(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
スパンデックス、アクリル繊維、ポリエチレン系繊維、ポリアミド系繊維のいずれかで構成された不織布であってＳＭＣを製造する時に樹脂液から発生するガスを外部に放出できるガス透過性シートと、熱可塑性樹脂シートとを積層してＳＭＣ用シートを形成し、ＳＭＣ用シートのガス透過性シート上に樹脂液を最終的に注ぐことを特徴とするＳＭＣの製造方法。
【請求項２】
熱可塑性樹脂シートまたはガス透過性シートが、図柄層を有するものである請求項１に記載のＳＭＣ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、自動車外装品などに適用できるシートモールディングコンパウンド（ＳＭＣ）に用いるためのＳＭＣ用シートに関する。
【０００２】
【従来の技術】
ＳＭＣは、ＳＭＣ用シートと離型シートとの間にロービングが混入された樹脂液を挟み、加圧、加熱することによって得ることができる。そして、ＳＭＣを成形加工することにより、ＳＭＣ成形品を得ることができる。このようなＳＭＣ成形品は、自動車のボディパネル、スポイラー、バンパーガードなどの大型の自動車外装部品などに用いられるため、ＳＭＣ用シートには、耐光性、表面強度などの耐性と、立体加工適性とが要求される。
【０００３】
耐性と立体加工適性とを備えているＳＭＣ用シートに適した材料としては、アクリル系樹脂、塩化ビニル系樹脂、耐光性オレフィン系樹脂、ナイロン系樹脂、フッ素系樹脂などからなる熱可塑性樹脂シートがある。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、これらのシートをＳＭＣ用シートとして用いると、ＳＭＣのサイズが大きくＳＭＣの肉厚が厚い場合には、樹脂液から発生するガスが残留するという問題があった。また、ＳＭＣ用シートにガス透過性がないために樹脂液との間に空気が介在しやすく、ＳＭＣ用シートの密着性がよくないという問題もあった。
【０００５】
したがって、本発明は、樹脂液から発生するガスが残留せず、密着性が高いＳＭＣ用シートを提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記目的を達成するため、以下のように構成した。
【０００７】
すなわち、本発明のＳＭＣの製造方法は、スパンデックス、アクリル繊維、ポリエチレン系繊維、ポリアミド系繊維のいずれかで構成された不織布であってＳＭＣを製造する時に樹脂液から発生するガスを外部に放出できるガス透過性シートと、熱可塑性樹脂シートとを積層してＳＭＣ用シートを形成し、ＳＭＣ用シートのガス透過性シート上に樹脂液を最終的に注ぐようにした。
【００１２】
また、上記の発明において、熱可塑性樹脂シートまたはガス透過性シートが図柄層を有するように構成してもよい。
【００１３】
【発明の実施の形態】
図面を参照しながら本発明の実施の形態について詳しく説明する。
【００１４】
図１は、本発明のＳＭＣ用シートの一実施例を示す断面図である。図２は、本発明のＳＭＣ用シートを用いてＳＭＣを製造する工程を示す断面図である。図３は、ＳＭＣ用シートの特性を調べるために用いた深絞り成形用金型を示す断面図である。図４は、ＳＭＣ用シートの引張破断伸度を測定する装置を示す斜視図である。図５は、引張破断伸度を測定する装置の試験片を固定する部分を示す平面図である。図６は、引張破断伸度を測定する装置の試験片を固定する部分を示す断面図である。図中、１はＳＭＣ用シート、２はガス透過性シート、３は熱可塑性樹脂シート、４は図柄層、５は樹脂液、６はロービング、９はＳＭＣ、２０は試験片、２１はネジ、２２はチャック、２３はチャック、２４は可動部材である。
【００１５】
本発明のＳＭＣ用シート１は、ＳＭＣ用シート１が２種類のシートの積層物からなり、樹脂液５に接する面のシートがガス透過性シート２であり、他方のシートが熱可塑性樹脂シート３であるものである（図１参照）。
【００１６】
ガス透過性シート２は、ＳＭＣ９を製造する時に樹脂液５から発生するガスがＳＭＣ用シート１の存在によって溜まったりすることなく外部に放出できるようにするものである。また、ガス透過性シート２は、ガス透過性シート２内部に樹脂液５が最終的に入り込むことによって、物理的に接着性を高める機能をも有する。
【００１７】
ガス透過性シート２としては、不織布、植毛繊維シート、発泡シート、通常の織布などを用いるとよい。特に、ＳＭＣ用シート１における縦横方向の諸物性の均一性やＳＭＣ９製造時の脱泡効果を考慮すると、不織布が適している。
【００１８】
また、ガス透過性シート２の厚みは、３０〜２５００μｍが好ましい。３０μｍに満たないと、繊維の一本一本を非常に細くかつ薄く形成しなければならないためガス透過性シート２の製造が困難である。２５００μｍを超えると、ガス透過性シート２の強度が大きくなりすぎ、ＳＭＣ９を任意の形状に打ち抜いたり切断したりするのが困難になる。
【００１９】
熱可塑性樹脂シート３としては、耐性と立体加工適性とを備えているアクリル系樹脂、塩化ビニル系樹脂、耐光性オレフィン系樹脂、ナイロン系樹脂、フッ素系樹脂、ポリエチレンテレフタレート系樹脂、ポリウレタン系樹脂、ポリカーボネート系樹脂、エチレンビニルアルコール系樹脂、ポリスチレン系樹脂、ポリブチレンテレフタレート系樹脂などからなる熱可塑性樹脂シート３を用いるとよい。特に、自動車外装部品においては、耐熱性、耐湿性、耐光性、耐水性など厳しい耐性が必要となるため、このような用途においては、熱可塑性樹脂シート３として、アクリル系樹脂、ポリ塩化ビニル系樹脂、耐光性オレフィン系樹脂、フッ素系樹脂、ポリカーボネート系樹脂などを用いるとよい。
【００２０】
また、熱可塑性樹脂シート３の厚みは、５〜７００μｍが好ましい。５μｍに満たないと、熱可塑性樹脂シート３にしわが生じやすくなり、図柄層４を形成する場合はそのための印刷が困難になる。７００μｍを超えると、熱可塑性樹脂シート３を巻き状態にしにくく、連続的にＳＭＣ用シート１を製造するのが困難となる。より好ましくは５〜２００μｍがよい。この範囲のように熱可塑性樹脂シート３が薄めであると、１本のロールに巻くことができる熱可塑性樹脂シート３の長さがより大きくなるため、生産効率が高くなる。
【００２１】
ガス透過性シート２と熱可塑性樹脂シート３とを積層してＳＭＣ用シート１とするには、熱ラミネートによる方法や接着剤によるドライラミネートなどの方法がある。すなわち、熱ラミネートによる方法は、熱可塑性樹脂シート３上に、ガス透過性シート２と接着性のよい熱可塑性樹脂をコートし、ガス透過性シート２を重ね合わせて熱ラミネートするとよい。また、熱可塑性樹脂シート３自体がガス透過性シート２に対する接着性を有する場合は、熱可塑性樹脂のコートは不要である。また、ドライラミネートによる方法は、熱可塑性樹脂シート３上に、少なくとも１０μｍ以上の厚膜でドライラミネート用接着剤をコートし、ガス透過性シート２を重ね合わせて押圧してラミネートするとよい。ガス透過性シート２の表面には凹凸がある場合が多く、１０μｍ以上にしないと接触しない箇所が生じるおそれがあるからである。ドライラミネート用接着剤としては、ウレタン系接着剤やポリエステル系接着剤が、広範なガス透過性シート２に適用でき、耐性にも優れるため適している。
【００２２】
ＳＭＣ用シート１全体の厚みとしては、５０〜３０００μｍが好ましい。５０μｍより薄いと、機械的強度が不足し、ＳＭＣ９加工時に破断するおそれがある。３０００μｍを超えると、巻き状態のＳＭＣ用シート１とすることが困難となる。特に、５０〜１５００μｍが好ましい。ＳＭＣ用シート１の厚みをこの範囲にすると、深い絞りの立体形状に成形することが容易になる。さらに、ＳＭＣ成形後にＳＭＣ用シート１の不要な部分をトリミングして除去する場合は、やや薄めの５０〜３００μｍが切断しやすく好ましい。
【００２３】
ＳＭＣ成形品の成形時にＳＭＣ９が局部的に伸ばされたり、あるいは事前に真空成形などの加工が必要であったりする場合に、ＳＭＣ用シート１の熱可塑性シートとガス透過性シート２の間で剥離したり、ガス透過性シート２内部で剥がれたり、ガス透過性シート２が破断したりしてはならない。このような不具合が生じないようにするためには、ガス透過性シート２と熱可塑性樹脂シート３とのＳＭＣ成形時の伸びの違いが大きくならないようにするとよい。特に、熱可塑性樹脂シート３の軟化温度以上になるＳＭＣ加工温度下では、熱可塑性樹脂シート３がかなりの伸びを示すので、ガス透過性シート２も熱可塑性樹脂シート３に合わせて伸びるものを選定するとよい。
【００２４】
このため、本発明では、ガス透過性シート２の機械的特性が、できるだけ熱可塑性樹脂シート３と類似するように選択するのが好ましい。熱可塑性樹脂シート３を立体加工するのに適する温度はおよそ１１０〜１５０℃であり、その最も低い加工温度１１０℃における引張試験を調べた結果、少なくとも伸度が９０％以上になる機械的性質をもつＳＭＣ用シート１は、単体のシートの状態でも非常に深い立体形状の加工が可能であることが分かった。したがって、２枚のシートを積層したＳＭＣ用シート１であっても、この性質を満足するように材料を選択すれば、立体加工が容易なものを得ることができる。
【００２５】
つまり、ＳＭＣ用シート１を、１１０℃の環境温度下において幅２０ｍｍのＳＭＣ用シート１の試験片２０を一対のチャックで挟みチャック対向端縁の間距離１００ｍｍで固定し、試験片２０の一端を３ｍｍ／秒の一定速度で荷重をかけて引張試験を実施したときの引張破断伸度が９０％以上であるようにするのが好ましい。このように構成することにより、加熱しながら形状変化させた場合、積層シート間で剥がれが生じたり、一方のシートのみが破断したりすることがなく、立体形状に無理なく形状変化させることができるＳＭＣ９を得ることができる。なお、図４〜６において、上側の一対のチャック２２は、試験片２０の上端を挟んだ状態でネジ２１により固定される。また、下側の一対のチャック２３は、試験片２０の下端を挟んだ状態でネジ２１により固定される。図４に示すように、上側の一対のチャック２２は試験装置に固定される一方、下側の一対のチャック２３は可動部材２４により下向きに３ｍｍ／秒の速度で下降して試験片２０に引張力を作用させる。
【００２６】
ここで、環境温度とは、試験片２０を実際に試験する雰囲気の温度である。試験片２０は、ＳＭＣ用シート１を幅２０ｍｍ、一対のチャック間距離１００ｍｍで引張試験に供することができる大きさに切断したものである。実際にＳＭＣ成形品を得るために製作したＳＭＣ９の寸法は、自動車外装部品であるボディパネルの場合が３００ｍｍ×１３００ｍｍ、スポイラーの場合が２５０ｍｍ×１２００ｍｍ、バンパーガードの場合が３５０ｍｍ×１８００ｍｍ程度であったため、これらのＳＭＣ９の幅と長さとの比率がほぼ２：１０であり、この比率に基づいて試験片２０を幅２０ｍｍ、一対のチャック間距離１００ｍｍと設定した。
【００２７】
本発明では、ガス透過性シート２の機械的特性が、できるだけ熱可塑性樹脂シート３と類似するような伸長性のよい材料を選定するとともに、機械的特性が類似することを確かめる測定方法として日本工業規格（ＪＩＳ）Ｃ５３１８に準拠した引張り試験法を選定し、その環境温度と適正範囲をどのように設定すればよいかを検討した。
【００２８】
環境温度を１１０℃としたのは、熱可塑性樹脂シート３を立体加工するのに適した温度である１１０〜１５０℃の低い方の値である１１０℃を採用したものである。できるだけ低い加工温度で成形した方が図柄層４のインキやＳＭＣ用シート１の熱劣化を防ぐことができる。また、試験片２０を引張する速度を３ｍｍ／秒としたのは、立体加工する場合にＳＭＣ用シート１が伸ばされるときの速度の最低値を採用したものである。
【００２９】
具体的には、熱可塑性樹脂シート３を真空成形加工したときに、各種シートに加わる温度として、塩化ビニルシートの場合１１０℃、アクリルシートの場合１２０℃、ポリスチレンシートの場合１２０℃、フッ素シートの場合１４０℃、ポリカーボネートシートの場合１５０℃、耐光性ポリプロピレンシートの場合１５０℃、ポリブチレンテレフタレートシートの場合１４０℃、ポリウレタンシートの場合１１０℃であったため、本発明では、これらの温度の最低値である１１０℃を環境温度として選定した。
【００３０】
本発明でいう引張破断伸度とは、１１０℃の環境温度下において幅２０ｍｍのＳＭＣ用シート１の試験片２０を一対のチャック間距離１００ｍｍで固定し、試験片２０の一端を３ｍｍ／秒の一定速度で荷重をかける引張試験を実施するときにおいて得られる破断伸度、すなわち、試験片２０が破断したときの伸度をいう。いくつかのＳＭＣ成形品に用いたＳＭＣ用シート１の最大の伸び率を測定したところ、ボディパネルの場合が１２０〜３００％、スポイラーの場合が９０〜１８０％、バンパーガードの場合が１００〜２８０％程度であったため、本発明ではこれらの値の最低限である９０％以上を引張破断伸度としたものである。
【００３１】
以上のような条件を満たすガス透過性シート２としては、スパンデックス、アクリル繊維、ポリエチレン系繊維、ポリアミド系繊維のいずれかで構成された不織布がある。これらの不織布は、いずれも、低い荷重で大きな伸び挙動を示すものである。
【００３２】
ガス透過性シート２の選定に当たっては、熱可塑性樹脂シート３と引張伸度荷重曲線がほぼ一致するものを選定することが理想的である。しかし、引張伸度荷重曲線が一致していなくても、引張破断伸度上限に達するまでの範囲内において、ＳＭＣ用シート１を構成する各シートの伸度値における荷重の差が最大５．０ｋｇ以内のものを選定すれば好ましい結果が得られる。
【００３３】
引張伸度荷重曲線とは、材料の試験片２０（本発明では幅２０ｍｍ、一対のチャック間距離１００ｍｍ）に荷重を与えて一定速度（本発明では３ｍｍ／秒）で引張ったときの材料の機械的性質を調べたものであり、縦軸に荷重、横軸に材料の伸度（試験片２０の引張り方向の増加長さを元の試験片２０の引張り方向の長さ（本発明では１００ｍｍ）に対する百分率で表したもの）をとって、試験片２０が破断するまでの関係を描いた曲線のことをいう。
【００３４】
本発明では、図３に示すような形状の深絞り成形用金型を用い、様々のガス透過性シート２と熱可塑性樹脂シート３とからなるＳＭＣ用シート１の成形性を試験し、また、ＳＭＣ用シート１を構成するガス透過性シート２および熱可塑性樹脂シート３について引張り試験を実施した結果、引張破断伸度上限に達するまでの範囲内において、ＳＭＣ用シート１を構成する各シートの伸度値における荷重の差が最大５．０ｋｇ以内であるもの同士を選定して積層したＳＭＣ用シート１の場合には、不具合が生じない範囲であったため、この値とした。
【００３５】
ＳＭＣ用シート１には、図柄層４が設けられていてもよい。図柄層４は、熱可塑性樹脂シート３あるいはガス透過性シート２のいずれに設けられていてもよい。図柄層４は、ＳＭＣ成形品の表面に文字や図形、記号などを表したり、着色表面を表したりするためのものである。また、図柄層４は、黒色やシルバーメタリック色などの、パターンが無い全面べた１色のものであってもよく、あるいは、木目模様や石目模様などのパターンがある１色または多色のものであってもよい。あるいは、図柄層４は、透明黄色の全面べたまたはパターン層と、シルバーメタリック色の全面べたまたはパターン層とを積層して、金色全面べたまたはパターン層を表現するようにしてもよい。図柄層４は、顔料と樹脂バインダーから構成される顔料インキ層、パール顔料と樹脂バインダーから構成される光輝性顔料層、染料と樹脂バインダーから構成される染料インキ層の群から選ばれる少なくとも一層によって構成される。このような図柄層４は、オフセット印刷法、グラビア印刷法、またはスクリーン印刷法などの通常の印刷法や、ロールコート法、またはスプレーコート法などのコート法などにより形成するとよい。図柄層４の厚みとしては、０．１〜２０μｍが好ましい。通常の印刷法によれば、この範囲となる。
【００３６】
また、図柄層４は金属薄膜層から構成されるもの、あるいは、金属薄膜層と印刷層との組み合わせから構成されるものでもよい。金属薄膜層は、真空蒸着法、スパッタリング法、イオンプレーティング法、または鍍金法などで形成する。表現したい金属光沢色に応じて、アルミニウム、ニッケル、金、白金、クロム、鉄、銅、スズ、インジウム、銀、チタニウム、鉛、または亜鉛などの金属、またはこれらの合金若しくは化合物を使用する。
【００３７】
また、図柄層４を設けず、熱可塑性樹脂シート３あるいはガス透過性シート２自体の色で装飾するＳＭＣ用シート１としてもよい。
【００３８】
次に、このような構成のＳＭＣ用シート１を用いてＳＭＣ９を製造する方法について説明する。
【００３９】
通常、ＳＭＣ９の製造に用いられるポリエチレン離型シートの代わりに、ロール状のＳＭＣ用シート１を片面または両面に設置する。図２に示すように、ＳＭＣ用シート１上へロービング６を一定の長さに断裁したチョップドストランドを落下させ、同時にスラリー状の樹脂液５を注ぎ、離型シートまたはＳＭＣ用シート１をかぶせる。樹脂液５には、ゲル化剤、低収縮剤、顔料などが含まれている。次いで、加圧ロールによって加圧して脱泡を行い、適当な加熱により樹脂液５をゲル化させて巻き取る。このようにして、ＳＭＣ用シート１と樹脂層とが密着したＳＭＣ９を得ることができる。
【００４０】
ＳＭＣ成形品は、上記のようにして得たＳＭＣ９を適当な形状に切断し、圧縮成形法などで立体加工して得ることができる。
【００４１】
なお、本発明のＳＭＣ用シート１は、自動車外装部品用途のＳＭＣ９に限定されるものではなく、たとえば、ユニットバスパネルなどの建材パネル、ボトルやケースなどの容器、玩具、雑貨など他の用途にも適用可能である。
【００４２】
【実施例】
以下の条件で、ユニットバスパネル用ＳＭＣ成形品を製造した。
【００４３】
熱可塑性樹脂シートとして厚さ１００μｍのポリエチレンテレフタレートシートを用い、この上に白色およびクリーム色のビニル樹脂系インキを用いてグラビア印刷法で石目調パターンの図柄層を形成した。
【００４４】
次いで、ガス透過性シートとしてスパンデックスからなる厚さ１．５ｍｍの不織布を用い、ウレタン樹脂系ドライラミネート接着剤で熱可塑性樹脂シートに積層してＳＭＣ用シートを得た。
【００４５】
次いで、図２に示すように、ＳＭＣ用シートをＳＭＣの製造ラインに配置して送り出し、樹脂液としてポリエステル樹脂配合物を用いてＳＭＣを得た。
【００４６】
このようにして得られたＳＭＣは、樹脂液のガス溜まりがなく、ＳＭＣ用シートと樹脂層とが強固に密着したものであった。
【００４７】
次いで、ＳＭＣを圧縮成形用金型に配置し、圧縮成形法により立体形状に加工してユニットバスパネル用ＳＭＣ成形品を得た。
【００４８】
【発明の効果】
本発明は、以上のような構成を採るので、以下のような効果を奏する。
【００４９】
つまり、本発明のＳＭＣ用シートは、ＳＭＣ用シートが２種類のシートの積層物であり、ＳＭＣ用シートの樹脂液に接着される面のシートがガス透過性シートであるので、樹脂液から発生するガスが樹脂内に残留せず、樹脂に対するＳＭＣ用シートの密着性が高い。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のＳＭＣ用シートの一実施例を示す断面図である。
【図２】本発明のＳＭＣ用シートを用いてＳＭＣを製造する工程を示す断面図である。
【図３】ＳＭＣ用シートの特性を調べるために用いた深絞り成形用金型を示す断面図である。
【図４】ＳＭＣ用シートの引張破断伸度を測定する装置を示す斜視図である。
【図５】引張破断伸度を測定する装置の試験片を固定する部分を示す平面図である。
【図６】引張破断伸度を測定する装置の試験片を固定する部分を示す断面図である。
【符号の説明】
１  ＳＭＣ用シート
２  ガス透過性シート
３  熱可塑性樹脂シート
４  図柄層
５  樹脂液
６  ロービング
９  ＳＭＣ
２０  試験片
２１  ネジ
２２  チャック
２３  チャック
２４  可動部材
【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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