JPS6155451B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明はテキスチヤ（きめ）をもつた金型に関
する。更に詳しくは、本発明は成形しようとする
プラスチツクの流動中に、起泡が成形しようとす
るシートの見えない裏側に持つていかれるように
ローリングオーバー（ころがり）を起す金型に関
する。

ボデーパネル等として使われるシートを成形す
る粘性プラスチツク材料の成形には、得られる限
り最高の光沢度までダイをみがくことが標準的な
やり方となつていた。この高度のつやは、表面の
不規則性を少なくするために与えられていた。磨
かれたダイは、金型の正確な表面をいつそう精密
に再生されるシート成形コンパウンド（SMC）
開発の副産物であつた。残念なことに、高度につ
や出しが行われたダイは、望んでいる最終結果を
達成しなかつた。高度につや出しが行われたダイ
を使用してつくられるシートは、それでも重大な
多孔、目立つ波形やへこみ、表面に見える繊維模
様、仕上げられた部分上のミカン肌、及び目に見
える流れすじを含んでいた。

ボデーパネルの圧縮成形に最も普通に用いられ
る材料は、高さの低いプロフイール（断面）のシ
ート成形コンパウンド（SMC）であつた。SMC
はポリエステル樹脂、充填剤、触媒、チヨツプド
ガラスストランド、離型剤及び硬化反応中に膨張
する低いプロフイール用の添加物からなるコンパ
ウンドである。

SMCは合衆国特許第3701748号、第3772241
号、第3674893号、第3577478号、第3548030号、
及び第3466259号に記載されている。SMCは(a)低
コスト、(b)大型部品を成形できること、及び(c)固
定のためリブ及びボスを成型して入れられること
から、乗物の外部部品用成形コンパウンドとして
自動車業界で広範囲に使われるに至つた。

しかし、表面上に見える多孔や繊維の突出がし
つこい問題だつた。これらの欠点は最初のプライ
マー適用後に現われ、部品の広汎な再加工と塗装
のやり直しをする結果となる。全く滑らかな平ら
な表面を得るため、SMC用の成型用具では、得
られる限り最高の光沢度までダイを磨くことが、
先行技術の標準的なやり方となつていた。

最近、自動車業界はプラスチツクシートからつ
くるボデーパネルへ大がかりな転換をしている
が、その理由は重量をへらし、それによつて燃料
効率を向上させることにある。消費者にとつての
一つの利点は、道路に塩分が入つている北部の気
候で、ボデーパネルが一年や二年ではさびないこ
とである。他の利点としては、金属と金属との接
触から起るガタガタという騒音がなくなつたこと
である。プラスチツクのボデーパネルがもつ一つ
の難点は、後からサンター仕上げ操作をせずに目
にみえる欠陥部をもたない表面をつくるのが大変
であるという問題だつた。

自動車パネルでこうした表面をつくるには、か
つては欠陥部分をもつたパネルの表面をサンドペ
ーパーで非常な滑らかさにする必要があつた。こ
れがちりを生じ、仕事をする労働者は呼吸マスク
をつける必要がしばしばあつた。マスクは暑い日
に熱い硬化プレスの近くでは全く不快である。

本発明の開発の前に、グリルオープニングパネ
ル金型の垂直な裏面に浮き上がつた面が溶接さ
れ、そして本出願日に先立つこと一年以上、つく
られたパネルが販売された。

つくられた部品のよく見えない（見えることが
意図されていない）表面を形成する金型表面を摩
滅させて、この部品の見える表面を形成する金型
の研摩された表面より流動抵抗性のある表面をつ
くるならば、粘性なプラスチツク塊の転がり作用
が起ることが以外にも発見された。この転がり作
用はSMCシート中に捕えられた気泡の解放を容
易にし、空気が金型の喰切り刃を通つて逃散し、
粘性プラスチツク中に捕えられた空気を部品のよ
く見えない表面へ運び、後述するように見える表
面から遠ざかるようにさせる。

流動するプラスチツクの転がり作用が、気泡を
部品のよく見えない側へ運ぶという理論を出願人
は立てたが、この理論に束縛される意図をもつて
いない。ただ、本発明の金型と方法が先行技術の
問題を克服するのに実施可能であることが知られ
ている丈であり、この成功の科学的理由は明確に
は理解されないかも知れない可能性が大いにある
ことである。先行技術の大問題である表面の多孔
が本発明によつて大いに減少したことが知られて
いる。その外、 (1) 波形とへこみは浅くなり、より目立たなくな
る。

(2) 表面に見える繊維模様がなく、塗装後の仕上
がりが滑らかになつた。

(3) 溶媒の蒸発分離中に塗料を保持する谷やうね
をつくる傾向がある粗面が形成されるため塗料
の表面の不規則性が排除される。

(4) 金型の表面での材料の流れ、及びその後の層
間流の遅れのため、流れすじがより目立たなく
なり、部品は流れすじでより強い。

研摩の大きさと深さは金型の形状、ダイへの仕
込みの入れ方（仕込まれた芯又は空所）、及びリ
フとボスが他方の表面より一方の表面での流れを
妨げるように位置してあるかどうかに左右され
る。処理は、個々の金型表面又は各金型表面の一
部に、望んでいるテキスチヤーを与えるような摩
滅材で金型表面を掻きこすることからなる。望ん
でいるテキスチヤーを与えるように使用しうる材
料は酸化アルミニウム、ガラスビーズ、砂、及び
金属粗粒を包含する。テキスチヤーを出す材料の
粒子は40〜250メツシユでありうる。

金型表面を横切つての材料の流れの速さが、部
品のよりよく見えない表面に対して部品のよりよ
く見える表面ではより早くなるよう各金型表面が
処理される。この流速の差が粗面でのガラス繊維
の転がり運動を起し、流れを遅らせ、また空気を
流動中に材料から逃散させ、よりよく見えない表
面で捕えられるようにさせる。

ガラスの様に滑らかにされた金型表面は、材料
が熱い金型表面上を固まりをなして滑る傾向があ
る結果を生じ、空気を上部表面で捕捉される様に
し、また溶融樹脂前面のため流れすじが明瞭にな
る様にする。金型に上のようにテキスチヤー付け
がされる時、小さい窪みが樹脂で満たされるの
で、繊維が表面に目立つことを防ぎ、流れすじで
材料の均質な混合を確実にする結果、より強い部
品を生ずる。

凸曲面の見える表面をもつ部品は、凹面側に粗
いテキスチヤーをもち、凸面側に細かいテキスチ
ヤーをもつ（第１図を参照）。凹面側が露出側で
あると、部品の両側とも同じテキスチヤーをもつ
のが好ましい（第２図を参照）。実際には、部品
の一方の側における抵抗により、部品中に包囲さ
れる空気がすべて裏側に出るように材料の流動パ
ターンを逆にするために、テキスチヤーが用いら
れる（第３図を参照）。

断続的に位置するボス又はリブがまつすぐな喰
切り刃をもつた平らな部品上にあると、空気封入
をさけるために材料の流の前面全体が同時に喰切
り刃へ達するように、ボス又はリブと材料供給
（仕込み）との間で囲りの区域より滑らかな通路
が直ちにつくられ、このより厚い区域への流れが
加速されるようにすべきである。

第１図は、内表面に粗いテキスチヤー、外表面
に細かいテキスチヤーをもつたボデーパネルの図
面である。このテキスチヤーは、金型表面の対応
する粗いテキスチヤーと細かいテキスチヤーによ
つてつくられた。

第２図は、見えない表面の長さ（面積）が内部
表面の長さ（面積）より大きい場合のボデーパネ
ルを示す。両方の表面とも、２と同じ様に細かい
テキスチヤーをもつている。

第１、２図は、単に本発明を例示するために実
際のやり方から単純化されている。

第３図は、クライスラーＢのボデー前端のパワ
ードームを通る横断面である。ここでも、プラス
チツクが細かいテキスチヤーの表面に沿つてより
早く流動するように外表面が細かいテキスチヤー
をもち、一方ローリングオーバーが封じ込められ
た空気を解放し、粗いテキスチヤーをもつた部品
の裏側へ気泡を運ぶのがわかる。

第３図は、多孔を排除するような対応する細か
いテキスチヤーと粗いテキスチヤーの表面をもつ
ている対応する金型を示す。

第４図は、コルベツトのルーフパネル内部を成
形する金型の底側を示す。粘性プラスチツクの表
面の流れを遅らせるためにボスのくぼみと組合わ
された粗いパターンと細かいパターンが示されて
いる。

第５図は、コルベツト・ルーフパネルの均一な
テキスチヤー付きの頂部側（みえる側）を示す。

シート成形コンパウンドをつくるのに用いられ
る材料又は方法の詳細は本発明の一部分を構成す
るものではなく、ジエイ・ギルバート・モーア
（J.Gilbert Mohr）等のSPI Handbook of
Technical and Engineering of Reinforced
Plastics／Composites，第２版、版権1973年、バ
ン・ノストランド社、で明らかにされている。特
に、175〜242頁を参照。

概して、SMCはスチレン中に溶解された不飽
和ポリエステル、過酸化物、滑剤、フアイバーグ
ラス低プロフイール添加物、硬化剤、及び充填剤
の混合物を含有する。フアイバーグラスは混合物
の15〜60重量％、好ましくは22〜35％を構成す
る。フアイバーグラスは長さ12〜50mmであり、非
常に小さな直径をもつている。ポリエステルとス
チレンとの和は、通常混合物の約15重量％を構成
する。滑剤、例えばステアリン酸亜鉛と過酸化物
は少量存在る。酸化マグネシウムのような粘稠剤
も少量存在してよい。メタクリル酸又はアクリル
酸とポリメチルメタクリレートとの共重合体のよ
うな耐衝撃性変性剤も使用できる。耐衝撃性変性
剤とブタジエン―スチレンブロツク共重合体の様
な低プロフイール添加剤との組合せもあつてよ
い。

金型表面の処理は、表面を一部除去して不規則
な粗い表面をつくることによつて金型表面を粗く
する任意の方法を含んでいる。こうした処理は上
に述べた機械的な掻きこすり処理、この技術で知
られた様な化学的及び電気化学的エツチング、及
びこの技術でこれも又知られたとおりに金型表面
の一部から材質を除いてへこみをつける電気アー
クやプラズマ処理を包含する。金型の最初からの
鋳造によつて金型表面に望むとおりのテキスチヤ
ーを与えることもできるが、この手順は好ましく
ない。

本発明方法は、粘性あるプラスチツクからの物
品の成形に応用できる。このような成形技術は、
SMC技術、バルクモールデイングコンパウンド
技術、及び反応射出成形を含めた射出成形を包含
する。自動車ボデーパネルの製造にはSMCを使
用するのが特に適している。

粘性プラスチツクは1000ないし10×10⁷センチ
ポイズの粘度をもちうる。好ましいSMCは、室
温で15×10⁶ないし50×10⁶センチポイズの粘度を
もつている。

本発明の実施に使用できる金型は、先行技術の
よく知られた金型の任意のものを包含する。これ
らは普通、底部区画と上部接合区画とをもつた二
部分からなる金型である。金型の両面の間の空所
は、強化材を顧慮せずに普通には３mmないし12mm
の範囲である。金型表面の面積は平方センチで
5000ないし１×10¹²cm²の範囲である。

次の手順は、コルベツト自動車の取りはずせる
屋根部分の製造に使われた。使用金型の底部の半
分を第４図に示し、使用金型の上部半分を第５図
に示す。金型を完全に満たすに足る量のシート成
形コンパウンドを第４図の仕込み装入区域１に入
れる。区域３，５，７，９，１１及び１３は比較
的滑らかな区域であつて、シート成形コンパウン
ドがボスを形づくる金型のくぼみに自由に流れ込
める。ボスは１５，１７，１９，２１，２３，２
５，２７，２９，３１及び３３に示してある。点
線区域３５は、金型へのガラスビーズの衝突によ
つてテキスチヤーを付けられた金型区域を示す。
仕込みが入れられてから、金型が閉じられる。

３７で示されるボスの背後の区域は、この部分
に３５よりもつと粗い表面をつくるため、60〜90
グリツトの酸化アルミニウムでテキスチヤーが付
けられており、シート成形コンパウンドがボスに
入つた後、その流動が遅くなるようにしてある。
粗面でのSMC移動がこうして遅くなると、上部
金型表面ではシート成形コンパウンドが下部表面
に対してその速度を高め、転がつて多孔の原因と
なる気泡を下部表面へ運んでいくことができる。

第５図は、下部金型表面のテキスチヤーに比べ
てより滑らかなテキスチヤー３９をもつ上部金型
表面を示す。上部表面はガラスビーズでの衝突で
テキスチヤーをつけてある。上部及び下部金型表
面とも、シート成形コンパウンドを硬化させるよ
うに操作中に加熱される。第５図の金型表面は、
第４図の金型表面の平均的なテキスチヤーより粗
くない均質なテキスチヤー３９をもつている。上
部及び下部の両金型表面は、シート成形コンパウ
ンドを硬化して、硬化された屋根パネルを形成す
るように加熱される。

金型の操作で、上方金型半分は油圧により、下
部金型半分中のシート成形仕込みに対して下降せ
しめる。この圧力により仕込みはテキスチヤーを
付けられた区域へ転がり込み、パネルの下部表面
に多孔を閉じ込める。テキスチヤーを付けられて
いない下部金型表面の区域を横切つて、ボスを形
成する空所を満たすために、仕込みは比較的自由
に流動する。ボス類の充填後、残りのシート成形
材料はボスの背後の隅の区域へ流れ、ここでも転
がり作用を受けるため、多孔性がパネルの底側へ
閉じ込められる。

成形技術で利用される適当な時間や温度、その
他の条件はこの技術に知られており、シート成形
コンパウンドの製造に用いられる樹脂のメーカー
のうち２社すなわちダウケミカル社とローム・ア
ンド・ハース社から恐らく入手できる。

コルベツトの屋根パネルのほか、本発明はグリ
ルオープニングパネル、キヤンピングカーの屋
根、自動車フード、スポイラー、及びその他多く
のボデー部品の製造に使用された。

【図面の簡単な説明】

第１図は内表面に粗いテキスチヤー外表面に粗
かいテキスチヤーをもつたボデーパネルの図面で
ある、第２図は見える表面の長さ（面積）が内部
表面の長さ（面積）より大きい場合のボデーパネ
ルの図面である、第３図はクライスラーＢのボデ
ー前端のパワードームを通る横断面である、第４
図はコルベツトのループパネル内部を成形する金
型の底側を示す図である、第５図はコルベツトの
ルーブパネルの均一なテキスチヤーの頂部側を示
す図である。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 他のダイの向き会つている区域よりもダイの
   一方がより目の粗い表面を有する少なくとも一つ
   の区域を有する、２つの加熱されたダイを有する
   金型中に熱硬化性の液体を入れる第１段階、及び 硬化に先立つて熱硬化性の液体が流れてキヤビ
   テイーを満たす様に２つのダイを近づけてキヤビ
   テイーを形成させる第２段階からなり、 ガラス繊維の回転運動が生じる様に、熱硬化性
   液体の流れを他方のダイに比べてより目の粗い表
   面を有するダイ上に於て遅らせ、それによつてよ
   り目の粗い表面と見ることが意図されたより滑ら
   かな表面とを有するシートを形成する、 1000センチポイズと７×10⁷センチポイズの間
   の室温における初期粘度を有しかつチヨツプトガ
   ラス繊維を含有する熱硬化性液体を成形する方
   法。 ２ 一方のダイの上記より目の粗い表面がダイを
   最初に鋳造するときに形成されたものである特許
   請求の範囲第１項の方法。 ３ 一方のダイの上記より目の粗い表面が掻きこ
   すり、エツチング、電気アーク又はプラズマ処理
   によつて表面から材料を取り除くことにより形成
   されたものである特許請求の範囲第１項の方法。 ４ 熱硬化性液体の初期粘度が15×10⁶と50×10⁶
   センチポイズの間である特許請求の範囲第１項、
   ２項又は３項の方法。