(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ポリカーボネート樹脂製部品を形成した後、この部品における引張応力が残留する部位に、粒径６２〜７４μｍのガラスビーズ砥粒と水とを容積比で２対１の割合で混合させてなる吹き付け剤を、ノズル径が４．５ｍｍの吹き付け用ノズルから吹き付け圧力を４〜７ｋｇ／ｃｍ2 とし、吹き付け距離を４〜１２ｃｍとし、吹き付け角度が９０°となるように吹き付けることにより、圧縮応力を残留させることを特徴とする合成樹脂製部品の製造方法。
【請求項２】
請求項１記載の合成樹脂製部品の製造方法において、吹き付け剤を、ポリカーボネート樹脂製部品における機械加工を施した部位であって機械加工部の周辺部分も含む範囲に吹き付けることを特徴とする合成樹脂製部品の製造方法。
【請求項３】
請求項１記載の合成樹脂製部品の製造方法において、吹き付け剤を、ポリカーボネート樹脂製部品における金型成形により形成した角部であってこの角部の周辺部分も含む範囲に吹き付けることを特徴とする合成樹脂製部品の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、合成樹脂製部品に残留する引張応力によってひび割れが生じるのを防ぐ合成樹脂製部品の製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、金型成形により形成した合成樹脂製部品の角部や、合成樹脂製部品に穴開け加工などの機械加工を施すことによって形成される加工部には、引張応力が残留することが知られている。金型成形により形成した角部は、主に成形時のひけに起因して引張応力が生じ、機械加工を施すことによって形成した加工部は、刃によって加工面が引っ張られることに起因して引張応力が生じる。
【０００３】
引張応力が残留していると、合成樹脂製部品の表面が角張って凹む部分にこの引張応力が集中し、経年変化によりこの凹部を始点として割れが発生することがある。これを図３によって説明する。
【０００４】
図３は引張応力が残留することに起因して割れが生じた合成樹脂製部品の一部を示す図である。同図において、１はポリカーボネート樹脂からなる板部品を示している。この板部品１の角部には、刃を回転させて被加工物を切削する構成の加工機によって加工面が正方形となるように座ぐり部２を形成するとともに、この座ぐり部２の中心に位置づけられるようにドリルによって丸穴３を穿設している。この丸穴３は、図示してないボルトを挿通してこの板部品１を他の部品に固定するために設けている。
【０００５】
このように合成樹脂製板部品に機械加工を施すと、加工面に引張応力が残留し、表面が角張って凹む部分、すなわちこの板部品１における座ぐり部２の角と対応する部位や、丸穴３の切削面（穴壁面）にドリルの痕跡となって現れる微細な凹み傷に引張応力が集中し、スクリューあるいはボルトを取付け長時間が経過すると前記応力集中部分に割れ４が生じる。なお、座ぐり部２に生じる割れ４は、座ぐり部２を金型成形によって形成しても同様に発生する。
【０００６】
前記加工部に割れが生じると、板部品１の取付け部分の耐久性や信頼性が低下するので、例えば穴開け加工を合成樹脂製部品に施す場合には、割れが生じるのを抑えるために以下に説明する二通りの手法を採用している。
（１）加工部に水、石鹸水、軽油や菜種油などの潤滑性の高い油を供給しながら加工を行う。すなわち、加工部に潤滑剤を供給することにより摩擦抵抗を低減させるとともに加工部を冷却する。
この手法を採ると、圧縮空気を使用したり、ドリルなどの回転する刃を使用して穴開け加工を行うに当たって、穴壁面が滑らかになり、残留する引張応力が一箇所に集中するのを抑えることができる。また、ドリルを使用する場合に、摩擦熱により合成樹脂材が溶融し、切削されない状態でドリルが押し込まれることにより大きな引張応力が生じるのを防ぐことができる。
（２）前記潤滑剤を使用して機械加工を行った後、合成樹脂製部品を高温雰囲気中に予め定めた時間だけ置く。すなわち、合成樹脂製部品にアニーリング処理を施す。この処理を行うと、加工部に残留している引張応力を分散させることができる。
合成樹脂製部品の材料としてポリカーボネート樹脂を用いる場合には、前記高温雰囲気の温度を１２０〜１３０℃とし、高温雰囲気中に置く時間を板厚１mm当たり１時間程度としている。
なお、金型成形により角張った凹部が形成された合成樹脂製部品は、前記アニーリング処理のみを行うことがある。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかるに、上述したように機械加工時に加工部に潤滑剤を供給したり、アニーリング処理を施したとしても、引張応力が残留することに起因して割れが生じるのを完全に阻止することはできず、スクリューあるいはボルトで締め付けた後２〜３年経過すると割れが生じることがあった。
【０００８】
本発明はこのような問題点を解消するためになされたもので、引張応力が残留することにより割れが生じるのを確実に阻止できるようにすることを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明に係る合成樹脂製部品の製造方法は、ポリカーボネート製部品における引張応力が残留する部位に、粒径６２〜７４μｍのガラスビーズ砥粒と水とを容積比で２対１の割合で混合させてなる吹き付け剤を、ノズル径が４．５ｍｍの吹き付け用ノズルから吹き付け圧力を４〜７ｋｇ／ｃｍ2 とし、吹き付け距離を４〜１２ｃｍとし、吹き付け角度が９０°となるように吹き付け、圧縮応力を残留させるものである。
この製造方法を採用すると、割れの始点となる角部に引張応力に加えて圧縮応力も残留するから、この圧縮応力によって前記角部の変形が抑えられる。
【００１０】
ここでいうポリカーボネート製部品における引張応力が残留する部位とは、機械加工を施した機械加工部や、金型成形により形成した角部のことをいう。また、吹き付け剤は、前記引張応力が残留する部位の周辺部分をも含む範囲に吹き付ける。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係る合成樹脂製部品の製造方法を図１および図２によって詳細に説明する。
図１は本発明に係る合成樹脂製部品の製造方法を実施するに当たり使用した板部品の平面図、図２は図１におけるII−II線断面図である。これらの図において前記図３で説明したものと同一もしくは同等部材については、同一符号を付し詳細な説明は省略する。
【００１２】
これらの図に示す板部品１は、電子部品の前面板を構成するものであり、透明性を有するポリカーボネート樹脂によって平面視において長方形となるように形成し、四隅に座ぐり部２を切削加工によって正方形となるように形成するとともに、この座ぐり部２の中央に取付ボルト用丸穴３をドリルによって穿設している。座ぐり部２および丸穴３を形成する機械加工を行った状態では、この板部品１の座ぐり部２およびその周辺部には引張応力が残留している。
【００１３】
この板部品１を前記前面板の製品とするには、上述したように座ぐり部２と丸穴３を全て形成した後、先ず、この板部品１の上面における図１中に右下がりの平行斜線で示した範囲をマスキングテープ（図示せず）によって覆い、この板部品１の四隅のみを露出させる。次に、後述する粉体吹き付け処理を行い、その後、洗浄、マスキング除去作業などを行う。マスキングテープによって前記範囲を覆うのは、この板部品１の透明性が後工程で粉体吹き付け処理を行うことによって損なわれるのを防ぐためである。
【００１４】
また、マスキングテープによって覆わない部分（露出させる部分）の大きさは、この実施の形態では縦、横の長さが両方とも座ぐり部２の各辺の２倍となるようにしている。なお、座ぐり部２の一辺の長さは、この実施の形態では丸穴３の穴径の２倍としている。
【００１５】
前記粉体吹き付け処理は、微細な粉体（図示せず）を水に混合させてなる吹き付け剤を板部品１の四隅の前記露出面に吹き付け方向が前記上面に対して垂直になるように上方から圧力をもって吹き付けることによって行う。この処理を行うと、板部品１の露出面となる部位が粉体の衝突により圧縮され、吹き付け終了後に前記衝突部分に圧縮応力が残留する。すなわち、座ぐり部２およびその周辺部分と、丸穴３の周辺部分に圧縮応力が残留する。
【００１６】
したがって、座ぐり部２の角張るように凹む部分や、丸穴３の穴壁面に形成された微細な凹み傷などのような割れの始点となる角部に、引張応力に加えて圧縮応力も残留するから、この圧縮応力によって前記角部の変形が抑えられる。
【００１７】
本発明を創作するに当たり発明者が行った実験によれば、粉体としてガラスビーズ砥粒〔岳南光機（株）製＃２４０、粒径６２〜７４μｍ〕を使用し、このガラスビーズ砥粒と水とを容積比で２対１の割合で混合させてなる吹き付け剤を、ノズル径が４．５mmの吹き付け用ノズルから吹き付け圧力を４〜７kg／cm2 とし、ノズル先端と板部品１との間隔（吹き付け距離）を４〜１２cmとして噴射させることによって、最もよい結果が得られた。特に、前記吹き付け距離が４〜１２cmの範囲にあると、被吹き付け面の全域にガラスビーズ砥粒がむらなく吹き付けられて圧縮応力を略均等に残留させることができる。
【００１８】
なお、この実験では、板部品１として、幅Ｗが２００mm、長さＬが３００mm、厚みが３mm、座ぐり部２の深さが１mmのものを用いた。また、丸穴３の穴径ａを４φ、座ぐり部２の一辺の長さを８mm、前記露出面の一辺の長さを１６mmとした。
【００１９】
また、この実験は、下記の表１に示すように、ガラスビーズ砥粒と水の混合比を１対１、２対１、３対１としたそれぞれの場合について行うとともに、吹き付け圧力の条件を４〜５kg／cm2 未満、５〜６kg／cm2未満、６〜７kg／cm2未満と変え、さらに、吹き付け距離の条件を６±２cm、１０±２cmと変えて行った。
割れが生じるか否かを判定するには、粉体吹き付け処理が終了した板部品１を四塩化炭素溶液に浸漬させて２４時間放置し、目視により割れの発生の有無を調べることによって行った。なお、四塩化炭素溶液に合成樹脂製部材を浸漬させると、この合成樹脂製部材の表面の割れの始点となる微小な傷などが増長されて割れが拡がることが知られている。
【００２０】
【表１】
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【００２１】
表１から、ガラスビーズ砥粒と水の混合比が２対１の場合は吹き付け圧力と吹き付け距離の条件が前記何れの場合であっても割れが発生しないことが分かる。また、前記混合比が１対１の場合であっても、吹き付け圧力が相対的に高くかつ吹き付け距離が相対的に短いとき（吹き付け圧力６〜７kg／cm2 、吹き付け距離４〜８cm）、すなわちガラスビーズ砥粒が板部品１に衝突するときの圧力が相対的に高いときには、割れが発生しないことが分かる。
【００２２】
さらに、粉体吹き付け処理を行う部分の範囲を縦、横の長さが両方とも座ぐり部２の各辺の少なくとも２倍となるように設定することが、割れの発生を確実に防ぐ上で必要であると考えられる。これは、引張応力が残留する部位の全域に圧縮応力を残留させるためである。
【００２３】
上述した実験において割れが発生しなかった板部品１にヒートショック試験を繰り返し行ったところ、下記の表２に示すようにヒートショック試験を７回実施しても割れが生じないことが判明した。なお、このヒートショック試験は、−１０℃の環境に１２時間放置した後、５５℃の環境に１２時間放置することを１サイクルとして行った。また、このときには、図１に示した板部品１に従来のアニーリング処理を施したものにもヒートショック試験を実施し、その結果を比較した。
【００２４】
【表２】
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【００２５】
なお、粉体吹き付け処理を行う部分は、機械加工された部分の他に、金型成形によって形成された角部であってもよく、しかも、どのような形状でもよい。
【００２６】
さらに、吹き付け処理を行う範囲は、上述した実施の形態では座ぐり部２の形状が正方形であるためにこれと相似形となるような正方形としたが、例えば、図１に示す板部品１において座ぐり部２を形成せずに丸穴３のみを穿設する場合には、図１中に左下がりの平行斜線で示した範囲でよい。すなわち、この場合には、中心が丸穴３と一致し、半径が丸穴３の穴径ａの２倍となるような略扇状の範囲に粉体吹き付け処理を行う。
【００２８】
【発明の効果】
以上説明したように本発明に係る合成樹脂製部品の製造方法は、ポリカーボネート製部品における引張応力が残留する部位に、粒径６２〜７４μｍのガラスビーズ砥粒と水とを容積比で２対１の割合で混合させてなる吹き付け剤を、ノズル径が４．５ｍｍの吹き付け用ノズルから吹き付け圧力を４〜７ｋｇ／ｃｍ2 とし、吹き付け距離を４〜１２ｃｍとし、吹き付け角度が９０°となるように吹き付け、圧縮応力を残留させるため、割れの始点となる角部に引張応力に加えて圧縮応力も残留するから、この圧縮応力によって前記角部の変形が抑えられる。
【００２９】
したがって、吹き付け剤を混入させた液体を吹き付けることによって残留させた圧縮応力より大きな引張応力が生じない限り、割れが発生することがない。このため、本発明に係る製造方法によれば、金型成形により形成した角部や機械加工部に割れが生じない高品質な合成樹脂製部品を製造できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明に係る合成樹脂製部品の製造方法を実施するに当たり使用した板部品の平面図である。
【図２】  図１におけるII−II線断面図である。
【図３】  引張応力が残留することに起因して割れが生じた合成樹脂製部品の一部を示す図である。
【符号の説明】
１…板部品、２…座ぐり部、３…丸穴、４…割れ。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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