特許 5902554 断熱金型の製造方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】5902554

(24)【登録日】2016年3月18日

(45)【発行日】2016年4月13日

(54)【発明の名称】断熱金型の製造方法

(51)【国際特許分類】

   B29C 33/38 20060101AFI20160331BHJP

   B29C 45/37 20060101ALI20160331BHJP

【ＦＩ】

   B29C33/38

   B29C45/37

【請求項の数】4

【全頁数】13

(21)【出願番号】特願2012-118733(P2012-118733)

(22)【出願日】2012年5月24日

(65)【公開番号】特開2013-244643(P2013-244643A)

(43)【公開日】2013年12月9日

【審査請求日】2015年4月22日

(73)【特許権者】

【識別番号】594137579

【氏名又は名称】三菱エンジニアリングプラスチックス株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100143764

【弁理士】

【氏名又は名称】森村 靖男

(74)【代理人】

【識別番号】100129296

【弁理士】

【氏名又は名称】青木 博昭

(72)【発明者】

【氏名】大島 輝

【審査官】 田代 吉成

(56)【参考文献】

【文献】 特開平６−２１８７６９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 国際公開第２０１１／０４４０５９（ＷＯ，Ａ１）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｂ２９Ｃ ３３／３８

Ｂ２９Ｃ ４５／３７

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

鋼材の一面と金型基体の一面との間に所定距離の隙間を隔てて前記鋼材及び前記金型基体を配置し、前記隙間に未硬化状態の熱硬化性樹脂を配置する配置工程と、
前記未硬化状態の熱硬化性樹脂を硬化させる硬化工程と、
前記鋼材を前記鋼材の一面とは逆側から削って、硬化状態の熱硬化性樹脂上の少なくとも一部にキャビティ領域を形成する形成工程と
を備え、
前記配置工程では、前記鋼材の一面と前記金型基体の一面との間において、前記形成工程で形成すべき前記キャビティ領域の鉛直方向を避けた位置にスペーサが配置され、
前記硬化工程では、前記金型基体及び前記鋼材の一方が他方に押し付けられた状態で、前記未硬化状態の熱硬化性樹脂が加熱される
ことを特徴とする断熱金型の製造方法。

【請求項2】

前記スペーサは、前記金型基体又は前記鋼材と一体に成形される
ことを特徴とする請求項１に記載の断熱金型の製造方法。

【請求項3】

前記硬化状態の熱硬化性樹脂の熱伝導率をλ[Ｗ／(ｍＫ)]とし、前記スペーサの高さをｔ[ｍｍ]とした場合、λ／ｔ＝１０００[Ｗ／(ｍ^２Ｋ)]の関係にある
ことを特徴とする請求項１に記載の断熱金型の製造方法。

【請求項4】

前記形成工程では、前記キャビティ領域として形成すべき部分の厚みが前記キャビティ領域として形成すべき部分以外の厚みに比べて小さくなるように、前記鋼材が削られる
ことを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれか１項に記載の断熱金型の製造方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、射出成形に用いられる断熱金型の製造方法に関するものである。

【背景技術】

【0002】

射出成形法は、溶融樹脂を高圧で金型のキャビティに射出して成形する手法である。この金型に断熱金型を適用した場合、成形時における金型表面での急速な温度低下が防止されて金型表面の転写性が向上し、おおむね設計値通りの成形品を製造できることが知られている。

【0003】

このような断熱金型は、金型基体の表面を断熱層で被覆したものであるが、当該断熱層を金属層でさらに被覆して耐久性を図ったものもある。この金属層は、成形時における金型表面での急速な温度低下を防ぐ観点では熱容量が小さいほど良い。したがって、薄い金属層で断熱層を被覆するほうが好ましい。

【0004】

このような金属層を有する断熱金型の１つに下記特許文献１がある。この特許文献１の断熱金型は、ポリイミド等で断熱層を形成し、その断熱層と裏面側金属層とを加熱加圧して断熱層付き金型部材を得た後、当該断熱層の表面に表面側金属層をめっきすることにより製造される。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【特許文献1】特開２００８−２２１４７２号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

ところで、上記特許文献１では、断熱層の形成手法については明示されていないが、一般的には、ポリイミド又はその前駆体を所定の部材に塗布した後に加熱乾燥して断熱層が形成されるものと考えられる。

【0007】

しかしながら、このような一般手法により断熱層を形成する場合、加熱時における収縮の応力等に起因して断熱層の表面が凹凸となる傾向が高くなる。このため、断熱層の表面に薄膜の表面側金属層をめっきしても、断熱金型表面自体が凹凸形状になり、設計値との隔たりが大きい成形品が製造されるといった問題が生じる。

【0008】

一方、薄い金属板の表面にキャビティ面を形成し、その金属板と断熱層と裏面側金属層とを加熱加圧して断熱金型を形成するといった手法を考えることもできる。しかしながら、このような手法により断熱金型を形成する場合、金属板が薄いため加熱により歪む傾向が高い。このため、上述の場合と同様に、断熱金型表面自体が凹凸形状になり、設計値との隔たりが大きい成形品が製造されるといった問題が生じる。

【0009】

本発明は以上の点を考慮してなされたもので、より設計値に近い成形品を成形し得る断熱金型の製造方法を提案しようとするものである。

【課題を解決するための手段】

【0010】

かかる課題を解決するため本発明は、鋼材の一面と金型基体の一面との間に所定距離の隙間を隔てて前記鋼材及び前記金型基体を配置し、前記隙間に未硬化状態の熱硬化性樹脂を配置する配置工程と、前記未硬化状態の熱硬化性樹脂を硬化させる硬化工程と、前記鋼材を前記鋼材の一面とは逆側から削って、硬化状態の熱硬化性樹脂上の少なくとも一部にキャビティ領域を形成する形成工程とを備えることを特徴とする。

【0011】

この製造方法では、未硬化状態の熱硬化性樹脂が、鋼材と金型基体との間に介在した状態で硬化されるため、当該硬化した熱硬化性樹脂の表面が凹凸になることを抑制することができる。また、キャビティ領域は、鋼材の一面と金属基体の一面との間に配置される未硬化状態の熱硬化性樹脂を硬化させた後に、その鋼材を削ることで形成される。このため、予めキャビティ領域を形成し鋼材と金属基体との間に未硬化状態の熱硬化性樹脂を配置して硬化させる場合に比べて、鋼材と金型基体とを接合する際の圧力や、未硬化状態の熱硬化性樹脂が硬化する際の収縮に伴う応力等に起因して鋼材が歪むことを抑制することができる。こうして、より設計値に近い成形品を成形し得る断熱金型の製造方法が提供される。

【0012】

なお、未硬化状態の熱硬化性樹脂は、鋼材と金型基体との間に介在した状態で硬化されるため、当該硬化後の熱硬化性樹脂を断熱層としてのみならず、鋼材と金型基体との接合部材として共用することができる。したがって、断熱層と鋼材又は金型基体とを接合する部材の厚みを考慮することなく、当該断熱層の厚みを規定することができる。また、キャビティ領域は、鋼材を削ることで形成されているため、めっき法により薄膜を形成する場合に比べてキャビティ領域の強度を大きくすることができ、この結果、本製法によって製造される断熱金型の耐久性を向上させることもできる。

【0013】

また、前記配置工程では、前記鋼材の一面と前記金型基体の一面との間において、前記形成工程で形成すべき前記キャビティ領域の鉛直方向を避けた位置にスペーサが配置され、前記硬化工程では、前記金型基体及び前記鋼材の一方が他方に押し付けられた状態で、前記未硬化状態の熱硬化性樹脂が加熱されることが好ましい。

【0014】

このようにした場合、金型基体の一面と鋼材の一面との間に配置されるスペーサによって、未硬化状態の熱硬化性樹脂をある一定以上の厚みとしても、その厚みのムラを押し付けによって大幅に抑制しておおむね一定の厚みとすることができる。また、金型基体の一面と鋼材の一面との間に配置させるべきスペーサの高さによって、未硬化状態の熱硬化性樹脂の厚みを制御することができ、この結果、スペーサの高さを断熱層の厚みとして正確に断熱層を形成することができる。

【0015】

また、前記スペーサは、前記金型基体又は前記鋼材と一体に成形されることが好ましい。

【0016】

このようにした場合、金型基体の一面上に鋼材を配置しさえすれば、当該金型基体の一面と鋼材の一面との間にスペーサが配置されることになるため、当該配置位置の精度を保持しながらも配置工程を簡略化することができる。

【0017】

また、前記硬化状態の熱硬化性樹脂の熱伝導率をλ[Ｗ／(ｍＫ)]とし、前記スペーサの高さをｔ[ｍｍ]とした場合、λ／ｔ＝１０００[Ｗ／(ｍ^２Ｋ)]の関係にあることが好ましい。

【0018】

このようにした場合、キャビティ領域の温度推移はおおむね一定に収束することが本発明者の実験により確認されている。このため、成形用樹脂の射出期間にはその成形用樹脂のガラス転移温度以上となり射出後には速やかにガラス転移温度を下回るという断熱効果を得るための断熱層の厚みを、スペーサの高さによって厳密に制御することができる。したがって、成形用樹脂の射出期間における良好な転写性を実現しながらも、当該射出期間後の冷却時間を短縮化し得る断熱層を形成することができる。

【0019】

また、前記キャビティ領域として形成すべき部分の厚みが前記キャビティ領域として形成すべき部分以外の厚みに比べて小さくなるように、前記鋼材が削られることが好ましい。

【0020】

このようにした場合、キャビティ領域以外の領域については、当該キャビティ領域に比べて型締時に加わる力に起因する変形等が生じ難い程度の剛性を与えることができる。したがって、キャビティ領域以外の厚みがキャビティ領域の厚み以下である場合に比べて、例えば、キャビティ領域以外の変形によって、断熱層と鋼材あるいは断熱層と金型基体とが剥離することが低減され、この結果、断熱金型としての耐久性を向上することができる。

【発明の効果】

【0021】

以上のように、本発明によれば、より設計値に近い成形品を成形し得る断熱金型の製造方法が提供される。

【図面の簡単な説明】

【0022】

【図1】本実施形態における断熱金型を示す断面図である。

【図2】本実施形態における断熱金型の製造方法を示すフローチャートである。

【図3】断熱金型の製造に用いられる鋼材を示す斜視図である。

【図4】断熱金型の製造に用いられる金型基体を示す斜視図である。

【図5】配置工程における第１段階の様子を示す断面図である。

【図6】配置工程における第２段階の様子を示す断面図である。

【図7】硬化工程の様子を示す断面図である。

【図8】形成工程の様子を示す断面図である。

【図9】キャビティ領域が凹形状となる断熱金型を例示する断面図である。

【図10】キャビティ領域が凸形状となる断熱金型を例示する断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0023】

以下、本発明に係る断熱金型の製造方法の好適な実施形態について図面を参照しながら詳細に説明する。

【0024】

図１は、本実施形態における断熱金型の断面を示す図である。図１に示すように、本実施形態における断熱金型１は、保護層１０と、金型基体２０と、当該保護層１０及び金型基体２０間に介在される断熱層３０とを主な構成要素として備える。

【0025】

保護層１０は、薄板に対して焼き入れ処理等の加工処理を施した鋼材であり、例えば保護層１０の中央領域に、平坦形状のキャビティ領域ＣＡＲが形成される。なお、キャビティ領域ＣＡＲは、成形すべき空間と接する面領域である。

【0026】

保護層１０の厚みは、保護層として得るべき強度や射出成形すべき成形品の材料等によって変わるものであるが、おおむね０．２[ｍｍ]〜１．５[ｍｍ]の範囲内とされる。保護層１０の材料は、金属、合金等を挙げることができ、具体的には例えば、合金工具鋼、ダイス鋼あるいは高速度工具鋼等の工具鋼や、マルテンサイト系ステンレス鋼等がある。

【0027】

本実施形態の場合、保護層１０におけるキャビティ領域ＣＡＲの厚みＴ１は、キャビティ領域ＣＡＲ以外の領域ＮＡＲの厚みＴ２よりも小さくされ、当該領域ＮＡＲには、保護層１０の一面Ｓ１から鉛直方向に延在する複数のねじ孔１１が穿設される。この一面Ｓ１は、保護層１０における成形空間側の面とは逆側の裏面とされ、当該一面Ｓ１の略中央領域には円錐台状の凹部が形成される。この形状は、保護層１０の一面Ｓ１に対向される金型基体２０の一面Ｓ２の形状に対応している。

【0028】

金型基体２０は、鋼材に対して焼き入れ処理等の加工処理を施したものである。金型基体２０の厚みは、特に制限されるものではないが、少なくとも保護層１０及び断熱層３０よりも大きくされる。金型基体２０の材料は、金属、合金等を挙げることができ、具体的には例えば、合金工具鋼、ダイス鋼あるいは高速度工具鋼等の工具鋼や、マルテンサイト系ステンレス鋼等がある。

【0029】

本実施形態の場合、金型基体２０の一面Ｓ２の略中央領域には円錐台状の凸部が形成される。この金型基体２０の一面Ｓ２に形成される凸部と、保護層１０の一面Ｓ１に形成される凹部とが正対する状態で、当該金型基体２０の一面Ｓ２と保護層１０の一面Ｓ１とが断熱層３０を隔てて配置される。なお、保護層１０の一面Ｓ１と金型基体２０の一面Ｓ２とは互いに略平行であり、当該一面Ｓ１と一面Ｓ２との間の距離は、当該面内のどの位置でも同程度の関係にある。

【0030】

金型基体２０の周縁部位には、当該周縁部位の面の鉛直方向に貫通する複数のねじ孔２１が穿設され、これらねじ孔２１の一面Ｓ２側の開口縁にはスペーサ２２が形成される。なお、ねじ孔２１の穿設位置は、保護層１０のねじ孔１１の穿設位置と相対的に同位置とされる。

【0031】

断熱層３０は、保護層１０と金型基体２０との熱の出入りを遮る層であり、保護層１０及び金型基体２０との接着を兼ねている。この断熱層３０の厚みＴ３は、射出成形すべき成形品の材料等によって変わるものであるが０．２[ｍｍ]〜１．５[ｍｍ]の範囲内とされる。

【0032】

また、断熱層３０の材料は熱硬化性樹脂とされる。この熱硬化性樹脂として、具体的にはエポキシアクリレート樹脂、フェノール樹脂、エポキシ樹脂、メラミン樹脂、尿素樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、アルキド樹脂、ポリウレタン、あるいは、熱硬化性ポリイミドなどが挙げられる。

【0033】

なお、熱硬化性樹脂には、フィラーと呼ばれる無機粒子が強化剤として含有されていても良い。この無機粒子の形状は球形であるほうが好ましく、その粒径は１〜１００[μm] の範囲内にあると良い。また、無機粒子の含有率は６０〜９０重量％の範囲内にあると良い。このような無機粒子として、具体的にはガラスビーズなどが挙げられる。

【0034】

また、硬化状態にある熱硬化性樹脂の熱伝導率と、断熱層３０の厚みＴ３を規定するスペーサ２２との関係は、当該熱伝導率をλ[Ｗ／(ｍＫ)]とし、当該スペーサ２２の高さをｔ[ｍｍ]とした場合、λ／ｔ＝１０００[Ｗ／(ｍ^２Ｋ)]の関係にある。

【0035】

このような断熱層３０を挟んで上述の保護層１０と金型基体２０とが配置され、当該保護層１０と金型基体２０とが断熱層３０に接着される。また、保護層１０に形成されるねじ孔１１と、金型基体２０に形成されるねじ孔２１とにボルトＢＴが通され、当該保護層１０と金型基体２０とが固定される。

【0036】

次に、この断熱金型１の製造方法について説明する。

【0037】

図２は、本実施形態における断熱金型１の製造方法を示すフローチャートである。図２に示すように、本実施形態における断熱金型１の製造方法は、準備工程Ｐ１、配置工程Ｐ２、硬化工程Ｐ３及び形成工程Ｐ４を主工程として備える。

【0038】

＜準備工程Ｐ１＞
この準備工程Ｐ１は、断熱金型１の保護層１０とすべき鋼材と、断熱金型１の金型基体２０と、断熱金型１の断熱層３０とすべき未硬化状態の熱硬化性樹脂とを準備する工程である。

【0039】

断熱金型１の保護層１０とすべき鋼材として、例えば図３に示すように、略矩形状の板材に対して焼き入れ処理等の加工処理を施した鋼材４０が準備される。

【0040】

この鋼材４０の厚みＴは、保護層１０の厚みよりも大きいものとされる。また、この鋼材４０には上述のねじ孔１１が穿設され、当該鋼材４０の一方の面には、金型基体２０の一面Ｓ２に対向すべき一面Ｓ１として、当該金型基体２０の一面Ｓ２の形状に対応する形状に形成される。

【0041】

一方、断熱金型１の金型基体２０として、例えば図４に示すように、鋼材４０の水平面と同面積の略矩形状を有する鋼材に対して焼き入れ処理等の加工処理を施したものが準備される。

【0042】

上述したように、この金型基体２０にはねじ孔２１が穿設され、当該金型基体２０の一面Ｓ２には円錐台状の凸部及びスペーサ２２が形成される。

【0043】

他方、断熱金型１の断熱層３０とすべき未硬化状態の熱硬化性樹脂として、例えば、基材と硬化剤とを混合し流動性を調整したものが準備される。なお、必要に応じて、無機フィラー等の強化剤やその他の添加剤が基材及び硬化剤とともに混合される。

【0044】

＜配置工程Ｐ２＞
この配置工程Ｐ２では、鋼材４０の一面Ｓ１と金型基体２０の一面Ｓ２との間に所定距離の隙間を隔てて鋼材４０及び金型基体２０を配置し、当該隙間に未硬化状態の熱硬化性樹脂を配置する工程である。

【0045】

具体的には、第１段階として、図５に示すように、金型基体２０の一面Ｓ２側に形成されるスペーサ２２の高さ以上となるよう、未硬化状態の熱硬化性樹脂５０が金型基体２０の一面Ｓ２に塗布される。

【0046】

第２段階として、図６に示すように、鋼材４０の一面Ｓ１と金型基体２０の一面Ｓ２とが正対する状態で、鋼材４０の一面Ｓ１が金型基体２０上に載置される。これにより鋼材４０の一面Ｓ１と金型基体２０の一面Ｓ２とが、スペーサ２２を介して、当該面内のどの位置でも等距離となる。

【0047】

＜硬化工程Ｐ３＞
この硬化工程Ｐ３は、未硬化状態の熱硬化性樹脂５０を硬化させる工程である。具体的には、第１段階として、図７の（Ａ）に示すように、金型基体２０のねじ孔２１と鋼材４０のねじ孔１１とにボルトＢＴが通され、金型基体２０と鋼材４０とが固定される。これにより金型基体２０は押し付けられた状態となる。なお、この第１段階の作業は、配置工程Ｐ２で行われても良い。

【0048】

第２段階として、金型基体２０が押し付けられた状態で、例えば加熱炉にて未硬化状態の熱硬化性樹脂５０が加熱される。これにより未硬化状態の熱硬化性樹脂５０の硬化が進行し、図７の（Ｂ）に示すように、立体網目状に架橋された断熱層３０が形成される。

【0049】

＜形成工程Ｐ４＞
この形成工程Ｐ４は、図８に示すように、鋼材４０をその鋼材４０の一面とは逆側から削って、硬化状態の熱硬化性樹脂（断熱層３０）上の少なくとも一部にキャビティ領域ＣＡＲを形成する工程である。

【0050】

具体的には、キャビティ領域として形成すべき部分の厚みＴ１が、キャビティ領域として形成すべき部分以外の厚みＴ２に比べて小さくなるように、鋼材４０が削られる。そして、金型基体２０の一面Ｓ２における凸部に沿って、断熱層３０からの厚みが均等となる平坦形状のキャビティ領域ＣＡＲが、鋼材４０の表面として削り出される。具体的な研削手法としては、例えば、フライス盤加工や放電加工等がある。

【0051】

このように上述の準備工程Ｐ１、配置工程Ｐ２、硬化工程Ｐ３及び形成工程Ｐ４を順次経ることで、図１に示すような断熱金型１が製造される。

【0052】

以上のとおり、本実施形態における断熱金型１の製造方法では、図７に示したように、未硬化状態の熱硬化性樹脂５０が、鋼材４０と金型基体２０との間に介在した状態で硬化される。このため、硬化状態にある断熱層３０の表面が凹凸になることを抑制することができる。

【0053】

また、キャビティ領域ＣＡＲは、鋼材４０と金型基体２０との間に配置される未硬化状態の熱硬化性樹脂５０を硬化させた後、図８に示したように、その鋼材４０を削ることで形成される。

【0054】

このため、予めキャビティ領域を形成した鋼材と金属基体との間に未硬化状態の熱硬化性樹脂を配置して硬化させる場合に比べて、鋼材４０と金型基体２０とを接合する際の圧力や、未硬化状態の熱硬化性樹脂５０が硬化する際の収縮に伴う応力等に起因して鋼材４０が歪むことを抑制することができる。

【0055】

このように本実施形態における断熱金型１の製造方法によれば、より設計値に近い成形品を成形し得る断熱金型１を提供することができる。

【0056】

なお、未硬化状態の熱硬化性樹脂５０は、鋼材４０と金型基体２０との間に介在した状態で硬化されるため、当該硬化後の熱硬化性樹脂を断熱層３０としてのみならず、鋼材４０と金型基体２０との接合部材として共用することができる。したがって、断熱層３０と鋼材４０又は金型基体２０とを接合する部材（接着剤等）の厚みを考慮することなく、当該断熱層３０の厚みを正確に規定することができる。

【0057】

また、キャビティ領域ＣＡＲは、鋼材４０を削ることで形成されているため、めっき法により薄膜を形成する場合に比べてキャビティ領域ＣＡＲの強度を大きくすることができ、この結果、本製法によって製造される断熱金型１の耐久性を向上させることもできる。

【0058】

ところで、本実施形態における断熱金型１の製造方法の場合、図７に示したように、鋼材４０の一面Ｓ１と金型基体２０の一面Ｓ２との間において、キャビティ領域ＣＡＲの鉛直方向を避けた位置にスペーサ２２が配置され、当該金型基体２０が押し付けられた状態で、未硬化状態の熱硬化性樹脂５０が加熱される。

【0059】

このため、鋼材４０と金型基体２０との間に配置されるスペーサ２２によって、未硬化状態の熱硬化性樹脂５０をある一定以上の厚みとしても、その厚みのムラを金型基体２０の押し付けによって大幅に抑制することができる。また、鋼材４０と金型基体２０との間に配置させるべきスペーサ２２の高さによって、未硬化状態の熱硬化性樹脂５０の厚みを制御することができ、この結果、スペーサ２２の高さを断熱層３０の厚みとして正確に断熱層３０を形成することができる。

【0060】

また本実施形態の場合、図４に示したように、スペーサ２２は、金型基体２０と一体に成形される。このため、金型基体２０の一面Ｓ２上に鋼材４０の一面Ｓ１を配置しさえすれば、当該金型基体２０と鋼材４０との間にスペーサ２２が配置されることになる。したがって、スペーサ２２の配置位置の精度を保持しながらも、そのスペーサ２２の配置工程を簡略化することができる。

【0061】

また本実施形態の場合、キャビティ領域として形成すべき部分の厚みＴ１が、キャビティ領域として形成すべき部分以外の厚みＴ２よりも小さくなるように、鋼材４０が削られる。

【0062】

このため、キャビティ領域以外の領域ＮＡＲについては、当該キャビティ領域ＣＡＲに比べて型締時に加わる力に起因する変形等が生じ難い程度の剛性を与えることができる。したがって、キャビティ領域以外の領域ＮＡＲの厚みＴ２がキャビティ領域ＣＡＲの厚みＴ１以下である場合に比べて、例えば、キャビティ領域以外の領域ＮＡＲの変形によって、断熱層３０と鋼材４０あるいは断熱層３０と金型基体２０とが剥離することが低減される。この結果、断熱金型１としての耐久性を向上することができる。

【0063】

なお、キャビティ領域以外の領域ＮＡＲの厚みＴ２がキャビティ領域ＣＡＲの厚みＴ１以下である場合に比べて、鋼材４０にボルトＢＴを配置する領域を確保できないといったことを回避することもできる。このため、鋼材４０と金型基体２０とをボルトＢＴにより強固に固定でき、より一段と断熱層３０と鋼材４０あるいは断熱層３０と金型基体２０との剥離を低減することができる。

【0064】

また本実施形態の場合、硬化状態の熱硬化性樹脂の熱伝導率をλ[Ｗ／(ｍＫ)]とし、スペーサ２２の高さＨをｔ[ｍｍ]とした場合、λ／ｔ＝１０００[Ｗ／(ｍ^２Ｋ)]の関係とされる。

【0065】

ここで、１００ｍｍの厚みを有する金型層の表面に断熱層が被覆される断熱金型のキャビティに２ｍｍの厚みを有する成形用樹脂層を射出した解析モデルを用いて、断熱層における物性及び厚さの影響を解析した結果を下記表に示す。

【表1】

【0066】

上記表に示される各温度は、成形用樹脂層の中心から断熱層までの厚さ１ｍｍ部分における温度（以下、境界温度という。）である。なお、この解析モデルにおける成形用樹脂はポリカーボネートとし、当該成形用樹脂層の初期温度は３００℃とし、断熱層及び金型層の初期温度は１００℃とし、金型層の末端部分（断熱層に対向する側とは逆側部分）の温度は１００℃で一定とした。

【0067】

上記表の「１」から「６」までに示されているとおり、断熱層における熱伝導率λと厚みｔとがλ／ｔ＝１０００の関係にある場合、断熱層の材質や熱浸透率が異なっていても、境界温度の推移はおおむね一定に収束することが分かった。

【0068】

これに対し上記表の「７」に示されているとおり、λ／ｔの値が１０００よりも大幅に小さい場合には、境界温度の降温時間が極めて遅いことが分かった。なお、上記表には示していないが、λ／ｔの値が１０００より小さくなるほど、境界温度の単位時間当たりの下がり幅が小さくなることが分かっている。

【0069】

また、上記表の「８」に示されているとおり、λ／ｔの値が１０００よりも大幅に大きい場合には、境界温度の降温時間が極めて早いことが分かった。なお、上記表には示していないが、λ／ｔの値が１０００より大きくなるほど、境界温度の単位時間当たりの下がり幅が大きくなることが分かっている。

【0070】

つまり、λ／ｔ＝１０００の関係を充足している限り、成形用樹脂の射出期間には境界温度がガラス転移温度以上となり射出後には速やかにガラス転移温度を下回るという断熱効果を、断熱層３０の厚みによって得ることが可能である。そして、このような効果を得るための断熱層３０の厚みを、スペーサ２２によって厳密に制御することができる。したがって、成形用樹脂の射出期間における良好な転写性を実現しながらも、当該射出期間後の冷却時間を短縮化し得る断熱層３０を形成することができる。

【0071】

なお、上記実施形態はあくまで一例であり、本発明は上記実施形態に限定されるものではない。

【0072】

例えば、上記実施形態では、平坦形状のキャビティ領域ＣＡＲが削り出されたが、例えば図９に示すように凹形状のキャビティ領域ＣＡＲが削り出されても良く、例えば図１０に示すように、凸形状のキャビティ領域ＣＡＲが削り出されても良い。

【0073】

図９に示す断熱金型は、上記実施形態と異なる形状の保護層１０（鋼材４０）及び金型基体２０を有している点で、上記実施形態の断熱金型１とは相違する。具体的に図９に示す保護層１０（鋼材４０）の一面Ｓ１には、略中央領域が隆起しその辺縁が窪む凹凸部が形成される点で、円錐台状の凹部が形成された上記実施形態の保護層１０（鋼材４０）とは相違する。また、図９に示す金型基体２０の一面Ｓ２には、略中央領域が窪みその辺縁が隆起する凹凸部が形成される点で、円錐台状の凸部が形成された上記実施形態の金型基体２０とは相違する。このような断熱金型は、上述の準備工程Ｐ１、配置工程Ｐ２、硬化工程Ｐ３を順に経た後、形成工程Ｐ４において、鋼材４０の一面Ｓ１とは逆側の面から、当該一面Ｓ１の凸部に沿った凹面を削り出すことで製造することができる。

【0074】

図１０に示す断熱金型は、上記実施形態と異なる形状の保護層１０（鋼材４０）及び金型基体２０を有している点で、上記実施形態の断熱金型１とは相違する。具体的に図１０に示す保護層１０（鋼材４０）の一面Ｓ１には、略中央領域が窪みその辺縁が隆起する凹凸部が形成される点で、上記実施形態の保護層１０（鋼材４０）とは相違する。また、図１０に示す金型基体２０の一面Ｓ２には、略中央領域が隆起しその辺縁が窪む凹凸部が形成される点で、上記実施形態の金型基体２０とは相違する。このような断熱金型は、上述の準備工程Ｐ１、配置工程Ｐ２、硬化工程Ｐ３を順に経た後、形成工程Ｐ４において、鋼材４０の一面Ｓ１とは逆側の面から、当該一面Ｓ１の凹部に沿った凸面を削り出すことで製造することができる。

【0075】

なお、上記実施形態、図９及び図１０に示したように、キャビティ領域として形成すべき部分の厚みＴ１が、キャビティ領域として形成すべき部分以外の厚みＴ２に比べて小さくなるように鋼材４０を削ることは必須の条件となるものではない。ただし、上述したように断熱層３０と鋼材４０あるいは断熱層３０と金型基体２０との剥離を低減する観点では、キャビティ領域として形成すべき部分の厚みＴ１が、キャビティ領域として形成すべき部分以外の厚みＴ２に比べて小さくなるように鋼材４０を削るほうが好ましい。

【0076】

また、キャビティ領域ＣＡＲの形状は、上記実施形態、図９及び図１０に示された形状に限らず、種々の形状を幅広く適用することができる。さらに、鋼材４０の一面Ｓ１と金属基体２０の一面Ｓ２との形状は、少なくともキャビティ領域ＣＡＲの鉛直方向上にある部分の面同士が所定の距離を隔てて配置される限り、上記実施形態、図９及び図１０に示した以外の種々の形状を幅広く適用することができる。

【0077】

また上記実施形態では、鋼材４０（保護層１０）に形成されるキャビティ領域ＣＡＲが１つとされたが、２以上とされても良い。なお、キャビティ領域ＣＡＲを２以上とする場合、各キャビティ領域が独立した状態にあっても良く、各キャビティ領域同士が繋がった状態にあっても良く、独立した状態にあるキャビティ領域と、繋がった状態にあるキャビティ領域とが混在していても良い。

【0078】

また上記実施形態では、未硬化状態の熱硬化性樹脂５０が金型基体２０の一面Ｓ２に塗布され、当該金型基体２０上に鋼材４０の一面Ｓ１が載置された。しかしながら、未硬化状態の熱硬化性樹脂５０が鋼材４０の一面Ｓ１に塗布され、当該鋼材４０上に金型基体２０の一面Ｓ２が載置されても良い。また、金型基体２０の一面Ｓ２上に鋼材４０の一面Ｓ１が載置された後に、当該金型基体２０と鋼材４０との間に未硬化状態の熱硬化性樹脂５０が充填されても良い。さらに、未硬化状態の熱硬化性樹脂５０が入れられた容器内において金型基体２０の一面Ｓ２上に鋼材４０の一面Ｓ１が載置された後、その載置状態のまま金型基体２０及び鋼材４０を容器から取り出すようにしても良い。要するに、配置工程Ｐ２では、鋼材４０の一面Ｓ１と金型基体２０の一面Ｓ２との間に所定距離の隙間を隔てて鋼材４０及び金型基体２０が配置され、当該隙間に未硬化状態の熱硬化性樹脂が配置されれば良い。

【0079】

また上記実施形態では、金型基体２０及び鋼材４０の周縁部位をボルトＢＴによって終結することによって金型基体２０が鋼材４０に押し付けられた。しかしながら、鋼材４０が金型基体２０に押し付けられても良く、また、終結以外の手法により金型基体２０及び鋼材４０の一方が他方に押し付けられても良い。

【0080】

また上記実施形態では、スペーサ２２が、金型基体２０の一面Ｓ２と一体に形成されたが、鋼材４０の一面Ｓ１と一体に形成されていても良い。また、スペーサ２２は、金型基体２０におけるねじ孔２１の開口縁に形成されたが、鋼材４０のねじ孔１１の開口縁に形成されていても良く、鋼材４０と金型基体２０との間であれば、当該開口縁以外であっても良い。要するに、スペーサ２２は、鋼材４０の一面Ｓ１と金型基体２０の一面Ｓ２との間において、キャビティ領域ＣＡＲの鉛直方向を避けた位置である限り、どの位置に配置されていても良く、当該鋼材４０又は金型基体２０と一体であっても別体であっても良い。

【0081】

また上記実施形態では、鋼材４０に形成されたキャビティ領域ＣＡＲの表面に対して何ら加工が施されなかったが、例えばシボ加工等の表面加工が施されていても良い。

【産業上の利用可能性】

【0082】

本発明は、射出成形品を取り扱う分野において利用可能性がある。

【符号の説明】

【0083】

１・・・断熱金型
１０・・・保護層
１１・・・凹部
２０・・・金型基体
２１・・・ねじ孔
３０・・・断熱層
４０・・・鋼材
４１・・・ねじ孔
４２・・・段部
５０・・・未硬化状態の熱硬化性樹脂
ＣＡＲ・・・キャビティ領域
Ｐ１・・・準備工程
Ｐ２・・・配置工程
Ｐ３・・・硬化工程
Ｐ４・・・形成工程

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】