JPH05245848A

JPH05245848A - 成形金型の離型被膜およびその離型被膜を形成する方法

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Publication number: JPH05245848A
Application number: JP4715792A
Authority: JP
Inventors: Shigetoshi Watanabe; 成寿渡辺
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1992-03-04
Filing date: 1992-03-04
Publication date: 1993-09-24

Abstract

(57)【要約】【目的】プラスチック成形用、ゴム成形用などの成形
金型の離型性が改善される、新規な離型被膜を提供す
る。【構成】成形金型の離型被膜は、成形金型表面上の下
地被膜と、前記下地被膜上に付着している均一な厚さの
非晶質フッ素樹脂被膜とからなる。上記離型被膜を得る
方法は、成形金型表面に下地被膜を形成し、その上にフ
ッ素系不活性液体に溶解した非晶質フッ素樹脂を塗布し
た後、フッ素系不活性液体を揮発、乾燥させ、次いで加
熱処理する工程からなる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は成形金型の離型被膜、例
えばプラスチック成形用金型、ゴム成形用金型、化成品
成形用金型、食品成形用金型の離型被膜に関する。ここ
でいう金型には、金属製のものに限らずガラス型、樹脂
型なども含まれる。

【０００２】

【従来の技術と問題点】プラスチック等の金型成形にお
いて、金型と成形物との間に接着力が働き、成形物の取
り出しがうまくいかない時、金型表面あるいは成形物に
液体状の離型剤を塗布することや、金型表面を表面処理
して離型性の良い固体膜を付着形成することが行われて
いる。

【０００３】例えば、金型表面に液状のシリコーン系離
型剤やフッ素系離型剤をスプレー等により塗布すること
が、工業的に広く行われている。しかしこのような離型
剤を塗布すると、離型剤が液状であるため、成形のたび
に離型剤が凝着破壊することになる。つまり離型剤の一
部は金型表面に残るが、残りは成形物表面に付着するこ
とになる。そのため次のような問題が生じていた。

【０００４】１）毎成形ごと、あるいは頻繁に離型剤を
塗布しなければならなくなり、成形の作業性が悪く、製
造コストが高くなる要因となる。２）成形工場の作業環境が悪く、人体に対しても周辺の
設備に対しても極めて悪い影響を与える。３）離型剤が金型表面に残るため、成形を繰り返すうち
に離型剤が金型表面に焼き付いて、金型のメンテナンス
を行わなければならない。４）離型剤が成形物表面に付着した場合、製品によって
は使用できなくなる。使用できる場合でも成形品をその
ままの状態で使用することはまれで、その後、塗装、ス
タンプ等の工程があるため成形物表面を洗浄しなければ
ならない。５）成形物表面に付着した離型剤をそのままにしておく
と、成形物が変質して悪影響を及ぼすことになる。６）離型剤を塗布する際に均一に塗布しなければ、成形
不良が発生することになる。

【０００５】一方、固体膜としては、クロムメッキ等の
金属被膜を金型表面に形成することが行われている。し
かし、クロムメッキを施す場合、メッキの付き回り性が
悪いため、金型の形状に応じた電極を製作してメッキし
なければならない。その後バフ研摩等で金型表面を磨い
て仕上げる。そのため非常にコストがかかる。さらに、
濃厚な無水クロム酸の有害物質を使用しているため、ど
こでもできるわけにはいかない。

【０００６】また金属被膜の場合は、どの金属をとって
も表面エネルギーが非常に大きいため、瞬時に金属表面
に酸化被膜が形成される。金属の種類、合金組成、金属
間化合物や金属がおかれた環境によって、酸化被膜の厚
みや状態が異なる。そのような金属表面に、種々の官能
基をもった離型性の悪い成形材料が高温、高圧の条件下
で接近した場合、金属表面と成形物との間にファンデル
ワールス力による結合が生じて、離型することが困難と
なる。

【０００７】また、金型表面にシリコーン樹脂やフッ素
樹脂などの樹脂を、固体膜としてコーティングすること
も行われている。

【０００８】金型表面にシリコーン樹脂をコーティング
した場合、シリコーン樹脂はシロキサン結合した三次元
構造になり、末端基はメチル基で覆われる形となる。シ
リコーン樹脂の末端のメチル基が疎水性があり、離型に
効果があると思われるが、シリコーン樹脂となじみやす
い性質のある成形材料が接近した場合、やはりシリコー
ン樹脂表面と成形材料との間にファンデルワールス力に
よる結合が生じて、離型するのが困難となる。そのた
め、成形金型にシリコーン樹脂を固体膜としてコーティ
ングする方法は、ごく限られた分野に使用されているに
過ぎない。

【０００９】これに対して、フッ素樹脂を金型表面に塗
布して固体膜とする方法は、フッ素樹脂の表面エネルギ
ーが小さく、撥水性、撥油性に優れているため、良好な
離型性が得られる。しかもフッ素樹脂を構成しているＣ
−Ｆ結合のエネルギーが大きいため、耐熱性、耐薬品性
に優れている。このためフッ素樹脂は成形金型の離型被
膜として最も適した材料といえる。

【００１０】例えば、工業的に、ポリテトラフルオロエ
チレン（テフロンＰＴＦＥ）、ヘキサフルオロプロピレ
ン共重合体（テフロンＦＥＰ）、テトラフルオロエチレ
ン、パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体（テ
フロンＰＦＡ）等のフッ素樹脂がコーティングされてい
る。特にテフロンＦＥＰは焼付けしたとき、フッ素樹脂
の流れ性が良いため塗膜にピンホール等の欠陥を生じに
くく、最も適した離型被膜とされている。

【００１１】フッ素樹脂は、金型表面に直接コーティン
グすると下地表面と密着しにくいため、金型表面をショ
ットブラスト等で荒らしてからプライマー層をコーティ
ングした後、フッ素樹脂がコーティングされる。またフ
ッ素樹脂は摩耗に弱いため、フッ素樹脂の中に三価クロ
ム等の分散剤を入れたものを中間層としてコーティング
している。このためフッ素樹脂コーティング膜は二層、
三層の構造になる。またフッ素樹脂は溶剤に溶かすこと
ができないので、コーティング方法としては、粉体とし
て静電塗装などによるか、あるいは界面活性剤を含む水
中に分散させた状態で金型表面に塗布した後、熱処理に
よって焼付けしてフッ素樹脂コーティング膜が形成され
る。

【００１２】しかし、フッ素樹脂を金型表面に固体膜と
してコーティングして成形品を製造した場合、次のよう
な問題が生じていた。

【００１３】１）フッ素樹脂コーティング膜が二層、三
層構造になっていて、またフッ素樹脂を粉体か分散液と
してコーティングするため、コーティング膜の厚みが大
きくなり、通常30μｍ以上に達する。このため成形金型
の内面に微細な表面デザイン（シボ、木目、皮模様な
ど）があるものには使用できない。また成形金型の形状
がシャープなエッジや溝などを伴うものである場合、エ
ッジや溝は丸みを帯び、成形金型の商品価値が極めて低
下することになる。また寸法精度も著しく低下する。

【００１４】２）成形金型の内面は複雑な形状になって
いる場合が多く、フッ素樹脂を粉体か分散液としてコー
ティングするのは非常に難しい。特に底が深い形状のも
のは、フッ素樹脂コーティングが不可能である。

【００１５】３）フッ素樹脂を金型表面に塗布した後、
熱処理によって焼付けする際、フッ素樹脂の融点以上の
温度で焼付けしなければならない。テフロンＰＴＦＥ、
テフロンＦＥＰ、テフロンＰＦＡのフッ素樹脂は330〜4
00℃で焼付けされ、その後徐冷される。このため多くの
成形金型は焼なましの状態になり、硬度が落ち、熱によ
る変形が生じる。特に金型のパーティングライン（分割
面）の精度が悪くなり、金型を粗悪にすることになる。

【００１６】４）フッ素樹脂被膜の離型性は初期には良
好であるが、成形を繰り返すうちに、フッ素樹脂被膜の
表面の変質、金型下地とプライマー層間の剥離、プライ
マー層とフッ素樹脂層間の剥離、フッ素樹脂層とフッ素
樹脂間の剥離が生じる。

【００１７】５）成形材料の注入と成形物の取り出しの
際、フッ素樹脂離型被膜と成形材料およびフッ素樹脂離
型被膜と成形物の間に剪断による摩擦力が働き、離型被
膜が摩耗する。特に成形材料が硬くて離型性の悪いもの
を使用した場合や、成形条件として成形金型の温度が高
く成形圧力が高い場合、フッ素樹脂被膜の耐久性が悪く
なる。

【００１８】６）フッ素樹脂離型被膜が寿命になった
時、離型被膜の再生を行うことになる。その際、フッ素
樹脂は化学的手段では剥離することができないため、物
理的な手法であるショットブラスト等で離型被膜を剥離
した後、離型被膜の再処理が行われている。このとき成
形金型を著しく損傷し、成形金型の消耗が速くなる。

【００１９】このように、フッ素樹脂の固体被膜をもっ
てしても根本的な問題が解決されないまま今日に至って
いる。特に近年、成形材料と成形方法が複雑になってい
るにもかかわらず、成形金型に離型固体被膜を用いた場
合の根本的な技術的課題が放置されていた。

【００２０】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、成形金型表
面にフッ素樹脂系材料をコーティングして離型固体被膜
とする場合の従来の技術的課題を解決することを目的と
し、特に以下の課題を解決しようとするものである。

【００２１】１）成形金型表面に極めて薄く均一なフッ
素樹脂系材料の被膜をコーティングすることを可能に
し、それによってフッ素樹脂系材料の離型被膜としての
成形金型への応用範囲を飛躍的に広げること。２）あらゆる材質あるいは形状の成形金型に対しても、
フッ素樹脂系被膜のコーティングを施すことを可能にす
ること。３）金型とフッ素樹脂被膜の剥離の問題を解決するとと
もに、フッ素樹脂系被膜の機械的強度と耐摩耗性を向上
させることによって、被膜の信頼性、安定性を確保し、
工業上実用的なものにすること。４）成形金型の寸法の変形と硬度の劣化の問題を解決す
ること。５）物理的処理によるのではなく化学的処理によって、
成形金型表面のフッ素樹脂系離型被膜の除去、再成を可
能にすること。６）成形金型の離型被膜の耐久性を向上させること。

【００２２】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
本発明によれば、成形金型表面上の下地被膜と、前記下
地被膜上に付着している均一な厚さの非晶質フッ素樹脂
被膜とからなる、成形金型の離型被膜、が提供される。

【００２３】上記離型被膜を得る方法は、成形金型表面
に下地被膜を形成し、その上にフッ素系不活性液体に溶
解した非晶質フッ素樹脂を塗布した後、フッ素系不活性
液体を揮発、乾燥させ、次いで加熱処理する工程からな
る。

【００２４】非晶質フッ素樹脂（アモルファスフルオロ
ポリマー）は、非晶部の主鎖のミクロブラウン運動が始
まる温度であるガラス転移温度を有する。非晶質フッ素
樹脂の代表的なものは、次式(1)の構造になっている共
重合体である；

【００２５】［パーフルオロ(2,2-ジメチル-1,3-ジオー
ル)］の共重合比を変えることによって、ガラス転移温
度の違った種々のグレードのものができる。70〜350℃
の範囲のガラス転移温度を有するものが製造可能であ
る。非晶質フッ素樹脂にはこのほかにも異なった構造の
ものがあるが、主鎖に環状構造を有するという点では一
致している。

【００２６】非晶質フッ素樹脂はこれまで、コンタクト
レンズや半導体の保護膜として使用することが試みられ
ているが、金型の離型材としての使用は試みられていな
かった。

【００２７】フッ素系不活性液体にはパーフロロカーボ
ン液体とパーフロロ有機化合物液体がある。

【００２８】パーフロロカーボン液体は一般式Ｃ_nＦ
_2n+2からなる。炭化水素の末端基の水素がフッ素に完全
に置き換えられたもので、次式(2)で示される炭素数６
のものから製造される；

【００２９】パーフロロ有機化合物液体は、一般式（Ｃ
_nＦ_2n+1)₃Ｎのパーフロロトリアルキルアミン系の有機
化合物からなり、その代表的構造は次式(3)で示され
る；

【００３０】フッ素系不活性液体は炭素数の少ない方が
沸点が低くなり、液体の表面エネルギーも低くなる。炭
素数が多くなれば沸点が高くなり、しだいに液体からゲ
ル状になっていく。フッ素系不活性液体は現在、沸点25
〜250℃の範囲のものが製造されている。

【００３１】本発明者は、非晶質フッ素樹脂はフッ素系
不活性液体に限られた量だけ溶解することを見いだし
た。非晶質フッ素樹脂のガラス転移温度が低いほどフッ
素系不活性液体に多く溶解し、フッ素系不活性液体の沸
点が低いものほど非晶質フッ素樹脂を多く溶解すること
ができる。非晶質フッ素樹脂を加熱するか超音波振動に
よるエネルギーを与えることによって、最大で約10重量
％程度まで簡単にフッ素系不活性液体に溶解する。

【００３２】フッ素系不活性液体に非晶質フッ素樹脂を
溶解したものを成形金型の内面にハケやスプレーガンを
用いて塗布すると、非常に簡単に均一に塗布できること
がわかった。重ね塗りすることによって数十μｍ以上の
膜厚が得られ、非晶質フッ素樹脂の溶解量が少ない溶液
を塗布すれば、ピンホールの少ない数百Åの超薄膜を得
ることができた。フッ素系不活性液体の表面エネルギー
が極めて小さいため、成形金型とのぬれ性が非常に良好
であり、そのため薄く均一に塗布できるのである。

【００３３】次に、成形金型表面にコーティングされた
非晶質フッ素樹脂を離型固体被膜として使用する場合、
金型下地と非晶質フッ素樹脂が強固に密着していなけれ
ばならない。本発明者は数多くの実験を繰り返し、鋭意
検討を重ねた結果、金型表面に何らかの下地処理をすれ
ば非晶質フッ素樹脂が強固に密着できるのではないかと
考えた。その結果、金型表面に下地被膜としてある程度
の厚みをもった酸化被膜が形成されているか、接着性付
与剤がコーティングされていれば、非晶質フッ素樹脂を
塗布した後、室温から360℃の温度で加熱処理すること
により、この目的が達成されることを見いだした。

【００３４】成形金型は鉄型が圧倒的に多く、次いでア
ルミ型の使用が多い。その他にニッケル型、銅合金型、
亜鉛合金型、ステンレス型、ガラス型、樹脂型がある。
型材によってそれに適した下地被膜を施せばよい。これ
によって高精度で耐久性のある非晶質フッ素樹脂被膜を
得ることが可能となった。

【００３５】さらに、本発明者は成形技術と金型技術に
ついて精通していたため、離型被膜を再成処理する方法
を完成することと、離型被膜の耐久性を向上させること
の必要性を感じていた。本発明の非晶質フッ素樹脂離型
被膜を用いれば、いったん固化した離型被膜でも、フッ
素系不活性液体で溶解除去できることに想到し、実際に
離型被膜を形成した金型をフッ素系不活性液体の中に入
れると、成形金型表面の非晶質フッ素樹脂のみが溶解さ
れ、それ以外の部分は侵されず、非晶質フッ素樹脂被膜
の剥離を化学的に完全に行うことができた。そのとき、
下地被膜が破壊されている場合は下地被膜の再処理形成
を行い、下地被膜に特に損傷がない場合は金型表面に再
度フッ素系不活性液体に溶解させた非晶質フッ素樹脂を
塗布することにより、金型を何ら損傷することなく離型
被膜の再成を行うことができた。

【００３６】離型被膜の耐久性が短いと、成形機から金
型を取り外して金型の離型被膜の再処理を行うにして
も、その手間が想像以上に大変なものである。従って離
型被膜の耐久性を向上させることは絶対的なテーマであ
った。本発明の離型被膜を用いた場合、例えば従来のテ
フロンＦＥＰ樹脂離型被膜と比較すると、被膜の耐摩耗
性と層間剥離防止については飛躍的な改善を示したもの
の、被膜の耐久性についてはほぼ同等の結果であった。

【００３７】離型時においては、フッ素樹脂離型被膜と
成形物との界面で離型できるものの、それらの表面を微
視的に観察した場合、やはり凝集破壊によって離型被膜
と成形物の表面が剥離されていると考えた方が自然であ
る。接着現象は複雑な複数の要因が作用して相手と相手
が結合するものであるため、離型被膜を半永久的なもの
とすることは大変に困難である。本発明の離型被膜もそ
の例外ではなく、その寿命は従来のフッ素樹脂と同等で
ある。

【００３８】そこで本発明者は、非晶質フッ素樹脂被膜
の表面に、フッ素系不活性液体に溶解させた非晶質フッ
素樹脂を塗布して、フッ素系不活性液体を揮発乾燥すれ
ば、非晶質フッ素樹脂どうしが相溶して密着固化するこ
とを見いだした。すなわち、離型能力が低下した離型被
膜の上に、フッ素系不活性液体に溶解させた非晶質フッ
素樹脂をスプレーなどで塗布し、次いでフッ素系不活性
液体を乾燥させることによって離型被膜を再形成する
と、最初の被膜の離型能力と全く同じ離型能力が得ら
れ、その後の成形においても長期にわたって使用可能で
あることを見いだした。これにより、従来のフッ素樹脂
離型被膜の欠点を全て解決して、本発明を完成するに至
った。

【００３９】

【実施例】以下、本発明を実施するための具体的手段に
ついて、図面を参照しながら説明する。

【００４０】図１は、本発明の離型被膜を施した成形金
型（雌型）の概略断面図である。被膜を形成する工程を
説明すると、まず成形金型１の表面に下地被膜２を施
す。金型１の材質は、鉄、アルミニウム、ニッケル、銅
合金、亜鉛合金、ステンレス、ガラスなどである。下地
被膜２としては、化成被膜、陽極酸化被膜、自生する酸
化被膜、金属酸化物メッキ被膜、接着性付与剤であるシ
ランカップリング剤やチタネートカップリング剤の被膜
などが挙げられる。

【００４１】化成被膜を形成するには、金型を前処理し
た後、昇温した処理液に浸漬し、ついで乾燥する。鉄製
の金型の場合は、リン酸塩処理、クロメート処理、シュ
ウ酸塩処理、酸化鉄処理法などが挙げられる。特にリン
酸塩処理は有力な手段であり、リン酸鉄被膜、リン酸亜
鉛被膜、リン酸亜鉛カルシウム被膜、リン酸マンガン被
膜などが得られる。アルミニウム製の金型の場合は、炭
酸ソーダやクロム酸ソーダを主体とする処理法、あるい
はクロム酸やリン酸を主体とする処理法など、極めて多
数の処理方法がある。亜鉛合金製の場合はクロメート処
理法とリン酸塩処理法がある。銅合金製の場合はクロム
酸系処理法と酸化銅処理法がある。ステンレス製の場合
はシュウ酸塩被膜化成法がある。

【００４２】化成被膜の厚みは0.1〜１μｍとするのが
よく、あまり厚くなると化成被膜自体が強い被膜でない
ため脆くなり、高温高圧の成形条件下では化成被膜が割
れて層間剥離し、離型被膜の耐久性が悪くなる。

【００４３】陽極酸化被膜を形成するには、金型を前処
理した後、処理液に浸漬し、金型を陽極にして電圧をか
けると、陽極に酸素を発生しながら酸化被膜が形成され
る。アルミニウムの陽極酸化被膜が工業的に発達してい
る。その代表的なものとしてはクロム酸法、硫酸法、シ
ュウ酸法がある。銅合金、ニッケル、鉄、亜鉛合金に対
しては、苛性ソーダ溶液の中に金型を浸漬して陽極処理
すれば、陽極酸化被膜が形成される。陽極酸化被膜は膜
の強度が高く、非晶質フッ素樹脂との密着性も良好であ
る。

【００４４】自生する酸化被膜は、金属表面に自然に酸
化被膜が形成されることを利用するものである。金型の
材質に応じて、あるいは金型表面が粗面になっている場
合は、金型の表面を脱脂する程度で、非晶質フッ素樹脂
が密着する。しかし、自生酸化被膜の上にさらに何らか
の他の下地被膜を施した方が防錆効果があり、離型被膜
の耐久性も向上する。

【００４５】金属酸化物メッキ被膜は、金型を陰極にし
てメッキすることによって得られる。これはメッキの分
野では特殊な方法で、金型の内面形状が複雑な場合には
メッキすることは難しい面もある。しかし金属酸化物メ
ッキ被膜の被膜強度と耐熱性が極めて良いために、金型
形状が簡単なもので下地被膜の耐久性を望む場合には効
果があると思われる。金属酸化物メッキ被膜としては黒
色クロムメッキ被膜が挙げられる。

【００４６】下地被膜を接着性付与剤であるシランカッ
プリング剤処理被膜とすることは、本発明の最も有力な
手段である。成形金型は一品ものが多く重量も重いた
め、溶液に浸漬する作業には大変な労力を要し、また、
処理液に漬けると金属の腐食が発生しやすいというデメ
リットがあるためである。シランカップリング剤処理
は、金型表面を脱脂した後、シランカップリング剤の水
溶液をハケで金型表面に塗布するものである。次いで金
型を加熱して脱水した後、非晶質フッ素樹脂を塗布す
る。つまり一連の工程で得られて設備も簡単なものでよ
く、密着力についても著しい効果がある。シランカップ
リング剤の代表的なものを表１に例示する。

【００４７】

【００４８】下地被膜を、接着性付与剤であるチタネー
トカップリング剤処理被膜とすることも、シランカップ
リング剤と同様に有力な手段である。チタネートカップ
リング剤の代表的なものを表２に例示する。

【００４９】

【００５０】接着性付与剤にはこのほかにも、有機リン
化合物系接着性付与剤、シリルパーオキサイド、アルキ
レンイミン等があり、同様の効果がある。

【００５１】金型１に上述の下地被膜２を施した後、そ
の上にフッ素系不活性液体に溶解させた非晶質フッ素樹
脂を塗布し、次いでフッ素系不活性液体を乾燥させ、さ
らに熱処理して非晶質フッ素樹脂離型被膜３を得る。

【００５２】フッ素系不活性液体が沸点の低いものであ
る場合、非晶質フッ素樹脂を溶かし易いが、溶液にはあ
まり粘性がなくフッ素系不活性液体がすぐに揮発するた
め、金型表面に均一に塗膜を形成しにくい。一方、フッ
素系不活性液体が沸点の高いものである場合、非晶質フ
ッ素樹脂を溶かしにくいため、非晶質フッ素樹脂の塗膜
の厚みを大きくするのに手間がかかる。そのためフッ素
系不活性液体は沸点が100〜180℃の範囲のものを使用す
るのが好ましい。

【００５３】非晶質フッ素樹脂のガラス転移温度が低す
ぎる場合、成形金型が高温状態にあるので非晶質フッ素
樹脂はゴム状となり、離型被膜の強度が低下する。その
ため非晶質フッ素樹脂は、金型を連続使用するときの金
型表面の温度の上限よりも10℃くらい高いガラス転移温
度を有するものを使用するのが好ましい。

【００５４】フッ素系不活性液体への非晶質フッ素樹脂
の溶解量が１〜３重量％程度のときに、塗りやすい。溶
解量が多すぎるとカンテン状になり、塗りにくくなる。

【００５５】フッ素系不活性液体に溶解させた非晶質フ
ッ素樹脂を下地被膜の上に塗布するには、刷毛を用いて
均一に塗布して重ね塗りする方法が最も簡単である。ま
た、薄く均一な離型被膜を得るには、スピンコート、デ
ィップコート、、スプレーコート等が有力な手段とな
る。塗布する時の溶液の温度は室温でもよいが、30〜60
℃程度に加温しておくのが好ましい。特にガラス転移温
度の高い非晶質フッ素樹脂の場合は室温でゲル状になる
ので、加温した方がよい。一方、成形金型の温度は、室
温でもあるいは30〜60℃程度に加温してもよい。

【００５６】フッ素系不活性液体を揮発させて被膜を乾
燥させるには、自然乾燥、加熱、真空引きのいずれでも
よいが、あまり急激に強制乾燥させない方がよい。

【００５７】乾燥した後に100℃程度で熱処理すれば非
晶質フッ素樹脂被膜が下地被膜によく密着するが、密着
を完全なものにするためには、炉中200〜350℃で１時間
程度加熱処理するのが好ましい。

【００５８】金型１にコーティングした非晶質フッ素樹
脂被膜３の離型能力が低下した場合は、フッ素系不活性
液体に溶解させた非晶質フッ素樹脂を、残っている非晶
質フッ素樹脂被膜３の上にスプレーや刷毛で再度塗布す
れば、再成されて離型能力が回復した非晶質フッ素樹脂
被膜４が得られる。このときの溶液中の非晶質フッ素樹
脂濃度は0.5〜３重量％程度とするのがよい。

【００５９】この再塗布のときの温度は室温から70℃程
度にするのがよい。再塗布した後、塗膜が生乾燥してい
る状態で成形工程に移ると離型被膜が破壊されてしまう
ので、塗膜の乾燥を十分に行った方がよい。好ましく
は、金型温度を30〜50℃にして塗布し、ついで金型温度
を成形条件の上限の温度まで上げた後（つまり１回空焼
きした後）、成形工程に移す。再成された離型被膜は、
その後の成形において長期に渡って使用でき、再成を繰
り返すことによって離型被膜の耐久性を飛躍的に向上さ
せることができる。

【００６０】離型後に離型被膜の上に成形材料が付着す
るなどしたために、被膜をいったん除去してから被膜の
再成を行う必要が生じる場合がある。このような場合
は、離型被膜３、４が付着している成形金型をフッ素系
不活性液体の中に入れて30〜50℃に加温すれば、被膜
３、４を簡単に剥離することができる。このとき下地被
膜２に損傷がない場合は、その上にフッ素系不活性液体
に溶解させた非晶質フッ素樹脂を塗布すれば、離型被膜
３が再成される。下地被膜２の接着効果がなくなったか
あるいは何らかの損傷を受けている場合は、接着性付与
剤を塗布して乾燥した後、フッ素系不活性液体に溶解さ
せた非晶質フッ素樹脂を塗布すれば、離型被膜３を再成
することができる。

【００６１】また、非晶質フッ素樹脂中に窒化ホウ素、
二硫化モリブデン、炭化ケイ素、グラファイト、フッ化
グラファイト、ガラス繊維などの硬質材料を10重量％程
度分散させれば、耐摩耗性の向上に効果的である。

【００６２】さらに、非晶質フッ素樹脂中に接着性付与
剤を添加すると、下地被膜への離型被膜の密着度がさら
に向上する。

【００６３】実施例１Ｓ50Ｃ鋼材を図１のような形状に切削加工したブロック
（底面の幅70×70ｍｍ、高さ50ｍｍ）を成形金型のサン
プルとして用い、下に示す処理工程Ａおよび処理工程Ｂ
によってブロック表面に非晶質フッ素樹脂離型被膜を施
した。各工程において、非晶質フッ素樹脂としてＡＦ-1
600（ガラス転移温度：160℃）を、フッ素系不活性液体
としてペルフロード１Ｌ-260（沸点：160℃）を用いて
いる。

【００６４】

【００６５】

【００６６】処理工程Ａによる本発明の試作金型Ｎo.１
（平均膜厚５μｍ）と処理工程Ｂによる本発明の試作金
型Ｎo.２（平均膜厚５μｍ）、および従来のテフロンＦ
ＥＰ樹脂離型被膜を上記と同様のブロック表面に施した
試作金型Ｎo.３（平均膜厚20μ）を用いて、ゴム材料の
成形を繰り返し行った。成形材料は、ポリブタジエン10
0重量部、アクリル酸亜鉛30重量部、酸化亜鉛20重量
部、およびジクミルパーオキサイド2.0重量部からな
り、１回の成形につき160℃30分で加圧成形した。

【００６７】この結果、試作金型Ｎo.１については、20
0回成形する間、取り出し可能であったが、その後取り
出しがきつくなった。そのため、ペルフロード１Ｌ-260
に溶解させたＡＦ-1600の１重量％溶液を刷毛で塗った
後、乾燥して、離型被膜の再処理を行った。その後は10
0回成形する間、取り出し可能であった。次いで同様の
２回目の再処理を行い、その結果、100回成形する間、
取り出し可能であることを確認した。さらに同様の３回
目の再処理を行い、その後にも100回成形する間、取り
出し可能であった。

【００６８】試作金型Ｎo.２については、200回成形し
た後もなお取り出し可能であった。次いで、ペルフロー
ド１Ｌ-260に溶解させたＡＦ-1600の１重量％溶液を刷
毛で塗った後、乾燥して、離型被膜の再処理を行った。
その後は100回成形する間、取り出し可能であった。次
いで同様の２回目の再処理を行い、その結果、100回成
形する間、取り出し可能であることを確認した。さらに
同様の３回目の再処理を行い、その後にも100回成形す
る間、取り出し可能であった。

【００６９】試作金型Ｎo.３については、200回成形す
る間、取り出し可能であったが、その後取り出しがきつ
くなった。そして220回成形後には取り出し不可能とな
った。

【００７０】上記試作成形後、離型被膜の上に成形材料
が付着したので、被膜の除去と再成を試みた。すなわ
ち、試作金型Ｎo.１およびＮo.２を苛性カリ30ｇ/ｌ溶
液（80℃）に10分浸漬し、洗浄した後、住友スリーエム
（株）製フロリナートＦＣ-75溶液（70℃）に30分浸漬
して被膜を溶解、除去した。次いで、ペルフロード１Ｌ
- 260に溶解したＡＦ-1600の３重量％溶液を塗布し、乾
燥し、加熱処理することによって、被膜を再成した。

【００７１】試作金型Ｎo.３の被膜は、化学的に剥離す
ることはできなかった。

【００７２】実施例２表面をできるだけ平滑に仕上げた高純度アルミニウム
材、純ニッケル材、およびガラス材の基板（３ｃｍ角、
厚さ１ｍｍ）を用意し、下に示す７種の処理工程Ｃ〜Ｉ
によって基板の表面に非晶質フッ素樹脂離型被膜を施し
た。処理工程Ｄ〜Ｉにおける「非晶質フッ素樹脂」は、
処理工程Ｃと同様に、ペルフロード１Ｌ-260に溶解させ
たＡＦ-1600の１重量％溶液である。

【００７３】

【００７４】

【００７５】

【００７６】上記各処理工程Ｃ〜Ｉによって離型被膜を
施したサンプル基板Ｎo.１〜７の各々の上に、成形材料
としての三井デュポンポリケミカル（株）製ハイミラン
Ｈ-1705樹脂の板（３ｃｍ角、厚さ２ｍｍ）を置き、電
気炉内で190℃で30分加熱した。ハイミラン樹脂が溶融
状態となったときに樹脂内に針金を設置し、室温まで冷
却することによって針金を固定するとともに、離型被膜
上にハイミラン樹脂を接着させた。次いで、離型被膜と
樹脂の接着強度を測定するために、針金に種々の重量の
おもりを吊るし、離型被膜と樹脂間で剥離が起きたとき
の重量を引張り強度に換算して測定を行った。剥離後に
ハイミラン樹脂を再び接着させてから引張り強度を測定
する作業を、繰り返した。

【００７７】また、アルミニウム基板、ニッケル基板、
およびガラス基板の各々に、離型被膜を施さずに直接ハ
イミラン樹脂を接着させたものについても、基板と樹脂
の接着強度を同様にして測定した。

【００７８】結果を表３に示す。表中に示した引張り強
度の単位は、ｇ/ｃｍ²である。

【００７９】

【００８０】表３において、×の箇所は、3000g/cm²以
上の引張り強度をかけても剥離せず、以後の測定ができ
なかったことを表す。

【００８１】この結果に示されたように、本発明の離型
被膜を施すことによって離型性が極めて良好となり、ま
た下地被膜を施したものはそれを施さないものよりもさ
らに離型性が良好となる。

【００８２】

【発明の効果】本発明の離型被膜を成形金型に施すこと
によって、以下の効果が得られる。

【００８３】１）成形金型表面に極めて薄く均一なフッ
素樹脂被膜をコーティングすることが可能となった。こ
れによって、フッ素樹脂の離型被膜としての成形金型へ
の応用範囲が飛躍的に拡大した。。

【００８４】２）従来のフッ素樹脂被膜は、ガラス型と
樹脂型に対する密着性がきわめて悪いためにそれらには
適用できないとされており、また適用可能な金型の形状
も限られていた。。しかし本発明によって、あらゆる材
質あるいは形状の成形金型に対しても、フッ素樹脂被膜
のコーティングを施すことが可能となった。

【００８５】３）表面処理によって下地被膜を設けるこ
とにより、金型からのフッ素樹脂離型被膜の剥離が防止
される。

【００８６】４）非晶質のフッ素樹脂を使用したことに
より、被膜の硬度が高くなり、被膜の機械的強度と耐摩
耗性が向上した。

【００８７】５）金型へのフッ素樹脂の焼付け温度を従
来よりも50〜380℃程度低くすることが可能となり、金
型の変形と硬度の劣化の問題が解決された。

【００８８】６）離型被膜の信頼性、安定性が向上し、
工業上実用的なものとなった。

【００８９】７）従来、離型被膜を再成するために被膜
を剥離する際には、物理的方法としては超音波、ウォー
タージェットなどを用いていたが、いずれも工業的には
成功していなかった。化学的な方法としては、フッ素樹
脂被膜の下のプライマー層を強アルカリや強酸で溶かし
てフッ素樹脂被膜を浮かせて剥離することが試みられた
が、日数を要し、また金型を腐食させてしまうため、や
はり工業的には成功していなかった。しかし本発明によ
り、化学的処理によって、成形金型表面のフッ素樹脂離
型被膜の除去、再成を容易に行うことが可能となった。

【００９０】８）離型被膜の精度と耐久性が向上すると
ともに再成が容易になったことにより、成形品の高品質
化と製造コストの低下が実現する。

【００９１】９）非晶質フッ素樹脂とフッ素系不活性樹
脂はともに安全性の高い薬品であり、下地被膜を形成す
るための処理方法も安全なものであるため、作業者の安
全性と環境破壊の問題が解決される。

【００９２】10）離型被膜の形成と再処理を一連の工程
で行うことができ、設備も簡単なもので済み、省エネル
ギー化される。

【００９３】11）プラスチックレンズ製造の際、ガラス
型が使用されており、このガラス型の中に樹脂を流し込
み、一昼夜重合させて成形が行われる。成形品の取り出
しの際、離型性が悪いので型が割れたり型に樹脂が付着
しやすかった。しかし、本発明によってガラス型に離型
性の良い高精度被膜をコーティングすることが可能とな
り、ガラス型の消耗を少なくすることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】離型被膜を施した成形金型の概略断面図であ
る。

【符号の説明】

１成形金型２下地被膜３、４離型被膜

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】成形金型表面上の下地被膜と、前記下地被
膜上に付着している非晶質フッ素樹脂被膜とからなる、
成形金型の離型被膜。
【請求項２】前記下地被膜が、化成被膜、陽極酸化被
膜、自生した酸化被膜、金属酸化物メッキ被膜、および
接着性付与剤の被膜から選択された被膜である、請求項
１に記載の離型被膜。
【請求項３】前記非晶質フッ素樹脂は70〜350℃のガラ
ス転移温度を有するものである、請求項１に記載の離型
被膜。
【請求項４】成形金型表面に下地被膜を形成し、その上
にフッ素系不活性液体に溶解した非晶質フッ素樹脂を塗
布した後、フッ素系不活性液体を揮発、乾燥させ、次い
で加熱処理することを特徴とする、成形金型表面に離型
被膜を形成する方法。
【請求項５】前記下地被膜が、化成被膜、陽極酸化被
膜、自生した酸化被膜、金属酸化物メッキ被膜、および
接着付与剤の被膜から選択された被膜である、請求項４
に記載の方法。
【請求項６】前記フッ素系不活性液体は25〜250℃の沸
点を有するものである、請求項４に記載の方法。
【請求項７】前記非晶質フッ素樹脂は70〜350℃のガラ
ス転移温度を有するものである、請求項４に記載の方
法。
【請求項８】請求項１に記載の成形金型表面の前記離型
被膜の補充を行う必要がある時、フッ素系不活性液体に
溶解した非晶質フッ素樹脂を前記離型被膜表面に塗布
し、次いで乾燥することによって、離型被膜の再成を行
うことを特徴とする、成形金型表面に離型被膜を形成す
る方法。
【請求項９】請求項１に記載の成形金型表面の前記離型
被膜の除去と再成を行う必要がある時、フッ素系不活性
液体で金型表面の非晶質フッ素樹脂被膜を洗浄すること
によって溶解除去した後、フッ素系不活性液体に溶解し
た非晶質フッ素樹脂を金型表面上の下地被膜の上に塗布
し、次いでフッ素系不活性液体を揮発、乾燥させ、さら
に加熱処理することによって、離型被膜の再成を行うこ
とを特徴とする、成形金型表面に離型被膜を形成する方
法。