JP2013233779A - 金型内塗装用金型、射出成形装置及び積層成形品の金型内塗装方法 - Google Patents

Abstract

【課題】被覆膜形成金型を使用せず、積層成形品の意匠面及び非意匠面の両面に被覆膜を形成させることができる金型内塗装方法を行う金型内塗装用金型、射出成形装置及び積層成形品の金型内塗装方法を提供する。
【解決手段】共通金型（１９）、ダミープレート（６）及び、少なくとも２つの金型分割面を有する回転金型部（４０）が取り付けられる射出成形装置（１）により、一次成形工程及び二次成形工程で、少なくとも２つの樹脂層を有する積層成形品を成形した後、三次成形工程及び四次成形工程で、被覆膜形成金型を使用せず、回転金型部側及び共通金型側の金型キャビティ容積を拡張させて、それぞれの拡張された金型キャビティに被覆剤注入機から被覆剤を注入させた後、それぞれの金型キャビティ容積を縮小させて、積層成形品の意匠面及び非意匠面の両面に被覆膜を形成させる金型内塗装方法により達成される。
【選択図】図１

Description

本発明は、金型内で樹脂成形品を成形した後、樹脂成形品を金型から取り出さないまま塗料等の被覆剤によって樹脂成形品の表面を被覆（塗装と称することもある）する金型内塗装方法に係り、詳しくは、複数の樹脂から成る積層成形品を成形対象とする金型内塗装用金型、射出成形装置及び積層成形品の金型内塗装方法に関する。

樹脂成形品の装飾性や機能性を高める方法として、表面に塗料やハードコート剤等の被覆剤を塗布する塗装法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樹脂成形品を金型から取り出した後、後工程において、スプレー法や浸漬法等により、その表面に被覆剤を塗布することが一般的である。塗布された被覆剤はその後硬化させることによって、強固な被覆膜を形成し、樹脂成形品の表面を加飾する、又は保護する、あるいは、機能性を付与させる。

近年においては前記塗装方法の工程の簡略化や被覆膜品質の向上を目的とし、樹脂成形品の成形と被覆剤による被覆膜形成とを同一の金型内で行う、あるいは射出成形装置における成形サイクル中に行う金型内塗装方法（型内被覆成形方法ともいう。いわゆるインモールドコーティング。）が提案されている。この方法は、金型の可動中子等で樹脂成形品の表面に被覆剤を注入させる隙間を形成させる方法もあるが、一般的にはこの隙間を形成させる方法により以下の２つに分類される。

１つは、特許文献１のように、金型の微少型開き動作（金型を少し開いた状態にさせる）により、同一の金型内において、樹脂成形品と金型キャビティ面との間に被覆剤を注入させる隙間を形成させるものである。具体的には、金型を所定量型開きさせても、金型キャビティが外部に開放されないシェアエッジ構造や、被覆剤の金型外への漏洩を防止するシール機構等を有する金型を使用し、樹脂成形品を金型内で射出成形した後、金型を微小型開きさせて、金型内において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る。そして、該隙間に被覆剤注入機（インジェクターともいう。）を使用して被覆剤を注入させた後、金型を再度型締めさせることによって樹脂成形品の表面に被覆剤を均一に拡張・圧縮させ、その後硬化させて被覆膜を形成させるものである。ここで、シェアエッジ構造とは、くいきり構造、あるいはインロー構造等と称されることもあり、金型分割面を形成する嵌合部の構造として一般的に知られた構造であって、金型開閉方向に伸びて、互いに摺動しながら挿脱することのできる嵌合部を、金型分割面間に形成することによって金型キャビティから外に樹脂や被覆剤が漏れ出すことを防止する構造である。また、被覆剤の金型外への漏洩を防止するシール機構等は、様々な構造が開示されているため、ここでの説明は割愛する。

もう１つは、特許文献２や特許文献３のように、樹脂成形品の非意匠面側を形成する成形用金型（以下：コア型）、及び、意匠面側を形成する成形用金型（以下：キャビティ型）に対して、樹脂成形品の意匠面側に被覆膜を形成する、すなわち、成形させた樹脂成形品を保持させたコア型と組み合わされて、樹脂成形品の意匠面側とその金型キャビティ面との間に、被覆剤を注入させる隙間を新たな金型キャビティとして形成させる被覆膜形成金型を別に備え、これらキャビティ型及び被覆膜形成金型を、様々な手段により、樹脂成形品の成形時と樹脂成形品意匠面への被覆膜形成時とで切り換えるものである。

特許文献２の型内塗装品形成金型及び型内塗装品の製造方法においては、可動盤の固定盤に対向する面に回転可能に配置された回転盤の同一平面に、複数の裏面形成金型（コア型）が取り付けられ、型締め時にこれら複数の裏面形成金型と組み合わされるように、表面形成金型（キャビティ型）及び塗膜形成金型（被覆膜形成金型）が固定盤の同一平面に取り付けられる。型締め時に１つの裏面形成金型及び表面形成金型間で成形された成形品（樹脂成形品）を１つの裏面形成金型に保持させた状態で型開きさせ、成形品を回転盤の回転により塗膜形成金型に対向する位置へと移動させる。次の型締めにより１つの裏面形成金型に保持させた成形品及び塗膜形成金型間に形成された隙間に塗料（被覆剤）を注入させるが、型締手段ではこの塗膜形成金型の隙間を縮小させて塗料を圧縮させることができないため、塗膜形成金型に内蔵された塗膜圧縮機構等によりこの隙間を縮小させて塗料を圧縮させ、成形品の意匠面に塗膜（被覆膜）を形成させる。尚、この時、別の裏面形成金型及び表面形成金型間では別の成形品が成形される。このように、型開き毎に回転盤を回転させ、型内塗装品が製造される。

特許文献３のコーティングされた成形物品を製造する方法においては、コア型、キャビティ型及び被覆膜形成金型の配置とこれら金型の切り替え方法が特許文献２と相違する。具体的には、内側表面（金型キャビティ面）を有する第１のダイ（キャビティ型）と、これに対向する位置に配置される、内側表面を有する第２のダイ（被覆膜形成金型）との間に、１又はそれ以上のモールディング表面（金型キャビティ面）を有する回転可能なコア（コア型）が成形装置（射出成形装置）に取り付けられ、型締め時に、第１のダイ及び回転可能なコアの１つのモールディング表面とが、そして、回転可能なコアの別のモールディング表面と第２のダイとが組み合わされるように構成されている。第１のダイ及び回転可能なコアの１つのモールディング表面間で成形された未コーティングの成形物品（樹脂成形品）を回転可能なコアの１つのモールディング表面に保持させた状態で型開きさせ、未コーティングの成形物品を回転可能なコアの回転により第２のダイに対向する位置へと移動させる。次の型締めにより回転可能なコアの１つのモールディング表面に保持させた未コーティングの成形物品及び第２のダイ間に形成された隙間にコーティング組成物（被覆剤）を注入させるが、特許文献２と同様に、型締手段ではこの第２のダイの隙間を縮小させてコーティング組成物を圧縮させることができないため、第２のダイが有する可逆的に摺動可能な部分（塗膜圧縮機構等）によりこの隙間を縮小させてコーティング組成物を圧縮させ、未コーティングの成形物品の意匠面にコーティング組成物を形成させる。尚、この時、回転可能なコアの別のモールディング表面間及び第１のダイ間では別の未コーティングの成形物品が成形される。このように、型開き毎に回転可能なコアを回転させ、コーティングされた成形物品が製造される。

特開平６−１９８６７２号公報 特開２０１０−１８８５９４号公報 特開２００６−１５９９１０号公報

これら、特許文献２及び特許文献３においては、樹脂成形品の成形及び被覆剤による被覆膜形成を異なる金型内で略同時に行うことができるため、同一の金型内で、樹脂成形品の成形の後、被覆剤による被覆膜形成を行う特許文献１に対して、成形サイクルを短縮できるとされている。

しかしながら、特許文献２及び特許文献３において、複数の樹脂から成る積層成形品を成形し、意匠面に被覆膜を形成させる金型内塗装方法を行う場合、コア型、キャビティ型及び被覆膜形成金型に加えて、コア型及びキャビティ型間で成形された樹脂成形品の少なくとも一部に別の樹脂層を積層成形するための新しいキャビティ型が必要となる。これにより、特許文献２においては、固定盤の同一平面に取り付けられる金型が、キャビティ型及び被覆膜形成金型に加えて、新しいキャビティ型の少なくとも３つとなり、これに対応して回転盤の同一平面に取り付けられる裏面形成金型も同数の少なくとも３つ必要となる。すなわち、元々、型締手段の一方の金型取付盤の同一平面に取り付ける金型の数が少なくとも２個で、金型取付盤の同一平面に１つの金型しか取り付けない汎用の射出成形装置に対して、成形可能な樹脂成形品のサイズが小さい特許文献２において、同一平面に取り付けられる金型の数が１つ増加するため、射出成形装置のサイズに対して成形可能な樹脂成形品のサイズが更に小さくなるという問題がある。

また、特許文献３においては、回転可能なコア（コア型）及び第２のコア間で意匠面への被覆膜形成を行わせるものとすると、第１のコア（キャビティ型）及び回転可能なコア間において、積層成形品を成形する必要がある。そのためには、回転可能なコアに対して、新しいキャビティ型と第１のダイとを同じ位置に切り換えることができる新たな金型移動手段を第１のダイ側に取り付ける必要がある。これにより、特許文献２のような、成形可能な樹脂成形品のサイズが小さくなるという問題は生じないが、取り付けるすべての金型が型締手段内で可動する複雑な構成になるという問題がある。

更に、特許文献２及び特許文献３において、複数の樹脂から成る積層成形品を成形し、意匠面及び非意匠面の両面に被覆膜を形成させる金型内塗装方法を行う場合、コア型、キャビティ型、新しいキャビティ型及び被覆膜形成金型に加えて、更に新たな被覆膜形成金型が必要となる。この新たな被覆膜形成金型は、積層成形品の非意匠面側（コア型側）に被覆膜を形成させるためのものである。これにより、特許文献２においては、回転盤の同一平面に取り付けられる複数の裏面形成金型（コア型）の少なくとも１つを新たな被覆膜形成金型として、樹脂成形品の意匠面に被覆膜を形成する時と、非意匠面に被覆膜を形成する時とで、互いに被覆膜を形成しない側の金型に積層成形品を保持させる必要が生じる。すなわち、これらの金型のすべてに、型開き毎にそれぞれの金型から他方の金型へと積層成形品の保持を変更する複雑な製品保持機構を配置する必要が生じ、それらの複雑な切り替え制御を行わなければならないという問題がある。

また、特許文献３においては、その構成上、非意匠面側に被覆膜を形成させるためには、積層成形品を第１のダイ、あるいは第２のダイ側に保持させて型開きさせ、第２のダイとは別の新たな被覆膜形成金型と、積層成形品の非意匠面側（コア型側）となる回転可能なコアと、を第１のダイ及び第２のダイのいずれかに対して同じ位置に切り換えることができる、別の新たな金型移動手段を、回転可能なコア側に取り付ける必要がある。更に、特許文献２と同様に、これらの金型のすべてに、型開き毎にそれぞれの金型から他方の金型へと積層成形品の保持を変更する複雑な製品保持機構を配置する必要が生じ、それらの複雑な切り替え制御を行うだけでなく、回転するコアやこれを回転可能に支持する機構が複雑になるという問題がある。

本発明は、上記したような問題点に鑑みてなされたもので、具体的には、被覆膜形成金型を使用せず、積層成形品の意匠面及び非意匠面の両面に被覆膜を形成させることができる金型内塗装方法を行う金型内塗装用金型、射出成形装置及び積層成形品の金型内塗装方法を提供することを目的としている。

本発明の上記目的には、第１被覆剤注入機が配置され、固定盤に取り付けられる共通金型と、
第２被覆剤注入機が配置され、型締めにより前記共通金型と組み合わされて金型キャビティを形成させる少なくとも２つの金型分割面を有する回転金型部と、
可動盤に取り付けられるダミープレートと、
から構成される金型内塗装用金型、が取り付けられ、
前記共通金型が取り付けられる固定盤と、
前記ダミープレートが取り付けられる可動盤と、
前記固定盤と前記可動盤との間に配置され、前記回転金型部を型開閉方向に直交する回転軸回りに回転可能に支持し、型開閉方向に移動させる回転金型支持機構と、
前記共通金型及び前記回転金型部間に形成される金型キャビティに溶融樹脂を射出充填可能に配置される少なくとも2つの射出ユニットと、
を備える射出成形装置、を使用する、
前記共通金型、前記回転金型部、及び前記ダミープレートを型締めさせて、前記共通金型及び前記回転金型部の一方の金型分割面間に形成される第１金型キャビティに第１溶融樹脂を射出充填させて、一次成形体を成形させる一次成形工程と、
前記一次成形体を前記共通金型に保持させて、前記ダミープレート及び前記回転金型部を型開きさせた後、あるいは型開き中から前記回転金型部を回転させて、前記回転金型部の他方の金型分割面を前記共通金型に対向する位置に移動させる一次回転工程と、
前記一次回転工程の後、前記共通金型、前記回転金型部、及び前記ダミープレートを型締めさせて、前記一次成形体を保持させた前記共通金型及び前記回転金型部の他方の金型分割面間に形成される第２金型キャビティに第２溶融樹脂を射出充填させて、前記一次成形体の少なくとも一部に二次成形体を積層成形させた積層成形品を成形させる二次成形工程と、
前記二次成形工程の後、前記回転金型部側及び前記共通金型側の一方の金型キャビティ容積を拡張させて、前記第１被覆剤注入機及び前記第２被覆剤注入機の一方から被覆剤を注入させた後、前記回転金型部側及び前記共通金型側の一方の金型キャビティ容積を縮小させて、前記一次成形体及び前記二次成形体の一方の少なくとも一部に被覆膜を形成させる三次成形工程と、
前記三次成形工程の後、前記回転金型部側及び前記共通金型側の他方の金型キャビティ容積を拡張させて、前記第１被覆剤注入機及び前記第２被覆剤注入機の他方から被覆剤を注入させた後、前記回転金型部側及び前記共通金型側の他方の金型キャビティ容積を縮小させて、前記一次成形体及び前記二次成形体の他方の少なくとも一部に被覆膜を形成させる四次成形工程と、
を有する積層成形品の金型内塗装方法によって達成される。

すなわち、このような金型内塗装用金型と射出成形装置を使用することにより、金型内において、一次成形工程及び二次成形工程で、少なくとも２つの樹脂層を有する積層成形品を成形した後、三次成形工程及び四次成形工程で、被覆膜形成金型を使用せず、回転金型部側及び共通金型側の金型キャビティ容積を拡張させて、それぞれの拡張された金型キャビティに被覆剤注入機から被覆剤を注入させた後、それぞれの金型キャビティ容積を縮小させて、積層成形品の意匠面及び非意匠面の両面に被覆膜を形成させることができる。

また、前記三次成形工程又は前記四次成形工程において、前記ダミープレート及び前記回転金型部を微少型開きさせて、前記回転金型部側の金型キャビティ容積を拡張させる積層成形品の金型内塗装方法であっても良い。

これにより、シェアエッジ構造やシール機構を有する金型であれば、可動中子等の金型内に摺動部を設けることなく、型締手段により、回転金型部側の金型キャビティの略全面に亘って被覆剤を注入させる隙間を形成させ、同様に金型キャビティ容積を縮小させてその略全面の被覆剤を所定の型締力で容易に圧縮することができる。

更に、前記三次成形工程及び前記四次成形工程のいずれかにおいて、前記ダミープレート及び前記回転金型部を微少型開きさせた後、あるいは微少型開きに連動させて、前記積層成形品を前記回転金型部側に押圧させる積層成形品の金型内塗装方法であっても良い。

このような回転金型部の微少型開き動作により、積層成形品の回転金型部側のその略全面に亘って隙間が形成され、積層成形品は回転金型部側に支持されない状態となるため、積層成形品を回転金型部側に押圧させて、積層成形品の共通金型側の金型キャビティの略全面に亘って被覆剤を注入させる隙間を形成させることができる。

第１被覆剤注入機が配置され、固定盤に取り付けられる共通金型と、
第２被覆剤注入機が配置され、型締めにより前記共通金型と組み合わされて金型キャビティを形成させる少なくとも２つの金型分割面を有する回転金型部と、
可動盤に取り付けられるダミープレートと、
から構成される金型内塗装用金型、が取り付けられ、
前記共通金型が取り付けられる固定盤と、
前記ダミープレートが取り付けられる可動盤と、
前記固定盤と前記可動盤との間に配置され、前記回転金型部を型開閉方向に直交する回転軸回りに回転可能に支持し、型開閉方向に移動させる回転金型支持機構と、
前記共通金型及び前記回転金型部間に形成される金型キャビティに溶融樹脂を射出充填可能に配置される少なくとも2つの射出ユニットと、
を備える射出成形装置、を使用する
前記共通金型、前記回転金型部、及び前記ダミープレートを型締めさせて、前記共通金型及び前記回転金型部の一方の金型分割面間に形成される第１金型キャビティに第１溶融樹脂を射出充填させて、一次成形体を成形させる一次成形工程と、
前記一次成形体を前記共通金型に保持させて、前記ダミープレート及び前記回転金型部を型開きさせた後、あるいは型開き中から前記回転金型部を回転させて、前記回転金型部の他方の金型分割面を前記共通金型に対向する位置に移動させる一次回転工程と、
前記一次回転工程の後、前記共通金型、前記回転金型部、及び前記ダミープレートを型締めさせて、前記一次成形体を保持させた前記共通金型及び前記回転金型部の他方の金型分割面間に形成される第２金型キャビティに第２溶融樹脂を射出充填させて、前記一次成形体の少なくとも一部に二次成形体を積層成形させた積層成形品を成形させる二次成形工程と、
前記二次成形工程の後、前記回転金型部側及び前記共通金型側の一方の金型キャビティ容積を拡張させて、前記第１被覆剤注入機及び前記第２被覆剤注入機の一方から被覆剤を注入させた後、前記回転金型部側及び前記共通金型側の一方の金型キャビティ容積を縮小させて、前記一次成形体及び前記二次成形体の一方の少なくとも一部に被覆膜を形成させる三次成形工程と、
前記三次成形工程の後、前記回転金型部側及び前記共通金型側の他方の金型キャビティ容積を拡張させて、前記第１被覆剤注入機及び前記第２被覆剤注入機の他方から被覆剤を注入させた後、前記回転金型部側及び前記共通金型側の他方の金型キャビティ容積を縮小させて、前記一次成形体及び前記二次成形体の他方の少なくとも一部に被覆膜を形成させる四次成形工程と、
を有する、積層成形品の金型内塗装方法としたので、金型内において、一次成形工程及び二次成形工程で、少なくとも２つの樹脂層を有する積層成形品を成形した後、三次成形工程及び四次成形工程で、被覆膜形成金型を使用せず、回転金型部側及び共通金型側の金型キャビティ容積を拡張させて、それぞれの拡張された金型キャビティに被覆剤注入機から被覆剤を注入させた後、それぞれの金型キャビティ容積を縮小させて、積層成形品の意匠面及び非意匠面の両面に被覆膜を形成させることができる。

本発明の実施例１に係る金型内塗装用金型及び射出成形装置の主要構成要件の概略側面図である。 本発明の実施例１に係る積層成形品の金型内塗装方法の一次成形工程乃至二次成形工程を示す概略部分断面図である。 本発明の実施例１に係る積層成形品の金型内塗装方法の三次成形工程乃至四次成形工程を示す概略部分断面図である。 本発明の実施例２に係る積層成形品の金型内塗装方法の三次成形工程を示す概略部分断面図である。 本発明の応用例である実施例３に係る積層成形品の金型内塗装方法の成形工程を示す概略部分断面図である。

以下、本発明を実施するための形態について、添付図面を参照しながら詳細に説明する。

図１乃至図３を参照しながら本発明の実施例１を説明する。図１は本発明の実施例１に係る金型内塗装用金型及び射出成形装置の主要構成要件の概略側面図である。図２は本発明の実施例１に係る積層成形品の金型内塗装方法の一次成形工程乃至二次成形工程を示す概略部分断面図である。図２（ａ）が一次成形工程の完了状態、図２（ｂ）が一次回転工程後の型開き状態、図２（ｃ）が射出プレス成形方法による二次成形工程の射出充填状態、図２（ｄ）が射出プレス成形方法による二次成形工程の金型キャビティ容積縮小動作状態を示す。図３は本発明の実施例１に係る積層成形品の金型内塗装方法の三次成形工程乃至四次成形工程を示す概略部分断面図である。図３（ａ）が三次成形工程の微少型開き動作及び第２被覆剤注入機からの第２被覆剤の注入、図３（ｂ）が三次成形工程の金型キャビティ容積の縮小動作（被覆剤拡張・圧縮動作）、図３（ｃ）が四次成形工程の微少型開き動作及び第１被覆剤注入機からの第１被覆剤の注入、図３（ｄ）が四次成形工程の金型キャビティ容積の縮小動作（被覆剤拡張・圧縮動作）を示す。

最初に、図１を参照しながら、本発明に係る金型内塗装用金型及び射出成形装置１の基本構成について説明する。射出成形装置１は製品取り出し工程が完了した型開き状態である。ベッド２に固定された固定盤３と、固定盤３に対して型開閉方向に移動可能に設けられた可動盤５と、固定盤３及び可動盤５の間に配置され、取り付けられた回転金型部４０を型開閉方向に直交する回転軸周りに回転可能に支持し、型開閉方向に移動させる回転金型支持機構４と、回転金型部４０の一部を構成し、固定盤３及び可動盤５に対向する２つの金型取付面を有し、回転金型支持機構４に型開閉方向に直交する鉛直方向の回転軸周りに回転可能に支持される回転金型取付部４１と、固定盤３側に設けられた第１射出ユニット１７と、を備えている。

固定盤３には、正面側（可動盤５と対向する側）の面に、本発明に係る金型内塗装用金型を構成する共通金型１９が取り付けられると共に、背面側から正面側に亘って第１射出ユニット１７を共通金型１９に向けて進退させるための貫通穴３ａが形成されている。第１射出ユニット１７は、この貫通孔３ａから共通金型１９に接続可能に配置されており、型締めにより共通金型１９及び回転金型部４０間に形成させる金型キャビティに、図示しない樹脂流路を介して第１溶融樹脂を射出充填可能に構成されている。固定盤３の四隅からは図示しないタイバーが突出して設けられ、このタイバーは、可動盤５を貫通している。

また、固定盤３には第１射出ユニット１７とは別に、共通金型１９に接続可能に第２射出ユニット１８が配置されており、型締めにより共通金型１９及び回転金型部４０間に形成させる金型キャビティに図示しない樹脂流路を介して第２溶融樹脂を射出充填可能に構成されている。ここで、第２射出ユニット１８は、図１において共通金型１９の上面に接続されるように図示されているが、これは、第２射出ユニット１８が共通金型１９に接続されることを概略的に示すものであり、実際には、第２射出ユニット１８は共通金型１９の側面や、第１射出ユニット１７と並べて共通金型１９の背面に接続可能に配置されても良い。

第２射出ユニット１８は移動しない共通金型１９に接続されることが好ましいが、これに限定されるものではなく、回転金型部４０に接続されても良い。また、成形する積層成形品の射出充填量の多い方の樹脂を第１射出ユニット１７で、少ない方の樹脂を第２射出ユニット１８で射出充填させるように構成させることにより、第２射出ユニット１８を小型化できれば、その配置上の制約が減少し、射出成形装置の設置状況に対応させて、先に説明したような第２射出ユニット１８の様々な配置が選択可能になる。更に、汎用の射出成形装置に回転金型支持機構等を追加して、本発明に係る積層成形品の金型内塗装成形方法を行う場合にも、第２射出ユニット１８として、比較的、射出充填量の多くない市販の追加用小型射出ユニット等を採用することができる。

共通金型１９には第１被覆剤注入機５０が配置されている。簡単のために、図１において射出成形装置１外に図示されている第１被覆剤注入機５０は、具体的には、共通金型１９の内部に配置された図示しない注入機（インジェクター）、被覆剤流路及び注入ゲート、射出成形装置外に配置された被覆剤貯蔵容器、及びこれらを接続し、注入機及び被覆剤貯蔵容器間で被覆剤を循環させる循環流路と循環装置等で構成される。そして、成形工程に連動させて、図示しない注入ゲートを介して、共通金型１９の金型キャビティ面のうち、後述する二次成形体９ｂを成形する第２金型キャビティ３１の少なくとも一部を形成する金型キャビティ面１９ｃに、任意のタイミングで、所定の被覆剤を所定の圧力で所定量、所定速度で注入させることができる。

可動盤５には、回転金型部４０と対向する面に、本発明に係る金型内塗装用金型を構成するダミープレート６が取り付けられ、図示しないタイバーに案内され、図示しない型締手段によって、固定盤３に対して進退自在に設けられている。ダミープレート６は、型締め時に、対向する回転金型部４０の金型分割面を保護する。

回転金型支持機構４は、固定盤３と可動盤５との間に配置され、ベッド２上を型開閉方向に移動可能に設けられている。この回転金型支持機構４の型開閉方向の移動の案内（ガイド）は、ベッド２に設けられた直動ガイド等の案内手段によるものであっても良いし、回転金型部４０の回転金型取付部４１を、金型取付面を有し回転する回転部と、これを回転可能に支持し回転しない枠部とで構成し、この回転しない枠部の四隅に、図示しないタイバーを貫通させて案内させるものであっても良いし、公知の案内手段が適宜、選択されれば良い。この回転金型支持機構４により、型開閉方向に直交する鉛直方向の回転軸周りに回転可能に支持され、本発明に係る金型内塗装用金型を構成する回転金型部４０は、固定盤３及び可動盤５に対向する２つの金型取付面を有する回転金型取付部４１と、回転金型取付部４１の金型取付面にそれぞれ取り付けられた第１回転金型２０及び第２回転金型２１から構成され、回転金型支持機構４に着脱可能に取り付けられている。

これら回転金型取付部４１と、第１回転金型２０及び第２回転金型２１とは、固定盤３及び可動盤５に対向する２つの金型分割面を有する１つの金型（回転金型部）として構成され、回転金型支持機構４、あるいは、先に説明した回転金型取付部４１の回転しない枠部に着脱可能に取り付けられても良い。また、回転金型部４０は、型開閉方向に直交する水平方向の回転軸周りに回転可能に支持される形態であっても良い。

第１回転金型２０及び第２回転金型２１は異なる金型キャビティ形状を有している。後述する一次成形工程において、第１回転金型２０は型締めにより共通金型１９と組み合わされて、一次成形体９ａを成形する第１金型キャビティ３０を形成させる。一方、二次成形工程において、第２回転金型２１は型締めにより、一次成形体９ａを保持させた共通金型１９と組み合わされて、二次成形体９ｂを成形する第２金型キャビティ３１を形成させる。また、回転金型部４０には第２被覆剤注入機５１が配置されている。簡単のために、図１において射出成形装置１外に図示されている第２被覆剤注入機５１は、第１被覆剤注入機５０と同様の構成であり、成形工程に連動させて、図示しない注入ゲートを介して、回転金型部４０の少なくとも１つの金型キャビティ面に、任意のタイミングで、所定の被覆剤を所定の圧力で所定量、所定流量で注入させることができる。本実施例１では、第２被覆剤注入機５１は第２回転金型２１の金型キャビティ面２１ｃに第２被覆剤５１ａを注入させるものとする。

次に、本実施例１の前提について説明する。成形対象は、取り付け等のための部位が、透光性を有するガラス代替部の外周部の少なくとも一部に積層成形された自動車等のガラス代替樹脂窓である。そのため、透光性を有するガラス代替部に意匠面及び非意匠面の区別がないため、以下の実施例の説明においては、本発明に係る被覆膜を形成させる意匠面及び非意匠面を、自動車等のガラス代替樹脂窓の車外側及び車内側と呼称する。最初の一次成形工程において、取り付け等のための部位（第１溶融樹脂／一次成形体９ａ）を射出成形し、次の二次成形工程において、該取り付け等のための部位（一次成形体９ａ）がその外周部の少なくとも一部になるように、透光性を有するガラス代替部（第２溶融樹脂／二次成形体９ｂ）を射出プレス成形方法により射出成形する。その後、三次成形工程において、一次成形工程乃至二次成形工程において成形したガラス代替樹脂窓（積層成形品９）の第２回転金型２１側（車外側）に、第２被覆剤注入機５１から耐候性及び耐スクラッチ性を付与する第２被覆剤５１ａを注入させ、第２ハードコート層９ｄを形成させる。そして四次成形工程において、共通金型１９側（車内側）に、第１被覆剤注入機５０から主に耐スクラッチ性を付与する第１被覆剤５０ａを注入させ、第１ハードコート層９ｃを形成させ、最終的に、その内外面に異なる機能を有する第１ハードコート層９ｃ及び第２ハードコート層９ｄを形成させたガラス代替樹脂窓（積層成形品９）を成形するものとする。

引き続き、図２及び図３を参照しながら、本発明の実施例１に係る積層成形品の金型内塗装方法の成形工程を説明する。図２は成形工程の理解を容易にするために、図１の金型部分（側面図）を中心に、成形工程を順に図示した概略部分断面図であり、成形工程に直接関係ない構成部位は図示していない。また、共通金型１９、第１回転金型２０及び第２回転金型２１のみにハッチングを施し、断面であることを示している。更に、図３は、二次成形工程において成形が完了した積層成形品９の一部（図２（ｄ）の要部Ａ）のみ図示したものである。

図１に示す型開き状態から、図２（ａ）に示すように、図示しない型締手段及び回転金型支持機構４により、回転金型部４０及びダミープレート６を共通金型１９に型閉じさせた後、型締力を付与させて型締状態に移行する。矢印は金型の移動や射出ユニットの射出充填状態を示し、白抜き矢印は型締力が付与されていることを示す。この型締状態において、共通金型１９及び第１回転金型２０間に第１金型キャビティ３０を形成させ、第２射出ユニット１８から第１金型キャビティ３０に第１溶融樹脂を射出充填させる（一次成形工程）。先に説明したように、一次成形工程は、取り付け等のための部位（一次成形体９ａ）を射出成形するものであり、一次成形体９ａの仕様に好適な樹脂、成形条件が選択されれば良い。第１溶融樹脂としては、一般的には熱可塑性樹脂が選択される。一方、第２回転金型２１はダミープレート６により、型締状態においてもその金型分割面が保護される。

一次成形体９ａの冷却固化時間経過後、図２（ｂ）に示すように、一次成形体９ａを共通金型１９に保持させた状態で、図示しない型締手段及び回転金型支持機構４により、ダミープレート６及び回転金型部４０を共通金型１９から型開きさせる。型開き後、回転金型支持機構４により回転金型部４０を回転させ、第２回転金型２１を共通金型１９と対向する位置に移動させる（一次回転工程）。型開きが完了する前、すなわち、ダミープレート６が図示しない型締手段により型開き限位置に到達する前に、回転金型部４０をその回転が可能な位置まで移動させることができる場合は、型開き中に一次回転工程を行っても良い。

一次回転工程後、図２（ｃ）に示すように、再び、図示しない型締手段及び回転金型支持機構４により、回転金型部４０及びダミープレート６を共通金型１９に型閉じさせた後、型締力を付与させて型締状態に移行する。この型締状態において、一次成形体９ａを保持させた共通金型１９及び第２回転金型２１間に第２金型キャビティ３１を形成させ、第１射出ユニット１７から第２金型キャビティ３１に第２溶融樹脂を射出充填させる（二次成形工程／射出充填）。

先に説明したように、二次成形工程は、取り付け等のための部位（一次成形体９ａ）がその外周部の少なくとも一部になるように、透光性を有するガラス代替部（２次成形体９ｂ）を射出プレス成形方法により射出成形するものであり、二次成形体９ｂの仕様に好適な樹脂、成形条件が選択されれば良い。第２溶融樹脂としては、一般的には熱可塑性樹脂が選択される。また、二次成形体９ｂを射出プレス成形方法により射出成形するために、一次成形体９ａを保持させた共通金型１９と第２回転金型２１とは、型開閉方向に微少距離α（アルファ）だけ微少型開きさせた位置で、射出充填圧力に対抗するように位置保持されており、完全な型締状態に対して、微少型開き量αだけ金型キャビティ容積を拡張させた状態の第２金型キャビティ３１に第２溶融樹脂を射出充填させる。

射出充填の完了後、あるいは完了前の適切なタイミングで、図２（ｄ）に示すように、図示しない型締手段及び回転金型支持機構４により、回転金型部４０及びダミープレート６を共通金型１９に完全に型閉じさせた後、再度、型締力を付与させて型締状態に移行する（二次成形工程／金型キャビティ容積縮小動作）。この二次成形工程の金型キャビティ容積縮小動作中も第１射出ユニット１７により、第２金型キャビティ３１内の第２溶融樹脂に樹脂充填圧力を作用させることが好ましい。このように、一次成形工程乃至二次成形工程により、一次成形体９ａ及び二次成形体９ｂから成る積層成形品９が成形される。尚、図２（ｄ）の要部Ａは、後述する三次成形工程乃至四次成形工程の説明を容易にするためにピックアップしたもので、三次成形工程乃至四次成形工程を説明する図３は、この要部について図示している。

ここで、本実施例１では、一次成形工程において取り付け等のための部位（第１溶融樹脂／一次成形体９ａ）を射出成形した後、二次成形工程において透光性を有するガラス代替部（第２溶融樹脂／２次成形体９ｂ）を射出プレス成形方法により射出成形するものとしたが、必要に応じて、共通金型１９、回転金型部４０、第１射出ユニット１７及び第２射出ユニット１８の構成を適宜変更すれば、この逆の順序、すなわち、一次成形工程において透光性を有するガラス代替部（第２溶融樹脂／２次成形体９ｂ）を射出プレス成形方法により射出成形した後、二次成形工程において取り付け等のための部位（第１溶融樹脂／一次成形体９ａ）を射出成形することも可能である。その場合、後から射出充填させる、取り付け等のための部位（一次成形体９ａ）となる第１溶融樹脂の熱により、先に成形した透光性を有するガラス代替部（二次成形体９ｂ）に歪みが生じないような、あるいは、歪みが生じても許容できるような配慮が必要となる。また、本実施例１では、二次成形工程において、二次成形体９ｂを射出成形させるために射出プレス成形方法を行うものとしたが、成形する積層成形品に応じて、射出プレス成形方法ではない一般的な射出成形を行っても良いし、一次成形工程及び二次成形工程の両方において、射出プレス成形方法を行っても良い。

このような、金型キャビティ容積を拡張させた状態で射出充填させることにより溶融樹脂の充填抵抗を低減させ、その後、金型キャビティ容積を縮小させることにより、金型キャビティ内の溶融樹脂に略均一に型締力を付与させることができる射出プレス成形方法は、射出圧縮成形方法と並び、樹脂成形品の冷却固化後の内部応力を低減させて、その内部応力に起因する樹脂成形品の成形後の歪みを低減させることができ、このような歪みを極力抑える必要があるガラス代替樹脂窓や、光ディスク等の光学式記録媒体等の樹脂成形品の射出成形に好適とされている。本実施例１では、射出プレス成形方法を行う形態を説明したが、型締力を弱めた状態で、射出充填圧力により金型キャビティを拡張させる射出圧縮成形方法も行うことができることは言うまでもない。

成形工程の説明に戻る。図２（ｄ）に示すように、共通金型１９及び第２回転金型２１間に形成させた第２金型キャビティ３１において、一次成形体９ａと二次成形体９ｂとから成る積層成形品９が成形される。その冷却固化中の適切なタイミングで、図３（ａ）に示すように、積層成形品９を共通金型１９に保持させた状態で、図示しない型締手段及び回転金型支持機構４により、ダミープレート６及び回転金型部４０を共通金型１９から、型開閉方向に距離β（ベータ）だけ微少型開きさせる（三次成形工程／微少型開き）。この微少型開き動作により積層成形品９及び第２回転金型２１間に形成させた、その距離が略βの隙間に、第２被覆剤注入機５１から第２回転金型２１の金型キャビティ面２１ｃに配置された図示しない注入ゲートを介して、耐候性及び耐スクラッチ性を付与する第２被覆剤５１ａを所定の圧力で所定量、所定流量で注入させる。

ここで、金型内塗装方法で使用する被覆剤としては、一般的には熱硬化性被覆剤が選択される。そのため、樹脂成形品と金型キャビティ面との隙間に被覆剤を注入させる際、樹脂成形品や金型キャビティ面の温度が高すぎる場合、被覆剤が注入直後から硬化し始めるため、樹脂成形品表面での流動性や金型キャビティ面の転写性が低下し被覆膜の品質を低下させてしまう。逆に低すぎると、樹脂成形品表面への被覆膜の形成が遅れ、成形サイクルが長くなるだけでなく、流動性を維持した被覆剤の金型内摺動部への侵入や、金型外部への漏洩を発生させてしまう可能性がある。これらを鑑みて、三次成形工程における微少型開き及び被覆剤の注入タイミングは、積層成形品９の冷却固化状態や金型の温度調整能力に応じて適切に決定される必要がある。

また、先に説明したように、本実施例１のような金型内塗装方法においては、微少型開き時の被覆剤の金型外への漏洩を防止するために、シェアエッジ構造やシール機構を有する金型を使用する必要がある。しかしながら、シェアエッジ構造は公知の構造であり、被覆剤の金型外への漏洩を防止するシール機構等は、様々な構造が開示されているため、本実施例１においては、共通金型１９及び回転金型部４０に、これら被覆剤の金型外への漏洩を防止する、図示しない構造あるいは機構が採用されているものとし、以後もこれらの構造あるいは機構については図示及び説明を割愛する。

成形工程の説明に戻る。第２被覆剤注入機５１からの第２被覆剤５１ａの注入後、図３（ｂ）に示すように、図示しない型締手段及び回転金型支持機構４により回転金型部４０及びダミープレート６を共通金型１９に完全に型閉じさせた後、再度、型締力を付与させて型締状態に移行する（三次成形工程／被覆剤拡張・圧縮動作）。この被覆剤拡張・圧縮動作により、積層成形品９の第２回転金型２１側（車外側）の表面に第２被覆剤５１ａを均一に拡張・圧縮させ、その後硬化させて第２ハードコート層９ｄを形成させる。

本実施例１のように、金型の微少型開き動作により被覆剤を注入させる隙間を形成させる金型内塗装方法においては、樹脂成形品の型開閉方向に直交する面には、略微少型開き量と同じ距離の隙間を形成させることができる一方、その型開閉方向に直交する面に連続する立ち上がり面のように、型開閉方向との角度が９０°より小さくなる面には、その角度が小さくなればなる程、形成させる隙間が小さくなる。しかしながら、本実施例１のガラス代替樹脂窓等のような、型開閉方向の厚み（側面の長さ）がその縦・横寸法に対して十分に小さい樹脂成形品であれば、樹脂成形品に一般的に設けられる抜け勾配（角度）を５°以上、好ましくは１０°以上とすることで、微少型開き動作により、被覆剤を注入させるのに必要な数十〜数百μｍ（マイクロメートル）の隙間を形成させることに特に問題はない。また、積層成形品９の二次成形体９ｂは、その冷却固化収縮により全方位に収縮するため、その型開閉方向と直交する方向にも収縮し、積層成形品９の二次成形体９ｂの側面部分及び第２回転金型２１の金型キャビティ面２１ｃ間にも、微少ではあるが隙間が形成される。そのため、積層成形品９の二次成形体９ｂについて、適切な抜け勾配を設けることにより、その立ち上がり面にも第２被覆剤５１ａを注入させて第２ハードコート層９ｄを形成させることができる。

三次成形工程の後、図３（ｃ）に示すように、図示しない型締手段及び回転金型支持機構４により、ダミープレート６及び回転金型部４０を共通金型１９から、型開閉方向に微少距離γ（ガンマ）だけ微少型開きさせる（四次成形工程／微少型開き）。この微少型開き動作により積層成形品９及び共通金型１９間に形成させた、その距離が略γの隙間に、第１被覆剤注入機５０から共通金型１９の金型キャビティ面１９ｃに配置された図示しない注入ゲートを介して、主に耐スクラッチ性を付与する第１被覆剤５０ａを所定の圧力で所定量、所定流量で注入させる。

ここで、積層成形品９の共通金型１９側にはその外周部の少なくとも一部に、取り付け等のための部位（一次成形体９ａ）が積層され凹凸形状が形成されている。積層成形品に限らず、樹脂成形品の冷却固化収縮により生じる圧縮力は、このような凹凸形状を成形する金型キャビティ面の凸部に集中するため、型開きの際に、樹脂成形品がそのような凸部が多い方の金型キャビティを有する金型側に保持されることが一般的である。そのため、本実施例１の場合、積層成形品９を第２回転金型２１の金型キャビティ面２１ｃに保持させる何らかの保持機構がなければ、微少型開きの際、積層成形品９は共通金型１９側に保持されるため、図３（ｃ）に示すように、積層成形品９及び共通金型１９間の略全面に隙間は形成されず、図３（ａ）に示すように、第２回転金型２１及び積層成形品９間の略全面に隙間が形成される可能性が高い。

しかしながら、このように、第１被覆剤５０ａを注入させるべき隙間が、積層成形品９及び共通金型１９間ではなく、第２回転金型２１及び積層成形品９間の略全面に形成される場合、積層成形品９は第２回転金型２１の金型キャビティ面２１ｃに支持されない状態となる。そのため、金型キャビティ内で積層成形品９を第２回転金型２１側に押圧させることができれば、積層成形品９を第２回転金型２１の金型キャビティ面２１ｃまで移動させて、図３（ｃ）に示すように、積層成形品９の共通金型１９側の金型キャビティ面１９ｃの略全面に亘って第１被覆剤５０ａを注入させる隙間を形成させることができる。

金型キャビティ内で積層成形品９を第２回転金型２１側に押圧させる方法としては、例えば、まず、共通金型１９側に配置された、図示しない製品押出用の押出ピンで積層成形品９を押圧させる方法がある。この場合、積層成形品９の一次成形体９ａの非意匠面側等、押出ピンによる押出痕が生じても品質上問題にならない部分を押圧させることが好ましい。次に、共通金型１９の金型キャビティ面１９ｃに配置された、図示しない、開閉機構付の気体噴出孔から圧縮気体を噴出してその圧力で押圧させる方法も可能である。更には、積層成形品９を押圧させて、共通金型１９側に第１被覆剤５０ａを注入させる隙間を形成させた後に注入を開始させるのではなく、第１被覆剤注入機５０から共通金型１９の金型キャビティ面１９ｃに配置された図示しない注入ゲートを介して、第１被覆剤５０ａを所定の圧力で所定量、所定流量で直接注入させて、その圧力自体で積層成形品９を注入量に連動させて押圧させる方法等も可能である。

二次成形体９ｂは、その冷却固化収縮により全方位に収縮するため、その立ち上がり方向（型開閉方向／厚み方向）にも収縮し、積層成形品９及び共通金型１９の金型キャビティ面１９ｃ間の略全面にも、微少ではあるが隙間が形成される。そのため、これら圧縮気体や第１被覆剤５０ａを噴出・注入させて、その圧力で積層成形品９を第２回転金型２１側に押圧させる場合、それら流体の噴出・注入のごく初期の段階で、その微少な隙間はそれら流体で満たされ、第２回転金型２１の金型キャビティ面２１ｃに支持されない状態の積層成形品９の略全面に圧力を伝播させることができるため、位置ずれ等を生じさせることなく、積層成形品９を第２回転金型２１側に移動させることができる。図３（ｃ）はこのような方法のいずれかにより積層成形品９を押圧させて、積層成形品９及び共通金型１９の金型キャビティ面１９ｃ間の略全面に形成させた、その距離が略γの隙間に、第１被覆剤注入機５０から第１被覆剤５０ａを注入させている。

第１被覆剤注入機５０からの第１被覆剤５０ａの注入後、図３（ｄ）に示すように、図示しない型締手段及び回転金型支持機構４により回転金型部４０及びダミープレート６を共通金型１９に完全に型閉じさせた後、再度、型締力を付与させて型締状態に移行する（四次成形工程／被覆剤拡張・圧縮動作）。この被覆剤拡張・圧縮動作により、積層成形品９の共通金型１９側（車内側）の表面に第１被覆剤５０ａを均一に拡張・圧縮させ、その後硬化させて第１ハードコート層９ｃを形成させる。この四次成形工程における微少型開き及び被覆剤の注入タイミングも、積層成形品９の冷却固化状態や金型の温度調整能力、更には、第２ハードコート層９ｄの硬化状態に応じて適切に決定される必要があることは言うまでもない。

第１ハードコート層９ｃの硬化後、図示はしていないが、積層成形品９を共通金型１９及び第２回転金型２１のいずれか一方に保持させた状態で、型締手段及び回転金型支持機構４により、ダミープレート６及び回転金型部４０を共通金型１９から型開きさせ、製品取り出し手段により積層成形品９を射出成形装置１外へ搬出させる（製品取り出し工程）。この製品取り出し工程の型開きにおいては、ダミープレート６及び回転金型部４０を、回転金型部４０の回転が可能な位置まで型開きさせても良いし、製品取り出しを容易にするため、回転金型部４０を型開き限位置にあるダミープレート６に型合わせするまで型開きさせ、共通金型１９及び回転金型部４０間の距離（デーライト）が最大になるようにしても良い。その場合、ダミープレート６及び回転金型部４０を一体化する機構を設けて、これらを一体で型開きさせても良い。製品取り出し工程後、回転金型部４０をその回転が可能な位置で回転させ、第１回転金型２０を共通金型１９と対向する位置に移動させれば、図１に示す型開き状態となる（二次回転工程）。

このように、図１から図３（ｄ）の成形工程が、本発明の実施例１に係る積層成形品の金型内塗装方法の成形工程の１成形サイクルとなり、本成形サイクルを繰り返すことにより、被覆膜形成金型を使用せず、その内外面に異なる機能を有する第１ハードコート層９ｃ及び第２ハードコート層９ｄを形成させた、一次成形体９ａと二次成形体９ｂとから成る積層成形品９を、微少型開きを除く型開き２回毎に連続して成形することができる。

また、本実施例１で説明した本発明に係る金型内塗装用金型、射出成形装置及び積層成形品の金型内塗装方法によれば、積層成形品の意匠面及び非意匠面の両面に被覆膜を形成させる場合、被覆膜形成金型を使用しないため、特許文献２の形態のように、射出成形装置のサイズに対して成形可能な樹脂成形品のサイズが小さくなるという問題はない。更に、特許文献３の形態のように、固定盤側や回転する金型側の金型を切り換える金型移動手段等を設ける必要はない。また更に、これら被覆膜形成金型を使用する形態に共通する、これらの金型のすべてに、型開き毎にそれぞれの金型から他方の金型へと積層成形品の保持を変更する複雑な製品保持機構を配置させて、それらの複雑な切り替え制御を行わなければならないという問題もない。

ここで、本実施例１においては、自動車等のガラス代替樹脂窓（積層成形品）の内外面に異なる機能を有するハードコート層を形成させるものとしたが、ハードコート層に限定されるものではなく、赤外線遮断機能や結露防止機能、乱反射防止機能等の機能層であってもよく、積層成形品の内外面に形成させる被覆膜は、様々な機能を有する被覆膜を必要に応じて任意に組み合わせることができる。また、必ずしも積層成形品の内外面両面に被覆膜を形成させる形態に限定されるものではなく、いずれか一方の面のみに被覆膜を形成させる場合は、先に説明した三次成形工程及び四次成形工程の内、被覆膜を形成させる面側の成形工程のみを行えば良い。

次に、図４を参照しながら本発明の実施例２を説明する。図４は本発明の実施例２に係る積層成形品の金型内塗装方法の三次成形工程を示す概略部分断面図である。図４（ａ）が三次成形工程の微少型開き動作、図４（ｂ）が第１被覆剤注入機からの第１被覆剤の注入、図４（ｃ）が第２被覆剤注入機からの第２被覆剤の注入、図４（ｄ）が金型キャビティ容積の縮小動作（被覆剤拡張・圧縮動作）を示す。尚、実施例１と同様に、図４は、二次成形工程において成形が完了した積層成形品９の一部（図２（ｄ）の要部Ａ）のみ図示したものである。

実施例２における実施例１との基本構成上の相違点はない。ただし、実施例２においては、被覆剤を注入させるための隙間を形成させる微少型開き量が実施例１よりも多いことを説明するため、図面上、矛盾が生じないように、共通金型１９及び第２回転金型２１の金型分割面を形成する嵌合部の構造をシェアエッジ構造として図示している。これは本実施例２において、共通金型１９及び第２回転金型２１の構造にシェアエッジ構造が必須であることを示唆したものではない。実施例２における実施例１との相違点は、本発明に係る積層成形品の金型内塗装方法にあり、実施例１において三次成形工程及び四次成形工程の２工程で行っていた積層成形品９の内外面へのハードコート層の形成を三次成形工程の１工程で行う点である。したがって、一次成形体９ａと二次成形体９ｂとから成る積層成形品９を成形する一次成形工程乃至二次成形工程は実施例１と基本的に同じため、その説明は割愛し、図４において実施例１と同じ構成要件については同じ符号を付し、実施例１との相違点についてのみ説明する。

図２（ｄ）に示すように、共通金型１９及び第２回転金型２１間に形成させた第２金型キャビティ３１において、一次成形体９ａと二次成形体９ｂとから成る積層成形品９が成形された後、その冷却固化中の適切なタイミングで、図４（ａ）に示すように、積層成形品９を共通金型１９に保持させた状態で、図示しない型締手段及び回転金型支持機構４により、ダミープレート６及び回転金型部４０を共通金型１９から、型開閉方向に距離β（ベータ）＋γ（ガンマ）だけ微少型開きさせる（三次成形工程／微少型開き）。この距離β＋γは、第２回転金型２１の金型キャビティ面２１ｃ側に、第２被覆剤５１ａを注入させるのに必要な隙間を形成させるために必要な微少型開き量βと、共通金型１９の金型キャビティ面１９ｃ側に、第１被覆剤５０ａを注入させるのに必要な隙間を形成させるために必要な微少型開き量γとを合計したものであり、この微少型開き動作により、積層成形品９及び第２回転金型２１間に距離β＋γと略同じ隙間を形成させる。言い換えれば、実施例１の三次成形工程及び四次成形工程で注入させる被覆剤容積と略同じだけ、金型キャビティ容積をこの微少型開き動作により拡張させるものである。

次に、図４（ｂ）に示すように、第１被覆剤注入機５０から共通金型１９の金型キャビティ面１９ｃに配置された図示しない注入ゲートを介して、主に耐スクラッチ性を付与する第１被覆剤５０ａを所定の圧力で所定量、所定流量で注入させる。先に説明したように、積層成形品９及び共通金型１９の金型キャビティ面１９ｃ間の略全面には、積層成形品９の冷却固化収縮により微少な隙間が形成されており、第１被覆剤５０ａの注入のごく初期の段階で、その微少な隙間は第１被覆剤５０ａで満たされ、第２回転金型２１の金型キャビティ面２１ｃに支持されない状態の積層成形品９の略全面に圧力を伝播させることができるため、位置ずれ等を生じさせることなく、積層成形品９を距離γと略同じ距離だけ、第２回転金型２１側に移動させる。一方、積層成形品９及び第２回転金型２１間に距離βと略同じ隙間が残されることは言うまでもない。

次に、図４（ｃ）に示すように、第２被覆剤注入機５１から第２回転金型２１の金型キャビティ面２１ｃに配置された図示しない注入ゲートを介して、耐候性及び耐スクラッチ性を付与する第２被覆剤５１ａを所定の圧力で所定量、所定流量で注入させる。積層成形品９及び第２回転金型２１間には、第２被覆剤５１ａを注入させるのに必要な微少型開き量βと略同じ隙間が形成されているため、実施例１の三次成形工程において注入させた第２被覆剤５１ａの全量と同じ量を問題なく注入させることができる。

第１被覆剤５０ａ及び第２被覆剤５１ａの注入後、図４（ｄ）に示すように、図示しない型締手段及び回転金型支持機構４により回転金型部４０及びダミープレート６を共通金型１９に完全に型閉じさせた後、再度、型締力を付与させて型締状態に移行する（三次成形工程／被覆剤拡張・圧縮動作）。この被覆剤拡張・圧縮動作により、積層成形品９の共通金型１９側（車内側）の表面に第１被覆剤５０ａを均一に拡張・圧縮させ、その後硬化させて第１ハードコート層９ｃを、積層成形品９の回転金型部４０側（車外側）の表面に第２被覆剤５１ａを均一に拡張・圧縮させ、その後硬化させて第２ハードコート層９ｄを略同時に形成させる。

このように、本発明の実施例１に係る積層成形品の金型内塗装方法の三次成形工程乃至四次成形工程を、本実施例２の三次成形工程に置き換えて成形工程の１成形サイクルとしても良く、本成形サイクルを繰り返すことにより、被覆膜形成金型を使用せず、その内外面に異なる機能の第１ハードコート層９ｃ及び第２ハードコート層９ｄを形成させた、一次成形体９ａと二次成形体９ｂとから成る積層成形品９を、微少型開きを除く型開き２回毎に連続して成形することができる。この場合、被覆剤を注入させる隙間を形成させるための微少型開き動作と、ハードコート層を形成させるための被覆剤拡張・圧縮動作とを、実施例１に対してそれぞれ１回ずつ少なくすることができ、成形サイクルを短縮することができる。

また、本実施例２においては、三次成形工程において、共通金型１９側からの第１被覆剤５０ａの注入の後、第２回転金型２１側からの第２被覆剤５１ａの注入を行うものとしたが、この時の微少型開き量を微少距離β（ベータ）＋γ（ガンマ）以上とし、この微少型開き動作による金型キャビティ容積の拡張量を、第１被覆剤５０ａ及び第２被覆剤５１ａの注入容積よりも確実に多くすれば、第１被覆剤５０ａ及び第２被覆剤４０の注入を略同時に、あるいは、先に第２回転金型２１側からの第２被覆剤５１ａの注入を行ったとしても、一方の被覆剤の注入が他方の被覆剤の注入の障害（一方の注入圧力による他方の注入抵抗）になることはない。すなわち、これら被覆剤の注入順序を、積層成形品９の冷却固化状態や金型の温度調整能力に応じて、適宜選択することができるだけでなく、これら被覆剤を略同時に注入させて、成形サイクルを更に短縮することができる。

ここで、本発明に係る金型内塗装方法は、本発明に係る金型内塗装用金型及び射出成形装置の、一部の構成要件及び成形工程を変更することにより、積層成形品を成形するための、別の形態を有する射出成形装置でも実施することが可能である。これを、本発明に係る金型内塗装方法の応用例（以下：実施例３）として、図５を参照しながら説明する。図５は実施例３に係る積層成形品の金型内塗装方法の成形工程を示す概略部分断面図である。図５（ａ）が一次成形工程及び三次成形工程、図５（ｂ）が回転工程、図５（ｃ）が一次成形工程、二次成形工程及び三次成形工程、図５（ｄ）が四次成形工程を示す。尚、実施例１の図２と同様に、図５は成形工程の理解を容易にするために、金型部分（側面図）を中心に、成形工程を順に図示した概略部分断面図であり、成形工程に直接関係ない構成部位は図示していない。また、共通金型１９’、ダミープレート６’、第１回転金型２０’及び第２回転金型２１’のみにハッチングを施し、断面であることを示している。

実施例３に係る金型内塗装用金型、及び、別の形態を有する射出成形装置と、実施例１に係る金型内塗装用金型、及び、射出成形装置１との基本構成上の相違点は、まず、可動盤５に取り付けられるダミープレート６’が成形用金型として構成されている点と、第２射出ユニット１８が可動盤５と同じベース上に載置され、型締手段等により可動盤５と共に型開閉方向に移動可能であり、且つ、該ベース上で可動盤５を介してダミープレート６’の背面（可動盤５への取り付け面）に接続可能に配置されている点である（いわゆる、射出ユニットの対向配置）。一方、共通金型１９’や共通金型１９’が取り付けられる固定盤３、固定盤３及び可動盤５間に配置され、取り付けられた回転金型部４０を型開閉方向に直交する回転軸周りに回転可能に支持し、型開閉方向に移動させる回転金型支持機構４は実施例１と同じ基本構成であり、積層成形品を成形するための射出成形装置として公知の形態である。

そして、次の基本構成上の相違点は、第１被覆剤注入機５０が共通金型１９’ではなく、成形用金型として構成されるダミープレート６’に配置されている点と、第２被覆剤注入機５１が第１回転金型２０’の金型キャビティ面２０’ｃ及び第２回転金型２１’の金型キャビティ面２１’ｃに選択的に被覆剤を注入させる点である。また、実施例３における実施例１との金型内塗装方法の相違点は、実施例１において一次成形工程乃至四次成形工程がすべて共通金型１９及び回転金型部４０間で行われ、微少型開きを除く型開き２回と回転金型部４０の回転工程２回とで行われる１成形サイクルが、共通金型１９’、回転金型部４０及びダミープレート６’間で行われ、微少型開きを除く型開き１回と回転金型部４０の回転工程１回とで行われる点である。一次成形工程乃至四次成形工程の個々の成形工程は実施例１で説明した個々の成形工程と基本的に同じため、その説明は割愛し、図５において実施例１と同じ構成要件については同じ符号を付し、実施例１との相違点についてのみ説明する。

まず、図５（ａ）に示すように、図示しない型締手段及び回転金型支持機構４により、回転金型部４０及びダミープレート６’を共通金型１９’に型閉じさせた後、型締力を付与させて型締状態に移行する。ここで、実施例１との成形工程の相違から、回転金型部４０の第１回転金型２０’及び第２回転金型２１’は同じ金型キャビティ形状を有しており、この型締状態において、共通金型１９’及び第１回転金型２０’（又は、第２回転金型２１’）間に第１金型キャビティ３０’を形成させ、第１射出ユニット１７から第１金型キャビティ３０’に第２溶融樹脂を射出充填させる（一次成形工程）。実施例１と異なり、この一次成形工程は、透光性を有するガラス代替部（第２溶融樹脂／二次成形体９ｂ）を射出成形するものである。一次成形工程を実施例１と同様に射出プレス成形で行っても良い。一方、第２回転金型２１’（又は、第１回転金型２０’）及びダミープレート６’間には第２金型キャビティ３１’を形成させ、後述するような二次成形工程他を行わせるが、説明を簡単にするため、ここでの説明は割愛する。

２次成形体９ｂの冷却固化中の適切なタイミングで、２次成形体９ｂを共通金型１９’に保持させた状態で、図示しない型締手段及び回転金型支持機構４により、ダミープレート６’及び回転金型部４０を共通金型１９’から、型開閉方向に距離β（ベータ）だけ微少型開きさせる（三次成形工程／微少型開き）。この微少型開き動作により積層成形品９及び第１回転金型２０’間に形成させた、その距離が略βの隙間に、第２被覆剤注入機５１から第１回転金型２０’の金型キャビティ面２０’ｃに配置された図示しない注入ゲートを介して、耐候性及び耐スクラッチ性を付与する第２被覆剤５１ａを所定の圧力で所定量、所定流量で注入させる。

第２被覆剤注入機５１からの第２被覆剤５１ａの注入後、図示しない型締手段及び回転金型支持機構４により回転金型部４０及びダミープレート６’を共通金型１９’に完全に型閉じさせた後、再度、型締力を付与させて型締状態に移行する（三次成形工程／被覆剤拡張・圧縮動作）。この被覆剤拡張・圧縮動作により、２次成形体９ｂの第１回転金型２０’側（車外側）の表面に第２被覆剤５１ａを均一に拡張・圧縮させ、その後硬化させて第２ハードコート層９ｄを形成させる。図５（ａ）にこれら三次成形工程の微少型開き及び被覆剤拡張・圧縮動作の詳細は図示していないが、実施例１における図３（ａ）及び図３（ｂ）の第２回転金型２１及びその金型キャビティ面２１ｃを、第１回転金型２０’及びその金型キャビティ面２０’ｃに読み換えると理解が容易である。また、次の成形サイクルにおいては、第１回転金型２０’及びその金型キャビティ面２０ｃ’が、後述する回転工程により、第２回転金型２１’及びその金型キャビティ面２１’ｃに切り換えられるが、その説明は割愛する。

第２ハードコート層９ｄの形成後、二次成形体９ｂを第１回転金型２０’に保持させた状態で、図示しない型締手段及び回転金型支持機構４により、ダミープレート６’及び回転金型部４０を共通金型１９’から型開きさせる。型開き後、図５（ｂ）に示すように、回転金型支持機構４により回転金型部４０を回転させ、第２回転金型２１’を共通金型１９’と対向する位置に、二次成形体９ｂを保持させた第１回転金型２０’をダミープレート６’と対向する位置に移動させる（回転工程）。

回転工程後、図５（ｃ）に示すように、再び、図示しない型締手段及び回転金型支持機構４により、回転金型部４０及びダミープレート６’を共通金型１９’に型閉じさせた後、型締力を付与させて型締状態に移行する。この型締状態において、二次成形体９ｂを保持させた第１回転金型２０’及びダミープレート６’間に第２金型キャビティ３１’を形成させ、第２射出ユニット１８から第２金型キャビティ３１’に第１溶融樹脂を射出充填させる（二次成形工程）。

実施例１と異なり、この二次成形工程は、透光性を有するガラス代替部（２次成形体９ｂ）の外周部の少なくとも一部になるように、取り付け等のための部位（第１溶融樹脂／一次成形体９ａ）を射出成形するものであり、一次成形体９ａの仕様に好適な樹脂、成形条件が選択されれば良い。第１溶融樹脂としては、一般的には熱可塑性樹脂が選択される。また、この二次成形工程と少なくとも一部を重複させて、あるいは前後に、共通金型１９’及び第２回転金型２１’間に形成させた第１金型キャビティ３０’において、透光性を有するガラス代替部（２次成形体９ｂ）を成形する一次成形工程と、２次成形体９ｂの第２回転金型２１’側（車外側）の表面に第２ハードコート層９ｄを形成させる三次成形工程とを行わせる。これら一次成形工程及び三次成形工程については既に本実施例３の図５（ａ）他で説明した成形工程と基本的に同じであるため、説明は割愛する。

共通金型１９’及び第２回転金型２１’間に形成させた第１金型キャビティ３０’において一次成形工程（二次成形体９ｂ）及び三次成形工程（第２ハードコート層９ｄ）が完了し、且つ、第１回転金型２０’及びダミープレート６’間に形成させた第２金型キャビティ３１’において成形させた一次成形体９ａの冷却固化中の適切なタイミングで、図示しない型締手段及び回転金型支持機構４により、ダミープレート６’及び回転金型部４０を共通金型１９’から、型開閉方向に距離γ（ガンマ）だけ微少型開きさせる（四次成形工程／微少型開き）。この微少型開き動作により積層成形品９及びダミープレート６’間に形成させた、その距離が略γの隙間に、第１被覆剤注入機５０からダミープレート６’の金型キャビティ面６’ｃに配置された図示しない注入ゲートを介して、主に耐スクラッチ性を付与する第１被覆剤５０ａを所定の圧力で所定量、所定流量で注入させる。

第１被覆剤注入機５０からの第１被覆剤５０ａの注入後、図５（ｄ）に示すように、図示しない型締手段及び回転金型支持機構４により回転金型部４０及びダミープレート６’を共通金型１９’に完全に型閉じさせた後、再度、型締力を付与させて型締状態に移行する（四次成形工程／被覆剤拡張・圧縮動作）。この被覆剤拡張・圧縮動作により、積層成形品９のダミープレート６’側（車内側）の表面に第１被覆剤５０ａを均一に拡張・圧縮させ、その後硬化させて第１ハードコート層９ｃを形成させる。このとき、第１被覆剤５０ａを注入させるべき隙間が、積層成形品９及びダミープレート６’間ではなく、第１回転金型２０’及び積層成形品９間の略全面に形成される場合であっても、第１被覆剤５０ａが注入可能なことは先に説明したとおりである。

図５（ｃ）及び図５（ｄ）にこれら四次成形工程の微少型開き及び被覆剤拡張・圧縮動作の詳細は図示していないが、実施例１における図３（ｃ）及び図３（ｄ）の第２回転金型２１及びその金型キャビティ面２１ｃ、そして、共通金型１９及びその金型キャビティ面１９ｃを、第１回転金型２０’及びその金型キャビティ面２０’ｃ、そして、ダミープレート６’及びその金型キャビティ面６’ｃに読み換え、更に、読み替えたダミープレート６’側の図示しない型締手段及び第１回転金型２０’（回転金型部４０）の回転金型支持機構４により型開閉動作及び型締めが行われると考えれば理解が容易である。また、次の成形サイクルにおいては、第１回転金型２０’及びその金型キャビティ面２０ｃ’が、先に説明した回転工程により、第２回転金型２１’及びその金型キャビティ面２１’ｃに切り換えられるが、その説明は割愛する。

第１ハードコート層９ｃの硬化後、図示はしていないが、積層成形品９をダミープレート６’及び第１回転金型２０’のいずれか一方に保持させた状態で、型締手段及び回転金型支持機構４により、ダミープレート６’及び回転金型部４０を共通金型１９’から型開きさせ、製品取り出し手段により積層成形品９を射出成形装置外へ搬出させる（製品取り出し工程）。製品取り出し工程後、回転金型部４０をその回転が可能な位置で回転させ、何も保持させていない第１回転金型２０’を共通金型１９’と対向する位置に、前の成形サイクルで成形させた二次成形体９ｂを保持させた第２回転金型２１’をダミープレート６’と対向する位置に移動させた後、再び、型締状態に移行させれば、図５（ａ）に示す型締め状態となる（回転工程）。

このように、図５（ａ）から図５（ｄ）の成形工程が、実施例３に係る一次成形工程乃至四次成形工程を含む積層成形品の金型内塗装方法の成形工程の１成形サイクルとなり、本成形サイクルを繰り返すことにより、被覆膜形成金型を使用せず、その内外面に異なる機能を有する第１ハードコート層９ｃ及び第２ハードコート層９ｄを形成させた、一次成形体９ａと二次成形体９ｂとから成る積層成形品９を、微少型開きを除く型開き１回毎に連続して成形することができる。

本発明は、上記の実施例１及び実施例２の中で説明した様々な形態を含め、上記の実施の形態に限定されることなく色々な形で実施できる。例えば、実施例１及び実施例２においては、微少型開き動作により被覆剤を注入させる隙間を形成させるものとしたが、部分的な被覆膜を形成させる場合や、同じ面に異なる複数の被覆膜を形成させる場合は、共通金型１９や回転金型部４０に可動中子等の金型内摺動部を設け、この摺動部により任意の隙間を形成させる方が好適な場合も考えられる。本発明は、そのような方法によって被覆剤を注入させる隙間を形成させる場合であっても、同様の効果を奏するものである。

また、実施例１乃至実施例３において、成形対象を、その内外面に異なる機能を有する第１ハードコート層及び第２ハードコート層を形成させたガラス代替樹脂窓としたが、このような、その内外面に異なる機能を有するハードコート層を形成させた積層成形品は、近年、軽量化や組み立て工数の削減を主目的に多くの分野で採用され始めている。自動車用のガラス代替樹脂窓以外の成形対象としては、同じく自動車のヘッドランプカバーやリアコンビネーションカバー（表面は高硬度＋耐候性、裏面は結露防止）や、テレビやパソコン、携帯電話やその他携帯電子機器の画面に用いられる液晶パネル（表面は高硬度、裏面は乱反射抑制）等があり、本発明はこれらの成形対象であっても同様の効果を奏するものであることは言うまでもない。

本発明に係る金型内塗装用金型、射出成形装置及び積層成形品の金型内塗装方法は、これまで説明した通り、積層成形品の意匠面及び非意匠面の両面に被覆膜を形成させる場合、特許文献２の形態のように、被覆膜形成金型を使用しないため、特許文献２の形態のように、射出成形装置のサイズに対して成形可能な樹脂成形品のサイズが小さくなるという問題はない。また、特許文献３の形態のように、固定盤側や回転する金型側の金型を切り換える金型移動手段等を設ける必要はない。更に、これら被覆膜形成金型を使用する形態に共通する、型開き毎にそれぞれの金型から他方の金型へと積層成形品の保持を変更する複雑な製品保持機構を配置させて、それらの複雑な切り替え制御を行わなければならないという問題もない。更に付け加えれば、本発明に係る金型内塗装用金型は必要な金型数が少なく、本発明に係る射出成形装置の基本構成は、射出ユニットの追加と回転金型支持機構との追加により、汎用の射出成形装置を容易に改造して得ることができる。これらの点においても、多種少量生産の要求に対応する樹脂成形品製造者にとって、本発明の産業上の利用可能性は非常に高い。

１ 射出成形装置
３ 固定盤
４ 回転金型支持機構
５ 可動盤
６ ダミープレート
９ 積層成形品
９ａ 一次成形体
９ｂ 二次成形体
９ｃ 第１ハードコート層
９ｄ 第２ハードコート層
１７ 第１射出ユニット
１８ 第２射出ユニット
１９ 共通金型
２０ 第１回転金型
２１ 第２回転金型
３０ 第１金型キャビティ
３１ 第２金型キャビティ
４０ 回転金型部
４１ 回転金型取付部
５０ 第１被覆剤注入機
５０ａ 第１被覆剤
５１ 第２被覆剤注入機
５１ａ 第２被覆剤

Claims (5)

1. 第１被覆剤注入機が配置され、固定盤に取り付けられる共通金型と、
   第２被覆剤注入機が配置され、型締めにより前記共通金型と組み合わされて金型キャビティを形成させる少なくとも２つの金型分割面を有する回転金型部と、
   可動盤に取り付けられるダミープレートと、
   から構成される金型内塗装用金型。
2. 前記共通金型が取り付けられる固定盤と、
   前記ダミープレートが取り付けられる可動盤と、
   前記固定盤と前記可動盤との間に配置され、前記回転金型部を型開閉方向に直交する回転軸回りに回転可能に支持し、型開閉方向に移動させる回転金型支持機構と、
   前記共通金型及び前記回転金型部間に形成される金型キャビティに溶融樹脂を射出充填可能に配置される少なくとも2つの射出ユニットと、
   を備える請求項１に記載の金型内塗装用金型が取り付けられる射出成形装置。
3. 前記共通金型、前記回転金型部、及び前記ダミープレートを型締めさせて、前記共通金型及び前記回転金型部の一方の金型分割面間に形成される第１金型キャビティに第１溶融樹脂を射出充填させて、一次成形体を成形させる一次成形工程と、
   前記一次成形体を前記共通金型に保持させて、前記ダミープレート及び前記回転金型部を型開きさせた後、あるいは型開き中から前記回転金型部を回転させて、前記回転金型部の他方の金型分割面を前記共通金型に対向する位置に移動させる一次回転工程と、
   前記一次回転工程の後、前記共通金型、前記回転金型部、及び前記ダミープレートを型締めさせて、前記一次成形体を保持させた前記共通金型及び前記回転金型部の他方の金型分割面間に形成される第２金型キャビティに第２溶融樹脂を射出充填させて、前記一次成形体の少なくとも一部に二次成形体を積層成形させた積層成形品を成形させる二次成形工程と、
   前記二次成形工程の後、前記回転金型部側及び前記共通金型側の一方の金型キャビティ容積を拡張させて、前記第１被覆剤注入機及び前記第２被覆剤注入機の一方から被覆剤を注入させた後、前記回転金型部側及び前記共通金型側の一方の金型キャビティ容積を縮小させて、前記一次成形体及び前記二次成形体の一方の少なくとも一部に被覆膜を形成させる三次成形工程と、
   前記三次成形工程の後、前記回転金型部側及び前記共通金型側の他方の金型キャビティ容積を拡張させて、前記第１被覆剤注入機及び前記第２被覆剤注入機の他方から被覆剤を注入させた後、前記回転金型部側及び前記共通金型側の他方の金型キャビティ容積を縮小させて、前記一次成形体及び前記二次成形体の他方の少なくとも一部に被覆膜を形成させる四次成形工程と、
   を有する、請求項１に記載の金型内塗装用金型が取り付けられた請求項２に記載の射出成形装置を使用する積層成形品の金型内塗装方法。
4. 前記三次成形工程又は前記四次成形工程において、前記ダミープレート及び前記回転金型部を微少型開きさせて、前記回転金型部側の金型キャビティ容積を拡張させることを特徴とする請求項３に記載の積層成形品の金型内塗装方法。
5. 前記三次成形工程及び前記四次成形工程のいずれかにおいて、前記ダミープレート及び前記回転金型部を微少型開きさせた後、あるいは微少型開きに連動させて、前記積層成形品を前記回転金型部側に押圧させることを特徴とする請求項４に記載の積層成形品の金型内塗装方法。

Images