JPH0732011Y2

JPH0732011Y2 - 樹脂製の型

Info

Publication number: JPH0732011Y2
Application number: JP11922089U
Authority: JP
Inventors: 秀一石村; 勲高木; 秀夫野村; 信幸山口
Original assignee: Nissan Motor Co Ltd
Current assignee: Nissan Motor Co Ltd
Priority date: 1989-10-13
Filing date: 1989-10-13
Publication date: 1995-07-26
Anticipated expiration: 2004-10-13
Also published as: JPH0359810U

Description

【考案の詳細な説明】（産業上の利用分野）本考案は、金属製裏打ち材料の上に熱硬化性樹脂層を形
成してなる型に関するものである。特に上層の熱硬化性
樹脂層と下層の金属製裏打ち材料層の接着力が強く、耐
久性に優れた樹脂製型を提供するものである。

（従来技術）従来から射出成形や真空成形をはじめとするプラスチッ
ク成形型には鉄を中心にした金属が一般に使用されてい
た。しかし金属製型は、切削加工が容易でないため、型
費が高価でかつ加工に長時間を要するという欠点を有し
ていた。この金属製の金型の欠点を克服するために、加
工性の良好なアルミや亜鉛合金などの材料が開発されて
来ている。こうした新金属材料を用いた型はやはり鉄製
型と同様な製造プロセスを経るために本質的な解決には
ならない。

そこでこの金属製の型に替って、加工が容易であり、か
つ型の製造プロセスを大幅に簡略化しうる樹脂型の出現
が望まれていた。こうした樹脂型用材料としては、エポ
キシ樹脂、シリコン樹脂、ウレタン樹脂などの熱硬化性
樹脂が使用されてきた。このうち特にエポキシ樹脂は、
その硬化性や硬化物の性能の良さから型用材料としては
最適であるとされていた。

（考案が解決しようとする課題）しかし従来からの型用の熱硬化性樹脂材料は、金属製の
型に比べて熱伝導率が低く、プラスチック成形用型に用
いた場合には、成形サイクルに時間が掛りすぎるという
欠点を有していた。

この欠点を補うために、金属製の裏打ち材料を用いて、
出来るだけ樹脂層の厚みを薄くすることで問題点の解決
を図る努力が払われて来た。しかしこの場合には樹脂層
と裏打ち金属との接着性が十分でなく、かえって熱伝導
率を低下させるという問題点を生み出している。

特開昭63−270104号公報には、熱硬化性樹脂組成物を用
いた樹脂型の製造方法を開示しており、金属製裏打ち材
との接着性向上のために全芳香族ポリアミド基材を使用
する事を提案しているが、熱伝導率の向上は十分でな
く、又接着性も十分でない。

特開昭63−307907号公報および実開平１−48210号公報
には金属繊維をエポキシ樹脂層中に含有することによっ
て、熱伝導性や機械的性質を改善できることが開示され
ている。しかしこの方法では充分な接着性を得ることは
難しい。

また、特開昭63−230308号公報には表層に接する多数の
骨材をマトリクス中に配してなる成形型が開示されてい
るが、金属製裏打ち材料を用いておらず、成形圧力の高
い用途には使用できない。

（課題を解決するための手段）本考案者らは、これら問題点の解決のために鋭意検討を
重ねた結果、本考案に到達したものである。

すなわち本考案は金属製裏打ち材料の上に、製品形状を
有する熱硬化性樹脂層を形成してなる型において、該熱
硬化性樹脂層中に、容積が10^-3〜10cm³の金属球を、５
〜45容積％含有し、かつ該金属球が金属製裏打ち材料の
近傍に配置されていることを特徴とする樹脂製の型であ
る。

本考案で用いることのできる熱硬化性樹脂は特に限定す
るものではなく、ユリア樹脂、メラミン樹脂、不飽和ポ
リエステル樹脂、フェノール樹脂、エポキシ樹脂、ウレ
タン樹脂、シリコン樹脂、ポリイミド樹脂、ビスマレイ
ミド−トリアジン樹脂などを挙げることができる。好ま
しい熱硬化性樹脂はエポキシ樹脂であり、通常は主剤と
硬化剤の二液混合で使用される。

これらの熱硬化性樹脂には各種の添加剤、例えばアルミ
ニウム粉、銅粉、鉄粉などの金属粉、特別の場合にはカ
ーボンブラック、ガラスフレーク、金属製や炭素製のチ
ョップや短繊維を混合してもよい。好ましい添加剤はア
ルミニウム粉、鉄粉であり、通常熱硬化性樹脂100重量
部に対して、100〜1000重量部の範囲で用いられる。

本考案で使用できる金属球は、大きさが10^-3〜10cm³の
容積をもつものであり、前記した熱硬化性樹脂に混合し
て用いられる金属粉とは、大きさの点で明らかに区別さ
れるものである。好ましい金属球の大きさは10^-2〜1cm³
である。10^-3cm³以下では熱硬化性樹脂が充てんしにく
く、10cm³以上では、型の不均一性が生じるため耐久性
が却って損われる。

金属球の種類は特に限定するものではなく、鉄、アルミ
ニウム、銅、ニッケル、鉛やその合金などの金属を用い
ることができる。鉄製金属球が好ましい。

金属球の大きさは10^-3〜10cm³であるが、この範囲で容
積の分布があっても良いし、また同一容積の金属球のみ
を用いてもよい。

金属球は熱硬化性樹脂からなる樹脂層中に、５〜45容積
％含まれていることが必要である。５容積％以下では本
発明の目的とする裏打ち材料層との間の強い接着力が得
られない。また45容積％以上では、熱硬化性樹脂が充て
んしにくく、耐久性が却って損われる結果を生ずる。

熱硬化性樹脂層中の金属球は、出来るだけ裏打ち材料の
近傍すなわち接着面の近傍に配置することが必要であ
る。このための方法として、例えば鉄やニッケルなどの
磁性を有する金属球の場合には裏打ち材料に磁界を与え
ておくとよい。

金属球の表面は平滑であってもよいが、むしろ適当な粗
度をもっている方がよい。また金属球の表面をリン酸亜
鉛処理などの化成処理やシラン系、アルミニウム系カッ
プリング剤で予めカップリング剤処理を行っておく方が
よい。

本考案の裏打ち材料とは、製品形状面の熱硬化性樹脂層
を強度的に補強するために用いられるものであり、鉄、
アルミニウム、亜鉛、ニッケル、スズおよびそれらの合
金が用いられる。

本考案の作成方法の一例を以下に示す。

まず熱硬化性樹脂配合品を予め作成しておく。

熱硬化性樹脂配合品は、第２図（ｉ）に示す様に主剤11
と硬化剤12を混合して、必要に応じて第２図（ii）に示
す様に減圧脱泡して作成する。

別に作成した裏打ち材料１−ｄを、第２図（iii）に示
す様に、熱硬化性樹脂層との接着面を上にして設置す
る。この裏打ち材料の上に、金属球７を必要量配置す
る。

これに予め離型材を塗布したマスターモデル16を、製品
形状面を下にして、裏打ち材料に所定のクリアランスを
対向保持して固定する。ここでいうマスターモデルと
は、目的製品そのもの、または同形の製品形状面を有す
るものであり、材料としては乾燥木材、合成木材、石
膏、シリコン樹脂、アクリル樹脂、エポキシ樹脂、ウレ
タン樹脂などが用いられる。

さらにクリアランスの外周を板材17で囲って目止めを行
う。目止め用板材には配合品の注入口18を複数個設けて
おく。

第２図（iv）に示す様に、注入口から配合品13を流し込
む。この際配合品は、クリアランス中にある金属球の間
隙にも十分充てんされることが必要である。

第２図（ｖ）に示す様に一定の硬化温度で１時間〜数時
間放置することによって、配合品を一次硬化させる。こ
の配合品は金属球を含有し、かつ裏打ち材料と接着した
状態で硬化物となる。

配合品を一次硬化させたのち、脱型した（第２図（v
i））のち、第２図（vii）に示す様に更に高い温度で二
次硬化することによって、目的とする樹脂製型を得るこ
とができる。

本考案はポリエチレン、ポリプロピレン、ポリスチレ
ン、ABS樹脂などの汎用プラスチックス、ナイロン樹
脂、ポリエステル樹脂、ポリアセタール樹脂、アクリル
樹脂などの特殊プラスチックスなどの熱可塑性樹脂に関
する射出成形、真空成形、ブロー成形をはじめとする成
形型に、またフェノール樹脂、ウレタン樹脂、ポリエス
テル樹脂などの熱硬化性樹脂に関する成形型に適用する
ことができる。

また金属板の加工に用いられるプレス型への適用も可能
である。

本考案の熱硬化性樹脂製型は、従来のものに比べて裏打
ち材料との接着性が高く、成形圧力が高い用途に対して
も優れた耐久性を示す。

また熱伝導率を高くすることができるため、成形サイク
ルを短くすることができる。

（実施例）以下実施例により詳細な説明を行う。

実施例１ 200mm（Ｌ）×200mm（Ｗ）×150mm（Ｈ）の鉄製ブロッ
クを、製品形状面から一定のクリアランスでオフセット
できる様に切削して裏打ち材料として用い、製品形状面
を上にして設置する。この上面に、アルミニウム製の直
径5mmの球を１層敷き詰めた。

200mm（Ｌ）×200mm（Ｗ）×100mm（Ｈ）の製品形状を
有するマスターモデルを用意し、製品形状面に離型剤を
塗布したのち、アルミニウム製球を配置した裏打ち材料
の上に約10mmのクリアランスがとれる様に製品形状面に
下にして設置する。その後配合品を注入するために、マ
スターモデルと裏打ち材料の合わせ面の外周を板材で覆
って目止めを行った。注入口は４ケ所設けた。

別に用意した平均粒子径30μのアルミニウム粉を容量で
20％、平均粒子径50μの鉄粉を容量で20％含有するエポ
キシ樹脂配合品を用意し、予め60°Ｃに加温、脱泡して
おく。

用意した配合品を、注入口から流し込む。注入後60°Ｃ
の乾燥炉に５時間放置し、室温まで冷却した後にマスタ
ーモデルから離型した。離型後の型をさらに180°Ｃで
３時間乾燥炉に放置することによって樹脂製の型を作成
した。

得られた樹脂製型において樹脂層中のアルミニウム球の
含有率は28容積％であった。

この樹脂製型に成形樹脂の注入口を設けた後に、これを
キャビティーとして、射出成形機に取り付けた。コア部
も同様にして作成した。作成した樹脂製型の断面を第１
図に示す。この型を用いて、ABS樹脂を射出温度230°Ｃ
で2000ショット射出成形を行った。成形後の型には損傷
が観察されなかった。ただし冷却パイプには通水を行
い、型温度が60°Ｃになる様に調節した。成形サイクル
は２分間／ショットであり、樹脂型表面の温度は65°Ｃ
であった。

また成形テスト後、樹脂型の熱伝導率を測定したとこ
ろ、5.2kcal/m・hr°Ｃであった。

比較例１実施例２の樹脂製型の製作において、アルミ製の球を用
いずに配合樹脂１を注形して樹脂製型を作成した。しか
し樹脂製型を180°Ｃの乾燥炉から取り出し、室温まで
冷却した時点で、樹脂層と裏打ち材料が完全に剥離して
型が破壊した。

実施例２実施例１において、用いたアルミニウム製の球が直径2m
mである以外は実施例１と同様にして型を製作した。樹
脂層中のアルミニウム球の含有率が16容積％であった。

製作した樹脂製型を用いて、実施例１と同様にして、AB
S樹脂の成形テストを行い、2000ショットの射出成形を
行ったが、テスト後の型には全く損傷が観察されなかっ
た。

実施例３実施例１において、用いたアルミニウム製球の代りに、
鉄製の同一直径の球を用いること以外は、実施例１と同
様にして型を製作した。

製作した樹脂製型を用いて、実施例１と同様にしてABS
樹脂の成形テストを行った。3000ショットの射出成形を
行ったが、テスト後の型には全く損傷が観察されなかっ
た。

実施例４ 500mm（Ｌ）×500mm（Ｗ）×100mm（Ｈ）の鉄製ブロッ
クを、製品形状面から一定のクリアランスでオフセット
できる様に切削して裏打ち材料として用い、製品形状面
を上にして設置する。この上面に、鉄製の直径4mmの球
を１層、互いに球が接触しない様にして敷き詰めた。

500mm（Ｌ）×500mm（Ｗ）×100mm（Ｈ）の製品形状を
有する石膏製のマスターモデルを用意し、製品形状面に
離型剤を塗布したのち、鉄製球を配置した裏打ち材料の
上に、約10mmのクリアランスがとれる様に、製品形状面
を下にして設置する。その後配合品を注入するために、
マスターモデルと裏打ち材料の合わせ面の外周を板材で
覆って目止めを行った。注入口は４ケ所設けた。

別に用意した平均粒子径が50μの鉄粉を容量で60％含有
するエポキシ樹脂配合品を、予め60°Ｃで加温脱泡して
おく。この配合品を、注入口から流し込み、注入後40°
Ｃの乾燥炉に３時間放置し、室温まで冷却した後マスタ
ーモデルから離型し、40°Ｃで10時間更に硬化させる事
によって樹脂製の型（ポンチ）を製作した樹脂層中の鉄
球の含有率が12容積％であった。ダイ部も同様にして製
作した。

得られたポンチ及びダイをプレス機に取り付け、0.8mm
の雑鋼板を用いて、プレス耐久試験を実施した。3000シ
ョット経過後も型の損傷は全くなかった。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案による成形型の構成、第２図は本考案に
基づく製作工程を示す。（１）…キャビティ、（２）…コア（３）…エジェクタ、（４）…エジェクタピン（５）…ゲート、（６）…冷却パイプ（７）…金属球、（８）…型用樹脂材料（９）…成形品、（11）…主剤（12）…硬化剤、（13）…樹脂配合品（14）…減圧装置、（15）…真空容器（16）…モデル、（17）…枠（18）…樹脂注型用穴（19）…樹脂硬化用オーブン（21）…キャビティ、（22）…コア（23）…アルミニウム球、（24）…マトリックス材（25−ａ）…樹脂層、（25−ｂ）…金属層

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)考案者野村秀夫神奈川県横浜市神奈川区宝町２番地日産自動車株式会社内 (72)考案者山口信幸神奈川県横浜市神奈川区宝町２番地日産自動車株式会社内 (56)参考文献特開昭63−230308（ＪＰ，Ａ)

Claims

【実用新案登録請求の範囲】

【請求項１】金属製裏打ち材料の上に、熱硬化性樹脂層
を形成してなる型において、該熱硬化性樹脂層中に、容
積が10^-3〜10cm³の金属球を、５〜45容積％含有し、か
つ該金属球が金属製裏打ち材料の近傍に配置されている
ことを特徴とする樹脂製の型。