JP4992842B2 - 樹脂成形品の成形方法、及び型内被覆成形方法 - Google Patents

Description

本発明は、金型内で樹脂を成形した後、樹脂成形品と金型キャビティ面との間に被覆剤（塗料と称することもある）を注入して硬化させることにより、表面を被覆剤により被覆（塗膜と称することもある）する型内被覆成形方法と型内被覆成形品、及び樹脂成形品の成形方法と樹脂成形品に関するものであって、特に被覆の厚みを均一にして外観が良好な成形品を成形するに適した型内被覆成形方法と、その型内被覆成形方法によって成形した型内被覆成形品、及び樹脂成形品の成形方法と、その成形方法によって成形した樹脂成形品に関する。

従来から、熱可塑性樹脂で成形した樹脂成形品の装飾性を高める方法として、塗装法による加飾が多く用いられている。従来から行われている塗装法は、金型内で射出成形した成形品を、金型から取り出した後、スプレー法や浸漬法等によって、成形品の表面に塗料の塗布を行うことが一般的である。塗布された塗料はその後、乾燥することによって、強固な塗膜となって成形品の表面を被覆し、該表面を加飾するとともに保護することが可能となる。なお、被膜剤を塗料と同義語として、以下において使用することがある。しかしながら、近年においては前記塗装方法による工程の省略化を目的とし、樹脂の成形と被覆を同一の金型内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。

図１２に前記型内被覆成形方法の一例のフローチャートを示す。図１２に示した従来の型内被覆成形方法は、基材となる熱可塑性樹脂を金型内で射出成形して、ある程度まで樹脂を冷却させた後、金型をわずかに開いた状態として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を生じさせ、該隙間に塗料注入機を使用して塗料を注入する。その後、金型を再度型締することによって成形品の表面に塗料を均一に拡張させた後、硬化させて被覆することを特徴とした型内被覆成形方法である。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、浮遊している塵が乾燥前の被覆（塗膜と称することもある）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は、例えば特開平１１−２７７５７７号公報（特許文献１）、特開２０００−１４１４０７号公報（特許文献２）、特開２０００−３３４８００号公報（特許文献３）、及び特開２００１−３８７３７号公報（特許文献４）にその例が示めされている。しかしながら、前記従来の方法により型内被覆成形方法を実施した場合に、被覆剤である塗料の注入量が少ないと、再型締めの際に塗料に型締力を作用させることができず、樹脂成形品の被覆面全体に均一な被覆を施すことができないという問題を生じる。被覆が均一にならない原因の一つは、型内で成形した樹脂が熱収縮によって容積減少するためであり、熱収縮により成形品の厚さが薄くなると、キャビティ内で樹脂成形品とキャビティ面の間に隙間ができ、所望する膜厚に相当する塗料の注入量では、この隙間を満たすことができなくなる。そのため、被覆面の全体に塗料が行き渡らず、被覆が均一にならない。

前記問題を解決するため被覆剤の注入量を増やした場合には、被覆剤に対して金型表面を良好に転写できないという問題を解決することはできるものの、被覆剤の厚みが必要以上に厚くなるといった問題を生じる。さらに、被覆が均一にならないもう一つの原因は、成形時の金型変形にある。金型は通常高い剛性を有しているが、型締装置で型締めすると数μｍ〜数十μｍレベルオーダーで変形する。通常の樹脂成形においてこの程度の変形はあまり問題とならないが、型内被覆成形方法においては、樹脂成形品の表面に数十μｍ程度の厚みで被覆剤を施すことが一般的であり、前記金型の変形による金型キャビティ形状の変化が、被覆剤の厚みが均一にならない原因の一つとなる。特に、従来の型内被覆成形方法では、塗料注入後の型締力を多段に変化させて型締めするといった方法を取る場合があったが、該方法においては、型締力の大きさによって金型の変形程度が変化することによって、樹脂成形品表面と金型キャビティ面との間隔が変化して、被覆剤の厚みが均一にならない。

ここで、一般的な射出成形条件で成形した樹脂成形品は、図１０（ａ）〜（ｄ）に示したように、金型キャビティ内に充填した溶融樹脂が熱収縮することにより金型を開かなくとも金型キャビティ面と樹脂成形品の間に空隙を生じる場合がある。この隙間の大きさは金型キャビティの形状や樹脂成形品の厚み寸法などに影響を受けて様々に変化するため、被覆面全体に均一な空隙が生じることは極めて少ない。そのため、型内被覆成形方法を実施する場合においては金型を開くことによって最低の被覆剤厚みを確保する必要があるが、金型を開けば前記熱収縮による空隙と、型開による空隙とが合わさった部分は極端に被覆の厚みが大きくなるという問題を生じる。

樹脂の熱収縮量をカバーするために、金型キャビティ容積量より多い容積量の溶融樹脂を、金型キャビティ内に過大な充填圧力をかけて充填した場合は、図１１（ａ）〜（ｄ）に示したように、過大な充填圧力が樹脂成形品に厚みのばらつき等を生じさせて好ましくない。図１１（ａ）〜（ｄ）に示した従来技術の実施形態においては、過大な射出圧力によって、樹脂成形品の肉厚が、端部とゲート部近傍とで異なっている。さらに説明すれば、塗料注入後の再型締圧力を必要以上に高くすると、リブやボス等の厚肉部の表面が盛りあがるハンプと呼ばれる現象が生じて好ましくない。この不良を抑えるためには、被覆剤注入後の型締力を低下させる必要があるが、樹脂射出時の型締力と被覆剤注入後の型締力に大きな差がある場合は、被覆の厚みムラが発生するという問題を有する。

本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであり、被覆の厚みを均一にして外観が良好な成形品を成形するに適した型内被覆成形方法と、その型内被覆成形方法によって成形した型内被覆成形品、及び樹脂成形品の成形方法と、その成形方法によって成形した樹脂成形品を提供するものである。

上記の課題を解決するため、本発明によれば、第一に、雄型と雌型により形成された金型キャビティを有する金型を用いて、該金型キャビティ内で、樹脂成形品を成形する樹脂成形品の成形方法において、該金型キャビティに溶融樹脂を充填する第１の工程と、該金型キャビティに溶融樹脂を充填した後に該溶融樹脂の熱収縮に合わせながら金型キャビティの容積量を減少させ溶融樹脂を賦形して樹脂成形品を成形する第２の工程とからなり、第２の工程で金型を型締めする型締力が、第１の工程で金型を型締めする型締力の１０〜５０％である樹脂成形品の成形方法が提供される。

なお、この態様を本発明の第１の態様という。この態様において、好ましくは、前記第２の工程で金型を型締めする型締力は、単位面積あたりの型内圧力で表したとき、２〜１５ＭＰａの範囲、より好ましくは、４．０〜１０ＭＰａの範囲である。

また、本発明によれば、雄型と雌型により形成された金型キャビティを有する金型を用いて、該金型キャビティ内で、樹脂成形品を成形するとともに該樹脂成形品の表面に被覆を施す型内被覆成形方法において、該金型キャビティに溶融樹脂を充填する第１の工程と、該金型キャビティに溶融樹脂を充填した後に該溶融樹脂の熱収縮に合わせながら金型キャビティの容積量を減少させ溶融樹脂を賦形して樹脂成形品を成形する第２の工程と、該樹脂成形品が被覆剤の注入圧力と流動圧力に耐えうる程度に固化した段階で金型をわずかに開いて該樹脂成形品と金型キャビティ面との間に被覆剤を注入するための空隙を形成する第３の工程と、該空隙に被覆剤を注入して金型を再度型締めする第４の工程とからなり、第２の工程で金型を型締めする型締力が、第１の工程で金型を型締めする型締力の１０〜５０％である型内被覆成形方法が提供される。なお、この態様を本発明の第２の態様という。この態様において、好ましくは、前記第２の工程で金型を型締めする型締力は、単位面積あたりの型内圧力で表したとき、２〜１５ＭＰａの範囲、より好ましくは、４．０〜１０ＭＰａの範囲である。

本発明によれば、上記した第１の態様により成形された樹脂成形品、及び第２の態様により成形された型内被覆成形品が提供される。

本発明の第１及び第２の態様において、第１の工程とは、所定容積の金型キャビティが形成される位置まで可動金型を移動させ、次いで、射出装置を操作して同キャビティに溶融樹脂を射出し、射出完了後に所望とする位置までさらに可動金型を移動させる操作を含む工程をいう。

本発明の第１または第２の態様においては、第２工程とは、金型キャビティに溶融樹脂を充填した後に、射出した溶融樹脂の冷却に伴う熱収縮に合わせながら金型キャビティの容積量を減少させ、射出し、固化した樹脂を賦形して樹脂成形品を成形する操作を含む工程をいう。

本発明の第２の態様においては、第３工程とは、第２工程終了時において、樹脂成形品が被覆剤の注入圧力と流動圧力に耐えうる程度に固化した段階で、可動金型を移動させ、金型をわずかに開いて該樹脂成形品と金型キャビティ面との間に空隙を形成させる工程をいう。

本発明の第２の態様においては、第４工程とは、第３工程で形成させた該空隙に被覆剤を注入して、次いで、金型を再度型締めし、その状態で被覆剤を硬化させる操作を含む工程をいう。

本発明によれば、金型表面を良好に転写し、樹脂成形品の被覆面全体に均一な被覆を施すことができる。また、金型の変形量を抑えて被覆剤の厚みを全体的に均一にすることができるという優れた効果を発揮する。さらに、被覆剤の厚みの均一化も可能となるという優れた効果も発揮できる。

以下、図面に基づいて本発明による型内被覆成形方法の好ましい実施形態の例について説明する。
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構造図であり、図２（ａ）〜（ｄ）は、型内被覆成形方法における金型、樹脂及び塗料の挙動を説明する概念図である。図３は、型内被覆成形装置全体の構成を説明する全体構成図である。
図４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構造図であり、図５（ａ）〜（ｄ）は、型内被覆成形方法における金型、樹脂及び塗料の挙動を説明する概念図である。図６は、型内被覆成形方法のフローチャートである。図７は、実施例１〜３および比較例１〜３において成形した樹脂成形品において、塗膜厚みの測定点を示す図面であって、樹脂成形品を金型の開閉方向から投影したときの投影図である。図８は、参考例５、および比較例６において成形した樹脂成形品の断面形状を示す図面であり、塗膜厚みの測定点は、矢印でそれぞれ示している。図９は、参考例５、および比較例６において成形した樹脂成形品の各測定点における塗膜厚み（μｍ）の変動を示すグラフである。図１０（ａ）〜（ｄ）及び図１１（ａ）〜（ｄ）は、従来技術による金型、樹脂及び塗料の挙動を説明する概念図である。図１２は、従来技術による型内被覆成形方法のフローチャートである。

本発明の第１及び第２の態様に用いた型内被覆成形用金型装置１０Ａ（金型１０Ａ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を用いて簡略に説明する。本発明による金型１０Ａは、可動型１４Ａ、固定型１２Ａ、及び塗料注入機５０を備えている。なお、図１に示した実施形態の１例においては、可動型１４Ａが雌型であり、固定型１２Ａが雄型である。なお、金型キャビティ１５Ａの形状は、図１にその断面を図示したように、平板状となっている。

次に、塗料注入機５０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１４Ａに取り付けられて、可動型１４Ａ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１５Ａ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１０Ａの金型キャビティ１５Ａ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１４Ａ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１４Ａ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１５Ａ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１２Ａに取りつけられる等しても良い。

以下、型内被覆成形方法の好ましい一例を図１〜図３及び図６を用いて説明する。

まず、第１の工程として、型締装置２０によって金型１０Ａを型閉して、金型キャビティ１５Ａを形成する。この際における金型キャビティ１５Ａの容積は、後述する樹脂成形品の寸法容積に対して溶融樹脂の熱収縮量に相当する分だけ大きめとする。なお、金型１０Ａは後述の工程で、前記溶融樹脂の熱収縮量分だけ金型キャビティ１５Ａの容積を小さくすることが必要となるため、それを勘案した金型１０Ａの構成配置が必要である。例えば、先に説明した図１に示すくいきり構造の嵌合部を備えた金型を用いることにより、溶融樹脂の射出後に熱収縮量分だけ金型キャビティ１５Ａの容積を小さくすることができるよう固定型１２Ａと可動型１４Ａを配置しておくことが必要である。

所望する樹脂成形品の寸法容積に対して溶融樹脂の熱収縮量に相当する分だけ大きめとした金型キャビティ１５Ａを形成した後、図２（ａ）に示したように、射出装置３０（図示せず。）によって、基材である熱可塑性樹脂を溶融状態で金型キャビティ１５Ａ内に射出（本実施の形態においては、基材として耐熱ＡＢＳ樹脂：ＵＭＧＡＢＳ社製ＵＴ２０Ｂを使用した。）する。なお、本実施形態では溶融樹脂を充填する際において、金型キャビティ１５Ａの容積量ができるだけ変化しないようにするために、トグル式型締機構２３（図示せず。）に配した型締シリンダ２２（図示せず。）の油圧を調整し、可動盤２８（図示せず。）の位置が射出中一定となるよう制御した。そして、可動盤２８の位置が概略一定となるよう制御するために必要な型締力Ｐの最大値をＰｍａｘとして、樹脂成形品を金型開閉方向から投射した場合の投影面積Ｓで割った単位面積あたりの面圧Ｍｍａｘを、以下に示す式１により求めたところ、５０ＭＰａ（メガパスカル）であった。前記面圧ｍａｘは成形品の形状や大きさ、また樹脂の種類や溶融温度等の多くの要因によってその大きさは左右されるが、低圧成形方法と呼ばれる一部の射出圧縮又は射出プレス方法を除けば、一般的に少なくとも３０ＭＰａ以上である。

なお、本実施形態においては、金型キャビティ１５Ａの容積量ができるだけ変化しないように可動盤２８の位置を制御する方式としたが、本発明に適用できる第１の工程の型締制御方式はこれに限らず、溶融樹脂充填の際に、溶融樹脂の充填圧力により金型１０Ａが開くことによって金型キャビティ１５Ａの容積が増えるように型締装置を制御しても良い。

金型キャビティ１５Ａ内に溶融樹脂を射出完了した後、第２の工程に進み、溶融樹脂を冷却して後述する被覆剤の注入圧力に耐えうる程度まで固化させる工程に入る。ここで、金型キャビティ１５Ａの容積は、溶融樹脂の射出完了直後の時点において、少なくとも後述する樹脂成形品の寸法容積に対して溶融樹脂の熱収縮量に相当する分だけ大きめである。また、第一の実施形態においては、この第２の工程において、第１の工程より型締力を変化させて、型締力を１０００ｋＮ（キロニュートン）として、樹脂成形品の投影面積Ｓ（第一の実施形態においては２０００ｃｍ^２とした）で割った単位面積あたりの面圧を５ＭＰａとした。

この状態で金型１０Ａを型締めすると、金型キャビティ１５Ａ内の溶融樹脂の熱収縮に合わせて、金型１０Ａが徐々に閉じられて溶融樹脂が賦形される。基材の冷却後、第３の工程に進み、図２（ｃ）に示すように金型をわずかに開いた状態（１ｍｍほど型開方向に可動型１４Ａを移動させた状態）として、金型キャビティ１５Ａ内で成形した樹脂成形品と可動型１４Ａの金型キャビティ面との間に空隙を生じさせる。

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から金型キャビティ１５Ａ内に塗料を２０ｍｌ注入すると、型開によって生じた空隙に塗料が流れ込み始める。なお、この実施形態に用いた金型で成形する成形品の被覆表面積は２０００ｃｍ^２であり、塗膜の厚みは０．１ｍｍ程度となる。また、用いた塗料は、プラグラス＃８０００：白色（大日本塗料株式会社製）である。

塗料を注入した後、第４の工程に進み、図２（ｄ）に示すように、可動型１４Ａを固定型１２Ａの方向に移動させ金型１０Ａを再度閉じて型締めすることにより、隙間の中の塗料を押し広げながら流動させ、成形品表面を塗料で被覆する。この第４の工程において、型締力を１０００ｋＮとして、型締力を樹脂成形品の投影面積Ｓで割った単位面積あたりの面圧（単位面積あたりの型内圧力ともいう。）を５ＭＰａとした。

ここで、この実施形態による型内被覆方法の優れている点について以下説明する。この実施形態においては、第２の工程において溶融樹脂の熱収縮に合わせて金型キャビティ１５Ａの容積を減少させているので、樹脂成形品の被覆を施す表面の大部分が、被覆が施される直前まで常に金型キャビティ面に押圧されている状態となる。このような状態で成形した樹脂成形品の表面は、金型キャビティ面の形状を精度良く転写することができ、被覆剤の厚みが均一にならないという従来の問題を効果的に防止できる。

また、この実施形態においては、樹脂成形品の形状が決まる第２の工程の型締力を、第４の工程の型締力と実質的に同一となるように設定にしている。背景技術の欄で前述したように、被覆剤の厚みが均一にならない原因は、成形時の金型変形にある。

第２の工程における型締力と第４の工程における金型キャビティ１５の変形モード、及び変形量を第２の工程と第４の工程で近似させるには、型締力を実質的に同一となるようにすればよい。つまり、第２の工程で金型キャビティ１５の形状が型締力により多少変形したとしても、第４の工程で金型キャビティ１５の形状が同様に変形するので、被覆剤の厚みは均一になるという優れた作用効果を有している。従って、第２の工程の型締力と第４の工程の型締力を少しでも近づけることによって効果がでるが、近づければ近づけるほど効果が向上する。好ましい範囲としては、第２の工程と第４の工程における面圧（型締力を樹脂成形品の投影面積Ｓで割った単位面積あたりの圧力）の差を５ＭＰａ以内として、第２の工程における型締力と第４の工程における型締力を略同一にすることであり、さらに好ましくは前記面圧を３ＭＰａ以内とすることであり、最も好ましいのは第２の工程における型締力と第４の工程における前記面圧を１ＭＰａ以内とすることである。

また、塗料注入後の再型締圧力を必要以上に高くすると、リブやボス等の厚肉部の表面が盛りあがるハンプと呼ばれる現象が生じて好ましくないこと等から、第４の工程で金型を型締めする型締力が、前記被覆剤に対して与える単位面積あたりの圧力を、１〜２０ＭＰａの範囲とすることは好ましく、さらに好ましくは１〜１０ＭＰａの範囲とすることである。

次に、本発明の第１及び第２の態様について、先に説明した実施形態と異なっている部分を中心に説明する。
第１及び第２の態様に用いた型内被覆成形用金型装置１０（金型１０と称することもある）ついて、以下その構造を、図４を用いて簡略に説明する。金型１０は、先に説明した実施形態に用いた金型１０Ａと同様に可動型１４、固定型１２、及び塗料注入機５０を備えており、固定型１２と可動型１４とがくいきり構造の嵌合部で嵌め合わされて、金型キャビティ１５の全周にわたってくいきり部が形成されている。金型１０の金型キャビティ形状は、図４にその断面を図示したように、金型キャビティ１５の外周に型閉方向に沿って延在する側壁部分を有して、開口部を有した箱型となっていることである。金型１０は、雄型である固定型１２と雌型である可動型１４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１５Ａを形成する構造となっており、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る。

そして、金型１０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１０から漏れ出すことを防止することができる。
また、塗料注入機５０の配置と構造は、先に説明した実施形態と同様であるので省略する。

以下、本発明による第１及び第２の態様による樹脂成形品の成形方法及び型内被覆成形方法を、図５（ａ）〜（ｄ）を用いて説明する。第１の工程として、型締装置２０により金型１０を型閉して、金型キャビティ１５を形成する。この際における金型キャビティ１５の容積は、先に説明した実施形態と同様に、樹脂成形品の寸法容積に対して溶融樹脂の熱収縮量に相当する分だけ大きめとする。そして、先に説明した実施形態と同様に金型キャビティ１５内に耐熱性ＡＢＳ樹脂を射出した後、第２の工程に進み、金型キャビティ１５内の溶融樹脂の熱収縮に合わせて、金型１０を徐々に閉じる。

本発明の第１及び第２の態様では、この第２の工程において、第１の工程より型締力を大幅に減少させて、型締力を樹脂成形品の投影面積Ｓで割った単位面積あたりの面圧を小さくする。即ち、第２の工程における型締力は、第１の工程の型締力の１０〜５０％とし、１０〜２５％とすることがより好ましい。本実施形態においては、第２の工程における面圧Ｍ２を第１の工程における面圧Ｍ１の１０％に相当する５ＭＰａとした。
本発明の第２の態様では、基材の冷却後、第３の工程に進み、図５（ｃ）に示すように金型をわずかに開いた状態（１ｍｍほど型開方向に可動型１４を移動させた状態）として、金型キャビティ１５内で成形した樹脂成形品と可動型１４の金型キャビティ面との間に空隙（隙間と称することもある）を生じさせる。

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から金型キャビティ１５内に被覆剤を２５ｍｌ（ミリリットル）注入すると、型開によって生じた空隙と前記側壁部に生じた空隙とに被覆剤が流れ込み始める。なお、成形する成形品の被覆表面積は２５００ｃｍ^２であり、被覆の厚みは０．１ｍｍ程度となる。また、用いた被覆剤は、プラグラス＃８０００：白色（大日本塗料株式会社製）である。

被覆剤（塗料）を注入した後、第４の工程に進み、図５（ｄ）に示すように、可動型１４を固定型１２の方向に移動させ金型１０を再度閉じて型締めすることにより、隙間の中の被覆剤を押し広げながら流動させ、成形品表面を被覆剤で被覆する。

本実施形態においては、この第４の工程において、型締力を樹脂成形品の投影面積Ｓで割った単位面積あたりの面圧を面圧Ｍ３は、第２の工程における金型キャビティの変形が実質的に同一になるように、好ましくは、実質的に同一の面圧となるように選択する。この実施態様においては、第２の工程と同じ５ＭＰａを採用した。

ここで、本実施形態による樹脂成形品の成形方法及び型内被覆方法の優れている点について以下説明する。本実施形態では、第２の工程において、溶融樹脂の熱収縮に合わせて金型キャビティ１５の容積を減少させているので、樹脂成形品は被覆が施される直前まで常に金型キャビティ面に押圧されている状態となる。

このような状態で成形した樹脂成形品の表面は、金型キャビティ面の形状を精度良く転写するので、表面が綺麗で、熱収縮等によって部分的に厚みが薄くなっていることが少ないという特徴を有している。従って、樹脂成形品の厚みが熱収縮により薄くなって被覆が均一にならないという従来の問題を効果的に防止できる。

また、本実施形態においては、樹脂成形品の形状が決まる第２の工程の型締力を、第１の工程の型締力に比較して大幅に減少させている。解決すべき課題の欄で前述したように、被覆剤の厚みが均一にならないもう一つの原因は、成形時の金型変形にある。通常、金型１０の変形量は、第１の工程における型締力Ｐｍａｘに基づいて設計されているので、第２の工程で金型を型締めする型締力を該第１の工程で金型を型締めする型締力より小さくすることによって、金型の変形が少なく押さえられ、成形品の厚みが均一になるという効果を生じる。

実際に成形を行なう上で効果が確認できる好ましい範囲は、第２の工程で金型を型締めする型締力を、該第１の工程で金型を型締めする型締力の５０％以下とした範囲である。また、第２の工程の型締力を小さくすることによって、樹脂成形品の側壁部に熱収縮によるわずかな空隙が徐々に発生するので、側壁部分にも被覆剤が流入することができ、良好な被覆を施すことができる。

ここで、前述した様に第１の工程における型締力Ｐｍａｘは樹脂成形品に対して与える単位面積あたりの圧力である面圧に基づいて設計されており、通常は型締力Ｐｍａｘの際において、前記面圧が３０ＭＰａ以上となるよう設計されている。従って、第２工程で型締力が樹脂成形品に対して与える単位面積あたりの圧力を１５ＭＰａ以下にすることが好ましく、さらに効果を高める意味で１０ＭＰａ以下にすることが好ましい。また、樹脂成形品の被覆が施される直前まで常に金型キャビティ面で押圧するための面圧も必要であることから、前記第２の工程における型締力のさらに好ましい範囲としては、単位面積あたりの型内圧力を２〜１５ＭＰａ、更に好ましい範囲としては、４〜１０ＭＰａである。

また、塗料注入後の再型締圧力を必要以上に高くすると、リブやボス等の厚肉部の表面が盛りあがるハンプと呼ばれる現象が生じて好ましくないこと等から、第４の工程で金型を型締めする型締力が、前記被覆剤に対して与える単位面積あたりの圧力を、１〜２０ＭＰａの範囲とすることは好ましく、さらに好ましくは、１〜１０ＭＰａの範囲とすることである。

以下、実施例を挙げて更に、本発明について説明するが、勿論、本発明は、以下の実施例により何ら制限的に解釈されるものではないことはいうまでもない。
（実施例１〜３および比較例１〜３）

図７に示す様な投影形状を有し、投影面積が約２４００ｃｍ^２の金型を用いて、耐熱ＡＢＳ樹脂（ＵＭＧＡＢＳ社製ＵＴ２０Ｂ））を用いて第２工程の型締力を変化させてＡＢＳの成形を行った。この時の成形品厚みを測定した結果を表１に示す。なお、図７中の○の中の数字は、測定点を示す。

第一工程の型締力（８５０ｔｏｎ）に対して第２工程の型締力が５０％を超える比較例１および２では、成形品の厚みのバラツキが大きいのに対し、１０％から５０％の範囲内である実施例１〜３においては、成形品厚みのバラツキが小さくなっている。更に１０％未満である比較例３においては、成形品表面に明らかなひけ発生が認められた。

（参考例１〜４および比較例４〜５）
同じ金型を用いて耐熱ＡＢＳ樹脂（ＵＭＧＡＢＳ社製ＵＴ２０Ｂ））及び塗料（大日本塗料社製プラグラス＃８０００赤）を用いて第２工程の型締力および第４工程の型締力を変化させて型内塗装成形を行った。この時の塗膜厚みを測定した結果を表２に示す。

比較例４および５では、第２工程の型締力と第４工程の型締力には７５０ｔｏｎの差があり、この差は、型内圧に換算するとおよそ３０ＭＰａである。この時の塗膜厚みの最大値と最小値の差は６０μｍ以上あり、塗膜の厚みから見ると大きなバラツキをもっている。一方、参考例１〜３では、第２工程の型締力と第４工程の型締力を実質的に同一となるように制御しており、この場合の塗膜厚みの差は１５μｍから２０μｍで、ほぼ均一な塗膜が形成されている。なお、参考例４では型内圧の差は８ＭＰａであり、両者の中間的な値を採用したものである。

（参考例５および比較例６）
サイドカバー形状（投影面積：約５００ｃｍ^２）の金型を用いて耐熱ＡＢＳ樹脂（ＵＭＧＡＢＳ社製ＵＴ２０Ｂ）及び塗料（大日本塗料社製プラグラス＃８０００赤）を用いて、第２工程の型締力および第４工程の型締力を、以下の表３に示すように変化させて型内塗装成形を行った。得られた成形品の塗膜厚みを測定した測定点をその断面形状上にそれぞれ矢印で示したものを図８に、この時の各測定点における塗膜厚みの変動を図９に示す。

図９の結果から明らかなように、第２の工程の型締力を第１の工程の型締力よりも低く制御した参考例５では、樹脂成形品の両端の立面での塗膜厚みが、樹脂成形品の平面部での塗膜厚みに近いのに対して、第２の工程の型締力を第１の工程の型締力と同一にした比較例６では、樹脂成形品の両端の立面での塗膜厚みは、樹脂成形品の平面部で塗膜厚みに比べて、著しく薄くなっていた。

本発明においては、第２の工程において溶融樹脂の熱収縮に合わせて金型キャビティの容積を減少させることにより、樹脂成形品は被覆が施される直前まで常に金型キャビティ面に押圧されている状態となって金型表面を良好に転写し、樹脂成形品の被覆面全体に均一な被覆を施すことができる。なお、樹脂成形品の形状が決まる第２の工程の型締力を、第１の工程の型締力に比較して大幅に減少させて５０％以下とすることにより、金型の変形量を抑えて被覆剤の厚みを全体的に均一にすることができるという優れた効果を有している。
また、第２の工程の型締力を小さくすることによって、樹脂成形品の側壁部に熱収縮によるわずかな空隙が徐々に発生するので、側壁部分にも被覆剤が流入することができ、良好な被覆を施すことができる。前述した第２工程の型締力は、樹脂成形品に被覆が施される直前まで常に金型キャビティ面で樹脂成形品を押圧する必要があることから、単位面積あたりの型内圧力として表したとき、２〜１５ＭＰａ範囲、好ましくは、４〜１０ＭＰａ範囲とする。
また、本発明は金型を予め開いた状態として塗料を注入する方法のみならず、塗料の注入圧力により金型を開く型内被覆成形方法においても、本発明は適用可能であって、同様の効果を得ることができる。

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構造図である。 図２（ａ）〜（ｄ）は、型内被覆成形方法の金型、樹脂及び塗料の挙動を説明する概念図である。 図３は、型内被覆成形装置全体の構成を説明する全体構成図である。 図４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構造図である。 図５（ａ）〜（ｄ）は、型内被覆成形方法の金型、樹脂及び塗料の挙動を説明する概念図である。 図６は、型内被覆成形方法のフローチャートである。 図７は、実施例１〜３および比較例１〜３において成形した樹脂成形品において、塗膜厚みの測定点を示す図面であって、樹脂成形品を金型の開閉方向から投影したときの投影図である。 図８は、参考例５、および比較例６において成形した樹脂成形品の断面形状を示す図面であり、塗膜厚みの測定点は、矢印でそれぞれ示している。 図９は、参考例５、および比較例６において成形した樹脂成形品の各測定点における塗膜厚み（μｍ）の変動を示すグラフである。 図１０（ａ）〜（ｄ）は、従来技術による金型、樹脂及び塗料の挙動を説明する概念図である。 図１１（ａ）〜（ｄ）は、別の従来技術による金型、樹脂及び塗料の挙動を説明する概念図である。 図１２は、従来法による型内被覆成形方法のフローチャートである。

符号の説明

１０、１０Ａ…型内被覆成形用金型、１２、１２Ａ…固定型（固定金型）、１４、１４Ａ…可動型（可動金型）、１５、１５Ａ…金型キャビティ、２０…型締装置、３０…射出装置、５０…塗料注入機、５１…塗料注入口、６０…制御装置、および１００…射出装置。

Claims (4)

1. 雄型と雌型により形成された金型キャビティを有する金型を用いて、該金型キャビティ内で、樹脂成形品を成形する樹脂成形品の成形方法において、
   樹脂成形品の寸法容積に対して溶融樹脂の熱収縮量に相当する分だけ大きめとした該金型キャビティに溶融樹脂を充填する第１の工程と、該金型キャビティに溶融樹脂を充填した後に該溶融樹脂の熱収縮に合わせながら金型キャビティの容積量を減少させ溶融樹脂を賦形して樹脂成形品を成形する第２の工程とからなり、
   第２の工程で金型を型締めする型締力が、第１の工程で金型を型締めする型締力の１０〜５０％である樹脂成形品の成形方法。
2. 前記第２の工程で金型を型締めする型締力が、単位面積あたりの圧力で表したとき、２〜１５ＭＰａの範囲である、請求項１に記載の樹脂成形品の成形方法。
3. 雄型と雌型により形成された金型キャビティを有する金型を用いて、該金型キャビティ内で、樹脂成形品を成形するとともに該樹脂成形品の表面に被覆を施す型内被覆成形方法において、
   該金型キャビティに溶融樹脂を充填する第１の工程と、該金型キャビティに溶融樹脂を充填した後に該溶融樹脂の熱収縮に合わせながら金型キャビティの容積量を減少させ溶融樹脂を賦形して樹脂成形品を成形する第２の工程と、該樹脂成形品が被覆剤の注入圧力と流動圧力に耐えうる程度に固化した段階で金型をわずかに開いて該樹脂成形品と金型キャビティ面との間に被覆剤を注入するための空隙を形成する第３の工程と、該空隙に被覆剤を注入して金型を再度型締めする第４の工程とからなり、
   第２の工程で金型を型締めする型締力が、第１の工程で金型を型締めする型締力の１０〜５０％である型内被覆成形方法。
4. 前記第２の工程で金型を型締めする型締力が、単位面積あたりの圧力で表したとき、２〜１５ＭＰａの範囲である、請求項３に記載の型内被覆成形方法。

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