JP4163333B2 - 合成樹脂用成形型 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、金属鋳物から成る金型主体に、冷却用媒体および加熱用媒体の少なくとも一方を流通せしめる多孔質の焼結金属層が設けられて成る合成樹脂用成形型の改良に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、多孔質の焼結金属層に媒体を流通せしめることで加熱もしくは冷却を可能とした合成樹脂用成形型が、たとえば特許第２５６２３９０号公報および特開平７−２８５１６９号公報等で既に知られている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
上記特許第２５６２３９０号公報で開示された合成樹脂用成形型では、焼結金属層が、その周縁部を金属鋳物から成る金型主体に鋳ぐるむことで金型主体に支持されており、また上記特開平７−２８５１６９号公報で開示された合成樹脂用成形型では、金型主体自体が焼結金属により形成されている。このため、金型の強度剛性が比較的低く、キャビティの内圧を比較的低くして樹脂成形品を成形するのには問題が生じないが、キャビティの内圧を比較的高くした合成樹脂の成形には適用困難である。
【０００４】
本発明は、かかる事情に鑑みてなされたものであり、多孔質の焼結金属層に媒体を流通せしめることで加熱もしくは冷却を可能とした上で、充分な強度剛性が得られるようにした合成樹脂用成形型を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、請求項１記載の発明は、金属鋳物から成る金型主体に、冷却用媒体および加熱用媒体の少なくとも一方を流通せしめる多孔質の焼結金属層が設けられて成る合成樹脂用成形型において、金型主体に、該金型主体のキャビティ側の一面に開口する凹部と、その凹部の閉塞端から突出して該凹部を複数の小凹部に区画する壁状に形成される突部とが設けられ、その複数の小凹部にそれぞれ収容される焼結金属層および前記突部の先端を覆う皮膜で、前記キャビティの側面が形成され、前記各小凹部の一端にそれぞれ通じる複数の媒体供給管が前記金型主体の一側面に取付けられ、前記各小凹部の他端にそれぞれ通じる複数の媒体排出管が前記金型主体の他側面に取付けられることを特徴とする。
【０００６】
このような構成の合成樹脂用成形型によれば、凹部内に収容される焼結金属層には、キャビティの内圧が皮膜を介して作用するのであるが、金属鋳物から成る金型主体と一体である突部で前記内圧による荷重の一部を負担するようにして、焼結金属層に作用する荷重を減少せしめることにより、金型の強度剛性を比較的高くすることが可能であり、焼結金属層に媒体を流通せしめることにより、金型を効率よく加熱もしくは冷却することが可能である。しかも前記突部は、焼結金属層がそれぞれ収容される複数の小凹部に区画する壁状に形成され、その各小凹部の一端にそれぞれ通じる複数の媒体供給管が金型主体の一側面に取付けられ、その各小凹部の他端にそれぞれ通じる複数の媒体排出管が金型主体の他側面に取付けられるので、複数の小凹部にそれぞれ収容されている焼結金属層内の媒体の流通方向を一定に定めることが可能であり、金型の加熱もしくは冷却効率をより向上して、加熱もしくは冷却に要する時間の短縮が可能である。
【０００７】
請求項２記載の発明は、上記請求項１記載の発明の構成に加えて、前記焼結金属層および前記皮膜が、同種の金属材から成ることを特徴とし、かかる構成によれば、焼結金属層および皮膜の馴染みをよくし、皮膜の剥離を極力防止して耐久性を向上することができる。
【０００８】
請求項３記載の発明は、上記請求項２記載の発明の構成に加えて、前記金属材が、鉄系金属、アウミニウム系金属もしくはステンレス鋼であることを特徴とし、かかる構成によれば、焼結金属層および皮膜の熱伝導率を比較的高くして、金型の加熱もしくは冷却効率を向上することができる。
【０００９】
請求項４記載の発明は、上記請求項１記載の発明の構成に加えて、前記焼結金属層の厚さが、２０ｍｍ以上、１００ｍｍ以下に設定されることを特徴とし、かる構成によれば、加熱もしくは冷却効率を優れたものとしつつ充分な強度剛性を得ることができる。すなわち焼結金属層の厚さが２０ｍｍ未満であるときには、充分な量の媒体を流通させることができずに加熱もしくは冷却効率が劣ることになり、焼結金属層の厚さが１００ｍｍを超えると、強度剛性の低下を招くことになる。
【００１０】
請求項５記載の発明は、上記請求項１記載の発明の構成に加えて、前記焼結金属層を形成する金属粒子の直径が２ｍｍ以上、５ｍｍ以下に設定されることを特徴とし、かかる構成によれば、加熱もしくは冷却効率を優れたものとするとともに、コストダウンを図りつつ樹脂成形品の表面仕上品質を良好にすることができる。すなわち焼結金属層の粒子の直径が２ｍｍ未満である場合には、充分な量の媒体を流通させることができずに加熱もしくは冷却効率が劣ることになり、焼結金属層の粒子の直径が５ｍｍを超える場合には、皮膜に凹凸が生じて樹脂成形品の表面仕上品質が劣ることになり、皮膜に凹凸が生じないようにするには皮膜の厚さを大としなければならないのでコストアップを招くことになる。
【００１１】
請求項６記載の発明は、上記請求項１記載の発明の構成に加えて、金属の溶射により形成した前記皮膜の厚さが、２ｍｍ以上、６ｍｍ以下に設定されることを特徴とし、かかる構成によれば、皮膜にクラックが生じることを回避しつつ加熱もしくは冷却効率を優れたものとすることができる。すなわち２ｍｍ未満の厚さの皮膜にはクラックが発生し易く、皮膜の厚さが６ｍｍを超えると加熱もしくは冷却効率が低下することになる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を、添付図面に示す本発明の一実施例に基づいて説明する。
【００１３】
図１および図２は本発明の一実施例を示すものであり、図１は合成樹脂成形用金型装置の型閉じ状態での縦断面図、図２は図１の２−２線断面図である。
【００１４】
先ず図１において、この金型装置は、第１の合成樹脂用成形型としての下型５と、第２の合成樹脂用成形型としての上型６とを備えるものであり、相互の近接・離反が可能である下型５および上型６の型閉じ状態では、成形すべき樹脂成形品に対応した形状のキャビティ７が両型５，６間に形成される。両型５，６の一方、この実施例では上型６にはゲート８が設けられており、前記キャビティ７には該ゲート８から溶融した合成樹脂が注入される。
【００１５】
下型５は、ねずみ鋳鉄や球状黒鉛鋳鉄等の金属鋳物から成る金型主体９に、冷却用媒体および加熱用媒体としての気体や液体を流通せしめる多孔質の焼結金属層１０と、キャビティ７の側面を形成する皮膜１１とが設けられて成るものである。
【００１６】
図２を併せて参照して、金型主体９には、該金型主体９のキャビティ７側の一面ならびに金型主体９の左右両側面に開口する溝状の凹部１２が設けられる。また前記凹部１１の閉塞端には、１または複数（この実施例では３個）の突部１３…の基端が一体に連設されており、突部１３…は、金型主体９の左右両側面にそれぞれ開口する溝状でる複数たとえば４つの小凹部１２ａ…に前記凹部１２を区画するようにして壁状に形成される。
【００１７】
金型主体９の左右一方の側面には、前記凹部１２すなわち各小凹部１２ａ…の一端開口部を塞ぐ第１閉塞板１４が締結され、金型主体９の左右他方の側面には、前記凹部１２すなわち各小凹部１２ａ…の他端開口部を塞ぐ第２閉塞板１５が締結される。第１閉塞板１４には、各小凹部１２ａ…の一端に個別に通じる複数の媒体供給管１６…が接続され、第２閉塞板１５には、前記各小凹部１２ａ…の他端に個別に通じる複数の媒体排出管１７…が接続される。
【００１８】
焼結金属層１０は、金属粒子を焼結することにより多孔質に形成されるものであり、各突部１３…の先端と面一になるようにして凹部１２すなわち各小凹部１２ａ…に収容される。また皮膜１１は、焼結金属層１０および前記各突部１３…の先端を覆うようにして、金属の溶射により形成される。
【００１９】
焼結金属層１０を形成する金属粒子は、鉄系金属、アウミニウム系金属もしくはステンレス鋼であることが望ましく、皮膜１１も焼結金属層１０と同種の金属材の溶射により形成される。
【００２０】
下型５の製造にあたっては、第１および第２閉塞板１４，１５が締結された状態にある金型主体９の凹部１２に金属粒子を積層、収容する工程と、金型主体９が備える各突部１３…の先端および金属粒子の表面を覆う皮膜１１を金属の溶射により形成する工程と、高温炉内で金属粒子を焼結せしめて焼結金属層１０を形成する工程とを順次実行すればよく、凹部１２内の金属粒子が焼結されることで、凹部１２内に焼結金属層１０が形成される。この製造工程で、高温炉内での加熱温度は、金属粒子の変態点近辺に設定されればよく、金属粒子がたとえば鉄系金属である場合には、１０００〜１１００℃に設定される。
【００２１】
焼結金属層１０の厚さＴ１すなわち凹部１２の深さは、２０ｍｍ≦Ｔ１≦１００ｍｍに設定され、前記皮膜１１の厚さＴ２は、２ｍｍ≦Ｔ２≦６ｍｍに設定される。また焼結金属層１０を形成する金属粒子の直径Ｄは、２ｍｍ≦Ｄ≦５ｍｍに設定される。
【００２２】
上型６は、金型主体１９に、多孔質の焼結金属層２０と、キャビティ７側の面を形成する皮膜２１とが設けられて成るものであり、下型５と同様の構成を有するとともに、下型５と同様の製造方法で製造される。
【００２３】
すなわち金型主体１９に設けられた凹部２２に焼結金属層２０が収容され、凹部２２の閉塞端に基端が一体に連設されて壁状に形成される１または複数（この実施例では３個）の突部２３により凹部２２が複数の小凹部２２ａ…に区画される。
【００２４】
次にこの実施例の作用について説明すると、下型５および上型６を備えた金型装置では、５０〜２５０℃の範囲で冷却および加熱サイクルを繰返すようにしてキャビティ７の対応した形状の樹脂成形品が成形されるものであり、焼結金属層１０，２０に冷却水等の冷却媒体を流通せしめることで両型５，６が２５０℃から５０℃程度まで急速に冷却され、焼結金属層１０，２０に沸騰水等の加熱媒体を流通せしめることで５０℃から２５０℃程度まで両型５，６が急速に加熱される。
【００２５】
而して両型５，６は、金属鋳物から成る金型主体９，１０を備えるものであり、それらの金型主体９，１９に、キャビティ７側の一面に開口する凹部１２，２２と、該凹部１２，２２の閉塞端から突出する突部１３，２３と、凹部１２，２２に収容される焼結金属層１０，２０および前記突部１３，２３の先端を覆ってキャビティ７の側面を形成する皮膜１１，２１とが設けられる。このような下型５および上型６において、凹部１２，２２内に収容される焼結金属層１０，２０には、キャビティ７の内圧が皮膜１１，２１を介して作用するが、金属鋳物から成る金型主体９，１９と一体である突部１３，２３で前記内圧による荷重の一部を負担するようにして、焼結金属層１０，２０に作用する荷重を減少せしめることができ、したがって両型５，６の強度剛性を比較的高くすることが可能であり、焼結金属層１０，２０に媒体を流通せしめることにより、両型５，６を効率よく加熱もしくは冷却することが可能である。
【００２６】
また突部１３，２３は、焼結金属層１０，２０がそれぞれ収容される複数の小凹部１２ａ…，２２ａ…に凹部１２，２２を区画するようにして壁状に形成されており、各小凹部１２ａ…，２２ａ…の一端にそれぞれ通じる複数の媒体供給管１６…が金型主体９，１９の一側面に取付けられ、各小凹部１２ａ…，２２ａ…の他端にそれぞれ通じる複数の媒体排出管１７…が金型主体９，１９の他側面に取付けられている。したがって複数の小凹部１２ａ…，２２ａ…にそれぞれ収容されている焼結金属層１０，２０内の媒体の流通方向を一定に定めることが可能であり、両型５，６の加熱もしくは冷却効率をより向上して、加熱もしくは冷却に要する時間の短縮が可能であり、生産能率を向上することができる。
【００２７】
しかも焼結金属層１０，２０および前記皮膜１１，２１が、同種の金属材から成るものであることにより、焼結金属層１０，２０および皮膜１１，２１の馴染みをよくし、皮膜１１，２１の剥離を極力防止して耐久性を向上することができる。
【００２８】
また焼結金属層１０，２０および前記皮膜１１，２１を形成する金属材が、鉄系金属、アウミニウム系金属もしくはステンレス鋼であることで、焼結金属層１０，２０および皮膜１１，２１の熱伝導率を比較的高くし、両型５，６の加熱もしくは冷却効率を向上することができる。
【００２９】
さらに焼結金属層１０，２０の厚さＴ１が、２０ｍｍ以上、１００ｍｍ以下に設定されるので、加熱もしくは冷却効率を優れたものとしつつ充分な強度剛性を得ることができる。すなわち焼結金属層１０，２０の厚さＴ１が２０ｍｍ未満であるときには、充分な量の媒体を流通させることができずに加熱もしくは冷却効率が劣ることになり、焼結金属層１０，２０の厚さＴ１が１００ｍｍを超えると、強度剛性の低下を招くことになる。
【００３０】
また焼結金属層１０，２０を形成する金属粒子の直径Ｄが２ｍｍ以上、５ｍｍ以下に設定されるので、加熱もしくは冷却効率を優れたものとするとともに、コストダウンを図りつつ樹脂成形品の表面仕上品質を良好にすることができる。すなわち焼結金属層１０，２０の金属粒子の直径Ｄが２ｍｍ未満である場合には、充分な量の媒体を流通させることができずに加熱もしくは冷却効率が劣ることになり、焼結金属層１０，２０の金属粒子の直径Ｄが５ｍｍを超える場合には、皮膜１１，２１に凹凸が生じて樹脂成形品の表面仕上品質が劣ることになり、皮膜１１，２１に凹凸が生じないようにするには皮膜１１，２１の厚さを大としなければならないのでコストアップを招くことになる。
【００３１】
さらに金属の溶射により形成した前記皮膜１１，２１の厚さＴ２が、２ｍｍ以上、６ｍｍ以下に設定されるので、皮膜１１，２１にクラックが生じることを回避しつつ加熱もしくは冷却効率を優れたものとすることができる。すなわち２ｍｍ未満の厚さＴ２の皮膜１１，２１にはクラックが発生し易く、皮膜１１，２１の厚さＴ２が６ｍｍを超えると加熱もしくは冷却効率が低下することになるのである。
【００３２】
しかも両型５，６の製造にあたっては、金型主体９，１９が備える凹部１２，２２に金属粒子を積層、収容する工程と、金型主体９，１９が備える突部１３，２３の先端および金属粒子の表面を覆う皮膜１１，２１を金属の溶射により形成する工程と、高温炉内で金属粒子を焼結せしめて焼結金属層１０，２０を形成する工程とを順次実行するので、金属粒子の焼結による焼結金属層１０，２０の形成を金型主体９，１９内で行なうことができ、焼結処理後の焼結金属層を金型主体内に収容するようにしたものに比べると、製造工程の短縮化を図り、合成樹脂用成形型の製造を容易とすることができる。
【００３３】
以上、本発明の実施例を詳述したが、本発明は上記実施例に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明を逸脱することなく種々の設計変更を行なうことが可能である。
【００３４】
たとえば上記実施例では、金型装置を構成する下型５および上型６のいずれもが本発明に従って構成されていたが、下型５および上型６のいずれか一方だけが本発明に従って構成されていてもよい。また上記実施例では、凹部１２，２２が金型主体９，１９の左右両側面に開口した溝状に形成されていたが、凹部１２，２２がキャビティ７側にのみ開口するように金型主体９，１９に形成されていてもよく、その場合、第１および第２閉塞板１４，１５が不要であり、媒体供給管１６および媒体排出管１７は金型主体９，１９の左右側面にそれぞれ直接接続されればよい。
【００３５】
【発明の効果】
以上のように本発明によれば、金型主体と一体である突部でキャビティの内圧による荷重の一部を負担するようにして、金型主体の凹部内の焼結金属層に作用する荷重を減少せしめるので、金型の強度剛性を比較的高くすることが可能である。しかも前記突部は、焼結金属層がそれぞれ収容される複数の小凹部に区画する壁状に形成され、その各小凹部の一端にそれぞれ通じる複数の媒体供給管が金型主体の一側面に取付けられ、その各小凹部の他端にそれぞれ通じる複数の媒体排出管が金型主体の他側面に取付けられるので、複数の小凹部にそれぞれ収容されている焼結金属層内の媒体の流通方向を一定に定めることが可能であり、金型の加熱もしくは冷却効率をより向上して、加熱もしくは冷却に要する時間の短縮が可能である。
【００３６】
請求項２の発明によれば、焼結金属層および皮膜の馴染みをよくし、皮膜の剥離を極力防止して耐久性を向上することができる。
【００３７】
請求項３の発明によれば、焼結金属層および皮膜の熱伝導率を比較的高くして、金型の加熱もしくは冷却効率を向上することができる。
【００３８】
請求項４の発明によれば、加熱もしくは冷却効率を優れたものとしつつ充分な強度剛性を得ることができる。
【００３９】
請求項５の発明によれば、加熱もしくは冷却効率を優れたものとするとともに、コストダウンを図りつつ樹脂成形品の表面仕上品質を良好にすることができる。
【００４０】
請求項６の発明によれば、皮膜にクラックが生じることを回避しつつ加熱もしくは冷却効率を優れたものとすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 合成樹脂成形用金型装置の型閉じ状態での縦断面図である。
【図２】 図１の２−２線断面図である。
【符号の説明】
５・・・合成樹脂用成形型としての下型
６・・・合成樹脂用成形型としての上型
７・・・キャビティ
９，１９・・・金型主体
１０，２０・・焼結金属層
１１，２１・・皮膜
１２，２２・・凹部
１２ａ，２２ａ・・小凹部
１３，２３・・突部
１６・・・媒体供給管
１７・・・媒体排出管

Claims (6)

1. 金属鋳物から成る金型主体（９，１９）に、冷却用媒体および加熱用媒体の少なくとも一方を流通せしめる多孔質の焼結金属層（１０，２０）が設けられて成る合成樹脂用成形型において、
   金型主体（９，１９）に、該金型主体（９，１９）のキャビティ（７）側の一面に開口する凹部（１２，２２）と、その凹部（１２，２２）の閉塞端から突出して該凹部（１２，２２）を複数の小凹部（１２ａ，２２ａ）に区画する壁状に形成される突部（１３，２３）とが設けられ、
   その複数の小凹部（１２ａ，２２ａ）にそれぞれ収容される焼結金属層（１０，２０）および前記突部（１３，２３）の先端を覆う皮膜（１１，２１）で、前記キャビティ（７）の側面が形成され、
   前記各小凹部（１２ａ，２２ａ）の一端にそれぞれ通じる複数の媒体供給管（１６）が前記金型主体（９，１９）の一側面に取付けられ、
   前記各小凹部（１２ａ，２２ａ）の他端にそれぞれ通じる複数の媒体排出管（１７）が前記金型主体（９，１９）の他側面に取付けられることを特徴とする合成樹脂用成形型。
2. 前記焼結金属層（１０，２０）および前記皮膜（１１，２１）が、同種の金属材から成ることを特徴とする請求項１記載の合成樹脂用成形型。
3. 前記金属材が、鉄系金属、アウミニウム系金属もしくはステンレス鋼であることを特徴とする請求項２記載の合成樹脂用成形型。
4. 前記焼結金属層（１０，２０）の厚さが、２０ｍｍ以上、１００ｍｍ以下に設定されることを特徴とする請求項１記載の合成樹脂用成形型。
5. 前記焼結金属層（１０，２０）を形成する金属粒子の直径が２ｍｍ以上、５ｍｍ以下に設定されることを特徴とする請求項１記載の合成樹脂用成形型。
6. 金属の溶射により形成した前記皮膜（１１，２１）の厚さが、２ｍｍ以上、６ｍｍ以下に設定されることを特徴とする請求項１記載の合成樹脂用成形型。

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