JP3925385B2

JP3925385B2 - 型内被覆成形用金型

Info

Publication number: JP3925385B2
Application number: JP2002303022A
Authority: JP
Inventors: 悦雄岡原
Original assignee: Ube Machinery Corp Ltd
Current assignee: Ube Machinery Corp Ltd
Priority date: 2002-10-17
Filing date: 2002-10-17
Publication date: 2007-06-06
Anticipated expiration: 2022-10-17
Also published as: JP2004136535A

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硬化させ、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例として、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、ドア、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】
前記型内被覆成形方法に用いることのできる金型としては、特許文献１、あるいは特許文献２にその例を示めされるように、金型キャビティの外に塗料が漏れ出すことを防止するための型内被覆成形用金型が数多く提案されている。
【０００７】
【特許文献１】
特開２００２−１２７１９８号公報
【特許文献２】
特開２００２−１２７１９９号公報
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、前記型内被覆成形方法で塗膜される塗装は、意匠面全体に塗料を１種類しか用いていない単色塗装であることがほとんどである。そのため、前記前記型内被覆成形方法に用いられる型内被覆成形用金型も単色全面塗装を想定して設計されたものである。
【００１０】
前記従来の想定で設計された金型を用いて多色塗装成形品を成形しようとした場合に、例え、色が異なる塗料注入機を２台を金型に備えたとしても、色の境界をどうやって所望の形状とするか、その制御は極めて困難であって、所望の形状とすることは難しい。また、仮に塗料の注入位置、注入量、また注入タイミング等を試行錯誤することによって、色の境界をある程度まで所望の形状にできたとしても、境界部分で異なる色が混濁するといった問題を生じることは避けられない。
【００１１】
本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであり、２種類以上の塗料で塗装を行う多色塗装、また必要に応じて樹脂成形品の一部のみを塗装する部分塗装を行うことのできる型内被覆成形用金型を提供するものである。
【００１２】
【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、塗料を注入しない側の金型キャビティ面に該金型キャビティ面を区切って分割する溝部を形成して、該溝部に略一致する形状で該溝部の中を金型型開閉方向に摺動する可動駒を該溝部に配するとともに、該可動駒を金型キャビティ側に移動させる押圧機構を備えることによって、該可動駒をキャビティ内に挿脱可能とし、前記溝部で区切られた金型キャビティ面の分割域に対して、前記塗料注入機の塗料注入口をそれぞれ１箇所ずつ対向するように配した。
【００１４】
（２）（１）記載の型内被覆成形用金型において、前記押圧機構を、可動駒に連結されて溝部内に配された複数個のバネとした。
【００１５】
（３）（１）記載の型内被覆成形用金型において、前記押圧機構を、可動駒に連結されて溝部内に配された油圧シリンダ、または空圧シリンダとした。
【００１６】
（４）モールを境に異なる２色の塗膜で被覆された自動車用ドアの成形に用いる（１）から（３）までのいずれか一項に記載の型内被覆成形用金型。
【００１７】
【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５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に配した可動駒の挙動を説明する概念図である。図３は可動型に配設した可動駒の配置を説明するための図であり、図４は他の押圧機構を有した金型の可動駒の挙動を説明するための概念図である。図５は本実施形態による型内被覆成形用金型を用いた型内被覆成形方法の工程を説明するためのフローチャートである。
図６は他の実施形態による型内被覆成形用金型を用いた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。
【００１８】
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、可動駒１、バネ式押圧機構３、及び２台の塗料注入機５０Ａ、５０Ｂ、を備えている。
なお、図１に示した実施形態の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。
【００１９】
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１５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１５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１５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。
【００２０】
以下、図１に示した溝部５と可動駒１についてその詳細を説明する。
図１に示した金型１００の塗料注入しない側の金型である固定型２０の金型キャビティ面に断面矩形の溝部５を加工する。金型１００を開いて、可動型１０側から固定型２０の金型キャビティ面を見たときの溝部５の形状は、図３に示すように固定型２０の金型キャビティ面を長て方向に縦断することによって、金型キャビティ面を２つに区切って分割し、２つの分割域を形成している。
【００２１】
また、前記２つの分割域に対して、それぞれ塗料注入口５１Ａ、及び５１Ｂが対向するように配設されており、該２つの塗料注入口５１Ａ、５１Ｂにはそれぞれ塗料注入機５０Ａ、及び５０Ｂが接続されて、２つの分割域に異なる種類の塗料を注入できるよう構成されている。
なお、図１に示した金型の分割域の被覆表面積は、それぞれ５００ｃｍ^２と３００ｃｍ^２である。
【００２２】
可動駒１は、前述した溝部５のキャビティ側部分の形状に略一致する形状であって、溝部５の中を金型型閉方向に摺動できるようその形状が形成されている。
なお、図３に示した金型１００の実施形態においては、分割域が２つしかないことから可動駒１を１つとしたが、分割域が２個以上必要である場合は必要に応じて、可動駒１を複数個設けて良い。また、分割域の形状が複雑である等といった理由によって可動駒１が１つでは溝部５の形状に対応できない場合は、可動駒１を複数個設けても良い。
【００２３】
ここで、図１に示す実施形態において使用した可動駒１は、ステンレス鋼材製の部材を使用した。というのは、型本体を傷つけないとういう点で、固定型２０を構成する部材より硬度が低い材質を可動駒１の材質として用いるのが好ましいからである。従って、比較的硬度の低いステンレス材や銅材等を可動駒１に用いることは好ましい。しかし、本発明に適応できる可動駒１の材質は、実施形態に用いた材質に限るものではなく、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。
【００２４】
また、図１に示す実施形態においては、溝部５に連設してバネ３の一部を嵌めこむための空隙を形成している。そして、該空隙にバネ３を入れることにより、溝部５に配設した可動駒１を金型キャビティ１５内に押圧することによって、該可動駒１の一部を金型キャビティ１５内に挿入する構造となっている。
図１にその構造を概念的に示すが、成形前、樹脂などが金型内に充填されていない状況においては、可動駒１は押圧機構であるバネ３押されて、その一部を金型キャビティ１５内に挿入した状態となっている。
なお、後述する樹脂充填の際に、樹脂充填圧力によりバネが圧縮されることによって、可動駒１が反キャビティ側に移動して、図２（２）に示したように可動駒１のキャビティ側端面と金型キャビティ面とが同一平面状に配置されることが好ましい。
【００２５】
従って、バネ３は、樹脂充填圧力によりバネ３が圧縮されて可動駒１のキャビティ側端面と金型キャビティ面とが同一平面状に配置になるようなバネ定数のものに選定しておくことが好ましい。
また、溝部５と前記バネを入れる空隙の間に可動駒１の後退量を規制するストッパを形成し、樹脂充填圧力によりバネが圧縮されて、可動駒１が反キャビティ側に移動してきた際に、該ストッパにより可動駒１の移動量を規制して、可動駒１のキャビティ側端面と金型キャビティ面とが同一平面状に配置されるような構成にしておくことはさらに好ましい。
【００２６】
なお、図１に示した実施形態においては、バネ３を入れる空隙と溝部５との間に図示しない突起を形成し、該溝部５を反キャビティ側に摺動して移動してきた可動駒１が該突起部に引っかかって、それ以上反キャビティ側に移動しないような構成としており、可動駒１が突起部に引っかかって停止する時点で、可動駒１のキャビティ側端面と金型キャビティ面とが同一平面状に配置されるような構成にした。
【００２７】
次に、塗料注入機５０Ａ及び５０Ｂ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５０Ａは、可動型１０に取り付けられて、可動型１０の金型キャビティ面に配設された塗料注入口５１Ａより金型キャビティ１５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５０Ａの塗料注入口５１Ａ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の金型キャビティ１５内に射出された樹脂が塗料注入口５１Ａより塗料注入機５０Ａ内に進入することを防止している。
【００２８】
そして、本実施の形態における塗料注入機５０Ａは、図示しない駆動装置によって駆動されて、塗料注入機５０Ａ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の金型キャビティ面より注入することができるよう構成されている。
【００２９】
なお、本実施の形態における塗料注入機５０Ａは、前記したように可動型１０の金型キャビティ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１５内で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５０Ａは固定型２０に取りつけられる等しても良い。
【００３０】
また、本実施の形態においては、前記した塗料注入機５０Ａと同一構成の塗料注入機５０Ｂが、可動型１０の金型キャビティ面に配設された塗料注入口５１Ｂより金型キャビティ１５内に塗料を注入することができるよう構成されている。そして、塗料注入口５１Ａと５１Ｂは、図３にその配置を説明するように、溝部５により区切られた２つの分割域に塗料注入口を対向させるようにして、それぞれ１つずつが配されている。
【００３１】
以下、金型１００を用いた型内被覆成形方法の詳細を図１、図２および図５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。この状態において、可動駒１は図２（１）に示すように、押圧機構であるバネ３押されて、その一部を金型キャビティ１５内に挿入した状態となっている。
【００３２】
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）する。この際に、図２（２）に示したように可動駒１を押圧するバネは樹脂の充填圧力に負ける。そのため、可動駒１はキャビティ側から後退するが、図示しないストッパによって、可動駒１のキャビティ側端面と金型キャビティ面とが同一平面状に配置されるような位置で停止する。
【００３３】
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、図２（３）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１５内で成形した樹脂成形品と可動型１０の金型キャビティ面との間に隙間を生じさせる。
【００３４】
この際、可動駒１は押圧機構であるバネ３に押されて、図２（３）に示したように、その一端を先に成形した樹脂成形品に当接させており、該成形品の一部を塗料を注入する側の金型キャビティ面に押しつけた状態となっている。
前記隙間を生じさせた後、塗料注入機５０Ａによって塗料注入口５１Ａから前記隙間に対して塗料を５ｍｌ（ミリリットル）注入する。なお、本実施形態で用いた第１の塗料は、プラグラス＃８０００：白色（大日本塗料株式会社製）である。
【００３５】
また、塗料注入機５０Ａにより塗料を注入すると同時に、塗料注入機５０Ｂによって塗料注入口５１Ｂから前記隙間に対して第２の塗料を３ｍｌ（ミリリットル）注入する。なお、本実施形態で用いた第２の塗料は、プラグラス＃８０００：赤色（大日本塗料株式会社製）である。
【００３６】
前記隙間に塗料を注入した際において、２つの異なる塗料は、図２（４）に示したように溝部５から金型キャビティ１５内に突出した可動駒１により金型キャビティ面に押しつけられた成形品の一部分で、区分されて互いに交わることなく、それぞれの分割域の成形品の表面を流動する。
【００３７】
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の金型キャビティ１５内の被覆領域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。
なお、バネ３に押圧された可動駒１は、成形品に当接したままの状態で金型の型締めに伴って徐々に反キャビティ側に移動する。隙間の中の塗料は押し広げられながら流動して、互いに交わることなく、それぞれの分割域の成形品の表面を被覆する。本実施形態において、基材の上に形成される塗膜の厚さは０．１ｍｍ程度であった。
【００３８】
なお、金型キャビティ面に押しつけられた成形品の一部分に被覆が施されないという問題を生じる場合もあるが、該被覆が施されない部分が意匠面となる場合には、外観を向上させる対策を施せば良く、そのような場合は、シールの添付等により外観を向上させれば良い。
例えば、自動車用ドアを成形する場合は、ドアの上部と下部で色が異なることが多いが、色の境界部分には通常モール等が貼りつけられており、被覆を施す必要はない。このような場合に本発明を適応することは非常に有効であるので、色の異なるモール付きの自動車ドアに本発明を適応することは非常に効率的であって好ましい。
【００３９】
次ぎに、他の実施形態として、押圧機構に油圧シリンダ７を用いた場合を、図４（１）及び図６を用いて説明するが、押圧機構に油圧シリンダ７を用いた実施形態は、先に説明した実施形態と、押圧機構の構成とその作動方法が異なっているだけなので、その部分についてのみ説明する。
【００４０】
図４（１）に示す実施形態においては、溝部５に連設して油圧シリンダ７を嵌めこむための空隙を形成しており、該空隙に油圧シリンダ７を入れることによって、油圧シリンダ７のシリンダロッドに接続されて溝部５に配設した可動駒１Ａを金型キャビティ１５内に押圧する構成となっている、
そして、油圧シリンダを作動させることによって、シリンダロッドをキャビティ側に前進させれば、可動駒１Ａの一部を金型キャビティ１５内に挿入でき、シリンダロッドをキャビティ側から後退させれば、該可動駒１Ａを金型キャビティ１５外に移動させることができる。
そして、油圧シリンダにストロークセンサを取付ければ、可動駒１Ａのキャビティ側端面と金型キャビティ面とが同一平面状に配置することも容易に可能である。
【００４１】
以下、油圧シリンダ７方式の押圧機構を備えた金型１００を用いた型内被覆成形方法の詳細を図６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。この状態において、可動駒１Ａは、押圧機構で油圧シリンダに制御されて、可動駒１Ａのキャビティ側端面と金型キャビティ面とが同一平面状に配置された状態となっている。
【００４２】
そして、基材である熱可塑性樹脂を金型内に射出（先の実施の形態と同様に、基材としてＡＢＳ樹脂：宇部サイコン株式会社製ＵＴ２０Ｂ）する。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（先の実施の形態と同様に、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１５内で成形した樹脂成形品と可動型１０の金型キャビティ面との間に隙間を生じさせる。
【００４３】
隙間を生じさせた後、油圧シリンダ７を作動させて、可動駒１Ａをキャビティ側に移動させることにより、可動駒１Ａの一端を樹脂成形品に当接させた状態で、その一部を金型キャビティ１５内に挿入した状態とする。
前記隙間を生じさせた後、塗料注入機５０Ａによって塗料注入口５１Ａから前記隙間に対して前述した第１の塗料を注入する。
また、塗料注入機５０Ａにより塗料を注入すると同時に、塗料注入機５０Ｂによって塗料注入口５１Ｂから前記隙間に対して前述した第２の塗料を注入する。
【００４４】
前記隙間に塗料を注入した際において、２つの異なる塗料は、溝部５から金型キャビティ１５内に突出した可動駒１Ａにより金型キャビティ面に押しつけられた成形品の一部分で、区分されて互いに交わることなく、それぞれの分割域の成形品の表面を流動する。
【００４５】
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って、隙間の中の塗料を押し広げながら流動させ、金型１００の金型キャビティ１５内の被覆領域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。
なお、油圧シリンダに押圧された可動駒１Ａは、成形品に当接したままの状態で金型の型締めに伴って徐々に反キャビティ側に移動するようその油圧を調整しておく。隙間の中の塗料は押し広げられながら流動して、互いに交わることなく、それぞれの分割域の成形品の表面を被覆する。
【００４６】
なお、本発明に使用できる押圧機構は、前述したバネや油圧シリンダ７に限らず、空圧シリンダであっても良く。また図４（２）に示すような電磁石９を使用して可動駒１を固定型２０に引っ張るような方式のものであっても良い。
【００４７】
また、本発明の型内被覆成形用金型を用いて樹脂成形品の一部にだけ被覆を施したい場合は、被覆を施したい部分と施したくない部分を可動駒１により区切って分割し、被覆を施したい分割域に対向するように塗料を注入すれば良い。
【００４８】
【発明の効果】
本発明においては、押圧機構により金型キャビティ内に挿入した可動駒によって、樹脂成形品の被覆領域を所望の形状に分割することができるので、樹脂成形品を２種類以上の塗料で多色塗装することができ、また必要に応じて樹脂成形品の一部のみを塗装することも可能である。
【００４９】
また、前記押圧機構をバネとすれば、簡単な構成の金型で前記成形を行うことも可能である。また、前記押圧機構を油圧シリンダとすれば精度の高い成形を安定して容易に実施することが可能である。
【００５０】
特に本発明を、モールを境に異なる２色の塗膜で被覆された自動車ドアに本発明を適応することは非常に効果的であって好ましい。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態に係わる型内被覆成形用金型の構成を説明するための構造図である。
【図２】本発明の実施形態に係わる型内被覆成形用金型に配した可動駒の挙動を説明する概念図である。
【図３】本発明の実施形態に係わる可動型に配設した可動駒の配置を説明するための説明図である。
【図４】本発明による他の実施形態に係わる型内被覆成形用金型に配した押圧機構を説明する概念図である。
【図５】本実施形態による型内被覆成形用金型を用いた型内被覆成形方法の工程を説明するためのフローチャートである。
【図６】本発明による他の実施形態による型内被覆成形用金型を用いた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可動駒
１Ａ可動駒
１Ｂ可動駒
３バネ（押圧機構）
５溝部
７油圧シリンダ（押圧機構）
９電磁石
１５金型キャビティ
１０可動型
２０固定型
５０Ａ塗料注入機
５１Ａ塗料注入口
５０Ｂ塗料注入機
５１Ｂ塗料注入口
１００型内被覆成形用金型

Claims

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、
塗料を注入しない側の金型キャビティ面に該金型キャビティ面を区切って分割する溝部を形成して、該溝部に略一致する形状で該溝部の中を金型型開閉方向に摺動する可動駒を該溝部に配するとともに、該可動駒を金型キャビティ側に移動させる押圧機構を備えることによって、該可動駒をキャビティ内に挿脱可能とし、前記溝部で区切られた金型キャビティ面の分割域に対して、前記塗料注入機の塗料注入口をそれぞれ１箇所ずつ対向するように配したことを特徴とする型内被覆成形用金型。
前記押圧機構は、可動駒に連結されて溝部内に配された複数個のバネからなる請求項１に記載の型内被覆成形用金型。
前記押圧機構は、可動駒に連結されて溝部内に配された油圧シリンダ、または空圧シリンダからなる請求項１に記載の型内被覆成形用金型。
モールを境に異なる２色の塗膜で被覆された自動車用ドアの成形に用いる請求項１から請求項３までのいずれか一項に記載の型内被覆成形用金型。