JPH0686074B2 - プラスチックのインモールドコーティング法 - Google Patents

プラスチックのインモールドコーティング法

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JPH0686074B2
JPH0686074B2 JP18177889A JP18177889A JPH0686074B2 JP H0686074 B2 JPH0686074 B2 JP H0686074B2 JP 18177889 A JP18177889 A JP 18177889A JP 18177889 A JP18177889 A JP 18177889A JP H0686074 B2 JPH0686074 B2 JP H0686074B2
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Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、プラスチック成形品、特にシートモールディ
ングコンパウンド圧縮成形品について問題となるピンホ
ール及びひけの対策として有効なインモールドコーティ
ング法に関する。
〔従来の技術〕
シートモールディングコンパウンド(以下SMCという)
を圧縮成形して得られる成形品の表面には、ピンホール
と呼ばれる微細な穴やリブ及びボスの裏面に発生するひ
け等の欠陥が生じる。これらピンホールやひけの対策の
一つとしてインモールドコーティング法(以下IMCとい
う)がある。
IMCは、プラスチックの成形と同時に塗装する方法で、I
MC材料である塗料を型内へ注入する方法として次の2通
りの方法がある。
従来は、調温した金型の下型にSMC材料を置いて上型を
閉じ、第6図に示すように、成形圧力を上げて規定時間
T1保持してSMC材料を硬化させ、型を数ミリメートル開
けて矢印Iで示すように塗料を型内に注入し、次に型を
閉じて規定時間T3保持し、塗料を硬化させてから型開き
して成形品を取り出すようにしている。
この従来のIMCは、成形の途中で型開きしなければなら
ないため、金型内に異物が混入したり、成形サイクルの
時間が長くなる等の問題点がある。
現在はハイプレッシャーインジェクションプロセス(以
下HPIPという)の方へ技術開発が進んでいる。
このHPIP法は、第7図に示すように、140〜150℃に温度
調節された金型の下型にSMC材料を置き、上型を閉めて
圧力P1を掛けて規定時間T1硬化させる。次に、圧力を少
し下げたP2とした状態で塗料を300kg/cm2程度の高圧で
矢印Iで示すように閉じたままの金型内に注入し、矢印
Eで示すTIM時間後に塗料の注入を停止し、その後に圧
力をP3に上げてT3時間保持して塗料を硬化させるもので
ある。
〔発明が解決しようとする課題〕
HPIP法では、塗料を型開きしないで高圧の金型内に注入
するため、表面積の大きい部品の場合には、金型内に空
気溜りができ、IMCショートと呼ばれる塗料の未塗装部
分やIMC材料の流れ跡が発生する。第9図(A)に自動
車のボンネットの成形品1を示すが、塗料の注入口のタ
ブ2から遠い部位にIMCショート10が発生し、またフロ
ーマークと呼ばれるIMCの流れ跡11が発生することがあ
る。
この対策として、第8図のT2で示すように、塗料注入後
数秒間成形圧力を上げて塗料を金型内に流動させ、IMC
ショートの発生を防止する手段が採用されているが、第
9図(B)に示すように、IMCショート10の部分を小さ
くすることはできるが、IMCショートを完全に無くすこ
とはできず、安定した品質の成形品が得られない。ま
た、多段圧力制御可能なプレスを使用する必要があるた
め、設備投資が高くなる。
また、HPIP法では、型開きせずに成形の圧力が掛った状
態の型内にIMC材料を高圧で注入するため、IMCの注入タ
イミングを誤ると、第10図(A)に示すように、ボンネ
ット1の表面にIMCショート10が発生するだけでなく、I
MC材料が未硬化のSMC層を通って裏面に回り、第10図
(B)に示すように、ボンネット1の裏面の一部にIMC
材料の層12が形成されたり、SMCの発熱、膨張により、I
MCが型内に殆ど注入されず、第11図に示すように、注入
口のタブ2とその近傍だけに塗膜13が形成されるだけと
なる。
HPIP法におけるIMC注入のタイミングの決定は、成形テ
ストを繰り返えし実施して条件を設定しているが、同一
銘柄のSMC材料でも、生産ロット毎に硬化特性にバラツ
キがあり、成形条件の設定が煩雑となる。
本発明は前記の課題を解決し、HPIP法におけるIMC注入
のタイミングを最適とし、IMCショートを完全に無く
し、成形品の表面品質を良好に成形するインモールドコ
ーティング法を提供することを目的とするものである。
〔課題を解決するための手段及び作用〕 本発明は、成形品の形状部に圧力センサーを設けた金型
を使用してプラスチックを圧縮成形し、前記圧力センサ
ーが前記プラスチックの圧縮成形工程における発熱膨張
によるピーク圧力を過ぎ所定の圧力降下を検出した時点
で成形の圧力を抜き、閉じたまま真空脱気した金型内に
塗料を高圧で注入し、次いで成形の圧力を上げて注入し
た塗料を金型内に流動させ、その後に塗料を硬化するプ
ラスチックのインモールドコーティング法である。
金型を閉じてプラスチックを圧縮成形すると、プラスチ
ックが発熱膨張して金型内の圧力が上昇し、プラスチッ
クの発熱膨張のピークが過ぎて硬化収縮段階に入ると圧
力が降下する。この金型内の圧力の変化を圧力センサー
で検出し、この検出値に基づき金型の成形圧力を抜き、
金型内を真空脱気した上で閉じたままの金型内に塗料を
高圧で注入するので、成形品の表面に塗料がスムースに
流動し、次いで成形の圧力を上げるので、注入した塗料
が金型内に十分流動してプラスチック成形品の表面を覆
い、この状態で塗料を硬化させるので空気溜り等による
塗装の欠陥が発生しない。
〔実施例〕
本発明の実施例を図面について説明する。
第1図は自動車のボンネットの成形に本発明を適用した
場合を示すもので、第1図は成形金型を示す断面図であ
り、第2図に平面図で示す成形品1のX−X線による断
面図を示している。
成形品1には、塗料の注入口となるタブ2を形成する。
このタブ2付きの成形品1を成形する金型は、第1図に
示すように、分割型の下型3と上型4の間に成形体に対
応した形状のキャビテイが形成され、上型4のタブ2に
対応する部位に塗料の注入口5と、その反対側に真空ポ
ンプに接続されるニップル6が設けられ、下型3と上型
4とには温度調節回路7が設けられると共に、下型3と
上型4との接合面にはシール材8が配設され、下型3に
は注入口タブ2に近い位置に圧力センサー9が設けられ
ている。
次に、第1図に示す金型を用いた成形方法を第3図ない
し第5図を参照して説明する。
第4図に示すように、600×1100mmの2枚のシートS1
間にチャージ量合わせ用の200×1100mmのシートS2を入
れて重ね合わせたSMC材料を、140〜150℃に温度調節さ
れた金型の下型3に置いて上型4を閉じ、70〜80kg/cm2
の成形圧力を第3図に示すように規定時間T1保持する。
このT1時間は、後に説明するように、金型内のSMC材料
が発熱膨張のピークを過ぎて硬化収縮段階に入る時間と
する。
次に、プレスの圧力を抜き、成形圧力を掛けずに閉じた
状態に保持した型内を矢印Vで示すように真空脱気す
る。次に、矢印Iで示すように、タブ2の位置にある注
入口5からIMC塗料を300kg/cm2位の高圧で注入し、塗料
の注入後に成形圧力を再び70〜80kg/cm2に上げ、T3時間
この状態に保持して塗料を硬化させる。
前記のT1時間の設定は、次のようにして決定する。第5
図は樹脂圧力モニタ測定図で、金型内に封入されたSMC
材料は、発熱膨張して矢印に示すように圧力が上昇
し、t1時間経過後にピーク圧力に到達し、次いで矢印
で示すように収縮段階に入り、成形圧力が降下する。こ
の圧力の変化を下型3に設置した圧力センサー9で測定
する。この圧力曲線に予めスレッシュホールド圧を設
定する。
SMCの成形時に圧力センサー9の検出値がスレッシュホ
ールド圧以上となり、ピーク圧力に到達した時点t1
真空脱気装置に信号を送り、第3図のVで示すように金
型内の脱気を開始する。次に圧力センサー9がスレッシ
ュホールド圧を検出した時点t2でプレス側に信号を送
って成形圧力を抜き、型を閉じた状態を保持し、次にプ
レス側からの信号で第3図のIで示すようにIMC材料を
金型内に高圧で注入する。
このように、成形の圧力を抜き、金型を閉じたままで金
型内を排気し、塗料を注入したときには金型内のSMC材
料が収縮段階に入っているので空気溜りができず、塗料
がSMCの表面を良く流動し、IMCショートが発生しない。
また、金型に注入された塗料は、その後の成形圧力の上
昇により硬化したSMCの表面に更に流動し、良好な塗装
が安定して得られる。
次に本発明の実施例との比較例を示し、IMCの充填性、
エアー溜り及びフローマークの発生状態の比較を表に示
す。
(比較例1) SMC材料を、140〜150℃に温度調節された金型の下型3
に置いて上型4を閉じ、70〜80kg/cm2の成形圧力を規定
時間(50秒)保持して硬化させる。次に、成形圧力を20
kg/cm2位に下げてこの状態を保持し、300kg/cm2の高圧
でIMC材料を注入し、注入完了後70〜80kg/cm2に成形圧
力を上げて規定時間(90秒)保持して硬化させる。
なお、SMC材料は、実施例で使用した600×1100mmの2枚
のシートS1の間にチャージ量合わせ用の200×1100mmの
シートS2を入れて重ね合わせたものを使用した。
(比較例2) 600×1100mmのシートを3枚重ね合わせたSMC材料を使用
した以外は比較例1と同じとした。
(比較例3) IMC注入時に真空脱気する以外は比較例1と同じとし
た。
(比較例4) IMC注入後、成形圧力を50kg/cm2、40kg/cm2及び20kg/cm
2と変化させてIMCを硬化させる以外は比較例1と同じと
した。
(比較例5) IMC注入時に真空脱気する以外は比較例4と同じとし
た。
(比較例6) SMC材料の硬化時間(T1)を40秒とした以外は比較例1
と同じとした。
(比較例7) SMC材料の硬化時間(T1)を30秒とした以外は比較例1
と同じとした。
なお、テストに使用した材料は次のとおりである。
SMC材料:旭ファイバーグラス(株)製 グラスローノ1
800 クラスA SMC材料 IMC材料:大日本塗料(株)製 ポーレイングラスクラ
ッド B30−EX2 〔発明の効果〕 本発明は、プラスチックの成形と一緒の金型を使用して
インモールドコーティングする場合に、IMC材料の注入
時に型を開くことなく高圧でIMC材料を注入するHPIP法
の特徴を生かしながらIMC材料注入のタイミングを最適
とし、簡単な方法でHPIP法の欠陥を是正してIMCショー
トを完全に無くし、成形品の表面に良好な塗装面が安定
して得られる効果が有る。
【図面の簡単な説明】
第1図は自動車のボンネットの成形に本発明を適用した
場合の金型の断面図で第2図のX−X線による断面を示
し、第2図は成形品の平面図、第3図は本発明の成形工
程を示す図、第4図は成形材料の斜視図、第5図は本発
明の塗料注入時決定のための測定線図、第6図ないし第
8図はいずれも従来の成形工程を示す図、第9図ないし
第11図はいずれも成形品の塗装の欠陥を示す図で第10図
(B)は裏面をそれ以外は表面を示す。 1:成形品、2:塗料注入口タブ 3:下型、4:上型 5:塗料注入口、6:ニップル 7:温度調節回路、8:シール材 9:圧力センサー

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】成形品の形状部に圧力センサーを設けた金
    型を使用してプラスチックを圧縮成形し、前記圧力セン
    サーが前記プラスチックの圧縮成形工程における発熱膨
    張によるピーク圧力を過ぎ所定の圧力降下を検出した時
    点で成形の圧力を抜き、真空脱気した金型内に塗料を高
    圧で注入し、次いで成形の圧力を上げて注入した塗料を
    金型内に流動させ、その後に塗料を硬化することを特徴
    とするプラスチックのインモールドコーティング法。
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