(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
成形品の転写面に断熱層が設けられた射出成形用金型の製造方法であって、
前記金型の転写面を、電荷を有する樹脂を含有する液体に浸水させて通電することにより、前記断熱層を電気的に形成することを特徴とする射出成形用金型の製造方法。
【請求項２】
成形品の意匠面を成形する転写面に断熱層が設けられた射出成形用金型の製造方法であって、
前記金型の転写面を、電荷を有する樹脂を含有する液体に浸水させて通電することにより、前記断熱層を電気的に形成することを特徴とする射出成形用金型の製造方法。
【請求項３】
前記金型の転写面における前記断熱層を設けない面をマスキングして、該金型を前記液体に浸水させることを特徴とする請求項１又は２に記載の射出成形用金型の製造方法。
【請求項４】
前記断熱層は前記金型の凹状転写面に設けられ、該凹状転写面の前記断熱層を設けない面をマスキングして、該凹状転写面内に前記液体を注いで電着塗装により形成されることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の射出成形用金型の製造方法。
【請求項５】
前記断熱層は、エポキシ樹脂或いはアクリル樹脂からなることを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれか１項に記載の射出成形用金型の製造方法。
【請求項６】
前記断熱層は前記転写面に電気的に形成された後、紫外線を照射して硬化されることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載の射出成形用金型の製造方法。
【請求項７】
前記断熱層とマスキング面との境界近傍における該マスキング面上に電極を設けたことを特徴とする請求項３又は４に記載の射出成形用金型の製造方法。
【請求項８】
成形品表面に光沢を設けるための転写面のみに断熱層を設け、光沢を要しない成形品表面を成形するための転写面をマスキングすることを特徴とする請求項３又は４に記載の射出成形用金型の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、射出成形用金型の製造方法に関し、例えば、射出成形用金型の転写面に断熱層をコーティングするための射出成形用金型の製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
熱可塑性樹脂を射出成形（或いはブロー成形や真空成形）する場合、高温の樹脂が金型に注入された時点で急速に冷却されるため、成形品表面の光沢が低下したり、表面にフローマーク等ができて光沢ムラが発生する。この現象は、特に、自動車用バンパ等の素材として使用されるフィラー強化変性ポリプロピレン等で顕著に発生する。
【０００３】
この問題点を解決するために、従来では、金型の転写面にＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン）やＰＩ（ポリイミド）等の樹脂を塗布して硬化させた断熱層を形成し、樹脂の急速な冷却を抑えている。
【０００４】
本願の関連技術として、特開昭６３−１４７６１７号公報には、プラスチック成形用金型に、静電塗装により粉末状の熱硬化製樹脂又は熱可塑性樹脂の塗着膜を形成し、この金型にプラスチック素材を充填してプラスチック成形品表面に熱硬化製樹脂又は熱可塑性樹脂の被膜を形成する方法が開示されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、金型の転写面に断熱層を形成する方法では、金型の転写面へのＰＴＦＥやＰＩの塗布を粉体塗装やスプレー塗装により行うため、断熱層の平滑性が悪く、膜厚も不均一となり、金型転写面の断熱率が部分的にばらついて、成形品表面に光沢ムラが発生してしまう。
【０００６】
また、塗布された樹脂を硬化するためには、３５０℃程度の温度で乾燥させる必要があるが、この乾燥過程で金型材料である炭素鋼等は熱によりひずみが発生してしまう。
【０００７】
以上の理由により、車両用樹脂バンパ等の大型部品の成形用金型に樹脂層を設けることが難しかった。
【０００８】
また、上記公報のように、プラスチック成形品表面に樹脂被膜を転写するのであれば、静電塗装により金型に塗着膜を形成しても問題は少ないが、プラスチック成形品表面に樹脂被膜を転写することを目的とせず、金型の転写面に断熱層を固着させる場合には、静電塗装では転写面への樹脂の固着力が不十分であり、更に吹付け塗装ためコーティング面の平滑性や膜厚にムラができやすい。
【０００９】
本発明はかかる問題点に鑑みてなされ、その目的は、金型への断熱層のコーティングに要するコストを抑えて、断熱層の平滑性や膜厚の均一性を向上できる射出成形用金型の製造方法を提供することである。
【００１０】
また、断熱層の硬化時に金型のひずみを防止できる射出成形用金型の製造方法を提供することである。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
上述の問題点を解決し、目的を達成するために、本発明に係わる射出成形用金型の製造方法は、以下の特徴を備える。即ち、
成形品の転写面に断熱層が設けられた射出成形用金型の製造方法であって、前記金型の転写面を、電荷を有する樹脂を含有する液体に浸水させて通電することにより、前記断熱層を電気的に形成する。
【００１３】
また、本発明に係わる射出成形用金型の製造方法は、以下の特徴を備える。即ち、
成形品の意匠面を成形する転写面に断熱層が設けられた射出成形用金型の製造方法であって、前記金型の転写面を、電荷を有する樹脂を含有する液体に浸水させて通電することにより、前記断熱層を電気的に形成する。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明に係わる実施の形態につき、添付図面を参照して詳細に説明する。
【００１５】
［射出成形装置の概略構成］
先ず、本実施形態に係る射出成形装置の概略構成について説明する。図１は本発明に係わる実施形態の射出成形装置の全体構成を示す断面図である。
【００１６】
図１に示すように、本実施形態の射出成形装置１は、取付板２、３に夫々取り付けられて互いに接離可能（型締め、型開き可能）に設けられた固定型（キャビティ型）４と可動型（コア型）５とを備えている。尚、これらの各金型４、５は例えばＳＳ５０（一般構造用圧延鋼材）等の金属により構成されている。
【００１７】
これら金型４、５の型締め状態において、車両用樹脂バンパ３０（図７、図８参照）を成形するための成形キャビティ６が形成される。固定型４には、キャビティ６の上部において、キャビティ内外を連通する樹脂導入通路７が形成されている。この樹脂導入通路７の外側の端部には、樹脂ノズル８が接続される。溶融樹脂Ｒ（矢印で示す）は、樹脂ノズル８から樹脂導入通路７を介してキャビティ６内に圧入される。
【００１８】
溶融樹脂は、例えば、フィラー強化ポリプロピレン、ポリカーボネイト、ＡＢＳ等が用いられる。
【００１９】
キャビティ６は、固定型４の溶融樹脂Ｒの注入口から下方に延びる形状を有する。キャビティ６は、所定間隔を置いて対向する一対の転写面９、１０により規定され、更に紙面垂直方向に延びている。固定型４に形成された転写面９は、成形品の表面に相当する部分（意匠面）として平坦に仕上げられている。また、可動型５に形成された転写面１０は、成形品の裏側に相当する部分（反意匠面）として仕上げられる。
【００２０】
［金型の製造方法］
次に、本実施形態の射出成形用金型の製造方法について説明する。
【００２１】
本実施形態の固定型４（以下、金型４という）の転写面９は、成形品の表面に相当する部分（意匠面）であり、その表面には断熱層１２が十分な平滑性をもって形成されている。断熱層１２は、一般に自動車ボディの下塗りに用いられる電着塗装法により金型の転写面に均一な層厚で形成される。
【００２２】
以下では、電着塗装方法を用いて固定型４の転写面９に断熱層１２をコーティングする方法について説明する。
【００２３】
［第１の実施形態］
図２、図３は、第１の実施形態の射出成形用金型の製造方法を示す断面図である。
【００２４】
図２に示すように、電着槽２３は、金型４の転写面９にコーティングする樹脂として紫外線硬化型の水溶性樹脂（例えば、アミノ変性エポキシ）からなる電着液Ｌで満たされている。この電着槽２３内に金型４浸水させる。金型４の転写面９以外の部分には、コーティング樹脂がコーティングされないようにマスキング層１３が設けられている。マスキング層１３は、フィルム等の非導電材からなり、金型４の所定部位に貼り付けられるか、或いは予めプリフォームされる。
【００２５】
電着槽２３に金型４を浸水させた状態で、電着液Ｌ内部の転写面９側にプラス電極２０を配置する。プラス電極２０は、電着槽２３の外部に設けられた電源２１のプラス極に接続されている。また、金型４を電源２１のマイナス極に接続させる。プラス電極２０と転写面９とは液体Ｌを介して所定間隔を置いて配置されている。
【００２６】
この図２に示す状態で、電源２１を通電することにより、電着液Ｌに含まれる原子がイオン化され、マイナスイオンはプラス電極２０に電着され、プラスイオンは断熱層１２として金型４の転写面９に均一な層厚で電着される。以下に、一例として長さ１８０ｍｍ×幅９２ｍｍ×厚さ２０ｍｍの試験片の電着条件を示す。
【００２７】
0003767653.tif 000002
金型４の転写面９に断熱層を電着させた後、マスキング層１２を取り除いて、図３に示すように、紫外線光源２２により常温中で断熱層１２に紫外線を照射して、転写面９にコーティングされたコーティング樹脂を硬化させる。以下に、本実施形態の紫外線硬化条件を示す。
【００２８】
＜紫外線硬化条件＞
周波数：２８０〜４２５ｎｍ
照射時間：数秒（例えば、２〜３秒）
エネルギ量：４００ｍＪ／ｃｍ平方
尚、上述のように、断熱層１２を紫外線で硬化させる代わりに、約１６０℃の温度下で十数時間置いて焼き付け硬化させても良い（焼成）。
【００２９】
以上のように、第１の実施形態によれば、吹き付け塗装等に比べて、断熱層を化学的手法を用いて形成するため、金型に形成される断熱層の平滑性や膜厚の均一性を向上できる。
【００３０】
また、断熱層に紫外線硬化型の樹脂を用い、紫外線硬化させることにより、樹脂焼成時の金型の熱によるひずみを抑えることができる。
【００３１】
特に、一般の車両ボディの下塗りと比較して、濃度の低い電着液を用いることができ、コスト的にも優れている。この理由は、車両ボディの場合にはボディ裏面にも電着塗装を施すため高濃度の電着液が必要であるが、金型へのコーティングの場合には転写面の表面にだけ電着塗装を施せば十分であるからである。
【００３２】
［第２の実施形態］
図４は、第２の実施形態の射出成形用金型の製造方法を示す断面図である。
【００３３】
第２の実施形態では、大型の電着槽２３を用いずに、転写面となる金型のキャビティ自体を電着槽として断熱層を形成する。
【００３４】
図４に示すように、金型４の凹状の転写面９に電着液Ｌを満たし、電着液Ｌ内部に転写面９の形状に沿うように形成されたプラス電極２０を配置する。プラス電極２０は、外部に設けられた電源２１のプラス極に接続されている。また、金型４を電源２１のマイナス極に接続させる。プラス電極２０と転写面９とは液体Ｌを介して所定間隔を置いて配置されている。
【００３５】
この図４に示す状態で、電源２１を通電することにより、第１の実施形態と同様に、電着液Ｌに含まれる原子がイオン化され、マイナスイオンはプラス電極２０に電着され、プラスイオンは断熱層１２として金型４の転写面９に均一な層厚で電着される。
【００３６】
転写面９に断熱層を電着させた後は、第１の実施形態と同様な樹脂硬化処理を施す。
【００３７】
その他、第１の実施形態と同様の部材には同一の番号を付して説明を省略する。
【００３８】
以上のように、第２の実施形態によれば、第１の実施形態の効果に加えて、金型のキャビティ自体を電着槽として用いることにより、大型の電着槽が不要となり、電着液量も少なくて済み、更に、マスキング領域も最小にすることができ、製造コストを抑えると同時に、製造工程を簡略化することができる。
【００３９】
［第３の実施形態］
図５（ａ）は、電着塗装により試験片４’に形成された断熱層を示す平面図であり、（ｂ）は（ａ）の断面図である。図６（ａ）は、第３の実施形態の射出成形用金型の製造方法を説明する試験片４’の平面図であり、（ｂ）は（ａ）の断面図である。
【００４０】
上記第１、第２実施形態のように、電着塗装を用いて金型に断熱層を形成する場合、マスキング層とコーティング面との境界部分では、コーティング面近傍のイオン化された電着液に加えて、マスキング層側の電着液が電気的に引き付けられるため、図５に示す凸部１２ａのように、境界部分の層厚が部分的に大きくなって盛り上がってしまう場合がある。。
【００４１】
このため、第３の実施形態では、図６に示すように、マスキング層とコーティング面との境界部分に電極２４を設けて、コーティング面側にマスキング層側の電着液が引き付けられるのを抑制している。この電極２４は、非導電材からなるマスキング層の上に導電材を貼り付けて電源のマイナス極に接続するか、或いはアースする。
【００４２】
以上のように、第３の実施形態によれば、第１、第２の実施形態の効果に加えて、断熱層の周囲に形成される盛り上がりを抑え、断熱層の平滑性を更に向上することができる。
【００４３】
［金型の適用例］
次に、上記第１〜第３の実施形態の製造方法により製造された金型の適用例について説明する。
【００４４】
図７は、本適用例を説明する金型の断面図である。図８、図９は、上記第１〜第３の実施形態の製造方法により製造された金型の適用例を説明する図である。
【００４５】
樹脂成形品に文字やツートン等の模様を施すためには、塗装、印刷、ホットスタンプ等による方法が一般的である。
【００４６】
ここで、本適用では、図７に示すように、第１〜第３の実施形態を用いて、金型４の転写面９に部分的に文字やツートン等の模様に対応するように断熱層１２をコーティングし、成形品の意匠面に意図的に光沢の高い部分と低い部分とを形成する。
【００４７】
例えば、金型４の転写面９において、光沢を低くする部分をマスキング層とし、光沢を高くする部分にのみ断熱層を形成すると、図８に示すように、車両用バンパ３０の意匠面において、断熱層に対応する部分３１の光沢が高くなり、それ以外の部分３２、３３の光沢は低くなる。従って、成形品の意匠面に容易にツートン模様３２を形成することができる。また、図９に示すように、ラジエータグリル３５の意匠面に容易に文字模様３６を形成することができる。
【００４８】
また、断熱層のコーティング樹脂を紫外線硬化型とし、この樹脂を部分的に硬化させることで、マスキング層を形成しなくても、意匠面の表面の光沢に変化を付けることができる。
【００４９】
尚、本発明は、その趣旨を逸脱しない範囲で上記実施形態を修正又は変更したものに適用可能である。
【００５０】
例えば、本実施形態の射出成形用金型は、車両用樹脂バンパ以外にも、樹脂成形可能なインストルメントパネル、グリル、ドアミラー本体、ドアトリム等の成形にも適用できることは言うまでもない。
【００５１】
【発明の効果】
以上のように、本発明によれば、金型の断熱層を電着塗装により電気的に形成する。また、金型の転写面を、電荷を有する樹脂を含有する液体に浸水させて通電して断熱層を電気的に形成する。また、金型の意匠面に対応する転写面を、電荷を有する樹脂を含有する液体に浸水させて通電して断熱層を電気的に形成する。従って、金型への断熱層のコーティングに要するコストを抑えて、断熱層の平滑性や膜厚の均一性を向上できる。
【００５２】
また、断熱層の硬化時に金型のひずみを防止することができる。
【００５３】
また、好ましくは、金型の転写面における断熱層を設けない面をマスキングして、該金型を液体に浸水させることにより、必要な部分に容易に断熱層を形成することができる。
【００５４】
また、好ましくは、断熱層は金型の凹状転写面に設けられ、該凹状転写面の断熱層を設けない面をマスキングして、該凹状転写面内に前記液体を注いで電着塗装により形成されることにより、大型の電着槽が不要となり、電着液量も少なくて済み、更に、マスキング領域も最小にすることができ、製造コストを抑えると同時に、製造工程を簡略化することができる。
【００５５】
また、好ましくは、断熱層は、エポキシ樹脂或いはアクリル樹脂からなるので、材料コストが易くて済む。
【００５６】
また、好ましくは、断熱層は転写面に電気的に形成された後、紫外線を照射して硬化されることにより、断熱層の硬化時に金型のひずみを防止できる。
【００５７】
また、好ましくは、断熱層とマスキング面との境界近傍における該マスキング面上に電極を設けたので、断熱層の周囲に形成される盛り上がりを抑えることができる。
【００５９】
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係わる実施形態の射出成形装置の全体構成を示す断面図である。
【図２】第１の実施形態の射出成形用金型の製造方法を示す断面図である。
【図３】第１の実施形態の射出成形用金型の製造方法を示す断面図である。
【図４】第２の実施形態の射出成形用金型の製造方法を示す断面図である。
【図５】（ａ）は、電着塗装により試験片に形成された断熱層を示す平面図であり、（ｂ）は（ａ）の断面図である。
【図６】（ａ）は、第３の実施形態の射出成形用金型の製造方法を説明する試験片の平面図であり、（ｂ）は（ａ）の断面図である。
【図７】第１〜第３の実施形態の製造方法により製造された金型の適用例を説明する断面図である。
【図８】第１〜第３の実施形態の製造方法により製造された金型の適用例を説明する図である。
【図９】第１〜第３の実施形態の製造方法により製造された金型の適用例を説明する図である。
【符号の説明】
１…射出成形装置
４…固定型
５…可動型
６…キャビティ
７…樹脂導入通路
８…樹脂ノズル
９…転写面（意匠面）
１０…転写面（反意匠面）
１２…断熱層
１３…マスキング層
２０…プラス電極
２１…電源
２２…紫外線光源
２３…電着槽
３０…車両用樹脂バンパ
３５…ラジエータグリル
【図１】
0003767653.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
0003767653.tif 000006
【図５】
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【図６】
0003767653.tif 000008
【図７】
0003767653.tif 000009
【図８】
0003767653.tif 000010
【図９】
0003767653.tif 000011