JP3988660B2 - 金型交換による成形品の射出及び加飾成形方法 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、合成樹脂を素材とする成形品の射出成形に連続して、コーティング材による成形品表面の加飾被膜の成形をキャビティ型内にて行う成形品の射出及び加飾成形方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来の合成樹脂を素材とする成形品の表面に、コーティング材による加飾被膜を成形する所謂インモールドコート成形法では、成形品の射出キャビティ型を加飾被膜のキャビティ型に兼用している（例えば特許文献１、特許文献２参照）。
【０００３】
【特許文献１】
特許第３００８８２７号特許明細書（第５−６頁、図１−４）。
【特許文献２】
特開２００３−１９７３１号公報（第４−５頁、図１）。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
従来の成形法では、射出キャビティ型とコア型とにより成形品のキャビティを形成し、そのキャビティに溶融樹脂を射出充填して成形品を成形したのち、コア型を僅かに後退させて成形品表面とキャビティ面との間に所要の間隙を形成し、その間隙に加飾用のコーティング材を注入して加飾被膜を形成するか、または間隙を大きく形成して、そこに注入したコーティング材をコア型の前進により押し広げて加飾被膜を形成するかしている。
【０００５】
このように射出キャビティ型を二つの成形に共用している従来の成形法では、キャビティ型とコア型とを熱可塑性樹脂の固化温度に設定して成形品の射出成形を行っていることから、コーティング材が熱可塑性組成物からなる場合には、キャビティ型の温度制御に困難さはないが、コーティング材が熱硬化性組成物からなる場合には、射出成形後のキャビティ型の温度を、短時間でコーティング材の熱硬化温度まで昇温しなければならない。
【０００６】
キャビティ型とコア型とに設定される樹脂の固化温度と、コーティング材の熱硬化温度との温度差は、成形品の素材樹脂とコーティング材の基材とにより相違するが、少なくとも３０℃以上の温度差があり、これを限られた成形時間内で昇降制御することは技術的に困難とされている。したがつて、射出キャビティ型を二つの成形に共用する従来の成形法は、熱硬化性のコーティング材による加飾成形に利用し難いという課題を有する。
【０００７】
また加飾被膜を成形する間隙の形成は、コア型を取付けた可動盤又はその内部の進退装置の後退操作によることから、その間隙の形成には高度な位置制御と間隙の維持手段とが必要となる。しかもコア型の後退による間隙の形成は、成形品正面とキャビティ面との対向面間に限られ、コア型の移動方向と並行な垂直側面はキャビティ面と接したままで間隙が形成されない。したがって、箱形のような成形品が有する垂直側面への加飾被膜の成形は不可能で、加飾成形は限られた形態の成形品に制限されるなどの課題を有する。
【０００８】
さらにコア型の後退による間隙の形成では、パーティング面にも隙間ができるので、コーティング材の注入口をパーティング面間に形成してサイドゲートとし、成形品の開口縁からコーティング材を注入することができない。このため注入は必然的に天面中央にゲートを設定して行うことになるので、製品の天面にゲート跡が残り、製品によってはゲート跡が外観意匠の瑕疵となることが多い。またパーティング面へのコーティング材の流出防止が必要となるため、金型構造が複雑となるなどの課題をも有する。
【０００９】
この発明は、上記従来法の課題を解決するために考えられたものであつて、その目的は、成形品の射出成形と成形品表面の加飾成形とを、個別のキャビティ型により行うことによって、適正な温度制御の下に熱硬化性のコーティング材による加飾被膜の成形を、特別な流出防止策を施すことなく、また射出成形された成形品の形態にとらわれずに効率よく行い得る新たな金型交換による成形品の射出及び加飾成形方法を提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記目的によるこの発明は、射出キャビティ型と加飾キャビティ型の二つのキャビティ型を用い、射出キャビティ型を樹脂の固化温度に設定する一方、加飾キャビティ型をコーティング材の熱硬化温度に設定し、射出キャビティ型による成形品の射出成形後にキャビティ型を交換して、加飾キャビティ型内の成形品表面に間隙によるキャビティを形成し、そのキャビティに液状熱硬化型組成物からなる加飾用のコーティング材を圧入して、成形品表面に加飾被膜を成形してなるというものであり、上記コーティング材は、沸点が加飾キャビティ型に設定した熱硬化温度以下の揮発成分を実質的に含まない液状熱硬化型組成物からなる、というものである。
【００１１】
上記構成において、揮発成分を実質的に含まないとは、液状熱硬化型組成物中に揮発成分が含まれていても、加飾被膜の成形工程において揮発成分による問題が生じない範囲での含有量を許容し、その含有量が５重量％以下、好ましくは３重量％以下であれば、この発明の趣旨が損なわれないので、揮発成分を含んでもよいことを意味する。
【００１２】
またこの発明は、上記加飾キャビティ型の熱硬化温度を８０°〜１４０℃、好ましくは１１０°〜１４０℃の範囲に設定し、その加飾キャビティ型内の成形品表面に形成した上記キャビティに、粘度３０００〜１０００００ｍｐａ・ｓ、好ましくは７０００〜３００００ｍｐａ・ｓの液状熱硬化型組成物からなる上記コーティング材を圧入して、成形品表面に加飾被膜を成形してなる、というものである。なお、粘度は共軸二重筒式回転粘度計（Ｂ型粘度計）を用い、ＪＩＳ Ｋ５６００−２−３（１９９９）に準じて、２５℃・６ｒｐｍで測定したものである。
【００１３】
さらにこの発明は、上記射出キャビティ型と加飾キャビティ型の二つはコア型を共用し、そのコア型に対しキャビティ型を移動して、またはコア型を二つのキャビティ型に対し移動して、上記成形品の射出成形後のキャビティ型の交換を行う、というものでもある。
【００１４】
上記構成では、成形品の射出成形と加飾被膜の成形を、それらの成形に適合したキャビティ型と温度により行うので、両成形を適正な温度制御の下に行って成形品表面に熱硬化性のコーティング材による加飾被膜を容易に成形することができる。また加飾被膜を成形するキャビティを加飾キャビティ型とコア型との型閉により形成するので、高度な可動盤の位置制御を要することなく、設定寸法どおりの間隙によるキャビティの形成と維持とが行え、そのキャビティも成形品正面とキャビティ面との対向面間に限定されず、天面とともに垂直側面にも形成し得ることから、キャビティの注入口及びガスベントをパーティング面に設定して、特別な流出防止策を要せずのに、箱形などの成形品の垂直側面にも天面と共に加飾被膜を成形することができる。これにより成形精度が良好な製品を形態の制限を受けずに製造することが可能となる。
【００１５】
また両キャビティ型の温度を個別に設定できるので、常に適正な温度制御の下に樹脂を素材とする成形品の射出成形と、コーティング材の熱硬化による加飾被膜の成形とを行うことができ、また加飾キャビティ型の温度制御を複数系統に分けて、コーティング材の熱硬化を均等化することもできることから、形態や加飾被膜の膜厚に左右されずに、密着性、耐候性、耐擦傷性などの加飾状態が良好で表面光沢の良い製品を得ることができる。
【００１６】
【発明の実施の形態】
図１から図４は、射出キャビティ型１と加飾キャビティ型２をコア型３に対しスライドして、図５に示す合成樹脂を素材とする成形品４０の射出成形と、成形品表面の加飾被膜４１の成形とを行う場合の実施形態を示すものである。
【００１７】
図１及び図２に示すように、上記射出キャビティ型１と加飾キャビティ型２は、型取付板４により可動盤５の内面に取付けた上記コア型３と、型取付板６により固定盤７に取付けたランナー型８との間に、交互に入れ替えできるように、左右に長く下側に配設したスライドベース９の上面に、図では省略するが、ガイドレールや溝等をもって長手方向に摺動自在に並設してある。このスライドベース９の具体的な構造は図では省略するが、通常の３プレート金型と同様に、型開閉方向に移動するように固定盤側と可動盤側とに連繋され、型開後に射出キャビティ型１と加飾キャビティ型２とを、図示しない移動装置により左右にスライドさせて、コア型３に対面させることができる構造からなる。
【００１８】
上記射出キャビティ型１は、コア型３に臨むパーティング面にコア型中央のコア３１と型閉して、天板とその四方の垂直な側板とからなる箱形の上記成形品４０のキャビティ１０を形成する凹所１１を有する。この凹所１１の外側のパーティング面には、コア型３のパーティング面とによるサイドゲート１２が形成してある。またランナー型８に臨むパーティング面には、ランナー型８の中央に穿設したスプル１３と、サイドゲート１２に接続して射出キャビティ型１に穿設した流通孔１４とを接続するランナー１５が施してある。なお、１６は射出ノズル、１７は位置決めピンである。
【００１９】
上記加飾キャビティ型２は、上記成形品４０をコア３１と共に受け入れて、加飾用のキャビティ２０を形成する凹所２１をパーティング面に有する型部材２２と、その型部材２２を上記コア型３に臨むパーティング面内に嵌装した型本体２３と、その型本体２３と型部材２２との間に介装した断熱板２４とからなる。
【００２０】
また型部材２２の外側のパーティング面には、上記コア型３のパーティング面とにより形成されるコーテング材４１ａの注入口２５が、型本体２３の外側面から断熱板２４を貫通して設けた注入路２６に接続して、該注入路２６から凹所２１に向けて末広がり幅広くサイドゲートとして設けてあり、その注入口２５の反対側のパーティング面には、図３に示すように、ガスベント２７が途中に降温防止用の拡張間隙２７ａを形成して設けてある。
【００２１】
上記注入口２５のコア型３側のパーティング面と、注入路２６が位置する型本体２３側のパーティング面は、その面内に断熱板１８，２８と共に埋設した温調用の駒部材１９，２９をもって形成され、その駒部材２９に上記注入路２６が貫設してある。また注入口２５の型本体側は注入路２６との接続端から凹所側に段階的に狭く形成され、その注入路２６の対向面をテーパー面に形成するとともに、凹所２１の近傍にエアの巻込みを防止する樹脂溜り２５ａを設けて、コーティング材４１ａの注入を途切れなく均一に行えるようにしてある（図３参照）。
【００２２】
上記射出キャビティ型１及びコア型３、型部材２２，駒部材１８，２９のそれぞれには温調路３２，３３，３４，３５，３６が内設してあり、それらの温調路に供給された温調媒体により、射出キャビティ型１とコア型３は、樹脂の固化温度（４０°〜８０℃）に維持され、加飾キャビティ型２の型部材２２と注入口２５を形成する駒部材１９は、コーティング材４１ａの熱硬化温度（８０°〜１４０℃）に維持されている。また駒部材２９はコーティング材４１ａの熱硬化を防止し得る温度（１５°〜３０℃）に維持されている。
【００２３】
なお、加飾キャビティ型２の型部材２２及び駒部材１９の温調には、カートリッジヒータによる加熱を採用することができる。また型部材２２の温調は天面側と側面側とに２系統に分けて制御し、これにより温度むらを調整するのが好ましい。
【００２４】
上記金型による射出及び加飾成形は、成形品４０の射出成形を先行する。射出キャビティ型１をランナー型８とコア型３の間に設置してから、図１に示すように、可動盤５を前進移動して型閉する。さらに型締を行ったのち溶融樹脂を射出ノズル１６から射出し、ランナー１５及び流通孔１４を経てサイドゲート１２からキャビティ１０に射出充填する。
【００２５】
成形品４０の素材樹脂としては、ポリオレフィン、ＡＢＳ、ポリカーボネート、ポリウレタン、ポリエステル、ポリアミド、ＡＢＳ、塩化ビニルなどを採用し得る。
【００２６】
キャビティ内の樹脂が保圧冷却により固化したら、可動盤５を後退移動して型開を行う。型開はスライドベース９の移動により、図４に示すように、射出キャビティ型１がランナー型８から離れ、また射出キャビティ型１からコア型３が離れることによって行われる。この型開により成形品４０は固化時の収縮によりコア３１に嵌着して射出キャビティ型１から離型する。
【００２７】
成形品４０の離型が終了したら、両キャビティ型を図４の状態から左側に移動して、右側の加飾キャビティ型２を型開したコア型３とランナー型８との間に入れ替える。その後に可動盤５を前進移動して図２のように型閉を行う。型閉は加飾キャビティ型２とコア型３が先行し、その状態で次に加飾キャビティ型２が押されてランナー型８と型閉する。
【００２８】
この型閉により成形品４０はコア型３と共に加飾キャビティ型２の凹所２１に嵌り込んで、設定寸法の間隙によるキャビティ２０が、成形品４０の天面から側面に臨むキャビティ面との間に形成される。また加飾キャビティ型２とコア型３の両パーティング面により上記注入口２５と反対側のガスベント２７とが形成され、その注入口２５から加飾被膜４１を成形するコーティング材４１ａのキャビティ２０内への圧入が可能となる。そして、型締後に上記注入路２６から注入口２５を経てキャビティ２０に、コーティング材４１ａが加圧注入される。
【００２９】
上記キャビティ２０の間隙は、成形品表面を被覆する加飾被膜４１の膜厚に応じて５０〜２００μｍの範囲で設定可能であるが、成形品４０は成形時の冷却により肉厚が薄減し、その薄減は厚肉になるほど著しくなる傾向にあるので、厚肉の成形品ではその変動量を見込んでキャビティ２０の間隙が設定される。しかし薄肉の成形品では、肉厚変動は薄肉になるに従い小さいので、見込を付けずに間隙設定を行うのが好ましい。
【００３０】
上記コーティング材４１ａはキャビティ内にて加熱を受けるので、上記熱硬化温度よりも沸点が低い揮発成分を含む組成では、揮発成分の気化による問題が生じ易い。これを回避するにはコーティング材４１ａは、沸点が加飾キャビティ型に設定した熱硬化温度以下の揮発成分を実質的に含まない液状熱硬化型組成物がよい。また少なくとも素材との密着、耐久性、粘度調整、架橋開始、加飾、消泡などの各剤が配合された組成物が好ましい。たとえば、成形品４０の素材がポリプロピレン樹脂の場合には、アクリル変性ポリオレフィン、反応性オリゴマー、反応性希釈剤、ラジカル重合開始剤、アルミ粉末、添加剤などが配合された組成物がコーティング材４１ａとして適合する。
【００３１】
また粘度は３０００〜１０００００ｍｐａ・ｓ（２５℃・６ｒｐｍ）、好ましくは７０００〜３００００ｍｐａ・ｓで、その粘度はキャビティ２０の間隙寸法及び流動長さ、キャビティ温度等により適宜に選択され、注入は５５ｋｇｆ前後の圧力により加圧して行われる。
【００３２】
上記注入口２５からキャビティ２０のパーティング部位に圧入されたコーティング材４１ａは、成形品４０の垂直な一側面から天面及び両側の他側面へと流動して反対面に達する。またコーティング材４１ａは加熱されたキャビティ内を流動する過程でキャビティ面側から熱硬化する。注入に時間が掛かると注入完了までにキャビティ面の熱硬化が進行し、これがウエルドの発生やアルミ粉末などの加飾剤のむらによる変色の原因となるで、注入はできるだけ速く、例えば２ｓｅｃ以内に完了するのがよい。注入時間を要する場合には熱硬化温度を低く設定してキャビティ面側の熱硬化を抑制し、膜厚方向の硬化時間差を小さくするのが好ましい。
【００３３】
キャビティ２０における熱硬化時間は、注入ゲート近傍とその反対側の流動末端部とで異なる。設定温度１２０℃では流動末端部は５〜１０ｓｅｃ程度であるが、注入ゲート近傍では２０〜３０ｓｅｃ程の時間が掛かる。しかし、その熱硬化時間も設定された熱硬化時間内に収まるものであるから、それにより成形品表面の加飾被膜４１に瑕疵が生ずるようなことはない。
【００３４】
熱硬化時間を経過したのち、上記可動盤５の後退により加飾キャビティ型２とコア型３との型開が行われ、引き続いて図では省略するが、コア３１に嵌着した状態で成形品表面に加飾被膜４１が成形された製品の離型が行われる。この際、注入口２５も型部材２２側とコア型３側の両方から加熱されて、その部分に残留したコーティング材４１ａも熱硬化しているので、その残留硬化物は離型により注入路２６との接続部位から、コア３１に嵌着した表面加飾後の成形品４０と一緒に、コア型３のパーティング面側に取り除かれる。
【００３５】
離型後、両キャビティ型は右側にスライド移動されて、左側に押し出されている射出キャビティ型１と入れ替えられる。入れ替え後に可動盤５の前進移動により、再び図１のように型閉及び型締が行われて、工程は次の新たな成形品の射出成形に移行する。
【００３６】
このように、成形品とその表面の加飾被膜の成形とを、射出キャビティ型と加飾キャビティ型の二つのキャビティ型を用いて行う方法では、単一のキャビティ型を成形品の射出成形と加飾被膜の成形の両方に共用する場合と異なって、加飾被膜の成形対象となる成形品の形態に、射出成形可能な形状範囲において制限を受けず、成形品が有する垂直側面にも天面と共に加飾被膜を均一に成形することができる。
【００３７】
また両キャビティ型の温度を個別に設定できるので、常に適正な温度制御の下に樹脂を素材とする成形品の射出成形と、コーティング材の熱硬化による加飾被膜の成形とを行うことができ、加飾キャビティ型の温度制御も複数系統に分けてコーティング材の熱硬化を均等化することもできることから、加飾被膜の膜厚に左右されず成形精度及び加飾に優れた製品を成形することができる。
【００３８】
図６及び図７は、射出キャビティ型１と加飾キャビティ型２に対してコア型３を回転移動し、図５に示す合成樹脂を素材とする成形品４０の射出成形と、成形品表面の加飾被膜４１の成形とを行う場合の実施形態を示すものである。なお前述の実施形態と同一の部分につて説明は省略し、主たる部分について符号を付して説明する。
【００３９】
この実施形態では通常の二色成形の場合と同様に、上記射出キャビティ型１と上記加飾キャビティ型２とを固定盤側の対称位置に並設し、その対向位置に一対の上記コア型３，３を、可動盤５の内面に設けた回転板３７に取付けて設け、その回転板３７を中央に連結した可動盤内の回転シャフト３８により往復回転して、コア型３，３の入れ替えが行えるようにしてある。この場合、ランナー１５をホットランナーとすることで、型開後のランナーの離型を省略できる。
【００４０】
コア型３，３の交換は、図は省略するが、成形品４０の射出成形と加飾被膜４１の成形の両方が終了した後に、可動盤５の後退移動によりコア型３，３を型開してから回転板３７を１８０°回転し、停止後に完成品の離型を行ってから可動盤５を前進移動して型閉することにより行い得る。この型閉により射出キャビティ型１側ではコア３１とによる成形品４０のキャビティ１０が形成され、また加飾キャビティ型２側ではコア３１と共に成形品４０が受け入れられて、前述の実施形態と同様に、キャビティ面と成形品表面との間に加飾被膜４１を成形するキャビティ２０が間隙として形成される。
【００４１】
型閉後に両キャビティ型は型締されて、成形品４０の射出成形と成形品表面の加飾被膜４１の成形が行われ、成形終了後に型開を行って完成品を離型してから、回転盤３７の１８０°反転によりコア型３，３の位置が替えられ、可動盤５の前進移動により再型閉が行われて、次回の作業に移行する。
【００４２】
このようなことから、並設した射出キャビティ型１と加飾キャビティ型２に対して、一対のコア型３，３を回転移動により交互に入れ替える方式では、成形品４０と加飾被膜４１の成形が同時に行えるので、前述の射出キャビティ型１と加飾キャビティ型２を、コア型３に対してスライド移動により交互に入れ替える方式よりも成形効率が高く、多量生産に適する。
【００４３】
【実施例】
【００４４】
【００４５】
加飾キャビティの設定間隙 １００μｍ
注入口のゲート間隙 １００μｍ
樹脂溜り ２．０ｍｍ
注入口のゲート幅 １６０ｍｍ
ガスベント １０μｍ
加飾キャビティの温度 １２０℃
注入口の温度 １２０℃
注入路の温度 ３０℃
【００４６】
型締力（注入時） １７．５ｔｏｎｆ／ｃｍ2
注入圧力 ５５ｋｇｆ
注入時間 １．４±０．１ｓｅｃ
硬化時間 ６０ｓｅｃ
【００４７】
【図面の簡単な説明】
【図１】 この発明による成形品の射出及び加飾成形を行い得る金型を示すもので、成形品の射出成形状態を示す平断面図である。
【図２】 同じく成形品を加飾キャビティ型に入れ替えた状態を示す平断面図である。
【図３】 加飾キャビティ型におけるコーティング材の圧入前と加飾被膜の成形状態とを示す平断面図である。
【図４】 型開状態を示す平断面図である。
【図５】 この発明による製品の加飾被膜を部分切除した斜視図である。
【図６】 一対のコア型を回転移動して入れ替えを行う他の実施形態の金型における平断面図である。
【図７】 同じく成形品の射出成形と加飾被膜の成形状態とを示す平断面図である。
【符号の説明】
１ 射出キャビティ型
２ 加飾キャビティ型
３ コア型
５ 可動盤
７ 固定盤
８ ランナー型
９ スライドベース
１０ 成形品のキャビティ
１８，２８，２４ 断熱材
１９，２９ 駒部材
２０ 加飾用のキャビティ
２３ 型本体
２５ 注入口
２６ 注入路
３１ コア
３７ 回転板
４０ 成形品
４１ 加飾被膜
４１ａ コーティング材
【発明の属する技術分野】
この発明は、合成樹脂を素材とする成形品の射出成形に連続して、コーティング材による成形品表面の加飾被膜の成形をキャビティ型内にて行う成形品の射出及び加飾成形方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来の合成樹脂を素材とする成形品の表面に、コーティング材による加飾被膜を成形する所謂インモールドコート成形法では、成形品の射出キャビティ型を加飾被膜のキャビティ型に兼用している（例えば特許文献１、特許文献２参照）。
【０００３】
【特許文献１】
特許第３００８８２７号特許明細書（第５−６頁、図１−４）。
【特許文献２】
特開２００３−１９７３１号公報（第４−５頁、図１）。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
従来の成形法では、射出キャビティ型とコア型とにより成形品のキャビティを形成し、そのキャビティに溶融樹脂を射出充填して成形品を成形したのち、コア型を僅かに後退させて成形品表面とキャビティ面との間に所要の間隙を形成し、その間隙に加飾用のコーティング材を注入して加飾被膜を形成するか、または間隙を大きく形成して、そこに注入したコーティング材をコア型の前進により押し広げて加飾被膜を形成するかしている。
【０００５】
このように射出キャビティ型を二つの成形に共用している従来の成形法では、キャビティ型とコア型とを熱可塑性樹脂の固化温度に設定して成形品の射出成形を行っていることから、コーティング材が熱可塑性組成物からなる場合には、キャビティ型の温度制御に困難さはないが、コーティング材が熱硬化性組成物からなる場合には、射出成形後のキャビティ型の温度を、短時間でコーティング材の熱硬化温度まで昇温しなければならない。
【０００６】
キャビティ型とコア型とに設定される樹脂の固化温度と、コーティング材の熱硬化温度との温度差は、成形品の素材樹脂とコーティング材の基材とにより相違するが、少なくとも３０℃以上の温度差があり、これを限られた成形時間内で昇降制御することは技術的に困難とされている。したがつて、射出キャビティ型を二つの成形に共用する従来の成形法は、熱硬化性のコーティング材による加飾成形に利用し難いという課題を有する。
【０００７】
また加飾被膜を成形する間隙の形成は、コア型を取付けた可動盤又はその内部の進退装置の後退操作によることから、その間隙の形成には高度な位置制御と間隙の維持手段とが必要となる。しかもコア型の後退による間隙の形成は、成形品正面とキャビティ面との対向面間に限られ、コア型の移動方向と並行な垂直側面はキャビティ面と接したままで間隙が形成されない。したがって、箱形のような成形品が有する垂直側面への加飾被膜の成形は不可能で、加飾成形は限られた形態の成形品に制限されるなどの課題を有する。
【０００８】
さらにコア型の後退による間隙の形成では、パーティング面にも隙間ができるので、コーティング材の注入口をパーティング面間に形成してサイドゲートとし、成形品の開口縁からコーティング材を注入することができない。このため注入は必然的に天面中央にゲートを設定して行うことになるので、製品の天面にゲート跡が残り、製品によってはゲート跡が外観意匠の瑕疵となることが多い。またパーティング面へのコーティング材の流出防止が必要となるため、金型構造が複雑となるなどの課題をも有する。
【０００９】
この発明は、上記従来法の課題を解決するために考えられたものであつて、その目的は、成形品の射出成形と成形品表面の加飾成形とを、個別のキャビティ型により行うことによって、適正な温度制御の下に熱硬化性のコーティング材による加飾被膜の成形を、特別な流出防止策を施すことなく、また射出成形された成形品の形態にとらわれずに効率よく行い得る新たな金型交換による成形品の射出及び加飾成形方法を提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記目的によるこの発明は、射出キャビティ型と加飾キャビティ型の二つのキャビティ型を用い、射出キャビティ型を樹脂の固化温度に設定する一方、加飾キャビティ型をコーティング材の熱硬化温度に設定し、射出キャビティ型による成形品の射出成形後にキャビティ型を交換して、加飾キャビティ型内の成形品表面に間隙によるキャビティを形成し、そのキャビティに液状熱硬化型組成物からなる加飾用のコーティング材を圧入して、成形品表面に加飾被膜を成形してなるというものであり、上記コーティング材は、沸点が加飾キャビティ型に設定した熱硬化温度以下の揮発成分を実質的に含まない液状熱硬化型組成物からなる、というものである。
【００１１】
上記構成において、揮発成分を実質的に含まないとは、液状熱硬化型組成物中に揮発成分が含まれていても、加飾被膜の成形工程において揮発成分による問題が生じない範囲での含有量を許容し、その含有量が５重量％以下、好ましくは３重量％以下であれば、この発明の趣旨が損なわれないので、揮発成分を含んでもよいことを意味する。
【００１２】
またこの発明は、上記加飾キャビティ型の熱硬化温度を８０°〜１４０℃、好ましくは１１０°〜１４０℃の範囲に設定し、その加飾キャビティ型内の成形品表面に形成した上記キャビティに、粘度３０００〜１０００００ｍｐａ・ｓ、好ましくは７０００〜３００００ｍｐａ・ｓの液状熱硬化型組成物からなる上記コーティング材を圧入して、成形品表面に加飾被膜を成形してなる、というものである。なお、粘度は共軸二重筒式回転粘度計（Ｂ型粘度計）を用い、ＪＩＳ Ｋ５６００−２−３（１９９９）に準じて、２５℃・６ｒｐｍで測定したものである。
【００１３】
さらにこの発明は、上記射出キャビティ型と加飾キャビティ型の二つはコア型を共用し、そのコア型に対しキャビティ型を移動して、またはコア型を二つのキャビティ型に対し移動して、上記成形品の射出成形後のキャビティ型の交換を行う、というものでもある。
【００１４】
上記構成では、成形品の射出成形と加飾被膜の成形を、それらの成形に適合したキャビティ型と温度により行うので、両成形を適正な温度制御の下に行って成形品表面に熱硬化性のコーティング材による加飾被膜を容易に成形することができる。また加飾被膜を成形するキャビティを加飾キャビティ型とコア型との型閉により形成するので、高度な可動盤の位置制御を要することなく、設定寸法どおりの間隙によるキャビティの形成と維持とが行え、そのキャビティも成形品正面とキャビティ面との対向面間に限定されず、天面とともに垂直側面にも形成し得ることから、キャビティの注入口及びガスベントをパーティング面に設定して、特別な流出防止策を要せずのに、箱形などの成形品の垂直側面にも天面と共に加飾被膜を成形することができる。これにより成形精度が良好な製品を形態の制限を受けずに製造することが可能となる。
【００１５】
また両キャビティ型の温度を個別に設定できるので、常に適正な温度制御の下に樹脂を素材とする成形品の射出成形と、コーティング材の熱硬化による加飾被膜の成形とを行うことができ、また加飾キャビティ型の温度制御を複数系統に分けて、コーティング材の熱硬化を均等化することもできることから、形態や加飾被膜の膜厚に左右されずに、密着性、耐候性、耐擦傷性などの加飾状態が良好で表面光沢の良い製品を得ることができる。
【００１６】
【発明の実施の形態】
図１から図４は、射出キャビティ型１と加飾キャビティ型２をコア型３に対しスライドして、図５に示す合成樹脂を素材とする成形品４０の射出成形と、成形品表面の加飾被膜４１の成形とを行う場合の実施形態を示すものである。
【００１７】
図１及び図２に示すように、上記射出キャビティ型１と加飾キャビティ型２は、型取付板４により可動盤５の内面に取付けた上記コア型３と、型取付板６により固定盤７に取付けたランナー型８との間に、交互に入れ替えできるように、左右に長く下側に配設したスライドベース９の上面に、図では省略するが、ガイドレールや溝等をもって長手方向に摺動自在に並設してある。このスライドベース９の具体的な構造は図では省略するが、通常の３プレート金型と同様に、型開閉方向に移動するように固定盤側と可動盤側とに連繋され、型開後に射出キャビティ型１と加飾キャビティ型２とを、図示しない移動装置により左右にスライドさせて、コア型３に対面させることができる構造からなる。
【００１８】
上記射出キャビティ型１は、コア型３に臨むパーティング面にコア型中央のコア３１と型閉して、天板とその四方の垂直な側板とからなる箱形の上記成形品４０のキャビティ１０を形成する凹所１１を有する。この凹所１１の外側のパーティング面には、コア型３のパーティング面とによるサイドゲート１２が形成してある。またランナー型８に臨むパーティング面には、ランナー型８の中央に穿設したスプル１３と、サイドゲート１２に接続して射出キャビティ型１に穿設した流通孔１４とを接続するランナー１５が施してある。なお、１６は射出ノズル、１７は位置決めピンである。
【００１９】
上記加飾キャビティ型２は、上記成形品４０をコア３１と共に受け入れて、加飾用のキャビティ２０を形成する凹所２１をパーティング面に有する型部材２２と、その型部材２２を上記コア型３に臨むパーティング面内に嵌装した型本体２３と、その型本体２３と型部材２２との間に介装した断熱板２４とからなる。
【００２０】
また型部材２２の外側のパーティング面には、上記コア型３のパーティング面とにより形成されるコーテング材４１ａの注入口２５が、型本体２３の外側面から断熱板２４を貫通して設けた注入路２６に接続して、該注入路２６から凹所２１に向けて末広がり幅広くサイドゲートとして設けてあり、その注入口２５の反対側のパーティング面には、図３に示すように、ガスベント２７が途中に降温防止用の拡張間隙２７ａを形成して設けてある。
【００２１】
上記注入口２５のコア型３側のパーティング面と、注入路２６が位置する型本体２３側のパーティング面は、その面内に断熱板１８，２８と共に埋設した温調用の駒部材１９，２９をもって形成され、その駒部材２９に上記注入路２６が貫設してある。また注入口２５の型本体側は注入路２６との接続端から凹所側に段階的に狭く形成され、その注入路２６の対向面をテーパー面に形成するとともに、凹所２１の近傍にエアの巻込みを防止する樹脂溜り２５ａを設けて、コーティング材４１ａの注入を途切れなく均一に行えるようにしてある（図３参照）。
【００２２】
上記射出キャビティ型１及びコア型３、型部材２２，駒部材１８，２９のそれぞれには温調路３２，３３，３４，３５，３６が内設してあり、それらの温調路に供給された温調媒体により、射出キャビティ型１とコア型３は、樹脂の固化温度（４０°〜８０℃）に維持され、加飾キャビティ型２の型部材２２と注入口２５を形成する駒部材１９は、コーティング材４１ａの熱硬化温度（８０°〜１４０℃）に維持されている。また駒部材２９はコーティング材４１ａの熱硬化を防止し得る温度（１５°〜３０℃）に維持されている。
【００２３】
なお、加飾キャビティ型２の型部材２２及び駒部材１９の温調には、カートリッジヒータによる加熱を採用することができる。また型部材２２の温調は天面側と側面側とに２系統に分けて制御し、これにより温度むらを調整するのが好ましい。
【００２４】
上記金型による射出及び加飾成形は、成形品４０の射出成形を先行する。射出キャビティ型１をランナー型８とコア型３の間に設置してから、図１に示すように、可動盤５を前進移動して型閉する。さらに型締を行ったのち溶融樹脂を射出ノズル１６から射出し、ランナー１５及び流通孔１４を経てサイドゲート１２からキャビティ１０に射出充填する。
【００２５】
成形品４０の素材樹脂としては、ポリオレフィン、ＡＢＳ、ポリカーボネート、ポリウレタン、ポリエステル、ポリアミド、ＡＢＳ、塩化ビニルなどを採用し得る。
【００２６】
キャビティ内の樹脂が保圧冷却により固化したら、可動盤５を後退移動して型開を行う。型開はスライドベース９の移動により、図４に示すように、射出キャビティ型１がランナー型８から離れ、また射出キャビティ型１からコア型３が離れることによって行われる。この型開により成形品４０は固化時の収縮によりコア３１に嵌着して射出キャビティ型１から離型する。
【００２７】
成形品４０の離型が終了したら、両キャビティ型を図４の状態から左側に移動して、右側の加飾キャビティ型２を型開したコア型３とランナー型８との間に入れ替える。その後に可動盤５を前進移動して図２のように型閉を行う。型閉は加飾キャビティ型２とコア型３が先行し、その状態で次に加飾キャビティ型２が押されてランナー型８と型閉する。
【００２８】
この型閉により成形品４０はコア型３と共に加飾キャビティ型２の凹所２１に嵌り込んで、設定寸法の間隙によるキャビティ２０が、成形品４０の天面から側面に臨むキャビティ面との間に形成される。また加飾キャビティ型２とコア型３の両パーティング面により上記注入口２５と反対側のガスベント２７とが形成され、その注入口２５から加飾被膜４１を成形するコーティング材４１ａのキャビティ２０内への圧入が可能となる。そして、型締後に上記注入路２６から注入口２５を経てキャビティ２０に、コーティング材４１ａが加圧注入される。
【００２９】
上記キャビティ２０の間隙は、成形品表面を被覆する加飾被膜４１の膜厚に応じて５０〜２００μｍの範囲で設定可能であるが、成形品４０は成形時の冷却により肉厚が薄減し、その薄減は厚肉になるほど著しくなる傾向にあるので、厚肉の成形品ではその変動量を見込んでキャビティ２０の間隙が設定される。しかし薄肉の成形品では、肉厚変動は薄肉になるに従い小さいので、見込を付けずに間隙設定を行うのが好ましい。
【００３０】
上記コーティング材４１ａはキャビティ内にて加熱を受けるので、上記熱硬化温度よりも沸点が低い揮発成分を含む組成では、揮発成分の気化による問題が生じ易い。これを回避するにはコーティング材４１ａは、沸点が加飾キャビティ型に設定した熱硬化温度以下の揮発成分を実質的に含まない液状熱硬化型組成物がよい。また少なくとも素材との密着、耐久性、粘度調整、架橋開始、加飾、消泡などの各剤が配合された組成物が好ましい。たとえば、成形品４０の素材がポリプロピレン樹脂の場合には、アクリル変性ポリオレフィン、反応性オリゴマー、反応性希釈剤、ラジカル重合開始剤、アルミ粉末、添加剤などが配合された組成物がコーティング材４１ａとして適合する。
【００３１】
また粘度は３０００〜１０００００ｍｐａ・ｓ（２５℃・６ｒｐｍ）、好ましくは７０００〜３００００ｍｐａ・ｓで、その粘度はキャビティ２０の間隙寸法及び流動長さ、キャビティ温度等により適宜に選択され、注入は５５ｋｇｆ前後の圧力により加圧して行われる。
【００３２】
上記注入口２５からキャビティ２０のパーティング部位に圧入されたコーティング材４１ａは、成形品４０の垂直な一側面から天面及び両側の他側面へと流動して反対面に達する。またコーティング材４１ａは加熱されたキャビティ内を流動する過程でキャビティ面側から熱硬化する。注入に時間が掛かると注入完了までにキャビティ面の熱硬化が進行し、これがウエルドの発生やアルミ粉末などの加飾剤のむらによる変色の原因となるで、注入はできるだけ速く、例えば２ｓｅｃ以内に完了するのがよい。注入時間を要する場合には熱硬化温度を低く設定してキャビティ面側の熱硬化を抑制し、膜厚方向の硬化時間差を小さくするのが好ましい。
【００３３】
キャビティ２０における熱硬化時間は、注入ゲート近傍とその反対側の流動末端部とで異なる。設定温度１２０℃では流動末端部は５〜１０ｓｅｃ程度であるが、注入ゲート近傍では２０〜３０ｓｅｃ程の時間が掛かる。しかし、その熱硬化時間も設定された熱硬化時間内に収まるものであるから、それにより成形品表面の加飾被膜４１に瑕疵が生ずるようなことはない。
【００３４】
熱硬化時間を経過したのち、上記可動盤５の後退により加飾キャビティ型２とコア型３との型開が行われ、引き続いて図では省略するが、コア３１に嵌着した状態で成形品表面に加飾被膜４１が成形された製品の離型が行われる。この際、注入口２５も型部材２２側とコア型３側の両方から加熱されて、その部分に残留したコーティング材４１ａも熱硬化しているので、その残留硬化物は離型により注入路２６との接続部位から、コア３１に嵌着した表面加飾後の成形品４０と一緒に、コア型３のパーティング面側に取り除かれる。
【００３５】
離型後、両キャビティ型は右側にスライド移動されて、左側に押し出されている射出キャビティ型１と入れ替えられる。入れ替え後に可動盤５の前進移動により、再び図１のように型閉及び型締が行われて、工程は次の新たな成形品の射出成形に移行する。
【００３６】
このように、成形品とその表面の加飾被膜の成形とを、射出キャビティ型と加飾キャビティ型の二つのキャビティ型を用いて行う方法では、単一のキャビティ型を成形品の射出成形と加飾被膜の成形の両方に共用する場合と異なって、加飾被膜の成形対象となる成形品の形態に、射出成形可能な形状範囲において制限を受けず、成形品が有する垂直側面にも天面と共に加飾被膜を均一に成形することができる。
【００３７】
また両キャビティ型の温度を個別に設定できるので、常に適正な温度制御の下に樹脂を素材とする成形品の射出成形と、コーティング材の熱硬化による加飾被膜の成形とを行うことができ、加飾キャビティ型の温度制御も複数系統に分けてコーティング材の熱硬化を均等化することもできることから、加飾被膜の膜厚に左右されず成形精度及び加飾に優れた製品を成形することができる。
【００３８】
図６及び図７は、射出キャビティ型１と加飾キャビティ型２に対してコア型３を回転移動し、図５に示す合成樹脂を素材とする成形品４０の射出成形と、成形品表面の加飾被膜４１の成形とを行う場合の実施形態を示すものである。なお前述の実施形態と同一の部分につて説明は省略し、主たる部分について符号を付して説明する。
【００３９】
この実施形態では通常の二色成形の場合と同様に、上記射出キャビティ型１と上記加飾キャビティ型２とを固定盤側の対称位置に並設し、その対向位置に一対の上記コア型３，３を、可動盤５の内面に設けた回転板３７に取付けて設け、その回転板３７を中央に連結した可動盤内の回転シャフト３８により往復回転して、コア型３，３の入れ替えが行えるようにしてある。この場合、ランナー１５をホットランナーとすることで、型開後のランナーの離型を省略できる。
【００４０】
コア型３，３の交換は、図は省略するが、成形品４０の射出成形と加飾被膜４１の成形の両方が終了した後に、可動盤５の後退移動によりコア型３，３を型開してから回転板３７を１８０°回転し、停止後に完成品の離型を行ってから可動盤５を前進移動して型閉することにより行い得る。この型閉により射出キャビティ型１側ではコア３１とによる成形品４０のキャビティ１０が形成され、また加飾キャビティ型２側ではコア３１と共に成形品４０が受け入れられて、前述の実施形態と同様に、キャビティ面と成形品表面との間に加飾被膜４１を成形するキャビティ２０が間隙として形成される。
【００４１】
型閉後に両キャビティ型は型締されて、成形品４０の射出成形と成形品表面の加飾被膜４１の成形が行われ、成形終了後に型開を行って完成品を離型してから、回転盤３７の１８０°反転によりコア型３，３の位置が替えられ、可動盤５の前進移動により再型閉が行われて、次回の作業に移行する。
【００４２】
このようなことから、並設した射出キャビティ型１と加飾キャビティ型２に対して、一対のコア型３，３を回転移動により交互に入れ替える方式では、成形品４０と加飾被膜４１の成形が同時に行えるので、前述の射出キャビティ型１と加飾キャビティ型２を、コア型３に対してスライド移動により交互に入れ替える方式よりも成形効率が高く、多量生産に適する。
【００４３】
【実施例】
加飾キャビティの設定間隙 １００μｍ
注入口のゲート間隙 １００μｍ
樹脂溜り ２．０ｍｍ
注入口のゲート幅 １６０ｍｍ
ガスベント １０μｍ
加飾キャビティの温度 １２０℃
注入口の温度 １２０℃
注入路の温度 ３０℃
【００４６】
型締力（注入時） １７．５ｔｏｎｆ／ｃｍ2
注入圧力 ５５ｋｇｆ
注入時間 １．４±０．１ｓｅｃ
硬化時間 ６０ｓｅｃ
【００４７】
【図面の簡単な説明】
【図１】 この発明による成形品の射出及び加飾成形を行い得る金型を示すもので、成形品の射出成形状態を示す平断面図である。
【図２】 同じく成形品を加飾キャビティ型に入れ替えた状態を示す平断面図である。
【図３】 加飾キャビティ型におけるコーティング材の圧入前と加飾被膜の成形状態とを示す平断面図である。
【図４】 型開状態を示す平断面図である。
【図５】 この発明による製品の加飾被膜を部分切除した斜視図である。
【図６】 一対のコア型を回転移動して入れ替えを行う他の実施形態の金型における平断面図である。
【図７】 同じく成形品の射出成形と加飾被膜の成形状態とを示す平断面図である。
【符号の説明】
１ 射出キャビティ型
２ 加飾キャビティ型
３ コア型
５ 可動盤
７ 固定盤
８ ランナー型
９ スライドベース
１０ 成形品のキャビティ
１８，２８，２４ 断熱材
１９，２９ 駒部材
２０ 加飾用のキャビティ
２３ 型本体
２５ 注入口
２６ 注入路
３１ コア
３７ 回転板
４０ 成形品
４１ 加飾被膜
４１ａ コーティング材
Claims (4)
- 射出キャビティ型と加飾キャビティ型の二つのキャビティ型を用い、射出キャビティ型を樹脂の固化温度に設定する一方、加飾キャビティ型をコーティング材の熱硬化温度に設定し、射出キャビティ型による成形品の射出成形後にキャビティ型を交換して、加飾キャビティ型内の成形品表面に間隙によるキャビティを形成し、そのキャビティに液状熱硬化型組成物からなる加飾用のコーティング材を圧入して、成形品表面に加飾被膜を成形してなることを特徴とする金型交換による成形品の射出及び加飾成形方法。
- 上記コーティング材は、沸点が加飾キャビティ型に設定した熱硬化温度以下の揮発成分を実質的に含まない液状熱硬化型組成物からなることを特徴とする請求項１記載の金型交換による成形品の射出及び加飾成形方法。
- 上記加飾キャビティ型の熱硬化温度を８０°〜１４０℃の範囲に設定し、その加飾キャビティ型内の成形品表面に形成した上記キャビティに、粘度３０００〜１０００００ｍｐａ・ｓの液状熱硬化型組成物からなる上記コーティング材を圧入して、成形品表面に加飾被膜を成形してなることを特徴とする請求項１又は２記載の金型交換による成形品の射出及び加飾成形方法。
- 上記射出キャビティ型と加飾キャビティ型の二つはコア型を共用し、そのコア型に対しキャビティ型を移動して、またはコア型を二つのキャビティ型に対し移動して、上記成形品の射出成形後のキャビティ型の交換を行うことを特徴とする請求項１〜３の何れかに記載の金型交換による成形品の射出及び加飾成形方法。
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