JPH0124588B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は積層体成形用金型の製造方法に関す
る。さらに詳しくは微細な空気排気孔を金型の成
形面に設け、表皮層材料をその成形面で熱成形し
たのち、型締めののちキヤビテイ内に基材層材料
を射出成形するか、または表皮層材料の裏面もし
くは表皮層材料の成形型に対峙する成形型の成形
面に基材層材料を載置したのち型締めして圧縮成
形し、表皮層と基材層が一体化された積層体を得
るための金型の製造方法に関する。

従来技術 表皮層と基材層とが一体に貼合された積層体を
製造する方法として、成形され通気性のある基材
層を真空成形型上に設置し、その上方から加熱軟
化された表皮層材料を真空成形して表皮層と基材
層とを一体化する真空貼合せ法と、あらかじめそ
れぞれ成形された表皮層と基材層とを接着剤を介
して一体化する成形貼合せ法がある。しかし前者
の方法にあつては、熱の作用を受けるため表皮層
表面の鮮明なシボ模様を存続させることができ
ず、後者の方法では２つの層を隙間なく貼合され
る形状に成形するための型の製作や、その２つの
層を貼合す作業も極めて煩雑な作業であつた。

このため射出成形型の一方の金型の成形面に表
皮層材料を熱成形したのち型締めし、つぎにキヤ
ビテイ内に基材層材料を射出成形して表皮層と基
材層とが一体となつた積層品を得んとしたが、鋼
材で構成されている射出成形型の成形面に多数の
0.5mm以下の熱成形用の空気排気孔を穿孔するこ
とが困難であり、0.5mmを超える排気孔の場合、
表皮層材料として厚さの薄いオレフイン系樹脂フ
イルムを使用すると熱成形時やそれに続く基材層
の射出成形時の圧力によりフイルム表面が排気孔
に陥没し成形品の表面品質を極めて劣化させた。
排気孔を有する成形面で熱成形した表皮層材料に
基材層材料を圧縮成形した場合も、圧縮成形時の
圧力により同じ問題が発生する。

発明が解決しようとする問題点 本発明は排気孔を有する金型の成形面で表皮層
材料を熱成形したのち、型締めしキヤビテイ内に
基材層材料を射出成形するか、または表皮層材料
の裏面もしくは表皮層材料の成形型に対峙する成
形型の成形面に基材層材料を載置したのち型締め
して表皮層と基材層とが一体となつた積層体を製
造するとき、熱成形およびそれに続く基材層材料
の成形時における圧力により表皮層材料が前記排
気孔内に陥没して表面品質を劣化させることのな
い積層体を成形するための熱成形用の微細な排気
孔を備えた金型の製造方法を提示するものであ
る。

問題点を解決するための手段 本発明は、基台上に模型を固定し、その模型の
面に微細な金属細線を埋設したのち、模型上に金
属を溶射して皮相部を形成する第１工程と、皮相
部から突出した金属細線に金属パイプを嵌合し、
基台上に皮相部を囲む枠体を固定したのち、枠体
内に溶融金属を流し込み、皮相部と接合した裏打
部を形成する第２工程、および金属細線を引抜い
て皮相部に排気孔を形成し、皮相部および裏打部
を模型から分離し、裏打部を上記排気孔に連通す
る通気溝および通気孔が削穿されている金型本体
部と固定する第３工程とからなる積層体成形用金
型の製造方法により前記問題点を解決した。

作 用 前記積層体成形用金型の製造方法の第１工程に
おいて皮相部内面は模型の表面状態を正確に転写
するとともに、第２工程において皮相部が裏打部
により補強され、第３工程において金属細線を引
抜くことにより皮相部に機械加工では不可能な微
細な排気孔が形成され、かつその排気孔は金型本
体部と連通しかつ皮相部および裏打部は金型本体
部に固定される。これら一連の工程により熱成形
およびそれに続く基材層材料成形時の圧力によ
り、表皮層材料が陥没することのない微細な排気
孔が成形面に形成された積層体成形用金型を製造
することができる。

実施例 本発明の積層体成形用金型の製造方法を第７図
に示した積層体２０を成形する金型を例として、
その詳細を図面を参照して説明する。

(イ) 第１図に示したように、所望の積層体２０の
外形形状に倣つた模型１を製作する。模型１は
金属溶射時に熱および圧力により変形しない材
質から作られる。一般に木、耐熱プラスチツ
ク、石膏、金属などが用いられる。現品がその
条件に合致するなら現品を模型１とする。模型
１の表面温度が特に高くなるときは、現品、木
またはプラスチツクの現型から２度反転した石
膏型や金属型が採用される。模型１の表面にシ
ボ模型を形成するときは、たとえば塩化ビニル
樹脂とABS樹脂とからなる、エンボス装置で
シボ付けされたシートを軟化状態で木型の表面
に貼付け模型１とすればよい。

模型１を基台２上にビスなどで着脱自在に固
定する。もし模型１の一部分を金型のパーテイ
ングライン面が横切る設計の場合は、その面ま
で模型１を基台２内に埋める。基台２は通常鋼
板を使用するが、模型１の底面形状により多段
面状や曲面状でもよい。しかし模型１の底部周
縁は基台２と密着させる必要がある。模型１の
表面に表面処理剤や離型剤を均一に薄く塗布し
充分に乾燥し、表面を平滑にかつ後記の金属溶
射によつて形成される皮相部１１からの離型を
容易にする。

次に模型１の表面に直径0.05乃至0.5mm、好
ましくは0.1乃至0.3mmの金属細線３を埋設す
る。この金属細線３は後記の金属溶射により形
成される皮相部１１から引抜くことにより、皮
相部１１に排気孔１３（第５図）を開孔させる
ためのものである。金属細線３の直径は熱成形
する表皮層２１材料の種類と基材層２２材料
（いずれも第７図参照）の成形圧力により定め
られる。金属細線３の直径が大であると基材層
２２材料の成形時の圧力により表皮層２１の表
面に排気孔１３の跡が残り積層品の外観を劣化
させる。逆に金属細線３の直径が小であると表
皮層２１材料の熱成形時に空気の排出が不充分
となり、表皮層２１の表面のシボが不鮮明とな
る。表皮層２１が厚手で緻密な織物の表皮２３
と厚さ0.3mmのPP樹脂シートのバツキング層２
４から構成されている場合、金属細線３の直径
は0.3乃至0.5mmで良く、表皮層２１が厚さ0.3mm
のPP系熱可塑性ゴムシートの場合は、金属細
線３の直径は0.2mm以下とする。

金属細線３はピアノ線で一端が針状に加工さ
れているものが使い易い。その他鋼線、白金
線、タングステン線なども使用することができ
る。

金属細線３は可能な限り模型１面に対して直
角に埋設するのが好ましい。これは金属溶射時
に溶融金属粒子を模型１面に対して直角に次付
け金属を隙間なく付着させるためである。

金属細線３の埋設位置や埋設間隔は、一般の
樹脂製熱成形型の排気孔相当位置と同位置でよ
いが比較的密に埋設する。すなわち、模型１の
頂部の平面部分は10乃至80mm間隔で、平坦な側
壁部は20乃至100mm間隔で、模型１の外形に凸
部があるときはその隅部に５乃至60mm間隔で金
属細線３を埋設すると良い。さらに金属細線３
の直径、模型１の部分的な凹凸の有無や熱成形
する表皮層２１の材質や厚さなどを考慮して適
宜定められている。金属細線３が埋設された模
型１の表面に溶射する金属の種類としては銅、
ニツケル、亜鉛、アルミニウム、錫、ビスマ
ス、鉄などから選ばれた合金が使用される。合
金の種類の選択は、模型１の耐熱性、得られる
金属溶射成形物の耐熱性、収縮率、機械的強
度、溶射加工性、溶射金属粒子のあらさなどを
考慮して定められる。錫系の合金の場合、金属
溶射時の模型１表面の温度は50乃至80℃で、プ
ラスチツク製成形品とそのまま模型１として使
用することができるが、鉄・ニツケル・クロミ
ウム系合金を溶射するときは、金属、石膏、木
材、セラミツクなどから作られた模型１を使用
する必要がある。

模型１の表面に厚さ３乃至15mmになるように
合金を溶射して皮相部１１を形成する。皮相部
１１は単一層で形成する場合もあるが、一般に
は模型１面側の第１層として耐摩耗性の良い合
金を厚さ0.5乃至３mmになるように溶射し、そ
の上に第二層として線膨張係数の似た溶射加工
性の秀れた合金を溶射して皮相部１１を形成す
る。耐摩耗性のよい溶射用合金としては、銅・
ニツケル合金、銅・ニツケル・亜鉛合金など
が、溶射加工性のよい溶射用合金としては、亜
鉛・アルミニウム合金、亜鉛・アルミニウム・
錫合金などがある。もちろん金属溶射による皮
相部１１の収縮を見込んで模型１はあらかじめ
成形品より一廻り大きく作られている。

形成された皮相部１１の表面に、合金の酸化
物を除去し次の作業によつて裏打層１２（第２
図）となる溶融金属との付着性を良くするため
のフラツクスを塗布する。

(ロ) 第２図に示したように、皮相部１１から突出
している金属細線３に金属パイプ４を挿入す
る。金属パイプ４の材質は銅やその合金または
鉄が好ましく、外径は１乃至５mm、内径は0.5
乃至２mmで、その一端は切断したままでも良い
が第３図の如く挿入される金属細線３の外径に
応じて縮少し、尖端を皮相部１１に接するよう
に付着する。金属パイプ４の尖端と金属細線３
および皮相部１１との間隙は粘土など耐火材料
５で埋める。金属パイプ４の一端を、第４図の
紙面に垂直な方向に押し潰し４″で示すような
パイプを形成し、これに複数本の金属細線３を
挿入してもよい。また金属パイプは４′（第２
図）のように緩やかに曲げて設置することもあ
る。

基台２上に皮相部１１を囲む鋼鉄や鋳鉄製の
枠体６を着脱自在に固定する。枠体６の形状は
方形または単純な形が好ましく、枠体６の高さ
は模型１の基台２面からの最高点より20乃至50
mm高くする。枠体６の内面に黒鉛の薄い被膜を
形成しておくと、次の鋳造作業における溶融金
属との接着現象を防ぐことができる。

また前記金属パイプ４が鋳造作業で移動する
ことのないようにパイプの上部を図示していな
い固定部材を介して枠体６に固定するととも
に、皮相部１１に近接して冷却用パイプ７を配
設し同じく枠体６に固定しておく。

つぎに枠体６内に前記溶射により形成された
皮相部１１を変形もしくは溶解することのない
低融点合金を溶解、注湯して裏打部１２を形成
する。このときパイプ４の先端と皮相部１１の
間には耐火材料５で埋められているため、溶融
金属がパイプ４内に流入することはない。裏打
部１２用合金としてはたとえば錫・アンチモ
ニ・銅系のように圧縮耐力が大で、収縮が少な
く、鋳込温度が350乃至600℃である合金が選ば
れる。鋳造後200乃至350℃で２乃至５時間熱処
理したのち徐冷して鋳造歪を取り除く。

(ハ) 第２図の如く裏打部１２から突出している金
属パイプ４に挿入されている金属細線３を引き
抜いて皮相部１１に排気孔１３を開孔する（第
５図）。つぎに皮相部１１および裏打部１２を、
枠体６、基台２および模型１から分離する。こ
のとき、金属細線３′のように模型１への埋め
込み方向が、模型１と皮相部１１との分離方向
とほぼ一致するとき、皮相部１１は金属細線
３′を保持した状態で模型１から分離すること
が可能で、金属細線３′は皮相部１１の模型１
側より引き抜くことができ、この場合金属細線
３′は金属パイプより上方に突出させなくとも
良い。

金属細線３の引抜きは、金属細線３のみを液
体窒素などの冷却媒体で急激に冷却し、皮相部
１１との線膨張係数の差により引抜き抵抗を下
げることも可能である。

以上のように製作された裏打部１２の外周を切
削加工により単純な形状、たとえば長方体にす
る。一方、切削加工された裏打部１２の形状に嵌
合する凹部と、前記皮相部１１の排気孔１３に連
通する金属パイプ４内の孔１４に対応する位置に
形成された通気溝１５およびその通気溝１５に連
通する通気孔１６とが削穿されている金型本体部
１７に、裏打部１２を第５図の如く嵌入固定す
る。また裏打部１２内に埋め込まれた皮相部１１
を除く非有効な成形面には補助排気孔１９を削孔
し通気孔１６に連通しておく。冷却用パイプ７に
連通する孔も金型本体部１７に削孔しておく。必
要に応じて皮相部１１に耐摩耗性または耐蝕性の
メツキを施したのち、金型本体部１７の裏面に可
動側取付け板１８を固定して積層体成形用の可動
側合型３０が完成する。この可動側金型３０に対
応する固定側金型３１は通常の射出成形型と同じ
ように製作されるが、固定側金型３１の成形面に
も前述と同様にして排気機能を付加することもで
きる。

また前記(ロ)工程において、第２図の枠体６とし
て第６図に示すように移動側合型３０の型抜３２
を使用すると、鋳造後の裏打部１２の切削加工の
一部と嵌合作業が省略される。この場合、裏打部
１２を型枠３２から成る枠体内に保持したまま基
台および模型から分離するが、その後裏打部１２
の開放面、すなわち第６図の裏打部下面と、枠体
端面（同じく第６図の下部面）とが同一面となる
ように、両者のうち少なくとも一方を機械加工
し、その面に金型本体部３３を密着させて固定す
る。また型板３２の内面に凹部３４を形成してお
き、鋳造後裏打部１２が型板３２から移動や脱落
することを防止することができる。

金型本体部１７または型板３２はその金型合せ
面で固定側金型との型締力を維持するものである
から、材質ならびに受圧する面積を考慮して設計
しなければならない。

第５図および第６図に示す如く完成した成形型
を用いて成形品を得るには、加熱した表皮層２１
材料（第７図参照）を、成形型３０の皮相部表面
の有効成形面と、その外側の非有効成形面に亘つ
て載置し、通常の真空成形機と同様に、排気孔１
３，１９、通気溝１５および通気孔１６を通して
吸気し、表皮層材料を熱成形（真空成形）する。
次いで両型３０，３１を型締めした後、その内部
のキヤビテイに通常の射出成形と同じく基材層材
料を射出して成形する。これにより第７図に示す
如き積層体２０が得られる。冷却用パイプ７には
冷却媒体が通され、成形品が冷却される。

また基材層材料を圧縮成形するときは、型３０
によつて表皮層材料を真空成形した後、その裏
面、すなわち型３０の成形面に接した側と反対側
の面に基材層材料を載置し、型３０とその相手型
とを型締めして圧縮成形すればよい。また上方に
位置する成形型によつて表皮層を真空熱成形した
ときは、この成形型に対峙する下の成形型の成形
面に基材層材料を載置し、両型を型締めする。勿
論、両方の成形型に排気孔を形成したときは、そ
の両者によつてそれぞれ表皮層を真空成形し、そ
の間に基材層材料を配置して型締めし、圧縮成形
を実施すればよい。

上述した射出成形または圧縮成形時に、少なく
とも一方の型に形成された排気孔の径は、比較的
小さく形成されているので、成形品の表面品質が
低下することはなく、しかも排気孔を比較的密に
配置することにより真空成形時の吸気不足を防止
できる。

上述した実施例では、排気孔を有する型によつ
て真空成形を行うようにしたが、この型を用いて
他の熱成形、すなわち圧空成形を行うことも可能
である。

発明の効果 本発明によれば、 (1) 機械加工によることなく、皮相部を貫通する
金属細線を引抜くことにより排気孔を形成する
ため、0.05mmという微細な孔を開孔することが
できる、 (2) 金属細線は裏打部とは接していないので引抜
きが容易である、 (3) 皮相部は模型上に金属溶射して形成されるの
で、模型表面の模様を忠実に転写する、 (4) 金属パイプの内径を金属細線の外径より大き
くすることができるので、熱成形時の排気効率
を高めることができる、 (5) 薄肉の皮相部は、密接する裏打部により補強
されているので射出成形圧力に耐える、 という効果が得られる。これらの効果を積層体成
形用金型に適用することにより、熱成形およびそ
れに続く基材層材料成形時の圧力により、表皮層
材料が排気孔内に陥没することなく、鮮明な模様
を有する表面状態の秀れた積層品を製造すること
ができる。

なお、本発明の積層体成形用金型の製造方法
は、一般の熱成形用成形型の製造にも応用するこ
とが可能である。

【図面の簡単な説明】

第１図および第２図は、この順に本発明の積層
体成形用金型の製造方法を示す断面図、第３図お
よび第４図は金属細線と金属パイプの拡大断面
図、第５図は本発明の金型の一例を示す完成品の
断面図、第６図は本発明の金型の他の例を示す完
成品の断面図、第７図は本発明の金型で成形され
た積層体の断面図である。 １…模型、２…基台、３…金属細線、４…金属
パイプ、６…枠体、１１…皮相部、１２…裏打
部、１３…排気孔、１５…通気溝、１６…通気
孔、１７，３３…金型本体部。

【特許請求の範囲】

１ ホウ素を含むアルミニウムまたはアルミニウ
ム合金を連続鋳造するとき、前記ホウ素の含有量
と冷却速度の関係が第３図に示した点ａ（Ｂ＝０、
Ｒ＝７）、ｂ（Ｂ＝３、Ｒ＝７）、ｃ（Ｂ＝３、Ｒ＝
2.7）、ｄ（Ｂ＝25、Ｒ＝1.8）、ｅ（Ｂ＝25、Ｒ＝
０）、ｏ（Ｂ＝０、Ｒ＝０）を結ぶ直線で囲まれた
領域内（ただし、これらの直線上の部分は含まな
い）にあるように制御することを特徴とするアル
ミニウム鋳塊の製造方法。