专利名称：模具的制造方法
技术领域：
本发明涉及模具的制造方法。
背景技术：
被称作工程塑料的这一类塑料具有很高的强度，正在逐渐取代金属部件。其中被称做液晶性树脂的这一类塑料会在保持晶体结构的同时熔融。基于该晶体结构而带来的高强度是液晶性树脂的特征之一。进一步，液晶性树脂在固化时晶体结构没有大的变化，从而熔融时与固化时的体积变化小。其结果，对于液晶性树脂而言，具有成型收缩小、成型品的尺寸精度优异这样的优点。利用上述那样的高强度、尺寸精度优异这样的优点，液晶性树脂组合物逐渐被用于精密仪器部件。然而，精密仪器、光学仪器的情况下，稍有杂物、尘埃等就会影响仪器性能。因此，对于用于精密仪器、光学仪器的部件例如相机组件用部件等，在其制造时，使用水等进行超声波清洗，除去附着于部件表面的微小的杂物、油分、尘埃等。然而，将液晶性树脂组合物成型而成的成型品由于分子取向在表面部分特别大，因此在一般的成型方法中，会在外层上形成表层，表面较易原纤化。因此，如果成型品的表面剥落则成为脱落物(杂物)的主要成因。这样，杂物等的产生成为问题，因此对将液晶性树脂组合物成型而成的成型品进行超声波清洗极为困难。关于成为上述杂物等的产生原因的表层，如上所述，由于在成型品的表面分子取向特别大而在外层上形成。作为不会形成该易原纤化的表层的方法，有在200°C以上的模具温度下成型的方法。根据该方法，能够抑制原 纤化，但成型周期非常长，会产生生产率降低、树脂的滞留变差等问题。另外，作为改善了表面特性的成型品，公开了如下特征的成型品其为包含液晶性高分子和纤维状填料的成型品，且其具有平面部，所述平面部通过特定的表面胶带剥离试验而求得的表面粗糙度Ra值的上升幅度为0. 4 以下(专利文献I)。根据专利文献I中记载的方法，作为电气 电子仪器或光学仪器的部件是有用的，可防止产生表面微粒(异物)。这样使用专利文献I中记载的技术时，能够改善表面特性。然而，如专利文献I的实施例中记载的那样，专利文献I中的异物产生是在纯水中缓慢搅拌I分钟来清洗表面时产生的异物。在根据专利文献I中记载的方法改善表面特性时，由于难以抑制表层自身的产生，在使成型品处于超声波清洗等这样的激烈的条件下时，会产生非常多的异物。现有技术文献专利文献专利文献1:日本特开2008-239950号公报
发明内容
发明要解决的问题本发明是为了解决上述问题而进行的，其目的在于提供一种用于抑制由包含液晶性树脂的树脂组合物形成的成型品表面的原纤化、并得到具有优异外观的成型品的模具的制造方法。用于解决问题的方案本发明人等为了解决上述问题而反复深入研究。其结果发现通过用热导分析导出填充在模具中的液晶性树脂的模腔表面附近的温度与液晶性树脂在模具内的保持时间的关系，从而导出不会在成型品的外层上形成表层的、模腔表面附近的树脂的温度的温度范围和保持时间的保持时间范围，并对模具设置满足该温度范围和保持时间范围的隔热层，从而可以解决上述问题。更具体而言，本发明提供以下内容。(I) 一种模具的制造方法，所述模具用于制造由包含液晶性树脂的液晶性树脂组合物形成的成型品，该制造方法中，通过用热导分析导出填充在模具中的液晶性树脂的模腔表面附近的温度与液晶性树脂在模具内的保持时间的关系，从而导出不会在前述成型品的外层上形成表层的、前述模腔表面附近的温度的温度范围和前述保持时间的保持时间范围，并设置满足前述温度范围和前述保持时间范围的隔热层，前述热导分析是使用在模腔的表面形成有隔热层的模具、并将构成模具的材料以及前述液晶性树脂的比重、比热、热导率、热扩散率作为参数来进行的。(2)如(1)所述的模具的制造方法，其中，前述温度范围为230°C以上，前述保持时间范围为0.3秒以上。(3)如(I)或(2)所述的模具的制造方法，其中，前述热导分析确定范围隔热层的材料、设置位置、形状。(4)如(I) (3)中任一项所述的模具的制造方法，其中，前述隔热层的热导率为
0.3ff/m K以下，厚度为60 ii m以上。(5)如(I) (4)中任一项所述的模具的制造方法，其中，前述隔热层包含选自聚苯并咪唑、聚酰亚胺和聚醚醚酮中的至少一种树脂。(6)如(I) (4)中任一项所述的模具的制造方法，其中，前述隔热层为由多孔氧化锆制成的陶瓷材料。(7)如(I) (5)中任一项所述的模具的制造方法，其中，前述隔热层在表面具有金属层。 发明的效果在使用根据本发明制造的模具来制造由包含液晶性树脂的树脂组合物形成的成型品时，即使进行超声波清洗也可抑制成型品表面的原纤化、得到具有优异外观的成型品。
图1为示意地示出形成有隔热层的模具的截面的图，Ca)为在模腔整个表面形成有隔热层的组合模具的截面的示意图，(b)为在模腔部分表面形成有隔热层的组合模具的截面的示意图，(c)为在隔热层上形成有金属层的组合模具的截面的示意图。图2为用于对隔热层的厚度、模腔的厚度、模具的厚度进行说明的、形成有隔热层的组合模具的截面的示意图。图3为示出在多种成型条件下的模腔表面附近的温度与上述保持时间的关系的图。图4为示出实施例1中使用的模具的图。图5为示出实施例1中的距模腔表面7 U m的深度处的树脂的温度与树脂在模具内的保持时间的关系的图。图6为示出实施例2中使用的模具的图。
具体实施例方式以下，对本发明的实施方式进行详细说明。本发明不受以下的实施方式限定。本发明的模具的制造方法中，通过用热导分析导出填充在模具中的液晶性树脂的模腔表面附近的温度与液晶性树脂在模具内的保持时间的关系，从而导出不会在成型品的外层上形成表层的、模腔表面附近的温度的温度范围和保持时间的保持时间范围，并在成型时对模具设置满足该温度范围和保持时间范围的隔热层。而且，上述热导分析是使用在模腔的表面形成有隔热层的模具、并将构成模具的材料以及液晶性树脂的比重、比热、热导率、热扩散率作为参数来进行的。使用通过热导分析导出的、填充在模具中的液晶性树脂的模腔表面附近的温度与液晶性树脂在模具内的保持时间的关系，对存在与不存在形成在外层上的表层的成型条件进行区分。由于模腔表面附近的树脂的温度降低的容易度受到是否形成了表层的影响，因此能够进行区分。而且，对模具设置隔热层以使得上述模腔表面附近的温度与上述保持时间的关系显示期望的特性，从而可以得到能够制作不易产生表面的原纤化、具有优异外观的成型品。以下，进一步对本发明的模具的制造方法进行详细说明。树月旨材料等的确足树脂材料只要为包含液晶性树脂的树脂组合物即可，对液晶性树脂的种类没有特别的限制。然而，相对于全部树脂组合物，液晶性树脂占50质量％以上时，特别易于形成表层。另外，可以在不损害本发明的效果的范围将其他树脂、抗氧化剂、颜料、稳定剂、无机填充剂等添加剂配混于树脂组合物。此外，作为具体的液晶性树脂，例如可列举出在日本特开2010-106165号公报中记载的液晶性树脂(液晶性聚合物)。隔热层的设置关于隔热层的设置，首先，导出不会在成型品的外层上形成表层的、模腔表面附近的树脂的温度范围和保持时间范围(第一工序)。接着，对模具设置隔热层以使其满足上述温度范围和保持时间范围(第二工序)。以下，分为第一工序和第二工序对本发明的模具的制造方法进行说明。第一工序在第一工序中，通过热导分析，导出填充在模具中的液晶性树脂的模腔表面附近的树脂的温度与液晶性树脂在模具内的保持时间的关系。在此，热导分析使用在模腔的表面形成有隔热层的模具、并将构成模具的材料以及液晶性树脂的比重、比热、热导率、热扩散率作为参数来进行。具体而言如下进行来导出上述的关系。首先，对进行热导分析时所使用的参数进行说明。为了抑制模腔表面附近的树脂的温度降低而使用隔热层。在此，考虑流入到模具内的树脂的热的传递时，需要考虑隔热层的热导率和隔热层的热容量。因此，需要将构成模具的材料以及液晶性树脂的比重、比热、热导率、热扩散率的热物性作为参数。在进行热导分析时输入这些参数。接着，对在模腔的表面形成有隔热层的模具进行说明。需要预先确定在模具内如何设置隔热层而进行热导分析。这是由于根据设置隔热层的方式，热的传递的程度会不同。其中，将在模具内如何设置隔热层具体地确定至何种程度为止，可以根据所需精度等而适当地变更。以下，对隔热层的配置等进行更具体的说明。例如，可列举出在模腔的整个表面形成有隔热层的模具，在图1的(a)中，示出了在模腔的整个表面形成有隔热层的组合模具的截面示意图。通过这样在整个模腔设置隔热层，能够以不会在成型品的整个表面形成表层的方式成型。其中，组合模具如图1所示，由固定侧模具和移动侧模具构成。在确定使用如图1的(a)所示的模具进行热导分析时，隔热层的厚度1^ (与组合模具的拼合面垂直的方向)、隔热层的厚度方向的模具的厚度L 、隔热层的厚度方向的模腔的厚度Lp被确定。这些值也在热导分析时输入。其中，图2中示出了 LS、LM、LP的位置。此外，虽然在图1的(a)中，在模腔的整个表面形成有隔热层，但也可以如图1的(b)所示，在模腔的部分表面形成有隔热层。作为其他的例子，可列举出在所述在模腔的整个表面形成有隔热层的模具的隔热层上形成有金属层的模具，在图1的(C)中，示出了在该隔热层上形成有金属层的组合模具的截面的示意图。 通过在隔热层上形成金属层，模腔表面的耐摩损性得到提高。尤其是在配混了玻璃纤维等无机填充剂的情况下，模腔的表面变得易摩损。因此，在使用配混有玻璃纤维等的树脂组合物的情况下，优选使用如图1的(C)所示的模具。此外，在整个模腔的表面存在金属层时，由于金属层的热导率高，因此产生增厚隔热层等的必要性。在确定使用如图1的(C)所示的模具进行热导分析时，隔热层的厚度1^ (与组合模具的拼合面垂直的方向)、隔热层的厚度方向的模具的厚度L 、隔热层的厚度方向的模腔的厚度LP、隔热层的厚度方向的金属层的厚度Lhi被确定。这些值在热导分析时输入。使用如上所述地操作而确定的参数等输入条件来进行热导分析。一边变更模具温度等成型条件，一边导出每种成型条件下的上述模腔表面附近的温度与上述保持时间的关系。接着，在每种成型条件下实际进行成型，确认是否在外层上形成了表层。例如，将每种成型条件的关系用如图3所示的图表导出(图3中的P1 P4)。接着，在作为不会在成型品表面形成表层的条件的、模具温度200°C左右的无隔热层的条件下进行热导分析，导出上述模具表面附近的温度与上述保持时间的关系(图3的直线Q)。在此，P2未在成型品的表面形成表层、P3在成型品的表面形成了表层。在实线P2与实线Q的交点a 2、实线P3与实线Q的交点a 2之间，存在是否会在成型品的表面形成表层的阈值。例如，可以确定在％与a3的中间的a处存在阈值。如果将a的位置作为阈值，则不会在成型品的外层上形成表层的、模具表面附近的温度的温度范围如图3所示为TC以上、保持时间的保持时间范围为t秒以上。此外，在用热导分析无法获得不会在成型品的表面形成表层的条件的情况下，进行加厚隔热层、变更材料等输入条件的变更。另外，在仅获得不会在成型品的表面形成表层的条件的情况下，可从该条件中任意确定阈值。第二工序在第二工序中，对模具设置隔热层以使其不会在成型品的外层上形成表层。隔热层的材料、形状、配置位置等可以是第一工序的热导分析所使用的设置，对于不同的隔热层，也可以使用上述热导分析来研究满足上述的温度范围、保持时间范围的成型条件。在研究中，如上所述，输入隔热层的材料、位置等，并输入构成模具的材料等的比重、比热、热导率、热扩散率的参数，在多个的每种成型条件下导出上述模腔表面附近的树脂的温度与上述保持时间的关系。只要为满足上述温度范围、保持时间范围的成型条件，就不会在成型品的表面形成表层。即，只要将与输入的隔热层的信息相同的隔热层形成于模具即可。隔热层在此，在对隔热层的形成方法进行说明之前，对易于满足上述温度范围、保持时间范围的隔热层等进行简单的说明。
隔热层优选热导率为0. 3ff/m K以下、厚度为60 y m以上。只要为满足这些条件的隔热层，就有能够充分隔热的倾向，易于满足上述温度范围、保持时间范围。作为热导率为0. 3ff/m *K以下并且具备能够耐受成型时的高温的程度的耐热性的材料，可列举出环氧树脂、聚酰亚胺、聚苯并咪唑、聚酰亚胺以及聚醚醚酮。如上所述，在隔热层上可以配置金属层。作为金属层，可优选使用铝、SUS等的板。作为在隔热层上形成金属层的方法，可以采用现有公知的层压方法等。金属层的厚度根据金属层所含的金属的种类而不同，优选为0.1mm以下。另外，在如上所述地使用金属板的情况下，如上所述，需要增厚隔热层，例如设定为IOmm以上，更优选设定为20mm以上。另外，可以使用溅射法、离子镀法等现有公知的镀膜形成方法，在隔热层上形成薄膜状的金属层。镀膜由于非常薄，因此与使用金属板的情况不同，隔热层的厚度若为60 y m以上则优选。对在模具的金属部分的内表面形成隔热层的方法没有特别的限制。例如优选通过以下的方法将隔热层形成在模具的内表面。可列举出下述方法将可形成高分子隔热层的聚酰亚胺前体等聚合物前体的溶液涂布在模具的金属部分的内表面，加热使溶剂蒸发，进一步加热而聚合物化，由此形成聚酰亚胺膜等隔热层的方法；使耐热性高分子的单体例如均苯四酸酐和4，4- 二氨基二苯基醚蒸镀聚合的方法；制作与模腔表面相当的部分为隔热板构成的模芯并将模芯安装在主模具中的方法。或者对于平面形状的模具，可列举出使用高分子隔热膜并使用适合的粘接方法或使用粘合带状的高分子隔热膜粘贴在模具的期望部分并形成隔热层的方法。另外，隔热层的形成可以为将形成隔热层的树脂电沉积于模具的方法。此外，出于赋予隔热层、隔热板表面防止损伤等耐久性的目的，可以形成金属层。另外，作为隔热层，还可以使用陶瓷材料。陶瓷材料的表面由于耐摩损性优异因此不需要在由陶瓷材料构成的隔热层上配置上述那样的金属层。作为陶瓷材料，优选使用在内部包含气泡的多孔氧化锆、二氧化硅等。其中，由多孔氧化锆制成的隔热层由于主要由氧化锆制成，因此在注射成型时对施加于隔热层的压力的耐久性高。因此，不易出现由上述压力导致产生的隔热层的不良情况。因此，在注射成型的中途中断成型的次数减少，注射成型品的生广率闻。作为氧化锆，没有特别的限制，为稳定化氧化锆、部分稳定化氧化锆、未稳定化氧化锆中的任一种均可。稳定化氧化锆是指立方晶氧化锆即使在室温下也稳定化的氧化锆，强度以及韧性等机械特性、耐摩损性优异。另外，部分稳定化氧化锆是指正方晶氧化锆在室温下还残留一部分的状态，在受到外部应力时产生由正方晶向单斜晶的马氏体相变，尤其会抑制由于拉伸应力的作用而进行的龟裂的生长，具有高断裂韧性。另外，未稳定化氧化锆是指未用稳定化剂进行过稳定化的氧化锆。此外，也可以组合使用选自稳定化氧化锆、部分稳定化氧化锆、以及未稳定化氧化锆中的至少2种以上。作为稳定化氧化锆、部分稳定化氧化锆所含的稳定化剂，可以使用现有公知的一般的稳定化剂。例如可列举出氧化钇(Yttria)、氧化铈、氧化镁等。对稳定化剂的用量也没有特别的限制，其用量可以根据用途、使用材料等适当地设定。另外，在不损害本发明的效果的范围内，在上述的氧化锆、稳定化剂以外，还可以进一步包含现有公知的添加剂等。对使用上述原料形成隔热层的方法没有特别的限制，优选采用喷涂法。通过采用喷涂法，多孔氧化锆的热导率易调节至期望的范围。另外，也不会产生因在多孔氧化锆的内部形成过多气泡而导致隔热 层的机械强度大幅降低等问题。通过这样通过喷涂形成隔热层，隔热层的结构成为适于本发明的用途的结构。基于喷涂的隔热层的形成可以例如如下进行。首先，使隔热层的原料熔融而制成液体。将该液体加速使其冲撞模腔的内表面。最后，使冲撞模腔的内表面并附着的原料固化。通过这样进行，可在模具的内表面形成非常薄的隔热层。通过在该非常薄的隔热层上进一步使熔融的原料进行冲撞并固化，可调节隔热层的厚度。此外，使原料固化的方法可以使用现有公知的冷却手段，也可以仅仅通过放置来使其固化。此外，对喷涂方法没有特别的限制，可以从电弧喷涂、等离子体喷涂、火焰喷涂等的现有公知的方法中适当地选择优选的方法。具有上述多层结构的隔热层可以通过调整隔热层的制造条件来制造。例如，在通过喷涂法形成隔热层的情况下，可以通过调整使熔融的原料附着于模具内表面的条件等来制造。实施例以下基于实施例对本发明进行更详细的说明，但本发明不受这些实施例的限定。实施例1在实施例1中，使用以下的材料。树脂液晶性树脂(宝理塑料株式会社制，“VECTRA E463i ”)隔热层将聚酰亚胺树脂(聚酰亚胺树脂清漆(Fine Chemical Japan Co. , LTD.制)、热导率0. 2ff/m K喷至模具的内表面，在250°C下进行I小时烘烤，然后研磨聚酰亚胺面。)另外，使用如图4所示的模具。关于隔热层等的厚度，LM=10mm, Lp=O. 7mm,Ls=O. 06mm。构成模具的材料以及液晶性树脂的比重、比热、热导率、热扩散率如下表I所示。热导率为通过激光闪光法测定热扩散率来算出的。比重通过阿基米德法测定，比热通过DSC测定。表I
权利要求
1.一种模具的制造方法，所述模具用于制造由包含液晶性树脂的液晶性树脂组合物形成的成型品， 该制造方法中，通过用热导分析导出填充在模具中的液晶性树脂的模具表面附近的温度与液晶性树脂在模具内的保持时间的关系，从而导出不会在所述成型品的外层上形成表层的、所述模具表面附近的温度的温度范围和所述保持时间的保持时间范围，并设置满足所述温度范围和所述保持时间范围的隔热层， 所述热导分析是使用在模腔的表面形成有隔热层的模具、并将构成模具的材料以及所述液晶性树脂的比重、比热、热导率、热扩散率作为参数来进行的。
2.根据权利要求1所述的模具的制造方法，其中，所述温度范围为230°C以上， 所述保持时间范围为0. 3秒以上。
3.根据权利要求1或2所述的模具的制造方法，其中，所述热导分析确定范围隔热层的材料、设置位置、形状。
4.根据权利要求1 3中任一项所述的模具的制造方法，其中，所述隔热层的热导率为0. 3ff/m K以下，厚度为60 ii m以上。
5.根据权利要求1 4中任一项所述的模具的制造方法，其中，所述隔热层包含选自聚苯并咪唑、聚酰亚胺和聚醚醚酮中的至少一种树脂。
6.根据权利要求1 4中任一项所述的模具的制造方法，其中，所述隔热层为由多孔氧化锆制成的陶瓷材料。
7.根据权利要求1 5中任一项所述的模具的制造方法，其中，所述隔热层在表面具有金属层。
全文摘要
本发明提供一种用于抑制由包含液晶性树脂的树脂组合物形成的成型品表面的原纤化、并得到具有优异外观的成型品的模具的制造方法。通过用热导分析导出填充在模具中的液晶性树脂的模腔表面附近的温度与液晶性树脂在模具内的保持时间的关系，从而导出不会在成型品的外层上形成表层的、模腔表面附近的树脂的温度的温度范围和保持时间的保持时间范围，并对模具设置满足该温度范围和保持时间范围的隔热层。
文档编号B29C33/38GK103068542SQ20118004122
公开日2013年4月24日 申请日期2011年6月3日 优先权日2010年6月14日
发明者高岛正人, 宫下贵之, 广田晋一 申请人:宝理塑料株式会社