(57)【要約】【課題】圧縮成形されたＳＭＣ材料の表面に存在するピンホールに塗料を入り込み易くして、塗料によりピンホールを埋めることができるＳＭＣ成形品の製造方法を提供する。【解決手段】金型１００によってＳＭＣ材料を圧縮成形し、該圧縮成形後にインモールドコーティングを行うＳＭＣ成形品１０の製造方法であって、金型１００は、インモールドコーティングを施工する面に凹凸模様Ｍが形成されており、その金型１００を用いて圧縮成形とインモールドコーティングを行う。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
成形金型によってＳＭＣ材料を圧縮成形し、該圧縮成形後にインモールドコーティングを行うＳＭＣ成形品の製造方法であって、
前記成形金型はインモールドコーティングを施工する面に凹凸模様が形成されており、該成形金型を用いて前記圧縮成形と前記インモールドコーティングを行うことを特徴とするＳＭＣ成形品の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、成形金型によってＳＭＣ材料を圧縮成形し、該圧縮成形後にインモールドコーティングを行うＳＭＣ成形品の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
この種のＳＭＣ成形品の製造方法として、ＳＭＣ材料を圧縮成形し、圧縮成形後に、金型を閉じたまま金型内を真空吸引し、金型内に塗料を高圧で注入し、次いで、成形の圧力を高めて注入した塗料を金型内で流動させ、その後に塗料を硬化させるインモールドコーティング方法が開示されている（特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平２−２５８３１９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、特許文献１に記載のＳＭＣ成形品の製造方法では、金型内を真空吸引して塗料を高圧で注入した後に、成形の圧力を高めて注入した塗料を金型内で流動させるので、成形体の表面にピンホールが存在する場合に、ピンホールに塗料が十分に入り込まず、塗料によってピンホールを十分に埋めることができないという問題がある。
【０００５】
本発明は、このような問題を解決するためになされたもので、成形体の表面に存在するピンホールに塗料が入り込み易く、塗料によってピンホールを十分に埋めることができるＳＭＣ成形品の製造方法を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明に係るＳＭＣ成形品の製造方法は、成形金型によってＳＭＣ材料を圧縮成形し、該圧縮成形後にインモールドコーティングを行うＳＭＣ成形品の製造方法であって、前記成形金型はインモールドコーティングを施工する面に凹凸模様が形成されており、該成形金型を用いて前記圧縮成形と前記インモールドコーティングを行うことを特徴とする。
【０００７】
本発明に係るＳＭＣ成形品の製造方法は、インモールドコーティングを施工する面に凹凸模様が形成されている成形金型を用いて、最初に圧縮成形を行うので、ＳＭＣ材料を圧縮成形した成形体の表面には、金型のインモールドコーティングを施工する面と同様の凹凸模様が形成される。そして、成形体の表面に凹凸模様が形成されると、次いでインモールドコーティングにより金型内に塗料が注入される。
【０００８】
インモールドコーティングでは、塗料が金型内を流動する際に、金型のインモールドコーティングを施工する面の凹凸模様及び成形体の表面の凹凸模様によって塗料の流れに抵抗が生ずる。塗料の流れに対する抵抗により、塗料は成形体の表面に存在するピンホールの中まで流れ込み易くなり、ピンホール中の気泡を巻き込みながら流れる。また、凹凸模様の表面で塗料の流れが乱されることで、あたかも塗料が撹拌されるような撹拌効果が生まれ、塗料中の気泡も押し出されながら流れる。その結果、成形体の表面に存在するピンホールに塗料が十分に入り込み、塗料によってピンホールを確実に埋めることができる。したがって、ＳＭＣ成形品の表面にピンホールが残存するのを抑制できる。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、成形体の表面に存在するピンホールに塗料が入り込み易く、塗料によってピンホールを十分に埋めることができ、ＳＭＣ成形品の表面にピンホールが残存するのを抑制できるＳＭＣ成形品の製造方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の実施形態に係るＳＭＣ成形品の製造方法により製造されるＳＭＣ成形品の平面図。
【図２】本発明の実施形態に係るＳＭＣ成形品の製造方法により製造されるＳＭＣ成形品の表面の凹凸模様。
【図３】本発明の実施形態に係るＳＭＣ成形品の製造方法における金型の断面図。
【図４】本発明の実施形態に係るＳＭＣ成形品の製造方法における実施例および比較例の表面仕上げおよびピンホール数の表。
【図５】本発明の実施形態に係るＳＭＣ成形品の製造方法における実施例および比較例のプレス基本条件の表。
【図６】本発明の実施形態に係るＳＭＣ成形品の製造方法における実施例および比較例の表面を表す外観図。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
本発明に係るＳＭＣ成形品の製造方法を適用した実施形態に係るＳＭＣ成形品１０の製造方法について図面を参照して説明する。まず、ＳＭＣ成形品１０の製造方法により製造されるＳＭＣ成形品１０について説明する。
【００１２】
ＳＭＣ成形品１０は、ＳＭＣ（Sheet Molding Compound）やＢＭＣ（Bulk Molding Compound）などの成形材料からなり、図１に示すように、方形で所定の厚みを有する板状の部材で構成されており、表面に凹凸模様Ｍが形成されている。ＳＭＣ成形品１０は、例えば、自動車のフード、ルーフまたはラッゲージなどの樹脂外板に使用される。
【００１３】
ＳＭＣは、不飽和ポリエステル樹脂とスチレン等の重合性モノマーとを配合したコンパウンドを繊維強化材に含浸させ、数ミリの厚みのシート状にした成形材料からなる。ＢＭＣは、不飽和ポリエステル樹脂と炭酸カルシウムなどの充填材とガラス繊維などをミキサーで混合し、バルク状にした成形材料からなる。
【００１４】
ＳＭＣ成形品１０は、特にＣＳＭＣ（Carbon fiber Sheet Molding Compound）で成形されることが好ましい。ＣＳＭＣは、繊維強化材としてカーボン繊維が配合されており、ガラス繊維を配合したＧＳＭＣと比較して高い弾性率を有し、成形品の厚さを薄くすることができる。
【００１５】
ＳＭＣ成形品１０の表面の凹凸模様Ｍは、図２に示すように、いわゆるシボで形成されている。シボは、凹部と凸部で構成されるパターンからなり、深さは、３μｍ以上で形成されることが好ましい。シボとして、皮革（ウロコ）、梨の表面のようにザラザラした梨地、木目、岩目、砂目、布目・絹目などの布地模様や幾何学模様などが挙げられる。
【００１６】
シボのパターンは、特に限定されないが、梨地であることが好ましい。シボのパターンが梨地であると、インモールドコーティング（In-Mold Coating：以下ＩＭＣという。）の際に注入された塗料と梨地面とが接触する表面積を増やすことができ、塗料が梨地面に効率よく塗布される。
【００１７】
次いで、実施形態に係るＳＭＣ成形品１０の成形方法について、図面を参照して簡単に説明する。
【００１８】
ＳＭＣ成形品１０は、図３に示すように、金型１００、ＩＭＣ供給装置１０１および図示しない制御装置を使用して製造される。金型１００は、上金型１０２および下金型１０３とにより構成されており、上金型１０２および下金型１０３が閉じられた状態で上金型１０２と下金型１０３との間にＳＭＣ成形品と同様の空洞ＫおよびＩＭＣの注入流路Ｒが形成される。上金型１０２の下面にはキャビティ面が設けられ、下金型１０３の上面にはコア面が設けられており、上金型１０２のキャビティ面と下金型１０３のコア面との間にＳＭＣ材料を挟み込んで加圧圧縮することによって所望の形状に成形できるようになっている。
【００１９】
ＩＭＣ法は、一般に、プラスチック成形金型内でプラスチック基材などのＳＭＣ材料を成形して成形体を形成するとともに成形体の表面に塗膜を形成する方法であり、ＳＭＣ材料を圧縮成形した後、同一の金型内に、ＩＭＣ剤を注入し、成形体の表面に塗膜を形成する方法で構成される。ＩＭＣ剤は、例えばエポキシなどの液状樹脂に顔料が分散され化学反応で樹脂化する無溶剤系で、かつ熱硬化性を有する材料からなる。
【００２０】
具体的には、ＳＭＣ材料が金型内にセットされ、ＳＭＣ材料がある程度硬化した後、ＩＭＣ剤が注入される。ＩＭＣ剤の注入は、ＳＭＣ材料が硬化した後、或いは硬化途中のいずれでもよい。また、ＩＭＣ剤の注入は、圧縮成形後に型を開いて行ってもよく、また、型を開かずに型内に高圧で注入しても良い。
【００２１】
なお、ＩＭＣ剤の注入時などに、機能性添加剤として、レベリング剤を所定のレベリング出力（ｋＮ／ｍ２）で添加し、ＩＭＣ剤の塗布や硬化時にピンホールが塗布膜に生ずるのを抑制してもよい。ＩＭＣ剤の注入後、ＩＭＣ剤の硬化が行われ、ＩＭＣ剤の硬化後に金型１００からＳＭＣ成形品１０が取り出される。
【００２２】
ＩＭＣ法は、所定の成形条件、いわゆるプレス基本条件の下に行われる。例えば、プレス出力である型締め圧力の第１加圧をＰ１（ｋＮ／ｍ２）、プレス時間を所定時間ｔ１（ｓｅｃ）としてＳＭＣ材料を成形する。そして、プレス出力である型締め圧力の第１加圧をＰ２（ｋＮ／ｍ２）まで降下させ、Ｐ２で所定時間ｔ２（ｓｅｃ）だけ維持する。次いで、金型１００を開き、成形体とインモールドコーティングを施工する面との間に所定の隙間（ｍｍ）を形成する。
【００２３】
所定時間（ｓｅｃ）の間、金型１００内を真空（ｋＮ／ｍ２）状態に維持し、この状態でＩＭＣ供給装置１０１により所定量（ｃｃ）のＩＭＣ剤を金型１００内に注入する。そして、注入完了後に、型締め圧力の第２加圧をＰ３（ｋＮ／ｍ２）に昇圧し、Ｐ３で所定時間ｔ３（ｓｅｃ）維持する。そして、ＳＭＣ材料およびＩＭＣ剤を所定の金型温度（℃）で硬化させる。
【００２４】
以上のように構成された実施形態に係るＳＭＣ成形品１０の実施例および比較例を製造し検証を行った、実施例、比較例および実施形態に係るＳＭＣ成形品１０の効果について図面を参照して説明する。
【００２５】
本実施形態に係るＳＭＣ成形品１０の実施例および比較例は、双方共通の材料を使用し、双方同様のプレス基本条件で、双方同様のサイズの成形品を製造した。実施例および比較例は、成形品の表面仕上げ条件のみが異なっている。
【００２６】
具体的には、ＳＭＣ材料として、三菱ケミカル株式会社製のＣＳＭＣ材料を使用した。主な材料特性は、ゲルタイム５１秒、キュアタイム５７秒、比重１．４３、ＣＦ（Carbon fiber）繊維含有量４８．２ｗｔ％となっている。なお、ゲルタイムは、例えば、材料を混合した時点からゼリー状になりこわばりが生じ始めるまでの時間、キュアタイムは、完全に硬化するまでの時間をいう。
【００２７】
成形品は、サイズが１６００ｍｍ×１０００ｍｍ、板厚が１．４ｍｍ、製品投影面積が１．６１ｍ２となるように製造した。
【００２８】
金型１００のインモールドコーティングを施工する面の形状は、山ピッチが２０ｍｍ、深さが０．５ｍｍの波形状とし、図４に示すように、インモールドコーティングを施工する面の仕上げ条件は、実施例が、鏡面♯１０００で仕上げ加工を施した後、シボＴＨ−１１０（梨地１５μｍ）で仕上げ加工を施した。これに対し、比較例は、鏡面♯１０００のみの仕上げ加工を施した。
【００２９】
プレス機は、川崎油工株式会社製の２０００トン射出圧縮成形プレス、ＩＭＣ注入機は、Ｃａｎｏｎ製の注入機を使用した。プレス基本条件は、図５に示すように、プレス出力について、第１加圧Ｐ１を１６５００ｋＮ／ｍ２、第１加圧Ｐ２を１３２００ｋＮ／ｍ２、第２加圧Ｐ３を１０００ｋＮ／ｍ２とした。プレス時間については、第１加圧Ｐ１のプレス時間ｔ１を２０ｓｅｃ、第１加圧Ｐ２のプレス時間ｔ２を４７ｓｅｃ、第２加圧Ｐ３のプレス時間ｔ３を１１３ｓｅｃとした。
【００３０】
機能性添加剤として、レベリング剤をレベリング出力１０００（ｋＮ／ｍ２）で添加した。さらに、ＩＭＣ注入時の金型１００の開き量を２ｍｍとし、真空時間を１８０ｓｅｃ、ＩＭＣ注入量を２４０ｃｃとした。金型１００の温度（℃）は、上金型１０２を１４５℃、下金型１０３を１３５℃とし、ＳＭＣ材料およびＩＭＣ剤を硬化させて、金型１００からＳＭＣ成形品を取り出した。
【００３１】
以下、金型１００から取り出したＳＭＣ成形品について、外観欠陥を目視で確認した。確認の結果、図４に示すように、実施例のＳＭＣ成形品１０は、ピンホール数が１平方メートル当たり、０個であった。これに対し、比較例のＳＭＣ成形品１０は、ピンホール数が１平方メートル当たり、１３個であった。したがって、本実施形態に係るＳＭＣ成形品１０の製造方法によれば、表面に存在するピンホールに塗料が入り込み易く、ピンホールの発生を抑制することができるＳＭＣ成形品１０を製造できることが確認された。
【００３２】
即ち、本実施形態に係るＳＭＣ成形品１０の製造方法によれば、金型１００のインモールドコーティングを施工する面に凹凸模様が形成されているので、ＳＭＣ材料を圧縮成形した後に、成形体の表面に、金型１００の表面と同様の凹凸模様Ｍが形成される。成形体の表面に凹凸模様Ｍが形成されると、金型１００内に注入されたＩＭＣ剤が流動する際に、ＩＭＣ剤の流れに抵抗が生ずる。
【００３３】
ＩＭＣ剤の流れに対する抵抗により、ＩＭＣ剤は成形体のピンホールの中まで流れ込み易くなり、ピンホール中の気泡を巻き込みながら流れる。また、凹凸模様Ｍの表面でＩＭＣ剤の流れが乱されることで、あたかもＩＭＣ剤が撹拌されるような撹拌効果が生まれ、ＩＭＣ剤中の気泡も押し出されながら流れる。その結果、成形体の表面に存在するピンホールにＩＭＣ剤が入り込み、塗料であるＩＭＣ剤によってピンホールを十分に埋めることができ、ＳＭＣ成形品１０の表面にピンホールが発生するのを抑制できるという効果が得られる。
【００３４】
以上、本発明の実施形態について詳述したが、本発明は、前記の実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、種々の設計変更を行うことができるものである。
【符号の説明】
【００３５】
１０・・・ＳＭＣ成形品、１００・・・金型、１０１・・・ＩＭＣ供給装置、１０２・・・上金型、１０３・・・下金型、Ｍ・・・凹凸模様
【図１】
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【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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