JP3401854B2 - プラスチックのインモ−ルドコ−ティング法 - Google Patents

プラスチックのインモ−ルドコ−ティング法

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JP3401854B2 JP20884693A JP20884693A JP3401854B2 JP 3401854 B2 JP3401854 B2 JP 3401854B2 JP 20884693 A JP20884693 A JP 20884693A JP 20884693 A JP20884693 A JP 20884693A JP 3401854 B2 JP3401854 B2 JP 3401854B2
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    • B29C37/00Component parts, details, accessories or auxiliary operations, not covered by group B29C33/00 or B29C35/00
    • B29C37/0025Applying surface layers, e.g. coatings, decorative layers, printed layers, to articles during shaping, e.g. in-mould printing
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    • B29C2037/90Measuring, controlling or regulating

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  • Casting Or Compression Moulding Of Plastics Or The Like (AREA)
  • Injection Moulding Of Plastics Or The Like (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 【0001】 【産業上の利用分野】本発明は、プラスチックのインモ
−ルドコ−ティング法において、成形圧力の切り換えタ
イミング及び塗料の注入タイミングを設定するための型
内圧力データを得る方法に関する。 【0002】 【従来の技術】近年、自動車の外板として実用されるよ
うになったFRP(ガラス繊維強化樹脂)の代表的な成
形品である、シ−トモ−ルデイングコンパウント゛(以
下SMCという)を圧縮成形して得られる成形品には、
ヒケやピンホ−ルが発生する。SMC成形品の表面に発
生するピンホ−ル対策の一つとしてインモ−ルドコ−テ
ィング法(以下IMCという)がある。このIMCは、
プラスチックの成形と同時に塗装する方法で、本出願人
は、先にプラスチックのインモ−ルドコ−ティング法の
発明について特許出願(特願平1−181778号、特
開平3−47719号))している。 【0003】現在IMCは、ハイプレッシャ−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は、温度調節された金型
の下型にSMC材料を置き、上型を閉めて圧力を掛けて
規定時間硬化させる。次に、圧力を少し下げた状態で閉
じたままの金型内に塗料を高圧で注入し、塗料の注入を
停止した後に再び圧力を上げ、この状態で所定時間保持
して塗料を硬化させるものである。 【0004】また、ヒケが発生し易いリブやボスを有す
る製品についても、成形圧力を変える多段圧力制御プレ
ス機の開発により、リブやボス部上面のヒケ量の減少が
可能となり、これらの製品をSMCで成形することが行
われるようになった。したがって、HPIPの注入技術
と多段圧力制御成形技術とを取り入れたSMC成形は、
成形コストの低減と表面品質の向上が図れることになる
が、この技術を実用化するには、成形圧力を変えるタイ
ミングと、IMCのタイミングをどのように設定するか
が重要となる。 【0005】図7に、プレス機で加える成形圧力を一定
としたときの型内の圧力の変化を示す。図において破線
で示すは、プレス機で加える一定の成形圧力であり、
型内の実際の圧力は実線で示すように時間の経過に従
って変化する。すなわち、実成形時の型内の圧力曲線
は、SMC材料の硬化に伴う発熱・膨張によりa点から
上昇を始めてb点でピークに達し、次に硬化収縮過程で
下降してc点に達し、再び緩やかに上昇して硬化が完了
する。 【0006】IMCにおける塗料注入のタイミングの設
定について、図7の実線で示す実成形時の型内の圧力曲
線から求める方法が公開(特開平3−47719号公
報、特開平4−44823号公報)されており、図7の
一点鎖線で示すSMC材料の発熱・膨張のピークb点か
ら、硬化収縮過程のc点から再び上昇し始めた範囲が
IMC注入可能な範囲とされている。そして、塗料注入
のタイミングの設定は、時間設定又はスレッシュホール
ド圧を設定してプレスと連動するようにしている。 【0007】また、多段圧力制御プレス機を使用して成
形圧力を変えるタイミングについても、図7の圧力曲線
から求めることができる。すなわち、ヒケが発生し易い
リブやボスを有する製品の成形において、SMC材料が
発熱・膨張を始めるa点に達する前にプレス機の圧力を
下げることで、リブやボス部上面のヒケ量を有効に減少
させることができることが実験結果から明らかになって
いる。 【0008】したがって、リブやボスを有する製品の成
形では、ヒケ防止対策として、IMC塗料注入までに、
数段に亘って成形圧力を下げる必要がある。図8にプレ
ス加圧力の制御の一例を示す。SMC材料が型内を流動
し、発熱・膨張を始める前にプレス機の圧力を初期値P
1からP2に下げ、更に発熱・膨張のピークに達する前に
P3まで下げ、この状態で図に矢印Iで示すようにIM
C塗料を注入する。IMC塗料の注入後、プレス圧をP
4に上げ、その後の硬化収縮過程でP5,P6のように多
段に下げて塗料を硬化させる。 【0009】 【発明が解決しようとする課題】上記の多段圧力制御プ
レス機の圧力切り換え時に、機械の構造上から上型が僅
かに上昇することが避けられず、このため実成形時の型
内の圧力曲線がプレス加圧力を切り換えるごとに急激に
変化する。図9に、プレス加圧力と実成形時の型内の圧
力曲線との関係を示す。図において破線で示すはプレ
ス加圧力を示し、実線で示すは実成形時の型内の圧力
曲線を示す。このため、図7に示すようなSMC材料の
硬化特性がつかめなくなり、IMCのタイミング設定が
できなくなる。 【0010】現状では、プレス加圧力を一定として型内
の圧力曲線を求め、これに基づいてプレス加圧力の切り
換えタイミングとIMCの注入タイミングを設定するよ
うにしているが、SMC材料は、製造ロッド、保管期
間、使用時期(夏冬)の違いにより硬化特性が変わるた
め、その都度一定プレス加圧力として型内の圧力曲線を
求めなければならず、量産時における管理が煩雑とな
り、生産性が劣ることになる。本発明は、上記の課題を
解決し、多段圧力制御によるSMC成形において、成形
圧力の切り換えに伴う影響をなくし、多段圧力制御によ
る実成形時に正確な型内圧力データを得ることを目的と
する。 【0011】 【課題を解決するための手段】本発明は、金型内のプラ
スチック材料の発熱膨張によるピ−ク圧力を過ぎたとき
に成形の圧力を抜き、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型内に流動させ、
その後塗料を硬化する方法であって、分割式成形金型の
一方の型に圧力センサーを設置すると共に、該圧力セン
サーに対向する他方の型の部位に授圧部材を配設し、該
授圧部材に圧力を印加した状態で成形圧力を多段に切り
換えて成形を行い、該成形過程における型内圧力の変化
を前記圧力センサーで読取り、該データに基づいて成形
圧力の切り換えタイミング及び塗料の注入タイミングを
設定するプラスチックのインモ−ルドコ−ティング法で
ある。 【0012】 【作用】成形圧力を多段に切り換える際、一方の型が僅
かに移動することにより型内の圧力が急激に変化する
が、圧力センサ−に対向する部位に一定の圧力を印加し
た授圧部材が配設されているので、圧力センサーの読取
りデータには成形圧力の切り換えによる影響がなく、実
成形時にプラスチック材料の硬化特性データが正確に得
られる。 【0013】 【実施例】本発明の実施例を図面を参照して説明する。
図1は、本発明の方法に使用する成形金型を示す断面図
であって、図1Aは成形前、図1Bは成形時の状態を示
す。上型1と下型2との間にキャビテイ3を形成し、下
型2に圧力センサー4を設置し、この圧力センサー4に
対向する上型1の部位に油圧により降下可能とした授圧
部材5を設置する。この授圧部材5は、油圧シリンダー
に油圧ポンプからの圧油をホース9で導入してピストン
6で押し下げられ、所定の圧力が印加される。7はスト
ッパー、8はその調整ネジである。 【0014】授圧部材5は、圧力センサー4の圧力感知
部である先端部の外周より大きく形成し、その外周形状
は任意であるが、円筒形とするのが望ましい。また、授
圧部材5の先端部には、図5に示すように2個の突起5
aを形成し、この突起の高さhを成形品の厚さに等しく
し、成形時に授圧部材5をキャビティ3内に押し下げた
ときに、SMC材料の流動を妨げないようにしてある。
授圧部材5の先端部の突起は、図6の底面図に示すよう
に、3個の突起5bを形成するようにしてもよい。 【0015】金型における圧力センサー4の設置部位を
図2、図3で説明する。例えば、自動車のフロントパネ
ルを成形する場合には、フロントパネル10の成形品に
は、図2に鎖線11で示すような成形後のフロントパネ
ルに別部品を接着する部位や成形時に必要なタブが製品
外に形成される。このような外観を必要としない製品部
や後加工で除去する成形部などに圧力センサー4a,4
bを設置する。図3は、図2のX−X線に沿う部分を成
形する金型の断面図であり、下型2に圧力センサー4a
又は4bを設置する。図3には図示を省略してあるが、
本発明では圧力センサーに対向する上型の部位に授圧部
材を設けるものである。 【0016】次に、図1について実成形時における型内
の圧力データの求め方を説明する。図1Aに示すよう
に、調整ネジ8でストッパー7の位置を調整して授圧部
材5の突起5a先端を上型1の内面に合わせて置く。1
40〜155℃に温調された金型を型開きし、下型2の
キャビティ3にSMC材料Wを製品肉厚に応じた量チャ
ージし、上型1を閉じて初期成形圧力80〜100Kg
/cm2で加圧する。この加圧後直ちに上型1の授圧部
材5に初期成形圧力より高い圧力をかける。このタイミ
ングは、時間設定又はプレス機からの信号で制御する。 【0017】授圧部材5に初期成形圧力より高い圧力が
加わるので、授圧部材5の突起5aの先端は、図1Bに
示すように、下型2に接触するかSMC材料Wが薄層と
なるまで型内を降下する。次に、図8に示すような予め
時間設定した成形圧力の切り換え及びIMCの注入タイ
ミングで成形する。授圧部材5にかける油圧は、IMC
注入後に、時間設定又はプレス機からの信号で抜く。 【0018】以上の実成形過程における圧力センサー4
の出力を読取る。この読取りデータは、授圧部材5と圧
力センサー4との間の圧力データとなり、プレス機の成
形圧力の切り換えによる影響がなく、そのデータを直ち
にフィードバックすることにより、SMC材料の硬化特
性に応じてプレス加圧力の切り換えタイミングとIMC
の注入タイミング設定値を変える。 【0019】次に、型内の圧力データの別の求め方を図
4について説明する。図4Aに示すように、調整ネジ8
でストッパー7の位置を調整し、授圧部材5の突起5a
先端が型締めした状態で下型2に接触する位置まで予め
下げて置く。図1で説明したと同様に、温調された金型
を型開きし、下型2にSMC材料をチャージし、上型1
を閉じて初期成形圧力80〜100Kg/cm2で加圧
すると、授圧部材5の突起5aの先端は、図4Bに示す
ように、SMC材料Wを貫いて下型2に接触する。この
加圧後直ちに上型1の授圧部材5に初期成形圧力より低
い圧力をかける。このタイミングの制御及びその後の成
形、圧力データの読取りなどは、図1で説明したのと同
様とする。 【0020】 【発明の効果】本発明は、実成形時にSMC材料の硬化
特性に基づく型内圧力データが、成形圧力の切り換えに
よる影響なく得られるので、SMC材料の硬化特性に応
じてプレス加圧力の切り換えタイミングとIMCの注入
タイミング設定値を変えることが可能となり、SMC材
料の硬化特性のバラツキによる成形不良が防止でき、I
MC成形品が能率良く製造できる。
【図面の簡単な説明】 【図1】本発明の実施例を説明する金型の断面図。 【図2】成形品の平面図。 【図3】図2のX−X線部を成形する金型の断面図。 【図4】本発明の別実施例の説明図。 【図5】授圧部材の正面図と底面図。 【図6】別の授圧部材の底面図。 【図7】成形圧力を一定としたときの型内の圧力の変化
を示す図。 【図8】プレス加圧力の制御の一例を示す図。 【図9】プレス加圧力と型内の圧力との関係を示す図。 【符号の説明】 1 上型 2 下型 3 キャビティ 4 圧力
センサー 5 授圧部材 6 ピストン 7 ストッパー
8 調整ネジ
フロントページの続き (56)参考文献 特開 平3−47719(JP,A) 特開 平4−131212(JP,A) 特開 平4−44823(JP,A) 特開 平6−328503(JP,A) 特開 平6−328504(JP,A) 特開 平3−251414(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) B29C 43/20 B29C 43/32 - 43/34 B29C 43/58 B29C 70/40 - 70/48

Claims (1)

  1. (57)【特許請求の範囲】 【請求項1】 金型内のプラスチック材料の発熱膨張に
    よるピ−ク圧力を過ぎたときに成形の圧力を抜き、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
    した塗料を型内に流動させ、その後塗料を硬化する方法
    であって、分割式成形金型の一方の型に圧力センサーを
    設置すると共に、該圧力センサーに対向する他方の型の
    部位に授圧部材を配設し、該授圧部材に圧力を印加した
    状態で成形圧力を多段に切り換えて成形を行い、該成形
    過程における型内圧力の変化を前記圧力センサーで読取
    り、該データに基づいて成形圧力の切り換えタイミング
    及び塗料の注入タイミングを設定することを特徴とする
    プラスチックのインモ−ルドコ−ティング法。
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