JPH09300359A - 急加熱用金型及びその製造方法 - Google Patents
急加熱用金型及びその製造方法Info
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- JPH09300359A JPH09300359A JP11380896A JP11380896A JPH09300359A JP H09300359 A JPH09300359 A JP H09300359A JP 11380896 A JP11380896 A JP 11380896A JP 11380896 A JP11380896 A JP 11380896A JP H09300359 A JPH09300359 A JP H09300359A
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- Japan
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- layer
- conductive layer
- mold
- aluminum
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- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
- B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
- B29C33/00—Moulds or cores; Details thereof or accessories therefor
- B29C33/56—Coatings, e.g. enameled or galvanised; Releasing, lubricating or separating agents
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
- B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
- B29C33/00—Moulds or cores; Details thereof or accessories therefor
- B29C33/02—Moulds or cores; Details thereof or accessories therefor with incorporated heating or cooling means
Abstract
(57)【要約】
【課題】 通電により発熱する導電層を備え、急加熱・
急冷却が可能であって、金型本体である基材と導電層と
の一体化が容易であるとともにそれらの密着性が良好な
金型を提供する。 【解決手段】 成形品を成形するためのキャビティーに
対応した表面形状を持つアルミニウム又はアルミニウム
合金材料の基材１１の表面に陽極酸化処理を施して絶縁
層１２を形成し、次いで無電解メッキ処理を施して当該
絶縁層１２上に導電層１３を形成する。
急冷却が可能であって、金型本体である基材と導電層と
の一体化が容易であるとともにそれらの密着性が良好な
金型を提供する。 【解決手段】 成形品を成形するためのキャビティーに
対応した表面形状を持つアルミニウム又はアルミニウム
合金材料の基材１１の表面に陽極酸化処理を施して絶縁
層１２を形成し、次いで無電解メッキ処理を施して当該
絶縁層１２上に導電層１３を形成する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、成形用金型の製造
方法に関し、そしてまたこの方法により得られた急加熱
・急冷却の可能な金型に関する。
方法に関し、そしてまたこの方法により得られた急加熱
・急冷却の可能な金型に関する。
【０００２】
【従来の技術】金型を使って樹脂成形品を製造する際に
は、良好な成形品を得ることを目的として金型を予め加
熱しておいてから金型内のキャビティーに原料樹脂を充
填し、次いで金型を冷却して樹脂を固化させることが行
われている。樹脂充填前後のこの加熱と冷却は、製造工
程においてかなりの時間を占めており、その短縮が要望
されている。
は、良好な成形品を得ることを目的として金型を予め加
熱しておいてから金型内のキャビティーに原料樹脂を充
填し、次いで金型を冷却して樹脂を固化させることが行
われている。樹脂充填前後のこの加熱と冷却は、製造工
程においてかなりの時間を占めており、その短縮が要望
されている。
【０００３】このような要望にこたえる試みとして、金
型内に充填された樹脂と接触する表面又はその近傍に、
銅箔のような金属性発熱体又は非金属性発熱体からなる
導電層を加熱手段として設けた金型が提案されている
（特開昭６０−１７４６２４号公報）。金型と導電層と
の間には、セラミック等の絶縁材料の層が絶縁層として
設けられる。あるいはまた、成形型自体の材料をセラミ
ック等の絶縁材料としてもよいことが記載されている。
型内に充填された樹脂と接触する表面又はその近傍に、
銅箔のような金属性発熱体又は非金属性発熱体からなる
導電層を加熱手段として設けた金型が提案されている
（特開昭６０−１７４６２４号公報）。金型と導電層と
の間には、セラミック等の絶縁材料の層が絶縁層として
設けられる。あるいはまた、成形型自体の材料をセラミ
ック等の絶縁材料としてもよいことが記載されている。
【０００４】同じように成形表面に発熱体の層を設けた
もう一つの金型が、中村千明ら，成形加工シンポジア’
９４，ｐ．４２〜４７に記載されている。この金型は、
化学気相成長（ＣＶＤ）法によりＴｉＮの薄膜電気抵抗
体を窒化アルミニウム板（絶縁層）上に形成し、この窒
化アルミニウム板を金型のアルミニウム材に取り付けた
ものである。その具体的取り付け方法は示されていな
い。
もう一つの金型が、中村千明ら，成形加工シンポジア’
９４，ｐ．４２〜４７に記載されている。この金型は、
化学気相成長（ＣＶＤ）法によりＴｉＮの薄膜電気抵抗
体を窒化アルミニウム板（絶縁層）上に形成し、この窒
化アルミニウム板を金型のアルミニウム材に取り付けた
ものである。その具体的取り付け方法は示されていな
い。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】上述のように、金型は
成形工程において加熱と冷却を繰り返し被る。そのた
め、金型は熱応力に耐えるものでなければならず、そし
てこれは、異種材料を組み合わせて構成された上記のタ
イプの金型において特に留意されるべきことである。
成形工程において加熱と冷却を繰り返し被る。そのた
め、金型は熱応力に耐えるものでなければならず、そし
てこれは、異種材料を組み合わせて構成された上記のタ
イプの金型において特に留意されるべきことである。
【０００６】特開昭６０−１７４６２４号公報には、こ
の熱応力に対する対応策が示されておらず、そしてこの
公報に記載された金型はこの点で問題があった。すなわ
ち、特開昭６０−１７４６２４号公報記載の金型は使用
を繰り返すうちに導電層と絶縁層、あるいは絶縁層と基
材（金型本体）との密着性が損なわれやすかった。
の熱応力に対する対応策が示されておらず、そしてこの
公報に記載された金型はこの点で問題があった。すなわ
ち、特開昭６０−１７４６２４号公報記載の金型は使用
を繰り返すうちに導電層と絶縁層、あるいは絶縁層と基
材（金型本体）との密着性が損なわれやすかった。
【０００７】成形加工シンポジア’９４に記載された金
型は、絶縁層として窒化アルミニウムというセラミック
スが使用されており、この窒化アルミニウム層を基材と
なる金型本体と一体化させるのが困難なため、射出成形
型のような三次元形状の金型とするのが容易でなかっ
た。また、この絶縁層のセラミックス（窒化アルミニウ
ム）板を金型本体へ取り付けるのにボルト止め等の機械
的固定を行うには板厚を大きくする必要があり、そして
セラミックスの熱伝導率は低いことから、これは金型本
体に配された水冷管で冷却を行う際に不利であった。
型は、絶縁層として窒化アルミニウムというセラミック
スが使用されており、この窒化アルミニウム層を基材と
なる金型本体と一体化させるのが困難なため、射出成形
型のような三次元形状の金型とするのが容易でなかっ
た。また、この絶縁層のセラミックス（窒化アルミニウ
ム）板を金型本体へ取り付けるのにボルト止め等の機械
的固定を行うには板厚を大きくする必要があり、そして
セラミックスの熱伝導率は低いことから、これは金型本
体に配された水冷管で冷却を行う際に不利であった。
【０００８】本発明は、導電層を用いた金型におけるこ
れらの不都合の解消を目的としたものであり、すなわち
基材（金型本体）と導電層・絶縁層との一体化が容易で
あるとともにそれらの密着性が良好であり、しかも冷却
にとって不利とならない、急加熱・急冷却可能な発熱性
の金型を提供することを目的とする。
れらの不都合の解消を目的としたものであり、すなわち
基材（金型本体）と導電層・絶縁層との一体化が容易で
あるとともにそれらの密着性が良好であり、しかも冷却
にとって不利とならない、急加熱・急冷却可能な発熱性
の金型を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】本発明の金型製造方法
は、成形品を成形するためのキャビティーに対応した表
面形状を持つアルミニウム又はアルミニウム合金材料の
基材の表面に陽極酸化処理を施して絶縁層を形成し、次
いで無電解メッキ処理を施して当該絶縁層上に導電層を
形成することを特徴とする。
は、成形品を成形するためのキャビティーに対応した表
面形状を持つアルミニウム又はアルミニウム合金材料の
基材の表面に陽極酸化処理を施して絶縁層を形成し、次
いで無電解メッキ処理を施して当該絶縁層上に導電層を
形成することを特徴とする。
【００１０】また、本発明の急加熱・急冷却用の金型
は、成形品を成形するためのキャビテーの表面にアルミ
ニウム又はアルミニウム合金を陽極酸化して得られた絶
縁層と、この絶縁層上の導電層とを有することを特徴と
する。
は、成形品を成形するためのキャビテーの表面にアルミ
ニウム又はアルミニウム合金を陽極酸化して得られた絶
縁層と、この絶縁層上の導電層とを有することを特徴と
する。
【００１１】
【発明の実施の形態】本発明では、金型本体に当たる基
材として、成形用のキャビティーに対応した表面形状を
有するアルミニウム材料あるいはアルミニウム合金材料
（以下、これらを総称して「アルミニウム材料」と呼
ぶ）を使用する。アルミニウム材料は、陽極酸化を受け
ると表面に酸化アルミニウム（アルマイトとも呼ばれ
る）の薄い皮膜（１〜３００μｍ）が生じ、この膜は高
い絶縁性を有する（１５〜３０ｋＶ／ｍｍ）。
材として、成形用のキャビティーに対応した表面形状を
有するアルミニウム材料あるいはアルミニウム合金材料
（以下、これらを総称して「アルミニウム材料」と呼
ぶ）を使用する。アルミニウム材料は、陽極酸化を受け
ると表面に酸化アルミニウム（アルマイトとも呼ばれ
る）の薄い皮膜（１〜３００μｍ）が生じ、この膜は高
い絶縁性を有する（１５〜３０ｋＶ／ｍｍ）。
【００１２】アルミニウム材料を硫酸、しゅう酸、りん
酸などの酸性水溶液で陽極酸化すると、図１に示したよ
うにアルミニウム材料１の表面に多孔質構造のアルマイ
ト皮膜２が生じることが知られている。本発明では、ア
ルミニウム材料のこの特性を利用して、陽極酸化により
金型基材表面に多孔質構造を備えた絶縁層を形成する。
このアルマイト絶縁層の厚さは、陽極酸化の諸条件を調
節することで適宜調節することができる。本発明の目的
上、絶縁層の厚さは一般には１００μｍあれば十分であ
る。その一方、絶縁層が５μｍより薄くなると絶縁不良
となりかねない。従って、本発明における絶縁層の厚さ
は５〜１００μｍであるのが好ましい。より好ましい厚
さは１０〜６０μｍである。なお、本発明における基材
はそのキャビティーを構成する面が陽極酸化で多孔質皮
膜を生じるアルミニウム材料であることが不可欠である
が、それ以外の部分は必ずしもアルミニウム材料でなく
ても差し支えない。従って、例えばアルミニウム材料と
異種材料とを張り合わせた構成の複合材料を基材材料と
し使用することも可能である。
酸などの酸性水溶液で陽極酸化すると、図１に示したよ
うにアルミニウム材料１の表面に多孔質構造のアルマイ
ト皮膜２が生じることが知られている。本発明では、ア
ルミニウム材料のこの特性を利用して、陽極酸化により
金型基材表面に多孔質構造を備えた絶縁層を形成する。
このアルマイト絶縁層の厚さは、陽極酸化の諸条件を調
節することで適宜調節することができる。本発明の目的
上、絶縁層の厚さは一般には１００μｍあれば十分であ
る。その一方、絶縁層が５μｍより薄くなると絶縁不良
となりかねない。従って、本発明における絶縁層の厚さ
は５〜１００μｍであるのが好ましい。より好ましい厚
さは１０〜６０μｍである。なお、本発明における基材
はそのキャビティーを構成する面が陽極酸化で多孔質皮
膜を生じるアルミニウム材料であることが不可欠である
が、それ以外の部分は必ずしもアルミニウム材料でなく
ても差し支えない。従って、例えばアルミニウム材料と
異種材料とを張り合わせた構成の複合材料を基材材料と
し使用することも可能である。
【００１３】陽極酸化により多孔質絶縁層を形成した
ら、次にこの絶縁層上に無電解メッキ処理を施して導電
層を形成する。無電解メッキを行うと、絶縁層２（図
１）に形作られている孔３を埋めて金属又は金属合金が
析出し、成長して、適当な導電性を持った層４ができ
る。このように、下地のアルマイト層の無数の孔にメッ
キが付着し、入り込んだ形で導電層が形成されるので、
下地への付着面積を広げるとともに機械的なアンカー効
果を得ることができ、そのため絶縁層に対する密着性に
優れた導電層の形成が可能である。しかも、無電解メッ
キは処理を施すべき面の形状にかかわらず均一な皮膜を
生じるので、複雑な三次元形状のキャビティー面にも容
易に導電層を形成することができる。無電解メッキで形
成する導電層は、ニッケル、銅等の金属層でよく、ある
いはこれらの金属の合金層でもよい。導電層の導電性を
上げるために、形成した導電層４（図１）上に更に電解
メッキやスパッタリング等の技術を利用して導電膜（図
示せず）を形成してもよい。また、形成した導電層ある
いはその上の別の導電膜の表面は、必要により研磨して
平滑にしてもよい。
ら、次にこの絶縁層上に無電解メッキ処理を施して導電
層を形成する。無電解メッキを行うと、絶縁層２（図
１）に形作られている孔３を埋めて金属又は金属合金が
析出し、成長して、適当な導電性を持った層４ができ
る。このように、下地のアルマイト層の無数の孔にメッ
キが付着し、入り込んだ形で導電層が形成されるので、
下地への付着面積を広げるとともに機械的なアンカー効
果を得ることができ、そのため絶縁層に対する密着性に
優れた導電層の形成が可能である。しかも、無電解メッ
キは処理を施すべき面の形状にかかわらず均一な皮膜を
生じるので、複雑な三次元形状のキャビティー面にも容
易に導電層を形成することができる。無電解メッキで形
成する導電層は、ニッケル、銅等の金属層でよく、ある
いはこれらの金属の合金層でもよい。導電層の導電性を
上げるために、形成した導電層４（図１）上に更に電解
メッキやスパッタリング等の技術を利用して導電膜（図
示せず）を形成してもよい。また、形成した導電層ある
いはその上の別の導電膜の表面は、必要により研磨して
平滑にしてもよい。
【００１４】導電層４及びその上の別の導電膜の厚さ
は、目的の加熱にとって適当である限りどのような厚さ
でも差し支えない。とは言え、実用的には、導電層４の
厚さ、あるいは導電層４と任意的なその上の別の導電膜
とを合わせた厚さは１〜５００μｍであり、好ましくは
５〜２０μｍである。
は、目的の加熱にとって適当である限りどのような厚さ
でも差し支えない。とは言え、実用的には、導電層４の
厚さ、あるいは導電層４と任意的なその上の別の導電膜
とを合わせた厚さは１〜５００μｍであり、好ましくは
５〜２０μｍである。
【００１５】絶縁層と導電層とから構成された発熱部
は、キャビティーを形成する金型の全面に設けることも
可能であり、あるいはキャビティーを形成する金型のう
ちの一つに設けることも可能であり、あるいは一つ又は
二つの金型の特に加熱をすべき箇所にのみ局所的に設け
ることも可能である。発熱部を設ける箇所の選定は、製
品形状等による加熱の必要性に応じて適宜行えばよい。
は、キャビティーを形成する金型の全面に設けることも
可能であり、あるいはキャビティーを形成する金型のう
ちの一つに設けることも可能であり、あるいは一つ又は
二つの金型の特に加熱をすべき箇所にのみ局所的に設け
ることも可能である。発熱部を設ける箇所の選定は、製
品形状等による加熱の必要性に応じて適宜行えばよい。
【００１６】本発明の金型を使って樹脂成形品を製造す
る際には、導電層４を適当な電源につないで通電するこ
とでこれを発熱させて加熱を行う。その後、樹脂を固化
させて取り出すための冷却は、通常のように金型の内部
に配した冷却管に冷媒を流して行うことができる。
る際には、導電層４を適当な電源につないで通電するこ
とでこれを発熱させて加熱を行う。その後、樹脂を固化
させて取り出すための冷却は、通常のように金型の内部
に配した冷却管に冷媒を流して行うことができる。
【００１７】
【実施例】次に、実施例により本発明を更に詳しく説明
する。金型材として実績のあるアルミニウム合金の超々
ジェラルミン（Ａ７０７５）を用いて、図２に示したよ
うに窪んだキャビティー形状を持つ金型基材１１を製作
した。この金型基材１１のキャビティー面に陽極酸化処
理を施して、厚さ約１５μｍの絶縁層１２を形成した。
この陽極酸化は、４％しゅう酸水溶液中において、２０
℃で直流電流を供給して行った。次いで、硫酸ニッケル
と次亜りん酸ナトリウムを主成分とするメッキ浴を使用
して無電解メッキ処理を実施し、陽極酸化膜の絶縁層１
２の上に、この絶縁層にしっかり密着した厚さ約１０μ
ｍの導電性Ｎｉ−Ｐ層１３を形成した。
する。金型材として実績のあるアルミニウム合金の超々
ジェラルミン（Ａ７０７５）を用いて、図２に示したよ
うに窪んだキャビティー形状を持つ金型基材１１を製作
した。この金型基材１１のキャビティー面に陽極酸化処
理を施して、厚さ約１５μｍの絶縁層１２を形成した。
この陽極酸化は、４％しゅう酸水溶液中において、２０
℃で直流電流を供給して行った。次いで、硫酸ニッケル
と次亜りん酸ナトリウムを主成分とするメッキ浴を使用
して無電解メッキ処理を実施し、陽極酸化膜の絶縁層１
２の上に、この絶縁層にしっかり密着した厚さ約１０μ
ｍの導電性Ｎｉ−Ｐ層１３を形成した。
【００１８】こうして形成した導電層１３に図２に示し
たように９Ｖの直流電源１５を接続して電気を流したと
ころ、アルミニウム材料の金型基材１１に電流が漏れる
ことなく、金型を室温から２００℃まで２０秒で昇温す
ることができた。
たように９Ｖの直流電源１５を接続して電気を流したと
ころ、アルミニウム材料の金型基材１１に電流が漏れる
ことなく、金型を室温から２００℃まで２０秒で昇温す
ることができた。
【００１９】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
アルミニウム材料の金型基材を直接陽極酸化して形成し
た多孔質絶縁層上に無電解メッキで導電層を形成するた
め、金型基材と導電層・絶縁層との一体化が容易である
とともに、導電層材料が絶縁層の表面の孔に入り込んだ
構造となるのでそれらの密着性が極めて良好になる。ま
た、加熱に供される導電層がキャビティーの表面にある
ので加熱が迅速になるとともに、絶縁層が薄く形成する
ことで足りるので冷却の妨げになることがなく、樹脂成
形品の成形に不可欠な加熱・冷却を短時間で行うことが
可能になる。
アルミニウム材料の金型基材を直接陽極酸化して形成し
た多孔質絶縁層上に無電解メッキで導電層を形成するた
め、金型基材と導電層・絶縁層との一体化が容易である
とともに、導電層材料が絶縁層の表面の孔に入り込んだ
構造となるのでそれらの密着性が極めて良好になる。ま
た、加熱に供される導電層がキャビティーの表面にある
ので加熱が迅速になるとともに、絶縁層が薄く形成する
ことで足りるので冷却の妨げになることがなく、樹脂成
形品の成形に不可欠な加熱・冷却を短時間で行うことが
可能になる。
【図１】本発明の方法を説明する図である。
【図２】本発明の実施例を説明する図である。
１…アルミニウム材料 ２…絶縁層 ３…絶縁層に生じる孔 ４…導電層 １１…金型基材 １２…絶縁層 １３…導電性Ｎｉ−Ｐ層 １５…直流電源
Claims (4)
- 【請求項１】 成形品を成形するためのキャビティーに
対応した表面形状を持つアルミニウム又はアルミニウム
合金材料の基材の表面に陽極酸化処理を施して絶縁層を
形成し、次いで無電解メッキ処理を施して当該絶縁層上
に導電層を形成することを特徴とする金型製造方法。 - 【請求項２】 前記絶縁層と導電層を前記キャビティー
を構成する基材表面の一部に設けることを特徴とする、
請求項１記載の方法。 - 【請求項３】 成形品を成形するためのキャビティーの
表面にアルミニウム又はアルミニウム合金を陽極酸化し
て得られた絶縁層と、この絶縁層上の導電層とを有する
ことを特徴とする金型。 - 【請求項４】 前記絶縁層と導電層が前記キャビティー
表面の一部に設けてあることを特徴とする、請求項３記
載の金型。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11380896A JPH09300359A (ja) | 1996-05-08 | 1996-05-08 | 急加熱用金型及びその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11380896A JPH09300359A (ja) | 1996-05-08 | 1996-05-08 | 急加熱用金型及びその製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09300359A true JPH09300359A (ja) | 1997-11-25 |
Family
ID=14621588
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP11380896A Pending JPH09300359A (ja) | 1996-05-08 | 1996-05-08 | 急加熱用金型及びその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH09300359A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2004055248A1 (ja) * | 2002-12-16 | 2004-07-01 | Corona International Corporation | アルミニウム材と合成樹脂成形体の複合品及びその製造法 |
| US6939123B2 (en) | 2002-12-26 | 2005-09-06 | 3M Innovative Properties Company | Electroformed adhesive laminated tooling surface with precision structured interfaces |
-
1996
- 1996-05-08 JP JP11380896A patent/JPH09300359A/ja active Pending
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2004055248A1 (ja) * | 2002-12-16 | 2004-07-01 | Corona International Corporation | アルミニウム材と合成樹脂成形体の複合品及びその製造法 |
| JPWO2004055248A1 (ja) * | 2002-12-16 | 2006-04-20 | コロナインターナショナル株式会社 | アルミニウム材と合成樹脂成形体の複合品及びその製造法 |
| JP4541153B2 (ja) * | 2002-12-16 | 2010-09-08 | コロナインターナショナル株式会社 | アルミニウム材と合成樹脂成形体の複合品の製造法及びその複合品 |
| US7841577B2 (en) | 2002-12-16 | 2010-11-30 | Corona International Corporation | Composite of aluminum material and synthetic resin molding and process for producing the same |
| US7919032B2 (en) | 2002-12-16 | 2011-04-05 | Corona International Corporation | Process for producing composite of aluminum material and synthetic resin molding |
| US6939123B2 (en) | 2002-12-26 | 2005-09-06 | 3M Innovative Properties Company | Electroformed adhesive laminated tooling surface with precision structured interfaces |
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