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公開番号
2025012957
公報種別
公開特許公報(A)
公開日
2025-01-24
出願番号
2023116173
出願日
2023-07-14
発明の名称
発泡成形用金型の製造方法、及び発泡成形用金型
出願人
個人
代理人
個人
主分類
B29C
44/58 20060101AFI20250117BHJP(プラスチックの加工;可塑状態の物質の加工一般)
要約
【課題】二重構造の凹側一体金型及び凸側一体金型を含む発泡成形用金型を精度良く効率的に製造することができる製造方法を提供する。
【解決手段】発泡成形用金型1は、二重構造の凹側一体金型及び凸側一体金型Bを含む。発泡成形用金型1の製造方法は、造形プラットフォーム2上に金属粉末MPを所定の積層厚さで敷き詰める工程と、前記凹側一体金型又は凸側一体金型Bの3Dモデルデータから変換された前記積層厚さごとのスライスデータを用いて、レーザービームLによる金属粉末MPの溶融・凝固を行う工程とを繰り返す粉末床溶融結合法により、前記凹側一体金型又は凸側一体金型Bを造形プラットフォーム2上に造形する。
【選択図】図11
特許請求の範囲
【請求項1】
凹型及び凸型の間の成形空間で発泡合成樹脂を成形する金型の製造方法であって、
前記金型は、二重構造の凹側一体金型及び凸側一体金型を含み、
前記凹側一体金型は、前記凹型と、前記凹型の背面に所要の間隔を設けて凹側背面空間を設けるように対向する、前記凹型と略同形状の凹側背面部材とを一体にしてなる凹側構造体を含み、前記凹側背面空間を凹側用役空間としたものであり、
前記凸側一体金型は、前記凸型と、前記凸型の背面に所要の間隔を設けて凸側背面空間を設けるように対向する、前記凸型と略同形状の凸側背面部材とを一体にしてなる凸側構造体を含み、前記凸側背面空間を凸側用役空間としたものであり、
前記凹型及び前記凸型には、スリット状の蒸気孔が形成されており、
前記凹型と前記凹側背面部材との間には、それらを繋ぐ複数の凹側補強部材があり、
前記凸型と前記凸側背面部材との間には、それらを繋ぐ複数の凸側補強部材があり、
造形プラットフォーム上に金属粉末を所定の積層厚さで敷き詰める工程と、
前記凹側一体金型又は前記凸側一体金型の3Dモデルデータから変換された前記積層厚さごとのスライスデータを用いて、レーザービームによる前記金属粉末の溶融・凝固を行う工程と、
を繰り返す粉末床溶融結合法により、
前記形状の前記凹側一体金型又は前記凸側一体金型を前記造形プラットフォーム上に造形する、
発泡成形用金型の製造方法。
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【請求項2】
前記凹側一体金型は、前記凹側構造体に加え、凹側取付構造体を有し、
前記凹側取付構造体は、
前記凹側用役空間内に蒸気を供給するための配管を取り付ける凹側蒸気供給用配管取付部、
前記凹側用役空間内に冷却水を供給するための配管を取り付ける凹側冷却水供給用配管取付部、及び、
前記蒸気が冷却されて発生するドレン及び前記冷却水のドレンを前記凹側用役空間から排水するための配管を取り付ける凹側ドレン用配管取付部、並びに、
前記凹側一体金型を成形装置本体に取り付けるための凹側成形装置本体取付部、
が形成されたものであり、
前記凸側一体金型は、前記凸側構造体に加え、凸側取付構造体を有し、
前記凸側取付構造体は、
前記凸側用役空間内に蒸気を供給するための配管を取り付ける凸側蒸気供給用配管取付部、
前記凸側用役空間内に冷却水を供給するための配管を取り付ける凸側冷却水供給用配管取付部、及び、
前記蒸気が冷却されて発生するドレン及び前記冷却水のドレンを前記凸側用役空間から排水するための配管を取り付ける凸側ドレン用配管取付部、並びに、
前記凸側一体金型を成形装置本体に取り付けるための凸側成形装置本体取付部、
が形成されたものである、
請求項1に記載の発泡成形用金型の製造方法。
【請求項3】
前記金属粉末は、ステンレス合金、チタン合金、又はニッケル合金の粉末であり、
前記凹型及び前記凹側背面部材、並びに前記凸型及び前記凸側背面部材の厚みは1mm以上3mm以下である、
請求項1又は2に記載の発泡成形用金型の製造方法。
【請求項4】
凹型及び凸型の間の成形空間で発泡合成樹脂を成形する金型であって、
二重構造の凹側一体金型及び凸側一体金型を含み、
前記凹側一体金型は、前記凹型と、前記凹型の背面に所要の間隔を設けて凹側背面空間を設けるように対向する、前記凹型と略同形状の凹側背面部材とを一体にしてなる凹側構造体を含み、前記凹側背面空間を凹側用役空間としたものであり、
前記凸側一体金型は、前記凸型と、前記凸型の背面に所要の間隔を設けて凸側背面空間を設けるように対向する、前記凸型と略同形状の凸側背面部材とを一体にしてなる凸側構造体を含み、前記凸側背面空間を凸側用役空間としたものであり、
前記凹型及び前記凸型には、スリット状の蒸気孔が形成されており、
前記凹型と前記凹側背面部材との間には、それらを繋ぐ複数の凹側補強部材があり、
前記凸型と前記凸側背面部材との間には、それらを繋ぐ複数の凸側補強部材があり、
前記凹側一体金型は、前記凹側構造体に加え、凹側取付構造体を有し、
前記凹側取付構造体は、
前記凹側用役空間内に蒸気を供給するための配管を取り付ける凹側蒸気供給用配管取付部、
前記凹側用役空間内に冷却水を供給するための配管を取り付ける凹側冷却水供給用配管取付部、及び、
前記蒸気が冷却されて発生するドレン及び前記冷却水のドレンを前記凹側用役空間から排水するための配管を取り付ける凹側ドレン用配管取付部、並びに、
前記凹側一体金型を成形装置本体に取り付けるための凹側成形装置本体取付部、
が形成されたものであり、
前記凸側一体金型は、前記凸側構造体に加え、凸側取付構造体を有し、
前記凸側取付構造体は、
前記凸側用役空間内に蒸気を供給するための配管を取り付ける凸側蒸気供給用配管取付部、
前記凸側用役空間内に冷却水を供給するための配管を取り付ける凸側冷却水供給用配管取付部、及び、
前記蒸気が冷却されて発生するドレン及び前記冷却水のドレンを前記凸側用役空間から排水するための配管を取り付ける凸側ドレン用配管取付部、並びに、
前記凸側一体金型を成形装置本体に取り付けるための凸側成形装置本体取付部、
が形成されたものである、
発泡成形用金型。
【請求項5】
前記凹側一体金型及び前記凸側一体金型は、ステンレス合金製、チタン合金製、又はニッケル合金製であり、
前記凹型及び前記凹側背面部材、並びに前記凸型及び前記凸側背面部材の厚みは1mm以上3mm以下である、
請求項4に記載の発泡成形用金型。
発明の詳細な説明
【技術分野】
【0001】
本発明は、発泡合成樹脂を成形するための金型の製造方法、及び前記金型に関する。
続きを表示(約 1,700 文字)
【背景技術】
【0002】
断熱容器、包装材等に使用される発泡合成樹脂の成形に用いる金型として、二重構造の凹側一体金型及び凸側一体金型を用いるものがある(例えば、特許文献1参照)。前記凹側一体金型は、凹型と、前記凹型の背面に所要の間隔を設けて凹側背面空間を設けるように対向する、前記凹型と略同形状の凹側背面部材とを一体にし、前記凹側背面空間を凹側用役空間としたものである。前記凸側一体金型は、凸型と、前記凸型の背面に所要の間隔を設けて凸側背面空間を設けるように対向する、前記凸型と略同形状の凸側背面部材とを一体にし、前記凸側背面空間を凸側用役空間としたものである。
【0003】
二重構造の凹側一体金型及び凸側一体金型を用いて発泡合成樹脂を成形することにより、前記凹側用役空間及び前記凸側用役空間の容積を小さくできるので、エネルギ効率が高くなる。
【0004】
発泡成形用金型の材質としては、加工性及び耐腐食性等の観点から、アルミニウム合金を使用するのが一般的である。例えば、特許文献1の凹側一体金型30A及び凸側一体金型30Bにおいて、凹型31及び凸型32は、5~15mmの厚さのアルミニウム合金であり(特許文献1の段落[0054])、凹側背面部材33及び凸側背面部材34は、8~15mmの厚さのアルミニウム合金である(特許文献1の段落[0055])。
【0005】
特許文献1の発泡成形用金型の製造方法では、二重構造の凹側一体金型30A及び凸側一体金型30Bを、消失模型鋳造及び機械加工により製造する。例えば、凹側一体金型30Aを製造する場合、鋳造用消失模型の製作組立て(図5)、鋳物砂の充填、硬化(図6)、溶湯の注入、造形(図7)、鋳造品の取り出し、鋳造品の機械加工(図8)を行う。
【0006】
鋳造用消失模型の製作組立て(図5)では、発泡スチロール製のブロックから、凹型31の形状に相当する消失模型51、及び凹側背面部材33の形状に相当する消失模型52を製作し、それらを組み立てて、組立て消失模型50を製作する。鋳物砂の充填、硬化(図6)では、容器55内に配置した組立て消失模型50の外部及び内部に鋳物砂aを充填し、充填した鋳物砂aを硬化させる。
【0007】
溶湯の注入、造形(図7)では、鋳物砂a(図6)の中の組立て消失模型50の部分に、アルミニウム合金の溶湯bを注入して消失模型50を熱によって分解、消失させ、同時に、消失した空間に溶湯bを流入させ、凹側一体金型30Aを造形する。鋳造品の機械加工(図8)では、鋳込み砂による凹凸粗な表面を持つ鋳造直後の鋳造品を、所定の表面精度に仕上げると同時に、所定の設定寸法に加工するため、適宜な研削装置53によって機械加工する。
【0008】
一方、二重構造の凹側一体金型及び凸側一体金型の製造方法ではなく、通常形状の凹型及び凸型の製造方法として、アーク溶接方式による3Dプリンタを用いて造形する工程を含み、線状の軌跡(ビード)である凸条を多段に積層することで前記金型の表面積を増加させ、冷却に要する時間を短縮するものがある(例えば、特許文献2参照)。
【0009】
特許文献2の発泡成形用金型の製造方法では、アーク溶接方式による3Dプリンタ50(図3)を用い、造形用金属としてアルミニウムを使用して発泡成形用金型30を造形する。それにより、発泡成形用金型30の表面に線状のビードである凸条20を形成する。そして、前記3Dプリンタ50による発泡成形用金型30の造形後に、底面31及び周側面32に必要な蒸気孔の穿設作業を行う。成形面3aが平坦である一般的な発泡成形用金型にするためには、前記3Dプリンタ50による発泡成形用金型30の造形後に、成形面3aに対して機械的研削を施す必要がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0010】
特開2010-221535号公報
特開2018-176473号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
(【0011】以降は省略されています)
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