JPH0142358B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 技術分野 本発明はプラスチツク成形用金型およびその製
造方法、特に、超高精度でかつ耐圧縮性に優れた
金型およびその製造方法に関する。

従来技術 プラスチツク成形用金型の雄型部あるいは雌型
部（キヤビテイ部）は、主として、金属材料の機
械加工、金属の鋳造、あるいはあらかじめ作製さ
れた母型上に電気メツキにより金属層を形成する
いわゆる電鋳法などによつて造られる。このう
ち、機械加工法では凹形金型面を超高精密に仕上
げることは不可能である。金属の鋳造法は、複雑
な形状の金型を作成するうえで製作時間が短くて
すみかつ技術的に簡単であるという点で優れてい
るが、この方法では精密な寸法や精密な表面状態
の要求される型面に仕上げることは不可能であ
る。電鋳法は前二者に比較して精度という観点か
らは極端に優れ、この方法によれば超高精度な型
面の金型を製造することができる。しかしなが
ら、金型の製作にあまりにも長時間を要するとい
う点に致命的な欠点がある。たとえば、５mm厚さ
の金属層を形成するには約３〜４週間もの長期間
を要する。

そこで、これら金型製造法の長所のみを生かし
て、金属マスター型（母型）にニツケルなどを用
いてある厚さの電鋳を行い、その上にバツキング
用として亜鉛合金などを鋳造する方法がある。こ
の方法は、しかしながら、見かけ上は金型の体を
なしているが電鋳金属層と鋳造合金層とがまつた
く接着していないため、使用しているうちに両層
が剥離し、ついには破損してしまう。しかも、鋳
造金属の固化収縮のために、金型が変形したり、
ときには鋳造金属の収縮のために母型と電鋳型を
離型することができなくなる。その結果、精密な
金型を製作することはできない。

それゆえ、もし電鋳金属を鋳造金属を完全に接
着することができ、さらに鋳造金属の固化収縮を
制御できたならば、精度が高く、キヤビテイ製造
工程も大幅な短縮でき、生産価格も低減できる金
型ができると予測される。

発明の目的 本発明の目的は、超高精度なキヤビテイ部を有
するプラスチツク成形用金型およびその製造方法
を提供することにある。本発明の他の目的は、耐
圧縮性に優れたプラスチツク成型用金型およびそ
の製造方法を提供することにある。

発明の要旨 本発明は電鋳金属層の表面に錫、各種組成の錫
−亜鉛合金、もしくは各種組成の錫−鉛合金を電
気メツキ法により５〜20μｍの厚さにメツキしこ
のメツキ層の表面に亜鉛、錫−亜鉛合金、錫、錫
−鉛合金、もしくは亜鉛−錫−アルミニウム合金
を鋳造すると電鋳金属層と鋳造金属層とは強固に
接着して決して剥離しないという本発明者の発見
にもとづいて完成された。

したがつて、本発明のプラスチツク成形用金型
は、キヤビテイ部の型面を含む電鋳金属層と、該
電鋳金属層の背面に位置するメツキ金属層と、該
メツキ金属層の背面に位置するバツキング部材と
しての鋳造合金層とを有し、そのことにより上記
目的が達成される。また、この金型の製造方法
は、(1)所望成形品の所定部分の形状と同一の形状
を有する金属製母型の外表面に電鋳法によりキヤ
ビテイ部の型面を含む電鋳金属層を形成する工
程、(2)該電鋳金属層の背面にメツキ法によりメツ
キ金属層を形成する工程、そして(3)該メツキ金属
層の背面に鋳造合金を鋳造してバツキング部材と
しての鋳造合金層を形成する工程、を包含し、そ
のことにより上記目的が達成される。

本発明の金型は、さらに、上記鋳造合金層を第
２のメツキ金属層を介して包囲する補強用金属外
壁を有し、そのことにより上記目的が達成され
る。この金型の製造方法は、(1)所望成形品の所定
部分の形状と同一の形状を有する金属製母型の外
表面に電鋳法によりキヤビテイ部の型面を含む電
鋳金属層を形成する工程、(2)該電鋳金属層の背面
にメツキ法により第１メツキ金属層を形成する工
程、(3)該第１メツキ金属層から所定の間隔をもつ
て、第２メツキ金属層を設けた補強用金属外壁を
その第２メツキ金属層側を第１メツキ金属層に対
向させて配置する工程、そして(4)該メツキ金属層
間に鋳造合金を注入してバツキング部材としての
鋳造合金層を形成する工程、を包含し、そのこと
により上記目的が達成される。

上記電鋳金属層は、例えば、銅、ニツケル、ニ
ツケル−コバルト合金、ニツケル−鉄合金および
ニツケル−リン合金からなる群から選ばれる少な
くとも一種で構成される。その金属層厚には、特
に制限はないが、作業性や出来上がる金型の使用
条件などに依存する。通常、0.2mm〜５mmの範囲
に設定される。

上記メツキ金属層は、例えば、錫、錫−亜鉛合
金および錫−鉛合金からなる群から選ばれる少な
くとも一種で構成される。この金属層は、電鋳金
属層と鋳造合金層とを接着させる接着剤として機
能すればよく、その厚さには特に制限はない。通
常、数μｍ〜数10μｍ、例えば5μｍ〜20μｍの範
囲に設定される。

上記バツキング用金属としての鋳造合金は、鋳
造収縮率が小さいほど得られる金型キヤビテイの
寸法精度および表面が超高精度になりうる。膨張
性の金属を用いてもよい。このような鋳造合金と
しては、ビスマス−スズ、ビスマス−スズ−亜
鉛、ビスマス−カドミウム、スズ−鉛−カドミウ
ム、スズ−カドミウム、スズ−鉛、スズ−亜鉛、
スズ−銀、鉛−カドミウム、カドミウム−亜鉛お
よびカドミウム−アンチモンからなる群から選ば
れる少なくとも一種が用いられる。バツキング用
金属の鋳造に際し、銅などでなる水冷用およびも
しくは加熱用管を同時に鋳込むことによりプラス
チツク材の成形時の金型温度の調節を可能とする
ことができる。また、鋳造合金にメツキ処理を施
した直径が0.5〜５mmほどの微細な鉄などでなる
金属粒を20〜40重量％の割で混合して用いると鋳
造合金の固化収縮率を微小に抑制することがで
き、鋳造合金の耐圧縮性を向上させることができ
る。この金属粒は鋳造合金の固化収縮率を極少に
しうるものであり、その金属の種類に特に制限は
ない。

実施例 以下に本発明を実施例について述べる。

実施例 １ 雄型の黄銅製の母型上に電鋳法により銅、ニツ
ケル、ニツケル−コバルト合金、ニツケル−鉄合
金、ニツケル−リン合金もしくはニツケル−スズ
合金を約0.2〜５mmの厚さに電鋳し、第１図に示
すように、電鋳金属層１１を形成した。この金属
層１１の背面にさらに錫−亜鉛合金を電気メツキ
法により10μｍの厚さにメツキしてメツキ金属層
１２を形成した。これを鋳型に入れ錫−亜鉛合金
を鋳造し鋳造合金層１３を形成した。得られた金
型１Ａの電鋳金属層１１と鋳造合金層１３とは完
全に一体となつた。錫−亜鉛の鋳造合金の固化収
縮も小さく、それゆえに、超高精度な型面が得ら
れた。１４は取付用ねじ穴である。これを射出成
形型に組込んで各種熱可塑性プラスチツク材料を
用いて射出成形したところ、10万回の使用におい
ても何らの異常もなく十分な耐久性を有すること
がわかつた。

実施例 ２ 実施例１のキヤビテイ製作工程において、金型
１Ａの耐圧縮性を改善する目的で、第２図に示す
ように、接着用メツキ層１５を設けた鉄鋼材製の
補強用外壁１６を装着した形で鋳造合金を鋳造
し、メツキ層１２および１５を介してそれぞれ電
鋳金属層１１および補強用外壁１６と強固に一体
化した鋳造合金層１３を形成した。得られた金型
１Ｂは補強用鉄外壁１６の効果により耐圧縮性を
大幅に改善することができた。

実施例 ３ 実施例１と同じ手法で作製した電鋳金属層１１
の背面上に、第３図に示すように、電鋳型とほぼ
相似形状の、接着用メツキ層１５を設けた鉄製バ
ツキングケース１７を配置し、鋳造合金をバツキ
ングケースの注入孔１７０より加圧下で注入し鋳
造合金層１３を形成した。得られた金型１Ｃの電
鋳金属層１１とバツキングケース１７とは注入合
金による金属層１３により完全に一体化し強固に
接着された。このキヤビテイ金型１Ｃは耐圧縮性
および寸法精度において最もすぐれたものであつ
た。特に、バツキングケース１７は垂直方向に関
し逆テーパーに形成されているため、メツキ層１
５の接着力がこのバツキングケース１７と鋳造合
金層１３とに有効にはたらき、バツキングケース
１７が合金層１３に強力に密着し決して離脱する
ことがない。

実施例 ４ 実施例１および２の金型製作時に、第４図に示
すように、水冷孔もしくは加熱孔として外面に接
着用メツキ層１８０を施した銅管１８を配置して
鋳造合金層１３を形成した。得られた金型１Ｄを
射出成形型に組み込み、その銅管１８を水冷孔も
しくは加熱孔として用いて金型温度の調節を行つ
たところ、成形時間の短縮などが可能となつた。
得られた成形品の外観や寸法精度を向上させるこ
ともできた。実施例３と同じく、補強用外壁１６
を逆テーパーにするとメツキ層１５を介して鋳造
合金層１３との密着性が向上する。

実施例 ５ 実施例１、２、３および４に使用した鋳造合金
に、あらかじめ表面を接着用メツキ処理した微細
な鉄粒（直径１〜３mm）を重量で30％混合し、こ
れを用いて鋳造合金層を構成したところ、鋳造合
金の固化収縮率をさらに微小に抑制することがで
きた。そして、鋳造合金の耐圧性をさらに改善す
ることができた。

発明の効果 本発明の金型は、このように、電鋳金属層と鋳
造合金層とをメツキ金属層により強固に接着固定
するものであり、かつ型面を構成する電鋳金属層
は寸法精度において超高精度でありこれをバツキ
ングする鋳造合金層は短時間のうちに簡単に形成
されるという特性を有する。それゆえ、本発明の
金型は、精度が著しく高く容易かつ安価に製造で
きる。しかも、耐圧縮性にも著しく優れている。

【図面の簡単な説明】

第１図〜第４図はそれぞれ本発明の金型の一実
施例を示す断面正面図である。 １Ａ，１Ｂ，１Ｃ，１Ｄ……金型、１１……電
鋳金属層、１２，１５，１８０……接着用メツキ
層、１３……鋳造合金層、１６……補強用外壁、
１７……バツキングケース。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ キヤビテイ部の型面を含む電鋳金属層と、該
   電鋳金属層の背面に位置する第１のメツキ金属層
   と、該メツキ金属層の背面に位置するバツキング
   部材としての鋳造合金層と、該鋳造合金層を第２
   メツキ金属層を介して包囲する補強用金属外壁と
   を有し、該電鋳金属層と該鋳造合金層とを該メツ
   キ金属層により強固に接着された耐圧縮性に優れ
   たプラスチツク成形用金型。 ２ 前記電鋳金属層が銅、ニツケル、ニツケル−
   コバルト合金、ニツケル−鉄合金およびニツケル
   −リン合金からなる群から選ばれる少なくとも一
   種でなる特許請求の範囲第１項に記載の金型。 ３ 前記メツキ金属層が錫、錫−亜鉛合金および
   錫−鉛合金からなる群から選ばれる少なくとも一
   種でなる特許請求の範囲第１項に記載の金型。 ４ 前記鋳造合金層がビスマス−スズ、ビスマス
   −スズ−亜鉛、ビスマス−カドミウム、スズ−鉛
   −カドミウム、スズ−カドミウム、スズ−鉛、ス
   ズ−亜鉛、スズ−銀、鉛−カドミウム、カドミウ
   ム−亜鉛およびカドミウム−アンチモンからなる
   群から選ばれる少なくとも一種でなる特許請求の
   範囲第１項に記載の金型。 ５ (1) 所望成形品の所定部分の形状と同一の形
   状を有する金属製母型の外表面に電鋳法により
   キヤビテイ部の型面を含む電鋳金属層を形成す
   る工程、 (2) 該電鋳金属層の背面にメツキ法により第１メ
   ツキ金属層を形成する工程、 (3) 該第１メツキ金属層から所定の間隔をもつ
   て、第２メツキ金属層を設けた補強用金属外壁
   をその第２メツキ金属層側を第１メツキ金属層
   に対向させて配置する工程、そして (4) 該メツキ金属層間に鋳造合金を注入してバツ
   キング部材としての鋳造合金層を形成する工
   程、 を包含し、該電鋳金属層と該鋳造合金層とが該メ
   ツキ金属層により強固に接着された耐圧縮性に優
   れたプラスチツク成形用金型の製造方法。 ６ 前記電鋳金属層が銅、ニツケル、ニツケル−
   コバルト合金、ニツケル−鉄合金およびニツケル
   −リン合金がらなる群から選ばれる少なくとも一
   種でなる特許請求の範囲第５項に記載の方法。 ７ 前記メツキ金属層が錫、錫−亜鉛合金および
   錫−鉛合金からなる群から選ばれる少なくとも一
   種でなる特許請求の範囲第５項に記載の方法。 ８ 前記鋳造合金層がビスマス−スズ、ビスマス
   −スズ−亜鉛、ビスマス−カドミウム、スズ−鉛
   −カドミウム、スズ−カドミウム、スズ−鉛、ス
   ズ−亜鉛、スズ−銀、鉛−カドミウム、カドミウ
   ム−亜鉛およびカドミウム−アンチモンからなる
   群から選ばれる少なくとも一種でなる特許請求の
   範囲第５項に記載の方法。