JPH02270510A - プラスチック成形用黒鉛型 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ・　（産業上の利用分野） 本発明はプラスチック成形品を成形する場合に使用され
る型に関し、特にその基材が黒鉛材料よりなり、キャビ
ティ側面に金属コーティングしたプラスチック成形用黒
鉛型に関するものである。

（従来の技術） 所謂プラスチックは、一般に軽量、経済性、加工性、耐
食性等種々の特性を有する材料であり、電気、機械、自
動車等のあらゆる工業的用途から日用品まで、きわめて
広範囲に使用されている。

□これら各種のプラスチック製品を成形するには。

一般に鉄及びその合金の金属材料で製作した型が用いら
れる。

この種の金属材料により製作された型（以下金型と称す
る。）は、成形数が極めて多槍の場合には、金型寿命の
観点から型材か金属であることか必要条件であった。し
かし、 ■最近の多品種少量生産の傾向にあってはをの試作の必
要性か益々増大している。

■成形品に占める金型コストの占めるＭ合か犬きくなり
、製品コストを高くしている。

（■金型の製作には多大な時間と費用とを必要とする。

等の欠点が、従来一般に使用されている金型にはあった
のである。

そこで、本発明者等は、金属に代る型材料として、プラ
スチック射出成形時の圧力に十分耐え、かつ、型みがき
仕上げ面の良好な高強度及び高密度の黒鉛材料を用いた
型について、特開昭６３−１６２２０５号公報等におい
て種々提案を行なっている。この公報において提案した
発明をなすにあたって１本発明者等が着目した点は次の
通りである。

（＋）　ＩＩ鉛は、機械加工における切削抵抗が金属に
比重して１１５から１／１０であるため、高速加工がで
きる。

（２）黒鉛は手作業による型仕上げが金属より容易な材
料であるため、放電加工に！１ｌＩ−）ていた部位又は
工程が、手作業により容易に仕上げられる。

（３）　ＦＩＡ鉛は、熱膨張係像が極めて小さい材料で
あるため、プラスチックの成形時の精度が得やすい。

（４）黒鉛型の比重は、金型の比重のｌ／４以下と比較
的軽量であるため、複雑な作業や高速を要する作業てあ
ワてもプラスチックの成形用の型の取り扱いが容易で、
操作が簡便となる。

（５）黒鉛は、　　　　　−熱体 ４十がよいため、加熱と冷却のリサイクルに要する時間
が短かくてすむから、高速サイクルのプラスチック成形
が可能となる。

以上の効果により、極小ロフト、試作品のプラスチック
製品の成形□に対応が可能になる。ということであった
。

そして、 （６）黒鉛は、金属の一般的な耐熱温度が数百℃である
のに対して３０００℃であり、熱膨張率が小さいことも
あって、優れた熱安定性を有しているものである。

ところて１本発明者等のその後の研究により。

この種のプラスチック成形用黒鉛層において、更に次の
点を考慮しなければならなし）ことが知見された。すな
わち、プラスチック製品を形成する場合には１例えば熱
可塑性のプラスチックを例にとりて考えてみると、この
プラスチック材料をその可塑化温度（−紗的には１７５
〜３２０℃）にまで加熱して型内て成形した後冷却（−
船釣には数十℃）して固化し、これを型から外さなけれ
ばならない、そのために、プラスチック材料側に離型剤
を混入することが一般に行なわれているが。

製品の離層を型側の問題としてとらえようというのであ
る。

離型性を型側で改良しようとする試みは１例えば特開昭
５９−１０１３２０号公報におし）て提案されているよ
うな「虞！＃ｍ会盟」にある、この「成形用金層」は、
上記公報の特昨請求のｌ１ｒＩＡの記載からすると。

ｒ金型の成形−に、高岡液スパッタリングによりセラミ
ックスまたは固体ａｍ剤のコーティング被膜を設けた１
影用金型」 であるが、これはあくまでも平滑な金属！！！画にコー
ティング被膜を形成するものであるから、そのコーティ
ング被膜が剥離し易いことがあり得る。その点から言え
ば、黒鉛はある程度ポーラスなものであって、その表面
に開口している穴を利用することにより、コーティング
被膜のアンカー効果を十分発揮させ得るものである。と
ころが。

このコーティング被膜を黒鉛表面に形成した場合、その
厚さが余り厚いと黒鉛とコーティング被膜の熱Ｓ＊＊に
よってコーティング被膜が剥離し易くなり、逆にあまり
薄くすると離型効果が少なくなつてコーティングした童
味がなくなる。

また、一般に、ある物の表面にコーティング被膜を形成
する場合に注意しなければならなし１ことは、コーティ
ング被膜とこれがＪ！＃成される材料側との熱膨張率の
差を小さくしなければならないことである。特に１本発
明が対象としているようなプラスチック成形用型のよう
に、一定の幅のヒートサイクルで頻繁に使用されるもの
においては。

基材と被膜間に熱膨張差があると、被膜の耐久性が損わ
れ易いものとなる。

そして、このような条件を満足しながら形成されたコー
ティング層は、プラスチック材料及びこの中に添加され
ている種々な添加剤や補強材等の化学的あるいは物理的
衝撃に対して、また型の洗滌を行なう時の洗滌剤や衝撃
等による化学的あるいは物理的衝撃に対して型を十分保
護するものでなければならないことは当然である。

そこで１本発明者等は型としての黒鉛の特性を十分生か
しながら、これに強靭なコーティング層を効率よく形成
するには実際上如何にしたらよいかについて種々検討を
重ねてきた結果、本発明を完成したのである。

（発明が解決しようとするａｌｌ） 本発明は以上の経緯にもとづいてなされたちので、その
解決しようとするＨ題は、黒鉛の特性を十分生かしなが
ら、離型性を型側の問題としてとらえて、これを効率良
く行なうことである。

そして１本発明の目的とす葛ところは、加工性か良好て
取り扱い易く、しかも製品の離型性に優れて強靭なコー
ティング層を有するプラスチック成形用黒鉛型を提供す
ることにある。

（ｔ！１１１を解決するための手段） 以上のａｌｌを解決するために、本発明の採った手段は
。

「プラスチック成形に用いられる型の基材を黒鉛材料に
より形成したプラスチック成形用黒鉛！（２０）てあっ
て、 黒鉛材料の、少なくとも成形キャビティ（２２）に露出
する部分に、金属からなるコーティング被膜（２３）を
５〜８００ｐｍの範囲て形成したことを特徴とするプラ
スチック成形用黒鉛型（２Ｇ）、　Ｊ である。

ここで、プラスチック成形用黒鉛１！　（２０）の成形
キャビティ（２２）側に露出する黒鉛材料の表面に形成
するコーティング被ＩＩ（２３）の厚さを５μｍ〜８０
０＃Ｌｍのｍｇｍとしたのは、この＠固より厚いコーテ
ィング被膜（２３）を形成した場合には、コーティング
被膜（２３）に亀裂を生じたりあるいはこのコーティン
グ被ＩＩ（２３）自体が黒鉛表面から剥離するおそれが
あるからである。また、コーティング（膜（２コ）の厚
さが５ＩＬｍより薄いと、プラスチツ°り製品を離型な
良好に行なえなくなるからである。

また、コーティング被膜（２３）を金属によって形成す
る必要があるのは、このコーティング被膜（２コ）によ
ってプラスチック材料側から発生する活性ガス等による
化学的衝撃から黒鉛材料を保護し、かつ成形及び洗滌を
頻繁に行なう場合の機械的衝撃から黒鉛材料を保護する
ためである。

このコーティング被ＩＩ（２３）を形成する金属として
は、クロム、チタン、アルミニウムあるいはこれらの化
合物からえらばれるいずれか少なくとも１種を含むもの
を使用することが好適である。その理由は、完成された
プラスチック成形用黒鉛型（２０）の離型性を良好にす
るとともに、その物理的あるいは化学的衡機に対して十
分な耐性を有する必要があるからである。

このコーティング被膜（２３）を形成する方法としては
、所謂真空蒸着法、気相メツキ法、ＣＶＤやＰＶＤ等の
スパッタリング法、溶射法等の方法を適宜採用すること
がてきる０例えば、気相メツキ法は、ハロゲン化金属等
のガス状金属を被処置物を収容する大型高温室へ搬送し
、同室内にて金属ガスを均一・に分散して行なうもので
あるが、黒鉛材料はこのときの高温に十分耐え得るもの
てあっため、この気相メツキ法は黒鉛材料にコーティン
グ＃Ｗ４（２コ）を彰處するのに好適であ志、またキャ
ビティ面が比較的平らな型である場合には、真空蒸着法
によるコーティング被Ｎ　（２３）の形成を行なうのは
容易である。

また、金属のコーティング被ＷＪ　（２３）を形成する
他の方法としては、カロライジング、クロマイジング等
の所謂バック法によって行なってもよい。

このバック法は、黒鉛材料をクロム等の金属を含み粉末
滲透剤を充填した半密閉容器中に埋没し加熱することに
より、黒鉛材料の必要箇所に金属の滲透層を形成するも
のである。このパ・ツク法は。

真空状態を形成する必要がなく、また被処理物を滲透剤
によって保持することかできるため、金属のコーティン
グ被Ｍ　（２］）を形成するのに有利である。

（発明の作用） 以上のように構成した本発明に係るプラスチック成形用
黒鉛型（２０）においては、その基材を黒鉛によって形
成したから、金属の場合に比して１１５〜１／ｌＯの低
い切削抵抗のものとなって、その加工が非常に容易とな
っており、また熱膨張係数も小さいために成形精度か非
常に高いものとなっている。

また、このプラスチック成形用黒鉛型（２ｏ）のコーテ
ィング被膜（２３）においては、第２図に示すように、
その黒鉛材料側の部分か、黒鉛材料の微細穴中に入り込
んており、これによりこのコーチインク被１ａ　（２３
）は黒鉛材料表面にしっかりと固着されたものとなって
いる。すなわち、ポーラスな黒鉛材料によるアンカー効
果か十分発揮されているのである。

そして、このコーティング被膜（２３）の厚さの上限を
８００ｐｍとしたので、熱的衝撃あるいは機械的衝撃が
あったとしても、このコーチインク被１１’Ｊ　（２３
）は十分厚い黒鉛材ネ４の変化に略完全に同調するため
、このコーティング被１１！（２：ｌ）に亀裂が生じた
り、黒鉛材料からコーティング被１ｔ！２　（２］）が
剥離するようなこともない、勿論、このコーティング被
１１（２：ｌ）は金属材料により形成したから１プラス
チック製品の剥離性を高めていることは言うまてもない
。

しかも、このコーティング被！Ｉ　（２３）は金属によ
り形成したから、このコーティング被膜（２３）によっ
てプラスチック材料側から発生する活性ガス等による化
学的衝撃から黒鉛材料を保護し、かつ成形及び洗滌を頻
繁に行なう場合の機械的衝撃から黒鉛材料を保護してい
るのである。

（実施例） 次に、本発明に係るプラスチック成形用黒鉛型（２０）
を実施例に従って説明する。第１図において、本発明に
係るプラスチック成形用黒鉛型（２０）を射出成形ａ（
Ｉｎ）に適用した場合が示してあり、この射出成形機（
１０）は、ホッパーから投入されたプラスチック材料を
、シリンダ（１２）内にてスクリュー（１１）により加
圧・混練しながらプラスチック成形用黒鉛型（２０）側
の成形キャビティ（２２）に送ると同時に、このプラス
チック材料をその可塑化温度にまで加熱するようになっ
ている。そして、可塑化されたプラスチック材料は、本
発明に係るプラスチック成形用黒鉛型（２ｏ）のキャビ
ティ内に強制的に送り込まれるようになっている。

プラスチ・ンク成形用黒穎型（２０）は、その基材か黒
鉛からなっているもので、本実施例においては二分割タ
イプのものである。また、このプラスチック成形用黒鉛
型（２０）においては、少なくともその成形キャビティ
（２２）に露出する黒鉛材料の表面に、金属からなるコ
ーティング被膜（２３）が形成しである。なお、このプ
ラスチック成形用黒鉛型（２０）においては、冷却水を
通すための穴（２１）か、黒鉛製基材中に複数個形成し
である。

プラスチック成形用黒鉛型（２０）を構成する黒鉛製基
材は、次のように形成した。

コークスとコールタールピッチよりなる配合物を加熱混
練して得られた混線物を粉砕後、ラバープレスで成形し
て焼成、黒鉛化し、室温から１０００℃までの熱膨彊係
数か５．ＯＸ　１０−”Ｃ−’、７５λ〜７５０００人
の径の微細気孔容６０．０７　ｃ　ｃ　／　ｇ、かさ密
度１．８５．熱伝導率が８０ｋｃａＪＬ／ｈｒ’ｃの等
方性黒鉛材料を得た。

この等方性黒鉛材料を用いて１図に示したような成形型
を構成するための固定型、可動型及びガイドビン等を形
成した。この成形製作に要した加工時間は金属智の成形
製作に較べ約１／８に短縮できた。

そして、このように形成した黒鉛型型材の、少なくとも
成形キャビティ（２２）に露出する部分に、金属からな
るコーティング被ｇ　（２３）を形成するのであるか、
このコーティング被１ｇ！　（２３）の形成は。

次のようにして行なった。

まず、黒鉛材料のコーティング被ｍ　（２３）を形成し
たい部位を、綿布、麻布などの炭化し易い植物性繊維に
よって被層する。このようにした黒鉛材料を金属を含む
滲透剤を充填した半密閉容器中に入れる。この場合、密
閉容器に振動をあたえることにより、滲透剤か繊維中に
密度高く充填されるようにする。

以りのものを約８００〜１１００℃に加熱して滲透処理
するのであるか、３００℃程度の加熱初期において繊維
は炭化して、フィルターとしての役割を旗すものとなる
。かくて８００〜１１００に加熱すると、滲透剤中に促
進剤として添加されているハロゲン化物と金属とが反応
してハロゲン化金属蒸気が生成し、このハロゲン化金属
蒸気か前述したフィルターを通過して黒鉛材料表面に至
り、この黒鉛材料表面にて金属が析出し、一部が滲透し
てコーチインク被膜（２コ）の厚さはクロムで３０＃Ｌ
ｍであった。

勿論、このコーティング被膜（２３）を形成する方法と
しては、上記の実施例に示した方法に限らず、前述した
他の方法によって形成するようにしてもよい。

得られたプラスチック成形用黒鉛！！　（２０）を用い
てポリアミド樹脂によるブラスチッ・ツク製品の製造を
、加熱と冷却とのリサイクルに要する時間を２０秒とし
て、５０時間連続成形した。その結果、金属への付着物
、及び離型不良等のトラブルは発生しなかった。

（発明の効果） 以上詳述した通り、本発明においては、上記実施例にて
例示した如く、 「プラスチック成形に用いられる型の基材を黒鉛材料に
より形成したプラスチック成形用黒鉛型（２０）であっ
て、 黒鉛材料の、少なくとも成形キャビティ（２２）に露出
する部分に、金属からなるコーティング被膜（２３）を
５〜８００ｇｍの範囲で形成したこと」 にその構成上の特徴かあり、これにより、型成形後のプ
ラスチック材料を冷却を効率良く行なうことができて、
型成形の効率を向上させることのできるプラスチック成
形用黒鉛型（２０）を提供することがてきるのである。

すなわち１本発明に係るプラスチック成形用黒鉛型（２
０）によれば、黒鉛材料の特性を十分生かしながら、そ
の型表面に形成した金属からなるコーティング被ｇ！（
２３）によって、この黒鉛材料により形成した基材を化
学的及び物理的衝撃から確実に保護することができると
ともに、コーティング被Ｍ　（２３）自体の黒鉛材料に
対する結合を確実なものとすることかできるのである。

また、このプラスチック成形用黒鉛型（２０）によれば
、コーティング被１１４　（２３）を構成する材料を金
属としたから、このコーチインク被１？２　（２３）を
黒鉛材料に強固に結合したものとすることができ、黒鉛
材料は高温に加熱することかできる材料であるから、こ
れに金属からなるコーティング被Ｍ　（２３）を任意か
つ十分な厚さでコーティングすることがてき、しかも金
属からなるコーティング被ＩＩ（２３）の黒鉛材料に対
するアンカー効果の優れたものとすることがてきるので
ある。

【図面の簡単な説明】

ｉｆ図は本発明に係るプラスチック成形用黒鉛型及びこ
れを採用して構成した射出成形機の要部断面図、第２図
はコーティング被膜を形成した黒鉛材料の表面状態を示
す部分拡大断面図である。 符　　　号　　の　　説　　明 ｌＯ・・・射出成形機、２０−・・プラスチック成形用
黒鉛型、２１−・・穴、２２・−成形キャビティ、　２
３−・・コーティング被膜。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 プラスチック成形に用いられる型の基材を黒鉛材料によ
   り形成したプラスチック成形用黒鉛型であって、 前記黒鉛材料の、少なくとも成形キャビティに露出する
   部分に、金属からなるコーティング被膜を５〜８００μ
   ｍの範囲で形成したことを特徴とするプラスチック成形
   用黒鉛型。