专利名称：模内涂覆方法及模内涂覆的模制品的制作方法
技术领域：
本发明涉及模内涂覆方法，其中树脂被模制，并通过在树脂模制品和型腔表面之间注射并固化涂覆材料而被涂覆以涂覆材料(也称之为涂料)，及由该方法所形成的模内涂覆的模制品。特别地，本发明涉及一种适于提供均匀的涂层厚度、以形成具有优良外表的模制品的模内涂覆方法，以及由该模内涂覆方法所形成的模内涂覆的模制品。
背景技术：
以往，涂料常常用来装饰由热塑性树脂模制的模制品。
根据通常的涂装方法，注射模制的模制品被从模具中移出，然后用涂料通过诸如喷射、浸渍等进行涂覆，干燥后形成坚硬的涂层覆盖在模制品的表面，用于装饰和保护模制品。技术术语“涂覆材料”在下文中为“涂料”的同义词。
然而，近年来，提出了模内涂覆(也可称之为in-mold coating)，其中树脂在同一个模具中被模制并涂覆，从而消除了涂装这一步。
图12示出了已知模内涂覆方法示例的流程图。根据图12所示的模内涂覆方法，热塑性树脂即基础材料，通过注射模制模制，并冷却到一定程度。然后将模具稍稍打开从而在形成于模具中的树脂模制品和型腔之间形成一间隙。利用涂料注射器将涂料注射到该间隙中。模具再一次被夹紧以使涂料均匀扩散到模制品的表面。扩散的涂料固化后形成涂层。
由于热塑性树脂是在同一个模具中模制并涂覆的，因此模内涂覆方法包括较少的步骤，从而降低了成本。而且，该方法几乎不存在诸如由于被空气粉尘附着在湿的涂层上所导致的问题，从而提高了产品质量。
模内涂覆方法使用方面的研究主要集中在诸如缓冲器、门、门镜盖、以及挡泥板等需要高质量外表的一些汽车配件上。
例如，这种模内涂覆方法的示例公开于以下文献中日本待审查的专利申请公开11-277577(专利文献1)、2000-141407(专利文献2)、2000-334800(专利文献3)、以及2001-38737(专利文献4)。
然而，根据上面已知的模内涂覆方法，如果涂料注射量少的话，再夹紧时合模力不能施加在涂料即涂覆材料上。因此，很遗憾这些方法不能在树脂模制品的整个涂覆表面上形成均匀的涂层。
涂层厚度不均匀的原因之一是由于热收缩导致模具中模制的树脂体积减小所致。当由于热收缩导致模制品的厚度减小时，在树脂模制品和型腔表面之间形成间隙。该间隙很难用相当于理想厚度的涂料填满。结果，涂料不能在待涂覆的整个表面扩散开来，因此不能形成均匀的涂层。
为了解决上面的问题，通过增加注射的涂覆材料的量来解决模具表面到涂覆材料转印不良的问题，但该方法引起了另一个问题，即涂层厚度大于所需要的厚度。
另一个导致涂层厚度不均匀的原因是模制中模具的变形。虽然通常的模具具有高的刚性，但当其被合模机构夹紧时模具仍然存在数个到数十个微米的变形。这种程度的变形在一般的树脂模制中通常被忽略。然而，在模内涂覆中，树脂模制品一般被涂覆大约数十个微米厚度的涂层。因此，由于模具的变形所导致的型腔变形也被列为引起涂层厚度不均匀的原因之一。
根据已知的模内涂覆方法，特别是涂料注射后合模力的变化是阶梯式的。因为模具变形程度随合模力的大小而不同，从而会引起树脂模制品表面和型腔表面之间距离的变化，因此这种方法会导致不均匀的涂层厚度。
参考图10(a)-10(d)，即使模具未被打开，由于注射到型腔中的熔融树脂的热收缩，在一般注射模制条件下形成的树脂模制品和型腔表面之间也会形成间隙。由于间隙的尺寸随着诸如型腔的形状以及树脂模制品的厚度的不同而不同，在待涂覆的表面上很少会出现均匀的间隙。因此，在模内涂覆中模具必须被打开以确保所必需的涂层厚度。然而，如果模具打开，那么在间隙是由树脂的热收缩和打开模具共同形成的部位，就会形成不期望的过厚的涂层。
如果超过了型腔体积的熔融树脂通过施加过量的注射压力注射到型腔中以补偿树脂热收缩的体积，过量的注射压力就会不期望地导致例如树脂模制品在厚度上的不同，如图11(a)-11(d)所示。在现有技术的一个实施例中，如图11(a)-11(d)所示，过量的注射压力会导致树脂模制品在其两端和浇口部附近的部分在厚度上产生差异。
而且，涂料注射后过量的夹紧压力是不期望的，因为压力会导致在肋和凸台等厚的部位产生称之为“隆起”的现象。为了防止这些缺陷，涂覆材料注射后的合模力必须减小，然而，树脂注射中和涂覆材料注射后所用的合模力的巨大差异会不期望地导致不均匀的涂层厚度。
发明内容
鉴于上面存在的问题，本发明提供一种模内涂覆方法，该方法适于提供均匀的涂层厚度，从而得到具有优良外表的模制品，本发明还提供一种由该模内涂覆方法所形成的模内涂覆的模制品。
为了实现上述目的，本发明提供了一种模内涂覆方法，其中树脂模制品在形成于凹模和凸模之间的型腔中被模制并涂覆。该方法包括第一步，将熔融树脂填充到型腔中；第二步，在将熔融树脂填充到型腔中之后，通过根据熔融树脂的热收缩减小型腔的体积以成形熔融树脂，模制树脂模制品；第三步，当树脂模制品固化到一定程度，使得该树脂模制品可以承受涂覆材料的注射压力和流动压力时，通过稍微打开模具，在树脂模制品和型腔的表面之间形成用于注射涂覆材料的间隙；以及第四步，将涂覆材料注射到间隙中，并再一次将模具夹紧，第二步和第四步中的合模力受到控制，使得模具由于夹紧而产生的变形在第二步和第四步中基本上相同。
这是本发明的第一方面。在这一方面中，优选地，第二步和第四步中所用的合模力基本上相同。基本上相同的合模力是指，按模内压记，合模力之差为5MPa或更少，优选为3MPa或更少，更优选为1MPa或更少，其中模内压是由力除以型腔的投影面积得到的。而且，第四步中的合模力对涂覆材料单位面积的压力优选范围为1-20MPa，更优选为1-10MPa。而且，第二步中所用的合模力优选小于第一步中所用的合模力，更优选地，第二步中所用的合模力为第一步中所用的合模力的10％-50％，更优选为第一步中所用的合模力的10％-25％。
本发明还提供了另一种模内涂覆方法，其中树脂模制品在形成于凹模和凸模之间的型腔中被模制并涂覆。该方法包括第一步，将熔融树脂填充到型腔中；第二步，在将熔融树脂填充到型腔中之后，通过根据熔融树脂的热收缩减小型腔的体积以成形熔融树脂，模制树脂模制品；第三步，当树脂模制品固化到一定程度，使得该树脂模制品可以承受涂覆材料的注射压力和流动压力时，通过稍微打开模具，在树脂模制品和型腔的表面之间形成用于注射涂覆材料的间隙；以及第四步，将涂覆材料注射到间隙中，并再一次将模具夹紧。第二步中所用的合模力小于第一步中所用的合模力。
这涉及本发明的第二方面。在这一方面中，第二步中所用的合模力优选为第一步中所用的合模力的10％-50％，更优选为第一步中所用的合模力的10％-25％。按每单位面积的模内压记，第二步中所用的合模力范围优选为2-15MPa，更优选为4.0-10MPa。
本发明还提供了另一种模内涂覆方法，其中树脂模制品在形成于凹模和凸模之间的型腔中被模制并涂覆。该方法包括第一步，将熔融树脂填充到型腔中；第二步，在将熔融树脂填充到型腔中之后，通过根据熔融树脂的热收缩减小型腔的体积以成形熔融树脂，模制树脂模制品；第三步，当树脂模制品固化到一定程度，使得该树脂模制品可以承受涂覆材料的注射压力和流动压力时，在树脂模制品和型腔的表面之间注射涂覆材料。第二步中所用的合模力和第三步中所用的合模力基本上相同。
这涉及本发明的第三方面。在这一方面中，第二步和第三步中所用的合模力优选基本上相同。第三步中所用的合模力对涂覆材料单位面积的压力优选范围为1-20MPa，更优选为1-10MPa。而且，第二步中所用的合模力优选小于第一步中所用的合模力，更优选第二步中所用的合模力为第一步中所用的合模力的10％-50％，更优选为10％-25％。
本发明还提供了另一种模内涂覆方法，其中树脂模制品在形成于凹模和凸模之间的型腔中被模制并涂覆。该方法包括第一步，将熔融树脂填充到型腔中；第二步，在将熔融树脂填充到型腔中之后，通过根据熔融树脂的热收缩减小型腔的体积以成形熔融树脂，模制树脂模制品；第三步，当树脂模制品固化到一定程度，使得该树脂模制品可以承受涂覆材料的注射压力和流动压力时，在树脂模制品和型腔的表面之间注射涂覆材料，第二步中所用的合模力小于第一步中所用的合模力。
这涉及本发明的第四方面。在这一方面中，第二步中所用的合模力优选为第一步中所用的合模力的10％-50％，更优选为10％-25％。按每单位面积的模内压记，第二步中所用的合模力优选范围为2-15MPa，更优选为4.0-10MPa。
本发明还提供了根据上面所述的第一到第四方面中的任一项所形成的模内涂覆的模制品。
在本发明中，基本上相同的合模力是指，按模内压记，合模力之差为5MPa或更少，优选为3MPa或更少，更优选1MPa或更少，其中模内压是由合模力除以型腔的投影面积得到的。
在本发明的第一到第四方面中，第一步包括将活动模移动到一位置，在该位置处，模具形成预定体积的型腔，利用注射机构将熔融树脂注射到该型腔中，以及在注射完成后将活动模进一步移动到一理想位置。
在本发明的第一、第二方面中，第二步包括在将熔融树脂注射到型腔之后，通过根据注射的熔融树脂的由于冷却而产生的热收缩减小型腔的体积以成形注射并固化了的树脂，模制树脂模制品。
在本发明的第一、第二方面中，第二步完成后的第三步包括当树脂模制品固化到一定程度，使得该树脂模制品可以承受涂覆材料的注射压力和流动压力时，通过移动活动模稍微打开模具，在树脂模制品和型腔表面之间形成间隙。
在本发明的第三、第四方面中，第二步完成后的第三步包括固化树脂模制品到一定程度，使得该树脂模制品可以承受涂覆材料的注射压力和流动压力，然后在保持该状态的同时将涂覆材料注射入树脂模制品和型腔表面之间。
在本发明的第一、第二方面中，第四步包括将涂覆材料注射到第三步中形成的间隙中，并再一次夹紧模具，并在该状态下固化涂覆材料。
图1为表示根据本发明第一实施例的模内涂覆所用模具的结构的示意图。
图2(a)-2(d)为表示根据本发明第一实施例的模内涂敷方法中模具、树脂、以及涂料的变动的示意图。
图3为表示本发明中所用的模内涂覆装置的整体结构的示意图。
图4为表示根据本发明第二实施例的模内涂覆所用模具的结构的示意图。
图5(a)-5(b)为表示根据本发明第二实施例的模内涂敷方法中模具、树脂、以及涂料的变动的示意图。
图6为根据本发明第一、第二实施例的模内涂覆方法的流程图。
图7为本发明示例1到3和对比例1到3中模制的树脂模制品在模具开/闭方向的的投影图，显示了涂层厚度的测量点。
图8为本发明示例8和对比例6中模制的树脂模制品的剖面图，其中箭头表示涂层厚度的测量点。
图9为曲线图，显示了本发明示例8和对比例6中模制的树脂模制品在测量点处涂层厚度(μm)的差异。
图10(a)-10(d)为表示已知方法中模具、树脂、以及涂料的变动的示意图。
图11(a)-11(d)为表示另一种已知方法中模具、树脂、以及涂料的变动的示意图。
图12为已知模内涂覆方法的流程图。
在附图中使用的参考标记表示如下机构、部件、部分，等等10和10A模内涂覆的模具12和12A固定模14和14A活动模15和15A型腔20合模机构30注射机构50涂料注射器51涂料入口60控制设备100注射装置
具体实施例方式
下面将参考附图描述根据本发明优选实施例的模内涂覆方法。
图1到3涉及本发明第一实施例。图1为表示根据本实施例的模内涂覆所用模具的结构的示意图。图2(a)-2(d)为表示根据本发明第一实施例的模内涂敷方法中模具、树脂、以及涂料的变动的示意图。图3为表示本发明中所用的模内涂覆装置的整体结构的示意图。
图4及5(a)-5(d)涉及本发明第二实施例。图4为表示根据本发明第二实施例的模内涂覆所用模具的结构的示意图。图5(a)-5(b)为表示根据本发明第二实施例的模内涂敷方法中模具、树脂、以及涂料的变动的示意图。图6为根据本发明第一、第二实施例的模内涂覆方法的流程图。图7为本发明示例1到3和对比例1到3中模制的树脂模制品在模具开/闭方向的的投影图，显示了涂层厚度的测量点。图8为本发明示例8和对比例6中模制的树脂模制品的剖面图，其中箭头表示涂层厚度的测量点。图9为曲线图，显示了本发明示例8和对比例6中模制的树脂模制品在测量点处涂层厚度(μm)的差异。图10(a)-10(d)和图11(a)-11(d)为表示已知方法中模具、树脂、以及涂料的变动的示意图。图12为已知模内涂覆方法的流程图。
下面参考图1简要描述根据本发明第一实施例的模内涂覆模具10A(也可标记为模具10A)的优选示例的结构。
根据本发明的模具10A包括活动模14A、固定模12A、以及涂料注射器50。在图1所示的实施例中，活动模14A是一凹模，固定模12A是一个凸模。型腔15A是平的，如图1中剖视图所示。
下面，简要介绍涂料注射器50。在本实施例中，涂料注射器50装接到活动模14A上，以便通过设于活动模14A的型腔表面的涂料入口51将涂料注射到型腔15A中。一阀(未示出)装接到涂料注射器50的涂料入口51上。在注射模制中，该阀关闭以防止注射到模具10A的型腔15A中的树脂通过涂料入口51进入到涂料注射器50中。
根据本实施例的涂料注射器50由驱动单元(未示出)驱动，从而准确地将供给到注射器50中的理想量的涂料从活动模14A的型腔表面注入。
虽然，按照上面描述的那样，在本实施例中的涂料注射器50从活动模14A的型腔表面注射涂料，但本发明并不局限于上面的结构。例如，只要涂料能被注射到形成于型腔15A中的树脂模制品和型腔表面之间的间隙中，则涂料注射器50也可以例如装接到固定模12A上。
下面将参考图1至3、6介绍根据本实施例的模内涂覆方法的优选实施例。
作为第一步，模具10A被合模机构20打开以形成型腔15A。该型腔15A的体积比随后描述的树脂模制品大熔融树脂热收缩的体积。
模具10A需要这样的结构，即型腔15A的体积在后续步骤中可以减小熔融树脂热收缩的体积。固定模12A和活动模14A必须布置成，在熔融树脂注射后可以利用例如图1所示的上述模具使得型腔15A的体积减小热收缩的体积，其中图1所示的上述模具具有带有夹断结构的配合部。
型腔15A形成后，其中该型腔的体积比理想树脂模制品的体积大熔融树脂热收缩的体积，利用注射机构30(未示出)将作为基础材料的熔融热塑性树脂注射到型腔15A中，如图2(a)中所示(在本实施例中所使用的基础材料是耐热ABS树脂，即由UMG ABS有限公司生产的UT20B)。在本实施例中，当熔融树脂充填时，合模压力缸22(未示出)的液压受到控制，使得活动压板28(未示出)的位置在注射过程中保持不变，从而使型腔15A体积的变化最小化，其中该合模压力缸设于肘节夹紧机构23(未图示)上。
保持活动压板28的位置基本不变所需的最大合模力Pmax除以树脂模制品在模具开/闭方向上的投影面积S，决定了单位面积的表面压Mmax，用如下公式1表示Mmax＝Pmax/S该表面Mmax确定为50Mpa(兆帕)。一般来说，除了一些注射压缩方法或称之为低压模制的注射压力方法外，表面Mmax至少为30MPa或更多，尽管该值由很多因素决定，比如模制品的形状、尺寸，以及树脂的类型、熔融温度。
在本实施例中，活动压板28的位置受到控制，使得型腔15A的体积变化最小化。然而，可应用到本发明第一步中的合模方式并不仅限于上面提到的合模方式。可选地，也可控制合模机构使得可利用熔融树脂充填过程中的充填压力打开模具10A而使型腔15A的体积增大。
在完成熔融树脂向型腔15A中的注射之后的第二步中，熔融树脂冷却并固化到一定程度，使其可以承受随后描述的涂覆材料的注射压力。在熔融树脂注射刚完成后，型腔15A的体积比随后描述的树脂模制品的体积大熔融树脂热收缩的体积。在本实施例中，第二步中的合模力由第一步中所用的合模力变化为1,000KN(千牛)。因此，单位面积的表面压变为5Mpa，该表面压是由合模力除以树脂模制品的投影面积S(在第一实施例中为2,000cm2)而得到的。
当在此状态下合模时，模具10A根据型腔15A中的熔融树脂的热收缩而逐渐闭合，熔融树脂被成形。
参考图2(c)，在基础材料冷却后的第三步中，模具稍微打开(在第一实施例中活动模14A沿开模方向移动大约1mm)，从而在形成于型腔15A中的树脂模制品与活动模14A的型腔表面之间形成一间隙。
间隙形成后，20mL的涂料由涂料注射器50经由涂料入口51注射到型腔15A中。然后涂料开始流入通过打开模具10A而形成的间隙中。由本实施例中使用的模具所形成的模制品的涂覆表面的面积为2,000cm2，涂层厚度大约为0.1mm。第一实施例中所使用的涂料为Plaglass#8000白色(由Dai Nippon Toryo有限公司生产)。
参考图2(d)，在涂料注射后的第四步中，通过将活动模14A移向固定模12A，模具10A闭合并再一次被夹紧，这样使得涂覆材料在间隙中扩散并流动，从而用涂覆材料涂覆模制品。
在第一实施例中，第四步中的合模力为1,000KN，表面压(也可记为单位面积的模内压)为5Mpa，该表面压由合模力除以树脂模制品的投影面积S得到。
下面描述根据第一实施例的模内涂覆方法的优点。在第一实施例中，型腔15A的体积根据第二步中熔融树脂的热收缩而减小，以便使得树脂模制品的绝大部分涂覆表面保持挤压于型腔表面上，直到涂覆开始的前一刻。通过在该状态下模制树脂模制品，型腔的表面轮廓被精确转印到树脂模制品的表面上。因此，这种方法可以有效地防止涂层厚度不均匀的传统问题。
另外，在本实施例中，树脂模制品的形状被固定的第二步中的合模力和第四步中的合模力可选择为大致相等。
如背景技术中描述的那样，不均匀的涂层厚度是由于模制中模具的变形引起的。
第二步和第四步中使用大致相等的合模力，可以使得第二步中型腔15A的变形方式和程度接近第四步中型腔15A的变形方式和程度。
这种方法具有突出的效果，即使型腔15A在第二步中由于合模力产生一定程度的变形，由于型腔15A在第四步中也同样地变形，从而可以提供均匀的涂层厚度。
因此，由于第二步和第四步中所用的合模力彼此接近，上面的效果才得以产生并加强。因此，第二步和第四步中的合模力优选大致相等，即第二步和第四步中的表面压(单位面积的压力，由合模力除以树脂模制品的投影面积S得到)之差为5Mpa或更小，更加优选为3Mpa或更小，最为理想的是1Mpa或更小。
而且，第四步中合模力对涂覆材料单位面积的压力优选在1到20Mpa，更优选在1到10MPa之间。涂料注射之后过量的再合模力会不期望地导致在诸如肋和凸台等厚的部位发生称之为隆起的现象。
下面将介绍本发明的第个二实施例。下面的描述主要集中在与上面描述的实施例不同的地方。
下面参考图4简要介绍根据本发明第二实施例的模内涂覆模具10(也可标记为模具10)的结构。
同上面描述的第一实施例中使用的模具10A的情况一样，根据本发明的模具10包括活动模14、固定模12、以及涂料注射器50。固定模12和活动模14在带有夹断结构的配合部相互配合。夹断部形成在型腔15的周围。模具10的型腔15为盒状，包括侧壁部和开口，其中侧壁部在型腔15的周边沿模具闭合方向延伸，如图4中剖视图所示。固定模12为凸模，活动模14为凹模，二者在带有夹断结构的配合部相互配合，从而在模具10内形成了型腔15A。带有夹断结构的配合部(也可标记为夹断部)环绕型腔15形成。
模具10的夹断部可以防止注射到型腔15中的树脂从模具10中泄漏。
涂料注射器50的布置和结构没有描述，因为其与上面描述的实施例中一样。
下面将参考图5(a)-5(d)介绍根据本发明第二实施例的模内涂覆方法。在根据第二实施例的模内涂覆方法中，第一步，模具10由合模机构20打开以形成型腔15。如上面描述的第一实施例，型腔15的体积比树脂模制品的体积大熔融树脂热收缩的体积。随后，正如在第一实施例中所实施的那样，耐热ABS树脂注射到型腔15中，接着进行第二步，其中，模具10根据型腔15中的熔融树脂的热收缩逐渐闭合。
在本实施例中，第二步中的合模力与第一步中的合模力相比显著减小，使得单位面积的表面压变小，该表面压是由合模力除以树脂模制品的投影面积S得到的。也就是说，第二步中的合模力优选为第一步中合模力的10％-50％，更优选为10％-25％。在本实施例中，第二步中的表面压M2为5MPa，该表面压等于第一步中表面压M1的10％。
参考图5(c)，在基础材料冷却后的第三步中，模具稍微打开(在本实施例中活动模14沿开模方向移动大约1mm)，以在形成于型腔15中的树脂模制品和活动模14的型腔表面之间形成间隙。
间隙形成后，25mL(毫升)的涂覆材料利用涂料注射器50经由涂料入口51注射到型腔15中。然后涂覆材料开始流入通过打开模具10而形成的间隙以及在侧壁部形成的间隙中。
由本实施例中使用的模具所形成的模制品的涂覆表面的面积为2,500cm2，涂层厚度大约为0.1mm。本实施例中所使用的涂覆材料为Plaglass#8000白色(由Dai Nippon Toryo有限公司生产)。
参考图5(c)，在涂覆材料(涂料)注射后的第四步中，通过将活动模14移向固定模12，模具10闭合并再一次被夹紧，这样使得涂覆材料在间隙中扩散并流动，从而用涂覆材料涂覆模制品。
在本实施例中，由第四步中的合模力除以树脂模制品的投影面积S所得到的单位面积的表面压M3选择为，使得第二步和第四步中的型腔变形大致相等，优选使得第二步和第四步中的表面压大致相等。在本实施例中，第四步中所用的表面压M3为5MPa，其与第二步中所用的表面压相等。
下面介绍根据本实施例的模内涂覆方法的优点。在本实施例中，型腔15的体积在第二步中根据熔融树脂的热收缩而减小，使得树脂模制品保持紧压于型腔表面，直到开始涂覆的前一刻。
通过在该状态下模制树脂模制品，型腔的表面轮廓被精确转印到树脂模制品的表面上。最终制品具有清晰的表面，几乎没有由于例如热收缩引起的较薄部分。因此，这种方法可以有效地防止由于树脂模制品在厚度上的减小所产生的涂层厚度不均匀的传统问题，所述树脂模制品在厚度上的减小是由热收缩引起的。
另外，在本实施例中，在树脂模制品的形状被固定的第二步中所用的合模力与第一步中的合模力相比显著减小。正如在待解决问题中所述的那样，另一个引起涂层厚度不均匀的原因是模制中的模具变形。模具10的变形程度通常是根据第一步中的合模力Pmax而设计的。因此，如果第二步中所用的合模力小于第一步中所用的合模力，则可以抑制模具10的变形，从而提供均匀的涂层厚度。
第二步中合模力的优选范围，即实际模制中的有效范围，为第一步中合模力的50％或更少。
而且，第二步中合模力的减少使得在树脂模制品的侧壁部由于热收缩而逐渐产生微小的间隙。结果，涂覆材料可以流动到侧壁部，从而形成更优良的涂层。
如上所述，第一步中的合模力Pmax是根据表面压也就是树脂模制品的单位面积压力而设计的。按表面压记，第一步中的合模力Pmax通常调整为30MPa或更多。因此，在第二步中的合模力对树脂模制品单位面积的压力优选为15MPa或更少，为提高效果更优选为10MPa或更少。而且，表面压也是将树脂模制品保持紧压于型腔表面直到开始涂覆的前一刻所必需的。因此，按每单位面积的模内压记，第二步中的合模力优选为2-15MPa，更优选为4-10MPa。
而且，第四步中的合模力对涂覆材料单位面积的压力优选范围为1-20MPa，更优选为1-10MPa。涂料注射后过量的再合模力会不期望地导致在诸如肋和凸台等厚的部位上产生称之为隆起的现象。
下面将参考图2(a)-2(d)介绍根据第三实施例的模内涂覆方法。
参考图2(a)，第一步，模具10A由合模机构20(未示出)打开以形成型腔15A。如上面实施例中描述的那样，型腔15A的体积比树脂模制品的体积大熔融树脂热收缩的体积。
在形成体积比树脂模制品的体积大熔融树脂热收缩的体积的型腔后，利用注射机构30(图2中未示出)将作为基础材料的熔融热塑性树脂注射到型腔15A中(第三实施例中所用的基础材料是耐热ABS树脂，即UT20B，由UMG ABS有限公司生产)。
树脂注射中所用的合模力为3,000kN。
参考图2(b)，在完成熔融树脂向型腔15A的注射之后的第二步中，熔融树脂冷却并固化到一定程度，使得树脂可以承受随后描述的涂覆材料的注射压力。这里，在熔融树脂注射刚完成之后，型腔15A的体积比随后描述的树脂模制品的体积至少大熔融树脂热收缩的体积。
另外，在该第三实施例中，第二步中的合模力由第一步中的合模力变化为1,000kN(千牛)。单位面积的表面压变为5Mpa，该表面压是由合模力除以树脂模制品的投影面积S(在第三实施例中为2,000cm2)而得到的。当在此状态下夹紧时，模具10A根据型腔15A中的熔融树脂的热收缩而逐渐闭合，从而成形熔融树脂。
在基础材料冷却后的第三步中，20mL的涂料利用涂料注射器50经由涂料入口51注射到型腔15A中。
涂料以高压力注射，从而利用该涂料注射压力将模具10A稍微打开，使得涂料可流入型腔15A中，以用涂料对模制品实施涂覆。由第三实施例中使用的模具所形成的模制品的涂覆表面的面积为2,000cm2，涂层厚度大约为0.1mm。在本实施例中所使用的涂料为Plaglass#8000白色(由Dai Nippon Toryo有限公司生产)。在第三实施例中，第三步中的合模力为1,000kN，单位面积的表面压为5MPa，该表面压是由合模力除以树脂模制品的投影面积S得到的。
下面将参考图2(a)-2(d)介绍根据第四实施例的模内涂覆方法。
参考图2(a)，第一步，模具10A由合模机构20(未示出)打开以形成型腔15A。如上面实施例中描述的那样，型腔15A的体积比树脂模制品的体积大熔融树脂热收缩的体积。
在形成体积比树脂模制品的体积大熔融树脂热收缩的体积的型腔后，利用注射机构30(未示出)将作为基础材料的熔融热塑性树脂注射到型腔15A中(第四实施例中所用的基础材料是耐热ABS树脂，即UT20B，由UMG ABS有限公司生产)。
树脂注射中所用的合模力为3,000kN。
参考图2(b)，在完成熔融树脂向型腔15A的注射之后的第二步中，熔融树脂冷却并固化到一定程度，使得树脂可以承受随后描述的涂覆材料的注射压力。这里，在熔融树脂注射刚完成之后，型腔15A的体积比随后描述的树脂模制品的体积大至少熔融树脂热收缩的体积。
另外，在该第四实施例中，第二步中的合模力由第一步中的合模力变化为1,000kN(千牛)。单位面积的表面压变为5Mpa，该表面压由合模力除以树脂模制品的投影面积S(在第四实施例中为2,000cm2)得到。当在该状态下夹紧时，模具10A根据型腔15A中的熔融树脂的热收缩而逐渐闭合，从而成形熔融树脂。基于同上面所述实施例中相同的原因，按每单位面积的模内压记，第二步中的合模力优选15MPa或更小，为提高效果更优选为10MPa或更小。而且，按每单位面积的模内压记，第二步中的合模力优选范围为2-15MPa。
在基础材料冷却后的第三步中，20mL的涂料利用涂料注射器50经由涂料入口51注射到型腔15A中。
涂料以高压力注射，以便利用涂料的注射压力将模具10A稍微打开，使得涂料可流入型腔15A中，以用涂料对模制品实施涂覆。由第四实施例中使用的模具所形成的模制品的涂覆表面的面积为2,000cm2，涂层厚度大约为0.1mm。在本实施例中所使用的涂料为Plaglass#8000白色(由Dai Nippon Toryo有限公司生产)。在第四实施例中，第三步中的合模力为2,000kN，单位面积的表面压为10MPa，该表面压是由合模力除以树脂模制品的投影面积S得到的。
基于同第一、第二实施例相同的原因，根据第三、第四实施例，可以得到同第一、第二实施例相同的效果。
如上所述，本发明不仅可以用于涂料注入到预先打开的模具中的方法中，而且也可以应用到利用涂料注射压力将模具打开的方法中，如第三、第四实施例中所描述的那样。基于同第一、第二实施例相同的原因，可以得到同第一、第二实施例相同的效果。
下面将结合示例进一步描述本发明，但这些示例并不限制本发明的保护范围。
(示例1-3，以及对比例1-3)耐热ABS树脂(UT20B，由UMG ABS有限公司生产)在具有如图7所示的投影形状的模具中模制，投影面积为2,400cm2，在第二步中具有不同的合模力。表1显示了模制品厚度的测量结果。图7圆圈中的数字表示测量点。
对比例1和2中的模制品在厚度上有大的变化，其中在对比例1和2中第二步的合模力超过第一步中合模力的50％(850tons)。另一方面，示例1-3的模制品在厚度上有较小的变化，其中在示例1-3中第二步的合模力限制在第一步中合模力的10％-50％的范围内。对比例3中，第二步中的合模力是第一步中合模力的10％以下，其模制品的表面上明显发生了缩痕。
(表1)模制品厚度
(示例4-7和对比例4-5)在相同的模具内使用耐热ABS树脂(UT20B，由UMG ABS有限公司生产)和涂料(Plaglass#8000红色，由Dai Nippon Toryo有限公司生产)完成模内涂覆，其中第二步和第四步中的合模力不同。表2显示了模制品厚度的测量结果。
在对比例4和5中，第二步和第四步间的合模力之差为750tons，约相当30MPa的模内压。最大涂层厚度和最小涂层厚度之差为60μm或更多，表明涂层厚度有大的变化。另一方面，在示例4-6中，第二步和第四步中的合模力受到控制使得这两步中的合模力大致相等。涂层厚度之差限制在15-20μm，表明实现了接近均匀的涂层厚度。在示例7中，模内压之差为8MPa，该差别属于示例和对比例之间的中间值。
(表2)模制条件和涂层厚度
(示例8和对比例6)在侧盖(投影面积大约500cm2)形状的模具内使用耐热ABS树脂(UT20B，由UMG ABS有限公司生产)和涂料(Plaglass#8000红色，由Dai Nippon Toryo有限公司生产)实施模内涂覆，第二步和第四步中的合模力不同，如下表3所示。图8显示了测量点，在这些测量点处测量了最终模制品的涂层厚度。测量点由横截面上的箭头指示。图9显示了在测量点处的涂层厚度的差异。
(表3)
在示例8中，第二步中所用的合模力小于第一步中所用的合模力。图9的结果表明树脂模制品在其两端立面上的涂层厚度接近其平面部上的涂层厚度。在对比例6中，第二步的合模力与第一步的合模力相等，树脂模制品在其两端立面上的涂层比平面部上的涂层薄很多。
工业应用在本发明中，型腔的体积在第二步中根据熔融树脂的热收缩而减小，从而使得树脂模制品能始终保持紧压于型腔表面上，直到开始涂覆的前一刻。这使得型腔表面得以优良转印，为树脂模制品的整个涂覆表面提供均匀的涂层。
在固定树脂模制品的形状的第二步中，其合模力与第一步相比显著减小，即合模力是第一步中合模力的50％或更少。这将会有效防止模具的变形，从而为整个涂层提供均匀的厚度。而且，在固定树脂模制品的形状的第二步中，其合模力和第四步中的合模力调整成使得在这两步中型腔的变形基本上相同。换句话说，在第二步和第四步中使用相同的合模力，以使得在第二步中型腔15的变形方式和程度接近在第四步中型腔15的变形方式和程度。这将会产生优良的效果，即即使在第二步中由于合模力导致型腔变形到一定程度，在第四步中型腔也发生同样的变形，以便提供均匀的涂层厚度。
而且，第二步中合模力的减小使得在树脂模制品的侧壁部由于热收缩逐渐出现微小的间隙。结果，涂覆材料可流入侧壁部从而形成优良的涂层。上面所述的第二步中的合模力也是将树脂模制品保持紧压于型腔表面上直到开始涂覆的前一刻所必需的。因此，按每单位面积的模内压记，第二步中的合模力优选范围为2-15MPa，更优选为4-10MPa。
第四步中的合模力对涂覆材料单位面积的压力优选范围为1-20MPa，更优选为1-10MPa。涂料注射后过量的再合模力会不期望地导致在诸如肋和凸台等厚的部位发生称之为隆起的现象。
而且，本发明不仅可以应用到涂料注射到预先打开的模具中的涂覆方法中，而且也可以应用到通过涂料注射压力将模具打开的模内涂覆方法中，并且可以达到同样的效果。
权利要求
1.一种模内涂覆方法，其中树脂模制品在形成于凹模和凸模之间的型腔中被模制并涂覆，该方法包括第一步，将熔融树脂填充到型腔中；第二步，在将熔融树脂填充到型腔中之后，通过根据熔融树脂的热收缩减小型腔的体积以成形熔融树脂，模制树脂模制品；第三步，当树脂模制品固化到一定程度，使得该树脂模制品可以承受涂覆材料的注射压力和流动压力时，通过稍微打开模具，在树脂模制品和型腔的表面之间形成用于注射涂覆材料的间隙；以及第四步，将涂覆材料注射到间隙中，并再一次将模具夹紧，其中，第二步和第四步中的合模力受到控制，使得模具由于夹紧而产生的变形在第二步和第四步中基本上相同。
2.根据权利要求1所述的模内涂覆方法，其中第二步和第四步中所用的合模力基本上相同。
3.根据权利要求1或2所述的模内涂覆方法，其中第二步中所用的合模力小于第一步中所用的合模力。
4.根据权利要求3所述的模内涂覆方法，其中第二步中所用的合模力是第一步中所用的合模力的10％-50％。
5.一种模内涂覆方法，其中树脂模制品在形成于凹模和凸模之间的型腔中被模制并涂覆，该方法包括第一步，将熔融树脂填充到型腔中；第二步，在将熔融树脂填充到型腔中之后，通过根据熔融树脂的热收缩减小型腔的体积以成形熔融树脂，模制树脂模制品；第三步，当树脂模制品固化到一定程度，使得该树脂模制品可以承受涂覆材料的注射压力和流动压力时，通过稍微打开模具，在树脂模制品和型腔的表面之间形成用于注射涂覆材料的间隙；以及第四步，将涂覆材料注射到间隙中，并再一次将模具夹紧，其中，第二步中所用的合模力小于第一步中所用的合模力。
6.根据权利要求5所述的模内涂覆方法，其中第二步中所用的合模力是第一步中所用的合模力的10％-50％。
7.根据权利要求5或6所述的模内涂覆方法，其中按每单位面积的压力记，第二步中所用的合模力的范围为2-15MPa。
8.一种模内涂覆方法，其中树脂模制品在形成于凹模和凸模之间的型腔中被模制并涂覆，该方法包括第一步，将熔融树脂填充到型腔中；第二步，在将熔融树脂填充到型腔中之后，通过根据熔融树脂的热收缩减小型腔的体积以成形熔融树脂，模制树脂模制品；以及第三步，当树脂模制品固化到一定程度，使得该树脂模制品可以承受涂覆材料的注射压力和流动压力时，在树脂模制品和型腔的表面之间注射涂覆材料，其中，第二步和第三步中的合模力受到控制，使得模具由于夹紧而产生的变形在第二步和第三步中基本上相同。
9.根据权利要求8所述的模内涂覆方法，其中第二步和第三步中所用的合模力基本上相同。
10.根据权利要求8或9所述的模内涂覆方法，其中第二步中所用的合模力小于第一步中所用的合模力。
11.根据权利要求10所述的模内涂覆方法，其中第二步中所用的合模力是第一步中所用的合模力的10％-50％。
12.一种模内涂覆方法，其中树脂模制品在形成于凹模和凸模之间的型腔中被模制并涂覆，该方法包括第一步，将熔融树脂填充到型腔中；第二步，在将熔融树脂填充到型腔中之后，通过根据熔融树脂的热收缩减小型腔的体积以成形熔融树脂，模制树脂模制品；以及第三步，当树脂模制品固化到一定程度，使得该树脂模制品可以承受涂覆材料的注射压力和流动压力时，在树脂模制品和型腔的表面之间注射涂覆材料，其中，第二步中所用的合模力小于第一步中所用的合模力。
13.根据权利要求12所述的模内涂覆方法，其中第二步中所用的合模力是第一步中所用的合模力的10％-50％。
14.根据权利要求12或13所述的模内涂覆方法，其中按每单位面积的模内压记，第二步中所用的合模力的范围为2-15MPa。
15.一种模内涂覆的模制品，其由根据权利要求1到14的任一项的模内涂覆方法形成。
全文摘要
一种用于模制具有优良外表的模制品的模内涂覆方法。树脂模制品保持紧压于型腔表面上直到开始涂覆的前一刻。在固定树脂模制品的形状的第二步中，合模力与第四步中的合模力被加以选择，使得由于合模力所导致的型腔的变形在第二步和第四步中基本上相同。即使在第二步中由于合模力导致型腔变形，在第四步中型腔也会同样地变形，以提供均匀的涂层厚度。可选地，为了减小型腔的变形程度并达到均匀的涂层厚度，可将第二步中所用的合模力选择成小于第一步中所用的合模力。
文档编号B29C45/16GK1741886SQ20038010916
公开日2006年3月1日 申请日期2003年11月25日 优先权日2002年11月25日
发明者冈原悦雄, 荒井俊夫, 小林和明, 奥迫隆 申请人:宇部兴产机械株式会社