JP5004125B2

JP5004125B2 - 樹脂成形体の成形型

Info

Publication number: JP5004125B2
Application number: JP2007207956A
Authority: JP
Inventors: 誠森口
Original assignee: Daikyo Nishikawa Corp
Current assignee: Daikyo Nishikawa Corp
Priority date: 2007-08-09
Filing date: 2007-08-09
Publication date: 2012-08-22
Anticipated expiration: 2027-08-09
Also published as: JP2009039965A

Description

本発明は、樹脂成形体の成形型に関する。

従来より、樹脂成形体の表面塗布方法として、インモールドコーティング法と呼ばれる塗布方法が知られている。このインモールドコーティング法は、成形型のキャビティで成形体が成形された後、型閉じ状態でキャビティ内に塗料を注入することで成形体表面に塗料を塗布する方法であって、特許文献１には、インモールドコーティング法で使用される成形型が開示されている。この成形型は、本体と、該本体の側方へ突出するタブ部とからなるボンネットを成形するものであって、上型と下型との間にボンネットを成形するためのキャビティが形成されている。そして、上型のタブ成形部にはタブ成形用キャビティに塗料を注入する塗料注入ノズルが設けられている。
特許第２８９７３１８号公報

ところで、インモールドコーティング法では、成形体が成形された後にキャビティ内に高圧で塗料を注入する際、成形型のキャビティ容積が若干拡大する。

図７，８は、従来のインモールドコーティング法で使用される成形型を示している。成形型３０は、特許文献１と同様に、図８に示す成形体本体１０とタブ１２とからなるボンネット（成形体）２０を成形するものであって、上型４０と下型５０との間にボンネット２０を成形するためのキャビティ６０が形成され、上型４０のタブ成形部４２には、塗料をタブ成形用キャビティ６２に注入する塗料注入ノズル３４が設けられている。ここで、成形型３０において、上型４０と下型５０とを隙間無く重ね合わせるようにした場合には、型閉じ時に該重ね合わせ部同士が接触して、いわゆる型かじりが生じ、型閉じが困難になる。このため、成形型３０には、タブ成形キャビティ６２の縁から成形型３０の外側へ延びる隙間７０が形成されている。該隙間７０は、互いに対向する上型面４０ａと下型面５０ａとの間に形成されたものであって、型の開閉が円滑に行われるように、上型面４０ａ及び下型面５０ａには型の開閉方向Ｃに対して傾斜した抜き勾配が付されている。

ところで図６，７に示す成形型を用いて、ボンネットの本体に塗料を塗布することとした場合には、前記隙間７０によりタブ成形キャビティ６２がキャビティ６０外部に連通していることで、塗料注入ノズル３４から容積が若干大きくなったタブ成形キャビティ６２におけるタブ１２表面とタブ成形部４２の成形面との間に注入された塗料が、隙間７０を通じてキャビティ６０外部へ漏れてしまう。この結果、本体成形キャビティ６４へ塗料が充分供給されなくなるため、ボンネット本体１０の表面に塗装欠陥が生じてしまう。

また近年では、金型に樹脂を充填して成形体を成形する際に、成形体の軽量化を図るべく成形体内部に膨張層を形成することが行われている。膨張層は、キャビティ内に注入された溶融樹脂と金型成形面との接触により金型成形面付近にソリッド層が形成された後にキャビティ容積を拡大させることで形成されるものであって、前記ソリッド層が、内部に空隙が実質的になく緻密で剛性強度が高いのに対して、前記膨張層は内部に多数の空隙を有している。ここで、図７，８に示す成形型３０において、ボンネット２０内部に膨張層を形成すべく上型４０と下型５０とを相対移動させた場合には、各型４０，５０のタブ成形部と本体成形部とが一体に動くことから、タブ成形キャビティ６２の容積も拡大してしまう。このため、タブ成形キャビティ６２において、表層部にソリッド層を有し、該ソリッド層の内側に膨張層を有するタブ１２が成形されるようになる。そして、このようにタブ１２が成形された状態で、塗料注入ノズル３４から塗料がタブ成形キャビティ６２に高圧で射出されると、タブ１２の内部に膨張層が形成されていることから、塗料はソリッド層を突き破って膨張層に達するため、本体成形キャビティ６４に塗料が充分供給されなくなり、これにより、ボンネット本体１０の表面に塗装欠陥が生じてしまう。

本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、内部に膨張層を有する本体と該本体の側方に延びるタブとからなる成形体を成形するための成形型であって、前記本体の表面に塗料を確実に塗布することのできる成形型を提供することを目的とする。

請求項１の発明は、本体及び該本体の側方に突出するタブを有する樹脂製の成形体の表面を成形する第１型と、成形体の裏面を成形する第２型とを備え、第１型と第２型とがキャビティ容積拡大方向へ相対的に移動することによって本体の内部に膨張層を形成するとともに、成形体の成形後にキャビティ容積を拡大させて成形体の表面と第１型との間に塗料を注入塗布するようにした樹脂成形体の成形型であって、前記第１型に設けられ、前記タブの表面を成形するタブ成形部と、前記第２型において本体の裏面を成形する本体成形部と独立して該本体成形部に摺接するように設けられ、前記タブの裏面を成形する第１ブロックと、前記第２型において前記本体成形部及び第１ブロックと独立して設けられ、該本体成形部及び第１ブロックに摺接するように前記第１ブロックを前記タブの突出した側から包囲して前記タブの側面を成形する第２ブロックと、前記タブ成形部に設けられ、前記成形体の表面と第１型の成形面との間に塗料を注入する塗料注入ノズルと、前記タブ成形部の成形面及び前記第１ブロックの成形面のいずれか一方に、他方の成形面に向けて突出するように設けられたストッパーと、第１型と第２型とを相対移動させたときに、前記ストッパーの端面が前記他方の成形面に当接するように前記第１ブロックを前記タブ成形部に向けて付勢するとともに、前記塗料注入ノズルからの塗料注入時に第１ブロックの後退を許容する第１付勢手段と、前記成形体の成形時及び前記塗料注入ノズルからの塗料注入時に、前記第２ブロックを前記第１型に当接保持する第２付勢手段とを備えていることを特徴とする。

請求項２の発明は、請求項１の発明において、前記成形型は、キャビティ内に溶融樹脂が射出充填されることで、成形体を成形することを特徴とする。

請求項１の発明によれば、タブの表面を成形する前記タブ成形部の成形面及びタブの裏面を成形する前記第１ブロックの成形面のいずれか一方に、他方に向けて突出するストッパーが設けられるとともに、前記第１型と第２型との相対移動時には、第１ブロックが第１付勢手段により第１型側に付勢されることで、ストッパーの端面は前記他方の成形面に当接した状態が保たれる。このため、本体の内部に膨張層を形成すべく第１型と第２型とを相対移動させる際には、前記タブ成形部の成形面と前記第１ブロックの成形面との離隔距離はストッパーの長さに保たれる。これにより、前記両型の相対移動時に、前記成形面の離隔距離が大きくなってタブ成形キャビティの容積が拡大することはないため、タブには内部に膨張層が形成されることなく、その全体がソリッド層により成形される。このため、タブ成形キャビティに注入された塗料は、タブの内部に入り込むことがないため、前記タブ成形キャビティに注入された塗料は本体成形キャビティへ向かって流れるようになる。

そして、第２ブロックが第１ブロックをタブの突出側から包囲して第２型の本体成形部及び第１ブロックに摺接するように設けられることで、第２ブロックによってタブ側面を成形する成形面全体が構成されるとともに、該第２ブロックの成形面の内側に第１ブロックの成形面が配置される。そしてさらに、前記成形体の成形時及び前記塗料注入ノズルからの塗料注入時には、第２ブロックは、第２付勢手段により第１型側に付勢されることで第１型と当接した状態が保たれるため、第２ブロックと第１型との当接面間に隙間は生じない。このため、前記成形体の成形時及び前記塗料注入ノズルからの塗料注入時に、溶融樹脂や塗料がタブ成形キャビティから漏れることが防止される。なお、塗料注入ノズルが前記第１型のタブ成形部に設けられていることで塗料はタブ成形キャビティの表面側に注入されるが、成形体表面と第１型成形面との間に若干の隙間が生じるように、第１型と第２型とが相対移動されたとしても上述のようにタブ成形キャビティの容積は拡大しないため、前記型の相対移動によりタブ成形キャビティ内に塗料注入用の空間を確保することはできない。しかしながら、前記第１付勢手段は、塗料注入時に注入圧により前記第１ブロックの後退を許容するようになっていることから、塗料がタブ成形キャビティの表面側に注入されることに応じて、前記タブ成形キャビティの成形面とタブ表面との間に注入される際には、前記タブ成形キャビティの成形面と成形体表面との間に塗料注入用の空間が形成されるため、この空間に塗料を円滑に注入することができる。これにより、成形体本体の表面に塗料を容易かつ確実に塗布することができる。

請求項２の発明によれば、表面に塗料を塗布した成形体を溶融樹脂材料により容易かつ確実に成形することができる。

以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。

図１は本発明の実施形態における成形型の断面図である。

成形型１は、図８に示した本体１０及び該本体１０側方に突出するタブ１２からなる樹脂製の自動車のボンネット２０（成形体）を成形するための金型であって、分割式の第１型３と第２型５とから構成され、第１型３によってボンネット２０の表面が成形され、第２型５によってボンネット２０の裏面が成形されるようになっている。

第１型３は、その全体が一体に形成されたものであって、本体１０の表面を成形する本体表面成形部７と、タブ１２の表面を成形するタブ成形部９とを有し、タブ成形部９には塗料注入ノズル１１が設けられている。

第２型５は、本体１０の裏面を成形する本体裏面成形部１３と、タブ１２の裏面を成形する第１ブロック１５と、タブ１２の側面を成形する第２ブロック１７とを有し、本体裏面成形部１３、第１ブロック１５、及び第２ブロック１７は、それぞれ独立して設けられている。

本体裏面成形部１３は、第１型３における本体表面成形部７との対向部分によって構成されている。また、第２型５において本体裏面成形部１３からタブ成形部９側には、該タブ成形部９に対応するように外側に突出した張出し部６が形成され、該張出し部６に第１型３の反対側に向かって凹む凹部１９が形成されており、この凹部１９内に第１ブロック１５と第２ブロック１７とが配置されている。

そして、凹部底面１９ａと第１ブロック１５の底面１５ｃとの間には、第１ブロック１５を第１型３側に付勢するスプリング２１（第１付勢手段）が配置されている。また、凹部底面１９ａと第２ブロック１７の底面１７ａとの間にも、第２ブロック１７を第１型３側に付勢するスプリング２４（第２付勢手段）が配置されている。

図２は第２型５を第１型３側から視た平面図で、第２ブロック１７は、凹部１９において本体裏面成形部１３の反対側に配置される基部２３と、該基部２３から本体裏面成形部１３側へ離間して平行に延び出る２つの突出部２５とを有し、第１ブロック１５は前記２つの突出部２５の間に挟み込まれるように凹部１９の本体裏面成形部１３側に配置されている。この状態において、第２ブロック１７は第１ブロック１５をタブ１２の突出側から包囲しており、基部２３及び各突出部２５の第１ブロック１５側の縦面２３ａ，２５ａは、第１ブロック１５及び第２ブロック１７が互いに型開閉方向Ｙ（図１の上下方向）に移動できるように第１ブロック１５の縦面１５ｂに摺接している。また、各突出部２５の本体裏面成形部１３側の縦面２５ｂは凹部内側面１９ｂに摺接し、また、基部２３の本体裏面成形部１３と反対側の縦面２３ｂも凹部内側面１９ｂに摺接している。また、第１ブロック１５における本体裏面成形部１３側の縦面１５ａは凹部１９の内側面１９ｂに摺接している。これにより、第１ブロック１５及び第２ブロック１７は型開閉方向Ｙに移動できるように第２型５の凹部１９内に配置されている。

図３は第１ブロック１５と第２ブロック１７とを示す分解斜視図であり、図４は図１に示すＩ−Ｉ線断面図である。

基部２３及び突出部２５における第１型３側との当接面２３ｃ，２５ｃは、第２ブロック１７がスプリング２４により第１型３側に付勢された状態で、第１型３のタブ成形部９に当接するようになっている。

そして、図４に示すように、タブ成形部９のタブ表面成形面９ａ側には第１ブロック１５のタブ裏面成形面１５ｅに向かって突出するストッパー２７が形成され、第１ブロック１５がスプリング２１により第１型３側に付勢された状態では、第１ブロック１５のタブ裏面成形面１５ｅはストッパー２７の端面２７ａに当接するようになっている。図３に示すＡ−Ａ線は、タブ裏面成形面１５ｅがストッパー端面２７ａに当接した状態を示しており、第２ブロック１７では、縦面２３ａ，２５ａのタブ成形部９側部分２６（縦面２３ａ，２５ａの上端部分）によってタブ１２の側面を成形するタブ側面成形面（以下、タブ側面成形面２６という）が構成されている。

なお、スプリング２１の付勢力は、キャビティ６０に射出される溶融樹脂の射出圧より大きく、塗料注入ノズル１１の塗料注入圧よりも小さく設定されている。

次に、成形型１による成形体の成形及び塗料塗布工程について、図５を用いて説明する。

まず、図５（ａ）に示すように、第１型３と第２型５とを型閉じすることで、第１型３と第２型５との間にキャビティ６０が形成される。この状態において、第２型５の張出し部６は、図４のように第１型３によって閉じられて、第２ブロック１７が上述のように第１ブロック１５を包囲し、さらに第２ブロック１７がスプリング２４により第１型３側へ付勢されて当接面２３ｃ，２５ｃ（図３参照）は隙間無くタブ成形部９に当接している。また、第１ブロック１５がスプリング２１により第１型３側へ付勢されることによって、図４に示したストッパー２７の端面２７ａが第１ブロック１５のタブ裏面成形面１５ｅに当接しており、この結果、タブ１２の肉厚を成形するタブ成形キャビティ６２の深さ（すなわちタブ成形部９の成形面９ａと第１ブロック１５の成形面１５ｅとの離隔距離）はストッパー２７の突出長さに保たれている。

次いで、図５（ｂ）に示すように、繊維入り熱可塑性溶融樹脂を図示しない充填孔からキャビティ６０内に射出充填する。この際には、金型温度は溶融樹脂の温度よりも低く保たれており、キャビティ６０内に充填された溶融樹脂の表層部が第１，２型３，５の成形面３ａ，９ａ，５ａ，１５ｅと接触して硬化することで、第１、２型３，５の成形面３ａ，５ａ付近にソリッド層２９が形成されるとともに、該ソリッド層２９よりも内側の部分は未硬化のゲル状に形成される。

次いで、図５（ｃ）に示すように、第２型５を方向Ａに移動させてキャビティ６０の容積を拡大する。これにより、本体成形キャビティ６４内ではそれまで第１型３と第２型５との間で圧縮されているゲル状の繊維入り熱可塑性樹脂が第２型５の成形面５ａに引っ張られて膨張することで、多数の空隙を有する膨張層３１がソリッド層２９内側に形成される。なお、この際には、繊維入り熱可塑性樹脂中の繊維も前記圧縮が軽減されることで弾性的に復元し、この弾性復元力（スプリングバック現象）によっても前記熱可塑性樹脂が膨張する。ここで前記第２型５の方向Ａへの移動時には、第１ブロック１５がスプリング２１により第１型３側へ付勢されていることで、第１ブロック１５のタブ裏面成形面１５ｅはストッパー２７の端面２７ａに当接した状態が保たれる。この結果、タブ成形部９のタブ表面成形面９ａと第１ブロック１５のタブ裏面成形面１５ｅとの離隔距離はストッパー２７の長さに維持されるため、タブ成形キャビティ６２の容積は図５（ｂ）に示す状態と変わらない。これにより、タブ成形キャビティ６２内（タブ１２）には内部に膨張層３１が形成されることなくその全体がソリッド層２９に形成される。また、前記第２型５の方向Ａへの移動時には、第２ブロック１７がスプリング２４により第１型３側に付勢されていることで、第２ブロック１７の当接面２３ｃ，２５ｃはタブ成形部９と隙間無く当接した状態が保たれる。この結果、熱可塑性溶融樹脂がタブ成形キャビティ６２から漏れることなく、タブ１２の側面を形成することができる。

次いで、本体成形キャビティ６４内の膨張層３１が硬化した状態の成形体２０ａの表面に塗料を塗布するために、キャビティ６０に塗料注入用の空間として若干の隙間を確保すべく、第２型５を方向Ａにさらに移動させた後、図５（ｄ）に示すように、塗料注入ノズル１１から塗料３４をタブ成形キャビティ６２内のソリッド層２９（タブ１２）に向けて、即ち塗布前のタブ１２表面とタブ成形キャビティ６２のタブ表面成形面９ａとの間に向けて注入する。ここで本実施形態では、スプリング２１の付勢力は塗料３４の注入圧力よりも小さく設定されているため、該注入圧により成形体２０ａはスプリング２１の付勢力に抗して第２型５の成形面５ａに押圧される。つまり、第１ブロック１５はタブ１２を介して押圧され、この押圧力（注入圧）によりスプリング２１が収縮し、凹部底面１９ａ側へ後退移動する。これにより、タブ成形キャビティ６２ではタブ１２の表面とタブ成形部９のタブ表面成形面９ａとの間、及び第１型３の成形面３ａと成形体本体１０の表面との間に塗料注入用の隙間３６が形成されるため、該隙間３６に塗料を円滑に注入することができる。そして、隙間３６内に注入された塗料３４は、タブ１２の全体がソリッド層２９に形成されていることから、タブ１２内部に入り込まずに、本体成形キャビティ６４に向かって流れるようになる。これにより、本体１０の表面に塗料を容易かつ確実に塗布して塗膜３４ａを形成することができる。

この後、ボンネット２０を成形型１から脱型し、タブ１２を切除することにより、本体１０内部に膨張層が形成されているとともに、上述のように本体１０の表面に塗料が塗布されたボンネット２０を得ることができる。

なお、本実施形態において、成形型１から脱型したボンネット２０のタブ１２には、第１型３のストッパー２７による貫通孔（図示せず）が２つ形成されるが、該タブ１２は上述のように脱型後切除されるため樹脂成形体としては何ら支障がない。

また、本実施形態では、第２型５を移動させることで、本体成形キャビティ６４の容積を拡大することとしたが、第１型３を第２型５の反対側に移動させるようにしてもよい。このようにしても、本体成形キャビティ６４の容積を拡大して、本体１０の内部に膨張層３１を形成することができる。そして、この場合においても、第１，２ブロック１５，１７がスプリング２１，２４により第１型３側に付勢されていることから、第１ブロック１５のタブ裏面成形面１５ｅはストッパー２７の端面２７ａに当接した状態が保たれ、また、第２ブロック１７の当接面２３ｃ，２５ｃは第１型３と当接した状態が保たれる。これにより、タブ成形キャビティ６２の容積は拡大しないため、タブ１２には内部に膨張層３１は形成されることなくその全体がソリッド層２９となる。

また、ストッパー２７は型閉じ時にタブ成形部９のタブ表面成形面９ａに当接するように第１ブロック１５のタブ裏面成形面１５ｅに突設しても良い。

また、上記成形要領において、繊維入り熱可塑性樹脂に発泡材を含有させてもよい。そうすることによって、キャビティ６０の膨張倍率を大きくして板厚の厚いボンネット２０を形成しようとする場合において、繊維入り熱可塑性樹脂の膨張量が不足しても、発泡材の発泡力（膨張圧）によってその不足した膨張量が補完され、膨張層３１内に多数の空隙を確実に形成することができて好ましい。この場合、発泡材としては、化学反応によりガスを発生させる化学的発泡材や、二酸化炭素ガス及び窒素ガス等の不活性ガスを用いる物理的発泡材等がある。

また、本実施形態では、樹脂成形体として自動車のボンネットの成形について説明したが、本発明は、ボンネットに限定することなく、たとえば自動車の内装材、外装材、あるいは自動車以外の成形体に適用することができる。

また、上記では、射出成形によってボンネット２０を成形する場合について述べたが、本実施形態の成形型１はＳＭＣ（シートモールディングコンパウンド）圧縮成形法によりボンネット２０が製造される場合にも使用することができる。

本発明の実施形態における成形型の断面図である。第２型を第１型側から視た平面図である。第１ブロックと第２ブロックとを示す分解斜視図である。図１に示すＩ−Ｉ線断面図である。本実施形態の成形型による成形及び塗布工程を示す図である。インモールドコーティング法で使用される従来の成形型を示す断面図である。図６に示す成形型の下型の平面図である。成形体であるボンネットを示す平面図である。

符号の説明

１成形型、
３第１型、
３ａ第１型の成形面、
５第２型、
９タブ成形部、
９ａタブ表面成形面（タブ成形部の成形面）、
１０本体、
１１塗料注入ノズル、
１２タブ、
１５第１ブロック、
１５ｅタブ裏面成形面（第１ブロックの成形面）、
１７第２ブロック、
２０ボンネット（成形体）、
２１スプリング（第１付勢手段）、
２４スプリング（第２付勢手段）、
２７ストッパー、
２７ａストッパー端面、
３４塗料、
３４ａ塗膜、
６０キャビティ。

Claims

本体及び該本体の側方に突出するタブを有する樹脂製の成形体の表面を成形する第１型と、成形体の裏面を成形する第２型とを備え、第１型と第２型とがキャビティ容積拡大方向へ相対的に移動することによって本体の内部に膨張層を形成するとともに、成形体の成形後にキャビティ容積を拡大させて成形体の表面と第１型との間に塗料を注入塗布するようにした樹脂成形体の成形型であって、
前記第１型に設けられ、前記タブの表面を成形するタブ成形部と、
前記第２型において本体の裏面を成形する本体成形部と独立して該本体成形部に摺接するように設けられ、前記タブの裏面を成形する第１ブロックと、
前記第２型において前記本体成形部及び第１ブロックと独立して設けられ、該本体成形部及び第１ブロックに摺接するように前記第１ブロックを前記タブの突出した側から包囲して前記タブの側面を成形する第２ブロックと、
前記タブ成形部に設けられ、前記成形体の表面と第１型の成形面との間に塗料を注入する塗料注入ノズルと、
前記タブ成形部の成形面及び前記第１ブロックの成形面のいずれか一方に、他方の成形面に向けて突出するように設けられたストッパーと、
第１型と第２型とを相対移動させたときに、前記ストッパーの端面が前記他方の成形面に当接するように前記第１ブロックを前記タブ成形部に向けて付勢するとともに、前記塗料注入ノズルからの塗料注入時に第１ブロックの後退を許容する第１付勢手段と、
前記成形体の成形時及び前記塗料注入ノズルからの塗料注入時に、前記第２ブロックを前記第１型に当接保持する第２付勢手段とを備えていることを特徴とする樹脂成形体の成形型。
前記成形型は、キャビティ内に溶融樹脂が射出充填されることで、成形体を成形することを特徴とする請求項１に記載の樹脂成形体の成形型。