KR101706104B1

KR101706104B1 - 금형의 표면 처리 방법 및 상기 방법으로 표면 처리된 금형

Info

Publication number: KR101706104B1
Application number: KR1020110070234A
Authority: KR
Inventors: 케이지 마세
Original assignee: 가부시끼가이샤 후지세이사쿠쇼
Priority date: 2010-08-18
Filing date: 2011-07-15
Publication date: 2017-02-14
Also published as: TWI527665B; US9108298B2; US20150024660A1; CN102371542B; US9156131B2; JP5606824B2; US20120043044A1; TW201213052A; JP2012040744A; CN102371542A; KR20120017393A

Abstract

본 발명은 이형성이 좋고, 금형 표면의 일부분에 대한 하중 집중을 회피하여 금형의 마모를 방지할 수 있는 금형의 표면 처리 방법을 제공한다.
본 발명은 금형의 표면에 제1 블라스트 처리를 실시하여 상기 표면에 생긴 경화층의 제거 및/또는 면조도의 조정을 실시한 후, 제2 블라스트 처리를 실시해 상기 표면에 미소한 요철을 형성한다. 그 후, 탄성체에 연마용 입자를 담지시킨 탄성 연마재, 또는, 최장 부분이 두께에 대해서 1. 5~100배인 평면 형상으로 형성된 판모양 연마재를, 금형의 표면에 대해서 경사진 분사 각도로 분사하는 것에 의해, 연마재를 상기 금형 표면상에서 활주시킴으로서, 금형 표면에 형성된 요철의 산정부를 평탄화한다.

Description

금형의 표면 처리 방법 및 상기 방법으로 표면 처리된 금형{METHOD OF TREATING SURFACE OF MOLD AND MOLD HAVING SURFACE TREATED BY SAID METHOD}

본 발명은 금형, 폼 또는 다이 (본 명세서에서는 모두를 "금형"이라 칭함) 의 표면 처리 방법 및 상기 방법으로 표면 처리된 금형에 관하여, 성형품의 이형성(離型性)을 향상시킬 수 있는 금형의 표면 처리 방법, 및 상기 방법으로 표면 처리된, 이형성이 뛰어난 금형에 관한 것이다.

금속이나 수지의 성형에 사용하는 금형에 있어서, 금형의 성형면에 거친 요철이 생기는 경우, 이 요철이 성형품(워크피스;workpiece)의 표면에 전사되어 버리기 때문에, 성형 후에 워크피스 표면의 마무리 가공 등이 필요하게 될 뿐만 아니라, 워크피스의 표면이 금형 표면의 요철과 서로 맞물리는 것에 의해 이형성(demoldability)이 저하하기 때문에, 성형시의 작업성에 현저한 저하가 생긴다.

그 때문에, 금형의 표면은 통상, 수작업에 의한 연마에 의해 경면으로 마무리되며, 이것에 의해 워크피스의 표면을 평활면으로 만드는 것이 가능할 뿐만 아니라, 필요한 워크피스의 이형성을 얻을 수 있다.

그러나, 형상이 복잡한 금형이 증가 함과 동시에, 금형의 단납기화가 요구되는 오늘에 있어, 많은 노력과 시간이 소비되는 수작업에 의한 금형 표면의 경면 연마는, 상기 요구에 응하기 위한 장해가 되고 있음과 동시에, 금형 제작비를 높이는 원인이 되고 있다.

게다가, 금형 표면의 경면 연마에 의해서도, 성형하는 워크피스의 형상이나 재질 등에 따라서는 반드시 필요한 이형성을 얻을 수 없는 경우도 있다.

그 때문에, 워크피스의 이형성을 향상시키기 위해서, 상술한 수작업에 의한 경면 연마를 대신하는 방법도 제안되고 있으며, 일례로서 금형의 캐비티(cavity)의 기울기 정도(draft angle)를 크게 하고, 또한, 금형 표면에 미끄러짐을 좋게 하기 위한 처리, 예를들면 DLC(Diamond Like Carbon) 피막의 형성을 실시하는 것도 제안되고 있다.

또한, 금형 표면을 경면으로 하는 것과는 반대로 소정 형상의 요철을 형성하는 것도 제안되고 있으며, 일례로서 고무 제품의 성형 금형의 표면에 구형(球形) 블라스트(blast)재를 고속으로 부딪혀 직경 10~30미크론(micron)의 구면(球面) 형태의 딤플(dimple)을 형성한 후, 경질 크롬 피막을 형성하는 것도 제안되고 있다 (일본특허공개 제3154033호 공보의 청구항 1).

금형 표면을 경면으로 가공하는 이유는, 상술한 것처럼 금형의 표면에 생기는 요철이 워크피스의 표면에 전사되어 워크피스 표면에 불필요한 요철을 형성해 버림과 동시에, 금형 표면의 요철과 이 요철 형상이 전사된 워크피스 표면의 요철이 맞물리면, 워크피스를 금형으로부터 뺄 수가 없게 되기 때문이다. (예를들면, 금형의 캐비티의 표면에 대해서 평행으로 워크피스를 이동할 수가 없게 된다)

한편, 금형 표면은 반드시 경면인 것이 매우 적합한 이형성을 발휘하는 것이 아니라, 자동차용 고무 제품의 성형에 있어서 금형 표면에 비교적 미세한 요부를 형성하는 경우에는 이형성을 향상시킬 수 있는 것이 보고되어 있다 (일본특허공개 제3154033호 공보 참조).

그러나, 상술한 특허 제3154033호 공보에 기재된 것 처럼, 요부의 형성을 블라스트 처리에 의해 실시하는 경우, 구형 연마재의 충돌에 의해 금형 표면에 요부가 형성될 뿐만 아니라, 이 연마재와의 충돌에 의해 밀어내진 금형 모재가 금형 표면에 철부를 형성한다〔도 1b의 확대도 참조〕.

그리고, 이와 같이 해서 형성된 철부는, 성형에 의해 얻어진 워크피스의 표면 내부에 파고들어 존재하기 때문에, 이 철부가 금형으로부터 워크피스를 빼낼 때에 워크피스와 간섭해, 이형성의 저하를 일으킨다.

또한, 상기의 방법으로 요부를 형성했을 경우, 동시에 형성되는 상술한 첨예한 철부가, 이형시에 금형 표면과 접접되는 워크피스 표면과의 접촉 부분이 되기 때문에, 워크피스와 금형 표면과의 접촉이 「점」에 의한 접촉이 되어, 이형시에 워크피스의 표면에 흠집를 내고, 또한, 금형의 표면에 대해서는 철부의 산정(山頂; peaks)에 하중이 집중하는 결과, 금형 표면의 마모가 생기기 쉽다.　

따라서　본 발명은, 금형 표면에 산정(peaks) 부분이 눌려 평탄하게 형성된 요철을 블라스트 처리에 의해 형성함으로서, 요철의 형성에 의한 이형성 향상 등의 효과를 더욱 향상시킬 수 있음과 동시에, 워크피스 표면에 흠집이 나지 않게 하면서, 또한, 금형 표면의 일부에 대한 하중 집중을 회피하여 금형의 마모를 방지하는 효과를, 수작업에 의한 연마 등 번잡한 작업을 실시하지 않고 비교적 용이하게 얻는 것을 목적으로 한다.

상기 목적을 달성하기 위해서, 본 발명의 금형의 표면 처리 방법은, 제조된 금형 표면에 대해, 제1 블라스트 처리를 실시하여 상기 표면에 생긴 경화층의 제거 및/또는 면조도의 조정을 실시한 후, 제2 블라스트 처리를 실시해 상기 표면에 미소한 요철을 형성하며, 또한, 제3 블라스트 처리에 의해 상기 표면에 형성된 요철의 산정부(peaks)를 평탄화하는 공정으로부터 이루어지며,

상기 제3 블라스트 처리는, 분사한 연마재를 상기 금형의 표면상에서 슬라이딩(sliding)하게 함으로서 실시하는 것을 특징으로 한다.

상술한 금형의 표면 처리 방법에 있어서, 탄성체에 연마용 입자를 혼합해, 및/또는 탄성체의 표면에 연마용 입자를 담지시킨 탄성 연마재를, 상기 금형의 표면에 대해 입사각을 경사시켜 분사함으로서, 상기 제3 블라스트 처리를 실시할 수 있다.

또는, 상기 탄성 연마재를 대신해, 평면 형상으로 되고, 동 평면 형상에 있어서의 최장 부분이 두께에 대해서 1. 5~100배인 판모양 연마재를, 상기 금형 표면에 대해 입사각을 경사시켜 분사함으로서, 상기 제3 블라스트 처리를 실시하는 것도 좋다.

또한, 상기 금형의 표면 처리 방법에 있어서, 상술한 제1 블라스트 처리에 있어서도, 분사한 연마재가 상기 금형 표면상에서 슬라이딩하도록 실시하는 것도 좋다.

이 경우, 상술한 제3 블라스트 처리와 같이, 탄성체에 연마용 입자를 혼합해, 및/또는 탄성체의 표면에 연마용 입자를 담지시킨 탄성 연마재를, 상기 금형 표면에 대해 입사각을 경사시켜 분사함으로서, 상기 제1 블라스트 처리를 실시하는 것도 좋고, 또는,

평면 형상으로 되고, 동 평면 형상에 있어서의 최장 부분이 두께에 대하여 1. 5~100배인 판모양 연마재를, 상기 금형 표면에 대하여 입사각을 경사시켜 분사함으로서, 상기 제1 블라스트 처리를 실시해도 좋다.

또한, 상기한 모든 금형의 표면 처리 방법에 있어서, 상기 제2 블라스트 처리는, 구상(球狀) 연마재의 분사에 의해 실시할 수 있고, 이 경우, 상기 제2 블라스트 처리는 커버리지(coverage)가 100%가 될때까지 실시하는 것이 바람직하다.

또는, 상기 구상 연마재의 분사를 대신해, 상기 제2 블라스트 처리를 그릿트(grit) 상태의 연마재의 분사에 의해 실시할 수 있고, 이 경우, 상기 제2 블라스트 처리는 커버리지가 60~100%가 될때까지 실시하는 것이 바람직하다.

또한 본 발명은, 상기 어느 것이든 모든 방법에 의해 표면 처리가 된 금형(청구항 11~13)에 관련하여, 표면 처리 후의 금형 표면이, 부하 길이 비율(tp)의 값을 가로축에, 거칠기 곡선(RC)의 절단 레벨(CL)을 세로축으로 해서 플롯(plot)한 부하 곡선(LC) 또는 거칠기 곡선(RC)에서 70% 이상의 절단 레벨(CL)에 있어서의 부하 길이 비율(tp)이 모두 70% 이상인 것을 특징으로 한다.

이상 설명한 본 발명의 구성에 의해, 본 발명의 표면 처리 방법에 의하면, 금형의 표면을 수작업에 의해 경면 연마하는 번잡한 작업을 실시할 필요 없이, 블라스트 처리라고 하는 비교적 간단한 작업에 의해 이형성 등을 향상시킬 수 있는 요부를 금형 표면에 형성할 수 있다.

또한, 이와 같이 형성된 요부 사이의 부분들은, 산정부(peaks)가 평탄하게 눌린 형상으로 되기 때문에, 워크피스와의 접촉시에 워크피스의 표면을 손상시키지 않으며, 또한, 워크피스 표면과의 접촉에 의한 하중 집중에 수반하는 금형 표면의 조기 마멸을 방지할 수 있다.

제3 블라스트 처리를, 탄성 연마재 내지는 판모양 연마재를 사용해 금형 표면에 대해 경사진 입사각으로 분사함으로서, 비교적 용이하게 연마재를 금형 표면에서 활주시킬 수 있으며, 이것에 의해, 제2 블라스트 처리에 의해 금형 표면의 요철에 존재하는 산정(peaks) 부분을 제거하여 평탄화하는 것을 용이하게 실시할 수 있다.

또한, 제1 블라스트 처리를 동일하게 탄성 연마재 내지는 판모양 연마재를 사용하여 금형 표면에 대해 경사진 입사각으로 분사함으로서, 표면 경화층의 제거 등과 함께, 금형 표면의 평탄화를 용이하게 실시할 수 있다.

또한, 제2 블라스트 처리로 금형 표면에 대해 구상의 연마재를 분사한 경우, 특히, 커버리지 100%가 되도록 구상 연마재의 분사를 실시한 경우에는, 금형 표면에 있어서의 워크피스와의 접촉 부분의 폭(도 1c)의 확대도 중에서 W)이 비교적 좁게 형성되기 때문에, 이형시의 접촉 저항을 큰폭으로 감소시킬 수 있을 뿐만 아니라, 요부를 통해서 공기(air)나 이형제(demolding agent)가 들어가기 쉽게 된다.

한편, 제2 블라스트 처리에서 금형 표면에 대해서 다각형상의 연마재인 그릿트(grit)를 분사한 경우, 특히, 커버리지 60~100%가 되도록 분사한 경우에는, 금형 표면에 있어서의 워크피스와의 접촉 부분의 폭(도 2c)의 확대 도 중에서W)가 비교적 넓어지지만, 날카로운 형상의 철부(凸部) 산정(sharp peaks)이 제거되기 때문에, 응력 집중이 생기기 어렵고, 또한, 요부(凹部)가 금형 표면에 산재하는 상태가 되어, 성형시, 요부 내에 공기나 이형제 등이 갇히기 쉽게 된다.

결과적으로, 상기 어느 경우에 있어서도 워크피스의 이형성을 큰폭으로 개선할 수 있다.

즉, 요부의 존재에 의해 금형 표면에 이형제를 부착, 보관, 유지시키고 쉽고, 또한, 요부의 존재에 의해 워크피스와 금형 표면이 밀착하기 어렵기 때문에 슬라이딩이 쉽다. 또한, 워크피스와 금형 표면과의 접촉 면적의 감소 등에 의해 마찰 저항이 감소한다. 또한, 금형의 철부 산정과 워크피스와의 맞물림이 방지되며, 게다가 요부가 기체(공기, 가스)를 포집함으로서, 마찰을 감소시키는 효과가 있고, 이형저항이 감소된다. 그 결과, 대폭적인 이형성의 향상을 얻을 수 있다.

또한, 이러한 요부의 형성은, 공기굄(air traps)이나 기름굄(oil traps)의 존재에 의해 단열 효과가 생겨 열의 전도가 억제되기 때문에, 금형의 열이 워크피스에 전해지기 어렵고 쉽게 식지않는다. 그 결과, 공통의 금형을 사용하여 연속 성형 작업을 실시하는 경우에 있어서, 다음 성형을 위한 금형의 가열 시간을 단축할 수 있어, 작업성을 향상시킬 수 있다.

도 1은 본 발명의 금형의 표면 처리 방법을 모식적으로 나타낸 설명도이며, 1a는 제1 블라스트 처리, 1b는 제2 블라스트 처리, 1c는 제3 블라스트 처리를 각각 나타낸다.
도 2는 본 발명의 다른 금형의 표면 처리 방법을 모식적으로 나타낸 설명도이며, 2a는 제1 블라스트 처리, 2b는 제2 블라스트 처리, 2c는 제3 블라스트 처리를 각각 나타낸다.
도 3은「부하 곡선」의 설명도이다.
도 4는「부하 길이 비율」의 설명도이다.

이하, 본 발명의 일 실시예에 대해 첨부 도면을 참조하면서 보다 상세하게 설명한다.

〔표면 처리 방법의 개요〕

본 발명의 금형의 표면 처리 방법은, 처리 대상인 금형의 표면(워크피스와 접촉하는 부분의 표면)에 대해, 금형 제작시에 생긴 표면 경화층의 제거, 및/또는 평탄화 등의 면조도의 조정을 행하기 위한 제1 블라스트 처리와, 상기 제1 블라스트 처리를 한 후의 상기 금형 표면에 대해, 미소한 요철을 형성하기 위해서 실시하는 제2 블라스트 처리와, 상기 제2 블라스트 처리 후의 상기 금형 표면에 형성된 요철의 산정부를 평탄화하기 위한 제3 블라스트 처리로 구성된다.

〔처리 대상(금형)〕

본 발명의 표면 처리 방법이 처리 대상으로 하는 금형은, 일반적으로 「금형」이라고 불리는 것을 넓게 그 대상으로 하며, 그 용도 등은 특별히 한정되지 않고 각종의 금형을 대상으로 할 수 있다.

일례로서, 성형 하중이 높은 금속 가공을 목적으로 한 각종의 성형대(molding dies), 재료를 상하의 형태로 끼워 넣는 형식의 개방형 성형대(open-type molding dies), 금속의 주조, 혹은 수지 성형을 목적으로 한 비교적 성형 하중이 낮은 몰드(molds), 금형틀을 닫아 밀폐된 몰드 안에 원재료를 봉입하는 밀폐형의 몰드(closed-type molds) 외, 프레스(press) 성형용의 금형 등이, 본 발명의 표면 처리 방법이 대상으로 하는 「금형」에 포함된다.

특히, 워크피스가 고무나 엘라스토머(elastomer)등의 탄성 재료 등이 아니라, 금속이나 경질의 수지 등과 같이, 워크피스의 표면형상이 금형의 표면형상을 추종하여 성형된 경우에, 양자의 형상적인 맞물림에 의해 금형틀로부터 뺄 수 없게 되는 재질의 워크피스의 성형에 사용하는 금형의 표면 처리에 효과적이다.

당연히, 본 발명의 표면 처리 방법은, 상술한 고무나 엘라스토머등의 탄성 재료로 이루어진 워크피스의 성형에 사용하는 금형에 대해 실시해도 좋다.

〔제1 블라스트 처리〕

　상술한 처리 대상인 「금형」의, 적어도 워크피스와 접촉하는 부분의 표면, 예를들면, 금형이 상술한 몰드인 경우에는 캐비티(cavity)의 표면에 대해, 우선, 제1 블라스트 처리를 실시한다〔도 1a, 도 2a 참조〕.

이 제1 블라스트 처리는, 금형 표면의 면개선을 위해서 행해지는 것이며, 금형의 제작시에 생긴, 예를들면 방전경화층(arc-hardened layer) 등의 표면경화층의 제거나 도구 마크(tool mark) (예를들면 절단기 등의 이동궤적에 대응하여 생긴 가공흔에 의한 요철)의 제거에 의한 평탄화 등, 금형의 표면 상태를 개선하기 위해서 실시하는, 말하자면, 기초 처리로서의 블라스트 처리이다.

이 제1 블라스트 처리는, 「블라스트 처리」내지는 「샌드 블라스트」로 알려진 기존의 일반적인 블라스트 처리에 의해 실시할 수 있으며, 사용하는 연마재의 재질이나 입경, 분사 압력이나 가공 시간 등의 가공조건에 대해서는, 처리 대상인 금형의 재질이나 용도 등에 따라 기존 각종의 재질, 입경 및 가공조건 중에서 선택할 수 있다.

이 제1 블라스트 처리는, 예를들면 사용하는 연마재의 입경을 단계적으로 작게, 및/또는 분사시의 압력을 단계적으로 작게 하는 등, 복수의 공정에 의해 구성되어져도 좋다.

또한, 이 제1 블라스트 처리는, 상술한 기존의 일반적인 블라스트 처리 대신에, 또는 기존의 일반적인 블라스트 처리와 함께, 분사한 연마재를, 금형 표면에서 활주시킴으로서 표면을 평탄화 처리해도 좋다.

이러한 활동을 일으키게 하기 위해서 사용하는 연마재로서는, 일례로서 탄성 재료 (고무나 엘라스토머 등의 탄성체, 수지의 발포체, 그 외의 점(粘)탄성체, 예를들면 파쇄한 식물의 뿌리와 줄기, 곤약이나 젤라틴 등)의 표면에 연마재를 담지시켜, 및/또는 상기 탄성 재료중에 연마재를 혼합해 탄성 연마재를 금형 표면에 대해 경사진 분사각, 일례로서 90도 미만, 바람직하게는 경사각 X를, 0°≤X≤80°로서 실시할 수 있다.

또는, 상술한 탄성 연마재 대신에, 연마용 입자 자체, 내지는 연마용 입자를 바인더(binder) 등으로 굳혀 평면 형상으로 성형하거나, 또는, 평면 형상을 가지는 기재(종이, 금속, 수지 등)의 표면 및/또는 내부에 연마용 입자를 담지 및/또는 다듬는 등으로 하여 성형하고, 최장 부분이 0. 05~10 mm정도의 평면 형상을 이루며, 동 평면 형상에 있어서의 최장 부분이 두께에 대하여 1. 5~100배인 판 모양 연마재(plate-like abrasive)를, 금형의 표면에 대해 상기와 같은 경사진 분사각으로 분사해서 실시해도 좋다.

이렇게 해서, 금형의 표면에 충돌한 연마재가, 금형 표면을 따라 활주(slide)하게 할 수 있으며, 이것에 의해서 금형 표면을 도구 마크 등이 제거된 평탄면으로 개선할 수 있으며, 또한, 금형 표면에 경질 피막 등이 형성된 경우에는 이것을 제거할 수 있다.

〔제2 블라스트 처리〕

위와 같이, 금형의 표면에 대해 제1 블라스트 처리를 실시해서 표면개선을 행한 후, 이 금형 표면에 대해 소정의 요부(凹部)를 형성하기 위한, 제2 블라스트 처리를 실시한다.

이 제2 블라스트 처리에 있어서, 반구상(半球狀)의 요부를 형성하는 경우에는, 평균 입경 10~100μm의 금속, 세라믹스, 유리, 초경합금 등으로 된 구상(球狀) 연마재를 분사하여, 금형의 표면에 반구상의 요부를 수반하는 미세한 요철을 형성한다〔도 1b 참조〕.

형성하는 요부가, 이러한 반구상의 요부인 경우에는, 이것을 금형 표면에 대해 바람직하게는 커버리지(금형 표면에 있어서의 타흔의 피복율)가 60~150%, 더욱 바람직하게는 60~100%가 되도록 형성한다.

또한, 제2 블라스트 처리에 있어서 형성하는 요철은, 상술한 구상 연마재의 분사에 의하는 것에 한정되지 않고, 이것을 다각형상의 연마재인 그릿트(grit)의 분사에 의해 실시하는 것도 가능하다〔도 2b 참조〕. 이 경우에는 평균 입경 10~100μm의 그릿트(예를들면 알룬돔(alundum ), 카보런덤(carborundum), 지르콘(zircon), 유리, 금속, 초경합금 등의 그릿트)를 분사해, 금형 표면에 요철을 형성한다.

이와 같이, 금형 표면에 그릿트의 분사에 의한 요철을 형성하는 경우에는, 커버리지를 60~150%, 바람직하게는 60~100%의 범위로 하는 것이 바람직하다.

〔제3 블라스트 처리〕

위와 같이, 제2 블라스트 처리에 있어서 구상 연마재를 충돌시켜 금형의 표면에 요철을 형성하면, 구상 연마재의 충돌 시에 눌려 삐쳐나온 금형의 모재에 의해, 도 1b 중의 확대도에 나타난 바와 같이 금형 표면에서 돌출하는 철부(凸部)가 생긴다. 특히, 커버리지 100%가 될 때까지 구상 연마재의 충돌을 실시하는 경우에는, 일단 형성된 철부 상에 다시금 구상 연마재가 충돌함으로써, 이 철부는 복잡한 형상으로 돌출하게 된다.

또한, 제2 블라스트 처리에 있어서 그릿트 형태의 연마재를 충돌시켜 금형의 표면에 요철을 형성하는 경우에는, 도 2b에 나타나 있듯이 연마재의 충돌에 의해 절삭된 부분인 요부와 절삭되지 않고 남은 부분인 철부가 발생한다.

그 때문에, 가령 제1 블라스트 처리에 의해 미리 평탄화 등을 실시한 경우라 하더라도, 금형 표면에 형성되는 요철의 산정(peaks)은, 워크피스에 대해서 점접촉(point contact)하게 되어, 워크피스의 이형성을 저하 시킴과 동시에, 워크피스의 표면을 손상시키고, 더욱이, 워크피스의 표면과의 접동(摺動) 또는 활주시에 이 산정부에 하중이 집중됨으로서 금형 표면이 조기에 마멸되는 원인이 된다.

따라서, 본공정으로 실시하는 제3 블라스트 처리는, 금형의 표면에 형성된 요철에서, 도 1c 중의 확대도 및 도 2c 중의 확대도에 나타나 있듯이 이형제(demolding agent)나 공기(air)가 머물게 되는 요부를 남긴채로, 철부를 일정한 높이 (일례로서, 도 1c 중의 확대도 및 도 2c 중의 확대도에 있어서의 파선 부분)에서 제거하여 산정(peaks) 부분을 평탄화하기 위해 실시하는 것이다.

이러한 철부의 산정 부분을 평탄화하기 위하여, 제3 블라스트 처리에서는, 분사한 연마재를 상기 금형 표면상에서 활주(slide)시키고 있다.

이러한 활주를 일으키게 하기 위하여 사용하는 연마재로서는, 상술한 제1 블라스트 처리에 있어서와 동일하게 연마재의 활주를 일으키게 하는 경우에 사용하는 연마재와 같은 연마재를 사용할 수 있다. 일례로서 탄성 재료의 표면에 평균 입경 1~50μm의 연마재를 담지시키거나, 및/또는 탄성 재료 중에 이같은 연마재를 혼합한 탄성 연마재, 또는 최장 부분이 0. 05~10 mm정도의 평면 형상을 이루며, 동 평면 형상에 있어서의 최장 부분이 두께에 대해서 1. 5~100배인 판모양 연마재를 사용할 수 있고, 이러한 연마재를, 금형 표면에 대해 90°미만, 바람직하게는 경사각 X가 0°≤X≤80°로 분사하면, 분사한 연마재를 금형 표면을 따라 활주시킬 수 있다. 이것에 의해, 철부의 산정부 부근을 거의 일정한 높이로 제거함으로써, 워크피스의 이형성의 개선과 금형 표면에 있어서의 부분적인 하중의 집중을 방지할 수 있다.

〔금형의 표면 형상〕

위와 같이 하여 표면 처리가 된 금형의 표면은, 제2 블라스트 처리로 구상 연마재를 분사한 경우, 도 1c 중의 확대도에 나타나 있듯이, 개구부의 직경 R이 10~150μm, 깊이 D가 2~20μm의 반구상의 요부가 형성됨과 동시에, 동 요부 사이의철부 선단에는 폭 W가 20~60μm인 평탄부가 형성된다.

한편, 제2 블라스트 처리로 그릿트 형태의 연마재를 사용한 경우, 도 2c 중의 확대도에 나타나 있듯이, 개구부의 폭 R이 5~50μm, 깊이 D가 5~60μm인 예리한 골짜기의 밑바닥을 가진 요부가 형성됨과 동시에, 동 요부 사이의 철부 선단에 폭 W가 20~100μm인 평탄부가 형성된다.

상기와 같이 형성된 어느 한쪽의 금형 표면에 있어서도, 상술한 요부는 바람직하게는 부하 곡선에서 70% 이상의 높이의 분포가 70% 이상이 되도록 형성한다.

여기서, 「부하 곡선」(load curve)이란 부하 길이 비율(tp)의 값을 가로축에, 측정 곡선의 높이(절단하는 높이)의 방향을 세로축으로 해서 플롯(plot)한 그래프이다 (도 3 참조). 「부하 길이 비율(tp)」이란, 거칠기 곡선(roughness curve)으로부터, 그 평균선(average line)의 방향에서 기준 길이(reference length) L만 빼내, 이 빼낸 부분의 거칠기 곡선을 산정선(peak line)에 평행한 절단 레벨(cut level)로 절단 했을 때에 얻을 수 있는 총 절단 길이(total cut length)(부하 길이ηp)의 기준 길이에 대한 비를 백분율로 나타낸 것이다. 「부하 길이 비율(tp)」은, 높이 방향과 가로방향의 양쪽의 정보를 나타내며, tp**% 및 절단 레벨 cμm 혹은 c%(Ry에 대한 백분비)가 병기된다 (도 4 참조)(JIS　B0601-1994).

또한, 도 3 및 도 4는, 「부하 곡선」및 「부하 길이 비율」이라고 하는 개념의 설명을 위해서만 이용하는 것으로, 여기에 기재되어 있는 그래프는, 본원의 방법에 의해 표면 처리가 된 금형 표면의 상태를 나타내는 것은 아니다.

위와 같이 구성된 금형 표면에 있어서, 도 1c에 나타나 있듯이 반구상의 요부가 형성된 구성, 도 2c에 나타나 있듯이 예리한 골짜기의 밑바닥의 요부가 형성된 구성의 어느 경우라도, 철부의 산정부(peaks)는 모두 평탄하게 평균화되어 있기 때문에, 워크피스 표면에 대한 걸림이 방지되어, 하중 집중의 발생이 방지된다.

또한, 도 1c에 나타나 있는 반구상의 요부가 형성된 구성에 있어서는, 워크피스 표면과의 접촉 부분의 폭 W가 비교적 좁게 형성되는 결과, 하중의 집중 가능성은 증가하지만, 요부에 대한 공기나 이형제 등의 유동성이 좋아지므로, 이것에 의해 이형성 등의 향상을 얻을 수 있다.

한편, 도 2c에 나타나 있듯이 예리한 골짜기의 밑바닥의 요부가 형성된 금형 표면에 있어서는, 산정 부분에 있어서의 워크피스와의 접촉 부분의 폭 W가 비교적 넓어지고 있기 때문에, 상술한 반구상의 요부를 형성했을 경우와 비교해 접촉 저항(contact resistence)은 커지지만, 응력 집중(stress concentration)은 생기기 어렵고, 한편, 이 구성에 있어서, 요부는 금형 표면 안에 점재(点在) 상태로 산재하고 있기 때문에, 이 요부 내에는 공기나 이형제가 갇히기 쉽고, 게다가, 일단 갇힌 공기나 이형제는 그 자리에 머물기 쉬워지게 된다.

그 결과, 도 1c와 같이 반구상의 철부를 형성한 경우이더라도, 또한, 도 2c에 나타나 있듯이, 예리한 형상의 골짜기의 밑바닥을 가지는 요부를 형성한 경우의 어느 것이더라도, 뛰어난 이형성을 발휘하게 된다.

<가공예>

　　　가공 대상:　　금형

　　　금형 재질:　　SKD 61

　　　금형：코어 핀 지름Φ30, 길이 60 mm, 기울기 정도(draft angle) 0°

　　　사출 성형 워크피스:　　POM(polyacetal)제　

　　　　　　　　　　　　 외경 Φ34mm, 내경 Φ30mm, 길이 25 mm

1) 비교예　　　연마처리(연마반에 의한 마무리 가공)

　표면 거칠기 Ra(μm)：0. 100μm

2) 실시예 1　　(반구상의 요부를 형성)

　가공 대상:　　 비교예와 동일품

　블라스트장치:　후지제작소(Fuji Manufacturing Co., Ltd.)제

뉴마-블라스터(Pneuma-blaster) SGK－3(썩션(suction)식)

　(1) 제1 블라스트 처리

　　연마재:　　　후지랜덤(FUJIRANDOM) WA＃220(평균 입자 지름 60μm)

　　분사 압력:　 0. 3MPa

　(2) 제2 블라스트 처리

　　연마재:　　　후지 글라스 비드(Fuji glass beads)

FGB＃320(구형 글라스 비드；평균 입자 지름 40μm)

　　 분사 압력:　 0. 3MPa

　(3) 제3 블라스트 처리

　　 블라스트 장치:　　후지제작소제 LDQ－SR－3(블로어(blower ) 방식)

　　 연마재: 탄성체(고무)에 연마용 입자　탄화규소＃3000 (평균 입자 지름

4μm)을 혼합한 것

　　 분사 압력:　　0. 06MPa

　　 분사 각도:　　30도

　　 표면 거칠기　Ra：0. 09μm

3) 실시예 2　　(골짜기의 밑바닥이 날카로운 요부를 형성)

　가공 대상:　　비교예와 동일품

　블라스트 장치:　후지제작소제 뉴마-블라스터 SGK－3

　 (1) 제1 블라스트 처리

　　 연마재: 후지랜덤 WA＃220(평균 입자 지름 60μm)

　　 분사 압력: 0. 3MPa

　 (2) 제2 블라스트 처리

　　 연마재: 후지랜덤＃400(평균 입자 지름 30μm)

　　 분사 압력: 0. 3MPa

　 (3) 제3 블라스트 처리

　　 블라스트 장치:　후지제작소제 LDQ－SR－3(블로어 방식)

　　 연마재: 탄성체(고무)에 연마용 입자, 탄화규소＃3000 (평균 입자 지름

4μm)을 혼합한 것

　　분사 압력: 0. 06MPa　

　　 분사 각도: 30도

　　 표면 거칠기　Ra：0. 11μm

4) 이형저항력의 측정

　이상의 비교예 및 실시예에 의한 이형저항력을 측정했다.

<이형저항력>

　비교예:　　1

　실시예 1:　0. 2

　실시예 2:　0. 25

(이형저항력은 키슬러사(Kistler Japan Co., Ltd.)제 수정 압전식 센서에 의해 측정；비교예를 1. 0으로 했다)

이상으로부터, 비교예와 표면 거칠기에 있어서는 큰 차이가 없지만, 본원 실시예는, 비교예의 20%~25%의 이형 저항력을 나타내고 있어, 비교예에 비하여 극히 이형저항이 적다는 것을 확인할 수 있었다.

본 명세서 및 특허청구범위에서, "몰드"에는 "몰드와 다이", "폼" 또는 "다이"가 포함된다.

이하에 제시되는 가장 넓은 청구항들은 특정 방식으로 설정된 틀(machine)을 지향하는 것이 아니다. 대신, 상기 넓은 청구항들은 이 혁신적 발명의 심장부 및 핵심부를 보호하기 위한 의도를 지니고 있다. 이 발명은 분 명 새롭고 유용한 것이다. 뿐만 아니라, 이 발명은 선행기술을 전체적으로 고려할 때 발명 당시 이 분야의 통상의 기술자에게 자명한 사항도 아니다.

더욱이 이 발명의 혁신적 성격을 감안할 때, 본 발명은 선구적인 발명이다. 따라서 하기 청구항들은 법적으로 본 발명의 심장부가 보호될 수 있도록 가장 넓게 해석되어야 할 자격이 있다.

따라서 상기 목적들과, 상기 명세서로부터 명백한 사항들은 효율적으로 이루어진 것으로 간주될 것이며, 또한 본 발명의 상기 구성은 그 범위를 벗어나지 않으면서 변경 개량이 가능하기 때문에 상기 명세서에 포함된 모든 사항 및 첨부된 도면에 나타난 모든 사항은 예시적인 것이며 한정적 의미가 아니라는 의도를 지니고 있다.

또한 하기 청구항들은 여기 기술된 발명의 원천적이고 특징적인 구성을 모두 커버하기 위하여 의도된 것이고, 또한 발명의 범위에 관한 모든 기재는, 언어에 관한 사항으로 인하여, 그들 중간에 속하는 표현이 될 수 있다는 것을 양해한다.

이하 본 발명을 기술한다.

Claims

제조된 금형 표면에 대해, 제1 블라스트 처리를 실시하여 상기 표면에 생긴 경화층의 제거 또는 면조도의 조정을 실시하거나 경화층의 제거 및 면조도의 조정을 실시한 후, 제2 블라스트 처리를 실시해 상기 표면에 미소한 요철을 형성하며, 또한, 제3 블라스트 처리에 의해 상기 표면에 형성된 요철의 철부를 일정한 높이에서 제거하고 산정부를 평탄화하여 평탄부를 형성하는 공정을 포함하여 이루어지되,
상기 제3 블라스트 처리는, 분사한 연마재를 상기 금형의 표면상에서 활주시키는 것에 의해 실시하는 것을 특징으로 하는 금형의 표면처리 방법.
청구항 1에 있어서,
상기 제3 블라스트 처리는, 탄성체에 연마용 입자를 혼합 또는 탄성체의 표면에 연마용 입자를 담지시킨 탄성 연마재나, 탄성체에 연마용 입자를 혼합 및 탄성체의 표면에 연마용 입자를 담지시킨 탄성 연마재를, 상기 금형의 표면에 대해 입사각을 경사시켜 분사함으로써 실시하는 것을 특징으로 하는 금형의 표면처리 방법.
청구항 1에 있어서,
　 상기 제3 블라스트 처리는, 평면 형상을 이루며, 동 평면 형상에 있어서의 최장 부분이 두께에 대해서 1. 5~100배인 판모양 연마재를, 상기 금형 표면에 대해 입사각을 경사시켜 분사함으로써 실시하는 것을 특징으로 하는 금형의 표면처리 방법.
청구항 1에 있어서,
　상기 제1 블라스트 처리는, 분사한 연마재가 상기 금형 표면상에서 활주하도록 실시하는 것을 특징으로 하는 금형의 표면처리 방법.
청구항 4에 있어서,
상기 제1 블라스트 처리는, 탄성체에 연마용 입자를 혼합 또는 탄성체의 표면에 연마용 입자를 담지시킨 탄성 연마재나, 탄성체에 연마용 입자를 혼합 및 탄성체의 표면에 연마용 입자를 담지시킨 탄성 연마재를, 상기 금형 표면에 대해 입사각을 경사시켜 분사함으로써 실시하는 것을 특징으로 하는 금형의 표면처리 방법.
청구항 4에 있어서,
　 상기 제1 블라스트 처리는, 평면 형상을 이루며, 동 평면 형상에 있어서의 최장 부분이 두께에 대해서 1. 5~100배인 판모양 연마재를, 상기 금형 표면에 대해 입사각을 경사시켜 분사함으로써 실시하는 것을 특징으로 하는 금형의 표면처리 방법.
청구항 1 내지 3 중 어느 한 항에 있어서,
상기 제2 블라스트 처리는, 구상 연마재의 분사에 의해 실시하는 것을 특징으로 하는 금형의 표면처리 방법.
청구항 7에 있어서,
상기 제2 블라스트 처리는, 커버리지가 100%가 될 때까지 실시하는 것을 특징으로 하는 금형의 표면처리 방법.
청구항 1 내지 3 중 어느 한 항에 있어서,
상기 제2 블라스트 처리는, 그릿트 형태의 연마재의 분사에 의해 실시하는 것을 특징으로 하는 금형의 표면처리 방법.
청구항 9에 있어서,
상기 제2 블라스트 처리는, 커버리지가 60~100%가 될 때까지 실시하는 것을 특징으로 하는 금형의 표면처리 방법.
청구항 1에 기재된 금형의 표면처리 방법에 의해 표면에 미세한 요부가 형성된 금형.
청구항 7에 기재된 금형의 표면처리 방법에 의해 표면에 미세한 요부가 형성된 금형.
청구항 9에 기재된 금형의 표면처리 방법에 의해 표면에 미세한 요부가 형성된 금형.
청구항 11에 있어서,
상기 금형의 표면이, 부하 길이 비율(tp)의 값을 가로축에, 거칠기 곡선(RC)의 절단 레벨(CL)을 세로축으로 해서 플롯(plot)한 부하 곡선(LC) 또는 거칠기 곡선(RC)에서 70% 이상의 절단 레벨(CL)에 있어서의 부하 길이 비율(tp)이 모두 70% 이상인 것을 특징으로 하는 금형.
청구항 12에 있어서,
상기 금형의 표면이, 부하 길이 비율(tp)의 값을 가로축에, 거칠기 곡선(RC)의 절단 레벨(CL)을 세로축으로 해서 플롯(plot)한 부하 곡선(LC) 또는 거칠기 곡선(RC)에서 70% 이상의 절단 레벨(CL)에 있어서의 부하 길이 비율(tp)이 모두 70% 이상인 것을 특징으로 하는 금형.
청구항 13에 있어서,
상기 금형의 표면이, 부하 길이 비율(tp)의 값을 가로축에, 거칠기 곡선(RC)의 절단 레벨(CL)을 세로축으로 해서 플롯(plot)한 부하 곡선(LC) 또는 거칠기 곡선(RC)에서 70% 이상의 절단 레벨(CL)에 있어서의 부하 길이 비율(tp)이 모두 70% 이상인 것을 특징으로 하는 금형.
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