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JP6475446B2 - Mold manufacturing method - Google Patents
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Description

本発明は、冷却又は加熱用の流体通路を有する樹脂成形用の金型の製造方法に関する。 The present invention relates to a method for manufacturing a mold for resin molding having a fluid passage for cooling or heating.

樹脂成形品、例えばSMC、BMCといった不飽和ポリエステル樹脂による射出圧縮成形(ヒート&クール成形)等に用いられる金型としては、キャビティを構成する金属殻の裏面側に、冷却用(又は加熱用)の流体を通すための銅等の金属製のパイプを、例えばろう付けにより添設したものが知られている(例えば特許文献1参照)。また、従来より、表面転写性に優れた樹脂成形用の金型を、電鋳加工法を用いて製造する方法も提供されている(例えば特許文献2参照)。   For molds used for injection compression molding (heat & cool molding) with unsaturated polyester resins such as SMC, BMC, etc. for resin molded products, on the back side of the metal shell constituting the cavity, for cooling (or for heating) For example, a pipe made of metal such as copper for passing the fluid is attached by, for example, brazing (see, for example, Patent Document 1). Conventionally, there has also been provided a method for producing a resin molding die having excellent surface transferability by using an electroforming method (see, for example, Patent Document 2).

特開2011−98514号公報JP2011-98514A 特公平4−27316号公報Japanese Patent Publication No. 4-27316

特許文献1のような、金属殻の外面に金属製のパイプをろう付けしたものでは、パイプとキャビティ面との距離が比較的大きく離れているため、パイプ内を通る流体と金型のキャビティ面との間の熱交換の効率が低く、温度調整に時間がかかって成形サイクルが長くなってしまう欠点があった。また、パイプが金型から外れてしまうといった問題もあった。そこで、特許文献2では、金型に別体のパイプを設けることに代えて、電鋳加工による電着金属層中に流体通路を一体的に形成する技術が開示されている。   In the case where a metal pipe is brazed to the outer surface of a metal shell as in Patent Document 1, since the distance between the pipe and the cavity surface is relatively large, the fluid passing through the pipe and the cavity surface of the mold The efficiency of heat exchange between the two is low, and it takes time to adjust the temperature, resulting in a long molding cycle. There was also a problem that the pipe would come off the mold. Therefore, Patent Document 2 discloses a technique in which a fluid passage is integrally formed in an electrodeposited metal layer by electroforming instead of providing a separate pipe in a mold.

この技術は、電鋳加工によりキャビティを構成し、そのキャビティの裏面の流体通路形成位置に、低融点はんだ等の連通部形成体を添設し、再度電鋳加工を行って外殻層を形成した後、連通部形成体を排除して流体通路を形成するというものである。ところが、この特許文献2のように、電鋳加工によって製造される金型では、金型としての強度が十分に得られず、特に圧縮成形(プレス成形)に用いる場合に、容易に変形や破損を生じてしまう不具合がある。この場合、長時間の電鋳加工によって厚みの大きい金型を得ることも可能ではあるが、製造コストが大幅に高くなってしまう。   In this technology, a cavity is formed by electroforming, a communicating part forming body such as a low melting point solder is added to the fluid passage formation position on the back surface of the cavity, and electroforming is performed again to form an outer shell layer. After that, the fluid passage is formed by removing the communication portion forming body. However, as in Patent Document 2, a die manufactured by electroforming does not provide sufficient strength as a die, and is easily deformed or damaged particularly when used for compression molding (press molding). There is a problem that will cause. In this case, it is possible to obtain a mold having a large thickness by electroforming for a long time, but the manufacturing cost is significantly increased.

本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、その目的は、流体通路を一体的に有する樹脂成形用の金型であって、流体通路を通る流体と製品面との間の熱交換の効率が高く、しかも機械的強度に優れる金型の製造方法を提供するにある。 The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object thereof is a resin molding die integrally having a fluid passage, and efficiency of heat exchange between a fluid passing through the fluid passage and a product surface. The object of the present invention is to provide a method for producing a mold having a high mechanical strength.

本発明の金型の製造方法は、表面が製品面を構成する表面電着金属層と、その裏面側に配置され該表面電着金属層よりも厚みの大きい裏面側金属層との間に、冷却又は加熱用の流体通路を有する樹脂成形用の金型を製造するための方法であって、前記裏面側金属層を鋳造又は鋼材からの形状加工により形成する金属層形成工程と、前記裏面側金属層の表面側に、前記流体通路となるべき溝を形成する溝形成工程と、前記溝形成工程後に、前記裏面側金属層の、前記溝の内面を含んだ表面全体に対し、セラミック製の断熱層を溶射により設ける断熱層形成工程と、化学的又は物理的な手段により除去可能な消失性材料を、前記断熱層で覆われた前記溝内に配置する消失性材料添付工程と、前記裏面側金属層の表面を前記消失性材料と共に覆うように前記表面電着金属層を電気めっきにより形成する電着工程と、前記消失性材料を除去させて前記流体通路を形成する除去工程とを含むところに特徴を有する(請求項1の発明)。 The method for producing a mold according to the present invention includes a surface electrodeposited metal layer whose surface constitutes a product surface, and a backside metal layer disposed on the backside and having a thickness larger than the surface electrodeposited metal layer, A method for producing a mold for resin molding having a fluid passage for cooling or heating, wherein the back side metal layer is formed by casting or shaping from a steel material, and the back side A groove forming step for forming a groove to be the fluid passage on the surface side of the metal layer, and after the groove forming step, the entire back surface side metal layer including the inner surface of the groove is made of ceramic. A heat insulating layer forming step of providing a heat insulating layer by thermal spraying; a vanishing material attaching step of disposing a dissipative material removable by chemical or physical means in the groove covered with the heat insulating layer; and the back surface Cover the surface of the side metal layer with the vanishing material Having characterized in that the containing the electrodeposition step is formed by electroplating the surface conductive Chakukinzoku layer, and a removal step you forming the fluid passage by removing the fugitive material (the invention of claim 1) .

本発明によれば、金型は、表面側に位置する表面電着金属層と、その裏面側に位置し表面電着金属層よりも厚みの大きい裏面側金属層との二層構造となる。このとき、裏面側金属層は鋳造又は鋼材からの形状加工(金属層形成工程)により形成されるので、簡単で安価に得ることができながらも、十分に大きな厚みとすることができ、金型の全体としての強度を高めることができる。この場合、比較的簡単(単純)な形状の金型の場合には、鋼材からの形状加工(削り出し等の機械加工)を採用することができる。   According to this invention, a metal mold | die becomes a two-layer structure of the surface electrodeposition metal layer located in the surface side, and the back surface side metal layer located in the back surface side and thicker than the surface electrodeposition metal layer. At this time, the back-side metal layer is formed by casting or shape processing (metal layer forming step) from steel, so that it can be obtained easily and inexpensively but can have a sufficiently large thickness. The strength of the whole can be increased. In this case, in the case of a mold having a relatively simple (simple) shape, shape processing (mechanical processing such as machining) from a steel material can be employed.

表面側の表面電着金属層は、電気めっき(電着工程)により得られる緻密質金属層となり、鋳造又は鋼材からの形状加工により得られた裏面側金属層の表面粗度が粗い事情があっても、その凹凸を覆うようにして、十分に滑らかで緻密な金型の表面を得ることができる。表面電着金属層は、裏面側金属層に対する接合強度も高く、また、比較的薄く済むので、形成(機械加工も含む)が容易で製造コストを抑えることができる。   The surface electrodeposition metal layer on the front side becomes a dense metal layer obtained by electroplating (electrodeposition process), and the surface roughness of the back side metal layer obtained by casting or shape processing from steel material is rough. However, a sufficiently smooth and dense surface of the mold can be obtained so as to cover the unevenness. The surface electrodeposited metal layer has a high bonding strength with respect to the back-side metal layer, and can be relatively thin. Therefore, the surface electrodeposited metal layer can be easily formed (including machining) and the manufacturing cost can be reduced.

そして、裏面側金属層の表面側に溝が形成され(溝形成工程)、その溝内に消失性材料が埋込まれた状態で(消失性材料添付工程)、裏面側金属層及び消失性材料の表面を覆うように表面電着金属層が形成される(電着工程)。これにより、金型の内部には消失性材料が詰まった形態の空洞が形成され、消失性材料が除去されることにより(除去工程)、その空洞が流体通路となる。これにより、断面の小さい流体通路を、任意の形状をなすように形成することが可能となる。しかも、流体通路は、薄い表面電着金属層のすぐ外側に形成されるので、冷却又は加熱用の流体と表面電着金属層との熱交換効率が高く、温度調節性能に優れ、急加熱や急冷却に容易に対応することができる。更に、表面電着金属層全体を均一に冷却、加熱することが可能となり、温度分布を良好とすることができる。   And the groove | channel is formed in the surface side of a back surface side metal layer (groove formation process), and the lossless material is embedded in the groove | channel (disappearance material attachment process), a back surface side metal layer and a loss property material A surface electrodeposition metal layer is formed so as to cover the surface (electrodeposition process). As a result, a cavity filled with the disappearing material is formed inside the mold, and the disappearing material is removed (removal step), so that the cavity becomes a fluid passage. As a result, the fluid passage having a small cross section can be formed to have an arbitrary shape. Moreover, since the fluid passage is formed just outside the thin surface electrodeposited metal layer, the heat exchange efficiency between the cooling or heating fluid and the surface electrodeposited metal layer is high, the temperature control performance is excellent, rapid heating and It can easily cope with rapid cooling. Further, the entire surface electrodeposited metal layer can be uniformly cooled and heated, and the temperature distribution can be improved.

本発明においては、前記裏面側金属層の前記溝の内面を含む表面に、断熱層を設けることができる。この場合、前記溝形成工程後に、前記裏面側金属層の表面に、前記溝の内面を含んで断熱層を設ける断熱層形成工程を実行すると共に、前記消失性材料添付工程では、前記断熱層で覆われた前記溝内に消失性材料を配置するようにすることができる。このように、裏面側金属層の溝の内面を含む表面に断熱層を設けることにより、流体通路内を通る冷却又は加熱用の流体の熱が、裏面側金属層側に伝達されることが抑えられるので、熱交換効率をより一層良好なものとすることができる。尚、断熱層を設ける場合、例えばセラミックの溶射を採用することができる。 In the present invention, the surface including the inner surface of the groove of the back side metal layer, Ru can be provided a heat insulating layer. In this case, after the groove forming step, a heat insulating layer forming step of providing a heat insulating layer including the inner surface of the groove on the surface of the back side metal layer is performed, and in the vanishing material attaching step, It covered the Ru can be made to place the fugitive material in the groove. Thus, by providing the heat insulating layer on the surface including the inner surface of the groove of the back side metal layer, the heat of the cooling or heating fluid passing through the fluid passage is prevented from being transmitted to the back side metal layer side. Therefore, the heat exchange efficiency can be further improved. In the case of providing a heat insulating layer, it may be employed for example ceramic thermal spraying, the.

ところで、本発明においては、例えば、裏面側金属層の材質として、鋳造に一般的に用いられるFC(ねずみ鋳鉄)やFCD(ダクタイル鋳鉄)を採用することができる。表面電着金属層の材質としては、ニッケル、ニッケル系合金を採用することができる。これに対し、前記裏面側金属層を、インバー合金の鋳造から構成すると共に、前記表面電着金属層を、鉄−ニッケル合金から構成することができる(請求項2の発明)。インバー合金は熱膨張率が極めて小さいことが知られており、ニッケル−鉄合金も、熱膨張率がインバー合金に準ずる程度に十分に小さい。従って、これらを採用することにより、金型全体として、熱膨張率を小さく済ませることができ、成形品の寸法精度を高めることができる。 By the way, in this invention, FC (gray cast iron) and FCD (ductile cast iron) generally used for casting are employable as a material of a back surface side metal layer, for example. As a material for the surface electrodeposited metal layer, nickel or a nickel-based alloy can be employed. On the other hand, while the said back surface side metal layer can be comprised from casting of an invar alloy, the said surface electrodeposition metal layer can be comprised from an iron-nickel alloy (invention of Claim 2 ). Invar alloys are known to have a very low coefficient of thermal expansion, and nickel-iron alloys are also sufficiently small to have a coefficient of thermal expansion similar to that of Invar alloys. Therefore, by adopting these, the coefficient of thermal expansion can be reduced as a whole mold, and the dimensional accuracy of the molded product can be increased.

本発明の金型の製造方法によれば、鋳造又は鋼材からの形状加工により得られた厚みの大きい裏面側金属層の表面に溝を形成し、その溝内に消失性材料を配置した状態で、表面電着金属層を電着により形成し、その後に消失性材料を除去させて流体通路を形成する構成としたので、流体通路を一体的に有する樹脂成形用の金型であって、流体通路を通る流体と製品面との間の熱交換の効率が高く、しかも機械的強度に優れるという優れた効果を奏する。 According to the mold manufacturing method of the present invention, a groove is formed on the surface of the back side metal layer having a large thickness obtained by casting or shape processing from a steel material, and an extinguishing material is disposed in the groove. The surface electrodeposition metal layer is formed by electrodeposition, and then the disappearing material is removed to form the fluid passage, so that the resin molding die having the fluid passage integrally, The heat exchange efficiency between the fluid passing through the passage and the product surface is high, and the mechanical strength is excellent.

基本構成を示すもので、金型の要部を示す拡大縦断正面図Enlarged vertical front view showing the main part of the mold, showing the basic configuration 製品面(キャビティ面)を上にして示す金型の斜視図Perspective view of mold with product side (cavity side) facing up 製造工程を順に示す図Diagram showing manufacturing process in sequence 本発明の第1の実施例を示すもので、金型の部分的な拡大縦断正面図 The 1st Example of the present invention is shown and a partial expansion longitudinal section front view of a metallic mold

(1)基本構成
以下、金型及びその製造方法の基本構成について、図1から図3を参照しながら説明する。この基本構成では、例えば、SMC、BMCといった不飽和ポリエステル樹脂(熱可塑性樹脂)を材料として、自動車用部品、航空機用部品、浴槽等の三次元形状の樹脂成型品を、ヒート&クール成形(プレス成型等)により成形するための金型に適用している。尚、本発明は、アクリル樹脂、ABS樹脂、ポリカーボネート樹脂等の熱硬化性樹脂を材料とする射出成形用の金型等にも広く適用することができる。
(1) Basic Configuration Hereinafter, the basic configuration of the mold and the manufacturing method thereof will be described with reference to FIGS. In this basic configuration , for example, an unsaturated polyester resin (thermoplastic resin) such as SMC or BMC is used as a material, and three-dimensional resin molded products such as automobile parts, aircraft parts, bathtubs, etc. are heat and cool molded (pressed) It is applied to a mold for molding by molding or the like). The present invention can be widely applied to injection molds made of thermosetting resins such as acrylic resins, ABS resins, and polycarbonate resins.

まず、図1及び図2を参照して、基本構成に係る金型1の構成について述べる。型1は、図2に示すように、全体として、図で左右方向にやや横長な、丸みを帯びた矩形状をなすと共に、その周囲部(フランジ部)を除いた中央部が図で上方に緩やかに湾曲するように膨らんだ滑らかな曲面形状をなしている。この金型1の図で上面が、製品面となる表面(キャビティ面)とされている。 First, with reference to FIG.1 and FIG.2, the structure of the metal mold | die 1 which concerns on a basic structure is described. As shown in FIG. 2, the mold 1 has a round shape that is slightly horizontally long in the left and right direction as a whole, and the center portion excluding the peripheral portion (flange portion) is upward in the drawing. It has a smooth curved surface shape that bulges gently. The upper surface in the figure of the mold 1 is the surface (cavity surface) that becomes the product surface.

図1に示すように、この金型1は、表面(図で上側)側に位置する表面電着金属層2と、その裏面(図で下面側)側に配置され該表面電着金属層2よりも厚みの大きい裏面側金属層3とのいわば2層構造を備えている。前記表面電着金属層2は、例えばニッケルの電着層(電気めっき層)からなり、厚み寸法が例えば3〜5mm程度で形成されている。裏面側金属層3は、例えばFC(ねずみ鋳鉄)やFCD(ダクタイル鋳鉄)の鋳造により形成され、厚み寸法は例えば20〜30mm程度とされている。尚、形状が比較的簡単(単純)なものの場合、裏面側金属層3を、鋳造でなく、鋼材からの形状加工により形成することもできる。 As shown in FIG. 1, the mold 1 includes a surface electrodeposited metal layer 2 positioned on the front surface (upper side in the drawing) and a surface electrodeposited metal layer 2 disposed on the back surface (lower surface side in the drawing) side. In other words, it has a so-called two-layer structure with the back-side metal layer 3 having a larger thickness . Before Symbol surface conductive Chakukinzoku layer 2, for example, electrodeposited layer of nickel consists (electroplated layer) is formed with a thickness dimension of, for example, 3~5mm about. The back side metal layer 3 is formed, for example, by casting FC (gray cast iron) or FCD (ductile cast iron), and has a thickness dimension of, for example, about 20 to 30 mm. If the shape is relatively simple (simple), the back-side metal layer 3 can be formed not by casting but by shaping from a steel material.

そして、この金型1の内部、即ち、前記表面電着金属層2と裏面側金属層3との接合部分には、冷却又は加熱用の流体(例えば水、蒸気、油等)を通すための多数本の流体通路4が形成されている。これら多数本の流体通路4は、断面ほぼ半円形状をなし、図2にも示すように、金型1の表面に近い部分を、短辺方向(図で前後方向)に沿って延びるようにして、複数本が平行に形成されている。図示はしないが、各流体通路4の図で前後の両端部は、金型1の底面の前後の辺部に設けられた流体出入口部分に夫々つながっている。前記裏面側金属層3と表面電着金属層2とは、流体通路4の存在しない部分で接合された形態とされる。   Then, a cooling or heating fluid (for example, water, steam, oil, etc.) is passed through the inside of the mold 1, that is, through the joint portion between the surface electrodeposited metal layer 2 and the backside metal layer 3. A large number of fluid passages 4 are formed. These multiple fluid passages 4 have a substantially semicircular cross section, and as shown in FIG. 2, a portion close to the surface of the mold 1 extends along the short side direction (front-rear direction in the figure). A plurality of them are formed in parallel. Although not shown, both front and rear ends of each fluid passage 4 are connected to fluid inlet / outlet portions provided on the front and rear sides of the bottom surface of the mold 1, respectively. The back side metal layer 3 and the surface electrodeposited metal layer 2 are joined at a portion where the fluid passage 4 does not exist.

詳しくは次に述べるように、前記裏面側金属層3は鋳造により形成され、前記表面電着金属層2は、前記裏面側金属層3の表面に対する電着(電気めっき)により形成される。このとき、図3(b)、(c)等にも示すように、前記裏面側金属層3の表面側に形成された溝5内に、化学的又は物理的な手段により除去可能な消失性材料6を配置した状態で、該裏面側金属層3の表面を前記消失性材料6と共に覆うように前記表面電着金属層2を電着により形成し、その後に前記消失性材料6を除去させることにより,流体通路4が形成される。   As will be described in detail below, the backside metal layer 3 is formed by casting, and the surface electrodeposited metal layer 2 is formed by electrodeposition (electroplating) on the surface of the backside metal layer 3. At this time, as shown also in FIGS. 3B, 3C, etc., the disappearance which can be removed by chemical or physical means in the groove 5 formed on the front surface side of the back side metal layer 3. In a state where the material 6 is arranged, the surface electrodeposited metal layer 2 is formed by electrodeposition so as to cover the surface of the backside metal layer 3 together with the extinguishing material 6, and then the extinguishing material 6 is removed. As a result, the fluid passage 4 is formed.

次に、上記した金型1の製造方法について、図3も参照して述べる。図3は、金型1の全体の製造工程の概略を順に示している。金型1を製造するにあたっては、まず、裏面側金属層3を例えば鋳造により形成する金属層形成工程(鋳造工程)が実行される。この金属層形成工程は、図3(a)に示すように、裏面側金属層3の形状に対応した(厚みを大き目にした)鋳型(ダイカスト型)7を製作し、その鋳型7内に溶けた金属材料(FC)8を流し込み、冷却硬化させる。尚、鋳型7は、上型7aと下型7bとから構成される。 Next, a method for manufacturing the mold 1 will be described with reference to FIG. Figure 3 shows a schematic of the overall manufacturing process of the mold 1 in order. In manufacturing the mold 1, first, a metal layer forming process (casting process) is performed in which the back side metal layer 3 is formed by casting, for example. In this metal layer forming step, as shown in FIG. 3A, a mold (die casting mold) 7 corresponding to the shape of the back-side metal layer 3 (with a large thickness) is manufactured and melted in the mold 7. Pour metal material (FC) 8 and cool and harden. The mold 7 includes an upper mold 7a and a lower mold 7b.

次に、鋳型7内の金属材料8が硬化すると、図3(b)に示すように、鋳型7から裏面側金属層3が取出され、その表面に対する第1次形状加工(仕上げ)の処理(表面研磨等)が行われると共に、裏面側金属層3の表面側の所定位置に、前記流体通路4となるべき溝5を形成する溝形成工程が実行される。   Next, when the metal material 8 in the mold 7 is cured, as shown in FIG. 3 (b), the back surface side metal layer 3 is taken out from the mold 7, and the primary shape processing (finishing) process on the surface ( And a groove forming step for forming the groove 5 to be the fluid passage 4 at a predetermined position on the front surface side of the back surface side metal layer 3 is performed.

次いで、図3(c)に示すように、前記溝5内に,消失性材料6を配置する(埋め込む)消失性材料添付工程が実行される。消失性材料6は、溶解、気化、燃焼等の化学的又は物理的な手段により除去可能な材料からなり、この場合、例えば加熱により除去可能なワックスやパラフィンが用いられる。消失性材料6としては、それ以外にも、低融点合金半田、合成樹脂、天然樹脂等を採用することができる。   Next, as shown in FIG. 3C, a vanishing material attaching step of disposing (embedding) the vanishing material 6 in the groove 5 is performed. The vanishing material 6 is made of a material that can be removed by chemical or physical means such as dissolution, vaporization, and combustion. In this case, for example, wax or paraffin that can be removed by heating is used. As the vanishing material 6, other than that, low melting point alloy solder, synthetic resin, natural resin, or the like can be used.

消失性材料添付工程が終了すると、引続き、裏面側金属層3の表面を前記消失性材料6と共に覆うように前記表面電着金属層2を電気めっきにより形成する電着工程が実行される。この電着工程では、図3(d)に示すように、めっき槽9内に、この場合ニッケルからなる陽極10が配置されると共に、陰極として前記裏面側金属層3が配置される。めっき槽9内には、例えばスルファミン酸ニッケルを主な組成としてなるニッケルめっき用の周知の電解液11が、所定のpH及び温度に保たれた状態で収容されている。   When the vanishing material attaching step is completed, an electrodeposition step is subsequently performed in which the surface electrodeposited metal layer 2 is formed by electroplating so as to cover the surface of the backside metal layer 3 together with the vanishing material 6. In this electrodeposition step, as shown in FIG. 3 (d), in this case, an anode 10 made of nickel is disposed in the plating tank 9, and the back-side metal layer 3 is disposed as a cathode. In the plating tank 9, for example, a known electrolytic solution 11 for nickel plating whose main composition is nickel sulfamate is stored in a state maintained at a predetermined pH and temperature.

このとき、前記裏面側金属層3に対して、予め、前処理(消失性材料6の表面(露出面)に対する導電処理等)が施されると共に、図示はしないが、裏面側金属層3の裏面等のめっきを着けたくない部分を絶縁物で覆うマスキングの処理が行われている。そして、この状態で、前記陽極10と陰極(裏面側金属層3)との間に直流電流が流される。すると、電解反応により、消失性材料6の露出面を含む裏面側金属層3の表面部に、金属(ニッケル)が析出(電析)し電着が行なわれる。   At this time, the backside metal layer 3 is pre-treated in advance (such as a conductive treatment for the surface (exposed surface) of the extinguishing material 6), and although not shown, the backside metal layer 3 Masking processing is performed to cover a portion such as the back surface that is not desired to be plated with an insulating material. In this state, a direct current flows between the anode 10 and the cathode (back side metal layer 3). Then, by an electrolytic reaction, metal (nickel) is deposited (electrodeposited) on the surface portion of the back-side metal layer 3 including the exposed surface of the extinguishing material 6, and electrodeposition is performed.

前記裏面側金属層3の表面に対する所定厚み(例えば3〜5mm)の電着が行なわれて表面電着金属層2が形成されることにより、電着工程が終了され、表面電着金属層2が形成された裏面側金属層3が、めっき槽9から取出される。この状態では、図3(e)に示すように、表面電着金属層2と裏面側金属層3(溝5)との間に形成されている断面半円形の隙間部分に、消失性材料6が埋込まれた形態とされている。   By performing electrodeposition of a predetermined thickness (for example, 3 to 5 mm) on the surface of the backside metal layer 3 to form the surface electrodeposited metal layer 2, the electrodeposition process is completed, and the surface electrodeposited metal layer 2 The back side metal layer 3 on which is formed is taken out from the plating tank 9. In this state, as shown in FIG. 3 (e), the extinguishing material 6 is formed in a semicircular cross section formed between the surface electrodeposited metal layer 2 and the backside metal layer 3 (groove 5). Is embedded.

そこで、図3(f)に示すように、溝5内に埋まっている消失性材料6を化学的又は物理的な手段、この場合加熱により溶解させて除去させる除去工程が実行される。これにより、消失性材料6が除去(消失)され、流体通路4が形成される。この後、表面電着金属層2の表面等に対し、仕上げ処理(機械加工や磨き等)が行われ、金型1が得られる。   Therefore, as shown in FIG. 3 (f), a removing step is performed in which the disappearable material 6 embedded in the groove 5 is dissolved and removed by chemical or physical means, in this case by heating. As a result, the disappearing material 6 is removed (disappeared), and the fluid passage 4 is formed. Thereafter, a finishing process (machining, polishing, etc.) is performed on the surface of the surface electrodeposited metal layer 2 and the mold 1 is obtained.

このような基本構成の金型1及びその製造方法によれば、次のような作用、効果を得ることができる。即ち、金型1では、表面側に位置する表面電着金属層2と、その裏面側に位置し表面電着金属層2よりも厚みの大きい裏面側金属層3との二層構造となる。このとき、裏面側金属層3は鋳造(又は鋼材からの形状加工)により形成されるので、簡単で安価に得ることができながらも、十分に大きな厚みとすることができ、金型1の全体としての強度を高めることができる。この結果、金型1を、圧縮成形(プレス成形)に用いる場合でも、十分な機械的強度を得ることができる。 According to the mold 1 having such a basic configuration and its manufacturing method, the following actions and effects can be obtained. That is , the mold 1 has a two-layer structure of a surface electrodeposited metal layer 2 positioned on the front surface side and a back surface side metal layer 3 positioned on the back surface side and thicker than the surface electrodeposited metal layer 2. At this time, since the back surface side metal layer 3 is formed by casting (or shape processing from a steel material), it can be obtained easily and inexpensively, but can have a sufficiently large thickness. As the strength can be increased. As a result, sufficient mechanical strength can be obtained even when the mold 1 is used for compression molding (press molding).

また、表面側の表面電着金属層2は、電気めっき(電着工程)により得られる緻密質金属層となり、鋳造により得られた裏面側金属層3の表面粗度が粗い事情があっても、その凹凸を覆うようにして、十分に滑らかで緻密な金型1の表面を得ることができる。表面電着金属層2は、裏面側金属層3に対する接合強度も高く、また、比較的薄く済むので、比較的短時間で製造することが可能となる。この結果、裏面側金属層3を鋳造等により形成することと併せて、全体として製造が容易で製造コストを抑えることができる。   Moreover, the surface electrodeposition metal layer 2 on the front side becomes a dense metal layer obtained by electroplating (electrodeposition process), and even if the surface roughness of the back side metal layer 3 obtained by casting is rough. A sufficiently smooth and dense surface of the mold 1 can be obtained so as to cover the unevenness. The surface electrodeposited metal layer 2 has a high bonding strength with respect to the back-side metal layer 3 and can be relatively thin, so that it can be manufactured in a relatively short time. As a result, in addition to forming the back-side metal layer 3 by casting or the like, the manufacturing as a whole is easy and the manufacturing cost can be reduced.

そして、裏面側金属層3の表面側に溝5が形成され、その溝5内に消失性材料6が埋込まれた状態で、裏面側金属層3及び消失性材料6の表面を覆うように表面電着金属層2が形成される。これにより、金型1の内部には消失性材料6が詰まった形態の空洞が形成され、消失性材料6が除去されることにより、その空洞が流体通路4となる。これにより、断面の小さい流体通路4を、任意の形状をなすように形成することが可能となる。しかも、流体通路4は、薄い表面電着金属層2のすぐ外側に形成されるので、冷却又は加熱用の流体と表面電着金属層2との間の熱交換効率が高く、温度調節性能に優れ、急加熱や急冷却に容易に対応することができる。更に、表面電着金属層2全体を均一に冷却、加熱することが可能となり、温度分布を良好とすることができる。   And the groove | channel 5 is formed in the surface side of the back surface side metal layer 3, and the surface of the back surface side metal layer 3 and the vanishing material 6 is covered in the state by which the vanishing material 6 was embedded in the groove | channel 5. A surface electrodeposited metal layer 2 is formed. As a result, a cavity filled with the vanishing material 6 is formed inside the mold 1, and the vanishing material 6 is removed, whereby the cavity becomes the fluid passage 4. Thereby, the fluid passage 4 having a small cross section can be formed to have an arbitrary shape. Moreover, since the fluid passage 4 is formed immediately outside the thin surface electrodeposited metal layer 2, the heat exchange efficiency between the cooling or heating fluid and the surface electrodeposited metal layer 2 is high, and the temperature adjustment performance is improved. Excellent and can easily cope with rapid heating and rapid cooling. Furthermore, the entire surface electrodeposited metal layer 2 can be uniformly cooled and heated, and the temperature distribution can be improved.

このように、基本構成の金型1によれば、流体通路4を一体的に有する樹脂成形用の金型1であって、流体通路4を通る流体と製品面との間の熱交換の効率が高く、しかも機械的強度に優れるという優れた効果を奏する。また、基本構成の金型1の製造方法によれば、流体通路4を通る流体と製品面との間の熱交換の効率が高く、しかも機械的強度に優れる金型1を、容易に製造することができるものである。 Thus, according to the mold 1 of the basic configuration, the resin molding mold 1 integrally having the fluid passage 4, and the efficiency of heat exchange between the fluid passing through the fluid passage 4 and the product surface Is excellent and mechanical strength is excellent. Moreover, according to the manufacturing method of the mold 1 having the basic configuration, the mold 1 having high heat exchange efficiency between the fluid passing through the fluid passage 4 and the product surface and excellent in mechanical strength is easily manufactured. Is something that can be done.

(2)第1の実施例、その他の実施例
図4は、本発明の第1の実施例に係る金型21を示すものである。この第1の実施例が、上記基本構成の金型1と異なるところは、裏面側金属層3の溝5の内面を含む表面に、例えばセラミック製の断熱層22を設けるようにした点にある。
(2) First Example and Other Examples FIG. 4 shows a mold 21 according to a first example of the present invention. The first embodiment is different from the mold 1 having the above basic configuration in that a heat insulating layer 22 made of ceramic, for example, is provided on the surface including the inner surface of the groove 5 of the back surface side metal layer 3. .

図示は省略するが、金型21を製造するにあたっては、上記基本構成と同様に、金属層形成工程(図3(a)参照)、溝形成工程(図3(b)参照)を行った後に、裏面側金属層3の表面に、前記溝5の内面を含んで断熱層22を設ける断熱層形成工程を実行する。この断熱層形成工程は、例えばセラミックの溶射により行うことができる。そして、その後の消失性材料添付工程では、前記断熱層22で覆われた前記溝5内に消失性材料6を配置する。 Although illustration is omitted, when the mold 21 is manufactured, after performing the metal layer forming step (see FIG. 3A) and the groove forming step (see FIG. 3B) in the same manner as the above basic configuration . Then, a heat insulating layer forming step is performed in which the heat insulating layer 22 including the inner surface of the groove 5 is provided on the surface of the back side metal layer 3. This heat insulation layer formation process can be performed by thermal spraying of ceramics, for example. In the subsequent process of attaching the extinguishing material, the extinguishing material 6 is disposed in the groove 5 covered with the heat insulating layer 22.

さらに、裏面側金属層3(断熱層22)の表面を消失性材料6と共に覆うように表面電着金属層2を電気めっきにより形成する電着工程が実行されるのであるが、その際には、予め、消失性材料6の表面(露出面)及び、溝部5以外の断熱層22の表面(露出面)に対する導電処理が行われる。これにより、電着工程において、消失性材料6の露出面及び溝部5以外の断熱層22の表面に所定厚みの表面電着金属層2が形成される。その後、除去工程により、消失性材料6が除去され、仕上げ処理等により金型21が得られる。   Furthermore, an electrodeposition process is performed in which the surface electrodeposited metal layer 2 is formed by electroplating so as to cover the surface of the backside metal layer 3 (heat insulating layer 22) together with the extinguishing material 6. In addition, a conductive treatment is performed on the surface (exposed surface) of the extinguishing material 6 and the surface (exposed surface) of the heat insulating layer 22 other than the groove 5 in advance. Thereby, in the electrodeposition process, the surface electrodeposited metal layer 2 having a predetermined thickness is formed on the exposed surface of the vanishing material 6 and the surface of the heat insulating layer 22 other than the groove portion 5. Thereafter, the disappearing material 6 is removed by a removal step, and the mold 21 is obtained by finishing treatment or the like.

このような第1の実施例の金型21及びその製造方法によれば、上記基本構成と同様作用、効果が得られることに加えて、裏面側金属層3の溝5の内面を含む表面に断熱層22を設けたことにより、流体通路4内を通る冷却又は加熱用の流体の熱が、裏面側金属層3側に伝達されることが抑えられるので、金型21の表面側における表面電着金属層2と流体との間の熱交換効率をより一層良好なものとすることができる。 According to the mold 21 and the manufacturing method thereof according to the first embodiment, the surface including the inner surface of the groove 5 of the back-side metal layer 3 can be obtained in addition to the same operation and effect as the basic configuration. By providing the heat insulating layer 22 on the surface, it is possible to suppress the heat of the cooling or heating fluid passing through the fluid passage 4 from being transmitted to the back surface side metal layer 3 side. The heat exchange efficiency between the electrodeposited metal layer 2 and the fluid can be further improved.

次に、図示はしないが、本発明の第2の実施例について述べる。この第2の実施例に係る金型が上記基本構成の金型1と異なるところは、裏面側金属層3及び表面電着金属層2の材質にある。即ち、裏面側金属層3は、インバー合金(Fe−36%Ni)の鋳造から構成されていると共に、表面電着金属層2は、鉄−ニッケル合金の電気めっきにより構成されている。そのうち裏面側金属層3は、鋳型7に溶けたインバー合金を流し込み、冷却硬化させることにより得られる(金属層形成工程)。 Next, although not shown, a second embodiment of the present invention will be described. The metal mold according to the second embodiment is different from the metal mold 1 having the above basic configuration in the materials of the back surface side metal layer 3 and the surface electrodeposited metal layer 2. That is, the back surface side metal layer 3 is composed of invar alloy (Fe-36% Ni) casting, and the surface electrodeposited metal layer 2 is composed of iron-nickel alloy electroplating. Among them, the back surface side metal layer 3 is obtained by pouring invar alloy dissolved in the mold 7 and cooling and hardening (metal layer forming step).

そして、表面電着金属層2を形成する電着工程(電気めっきの工程)では、めっき槽9内に収容されるめっき液11として、例えば硫酸ニッケル又はスルファミン酸ニッケルを主な組成とし、それに加えて、例えば、塩化ニッケル、硫酸第一鉄(スルファミン酸第一鉄)、ほう酸、酸化防止剤、応力減少剤、界面活性剤等を添加したものが用いられる。これにより、電着工程では、鉄がニッケルと共に合金として共析し、裏面側金属層3の表面に電着される電析物は、ニッケル及び鉄を含んだニッケル−鉄合金とされる。この場合、ニッケル−鉄合金中の鉄の割合は、約20〜65質量%となる。   And in the electrodeposition process (electroplating process) which forms the surface electrodeposition metal layer 2, as a plating solution 11 accommodated in the plating tank 9, for example, nickel sulfate or nickel sulfamate is made into a main composition, In addition to it For example, nickel chloride, ferrous sulfate (ferrous sulfamate), boric acid, an antioxidant, a stress reducing agent, a surfactant and the like are used. Thus, in the electrodeposition process, iron is co-deposited with nickel as an alloy, and the electrodeposited material on the surface of the back-side metal layer 3 is a nickel-iron alloy containing nickel and iron. In this case, the ratio of iron in the nickel-iron alloy is about 20 to 65% by mass.

ここで、インバー合金は熱膨張率が極めて小さいことが知られており、裏面側金属層3を低熱膨張率の材料から構成することができた。そして、表面電着金属層2を構成するニッケル−鉄合金は、熱膨張率(線膨張係数)が例えばニッケルの電鋳加工により得られたものと比べて十分に小さい。また、ニッケル−鉄合金は、硬度や引張強度にも優れている。従って、この第2の実施例によれば、金型全体として、熱膨張率を小さく済ませることができ、成形品の寸法精度を高めることができる。
Here, it is known that the Invar alloy has a very low coefficient of thermal expansion, and the back-side metal layer 3 can be made of a material having a low coefficient of thermal expansion. And the nickel-iron alloy which comprises the surface electrodeposition metal layer 2 has a sufficiently small thermal expansion coefficient (linear expansion coefficient) compared with what was obtained by electroforming of nickel, for example. Nickel-iron alloys are also excellent in hardness and tensile strength. Therefore, according to the second embodiment, the coefficient of thermal expansion can be reduced as a whole mold, and the dimensional accuracy of the molded product can be increased.

尚、金型を構成する表面電着金属層2及び裏面側金属層3の材質としては、上記したものに限定されるものではなく、別の材料とすることもでき、例えばニッケル合金(コバルト、タングステン等とニッケルとの合金)や、他の金属材料例えば銅や銅合金等から構成しても良い。また、金型の用途についても、各種の成形用に用いることが可能である。上記したように、裏面側金属層3を形成する金属形成工程としては、鋳造に限らず、鋼材からの形状加工(削り出し等の機械加工)を採用することもできる。その他、本発明は上記した各実施例に限定されるものではなく、例えば金型1,21の形状や、各部の厚み寸法やそのバランス、流体通路を設ける位置、流体通路の断面形状や延びる方向(例えば蛇行状等)についても様々な変形が可能である等、要旨を逸脱しない範囲内で適宜変更して実施し得るものである。   In addition, as a material of the surface electrodeposition metal layer 2 and the back surface side metal layer 3 which comprise a metal mold | die, it is not limited to an above-described thing, It can also be set as another material, for example, nickel alloy (cobalt, An alloy of tungsten or the like and nickel) or another metal material such as copper or a copper alloy may be used. In addition, the mold can be used for various moldings. As described above, the metal forming step for forming the back-side metal layer 3 is not limited to casting, and shape processing (machining such as machining) from a steel material can also be employed. In addition, the present invention is not limited to the above-described embodiments. For example, the shapes of the molds 1 and 21, the thickness dimensions and balance of each part, the position where the fluid passage is provided, the cross-sectional shape of the fluid passage and the extending direction Various modifications (such as a meandering shape) can be made as appropriate without departing from the spirit of the invention.

図面中、1、21は金型、2は表面電着金属層、3は裏面側金属層、4は流体通路、5は溝、6は消失性材料、22は断熱層を示す。   In the drawings, 1 and 21 are molds, 2 is a surface electrodeposited metal layer, 3 is a backside metal layer, 4 is a fluid passage, 5 is a groove, 6 is a disappearing material, and 22 is a heat insulating layer.

Claims (2)

表面が製品面を構成する表面電着金属層と、その裏面側に配置され該表面電着金属層よりも厚みの大きい裏面側金属層との間に、冷却又は加熱用の流体通路を有する樹脂成形用の金型を製造するための方法であって、Resin having a cooling or heating fluid passage between a surface electrodeposited metal layer whose surface constitutes a product surface and a backside metal layer disposed on the backside and having a thickness greater than that of the surface electrodeposited metal layer A method for producing a mold for molding,
前記裏面側金属層を鋳造又は鋼材からの形状加工により形成する金属層形成工程と、A metal layer forming step of forming the back side metal layer by casting or shape processing from steel; and
前記裏面側金属層の表面側に、前記流体通路となるべき溝を形成する溝形成工程と、A groove forming step for forming a groove to be the fluid passage on the front surface side of the backside metal layer;
前記溝形成工程後に、前記裏面側金属層の、前記溝の内面を含んだ表面全体に対し、セラミック製の断熱層を溶射により設ける断熱層形成工程と、After the groove forming step, a heat insulating layer forming step of thermally spraying a ceramic heat insulating layer on the entire surface of the back side metal layer including the inner surface of the groove;
化学的又は物理的な手段により除去可能な消失性材料を、前記断熱層で覆われた前記溝内に配置する消失性材料添付工程と、A vanishing material attaching step of disposing a vanishing material removable by chemical or physical means in the groove covered with the heat insulating layer;
前記裏面側金属層の表面を前記消失性材料と共に覆うように前記表面電着金属層を電気めっきにより形成する電着工程と、An electrodeposition step of forming the surface electrodeposited metal layer by electroplating so as to cover the surface of the backside metal layer together with the disappearing material;
前記消失性材料を除去させて前記流体通路を形成する除去工程とを含むことを特徴とする金型の製造方法。And a removing step of forming the fluid passage by removing the vanishable material.
前記裏面側金属層は、インバー合金から構成され、前記表面電着金属層は、鉄−ニッケル合金から構成されることを特徴とする請求項1記載の金型の製造方法。The method for producing a mold according to claim 1, wherein the back side metal layer is made of an invar alloy, and the surface electrodeposited metal layer is made of an iron-nickel alloy.
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