JPH03232901A - 成形用型およびその製造方法 - 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、主として金属粉末と樹脂との複合材料により
形成した成形用型およびその製造方法に関し、特に金属
粉末と樹脂とを新規な架橋剤を使うことによって化学的
に強固に結合させ、それによって強靭な成形用型を形成
する技術、およびそれの製造方法に関するものである。

かかる成形用型は、プレス式樹脂成形機用、プレス式ゴ
ム成形機用、プレス式金属および／または金属樹脂混合
材料成形機用、射出式樹脂成形機用、射出式セラミック
スおよび／またはセラミックス樹脂混合材料成形機用、
射出式金属および／または金属樹脂混合材料成形機用と
して用いられるものを指す。

最近、人の趣味趣向に著しい変化が生じつつあり、例え
ば生活の多様化がはじまり、あらゆるものに対する要求
も極めて多彩なものとなりつつある。その結果、あらゆ
る商品について、各人の好みも多様化し、他人とは違っ
たものを求めることに、価値を感するようになっている
。

したがって、商品の供給側としての生産者は、常に新し
い機能を存する商品を開発しなければならず、頻繁に使
用材料の変更やデザインの変更を余儀無くされている現
状である。

このような消費者のニーズに応えるには、射出成形品を
はじめ、あらゆる成形品の製造に必要な成形型を、短期
日で製造する技術が必要である。

本発明において以下に提案する新しい型は、これらの要
求を満たすにもっとも適した応用波４ネｉである。

〔従来の技術〕

従来、射出成形機などの成形用型は、型用鋼を機械加工
して製造しているが、一般に型用鋼は硬質鋼であるため
、その加工に長時間を要することから、金型価格が高価
であるばかりでなく、納期が長く、デザイン変更、新製
品の試作などの場合に対応が遅れるなど多くの問題があ
った。

この問題を解決するため、金属粉末と樹脂とを混合した
複合材によって型を製造する技術が発明され、カーボニ
ルニッケル、銅粉末、鉄粉末あるいばアルミニウム粉末
などの金属粉末と熱硬化性樹脂、および同樹脂硬化剤を
混合し、原型に流し込み、硬化後型抜きし、さらに焼成
して成形用型とする技術が提供されている。

〔発明が解決しようとする課題〕

上述したように、従来、金属粉末と熱硬化性樹脂および
同樹脂硬化剤を混合した複合材料（以下、これを「コン
パウンドゴという）を用いた成形型が作られていた。し
かし、このコンパウンドは、樹脂と金属粉末とが化学的
に反応じて結合したものではなく、単に混合されている
状態にすぎないので、金属粉末が製造された成形用型の
表面から脱落しやすく、そのため表面安定性が悪くなり
やすい。その結果、製品たる成形品の表面粗さが粗く商
品価値が下がるのみならず、型寿命も短いという問題点
があった。

［課題を解決するための手段］ そこで、本発明は、単に混合物にすぎないという従来コ
ンパウンドが抱えている問題点を解決するため、そのコ
ンパウンドを構成している金属粉末と樹脂とを化学的に
結合させた複合材料にて成形用型を形成する方法に着目
し、本発明を完成した。

そして、そうした新規な成形用型を形成するに当たって
は、金属粉末と樹脂との化学的結合を図るために、金属
粉末を、樹脂および必要に応じて用いる硬化刺止混合す
る前に、トリアジンチオールナトリウム塩および／また
はトリチオシアヌール酸ナトリウム塩などの架橋剤の０
．０１％〜５％水溶液で、３分間以上の浸漬処理をする
こと、または樹脂中に、トリアジンチオール、トリチオ
シアヌール酸、トリアジンチオールナトリウム塩、トリ
チオシアヌール酸ナトリウム塩のうちから選ばれるいず
れか１種または２種以上を架橋剤として、樹脂の重量１
００部に対し、０．１部〜５部の割合で混合溶解し、こ
の中に金属粉を加えて掻き混ぜ、もし必要であれば硬化
剤を加えてコンパウンドとし、 そしてこのコンパウンドを型に流し込むに当たっては、
樹脂の硬化開始温度以下の温度に加熱し、またはそれと
ともに該コンパウンドを加圧して造形することにより、
精巧な成形用型を製造する方法、 を提案する。

〔作　用〕

本発明で提案する成形用型およびそれの製造方法におい
て使用するトリアジンチオール、トリチオシアヌール酸
、トリアジンチオールナトリウム塩、トリチオシアヌー
ル酸ナトリウム塩あるいはそれらの混合物などの架橋剤
は、いずれもＳＨｌおよび／またはＮａＳを含む有機化
合物であり、この化合物中に含まれるＳは金属との親和
力が強い元素である。

第１図は、前記トリアジンチオール、トリチオシアヌー
ル酸、トリアジンチオールナトリウム塩およびトリチオ
シアヌール酸ナトリウム塩の各構造式を示し、第２図は
それぞれが金属と化学的に結合した際の構造を模式的に
示したものである。

これらの図からも判るように、樹脂と混合する金属粉末
を、その混合処理に先立って、予めトリアジンチオール
ナトリウム塩やトリチオシアヌール酸ナトリウム塩ある
いはそれらの混合物塩の０．０１％〜５％水溶液中に３
分間以上浸漬処理すると、前記水溶液中の冬場のＳが金
属と化学的に結合することになる。その結果、金属粉末
と上記冬場とは強固に結合した状態で金属粉末の表面を
覆うことになる。

一方、トリアジン環と結合しているＳＨ，ＮａＳはいず
れも各種樹脂と結合する性質を有しているので、上記浸
漬処理によって表面にトリアジンチオールナトリウム塩
などの化学的に強固に結合した皮膜を形成した金属粉末
と樹脂とを混合すれば、両者は強固に結合することにな
る。

なお、金属粉末をトリアジンチオールナトリウム塩やト
リチオシアヌール酸ナトリウム塩の水溶液に浸漬処理す
る場合において、この水溶液を加熱したり、撹拌するこ
とは、反応を促進する上で有効である。

次に、本発明において、金属粉末と樹脂とを化学的に強
固に結合させる方法としては、上述の方法とは別に、ト
リアジンチオール、トリチオシアヌール酸、トリアジン
チオールナトリウム塩やトリチオシアヌール酸ナトリウ
ム塩のいずれもが、樹脂の架橋剤としても作用するもの
であることに鑑ノ、かかる樹脂を金属粉末との混合に際
し、これらの架橋剤のいずれか１種または２種以上と樹
脂とを混合溶解し、これに金属粉末を添加、よく掻き混
ぜることとする。このようにすれば、前述した機構から
判るように、金属粉末と樹脂とが化学的に結合すると同
時に、樹脂は架橋されて樹脂自体も強靭化され、全体と
して強力なコンパウンドが得られることになる。この場
合、混合前に、金属粉末をトリアジンチオールナトリウ
ム塩および／またはトリチオシアヌール酸ナトリウム塩
の０．０１％〜５％水溶液に３分間以上浸漬処理する方
法と併用することは、当然、有効な方法である。

さて、上述の説明から明らかなように、樹脂（および必
要に応じて硬化剤）と金属粉末を混合する際に、 トリアジンチオールナトリウム塩やトリチオシアヌール
酸ナトリウム塩などの水溶液によって金属粉末を事前処
理するか、および／または樹脂（および必要に応じて用
いられる硬化剤）と金属粉末を混合する際に、トリアジ
ンチオール、トリチオシアヌール酸、トリアジンチオー
ルナトリウム塩、トリチオシアヌール酸ナトリウム塩の
うちから選ばれるいずれか１種または２種以上を混合す
ることによって、樹脂と金属粉末が強固に結合したコン
パウンドが得られ、従来技術では製造できなかった強靭
な成形用型が製造されるようになる。

このことにあわせ、本発明においては、さらに、より精
巧な型を造形するための方法として、液状のコンパウン
ドを原型に流し込む際に、流動性を上げるためにコンパ
ウンドを加熱すること、さらには流し込みの後に型の表
面を安定化させると共０ に微細な形状の原型の各部にもコンパウンドが流れ込む
ようにするためにコンパウンドに圧力をかける方法、 もまた有効な方法である。

第３図は、従来技術によるコンパウンドによる成形用型
の製造工程を示すフローシートである。

図かられかるように、従来技術による場合はコンパウン
ドを流し込んで注型した後、コンパウンド内に巻き込ま
れた空気を抜くために脱泡するが、本発明による方法で
は脱泡操作の前に、例えば空気圧力を加えてコンパウン
ドを原型と密着さゼ、しかる後に脱泡操作を行うもので
ある。この操作によりコンパウンドは表面が圧縮されて
安定化し、また微・細な形状の各部にコンパウンドが流
れ込み、精巧な成形型を造形することができる。

なお、本発明において用いる前記コンパウンド中の金属
粉末としては、ニッケル、銅、アルミニウム、鉄、亜鉛
を用いることができる。

また、このコンパウンド中に含まれる樹脂としては、フ
ェノール樹脂、エポキシ樹脂などの熱硬■ 化性樹脂、および塩化ビニール、ポリカーボネイト、ナ
イロンなどの熱可塑性樹脂を用いることができる。

また必要に応じて使用される硬化剤としては、無機質お
よび有機質いずれの硬化剤も使用可能である。

なお、本発明に述べられている成形用型は、その表面に
、たとえば、ニッケルーりん鍍金、ニッケルーボロン鍍
金、クロム鍍金等の表面硬質化のための鍍金が可能であ
り、これらの表面処理によって型使用の寿命はさらに延
長されることは勿論である。

〔実施例〕

実施例１ ポリカーボネイト樹脂を射出成形し、底辺１５胴、高さ
２５請、長さ４０請の三角柱を作る際に、従来成形用型
（単に混合物である）を用いた場合と本発明成形用型（
化学的に結合した状態のコンパウンドである）を用いた
場合とについて比較した。

評価方法は、射出成形製品表面の粗さ比較で行った。試
験の結果を下表に示す。

この場合の金型の材料配合割合等基本条件は１、材料配
合割合 金属粉末　カーボニルニッケル　　　６８％樹脂　　　
ジグリシジルエーテル　　２８％硬化剤　　芳香族多価
アミン　　　　　４％２、注型温度　　　　６０°Ｃ ３、焼成温度　　　２００°Ｃ とした。

なお、本発明に係る成形型の場合は、カーボニルニッケ
ル粉末を、４０°Ｃのトリチオシアヌール酸ナトリウム
塩１％水溶液中に３０分間撹拌浸漬処理してから、樹脂
とよく混合し、さらに硬化剤を加えて得られたコンパウ
ンドを注型したものである。

試験結果表　（粗さ単位　Ｓ） ３ の場合、表面が極めて安定な金型が得られている。

実施例２ ポリスチレン樹脂を射出成形し、縦３５ｍｍ、横２５胴
、高さ１５ｍｍの四角柱を作る際に、従来成形用型を用
いた場合と本発明成形用型を用いた場合とについて比較
した。

評価方法は、射出製品の寸法と成形型を作る際に用いた
原型寸法とを比較し、原型に対する射出製品の寸法変化
を比較して行った。試験の結果を下表に示す。

この場合の金型の材料配合割合等基本条件は１、材料配
合割合 金属粉末　カーボニルニッケル　　７１％樹脂　　　フ
ェノール樹脂　　　　２６％硬化剤　　無機アルカリ　
　　　　　３％２、注型温度　　　　６０°Ｃ ３、焼成温度　　　１５０　”Ｃ とした。

なお、本発明に係る成形型の場合は、上記配合割合で材
料配合する際に、全体量の２％に相当す４ るトリアジンチオールナトリウム塩を予め、フェノール
樹脂に混合しておいてコンパウンドを作す注型したもの
である。

この試験結果から判るように、本発明成形用型の場合、
射出成形した製品の原型に対する寸法変化が少なく、シ
ョツト数が多くなっても寸法精度の劣化が少ない。

実施例３ ポリプロピレン樹脂を射出成形し、直径３０ｍｍ、高さ
４０ｍｍの円錐を作る際に、従来成形用型を用いた場合
と本発明成形用型を用いた場合とについて比較した。

評価方法は、射出成形製品の表面の粗さ比較で行った。

試験の結果を下表に示す。

この場合の金型の材料配合割合等基本条件は５ ■、材料配合割合 金属粉末　カーボニルニッケル　　　６６％樹脂　　　
不飽和ポリエステル樹脂　３０％硬化剤　　スチレン　
　　　　　　　　４％２、注型温度　　　　７０°Ｃ ３、焼成温度　　　１３０°Ｃ とした。

なお、本発明に係る成形型の場合は、カーボニルニッケ
ル粉末を、４０°Ｃのトリアジンチオールナトリウム塩
２％水溶液中に２５分間撹拌浸漬処理してから樹脂と混
合し、さらに架橋剤として全体量の２％に相当するトリ
チオシアヌール酸を加えて混合し、得られたコンパウン
ドを注型したものである。

試験結果表（粗さ単位　Ｓ） ６ の場合、表面荒れの発生し難い、良好な金型が得られた
。

〔発明の効果〕

以上説明したように本発明によれば、コンパウンド中の
金属粉末が分離して剥離するようなことはないから、成
形型の表面性状が長く安定し、それ故に表面性状に優れ
た成形品を長期間に亘って製造することができる。しか
も、本発明によれば、成形型を短期日でもって精巧に造
形するのに有効であり、多品種の商品寿命の短い成形品
供給の最近のニーズによくマツチする。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明で用いる架橋剤の構造式を示す図、 第２図は、前記架橋剤と金属原子の反応後の構造式を示
す図、 第３図は、本発明成形用型の製造工程のフローシートで
ある。 ７ トリアリンチオールナトリウ曙 トリアジしり七ト→ν トリチオシアヌ−１ｍ）リウｂ トリチオシアヌー月−（夕 第３図 釜扉Ｗゴ佇 釜薄に明打甘

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、金属粉末と樹脂とを架橋剤を加えることによって化
   学的に結合させてなる複合材料により成形したことを特
   徴とする成形用型。 ２、主として金属粉末、樹脂および必要に応じて用いる
   樹脂硬化剤からなる複合材料を成形用型材として使用す
   るに当り、前記金属粉末を樹脂と混合する前に、トリア
   ジンチオールナトリウム塩および／またはトリチオシア
   ヌール酸ナトリウム塩の０．０１％〜５％水溶液中に、
   ３分間以上浸漬処理して金属粉末と樹脂との結合を強化
   したことを特徴とする成形用型の製造方法。 ３、主として金属粉末、樹脂および必要に応じて用いる
   樹脂硬化剤からなる複合材料を成形用型材として使用す
   るに当り、金属粉末と混合すべき樹脂中に、トリアジン
   チオール、トリチオシアヌール酸、トリアジンチオール
   ナトリウム塩、トリチオシアヌール酸ナトリウム塩のう
   ちから選ばれる１種または２種以上を、重量比で０．１
   ％〜５％配合してなる複合材料を用いることを特徴とす
   る成形用型の製造方法。 ４、主として金属粉末、樹脂および必要に応じて用いる
   樹脂硬化剤からなる複合材料を成形用型材として使用す
   るに当り、前記金属粉末を樹脂と混合する前に、トリア
   ジンチオールナトリウム塩および／またはトリチオシア
   ヌール酸ナトリウム塩の０．０１％〜５％水溶液中に、
   ３分間以上浸漬処理し、この金属粉末と混合する樹脂中
   にトリアジンチオール、トリチオシアヌール酸、トリア
   ジンチオールナトリウム塩、トリチオシアヌール酸ナト
   リウム塩の１種または２種以上を、重量比にして０．１
   ％〜５％配合してなる複合材料を用いることを特徴とす
   る成形用型の製造方法。 ５、請求項１、２、３または４のいずれか１つに記載の
   方法において、成形に際し、複合材料を樹脂の硬化開始
   温度以下の温度に加熱し、またはそれとともに該複合材
   料に圧力をかけて造形することを特徴とする成形用型の
   製造方法。