JPS63109015A - Molding die - Google Patents

Molding die

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JPS63109015A
JPS63109015A JP25535886A JP25535886A JPS63109015A JP S63109015 A JPS63109015 A JP S63109015A JP 25535886 A JP25535886 A JP 25535886A JP 25535886 A JP25535886 A JP 25535886A JP S63109015 A JPS63109015 A JP S63109015A
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JP
Japan
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molding
mold
die
titanium
titanium nitride
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Application number
JP25535886A
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Japanese (ja)
Inventor
Keizo Murase
村瀬 系三
Jiyunji Omoya
面矢 順治
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TOKYO SHINKU KK
Original Assignee
TOKYO SHINKU KK
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Publication date
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Abstract

PURPOSE:To stabilize mechanically and chemically the face of a molding die, and protect it with good durability, by forming the molding die with titanium or a titanism alloy and forming a titanium nitride layer on the die surface where a molding material contacts with. CONSTITUTION:A molding die 1 is formed of titanium as a pair of a top force 11 and a bottom force 12. In the molding die 1 prepared of titanium, the dimen sion and shape of the die prepared with a high accuracy is kept by the high mechanical strength of titanium material, and titanium nitride layers 41 and 51 formed on the die surface 4 and the die mating face 5 have high corrosion resistance against corrosive gas and so on, and no adherence of rubber 3 occurs on the surfaces to make the die releasing of the rubber smooth. As a result, molding processability is highly improved and corrosion and damage of the die surface 4 and the die face 5 are prevented. It is thereby possible to prepare a molding die having excellent durability and good productivity.

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、チタンまたはチタン合金によって形成され
る成型金型に関するものである。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Field of Industrial Application] The present invention relates to a molding die made of titanium or a titanium alloy.

〔従来の技術〕[Conventional technology]

金型成型は、同一形状の成型製品を多量に生産でき、し
かも、セラミックス粉体やゴムや合成樹脂などの各種の
成形材料を寸法精度よく複雑な形状に成型できるので、
最近では、いろいろな精密小型部品の生産にも広く用い
られるようになっている。
Mold molding can produce large quantities of molded products of the same shape, and can also mold various molding materials such as ceramic powder, rubber, and synthetic resin into complex shapes with high dimensional accuracy.
Recently, it has come to be widely used in the production of various small precision parts.

そして、金型材料としては、従来からSK材やSKD材
などの鋼が表面処理されるなどして用いられるのが普通
である。
As the mold material, steel such as SK material or SKD material has been commonly used after surface treatment.

ところが、ゴムまたは合成樹脂あるいは粘結剤などとし
てそれらを含むセラミックス粉体などの成型材料を成型
する際には、これらの成型材料が腐食性のガスや化合物
を発生する。例えば合成ゴムは150乃¥200 ’C
に加熱して成型するのが一般的でおるが、その際に塩素
ガスや塩化物を発生する。
However, when molding materials such as rubber, synthetic resin, or ceramic powder containing them as a binder are molded, these molding materials generate corrosive gases and compounds. For example, synthetic rubber costs 150 to 200 yen.
It is common to mold the material by heating it to a certain temperature, but this process generates chlorine gas and chlorides.

このため、従来の鋼製金型では、これらの腐食性ガスや
化合物によって早期に腐食されてしまい、金型の摩耗と
ともなって金型にガタを生じ、特に、複雑な形状の精密
小型部品の成型では、鋼製金型では耐久性がないという
問題を有していた。
For this reason, conventional steel molds are corroded early by these corrosive gases and compounds, causing play in the mold as the mold wears, especially for small precision parts with complex shapes. In molding, there was a problem in that steel molds lacked durability.

更に、これらの成型材料は一般に強い粘着性をもってい
るので、成型金型に付着して残り易く、成型の都度、成
型面をていねいに清浄化し、離型剤を塗り直し、たびた
び金型を取外して分解し、成型面や合わせ面を充分に洗
浄しなくてはならないものである。ところが、洗浄効果
を高めるためには、金型を20乃至30%のカ性ンーダ
溶液に24時間程度浸漬して洗浄を行うのが普通でおる
ので、このために成型金型全体がアルカリ腐食をうける
こととなる。そして、分解しての洗浄を充分に行わなけ
れば成型作業性に欠け、一方、頻繁に洗浄を行うと金型
野命を短かくしてしまうという背反する問題点をもって
いた。
Furthermore, since these molding materials generally have strong adhesive properties, they tend to stick to the mold and remain on the mold, so after each molding, the molding surface must be carefully cleaned, the mold release agent must be reapplied, and the mold must be removed frequently. It is necessary to disassemble the product and thoroughly clean the molding and mating surfaces. However, in order to improve the cleaning effect, it is common to wash the mold by immersing it in a 20 to 30% caustic soda solution for about 24 hours, which prevents the entire mold from alkaline corrosion. You will receive it. Moreover, if the mold is not disassembled and cleaned sufficiently, molding workability will be impaired, and on the other hand, if the mold is washed frequently, the life of the mold will be shortened, which is a contradictory problem.

これに対し、最近、鋼製金型の表面処理として、窒化チ
タン薄膜等を成型面に被覆処理する試みがなされている
。真空槽内でのイオンブレーティングによるPVD (
物理的蒸着)法や、800乃至1200℃の高温で窒化
チタン薄膜を堆積させるCVD (化学釣魚@)法など
である。そして、これらの薄膜コーティングの主目的は
、金型の表面硬度を高めて耐摩耗性を高めることにあり
、その範囲ではそれなりの効果を生んでいるものである
In response to this, recently, attempts have been made to coat the molding surface with a titanium nitride thin film or the like as a surface treatment for steel molds. PVD by ion blating in a vacuum chamber (
These methods include the physical vapor deposition (physical vapor deposition) method, and the CVD (chemical diluent) method in which a titanium nitride thin film is deposited at a high temperature of 800 to 1200°C. The main purpose of these thin film coatings is to increase the surface hardness of the mold and improve its wear resistance, and within that range they produce certain effects.

ところが、これらの被覆処理によって堆積され形成され
た薄膜は、極く普通にピンホールや微小な欠陥を有し、
あるいはコーティングされた膜厚が部分的に不均一とな
る。特に、複雑に入り込んだ形状の成型面をもつ金型で
は、型状効果の影響が大きく、コーティング膜厚が一様
とならず、場合によってはコーティングされない部分を
も金型に生じてしまうものでおる。
However, the thin films deposited and formed by these coating treatments commonly have pinholes and minute defects.
Alternatively, the thickness of the coated film becomes partially non-uniform. In particular, in molds with intricately shaped molding surfaces, the influence of mold effects is large, resulting in uneven coating film thickness and, in some cases, uncoated parts of the mold. is.

更に、このようにして被覆処理された成型面には、依然
としてゴムや合成樹脂などの成型材料が付着して残って
しようので、鋼製金型の場合と同様に頻繁に洗浄を行な
わなくてはならず、その結果、ピンホール等を通して浸
透した洗浄液が金型材料でおる鋼を浸食するので、せっ
かく成型面上にコーティングされた窒化チタンや炭化チ
タンなどの薄膜も簡単に剥離されてしまうものであった
Furthermore, molding materials such as rubber and synthetic resin may still remain on the coated molding surface, so it must be cleaned frequently as in the case of steel molds. As a result, the cleaning solution that penetrates through pinholes etc. erodes the steel that is the mold material, and the thin film of titanium nitride or titanium carbide that is coated on the molding surface is easily peeled off. there were.

〔発明が解決しようとする問題点〕[Problem that the invention seeks to solve]

かかる従来技術では、成型金型に充分な耐食性をもたせ
ることによってゴムや合成樹脂あるいはこれらを含む成
型材料を成型する場合にあっても成型材料から発生する
腐食性のガスや化合物によって腐食されず、更に、成型
金型が成型材料と接触する面に充分な離型性をもたせる
ことによって成型材料が成型金型に付着残沼しないよう
にして、複雑な形状の成型品にあっても高精度かつ最産
性よく成型できるようにしようという概念が導入されて
おらず、その結果、これらの成型材料を成型する場合に
発生する腐食性のガスや化合物による成型金型の腐食や
、金型成型面に付着残沼する成型材料の洗浄にともなう
腐食のため、成型金型の耐久性は常識的に短かいものと
されていた。そして、金型の侵食にともない、高価な成
型金型をたびたび作り直さなければならず、成型品のコ
ストアップを招くだけでなく金型のガタによる噛込など
により成型作業性にも欠け、生産性をも高めることがで
きないという問題点をもっていた。
In such conventional technology, by providing the molding die with sufficient corrosion resistance, even when molding rubber, synthetic resin, or a molding material containing these materials, it will not be corroded by corrosive gases or compounds generated from the molding material. Furthermore, by providing sufficient mold releasability on the surface of the molding die that comes into contact with the molding material, the molding material does not stick to the molding die and remains, ensuring high precision and even when molding products with complex shapes. The concept of molding with maximum productivity has not been introduced, and as a result, mold corrosion due to corrosive gases and compounds generated when molding these molding materials, and mold surface damage. Due to the corrosion that accompanies cleaning of the molding material that remains on the mold, it was generally assumed that the durability of molds would be short. As the mold erodes, the expensive mold must be remade frequently, which not only increases the cost of the molded product, but also reduces molding workability due to clogging due to mold play, resulting in reduced productivity. The problem was that it was not possible to increase the

〔問題点を解決するための手段〕[Means for solving problems]

故に、この発明は、上記従来技術におけるゴムや合成樹
脂あるいはこれらを含む成型材料を成型するうえでの成
型金型の腐食に由来する上記の問題に鑑み、成型金型を
チタンまたはチタン合金によって形成し、該成型金型の
少なくとも成型材料に接する成型面に窒化チタン層を生
成することによって、上記問題点を解決せんとするもの
である。
Therefore, in view of the above-mentioned problem caused by corrosion of the mold when molding rubber, synthetic resin, or a molding material containing these in the prior art, the present invention provides a method in which the mold is made of titanium or a titanium alloy. However, the above-mentioned problem is attempted to be solved by forming a titanium nitride layer on at least the molding surface of the molding die that is in contact with the molding material.

〔作用〕[Effect]

この発明の溝成は、成型金型を形成するチタンまたはチ
タン合金は、機械的に高い強度と硬さを備えるとともに
化学的な腐食に耐える特性を有しているので、成型時や
取扱い時には機械的応力などによる変形を生じることな
く、また成型材料から発生する腐食性のガスまたはその
化合物、あるいは成型金型の洗浄作業で使用される洗浄
液などによっても腐食されることがなく、高精度に加工
された成型金型の形状を長期に維持する作用をなすとと
もに、該成型金型の少なくとも成型材料に接する成型面
に生成された窒化チタン層は、超高硬度を有し、しかも
化学的に安定な特性を有し、更に成型材料を付着しない
性質をも備えているので、成型面に摩耗ヤ着傷を生じる
ことなく、しかも化学的な腐食を受けることがないだけ
でなく、成型材料の金型からの離型を円滑にして成型材
料を金型に付着して残すことがないので、高精度に形成
された成型金型の成型面を機械的にも、化学的にも安定
に耐久性よく保護する作用をなす。
The groove forming method of this invention is that the titanium or titanium alloy that forms the molding die has high mechanical strength and hardness as well as the ability to withstand chemical corrosion. It is processed with high precision without deformation due to physical stress, etc., and without being corroded by corrosive gas or its compounds generated from the molding material, or by the cleaning liquid used in cleaning the mold. The titanium nitride layer formed on at least the molding surface in contact with the molding material has ultra-high hardness and is chemically stable. It also has properties that prevent molding materials from adhering to it, so it not only does not cause abrasion or damage to the molding surface, nor is it subject to chemical corrosion, but it also prevents the molding material from adhering to the metal. Since the mold release from the mold is smooth and no molding material is left attached to the mold, the molding surface of the highly precisely formed mold is stable and durable both mechanically and chemically. It has a good protective effect.

〔実施例〕〔Example〕

次にこの発明の実施例を第1図および第2図の図面に暮
づいて説明する。
Next, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings of FIGS. 1 and 2.

第1図は、第1の実施例の構成を示す断面図である。成
型金型1は、上型11と下型1゛2との対としてチタン
によって形成されている。成型材料3でおるゴムを成型
する成型金型の成型面4には、窒化チタン層41が生成
され、更に、この実施例では、上型11と下型12との
成型金型の合わせ而5にも、窒化チタン層51が生成さ
れている。
FIG. 1 is a sectional view showing the configuration of the first embodiment. The molding die 1 is formed of titanium as a pair of an upper die 11 and a lower die 1 and 2. A titanium nitride layer 41 is formed on the molding surface 4 of the molding die for molding the rubber coated with the molding material 3, and furthermore, in this embodiment, when the molding die of the upper mold 11 and the lower mold 12 is combined 5 Also, a titanium nitride layer 51 is formed.

上記実施例によると、下型12に凹設されたキャビティ
2に充填されたゴム3は、上型11により圧縮され、上
型11の成型面4と下型12の成型面4とによって形成
されるとともに、余分なゴム3は、合わせ面5を通じて
キャビティ2から成型金型1の外部へ流出する。そして
、成型時には成型圧力がゴム3を介して金型1 (’1
1.12)の成型面4に加わるが、金型1 (11,1
2>は機械強度が高いチタンによって形成されているの
で、金型に機械的変形を生じることがない。また、成形
面4と合わせ面5とには、成型時にゴム3が塑性流動し
て、激しい圧縮力と摩擦力を加えるが、これらの面4,
5は超高硬度を有する窒化チタン層41.51によって
保護されているので、機械的変形や摩耗を生じることが
なく、高精度にゴム3を成型する作用をなす。
According to the above embodiment, the rubber 3 filled in the cavity 2 recessed in the lower mold 12 is compressed by the upper mold 11 and is formed by the molding surface 4 of the upper mold 11 and the molding surface 4 of the lower mold 12. At the same time, the excess rubber 3 flows out of the molding die 1 from the cavity 2 through the mating surface 5. During molding, the molding pressure is applied to the mold 1 ('1
1.12) is added to the molding surface 4, but the mold 1 (11,1
2> is made of titanium, which has high mechanical strength, so that no mechanical deformation occurs in the mold. In addition, the rubber 3 plastically flows during molding and applies severe compressive force and frictional force to the molding surface 4 and the mating surface 5, but these surfaces 4,
5 is protected by the titanium nitride layer 41, 51 having ultra-high hardness, so that the rubber 3 is molded with high precision without mechanical deformation or wear.

ゴム3の成型時には、ゴム3は150乃至200℃程度
に加熱されて成型性が付与されて成型されるのが通常で
ある。このため、加硫剤、促進剤、老化防止剤などの各
種の配合剤を含んだゴム3は、塩素ガスや塩化物などの
腐食性物質を発生する。これらの腐食性のガスや化合物
に対して、本発明に係わる金型1 (11,12)の成
型面4や合わせ面5には窒化チタン層41.51が生成
されており、該窒化チタン層41.51は充分な耐食性
を有しているので、金型1 (11,12)は腐食を生
じることがない。
When molding the rubber 3, the rubber 3 is usually heated to about 150 to 200°C to impart moldability and then molded. Therefore, the rubber 3 containing various compounding agents such as vulcanizing agents, accelerators, and anti-aging agents generates corrosive substances such as chlorine gas and chlorides. Against these corrosive gases and compounds, titanium nitride layers 41 and 51 are formed on the molding surface 4 and mating surface 5 of the mold 1 (11, 12) according to the present invention, and the titanium nitride layer Since 41.51 has sufficient corrosion resistance, mold 1 (11, 12) will not be corroded.

更に、本発明に係わる窒化チタン層41.51は、成型
時に流動して成型面4や合わせ面5に接触するゴム3を
付着せず、該成型面4や合わせ面5にゴム3を残すこと
なく離形させる特別の作用をもなす。
Furthermore, the titanium nitride layer 41.51 according to the present invention does not adhere to the rubber 3 that flows during molding and comes into contact with the molding surface 4 or the mating surface 5, and leaves the rubber 3 on the molding surface 4 or the mating surface 5. It also has a special effect of releasing it from the shape.

本実施例よれば、チタンによって形成された成型金型1
 (11,12>において、精度高く加工されている金
型の寸法形状が、チタン材料の高い機械強度によって維
持されるとともに、その成型面4や合わせ面5に生成さ
れた窒化チタン層41゜51は、腐食性ガス等に対して
高い耐食性を有し、ゴム3を付着しないので成型された
ゴムの離形を円滑にする。その結果、成型の作業性が格
段に高められるとともに、成型面4ヤ合わせ面5の腐食
や損傷が防止され、耐久性に優れた量産性のよい成型金
型を提供することができる。
According to this embodiment, the molding die 1 is made of titanium.
(In 11, 12>, the dimensions and shape of the highly precisely machined mold are maintained by the high mechanical strength of the titanium material, and the titanium nitride layer 41° 51 formed on the molding surface 4 and mating surface 5. has high corrosion resistance against corrosive gases, etc., and does not allow the rubber 3 to adhere, making it easier to release the molded rubber.As a result, the workability of molding is greatly improved, and the molding surface 4 Corrosion and damage to the mating surface 5 are prevented, and a mold with excellent durability and good mass productivity can be provided.

以下、第1図に示した実施例に係わる具体例を詳)2!
Sする。本実施例に係わる金型1 (11,12)は、
J IS3種チタンを用いて形成されている。
Specific examples related to the embodiment shown in FIG. 1 are detailed below)2!
Do S. The mold 1 (11, 12) according to this example is:
It is formed using JIS Class 3 titanium.

なお、チタン材料としては、硬度の高いものを用いるこ
とが望ましく、ASTM規格のグレード4或いはチタン
合金を用いることによって更に優れた機械的強度を得る
ことができる。
Note that it is desirable to use a titanium material with high hardness, and even better mechanical strength can be obtained by using ASTM grade 4 or a titanium alloy.

所定の形状に機械加工して形成された金型1(11,1
2)は、その成型面4と合わせ面5とが研磨仕上げ及び
鏡面仕上げされ、トリクロールエチレンでの浸漬及び気
相洗浄により脱脂されたのち、充分に吃燥され、その後
に気相窒化が施されている。気相窒化は、先づ、金型を
真空槽内に収容したのち、真空槽の真空排気と窒素ガス
導入とを交互に繰返してガスバージを完全にし、その後
、大気圧下で窒素ガスを流しながら行った。使用した窒
素ガスは、水分0.01%以下、酸素0.1%以下を含
む高純度窒素ガスで、真空槽内での流量は201/分と
した。加熱昇温速度は50℃/分とし、850℃におい
て24時間の高温保持を行ったの550乃〒5℃/分に
て冷却を行なった。なお、昇温中や冷却中の熱処理は窒
素ガスを流したま)で行なっている。
Mold 1 (11, 1) is machined into a predetermined shape.
2), the molding surface 4 and the mating surface 5 are polished and mirror finished, degreased by dipping in trichlorethylene and vapor phase cleaning, thoroughly dried, and then vapor phase nitriding is performed. has been done. In vapor phase nitriding, the mold is first placed in a vacuum chamber, then the vacuum chamber is evacuated and nitrogen gas is introduced alternately to complete the gas barge, and then nitrogen gas is flowed under atmospheric pressure. went. The nitrogen gas used was a high purity nitrogen gas containing 0.01% or less of water and 0.1% or less of oxygen, and the flow rate in the vacuum chamber was 201/min. The heating temperature increase rate was 50° C./min, and after holding at a high temperature of 850° C. for 24 hours, cooling was performed at 550° C./min. Note that the heat treatment during heating and cooling was performed with nitrogen gas flowing.

上記の気相窒化によると、生成された窒化チタン層の深
さは、成型面や合わせ面の表面から約30μmに達して
いた。なお、窒化チタン層の深さは、加熱温度と高温保
持時間とに密接な関係を有し、800℃にて24時間の
熱処理を行った場合には、深さ15μmでめり、同90
0℃にて48時間の熱処理を行った場合には深さ40μ
mであった。
According to the above vapor phase nitriding, the depth of the generated titanium nitride layer reached approximately 30 μm from the surface of the molding surface or mating surface. Note that the depth of the titanium nitride layer has a close relationship with the heating temperature and high temperature holding time, and when heat treatment is performed at 800°C for 24 hours, it will break off at a depth of 15 μm and 90°C.
When heat treated for 48 hours at 0℃, the depth is 40μ.
It was m.

また、上記具体例によって生成された窒化チタン層には
、ピンホールが認められず、しかも、金型の成型面や合
わせ面、それらの面が有する半径0.5順のコーナ(稜
やくぼみ)にも均等な深さで窒化チタン層が生成されて
いた。とりわり、下型12に形成された内径10#、深
さ30mMのキャビティの最深部に位置する底面のコー
ナにも約10μの深さの窒化チタン層が均等に生成され
ていた。なお、これらの窒化チタン層の生成深さは、切
断面硬度測定方法によって計測されたものである。
In addition, no pinholes were observed in the titanium nitride layer produced in the above-mentioned example, and the molding surface of the mold, the mating surface, and the corners (ridges and depressions) in the order of radius 0.5 that these surfaces have. A titanium nitride layer was also formed at an even depth. In particular, a titanium nitride layer with a depth of about 10 μm was evenly formed at the bottom corner located at the deepest part of the cavity formed in the lower mold 12 with an inner diameter of 10 # and a depth of 30 mm. Note that the formation depth of these titanium nitride layers was measured by a cutting surface hardness measuring method.

次に、従来の鋼製金型による場合と、上記具体例による
場合との金型の腐食及び成型材料の金型成型面への付着
の二項口について比較を行い、以下に記す。
Next, a comparison will be made between the case of a conventional steel mold and the case of the above-mentioned specific example in terms of corrosion of the mold and adhesion of molding material to the molding surface of the mold, and will be described below.

なお、成型材料はインプレンを主成分とするゴム材料、
又は、エピクロールヒドリンゴム、クロロスルフォンポ
リエチレンあるいはニトリルブタジェンとした。また、
ゴムの成形温度は150乃至200℃とした。
The molding material is a rubber material whose main component is imprene.
Alternatively, epichlorhydrin rubber, chlorosulfone polyethylene or nitrile butadiene was used. Also,
The molding temperature of the rubber was 150 to 200°C.

比較例でおる従来の鋼製金型は、熱間加工用合金工具鋼
5KD61によって形成され、成型面には研磨仕上げが
施されたものである。かかる[j金型によると、成型圧
3Ky/crAにて10回の成型を行なっただけで、成
型面にはピット状の腐食膜を認めるに至った。
The conventional steel mold used as a comparative example is made of 5KD61 alloy tool steel for hot working, and the molding surface is polished. According to the [j mold, a pit-like corrosion film was observed on the molding surface after only 10 moldings were performed at a molding pressure of 3 Ky/crA.

一方、本発明に係わる具体例によると、成型圧3に9/
cMにて100回の成型を行なっても成形面及び合わせ
面に何ら腐食が生じていず、極めてきれいな表面状態を
維持した。
On the other hand, according to a specific example of the present invention, the molding pressure is 3/9/
Even after molding was performed 100 times at cM, no corrosion occurred on the molded surface or the mating surface, and an extremely clean surface condition was maintained.

次に従来のw4製金型によると、ゴムを成型する度びに
、金型の成型面と合わせ面には厚さ10μm程度のゴム
が付着して残留し、しかもゴムの粘弾性に起因して、ウ
ェスで拭き取ろうとしても簡単には取り除くことができ
ない。そこで、30%濃度の力性ソーダ溶液中に24時
間浸漬し、そののちワイヤーブラシで残留したゴムをか
き落し、1000メツシユのエメリ紙で成型面を磨いた
のち、金屈磨き剤で鏡面研磨を施した。その結果、−回
の洗浄作業によって、はぼ20〜30μ程度、金型の成
型表面が研磨されてしまうことになった。
Next, according to the conventional W4 mold, every time rubber is molded, rubber with a thickness of about 10 μm remains on the molding surface and mating surface of the mold, and due to the viscoelasticity of the rubber, , even if you try to wipe it off with a rag, it cannot be removed easily. Therefore, we immersed it in a 30% strength soda solution for 24 hours, then scraped off the remaining rubber with a wire brush, polished the molded surface with 1000 mesh emery paper, and then mirror-polished it with Kinku polishing agent. provided. As a result, the molding surface of the mold was polished by about 20 to 30 microns by the - times of cleaning operations.

一方、本発明に係わる具体例によると、金型の成型面に
は全くゴムが付着ぜず、残留しなかった。
On the other hand, according to the specific example of the present invention, no rubber adhered or remained on the molding surface of the mold.

その結果、従来のel製金型において成型のたび毎に必
要とされていた離型促進剤の塗布も不要、又は、何回か
の成型毎に行えば充分であった。
As a result, it is unnecessary to apply a mold release accelerator, which was required for each molding in conventional EL molds, or it is sufficient to apply it every several moldings.

次に、従来の鋼製金型に、イオンプレーティン−グによ
って窒化チタン薄膜を堆積して、コーティング処理した
場合を比較例として示す。
Next, as a comparative example, a conventional steel mold is coated with a titanium nitride thin film deposited by ion plating.

また、上記実施例でのキャビティ2は直径10αmに対
して深さ30mであり、従来のイオンブレーティングに
よると形状効果の影響をうけてしまい、一般にこのよう
な穴状空洞の内面には均一膜厚にコーティングをするこ
とができない。
In addition, the cavity 2 in the above example has a diameter of 10 αm and a depth of 30 m, and conventional ion brating is affected by the shape effect, and generally a uniform film is not formed on the inner surface of such a hole-like cavity. It is not possible to apply a thick coating.

例えば、5X10’Paの窒素カス雰囲気中での20A
のイオン電流による1時間の被覆処理で堆積した窒化チ
タンR膜は、キャビティ2の上端面では3μm程度でお
るが、キャビティ2の深さ方向中央部分の内面では1μ
mにも)4たず、特に底面コーナ部には薄膜が堆積され
ないこともある。
For example, 20A in a nitrogen gas atmosphere of 5X10'Pa
The titanium nitride R film deposited by coating treatment with an ion current for 1 hour has a thickness of about 3 μm on the upper end surface of the cavity 2, but a thickness of 1 μm on the inner surface of the central portion in the depth direction of the cavity 2.
4) In some cases, the thin film may not be deposited, especially at the bottom corners.

このため、コーティングの効果が発揮されず離型性に欠
けるとともに400回の成型によってコーティング簿膜
は部分的に剥離してしまうものであった。その結果、洗
浄により、下地の鋼製金型は洗浄液によって腐食されて
しまい、このためコー′ティング薄膜の剥離も生ずる。
As a result, the coating was not effective and lacked mold releasability, and the coating film partially peeled off after 400 moldings. As a result, during cleaning, the underlying steel mold is corroded by the cleaning solution, which also causes the thin coating film to peel off.

なお、上記具体例において、成型面への窒化チタン層の
成形を気相窒化によるとしたが、他の電解化成法や、水
素をともなわない窒素拡散方法によることも可能でおる
。しかじから、気相窒化によると、均質な窒化層を金型
表面全体に一様に生成できるので、気相窒化が最適でお
る。
In the above specific example, the titanium nitride layer is formed on the molding surface by vapor phase nitriding, but other electrochemical formation methods or nitrogen diffusion methods that do not involve hydrogen may also be used. Therefore, vapor phase nitriding is optimal because a homogeneous nitrided layer can be uniformly generated over the entire mold surface.

また、成型金型の窒化熱処理温度を800乃至900″
Cとしたのは、この範囲で、硬度15001−I Vの
硬質なピンホール皆無の窒化チタン層を生成できるから
であり、800℃以下では層の拡散生成速度が遅く不適
当である。また900℃以上では、金型自体の熱歪が大
きくなり、精密成型を行ううえで不適当であるからでお
る。なお、ゴムの金型成型面への付着性においては、8
00℃以上で窒化したものであれば好適な離型性を示す
In addition, the nitriding heat treatment temperature of the molding mold was set to 800 to 900''.
The reason for selecting C is that within this range, a hard titanium nitride layer with a hardness of 15001-IV and no pinholes can be produced, but below 800°C, the rate of diffusion and formation of the layer is slow and unsuitable. Moreover, if the temperature is 900° C. or higher, thermal distortion of the mold itself becomes large, making it unsuitable for precision molding. In addition, the adhesion of rubber to the molding surface is 8.
If it is nitrided at a temperature of 00°C or higher, it exhibits suitable mold releasability.

また、窒化チタン層の厚みを10乃至30μm程度の範
囲としたのは、10μm以下では、充分な硬さを発揮し
えず、また30μm以上では、成型金型の窒化熱処理に
長時間を要し、処理能率が低下するだ【プでなく、窒化
チタン層表面に固有なひび割れを生成し、逆に耐久性を
悪くすると同時に離型性をも劣ったものにする結果を招
くからでおる。
In addition, the thickness of the titanium nitride layer is set in the range of about 10 to 30 μm because if it is less than 10 μm, sufficient hardness cannot be achieved, and if it is more than 30 μm, it will take a long time to heat-treat the mold for nitriding. This results in not only a decrease in processing efficiency but also the formation of inherent cracks on the surface of the titanium nitride layer, conversely resulting in poor durability and poor mold releasability.

次に第2図を参照して本発明の他の実施例を説明する。Next, another embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.

第2図は、トランス71法による実施例の構成を成す断
面図で、成型金型1はチタン合金によって形成されたプ
ランジャ13、ポット型14及び上型15、中型16並
びに下型17からなっている。そして、プランジャ13
とポット型14とが成型材料に接触するポット18の内
面を含む金型面6及び、プランジャ13とポット型14
の合わせ面5には、窒化チタン層51.61が生成され
、上型15、中型16、下型17の成型面4及びポット
型14と上型15によって形成されるスプル19の内面
7には、同様に窒化チタン層71が生成されている。
FIG. 2 is a cross-sectional view showing the configuration of an embodiment using the transformer 71 method, in which the molding die 1 consists of a plunger 13, a pot die 14, an upper die 15, a middle die 16, and a lower die 17 made of titanium alloy. There is. And plunger 13
The mold surface 6 includes the inner surface of the pot 18 where the and pot mold 14 contact the molding material, the plunger 13 and the pot mold 14
A titanium nitride layer 51.61 is formed on the mating surface 5 of the molding surface 4 of the upper mold 15, the middle mold 16, the lower mold 17, and the inner surface 7 of the sprue 19 formed by the pot mold 14 and the upper mold 15. , a titanium nitride layer 71 is similarly produced.

上記実施例の構成によると、ポット18に充填された成
型材料であるアクリル樹脂3は、100乃至120℃に
加熱されてプランジャ13で3 K9/crAに加圧さ
れ、スプル19を経由してキャビティ20に注入されて
成型される。チタン合金からなる金型13.’14,1
5.16及び17は、成型圧力に耐えて高精度に加工さ
れた金型の形状を保つとともに、これらの金型に生成さ
れている窒化チタン@51,61.71は、アクリル樹
脂3の成型時に発生するシアンガスまたはその化合物に
よって腐食されることなく、更に、金型自体の腐食をも
防止してアクリル樹脂を耐久性よく成型する作用をなす
。更に、ポット18に充填されたアクリル樹脂3は円滑
にキャビティ20に圧送されるが、同時に窒化チタン層
51,61.71にはアクリル樹脂が付着して残される
ことがないので、ポット18やスプル19のクリーニン
グや、成型材料の交換を極めて容易にし、異種成型材料
間での汚染を生じない。また、キャビティ20内で成型
されたアクリル樹脂は、簡単に離型でき多量の成型品を
迅速に生産することができ作業性を向上させる作用をな
す。
According to the configuration of the above embodiment, the acrylic resin 3, which is the molding material filled in the pot 18, is heated to 100 to 120°C, pressurized to 3 K9/crA by the plunger 13, and then passed through the sprue 19 into the cavity. 20 and molded. Mold made of titanium alloy 13. '14,1
5.16 and 17 withstand molding pressure and maintain the shape of highly precisely processed molds, and the titanium nitride @51, 61.71 produced in these molds is the molding of acrylic resin 3. The acrylic resin is not corroded by the cyan gas or its compounds that are sometimes generated, and also prevents corrosion of the mold itself, thereby molding the acrylic resin with good durability. Furthermore, the acrylic resin 3 filled in the pot 18 is smoothly pumped into the cavity 20, but at the same time, the acrylic resin does not adhere to and remain on the titanium nitride layers 51, 61, 71. 19 and the replacement of molding materials are extremely easy, and contamination between different types of molding materials does not occur. Furthermore, the acrylic resin molded within the cavity 20 can be easily released from the mold, allowing for rapid production of a large amount of molded products, thereby improving workability.

上記実施例によれば、ポット18からスプル19を経由
しキャビティ20へ充填されて加圧成型されるアクリル
樹脂3の流れが良くなるとともに、複雑高精度に加工型
成されている金型の野命を格段に永くする効果を生じる
According to the above embodiment, the flow of the acrylic resin 3 that is filled from the pot 18 to the cavity 20 via the sprue 19 and press-molded is improved, and the flow of the acrylic resin 3 that is molded with intricate precision is improved. It has the effect of significantly prolonging life.

なお、上記実施例において、金型、13,14゜15.
16及び17にはチタン合金(90%T16%AfJ4
%V又はβ合金)を用いた。上記チタン合金によると、
チタンによるよりも機械的強度に優れ、また、加工性に
冨むとともに、低順なので経済的に金型を形成すること
ができる。
In addition, in the above embodiment, the mold was 13°, 14°, 15°.
16 and 17 are titanium alloy (90%T16%AfJ4
%V or β alloy) was used. According to the titanium alloy mentioned above,
It has better mechanical strength than titanium, has good workability, and is low grade, so it can be used to form molds economically.

また、これらの金型の内面4,6.7や合わせ面5に生
成された窒化チタン層51,61.71は前記第1の実
施例と同様に、窒素ガス中で金型1を熱処理することに
よって生成した。
Further, the titanium nitride layers 51, 61.71 formed on the inner surfaces 4, 6.7 and the mating surfaces 5 of these molds are formed by heat-treating the mold 1 in nitrogen gas, as in the first embodiment. It was generated by

なお、チタン合金の窒化における高温保持温度、及び保
持時間は前記第1実施例におけるチタンの窒化での熱処
理条件である800乃¥900℃での24時間に限られ
ることなく、850℃、24時間あるいは900℃、2
4時間でも可能であり、前者では厚さ30μmの窒化層
、後者では40μmの窒化層を得ることができた。
Note that the high temperature holding temperature and holding time in nitriding titanium alloy are not limited to the heat treatment conditions for nitriding titanium in the first embodiment, which are 800 to 900°C for 24 hours, but may be 850°C for 24 hours. Or 900℃, 2
It is possible to obtain a nitrided layer with a thickness of 30 μm in the former case, and a nitride layer with a thickness of 40 μm in the latter case.

なお、上記実施例の説明では、金型の成型面や合わせ面
に気相窒化によって窒化チタン層を生成するとして説明
したが、成形面や合わせ面だけに限らず、金型の露出表
面全面に窒化チタン層を生成することも可能であり、こ
れによって、−層金型の耐久性を高めることができる。
In addition, in the explanation of the above example, it was explained that a titanium nitride layer is generated by vapor phase nitriding on the molding surface and mating surface of the mold, but it is not limited to only the molding surface and mating surface, but is applied to the entire exposed surface of the mold. It is also possible to produce a titanium nitride layer, which increases the durability of the -layer mold.

また、成形材料をゴムやアクリル樹脂として例示して説
明したが、成形時に腐食性ガスや化合物を発生する他の
プラスチックス、おるいは高分子樹脂等のバインダを含
んだ粉粒体とすることもでき、これらの成型材料での成
型にも高い効果を発揮することができる。
In addition, although the molding material has been explained using rubber and acrylic resin as examples, it is also possible to use other plastics that generate corrosive gases or compounds during molding, or granular materials containing binders such as polymer resins. It is also possible to produce highly effective molding using these molding materials.

なお、本発明によれば、チタンまたはチタン合金を金型
材料としているので、チタンやチタン合金製の金型の表
面にチタン窒化膜やチタン炭化膜を堆積コーティングす
ることによっても同様な効果をあげることができる。
According to the present invention, since titanium or a titanium alloy is used as the mold material, the same effect can be achieved by depositing and coating a titanium nitride film or a titanium carbide film on the surface of a mold made of titanium or a titanium alloy. be able to.

〔発明の効果〕〔Effect of the invention〕

以上のように、この発明によれば、チタンまたはチタン
合金によって形成した成型金型の少なくとも成型材料に
接する成型面に窒化チタン層を生成して成型金型を構成
するようにしたので、成型金型は成型材お1から発生す
る、腐食性のガスや化合物によって腐食されることがな
く、従来技術において鋼製金型を窒化チタン薄膜によっ
て被覆処理した場合のように堆積コーティングした薄膜
が簡単に剥離されて侵食が進むこともない。また、成型
金型の成型面には成型材料が付着して残ることがないの
で成型のたびごとに必要とされていた金型の洗浄が不要
となり、作業性に優れ、耐久性に冨んだ成型金型を提供
することができ、ゴムや合成樹脂、おるいはそれらを含
んだ成型材料を高精度かつ複雑な形状にも量産成型する
ことができるという優れた効果が秦される。
As described above, according to the present invention, a titanium nitride layer is formed on at least the molding surface in contact with the molding material of a molding mold made of titanium or a titanium alloy to form a molding mold. The mold is not corroded by corrosive gases or compounds generated from the molding material 1, and can easily be coated with a thin film deposited, as in the case of coating steel molds with a thin film of titanium nitride in the conventional technology. It will not peel off and cause further erosion. In addition, since no molding material remains on the molding surface of the molding die, there is no need to clean the mold after each molding process, resulting in excellent workability and durability. It has the excellent effect of being able to provide a molding die and mass-produce rubber, synthetic resin, or a molding material containing them into highly precise and complex shapes.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図は、この発明の第一の実施例の構成を示す断面図
、第2図は、他の実施例の構成を示す断面図である。 1・・・成型金型、2・・・キャビティ、3・・・成型
材料、4・・・成型面、5・・・合わせ面、41,51
,61゜71・・・窒化チタン層。
FIG. 1 is a sectional view showing the structure of a first embodiment of the invention, and FIG. 2 is a sectional view showing the structure of another embodiment. DESCRIPTION OF SYMBOLS 1... Molding die, 2... Cavity, 3... Molding material, 4... Molding surface, 5... Matching surface, 41, 51
, 61° 71...Titanium nitride layer.

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1、チタンまたはチタン合金によって形成される成型金
型の少なくとも成型材料に接する成型面に、窒化チタン
層が生成されていることを特徴とする成型金型。 2、前記成型材料は、ゴムまたは合成樹脂あるいはそれ
を含む成型材料である特許請求の範囲第1項記載の成型
金型。 3、前記窒化チタン層は、前記チタンまたはチタン合金
によつて形成される成型金型の少なくとも成形面が気相
窒化されて生成される窒化チタン層である特許請求の範
囲第1項記載の成型金型。 4、前記成型金型は、該金型の成型面だけでなく合わせ
面にも窒化チタン層が生成されている成型金型である特
許請求の範囲第3項記載の成型金型。
[Claims] 1. A molding mold made of titanium or a titanium alloy, characterized in that a titanium nitride layer is formed on at least the molding surface in contact with the molding material. 2. The molding die according to claim 1, wherein the molding material is rubber, synthetic resin, or a molding material containing the same. 3. The molding according to claim 1, wherein the titanium nitride layer is a titanium nitride layer produced by vapor phase nitriding at least the molding surface of the molding die formed of the titanium or titanium alloy. Mold. 4. The molding mold according to claim 3, wherein the molding mold is a molding mold in which a titanium nitride layer is formed not only on the molding surface of the mold but also on the mating surface.
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