(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
コア型とキャビ型によって形成されたキャビティと、該キャビティで成形された樹脂成形品の表面に該キャビティ内において表面被覆を施すための塗料の注入機と、平滑な成形品の押出面を得る押出し機構を備えた型内被覆成形用金型であって、
前記押出し機構は、前記コア型に嵌入された可動駒と、エジェクター板と、先端が前記可動駒に基部が前記エジェクター板に係合され前記コア型を貫通するエジェクターロッドとで構成され、前記エジェクター板は金型の型板との間に隙間を有し、前記コア型が変形したときに前記型板との当接を防止するとともに、前記可動駒が前記コア型に係止して後退位置となるように設けられ、前記可動駒のキャビティ側の全端面がキャビティ面を形成することを特徴とする型内被覆成形用金型。
【請求項２】
コア型とキャビ型によって形成されたキャビティと、該キャビティで成形された樹脂成形品の表面に該キャビティ内において表面被覆を施すための塗料の注入機と、平滑な成形品の押出面を得る押出し機構を備えた型内被覆成形用金型であって、
前記押出し機構は、前記コア型に嵌入された可動駒と、エジェクター板と、先端が前記可動駒に基部が前記エジェクター板に係合され前記コア型を貫通するエジェクターロッドとで構成され、前記エジェクター板は前記エジェクターロッド基部と突出し方向に進退可能とする係合部を有し、前記コア型が変形したときに前記エジェクターロッドとの当接を防止するとともに、前記可動駒が前記コア型に係止して後退位置となるように設けられ、前記可動駒のキャビティ側の全端面がキャビティ面を形成することを特徴とする型内被覆成形用金型。
【請求項３】
熱可塑性樹脂射出成形品の表面を金型内で塗料により被覆する型内被覆成形方法であって、
請求項１又は２の何れか一項に記載の型内被覆成形用金型と、射出成形装置とを用いて、
該型内被覆成形用金型のキャビティ内に熱可塑性樹脂成形材料を射出充填した後に、樹脂射出成形品の表面と該型内被覆成形用金型のキャビティ面との間に注入機を用いて塗料を注入して硬化させ、表面を塗料により被覆した成形品を成形する型内被覆成形方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、金型内で樹脂を成形した後、樹脂成形品と金型キャビティ面との間に塗料を注入して硬化させることによって、表面を塗料により被覆した成形品を成形するために用いられる型内被覆成形用金型及び型内被覆成形方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、熱可塑性樹脂射出成形品の表面に塗装を施すことは、成形品に装飾性を高めることを目的として広く行なわれている。
このような塗装の方法としてはスプレー法による塗布が一般的で、金型内で射出成形した成形品を金型から取り出した後に行ない、塗布された塗料はその後硬化することによって強固な塗膜となり成形品の表面を被覆し、成形品を加飾するとともに保護する。
【０００３】
前記従来の型内被覆成形方法の一例は、熱可塑性樹脂を基材樹脂として金型内で射出成形した後、金型を僅かにに開いた状態として金型内で成形した成形品表面と金型キャビティ面との間に隙間を生じさせ、生じた隙間に塗料注入機より塗料を注入する。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延ばして硬化させ被覆することを特徴とした方法である。
【０００４】
前記型内被覆成形方法によれば、基材樹脂の射出成形と成形品表面の被覆を同一の金型内で行なうため、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、浮遊粉塵が硬化する以前の塗膜に付着して塗装不良となること等がなくなり、高い品質の成形品を得ることができる。このため、特に外観に対して高い品質が要求される自動車の内外装部品、家電製品や建材等多くの部品には、前記型内被覆成形方法の利用が検討されている。
そして、前記型内被覆成形方法に使用することのできる金型としては、特許文献１、或いは特許文献２にその例を示す型内被覆成形金型が数多く提案されている。
【０００５】
ところで、前記型内被覆成形方法においては、基材樹脂射出成形品表面の平滑性の要求が非常に厳しい。これは、従来のスプレー法による塗料の塗布と異なり型内被覆成形方法においては成形品表面の平滑性に優れているが、微小な基材樹脂成形品の表面不良が周囲と比べて目立ち易くなることによる。しかも、この工法の特徴として、表面を塗料により被覆することによって成形品裏面の波うちや凹凸等が、外観不良として反映される。従って、射出成形で基材樹脂を成形するにあたっては、成形品の表面及び裏面の波うちや凹凸をなくして平滑とすることが重要となる。
【０００６】
しかしながら、従来、射出成形で成形される成形品の裏面を平滑とすることは困難であった。その理由は、一般に、型内被覆成形用金型に用いられる成形品の押出し機構にはエジェクター板に連結された押出しピン等（非特許文献１参照）が組み込まれており、射出充填時の樹脂圧力による金型の変形、押出しピンの座屈や変形によって押出しピン位置が金型キャビティ面に対して凹状態や凸状態となることによる。
特に、成形品裏面の例えば、押出しピン等の痕跡は、薄肉の成形品において型内被覆品の表面に顕著に現れる。
【０００７】
又、成形品を広い面積で押出す可動駒が組み込まれた金型や、アンダーカットを処理する傾斜コアが組み込まれた金型の場合においても、射出充填時の樹脂圧力による金型の変形と可動駒や傾斜コアの移動等によって金型キャビティ面に段差が発生し成形品の肉厚が不均一となり、型内被覆品表面の平滑性を悪化させる。更に、薄肉の成形品においては不良が顕著に現れ、型内被覆される成形品表面を平滑とすることは困難であった。
【０００８】
従来の型内被覆成形に用いられる型内被覆成形用金型の構成の一例を図５に示す。
図５において、雌型１２は可動型で塗料の注入機１９を有し図示しない射出成形機の可動盤に取り付けられ、雄型１１は固定型で図示しない固定盤に取り付けられている。溶融樹脂は雄型１１に設けたダイレクトゲート１６を通ってキャビティ１５内に供給される。そして、エジェクター板１７とエジェクターピン１８等で構成される成形品２０の押出し機構は、雄型１１に設けられた構成となっている。
【０００９】
図６は、従来の型内被覆成形用金型のエジェクターピン先端部の樹脂充填状態及び被覆状態を説明する概念図で、図６により従来の型内被覆成形用金型を用いコア型１３が変形する成形例を説明する。
先ず、図６（ａ）は、キャビティ１５に充填された溶融樹脂の樹脂圧力でコア型１３が変形し、一方、エジェクターピン１８の基部はエジェクター板１７に支持され、エジェクター板１７は雄型１１の型板により移動を規制されているため、エジェクターピン１８はコア型１３の変形に追従して変形することができず、エジェクターピン１８の先端部がキャビティ１５内に突き出て成形品２０に入り込んだ状態を示している。次に、図６（ｂ）は、型締力が解放されコア型１３の変形が回復し、成形品２０の押出し（裏）面側とエジェクターピン１８先端部との間に空隙２２（凹状）が形成された状態を示す。
【００１０】
次いで、図６（ｃ）は、雌型１２を微開して注入機１９より塗料を注入し、塗料の充填圧力により前記空隙２２が潰されるとともに、該潰された空隙２２に流れ込んだ塗料により塗膜が膜厚となった状態を示している。そして、図６（ｄ）は、型内被覆成形用金型から取り出した後に成形品２０裏面の空隙部が弾性回復して凹状２３となり、成形品２０表面に膜厚部が凸状２４となって現れた状態を示している。
以上のように、従来構成の型内被覆成形用金型においては、コア型１３の変形、エジェクターピン１８の座屈や変形により良好な被覆表面の成形品を得ることができなかった。
【００１１】
【特許文献１】特開平６−３２８５０５号公報
【特許文献２】特開平９−４８０４４号公報
【非特許文献１】書籍名及び該当頁「型技術１０月号別冊（プラスチック射出成形金型設計データブック）、１０８〜１２６頁」、「日刊工業新聞社」、「型技術協会編集委員会編」、発行日「１９８７年１０月２０日第２巻  第１１号  通巻第１７号」
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
本発明は、上記の事情に鑑みてなされたものであり、従来の問題点を解決した型内被覆成形品を成形する手段を提供する。具体的には、型内被覆成形品の基材樹脂を射出成形で成形するにあたっては、金型や押出しピン等が変形して、成形品裏面に波うちや凹凸が発生する。特に、薄肉の成形品においては塗料の圧力により基材樹脂の変形が容易に起きるため被覆後の成形品表面を平滑とすることが困難である。このような成形不良の発生を解消して、良好な被覆表面を得られる型内被覆成形用金型及び型内被覆成形方法を提供することが、本発明の課題である。
【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）コア型とキャビ型によって形成されたキャビティと、該キャビティで成形された樹脂成形品の表面に該キャビティ内において表面被覆を施すための塗料の注入機と、平滑な成形品の押出面を得る押出し機構を備えた型内被覆成形用金型であって、
前記押出し機構は、前記コア型に嵌入された可動駒と、エジェクター板と、先端が前記可動駒に基部が前記エジェクター板に係合され前記コア型を貫通するエジェクターロッドとで構成され、前記エジェクター板は金型の型板との間に隙間を有し、前記コア型が変形したときに前記型板との当接を防止するとともに、前記可動駒が前記コア型に係止して後退位置となるように設けられ、前記可動駒のキャビティ側の全端面がキャビティ面を形成することを特徴とする。
【００１４】
（２）コア型とキャビ型によって形成されたキャビティと、該キャビティで成形された樹脂成形品の表面に該キャビティ内において表面被覆を施すための塗料の注入機と、平滑な成形品の押出面を得る押出し機構を備えた型内被覆成形用金型であって、
前記押出し機構は、前記コア型に嵌入された可動駒と、エジェクター板と、先端が前記可動駒に基部が前記エジェクター板に係合され前記コア型を貫通するエジェクターロッドとで構成され、前記エジェクター板は前記エジェクターロッド基部と突出し方向に進退可能とする係合部を有し、前記コア型が変形したときに前記エジェクターロッドとの当接を防止するとともに、前記可動駒が前記コア型に係止して後退位置となるように設けられ、前記可動駒のキャビティ側の全端面がキャビティ面を形成することを特徴とする。
【００１６】
上記の課題を解決するため、本発明による型内被覆成形方法は、
熱可塑性樹脂射出成形品の表面を金型内で塗料により被覆する型内被覆成形方法であって、
請求項１又は２の何れか一項に記載の型内被覆成形用金型と、射出成形装置とを用いて、該型内被覆成形用金型のキャビティ内に熱可塑性樹脂成形材料を射出充填した後に、樹脂射出成形品の表面と該型内被覆成形用金型のキャビティ面との間に注入機を用いて塗料を注入して硬化させ、表面を塗料により被覆した成形品を成形する方法とした。
【発明の効果】
【００１７】
本発明に係る型内被覆成形用金型は、可動駒の後退位置をエジェクター板の後退位置によって拘束せず、コア型との係止により決定される構成としたので、射出充填時に樹脂圧力がコア型及び可動駒に作用しても可動駒はコア型に追従して変形し、金型キャビティ面と可動駒との嵌入部に段差が生じることがない。この結果、成形品の押出し位置において塗膜厚みの不均一、波うちや凹凸などの成形不良を解消して良好な被覆表面を得ることができる。
【００１８】
そして、エジェクター板とエジェクターロッド基部とを弾性部材で直接係合する構成としたので、変形量の異なるコア型の複数の部位に可動駒を設けることができる効果を有する。
更に、エジェクター板とエジェクターロッドはねじ等の手段により直接係合する構成としたので、隣接する押出し位置の最小ピッチに制約を与えることがないので、所望する成形品の押出し位置に可動駒を設けることができる。
【００１９】
本発明に係る型内被覆成形方法は、可動駒の後退位置をエジェクター板の後退位置によって拘束せず、コア型との係止により決定される構成で、射出充填時に樹脂圧力がコア型及び可動駒に作用しても可動駒はコア型に追従して変形し、金型キャビティ面と可動駒との嵌合部に段差が生じることのない型内被覆成形用金型と射出成形装置とを用いる。
この結果、成形品の押出し位置において、型内での被覆後においても外観不良のない良好な被覆表面で、品質の優れた型内被覆成形品を得ることができる。
また、広い面積の可動駒を用いて成形品を押出すことから、成形品の変形や白化等の成形不良も発生することがなく、優れた外観品質を有する型内被覆成形品が得られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
以下、本発明の型内被覆成形用金型及び型内被覆成形方法について実施の形態を説明するが、本発明はこれらに限定されて解釈されるものではなく、本発明の範囲を逸脱しない限りにおいて、当業者の知識に基づいて、種々の変更、修正、改良を加え得るものである。例えば、図面は、好適な本発明の実施の形態を表わすものであるが、本発明は図面に示される情報により制限されない。本発明を実施し又は検証する上では、本明細書中に記述されたものと同様の手段若しくは均等な手段が適用され得るが、好適な手段は以下に記述される手段である。尚、以下の手段において、一般的な技術、公知の技術、汎用の技術は省略してある。
【００２１】
図１〜３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の概略の構造を示した構造図であり、図２は型内被覆成形用金型の一実施形態を説明するための要部を示した説明図である。図３は、型内被覆成形用金型の第２の態様を説明するための要部を示した説明図である。図４は、本発明の参考となる型内被覆成形用金型の態様を説明するための要部を示した説明図である。
【００２２】
本発明に係わる型内被覆成形用金型１００の好ましい実施形態について、以下その構造を、図１〜図４を用いて詳細に説明する。本発明による型内被覆成形用金型１００は、雄型１１、雌型１２、エジェクターロッド３２先端に係合され成形品を押出す可動駒３１、及び塗料の注入機１９を備えている。なお、図１に示した実施形態の一例においては、固定型が雄型１１であり、可動型が雌型１２である。
型内被覆成形用金型１００は、雄型１１である固定型と雌型１２である可動型とが食い切り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キャビティ１５を形成する構造となっており、該食い切り構造の嵌合部はキャビティ１５の全周に亘って形成される。
そして、型内被覆成形用金型１００は食い切り部にてキャビティ１５内に充填した樹脂が、型内被覆成形用金型１００から漏れ出すことを防止することができる。
【００２３】
図２は、図１に示される型内被覆成形用金型１００を構成し得る本発明に係る成形品押出し機構の、第１の態様の要部を説明する説明図面である。
図２において、１３はコア型、３１はコア型に嵌入される可動駒、３２は可動駒３１にコア型１３を貫通して一端を結合されるエジェクターロッド、３４はエジェクターロッド３２の他端に結合されるエジェクター板、３６は雄型３０の型板、３７はコア型１３の両端を型板３６とともに支持する側板である。そして、エジェクター板３４の後退位置は可動駒３１とコア型１３との係止で決まるように、エジェクター板３４の後退位置において型板３６で拘束されないコア型１３の射出充填時の変形寸法より大きな隙間δ１を有する構成とした。
射出充填時において樹脂圧力が作用しコア型１３が変形するとともに、可動駒３１に連結したエジェクターロッド３２を介してエジェクター板３４を押す力が作用する。隙間δ１をコア型１３の射出充填時の変形寸法より大きな寸法としたので、エジェクター板３４と型板３６とは当接せず、エジェクター板３４の後退位置は可動駒３１の後退位置を拘束することがない。従って、可動駒３１の変形は型板３６によって拘束されることがなく、コア型１３に追従して変形することができる。
そして、係止手段としての可動駒３１とコア型１３との嵌入孔の形状は、キャビティ面に隙間ができないテーパ合わせであることが好ましい。
【００２４】
図２において、エジェクターロッド３２とエジェクター板３４はねじによる締結手段により直接係合したので、隣接する押出し位置の最小ピッチに制約を与えることがなく、所望する成形品の押出し位置に可動駒３１を配設することができる。
更に、図２のコア型１３の押出し部には、可動駒３１と同一断面形状で該可動駒３１を嵌め込むための嵌入孔と、エジェクターロッド３２を挿通するための挿通穴が設けてある。エジェクターロッド３２と可動駒３１との結合はエジェクターロッド３２に設けた雄ねじと可動駒３１に設けた雌ねじとの螺合によって行ない、エジェクターロッド３２の他端とエジェクター板３４との結合は、エジェクターロッド３２に設けた雄ねじとエジェクター板３４に設けた雌ねじとの螺合によって行なった。エジェクターロッド３２の長さは可動駒３１がコア型１３の嵌入孔で係止した状態でエジェクター板４３と型板３６が当接せず、隙間δ１を有する寸法とした。
なお、エジェクターロッド３２と可動駒３１及びエジェクター板３４との結合を雄ねじと雌ねじとの螺合によったが、ボルト等を用いた他の締結手段であっても良い。
【００２５】
図３に示される金型は、図２の金型において可動駒３１が後退位置に達した後にエジェクター板３４が後退位置となるようしにたもので、エジェクターロッド３２とエジェクター板３４との係合を、エジェクターロッド３２がエジェクター板３４を貫通する係合部３８で突出し方向に進退可能とするコア型１３の射出充填時の変形寸法より大きな隙間δ２を有する構成とし、エジェクター板３４は、エジェクター板３４の後退位置において型板３６と当接する構成とした。
射出充填時において樹脂圧力が作用してコア型１３が変形するとともに、可動駒３１に連結したエジェクターロッド３２を押す力が作用するが、エジェクターロッド３２はエジェクター板３４を貫通した係合部３８で進退可能とするコア型１３の射出充填時の変形寸法より大きな隙間δ２を有することから、可動駒３１の変形はエジェクター板３４及び型板３６によって拘束されず、コア型１３に追従して変形することができる。
【００２６】
図４に示される金型は、図２の金型においてエジェクター板３４とエジェクターロッド３２基部とを弾性部材３５で係合し、エジェクター板３４の後退位置を型板３６で拘束した。射出充填時において樹脂圧力が作用してコア型１３が変形するとともに、可動駒３１に連結したエジェクターロッド３２を押す力が作用するが、弾性部材３５が弾性変形して作用力を吸収することから、可動駒３１の変形は型板３６で拘束されず、コア型１３に追従して変形することができる。
そして、本発明に使用される弾性部材は、両端に雄ねじ等の係合手段を設けたゴムやコイルバネが好適に用いられる。
【００２７】
以上説明したように、本発明の型内被覆成形用金型は射出充填時に樹脂圧力が作用してコア型１３が変形するが、可動駒３１の変形は雄型３０の型板３６によって拘束されることがなくコア型１３に嵌合された状態で追従して変形することができる。その結果、コア型１３のキャビティ１５の面と可動駒３２のキャビティ１５の面は一致し、嵌入部において成形品に段差が発生せず、成形後に塗料を注入し塗膜を形成しても成形不良に起因する表面欠陥が発生することがない。
尚、成形品２０は、エジェクター板３４を突出し方向（図面で左方向）へ移動させることにより金型から取り出され、その後エジェクター板３４を戻し方向（図面で右方向）へ移動させることにより可動駒３１はコア型１３へ係止の状態となる。
【００２８】
又，本発明の構成は、例えば、エジェクター板に連結されて成形品の内部アンダーカットを処理する傾斜コアや傾斜ピンと入れ駒とを備えた型内被覆成形用金型への適用も可能である。そして、傾斜コアや傾斜ピンと入れ駒とによってアンダーカットを処理する成形品においても、前述した基材樹脂の射出成形品の成形不良を解消して、良好な被覆表面で品質の優れた型内被覆成形品を得ることができる。
【００２９】
続いて、以下に、本発明に係る型内被覆成形方法について説明する。本発明に係る成形方法は、熱可塑性樹脂成形材料の型内被覆成形を行なうに好適な方法で、以上説明した型内被覆成形用金型の何れかと、樹脂の射出成形装置とを用いる。
型内被覆成形方法は、熱可塑性樹脂を成形材料として型内被覆成形用金型内１００で射出成形した後、金型を僅かに開いた状態として型内で成形した成形品２０表面と金型キャビティ面との間に隙間を生じさせ、生じた隙間に塗料注入機１９より塗料を注入する。その後、金型を再度型締して保持することによって成形品の表面に塗料を均一に延ばして硬化させ、表面に塗膜が密着した成形品とする。
【００３０】
そして、前記型内被覆成形方法によれば、射出充填時の樹脂圧力が金型に作用しコア型１３と可動駒３１が変形しても、可動駒３１はコア型１３に嵌合された状態で変形でき、コア型１３の金型キャビティ面と可動駒３１の金型キャビティ面とは一致して段差が生じない金型を用いることから、成形品裏面に凹部や凸部が形成されることがなく、射出成形に引き続き金型内に塗料を注入して塗膜を形成しても、表面欠陥が発生せず、良好な被覆表面で品質の優れた型内被覆成形品を得ることができる。
【産業上の利用可能性】
【００３１】
本発明の型内被覆成形用金型及び型内被覆成形方法は、射出成形と成形品表面の被覆を同一の金型内で行なうため、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、射出成形品の成形不良を解消して良好な被覆表面を有した高い品質の成形品を得ることができる。このため、特に外観に対して高い品質が要求される自動車の内外装部品、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を成形する手段として、好適に利用される。
【００３２】
本発明に係る型内被覆成形用金型及び型内被覆成形方法によって得られる型内被覆成形品は、より優れたものになり得て、且つ、成形不良率が低減するので型内被覆成形品の普及に貢献する。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】本発明に係る型内被覆成形用金型の構成を説明するための概略の構造を示した構造図である。
【図２】本発明に係る型内被覆成形用金型の一実施形態を説明するための要部を示した説明図である。
【図３】本発明に係る型内被覆成形用金型の第２の態様を説明するための要部を示した説明図である。
【図４】本発明の参考となる型内被覆成形用金型の態様を説明するための要部を示した説明図である。
【図５】従来の型内被覆成形用金型の構成の一例を説明するための概略の構造を示した構造図である。
【図６】従来の型内被覆成形用金型金型のエジェクターピン先端部の樹脂充填状態と被覆状態を説明する概念図である。
【符号の説明】
【００３４】
１３      コア型
１４      キャビ型
１５      キャビティ
１９      注入機
２０      成形品
２１      塗膜
３１      可動駒
３２      エジェクターロッド
３４      エジェクター板
３５      弾性部材
３８      係合部
１００    型内被覆成形用金型
【図１】
0004692124.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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【図６】
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