(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
成形と塗装とを同時に行うために、予め金型キャビティに塗料溶液を塗布する樹脂成形品の製造方法において、
減圧状態とした金型キャビティ内で溶剤とウレタン樹脂とを含む塗料溶液を沸騰させ、沸騰時の体積増加及び破泡により塗料を金型キャビティの壁面に塗布すると共に気化した溶剤を排気して塗膜層を金型キャビティに形成した後、加熱軟化され流動性が付与された樹脂材料を金型キャビティに注入し冷却硬化させて成形するようにしたことを特徴とする樹脂成形品の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、樹脂製の成形品の成形と塗装を同時に行うために金型内のキャビティに予め塗料を塗布した後に樹脂材料を注入するようにした樹脂成形品の製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、樹脂成形品を大量生産する方法として熱可塑性樹脂の射出成形が採用されている。具体的に、自動車部品における射出成形では、成形性に優れ軽量安価であるポリプロピレン（ＰＰ）等が成形材料として適用されている。
【０００３】
しかしながら、ＰＰは耐候性に劣るため、このＰＰを用いて樹脂成形される自動車部品では、その表面に耐候性に優れた塗膜を形成する必要があった。そこで、金型内のキャビティに予め塗料を塗りその後製品の成形を行うようにした方法が提案されている。具体的には、キャビティに塗料溶液をスプレーガンで塗布して、キャビティ表面に塗膜層を形成する。その後、金型を閉じ加熱軟化され流動性が付与されたＰＰをキャビティに注入してそのキャビティ内で冷却硬化させる。これにより製品の表面に耐候性に優れた塗膜を形成する。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、上述のようにスプレーガンにより塗料をキャビティに塗布した場合では、金型のキャビティ以外の部分に塗布されたり、金型に塗着せずに空気中に飛散し塗着効率が悪化してしまう。また、キャビティ以外の部分に塗布された塗料は成形後のバリ発生の原因となってしまうため、このバリを除去するための処理工程が必要となる。さらに、塗着せずに空気中に飛散した塗料は、作業場を汚すばかりでなく、周囲の環境を悪化させてしまう。
【０００５】
また、スプレーガン塗布では、塗料を均一に塗布することができない。特に、パーティングラインの部分では、十分に塗布することができず、キャビティ表面に形成される塗膜層が薄くなってしまう。このため、樹脂成形時の成形圧力や温度等によって塗膜層が破れ、製品歩留まりが悪化する。
【０００６】
本発明は上記問題点を解決するためになされたものであって、その第１の目的は、金型キャビティに塗料を効率よく塗布することができる樹脂成形品の製造方法を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、請求項１に記載の発明は、成形と塗装とを同時に行うために、予め金型キャビティに塗料溶液を塗布する樹脂成形品の製造方法において、減圧状態とした金型キャビティ内で溶剤とウレタン樹脂とを含む塗料溶液を沸騰させ、沸騰時の体積増加及び破泡により塗料を金型キャビティの壁面に塗布すると共に気化した溶剤を排気して塗膜層を金型キャビティに形成した後、加熱軟化され流動性が付与された樹脂材料を金型キャビティに注入し冷却硬化させて成形するようにしたことをその要旨としている。
【０００９】
請求項１に記載の発明によれば、減圧状態とした金型キャビティ内で溶剤とウレタン樹脂とを含む塗料溶液を沸騰させ、その沸騰時の体積増加及び破泡により金型キャビティの壁面に塗料が塗着されると共に気化した溶剤が排気される。つまり、閉じられた金型キャビティにおいて、その壁面に塗膜層が効率よく形成される。その後、金型キャビティに加熱軟化され流動性が付与された材料を注入し冷却硬化させて製品を成形すると、その表面にほぼ均一な厚さで塗膜が形成される。
【００１１】
【発明の実施の形態】
（第１実施形態）
以下、本発明を具体化した実施の形態を図面に従って説明する。
【００１２】
図１〜３は、本実施形態における射出成形機の一部断面図であり、図４は同射出成形機により板状に成形されるバックパネル１の斜視図である。なお、バックパネル１は、自動車の後部のストップランプ間に装着される部品である。
【００１３】
図１〜図３に示すように、金型２は枠体３と蓋体４とからなるボックス５内に配設されている。詳しくは、枠体３には金型２の下型８が固定され、蓋体４には金型２の上型９が固定されている。また、蓋体４における枠体３との接合部にはシール部材１０が配設されている。そして、図１に示すように金型２が開けられている状態から枠体３及び下型８が上方へ移動されて図２に示すように金型２が閉じられ型締めされる。なおこのとき、枠体３と蓋体４とによりボックス５が形成され、シール部材１０によりボックス５内が密封される。
【００１４】
下型８及び上型９には凹部１１，１２が形成されており、同凹部１１，１２が成形品形状を作るためのキャビティ１３となる。また、上型９の凹部１２には、排出孔１４（例えば、断面積＝４ｍｍ２）が形成されて、同排出孔１４によりキャビティ１３がボックス５内の中空部２１に連通される。なお、排出孔１４は、図４に示すバックパネル１の角部１ａに対応する位置にも形成されている。
【００１５】
枠体３の一方の側壁（図の右側の側壁）側に射出ノズル２２が配設されており、図示しない射出装置本体からのポリプロピレン（ＰＰ）が射出ノズル２２からゲート２３を介してキャビティ１３に注入される。また、枠体３の他方の側壁（図の左側の側壁）には排出管３１が設けられ、その排出管３１は、配管３２及びバルブ３３を介して真空ポンプ３４に接続されている。真空ポンプ３４が駆動されると、ボックス５内の空気が排出管３１から排出され、ボックス５内が減圧される。
【００１６】
次に、本実施形態におけるバックパネル１の樹脂成形方法を図１〜図３を用いて説明する。
先ず、図１に示すように、金型２を開いてキャビティ１３（下型８の凹部１１及び上型９の凹部１２）の壁面に離型剤を塗布する。この離型剤は、ワックス、シリコンオイル等からなり、金型２に成形品が粘着することを防いで、成形品を取り出し易くする目的で塗布されるものである。
【００１７】
次いで、金型２を水平に保ちつつ液状の塗料Ｍを下型８の凹部１１に注ぎ込む。本実施の形態における塗料Ｍの溶液は、溶剤としてのメチルエチルケトン（ＭＥＫ）及びイソプロピルアルコール（ＩＰＡ）と、固形分としてのウレタン樹脂を含む。なお、塗料Ｍにおける各成分の割合を重量％で示すと、ＭＥＫ＝約８５％、ＩＰＡ＝約１０％、ウレタン樹脂＝２．５％となる。そして、枠体３及び下型８を上方に移動させて、図２に示すように金型２を閉じ型締めする。なおこのとき、枠体３と蓋体４とがシール部材１０を介して接合されボックス５内は密閉状態となる。
【００１８】
その後、真空ポンプ３４を駆動し排出管３１からボックス５内の空気を排出することでボックス５内を減圧する。このとき、キャビティ１３内の空気が排出孔１４を介してボックス５内の中空部２１に吸い出されてキャビティ１３内も減圧される。キャビティ１３内が減圧されると、塗料Ｍの溶剤（ＭＥＫ，ＩＰＡ）の沸点が低下する。これにより、塗料Ｍは体積増加を伴いつつ沸騰して破泡する。具体的には、金型２の温度は常温（約２０℃）に保たれており、キャビティ１３内が７０ｔｏｒｒ以下に減圧されると溶剤は沸騰する。この沸騰時の体積増加及び破泡により、塗料Ｍがキャビティ１３の壁面に塗布される。
【００１９】
そして、塗料Ｍの溶剤が気化して、ウレタン樹脂がキャビティ１３の壁面に塗着されることとなる。なお、気化した溶剤は排出孔１４からボックス５内の中空部２１及び排出管３１等を介して真空ポンプ３４から排気される。
【００２０】
次いで、図示しない射出装置本体で加熱軟化され流動性が付与されたポリプロピレンが射出ノズル２２からゲート２３を介してキャビティ１３に注入されて、図３に示すようにキャビティ１３内で冷却されて硬化する。これにより、バックパネル１の樹脂成形と塗装が同時に実施される。つまり、射出成形により成形されるポリプロピレンＰ１の表面に耐候性に優れたウレタン樹脂Ｕ１の塗膜がほぼ均一な厚さで形成される。
【００２１】
その後、金型２が開けられて、図４に示すバックパネル１が取り出されて成形工程が終了する。
因みに、従来技術のようにスプレーガンにて塗料Ｍを塗布した場合、キャビティ１３内への塗着効率は約２０％であった。これに対し本実施の形態のように、閉じられたキャビティ１３内で塗料Ｍを塗布した場合では、キャビティ１３内への塗着効率を約５０％〜７０％へ高めることが可能となる
以上記述したように、本実施の形態によれば、以下の効果を奏する。
【００２２】
（１）閉じた金型２内において、塗料Ｍの塗布が実施されるので、スプレーガンで塗料Ｍを塗布した場合に比べて塗着効率を高めることができ、塗料Ｍの材料費を低減できる。また、塗料Ｍはキャビティ１３外に塗布されることがなく、成形時におけるバリの発生を防止できる。従って、従来技術で必要であったバリを除去するための処理工程が不要となる。その結果、製造コストを低く抑えることができる。さらに、塗料Ｍが外部に飛散することが防止され、作業場をきれいに保つことができ、周囲の環境の悪化を防止することができる。
【００２３】
（２）塗料Ｍは、その溶剤が沸騰して体積増加及び破泡することによりキャビティ１３の壁面に均一に塗布される。つまり、塗布むらが無くなり成形後においてバックパネル１の表面に耐候性の優れるウレタン樹脂Ｕ１の塗膜がほぼ均一な厚さで形成できる。従って、耐候性がどの部分でも均一に得られ、製品性能の悪化を防止できる。また、製品表面の色むらがなく外観不良を低減できる。
【００２４】
（３）スプレーガンにより塗布した場合と比較して短時間での厚塗りが可能であり、塗料Ｍの注入量を調整するだけで、所望の厚さの塗膜を形成することができる。つまり、従来のように塗料をスプレーガンで塗布した場合、パーティングラインの塗膜を厚く形成することは困難であるが、本実施形態のバックパネル１では、パーティングラインにも所望の厚さの塗膜を形成できる。従って、ポリプロピレン（ＰＰ）を注入して樹脂成形するとき、その際の成形圧力が高くなったとしてもウレタン樹脂Ｕ１の塗膜が壊れることを防止できる。
【００２５】
（第２実施形態）
以下、本発明を具体化した第２実施形態を図面に従って説明する。
本実施形態は、塗料注入装置を備える点が第１実施形態と相違する。なお、キャビティ１３の形状、真空ボックス５等の構成は、第１実施形態と同一であるので、図面及びその詳細な説明を省略する。
【００２６】
図５は、本実施形態における射出成形機の概略構成を示す模式図であり、同図では、金型２内に形成されるキャビティ１３及びゲート２３を点線で示している。図５に示すように、塗料注入装置４０からの塗料Ｍがゲート２３を介して金型２のキャビティ１３に注入される。また、樹脂注入装置４１で加熱軟化され流動性が付与されたポリプロピレン（ＰＰ）がゲート２３を介して金型２のキャビティ１３に注入される。つまり、本実施形態では、共通のゲート２３から塗料Ｍ及びポリプロピレン（ＰＰ）がキャビティ１３に注入される。このように射出成形機を構成した場合、金型２を閉じた状態で塗料Ｍをキャビティ１３に注入できる。
【００２７】
具体的には、金型２のキャビティ１３に離型剤を塗布した後に型締めする。そして、真空ポンプ３４を駆動して金型キャビティ１３内を減圧させ、所定圧力以下にキャビティ１３内の圧力が低下したとき、キャビティ１３内に塗料注入装置４０から塗料Ｍを注入する。このとき、塗料Ｍの溶剤が沸騰し、泡状になった塗料Ｍが破泡しながらキャビティ１３内を排出孔１４に向かって流動する。これにより、塗料Ｍがキャビティ１３の壁面に塗布される。そして、塗料Ｍの溶剤が気化して、塗料Ｍのウレタン樹脂がキャビティ１３の壁面に形成される。
【００２８】
このように、塗膜層がキャビティ１３の壁面に形成された後、樹脂注入装置４１で加熱され流動性が付与されたポリプロピレン（ＰＰ）をゲート２３を介してキャビティ１３に注入する。そして、同材料がキャビティ１３内で冷却硬化することで、バックパネル１の樹脂成形が実施される。
【００２９】
以上記述したように、本実施の形態によれば、前記第１実施形態の（１）〜（３）の効果に加えて以下の効果を奏する。
（１）キャビティ１３を減圧しながら塗料Ｍを注入できるので、短時間でバックパネル１の樹脂成形を実施できる。また、閉じた金型２内のキャビティ１３に塗料Ｍが注入されるので、塗料Ｍの溶剤が射出成形機の外部に漏れることを防止でき、作業環境を改善できる。
【００３０】
（２）塗料注入装置４０により塗料溶液の注入量を的確に制御することで、成形品の表面に所望の厚さの塗膜を形成できる。これにより、塗料Ｍの注入量に基づく製品バラツキを低減できる。
【００３１】
尚、上記実施形態は、以下の態様で実施してもよい。
○上記第２実施形態では、減圧状態のキャビティ１３内に塗料Ｍを注入するものであったが、減圧する前、つまり常圧状態のキャビティ１３内に塗料注入装置４０から塗料Ｍを注入してもよい。
【００３２】
○上記第２実施形態では、ポリプロピレン（ＰＰ）を注入するためのゲート２３から塗料Ｍを注入する構成であったが、このゲート２３以外の場所から塗料Ｍをキャビティ１３に注入してもよい。また、複数箇所からキャビティ１３に塗料Ｍを注入する構成としてもよい。この場合も、塗料Ｍをキャビティ１３の壁面に効率よく塗布できる。
【００３３】
○上記実施形態では、バックパネル１をポリプロピレン（ＰＰ）により樹脂成形するものであったが、これに限定するものではない。例えば、ＡＢＳ樹脂、熱可塑性エラストマー、熱可塑性ポリウレタン等の他の熱可塑性樹脂により成形するものでもよい。要は、加熱軟化され流動化した樹脂材料をキャビティ１３に注入して冷却硬化させて成形するものであればよい。また例えば、高圧下においてガスを吸収させた熱可塑性樹脂を常圧のキャビティ１３内に注入して発泡成形させるものに適用してもよい。この場合、キャビティ１３内の成形圧力が低くなり、キャビティ１３内に形成される塗膜層が壊れることを防止できる。また、別の成形方法として、本願出願人が特公平７−１１９０２２号公報において提案している成形方法に適用するものでもよい。その成形方法では、溶融した熱可塑性樹脂を樹脂溜まりに一旦射出し、その後、型締めすることでその樹脂溜まりに保持されていた熱可塑性樹脂を樹脂注入空間に充填して樹脂成形が行われる。この場合も、成形時の圧力が低くなるため、塗膜層が壊れることを防止でき、実用上好ましいものとなる。
【００３４】
○成形品はバックパネル１に限定されるものではない。例えば、ステアリングホイール、インストルメントパネル、コンソールボックス、グローボックス、ドアカバー、エアスポイラー、バンパー等の部品にも適用できる。勿論、自動車部品以外に家電製品等の樹脂製品に適用してもよい。
【００３５】
○塗料Ｍの成分を適宜変更して実施してもよい。具体的には、ウレタン樹脂に代えて、他の熱硬化性樹脂を用いてもよい。また、塗料Ｍの溶剤として、メチルエチルケトン（ＭＥＫ）及びイソプロピルアルコール（ＩＰＡ）以外の溶剤、例えば、水等を用いてもよい。或いは、ＭＥＫ，ＩＰＡの溶剤にトルエン等を加えるものでもよい。実用的には、沸点が約１６０℃以下の溶剤を用いるものであればよい。
【００３６】
○上記実施形態では、真空ポンプ３４を駆動してキャビティ１３内を７０ｔｏｒｒ以下に減圧するものであったが、これに限定するものではない。塗料Ｍの溶剤を変更した場合その沸点が変化するので、キャビティ１３内の減圧時の圧力を変更する。つまり、キャビティ１３内の減圧時の圧力は、金型２の温度及び用いられる溶剤の種類により適宜変更して実施する。
【００３７】
【発明の効果】
以上詳述したように、本発明によれば、金型キャビティに塗料を効率よく塗布することができる。また、所望の厚さの塗膜が樹脂成形品の表面に均一に形成されるので、その耐候性を向上できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１実施形態のバックパネルの成形方法を説明するための図。
【図２】第１実施形態のバックパネルの成形方法を説明するための図。
【図３】第１実施形態のバックパネルの成形方法を説明するための図。
【図４】第１実施形態のバックパネルの斜視図。
【図５】第２実施形態の射出成形機の概略構成を示す模式図。
【符号の説明】
１…バックパネル、２…金型、１３…キャビティ、Ｍ…塗料、Ｐ１…樹脂材料としてのポリプロピレン。
【図１】
0003573014.tif 000002
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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