large, and the first layer 101 is considerably restrained by the second layer 105, so that a large stress is generated in the first layer 101. As a result, the first layer 101 may be cracked.
[0030]
In the embodiment, the thickness t1 of the first layer is 1.5 to 2.5 mm, the thickness t2 of the second layer 10 is 2 to 5 mm, and the thickness t3 of the third layer 15 is 50 to 100 mm. Although the set example has been described, the thicknesses t1, t2, and t3 are not limited to these values, and can be arbitrarily set.
Moreover, although the example which made the 1st layer 5, the 2nd layer 10, and the 3rd layer 15 epoxy resin 7, 12, 17 was demonstrated, you may use a polyurethane resin as another thermosetting resin, for example.
[0031]
Furthermore, although the particle size of the silicon carbide 6 is about 10 μm, the particle size can be arbitrarily set within a range in which the wear resistance of the first layer 5 can be secured.
Moreover, although the stainless steel nonwoven fabric was used as the metal nonwoven fabric 11, the material of a nonwoven fabric is not restricted to stainless steel.
Furthermore, although the example which set content of the metal nonwoven fabric 11 ... as 3 to 50 weight% was demonstrated. The content of the metal nonwoven fabric 11 can be arbitrarily selected according to the conditions.
Moreover, although the wire diameter of the stainless steel nonwoven fabric was 10 to 15 μm, the wire diameter may be smaller than 10 μm or larger than 15 μm.
[0032]
Furthermore, although the metal grain is the steel ball 12, a sphere having high thermal conductivity such as a copper sphere or an aluminum sphere may be used. Further, the metal particles are not limited to spheres, and for example, flakes (debris) and grids (lumps) may be used.
Further, the steel balls 12... Have a particle diameter of about 1 mm (1000 μm) and have the same diameter, but may have a particle diameter other than 1 mm or may not have the same diameter.
[0033]
In the above-described embodiment, the example in which the sheet 32 is vacuum-formed or press-molded by the resin mold 1 has been described. However, the resin mold 1 can be applied to, for example, panel molding in addition to the sheet 32.
The first layer 5 contains silicon carbide 6 as particles, but may contain other particles such as aluminum, for example, and the first layer is made of only a thermosetting resin without containing particles. May be formed.
The seats and panels are not limited to those for vehicles but can be applied to other products.
[0034]
【The invention's effect】
The present invention exhibits the following effects by the above configuration.
In the first aspect, the mold surface layer is composed of three layers, and the thermal expansion coefficient of the intermediate second layer is set to be smaller than the thermal expansion coefficient of the first layer and larger than the thermal expansion coefficient of the third layer. For this reason, since the difference in thermal expansion between the first layer and the third layer can be reduced by the second layer, for example, the first layer can be relatively freely expanded without being constrained by the second layer.
As a result, since the stress generated in the first layer can be reduced, there is no possibility that a crack will occur in the first layer.
In addition, since the thermal conductivity of the mold surface layer can be sufficiently secured, the manufacturing cycle time can be shortened.
Furthermore, by making the mold surface layer into a three-layer structure of the first layer to the third layer, the first layer can be backed up by the second layer and the second layer can be backed up by the third layer. As a result, the strength of the mold surface layer can be increased.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a cross-sectional view of a resin mold according to the present invention. FIG. 2 is an enlarged view of a part A in FIG. 1. FIG. 3 is a first explanatory view of a manufacturing process of a resin mold according to the present invention. FIG. 5 is a diagram for explaining a difference in thermal expansion of the resin mold according to the present invention. FIG. 6 is an enlarged view of a main part of a conventional resin mold. ]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Resin molding die, 2 ... Mold surface layer, 5 ... 1st layer, 7, 12, 17 ... Thermosetting resin (epoxy resin), 10 ... 2nd layer, 11 ... Metal nonwoven fabric, 15 ... 3rd layer, 16 ... metal grains (steel balls).

Claims

A first layer of the mold surface layer is composed of a thermosetting resin, a second layer that backs up the first layer is composed of a thermosetting resin containing a metal nonwoven fabric, and a third layer that backs up the second layer Consists of thermosetting resin containing metal particles ,
A resin mold in which the thermal expansion coefficient of the second layer is set smaller than the thermal expansion coefficient of the first layer and larger than the thermal expansion coefficient of the third layer ,
The third layer is a resin molding die characterized in that the thermosetting resin is adhered to the spherical surface of the metal particles, and the metal particles are adhered to the porous layer by the thermosetting resin. .