JP4456991B2

JP4456991B2 - 成形品の成形方法

Info

Publication number: JP4456991B2
Application number: JP2004347468A
Authority: JP
Inventors: 好雅大宮; 博実日向; 大一郎川島; 晴雄岡田; 明弘北村
Original assignee: Nissei Plastic Industrial Co Ltd; Toyoda Gosei Co Ltd
Current assignee: Nissei Plastic Industrial Co Ltd; Toyoda Gosei Co Ltd
Priority date: 2004-11-30
Filing date: 2004-11-30
Publication date: 2010-04-28
Anticipated expiration: 2024-11-30
Also published as: JP2006150852A; US20060113704A1

Description

この発明は、複数の層からなる成形品の成形方法に関する。

一般に、車両のホイールキャップ等の成形品は、基材を成形した後、該基材の表面に塗膜を形成することによって製造されている。このような基材の表面に塗膜を形成する成形品の成形方法としては、従来、例えば特許文献１に示すように、キャビティ型と熱可塑性樹脂よりなる基材の表面との間に形成されるキャビティに熱硬化性コーティング材を射出して塗膜を形成する方法が提案されている。
特開２００３−３３４８３８号公報

ところで、特許文献１では、前記キャビティに前記熱硬化性コーティング材を射出する前にキャビティ型の温度を該熱硬化性コーティング材の硬化温度に設定し、該硬化温度を維持した状態で前記キャビティに前記熱硬化性コーティング材を射出している。このため、前記熱硬化性コーティング材は、徐々に硬化されながら前記キャビティ全体に広がるので、その流動性が低下した状態で前記キャビティに充填されることになる。この結果、前記キャビティへの前記熱硬化性コーティング材の充填時間が長くなるとともに、前記熱硬化性コーティング材の硬化が始まるため、粘度が高くなって塗膜のウエルド部分が相互に流動し難くなる。このため、この塗膜のウエルド部分が、そのままウエルド状態として残存し易くなるというおそれがあった。

また、例えば成形品の外観をメタリック調に仕上げる場合には、前記熱硬化性コーティング材にフレーク状の微細な光輝材が混入されるため、このような場合に特許文献１に記載の成形方法を適用すると、前記熱硬化性コーティング材の流動性の低下により該熱硬化性コーティング材の流れが乱れ、光輝材の配向に乱れが生じることとなる。光輝材の配向が乱れると、特にこの配向が乱れた部分において光の乱反射による黒ずみが塗膜の表面（成形品の意匠面）に発生し易くなり、光輝感が低下するという問題があった。

本発明は、このような従来技術に存在する問題点に着目してなされたものである。その目的とするところは、成形品の外観品質を向上させることが可能な成形品の成形方法を提供することにある。

上記の目的を達成するために、請求項１に記載の発明は、熱可塑性樹脂よりなる第１層を成形する第１工程と、前記第１層の表面に、光輝材を混入した液状熱硬化型塗料よりなる第２層を形成する第２工程とを備え、前記第１工程は、第１キャビティ型を用いて第１層を成形する工程であり、前記第２工程は、第２キャビティ型を用いて前記第１層の表面と前記第２キャビティ型との間に形成される第２層形成用キャビティに、該第２層形成用キャビティの中央部から前記液状熱硬化型塗料を射出して充填することにより第２層を形成する工程であり、前記第２工程において、前記第２層形成用キャビティへの前記液状熱硬化型塗料の射出時点では、前記第２キャビティ型の温度を、前記液状熱硬化型塗料の硬化温度よりも温度差１０℃〜５０℃の範囲内で低く設定するとともに、少なくとも前記第２層形成用キャビティへの前記液状熱硬化型塗料の充填後には、前記第２キャビティ型の温度を前記液状熱硬化型塗料の硬化温度以上にしたことを要旨とする。

この発明によれば、第２層形成用キャビティに熱硬化性コーティング材を射出する際に、前記熱硬化性コーティング材が硬化されないため、その流動性が低下することなく第２層形成用キャビティに前記熱硬化性コーティング材を充填することが可能となる。このため、前記第２層形成用キャビティへの前記熱硬化性コーティング材の充填が速やかに行われ、第２層形成時におけるウエルドの発生が抑制される。したがって、第２層の表面の外観品質、すなわち成形品の外観品質が向上される。

また、成形品の外観をメタリック調に仕上げることが可能となる。

また、前記熱硬化性コーティング材に光輝材を混入させた場合、通常、前記熱硬化性コーティング材が硬化されるまでの時間が長すぎると、金型内に注入した前記熱硬化性コーティング材が金型からの熱を受けて対流し、光輝材の配向が乱れて光輝感が低下する。しかしながらこの発明によれば、前記第２層形成用キャビティへの前記熱硬化性コーティング材の充填後に速やかに前記第２キャビティ型の温度を前記熱硬化性コーティング材の硬化温度以上にすることで、前記熱硬化性コーティング材が硬化されるまでの時間が短くなる。このため、光輝材の配向の乱れが抑制されるとともに、前記熱硬化性コーティング材中の光輝材の前記第１層側への沈降が抑制される。したがって、成形品の意匠面となる第２層の表面の光輝感が向上され、成形品の意匠性が向上される。

また、第２キャビティ型の温度制御範囲が、熱可塑性樹脂を用いた一般的な射出成形法においてキャビティ型の温度の制御しなければならない範囲（８０〜１００℃）よりも小さくなる。このため、例えば、前記第２キャビティ型を、熱媒体を用いて温度制御する場合、該熱媒体として水（温水または冷水）を使用することができるので、ボイラ等のような大きな装置を必要とせず、給湯器等のような小さな装置で前記第２キャビティ型を温度制御することが可能となる。

本発明によれば、成形品の外観品質を向上させることが可能な成形品の成形方法を提供することができる。

以下、本発明を自動車のホイールキャップの成形方法に具体化した実施形態を図１〜図７に基づいて説明する。
図１に示すように、本実施形態の成形品としてのホイールキャップ２０は、自動車１０におけるタイヤ１１のホイール（図示略）を覆うように取り付けられる。

図２（ａ）に示すように、ホイールキャップ２０は円盤状をなしている。このホイールキャップ２０は４つの開口部２１（貫通孔）を有しており、これらは互いにホイールキャップ２０の中心を基準として等角度間隔となるように形成されている。図２（ｂ）に示すように、ホイールキャップ２０は熱可塑性樹脂よりなる第１層としての基材２２と、該基材２２の表面に形成された熱硬化性コーティング材よりなる第２層としての塗膜２３とを備えており、該塗膜２３によりホイールキャップ２０の意匠面が形成されている。そして、ホイールキャップ２０の意匠面をメタリック調にするために、前記塗膜２３には微細なフレーク状をなす多数の光輝材２３ａが含有されており、該光輝材２３ａは、前記塗膜２３内において配向が整っている。

次に、前記ホイールキャップ２０の製造方法を図３〜図７に基づいて説明する。
ホイールキャップ２０は、第１金型３０及び第２金型３１を用いて製造される。
図３に示すように、第１金型３０は、コア型３２と第１キャビティ型３３とから構成されており、上下方向に型締めを行うことにより両金型３２，３３の間に基材成形用キャビティ３４が形成されるようになっている。第１キャビティ型３３には、基材成形用キャビティ３４の中央部に前記基材２２の材料となる熱可塑性樹脂を射出するための第１ゲート３５が設けられている。第１キャビティ型３３のキャビティ面３３ａには、前記基材２２に前記開口部２１を形成するための凸部３６が形成されている。

図５に示すように、第２金型３１は、前記第１キャビティ型３３を第２キャビティ型３７に交換したもの、すなわち前記コア型３２と第２キャビティ型３７とから構成されている。第２金型３１は、コア型３２と第２キャビティ型３７とを上下方向に型締めすることにより、基材２２の表面と第２キャビティ型３７との間に第２層形成用キャビティとしての塗膜形成用キャビティ３８が形成されるようになっている。第２キャビティ型３７には、塗膜形成用キャビティ３８の中央部に前記塗膜２３の材料となる熱硬化性コーティング材としての液状熱硬化型塗料を射出するための第２ゲート３９が設けられている。第２キャビティ型３７のキャビティ面３７ａの近傍には、熱媒体（本実施形態では水）が流通する流通路４０が内設されており、該流通路４０に、図示しない給湯器によって、所定温度の水を流通させることで第２キャビティ型３７（特に、キャビティ面３７ａ）の温度調節が行われるようになっている。第２キャビティ型３７のキャビティ面３７ａには、前記塗膜２３に前記開口部２１を形成するための凸部４１が形成されている。

さて、前記ホイールキャップ２０を製造する工程は、第１金型３０を用いて基材２２を成形する第１工程と、該基材２２の表面に塗膜２３を形成する第２工程とを備えている。
前記第１工程において、図３に示すように、コア型３２と第１キャビティ型３３との型締めを行うことにより基材成形用キャビティ３４を形成する。この基材成形用キャビティ３４に、図４に示すように、第１ゲート３５から溶融状態の熱可塑性樹脂を射出して充填し、冷却して固化させることにより開口部２１を有する基材２２を成形する。続いて、第１キャビティ型３３を上方に移動させて第１金型３０を開き、第１キャビティ型３３を第２キャビティ型３７に交換した後、第２工程を行う。

前記第２工程において、図５に示すように、コア型３２上に前記第１工程で成形された基材２２を載置した状態でコア型３２と第２キャビティ型３７とを型締めし、基材２２の表面と第２キャビティ型３７との間に塗膜形成用キャビティ３８を形成する。このとき、前記第１工程において基材２２に形成された開口部２１内に第２キャビティ型３７の凸部４１が挿入される。引き続き、第２キャビティ型３７の流通路４０に、所定温度の温水を流通させて第２キャビティ型３７（特に、キャビティ面３７ａ）の温度を前記液状熱硬化型塗料の硬化温度（本実施形態では１１０℃）よりも低い温度（本実施形態では７０℃、好ましくは６０℃以上１００℃以下）に設定する。このとき、第２キャビティ型３７の温度と前記液状熱硬化型塗料の硬化温度との温度差は、本実施形態では４０℃であるが、１０℃〜５０℃の範囲内、好ましくは２０℃〜４０℃の範囲内であればよい。この状態で、前記第２ゲート３９から前記塗膜形成用キャビティ３８の中央部に液状熱硬化型塗料を射出する。なお、この液状熱硬化型塗料には、微細なフレーク状をなす多数の前記光輝材２３ａが混入されており、該光輝材２３ａとしてはマイカ、アルミニウム、銅、銅合金等が用いられる。

すると、第２キャビティ型３７（特に、キャビティ面３７ａ）が前記液状熱硬化型塗料の硬化温度よりも低いので、該液状熱硬化型塗料の硬化反応が進まず、前記液状熱硬化型塗料は、その流動性が低下することなく塗膜形成用キャビティ３８の中央部から外縁部に向かって放射状に勢いよく流れ、短時間で塗膜形成用キャビティ３８全体に広がる。このとき、前記液状熱硬化型塗料中の光輝材２３ａは、前記液状熱硬化型塗料の流れの勢いによって配向が好適に整えられる。引き続き、図６に示すように、塗膜形成用キャビティ３８に前記液状熱硬化型塗料が充填された後、速やかに第２キャビティ型３７の流通路４０に所定温度の温水を流通させて第２キャビティ型３７（特に、キャビティ面３７ａ）の温度を前記液状熱硬化型塗料の硬化温度以上（本実施形態では１２０℃）にする。

このとき、第２キャビティ型３７の温度を前記液状熱硬化型塗料の硬化温度以上にするタイミングがあまりに早すぎると、前記液状熱硬化型塗料の流動性が低下し、前記塗膜２３内の光輝材２３ａの配向が乱れるおそれがある。一方、第２キャビティ型３７の温度を前記液状熱硬化型塗料の硬化温度以上にするタイミングが、塗膜形成用キャビティ３８への前記液状熱硬化型塗料の充填完了時点よりもあまりに遅すぎると、前記液状熱硬化型塗料中で一旦配向した光輝材２３ａが、流動性の高い前記液状熱硬化型塗料中で第２キャビティ型３７からの熱によって再び動かされる。このため、前記光輝材２３ａの配向が乱れて光輝感が低下する。したがって、塗膜形成用キャビティ３８への前記液状熱硬化型塗料の充填後においては、できるだけ早く第２キャビティ型３７の温度を前記液状熱硬化型塗料の硬化温度以上にすることが好ましい。

第２キャビティ型３７の温度を１２０℃にすると、前記液状熱硬化型塗料が加熱されて硬化され、基材２２の表面に塗膜２３が形成される。このように、前記ホイールキャップ２０は、前記第１工程を実施した後、前記第２工程を実施することにより成形される。前記ホイールキャップ２０の成形後、第２キャビティ型３７を上方へ型開きすることにより、前記ホイールキャップ２０は第２金型３１内から取り出される。

次に、第２キャビティ型３７の温度と、ホイールキャップ２０の光輝感及びウエルドとの関係を図７に基づいて説明する。
図７は、液状熱硬化型塗料の塗膜形成用キャビティ３８への射出時点から充填後までの第２キャビティ型３７の温度を、低温（９０〜１００℃）、中温（１００〜１１０℃）、高温（１１０〜１２０℃）の各温度に維持した時の第２キャビティ型３７の温度と、ホイールキャップ２０の光輝感及びウエルド状態との関係を示すグラフである。

さて、第２キャビティ型３７を低温に維持した場合、形成される塗膜２３においては、図７のａ点、ｃ点に示すように、ウエルドに関しては良好（目視判断）であるが、光輝感が十分に得られていない（目視判断）。また、第２キャビティ型３７を高温に維持した場合、形成される塗膜２３においては、図７のｂ点、ｅ点に示すように、光輝感は十分に得られているが、ウエルドに関しては悪い状態となっている。さらに、第２キャビティ型３７を中温に維持した場合、形成される塗膜２３においては、図７のｄ点に示すように、光輝感及びウエルドは、前記第２キャビティ型３７を低温に維持した場合の結果と高温に維持した場合の結果との中間の状態になっている。

以上のことから、前記液状熱硬化型塗料の塗膜形成用キャビティ３８への射出時点から充填完了時点においては、第２キャビティ型３７の温度を低くするほど、形成される塗膜２３のウエルドに関して良好となり、第２キャビティ型３７の温度を高くするほど、形成される塗膜２３の光輝感が十分に得られる傾向がある。

以上詳述した実施形態によれば次のような効果が発揮される。
（１）前記塗膜形成用キャビティ３８に前記液状熱硬化型塗料を射出する際に、該液状熱硬化型塗料が硬化されないため、その流動性を低下させることなく塗膜形成用キャビティ３８に液状熱硬化型塗料を充填することができる。このため、前記塗膜形成用キャビティ３８への前記液状熱硬化型塗料の充填を速やかに行うことができ、塗膜２３の形成時におけるウエルドの発生を抑制することができる。したがって、塗膜２３の表面の外観品質、すなわちホイールキャップ２０の外観品質を向上させることができる。
（２）前記液状熱硬化型塗料には、光輝材２３ａが混入されているため、ホイールキャップ２０外観をメタリック調に仕上げることができる。この場合においても（１）と同様に、前記液状熱硬化型塗料を、その流動性を低下させることなく塗膜形成用キャビティ３８に充填することができるので、前記液状熱硬化型塗料の射出の勢いによって塗膜２３内に散在する光輝材２３ａの配向を好適に整えることができる。したがって、塗膜２３の表面（ホイールキャップ２０の意匠面）に照射される光線の反射光は、塗膜２３内で整った状態で配向された前記光輝材２３ａに正反射されて一定方向へと進行し、その散乱が効果的に抑制されるので、反射光の散乱による黒ずみを解消することができる。
（３）前記塗膜形成用キャビティ３８への前記液状熱硬化型塗料の充填後、速やかに前記第２キャビティ型３７の温度を前記液状熱硬化型塗料の硬化温度以上にすることで、前記液状熱硬化型塗料中の光輝材２３ａの前記基材２２側への沈降を抑制することができる。このため、前記塗膜２３内に散在する光輝材２３ａの前記基材２２側への偏りを抑制することができるので、塗膜２３の表面（ホイールキャップ２０の意匠面）においては、全体に渡ってほぼ均一かつ好適に光輝感が得られ、ホイールキャップ２０の意匠性を高めることができる。
（４）前記塗膜形成用キャビティ３８への前記液状熱硬化型塗料の射出時点から充填後までに、前記第２キャビティ型３７の上昇させる温度が５０℃（７０℃→１２０℃）であるため、前記第２キャビティ型３７を温度制御するための熱媒体に、水（温水または冷水）を使用することができる。この結果、ボイラ等のような大きな装置を必要とせず、給湯器等のような小さな装置で前記第２キャビティ型３７を温度制御することができる。

（変更例）
なお、前記実施形態は、次のように変更して具体化することも可能である。
・前記塗膜形成用キャビティ３８への前記液状熱硬化型塗料の射出時点に、前記第２キャビティ型３７の温度と前記液状熱硬化型塗料の硬化温度との温度差の範囲は、必ずしも１０℃〜５０℃とする必要はない。但し、この場合、前記第２キャビティ型３７を温度制御するための熱媒体には、必要に応じて蒸気やオイル等を用いる必要があり、前記熱媒体に蒸気やオイル等を用いる場合には、ボイラ等の装置が必要となる。

・前記液状熱硬化型塗料には、前記光輝材２３ａを混入させなくてもよい。
・前記第２層は、前記液状熱硬化型塗料よりなる塗膜２３に限らず、熱硬化性コーティング材であれば何でもよい。

・前記成形品は、ホイールキャップ２０に限らず、各種モールやバンパー等であってもよい。
・第１金型３０の型締め時には、第１キャビティ型３３及びコア型３２の何れを移動させてもよい。

・第２金型３１の型締め時には、第２キャビティ型３７及びコア型３２の何れを移動させてもよい。
・前記基材２２を２層以上としてもよい。

実施形態のホイールキャップが取り付けられた自動車を示す斜視図。（ａ）は実施形態のホイールキャップの斜視図、（ｂ）は（ａ）の２ｂ−２ｂ線断面図。実施形態の第１工程における第１金型の型締め状態を示す断面図。実施形態の第１工程における基材の成形状態を示す断面図。実施形態の第２工程における第２金型の型締め状態を示す断面図。実施形態の第２工程における塗膜の形成状態を示す断面図。実施形態の第２キャビティ型の温度とホイールキャップの光輝感及びウエルド状態との関係を示すグラフ。

符号の説明

２０…成形品としてのホイールキャップ、２２…第１層としての基材、２３…第２層としての塗膜、２３ａ…光輝材、３３…第１キャビティ型、３７…第２キャビティ型、３８…第２層形成用キャビティとしての塗膜形成用キャビティ。

Claims

熱可塑性樹脂よりなる第１層を成形する第１工程と、前記第１層の表面に、光輝材を混入した液状熱硬化型塗料よりなる第２層を形成する第２工程とを備え、
前記第１工程は、第１キャビティ型を用いて第１層を成形する工程であり、
前記第２工程は、第２キャビティ型を用いて前記第１層の表面と前記第２キャビティ型との間に形成される第２層形成用キャビティに、該第２層形成用キャビティの中央部から前記液状熱硬化型塗料を射出して充填することにより第２層を形成する工程であり、
前記第２工程において、前記第２層形成用キャビティへの前記液状熱硬化型塗料の射出時点では、前記第２キャビティ型の温度を、前記液状熱硬化型塗料の硬化温度よりも温度差１０℃〜５０℃の範囲内で低く設定するとともに、少なくとも前記第２層形成用キャビティへの前記液状熱硬化型塗料の充填後には、前記第２キャビティ型の温度を前記液状熱硬化型塗料の硬化温度以上にしたことを特徴とする成形品の成形方法。