JP4440053B2 - 樹脂成形用金型および樹脂成形用金型の製作方法 - Google Patents

Description

本発明は、射出成形機等の樹脂成形用金型に関し、射出工程時には金型を急速加熱して成形品の品質を高め、成形品を冷却固化するときは、急冷することにより、成形サイクルを速めて生産能力を上げるようにした樹脂成形用金型の構成及び製作方法に関するものである。

成形機の樹脂充填工程において、金型内で樹脂表面が急速に固化することにより成形品の表面が粗となり、金型面の転写が不十分となることを避けるため、充填前に金型を暖め、また、樹脂充填後は、成形品を速やかに冷却して成形工程のサイクル時間を短縮するため、金型内に熱媒体通路を設け金型を速やかに加熱、冷却するような構造が提案され、その一例が電鋳による金型殻である。

このような電鋳金型殻の従来例は、金型殻を取付けた金型枠の中に高流動モルタルを流し込んで固化し、金型殻の近傍に金属製ファイバーを埋め込むことにより、金型殻の隅々まで確実にモルタルを充填させると共に、モルタルが固化するときの膨張による、モルタルと伸びない金属製ファイバーとの間に生じる圧縮力（プレストレス）によりモルタルの強度を増大させたものである。（例えば、特許文献１）

もう１つの従来例の金型は、金型の相手金型に当接する面とこれに続くキャビティ面とを形成する略一定厚さの板型と、表面をその板型の裏面に合うように形成した金型本体とを一体に組合わせ接合したもので、金型本体の合わせ面に直彫溝を設けて金型温度調整用の熱媒体の通路とした金型である。この金型の熱媒体の通路に高温熱媒体と低温熱媒体を交替に送り込むことにより、金型のキャビティ面を急速に加熱、冷却することができる。（例えば、特許文献２）

特開２０００−１９０３３４号公報（図１） 特許第２８４６０３７号公報（第３図〜第７図）

従来例の特許文献１に示したような電鋳殻をモルタルでバックアップした金型は、成形品の表面の精細再現性は良好であるが、充填樹脂の圧力保持のための金型の剛性は充分とは言えない、また、金型のキャビティ面を急速に加熱、冷却する金型温度調整に適する構成にはなっていない。また、従来例の特許文献２に示した板型と金型本体を組合わせた金型は、金型温度調整には適しているが、板型をバックアップする金型本体の熱容量が大きく、加熱、冷却のときの熱エネルギー損失が多いという問題点があり、また、熱媒体の通路の直彫溝の加工、特にキャビティが深い場合の加工は困難で多くのコストがかかる。
本発明は、金型本体の剛性を充分に保持しながら、熱容量が小さくして、熱エネルギー損失を少なくし、再現性のある精密な金型面を備え、コストの割安な金型とその製作方法を提供することを目的としている。

本発明は、以下の各手段を以て課題の解決を図る。
（１）成形面を電鋳製法で形成した電鋳金型殻、又は、成形面を機械加工により板状に削りだした金型殻の裏面に熱媒体通路管を配設し、金型殻のバックアップにコンクリートを使用した樹脂成形用金型において、前記熱媒体通路管が金型殻と熱媒体通路管の相対的な熱応力を緩和させる熱応力緩和構造を備えたことを特徴とする樹脂成形用金型。
（２）上記（１）に記載の樹脂成形用金型において、前記熱応力緩和構造が、金型殻と熱媒体通路管の材質を同じ金属材料であるニッケルとした構造であることを特徴とする樹脂成形用金型。

（３）上記（１）または（２）に記載の樹脂成形用金型において、前記熱応力緩和構造が、熱媒体通路管を金型殻と接合しないで、部分的に曲線状、又は、蛇腹状の形状を備えたことを特徴とする樹脂成形用金型。
（４）上記（１）または（２）に記載の樹脂成形用金型において、前記熱応力緩和構造が、各熱媒体通路管に摺動可能な嵌合部、又は、フランジ突合わせ部を備えたことを特徴とする樹脂成形用金型。

（５）上記（１）ないし（４）のいずれかに記載の樹脂成形用金型を製作する樹脂成形用金型の製作方法であって、成形品と同一形状のマスター型の型面上に電鋳で電鋳金型殻を形成し、該金型殻の裏面形状に沿って複数条の熱媒体通路管を敷設し、金型殻を金型本体の枠に取付け、金型本体の枠内に金型殻をバックアップするようにコンクリートを注ぎ込み、固化して金型を完成させる樹脂成形用金型の製作方法。

（６）上記（１）または（２）に記載の樹脂成形用金型を製作する樹脂成形用金型の製作方法であって、成形品と同一形状のマスター型の型面上に電鋳で電鋳金型殻を形成し、該金型殻の裏面形状に沿って複数条の熱媒体通路管を敷設し、該熱媒体通路管を前記金型殻の裏面に圧し付けた状態で再度電鋳を施工することにより熱媒体通路管を前記金型殻の裏面に接合し、金型殻を金型本体の枠に取付け、金型本体の枠内に金型殻をバックアップするようにコンクリートを注ぎ込み、コンクリートが固化した後、マスター型を外して金型を完成させる樹脂成形用金型の製作方法。

（７）上記（１）または（２）に記載の樹脂成形用金型において、上記（６）に記載の樹脂成形用金型の製作方法により、熱媒体通路管を金型殻の裏面に電鋳接合した樹脂成形用金型。
（８）上記（１）または（２）に記載の樹脂成形用金型において、上記金型殻の裏面に熱媒体通路管の外径と等しい間隔を明けて複数の間隔板を接着又は点溶接で取付け、同間隔板の間に熱媒体通路管を配設した樹脂成形用金型。
（９）上記（８）に記載の樹脂成形用金型において、上記の間隔板は、加工容易な金属板をコの字形に折り曲げ、端縁側の２辺の高さは上記熱媒体通路管の外径の約１／２とし、金型殻に取付ける中板部に適当な間隔で抜き孔が設けてある樹脂成形用金型。

（１０）上記（８）または（９）に記載の樹脂成形用金型を製作する樹脂成形用金型の製作方法であって、成形品と同一形状のマスター型の型面上に電鋳で電鋳金型殻を形成し、該金型殻の裏面形状に沿って接着又は点溶接で取付けた複数条の間隔板の間に熱媒体通路管を敷設し、金型殻を金型本体の枠に取付け、金型本体の枠内に金型殻をバックアップするようにコンクリートを注ぎ込み、固化して金型を完成させる樹脂成形用金型の製作方法。

（１１）上記（９）に記載の樹脂成形用金型を製作する樹脂成形用金型の製作方法であって、成形品と同一形状のマスター型の型面上に電鋳で電鋳金型殻を形成し、該金型殻の裏面形状に沿って接着又は点溶接で取付けた複数条の間隔板の間に熱媒体通路管を敷設し、熱媒体通路管を前記金型殻の裏面に圧し付けた状態で再度電鋳を施工することにより熱媒体通路管を前記金型殻の裏面に接合した後、金型殻を金型本体の枠に取付け、金型本体の枠内に金型殻をバックアップするようにコンクリートを注ぎ込み、コンクリートが固化した後、マスター型を外して金型を完成させる樹脂成形用金型の製作方法。

（１２）上記（９）に記載の樹脂成形用金型において、上記（１１）に記載の樹脂成形用金型の製作方法により、熱媒体通路管を金型殻の裏面に電鋳接合した樹脂成形用金型。
（１３）上記（７）または（１２）に記載の樹脂成形用金型において、金型殻と熱媒体通路管の接触面の近傍を除き電気絶縁性材料で被覆した後、上記（６）または（１１）に記載の樹脂成形用金型の製作方法で金型殻の裏面に電鋳を施工して金型殻と熱媒体通路管を接合した樹脂成形用金型。

（１４）上記（１）〜（４）、（７）〜（９）、（１２）、（１３）のいずれかに記載の樹脂成形用金型において、熱媒体通路管の外径を１０〜３０ｍｍのとき、配管間隔を管径の１．５〜３倍とした樹脂成形用金型。
（１５）上記（１）〜（４）、（７）〜（９）、（１２）〜（１４）のいずれかに記載の樹脂成形用金型において、金型殻の裏面に各熱媒体通路管のピッチに合わせ、熱媒体通路管の外径と同じ曲率半径の浅い溝を加工して各熱媒体通路管との接触面を増大した樹脂成形用金型。

（１６）上記（１）〜（４）、（７）〜（９）、（１２）〜（１５）に記載する樹脂成形用金型において、金型殻のバックアップのコンクリートを強度２０００ｋｇｆ／ｃｍ^２以上の高強度のコンクリートを使用した樹脂成形用金型。
（１７）上記（１）〜（４）、７〜（９）、（１２）〜（１６）のいずれかに記載の樹脂成形用金型において、固定金型と可動金型との当接面に断熱性板材を挟んだ樹脂成形用金型。
（１８）上記（１７）に記載の樹脂成形用金型おいて、金型の当接面に挟んだ断熱性板材を耐熱性樹脂、又は、セラミック製とした樹脂成形用金型。

（１９）上記（１）〜（４）、（７）〜（９）、（１２）〜（１８）のいずれかに記載の樹脂成形用金型において、金型殻のバックアップのコンクリート内に強い引張弾性力を有するファイバーを埋め込み、該引張弾性ファイバーによりバックアップコンクリートに予圧縮力を与えてプレストレスコンクリートと成し、この金型を備えた成形機の成形工程における金型殻の変形を抑えるようにした樹脂成形用金型。
（２０）上記（１）〜（４）、（７）、（１４）〜（１９）のいずれかに記載の樹脂成形用金型において、金型殻のバックアップのコンクリート内に、端部を金型殻に接合した複数のアンカーボルト等の補強部材を埋め込んだ樹脂成形用金型。

（２１）上記（１）〜（４）、（７）〜（９）、（１２）〜（２０）のいずれかに記載の樹脂成形用金型において、金型殻のバックアップのコンクリートと、成形機のダイプレートに取付ける金型枠部材の間に、断熱性材料製の断熱板を挟んだ樹脂成形用金型。
（２２）上記（２１）に記載の樹脂成形用金型における断熱板の材料は耐熱性、断熱性を有する樹脂、又は、セラミックである樹脂成形用金型。

請求項１または２に係る発明は、上記第１または第２の手段を採用しているので、同じ材質の金型殻と熱媒体通路管の熱膨張率が等しく、熱変化に対する歪み応力が少なくなり金型殻の耐久性を向上する効果がある。
請求項３または４に係る発明は、上記第３または第４の手段を採用しているので、熱媒体通路管の歪みを少なくし、歪みに伴う応力を減らして金型殻の耐久性を向上させる効果がある。
請求項５または７に係る発明は、上記第７の手段の金型を上記第５の手段の方法により製作し、マスター型の型面上に電鋳で電鋳殻を形成した後、熱媒体通路管を敷設し、その上にコンクリートをバックアップして固めるので、部品の取付け、取外しの手数を省き、簡単な工程になり、コストを減らす効果がある。

請求項６に係る発明は、上記第６の手段を採用しているので、マスター型の型面上に電鋳で電鋳殻を形成した後、熱媒体通路管を敷設し、さらに、再度電鋳を施工して熱媒体通路管を電鋳殻の裏面に接合するので、熱媒体通路管が固定し、部品の取付け、取外しの手数を省き、金型の製作が簡単な工程になり、コストを減らす効果がある。

請求項８ないし１０に係る発明は、それぞれ上記第８ないし１０の手段を採用しているので、熱媒体通路管の位置決めが容易で、熱媒体より金型殻への熱伝達が良くなり、加熱冷却のサイクルが早くなる効果がある。
請求項１１または１２に係る発明は、上記第１１または１２の手段を採用しているので、熱媒体より金型殻への熱伝達がより一層良くなり、金型の剛性が増大し、加熱冷却のサイクルが早くなる効果がある。

請求項１３に係る発明は、上記第１３の手段を採用しているので、前述の効果を有すると共に、電鋳部分の面積を減らすことができ、電鋳作業中の電極と電解液の消耗を減らすことができる。
請求項１４に係る発明は、上記第１４の手段を採用しているので、熱媒体を通したときの金型殻の温度分布を一様にすることができる。
請求項１５に係る発明は、上記第１５の手段を採用し、熱媒体通路管と金型殻との当接する面積が大きくなるので、熱媒体通路管内の熱媒体より金型殻への熱伝達がより一層良くなり、加熱冷却のサイクルが早くなる効果がある。

請求項１６に係る発明は、上記第１６の手段を採用しているので、金型の剛性を高めることができる。
請求項１７または１８に係る発明は、それぞれ上記第１７または１８の手段を採用しているので、温度調整を片側金型だけ行う場合に金型間の熱伝達を減らすことができる。
請求項１９または２０に係る発明は、それぞれ上記第１９または２０の手段を採用しているので、金型の剛性を高めることができると共に、金型殻の歪みを減らすことができる。

請求項２１及び請求項２２に係る発明は、それぞれ上記第２１または２２の手段を採用しているので、金型本体と金型殻の断熱性が向上し、熱媒体の熱エネルギー損失を減らす効果がある。

電鋳金型殻は固定側の金型に取付け、可動側金型は通常の鋼材製一体金型を組み合わせたものについて説明を進めることとする。この方が熱媒体通路への供給配管、排出配管の取付けが容易となる。配管を電鋳金型殻へ取付ける構成と、電鋳金型殻をバックアップするコンクリートの強度増大とが、この発明の要点となっている。
（第１の実施の形態）

第１の実施の形態の電鋳殻金型を図に基づいて説明する。図１は固定側金型と可動側金型を組合せたときの断面図、図２は図１の熱媒体通路管の外径寸法と間隔ピッチの関係を示す拡大図、図３は図１の熱媒体通路管の曲がり管を示す平面図、図４は図１の熱媒体通路管の蛇腹管を示す断面図、図５は図１の熱媒体通路管の摺動管を示す断面図、図６は図１の熱媒体通路管のフランジ継ぎ手を示す断面図、図７（ａ）〜図７（ｃ）は図１の固定側金型の電鋳加工、熱媒体通路管配設、コンクリート充填方法を示す模式図である。

図において、固定側金型１０は、金型本体枠１１、金型本体枠１１に取付けられた電鋳金型殻１２、電鋳金型殻１２に接して配設された複数の熱媒体通路管１４、電鋳金型殻１２のバックアップ用コンクリート１８、金型本体枠１１とコンクリート１８の間に設けられた断熱板１６、金型本体蓋部１３、金型本体蓋部１３とコンクリート１８の間に介在する断熱板１７と金型本体蓋部１３と金型本体枠１１との隙間を調整するスペーサー１９とにより構成されている。固定側金型１０と可動側金型８が型締めされたとき、電鋳金型殻１２と可動側金型８の凸面とで溶融樹脂が充填されるキャビティ９を形成する。断熱板１６、１７として耐熱性、断熱性を有する樹脂または、セラミック等を採用できる。

電鋳金型殻１２と熱媒体通路管１４とは、熱媒体通路に通る熱媒体の温度が高温から低温、又は、低温から高温に切り換えられたときに相対的な熱応力を減少させるため、同じ金属材料で作ってあり、耐熱性、防錆性の点からニッケル合金にすることが推奨される。また、熱媒体通路管１４内を流れる熱媒体の熱量が電鋳金型殻１２にムラ無く伝達されるように、図２に示すように、熱媒体通路管１４は外径ＤをＤ＝１０〜３０ｍｍの範囲、熱媒体通路管１４の配列ピッチＰは、Ｐ＝１．５Ｄ〜３．０Ｄの範囲とすると良いことが計算値と実測値から証明されている。

電鋳金型殻１２と熱媒体通路管１４とは位置決めのため、接着剤で接着、又は点溶接で仮付けした後、バックアップ用コンクリート１８を注ぎ込んで固めてある。図３〜図６に示した熱媒体通路管１４ａ、１４ｂ、１４ｃ１４ｄ、１４ｅ、１４ｆの形状は、熱媒体を切換えたときの温度変化による熱媒体通路管１４の長さ方向の熱歪みを逃がす構造である。図６において、２７は熱媒体シール用のパッキン、２８は締付け用のボルト、図５における２９は熱媒体シール用のＯリングである。

固定側金型１０の製作方法を図７（ａ）〜図７（ｃ）によって説明する。図７（ａ）：成形品と同一形状のマスター型５の表面に導電層６を付設し、このマスター型５を電鋳槽２に入っている電解液３８に浸け、電解液３８に吊るしたニッケル７に直流電源４のプラス極を接続し、同電源４のマイナス極をマスター型５の導電層６に接続して通電し、マスター型５の表面上にニッケルを析出させて電鋳金型殻１２を形成させる。

図７（ｂ）：電鋳金型殻１２の裏面形状に沿って複数条の熱媒体通路管１４を敷設し、接着剤で接着、又は点溶接で仮付けして位置決めする。

図７（ｃ）：電鋳金型殻１２を金型本体枠１１に取付け、金型本体枠１１の内側に断熱板１６を固定し、コンクリート１８を注ぎ込み、固化して電鋳金型殻１２をバックアップし、樹脂充填のとき電鋳金型殻１２に加わる樹脂圧を支える。コンクリート１８は強度２０００ｋｇｆ／ｃｍ^２以上の高強度のコンクリートとする。

コンクリート１８が固化した後、コンクリート１８の表面を平らに仕上げ、図１に示すように、断熱板１７を介在させて、金型本体蓋１３がコンクリート１８に均等に当接するようにシム１９で当たりを調整しながら金型本体枠１１に固定した後、マスター型５を外す。

この第１の実施の形態の金型においては、熱媒体通路管１４を通る熱媒体が、高温から低温に、又、低温から高温に切換えられたときに、熱媒体通路管１４は電鋳金型殻１２と同じ金属材料で作ってあるので、相対的な熱応力を減少させることができ、この場合、ニ
ッケル合金を使用すれば、耐熱性、防錆性の点からもより好適となり、また、熱媒体通路管１４ａ、１４ｂ、１４ｃ、１４ｄ、１４ｅ、１４ｆの形状は、熱媒体を切換えたときの急激な温度変化による熱媒体通路管１４の長さ方向の熱歪みを緩和することができる。また、金型本体枠１１とコンクリート１８の間に設けられた断熱板１６、及び、金型本体蓋部１３とコンクリート１８の間に設けられた断熱板１７は、電鋳金型殻１２と熱媒体通路管１４の熱エネルギーの移動を妨げ、無駄な熱エネルギー損失を抑えることができる。
（第２の実施の形態）

第１の実施形態の金型の電鋳金型殻１２と熱媒体通路管１４とが接触だけで接着していないのに対し、この第２の実施の形態の電鋳金型殻２０は、図８に示すように、電鋳金型殻１２と同金型殻１２に配設された複数の熱媒体通路管１４を、同時に再電鋳加工することにより、電鋳層２１でつないで一体の電鋳金型殻２０としたものである。

第２の実施の形態の金型の製作方法は、上記の第１の実施の形態の固定側金型１０の製作方法の図７（ａ）と図７（ｂ）の後、図７（ｄ）に示すように、熱媒体通路管１４を電鋳金型殻１２の裏面に圧し付けた状態で再度電鋳を施工し、熱媒体通路管１４の面に同時に電鋳層２１を析出して一体の電鋳金型殻２０とし、図７（ｄ）の再電鋳加工後、図７（ｃ）の工程に移行し、電鋳金型殻２０を金型本体枠１１に取付け、金型本体枠１１内に電鋳金型殻２０をバックアップするようにコンクリート１８を注ぎ込み、コンクリート１８が固化した後、断熱板１７を介在させ、金型本体蓋１３と、シム１９と、金型本体枠１１を固定した後、マスター型５を外し、第２の実施の形態の固定側金型が完成する。

第２の実施の形態の電鋳金型殻２０は、熱媒体通路管１４と電鋳金型殻１２を電鋳結合しているので、熱媒体通路管１４は電鋳金型殻１２に確実に固定され、熱媒体通路管１４の過渡的な熱歪みを電鋳金型殻１２の剛性で押さえ込むようにしている。この構成は、金型の製作工程が簡単でコストを減らすと同時に、熱媒体から電鋳金型殻１２への熱伝達率が高くなる。
（第３の実施の形態）

第３の実施の形態の固定側金型３０は、電鋳金型殻１２に間隔板３１を敷設固定し、間隔板３１の間に熱媒体通路管１４を挟設して位置決めをする構成であり、図９の固定側金型３０と可動側金型８を組合せたときの断面図、図１０の熱媒体通路管１４と間隔板３１を示す拡大斜視図、図１１の電鋳金型殻１２と熱媒体通路管１４と間隔板３１を示す部分拡大図を参照して説明する。

図において、電鋳金型殻１２の裏面に、熱媒体通路管１４の外径と等しい間隔を明けて複数の間隔板３１を取付け、熱媒体通路管１４は間隔板３１の間に挟み込んで配設する。間隔板３１は折り曲げ加工が容易な金属板をコの字形に形成したもので、端縁側の２辺の高さを熱媒体通路管１４の外径の約１／２とし、中央の平面部に適当な間隔で抜き孔３１ａが設けてあり、電鋳金型殻１２との接合は、平面部板において点溶接、又は、耐熱性の接着剤で接着して取付ける。

第３の実施の形態の固定側金型３０の製作方法は、電鋳金型殻１２の裏面形状に沿って接着又は点溶接で取付けた複数条の間隔板３１の間に熱媒体通路管を敷設すること以外は、第１の実施形態の固定側金型１０の製作方法と同じであるので、説明は省略する。

この固定側金型３０は熱媒体通路管１４の位置決めが容易であり、熱媒体通路管１４と電鋳金型殻１２との直接の熱伝達と、熱媒体通路管１４から間隔板３１を経由して電鋳金型殻１２への間接の熱伝達とがあるので、熱媒体より電鋳金型殻１２への熱伝達率が良くなり、加熱冷却のサイクルが早くなる効果がある。
（第４の実施の形態）

第４の実施の形態の固定側金型４０は、図１２に示すように、第３の実施の形態の固定側金型３０に、第２の実施の形態の金型の製作方法で電鋳金型殻１２の裏面に電鋳層５１を施工して電鋳金型殻１２と熱媒体通路管１４と間隔板３１を接合したものである。従って、熱媒体通路管１４が確実に固定し、金型の製作工程が簡単でコストを減らすと同時に、前述の第３の実施の形態の固定側金型３０よりも、更に、熱媒体から電鋳金型殻１２への熱伝達率が高くなり、加熱冷却のサイクルが早くなる。

また、この固定側金型４０において、熱媒体通路管１４と電鋳金型殻１２と間隔板３１との接触面の近傍を除き、熱媒体通路管１４を電気絶縁性材料で被覆した後、第２の実施の形態の金型の製作方法で電鋳金型殻の裏面に電鋳を施工して電鋳金型殻１２と熱媒体通路管１４と間隔板３１を接合したものは、電鋳部分の面積を減らすことができ、電極、電解液の消耗を減らすことができる。
（第５の実施の形態）

第５の実施の形態の固定側金型４５は、図１３に示すように、電鋳金型殻４４の裏面に熱媒体通路管１４のピッチに合わせ、熱媒体通路管１４の外径と同じ曲率半径の浅い溝４４ａを加工して各熱媒体通路管１４との接触面を増大したもので、熱媒体通路管１４と電鋳金型殻４４との当接する面積が大きくなるので、熱媒体通路管１４内の熱媒体より電鋳金型殻４４への熱伝達がより一層良くなり、加熱冷却のサイクルが早くなる効果がある。このような電鋳金型殻４４の裏面に熱媒体通路管１４の外周に合わせた浅い溝４４ａの加工は、上記の全ての実施形態の電鋳金型殻１２に応用可能であるが、図１３は本発明の第４の実施の形態の電鋳金型殻１２に浅い溝４４ａを設けて電鋳金型殻４４とし、この浅い溝４４ａを埋めるように、熱媒体通路管１４を配設した例を示している。
（第６の実施の形態）

第６の実施の形態の固定側金型は、図１４に断面図で示す固定側金型５０のように、電鋳金型殻１２のバックアップのコンクリート内に強い引張弾性力を有するファイバーを埋め込み、引張弾性ファイバーによりバックアップコンクリートに予圧縮力を与えてプレストレスコンクリート５１と成し、この金型を備えた成形機の樹脂充填、成形工程における電鋳金型殻の変形を抑えるようにしたもので、金型の剛性を高めることができると共に、電鋳金型殻の歪みを減らすことができる。図１４は上記の第１の実施形態の電鋳金型殻１２を取付けた例を示しているが、上記の全ての実施形態の固定側金型１０、３０、４０、４５に応用可能である。
（第７の実施の形態）

第７の実施の形態の固定側金型は、図１５に断面図で示す固定側金型６０のように、電鋳金型殻１２のバックアップのコンクリート１８内に、端部を電鋳金型殻１２に接合した複数のアンカーボルト６１を補強部材として埋め込んだものである。この構成の金型６０は、剛性を高めることができると共に、電鋳金型殻１２の歪みを減らすことができる。図１５は上記の第１の実施形態の電鋳金型殻１２を取付けた例を示しているが、上記の全ての実施形態の固定側金型（１０、３０、４０、４５、５０）に応用可能である。

以下に本発明を実施例により説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。
本発明の第１の実施の形態に基づいて製作された金型を用いＡＢＳ／ＰＣ樹脂（商品名：トヨラックＰＸ１０；東レ製、荷重たわみ温度１０８℃）を成形した実施例について説明する。
射出成形機には三菱重工業製電動射出成形機４５０ＭＥＩＩを使用し、射出工程前に急速に金型を加熱し、射出充填中もしくは射出充填後すみやかに金型の冷却を行い成形品を冷却・取り出した。その結果を表１に示す。

通常成形を行った比較例１に対し、金型温度を上げることによりウェルドが消失し、成形品の表面光沢も向上した。また、加熱・冷却時の熱エネルギー損失を大幅に低減させた金型の温度調整に適した構造であるため成形サイクルも通常成形と比較しごく僅かに延びるだけであり本発明による大幅な改善効果が確認された。

本発明の第１の実施の形態に基づいて製作された金型において熱媒体通路管１４の配列ピッチＰの温度分布への影響を示した。金型を１５０℃の加圧熱水を用いて加熱した際の１３０℃到達時の金型表面の温度差の計測結果を表２に示す。

実施例３は管材質を電鋳材質と同じＮｉとし配列ピッチを３Ｄとした場合であるが、比較例２に管材質をＳｔｅｅｌとした場合と比較するとＮｉの方が材料の熱伝導率が高い分優れる。
配列ピッチを２Ｄ（実施例２）とした場合には、表面の温度差が３℃となり大幅な改善の効果がある。一方、配列ピッチを４Ｄとすると（比較例３）表面温度差が大きく、表面光沢などの成形品の表面品質が不均一となり不適である。

本発明の第１の実施の形態に基づいて製作された金型において熱媒体通路管１４に発生する熱応力について計測を行ったところ曲がり管や蛇腹管を用いることによって、熱膨張により発生する応力を緩和することが可能であり、耐久性が飛躍的に向上した結果を表３に示す。

なお、第２〜６の実施の形態においても同様に改善効果が見られた。

本発明の第１の実施の形態に係る固定側金型と可動側金型を組合せたときの断面図である。 図１の熱媒体通路管の外径寸法と間隔ピッチの関係を示す拡大図である。 図１の熱媒体通路管の曲がり管を示す平面図である。 図１の熱媒体通路管の蛇腹管を示す断面図である。 図１の熱媒体通路管の摺動管を示す断面図である。 図１の熱媒体通路管のフランジ継ぎ手を示す断面図である。 （ａ）から（ｃ）は、図１の固定側金型の電鋳加工、熱媒体通路管配設、コンクリート充填方法を示す模式図であり、（ｄ）は、本発明の第２の実施の形態に係る２回目の電鋳加工方法を示す模式図である。 本発明の第２の実施の形態の金型殻と熱媒体通路管を電鋳加工で接合した例を示す部分拡大図である。 本発明の第３の実施の形態に係る固定側金型と可動側金型を組合せたときの断面である。 図９の熱媒体通路管と間隔板を示す拡大斜視図である。 図９の固定側金型の熱媒体通路管を示す部分拡大図である。 本発明の第４の実施の形態の金型殻と熱媒体通路管を電鋳加工で接合した例を示す図である。 本発明の第５の実施の形態の金型殻に熱媒体通路管を配設した例を示す拡大図である。 本発明の第６の実施の形態の固定側金型を示す断面図である。 本発明の第７の実施の形態の固定側金型を示す断面図である。

符号の説明

２ 電鋳槽
５ マスター型
６ 導電層
８ 可動側金型
１０、３０、４０、４５、５０、６０ 固定側金型
１１ 金型本体枠
１２、２０、４４ 電鋳金型殻
１４ 熱媒体通路管
１５、１６、１７ 断熱板
１８ コンクリート
２１ 電鋳層
３１ 間隔板
５２ プレストレスコンクリート
６１ アンカーボルト

Claims (22)

1. 成形面を電鋳製法で形成した電鋳金型殻、又は、成形面を機械加工により板状に削りだした金型殻の裏面に熱媒体通路管を配設し、金型殻のバックアップにコンクリートを使用した樹脂成形用金型において、前記熱媒体通路管が金型殻と熱媒体通路管の相対的な熱応力を緩和させる熱応力緩和構造を備えたことを特徴とする樹脂成形用金型。
2. 請求項１に記載の樹脂成形用金型において、前記熱応力緩和構造が、金型殻と熱媒体通路管の材質を同じ金属材料であるニッケルとした構造であることを特徴とする樹脂成形用金型。
3. 請求項１または請求項２に記載の樹脂成形用金型において、前記熱応力緩和構造が、熱媒体通路管を金型殻と接合しないで、部分的に曲線状、又は、蛇腹状の形状を備えたことを特徴とする樹脂成形用金型。
4. 請求項１または請求項２に記載の樹脂成形用金型において、前記熱応力緩和構造が、各熱媒体通路管に摺動可能な嵌合部、又は、フランジ突合わせ部を備えたことを特徴とする樹脂成形用金型。
5. 請求項１ないし請求項４のいずれかに記載の樹脂成形用金型を製作する樹脂成形用金型の製作方法において、成形品と同一形状のマスター型の型面上に電鋳で電鋳金型殻を形成し、該金型殻の裏面形状に沿って複数条の熱媒体通路管を敷設し、金型殻を金型本体の枠に取付け、金型本体の枠内に金型殻をバックアップするようにコンクリートを注ぎ込み、固化して金型を完成させることを特徴とする樹脂成形用金型の製作方法。
6. 請求項１または請求項２に記載の樹脂成形用金型を製作する樹脂成形用金型の製作方法において、成形品と同一形状のマスター型の型面上に電鋳で電鋳金型殻を形成し、該金型殻の裏面形状に沿って複数条の熱媒体通路管を敷設し、該熱媒体通路管を前記金型殻の裏面に圧し付けた状態で再度電鋳を施工することにより熱媒体通路管を前記金型殻の裏面に接合した後、金型殻を金型本体の枠に取付け、金型本体の枠内に金型殻をバックアップするようにコンクリートを注ぎ込み、コンクリートが固化した後、マスター型を外して金型を完成させることを特徴とする樹脂成形用金型の製作方法。
7. 請求項１または請求項２に記載の樹脂成形用金型において、請求項６に記載の樹脂成型金型の製作方法により、熱媒体通路管を金型殻の裏面に電鋳接合したことを特徴とする樹脂成形用金型。
8. 請求項１または請求項２に記載の樹脂成形用金型において、上記金型殻の裏面に熱媒体通路管の外径と等しい間隔を明けて複数の間隔板を接着又は点溶接で取付け、同間隔板の間に熱媒体通路管を配設したことを特徴とする樹脂成形用金型。
9. 請求項８に記載の樹脂成形用金型において、上記の間隔板は、加工容易な金属板をコの字形に折り曲げ、端縁側の２辺の高さは上記熱媒体通路管の外径の約１／２とし、金型殻に取付ける中板部に適当な間隔で抜き孔が設けてあることを特徴とする樹脂成形用金型。
10. 請求項８または請求項９に記載の樹脂成形用金型を製作する樹脂成形用金型の製作方法において、成形品と同一形状のマスター型の型面上に電鋳で電鋳金型殻を形成し、該金型殻の裏面形状に沿って接着又は点溶接で取付けた複数条の間隔板の間に熱媒体通路管を敷設し、金型殻を金型本体の枠に取付け、金型本体の枠内に金型殻をバックアップするようにコンクリートを注ぎ込み、固化して金型を完成させることを特徴とする樹脂成形用金型の製作方法。
11. 請求項９に記載の樹脂成形用金型を製作する樹脂成形用金型の製作方法において、成形品と同一形状のマスター型の型面上に電鋳で電鋳金型殻を形成し、該金型殻の裏面形状に沿って接着又は点溶接で取付けた複数条の間隔板の間に熱媒体通路管を敷設し、熱媒体通路管を前記金型殻の裏面に圧し付けた状態で再度電鋳を施工することにより熱媒体通路管を前記金型殻の裏面に接合した後、金型殻を金型本体の枠に取付け、金型本体の枠内に金型殻をバックアップするようにコンクリートを注ぎ込み、コンクリートが固化した後、マスター型を外して金型を完成させることを特徴とする樹脂成形用金型の製作方法。
12. 請求項９に記載の樹脂成形用金型において、請求項１１に記載の樹脂成形用金型の製作方法により、熱媒体通路管を金型殻の裏面に電鋳接合したことを特徴とする樹脂成形用金型。
13. 請求項７または請求項１２に記載の樹脂成形用金型において、金型殻と熱媒体通路管の接触面の近傍を除き電気絶縁性材料で被覆した後、請求項６または請求項１１に記載の樹脂成形用金型の製作方法で金型殻の裏面に電鋳を施工して金型殻と熱媒体通路管を接合したことを特徴とする樹脂成形用金型。
14. 請求項１ないし４、７、８、９、１２、１３のいずれかに記載の樹脂成形用金型において、熱媒体通路管の外径を１０〜３０ｍｍのとき、配管間隔を管径の１．５〜３倍としたことを特徴とする樹脂成形用金型。
15. 請求項１ないし４、７、８、９、１２、１３、１４のいずれかに記載の樹脂成形用金型において、金型殻の裏面に各熱媒体通路管のピッチに合わせ、熱媒体通路管の外径と同じ曲率半径の浅い溝を加工して各熱媒体通路管との接触面を増大したことを特徴とする樹脂成形用金型。
16. 請求項１ないし４、７、８、９、１２ないし１５のいずれかに記載の樹脂成形用金型において、金型殻のバックアップのコンクリートを強度２０００ｋｇｆ／ｃｍ^２以上の高強度のコンクリートを使用したことを特徴とする樹脂成形用金型。
17. 請求項１ないし４、７、８、９、１２ないし１６のいずれかに記載の樹脂成形用金型において、固定金型と可動金型との当接面に断熱性板材を挟んだことを特徴とする樹脂成形用金型。
18. 請求項１７に記載の樹脂成形用金型において、金型の当接面に挟んだ断熱性板材を耐熱性樹脂、又は、セラミック製としたことを特徴とする樹脂成形用金型。
19. 請求項１ないし４、７、８、９、１２ないし１８のいずれかに記載の樹脂成形用金型において、金型殻のバックアップのコンクリート内に強い引張弾性力を有するファイバーを埋め込み、該引張弾性ファイバーによりバックアップコンクリートに予圧縮力を与えてプレストレスコンクリートと成し、この金型を備えた成形機の成形工程における金型殻の変形を抑えるようにしたことを特徴とする樹脂成形用金型。
20. 請求項１ないし４、７、１４ないし１９のいずれかに記載の樹脂成形用金型において、金型殻のバックアップのコンクリート内に、端部を金型殻に接合した複数のアンカーボルト等の補強部材を埋め込んだことを特徴とする樹脂成形用金型。
21. 請求項１ないし４、７、８、９、１２ないし２０のいずれかに記載の樹脂成形用金型において、金型殻のバックアップのコンクリートと、成形機のダイプレートに取付ける金型枠部材の間に、断熱性材料製の断熱板を挟んだ構成を特徴とする樹脂成形用金型。
22. 請求項２１に記載の樹脂成形用金型において、断熱板の材料は耐熱性、断熱性を有する樹脂、又は、セラミックであることを特徴とする樹脂成形用金型。

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