JPH0336011A - 高周波加熱用金型 - 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、射出成形用の金型に関し、特に高周波誘導加
熱方式により加熱される金型に関する。

（従来の技術］ 従来、高周波誘導加熱方式により金型を加熱し、射出成
形することは、特開昭５０−４５０３９号等に記載され
ているように、金型内に発振電極と冷却水路を有し、外
部に発振機と冷却水ポンプを備え、樹脂の充填時に金型
を金型内に設けられた発振電極により瞬時に加熱し、樹
脂の充填完了後発振を停止し、冷却水ポンプより冷却水
を金型内の冷却水路に流し、金型を冷却して樹脂を固化
させる方法が提案されている。

また、特開昭５８−４０５０４号公報には、熱可塑性樹
脂を射出成形するにあたり、射出成形品に接する金型表
面を予め該熱可塑性樹脂の熱変形温度以上に高周波誘導
加熱方式により加熱して射出成形する方法が提案されて
いる。

このような高周波誘導加熱方式による射出成形用の金型
としては、圧延鋼材（ＳＳ）、機械構造用炭素鋼（ＳＳ
、５ＣＫ）　、工具鋼（ＳＫ、５ＫＳ）、高速度鋼（Ｓ
ＮＣ）　、クロムモリブデン鋼等の鋼材を鋳造、圧延加
工するか、または熱処理し、その後、切削加工、仕上げ
組み立て加工により形成したものが用いられている。

特に上述の鉄系金型材料は、前述の高周波誘導加熱方式
による金型に適している。

［発明が解決しようとする課題］ 光学部品、例えば、レンズ・フレネルレンズ等は、表面
の仕上げ精度、レンズ曲率の形状精度に極めて高い精度
が要求されている。レンズの場合、金型のキャビティに
射出された溶融樹脂は、射出終了後、金型の冷却により
冷却固化が進み、これによりレンズ形状が形成されるが
、このとき金型の冷却温度の制御が適切でないとレンズ
表面にひけを生じ、レンズの主となるレンズ曲率の形状
が所望の通りにできない。

第２図に示すフレネルレンズの場合も、やはり金型の温
度制御が適切に行なわれないと、頂角部１００人の先端
の鋭角部の成形が所望する通りに行なうことができない
。

金型の加熱を高周波誘導加熱方式にて行なうと、金型な
短時間のうちに高温度に加熱操作することができる。金
型材料としては前述の鉄系金属材料を用いると加熱が効
率的に行なわれる。

しかしながら、鉄系金属材料、特に昨今多用されている
銅系材は切削加工性に難点がある。即ち、超硬度な材質
であるために、キャビテイ面を高精度の表面粗さを保っ
て切削加工により曲面創製したり、キャビテイ面にフレ
ネル形状を加工すること、特にフレネルレンズの場合、
μｍオーダーの凹凸部を形成することは困難である。

キャビテイ面への微細凹凸形状の形成のためには、加工
性の良い金型材料が好ましく、銅系またはアルミニウム
系材料が適しているが、これらの材料は非磁性で電気抵
抗が小さいため、金型加熱に前述の高周波誘導加熱方式
が採用できない。また、鏡面加工時にピンホール等の欠
陥が生じやすく、金型材料として不適当である。

本発明は、キャビテイ面に微細凹凸形状を切削加工する
ことが可能で、かつ、キャビティ内に射出される溶融樹
脂がキャビティ内の微細凹凸部に注入しやすい高周波誘
導加熱方式による加熱操作が可能な金型を提供すること
を目的とする。

また表面粗さ精度に極めて高い精度が要求されるレンズ
・フレネルレンズ等の光学部品を成形するために、金型
表面の鏡面加工精度を向上し、ピンホール等の欠陥の殆
ど無い金型を提供することを目的とする。

〔課題を解決するための手段〕

本発明者らは上記課題を解決するために鋭意検討した結
果、高周波誘導加熱方式により加熱される射出成形用の
金型において、鉄系金属基材上に電鋳ニッケル層、電鋳
銅層を順次積層した後、該電鋳銅層に切削加工を施し、
その後、該加工面上にクロームメッキ層またはチタン化
合物層を積層することにより、上記目的が達成されるこ
とを見出した。

即ち、金型の基材として鉄系金属材料を用いることによ
り、高周波加熱により効率よく加熱することができ、銅
層は電鋳により形成するためにピンホール等の欠陥が殆
ど無く、切削加工性に優れるために、高度の鏡面加工が
可能となる。更に、基材の鉄系金属材料と、銅層との間
に、電鋳法によりニッケル層を設けることにより、鉄系
金属と銅層との密着力が向上し、機械加工、熱衝撃時の
剥離等が完全に防止される。

また、銅層は表面硬度、弾性率が低くキズが付きやすく
変形しやすいために、切削加工のなされた銅層の表面に
クロームメッキ層または窒化チタン等のチタン化合物層
を積層することで、微細門凸部または鏡面性を保持しつ
つ、キズや変形に弛い金型表面を得ることが可能となる
。

基材表面に形成される電鋳ニッケル層は、５〜１００μ
程度の厚さに積層すればよく、また銅層は５０〜２００
μ臘程度の厚みで形成されるのが好ましい、このときニ
ッケル層、銅層な厚付けした場合には、　２００〜３５
０℃にて熱アニールな行ない、膜付けの際の応力を緩和
することが好ましい。

また、銅層の切削加工後に積層されるクロームメッキ層
は、　１〜２０μ鳳の厚さに成形するのが好ましい、チ
タン化合物層は蒸着法により０．１〜３μｍの厚さに積
層されるのが好ましい。

チタン化合物としては、窒化チタン、炭化チタン等の硬
度の極めて高いものが使用できる。

〔実施例） 以下実施例により本発明を具体的に説明する。

Ｘ血旦ユ 第３図に示すように基材１１として５ＫＤ６１鋼材を用
い、これに切削、研削等により機械加工を施す。次に第
４図に示すように基材１１の上に電鋳法によりニッケル
層を２０μｍの厚みでつける。更にこのニッケルＮ５１
の上に電鋳法により銅層２１を１００μｍの厚みでつけ
る。この後、２５０℃にて熱アニルを行なう。

次に第５図に示すように前記３層からなる金型に外径仕
上げ加工を施し、金型中央に鏡面レンズコア用の穴を穿
ち、そのなかへダミーコア６１を挿入した。

第６図に示す工程では銅Ｎ２１をダイヤモンドバイトを
用いてフレネルレンズ用の鏡面切削加工を施す。このと
き同時にダミーコアにも切削加工を施すことにより最終
的に鏡面コア６２を嵌合させた際に、クリアランスが良
くなる。

次に第７図に示すように、ダミーコア６１を取り去り、
ニッケルエマージング鋼製の鏡面コア６２を挿入、嵌合
させ、全体に１μ鳳厚のクロームメッキを施した。

このようにして得られた金型の鏡面性（面粗さ）は、０
．０１μｍ、高周波誘導加熱方式による加熱速度は２０
℃／ｓｅｃであった。

Ｘ息盟ユ 基材として５５５Ｃ鋼材を用い、実施例１と同様にして
ニッケル層、銅層をそれぞれ１０μ、　２００μ瓜厚に
形成した。これを第８図に示すような鏡面加工を施した
後、窒化チタン膜を０．５μ烏の厚みに真空蒸着により
形成した。

このようにして得られた金型の鏡面性は０．Ｏ１μ、加
熱速度は２０℃／ｓｅｃであった。

比較型ユ ３４５Ｃ（炭素鋼）を用いて金型を製作した。金型は加
熱速度２２℃／ｓｅｃの加熱速度を示したが、鏡面加工
を施すことができなかった。

比較貝ｌ リン青銅を用いて金型を作製した。実施例同様に鏡面加
工を施したところ、鏡面性０．０１μｍが得られたが、
高周波誘導加熱方式による加熱速度は３’Ｃ／ｓｅｃで
あり、この金型を用いてフレネルレンズを射出成形する
と、ひげが発生した。

〔発明の効果〕

以上説明したように、鉄系金属基材上に電鋳ニッケル層
、電鋳銅層を積層し、切削加工した後、その表面にクロ
ームメッキまたはチタン化合物層を積層することにより
、高周波誘導加熱の際の加熱特性に優れ、かつ優れた鏡
面性と、機械的、熱的強度をもつ金型を提供することが
可能となった。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の１例を示す金型の断面図、第２図はそ
の斜視図、第３図〜第７図は本発明の金型の製造工程の
１例を示す概略断面図、第８図は本発明の他の実施例に
よる金型の断面図である。 １・・・基材　　　　　２・・・銅層 ３・・・硬質膜層　　　４・・・フレネルレンズ面５・
・・ニッケル層　　６・・・鏡面コア７・・・非球面レ
ンズ面

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 　高周波誘導加熱方式により加熱される射出成形用の金
   型において、鉄系金属基材上に電鋳ニッケル層、電鋳銅
   層を順次積層した後、該電鋳銅層に切削加工を施し、そ
   の後、該加工面上にクロームメッキ層またはチタン化合
   物層を積層したことを特徴とする高周波加熱用金型。