JPH03236447A

JPH03236447A - プラスチック金型の成形用面材

Info

Publication number: JPH03236447A
Application number: JP3099690A
Authority: JP
Inventors: Yoshiro Endo; 遠藤　嘉郎; Minoru Tanioka; 谷岡　穣; Akihiro Tomita; 明宏富田
Original assignee: Nippon Metal Industry Co Ltd
Current assignee: Nippon Metal Industry Co Ltd
Priority date: 1990-02-09
Filing date: 1990-02-09
Publication date: 1991-10-22

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化粧板を製作するために用いるプ
ラスチック金型の成形面材に関するものである。

〔従来の技術］最近、キッチンの天板を始め、建物の内装用に大理石の
ような模様の付いたプラスチック化粧板が用いられてい
る。このプラスチック化粧板の大きさは一般に幅６００
〜１３００＋＋ｒｍ、長さ２０００〜３０００＋ｎ＋ｎ
であり、プラスチック金型を用いてプレス成形される。

そして、この化粧板の製作に際しては、上下の金型本体
に装着された上下２枚の厚板の成形用面材を予め加熱し
ておき、その間に原料となるプラスチック粉を置き、プ
レスにて加圧して製造するものである。

これを第５図、第６図を参照して説明すると、ｌはプラ
スチンク成形用金型であり、２，２は一対の金型本体、
３は一対の金型本体２，２のそれぞれの凹部４と凸部５
とに装着した所定幅、所定長、所定厚の平板状の成形用
面材である。また、６．６・・・は取付用ボルトで、一
対の金型本体２２を貫通して設けたガイド孔７に前記ボ
ルト６を挿入したうえ、ボルト先端のねじ部９を成形用
面材３の裏面に設けた所定深さのねし六８に螺合するこ
とにより、前記成形用面材３を金型の凹部４と凸部５に
それぞれ固定されている。また、１０は金型本体２，２
に埋設されているスチームパイプである。

前記金型１を用いてプラスチック化粧板を製作するには
、まず、前記のスチームパイプ１０に蒸気を通すことに
より、金型本体２を予め加熱しておき、一対の成形用面
材３，３の間に原料となる熱硬化性のプラスチック粉１
１を置き、次に一対の金型本体２，２を近接してプラス
チック粉１１をプレスし、第６図に示すプラスチック化
粧板１２を製作するものである。そして、プラスチック
粉１１を多色にしておくと大理石のような模様の付いた
前記プラスチック化粧板１２が得られる。

〔発明が解決しようとする課Ｂ］プラスチック化粧板１２の製作に際し、原料のプラスチ
ック粉１１が高圧で成形用面材３にこすりつけられなが
ら移動するため、この成形用面材３の表面が摩耗し、光
沢度が低下し、プラスチック化粧板１２の表面の光沢が
出せなくなる。このため頻繁に成形用面材３を再研磨し
なければならないという問題がある。

さらに、成形用面材３には一般にダイスＩ（Ｊｒｓ規格
で５ＫＤ−７，１１）又は工具鋼（ＪＩＳ規格で５Ｋ−
３，４）などの鉄材が使用されており、成形用面材３の
表面から生しる摩耗鉄粉が製品であるプラスチック化粧
板１２の表面に押込まれて、内装材として使用中に金属
鉄粉の錆びが前記プラスチック化粧板１２の表面に生じ
るという問題がある。

さらに、成形用面材３を材料面からみた場合、ダイス鋼
を用いた場合は、例えば幅６００〜１３００ｍｍ、長さ
２０００〜３０００ｍｍというような大きい寸法の成形
用面材３を製造することが設備的に困難であり、よっ＝
前記のような大型サイズのプラスチック化粧板を製作す
ることがてきない。また、成形用面材３Ｓこダイス鋼、
工具鋼のいずれを用いる場合にあっても、焼き入れ時に
歪が大きくて平坦度を失うという問題がある。

前述の問題点を解決する方法として、成形用面材３にス
テンレスｔ！４（例えば５ＵＳ４１０）を用いることが
考えられる。このステンレス鋼によると、プラスチック
化粧板に付着した摩耗金属粉が錆びないが、十分な硬度
が得られず、摩耗度が高く、よって光沢度が低下して頻
繁な再研磨が必要となり、さらに数百度の高温焼き入れ
の際、表面の平坦度が低下するなどの難点があった。

本発明は前記従来の欠点を解決すべく提案されたもので
ある。

〔課題を解決するための手段〕

本発明者は、プラスチック金型の成形用面材として、ダ
イス鋼、工具鋼以外の鋼、すなわちステンレス鋼を使用
することに着目したのであるが、前述のとおり、従来の
ステンレス鋼には難点があり、これを解決すべく種々研
究した結果、加熱しなくても硬化できる特殊な深冷処理
硬化型のマルテンサイト系ステンレス鋼（詳細は後述す
る）を開発した。そして、このステンレス鋼を使用する
ことにより、所望の条件を兼ね備えたプラスチック金型
の成形用面材を製作できることを見出したものである。

本発明の成形用面材に使用される深冷処理硬化型マルテ
ンサイト系ステンレス網について、以下説明する。

このステンレス鋼は、焼鈍状態ではオーステナイト組織
であるが、深冷処理により、マルテンサイト組織に変態
して硬化するステンレス鋼であり、その化学成分により
、第１のステンレス鋼と第２のステンレス鋼とに分類す
ることができる。

まず、第１のステンレス鋼は重量％で、Ｃ：０．４％以
下、Ｎ：０．４％以下、Ｍｎ：１５％以下、Ｎｉ：１２
％以下、Ｃｒ　：　１０〜２３％、Ｍｏ：３．０％以下
、Ｃｕ：５．０％以下、Ｓｉ：２．０％以下、残部が不
可避不純物とＦｅからなり、且つ次の（１）、（２）、
■式を満たす成分からなる。

〔０１％）　＋１．５　（Ｓ　ｉ％）＋［Ｍｏ％］−［
Ｍｎ％）　　１．３　　（Ｎｉ％］−〔Ｃｕ％Ｅ　−１
９（Ｃ％）−１９［Ｎ％〕≦１２．０・・・■２７．５
≦　（０１％）　　＋１．３　（Ｓ　ｉ％）　　＋１．
３１：Ｍｎ％）＋１．５［：Ｎｉ％）＋［：Ｃｕ％）＋
［Ｍｏ％］＋１５（Ｃ％］＋２０（Ｎ％］≦３２．０・
・・■１．３（Ｎｉ％］　＋［：Ｍｎ％］　＋〔Ｃｕ％
）　＞４．０・・・■ 次に、第２のステンレス網は、前記第１のステンレス鋼
における成分Ｍｎ：１５％以下、Ｎｉ：１２％以下、Ｃ
ｕ：５％以下に代えて、それぞれＭｎ：４％以下、Ｎｉ
：３％以下、Ｃｕ：２．０％以下とし、且つ前記の、■
弐を満たすと共に、■弐に代えて次の■式を満たす成分
からなるものである。

Ｌ、３３Ｎｉ％］　＋　〔Ｍｎ％）＋〔Ｃｕ％〕≦４．
０・・・■ 本発明の成形用面材に用いる第１のステンレス網及び第
２のステンレス鋼は、前記の成分からなり、これら各成
分元素の添加理由及びその範囲を規定した理由は次の通
りである。

（１）　　ステンレス鋼としての一般耐食性を維持する
ためには、Ｃｒ量は１０％以上必要である。しかし、Ｃ
ｒが増加していくと耐食性は向上するが、フェライト形
成元素であり、通常の溶体化処理温度（９５０〜１１８
０°Ｃ）で完全なオーステナイト相を維持できなくなる
ので、２３％以下に制約される。

（２）ＣなアフにＮは、深冷化処理で硬いマルテンサイ
ト相を得るため、合計で０．２％以上含有することが好
ましい。Ｃは多量に添加すると、通常の溶体化温度（９
５０〜１１８０°Ｃ）で完全にオーステナイト相に固溶
することが出来なくなり、炭化物を生してしまう。さら
に、溶体化温度を上昇させれシ土固溶するようになるが
、溶体化処理温度が不必要に高くなり、結晶粒の粗大化
もおこり特記すべき利点はない、そのためＣは０．４％
以下にする。又、Ｎは通常の溶解、造塊などの工程で多
量に添加するとブローホールを生しるので、０．４％以
下とする。

（３）ＭｎはＣ，Ｎ、　Ｎ　ｉについてオーステナイト
相を安定にする成分て、且つ鋼のマルテンサイト変態を
開始させる温度（Ｍｓ点）を下げる成分であり、安価で
もあるので、第１のステアＬ・ス鋼においては、最大１
５％まで添加できる。しかし、Ｍｎを多量に加えると、
Ａｃ、変態点が７００″Ｃ以下に下がり、冷間圧延など
を行う際に母相をフェライト状態として加工することが
できなくなり、オーステナイト状態で冷間圧延など行う
必要が生しる。この場合には、冷間圧延により誘起加エ
マルテンサイドを生し、著しく硬化してしまい、繰り返
して溶体化処理と冷間圧延などを行う必要を生しる場合
がある。

この不便を回避するにしよ、Ｍｎを下げＡｃ。

変態点を７００°Ｃ以上とすると良い、第２のステンレ
ス鋼は母相をフェライト状態とし冷間圧延を行えるよう
にしたもので、そのためにＭｎは４％以下とする。

（４）ＮｉもＭｎと同様、オーステナイト相を安定にし
、Ｍｓ点を下げる成分であるが、Ｍｎより高価であり、
Ｍｎで代替できる場合には用いる必要はない。

しかし、Ｎｉを用いた場合には、溶体化のオーステナイ
ト相の硬度がＭｎ系より低めになる特徴があるので、第
１のステンレス鋼では、最大１２％までの添加ができる
。

しかし、第２のステンレス鋼では、製造過程の冷間圧延
をフェライト状態で行う必要から、Ａｃ、変態点を下げ
ないようにＮｉ：３％以下とする。

（５）Ｃｕは耐食性を向上する元素であり、第１、第２
のステンレス鋼の特性に関連を有するが、多量に加える
とオーステナイト相への完全固溶が困難になり、熱間加
工性を害するので、第１のステンレス鋼では、５％以下
とする。又、第２のステンレス鋼では、製造過程の冷間
圧延をフェライト状態で行う必要から２％以下とする。

（６）Ｓｉは第１．第２のステンレス鋼の特性に関連を
もつが、積極的な役割をもつものではなく、製造上の容
易さも考慮して２％以下とする。

（７１ＭｏはＣｒと共に耐食性を向上する有力な元素で
あり、特性にも関連を有するが、高価な成分てあり、３
％以下とする。

（８）以上の各成分の制約に加え、第１、第２のステン
レス鋼は、通常の溶体化処理温度（９５０〜１１８０°
Ｃ）でほぼ完全なオーステナイト相を得る必要がある。

そのため、前項までの各組成範囲内で、次の式のを満足
するように各成分の相互関係を調整する。

〔Ｃｒ％Ｅ　＋　１．５　〔Ｓ　ｉ％）＋　（Ｍｏ％］
〔Ｍｎ％）−１，３（Ｎｉ％）−〔Ｃｕ％〕−１９〔Ｃ
％Ｅ　　１９（Ｎ％〕≦１２．０・・・■さらに、第１
のステンレス銅では、■弐をも満足する必要がある。

１．３（Ｎｉ％］＋　（Ｍ　ｎ％）＋〔Ｃｕ％）　＞４
．０・・・■ （９）又、第１．第２のステンレス鋼は、常温でオース
テナイト相あるいは一部マルチンサイト相を含むオース
テナイト相であり、且つ一４０’Ｃ以下の深冷処理でマ
ルテンサイトを大巾に増加し、十分硬化することが必要
である。そのためには、実験結果ムこもとづき次式■を
満足するように各成分の相互関係を調整する。

２７．５≦〔Ｃｒ％〕＋１．３（Ｓｉｘ）−１−１，３
〔Ｍｎ％〕上ｌ、５ｊＮｉ％Ｅ　＋　ＣＣｕ％］＋〔Ｍ
Ｏ％、ｌ↓１５〔Ｃ％）＋２０〔Ｎ％］≦３２．０・・
・■ＱＯ）　　さらに、第２の充テンレス鋼においては
、製造工程の冷間圧延をフェライト相と炭化物・窒化物
の状態で行うことを前提としており、Ａｃ＋変態点を下
げてしまうと、その手段がうばわれてしまう。そのため
、各成分間の相互関係を次式■を満足するように調整す
る。

１．３　　二Ｎｉ％’）＋’、Ｍｎ％］＋〔Ｃｕ％Ｅ　
＞４．０・・・■ 第■、第２のステンレス銅は、成型加工時にシよ塑性加
工ができる程度に軟らかく、且つ−４０“Ｃ以下の深冷
処理により、金型材として必要な高硬度が得られるので
、熱処理あるいは熱処理に伴う酸化防止や酸洗・研磨を
不必要とするものである。

（実　施　例二以下、本発明の実施例を第１図、第４図を参照して説明
する。

まず、本発明のプラスチック金型の成形用面材１４に使
用するための第１．第２のステンレス鋼を次のようにし
て製作した。５０ｔの電気炉溶解及びＡＯＤＩ錬により
溶製した鋼塊を、８００−１２００°Ｃで熱間圧延、厚
さ３５ｍｍの平板をそれぞれ作威し、これを１０５０°
Ｃにて溶体化処理を行ったものを深冷処理前の成形用面
材の平板素材とした。

入面切削、穴加工の機械加工を施し、つづいて下記の条
件で深冷硬化処理した。

深冷硬化処理条件冷却方法　　空冷温度　　　　−５５°Ｃ時間　　　　５０時間その後、成形用面材１４の硬度を調べたところ、ロック
ウェル硬度ＨＲＣ４５の値が得られた。

このように深冷硬化処理されたステンレス鋼からなる成
形用面材の硬度は、従来の５ＵＳ４１０のステンレス銅
からなる成形用面材よりも高く、プラスチック化粧板用
金型の成形用面材にとって望ましい硬度条件を十分に満
たすものであった。

なお、図において、１５は成形用面材１４の裏面に所定
の深さに設けた金型本体への取付用ボルト６を螺合する
ねし穴、１６は金型本体２に設けた位置決め用ガイド突
起（図示省略）の嵌合するガイド穴である。

〔発明の効果］以上説明したように、本発明に係るプラスチック金型の
成形用面材は、特許請求の範囲に記載の深冷処理硬化型
マルテンサイト系ステンレス鋼を使用したので次の効果
を有する。

すなわち、５ＵＳ４１０のステンレス鋼のように高温焼
入れをせず、極低温保持による硬化処理であるので、成
形用面材の表面の平坦度を高く保持することができると
共に、前記従来のステンレス鋼に比べて硬度が十分に得
与れ、表面が光沢に冨むすくれたプラスチック化粧板を
得ることができ、成形用面材の表面の研磨の頻度を少な
くできて生産効率がアンプする。又、従来のダイス鋼を
用いる成形用面材に比べ、通常のステンレス厚板の製造
範囲において、大板が製作可能であり、よって大型サイ
ズのプラスチック化粧板を製作することができる。さら
に、成形用面材の摩耗によりプラスチック化粧板の表面
に押こまれる金属の摩耗粉が錆びないなどのすくれた効
果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係るプラスチック金型の成形用面材の
裏面図、第２図はその側面図、第３図は金型本体に装着
した状態の拡大断面図、第４図はガイド穴を示す部分拡
大断面図、第５図はプラスチック金型の断面図、第６図
は成形されたプラスチック化粧板の斜視図である。１・・・プラスチック成形用金型　２・・・金型本体１
４・・・成形用面材。

Claims

【特許請求の範囲】［１］プラスチック金型本体に装着して使用する成形用
面材であって、この成形用面材は重量％でＣ：０．４％
以下、Ｎ：０．４％以下、Ｍｎ：１５％以下、Ｎｉ：１
２％以下、Ｃｒ：１０〜２３％、Ｍｏ：３．０％以下、
Ｃｕ：５．０％以下、Ｓｉ：２．０％以下、残部が不可
避不純物とＦｅからなり、且つ（１）、（２）及び（３
）式を満足する深冷処理硬化型マルテンサイト系ステン
レス鋼により所定幅、所定長、所定厚に成形してなるこ
とを特徴とするプラスチック金型の成形用面材。〔Ｃｒ％〕＋１．５〔Ｓｉ％〕＋〔Ｍｏ％〕−〔Ｍｎ％
〕−１．３〔Ｎｉ％〕−〔Ｃｕ％〕−１９〔Ｃ％〕−１
９〔Ｎ％〕≦１２．０・・・（１）２７．５≦〔Ｃｒ％
〕＋１．３〔Ｓｉ％〕＋１．３〔Ｍｎ％〕＋１．５〔Ｎ
ｉ％〕＋〔Ｃｕ％〕＋〔Ｍｏ％〕＋１５〔Ｃ％〕＋２０
〔Ｎ％〕≦３２．０・・・（２）１．３〔Ｎｉ％〕＋〔
Ｍｎ％〕＋〔Ｃｕ％〕＞４．０・・・（３）［２］請求項１記載のプラスチック金型の成形面材にお
いて、Ｍｎ：１５％以下に代えてＭｎ：４％以下とし、
Ｎｉ１２％以下に代えてＮｉ：３％以下とし、Ｃｕ：５
．０％以下に代えてＣｕ：２．０％以下とし、且つ（３
）式に代えて下記の（４）式を満足する深冷処理硬化型
マルテンサイト系ステンレス鋼により、所定幅、所定長
、所定厚の平板を金型の成形面材として形成し、この平
板を金型本体に装着してなることを特徴とするプラスチ
ック金型の成形用面材。１．３〔Ｎｉ％〕＋〔Ｍｎ％〕＋〔Ｃｕ％〕≦４．０・
・・（４）