JP2005335123A - 型内被覆成形用金型 - Google Patents

Abstract

【課題】 部分被覆を施す際に、被覆する部分と被覆しない部分の境界を明確にして型内被覆成形できる型内被覆成形用金型を提供する。
【解決手段】 被覆する部分と被覆しない部分の境界を形成する金型キャビティ部分に、２列以上の溝部を並列させ連続溝部２として形成することによって、塗料注入時に、連続溝部２に入り込んだ樹脂が冷却収縮して、溝部間の金型キャビティ部分を強く挟み込んで塗料の漏れを防止するシールとなるので、塗料は、それ以上先に流れ込むことができなくなり、被覆部分と被覆しない部分の境界が明確になる。また、前記並列する溝部間のキャビティ寸法が、該溝部に隣接して樹脂成形品の被覆する部分のキャビティ寸法より大きくなるよう形成し、該溝部で形成した突起部を、被覆部分と、前記突起部間の成形品厚みとの間の位置を切り落としラインとして、切り落とすことによって、被覆部の明確な見切りラインを形成することができる。
【選択図】 図１

Description

本発明は、金型内で樹脂成形品を成形した後、金型から樹脂成形品を取り出すことなく、樹脂成形品の表面の一部を塗料によって被覆（塗装と称することもある）する型内被覆成形用金型を提供するものである。

樹脂成形品の装飾性を高める手段の一つとして、樹脂成形品の表面を塗料で塗装する方法がある。従来から行われている塗装方法は、金型内で射出成形した樹脂成形品を金型から取り出した後、取り出した樹脂成形品の表面にスプレー法や浸漬法等によって塗料の塗布を行う方法が一般的である。塗布された塗料は、乾燥、硬化することによって、強固な被覆膜（塗膜と称することもある）となり成形品の表面を被覆して加飾するとともに保護する。

そして、近年では前記塗装方法の工程簡略化を目的として、樹脂成形品の成形と被覆膜による被覆を同一の金型で行う型内被覆成形方法（インモールドコーティング方法と称されることもある）が提案されている。

前記型内被覆成形方法の１例を図６のフローチャートを用いて以下簡略に説明する。
図６に示した従来の型内被覆成形方法は、熱可塑性樹脂を基材として金型内で射出成形した後、金型をわずかに開いた状態とする。金型をわずかに開くことにより型内で成形した樹脂成形品と金型キャビティ面との間に隙間が生じるので、該隙間に塗料注入機を使用して塗料を注入する。そして、塗料注入後に金型を再度型締することにより、樹脂成形品の表面に塗料を均一に拡張させた後、塗料を硬化させる。塗料が硬化した後に、金型を開いて被覆膜で被覆した樹脂成形品を金型より取り出す。

前記型内被覆成形方法によれば、熱可塑性樹脂の成形と被覆を同一の金型内で行うため、工程の省略化によるコストダウンが可能であると同時に、浮遊している塵が硬化する以前の被覆膜に付着して不良となる等といったことがほとんどなく、高い品質の製品を得ることができる。そのため、特に、外観に対して高い品質が要求される自動車用の部品、例えば、バンパー、ドア、ドアミラーカバー、フェンダー等多くの部品には、前記型内被覆成形方法の利用が検討されている。

前記型内被覆成形方法について、近年数多くの提案がなされており、又型内被覆成形方法に用いるに好適な金型として様々な構造の金型が提案されているが、その多くは、樹脂成形品の片側全面に被覆を施すことを前提として発案されたものである。
しかし、実際に型内被覆成形を行なう場合には、必要な部位にのみ部分的に被覆（部分塗装と称することもある）を施せば良い場合が多く、部分被覆を前提とした型内被覆成形方法と金型構造の開発も一部になされている。部分塗装ができる型内被覆成形方法としては、特許文献１に例を示めすような技術が公知である。

特開平６−３２８５０３公報

特許文献１に開示された型内被覆成形方法によれば、被覆面側に突起を設けて塗料の流動を遮断することによって、樹脂成形品の表面に部分塗装を再現性よく安定して実施することができる。また、前記型内被覆塗装方法によって得られた部分被覆成形品は、被覆部分と被覆しない部分の境界が明確であって、優れた品質のものである。
なお、樹脂成形品の部分塗装のために設けた前述の突起は、成形後に余分なものとなるため、切削処理する必要がある。

しかし、前述した従来の型内被覆成形においては、樹脂の種類、製品の形状、あるいは成形条件等により、突起の収縮量が大きくなる場合もあって、そのような場合に、突起部分と金型キャビティ部分の間に隙間が生じて、該隙間から塗料が漏れ出してしまう場合があった。
本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであり、樹脂の種類、製品の形状、あるいは成形条件等によって発生する前述した従来技術による問題である隙間の発生を極力抑えて、被覆する部分と被覆しない部分の境界が明確な型内被覆成形品を成形するために用いるに好適な型内被覆成形用金型を提供するものである。

上記の課題を解決するため、本発明による型内被覆成形用金型は、
（１） 固定型と可動型により形成される金型キャビティを有し、該金型キャビティで成形する樹脂成形品の表面に被覆を施すための塗料注入機を備えた型内被覆成形用金型において、該樹脂成形品の被覆する部分と被覆しない部分の境界を形成する金型キャビティ部分に、２列以上の溝部を並列して形成した。

（２） （１）に記載の型内被覆成形金型において、前記並列する溝部間に形成された金型キャビティ部分の先端が、該溝部に隣接して樹脂成形品の被覆部分を形成する金型キャビティ部分に比較して、型開閉方向側にキャビティ寸法を拡大させる位置に配した。

（３） （２）又は（３）に記載の型内被覆成形金型において、前記並列する溝部が、樹脂成形品の被覆する部分を形成する金型キャビティ部分を囲むようにして配した。

本発明によれば、該樹脂成形品の被覆する部分と被覆しない部分の境界を形成する金型キャビティ部分に、２列以上の溝部を並列して形成することにより、該溝部に入り込んだ樹脂が、冷却収縮することによって溝部間の金型キャビティ部分を強く挟み込み、強固な塗料の漏れ止め効果を奏する。

さらに、前記並列する溝部間に形成された金型キャビティ部分の先端が、該溝部に隣接して樹脂成形品の被覆部分を形成する金型キャビティ部分に比較して、型開閉方向側にキャビティ寸法を拡大させる位置に配することにより、並列する溝部間の型開閉方向における金型キャビティ寸法が、該溝部に隣接して樹脂成形品の被覆する部分を形成する金型キャビティ寸法より大きくなるよう形成し、該溝部で形成した塗料漏れ止めのため突起部を切り落とし部として切削処理する際に、型内被覆成形品の被覆部分と、前記突起部間の成形品厚みとの間の位置を切り落としラインとして、成形品の肉厚方向と略直交する方向に切り落とすことにより、型内被覆成形品の被覆部に明確な見切りラインを形成することができるという作用効果を奏する。

また、前記並列する溝部が、樹脂成形品の被覆する部分を形成する金型キャビティ部分を囲むようにして配することによって、被覆部分と被覆しない部分との区切りを、所望の形状とすることができる。

以上説明したように、本願発明によれば、樹脂の種類、製品の形状、あるいは成形条件等により発生する、前述の問題を抑えて、被覆した部分と被覆しない部分の境界が明確な型内被覆成形品を成形できるという優れた効果を得る。

以下、図面に基づいて型内被覆成形方法に用いた本発明の実施形態の好ましい一例について説明する。図１〜図５は本発明の実施形態に係わり、図１は型内被覆成形用金型の構成を説明するため概略の構造を示した断面図であり、図２は型内被覆成形方法の工程を説明するため金型挙動を概念的に示した図である。
図３は図１に示す金型の可動型を固定型方向から見た平面図及び溝部の断面を説明するための要部断面図であり、図４は切り落としラインと切り落とし部を説明するための概念図である。図５は、他の実施形態に係る溝部構造を説明するための要部断面図である。

本実施形態に係る型内被覆成形用金型１００（金型１００と称することもある）の好ましい１例について、以下その構造を図１〜図３を用いて詳細に説明する。
本実施形態に用いる金型１００は、可動型１０、固定型２０、及び塗料注入機５０等を備えており、可動型１０を雌型とし、固定型２０を雄型として、雄型である固定型２０と雌型である可動型１０とがくいきり構造の嵌合部で嵌め合わされ、該嵌め合わされた状態でその内部に金型キャビティ１５を形成する構造となっている。
ここで、該くいきり構造の嵌合部（くいきり部と称することもある）は金型キャビティ１５の全周にわたって形成されており、金型１００はくいきり部にて金型キャビティ１５に充填した樹脂が、金型１００から漏れ出すことを防止することができる。
なお、本発明で述べるくいきり構造の金型とは、その構成の説明から明らかなように、一般的にシェアエッジ構造と称されている金型構造を含むものであることは勿論である。

以下、本発明の特徴である塗料注入機５０及び塗料漏れ部として形成した連続溝部２の詳細について、説明する。
図１に示した金型１００により成形される樹脂成形品は、略正方形の平板部に四方から側面部を形成した所謂枡状の成形品である。
また、金型１００は、可動型１０側で成形する樹脂成形品の表面を正方形状に部分被覆することを目的として製作されており、可動型１０の連続溝部２で囲まれている金型キャビティ部分に塗料注入機５０を配したセンターゲートの金型１００である。

そして、金型１００における可動型１０の金型キャビティ部分において、可動型１０で成形する樹脂成形品の被覆部分と被覆しない部分との境界位置に、該被覆部分を囲むようにして連続溝部２が形成されている。
なお、連続溝部２は、２列の溝部が近接した状態で並列した状態となっており、該連続する溝部のそれぞれの断面形状は、矩形となっている。

ここで、図１に示した実施形態は、溝部の列数が２列であって、並列する溝部間の金型キャビティ寸法が、図３で示したように、該溝部に隣接して樹脂成形品の被覆する部分を形成する金型キャビティ寸法よりｄ１ｍｍ（図１に示した実施形態においては、ｄ１を２ｍｍとした）だけ大きくなるよう形成した。なお、１ｍｍ≦ｄ１≦３ｍｍであることが好ましい。

なお、本実施形態における連続溝部２は、断面矩形の溝部を２列形成したが、本発明に適応できる連続溝部２の構成はこれに限らないことは勿論であって、２列以上の溝部を並列して形成した構造であれば良く、例えば、図５に示すような形状であっても良い。
ここで、図５は、他の実施形態による溝部構造を説明するための図であって、他の実施形態における金型の要部断面図（図３のＢ−Ｂ断面に相当する）である。
本願発明に係る他の実施形態においても、樹脂成形品に凸状の突起部を２段以上形成する金型キャビティ構造となっており、樹脂成形品に形成した突起部が、金型キャビティに並列して形成した溝部の間にある金型キャビティ部分を、樹脂が強く挟み込んだ状態となって、塗料を漏らさないという効果を奏する。
特に、図５の（３）や（４）における形態は、金型キャビティに並列して形成した溝部の間の金型キャビティ部分を樹脂によって非常に強く挟み込んだ状態となるので、好ましい形態である。

次に、塗料注入機５０の構成について簡単に説明する。
本実施の形態における塗料注入機５０は、可動型１０に取り付けられて、可動型１０の金型キャビティ面に配設された塗料注入口５１より金型キャビティ１５内に塗料を注入することができるよう構成されている。
また、塗料注入機５０の塗料注入口５１には図示しないバルブが取りつけられており、基材の射出成形時においては、該バルブが閉じられていることによって、金型１００の金型キャビティ１５内に射出された樹脂が塗料注入口５１より塗料注入機５０内に進入することを防止している。

そして、本実施の形態における塗料注入機５０は、図示しない駆動装置によって駆動されて、塗料注入機５０の中に供給された塗料を、所望する量だけ正確に可動型１０の金型キャビティ面より注入することができるよう構成されている。

なお、本実施の形態における塗料注入機５０は、前記したように可動型１０の金型キャビティ面より塗料を注入するよう構成したが、これに限るものではなく、金型キャビティ１５内で成形した樹脂成形品と金型キャビティ面との間に生じた隙間部分に塗料を注入できるように構成すれば良く、その条件を満たせば塗料注入機５０は固定型２０に取りつけられる等しても良い。なお、そのような場合には、適宜、連続溝部２の配設位置を変更する必要があることは勿論である。

以下、本発明による金型１００を用いた型内被覆成形方法の好ましい１例を図２を用いて説明する。
なお、以下に説明する実施形態は樹脂の射出充填時に金型を開かない所謂通常の射出成形方法を利用したものであるが、本発明に適応できる樹脂の射出充填時における成形方法はこれに限らず、射出プレス成形方法、又射出圧縮成形方法であっても良く、特に限定されることはない。

まず、第１の工程として、図示しない型締装置により金型１００を型閉し、図２（２）に示すように、固定型２０と可動型１０くいきり部で嵌合させて型締する。
第１の工程で金型１００を型締めした後、基材である熱可塑性樹脂を金型内に射出（本実施の形態においては、基材としてＡＢＳ樹脂：宇部サイコン株式会社製 ＵＴ２０Ｂ）する。

樹脂を射出充填完了後、第３の工程に移り、可動型１０を反固定型２０側の方向に移動させて、金型１００をわずかに型開する。
第３の工程で金型１００を型開きすると、図２（３）に示したように金型キャビティ面と樹脂成形品との間にわずかな空隙が生じる。
なお、この際に置いて、連続溝部２に充填された樹脂は、金型１００により冷却されて収縮することによって、連続溝部２の中に形成されている並列した溝部２の間にある金型キャビティ部分を強く挟み込んだ状態となる。

前述の工程によって、金型キャビティ面と樹脂成形品との間にわずかな空隙が生じた後、第４の工程に移り、図２（４）に示すように塗料注入機５０により、被覆したい部分に塗料を注入する。
本実施形態においては、前記隙間を生じさせた後、塗料注入機５０によって塗料注入口５１から前記隙間に対して塗料を５ｍｌ（ミリリットル）注入した。
また、第１の実施形態で用いた金型で成形する成形品の被覆表面積は５００ｃｍ^２であり、被覆膜の厚みは０．１ｍｍ程度となる。また、塗料は、プラグラス＃８０００：赤（大日本塗料株式会社製）である。

注入された塗料は、樹脂成形品の表面を流れて被覆するが、連続溝部２の部分で、収縮した樹脂が金型キャビティ部分を強く挟み込んで強固に密着しているため、その部分で塗料の流動が遮断される。
なお、塗料を注入して、塗料を硬化させた後、金型１００を開いて部分被覆した樹脂成形品を金型１００から取り出す。

なお、図１に示した実施形態においては、前記並列する溝部間に形成された金型キャビティ部分の先端が、該溝部に隣接して樹脂成形品の被覆部分を形成する金型キャビティ部分に比較して、型開閉方向側にキャビティ寸法を拡大させる位置とし、並列する溝部間の型開閉方向における金型キャビティ寸法が、該溝部に隣接して樹脂成形品の被覆する部分を形成する金型キャビティ寸法の型開閉方向における寸法より大きくなるよう形成している。従って、図４に示したように、連続溝部２で形成した塗料漏れ止めのため突起部を切り落とし部として切削処理する際に、型内被覆成形品の被覆部分と、前記突起部間の成形品厚みとの間の位置を切り落としラインとして、成形品の肉厚方向（型開閉方向）と略直交する方向に切り落とすことにより、型内被覆成形品の被覆部に明確な見切りラインを形成することができるという作用効果を奏することができる。

以下、本発明による金型１００を用いた型内被覆成形方法の好ましい他の１例を、先に説明した型内被覆成形方法と異なる部分を中心に以下簡略に説明する。

まず、第１の工程により、図示しない型締装置により金型１００を型閉して金型１００を型締めした後、基材である熱可塑性樹脂を金型内に射出する。

樹脂を射出充填完了後、後述する塗料注入工程において樹脂成形品が損傷しない程度にまで、金型１００内で樹脂を冷却する。
なお、この際に置いて、連続溝部２に充填された樹脂は、先に説明した例と同様に、金型１００により冷却されて収縮することによって、連続溝部２の中に形成されている並列した溝部２の間にある金型キャビティ部分を強く挟み込んだ状態となる。

そして、塗料注入機５０によって塗料注入口５１から塗料を５ｍｌ（ミリリットル）を高圧で注入した。
なお、この際に塗料を注入する圧力を高圧として、該樹脂の収縮により生じた金型キャビティと樹脂成形品のわずかな隙間に塗料を注入する。
また、この際において、塗料を注入する圧力により発生する金型型開力が、金型１００を型締めする型締力より大きくなるよう調整すれば、前記隙間が生じない部分にも塗料を注入して被覆を施すことが可能である。
なお、この実施形態で用いた金型で成形する成形品の被覆表面積は５００ｃｍ^２であり、被覆膜の厚みは０．１ｍｍ程度となる。また、塗料は、プラグラス＃８０００：赤（大日本塗料株式会社製）である。

そして、注入された塗料は、樹脂成形品の表面を流れて被覆するが、連続溝部２の部分で、収縮した樹脂が金型キャビティ部分を強く挟み込んで強固に密着しているため、その部分で塗料の流動が遮断される。
なお、塗料を注入して、塗料を硬化させた後、金型１００を開いて部分被覆した樹脂成形品を金型１００から取り出す。

金型１００を開くことなく、圧力によって塗料を注入する型内被覆成形方法は、一般的にハイプレッシャー法と呼ばれている公知の型内被覆成形方法であり、使用する塗料注入圧力が高いために、被覆部分と被覆しない分の境界から塗料が漏れ出しやすい方法であるが、本願発明であれば、該溝部に入り込んだ樹脂が、冷却収縮することによって溝部間の金型キャビティ部分を強く挟み込み、強固な塗料の漏れ止め効果を奏するので、漏れ止め可能である。

本発明の実施形態に係わる型内被覆成形用金型の構成を説明するため概略の構造を示した図である。 本発明の実施形態に係わる型内被覆成形方法の工程を説明するため金型挙動を概念的に示した図である。 図１に示す金型の固定型を可動型方向から見た平面図、及び連続溝部の構造を説明するための要部断面図である。 本発明の実施形態に係わる型内被覆成形用金型を用いて成形した型内被覆成形品の切り落としラインと切り落とし部を説明するための概念図である。 本発明に係る他の実施形態による金型の連続溝部の構造を説明する要部断面図である。 従来法による型内被覆成形方法の工程を説明するフローチャートである。

符号の説明

２ 連続溝部（連続凹部と称することもある）
８ ゲート
１５ 金型キャビティ
１０ 可動型
２０ 固定型
５０ 塗料注入機
５１ 塗料注入口
１００ 型内被覆成形用金型
Ｊ 基材（樹脂成形品）
Ｔ 塗料
ｄ１ キャビティ寸法差

Claims (3)

1. 固定型と可動型により形成される金型キャビティを有し、該金型キャビティで成形する樹脂成形品の表面に被覆を施すための塗料注入機を備えた型内被覆成形用金型において、
   該樹脂成形品の被覆する部分と被覆しない部分の境界を形成する金型キャビティ部分に、２列以上の溝部を並列して形成した型内被覆成形用金型。
2. 前記並列する溝部間に形成された金型キャビティ部分の先端が、該溝部に隣接して樹脂成形品の被覆部分を形成する金型キャビティ部分に比較して、型開閉方向側にキャビティ寸法を拡大させる位置にある請求項１記載の型内被覆成形用金型。
3. 前記並列する溝部が、樹脂成形品の被覆する部分を形成する金型キャビティ部分を囲むようにして配された請求項１又は請求項２記載の型内被覆成形用金型。

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