JPH0767698B2 - エポキシ樹脂製成形型および製造方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明はプラスチックや充填剤いりプラスチックスなど
を、圧縮成形、トランスファー成形、射出成形、真空成
形などのプラスチック成形、および金属板のプレス成
形、その他の方法で成形する際に、使用される耐久性に
優れたエポキシ樹脂製成形型、とりわけ成形圧力の高い
射出成形型に最適であるエポキシ樹脂製成形型に関する
ものである。

（従来の技術） 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
クス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、
経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ニウムや亜鉛合金などの材料が開
発されてきている。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わ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、ウレタン樹脂、シリコ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。

（発明が解決しようとする課題） しかし従来からの型用エポキシ樹脂材料は、作業性と硬
化物の性能とりわけ型の生命ともいえる耐久性において
満足すべきものでなく、せいぜいプラスチック成形ある
いはプレス成形における試作型としての位置づけしか与
えられていなかった。

型の製造プロセス作業において必要な条件は注型作業
と脱泡作業の点から配合品の粘度が一定値以下であるこ
と可使時間が長いことマスターモデルの変形などの
問題点から離型までの加熱温度が60℃以下であることな
どが挙げられる。しかし従来の型用エポキシ樹脂配合品
は高粘度であり、かつ可使時間が短く、離型までの加熱
温度が60℃より高い。

また硬化物の性能のうち型の耐久性に係わる耐熱性と耐
熱衝撃性が重要である。このうち耐熱性は少なくとも15
0℃以上が必要である。また耐熱性衝撃性はワッシャー
埋込み冷熱試験で−20℃から120℃の繰返しで少くとも
２回合格する性能が必要である。しかし、従来の型用エ
ポキシ樹脂配合品は耐熱性が150℃でかつワッシャー埋
込み冷熱試験で２回以上合格する耐熱衝撃性を有するも
のがなかった。

こうしたエポキシ樹脂型の欠点を補うために、特開昭63
−278808号公報ではウィスカーを複合強化した樹脂型を
開示している。しかし本発明の意図する注型法による樹
脂型の製造には配合品の粘度が高すぎるために使用でき
ない。

また、従来の樹脂製プラスチック成形型として、例えば
第８図に示すものがある。図示する成形型は射出成形品
やRIM成形品を試作生産、少量生産を行う場合に樹脂で
型を製作した場合を示す。成形に使用する樹脂材料が高
温であるため、型用樹脂材料は耐熱性を有する熱硬化性
樹脂が使用される。通常の型構造として、型表面に数mm
から約30mmの樹脂層１を設け、バックアップ材２に鋳物
を使用している。

また特開昭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が開示されている。しかしこの
ような従来の樹脂製プラスチック成形型では、１）注型
時の配合品の粘度が100〜1000ポイズと高く脱泡が不十
分になり易く型表面にピンホールを生じやすく、注形作
業も困難でありモデルの間隙に樹脂が十分流れこまない
ため転写性が劣り、良好な成形型を得ることは困難であ
る。２）従来の型用樹脂材料では材料自体が硬化時の収
縮によってクラックが発生しやすく、上記ワッシャー埋
め込み試験では−20℃から120℃への急加熱冷却の繰返
を１サイクルすら耐えることが出来ない。３）成形面の
エポキシ樹脂配合品がモデルから離型可能となる一次硬
化温度が60℃以上になるためモデル材料に制限を生じ
る。４）クラック防止の為樹脂層を均一に薄くして樹脂
層の厚さの急激な変化部での応力集中を防止する方法が
有効であるが、バックアップ材の型用樹脂層との接触面
は正規の型形状面に近い状態に仕上げる必要があり実質
的には型の成形面を仕上げ加工しているのと変わらず製
作日数の短縮や、製作工数の低減という面ではほとんど
効果が期待できない等の理由から型としての樹脂製型材
料のメリットが望めなかった。

この様にして製作した樹脂製射出成形型も生産時に、ゲ
ートから流入する高温の材料樹脂の熱と、型の強制冷却
による熱応力により型表面にクラックが発生し易くなる
ため、樹脂製射出成形型は数ショット程度の試作型又は
極少量生産型にしか使用できなかった。

又、従来の樹脂製成形型では型用樹脂材料の硬化物が腐
食液におかされ難いため、所謂転写シボが中心であっ
た。そのため、デザイナーの自由な意匠をおり込んだ所
謂エッチングシボを施すことが不可能であり、樹脂製成
形型への表面加飾は革などの転写する実部品がある場合
のみ実施されていた。

（課題を解決するための手段） 本発明者らはこれらの問題点の解決のために鋭意検討し
た結果、本発明に到達したものである。

すなわち本発明は金属粉末を分散させたち密なエポキシ
樹脂層を成形面とする生産用エポキシ樹脂製成形型およ
びその製造方法に関するものである。

本発明で言うち密なエポキシ樹脂層とはボイドなどの欠
陥を実質的に有していないエポキシ樹脂の硬化物から成
る層であり、このためにはエポキシ樹脂配合品の脱泡を
十分に行い、所定の形状に配合品を注形する際にも樹脂
配合品中に気泡が入らない様にする必要がある。

具体的には、ボイドの観察は肉眼あるいは光学顕微鏡に
より確かめられる。ボイドはその大きさが0.1mm以上の
ものを指し、実質的に欠陥を有するものとは、10個/100
cm³以上のボイド量を指すものとする。

本発明で言うエポキシ樹脂層は、液状エポキシ樹脂と液
状硬化剤を所定の硬化条件で硬化させて得られる樹脂層
である。ここでいう液状硬化剤は液状アミン系硬化剤ま
たは酸無水物から選ばれるものである。

ここでいう液状エポキシ樹脂は例えばビスフェノールＡ
型エポキシ樹脂、ビスフェノールＦ型エポキシ樹脂、ノ
ボラックフェノール型エポキシ樹脂およびテトラグリシ
ジルジシクロヘキシルアミンなどのグリシジルアミン類
などを挙げることができ、これらの樹脂から選ばれる少
なくとも１種類以上のエポキシ樹脂である。好ましくは
液状エポキシ樹脂がビスフェノールＡ型エポキシ樹脂、
ビスフェノールＦ型エポキシ樹脂またはテトラグリシジ
ルジシクロヘキシルアミンである。また場合によっては
エポキシ樹脂の減粘剤として各種の反応性および非反応
性希釈剤を併用することもできる。

液状アミン系硬化剤は例えばジエチレントリアミン、ト
リエチレンテトラミンなどの脂肪族ポリアミン類、イソ
ホロンジアミン、シクロヘキシルアミン、ビス（４−ア
ミノ−３−メチルシクロヘキシル）メタン、ビス（４−
アミノシクロヘキシル）メタンなどの脂環族アミン類お
よびメタキシレンジアミン、ジアミノジフェニルメタ
ン、ジアミノジフェニルスルホンなどの芳香族アミン類
およびこれらの共融物を挙げることができる。好ましく
は液状アミン系硬化剤がジアミノジフェニルメタンおよ
びビス（４−アミノ−３−メチルシクロヘキシル）メタ
ンまたはビス（４−アミノシクロヘキシル）メタンの共
融混合物である。

本発明の液状アミン硬化剤はエポキシ樹脂のエポキシ基
１当量に対して、アミンの活性水素0.5〜２当量の範囲
で用いられる。

本発明で用いられる酸無水物としては無水フタル酸、ヘ
キサヒドロ無水フタル酸、メチルテトラヒドロ無水フタ
ル酸、無水メチルナジック酸などを挙げることができ
る。酸無水物を用いる場合には硬化促進剤が一般的に使
用される。

金属粉は熱伝導率の向上と型の機械的特性の向上の目的
で用いられる。金属粉としては例えばアルミニウム、
銅、鉄、金、銀、ニッケル、クロムなどを単独または併
用して用いることが出来る。金属粉の粒子径は平均で50
μｍ以下が好ましい。50μｍ以上では配合品中で金属粉
の沈降が問題となるばかりでなく、型の耐久性に悪影響
を及ぼす。更に好ましいのは金属粉が平均粒子径40μｍ
以上のものと平均粒子径20μｍ以下のものを95/5〜50/5
0の重量比で混合したものが好ましい。金属粉の混合に
よってワッシャー埋め込み冷熱衝撃試験に優れ、かつ配
合品中での金属粉の沈降のない良好なエポキシ樹脂硬化
物を得ることができる。

ワッシャー埋め込み冷熱衝撃試験とは第９図a,b,cに示
す形状と寸法（l₁＝2.5mm、l₂＝12.5mm、l₃＝10mm、l₄
＝60mm、l₅＝15mm、l₆＝10mm、h₁＝4mm、h₂＝5mm）のボ
ルト31のナット32を図中に示す様にワッシャー30にセッ
トし、これにボルト、ナットおよびワッシャーが完全に
埋まる様にエポキシ樹脂配合品33を注形し、所定の条件
で硬化させる。この硬化物を−20℃と120℃の間で繰返
しテストし、硬化物に亀裂が入るまでの回数で評価する
ものである。

金属粉のエポキシ樹脂に対する配合比は、エポキシ樹脂
層中の金属粉の充填率が、容積で30％以上であれば良
い。

成形型の耐熱性は重要であり、プラスチック成形型の場
合には熱変形温度（HDT）で150℃以上であることが必要
である。この熱変成温度はASTM D648の試験方法に基づ
いて測定される耐熱温度である。熱変形温度を150℃以
上にするためには前記したエポキシ樹脂および硬化剤の
選択に行うことによって得られる。

次に本発明の第１の好適例のエポキシ樹脂製成形型の製
作方法を示す。

まずエポキシ樹脂配合品を予め作製しておく。本発明で
いうエポキシ樹脂配合品は、エポキシ樹脂に金属粉をで
きるだけ均一になる様に混合機を用いて混合し、これに
硬化剤を混合することによって得られるものである。混
合を容易にするために配合品の加熱を行ってもよいが、
配合品の可使時間に十分に注意する必要がある。

次に（１）配合品が流れ出ない様な枠を組立て、これに
マスターモデルをセットする。マスターモデルは目的製
品そのもの、または同形の型であり、材料としては乾燥
木材、合成木材、せっこう、ABS樹脂、シリコーン樹
脂、アクリル樹脂、エポキシ樹脂などが用いられる。一
般に耐熱性は低く、60℃以下の温度領域でしか形を保持
できない。また特別の場合として鉄、アルミニウム、銅
系合金材料が用いられる。

さらに引続いて以下の操作を行う。

（２）マスターモデルの表面に離型剤を塗布する。

（３）予め用意したエポキシ樹脂配合品を十分に脱泡
し、60℃以下の温度でマスターモデルの上または下に、
モデルの表面形状が複製できる様に注ぎ込む。

（４）全体を60℃以下の温度で１時間〜数日間放置し、
配合品を一次硬化させる。

（５）硬化した樹脂からマスターモデルを取り外す。

（６）硬化樹脂を更に高い温度で二次硬化させて、目的
とするエポキシ樹脂製成形型を得る。

上記の（３）のエポキシ樹脂配合品を脱泡および注形す
る際に、配合品の粘度が低いことが必須の条件であり、
60℃での粘度が100ポイズ未満である必要がある。

本発明でいうマスターモデルを取除くまでの温度とはエ
ポキシ樹脂配合品の一次硬化を指すものであり、更に実
用強度を向上させるためにはポストキュアーと呼ばれる
二次硬化を施す法が好ましい。

次に、本発明の第２の好適例のエポキシ樹脂製成形型に
おいては、前記樹脂配合品を表面に使用する。即ち成形
型の成形面に、前記の金属粉末を混入分散させたち密な
エポキシ樹脂層を用い、該成形面のバックアップ材とし
て金属を用いたことを特徴とする。この表面に樹脂層を
使用した成形型は、離型材を塗布した乾燥木材、石膏、
樹脂材料のいずれかの手段で製作したモデルと、鋳物、
圧延金属材料、低融点金属材料のうちいずれかで製作し
たバックアップ材とを空間を有するように対向保持して
型成形面用樹脂配合品注型のためのキャビティを製作
し、該キャビティに前記のエポキシ樹脂配合品を注型し
た後硬化させて成形型の表面とすることにより製作する
ことができる。

次に、本発明の第３の好適例のエポキシ樹脂製成形型
は、上記の第２の例のエポキシ樹脂製成形型と同様に成
形面に樹脂層を用いた成形型であるが、成形面のバック
アップ材として、成形型の形状面から僅かにオフセット
した所謂ニアネットシェープ形状をもった金属材料を使
用したものである。このプラスチック成形型も乾燥木
材、石膏、樹脂材料のいずれかで製作したモデル表面
と、該モデル表面より僅かに小さな相似形状の表面形状
所謂ニアネットシェープの金属製バックアップ材とを、
それぞれの表面形状を対向させて均一で僅かなクリアラ
ンスを有するように保持した後固定させて注型用キャビ
ティを形成し、前記エポキシ樹脂配合品を注型した後、
硬化させ成形型の表面を得ることにより製作することが
できる。

また少量生産用成形型を製作する場合には、金属製バッ
クアップ材は一辺が1mm〜20mmの矩形断面を持つ流さ100
mm〜500mmの鋼又はセラミックスのいずれかで製作した
ピンを軸方向に自由に摺動するようにして束ね、乾燥木
材、石膏、樹脂材料のいずれかで製作した正規の型表面
形状よりも僅かに小さな相似形状を持つモデルに上記ピ
ンの束を押し付けてバックアップ材の表面形状を付与し
た後、該束を外周から固定して再使用可能な鋳造用型を
製作し、該鋳造用型に溶融状態の金属材料、所謂溶湯を
鋳造後硬化させることで迅速に製作できる。

更に、本発明の第４の好適例の樹脂製成形型は、成形面
に前記金属粉が分散された樹脂層を用いた成形型で、さ
らに成形面にシボ模様を有する。この成形型は成形面に
光硬化樹脂を光学処理することによってシボ模様を形成
させた薄膜を貼り付け、該薄膜に鉄、砂、ガラス、セラ
ミックスのうち少なくとも１種類以上の微細粒子をショ
ットブラスト装置などにより吹き付けて成形面にシボ模
様を形成して表面加飾を行ったことを除いては、第２の
例の成形型と同様に製作することができる。

本発明のポリエチレン、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、エポキシ
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
が可能である。

また鋼板、アルミ板、銅板をはじめとする金属製薄板の
プレス成形型としても有用である。

（実施例） 以下本発明を実施例によって更に詳細に説明する。

実施例１ （エポキシ樹脂配合品の調整） ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂AER331（旭化成工業
（株）製）40重量部に、平均粒子径が42μｍのアトマイ
ズ型アルミ粉50重量部と平均粒子径が10μｍのアトマイ
ズ型アルミ粉10重量部を混合して主剤Ａとした。次にワ
ンダミンHM（新日本理化（株）製）70重量％とジアミノ
ジフェニルメタン30重量％の溶融混合物の硬化剤Ａを用
意した。

この両者を主剤A100重量部に対して、硬化剤Ａを10重量
部を加えて均一になるまでよく撹拌した。ただちに加温
し、系の温度を50℃にした。ここで配合品を真空脱泡し
て配合品Ａを得た。この配合品の60℃の粘度はＢ型粘度
計で80ポイズであった。

（マスターモデルのセット） 200m（Ｌ）×200mm（Ｗ）×100mm（Ｈ）のモデル用エポ
キシ樹脂硬化物を用意し、この表面を切削加工し、表面
に高さ１〜10mmの凹凸模様を形成してマスターモデルを
作製した。このマスターモデルの凹凸模様を上にして置
き、この四方の面を高さ（Ｈ）200mmの鉄板をマスター
モデルに密着させてセットし、型用樹脂を注形するため
の外枠を組立てた。マスターモデルの表面と外枠の内側
に離型剤を塗った。

（樹脂型の製作） 外枠にセットしたマスターモデルの上に冷却水の配管を
設置し、この上から予め用意したエポキシ樹脂配合品を
注ぎ込み、これを60℃の乾燥炉に５時間放置した。この
後室温まで冷却して硬化したエポキシ樹脂配合品をマス
ターモデルから離型した。離型後のエポキシ樹脂製型を
さらに180℃で５時間乾燥炉に放置することによって樹
脂型の製作を完了した。得られた樹脂製型の成形面に
は、ボイドは観察されなかった。

（エポキシ樹脂製型の耐久性テスト） 得られたエポキシ樹脂製型に成形樹脂注入口を設けた後
に、これをキャビティとして、射出成形機に取付けた。
コア部は亜鉛合金の型を用いた。この型を用いてABS樹
脂を射出成形圧300kg/cm²、射出温度230℃で3000ショッ
ト行ったが型の損傷は全く無かった。

（エポキシ樹脂配合品の性能） 調整されたエポキシ樹脂配合品を60℃で５時間で予備硬
化し、次いで180℃で５時間硬化させてエポキシ樹脂硬
化物を得た。その硬化物の性能を表１に示す。

実施例２〜４ （エポキシ樹脂配合品の調整） ビスフェノールＦ型エポキシ樹脂エピクロン830（大日
本インキ（株）製:BF樹脂と略す）に平均粒子径45μｍ
のアトマイズ型アルミ粉および平均粒子径が10μｍの銅
粉を表２に示す様に加えて主剤Ｂ〜Ｄを作製した。これ
にワンダミンHMを硬化剤として配合し、実施例１と同様
にして配合品Ｂ〜Ｄを調整した。配合品の60℃での粘度
を表２に合せて示す。

（配合品の硬化性能） 配合品Ｂ〜Ｄを60℃で５時間および180℃で５時間硬化
させた硬化物を実施例１と同様にして作製しその性能を
調べた。その結果を表３に示す。

（型の作製と耐久性） 実施例１と同様の方法で配合品Ｂ〜Ｄを用いた樹脂型を
作製し、実施例１と同様にして射出成形テストを行っ
た。その結果を表４に示す。

実施例５ （エポキシ樹脂配合品の調整） AER331 20重量部、テトラグリシジルジシクロヘキシル
アミン20重量部、スチレン・ブタジエンブロックポリマ
ー２重量部に、平均粒子径が50μｍの銅粉60重量部を混
合して主剤Ｅを作製した。つぎにカヤハードMCD（日本
化薬（株）製）32重量部と２メチルイミダゾール0.5重
量部を混合して硬化剤Ｅを作製した。主剤E100重量部に
硬化剤32.5重量部を加えて均一に混合し、真空脱泡して
配合品Ｅを作製した。配合品Ｅの60℃での粘度を測定し
たところ18ポイズであった。

（配合品の硬化性能） 配合品Ｅを60℃で５時間および200℃で５時間の加熱を
行って、硬化物を得た。実施例１と同様にしてその性能
を調べた。結果を表５に示す。

（型の製作と耐久性テスト） 実施例１と同様にして配合品Ｅを用いた樹脂型を作製
し、その耐久性テストを実施したところ5000ショットま
で全く型の損傷は無かった。

比較例１ 実施例１において型の製作にあたって配合品Ａの一次硬
化を100℃で行ったところ、マスターモデルの変形が生
じ、良好な型が得られなかった。

比較例２ 実施例１のエポキシ樹脂配合品の調整において主剤Ａと
硬化剤Ａの混合後、真空脱泡せずに配合品を得、型を製
作したところボイドの多い樹脂型を得た。この樹脂型を
用いて実施例１と同様の耐久性テストを行ったところ50
ショット目に凸部にクラックが生じた。

実施例６ 第１図に示す成形型を製作した。尚図示する成形型にお
いて、実施例１のエポキシ樹脂配合品を硬化して製作し
たキャビティ８、コア９の樹脂表面層１と表面層を保持
する鋳物で製作したバックアップ材２、製品の材料とな
る溶融状態の樹脂材料が型のキャビティに入り込むゲー
ト10、樹脂材料を冷却するための冷媒体を流す冷却パイ
プ13、バックアップ材内部にあって凝固したワークＷを
押出すエジェクタピン12と、エジェクタピン12を駆動さ
せるエジェクタ11から構成される。

この成形型は次に示すようにして製作した。

モデルＭ（乾燥木材から成る）を製作し、表面に離型材
を塗布しておいた。鋳物又は圧延金属材料を切削して製
作したバックアップ材２とモデルＭを第２図に示すよう
に所定のクリアランスＣを対向保持して固定し、クリア
ランスの外周を板材７で覆って目止めを行った。目止め
用板材７には配合した樹脂の注型口４を複数個設けた。
また、バックアップ材には脱気用の穴５を設けた。モデ
ルとバックアップ材、外周の板材から成る注型用キャビ
ティ内部の脱気と型用樹脂配合品の充填が確実に行われ
れば注型口と脱気用穴の取り付け位置は特に限定される
ものではない。次に実施例１のエポキシ樹脂配合品６を
上記注型穴から注型した。注型終了後オーブン内で60℃
で所定時間加温してエポキシ樹脂を１次硬化させた。１
次硬化終了後、型をモデルから脱型し、再びオーブン内
で暫時加熱して２次硬化を行い、エポキシ樹脂を完全硬
化させて完成品とした。第３図はモデルから脱型が終了
したコアの状態を示す。

次に、上述の如くして製作した射出成形型でABS樹脂の
射出成形を行ったところ約２万ショットの成形が終了し
た時点でも型表面にクラックの発生は見られなかった。
成形条件を表６に示す。

表６ 材料 ABS樹脂（樹脂温度230℃） 射出成形圧力 110kg/cm² 型温度 80℃ 実施例７ 第４図に示す成形型を製作した。尚図示する成形型にお
いて、実施例１のエポキシ樹脂配合品を硬化させて製作
した表面層１と表面層とニアネットシェープの形状に鋳
造された亜鉛合金等の低融点合金製バックアップ材２か
ら構成した樹脂成形型を示す。この成形型は次に示すよ
うにして製作した。

実施例６と同様に製作したモデルＭに、第５−１図に示
すように型表面層の樹脂厚さに相当する厚さのシートワ
ックス14を積層してバックアップ材用の凝似モデルＤを
製作した。第５−２図に示すように、クランプ装置15、
ベース16を組み付けた状態で本鋳造用ユニットＵを水平
状態にする。次に鋼またはセラミック製のピンＰを摺動
可能な状態にして揃え、鋳造用ユニットにセットした。
本例では一辺が1mmから20mmの矩形断面を持つ同一長さ
のSK材のピンを使用したが、耐熱性及び再使用が可能な
材料であれば特に材質は規定されるものではない。本鋳
造用ユニットとバックアップ用凝似モデルを合わせ、ピ
ンを摺動させバックアップの形状面３を付与した。形状
面が決定したら、クランプ装置のボルト17を締め付けて
ピンを固定する。次に第５−３図に示すように、鋳造ユ
ニットを垂直状態に戻し、該ユニットに形成されたキャ
ビティ８に溶融状態の亜鉛合金Ｚを注型した。亜鉛合金
が硬化したらユニットから脱型してバックアップ材とし
た。該鋳造用ユニットの鋳造面にはボロンナイトライド
等の離型剤を塗布するため鋳造によるピンとバックアッ
プ用亜鉛合金の焼き付きを生じること無く容易に型バラ
シが行え、ピン、鋳造ユニットの再利用が可能であっ
た。

本例ではバックアップ材料に亜鉛合金を使用したが、鋳
造用ユニットに使用しているピン材料の耐熱温度以下で
溶融する材料であれば特に材質に拘束をうけるものでは
無い。

次に、上記凝似モデルからシートワックスを外して正規
のモデル形状となし、モデル表面には離型材を塗布して
おいた。上記方法で製作したバックアップ材２とモデル
Ｍの形状面を第５−４図に示すように対向させ所定のク
リアランスＣを保持して固定し、クリアランス外周を板
材７で覆って目止めを行った。目止め用板材７には樹脂
注型口４を複数個設けた。また、バックアップ材２には
脱気用の穴５を設けた。硬化剤を十分に混合し、十分に
液中の脱泡を行ったエポキシ樹脂６を上記注型口４から
注型した。注型終了後オーブン内で60℃で所定時間加温
してエポキシ樹脂を仮硬化させた。仮硬化終了後、型と
モデルを脱型して型を再びオーブン内で暫時加熱してエ
ポキシ樹脂を完全硬化させて第５−５図に示すコアの完
成品とした。

上述の如くして製作した射出成形型でABS樹脂の射出成
形を、実施例６の場合と同様の条件で行ったところ約２
万ショットの成形が終了した時点でも型表面にクラック
の発生は見られなかった。

実施例８ 第６図に示す成形型を製作した。尚図示する成形型にお
いて、実施例１のエポキシ樹脂配合品を硬化させて成形
させた樹脂表面層１と低融点合金製バックアップ材２、
フォトレジストによりシボ模様を製作した伸展性を有す
る樹脂製の薄膜を貼着し、ガラス微粒子をショットブラ
ストで吹き付けて製作した型成形面18から構成される。

この成形型は次に示すようにして製作した。

実施例６と同様に製作したモデルＭとバックアップ材２
を僅かなクリアランスを保持してセットして表面用樹脂
材料注型用キャビティを形成した。型用樹脂材料６を規
定量計量し十分に撹拌した後、該キャビティに注型し
た。注型した型全体をオーブンなどで約60℃の状態で５
時間加熱し樹脂を仮硬化させモデルから脱型させた。更
に型を180℃で５時間加熱して樹脂を完全硬化させて型
全体を製作した。このエポキシ樹脂硬化物の硬度はロッ
クウェルＭスケールで166μｍとなり、ショットブラス
ト処理を行うのに良好な硬度となった。

これとは別に、第７図に示すように、自由にデザインし
たシボ模様19を写真撮影してシボ模様フィルム20を作製
した。ガラス板22上にシボ模様フィルム20をセットし、
その上にカバーフィルム21を置いた。カバーフィルム21
の上に光硬化性樹脂23を薄く塗布し更にベースフィルム
24で覆い、光源26により光硬化樹脂を硬化させた。ベー
スフィルムには光硬化樹脂との接触部分にコーティング
フィルム25がコーティングされていた。ベースフィルム
をカバーフィルムから剥すと該ベースフィルム上に露光
した光硬化樹脂の感光部27及びシボ模様フィルム20にマ
スキングされて露光しなかった未硬化物が付着した。ベ
ースフィルムを水洗いして未硬化部を除去した。ベース
フィルム全体を乾燥後更に後露光してベースフィルムを
補強した。

次に、該ベースフィルムを上記手段で製作したエポキシ
樹脂製成形型の表面層１に貼着した。この時、ベースフ
ィルムの光硬化樹脂硬化物が付着した面を型成形面に接
触させると、ベースフィルムと型成形面は容易に粘着し
た。次に、ベースフィルムを剥すと型表面にはコーティ
ングフィルムに付着した状態で光硬化樹脂硬化物がシボ
模様19どおりに残留した。

更に、ショットブラスト装置28によりガラス微粒子29を
型表面に吹き付けると、光硬化樹脂で被覆されている部
分は残留し、それ以外の部分はガラス微粒子により除去
されシボ模様に沿ってシボ模様19が型表面に加飾され
た。

このショットブラストに使用したガラス粒子の直径はシ
ボ模様によって決定されるが、概ね50μｍ〜100μｍ、
噴射圧力は3kg/mm²、噴射距離は100mm〜150mmで良好な
結果が得られた。

表面加飾後シボ模様を除去してシボ模様を持ったエポキ
シ樹脂製成形型が得られた。

このようにして得られたABS樹脂射出成形型を用いて約
２万点の成形を行うことができた。

実施例９ ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂AER331 100重量部に平
均粒子径50μｍの鉄粉300重量部と平均粒子径８μｍの
アルミニウム粉50重量部を混合して主剤とした。これに
実施例１で用いた硬化剤A25重量部を配合し、撹拌後真
空脱泡した。この配合品を石膏製モデルと鋼材のバック
アップ材及び枠材からなる注型用型に流し込み、60℃で
５時間加熱して一次硬化させ、更に180℃２時間加熱し
て二次硬化させてポンチ及びダイを製作した。このポン
チ及びダイをブレス装置に設置して表７に示す条件で、
板厚0.8mmの冷間圧延鋼板（JIS C3141 SPCC相当）のプ
レス成形を行った。1000ストローク以上の生産を行った
が、型表面の破損や摩耗は発生しなかった。

参考例 実施例１において用いた硬化剤Ａの代わりに２メチルイ
ミダゾール４重量部を加えて配合品Ｇを作製した。本配
合品硬化物のHDTは170℃であったが、耐熱衝撃性は１回
目でクラックが発生した。実施例１と同様に樹脂型を作
製し、耐久性を調べたところ10ショット目に凸部に変形
が生じた。

（発明の効果） 以上説明してきたように、本発明のプラスチック成形型
は金属粉を分散させたち密なエポキシ樹脂を全体的にま
たは成形面として用いたことにより、従来のエポキシ樹
脂製成形型の欠点が取り除かれ、耐久性が著しく改善さ
れた。また型の表面材質として60℃までの加温で脱型が
可能で、熱変形温度が150℃以上の性質を有し、耐熱衝
撃性に優れる熱硬化性エポキシ樹脂組成物を用いると、
型の成形面のクラック発生防止ができ、耐久性が大幅に
向上できる。

また実施例７に示した如く、バックアップ材表面を、一
辺が数mmの矩形断面を持つ多数の鋼製ピンを軸方向に自
由に摺動するように束ね、モデルを押し付けて所望の形
状を付与した後固定し低融点合金を鋳造してニアネット
シェープの形状を持つバックアップ材を構成する場合に
は、型用樹脂材料の厚さが一定になり樹脂硬化時の急激
な収縮の変化を抑え構造面からも成形面のクラックの発
生を防止できるという効果がえられる。

従来、表面層に樹脂を用いた成形型では、表面材とバッ
クアップ材の結合を強化するために中間層を設けたり、
微少なビスをバックアップ材に打ち込む作業を行ってき
たが、本発明によるとバックアップ材の表面が微少な凹
凸を有するため、表面用樹脂とバックアップ材表面の間
にアンカー効果が働き、樹脂層とバックアップ材の結合
力が強化できる。

また、バックアップ材表面形状が型の正規形状面に近い
ニアネットシェープであるため表面の加工を必要とせ
ず、束ねたピンを使用してバックアップ材注型用の金型
を製作するため、自由形状が短期間に製作でき注型用金
型の再利用が可能になるため製作期間の短縮と、設備費
の低減が可能である。

更に実施例８に示した如く、フォトレジストによりシボ
模様を有するベースフィルムを製作し、該ベースフィル
ムを樹脂製の成形型に貼着してショットブラストによっ
て樹脂成形型表面に表面加飾を施す場合には、従来エッ
チングシボが不可能であった樹脂製成形型にエッチング
シボと同等の自由な意匠を折り込むことが可能になり、
樹脂製成形型で製作した試作部品で早期からの模様確認
が行えるという効果がえられる。また従来のエッチング
と同様なシボ模様を有するため、樹脂製成形型の量産部
品への適用が可能になり、少量生産型に高価な金型を製
作する必要が無くなるという効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一例の成形型の断面図、 第２図は本発明による射出成形型の製作の説明図、 第３図は射出成形により製作したモデルからの脱型を終
了したコアの断面図、 第４図は本発明の他の例の成形型の断面図、 第５−１図はシートワックスを張付けたモデルの断面
図、 第５−２図は製作段階の注型の断面図、 第５−３図は低融点合金の注型の説明図、 第５−４図は型用樹脂材料の注型の説明図、 第５−５図はモデルから脱型したコアの断面図、 第６図は成形面にシボ模様を有する成形型の断面図、 第７図はシボ模様加工の工程図、 第８図は従来の方法による射出成形型の断面図、 第９図ａは耐クラック確認用の埋込みワッシャーの平面
図、 第９図ｂは第９図ａのワッシャーの側面図、 第９図ｃは第９図ａのワッシャーの裏面図である。 １……樹脂表面層、２……バックアップ材 ３……バックアップの形状面 ４……樹脂の注型口、５……脱気用穴 ６……エポキシ樹脂配合品 ７……目止め用板材、８……キャビティ ９……コア、10……ゲート 11……エジェクタ、12……エジェクタピン 13……冷却パイプ、14……シートワックス 15……クランプ装置、16……ベース 17……ボルト、18……型成形面 19……シボ模様、20……シボ模様フィルム 21……カバーフィルム、22……ガラス板 23……光硬化性樹脂、24……ベースフィルム 25……コーティングフィルム 26……光源、27……感光部 28……ショットブラスト装置 29……ガラス微粒子、30……ワッシャー 31……ボルト、32……ナット 33……エポキシ樹脂配合品

フロントページの続き (72)発明者 石村 秀一 静岡県富士市鮫島２番地の１ 旭化成工業 株式会社内 (72)発明者 高木 勲 静岡県富士市鮫島２番地の１ 旭化成工業 株式会社内 (56)参考文献 特開 昭63−302006（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−270105（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−202411（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−245018（ＪＰ，Ａ)

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】平均粒子径が50μｍ以下、かつ平均粒子径
   40μｍ以上のものと平均粒子径20μｍ以下のものを、95
   /5〜50/50の重量比で混合した金属粉が分散されている
   ち密なエポキシ樹脂層を成形面とすることを特徴とする
   エポキシ樹脂製成形型。
2. 【請求項２】平均粒子径が50μｍ以下、かつ平均粒子径
   40μｍ以上のものと平均粒子径20μｍ以下のものを、95
   /5〜50/50の重量比で混合した金属粉を含有する60℃に
   おける粘度が100ポイズ未満のエポキシ樹脂配合品を、
   脱泡後、マスターモデルに充填し、60℃以下の温度で硬
   化させたのち、マスターモデルを取除くことを特徴とす
   るエポキシ樹脂製成形型の製造方法。
3. 【請求項３】マスターモデルを取除いたのち、硬化した
   樹脂を60℃より高い温度で二次硬化させることを特徴と
   する請求項２記載のエポキシ樹脂製成形型の製造方法。
4. 【請求項４】平均粒子径が50μｍ以下、かつ平均粒子径
   40μｍ以上のものと平均粒子径20μｍ以下のものを、95
   /5〜50/50の重量比で混合した金属粉が分散されている
   ち密なエポキシ樹脂層を成形面とし、金属をバックアッ
   プ材とすることを特徴とするエポキシ樹脂製成形型。
5. 【請求項５】バックアップ材が、矩形断面を持つ鋼また
   はセラミックスで製作されたピンを、その軸方向に自由
   に摺動するように束ね、乾燥木材、石膏、または樹脂材
   で製作した正規の型表面形状よりも僅かに小さな相似形
   状を持つモデルに上記ピンの束を押しつけて、バックア
   ップ材の表面形状を付与した後、該束を外周から固定し
   て鋳造することによって得られるものであることを特徴
   とする請求項４記載のエポキシ樹脂製成形型。
6. 【請求項６】成形面にシボ模様を有することを特徴とす
   る請求項１または４記載のエポキシ樹脂製成形型。
7. 【請求項７】成形面に、光硬化樹脂を光学処理すること
   によってシボ模様を形成させた薄膜を貼り付け、該薄膜
   に鉄、砂、ガラス、セラミックスの少くとも１種以上の
   微細粒子を吹き付けることを特徴とする成形面にシボ模
   様を有するエポキシ樹脂製成形型の製造方法。