JP3843773B2 - 型内被覆成形用金型および型内被覆成形方法 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、金型内で樹脂を成形した後、樹脂成形品と金型キャビティ面との間に塗料を注入して硬化させることによって、樹脂成形品の表面に被膜（塗膜と称することもある）を形成する型内被覆成形方法と、型内被覆成形に用いる型内被覆成形用金型に関する。
【０００２】
【従来技術】
従来から、熱可塑性樹脂を基材とした樹脂成形品の装飾性を高める方法として、塗装法による加飾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成形品を該金型から取り出した後、スプレー法や浸漬法等により、成形品の表面に塗料の塗布を行うことが一般的であり、塗布された塗料はその後硬化することによって、強固な塗膜となって成形品の表面を被覆し、該表面を加飾するとともに保護する。
【０００３】
しかしながら、近年においては前記塗装方法による工程の省略化を目的とし、樹脂の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）が提案されている。
【０００４】
前記型内被覆成形方法の一つとして、図７にそのフローチャートの概略を示す。図７に示した従来の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ことを特徴とした型内被覆成形方法である。
【０００５】
前記型内被覆成形方法によれば、熱可塑性樹脂の成形と前記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、浮遊している塵が硬化する以前の塗膜に付着して不良となる等といったことがほとんどなく、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。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
ここで、型内被覆成形方法の多くは塗料の漏れを防止するために金型キャビティの全周にわたってくいきり構造の嵌合部を有した金型を用いて実施される。
しかし、実際の塗料注入の際においては、該くいきり構造の嵌合部（くいきり部と称することもある）から金型キャビティの外に塗料が漏れる場合があり、特に金型の使用回数が増えるとくいきり部が磨耗することによって、くいきり部の隙間が徐々に大きくなるため、塗料の漏れが発生しやすい。
【０００７】
金型キャビティの外に塗料が漏れた場合は、漏れた塗料が次成形において製品に混入し悪影響をおよぼす、あるいは金型を傷つける等といった問題を引き起こすため、型内被覆成形を一旦中断して金型をクリーニングする必要があった。
そのため、くいきり部によって塗料漏れを防止するタイプの型内被覆成形用金型においては、使用回数が制限され、定期的にくいきり部の磨耗を補修してメンテナンスする必要があった。
【０００８】
また、前記塗料漏れを防止する方法として、金型キャビティの全周にわたって補助キャビティを設け該補助キャビティに樹脂を充填することにより塗料の漏れを防止する方法も一部には提案されているが、該補助キャビティに充填する樹脂の成形収縮によって塗料の漏れが発生する場合があるという問題点を有した。
【０００９】
本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであり、型内被覆成形方法の際において塗料漏れを長期にわたり防止することのできる型内被覆成形用金型とその金型を用いた型内被覆成形方法に関するものである。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
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されたくいきり構造の嵌合部によって全周を囲まれ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該金型キャビティ内で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、該嵌合部の少なくとも一部に溝部を形成して該溝部の形状に略一致する形状の加圧駒を配設し、該加圧駒には温度調整体を内設した。
【００１１】
（２） （１）記載の型内被覆成形用金型において、前記嵌合部における隙間の大きさを、０．１ｍｍから１ｍｍの範囲とした。
【００１２】
（３） （１）または（２）記載の型内被覆成形用金型において、前記温度調整体を、加圧駒内部に形成された熱媒流路とした。
【００１３】
（４） （１）または（２）記載の型内被覆成形用金型において、前記温度調整体を、加圧駒内部に配設された電熱ヒータとした。
【００１４】
上記の課題を解決するため、本発明による型内被覆成形方法は、
（５） 雄型と雌型により形成されたくいきり構造の嵌合部により全周を囲まれた金型キャビティと該金型キャビティ内に塗料を注入するための塗料注入機を備えた型内被覆成形用金型を用い、該金型キャビティで成形した樹脂成形品の表面に該金型キャビティ内で被覆を施す型内被覆成形方法において、
該嵌合部の少なくとも一部に溝部を形成して該溝部の形状に略一致する形状の加圧駒を配設するとともに、該加圧駒には温度調整体を内設し、前記嵌合部の隙間の大きさを０．１ｍｍから１ｍｍの範囲とすることによって、樹脂の射出充填時において該嵌合部に進入した樹脂を、塗料の注入時において熱膨張させた加圧駒により押圧した。
【００１５】
【発明の実施の形態】
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構造図であり、図２は型内被覆成形用金型の構造を説明する要部断面図である。図３は型内被覆成形用金型に用いた固定型の構造を説明するため概略の組み立て手順を示した組立図であり、図４は型内被覆成形用金型に用いた加圧駒の挙動を説明するための概念図である。図５は他の実施形態による型内被覆成形用金型の説明する要部断面図である。図６は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。図７は従来法によ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。
【００１６】
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１例についてその構造を図１を用いて以下詳細に説明する。
本発明による金型１００は、可動型１０、固定型２０、加圧駒１、および塗料注入機５０を備えており、図１に示した本発明による実施形態の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。
【００１７】
金型１００は、雄型である固定型２０と雌型である可動型１０とがくいきり構造の嵌合部で嵌め合わされ、該嵌め合わされた状態でその内部に金型キャビティ５を形成する構造となっており、該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５の全周にわたって形成される。そして、金型１００はくいきり部にて金型キャビティ５に充填した樹脂が、該金型１００から漏れ出すことを防止することができる。
【００１８】
図３に示したように雄型である固定型２０はベース盤２０Ａとコア盤２０Ｂを備え、ベース盤２０Ａとコア盤２０Ｂと組み合わせることによって、該嵌合部の一部に金型キャビティ５の全周にわたる溝部を形成するよう構成されている。
実際の組み立てにおいては、詳細を後述する加圧駒１を該溝部に挟んだ状態で組み合わされて一体化される。
なお、ベース盤２０Ａは加圧駒１に熱媒を供排出するために熱媒の出入口が配設されており、一体化される際においては後述する加圧駒１の熱媒の出入口と、前記したベース盤２０Ａに配設した熱媒出入口が連通するよう組み合わされる。
【００１９】
以下、加圧駒１の１例についてその詳細を説明する。
加圧駒１は、前述した溝部の形状に略一致する形状であって、その内部には加圧駒１を温度調節する温度調整体が内設されている。
なお、図１に示した実施形態による加圧駒１は、加圧駒１の内部に熱媒（本実施形態においては油）を流すことのできる熱媒流路が少なくとも１経路（本実施形態においては２経路）形成されており、該熱媒流路に温度調節された熱媒をながすことによって、加圧駒１を加熱して温度調節（温調と称することもある）することができる温度調整体として構成されている。
なお、熱媒流路に流す熱媒は図示しない温度調整機によってその温度を調整している。
【００２０】
加圧駒１の構造について説明すると、図１および図２に示した実施形態における加圧駒１は、金属製（本実施形態においてはステンレス材）の角柱材料を矩形の枠状に溶接して接合することにより構成しており、該枠を構成するそれぞれの角柱の内部に該角柱の長手方向に延在する円管状の熱媒流路を形成しており、矩形の枠を構成するために、該角柱の端部をそれぞれ互いに溶接する際においては角柱に形成した熱媒流路が角柱同士で連通するよう構成した。
【００２１】
これにより、成形時の金型温度（本実施形態においては７０℃）においての加圧駒１の形状が、図２（ａ）および図３に示したように前述した溝部の形状に略一致する形状として構成するとともに、加圧駒１に設けられた図示しない熱媒入口に熱媒を供給することによって熱媒が加圧駒１の枠を一周して流れ、加圧駒１全体を温調した後、加圧駒１に設けられた図示しない熱媒出口より外部に排出されるよう構成した。
なお、図１および図２に示した実施形態においては熱媒流路を２系列設けて、加圧駒１全体が速やかに温調されて所望の温度になるよう構成した。
【００２２】
ここで、前記熱媒流路の本数は、本実施形態に示した２本に限らず、１本であっても、また２本以上でであっても良く、加圧駒１を温度調整して熱膨張させることができるよう構成されていれば良い。
なお、熱媒流路は流す熱媒の温度によって加圧駒１を加熱するだけではなく、加圧駒１を冷却することに使用できるので、成形サイクルを短縮化できるといった点で好ましい。
【００２３】
また、前記熱媒流路は加熱用と冷却用の２系列を備えるよう構成しても良く、その場合は、成形後にすぐに冷却用の熱媒通路に温度の低い熱媒を流通させることができるので、加熱用の熱媒流路だけ場合と比較して、加圧駒１を速やかに冷却できるので成形サイクルを短縮化できるといった点でさらに好ましい。
【００２４】
さらに言えば、熱媒流路に成形時の金型温度より低い温度の熱媒を流通させた状態においての加圧駒１の形状が、図２（ａ）および図３に示したように前述した溝部の形状に略一致する形状として構成し、熱媒の流通を停止することにより成形時の金型温度によって加圧駒１の温度を上昇させることによって、加圧駒１を膨張させるように構成しても良い。
【００２５】
また、加圧駒１に形成した温度調整体は、図１および図２に示した熱媒流路に限らず、図５に示した電熱式のヒータＨ１であっても良く、また電熱式ヒータＨ１と熱媒流路を併用する方式であっても良い。
【００２６】
ここで、本実施の形態において使用した加圧駒１は、ステンレス鋼材製の部材を使用したが、これに限るものではなく、加圧駒１を形成する部材の材質は、後述する熱膨張の作用によってくいきり部からの塗料の漏れをシールできる材質であれば良いので、その他の鋼材、ＳＣ材、合金製等、あるいはその他の金属製であっても勿論良い。
なお、加圧駒１の好ましい材質は、可動型１０を構成する部材より硬度が低い材質が、型本体を傷つけないとういう点で好ましいので、比較的硬度の低いステンレス材や銅材等が好ましい。
【００２７】
また、本実施形態においては成形品の形状からくいきり部の形状が矩形であって、嵌合部に形成した溝部の形状が断面矩形の枠状であったため、加圧駒１を矩形の枠状に構成したが、これに限るものではなく、加圧駒１は金型キャビティ５分割面の全周にわたって形成されるくいきり部の形状に合わせて形成されなければならず、例えばくいきり部の形状が円状であれば円状に形成する必要がある。
【００２８】
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（インジェクタと称することもある）は、可動型１０に取り付けられて、可動型１０のキャビティ５面に配設された塗料注入口５１より金型キャビティ５内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が取りつけられており、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のキャビティ５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。
【００２９】
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可動型１０のキャビティ５面より注入することができるよう構成されている。
【００３０】
なお、本実施の形態における塗料注入機５０は、前記したように可動型１０のキャビティ５面より塗料を注入するよう構成したが、これに限るものではなく、金型キャビティ５内で成形した樹脂成形品と金型キャビティ５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、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。また、本実施の形態において塗料注入機５０は、一台であるがこれに限るものではなく、複数台であっても良い。
【００３１】
以下、金型１００を用いた型内被覆成形方法の詳細を図６および図４を用いて説明する。
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。そして、基材である熱可塑性樹脂を金型内に射出（本実施の形態においては、基材としてＡＢＳ樹脂：宇部サイコン株式会社製 ＵＴ２０Ｂ）して、基材をある程度（金型を開いても成形品が変形しない程度）まで冷却させる。
金型１００内のキャビティ５に樹脂が充填された状態を図４（ａ）に示す。
図４に示した実施形態においては、くいきり部の隙間の大きさを０．５ｍｍにしているため、該くいきり部の隙間に樹脂が進入して固化している状態となっている。
【００３２】
基材の冷却後、加圧駒１の熱媒流路に１８０℃に加熱した熱媒（本実施形態においては油）を流し、加圧駒１を膨張させる。
加圧駒１は膨張することによってくいきり部に進入した樹脂を強く押さえこんだ状態（押圧状態と称することもある）となる。そして、図４（ｃ）に示すように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、金型キャビティ５内で成形した樹脂成形品と可動型１０の金型キャビティ５面との間に隙間を生じさせる。
【００３３】
前記隙間を生じさせた後、前記隙間に塗料注入機５０を介し塗料を７ｍｌ（ミリリットル）注入する。なお、本実施の形態において用いた塗料の成分を表１に示す。
【００３４】
【表１】
【００３５】
前記隙間に塗料注入機５０を使用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、金型１００のキャビティ５内の隅々まで行き渡らせると同時に圧力をかけたままの状態とする。
【００３６】
なお、塗料注入機５０より注入した塗料を７ｍｌ（ミリリットル）により、基材の上に形成される塗膜の厚さは０．１００ｍｍ程度である。
この際において塗料がくいきり部の隙間より漏れようとするが、図４（ｃ）に示したように加圧駒１が膨張することによってくいきり部に進入した樹脂を強く押圧した状態となっているので該隙間より塗料が漏れ出すことはない。
【００３７】
本実施形態においては、該くいきり部の隙間を０．５ｍｍとして、くいきり部に進入した樹脂を強く押圧した状態とすることによって該隙間より塗料が漏れ出すことを防止しているが、該隙間の大きさが０．１ｍｍ未満であるとくいきり部に樹脂が進入しづらくなり、該隙間の大きさが１ｍｍより大きい場合は成形後の成形品に付着するくいきり部に進入した樹脂を除去する作業が煩雑となる。
従って、前記隙間の大きさが０．１ｍｍから１ｍｍの範囲にあることが好ましい。
【００３８】
前記くいきりぶ部における隙間の大きさを０．１ｍｍから１ｍｍの範囲とすることによって、くいきり部に樹脂を確実に進入させることができ、くいきり部に進入した樹脂を押圧して塗料漏れを防止する方法を確実に行える
【００３９】
くいきり部に進入した樹脂を押圧して塗料漏れを防止する型内被覆成形方法であれば、くいきり部が磨耗した場合においても、磨耗した面に合わせて樹脂が進入して固化するため、磨耗していない場合に比較して効果が落ちることなく塗料の漏れを防止することができる。従って、くいきり部に進入した樹脂を押さえつけてシールする方法は、該隙間の大きさが概ね０．１ｍｍから１ｍｍまでの程度の範囲にあるとき大きな効果を発揮するので特に好ましい。
なお、本発明におけるくいきり部（くいきり構造の嵌合部）の隙間の大きさの定義は、嵌合部における雄型である固定型２０と雌型である可動型１０との間の距離であって、可動型１０の移動方向に対して直交する方向の距離である。
【００４０】
また、溝部を金型キャビティ５の全周にわたって形成し、加圧駒１が金型キャビティ５の全周にわたって配設されている本実施形態は塗料の漏れを防止するといった点で特に効果が高く好ましいが、くいきり部に進入した樹脂を押圧して塗料漏れを防止する方法によれば、金型キャビティ５の全周にわたって溝部と加圧駒１を配設する必要はなく、くいきり部の一部に溝部を形成して、加圧駒１をくいきり部の要所に配しさえすれば塗料の漏れを防止することが可能であって、加圧駒１が金型キャビティ５の全周にわたって配設されている必要はない。
【００４１】
なお、くいきり部の大きさを調整して、従来技術の欄で前述した補助キャビティに樹脂を充填することにより塗料の漏れを防止する方法の効果を狙った場合においても、本発明における型内被覆成形金型の構成を適用した場合においては、加圧駒１が補助キャビティに相当するくいきり部に進入した樹脂を押圧するので、進入した樹脂の成形収縮によって塗料の漏れが発生するという問題点を克服することができ、非常に好ましい結果を得ることができる。
【００４２】
塗料の注入後、加圧駒１の熱媒流路に７０℃に加熱した熱媒を流し、加圧駒１を収縮させる。加圧駒１は収縮することによって、くいきり部に進入した樹脂を強く押圧した状態を徐々に解消する。
【００４３】
そして、金型１００のキャビティ５内の隅々まで行き渡らせると同時に圧力をかけたままの状態で塗料を硬化させ、塗料硬化後、型を開いて製品を取り出す。なお、本実施の形態において用いた塗料は、熱硬化性の塗料であり、設定した金型温度によって容易に硬化する。
【００４４】
また、図５（１）あるいは（３）に示したように、雌型である可動型１０の加圧駒１に対向する面に、塗料効果用の電熱ヒータＨ３を並設すれば、ヒータＨ３の熱によって、くいきり部に漏れ出してくる塗料の硬化が促進され、くいきり部の中で大きく流動性を失う、あるいは完全に硬化する等といった効果が期待できるので金型１００からの塗料の漏れを防止するといった点で効果が高く、好ましい。
【００４５】
【発明の効果】
本発明における型内被覆成形用金型においては、嵌合部に形成した溝部に配した加圧駒が、温度調整体によって加熱されて膨張することによって、雌型に直接当接して、あるいは嵌合部に進入した樹脂を押圧することによって、嵌合部から金型キャビティの外に塗料が漏れることを防止することができるといった優れた作用効果を有する。
従って、漏れた塗料が次成形において製品に混入し悪影響をおよぼす、あるいは金型を傷つける等といった問題を引き起こすことがないので、長期に安定した型内被覆成形を行うことが可能である。
【００４６】
また、前記嵌合部における隙間の大きさを０．１ｍｍから１ｍｍの範囲とすることによって、前記嵌合部に樹脂を積極的に進入させることができ、該嵌合部に進入した樹脂を押圧して効果的に塗料漏れを防止することができる。
前記嵌合部に進入した樹脂を押圧して塗料漏れを防止する型内被覆成形方法であれば、嵌合部が磨耗した場合においても、磨耗した面に合わせて樹脂が進入して固化するため、磨耗していない場合に比較しても塗料の漏れを防止をする効果が落ちることなく持続して安定した運転を実施することができる。
【００４７】
また、加圧駒に内設する温度調整体としては、電熱ヒータや熱媒流路を設ける手段などが、構成が簡単で故障などが少ないといった点で好ましい効果を発揮する。特に、熱媒流路を使用した場合においては流通させる熱媒の温度を調整することによって加圧駒をすばやく加熱冷却することができ成形のサイクルタイムを短縮化することができるといった優れた作用効果を有する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態に係わる型内被覆成形用金型の構成を説明する構造図である。
【図２】本発明の実施の形態に係わる型内被覆成形用金型の構造を説明する要部断面図である。
【図３】本発明の実施の形態に係わる型内被覆成形用金型に用いた固定型の構造を説明する組立図である。
【図４】本発明の実施の形態に係わる型内被覆成形用金型に用いた加圧駒の挙動を説明するための概念図である。
【図５】本発明の他の実施形態に係わる型内被覆成形用金型の説明する要部断面図である。
【図６】本発明の実施形態に係わ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。
【図７】従来法によ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】
１ 加圧駒
５ 金型キャビティ
１０ 可動型
２０ 固定型
２０Ａ ベース盤
２０Ｂ コア盤
５０ 塗料注入機
５１ 塗料注入口
１００ 型内被覆成形用金型
Ｈ１ 電熱ヒータ
Ｈ３ 電熱ヒータ
【発明の属する技術分野】
本発明は、金型内で樹脂を成形した後、樹脂成形品と金型キャビティ面との間に塗料を注入して硬化させることによって、樹脂成形品の表面に被膜（塗膜と称することもある）を形成する型内被覆成形方法と、型内被覆成形に用いる型内被覆成形用金型に関する。
【０００２】
【従来技術】
従来から、熱可塑性樹脂を基材とした樹脂成形品の装飾性を高める方法として、塗装法による加飾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成形品を該金型から取り出した後、スプレー法や浸漬法等により、成形品の表面に塗料の塗布を行うことが一般的であり、塗布された塗料はその後硬化することによって、強固な塗膜となって成形品の表面を被覆し、該表面を加飾するとともに保護する。
【０００３】
しかしながら、近年においては前記塗装方法による工程の省略化を目的とし、樹脂の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）が提案されている。
【０００４】
前記型内被覆成形方法の一つとして、図７にそのフローチャートの概略を示す。図７に示した従来の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ことを特徴とした型内被覆成形方法である。
【０００５】
前記型内被覆成形方法によれば、熱可塑性樹脂の成形と前記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、浮遊している塵が硬化する以前の塗膜に付着して不良となる等といったことがほとんどなく、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。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
ここで、型内被覆成形方法の多くは塗料の漏れを防止するために金型キャビティの全周にわたってくいきり構造の嵌合部を有した金型を用いて実施される。
しかし、実際の塗料注入の際においては、該くいきり構造の嵌合部（くいきり部と称することもある）から金型キャビティの外に塗料が漏れる場合があり、特に金型の使用回数が増えるとくいきり部が磨耗することによって、くいきり部の隙間が徐々に大きくなるため、塗料の漏れが発生しやすい。
【０００７】
金型キャビティの外に塗料が漏れた場合は、漏れた塗料が次成形において製品に混入し悪影響をおよぼす、あるいは金型を傷つける等といった問題を引き起こすため、型内被覆成形を一旦中断して金型をクリーニングする必要があった。
そのため、くいきり部によって塗料漏れを防止するタイプの型内被覆成形用金型においては、使用回数が制限され、定期的にくいきり部の磨耗を補修してメンテナンスする必要があった。
【０００８】
また、前記塗料漏れを防止する方法として、金型キャビティの全周にわたって補助キャビティを設け該補助キャビティに樹脂を充填することにより塗料の漏れを防止する方法も一部には提案されているが、該補助キャビティに充填する樹脂の成形収縮によって塗料の漏れが発生する場合があるという問題点を有した。
【０００９】
本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであり、型内被覆成形方法の際において塗料漏れを長期にわたり防止することのできる型内被覆成形用金型とその金型を用いた型内被覆成形方法に関するものである。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
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されたくいきり構造の嵌合部によって全周を囲まれ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該金型キャビティ内で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、該嵌合部の少なくとも一部に溝部を形成して該溝部の形状に略一致する形状の加圧駒を配設し、該加圧駒には温度調整体を内設した。
【００１１】
（２） （１）記載の型内被覆成形用金型において、前記嵌合部における隙間の大きさを、０．１ｍｍから１ｍｍの範囲とした。
【００１２】
（３） （１）または（２）記載の型内被覆成形用金型において、前記温度調整体を、加圧駒内部に形成された熱媒流路とした。
【００１３】
（４） （１）または（２）記載の型内被覆成形用金型において、前記温度調整体を、加圧駒内部に配設された電熱ヒータとした。
【００１４】
上記の課題を解決するため、本発明による型内被覆成形方法は、
（５） 雄型と雌型により形成されたくいきり構造の嵌合部により全周を囲まれた金型キャビティと該金型キャビティ内に塗料を注入するための塗料注入機を備えた型内被覆成形用金型を用い、該金型キャビティで成形した樹脂成形品の表面に該金型キャビティ内で被覆を施す型内被覆成形方法において、
該嵌合部の少なくとも一部に溝部を形成して該溝部の形状に略一致する形状の加圧駒を配設するとともに、該加圧駒には温度調整体を内設し、前記嵌合部の隙間の大きさを０．１ｍｍから１ｍｍの範囲とすることによって、樹脂の射出充填時において該嵌合部に進入した樹脂を、塗料の注入時において熱膨張させた加圧駒により押圧した。
【００１５】
【発明の実施の形態】
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構造図であり、図２は型内被覆成形用金型の構造を説明する要部断面図である。図３は型内被覆成形用金型に用いた固定型の構造を説明するため概略の組み立て手順を示した組立図であり、図４は型内被覆成形用金型に用いた加圧駒の挙動を説明するための概念図である。図５は他の実施形態による型内被覆成形用金型の説明する要部断面図である。図６は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。図７は従来法によ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。
【００１６】
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１例についてその構造を図１を用いて以下詳細に説明する。
本発明による金型１００は、可動型１０、固定型２０、加圧駒１、および塗料注入機５０を備えており、図１に示した本発明による実施形態の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。
【００１７】
金型１００は、雄型である固定型２０と雌型である可動型１０とがくいきり構造の嵌合部で嵌め合わされ、該嵌め合わされた状態でその内部に金型キャビティ５を形成する構造となっており、該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５の全周にわたって形成される。そして、金型１００はくいきり部にて金型キャビティ５に充填した樹脂が、該金型１００から漏れ出すことを防止することができる。
【００１８】
図３に示したように雄型である固定型２０はベース盤２０Ａとコア盤２０Ｂを備え、ベース盤２０Ａとコア盤２０Ｂと組み合わせることによって、該嵌合部の一部に金型キャビティ５の全周にわたる溝部を形成するよう構成されている。
実際の組み立てにおいては、詳細を後述する加圧駒１を該溝部に挟んだ状態で組み合わされて一体化される。
なお、ベース盤２０Ａは加圧駒１に熱媒を供排出するために熱媒の出入口が配設されており、一体化される際においては後述する加圧駒１の熱媒の出入口と、前記したベース盤２０Ａに配設した熱媒出入口が連通するよう組み合わされる。
【００１９】
以下、加圧駒１の１例についてその詳細を説明する。
加圧駒１は、前述した溝部の形状に略一致する形状であって、その内部には加圧駒１を温度調節する温度調整体が内設されている。
なお、図１に示した実施形態による加圧駒１は、加圧駒１の内部に熱媒（本実施形態においては油）を流すことのできる熱媒流路が少なくとも１経路（本実施形態においては２経路）形成されており、該熱媒流路に温度調節された熱媒をながすことによって、加圧駒１を加熱して温度調節（温調と称することもある）することができる温度調整体として構成されている。
なお、熱媒流路に流す熱媒は図示しない温度調整機によってその温度を調整している。
【００２０】
加圧駒１の構造について説明すると、図１および図２に示した実施形態における加圧駒１は、金属製（本実施形態においてはステンレス材）の角柱材料を矩形の枠状に溶接して接合することにより構成しており、該枠を構成するそれぞれの角柱の内部に該角柱の長手方向に延在する円管状の熱媒流路を形成しており、矩形の枠を構成するために、該角柱の端部をそれぞれ互いに溶接する際においては角柱に形成した熱媒流路が角柱同士で連通するよう構成した。
【００２１】
これにより、成形時の金型温度（本実施形態においては７０℃）においての加圧駒１の形状が、図２（ａ）および図３に示したように前述した溝部の形状に略一致する形状として構成するとともに、加圧駒１に設けられた図示しない熱媒入口に熱媒を供給することによって熱媒が加圧駒１の枠を一周して流れ、加圧駒１全体を温調した後、加圧駒１に設けられた図示しない熱媒出口より外部に排出されるよう構成した。
なお、図１および図２に示した実施形態においては熱媒流路を２系列設けて、加圧駒１全体が速やかに温調されて所望の温度になるよう構成した。
【００２２】
ここで、前記熱媒流路の本数は、本実施形態に示した２本に限らず、１本であっても、また２本以上でであっても良く、加圧駒１を温度調整して熱膨張させることができるよう構成されていれば良い。
なお、熱媒流路は流す熱媒の温度によって加圧駒１を加熱するだけではなく、加圧駒１を冷却することに使用できるので、成形サイクルを短縮化できるといった点で好ましい。
【００２３】
また、前記熱媒流路は加熱用と冷却用の２系列を備えるよう構成しても良く、その場合は、成形後にすぐに冷却用の熱媒通路に温度の低い熱媒を流通させることができるので、加熱用の熱媒流路だけ場合と比較して、加圧駒１を速やかに冷却できるので成形サイクルを短縮化できるといった点でさらに好ましい。
【００２４】
さらに言えば、熱媒流路に成形時の金型温度より低い温度の熱媒を流通させた状態においての加圧駒１の形状が、図２（ａ）および図３に示したように前述した溝部の形状に略一致する形状として構成し、熱媒の流通を停止することにより成形時の金型温度によって加圧駒１の温度を上昇させることによって、加圧駒１を膨張させるように構成しても良い。
【００２５】
また、加圧駒１に形成した温度調整体は、図１および図２に示した熱媒流路に限らず、図５に示した電熱式のヒータＨ１であっても良く、また電熱式ヒータＨ１と熱媒流路を併用する方式であっても良い。
【００２６】
ここで、本実施の形態において使用した加圧駒１は、ステンレス鋼材製の部材を使用したが、これに限るものではなく、加圧駒１を形成する部材の材質は、後述する熱膨張の作用によってくいきり部からの塗料の漏れをシールできる材質であれば良いので、その他の鋼材、ＳＣ材、合金製等、あるいはその他の金属製であっても勿論良い。
なお、加圧駒１の好ましい材質は、可動型１０を構成する部材より硬度が低い材質が、型本体を傷つけないとういう点で好ましいので、比較的硬度の低いステンレス材や銅材等が好ましい。
【００２７】
また、本実施形態においては成形品の形状からくいきり部の形状が矩形であって、嵌合部に形成した溝部の形状が断面矩形の枠状であったため、加圧駒１を矩形の枠状に構成したが、これに限るものではなく、加圧駒１は金型キャビティ５分割面の全周にわたって形成されるくいきり部の形状に合わせて形成されなければならず、例えばくいきり部の形状が円状であれば円状に形成する必要がある。
【００２８】
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（インジェクタと称することもある）は、可動型１０に取り付けられて、可動型１０のキャビティ５面に配設された塗料注入口５１より金型キャビティ５内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が取りつけられており、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のキャビティ５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。
【００２９】
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可動型１０のキャビティ５面より注入することができるよう構成されている。
【００３０】
なお、本実施の形態における塗料注入機５０は、前記したように可動型１０のキャビティ５面より塗料を注入するよう構成したが、これに限るものではなく、金型キャビティ５内で成形した樹脂成形品と金型キャビティ５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、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。また、本実施の形態において塗料注入機５０は、一台であるがこれに限るものではなく、複数台であっても良い。
【００３１】
以下、金型１００を用いた型内被覆成形方法の詳細を図６および図４を用いて説明する。
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。そして、基材である熱可塑性樹脂を金型内に射出（本実施の形態においては、基材としてＡＢＳ樹脂：宇部サイコン株式会社製 ＵＴ２０Ｂ）して、基材をある程度（金型を開いても成形品が変形しない程度）まで冷却させる。
金型１００内のキャビティ５に樹脂が充填された状態を図４（ａ）に示す。
図４に示した実施形態においては、くいきり部の隙間の大きさを０．５ｍｍにしているため、該くいきり部の隙間に樹脂が進入して固化している状態となっている。
【００３２】
基材の冷却後、加圧駒１の熱媒流路に１８０℃に加熱した熱媒（本実施形態においては油）を流し、加圧駒１を膨張させる。
加圧駒１は膨張することによってくいきり部に進入した樹脂を強く押さえこんだ状態（押圧状態と称することもある）となる。そして、図４（ｃ）に示すように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、金型キャビティ５内で成形した樹脂成形品と可動型１０の金型キャビティ５面との間に隙間を生じさせる。
【００３３】
前記隙間を生じさせた後、前記隙間に塗料注入機５０を介し塗料を７ｍｌ（ミリリットル）注入する。なお、本実施の形態において用いた塗料の成分を表１に示す。
【００３４】
【表１】
前記隙間に塗料注入機５０を使用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、金型１００のキャビティ５内の隅々まで行き渡らせると同時に圧力をかけたままの状態とする。
【００３６】
なお、塗料注入機５０より注入した塗料を７ｍｌ（ミリリットル）により、基材の上に形成される塗膜の厚さは０．１００ｍｍ程度である。
この際において塗料がくいきり部の隙間より漏れようとするが、図４（ｃ）に示したように加圧駒１が膨張することによってくいきり部に進入した樹脂を強く押圧した状態となっているので該隙間より塗料が漏れ出すことはない。
【００３７】
本実施形態においては、該くいきり部の隙間を０．５ｍｍとして、くいきり部に進入した樹脂を強く押圧した状態とすることによって該隙間より塗料が漏れ出すことを防止しているが、該隙間の大きさが０．１ｍｍ未満であるとくいきり部に樹脂が進入しづらくなり、該隙間の大きさが１ｍｍより大きい場合は成形後の成形品に付着するくいきり部に進入した樹脂を除去する作業が煩雑となる。
従って、前記隙間の大きさが０．１ｍｍから１ｍｍの範囲にあることが好ましい。
【００３８】
前記くいきりぶ部における隙間の大きさを０．１ｍｍから１ｍｍの範囲とすることによって、くいきり部に樹脂を確実に進入させることができ、くいきり部に進入した樹脂を押圧して塗料漏れを防止する方法を確実に行える
【００３９】
くいきり部に進入した樹脂を押圧して塗料漏れを防止する型内被覆成形方法であれば、くいきり部が磨耗した場合においても、磨耗した面に合わせて樹脂が進入して固化するため、磨耗していない場合に比較して効果が落ちることなく塗料の漏れを防止することができる。従って、くいきり部に進入した樹脂を押さえつけてシールする方法は、該隙間の大きさが概ね０．１ｍｍから１ｍｍまでの程度の範囲にあるとき大きな効果を発揮するので特に好ましい。
なお、本発明におけるくいきり部（くいきり構造の嵌合部）の隙間の大きさの定義は、嵌合部における雄型である固定型２０と雌型である可動型１０との間の距離であって、可動型１０の移動方向に対して直交する方向の距離である。
【００４０】
また、溝部を金型キャビティ５の全周にわたって形成し、加圧駒１が金型キャビティ５の全周にわたって配設されている本実施形態は塗料の漏れを防止するといった点で特に効果が高く好ましいが、くいきり部に進入した樹脂を押圧して塗料漏れを防止する方法によれば、金型キャビティ５の全周にわたって溝部と加圧駒１を配設する必要はなく、くいきり部の一部に溝部を形成して、加圧駒１をくいきり部の要所に配しさえすれば塗料の漏れを防止することが可能であって、加圧駒１が金型キャビティ５の全周にわたって配設されている必要はない。
【００４１】
なお、くいきり部の大きさを調整して、従来技術の欄で前述した補助キャビティに樹脂を充填することにより塗料の漏れを防止する方法の効果を狙った場合においても、本発明における型内被覆成形金型の構成を適用した場合においては、加圧駒１が補助キャビティに相当するくいきり部に進入した樹脂を押圧するので、進入した樹脂の成形収縮によって塗料の漏れが発生するという問題点を克服することができ、非常に好ましい結果を得ることができる。
【００４２】
塗料の注入後、加圧駒１の熱媒流路に７０℃に加熱した熱媒を流し、加圧駒１を収縮させる。加圧駒１は収縮することによって、くいきり部に進入した樹脂を強く押圧した状態を徐々に解消する。
【００４３】
そして、金型１００のキャビティ５内の隅々まで行き渡らせると同時に圧力をかけたままの状態で塗料を硬化させ、塗料硬化後、型を開いて製品を取り出す。なお、本実施の形態において用いた塗料は、熱硬化性の塗料であり、設定した金型温度によって容易に硬化する。
【００４４】
また、図５（１）あるいは（３）に示したように、雌型である可動型１０の加圧駒１に対向する面に、塗料効果用の電熱ヒータＨ３を並設すれば、ヒータＨ３の熱によって、くいきり部に漏れ出してくる塗料の硬化が促進され、くいきり部の中で大きく流動性を失う、あるいは完全に硬化する等といった効果が期待できるので金型１００からの塗料の漏れを防止するといった点で効果が高く、好ましい。
【００４５】
【発明の効果】
本発明における型内被覆成形用金型においては、嵌合部に形成した溝部に配した加圧駒が、温度調整体によって加熱されて膨張することによって、雌型に直接当接して、あるいは嵌合部に進入した樹脂を押圧することによって、嵌合部から金型キャビティの外に塗料が漏れることを防止することができるといった優れた作用効果を有する。
従って、漏れた塗料が次成形において製品に混入し悪影響をおよぼす、あるいは金型を傷つける等といった問題を引き起こすことがないので、長期に安定した型内被覆成形を行うことが可能である。
【００４６】
また、前記嵌合部における隙間の大きさを０．１ｍｍから１ｍｍの範囲とすることによって、前記嵌合部に樹脂を積極的に進入させることができ、該嵌合部に進入した樹脂を押圧して効果的に塗料漏れを防止することができる。
前記嵌合部に進入した樹脂を押圧して塗料漏れを防止する型内被覆成形方法であれば、嵌合部が磨耗した場合においても、磨耗した面に合わせて樹脂が進入して固化するため、磨耗していない場合に比較しても塗料の漏れを防止をする効果が落ちることなく持続して安定した運転を実施することができる。
【００４７】
また、加圧駒に内設する温度調整体としては、電熱ヒータや熱媒流路を設ける手段などが、構成が簡単で故障などが少ないといった点で好ましい効果を発揮する。特に、熱媒流路を使用した場合においては流通させる熱媒の温度を調整することによって加圧駒をすばやく加熱冷却することができ成形のサイクルタイムを短縮化することができるといった優れた作用効果を有する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態に係わる型内被覆成形用金型の構成を説明する構造図である。
【図２】本発明の実施の形態に係わる型内被覆成形用金型の構造を説明する要部断面図である。
【図３】本発明の実施の形態に係わる型内被覆成形用金型に用いた固定型の構造を説明する組立図である。
【図４】本発明の実施の形態に係わる型内被覆成形用金型に用いた加圧駒の挙動を説明するための概念図である。
【図５】本発明の他の実施形態に係わる型内被覆成形用金型の説明する要部断面図である。
【図６】本発明の実施形態に係わ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。
【図７】従来法によ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】
１ 加圧駒
５ 金型キャビティ
１０ 可動型
２０ 固定型
２０Ａ ベース盤
２０Ｂ コア盤
５０ 塗料注入機
５１ 塗料注入口
１００ 型内被覆成形用金型
Ｈ１ 電熱ヒータ
Ｈ３ 電熱ヒータ
Claims (5)
- 雄型と雌型により形成されたくいきり構造の嵌合部によって全周を囲まれ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該金型キャビティ内で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、該嵌合部の少なくとも一部に溝部を形成して該溝部の形状に略一致する形状の加圧駒を配設し、該加圧駒には温度調整体を内設したことを特徴とする型内被覆成形用金型。
- 前記嵌合部における隙間の大きさが０．１ｍｍから１ｍｍの範囲にあることを特徴とする請求項１記載の型内被覆成形用金型。
- 前記温度調整体は、加圧駒内部に形成された熱媒流路であることを特徴とする請求項１又は請求項２記載の型内被覆成形用金型。
- 前記温度調整体は、加圧駒内部に配設された電熱ヒータであることを特徴とする請求項１又は請求項２記載の型内被覆成形用金型。
- 雄型と雌型により形成されたくいきり構造の嵌合部により全周を囲まれた金型キャビティと該金型キャビティ内に塗料を注入するための塗料注入機を備えた型内被覆成形用金型を用い、該金型キャビティで成形した樹脂成形品の表面に該金型キャビティ内で被覆を施す型内被覆成形方法において、
該嵌合部の少なくとも一部に溝部を形成して該溝部の形状に略一致する形状の加圧駒を配設するとともに、該加圧駒には温度調整体を内設し、前記嵌合部の隙間の大きさを０．１ｍｍから１ｍｍの範囲とすることによって、樹脂の射出充填時において該嵌合部に進入した樹脂を、塗料の注入時において熱膨張させた加圧駒により押圧することを特徴とする型内被覆成形方法。
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