(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
熱可塑性樹脂製の自動車用外装部品の製造方法であって、
（イ）キャビティが設けられた、自動車用部材を成形するための金型と、
（ロ）該金型の内部に配置され、キャビティの一部を構成する、厚さが０．５ｍｍ乃至１０ｍｍのガラス製又はセラミック製の入れ子と、
（ハ）該金型の内部に配置され、キャビティの一部を構成する、該入れ子の端部を抑える抑えプレート、
から成り、
入れ子と抑えプレートとの間のクリアランスが０．００１ｍｍ乃至０．０３ｍｍ以下であり、且つ、入れ子に対する抑えプレートの抑え代が０．１ｍｍ以上である金型組立体を用いて、繊維強化熱可塑性樹脂をキャビティ内に充填することによって熱可塑性樹脂製の自動車用部材を成形した後、該自動車用部材の表面の少なくとも一部分に塗膜を形成することを特徴とする自動車用外装部品の製造方法。
【請求項２】
繊維強化熱可塑性樹脂には無機繊維が含有されていることを特徴とする請求項１に記載の自動車用外装部品の製造方法。
【請求項３】
無機繊維の含有率は１５重量％乃至８０重量％であることを特徴とする請求項２に記載の自動車用外装部品の製造方法。
【請求項４】
無機繊維の平均長さは５μｍ乃至４００μｍであり、平均直径は０．０１μｍ乃至１５μｍであることを特徴とする請求項２又は請求項３に記載の自動車用外装部品の製造方法。
【請求項５】
無機繊維は、ガラス繊維、カーボン繊維、ウォラストナイト、ホウ酸アルミニウムウィスカー繊維、チタン酸カリウムウィスカー繊維、塩基性硫酸マグネシウムウィスカー繊維、珪酸カルシウムウィスカー繊維及び硫酸カルシウムウィスカー繊維から構成された群から選択された少なくとも１種の材料から成ることを特徴とする請求項２乃至請求項４のいずれか１項に記載の自動車用外装部品の製造方法。
【請求項６】
入れ子のキャビティを構成する面の表面粗さＲmaxは０．０３μｍ以下であることを特徴とする請求項１乃至請求項５のいずれか１項に記載の自動車用外装部品の製造方法。
【請求項７】
入れ子の熱伝導率は２×１０-2ｃａｌ／ｃｍ・ｓｅｃ・ｄｅｇ以下であることを特徴とする請求項１乃至請求項６のいずれか１項に記載の自動車用外装部品の製造方法。
【請求項８】
入れ子は、ＺｒＯ2、ＺｒＯ2−ＣａＯ、ＺｒＯ2−Ｙ2Ｏ3、ＺｒＯ2−ＭｇＯ、Ｋ2Ｏ−ＴｉＯ2、Ａｌ2Ｏ3、Ａｌ2Ｏ3−ＴｉＣ、Ｔｉ3Ｎ2、３Ａｌ2Ｏ3−２ＳｉＯ2から成る群から選択されたセラミック、若しくは、ソーダガラス、石英ガラス、耐熱ガラス、結晶化ガラスから成る群から選択されたガラスから作製されていることを特徴とする請求項１乃至請求項７のいずれか１項に記載の自動車用外装部品の製造方法。
【請求項９】
熱可塑性樹脂は、ポリアミド系樹脂、ポリカーボネート樹脂、変性ポリフェニレンエーテル樹脂、ポリエステル系樹脂、及びポリカーボネート樹脂／ポリエステル系樹脂のポリマーアロイ樹脂組成物から構成された群から選択された熱可塑性樹脂であることを特徴とする請求項１乃至請求項８のいずれか１項に記載の自動車用外装部品の製造方法。
【請求項１０】
塗膜は、アクリル系塗料皮膜、ウレタン系塗料皮膜及びエポキシ系塗料皮膜から成る群から選択された少なくとも１種の塗料皮膜であることを特徴とする請求項１乃至請求項９のいずれか１項に記載の自動車用外装部品の製造方法。
【請求項１１】
自動車用外装部品は、フロントフェンダー、リアフェンダー、ドアー、ボンネット、ルーフ、又はトランクフェードであることを特徴とする請求項１乃至請求項１０のいずれか１項に記載の自動車用外装部品の製造方法。
【請求項１２】
熱可塑性樹脂製の自動車用ピラーの製造方法であって、
（イ）キャビティが設けられた、自動車用部材を成形するための金型と、
（ロ）該金型の内部に配置され、キャビティの一部を構成する、厚さが０．５ｍｍ乃至１０ｍｍのガラス製又はセラミック製の入れ子と、
（ハ）該金型の内部に配置され、キャビティの一部を構成する、該入れ子の端部を抑える抑えプレート、
から成り、
入れ子と抑えプレートとの間のクリアランスが０．００１ｍｍ乃至０．０３ｍｍ以下であり、且つ、入れ子に対する抑えプレートの抑え代が０．１ｍｍ以上である金型組立体を用いて、繊維強化熱可塑性樹脂をキャビティ内に充填することによって熱可塑性樹脂製の自動車用部材を成形した後、該自動車用部材の表面の少なくとも一部分にハードコート層を形成することによって自動車用ピラーを得ることを特徴とする自動車用ピラーの製造方法。
【請求項１３】
繊維強化熱可塑性樹脂には無機繊維が含有されていることを特徴とする請求項１２に記載の自動車用ピラーの製造方法。
【請求項１４】
無機繊維の含有率は１５重量％乃至８０重量％であることを特徴とする請求項１３に記載の自動車用ピラーの製造方法。
【請求項１５】
無機繊維の平均長さは５μｍ乃至４００μｍであり、平均直径は０．０１μｍ乃至１５μｍであることを特徴とする請求項１３又は請求項１４に記載の自動車用ピラーの製造方法。
【請求項１６】
無機繊維は、ガラス繊維、カーボン繊維、ウォラストナイト、ホウ酸アルミニウムウィスカー繊維、チタン酸カリウムウィスカー繊維、塩基性硫酸マグネシウムウィスカー繊維、珪酸カルシウムウィスカー繊維及び硫酸カルシウムウィスカー繊維から構成された群から選択された少なくとも１種の材料から成ることを特徴とする請求項１３乃至請求項１５のいずれか１項に記載の自動車用ピラーの製造方法。
【請求項１７】
入れ子のキャビティを構成する面の表面粗さＲmaxは０．０３μｍ以下であることを特徴とする請求項１２乃至請求項１６のいずれか１項に記載の自動車用ピラーの製造方法。
【請求項１８】
入れ子の熱伝導率は２×１０-2ｃａｌ／ｃｍ・ｓｅｃ・ｄｅｇ以下であることを特徴とする請求項１２乃至請求項１７のいずれか１項に記載の自動車用ピラーの製造方法。
【請求項１９】
入れ子は、ＺｒＯ2、ＺｒＯ2−ＣａＯ、ＺｒＯ2−Ｙ2Ｏ3、ＺｒＯ2−ＭｇＯ、Ｋ2Ｏ−ＴｉＯ2、Ａｌ2Ｏ3、Ａｌ2Ｏ3−ＴｉＣ、Ｔｉ3Ｎ2、３Ａｌ2Ｏ3−２ＳｉＯ2から成る群から選択されたセラミック、若しくは、ソーダガラス、石英ガラス、耐熱ガラス、結晶化ガラスから成る群から選択されたガラスから作製されていることを特徴とする請求項１２乃至請求項１８のいずれか１項に記載の自動車用ピラーの製造方法。
【請求項２０】
熱可塑性樹脂は、ポリアミド系樹脂、ポリカーボネート樹脂、変性ポリフェニレンエーテル樹脂、ポリエステル系樹脂、及びポリカーボネート樹脂／ポリエステル系樹脂のポリマーアロイ樹脂組成物から構成された群から選択された熱可塑性樹脂であることを特徴とする請求項１２乃至請求項１９のいずれか１項に記載の自動車用ピラーの製造方法。
【請求項２１】
ハードコート層は、アクリル系ハードコート層、ウレタン系ハードコート層及びシリコーン系ハードコート層から構成された群から選択された少なくとも１種のハードコート層から成ることを特徴とする請求項１２乃至請求項２０のいずれか１項に記載の自動車用ピラーの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、繊維強化熱可塑性樹脂から成る自動車用部材の成形方法、並びに自動車用外装部品及び自動車用ピラーの製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
熱可塑性樹脂に基づき成形品を成形するための金型（以下、単に金型と呼ぶ）は、通常、金型に設けられた中空部分であるキャビティ内に溶融した熱可塑性樹脂（以下、単に溶融樹脂と呼ぶ場合がある）を充填する際の高い圧力によっても変形しない金属材料、例えば、炭素鋼、ステンレス鋼、アルミニウム合金、銅合金から作製されている。そして、金型に設けられたキャビティ内に溶融樹脂を充填することで、所望の形状を有し、しかも金型のキャビティを構成する面（以下、便宜上、金型のキャビティ面と呼ぶ）が転写された成形品を得ている。
【０００３】
自動車用外装部品には、衝突の際の破壊に対する高い耐性、温度変化による変形に対する高い耐性、優れた外観特性が要求される。そのため、自動車用外装部品を構成する材料に対しても、高弾性率、低線膨張、高耐熱、高写像性が要求される。自動車用外装部品に対する要求値としては、例えば、曲げ弾性率（ＡＳＴＭ  Ｄ７９０）４．０ＧＰａ以上、線膨張係数（ＡＳＴＭ  Ｄ６９６）３．０×１０−５／ｄｅｇ以下、荷重撓み温度（ＡＳＴＭ  Ｄ６４８  荷重４５５ｋＰａ）１４０゜Ｃ以上、写像性（鏡面性）８５％以上を挙げることができる。これらの条件を満たす自動車用外装部品を作製するための材料として、従来、金属材料が使用されている。通常、金属材料を所望形状にプレス成形した後、塗装を施すことによって、自動車用外装部品は作製される。金属材料から作製された自動車用外装部品は、要求される諸性能を満足するものの、重量が重いという欠点がある。尚、以下の説明においても、曲げ弾性率、線膨張係数及び荷重撓み温度の測定のそれぞれは、ＡＳＴＭ  Ｄ７９０、ＡＳＴＭ  Ｄ６９６及びＡＳＴＭ  Ｄ６４８  荷重４５５ｋＰａに準拠している。
【０００４】
また、金属材料から成る自動車用外装部品は、通常、プレス成形法にて製造されるために、デザインの自由度が低いといった問題も抱えている。そこで、自動車の低燃費化、軽量化、デザインの多様化のために、熱可塑性樹脂から自動車用外装部品を作製することが検討されている。通常、熱可塑性樹脂を成形して自動車用部材を得た後、かかる自動車用部材の表面に塗装処理を施すことによって、自動車用外装部品は作製される。
【０００５】
フロント・ピラー、センター・ピラーあるいはリア・ピラーといった自動車用ピラーは、サイドボデーの一部を構成する外装部材であり、優れた外観特性が要求される。そのため、一般的には、充填材を含まない熱可塑性樹脂を原料樹脂として自動車用ピラーを成形する。加えて、自動車用ピラーには、高い強度（特に曲げ弾性率）が要求される。そのため、通常、特殊な形状の設計を行い、あるいは又、自動車用ピラーの肉厚を厚くして対処している。更には、自動車用ピラーにも、耐熱性が要求され、通常、原料樹脂としてエンジニアリングプラスチックが使用されている。そして、熱可塑性樹脂を成形して自動車用ピラーを製造するために自動車用部材を得た後、かかる自動車用部材の表面にハードコート処理を施すことによって、自動車用ピラーは作製される。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
以上に説明したように、自動車用部材に要求される種々の特性を得るためには、無機繊維を含有した熱可塑性樹脂を使用することが好ましい。然るに、無機繊維を含有した熱可塑性樹脂を用いて自動車用部材を成形した場合、自動車用部材の表面に無機繊維が析出する結果、自動車用部材の外観が悪くなり、あるいは又、写像性（鏡面性）が劣化するという問題が生じる。尚、自動車用部材の表面への無機繊維の析出という現象は、自動車用部材の表面に無機繊維が浮き出ることなどで認識することができる。
【０００７】
成形品の表面への無機繊維の析出といった問題を解決するために、現状では、熱可塑性樹脂の粘度を低下させ、溶融樹脂の流動性を良くすることで対応している。しかしながら、無機繊維の含有率を増加させた場合、無機繊維が成形品の表面から析出することを防止することは難しくなる。それ故、優れた外観特性が必要とされる自動車用部材には、優れた性能を有しているにも拘らず、無機繊維を含有した熱可塑性樹脂を使用することは困難である。
【０００８】
無機繊維の含有率が増えると無機繊維が自動車用部材の表面から析出する原因は、金型の材質と関係している。先に説明したように、通常、金型は熱伝導性が良い金属材料から作製されている。従って、キャビティ内に充填された無機繊維を含有する溶融樹脂は、金型のキャビティ面と接触したとき、瞬時に冷却され始める。その結果、金型のキャビティ面と接触した溶融樹脂に固化層が形成され、無機繊維が析出する。加えて、金型のキャビティ面の自動車用部材表面への転写性が不足するという問題を生じる。
【０００９】
以上に説明した問題を解決するために、一般的には、溶融した熱可塑性樹脂を高圧にてキャビティ内に射出することで、金型のキャビティ面を無理矢理、成形品の表面に転写させる方法、あるいは又、金型温度を高温にして溶融した熱可塑性樹脂における固化層の発達を遅らせる方法が取られている。しかしながら、前者の方法においては、成形装置の大型化、金型自体の大型化・肉厚化によるコストアップにつながると共に、溶融樹脂の高圧充填により成形品内部に応力が残留し、その結果、成形品の品質が低下するといった問題が発生する。後者の方法においては、金型温度を成形に用いる樹脂の荷重撓み温度に近づけて設定するために、キャビティ内の樹脂の冷却時間が長くなる。その結果、成形サイクルが長くなり、生産性が低下するといった問題がある。しかも、これらの成形方法を用いても、成形品の表面に無機繊維が析出することを完全に防止することは難しい。しかも、例えば炭素鋼から作製された金型では、たとえこのような方法を用いても、金型のキャビティ面の転写性の向上あるいはウエルドラインの発生抑制は十分とはいえない。
【００１０】
無機繊維が添加されていない、即ち非強化の熱可塑性樹脂を使用して、キャビティ内に充填された樹脂の固化層の発達を遅延させることによってウェルドマークやフローマーク等の成形不良を防止することを目的として、低熱伝導材を金型のキャビティ面に設け、若しくは取り付ける技術が、例えば、特開昭５５−５５８３９号公報、特開昭６１−１００４２５号公報、特開昭６２−２０８９１９号公報、特開平５−１１１９３７号公報、特開平５−２００７８９号公報、特公平６−３５１３４号公報、特開平６−２１８７６９号公報に提案されている。
【００１１】
しかしながら、金型のキャビティ面に低熱伝導性の入れ子を、例えば接着剤を用いて単に装着する場合、以下のような問題が生じ、実用化は困難である。
（１）金型と低熱伝導性の入れ子との間のクリアランスが小さい場合、金型の温度上昇及び温度下降を繰り返すと、金型を構成する材料と入れ子を構成する材料との線膨張係数の差に起因して入れ子が破損する。
（２）金型と低熱伝導性の入れ子のクリアランスが大きい場合、長期間の成形を行なうと、金型と入れ子との間に溶融樹脂が浸入し、成形品にバリが発生する。そして、このバリが、離型時に入れ子を破損させるといった問題が生じる。
【００１２】
また、低熱伝導性の入れ子の外周部には切削加工時に発生した微細なクレーズが残っているため、高温高圧の溶融樹脂との接触によって、入れ子の外周部にクラックが生じ、入れ子が破損するといった問題が生じる。そのため、金型全体としての耐久性が問題となるし、成形品の量産が困難となる。
【００１３】
耐熱性プラスチック製の入れ子を用いることによって固化層の発達を遅らせようとした場合、かかる入れ子は剛性が小さく、更には、表面硬度が劣るため、長期間使用すると、入れ子が変形したり、入れ子に傷が付くといった問題がある。あるいは又、セラミックなどの薄膜を蒸着等によって金属表面に形成させて成る入れ子もあるが、薄膜の耐久性が劣り、金属表面から剥離するといった問題がある。それ故、このような入れ子は、試験用金型や簡易金型に用いられるだけであり、長期使用には耐えられない。また、これらの入れ子が組み込まれた金型を用いて無機繊維を含有する熱可塑性樹脂から成形品を成形する場合、溶融樹脂の流動性が劣ることから、入れ子に対して高い応力が加わる。その結果、入れ子の寿命の短縮が避けられない。更には、無機繊維と入れ子とが接触するので、入れ子の表面に耐摩耗性を付与する必要がある。以上の理由により、これらの入れ子を組み込んだ金型を使用して、無機繊維を含有する熱可塑性樹脂に基づき成形品を成形することは、極めて困難である。
【００１４】
固化層の発達を遅らせる別の方法として、高周波、電気、蒸気等を用いて、キャビティ内への溶融樹脂の充填前に金型温度を高温にしておき、冷却工程では水等を用いて低温まで金型温度を下げる方法も知られている。しかしながら、この方法には、過大な設備が必要とされ、高コストを招き、成形サイクルが長くなるなどの問題が多く、現状では、実用化された実績が無い。
【００１５】
従って、本発明の目的は、繊維強化熱可塑性樹脂を用いてもキャビティの金型面の状態を忠実に自動車用部材の表面に転写することができ、鏡面性、外観、強度及び耐熱性に優れた自動車用部材を製造することができ、しかも、入れ子の保守が容易であり、成形時、セラミックやガラス等の低熱伝導材から成る入れ子に破損が発生せず、自動車用部材にバリが発生することがない、自動車用部材の成形方法を提供することにある。更に、本発明の目的は、かかる自動車用部材に基づき自動車用外装部品あるいは自動車用ピラーを製造する方法を提供することにある。
【００１６】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するための本発明の熱可塑性樹脂製の自動車用部材の作製方法は、
（イ）キャビティが設けられた、自動車用部材を成形するための金型と、
（ロ）該金型の内部に配置され、キャビティの一部を構成する、厚さが０．５ｍｍ乃至１０ｍｍのガラス製又はセラミック製の入れ子と、
（ハ）該金型の内部に配置され、キャビティの一部を構成する、該入れ子の端部を抑える抑えプレート、
から成り、
入れ子と抑えプレートとの間のクリアランス（Ｃ）が０．００１ｍｍ乃至０．０３ｍｍ（０．００１ｍｍ≦Ｃ≦０．０３ｍｍ）であり、且つ、入れ子に対する抑えプレートの抑え代（ΔＳ）が０．１ｍｍ以上（ΔＳ≧０．１ｍｍ）である金型組立体を用いて、繊維強化熱可塑性樹脂をキャビティ内に充填することによって熱可塑性樹脂製の自動車用部材を成形することを特徴とする。
【００１７】
入れ子の厚さが０．５ｍｍ未満の場合、入れ子による断熱効果が少なくなり、キャビティ内に導入された溶融樹脂の急冷を招く結果、固化層の発達を抑制できなくなり、自動車用部材の表面に無機繊維が析出する。また、ウエルドマークやフローマーク等の外観不良が発生する確率が高くなる。更には、自動車用部材表面への入れ子のキャビティ面の転写性が劣化したり、自動車用部材の表面の鏡面性が劣化する。また、金型に入れ子を固定する際には、例えば熱硬化性接着剤を用いて入れ子を金型に接着すればよいが、入れ子の厚さが０．５ｍｍ未満の場合、接着剤の膜厚が不均一になると入れ子に不均一な応力が残るために、自動車用部材の表面がうねる現象が生じたり、充填された溶融樹脂の圧力によって入れ子が破損することがある。一方、入れ子の厚さが１０ｍｍを越える場合、入れ子による断熱効果が大きくなり過ぎ、キャビティ内の樹脂の冷却時間を延長しないと、金型からの自動車用部材の取り出し後に自動車用部材が変形することがある。それ故、成形サイクルの延長といった問題が発生することがある。尚、このような入れ子を用いることで、一定の金型温度で自動車用部材を成形することができ、また、特殊な設備が不要であり、成形サイクルも通常の成形と同等となる。尚、入れ子の厚さは、好ましくは１ｍｍ乃至７ｍｍ、より好ましくは２ｍｍ乃至５ｍｍであることが望ましい。
【００１８】
本発明の自動車用部材の成形方法においては、入れ子と抑えプレートとの間のクリアランス（Ｃ）は、０．００１ｍｍ以上０．０３ｍｍ以下（０．００１ｍｍ≦Ｃ≦０．０３ｍｍ）、より好ましくは０．００３ｍｍ乃至０．０３ｍｍ（０．００３ｍｍ≦Ｃ≦０．０３ｍｍ）である。ここで、かかるクリアランス（Ｃ）は、入れ子の厚さ方向（入れ子のキャビティ面と垂直な方向）に沿って測った入れ子と抑えプレートとの間の隙間である。より具体的なクリアランス（Ｃ）の最小値は、抑えプレートを取り付ける際に入れ子の外周部に微細なクラックが発生したり、金型の昇温時に入れ子が熱膨張することによって入れ子と抑えプレートが接触し、入れ子の外周部の微細クラックに応力が加わる結果、入れ子が破損するといった問題が生じたり、型締め時の衝撃で入れ子に損傷が発生しないような値とすればよい。一方、クリアランス（Ｃ）が０．０３ｍｍを越えると、溶融樹脂が入れ子と抑えプレートとの間に侵入し、入れ子にクラックが生じる場合があるし、自動車用部材にバリが発生するといった問題も生じる。
【００１９】
抑え代（ΔＳ）が０．１ｍｍ未満の場合、入れ子の作製時に入れ子の端部に発生したクレーズが溶融樹脂と接触する結果、クレーズがクラックに成長し、入れ子が破損する場合がある。抑え代（ΔＳ）の上限は特に規定されないが、２ｍｍ程度とすることが好ましい。ここで、抑え代（ΔＳ）は、入れ子のキャビティ面と平行な方向に沿って測った、抑えプレートの端面（側面）から入れ子の端部（側面）までの距離である。
【００２０】
金型に設けられた入れ子装着部と入れ子とのクリアランス（Ｄ）は、限りなく０に近い値であってよいが、実用的には、０．００５ｍｍ以上であることが好ましい。ここで、クリアランス（Ｄ）は、入れ子のキャビティ面と平行な方向に沿って測った、金型の入れ子装着部と入れ子の端面（側面）との間のクリアランスを指す。入れ子を構成する材料の線膨張係数に依存するが、クリアランス（Ｄ）が余りに小さい場合、金型の入れ子装着部を構成する材料と入れ子を構成する材料の線膨張係数の差による入れ子の破損を防止することができなくなる場合がある。従って、クリアランス（Ｄ）は、このような問題が生じないような値とすればよい。尚、クリアランス（Ｄ）を大きくし過ぎると、入れ子の位置ズレ及び位置安定性が不足するために、入れ子が破損する虞がある。従って、クリアランス（Ｄ）は、２ｍｍ程度以下であることが好ましい。
【００２１】
通常、金型は固定金型部と可動金型部とから構成されている。成形すべき自動車用部材の形状、要求される表面特性等に依存して、入れ子を、可動金型部のみに配設してもよいし、固定金型部のみに配設してもよいし、可動金型部及び固定金型部の両方に配設してもよい。入れ子を装着する金型の部分を、金型に装着された中子から構成することもできる。尚、入れ子は、例えば優れた平滑性（鏡面性）が要求される自動車用部材の表面の部分に対向して金型内に配設することが好ましい。
【００２２】
尚、キャビティの一部を構成するとは、自動車用部材の外形を規定するキャビティ面を構成することを意味する。より具体的には、キャビティは、例えば、可動金型部及び固定金型部に形成されたキャビティを構成する面と、入れ子に形成されたキャビティを構成する面と、抑えプレートに形成されたキャビティを構成する面とから構成されている。尚、これらのキャビティを構成する面を、以下、キャビティ面と呼ぶ。
【００２３】
繊維強化熱可塑性樹脂には無機繊維が含有されていることが好ましい。無機繊維の含有率は、１５重量％乃至８０重量％、好ましくは２０重量％乃至６０重量％であることが望ましい。一般的には、熱可塑性樹脂が含有する無機繊維の割合（言い換えれば、熱可塑性樹脂に添加された無機繊維の割合）は、要求される曲げ弾性率（例えば、ＡＳＴＭ  Ｄ７９０に準拠して測定したときの値が４．０ＧＰａ以上）や線膨張係数、荷重撓み温度等の特性を満足し得る自動車用部材を成形できる範囲であればよく、その上限は、キャビティ内の溶融樹脂の流動性が低下するため成形が困難となり、あるいは又、優れた鏡面性を有する自動車用部材を成形できなくなるときの値とすればよい。具体的には、上限は８０重量％である。尚、結晶性の熱可塑性樹脂を用いる場合には８０重量％であるが、非晶質の熱可塑性樹脂を用いる場合には、結晶性の熱可塑性樹脂よりも流動性が劣るために、場合によっては５０重量％となる。含有率が１５重量％未満では要求される曲げ弾性率が得られず、また、８０重量％を越えると溶融樹脂の流動性が低下するため成形が困難となり、あるいは又、優れた鏡面性を有する自動車用部材を成形できなくなる虞がある。
【００２４】
無機繊維の平均長さは、５μｍ乃至４００μｍ、好ましくは５μｍ乃至２００μｍ、平均直径は、０．０１μｍ乃至１５μｍ、好ましくは０．０．５μｍ乃至１５μｍ、より好ましくは０．１μｍ乃至１０μｍであることが望ましい。無機繊維の平均長さが５μｍ未満であり且つ平均直径が０．０１μｍ未満では、自動車用部材に要求される曲げ弾性率が得られない。一方、無機繊維の平均長さが４００μｍを越えたり、平均直径が１５μｍを越えると、自動車用部材の表面が鏡面にならないといった問題が生じる。
【００２５】
本発明における無機繊維の平均長さは、重量平均長さを意味する。無機繊維の長さの測定は、熱可塑性樹脂の樹脂成分を溶解する液体に無機繊維を含有する熱可塑性樹脂ペレット若しくは自動車用部材を浸漬して樹脂成分を溶解するか、ガラス繊維の場合、６００゜Ｃ以上の高温で樹脂成分を燃焼させて、残留する無機繊維を顕微鏡等で観察して測定することができる。通常は、無機繊維を写真撮影して人が測長するか、専用の繊維長測定装置を使用して無機繊維の長さを求める。数平均長さでは微小に破壊された繊維の影響が大き過ぎるので、重量平均長さを採用することが好ましい。重量平均長さの測定に際しては、あまり小さく破砕された無機繊維の破片を除いて測定する。無機繊維の公称直径に対して長さが２倍よりも小さくなると測定が難しくなるので、例えば公称直径の２倍以上の長さを有する無機繊維を測定の対象とする。
【００２６】
上記の範囲の平均長さ及び平均直径を有する無機繊維は、シランカップリング剤等を用いて表面処理された後、熱可塑性樹脂とコンパウンドされ、ペレット化されて成形用材料とされる。このような成形用材料、及び入れ子と抑えプレートが組み込まれた金型組立体を用いて自動車用部材の成形を行うことで、高剛性を有し且つ鏡面性に優れた自動車用部材を得ることができる。
【００２７】
無機繊維は、ガラス繊維、カーボン繊維、ウォラストナイト、ホウ酸アルミニウムウィスカー繊維、チタン酸カリウムウィスカー繊維、塩基性硫酸マグネシウムウィスカー繊維、珪酸カルシウムウィスカー繊維及び硫酸カルシウムウィスカー繊維から成る群から選択された少なくとも１種の材料から構成することが好ましい。尚、熱可塑性樹脂に含有される無機繊維は１種類に限定されず、２種類以上の無機繊維を熱可塑性樹脂に含有させてもよい。
【００２８】
入れ子の熱伝導率は、２×１０−２ｃａｌ／ｃｍ・ｓｅｃ・ｄｅｇ以下であることが好ましい。入れ子は、広く、ジルコニア系材料、アルミナ系材料、Ｋ２Ｏ−ＴｉＯ２から成る群から選択されたセラミック、若しくは、ソーダガラス、石英ガラス、耐熱ガラス、結晶化ガラスから成る群から選択されたガラスから作製することができ、より具体的には、ＺｒＯ２、ＺｒＯ２−ＣａＯ、ＺｒＯ２−Ｙ２Ｏ３、ＺｒＯ２−ＭｇＯ、Ｋ２Ｏ−ＴｉＯ２、Ａｌ２Ｏ３、Ａｌ２Ｏ３−ＴｉＣ、Ｔｉ３Ｎ２及び３Ａｌ２Ｏ３−２ＳｉＯ２から成る群から選択されたセラミック、若しくは、ソーダガラス、石英ガラス、耐熱ガラス及び結晶化ガラスから成る群から選択されたガラスから作製することができるが、中でも、熱伝導率が２×１０−２ｃａｌ／ｃｍ・ｓｅｃ・ｄｅｇ以下である、ＺｒＯ２−Ｙ２Ｏ３又は３Ａｌ２Ｏ３−２ＳｉＯ２から成るセラミックから作製されていることが好ましい。尚、２×１０−２ｃａｌ／ｃｍ・ｓｅｃ・ｄｅｇを越える熱伝導率を有する材料を用いて入れ子を作製した場合、キャビティ内の溶融樹脂が入れ子によって急冷されるために、入れ子を備えていない通常の炭素鋼等から作製された金型にて成形された自動車用部材と同程度の外観しか得られない場合があるし、固化層の発達を抑制できなくなる虞がある。
【００２９】
あるいは又、入れ子を、結晶化度が１０％以上、更に望ましくは結晶化度が６０％以上、一層望ましくは結晶化度が７０〜１００％の結晶化ガラスから作製することが好ましい。１０％以上の結晶化度になると結晶がガラス全体に均一に分散するので、熱衝撃強度及び界面剥離性が飛躍的に向上するため、自動車用部材の成形時における入れ子の破損発生を著しく低下させることができる。結晶化度が１０％未満では、成形時にその表面から界面剥離を起こし易いといった欠点がある。尚、入れ子のキャビティ面の表面粗さＲｍａｘが０．０３μｍ以下であり、熱衝撃強度が４００゜Ｃ以上であることが好ましい。更には、入れ子を構成する結晶化ガラスの線膨張係数が１×１０−６／ｄｅｇ以下であることが好ましい。
【００３０】
熱衝撃強度とは、所定の温度に加熱した１００ｍｍ×１００ｍｍ×３ｍｍのガラスを２５゜Ｃの水中に投げ込んだとき、ガラスに割れが発生するか否かの温度を強度として規定したものである。熱衝撃強度が４００゜Ｃであるとは、４００゜Ｃに熱した１００ｍｍ×１００ｍｍ×３ｍｍのガラスを２５゜Ｃの水中に投げ込んだとき、ガラスに割れが発生しないことを意味する。この熱衝撃強度は、耐熱ガラスにおいても１８０゜Ｃ前後の値しか得られない。従って、それ以上の温度（例えば、約３００゜Ｃ）で溶融された樹脂が入れ子と接触したとき、入れ子に歪みが生じ、入れ子が破損する場合がある。熱衝撃強度は、ガラスの結晶化度とも関係し、１０％以上の結晶化度を有する結晶化ガラスから入れ子を作製すれば、成形時に入れ子が割れることを確実に防止し得る。
【００３１】
ここで、結晶化ガラスとは、原ガラスに少量のＴｉＯ２及びＺｒＯ２の核剤を添加し、１６００゜Ｃ以上の高温下で溶融した後、プレス、ブロー、ロール、キャスト法等によって成形され、更に結晶化のために熱処理を行い、ガラス中にＬｉ２Ｏ−Ａｌ２Ｏ３−ＳｉＯ２系結晶を成長させ、主結晶相がβ−ユークリプタイト系結晶及びβ−スポジュメン系結晶が生成したものを例示することができる。あるいは又、ＣａＯ−Ａｌ２Ｏ３−ＳｉＯ２系ガラスを１４００〜１５００゜Ｃで溶融後、水中へ移して砕いて小粒化を行った後、集積し、耐火物セッター上で板状に成形後、更に加熱処理を行い、β−ウォラストナイト結晶相が生成したものを例示することができる。更には、ＳｉＯ２−Ｂ２Ｏ３−Ａｌ２Ｏ３−ＭｇＯ−Ｋ２Ｏ−Ｆ系ガラスを熱処理して雲母結晶を生成させたものや、核剤を含むＭｇＯ−Ａｌ２Ｏ３−ＳｉＯ２系ガラスを熱処理してコーディエライト結晶が生成されたものを例示することができる。尚、本発明における入れ子として、強度及び熱特性に優れたβ−ユークリプタイト系結晶又はβ−スポジュメン系結晶を有する結晶化ガラスを用いることが好ましい。
【００３２】
これら結晶化ガラスにおいては、ガラス基材中に存在する結晶粒子の割合を結晶化度という指標で表すことができる。そして、Ｘ線回折装置等の分析機器を用いて非晶相と結晶相の割合を測定することで結晶化度を測定することができる。
【００３３】
入れ子がセラミックから成る場合、入れ子の表面に、イオンプレーティング等の表面処理技術によって、上述した入れ子を構成する材料から成る薄膜層を少なくとも１層設けてもよく、これによって、セラミックの空孔を充填することができ、自動車用部材の表面特性を一層向上させることができる。
【００３４】
入れ子をセラミックから作製した場合、入れ子の素材が多孔質であるために、自動車用部材の表面に凸状の突起物が転写される場合がある。しかしながら、結晶化ガラスは、結晶粒子が微細であり、しかも粒子間の接着力が優れており、多孔質でないために、自動車用部材の表面が鏡面になり易いといった利点がある。
【００３５】
入れ子が、ソーダガラス、耐熱ガラス、石英ガラス等の非晶質ガラスから成る場合、これらの材料と親和性及び接着性に優れた熱可塑性樹脂（例えば、ポリアミド６樹脂、ポリアミド６６樹脂、ポリアミドＭＸＤ６樹脂等のポリアミド系樹脂や、ＰＢＴ樹脂やＰＥＴ樹脂等のポリエステル樹脂）を用いて成形を行うと、入れ子と樹脂が強固に密着し、自動車用部材の金型からの離型時に、入れ子がその表面から界面剥離を起こすという問題が発生する場合がある。このような場合には、入れ子を結晶化ガラスから作製すればよい。結晶化ガラスは結晶粒子間強度が大きいために、その表面から界面剥離が起こらず、長期間成形を行っても入れ子が破損するといった問題が無くなる。
【００３６】
自動車用部材に鏡面性が要求される場合、入れ子のキャビティ面の表面粗さＲｍａｘを０．０３μｍ以下とすることが望ましい。表面粗さＲｍａｘが０．０３μｍを越えると、鏡面性が不足し、自動車用部材に要求される特性、例えば表面平滑性（写像性）を満足しない場合がある。そのためには、作製された入れ子のキャビティ面に対して、表面粗さＲｍａｘが０．０３μｍ以下になるまで、例えばダイヤモンドラッピングを行い、更に、必要に応じて、酸化セリウムによるラッピングを行えばよい。ラッピングは、ラッピングマシン等を用いて行うことができる。通常の炭素鋼等の磨きと比較すると、例えば結晶化ガラスの場合、約１／２のコストで鏡面が得られるために、金型組立体の製作費を低減させることが可能である。尚、表面粗さＲｍａｘの測定は、ＪＩＳ  Ｂ０６０１に準じた。つや消し若しくはヘラーラインの状態の表面を有する自動車用部材を成形する場合には、入れ子のキャビティ面をサンドブラスト処理やエッチングを行うことによって、入れ子のキャビティ面に細かい凹凸やラインを形成すればよい。
【００３７】
また、入れ子を、線膨張係数が１２×１０−６／ｄｅｇ以下のセラミック若しくはガラスから作製することが好ましい。ここで、線膨張係数は、５０゜Ｃから３００゜Ｃにおける平均値である。これによって、金型と入れ子といった異材質同志の膨張収縮による入れ子の変形及び破損を効果的に防止することができる。例えば炭素鋼から成る金型（場合によっては中子）に入れ子を装着して自動車用部材の成形を行う場合、溶融樹脂の熱及び金型温調機の水やオイル等の熱によって金型及び入れ子は共に熱膨張する。そこで、線膨張係数が上記の値を越える場合、金型に設けられた入れ子装着部と入れ子との間のクリアランス（Ｄ）をかなり大きくしないと、線膨張係数の差によって入れ子に破損が発生する場合がある。尚、入れ子を結晶化ガラスから構成する場合は、線膨張係数を１×１０−６／ｄｅｇ以下とすることが可能である。
【００３８】
本発明の成形方法においては、入れ子を構成する材料に対して、通常の研削加工で凹凸、曲面等の加工を容易にでき、かなり複雑な形状以外は任意の形状の入れ子を製作できる。セラミック粉末若しくは溶融ガラスを成形用金型に入れてプレス成形した後に熱処理することで、入れ子を作製することができる。また、ガラスから成る板状物を治具上に置いたまま炉内で自然に賦形させることによって、入れ子を作製することもできる。尚、最終工程でラッピング処理を容易に行うことができる。
【００３９】
曲面を有する自動車用部材を成形する場合、入れ子の裏面（入れ子のキャビティ面と反対側の面であり金型と対向する面）の曲率に合わせて金型の入れ子装着部を加工し、且つ、抑えプレートも入れ子のキャビティ面の曲率に合わせて研削加工を行えばよい。このような加工をしない場合、キャビティ内に充填された溶融樹脂の圧力で入れ子が変形し、破損する場合がある。この場合にも、ΔＳ≧０．１ｍｍ、及び、０．００１ｍｍ≦Ｃ≦０．０３ｍｍの関係を保ったまま、入れ子を金型の入れ子装着部に装着し、入れ子を抑えプレートで抑える。
【００４０】
研削加工等によって所定形状に加工した後、入れ子の装着時に入れ子が金型内部に設けられた入れ子装着部から落下して破損する虞がない場合、あるいは又、接着剤を用いることなく入れ子を入れ子装着部に装着可能な場合には、接着剤を用いずに入れ子を金型内部に設けられた入れ子装着部に直接装着することができる。あるいは又、エポキシ系、ウレタン系、アクリル系、シリコーン系等の中から選択された熱硬化性接着剤を用いて、入れ子を入れ子装着部に接着してもよい。但し、接着剤の厚さむらの影響で入れ子に歪みが発生することを防止するために、接着剤の厚さを出来る限り薄く且つ均一にすることが望ましい。
【００４１】
また、ガラスの熱曲げによって作製された入れ子を金型に装着する場合、必然的に入れ子の端面は金型の入れ子装着部の側壁と平行ではなくなるが、入れ子と金型の入れ子装着部との間のクリアランス（Ｄ）を２ｍｍ以下の範囲で、入れ子の端部の破損発生に注意しながら入れ子を金型に装着すればよい。また、ガラスから成る入れ子の熱曲げ後にその端面を研削加工して金型の入れ子装着部の側壁と平行にすることも考えられるが、かなり鋭角に加工された縁部分が入れ子に生じるために、金型への装着時に入れ子が破損する可能性がある。従って、入れ子の端面と平行になるように金型の入れ子装着部の側壁に切削加工を施すことが望ましい。
【００４２】
本発明における使用に適した熱可塑性樹脂として、ポリエチレン樹脂、ポリプロピレン樹脂等のポリオレフィン系樹脂；ポリスチレン樹脂、ＡＳ樹脂、ＡＢＳ樹脂、ＡＥＳ樹脂等のスチレン系樹脂；メタクリル系樹脂；ポリカーボネート樹脂；ポリオキシメチレン（ポリアセタール）樹脂；ポリアミド６、ポリアミド６６、ポリアミドＭＸＤ６等のポリアミド系樹脂；変性ポリフェニレンエーテル（ＰＰＥ）樹脂；ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）樹脂、ポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）樹脂等のポリエステル系樹脂；ポリフェニレンサルファイド樹脂；液晶ポリマー等の熱可塑性樹脂、又は、これらの熱可塑性樹脂の少なくとも２種類以上の樹脂から成るポリマーアロイ樹脂組成物を挙げることができるが、中でも、ポリアミド系樹脂、ポリカーボネート樹脂、変性ポリフェニレンエーテル樹脂、ポリエステル系樹脂、及びポリカーボネート樹脂／ポリエステル系樹脂のポリマーアロイ樹脂組成物から構成された群から選択された熱可塑性樹脂を用いることが好ましい。熱可塑性樹脂には、安定剤、紫外線吸収剤、離型剤、染顔料等が添加されていてもよいし、場合によっては、マイカ、カオリン、炭酸カルシウム等の無機充填材、あるいは有機充填材が添加されていてもよい。
【００４３】
本発明の自動車用部材の成形方法によって成形される自動車用部材に特に限定はないが、例えば、自動車用外装部品や自動車用ピラーを作製するための自動車用部材を挙げることができる。
【００４４】
本発明の自動車用外装部品の製造方法は、以上に説明した本発明の自動車用部材の成形方法にて成形された自動車用部材の表面の少なくとも一部分に塗膜を形成することを特徴とする。この場合、塗膜は、アクリル系塗料皮膜、ウレタン系塗料皮膜及びエポキシ系塗料皮膜から成る群から選択された少なくとも１種の塗料皮膜であることが好ましい。即ち、自動車用部材の表面から埃等を除去した後、自動車用部材の表面に塗料を刷毛塗り、スプレー、静電塗装、浸漬法等の方法により塗布し、その後、乾燥することによって、自動車用部材の表面の少なくとも一部分に塗膜を形成することができる。尚、原料熱可塑性樹脂の荷重撓み温度以下の硬化温度を有する塗料を使用することが好ましい。自動車用部材に残留する歪みが小さいために、塗料溶液に起因した自動車用部材へのクラックの発生は生じ難い。自動車用外装部品として、フロントフェンダー、リアフェンダー、ドアー、ボンネット、ルーフ又はトランクフェードを例示することができる。自動車用外装部品を作製するための自動車用部材に要求される物性値、あるいは自動車用外装部品に要求される物性値は、以下の表１に示すとおりである。
【００４５】
【表１】
曲げ弾性率  ：４．０ＧＰａ以上
線膨張係数  ：４．０×１０−５／ｄｅｇ以下
荷重撓み温度：１００゜Ｃ以上
写像性      ：８５％以上（自動車用部材に対して）
【００４６】
これらの特性を満足するためには、以下の表２に示す諸元を満足する無機繊維を含有する熱可塑性樹脂を用いることが好ましい。また、無機繊維を含有する熱可塑性樹脂の有する物性値は、以下の表３のとおりであることが望ましい。
【００４７】
【表２】
平均長さ：５〜４００μｍ、より好ましくは５〜２００μｍ
平均直径：０．０１〜１５μｍ、好ましくは０．０５〜１３μｍ
より好ましくは０．１〜１０μｍ
含有率  ：１５〜８０重量％、好ましくは、２０〜６０重量％
【００４８】
【表３】
曲げ弾性率  ：４．０ＧＰａ以上、より好ましくは、４．５ＧＰａ以上
線膨張係数  ：４．０×１０−５／ｄｅｇ以下、より好ましくは、
３．５×１０−５／ｄｅｇ以下
荷重撓み温度：１００゜Ｃ以上、好ましくは、１１０゜Ｃ以上
【００４９】
本発明の自動車用ピラーの製造方法は、以上に説明した本発明の自動車用部材の成形方法にて成形された自動車用部材の表面の少なくとも一部分にハードコート層を形成する工程を更に含むことを特徴とする。この場合、ハードコート層は、アクリル系ハードコート層、ウレタン系ハードコート層及びシリコーン系ハードコート層から構成された群から選択された少なくとも１種のハードコート層から成ることが好ましい。即ち、成形された自動車用部材の表面から埃等を除去した後、アクリル系、ウレタン系又はシリコーン系のハードコート溶液から選択された溶液を、自動車用部材の表面にディップ法、フローコート法、スプレー法等の方法により塗布し、その後、乾燥、硬化させることによって、自動車用部材の表面の少なくとも一部分にハードコート層を形成することができる。自動車用部材の表面のハードコート層の厚さは１μｍ乃至３０μｍ、好ましくは３μｍ乃至１５μｍであることが望ましい。１μｍ未満ではハードコート層の耐久性が不足し、３０μｍを越えるとハードコート層にクラックが発生し易くなる。ハードコート層と自動車用部材との間の密着性が十分でない場合には、プライマーコートを自動車用部材に塗布した後にトップコートを塗布することで、密着力を向上させることができる。自動車用部材に残留する歪みが小さいために、ハードコート層の形成に起因した自動車用部材へのクラックの発生は生じ難い。自動車用ピラーとして、フロント・ピラー、センター・ピラーあるいはリア・ピラーといった自動車用ピラーを挙げることができる。自動車用ピラーを作製するための自動車用部材（ピラー部材と呼ぶ場合もある）に要求される物性値、あるいは自動車用ピラーに要求される物性値は、以下の表４に示すとおりである。
【００５０】
【表４】
曲げ弾性率  ：４．０ＧＰａ以上
線膨張係数  ：４．０×１０−５／ｄｅｇ以下
荷重撓み温度：１００゜Ｃ以上
写像性      ：８０％以上（自動車用部材に対して）
【００５１】
これらの特性を満足するためには、以下の表５に示す諸元を満足する無機繊維を含有する熱可塑性樹脂を用いることが好ましい。尚、無機繊維を含有する熱可塑性樹脂に要求される物性値を、以下の表６に例示する。
【００５２】
【表５】
平均長さ：５〜４００μｍ、より好ましくは５〜２００μｍ
平均直径：０．０１〜１５μｍ、好ましくは０．０５〜１３μｍ
より好ましくは０．１〜１０μｍ
含有率  ：１５〜８０重量％、好ましくは、２０〜６０重量％
【００５３】
【表６】
曲げ弾性率：４．０ＧＰａ以上
線膨張係数：４．０×１０−５／ｄｅｇ以下
荷重撓み温度：１００゜Ｃ以上
【００５４】
本発明の自動車用部材の成形方法においては、熱可塑性樹脂を成形するために一般的に用いられる射出成形法やブロー成形法、多色成形法を挙げることができるが、最も好ましい方法は射出成形法である。
【００５５】
一般的には、成形後の樹脂の収縮による自動車用部材の反りを起こり難くするために、固定金型部及び可動金型部並びに入れ子の熱伝導率や厚さを考慮して、自動車用部材の取り出し時の固定金型部と可動金型部の温度差を出来るだけ無くすことが望ましい。
【００５６】
本発明の自動車用部材の成形方法においては、入れ子と抑えプレートを備えた金型組立体を用いるので、キャビティ内に射出あるいは導入された溶融樹脂の急冷を緩和することができる。それ故、低い金型温度でも、確実に且つ容易に優れた鏡面性を有する自動車用部材を成形することができる。しかも、溶融樹脂の固化が遅くなる結果、樹脂の流動性が向上するために、繊維強化熱可塑性樹脂中の繊維含有率が高い場合でも自動車用部材の成形が可能となり、自動車用部材の表面に繊維が析出することを防止することができる。更には、溶融樹脂の流動性が向上するが故に、溶融樹脂の射出圧力を低く設定でき、自動車用部材に残留する応力を緩和できる。その結果、自動車用部材の品質が向上する。また、溶融樹脂の射出圧力を低減できるために、金型の薄肉化、成形装置の小型化が可能となり、自動車用部材の製造コストダウンも可能になる。しかも、繊維を含有する熱可塑性樹脂では無し得ないとされていた自動車用部材の薄肉化が達成できる。
【００５７】
特にエンジニアリングプラスチックス、スーパーエンジニアリングプラスチックといった耐熱性や強度に優れる反面、成形性が悪いプラスチックを使用する場合、通常、金型温度を１００゜Ｃ以上として成形を行なうが、フローマーク等の外観不良が多発している。然るに、本発明における金型組立体を使用することで断熱効果が得られるために、金型温度を１００゜Ｃ以下としても外観特性が良好な自動車用部材を得ることができる。そして、無機繊維が添加された熱可塑性樹脂を用いても、無機繊維が自動車用部材の表面に析出する現象が生ぜず、鏡面性等の外観特性に優れた自動車用部材を得ることができる。これは、射出された溶融樹脂の冷却・固化を入れ子によって遅延することが可能となる結果、溶融樹脂の流動性及び転写性を向上できるからである。
【００５８】
また、入れ子を低熱膨張率を有する材料から作製すれば、入れ子は、金型とは独立して作製され、金型の内部に配設されるので、入れ子による断熱効果が大きいばかりか、入れ子の保守が容易である。入れ子を結晶化ガラスから作製すれば、線膨張係数が低く、熱衝撃に対しても強く、破損やクラックが発生し難い入れ子を作製することができる。かかる入れ子を用いることによって、入れ子による断熱効果が大きく、キャビティ内の溶融樹脂の急冷を抑制することができ、ウエルドマークやフローマーク等の外観不良が発生することを効果的に防止することができる。しかも、入れ子を、所定のクリアランス（Ｃ）及び抑え代（ΔＳ）の範囲内で抑えプレートによって抑えることで、自動車用部材の端部の外観を損なうことがなくなり、自動車用部材の端部にバリが発生しなくなり、更には、入れ子外周部に残っている微細なクレーズと溶融樹脂が接触しなくなるために入れ子の破損を防止し得る。
【００５９】
【実施例】
以下、図面を参照して、好ましい実施例に基づき本発明を説明する。尚、実施例及び比較例において成形された自動車用部材の写像性の測定は、表面写像性測定機（スガ試験機製：ＩＣＰ−２ＤＰ）を用いて、次の表７に示す条件で行った。測定部位としては、曲率の大きい部位を選定して自動車用部材を切削し、測定した。また、測定時には、３ｋｇの試料押えを用いて、出来る限り測定部位を平面に近づけて測定した。１０点を測定して、平均値を求めた。更には、自動車用部材の物性については、線膨張係数はＡＳＴＭ  Ｄ６９６に基づき、荷重撓み温度はＡＳＴＭ  Ｄ６４８  荷重４５５ｋＰａに基づき測定した。
【００６０】
【表７】
測定範囲        ：２０ｍｍ直径
入射及び受光角度：６０度
光学クシ幅      ：０．５ｍｍ
【００６１】
（実施例１）
以下に説明する実施例１及び実施例２は、自動車用部材の成形方法、並びに自動車用外装部品の製造方法に関する。実施例１における自動車用部材の成形方法の実施に適した金型組立体の一具体例を、図１の（Ａ）に模式的な一部端面図で示す。また、組み立て中の金型組立体の模式的な端面図を、図１の（Ｂ）及び（Ｃ）に示す。尚、金型組立体は、図１の（Ｂ）、図１の（Ｃ）、図１の（Ａ）の順に組み立てられる。
【００６２】
実施例１においては、以下の表８に特性値を示す結晶化ガラス（結晶化度７０％）を用いて入れ子３０を作製した。入れ子３０の形状は、厚さ４．００ｍｍ、長さ４７１．００ｍｍ、幅４５１．００ｍｍの平板状である。
【００６３】
【表８】
0003578571.tif 000002
【００６４】
実施例１の金型組立体におけるキャビティ４０の大きさを４７０．００ｍｍ×４５０．００ｍｍ×３．００ｍｍとし、形状は直方体とした。固定金型部１０を炭素鋼Ｓ５５Ｃから作製した。入れ子３０を装着する固定金型部１０の部分を、炭素鋼Ｓ５５Ｃから成る中子１２から構成し、中子１２に入れ子装着部１１を設けた。入れ子装着部１１の内寸法が４７１．２０ｍｍ×４５１．２０ｍｍ、深さが４．０２ｍｍとなるように中子１２の切削加工を行った。
【００６５】
２液硬化型エポキシ系接着剤（図示せず）を用いて、入れ子３０を中子１２の入れ子装着部１１内に固定した（図１の（Ｂ）参照）。その後、入れ子３０のキャビティ面３１に対して、ダイヤモンド砥石及び酸化セリウム砥石を用いた研磨及び仕上げを行ない、入れ子３０のキャビティ面３１の表面粗さＲｍａｘを０．０２μｍとした。隙間ゲージを用いて入れ子３０と入れ子装着部１１との間のクリアランス（Ｄ）を測定したところ、最低クリアランスは０．０５ｍｍであった。次いで、中子１２を固定金型部１０に装着した。
【００６６】
炭素鋼Ｓ５５Ｃから抑えプレート３２を作製した。抑えプレート３２の内法寸法を４７０．００ｍｍ×４５０．００ｍｍとした。この抑えプレート３２を固定金型部１０にビス（図示せず）を用いて固定した（図１の（Ｃ）参照）。入れ子３０と抑えプレート３２との間のクリアランス（Ｃ）は、平均で０．０１９ｍｍであった。また、入れ子３０に対する抑えプレート３２の抑え代（ΔＳ）は、０．５ｍｍであった。尚、図１の（Ｃ）にはゲート部の図示を省略した。
【００６７】
一方、可動金型部２０を炭素鋼Ｓ５５Ｃから作製した。そして、可動金型部２０と図１の（Ｃ）に示した固定金型部１０を組み付けて金型組立体を完成させた（図１の（Ａ）参照）。
【００６８】
完成した金型組立体を成形装置に取り付けた後、金型組立体を金型温調機を用いて１３０゜Ｃまで加熱後、４０゜Ｃまで急冷しても、結晶化ガラスから作製された入れ子３０に割れ等の損傷は発生しなかった。
【００６９】
射出成形装置として三菱重工業株式会社製、５５０ＭＭ射出成形装置を用い、金型組立体を８０゜Ｃに加熱した。そして、以下の表９に示すホウ酸アルミニウムウィスカー繊維から成る無機繊維を２０重量％含有するポリカーボネート樹脂から成る熱可塑性樹脂を用い、以下の表９に示す射出成形条件にて、キャビティ４０内を完全に充填するのに十分な量の溶融樹脂をゲート部１３を介してキャビティ４０内に射出した。そして、射出完了から２０秒経過後、自動車用部材を金型組立体から取り出した。
【００７０】
【表９】
ホウ酸アルミニウムウィスカー繊維
平均長さ：１０μｍ
平均直径：０．１μｍ
成形条件
金型温度：  ８０゜Ｃ
樹脂温度：３１０゜Ｃ
射出圧力：５００ｋｇｆ／ｃｍ２−Ｇ
【００７１】
自動車用部材の表面（入れ子１３と接していた面）は、金型温度が低いにも拘らず、その端部に至るまで鏡面性を有していた。表面写像性測定機を用いて自動車用部材の表面の平滑性を測定した結果、完全鏡面１００％に対して、９５％と非常に高い鏡面性を有していた。また、自動車用部材の物性測定を行ったところ、曲げ弾性率６．０ＧＰａ、線膨張係数２．５×１０−５／ｄｅｇ、荷重撓み温度１４５゜Ｃであり、所望の性能を有していることが分かった。更に、連続して成形を１００００サイクル行ったが、入れ子３０に割れ等の損傷は発生しなかった。
【００７２】
成形した自動車用部材の表面を、ウレタン系塗料をスプレー法により塗装した後、１４０゜Ｃのオーブン中で２時間かけて塗料を硬化させた。その結果、被写体が鮮明に映し出され、写像性に優れた自動車用外装部品が得られた。また、自動車用部材の成形サイクルは約４０秒／個であり、量産性としても優れていた。
【００７３】
（比較例１Ａ）
比較例１Ａにおいては、金型をスタバックス鋼から作製し、金型のキャビティ面を鏡面研磨した金型組立体を用いた。尚、比較例１Ａの金型組立体の構造は、図３の（Ａ）に模式的な一部端面図を示すように、入れ子及び抑えプレートを備えていないことを除き、実施例１の金型組立体と同様の構造を有する。そして、実施例１と同様の熱可塑性樹脂を使用して、実施例１と同様の成形条件にて成形を行った。その結果、キャビティ内での溶融樹脂の流動性が悪く、キャビティ内を完全に溶融樹脂で充填することができなかった。そこで、射出圧力を２００ｋｇｆ／ｃｍ２−Ｇ増加させ、７００ｋｇｆ／ｃｍ２−Ｇとして成形を行った。得られた自動車用部材の表面には、無機繊維が析出しており、外観が非常に劣っていた。表面写像性測定機にて自動車用部材の表面平滑性を測定したところ、完全鏡面１００％に対し、７％であり、実施例１の自動車用部材と比較すると鏡面性が著しく低かった。
【００７４】
（比較例１Ｂ）
比較例１Ｂにおいては、図３の（Ｂ）に模式的な一部端面図を示すように、抑えプレートを用いていない構造の金型組立体を使用した。そして、実施例１と同様の熱可塑性樹脂を使用して、実施例１と同様の成形条件にて成形を行った。その結果、自動車用部材端部の外観が劣っており、バリ等の外観不良が発生していた。また、成形１５サイクルで入れ子３０の端部に割れが生じた。
【００７５】
（比較例１Ｃ）
比較例１Ｃでは、実施例１で用いた金型組立体において、抑えプレート３２と入れ子３０との間のクリアランス（Ｃ）を０．０４ｍｍとした。そして、実施例１と同様の熱可塑性樹脂を使用して、実施例１と同様の成形条件にて成形を行った。その結果、抑えプレート３２と入れ子３０との間の隙間に溶融樹脂が侵入し、離型時に自動車用部材を金型組立体から取り外すことができなかった。
【００７６】
（比較例１Ｄ）
比較例１Ｄでは、実施例１で用いた金型組立体において、入れ子３０に対する抑えプレート３２の抑え代（ΔＳ）を０．０５ｍｍとした。そして、実施例１と同様の熱可塑性樹脂を使用して、実施例１と同様の成形条件にて成形を行った。その結果、入れ子外周部からクラックが成長し、成形５サイクル目には入れ子３０の全面に割れが発生した。
【００７７】
（実施例２）
実施例２においても、実施例１と同様の金型組立体を用いた。また、熱可塑性樹脂として、無機繊維としてシランカップリング処理したガラス繊維を５０重量％含有したポリカーボネート樹脂を用いた。尚、ガラス繊維の平均長さは７０μｍ、平均直径は１０μｍであった。成形条件としては、樹脂温度を３３０゜Ｃと高くした以外は、実施例１と同様とした。実施例１と同様の塗装を行う前の自動車用部材の表面写像性測定機による表面平滑性の測定結果及び物性測定結果を表１０に示す。尚、成形した自動車用部材の表面を、ウレタン系塗料をスプレー法により塗装した後、１４０゜Ｃのオーブン中で２時間かけて塗料を硬化させた。その結果、被写体が鮮明に映し出され、写像性に優れた自動車用外装部品が得られた。
【００７８】
（比較例２Ａ〜比較例２Ｃ）
比較例２Ａ〜比較例２Ｃにおいては、実施例１と同様の金型組立体を用いた。熱可塑性樹脂として、無機繊維としてシランカップリング処理したガラス繊維を含有したポリカーボネート樹脂を用いた。使用した熱可塑性樹脂の諸元を表１０に示す。実施例２と同様の成形条件にて得られた自動車用部材の表面平滑性の測定結果及び物性測定結果を表１０に示す。尚、表１０中、繊維長さ及び繊維直径は繊維の平均長さ及び平均直径を意味する。線膨張係数の単位は、１０−５／ｄｅｇである。
【００７９】
【表１０】
0003578571.tif 000003
【００８０】
比較例２Ｂ及び比較例２Ｃから明らかなように、無機繊維の平均長さが４００μｍを超えると、写像性が低下する。また、比較例２Ａから明らかなように、無機繊維の含有率が１５重量％未満では、自動車用部材に要求される線膨張係数（３．０×１０−５／ｄｅｇ以下）及び曲げ弾性率を満足しない。
【００８１】
（実施例３）
以下に説明する実施例３及び実施例４は、自動車用部材の成形方法、並びに自動車用ピラーの製造方法に関する。実施例３にて用いた金型組立体の模式的な一部端面図を図２の（Ａ）、（Ｂ）及び（Ｃ）に示す。実施例３においては、図２の（Ｂ）に示すように入れ子１３０の製作及び装着を行った。厚さ４．５ｍｍ、長さ２７５．０ｍｍ、幅８５．０ｍｍの平板状の結晶化ガラス（結晶化度７０％）から入れ子１３０を作製した。尚、この結晶化ガラスの特性は実施例１にて使用した結晶化ガラスと同様である。そして、８００゜Ｃの高温炉の中で曲率半径５００ｍｍのセラミック製の型の上にこの平板状の結晶化ガラスを載置して自然賦形させた後、研削加工した。その後、入れ子１３０のキャビティ面１３１に対して、ダイヤモンド砥石及び酸化セリウム砥石を用いた研磨及び仕上げを行い、入れ子のキャビティ面１３１の表面粗さＲｍａｘを０．０２μｍとした。入れ子１３０の最終的な大きさを、厚さ４．００ｍｍ、長さ２７１．００ｍｍ、幅８１．００ｍｍとした。また、入れ子１３０のキャビティ面１３１の曲率半径は５００ｍｍである。
【００８２】
固定金型部１１０に設けられた入れ子装着部１１１の内法寸法を２７１．２０ｍｍ×８１．２０ｍｍとした。尚、入れ子装着部１１１は、入れ子１３０のキャビティ面１３１と反対側の面と同形状を有する。次いで、入れ子１３０を入れ子装着部１１１内にエポキシ系接着剤（図示せず）で固定した（図２の（Ｂ）参照）。隙間ゲージを用いて入れ子１３０と入れ子装着部１１１の間のクリアランス（Ｄ）を測定したところ、最低クリアランスは、０．０５ｍｍであった。
【００８３】
次に、図２の（Ｃ）に示すように抑えプレート１３２の製作を行った。抑えプレート１３２を炭素鋼Ｓ５５Ｃから作製した。抑えプレート１３２の内法寸法を２７０．００ｍｍ×８０．００ｍｍとした。入れ子１３０のキャビティ面１３１と対向する抑えプレート１３２の面の曲率半径を５００ｍｍとした。次いで、抑えプレート１３２を固定金型部１１０にビス（図示せず）を用いて固定した。入れ子１３０と抑えプレート１３２との間のクリアランス（Ｃ）は、平均で０．０１９ｍｍであった。入れ子１３０に対する抑えプレート１３２の抑え代（ΔＳ）は、０．５ｍｍであった。
【００８４】
次に、図２の（Ａ）に示すように可動金型部１２０と固定金型部１１０との組み付けを行ない、金型組立体を完成させた。尚、自動車用ピラーの寸法は、長さ２７０ｍｍ、幅８０ｍｍ、厚さ２ｍｍ、面の曲率半径は５００ｍｍである。完成した金型組立体を射出成形装置に取り付けた。そして、金型温調機を用いて１３０゜Ｃまで加熱した後、４０゜Ｃまで急冷しても、結晶化ガラスから作製された入れ子１３０に割れ等の問題は発生しなかった。
【００８５】
射出成形装置として三菱重工業株式会社製、１５０ＭＳＴ射出成形装置を用い、金型組立体を８０゜Ｃに加熱した。そして、以下の表１１に示すホウ酸アルミニウムウィスカー繊維から成る無機繊維を２０重量％含有するポリカーボネート樹脂から成る熱可塑性樹脂を用い、以下の表１１に示す射出成形条件にて、キャビティ１４０内を完全に充填するのに十分な量の溶融樹脂をゲート部１１３を介してキャビティ１４０内に射出した。そして、射出完了から２０秒経過後、自動車用部材（ピラー部材）を金型組立体から取り出した。
【００８６】
【表１１】
ホウ酸アルミニウムウィスカー繊維
平均長さ：１０μｍ
平均直径：０．１μｍ
成形条件
金型温度：  ８０゜Ｃ
樹脂温度：３１０゜Ｃ
射出圧力：５００ｋｇｆ／ｃｍ２−Ｇ
【００８７】
自動車用部材の表面（入れ子１３０と接していた面）は、金型温度が低いにも拘らず、自動車用部材の端部に至るまで鏡面性を有していた。表面写像性測定機を用いて自動車用部材の表面の平滑性を測定した結果、完全鏡面１００％に対して、９５％と非常に高い鏡面性を有していた。また、自動車用部材の物性測定を行ったところ、曲げ弾性率６．０ＧＰａ、線膨張係数２．５×１０−５／ｄｅｇ、荷重撓み温度１４５゜Ｃであり、所望の性能を有していることが分かった。更に連続して成形を１００００サイクル行ったが、入れ子１３０に割れ等の損傷は発生しなかった。
【００８８】
成形した自動車用部材（ピラー部材）にアクリル系のハードコート溶液をディップ法にて塗布した後、紫外線照射機にてハードコート溶液を完全に硬化させて自動車用ピラーを完成させた。完成した自動車用ピラーは、非常に綺麗な外観を有しており、無機繊維を含有していない熱可塑性樹脂から成形した自動車用ピラーとほぼ同等の外観を有しており、しかも、自動車用ピラーにクラックは発生していなかった。
【００８９】
（比較例３Ａ）
比較例３Ａにおいては、金型をスタバックス鋼から作製し、金型のキャビティ面を鏡面研磨した金型組立体を用いた。尚、比較例３Ａの金型組立体の構造は、入れ子及び抑えプレートを備えていないことを除き、実施例３の金型組立体と同様の構造を有する。そして、実施例３と同様の熱可塑性樹脂を使用して、実施例３と同様の成形条件にて成形を行った。その結果、キャビティ内での溶融樹脂の流動性が悪く、キャビティ内を完全に溶融樹脂で充填することができなかった。そこで、射出圧力を２００ｋｇｆ／ｃｍ２−Ｇ増加させ、７００ｋｇｆ／ｃｍ２−Ｇとして成形を行った。得られた自動車用部材（ピラー部材）の表面には、無機繊維が析出しており、外観が非常に劣っていた。表面写像性測定機にて自動車用部材の表面平滑性を測定したところ、完全鏡面１００％に対し、７％であり、実施例３の自動車用部材と比較すると鏡面性が著しく低かった。この自動車用部材に実施例３と同様にハードコート処理を行った結果、得られた自動車用部材の表面の外観は劣っており、また、自動車用部材の端部からクラックが発生していた。
【００９０】
（比較例３Ｂ）
比較例３Ｂにおいては、入れ子１３０を抑えプレートで抑えていない構造の金型組立体を使用した。そして、実施例３と同様の熱可塑性樹脂を使用して、実施例３と同様の成形条件にて成形を行った。その結果、自動車用部材端部の外観が劣っており、バリ等の外観不良が発生していた。また、成形１５サイクルで入れ子１３０の端部に割れが生じた。
【００９１】
（比較例３Ｃ）
比較例３Ｃでは、実施例３で用いた金型組立体において、抑えプレート１３２と入れ子１３０との間のクリアランス（Ｃ）を０．０４ｍｍとした。そして、実施例３と同様の熱可塑性樹脂を使用して、実施例３と同様の成形条件にて成形を行った。その結果、抑えプレート１３２と入れ子１３０との間の隙間に溶融樹脂が侵入し、離型時に自動車用部材を金型組立体から取り外すことができなかった。
【００９２】
（比較例３Ｄ）
比較例３Ｄでは、実施例３で用いた金型組立体において、入れ子１３０に対する抑えプレート１３２の抑え代（ΔＳ）を０．０５ｍｍとした。そして、実施例３と同様の熱可塑性樹脂を使用して、実施例３と同様の成形条件にて成形を行った。その結果、入れ子外周部からクラックが成長し、成形５サイクル目には入れ子の全面に割れが発生した。
【００９３】
（実施例４）
実施例４においては、実施例３と同様の金型組立体を用い、ポリカーボネート樹脂に無機繊維としてシランカップリング処理したガラス繊維を５０重量％添加して成る熱可塑性樹脂を用いて成形を行った。無機繊維の平均長さは７０μｍ、平均直径は１０μｍであった。成形条件としては、樹脂温度を３３０゜Ｃと高くした以外は実施例３と同様の条件にて成形を行った。成形した自動車用部材（ピラー部材）にアクリル系のハードコート溶液をディップ法にて塗布した後、紫外線照射機にてハードコート溶液を完全に硬化させて自動車用ピラーを完成させた。完成した自動車用ピラーは、非常に綺麗な外観を有しており、無機繊維を含有していない熱可塑性樹脂から成形した自動車用ピラーとほぼ同等の外観を有しており、しかも、自動車用ピラーにクラックは発生していなかった。実施例４にて得られた自動車用部材（ピラー部材）の表面平滑性を表面写像性測定機で測定した結果及び物性測定結果を表１２に示す。尚、表１２中、繊維長さ及び繊維直径は繊維の平均長さ及び平均直径を意味する。線膨張係数の単位は、１０−５／ｄｅｇである。
【００９４】
（比較例４Ａ〜比較例４Ｃ）
比較例４Ａ〜比較例４Ｃにおいては、実施例３と同様の金型組立体を用い、ポリカーボネート樹脂に無機繊維としてシランカップリング処理したガラス繊維を添加して成る熱可塑性樹脂を用いて成形を行った。繊維の平均長さ及び平均直径を表１２に示す。成形条件は実施例４と同様とした。表面写像性測定機で自動車用部材（ピラー部材）表面の平滑性を測定した結果及び物性測定結果を表１２に示す。実施例４と同じ金型組立体を用いて成形を行ったにも拘わらず、比較例４Ｂ及び比較例４Ｃにおいては、無機繊維の平均長さが長すぎ、写像性が不十分であった。また、比較例４Ａにおいては、無機繊維の含有率が１５重量％未満であり、ピラー部材から成る自動車用部材に要求される線膨張係数（３．０×１０−５／ｄｅｇ以下）及び曲げ弾性率を満足しなかった。
【００９５】
【表１２】
0003578571.tif 000004
【００９６】
以上、本発明を好ましい実施例に基づき説明したが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。実施例にて説明した条件や使用した材料は例示であり、また、金型組立体の構造も例示であり、適宜変更することができる。入れ子や抑えプレートの形状や大きさも例示であり、成形すべき自動車用部材の形状等に依存して、適宜設計変更することができる。入れ子は、鏡面性が要求される自動車用部材の表面の部分に対向して金型内に配設すればよく、必要に応じて、可動金型部に設けてもよいし、固定金型部と可動金型部の両方に設けてもよい。
【００９７】
【発明の効果】
本発明の自動車用部材の成形方法によれば、入れ子及び抑えプレートを備えた金型組立体を使用することによって、高弾性率、低線膨張率、高耐熱性熱を有ししかも、極めて優れた鏡面性を有する自動車用部材の成形が可能である。
【００９８】
更には、本発明の自動車用部材の成形方法においては、入れ子を、所定のクリアランス（Ｃ）及び抑え代（ΔＳ）の範囲内で抑えプレートによって抑えることにより、長期的な成形を実施しても、入れ子に破損が生じることがなく、容易且つ安価に鏡面を有する自動車用部材を製作できる。また、自動車用部材の端部の外観を損なうことがなくなり、自動車用部材の端部のバリ発生を防止でき、自動車用部材の不良率低減及び均質化、高品質化を達成することができ、自動車用部材の製造コストの削減を図ることができる。
【００９９】
また、溶融樹脂の流動性が向上するが故に、溶融樹脂の射出圧力を低く設定できるので、自動車用部材に残留する応力を緩和でき、自動車用部材の品質が向上する。更には、溶融樹脂の射出圧力を低減できるので、金型の薄肉化、成形装置の小型化が可能となり、自動車用部材のコストダウンも可能になる。尚、結晶化ガラスから入れ子を作製することで、鏡面性、転写性に優れた自動車用部材を容易に得られる。尚、入れ子を結晶化ガラスから作製すれば、線膨張係数が低く、熱衝撃に対しても強く、破損やクラックが発生し難い入れ子を作製することができる。
【０１００】
本発明の自動車用外装部品の製造方法によれば、繊維強化熱可塑性樹脂を成形して得られる自動車用部材の表面に塗装を施すことにより、高剛性、低線膨張率、高耐熱性であり、外観にも優れる自動車用外装部品が得られる。しかも、外観に優れ軽量化された自動車用外装部品の製造における、量産性の向上、デザインの自由度向上が計れる。
【０１０１】
また、本発明の自動車用ピラーの製造方法によれば、繊維強化熱可塑性樹脂を成形して得られる自動車用部材の表面にハードコート処理をすることにより、高剛性、低線膨張率、高耐熱性であり、外観にも優れる自動車用ピラーが得られる。しかも、ハードコート溶液による自動車用部材のクラック発生を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施例１の実施に適した金型組立体の好ましい態様の模式的な一部端面図、及び金型組立体の組み立て中の模式的な一部端面図である。
【図２】実施例２の実施に適した金型組立体の好ましい態様の模式的な一部端面図、及び金型組立体の組み立て中の模式的な一部端面図である。
【図３】比較例における金型組立体の模式的な一部端面図である。
【符号の説明】
１０，１１０  固定金型部
１１．１１１  入れ子装着部
１２  中子
１３，１１３  ゲート部
２０，１２０  可動金型部
３０，１３０  入れ子
３１，１３１  入れ子のキャビティ面
３２，１３２  抑えプレート
４０，１４０  キャビティ
【図１】
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【図２】
0003578571.tif 000006
【図３】
0003578571.tif 000007