JP2003019731A - インモールドコーティング射出成形品の製造方法および射出成形品 - Google Patents
インモールドコーティング射出成形品の製造方法および射出成形品Info
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Abstract
対して、接着性および外観性に優れたコーティング層を
射出成形と同時に成形金型内で効率よく形成させ、外観
良好な射出成形品を効率よく製造する。 【解決手段】 熱可塑性樹脂組成物16を原料として一
次成形品18を射出成形した(図の(b))後、一次成
形品18と可動型1との間に二次空間19を形成し、コ
ーティング材インジェクタ14からコーティング材20
を注入する(c)。型締した後、加熱オイル循環装置5
により加熱媒体流路3および加熱回路7に加熱オイルを
循環させて可動型1を加熱し、コーティング材20の硬
化温度まで昇温させて硬化させ、コーティング層24を
形成する(d)。その後冷却水循環装置10により冷却
媒体流路8および冷却回路12に冷却水を循環させ可動
型1を冷却し(e)、インモールドコーティング射出成
形品28を得る。
Description
とするインモールドコーティング射出成形品の製造方法
および射出成形品に関する。
いる。特に熱可塑性樹脂は塩素を含んでおらず、焼却し
ても有害なガスは発生せず、またリサイクルも可能であ
るため、環境に優しい材料として自動車や建築材料用途
を中心に使用されている。
物からなる部品は外観が重要視されるため一般にコーテ
ィング(塗装)したもの、あるいは表皮材を張り合わせ
た積層体などが使用されている。しかし、近年環境問題
から溶剤を大量に使用するコーティング工程を省略する
ことができ、あるいは表皮材の貼り合せを省略すること
ができ、しかも外観が良好な熱可塑性樹脂組成物からな
る成形品が要求されている。
の一つとして、ポリアミド樹脂等の合成樹脂部品に対し
て、樹脂の成形と同時に、成形金型内で樹脂成形品にコ
ーティングする方法(以下、インモールドコーティング
法という場合がある)が提案されている。
法で得たインモールドコーティング成形品は、成形品と
塗膜との接着性に劣り、このため折角コーティングして
も実用時の加熱冷却や応力でコーティング材が熱可塑性
樹脂成形品から剥離しやすいという問題点がある。
塑性樹脂を原料樹脂とする射出成形品に対して、接着性
および外観性に優れたコーティング層を射出成形と同時
に成形金型内で効率よく形成させ、外観良好な射出成形
品を効率よく製造することができるインモールドコーテ
ィング射出成形品の製造方法および射出成形品を提供す
ることである。
ルドコーティング射出成形品の製造方法および射出成形
品である。 (1) 熱可塑性樹脂を原料とする射出成形品を金型内
でコーティングしてインモールドコーティング射出成形
品を製造するインモールドコーティング射出成形品の製
造方法において、可動型と固定型とからなり、加熱装置
と冷却装置とを備えている一組の金型から形成されるキ
ャビティに、加熱溶融した原料樹脂を射出して一次成形
品を成形する一次成形工程と、可動型と固定型とを相対
的に離間させ、可動型と一次成形品との間に二次空間を
形成し、この二次空間にコーティング材を注入するコー
ティング材注入工程と、前記加熱装置により金型を加熱
し、注入したコーティング材を硬化させる加熱硬化工程
と、前記冷却装置により金型を冷却する冷却工程とを含
むインモールドコーティング射出成形品の製造方法。 (2) 原料樹脂がポリアミド樹脂、ポリオレフィン樹
脂、エチレン・酢酸ビニル共重合体、変性ポリフェニレ
ンエーテル樹脂、ポリブチレンテレフタレート、ポリカ
ーボネート、またはこれらの熱可塑性樹脂を含む熱可塑
性樹脂組成物である上記(1)記載のインモールドコー
ティング射出成形品の製造方法。 (3) 加熱硬化工程では、加熱装置により金型を加熱
して金型温度をコーティング材の硬化温度に保持し、冷
却工程では冷却装置により金型温度を50℃以下の温度
に冷却する上記(1)または(2)記載のインモールド
コーティング射出成形品の製造方法。 (4) 上記(1)ないし(3)のいずれかに記載の方
法により得られるインモールドコーティング射出成形
品。
用する原料樹脂として熱可塑性樹脂または熱可塑性樹脂
組成物を用いる。本発明で用いる熱可塑性樹脂として
は、射出成形が可能な公知の熱可塑性樹脂が制限なく使
用可能である。例えば、ポリオレフィン樹脂;例えば、
ポリエチレン樹脂、ポリプロピレン樹脂、ポリブテン−
1、ポリメチルペンテン、エチレン・酢酸ビニル共重合
体、エチレン・アクリル酸エステル共重合体、エチレン
・メタクリル酸エステル共重合体、アイオノマー共重合
体等、ポリアミド樹脂;例えばナイロン6、ナイロン6
6、ナイロン9、ナイロン10、ナイロン11、ナイロ
ン12、ナイロン6・10、ナイロン6・11、ナイロ
ン6・12、半芳香族ポリアミド6T6、6T66、9
T、ポリエステル樹脂;例えばポリブチレンテレフタレ
ート、ポリブチレンテレフタレート、ポリカーボネー
ト、ポリオキシメチレン、変性ポリフェニレンエーテル
樹脂(変性PPE)、ポリフェニレンスルフィド樹脂等
があげられる。
ォーマンス、機械的強度、成形性の観点からナイロン
6、ナイロン66等のポリアミド樹脂、ポリプロピレン
樹脂、ポリエチレン樹脂等のポリオレフィン樹脂、エチ
レン・酢酸ビニル共重合体、変性PPE、ポリブチレン
テレフタレート、ポリカーボネートなどが好ましい。ま
た熱可塑性樹脂組成物としては、前記熱可塑性樹脂を主
成分とする熱可塑性樹脂組成物を使用することができ
る。
に準じて荷重2.16kg、230℃で測定されたメル
トフローレート(MFR)が2〜200g/10mi
n、好ましくは4〜150g/10minのものが、成
形性と強度とのバランスが優れるなどの点から望まし
い。
組成物には、本発明の目的を損なわない範囲で、必要に
応じて前記熱可塑性樹脂以外にゴム状重合体や各種添加
剤を配合することもできる。添加剤としては、核剤、酸
化防止剤、塩酸吸収剤、耐熱安定剤、耐候安定剤、光安
定剤、紫外線吸収剤、スリップ剤、アンチブロッキング
剤、防曇剤、滑剤、帯電防止剤、難燃剤、顔料、染料、
分散剤、銅害防止剤、中和剤、発泡剤、可塑剤、気泡防
止剤、架橋剤、過酸化物などの流れ性改良剤、ウェルド
強度改良剤、天然油、合成油、ワックスなどの公知の添
加剤があげられる。
は、エチレン・プロピレン共重合体、エチレン・1−ブ
テン共重合体、エチレン・1−ヘキセン共重合体、エチ
レン・1−オクテン共重合体、プロピレン・1−ブテン
共重合体、エチレン・プロピレン・ジエン3元ランダム
共重合体等のオレフィン系エラストマー、あるいはこれ
らのオレフィン系エラストマーの不飽和カルボン酸もし
くはその誘導体の変性物、スチレン・ブタジエン共重合
ゴム、アクリロニトリル・ブタジエンゴム、スチレン・
ブタジエン・スチレントリブロック共重合体ゴムおよび
その水素化物、ポリエチレングリコールテレフタレー
ト、ポリプロピレングリコールテレフタレート等のポリ
エステル系エラストマー、エチレン・(メタ)アクリル
酸エステル共重合体やアイオノマーなどをあげることが
できる。これらのゴム状重合体は1種単独で使用するこ
ともできるし、2種以上を組み合せて使用することもで
きる。
樹脂組成物には無機充填剤を配合することができる。上
記無機充填剤としてはタルク、シリカ、マイカ、炭酸カ
ルシウム、ガラス繊維、ガラスビーズ、硫酸バリウム、
水酸化マグネシウム、ワラスナイト、ケイ酸カルシウム
繊維、炭素繊維、マグネシウムオキシサルフェート繊
維、チタン酸カリウム繊維、酸化チタン、亜硫酸カルシ
ウム、ホワイトカーボン、クレー、硫酸カルシウムなど
があげられる。これらの無機充填剤は1種単独で使用す
ることもできるし、2種以上を組み合せて使用すること
もできる。
のコーティング材(塗料)が使用でき、特に制限されな
い。例えば、多官能アクリレート樹脂、多官能メタクリ
レート樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、エポキシアクリ
レートオリゴマー、ウレタンアクリレートオリゴマーな
どの過酸化物架橋剤によって硬化が可能なバインダー成
分を主体とする一液型コーティング材や、エポキシ樹脂
/ポリアミン硬化系、ポリオール樹脂/ポリイソシアネ
ート硬化系などの、金型注入直前に主剤/硬化剤を混合
する二液型コーティング材等があげられる。
具備している。 (1)金型内のキャビティの内容積を変えることができ
る。 (2)金型を加熱できる装置および/または回路を備え
ている。 (3)金型を冷却できる装置および/または回路を備え
ている。 (4)コーティング材をキャビティ内に注入できる。
では、加熱溶融した前記成形品の原料樹脂をキャビティ
内に射出して一次成形品を成形する。この射出成形は、
従来の射出成形と同じ方法で行うことができ、原料樹脂
をキャビティに射出するときの金型温度はその樹脂を通
常射出する時の温度で良い。
定型とを相対的に離間させ、可動型と一次成形品との間
に二次空間を形成し、この二次空間に前記コーティング
材を注入し、一次成形品の表面に均一に広げる。
熱し、好ましくは金型温度をコーティング材の硬化温度
に保持し、さらに好ましくは金型内面温度を硬化温度に
保持し、注入したコーティング材を硬化させ、コーティ
ング層を形成する。コーティング層の厚さは0.001
〜3mm、好ましくは0.1〜1mmであるのが望まし
い。冷却工程では冷却装置により金型を冷却し、好まし
くは金型温度を50℃以下、さらに好ましくは金型内面
温度を30℃以下に冷却して成形品を冷却する。
において、使用するコーティング材の種類に応じて適切
な温度でコーティング層(塗膜)を形成させることがで
きるので、熱可塑性樹脂を原料樹脂とする射出成形品に
対して、接着性および外観性に優れたコーティング層を
射出成形と同時に成形金型内で効率よく形成することが
できる。
ティング射出成形品はコーティング層と基材である熱可
塑性樹脂層とは接着性が優れており、冷熱サイクル試験
でも剥離しにくい。しかも外観良好なコーティング層が
形成されるとともに、金型外塗装に比べて、金型内面が
コーティング層に良好に転写されるので、鏡面やシボ面
が良好なコーティング層が形成され、外観に優れた成形
品が得られる。
形品は、前記インモールドコーティング射出成形品の製
造方法により得られるインモールドコーティング射出成
形品である。
形品はドアトリム、インストルメントパネル等の自動車
内装部品;サイドプロテクトモール、バンパー、ソフト
フェイシャ、マッドガード等の自動車外装部品;家電用
ハウジング、事務用品、日用雑貨、台所用品、建材用
品、スポーツ用品など、種々の分野において利用するこ
とができる。
成形品の製造方法は、金型内で加熱硬化および冷却して
いるので、熱可塑性樹脂を原料樹脂とする射出成形品に
対して、接着性および外観性に優れたコーティング層を
射出成形と同時に成形金型内で形成させ、外観良好な射
出成形品を効率よく製造することができる。本発明のイ
ンモールドコーティング射出成形品は、上記製造方法か
ら得られるインモールドコーティング射出成形品である
ので、外観が良好であり、しかもコーティング層は剥離
しにくい。
ティング射出成形品の製造方法の一例を図面を用いて説
明する。図1は本発明のインモールドコーティング射出
成形品の製造方法の一例を示す工程推移図であり、金型
および装置の模式的垂直断面図として図示されている。
図1の(a)は原料樹脂の射出開始前、(b)は射出終
了、(c)はコーティング材注入、(d)はコーティン
グ材の加熱硬化、(e)は成形品の冷却の時点を示して
いる。製造工程は(a)、(b)、(c)、(d)、
(e)の順に推移する。
型の固定型であり、これらが1組の射出成形用金型を構
成している。可動型1内部には加熱媒体流路3が設けら
れ、加熱器4で加熱した加熱オイルを加熱オイル循環装
置5により電磁バルブ6を介して加熱媒体流路3および
加熱回路7に循環させことにより可動型1を加熱できる
ように構成されている。また可動型1内部には冷却媒体
流路8が設けられ、冷却器9で冷却した冷却水を冷却水
循環装置10により電磁バルブ11を介して冷却媒体流
路8および冷却回路12に循環させことにより可動型1
を冷却できるように構成されている。加熱媒体流路3、
加熱器4、加熱オイル循環装置5、電磁バルブ6および
加熱回路7が加熱装置を構成している。また冷却媒体流
路8、冷却器9、冷却水循環装置10、電磁バルブ11
および冷却回路12が冷却装置を構成している。加熱器
4としては電熱ヒータ、熱交換器、スチーム方式または
誘導加熱方式の加熱器などが使用できる。冷却器9とし
ては熱交換器などが使用できる。なお、図1の(b)、
(c)、(d)、(e)において加熱装置および冷却装
置の詳細な図示は省略されている。
しているが、水蒸気または加圧水などを使用することも
できる。また加熱装置として加熱オイルが循環する回路
が採用されているが、その他にも高周波加熱装置、電熱
ヒーター、発光ヒーター、水蒸気が循環する回路、加熱
空気が循環する回路、加圧水が循環する回路等を採用す
ることもできる。加熱装置としては比熱が大きく、かつ
簡便なところから水蒸気、加圧水または加熱オイルを循
環させる回路が好ましい。加熱装置により、金型内表面
を所定温度に加熱することができる。
いるが、水または冷却オイルなどを使用することもでき
る。また冷却装置としては温度を低下せしめた冷却水が
循環する回路が採用されているが、水または冷却オイル
などの他の冷却媒体が循環する回路などを採用すること
もできる。冷却装置により、金型内表面を所定温度に冷
却することができる。
と、冷却媒体流路8および冷却回路12とは別々に設け
られているが、同じ流路および回路を使用することもで
きる。また加熱と冷却とで同じ媒体を使用することもで
きる。同じ流路および回路を使用する場合、媒体を切り
替えて循環させることにより、加熱と冷却とを行うこと
ができる。同じ流路および回路を使用する場合、加熱お
よび冷却媒体としては同じ物質を使用するのが好まし
い。図1のように加熱媒体流路3および加熱回路7と、
冷却媒体流路8および冷却回路12とを別々に設ける場
合は、加熱の際は冷却装置を停止した状態で加熱装置を
作動させ、一方冷却する際は加熱装置を停止した状態で
冷却装置を作動させる。
動させることができ、可動型1を固定型2に押圧して金
型内部にキャビティ13を形成するように構成されてい
る。また金型はキャビティ容積を変化させても充填され
た原料樹脂が漏れないようないわゆるシェアエッジ構造
になっている。
13に注入するコーティング材インジェクタ14が設け
られている。コーティング材インジェクタ14は、フレ
キシブルチューブを介して金型外部に設置されたコーテ
ィング材吐出ポンプに連絡しており、コーティング材タ
ンクに貯蔵されたコーティング材を吐出ポンプを駆動し
てキャビティ13に注入できるように構成されている
が、フレキシブルチューブ、コーティング材吐出ポンプ
およびコーティング材タンクの図示は省略されている。
15は射出装置、16は成形品の原料樹脂となる熱可塑
性樹脂組成物、17はスプルーである。
出成形品を製造するには、まず図1の(a)の状態から
可動型1を前進させて金型を閉じる。次に射出装置15
で溶融した熱可塑性樹脂組成物16をスプルー17から
キャビティ13内に射出充填し、その後冷却、固化して
一次成形品18を得る(図1の(b)、一次成形工
程)。
度は170〜270℃、好ましくは180〜260℃で
あるのが望ましい。また成形型内圧力は5〜20MP
a、好ましくは10〜15MPaであるのが望ましい。
キャビティ13内に熱可塑性樹脂組成物16を射出して
充填するときの金型の内面周囲の温度はその樹脂を通常
の射出成形を行う際の温度条件でよい。
の一次成形品18と可動型1との間をわずかに開き、二
次空間19を形成する。この二次空間19にコーティン
グ材インジェクタ14からコーティング材20を厚さが
1μm〜3mm、好ましくは10μm〜1mm、さらに
好ましくは10μm〜100μmとなるように注入し
(図1の(c)、コーティング材注入工程)、可動型1
を前進させて型締めし、コーティング材20を均一に広
げる。二次空間19の容積は、コーティング材20の予
定している厚さとなるように可動型1の移動距離を設定
するか、その厚さよりも広くしてコーティング材20注
入後に所望の厚みまで型締めすることもできる。
却装置を停止した状態で、電磁バルブ6を開き、加熱器
4で加熱した加熱オイルを加熱オイル循環装置5により
加熱媒体流路3の熱媒体入口22から導入して熱媒体出
口23から取り出し、加熱回路7を循環させことにより
可動型1を所定の温度に加熱する。これにより、可動型
1の温度をコーティング材20の硬化温度まで昇温さ
せ、その状態で30〜180秒間程度保持し、コーティ
ング材20を加熱硬化させ、コーティング層24を形成
する(図1の(d)、加熱硬化工程)。
バルブ11を開き、冷却器9で冷却した冷却水を冷却水
循環装置10により冷却媒体流路8の冷却媒体入口26
から導入して冷却媒体出口27から取り出し、冷却回路
12を循環させことにより可動型1を所定の温度に冷却
する(図1の(e)、冷却工程)。通常冷却工程は、射
出充填終了後の金型キャビティの内面周囲の温度を50
℃以下、好ましくは30℃以下に冷却するのが好まし
い。冷却後は、型を開き成形品を取り出し、インモール
ドコーティング射出成形品28を得る。
ティング射出成形品28は、コーティング材20の硬化
に適した温度で硬化させてコーティング層24を形成す
ることができるので、コーティング層24と基材である
熱可塑性樹脂組成物16とは接着性が優れており、冷熱
サイクル試験でも剥離しにくく、しかも外観性も良好で
ある。
4は1個図示されているが、2個以上設けることもでき
る。また設ける位置も任意の場所に変更可能である。
しく説明するが、本発明はこれらの実施例になんら制約
されるものではない。
製、商標)を射出成形機(宇部興産機械(株)製、MD
350S−III、商標)を用いて250℃で溶融した。
次に溶融したナイロン6を長さ20cm、幅10cm、
厚さ2mmのリブ付成形型内に射出した。このとき金型
は、加熱オイルの循環により表面温度を80℃に調節し
た。
mのクリアランスで二次空間を形成させるとともに、こ
の二次空間に熱硬化性アクリル溶液をコーティング材イ
ンジェクタを通じてキャビティ内に注入し、加熱オイル
を切り替え、金型温度を130℃に昇温した。90秒間
その状態で保持後、加熱オイルの循環を中止し、金型に
水を循環させることにより金型温を50℃に冷却した
後、型を開き成形品を取り出した。
ティング射出成形品の塗膜接着強度を碁盤目試験により
測定した。結果を表1に示す。
あるエチレン・酢酸ビニル共重合体(三井化学(株)
製、ミラソンMV660、商標)を実施例1と同じ成形
機で、樹脂温度180℃、金型温度40℃で一次成形
し、100℃硬化型一液ウレタン塗料を注入し、金型温
度を100℃に昇温して100秒間保持した。その後、
金型に水を循環させることにより金型温度を30℃に冷
却した後、成形品を取り出した。得られたインモールド
コーティング射出成形品の塗膜接着強度を碁盤目試験に
より測定した。結果を表1に示す。
ないで、金型温度を成形当初から50℃に保持する以外
は実施例1と同様に行った。得られたインモールドコー
ティング射出成形品の塗膜接着強度を碁盤目試験により
測定した。結果を表1に示す。
ないで、金型温度を成形当初から130℃に保持する以
外は実施例1と同様に行った。得られたインモールドコ
ーティング射出成形品の塗膜接着強度を碁盤目試験によ
り測定した。結果を表1に示す。
膜面にカッターナイフで2mm角、100マスの碁盤目
を切り、碁盤目部に粘着テープを貼り付けた後、勢い良
く剥がし、残ったマスの数をカウントした。
成形品の製造方法の一例を示す工程推移図であり、
(a)はポリプロピレン樹脂組成物の射出開始前、
(b)は射出終了、(c)はコーティング材注入、
(d)はコーティング材の加熱硬化、(e)は成形品の
冷却の時点を示している。
Claims (4)
- 【請求項1】 熱可塑性樹脂を原料とする射出成形品を
金型内でコーティングしてインモールドコーティング射
出成形品を製造するインモールドコーティング射出成形
品の製造方法において、 可動型と固定型とからなり、加熱装置と冷却装置とを備
えている一組の金型から形成されるキャビティに、加熱
溶融した原料樹脂を射出して一次成形品を成形する一次
成形工程と、 可動型と固定型とを相対的に離間させ、可動型と一次成
形品との間に二次空間を形成し、この二次空間にコーテ
ィング材を注入するコーティング材注入工程と、 前記加熱装置により金型を加熱し、注入したコーティン
グ材を硬化させる加熱硬化工程と、 前記冷却装置により金型を冷却する冷却工程とを含むイ
ンモールドコーティング射出成形品の製造方法。 - 【請求項2】 原料樹脂がポリアミド樹脂、ポリオレフ
ィン樹脂、エチレン・酢酸ビニル共重合体、変性ポリフ
ェニレンエーテル樹脂、ポリブチレンテレフタレート、
ポリカーボネート、またはこれらの熱可塑性樹脂を含む
熱可塑性樹脂組成物である請求項1記載のインモールド
コーティング射出成形品の製造方法。 - 【請求項3】 加熱硬化工程では、加熱装置により金型
を加熱して金型温度をコーティング材の硬化温度に保持
し、冷却工程では冷却装置により金型温度を50℃以下
の温度に冷却する請求項1または2記載のインモールド
コーティング射出成形品の製造方法。 - 【請求項4】 請求項1ないし3のいずれかに記載の方
法により得られるインモールドコーティング射出成形
品。
Priority Applications (1)
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---|---|---|---|
JP2001205514A JP2003019731A (ja) | 2001-07-06 | 2001-07-06 | インモールドコーティング射出成形品の製造方法および射出成形品 |
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---|---|
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Cited By (13)
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