(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
金型内で熱可塑性樹脂成形品を成形後、該金型を所定間隔に開いて、得られた熱可塑性樹脂成形品の表面と該金型のキャビティ表面との間に被覆剤注入機により所定量の被覆剤を注入し、被覆剤の注入完了後に金型を再度型締めし、該被覆剤を該金型内で硬化させて、該熱可塑性樹脂成形品の表面に被覆剤が密着一体化した成形品を製造する型内塗装用金型であって、
主キャビティの外側全周にわたる副キャビティと、該主キャビティと該副キャビティを連通・遮断するとともに主キャビティの一部を構成する可動中子と、塗装面側の副キャビティ内に突出した先端が大きい逆台形状の突起と、該副キャビティに溶融樹脂を供給するバルブ制御可能なゲートと、を備えていることを特徴とする型内塗装用金型。
【請求項２】
前記副キャビティ内に前記可動中子より外側で、且つ、逆台形状の突起よりも内側に薄肉部を備えたことを特徴とする請求項１に記載の型内塗装用金型。
【請求項３】
金型内で熱可塑性樹脂成形品を成形後、該金型を所定間隔に開いて、得られた熱可塑性樹脂成形品の表面と該金型のキャビティ表面との間に被覆剤注入機により所定量の被覆剤を注入し、被覆剤の注入完了後に金型を再度型締めし、該被覆剤を該金型内で硬化させて、該熱可塑性樹脂成形品の表面に被覆剤が密着一体化した成形品を製造する型内塗装方法において、
主キャビティの外側全周にわたる副キャビティと、該主キャビティと該副キャビティを連通・遮断するとともに主キャビティの一部を構成する可動中子と、塗装面側の副キャビティ内に突出した先端が大きい逆台形状の突起と、該副キャビティに溶融樹脂を供給するバルブ制御可能なゲートとを備えた型内塗装用金型を用いて、前記可動中子の上表面のうち最内周部を除く全面を、射出する溶融樹脂とは非接着性のフィルムで覆い、該可動中子を前進させて型締め後、主キャビティに溶融樹脂を射出・充填して成形し、その後該可動中子を後退させて副キャビティ内に溶融樹脂を射出・充填して成形後、該金型を僅かに開いて前記被覆剤を注入して、その後再型締めを行い、該被覆剤を当該金型内で硬化させて、当該熱可塑性樹脂成形品の表面に被覆剤を密着一体化させることを特徴とする型内塗装方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、金型内で成形した樹脂成形品の表面と金型キャビティ面との間に被覆剤を注入した後、前記被覆剤を金型内で硬化させて、樹脂成形品の表面に被覆剤が密着一体化した成形品を得るための型内塗装用金型および型内塗装方法、特に、樹脂成形品の表面だけでなく端面および端面付近の裏側も被覆するための型内塗装用金型および型内塗装方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
自動車、家電、建材等に使用される熱可塑性樹脂成形品に、装飾性等の付加価値を付けて品質を高めたり、成形工程の省工程化によるコストダウンを目的として、金型内で成形した熱可塑性樹脂成形品の表面と金型キャビティ面との間に被覆剤（塗料）を注入した後、前記被覆剤を金型内で硬化させて熱可塑性樹脂成形品表面に被覆剤を密着一体化した成形品を製造する金型内被覆成形方法（型内塗装方法）が提案されている。特に外観及び品質に対する要求度の高い自動車用の各種部品、例えば、バンパー、ドアミラーカバー、フェンダ、ドアパネル、バックドアパネル、ホイルキャップや二輪車用のサイドカバー等の成形にこの型内塗装方法の利用が検討されている。
【０００３】
また、従来の型内塗装成形においては、成形品の表面のみを被覆する金型内塗装成形方法が主流であった。しかしながら、ドアミラーカバーやフェンダミラーカバー等の成形においては成形品の表面だけでなく端面および端面付近の裏側も被覆（塗装）する必要があった。
成形品の裏面も塗装する先行技術としては特開平９−５２２６２号公報「型内被覆成形法用の金型」がある。この先行技術においては、箱状の射出成形品の外側及び内側の表面に皮膜を形成する技術が開示されている。
【０００４】
即ち、第１の皮膜原料注入部及び第２の皮膜原料注入部をそれぞれ固定金型と可動金型に配設し、各皮膜原料注入部より金型キャビティ面と成形品表面及び裏面との間に所定量の皮膜原料を注入することが記載されている。
しかしながら、この方法においては皮膜原料注入装置及び皮膜原料注入部を２ケ所設ける必要があり、金型装置が複雑になるとともに可動金型キャビティ面と成形品表面との間に皮膜原料を注入するのに微少型開きを行い、金型キャビティ面と成形品表面との間に隙間を設けることができないので、高い注入圧力が必要となり、皮膜原料洩れの原因となっていた。
塗料洩れが発生すると、金型が汚染され易くなる。そして、汚染された金型を清掃しないで使用すると成形品の不良が多発することになる。また、塗料洩れが発生するたびに金型を清掃すれば生産効率の大幅な低下を招くことになる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、金型の微少型開き動作により金型キャビティ面と成形品表面との間に隙間を形成して、一つの塗料注入機により塗料をこの隙間に低い圧力で注入することにより、熱可塑性樹脂成形品の表面、端面および端面付近の裏面に塗料が密着した成形品を効率的に製造するための型内塗装用金型及び型内塗装方法を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
以上のような課題を解決するため、本発明の第１の発明においては、金型内で熱可塑性樹脂成形品を成形後、該金型を所定間隔に開いて、得られた熱可塑性樹脂成形品の表面と該金型のキャビティ表面との間に、被覆剤注入機により所定量の被覆剤を注入し、被覆剤の注入完了後に金型を再度型締めし、該被覆剤を該金型内で硬化させて、該熱可塑性樹脂成形品の表面に被覆剤が密着一体化した成形品を製造する型内塗装用金型において、主キャビティの外側全周にわたる副キャビティと、該主キャビティと該副キャビティを連通・遮断するとともに主キャビティの一部を構成する可動中子と、塗装面側の副キャビティ内に突出した先端が大きい逆台形状の突起と、該副キャビティに溶融樹脂を供給するバルブ制御可能なゲートと、を設けることとした。
【０００７】
次に、第１の発明を主体とする第２の発明においては、前記副キャビティ内に前記可動中子より外側で、且つ、逆台形状の突起よりも内側に薄肉部を備える構成とした。
また、第３の発明においては、金型内で熱可塑性樹脂成形品を成形後、該金型を所定間隔に開いて、得られた熱可塑性樹脂成形品の表面と該金型のキャビティ表面との間に、被覆剤注入機により所定量の被覆剤を注入し、被覆剤の注入完了後に金型を再度型締めし、該被覆剤を該金型内で硬化させて、該熱可塑性樹脂成形品の表面に被覆剤が密着一体化した成形品を製造する型内塗装方法において、主キャビティの外側全周にわたる副キャビティと、該主キャビティと該副キャビティを連通・遮断するとともに主キャビティの一部を構成する可動中子と、塗装面側の副キャビティ内に突出した先端が大きい逆台形状の突起と、該副キャビティに溶融樹脂を供給するバルブ制御可能なゲートとを備えた型内塗装用金型を用いて、前記可動中子の上表面のうち最内周部を除く全面を、射出する溶融樹脂とは非接着性のフィルムで覆い、該可動中子を前進させて型締め後、主キャビティに溶融樹脂を射出・充填して成形し、その後該可動中子を後退させて副キャビティ内に溶融樹脂を射出・充填して成形後、該金型を僅かに開いて前期被覆剤を注入して、その後再型締めを行い、該被覆剤を該金型内で硬化させて、該熱可塑性樹脂成形品の表面に被覆剤を密着一体化させることとした。
【０００８】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明の実施の形態を詳細に説明する。
最初に図４に基づいて、本発明の金型構造について説明する。本発明における型内塗装用金型１は、主キャビティ２の外側全周に副キャビティ３３を設けて、主キャビティ２の外周部下側に配設した可動中子（ピストン）４０により主キャビティ２と副キャビティ３３との連通・遮断を行なう。最終製品の形状となる主キャビテイは可動金型２０および固定金型３０の主キャビティ面および可動中子４０とにより形成される。
上記の副キャビティ３３は中子が進退する深溝部分３１とその外周部に可動中子４０が後退した場合にこの可動中子の上面とほぼ同じ高さになる浅溝部分３２からなっている。
この浅溝部分３２の中央より外側上面に環状の逆台形状の突起２１を設ける。この突起は成形品表面と金型キャビティ面との間に注入された塗料が金型の再型締め工程において、副キャビティの外側に漏れ出すのを防止するためのシール機能を果たすものである。また、この突起は全周に設けるとともに、高さが１〜２ｍｍ程度、幅も同程度とし、製品取りだし時に無理なく離型できる程度に小さなものとする。
【０００９】
また、副キャビティの前記突起部２１付近の可動金型側にヒータ２３を配設することもできる。このヒータ２３は突起部に侵入してきた塗料を金型キャビティ面温度を高くすることにより瞬時に硬化させて、塗料漏れを確実に防止するためのものである。
更に、副キャビティの浅溝部分（可動中子の外側）に樹脂供給部となるゲート２２を設ける。このゲート２２は一つであっても良いし、複数個あっても良い。このゲート２２には副キャビティと溶融樹脂の射出部とを連通・遮断するためのバルブ（図示しない）が配設されている。
【００１０】
次に、可動中子の駆動装置について説明する。可動中子４０は環状で全周に一体化したものであるが、ピストンロッド３５は全周を等分割した位置に複数本配設する。ピストンロッド３５は可動中子４０にねじ込みまたは溶接等により固着する。このピストンロッド３５の反可動中子側は油圧シリンダやサーボ機構等の可動中子用駆動装置に連結する。この駆動装置により制御装置（図示しない）からの制御信号に基づいて可動中子４０を進退させることにより、主キャビティ２と副キャビティ３３との連通・遮断を行なうことができる。
【００１１】
また、図５に基づいて、本発明の他の実施例について説明する。
本実施例は請求項２に関するものであり、被覆剤を注入するための微少型開き時に固定金型側に残る成形品の主キャビティ成形部分の変形を防止するように薄肉部３４を設けたものである。即ち、固定金型側に残る成形品は型開きにより可動金型キャビティ面と成形品表面とが離間しようとするが、逆台形状の突起にしっかりと抱きついているので可動金型と一体的に動こうとする。従って、成形品は必然的に変形にすることになる。この変形が副キャビティ成形品側のみで容易に起こるようにするために剛性の低い薄肉部３４を設けたものである。
【００１２】
更に、図３に基づいて、本発明の別の実施例について説明する。本実施例は主キャビティに溶融樹脂を射出する時に、可動中子の上側表面に配設したフィルムまたはシート５０が射出された溶融樹脂の流動により位置がずれたり、捲くられたりするのを積極的に防止するためのものである。即ち、可動中子４０の上面にフィルムまたはシート５０の厚みと同じ深さの切欠き部４１を設ける。この切欠き部４１にフィルムまたはシート５０を配設した状態では可動中子４０の上面は段差がなくなり、平滑な状態になる。
一方、可動中子４０の上面の内周側にある凸部の半径方向の長さは１ｍｍ程度にする。この部分は主キャビティの樹脂と副キャビティの樹脂が接合する個所であり、被覆剤の注入後の再型締めにより主キャビテイ内の樹脂（２５）とフィルムまたはシート５０との間に高い圧力を持って侵入してくる被覆剤を堰きとめるものである。この部分より被覆剤が内側に洩れると、副キャビティの内周面（成形品の副キャビティ内周面）と固定金型キャビティ面との間に被覆剤が侵入する。更に、後退位置にある可動中子の内周側の隙間に侵入して、固定金型を汚染することになる。
【００１３】
上述の副キャビティの形状は円環状が望ましいが、製品形状が矩形やその他の場合は、主キャビティの形状に合わせた形状にする。従って、可動中子や逆台形状の突起の形状も主キャビティの形状に合わせることになる。
【００１４】
次に、本発明における成形方法について、図２に基づいて説明する。
可動金型を型開き状態に保持して、可動中子４０を前進位置（遮断位置）に停止させる。この可動中子の上側（成形品の端面および裏側に相当する位置）にフイルムまたはシート５０を配設し、型締めを行なう。この状態で、図示しない主キャビティ用のゲートから主キャビティ２へ溶融状態にある成形材料（基材樹脂）２５を射出・賦形する（図２（Ａ）の状態）。
なお、可動中子の上に配置するフイルムまたはシート５０は射出する溶融樹脂２５とは融着しないものを選定する必要がある。
【００１５】
ここで、本発明に使用する主キャビティに射出する溶融樹脂（第一の溶融樹脂）２５と副キャビティに射出する溶融樹脂（第二の溶融樹脂）２６およびフィルムまたはシート５０材質の組合せについて説明する。
第一の溶融樹脂２５としはＡＢＳ樹脂、ナイロン６・６樹脂およびナイロン６樹脂が最適に使用される。これらの樹脂に対して好適なフィルムまたはシート５０および第二の溶融樹脂２６は図１に示す通りである。これらの組合せを適宜、選択の上、実施できる。
【００１６】
次に、第一の溶融樹脂２５を射出充填後、可動中子４０を後退させて、副キャビティ内に第二の樹脂２６を射出する。
所定の賦形・冷却時間経過後に、成形品の表面に塗料を注入するために、可動金型２０を少し型開きする（図２（Ｂ）の状態）。このときに副キャビティに設けた突起に第二の樹脂がしっかりと抱きついているので、主キャビティ上面の空間（隙間）２４と副キャビティ内側上面の空間（隙間）２４の気密性は確保される。従って、塗料は金型と成形品表面との隙間（真空状態になっている）に容易に、且つ、低圧で注入することができる。更に、上記の空間は真空状態になっているので、塗料（被覆剤）の注入時のガスの巻き込みはなくなる。
所定量の被覆剤（塗料）を被覆剤注入機により、可動金型側に設けた図示しない塗料注入口より金型と成形品表面との隙間に注入した後、所定の型締力を負荷して再型締めを行ない、所定の時間型締め状態を保持した後に型開きを行い、成形品を取り出す。成形品取りだし後に、成形品より副キャビティ部分とフイルムまたはシートを切り離して、成形品を得る。この時、フィルムには第一の樹脂と溶着しない材質を選定しているので、容易に成形品から剥がれる。
得られた成形品は表面、端面および端面付近の裏面を塗料で被覆しており、その表面性および付着性は良好であった。
【００１７】
以上、本発明の型内塗装用金型および型内塗装方法の実施の形態について詳述してきたが、これは文字通りの例示であって、本発明はかかる具体例に限定して解釈されるものではない。
例えば、副キャビティへの樹脂の射出は可動中子の後退に先駆けて開始することもでき、同時に開始しても良い。また、ヒータ２３の代わりにこの部分に断熱材を配設し、溶融樹脂の保有熱量により塗料を素早く硬化させることもできる。
その他、一々列挙はしないが、本発明は当業者の知識に基づいて種々なる変更、修正、改良等を加えた態様において実施され得るものであり、またそのような実施態様が、本発明の趣旨を逸脱しない限りにおいて、何れも本発明の範囲内に含まれるものであることは、言うまでもないところである。
【００１８】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の要旨は以下の通りである。
主キャビティの外側全面にわたり副キャビティを設けるとともに主キャビティと副キャビティを連通・遮断する可動中子を配設し、可動中子の最内周部を除く上表面を成形樹脂とは非接着性のフィルムまたはシートで覆い、主キャビティに溶融樹脂を射出充填後、可動中子を後退させて副キャビティにも溶融樹脂を供給することにより、可動中子の最内周部においてのみ主キャビティの樹脂と副キャビティの樹脂が合流し、接着される。
【００１９】
その後金型を僅かに開き、成形品表面に被覆剤（塗料）を注入し再型締めする。副キャビティ内では樹脂の収縮により、逆台形状の突起に樹脂が抱きついており、この部分でのシール性が極めて高くなっている。従って、金型の再型締めにより副キャビティ内の圧力が上昇しても、塗料は突起の内側（主キャビティ側）に密閉されている。このため、塗料は金型外には漏れ出すことはなく、なお且つ、成形品端面および裏面にも塗料が侵入する。
【００２０】
また、金型を僅かに開くことにより成形品表面は真空状態となっており、金型の再型締めにより、ガスが溜まることもなく塗料が成形品表面、端面や裏面に容易に行き渡ることができる。
更に副キャビティの塗装面側突起部付近にヒーター等の高温部を設けることにより、瞬間的に塗料を硬化させることができるため金型外部への塗料漏れを確実に防止できる。このため、型締力を大きくすることが可能となり、フィルムとして主キャビティに射出する樹脂とは非接着性のものを選定しているので、成形品とフィルムとの間にも塗料が侵入することができ、成形品の端面や裏側にも塗装が可能となる。。
また、主キャビティへ溶融樹脂を射出する時に可動中子の上表面を覆っていたフィルムが溶融樹脂により外側へ押し流されないようにするために、可動中子の上面に段差を設けて、この段差部でフィルム端面がまくり上がるのを防止するのが効果的である。
【００２１】
以上に説明したように、本発明の型内塗装用金型および型内塗装方法の効果をまとめると下記の通りである。
（１）一つの塗料注入機により成形品の表面だけでなく端面および端面付近の裏面の塗装を、同じ成形品の成形サイクル内で行うことができる。従って、金型装置をシンプルにできる。
（２）微少型開き効果を利用できるので、金型キャビティ面と成形品表面との間に低圧で塗料を注入でき、且つ、塗料の金型外部へ漏れ出すのを防止するシール機能を改善したので、再型締力を大きくすることができる。従って、塗装面全体に均一に塗料を行き渡らせることができる。
（３）塗料洩れがないので、高品質で、表面および端面付近の裏面を塗装した成形品を効率的に生産できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に使用する第一の溶融樹脂と第二の溶融樹脂およびフィルム（またはシート）材質の組合せを示した表である。
【図２】本発明の実施例に係る型内塗装用金型の断面図であり、要部のみを示したものである。（Ａ）は主キャビティに溶融樹脂を射出充填した直後の状態を示し、（Ｂ）は副キャビティへの溶融樹脂の射出充填完了後に微少型開きを行った状態を示す。
【図３】図３は主キャビティに溶融樹脂を射出充填する時にフィルムが捲くれるのを防止するために、可動中子の上面を段付きにした実施例である。
【図４】図４は逆台形状の突起部付近にヒータを取りつけた実施例である。
【図５】図５は副キャビティの浅溝部分に薄肉部を備えた実施例である。
【符号の説明】
１  型内塗装用金型
２  主キャビティ
２０  可動金型
２１  逆台形状の突起
２２  ゲート（副キャビティ用）
２３  ヒータ
２４  隙間
２５  溶融樹脂（主キャビティ用）
２６  溶融樹脂（副キャビティ用）
３０  固定金型
３１  深溝部分
３２  浅溝部分
３３  副キャビティ
３４  薄肉部
３５  ピストンロッド
４０  可動中子
４１  切欠き部
５０  フィルム（またはシート）
６０  被覆剤（塗料）
【図１】
0004221891.tif 000002
【図２】
0004221891.tif 000003
【図３】
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【図４】
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【図５】
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