JP5303708B2 - 成形型の製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、例えば樹脂成形の際に用いられる成形型の製造方法に関する。

樹脂成形品は例えば自動車の内装部品、外装部品など様々な部品や装置品などに用いられている。樹脂成形品は、意匠面を有する型に樹脂を溶融して流し込み、溶融樹脂を固化することで作製される。その際使用される成形型としてコンクリート製のものがある（例えば特許文献１）。

成形型を製造するには、先ずモデル型を電鋳槽に浸して意匠面を含む表面にニッケルを析出し、その後モデル型を電鋳槽から取り出してニッケル層上に冷却用配管を配設し、モデル型に型枠を載置してコンクリートを流し込んで固化させている。
この製造方法では、ニッケルの析出が遅いため効率よく成形型を作製することができない。そこで、特許文献１では、電鋳法ではなく蒸着法を用いることで、意匠面となる金属殻を形成している。

図２は従来の作製工程を示す断面図である。蒸着法を用いた作製工程は、次の通りである。先ず、図２（Ａ）に示すように、切削工具６１などを用いてモデル型６５を作製する。次に、図２（Ｂ）に示すように、モデル型６５の意匠面付近に冷却用配管５３を設置する。その後、図２（Ｃ）に示すように、蒸着釜６２内にモデル型６５を収容し、モデル型６５の表面に即ち意匠面を含む表面にニッケルを蒸着する。これにより、冷却用配管５３を施したニッケル層５４をモデル型６５の意匠面上に形成する。引き続き、図２（Ｄ）に示すように、モデル型６５上に型枠５１を載置し、型枠５１内にコンクリート５２を流し込む。コンクリート５２が固化した後に、図２（Ｅ）に示すように、型枠５１をモデル型６５から脱型する。

以上の工程により、成形型５０が得られる。この成形型５０では、冷却用配管５３がコンクリート５２内に埋設され、コンクリート５２の表面には意匠面を有するニッケル層５４が設けられている。このように蒸着法を用いているため、電鋳法と比較してニッケル層５４を早く形成することができる。

特開２００２−２６４１３８号公報

しかしながら、成形品が例えば自動車の内装部品や外装部品である場合には、成形品は比較的大きくなるため、成形型５０それ自体も大きくなる。その成形型５０を作製するためのモデル型６５も大きくならざるを得ない。成形型５０を図２に示す作製工程により製造する場合、ニッケルを蒸着するためモデル型６５を収容するための蒸着釜６２も大きくなる。また蒸着法を用いているため、モデル型近傍などは約２００℃まで高温化する。そのため、モデル型６５は耐熱性素材で作製する必要がある。

そこで、本発明では、モデル型として耐熱素材を用いる必要がなく、蒸着用の釜を用いずに成形型を安価に作製することができる、成形型の製造方法を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明の構成は、モデル型を用いてコンクリート表面を成形し、コンクリート表面に金属層及び配管を配設するコンクリート型の製造方法であって、配管の径よりも厚い金属層の形成厚さ分を予め含めてモデル型を作製するステップと、該モデル型の上に型枠を取り付け、型枠内にコンクリートを流し込んで固化させるステップと、モデル型から脱型した後、型枠内のコンクリート表面に配管を配置するステップと、型枠内のコンクリート表面に配管の径よりも厚い金属層をコールドスプレー法により形成することで、金属層に配管を埋設するステップと、を含むことを特徴とする。

本発明によれば、先ず型枠をモデル型に載置し、型枠内にコンクリートを流し込み、コンクリートが固化した後に脱型し、コンクリート表面に配管を配置して金属層を形成するため、従来のように蒸着釜が必要とならない。よって、成形型を安価に作製することができる。モデル型が高温にならないため、モデル型の材料の選択幅が広がる。

本発明の実施形態に係る成形型の製造方法についての工程を模式的に示す断面図である。 成形型の従来の製造工程を模式的に示す断面図である。

以下、図面を参照しながら本発明の実施形態について説明する。
図１は、本発明の実施形態に係る成形型１の製造工程を模式的に示す断面図である。
本発明の実施形態に係る成形型１の製造方法は、先ず、切削工具や刃物（図示せず）などを用いてモデル型２５を作製する。モデル型２５は金属層の形成厚さ分を予め考慮して作製され、成形型１の転写面が形作られる。つまり、モデル型２５は、背景技術で説明したように従来のモデル型６５とは異なり、後の工程でコンクリート１２の表面上に配置される配管１３の管径を差し引いた窪み分だけ、深く転写面が形作られる。
次に、図１（Ａ）に示すように、モデル型２５に型枠１１を載置し、型枠１１に設けられている開口１１Ａからコンクリート１２を流し込む。ここで、コンクリート１２はセメント及び骨材などを水で混練したものであり、このコンクリート１２には強度補強のために金属フィラーが混入されている。

コンクリート１２が固化した後に型枠１１を脱型し、図１（Ｂ）に示すように、コンクリート表面に冷却用の配管１３を配設する。

その後、図１（Ｃ）に示すように、コンクリート１２の表面にニッケル等の金属層１４をコールドスプレー法により形成する。コールドスプレー法は粉末を高温、高速のガス、例えば不活性ガスによって基板表面に吹き付けて皮膜を作製する方法である。よって、金属層１４は酸化しにくく熱による変形も少ない。また、金属層１４の形成の際には、噴射時間を調整することで、所定の厚みを有する金属層１４を形成することができる。本実施形態では、詳細には、ロボット２０のアーム先端に取り付けられたガン等のスプレーノズル２１をコンクリート１２の表面に対向させ、コンクリート１２の表面を走査することで、金属層１４を形成する。この金属層１４の厚みは配管１３の径よりも大きく、金属層１４で配管１３が埋め込まれる。

その後、金属層１４の表面を切削加工および研磨して、図１（Ｄ）に示すように金属層１４Ａを意匠面として仕上げる。この一連の工程により、成形型１の作製が完了する。

本発明の実施形態に示す作製方法では、意匠面をなす金属層１４を従来のように電鋳法や蒸着法を用いて作製しないため、モデル型２５を真空釜のような真空容器に収容する必要がない。よって、成形品が自動車部品のように比較的大きなものであっても、成形品の型を作製するために大きな真空容器が必要とならない。また、コールドスプレー法を用いているので、金属層１４の形成は、電鋳法と比べると早く、蒸着法と同程度である。また蒸着法のようにモデル型２５が２００℃のように高温とならないため、モデル型２５の素材は高い耐熱性を必要とせず材料の選択幅が広がる。

金属層１４の形成においては、電気めっき法や蒸着法を用いておらず、コールドスプレー法を用いているため、一度の加工で作成される膜の状態、特に厚みなどが予備実験等で分かるため、何回加工すれば必要な膜厚が得られるか分かる。よって、加工時間の予測が可能となる。

このように作製された成形型１は、例えば射出成形用の金型として用いることができ、自動車の内装部品や外装部品など比較的大きな寸法の成形品を効率よく低コストに作製することができる。成形型１で成形されるものは、自動車の内装部品、外装部品に限られるものではない。また、金属層１４をニッケルで形成することで成形の際の配管１３に冷却液を流すことにより、熱交換効率が高くなり、成形品を効率よく作製することができる。

１：成形型
１１：型枠
１１Ａ：開口
１２：コンクリート
１３：配管
１４、１４Ａ：金属層
２０：ロボット
２１：スプレーノズル
２５：モデル型

Claims (1)

1. モデル型を用いてコンクリート表面を成形し、該コンクリート表面に金属層及び配管を配設するコンクリート型の製造方法であって、
   上記配管の径よりも厚い上記金属層の形成厚さ分を予め含めて上記モデル型を作製するステップと、
   上記モデル型の上に型枠を取り付け、該型枠内にコンクリートを流し込んで固化させるステップと、
   上記モデル型から脱型した後、上記型枠内のコンクリート表面に配管を配置するステップと、
   上記型枠内のコンクリート表面に上記配管の径よりも厚い上記金属層をコールドスプレー法により形成することで、該金属層に上記配管を埋設するステップと、
   を含む、コンクリート型の製造方法。

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