JP7036720B2 - 金型および二色成形品の製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、金型および二色成形品の製造方法に関する。

従来、射出成形の一方法として、１次成形品を形成した後に、その周囲に２次成形品を形成することで二色成形品を作製する技術が知られている。二色成形の技術は、例えば、車両のヘッドランプ等の灯具の透光カバーを作製する際に用いられている（特許文献１参照）。

特開２０１４－１７６９７４号公報

上述の二色成形品を製造する場合、１次成形品を作成する過程で用いた金型の一部を２次成形品を作成する過程でも用いるときがある。共通で用いられる金型は、１次成型品を作成する過程において他の金型と接触することで傷がつくことがあり、傷がついた部分が二次成形品を作成する過程で二次成形品の表面に転写されると、外観不良の一因となる。

本発明はこうした状況に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、二色成形品における外観不良を低減する技術を提供することにある。

上記課題を解決するために、本発明のある態様の金型は、二色成形品を製造する際に用いる金型であって、第１金型と、第１金型と組み合わせる第２金型と、を備える。第１金型および第２金型は、組み合わせた状態で形成される、１次成形品の形状に応じた第１キャビティと、第１キャビティと連通し、第１金型と第２金型とが接触しない非接触領域であって、第１キャビティに充填された第１の樹脂材料が浸入しないような大きさの隙間を有する非接触領域と、を有するように構成されている。

この態様によると、１次成形品を形成する際に、第１キャビティだけでなく非接触領域においても第１金型と第２金型とが接触しないので、非接触領域を挟んだ第１金型や第２金型の表面に傷が生じにくくなる。

第１金型と組み合わせる第３金型を更に備えてもよい。第１金型および第３金型は、組み合わせた状態で形成される、２次成形品の形状に応じた第２キャビティを有するように構成されており、第２キャビティは、非接触領域の少なくとも一部を含んでいてもよい。上述のように、非接触領域を挟んだ第１金型や第２金型の表面には傷が生じにくい。そのため、２次成形品を形成する際に、第１金型の傷が２次成形品の表面に転写されるといった事態が抑制される。

第２キャビティは、２次成形品のフランジ面および該フランジ面と交差する立て壁面を形成する形状であり、第１金型と第３金型とのパーティングラインは、フランジ面に沿って形成されてもよい。これにより、２次成形品におけるパーティングラインを目立たなくできる。

非接触領域は、第１キャビティと連通している側の端部の隙間の幅が、該非接触領域の中央近傍における隙間の幅より小さい。これにより、非接触領域に第１の樹脂材料が浸入しにくくなる。

本発明の別の態様は、二色成形品の製造方法である。この方法は、第１金型と第２金型を組み合わせることで、第１キャビティと、該第１キャビティと連通し、第１金型と第２金型とが接触しない非接触領域と、を形成する工程と、第１キャビティに第１の樹脂材料を射出する工程と、第２金型を第３金型に交換する工程と、第１金型と第３金型を組み合わせることで第２キャビティを形成する工程と、第２キャビティに第２の樹脂材料を射出する工程と、を含む。非接触領域は、第１キャビティに充填された第１の樹脂材料が浸入しないような大きさの隙間を有する。第２キャビティは、非接触領域の少なくとも一部を含んでいる。

この態様によると、１次成形品を形成する際に、第１キャビティだけでなく非接触領域においても第１金型と第２金型とが接触しないので、非接触領域を挟んだ第１金型や第２金型の表面に傷が生じにくくなる。また、２次成形品を形成する際に、第１金型の傷が２次成形品の表面に転写されるといった事態が抑制されるため、二色成形品における外観不良を低減できる。

なお、以上の構成要素の任意の組合せ、本発明の表現を方法、装置、システム、などの間で変換したものもまた、本発明の態様として有効である。

本発明によれば、二色成形品における外観不良を低減できる。

第１の実施の形態に係る二色成形品を、車体前部に設けられているヘッドランプの透光カバーに適用した例を示す正面図である。 図２（ａ）および図２（ｂ）は、図１に示す透光カバー１００のＡ－Ａ断面における各樹脂部を形成する過程を金型を含めて模式的に示した図である。 図３（ａ）および図３（ｂ）は、図１に示す透光カバー１００のＡ－Ａ断面における各樹脂部を形成する過程を金型を含めて模式的に示した図である。 図１に示す透光カバー１００のＢ－Ｂ断面における各樹脂部を金型を含めて模式的に示した図である。 図１に示す透光カバー１００のＣ－Ｃ断面の一部を示した図である。 第２の実施の形態に係る第１金型と第２金型とを組み合わせた状態の断面図である。 第３の実施の形態に係る第１金型と第２金型とを組み合わせた状態の断面図である。 第４の実施の形態に係る第１金型と第２金型との位置決め機構の要部を示す模式図である。 第５の実施の形態に係る第１金型と第２金型とを組み合わせた状態の断面図である。

以下、図面等を参照しながら、本発明を実施するための形態について詳細に説明する。なお、図面の説明において同一の要素には同一の符号を付し、重複する説明を適宜省略する。

（第１の実施の形態）
図１は、第１の実施の形態に係る二色成形品を、車体前部に設けられているヘッドランプの透光カバーに適用した例を示す正面図である。図１に示す透光カバー１００は、右側用のヘッドランプに用いられるものである。

透光カバー１００は、本実施の形態に係る二色成形品であり、後述する方法により製造されたものである。詳述すると、透光カバー１００は、無色透明な透光樹脂で成形された透光樹脂部１０２と、この透光樹脂部１０２の外縁の少なくとも一部において厚み方向に積層された黒色樹脂１０４と、が一体成形されたものである。

次に、第１の実施の形態に係る二色成形品の製造方法および金型について説明する。図２（ａ）、図２（ｂ）、図３（ａ）および図３（ｂ）は、図１に示す透光カバー１００のＡ－Ａ断面における各樹脂部を形成する過程を金型を含めて模式的に示した図である。

本実施の形態に係る金型５０は、第１金型５２と、第１金型５２と組み合わせる第２金型５４と、を備える。図２（ａ）に示すように、第１金型５２および第２金型５４は、組み合わせた状態で形成される、１次成形品の形状に応じた第１キャビティＣ１と、第１キャビティＣ１と連通し、第１金型５２と第２金型５４とが接触しない非接触領域Ｒ１と、を有する。

図２（ａ）に示すような第１金型５２および第２金型５４を組み合わせて用いることで、１次成形品１２を形成する際に、第１キャビティＣ１だけでなく非接触領域Ｒ１においても第１金型５２と第２金型５４とが接触しないので、非接触領域Ｒ１を挟んだ第１金型５２や第２金型５４の表面に傷が生じにくくなる。

次に、図２（ｂ）に示すように、第１キャビティＣ１に第１の樹脂材料１０を射出する。この際、非接触領域Ｒ１は、第１キャビティＣ１に充填された第１の樹脂材料１０が浸入しないような大きさの隙間Ｇを有している。これにより、非接触領域Ｒ１に第１の樹脂材料１０が浸入しにくくなる。

隙間Ｇは、第１の樹脂材料１０の材質、例えば、溶融樹脂の粘度や流動性、金型との表面張力や金型に対する付着力等によって適宜変更すればよいが、具体的には０．５ｍｍ以下、好ましくは、０．３ｍｍ以下、より好ましくは、０．２ｍｍ以下である。例えば、第１の樹脂材料１０としてポリカーボネート樹脂を用いる場合、隙間Ｇは０．２ｍｍ以下が好ましい。また、第１の樹脂材料１０としてアクリル樹脂やＡＳＡ（acrylate styrene acrylonitrile）樹脂、ＡＢＳ（Acrylonitrile Butadiene Styrene）樹脂を用いる場合、隙間Ｇは０．１０ｍｍ以下であることが好ましい。また、第１の樹脂材料１０としてＰＢＴ（Polybutylene terephthalate）樹脂やポリプロピレン樹脂を用いる場合、隙間Ｇは０．０５ｍｍ以下が好ましい。

なお、隙間Ｇの下限は、第１金型５２と第２金型５４とを組み合わせた場合に非接触領域Ｒ１を形成できれば特に限定されず、０ｍｍより大きければよいが、部品公差や組み付け公差を考慮すれば、０．０１ｍｍ以上、好ましくは、０．０３ｍｍ以上、より好ましくは０．０５ｍｍ以上であるとよい。

第１キャビティＣ１に充填された第１の樹脂材料１０は、その後固化し、所定形状の１次成形品１２となる（図３（ａ）参照）。この段階で、第２金型５４を第３金型５６に交換し、第３金型５６と第１金型５２とを組み合わせる。第１金型５２および第３金型５６は、組み合わせた状態で形成される、２次成形品の形状に応じた第２キャビティＣ２を有するように構成されている。第２キャビティＣ２は、非接触領域Ｒ１の少なくとも一部を含んでいる。

次に、図３（ａ）に示すように、第２キャビティＣ２に第２の樹脂材料１４を射出する。第２キャビティＣ２に充填された第２の樹脂材料１４は、その後固化し、所定形状の２次成形品１６となる（図３（ｂ）参照）。前述のように、非接触領域Ｒ１を挟んだ第１金型５２や第２金型５４の表面Ｓ１、Ｓ２には傷が生じにくい。そのため、２次成形品１６を形成する際に、第１金型５２の表面Ｓ１の傷が２次成形品１６の表面に転写されるといった事態が抑制され、二色成形品における外観不良を低減できる。

第２キャビティＣ２は、２次成形品１６のフランジ面１６ａおよびフランジ面１６ａと交差する立て壁面１６ｂを形成する形状である（図３（ａ）、図３（ｂ）参照）。また、第１金型５２と第３金型５６とのパーティングラインＰＬは、フランジ面１６ａに沿って形成されてもよい。換言すると、パーティングラインＰＬは、フランジ面１６ａの縁部からフランジ面１６ａとほぼ平行な方向へ延びている。これにより、２次成形品１６におけるパーティングラインＰＬを目立たなくできる。

図４は、図１に示す透光カバー１００のＢ－Ｂ断面における各樹脂部を金型を含めて模式的に示した図である。なお、図４に示す１次成形品１８や２次成形品２０を形成する工程は、第１の実施の形態に係る１次成形品１２や２次成形品１６を形成する工程と同じであるため説明を省略する。

図４に示す２次成形品２０は、図１のＢ－Ｂ断面の一部であり、透光カバー１００の上面の一部を構成する。そのため、透光カバー１００を車両用のヘッドランプに適用した場合、例えば、車両前部のボンネットを開くと、２次成形品２０を視認できるので、２次成形品２０の外観は重要である。

図３（ｂ）に示す第１金型５２と同様に、第１金型５８の表面Ｓ１には傷が生じにくくなっている。そのため、第１金型５８と第３金型６０とを組み合わせて２次成形品２０を形成する際に、第１金型５８の表面Ｓ１の傷が２次成形品２０の表面に転写されるといった事態が抑制される。そのため、透光カバー１００をヘッドランプに適用した場合に、外観に傷が見えることが抑制され、二色成形品の外観不良を低減できる。

図５は、図１に示す透光カバー１００のＣ－Ｃ断面の一部を示す図である。図３に示した２次成形品１６では、フランジ面１６ａや立て壁面１６ｂを有していたのに対し、２次成形品２４では、透光カバー１００の上面の一部を構成する。なお、図５に示す１次成形品２２や２次成形品２４を形成する工程は、第１の実施の形態に係る１次成形品１２や２次成形品１６を形成する工程と同じであるため説明を省略する。

図５に示す２次成形品２４は、図１のＣ－Ｃ断面の一部であり、透光カバー１００の上面の一部を構成する。そのため、透光カバー１００を車両用のヘッドランプに適用した場合、車両本体に取り付けた状態で２次成形品２４を視認できるので、２次成形品２４の外観は重要である。

図３（ｂ）に示す第１金型５２と同様に、第１金型６２の表面Ｓ１には傷が生じにくくなっている。そのため、第１金型６２と第３金型６４とを組み合わせて２次成形品２４を形成する際に、第１金型６２の表面Ｓ１の傷が２次成形品２４の表面に転写されるといった事態が抑制される。そのため、透光カバー１００をヘッドランプに適用した場合に、外観に傷が見えることが抑制され、二色成形品の外観不良を低減できる。

（第２の実施の形態）
図６は、第２の実施の形態に係る第１金型６６と第２金型６８とを組み合わせた状態の断面図である。図２（ａ）、図２（ｂ）に示した非接触領域Ｒ１は、全域にわたり隙間Ｇが一定であった。しかしながら、非接触領域Ｒ１は、第１キャビティＣ１と連通する部分から一定の範囲Ｒ２だけ隙間Ｇが狭ければよく、それより奥側は隙間が広がっていてもよい。範囲Ｒ２は、３ｍｍ以上が好ましい。

（第３実施の形態）
図７は、第３の実施の形態に係る第１金型７０と第２金型７２とを組み合わせた状態の断面図である。第１金型７０と第２金型７２とを組み合わせた状態で、調整部７０ａは、第２金型７２に設けられた調整部７２ａと突き当たるようになっている。調整部７０ａおよび調整部７２ａは、非接触領域Ｒ１を挟んで対向するように設けられている。好ましくは、調整部７０ａは、意匠性の低い箇所に設けられているとよい。

調整部７２ａおよび調整部７０ａは、いずれも焼き入れ鋼（ＳＫＤ１１）が用いられており、調整部７２ａの方が調整部７０ａよりも硬くしている。これにより、調整部７２ａの表面に傷がつきにくくなる。

（第４の実施の形態）
図８は、第４の実施の形態に係る第１金型と第２金型との位置決め機構の要部を示す模式図である。金型同士の公差や金型同士がずれて組み合わされると、場合によっては非接触領域Ｒ１の一部で第１金型と第２金型とが接触するおそれがある。そこで、図８に示すように、第１金型に設けられた凸部７４が、第２金型に設けられた凹部７６に挿入されて位置決めされることで、非接触領域Ｒ１において第１金型と第２金型との接触が防止される。

（第５の実施の形態）
図９は、第５の実施の形態に係る第１金型７８と第２金型８０とを組み合わせた状態の断面図である。第１金型７８と第２金型８０とを組み合わせた状態で形成される第１キャビティＣ１に第１の樹脂材料８２を射出して１次成形品を形成する際、第１の樹脂材料８２から発生した樹脂分解ガスが隙間Ｇを通って非接触領域Ｒ１に到達する。樹脂分解ガスが非接触領域Ｒ１で滞留すると、固化して第１金型７８表面に付着することがある。このような付着物は、２次成形品を形成する際に、２次成形品の表面や内部に異物として混入してしまうおそれがある。

そこで、第５の実施の形態に係る第１金型７８は、非接触領域Ｒ１を挟んで第１キャビティＣ１と反対側の領域Ｒ３にガス排出路８４が設けられている。これにより、第１の樹脂材料８２の樹脂分解ガスが非接触領域Ｒ１に滞留することを防止し、樹脂分解ガスの固化に起因する異物の発生を抑制できる。なお、ガス排出路８４は、第２金型８０側に設けられていてもよい。

以上、本発明を各実施の形態をもとに説明した。この各実施の形態は例示であり、それらの各構成要素や各処理プロセスの組合せにいろいろな変形例が可能なこと、またそうした変形例も本発明の範囲にあることは当業者に理解されるところである。

Ｃ１ 第１キャビティ、 Ｒ１ 非接触領域、 Ｓ１ 表面、 Ｃ２ 第２キャビティ、 Ｒ２ 範囲、 Ｒ３ 領域、 １０ 第１の樹脂材料、 １２ １次成形品、 １４ 第２の樹脂材料、 １６ ２次成形品、 １６ａ フランジ面、 １６ｂ 立て壁面、 １８ １次成形品、 ２０ ２次成形品、 ５０ 金型、 ５２ 第１金型、 ５４ 第２金型、 ５６ 第３金型、 ７０ 第１金型、 ７０ａ 調整部、 ７２ 第２金型、 ７２ａ 調整部、 ７４ 凸部、 ７６ 凹部、 ７８ 第１金型、 ８０ 第２金型、 ８２ 第１の樹脂材料、 ８４ ガス排出路、 １００ 透光カバー、 １０２ 透光樹脂部、 １０４ 黒色樹脂。

本発明は、金型および二色成形品の製造方法に利用できる。

Claims (9)

1. 二色成形品を製造する際に用いる金型であって、
   第１金型と、
   前記第１金型と組み合わせる第２金型と、
   前記第１金型と組み合わせる第３金型と、を備え、
   前記第１金型および前記第２金型は、
   組み合わせた状態で形成される、１次成形品の形状に応じた第１キャビティと、
   前記第１キャビティと連通し、前記第１金型と前記第２金型とが接触しない非接触領域であって、前記第１キャビティに充填された第１の樹脂材料が浸入しないような大きさの隙間を有する非接触領域と、
   を有するように構成されており、
   前記第１金型および前記第３金型は、組み合わせた状態で形成される、２次成形品の形状に応じた第２キャビティを有するように構成されており、
   前記隙間は、前記第１金型の表面と前記第２金型の表面とで形成され、
   前記第２キャビティは、前記非接触領域の少なくとも一部を含んでいることを特徴とする金型。
2. 前記第２キャビティは、２次成形品のフランジ面および該フランジ面と交差する立て壁面を形成する形状であり、
   前記第１金型と前記第３金型とのパーティングラインは、前記フランジ面に沿って形成されることを特徴とする請求項１に記載の金型。
3. 前記隙間は、０．０１～０．５ｍｍであることを特徴とする請求項１または２に記載の金型。
4. 前記非接触領域は、前記第１キャビティと連通している側の端部の隙間の幅が、該非接触領域の中央近傍における隙間の幅より小さいことを特徴とする請求項１または２に記載の金型。
5. 前記端部の隙間は、０．０１～０．５ｍｍであることを特徴とする請求項４に記載の金型。
6. 前記端部の隙間が０．０１～０．５ｍｍである範囲が前記第１キャビティと連通している部分から３ｍｍ以上であることを特徴とする請求項５に記載の金型。
7. 第１金型と第２金型を組み合わせることで、第１キャビティと、該第１キャビティと連通し、前記第１金型と前記第２金型とが接触しない非接触領域と、を形成する工程と、
   前記第１キャビティに第１の樹脂材料を射出する工程と、
   前記第２金型を第３金型に交換する工程と、
   前記第１金型と前記第３金型を組み合わせることで第２キャビティを形成する工程と、
   前記第２キャビティに第２の樹脂材料を射出する工程と、
   を含み、
   前記非接触領域は、前記第１キャビティに充填された前記第１の樹脂材料が浸入しないような大きさの隙間を有し、
   前記第２キャビティは、前記非接触領域の少なくとも一部を含んでおり、
   前記隙間は、前記第１金型の表面と前記第２金型の表面とで形成されることを特徴とする二色成形品の製造方法。
8. 前記隙間は、０．０１～０．５ｍｍであることを特徴とする請求項７に記載の二色成形品の製造方法。
9. 前記第１の樹脂材料は、ポリカーボネート樹脂、アクリル樹脂、ＡＳＡ（acrylate styrene acrylonitrile）樹脂、ＡＢＳ（Acrylonitrile Butadiene Styrene）樹脂、ＰＢＴ（Polybutylene terephthalate）樹脂およびポリプロピレン樹脂からなる群から選択される樹脂であることを特徴とする請求項７または８に記載の二色成形品の製造方法。

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