JPH11348083A

JPH11348083A - 合成樹脂射出成形用金型およびその製造方法

Info

Publication number: JPH11348083A
Application number: JP15767298A
Authority: JP
Inventors: Yoshiji Nishi; 好次西; Keiichi Kikawa; 圭一木川; Yuji Furuyama; 雄治古山; Takayuki Shimamura; 隆之島村
Original assignee: Honda Motor Co Ltd
Current assignee: Honda Motor Co Ltd
Priority date: 1998-06-05
Filing date: 1998-06-05
Publication date: 1999-12-21

Abstract

(57)【要約】【課題】成形面およびその近傍の熱伝導率が比較的高
く冷却性能が良好であると共に平滑な表面を有する成形
品を得ることが可能な合成樹脂射出成形用金型を提供す
る。【解決手段】成形型１は、鋳鉄鋳物である型本体１ａ
と、その型本体１ａに溶射処理を施して形成され、且つ
合成樹脂材料に形を付与する積層構造の成形面構成体２
０とを有する。成形面構成体２０の表面層２２はＣｕ系
合金よりなり、またその成形面７に開口する複数のピン
ホールの開口部の内径ｄ₁はｄ₁≦２０μｍに設定され
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は合成樹脂の射出成形
に用いられる金型およびその製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、射出成形機における固定金型およ
び可動金型は、例えばＪＩＳＳ４５Ｃ等の機械構造用
炭素鋼より構成されている。また固定金型および可動金
型の製造に当っては前記炭素鋼よりなる素材に総削り出
し加工を施す、といった手段が採用されている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら固定金型
および可動金型を前記炭素鋼より構成すると、それらの
熱伝導率が比較的低く冷却性能が悪いため、成形作業の
サイクルタイムが長くなり、また両型の重量が大きいた
め、それらの装置本体に対する組付けおよび取外し作業
性が悪い、という問題があった。

【０００４】一方、固定金型および可動金型の製造にお
いて総削り出し加工を採用すると、多くの工数を必要と
するためリードタイムが長くなり、両金型の生産コスト
が高騰する、という問題があった。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明は、成形作業のサ
イクルタイムを短縮して成形品の生産能率を向上させる
と共に平滑な表面を有する成形品を得ることができ、ま
た軽量化の達成が容易で、比較的安価な前記合成樹脂射
出成形用金型を提供することを目的とする。

【０００６】前記目的を達成するため本発明によれば、
鋳鉄鋳物である型本体と、その型本体に溶射処理を施し
て形成され、且つ合成樹脂材料に形を付与する積層構造
の成形面構成体とを有し、その成形面構成体の表面層は
Ｃｕ系合金よりなり、またその成形面に開口する複数の
ピンホールの開口部の内径ｄ₁がｄ₁≦２０μｍである
合成樹脂射出成形用金型が提供される。

【０００７】前記のように成形面構成体の表面層をＣｕ
系合金より構成すると、成形面およびその近傍の熱伝導
率が比較的高く冷却性能が良好となるので、成形作業の
サイクルタイムを短縮して成形品の生産能率を向上させ
ることが可能であり、また表面層に所定の硬さを持たせ
てその耐久性を向上させ、さらに表面層に対する機械加
工およびエッチング処理によるしぼ付加工も容易であ
る。

【０００８】その上、型本体は鋳鉄鋳物であって、その
表面にピンホールが現出することがあるが、そのピンホ
ールは成形面構成体により被覆される。また成形面構成
体は溶射処理により形成されたものであるから、その表
面層は多孔質となって、その成形面には複数のピンホー
ルが開口するが、各ピンホールの開口部の内径ｄ₁をｄ
₁≦２０μｍに設定したので、射出成形過程において合
成樹脂材料が各ピンホールに進入することがなく、これ
により平滑な表面を有する成形品を得ることができる。

【０００９】さらに鋳鉄鋳物である型本体に、その強度
を損わないように複数の肉抜き部を設けて、金型の軽量
化を容易に達成することができ、その上、金型のコスト
も比較的安価となる。

【００１０】また本発明は、リードタイムを短縮して合
成樹脂射出成形用金型の生産コストを低減することが可
能な前記製造方法を提供することを目的とする。

【００１１】前記目的を達成するため本発明によれば、
型本体と、その型本体に付着して合成樹脂材料に形を付
与する積層構造の成形面構成体とを備えた合成樹脂射出
成形用金型を製造するに当り、前記型本体を鋳鉄を用い
て鋳造する工程と、前記型本体の成形面構成体形成領域
に溶射前加工を施す工程と、前記成形面構成体形成領域
に溶射処理を施して前記成形面構成体を形成し、その成
形面構成体の表面層の形成に際し、溶射用Ｃｕ系合金粉
末として、その粒径ｄ₂が１０μｍ≦ｄ₂≦９０μｍで
あるものを用いる工程と、前記成形面構成体に仕上げ加
工を施す工程とを用いる合成樹脂射出成形用金型の製造
方法が提供される。

【００１２】前記のような手段を採用すると、鋳造によ
って完成品に近い形状の型本体を得ることができるの
で、総削り出し加工を行う場合に比べ加工工数を激減
し、また鋳鉄鋳物に対する機械加工および手仕上げの容
易性もあって、リードタイムを大幅に短縮して金型の生
産コストを低減することができる。

【００１３】また表面層は、溶射処理により形成された
ものであるから多孔質となるが、溶射用Ｃｕ系合金粉末
の粒径ｄ₂を前記のように設定すると、その成形面に開
口する各ピンホールの開口部の内径ｄ₁を、前記のよう
に射出成形において必要なｄ ₁≦２０μｍにすることが
できる。ただし、Ｃｕ系合金粉末の粒径ｄ₂がｄ₂＜１
０μｍでは、そのＣｕ系合金粉末が溶射ガンの噴射口周
りに堆積し易く、それが塊となって落下するため成形面
の表面性状が悪化し、一方、ｄ₂＞９０μｍでは各ピン
ホールの開口部の内径ｄ₁がｄ₁＞２０μｍとなる。

【００１４】

【発明の実施の形態】図１，２，７において、合成樹脂
射出成形用金型としての固定金型１と、その固定金型１
に対して進退自在の可動金型２とは自動車用合成樹脂製
バンパの成形に用いられる。

【００１５】図１〜６に明示するように、固定金型１の
合せ面３は、相対向する位置に在って、可動金型２の進
退方向ａと交差関係にある一対の平坦面４と、両平坦面
４に両端をそれぞれ連結した帯状をなす凹形面５とより
なる。合せ面３に、一方の平坦面４から凹形面５を経て
他方の平坦面４に至るチャンネル６がＵ字形に折曲げ形
成され、そのチャンネル６の横断面凹形をなす内面は、
合成樹脂材料に形を付与する凹形成形面７として機能す
る。固定金型１に、成形面７の底部に開口するようにゲ
ート８が形成される。各平坦面４の外側に位置決め凸条
９が形成され、また各位置決め凸条９外側の平坦面１０
に、位置決めピン孔１１が開口する。

【００１６】図１，２，７に明示するように可動金型２
の合せ面１２は、固定金型１における両位置決め凸条９
内側の両平坦面４に合致する一対の平坦面１３₁と、両
平坦面１３₁に両端をそれぞれ連結され、且つ固定金型
１の凹形面５に合致する帯状をなす凸形面１４とよりな
る。凸形面１４に、一方の平坦面１３₁側から他方の平
坦面１３₁側に至る凸条１５がＵ字形に折曲げ形成さ
れ、その凸状１５の両端面１５ａと両平坦面１３₁との
間には所定の間隔が設けられている。その凸条１５の表
面および凸形面１４における凸条１５のふもと部分は、
固定金型１の凹形成形面７に対応する凸形成形面１６を
形成する。各平坦面１３₁の外側に、固定金型１の位置
決め凸条９に合致する位置決め凹条１７が形成され、ま
た各位置決め凹条１７の外側の平坦面１３₂からは、固
定金型１の各位置決めピン孔９に合致する位置決めピン
１８が突出している。両位置決め凹条１７内側の両平坦
面１３₁は、型本体２ａに設けられたスライドコアｓに
よりそれぞれ形成される。

【００１７】図２〜４に明示するように、型締めを行う
と、可動金型２の凸形成形面１６と固定金型１の凹形成
形面７との協働でバンパ成形用キャビティＣが形成され
る。

【００１８】固定金型１は、鋳鉄鋳物である型本体１ａ
と、その型本体１ａに溶射処理を施して形成され、且つ
凹形成形面７を持つ積層構造の成形面構成体２０とを有
する。その成形面構成体２０は、図４，６に明示するよ
うに、Ｎｉ−Ａｌ系合金よりなる下地層２１と、その下
地層２１上に在り、且つＣｕ系合金よりなる表面層２２
とより構成されている。成形面構成体２０、したがって
表面層２２は溶射処理により形成されたものであるから
多孔質であり、その成形面７には複数のピンホールが開
口する。この場合、各ピンホールの開口部の内径ｄ₁は
ｄ₁≦２０μｍに設定される。

【００１９】図１，５，６に明示するように、成形面構
成体２０は、凹形成形面７を持つ凹形主体としてのチャ
ンネル形主体２３を有する。その主体２３における開口
側、したがって両平坦面４に存するコ字形端面２４の外
縁ｂおよび凹形面５に在って互に平行な両端面２５の外
縁ｂには、外方へ折曲がるように、略フランジ状をなす
アンカ部２６が無端状に形成される。そのアンカ部２６
は、各平坦面４および凹形面５よりも凹んだ無端状凹部
２７に付着して主体２３を型本体１ａに留める効果を有
する。

【００２０】前記のように成形面構成体２０の表面層２
２をＣｕ系合金より構成し、また下地層２１をＮｉ−Ａ
ｌ系合金より構成すると、凹形成形面７およびその近傍
の熱伝導率が比較的高く冷却性能が良好となるので、成
形作業のサイクルタイムを短縮してバンパの生産能率を
向上させることが可能であり、また表面層２２に所定の
硬さを持たせてその耐久性を向上させ、さらに表面層２
２に対する機械加工およびエッチング処理によるしぼ付
加工も容易である。

【００２１】その上、型本体１ａは鋳鉄鋳物であって、
その表面にピンホールが現出することがあるが、そのピ
ンホールは成形面構成体２０により被覆され、しかも成
形面構成体２０の表面層２２における各ピンホールの開
口部の内径ｄ₁をｄ₁≦２０μｍに設定したので、射出
成形過程において合成樹脂材料が各ピンホールに進入す
ることがなく、これにより人目に付く外面を平滑にした
バンパを得ることができる。この場合、射出成形条件
は、例えば、成形材料であるポリプロピレンの温度２０
０〜２２０℃、型締め圧４３〜５０ＭＰａ、射出圧４０
〜５０ＭＰａ、型温２０〜４０℃、射出時間３〜４sec
に設定される。

【００２２】さらに型本体１ａに対する成形面構成体２
０の付着性は良好であって、型本体１ａの温度が２００
℃を超えても、その型本体１ａから成形面構成体２０が
剥離することはない。このような良好な付着性が得られ
るのは、下地層２１を構成するＮｉ−Ａｌ系合金の一部
が型本体１ａに拡散している、下地層２１および表面層
２２間の界面に新たな合金層が形成されている、下地層
２１が、表面層２２の加熱および冷却時の応力緩和層と
して機能している、等の理由に基づくものと考えられ
る。

【００２３】なお、型本体１ａにサンドブラスト処理を
施した後Ｃｕ系合金を溶射したところ、型本体１ａの温
度が２００℃に達したときＣｕ系合金層は剥離した。

【００２４】さらに型本体１ａは鋳鉄鋳物であるからそ
の強度を損わないように複数の肉抜き部２８を設けて、
固定金型１の軽量化を容易に達成することができ、また
固定金型１のコストも比較的安価となる。

【００２５】固定金型１の製造に当っては次のような方
法が採用される。

【００２６】（１）図８（ａ）に示すように、型本体
１ａを鋳鉄を用いて鋳造する。鋳鉄としては、ねずみ鋳
鉄、球状黒鉛鋳鉄等が用いられる。

【００２７】（２）図８（ｂ）に示すように、型本体
１ａの成形面構成体形成領域２９に溶射前加工を施す。
この加工は、皮むき、成形面構成体２０の厚さを考慮し
た研削、無端状凹部２７の形成等を行う機械加工および
粗面化を行うサンドブラスト処理を含む。

【００２８】（３）図８（ｃ）に示すように、成形面
構成体形成領域２９にＮｉ−Ａｌ系合金粉末を用いた溶
射処理を施して厚さ約１００μｍの下地層２１を形成
し、次いで、図６に示すように、下地層２１表面にＣｕ
系合金粉末を用いた溶射処理を施すことにより、厚さ約
１．５mmの表面層２２を形成して、成形面構成体２０を
下地層２１と表面層２２とより構成する。

【００２９】Ｎｉ−Ａｌ系合金としては、Ｎｉ−５ｗｔ
％Ａｌ合金、Ｎｉ−２０ｗｔ％Ｃｒ合金、Ｎｉ−７ｗｔ
％Ａｌ−８ｗｔ％Ｃｒ−５ｗｔ％Ｆｅ−５ｗｔ％Ｍｏ合
金等が用いられ、Ｃｕ系合金としては、Ｃｕ−１５．５
ｗｔ％Ｎｉ−０．７１ｗｔ％Ｂ−２．６３ｗｔ％Ｓｉ合
金、Ｃｕ−３８ｗｔ％Ｎｉ合金、Ｃｕ−１０ｗｔ％Ａｌ
−５ｗｔ％Ｎｉ合金、Ｃｕ−１０ｗｔ％Ａｌ−１ｗｔ％
Ｆｅ合金、Ｃｕ−９．１ｗｔ％Ａｌ−３．８ｗｔ％Ｆｅ
−２．１ｗｔ％Ｎｉ−１ｗｔ％Ｍｎ合金等が用いられ
る。またＣｕ系合金粉末の粒径ｄ₂は、表面層２２にお
ける各ピンホールの開口部の内径ｄ₁をｄ₁≦２０μｍ
にすべく、１０μｍ≦ｄ₂≦９０μｍに設定される。

【００３０】（４）成形面構成体２０に仕上げ加工を
施す。この加工には、成形面構成体２０の厚さ調整のた
めの機械加工、研磨加工等が含まれる。

【００３１】なお、位置決めピン孔１１の形成等の必要
な機械加工等は、例えば前記（２）または（４）工程で
行われ、最終的には各種部品の組付けが行われる。

【００３２】前記のような手段を採用すると、鋳造によ
り完成品に近い形状の型本体１ａを得ることができるの
で、従来の総削り出し加工を行う場合に比べ加工工数を
激減し、リードタイムを大幅に短縮して固定金型１の生
産コストを低減することができる。

【００３３】図９に示すように、可動金型２の型本体２
ａも、前記同様の鋳鉄を用いて鋳造される。その型本体
２ａは、機械加工および研磨加工を施された後、各種部
品を組付けられて使用に供される。このように可動金型
２には成形面構成体２０は用いられない。これは、可動
金型２０の凸形成形面１６がバンパの、人目に付かない
内面側を成形するものであるからである。

【００３４】次に、固定金型１の具体的製造例について
説明する。

【００３５】（ａ）型本体１ａを球状黒鉛鋳鉄（ＪＩ
ＳＦＣＤ６００）を用いて鋳造し、次いで型本体１ａ
の成形面構成体形成領域２９に前記溶射前加工を施し
た。このような型本体１ａを複数用意した。

【００３６】（ｂ）各型本体１ａの成形面構成体形成
領域２９に、粒径４５〜１０６μｍのＮｉ−５ｗｔ％Ａ
ｌ合金粉末を用いた溶射処理を施して、厚さ約１００μ
ｍの下地層２１を形成した。

【００３７】溶射機としては、ガン型プラズマ溶射機
（ミラーサーマル社製、ＳＧ−１００）が用いられた。
これは、後述の各種表面層２２の形成にも同様に用いら
れた。溶射条件は、電流：８００Ａ；作動ガス：Ａｒ圧
０．３５ＭＰａ、Ｈｅ圧０．７ＭＰａ；キャリヤガス：
Ａｒ圧０．２８ＭＰａに設定された。

【００３８】（ｃ）各下地層２１上に、各種組成のＣ
ｕ系合金粉末を用いた溶射処理を施して、厚さ約１．５
mmの表面層２２を形成した。

【００３９】表面層２２の例１〜３において、表１はＣ
ｕ系合金粉末の組成および粒径を示し、また表２は溶射
条件を示す。

【００４０】

【表１】

【００４１】

【表２】

【００４２】（ｄ）各表面層２２の例１〜３に仕上げ
加工を施した。

【００４３】表面層２２の例１〜３について、その成形
面７に開口するピンホールの開口部の内径ｄ₁を測定し
たところ、それらの内径ｄ₁はｄ₁≦２０μｍであるこ
とが判明した。内径ｄ₁の測定は、テストピースについ
て顕微鏡を用いて行ったが、実体顕微鏡、走査型電子顕
微鏡等も用いられる。

【００４４】比較例として、表１の例１と同一組成であ
るが、粒径ｄ₂が４６μｍ≦ｄ₂≦１０７μｍであるＣ
ｕ系合金粉末を用いて形成された表面層２２を持つ固定
金型１を前記と同様の方法で製造し、その成形面７の状
態を調べたところ、開口部の内径ｄ₁がｄ₁＞２０μ
ｍ、例えば２３０μｍ，２７０μｍといったように大き
なピンホールが成形面７全体に亘って分布していること
が判明した。

【００４５】その後、各固定金型１と前記可動金型２を
用いて射出成形を行ったところ、表面層２２の各例１〜
３に対応するバンパ外面は平滑であったが、比較例に対
応するバンパ外面は荒れていることが判明した。射出成
形条件は、成形材料：ポリプロピレン（出光石油化学社
製、商品名ＳＰ８５０）、型締め圧：４５ＭＰａ；射出
圧：４５ＭＰａ；型温：４０℃；成形材料温度：２００
℃に設定された。

【００４６】固定金型１のＣｕ系合金製表面層２２に対
するしぼ付加工は次のような方法で行われる。

【００４７】（１）図１０（ａ）に示すように、表面
層２２上に、未硬化のアクリル系光硬化性樹脂よりなる
樹脂層３２を塗布形成する。

【００４８】（２）図１０（ｂ）に示すように、樹脂
層３２上に多数の微小円形部ｄをマスキングしたスクリ
ーン３３を載せる。

【００４９】（３）図１０（ｃ）に示すように、スク
リーン３３を介して樹脂層３２に光Ｌを照射する。これ
により、樹脂層３２において、光照射を受けた部分ｅは
硬化すると共に表面層２２に付着し、一方、光照射を受
けなかった部分ｆは未硬化のままに保たれる。

【００５０】（４）図１０（ｄ）に示すように、樹脂
層３２に洗浄処理を施して未硬化の光硬化性樹脂を洗い
流す。これにより、表面層２２上には、多数の微小円形
部ｄに対応する多数の微小孔部ｇを備えた樹脂層３２が
残置される。

【００５１】（５）図１０（ｅ）に示すように、表面
層２２および樹脂層３２を塩化第２鉄を含むエッチング
液３４中に浸漬する。

【００５２】（６）図１１（ａ）に示すように、表面
層２２における各微小孔部ｇに対応する部分に凹部３５
を形成する。

【００５３】（７）図１１（ｂ）〜（ｄ）に示すよう
に、図１０（ａ）〜（ｅ）工程を１サイクルとして、こ
れを、さらに３サイクル行うと共に各サイクル毎に各微
小孔部ｇの内径を縮小し、これによりエッチングによる
凹部３５の深さを漸次増加させて、図１１（ｅ）に示す
ような円錐形凹部３５を得る。

【００５４】なお、必要に応じて、成形面構成体２０は
可動金型２にも設けられる。

【００５５】

【発明の効果】本発明によれば前記のように構成するこ
とによって、成形作業のサイクルタイムを短縮して成形
品の生産能率を向上させると共に平滑な表面を有する成
形品を得ることができ、また軽量化の達成が容易で、比
較的安価な合成樹脂射出成形用金型を提供することがで
きる。

【００５６】また本発明によれば、前記構成の合成樹脂
射出成形用金型を製造するに当り、前記のような手段を
採用することによって、リードタイムを短縮して生産コ
ストを低減することが可能な製造方法を提供することが
できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】固定金型の斜視図である。

【図２】図１の２−２線断面図である。

【図３】図２の３−３線断面図である。

【図４】型締め時の要部拡大断面図である。

【図５】固定金型における型本体と成形面構成体との関
係を示す斜視図である。

【図６】図２の要部拡大図である。

【図７】可動金型の断面図である。

【図８】固定金型の製造方法説明図である。

【図９】可動金型用型本体の断面図である。

【図１０】表面層に対するしぼ付加工法の説明図であ
る。

【図１１】しぼ付加工による凹部形成過程の説明図であ
る。

【符号の説明】

１固定金型（合成樹脂射出成形用金型）１ａ型本体７凹形成形面（成形面）２０成形面構成体２１下地層２２表面層２３チャンネル形主体（凹形主体）２６アンカ部２９成形面構成体形成領域

【手続補正書】

【提出日】平成１１年５月２４日

【手続補正１】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００２９

【補正方法】変更

【補正内容】

【００２９】Ｎｉ−Ａｌ系合金としては、Ｎｉ−５ｗｔ
％Ａｌ合金、Ｎｉ−７ｗｔ％Ａｌ−８ｗｔ％Ｃｒ−５ｗ
ｔ％Ｆｅ−５ｗｔ％Ｍｏ合金等が用いられ、Ｃｕ系合金
としては、Ｃｕ−１５．５ｗｔ％Ｎｉ−０．７１ｗｔ％
Ｂ−２．６３ｗｔ％Ｓｉ合金、Ｃｕ−３８ｗｔ％Ｎｉ合
金、Ｃｕ−１０ｗｔ％Ａｌ−５ｗｔ％Ｎｉ合金、Ｃｕ−
１０ｗｔ％Ａｌ−１ｗｔ％Ｆｅ合金、Ｃｕ−９．１ｗｔ
％Ａｌ−３．８ｗｔ％Ｆｅ−２．１ｗｔ％Ｎｉ−１ｗｔ
％Ｍｎ合金等が用いられる。またＣｕ系合金粉末の粒径
ｄ₂は、表面層２２における各ピンホールの開口部の内
径ｄ₁をｄ₁≦２０μｍにすべく、１０μｍ≦ｄ₂≦９
０μｍに設定される。なお、下地層２１をＮｉ−２０ｗ
ｔ％Ｃｒ合金粉末を用いて形成することも可能である。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者島村隆之埼玉県狭山市新狭山１丁目10番地１ホンダエンジニアリング株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】鋳鉄鋳物である型本体（１ａ）と、その
型本体（１ａ）に溶射処理を施して形成され、且つ合成
樹脂材料に形を付与する積層構造の成形面構成体（２
０）とを有し、その成形面構成体（２０）の表面層（２
２）はＣｕ系合金よりなり、またその成形面（７）に開
口する複数のピンホールの開口部の内径ｄ₁がｄ₁≦２
０μｍであることを特徴とする合成樹脂射出成形用金
型。
【請求項２】前記成形面構成体（２０）は、成形面
（７）を備えた凹形主体（２３）と、前記凹形主体（２
３）の開口側に、外方へ折曲がるように形成されて、そ
の凹形主体（２３）の剥離を防止するアンカ部（２６）
とを有する、請求項１記載の合成樹脂射出成形用金型。
【請求項３】型本体（１ａ）と、その型本体（１ａ）
に付着して合成樹脂材料に形を付与する積層構造の成形
面構成体（２０）とを備えた合成樹脂射出成形用金型を
製造するに当り、前記型本体（１ａ）を鋳鉄を用いて鋳
造する工程と、前記型本体（１ａ）の成形面構成体形成
領域（２９）に溶射前加工を施す工程と、前記成形面構
成体形成領域（２９）に溶射処理を施して前記成形面構
成体（２０）を形成し、その成形面構成体（２０）の表
面層（２２）の形成に際し、溶射用Ｃｕ系合金粉末とし
て、その粒径ｄ₂が１０μｍ≦ｄ₂≦９０μｍであるも
のを用いる工程と、前記成形面構成体（２０）に仕上げ
加工を施す工程と、を用いることを特徴とする合成樹脂
射出成形用金型の製造方法。