JP2004042459A - 通気用金型部材とこれを備える射出成形用金型、及び通気用金型部材の製造方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】キャビティ内の気体の排出性能を向上させる。
【解決手段】キャビティを形成する金型に、キャビティから金型外まで通じるガス通路を設ける。金型に、キャビティを形成する金型面と外面とを接続する貫通孔を設けて、この貫通孔内に形成される空間をガス通路とする。このガス通路に、通気用金型部材を設ける。通気用金型部材を、貫通孔の内面に係合する筒形状のホルダ部材１２と、ホルダ部材１２内に設置される多孔質体からなる通気層１３と、この通気層１３をガス通路側から支持するサポート部材１４とを有する構成とする。通気層１３を、層状に堆積させた原料粉末を非圧縮のまま焼成してなる連続空孔を有する多孔質体によって構成する。通気層１３を、金型面１ａをなす緻密層１６と、この緻密層１６よりも気孔率の高い高気孔率層１７とを積層した構成とする。
【選択図】 図２
【解決手段】キャビティを形成する金型に、キャビティから金型外まで通じるガス通路を設ける。金型に、キャビティを形成する金型面と外面とを接続する貫通孔を設けて、この貫通孔内に形成される空間をガス通路とする。このガス通路に、通気用金型部材を設ける。通気用金型部材を、貫通孔の内面に係合する筒形状のホルダ部材１２と、ホルダ部材１２内に設置される多孔質体からなる通気層１３と、この通気層１３をガス通路側から支持するサポート部材１４とを有する構成とする。通気層１３を、層状に堆積させた原料粉末を非圧縮のまま焼成してなる連続空孔を有する多孔質体によって構成する。通気層１３を、金型面１ａをなす緻密層１６と、この緻密層１６よりも気孔率の高い高気孔率層１７とを積層した構成とする。
【選択図】 図２
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、キャビティから金型外まで通じるガス通路を有する射出成形用金型（以下、単に金型とする）に設けられる通気用金型部材、これを備える金型、及び金型部材の製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、携帯電話等のＩＴ機器の小型化、薄型化が進んでおり、これに伴って、機器の部品や筐体の一層の小型化、薄肉化が求められている。
このように小型、薄肉の部材を射出成形によって製造する場合には、金型においてキャビティを形成する金型面間の間隔が狭くなるため、射出した溶融原料がキャビティ全体に行き渡りにくく、また、キャビティ内の空気抜けが不十分となりやすいので、充填不良となったり、得られる成形品に気泡が形成されてしまいやすい。
さらに、射出成形に用いる原料としては、ポリカーボネートのように原料自体が熱分解してガスを発生させるものがあり、このような原料を用いて射出成形を行う場合には、上記の問題がより生じやすくなる。
【０００３】
このため、金型には、キャビティから金型外に通じるガス通路が設けられ、ガス通路には、キャビティとガス通路との接続部における金型面を構成するとともにキャビティとガス通路との間での気体の通過を許容する通気用金型部材が設けられる。
この通気用金型部材は、金属粉末を圧粉成形した後に焼結してなる厚さ数ｍｍのブロック状の多孔質体とこれをガス通路側から支持するサポート部材とを有しており、この多孔質体の表面によって金型面を構成する一方で、この多孔質体を通気層として、キャビティとガス通路との間での気体の通過を許容するものである。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、この通気用金型部材では、通気層を構成する多孔質体は、金属粉末を圧粉成形した後に焼結したものであるので、その気孔率は１０％から３０％と低く、通気性は十分でない。
また、圧粉成形体はあまり薄いものを作ることができないので、これを焼結してなる多孔質体もあまり薄くすることはできない。そして、この多孔質体は切削加工や研削加工等によって加工すると、表面の気孔が目詰まりして通気性が著しく低下してしまう。このように従来の通気層はあまり薄くすることができないため、通気層を通じた排気の圧力損失が大きく、通気性が低かった。
このため、この通気用金型部材を設けた金型を用いても、さらに小型、薄肉の成形品を製造する場合には、キャビティ内の気体の排出が不十分となって上記の問題を解消することができず、成形品のさらなる小型化、薄肉化は困難であった。
【０００５】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであって、キャビティ内の気体の排出性能を向上させる通気用金型部材とこれを備える射出成形用金型、及び通気用金型部材の製造方法を提供することを目的としている。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、本発明にかかる通気用金型部材は、キャビティから金型外まで通じるガス通路を有する射出成形用金型において前記ガス通路に設けられて、前記キャビティと前記ガス通路との接続部における金型面を構成するとともに前記キャビティと前記ガス通路との間での気体の通過を許容する通気用金型部材であって、前記キャビティと前記ガス通路との間での気体の通過を許容する通気層を有し、該通気層は、層状に堆積させた原料粉末を非圧縮のまま焼成してなる連続空孔を有する多孔質体によって構成されていることを特徴としている。
【０００７】
このように構成される通気用金型部材においては、通気層は、層状に堆積させた原料粉末を非圧縮のまま焼成してなる多孔質体とされているので、原料粉末を圧粉成形した後に焼結してなる従来の通気層よりも気孔率が高く、通気性も高い。また、通気層自体も、従来の通気層よりも薄くすることができるので、通気層を通じた排気の圧力損失を抑えることができる。
このため、この通気用金型部材を用いた金型では、さらに小型、薄肉の成形品を製造する場合にも、キャビティ内の気体の排出を十分に行うことができる。
【０００８】
また、本発明にかかる通気用金型部材は、キャビティから金型外まで通じるガス通路を有する射出成形用金型において前記ガス通路に設けられて、前記キャビティと前記ガス通路との接続部における金型面を構成するとともに前記キャビティと前記ガス通路との間での気体の通過を許容する通気用金型部材であって、前記キャビティと前記ガス通路との間での気体の通過を許容する通気層を有し、該通気層は、前記金型面をなす緻密層と、該緻密層よりも気孔率の高い高気孔率層とを積層した構成とされていることを特徴としている。
【０００９】
通気層において、緻密層は、キャビティ内の溶融原料を遮る金型面をなす一方で、キャビティ内の気体の通過を許容する。また、高気孔率層は緻密層よりも気孔率が高いので、緻密層を通過して高気孔率層に達した気体は、速やかに高気孔率層を通過してガス通路に達することとなり、通気層の通気性がより向上する。また、この高気孔率層は、厚み方向だけでなく、厚み方向に交差する方向にも高い通気性を有しており、緻密層を通過して高気孔率層に達した気体は厚み方向だけでなく厚み方向に交差する方向にも流れることができる。
【００１０】
ここで、圧粉成形体を焼結してなる多孔質体は、金属粉末の粒径を大きくすることで、金属粉末間に形成される隙間が大きくなって気孔率が高くなるが、一方で金属粉末同士の接触面積が少なくなるために崩れやすくなる。このため、このように気孔率を高めた多孔質体を通気層として用いても、通気層において金型面を構成する部分が崩れて成形品に取り込まれてしまう恐れがある。
そこで、通気層を、通常の平均粒径の原料粉末からなる緻密層と、緻密層を構成する原料粉末よりも平均粒径の大きい原料粉末からなる高気孔率層とを有する構成とすることで、通気層を圧粉成形体を焼結してなる焼結体によって構成した場合にも、金型面が緻密層によって構成されるために崩れにくくなり、かつ高気孔率層を設けることによって通気性を確保することができる。
【００１１】
ここで、請求項１記載の通気用金型部材において、通気層を、金型面をなす緻密層と、この緻密層よりも気孔率の高い高気孔率層とを積層した構成とされていても、同様の効果を得ることができる。
この場合には、高気孔率層が、層状に堆積させた原料粉末を非圧縮のまま焼成してなる多孔質体とされており、高気孔率層を圧粉成形体を焼結してなる構成とした場合に比べて崩れにくくなる。
高気孔率層においてサポート部材側の部分が崩れると、高気孔率層の肉厚が不均一となって通気層が溶融原料の充填圧力を受けた際に金型面に局所的な変形が生じてしまい成形品の成形精度が低下してしまうが、このように高気孔率層が崩れにくくなることで、このような成形精度の低下が生じにくくなる。
【００１２】
ここで、緻密層の気孔率が３２％よりも低いと、緻密層の通気性が低くなってキャビティ内の排気が不十分になってしまう。一方、緻密層の気孔率が５０％を越えると、緻密層内に溶融原料の染み込みや付着が生じやすくなってしまう。
また、高気孔率層の気孔率が４０％よりも低いと、高気孔率層の通気性が低くなって通気層全体としての通気性が低くなってしまう。一方、高気孔率層の気孔率が９０％を超えると、高気孔率層の強度が低下してしまう。
このため、緻密層の気孔率は３２％から５０％の範囲内とすることが好ましく、高気孔率層の気孔率は４０％から９０％の範囲内とすることが好ましい。
【００１３】
また、緻密層の厚みＤ１が５００μｍを超えると、緻密層を通過する際の気体の圧力損失が大きくなり、通気性が低下してしまう。同様に、高気孔率層も、その厚みＤ２が１０００μｍを超えると通気性が低下してしまう。
このため、緻密層の厚みＤ１は５００μｍ以下とすることが好ましく、高気孔率層の厚みＤ２は１０００μｍ以下とすることが好ましい。
そして、このように通気層を薄く形成した場合には、通気層の高気孔率層側には、通気層を支持するためのサポート部材を設置する。このサポート部材は、通気層側からガス通路側まで通じる通気孔を有しており、通気層を溶融原料の充填圧力に耐えられるように支持しつつ、通気孔によって通気層を通過した気体の通過を許容するようになっている。
【００１４】
高気孔率層は、スポンジ構造としてもよい。
この場合には、高気孔率層は、原料粉末同士が結合してなる壁部に囲まれた空洞を有する構成となり、原料粉末の平均粒径よりも大きい気孔が形成されるので、単に原料粉末間の隙間によって気孔を形成した場合よりも、より気孔率を高めることができる。
【００１５】
ここで、原料粉末を焼成してなる多孔質体は、原料粉末の平均粒径を大きくすることで、原料粉末間に形成される隙間が大きくなって、その気孔率が高くなる。
そこで、高気孔率層を、緻密層の製造に用いる原料粉末よりも平均粒径の大きい原料粉末を用いて製造される多孔質体とすることで、高気孔率層を緻密層よりも気孔率の高い多孔質体とすることができる。
【００１６】
本発明にかかる金型は、キャビティから金型外まで通じるガス通路を有する金型であって、ガス通路には、請求項１から７のいずれかに記載の通気用金型部材が設けられて、この通気用金型部材によってキャビティとガス通路との接続部における金型面が構成されていることを特徴としている。
このように構成される金型では、請求項１から７のいずれかに記載の通気用金型部材によってキャビティ内の気体の排出が良好に行われる。
【００１７】
本発明にかかる通気用金型部材の製造方法は、請求項１記載の通気用金型部材の製造方法であって、原料粉末を含むスラリーをドクターブレード法によりキャリヤーシート上に延ばしてスラリー層を形成するスラリー層形成工程と、該スラリー層を乾燥させてグリーンシートとする乾燥工程と、該グリーンシートの脱脂を行う脱脂工程と、該グリーンシートを焼成して焼成体とする焼成工程とを有し、該焼成体を前記通気用金型部材の通気層とすることを特徴としている。
【００１８】
この通気用金型部材の製造方法では、原料粉末からなるグリーンシートを非圧縮の状態で焼成することによって通気用金型部材の通気層を得るので、通気層を、圧粉成形体を焼結してなる通気層よりも気孔率の高い多孔質体とすることができる。
ここで、このようにグリーンシートを焼成してなるシート状の焼成体に、さらに圧延加工を施すことによって、通気層をごく薄い板状に形成することができる。また、このように通気層を予め十分に圧縮しておくことによって、通気層がキャビティ内に充填された溶融原料の圧力を受けても塑性変形してしまうことがない。
【００１９】
本発明にかかる通気用金型部材の製造方法は、請求項１記載の通気用金型部材の製造方法であって、 原料粉末及び発泡剤を含むスラリーをドクターブレード法によりキャリヤーシート上に延ばしてスラリー層を形成するスラリー層形成工程と、このスラリー層を加熱して前記発泡剤を気化させることにより前記スラリー層を発泡させてスポンジ状とする発泡工程と、該スラリー層を乾燥させてグリーンシートとする乾燥工程と、該グリーンシートの脱脂を行う脱脂工程と、該グリーンシートを焼成して焼成体とする焼成工程と、該焼成体に圧延加工を施して前記通気用金型部材を構成する通気層とする圧延工程とを有していることを特徴としている。
【００２０】
この通気用金型部材の製造方法では、原料粉末からなるグリーンシートを非圧縮の状態で焼成することによって通気用金型部材の通気層を得ており、さらにこの通気層を、より気孔率の高いスポンジ状の多孔質体とすることができる。
【００２１】
本発明にかかる通気用金型部材の製造方法は、請求項２から６のいずれかに記載の通気用金型部材の製造方法であって、原料粉末を含む第一スラリーをドクターブレード法によりキャリヤーシート上に延ばして第一スラリー層を形成する第一スラリー層形成工程と、この第一スラリー層の上に、原料粉末及び発泡剤を含む第二スラリーをドクターブレード法により延ばして第二スラリー層を形成する第二スラリー層形成工程と、これら第一スラリー層と第二スラリー層とからなる複合スラリ−層を加熱して前記発泡剤を気化させることにより前記第二スラリー層を発泡させてスポンジ状とする発泡工程と、前記複合スラリー層を乾燥させて複合グリーンシートとする乾燥工程と、該複合グリーンシートの脱脂を行う脱脂工程と、該複合グリーンシートを焼成して複合焼成体とする焼成工程と、該複合焼成体に圧延加工を施して前記通気用金型部材を構成する通気層とする圧延工程とを有していることを特徴としている。
【００２２】
この通気用金型部材の製造方法においては、第一のグリーンシートを焼成してなる緻密層と第二のグリーンシートを焼成してなるスポンジ状の高気孔率層とを一体に成形してなる通気層を得ることができる。
【００２３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施形態について、図を用いて説明する。ここで、図１は本実施形態にかかる金型の概略構成を示す縦断面図、図２は本実施形態にかかる通気用金型部材の構成を示す縦断面図、図３は本実施形態にかかる通気用金型部材の通気層の構成を概略的に示す拡大図、図４は本実施形態にかかる通気用金型部材の製造方法を示す図である。
【００２４】
本実施の形態に示す金型１は、射出成形機の型締め装置（図示せず）に装着されるものであって、互いの間にキャビティＣを形成する可動型２と固定型３とを有し、これら可動型２、固定型３のうちの少なくともいずれか一方に、キャビティＣから金型１外まで通じるガス通路４が設けられている。本実施形態では、固定型３にガス通路４を設けている。ここで、ガス通路４の金型１外側の端部は、大気に開放されていてもよく、また排気ポンプ等の排気装置と接続されていてもよい。
この金型１は、型締め装置によって可動型２と固定型３とが型締めされた状態で、射出成形機の射出機構５によってキャビティＣ内に溶融原料が射出されるようになっている。
【００２５】
固定型３には、キャビティＣを形成する金型面と外面とを接続する貫通孔３ａが設けられており、この貫通孔３ａ内に形成される空間がガス通路４とされている。本実施の形態では、固定型３においてキャビティＣから型締め方向に沿って直線状に貫通孔３ａを形成している。また、この貫通孔３ａにおいて、固定型３の外面側の端部には拡径部３ｂが形成されている。
【００２６】
このガス通路４には、本発明にかかる通気用金型部材１１が設けられており、この通気用金型部材１１によってキャビティＣとガス通路４との接続部における金型面１ａが構成されるとともに、キャビティＣとガス通路４との間での気体の通過が許容されている。
通気用金型部材１１は、貫通孔３ａ内に挿通される筒形状のホルダ部材１２と、ホルダ部材１２内に一部をキャビティＣに露出させた状態にして設置される多孔質体からなる通気層１３と、この通気層１３をガス通路４側から支持するサポート部材１４とを有している。
【００２７】
ホルダ部材１２においてそのキャビティＣ側の端部には内向きフランジ１２ａが形成され、外面側の端部には貫通孔３ａの拡径部３ｂと係合する外向きフランジ１２ｂが形成されている。
ホルダ部材１２のキャビティＣ側の端面は金型面１ａを構成しており、内向きフランジ１２ａのガス通路４側（外向きフランジ１２ｂ側）の端面は、通気層１３の外周縁１３ａを受けるようになっている。
また、ホルダ部材１２の内周面において、外向きフランジ１２ｂが形成される側の端部はその内径が広げられており、この部分によって係合凹部１２ｃが形成されている。
ここで、ホルダ部材１２は、可動型２と固定型３とを型締めした状態では外向きフランジ１２ｂ側の端面が固定型３の外面と同一平面をなすようにその軸方向の長さが設定されている。
【００２８】
通気層１３は、金型面１ａをなす面からサポート部材１４に受けられる面まで通じる連続空孔を有する平板形状の部材であって、ホルダ部材１２の内向きフランジ１２ａとサポート部材１４との間に外周縁１３ａを挟み込まれることにより、径方向内側の部分をキャビティＣ内に露出した状態にしてこれらと同軸にして保持されるものである。また、通気層１３において、内向きフランジ１２ａに受けられる外周縁１３ａよりも径方向内側の部分は、ホルダ部材１２よりもキャビティＣ側に突出させられており、この部分における金型面１ａを構成している。ここで、通気層１３において、金型面１ａを構成する部分のホルダ部材１２からの突出量Ｐは、この部分がキャビティＣ内の溶融原料の充填圧力を受けて圧縮された際の圧縮代と同一とされており、射出成形の際に通気層１３のなす金型面１ａとホルダ部材１２のなす金型面１ａとが同一平面となるように図られている。
【００２９】
本実施の形態では、通気層１３は、層状に堆積させた原料粉末を非圧縮のまま焼成してなる多孔質体によって構成されており、金型面１ａをなす緻密層１６と、この緻密層１６よりも気孔率の高い高気孔率層１７とを積層した構成とされている。また、高気孔率層１７は、図３に示すようにスポンジ構造、すなわち原料粉末同士が結合してなる壁部に囲まれた空洞を有する構成とされている。
ここで、通気層１３の製造に用いられる原料粉末としては、通気層１３に要求される性質に応じて任意の材料の粉末を用いることができる。例えば、射出成形に用いる原料として腐食性ガスを発生させる樹脂を用いる場合には、通気層１３のうち少なくとも緻密層１６の製造に用いられる原料粉末として、耐食性を有する材料、例えばＮｉ（ニッケル）基合金、特にハステロイ（登録商標）Ｃ−２２の粉末を用いる。
また、通気層１３の耐磨耗性を向上させたい場合には、通気層１３のうち少なくとも緻密層１６の製造に用いられる原料粉末として、耐磨耗性を有する材料、例えば超硬合金の粉末を用いる。
【００３０】
緻密層１６の気孔率は３２％から５０％の範囲内とすることが好ましく、高気孔率層１７の気孔率は４０％から９０％の範囲内とすることが好ましい。
また、緻密層１６の厚みＤ１は５００μｍ以下とすることが好ましく、高気孔率層１７の厚みＤ２は１０００μｍ以下とすることが好ましい。
【００３１】
サポート部材１４は、通気層１３を受ける部分からガス通路４まで通じる通気孔１４ａを有しており、この通気孔１４ａによって通気層１３を通過した気体のガス通路４への通過を許容しつつ、通気層１３がキャビティＣ内に充填された溶融原料の圧力に耐えられるように支持するものである。
本実施の形態では、サポート部材１４は、一端に底部１４ｂが形成され、他端に外向きフランジ１４ｃが形成される筒形状の部材であって、ホルダ部材１２に対して、外向きフランジ１２ａ側から、底部１４ｂをキャビティＣ側に向けた状態にして挿入され、かつ外向きフランジ１４ｃを係合凹部１２ｃに係合させた状態にして設けられて、底部１４ｂによって通気層１３を支持するものである。
また、底部１４ｂには、キャビティＣ側、すなわち通気層１３を受ける面から他面側、すなわちガス通路４側まで通じる通気孔１４ａが単数または複数設けられており、これによってキャビティＣ内から通気層１３を通じて排出された気体が底部１４ｂの通気孔１４ａを通じてガス通路４内に流れ込むようになっている。ここで、通気孔１４Ａは、例えば内径１００μｍから１０００μｍの貫通孔とされており、本実施の形態では、通気孔１４ａとして、内径５００μｍの丸穴を９本／ｃｍ２形成している。
【００３２】
サポート部材１４の底部１４ｂと通気層１３とは、ロウ付け等によって接合されるものであって、例えば、これらの接触面にそれぞれニッケルリンめっきを施し、底部１４ｂと通気層１３とを互いのめっき面同士を接触させた状態で加熱させることで、これらが拡散接合される。
また、サポート部材１４は、可動型２と固定型３とを型締めした状態では外向きフランジ１４ｃ側の端面が固定型３の外面と同一平面をなすようにその軸方向の長さが設定されている。
【００３３】
以下に、このように構成される通気用金型部材１１の製造方法について説明する。
通気用金型部材１１において、ホルダ部材１２とサポート部材１４とは、それぞれ一般に金型に用いられる材料等を機械加工することによって製造される。
【００３４】
次に、通気層１３の製造方法の一例について説明する。本実施形態にかかる通気層１３は、図４に示すグリーンシート製造装置２１を用いて製造されたグリーンシートを焼成することによって製造される。
以下に、まずグリーンシート製造装置２１の構成について説明する。
グリーンシート製造装置２１は、グリーンシートを形成するための下地としてキャリアシート２２を用いるものであって、このキャリアシート２２が巻き回された巻き出しリール２３と、巻き出しリール２３からキャリアシート２２を巻き取る巻き取りリール２４と、巻き出しリール２３と巻き取りリール２４との間で巻き出しリール２３から引き出されたキャリアシート２２の少なくとも一部区間を水平状態に保持する複数の支持ロール２５とを有しており、キャリアシート２２において支持ロール２５によって水平状態にして保持される区間が、グリーンシート形成に供されるシート形成区間とされる。
【００３５】
シート形成区間には、通気層１３の緻密層１６の原料となる第一スラリーをキャリアシート２２上に連続的に供給する第一のホッパー２６が設けられ、第一のホッパー２６の下流側には、第一のホッパー２６からキャリアシート２２上に供給されてキャリアシート２２とともに下流側に移動する第一スラリーを、所望の厚みの第一スラリー層Ｌ１に成形する第一のドクターブレード２７が設けられている。
【００３６】
ここで、第一スラリーとしては、原料粉末とシンナーとの混合体、または必要に応じてこの混合体に界面活性剤を添加したものが用いられる。
本実施の形態では、第一スラリーは、原料粉末であるＳＵＳ３１６Ｌ（ステンレス鋼）の粉末（平均粒径１２μｍ）を５５．２重量％含み、シンナーであるヒドロキシプロピルメチルセルロース３．９重量％、グリセリン３．８重量％、水３７．１重量％を含むものを用いている。
ここで、第一スラリーに界面活性剤を添加する場合には、界面活性剤として、ドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウムが用いられる。
【００３７】
さらに、シート形成区間において第一のドクターブレード２７の下流側には、通気層１３の高気孔率層１７の原料となる第二スラリーをキャリアシート２２上の第一スラリー層Ｌ１上に連続的に供給する第二のホッパー２８が設けられ、第二のホッパー２８の下流側には、第二のホッパー２８から第一スラリー層Ｌ１上に供給されてキャリアシート２２とともに下流側に移動する第二スラリーを、所望の厚みの第二のグリーン層Ｌ２に成形する第二のドクターブレード２９が設けられている。
【００３８】
ここで、第二スラリーとしては、原料粉末、シンナー、界面活性剤及び発泡剤の混合体からなるものが用いられる。
本実施の形態では、第二スラリーは、原料粉末であるＳＵＳ３１６Ｌの粉末（平均粒径１２μｍ）を５５．０重量％含み、シンナーであるヒドロキシプロピルメチルセルロース３．８重量％、グリセリン３．６重量％、水２９．１重量％を含み、界面活性剤であるドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウムを７．１重量％含み、発泡剤であるヘキサンを１．４重量％含むものを用いている。
【００３９】
シート形成区間において第二のドクターブレード２９の下流側には、キャリアシート２２とともに下流側に移動する第一、第二スラリー層Ｌ１、Ｌ２を高湿度雰囲気下で加熱する恒温・高湿度槽３１が設けられており、恒温・高湿度槽３１の下流側には、キャリアシート２２とともに下流側に移動する第一、第二スラリー層Ｌ１、Ｌ２を乾燥させて複合グリーンシートＳとする乾燥槽３２が設けられている。
【００４０】
このグリーンシート製造装置２１は、巻き取りリール２４によって巻き出しリール２３からキャリアシート２２を巻き取ってシート形成区間でキャリアシート２２を移動させることで、キャリアシート２２上に、第一、第二スラリー層Ｌ１、Ｌ２を連続的に形成してグリーンシートとするものである。
以下、このグリーンシート製造装置２１を用いた通気層１３の製造方法を説明する。
まず、キャリアシート２２の移動に伴って、第一のホッパー２６からキャリアシート２２上に第一スラリーが連続的に供給することで、この第一スラリーが第一のドクターブレード２７によって所望の厚みの第一スラリー層Ｌ１に成形される（第一スラリー層形成工程）。本実施の形態では、第一スラリー層Ｌ１の厚みは、２００μｍとしている。
【００４１】
そして、シート形成区間において第一のドクターブレード２７よりも下流側で、キャリアシート２２とともに下流側に移動する第一スラリー層Ｌ１上に、第二のホッパー２８から第二スラリーを連続的に供給することで、この第二スラリーが第二のドクターブレード２９によって所望の厚みの第二スラリー層Ｌ２に成形される（第二スラリー層形成工程）。本実施の形態では、第二スラリー層Ｌ２の厚みは、１００μｍとしている。
【００４２】
〔発泡工程〕
このようにしてキャリアシート２２上に積層された第一、第二スラリー層Ｌ１、Ｌ２からなる複合スラリー層Ｌは、キャリアシート２２の移動に伴って恒温・高湿度槽３１内に搬入されて、高湿度雰囲気下での熱処理が施される。
本実施の形態では、この発泡工程において、湿度９０％の雰囲気中で温度４０°Ｃで２０分間の熱処理が行われる。
このように熱処理が施されることで、第二スラリー層Ｌ２に含まれる発泡剤が熱分解して気化することとなり、これによって第二スラリー層Ｌ２が発泡してスポンジ状となる。
ここで、この加熱処理は高湿度雰囲気下で行われており、第一，第二スラリー層Ｌ１、Ｌ２に含まれるシンナーは揮発せずに第一、第二スラリー層Ｌ１、Ｌ２内に留まっているので、第二スラリー層Ｌ２は、容易に塑性変形可能な状態で発泡させられることとなって、ひび割れ等を生じずにスポンジ状になる。
【００４３】
〔乾燥工程〕
このようにして第二スラリー層Ｌ２の発泡が行われた複合スラリー層Ｌは、キャリアシート２２の移動に伴って乾燥槽３２に搬入されて、各スラリー層に含まれる水分が飛ばされて、複合グリーンシートＳとなる。
この乾燥工程では、空気中で温度８０°Ｃで１５分間の熱処理が行われる。
【００４４】
〔脱脂工程〕
この複合グリーンシートＳは、グリーンシート製造装置２１から取り出されて、図示しない脱脂装置に送り込まれることにより、複合グリーンシートＳ中に含まれるヒドロキシプロピルメチルセルロース（糊成分）が飛ばされる。
この脱脂工程では、空気中で温度５００°Ｃで１５分間の熱処理が行われる。
【００４５】
〔焼成工程〕
脱脂工程を経た複合グリーンシートＳは、焼成炉に送り込まれて焼成された後に所望の形状に切り出されるか、または所望の形状に切り出した後に焼成炉に送り込まれて焼成される。
焼成炉としては、例えば真空炉が用いられるが、原料粉末として真空炉による焼成では酸化する可能性のある材質を用いている場合には、還元雰囲気下、例えば５％の水素分子ガスを含む窒素ガス雰囲気下で焼成を行う。
本実施の形態では、原料粉末としてＳＵＳ３１６Ｌを用いており、真空雰囲気下で温度１２００°Ｃで３００分間の熱処理が行われる。
【００４６】
このようにして得られた焼成体は、第一スラリー層Ｌ１によって構成される部分が緻密層１６となり、第二スラリー層Ｌ２によって構成される部分が高気孔率層１７となる。
ここで、この時点では、焼成体において第一スラリー層Ｌ１によって構成される部分の気孔率は４０％から５０％の範囲内であり、第二スラリー層Ｌ２によって構成される部分の気孔率は９０％から９８％の範囲内である。
【００４７】
〔圧延工程〕
このようにして得られた焼成体に、さらに圧延処理を施して所望の厚みとするとともに、このように焼成体を圧縮することによりその気孔率を所望の値とする。本実施の形態では、焼成体において通気層１３の縁部をなす部分は、他の部分よりもさらに圧縮されて他の部分よりも薄く形成される。
ここで、焼成体を圧延しても、第一スラリー層Ｌ１によって構成される緻密層１６はもちろん、第二スラリー層Ｌ２によって構成される高気孔率層１７は、厚み方向に圧縮されるだけであって、いびつな形状に変形することはなく、内部の連続気孔は維持される。
【００４８】
ここで、この圧延によって焼成体をあまり薄くしすぎると、かえって気孔率が高くなってしまうので、圧延後の焼成体の厚みは、１５０μｍ以上とすることが望ましい。
また、このように焼成体を圧延することによって得られる通気層１３は、ごく薄い板状に形成することができ、さらに、このように通気層１３が予め十分に圧縮されていることにより、通気層１３がキャビティＣ内に射出された溶融原料の圧力を受けた際に塑性変形してしまうことがない。
さらに、このように通気層１３を構成する緻密層１６と高気孔率層１７とを一体に製造することで、これらの付着強度を高くして耐久性を向上させることができる。
【００４９】
本実施の形態にかかる金型１は、従来の金型と同じく、型締め装置によって可動型２と固定型３とを型締めした状態で、射出気孔５によってキャビティＣ内に溶融原料を射出されて、射出成形品の成形に供される。
そして、この金型１では、このようにキャビティＣ内に溶融原料を射出した際に、キャビティＣ内の空気や溶融原料が発するガスが通気用金型部材１１の通気層１３及びサポート部材１４の通気孔１４ａを通じてガス通路４内に排出されるとともに、溶融原料は金型面１ａをなす通気層１３によって遮られてキャビティＣ内に留まる。
【００５０】
この通気用金型部材１１の通気層１３は、層状に堆積させた原料粉末を非圧縮のまま焼成してなる多孔質体とされているので、原料粉末を圧粉成形した後に焼結してなる従来の通気層よりも気孔率が高く、通気性も高い。また、通気層１３自体も、従来の通気層よりも薄くすることができるので、通気層による排気の圧力損失を抑えることができる。
このため、この金型１では、キャビティ内の気体の排出を十分に行うことができ、従来よりもさらに小型、薄肉の成形品の製造を良好に行うことができる。
【００５１】
また、通気層１３は、金型面１ａをなす緻密層１６と、この緻密層１６よりも気孔率の高い高気孔率層１７とを積層した構成とされているので、緻密層１６によってキャビティＣ内の溶融原料が遮られて通気層１３内への染み込みが防止される一方で、緻密層１６を通過して高気孔率層１７に達した気体は、緻密層１６よりも気孔率が高い高気孔率層１７を速やかに通過して、サポート部材１４の通気孔１４ａを通じてガス通路４に排出される。
【００５２】
ここで、高気孔率層１７は、厚み方向に交差する方向の通気性も良好であるので、高気孔率層１７においてサポート部材１４の通気孔１４ａに対向していない領域に進入した気体は、高気孔率層１７において通気孔１４ａに対向する位置まで速やかに移動する。すなわち、この通気層１３では、緻密層１６のうち、金型面１ａをなす領域を通過した気体を全て速やかに通気孔１４ａに流れ込ませることができるので、排気効率が高い。
【００５３】
また、本実施の形態では、高気孔率層１７は、スポンジ構造をなしており、単に原料粉末間の隙間によって気孔を形成した場合よりも、気孔率が高く、排気性能が高い。
【００５４】
このように構成される金型１の性能を調べるために、この金型１と、この金型１において通気用金型部材１１の通気層を圧粉成形体を焼結してなる多孔質体とした金型（以下、比較例とする）を用いて薄肉の板を成形し、その成形品質を比較した。
この試験では、射出成形品の原料としてポリカーボネートを用いて、縦１００ｍｍ、横１００ｍｍ、厚さ０．１ｍｍの板を作成し、この板に形成された気泡等のガス欠陥の個数に基いてその性能を判定した。
【００５５】
比較例を用いて製造したポリカーボネート板には、３０個のガス欠陥が形成されており、その中には、ポリカーボネート板の両面に貫通したものも存在した。このことから、比較例では、キャビティＣ内の排気が不十分であって、このような薄肉部品を製造することは困難であることがわかった。
一方、本発明にかかる金型１を用いて製造したポリカーボネート板には、ガス欠陥は生じておらず、金型１では、キャビティＣ内の排気が十分に行われており、このような薄肉部品であっても良好に成形することが可能であることがわかった。
【００５６】
ここで、上記実施の形態では、通気層１３が、緻密層１６と高気孔率層１７とが一体に製造された例を示したが、これに限られることなく、通気層１３は、それぞれ別体として製造された緻密層１６と高気孔率層１７とをロウ付けや拡散接合によって接着した構成としてもよい。
【００５７】
緻密層１６を単体で製造する場合には、上記グリーンシート製造装置２１において第二のホッパー２８、第二のドクターブレード２９、及び恒温・高湿度槽３１をなくした構成のグリーンシート製造装置を用いて、第一のホッパー２６及び第一のドクターブレード２７によって第一のスラリー層Ｌ１のみを形成してこの第一のスラリー層Ｌ１に乾燥工程を施してグリーンシートを形成する。そして、このグリーンシートを脱脂、焼成し、さらに必要に応じて圧延することで、緻密層１６単体を得る。
【００５８】
また、高気孔率層１７を単体で製造する場合には、上記グリーンシート製造装置２１において第一のホッパー２６及び第一のドクターブレード２７とをなくした構成のグリーンシート製造装置を用いて、第二のホッパー２８及び第二のドクターブレード２９によって第二のスラリー層Ｌ２のみを形成してこの第二のスラリー層Ｌ２に発泡工程、乾燥工程を施してグリーンシートを形成する。そして、このグリーンシートの脱脂を行った後に脱脂、焼成、圧延することで、高気孔率層１７単体を得る。
【００５９】
また、上記実施の形態では、通気層１３を、緻密層１６と高気孔率層１７とを一層ずつ積層してなる二層構造とした例を示したが、これに限られることなく、緻密層１６に対して複数層の高気孔率層１７を積層した構成としてもよい。
この場合には、例えば、これら高気孔率層１７のうち、緻密層１６に近い側には比較的気孔率の低いものを配置し（但し緻密層１６よりも高気孔率とする）、緻密層１６から離れるにつれて気孔率の高いものを配置する構成として、緻密層１６を通過した気体が緻密層１６から離間するにつれてスムーズに高気孔率層１７を通過するようにすることができる。
【００６０】
ここで、このように通気層１３を、複数層の高気孔率層１７を有する構成とする場合には、緻密層１６と各高気孔率層１７をそれぞれ別個に作成したのちにロウ付けや拡散接合によって接着して通気層１３を得るか、これらを構成するグリーンシート同士を積層した後に脱脂、焼成、圧延を施して、一体の通気層１３を得る。
また、一層の緻密層１６と一層の高気孔率層１７とを一体に形成したものに対して、さらに高気孔率層１７を必要な数だけ貼り付けることによって通気層１３を得てもよく、前記複合グリーンシートＳにさらに高気孔率層１７となるグリーンシートを積層したのちに脱脂、焼成、圧延を施して一体の通気層１３を得てもよい。
【００６１】
また、通気層１３は、緻密層１６一層のみによって構成してもよく、また高気孔率層１７一層のみによって構成してもよい。
通気層１３を高気孔率層１７一層のみによって構成した場合には、通気層１３の気孔率が一層高くなって通気性が向上するので、ガスの発生の多い原料を、通気層１３への溶融原料の染み込みが生じにくい低圧で射出成形する場合に好適である。
【００６２】
ここで、原料粉末を焼成してなる多孔質体は、原料粉末の平均粒径を大きくすることで、原料粉末間に形成される隙間が大きくなって気孔率が高くなる。
そこで、高気孔率層１７を、スポンジ状の多孔質体によって構成する代わりに、緻密層１６の製造に用いる原料粉末よりも平均粒径の大きい原料粉末を用いて製造される多孔質体によって構成してもよい。
【００６３】
このような高気孔率層１７を有する通気層１３は、例えば前記グリーンシート製造装置２１において、第二スラリーとして、第一スラリーの原料粉末よりも平均粒径の大きい原料粉末を用い、かつ発泡剤を含まないものを用いて、発泡工程を省いた以外は同じ工程を経て複合グリーンシートＳを製造し、この複合グリーンシートＳを脱脂、焼成、圧延することで得られる。
また、このような高気孔率層１７単体は、前記の緻密層１６単体を製造する方法において、第一スラリーに用いる原料粉末としてより平均粒径の大きい原料粉末を用いることで得ることができる。
【００６４】
また、このように平均粒径の異なる原料粉末を用いて緻密層１６と高気孔率層１７を形成する場合には、これらは原料粉末をシート状に圧粉成形したのちに焼結することによって製造してもよい。
【００６５】
【発明の効果】
上述のように、本発明にかかる通気用金型部材を用いた金型では、通気層の通気性をより高めることができるので、キャビティ内の気体の排気性能を高めることができ、従来よりも小型、薄肉の部品を良好に成形することができる。
【００６６】
また、本発明にかかる通気用金型の製造方法によれば、通気用金型部材の通気層を、圧粉成形体を焼結してなる従来の通気層よりも気孔率が高く通気性の高い多孔質体とすることができる。
さらに、この通気層は、圧延が施されることによってごく薄い板状に形成されるとともに、このように通気層を予め十分に圧縮されているので、通気層がキャビティ内に充填された溶融原料の圧力を受けても塑性変形してしまうことがない。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態にかかる金型の概略構成を示す縦断面図である。
【図２】本実施形態にかかる通気用金型部材の構成を示す縦断面図である。
【図３】本実施形態にかかる通気用金型部材の通気層の構成を概略的に示す拡大図である。
【図４】本実施形態にかかる通気用金型部材の製造方法を示す図である。
【符号の説明】
１ 金型 １ａ 金型面
４ ガス通路 １１ 通気用金型部材
１３ 通気層 １４ サポート部材
１４ｃ 通気孔 １６ 緻密層
１７ 高気孔率層 Ｃ キャビティ
Ｄ１ 緻密層の厚み Ｄ２ 高気孔率層の厚み
Ｌ１ 第一スラリー層 Ｌ２ 第二スラリー層
Ｓ 複合グリーンシート
【発明の属する技術分野】
本発明は、キャビティから金型外まで通じるガス通路を有する射出成形用金型（以下、単に金型とする）に設けられる通気用金型部材、これを備える金型、及び金型部材の製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、携帯電話等のＩＴ機器の小型化、薄型化が進んでおり、これに伴って、機器の部品や筐体の一層の小型化、薄肉化が求められている。
このように小型、薄肉の部材を射出成形によって製造する場合には、金型においてキャビティを形成する金型面間の間隔が狭くなるため、射出した溶融原料がキャビティ全体に行き渡りにくく、また、キャビティ内の空気抜けが不十分となりやすいので、充填不良となったり、得られる成形品に気泡が形成されてしまいやすい。
さらに、射出成形に用いる原料としては、ポリカーボネートのように原料自体が熱分解してガスを発生させるものがあり、このような原料を用いて射出成形を行う場合には、上記の問題がより生じやすくなる。
【０００３】
このため、金型には、キャビティから金型外に通じるガス通路が設けられ、ガス通路には、キャビティとガス通路との接続部における金型面を構成するとともにキャビティとガス通路との間での気体の通過を許容する通気用金型部材が設けられる。
この通気用金型部材は、金属粉末を圧粉成形した後に焼結してなる厚さ数ｍｍのブロック状の多孔質体とこれをガス通路側から支持するサポート部材とを有しており、この多孔質体の表面によって金型面を構成する一方で、この多孔質体を通気層として、キャビティとガス通路との間での気体の通過を許容するものである。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、この通気用金型部材では、通気層を構成する多孔質体は、金属粉末を圧粉成形した後に焼結したものであるので、その気孔率は１０％から３０％と低く、通気性は十分でない。
また、圧粉成形体はあまり薄いものを作ることができないので、これを焼結してなる多孔質体もあまり薄くすることはできない。そして、この多孔質体は切削加工や研削加工等によって加工すると、表面の気孔が目詰まりして通気性が著しく低下してしまう。このように従来の通気層はあまり薄くすることができないため、通気層を通じた排気の圧力損失が大きく、通気性が低かった。
このため、この通気用金型部材を設けた金型を用いても、さらに小型、薄肉の成形品を製造する場合には、キャビティ内の気体の排出が不十分となって上記の問題を解消することができず、成形品のさらなる小型化、薄肉化は困難であった。
【０００５】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであって、キャビティ内の気体の排出性能を向上させる通気用金型部材とこれを備える射出成形用金型、及び通気用金型部材の製造方法を提供することを目的としている。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、本発明にかかる通気用金型部材は、キャビティから金型外まで通じるガス通路を有する射出成形用金型において前記ガス通路に設けられて、前記キャビティと前記ガス通路との接続部における金型面を構成するとともに前記キャビティと前記ガス通路との間での気体の通過を許容する通気用金型部材であって、前記キャビティと前記ガス通路との間での気体の通過を許容する通気層を有し、該通気層は、層状に堆積させた原料粉末を非圧縮のまま焼成してなる連続空孔を有する多孔質体によって構成されていることを特徴としている。
【０００７】
このように構成される通気用金型部材においては、通気層は、層状に堆積させた原料粉末を非圧縮のまま焼成してなる多孔質体とされているので、原料粉末を圧粉成形した後に焼結してなる従来の通気層よりも気孔率が高く、通気性も高い。また、通気層自体も、従来の通気層よりも薄くすることができるので、通気層を通じた排気の圧力損失を抑えることができる。
このため、この通気用金型部材を用いた金型では、さらに小型、薄肉の成形品を製造する場合にも、キャビティ内の気体の排出を十分に行うことができる。
【０００８】
また、本発明にかかる通気用金型部材は、キャビティから金型外まで通じるガス通路を有する射出成形用金型において前記ガス通路に設けられて、前記キャビティと前記ガス通路との接続部における金型面を構成するとともに前記キャビティと前記ガス通路との間での気体の通過を許容する通気用金型部材であって、前記キャビティと前記ガス通路との間での気体の通過を許容する通気層を有し、該通気層は、前記金型面をなす緻密層と、該緻密層よりも気孔率の高い高気孔率層とを積層した構成とされていることを特徴としている。
【０００９】
通気層において、緻密層は、キャビティ内の溶融原料を遮る金型面をなす一方で、キャビティ内の気体の通過を許容する。また、高気孔率層は緻密層よりも気孔率が高いので、緻密層を通過して高気孔率層に達した気体は、速やかに高気孔率層を通過してガス通路に達することとなり、通気層の通気性がより向上する。また、この高気孔率層は、厚み方向だけでなく、厚み方向に交差する方向にも高い通気性を有しており、緻密層を通過して高気孔率層に達した気体は厚み方向だけでなく厚み方向に交差する方向にも流れることができる。
【００１０】
ここで、圧粉成形体を焼結してなる多孔質体は、金属粉末の粒径を大きくすることで、金属粉末間に形成される隙間が大きくなって気孔率が高くなるが、一方で金属粉末同士の接触面積が少なくなるために崩れやすくなる。このため、このように気孔率を高めた多孔質体を通気層として用いても、通気層において金型面を構成する部分が崩れて成形品に取り込まれてしまう恐れがある。
そこで、通気層を、通常の平均粒径の原料粉末からなる緻密層と、緻密層を構成する原料粉末よりも平均粒径の大きい原料粉末からなる高気孔率層とを有する構成とすることで、通気層を圧粉成形体を焼結してなる焼結体によって構成した場合にも、金型面が緻密層によって構成されるために崩れにくくなり、かつ高気孔率層を設けることによって通気性を確保することができる。
【００１１】
ここで、請求項１記載の通気用金型部材において、通気層を、金型面をなす緻密層と、この緻密層よりも気孔率の高い高気孔率層とを積層した構成とされていても、同様の効果を得ることができる。
この場合には、高気孔率層が、層状に堆積させた原料粉末を非圧縮のまま焼成してなる多孔質体とされており、高気孔率層を圧粉成形体を焼結してなる構成とした場合に比べて崩れにくくなる。
高気孔率層においてサポート部材側の部分が崩れると、高気孔率層の肉厚が不均一となって通気層が溶融原料の充填圧力を受けた際に金型面に局所的な変形が生じてしまい成形品の成形精度が低下してしまうが、このように高気孔率層が崩れにくくなることで、このような成形精度の低下が生じにくくなる。
【００１２】
ここで、緻密層の気孔率が３２％よりも低いと、緻密層の通気性が低くなってキャビティ内の排気が不十分になってしまう。一方、緻密層の気孔率が５０％を越えると、緻密層内に溶融原料の染み込みや付着が生じやすくなってしまう。
また、高気孔率層の気孔率が４０％よりも低いと、高気孔率層の通気性が低くなって通気層全体としての通気性が低くなってしまう。一方、高気孔率層の気孔率が９０％を超えると、高気孔率層の強度が低下してしまう。
このため、緻密層の気孔率は３２％から５０％の範囲内とすることが好ましく、高気孔率層の気孔率は４０％から９０％の範囲内とすることが好ましい。
【００１３】
また、緻密層の厚みＤ１が５００μｍを超えると、緻密層を通過する際の気体の圧力損失が大きくなり、通気性が低下してしまう。同様に、高気孔率層も、その厚みＤ２が１０００μｍを超えると通気性が低下してしまう。
このため、緻密層の厚みＤ１は５００μｍ以下とすることが好ましく、高気孔率層の厚みＤ２は１０００μｍ以下とすることが好ましい。
そして、このように通気層を薄く形成した場合には、通気層の高気孔率層側には、通気層を支持するためのサポート部材を設置する。このサポート部材は、通気層側からガス通路側まで通じる通気孔を有しており、通気層を溶融原料の充填圧力に耐えられるように支持しつつ、通気孔によって通気層を通過した気体の通過を許容するようになっている。
【００１４】
高気孔率層は、スポンジ構造としてもよい。
この場合には、高気孔率層は、原料粉末同士が結合してなる壁部に囲まれた空洞を有する構成となり、原料粉末の平均粒径よりも大きい気孔が形成されるので、単に原料粉末間の隙間によって気孔を形成した場合よりも、より気孔率を高めることができる。
【００１５】
ここで、原料粉末を焼成してなる多孔質体は、原料粉末の平均粒径を大きくすることで、原料粉末間に形成される隙間が大きくなって、その気孔率が高くなる。
そこで、高気孔率層を、緻密層の製造に用いる原料粉末よりも平均粒径の大きい原料粉末を用いて製造される多孔質体とすることで、高気孔率層を緻密層よりも気孔率の高い多孔質体とすることができる。
【００１６】
本発明にかかる金型は、キャビティから金型外まで通じるガス通路を有する金型であって、ガス通路には、請求項１から７のいずれかに記載の通気用金型部材が設けられて、この通気用金型部材によってキャビティとガス通路との接続部における金型面が構成されていることを特徴としている。
このように構成される金型では、請求項１から７のいずれかに記載の通気用金型部材によってキャビティ内の気体の排出が良好に行われる。
【００１７】
本発明にかかる通気用金型部材の製造方法は、請求項１記載の通気用金型部材の製造方法であって、原料粉末を含むスラリーをドクターブレード法によりキャリヤーシート上に延ばしてスラリー層を形成するスラリー層形成工程と、該スラリー層を乾燥させてグリーンシートとする乾燥工程と、該グリーンシートの脱脂を行う脱脂工程と、該グリーンシートを焼成して焼成体とする焼成工程とを有し、該焼成体を前記通気用金型部材の通気層とすることを特徴としている。
【００１８】
この通気用金型部材の製造方法では、原料粉末からなるグリーンシートを非圧縮の状態で焼成することによって通気用金型部材の通気層を得るので、通気層を、圧粉成形体を焼結してなる通気層よりも気孔率の高い多孔質体とすることができる。
ここで、このようにグリーンシートを焼成してなるシート状の焼成体に、さらに圧延加工を施すことによって、通気層をごく薄い板状に形成することができる。また、このように通気層を予め十分に圧縮しておくことによって、通気層がキャビティ内に充填された溶融原料の圧力を受けても塑性変形してしまうことがない。
【００１９】
本発明にかかる通気用金型部材の製造方法は、請求項１記載の通気用金型部材の製造方法であって、 原料粉末及び発泡剤を含むスラリーをドクターブレード法によりキャリヤーシート上に延ばしてスラリー層を形成するスラリー層形成工程と、このスラリー層を加熱して前記発泡剤を気化させることにより前記スラリー層を発泡させてスポンジ状とする発泡工程と、該スラリー層を乾燥させてグリーンシートとする乾燥工程と、該グリーンシートの脱脂を行う脱脂工程と、該グリーンシートを焼成して焼成体とする焼成工程と、該焼成体に圧延加工を施して前記通気用金型部材を構成する通気層とする圧延工程とを有していることを特徴としている。
【００２０】
この通気用金型部材の製造方法では、原料粉末からなるグリーンシートを非圧縮の状態で焼成することによって通気用金型部材の通気層を得ており、さらにこの通気層を、より気孔率の高いスポンジ状の多孔質体とすることができる。
【００２１】
本発明にかかる通気用金型部材の製造方法は、請求項２から６のいずれかに記載の通気用金型部材の製造方法であって、原料粉末を含む第一スラリーをドクターブレード法によりキャリヤーシート上に延ばして第一スラリー層を形成する第一スラリー層形成工程と、この第一スラリー層の上に、原料粉末及び発泡剤を含む第二スラリーをドクターブレード法により延ばして第二スラリー層を形成する第二スラリー層形成工程と、これら第一スラリー層と第二スラリー層とからなる複合スラリ−層を加熱して前記発泡剤を気化させることにより前記第二スラリー層を発泡させてスポンジ状とする発泡工程と、前記複合スラリー層を乾燥させて複合グリーンシートとする乾燥工程と、該複合グリーンシートの脱脂を行う脱脂工程と、該複合グリーンシートを焼成して複合焼成体とする焼成工程と、該複合焼成体に圧延加工を施して前記通気用金型部材を構成する通気層とする圧延工程とを有していることを特徴としている。
【００２２】
この通気用金型部材の製造方法においては、第一のグリーンシートを焼成してなる緻密層と第二のグリーンシートを焼成してなるスポンジ状の高気孔率層とを一体に成形してなる通気層を得ることができる。
【００２３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施形態について、図を用いて説明する。ここで、図１は本実施形態にかかる金型の概略構成を示す縦断面図、図２は本実施形態にかかる通気用金型部材の構成を示す縦断面図、図３は本実施形態にかかる通気用金型部材の通気層の構成を概略的に示す拡大図、図４は本実施形態にかかる通気用金型部材の製造方法を示す図である。
【００２４】
本実施の形態に示す金型１は、射出成形機の型締め装置（図示せず）に装着されるものであって、互いの間にキャビティＣを形成する可動型２と固定型３とを有し、これら可動型２、固定型３のうちの少なくともいずれか一方に、キャビティＣから金型１外まで通じるガス通路４が設けられている。本実施形態では、固定型３にガス通路４を設けている。ここで、ガス通路４の金型１外側の端部は、大気に開放されていてもよく、また排気ポンプ等の排気装置と接続されていてもよい。
この金型１は、型締め装置によって可動型２と固定型３とが型締めされた状態で、射出成形機の射出機構５によってキャビティＣ内に溶融原料が射出されるようになっている。
【００２５】
固定型３には、キャビティＣを形成する金型面と外面とを接続する貫通孔３ａが設けられており、この貫通孔３ａ内に形成される空間がガス通路４とされている。本実施の形態では、固定型３においてキャビティＣから型締め方向に沿って直線状に貫通孔３ａを形成している。また、この貫通孔３ａにおいて、固定型３の外面側の端部には拡径部３ｂが形成されている。
【００２６】
このガス通路４には、本発明にかかる通気用金型部材１１が設けられており、この通気用金型部材１１によってキャビティＣとガス通路４との接続部における金型面１ａが構成されるとともに、キャビティＣとガス通路４との間での気体の通過が許容されている。
通気用金型部材１１は、貫通孔３ａ内に挿通される筒形状のホルダ部材１２と、ホルダ部材１２内に一部をキャビティＣに露出させた状態にして設置される多孔質体からなる通気層１３と、この通気層１３をガス通路４側から支持するサポート部材１４とを有している。
【００２７】
ホルダ部材１２においてそのキャビティＣ側の端部には内向きフランジ１２ａが形成され、外面側の端部には貫通孔３ａの拡径部３ｂと係合する外向きフランジ１２ｂが形成されている。
ホルダ部材１２のキャビティＣ側の端面は金型面１ａを構成しており、内向きフランジ１２ａのガス通路４側（外向きフランジ１２ｂ側）の端面は、通気層１３の外周縁１３ａを受けるようになっている。
また、ホルダ部材１２の内周面において、外向きフランジ１２ｂが形成される側の端部はその内径が広げられており、この部分によって係合凹部１２ｃが形成されている。
ここで、ホルダ部材１２は、可動型２と固定型３とを型締めした状態では外向きフランジ１２ｂ側の端面が固定型３の外面と同一平面をなすようにその軸方向の長さが設定されている。
【００２８】
通気層１３は、金型面１ａをなす面からサポート部材１４に受けられる面まで通じる連続空孔を有する平板形状の部材であって、ホルダ部材１２の内向きフランジ１２ａとサポート部材１４との間に外周縁１３ａを挟み込まれることにより、径方向内側の部分をキャビティＣ内に露出した状態にしてこれらと同軸にして保持されるものである。また、通気層１３において、内向きフランジ１２ａに受けられる外周縁１３ａよりも径方向内側の部分は、ホルダ部材１２よりもキャビティＣ側に突出させられており、この部分における金型面１ａを構成している。ここで、通気層１３において、金型面１ａを構成する部分のホルダ部材１２からの突出量Ｐは、この部分がキャビティＣ内の溶融原料の充填圧力を受けて圧縮された際の圧縮代と同一とされており、射出成形の際に通気層１３のなす金型面１ａとホルダ部材１２のなす金型面１ａとが同一平面となるように図られている。
【００２９】
本実施の形態では、通気層１３は、層状に堆積させた原料粉末を非圧縮のまま焼成してなる多孔質体によって構成されており、金型面１ａをなす緻密層１６と、この緻密層１６よりも気孔率の高い高気孔率層１７とを積層した構成とされている。また、高気孔率層１７は、図３に示すようにスポンジ構造、すなわち原料粉末同士が結合してなる壁部に囲まれた空洞を有する構成とされている。
ここで、通気層１３の製造に用いられる原料粉末としては、通気層１３に要求される性質に応じて任意の材料の粉末を用いることができる。例えば、射出成形に用いる原料として腐食性ガスを発生させる樹脂を用いる場合には、通気層１３のうち少なくとも緻密層１６の製造に用いられる原料粉末として、耐食性を有する材料、例えばＮｉ（ニッケル）基合金、特にハステロイ（登録商標）Ｃ−２２の粉末を用いる。
また、通気層１３の耐磨耗性を向上させたい場合には、通気層１３のうち少なくとも緻密層１６の製造に用いられる原料粉末として、耐磨耗性を有する材料、例えば超硬合金の粉末を用いる。
【００３０】
緻密層１６の気孔率は３２％から５０％の範囲内とすることが好ましく、高気孔率層１７の気孔率は４０％から９０％の範囲内とすることが好ましい。
また、緻密層１６の厚みＤ１は５００μｍ以下とすることが好ましく、高気孔率層１７の厚みＤ２は１０００μｍ以下とすることが好ましい。
【００３１】
サポート部材１４は、通気層１３を受ける部分からガス通路４まで通じる通気孔１４ａを有しており、この通気孔１４ａによって通気層１３を通過した気体のガス通路４への通過を許容しつつ、通気層１３がキャビティＣ内に充填された溶融原料の圧力に耐えられるように支持するものである。
本実施の形態では、サポート部材１４は、一端に底部１４ｂが形成され、他端に外向きフランジ１４ｃが形成される筒形状の部材であって、ホルダ部材１２に対して、外向きフランジ１２ａ側から、底部１４ｂをキャビティＣ側に向けた状態にして挿入され、かつ外向きフランジ１４ｃを係合凹部１２ｃに係合させた状態にして設けられて、底部１４ｂによって通気層１３を支持するものである。
また、底部１４ｂには、キャビティＣ側、すなわち通気層１３を受ける面から他面側、すなわちガス通路４側まで通じる通気孔１４ａが単数または複数設けられており、これによってキャビティＣ内から通気層１３を通じて排出された気体が底部１４ｂの通気孔１４ａを通じてガス通路４内に流れ込むようになっている。ここで、通気孔１４Ａは、例えば内径１００μｍから１０００μｍの貫通孔とされており、本実施の形態では、通気孔１４ａとして、内径５００μｍの丸穴を９本／ｃｍ２形成している。
【００３２】
サポート部材１４の底部１４ｂと通気層１３とは、ロウ付け等によって接合されるものであって、例えば、これらの接触面にそれぞれニッケルリンめっきを施し、底部１４ｂと通気層１３とを互いのめっき面同士を接触させた状態で加熱させることで、これらが拡散接合される。
また、サポート部材１４は、可動型２と固定型３とを型締めした状態では外向きフランジ１４ｃ側の端面が固定型３の外面と同一平面をなすようにその軸方向の長さが設定されている。
【００３３】
以下に、このように構成される通気用金型部材１１の製造方法について説明する。
通気用金型部材１１において、ホルダ部材１２とサポート部材１４とは、それぞれ一般に金型に用いられる材料等を機械加工することによって製造される。
【００３４】
次に、通気層１３の製造方法の一例について説明する。本実施形態にかかる通気層１３は、図４に示すグリーンシート製造装置２１を用いて製造されたグリーンシートを焼成することによって製造される。
以下に、まずグリーンシート製造装置２１の構成について説明する。
グリーンシート製造装置２１は、グリーンシートを形成するための下地としてキャリアシート２２を用いるものであって、このキャリアシート２２が巻き回された巻き出しリール２３と、巻き出しリール２３からキャリアシート２２を巻き取る巻き取りリール２４と、巻き出しリール２３と巻き取りリール２４との間で巻き出しリール２３から引き出されたキャリアシート２２の少なくとも一部区間を水平状態に保持する複数の支持ロール２５とを有しており、キャリアシート２２において支持ロール２５によって水平状態にして保持される区間が、グリーンシート形成に供されるシート形成区間とされる。
【００３５】
シート形成区間には、通気層１３の緻密層１６の原料となる第一スラリーをキャリアシート２２上に連続的に供給する第一のホッパー２６が設けられ、第一のホッパー２６の下流側には、第一のホッパー２６からキャリアシート２２上に供給されてキャリアシート２２とともに下流側に移動する第一スラリーを、所望の厚みの第一スラリー層Ｌ１に成形する第一のドクターブレード２７が設けられている。
【００３６】
ここで、第一スラリーとしては、原料粉末とシンナーとの混合体、または必要に応じてこの混合体に界面活性剤を添加したものが用いられる。
本実施の形態では、第一スラリーは、原料粉末であるＳＵＳ３１６Ｌ（ステンレス鋼）の粉末（平均粒径１２μｍ）を５５．２重量％含み、シンナーであるヒドロキシプロピルメチルセルロース３．９重量％、グリセリン３．８重量％、水３７．１重量％を含むものを用いている。
ここで、第一スラリーに界面活性剤を添加する場合には、界面活性剤として、ドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウムが用いられる。
【００３７】
さらに、シート形成区間において第一のドクターブレード２７の下流側には、通気層１３の高気孔率層１７の原料となる第二スラリーをキャリアシート２２上の第一スラリー層Ｌ１上に連続的に供給する第二のホッパー２８が設けられ、第二のホッパー２８の下流側には、第二のホッパー２８から第一スラリー層Ｌ１上に供給されてキャリアシート２２とともに下流側に移動する第二スラリーを、所望の厚みの第二のグリーン層Ｌ２に成形する第二のドクターブレード２９が設けられている。
【００３８】
ここで、第二スラリーとしては、原料粉末、シンナー、界面活性剤及び発泡剤の混合体からなるものが用いられる。
本実施の形態では、第二スラリーは、原料粉末であるＳＵＳ３１６Ｌの粉末（平均粒径１２μｍ）を５５．０重量％含み、シンナーであるヒドロキシプロピルメチルセルロース３．８重量％、グリセリン３．６重量％、水２９．１重量％を含み、界面活性剤であるドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウムを７．１重量％含み、発泡剤であるヘキサンを１．４重量％含むものを用いている。
【００３９】
シート形成区間において第二のドクターブレード２９の下流側には、キャリアシート２２とともに下流側に移動する第一、第二スラリー層Ｌ１、Ｌ２を高湿度雰囲気下で加熱する恒温・高湿度槽３１が設けられており、恒温・高湿度槽３１の下流側には、キャリアシート２２とともに下流側に移動する第一、第二スラリー層Ｌ１、Ｌ２を乾燥させて複合グリーンシートＳとする乾燥槽３２が設けられている。
【００４０】
このグリーンシート製造装置２１は、巻き取りリール２４によって巻き出しリール２３からキャリアシート２２を巻き取ってシート形成区間でキャリアシート２２を移動させることで、キャリアシート２２上に、第一、第二スラリー層Ｌ１、Ｌ２を連続的に形成してグリーンシートとするものである。
以下、このグリーンシート製造装置２１を用いた通気層１３の製造方法を説明する。
まず、キャリアシート２２の移動に伴って、第一のホッパー２６からキャリアシート２２上に第一スラリーが連続的に供給することで、この第一スラリーが第一のドクターブレード２７によって所望の厚みの第一スラリー層Ｌ１に成形される（第一スラリー層形成工程）。本実施の形態では、第一スラリー層Ｌ１の厚みは、２００μｍとしている。
【００４１】
そして、シート形成区間において第一のドクターブレード２７よりも下流側で、キャリアシート２２とともに下流側に移動する第一スラリー層Ｌ１上に、第二のホッパー２８から第二スラリーを連続的に供給することで、この第二スラリーが第二のドクターブレード２９によって所望の厚みの第二スラリー層Ｌ２に成形される（第二スラリー層形成工程）。本実施の形態では、第二スラリー層Ｌ２の厚みは、１００μｍとしている。
【００４２】
〔発泡工程〕
このようにしてキャリアシート２２上に積層された第一、第二スラリー層Ｌ１、Ｌ２からなる複合スラリー層Ｌは、キャリアシート２２の移動に伴って恒温・高湿度槽３１内に搬入されて、高湿度雰囲気下での熱処理が施される。
本実施の形態では、この発泡工程において、湿度９０％の雰囲気中で温度４０°Ｃで２０分間の熱処理が行われる。
このように熱処理が施されることで、第二スラリー層Ｌ２に含まれる発泡剤が熱分解して気化することとなり、これによって第二スラリー層Ｌ２が発泡してスポンジ状となる。
ここで、この加熱処理は高湿度雰囲気下で行われており、第一，第二スラリー層Ｌ１、Ｌ２に含まれるシンナーは揮発せずに第一、第二スラリー層Ｌ１、Ｌ２内に留まっているので、第二スラリー層Ｌ２は、容易に塑性変形可能な状態で発泡させられることとなって、ひび割れ等を生じずにスポンジ状になる。
【００４３】
〔乾燥工程〕
このようにして第二スラリー層Ｌ２の発泡が行われた複合スラリー層Ｌは、キャリアシート２２の移動に伴って乾燥槽３２に搬入されて、各スラリー層に含まれる水分が飛ばされて、複合グリーンシートＳとなる。
この乾燥工程では、空気中で温度８０°Ｃで１５分間の熱処理が行われる。
【００４４】
〔脱脂工程〕
この複合グリーンシートＳは、グリーンシート製造装置２１から取り出されて、図示しない脱脂装置に送り込まれることにより、複合グリーンシートＳ中に含まれるヒドロキシプロピルメチルセルロース（糊成分）が飛ばされる。
この脱脂工程では、空気中で温度５００°Ｃで１５分間の熱処理が行われる。
【００４５】
〔焼成工程〕
脱脂工程を経た複合グリーンシートＳは、焼成炉に送り込まれて焼成された後に所望の形状に切り出されるか、または所望の形状に切り出した後に焼成炉に送り込まれて焼成される。
焼成炉としては、例えば真空炉が用いられるが、原料粉末として真空炉による焼成では酸化する可能性のある材質を用いている場合には、還元雰囲気下、例えば５％の水素分子ガスを含む窒素ガス雰囲気下で焼成を行う。
本実施の形態では、原料粉末としてＳＵＳ３１６Ｌを用いており、真空雰囲気下で温度１２００°Ｃで３００分間の熱処理が行われる。
【００４６】
このようにして得られた焼成体は、第一スラリー層Ｌ１によって構成される部分が緻密層１６となり、第二スラリー層Ｌ２によって構成される部分が高気孔率層１７となる。
ここで、この時点では、焼成体において第一スラリー層Ｌ１によって構成される部分の気孔率は４０％から５０％の範囲内であり、第二スラリー層Ｌ２によって構成される部分の気孔率は９０％から９８％の範囲内である。
【００４７】
〔圧延工程〕
このようにして得られた焼成体に、さらに圧延処理を施して所望の厚みとするとともに、このように焼成体を圧縮することによりその気孔率を所望の値とする。本実施の形態では、焼成体において通気層１３の縁部をなす部分は、他の部分よりもさらに圧縮されて他の部分よりも薄く形成される。
ここで、焼成体を圧延しても、第一スラリー層Ｌ１によって構成される緻密層１６はもちろん、第二スラリー層Ｌ２によって構成される高気孔率層１７は、厚み方向に圧縮されるだけであって、いびつな形状に変形することはなく、内部の連続気孔は維持される。
【００４８】
ここで、この圧延によって焼成体をあまり薄くしすぎると、かえって気孔率が高くなってしまうので、圧延後の焼成体の厚みは、１５０μｍ以上とすることが望ましい。
また、このように焼成体を圧延することによって得られる通気層１３は、ごく薄い板状に形成することができ、さらに、このように通気層１３が予め十分に圧縮されていることにより、通気層１３がキャビティＣ内に射出された溶融原料の圧力を受けた際に塑性変形してしまうことがない。
さらに、このように通気層１３を構成する緻密層１６と高気孔率層１７とを一体に製造することで、これらの付着強度を高くして耐久性を向上させることができる。
【００４９】
本実施の形態にかかる金型１は、従来の金型と同じく、型締め装置によって可動型２と固定型３とを型締めした状態で、射出気孔５によってキャビティＣ内に溶融原料を射出されて、射出成形品の成形に供される。
そして、この金型１では、このようにキャビティＣ内に溶融原料を射出した際に、キャビティＣ内の空気や溶融原料が発するガスが通気用金型部材１１の通気層１３及びサポート部材１４の通気孔１４ａを通じてガス通路４内に排出されるとともに、溶融原料は金型面１ａをなす通気層１３によって遮られてキャビティＣ内に留まる。
【００５０】
この通気用金型部材１１の通気層１３は、層状に堆積させた原料粉末を非圧縮のまま焼成してなる多孔質体とされているので、原料粉末を圧粉成形した後に焼結してなる従来の通気層よりも気孔率が高く、通気性も高い。また、通気層１３自体も、従来の通気層よりも薄くすることができるので、通気層による排気の圧力損失を抑えることができる。
このため、この金型１では、キャビティ内の気体の排出を十分に行うことができ、従来よりもさらに小型、薄肉の成形品の製造を良好に行うことができる。
【００５１】
また、通気層１３は、金型面１ａをなす緻密層１６と、この緻密層１６よりも気孔率の高い高気孔率層１７とを積層した構成とされているので、緻密層１６によってキャビティＣ内の溶融原料が遮られて通気層１３内への染み込みが防止される一方で、緻密層１６を通過して高気孔率層１７に達した気体は、緻密層１６よりも気孔率が高い高気孔率層１７を速やかに通過して、サポート部材１４の通気孔１４ａを通じてガス通路４に排出される。
【００５２】
ここで、高気孔率層１７は、厚み方向に交差する方向の通気性も良好であるので、高気孔率層１７においてサポート部材１４の通気孔１４ａに対向していない領域に進入した気体は、高気孔率層１７において通気孔１４ａに対向する位置まで速やかに移動する。すなわち、この通気層１３では、緻密層１６のうち、金型面１ａをなす領域を通過した気体を全て速やかに通気孔１４ａに流れ込ませることができるので、排気効率が高い。
【００５３】
また、本実施の形態では、高気孔率層１７は、スポンジ構造をなしており、単に原料粉末間の隙間によって気孔を形成した場合よりも、気孔率が高く、排気性能が高い。
【００５４】
このように構成される金型１の性能を調べるために、この金型１と、この金型１において通気用金型部材１１の通気層を圧粉成形体を焼結してなる多孔質体とした金型（以下、比較例とする）を用いて薄肉の板を成形し、その成形品質を比較した。
この試験では、射出成形品の原料としてポリカーボネートを用いて、縦１００ｍｍ、横１００ｍｍ、厚さ０．１ｍｍの板を作成し、この板に形成された気泡等のガス欠陥の個数に基いてその性能を判定した。
【００５５】
比較例を用いて製造したポリカーボネート板には、３０個のガス欠陥が形成されており、その中には、ポリカーボネート板の両面に貫通したものも存在した。このことから、比較例では、キャビティＣ内の排気が不十分であって、このような薄肉部品を製造することは困難であることがわかった。
一方、本発明にかかる金型１を用いて製造したポリカーボネート板には、ガス欠陥は生じておらず、金型１では、キャビティＣ内の排気が十分に行われており、このような薄肉部品であっても良好に成形することが可能であることがわかった。
【００５６】
ここで、上記実施の形態では、通気層１３が、緻密層１６と高気孔率層１７とが一体に製造された例を示したが、これに限られることなく、通気層１３は、それぞれ別体として製造された緻密層１６と高気孔率層１７とをロウ付けや拡散接合によって接着した構成としてもよい。
【００５７】
緻密層１６を単体で製造する場合には、上記グリーンシート製造装置２１において第二のホッパー２８、第二のドクターブレード２９、及び恒温・高湿度槽３１をなくした構成のグリーンシート製造装置を用いて、第一のホッパー２６及び第一のドクターブレード２７によって第一のスラリー層Ｌ１のみを形成してこの第一のスラリー層Ｌ１に乾燥工程を施してグリーンシートを形成する。そして、このグリーンシートを脱脂、焼成し、さらに必要に応じて圧延することで、緻密層１６単体を得る。
【００５８】
また、高気孔率層１７を単体で製造する場合には、上記グリーンシート製造装置２１において第一のホッパー２６及び第一のドクターブレード２７とをなくした構成のグリーンシート製造装置を用いて、第二のホッパー２８及び第二のドクターブレード２９によって第二のスラリー層Ｌ２のみを形成してこの第二のスラリー層Ｌ２に発泡工程、乾燥工程を施してグリーンシートを形成する。そして、このグリーンシートの脱脂を行った後に脱脂、焼成、圧延することで、高気孔率層１７単体を得る。
【００５９】
また、上記実施の形態では、通気層１３を、緻密層１６と高気孔率層１７とを一層ずつ積層してなる二層構造とした例を示したが、これに限られることなく、緻密層１６に対して複数層の高気孔率層１７を積層した構成としてもよい。
この場合には、例えば、これら高気孔率層１７のうち、緻密層１６に近い側には比較的気孔率の低いものを配置し（但し緻密層１６よりも高気孔率とする）、緻密層１６から離れるにつれて気孔率の高いものを配置する構成として、緻密層１６を通過した気体が緻密層１６から離間するにつれてスムーズに高気孔率層１７を通過するようにすることができる。
【００６０】
ここで、このように通気層１３を、複数層の高気孔率層１７を有する構成とする場合には、緻密層１６と各高気孔率層１７をそれぞれ別個に作成したのちにロウ付けや拡散接合によって接着して通気層１３を得るか、これらを構成するグリーンシート同士を積層した後に脱脂、焼成、圧延を施して、一体の通気層１３を得る。
また、一層の緻密層１６と一層の高気孔率層１７とを一体に形成したものに対して、さらに高気孔率層１７を必要な数だけ貼り付けることによって通気層１３を得てもよく、前記複合グリーンシートＳにさらに高気孔率層１７となるグリーンシートを積層したのちに脱脂、焼成、圧延を施して一体の通気層１３を得てもよい。
【００６１】
また、通気層１３は、緻密層１６一層のみによって構成してもよく、また高気孔率層１７一層のみによって構成してもよい。
通気層１３を高気孔率層１７一層のみによって構成した場合には、通気層１３の気孔率が一層高くなって通気性が向上するので、ガスの発生の多い原料を、通気層１３への溶融原料の染み込みが生じにくい低圧で射出成形する場合に好適である。
【００６２】
ここで、原料粉末を焼成してなる多孔質体は、原料粉末の平均粒径を大きくすることで、原料粉末間に形成される隙間が大きくなって気孔率が高くなる。
そこで、高気孔率層１７を、スポンジ状の多孔質体によって構成する代わりに、緻密層１６の製造に用いる原料粉末よりも平均粒径の大きい原料粉末を用いて製造される多孔質体によって構成してもよい。
【００６３】
このような高気孔率層１７を有する通気層１３は、例えば前記グリーンシート製造装置２１において、第二スラリーとして、第一スラリーの原料粉末よりも平均粒径の大きい原料粉末を用い、かつ発泡剤を含まないものを用いて、発泡工程を省いた以外は同じ工程を経て複合グリーンシートＳを製造し、この複合グリーンシートＳを脱脂、焼成、圧延することで得られる。
また、このような高気孔率層１７単体は、前記の緻密層１６単体を製造する方法において、第一スラリーに用いる原料粉末としてより平均粒径の大きい原料粉末を用いることで得ることができる。
【００６４】
また、このように平均粒径の異なる原料粉末を用いて緻密層１６と高気孔率層１７を形成する場合には、これらは原料粉末をシート状に圧粉成形したのちに焼結することによって製造してもよい。
【００６５】
【発明の効果】
上述のように、本発明にかかる通気用金型部材を用いた金型では、通気層の通気性をより高めることができるので、キャビティ内の気体の排気性能を高めることができ、従来よりも小型、薄肉の部品を良好に成形することができる。
【００６６】
また、本発明にかかる通気用金型の製造方法によれば、通気用金型部材の通気層を、圧粉成形体を焼結してなる従来の通気層よりも気孔率が高く通気性の高い多孔質体とすることができる。
さらに、この通気層は、圧延が施されることによってごく薄い板状に形成されるとともに、このように通気層を予め十分に圧縮されているので、通気層がキャビティ内に充填された溶融原料の圧力を受けても塑性変形してしまうことがない。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態にかかる金型の概略構成を示す縦断面図である。
【図２】本実施形態にかかる通気用金型部材の構成を示す縦断面図である。
【図３】本実施形態にかかる通気用金型部材の通気層の構成を概略的に示す拡大図である。
【図４】本実施形態にかかる通気用金型部材の製造方法を示す図である。
【符号の説明】
１ 金型 １ａ 金型面
４ ガス通路 １１ 通気用金型部材
１３ 通気層 １４ サポート部材
１４ｃ 通気孔 １６ 緻密層
１７ 高気孔率層 Ｃ キャビティ
Ｄ１ 緻密層の厚み Ｄ２ 高気孔率層の厚み
Ｌ１ 第一スラリー層 Ｌ２ 第二スラリー層
Ｓ 複合グリーンシート
Claims (11)
- キャビティから金型外まで通じるガス通路を有する射出成形用金型において前記ガス通路に設けられて、前記キャビティと前記ガス通路との接続部における金型面を構成するとともに前記キャビティと前記ガス通路との間での気体の通過を許容する通気用金型部材であって、
前記キャビティと前記ガス通路との間での気体の通過を許容する通気層を有し、
該通気層は、層状に堆積させた原料粉末を非圧縮のまま焼成してなる連続空孔を有する多孔質体によって構成されていることを特徴とする通気用金型部材。 - キャビティから金型外まで通じるガス通路を有する射出成形用金型において前記ガス通路に設けられて、前記キャビティと前記ガス通路との接続部における金型面を構成するとともに前記キャビティと前記ガス通路との間での気体の通過を許容する通気用金型部材であって、
前記キャビティと前記ガス通路との間での気体の通過を許容する通気層を有し、
該通気層は、前記金型面をなす緻密層と、該緻密層よりも気孔率の高い高気孔率層とを積層した構成とされていることを特徴とする通気用金型部材。 - 前記通気層は、前記金型面をなす緻密層と、該緻密層よりも気孔率の高い高気孔率層とを積層した構成とされていることを特徴とする請求項１記載の通気用金型部材。
- 前記緻密層の気孔率は３２％から５０％の範囲内とされ、
前記高気孔率層の気孔率は４０％から９０％の範囲内とされていることを特徴とする請求項２または３に記載の通気用金型部材。 - 前記緻密層の厚みＤ１は５００μｍ以下とされ、
前記高気孔率層の厚みＤ２は１０００μｍ以下とされ、
前記通気層の前記高気孔率層側には前記通気層を支持するサポート部材が設けられており、該サポート部材には、前記通気層側から前記ガス通路側まで通じる通気孔が設けられていることを特徴とする請求項２から４のいずれかに記載の通気用金型部材。 - 前記高気孔率層は、スポンジ構造をなしていることを特徴とする請求項２から５のいずれかに記載の通気用金型部材。
- 前記高気孔率層は、前記緻密層の製造に用いる原料粉末よりも平均粒径の大きい原料粉末を用いて製造される多孔質体とされていることを特徴とする請求項２から６のいずれかに記載の通気用金型部材。
- キャビティから金型外まで通じるガス通路を有する射出成形用金型であって、
前記ガス通路に、請求項１から７のいずれかに記載の通気用金型部材が設けられて、この通気用金型部材によって前記キャビティと前記ガス通路との接続部における金型面が構成されていることを特徴とする射出成形用金型。 - 請求項１記載の通気用金型部材の製造方法であって、
原料粉末を含むスラリーをドクターブレード法によりキャリヤーシート上に延ばしてスラリー層を形成するスラリー層形成工程と、
該スラリー層を乾燥させてグリーンシートとする乾燥工程と、
該グリーンシートの脱脂を行う脱脂工程と、
該グリーンシートを焼成して焼成体とする焼成工程とを有し、
該焼成体を前記通気用金型部材の通気層とすることを特徴とする通気用金型部材の製造方法。 - 請求項１記載の通気用金型部材の製造方法であって、
原料粉末及び発泡剤を含むスラリーをドクターブレード法によりキャリヤーシート上に延ばしてスラリー層を形成するスラリー層形成工程と、
このスラリー層を加熱して前記発泡剤を気化させることにより前記スラリー層を発泡させてスポンジ状とする発泡工程と、
該スラリー層を乾燥させてグリーンシートとする乾燥工程と、
該グリーンシートの脱脂を行う脱脂工程と、
該グリーンシートを焼成して焼成体とする焼成工程と、
該焼成体に圧延加工を施して前記通気用金型部材を構成する通気層とする圧延工程とを有していることを特徴とする通気用金型部材の製造方法。 - 請求項３から６のいずれかに記載の通気用金型部材の製造方法であって、
原料粉末を含む第一スラリーをドクターブレード法によりキャリヤーシート上に延ばして第一スラリー層を形成する第一スラリー層形成工程と、
この第一スラリー層の上に、原料粉末及び発泡剤を含む第二スラリーをドクターブレード法により延ばして第二スラリー層を形成する第二スラリー層形成工程と、
これら第一スラリー層と第二スラリー層とからなる複合スラリ−層を加熱して前記発泡剤を気化させることにより前記第二スラリー層を発泡させてスポンジ状とする発泡工程と、
前記複合スラリー層を乾燥させて複合グリーンシートとする乾燥工程と、
該複合グリーンシートの脱脂を行う脱脂工程と、
該複合グリーンシートを焼成して複合焼成体とする焼成工程と、
該複合焼成体に圧延加工を施して前記通気用金型部材を構成する通気層とする圧延工程とを有していることを特徴とする通気用金型部材の製造方法。
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