JPH07124953A - 樹脂型及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 キャビティ内に射出される溶融材料の冷却時
間を短縮し、且つ高精度の製品を得られるような樹脂型
を提供する。 【構成】 アルミニウムなどの金属を所定形状、所定寸
法に加工して直方体状の外型１０を構成する。一方、こ
の外型１０の中央に、エポキシ樹脂などの熱硬化性樹脂
から成る内型２０を設ける。また、この内型２０には歯
車形状のキャビティ２１を形成、且つこのキャビティ２
１の中心部には入れ子３０の一部を突設する。斯くし
て、前記キャビティ２１内に熱可塑性樹脂などの溶融材
料を射出し、プラスチック製歯車を得る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、樹脂型の製造方法に関
するものであって、特にプラスチック製歯車を射出成形
する際に有用な樹脂型とその製法に関する。

【０００２】

【従来の技術】プラスチック製品の射出成形用のダイと
して、金属製のダイ、即ち金型が知られている。

【０００３】この金型は、ダイ材に放電加工やワイヤー
カット加工などの電気加工を施すことによって製品成形
型、即ちキャビティを形成している。

【０００４】一方、近年にあって、そのダイを樹脂製と
した所謂「樹脂型」の利用が顕著である。

【０００５】この樹脂型は、型枠の中に所望のモデルを
配置し、そしてその型枠へ樹脂を注入することにより製
造されている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来の金型によれば、強度が高く且つ型寿命が長いという
利点を有するものの、上述の如く電気加工が主体となる
ので、価格が非常に高くなってしまうという欠点があっ
た。

【０００７】また、電気加工による型彫り（キャビティ
形成）では、コーナー部の摩耗を防止できないなど、面
精度の高い加工に限界があるので、金型にあって歯車な
どの精密部品は所定の製品精度を得難いという欠点があ
った。

【０００８】特に、製品としての歯車にあっては、加工
面粗さの限界によりノイズが発生するという欠点があっ
た。

【０００９】一方、従来の樹脂型にあっては、その製造
が短期に行え、且つ安価であるという利点を有するもの
の、ダイ材の熱伝性が弱いので、キャビティ内に射出さ
れた溶融材料を固化するための冷却時間を多分に要し、
特にその冷却時間の不足のために製品に焼けや変形が生
ずる危険性があった。

【００１０】また、樹脂型では、樹脂型材料のマイクロ
ボイドによるピンホールのために精密部品に対応できな
かった。

【００１１】本発明は、上記事情に鑑みて成されたもの
であり、従来の金型と樹脂型の欠点を補う新規の樹脂型
とその製造方法を提供しようとするものである。

【００１２】

【課題を解決するための手段】本発明は、歯車形状のキ
ャビティが形成された熱硬化性樹脂から成る内型と、こ
の内型を囲繞する金属製の外型とにより構成された樹脂
型を提供することにより、上記課題を達成するものであ
る。

【００１３】また、本発明は、基盤の所定位置にモデル
としての歯車を固定する工程と、素材としての金属を所
定形状、所定寸法に加工し、その所定位置に前記歯車よ
り直径の大きい貫通孔を形成して外型を仕上げる工程
と、前記歯車の中心に貫通孔の中心が合う状態で外型を
基盤に固定する工程と、前記基盤に固定した外型の貫通
孔に熱硬化性樹脂を注入し、この樹脂が硬化した後に前
記外型と基盤を分離し、且つ前記熱硬化性樹脂が硬化し
て成る内型から前記歯車を離脱する工程とを有して成る
樹脂型の製造方法を提供することにより、上記課題を達
成するものである。

【００１４】

【作用】本発明によれば、内型で製品としての歯車が成
型され、外型でその内型、延いては製品が均一に冷却さ
れる。

【００１５】即ち、冷却手段として、水などを媒体とす
る冷却管を用いて外型の冷却を行うと、熱伝性に優れる
金属製の外型は急速に冷却し、延いてはこの外型が内型
及びこの内型のキャビティ内に射出される熱可塑性樹脂
などの溶融材料を急冷する。

【００１６】また、キャビティの下方部に位置する入れ
子も金属製であるので、内型の冷却に大きく寄与する。

【００１７】このため、キャビティ内の溶融材料は極短
時間のうちに固化し、製品として得られる歯車をキャビ
ティから素早く取り出すことができる。

【００１８】また、製品の冷却が極短時間のうちに充分
に成されるので、その製品に焼けや変形が生ずることは
なく、高精度の歯車製品を得ることができる。

【００１９】

【実施例】以下、本発明の樹脂型及びその製造方法に係
わる実施例を図面に基づいて詳細に説明する。

【００２０】図１は、本発明の樹脂型を示す斜視図で、
図中の符号１０は外型、２０は内型である。

【００２１】この樹脂型は、プラスチック製歯車の射出
成形用のもので、図示する如く外型１０の中央に内型２
０を設けた構成となっている。

【００２２】この外型１０は、銅合金や炭素鋼などの金
属、好ましくは軽質で耐食性、熱伝性に優れるアルミニ
ウムを素材とし、縦、横、高さが所定寸法に切削加工さ
れた直方体状とされている。

【００２３】また、この外型１０の表面には、内型２０
の周縁から外部方向に向けてガスベント１２，１２が形
成してある。

【００２４】なお、図中の符号１３，１３はピン孔、１
４，１４はネジ孔で、本願樹脂型の製造段階で形成され
るものである。

【００２５】一方、前記内型２０は、エポキシ樹脂など
の熱硬化性樹脂、或いはこれに充填材として、アスベス
ト、セルロース、ガラス繊維などの無機充填材、及び７
５〜９０ｗｔ％のアルミニウム粉末などの金属粉末を添
加して成り、その中央には歯車形状のキャビティ２１が
形成されている。

【００２６】なお、そのキャビティ２１の周縁から内型
２０の周縁までの距離、即ち内型２０におけるキャビテ
ィ２１の周囲の肉厚は１〜５ｍｍとされている。

【００２７】また、このキャビティ２１は、後述する平
歯車をモデルとして形成したものでり、その転写精度は
実測で０．０２〜０．０５ミクロンであった。

【００２８】他方、図中の符号３０は炭素鋼などから成
る入れ子であり、図示する如く、その一部が前記キャビ
ティ２１の中心に突出している。

【００２９】その状態を明確に示したものが図２で、こ
の図は図１における樹脂型の縦断面図を示す。

【００３０】この図で明らかなように、前記入れ子３０
は、内型２０の下方部に配置されている。

【００３１】そして、胴体部３１に突設された首部３２
が、前記キャビティ２１に突出し、そのキャビティ２１
の形状を構成する一部となっている。

【００３２】ところで、その入れ子３０において、中央
には主孔３３が、その周囲にはガイド孔３４，・・・が
貫通されており、特に主孔３３にはピン３５が装着され
ている。

【００３３】そして、主孔３３とピン３５の間に形成さ
れる僅少クリアランスがガスベント３６とされていて、
このガスベント３６からキャビティ２１内で生ずる揮発
分を外部排出するようにしている。

【００３４】また、ガイド孔３４，・・・は、エジェク
タピンを挿通するためのもので、このエジェクタピンに
よって完成した製品をキャビティ２１から突き出すよう
にしている。

【００３５】一方、この図で明らかにしているように、
外型１０には前記内型２０を設けるための貫通孔１５に
環状溝１６が形成してあり、これによって硬化した内型
２０の離脱を防止している。

【００３６】なお、上述の如く構成された樹脂型は、射
出成形機の可動側に取り付けられるとともに、固定側に
取り付けられる固定型で前記キャビティ２１が密閉さ
れ、その状態のキャビティ２１に対し、固定型側から溶
融材料としての熱可塑性樹脂などが射出されるのであ
る。

【００３７】次に、図３（ａ）〜（ｄ）に基づいて、本
発明に係わる樹脂型の製造方法について説明する。

【００３８】この樹脂型の製造方法としては、先ず、ア
ルミニウムなどの金属を所定形状、所定寸法に加工し、
その所定位置にモデルとなる歯車より率にして１〜５％
程度大きい直径の貫通孔を形成するのである。

【００３９】そうして成るものが図３（ａ）に示す外型
１０であり、図中の符号１５が貫通孔である。

【００４０】なお、この貫通孔１５は、特に外型１０の
中央に形成しており、且つこの貫通孔１５を基準とする
所定位置にはピン孔１３，１３とネジ孔１４，１４を形
成している。

【００４１】一方、外型１０を作成するのと前後して、
アクリル板などから成る基盤に穴加工を施すようにして
いる。

【００４２】図３（ｂ）に示す符号Ｍがその基盤であ
り、この基盤Ｍのほぼ中央には図示するようにセンター
孔ｍを形成している。

【００４３】そして、このセンター孔ｍを基準とする所
定位置には小孔ｍ′，ｍ′並びに小孔ｍ″，ｍ″を形成
しており、特に前記外型１０の貫通孔１５と基盤Ｍのセ
ンター孔ｍとの中心を合わせたときに、前記ピン孔１
３，１３に小孔ｍ′，ｍ′が、ネジ孔１４，１４に小孔
ｍ″，ｍ″がそれぞれ対応するようにしている。

【００４４】また、その次の工程としては、図３（ｃ）
に示すように、前記基盤Ｍのセンター孔ｍにモデルとし
ての歯車Ｇを固定しているとともに、外型１０のピン孔
１３に装着したピンＰを基盤Ｍの小孔ｍ′に差し込み、
更に基盤Ｍの小孔ｍ″から差し込んだネジＢを外型１０
のネジ孔１４に螺入して、外型１０を基盤Ｍに固定せし
めている。

【００４５】そして、その後に外型１０の貫通孔１５に
熱硬化性樹脂として、エポキシ樹脂、或いはこれに充填
材として、アスベスト、セルロース、ガラス繊維などの
無機充填材、及び７５〜９０ｗｔ％のアルミニウム粉末
などの金属粉末を添加したものを注入している。

【００４６】なお、熱硬化性樹脂てして、それ以外にフ
ェノール樹脂、ユリア樹脂、メラミン樹脂、ジアリルフ
タレート樹脂などを使用してもよい。

【００４７】また、手順として、基盤Ｍに外型１０を固
定し、その後に歯車Ｇを基盤Ｍに固定するようにしても
よい。

【００４８】ところで、前記歯車Ｇは、工作機械で精密
加工された平歯車であって、特に、この歯車Ｇには前記
センター孔ｍに嵌入するための突起ｇを形成している。

【００４９】他方、その次の工程として、注入した樹脂
が硬化した後に基盤Ｍと外型１０を分離し、且つその樹
脂が硬化して成る内型２０から前記歯車Ｇを離脱してい
るとともに、図３（ｄ）に示す如く、キャビティ２１の
逆側からこのキャビティ２１の端面に至るまで内型２０
に前記貫通孔１５より径の小さい孔４０を形成してい
る。

【００５０】そして、この孔４０には上述の入れ子３０
が着脱自在に装着され、斯くして図１に示すような樹脂
型の完成に至るのである。

【００５１】なお、外型１０の形状は直方体に限定され
るものではなく、立方体、円柱体、三角柱体としてもよ
い。

【００５２】

【発明の効果】本発明に係わる樹脂型及びその製造方法
によれば、以下に記すような効果を奏する。

【００５３】（１）本発明の樹脂型は、キャビティが形
成された内型を金属製の外型で囲繞しているので、キャ
ビティ内に射出された溶融材料の冷却時間を大幅に短縮
でき、延いては製品の生産性が飛躍的に向上するという
優れた効果を奏する。

【００５４】（２）また、上述の如く冷却時間の短縮が
図れると、冷却時間が不足する危険性が減り、製品の焼
けや変形が防止されるようになるので、不良発生率が低
下し、かつ製品品質が向上するという優れた効果を奏す
る。

【００５５】（３）また、熱硬化性樹脂から成る内型
に、モデルとしての歯車を用いてキャビティを形成して
いるので、精度の高いキャビティを簡易に形成すること
ができ、延いては樹脂型全体を極短期間で仕上げること
ができるので、価格の低減も図れるという優れた効果を
奏する。

【００５６】（４）また、熱伝性に優れる外型は内型全
体をほぼ均一に冷却することが可能で、且つその内型に
は工作機械などで精密加工した歯車をモデルとしてキャ
ビティを形成しているので、製品として得られる歯車は
非常に精度が高く、噛み合い時のノイズが低減するとい
う優れた効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係わる樹脂型を示す斜視図

【図２】同樹脂型を示す断面図

【図３】（ａ）〜（ｄ）は樹脂型の製造方法を示すフロ
ー図

【符号の説明】

Ｍ 基盤 ｍ センター孔 ｍ′，ｍ′ 小孔 Ｇ 歯車 ｇ 突起 １０ 外型 １２ ガスベント １３ ピン孔 １４ ネジ孔 １５ 貫通孔 １６ 環状孔 ２０ 内型 ２１ キャビティ ３０ 入れ子 ３１ 胴体部 ３２ 首部 ３３ 主孔 ３４ ガイド孔 ３５ ピン ３６ ガスベント

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 歯車形状のキャビティが形成された熱硬
   化性樹脂から成る内型と、この内型を囲繞する金属製の
   外型とにより構成された樹脂型。
2. 【請求項２】 基盤の所定位置にモデルとしての歯車を
   固定する工程と、素材としての金属を所定形状、所定寸
   法に加工し、その所定位置に前記歯車より直径の大きい
   貫通孔を形成して外型を仕上げる工程と、前記歯車の中
   心に貫通孔の中心が合う状態で外型を基盤に固定する工
   程と、前記基盤に固定した外型の貫通孔に熱硬化性樹脂
   を注入し、この樹脂が硬化した後に前記外型と基盤を分
   離し、且つ前記熱硬化性樹脂が硬化して成る内型から前
   記歯車を離脱する工程とを有して成る樹脂型の製造方
   法。