WO2008069235A1

WO2008069235A1 - 断熱金型、金型部品、成形機及び断熱金型の製造方法

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Publication number: WO2008069235A1
Application number: PCT/JP2007/073494
Authority: WO
Inventors: Toru Hirata
Original assignee: Sumitomo Heavy Industries, Ltd.
Priority date: 2006-12-07
Filing date: 2007-12-05
Publication date: 2008-06-12
Also published as: EP2100710A4; JP4750681B2; EP2100710A1; CN101553349A; TWI344414B; US20100055225A1; KR20090085668A; TW200824878A; JP2008142952A

Abstract

成形サイクルを短くすることができ、断熱層（２５）の耐久性を向上させることができるようにする。型板と、該型板に取り付けられ、キャビティ空間（Ｃ１、Ｃ２）と対向する面に微細な凹凸のパターンを備える転写面が形成された転写部材とを有する。前記型板における転写部材と当接する面に、表面が稠密化された断熱層（２５）が形成される。型板における転写部材と当接する面に、断熱層（２５）が形成されるので、キャビティ空間（Ｃ１、Ｃ２）に充填された成形材料の温度が断熱層（２５）によって一時的に保持される。その結果、表面固化層の成長及び発達を遅らせ、その間に転写面のパターンの転写を終了することができる。断熱層（２５）の表面が稠密化されるので、断熱層（２５）の表面を極めて平滑にすることができる。断熱層（２５）の耐久性を向上させることができる。

Description

明細書

断熱金型、金型部品、成形機及び断熱金型の製造方法

技術分野

[0001] 本発明は、断熱金型、金型部品、成形機及び断熱金型の製造方法に関するものである。

背景技術

[0002] 従来、成形機、例えば、射出成形機においては、加熱シリンダ内において溶融させられた樹脂力 S、金型装置内のキヤビティ空間に充填され、該キヤビティ空間内において冷却され、固化させられて成形品が成形されるようになっている。

[0003] 前記射出成形機は金型装置、型締装置及び射出装置を有し、該射出装置は、樹脂を加熱して溶融させる加熱シリンダ、該加熱シリンダの前端に取り付けられ、溶融させられた樹脂を射出する射出ノズル、前記加熱シリンダ内において回転自在に、つ、進退自在に配設されたスクリュー等を備える。そして、前記金型装置は固定金型及び可動金型を備え、前記型締装置によって可動金型を進退させることにより、金型装置の型閉じ、型締め及び型開きが行われ、型締め時に、前記固定金型と可動金型との間にキヤビティ空間が形成される。

[0004] そして、計量工程において、前記スクリューが回転させられると、加熱シリンダ内に供給された樹脂が溶融させられてスクリューの前方に溜められ、それに伴って、スクリユーが後退させられ、この間に、金型装置の型閉じ及び型締めが行われる。続いて、射出工程において、前記スクリューが前進させられ、前記スクリューの前方に溜められた樹脂が射出ノズルから射出され、キヤビティ空間に充填される。次に、冷却工程において、前記キヤビティ空間内の樹脂が冷却され固化されて、成形品が成形される。続いて、型開きが行われ、前記成形品が取り出される。

[0005] そして、導光板、ディスク基板等のように、微細な凹凸のパターンを備える成形品を成形する場合、例えば、可動金型における固定金型と対向する面には、入れ子が取り付けられ、該入れ子の固定金型と対向する面には、前記凹凸に対応する凹凸から成る転写面が形成され、前記キヤビティ空間内に充填されたポリカーボネート等の樹脂に、前記転写面のパターンが転写される。

[0006] なお、このような金型装置においては、キヤビティ空間の表面を含む金型装置全体の温度である冷却温度を、樹脂のガラス転移温度より数十〔°c〕低く設定することによつて、樹脂を冷却し、固化させるのに必要な時間を短くし、成形サイクルを短くするようにしている。

[0007] ところで、射出ノズルから射出された樹脂力キヤビティ空間内に流れ込み、キヤビティ空間の内周面に接触すると、表面固化層（スキン層）がー瞬にして成長する。成形条件、樹脂の種類等によって表面固化層の成長状態は異なるが、一般的に、成長時間は 0. l〔s〕以下であり、厚さは数十 m〕程度である。表面固化層が発達すると、樹脂のキヤビティ空間の内周面と接触する部分において良好な成形が阻害され、ウエルド、転写不良等の成形不良が発生してしまう。

[0008] そこで、キヤビティ空間の内周面の近傍に熱伝導率の低い断熱材料から成る断熱層を形成するようにした断熱金型が提供されている。この場合、可動金型における断熱層が形成されない部分である金型本体部と入れ子との間を熱的に遮断することができるので、表面固化層の成長及び発達を遅らせ、その間に転写面のパターンの転写を終了すること力 Sできる。したがって、成形不良が発生するのを防止することができる（例えば、特許文献 1参

昭）

特許文献 1 :特開平 10— 626号公報

発明の開示

発明が解決しょうとする課題

[0009] しかしながら、前記従来の断熱金型においては、断熱材料の選定、断熱層の形成方法等によっては、断熱層の耐久性が低下してしまう。

[0010] 例えば、金型本体部における入れ子と接触する面に高分子材料から成る断熱層を形成することが考えられる力、成形が繰り返されるのに伴って、ヒートサイクルによる膨張及び収縮によって、断熱層の面と金型本体部の面とが擦過し、断熱層が摩耗してしまう。

[0011] さらに、前記特許文献 1に記載された断熱層においては、空隙部が形成されるようになっているので、仕上げ研磨を行っても、空隙部に応じた粗さが表面に表れてしまう。その結果、成形中の樹脂の温度が変化するのに伴って、スタンパの膨張 ·収縮が生じること力 Sあり、スタンパの裏面に擦過傷を形成する可能性がある。また、擦過傷が形成されるのを防止するために、 DLCコーティングを行うことが考えられる力粗い表面に DLCコーティングを行うと、接着安定性が低下してしまう。

[0012] 本発明は、前記従来の断熱金型の問題点を解決して、成形不良が発生するのを防止すること力 Sでき、成形サイクルを短くすることができ、断熱層の耐久性を向上させることができる断熱金型、金型部品、成形機及び断熱金型の製造方法を提供することを目的とする。

課題を解決するための手段

[0013] そのために、本発明の断熱金型においては、型板と、該型板に取り付けられ、キヤビティ空間と対向する面に微細な凹凸のパターンを備える転写面が形成された転写部材とを有する。

[0014] そして、前記型板における転写部材と当接する面に、表面が稠密化された断熱層が形成される。

発明の効果

[0015] 本発明によれば、断熱金型におレ、ては、型板と、該型板に取り付けられ、キヤビティ空間と対向する面に微細な凹凸のパターンを備える転写面が形成された転写部材とを有する。

[0016] そして、前記型板における転写部材と当接する面に、表面が稠密化された断熱層が形成される。

[0017] この場合、型板における転写部材と当接する面に、断熱層が形成されるので、キヤビティ空間に充填された成形材料の温度が断熱層によって一時的に保持される。その結果、表面固化層の成長及び発達を遅らせ、その間に転写面のパターンの転写を終了すること力 Sできる。したがって、成形不良が発生するのを防止することができる。また、断熱金型の冷却温度を低くすることができるので、成形サイクルを短くすること力 Sできる。

[0018] そして、断熱層の表面が稠密化されるので、断熱層の表面を極めて平滑にすること力できる。したがって、断熱層の耐久性を高くすることができるだけでなぐ転写部材の裏面に擦過傷が形成されるのを防止することができ、転写部材の耐久性を向上させること力 Sでさる。

図面の簡単な説明

[0019] [図 1]本発明の第 1の実施の形態における断熱金型の断面図である。

[図 2]本発明の第 1の実施の形態における断熱層を形成する方法を示す第 1の工程図である。

[図 3]本発明の第 1の実施の形態における断熱層を形成する方法を示す第 2の工程図である。

[図 4]本発明の第 1の実施の形態における断熱層を形成する方法を示す第 3の工程図である。

[図 5]本発明の第 1の実施の形態における断熱層を形成する方法を示す第 4の工程図である。

[図 6]本発明の第 1の実施の形態における断熱層を形成する方法を示す第 5の工程図である。

[図 7]本発明の第 1の実施の形態における断熱層を形成する方法を示す第 6の工程図である。

[図 8]本発明の第 2の実施の形態における断熱層を形成する方法を示す第 1の図である。

[図 9]本発明の第 2の実施の形態における断熱層を形成する方法を示す第 2の図である。

[図 10]本発明の第 3の実施の形態における放電プラズマ焼結装置を示す概念図である。

符号の説明

[0020] 11 金型装置

21 上板 C1、C2 キヤビティ空間

発明を実施するための最良の形態

[0021] 以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら詳細に説明する。この場合、成形機としての射出成形機について説明する。

[0022] 図 1は本発明の第 1の実施の形態における断熱金型の断面図である。

[0023] 図において、 11は導光板、ディスク基板等の成形品を成形するための断熱金型としての金型装置、 12は第 1の金型としての固定金型、 13は該固定金型 12に対して進退自在に配設された第 2の金型としての可動金型、 Cl、 C2は型締めに伴って固定金型 12と可動金型 13との間に形成されるキヤビティ空間である。

[0024] そして、前記可動金型 13は型板としての、かつ、第 1の金型部品としての上板 21、及び該上板 21を受ける受け板としての、かつ、第 2の金型部品としての下板 22を備え、前記上板 21における固定金型 12と対向する面に、転写部材としての入れ子 24 が取り付けられ、該入れ子 24における固定金型 12と対向する面に、微小な凹凸が所定のパターンで形成された転写面が形成される。なお、上板 21及び下板 22は、剛性を保っためにステンレス鋼によって形成され、入れ子 24は、加工性を良好にするために主としてニッケル（Ni)によって形成される。

[0025] ところで、本実施の形態においては、成形サイクルを短くするために、前記上板 21 における入れ子 24と当接する面に、断熱材料から成り、表面が稠密化された断熱層 25が形成される。そして、前記下板 22に温調媒体流路 23が形成され、該温調媒体流路 23

に、図示されない温調器から供給された水、空気等の温調媒体を流すことによって金型装置 11及びキヤビティ空間 Cl、 C2内の成形材料としての図示されない樹脂を冷去 Pすること力 Sでさる。

[0026] また、 15は固定金型 12に形成されたスプル一であり、該スプル一 15の先端とキヤビティ空間 Cl、 C2と力樹脂の流入部であるゲート gl、 g2を介して連通させられる。

[0027] 本実施の形態においては、可動金型 13側において、上板 21に入れ子 24が取り付けられ、上板 21における入れ子 24と当接する面に断熱層 25が形成されるようになつているが、固定金型 12側に上板及び下板を配設し、上板における可動金型 13と対向する面に入れ子を取り付け、上板における可動金型 13と当接する面に断熱層を形成し、下板に温調媒体流路を形成することができる。また、本実施の形態においては、可動金型 13が上板 21及び下板 22によって形成されるようになっている力可動金型 13を一体に形成することができる。

[0028] ところで、図示されない型締装置を作動させることによって、前記可動金型 13を前進させ、型閉じを行い、可動金型 13を前記固形金型 12に当接させて型締めを行い、これに伴って固定金型 12と可動金型 13との間に前記キヤビティ空間 Cl、 C2を形成し、可動金型 13を固定金型 12から離して型開きを行うことができる。

[0029] 前記型締装置は、第 1のプラテンとしての固定プラテン、ベースプレートとしてのトグルサポート、前記固定プラテンとトグルサポートとの間に架設されたタイバー、固定プラテンと対向させて、かつ、タイバーに沿って進退自在に配設された第 2のプラテンとしての可動プラテン、該可動プラテンとトグルサポートとの間に配設されたトグル機構、型締め用の駆動部としての型締め用モータ等を備える。そして、前記固定プラテン及び可動プラテンに、互いに対向させて前記固定金型 12及び可動金型 13がそれぞれ取り付けられる。

[0030] また、前記固定プラテンと対向させて図示されない射出装置が配設される。該射出装置は、シリンダ部材としての加熱シリンダ、該加熱シリンダ内において、回転自在に、かつ、進退自在に配設された射出部材としてのスクリュー、前記加熱シリンダの前端に取り付けられた射出ノズル、前記加熱シリンダの後端の近傍に配設されたホッパ、前記スクリューと連結された計量用の駆動部としての計量用モータ、前記スクリューと連結された射出用の駆動部としての射出用モータ等を備える。

[0031] 次に、前記型締装置において、型締め用モータを駆動すると、トグル機構が伸展させられ、可動プラテンが前進させられて型閉じが行われ、可動金型 13が固定金型 1 2に当接させられる。続いて、型締用モータを更に駆動すると、トグル機構において型締力が発生させられ、該型締力で可動金型 13が固定金型 12に押し付けられ、型締めが行われる。

[0032] 一方、前記射出装置にお!/、ては、計量工程にお!/、て、計量用モータを駆動し、スクリューを回転させると、ホツバから供給された樹脂が加熱シリンダ内において加熱されて溶融させられ、前方に移動して、スクリューの前方に溜められる。これに伴って、スクリューが所定の位置まで後退させられる。

[0033] また、射出工程において、型締めが行われた状態の金型装置 11の前記スプルー 1

5に、前記射出装置の射出ノズルを押し当て、射出用モータを駆動し、スクリューを前進させると、スクリューの前方に溜められた樹脂が射出ノズルから射出され、ゲート gl

、 g2を介して前記キヤビティ空間 Cl、 C2に充填される。

[0034] そして、各キヤビティ空間 Cl、 C2内の樹脂は、前記温調媒体によって冷却され、固化させられ、このとき、前記入れ子 24の転写面のパターンが樹脂に転写される。

[0035] 続いて、前記型締用モータを逆方向に駆動すると、トグル機構が屈曲させられ、可動プラテンが後退させられ、型開きが行われる。このようにして、成形品を成形すること力 Sできる。

[0036] 前記金型装置 11にお!/、ては、キヤビティ空間の表面を含む金型装置全体の温度である冷却温度を樹脂のガラス転移温度より数十〔°C〕低く設定することによって、樹脂を冷却し、固化させるのに必要な時間を短くし、成形サイクルを短くするようにしている。

[0037] ところで、溶融させられた樹脂が、キヤビティ空間 Cl、 C2内に流れ込み、キヤビティ空間 Cl、 C2の内周面に接触すると、表面固化層（スキン層）がー瞬にして成長する。成形条件、樹脂の種類等によって表面固化層の成長状態は異なるが、表面固化層が発達すると、樹脂のキヤビティ空間 Cl、 C2の内周面と接触する部分において良好な成形が阻害され、ウエルド、転写不良等の成形不良が発生してしまう。

[0038] そこで、本実施の形態においては、前述されたように、入れ子 24の裏側に断熱層 2 5が形成される。したがって、可動金型 13における断熱層 25が形成されない部分である金型本体部と入れ子 24との間を熱的に遮断することができるので、キヤビティ空間 Cl、 C2に樹脂が充填されたときに、樹脂の温度が断熱層 25によって一時的に保持される。その結果、表面固化層の成長及び発達を遅らせ、その間に転写面のバターンの転写を終了することができる。したがって、成形不良が発生するのを防止すること力 Sできる。また、金型装置 11の冷却温度を低くすることができるので、ゲート gl、 g 2を介して流入した樹脂は、キヤビティ空間 Cl、 C2内を非ゲート側部分に向かって移動するのに伴って、急速に冷却される。その結果、通常の金型装置より早く型開きが可能な状態にされ、樹脂の充填が開始されたタイミング力型開きを開始するタイミングまでの型開待機時間を短くすることができ、成形サイクルを短くすることができる

[0039] 次に、前記断熱層 25を形成する方法について説明する。

[0040] 図 2は本発明の第 1の実施の形態における断熱層を形成する方法を示す第 1のェ程図、図 3は本発明の第 1の実施の形態における断熱層を形成する方法を示す第 2 の工程図、図 4は本発明の第 1の実施の形態における断熱層を形成する方法を示す第 3の工程図、図 5は本発明の第 1の実施の形態における断熱層を形成する方法を示す第 4の工程図、図 6は本発明の第 1の実施の形態における断熱層を形成する方法を示す第 5の工程図、図 7は本発明の第 1の実施の形態における断熱層を形成する方法を示す第 6の工程図である。

[0041] 図において、 28は鋼材力、ら成り、上板 21の原型となる母材、 29はノズノレである。第

1の工程においては、図 2に示されるように、前記母材 28を回転させながら、ノズル 2 9を矢印 A方向に移動させて、断熱性の高い断熱材料としてのセラミック材料の溶射を行う。該溶射においては、セラミック材料の粉体が、ノズル 29から噴射される高温の火炎中で溶融させられて、母材 28上に付着させられる。その結果、母材 28上に、多数の気孔 32を備えた断熱性の高い気孔質表層部としての成膜 31が形成される。なお、第 1の工程においては、セラミック材料として、例えば、ジルコユアが使用される。

[0042] 続いて、第 2の工程において、図 3に示されるように、成膜 31の表面が、研磨装置 3 5によって研磨され、母材 28及び成膜 31から成る第 1の積層体 34が形成される。次に、第 3の工程において、図 4に示されるように、前記第 1の積層体 34を回転させなが

ら、スラリーコートを行うためのノズル 36を矢印 A方向に移動させる。前記スラリーコートにおいては、断熱材料としてのセラミック材料の粉体を分散剤、バインダー等の有機高分子とともに溶剤中に高分散させて形成したスラリー 37がノズル 36から噴射され、第 1の積層体 34上に塗布される。その結果、成膜 31上に、多数の気孔 41を備えた断熱性の高い気孔質表層部としての成膜 (スラリーコート層） 38が形成される。なお、第 2の工程においても、セラミック材料として、例えば、ジルコユアが使用される。また、第 1の積層体 34及び成膜 38によって第 2の積層体 39が形成される。

[0043] 続いて、第 4の工程において、図 5に示されるように、前記第 2の積層体 39は、容器

43に収容された含浸剤 45内に浸漬され、含浸させられ、化学的な稠密化が行われる。この場合、含浸剤 45は、断熱材料として、セラミック材料、本実施の形態においては、シリカ ·アルミナ（SiO ·Α1 Ο )の微細粒子、及びそれを繋ぐバインダー、本実施の形態においては、酸化クロム（Cr O )から成る。含浸によって成膜 38の表面に

2 3

位置する気孔 41が塞がれ、成膜 38の表面が平滑にされる。なお、含浸がある程度進むと、研磨装置 35によって、成膜 38の表面が研磨される。

[0044] 次に、第 5の工程において、図 6に示されるように、第 2の積層体 39は、熱処理炉 4 7内にセットされ、カロ熱体としてのヒータ 48、 49によってカロ熱され、焼成が行われる。これに伴って、成膜 38の表面に極めて稠密な複合セラミック層 51が形成される。そして、第 4の工程と第 5の工程とが交互に繰り返され、成膜 38のほぼ全体が複合セラミック層 51になる。

[0045] 続いて、第 6の工程において、図 7に示されるように、複合セラミック層 51の表面力研磨装置 35によって研磨され、母材 28、成膜 31及び複合セラミック層 51から成る上板 21が形成される。このとき、複合セラミック層 51の JIS (B0601)に規定された表面粗さ（算術平均粗さ） Raは、少なくとも、 50〔nm〕以上、かつ、 200〔nm〕以下の範囲、好ましくは、 0〔nm〕より大きく、かつ、 200〔nm〕以下の範囲にされ、複合セラミック層 51は極めて平滑にされる。本実施の形態においては、接触式の表面粗さ計 (Tayl or Hobson社製 [Form TaySurf Series2] )を使用して測定した。なお、この時点で、成膜 31の厚さは、数百 m〕（例えば、約 300 m〕）になり、複合セラミック層 51の厚さも、数百〔 111〕（例えば、 100〔 m〕以上、かつ、 300〔 m〕の範囲）になる。

[0046] このように、本実施の形態においては、含浸によって成膜 38の表面の気孔 41が塞がれ、焼成によって、極めて稠密な複合セラミック層 51が形成されるので、成膜 38の表面を極めて平滑にすることができる。したがって、断熱層 25の耐久性を高くすることができるだけでなぐ入れ子 24の裏面に擦過傷が形成されるのを防止することができ、入れ子 24の耐久性を向上させることができる。

[0047] また、母材 28上に成膜 31が形成され、該成膜 31上に複合セラミック層 51が形成されるので、成形が繰り返されるのに伴って、ヒートサイクルによる膨張及び収縮が生じても、母材 28の面と成膜 31の面とが擦過したり、成膜 31の面と複合セラミック層 51の面とが擦過したりすることがなくなる。したがって、成膜 31及び複合セラミック層 51が摩耗するのを防止することができるので、断熱層 25の耐久性を向上させることができ

[0048] また、ジルコユア等を使用した成膜 31を厚くする必要がないので、成膜 31の脆性を低くすること力 Sできる。したがって、射出力、型締カ等が大きい場合でも、成膜 31が破損しに《なり、母材 28と成膜 31との熱膨張率の差があっても、ヒートサイクル中に成膜 31が割れてしまうことがないので、断熱層 25の耐久性を向上させることができる

[0049] 次に、本発明の第 2の実施の形態について説明する。なお、第 1の実施の形態と同じ構造を有するものについては、同じ符号を付与することによってその説明を省略し、同じ構造を有することによる発明の効果については同実施の形態の効果を援用す

[0050] 図 8は本発明の第 2の実施の形態における断熱層を形成する方法を示す第 1の図、図 9は本発明の第 2の実施の形態における断熱層を形成する方法を示す第 2の図である。

[0051] この場合、まず、第 1の工程において、第 1の実施の形態における第 1の工程と同様に、鋼材から成り、上板 21の原型となる母材 28上にジルコユアから成るセラミック材料が溶射される力、、又は、第 1の実施の形態における第 3の工程と同様に、母材 2 8上にジルコユアから成るセラミック材料を含有するスラリーが塗布されて、多数の気孔を備えた断熱性の高い気孔質表層部としての成膜 53が形成される。なお、母材 2 8及び成膜 53によって第 1の積層体 54が形成される。

[0052] 次に、第 2の工程において、図 8に示されるように、前記第 1の積層体 54がめつき槽

56内に浸漬され、前記成膜 53上にめっきが施され、電気化学的な稠密化が行われる。本実施の形態においては、ニッケル（Ni)による無電解めつきが行われ、めっき槽 56内にニッケルのプレート 58が配設され、母材 28とプレート 58と力 S電源 59によって接続される。

[0053] 前記無電解めつきにおいては、めっき槽 56内のめっき液中の還元剤力 S、触媒活性なパラジウム表面で酸化されるときに放出される電子 e—によってニッケルイオン Ni⁺が還元され、めっき皮膜 57が形成される。

[0054] この場合、成膜 53の表面においてめつき皮膜 57が成長するのに伴って、気孔に二ッケルが充填されるので、成膜 53の表面を極めて平滑にすることができる。続いて、成膜 53の表面が図示されない研磨装置によって研磨され、母材 28、成膜 53及び複合めつき層 63から成る上板 21 (図 1)が形成される。このとき、複合めつき層 63の表面粗さは数十〔nm〕のオーダになり、複合めつき層 63は極めて平滑にされる。

[0055] また、成膜 53上にめっきが施されるときに、めっき液に微細粒子 61を混入することによって、複合めつき層 63に他の機能を持たせることができる。微細粒子 61として、例えば、テフロン (登録商標）、 DLC等のナノ粒子をめつき液に混入すると、めっき皮膜 57中にテフロン、 DLC等が共析出して複合めつき層 63が形成され、成膜 53の表面の摩擦係数を小さくしたり、めっき皮膜が剥離しないようにしたりすることができる。また、テフロンの微細粒子 61を混入すると、テフロンの断熱性を利用することができるので、断熱層 25の断熱性を高くすることができる。

[0056] なお、微細粒子 61をめつき液中に均一に分散させ、沈殿したり、凝縮したりするのを防止するために、微細粒子 61の表面帯電化を行ったり、微細粒子 61に対して前処理を行ったりすることができる。

[0057] 次に、本発明の第 3の実施の形態について説明する。なお、第 1の実施の形態と同じ構造を有するものについては、同じ符号を付与することによってその説明を省略し、同じ構造を有することによる発明の効果については同実施の形態の効果を援用す

[0058] 図 10は本発明の第 3の実施の形態における放電プラズマ焼結装置を示す概念図である。

[0059] 図において、 71は放電プラズマ焼結装置、 72は円筒形の形状を有する密封された筐体であり、該筐体 72内のチャンバ 73は、真空発生源としての図示されない真空ポンプに接続され、該真空ポンプを作動させることによって真空にされる。なお、チヤンバ 73を真空にするのに代えて、アルゴンガス等の不活性ガスを充填することもできる。また、前記筐体 72の壁内には、図示されない冷却管が配設され、該冷却管内を図示されない冷却媒体としての冷却水が循環させられ、前記チャンバ 73が冷却される。そのために、前記冷却管は、図示されない冷却装置と接続され、冷却水が供給される。

[0060] また、 74は、導電性の材料、例えば、グラフアイトから成る円筒状のダイであり、該ダィ 74の上方及び下方に、同様に、導電性の材料、例えば、グラフアイトから成る、第 1 、第 2のパンチとしての棒状の上パンチ 75及び下パンチ 76が配設される。前記上パンチ 75及び下パンチ 76は、互いに対向させて配設され、ダイ 74内に向けて突出させて形成されたパンチ本体部 78、並びに上パンチ 75の上端及び下パンチ 76の下端にぉレ、てパンチ本体部 78と一体に形成されたフランジ状の押圧部 79を備える。なお、前記ダイ 74、上パンチ 75及び下パンチ 76によって焼結型 81が構成される。また、本実施の形態において、ダイ 74、上パンチ 75及び下パンチ 76は、グラフアイトによつて形成される力グラフアイトに代えて、タングステン (W)、モリブデン（Mo)、カーボン（C)等の融点が 1100〔°C〕以上である導電性の材料を使用することができる。

[0061] 前記上パンチ 75より上方に第 1の電極としての上電極 82が、前記下パンチ 76より下方に第 2の電極としての下電極 83がそれぞれ垂直方向に延在させて配設される。そして、前記上電極 82は電極端子 84を、前記下電極 83は電極端子 85を備え、前記電極端子 84、 85を介して直流の電源 86と接続される。

[0062] また、前記上電極 82及び下電極 83は上下方向に移動自在に配設されるとともに、前記上電極 82の上端及び下電極 83の下端に加圧機構 87が連結され、該加圧機構 87によって発生させられた加圧力 Pが上電極 82及び下電極 83に伝達され、上電極 82を下方に向けて、下電極 83を上方に向けて移動させる。前記ダイ 74内には、上板 21 (図 1)の原型となる母材 28がセットされるとともに、該母材 28上に、断熱材料としてのセラミック材料として、ジルコユア、イットリア等の焼結用粉末 88が充填され、前記加圧機構 87を作動させ、上電極 82及び下電極 83を移動させることによって、前記加圧力 Pで焼結用粉末 88を加圧することができる。なお、前記加圧機構 87の駆動部 89としては、サーボモータ、減速機等が使用される力油圧シリンダ、空圧シリンダ等を使用することもできる。

[0063] なお、本実施の形態においては、上電極 82及び下電極 83が上下方向に移動自在に配設され、上電極 82及び下電極 83を移動させることによって焼結用粉末 88を加圧するようになっている力上電極 82及び下電極 83のうちの一方の電極を固定し、他方の電極を移動自在に配設するとともに、他方の電極を移動させることによって焼結用粉末 88を加圧することもできる。

[0064] 前記加圧機構 87によって、所定の加圧力 Pを発生させ、該加圧力 Pを上電極 82及び下電極 83に伝達するために、また、電源 86によって所定のパルスで所定の電圧を発生させるために制御部 91が配設され、該制御部 91と電源 86、及び加圧機構 89 を介して加圧機構 87とが接続される。

[0065] 前記構成の放電プラズマ焼結装置 71にお!/、て、放電プラズマ焼結を行う場合、まず、上電極 82を上方に移動させ、上パンチ 75を上方に移動させてダイ 74の上端を開口させ、ダイ 74及び下パンチ 76によって形成された有底の充填室に前記母材 28 及び焼結

用粉末 88を充填する。

[0066] 続いて、上パンチ 75及び上電極 82を下方に移動させ、前記充填室を密閉した後、前記制御部 91の図示されない加圧処理手段（加圧処理部）は、加圧処理を行い、駆動部 89を駆動し、加圧機構 87を作動させて上電極 82及び下電極 83を移動させ、焼結用粉末 88を所定の加圧力 Pで加圧する。そして、前記制御部 91の図示されない電圧印加処理手段（電圧印加処理部）は、電圧印加処理を行い、電源 86を作動させて、上電極 82と下電極 83との間を約 10分間パルス通電する。そのために、上電極 82と下電極 83との間に、例えば、 0. 1〔V〕以上、かつ、 5〔V〕以下の電圧が印加され、 1000〔A〕以上、かつ、 8000〔A〕以下の直流のパルス状の電流が流される。なお、本実施の形態においては、直流のパルス状の電流が流されるようになっているが、矩形波、三角波、台形波等の電流を流したり、交番電流を流したりすることもできる。さらに、一定の時間同じの電流を流すこともできる。

[0067] これに伴って、焼結用粉末 88は加熱され、 500〔°C〕以上、かつ、 3000〔°C〕以下の温度になり、放電プラズマ焼結によって焼結され、焼結体になる。この場合、焼結用粉末 88を構成する各粉末が互いに接触する点において熱が発生し、各粉末同士が接合する。なお、焼結用粉末 88の取扱性を良好にするために、焼結用粉末 88に所定のバインダが添加される力 S、該バインダは前記ノルス状の電流が流れる際に吹き飛ばされる。

[0068] このようにして、母材 28上に前記断熱層 25が形成され、母材 28及び断熱層 25によって、積層体が形成される。続いて、わずかに遅れてダイ 74、上パンチ 75及び下パンチ 76が、ジュール熱によって加熱され、焼結体が保温され、その後、冷却水によつて、冷却される。

[0069] 次に、上パンチ 75及び上電極 82が上昇させられ、前記充填室から積層体が取り出される。

[0070] この場合、放電プラズマ焼結によって、セラミック材料の物理的な稠密化が行われ、セラミック材料の稠密度を理論値の 99〔％〕以上に高くすることができ、断熱層 25の表面を図示されな!/、研磨装置によって研磨すると、焼結用粉末 88の粒径に近!/、レベルまで平滑にすることができる。また、局所加熱が行われるので、母材 28への熱的な影響を少なくすることができる。なお、母材 28に対する熱的な影響を完全になくすために、焼結体によって薄いシートを形成し、上板 21と入れ子 24との間に貼着すること力 Sでさる。

[0071] 本実施の形態においては、焼結型 81内において、母材 28上に 1種類の焼結用粉末 88が充填されるようになっている力 S、複数の種類の焼結用粉末を充填し、複数の断熱層を形成することができる。この場合、母材 28側の断熱層を母材 28の特性に合わせ、入れ子 24側の断熱層を入れ子 24の特性に合わせることができるので、断熱金型の耐久性を高くすることができる。この場合、各焼結用粉末を充填するに当たり、各焼結用粉末の含有量を徐々に変更して傾斜層を形成し、各断熱層間の接合性を向上させることができる。

[0072] なお、本発明は前記各実施の形態に限定されるものではなぐ本発明の趣旨に基づいて種々変形させることが可能であり、それらを本発明の範囲力排除するものではない。

Claims

請求の範囲

[1] (a)型板と、

(b)該型板に取り付けられ、キヤビティ空間と対向する面に微細な凹凸のパターンを備える転写面が形成された転写部材とを有するとともに、

(c)前記型板における転写部材と当接する面に、表面が稠密化された断熱層が形成されることを特徴とする断熱金型。

[2] 前記断熱層の表面粗さ Raは 200〔nm〕以下の範囲にされる請求項 1に記載の断熱金型。

[3] 前記断熱層の表面の稠密化は、断熱材料から成る気孔質表層部に含浸剤を含浸させることによって行われる請求項 1に記載の断熱金型。

[4] 前記断熱層の表面の稠密化は、断熱材料から成る気孔質表層部にめっき皮膜を形成することによって行われる請求項 1に記載の断熱金型。

[5] 前記断熱層の表面の稠密化は、断熱材料から成る焼結用粉末に放電プラズマ焼結を行うことによって行われる請求項 1に記載の断熱金型。

[6] 凹凸のパターンを備える転写面が形成された転写部材の裏側に配設される金型部品において、

前記転写部材と当接する面に、表面が稠密化された断熱層が形成されることを特徴とする金型部品。

[7] 請求項;!〜 5のいずれか 1項に記載の断熱金型を有する成形機。

[8] 型板、及び該型板に取り付けられ、キヤビティ空間と対向する面に微細な凹凸のパターンを備える転写面が形成された転写部材を有する断熱金型の製造方法において、

前記型板における転写部材と当接する面に、表面が稠密化された断熱層を形成することを特徴とする断熱金型の製造方法。