JPH1134112A - 精密成形用金型 - Google Patents

精密成形用金型

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JPH1134112A
JPH1134112A JP18686697A JP18686697A JPH1134112A JP H1134112 A JPH1134112 A JP H1134112A JP 18686697 A JP18686697 A JP 18686697A JP 18686697 A JP18686697 A JP 18686697A JP H1134112 A JPH1134112 A JP H1134112A
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JP
Japan
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thermal conductivity
layer
low thermal
base material
molding die
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Application number
JP18686697A
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English (en)
Inventor
Kimitaka Maruyama
公孝 丸山
Sakae Takahashi
栄 高橋
Masayuki Shimada
真幸 島田
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Shibaura Machine Co Ltd
Original Assignee
Toshiba Machine Co Ltd
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Publication date
Application filed by Toshiba Machine Co Ltd filed Critical Toshiba Machine Co Ltd
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Pending legal-status Critical Current

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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29CSHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C45/00Injection moulding, i.e. forcing the required volume of moulding material through a nozzle into a closed mould; Apparatus therefor
    • B29C45/17Component parts, details or accessories; Auxiliary operations
    • B29C45/26Moulds
    • B29C45/37Mould cavity walls, i.e. the inner surface forming the mould cavity, e.g. linings
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
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    • B29C45/26Moulds
    • B29C45/263Moulds with mould wall parts provided with fine grooves or impressions, e.g. for record discs
    • B29C45/2632Stampers; Mountings thereof
    • B29C2045/2634Stampers; Mountings thereof mounting layers between stamper and mould or on the rear surface of the stamper
    • B29C2045/2636Stampers; Mountings thereof mounting layers between stamper and mould or on the rear surface of the stamper insulating layers

Abstract

(57)【要約】 【課題】 プラスチックの射出成形の際に使用される精
密成形用金型において、キャビティ内部に充填されたプ
ラスチックの温度分布の均一性を向上させて、成形品の
寸法精度の向上を図る。 【解決手段】 本発明の精密成形用金型は、金型のキャ
ビティ部7の表面に、母材部分1、2と比べて硬度が高
い耐摩耗層3、5が形成されているとともに、この耐摩
耗層3、5と母材部分1、2との間に、母材部分1、2
と比べて熱伝導率が低い低熱伝導率層4、6が形成され
ていることを特徴とする。好ましくは、金型の母材部分
1、2を13Cr系ステンレス鋼で構成し、低熱伝導率
層4、6を、Ni−P鍍金層により形成し、耐摩耗層
3、5をPVD法でTiNを堆積することにより形成す
る。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、射出成形用の金型
に係り、特に、CD(コンパクトディスク)、DVD
(ディジタルヴィデオディスク)などの高い寸法精度が
要求されるディスク状のプラスチック成形品の射出成形
において使用される精密成形用金型に関する。
【0002】
【従来の技術】従来、CD、DVDなどの高い寸法精度
が要求されるディスク状のプラスチック成形品を射出成
形する際に使用される精密成形用金型には、例えば、1
3Crステンレス系のSUS420J2が広く使用され
ている。SUS420J2は、十分な機械的強度を備え
るとともに、機械加工性に優れているので鏡面加工が可
能であり、プラスチック成形用の金型として要求される
条件を備えている。精密成形用金型を製造する場合、通
常、SUS420J2からなる素材を粗加工してキャビ
ティ部を形成した後、そのキャビティ部の表面に鏡面仕
上げを施すことによってキャビティ表面を形成してい
る。また、耐摩耗性及び離型性を高めるために、鏡面仕
上げが施された上記キャビティ表面に、更にTiNなど
でコーティングを施すことも行われている。
【0003】(従来技術の問題点)高い寸法精度が要求
されるディスク状のプラスチック成形品を、13Crス
テンレス系合金などの金型を用いて射出成形法により製
造する場合、金型のキャビティ内に充填されたプラスチ
ックからキャビティ部の表面を介して急速に熱が流出す
るため、キャビティ内において成形品の内部に大きな温
度差が生じる。この温度差によって成形品の内部に熱応
力が発生し、このような熱応力に基づく歪みが成形品の
寸法精度を損なう要因の一つとなっていた。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、以上の様な
従来の射出成形の問題点を解決すべく成されたもので、
本発明の目的は、高い寸法精度が要求されるプラスチッ
ク成形品の射出成形の際、キャビティ内における成形品
の内部の温度差を縮小させて、寸法精度の高い製品を製
造することができる精密成形用金型を提供することにあ
る。
【0005】
【課題を解決するための手段】本発明の精密成形用金型
は、プラスチック成形品の射出成形に使用される精密成
形用金型であって、金型のキャビティ部の表面に母材部
分と比べて硬度が高い耐摩耗層が形成されているととも
に、この耐摩耗層と母材部分との間に母材部分と比べて
熱伝導率が低い低熱伝導率層が形成されていることを特
徴とする。
【0006】本発明の精密成形用金型によれば、金型の
キャビティ部の周囲が熱伝導率が低い層によって取り囲
まれているので、キャビティ内に充填されたプラスチッ
ク原料からキャビティ部の表面を介して流出する熱流密
度が、従来の金型の場合と比較して小さくなる。従っ
て、プラスチック成形品の内部に生ずる温度差が縮小
し、その結果、熱応力及びそれに起因する歪みが減少す
るので、成形品の寸法精度が向上する。
【0007】なお、前記低熱伝導率層は、金属合金の鍍
金あるいは金属合金層をろう付けすることにより形成さ
れる。また、好ましくは、前記耐摩耗層は、TiNをP
VD法でコーティングすることにより形成される。
【0008】なお、前記低熱伝導率層を金属酸化物、金
属窒化物あるいは金属硼化物などの硬度が高い材料で形
成すれば、その上に更に耐摩耗層を設ける必要はなく、
低熱伝導率層の一層のみで耐摩耗層としての機能も兼ね
させることができる。
【0009】
【発明の実施の形態】以下に、本発明に基づく精密成形
用金型の構成及びその製造方法について説明する。 (例1)図1に、本発明に基づく精密成形用金型の構造
の一例を示す。この精密成形用金型はコア部が金型本体
の中に収容された複合構造の金型であり、図中、1は固
定側コア(母材部分)、2は移動側コア(母材部分)、
3は固定側コアの耐摩耗層、4は固定側コアの低熱伝導
率層、5は移動側コアの耐摩耗層、6は移動側コアの低
熱伝導率層、9は固定側金型本体、10は移動側金型本
体を表す。固定側のコア1の耐摩耗層3と移動側コア2
の耐摩耗層5との間にキャビティ7が形成され、このキ
ャビティ7に溶融樹脂が充填される。なお、11は射出
ノズルを表す。
【0010】次に、図1に示した精密成形用金型の固定
側コア1及び移動側コア2の製造方法について説明す
る。先ず、市販のSUS420J2素材を用いて、固定
側コア1及び移動側コア2の粗加工を行う。粗加工品に
焼き入れを施し表面の硬度をHRC50〜58程度にし
た後、研磨加工を行い、表面を1.6S程度に仕上げ
る。次に、この表面にNi−P鍍金により25〜35μ
mの鍍金層(低熱伝導率層4、6)を設け、その表面を
磨いて鏡面に仕上げる。なお、Ni−Pの熱伝導率は母
材を構成するSUS420J2の約0.15倍である。
次に、このNi−P鍍金層の上に、TiNをPVD法
(100〜300℃)により3〜5μm程度コーティン
グし、更に、最終磨きを行い鏡面状態に仕上げる。この
TiN層(耐摩耗層3、5)は、高い硬度を備えると同
時に、優れた離形性を備えている。
【0011】上記の製造工程により製作された金型(固
定側コア1及び移動側コア2)を用いて、ポリカーボネ
イト製のDVDディスク(直径120mm、板厚0.6
mm)の射出成形を行ったところ、従来の金型を用いて
製造した場合と比較して、成形品の反り、転写性、複屈
折がそれぞれ約15%向上した。
【0012】(例2)図1に示した精密成形用金型の固
定側コア1及び移動側コア2の他の製造方法について説
明する。
【0013】先ず、市販のSUS420J2素材を用い
て、固定側コア1及び移動側コア2の粗加工を行う。粗
加工品に焼き入れを施し表面の硬度をHRC50〜58
程度にした後、研磨加工を行い、表面を1.6S程度に
仕上げる。次に、この表面にNi系のろう材を用いたろ
う付けにより、Ti−6Al−6V−2Sn合金層(低
熱伝導層4、6)を厚さ1〜3mm程度で接着した後、
その表面を研削加工して鏡面に仕上げる。なお、Ti−
6Al−6V−2Sn合金の熱伝導率はSUS420J
2の約0.3倍である。次に、このTi−6Al−6V
−2Sn合金層の上に、TiNをPVD法(100〜3
00℃)により3〜5μm程度コーティングし、更に、
最終磨きを行い鏡面状態に仕上げる。
【0014】(例3)図2に、本発明に基づく精密成形
用金型の構造の他の例を示す。この精密成形用金型で
は、キャビティ部7の表層部分を、先の例の様に耐摩耗
層3、5及び低熱伝導率層4、6の二層で構成する代り
に、耐摩耗性を備えた低熱伝導率層14、16の一層の
みで構成している。
【0015】次に、図2に示した精密成形用金型の固定
側コア1及び移動側コア2の製造方法の一例について説
明する。先ず、先の例と同様に、市販のSUS420J
2を用いて、固定側コア1及び移動側コア2の粗加工を
行う。粗加工品に焼き入れを施し表面の硬度をHRC5
0〜58程度にした後、研磨加工を行い、表面を1.6
S程度に仕上げる。次に、この表面にろう付によりSi
34 層(低熱伝導率層14、16)を厚さ0.5〜
5.0mm程度で形成した後、その表面を研削加工して
鏡面に仕上げる。なお、Si34 層の熱伝導率はSU
S420J2の約0.47倍である。この場合、Si3
4 層は硬度が高く従って耐摩耗性を備えているので、
Si34 層の上に更に耐摩耗層を形成する必要はな
い。
【0016】表1に、Si34 と同様に、耐摩耗性を
兼ね備えた低熱伝導率層として使用することができる材
料を示す。 表1.耐摩耗性を備えた低熱伝導率材料の例 −−−−−−−−−−−−−−−−−−−−− 被覆材料 被覆方法 λ R −−−−−−−−−−−−−−−−−−−−− Al23 ロウ付 8 0.3 ZrO2 ロウ付 2 0.07 TiN PVD 6 0.2 ZrN PVD 10 0.37 HfN PVD 8 0.3 TaB2 PVD 12 0.4 ThO2 PVD 3 0.1 NiO PVD 4 0.15 TiO2 PVD 3 0.1 −−−−−−−−−−−−−−−−−−−−− (参考)SUS420J2 27 −−−−−−−−−−−−−−−−−−−−− λ:熱伝導率(kcal/m・h・℃) R:sus420J2の熱伝導率に対する比率
【0017】
【発明の効果】本発明の精密成形用金型によれば、キャ
ビティ部の周囲が母材と比較して熱伝導率が低い層によ
って取り囲まれているので、射出成形の際に成形品の内
部に生ずる温度差が縮小し、従って熱応力に起因する歪
みが減少する。その結果、成形品の寸法精度が向上し、
プラスチック製の精密射出成形品の品質を向上させるこ
とができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に基づく精密成形用金型の一例を示す断
面図。
【図2】本発明に基づく精密成形用金型の他の例を示す
断面図。
【符号の説明】
1・・・固定側コア(母材部分)、 2・・・移動側コア(母材部分)、 3・・・耐摩耗層、 4・・・低熱伝導率層、 5・・・耐摩耗層、 6・・・低熱伝導率層、 7・・・キャビティ、 9・・・固定側金型本体、 10・・・移動側金型本体、 11・・・射出ノズル、 14・・・低熱伝導率層、 16・・・低熱伝導率層。

Claims (12)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 プラスチック成形品の射出成形に使用さ
    れる精密成形用金型であって、金型のキャビティ部の表
    面に母材部分と比べて硬度が高い耐摩耗層が形成されて
    いるとともに、この耐摩耗層と母材部分との間に母材部
    分と比べて熱伝導率が低い低熱伝導率層が形成されてい
    ることを特徴とする精密成形用金型。
  2. 【請求項2】 ディスク状のプラスチック成形品の射出
    成形に使用される精密成形用金型であって、金型のキャ
    ビティ部の表面に母材部分と比べて硬度が高い耐摩耗層
    が形成されているとともに、この耐摩耗層と母材部分と
    の間に母材部分と比べて熱伝導率が低い低熱伝導率層が
    形成されていることを特徴とする精密成形用金型。
  3. 【請求項3】 前記低熱伝導率層は、金属合金の鍍金に
    より形成されることを特徴とする請求項1または請求項
    2に記載の精密成形用金型。
  4. 【請求項4】 前記低熱伝導率層は、Ni−P合金の鍍
    金により形成されることを特徴とする請求項3に記載の
    精密成形用金型。
  5. 【請求項5】 前記耐摩耗層は、TiNをPVD法でコ
    ーティングすることにより形成されることを特徴とする
    請求項1ないし請求項4のいずれかに記載の精密成形用
    金型。
  6. 【請求項6】 前記低熱伝導率層は、金属合金層をろう
    付けすることにより形成されることを特徴とする請求項
    1または請求項2に記載の精密成形用金型。
  7. 【請求項7】 前記低熱伝導率層は、Ti−6Al−6
    V−2Sn合金層をろう付けすることにより形成される
    ことを特徴とする請求項6に記載の精密成形用金型。
  8. 【請求項8】 前記耐摩耗層は、TiNをPVD法でコ
    ーティングすることにより形成されることを特徴とする
    請求項6または請求項7に記載の精密成形用金型。
  9. 【請求項9】 プラスチック成形品の射出成形に使用さ
    れる精密成形用金型であって、金型のキャビティ部の表
    面に母材部分と比べて硬度が高く且つ母材部分と比べて
    熱伝導率が低い低熱伝導率層が形成されていることを特
    徴とする精密成形用金型。
  10. 【請求項10】 ディスク状のプラスチック成形品の射
    出成形に使用される精密成形用金型であって、金型のキ
    ャビティ部の表面に母材部分と比べて硬度が高く且つ母
    材部分と比べて熱伝導率が低い低熱伝導率層が形成され
    ていることを特徴とする精密成形用金型。
  11. 【請求項11】 前記低熱伝導率層は、Si34 、A
    23 またはZrO2 のいずれかをろう付けすること
    により形成されることを特徴とする請求項9または請求
    項10に記載の精密成形用金型。
  12. 【請求項12】 前記低熱伝導率層は、金属窒化物、金
    属酸化物または金属硼化物をPVD法でコーティングす
    ることにより形成されることを特徴とする請求項9また
    は請求項10に記載の精密成形用金型。
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