JP6135869B2 - 鋳造樹脂成形用金型殻及びその製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、熱媒体配管と熱媒体配管を覆うモルタル又はコンクリートで形成されたバックアップ層とを備えた樹脂成形用金型殻及びその製造方法に関する。

自動車のインストルメントパネル、ドアトリム、グラブドア、コンソールボックス等の車両内装部品又はバンパー、サイドマッドガード、ドアミラー等の車両外装品には樹脂成形品から構成されているものがある。このような樹脂成形品を製造するため用いられる金型の金属表面は、薄い金属層で形成されており、金型の耐久性を向上するため意匠転写面の裏面にモルタルやコンクリート等のバックアップ層を備える金型が知られている（特許文献１〜３）。

また、樹脂成形用金型殻は、耐久性に加え、金型表面の加熱又は冷却機能が求められており、意匠転写面の反対側に設けられた熱媒体配管と、熱媒体配管を覆うバックアップ層を備えた金型殻が提案されている。
特許文献４には、電鋳法又は金属板を機械加工して成形した意匠転写面の反対側に、溶接等により複数の熱媒体配管を敷設し溶接等で固定した後、意匠転写面の反対側にバックアップ層を形成する金型殻及びその製造方法が記載されている。

特許文献５には、熱溶融性材料で形成された意匠転写面の裏側にパイプ配管を配置して金型殻を鋳造した後、意匠転写面の反対側にバックアップ層を形成する金型殻の製造方法が記載されている。

特開２０００−１９０３３４号公報 特開２０１０−１７３３１７号公報 特開平６−１０６５１３号公報 特開２００６−８２４５４号公報 特開２０１３−２４８８６８号公報

特許文献４に開示された金型殻は、熱媒体配管と意匠転写面の裏面との接触面積が小さいため、金型殻の意匠転写面への伝熱効果が低いことと、意匠の角部又は複雑な意匠形状が連続する領域には熱媒体配管を固定できないため、ムラのない加熱又は冷却を行うことが困難であった。

引用文献５は、図４に示すように、鋳造意匠転写面２３の裏側に折り曲げたパイプ配管２４を配置したバックアップ層２５を有する金型殻を開示する。しかし、鋳造意匠転写面２３と熱媒体配管であるパイプ配管２４との各部位の距離（図中、Ａ，Ｂ、Ｃ及びＤで示す）を均等に保つようにパイプを加工することは困難であり、鋳造意匠転写面２３の加熱又は冷却にムラが生じ、製品変形や歪み等の成形不具合を充分に防止することができなかった。

本発明は、熱媒体配管が鋳造意匠転写面との距離を一定に保って配置される樹脂成形用鋳込み金型殻及びその製造方法を提供することを目的とする。

本発明の樹脂成形用鋳込み金型殻は、鋳造意匠転写面と、該鋳造意匠転写面の反対側に配設された熱媒体配管とを備え、前記熱媒体配管が前記意匠転写面との距離を均等に保つように前記意匠転写面の反対側の面上に突出した形状で鋳造されている。

本発明の樹脂成形用鋳込み金型殻の製造方法は、意匠転写面と、前記意匠転写面の反対側に配設した熱媒体配管型と、を有し、前記熱媒体配管型が前記意匠転写面との距離を均等に保つように前記意匠転写面の反対側の面上に突出して配置された一次模型を熱溶融性材料で形成する工程と、
前記一次模型の周りを鋳砂で覆い固めて砂型とする工程と、
前記砂型に溶融金属を充填して二次模型を成形する工程と、
前記鋳砂を除去して前記二次模型を取り出す工程と、
前記二次模型の鋳造意匠転写面の反対側にバックアップ層を形成する工程と、を含む方法である。

本発明の樹脂成形用鋳込み金型殻は、熱媒体配管が複雑な形状の鋳造意匠転写面との距離を均等に保って配置されるため、加熱又は冷却のムラに起因する製品変形や歪み等の成形不具合を防止することが可能である。

本発明の樹脂成形用鋳込み金型殻の製造方法は、熱媒体配管型を鋳造意匠転写面からの距離を一定にして配置できるため、金型殻の鋳造意匠転写面への加熱冷却性能が優れた樹脂成形用鋳込み金型殻を製造することができる。

本発明に係る実施形態１の製造工程の一部を示す概略図である。 本発明の実施形態１の金型殻を示す図である。 本発明に係る別の実施形態の製造工程の一部を示す概略図である。 従来の金型殻の概略断面図である。

以下、本発明の実施形態について詳細に説明する。
図１に本発明の樹脂成形用鋳込み金型殻の製造工程の一部を概略断面斜視図として示す。
図１（イ）は、一面側に母型（図示しない）の意匠面を模写した意匠転写面３と、この意匠転写面３の反対側面に配置した熱媒体配管型４とを有する一次模型２を、熱溶融性材料で形成する工程である。
図１（ロ）は、一次模型２の周りを鋳砂９で覆い固めて砂型８とする工程である。
図１（ハ）は、砂型８に溶融金属を充填して二次模型１０を成形する工程を示す
次いで、図１（ニ）に示すように、鋳砂９を除去して二次模型１０を取り出す。このようにして、作製した二次模型１０の鋳造により形成された意匠転写面１１の反対側に、図２に示すようにバックアップ層１４を形成する。
以上の工程を経ることで、樹脂成形用鋳込み金型殻１が完成する。

一次模型２は、熱溶融性樹脂で形成されており、上述したように、一面側（図１において下面）に母型（図示せず）の意匠を模写した意匠転写面３と、意匠転写面３の反対側の面（図１において上面）に熱媒体配管型４を備え、厚みが２５〜３０ｍｍ程度の模型である。なお、この段階での意匠転写面３は、母型の意匠を精緻に模写したものである必要はなく、ニアネットシェイプであってもよい。ニアネットシェイプとする場合には、鋳造後の意匠面を加工して最終製品とする。

一次模型２の意匠転写面３と熱媒体配管型４とは、例えば、３Ｄプリンターを用いて一体に形成してもよく、また、それぞれ別々に形成してから組み立てて一体にしてもよい。

熱媒体配管型４は、中空の筒状体であればよく、断面形状は特に限定されるものではない。なお、図２に示す樹脂成形用鋳込み金型殻１において、鋳造意匠転写面１１と熱媒体配管１２との距離を一定にする観点から、熱媒体配管型４を断面形状がＵ字型のＵ字管とし、閉口した天井部を上にして、一次模型２の意匠転写面３の反対側の面上に配置して熱媒体の流通路を形成するようにしてもよい（図示を省略する）。

後工程の金型殻のバックアップ層１４を容易に形成するため、図１に示すように、意匠転写面３の反対側の周縁にこの周縁を囲むように枠型５（図１には枠型の一部のみを示す。）を設けて一次模型２を形成することが好ましい。本実施形態においては、枠型５を熱溶融性樹脂で形成する方法を説明するが、枠型５なしの一次模型２で二次模型１０を鋳造し、金型殻のバックアップ層１４を形成する際に、この二次模型１０の周縁に枠１３を配置してもよい（図２参照）。

後述する砂型８中での熱媒体配管型４の固定を確実に行い、熱媒体配管の中空性を保持して金型殻を鋳造するために、熱媒体配管型４の上に、金属製、好ましくは鉄製の配管型固定棒６を設けことが望ましい（図３参照）。

前述した樹脂成形用鋳込み金型殻１において、耐久性を補強するために、バックアップ層１４中に補強リブ７を埋設してもよい（図３参照）。
補強リブ７は、樹脂成形用鋳込み金型殻１の耐久性を補強するために、バックアップ層１４中に埋め込まれて配置されるものであって、形態及び材料は特に限定されるものではなく、例えば、鉄製の補強メッシュ構造のものを用いることができる。
補強リブ７は、一次模型２の熱媒体配管型４の間及び／又は熱媒体配管型４の上部に設ければよい。

次いで、一次模型２の周りを鋳砂９で覆い固めて、砂型８とし、溶融した鋳鉄を砂型８中に注ぎ込み、一次模型２を溶融して鋳鉄に置き換え、冷却することで、鋳造品である二次模型１０を成形する。二次模型１０は、一次模型２と同じ形状の鋳造意匠転写面１１、鋳鉄で形成された熱媒体配管１２及び枠１３を備える。なお、前述したように、鋳造意匠転写面１１をさらに加工して、最終製品としてもよい。
パイプ配管を曲げ加工する従来技術に比べ、本発明では、一次模型の熱媒体配管型４を熱溶融性樹脂で形成することにより、複雑な形状の鋳造意匠転写面１１に合致した、より細かな形態設計及び鋳造意匠転写面の反対側面への配置が可能であるため、鋳造意匠転写面１１と熱媒体配管１２との距離を一定に保つことが可能になる。

最後に、鋳砂９を除去して、図１（ニ）に示すように二次模型１０を取り出し、熱媒体配管型中の鋳砂を除去した後、二次模型１０の枠内にコンクリート又はモルタル等の断熱素材を注入して固め、バックアップ層１４を形成する。このようにして、樹脂成形用鋳込み金型殻１（図２）とする。

前述したように、本実施形態の樹脂成形用鋳込み金型殻１は、鋳造意匠転写面１１と熱媒体配管１２との距離が一定に保たれているため、樹脂製品に均等な加熱、冷却が可能であり、樹脂成形製品の成形不具合を防止できる。

１ 樹脂成形用鋳込み金型殻
２ 一次模型
３ 意匠転写面
４ 熱媒体配管型
５ 枠型
６ 固定棒
７ 補強リブ
８ 砂型
９ 鋳砂
１０ 二次模型
１１ 鋳造意匠転写面
１２ 熱媒体配管
１３ 枠
１４ バックアップ層

Claims (6)

1. 意匠転写面と、前記意匠転写面の反対側に配設した熱媒体配管型と、を有し、前記熱媒体配管型が前記意匠転写面との距離を均等に保つように前記意匠転写面の反対側の面上に突出して配置された一次模型を熱溶融性材料で形成する工程と、
   前記一次模型の周りを鋳砂で覆い固めて砂型とする工程と、
   前記砂型に溶融金属を充填して二次模型を成形する工程と、
   前記鋳砂を除去して前記二次模型を取り出す工程と、
   前記二次模型の鋳造意匠転写面の反対側にバックアップ層を形成する工程と、を含む、樹脂成形用鋳込み金型殻の製造方法。
2. 前記一次模型に補強リブを固定する工程を含む、請求項１記載の樹脂成形用鋳込み金型殻の製造方法。
3. 前記一次模型が、前記意匠転写面の反対側の周縁に枠型を備えて熱溶融性材料で形成される、請求項１又は２記載の樹脂成形用鋳込み金型殻の製造方法。
4. 鋳造意匠転写面と、該鋳造意匠転写面の反対側に配設された熱媒体配管とを備え、前記熱媒体配管が前記意匠転写面との距離を均等に保つように配置されて前記意匠転写面の反対側の面上に突出した形状で鋳造されている、樹脂成形用鋳込み金型殻。
5. 前記鋳造意匠転写面の反対側の周縁にさらに枠を備える、請求項４記載の樹脂成形用鋳込み金型殻。
6. 前記鋳造意匠転写面の反対側にさらに補強リブを備える、請求項４又は５記載の樹脂成形用鋳込み金型殻。

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