(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
雄型と雌型により形成される金型キャビティとくいきり構造の嵌合部とを有し、該金型キャビティで成形した樹脂成形品の表面に該金型キャビティ内で被覆を施すための塗料注入機を備える型内被覆成形用金型において、当該金型の開閉方向に延在する補助キャビティを当該金型キャビティの全周にわたって設けるとともに、該補助キャビティの被覆面側に該補助キャビティの全周にわたって形成した溝部を設けることを特徴とする型内被覆成形用金型。
【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り、樹脂成形品の表面に被覆（被膜あるいは塗膜と称することもある）を施す型内被覆成形方法に用いる型内被覆成形用金型に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来から、熱可塑性樹脂を基材とした樹脂成形品の装飾性を高める方法として、塗装法による加飾が多く用いられている。
従来から行われている塗装法は、金型内で射出成形した成形品を該金型から取り出した後、スプレー法や浸漬法等により、成形品の表面に塗料の塗布を行うことが一般的であり、塗布された塗料はその後硬化することによって、強固な塗膜となって成形品の表面を被覆し、該表面を加飾するとともに保護する。
【０００３】
しかしながら、近年においては前記塗装方法による工程の省略化を目的とし、樹脂の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）が提案されている。
【０００４】
前記型内被覆成形方法による工程概略を説明するためのフローチャートを図６に示す。図６に示した型内被覆成形方法は、樹脂を金型内で射出成形した後、金型をわずかに開いた状態とすることによっ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る。そして、該隙間に塗料注入機を使用して塗料を注入した後、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。
【０００５】
前記型内被覆成形方法によれば、熱可塑性樹脂の成形と前記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、浮遊している塵が硬化する以前の塗膜に付着して不良となる等といったことがほとんどなく、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。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
ここで、型内被覆成形方法の多くは塗料の漏れを防止するために金型キャビティの全周にわたってくいきり構造の嵌合部を有した金型を用いて実施される。
しかし、実際の塗料注入の際においては、該くいきり構造の嵌合部（くいきり部と称することもある）から金型キャビティの外に塗料が漏れる場合があり、特に金型の使用回数が増えるとくいきり部が磨耗することによって、くいきり部の隙間が徐々に大きくなるため、塗料の漏れが発生しやすい。
なお、前記くいきり部は一般的にシェアーエッジ構造と称される場合もある。
【０００７】
前記問題を防止する金型として、金型キャビティの全周にわたって補助キャビティを設け、該補助キャビティに樹脂を充填することにより塗料の漏れを防止する型内被覆成形用金型が、特開２００１−１３８３３４に提案されている。
この金型は、くいきり部が磨耗しても塗料の漏れが発生しにくいという優れた効果を備えた金型であるが、該補助キャビティ内に充填した樹脂の収縮によって、塗料の漏れが発生する場合があるという問題点を有した。
図５に前記補助キャビティを用いた従来金型による塗料漏れ発生の原因を概念的に説明するが、図５（ａ）に示したように補助キャビティ１内に充填された樹脂が、図５（ｂ）に示した微小型開後までに冷却されて熱収縮することによって、補助キャビティ１内と金型面との間にわずかな隙間を生じさせる。そして、該生じた隙間より、図５（Ｃ）に示すような形で、塗料が漏れ出す。
【０００８】
本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであり、型内被覆成形方法の際において塗料漏れを長期にわたり防止することのできる型内被覆成形用金型に関するものである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
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される金型キャビティとくいきり構造の嵌合部とを有し、該金型キャビティで成形した樹脂成形品の表面に該金型キャビティ内で被覆を施すための塗料注入機を備える型内被覆成形用金型において、当該金型の開閉方向に延在する補助キャビティを当該金型キャビティの全周にわたって設けるとともに、該補助キャビティの被覆面側に該補助キャビティの全周にわたって形成した溝部を設ける。
【００１０】
【発明の実施の形態】
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４は本発明による実施形態の好ましい１例に係わり、図１は型内被覆成形用金型の構造を説明するための断面図であり、図２は型内被覆成形用金型に形成した溝部によって成形された突起部が塗料漏れを防止する際の挙動を説明するための概念図である。図３は型内被覆成形用金型に形成した溝部の形状を説明するための要部断面図である。図４は本発明に係わる他の実施形態による型内被覆成形用金型の構造を説明するための要部断面図である。図５は従来金型において塗料漏れが発生する際の挙動を説明するための概念図である。図６は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。
【００１１】
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、その構造を図１を用いて以下詳細に説明する。
本発明による金型１００は、可動型１０、固定型２０、および塗料注入機５０を備えており、図１に示した本発明による実施形態の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。
【００１２】
図１に示した金型１００は、雄型である固定型２０と雌型である可動型１０とがくいきり構造の嵌合部で嵌め合わされて、当該金型の開閉方向に延在する補助キャビティ１を当該金型キャビティ５の全周にわたって形成するように構成されている。そして、該補助キャビティ１を介してくいきり構造の嵌合部と金型キャビティ５とが連通する構造となっている。
【００１３】
また、図１に示した実施形態においては、補助キャビティ１の外周側（塗装面側）に、補助キャビティの全周にわたって、断面が半円状の溝部３を設けた。
上記のような金型１００の構造とすることによって、射出の際に金型キャビティ５に充填される樹脂は、同時に補助キャビティ１及び溝部３にも充填される構造としている。補助キャビティ１及び溝部３に樹脂が充填された状態を図２（ａ）に示す。
【００１４】
なお、図１に示した実施形態においては、雄型である固定型２０に補助キャビティを形成し、雌型である可動型１０に溝部３を形成した。しかし、本発明に係わる補助キャビティ１と溝部３の配設位置は、これに限るものではなく、塗装面側ではない金型に補助キャビティを形成し、塗装面側の金型に溝部３を形成すれば良い。
【００１５】
また、図１に示した金型１００に形成した溝部３は、その断面が図３（ａ）に示したような半円状の溝部３としたが、溝部３の形状はこれに限るものではなく、例えば、図３（ｂ）に示した矩形の溝、図３（Ｃ）に示した台形の溝、または図３（ｄ）に示した三角の溝等であっても良い。
溝部３の溝深さは、最も深いところで（可動型１０の開閉方向に対して垂直な方向における長さ）は０．０１〜０．５ｍｍの範囲とすることが好ましく、さらに好ましくは、０．１〜０．２ｍｍの範囲である。
溝部の幅は、前記溝深さの０．１倍〜１０倍までの範囲が好ましいが、これに限るものではない。
【００１６】
また、補助キャビティ１の長さ（可動型１０の開閉方向における長さをいう。）Ｌは０．５〜３０ｍｍの範囲とし、厚み（可動型１０の開閉方向に対して垂直な方向における長さをいう。）Ｌは０．１ 〜２ｍｍの範囲とすることが好ましい。
【００１７】
次に、塗料注入機５０の構造についてその１例を簡単に説明する。
本実施の形態における塗料注入機５０（インジェクタと称することもある）は、可動型１０に取り付けられて、可動型１０の金型キャビティ５に配設された塗料注入口５１より金型キャビティ５内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が取りつけられており、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の金型キャビティ５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。
【００１８】
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可動型１０のキャビティ５面より注入することができるよう構成されている。
【００１９】
なお、本実施の形態における塗料注入機５０は、前記したように可動型１０のキャビティ５面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、金型キャビティ５内で成形した樹脂成形品と金型キャビティ５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、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。また、本実施の形態において塗料注入機５０は、一台であるがこれに限るものではなく、複数台であっても良い。
【００２０】
以下、金型１００を用いた型内被覆成形方法の詳細を図１、図２及び図６を用いて説明する。
まず、第１の工程として、図示しない射出成形機の型締装置によって金型１００を型締めする。
そして、基材である熱可塑性樹脂を金型内に射出（本実施の形態においては、基材としてＡＢＳ樹脂：宇部サイコン株式会社製  ＵＴ２０Ｂ）して、基材をある程度（金型を開いても成形品が変形しない程度）まで冷却させる。金型１００内の金型キャビティ５内に樹脂が充填された状態を図２（ａ）に示す。
図２（ａ）に示した実施形態においては、補助キャビティ１、及び溝部３に樹脂が進入して固化している状態となっている。
【００２１】
基材の冷却後、図２（ｂ）に示すように金型をわずかに開いた微小型開状態（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、金型キャビティ５内で成形した樹脂成形品と可動型１０の金型キャビティ５面との間に被覆のための塗料を注入するための空間を生じさせる。
【００２２】
この際において、溝部３に充填された樹脂は、補助キャビティ１に充填していた樹脂に引っ張られる形で、溝部３より外に出る。
溝部３に充填されていた樹脂は、溝部３を出ることによって突起となって、金型内を移動しようとする。
【００２３】
ここで、金型内に充填された樹脂は固化によって収縮するため、補助キャビティ１で成形した樹脂と金型面との間にほんのわずかな隙間が形成されるが、前述した溝部３に充填されていた樹脂が、溝部３を出ることによって突起となって、金型内を押しつぶされながら移動することにより、前記わずかな隙間を埋めてしまう。
【００２４】
前記塗料を注入するための空間を生じさせた後、前記空間に塗料注入機５０を介し塗料を７ｍｌ（ミリリットル）注入する。
なお、本実施の形態において用いた塗料の成分を表１に示す。
【００２５】
【表１】
0003843833.tif 000002
【００２６】
前記隙間に塗料注入機５０を使用して塗料を注入した後、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、金型１００のキャビティ５内の隅々まで行き渡らせると同時に圧力をかけたままの状態とする。
【００２７】
この際において、溝部３が形成されていない従来の金型の場合は、図５にその挙動を概念的に説明しているような形で、補助キャビティ１と金型面との間に生じたわずかな隙間より塗料が漏れ出すことがある。
しかし、本実施形態の金型１００を用いて被覆成形を行えば、図２（Ｃ）に示したように、溝部３に充填されていた樹脂が突起となって金型を移動することによって、塗料が漏れ出す隙間を溝部で成形した突起部が封止するので、塗料漏れの問題を防止することが可能である。
【００２８】
前述したような工程によって、塗料を金型１００のキャビティ５内の隅々まで行き渡らせると同時に圧力をかけたままの状態で硬化させ、塗料硬化後、型を開いて製品を取り出す。
なお、本実施の形態において用いた塗料は、熱硬化性の塗料であり、設定した金型温度によって容易に硬化する。
【００２９】
以上説明したように、図１に示した実施形態によれば、漏れた塗料が次成形において製品に混入し悪影響をおよぼす、あるいは金型を傷つける等といった問題を引き起こすことがないので、長期に安定した型内被覆成形を行うことが可能である。
【００３０】
また、本発明による他の実施形態として、溝部３を形成した金型部分を入れ子構造とし、該入れ子部分に加熱体Ｋを配した場合を図４に示す。
加熱体Ｋは該嵌合部に沿って該嵌合部を囲むように周設され、該加熱体Ｋの中に配した図示しないヒータによって、金型キャビティ５内に注入された塗料を加熱することができる。
【００３１】
前記加熱体Ｋを配した型内被覆成形用金型は、金型内より漏れ出そうとする塗料を加熱体Ｋで強く加熱することによって硬化反応を促進させるといった作用を有し、硬化反応が進行した樹脂は粘度が上がることによって流動しにくくなるため、くいきり部よりの塗料漏れがさらに発生しにくくなるといった優れた効果を有する。
【００３２】
なお、図４に示した実施形態は、加熱体Ｋを該嵌合部を囲むように周設することにより、嵌合部全面の塗料漏れをさらに発生しにくくする点で特に効果が高く好ましいが、嵌合部全周にわたって加熱体Ｋを配設する必要はなく、加熱体Ｋを嵌合部の要所に配しさえすれば塗料の漏れを防止することが可能であって、加熱体Ｋが嵌合部の全周にわたって配設されている必要はない。
なお、図４に示した実施形態に使用した加熱体Ｋは、その内部に電熱式のヒータＨ１を配する方式であるが、加熱体Ｋこれに限らず熱媒流路等に加熱した油を流す方式であっても良く、また電熱式ヒータＨ１と熱媒流路を併用する方式であっても良い。
【００３３】
【発明の効果】
本発明の型内被覆成形用金型によれば、補助キャビティ内に充填された樹脂が冷却により収縮し、金型との間にわずかな隙間を生じるような場合においても、溝部に充填されていた樹脂が突起となって生じた隙間を封止するため、前記隙間からの塗料漏れを防止できるといった優れた作用効果を有する。
【００３４】
本発明における型内被覆成形用金型は、塗料の漏れを効果的に防止するので、漏れた塗料が次成形において製品に混入し悪影響をおよぼす、あるいは金型を傷つける等といった問題を引き起こすことがなく、長期に安定した型内被覆成形を行うことが可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態に係わる型内被覆成形用金型の構成を説明するための断面図である。
【図２】本発明の実施形態に係わる型内被覆成形用金型に形成した溝部によって成形された突起部が塗料漏れを防止する際の挙動を説明するための概念図である。
【図３】本発明に係わる型内被覆成形用金型に形成した溝部の形状を説明するための要部断面図である。
【図４】本発明に係わる他の実施形態による型内被覆成形用金型の構造を説明するための要部断面図である。
【図５】従来金型において塗料漏れが発生する際の挙動を説明するための概念図である。
【図６】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】
１      補助キャビティ
３      溝部
５      金型キャビティ
１０    可動型
２０    固定型
５０    塗料注入機
５１    塗料注入口
１００  型内被覆成形用金型
Ｋ      加熱体
【図１】
0003843833.tif 000003
【図２】
0003843833.tif 000004
【図３】
0003843833.tif 000005
【図４】
0003843833.tif 000006
【図５】
0003843833.tif 000007
【図６】
0003843833.tif 000008