JPS61115645A - 積層体成形用金型の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は積層体成形用金型の製造方法に関する。

さらに詳しくは微細な空気排気孔を金型の成形面に設け
１表皮層材料をその成形面で熱成形したのち、型締めし
てキャビティ内に基材層材料を射出成形するか、あるい
は表皮層材料の裏面もしくは表皮層材料の成形型に対峙
する成形型の成形面に基材層材料を載置したのち型締め
して圧縮成形し。

表皮層と基材層が一体化された積層体を得るための金型
の製造方法に関する。

炙米隨４ 表皮層と基材層とが一体に貼合された積層体を製造する
方法として、成形され通気性のある基材層を真空成形型
上に設置し、その上方から加熱軟化された表皮層材料を
真空成形して表皮層と基材層とを一体化する真空貼合せ
法と、あらかじめそれぞれ成形された表皮層と基材層と
を接着剤を介して一体化する成形貼合せ法がある。しか
し前者の方法にあっては真空成形時の熱により表皮層表
面の鮮明なシボ模様を存続させることができず、後者の
方法では２つの層を隙間なく貼合される形状に成形する
ための型の製作や、その２つの層を貼合す作業も極めて
煩雑な作業であった。

このため、射出成形型の一方の金型の成形面に表皮層材
料を熱成形、すなわち真空または圧空成形した゛のち型
締めし、つぎにキャビティ内に基材層材料を射出成形し
て表皮層と基材層とが一体となった積層品を得んとした
が、鋼材で構成されている射出成形型の成形面に多数の
０．５ｍ以下の熱成形用の空気排気孔を穿孔することが
困難であり、０．５ｍを超える排気孔の場合、表皮層材
料として厚さの薄いオレフィン系樹脂フィルムを使用す
ると熱成形時やそれに続く基材層の射出成形時の圧力に
よりフィルム表面が排気孔に陥没し成形品の表面品質を
極めて劣化させた。排気孔を有する成形面で熱成形した
表皮層材料に基材層材料を圧縮成形した場合も、圧縮成
形の圧力により同じ問題が発生する。

明が　決しようとする−　存 本発明は排気孔を有する金型の成形面で表皮層材料を熱
成形したのち、型締めしキャビティ内に基材層材料を射
出成形するか、または表皮層材料の裏面もしくは表皮層
材料の成形型に対峙する成形型の成形面に基材層材料を
載置したのち型締めして表皮層と基材層とが一体となっ
た積層体を圧縮成形により製造するとき、熱成形および
それに続く基材層材料の成形時における圧力により表皮
層材料が前記排気孔内に陥没して表面品質を劣化させる
ことのない積層体を成形するための熱成形用の微細な排
気孔を備えた金型の製造方法を提示するものである。

問題色を　決するための手 本発明は、基台上に所望の積層体の外形形状に倣った模
型を載置し、溶融ワックスにより模型を被覆してワック
ス層を形成する第１工程、ワックス層の外周に鋳型材料
による第１＠型を形成する第２工程、ワックス層および
第１鋳型を模型および基台から分離し、そのワックス層
の必要個所に適宜間隔をおいて直径０．０５乃至０．５
圃の金属細線の一端を貫通させて第１鋳型に埋設する第
３工程。

現出しているワックス層の外側に鋳型材料による第２鋳
型を形成して、前記第１鋳型と共に鋳型を構成する第４
工程、鋳型からワックスを流出させ。

鋳型を焼成したのち型内空隙に溶融金属を注湯して、金
属細線が貫通されている皮相部を形成する第５工程、基
台上に皮相部および皮相部を囲む枠体を固定し、皮相部
の裏面から突出している金属細線に金属パイプを挿入し
、枠体内に溶融金属を注湯し、皮相部と一体化した裏打
部を形成する第６工程、および金属細線を引抜き皮相部
に排気孔を形成し、皮相部および裏打部を、上記排気孔
に連通ずる通気溝および通気孔が削穿されている金型本
体部と固定する第７工程とからなる積層体成形用金型の
製造方法により前記問題点を解決した。

餅 前記積層体成形用金型の製造方法の第１乃至第５工程に
おいて皮相部内面は模型の表面状態を正確に転写すると
ともに、第６工程において皮相部が裏打部により補強さ
れ、第７工程において金属細線を引抜くことにより皮相
部に機械加工では不可能な微細な排気孔が形成され、か
つその排気孔は金型本体部と連通しかつ皮相部および裏
打部は金型本体部に固定される。これら一連の工程によ
り熱成形およびそれに続く基材層材料成形時の圧力によ
り、表皮層材料が陥没することのない微細な排気孔が成
形面に形成された積層体成形用金型を製造することがで
きる。

末五班 本発明の積層体成形用金型の製造方法を第９図に示した
積層体２０を成形する金型を例として。

その詳細を図面を参照して説明する。

（イ）第１図に示したように、所望の積層体２０（第９
図参照）の外形形状に倣った模型１を製作する。模型１
は一般に木、耐熱プラスチック、石膏、金属などから作
られる。現物の熱変形温度が８０℃以上のときは現物を
模型１とすることができる。現物の熱変形温°度が低い
ときは、ゴム、プラスチックスまたは石膏で型取りして
、さらに石膏で反転して模型１とする。模型ｌの表面に
シボ模様を形成するときは、たとえば塩化ビニル樹脂と
ＡＢＳ樹脂とからなる、エンボス装置でシボ付けされた
シートを軟化状態でたとえば木型の表面に貼付けるとよ
い。

模型１を基台２上にビスなどで着脱自在に固定する。も
し模型１の一部分を金型のパーティングライン面達横切
る設計の場合は、その面まで模型１を基台２内に埋める
。基台２は通常鋼板を使用するが、模型１の底面形状に
より多段面状や曲面状でもよい。しかし模型１の底部周
縁は基台２と密着させる必要がある。模型１の表面に表
面処理剤や離型剤を均一に薄く塗布し充分に乾燥し、表
面を平滑にかつ後記のワックスの流下によって形成され
るワックス層からの離型を容、易にする。

次に模型１の外周面上に溶融ワックスを流下するか、ま
たは模型１を溶融ワックス洛中に浸漬して模型１上に厚
さ２乃至１ｏｎｏのワックス層４０を形成する。ワック
スとしては流動性が良く、固まるまでの温度域で寸法変
化が少なく、非晶質で、凝固による内部歪が少ないもの
が望ましい。一般にパラフィン、密蝋、カルナウバ蝋な
どの混合物もしくは脂肪酸アマイドなどを添加して使用
する。

それ以外の材料で前記条件を満足するならばたとえばプ
ラスチックや低分子量の付加重合体も使用可能である６
ワツクス層４０の一端に接して後記の溶融金属を注湯す
る際湯口となるワックスで作られた柱状体４１を取付け
る。

（ロ）ワックス層４０を囲む第１の枠体４２を基台２上
に載せ、ワックス層４０上に鋳型材料をコーティングし
、引続き鋳型材料を第１の枠体４２内に充填し、３０乃
至６０分振動したのち、室内で放置して充分乾燥する。

乾燥は温度と湿度の影響を受けるので、場合によっては
３０乃至４０°Ｃの炉で乾燥する。このようにして第１
鋳型４３が作られる。

鋳型材料は耐火材料と結合材を泥漿状態に調合したもの
である。耐火材料には珪砂、クリストバライト、トリジ
マイトなどが選択される。結合材には焼石膏、テトラエ
チルオルソシリケート、珪酸ソーダ、シリカゲルなどが
用いられる。焼石膏は溶融金属と反応して金属表面を侵
すことがあるので、銅や鉄系合金を注湯するときは他の
結合材を選ばなければならない。

（ハ）ワックス層４０を第１鋳型４３に保持させたまま
第１の枠体４２とともに、模型１および基台２から分離
する。次に第２図の如くワックス層４０に直径０．０５
乃至０．５　ｒｒｒｎ、好ましくは０．１乃至０．３　
ｍの金属細線３を貫通させその先端を第１鋳型４３内に
埋設する。この金ｍ細線３は後記の鋳造により形成され
る皮相部１１　（第４図）から引抜くことにより、皮相
部１１に排気孔１３（第７図）を開孔させるためのもの
である。金属細線３の直径は熱成形する表皮層２１材料
の種類と基材層２２材料（いずれも第９図参照）の成形
圧力により定められる。直径が大である金属細線３を使
用すると基材層２２材料の成形時の圧力により表皮層２
１の表面に排気孔１３の跡が残り積層品の外観を劣化さ
せる。逆に金属細線３の直径が小であると排気抵抗が大
となり、表皮層２１材料の熱成形時に空気の排出が不充
分で１表皮層２１の表面のシボ模様が不鮮明となる。表
皮層２１が厚手で緻密な織物の表皮２３と厚さ０．３ｍ
のＰＰ樹脂シートのバッキング層２４から構成されてい
る場合、金属細線３の直径は０．３乃至０．５　ｖａで
良く、表皮層２１が厚さ０．３　ｒｍのＰＰ系熱可塑性
ゴムシートの場合は、金属細線３の直径は０．２　ｗｎ
以下とする。

金属細線３はピアノ線で一端が針状に加工されているも
のが使い易い、その他鋼線、白金線、タングステン線な
ども使用することができる。金属細線３の表面を黒鉛な
どの離型剤で被覆すると、金属箱ａ３が後記の溶融金属
と合金を形成して溶着することを防止でき有利である。

また金属細線３は埋設する萌にほぼワックスの軟化温度
にまで加熱しておくと埋設時にワックス層を破損するこ
とはない。

金属細線３は可能な限りワックス層４０面に対して直角
に貫通させ埋設するのが好ましい。金属細線３の長さは
、ワックス層４０の厚さより１０乃至２０ｉｎ長くし、
金属細線３の先端は第１鋳型４３内に２乃至５ＩＩｉＩ
Ｉ突き刺す。この突き刺し深さが大きすぎると第１鋳型
４３の表面が破損する。

金属細線３の埋設位置や埋設間隔は、一般の樹脂製熱成
形型の排気孔相当位置と同位置でよいが比較的密に埋設
する。すなわち、模型１の頂部の平面対応部分は５乃至
８０ｍｍ間隔で、平坦な側壁対応部は１０７３至１００
　ｍ間隔で、模型ｌの外形に凸部があるどきはその隅部
対応位置に５乃至６０ｎｙａ間隔で金属細線３を埋設す
ると良い６さらに金属細線３の直径、模型１の部分的な
凹凸の有無や熱成形する表皮層２１の材質や厚さなどを
考慮して適宜定められている。

（ニ）第３図の如く現出しているワックス層４０側に第
２の枠体４４を配置して第１の枠体４２に結合し、第２
の枠体４４内に前記鋳型材料を充填し、充分に乾燥して
第２鋳型４５を形成し、この過程で第１鋳型４３と第２
鋳型４５は一体化され鋳型４６となる。

（ホ）鋳型４６を電気炉に入れ、鋳型内のワックス層４
０と柱状体４１のワックスを、たとえば枠体４２に穿し
た孔（図示せず）から流出させる。

ワックスを流出させるとき、鋳型のコーティング層に亀
裂を生じやすいので、できるだけ低い温度で長時間かけ
て実施しなければならない。

ワックス出しの終った鋳型４６にはワックスが流出した
後の空隙が形成されるが、この鋳型４６をさらに高温で
加熱焼成して残っているワックスを除去し、鋳型４６を
強固に焼き固める。焼成温度は結合材として焼石膏を使
用したときは６５０°Ｃ、テトラエチルオルソシリケー
トを用いたときは１０００°Ｃぐらいで、焼成時間は８
〜３０時間で徐々に昇温する。

次に焼成の終った鋳型４６の空隙に重力鋳込み法や減圧
鋳造法などにより溶融金属を注入する。

注入する金属の種類としてはアルミニウム合金。

亜鉛合金、ニッケル合金、銅合金などが使用される。

注入した金属が冷却したのち、鋳型４６から枠体４２，
４４を分離し、鋳型４６をこわしてワックス層４０に相
当する、金属細線３が貫通している皮相部１１　（第４
図）を取出し、注湯時の湯口を取除く。

（へ）皮相部１１を貫通している金属細線３をその長手
方向に動かし、皮相部１１と金属細線３との間に隙間を
もたせ、嵌合状態を緩める。最終的には金属細線３を第
４図に示す如く、皮相部１１の表面側（模型１の表面を
転写している側）に５乃至１０＋ｎｎ突出した状態にす
ると共に、皮相部１１の裏面側にも突出させる。この作
業は、後記の裏打部を形成後金属細線３を皮相部１１の
表面側より引抜くための掴み代を確保するためと、金属
細線３に金属パイプ４を取付は得るようにするためであ
る。皮相部１１の裏側に突出している金属細線３部分に
は、再度黒鉛など離型剤を塗布する。

第４図の如く基台２上に皮相部１１の表面側を下にして
載置する。皮相部１１と基台２との空間４７には砂など
を充填して次の作業で皮相部１１が変形するのを防ぐ。

また皮相部１１の裏面側には次の作業によって形成され
る裏打部１２となる溶融金属との付着性を良くするため
のフラックス処理を行う。皮相部１１から突出している
金属細線３に金属パイプ４を挿入する。金属パイプ４の
材質は銅やその合金または鉄が好ましく、外径は　　１
乃至７１ｇｎ−内径は０．５乃至４ｍで、その一端は切
断したままでも良いが第５図の如く挿入される金属細線
３の外径に応じて縮少し、尖端を皮相部１１に接するよ
うに付着する。金属パイプ４の尖端と金属細線３および
皮相部１１との間隙は粘土などの耐火材料５で埋める。

金属パイプ４の一端を押し潰し、第６図４′のようにパ
イプ開孔部を長円形として複数本の金属線、ｍ３を挿入
してもよい。また金属パイプは４′　（第４図）のよう
に緩やかに曲げて設置することもある。

基台２上に皮相部１１を囲む鋼鉄や鋳鉄製の枠体６を着
脱自在に固定する。枠体６の形状は方形または単純な形
が好ましく、枠体６の高さは皮相部１１の基台２面から
の最高点より２０乃至５０ｎｗｎ高くする。枠体６の内
面に黒鉛の薄い被膜を形成しておくと、次の鋳造作業に
おける溶融金属との合金形成による接着現象を防ぐこと
ができる。

また前記金属パイプ４が次の鋳造作業で移動することの
ないようにその上部をたとえば補助具８などにより枠体
６に固定するとともに、皮相部１１に近接して冷却用パ
イプ７を配設し同じく枠体６に固定しておく。

つぎに枠体６内に前記により形成された皮相部１１を変
形もしくは溶解することのない低融点合金を溶解、注湯
して皮相部１１の外周を覆う裏打部１２を形成する。こ
のときパイプ４の先端と皮相部１１の間は耐火材料５で
埋められているので。

溶融金属がパイプ４内に流入することはない。裏打部１
２用の合金としてはたとえば錫・アンチモニ・銅系のよ
うに圧縮耐力が大で、収縮が少なく、鋳込温度が３５０
乃至９００℃である合金が選ばれる。

鋳造後２００乃至５００℃で２乃至５時間熱処理したの
ち徐冷して鋳造歪を取り除く６ （ト）皮相部１１および裏打部１２を枠体６および基台
２から分離し、皮相部１１と基台２との空間４７に充填
した砂を取り除く。皮相部１１の表面側に突出している
金属細線３を引き抜いて皮相部１１に微細な排気孔１３
を開孔する（第７図）。

金、属細線３の引き抜きに際して、金属細線３のみを液
体窒素などの冷却媒体で急激に冷し、皮相部１１との膨
張係数の差を利用して引き抜くと良い。

以上のように製作された裏打部１２の外周を切削加工に
より単純な形状、たとえば長方体にする。

次いで第７図に示す如く、切削加工された裏打部１２の
形状に嵌合する凹部と、前記皮相部１１の排気孔１３に
連通ずる金属パイプ４内の孔１４に対応する位置に形成
された通気溝１５およびその通気溝１５に連通ずる通気
孔１６とが削穿されている金型本体部１７に、裏打部１
２を嵌入固定する。また裏打部１２内に埋め込まれた皮
相部１１を除く積層体２０の非有効な成形面には補助排
気孔１９を削孔し通気孔１６に連通しておく。冷却用パ
イプ４に連通ずる孔も金型本体部１７に削孔しておく。

必要に応じて皮相部１１に耐摩耗性または耐蝕性のメッ
キを施したのち、金型本体部１７の裏面に可動側取付は
板１８を固定して積層体成形用の可動側金型３０が完成
する。この可動側金型３０に対応する固定側金型３１は
通常の射出成形型と同じように製作されるが、固定側金
型３１の成形面にも前述と同様にして排気機能を付加す
ることもできる。

また前記（へ）工程において、第４図の枠体６として第
８図に示すように移動側金型３０の型板３２を使用する
と、鋳造後の裏打部１２の切削加工の一部と嵌合作業が
省略される。この場合、型板３２の内面３４に凹部３４
を形成しておき、鋳造後２００１２が型板３２から移動
や脱落することを防止することができる。

この一体となった裏打部１２と型板３２との皮相部１１
と反対の面を平坦に切削加工して、その面を通気溝１５
および通気孔１６が削穿されている金型本体部３３に固
定し、さらにこの本体部を可動側取付は板１８に固定し
て、もう１つの例の積層体成形用の可動側金型３０が完
成する。

金型本体部１７または型板３２はその金型合せ面で固定
側金型との型締力を維持するものであるから、材質なら
びに受圧する面積を考慮して設計しなければならない。

なお前記（へ）工程で、皮相部１１を貫通している金属
細線３を移動させる際に、金属細線３を皮相部から一旦
引き抜き、第１０図の如く後に挿入される金属パイプ４
より長い金属細線３′に置き換え、皮相部１１の裏面側
より開孔に嵌入させておくと、裏打部１２形成後裏打部
側より金属細線３′を引き抜くことができる。

以上（イ）から（ト）工程で製造された積層体成形用金
型は、可動側金型３０の通気孔１６に図示していない吸
気機構を接続して、皮相部１１を含む型面で表皮層２１
材料を真空成形し、皮相部１１で成形された表皮層材料
有効成形部のみを型面に残すか、ガイドピン３５が貫通
する表皮層材料部を穿孔し、可動側金型３０と固定側金
型３１を型締めし、その内部のキャビティに基材層２２
材料を射出成形して第９図に示した如き積層体２０を得
る。冷却用パイプ７には冷却媒体が通され成形品が冷却
される。固定側金型３１にも可動側金型３０と同様に排
気孔１３が開孔された皮相部１１が形成されており、排
気孔１３が金属パイプ４内の孔１４、通気溝１５および
通気孔１６に連通し吸気機構と接続されているときは、
固定側金型３■の型面でも表皮層２１材料を真空成形す
ることができ、両面に表皮層２１を有する積層体が得ら
れる。表皮層２１月料の固定側金型３１の型面での真空
成形にあたり１表皮Ｍ２１材料のクランプ枠はガイドピ
ン３５間に収納されなければならず、また真空成形後固
定側金型３１のスプル−３６開ロ部対応位置の表皮層２
１材料にも、基材層材料を射出するため穿孔しなければ
ならない。圧縮成形により積層体２０を作るときは、前
記射出成形の場合と同様で、真空成形した表皮層２１材
料上またはこれに対峙する金型面に軟化もしくは溶融し
ている基材層２２材料を載置し、型締めにより積層体２
０を得る。

上述した射出成形または圧縮成形時に、少なくとも一方
の型に形成された排気孔の径は、比較的小さく形成され
ているので、成形品の表面品質が低下することはなく、
しかも排気孔を比較的密に配置することにより真空成形
時の吸気不足を防止できる。

上述した実施例では、排気孔を有する型によって真空成
形を行うようにしたが、この型を用いて他の熱成形、す
なわち圧空成形を行うことも可能である。

１１度と凱歌 本発明の積層体成形用金型の製造方法は前述の如くであ
るから。

■）機械加工によることなく、皮相部を貫通する金属細
線を引抜くことにより排気孔を形成するため、０．０５
ｎｗｎという微細な孔を開孔することができる、 ２）金属細線は裏打部とは接していないので引抜きが容
易である、 ３）皮相部は模型上に溶融ワックスを流下するか、また
は溶融ワックス浴中に模型を浸漬して型取りし、ワック
ス型により鋳型を作成し。

ワックスを鋳型より除きその空間に鋳造して形成される
ので、模型表面の模様を忠実に転写する、 ４）金属パイプの内径を金属細線の外径より大きくする
ことができるので２熟成形時の排気効率を高めることが
できる。

５）薄肉の皮相部は、密接する裏打部により補強されて
おり、さらに皮相部に接する金属パイプの端の孔を縮小
または長円とすると、裏打部により排気孔周辺の皮相部
の支持面積が拡大するから、皮相部の耐圧破壊強度を増
大し、射出成形圧力に耐える、 という効果がある。これらの効果を積層体成形用金型に
適用することにより、熱成形およびそれに続く基材層材
料成形時の圧力により、表皮層材料が排気孔内に陥没す
ることなく、鮮明な模様を有する表面状態の秀れた積層
品を製造することができる。

なお、本発明の積層体成形用金型の製造方法は。

一般の熱成形用成形型の製造にも応用することか可能で
ある。

【図面の簡単な説明】

第１図乃至第４図は、この順に本発明の積層体成形用金
型の製造方法を示す断面図、第５図および第６図は金属
細線と金属パイプの拡大断面図、第７図は本発明の金型
の一例を示す完成品の断面図、第８図は本発明の金型の
他の例を示す完成品の断面図、第９図は本発明の金型で
成形された積層体の断面図、第１０図は他の例の金属細
線と金３パイプの拡大断面図である。 １・・・模型　　　　　２・・・基台 ３・・・金属細線　　　４・・・金属バイブロ・・枠体
　　　　　１１・・・皮相部１２・・・裏打部　　　１
３・・・排気孔１５・・・通気溝　　　１６・・・通気
孔１７．３３・・金型本体部 ４０・・・ワックス層　４３・・・第１＆Ｉ型４５・・
・第２鋳型

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 次の各工程からなる、表皮層と基材層とから形成される
   積層体を成形するための、型締めによりキャビティを構
   成する一対の金型の一方または双方の成形面に熱成形用
   の微細な排気孔を備えた金型の製造方法。 （イ）基台上に所望の積層体の外形形状に倣った模型を
   載置し、溶融ワックスにより模型を被覆してワックス層
   を形成する第１工程。 （ロ）ワックス層の外周に鋳型材料による第１鋳型を形
   成する第２工程、 （ハ）ワックス層および第１鋳型を模型および基台から
   分離し、そのワックス層の必要個所に適宜間隔をおいて
   直径０．０５乃至０．５ｍｍの金属細線の一端を貫通さ
   せて第１鋳型に埋設する第３工程、（ニ）現出している
   ワックス層の外側に鋳型材料による第２鋳型を形成して
   、前記第１鋳型と共に鋳型を構成する第４工程、 （ホ）鋳型からワックスを流出させ、鋳型を焼成したの
   ち型内空隙に溶融金属を注湯して、金属細線が貫通され
   ている皮相部を形成する第５工程、（ヘ）基台上に皮相
   部および皮相部を囲む枠体を固定し、皮相部の裏面から
   突出している金属細線に金属パイプを挿入し、枠体内に
   溶融金属を注湯し、皮相部と一体化した裏打部を形成す
   る第６工程、 （ト）金属細線を皮相部から引抜き排気孔を形成し、裏
   打部を枠体および基台から分離し、裏打部の外周を単純
   な形状に機械加工したのち、その形状に嵌合する凹部と
   、前記排気孔に連通する通気溝および通気孔が削穿され
   ている金型本体部に嵌入固定するか、 または、金属細線を皮相部から引抜き排気孔を形成し、
   裏打部を枠体内に保持したまま基台から分離し、裏打部
   の開放面を枠体端面とほぼ同一面となるように機械加工
   し、前記排気孔に連通する通気溝および通気孔が削穿さ
   れている金型本体部に枠体を固定する第７工程。