JPS6327105B2 - - Google Patents

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、表皮層材料をその成形面で熱成形し
たのち、型締めしてキヤビテイ内に基材層材料を
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。

従来技術 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
の方法にあつ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つた。

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、つぎにキヤビテイ内に基材
層材料を射出成形して表皮層と基材層とが一体と
なつ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0.5mm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、0.5mm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イン系樹脂フイルムを使用
すると熱成形時やそれに続く基材層の射出成形時
の圧力によりフイ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。

発明が解決しようとする問題点 本発明は排気孔を有する金型の成形面で表皮層
材料を熱成形しのち、型締めしキヤビテイ内に基
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つた積層体を圧縮
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。

問題点を解決するための手段 本発明は、基台上に所望の積層体の外形形状に
倣つた模型を載置し、溶融ワツクスにより模型を
被覆してワツクス層を形成する第１工程、ワツク
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、ワツクス層および第１鋳型を模型およ
び基台から分離し、そのワツ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、現出しているワツ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、鋳型からワツクスを流出
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
気孔に連通す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。

作 用 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。

実施例 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）の外形形状に倣つた模型１を製
作する。模型１は一般に木、耐熱プラスチツ
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、プラスチツ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１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イ
グライン面が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ツクス
の流下によつて形成されるワツクス層からの離
型を容易にする。

次に模型１の外周面上に溶融ワツクスを流下
するか、または模型１を溶融ワツクス浴中に浸
漬して模型１上に厚さ２乃至10mmのワツクス層
４０を形成する。ワツ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。一般にパラフイン、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ツクや低分
子量の付加重合体も使用可能である。ワツクス
層４０の一端に接して後記の溶融金属を注湯す
る注湯口となるワツクスで作られた柱状体４１
を取付ける。

(ロ) ワツクス層４０を囲む第１の枠体４２を基台
２上に載せ、ワツクス層４０上に鋳型材料をコ
ーテイングし、引続き鋳型材料を第１の枠体４
２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、場合によつては30乃至40℃
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) ワツクス層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図の如くワツクス
層４０に直径0.05乃至0.5mm、好ましくは0.1乃
至0.3mm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。この金属細線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２１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、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0.3mmのPP樹脂シートのバ
ツキング層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0.5mmで良く、表皮層２
１が厚さ0.3mm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0.2mm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、金属細線３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は埋設する前にほぼワツク
スの軟化温度にまで加熱しておくと埋設時にワ
ツクス層を破損することはない。

金属細線３は可能な限りワツクス層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、ワツクス層４０の厚さよ
り10乃至20mm長くし、金属細線３の先端は第１
鋳型４３内に２乃至５mm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10乃至100mm間隔で、模型１の
外形に凸部があるときはその隅部対応位置に５
乃至60mm間隔で金属細線３を埋設すると良い。
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ツクス層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、鋳型内のワツクス
層４０と柱状体４１のワツクスを、たとえば枠
体４２に穿した孔（図示せず）から流出させ
る。ワツクスを流出させるとき、鋳型のコーテ
イ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。

ワツクス出しの終つた鋳型４６にはワツクス
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つているワ
ツクスを除去し、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℃、テトラエチルオルソシリケート
を用いたときは1000℃ぐらいで、焼成時間は８
〜30時間で徐々に昇温する。

次に焼成の終つた鋳型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、ニツケル合金、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
ワツクス層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。

(ヘ) 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10mm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を取付け
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つ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
のフラツクス処理を行う。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７mm、内径は0.5
乃至４mm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細線３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50mm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１２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。

(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との膨脹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１
１の排気孔１３に連通する金属パイプ４内の孔１
４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に連通する通気孔１６とが削穿さ
れている金型本体部１７に、裏打部１２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に連通する孔も金型本体部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ツキを施したのち、金型本体
部１７の裏面に可動側取付け板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(ヘ)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３
２の内面３４に凹部３４を形成しておき、鋳造後
裏打部１２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。

この一体となつた裏打部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
可動側取付け板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(ヘ)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、その内部のキヤビテイに基材層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３
０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３１
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材料の固定側金型３１の型面での
真空成形にあたり、表皮層２１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のスプルー３６開
口部対応位置の表皮層２１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
している表皮層２２材料を載置し、型締めにより
積層体２０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つ
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。

発明の効果 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、 １ 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、0.05mm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ツクスを流下する
か、または溶融ワツクス浴中に模型を浸漬して
型取りし、ワツクス型により鋳型を作成し、ワ
ツ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、熱成形時の排気効率
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
とが可能である。

【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
属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
パイプ、６…枠体、１１…皮相部、１２…裏打
部、１３…排気孔、１５…通気溝、１６…通気
孔、１７，３３…金型本体部、４０…ワツクス
層、４３…第１鋳型、４５…第２鋳型。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 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
   りキヤビテイ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つた模
   型を載置し、溶融ワツクスにより模型を被覆し
   てワツクス層を形成する第１工程、 (ロ) ワツ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) ワツクス層および第１鋳型を模型および基台
   から分離し、そのワツ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) 現出しているワツ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) 鋳型からワツクスを流出させ、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。