CN103421339A - 树脂成型体及其制造方法 - Google Patents

Abstract

树脂成型体及其制造方法，该树脂成型体包括诸如热塑性树脂、热固性树脂、弹性体和橡胶之一等添加了所需量的具有形状各向异性的铁磁光亮剂的聚合材料。当聚合材料在模腔内部处于熔融树脂状态时，对聚合材料进行三轴取向控制和取向分布控制，三轴取向控制和取向分布控制为在所需位置对熔融树脂施加转动磁场、调节混合在熔融树脂中的铁磁光亮剂的取向、并且使混合在熔融树脂中的铁磁光亮剂沿所需方向移位，通过该控制使混合在熔融树脂中的铁磁光亮剂移位至设计表面侧，使得取向集中地分布，以此进行成型加工。

Description

树脂成型体及其制造方法

技术领域

本发明涉及利用添加至熔融树脂的铁磁光亮剂或铁磁光亮材料的树脂材料着色技术，更具体地，涉及树脂成型体及其制造方法。通过对添加至熔融树脂粘性体的形状各向异性铁磁光亮剂施加期望的转动磁场来形成树脂成型体。树脂成型体能够展现出导致高品质质感的金属质感和光亮外观，并且能够抑制外观中的缺陷。

背景技术

近年来，为了在环境措施方面减少挥发性有机化合物并且为了降低树脂组件的成本，着色树脂材料越来越多地被用于树脂成型体的外观。未对着色树脂材料进行诸如涂敷等表面处理，并且着色树脂材料自身着色以用于在着色状态下成型。

特别地，为了得到具有高品质质感的外观的树脂成型体而一般经常使用的着色树脂材料包含诸如金属粉末、玻璃鳞片或云母等光亮剂（着色剂），并且被着色以提供珍珠金属色、银金属色或枪金属色。这种着色树脂材料能够赋予所得到的树脂成型体以光亮外观和珍珠质感。

为了得到具有光亮外观的树脂成型体，需要添加至树脂成型体的光亮剂在其平滑表面有效地反射光。为此，优选地，光亮剂不是像球那样具有没有平滑表面的球形，而是具有板状形状。通常分布的光亮剂被加工成具有形状各向异性的粒状鳞片形形状。

通常，添加光亮剂至着色树脂成型体的比率（添加率）为近似百分之0.1至百分之几。因为光亮剂在熔融树脂中均匀分散，所以即使光亮剂被添加至树脂成型体，在树脂成型体表面附近能够被视觉观察到的光亮剂的量与其总添加率相比也显著地小。因此，如果光亮剂的添加率小至百分之0.1至百分之几，则不足以赋予树脂成型体以金属质感和光亮外观。也就是，被赋予的金属质感和光亮外观有限。

通过增加光亮剂的添加率能够改善金属质感。然而很遗憾，如果增加光亮剂的添加率，则损害作为树脂材料的物理性能和功能，因此归因于成本的增加而损害经济效益。

对于由仅添加有小百分比光亮剂的树脂材料制成的树脂成型体，仅具有由分散地分布在成型体表面的光亮剂得到的斑点状光亮外观，不可能展现出与通过涂敷获得的金属质感和光亮外观相同或更好的金属质感和光亮外观，例如翻转值（flip-flop value）为3以上的光亮外观。

此外，由于光亮剂以鳞片状态被成型加工以便展现出金属质感，所以在视觉观察期间外观上的改变显著地取决于光亮剂的取向。对于经常使用的树脂注射成型体，光亮剂的取向由于注射成型期间的树脂碰撞等而改变，使得在成型体表面出现熔接线、缩痕和流痕。

如果在树脂成型体中出现熔接线等，则容易出现树脂成型体特有的外观上的缺陷或问题。

在诸如专利文献1（日本特开2008-71495号公报）中公开的技术等传统技术中，提供了如下方法：将导电材料分散在诸如可固化热熔融树脂等流体中；对导电材料施加随时间变化的磁场；并且借助于由导电材料中产生的感应电流所引起的感应磁场与随时间变化的磁场之间的磁相互作用使导电材料取向。

此外，专利文献2（日本特开2006-57055号公报）描述了如下方法：将悬浮在悬浮介质（液体）中的短纤维悬浮材料安置于静态磁场中；对短纤维悬浮材料施加椭圆形的转动磁场；并且控制悬浮材料的取向。

专利文献3（日本特开2006-264316号公报）描述了如下方法：对溶剂中分散有非铁磁陶瓷晶体颗粒的浆体施加转动磁场；并且控制非（铁）磁性颗粒的取向。

专利文献4（日本特开平10-95026号公报）描述了一种金属树脂制品的制造方法，该方法包括：将树脂材料中混合有磁性光亮剂（金属薄片）的熔融树脂注射到模腔中；并且交替地产生磁体的磁力以使磁性光亮剂在熔融树脂内移动，由此防止发生熔接痕。

专利文献5（日本特开平2-295665号公报）描述了如下方法：在对混合在模腔内部的半熔融铸造金属中的短纤维金属复合材料施加转动磁场的状态下使短纤维金属复合材料冷却；并且制造短纤维沿预定方向取向的金属基复合材料。专利文献5中描述的方法不是树脂材料着色技术。

根据专利文献1中描述的发明，借助于导电材料中感应的电流与施加至导电材料的随时间变化的磁场之间的相互作用来控制导电材料的取向。

此外，在专利文献2和3中描述的发明中，虽然使用了作为转动磁场的动态磁场，但是这些发明分别针对的是碳纤维和聚乙烯的短纤维以及用于利用非磁性晶体的各向异性磁化率来控制取向的非铁磁陶瓷晶体的非磁性体，因此不针对磁性体的形状各向异性。

另外，通过增加金属光亮剂的添加率能够改善树脂成型体的金属质感和光亮外观。然而很遗憾，在该情况中，损害了作为树脂材料的物理性能和功能，并且归因于成本的增加而损害经济效益。

另一方面，存在如下技术：该技术在不增加诸如金属粉末、玻璃薄片和云母粉末等添加至熔融树脂粘性体的光亮剂的添加率并且不进行诸如涂敷等表面处理的情况下，赋予外表明显的树脂成型体以金属质感和光亮外观。然而，即使仅添加了小百分比的光亮剂，也不能够赋予足够的金属质感和光亮外观（例如，翻转值为3以上），使得树脂成型体不能提供具有金属质感和光亮外观的高品质质感。

此外，目前用于三轴取向控制和取向分布控制的任何技术都是未知的。在三轴取向控制中，利用铁磁光亮剂的形状各向异性来调节熔融树脂粘性体中的铁磁光亮剂的取向。在取向分布控制中，使铁磁光亮剂沿期望的方向移位，由此集中地分布在一侧。

发明内容

考虑到上述现有技术中遇到的情况构思出本发明，本发明的目的在于提供一种树脂成型体及其制造方法，其中，通过进行三轴取向控制和取向分布控制来成型添加至熔融树脂粘性体的铁磁体，由此展现出导致高品质质感的金属质感和光亮外观。

在三轴取向控制中，通过施加所需的转动磁场来调节铁磁光亮剂的取向，在取向分布控制中，使铁磁光亮剂移位从而集中地（即，以集中的方式）分布。

根据本发明，在一方面中，通过提供一种树脂成型体能够实现以上和其他目的，所述树脂成型体包括添加了所需量的具有形状各向异性的铁磁光亮剂的聚合材料，其中所述聚合材料为热塑性树脂、热固性树脂、弹性体和橡胶之一，其中，当所述聚合材料在模腔内部处于熔融树脂状态时，对所述聚合材料进行三轴取向控制和取向分布控制，所述三轴取向控制和取向分布控制为在所需位置对所述熔融树脂施加转动磁场、调节混合在所述熔融树脂中的所述铁磁光亮剂的取向、并且使混合在所述熔融树脂中的所述铁磁光亮剂沿所需方向移位，通过该控制使混合在所述熔融树脂中的所述铁磁光亮剂移位至设计表面侧，使得取向集中地分布，以此进行成型加工。

在以上方面中，可以期望的是，添加至所述聚合材料的所述铁磁光亮剂的所需量为0.1wt%至10wt%，并且所述铁磁光亮剂为鳞片状状态并且具有1μm至200μm的平均粒径和10至1000的长宽比。

也可以期望的是，所述三轴取向控制通过对添加了所述铁磁光亮剂的所述聚合材料的所述熔融树脂施加所述转动磁场来进行，并且混合在所述熔融树脂中的所述铁磁光亮剂的取向调节成沿相同方向。

还可以期望的是，所述取向分布控制通过对添加了所述铁磁光亮剂的所述聚合材料的所述熔融树脂施加所述转动磁场并且赋予沿所述树脂成型体的板厚方向的磁场梯度来进行，并且混合在所述熔融树脂中的所述铁磁光亮剂移位至所述设计表面附近，使得取向集中地分布。

所述转动磁场由磁体可以用转子部、模腔用转子部和磁场方向用切换装置之一来控制，从而直接或间接地获得200rpm的转速。

在本发明的另一方面中，还提供一种树脂成型体的制造方法，所述方法包括如下步骤：将具有形状各向异性的铁磁光亮剂添加到热塑性树脂、热固性树脂、弹性体和橡胶之一的材料中，以制备聚合材料；将所述聚合材料放到模腔内；在所述聚合材料的成型和加工期间使所述聚合材料变成熔融树脂状态；对所述熔融树脂施加转动磁场；以及通过三轴取向控制将混合在所述熔融树脂中的所述铁磁光亮剂的取向调节成沿相同方向，由此形成树脂成型体。

在该方面，还可以进一步包括如下步骤：在所述聚合材料的成型和加工期间使所述聚合材料变成所述熔融树脂状态；对所述熔融树脂施加所述转动磁场；赋予沿所述树脂成型体的板厚方向的磁场梯度；和进行取向分布控制，使得混合在所述熔融树脂中的所述铁磁光亮剂移位并集中地分布到一侧，由此形成所述树脂成型体。

根据本发明，当聚合材料处于熔融树脂状态时，通过施加所需的转动磁场而经由三轴取向控制和取向分布控制来形成树脂成型体。因此，混合在熔融树脂内的铁磁光亮剂的取向被二维地调节，并且混合在熔融树脂中的铁磁光亮剂沿所需方向移位由此集中地分布。如此形成的树脂成型体能展现出与通过涂敷获得的金属质感和光亮外观相同或更好的优异的金属质感和光亮外观，并且还提供了高品质质感。

此外，本发明能够防止出现树脂所特有的熔接线、缩痕、流痕等，能够抑制树脂成型体的外观上的缺陷或不足，并且不需要任何涂敷加工和镀敷加工。因此，本发明能够提供如下树脂成型体：其能够减小环境有害物质的排放，消除了剥离和生锈问题，并且不需要涂敷和镀敷。

本发明的本质和另外的特征从参照附图进行的以下描述中将变得更清楚。

附图说明

图1是示出添加至树脂成型体的铁磁光亮剂（金属粉末）的形状各向异性的概念图；

图2A是示出通过施加转动磁场来调节熔融树脂中的铁磁光亮剂的取向的三轴取向控制的说明图，图2B是示出使铁磁光亮剂移位从而集中地分布在设计表面附近的取向（排列）分布控制的说明图；

图3的（A）是示出包含有取向不一致的铁磁光亮剂的树脂成型体的放大截面图，图3的（B）是示出本发明实施方式的树脂成型体的放大截面图，其中，铁磁光亮剂的所有颗粒由于施加所需的转动磁场而被取向并分布在设计表面附近；

图4A是示出由图3的（A）中的树脂成型体得到的金属树脂组件或部件的平面图，图4B是示出由图3的（B）中的根据本发明实施方式的树脂成型体得到的金属树脂组件或部件的平面图；

图5A是示出镀敷树脂成型体的截面图，图5B是示出由镀敷树脂成型体得到的金属树脂组件的平面图；

图6A是示出具有基材表面的树脂成型体的局部放大截面图，其中在基材表面上形成有镀层，图6B是示出具有设计表面的树脂成型体的局部放大截面图，其中在设计表面附近，铁磁光亮剂的取向（排列）和分布被控制；

图7A是示出通过对熔融树脂进行通常的注射成型而形成的树脂成型体示例的立体图，图7B是示出通过在对熔融树脂施加磁场的状态下对熔融树脂进行注射成型而形成的树脂成型体示例的立体图；

图8A是示出形成树脂成型体的转动磁场设备的示意性立体图，图8B是示出图8A中的转动磁场设备的示意性前视图；

图9A是示出转动磁场设备的另一示例的示意性平面图，图9B是示出图9A中的转动磁场设备的示意性前视图；

图10是用于描述转动磁场设备和试样（树脂成型体）中磁场分布之间的配置关系的图；

图11A是示出被施加了磁场的铁磁光亮剂的取向模式示例的图，图11B是示出未转动的铁磁光亮剂的取向模式示例的图；

图12是用于描述铁磁光亮剂的颗粒由于施加磁场而彼此吸引时的说明图；

图13是用于描述铁磁光亮剂的颗粒由于施加磁场而彼此排斥时的说明图；

图14是示出铁磁光亮剂的颗粒彼此堆叠的试样（树脂成型体）表面的照片；

图15是示出实施例1的在施加磁场之前被放在玻璃容器内的试样的上表面的照片；

图16是示出实施例1的实验之后的试样（树脂成型体）的上表面的照片；

图17是示出通过注射成型实施例1的试样而形成的通常注射成型体的表面的照片；

图18是示出实施例1的实验之后的试样（树脂成型体）的上表面的外观的照片；

图19是示出实施例1的实验之后的试样（树脂成型体）的侧面的外观的照片；

图20是示出实施例1的实验之后的试样的下表面（底面）的照片；

图21是示出实施例2的实验之后的试样（树脂成型体）的上表面的外观的照片；

图22是示出实施例2的实验之后的试样（树脂成型体）的截面的照片；

图23是示出实施例2的实验之后的试样（树脂成型体）的侧面的外观的照片；

图24是示出实施例3的实验之前（施加磁场之前）的试样的外观的照片；和

图25是示出实施例3的实验之后（施加磁场之后）的试样的外观的照片。

具体实施方式

下面，将参照附图描述根据本发明的树脂成型体及其制造方法的实施方式。

本发明涉及利用添加至流态物质粘性体的铁磁光亮剂形成外表明显的树脂成型体以便展现出导致高品质质感的金属质感和光亮外观的树脂材料着色技术。更具体地，本发明提供树脂成型体及其制造方法，其中，通过如下方法形成树脂成型体：在所需位置对被添加了所需量的铁磁光亮剂的诸如塑料树脂材料、热固性树脂材料、弹性体或橡胶等聚合（树脂）材料的粘性体（在树脂的情况中，是粘弹性体）施加转动磁场；并且对其进行三轴取向控制和取向（排列）分布控制。如此形成的树脂成型体能够展现出导致高品质质感的金属质感和光亮外观，并且能够抑制外观中的问题。

下面将更具体地说明具有上述特征的本发明。

[流态物质]

使用的流态物质的示例包括诸如塑性树脂材料、热固性树脂材料、弹性体和橡胶等聚合（树脂）材料。树脂材料被选作能够得到满足所需机械物理性能、热学性能、电学性能、光学性能等的聚合成型体的聚合材料。

本实施方式中使用的流态物质的示例包括诸如固化型热塑性树脂、热固性树脂、弹性体和橡胶等的聚合材料。

热塑性树脂包括例如由乙酸乙烯酯、乙烯醇、乙烯基缩丁醛、氯乙烯、丙烯酸、甲基丙烯酸、苯乙烯、乙烯、酰胺、纤维素、异丁烯、乙烯基醚等组成的预聚物和聚合物。此外，热固性树脂也包括例如由尿素、三聚氰胺、苯酚、间苯二酚、环氧树脂、酰亚胺等组成的预聚物和聚合物。

为了使得对添加至粘性体的铁磁光亮剂的三轴取向控制和取向（排列）分布控制能够容易地进行，更优选地，作为流态物质的熔融树脂的粘性体的熔融粘度低。

[铁磁光亮剂]

具有高磁化率的金属优选地作为铁磁光亮剂或铁磁光亮材料。

本实施方式中使用的铁磁光亮剂包括例如鳞片状铁磁金属和诸如用鳞片状铁磁金属涂敷的铝等非磁性金属。铁磁材料包括例如铁、钴、镍及其合金。

只要对非磁性金属施加较强的磁通密度和较强的磁场，即使在诸如铝等非磁性金属中也能够进行三轴取向控制和取向分布控制。最适合用于铁磁光亮剂的示例材料是PC坡莫合金（78%的镍-22%的铁）。PC坡莫合金是具有高磁化率（60,000）的材料。因此，作为具有高磁化率的镍-铁合金的鳞片状PC坡莫合金是优选用于鳞片状铁磁金属和用鳞片状铁磁金属涂敷的铁磁光亮剂的材料。

[铁磁光亮剂的移动速度U和取向时间τ之间的关系]

添加并混合到流态物质中的铁磁光亮剂的移动速度U（m/s）和取向时间τ（s）两者都显著地受熔融树脂的粘度η（Pa·s）影响，并且两者间的关系可以用以下表达式表达：

U=V·x/（μ₀·η·K）·B·dB/dz......（1）

τ=L·η·μ₀/（V·N·x·B²）......（2）

其中，V表示铁磁光亮剂的体积（m³）；

x表示铁磁光亮剂的体积磁化率；

μ₀表示真空中的磁导率（H/m）；

K表示与铁磁光亮剂的移动有关的取决于铁磁光亮剂的形状的张量；

B表示磁通密度（T）；

dB/dz表示磁场梯度（T/m）；

L表示与铁磁光亮剂的取向有关的取决于铁磁光亮剂的形状的张量；以及

N表示反磁场系数。

从表达式（1）和（2）可以理解到，铁磁光亮剂的移动速度U和取向时间τ两者都显著地受铁磁光亮剂的磁化率影响。

[铁磁光亮剂的形状各向异性]

添加至作为流态物质的树脂粘性体的铁磁光亮剂10具有板状形状各向异性并且被构造为鳞片状状态，以便通过在所需位置施加转动磁场高效地进行三轴取向控制和取向（排列）分布控制。

具体地，铁磁光亮剂10被构造为具有如图1所示这种形状各向异性的鳞片状铁磁金属和用鳞片状铁磁金属涂敷的材料，其中，铁磁光亮剂10的边a、b和c的长度不同（a≠b≠c）。

[树脂成型体]

本实施方式的树脂成型体通过将0.1wt%至10wt%的铁磁光亮剂10添加至由诸如热塑性树脂材料、热固性树脂材料、弹性体或橡胶等聚合（树脂）材料制成的熔融树脂的粘性体而形成。铁磁光亮剂10具有1μm至200μm的平均粒径和10至1000的长宽比。在铁磁光亮剂10均匀地分散并熔化在熔融树脂中的状态下，在所需位置对熔融树脂施加转动磁场，由此对其进行三轴取向控制和取向（排列）分布控制。

在三轴取向控制中，铁磁光亮剂10的所有鳞片状颗粒均沿相同方向取向。在取向（排列）分布控制中，铁磁光亮剂10移位至熔融树脂中的一侧（设计表面侧）从而集中地（即，以集中的方式）分布。

根据本实施方式，将所需量的具有形状各向异性的鳞片状铁磁光亮剂10添加至诸如热塑性树脂材料或热固性树脂材料等聚合材料。接着，将最终的材料容纳在树脂成型体制造设备内部的模腔中，并且模腔是由非磁性金属等制成的成型容纳部。通过作为树脂成型体制造设备的转动磁场设备（将在后面描述）在所需位置对最终的材料施加转动磁场。

如图2A所示，以使得混合在聚合材料的熔融树脂11中的铁磁光亮剂10（金属粉末）的所有颗粒均沿相同方向取向的方式进行三轴取向控制。此外，如图2B所示，转动磁场需要所需磁场梯度（倾斜磁场），由此铁磁光亮剂10被移位至熔融树脂11中的一侧（设计表面侧）从而取向集中地分布。根据上述方式，本实施方式的树脂成型体能够展现出高品质质感中的优异的金属质感和光亮外观，并且能够抑制树脂成型体特有的在外观方面的缺陷或问题。

本实施方式涉及树脂材料着色技术。根据树脂材料着色技术，为了对混合在模腔内部的熔融树脂11中的铁磁光亮剂10（金属粉末）进行三轴取向控制和取向分布控制，适当地调节磁场施加条件。结果，如此形成的树脂成型体12能够展现出具有高品质质感（镀敷质感）的金属质感和光亮外观。

在通常的成型加工中，将铁磁光亮剂10添加并分散到熔融树脂11中，并且对最终的材料进行成型。在该情况中，如图2A所示，铁磁光亮剂10的取向不一致。

相比之下，如果通过适当地调节磁场施加条件来施加转动磁场，则能够以使得铁磁光亮剂10的所有颗粒均沿相同方向取向的方式进行三轴取向控制。此外，如图2B所示，如果转动磁场要求磁场梯度，则能够以使得熔融树脂11中的取向不一致的铁磁光亮剂10移位至设计表面附近从而集中地分布的方式进行取向（排列）分布控制。

如图3的（A）所示，在作为施加磁场之前的树脂成型体12的树脂成型体12A中，熔融树脂11中的铁磁光亮剂10的取向不一致，因此树脂成型体12A不能展现出金属质感和光亮外观。如图3的（B）所示，如果在所需位置对熔融树脂11施加转动磁场，则在施加磁场之后以使得铁磁光亮剂10的所有颗粒均移位至设计表面附近从而集中地分布的方式进行取向分布控制。如此形成的树脂成型体12能够展现出金属质感和光亮外观，并且能够提供具有高品质质感的外表面。

图4A和图4B均示出应用于汽车的换挡杆的头部的树脂组件。图4A中的树脂组件13A是不能够展现出金属质感和光亮外观的金属树脂组件。树脂组件13A由图3的（A）中的未被施加磁场的树脂成型体12A得到。在树脂组件13A中，树脂成型体12A内部的铁磁光亮剂10的取向不一致，因此，树脂组件13A不能展现出与金属质感和光亮外观对应的镀敷质感。

相比之下，图4B中的代表本实施方式的树脂组件13B是能够展现出与金属质感和光亮外观对应的镀敷质感的金属树脂组件。树脂组件13B由图3的（B）中的施加磁场之后的树脂成型体12（12B）得到。对于树脂组件13B，如果在所需位置对熔融树脂11施加转动磁场的梯度，则控制了铁磁光亮剂10在施加磁场之后的取向分布。

结果，如图3的（B）所示，铁磁光亮剂10移位至设计表面附近从而取向集中地分布。在施加磁场之后，对包含有控制了取向（排列）分布的铁磁光亮剂10的熔融树脂11进行成型，由此得到图3的（B）中示出的树脂成型体12B。由如此得到的树脂成型体12（12B）能够得到图4B中的根据本实施方式的、能够展现出与金属质感和光亮外观对应的镀敷质感的树脂组件13B。

此外，论述了对由熔融树脂11制成的树脂成型体12C进行金属镀敷由此在树脂成型体12C上形成镀层14，而不是将铁磁光亮剂10添加并混合到熔融树脂11内。在该情况中，如图5A所示，金属被沉积在树脂成型体12C的基材表面上，并且如图5B所示，由树脂成型体12C得到的树脂组件13C能够展现出与金属质感和光亮外观对应的镀敷质感。图5B中示出的树脂组件13C能够展现出与图4B中示出的树脂组件13B的金属质感和光亮外观大致相同的金属质感和光亮外观。

然而，图5B中示出的镀敷树脂组件13C的金属（镀敷）部分暴露于部件表面并且易于撞击某物，因此容易被损坏、剥离或刮伤。

具体地，如图6A所示，镀敷树脂组件13C的镀层14暴露于基材表面，并且易于撞击某物，因此容易被损坏、剥离或刮伤。

相比之下，在图6B中示出的树脂组件13B中，通过施加所需的转动磁场进行取向（排列）分布控制，使得铁磁光亮剂10移位并集中到设计表面附近。因此，树脂组件13B中的在树脂成型体12B内部集中地分布在设计表面附近的铁磁光亮剂10不会撞击某物，因此防止了镀层被剥离并生锈，因此提供了树脂组件13B的改善了的品质。

通常情况下，通过将光亮剂10A（着色剂）添加至熔融树脂11并对最终的材料进行注射成型来形成树脂组件13。如图7A所示，在多种情况中树脂组件13被形成为着色树脂组件。然而很遗憾，在着色树脂组件13中，光亮剂10A的取向由于通常注射成型处理期间的树脂碰撞等而改变，致使在成型体表面上出现熔接线WL、缩痕和流痕。因此，形成树脂组件13的树脂成型体12可能由于熔接线WL等的出现而产生树脂成型体特有的外观上的缺陷。

相比之下，如图7B所示，如果在对熔融树脂11施加磁场的情况下进行注射成型处理，则铁磁光亮剂10的所有颗粒均沿相同方向取向。因此，在未引起任何熔接线的情况下形成了树脂成型体12，并且抑制了树脂成型体特有的外观上的缺陷或不足的产生。

此外，如图3的（A）所示，在施加磁场之前，形成金属树脂组件13的树脂成型体12提供了铁磁光亮剂10以随机分散状态混合的树脂成型体12A的截面结构。

在施加磁场之后，铁磁光亮剂10移位至熔融树脂11中的一侧从而集中地分布。在该状态中，以组合的方式进行三轴取向控制和取向（排列）分布控制，由此来形成树脂成型体12B。施加磁场之后的树脂成型体12（12B）被形成为具有与金属镀敷树脂成型体12C的截面形状相同的截面形状。就这个意义而言，由树脂成型体12B得到的金属树脂组件可以被视作镀敷部件的代替物。

在本实施方式中，将列出以下四点作为基本的和本质的主题特征。

（1）形成树脂成型体12的树脂材料是添加了0.1wt%至10wt%铁磁光亮剂10的热塑性树脂材料或热固性树脂材料，并且得到平均粒径为1μm至200μm、长宽比为10至1000的铁磁光亮剂10。

（2）提供一种树脂成型体的制造方法，该方法包括如下步骤：在树脂材料的成型和加工期间使树脂材料变成熔融树脂状态；对熔融树脂11施加转动磁场；以及通过三轴取向控制将混合在熔融树脂11中的铁磁光亮剂10的取向调节为沿相同方向，通过这些步骤能够制造出树脂成型体12。

（3）提供一种树脂成型体的制造方法，该方法包括如下步骤：在树脂材料的成型和加工期间使树脂材料变成熔融树脂状态；通过转动磁场设备15或16对熔融树脂施加转动磁场；赋予沿树脂成型体12的板厚方向的磁场梯度（倾斜磁场）；并且使混合在熔融树脂11中的铁磁光亮剂10以集中的方式分布至相同侧（表面侧），通过这些步骤能够制造出树脂成型体12。

（4）树脂成型体制造设备包括：成型树脂材料的非磁性成型容纳部（模腔）；诸如永久磁体或电磁体等施加磁场的磁体；对容纳部和磁体中的至少一个赋予转动的转子部；和控制装置，其控制用于由容纳在容纳部中的树脂材料形成熔融树脂的加热温度，并控制对转子部赋予例如200rpm以上的转动。转动磁场设备15和16（见图8和图9）可以被构造成控制容纳部用转子部或磁体用转子部的转动，由此施加200rpm的转动磁场，并且可以被构造成控制像电磁体等的磁场的方向的切换，由此施加与转动磁场对应的磁场。

本实施方式的基本主题特征（2）和（3）通过分别在图8A-8B和图9A-9B中示出的转动磁场设备15和16实现。

如图8A和图8B所示，在转动磁场设备15中，构成偶极子的N极和S极的磁极（两极）17和18被配置成在直径方向上彼此相对。转台20例如设置在N极和S极的磁极17和18之间的下方区域中，并且转台20由未示出的驱动装置转动地驱动。

在转台20上设置有试样台21。试样台21、圆环状或套筒状间隔件22以及试样台保持构件（盖）23构成作为非磁性成型容纳部的容器25，并且在容器25内部形成用于容纳试样26的模腔（空间）。形成在非磁性容器25内部的模腔作为成型空间可以具有例如筒状和盘状等各种形状。

用作试样26的树脂材料的示例包括诸如热塑性树脂材料、热固性树脂材料、弹性体和橡胶等聚合（树脂）材料。

在转动磁场设备15中，偶极子磁极17和18或试样26以所需转速被转动地驱动，所需转速例如是与200rpm以上对应的转速，由此对试样26施加转动磁场。

此外，布置在转台20上并且填充有试样26的容器25（模腔）根据需要被容纳在加热装置28内。加热装置28能够调节和控制容器25的加热温度。取决于容纳在容器25的模腔内的试样26的类型，加热装置28调节和控制加热温度以便生产出粘度小的最佳熔融树脂11。

在均聚聚丙烯树脂（热塑性树脂材料）被用于试样26的情况中，加热装置28将容器25加热至例如200℃。在用于使液态硅橡胶固化的室温被用于试样26的情况中，通过转动磁场设备15对磁极17和18之间的靶材施加转动磁场持续预定时间段，例如持续两分钟。在这样施加磁场之后，在使作为加热装置28的热风干燥器以80℃的温度操作的状态下将靶材放置预定时间段，例如24小时，由此制造出树脂成型体12。

在图9A和图9B中示出的转动磁场设备16中，除了图8A-8B中示出的转动磁场设备15以外，还在从相对的磁极17和18的位置转动90度以后的位置处以彼此相对的方式安置了另一对磁极17和18。假设相对的磁极17和18是成对的，对一对磁极17和18之间的区域施加正弦波磁场，并且对另一对磁极17和18之间的区域施加余弦波磁场，结果，整体上能够施加转动磁场。

其他元件与图8A-8B中示出的转动磁场设备15中的元件相同。因此，相同的元件或部分用相同的附图标记表示，并且在此将省略重复说明。

此外，将0.1wt%至10wt%的平均粒径为1μm至200μm并且长宽比为10至1000的铁磁光亮剂（金属粉末）10添加至用作试样26的诸如热塑性树脂或热固性树脂等树脂材料。如图10所示，利用铁磁光亮剂10的被吸引至较高磁场梯度侧的性质，试样26被配置成与存在磁场梯度的位置和区域相对。磁极17和18之间的磁场（磁通密度）大致恒定（均匀），因此，两者间不存在磁场梯度。因此，试样26可以布置在磁极17和18之间的区域的外侧。

在试样26被安置在磁极17和18之间的具有均匀磁通密度的区域中的情况中，能够对具有形状各向异性的鳞片状铁磁光亮剂10进行三轴取向控制（见图2A），然而不能够对其进行取向（排列）分布控制（见图2B）。在取向（排列）分布控制中，铁磁光亮剂10移位至试样26的熔融树脂11中的一侧，例如上侧，由此集中地分布。

如图10中的磁场分布所示，磁极17和18之间的磁通密度大致恒定且均匀，因此，两者间不存在磁场梯度。在磁极17和18之间的区域外侧存在磁场梯度。磁通密度具有随着自磁极17和18之间的区域的距离增加而呈指数减小的磁场梯度。换言之，磁场梯度随着自磁极17和18的距离减小而增大。试样26的熔融树脂11布置在磁场梯度较大的位置处。

分别如图8A-8B和图9A-9B中所示的转动磁场设备15和16被用于对被添加且混合到试样26的熔融树脂11中的铁磁光亮剂10进行三轴取向控制，以进行用于在所需的方向上移位运动从而集中地分布的取向（排列）分布控制。

根据分别在图8B和图9B中示出的转动磁场设备15和16中的试样安置示例，添加至试样26的熔融树脂11的铁磁光亮剂10在熔融树脂11内部朝各个图中的上方移动。

根据该上述示例，如图10所示，容纳在容器25（模腔）内的试样26的最上层表面（设计表面）被放在磁极17周围的具有最大磁场梯度的位置，换言之，被放在最靠近磁极17和18之间的区域并位于磁极17和18之间的区域外侧的位置。也就是，转动磁场的具有最高磁通密度的位置能够被限定为树脂成型体的设计表面位置。即使试样26被放在稍微远离磁极17和18之间的区域的位置，也能够得到使铁磁光亮剂10移位至一侧的效果，但是磁通密度的磁场梯度较低，这不是优选的。

此外，对被添加至试样26的铁磁光亮剂10进行三轴取向控制和用于移位运动和集中分布的取向分布控制。在分别在图8A-8B和图9A-9B中示出的转动磁场设备15和16中，转台20可以在铅垂方向上（即，向上/向下）移动，或者可以在转动的同时在铅垂方向上（即，向上/向下）移动。

此外，通过转动磁场设备15或16对容器25（模腔）内的试样26施加转动磁场的原因在于，对添加至熔融树脂11的铁磁光亮剂10的用于取向调节的三轴取向控制（图2A）的平滑特性和通过移位运动和集中分布的取向（排列）分布控制（图2B）的平滑特性。

在对具有如图1中所示的这种形状各向异性（a≠b≠c）的鳞片状铁磁光亮剂10施加磁场的情况中，如图11A所示，磁场的方向平行于铁磁光亮剂（铁磁金属粉末）10的长度方向。另一方面，如果施加单向磁场，则能够对铁磁光亮剂10进行单轴控制。然而，在该情况中，铁磁光亮剂10的颗粒的平滑表面（ab表面）不能被控制为沿相同方向取向。

为了使铁磁光亮剂10的所有颗粒的平滑表面（ab表面）沿相同方向取向，如图11B所示，施加转动磁场B_R。通过施加这种转动磁场，如图2A所示，铁磁光亮剂10的所有颗粒的平滑表面（ab表面）沿相同方向取向。

也就是，如果沿一个方向对铁磁光亮剂10施加磁场，则如图11A所示，铁磁光亮剂10的长度方向与所施加的磁场的方向一致。进而，如果对其施加转动磁场B_R，则如图11B所示，铁磁光亮剂10取向为最容易转动的模式。以该方式，对铁磁光亮剂10进行三轴取向控制。

更具体地，如果施加使磁场转动的转动磁场B_R，则铁磁光亮剂10因为其长度方向试图变得平行于所施加的转动磁场而相应地转动。此时，铁磁光亮剂10取向为最容易转动的模式，使得对具有形状各向异性的铁磁光亮剂10进行图2A中示出的三轴取向控制和图2B中示出的取向分布控制。

在所需位置对熔融树脂11施加转动磁场和倾斜磁场，由此使铁磁光亮剂10移位至熔融树脂11中的一侧从而以排列的状态集中地分布。因此，在进行三轴取向控制和取向（排列）分布控制的状态下进行成型加工。

[转动磁场的转速的影响]

如果对熔融树脂11中的铁磁光亮剂10施加静态磁场，则铁磁光亮剂10被固化。固化的铁磁光亮剂10的一部分试图与在所述部分周围磁化的其他部分一体化和堆叠。

在本实施方式中，如果对添加至熔融树脂11的铁磁光亮剂10施加转动磁场，则归因于磁场的转动，施加至铁磁光亮剂10的磁场的方向在磁化的铁磁光亮剂10的颗粒如图12所示彼此吸引时改变。因此，如图13所示，磁化的铁磁光亮剂10的颗粒彼此排斥。

因此，防止了固化的铁磁光亮剂10的颗粒彼此堆叠。

然而需要注意的是，在磁场的转速低的情况中，固化的铁磁光亮剂10的颗粒彼此堆叠，因此，需要对铁磁光亮剂10施加具有适当转速的转动磁场。

当转动磁场的转速较高时，铁磁光亮剂10的颗粒不太可能彼此堆叠。实验证明，为了防止这种堆叠需要200rpm以上的转动。实验证明，在转动磁场的转速小于200rpm的情况中，铁磁光亮剂10的颗粒在熔融树脂11的表面彼此堆叠，并且外观受损。图14是示出铁磁光亮剂10的颗粒彼此堆叠的试样26的表面的照片。

[实施方式的效果]

根据本实施方式的树脂成型体及其制造方法，对添加至流态物质的熔融树脂11的微粒的或粉末的鳞片状铁磁光亮剂10施加转动磁场，并且限制磁场施加条件。因此，能够对铁磁光亮剂10进行三轴取向控制和用于集中分布的取向（排列）分布控制。因此，在没有进行镀敷和涂敷处理的情况下，由如此形成的树脂成型体12得到的材料着色树脂组件能够展现出与通过涂敷处理获得的金属质感和光亮外观相同或更好的金属质感和光亮外观。

树脂成型体12的制造方法无需涂敷加工和镀敷加工，因此消除了剥离和生锈问题。此外，树脂成型体12的制造方法能够抑制在着色树脂成型体12中出现熔接线、缩痕、流痕等，由此抑制了树脂组件特有的在树脂成型体的外观上的缺陷或不足。

另外，铁磁光亮剂10的添加率可以低至10%以下，所述添加率需要使得着色树脂成型体12能够展现出金属质感和光亮外观。因此，能够在维持作为树脂材料的物理性能和功能的同时提供金属树脂组件。

下面，将参照实验描述树脂成型体及其制造方法的具体实施例。

[实施例1]

制备粘度为100Pa·s的室温固化型液态硅橡胶作为试样26的树脂材料。制备平均粒径为24μm且长宽比为40的鳞片状PC坡莫合金薄片作为铁磁光亮剂10。接着，将制备好的铁磁光亮剂10添加并均匀地分散到制备好的试样26中，由此得到浆体。铁磁光亮剂10的添加率低至10wt%以下，例如为2wt%。将如此得到的浆体倒入直径为20mm且厚度为2mm的非磁性玻璃容器25（模腔）内，并且将容器25放在图8A和图8B中示出的转动磁场设备15的转台20上。在该状态下进行实验。

接着，在图8A和图8B中示出的转动磁场设备15中，以40rpm的转速在磁体的磁极17和18之间以1特斯拉（T）的磁通密度对靶材施加转动磁场持续两分钟。在这样施加磁场之后，在作为加热装置28的热风干燥器以80℃的温度操作的状态下将靶材放置例如24小时。在固化状态下得到的最终的树脂成型体12在视觉观察中在试样26的上表面展现出与施加磁场之前的试样26的金属质感和光亮外观相比明显改善了的金属质感和光亮外观。

图16是示出作为实验之后的试样26的树脂成型体12的上表面的照片。在图16的照片中，与图17中示出的通常的注射成型体27的表面相比，铁磁光亮剂以大致没有间隙的状态紧密且密集地堆集，从而获得了导致高品质质感的金属质感和光亮外观。如图16和图18所示，因为铁磁光亮剂10以大致没有间隙的状态紧密且密集地堆集，所以实验之后的试样26的上表面能够展现出导致高品质质感的改善了的金属质感和光亮外观。

此外，当从试样26的侧面观察试样26时，如图19所示，试样上部看起来为黑色，并且试样下部具有硅橡胶的树脂颜色。此外，如图20所示，在试样26的下表面几乎不存在铁磁光亮剂10。

此外，注意添加至试样26的铁磁光亮剂10，如图1所示，ab表面具有最光亮的外观，ac表面和bc表面的光反射区域小于ab表面的光反射区域。因此，在视觉观察中，ac表面和bc表面看起来为黑色。

考虑到以上问题，从图16、图18和图19的观察结果应该理解的是，以具有较光亮外观的ab表面面对试样上表面并且均具有较不光亮外观的ac表面和bc表面面对试样侧面的状态对作为铁磁光亮剂10的PC坡莫合金薄片进行取向分布控制。

此外，因为当从试样26的侧面观察试样26时试样下部具有硅橡胶颜色，所以在施加磁场之前分散地展现的PC坡莫合金薄片明显移动至试样上部。

被证明了的是，树脂材料着色技术能够提供能展现出导致高品质质感的高金属质感和光亮外观的树脂成型体12。根据树脂材料着色技术，通过在所需位置对试样26的熔融树脂11施加转动磁场并且对铁磁光亮剂10进行三轴取向控制和取向（排列）分布控制来形成树脂成型体12。代表树脂成型体12的金属质感和光亮外观的参数之一是以下表1中示出的翻转值（FF值）。

[表1]

代表金属质感的翻转值（FF值）

	注射成型体表面（图17）	本实施方式（图16和图18）	银色涂敷体
				FF值	2.4	4	2.8

翻转值（FF值）粗略地表示如下：

在FF值＜3的情况中，材料着色树脂组件能够展现出与涂敷树脂组件的金属质感相同的金属质感。

在FF值≥3的情况中，材料着色树脂组件能够展现出与涂敷树脂组件的金属质感相同或更好的金属质感。

在FF值＝6的情况中，材料着色树脂组件能够展现出与通过最大程度地半部（半）光亮镀敷获得的金属质感相同的金属质感。

实施例1的试验之后的试样26的FF值为4，因此，能够得到能展现出与涂敷树脂组件的金属质感和光亮外观相同或更好的金属质感和光亮外观的金属树脂组件。

[实施例2]

关于对铁磁光亮剂的三轴取向控制，利用图9A和图9B中示出的转动磁场设备16进行实验，以便证明添加至作为试样26的树脂材料的铁磁光亮剂10的所有颗粒的ab表面均面对试样26的上表面（三轴取向控制状态）。在转动磁场设备16中，试样26被放在磁极17和18之间的区域中，该区域具有均匀磁场而没有磁场梯度。在对作为添加至熔融树脂11的铁磁光亮剂10的坡莫合金薄片仅进行三轴取向控制的条件下，利用转动磁场设备16进行实验。

将平均粒径为24μm且长宽比为40的鳞片状PC坡莫合金薄片（铁磁光亮剂10）添加并且均匀分散到粘度为100Pa·s的聚氨酯UV固化树脂（作为试样26的树脂材料）中，由此得到浆体。铁磁光亮剂10的添加率低至10wt%以下，例如为2wt%。将如此得到的浆体倒入直径为8mm且厚度为10mm的非磁性容器25（模腔）中，并且以240rpm的转速在磁极17和18之间以0.3T的磁通密度对靶材施加转动磁场持续一秒。在这样施加磁场之后，在固化加工中用紫外线（UV）照射靶材。

图21是示出实验之后的试样26的上表面外观的照片，图22是示出实验之后的试样26的截面的照片。在两幅照片中，均获得了高金属质感。此外，如图23所示，当从试样26侧面观察时，试样26是半透明的且带有黑色。也就是，光在试样上表面反射，而光透过试样侧面。因此证明了，在图1中放大地示出的形状各向异性鳞片状铁磁光亮剂10中，具有较光亮外观的ab表面面对试样上表面或试样下表面，均具有较不光亮外观的ac表面和bc表面面对试样侧面（即，对铁磁光亮剂10进行三轴取向控制）。

[实施例3]

关于对铁磁光亮剂的取向分布控制，利用作为实施例1的铁磁光亮剂10的PC坡莫合金薄片进行关于移位运动的确证实验，以便证明在试样26的熔融树脂11内部控制铁磁光亮剂10的取向（排列）分布。

在实施例3中，将平均粒径为24μm且长宽比为40的鳞片状PC坡莫合金薄片（铁磁光亮剂10）添加并均匀分散到粘度为100Pa·s的室温固化液态硅橡胶（树脂材料）中，由此得到浆体。

铁磁光亮剂10的添加率低，例如为2wt%。此外，将无添加物的室温固化液态硅橡胶放在如此得到的浆体上。在该条件下进行与实施例1中相同的实验。

在实验之前，如图24所示，试样26的上表面提供无添加物的室温固化液态硅橡胶的乳白色。在实验之后，也就是在施加磁场之后，如图25所示，在试样26的上表面存在作为铁磁光亮剂10的PC坡莫合金粉末（薄片）。PC坡莫合金粉末（薄片）在利用转动磁场设备15的实验期间显然经过并且移位通过了无添加物的室温固化液态硅橡胶（树脂材料）。

[实施例4]

将平均粒径为24μm且长宽比为40的PC坡莫合金薄片（铁磁光亮剂10）添加并均匀分散到粘度为1000Pa·s的聚丙烯树脂（树脂材料）内，由此得到粒状试样。铁磁光亮剂10的添加率为小重量百分比，例如为2wt%。将如此得到的粒状试样注射成型，由此形成10mm×10mm×2mm（厚度）的成型体。

接着，将如此形成的注射成型体放到图8A和8B中示出的转动磁场设备15的容器25中，并通过加热装置28加热至200℃。以200rpm的转台速度在磁极17和18之间以1T的磁通密度对靶材施加转动磁场持续60分钟。在这样施加磁场之后，将靶材冷却。以该方式，形成树脂成型体12。

根据该实验的结果，与实施例1的树脂成型体12类似，当视觉观察时，最终的树脂成型体12展现出与施加磁场之前的试样26的金属质感相比明显改善了的金属质感。试样上部看起来为黑色，试样下部提供了聚丙烯颜色。

[实施例5]

利用注射成型体作为树脂成型体进行与实施例4相同的实验。使用的注射成型体具有熔接线。

当实验之后观察树脂成型体时，熔接线消失。

Claims (7)

1.一种树脂成型体，其包括添加了所需量的具有形状各向异性的铁磁光亮剂的聚合材料，其中所述聚合材料为热塑性树脂、热固性树脂、弹性体和橡胶之一，

其中，当所述聚合材料在模腔内部处于熔融树脂状态时，对所述聚合材料进行三轴取向控制和取向分布控制，所述三轴取向控制和取向分布控制为在所需位置对所述熔融树脂施加转动磁场、调节混合在所述熔融树脂中的所述铁磁光亮剂的取向、并且使混合在所述熔融树脂中的所述铁磁光亮剂沿所需方向移位，

通过该控制使混合在所述熔融树脂中的所述铁磁光亮剂移位至设计表面侧，使得取向集中地分布，以此进行成型加工。

2.根据权利要求1所述的树脂成型体，其特征在于，添加至所述聚合材料的所述铁磁光亮剂的所需量为0.1wt%至10wt%，并且所述铁磁光亮剂为鳞片状状态并且具有1μm至200μm的平均粒径和10至1000的长宽比。

3.根据权利要求1所述的树脂成型体，其特征在于，所述三轴取向控制通过对添加了所述铁磁光亮剂的所述聚合材料的所述熔融树脂施加所述转动磁场来进行，并且混合在所述熔融树脂中的所述铁磁光亮剂的取向调节成沿相同方向。

4.根据权利要求1所述的树脂成型体，其特征在于，所述取向分布控制通过对添加了所述铁磁光亮剂的所述聚合材料的所述熔融树脂施加所述转动磁场并且赋予沿所述树脂成型体的板厚方向的磁场梯度来进行，并且混合在所述熔融树脂中的所述铁磁光亮剂移位至所述设计表面附近，使得取向集中地分布。

5.根据权利要求1所述的树脂成型体，其特征在于，所述转动磁场由磁体用转子部、模腔用转子部和磁场方向用切换装置之一来控制，从而直接或间接地获得200rpm的转速。

6.一种树脂成型体的制造方法，所述方法包括如下步骤：

将具有形状各向异性的铁磁光亮剂添加到热塑性树脂、热固性树脂、弹性体和橡胶之一的材料中，以制备聚合材料；

将所述聚合材料放到模腔内；

在所述聚合材料的成型和加工期间使所述聚合材料变成熔融树脂状态；

对所述熔融树脂施加转动磁场；以及

通过三轴取向控制将混合在所述熔融树脂中的所述铁磁光亮剂的取向调节成沿相同方向，由此形成树脂成型体。

7.根据权利要求6所述的树脂成型体的制造方法，所述方法还包括如下步骤：

在所述聚合材料的成型和加工期间使所述聚合材料变成所述熔融树脂状态；

对所述熔融树脂施加所述转动磁场；

赋予沿所述树脂成型体的板厚方向的磁场梯度；和

进行取向分布控制，使得混合在所述熔融树脂中的所述铁磁光亮剂移位并集中地分布到一侧，由此形成所述树脂成型体。

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