JPH0752164A - プラスチック成型体の金型及び製法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 射出成型によるプラスチック成型体の金型
装置及び製法に関するもので、多孔質材料を金型として
使用したときの欠点を解消するための装置／システムを
開発する。 【構成】 多孔質材料２７から成る下型１に超音波切
削による溝２を形成し、孔１２が形成された下ベース２
０及び通路２３を有する基材を介して、成型時に発生す
るガス／エアを排出すると共に、離型時には通路２３か
らガス／エアを注入してプラスチック成型体の離型を容
易にする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、自動車、電子機器用の
オイル又はエアフィルター、日用雑貨品のざるソバ用下
敷及び各種機器の付属品又は部品のカバー、ネット等広
い範囲で利用が可能なプラスチック成型体の金型に関す
るもので、特に微細な網目構造を有するプラスチック成
型体の製造において有用なものである。

【０００２】

【従来の技術】この種プラスチック成型体の製造におい
ては、射出成型過程で金型の空洞部内のエア及び成型樹
脂から発生するガスが金型外に排出されないと、樹脂が
空洞部内全体に充填されず、所望の形状のプラスチック
成型品を得ることができなくなったり、あるいは成型品
の表面が荒れるので、金型にエア／ガス抜き孔を設ける
等してエア／ガスを金型外に排出していた。しかし、単
純にエア／ガス抜き孔を設ける金型構造では金型ベース
を含めた金型装置全体の構造が複雑になり、かつ、高価
になること、及びエア／ガス抜き孔の開口部に樹脂が流
れ込んで成型品にバリが生じる等の欠点があった。ま
た、従来の金型を使用する成型方法では、加熱熔融した
樹脂を注入してからその樹脂を硬化させ、その後上型、
下型を開いて成型品を取り出すようにしているが、その
際には離型性を良くするために突き出しピンを使用する
のを普通としていた。ところでこのような成型金型／方
法によると、突き出しピンは成型品の表面にほぼ点状に
接するだけであるから、離型のための力はあまり大きく
ないし、しかも突き出しピンが接する表面部分には凹み
が形成されるようになるため、成型品の外観が損なわれ
るという欠点があった。

【０００３】

【本発明が解決しようとする課題】そこで本発明は、従
来困難視されていた射出成型によるプラスチック成型体
のエア／ガス抜き及び離型性を良くし、従来の射出成型
法の欠点である、以下の問題を解決しようとするもので
ある。 金型の空洞部の末端までプラスチック材料が到達しな
いこと。 成型品のガス引け／ショートショットが生じること。 離型のための突き出しピンにより成型品にバリが発生
すること。 エア／ガス抜きを意図した金型装置は、構造が複雑で
高価になること。

【０００４】

【問題を解決するための手段】本発明のプラスチック成
型品の金型及び製法は、主要特徴点の一つとして、プラ
スチック成型体を製造するために多孔質材料を用いた金
型において、超音波振動を加えられた刃物で、前記金型
の表面に切削溝を形成したプラスチック成型体の金型で
ある。又、前記金型の裏面又は前記金型を保持するのた
めのベースにガス又はエアの排出又は注入のための通路
を設け、前記金型と前記ベースとを一体化して構成した
プラスチック成型体の金型である。 他の主要点とし
て、成型過程で発生するガス又はエアを排出させる必要
のある部分又は／及び離型のためにガス又はエアを注入
する必要のある部分に、多孔質部材を部分使用すると共
に、超音波振動を加えられた刃物で、多孔質部材を使用
した部分も含めた前記金型の表面に切削溝を形成したプ
ラスチック成型体の金型として構成される。更なる主要
特徴点として、プラスチック成型体のための多孔質材料
を使用した金型を製造する方法において、（ａ）超音波
振動を加えられた刃物で、プラスチック成型体を形成す
るための面を構成する前記金型表面を研磨する表面研磨
工程と、（ｂ）超音波振動を加えられた刃物で、研磨済
みの前記金型表面にプラスチック成型体を形成するため
の溝を作るための溝切削工程とから成るプラスチック成
型体金型の製法、及び複数の発振周波数を切り換えて出
力できる超音波発振器を有すると共に、前記金型表面に
プラスチック成型体を形成するための溝を作るための溝
切削工程と、溝切削を完了した前記金型を洗浄する工程
とに、前記超音波発振器を共用したプラスチック成型体
金型の製法である。その他の特徴点として、（ａ）短冊
状のプラスチック成型体を作るための細長い多数の縦溝
と、（ｂ）前記短冊状のプラスチック成型体の間を結ぶ
接続部を形成するために、前記細い多数の縦溝の間に形
成された極めて細い複数の横溝と、（ｃ）前記細い多数
の縦溝の一端又は／及び両端に位置する縦溝中に、係止
用の孔を形成するための突起部とを設けたことを特徴と
する金型として構成されることである。

【０００５】

【作用】上記本発明の手段によれば、金型全体若しくは
金型の一部必要部分に多孔質材料を使用するので、従来
のように金型の空洞部に通じる部分にガス／エア抜き孔
の開口部を形成する必要はなく、更に離型性を良くする
ための突き出しピンを設けることも必要がない。このた
め開口部に成型樹脂が流れ込んでバリを生じることも、
突き出しピンによる凹みができることもなく、確実／簡
単にガス／エア抜きができると同時にバリ、凹みのない
成型品が得られる。

【０００６】

【実施例】以下図面に基づいて本発明の実施例を具体的
に説明する。図１は、本発明の１実施例の斜視図であっ
て、全体が多孔質材料の金型素材である下型１に超音波
振動が加えられたチップ３で溝２を形成しているところ
を示している。超音波振動は、超音波発振器６の発振出
力を導電線１１、バイトホルダー５を介してチップ３に
加える。図示しないが、このバイトホルダー５には電極
板や電歪素子が内蔵されたホーン部があり、これに締着
されたチップホルダー４を超音波振動させてチップホル
ダー４上にろう付け等で固着されたチップ３にも振動を
伝達する。下型１の多孔質材料は、各種セラミックスあ
るいはセラミックスと金属の合金であるサーメットがあ
る。プラスチックの射出成型用としてセラミックス等の
多孔質（ポーラス状）材料を型素材として使用すること
は、セラミックスの持つ特性的弱点である靭性強さに欠
けることで否定されており、離型性を良くするためにガ
スを外部から金型の空洞部内へ圧入するために多孔質材
料を金型の一部として使用すること（特開昭６２−１３
５３３０号）や、ガス抜き孔の開口部に樹脂の流れ込み
によるバリ発生を防止するためにガスと樹脂の選別フィ
ルター的に多孔質材料を使用すること（特開昭６１−２
５８７２０号）等、従来はせいぜい金型の補助的な使い
方をするものしかなかった。本出願人は、多孔質材料の
特徴である成型時のガス抜けの良さによるガス引け、ウ
ェルドライン、ショートショット、艶ムラ等が防止でき
る点に着眼し、その欠点である靭性強さに欠けること及
び加工性の悪さを克服するための技術開発に注力してき
た。その結果、多孔質材料の脆さ及びガス抜けのために
有用な無数の孔を潰すことなく溝切削するには、切削抵
抗が小さく切れ味の良いことが条件であることから、超
音波切削が有効であるとの結論に達っし本発明に至った
ものである。日型技研株式会社が開発したポーセラック
スＩＩ（該社の型素材の呼称）は、現状では平均空孔径
が３〜７μｍでその空孔率は２５％前後であるが、この
素材で実験した結果は非常に良好なもので特に微細格子
状フィルターの成型には有効であることを確認した。

【０００７】次に、超音波切削に伴いそれに供する刃物
にも留意する必要があることから、その点について図２
を参照しながら説明する。チップ３は、焼結複合材料の
一種である超硬合金又は安価な高速度鋼（ハイス）から
成り、刃先８の切削方向側にテーパー部９を形成し、更
に前記テーパー部９を鏡面仕上げとして当たりを良くし
たため刃先８の摩耗が少なく、従来この種切削には使用
不可能と考えられていた安価な材質のハイスでもチップ
材として充分実用になる。超硬チップであればその耐用
時間が大幅に延びることになる。図２においては、チッ
プ３を振動板７上に固着して超音波振動させる実施例を
示す。前記振動板７の末端部分はチップホルダー４に固
着され、バイトホルダー５を介して振動を前記チップ３
に伝達する。切削用の超音波発振周波数は、約１９ＫＨ
ｚであり、この周波数の振動によって切削方向にチップ
３が進行した瞬間に大きな加速度で金型面に衝撃を加え
て下型１の金型面を切削し、次の瞬間にチップ３が反進
行方向へ戻り、進行方向に移動しようとしているバイト
ホルダー５に力を溜めて次の切削に備え、そして再度進
行方向にて金型面へ衝撃を加えて金型面に溝２を形成し
てゆくサイクルを繰り返す。その結果、動的な変位をし
ない固有振動数の低い金型はバネ定数が増し、それに超
音波の微振動が相乗して効果的な切削作用をもたらし、
多孔質材料の脆さをカバーしガス抜けのために有用な無
数の孔を潰すことなく溝切削をすることができる。ワイ
ヤー放電加工及びラッピング等による多孔質型素材の表
面加工は従来より考えられてはいるが、ワイヤー放電加
工では二次放電及び装置の大型化の問題もあって微細メ
ッシュ構造のフィルターを安価に製造するには不向きで
あり、ラッピングでは多孔質材料の特質である孔を潰し
てしまうという欠点がある。

【０００８】次に図３に基づき説明する。これは、超音
波切削に使用する超音波発振器１３を、溝切削完了後の
金型の洗浄にも兼用しようとするものである。超音波洗
浄時には４０ＫＨｚ程度の周波数を使用するが、前記超
音波発振器１３に最低１９ＫＨｚと４０ＫＨｚの発振出
力を持たせれば１台の超音波発振器で切削加工と洗浄に
使用できる。超音波洗浄の際には、洗浄槽１３内に溝切
削完了後の金型をいれアセトン等の洗浄液を使えば良
い。又、図３で例示してある下型１は、溝２を切った表
面の反対側（裏面）にガス／エアの排出／注入用の孔１
２を設けたもので、表面が平坦な下ベース２０に接着剤
等で固定される。図４は、型全体が多孔質材料からなる
プラスチック製ざるソバ用の金型の一例を示す。下型１
に、短冊状のプラスチック成型体を作るための細長い多
数の縦溝１４と、前記短冊状のプラスチック成型体の間
を結ぶ接続部を形成するために前記細い多数の縦溝１４
の間に形成された極めて細い複数の横溝１５と、前記細
い多数の縦溝１４の一端又は／及び両端に位置する縦溝
１４中に、係止用の孔を形成するための突起部１６とを
設けたものである。図５は、下型１と組み合わされる下
ベース２０で、その内壁には前記下型１が載置／固着す
るための段部２８を有し、周囲の壁には複数の孔１２が
形成する。これら段部２８と孔１２とで内部／外部から
のガス／エアの流出／注入を可能とする。図６は、本図
では図示していない上型と上述の下型１及び下ベース２
０とで成型されたプラスチック製ざるソバ用下敷きであ
る。複数の短冊状の縦リブ１７とそれらを接続する極め
て細い横リブ１８と、洗浄／乾燥時に係止するための係
止孔１９とから成る。前記横リブ１８は結び糸の役割を
果たすもので、折曲自在である。

【０００９】図７及び図８は、多孔質材料の金型を使っ
てガス／エアの流出／注入を行なう金型装置で、（ａ）
押し合わせ面２４が平坦な多孔質材料からなる上型１０
と押し合わせ面２４に波状の縦溝１４を有する下型１
と、（ｂ）それぞれにガス／エアの流出／注入用の孔１
２を有し、かつ、前記上型１０と下型１とを保持するた
めの上ベース２１と下ベース２０と、（ｃ）上ベース２
１と下ベース２０とを囲うように位置し、成型体の枠体
２６を形成するための枠溝２２を有し、ガス／エアの流
出／注入のための通路２３と、を有する基材から構成さ
れる。前記上型１０と下型１は、ボルト２９でそれぞれ
上ベース２１と下ベース２０とに締着される。成型時に
金型の空洞内に生じたガス／エアは、縦溝１４の周囲か
ら多孔質材料の内部空間（３〜７μｍ）を通過し、上ベ
ース２１と下ベース２０の孔１２を含めた空間を介して
通路２３から外部へ流出される。離型時は、成型時とは
逆に通路２３からガス／エアを注入して下型１からプラ
スチック成型体を浮かすようにする。エアの出し入れを
行なうための装置は図示しないが、通常の電動ポンプ等
を用いれば良い。図９は、前述の金型装置によって製造
されたプラスチック成型体を示すもので、波状面２５と
枠体２６を有している。形状が波状であるため折曲自在
であり、寿司巻き用の「まきす」等に利用できる。

【００１０】図１０は、成型過程で発生するガス／エア
を排出、又は離型のためにガス／エアを注入する必要の
ある部分に、多孔質部材を使用するものである。下型１
の表面には枠溝２２と縦溝１４が形成され、金型の中心
から樹脂注入をする場合は金型の周囲付近でガス／エア
が生じるとの想定で、鉄、鋼又は合金材料から成る金型
の周囲付近に多孔質部材２７を埋設してある。この多孔
質部材２７の表面にもプラスチック成型体を成型するた
めの溝を形成する。そして、下ベース２０の通路２３
は、前記多孔質部材２７の底面に当接させる。これによ
り、ガス／エアが生じ易い部分でのガス／エア抜きが確
実になると共に、射出成型完了後の離型時には通路２３
から逆にエア等を注入して、金型面とプラスチック成型
体との離型を容易にすることができる。図１１は、多孔
質材料を金型として使用する場合に有用なプロセスを示
すもので、団塊状の多孔質材料の素材を金のこ等で金型
材として切り出し、次に超音波振動を加えた表面研磨を
行なう。最初は粗研磨、次は密研磨というように複数回
の研磨を行なうことに特徴がある。便宜上、粗研磨と密
研磨と表現しているが研磨レベルは同じでもほぼ同等の
効果が得られる。そして、研磨工程の後に超音波振動を
加えた溝切削工程に移る。

【００１１】

【発明の効果】本発明は以上のように多孔質材料を金型
として利用するため、従来のようにガス／エアによる成
型不良が防止できると共に、離型性も良くなり、かつ、
超音波切削をこの種の微細なプラスチック成型の用途に
応用することで多孔質材料の持つ脆さ及び加工性の悪さ
を克服したという点で画期的なものである。成型不良が
なくなることで歩留まり及び成型スピードもアップする
という効果と同時に、微細なプラスチック成型体の信頼
性も飛躍的に向上するというメリットもある。以上種々
の実施例を挙げて説明したが、本発明の原理を利用した
他の実施例についても本発明の保護の対象になることは
言うまでもない。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の金型装置の斜視図である。

【図２】図１の部分拡大図である。

【図３】本発明金型装置の他の実施例斜視図である。

【図４】本発明金型装置の下型の斜視図である。

【図５】本発明金型装置の下ベースの斜視図である。

【図６】本発明の金型により得られた成型体の正面図で
ある。

【図７】本発明金型装置の他の実施例断面図である。

【図８】図７の部分拡大図である。

【図９】本発明の金型により得られた他の実施例の成型
体正面図である。

【図１０】本発明金型装置の他の実施例の断面図であ
る。本発明の金型製造工程のフローチャート図である。

【符号の説明】 １ 下型 ２ 溝 ３ チップ ６ 超音波発振器 １０ 上型 １３ 洗浄槽 １９ 係止孔 ２０ 下ベース ２１ 上ベース ２３ 通路 ２７ 多孔質部材

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【手続補正書】

【提出日】平成６年７月１８日

【手続補正２】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】図１１

【補正方法】追加

【補正内容】

【図１１】本発明の金型製造工程のフローチャート図で
ある。

【手続補正３】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】図１０

【補正方法】変更

【補正内容】

【図１０】本発明金型装置の他の実施例の断面図であ
る。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｂ２９Ｃ 45/43 7639−4Ｆ 59/02 Ｂ 8823−4Ｆ

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 プラスチック成型体を製造するため
   に、セラミックス又はサーメット等の多孔質材料を用い
   た金型において、 超音波振動を加えられた刃物で、前記金型の表面に切削
   溝を形成したことを特徴とするプラスチック成型体の金
   型。
2. 【請求項２】 特許請求の範囲第１項記載のプラスチ
   ック成型体を製造する金型において、 前記金型の裏面に、ガス又はエアを排出又は注入するた
   めの通路を設けたことを特徴とするプラスチック成型体
   の金型。
3. 【請求項３】 特許請求の範囲第１項記載のプラスチ
   ック成型体を製造する金型において、 前記金型を保持するのためのベースにガス又はエアを排
   出又は注入するための通路を設け、前記金型と前記ベー
   スとを一体化して構成したことを特徴とするプラスチッ
   ク成型体の金型。
4. 【請求項４】 プラスチック成型体を製造する金型に
   おいて、 成型過程で発生するガス又はエアを排出させる必要のあ
   る部分又は／及び離型のためにガス又はエアを注入する
   必要のある部分に、多孔質部材を部分使用すると共に、 超音波振動を加えられた刃物で、前記多孔質部材を使用
   した部分も含めた金型の表面に切削溝を形成したことを
   特徴とするプラスチック成型体の金型。
5. 【請求項５】 プラスチック成型体のための多孔質材
   料を使用した金型を製造する方法において、（ａ）超音
   波振動を加えられた刃物によって、プラスチック成型体
   を形成するための面を構成する前記金型表面を研磨する
   表面研磨工程と、（ｂ）超音波振動を加えられた刃物に
   よって、表面研磨済みの前記金型表面にプラスチック成
   型体を形成するための溝を作るための溝切削工程と、か
   ら成ることを特徴とするプラスチック成型体金型の製
   法。
6. 【請求項６】 プラスチック成型体のための多孔質材
   料を使用した金型を製造する方法において、 複数の発振周波数を切り換えて出力できる超音波発振器
   を有すると共に、前記金型表面にプラスチック成型体を
   形成するための溝を作るための溝切削工程と、溝切削を
   完了した前記金型を洗浄する工程とに、前記超音波発振
   器を共用したことを特徴とするプラスチック成型体金型
   の製法。
7. 【請求項７】 特許請求の範囲第１項又は第４項記載
   のプラスチック成型体を製造する金型において、（ａ）
   短冊状のプラスチック成型体を作るための細長い多数の
   縦溝と、（ｂ）前記短冊状のプラスチック成型体の間を
   結ぶ接続部を形成するために、前記細い多数の縦溝の間
   に形成された極めて細い複数の横溝と、（ｃ）前記細い
   多数の縦溝の一端又は／及び両端に位置する縦溝中に、
   係止用の孔を形成するための突起部とを設けたことを特
   徴とするプラスチック成型体の金型。