JPH05131504A - 光硬化樹脂を用いる射出成形型製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【目的】 型製造までの工程を大幅に簡単化することに
よって、期間と生産コストの両者を低減する。 【構成】 成形面に近接した型内側に冷却通路４を設け
た射出成形型１を製造する方法であって、該成形型の該
成形面と該成形面３に対する該冷却通路４の位置と形状
に関する情報を３次元ＣＡＤシステムによって設計する
工程と、光照射を受けると硬化する液状の樹脂に対し、
該３次元ＣＡＤシステムで設計された形状に対応する位
置に選択的に光を照射する工程、とを有する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は射出成形型の製造方法に
関するものであり、特に低価格、短期間に型を製造する
ことができ、かつ短い成形サイクルを得ることのできる
射出成形型製造方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】射出成形型として、型内に射出された材
料を早く冷却して形状保持性能を与えるために、金型の
成形面に近接した型内側に冷却通路を設けた金型がしば
しば用いられる。簡易型として、コンクリートや樹脂等
で作成した型が用いられることもある。この場合、コン
クリートや樹脂中に冷却通路用の管を配管してコンクリ
ートや樹脂を固めた型が用いられることもある。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、金型の
製作は周知のように期間と費用がかかるものであり、少
量の製品を短期間で生産する場合には、期間的あるいは
経済的に金型の製作が不能のときも多い。特に、金型中
に冷却通路を設ける場合には、金型の加工が著しく困難
なことが少なくない。コンクリートや樹脂を用いた型の
場合、あらかじめコンクリートや樹脂中にパイプを埋設
しておいて硬化させるため、冷却通路の加工は相当程度
容易化される。しかし、この場合にも、コンクリートや
樹脂を硬化させる際の型かあるいは硬化後、機械加工し
て成形面を成形する工程が必要となり、なお、型生産に
要する期間や費用を充分に低下し得るものではない。。
そこで、本発明では、型の製造までの工程を大幅に簡単
化することによって、期間と生産コストの両者を低減し
ようとするものである。

【０００４】

【課題を解決するための手段】上記技術課題を解決する
ために、請求項１に係る発明では、成形面に近接した型
内側に冷却通路を設けた射出成形型を製造する方法であ
って、該成形型の該成形面と該成形面に対する該冷却通
路の位置と形状に関する情報を３次元ＣＡＤシステムに
よって設計する工程と、光照射を受けると硬化する液状
の樹脂に対し、該３次元ＣＡＤシステムで設計された形
状に対応する位置に選択的に光を照射する工程、とを有
することを特徴とする光硬化樹脂を用いる射出成形型製
造方法を創作した。また請求項２に係る発明では、成形
面に近接した型内側に冷却通路を設けた射出成形型を製
造する方法であって、該成形型の該成形面の形状に関す
る情報を３次元ＣＡＤシステムによって設計する工程
と、光照射を受けると硬化する液状の樹脂に対し、該３
次元ＣＡＤシステムで設計された成形面の形状に対応す
る位置に光を照射して、該３次元ＣＡＤシステムで設計
された成形面を有する薄肉の樹脂硬化物を造形する工程
と、該薄肉樹脂硬化物の型内側に冷却通路用の管を配管
する工程と、流動化した型材を該薄肉樹脂硬化物の型内
側に充填して硬化する工程、とを有することを特徴とす
る光硬化樹脂を用いる射出成形型製造方法を創作した。

【０００５】

【作用】請求項１の発明によれば、光硬化樹脂中の任意
に位置に光照射することによって、一挙に成形面と冷却
通路を有する射出成形型が製造されるため、型の製作工
程が簡単化される。また、この方法によって冷却通路を
自由自在に配管することができる。請求項２の発明によ
れば、光硬化樹脂に対し、成形面に対応した位置にの
み、光を照射することで、成形面を有する薄肉の樹脂硬
化物が造形される。この硬化物の型内側に管（パイプ）
が配管され、しかも、この内側にコンクリート、樹脂等
が充填されて硬化されるため、型内側に冷却通路が形成
された成形面の裏側が補強された型が容易に製造され
る。

【０００６】

【実施例】以下、請求項１に係る本発明の実施例として
図１に示す射出成形型１を製造する場合を例として説明
する。本実施例にかかる射出成形型１の製造方法は次に
述べる各工程を実施する。

【０００７】（１）まず、最初に３次元のＣＡＤシステ
ムを用いて射出成形型１の３次元形状、すなわち、外表
面２及び成形面３の形状を設計をする。さらに、射出成
形型１の成形面３の形状にそって、射出成形型１内部に
冷却水が循環可能な配管の位置と形状の設計をする。こ
の結果、３次元ＣＡＤシステムによって、成形面３に近
接した型内側に冷却通路を設けた射出成形型１の３次元
の形状情報が定義される。

【０００８】（２）次に図１に示される射出成形型１の
実際の作成工程が実施される。これには光硬化造形法が
用いられる。光硬化造形法は、図２に例示されるように
液状の光硬化性樹脂５の表面に強力な紫外線６を照射す
ることにより、照射された領域の樹脂５を硬化させ、こ
れを幾層にも積層することにより３次元の樹脂硬化像を
創成するものである。得られる形状は紫外線６の軌跡に
より決定される。

【０００９】すなわち、槽内に満たされた光硬化性樹脂
５の表面にレーザ光６のスポットを当てて、スキャナ７
によってレーザ光６を２次元的に移動することにより表
面の一部が固体化される。その後、固体化したものを一
層の厚み分だけステージ８により液面より沈下させ、固
定化した部分の上に一層分の液状の樹脂５を導入する。
次にこの液状部が同様に固化される。この固化像は下層
の固化像上に積層されて一体化される。これを繰り返し
て一層づつ重ねられて、最終的に得ようとする像が造形
される。この場合、一層の断面の輪郭内部を全域照射す
れば、中実の樹脂像が造形され、輪郭のみを照射すれ
ば、輪郭のみが固化され、内部は未硬化の中空の樹脂像
が作成される。なお、造形終了時、内部空間に未硬化樹
脂が充填されているが、小さな孔を開けることにより排
出される。また、樹脂像が大きく外皮のみでは形状が維
持ができないときは、内部等に補強用硬化部が造形され
たハニカム構造の外皮像を得ることができる。

【００１０】本実施例では、３次元ＣＡＤシステムのデ
ータに基づいて、設計された射出成形型１のスライスさ
れた１断面の全域を光照射する。さらにこの照射によっ
て硬化された層上に、次の断面を全域光照射するという
工程を繰り返して、最終的に中実の射出成形型１を造形
する。なお、中実の樹脂像であっても、通路４の内部に
は光照射されないため、硬化されない。この結果、造形
された射出成形型１が図１に示されている。この射出成
形型１の内部には成形面３に沿って型１内部に対向する
側面の間に複数本の冷却通路４が貫通している。光硬化
造形法では自由自在に配管することができるから、冷却
通路４はどのようにも配管できる。冷却通路４の形状は
型１外部からの冷却水が循環可能であればよい。このよ
うにして光硬化造形法で射出成形型１が一挙に作成され
るので、従来の射出成形型１の製作工程はすべて不要と
なる。すなわち、時間及び型製作のコストが大幅に低減
される。

【００１１】なお、本実施例においては、射出成形型１
の断面を全域光照射することを繰り返すことにより、射
出成形型１を造形したが、この方法に限定されるもので
はない。前記断面の輪郭内部に近接した部分のみを光照
射して、中空状で外皮のみによって構成された樹脂硬化
物を造形し、この造形物の内部に充填された光硬化樹脂
をさらに光照射して硬化させることもできる。また、射
出成形型１の熱伝導性と剛性向上のために、樹脂５中に
樹脂の比重の値に比較的近い金属粉末を混入し、一緒に
硬化させることもできる。

【００１２】次に、請求項２に係わる実施例として、図
６に示す射出成形型１１を製造する場合を例として説明
する。本実施例にかかる射出成形型１１の製造方法は次
に述べる各工程を実施する。 （１）まず、最初に３次元のＣＡＤシステムを用いて射
出成形型１１の３次元形状、すなわち、外表面１２及び
成形面１３の形状を設計をする。この結果、３次元ＣＡ
Ｄシステムによって射出成形型１１の３次元情報が定義
される。

【００１３】（２）次に図３に示される薄肉樹脂硬化物
１４の作成が実施される。これには光硬化造形法が用い
られる。本実施例では、最終的には薄肉樹脂硬化物１４
を離型して射出成形型１１を製造するために、３次元Ｃ
ＡＤシステムのデータに基づいて射出成形型１１の外表
面１２ないし成形面１３の外部に近接する部分のみを照
射することで、薄肉樹脂硬化物１４を造形する。この結
果、薄肉樹脂硬化物１４の内表面１６は射出成形型１１
の外表面１２及び成形面１３に一致したものとなる。な
お、この薄肉樹脂硬化物１４は、前述のように最終的に
は取り省かれるものであり、その内表面１６にのみ意義
があるので、外皮１５の外側には補強枠等を施してもよ
い。

【００１４】この結果、薄肉樹脂硬化物１４は外皮１５
によって構成されるとともに、上部が開口して凹部１８
が形成された略箱状となる。そして、内表面１６によっ
て形成された凹部１８は射出成形型１１と同一の外形形
状を有している。このようにして、光硬化造形法によっ
て一挙に薄肉樹脂硬化物１４が作成されるので、形成型
作成のための型作成工程が大幅に簡単化される。

【００１５】（３）次に、図４に示すようにこの薄肉樹
脂硬化物１４の凹部１８に金属等で形成された冷却通路
１９を配管する。この冷却通路１９は、射出成形型１１
の成形面１３となる内表面１７に近接して凹部１８に設
けられるものであり、射出成形型１１の成形面１３の温
度制御をするという目的を有するものである。したがっ
て、必要に応じた形状の冷却通路１９が、最も適切な位
置に配管される。本実施例では、複数本の真っ直ぐな金
属製パイプを凹部１８の底部付近に、対向する外皮１５
間に渡して配管するとともに固定している。

【００１６】（４）さらに、図５に示すように、この薄
肉樹脂硬化物１４の凹部１８に流動化された型材２０が
充填される。この型材２０としては、樹脂、石膏、セラ
ミックス、金属粉末等、流動化されており、かつ硬化が
可能であって、射出成形型１１としての剛性及び耐熱性
を有するものであればよい。したがって、焼結が必要か
どうかも問わない。本実施例では、セラミックスを型材
２０として用い、水と解膠剤を加えて流動化されてい
る。この型材２０が凹部１８に充填された後、この成形
型１４ごと、乾燥器あるいは予熱炉内において、所定の
温度で乾燥される。この乾燥工程によって、型材２０か
ら水分が蒸発し、型材２０に保形性が与えられる。ま
た、この乾燥の間、薄肉樹脂硬化物１４は形状を維持す
る。この結果、乾燥工程が終了すると、薄肉樹脂硬化物
１４の凹部１８の形状に一致した外形形状を保持すると
ともに、金属製の配管を内部に保持した型材２０が作ら
れる。

【００１７】所定の時間の乾燥後、さらに型材２０は薄
肉樹脂硬化物１４とともに、高温炉に投入され、加熱さ
れる。この焼結工程の早い時期に、薄肉樹脂硬化物１４
を構成する樹脂５は焼失する。この薄肉樹脂硬化物１４
の焼失後、さらに加熱が続けられ、型材２０は完全に焼
結される。このようにして、型１１内部に金属性の冷却
通路１９が配管されたセラミックス製の射出成形型１１
が製造される。

【００１８】なお、本実施例では、最終的には、薄肉樹
脂硬化物１４が焼失されて、型材２０のみで射出成形型
１１が製造される。しかし、薄肉樹脂項物１４の焼失は
必ず必要というわけではなく、薄肉樹脂硬化物１４をそ
のまま成形面として残した射出成形型１１を製造するこ
ともできる。この場合には、射出成形型１１の外形形状
は薄肉樹脂硬化物１４の外表面が一致される。また、本
実施例以外に、型材２０として樹脂あるいは石膏を用い
た場合には、流動化したこれらの材料を薄肉樹脂硬化物
１４に充填したのち、冷却あるいは乾燥することにより
硬化し成形される。また、薄肉樹脂硬化物１４を離型す
るには、予め薄肉樹脂硬化物１４の内表面１６及び成形
面１７に離型剤を塗布しておくか、あるいは型１４を破
壊するか等の方法によっても可能である。

【００１９】

【発明の効果】上述したように、第１の請求項に記載し
た発明によれば、３次元ＣＡＤデータから光硬化造形法
によって、冷却通路が自在に配管された樹脂製の射出成
形型が、一挙に作成される。したがって、射出成形型製
造にかかる時間及びコストが大幅に低減されるととも
に、充分に短い成形サイクルが得られるので、成形品の
生産コストも低減し得る。また、第２の請求項に記載し
た発明によれば、光硬化造形法によって、射出成形型の
薄肉樹脂硬化物が一挙に作成され、冷却通路が自在に配
管された射出成形型が作成される。したがって、第１の
請求項と同様の効果が得られる。さらに射出成形型の型
材を必要に応じて選択することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】（ａ）は光硬化造形法によって製造された射出
成形型の断面を示し、（ｂ）は平面図である。

【図２】光硬化造形法による射出成形型製造の工程図で
ある。

【図３】光硬化造形法によって作成された薄肉樹脂硬化
物の断面図である。

【図４】冷却通路を配管した薄肉樹脂硬化物の上面図で
ある。

【図５】冷却通路を配管した薄肉樹脂硬化物に型材料を
充填する工程図である。

【図６】離型された射出成形型の断面図である。

【符号の説明】

１、１１ 射出成形型 ３、１３ 成形面 ４、１９ 冷却通路 ５ 樹脂 ６ 光（紫外線） １４ 薄肉樹脂硬化物 ２０ 型材

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 斉藤 直一郎 神奈川県藤沢市大庭3910 藤沢西部団地２ −９−952

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 成形面に近接した型内側に冷却通路を設
   けた射出成形型を製造する方法であって、 該成形型の該成形面と該成形面に対する該冷却通路の位
   置と形状に関する情報を３次元ＣＡＤシステムによって
   設計する工程と、 光照射を受けると硬化する液状の樹脂に対し、該３次元
   ＣＡＤシステムで設計された形状に対応する位置に選択
   的に光を照射する工程、 とを有することを特徴とする光硬化樹脂を用いる射出成
   形型製造方法。
2. 【請求項２】 成形面に近接した型内側に冷却通路を設
   けた射出成形型を製造する方法であって、 該成形型の該成形面の形状に関する情報を３次元ＣＡＤ
   システムによって設計する工程と、 光照射を受けると硬化する液状の樹脂に対し、該３次元
   ＣＡＤシステムで設計された成形面の形状に対応する位
   置に光を照射して、該３次元ＣＡＤシステムで設計され
   た成形面を有する薄肉の樹脂硬化物を造形する工程と、 該薄肉樹脂硬化物の型内側に冷却通路用の管を配管する
   工程と、 流動化した型材を該薄肉樹脂硬化物の型内側に充填して
   硬化する工程、とを有することを特徴とする光硬化樹脂
   を用いる射出成形型製造方法。