(57)【要約】【課題】  型内被覆成形の連続運転時に、塗料注入機先端部の温度が上昇して、塗料が硬化物となって流れることよって発生する外観不良を防止する。【解決手段】  本発明による型内被覆成形用金型は、塗料注入機の塗料注入口を配したキャビティ部の厚み寸法を、被覆前の樹脂成形品を成形する際に１．５ｍｍ以下とすることによって、連続成形時において、塗料注入機の先端部が樹脂の熱量によって加熱されることに起因して生じる塗料の硬化物の発生を抑えることが可能であり、その結果、塗料の硬化物が、金型キャビティの装飾面に流れ込むことを防止できるので、欠陥のない優れた外観の型内被覆成形品を得ることができる。【選択図】          図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
雄型と雌型により形成した金型キャビティを有し、該金型キャビティで成形した樹脂成形品の表面に被覆を施して装飾面を形成するための塗料注入機を備えた型内被覆成形用金型において、
該塗料注入機の塗料注入口を配したキャビティ部の厚み寸法を、被覆前の樹脂成形品を成形する際に１．５ｍｍ以下とする型内被覆成形用金型。
【請求項２】
前記キャビティ部の厚み寸法を、被覆前の樹脂成形品を成形する際に０．５ｍｍ〜１．５ｍｍの範囲とした請求項１記載の型内被覆成形用金型。
【請求項３】
前記キャビティ部の厚み寸法を、被覆前の樹脂成形品を成形する際に０．５ｍｍ〜１．０ｍｍの範囲とした請求項１記載の型内被覆成形用金型。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、金型内で熱可塑性樹脂の成形品を成形した後、該樹脂の成形品と金型のキャビティ面との間に熱硬化性の塗料を注入して、金型内で硬化させることにより、樹脂成形品の表面を塗料により被覆（塗膜と称することもある）して装飾する型内被覆成形品を成形するに好適な型内被覆成形用金型に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、成形品の装飾性を高める方法として、塗装法が多く用いられているが、近年になって、塗装工程の省略化を目的として、樹脂成形と塗膜による被覆を同一の金型内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）が提案された。
【０００３】
前記型内被覆成形方法の一例を説明するためとして、図６に工程の概略を説明するフローチャートを示す。図６に示した型内被覆成形方法は、熱可塑性樹脂を基材として金型内で射出成形した後、金型をわずかに開いた状態として、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を生じさせ、該隙間に塗料注入機を使用して塗料を注入する。
その後、金型を再度型締することによって成形品の表面に塗料を均一に拡張させた後、硬化させて被覆する型内被覆成形方法である。
【０００４】
前記型内被覆成形方法は、熱可塑性樹脂の成形と被覆を同一の金型内で行うため、工程の省略化によるコストダウンが可能であると同時に、揮発する溶剤がほとんどないので環境に優しい成形方法と言える。また、浮遊している塵が、成形中に硬化する以前の塗膜に付着して不良になる等という問題もないため、高い品質の製品を得ることができる。
そのため、特に、外観に対して高い品質が要求される自動車用の部品、例えば、バンパー、ドア、ドアミラーカバー、フェンダー等多くの部品には、前記型内被覆成形方法の利用が検討されている。
【０００５】
前記型内被覆成形方法に用いる塗料としては、一般的に熱硬化性の塗料が用いられており、金型内に注入された塗料ついては、金型温度と樹脂温度を利用して、金型内で硬化させる。そのため、金型は通常１００℃以上という高い温度に設定されている。
【０００６】
なお、前記型内被覆成形方法に用いられる金型としては、特許文献１、又特許文献２等に開示されるような金型が公知であるが、主に、金型から塗料が漏れ出さないようにするための技術に重点がおかれているものが多い。
【０００７】
【特許文献１】特開平９−４８０４４号公報
【０００８】
【特許文献２】特開平９−５２２５７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
ところで、前記型内被覆成形を行う場合においては、基本的に、樹脂成形品上において塗料を硬化させる必要があり、そのため、塗料注入機内、或いは又、塗料タンクから塗料注入機まで塗料を流すための塗料用ライン内等で、塗料が硬化しないように設備は設計される。
【００１０】
しかし、実成形の際においては、塗料注入機の先端部は、高温の金型や樹脂に長時間接触することになり、その結果として、塗料注入機の先端部が設定した以上に昇温されてしまう。そのため、何らかの要因により塗料注入機の先端部などにわずかにでも成形の際の塗料が残ると、そこに残っている樹脂が、先端部で硬化してしまうという問題が生じていた。勿論、塗料注入機は金型温度の影響をできる限り受けないようするため、温度調整体等といった冷却装置等により温度調節する構造となっていることが一般的であるが、塗料注入機の先端部寸法が小さいため、充分な冷却機能を持った冷却装置を配することができず、連続成形する間に徐々に温度が上昇し、わずかな量の塗料が塗料注入機の先端部で硬化してしまうことがある。
【００１１】
硬化した塗料がわずかな量であれば、塗料注入機の先端が閉塞するなどの問題は生じないが、塗料の硬化物は「ぶつ」と呼ばれる固形物となって、次成形において塗料の流れに入り込み、その結果、「ぶつ」が、金型内における塗料の流れを乱す、或いは塗膜の表面に現れる等して、被覆後の成形品外観を悪くする。特に、型内被覆成形品は、その外観を形成する意匠面に装飾として施工されることが多く、そのような場合に、わずかな、「ぶつ」が致命的な欠陥を引き起こす。
【００１２】
本発明は、前述したような実成形上の問題点に鑑みてなされたものであり、塗料注入機の先端部で生じた塗料の硬化物が、固形物となって塗料の中を流れることに起因して発生する外観不良という問題を防止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。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
上記の課題を解決するため、本発明による型内被覆成形用金型は、
（１）雄型と雌型により形成した金型キャビティを有し、該金型キャビティで成形した樹脂成形品の表面に被覆を施して装飾面を形成するための塗料注入機を備えた型内被覆成形用金型において、
該塗料注入機の塗料注入口を配したキャビティ部の厚み寸法を、被覆前の樹脂成形品を成形する際に１．５ｍｍ以下とした。
【００１４】
（２）（１）に記載の型内被覆成形用金型において、前記キャビティ部の厚み寸法を、被覆前の樹脂成形品を成形する際に０．５ｍｍ〜１．５ｍｍの範囲とした。
【００１５】
（３）（１）に記載の型内被覆成形用金型において、前記キャビティ部の厚み寸法を、被覆前の樹脂成形品を成形する際に０．５ｍｍ〜１．０ｍｍの範囲とした。
【発明の効果】
【００１６】
本発明に係る型内被覆成形用金型においては、塗料注入機の塗料注入口を配したキャビティ部の厚み寸法を、被覆前の樹脂成形品を成形する際に１．５ｍｍ以下とした。
型内被覆成形の塗料注入工程時において、成形した樹脂の熱量が、塗料注入機の先端部に与える影響は、樹脂の種類、成形温度、又比熱等によってある程度異なるものの、該塗料注入機の塗料注入口を配したキャビティ部の厚み寸法（樹脂成形品の肉厚となる寸法）を、被覆前の樹脂成形品を成形する際に１．５ｍｍ以下とすれば、塗料注入機の先端部の温度上昇が、連続成形時において問題にならない程度にまで抑えられる。従って、本発明は、樹脂成形品を成形する際に、該塗料注入機の塗料注入口を配したキャビティ部の厚み寸法を、１．５ｍｍ以下とすることによって、塗料注入機の先端部が、連続成形時に樹脂の熱量によって加熱されることに起因して生じる塗料の硬化物の発生を抑えることが可能であり、その結果、塗料の硬化物が、金型キャビティの装飾面に流れ込むことを防止できるので、前述した「ぶつ」による欠陥のない優れた外観の型内被覆成形品を得ることができる。
【００１７】
なお、塗料注入口を配するキャビティ部について、前述の厚み寸法を、被覆前の樹脂成形品を成形する際に極端に小さくし０ｍｍに近づけると「ぶつ」の発生は確実に抑えられるが、塗料注入時に、樹脂の裏側に塗料が回りこみ塗料を流したくない装飾面以外まで塗料が流れる不良（塗料の裏回りと称することもある）を起こす可能性があるため金型に構造上の工夫が必要である。
【００１８】
また、前記塗料注入口を配したキャビティ部の厚み寸法が０．５ｍｍ未満の場合には、流路が狭まり、塗料の注入不良や樹脂の充填不良が発生することも予想される。なお、前記塗料注入口を配したキャビティ部の厚み寸法が、０．５ｍｍ未満の場合には、金型内における塗料の流れを確保するために、一時的に金型を大きく開くことが必要になるケースもあるが、その場合は、塗料に空気を巻き込む可能性がある。
【００１９】
本願第２の発明は、前記塗料注入口を配したキャビティ部の厚み寸法を０．５ｍｍ以上とすることにより、塗料や樹脂を流すための流路としての隙間を確保して、前述した注入不良、又充填不良等の問題を防止する。そして、本願第２の発明は、前記塗料注入口を配したキャビティ部の厚み寸法を、０．５ｍｍ以上から１．５ｍｍ以下までの範囲とすることにより、樹脂の流れを確保した状態で、塗料注入時において発生し易い塗料注入機の先端部の温度上昇に起因する塗料の硬化物を抑えて「ぶつ」の発生を抑止でき、「ぶつ」によって発生する外観不良という問題を防止できる。
【００２０】
なお、樹脂の成形温度等が非常に高い場合は、余裕をみて、前記塗料注入口を配したキャビティ部の厚み寸法を０．５ｍｍ以上から１．０ｍｍ以下の範囲とすることにより、より良好な効果を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
以下、図面に基づいて本発明による型内被覆成形用金型の実施形態について説明する。
図１〜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成を説明するため概略の構造を示した断面図であり、図２は型内被覆成形用金型に配した塗料注入口とキャビティの形状を説明するための図である。図３は塗料注入機先端部分の概略断面図であり、図４は塗料注入口を配したキャビティ部の厚み寸法を説明する図である。図５は一般的な型内被覆成形方法の工程を説明するフローチャートである。
【００２２】
本発明に係わ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、以下、その構成を図１及び図２を用いて説明する。
図１に示した金型１００は、可動型１０、固定型２０、及び、塗料注入機５０等を備えており、図１に示した実施形態の１例においては、可動型１０が雌型であり、固定型２０が雄型である。
【００２３】
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、所謂、シェアエッジ構造と呼ばれるようなくいきり構造の嵌合部で嵌め合わされるようになっており、該嵌め合わされた状態で、その内部に、金型キャビティ１５と、金型キャビティ１５に隣接する補助キャビティ１８とを形成する構造となっている。
なお、前述したくいきり構造の嵌合部（くいきり部と称することもある）は金型キャビティ１５、及び隣接する補助キャビティ１８とを周りから囲むようにして形成される。
そして、金型１００はくいきり部にて金型キャビティ１５、及び補助キャビティ１８に充填した樹脂が、金型１００から漏れ出すことを防止する。
【００２４】
ここで、図１に示す実施形態においては、金型キャビティ１５により所望する形状の成形品（本実施形態においては平板）を形成するようになっており、薄肉のキャビティとして設けた後述する補助キャビティ１８により形成された成形品は不要なものとして、成形後に切除するので、製品の外観に影響を与えない。
なお、本実施形態においては、金型キャビティ１５で成形する樹脂成形品の一面について、被覆による加飾が製品外観に影響を与える装飾面とし、補助キャビティ１８については成形後に切除する構成とした。
しかし、本発明の実施の形態がこれに限るものではないことは勿論であって、例えば、補助キャビティ１８を設けない場合においては、金型キャビティ１５に塗料注入口を設けるとともに、金型キャビティの一部として薄肉部を形成するキャビティを形成し、該薄肉のキャビティを介して、塗料注入口から装飾面（被覆による外観の良否が製品の良否に影響を与える部分）まで塗料を流す構成すれば良く、本発明の技術思想を逸脱しない範囲について適宜形態の変更が可能である。
【００２５】
次ぎに、補助キャビティ１８について説明する。
図１に示した金型１００で成形される成形品は、長方形の平板状であって、その１辺に対して、補助キャビティ１８が隣接する。そして、補助キャビティ１８には、塗料を注入するために、塗料注入機５０の塗料注入口５１、並びに、樹脂を射出注入するために、ホットランナの樹脂注入口６１が設けられている。
【００２６】
なお、補助キャビティ１８は、図２（２）に示すように略扇形状となって、金型キャビティ１５に向かって徐々に広くなっている形状である。
図１に示す実施形態においては、塗料注入機の先端部にある塗料注入口５１に隣接する補助キャビティ部１８の厚み寸法（本実施形態においては金型開閉方向の寸法）Ｔ１を、０．５以上で１．５ｍｍ以下の範囲（本実施形態においては０．８ｍｍ）として、非常に薄肉の成形品を成形するキャビティとした。
【００２７】
次に、塗料注入機５０について説明する。
本実施形態における塗料注入機５０は、可動型１０に取りつけられて、補助キャビティ１８の可動型１０側に配設された塗料注入口５１より、補助キャビティ１８に塗料を注入することができるよう構成されている。
また、塗料注入機５０の塗料注入口５１には、図示しないバルブを取りつけており、基材の射出成形時においては、該バルブが閉じられていることによって、金型１００の補助キャビティ１８内に射出された樹脂が塗料注入口５１より塗料注入機５０内に進入することを防止している。
【００２８】
なお、本実施の形態における塗料注入機５０は、前記したように補助キャビティ１８の可動型１０側より塗料を注入するよう構成したが、これに限るものではなく、補助キャビティ１８で成形した樹脂成形品と金型キャビティ面との間に生じた隙間部分に塗料を注入できるように構成すれば良く、その条件を満たせば塗料注入機５０は固定型２０に取りつけられる等しても良い。
【００２９】
そして、本実施の形態における塗料注入機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注入することができるよう構成されている。
【００３０】
ここで、図３に、本実施形態による塗料注入機の先端部の断面概略を示す。
図３に示したように、塗料注入機５０の先端部の中心には、塗料が硬化しないようにするための温度調整体５０Ａが配されている。これは、成形した樹脂の熱量によって、塗料注入機５０の先端部ができるだけ加熱されないようにするため設けたものであって、温度調整体５０Ａにより熱を外部に逃がして温度を調整する構造としている。
【００３１】
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を説明する。
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を型締めする。この状態において、薄肉部を形成する補助キャビティ１８の近傍は図３に示すようになっている。
【００３２】
そして、図４（１）に示したように基材である熱可塑性樹脂を樹脂注入口６１から補助キャビティ１８に射出し、該射出された樹脂は、補助キャビティ１８から金型キャビティ１５内に充填される。なお、本実施の形態においては、基材としてＡＢＳ樹脂であるＵＭＧＡＢＳ（旧社名：宇部サイコン）株式会社製のＵＴ２０Ｂを使用した。
【００３３】
その後、基材をある程度（後述する塗料の注入圧力に耐えうる程度）まで冷却させる。
基材の冷却後、金型をわずかに開いた状態（本実施の形態においては１ｍｍほど型開方向に可動型１０を移動させた状態）として、補助キャビティ１８及び金型キャビティ１５内で成形した樹脂成形品と、可動型１０のキャビティ面との間に空隙（塗料用間隙、或いは単に隙間と称することもある）を生じさせる。
【００３４】
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５１から前記隙間に対して塗料を２５ｍｌ（ミリリットル）注入する。なお、本実施形態に用いた金型で成形する成形品の被覆表面積は、補助キャビティ１８と金型キャビティ１５をそれぞれ合計して、２５００ｃｍ２であり、塗膜の厚みは０．１ｍｍ程度となる。
また、本実施の形態において用いた塗料は、プラグラス＃８０００：赤（大日本塗料株式会社製）である。
【００３５】
塗料を注入した後、可動型１０を固定型２０の方向に移動させ金型１００を再度閉じて型締めすることにより、隙間の中の塗料を押し広げながら流動させ、成形品表面を塗料で被覆する。
【００３６】
本実施形態による型内被覆成形金型１００であれば、成形時における樹脂の熱量による影響を小さくするために、樹脂を成形する際における塗料注入口を配したキャビティ部の厚み寸法Ｔ１を０．５ｍｍ〜１．５ｍｍの範囲として０．８ｍｍとしたので、塗料注入機５０の先端部の温度上昇が、連続成形時において塗料の固化が問題にならない程度にまで抑えることができ、連続成形時に樹脂の熱量によって塗料注入機の先端部が加熱されることに起因して生じる塗料の硬化物によって発生する外観不良を防止できた。
【００３７】
なお、前述した温度調整体５０Ａに冷却用配管等を複数個設置する等すれば、塗料注入機５０の先端部の加熱は相当程度まで緩和される。しかし、実際のところ、塗料注入機５０の先端部の寸法はきわめて小さいため、それに内設する温度調整体５０Ａの寸法を大きくすることができず、温度調整体５０Ａの中に充分な冷却媒体（水、空気等）配管等を配することができない。また、塗料注入機先端部を外周から取り囲むようにして冷却機構を配すると、それに隣接するキャビティ部分も合わせて冷却されてしまうため、成形上の不都合が生じる。
【００３８】
従来の型内被覆成形金型は、この点について考慮されておらず、所望する樹脂成形品の形状等から塗料注入口を配したキャビティ部について、樹脂成形品を成形する際における厚み寸法Ｔ２を設計していたにすぎなかったため、連続成形時において、塗料注入機５０の先端部を充分に冷却できないことが多く、その結果、連続成形時には、塗料注入機先端部の温度が上昇して、わずかではあるが、塗料が固化してしまうという問題を生じた。
【００３９】
本実施の形態においては、この点に考慮して、塗料注入口を配したキャビティ部の厚み寸法Ｔ１を０．５ｍｍ〜１．５ｍｍの範囲として、その寸法を０．８ｍｍとしたので、塗料注入機の先端部が加熱されることに起因して生じる塗料の硬化物によって発生する外観不良を防止できた。
【００４０】
なお、前記塗料注入口を配したキャビティ部の厚み寸法Ｔ１が１．５ｍｍを超えると、塗料注入機の先端部が連続成形時に樹脂の熱量によって加熱され、塗料の硬化物の発生が多くなる。また、前記キャビティ部の厚み寸法Ｔ１が０．５ｍｍ未満の場合には、塗料や樹脂の流路が狭くなりすぎて、注入不良や充填不良による被覆不良、又成形不良等が発生する可能性が高い。従って、前述したキャビティ部の厚み寸法Ｔ１を、０．５ｍｍ以上から１．５ｍｍ以下までの範囲とすることが好ましい。
【００４１】
また、樹脂の成形温度等が非常に高い場合は、余裕をみて、前記キャビティ部の厚み寸法Ｔ１を０．５ｍｍ以上から１．０ｍｍ以下の範囲とすることにより、さらに安心して連続成形が実施できるという点で好ましい形態である。
【００４２】
ところで、本発明で言うところの厚み寸法Ｔ１は、樹脂成形品の肉厚を決定するキャビティの寸法であって、塗料注入口を配したキャビティ部分について、その短手方向の寸法を厚み寸法Ｔ１と定義している。
なお、本実施形態においては、補助キャビティ１８と金型キャビティ１５との形状の関係から、前記厚み寸法Ｔ１は、金型開閉方向のキャビティ寸法となっているが、本発明の適応の範囲がこれに限らないことは勿論であって、キャビティの形状や向きによっては、厚み寸法Ｔ１が、金型開閉方向のキャビティ寸法とならない場合もあることは説明するまでもない。
【００４３】
また、本実施形態のように、厚み寸法Ｔ１が、金型開閉方向の寸法であって、所謂、射出圧縮成形や射出プレス成形等を行うことにより金型を一時的に開いた場合に、その寸法が変化する場合においては、その開いた寸法に関係なく、図４（１）に示したように樹脂が充填されている状態まで金型を閉じた際におけるキャビティの厚みが、厚み寸法Ｔ１となる。
【図面の簡単な説明】
【００４４】
【図１】本発明の実施形態に係わり型内被覆成形用金型の構成を説明するため概略の構造を示した断面図である。
【図２】本発明の実施形態に係り型内被覆成形用金型に配した塗料注入口とキャビティの形状を説明するための図である。
【図３】本発明の実施形態に係わり塗料注入機先端部分の断面図である。
【図４】塗料注入機先端の塗料注入口を配したキャビティ部の厚み寸法を説明する図である。
【図５】型内被覆成形方法の工程を説明するフローチャートである。
【符号の説明】
【００４５】
１０    可動型
１５    金型キャビティ
１８    補助キャビティ
２０    固定型
５０    塗料注入機
５０Ａ  温度調節体
５１    塗料注入口
６０    ホットランナ
６１    樹脂注入口
１００  型内被覆成形用金型
Ｔ１    塗料注入口を配したキャビティ部の厚み寸法（実施形態）
Ｔ２    塗料注入口を配したキャビティ部の厚み寸法（従来例）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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