JP3888449B2

JP3888449B2 - Mold for molding plastic products

Info

Publication number: JP3888449B2
Application number: JP2002129214A
Authority: JP
Inventors: 攝松橋
Original assignee: Toyo Seikan Kaisha Ltd
Current assignee: Toyo Seikan Group Holdings Ltd
Priority date: 2002-04-30
Filing date: 2002-04-30
Publication date: 2007-03-07
Anticipated expiration: 2022-04-30
Also published as: JP2003320537A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、プラスチック製品成形用金型に関し、詳しくは、溶融樹脂の滑動性（金型表面の滑り性）を増し、成形後のプラスチック製品の離型性を向上させたプラスチック製品成形用金型に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、組合わせ金型によってキャビティを形成し、加熱したプリフォームをこのキャビティ内に配し、延伸ロッドとブローエアーを用いて、縦軸方向および横軸方向に二軸延伸ブローを施し、キャビティ内面に沿って、所定形状の透明性が優れたプラスチックボトル（例えばＰＥＴボトル）を得ることは良く知られていた。
上記のプラスチックボトルを得る製造方法では、プリフォームを加熱した状態で二軸延伸ブロー成形を行うため、成形されたプラスチックボトルの粘度が低下しており、そのままでキャビティから取り出そうとすると、ボトルの一部が金型から離型せずに密着したままとなってしまい、金型からの離型ができず、無理に金型から取り出そうとすると、目的とする所定形状のボトルが得られない（ボトルつぶれ等の不良品）要因となっていた。
【０００３】
ボトルつぶれ等の不良品を出さないために、二軸延伸ブロー成形後、金型内で所定時間、ボトルを保持して冷却して、ボトルを硬化させる方法もあるが、これは高速生産性に適していない。
【０００４】
金型との離型性を改良する方法として、従来よりシリコンオイル等の離型剤を塗布することも行われているが、成形品の外観が悪くなる等の問題がある。
この問題を解決するため、例えば特開平２−４７０３２号公報では、キャビティの内面等にポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ＝テフロン（登録商標））樹脂を被覆した金型を用いることが開示されている。
【０００５】
特開平２−４７０３２号公報に開示された金型を用いれば、確かに成形されたボトルは、金型からの離型性が向上する。しかし、これを高速連続生産に用いようとした場合には、皮膜の耐久性を考慮し、数百μｍ厚みを持たす必要があり、経済的に見合わない点があった。
また、皮膜厚みが数百μｍの場合は、金型の冷却熱が充分にボトルに伝わらずに冷却効率が悪い点も指摘されていた。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
そこで、本発明は、前記問題点を解決するため、金型表面に特殊層を形成し、金型からの離型性向上させたプラスチック製品成形用金型を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明のプラスチック製品成形用金型は、プラスチック製品を成形する金型の一部または全部に、硫化モリブデン、二硫化モリブデン又は二硫化タングステンを主成分とするコーティング層が形成され、かつ、該コーティング層に接する金型表面に拡散層が形成されていることを特徴とする。
このような金型は、ＰＥＴボトル成形用金型、プリフォーム成形用金型、ダイレクトブロー成形用金型または射出成形用金型に好ましく適用できる。
さらに、このような金型は、コーティング層又は拡散層形成に先だって、鉱石、ガラスビーズ、金属粉、微小砂から選択されるいずれかのショット粒を金型表面に噴射することにより、金型表面がクリーニング処理および／またはピーニング処理が施されていることを特徴とする。このようなクリーニング処理および／またはピーニング処理により、コーティング層の密着が強固なものになる。
本発明のプラスチック製品成形用金型の製造方法は、金型表面に、クリーニング処理および／またはピーニング処理の前処理を行った後、硫化モリブデン、二硫化モリブデンまたは二硫化タングステンを主成分とするコーティング層を形成する処理を行い、
かつ、該コーティング層の形成と同時若しくは形成後に、該コーティング層と接する金型表面部分に拡散層を形成することを特徴とする。これによりコーティング層の剥離が防止できる。
【０００８】
【発明の実施の形態】
本発明のプラスチック製品成形用金型の実施の形態を図面を用いて詳細に述べる。
図１は本発明の金型として、プラスチックボトルを成形する場合の成形用金型１０の縦断面図を示し、図２は、図１におけるＡ−Ａ断面を左右に分割した状態を示す平面断面図である。
図１，図２において、プラスチックボトル成形用金型１０は、プラスチックボトルＢを形成するための、キャビティを形成する矢印Ｘ方向に左右２分割される割型１１、１２と、底型１３とを有して構成される。図２に示すように、割型１１、１２は左右方向に開いてボトルの胴部を成形するために用いられ、底型１３はボトルの底部を成形するために用いられる。
【０００９】
割型１１、１２の表面には、ボトル成形後金型からの離型性を向上させるためのコーティング層１４が形成されている。
上記金型を構成する割型１１、１２、及び底型１３の材質としては、鉄または鉄を主成分とする鉄合金、アルミニウムまたはジュラルミン等のアルミニウムを主成分とする合金、ＺＡＳ等の亜鉛合金、ベリリウム−銅合金等の一般に合成樹脂の成形に使用されている金属が挙げられる。金型の形態は成形しようとする成形体（プラスチックボトル）によって異なり、特に限定するものではない。
割型１１、１２の表面に形成されているコーティング層１４は、樹脂が冷却固形状態になった後においては勿論、半溶融状態においても、プラスチックボトル製品の離型性を向上させるものであることが必要である。
【００１０】
本発明においては、金型表面に形成させるコーティング層１４は、好ましい主成分として、硫化モリブデン（Ｍｏ_２Ｓ_３）、二硫化モリブデン（ＭｏＳ_２）、二硫化タングステン（ＷＳ_２）、などが挙げられる。
【００１１】
コーティング層１４の厚みは、一般には０．０５μｍ〜１０μｍの範囲にすることが好ましい。さらに好ましくは１μｍ〜５μｍであり、中でも好ましくは１μｍ〜３μｍであり、特に好ましくは１μｍ〜２μｍである。ブロー成形／射出成形などの成形法によってこれらの値に差違がでることはない。
【００１２】
さらに、本発明の金型においては、コーティング層１４に接する金型表面に拡散層１５が形成されていることが好ましい。
拡散層はコーティング層１４を形成する成分と同一の成分が金型表面から内部に拡散して形成されたものであり、拡散層１５を形成させることによって、金型本体を構成する金属とコーティング層との密着力が大きくなる。このような拡散層１５を形成することによって、具体的には１万回を超えるボトル成形で引き起こされるシェアーストレスや冷熱サイクルでも金型からコーティング層１４の剥離が生じにくくなくなり好ましい。
【００１３】
本発明の金型を用いて製造されるプラスチックボトルを形成するための樹脂としては、ブロー成形や射出成形に使用できる熱可塑性樹脂が挙げられ、例えばポリエチレン、ポリプロピレン等のポリオレフィン、ポリスチレン、スチレン−アクリロニトリル共重合体、ゴム強化ポリスチレン、ＡＢＳ樹脂等のスチレン系樹脂、ポリアミド、ポリエステル、ポリカーボネート、メタクリル樹脂、塩化ビニル樹脂、ポリフェニレンエーテル等が挙げられる。中でも、ポリエチレンテレフタレートが好ましく用いられる。
【００１４】
前記樹脂には、樹脂強化物が含有されていてもよい。樹脂強化物としては、各種ゴム、ガラス繊維、カーボン繊維等の各種繊維、タルク、炭酸カルシウム、カオリン等の無機粉末等が挙げられる。
【００１５】
本発明の金型を用いてプラスチックボトルを成形する場合は、金型温度を１１０℃〜１７０℃に設定して成形することが好ましい。このような金型温度とすることによって、成形品の型表面の形状状態の付与における型再現性や外観に優れる成形体を得ることができるからである。
【００１６】
金型温度をこれより高くすると成形サイクル時間が長くなり、成形効率が低下する。
また、金型温度を室温以下にすると型表面に結露等の問題が起こり易い。
本発明の金型を使用することにより、離型性を改良でき、プラスチックボトル成形品のウエルドラインの目立ちを低減し、型表面の鏡面再現性を良くして、成形後に行う後加工を省略できる。さらに、長期間成形時の金型耐久性、特に抜き勾配が小さい部分や、逆勾配部分の耐久性が改良できる。
【００１７】
（クリーニング処理／ピーニング処理）
次に、本発明のプラスチック製品成形用金型の製造方法の一例を説明する。
まず、超音波洗浄装置等を用いて金型表面を洗浄し、金型表面に付着している油汚れなどを除去するクリーニング処理を行う。その後、鉱石粉、ガラスビーズ、鉄粉等の金属粉、微小砂などの、粒径の揃ったショット粒を、金型表面に向けて高速で噴射する、いわゆるピーニング処理を行う。前記ピーニング処理は、流速（噴射圧力）０．５〜２．０ｋｇｆ／ｃｍ^２で行うことが好ましい。さらに好ましくは、０．５〜１．０ｋｇｆ／ｃｍ^２である。噴射圧力が０．５ｋｇｆ／ｃｍ^２未満であると、金型表面に凹凸が形成されない。
一方、２．０ｋｇｆ／ｃｍ^２を超えると、表面が粗くなりすぎてしまうためである。
前記の金型表面へのピーニング処理は、例えば密閉空間（ブラスト装置など）内で行うことが作業環境上好ましい。
このようなピーニング処理により、金型表面の不純物物や酸化物除去し金属表面を露出させ、後に行う拡散層形成の効果を向上させるためである。また、ピーニング処理は、次のような目的も有する。すなわち、金型表面粗さの均一化、金型表面の機械的強度の向上、
金型表面に露出したマイクロポロシティ（微孔）やマイクロクラックの閉塞、金型金属表面の硬化・緻密化、金型金属表面の引張残留応力を圧縮応力へ転換すること、などである。なお、本発明において、前記のクリーニング処理とは、超音波洗浄装置を用いて行う場合のみでなく、酸アルカリなどでの湿式エッチング処理、イオン照射などの乾式エッチング処理などの方法を含めて、金型表面の酸化膜や汚れを除去する広い概念をいう。又、本発明のピーニング処理はクリーニング作用も兼ねているので、クリーニングを行うことなくピーニング処理のみを単独で行うこともできる。
【００１８】
（コーティング層形成）
次に、前記ピーニング処理後、金型表面にコーティング層を形成させる。
このコーティング層形成は、例えば、金型表面にＷＳ_２の層を形成する場合は、次のようにして行うことができる。まず、平均粒径が１〜１．５μｍのＷＳ_２パウダー（９９．８％の純タングステン）を用意し、このパウダーを＋１℃の冷蔵温度のドライエアーを輸送媒体として、金型表面に密閉空間（ブラスト装置）内で噴射する。このときの噴射圧は、一般には５．０〜１０．０ｋｇｆ／ｃｍ^２、噴射時間：１〜１０分であることが好ましい。これらの値は、形成させるコーティング層の厚みにより異なり、一般には、噴射圧が５．０ｋｇｆ／ｃｍ^２未満であると、金型表面への十分な固着が不足し、１０．０ｋｇｆ／ｃｍ^２を超えると、パウダーが金型表面へ衝突した時の反発が大きくパウダーの歩留まりが悪くなるからである。また、噴射時間が１分未満では、噴射されるパウダーの量が少なく十分なコーティング層が形成されず、１０分を超える噴射は、コーティング層の厚みが飽和し経済的に無意味となるからである。
【００１９】
（拡散層形成）
本発明の金型においては、コーティング層に接する金型表面に、コーティング層と同一成分が拡散された拡散層が形成されていることが好ましい。拡散層を形成させることによって、金型本体を構成する金属とコーティング層との密着力が大きくなり、コーティング層の剥離が生じにくくなる。このような拡散層は、パウダーを高圧の噴射で金型表面に衝突させてコーティング層を形成させることによって形成させることができる。
ＷＳ_２パウダーが、金型表面に衝突することで瞬間的に高温状態（例えば、６００〜７００℃）となり、金型表面から内部へ拡散した拡散層が形成される。拡散層を形成させた金型は、金型本体と一体化した拡散層が形成されているので、単に金型表面にコーティング層を噴射形成したものよりも固着力が強く、コーティング層が金型表面から剥離しにくい。
【００２０】
なお、拡散層の形成は、上記のような高圧噴射によって形成させる方法の他、金型表面に噴射形成されたコーティング層を、その後熱処理を施すことにより形成させることもできる。
【００２１】
次に、コーティング層の表面をより平滑にするために、コーティング層の表面にポリシング及びラッピングを施し、金型表面を仕上げ研磨する。仕上げ研磨によって、仕上げられる金型表面の表面粗さは、中心線平均粗さ（Ｒａ）が１．０〜３．０μｍになるようにすることが好ましい。Ｒａが１．０未満以上の粗さを出すのは研磨に時間を要し、金型からの離型性はこの値で十分である。一方、３．０を超えると金型からの離型性が悪くなり、ボトルつぶれ等の不良品が発生する場合があるからである。
【００２２】
上記仕上げ研磨は、研磨機（リューター）の先端部に設けた円筒状外面に形成した布にダイヤモンドペースト又はアルミナペーストを付けてポリシング・ラッピングする。ダイヤモンドペースト又はアルミナペースト中の粒子径は０．１μｍから４μｍ程度で、ポリシングには１μｍ以上のものを、ラッピングには１μｍ以下のものを使用するのがよい。
【００２３】
本発明のプラスチック製品成形用金型は、溶融樹脂を予備成形するプリフォーム成形用金型、プリフォーム成形樹脂を溶融させブロー成形するＰＥＴボトルなどの成形用金型、溶融樹脂を直接金型内に射出し成形する射出成形用金型、パイプ状に押出された樹脂の底を切断成形するダイレクトブロー成形用金型、などに好ましく適用できる。
上記ＰＥＴボトルなどの成形用金型は、特にＰＥＴ樹脂を用いた二軸延伸ブロー成形されるＰＥＴボトル成形用金型の割型（キャビティ）に好ましく適用できる。
ここで、二軸延伸ブロー成形とは、プリフォーム成形用金型を用いて試験管のような形状に予備的に射出成形されたプリフォーム成形樹脂を加熱し、これを延伸ロッドで縦方向（中心軸方向）に延伸した後（または延伸しながら）、加圧エアーを吹き込んで横方向にも延伸して容器を成形する方法をいう。この二軸延伸ブロー成形により、成形された容器は、透明性・機械的強度に優れたものになる。
ＰＥＴボトル成形用金型を用いて成形される容器の樹脂の種類としては、上記ＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）の他、ＰＥＮ（ポリエチレンナフタレート）、ＰＰ（ポリプロピレン）等が好ましく挙げられる。
ダイレクトブロー成形は、ダイヘッドから溶融樹脂を、連続パリソンを筒状に押し出し、これを一定長に切断し、切断されたパリソンを割型に挟み込んで、パリソン内に加圧エアーを吹き込み、容器を成形する方法である。ダイレクトブロー成形の場合は、本発明の金型は左右に開く割型として好ましく適用される。
射出成形は、雄・雌型を用いて、この組合せ空間に溶融樹脂を射出する方法で、本発明の金型は雄・雌型の両者に適用できる。
しかし、本発明のプラスチック製品成形用金型は、上記の金型に限定されるものではなく、樹脂と直接接触するものであれば、割型、底型などの金型の形態は問わずあらゆる形状の金型に適用できる。
【００２４】
本発明のプラスチック製品成形用金型は、溶融樹脂を予備成形するプリフォーム成形用金型、プリフォーム成形樹脂を溶融させブロー成形するＰＥＴボトルなどの成形用金型、溶融樹脂を直接金型内に射出し成形する射出成形用金型、パイプ状に押出された樹脂の底を切断成形するダイレクトブロー成形用金型、などに好ましく適用できる。
上記ＰＥＴボトルなどの成形用金型は、特にＰＥＴ樹脂を用いた二軸延伸ブロー成形されるＰＥＴボトル成形用金型の割型（キャビティ）に好ましく適用できる。
ここで、二軸延伸ブロー成形とは、プリフォーム成形用金型に樹脂を射出成形し予備成形物とも呼ばれる試験管のようなプリフォームを得た後、これを加熱し、容器の最終所定形状が形成されたキャビティを有するブロー金型に挟み込み、延伸ロッドと加圧エアーとで縦方向・横方向にそれぞれ延伸して容器を成形する方法をいう。この二軸延伸ブロー成形により、成形された容器は、透明性・機械的強度に優れたものになる。
ＰＥＴボトル成形用金型を用いて成形される容器の樹脂の種類としては、上記ＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）の他、ＰＥＮ（ポリエチレンナフタレート）、ＰＰ（ポリプロピレン）等が好ましく挙げられる。
ダイレクトブロー成形は、ダイヘッドから溶融樹脂を、連続パリソンを筒状に押し出し、これを一定長に切断し、切断されたパリソンを割型に挟み込んで、パリソン内に加圧エアーを吹き込み、容器を成形する方法である。ダイレクトブロー成形の場合は、本発明の金型は左右に開く割型として好ましく適用される。
射出成形は、雄・雌型を用いて、この組合せ空間に溶融樹脂を射出する方法で、本発明の金型は雄・雌型の両者に適用できる。
しかし、本発明のプラスチック製品成形用金型は、上記の金型に限定されるものではなく、樹脂と直接接触するものであれば、割型、底型などの金型の形態は問わずあらゆる形状の金型に適用できる。
【００２５】
さらに、本発明の金型は、プラスチックボトル成形以外の樹脂製品成形用金型にも用いることができる。たとえば、弱電機器、電子機器、事務機器等のハウジング、各種自動車部品、各種日用品、各種工業部品等の一般の樹脂成形品の成形加工用金型としても用いることができる。
なお、本発明の金型を用いるブロー成形法では、プリフォーム成型品が型壁面に接触してから、ブロー圧力が成形品内面に十分にかかるまでの時間が長いブロー成形において、金型表面での溶融樹脂の流れ（滑動性）を向上させる効果が大きい。
さらに、本発明の金型を用いる射出成形法では、ガスアシスト射出成形、射出圧縮成形等の、成形時に樹脂が金型壁面を押し付けられる圧力が低く樹脂の型内流動速度が遅い低圧射出成形などにおいても金型表面での溶融樹脂の流れ（滑動性）を向上させる効果が大きい。
【００２６】
【実施例】
本発明のＷＳ_２コーティング層が形成された金型を用いて、
(1)成形後、プラスチックボトルの取り出し温度を高くした場合（金型からの離型時間を短縮した場合）、
(2)金型温度を高くした場合（成形サイクルを速めた場合）、
(3)投入されるＰＦ温度を極端に低くした場合（従来、金型からの離型性が悪いと言われている）、
それぞれの場合について、３５０ＭＬの角型ＰＥＴボトルを１万本成形（ブロー圧：３．０ＭＰａ）した。上記(1)〜(3)のいずれの場合においても、離型不良等はみられなかった。
また、金型本体と拡散層は強固に密着しており、ＰＥＴボトルを１万本成形した後においてもＷＳ_２コーティング層の剥離は発生しなかった。さらに、成形品のプラスチックボトルにはウエルドラインの目立ちがなく外観が優れた樹脂製品を製造できた。
【００２７】
【発明の効果】
本発明のプラスチック製品成形用金型は、金型表面にコーティング層、またはコーティング層に接する金型表面に拡散層が形成されているので、以下の数々の効果を有し、産業上きわめて有用なものである。
(i)成形されたプラスチック製品の金型からの離型性が向上する。
(ii)射出成形品の場合は、抜きテーパがないような製品でも離型可能である。
(iii)ダイレクトブローボトルの場合は離型性向上だけでなく、金型表面上の溶融樹脂の流れ（滑動性）も向上するため、極端な扁平形状のボトルや流動性の低い樹脂を用いたボトルも成形可能である。
(iv)丸ボトル（ブローエアーがほぼ均一にかかる）場合でも、縦方向の樹脂の流れ（活動性）が向上する。
(v)その他、角型、ねじれ型等の複雑な形状を有するＰＥＴボトルであっても、離型による製品つぶれ等が発生することもなく、所定のボトルを高速に成形することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態であるプラスチックボトル成形用金型の縦断面図である。
【図２】図１におけるＡ−Ａ断面を左右に分割した状態を示す平面断面図である。
【符号の説明】
１０：プラスチックボトル成形用金型
１１、１２：割型
１３：底型
１４：コーティング層
１５：拡散層
Ｂ：プラスチックボトル
Ｘ：割型の開閉方向[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a mold for molding a plastic product, and more particularly, a mold for molding a plastic product that increases the slidability of the molten resin (slip on the mold surface) and improves the mold release of the molded plastic product. About.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, a cavity is formed by a combined mold, a heated preform is placed in this cavity, and a biaxially stretched blow is applied in the longitudinal and transverse directions using a stretching rod and blow air, and the cavity It has been well known to obtain a plastic bottle (e.g., PET bottle) having a predetermined shape and excellent transparency along the inner surface.
In the manufacturing method for obtaining the plastic bottle, since the biaxial stretch blow molding is performed while the preform is heated, the viscosity of the molded plastic bottle is lowered. The part remains in close contact with the mold without releasing it, and the mold cannot be released from the mold. Defective products such as crushing).
[0003]
In order to prevent defective products such as bottle crushing, there is also a method of curing the bottle by holding and cooling the bottle in the mold for a predetermined time after biaxial stretch blow molding, but this improves high-speed productivity. Not suitable.
[0004]
As a method for improving mold releasability, a mold release agent such as silicon oil has been conventionally applied, but there is a problem that the appearance of a molded product is deteriorated.
In order to solve this problem, for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 2-47032 discloses that a mold in which an inner surface of a cavity is coated with polytetrafluoroethylene (PTFE = Teflon (registered trademark)) resin is used.
[0005]
If the metal mold | die disclosed by Unexamined-Japanese-Patent No. 2-47032 is used, the releasability from the metal mold | die will improve the bottle shape | molded certainly. However, when this is used for high-speed continuous production, it is necessary to have a thickness of several hundred μm in consideration of the durability of the film, and there is a point that cannot be economically met.
Moreover, when the film thickness is several hundred μm, it has been pointed out that the cooling efficiency of the mold is not sufficiently transmitted to the bottle and the cooling efficiency is poor.
[0006]
[Problems to be solved by the invention]
Accordingly, an object of the present invention is to provide a mold for molding a plastic product in which a special layer is formed on the surface of the mold to improve the releasability from the mold in order to solve the above problems.
[0007]
[Means for Solving the Problems]
The mold for molding a plastic product of the present invention has a coating layer mainly composed of molybdenum sulfide, molybdenum disulfide or tungsten disulfide formed on a part or all of the mold for molding the plastic product , and the coating A diffusion layer is formed on the mold surface in contact with the layer .
Such a mold is preferably applicable to a PET bottle mold, a preform mold, a direct blow mold or an injection mold.
Furthermore, such a mold is formed by injecting shot particles selected from ore, glass beads, metal powder, and fine sand onto the mold surface prior to forming the coating layer or the diffusion layer. Has been subjected to a cleaning process and / or a peening process. By such cleaning treatment and / or peening treatment, the adhesion of the coating layer becomes strong.
The method for producing a mold for molding a plastic product according to the present invention includes a coating comprising, as a main component, molybdenum sulfide, molybdenum disulfide, or tungsten disulfide after performing a pretreatment of cleaning treatment and / or peening treatment on the die surface. Process to form a layer,
In addition, a diffusion layer is formed on the mold surface portion in contact with the coating layer simultaneously with or after the formation of the coating layer. Thereby, peeling of a coating layer can be prevented.
[0008]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Embodiments of a plastic product molding die of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
FIG. 1 shows a longitudinal sectional view of a molding die 10 for molding a plastic bottle as a die of the present invention, and FIG. 2 is a plan sectional view showing a state in which the AA section in FIG. FIG.
1 and 2, a plastic bottle molding die 10 includes split molds 11 and 12 that are divided into left and right in the direction of arrow X to form a cavity, and a bottom mold 13 for forming a plastic bottle B. It is configured. As shown in FIG. 2, the split molds 11 and 12 are used to open the left and right directions to form the body of the bottle, and the bottom mold 13 is used to form the bottom of the bottle.
[0009]
On the surface of the split molds 11 and 12, a coating layer 14 is formed for improving the releasability from the mold after bottle molding.
As the material of the split molds 11 and 12 and the bottom mold 13 constituting the mold, iron or an iron alloy mainly composed of iron, an alloy mainly composed of aluminum such as aluminum or duralumin, or a zinc alloy such as ZAS And metals generally used for molding synthetic resins, such as beryllium-copper alloys. The form of the mold differs depending on the molded body (plastic bottle) to be molded, and is not particularly limited.
The coating layer 14 formed on the surfaces of the split molds 11 and 12 is to improve the releasability of the plastic bottle product not only after the resin is cooled and solid, but also in a semi-molten state. is required.
[0010]
In the present invention, the coating layer 14 formed on the mold surface includes molybdenum sulfide (Mo ₂ S ₃ ), molybdenum disulfide (MoS ₂ ), tungsten disulfide (WS ₂ ), and the like as preferable main components. .
[0011]
In general, the thickness of the coating layer 14 is preferably in the range of 0.05 μm to 10 μm. More preferably, it is 1 micrometer-5 micrometers, Especially preferably, they are 1 micrometer-3 micrometers, Most preferably, they are 1 micrometer-2 micrometers. There is no difference between these values by molding methods such as blow molding / injection molding.
[0012]
Furthermore, in the mold of the present invention, it is preferable that the diffusion layer 15 is formed on the mold surface in contact with the coating layer 14.
The diffusion layer is formed by diffusing the same component as the component forming the coating layer 14 from the mold surface to the inside. By forming the diffusion layer 15, the metal constituting the mold body and the coating layer are formed. Adhesion with is increased. By forming such a diffusion layer 15, specifically, it is preferable that the coating layer 14 is not easily peeled off from the mold even in the shear stress or the cooling / heating cycle caused by bottle molding exceeding 10,000 times.
[0013]
Examples of the resin for forming a plastic bottle manufactured using the mold of the present invention include thermoplastic resins that can be used for blow molding and injection molding, for example, polyolefins such as polyethylene and polypropylene, polystyrene, and styrene-acrylonitrile. Examples thereof include copolymers, rubber-reinforced polystyrene, styrene resins such as ABS resin, polyamide, polyester, polycarbonate, methacrylic resin, vinyl chloride resin, and polyphenylene ether. Of these, polyethylene terephthalate is preferably used.
[0014]
The resin may contain a resin reinforced product. Examples of the resin reinforced material include various rubbers, various fibers such as glass fibers and carbon fibers, inorganic powders such as talc, calcium carbonate, and kaolin.
[0015]
When molding a plastic bottle using the mold of the present invention, it is preferable to mold at a mold temperature set to 110 ° C to 170 ° C. This is because, by using such a mold temperature, it is possible to obtain a molded body excellent in mold reproducibility and appearance in imparting the shape state of the mold surface of the molded product.
[0016]
If the mold temperature is higher than this, the molding cycle time becomes longer and the molding efficiency is lowered.
Further, when the mold temperature is set to room temperature or lower, problems such as condensation are likely to occur on the mold surface.
By using the mold of the present invention, the releasability can be improved, the conspicuousness of the weld line of the plastic bottle molded product can be reduced, the mirror surface reproducibility of the mold surface can be improved, and post-processing performed after molding can be omitted. . Furthermore, it is possible to improve the durability of the mold during long-term molding, particularly the durability of the portion having a small draft angle or the reverse gradient portion.
[0017]
(Cleaning / peening)
Next, an example of the manufacturing method of the plastic product molding die of the present invention will be described.
First, a cleaning process is performed to clean the mold surface using an ultrasonic cleaning device or the like and remove oil stains and the like adhering to the mold surface. Thereafter, a so-called peening process is performed in which shot grains having a uniform particle diameter, such as ore powder, glass beads, metal powder such as iron powder, and fine sand, are jetted at high speed toward the mold surface. The peening treatment is preferably performed at a flow rate (injection pressure) of 0.5 to 2.0 kgf / cm ² . More preferably, it is 0.5-1.0 kgf / cm < ² >. When the spray pressure is less than 0.5 kgf / cm ² , irregularities are not formed on the mold surface.
On the other hand, if it exceeds 2.0 kgf / cm ² , the surface becomes too rough.
The peening treatment on the mold surface is preferably performed in a sealed space (such as a blast apparatus), for example, in terms of the working environment.
This is because impurities and oxides on the mold surface are removed by such a peening treatment to expose the metal surface, thereby improving the effect of forming a diffusion layer to be performed later. The peening process also has the following purposes. That is, uniformity of the mold surface roughness, improvement of the mechanical strength of the mold surface,
These include clogging of microporosity (micropores) and microcracks exposed on the mold surface, hardening and densification of the mold metal surface, and conversion of tensile residual stress on the mold metal surface to compressive stress. In the present invention, the cleaning treatment includes not only the case of using an ultrasonic cleaning apparatus but also a method such as a wet etching treatment with an acid alkali or the like, a dry etching treatment such as ion irradiation, and the like. A broad concept for removing oxide film and dirt on the mold surface. Further, since the peening process of the present invention also serves as a cleaning function, only the peening process can be performed alone without performing the cleaning.
[0018]
(Coating layer formation)
Next, after the peening treatment, a coating layer is formed on the mold surface.
For example, when forming a WS ₂ layer on the mold surface, the coating layer can be formed as follows. First, WS ₂ powder (99.8% pure tungsten) having an average particle diameter of 1 to 1.5 μm is prepared, and this powder is sealed on the mold surface using dry air having a refrigeration temperature of + 1 ° C. as a transport medium. Injected in (blasting device). In general, the injection pressure at this time is preferably 5.0 to 10.0 kgf / cm ² and the injection time is 1 to 10 minutes. These values depend on the thickness of the coating layer to be formed, in general, the injection pressure is lower than 5.0 kgf / cm ^2, sufficient sticking to the mold surface is insufficient, the 10.0 kgf / cm ² If it exceeds, the repulsion when the powder collides with the mold surface is large, and the yield of the powder is deteriorated. Also, if the spraying time is less than 1 minute, the amount of powder to be sprayed is small and a sufficient coating layer is not formed, and spraying exceeding 10 minutes is economically meaningless because the thickness of the coating layer is saturated. is there.
[0019]
(Diffusion layer formation)
In the mold of the present invention, it is preferable that a diffusion layer in which the same component as the coating layer is diffused is formed on the mold surface in contact with the coating layer. By forming the diffusion layer, the adhesion between the metal constituting the mold body and the coating layer is increased, and the coating layer is less likely to be peeled off. Such a diffusion layer can be formed by causing the powder to collide with the mold surface by high-pressure injection to form a coating layer.
When the WS ₂ powder collides with the mold surface, it instantaneously becomes a high temperature state (for example, 600 to 700 ° C.), and a diffusion layer diffused from the mold surface to the inside is formed. The mold with the diffusion layer is formed with a diffusion layer that is integrated with the mold body, so it has a stronger adhesion than the one in which the coating layer is simply sprayed on the mold surface, and the coating layer is the mold. Hard to peel off from the surface.
[0020]
In addition to the method of forming the diffusion layer by high-pressure injection as described above, the coating layer formed by injection on the surface of the mold can be formed by performing a heat treatment thereafter.
[0021]
Next, in order to make the surface of the coating layer smoother, the surface of the coating layer is polished and lapped, and the mold surface is finished and polished. The surface roughness of the mold surface finished by finish polishing is preferably such that the center line average roughness (Ra) is 1.0 to 3.0 μm. It takes time for polishing to obtain a roughness with Ra of less than 1.0, and this value is sufficient for releasability from the mold. On the other hand, if it exceeds 3.0, the releasability from the mold will deteriorate, and defective products such as bottle crushing may occur.
[0022]
In the finish polishing, a diamond paste or an alumina paste is applied to a cloth formed on a cylindrical outer surface provided at the tip of a polishing machine (ruter), and lapping is performed. The particle size in the diamond paste or alumina paste is about 0.1 μm to 4 μm, and it is preferable to use one having a particle size of 1 μm or more for polishing and 1 μm or less for lapping.
[0023]
The mold for plastic product molding of the present invention includes a preform molding mold for preforming a molten resin, a molding mold such as a PET bottle for melting and blow molding the preform molding resin, and the molten resin directly in the mold. It can be preferably applied to an injection mold for injection molding and direct blow molding for cutting and molding the bottom of a resin extruded into a pipe shape.
The molding mold such as the PET bottle can be preferably applied to a split mold (cavity) of a PET bottle molding mold that is biaxially stretch blow molded using a PET resin.
Here, biaxial stretch blow molding refers to heating preform molding resin preliminarily injection-molded into a test tube-like shape using a preform molding die, which is then longitudinally ( After stretching (or stretching) in the central axis direction, the container is formed by blowing pressurized air and stretching in the lateral direction. By this biaxial stretch blow molding, the molded container becomes excellent in transparency and mechanical strength.
Preferable examples of the resin of the container molded using the PET bottle molding die include PEN (polyethylene naphthalate), PP (polypropylene), etc. in addition to the PET (polyethylene terephthalate).
In direct blow molding, molten resin is extruded from a die head, a continuous parison is extruded into a cylindrical shape, this is cut into a fixed length, the cut parison is sandwiched between split molds, and pressurized air is blown into the parison to mold the container. It is a method to do. In the case of direct blow molding, the mold of the present invention is preferably applied as a split mold that opens to the left and right.
Injection molding is a method of injecting molten resin into this combination space using male and female molds, and the mold of the present invention can be applied to both male and female molds.
However, the mold for molding plastic products of the present invention is not limited to the above-mentioned mold, and any molds such as split molds and bottom molds can be used as long as they are in direct contact with the resin. Applicable to metal molds.
[0024]
The mold for plastic product molding of the present invention includes a preform molding mold for preforming a molten resin, a molding mold such as a PET bottle for melting and blow molding the preform molding resin, and the molten resin directly in the mold. It can be preferably applied to an injection mold for injection molding and direct blow molding for cutting and molding the bottom of a resin extruded into a pipe shape.
The molding mold such as the PET bottle can be preferably applied to a split mold (cavity) of a PET bottle molding mold that is biaxially stretch blow molded using a PET resin.
Here, biaxial stretch blow molding is a method of injection-molding a resin in a preform molding die to obtain a preform such as a test tube called a preform, and then heating this to form a final predetermined shape of the container. Is a method in which a container is formed by being sandwiched between blow molds having cavities formed and stretched in the longitudinal and lateral directions with a stretching rod and pressurized air. By this biaxial stretch blow molding, the molded container becomes excellent in transparency and mechanical strength.
Preferable examples of the resin of the container molded using the PET bottle molding die include PEN (polyethylene naphthalate), PP (polypropylene), etc. in addition to the PET (polyethylene terephthalate).
In direct blow molding, molten resin is extruded from a die head, a continuous parison is extruded into a cylindrical shape, this is cut into a fixed length, the cut parison is sandwiched between split molds, and pressurized air is blown into the parison to mold the container. It is a method to do. In the case of direct blow molding, the mold of the present invention is preferably applied as a split mold that opens to the left and right.
Injection molding is a method of injecting molten resin into this combination space using male and female molds, and the mold of the present invention can be applied to both male and female molds.
However, the mold for molding plastic products of the present invention is not limited to the above-mentioned mold, and any molds such as split molds and bottom molds can be used as long as they are in direct contact with the resin. Applicable to metal molds.
[0025]
Furthermore, the mold of the present invention can also be used for molds for molding resin products other than plastic bottle molding. For example, it can also be used as a mold for molding general resin molded products such as housings for weak electrical equipment, electronic equipment, office equipment, various automobile parts, various daily necessities, and various industrial parts.
In the blow molding method using the mold of the present invention, in the blow molding in which the time from when the preform molded product contacts the mold wall surface until the blow pressure is sufficiently applied to the inner surface of the molded product is long, The effect of improving the flow (slidability) of the molten resin is great.
Further, in the injection molding method using the mold of the present invention, low pressure injection molding, such as gas assist injection molding, injection compression molding, etc., where the pressure at which the resin is pressed against the mold wall surface during molding is low and the resin flow rate in the mold is slow. The effect of improving the flow (slidability) of the molten resin on the mold surface is also great.
[0026]
【Example】
Using the mold in which the WS ₂ coating layer of the present invention is formed,
(1) After molding, when the temperature for taking out the plastic bottle is increased (when the mold release time is shortened),
(2) When the mold temperature is increased (when the molding cycle is accelerated),
(3) When the PF temperature to be charged is extremely low (conventionally, it is said that the releasability from the mold is bad)
In each case, 10,000 350ML square PET bottles were molded (blow pressure: 3.0 MPa). In any of the cases (1) to (3), no release defects were observed.
In addition, the mold body and the diffusion layer were firmly adhered, and the WS ₂ coating layer did not peel even after 10,000 PET bottles were molded. Furthermore, the plastic bottles of the molded products were able to produce resin products with excellent weld appearance without noticeable weld lines.
[0027]
【The invention's effect】
Since the mold for plastic product molding of the present invention has a coating layer on the mold surface or a diffusion layer formed on the mold surface in contact with the coating layer, it has the following various effects and is extremely useful industrially. Is.
(i) The mold release property of the molded plastic product is improved.
(ii) In the case of an injection-molded product, it is possible to release the product even if there is no punch taper.
(iii) In the case of a direct blow bottle, not only the mold release property is improved, but also the flow (sliding property) of the molten resin on the mold surface is improved, so an extremely flat bottle or a resin with low fluidity is used. Bottles can also be molded.
(iv) Even in the case of a round bottle (blow air is almost uniformly applied), the resin flow (activity) in the vertical direction is improved.
(v) In addition, even in the case of a PET bottle having a complicated shape such as a square shape or a twist shape, a predetermined bottle can be molded at high speed without causing product crushing due to mold release.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a longitudinal sectional view of a plastic bottle molding die according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a plan sectional view showing a state in which the section AA in FIG. 1 is divided into left and right.
[Explanation of symbols]
10: Mold 11 for plastic bottle molding, 12: Split mold 13: Bottom mold 14: Coating layer 15: Diffusion layer B: Plastic bottle X: Opening / closing direction of split mold

Claims

A coating layer mainly composed of molybdenum sulfide, molybdenum disulfide or tungsten disulfide is formed on part or all of the mold for molding the plastic product,
A plastic product molding die, wherein a diffusion layer is formed on the surface of the die in contact with the coating layer .

2. The plastic product molding die according to claim 1, wherein the die is a PET bottle molding die, a preform molding die, a direct blow molding die, or an injection molding die.

Prior to the formation of the coating layer or diffusion layer, the shot surface selected from ore, glass beads, metal powder, and fine sand is sprayed onto the die surface, whereby the die surface is cleaned and / or peened. The metal mold for plastic product molding according to claim 1 or 2, wherein:

After performing a pretreatment of cleaning treatment and / or peening treatment on the mold surface, a treatment for forming a coating layer mainly composed of molybdenum sulfide, molybdenum disulfide or tungsten disulfide is performed,
And the manufacturing method of the metal mold | die for plastic product shaping | molding characterized by forming a diffusion layer in the metal mold | die surface part which touches this coating layer simultaneously with formation of this coating layer, or after formation.