WO2003016013A1 - Moule revetu de resine et procede de production de celui-ci - Google Patents

Description

明 細 書 樹脂被覆成形用金型及びその製造方法 技術分野

本発明はプラスチック成形品の表面に立体形状を付与する射出成形、 又は、 プレス成形に使用する、 成形用金型及びその製造方法に関する。 背景技術

従来プラスチック成形品の表面に立体形状を付与するに際しては、 成 形用金型にブラスト法ゃエッチング法により、 成形用金型に立体形状を 付与する方法が行われていた。

ここで、 ブラスト法とは、 成形用金型表面に鋭角形状の研削材ゃ球状 の研磨材を圧縮空気や遠心力を利用して高速で金型表面に噴射し、 その 衝撃作用により微細な凹凸模様を刻む方法であり、 サンドブラスト法や ショッ トブラスト法を意味し、 物理的処理による梨地加工法である。 ブ ラスト材としては、 アルミナ質研削材、 炭化ケィ素質研削材、 ガラスビ ーズ等が使用されている。

また、 エッチング法とは、 成形用金型表面に露出面と非露出面を形成 し、 露出面の金属を溶解することにより、 成形用金型の表面に立体形状 を付与する方法である。

なお、 成形用金型に立体形状を付与するには、 上記方法に限らず、 た とえば、 研削等の機械加工方法がとられることもある。

機械加工方法により表面に立体形状を付与しょうとすれば、 時間 · コ ストがかかるうえ、 微細部分の加工を行おうとすれば、 その微細部に適 した工具を必要とする等の問題があった。 ブラスト法によれば、 成形用金型材としてピンホール、 荒傷、 硬化層 など材料欠陥のない型材を使用する必要がある。 また、 ブラスト粒子の 大きさが不均一であれば、 成形用金型表面の立体形状は不均一にならざ るを得ないため、 吹き付ける粒子の素材や大きさを考慮しなければなら ず、 その選定を誤ると、 成形用金型表面に望ましい立体形状を形成しえ ないという問題がある。 特に、 物理的な衝撃処理であるため、 金型材の 硬さ、 じん性により梨地形状および質感が微妙に異なるという問題もあ る。

エッチング法においては、 彫りが浅く、 立体感に乏しいという欠点を 有するものの、 加工液に露出している面は同時加工ができ、 また、 複雑 な曲面や広い面積を加工しうることから、 一般的に使用されている。 な お、 立体感を付与するためには何度もエッチングする必要があり、 成形 用金型を作成するには時間を要するという問題もある。

エッチング処理においては金属を溶解することになるが、 金属の溶解 は化学反応であるがゆえに、 金属の溶解のコントロールは困難であり、 溶解しょうとする面を均一に溶解することはできない。

また、 金型材の金属には固有のエッチング特性があり、 化学成分、 組 織、 結晶粒度の違いに応じてエッチング形状や粗さ、 つやが異なって現 れるという問題があり、 熱処理等による局部的変質で組織や結晶粒子が 変化し、 シポむらを生じるという問題もある。

さらに、 梨地シポなど細かいパターンには材料欠陥の殆どない型材を 使用しなければならず、 細かいシポは # 4 0 0〜 # 6 0 0までの研磨仕 上げを行う必要がある。

一方、 エッチングにおいて、 一度金属を溶解すると、 もはや元に戻す ことはできず、 やり直しができないという問題もある。

ブラスト法、 エッチング法ともに上記した問題を有しているとはいえ 、 成形用金型に賦形する方法としては、 一般的に用いられている方法で ある。

しかし、 これらの方法は、 成形用金型表面を、 物理的又は化学的に処 理するものであり、 ブラスト法においてはブラスト処理後研磨を必要と し、 エッチング法においても同様に研磨処理を必要とする。 研磨処理を 施さない場合には、 いわゆる 「カジリ」 現象が生じるとともに、 抜き角 度によっては、 成形品を型から抜くことができないという問題を有して いる。

そこで、 発明者はこれら問題を解決すべく鋭意研究の結果、 本発明に 至ったものである。 発明の開示

この発明の請求項 1に記載の成形用金型は、 成形用金型であって、 成 形面の全面または一部の面において、 合成樹脂が密着し、 該合成樹脂が 立体であることを特徴とする、 成形用金型である。

この発明の請求項 2に記載の成形用金型は、 吹き付け塗工により、 合 成樹脂が密着されてなることを特徴とする、 請求項 1記載の成形用金型 である。

この発明の請求項 3の成形用金型は、 コーティングにより、 合成樹脂 が密着されてなることを特徴とする、 請求項 1記載の成形用金型である この発明の請求項 4に記載の金型は、 合成樹脂がエポキシ樹脂、 フエ ノール樹脂、 メラミン樹脂、 ジァリルフタレート樹脂、 ポリイミ ド樹脂 、 ポリアミ ドイミ ド樹脂、 フッソ樹脂から選択される、 1種以上からな る樹脂であることを特徴とする、 請求項 1ないし 3のいずれかに記載の 成形用金型である。 この発明の請求項 5に記載の成形用金型は、 合成樹脂に、 固形物が混 在することを特徴とする、 請求項 1ないし 4のいずれかに記載の成形用 金型である。

この発明の請求項 6に記載の成形品は、 請求項 1ないし 5に記載のい ずれかの成形用金型で、 成形されたことを特徴とする成形品である。

この発明の請求項 7に記載の成形用金型の製造方法は、 合成樹脂を吹 き付けることにより、 合成樹脂を密着させ、 立体形状を付与することを 特徴とする、 成形用金型の製造方法である。

この発明の請求項 8に記載の成形用金型の製造方法は、 合成樹脂でコ —ティ ングすることにより、 合成樹脂を密着させ、 立体形状を付与する ことを特徴とする、 成形用金型の製造方法である。

この発明の目的、 特徴および利点は、 図面を参照して行う以下におけ る発明の実施の形態の詳細な説明から一層明らかとなろう。 図面の簡単な説明

第 1図は、 本発明における一実施の形態である成形用金型の概念断面 図である。

第 2図は、 抜き角度測定のために使用した成形用金型の概略図である

発明を実施するための最良の形態

本発明は、 成形用金型の成形用表面に、 立体形状の合成樹脂層を設け てなることを特徴とする成形用金型であり、 かかる立体形状は合成樹脂 層に由来するものである。

第 1図に、 本発明における一実施の形態である断面概念図を示す。 平 滑な表面を有する金型 1 0 1上に形成された合成樹脂層 2 0により、 成 形品の表面に、 合成樹脂層 2 0に対応する表面立体形状が付与される。 なお、 金型 1 0 2の表面が合成樹脂で被覆されていてもよい。

即ち、 合成樹脂層を凸形とみれば、 成形品にはそれに対応する凹形の 表面形状が付与されることになる。

なお、 凹凸の表面形状は全面に施されていても良く、 一部の面のみに 凹凸表面形状が施されていてもよい。

この凹凸面の形状により、 皮シポ、 梨地シポ等と称される。

ここで、 皮シポとは、 皮革表面に見られるしわ模様のことをいい、 自 動車の内装等、 たとえば、 ステアリングハンドル、 コンソールボックス 、 メータ一パネル、 ダッシュボード、 サイ ドモール等の成形品に賦形さ れる。

ここで、 梨地シポとは、 梨の表面にみられるような、 微小な凹凸をい レ 梨地シポを施した製品としては、 家庭電化製品の外装等、 たとえば 、 テレビ、 クーラーパネルグリル、 冷蔵庫パネル、 洗濯機パネル等の成 形品に賦形される。

本発明によれば、 成形用金型表面が立体形状に合成樹脂で被覆されて いることから、 ブラスト処理やエッチング処理等を行う必要はなく、 特 に、 吹き付け塗工法においては、 成形用金型の作成時間を減少すること ができる。

また、 成形品と成形用金型との間に合成樹脂が存在し、 合成樹脂の伝 熱係数は金属に比し低いこと、 融解している被成形樹脂が、 直接に金属 である成形用金型と接触することはないことから、 被成形樹脂の温度低 下はゆるやかであり、 ウエルドが発生しにくい。

そして、 合成樹脂にて成形用金型表面を被覆することから、 成形用金 型表面の酸化を防止することができる。 仮に、 被覆している合成樹脂に ピンホールが存在するとしても、 合成樹脂で成形用金型表面を被覆して いることから、 当該合成樹脂による修復が容易であり、 或いは、 当該合 成樹脂を溶剤等で容易に除去しうることから、 成形用金型の再生使用が 可能である。

一方、 合成樹脂とはいえ、 使用温度範囲によっては影響をうけること もある。 しかし、 耐熱性限界近傍温度での使用においても、 金属のごと く溶融することは無く、 合成樹脂が柔軟になり、 変形に対応することが 容易になることから、 カジリを生じにくい。

ここで用いられる合成樹脂としては、 耐熱性、 離形性、 金型素材との 接着性、 耐磨耗性等が要求される。 耐熱性としては、 少なくとも 1 5 0 でにおいて溶融しないものが望ましい。 耐磨耗性としては、 射出成形時 の樹脂、 たとえばポリプロピレン樹脂や A B S樹脂 （アクリロニトリル • ブタジエン · スチレン共重合体） 等の溶融物の流れに対し、 耐性が充 分であるものが望ましい。 たとえば、 成形に際し、 1 0 0 0ショッ ト以 上の成形に耐え得るものが望ましい。 成形品製造にあっては、 同一金型 で数多くの成形品を製造することによる。

これらに適した合成樹脂としては、 エポキシ樹脂、 フエノール樹脂、 メラミン樹脂、 ジァリルフタレート樹脂、 ポリイミド樹脂、 ポリアミ ド イミ ド樹脂、 フッソ樹脂等があり、 本発明にはこれらの合成樹脂から選 択される 1種またはこれらを組み合わせた樹脂が用いられる。 なお、 好 ましくは、 エポキシ樹脂、 ポリイミ ド樹脂、 ポリアミ ドイミ ド樹脂、 フ ッソ樹脂又はこれらの混合物が用いられる。

エポキシ樹脂としては、 ビスフエノール A型、 ノポラックを用いたも の、 シクロペン夕ジェンゃシク口へキセン誘導体を用いたもの等がある ポリイミ ド樹脂としては、 ポリアミノビスマレイ ド、 ビスマレイミ ド -トリアジン樹脂等がある。 ポリアミ ドイミド樹脂としては、 トリメリット酸、 ピロメリッ ト酸か ら合成されるもの等がある。

フッソ樹脂としては、 ポリフルォロエチレン、 フッ化工チレン一プロ ピレンコポリマー、 ポリ三フッ化塩化エチレン、 ポリフッ化ビニリデン 等がある。

これらの合成樹脂にはその特性を増加させる、 各種の添加剤が添加さ れていてもよい。 たとえば、 離形性を向上するための離形剤や、 合成榭 脂層の強度を向上させるためのフィラーが当該合成樹脂に添加されてい てもよい。

添加剤としては、 離形剤、 架橋剤、 帯電防止剤、 硬化剤等が使用され る。

フイラ一としては、 アルミナや炭化珪素ウイスカー、 顔料等が使用さ れる。

合成樹脂で金型表面を被覆する方法としては、 合成樹脂を吹き付け塗 ェする方法、 コーティングする方法、 刷毛等で塗付する方法、 樹脂液中 に金型を浸漬させ被覆する方法等が存するが、 これらに限定されるもの ではない。 生産性向上の観点からは、 吹き付け塗工法ゃコ一ティング法 が望ましい。

吹き付け塗工法ゃコ一ティング法による場合、 樹脂層は 1 0 から 1 0 O mの厚みを有するが、 好ましくは 1 O mから 5 O ^ mである 。 1 0 m以下であれば、 全面被覆を行う場合において全面を被覆する ことが困難であり、 1 0 0 m以上であると立体形状が変化することが あることによる。

かかる方法により形成された合成樹脂層には、 固形物が混在していて もよい。 固形物が混在することにより、 立体形状を容易に形成すること ができる。 固形物としては被覆形成樹脂層と同成分の榭脂、 又は他の樹脂であつ て、 すでに硬化したものでもよく、 合成樹脂以外の、 たとえばガラスビ —ズ、 金属紛等のようなものであってもよい。

金型に使用される金属としてはプリハードン鋼、 焼入鋼、 析出硬化鋼 、 ステンレス鋼等の鋼材のみならず、 亜鉛合金、 アルミ合金、 ベリリウ ム銅合金等の非鉄金属があるが、 本発明においてはこれらに限定される ものではない。 このことは本発明の特徴の一つである。

成形用金型には、 成形品に影響を与えない程度の、 たとえば、 金型表 面の凹凸が目視できない程度のブラスト処理、 エッチング処理が施され ていても良い。 また、 金型の表面処理としてコロナ放電、 紫外線照射、 放射線照射等が成されていても良い。 これらの処理により接着性の向上 等を図ることができる。 例えば、 エッチング処理がなされていれば、 成 形用金型の表面には凹凸が生じており、 被覆樹脂がその凹部に浸透する ことによるアンカ一効果を生じるゆえに、 接着力は向上する。

本発明による成形用金型による成形品にあっては、 成形品の表面が塗 装されたのと同様の表面性状を示すことから、 当該成形品につき、 さら に塗装を行う必要がない。

即ち、 成形品表面が、 エッチング等の擬似パターンそのものからの反 転とは異なり、 樹脂塗装された表面性状をそのまま反映することとなる 。 このため、 表面性状は、 樹脂そのものの持つ特性を保持するとともに 、 オリジナルの持つ手触り感をも同時に保有することができる。

また、 塗装を必要としないことから、 本成形品には塗料成分等を含ま ず、 リサイクルも容易である。

このような成形用金型を作製するにあたっては、 合成樹脂を溶剤によ り溶解し、 硬化剤等と混合した後、 適度な粘度とした上で、 吹き付け塗 工法ゃコーティング法により、 当該金型を合成樹脂で被覆することによ り成される。

吹き付け塗工法にあっては、 合成樹脂と硬化剤等の混合溶液 （粘度 1 0 0 0 0〜 1 0 0 0 0 0センチボイズ) を、 吹き付け圧 1〜 7 k g c m の範囲でスプレーガンにてスプレーすることにより、 吹き付け塗工 がなされる。

コーティング法にあっては、 合成樹脂と硬化剤等との混合溶液 （粘度 1 0 0 0 0〜 1 0 0 0 0 0センチボイズ） を、 バーコ一タ一等の装置を 用いてコーティングが行なわれる。

合成樹脂と硬化剤等により表面被覆された成形用金型は、 合成樹脂の 硬化を確実に行うため、 加熱炉において、 1 0 0〜 1 8 0°C、 1〜 2時 間、 加熱処理される。

以下、 実施例において本発明を説明する。

[実施例 1 ]

エポキシ樹脂 1 0 0重量部、 ァミン硬化剤 2 8重量部とを混練りし、 樹脂内に残存する気泡を脱泡処理により取り除いたものを塗工用樹脂と して用いた。

次に、 第 2図に示す金型に塗工用樹脂をエア一ガンで吹き付け、 当該 樹脂を塗工し、 乾燥することにより、 金型表面を凹凸模様状に当該樹脂 で被覆した。 なお、 樹脂塗工前、 金型を溶剤で洗浄することにより、 金 型表面に付着する油や埃等を除去した。

その後、 加熱炉において加熱処理し、 樹脂を硬化させた。

そして、 仕上げ検査の後、 成形用金型を得た。

[比較例 1 ]

比較例として、 第 2図と同形の金型表面 5 2をエッチング処理により 、 凹凸状模様を付与した成形用金型を作成した。

実施例 1、 比較例 1により、 皮シポを有する成形品が得られた。 しかし、 実施例 1においては抜き角度が 3度であっても、 カジらずに 抜くことができたが、 エッチングによるものは、 カジリがひどく、 場合 によっては成形品を抜くことができなかった。

結果を表 1に示す。

また、 吹き付け塗工法により、 成形用金型の製作に要した時間は 3時 間であったにもかかわらず、 エッチング処理による場合はその製作に 5 時間を要し、 成形用金型の作製時間を大幅に短縮することができた。

抜き角試験結果の評価につき、 以下に記載する。

「〇」 ： カジリは認められず、 容易に抜くことができた。

「△」 ： 一部にカジリの箇所が認められたが、 抜く ことはできた。

「X」 ： カジリがひどく、 抜くことができなかった。

産業上の利用可能性

上述したように、 本発明によれば、 成形品に凹凸状模様を賦形しうる 成形用金型を得ることができる。

Claims

請 求 の 範 囲

1 . 成形用金型であって、 成メ形面の全面または一部の面において、 合成 樹脂が密着し、 該合成樹脂が立体であることを特徴とする、 成形用金型 。

2 . 吹き付け塗工により、 合成樹脂が密着されてなることを特徴とする 、 請求項 1記載の成形用金型。

3 . コーティングにより、 合成樹脂が密着されてなることを特徴とする 、 請求項 1記載の成形用金型。

4 . 合成樹脂が、 エポキシ樹脂、 フエノール樹脂、 メラミン樹脂、 ジァ リルフタレート樹脂、 ポリイミ ド樹脂、 ポリアミ ドイミ ド樹脂、 フッソ 樹脂から選択される、 1種以上からなる樹脂であることを特徴とする、 請求項 1ないし 3のいずれかに記載の成形用金型。

5 . 合成樹脂に、 固形物が混在することを特徴とする、 請求項 1ないし 4のいずれかに記載の成形用金型。

6 . 請求項 1ないし 5に記載のいずれかの成形用金型で、 成形されたこ とを特徴とする成形品。

7 . 合成樹脂を吹き付けることにより、 合成樹脂を密着させ、 立体形状 を付与することを特徴とする、 成形用金型の製造方法。

8 . 合成樹脂でコーティングすることにより、 合成樹脂を密着させ、 立 体形状を付与することを特徴とする、 成形用金型の製造方法。