JP5169780B2 - 型内被覆成形用金型 - Google Patents

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）する型内被覆成形用金型に関する。

従来から、装飾性を高める手段として表面を塗料で被覆する方法が知られている。樹脂成形品の表面に塗膜を形成する方法の一つとして、樹脂成形品の成形と、被覆を同一の金型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）が良く知られている。

前記型内被覆成形方法の１例について、以下、簡略に説明する。
型内被覆成形方法においては、最初の工程として、熱可塑性樹脂を基材とする樹脂成形品を金型内で成形した後、該金型をわずかに開いた状態（金型微開）とする。
前記工程で金型をわずかに開くと、金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が生じるので、該隙間に塗料注入機を使用して塗料を注入する。
そして、塗料注入後に、金型を再度型締することにより樹脂成形品の表面に塗料を均一に拡張させて硬化させる。塗料が硬化した後に、金型を開いて塗料で被覆した樹脂成形品を金型より取り出す。

前記従来の型内被覆成形方法によれば、熱可塑性樹脂の成形と被覆を同一の金型内で行うことができるので、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、高い品質の型内被覆成形品を得ることができる。
なお、前記型内被覆成形方法について、近年、数多くの提案がなされており、又型内被覆成形方法に用いるに好適な金型として様々な構造の金型が提案されている。

ここで、従来から、型内被覆成形には、特許文献１に例を示めすような技術が公知である。

特開２００６−２５６０８８公報

特許文献１には、塗料の漏れを防止するための型内被覆成形用金型の構造等が開示されている。

しかしながら、前述した従来技術の多くは、金型内からの塗料漏れを防止する、或いは部分被覆することに適した型内被覆成形用金型の発明である。

ここで、前述した従来技術においては、金型をわずかに型開くことによって、或いは樹脂の収縮を利用して塗料を注入するための隙間を金型内に形成する。
しかしながら、型内被覆成形を行う場合に成形品の形状によっては、金型をわずかに型開いても、或いは樹脂の収縮を利用しても、塗料を注入するための隙間が部分的に形成できないケースがあった。
例えば、図４に示すような形状の樹脂成形品を成形しようとした場合に、図３に示すような構造の型内被覆成形用金型を使用することになり、金型の開閉方向に延びた立ち面形成部を、該金型の中心に配した突起部Ｔ２を周りから囲むようにして形成しなければならない。
しかし、図４に示すような構造の金型キャビティ形状にした場合に、塗料を注入する前に成形した樹脂成形品が金型内で収縮して、突起部Ｔ２側に押しつけられることになる。
従って、立ち面を有する形状の樹脂成形品を成形するため突起部を配した型内被覆成形用金型においては、金型をわずかに開いても、或いは、樹脂が収縮しても、樹脂成形品と突起部の間に塗料を注入するための隙間を形成することができない。そのため、樹脂成形品の立ち面内側の表面を、金型内で塗料により被覆することができなかった。

この問題を解決するためには、突起部の一部を入れ子にして可動式にするという方法も考えられるが、金型の構造が極めて複雑化するし、可動式の入れ子になった金型部分に塗料が差し込む等、他の問題を引き起こす可能性がある。
また、金型の一方を成形時に丸ごとチェンジ（突起部分のサイズが違う金型に交換する）するという方法もあるが、成形時に金型をチェンジするための設備が必要になるし、成形時に金型をチェンジするという作業工程も必要になるので効率的でない。

本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであり、樹脂成形品の立ち面内側の表面を金型内で被覆するに好適な型内被覆成形用金型を提供するものである。

上記の課題を解決するため、本発明による型内被覆金型は、
（１） 金型の開閉方向に延びる立ち面形成部が該金型の突起部の一部を囲むようにして形成された金型キャビティを備えて、少なくとも該立ち面形成部で成形した樹脂成形品の突起部側の表面を、金型内に配した塗料注入機から供給した塗料によって金型内で被覆する型内被覆成形用金型において、該立ち面形成部に並列するリブ形成部を該突起部の反対方向側に設けた。

（２） 前記金型キャビティで成形する樹脂成形品の形状が枠状で、該枠の内周部に金型の開閉方向に延びる立ち面部を形成した。

本発明であれば、立ち面形成部の反突起側にリブ形成部を加工して設けることで、成形したリブを中心として樹脂を冷却収縮させ、樹脂成形品の立ち面と金型突起部との間に隙間を生じさせることができるので、金型内において塗料による被覆が可能になる。
本発明によれば、立ち面内側を被覆するに際して、複雑な可動式入れ子構造の金型を使用する必要性はなく、また、金型チェンジなどと言った高価な設備、工程も必要ないといった優れた利点を有する。

以下、図面に基づき本発明による実施形態の好ましい例を説明する。
図１、図２及び図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造を概念的に説明するための要部断面図であり、図２はその金型で成形した型内被覆成形品の形状を示す図である。図５は本実施形態による型内被覆成形用金型内での樹脂の収縮の挙動を示す図である。
図３及び図４は、従来型の型内被覆成形用金型を説明するための図であり、図３は型内被覆成形用金型の構造を概念的に説明するための要部断面図であり、図４は、その金型で成形した型内被覆成形品の形状を示す図である。図６は従来技術による型内被覆成形用金型内での樹脂の収縮の挙動を示す図である。

以下、本発明によ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及び２を用いて詳細に説明する。
本実施形態に用いる金型１００は、図１に示すように、可動型１０、固定型２０、及び塗料注入機５０等から構成されており、可動型１０を雌型とし、固定型２０を雄型としている。そして、金型１００は、雄型である固定型２０と、雌型である可動型１０とがシェアエッジ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いる。
なお、シェアエッジ構造とは、くいきり構造、或いはインロー構造等と呼ばれることもあり、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、固定型と可動型の間に形成することによって金型キャビティ等から外に樹脂が漏れ出すのを防止することができる。

なお、図１に示す金型１００においては、シェアエッジ構造の嵌合部（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ており、金型１００はシェアエッジ部にて金型キャビティ１５に充填した樹脂が、金型１００から漏れ出すことを防止することができる構造となっている。なお、本発明で述べるシェアエッジ構造の金型とは、その構成の説明から明らかなように、一般的にくいきり構造と称されている金型構造も含むものである。

以下、金型キャビティの形状等について、その詳細を説明する。
図１に示した金型１００で成形される樹脂成形品は、その外形が矩形で、その中心が切り抜かれた、所謂、枠型の平板であって、その内周面側に金型型開方向に延びる立ち面部１８が形成された形状となっている。
なお、本実施の形態においては、立ち面部１８に並列するリブ１７が、立ち面部１８の外側方向を周りから囲むようにして形成されている。
金型１００においては、立ち面形成部２１が長方形に切り抜かれた部分を周りから囲むようにして配されており、さらに、その立ち面形成部２１の周囲を周りから囲むようにしてリブ形成部２３が配されている。

図２に金型１００で成形した成形品の形状を示す。
詳細は後述するが、リブ１７は、立ち面部１８に塗料を注入するための隙間を形成するために設けたものであり、リブ１７が製品形状として必要ないという場合は、成形後に、適宜、バリ除去装置などで除去すれば良い。

なお、金型１００においては、図示しないゲートより金型キャビティ１５内に樹脂を供給することができる構造となっている。

ここで、金型１００は、樹脂成形品の表面の片側に被覆を施すことを目的として製作されている。
金型１００においては、塗料注入機５０が、可動型１０の内部に取り付けられて、可動型１０の金型キャビティ面に配設された図示しない塗料注入口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に構成されている。
なお、塗料注入口には図示しないバルブが取りつけられており、基材となる樹脂の射出成形時に、該バルブを閉じておくことによって金型キャビティ１５内に射出した樹脂が塗料注入口より塗料注入機５０内に進入することを防止している。
また、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。

なお、ここで、リブ形成部２３の寸法は、成形する立ち面１８の形状、大きさ、塗料の種類、又被覆厚み、等に左右されるが、その幅寸法ｄ１は、概ね、ｄ１≧１ｍｍであることが好ましく、さらにはｄ１≧２ｍｍであることが特に好ましい。また、図１に示した実施形態においては、リブ形成部の幅寸法ｄ１を２．５ｍｍとした。
また、リブ形成部２３の深さ寸法ｄ２は、概ね、ｄ２≧２ｍｍであることが好ましく、さらにはｄ２≧５ｍｍであることが特に好ましい。また、図１に示した実施形態においては、リブ形成部２３の深さ寸法ｄ２を１０ｍｍとした。
なお、前述の寸法は、金型開閉方向の寸法を深さ寸法ｄ２とし、金型開閉方向に直交する方向の寸法を幅寸法ｄ１としている。

以下、本実施形態による金型１００を用いた型内被覆成形方法の成形について説明する。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を型閉し、図１（１）に示したように、可動型１０と固定型２０と組み合わせて、固定型２０と可動型１０のシェアエッジ部で嵌合した状態にして金型キャビティ１５を形成する。

第１の工程で金型１００を型閉した後、第２の工程として、基材である熱可塑性樹脂を金型１００の金型キャビティ１５内に射出（本実施形態に係わる型内被覆成形においては基材としてＡＢＳ樹脂を用いる）する。
なお、射出充填する樹脂の量は、所望する樹脂成形品の寸法に相当する樹脂の容積に略樹脂の冷却収縮分の容積を多めに加えた量とした。

樹脂を射出充填完了後、可動型１０を固定型２０側の方向に移動させて、プレスの工程に入り、第３の工程に移る。ここで、基材をある樹脂をある程度（後述する塗料の注入圧力に耐えうる程度）まで冷却させながら、可動型１０を固定型２０方向に前進させて、金型１００を徐々に型締めする。

第３の工程で金型１００を型締めすることにより、冷却収縮に合わせて可動型１０が固定型２０方向に前進しながら樹脂成形品を所望の形にまで賦形し、基材による樹脂成形品を成形する。

基材によって樹脂成形品を成形後、金型内で樹脂成形品を冷却し、樹脂成形品の表面が、後述する塗料注入工程で損傷しない程度にまで固化させてから、可動型１０を反固定型側にわずかに移動させて、金型キャビティ面と樹脂成形品との間に、塗料を注入するための空隙を生させる。

なお、この際に、例えば、従来技術構造の金型２００を使用して、図６（１）に示す樹脂成形品のような立ち面部を有する成形品を成形した場合に、可動型２１０を、反固定型側にわずかに移動させても、突起部Ｔ２と樹脂成形品の間に隙間はできない。
また、樹脂成形品が金型内で収縮したとしても、図６（２）に示すように、樹脂成形品の立ち面部が突起部Ｔ２に強く抱きつく形になり隙間が形成できない。
従って、このような構造では、樹脂成形品の立ち面部について突起部Ｔ２側になる表面部分を被覆することができない。

それに比較して、図１に示した本実施形態による金型１００は、立ち面形成部２１の周囲を、周りから囲むようにしてリブ形成部２３を設けている。
そのため、樹脂成形品が金型内で収縮した際に、図５（２）に示すように、リブ１７を中心として収縮する形になり、樹脂成形品の立ち面部１８が突起部Ｔの反対側に向かって収縮する形になるので、塗料を注入するための隙間を形成することが可能になる。

そして、前述の構成により樹脂成形品の立ち面部内側表面と突起部Ｔとの間に空隙を生じさせた後、第４の工程に移り、塗料注入機５０により該空隙部分等に塗料を注入する。なお、本実施形態に係わる型内被覆成形においては、前記隙間を生じさせた後、塗料注入機５０によって塗料注入口から前記隙間等に対して塗料を５ｍｌ（ミリリットル）注入した。また、成形品の被覆表面積は５００ｃｍ^２であり、塗膜の厚みは０．１ｍｍ程度となる。塗料は、プラグラス＃８０００：赤（大日本塗料株式会社製）である。

塗料を注入した後、隙間の中の塗料を硬化させて、樹脂成形品を塗料で被覆した後、被覆した樹脂成形品を金型１００から取り出す。

本実施形態に係わる図１に示した金型１００であれば、立ち面形成部２１の周囲をリブ形成部２３が周りから囲むようにして配しているので、金型内で成形した樹脂成形品が金型内で収縮する際において、その立ち面１８が、突起部Ｔの反対方向側に向かって収縮する形になる。従って、樹脂成形品の立ち面部内側表面と突起部Ｔとの間に空隙を生じさせることができ、従来の型内被覆成形用金型で被覆できなかった成形品立ち面部の内面側を塗料で被覆することができる。

本発明の実施形態に係わる型内被覆成形用金型の構造を概念的に説明するための要部断面図である。 発明の実施形態に係わる型内被覆成形用金型で成形した型内被覆成形品の形状を示す図である。 従来型の型内被覆成形用金型を構造を概念的に説明するための要部断面図である。 従来型の型内被覆成形用金型で成形した型内被覆成形品の形状を示す図である。 本実施形態に係わる型内被覆成形用金型内における樹脂の収縮の挙動を概念的に示す図である。 従来型の型内被覆成形用金型内における樹脂の収縮の挙動を概念的に示す図である。

符号の説明

１０ 可動型
１５ 金型キャビティ
１７ リブ
１８ 立ち面
２０ 固定型
２１ 立ち面形成部
２３ リブ形成部
５０ 塗料注入機
Ｔ 突起部
Ｔ２ 突起部
１００ 型内被覆成形用金型
２００ 型内被覆成形用金型（従来型）

Claims (2)

1. 金型の開閉方向に延びる立ち面形成部が該金型の突起部の一部を囲むようにして形成された金型キャビティを備えて、少なくとも該立ち面形成部で成形した樹脂成形品の突起部側の表面を、金型内に配した塗料注入機から供給した塗料によって金型内で被覆する型内被覆成形用金型において、
   該立ち面形成部に並列するリブ形成部を該突起部の反対方向側に設けたこと特徴とした型内被覆成形用金型。
2. 前記金型キャビティで成形する樹脂成形品の形状が枠状で、該枠の内周部に金型の開閉方向に延びる立ち面部を形成した請求項１記載の型内被覆成形用金型。
   

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