金型および金型用感温磁性材料
【課題】金型の内部構造が複雑化するのを抑制しつつ、成形温度をより正確に制御することが可能な金型を提供する。
【解決手段】この金型１は、上型１０と、上型１０と対向するように配置される下型２０とを備え、上型１０の下面１０ａおよび下型２０の上面２０ａに、それぞれ、キュリー温度を有する感温磁性材料を含む感温磁性材料層１２および２２が配置されている。
【解決手段】この金型１は、上型１０と、上型１０と対向するように配置される下型２０とを備え、上型１０の下面１０ａおよび下型２０の上面２０ａに、それぞれ、キュリー温度を有する感温磁性材料を含む感温磁性材料層１２および２２が配置されている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、金型および金型用感温磁性材料に関し、特に、キュリー温度を有する金型用感温磁性材料およびその金型用感温磁性材料を用いた金型に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、キュリー温度を有する金型用感温磁性材料を用いた金型が知られている（たとえば、特許文献１参照）。
【０００３】
上記特許文献１には、内部に溝部が形成された固定入れ子部および可動入れ子部と、固定入れ子部および可動入れ子部の各々の内部の溝部に配置される電磁誘導加熱コイルとを備える成形金型が開示されている。この特許文献１に記載された成形金型では、電磁誘導加熱コイルが、キュリー温度を有するＮｉ−Ｃｕ合金（感温磁性材料）の周囲に巻かれた状態で各々の溝部に配置されている。この電磁誘導加熱コイルに高周波電流が流されることにより、Ｎｉ−Ｃｕ合金と共に電磁誘導加熱コイルの周囲の型板（成形型部）がキュリー温度まで加熱される。一方、Ｎｉ−Ｃｕ合金はキュリー温度以上には加熱されないので、電磁誘導加熱コイルの周囲の型板（成形型部）は、キュリー温度以上に加熱されずにキュリー温度付近に保たれるように構成されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平５−９６５７６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上記特許文献１に開示された成形金型では、キュリー温度を有するＮｉ−Ｃｕ合金（感温磁性材料）および電磁誘導加熱コイルを成形金型の内部に配置するために、固定入れ子部および可動入れ子部の各々の内部に溝部をそれぞれ設ける必要がある。このため、成形金型の内部構造が複雑化するという問題点がある。また、成形領域側に接する領域（前面）から離間した、固定入れ子部および可動入れ子部の各々の内部（固定入れ子部および可動入れ子部の前部の後ろ側）にＮｉ−Ｃｕ合金（感温磁性材料）が配置されるため、固定入れ子部および可動入れ子部の前面を正確に温度制御するのが困難であるという不都合がある。このため、成形温度をより正確に制御するのが困難であるという問題点もある。
【０００６】
この発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、この発明の１つの目的は、金型の内部構造が複雑化するのを抑制しつつ、成形温度をより正確に制御することが可能な金型およびその金型に用いる金型用感温磁性材料を提供することである。
【課題を解決するための手段および発明の効果】
【０００７】
この発明の第１の局面による金型は、第１型部と、第１型部と対向するように配置される第２型部とを備え、第１型部および第２型部の少なくとも一方の成形領域側の表面の少なくとも一部に、キュリー温度を有する感温磁性材料を含む温度制御部が配置されている。
【０００８】
この発明の第１の局面による金型では、上記のように、第１型部および第２型部の少なくとも一方の成形領域側の表面の少なくとも一部に、キュリー温度を有する感温磁性材料を含む温度制御部を配置することによって、第１型部と第２型部との各々の内部に感温磁性材料を配置するための溝部を形成する必要がないので、金型の内部構造が複雑化するのを抑制することができる。また、第１型部および第２型部の少なくとも一方の成形領域側の表面の少なくとも一部に、キュリー温度を有する感温磁性材料を含む温度制御部を配置することによって、第１型部と第２型部との各々の内部に感温磁性材料を配置する場合と異なり、第１型部および第２型部の少なくとも一方の成形領域側の表面の少なくとも一部の温度をより正確に感温磁性材料のキュリー温度付近に保つことができる。これにより、成形温度をより正確に制御することができる。
【０００９】
上記第１の局面による金型において、好ましくは、第１型部および第２型部は、キュリー温度を有しない金属材料からなり、温度制御部は、第１型部および第２型部の少なくとも一方の成形領域側の表面の少なくとも一部に形成された感温磁性材料を含む温度制御層である。このように構成すれば、第１型部および第２型部がキュリー温度を有しない金属材料からなる場合であっても、第１型部および第２型部の少なくとも一方の成形領域側の表面の少なくとも一部に形成された感温磁性材料を含む温度制御層によって、成形温度をより正確に感温磁性材料のキュリー温度付近に制御することができる。
【００１０】
この場合、好ましくは、感温磁性材料を含む温度制御層は、溶射によって形成されている。このように構成すれば、容易に、感温磁性材料を含む温度制御層を第１型部および第２型部の表面上に略均一な厚みを有して形成することができる。また、溶射によって形成される分、温度制御層と、第１型部および第２型部の少なくとも一方との密着性を向上させることができる。
【００１１】
上記第１の局面による金型において、好ましくは、感温磁性材料は、Ｎｉ−Ｆｅ合金からなる。このように構成すれば、Ｎｉの含有率を変化させることによりキュリー温度が異なる種々の感温磁性材料を得ることができるので、金型に流し込まれる樹脂などの原料に適した成形温度に成形領域の温度を制御することが可能な感温磁性材料を得ることができる。
【００１２】
この場合、好ましくは、感温磁性材料は、Ｃｒを含むＮｉ−Ｆｅ合金からなる。このように構成すれば、Ｃｒの含有率およびＮｉの含有率を変化させることによりキュリー温度が異なる感温磁性材料を得ることができる。また、Ｃｒを含有させることによって、感温磁性材料の耐食性を向上させることができる。
【００１３】
上記感温磁性材料がＣｒを含むＮｉ−Ｆｅ合金からなる金型において、好ましくは、第１型部および第２型部は、キュリー温度を有しない金属材料からなり、Ｃｒを含むＮｉ−Ｆｅ合金からなる感温磁性材料は、感温磁性材料の熱膨張係数の値が温度制御部が配置されている第１型部および第２型部の熱膨張係数の値の近傍になるように組成が調整されている。このように構成すれば、温度制御部と第１型部および第２型部とを同じ温度環境下において略同じ変形量だけ熱変形させることができる。これにより、温度制御部の熱変形による変形量と第１型部および第２型部の熱変形による変形量とが大きく異なることに起因して温度制御部が第１型部および第２型部から剥がれるのを抑制することができる。
【００１４】
上記第１の局面による金型において、好ましくは、第１型部の成形領域側の表面および第２型部の成形領域側の表面のうち、成形領域に対応する領域に温度制御部が配置されている。このように構成すれば、温度制御部が第１型部および第２型部の少なくとも一方の成形領域側の表面の一部のみに形成される場合と比べて、より正確に、成形温度を温度制御部の感温磁性材料のキュリー温度付近に制御することができる。
【００１５】
上記第１の局面による金型において、好ましくは、感温磁性材料は、第１キュリー温度を有する第１感温磁性材料と、第１キュリー温度よりも大きい第２キュリー温度を有する第２感温磁性材料とを含み、温度制御部は、第１感温磁性材料を含む第１温度制御部と、第２感温磁性材料を含み、第１温度制御部と異なる領域に配置された第２温度制御部とを含む。このように構成すれば、成形領域の第１温度制御部近傍を第１キュリー温度に保持することができるとともに、第１温度制御部と異なる成形領域の第２温度制御部近傍を第２キュリー温度に保持することができる。これにより、成形領域内の複数の領域を互いに異なる温度に制御することができる。
【００１６】
この場合、好ましくは、成形領域には、原料が流し込まれるように構成されており、第２温度制御部は、原料が流れにくい領域に配置されている。このように構成すれば、第１キュリー温度よりも大きい第２キュリー温度を有する第２温度制御部によって、原料が流れにくい領域を成形領域中の他の領域よりも高い温度に保つことができる。これにより、原料が流れにくい領域に原料が滞留したりするのを抑制することができるので、成形機能を高めることができる。
【００１７】
上記第２温度制御部を原料が流れにくい領域に配置した金型において、好ましくは、原料を成形領域に流し込むための第１開口部および第２開口部が形成されており、第２温度制御部は、第１開口部から流し込まれる原料と第２開口部から流し込まれる原料とが合流する領域に配置されている。このように構成すれば、第１開口部から流し込まれる原料と第２開口部から流し込まれる原料とが合流することに起因して原料が流れにくい領域において、第１キュリー温度よりも大きい第２キュリー温度を有する第２温度制御部を配置することによって、原料が流れにくい領域の温度を成形領域中の他の領域よりも高く維持することができる。これにより、原料が流れにくい領域に原料が滞留したりするのを抑制することができるので、成形機能を高めることができる。
【００１８】
上記第２温度制御部を原料が流れにくい領域に配置した金型において、好ましくは、原料を成形領域に流し込むための開口部が形成されており、成形領域の開口部と接続される部分以外の領域は、閉じた領域になるように構成されており、第２温度制御部は、開口部と接続される部分とは反対側の閉じた領域の終端領域に配置されている。このように構成すれば、第２温度制御部によって、開口部と接続される部分とは反対側の閉じた領域の終端領域のような原料が流れにくい領域の温度を成形領域中の他の領域よりも高く維持することができるので、原料が流れにくい領域に原料が滞留したりするのが抑制される分、成形機能を高めることができる。
【００１９】
上記第１の局面による金型において、好ましくは、第１型部および第２型部の少なくともいずれか一方は、感温磁性材料からなる。このように構成すれば、第１型部および第２型部の少なくともいずれか一方の表面に感温磁性材層を別途形成する必要がないので、金型の製造プロセスを簡略化することができる。
【００２０】
上記第１の局面による金型において、好ましくは、温度制御部を構成する感温磁性材料の加熱時に成形領域の温度制御部近傍に配置され、誘導加熱により温度制御部を加熱する誘導加熱コイルをさらに備える。このように構成すれば、成形領域の温度制御部近傍に配置された誘導加熱コイルによる加熱によって、容易に、第１型部および第２型部の少なくとも一方の成形領域側の表面の少なくとも一部の温度を感温磁性材料のキュリー温度付近に保つことができる。
【００２１】
この発明の第２の局面による金型用感温磁性材料は、第１型部と第１型部と対向するように配置される第２型部とを備える金型に用いられ、キュリー温度を有する金型用感温磁性材料であって、第１型部と第２型部との少なくとも一方の成形領域側の表面の少なくとも一部に配置される。
【００２２】
この発明の第２の局面による金型用感温磁性材料では、上記のように、金型用感温磁性材料が、金型の第１型部および第２型部の少なくとも一方の成形領域側の表面の少なくとも一部に配置されるように構成することによって、金型に配置された金型用感温磁性材料を発熱させるために、ＩＨコイルなどの誘導加熱するための部材を成形領域内に配置すればよく、第１型部と第２型部との各々の内部に金型用感温磁性材料を配置するための溝部を形成する必要がないので、金型の内部構造が複雑化するのを抑制することができる。また、金型用感温磁性材料が、金型の第１型部および第２型部の少なくとも一方の成形領域側の表面の少なくとも一部に配置されるように構成することによって、第１型部と第２型部と各々の内部に金型用感温磁性材料を配置する場合と異なり、第１型部および第２型部の少なくとも一方の成形領域側の表面の少なくとも一部の温度をより正確に金型用感温磁性材料のキュリー温度付近に保つことができる。これにより、成形温度をより正確に制御することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本発明の第１実施形態による金型を示した断面図である。
【図２】本発明の第１実施形態による金型の形成領域にＩＨコイル（誘導加熱コイル）を配置した状態を示した断面図である。
【図３】本発明の第１実施形態による高温磁性材料層および低温磁性材料層の形成方法を示した図である。
【図４】本発明の第２実施形態による金型を示した断面図である。
【図５】本発明の第３実施形態による金型を示した断面図である。
【図６】本発明の効果を確認するために行ったキュリー温度測定の試験材を示した斜視図である。
【図７】本発明の効果を確認するために行ったキュリー温度測定における温度に対する振幅透磁率のグラフである。
【図８】本発明の効果を確認するために行ったキュリー温度測定と、熱膨張係数測定と、引張り強さ測定および伸び測定との実験結果を示した表である。
【図９】本発明の効果を確認するために行った耐食性測定の実験結果を示した図である。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
【００２５】
（第１実施形態）
まず、図１および図２を参照して、本発明の第１実施形態による金型１の構造について説明する。
【００２６】
本発明の第１実施形態による金型１は、射出成形によって樹脂を所定の製品の形に成形するために用いられるものである。また、金型１は、図１に示すように、上側に配置される上型１０と上型１０と対向するように下側に配置される下型２０とを備える。なお、上型１０は、本発明の「第１型部」の一例であり、下型２０は、本発明の「第２型部」の一例である。
【００２７】
また、金型１の一方側（Ｘ１側）の端部およびＸ１側とは反対側の他方側（Ｘ２側）の端部には、それぞれ、溶融した樹脂（熱可塑性樹脂）を後述する成形領域Ａに射出するための射出口３０および３１が設けられている。なお、射出口３０および３１は、それぞれ、本発明の「第１開口部」および「第２開口部」の一例である。また、樹脂は、本発明の「原料」の一例である。
【００２８】
また、上型１０の下面１０ａの中央部付近には、上方に向かって窪む凹部１０ｂが形成されているとともに、下型２０の上面２０ａの中央部付近には、凹部１０ｂに対向した状態で上方に向かって突出する凸部２０ｂが形成されている。
【００２９】
また、上型１０および下型２０は、共に、熱膨張係数が約１１×１０−６／℃以上約１２×１０−６／℃以下の一般的な炭素鋼からなり、キュリー温度は有していない。つまり、上型１０および下型２０は、所定の温度を境に強磁性体から常磁性体に変化するような性質を有していない。
【００３０】
ここで、第１実施形態では、上型１０の後述する成形領域Ａ側となる下面１０ａ上には、高温磁性材料層１１および低温磁性材料層１２からなる温度制御層が略全面に形成されている。また、下型２０の成形領域Ａ側となる上面２０ａ上には、高温磁性材料層２１および低温磁性材料層２２からなる温度制御層が略全面に形成されている。また、高温磁性材料層１１および低温磁性材料層１２は、それぞれ、溶射によって上型１０の下面１０ａに吹き付けられて形成されているとともに、高温磁性材料層２１および低温磁性材料層２２は、それぞれ、溶射によって下型２０の上面２０ａに吹き付けられて形成されている。また、高温磁性材料層１１および２１と低温磁性材料層１２および２２とは、各々が略均一の厚み（約１ｍｍ）を有して形成されている。なお、高温磁性材料層１１および２１は、本発明の「第２温度制御部」、「温度制御部」および「温度制御層」の一例であり、低温磁性材料層１２および２２は、本発明の「第１温度制御部」、「温度制御部」および「温度制御層」の一例である。また、下面１０ａおよび上面２０ａは、本発明の「表面」の一例である。
【００３１】
また、高温磁性材料層１１の下面１１ａと高温磁性材料層２１の上面２１ａとは、所定の間隔を隔てて互いに対向するように形成されている。また、低温磁性材料層１２の下面１２ａと低温磁性材料層２２の上面２２ａとは、所定の間隔を隔てて互いに対向するように形成されている。これら所定の間隔によって、溶融した樹脂が流し込まれる成形領域Ａが構成されている。ここで、成形領域Ａに流し込まれた樹脂は、冷却されることにより硬化して、金型１に対応する形に成形された樹脂製品（図示せず）が形成されるように構成されている。なお、成形領域Ａのうち、凹部１０ｂおよび凸部２０ｂによって挟まれるＸ方向の略中央に位置する領域は、射出口３０および３１からそれぞれ流れ込んだ樹脂が合流する領域であり、溶融した樹脂が流れにくい滞留領域Ｂに該当する。
【００３２】
また、第１実施形態では、高温磁性材料層１１は、成形領域Ａ中の滞留領域Ｂに対応する凹部１０ｂのＸ方向の略中央の領域に配置されているとともに、低温磁性材料層１２は、成形領域Ａ中の滞留領域Ｂ以外の領域に配置されている。同様に、高温磁性材料層２１は、成形領域Ａ中の滞留領域Ｂに対応する凸部２０ｂのＸ方向の略中央の領域に配置されているとともに、低温磁性材料層２２は、成形領域Ａ中の滞留領域Ｂ以外の領域に配置されている。
【００３３】
また、高温磁性材料層１１および２１は、キュリー温度が約２０５℃である５１Ｎｉ−１１Ｃｒ−Ｆｅ合金（５１質量％のＮｉと、１１質量％のＣｒと、不可避不純物およびＦｅとからなる合金）からなる。一方、低温磁性材料層１２および２２は、キュリー温度が約１４５℃である３９Ｎｉ−９Ｃｒ−Ｆｅ合金（３９質量％のＮｉと、９質量％のＣｒと、不可避不純物およびＦｅとからなる合金）からなる。なお、５１Ｎｉ−１１Ｃｒ−Ｆｅ合金は、本発明の「第２感温磁性材料」の一例であり、３９Ｎｉ−９Ｃｒ−Ｆｅ合金は、本発明の「第１感温磁性材料」の一例である。また、約２０５℃は、本発明の「第２キュリー温度」の一例であり、約１４５℃は、本発明の「第１キュリー温度」の一例である。
【００３４】
また、金型１の成形領域Ａに配置された高温磁性材料層１１および２１と低温磁性材料層１２および２２とは、ＩＨコイル４０から発生された磁場によって誘導加熱されるように構成されている。なお、ＩＨコイル４０は、図２に示すように、高温磁性材料層１１および２１と低温磁性材料層１２および２２との加熱時に、高温磁性材料層１１および２１と低温磁性材料層１２および２２とに当接（接触）した状態で成形領域Ａに配置されるように構成されている。なお、ＩＨコイル４０は、本発明の「誘導加熱コイル」の一例である。
【００３５】
また、高温磁性材料層１１および２１と低温磁性材料層１２および２２とは、それぞれ、キュリー温度（約２０５℃および約１４５℃）を境に強磁性体（低温側）から常磁性体（高温側）に変化する性質を有する。これにより、金型１の成形領域Ａに対応する表面近傍を誘導加熱する際、低温磁性材料層１２および２２が配置されている領域では、低温磁性材料層１２および２２のキュリー温度である約１４５℃以上になると、低温磁性材料層１２および２２の３９Ｎｉ−９Ｃｒ−Ｆｅ合金が強磁性体から常磁性体に変化する。これにより、常磁性体に変化した低温磁性材料層１２および２２は、ＩＨコイル４０の磁場にほとんど反応しなくなるので、キュリー温度（約１４５℃）以上では、温度はほとんど上昇しない。これにより、低温磁性材料層１２および２２が形成された成形領域Ａに接する表面（下面１２ａおよび上面２２ａ）近傍の上型１０および下型２０の部分と低温磁性材料層１２および２２とは、約１４５℃近傍の温度で保たれるように構成されている。
【００３６】
同様に、金型１の成形領域Ａに対応する表面近傍を誘導加熱する際、高温磁性材料層１１および２１が配置されている領域では高温磁性材料層１１および２１のキュリー温度である約２０５℃以上になると、高温磁性材料層１１および２１の５１Ｎｉ−１１Ｃｒ−Ｆｅ合金が強磁性体から常磁性体に変化する。これにより、常磁性体に変化した高温磁性材料層１１および２１は、ＩＨコイル４０の磁場にほとんど反応しなくなるので、キュリー温度（約２０５℃）以上では、温度はほとんど上昇しない。これにより、高温磁性材料層１１および２１が形成された成形領域Ａに接する表面（下面１１ａおよび上面２１ａ）近傍の上型１０および下型２０の部分と高温磁性材料層１１および２１とは、約２０５℃近傍の温度で保たれるように構成されている。
【００３７】
また、高温磁性材料層１１および２１の５１Ｎｉ−１１Ｃｒ−Ｆｅ合金と、低温磁性材料層１２および２２の３９Ｎｉ−９Ｃｒ−Ｆｅ合金とは、共に、約１０．３×１０−６／℃以上約１２．７×１０−６／℃以下の熱膨張係数を有するようにＮｉおよびＣｒの組成が調整されている。なお、この約１０．３×１０−６／℃以上約１２．７×１０−６／℃以下の値を有する熱膨張係数は、一般的な炭素鋼からなる上型１０および下型２０の熱膨張係数（約１１×１０−６／℃以上約１２×１０−６／℃以下）の近傍である。
【００３８】
なお、高温磁性材料層１１および２１と低温磁性材料層１２および２２とは、３０質量％以上５５質量％以下のＮｉと、３質量％以上１５質量％以下のＣｒと、不可避不純物およびＦｅとからなる、Ｃｒを含むＮｉ−Ｆｅ合金であればよい。また、高温磁性材料層１１および２１と低温磁性材料層１２および２２とは、３０質量％以上５０質量％以下のＮｉと不可避不純物およびＦｅとからなるＮｉ−Ｆｅ合金でもよい。この際、高温磁性材料層１１および２１のキュリー温度は、低温磁性材料層１２および２２のキュリー温度よりも約１０℃以上約８０℃以下の範囲において高く設定される必要がある。
【００３９】
次に、図１および図２を参照して、本発明の第１実施形態による金型１を用いて樹脂製品を成形する方法について説明する。
【００４０】
まず、上型１０と下型２０とを一時的に互いに離間させて、金型１の成形領域ＡにＩＨコイル４０を配置する。そして、高温磁性材料層１１および２１と低温磁性材料層１２および２２とにＩＨコイル４０が当接（接触）するように近づけた後、ＩＨコイル４０に交流電流を流すことによって、一定の時間間隔（約３０ｋＨｚ）で変化する磁場をＩＨコイル４０の周辺に発生させる。これにより、一定の時間間隔で変化する磁場に反応して、高温磁性材料層１１および２１と低温磁性材料層１２および２２とに誘導電流が流れて、高温磁性材料層１１および２１と低温磁性材料層１２および２２とが発熱する。これにより、金型１の成形領域Ａの表面（下面１１ａおよび１２ａと上面２１ａおよび２２ａ）近傍は加熱される。
【００４１】
ここで、第１実施形態では、成形領域Ａが約１４５℃まで熱せられた際、低温磁性材料層１２および２２の３９Ｎｉ−９Ｃｒ−Ｆｅ合金は、キュリー温度（約１４５℃）以上には加熱されないので、低温磁性材料層１２および２２が配置された成形領域Ａのうちの滞留領域Ｂ以外の領域の温度は、約１４５℃近傍に保たれる。一方、高温磁性材料層１１および２１の５１Ｎｉ−１１Ｃｒ−Ｆｅ合金のキュリー温度は、約１４５℃よりも高い（約２０５℃）ので、高温磁性材料層１１および２１が配置された滞留領域Ｂの温度は、約１４５℃よりも高くなるようにさらに加熱される。
【００４２】
そして、滞留領域Ｂが約２０５℃まで熱せられた際、高温磁性材料層１１および２１は、キュリー温度（約２０５℃）以上には加熱されないので、高温磁性材料層１１および２１が配置された滞留領域Ｂの温度は、約２０５℃近傍に保たれる。この結果、高温磁性材料層１１および２１が配置された領域の表面（成形領域Ａに接する下面１１ａおよび上面２１ａ）近傍の温度は、約２０５℃近傍で保持されるとともに、低温磁性材料層１２および２２が配置された領域の表面（成形領域Ａに接する下面１２ａおよび上面２２ａ）近傍の温度は、約１４５℃近傍で保持される。なお、約２０５℃近傍および約１４５℃近傍は、成形温度の一例である。
【００４３】
その後、上型１０と下型２０とを一時的に互いに離間させて、ＩＨコイル４０を成形領域Ａから取り出した後、再度、上型１０と下型２０との間隔を成形領域Ａが形成されるように近づける。そして、溶融した樹脂を射出口３０および３１から成形領域Ａに流し込む。この際、成形領域Ａのうちの、射出口３０から流し込まれた樹脂とおよび射出口３１から流し込まれた樹脂とが合流する滞留領域Ｂにおいては、溶融した樹脂が流れにくい。しかしながら、成形領域Ａのうちの、滞留領域Ｂに対応する凹部１０ｂのＸ方向の略中央の領域（高温磁性材料層１１および２１が配置された領域）の温度（約２０５℃）は、その他の低温磁性材料層１２および２２が配置された領域の温度（約１４５℃）よりも高いので、溶融した樹脂は成形領域Ａ中の滞留領域Ｂに滞留しにくくなる。
【００４４】
そして、所定の量の溶融した樹脂を成形領域Ａに流し込んだ後に、金型１を冷却して樹脂を硬化させる。その後、上型１０と下型２０との間隔を広げて、硬化された樹脂を取り出すことによって、成形領域Ａに対応する形状に成形された樹脂製品が完成する。
【００４５】
次に、図１および図３を参照して、本発明の第１実施形態による高温磁性材料層１１および低温磁性材料層１２と、高温磁性材料層２１および低温磁性材料層２２との各々の形成方法について説明する。
【００４６】
図３に示すように、高温磁性材料層１１および低温磁性材料層１２は、フレーム溶射装置１００によって、上型１０の下面１０ａ上に感温磁性材料（５１Ｎｉ−１１Ｃｒ−Ｆｅ合金および３９Ｎｉ−９Ｃｒ−Ｆｅ合金）が吹き付けられることによって形成される。
【００４７】
具体的には、フレーム溶射装置１００は、溶射材である感温磁性材料（５１Ｎｉ−１１Ｃｒ−Ｆｅ合金または３９Ｎｉ−９Ｃｒ−Ｆｅ合金）からなり、約３．２ｍｍの径を有するワイヤ１０１と、ワイヤ１０１を取り囲むように配置されたノズル１０２と、ワイヤ１０１およびノズル１０２を取り囲むように配置されたエアーキャップ１０３とを含む。このノズル１０２は、ワイヤ１０１の先端の周囲に酸素アセチレンガスなどのガスを送り込むために設けられており、エアーキャップ１０３は、被溶射材である上型１０が配置された側に向かって吹き付けられる圧縮空気の量を調整するために設けられている。また、溶射材である感温磁性材料を吹き付ける角度（溶射角度）は約９０度になるように設定されている。
【００４８】
ここで、高温磁性材料層１１および低温磁性材料層１２の形成方法としては、まず、高温磁性材料層１１が配置される領域（図１の滞留領域Ｂに対応する凹部１０ｂのＸ方向の略中央の領域）に対応する下面１０ａに図示しない遮蔽板を配置した状態で、フレーム溶射装置１００の所定の位置に配置する。そして、３９Ｎｉ−９Ｃｒ−Ｆｅ合金からなるワイヤ１０１を所定の位置に配置した状態で、ノズル１０２からガスを放出させる。これにより、ワイヤ１０１の先端が約３０００℃に熱せられて溶融した状態になる。その後、エアーキャップ１０３を介して、圧縮空気をワイヤ１０１の先端および上型１０に向かって放出させる。これにより、ワイヤ１０１の先端の溶融した３９Ｎｉ−９Ｃｒ−Ｆｅ合金が、微粒子化された状態で上型１０に吹き付けられる。この結果、上型１０の成形領域Ａ中の滞留領域Ｂ以外の領域に対応する下面１０ａ上に低温磁性材料層１２が形成される。
【００４９】
そして、成形領域Ａ中の滞留領域Ｂに対応する下面１０ａに配置された図示しない遮蔽板を取り除いた後、成形領域Ａ中の滞留領域Ｂ以外の領域に対応する下面１０ａに図示しない遮蔽板を配置する。その後、５１Ｎｉ−１１Ｃｒ−Ｆｅ合金からなるワイヤ１０１を所定の位置に配置した状態でフレーム溶射装置１００を用いることによって、５１Ｎｉ−１１Ｃｒ−Ｆｅ合金が微粒子化された状態で上型１０に吹き付けられる。この結果、上型１０の成形領域Ａ中の滞留領域Ｂに対応する下面１０ａ上に高温磁性材料層１１が形成される。最後に、図示しない遮蔽板を取り除く。
【００５０】
また、高温磁性材料層２１および低温磁性材料層２２の形成方法としては、まず、高温磁性材料層２１が配置される領域（図１の滞留領域Ｂに対応する凸部２０ｂのＸ方向の略中央の領域）に対応する上面２０ａに図示しない遮蔽板を配置する。その後、３９Ｎｉ−９Ｃｒ−Ｆｅ合金からなるワイヤ１０１を所定の位置に配置した状態でフレーム溶射装置１００を用いることによって、３９Ｎｉ−９Ｃｒ−Ｆｅ合金が微粒子化された状態で下型２０に吹き付けられる。この結果、下型２０の成形領域Ａ中の滞留領域Ｂ以外の領域に対応する上面２０ａ上に低温磁性材料層２２が形成される。
【００５１】
そして、成形領域Ａ中の滞留領域Ｂ以外の領域に対応する上面２０ａに配置された図示しない遮蔽板を取り除いた後、成形領域Ａ中の滞留領域Ｂに対応する上面２０ａに図示しない遮蔽板を配置する。その後、５１Ｎｉ−１１Ｃｒ−Ｆｅ合金からなるワイヤ１０１を所定の位置に配置した状態でフレーム溶射装置１００を用いることによって、５１Ｎｉ−１１Ｃｒ−Ｆｅ合金が微粒子化された状態で下型２０に吹き付けられる。この結果、下型２０の成形領域Ａ中の滞留領域Ｂに対応する上面２０ａ上に高温磁性材料層２１が形成される。最後に、図示しない遮蔽板を取り除く。
【００５２】
第１実施形態では、上記のように、上型１０の成形領域Ａ側である下面１０ａに、高温磁性材料層１１および低温磁性材料層１２を形成するとともに、下型２０の成形領域Ａ側である上面２０ａに、高温磁性材料層２１および低温磁性材料層２２を形成することによって、上型１０と下型２０との各々の内部に感温磁性材料（５１Ｎｉ−１１Ｃｒ−Ｆｅ合金および３９Ｎｉ−９Ｃｒ−Ｆｅ合金）を配置するための溝部を形成する必要がないので、金型１の内部構造が複雑化するのを抑制することができる。
【００５３】
また、第１実施形態では、上記のように、上型１０の成形領域Ａ側である下面１０ａに、高温磁性材料層１１および低温磁性材料層１２を形成するとともに、下型２０の成形領域Ａ側である上面２０ａに、高温磁性材料層２１および低温磁性材料層２２を形成することによって、上型１０と下型２０との各々の内部に感温磁性材料を配置する場合と異なり、上型１０の下面１０ａおよび下型２０の上面２０ａの温度をより正確に感温磁性材料のキュリー温度（約２０５℃および約１４５℃）付近に保つことができる。これにより、樹脂製品の成形温度をより正確に制御することができる。また、上型１０および下型２０がキュリー温度を有しない一般的な炭素鋼からなる場合であっても、成形温度をより正確に感温磁性材料のキュリー温度付近に制御することができる。
【００５４】
また、第１実施形態では、上記のように、感温磁性材料である５１Ｎｉ−１１Ｃｒ−Ｆｅ合金からなる高温磁性材料層１１および２１と、感温磁性材料である３９Ｎｉ−９Ｃｒ−Ｆｅ合金）からなる低温磁性材料層１２および２２を溶射によって形成することによって、容易に、感温磁性材料からなる感温磁性材料層１２および２２を、それぞれ、上型１０の下面１０ａ上および下型２０の上面２０ａ上に略均一な厚み（約１ｍｍ）を有して形成に配置することができる。また、溶射によって形成される分、感温磁性材料層１２と上型１０の下面１０ａとの密着性および感温磁性材料層２２と下型２０の上面２０ａとの密着性を、それぞれ、向上させることができる。
【００５５】
また、第１実施形態では、上記のように、感温磁性材料が、５１Ｎｉ−１１Ｃｒ−Ｆｅ合金および３９Ｎｉ−９Ｃｒ−Ｆｅ合金のようなＣｒを含むＮｉ−Ｆｅ合金からなるように構成することによって、Ｃｒの含有率およびＮｉの含有率を変化させることによりキュリー温度が異なる種々の感温磁性材料を得ることができるので、金型１に流し込まれる樹脂に適した成形温度に成形領域Ａの温度を制御することが可能な感温磁性材料を得ることができる。また、Ｃｒを含有させることによって、感温磁性材料の耐食性を向上させることができる。
【００５６】
また、第１実施形態では、上記のように、高温磁性材料層１１および２１のＮｉ−Ｃｒ−Ｆｅ合金と、低温磁性材料層１２および２２のＮｉ−Ｃｒ−Ｆｅ合金とが、共に、約１０．３×１０−６／℃以上約１２．７×１０−６／℃以下の熱膨張係数を有するようにＮｉおよびＣｒの組成を調整することによって、高温磁性材料層１１および低温磁性材料層１２と上型１０とを同じ温度環境下において略同じ変形量だけ熱変形させることができるとともに、高温磁性材料層２１および低温磁性材料層２２と下型２０とを同じ温度環境下において略同じ変形量だけ熱変形させることができる。これにより、高温磁性材料層１１および低温磁性材料層１２と上型１０との熱変形による変形量が大きく異なることに起因して高温磁性材料層１１および低温磁性材料層１２と上型１０とが剥がれるのを抑制することができるとともに、高温磁性材料層２１および低温磁性材料層２２と下型２０との熱変形による変形量が大きく異なることに起因して高温磁性材料層２１および低温磁性材料層２２と下型２０とが剥がれるのを抑制することができる。
【００５７】
また、第１実施形態では、上記のように、高温磁性材料層１１および低温磁性材料層１２からなる温度制御層を、上型１０の成形領域Ａ側の表面（下面１０ａ）の略全面に形成するとともに、高温磁性材料層２１および低温磁性材料層２２からなる温度制御層を下型２０の成形領域Ａ側の表面（上面２０ａ）の略全面に形成することによって、より正確に、高温磁性材料層１１および２１における成形温度を、感温磁性材料（５１Ｎｉ−１１Ｃｒ−Ｆｅ合金）のキュリー温度（約２０５℃）付近に制御することができるとともに、低温磁性材料層１２および２２における成形温度を、感温磁性材料（３９Ｎｉ−９Ｃｒ−Ｆｅ合金）のキュリー温度（約１４５℃）付近に制御することができる。
【００５８】
また、第１実施形態では、上記のように、温度制御層が、それぞれ、約２０５℃のキュリー温度を有する５１Ｎｉ−１１Ｃｒ−Ｆｅ合金からなる高温磁性材料層１１および２１と、約１４５℃のキュリー温度を有する３９Ｎｉ−９Ｃｒ−Ｆｅ合金からなる低温磁性材料層１２および２２とからなるように構成することによって、成形領域Ａ内を異なる温度の複数の領域（滞留領域Ｂおよび滞留領域Ｂ以外の成形領域Ａ）に制御することができる。
【００５９】
また、第１実施形態では、上記のように、射出口３０および３１から流れ込んだ樹脂が合流する領域であり溶融した樹脂が流れにくい成形領域Ａ中の滞留領域Ｂに対応する下面１０ａおよび上面２０ａに、高温磁性材料層１１および２１を配置することによって、溶融した樹脂が流れにくい滞留領域Ｂの温度を成形領域Ａ中の他の領域よりも高く維持することができる。これにより、溶融した樹脂が流れにくい滞留領域Ｂに溶融した樹脂が滞留したりするのを抑制することができるので、成形機能を高めることができる。
【００６０】
また、第１実施形態では、上記のように、ＩＨコイル４０を、高温磁性材料層１１および２１と低温磁性材料層１２および２２との加熱時に、高温磁性材料層１１および２１と低温磁性材料層１２および２２とに当接（接触）した状態で成形領域Ａに配置することによって、容易に、上型１０の下面１０ａおよび下型２０の上面２０ａの温度を感温磁性材料のキュリー温度付近に保つことができる。
【００６１】
（第２実施形態）
次に、図３および図４を参照して、本発明の第２実施形態について説明する。この第２実施形態による金型２０１では、上記第１実施形態と異なり、射出口２３０が１箇所のみ設けられており、射出口２３０と反対側に終端領域Ｄが形成されている場合について説明する。なお、射出口２３０は、本発明の「開口部」の一例である。
【００６２】
まず、図４を参照して、本発明の第２実施形態による金型２０１の構造について説明する。
【００６３】
本発明の第２実施形態による金型２０１では、図４に示すように、一方側（Ｘ１側）の端部には射出口が設けられておらず、他方側（Ｘ２側）の端部に溶融した樹脂を成形領域Ｃに射出するための射出口２３０が設けられている。また、上型２１０の凹部１０ｂのＸ１側の下面２１０ａは、Ｘ２側の下面２１０ａよりも下方に位置するように形成されている。また、下型２２０の凸部２０ｂのＸ１側には、凸部２２０ｃと、凸部２０ｂと凸部２２０ｃとに挟まれ、下方に窪む凹部２２０ｄとが形成されている。さらに、上型２１０のＸ１側の下面２１０ａと凸部２２０ｃとは、互いに当接するように構成されている。
【００６４】
また、上型２１０の下面２１０ａには、Ｘ１側の凸部２２０ｃに当接する下面２１０ａを除き、高温磁性材料層２１１および低温磁性材料層２１２が形成されている。高温磁性材料層２１１は、後述する成形領域Ｃ中の後述する終端領域Ｄに対応する凹部１０ｂのＸ１側の領域に配置されているとともに、低温磁性材料層２１２は、成形領域Ｃのうちの終端領域Ｄ以外の領域に配置されている。すなわち、高温磁性材料層２１１および低温磁性材料層２１２からなる温度制御層は、成形領域Ｃに対応する領域の略全面に形成されている。
【００６５】
また、下型２２０の上面２２０ａには、Ｘ１側の凸部２２０ｃの上端面を除き、高温磁性材料層２２１および低温磁性材料層２２２が形成されている。高温磁性材料層２２１は、成形領域Ｃ中の終端領域Ｄに対応する凹部２２０ｄの領域に配置されているとともに、低温磁性材料層２１２は、成形領域Ｃのうちの終端領域Ｄ以外の領域に配置されている。すなわち、高温磁性材料層２２１および低温磁性材料層２２２からなる温度制御層は、成形領域Ｃに対応する領域の略全面に形成されている。
【００６６】
また、凹部１０ｂのＸ２側に対応する高温磁性材料層２１１の下面２１１ａと凸部２０ｂのＸ２側に対応する高温磁性材料層２２１の上面２２１ａとは、所定の間隔を隔てて互いに対向するように形成されている。また、凹部１０ｂの中央部近傍に対応する低温磁性材料層２１２の下面２１２ａと凸部２０ｂの中央部近傍に対応する低温磁性材料層２２２の上面２２２ａとは、所定の間隔を隔てて互いに対向するように形成されている。また、凹部１０ｂのＸ１側に対応する低温磁性材料層２１２の下面２１２ａと凹部２２０ｄに対応する低温磁性材料層２２２の上面２２２ａとは、所定の間隔を隔てて互いに対向するように形成されている。これら所定の間隔によって、溶融した樹脂が流し込まれる成形領域Ｃが構成されている。
【００６７】
ここで、第２実施形態では、成形領域Ｃは、射出口２３０と接続される部分以外の領域において、閉じた領域になるように構成されている。さらに、凹部１０ｂのＸ２側に対応する高温磁性材料層２１１の下面２１１ａと凸部２０ｂのＸ２側に対応する高温磁性材料層２２１の下面２２１ａとが位置する部分は、射出口２３０と反対側に配置されており、閉じた領域の終端領域Ｄに位置するように構成されている。なお、終端領域Ｄの周辺の領域は、溶融した樹脂が流れにくい領域に該当する。なお、第２実施形態のその他の構成および金型２０１を用いて樹脂製品を成形する方法は、上記第１実施形態と同様である。
【００６８】
次に、図３および図４を参照して、本発明の第２実施形態による高温磁性材料層２１１および低温磁性材料層２１２と、高温磁性材料層２２１および低温磁性材料層２２２との各々の形成方法について説明する。
【００６９】
高温磁性材料層２１１および低温磁性材料層２１２の形成方法としては、まず、高温磁性材料層２１１が配置される領域（図４の終端領域Ｄに対応する凹部１０ｂのＸ１側の領域）に対応する下面２１０ａとＸ１側の凸部２２０ｃに当接する下面２１０ａとに図示しない遮蔽板を配置する。その後、３９Ｎｉ−９Ｃｒ−Ｆｅ合金からなるワイヤ１０１（図３参照）を所定の位置に配置した状態でフレーム溶射装置１００（図３参照）を用いることによって、３９Ｎｉ−９Ｃｒ−Ｆｅ合金が微粒子化された状態で上型２１０に吹き付けられる。この結果、上型２１０の成形領域Ｃ中の終端領域Ｄ以外の領域に対応する下面２１０ａ上に低温磁性材料層２１２が形成される。
【００７０】
そして、成形領域Ｃ中の終端領域Ｄに対応する下面２１０ａに配置された図示しない遮蔽板を取り除いた後、成形領域Ｃ中の終端領域Ｄ以外の領域に対応する下面２１０ａに図示しない遮蔽板を配置する。その後、５１Ｎｉ−１１Ｃｒ−Ｆｅ合金からなるワイヤ１０１（図３参照）を所定の位置に配置した状態でフレーム溶射装置１００を用いることによって、５１Ｎｉ−１１Ｃｒ−Ｆｅ合金が微粒子化された状態で上型２１０に吹き付けられる。この結果、上型２１０の成形領域Ｃ中の終端領域Ｄに対応する下面２１０ａ上に高温磁性材料層２１１が形成される。最後に、図示しない遮蔽板を取り除く。
【００７１】
また、高温磁性材料層２２１および低温磁性材料層２２２の形成方法としては、まず、高温磁性材料層２２１が配置される領域（図４の終端領域Ｄに対応する凹部２２０ｄの領域）に対応する上面２２０ａと凸部２２０ｃの上端面とに図示しない遮蔽板を配置する。その後、３９Ｎｉ−９Ｃｒ−Ｆｅ合金からなるワイヤ１０１を所定の位置に配置した状態でフレーム溶射装置１００を用いることによって、３９Ｎｉ−９Ｃｒ−Ｆｅ合金が微粒子化された状態で下型２２０に吹き付けられる。この結果、下型２２０の成形領域Ｃ中の終端領域Ｄ以外の領域に対応する上面２２０ａ上に低温磁性材料層２２２が形成される。
【００７２】
そして、成形領域Ｃ中の終端領域Ｄに対応する上面２２０ａに配置された図示しない遮蔽板を取り除いた後成形領域Ｃ中の終端領域Ｄ以外の領域に対応する上面２２０ａに図示しない遮蔽板を配置する。その後、５１Ｎｉ−１１Ｃｒ−Ｆｅ合金からなるワイヤ１０１を所定の位置に配置した状態でフレーム溶射装置１００を用いることによって、５１Ｎｉ−１１Ｃｒ−Ｆｅ合金が微粒子化された状態で下型２２０に吹き付けられる。この結果、下型２２０の成形領域Ｃ中の終端領域Ｄに対応する上面２２０ａ上に高温磁性材料層２２１が形成される。最後に、図示しない遮蔽板を取り除く。
【００７３】
第２実施形態では、上記のように、高温磁性材料層２１１を終端領域Ｄに対応する凹部１０ｂのＸ１側の領域に配置するとともに、高温磁性材料層２２１を終端領域Ｄに対応する凹部２２０ｄの領域に配置することによって、高温磁性材料層２１１および２２１によって、終端領域Ｄのような原料が流れにくい領域の温度を成形領域Ｃ中の他の領域よりも高く維持することができるので、溶融した樹脂が流れにくい終端領域Ｄに溶融した樹脂が滞留したりするのを抑制することができる。これにより、成形機能を高めることができる。なお、第２実施形態のその他の効果は、上記第１実施形態と同様である。
【００７４】
（第３実施形態）
次に、図５を参照して、本発明の第３実施形態について説明する。この第３実施形態による金型３０１では、上記第１実施形態と異なり、上型３１０および下型３２０が感温磁性材料からなる場合について説明する。
【００７５】
まず、図５を参照して、本発明の第３実施形態による金型３０１の構造について説明する。
【００７６】
本発明の第３実施形態による金型３０１では、図５に示すように、上型３１０および下型３２０は、共に、キュリー温度が約１４５℃である３９Ｎｉ−９Ｃｒ−Ｆｅ合金からなる。これにより、上型３１０および下型３２０には、温度制御層が別途形成されていない。なお、上型３１０および下型３２０は、３０質量％以上５５質量％以下のＮｉと、３質量％以上１５質量％以下のＣｒと、不可避不純物およびＦｅとからなる、Ｃｒを含むＮｉ−Ｆｅ合金であってもよい。また、上型３１０および下型３２０は、３０質量％以上５０質量％以下のＮｉと不可避不純物およびＦｅとからなるＮｉ−Ｆｅ合金であればよい。また、上型３１０の下面３１０ａと下型３２０の上面３２０ａとは、所定の間隔を隔てて互いに対向しており、この所定の間隔は成形領域Ａに対応するように構成されている。
【００７７】
また、上型３１０および下型３２０は、共に、深絞り加工されることによって、所定の形状の下面３１０ａおよび上面３２０ａを有するように形成されるように構成されている。なお、第３実施形態のその他の構成は、上記第１実施形態と同様である。
【００７８】
次に、図５を参照して、本発明の第３実施形態による金型３０１を用いて樹脂製品を成形する方法について説明する。
【００７９】
まず、金型３０１の周囲に図示しないＩＨコイルを上型３１０および下型３２０と当接（接触）するように配置する。そして、ＩＨコイルに交流電流を流すことによって、金型３０１の全体が加熱される。
【００８０】
ここで、第３実施形態では、金型３０１の全体が約１４５℃まで熱せられた際、上型３１０および下型３２０の３９Ｎｉ−９Ｃｒ−Ｆｅ合金は、キュリー温度（約１４５℃）以上には加熱されないので、金型３０１の全体の温度は約１４５℃近傍に保たれる。
【００８１】
その後、溶融した樹脂を射出口３０および３１から成形領域Ａに流し込む。そして、所定の量の溶融した樹脂を成形領域Ａに流し込んだ後に、金型３０１を冷却して樹脂を硬化させる。その後、上型３１０と下型３２０との間隔を広げて、硬化された樹脂を取り出すことによって、成形領域Ａに対応する形状に成形された樹脂製品が完成する。
【００８２】
第３実施形態では、上記のように、上型３１０および下型３２０を、共に、キュリー温度が約１４５℃である３９Ｎｉ−９Ｃｒ−Ｆｅ合金からなるように構成することによって、上型３１０および下型３２０に感温磁性材層を別途形成する必要がないので、金型３０１の製造プロセスを簡略化することができる。なお、第３実施形態のその他の効果は、上記第１実施形態と同様である。
【００８３】
[実施例]
次に、図６〜図９を参照して、上記第１〜第３実施形態による金型１（２０１、３０１）に用いられる感温磁性材料の効果を確認するために行ったキュリー温度測定と、熱膨張係数測定と、引張り強さ測定および伸び測定と、耐食性測定とについて説明する。
【００８４】
以下に説明するキュリー温度測定では、上記第１および第２実施形態の金型１（２０１）に用いられる高温磁性材料層１１および２１（２１１および２２１）と低温磁性材料層１２および２２（２１２および２２２）の感温磁性材料と、上記第３実施形態の金型３０１に用いられる上型３１０および下型３２０の感温磁性材料とに対応する実施例１〜４として、Ｎｉ−Ｃｒ−Ｆｅ合金からなる感温磁性材料を用いるとともに、実施例５および６として、Ｃｒを含まないＮｉ−Ｆｅ合金からなる感温磁性材料を用いた。
【００８５】
具体的には、実施例１として、５１Ｎｉ−１１Ｃｒ−Ｆｅ合金（５１質量％のＮｉと、１１質量％のＣｒと、不可避不純物およびＦｅとからなる合金）を感温磁性材料として用いた。また、実施例２として、３９Ｎｉ−９Ｃｒ−Ｆｅ合金（３９質量％のＮｉと、９質量％のＣｒと、不可避不純物およびＦｅとからなる合金）を感温磁性材料として用いた。また、実施例３として、５２Ｎｉ−１１Ｃｒ−Ｆｅ合金（５２質量％のＮｉと、１１質量％のＣｒと、不可避不純物およびＦｅとからなる合金）を感温磁性材料として用いた。また、実施例４として、５１Ｎｉ−１０Ｃｒ−Ｆｅ合金（５１質量％のＮｉと、１０質量％のＣｒと、不可避不純物およびＦｅとからなる合金）を感温磁性材料として用いた。
【００８６】
また、実施例５として、３６Ｎｉ−Ｆｅ合金（３６質量％のＮｉと、不可避不純物およびＦｅとからなる合金）を感温磁性材料として用いた。また、実施例６として、５０Ｎｉ−Ｆｅ合金（５０質量％のＮｉと、不可避不純物およびＦｅとからなる合金）を感温磁性材料として用いた。
【００８７】
（キュリー温度測定）
まず、キュリー温度測定について説明する。このキュリー温度測定では、図６に示すように、実施例１〜６の感温磁性材料の板材４０１を、それぞれ、６ｍｍの内径と、１０ｍｍの外径を有する円環状になるように成形した。そして、円筒状のサンプルホルダ４０２の凹状の溝部４０２ａの内部に、感温磁性材料の板材４０１を複数枚積層した。この際、感温磁性材料の板材４０１の合計の板厚が２ｍｍになるように積層した。そして、感温磁性材料の板材４０１が配置されたサンプルホルダ４０２に、リード線４０３および４０４をそれぞれ２０回巻きつけた。なお、リード線４０３および４０４を、円筒状のサンプルホルダ４０２の内周面、下面、外周面および上面を順に通過するようにサンプルホルダ４０２に２０回巻きつけた。これにより、実施例１〜６の各々に対応する６つの試験材４００を作製した。
【００８８】
その後、リード線４０３を図示しない交流電流発生装置に接続するとともに、リード線４０４を振幅透磁率を測定可能な図示しないＢＨアナライザに接続した。そして、試験材４００を図示しない炉の中に設置して、リード線４０３に一定周波数の交流電流を流すことによって試験材４００に交流磁場を加えた。この際、交流磁場に反応してリード線４０４に生じた電流を計測することによって、ＢＨアナライザにおいて振幅透磁率を算出した。
【００８９】
また、リード線４０３に一定周波数の交流電流を流すのと共に、試験材４００を設置した炉の温度を調整することによって、所定の温度に対する振幅透磁率を算出した。それにより、６つの試験材４００のそれぞれについて、図７のような温度に対する振幅透磁率のグラフを作成した。そして、振幅透磁率が急激に小さくなる際の温度を実施例１〜６の感温磁性材料のキュリー温度として求めた。
【００９０】
図８に示したキュリー温度測定の実験結果としては、実施例１である５１Ｎｉ−１１Ｃｒ−Ｆｅ合金のキュリー温度は２０５℃になった。また、実施例２である３９Ｎｉ−９Ｃｒ−Ｆｅ合金のキュリー温度は１４５℃になった。また、実施例３である５２Ｎｉ−１１Ｃｒ−Ｆｅ合金のキュリー温度および実施例４である５１Ｎｉ−１０Ｃｒ−Ｆｅ合金のキュリー温度は共に２１０℃になった。また、実施例５である３６Ｎｉ−Ｆｅ合金のキュリー温度は２１５℃になった。また、実施例６である５０Ｎｉ−Ｆｅ合金のキュリー温度は測定できなかったが、４５０℃程度であると推測される。
【００９１】
これにより、実施例１〜４の結果から、Ｃｒを含むＮｉ−Ｆｅ合金においては、Ｎｉの含有量を３９質量％以上５２％質量以下にすることによって、キュリー温度を１４５℃以上２１０℃以下にすることができることが判明した。また、Ｎｉの含有量を大きくすることによって、キュリー温度を高くすることが可能であることが判明した。なお、Ｃｒを含むＮｉ−Ｆｅ合金においてＮｉの含有量を３０質量％以上５５質量％以下にすることによって、キュリー温度を１００℃以上４５０℃以下にすることができると考えられる。さらに、実施例１および４の結果から、Ｃｒの含有量を小さくすることによって、キュリー温度を高くすることが可能であることが判明した。これにより、Ｃｒの含有量を１５質量％以下にすることによって、キュリー温度を１００℃以上にすることが可能であると推測される。
【００９２】
また、実施例５の結果から、Ｎｉ−Ｆｅ合金においては、Ｎｉの含有量を３６質量％以上にすることによって、キュリー温度を２１５℃以上にすることができることが判明した。また、実施例６から、Ｎｉの含有量を５０質量％以下にすることによって、キュリー温度を４５０℃以下にすることができると推測される。なお、Ｎｉ−Ｆｅ合金においてＮｉの含有量を３０質量％以上５０質量％以下にすることによって、キュリー温度を１００℃以上４５０℃以下にすることができると考えられる。
【００９３】
以下に説明する熱膨張係数測定と、引張り強さ測定および伸び測定と、耐食性測定とでは、上記したキュリー温度測定において用いた実施例１および５を感温磁性材料として用いた。
【００９４】
（熱膨張係数測定）
次に、熱膨張係数測定について説明する。この熱膨張係数測定では、公知の熱機械分析装置を用いて、実施例１〜６に対応する感温磁性材料の熱膨張係数を求めた。
【００９５】
図８に示した熱膨張係数測定の実験結果としては、実施例１である５１Ｎｉ−１１Ｃｒ−Ｆｅ合金の熱膨張係数は、１１×１０−６／℃になった。また、実施例２である３９Ｎｉ−９Ｃｒ−Ｆｅ合金の熱膨張係数は、９×１０−６／℃になった。また、実施例３である５２Ｎｉ−１１Ｃｒ−Ｆｅ合金の熱膨張係数は、１１×１０−６／℃になった。また、実施例４である５１Ｎｉ−１０Ｃｒ−Ｆｅ合金の熱膨張係数は、１１×１０−６／℃になった。また、実施例５である３６Ｎｉ−Ｆｅ合金の熱膨張係数は、２×１０−６／℃になった。また、実施例６である５０Ｎｉ−Ｆｅ合金の熱膨張係数は、１０×１０−６／℃になった。これにより、実施例１、３および４の感温磁性材料の熱膨張係数は、金型の一般的な材質である炭素鋼の熱膨張係数（約１１×１０−６／℃以上約１２×１０−６／℃以下）の近傍の値（１０．３×１０−６／℃以上１２．７×１０−６／℃以下）になることが判明した。この結果、Ｃｒを含むＮｉ−Ｆｅ合金においてＮｉおよびＣｒの組成を調整することによって、一般的な炭素鋼の熱膨張係数の値の近傍の１０．３×１０−６／℃以上１２．７×１０−６／℃以下の値の熱膨張係数を有するＣｒを含むＮｉ−Ｆｅ合金を形成することが可能であることが確認できた。また、実施例５の感温磁性材料（３６Ｎｉ−Ｆｅ合金）の熱膨張係数の値（２×１０−６／℃）は、実施例６の感温磁性材料（５０Ｎｉ−Ｆｅ合金）の熱膨張係数の値（１０×１０−６／℃）の１／５になった。これにより、Ｃｒを含まないＮｉ−Ｆｅ合金においてＮｉの含有量を４０質量％以下にすると、Ｎｉの含有量が５０質量％程度である場合と比べて、熱膨張係数が大幅に低下するとともに、炭素鋼の熱膨張係数（約１１×１０−６／℃以上約１２×１０−６／℃以下）の値から大幅にかけ離れた値になることが判明した。
【００９６】
（引張り強さおよび伸び測定）
次に、引張り強さおよび伸び測定について説明する。この引張り強さおよび伸び測定では、公知の引張試験機を用いて、実施例１および３〜６に対応する、感温磁性材料が破断した際の荷重に基づく引張り強さと、破断した際の伸び（測定前の感温磁性材料の長さに対する破断後の感温磁性材料の伸びた長さの割合）とを求めた。
【００９７】
図８に示した引張り強さおよび伸び測定の実験結果としては、実施例１である５１Ｎｉ−１１Ｃｒ−Ｆｅ合金、実施例３である５２Ｎｉ−１１Ｃｒ−Ｆｅ合金および実施例４である５１Ｎｉ−１０Ｃｒ−Ｆｅ合金のいずれにおいても、引張り強さは、５２０ＭＰａになり、伸びは４０％になった。また、実施例５である３６Ｎｉ−Ｆｅ合金の引張り強さは、４４０ＭＰａになり、伸びは３５％になった。また、実施例６である５０Ｎｉ−Ｆｅ合金の引張り強さは、５５０ＭＰａになり、伸びは３８％になった。この結果、実施例１〜６のいずれの感温磁性材料も十分な加工性を有していることが確認できた。これにより、第３実施形態の上型３１０および下型３２０（図５参照）を実施例１〜６の感温磁性材料を用いて容易に形成することが可能であることが判明した。また、炭素鋼などの別部材からなる上型および下型に対して、実施例１〜６の感温磁性材料をプレス加工することにより感温磁性材層を形成する場合においても、容易に、上型および下型に対してプレス加工を行うことが可能であることが判明した。
【００９８】
（耐食性測定）
次に、耐食性測定について説明する。この耐食性測定では、ＪＩＳ Ｚ ２３７１に基づく塩水噴霧試験を行った。具体的には、実施例１の５１Ｎｉ−１１Ｃｒ−Ｆｅ合金の板材と実施例５の３６Ｎｉ−Ｆｅ合金の板材との各々から、６０ｍｍ（横）×８０ｍｍ（縦）×２ｍｍ（厚み）の寸法の試験片を作成した。そして、３５℃の条件下で、５０ｇ／ｌの濃度の塩水を試験片に２時間噴霧した。そして、試験片に生じた腐食の状態をＪＩＳレイティングナンバに基づいて、腐食の度合を定めた。
【００９９】
図９に示した耐食性測定の実験結果としては、実施例１である５１Ｎｉ−１１Ｃｒ−Ｆｅ合金のＪＩＳレイティングナンバは１０（腐食面積率は０．００％）になった。また、実施例５である３６Ｎｉ−Ｆｅ合金のＪＩＳレイティングナンバは５（腐食面積率は１．０％〜２．５％）になった。これにより、Ｃｒを含むＮｉ−Ｆｅ合金においては、Ｃｒを含まないＮｉ−Ｆｅ合金よりも腐食が生じにくく、金型に用いるのに適していることが判明した。これは、Ｃｒが表面に耐食性を有する酸化皮膜（Ｃｒ２Ｏ３）を形成するからであると考えられる。なお、Ｃｒの含有量を３質量％以上にすることによって、耐食性を有する感温磁性材料が得られると推測される。
【０１００】
なお、今回開示された実施形態および実施例は、すべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した実施形態および実施例の説明ではなく特許請求の範囲によって示され、さらに特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれる。
【０１０１】
たとえば、上記第１〜第３実施形態では、金型１（２０１、３０１）の成形領域Ａ（Ｃ）に流し込む原料として溶融した樹脂（熱可塑性樹脂）を用いた例を示したが、本発明はこれに限られない。たとえば、原料として樹脂ではなくＭｇなどの金属を用いてもよいし、原料として熱硬化性樹脂を用いてもよい。
【０１０２】
また、上記第１および第２実施形態では、上型１０（２１０）の下面１０ａ（２１０ａ）の略全面に高温磁性材料層１１（２１１）および低温磁性材料層１２（２１２）を形成するとともに、下型２０（２２０）の上面２０ａ（２２０ａ）の略全面に高温磁性材料層２１（２２１）および低温磁性材料層２２（２２２）を形成した例を示したが、本発明はこれに限られない。たとえば、上型の下面に感温磁性材料層にのみ形成して、下型の上面には感温磁性材料層を形成しないように構成してもよい。また、感温磁性材料層を略全面に設けずに、上型の下面の一部および下型の上面の一部にのみ感温磁性材料層を形成してもよい。
【０１０３】
また、上記第１および第２実施形態では、高温磁性材料層１１（２１１）および低温磁性材料層１２（２１２）と高温磁性材料層２１（２２１）および低温磁性材料層２２（２２２）とを溶射によって形成した例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、上型の下面および下型の上面に接着やネジ止めなどの溶射以外の方法によって板状の感温磁性材料を配置することによって、感温磁性材料層を上型の下面および下型の上面に形成してもよい。
【０１０４】
また、上記第１および第２実施形態では、高温磁性材料層１１および２１（２１１および２２１）が５１Ｎｉ−１１Ｃｒ−Ｆｅ合金からなり、低温磁性材料層１２および２２（２１２および２２２）が３９Ｎｉ−９Ｃｒ−Ｆｅ合金からなる例を示すとともに、上記第３実施形態では、上型３１０および下型３２０が３９Ｎｉ−９Ｃｒ−Ｆｅ合金からなる例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、高温磁性材料層および低温磁性材料層は、Ｃｒを含むＮｉ−Ｆｅ合金およびＮｉ−Ｆｅ合金以外のキュリー温度を有する感温磁性材料を含むように構成してもよい。この際、キュリー温度は１００℃以上４５０℃以下が好ましい。
【０１０５】
また、上記第１および第２実施形態では、高温磁性材料層１１および２１（２１１および２２１）の５１Ｎｉ−１１Ｃｒ−Ｆｅ合金と、低温磁性材料層１２および２２（２１２および２２２）の３９Ｎｉ−９Ｃｒ−Ｆｅ合金とが、共に、一般的な炭素鋼からなる上型１０（２１０）および下型２０（２２０）の熱膨張係数（約１１×１０−６／℃以上約１２×１０−６／℃以下）の値の近傍の値である約１０．３×１０−６／℃以上約１２．７×１０−６／℃以下の熱膨張係数を有するようにＮｉおよびＣｒの組成を調整した例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、高温磁性材料層および低温磁性材料層が、約１０．３×１０−６／℃未満の値または約１２．７×１０−６／℃より大きい値の熱膨張係数を有していてもよい。
【０１０６】
また、上記第１および第２実施形態では、感温磁性材料層が、５１Ｎｉ−１１Ｃｒ−Ｆｅ合金からなる高温磁性材料層１１および２１（２１１および２２１）と、３９Ｎｉ−９Ｃｒ−Ｆｅ合金からなる低温磁性材料層１２および２２（２１２および２２２）とからなる例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、感温磁性材料層を、１つの感温磁性材料からなるように構成してもよいし、３つ以上の感温磁性材料からなるように構成してもよい。
【０１０７】
また、上記第１実施形態では、高温磁性材料層１１（２１）を滞留領域Ｂに対応する凹部１０ｂ（凸部２０ｂ）のＸ方向の略中央の領域に配置するとともに、上記第２実施形態では、高温磁性材料層２１１（２２１）を終端領域Ｄに対応する凹部１０ｂのＸ１側の領域（凹部２２０ｄの領域）に配置した例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、高温磁性材料層を、溶融した樹脂が流れにくい領域である滞留領域および終端領域以外の領域に形成してもよい。
【０１０８】
また、上記第３実施形態では、上型３１０および下型３２０が３９Ｎｉ−９Ｃｒ−Ｆｅ合金からなる例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、上型および下型のいずれか一方が感温磁性材料からなる一方、他方が感温磁性材料でない材料からなるように構成してもよい。
【０１０９】
また、上記第１および第２実施形態では、高温磁性材料層１１（２１１）および低温磁性材料層１２（２１２）と高温磁性材料層２１（２２１）および低温磁性材料層２２（２２２）との表面上に何も形成していない例を示すとともに、上記第３実施形態では、感温磁性材料からなる上型３１０および下型３２０の表面上に何も形成していない例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、感温磁性材料層および感温磁性材料からなる上型および下型の表面上に、樹脂などの原料の付着を抑制するためのコーティングを行ってもよい。たとえば、原料が樹脂の場合、感温磁性材料層および感温磁性材料からなる上型および下型の表面上に、炭化水素などからなるアモルファスの硬質膜によるコーティング（ＤＬＣコーティング）をしてもよいし、Ｃｒめっきによるコーティングをしてもよい。
【０１１０】
また、上記第１および第２実施形態では、低温磁性材料層１２および２２（２１２および２２２）を高温磁性材料層１１および２１（２１１および２２１）よりも先に形成する方法を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、高温磁性材料層を低温磁性材料層よりも先に形成してもよいし、高温磁性材料層と低温磁性材料層とを同時に形成してもよい。
【０１１１】
また、上記第１〜第３実施形態では、金型１（２０１、３０１）が上型１０（２１０、３１０）および下型２０（２２０、３２０）からなる例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、金型は、上型および下型に加えてその他の型部材を別途含んでいてもよい。
【０１１２】
また、上記第１および第２実施形態では、ＩＨコイル４０を、高温磁性材料層１１（２１１）および２１（２２１）と低温磁性材料層１２（２１２）および２２（２２２）とに当接（接触）した状態で成形領域Ａ（Ｃ）に配置した例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、ＩＨコイルと高温磁性材料層および低温磁性材料層とが互いに近傍の位置に配置されていれば、互いに当接するように配置されなくてもよい。
【０１１３】
また、上記第３実施形態では、図示しないＩＨコイルを、金型３０１の周囲に上型３１０および下型３２０と当接（接触）するように配置した例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、ＩＨコイルと上型および下型とが互いに近傍の位置に配置されていれば、互いに当接するように配置されなくてもよい。
【符号の説明】
【０１１４】
１、２０１、３０１ 金型
１０、２１０ 上型（第１型部）
１０ａ、２１０ａ、３１０ａ 下面（表面）
１１、２１、２１１、２２１ 高温磁性材料層（第２温度制御部、温度制御部、温度制御層）
１２、２２、２１２、２２２ 低温磁性材料層（第１温度制御部、温度制御部、温度制御層）
２０、２２０ 下型（第２型部）
２０ａ、２２０ａ、３２０ａ 上面（表面）
３０ 射出口（第１開口部）
３１ 射出口（第２開口部）
４０ ＩＨコイル（誘導加熱コイル）
２３０ 射出口（開口部）
３１０ 上型（第１型部、温度制御部）
３２０ 下型（第２型部、温度制御部）
Ａ、Ｃ 成形領域
Ｄ 終端領域
【技術分野】
【０００１】
この発明は、金型および金型用感温磁性材料に関し、特に、キュリー温度を有する金型用感温磁性材料およびその金型用感温磁性材料を用いた金型に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、キュリー温度を有する金型用感温磁性材料を用いた金型が知られている（たとえば、特許文献１参照）。
【０００３】
上記特許文献１には、内部に溝部が形成された固定入れ子部および可動入れ子部と、固定入れ子部および可動入れ子部の各々の内部の溝部に配置される電磁誘導加熱コイルとを備える成形金型が開示されている。この特許文献１に記載された成形金型では、電磁誘導加熱コイルが、キュリー温度を有するＮｉ−Ｃｕ合金（感温磁性材料）の周囲に巻かれた状態で各々の溝部に配置されている。この電磁誘導加熱コイルに高周波電流が流されることにより、Ｎｉ−Ｃｕ合金と共に電磁誘導加熱コイルの周囲の型板（成形型部）がキュリー温度まで加熱される。一方、Ｎｉ−Ｃｕ合金はキュリー温度以上には加熱されないので、電磁誘導加熱コイルの周囲の型板（成形型部）は、キュリー温度以上に加熱されずにキュリー温度付近に保たれるように構成されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平５−９６５７６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上記特許文献１に開示された成形金型では、キュリー温度を有するＮｉ−Ｃｕ合金（感温磁性材料）および電磁誘導加熱コイルを成形金型の内部に配置するために、固定入れ子部および可動入れ子部の各々の内部に溝部をそれぞれ設ける必要がある。このため、成形金型の内部構造が複雑化するという問題点がある。また、成形領域側に接する領域（前面）から離間した、固定入れ子部および可動入れ子部の各々の内部（固定入れ子部および可動入れ子部の前部の後ろ側）にＮｉ−Ｃｕ合金（感温磁性材料）が配置されるため、固定入れ子部および可動入れ子部の前面を正確に温度制御するのが困難であるという不都合がある。このため、成形温度をより正確に制御するのが困難であるという問題点もある。
【０００６】
この発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、この発明の１つの目的は、金型の内部構造が複雑化するのを抑制しつつ、成形温度をより正確に制御することが可能な金型およびその金型に用いる金型用感温磁性材料を提供することである。
【課題を解決するための手段および発明の効果】
【０００７】
この発明の第１の局面による金型は、第１型部と、第１型部と対向するように配置される第２型部とを備え、第１型部および第２型部の少なくとも一方の成形領域側の表面の少なくとも一部に、キュリー温度を有する感温磁性材料を含む温度制御部が配置されている。
【０００８】
この発明の第１の局面による金型では、上記のように、第１型部および第２型部の少なくとも一方の成形領域側の表面の少なくとも一部に、キュリー温度を有する感温磁性材料を含む温度制御部を配置することによって、第１型部と第２型部との各々の内部に感温磁性材料を配置するための溝部を形成する必要がないので、金型の内部構造が複雑化するのを抑制することができる。また、第１型部および第２型部の少なくとも一方の成形領域側の表面の少なくとも一部に、キュリー温度を有する感温磁性材料を含む温度制御部を配置することによって、第１型部と第２型部との各々の内部に感温磁性材料を配置する場合と異なり、第１型部および第２型部の少なくとも一方の成形領域側の表面の少なくとも一部の温度をより正確に感温磁性材料のキュリー温度付近に保つことができる。これにより、成形温度をより正確に制御することができる。
【０００９】
上記第１の局面による金型において、好ましくは、第１型部および第２型部は、キュリー温度を有しない金属材料からなり、温度制御部は、第１型部および第２型部の少なくとも一方の成形領域側の表面の少なくとも一部に形成された感温磁性材料を含む温度制御層である。このように構成すれば、第１型部および第２型部がキュリー温度を有しない金属材料からなる場合であっても、第１型部および第２型部の少なくとも一方の成形領域側の表面の少なくとも一部に形成された感温磁性材料を含む温度制御層によって、成形温度をより正確に感温磁性材料のキュリー温度付近に制御することができる。
【００１０】
この場合、好ましくは、感温磁性材料を含む温度制御層は、溶射によって形成されている。このように構成すれば、容易に、感温磁性材料を含む温度制御層を第１型部および第２型部の表面上に略均一な厚みを有して形成することができる。また、溶射によって形成される分、温度制御層と、第１型部および第２型部の少なくとも一方との密着性を向上させることができる。
【００１１】
上記第１の局面による金型において、好ましくは、感温磁性材料は、Ｎｉ−Ｆｅ合金からなる。このように構成すれば、Ｎｉの含有率を変化させることによりキュリー温度が異なる種々の感温磁性材料を得ることができるので、金型に流し込まれる樹脂などの原料に適した成形温度に成形領域の温度を制御することが可能な感温磁性材料を得ることができる。
【００１２】
この場合、好ましくは、感温磁性材料は、Ｃｒを含むＮｉ−Ｆｅ合金からなる。このように構成すれば、Ｃｒの含有率およびＮｉの含有率を変化させることによりキュリー温度が異なる感温磁性材料を得ることができる。また、Ｃｒを含有させることによって、感温磁性材料の耐食性を向上させることができる。
【００１３】
上記感温磁性材料がＣｒを含むＮｉ−Ｆｅ合金からなる金型において、好ましくは、第１型部および第２型部は、キュリー温度を有しない金属材料からなり、Ｃｒを含むＮｉ−Ｆｅ合金からなる感温磁性材料は、感温磁性材料の熱膨張係数の値が温度制御部が配置されている第１型部および第２型部の熱膨張係数の値の近傍になるように組成が調整されている。このように構成すれば、温度制御部と第１型部および第２型部とを同じ温度環境下において略同じ変形量だけ熱変形させることができる。これにより、温度制御部の熱変形による変形量と第１型部および第２型部の熱変形による変形量とが大きく異なることに起因して温度制御部が第１型部および第２型部から剥がれるのを抑制することができる。
【００１４】
上記第１の局面による金型において、好ましくは、第１型部の成形領域側の表面および第２型部の成形領域側の表面のうち、成形領域に対応する領域に温度制御部が配置されている。このように構成すれば、温度制御部が第１型部および第２型部の少なくとも一方の成形領域側の表面の一部のみに形成される場合と比べて、より正確に、成形温度を温度制御部の感温磁性材料のキュリー温度付近に制御することができる。
【００１５】
上記第１の局面による金型において、好ましくは、感温磁性材料は、第１キュリー温度を有する第１感温磁性材料と、第１キュリー温度よりも大きい第２キュリー温度を有する第２感温磁性材料とを含み、温度制御部は、第１感温磁性材料を含む第１温度制御部と、第２感温磁性材料を含み、第１温度制御部と異なる領域に配置された第２温度制御部とを含む。このように構成すれば、成形領域の第１温度制御部近傍を第１キュリー温度に保持することができるとともに、第１温度制御部と異なる成形領域の第２温度制御部近傍を第２キュリー温度に保持することができる。これにより、成形領域内の複数の領域を互いに異なる温度に制御することができる。
【００１６】
この場合、好ましくは、成形領域には、原料が流し込まれるように構成されており、第２温度制御部は、原料が流れにくい領域に配置されている。このように構成すれば、第１キュリー温度よりも大きい第２キュリー温度を有する第２温度制御部によって、原料が流れにくい領域を成形領域中の他の領域よりも高い温度に保つことができる。これにより、原料が流れにくい領域に原料が滞留したりするのを抑制することができるので、成形機能を高めることができる。
【００１７】
上記第２温度制御部を原料が流れにくい領域に配置した金型において、好ましくは、原料を成形領域に流し込むための第１開口部および第２開口部が形成されており、第２温度制御部は、第１開口部から流し込まれる原料と第２開口部から流し込まれる原料とが合流する領域に配置されている。このように構成すれば、第１開口部から流し込まれる原料と第２開口部から流し込まれる原料とが合流することに起因して原料が流れにくい領域において、第１キュリー温度よりも大きい第２キュリー温度を有する第２温度制御部を配置することによって、原料が流れにくい領域の温度を成形領域中の他の領域よりも高く維持することができる。これにより、原料が流れにくい領域に原料が滞留したりするのを抑制することができるので、成形機能を高めることができる。
【００１８】
上記第２温度制御部を原料が流れにくい領域に配置した金型において、好ましくは、原料を成形領域に流し込むための開口部が形成されており、成形領域の開口部と接続される部分以外の領域は、閉じた領域になるように構成されており、第２温度制御部は、開口部と接続される部分とは反対側の閉じた領域の終端領域に配置されている。このように構成すれば、第２温度制御部によって、開口部と接続される部分とは反対側の閉じた領域の終端領域のような原料が流れにくい領域の温度を成形領域中の他の領域よりも高く維持することができるので、原料が流れにくい領域に原料が滞留したりするのが抑制される分、成形機能を高めることができる。
【００１９】
上記第１の局面による金型において、好ましくは、第１型部および第２型部の少なくともいずれか一方は、感温磁性材料からなる。このように構成すれば、第１型部および第２型部の少なくともいずれか一方の表面に感温磁性材層を別途形成する必要がないので、金型の製造プロセスを簡略化することができる。
【００２０】
上記第１の局面による金型において、好ましくは、温度制御部を構成する感温磁性材料の加熱時に成形領域の温度制御部近傍に配置され、誘導加熱により温度制御部を加熱する誘導加熱コイルをさらに備える。このように構成すれば、成形領域の温度制御部近傍に配置された誘導加熱コイルによる加熱によって、容易に、第１型部および第２型部の少なくとも一方の成形領域側の表面の少なくとも一部の温度を感温磁性材料のキュリー温度付近に保つことができる。
【００２１】
この発明の第２の局面による金型用感温磁性材料は、第１型部と第１型部と対向するように配置される第２型部とを備える金型に用いられ、キュリー温度を有する金型用感温磁性材料であって、第１型部と第２型部との少なくとも一方の成形領域側の表面の少なくとも一部に配置される。
【００２２】
この発明の第２の局面による金型用感温磁性材料では、上記のように、金型用感温磁性材料が、金型の第１型部および第２型部の少なくとも一方の成形領域側の表面の少なくとも一部に配置されるように構成することによって、金型に配置された金型用感温磁性材料を発熱させるために、ＩＨコイルなどの誘導加熱するための部材を成形領域内に配置すればよく、第１型部と第２型部との各々の内部に金型用感温磁性材料を配置するための溝部を形成する必要がないので、金型の内部構造が複雑化するのを抑制することができる。また、金型用感温磁性材料が、金型の第１型部および第２型部の少なくとも一方の成形領域側の表面の少なくとも一部に配置されるように構成することによって、第１型部と第２型部と各々の内部に金型用感温磁性材料を配置する場合と異なり、第１型部および第２型部の少なくとも一方の成形領域側の表面の少なくとも一部の温度をより正確に金型用感温磁性材料のキュリー温度付近に保つことができる。これにより、成形温度をより正確に制御することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本発明の第１実施形態による金型を示した断面図である。
【図２】本発明の第１実施形態による金型の形成領域にＩＨコイル（誘導加熱コイル）を配置した状態を示した断面図である。
【図３】本発明の第１実施形態による高温磁性材料層および低温磁性材料層の形成方法を示した図である。
【図４】本発明の第２実施形態による金型を示した断面図である。
【図５】本発明の第３実施形態による金型を示した断面図である。
【図６】本発明の効果を確認するために行ったキュリー温度測定の試験材を示した斜視図である。
【図７】本発明の効果を確認するために行ったキュリー温度測定における温度に対する振幅透磁率のグラフである。
【図８】本発明の効果を確認するために行ったキュリー温度測定と、熱膨張係数測定と、引張り強さ測定および伸び測定との実験結果を示した表である。
【図９】本発明の効果を確認するために行った耐食性測定の実験結果を示した図である。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
【００２５】
（第１実施形態）
まず、図１および図２を参照して、本発明の第１実施形態による金型１の構造について説明する。
【００２６】
本発明の第１実施形態による金型１は、射出成形によって樹脂を所定の製品の形に成形するために用いられるものである。また、金型１は、図１に示すように、上側に配置される上型１０と上型１０と対向するように下側に配置される下型２０とを備える。なお、上型１０は、本発明の「第１型部」の一例であり、下型２０は、本発明の「第２型部」の一例である。
【００２７】
また、金型１の一方側（Ｘ１側）の端部およびＸ１側とは反対側の他方側（Ｘ２側）の端部には、それぞれ、溶融した樹脂（熱可塑性樹脂）を後述する成形領域Ａに射出するための射出口３０および３１が設けられている。なお、射出口３０および３１は、それぞれ、本発明の「第１開口部」および「第２開口部」の一例である。また、樹脂は、本発明の「原料」の一例である。
【００２８】
また、上型１０の下面１０ａの中央部付近には、上方に向かって窪む凹部１０ｂが形成されているとともに、下型２０の上面２０ａの中央部付近には、凹部１０ｂに対向した状態で上方に向かって突出する凸部２０ｂが形成されている。
【００２９】
また、上型１０および下型２０は、共に、熱膨張係数が約１１×１０−６／℃以上約１２×１０−６／℃以下の一般的な炭素鋼からなり、キュリー温度は有していない。つまり、上型１０および下型２０は、所定の温度を境に強磁性体から常磁性体に変化するような性質を有していない。
【００３０】
ここで、第１実施形態では、上型１０の後述する成形領域Ａ側となる下面１０ａ上には、高温磁性材料層１１および低温磁性材料層１２からなる温度制御層が略全面に形成されている。また、下型２０の成形領域Ａ側となる上面２０ａ上には、高温磁性材料層２１および低温磁性材料層２２からなる温度制御層が略全面に形成されている。また、高温磁性材料層１１および低温磁性材料層１２は、それぞれ、溶射によって上型１０の下面１０ａに吹き付けられて形成されているとともに、高温磁性材料層２１および低温磁性材料層２２は、それぞれ、溶射によって下型２０の上面２０ａに吹き付けられて形成されている。また、高温磁性材料層１１および２１と低温磁性材料層１２および２２とは、各々が略均一の厚み（約１ｍｍ）を有して形成されている。なお、高温磁性材料層１１および２１は、本発明の「第２温度制御部」、「温度制御部」および「温度制御層」の一例であり、低温磁性材料層１２および２２は、本発明の「第１温度制御部」、「温度制御部」および「温度制御層」の一例である。また、下面１０ａおよび上面２０ａは、本発明の「表面」の一例である。
【００３１】
また、高温磁性材料層１１の下面１１ａと高温磁性材料層２１の上面２１ａとは、所定の間隔を隔てて互いに対向するように形成されている。また、低温磁性材料層１２の下面１２ａと低温磁性材料層２２の上面２２ａとは、所定の間隔を隔てて互いに対向するように形成されている。これら所定の間隔によって、溶融した樹脂が流し込まれる成形領域Ａが構成されている。ここで、成形領域Ａに流し込まれた樹脂は、冷却されることにより硬化して、金型１に対応する形に成形された樹脂製品（図示せず）が形成されるように構成されている。なお、成形領域Ａのうち、凹部１０ｂおよび凸部２０ｂによって挟まれるＸ方向の略中央に位置する領域は、射出口３０および３１からそれぞれ流れ込んだ樹脂が合流する領域であり、溶融した樹脂が流れにくい滞留領域Ｂに該当する。
【００３２】
また、第１実施形態では、高温磁性材料層１１は、成形領域Ａ中の滞留領域Ｂに対応する凹部１０ｂのＸ方向の略中央の領域に配置されているとともに、低温磁性材料層１２は、成形領域Ａ中の滞留領域Ｂ以外の領域に配置されている。同様に、高温磁性材料層２１は、成形領域Ａ中の滞留領域Ｂに対応する凸部２０ｂのＸ方向の略中央の領域に配置されているとともに、低温磁性材料層２２は、成形領域Ａ中の滞留領域Ｂ以外の領域に配置されている。
【００３３】
また、高温磁性材料層１１および２１は、キュリー温度が約２０５℃である５１Ｎｉ−１１Ｃｒ−Ｆｅ合金（５１質量％のＮｉと、１１質量％のＣｒと、不可避不純物およびＦｅとからなる合金）からなる。一方、低温磁性材料層１２および２２は、キュリー温度が約１４５℃である３９Ｎｉ−９Ｃｒ−Ｆｅ合金（３９質量％のＮｉと、９質量％のＣｒと、不可避不純物およびＦｅとからなる合金）からなる。なお、５１Ｎｉ−１１Ｃｒ−Ｆｅ合金は、本発明の「第２感温磁性材料」の一例であり、３９Ｎｉ−９Ｃｒ−Ｆｅ合金は、本発明の「第１感温磁性材料」の一例である。また、約２０５℃は、本発明の「第２キュリー温度」の一例であり、約１４５℃は、本発明の「第１キュリー温度」の一例である。
【００３４】
また、金型１の成形領域Ａに配置された高温磁性材料層１１および２１と低温磁性材料層１２および２２とは、ＩＨコイル４０から発生された磁場によって誘導加熱されるように構成されている。なお、ＩＨコイル４０は、図２に示すように、高温磁性材料層１１および２１と低温磁性材料層１２および２２との加熱時に、高温磁性材料層１１および２１と低温磁性材料層１２および２２とに当接（接触）した状態で成形領域Ａに配置されるように構成されている。なお、ＩＨコイル４０は、本発明の「誘導加熱コイル」の一例である。
【００３５】
また、高温磁性材料層１１および２１と低温磁性材料層１２および２２とは、それぞれ、キュリー温度（約２０５℃および約１４５℃）を境に強磁性体（低温側）から常磁性体（高温側）に変化する性質を有する。これにより、金型１の成形領域Ａに対応する表面近傍を誘導加熱する際、低温磁性材料層１２および２２が配置されている領域では、低温磁性材料層１２および２２のキュリー温度である約１４５℃以上になると、低温磁性材料層１２および２２の３９Ｎｉ−９Ｃｒ−Ｆｅ合金が強磁性体から常磁性体に変化する。これにより、常磁性体に変化した低温磁性材料層１２および２２は、ＩＨコイル４０の磁場にほとんど反応しなくなるので、キュリー温度（約１４５℃）以上では、温度はほとんど上昇しない。これにより、低温磁性材料層１２および２２が形成された成形領域Ａに接する表面（下面１２ａおよび上面２２ａ）近傍の上型１０および下型２０の部分と低温磁性材料層１２および２２とは、約１４５℃近傍の温度で保たれるように構成されている。
【００３６】
同様に、金型１の成形領域Ａに対応する表面近傍を誘導加熱する際、高温磁性材料層１１および２１が配置されている領域では高温磁性材料層１１および２１のキュリー温度である約２０５℃以上になると、高温磁性材料層１１および２１の５１Ｎｉ−１１Ｃｒ−Ｆｅ合金が強磁性体から常磁性体に変化する。これにより、常磁性体に変化した高温磁性材料層１１および２１は、ＩＨコイル４０の磁場にほとんど反応しなくなるので、キュリー温度（約２０５℃）以上では、温度はほとんど上昇しない。これにより、高温磁性材料層１１および２１が形成された成形領域Ａに接する表面（下面１１ａおよび上面２１ａ）近傍の上型１０および下型２０の部分と高温磁性材料層１１および２１とは、約２０５℃近傍の温度で保たれるように構成されている。
【００３７】
また、高温磁性材料層１１および２１の５１Ｎｉ−１１Ｃｒ−Ｆｅ合金と、低温磁性材料層１２および２２の３９Ｎｉ−９Ｃｒ−Ｆｅ合金とは、共に、約１０．３×１０−６／℃以上約１２．７×１０−６／℃以下の熱膨張係数を有するようにＮｉおよびＣｒの組成が調整されている。なお、この約１０．３×１０−６／℃以上約１２．７×１０−６／℃以下の値を有する熱膨張係数は、一般的な炭素鋼からなる上型１０および下型２０の熱膨張係数（約１１×１０−６／℃以上約１２×１０−６／℃以下）の近傍である。
【００３８】
なお、高温磁性材料層１１および２１と低温磁性材料層１２および２２とは、３０質量％以上５５質量％以下のＮｉと、３質量％以上１５質量％以下のＣｒと、不可避不純物およびＦｅとからなる、Ｃｒを含むＮｉ−Ｆｅ合金であればよい。また、高温磁性材料層１１および２１と低温磁性材料層１２および２２とは、３０質量％以上５０質量％以下のＮｉと不可避不純物およびＦｅとからなるＮｉ−Ｆｅ合金でもよい。この際、高温磁性材料層１１および２１のキュリー温度は、低温磁性材料層１２および２２のキュリー温度よりも約１０℃以上約８０℃以下の範囲において高く設定される必要がある。
【００３９】
次に、図１および図２を参照して、本発明の第１実施形態による金型１を用いて樹脂製品を成形する方法について説明する。
【００４０】
まず、上型１０と下型２０とを一時的に互いに離間させて、金型１の成形領域ＡにＩＨコイル４０を配置する。そして、高温磁性材料層１１および２１と低温磁性材料層１２および２２とにＩＨコイル４０が当接（接触）するように近づけた後、ＩＨコイル４０に交流電流を流すことによって、一定の時間間隔（約３０ｋＨｚ）で変化する磁場をＩＨコイル４０の周辺に発生させる。これにより、一定の時間間隔で変化する磁場に反応して、高温磁性材料層１１および２１と低温磁性材料層１２および２２とに誘導電流が流れて、高温磁性材料層１１および２１と低温磁性材料層１２および２２とが発熱する。これにより、金型１の成形領域Ａの表面（下面１１ａおよび１２ａと上面２１ａおよび２２ａ）近傍は加熱される。
【００４１】
ここで、第１実施形態では、成形領域Ａが約１４５℃まで熱せられた際、低温磁性材料層１２および２２の３９Ｎｉ−９Ｃｒ−Ｆｅ合金は、キュリー温度（約１４５℃）以上には加熱されないので、低温磁性材料層１２および２２が配置された成形領域Ａのうちの滞留領域Ｂ以外の領域の温度は、約１４５℃近傍に保たれる。一方、高温磁性材料層１１および２１の５１Ｎｉ−１１Ｃｒ−Ｆｅ合金のキュリー温度は、約１４５℃よりも高い（約２０５℃）ので、高温磁性材料層１１および２１が配置された滞留領域Ｂの温度は、約１４５℃よりも高くなるようにさらに加熱される。
【００４２】
そして、滞留領域Ｂが約２０５℃まで熱せられた際、高温磁性材料層１１および２１は、キュリー温度（約２０５℃）以上には加熱されないので、高温磁性材料層１１および２１が配置された滞留領域Ｂの温度は、約２０５℃近傍に保たれる。この結果、高温磁性材料層１１および２１が配置された領域の表面（成形領域Ａに接する下面１１ａおよび上面２１ａ）近傍の温度は、約２０５℃近傍で保持されるとともに、低温磁性材料層１２および２２が配置された領域の表面（成形領域Ａに接する下面１２ａおよび上面２２ａ）近傍の温度は、約１４５℃近傍で保持される。なお、約２０５℃近傍および約１４５℃近傍は、成形温度の一例である。
【００４３】
その後、上型１０と下型２０とを一時的に互いに離間させて、ＩＨコイル４０を成形領域Ａから取り出した後、再度、上型１０と下型２０との間隔を成形領域Ａが形成されるように近づける。そして、溶融した樹脂を射出口３０および３１から成形領域Ａに流し込む。この際、成形領域Ａのうちの、射出口３０から流し込まれた樹脂とおよび射出口３１から流し込まれた樹脂とが合流する滞留領域Ｂにおいては、溶融した樹脂が流れにくい。しかしながら、成形領域Ａのうちの、滞留領域Ｂに対応する凹部１０ｂのＸ方向の略中央の領域（高温磁性材料層１１および２１が配置された領域）の温度（約２０５℃）は、その他の低温磁性材料層１２および２２が配置された領域の温度（約１４５℃）よりも高いので、溶融した樹脂は成形領域Ａ中の滞留領域Ｂに滞留しにくくなる。
【００４４】
そして、所定の量の溶融した樹脂を成形領域Ａに流し込んだ後に、金型１を冷却して樹脂を硬化させる。その後、上型１０と下型２０との間隔を広げて、硬化された樹脂を取り出すことによって、成形領域Ａに対応する形状に成形された樹脂製品が完成する。
【００４５】
次に、図１および図３を参照して、本発明の第１実施形態による高温磁性材料層１１および低温磁性材料層１２と、高温磁性材料層２１および低温磁性材料層２２との各々の形成方法について説明する。
【００４６】
図３に示すように、高温磁性材料層１１および低温磁性材料層１２は、フレーム溶射装置１００によって、上型１０の下面１０ａ上に感温磁性材料（５１Ｎｉ−１１Ｃｒ−Ｆｅ合金および３９Ｎｉ−９Ｃｒ−Ｆｅ合金）が吹き付けられることによって形成される。
【００４７】
具体的には、フレーム溶射装置１００は、溶射材である感温磁性材料（５１Ｎｉ−１１Ｃｒ−Ｆｅ合金または３９Ｎｉ−９Ｃｒ−Ｆｅ合金）からなり、約３．２ｍｍの径を有するワイヤ１０１と、ワイヤ１０１を取り囲むように配置されたノズル１０２と、ワイヤ１０１およびノズル１０２を取り囲むように配置されたエアーキャップ１０３とを含む。このノズル１０２は、ワイヤ１０１の先端の周囲に酸素アセチレンガスなどのガスを送り込むために設けられており、エアーキャップ１０３は、被溶射材である上型１０が配置された側に向かって吹き付けられる圧縮空気の量を調整するために設けられている。また、溶射材である感温磁性材料を吹き付ける角度（溶射角度）は約９０度になるように設定されている。
【００４８】
ここで、高温磁性材料層１１および低温磁性材料層１２の形成方法としては、まず、高温磁性材料層１１が配置される領域（図１の滞留領域Ｂに対応する凹部１０ｂのＸ方向の略中央の領域）に対応する下面１０ａに図示しない遮蔽板を配置した状態で、フレーム溶射装置１００の所定の位置に配置する。そして、３９Ｎｉ−９Ｃｒ−Ｆｅ合金からなるワイヤ１０１を所定の位置に配置した状態で、ノズル１０２からガスを放出させる。これにより、ワイヤ１０１の先端が約３０００℃に熱せられて溶融した状態になる。その後、エアーキャップ１０３を介して、圧縮空気をワイヤ１０１の先端および上型１０に向かって放出させる。これにより、ワイヤ１０１の先端の溶融した３９Ｎｉ−９Ｃｒ−Ｆｅ合金が、微粒子化された状態で上型１０に吹き付けられる。この結果、上型１０の成形領域Ａ中の滞留領域Ｂ以外の領域に対応する下面１０ａ上に低温磁性材料層１２が形成される。
【００４９】
そして、成形領域Ａ中の滞留領域Ｂに対応する下面１０ａに配置された図示しない遮蔽板を取り除いた後、成形領域Ａ中の滞留領域Ｂ以外の領域に対応する下面１０ａに図示しない遮蔽板を配置する。その後、５１Ｎｉ−１１Ｃｒ−Ｆｅ合金からなるワイヤ１０１を所定の位置に配置した状態でフレーム溶射装置１００を用いることによって、５１Ｎｉ−１１Ｃｒ−Ｆｅ合金が微粒子化された状態で上型１０に吹き付けられる。この結果、上型１０の成形領域Ａ中の滞留領域Ｂに対応する下面１０ａ上に高温磁性材料層１１が形成される。最後に、図示しない遮蔽板を取り除く。
【００５０】
また、高温磁性材料層２１および低温磁性材料層２２の形成方法としては、まず、高温磁性材料層２１が配置される領域（図１の滞留領域Ｂに対応する凸部２０ｂのＸ方向の略中央の領域）に対応する上面２０ａに図示しない遮蔽板を配置する。その後、３９Ｎｉ−９Ｃｒ−Ｆｅ合金からなるワイヤ１０１を所定の位置に配置した状態でフレーム溶射装置１００を用いることによって、３９Ｎｉ−９Ｃｒ−Ｆｅ合金が微粒子化された状態で下型２０に吹き付けられる。この結果、下型２０の成形領域Ａ中の滞留領域Ｂ以外の領域に対応する上面２０ａ上に低温磁性材料層２２が形成される。
【００５１】
そして、成形領域Ａ中の滞留領域Ｂ以外の領域に対応する上面２０ａに配置された図示しない遮蔽板を取り除いた後、成形領域Ａ中の滞留領域Ｂに対応する上面２０ａに図示しない遮蔽板を配置する。その後、５１Ｎｉ−１１Ｃｒ−Ｆｅ合金からなるワイヤ１０１を所定の位置に配置した状態でフレーム溶射装置１００を用いることによって、５１Ｎｉ−１１Ｃｒ−Ｆｅ合金が微粒子化された状態で下型２０に吹き付けられる。この結果、下型２０の成形領域Ａ中の滞留領域Ｂに対応する上面２０ａ上に高温磁性材料層２１が形成される。最後に、図示しない遮蔽板を取り除く。
【００５２】
第１実施形態では、上記のように、上型１０の成形領域Ａ側である下面１０ａに、高温磁性材料層１１および低温磁性材料層１２を形成するとともに、下型２０の成形領域Ａ側である上面２０ａに、高温磁性材料層２１および低温磁性材料層２２を形成することによって、上型１０と下型２０との各々の内部に感温磁性材料（５１Ｎｉ−１１Ｃｒ−Ｆｅ合金および３９Ｎｉ−９Ｃｒ−Ｆｅ合金）を配置するための溝部を形成する必要がないので、金型１の内部構造が複雑化するのを抑制することができる。
【００５３】
また、第１実施形態では、上記のように、上型１０の成形領域Ａ側である下面１０ａに、高温磁性材料層１１および低温磁性材料層１２を形成するとともに、下型２０の成形領域Ａ側である上面２０ａに、高温磁性材料層２１および低温磁性材料層２２を形成することによって、上型１０と下型２０との各々の内部に感温磁性材料を配置する場合と異なり、上型１０の下面１０ａおよび下型２０の上面２０ａの温度をより正確に感温磁性材料のキュリー温度（約２０５℃および約１４５℃）付近に保つことができる。これにより、樹脂製品の成形温度をより正確に制御することができる。また、上型１０および下型２０がキュリー温度を有しない一般的な炭素鋼からなる場合であっても、成形温度をより正確に感温磁性材料のキュリー温度付近に制御することができる。
【００５４】
また、第１実施形態では、上記のように、感温磁性材料である５１Ｎｉ−１１Ｃｒ−Ｆｅ合金からなる高温磁性材料層１１および２１と、感温磁性材料である３９Ｎｉ−９Ｃｒ−Ｆｅ合金）からなる低温磁性材料層１２および２２を溶射によって形成することによって、容易に、感温磁性材料からなる感温磁性材料層１２および２２を、それぞれ、上型１０の下面１０ａ上および下型２０の上面２０ａ上に略均一な厚み（約１ｍｍ）を有して形成に配置することができる。また、溶射によって形成される分、感温磁性材料層１２と上型１０の下面１０ａとの密着性および感温磁性材料層２２と下型２０の上面２０ａとの密着性を、それぞれ、向上させることができる。
【００５５】
また、第１実施形態では、上記のように、感温磁性材料が、５１Ｎｉ−１１Ｃｒ−Ｆｅ合金および３９Ｎｉ−９Ｃｒ−Ｆｅ合金のようなＣｒを含むＮｉ−Ｆｅ合金からなるように構成することによって、Ｃｒの含有率およびＮｉの含有率を変化させることによりキュリー温度が異なる種々の感温磁性材料を得ることができるので、金型１に流し込まれる樹脂に適した成形温度に成形領域Ａの温度を制御することが可能な感温磁性材料を得ることができる。また、Ｃｒを含有させることによって、感温磁性材料の耐食性を向上させることができる。
【００５６】
また、第１実施形態では、上記のように、高温磁性材料層１１および２１のＮｉ−Ｃｒ−Ｆｅ合金と、低温磁性材料層１２および２２のＮｉ−Ｃｒ−Ｆｅ合金とが、共に、約１０．３×１０−６／℃以上約１２．７×１０−６／℃以下の熱膨張係数を有するようにＮｉおよびＣｒの組成を調整することによって、高温磁性材料層１１および低温磁性材料層１２と上型１０とを同じ温度環境下において略同じ変形量だけ熱変形させることができるとともに、高温磁性材料層２１および低温磁性材料層２２と下型２０とを同じ温度環境下において略同じ変形量だけ熱変形させることができる。これにより、高温磁性材料層１１および低温磁性材料層１２と上型１０との熱変形による変形量が大きく異なることに起因して高温磁性材料層１１および低温磁性材料層１２と上型１０とが剥がれるのを抑制することができるとともに、高温磁性材料層２１および低温磁性材料層２２と下型２０との熱変形による変形量が大きく異なることに起因して高温磁性材料層２１および低温磁性材料層２２と下型２０とが剥がれるのを抑制することができる。
【００５７】
また、第１実施形態では、上記のように、高温磁性材料層１１および低温磁性材料層１２からなる温度制御層を、上型１０の成形領域Ａ側の表面（下面１０ａ）の略全面に形成するとともに、高温磁性材料層２１および低温磁性材料層２２からなる温度制御層を下型２０の成形領域Ａ側の表面（上面２０ａ）の略全面に形成することによって、より正確に、高温磁性材料層１１および２１における成形温度を、感温磁性材料（５１Ｎｉ−１１Ｃｒ−Ｆｅ合金）のキュリー温度（約２０５℃）付近に制御することができるとともに、低温磁性材料層１２および２２における成形温度を、感温磁性材料（３９Ｎｉ−９Ｃｒ−Ｆｅ合金）のキュリー温度（約１４５℃）付近に制御することができる。
【００５８】
また、第１実施形態では、上記のように、温度制御層が、それぞれ、約２０５℃のキュリー温度を有する５１Ｎｉ−１１Ｃｒ−Ｆｅ合金からなる高温磁性材料層１１および２１と、約１４５℃のキュリー温度を有する３９Ｎｉ−９Ｃｒ−Ｆｅ合金からなる低温磁性材料層１２および２２とからなるように構成することによって、成形領域Ａ内を異なる温度の複数の領域（滞留領域Ｂおよび滞留領域Ｂ以外の成形領域Ａ）に制御することができる。
【００５９】
また、第１実施形態では、上記のように、射出口３０および３１から流れ込んだ樹脂が合流する領域であり溶融した樹脂が流れにくい成形領域Ａ中の滞留領域Ｂに対応する下面１０ａおよび上面２０ａに、高温磁性材料層１１および２１を配置することによって、溶融した樹脂が流れにくい滞留領域Ｂの温度を成形領域Ａ中の他の領域よりも高く維持することができる。これにより、溶融した樹脂が流れにくい滞留領域Ｂに溶融した樹脂が滞留したりするのを抑制することができるので、成形機能を高めることができる。
【００６０】
また、第１実施形態では、上記のように、ＩＨコイル４０を、高温磁性材料層１１および２１と低温磁性材料層１２および２２との加熱時に、高温磁性材料層１１および２１と低温磁性材料層１２および２２とに当接（接触）した状態で成形領域Ａに配置することによって、容易に、上型１０の下面１０ａおよび下型２０の上面２０ａの温度を感温磁性材料のキュリー温度付近に保つことができる。
【００６１】
（第２実施形態）
次に、図３および図４を参照して、本発明の第２実施形態について説明する。この第２実施形態による金型２０１では、上記第１実施形態と異なり、射出口２３０が１箇所のみ設けられており、射出口２３０と反対側に終端領域Ｄが形成されている場合について説明する。なお、射出口２３０は、本発明の「開口部」の一例である。
【００６２】
まず、図４を参照して、本発明の第２実施形態による金型２０１の構造について説明する。
【００６３】
本発明の第２実施形態による金型２０１では、図４に示すように、一方側（Ｘ１側）の端部には射出口が設けられておらず、他方側（Ｘ２側）の端部に溶融した樹脂を成形領域Ｃに射出するための射出口２３０が設けられている。また、上型２１０の凹部１０ｂのＸ１側の下面２１０ａは、Ｘ２側の下面２１０ａよりも下方に位置するように形成されている。また、下型２２０の凸部２０ｂのＸ１側には、凸部２２０ｃと、凸部２０ｂと凸部２２０ｃとに挟まれ、下方に窪む凹部２２０ｄとが形成されている。さらに、上型２１０のＸ１側の下面２１０ａと凸部２２０ｃとは、互いに当接するように構成されている。
【００６４】
また、上型２１０の下面２１０ａには、Ｘ１側の凸部２２０ｃに当接する下面２１０ａを除き、高温磁性材料層２１１および低温磁性材料層２１２が形成されている。高温磁性材料層２１１は、後述する成形領域Ｃ中の後述する終端領域Ｄに対応する凹部１０ｂのＸ１側の領域に配置されているとともに、低温磁性材料層２１２は、成形領域Ｃのうちの終端領域Ｄ以外の領域に配置されている。すなわち、高温磁性材料層２１１および低温磁性材料層２１２からなる温度制御層は、成形領域Ｃに対応する領域の略全面に形成されている。
【００６５】
また、下型２２０の上面２２０ａには、Ｘ１側の凸部２２０ｃの上端面を除き、高温磁性材料層２２１および低温磁性材料層２２２が形成されている。高温磁性材料層２２１は、成形領域Ｃ中の終端領域Ｄに対応する凹部２２０ｄの領域に配置されているとともに、低温磁性材料層２１２は、成形領域Ｃのうちの終端領域Ｄ以外の領域に配置されている。すなわち、高温磁性材料層２２１および低温磁性材料層２２２からなる温度制御層は、成形領域Ｃに対応する領域の略全面に形成されている。
【００６６】
また、凹部１０ｂのＸ２側に対応する高温磁性材料層２１１の下面２１１ａと凸部２０ｂのＸ２側に対応する高温磁性材料層２２１の上面２２１ａとは、所定の間隔を隔てて互いに対向するように形成されている。また、凹部１０ｂの中央部近傍に対応する低温磁性材料層２１２の下面２１２ａと凸部２０ｂの中央部近傍に対応する低温磁性材料層２２２の上面２２２ａとは、所定の間隔を隔てて互いに対向するように形成されている。また、凹部１０ｂのＸ１側に対応する低温磁性材料層２１２の下面２１２ａと凹部２２０ｄに対応する低温磁性材料層２２２の上面２２２ａとは、所定の間隔を隔てて互いに対向するように形成されている。これら所定の間隔によって、溶融した樹脂が流し込まれる成形領域Ｃが構成されている。
【００６７】
ここで、第２実施形態では、成形領域Ｃは、射出口２３０と接続される部分以外の領域において、閉じた領域になるように構成されている。さらに、凹部１０ｂのＸ２側に対応する高温磁性材料層２１１の下面２１１ａと凸部２０ｂのＸ２側に対応する高温磁性材料層２２１の下面２２１ａとが位置する部分は、射出口２３０と反対側に配置されており、閉じた領域の終端領域Ｄに位置するように構成されている。なお、終端領域Ｄの周辺の領域は、溶融した樹脂が流れにくい領域に該当する。なお、第２実施形態のその他の構成および金型２０１を用いて樹脂製品を成形する方法は、上記第１実施形態と同様である。
【００６８】
次に、図３および図４を参照して、本発明の第２実施形態による高温磁性材料層２１１および低温磁性材料層２１２と、高温磁性材料層２２１および低温磁性材料層２２２との各々の形成方法について説明する。
【００６９】
高温磁性材料層２１１および低温磁性材料層２１２の形成方法としては、まず、高温磁性材料層２１１が配置される領域（図４の終端領域Ｄに対応する凹部１０ｂのＸ１側の領域）に対応する下面２１０ａとＸ１側の凸部２２０ｃに当接する下面２１０ａとに図示しない遮蔽板を配置する。その後、３９Ｎｉ−９Ｃｒ−Ｆｅ合金からなるワイヤ１０１（図３参照）を所定の位置に配置した状態でフレーム溶射装置１００（図３参照）を用いることによって、３９Ｎｉ−９Ｃｒ−Ｆｅ合金が微粒子化された状態で上型２１０に吹き付けられる。この結果、上型２１０の成形領域Ｃ中の終端領域Ｄ以外の領域に対応する下面２１０ａ上に低温磁性材料層２１２が形成される。
【００７０】
そして、成形領域Ｃ中の終端領域Ｄに対応する下面２１０ａに配置された図示しない遮蔽板を取り除いた後、成形領域Ｃ中の終端領域Ｄ以外の領域に対応する下面２１０ａに図示しない遮蔽板を配置する。その後、５１Ｎｉ−１１Ｃｒ−Ｆｅ合金からなるワイヤ１０１（図３参照）を所定の位置に配置した状態でフレーム溶射装置１００を用いることによって、５１Ｎｉ−１１Ｃｒ−Ｆｅ合金が微粒子化された状態で上型２１０に吹き付けられる。この結果、上型２１０の成形領域Ｃ中の終端領域Ｄに対応する下面２１０ａ上に高温磁性材料層２１１が形成される。最後に、図示しない遮蔽板を取り除く。
【００７１】
また、高温磁性材料層２２１および低温磁性材料層２２２の形成方法としては、まず、高温磁性材料層２２１が配置される領域（図４の終端領域Ｄに対応する凹部２２０ｄの領域）に対応する上面２２０ａと凸部２２０ｃの上端面とに図示しない遮蔽板を配置する。その後、３９Ｎｉ−９Ｃｒ−Ｆｅ合金からなるワイヤ１０１を所定の位置に配置した状態でフレーム溶射装置１００を用いることによって、３９Ｎｉ−９Ｃｒ−Ｆｅ合金が微粒子化された状態で下型２２０に吹き付けられる。この結果、下型２２０の成形領域Ｃ中の終端領域Ｄ以外の領域に対応する上面２２０ａ上に低温磁性材料層２２２が形成される。
【００７２】
そして、成形領域Ｃ中の終端領域Ｄに対応する上面２２０ａに配置された図示しない遮蔽板を取り除いた後成形領域Ｃ中の終端領域Ｄ以外の領域に対応する上面２２０ａに図示しない遮蔽板を配置する。その後、５１Ｎｉ−１１Ｃｒ−Ｆｅ合金からなるワイヤ１０１を所定の位置に配置した状態でフレーム溶射装置１００を用いることによって、５１Ｎｉ−１１Ｃｒ−Ｆｅ合金が微粒子化された状態で下型２２０に吹き付けられる。この結果、下型２２０の成形領域Ｃ中の終端領域Ｄに対応する上面２２０ａ上に高温磁性材料層２２１が形成される。最後に、図示しない遮蔽板を取り除く。
【００７３】
第２実施形態では、上記のように、高温磁性材料層２１１を終端領域Ｄに対応する凹部１０ｂのＸ１側の領域に配置するとともに、高温磁性材料層２２１を終端領域Ｄに対応する凹部２２０ｄの領域に配置することによって、高温磁性材料層２１１および２２１によって、終端領域Ｄのような原料が流れにくい領域の温度を成形領域Ｃ中の他の領域よりも高く維持することができるので、溶融した樹脂が流れにくい終端領域Ｄに溶融した樹脂が滞留したりするのを抑制することができる。これにより、成形機能を高めることができる。なお、第２実施形態のその他の効果は、上記第１実施形態と同様である。
【００７４】
（第３実施形態）
次に、図５を参照して、本発明の第３実施形態について説明する。この第３実施形態による金型３０１では、上記第１実施形態と異なり、上型３１０および下型３２０が感温磁性材料からなる場合について説明する。
【００７５】
まず、図５を参照して、本発明の第３実施形態による金型３０１の構造について説明する。
【００７６】
本発明の第３実施形態による金型３０１では、図５に示すように、上型３１０および下型３２０は、共に、キュリー温度が約１４５℃である３９Ｎｉ−９Ｃｒ−Ｆｅ合金からなる。これにより、上型３１０および下型３２０には、温度制御層が別途形成されていない。なお、上型３１０および下型３２０は、３０質量％以上５５質量％以下のＮｉと、３質量％以上１５質量％以下のＣｒと、不可避不純物およびＦｅとからなる、Ｃｒを含むＮｉ−Ｆｅ合金であってもよい。また、上型３１０および下型３２０は、３０質量％以上５０質量％以下のＮｉと不可避不純物およびＦｅとからなるＮｉ−Ｆｅ合金であればよい。また、上型３１０の下面３１０ａと下型３２０の上面３２０ａとは、所定の間隔を隔てて互いに対向しており、この所定の間隔は成形領域Ａに対応するように構成されている。
【００７７】
また、上型３１０および下型３２０は、共に、深絞り加工されることによって、所定の形状の下面３１０ａおよび上面３２０ａを有するように形成されるように構成されている。なお、第３実施形態のその他の構成は、上記第１実施形態と同様である。
【００７８】
次に、図５を参照して、本発明の第３実施形態による金型３０１を用いて樹脂製品を成形する方法について説明する。
【００７９】
まず、金型３０１の周囲に図示しないＩＨコイルを上型３１０および下型３２０と当接（接触）するように配置する。そして、ＩＨコイルに交流電流を流すことによって、金型３０１の全体が加熱される。
【００８０】
ここで、第３実施形態では、金型３０１の全体が約１４５℃まで熱せられた際、上型３１０および下型３２０の３９Ｎｉ−９Ｃｒ−Ｆｅ合金は、キュリー温度（約１４５℃）以上には加熱されないので、金型３０１の全体の温度は約１４５℃近傍に保たれる。
【００８１】
その後、溶融した樹脂を射出口３０および３１から成形領域Ａに流し込む。そして、所定の量の溶融した樹脂を成形領域Ａに流し込んだ後に、金型３０１を冷却して樹脂を硬化させる。その後、上型３１０と下型３２０との間隔を広げて、硬化された樹脂を取り出すことによって、成形領域Ａに対応する形状に成形された樹脂製品が完成する。
【００８２】
第３実施形態では、上記のように、上型３１０および下型３２０を、共に、キュリー温度が約１４５℃である３９Ｎｉ−９Ｃｒ−Ｆｅ合金からなるように構成することによって、上型３１０および下型３２０に感温磁性材層を別途形成する必要がないので、金型３０１の製造プロセスを簡略化することができる。なお、第３実施形態のその他の効果は、上記第１実施形態と同様である。
【００８３】
[実施例]
次に、図６〜図９を参照して、上記第１〜第３実施形態による金型１（２０１、３０１）に用いられる感温磁性材料の効果を確認するために行ったキュリー温度測定と、熱膨張係数測定と、引張り強さ測定および伸び測定と、耐食性測定とについて説明する。
【００８４】
以下に説明するキュリー温度測定では、上記第１および第２実施形態の金型１（２０１）に用いられる高温磁性材料層１１および２１（２１１および２２１）と低温磁性材料層１２および２２（２１２および２２２）の感温磁性材料と、上記第３実施形態の金型３０１に用いられる上型３１０および下型３２０の感温磁性材料とに対応する実施例１〜４として、Ｎｉ−Ｃｒ−Ｆｅ合金からなる感温磁性材料を用いるとともに、実施例５および６として、Ｃｒを含まないＮｉ−Ｆｅ合金からなる感温磁性材料を用いた。
【００８５】
具体的には、実施例１として、５１Ｎｉ−１１Ｃｒ−Ｆｅ合金（５１質量％のＮｉと、１１質量％のＣｒと、不可避不純物およびＦｅとからなる合金）を感温磁性材料として用いた。また、実施例２として、３９Ｎｉ−９Ｃｒ−Ｆｅ合金（３９質量％のＮｉと、９質量％のＣｒと、不可避不純物およびＦｅとからなる合金）を感温磁性材料として用いた。また、実施例３として、５２Ｎｉ−１１Ｃｒ−Ｆｅ合金（５２質量％のＮｉと、１１質量％のＣｒと、不可避不純物およびＦｅとからなる合金）を感温磁性材料として用いた。また、実施例４として、５１Ｎｉ−１０Ｃｒ−Ｆｅ合金（５１質量％のＮｉと、１０質量％のＣｒと、不可避不純物およびＦｅとからなる合金）を感温磁性材料として用いた。
【００８６】
また、実施例５として、３６Ｎｉ−Ｆｅ合金（３６質量％のＮｉと、不可避不純物およびＦｅとからなる合金）を感温磁性材料として用いた。また、実施例６として、５０Ｎｉ−Ｆｅ合金（５０質量％のＮｉと、不可避不純物およびＦｅとからなる合金）を感温磁性材料として用いた。
【００８７】
（キュリー温度測定）
まず、キュリー温度測定について説明する。このキュリー温度測定では、図６に示すように、実施例１〜６の感温磁性材料の板材４０１を、それぞれ、６ｍｍの内径と、１０ｍｍの外径を有する円環状になるように成形した。そして、円筒状のサンプルホルダ４０２の凹状の溝部４０２ａの内部に、感温磁性材料の板材４０１を複数枚積層した。この際、感温磁性材料の板材４０１の合計の板厚が２ｍｍになるように積層した。そして、感温磁性材料の板材４０１が配置されたサンプルホルダ４０２に、リード線４０３および４０４をそれぞれ２０回巻きつけた。なお、リード線４０３および４０４を、円筒状のサンプルホルダ４０２の内周面、下面、外周面および上面を順に通過するようにサンプルホルダ４０２に２０回巻きつけた。これにより、実施例１〜６の各々に対応する６つの試験材４００を作製した。
【００８８】
その後、リード線４０３を図示しない交流電流発生装置に接続するとともに、リード線４０４を振幅透磁率を測定可能な図示しないＢＨアナライザに接続した。そして、試験材４００を図示しない炉の中に設置して、リード線４０３に一定周波数の交流電流を流すことによって試験材４００に交流磁場を加えた。この際、交流磁場に反応してリード線４０４に生じた電流を計測することによって、ＢＨアナライザにおいて振幅透磁率を算出した。
【００８９】
また、リード線４０３に一定周波数の交流電流を流すのと共に、試験材４００を設置した炉の温度を調整することによって、所定の温度に対する振幅透磁率を算出した。それにより、６つの試験材４００のそれぞれについて、図７のような温度に対する振幅透磁率のグラフを作成した。そして、振幅透磁率が急激に小さくなる際の温度を実施例１〜６の感温磁性材料のキュリー温度として求めた。
【００９０】
図８に示したキュリー温度測定の実験結果としては、実施例１である５１Ｎｉ−１１Ｃｒ−Ｆｅ合金のキュリー温度は２０５℃になった。また、実施例２である３９Ｎｉ−９Ｃｒ−Ｆｅ合金のキュリー温度は１４５℃になった。また、実施例３である５２Ｎｉ−１１Ｃｒ−Ｆｅ合金のキュリー温度および実施例４である５１Ｎｉ−１０Ｃｒ−Ｆｅ合金のキュリー温度は共に２１０℃になった。また、実施例５である３６Ｎｉ−Ｆｅ合金のキュリー温度は２１５℃になった。また、実施例６である５０Ｎｉ−Ｆｅ合金のキュリー温度は測定できなかったが、４５０℃程度であると推測される。
【００９１】
これにより、実施例１〜４の結果から、Ｃｒを含むＮｉ−Ｆｅ合金においては、Ｎｉの含有量を３９質量％以上５２％質量以下にすることによって、キュリー温度を１４５℃以上２１０℃以下にすることができることが判明した。また、Ｎｉの含有量を大きくすることによって、キュリー温度を高くすることが可能であることが判明した。なお、Ｃｒを含むＮｉ−Ｆｅ合金においてＮｉの含有量を３０質量％以上５５質量％以下にすることによって、キュリー温度を１００℃以上４５０℃以下にすることができると考えられる。さらに、実施例１および４の結果から、Ｃｒの含有量を小さくすることによって、キュリー温度を高くすることが可能であることが判明した。これにより、Ｃｒの含有量を１５質量％以下にすることによって、キュリー温度を１００℃以上にすることが可能であると推測される。
【００９２】
また、実施例５の結果から、Ｎｉ−Ｆｅ合金においては、Ｎｉの含有量を３６質量％以上にすることによって、キュリー温度を２１５℃以上にすることができることが判明した。また、実施例６から、Ｎｉの含有量を５０質量％以下にすることによって、キュリー温度を４５０℃以下にすることができると推測される。なお、Ｎｉ−Ｆｅ合金においてＮｉの含有量を３０質量％以上５０質量％以下にすることによって、キュリー温度を１００℃以上４５０℃以下にすることができると考えられる。
【００９３】
以下に説明する熱膨張係数測定と、引張り強さ測定および伸び測定と、耐食性測定とでは、上記したキュリー温度測定において用いた実施例１および５を感温磁性材料として用いた。
【００９４】
（熱膨張係数測定）
次に、熱膨張係数測定について説明する。この熱膨張係数測定では、公知の熱機械分析装置を用いて、実施例１〜６に対応する感温磁性材料の熱膨張係数を求めた。
【００９５】
図８に示した熱膨張係数測定の実験結果としては、実施例１である５１Ｎｉ−１１Ｃｒ−Ｆｅ合金の熱膨張係数は、１１×１０−６／℃になった。また、実施例２である３９Ｎｉ−９Ｃｒ−Ｆｅ合金の熱膨張係数は、９×１０−６／℃になった。また、実施例３である５２Ｎｉ−１１Ｃｒ−Ｆｅ合金の熱膨張係数は、１１×１０−６／℃になった。また、実施例４である５１Ｎｉ−１０Ｃｒ−Ｆｅ合金の熱膨張係数は、１１×１０−６／℃になった。また、実施例５である３６Ｎｉ−Ｆｅ合金の熱膨張係数は、２×１０−６／℃になった。また、実施例６である５０Ｎｉ−Ｆｅ合金の熱膨張係数は、１０×１０−６／℃になった。これにより、実施例１、３および４の感温磁性材料の熱膨張係数は、金型の一般的な材質である炭素鋼の熱膨張係数（約１１×１０−６／℃以上約１２×１０−６／℃以下）の近傍の値（１０．３×１０−６／℃以上１２．７×１０−６／℃以下）になることが判明した。この結果、Ｃｒを含むＮｉ−Ｆｅ合金においてＮｉおよびＣｒの組成を調整することによって、一般的な炭素鋼の熱膨張係数の値の近傍の１０．３×１０−６／℃以上１２．７×１０−６／℃以下の値の熱膨張係数を有するＣｒを含むＮｉ−Ｆｅ合金を形成することが可能であることが確認できた。また、実施例５の感温磁性材料（３６Ｎｉ−Ｆｅ合金）の熱膨張係数の値（２×１０−６／℃）は、実施例６の感温磁性材料（５０Ｎｉ−Ｆｅ合金）の熱膨張係数の値（１０×１０−６／℃）の１／５になった。これにより、Ｃｒを含まないＮｉ−Ｆｅ合金においてＮｉの含有量を４０質量％以下にすると、Ｎｉの含有量が５０質量％程度である場合と比べて、熱膨張係数が大幅に低下するとともに、炭素鋼の熱膨張係数（約１１×１０−６／℃以上約１２×１０−６／℃以下）の値から大幅にかけ離れた値になることが判明した。
【００９６】
（引張り強さおよび伸び測定）
次に、引張り強さおよび伸び測定について説明する。この引張り強さおよび伸び測定では、公知の引張試験機を用いて、実施例１および３〜６に対応する、感温磁性材料が破断した際の荷重に基づく引張り強さと、破断した際の伸び（測定前の感温磁性材料の長さに対する破断後の感温磁性材料の伸びた長さの割合）とを求めた。
【００９７】
図８に示した引張り強さおよび伸び測定の実験結果としては、実施例１である５１Ｎｉ−１１Ｃｒ−Ｆｅ合金、実施例３である５２Ｎｉ−１１Ｃｒ−Ｆｅ合金および実施例４である５１Ｎｉ−１０Ｃｒ−Ｆｅ合金のいずれにおいても、引張り強さは、５２０ＭＰａになり、伸びは４０％になった。また、実施例５である３６Ｎｉ−Ｆｅ合金の引張り強さは、４４０ＭＰａになり、伸びは３５％になった。また、実施例６である５０Ｎｉ−Ｆｅ合金の引張り強さは、５５０ＭＰａになり、伸びは３８％になった。この結果、実施例１〜６のいずれの感温磁性材料も十分な加工性を有していることが確認できた。これにより、第３実施形態の上型３１０および下型３２０（図５参照）を実施例１〜６の感温磁性材料を用いて容易に形成することが可能であることが判明した。また、炭素鋼などの別部材からなる上型および下型に対して、実施例１〜６の感温磁性材料をプレス加工することにより感温磁性材層を形成する場合においても、容易に、上型および下型に対してプレス加工を行うことが可能であることが判明した。
【００９８】
（耐食性測定）
次に、耐食性測定について説明する。この耐食性測定では、ＪＩＳ Ｚ ２３７１に基づく塩水噴霧試験を行った。具体的には、実施例１の５１Ｎｉ−１１Ｃｒ−Ｆｅ合金の板材と実施例５の３６Ｎｉ−Ｆｅ合金の板材との各々から、６０ｍｍ（横）×８０ｍｍ（縦）×２ｍｍ（厚み）の寸法の試験片を作成した。そして、３５℃の条件下で、５０ｇ／ｌの濃度の塩水を試験片に２時間噴霧した。そして、試験片に生じた腐食の状態をＪＩＳレイティングナンバに基づいて、腐食の度合を定めた。
【００９９】
図９に示した耐食性測定の実験結果としては、実施例１である５１Ｎｉ−１１Ｃｒ−Ｆｅ合金のＪＩＳレイティングナンバは１０（腐食面積率は０．００％）になった。また、実施例５である３６Ｎｉ−Ｆｅ合金のＪＩＳレイティングナンバは５（腐食面積率は１．０％〜２．５％）になった。これにより、Ｃｒを含むＮｉ−Ｆｅ合金においては、Ｃｒを含まないＮｉ−Ｆｅ合金よりも腐食が生じにくく、金型に用いるのに適していることが判明した。これは、Ｃｒが表面に耐食性を有する酸化皮膜（Ｃｒ２Ｏ３）を形成するからであると考えられる。なお、Ｃｒの含有量を３質量％以上にすることによって、耐食性を有する感温磁性材料が得られると推測される。
【０１００】
なお、今回開示された実施形態および実施例は、すべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した実施形態および実施例の説明ではなく特許請求の範囲によって示され、さらに特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれる。
【０１０１】
たとえば、上記第１〜第３実施形態では、金型１（２０１、３０１）の成形領域Ａ（Ｃ）に流し込む原料として溶融した樹脂（熱可塑性樹脂）を用いた例を示したが、本発明はこれに限られない。たとえば、原料として樹脂ではなくＭｇなどの金属を用いてもよいし、原料として熱硬化性樹脂を用いてもよい。
【０１０２】
また、上記第１および第２実施形態では、上型１０（２１０）の下面１０ａ（２１０ａ）の略全面に高温磁性材料層１１（２１１）および低温磁性材料層１２（２１２）を形成するとともに、下型２０（２２０）の上面２０ａ（２２０ａ）の略全面に高温磁性材料層２１（２２１）および低温磁性材料層２２（２２２）を形成した例を示したが、本発明はこれに限られない。たとえば、上型の下面に感温磁性材料層にのみ形成して、下型の上面には感温磁性材料層を形成しないように構成してもよい。また、感温磁性材料層を略全面に設けずに、上型の下面の一部および下型の上面の一部にのみ感温磁性材料層を形成してもよい。
【０１０３】
また、上記第１および第２実施形態では、高温磁性材料層１１（２１１）および低温磁性材料層１２（２１２）と高温磁性材料層２１（２２１）および低温磁性材料層２２（２２２）とを溶射によって形成した例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、上型の下面および下型の上面に接着やネジ止めなどの溶射以外の方法によって板状の感温磁性材料を配置することによって、感温磁性材料層を上型の下面および下型の上面に形成してもよい。
【０１０４】
また、上記第１および第２実施形態では、高温磁性材料層１１および２１（２１１および２２１）が５１Ｎｉ−１１Ｃｒ−Ｆｅ合金からなり、低温磁性材料層１２および２２（２１２および２２２）が３９Ｎｉ−９Ｃｒ−Ｆｅ合金からなる例を示すとともに、上記第３実施形態では、上型３１０および下型３２０が３９Ｎｉ−９Ｃｒ−Ｆｅ合金からなる例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、高温磁性材料層および低温磁性材料層は、Ｃｒを含むＮｉ−Ｆｅ合金およびＮｉ−Ｆｅ合金以外のキュリー温度を有する感温磁性材料を含むように構成してもよい。この際、キュリー温度は１００℃以上４５０℃以下が好ましい。
【０１０５】
また、上記第１および第２実施形態では、高温磁性材料層１１および２１（２１１および２２１）の５１Ｎｉ−１１Ｃｒ−Ｆｅ合金と、低温磁性材料層１２および２２（２１２および２２２）の３９Ｎｉ−９Ｃｒ−Ｆｅ合金とが、共に、一般的な炭素鋼からなる上型１０（２１０）および下型２０（２２０）の熱膨張係数（約１１×１０−６／℃以上約１２×１０−６／℃以下）の値の近傍の値である約１０．３×１０−６／℃以上約１２．７×１０−６／℃以下の熱膨張係数を有するようにＮｉおよびＣｒの組成を調整した例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、高温磁性材料層および低温磁性材料層が、約１０．３×１０−６／℃未満の値または約１２．７×１０−６／℃より大きい値の熱膨張係数を有していてもよい。
【０１０６】
また、上記第１および第２実施形態では、感温磁性材料層が、５１Ｎｉ−１１Ｃｒ−Ｆｅ合金からなる高温磁性材料層１１および２１（２１１および２２１）と、３９Ｎｉ−９Ｃｒ−Ｆｅ合金からなる低温磁性材料層１２および２２（２１２および２２２）とからなる例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、感温磁性材料層を、１つの感温磁性材料からなるように構成してもよいし、３つ以上の感温磁性材料からなるように構成してもよい。
【０１０７】
また、上記第１実施形態では、高温磁性材料層１１（２１）を滞留領域Ｂに対応する凹部１０ｂ（凸部２０ｂ）のＸ方向の略中央の領域に配置するとともに、上記第２実施形態では、高温磁性材料層２１１（２２１）を終端領域Ｄに対応する凹部１０ｂのＸ１側の領域（凹部２２０ｄの領域）に配置した例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、高温磁性材料層を、溶融した樹脂が流れにくい領域である滞留領域および終端領域以外の領域に形成してもよい。
【０１０８】
また、上記第３実施形態では、上型３１０および下型３２０が３９Ｎｉ−９Ｃｒ−Ｆｅ合金からなる例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、上型および下型のいずれか一方が感温磁性材料からなる一方、他方が感温磁性材料でない材料からなるように構成してもよい。
【０１０９】
また、上記第１および第２実施形態では、高温磁性材料層１１（２１１）および低温磁性材料層１２（２１２）と高温磁性材料層２１（２２１）および低温磁性材料層２２（２２２）との表面上に何も形成していない例を示すとともに、上記第３実施形態では、感温磁性材料からなる上型３１０および下型３２０の表面上に何も形成していない例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、感温磁性材料層および感温磁性材料からなる上型および下型の表面上に、樹脂などの原料の付着を抑制するためのコーティングを行ってもよい。たとえば、原料が樹脂の場合、感温磁性材料層および感温磁性材料からなる上型および下型の表面上に、炭化水素などからなるアモルファスの硬質膜によるコーティング（ＤＬＣコーティング）をしてもよいし、Ｃｒめっきによるコーティングをしてもよい。
【０１１０】
また、上記第１および第２実施形態では、低温磁性材料層１２および２２（２１２および２２２）を高温磁性材料層１１および２１（２１１および２２１）よりも先に形成する方法を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、高温磁性材料層を低温磁性材料層よりも先に形成してもよいし、高温磁性材料層と低温磁性材料層とを同時に形成してもよい。
【０１１１】
また、上記第１〜第３実施形態では、金型１（２０１、３０１）が上型１０（２１０、３１０）および下型２０（２２０、３２０）からなる例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、金型は、上型および下型に加えてその他の型部材を別途含んでいてもよい。
【０１１２】
また、上記第１および第２実施形態では、ＩＨコイル４０を、高温磁性材料層１１（２１１）および２１（２２１）と低温磁性材料層１２（２１２）および２２（２２２）とに当接（接触）した状態で成形領域Ａ（Ｃ）に配置した例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、ＩＨコイルと高温磁性材料層および低温磁性材料層とが互いに近傍の位置に配置されていれば、互いに当接するように配置されなくてもよい。
【０１１３】
また、上記第３実施形態では、図示しないＩＨコイルを、金型３０１の周囲に上型３１０および下型３２０と当接（接触）するように配置した例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、ＩＨコイルと上型および下型とが互いに近傍の位置に配置されていれば、互いに当接するように配置されなくてもよい。
【符号の説明】
【０１１４】
１、２０１、３０１ 金型
１０、２１０ 上型（第１型部）
１０ａ、２１０ａ、３１０ａ 下面（表面）
１１、２１、２１１、２２１ 高温磁性材料層（第２温度制御部、温度制御部、温度制御層）
１２、２２、２１２、２２２ 低温磁性材料層（第１温度制御部、温度制御部、温度制御層）
２０、２２０ 下型（第２型部）
２０ａ、２２０ａ、３２０ａ 上面（表面）
３０ 射出口（第１開口部）
３１ 射出口（第２開口部）
４０ ＩＨコイル（誘導加熱コイル）
２３０ 射出口（開口部）
３１０ 上型（第１型部、温度制御部）
３２０ 下型（第２型部、温度制御部）
Ａ、Ｃ 成形領域
Ｄ 終端領域
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１型部と、
前記第１型部と対向するように配置される第２型部とを備え、
前記第１型部および前記第２型部の少なくとも一方の成形領域側の表面の少なくとも一部に、キュリー温度を有する感温磁性材料を含む温度制御部が配置されている、金型。
【請求項２】
前記第１型部および前記第２型部は、キュリー温度を有しない金属材料からなり、
前記温度制御部は、前記第１型部および前記第２型部の少なくとも一方の前記成形領域側の表面の少なくとも一部に形成された前記感温磁性材料を含む温度制御層である、請求項１に記載の金型。
【請求項３】
前記感温磁性材料を含む前記温度制御層は、溶射によって形成されている、請求項２に記載の金型。
【請求項４】
前記感温磁性材料は、Ｎｉ−Ｆｅ合金からなる、請求項１〜３のいずれか１項に記載の金型。
【請求項５】
前記感温磁性材料は、Ｃｒを含むＮｉ−Ｆｅ合金からなる、請求項４に記載の金型。
【請求項６】
前記第１型部および前記第２型部は、キュリー温度を有しない金属材料からなり、
前記Ｃｒを含むＮｉ−Ｆｅ合金からなる感温磁性材料は、前記感温磁性材料の熱膨張係数の値が前記温度制御部が配置されている前記第１型部および前記第２型部の熱膨張係数の値の近傍になるように組成が調整されている、請求項５に記載の金型。
【請求項７】
前記第１型部の前記成形領域側の表面および前記第２型部の前記成形領域側の表面のうち、前記成形領域に対応する領域に前記温度制御部が配置されている、請求項１〜６のいずれか１項に記載の金型。
【請求項８】
前記感温磁性材料は、第１キュリー温度を有する第１感温磁性材料と、前記第１キュリー温度よりも大きい第２キュリー温度を有する第２感温磁性材料とを含み、
前記温度制御部は、前記第１感温磁性材料を含む第１温度制御部と、前記第２感温磁性材料を含み、前記第１温度制御部と異なる領域に配置された第２温度制御部とを含む、請求項１〜７のいずれか１項に記載の金型。
【請求項９】
前記成形領域には、原料が流し込まれるように構成されており、
前記第２温度制御部は、前記原料が流れにくい領域に配置されている、請求項８に記載の金型。
【請求項１０】
前記原料を前記成形領域に流し込むための第１開口部および第２開口部が形成されており、
前記第２温度制御部は、前記第１開口部から流し込まれる前記原料と前記第２開口部から流し込まれる前記原料とが合流する領域に配置されている、請求項９に記載の金型。
【請求項１１】
前記原料を前記成形領域に流し込むための開口部が形成されており、
前記成形領域の前記開口部と接続される部分以外の領域は、閉じた領域になるように構成されており、
前記第２温度制御部は、前記開口部と接続される部分とは反対側の前記閉じた領域の終端領域に配置されている、請求項９に記載の金型。
【請求項１２】
前記第１型部および前記第２型部の少なくともいずれか一方は、前記感温磁性材料からなる、請求項１に記載の金型。
【請求項１３】
前記温度制御部を構成する前記感温磁性材料の加熱時に前記成形領域の前記温度制御部近傍に配置され、誘導加熱により前記温度制御部を加熱する誘導加熱コイルをさらに備える、請求項１〜１２のいずれか１項に記載の金型。
【請求項１４】
第１型部と前記第１型部と対向するように配置される第２型部とを備える金型に用いられ、キュリー温度を有する金型用感温磁性材料であって、
前記第１型部と前記第２型部との少なくとも一方の成形領域側の表面の少なくとも一部に配置される、金型用感温磁性材料。
【請求項１】
第１型部と、
前記第１型部と対向するように配置される第２型部とを備え、
前記第１型部および前記第２型部の少なくとも一方の成形領域側の表面の少なくとも一部に、キュリー温度を有する感温磁性材料を含む温度制御部が配置されている、金型。
【請求項２】
前記第１型部および前記第２型部は、キュリー温度を有しない金属材料からなり、
前記温度制御部は、前記第１型部および前記第２型部の少なくとも一方の前記成形領域側の表面の少なくとも一部に形成された前記感温磁性材料を含む温度制御層である、請求項１に記載の金型。
【請求項３】
前記感温磁性材料を含む前記温度制御層は、溶射によって形成されている、請求項２に記載の金型。
【請求項４】
前記感温磁性材料は、Ｎｉ−Ｆｅ合金からなる、請求項１〜３のいずれか１項に記載の金型。
【請求項５】
前記感温磁性材料は、Ｃｒを含むＮｉ−Ｆｅ合金からなる、請求項４に記載の金型。
【請求項６】
前記第１型部および前記第２型部は、キュリー温度を有しない金属材料からなり、
前記Ｃｒを含むＮｉ−Ｆｅ合金からなる感温磁性材料は、前記感温磁性材料の熱膨張係数の値が前記温度制御部が配置されている前記第１型部および前記第２型部の熱膨張係数の値の近傍になるように組成が調整されている、請求項５に記載の金型。
【請求項７】
前記第１型部の前記成形領域側の表面および前記第２型部の前記成形領域側の表面のうち、前記成形領域に対応する領域に前記温度制御部が配置されている、請求項１〜６のいずれか１項に記載の金型。
【請求項８】
前記感温磁性材料は、第１キュリー温度を有する第１感温磁性材料と、前記第１キュリー温度よりも大きい第２キュリー温度を有する第２感温磁性材料とを含み、
前記温度制御部は、前記第１感温磁性材料を含む第１温度制御部と、前記第２感温磁性材料を含み、前記第１温度制御部と異なる領域に配置された第２温度制御部とを含む、請求項１〜７のいずれか１項に記載の金型。
【請求項９】
前記成形領域には、原料が流し込まれるように構成されており、
前記第２温度制御部は、前記原料が流れにくい領域に配置されている、請求項８に記載の金型。
【請求項１０】
前記原料を前記成形領域に流し込むための第１開口部および第２開口部が形成されており、
前記第２温度制御部は、前記第１開口部から流し込まれる前記原料と前記第２開口部から流し込まれる前記原料とが合流する領域に配置されている、請求項９に記載の金型。
【請求項１１】
前記原料を前記成形領域に流し込むための開口部が形成されており、
前記成形領域の前記開口部と接続される部分以外の領域は、閉じた領域になるように構成されており、
前記第２温度制御部は、前記開口部と接続される部分とは反対側の前記閉じた領域の終端領域に配置されている、請求項９に記載の金型。
【請求項１２】
前記第１型部および前記第２型部の少なくともいずれか一方は、前記感温磁性材料からなる、請求項１に記載の金型。
【請求項１３】
前記温度制御部を構成する前記感温磁性材料の加熱時に前記成形領域の前記温度制御部近傍に配置され、誘導加熱により前記温度制御部を加熱する誘導加熱コイルをさらに備える、請求項１〜１２のいずれか１項に記載の金型。
【請求項１４】
第１型部と前記第１型部と対向するように配置される第２型部とを備える金型に用いられ、キュリー温度を有する金型用感温磁性材料であって、
前記第１型部と前記第２型部との少なくとも一方の成形領域側の表面の少なくとも一部に配置される、金型用感温磁性材料。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【公開番号】特開２０１１−２３０４４５（Ｐ２０１１−２３０４４５Ａ）
【公開日】平成２３年１１月１７日（２０１１．１１．１７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−１０４７４０（Ｐ２０１０−１０４７４０）
【出願日】平成２２年４月３０日（２０１０．４．３０）
【出願人】（３０４０５１９０８）株式会社ＮＥＯＭＡＸマテリアル (50)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年１１月１７日（２０１１．１１．１７）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年４月３０日（２０１０．４．３０）
【出願人】（３０４０５１９０８）株式会社ＮＥＯＭＡＸマテリアル (50)
【Ｆターム（参考）】
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