用于真空成形的木质模具的制造方法.pdf

提供用于真空成形的木质模具的制造方法，该模具可重复使用、可进行精密机械加工且制造成本低廉。具有：第一工序，对木质纤维材料的型材主体部从表面侧进行NC加工，在将表侧周缘保持为平面的状态下，进行相比精加工尺寸保留0.2～0.6mm的精加工余量的凹陷凹部的粗雕；第二工序，在粗雕的基础上涂敷第一热硬化性树脂并使树脂硬化；第三工序，对树脂硬化后的粗雕的表面进一步进行NC加工，并进行凹陷凹部的精加工雕刻；第四工序，在精加工雕刻的表面上涂敷第二热硬化性树脂、使表面硬化；第五工序，在底板部的底部周围形成周

权利要求书
1、  一种用于真空成形的木质模具的制造方法，该木质模具用于利用加热了的平面状的热塑性树脂片真空成形具有凹凸的成形品，其特征在于，具有：
第一工序，对具有型材主体部和通过密封用粘接剂与其底部接合的底板部的木质纤维材料的所述型材主体部从表面侧进行NC加工，在将表侧周缘保持为平面的状态下，进行相比所述成形品的精加工尺寸保留0.2～0.6mm的精加工余量的凹陷凹部的粗雕；
第二工序，在所述粗雕的基础上涂敷第一热硬化性树脂并使树脂硬化；
第三工序，对所述树脂硬化后的粗雕的表面进一步进行NC加工，并对所述型材主体部进行所述凹陷凹部的精加工雕刻；
第四工序，在所述精加工雕刻的表面上涂敷第二热硬化性树脂，至少使其表面硬化；
第五工序，在所述底板部的底部周围形成底端面为平面的周缘部、在其内侧形成真空室，并且，形成贯通所述凹陷凹部和所述真空室的直径为0.1～1mm的多个真空孔；
第六工序，至少在所述凹陷凹部涂敷脱模促进树脂。

2、  如权利要求1所述的用于真空成形的木质模具的制造方法，其特征在于，所述真空室通过分隔部件上下分隔为第一室和第二室，并且在所述分隔部件上形成有上下贯通的连通孔。

3、  如权利要求1所述的用于真空成形的木质模具的制造方法，其特征在于，所述木质纤维材料为中密度纤维板或硬质纤维板。

4、  如权利要求2所述的用于真空成形的木质模具的制造方法，其特征在于，所述木质纤维材料为中密度纤维板或硬质纤维板。

5、  如权利要求1所述的用于真空成形的木质模具的制造方法，其特征在于，所述第一、第二热硬化性树脂为双液混合型的氨基甲酸乙酯树脂。

6、  如权利要求1所述的用于真空成形的木质模具的制造方法，其特征在于，对于一个所述木质纤维材料形成有多个所述凹陷凹部。

7、  如权利要求1所述的用于真空成形的木质模具的制造方法，其特征在于，所述密封用粘接剂为丙烯酸类粘接剂。

说明书用于真空成形的木质模具的制造方法
技术领域
[0001]本发明涉及在人工木材中使用具备耐热性、耐冲击性、耐久性的木质纤维材料的木质模具的制造方法，该木质模具用于利用加热了的平面状的热塑性树脂片真空成形具有凹凸的成形品，本发明尤其涉及这样的用于真空成形的木质模具的制造方法，该制造方法在通过CAD、CAM制作了图纸或者编好了程序后，可通过NC机床进行两轴或三轴同时加工而形成木质模具。
背景技术
[0002]例如，在超市及便利店等中收纳食品的容器通常通过对片状的塑料进行真空成形而制造。作为用于这些真空成形的模具的材料，例如如非专利文献1(P52～P54)中所记载的那样，有木模具、石膏模具、树脂模具、陶瓷模具、铝模具、ZAS模具等，另外，关于木模具例如在专利文献1中有详细的记载，关于金属模具例如在专利文献2、非专利文献1(P62～P75)等中有详细的记载。
【专利文献】
[0003]专利文献1：(日本)特开平11-48256号公报
专利文献2：(日本)特开2002-240141号公报
【非专利文献】
[0004]非专利文献1：安田阳一编著“热成形技术入门”，日报企划销售株式会社、2000年9月18日发行
[0005]但是，真空成形用的木模具、石膏模具、树脂模具虽然制造容易，但寿命短，因此，难以重复成形、制造大量的成形品。
特别是，由于真空成形用的木模具不耐热、容易破损，因此，虽然在多品种少量生产用的模具中使用一部分，但是，由于其不抗振动或冲击且极难通过机床进行精密加工，所以，几乎全部通过工人手工雕刻制作。此外，如果使用金属模具，则虽然金属模具的寿命长，但需要用于制造金属模具的模具，其结果是存在制造成本高的问题。
发明内容
[0006]本发明就是鉴于这样的问题而做出的，其目的是提供一种用于真空成形的木质模具的制造方法，该木质模具能够重复使用、能够进行精密机械加工，且制造成本低。
[0007]用于实现上述目的的本发明的用于真空成形的木质模具的制造方法是这样的木质模具的制造方法，该木质模具用于利用加热了的平面状的热塑性树脂片真空成形具有凹凸的成形品，该制造方法具有：
第一工序，对具有型材主体部和通过密封用粘接剂与其底部接合的底板部的木质纤维材料的所述型材主体部从表面侧进行NC加工，在将表侧周缘保持为平面的状态下，进行相比所述成形品的精加工尺寸保留0.2～0.6mm的精加工余量的凹陷凹部(内腔)的粗雕；
第二工序，在所述粗雕的基础上涂敷第一热硬化性树脂并使树脂硬化；
第三工序，对所述树脂硬化后的粗雕的表面进一步进行NC加工，并对所述型材主体部进行所述凹陷凹部的精加工雕刻；
第四工序，在所述精加工雕刻的表面上涂敷第二热硬化性树脂，至少使其表面硬化；
第五工序，在所述底板部的底部周围形成底端面为平面的周缘部、在其内侧形成真空室，并且，形成贯通所述凹陷凹部和所述真空室的直径为0.1～1mm(另外，在通过钻孔形成的情况下，优选0.5～1mm)的多个真空孔；
第六工序，至少在所述凹陷凹部涂敷脱模促进树脂(例如硅树脂、特氟龙(注册商标)树脂)。
此外，在凹陷凹部中有时在其内部存在凹凸图案。
[0008]另外，在本发明的用于真空成形的木质模具的制造方法中，优选所述真空室通过分隔部件而上下分隔为第一室和第二室，且在所述分隔部件上形成有上下贯通的连通孔。
[0009]而且，在本发明的用于真空成形的木质模具的制造方法中，优选所述木质纤维材料为中密度纤维板(MDF)或硬质纤维板(硬板)。在该情况下，在中密度纤维板中，例如使用密度为0.4～0.8、弯曲强度为150kg/cm2以上(更优选为300kg/cm2以上)的材料为好。
[0010]在本发明的用于真空成形的木质模具的制造方法中，所述第一、第二热硬化性树脂优选使用双液混合型的氨基甲酸乙酯树脂(也包含聚氨基甲酸乙酯树脂)。另外，除此之外，作为热硬化性树脂，例如尿素树脂、三聚氰胺·尿素树脂、酚醛树脂、不饱和聚酯、硅酮树脂等也能够用于本发明的木质模具的制造方法。
[0011]另外，在本发明的用于真空成形的木质模具的制造方法中，更优选对一个所述木质纤维材料形成多个所述凹陷凹部。
[0012]而且，在本发明的用于真空成形的木质模具的制造方法中，优选所述密封用粘接剂为丙烯酸类粘接剂，由于该密封用粘接剂只要粘接木质纤维材料且硬化后具有不透液性即可，因此，也可以是热可塑性的粘接剂(耐高温即可)或热硬化性的粘接剂。
[0013]在本发明的用于真空成形的木质模具的制造方法中，由于主要材料使用木质纤维材料，因此，能够耐受切削设备的振动或冲击，能够从表面侧进行NC加工，能够直接且廉价地制造所需要的模具。而且，在成形用的热塑性树脂片(也称作“树脂片”)直接接触的部分，由于热硬化性树脂硬质化，因此即使重复使用，模具也能不磨损地长期使用。
另外，由于在成形树脂片的型材主体部的底部通过密封用粘接剂固定底板部，因此，即使涂敷于型材主体部的内侧表面的热硬化性树脂使用浸透性高的树脂，树脂也不会传递到底板部。
另外，与现有的金属模具进行比较，可缩短交货期且以低成本制造，与现有的真空成形用的树脂模具及木模具相比，可制造精度及耐久性提高的产品。
[0014]特别是，在本发明的用于真空成形的木质模具的制造方法中，形成于底板部的底部周围的真空室通过分隔部件被上下分隔成第一室和第二室，且在分隔部件上形成有上下贯通的连通孔，在这样的情况下，能够更均匀地进行真空成形，能够稳定地进行树脂产品的成形。
[0015]另外，在本发明的用于真空成形的木质模具的制造方法中，在使用中密度纤维板或硬质纤维板作为木质纤维材料的情况下，能够稳定地得到材料，并且加工容易。
[0016]另外，在本发明的用于真空成形的木质模具的制造方法中，在第一、第二热硬化性树脂使用双液混合型的氨基甲酸乙酯树脂的情况下，热硬化性树脂的浸透性高，因此能够提供具有更高强度的木质模具。
[0017]在本发明的用于真空成形的木质模具的制造方法中，在对一个木质纤维材料形成多个凹陷凹部的情况下，能够同时进行多个成形品的成形，从而生产效率提高。
[0018]而且，在本发明的木质模具的制造方法中，在密封用粘接剂使用丙烯酸类粘接剂的情况下，能够可靠地防止从上部浸透的热硬化性树脂向下方传递。
附图说明
[0019]图1(A)～(C)是本发明第一实施方式的用于真空成形的木质模具的制造方法的说明图；
图2是通过本发明第二实施方式的用于真空成形的木质模具的制造方法制造的木质模具的侧截面图；
图3(A)是本发明第二实施方式的用于真空成形的木质模具的俯视图，(B)是正截面图；
图4(A)～(C)是通过本发明第三实施方式的用于真空成形的木质模具的制造方法制造的木质模具的侧端面图、俯视图及正端面图。
符号说明
10木质纤维板；11型材主体部；12底板部；13表面；14背面；15表面；16背面；18粗雕面；19凹陷凹部；20真空孔；21、22周缘部；23真空室；25隔板；26第一室；27第二室；28连通孔；30真空孔；32木质模具；33热塑性树脂片；34压模；35凸部；36木质模具；37凹陷凹部；38型材主体部；39、40中密度纤维板；41底板部；42真空室；43第一室；44第二室；45隔板；46、47周缘部；48连通孔；49辅助支承部件；50真空孔；52压模；53凸部；54公共基板；55木质纤维板材；56压模主体；57支承材料；58开口部；59顶板；60设备安装部；63木质模具；64凹陷凹部；65突出部；67凹凸图案；68型材主体部；69底板部；71连通孔
具体实施方式
[0020]接下来，参照附图对将本发明具体化后的实施方式进行说明，以加强对本发明的理解。
[0021]参照图1(A)～(C)对用于本发明第一实施方式的真空成形的木质模具的制造方法进行说明。
如图1(A)所示，准备作为木质纤维材料的一个例子的木质纤维板10，该木质纤维板10在俯视时与实际上要通过真空成形制造的具有凹凸的成形品(产品)的大小相比，纵横宽度例如大10～50mm左右。该木质纤维板10具有比成形品(例如食品托盘)的深度充分厚的型材主体部11和底板部12，它们使用作为密封用粘接剂的一个例子的丙烯酸类粘接剂接合。由此，浸透木质纤维板10的液体(例如，未硬化的热硬化性树脂液)等不会浸入底板部12。
[0022]此外，作为密封用粘接剂，如果是具有耐热性且能够阻挡从上部浸透的硬化前的液体状态的热硬化性树脂浸透到下方的粘接剂，则使用其它粘接剂也可。另外，型材主体部11优选为一张中密度纤维板(MDF)，但也可以为用热硬化性粘接剂将多张中密度纤维板粘贴而形成的结构。底板部12也可以使用例如5～30mm厚的中密度纤维板。型材主体部11和底板部12各自的表面和背面13～16平滑且平行。
[0023]接下来，从该木质纤维板10的型材主体部11的表面侧进行NC加工，在将表侧周缘保持为平面的状态下，进行与精加工尺寸相比保留0.2～0.6mm的精加工余量的凹陷凹部的粗雕。图1(B)中的18表示粗雕面。在该粗雕面18上涂敷作为第一热硬化性树脂的一个例子的双液混合型的氨基甲酸乙酯树脂。该氨基甲酸乙酯树脂涂敷时发热并硬化，部分地浸透到粗雕面18内、进行表面的硬化。此外，NC加工例如使用NC铣床。
[0024]在该氨基甲酸乙酯树脂硬化后，进一步对粗雕面18进行NC加工，并在型材主体部11上进行凹陷凹部19的精加工雕刻。由于粗雕面18被树脂硬化，因此所述精加工雕刻可进行精密加工。此外，当没有对粗雕面18进行树脂硬化时，对中密度纤维板直接进行切削加工，刀具的冲击或振动等将使原材料部分破损，从而不能利用刀具进行精密加工。
此外，在型材主体部11的表面13为平滑平面的情况之外的情况下，进行型材主体部11的表面加工，在该情况下，优选使热硬化性树脂浸透实施加工前的表面13。
[0025]然后，在该精加工雕刻的表面、即、在凹陷凹部19上涂敷作为第二热硬化性树脂的一个例子的双液混合型的氨基甲酸乙酯树脂，至少使其表面硬化。在该情况下，由于在型材主体部11的底面上涂敷有密封用树脂剂，因此，双液混合型的氨基甲酸乙酯树脂不会渗到底板部12。由此，凹陷凹部19的表面硬化，成为可重复使用的木质模具。
[0026]而且，形成从底板部12连通到凹陷凹部19的直径为0.1～1mm(优选为0.5～1mm)的多个真空孔20。此外，如图1(C)所示，在底板部12上在周围设置底端面为平面的周缘部21、22、形成真空室23，所述真空孔20以下侧与该真空室23连通的方式形成。真空孔20尽可能均等地形成为好。
[0027]在该实施方式中，在真空室23的上下方向的中间，配置作为分隔部件的一个例子的隔板25，在上下方向上分隔成第一室26和第二室27。在该隔板25的中间形成有多个直径大(例如5～60mm)的连通孔28。由此，能够更均匀地保持第一室26内的真空度，实现从各真空孔20吸入的空气的量的均匀化。在本实施方式中，该隔板25及周缘部21、22的材质使用中密度纤维板等的致密的材料，但也可以是硬质的木材。
[0028]此外，也可以形成从真空室23的第一室26连通到型材主体部11的表面13的真空孔30(孔径与真空孔20相同)。
而且，在凹陷凹部19中涂敷脱模促进树脂。
通过以上工序，完成用于真空成形的木质模具32的制造。因此，在成形时，如图1(C)所示，在木质模具32的上部配置加热后的平面状的热塑性树脂片(例如聚苯乙烯、PET、PVC、PPF、PSP、PP发泡体、聚丙烯等)33。在使该热塑性树脂片33与木质模具32的表面13接触之后，从载置木质模具32的模具台(未图示)进行吸引，当真空室23内急速减压时，凹陷凹部19内被减压，通过大气压吸引热塑性树脂片33，将其吸附于凹陷凹部19。通过木质模具32使热塑性树脂片33降温并硬化，可制成成形品。在该状态下马上停止真空状态，向真空室23内注入压缩空气，将成形品取出。
[0029]在成形品的深度浅的情况下，通过以上的成形可大量生产形状精度好的成形品，但在成形品的深度深(例如托盘的形状为深冲状、或无起模坡度，仅在真空下难以得到足够的强度或形状)的情况下，如图1(C)所示，配合压模34进行使用。该压模34因成形品的厚度、材质、形状而不同，为比成形品的内尺寸小2～10mm左右的凸形状，挤压加热而变柔软的热塑性树脂片33、形成为接近凹陷凹部19的形状。由此，可使成形品的厚度均匀。
[0030]另外，压模34的材料也使用中密度纤维板。而且，使热硬化性树脂浸透到凸部35的表面。此外，涂敷于凹陷凹部19、凸部35表面的双液混合型热硬化性树脂除了使表面坚固平滑之外，还使成形品的脱模性提高。即，当木质纤维原样露出时，热塑性树脂片33的表面侵入到部分的缺陷或材质自身内部、脱模性或成形性变差，通过利用热硬化性树脂使表面平滑，热塑性树脂片33的表面侵入消除。
[0031]另外，优选在凸部35的表面粘贴布料(例如“法兰绒”)。由此，热塑性树脂片33被更均匀地拉伸，强度和壁厚的平衡提高(在以下的实施方式中也相同)。
[0032]接下来，对图2、图3(A)、(B)所示的本发明第二实施方式的用于真空成形的木质模具的制造方法进行说明。
通过该第二实施方式的方法制造的木质模具36，在一个模具上形成有可同时成形多个成形品的多个凹陷凹部37。而且，型材主体部38使用利用密封用粘接剂将多张中密度纤维板(MDF)39、40接合而成的结构，底板部41也使用中密度纤维板，利用密封用粘接剂接合于型材主体部38的底部。
[0033]在底板部41的下部形成有真空室42，该真空室42被隔板45上下分隔成第一室43和第二室44。46、47表示形成第一室43、第二室44的周缘部，48表示形成于隔板45的多个连通孔，49表示辅助支承部件，50表示将凹陷凹部37和第一室43连通的0.1～0.5mm直径的真空孔。此外，该木质模具36的制造方法与第一实施方式的木质模具32相同，利用NC机床依次进行多个凹陷凹部37的粗雕及精加工雕刻。而且，最终在凹陷凹部37的内侧表面上涂敷双液混合型的热硬化性树脂、使其表面硬化。之后，在上侧表面涂敷脱模促进树脂(例如硅树脂、特氟龙(注册商标)树脂)(在第一、第三实施方式中也相同)。
[0034]接下来，对用于该木质模具36的压模52进行说明。该压模52具备多个与凹陷凹部37对应的凸部53，它们被固定于公共基板54上。此外，该凸部53和公共基板54由一体的木质纤维板材55构成，该木质纤维板材55通过利用热硬化性合成树脂将多张中密度纤维板接合而构成，利用NC机床依次进行粗雕、热硬化性树脂的涂敷、精加工雕刻、热硬化性树脂的涂敷，形成压模主体56。
[0035]压模52具有设备安装部60，该设备安装部60由该压模主体56、与压模主体56接合且设于压模主体56的两侧的支承材料57、以及中央形成有开口部58的顶板59构成。压模52利用设备安装部60且通过虎钳等安装在真空成形机的规定的位置。
木质模具36及压模52的使用方法与第一实施方式的木质模具32相同。另外，在图2中71为连通孔。
[0036]接下来，对图4所示的本发明第三实施方式的用于真空成形的木质模具的制造方法进行说明。在该实施方式中，木质模具63的制造方法与第一实施方式的木质模具32相同，不同点在于，在各凹陷凹部64的周围形成有四个突出部65，以及在各凹陷凹部64的底面形成有凹凸图案67，以实现加强成形品。
[0037]形成有突出部65的木质模具63的制造，可以通过准备包含突出部65的高度的厚度的型材主体部、进行NC加工(粗雕及精加工雕刻)而进行，也可以利用热硬化性树脂只将对应于突出部65的部分的木质纤维材料紧固地粘贴于型材主体部的规定位置，并进行NC加工。此外，68表示型材主体部，69表示底板部，真空室省略。
[0038]在上述实施方式中，使用中密度纤维板(MDF)作为木质纤维材料，但也可以使用木质成分的充填密度更高的硬质纤维板(硬板)。
另外，在上述实施方式中，将尺寸特定为某种程度，并且也特定了成形品的形状进行了说明，但只要不变更本发明的要点，尺寸变更及形状变更是自由的，该情况下也可以适用本发明。
另外，在以上的实施方式中，将木质模具配置于热塑性树脂片之下进行真空成形，但也可以将木质模具配置于热塑性树脂片之上进行真空成形。在该情况下，压模的位置配置于热塑性树脂片之下。