DE102013105075B4

DE102013105075B4 - Harzformkörper und Verfahren zu seiner Herstellung

Info

Publication number: DE102013105075B4
Application number: DE102013105075.1A
Authority: DE
Inventors: Yunosuke Fukami; Tsunehisa Kimura; Fumiko Kimura
Original assignee: Suzuki Motor Corp
Current assignee: Suzuki Motor Corp
Priority date: 2012-05-17
Filing date: 2013-05-17
Publication date: 2018-01-04
Anticipated expiration: 2033-05-18
Also published as: US20130309488A1; CN103421339B; DE102013105075A1; JP5994382B2; CN103421339A; JP2013241489A

Abstract

Verfahren zum Fertigen eines Harzformkörpers, umfassend folgende Schritte: Bereitstellen eines Thermoplasts, eines Duroplasts, eines Elastomers oder eines Gummis als Polymermaterial, dem ein ferromagnetisches Glitzermittel mit Formanisotropie beigegeben ist; Einbringen des Polymermaterials in einen Formhohlraum; Bringen des Polymermaterials in einen geschmolzenen Harzzustand während des Formens und Verarbeitens des Polymermaterials; Anlegen eines magnetischen Drehfelds an das geschmolzene Harz; Anwenden eines Magnetfeldgradienten in Plattendicken-Richtung auf den Harzformkörper; und Ausführen einer dreiachsigen Orientierungssteuerung, enthaltend das Justieren einer Orientierung des in das geschmolzene Harz gemischten ferromagnetischen Glitzermittels in dieselbe Richtung, um dadurch einen Harzformkörper zu bilden, und Ausführen der Orientierungsverteilungs-Steuerung in der Weise, dass das in das geschmolzene Harz gemischte ferromagnetische Glitzermittel verlagert und konzentriert zu einer Seite verteilt wird, um dadurch den Harzformkörper zu bilden.

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Harzmaterial-Färbungsmethode unter Verwendung eines ferromagnetischen Glitzeragens oder -mittels, welches einem geschmolzenen Harz hinzugefügt wird; insbesondere betrifft sie einen Harzformkörper und ein Verfahren zu seiner Fertigung. Der Harzformkörper wird gebildet durch Aufbringen eines gewünschten magnetischen Drehfelds auf ein Formanisotropie aufweisendes ferromagnetisches Glitzermittel, welches dem viskosen Körper eines geschmolzenen Harzes hinzugefügt ist. Der Harzformkörper kann eine metallische Textur und ein glitzerndes Erscheinungsbild aufweisen, das zu einer qualitativ hochstehenden Textur führt, und er kann einen Mangel in seinem äußeren Erscheinungsbild unterdrücken.
Stand der Technik
In den vergangenen Jahren sind in zunehmendem Maße gefärbte Harzwerkstoffe eingesetzt worden, um das äußere Erscheinungsbild von Harzformkörpern zu prägen, beispielsweise zu dem Zweck, flüchtige organische Verbindungen im Hinblick auf Umweltbelastung ebenso zu reduzieren wie Kosten von Harzbauteilen. Die gefärbten Harzwerkstoffe werden nicht einer Oberflächenbehandlung unterzogen, beispielsweise mit einem Überzug versehen, sondern sie werden selbst gefärbt, um in dem gefärbten Zustand geformt zu werden.
Insbesondere enthält ein weit verbreiteter gefärbter Harzwerkstoff, der für einen Harzformkörper eingesetzt wird, der ein äußeres Erscheinungsbild mit einer hochqualitativen Textur aufweist, ein Glitzermittel (ein Färbungsagens) wie beispielsweise Metallpulver, Glasflocken oder Glimmer, und das Material wird gefärbt, um eine perl-metallische-Farbe, eine silber-metallische Farbe oder eine waffen-metallische Farbe zu erhalten. Ein derartiger gefärbter Harzwerkstoff kann ein glitzerndes Erscheinungsbild und eine Perlentextur aufweisen, um zu einem Harzformteil verarbeitet zu werden.
Um einen Harzformkörper mit glitzerndem Erscheinungsbild zu erhalten, ist es erforderlich, dass ein Glitzermittel, welches dem Harzformkörper beigegeben ist, effektiv Licht auf seiner glatten Oberfläche reflektiert. Aus diesem Grund ist es bevorzugt, wenn das Glitzermittel nicht eine sphärische Form ohne glatte Oberfläche wie beispielsweise eine Kugel aufweist, sondern eine plattenförmige Form besitzt. Die im Handel erhältlichen Glitzermittel werden zu teilchenförmigen, schuppenähnlichen Formen mit Formanisotropie verarbeitet.
Im Allgemeinen beträgt die Zugabemenge von Glitzermittel zu einem gefärbten Harzformkörper (Zuschlagsrate) etwa 0,1 bis einige Prozent. Weil das Glitzermittel gleichmäßig in geschmolzenem Harz dispergiert ist, ist von dem dem Harzformkörper zugemischten Glitzermittel diejenige Menge, die sich in der Nähe der Oberfläche des Harzformkörpers visuell erkennen lässt, im Vergleich zu der gesamten Zuschlagsmenge beträchtlich klein. Wenn also die Zuschlagsmenge des Glitzermittels nur 0,1 bis einige Prozent beträgt, reicht es nicht aus, hierdurch dem Harzformkörper eine metallische Textur und ein glitzerndes Erscheinungsbild zu verleihen. Das heißt: die erreichte metallische Textur und das glitzernde Erscheinungsbild sind beschränkt.
Die metallische Textur lässt sich verbessern, indem man die Zuschlagsmenge an Glitzermittel steigert. Allerdings werden bei Steigerung der Zuschlagsmenge die physikalischen Eigenschaften und Funktionen des Harzmaterials beeinträchtigt, der wirtschaftliche Wirkungsgrad wird also bei gleichzeitiger Kostensteigerung vermindert.
Bei einem Harzformkörper aus Harzmaterial mit nur einem geringen Prozentsatz zugemischten Glitzermittels wird nur ein fleckiges Glitzer-Erscheinungsbild erhalten, da das Glitzermittel in der Oberfläche des Formkörpers gestreut verteilt ist, so dass es unmöglich ist, eine metallische Textur und ein Glitzermittel-Erscheinungsbild zu erreichen, die gleich stark oder stärker sind als diejenigen, die beispielsweise durch einen Überzug erreicht werden, das entspricht beispielsweise einem glitzernden Erscheinungsbild von drei oder mehr, gemessen als Flip-Flop-Wert.
Da außerdem das Glitzermittel in einem schuppenähnlichen Zustand geformt und verarbeitet wird, um die metallische Struktur zu erzielen, ist die Änderung des äußeren Erscheinungsbilds beim visuellen Beobachten abhängig von der Orientierung des Glitzermittels beträchtlich. Bei einem häufig verwendeten Spritzgieß-Harzkörper ändert sich die Orientierung des Glitzermittels durch die Kollision des Harzmaterials und dergleichen während des Spritzgießvorgangs, so dass aus der Formkörperoberfläche eine Schweißnaht, eine Einsenkung oder eine Fließmarkierung in Erscheinung tritt.
Wenn die Schweißnaht und dergleichen an dem Harzformkörper in Erscheinung treten, erscheint häufig ein Defekt oder eine Störung des äußeren Erscheinungsbilds, was typisch ist für einen Harzformkörper.
Im Stand der Technik gibt es folgendes Verfahren: Dispergieren eines elektrisch leitenden Materials in einem Fließkörper, beispielsweise in verfestigbarem, heißschmelzendem Harz; Anlegen eines sich zeitlich ändernden Magnetfelds an das elektrisch leitende Material; und Orientieren des elektrisch leitenden Materials mit Hilfe einer magnetischen Wechselwirkung zwischen einem magnetischen Induktionsfeld, welches durch einen induzierten Strom entsteht, der in dem elektrisch leitenden Material erzeugt wird, und das zeitlich variierende Magnetfeld. Dies ist zum Beispiel in der Patentschrift 1 ( JP 2008 071 495 A ) offenbart.
Außerdem beschreibt die Patentschrift 2 ( JP 2006 057 055 A ) folgendes Verfahren: Platzieren eines in einem Suspensionsmedium (einer Flüssigkeit) suspendierten kurz-faserigen Werkstoffs in einem statischen Magnetfeld; Anwenden eines elliptischen magnetischen Drehfelds und Steuern der Orientierung des suspendierten Materials.
Die Patentschrift 3 ( JP 2006 264 316 A ) beschreibt folgendes Verfahren: Aufbringen eines magnetischen Drehfelds auf eine Schlämme, in welcher nicht-ferromagnetische keramische Kristallpartikel in einem Lösungsmittel dispergiert sind; und Steuern der Orientierung der nicht-(ferro-)magnetischen Partikel.
Die Patentschrift 4 ( JP H10 95026 A ) beschreibt ein Verfahren zum Fertigen eines metallischen Harzprodukts, welches folgende Schritte umfasst: in einen Formhohlraum wird geschmolzenes Harzmaterial eingespritzt, welchem ein magnetisches Glitzeragens (Metallflocken) beigemischt ist; es wird alternierend die Magnetkraft eines Magneten erzeugt, um das magnetische Glitzermittel im Inneren des geschmolzenen Harzes zu bewegen und dadurch zu verhindern, dass es zu dem Auftreten einer Schweißmarkierung kommt.
Patentschrift 5 ( JP H02 295 665 A ) beschreibt folgendes Verfahren: Abkühlen eines kurz-faserigen Metall-Kompositmaterials, welches in einem halbgeschmolzenen Gussmetall gemischt ist, im Inneren eines Formhohlraums bei gleichzeitigem Aufbringen eines magnetischen Drehfelds; und Fertigen eines Metallmatrix-Komposits, in welchem die kurzen Fasern in eine vorbestimmte Richtung orientiert sind. Das in der Patentschrift 5 beschriebene Verfahren bezieht sich nicht auf eine Harzmaterial-Färbungsmethode.
Bei der Erfindung nach Patentschrift 1 wird die Orientierung des elektrisch leitenden Materials mit Hilfe der Wechselwirkung zwischen dem in dem elektrisch leitenden Material induzierten Strom und dem an das Material angelegten zeitlich variierenden Magnetfeld gesteuert.
Bei der in den Patentschriften 2 und 3 beschriebenen Erfindungen wird zwar ein dynamisches Magnetfeld als magnetisches Drehfeld eingesetzt, allerdings zielen diese Erfindungen auf Kurzfasern aus Kohlenstoff und Polyethylen sowie einen nicht-magnetischen Körper aus nicht-ferromagnetischen Keramikkristallen ab, um die Orientierung mit Hilfe der anisotropen magnetischen Suszeptibilität der nicht-magnetischen Kristalle zu steuern; jene Erfindungen zielen aber nicht auf die Formanisotropie eines magnetischen Körpers ab.
Wie bereits erwähnt lassen sich die metallische Textur und das glitzernde Erscheinungsbild eines Harzformkörpers dadurch verbessern, dass man die Zuschlagsmenge an Glitzermaterial aus Metall erhöht. In diesem Fall allerdings werden die physikalischen Eigenschaften und Funktionsweisen als Harzmaterial beeinträchtigt, und aufgrund einer Kostensteigerung leidet der wirtschaftliche Wirkungsgrad.
Andererseits existiert eine Methode, um einem Erscheinungsbild eines Harzformkörpers eine Metalltextur und ein glitzerndes Erscheinungsbild zu verleihen, indem man die Zuschlagsmenge eines Glitzermittels, beispielsweise in Form eines Metallpulvers, von Glasflocken oder Glimmerpulver erhöht, das dem viskosen Körper aus geschmolzenem Harzmaterial beigegeben wird, ohne dass eine Oberflächenbehandlung erfolgt, beispielsweise in Form eines Überzugs. Aber selbst wenn nur ein geringer Prozentsatz des Glitzermittels hinzugefügt wird, ist es nicht möglich, eine ausreichende metallische Textur und ein glitzerndes Erscheinungsbild zu erreichen (beispielsweise einen Flip-Flop-Wert von 3 oder mehr zu erreichen), so dass dieser Harzformkörper keine hochqualitative Textur mit dem Erscheinungsbild einer Metalltextur und eines Glitzerüberzugs erreichen kann.
In der letzten Zeit wurden keinerlei Methoden für eine dreiaxiale Orientierungssteuerung und Orientierungs-Verteilungssteuerung bekannt. Bei der dreiachsigen Orientierungssteuerung wird die Orientierung eines ferromagnetischen Glitzermittels in dem viskosen Körper geschmolzenen Harzes unter Ausnutzung der Formanisotropie des ferromagnetischen Glitzermittels eingestellt. Zur Steuerung der Orientierungsverteilung wird das ferromagnetische Glitzermittel in einer gewünschten Richtung verlagert, um dadurch auf einer Seite in konzentrierter Weise verteilt zu werden.
DE 94 21 278 U1 offenbart ein Verfahren zum Herstellen eines Formteils aus Kunststoff, in welches Partikel mit elektrischer Leitfähigkeit eingebracht werden. Zur Ausrichtung der Partikel können ein statisches Magnetfeld oder ein magnetisches Wechselfeld benutzt werden. Durch Anwendung eines Feldgradienten kann eine gezielte Konzentration der Partikel in Schichten ermöglicht werden. In DE 10 2006 016 725 A1 wird ebenfalls ein Verfahren zum Herstellen eines Kunststoffteils mit ferromagnetischen Partikeln beschrieben. Die Partikel werden durch ein angelegtes Magnetfeld an die Oberfläche gezogen und nach gewünschter Magnetfeldverteilung ausgerichtet. Weiter wird auch in DE 197 53 821 A1 ein Verbundwerkstoff auf Kunststoffbasis mit eingelagerten metallischen Partikeln beschrieben.
OFFENBARUNG DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung wurde im Hinblick auf die oben erläuterten, im Stand der Technik anzutreffenden Umstände gemacht, und es ist ihr Ziel, einen Harzformkörper und ein Verfahren zu seiner Fertigung anzugeben, bei dem dem viskosen Körper eines geschmolzenen Harzes hinzugefügtes ferromagnetisches Material einer Formung unterzogen wird, indem eine dreiachsige Orientierungssteuerung und eine Orientierungsverteilungs-Steuerung vorgenommen wird, um dadurch eine metallische Textur und ein glitzerndes Erscheinungsbild zu erzielen, was insgesamt zu einer hochqualitativen Textur führt.
Bei der dreiachsigen Orientierungssteuerung wird die Orientierung des ferromagnetischen Glitzermittels durch Anlegen eines erforderlichen magnetischen Drehfelds eingestellt, und bei der Orientierungsverteilungs-Steuerung wird das ferromagnetische Glitzermittel derart verlagert, dass es in konzentrierter Weise verteilt ist.
Erfindungsgemäß wird das obige Ziel und werden weitere Ziele dadurch erreicht, dass gemäß einem Aspekt ein Verfahren zum Fertigen eines Harzformkörpers geschaffen wird, welches umfasst: Bereitstellen eines Thermoplasts, eines Duroplasts, eines Elastomers oder eines Gummis als Polymermaterial, dem ein ferromagnetisches Glitzermittel mit Formanisotropie beigegeben ist; Einbringen des Polymermaterials in einen Formhohlraum; Bringen des Polymermaterials in einen geschmolzenen Harzzustand während des Formens und Verarbeitens des Polymermaterials; Anlegen eines magnetischen Drehfelds an das geschmolzene Harz; und Ausführen einer dreiachsigen Orientierungssteuerung, enthaltend das Justieren einer Orientierung des in das geschmolzene Harz gemischten ferromagnetischen Glitzermittels in dieselbe Richtung, um dadurch einen Harzformkörper zu bilden.
Bei diesem Aspekt ist weiterhin vorgesehen: Bringen des Polymermaterials in den geschmolzenen Harzzustand während des Formens und Verarbeitens des Polymermaterials; Aufbringen des magnetischen Drehfelds auf das geschmolzene Harz; Anwenden eines Magnetfeldgradienten in Plattendicken-Richtung auf den Harzformkörper; und Ausführen einer Orientierungsverteilungs-Steuerung in der Weise, dass das in das geschmolzene Harz gemischte ferromagnetische Glitzermittel verlagert und konzentriert zu einer Seite verteilt wird, um dadurch den Harzformkörper zu bilden.
Wenn sich erfindungsgemäß das Polymermaterial im geschmolzenen Harzzustand befindet, wird der Harzformkörper durch eine dreiachsige Orientierungssteuerung und durch die Orientierungsverteilungs-Steuerung geformt, indem ein erforderliches magnetisches Drehfeld aufgebracht oder angewendet wird. Damit wird die Orientierung des dem geschmolzenen Harz beigemischten ferromagnetischen Glitzermittels zweidimensional einjustiert, und das in das geschmolzene Harz eingemischte ferromagnetische Glitzermittel wird in die erforderliche Richtung verlagert, um dadurch in konzentrierter Weise verteilt zu werden. Der so geformte Harzformkörper kann eine hervorragende metallische Textur und ein glitzerndes Erscheinungsbild aufweisen, gleich gut oder noch besser, als es mit einem Überzug erreicht wird, und kann außerdem eine hochqualitative Textur zeigen.
Weiterhin kann die Erfindung eine Schweißnaht, eine Einsenkung, eine Fließmarkierung und dergleichen an einer Entstehung verhindern, wie sie für Harze besonders sind, die Erfindung kann Defekte oder Fehler im äußeren Erscheinungsbild des Harzformkörpers unterdrücken und erfordert keinerlei Beschichtungs- oder Plattierprozesse. Dementsprechend kann die vorliegende Erfindung den Harzformkörper bieten, bei dem die Emission von für die Umwelt bedenklichen Substanzen reduziert wird, der frei ist von Problemen des Abschälens und Rostens, und der keine Beschichtung oder Plattierung benötigt. Durch das Verfahren wird insbesondere ein Harzformkörper geschaffen, enthaltend ein Polymermaterial, dem eine erforderliche Menge ferromagnetischen Glitzermittels mit Formanisotropie beigegeben ist, wobei das Polymermaterial ein Thermoplast, ein Duroplast, Elastomer oder Gummi ist, wobei dann, wenn das Polymermaterial sich in geschmolzenem Harzzustand im Inneren eines Formhohlraums befindet, das Polymermaterial einer dreiachsigen Orientierungssteuerung und einer Orientierungsverteilungs-Steuerung unterzogen wird, indem ein magnetisches Drehfeld an einer erforderlichen Stelle auf das geschmolzene Harz zu Wirkung gebracht wird, eine Orientierung des in das geschmolzene Harz gemischten ferromagnetischen Glitzermittels justiert wird und das in das geschmolzene Harz gemischte ferromagnetische Glitzermittel in eine geforderte Richtung verlagert wird, und das in das geschmolzene Harz gemischte ferromagnetische Glitzermittel anschließend zu einer Sichtflächenseite verlagert wird, um dadurch für die Orientierung konzentriert verteilt zu werden.
Bei dem obigen Aspekt kann es wünschenswert sein, dass eine erforderliche Menge des dem Polymermaterial hinzugefügten ferromagnetischen Glitzermittel 0,1 bis 10 Gew.-% beträgt und das ferromagnetische Glitzermittel sich in einem schuppenähnlichen Zustand befindet und einen mittleren Partikeldurchmesser von 1 μm bis 200 μm und ein Seitenverhältnis von 10 bis 1.000 aufweist.
Wie beschrieben, umfasst das Verfahren, dass die dreiachsige Orientierung dadurch erfolgt, dass das magnetische Drehfeld auf das geschmolzene Harz des Polymermaterials aufgebracht wird, dem das ferromagnetische Glitzermittel hinzugefügt ist, und die Orientierung des in das geschmolzene Harz gemischten ferromagnetischen Glitzermittels in die gleiche Richtung einjustiert ist.
Wie ebenfalls beschrieben, umfasst das Verfahren, dass die Orientierungsverteilungs-Steuerung dadurch erfolgt ist, dass das magnetische Drehfeld auf das geschmolzene Harz des Polymermaterials, dem das ferromagnetische Glitzermittel beigefügt ist, aufgebracht wird und ein Magnetfeldgradient in Plattendicken-Richtung des Harzformkörpers vermittelt wird und das in das geschmolzene Harz gemischte ferromagnetische Glitzermittel zu der Nähe der Sichtfläche verlagert ist, um dadurch zur Orientierung konzentriert verteilt zu sein.
Das magnetische Drehfeld wird gesteuert durch eine Dreheinrichtung für einen Magneten, eine Dreheinrichtung für den Formhohlraum und eine Umschalteinrichtung für eine magnetische Feldrichtung, um auf direktem oder indirektem Wege eine Drehzahl von 200 UpM zu erreichen.
Die Aufgabe wird auch durch einen Harzformkörper mit den Merkmalen des Patentanspruchs 4 gelöst.
Die Besonderheiten und weitere charakteristische Merkmale der Erfindung werden deutlicher aus der nachfolgenden Beschreibung unter Bezugnahme auf die begleitenden Zeichnungen.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 ist eine Konzeptansicht, die die Formanisotropie eines ferromagnetischen Glitzermittels (ein Metallpulver) veranschaulicht, welches einem Harzformkörper beigefügt ist;
2A ist eine anschauliche Darstellung, welche eine dreiachsige Orientierungssteuerung veranschaulicht, bei der die Orientierung des ferromagnetischen Glitzermittels in einem geschmolzenen Harzmaterial eingestellt wird durch Einwirken-Lassen eines magnetischen Drehfelds, und 2B ist eine anschauliche Darstellung, die eine Orientierungs-(Ausrichtungs-)Verteilungs-Steuerung veranschaulicht, bei der das ferromagnetische Glitzermittel derart verlagert wird, dass es in der Nähe der Sichtfläche konzentriert verteilt ist;
3A ist eine vergrößerte Querschnittansicht, die einen Harzformkörper darstellt, der ein ferromagnetisches Glitzermittel enthält, dessen Orientierung ungleichmäßig ist, und 3B ist eine vergrößerte Querschnittansicht, die einen Harzformkörper gemäß einer Ausführungsform der Erfindung zeigt, in welchem sämtliche Partikel eines ferromagnetischen Glitzermittels in der Nähe einer Sichtfläche durch Aufbringen eines erforderlichen magnetischen Drehfelds orientiert und verteilt sind;
4A ist eine Draufsicht auf ein metallisches Harzbauteil oder Teile, die aus dem in 3A dargestellten Harzformkörper erhalten werden, und 4B ist eine Draufsicht eines metallischen Harzbauteils oder von Teilen, die aus dem Harzformkörper nach 3B gemäß der Ausführungsform der Erfindung erhalten wurden;
5A ist eine Querschnittansicht, die einen plattierten Harzformkörper darstellt, und 5B ist eine Draufsicht, die die metallische Harzkomponente veranschaulicht, die aus dem plattierten Harzformkörper gewonnen wurde;
6A ist eine vergrößerte Querschnittansicht, die teilweise einen Harzformkörper zeigt, der eine Grundmaterialoberfläche aufweist, auf der eine Plattierungsschicht gebildet ist, und 6B ist eine vergrößerte Querschnittansicht, die teilweise einen Harzformkörper mit einer Sichtfläche zeigt, in deren Nähe die Orientierung (Ausrichtung) und Verteilung eines ferromagnetischen Glitzermittels gesteuert ist;
7A ist eine perspektivische Ansicht eines Beispiels eines Harzformkörpers, der durch übliches Spritzgießen eines geschmolzenen Harzes gebildet wurde, und 7B ist eine perspektivische Ansicht eines Beispiels eines Harzformkörpers, der durch Spritzgießen eines geschmolzenen Harzes gebildet wurde, während ein Magnetfeld an das Material angelegt wurde;
8A ist eine schematische perspektivische Darstellung, die eine magnetische Drehfeldvorrichtung veranschaulicht, die einen Harzformkörper bildet, und 8B ist eine schematische Frontansicht der in 8A dargestellten magnetischen Drehfeldvorrichtung; 9A ist eine schematische Draufsicht eines weiteren Beispiels der magnetischen Drehfeldvorrichtung, und 9B ist eine schematische Frontansicht der in 9A dargestellten magnetischen Drehfeldvorrichtung;
10 ist ein Diagramm, welches eine Relation der Anordnung zwischen der Magnetfeldverteilung in der magnetischen Drehfeldvorrichtung und einer Probe (einem Harzformkörper) erläutert;
11A ist eine Ansicht, die ein Beispiel für ein Orientierungsmuster eines ferromagnetischen Glitzermittels veranschaulicht, auf das ein Magnetfeld zur Einwirkung gebracht wird, und 11B ist eine Ansicht eines Beispiels für ein Orientierungsmuster eines ferromagnetischen Glitzermittels, welches nicht dreht;
12 ist eine anschauliche Darstellung zum Erläutern eines Moments, bei dem Partikel eines ferromagnetischen Glitzermittels voneinander aufgrund des Anlegens eines Magnetfelds angezogen werden;
13 ist eine erläuternde Darstellung zum Veranschaulichen eines Moments, bei dem Partikel eines ferromagnetischen Glitzermittels aufgrund des Anlegens eines Magnetfelds voneinander weggetrieben werden;
14 ist eine Photographie einer Probenoberfläche (der Oberfläche eines Harzformkörpers), auf der Partikel eines ferromagnetischen Glitzermittels übereinandergestapelt sind;
15 ist eine Photographie einer Oberseite einer Probe eines Beispiels 1, welches vor dem Aufbringen eines Magnetfelds in einen Glasbehälter eingebracht wurde;
16 ist eine Photographie, die die Oberseite der Probe (des Harzformkörpers) des Beispiels 1 nach einem Experiment veranschaulicht;
17 ist eine Photographie, die eine Oberfläche eines normalen Spritzgusskörpers veranschaulicht, der durch Spritzgießen der Probe nach Beispiel 1 gebildet wurde;
18 ist eine Photographie des äußeren Erscheinungsbilds der Oberseite der Probe (des Harzformkörpers) des Beispiels 1 nach dem Experiment;
19 ist eine Photographie des äußeren Erscheinungsbilds einer Seitenfläche der Probe (des Harzformkörpers) des Beispiels 1 nach dem Experiment;
20 ist eine Photographie, die eine Unterseite (Bodenfläche) der Probe des Beispiels 1 nach dem Experiment zeigt;
21 ist eine Photographie des äußeren Erscheinungsbilds einer Oberseite einer Probe (eines Harzformkörpers) eines Beispiels 2 nach einem Experiment;
22 ist eine Photographie, die einen Querschnitt der Probe (des Harzformkörpers) des Beispiels 2 nach dem Experiment zeigt;
23 ist eine Photographie des äußeren Erscheinungsbilds einer Seitenfläche der Probe (des Harzformkörpers) des Beispiels 2 nach dem Experiment;
24 ist eine Photographie, die das äußere Erscheinungsbild einer Probe eines Beispiels 3 vor einem Experiment (vor Aufbringen des Magnetfelds) veranschaulicht; und
25 ist eine Photographie, die das äußere Erscheinungsbild der Probe des Beispiels 3 nach dem Experiment (nach Aufbringen des Magnetfelds) veranschaulicht.
BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORM
Im Folgenden wird eine Ausführungsform eines Harzformkörpers und eines Verfahrens zum Fertigen desselben gemäß der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die begleitenden Zeichnungen beschrieben.
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Harzmaterial-Farbgebungsmethode, bei der ein von außen sichtbarer Harzformkörper unter Verwendung eines ferromagnetischen Glitzermittels (Agens) gebildet wird, welches dem viskosen Körper einer fluiden Substanz hinzugefügt wird, um eine metallische Textur und ein glitzerndes Erscheinungsbild zu erreichen, was zu einer insgesamt hochqualitativen Textur führt. Insbesondere schafft die vorliegende Erfindung einen Harzformkörper und ein Verfahren zu seiner Herstellung, wobei der Harzformkörper gebildet wird durch: Anlegen – an einer erforderlichen Stelle – eines magnetischen Drehfelds an den viskosen Körper (im Fall eines Harzes, den viskoelastischen Körper) aus einem Polymer-(Harz-)Material wie beispielsweise einem Plastik-Harzmaterial, einem Duroplast, einem Elastomer oder Gummi, dem eine erforderliche Menge ferromagnetischen Glitzermittels hinzugefügt ist; und Ausführen einer dreiachsigen Orientierungssteuerung und Steuerung der Orientierungs-(Ausrichtungs-)Verteilung an dem Körper. Der so gebildete Harzformkörper kann eine metallische Textur und ein glitzerndes Erscheinungsbild zeigen, was einer hochqualitativen Textur entspricht, und er kann Schwierigkeiten beim äußeren Erscheinungsbild unterdrücken.
Die vorliegende Erfindung und die oben angegebenen besonderen Merkmale werden im Folgenden näher erläutert.
[Fließsubstanz]
Beispiele der verwendeten Fließsubstanz beinhalten Polymer-(Harz-)Werkstoffe wie beispielsweise ein plastischer Harzwerkstoff, ein Duroplast, ein Elastomer und Gummi. Es wird ein Harzwerkstoff als Polymermaterial ausgewählt, mit dem ein Polymer-Formkörper erhalten werden kann, der die erforderlichen mechanisch-physikalischen Eigenschaften, thermischen Eigenschaften, elektrischen Eigenschaften, optischen Eigenschaften und dergleichen erfüllt.
Beispiele für die Fließsubstanz, die für die vorliegende Ausführungsform verwendet wird, beinhalten Polymerwerkstoffe wie beispielsweise härtbarer Thermoplast, ein Duroplast, Elastomer und Gummi.
Der Thermoplast enthält beispielsweise Vorpolymere und Polymere bestehend aus Vinylacetat, Vinylalkohol, Vinylbutyral, Vinylchlorid, Acrylsäure, Methacrylsäure, Styrol, Ethylen, Amid, Cellulose, Isobutylen, Vinylether und dergleichen. Weiterhin beinhaltet Duroplast beispielsweise Vorpolymere und Polymere, und bestehend aus Urea, Melamin, Phenol, Resorcin, Epoxid, Imid und dergleichen.
Weiterhin ist es bevorzugt, dass die Schmelzviskosität des viskosen Körpers eines geschmolzenen Harzwerkstoffs als die Fließsubstanz gering ist, und zwar deshalb, damit die dreiachsige Orientierungssteuerung und die Steuerung der Orientierungs-(Ausrichtungs-)Verteilung des dem viskosen Körper beigegebenen ferromagnetischen Glitzermittels in einfacher Weise durchgeführt werden kann.
[Ferromagnetische Glitzermittel]
Metall mit einer hohen magnetischen Suszeptibilität wird als ferromagnetisches Glitzermittel oder -material bevorzugt.
Das für die vorliegende Ausführungsform verwendete ferromagnetische Glitzermittel umfasst als Beispiele schuppenähnliches ferromagnetisches Metall und nicht-magnetisches Metall wie zum Beispiel mit schuppenähnlichem ferromagnetischem Metall beschichtetes Aluminium. Das ferromagnetische Material ist beispielsweise Eisen, Cobalt, Nickel und deren Legierungen.
Die dreiachsige Orientierungssteuerung und Orientierungsverteilungs-Steuerung kann sogar bei einem nicht-magnetischen Metall wie zum Beispiel Aluminium erfolgen, solange eine höhere magnetische Flussdichte und ein stärkeres Magnetfeld auf das nicht-magnetische Metall zur Einwirkung gebracht werden können. Ein am besten als ferromagnetisches Glitzermittel geeignetes Material ist beispielsweise PC-Permalloy (78% Ni–22% Fe) Das PC-Permalloy ist ein Werkstoff mit hoher magnetischer Suszeptibilität (60.000). Dementsprechend ist schuppenähnliches PC-Permalloy, bei dem es sich um eine Ni-Fe-Legierung mit hoher magnetischer Suszeptibilität handelt, ein als schuppenähnliches ferromagnetisches Metall mit darauf aufgebrachtem ferromagnetischem Glitzermittel ein bevorzugter Werkstoff.
[Relation zwischen der Bewegungsgeschwindigkeit U und der Orientierungszeit τ des ferromagnetischen Glitzermittels]
Die Bewegungsgeschwindigkeit U (m/s) und die Orientierungszeit τ (s) des der Fließsubstanz hinzugefügten und ihr untergemischten ferromagnetischen Glitzermittels werden beide erheblich durch eine Viskosität η (Pa·s) des geschmolzenen Harzes beeinflusst, wobei sich die Relation zwischen den Größen durch folgende Gleichungen ausdrücken lässt: U = V·x/(μo·η·K)·B·dB/dz (1) τ = L·η·μo/(V·N·x·B²) (2) wobei V das Volumen (m³) des ferromagnetischen Glitzermittels bezeichnet;
x die magnetische Volumen-Suszeptibilität des ferromagnetischen Glitzermittels bezeichnet;
μo die magnetische Permeabilität im Vakuum (H/m) bezeichnet;
K den von der Form des ferromagnetischen Glitzermittels bezüglich der Bewegung des Glitzermittels abhängigen Tensor bezeichnet;
B die magnetische Flussdichte (T) bezeichnet;
dB/dz den Magnetfeldgradienten (T/m) bezeichnet;
L den von der Form des ferromagnetischen Glitzermittels bezüglich der Orientierung des Glitzermittels abhängigen Tensor bezeichnet; und
N den diamagnetischen Feldkoeffizienten bezeichnet.
Aus den Gleichungen (1) und (2) versteht sich, dass die Bewegungsgeschwindigkeit U und die Orientierungszeit τ des ferromagnetischen Glitzermittels beide signifikant durch die magnetische Suszeptibilität des ferromagnetischen Glitzermittels beeinflusst werden.
[Formanisotropie des ferromagnetischen Glitzermittels]
Ein ferromagnetisches Glitzermittel (Agens) 10, welches dem viskosen Körper eines Harzmaterials als die Fließsubstanz beigegeben wird, besitzt eine tafelförmige Formanisotropie und ist in einem schuppenähnlichen Zustand konfiguriert, um in effizienter Weise die dreiachsige Orientierungssteuerung und die Orientierungs-(Ausrichtungs)Verteilungs-Steuerung vornehmen zu können, indem an einer erforderlichen Stelle ein magnetisches Drehfeld zur Einwirkung gebracht wird.
Speziell ist das ferromagnetische Glitzermittel 10 als schuppenähnliches ferromagnetisches Metall und ein damit überzogenes Material konfiguriert, welches eine derartige Formanisotropie besitzt, wie sie in 1 dargestellt ist, wonach die Kantenlängen a, b und c der ferromagnetischen Glitzermittel 10 verschieden voneinander sind (a ≠ b ≠ c).
[Harzformkörper]
Der Harzformkörper nach der vorliegenden Ausführungsform wird hergestellt durch Zugeben von 0,1 bis 10 Gew.-% des ferromagnetischen Glitzermittels 10 zu dem viskosen Körper des geschmolzenen Harzes aus einem Polymer-(Harz-)Werkstoff wie beispielsweise einem Thermoplast, einem Duroplast, einem Elastomer oder Gummi. Das ferromagnetische Glitzermittel 10 hat einen durchschnittlichen Partikeldurchmesser von 1 um und ein Seitenverhältnis von 10 bis 1000. In dem Zustand, in welchem das ferromagnetische Glitzermittel 10 gleichmäßig in dem geschmolzenen Harz dispergiert und geschmolzen ist, wird ein magnetisches Drehfeld auf das geschmolzene Harz an einer erforderlichen Stelle aufgebracht, wodurch die dreiaxiale Orientierungssteuerung und die Orientierungs-(Ausrichtungs-)Verteilungs-Steuerung an dem Material ausgeführt werden.
Bei der dreiaxialen Orientierungssteuerung werden sämtliche schuppenähnlichen Partikel des ferromagnetischen Glitzermittels 10 in die gleiche Richtung orientiert. Bei der Steuerung der Orientierungs-(Ausrichtungs-)Verteilung wird das ferromagnetische Glitzermittel zu einer Seite (der Seite der im folgenden als Sichtfläche bezeichneten „Designfläche”) innerhalb des geschmolzenen Harzes derart verlagert, dass es konzentriert (das heißt in konzentrierter Weise) verteilt ist.
Bei der vorliegenden Ausführungsform wird eine erforderliche Menge des schuppenähnlichen ferromagnetischen Glitzermittels 10 mit Formanisotropie dem Polymermaterial, zum Beispiel einem Thermoplast oder einem Duroplast, beigegeben. Anschließend wird das resultierende Material in einen Formhohlraum im Inneren einer Harzformkörper-Fertigungsmaschine untergebracht, wobei der Formhohlraum ein aus nicht-magnetischem Metall oder dergleichen gefertigter Formgehäusebereich ist. Auf das resultierende Material wird an einer erforderlichen Stelle ein magnetisches Drehfeld zur Einwirkung gebracht, indem eine magnetische Drehfeldvorrichtung (die weiter unten noch erläutert wird) in Form der Harzformkörper-Fertigungsmaschine verwendet wird.
Wie in 2A dargestellt ist, erfolgt die dreiachsige Orientierungssteuerung in der Weise, dass sämtliche Partikel des ferromagnetischen Glitzermittels 10 (des Metallpulvers), das in das geschmolzene Harz 11 des Polymermaterials eingemischt ist, in die gleiche Richtung orientiert werden. Wie weiterhin in 2B dargestellt ist, ist ein Mindest-Magnetfeldgradient (ein geneigtes Magnetfeld) für das magnetische Drehfeld erforderlich, wodurch das ferromagnetische Glitzermittel 10 zu einer Seite (der Sichtflächenseite) innerhalb des geschmolzenen Harzes 11 verlagert wird, um zur Orientierung konzentriert verteilt zu werden. In der oben erläuterten Weise kann der Harzformkörper dieser Ausführungsform eine metallische Textur und ein glitzerndes Erscheinungsbild zeigen, welches eine überlegene, hochqualitative Textur bietet, und er kann Defekte oder Unzulänglichkeiten des externen Erscheinungsbilds unterdrücken, die für einen Harzformkörper typisch sind.
Die vorliegende Ausführungsform bezieht sich auf eine Harzmaterial-Färbungsmethode. Nach dieser Färbungsmethode werden Bedingungen für das Anlegen eines Magnetfelds in passender Weise eingestellt, um die dreiachsige Orientierungssteuerung und Orientierungsverteilungs-Steuerung an dem ferromagnetischen Glitzermittel 10 (dem Metallpulver) vorzunehmen, welches im Inneren des Formhohlraums in das geschmolzene Harz 11 eingemischt ist. Folglich kann der so geformte Harzformkörper 12 aufgrund einer metallischen Textur und eines glitzernden Erscheinungsbilds eine hochqualitative Textur (Plattierungstextur) erhalten.
Beim normalen Formvorgang wird das ferromagnetische Glitzermittel 10 in das geschmolzene Harz 11 eingemischt und darin dispergiert, und das resultierende Material wird geformt. In diesem Fall ist, wie in 2A dargestellt ist, die Orientierung des ferromagnetischen Glitzermittels 10 nicht gleichförmig.
Wenn hingegen ein magnetisches Drehfeld mit in passender Weise eingestellten Bedingungen beim Anlegen des Magnetfelds aufgebracht wird, lässt sich die dreiachsige Orientierungssteuerung derart durchführen, dass sämtliche Partikel des ferromagnetischen Glitzermittels 10 in die gleiche Richtung orientiert werden. Wenn außerdem dem magnetischen Drehfeld ein Magnetfeldgradient verliehen wird, wie er in 2B gezeigt ist, lässt sich die Steuerung der Orientierungs-(Ausrichtungs-)Verteilung in der Weise vornehmen, dass das ferromagnetische Glitzermittel 10 mit der ungleichförmigen Orientierung innerhalb des geschmolzenen Harzes 11 in die Nähe der Sichtfläche verlagert wird, um dadurch konzentriert verteilt zu werden.
Wie in 3A dargestellt ist, ist in einem Harzformkörper 12A, bei dem es sich um den Harzformkörper 12 vor dem Anlegen eines Magnetfelds handelt, die Orientierung des ferromagnetischen Glitzermittels 10 innerhalb des geschmolzenen Harzes 11 nicht gleichförmig, und folglich kann der Harzformkörper 12A keine metallische Textur und kein glitzerndes Erscheinungsbild zeigen. Wird ein magnetisches Drehfeld an das geschmolzene Harz 11 an einer passenden Stelle angelegt, wie dies in 3B veranschaulicht ist, so erfolgt die Steuerung der Orientierungsverteilung, nachdem das Magnetfeld angelegt wurde, so dass sämtliche Partikel des ferromagnetischen Glitzermittels 10 in die Nähe der Sichtfläche verlagert werden, wobei sie in konzentrierter Weise verteilt werden. Der so gebildete Harzformkörper 12 kann folglich eine metallische Textur und ein glitzerndes Erscheinungsbild annehmen und dadurch eine Außenfläche mit einer hochqualitativen Textur erreichen.
4A und 4B zeigen jeweils ein Harzbauteil, angewendet bei einem Knauf eines Schalthebels eines Kraftfahrzeugs. Ein in 4A dargestelltes Harzbauteil 13A ist ein metallisches Harzbauteil, welches keine metallische Textur und ein glitzerndes Erscheinungsbild aufweisen kann. Dieses Harzbauteil 13A wird gewonnen aus einem Harzformkörper 12A gemäß 3A, bei dem kein Magnetfeld angelegt wurde. In dem Harzbauteil 13A ist die Orientierung des ferromagnetischen Glitzermittels 10 im Inneren des Harzformkörpers 12A nicht gleichmäßig, und dementsprechend kann das Harzbauteil 13A keine Plattierungstextur zeigen, die der metallischen Textur und dem glitzernden Erscheinungsbild entspricht.
Hingegen ist ein in 4B dargestelltes Harzbauteil 13B gemäß der vorliegenden Ausführungsform ein metallisches Harzbauteil, welches eine Plattierungstextur entsprechend einer metallischen Textur und einem glitzernden Erscheinungsbild zeigen kann. Das Harzbauteil 13B wird auf dem Harzformkörper 12 (12B) nach 3B nach Anlegen des Magnetfelds gewonnen. Wenn bei dem Harzbauteil 13B ein Gradient in dem magnetischen Drehfeld an einer passenden Stelle auf das geschmolzene Harz 11 zur Einwirkung gebracht wird, wird die Orientierungsverteilung des ferromagnetischen Glitzermittels 10 nach dem Anlegen des Magnetfelds gesteuert.
Im Ergebnis wird, wie aus 3B hervorgeht, das ferromagnetische Glitzermittel 10 in die Nähe der Sichtfläche verlagert und konzentriert sich dadurch in seiner Orientierung. Nachdem das Magnetfeld angelegt wurde, wird das geschmolzene Harz 11 mit dem darin enthaltenen ferromagnetischen Glitzermittel 10, dessen Orientierung-(Ausrichtungs-)Verteilung gesteuert wurde, geformt, wodurch der in 3B dargestellte Harzformkörper 126 erhalten wird. Das Harzbauteil 13B nach 4B dieser Ausführungsform, welches eine Plattierungstextur entsprechend einer Metalltextur und einem Glitzer-Erscheinungsbild aufweisen kann, lässt sich aus dem so gewonnenen Harzformkörper 12 (12B) herstellen.
Im Folgenden wird ein Metallplatten-Harzformkörper 12C diskutiert, der aus dem geschmolzenen Harz 11 gefertigt wurde, um auf diesem eine Plattierungsschicht 14 zu bilden, anstatt dem geschmolzenen Material 11 das ferromagnetische Glitzermittel 10 hinzuzufügen und beizumischen. Dabei wird, wie in 5A gezeigt ist, auf einer Grundmaterialoberfläche des Harzformkörpers 12C Metall niedergeschlagen, und gemäß 5B kann das aus den Harzformkörper 12C erhaltene Harzbauteil 13C eine Plattierungstextur erhalten, die der Metalltextur und dem glitzernden Erscheinungsbild entspricht. Das in 5B gezeigte Harzbauteil 13C kann eine metallische Textur und ein glitzerndes Erscheinungsbild zeigen, die im wesentlichen jenen des in 4B gezeigten Harzbauteils 13B entspricht.
Allerdings ist der (plattierte) Metallbereich des plattierten Harzbauteils 13C nach 5B an der Bauteiloberfläche exponiert und kann leicht gegen einen Gegenstand schlagen, so dass er leicht beschädigt wird, absplittert oder zerkratzt wird.
Insbesondere ist, wie in 6A dargestellt, die Plattierungsschicht 14 des plattierten Harzbauteils 13C auf der metallischen Grundfläche exponiert, so dass sie leicht mit einem Gegenstand kollidiert und demzufolge beschädigt wird, absplittert oder zerkratzt wird.
Im Gegensatz dazu ist bei dem in 6B dargestellten Harzbauteil 13B die Steuerung der Orientierungs-(Ausrichtungs-)Verteilung vorgenommen worden durch Einwirken-Lassen eines gegebenen magnetischen Drehfelds, so dass das ferromagnetische Glitzermittel 10 in die Nähe der Sichtfläche verlagert und dort konzentriert wurde. Demzufolge kann das ferromagnetische Glitzermittel 10 innerhalb des Harzbauteils 13B, da es in der Nähe der Sichtfläche im Inneren des Harzformkörpers 12B konzentriert verteilt ist, nicht mit Gegenständen kollidieren, so dass ein Abschälen und Anrosten verhindert, mithin eine verbesserte Qualität erreicht wird.
Allgemein wird das Harzbauteil 13 dadurch hergestellt, dass ein Glitzermittel 10A (Färbungsmittel) dem geschmolzenen Harz 11 beigegeben und das daraus resultierende Material durch Spritzgießen geformt wird. Wie in 7A gezeigt ist, wird das Harzbauteil 13 in vielen Fällen als gefärbtes Harzbauteil geformt. Unglücklicherweise ändert sich innerhalb des gefärbten Harzbauteils 13 die Orientierung des Glitzermittels 10A durch Kollisionen des Harzes während des normalen Spritzgießvorgangs, so dass eine Schweißnaht WL, eine Einsenkungsmarkierung und eine Fließmarkierung in der Oberfläche des geformten Körpers in Erscheinung treten. Daher kann der Harzformkörper 12, der das Harzbauteil 13 bildet, in seinem äußeren Erscheinungsbild in für den Harzformkörper typischerweise fehlerhaft sein, bedingt durch das Auftreten der Schweißnaht WL und dergleichen.
Wenn hingegen der Spritzgießvorgang ausgeführt wird, während auf das geschmolzene Harz 11 ein Magnetfeld zur Einwirkung gebracht wird, wie dies in 7B dargestellt ist, werden sämtliche Partikel des ferromagnetischen Glitzermittels 10 in die gleiche Richtung orientiert. Der Harzformkörper 12 wird ohne Entstehung irgendeiner Schweißnaht geformt, das Entstehen von Defekten oder Fehlstellung in dem äußeren Erscheinungsbild, wie es sonst für den Harzformkörper typisch ist, wird unterdrückt.
Wie in 3A gezeigt ist, wird vor dem Anlegen eines Magnetfelds der das metallische Harzbauteil 13 bildende Harzformkörper eine Querschnittstruktur des Harzformkörpers 12A aufweisen, in welchem das ferromagnetische Glitzermittel 10 eingemischt und in zufällig dispergiertem Zustand enthalten ist.
Nach dem Anlegen des Magnetfelds wird das ferromagnetische Glitzermittel 10 zu einer Seite des geschmolzenen Harzes 11 verschoben, um in konzentrierter Weise verteilt zu werden. In diesem Zustand erfolgen die dreiachsige Orientierungssteuerung und die Steuerung der Orientierungs-(Ausrichtungs-)Verteilung in kombinierter Weise, um dadurch den Harzformkörper 12B zu erhalten. Der nach dem Anlegen des Magnetfelds gebildete Harzformkörper 12 (12B) hat eine Querschnittsform, die äquivalent derjenigen des mit Metall plattierten Harzformkörper 12C aufweist. In diesem Sinn lässt sich die aus dem Harzformkörper 12B erhaltene metallische Harzformkomponente als Alternative zu dem plattierten Bauteil betrachten.
Für die vorliegende Ausführungsform sollen die folgenden vier Punkte als grundlegend und essentielle Merkmale aufgelistet werden:

(1) Das den Harzformkörper 12 bildende Harzmaterial ist ein Thermoplast oder ein Duroplast mit 0,1 bis 10 Gew.-% hinzugefügtem ferromagnetischem Glitzermittel 10, und das ferromagnetische Glitzermittel 10 besitzt einen durchschnittlichen Partikeldurchmesser von 1 μm bis 200 μm und ein Seitenverhältnis von 10 zu 1.000.
(2) Es wird ein Verfahren zum Fertigen eines Harzformkörpers angegeben, welches folgende Schritte enthält: Versetzen eines Harzmaterials in einen geschmolzenen Harzzustand während des Formvorgangs und Verarbeiten des Harzmaterials; Anlegen eines magnetischen Drehfelds an das geschmolzene Harz 11 und Ausführen einer dreiachsigen Orientierungssteuerung, welche eine Einstellung der Orientierung des ferromagnetischen Glitzermittels 10, das in das geschmolzene Harz 11 eingemischt ist, in dieselbe Richtung beinhaltet, wobei aufgrund dieser Schrittfolge der Harzformkörper 12 gefertigt werden kann.
(3) Es wird ein Verfahren zum Fertigen eines Harzformkörpers geschaffen, das folgende Schritte beinhaltet: ein Harzmaterial wird während des Formprozesses in einen geschmolzenen Harzzustand gebracht, und das Harzmaterial wird verarbeitet; mit Hilfe einer magnetischen Drehfeldvorrichtung 15 oder 16 wird auf das geschmolzene Harz ein magnetisches Drehfeld zur Einwirkung gebracht; in Platten-Dickenrichtung des Harzformkörpers 12 wird ein Magnetfeldgradient (ein geneigtes Magnetfeld) vermittelt; und das ferromagnetische Glitzermittel 10, das in das geschmolzene Harz 11 eingemischt ist, wird auf die gleiche Seite (Sichtseite) in konzentrierter Weise verteilt, so dass durch diese Schritte der Harzformkörper 12 gefertigt werden kann.
(4) Die Harzformkörper-Fertigungsvorrichtung beinhaltet: einen nicht-magnetischen Formgehäuseteil (Formhohlraum), welches ein Harzmaterial formt; einen Magneten, zum Beispiel einen Permanentmagneten oder einen Elektromagneten, der ein Magnetfeld anlegt; einen Rotatorteil, der zumindest einen von dem Gehäuseteil und dem Magneten in eine Drehung versetzt; und eine Steuereinrichtung, welche die Aufheiztemperatur zum Bilden eines geschmolzenen Harzes aus dem Harzmaterial in dem Gehäuseteil steuert und dem Rotatorteil eine Drehung von beispielsweise 200 UpM vermittelt. Die magnetische Drehfeldvorrichtung 15 und 16 (siehe 8 und 9) können derart aufgebaut sein, dass sie die Drehung des Rotatorteils für den Gehäuseteil, oder die Drehung des Rotatorteils für den Magneten steuern, um dadurch ein magnetisches Drehfeld bei 200 UpM zur Einwirkung kommen lassen, wobei der Aufbau derart beschaffen sein kann, dass das Umschalten der Magnetfeldrichtung, beispielsweise eines Elektromagneten, gesteuert wird, um auf diese Weise das dem magnetischen Drehfeld entsprechende Magnetfeld einwirken zu lassen.

Die grundlegenden Merkmale (2) und (3) der vorliegenden Ausführungsform werden implementiert durch eine in den 8 und 9 dargestellte magnetische Drehfeldvorrichtung 15 bzw. 16.
Wie in den 8A und 8B gezeigt ist, sind in der magnetischen Drehfeldvorrichtung 15 (zwei) Magnetpole 17 und 18 in Form eines N-Pols und eines S-Pols, die einen Dipol bilden, einander in diametraler Richtung gegenüberliegend angeordnet. Es ist ein Drehtisch 20 vorgesehen, beispielsweise in einem unteren Bereich zwischen den Magnetpolen 17 und 18 in Form des N-Pols und des S-Pols, und der Drehtisch 20 wird von einer nicht dargestellten Antriebseinrichtung drehend angetrieben.
Eine Probenbühne 21 befindet sich auf dem Drehtisch 20. Die Probenbühne 21, ein torusförmiges oder hülsenförmiges Distanzstück 22 und eine Probenbühnen-Haltelement (Abdeckung) 23 bilden einen Behälter als nicht-magnetischer Formgehäuseteil, und der Formhohlraum (Innenraum) zum Aufnehmen einer Probe 26 befindet sich im Inneren des Behälters 25. Der Formhohlraum im Inneren des nicht-magnetischen Behälters 25 kann unterschiedliche Form annehmen, beispielsweise eine zylindrische Form und eine Scheibenform, um einen Formraum zu bilden.
Beispiele für das verwendete Harzmaterial der Probe 26 beinhalten Polymer-(Harz-)Werkstoffe wie ein Thermoplast, ein Duroplast, ein Elastomer und Gummi.
In der Dreh-Magnetfeldvorrichtung 15 werden die Dipol-Magnetpole 17 und 18 oder wird die Probe 26 mit der erforderlichen Drehzahl angetrieben, beispielsweise mit einer Drehzahl entsprechend 200 UpM oder darüber, wodurch auf die Probe 26 ein magnetisches Drehfeld zur Einwirkung gebracht wird.
Weiterhin ist der Behälter 25 (der Formhohlraum), der sich auf dem Drehtisch 20 befindet und mit der Probe 26 bestückt ist, bedarfsweise in einer Heizeinrichtung 28 untergebracht. Die Heizeinrichtung 28 kann die Heiztemperatur des Behälters 25 einstellen und steuern. Abhängig von dem Typ der in dem Formhohlraum des Behälters 25 befindliche Probe 26 justiert und steuert die Heizeinrichtung 28 die Heiztemperatur, um das optimal geschmolzene Harz 11 mit geringer Viskosität bereitzustellen.
Für den Fall, dass als Probe 26 ein Homopolypropylen-Harz (ein Thermoplast) verwendet wird, erwärmt die Heizeinrichtung 28 den Behälter beispielsweise auf 200°C. Für den Fall, dass zum Aushärten von flüssigem Silikonkautschuk als Probe 26 Zimmertemperatur reicht, wird von der magnetischen Drehfeldvorrichtung 15 ein magnetisches Drehfeld für eine bestimmte Zeitspanne von beispielsweise 2 Minuten an das Target zwischen den Magnetpolen 17 und 18 gelegt. Nach diesem Anlegen des Magnetfelds verbleibt das Target für eine vorbestimmte Zeit von beispielsweise 24 Stunden an Ort und Stelle, während ein Heißlufttrockner als Heizeinrichtung 28 bei 80°C betrieben wird, wodurch er Harzformkörper 12 gefertigt wird.
In der in den 9A und 9B dargestellten magnetischen Drehfeldvorrichtung 16 ist ein weiteres Paar von Magnetpolen 17 und 18 einander gegenüberliegend an einer Stelle angeordnet, die gegenüber der Lage der sich gegenüberstehenden Magnetpole 17 und 18 um 90 Grad versetzt ist, also zusätzlich zu der magnetischen Drehfeldvorrichtung 15 gemäß 8. Unter der Annahme, dass die einander gegenüberliegenden Magnetpole 17 und 18 paarweise vorhanden sind, wird ein sinuswellenförmiges Magnetfeld auf einen Bereich zwischen einem paar der Magnetpole 17 und 18 zur Einwirkung gebracht, während ein kosinuswellenförmiges Magnetfeld in einem Bereich zwischen dem weiteren Paar von Magnetpolen 17 und 18 zur Wirkung gebracht wird, mit dem Ergebnis, dass insgesamt ein drehendes Magnetfeld entsteht.
Die weiteren Elemente sind die gleichen wie bei der in 8 dargestellten magnetischen Drehfeldvorrichtung 15. Folglich sind gleiche Elemente und Teile mit entsprechenden Bezugszeichen versehen, auf eine wiederholte Beschreibung wird verzichtet.
Dabei sind 0,1 bis 10 Gew.-% des ferromagnetischen Glitzermittels (des Metallpulvers) 10 mit einem durchschnittlichen Partikeldurchmesser von 1 μm bis 200 μm und einem Seitenverhältnis von 10 bis 1000 dem Harzmaterial, beispielsweise einem Thermoplast oder einem Duroplast, das als Probe 26 verwendet wird, beigefügt. Mit Hilfe der Eigenschaft des ferromagnetischen Glitzermittels 10, welches zu der Seite des höheren Magnetfeldgradientens hin angezogen wird, wie in 10 dargestellt ist, wird die Probe 26 derart angeordnet, dass sie der Stelle und der Zone gegenüberliegt, in der der Magnetfeldgradient existiert. Das Magnetfeld (die Magnetfelddichte) zwischen den Magnetpolen 17 und 18 ist im wesentlichen konstant (gleichförmig), und folglich existiert dort kein Magnetfeldgradient. Dementsprechend lässt sich die Probe 26 außerhalb des Bereichs zwischen den Magnetpolen 17 und 18 anordnen.
Für den Fall, dass die Probe 26 in dem Bereich gleichmäßiger magnetischer Flussdichte zwischen den Magnetpolen 17 und 18 platziert wird, ist die dreiachsige Orientierungssteuerung (vgl. 2A) des schuppenförmigen, Formanisotropie aufweisenden ferromagnetischen Glitzermittels 10 möglich, wohingegen es nicht möglich ist, dort die Orientierungs-(Ausrichtungs-)Verteilungs-Steuerung vorzunehmen (vgl. 2B). Die Steuerung der Orientierungsverteilung (Ausrichtungsverteilung) bewirkt, dass das ferromagnetische Glitzermittel 10 zu einer Seite hin verlagert wird, beispielsweise innerhalb des geschmolzenen Harzes 11 der Probe 26 nach oben, um dort konzentriert verteilt zu werden.
Wie in der in 10 dargestellten Magnetfeldverteilung veranschaulicht ist, ist die magnetische Flussdichte zwischen den Magnetpolen 17 und 18 im wesentlichen konstant und gleichmäßig, so dass zwischen den Polen kein Magnetfeldgradient vorliegt. Ein Magnetfeldgradient existiert außerhalb des Bereichs zwischen den Magnetpolen 17 und 18. Die magnetische Flussdichte besitzt einen Magnetfeldgradienten, der mit zunehmendem Abstand von dem Bereich zwischen den Magnetpolen 17 und 18 exponentiell kleiner wird. In anderen Worten: der Magnetfeldgradient wird umso größer, desto mehr der Abstand von den Magnetpolen 17 und 18 abnimmt. Das geschmolzene Harz 11 der Probe 26 wird an einer Stelle mit dem größeren Magnetfeldgradienten angeordnet.
Die in den 8A, 8B und 9A, 9B dargestellten magnetischen Drehfeldvorrichtungen 15 und 16 dienen zum Ausführen der dreiachsigen Orientierungssteuerung für das ferromagnetische Glitzermittel 10, welches in das geschmolzene Harz 11 der Probe 26 eingebracht und damit vermischt ist, um die Orientierung-(Ausrichtungs-)Verteilungs-Steuerung zum Verlagern der Bewegung in einer erforderlichen Richtung und eine konzentrierte Verteilung zu bewirken.
Bei den Beispielen der Probenplattierung in den magnetischen Drehfeldvorrichtungen 15 und 16, die in den 8B bzw. 9B dargestellt sind, wird das dem geschmolzenen Harz 11 der Probe 26 beigefügte ferromagnetische Glitzermittel 10 innerhalb des geschmolzenen Harzes bezogen auf die Darstellungen nach oben gezogen.
Bei den oben erläuterten Beispielen wird, wie in 10 dargestellt ist, die am weitesten oben befindliche Fläche (die Sichtfläche) der in dem Behälter 25 (dem Formhohlraum) befindlichen Probe 26 an einer Stelle eingerichtet, an der der größte Magnetfeldgradient im Bereich der Magnetpole 17 existiert, anders ausgedrückt, sie wird an einer Stelle angeordnet, die sich am nächsten bei dem Bereich und außerhalb des Bereichs zwischen den Magnetpolen 17 und 18 befindet. Das heißt, es lässt sich als Lage der Sichtfläche des Harzformkörpers eine Stelle mit der größten Magnetflussdichte des magnetischen Drehfelds definieren. Selbst wenn die Probe 26 an einer etwas von dem Bereich zwischen den Magnetpolen 17 und 18 versetzten Stelle angeordnet wird, lässt sich ein Effekt der Verlagerung des ferromagnetischen Glitzermittels 10 zu einer Seite hin erzielen, allerdings ist dann der Magnetfeldgradient der magnetischen Flussdichte geringer, was nicht bevorzugt ist.
Weiterhin werden die dreiachsige Orientierungssteuerung und die Steuerung der Orientierungsverteilung für eine Verlagerungsbewegung und konzentrierte Verteilung bezüglich des der Probe 26 hinzugefügten ferromagnetischen Glitzermittels 10 ausgeführt. In der magnetischen Drehfeldvorrichtung 15 und 16, die in den 8 bzw. 9 dargestellt sind, kann der Drehtisch 20 in vertikaler Richtung (das heißt nach oben und nach unten) bewegt werden, oder kann diese Bewegung zusammen mit einer Drehbewegung ausführen.
Der Grund dafür, dass ein drehendes Magnetfeld auf die Probe 26 innerhalb des Behälters 25 (des Formhohlraums) zur Einwirkung gebracht wird mit Hilfe der magnetischen Drehfeldvorrichtung 15 oder 16 besteht darin, dass dies eine ruhig ablaufende dreiachsige Orientierungssteuerung (2A) für die Orientierungs-Einstellung ebenso ermöglicht wie eine glatt verlaufende Steuerung der Orientierungs-(Ausrichtungs-)Verteilung (2B) mittels Verlagerungsbewegung und kompensierter Verteilung des dem geschmolzenen Harz 11 hinzugefügten ferromagnetischen Glitzermittels.
Wenn auf das schuppenähnliche, ferromagnetische Glitzermittel 10 mit einer Formanisotropie (a ≠ b ≠ c), wie sie in 1 dargestellt ist, ein Magnetfeld zur Einwirkung gebracht wird, ist die Richtung des Magnetfelds parallel zu der Längsrichtung des ferromagnetischen Glitzermittels (des ferromagnetischen Metallpulvers) 10, wie in 11A dargestellt ist. Wenn andererseits ein unidirektionales Magnetfeld angelegt wird, erfolgt an dem ferromagnetischen Glitzermittel 10 eine einachsiale Steuerung. In diesem Fall allerdings können die glatten Oberflächen (die a-b-Flächen) der Partikel des ferromagnetischen Glitzermittels 10 nicht so gesteuert werden, dass sie in die gleiche Richtung orientiert werden.
Um die glatten Oberflächen (a-b-Flächen) sämtlicher Partikel des ferromagnetischen Glitzermittels 10 in die gleiche Richtung zu orientieren, wie dies in 11B gezeigt ist, wird ein magnetisches Drehfeld B_R angelegt. Durch solches Anlegen eines magnetischen Drehfelds, werden gemäß 2A die glatten Flächen (a-b-Flächen) sämtlicher Partikel des ferromagnetischen Glitzermittels 10 in die gleiche Richtung orientiert.
Das heißt, wenn in einer Richtung ein Magnetfeld an das ferromagnetische Glitzermittel gelegt wird, wie dies in 11A gezeigt ist, fällt die Längsrichtung des ferromagnetischen Glitzermittels 10 zusammen mit der Richtung des angelegten Magnetfelds. Wenn dann das magnetische Drehfeld B_R angelegt wird, wie dies in 11B gezeigt ist, wird das ferromagnetische Glitzermittel 10 in das einfachste Drehmuster orientiert. Auf diesem Weg erfolgt die dreiachsiale Orientierungssteuerung bezüglich des ferromagnetischen Glitzermittels 10. Wenn insbesondere das magnetische Drehfeld B_R angelegt wird, dreht sich das ferromagnetische Glitzermittel 10, weil dessen Längsrichtung versucht, sich parallel zu dem angelegten magnetischen Drehfeld auszurichten. Dabei wird das ferromagnetische Glitzermittel 10 in das einfachste Drehmuster orientiert, demzufolge die in 2A dargestellte dreiachsige Orientierungssteuerung und die in 2B dargestellte Steuerung der Orientierungsverteilung bezüglich des Formanisotropie aufweisenden ferromagnetischen Glitzermittels 10 stattfindet.
Das magnetische Drehfeld und das geneigte Magnetfeld werden an einer passenden Stelle auf das geschmolzene Harz 11 zur Einwirkung gebracht, wodurch das ferromagnetische Glitzermittel 10 zu einer Seite des geschmolzenen Harzes 11 hin verlagert zu werden, um in einem ausgerichteten Zustand einen konzentriert verteilten Zustand anzunehmen. Damit wird der Formvorgang bei dreiachsiger Orientierungssteuerung und Steuerung der Orientierungsverteilung (Ausrichtungsverteilung) durchgeführt.
[Einfluss der Drehzahl des magnetischen Drehfelds]
Wird ein statisches Magnetfeld an das in dem geschmolzenen Harz 11 befindliche ferromagnetische Glitzermittel 10 gelegt, so wird dieses ausgerichtet. Teile des ausgerichteten ferromagnetischen Glitzermittels 10 versuchen, sich mit anderen Teilen zu vereinen und nehmen eine gestapelte Anordnung an, wobei sie um die erstgenannten Teile herum magnetisiert werden.
Wenn bei der vorliegenden Ausführungsform ein magnetisches Drehfeld an das dem geschmolzenen Harz 11 beigegebene ferromagnetische Glitzermittel 10 gelegt wird, ändert sich aufgrund der Drehung des Magnetfelds die Richtung des an das Glitzermittel 10 gelangenden Magnetfelds zu dem Zeitpunkt, zu dem die Partikel des magnetisierten ferromagnetischen Glitzermittels 10 voneinander angezogen werden, wie dies in 12 gezeigt ist. Wie in 13 zu sehen ist, stoßen sich die Partikel des magnetisierten ferromagnetischen Glitzermittels 10 ab.
Folglich werden die Partikel des ausgehärteten ferromagnetischen Glitzermittels 10 daran gehindert, sich übereinander zu stapeln.
Allerdings sei angemerkt, dass dann, wenn die Drehzahl des Magnetfelds gering ist, die Partikel des ausgehärteten ferromagnetischen Glitzermittels 10 übereinander gestapelt werden, und dementsprechend ist es notwendig, ein magnetisches Drehfeld mit der passenden Drehgeschwindigkeit an das ferromagnetische Glitzermittel 10 anzulegen.
Wenn die Drehgeschwindigkeit des magnetischen Drehfelds höher ist, gelangen die Partikel des ferromagnetischen Glitzermittels 10 mit geringerer Wahrscheinlichkeit in einen Stapelzustand. Ein Experiment hat gezeigt, dass eine Drehzahl von 200 UpM oder mehr notwendig ist, um eine derartige Stapelbildung zu unterbinden. Das Experiment hat gezeigt, dass dann, wenn die Drehgeschwindigkeit des magnetischen Drehfelds kleiner als 200 UpM ist, die Partikel des ferromagnetischen Glitzermittels 10 an der Oberfläche des geschmolzenen Harzes 11 übereinandergestapelt werden, und dass hierdurch das äußere Erscheinungsbild beeinträchtigt wird. 14 ist eine Photographie, die die Oberfläche der Probe 26 zeigt, an der die Partikel des ferromagnetischen Glitzermittels 10 übereinander gestapelt sind.
[Wirkungsweisen der Ausführungsform]
Bei dem Harzformkörper und dem Verfahren zu seiner Fertigung gemäß dieser Ausführungsform werden die Bedingungen für das Anlegen eines Magnetfelds vorgegeben für ein magnetisches Drehfeld, welches an das teilchenförmige oder pulverförmige, schuppenähnliche ferromagnetische Glitzermittel 10 angelegt wird, welches dem geschmolzenen Harz 11 als fließender Substanz beigefügt ist. Aus diesem Grund können die dreiachsige Orientierungssteuerung und die Verteilungssteuerung der Orientierung (Ausrichtung) für eine konzentrierte Verteilung an dem ferromagnetischen Glitzermittel 10 ausgeführt werden. Ohne Ausführen der Plattierung und Beschichtung kann also ein Harzbauteil aus gefärbtem Werkstoff, welches aus dem Harzformkörper 12 gewonnen wird, eine hervorragende metallische Textur und ein glitzerndes Erscheinungsbild erhalten, welche äquivalent sind oder sogar besser sind als solche Werte, die durch eine Beschichtungsbehandlung erzielt werden.
Das Verfahren zum Fertigen des Harzformkörpers 12 erfordert keinen Beschichtungsprozess oder Plattierprozess, weist also nicht die Probleme des Abschälens und Rostens auf. Darüber hinaus kann das Verfahren zum Fertigen des Harzformkörpers 12 eine Schweißnaht, eine Einsenkung, eine Fließmarkierung und dergleichen an dem gefärbten Harzformkörper 12 unterdrücken, wodurch ein Defekt oder Mangel im äußeren Erscheinungsbild des Harzformkörpers unterdrückt wird, was an sich typisch für ein Harzbauteil ist.
Darüber hinaus kann die Zuschlagsrate des ferromagnetischen Glitzermittels 10 einen so geringen Wert wie 10% oder weniger haben, wobei die Zuschlagsrate nur insoweit erforderlich ist, als dadurch der geformte Harzformkörper 12 die metallische Textur und das glitzernde Erscheinungsbild zeigt. Folglich lässt sich ein Metall-Harz-Bauteil schaffen, bei dem die physikalischen Eigenschaften und Funktionen des Harzmaterials beibehalten sind.
Im Folgenden werden spezielle Beispiele des Harzformkörpers und des Verfahrens zu seiner Fertigung anhand von Versuchen erläutert.
[Beispiel 1]
Ein bei Zimmertemperatur aushärtender Flüssig-Silikonkautschuk mit einer Viskosität von 100 Pa·s wurde als Harzmaterial in Form der Probe 26 vorbereitet. Schuppenähnliche PC-Permalloy-Flocken mit einem mittleren Teilchendurchmesser von 24 μm und einem Seitenverhältnis von 40 wurden als ferromagnetische Glitzermittel 10 vorbereitet. Anschließend wurde das vorbereitete ferromagnetische Glitzermittel 10 in die vorbereitete Probe 26 eingebracht und dort gleichmäßig dispergiert, um eine Schlämme zu erhalten. Die Zuschlagsrate des ferromagnetischen Glitzermittels 10 betrug nur 10 Gew.-% oder weniger, beispielsweise 2 Gew.-%. Die so erhaltene Schlämme wurde in einen nicht magnetischen Glasbehälter 25 (Formhohlraum) mit einem Durchmesser von 20 mm und einer Dicke von 2 mm gegossen, und der Behälter 25 wurde auf den Drehtisch 20 der in 8A und 8B dargestellten magnetischen Drehfeldvorrichtung 15 gestellt. In diesem Zustand wurde das Experiment durchgeführt.
Anschließend wurde in der magnetischen Drehfeldvorrichtung 15 gemäß 8A und 8B ein magnetisches Drehfeld an das Target bei einer magnetischen Flussdichte von 1 Tesla (T) zwischen den Magnetpolen 17 und 18 der Magnete während einer Zeitdauer von 2 Minuten und bei einer Drehzahl von 40 UpM angelegt. Nach diesem Anlegen eines Magnetfelds wurde das Target 24 Stunden stehengelassen, während als Halteeinrichtung 28 ein Heißlufttrockner bei 80°C betrieben wurde. Der resultierende Harzformkörper 12, der einen verfestigten Zustand angenommen hatte, zeigte eine metallische Textur und ein glitzerndes Erscheinungsbild auf der Oberseite der Probe 26, die beide offensichtlich verbessert waren im Vergleich zu den entsprechenden Werten der Probe 26 vor Anlegen des Magnetfelds, wie eine Sichtprüfung ergab.
16 ist eine Photographie einer Oberseite des Harzformkörpers 12 als Probe 26 nach dem Experiment. In der Photographie nach 16 ist im Vergleich zu der Oberfläche eines normalen Spritzgusskörpers 27, der in 17 gezeigt ist, das ferromagnetische Glitzermittel praktisch ohne Lücken dicht und eng gepackt, wobei die metallische Textur und das glitzernde Erscheinungsbild eine hochqualitative Textur bieten. Wie in 16 und 18 gezeigt ist, kann, weil das ferromagnetische Glitzermittel 10 praktisch lückenlos dicht und eng gepackt ist, die Oberseite der Probe 26 nach dem Experiment die verbesserte metallische Textur und das glitzernde Erscheinungsbild zeigen, was einer hochqualitativen Textur entspricht.
Wenn weiterhin die Probe 26 von ihrer Seite her betrachtet wird, wie dies in 19 dargestellt ist, so erscheint der obere Teil der Probe schwarz, während der untere Teil der Probe eine Harz-Farbe von Silikonkautschuk aufweist. Wie darüber hinaus in 20 zu sehen ist, existiert praktisch kein ferromagnetisches Glitzermittel 10 an der Unterseite der Probe 26.
Betrachtet man weiterhin das der Probe 26 hinzugefügte ferromagnetische Glitzermittel, wie es in 1 dargestellt ist, so besitzt die a-b-Oberfläche das am stärksten glitzernde Erscheinungsbild, wobei die Licht reflektierenden Bereiche der a-c-Oberfläche und der b-c-Oberfläche kleiner sind als die der a-b-Oberfläche. Folglich erscheint die a-c-Oberfläche sowie die b-c-Oberfläche bei der Betrachtung schwarz.
Im Hinblick auf die oben erläuterten Umstände ist anhand der 16, 18 und 19 ersichtlich, dass die Steuerung der Orientierungsverteilung der PC-Permalloy-Flocken als ferromagnetisches Glitzermittel 10 in einem Zustand, in welchem die a-b-Oberfläche ein stärkeres glitzerndes Erscheinungsbild aufweist, der Proben-Oberseite zugewandt ist, wohingegen die a-c-Oberfläche und die b-c-Oberfläche, die jeweils geringeres glitzerndes Aussehen haben, den Seitenflächen der Proben zugewandt sind.
Da weiterhin der untere Teil der Probe die Farbe von Silikonkautschuk aufweist, wenn die Probe 26 von ihrer Seite her betrachtet wird, so ist ersichtlich, dass die PC-Permalloy-Flocken, die vor dem Anlegen des Magnetfelds dispergiert waren, sich zu dem oberen Bereich der Probe hin bewegt haben.
Es hat sich gezeigt, dass die Harzmaterial-Färbungsmethode einen Harzformkörper 12 schaffen konnte, der eine starke metallische Textur und ein starkes glitzerndes Erscheinungsbild bietet, was zu einer hochqualitativen Textur führt. Bei der Harzmaterial-Färbungsmethode wird der Harzformkörper 12 erzeugt durch Anlegen eines magnetischen Drehfelds an das geschmolzene Harz 11 der Probe 26 an einer passenden Stelle, außerdem durch Ausführen der dreiachsigen Orientierungssteuerung und der Steuerung der Orientierungs-(Ausrichtungs-)Verteilung an dem ferromagnetischen Glitzermittel 10. Einer der Parameter, die repräsentativ sind für die metallische Textur und das glitzernde Erscheinungsbild des Harzformkörpers 12 ist ein Flip-Flop-Wert (FF-Wert), der in der nachstehenden Tabelle 1 dargestellt ist. [Tabelle 1] Flip-Flop-Wert (FF-Wert) welcher die metallische Textur repräsentiert

Oberfläche des Spritzgusskörpers (Fig. 17) vorliegende Ausführungsform (Fig. 16 und 18) silberfarben beschichteter Körper

FF-Wert 2.4 4 2.8
Der Flip-Flop-Wert (FF-Wert) gibt grob folgendes an:
Bei einem FF-Wert < 3 kann das Harzbauteil aus gefärbtem Material eine metallische Textur zeigen, die äquivalent ist zu derjenigen eines beschichteten Harzbauteils.
Im Fall eines FF-Werts ≥ 3, kann das aus gefärbtem Material bestehende Harzbauteil eine metallische Textur aufweisen, die gleich oder besser ist als die des beschichteten Harzbauteils.
Falls FF-Wert = 6, kann das aus gefärbtem Material bestehend Harzbauteil eine metallische Textur zeigen, die äquivalent ist zu maximal der, die durch halb-helles Plattieren erreicht wird.
Der FF-Wert der Probe 26 des Beispiels 1 beträgt nach dem Experiment 4, und folglich kann das Metall-Harz-Bauteil die metallische Textur und das glitzernde Erscheinungsbild aufweisen, die gleich oder besser sind als die Werte bei dem beschichteten Harzbauteil.
[Beispiel 2]
Bezüglich der dreiachsigen Orientierungssteuerung des ferromagnetischen Glitzermittels wurde ein Experiment unter Verwendung der in den 9A und 9B dargestellten magnetischen Drehfeldvorrichtung 16 durchgeführt, um zu beweisen, dass die a-b-Flächen sämtlicher Partikel des ferromagnetischen Glitzermittels 10, das dem Harzmaterial als Probe 26 beigegeben wurde, zu der Oberseite der Probe 26 hin weisen (Zustand der dreiachsigen Orientierungssteuerung). In der magnetischen Drehfeldvorrichtung 16 wurde die Probe 26 in den Bereich zwischen den Magnetpolen 17 und 18 eingebracht, also den Bereich, der ohne Magnetfeldgradienten ein gleichmäßiges Magnetfeld besitzt. Durchgeführt wurde das Experiment unter Verwendung der magnetischen Drehfeldvorrichtung 16 unter der Bedingung, dass nur die dreiachsige Orientierungssteuerung bei den Permalloy-Flocken als dem dem geschmolzenen Harz 11 beigegebenen ferromagnetischen Glitzermittel 10 durchgeführt wurde.
Die schuppenähnlichen PC-Permalloy-Flocken (das ferromagnetische Glitzermittel 10) mit einem durchschnittlichen Partikeldurchmesser von 24 μm und einem Seitenverhältnis von 40 wurden in einem UV-härtbaren Urethanharz (Harzmaterial als Probe 26) mit einer Viskosität von 100 Pa·s zugegeben und gleichmäßig dispergiert, um eine Schlämme zu erhalten. Die Zuschlagsrate des ferromagnetischen Glitzermittels 10 betrug nur 10 Gew.-% oder darunter, beispielsweise 2 Gew.-%. Die so erhaltene Schlämme wurde in den nicht-magnetischen Behälter 25 (den Formhohlraum) mit einem Durchmesser von 8 mm und einer Dicke von 10 mm gegossen, und es wurde ein magnetisches Drehfeld an das Target angelegt, das eine magnetische Flussdichte von 0,3 T besaß, wobei das Feld zwischen die Magnetpole 17 und 18 während einer Sekunde bei einer Drehzahl von 240 UpM angelegt wurde. Nach dem Anlegen eines solchen Magnetfelds wurde das Target im Rahmen eines Aushärtungsprozesses mit Ultraviolettstrahlen (UV) bestrahlt.
21 ist eine Photographie, die das äußere Erscheinungsbild der Oberseite der Probe 26 nach dem Experiment veranschaulicht, und 22 ist eine Photographie, die einen Querschnitt der Probe 26 nach dem Versuch veranschaulicht. In beiden Photographien ist die starke Metalltextur erreicht. Wie außerdem in 23 gezeigt ist, ist die Probe 26 bei Betrachtung von ihrer Seite halbtransparent und schwärzlich. Das heißt, Licht wird an der Oberseite der Probe reflektiert, wohingegen Licht an den Seitenflächen der Probe durchgelassen wird. Dementsprechend ist gezeigt, dass in dem Formanisotropie aufweisenden schuppenähnlichen ferromagnetischen Glitzermittel 10, wie es in 1 vergrößert dargestellt ist, die a-b-Fläche mit stärkerem Glitzereffekt der Oberseite der Probe oder der Unterseite der Probe zugewandt ist, wohingegen die a-c-Fläche und die b-c-Fläche jeweils einen geringeren Glitzereffekt aufweisen und den Seitenflächen der Probe zugewandt sind (das heißt die dreiachsige Orientierungssteuerung ist bei dem ferromagnetischen Glitzermittel 10 vorgenommen worden).
[Beispiel 3]
Bezüglich der Steuerung der Orientierungsverteilung des ferromagnetischen Glitzermittels wurde ein Bestätigungsexperiment hinsichtlich der Verlagerungsbewegung unter Verwendung der PC-Permalloy-Flocken als ferromagnetisches Glitzermittel 10 gemäß Beispiel 1 durchgeführt, um zu zeigen, dass die Orientierungsverteilung (Ausrichtungsverteilung) des ferromagnetischen Glitzermittels 10 im Inneren des geschmolzenen Harzes 11 der Probe 26 gesteuert ist.
Im Beispiel 3 wurden die schuppenähnlichen PC-Permalloy-Flocken (das ferromagnetische Glitzermittel 10) mit einem mittleren Partikeldurchmesser von 24 μm und einem Seitenverhältnis von 40 einem bei Zimmertemperatur aushärtendem, flüssigen Silikonkautschuk (Harzmaterial), das eine Viskosität von 100 Pa·s besaß, beigemischt und gleichmäßig dispergiert, um dadurch eine Schlämme zu erhalten.
Die Zuschlagsrate des ferromagnetischen Glitzermittels 10 betrug beispielsweise nur 2 Gew.-%. Außerdem wurde bezüglich der so erhaltenen Schlämme ein Additiv-freier, bei Zimmertemperatur aushärtender flüssiger Silikonkautschuk eingestellt. In diesem Zustand wurde das gleiche Experiment wie beim Beispiel 1 durchgeführt.
Vor dem Experiment zeigt sich, wie aus 24 hervorgeht, die Oberseite der Probe 26 eine milchig-weiße Farbe des Additiv-freien, bei Zimmertemperatur aushärtenden flüssigen Silikonkautschuk. Nach dem Experiment, das heißt nach dem Anlegen des Magnetfelds, existiert auf der Oberseite der Probe 26 als das ferromagnetische Glitzermittel 10 das PC-Permalloy-Pulver (Flocken), wie in 25 gezeigt ist. Es ist offensichtlich, dass das PC-Permalloy-Pulver (die Flocken) während des Experiments unter Verwendung der magnetischen Drehfeldvorrichtung 15 das Additiv-freie, bei Zimmertemperatur aushärtende flüssige Silikonkautschuk durchwandert hatte und verlagert wurde.
[Beispiel 4]
Die PC-Permalloy-Flocken (das ferromagnetische Glitzermittel 10) mit einem durchschnittlichen Partikeldurchmesser von 24 μm und einem Seitenverhältnis von 40 wurden in einem Polypropylenharz (Harzmaterial) mit einer Viskosität (1000 Pa·s) eingegeben und gleichmäßig dispergiert, um dadurch eine Pellet-Probe zu erhalten. Die Zuschlagsrate des ferromagnetischen Glitzermittels 10 betrug nur einige Gew.-%, zum Beispiel 2 Gew.-%. Die so erhaltene Pellet-Probe wurde einem Spritzgussverfahren unterzogen, um dadurch einen Formkörper mit den Abmessungen 10 × 10 × 2 mm (Dicke) zu formen.
Der so erhaltene Spritzgusskörper wurde dann in den Behälter 25 der magnetischen Drehfeldvorrichtung 15 gemäß 8A und 8B eingebracht und wurde von der Heizeinrichtung 28 auf 200°C erhitzt. An das Target wurde ein magnetisches Drehfeld mit einer Magnetflussdichte von 1 T zwischen den Magnetpolen 17 und 18 während einer Dauer von 60 Minuten und eine Drehtisch-Geschwindigkeit von 200 UpM angelegt. Nach diesem Anlegen eines Magnetfelds wurde das Target abgekühlt. Auf diese Weise wurde der Harzformkörper 12 gebildet.
Gemäß dem Ergebnis dieses Versuchs zeigte der erhaltene Harzformkörper 12 ähnlich wie der Harzformkörper 12 des Beispiels 1 eine metallische Textur, die offensichtlich im Vergleich zu derjenigen der Probe 26 vor dem Anlegen des Magnetfelds verbessert war, wie eine Sichtprüfung ergab. Der obere Teil der Probe erscheint schwarz, der untere Teil der Probe zeigt eine Propylen-Farbe.
[Beispiel 5]
Es wurde das gleiche Experiment wie in Beispiel 4 durchgeführt unter Verwendung eines Spritzgusskörpers als Harzformkörper. Der verwendete Spritzgusskörper besaß eine Schweißnaht.
Als der Spritzgusskörper nach dem Experiment betrachtet wurde, war die Schweißnaht verschwunden.

Claims

Verfahren zum Fertigen eines Harzformkörpers, umfassend folgende Schritte: Bereitstellen eines Thermoplasts, eines Duroplasts, eines Elastomers oder eines Gummis als Polymermaterial, dem ein ferromagnetisches Glitzermittel mit Formanisotropie beigegeben ist; Einbringen des Polymermaterials in einen Formhohlraum; Bringen des Polymermaterials in einen geschmolzenen Harzzustand während des Formens und Verarbeitens des Polymermaterials; Anlegen eines magnetischen Drehfelds an das geschmolzene Harz; Anwenden eines Magnetfeldgradienten in Plattendicken-Richtung auf den Harzformkörper; und Ausführen einer dreiachsigen Orientierungssteuerung, enthaltend das Justieren einer Orientierung des in das geschmolzene Harz gemischten ferromagnetischen Glitzermittels in dieselbe Richtung, um dadurch einen Harzformkörper zu bilden, und Ausführen der Orientierungsverteilungs-Steuerung in der Weise, dass das in das geschmolzene Harz gemischte ferromagnetische Glitzermittel verlagert und konzentriert zu einer Seite verteilt wird, um dadurch den Harzformkörper zu bilden.
Verfahren nach Anspruch 1, bei dem eine erforderliche Menge des dem Polymermaterial hinzugefügten ferromagnetischen Glitzermittel 0,1 bis 10 Gew.-% beträgt und das ferromagnetische Glitzermittel sich in einem schuppenähnlichen Zustand befindet und einen mittleren Partikeldurchmesser von 1 μm bis 200 μm und ein Aspektverhältnis von 10 bis 1.000 aufweist.
Verfahren nach Anspruch 1, bei dem das magnetische Drehfeld gesteuert wird durch eine Dreheinrichtung für einen Magneten, eine Dreheinrichtung für den Formhohlraum und eine Umschalteinrichtung für eine magnetische Feldrichtung, um auf direktem oder indirektem Wege eine Drehzahl von 200 UpM oder mehr zu erreichen.
Harzformkörper, enthaltend ein Polymermaterial, dem eine erforderliche Menge ferromagnetischen Glitzermittels mit Formanisotropie beigegeben ist, wobei das Polymermaterial ein Thermoplast, ein Duroplast, Elastomer oder Gummi ist, wobei die glatten Oberflächen sämtlicher Partikel des ferromagnetischen Glitzermittels in die gleiche Richtung orientiert sind und das ferromagnetische Glitzermittel entlang einer Sichtflächenseite des Harzformkörpers konzentriert verteilt ist.