JP2008073863A - 型内被覆成形用金型 - Google Patents

Abstract

【課題】 塗料注入口に近接するキャビティ端部で脱気不良となった空気が、塗料中を流れることによって発生する外観不良を防止する。
【解決手段】 本発明による型内被覆成形用金型は、塗料注入口に近接するキャビティ端部の形状を円弧状としたことにより、キャビティ端部に空気が溜まりにくい形状とした。 従って、脱気不良等による成形品の外観不良という問題を防止できる。また、キャビティ内における塗料のフローフロントは、塗料注入工程開始直後に、塗料注入口を中心とする同心円状に広がるので、金型嵌合面隙間に回り込む塗料の流れを抑えるため、金型キャビティ端部の形状を円弧状とし、該円弧について、塗料注入口を中心とする円の一部とするのが効果的である。
【選択図】 図１

Description

本発明は、金型内で熱可塑性樹脂の成形品を成形した後、該樹脂の成形品と金型のキャビティ面との間に熱硬化性の塗料を注入して、金型内で硬化させることにより、樹脂成形品の表面を塗料により被覆（塗膜と称することもある）した型内被覆成形品を成形するに好適な型内被覆成形用金型に関する。

従来から、成形品の装飾性を高める方法として、塗装法が多く用いられているが、近年になって、塗装工程の省略化を目的として、樹脂成形と塗膜による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）が提案された。

前記型内被覆成形方法の一例を説明するためとして、図６に工程の概略を説明するフローチャートを示す。図６に示した型内被覆成形方法は、熱可塑性樹脂を基材として金型内で射出成形した後、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型内被覆成形方法である。

前記型内被覆成形方法は、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、揮発する溶剤がほとんどないので環境に優しい成形方法と言える。また、浮遊している塵が、成形中に硬化する以前の塗膜に付着して不良になる等という問題もないため、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に用いる塗料としては、一般的に熱硬化性の塗料が用いられており、金型内に注入された塗料ついては、金型温度と樹脂温度を利用して、金型内で硬化させる。そのため、金型は通常１００℃以上という高い温度に設定されている。

なお、前記型内被覆成形方法に用いられる金型としては、特許文献１、又特許文献２等に開示されるような金型が公知であるが、主に、金型から塗料が漏れ出さないようにするための技術に重点がおかれているものが多い。

特開平９−４８０４４号公報

特開平９−５２２５７号公報

ところで、型内被覆成形を行う際の塗料注入工程初期段階において、金型キャビティコーナ部等に空気が溜まって、その結果、空気が溜まった部分の塗料充填を悪くするという現象が生じることがあり、これを空気溜まりと呼ぶことがある。
通常、塗料の注入工程が完了する頃になると、空気溜りにある空気が、注入した塗料の圧力により型外に押出されるので、空気溜まりは消失する。
従って、型内被覆成形時においては、空気溜りにある空気が、近接する金型キャビティコーナ部の金型嵌合面隙間等から、スムーズに金型外部に排出されることが好ましい。

しかし、実際の成形時においては、キャビティコーナ部の壁面に沿って流れる塗料が、前述の金型嵌合面隙間に、先に回り込んでしまうことが多く、そのような場合に、回り込んだ塗料が、空気の排出を遮断して、金型外にスムーズに空気が排出されない。その結果、脱気不良となって被覆後の成形品に外観不良を引き起こすなどという問題を生じる。

また、塗料の漏れを防止するために、型内被覆成形用金型は、従来の樹脂成形のみをおこなう金型に比較して、金型嵌合面隙間等の寸法が小さく設計される等している。
そのため、金型嵌合面隙間からの空気の排出性が悪く、塗料の圧力が、ある一定値以上にまで高まらないと、キャビティ内の空気を金型外へ排出できない場合が多い。
通常、前記隙間からの空気排出性が悪くとも、金型キャビティ内に塗料が充填完了すれば、塗料の圧力が高まって空気は金型外へと排出されるのであるが、塗料注入口５１に近接するキャビティ端部では、塗料の充填開始直後で、塗料の圧力が高まる前に、空気溜まりが形成されてしまうため、金型外部へと空気を排出できず、溜まった空気は、塗料の圧力が高まる前に、塗料圧力の低い方側へ向かって金型キャビティ内を流れてしまう。

そして、塗料注入開始直後においては、通常、塗料のフローフロント部分の圧力が低いために、空気は、塗料の中を、フローフロント部分に向って流れる挙動を示す。
そのような場合において、流れた空気は、塗料の流れを乱して被覆後成形品の外観不良を引き起こす。或いは、流れる空気がフローフロント部分に到達する前に、塗料の粘度が上昇して脱気不良となる等といった現象を引き起こし、その結果、被覆後の成形品に外観不良を生じさせる。
特に、使用される塗料内にアルミフレーク、マイカ、或いは又ガラスフレーク等の光輝材含んでいる場合において、空気の流れは、光輝材の配向ムラを引き起こすため、前述の現象がわずかでも発生すると、致命的な欠陥となる。

また、金型キャビティ内に塗料や樹脂を注入する際に、所謂、タブといわれるようなゲート部を補助キャビティとして用いる型内被覆成形用金型においては、前記問題が頻発し、大きな問題となっていた。

本発明は、前述したような実成形上の問題点に鑑みてなされたものであり、金型内に塗料を注入する際において発生し易い、空気溜りに起因する成形品の外観不良という問題を防止するに好適な型内被覆成形用金型を提供するものである。

上記の課題を解決するため、本発明による型内被覆成形用金型は、
（１） 雄型と雌型により形成した金型キャビティを有し、該金型キャビティで成形した樹脂成形品の表面に被覆を施すための塗料注入機を備えた型内被覆成形用金型において、該塗料注入口に近接するキャビティ端部の形状を円弧状とした。

（２）（１）に記載の型内被覆成形用金型において、前記金型キャビティに隣接して塗料注入機の注入口を設けた補助キャビティを形成し、該補助キャビティにおける反金型キャビティ側の端部形状を円弧状とした。

（３）（１）又は（２）に記載の型内被覆成形用金型において、前記円弧の形状が、塗料注入口を中心とする円の一部とした。

本発明の型内被覆成形用金型は、塗料注入口に近接するキャビティ端部の形状を円弧状としたことにより、キャビティ端部に空気が溜まりにくい形状であるとともに、又、キャビティコーナ部の壁面に沿って流れる塗料が、空気が抜け出すはずの金型嵌合面隙間に先に回り込んでしまうという現象を生じにくい構造とした。従って、脱気不良等による成形品の外観不良という問題を防止できる。
特に、塗料内に光輝材含んでいる場合においては、前述の現象がわずかでも発生すると、配向ムラにより致命的な外観不良となる可能性が高いので本発明の効果が大きい。

また、塗料注入時にタブといわれるような補助キャビティを用いる型内被覆成形用金型においては、従来技術の問題である空気溜まりが生じやすい構造であり、本発明の効果が顕著である。

なお、キャビティ内における塗料のフローフロントは、塗料注入工程開始直後に、塗料注入口を中心とする同心円状に広がる。従って、金型嵌合面隙間に回り込む塗料の流れを抑えるため、金型キャビティ端部の形状を円弧状とし、該円弧について、塗料注入口を中心とする円の一部とするのが効果的である。

以下、図面に基づいて本発明による型内被覆成形用金型の実施形態について説明する。
図１〜図６は本発明の実施形態に係わり、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断面図である。図２は型内被覆成形用金型に形成した補助キャビティの構成を説明するための図であり、図３は実施例と従来技術の構成を比較するための図である。図４は実施例と従来技術について塗料の流れを比較説明するための図である。図５は本発明に係る他の実施例と従来技術の構成を比較するための図である。

本発明に係わる型内被覆成形用金型１００（金型１００と称することもある）の好ましい１例について、以下、その構成を図１と図２で説明する。
図１に示した金型１００は、可動型１０、固定型２０、及び、塗料注入機５０等を備えており、図１に示した好ましい実施形態の１例においては、可動型１０が雌型であり、固定型２０が雄型である。

金型１００は、雄型である固定型２０と雌型である可動型１０とが、所謂、シェアエッジ構造と呼ばれるようなくいきり構造の嵌合部で嵌め合わされるようになっており、該嵌め合わされた状態で、その内部に、金型キャビティ１５と、金型キャビティ１５に隣接する補助キャビティ１８とを形成する構造となっている。
なお、前述した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と隣接する補助キャビティ１８とを周りから囲むようにして形成される。
そして、金型１００はくいきり部にて金型キャビティ１５及び補助キャビティ１８に充填した樹脂が、金型１００から漏れ出すことを防止する。

ここで、図１に示す実施形態においては、金型キャビティ１５により所望する形状の成形品（本実施形態においては平板）を形成するようになっており、補助キャビティ１８は、図２（２）に示すように、金型キャビティ１５の反対側の端部が円弧状に形成されている形状である。また、本実施形態においては、補助キャビティ１８により形成された成形品は不要なものとして、成形後に切除する。
なお、本実施形態においては、補助キャビティ１８を切除する構成としたが、本発明の実施の形態がこれに限るものではないことは勿論であって、必要に応じて残す場合も当然ありうる。

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１０に取りつけられて、補助キャビティ１８の可動型１０側に配設された塗料注入口５１より、補助キャビティ１８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、図示しないバルブを取りつけており、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１００の補助キャビティ１８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、前記したように補助キャビティ１８の可動型１０側より塗料を注入するよう構成したが、本発明の適応の範囲はこれに限るものではなく、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２０に取りつけられる等しても良い。

以下、本実施形態による金型１００を用いた型内被覆成形方法を説明する。
まず、第１の工程として、図示しない型締装置により金型１００を型締めする。
次に、熱可塑性樹脂を樹脂注入口６１から補助キャビティ１８に射出することにより、射出された樹脂は、補助キャビティ１８から金型キャビティ内に充填される。なお、本実施の形態においては、基材としてＡＢＳ樹脂であるＵＭＧＡＢＳ（旧社名：宇部サイコン）株式会社製のＵＴ２０Ｂを使用した。

その後、基材をある程度（後述する塗料の注入圧力に耐えうる程度）まで冷却させる。
基材の冷却後、金型をわずかに開いた状態（本実施の形態においては１ｍｍほど型開方向に可動型１０を移動させた状態）として、補助キャビティ１８及び金型キャビティ１５内で成形した樹脂成形品と、可動型１０のキャビティ面との間に空隙（塗料用間隙、或いは単に隙間と称することもある）を生じさせる。

前述したように金型１００をわずかに開いて樹脂成形品と可動型１０のキャビティ面との間に塗料を注入するための空隙を形成する。
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から前記隙間に対して塗料を約２０ｍｌ（ミリリットル）注入する。
なお、本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、補助キャビティ１８と金型キャビティ１５をそれぞれ合計して、２０００ｃｍ^２であり、塗膜の厚みは０．１ｍｍ程度となる。また、本実施の形態において用いた塗料は、光輝材含有させたプラグラス＃８０００：ダークブルー（大日本塗料株式会社製）である。

そして、塗料を注入した後、可動型１０を固定型２０の方向に移動させ金型１００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。

ここで、従来技術の問題として前述したように、従来装置の金型では、図４（２）に示すように、塗料を注入開始した直後において、金型キャビティコーナ部等に空気が溜まって、脱気不良による外観不良を引き起こすという問題がある。
塗料の充填開始直後にできた空気溜まりにある空気は、まだ塗料の圧力が低いために金型嵌合部の隙間から金型外へ排出されず、塗料の圧力の低い側、即ち塗料のフローフロント側に空気塊として移動しようとして、塗料の流れを乱したり、脱気不良となって被覆後の成形品外観に悪影響を与える。

しかし、図１及び図２に示したような本発明の実施形態においては、図４（１）に示したように、塗料注入口に近接するキャビティ端部の形状を円弧状としたことにより、キャビティ端部に空気が溜まりにくい形状であって、また、キャビティコーナ部の壁面に沿って流れる塗料が、空気が抜け出すはずの金型嵌合面隙間に先に回り込んでしまうという現象が生じにくい。そのため、光輝材を含んだ塗料を用いても配向ムラが生じず、塗料が空気の排出を遮断することにより発生していた脱気不良による外観不良等いう従来技術の問題を防止できた。

なお、本実施形態においては、キャビティ内における塗料のフローフロントが、塗料注入工程開始直後に、塗料注入口を中心とする同心円状に広がる。従って、金型嵌合面隙間に回り込む塗料の流れを抑えるためにも、金型キャビティ端部の形状を円弧状として、塗料注入口を中心とする円の一部とすることは効果的である。

なお、本発明の実施の形態は、前述した実施の形態に限らないことは勿論であって、本発明の技術思想を逸脱しない範囲でその形態を変更するが可能であって、例えば、図５（１）に示すような実施形態であっても良い。

本発明の実施形態に係わり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断面図である。 本発明の実施形態に係わり型内被覆成形用金型に形成される補助キャビティの形状を説明するための図である。 本実施形態と従来技術について補助キャビティの形状を比較するための図である。 本実施形態と従来技術について塗料の挙動を比較するための図である。 本発明による他の実施形態と従来技術について塗料の挙動を比較するための図である。 型内被覆成形方法の工程を説明するフローチャートである。

符号の説明

１０ 可動型
１５ 金型キャビティ
１８ 補助キャビティ
２０ 固定型
５０ 塗料注入機
５１ 塗料注入口
６０ ホットランナ
６１ 樹脂注入口
１００ 型内被覆成形用金型

Claims (3)

1. 雄型と雌型により形成した金型キャビティを有し、該金型キャビティで成形した樹脂成形品の表面に被覆を施すための塗料注入機を備えた型内被覆成形用金型において、該塗料注入口に近接するキャビティ端部の形状を円弧状とした型内被覆成形用金型。
2. 前記金型キャビティに隣接して塗料注入機の注入口を設けた補助キャビティを形成し、該補助キャビティにおける反金型キャビティ側の端部形状を円弧状とした請求項１記載の型内被覆成形用金型。
3. 前記円弧の形状が、塗料注入口を中心とする円の一部である請求項１又は請求項２記載の型内被覆成形用金型。

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