JP2008518813A - 成形プロセスおよび製品 - Google Patents

Abstract

自動車部品を製造する成形プロセスにおいては、２つの金型のうち雌型部分（１）に、例えば、ステンレス鋼、スズ、ニッケル−スズ、銅、または亜鉛などの金属が溶射される。熱膨張補償層（３）が溶射された金型表面（１）に置かれ、樹脂含浸性の繊維材料層がそこに塗布される。得られた組立品は硬化され、それから金型の雌型部分から取り外される、もしくは、金型から取り外され、それから硬化される。合成部分の金属表面（２）は、例えば、研磨、コーティング、塗装、またはこれらの組合せなどのような更なる処理を施される。「ウインドー」は、金型部分の領域を金属で溶射されないままにしておくことによって製造される。このようにして、照明用パネル、アンテナ、または近接センサーが、完全に形成される。
【選択図】図３

Description

本発明は、成形プロセスおよびそのプロセスによる生成物に関するものである。

本プロセスは、特に自動車部品の製造に関するものであるが、それにのみ限定されない。合成プラスチック材料から自動車部品を成形することはすでに知られているが、そのような成形された部品はある特定の不具合に苦しむことがある。合成成形された塗装部は、「プリントスルー」という現象の影響を受けやすく、その場合遅かれ早かれ、塗装面を通して成形部品の根本的な仕組みが現れるのである。部品はまた弱い耐衝撃性を有している。これは例えば、成形部品が緩衝装置であるような場合において特に重要である。一般に、金属部品とともに得られる高品質の表面仕上げを得ることは、不可能とは言えないまでもより困難であろう。

本発明の目的は、これらの不都合を軽減すること、または克服することである。

本発明の一態様によれば、金型の内部に金属を溶射し、溶射された金型の表面に熱膨張補償層を置き、補償層の上に樹脂含浸性の繊維性材料層を塗り、得られた組立品を硬化させる、というステップを含んだ成形部品を製造する方法が提供される。

本発明の別の態様によれば、外側の金属層と、金属層に隣接している硬化材料の熱膨張補償層と、熱膨張補償層材料に隣接した硬化樹脂含浸性の繊維性材料の層とからなる成形部品が提供される。

本発明の好ましい実施の形態において、どんな金属も金属層として用いることができるが、好ましい金属は、ステンレス鋼、アルミニウム、銅、亜鉛、スズ、又はニッケル−スズである。熱膨張補償層は、非常に低い熱伝導率を持つ合成プラスチック材料でよい。

繊維性材料は炭素繊維でよく、含浸される樹脂はエポキシやアクリルでよい。これらの材料は層として用いられたり、溶射されて用いられたりする。望まれる限りの数の材料層が用いられる。

金属層は０．２ｍｍから１．５ｍｍの間の厚さまで金型部品に有利に溶射される。好ましい一般的な厚さは０．４ｍｍである。

金属が溶射される金型部分は、二つの金型のうち、有利に雌型部分である。金型は２パーツ以上を有していてもよい。金属層は、金型から合成部分を除去した後に、研磨されたり、彩色されたり、メッキされたり、コーティングされたり、またはその他の表面処理を施されてもよい。その上、異なる表面処理の組み合わせが用いられることもある。合成部分は金型において硬化され、もしくは硬化する前に金型から除去されることもある。金型部分の複数の領域は、透明もしくは半透明な合成部分に「ウインドー」を残しておくために、溶射されないままでおく。熱膨張補償層は、透明もしくは半透明の材料である。これらの溶射されない領域に隣接した繊維層の部分も、同じように透明または半透明に作られる。このようにして、照明パネル、アンテナ、近接センサー、またはその他の電気・電子部品は金型部分において一体的に成形される。金型から成形部品を取り除くのを助けるために、一または各々の金型部分は、正の空気圧が供給される非常に多数の隙間や空孔を備えている。

図１〜３を参照すると、本発明に基づく成形部品の製造における３つの段階が、それぞれ示されている。図１においては、金型の雌部１に、有利に０．２ｍｍから１．５ｍｍの間の厚さまで、望ましくは０．４ｍｍの厚さまで、金属２が溶射されている。

適切な金属は、ニッケル−スズ、ステンレス鋼、スズ、銅、亜鉛またはアルミニウムである、しかし、他の金属が同様によく使われることもある。金属溶射プロセスそのものは、従来通りのものである。溶射された金属による一対の電極は、相当な量の電位差を受けやすい、そして、それらの間で気化した金属は、金型表面を溶射された金属で被覆するために、例えば、７０ＰＳＩの高圧気体の流れによって、金型に向かって吹き飛ばされる。場合によっては、手順の組合せが必要もしくは好ましい。たとえばクロム処理のために、銅または真ちゅうがまず最初に溶射される。その後、ニッケルで被覆され、それからニッケルはクロムでメッキされる。あるいは、溶射された金属がステンレス鋼である部分は、直接クロムメッキされたバリであることもある。

図２を参照すると、熱膨張補償層材料の層３は、金属が溶射された層に塗布される。適切な熱膨張補償層材料は、非熱伝導性の合成プラスチック材、例えばポリカーボネート、である。

有利には、熱膨張補償層３の厚みは、０．０５ｍｍから０．２ｍｍの間、好ましくは０．１ｍｍである。

図３を参照すると、たとえば樹脂含浸処理されたカーボン繊維の層４は、熱膨張補償層３に置かれる。プラスチックの金型を金属基板に取り付けるとき、非常に低い熱膨張係数のカーボン繊維を使用すれば、よくある問題を避けたり最小限にすることができる。金型の雄部および雌部は、成形部品を形作るために同時に接合される、そして、層３および層４は硬化されたままにされる。硬化の後に、合成成形部品は金型から取り除かれる。あるいは、成形部品は、金型から除去された後に硬化される。このように成形された仕上げ部分までの断面が図４に示されている、そして同じ層には、図１〜図３における記号と同じ記号が示されている。

溶射された金属層は、成形部品の外表面になる。この表面は、研磨、塗装、メッキ、またはコーティングのようなさらなる処理を施される。したがって、上記に記載された成形プロセスは、特に自動車部品の製造に適している。金属層は、電子部品のためのＥＭＣ（電磁両立性）シールドとして使用されることもある。定型化した金属処理材が、たとえば家具や建設外装材などに使用されることもある。非常に高品質の表面仕上げと高い耐衝撃性を有する非常に強い材質の軽量部品が、生産される。耐衝撃性によって、対応する部分は歪むことができるようになる。そのプロセスは、光／熱反射器、刃の斜面やレーダー用アンテナのような多くの他の部品、または金属成形技術によって製造された他のあらゆる部品にも適用される。そのような部品は、ＰＴＴＦ、または高温ナイロン（一般的にザイロンの外表面）を備えている。ザイロンはナイロンハイブリッドのための商標名である。そして、それは高温環境状況に強く、高ひずみの機械的性能を有している。各々のケースにおいて、非常に低い熱膨張係数を有する中間の熱膨張補償層３によって、カーボン繊維／樹脂層４が金属層に対して移動することができるようにし、そして、これらの層の材料の間における異なる熱膨張係数に起因する圧力をこのように軽減している。金型から合成製品を除去しやすくするために、非常に多数の穴が雌型部分で形成される、そしてそこには、金型表面から成形された製品を押しのけ、金型からのその除去を容易にするために正の空気圧が加えられる。真空とは対照的に圧力が穴に加えられるけれども、この金型構造は、真空成形技術で用いられている構造と類似している。

そのプロセスによって、部品は形成可能になり、特定の機能を持った不可欠なパネルを持つようになる。これは、特に自動車部品にとっては有利である。このように、たとえば、そのパネルに隣接した金型から金属溶射を削除すること、そして、熱膨張補償層および透明または半透明の材料の炭素繊維層を形成すること、あるいは、それらの層の部分を透明または半透明の材料のパネルに隣接するようにすることによって、透明または半透明の照明用パネルは、緩衝装置で形成される。同様に、前後の緩衝装置の中の近接駐車センサーまたはアンテナが収納されるパネルは、放射線検知を妨げないために炭素を除去することによって製造される。逆に言えば、金属溶射された層は、ＥＭＣ（電磁両立性）シールドを形成するために、適用され、接地されることができる。

上記のプロセスによって、自動車部品は、対応するアルミニウム部品より少ない最大６０％までの重さを持ち、そしてより大きな耐衝撃性を持って、正確に製造されることができるようになる。非常に高品質の表面仕上げが得られることもあり、異なる要素が一つの金型に組み込まれることができる。このように、たとえば、一つの金型は、研磨され塗装された領域、もしくは実際に他の表面処理を受けた他の領域を有することもある。このプロセスは、通常の押し出し成形、プレスまたは他の従来の製造技術によって制限されることはない。このように、たとえば、緩やかな角とは対照的にとがった角を提供することが可能である。

当然のことながら、上記の実施例はほんの一例として記載されているものであり、そして、本発明の範囲内で多くの変形が可能である。

成形部品の製造における連続段階を示している。 成形部品の製造における連続段階を示している。 成形部品の製造における連続段階を示している。 図式的に、遠近断面図で、図１〜図３の方法に従って製造される成形部品を示している。

Claims (34)

1. 金型の内部に金属を溶射し、溶射された金型表面に熱膨張補償層を置き、補償層に樹脂含浸性の繊維性材料層を塗布し、得られた組立品を硬化するというステップを有することを特徴とする成形部品の製造方法。
2. 前記金型の内部に、ステンレス鋼、アルミニウム、銅、亜鉛、スズおよびニッケル−スズの一つ以上の金属が溶射されることを特徴とする、請求項１に記載の成形部品の製造方法。
3. 前記置かれる熱膨張補償層が低い熱伝導率を有する合成プラスチック材であることを特徴とする、請求項１または２に記載の成形部品の製造方法。
4. 前記繊維性材料がエポキシまたはアクリルで含浸されていることを特徴とする、請求項１、２または３に記載の成形部品の製造方法。
5. 前記繊維性材料がカーボン繊維であることを特徴とする、請求項１〜４のいずれか１項に記載の成形部品の製造方法。
6. 前記金属層が０．２ｍｍから１．５ｍｍの間の厚さまで金型部分に溶射されることを特徴とする、請求項１〜５のいずれか１項に記載の成形部品の製造方法。
7. 前記金属層が０．４ｍｍの厚さまで金型部分に溶射されることを特徴とする、請求項６に記載の成形部品の製造方法。
8. 前記金属が複数の金型のうちの雌型部分に溶射されることを特徴とする、請求項１〜７のいずれか１項に記載の成形部品の製造方法。
9. 前記金属層は、金型から除去された後に表面処理を施されることを特徴とする、請求項１〜８のいずれか１項に記載の成形部品の製造方法。
10. 前記表面処理は、研磨を含むまたは研磨から構成されていることを特徴とする、請求項９に記載の成形部品の製造方法。
11. 前記表面処理は、塗装を含むまたは塗装から構成されていることを特徴とする、請求項９または１０に記載の成形部品の製造方法。
12. 前記表面処理は、コーティングを含むまたはコーティングから構成されていることを特徴とする、請求項９、１０または１１に記載の成形部品の製造方法。
13. 前記得られた組立品が金型において硬化されることを特徴とする、請求項１〜１２のいずれか１項に記載の成形部品の製造方法。
14. 前記得られた組立品が硬化される前に金型から除去されることを特徴とする、請求項１〜１２のいずれか１項に記載の成形部品の製造方法。
15. 「ウインドー」を合成部分に残すために、金型部分の一つ以上の領域が溶射されないままにしておかれることを特徴とする、請求項１〜１４のいずれか１項に記載の成形部品の製造方法。
16. 前記ウインドーが透明または半透明であることを特徴とする、請求項１５に記載の成形部品の製造方法。
17. 前記非溶射領域に隣接する繊維層の部分は、透明または半透明であることを特徴とする、請求項１５または１６に記載の成形部品の製造方法。
18. 前記熱膨張補償層が透明または半透明の材料であることを特徴とする、請求項１〜１７のいずれか１項に記載の成形部品の製造方法。
19. 外側の金属層と、金属層に隣接した硬化材料の熱膨張補償層と、熱膨張補償層材料に隣接した硬化樹脂含浸性の繊維性材料の層とからなることを特徴とする成形部品。
20. 前記金属が、ステンレス鋼、アルミニウム、銅、亜鉛、スズおよびニッケル−スズの一つ以上の金属であることを特徴とする、請求項１９に記載の成形部品。
21. 前記置かれる熱膨張補償層が低い熱伝導率を有する合成プラスチック材であることを特徴とする、請求項１９または２０に記載の成形部品。
22. 前記繊維性材料がエポキシまたはアクリルで含浸されていることを特徴とする、請求項１９、２０または２１に記載の成形部品。
23. 前記繊維性材料がカーボン繊維であることを特徴とする、請求項１９〜２２のいずれか１項に記載の成形部品。
24. 前記金属層が０．２ｍｍから１．５ｍｍの間の厚さまで金型部分に溶射されることを特徴とする、請求項１９〜２３のいずれか１項に記載の成形部品。
25. 前記金属層が０．４ｍｍの厚さまで金型部分に溶射されることを特徴とする、請求項２４に記載の成形部品。
26. 前記金属層が研磨されていることを特徴とする、請求項２０〜２５のいずれか１項に記載の成形部品。
27. 前記金属層が塗装されていることを特徴とする、請求項２０〜２６のいずれか１項に記載の成形部品。
28. 前記金属層がコーティングされていることを特徴とする、請求項２０〜２７のいずれか１項に記載の成形部品。
29. ウインドーが、金型の領域を金属で溶射されないままにしておくことによって、成形部品で製造されることを特徴とする、請求項２０〜２８のいずれか１項に記載の成形部品。
30. 前記ウインドーが透明または半透明であることを特徴とする、請求項２９に記載の成形部品。
31. 前記熱膨張構成物層が透明または半透明の材料であることを特徴とする、請求項２０〜３０のいずれか１項に記載の成形部品。
32. 前記非溶射領域に隣接する繊維層の部分は、透明または半透明であることを特徴とする、請求項２９〜３１のいずれか１項に記載の成形部品。
33. 添付の図面に基づいて、以上において実質的に記載されている成形部品の製造方法。
34. 添付の図面に基づいて、以上において実質的に記載されている成形部品。

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