JP7438567B2 - 金型内コーティング成形品の製造方法及びそれに用いる金型内コーティング成形品用金型 - Google Patents
金型内コーティング成形品の製造方法及びそれに用いる金型内コーティング成形品用金型 Download PDFInfo
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Description
(1)一対の金型に挟まれた成形基材の外面と金型の内面との間にコーティングギャップを形成し、コーティングギャップに液状コーティング剤を注入して成形基材の外面に付着させる金型内コーティング成形品の製造方法において、対となる第一金型と第二金型との突き当て面に弾性体を介在させ、第一金型と第二金型とを突き当てたときに弾性体が圧縮されることで突き当て面がシールされるので、コーティングギャップ内に注入された液状コーティング剤が突き当て面から漏出することを適切に防止できる。
(2)このように、コーティングギャップ内に注入された液状コーティング剤が突き当て面から漏出することを防止できるので、突き当て面から漏出した液状コーティング剤が第一金型および第二金型の何れかの部分に付着して硬化する事態を回避でき、それを除去するための金型清掃が不要となり、サイクルタイムを短縮できる。
(3)コーティングギャップ内に注入された液状コーティング剤が突き当て面から漏出しないので、液状コーティング剤が漏出することによるコーティングギャップ内の圧力低下を防止でき、液状コーティング材の成形基材への付着性が高まり、コーティング強度が向上する。
(4)特許文献2、3に開示されたもののように補助キャビティや副キャビティを用いて本来製品として必要のない形状を封止材(パッキン)として形成していないため、成形後の後加工を極力排除でき、製造コストを低減できる。
本発明に係る金型内コーティング成形品の製造方法は、図5(a)、図5(b)に示すように第一金型1に成形基材2を装着し、図6(c)に示すように成形基材2を覆うように第一金型1に第二金型3を突き当て、図6(d)に示すように第二金型3の内面と成形基材2の外面との間にコーティングギャップ4を形成し、図6(e)に示すようにコーティングギャップ4に液状コーティング剤5(例えば塗料)を注入して成形基材2の外面に付着させる金型内コーティング成形品の製造方法が前提となる。本発明の金型内コーティング成形品の製造方法の特徴は、図6(c)に示すように第一金型1の突き当て面6と第二金型3との突き当て面7の間に弾性体8を介在させ、図6(d)に示すように第一金型1と第二金型3とを突き当てて型締めしたときに弾性体8が圧縮されることで、図6(e)に示すようにコーティングギャップ4内に注入された液状コーティング剤5が突き当て面6、7の間から漏出しないようにシールする点にある。以下に、弾性体8に弾性シート8aを用いた本発明の第一実施形態について説明する。
本発明の第一実施形態は、図4に示すようにシールとして機能する弾性体8に、環状に形成された弾性シート8aを用い、図5(a)、図5(b)に示すように、弾性シート8aを成形基材2が装着される第一金型1の突き当て面6に装着し、図6(c)、図6(d)に示すように第一金型1に成形基材2を覆うように第二金型3を突き当てて第二金型3の内面と成形基材2の外面との間にコーティングギャップ4を形成すると共に弾性シート8aを圧縮させ、図6(e)に示すように圧縮された弾性シート8aによって第一金型1の突き当て面6と第二金型3の突き当て面7との間をシールすることで、図8(X)に示すようにコーティングギャップ4内に注入された液状コーティング剤5が突き当て面6と突き当て面7との間から漏出することを防止するものである。なお、図8(Y)に示すように、シールとして機能する弾性シート8aが存在しない場合、コーティングギャップ4内に注入された液状コーティング剤が突き当て面6と突き当て面7との間から漏出してしまう。
図1(a)、図1(b)、図2に、本発明の第一実施形態に係る金型内コーティング成形品の製造方法に用いる金型内コーティング成形品用金型の一例を示す。この金型は、凸状の成形コア9および塗装コア10が形成された下側の第一金型1と、凹状の成形キャビティ11および塗装キャビティ12が形成された上側の第二金型3とから構成されており、成形コア9および成形キャビティ11からなる成形金型部13と、塗装コア10および塗装キャビティ12からなる塗装金型部14とを備えている。なお、第一金型1と第二金型3とは、上下配置(竪型)に限られず、左右配置(横型)でもよく、第一金型1を第二金型3に突き当てて型締めし、離間させて成形品を取り出すアクチュエータには、油圧や電動など様々な機構が用いられる。
図1(b)に示すように、成形金型部13において成形基材2を成形するために樹脂注入口17に注入される樹脂には、熱可塑性樹脂、熱硬化性樹脂の何れも使用できる。但し、熱可塑性樹脂の方が本発明のメリットが大きい。この点を説明すると、熱可塑性樹脂の冷却硬化時間(例えば30秒程度)の方が熱硬化性樹脂の反応硬化時間(例えば3分適度)よりも遙かに短い。このため、本発明を用いることなく、特許文献2、3に開示された方法のように補助キャビティや副キャビティによって成形基材に本来製品として必要のない形状を封止材(パッキン)として形成した場合、製品を取り出し後に必要のない封止材の部分を除去するトリミング処理(後処理)をするための時間(例えば十数秒)が必要となるところ、後処理を含めた全体時間に対する後処理時間の割合が熱可塑性樹脂の方が熱硬化性樹脂よりも遙かに大きくなる。よって、トリミング処理を行うことによるサイクルタイムの悪化(長期化)は、熱可塑性樹脂の方が熱硬化性樹脂より顕著となる。本発明によれば、上述のトリミング処理が不要となるため、熱可塑性樹脂の方が熱硬化性樹脂よりサイクルタイムを短縮化する割合が大きい。
図6(e)、図8(X)に示すように、塗装金型部14において成形基材2に液状コーティング剤5として塗料をコーティングするために塗料注入口23に注入される塗料5には、例えば、熱硬化塗料が用いられる。熱硬化塗料は、塗料注入口23から第二金型3の塗装キャビティ12の内面と成形基材2の外面との間に形成されたコーティングギャップ4に注入された後、第二金型3を熱源とした熱反応によって硬化し、成形基材2の外面に付着される。コーティングギャップ4内の熱硬化塗料を加熱硬化させるため、第二金型3にはヒーターが内蔵されている。ヒーターとしては、例えば、ニクロム線等の電気抵抗線を第二金型3の塗装キャビティ12の近傍に配設したものが考えられる。また、加熱方法として、温度制御性が求められ、設定温度が120℃以下の場合は水温調、120℃を越える場合は油温調等が用いられる。
図2に示すように、第一金型1の突き当て面6には、塗装コア10を挿通するように環状に形成された弾性シート8a(図4参照)が装着される。なお、本明細書において環状(リング状)の概念には、円形リングの他、図4に示す矩形リングやその他の形状も含まれる。すなわち、弾性シート8aは、塗装コア10の形状に応じたリング状に成形されている。弾性シート8aは、第一金型1の突き当て面6を第二金型3の突き当て面7に突き当てたとき、図6(c)、図7(c1)および図6(d)、図7(d1)に示すように弾性変形して潰れ、図6(e)、図8(X)に示すように、塗装コア10に装着された成形基材2と塗装キャビティ12との間に形成されたコーティングギャップ4に塗料を注入した際、その塗料が第一金型1の突き当て面6と第二金型3の突き当て面7との間から漏出することを防止するシール(パッキン)として機能する。
以下、第一実施形態に係る金型内コーティング成形品の製造方法の工程を説明する。
装着された様子を示す断面図である。図2に示すように、塗装コア10の突き当て面6からの高さH1は、成形コア9の突き当て面6からの高さH2よりも、弾性シート8aの厚さtを考慮して厚さt分だけ高く設定されている。このため、図5(b)に示すように、成形基材2が弾性シート8aに載るように塗装コア10に装着されたとき、成形基材2の天井面2zが塗装コア10の頂面10zに接した状態となる。なお、成形基材2を、塗装コア10内に設けられた図示しない吸引機能によって、塗装コア10に吸着してもよい。
第一実施形態に係る金型内コーティング成形品の製造方法及びそれに用いる金型内コーティング成形品用金型によれば、次のような効果を発揮できる。
本発明の第二実施形態は、図12および図13に示す第一金型1の突き当て面6を第二金型3の突き当て面7に突き当てたとき圧縮されてシール機能を発揮する弾性体8に、第一実施形態の弾性シート8aではなく、弾性ブロック8bを用いたものである。図12および図13は、図1(a)、図1(b)および図2に示す第一金型1および第二金型3の塗装金型部14を示す。第二実施形態は、弾性体8に第一実施形態の弾性シート8aではなく弾性ブロック8bを用いた点を除き、成形樹脂やコーティング塗料等を含めて基本的には第一実施形態と同様である。よって、第一実施形態と同様の構成要素には同一の符号を付して説明を省略し、相違点について説明する。
第二実施形態の弾性ブロック8bは、その材質がパッキンとしての機能をもつ弾性体で構成される。その材質を選定する条件は塗料5である熱硬化樹脂に侵されないこと、硬化のための温度に耐えられる耐熱性をもつこと、塗料5の漏れを封止させるための弾性力を持つことが条件となる。一例としては4フッ化エチレン(テフロン(登録商標))が好適である。
第二実施形態に係る金型内コーティング成形品の製造方法によれば、第一金型1と第二金型3との型締め時に圧縮されてパッキンとして機能する弾性体8に、図12に示すような弾性ブロック8bを用いているので、弾性ブロック8bにブロック凸部8xを形成し、それに合わせて第二金型3に金型凹部12xを形成し、成形基材2bに成形基材凹部2xを形成することで、成形基材2bの形状に部分的な切り欠きがあるなど、第一金型1および第二金型3の突き当て面6、7(パーティングライン面)が水平な平面とはならない場合であっても、塗料漏れを適切に防止できる。
以上、添付図面を参照しつつ本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明は上述した実施形態に限定されないことは勿論であり、特許請求の範囲に記載された範疇における各種の変更例又は修正例についても、本発明の技術的範囲に属することは言うまでもない。
2 成形基材
2x 成形基材凹部
3 第二金型
4 コーティングギャップ
5 液状コーティング剤(例えば塗料)
6 第一金型の突き当て面
7 第二金型の突き当て面
8 弾性体
8a 弾性シート
8b 弾性ブロック
8x ブロック凸部
8y ベースブロック部
8z メインブロック部
8w 突き当て面6から突出した部分
9 成形コア
10 塗装コア
11 成形キャビティ
12 塗装キャビティ
12x 金型凹部
24 シート収容凹部
28 金型内コーティング成形品(第一実施形態)
28b 金型内コーティング成形品(第二実施形態)
30 凹部
D シート収容凹部24の深さ
t 弾性シート8aの厚さ
Claims (8)
- 第一金型に成形基材を装着し、該成形基材が装着された前記第一金型を第二金型に前記成形基材を覆うように突き当て、該第二金型の内面と前記成形基材の外面との間にコーティングギャップを形成し、該コーティングギャップに液状コーティング剤を注入して前記成形基材の外面に付着させた金型内コーティング成形品の製造方法であって、
互いに突き当てられる前記第一金型の突き当て面と前記第二金型の突き当て面との間に弾性体を介在させ、前記第一金型の突き当て面と前記第二金型の突き当て面とを突き当てたときに前記弾性体が圧縮することで、前記コーティングギャップ内に注入された前記液状コーティング剤が前記突き当て面同士の間から漏出しないようにシールする、ことを特徴とする金型内コーティング成形品の製造方法。 - 前記弾性体に環状に形成された弾性シートを用い、
該弾性シートを前記成形基材が装着される前記第一金型の突き当て面に装着し、
前記弾性シートおよび前記成形基材が装着された前記第一金型を前記第二金型に前記成形基材を覆うように突き当てて、前記第二金型の内面と前記成形基材の外面との間に前記コーティングギャップを形成すると共に前記弾性シートを圧縮させ、
圧縮された前記弾性シートによって前記第一金型の突き当て面と前記第二金型の突き当て面との間をシールすることで、前記コーティングギャップ内に注入された前記液状コーティング剤が前記突き当て面同士の間から漏出することを防止した、ことを特徴とする請求項1に記載の金型内コーティング成形品の製造方法。 - 前記弾性体に前記成形基材が装着される形状の弾性ブロックを用い、
該弾性ブロックが前記第一金型の突き当て面に装着された状態で前記弾性ブロックに前記成形基材を装着し、
前記成形基材が前記弾性ブロックに装着された前記第一金型を前記第二金型に前記成形基材を覆うように突き当てて、前記第二金型の内面と前記成形基材の外面との間に前記コーティングギャップを形成すると共に前記弾性ブロックを圧縮させ、
圧縮された前記弾性ブロックによって前記第一金型の突き当て面と前記第二金型の突き当て面との間をシールすることで、前記コーティングギャップ内に注入された前記液状コーティング剤が前記突き当て面同士の間から漏出することを防止した、ことを特徴とする請求項1に記載の金型内コーティング成形品の製造方法。 - 前記弾性ブロックは、前記第一金型の突き当て面に沿って凸状に形成されたブロック凸部を有し、前記第二金型は、前記ブロック凸部と係合する金型凹部を有し、前記成形基材は、前記ブロック凸部と係合する成形基材凹部を有し、
前記弾性ブロックが前記第一金型の突き当て面に装着された状態で前記弾性ブロックに前記成形基材を装着し、前記成形基材が前記弾性ブロックに装着された前記第一金型を前記第二金型に前記成形基材を覆うように突き当てて、前記第二金型の内面と前記成形基材の外面との間に前記コーティングギャップを形成すると共に前記弾性ブロックを圧縮させるとき、
前記第二金型の前記金型凹部が前記弾性ブロックの前記ブロック凸部を押圧し、前記ブロック凸部が圧縮されることで前記ブロック凸部と前記金型凹部との間をシールし、前記コーティングギャップ内に注入された前記液状コーティング剤が前記ブロック凸部と前記金型凹部との間から漏出することを防止した、ことを特徴とする請求項3に記載の金型内コーティング成形品の製造方法。 - 前記液状コーティング剤に熱硬化塗料を用い、該熱硬化塗料を前記第二金型の内面と前記成形基材の外面との間に形成されたコーティングギャップに注入した後、前記第二金型を熱源とした熱反応によって前記熱硬化塗料が硬化して前記成形基材の外面に付着する、ことを特徴とする請求項1から4の何れか1項に記載の金型内コーティング成形品の製造方法。
- 請求項2に記載の金型内コーティング成形品の製造方法に用いる金型内コーティング成形品用金型であって、
前記第一金型の突き当て面に塗装コアが凸設され、
前記第一金型の突き当て面を前記第二金型の突き当て面に近接させたとき、前記塗装コアが差し込まれる塗装キャビティが前記第二金型の突き当て面に凹設され、
前記第一金型の突き当て面に前記塗装コアを囲繞するように環状に形成された弾性シートを装着すると共に該弾性シートに載るように前記成形基材を前記塗装コアに装着した状態で、前記第一金型の突き当て面を前記第二金型の突き当て面に近接させたとき、前記弾性シートと接触するシート収容凹部が前記塗装キャビティの外周と全周に亘って繋がるように前記第二金型の突き当て面に凹設され、
前記シート収容凹部の深さが前記弾性シートの厚さより浅く設定されている、ことを特徴とする金型内コーティング成形品用金型。 - 請求項3に記載の金型内コーティング成形品の製造方法に用いる金型内コーティング成形品用金型であって、
前記第一金型の突き当て面に装着された弾性ブロックが、前記第一金型の突き当て面に形成された凹部に嵌まるベースブロック部と、前記成形基材が装着されるメインブロック部と、前記第一金型の突き当て面から僅かに突出した部分とを有し、
前記第一金型の突き当て面を前記第二金型の突き当て面に近接させたとき、前記弾性ブロックのメインブロック部が差し込まれる塗装キャビティが前記第二金型の突き当て面に凹設されている、ことを特徴とする金型内コーティング成形品用金型。 - 請求項4に記載の金型内コーティング成形品の製造方法に用いる金型内コーティング成形品用金型であって、
前記第一金型の突き当て面に装着された弾性ブロックが、前記第一金型の突き当て面に形成された凹部に嵌まるベースブロック部と、前記成形基材が装着されるメインブロック部と、前記第一金型の突き当て面に沿って凸状に形成されたブロック凸部と、前記第一金型の突き当て面から僅かに突出した部分とを有し、
前記第一金型の突き当て面を前記第二金型の突き当て面に近接させたとき、前記弾性ブロックのメインブロック部が差し込まれる塗装キャビティが前記第二金型の突き当て面に凹設されると共に、前記ブロック凸部と係合する金型凹部が前記塗装キャビティに接続して形成されている、ことを特徴とする金型内コーティング成形品用金型。
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