JP2009230156A - ランプ反射鏡 - Google Patents

Abstract

【課題】ＢＭＣ材料中にガラス中空体を添加することで、ＢＭＣ成形体の特性を保持しかつ軽量化できるランプ反射鏡の提供。
【解決手段】不飽和ポリエステル樹脂を主成分とするマトリックス樹脂に少なくとも補強材であるガラス繊維を無機充填材として添加混練したＢＭＣ材料を射出成形することで形成したＢＭＣ成形体を基体とするランプ反射鏡であって、ＢＭＣ材料中に無機充填材としてガラス中空体を添加し、ＢＭＣ成形体２０の肉厚を１，５ｍｍ以上にすることで、射出成形の際、ガラス中空体の耐圧強度以上に射出剪断圧力が上昇せず、ガラス中空体が潰れて欠肉不良が発生したり十分な軽量化が達成できないとか、剛性が低下するといった問題が解消される。
【選択図】図１

Description

本発明は、表面にアルミ蒸着により鏡面を形成したランプ反射鏡、特に二輪や四輪自動車等に装備されるヘッドランプ、フォグランプ等に好適なランプ反射鏡（リフレクタ）に係り、特に、不飽和ポリエステル樹脂を主成分とするマトリックス樹脂に少なくとも補強材であるガラス繊維を無機充填材として添加混練したＢＭＣ材料を射出成形によって成形したＢＭＣ成形体を基体とするランプ反射鏡（リフレクタ）に関する。なお、マトリックス樹脂は、不飽和ポリエステル、不飽和ポリエステルの硬化時の架橋剤として１分子中に２重合結合を有する重合性単量体並びに、不飽和ポリエステル硬化時の収縮を抑制する目的の熱可塑性樹脂から構成される。

現在、車両用のヘッドランプやフォグランプに使用される反射鏡（リフレクタ）の基体として、下記特許文献などにおいて、寸法安定性（熱収縮の影響が少なく設計値通りの反射面形状を成形し易いという特性），耐熱性，剛性およびコスト性に優れるということで、不飽和ポリエステル樹脂を主成分とするマトリックス樹脂に補強材であるガラス繊維やフィラーやウイスカーといった無機充填材を添加混練し射出成形により成形したＢＭＣ成形体を用いることは、広く知られている。

特開平５−２４２７０１ 特開２００１−１８４９１５

しかし、ＢＭＣ成形体を構成するＢＭＣ材料（マトリックス樹脂に補強材であるガラス繊維やフィラーやウイスカーといった無機充填材を混合したもの）の比重は１．８〜２．１で、一般の熱可塑性樹脂の２倍近くになり、それだけ反射鏡（リフレクタ）の重量が重くなる。このため、自動車走行において燃費がかさみ、近年の低燃費化という社会のニーズに合致しない。

そこで、発明者は、ＢＭＣ成形体のコスト性を除く主な特性（寸法安定性，耐熱性および剛性）を維持しつつ、軽量化ができないか、と考えた。

そして、ＢＭＣ材料中に添加されているガラス繊維は補強材として、ＢＭＣ成形体の前記した主な特性を確保する上で不可欠な成分であるのに対し、その他の無機充填材は、ガラス繊維ほどはＢＭＣ成形体の主な特性を確保する上で貢献しておらず、必要不可欠な成分というものではない。

そこで、ガラス繊維以外の無機充填材の一部をガラス中空体（内部にガスが充填された比重の小さなガラス球体）に置き換えて試作したところ、軽量化に非常に有効であることが確認された。

しかし、ガラス中空体を添加したＢＭＣ材料では、射出成形の際の剪断圧力によりガラス中空体が潰れて、欠肉不良が発生したり、十分な軽量化が達成できないとか、剛性が低下するといった問題が発生した。

そこで、発明者は、ＢＭＣ材料中に添加したガラス中空体が射出成形時に潰れず、従来のＢＭＣ成形体としての主な特性（寸法安定性，耐熱性および剛性）を失うことなくＢＭＣ成形体を軽量化する上で有効なガラス中空体の配合比を求めるべく、実験と考察を重ねた結果、有効な配合比が見つかったので、本発明を提案するに至ったものである。

本発明は、前記した従来技術の問題点および発明者の知見に基づいてなされたもので、その目的は、ランプ反射鏡の基体を構成するＢＭＣ材料中に所定配合比のガラス中空体を無機充填材として添加することで、ＢＭＣ成形体の主な特性（寸法安定性，耐熱性および剛性）を損なうことなく軽量化できるランプ反射鏡を提供することにある。

前記目的を達成するために、請求項１に係るランプ反射鏡においては、不飽和ポリエステル樹脂を主成分とするマトリックス樹脂に少なくとも補強材であるガラス繊維を無機充填材として添加混練したＢＭＣ材料を射出成形することで形成したＢＭＣ成形体を基体とするランプ反射鏡において、前記ＢＭＣ材料に無機充填材としてガラス中空体を添加するように構成した。

ここで、マトリックス樹脂としては、不飽和ポリエステル、不飽和ポリエステルの硬化時の架橋剤として１分子中に２重合結合を有する重合性単量体並びに、不飽和ポリエステル硬化時の収縮を抑制する目的の熱可塑性樹脂から構成される。不飽和ポリエステル樹脂としては、不飽和ポリエステル硬化時の成形品のガラス転移温度が１５０℃以上、好ましくは１６０℃以上のものがよい。重合性単量体としては、スチレンモノマー、ビニルトルエン、ジビニルベンゼン、メチルメタクリレート、パラメチルスチレン、ジアリルフタレート、およびジアリルイソフタレート等を挙げることができ、これらの重合性単量体は一種あるいは二種以上を混合した形で使用することができる。熱可塑性樹脂は、スチレン系共重合体、ポリエチレン、ポリ塩化ビニル、ポリ酢酸ビニル、ポリメタクリル酸メチル、ポリメタクリル酸メチル系共重合体、変性ＡＢＳ樹脂、ポリカプロラクトン、変性ポリウレタン等を挙げることができる。特に、ポリメタクリル酸メチル、ポリメタクリル酸メチル共重合体の如きアクリル系樹脂（共重合体を含む）、ポリ酢酸ビニル、スチレン−酢酸ビニル共重合体の如き酢酸ビニル系樹脂（共重合体を含む）が、分散性、低収縮性、剛性の点で望ましい。マトリックス樹脂の構成比は、マトリックス樹脂１００質量部中、不飽和ポリエステル３０〜６０質量部、重合性単量体２５〜６０質量部、熱可塑性樹脂８〜３５質量部で構成される。好ましくは、不飽和ポリエステル３５〜５０質量部、重合性単量体３７〜５０質量部、熱可塑性樹脂１０〜２５質量部が望ましい。

一方、ＢＭＣ材料に添加する中空体は、化学的に安定な不溶性ガラスでつくられた平均粒子径７０μｍ以下の真球ガラス微小中空体の粉末で、「スコットライト」もしくは「セルスター」と称呼されている。

また、ＢＭＣ材料には、補強材であるガラス繊維とガラス中空体以外に、フィラーやウイスカーといった従来公知のその他の無機充填材を必要に応じて添加するようにしてもよい。

（作用）従来のＢＭＣ成形体を構成するＢＭＣ材料（マトリックス樹脂に補強材であるガラス繊維やフィラーやウイスカーといった無機充填材を混合したもの）の比重は１．８〜２．１で、一般の熱可塑性樹脂の２倍近くになり、それだけ反射鏡（リフレクタ）の重量が重くなるのに対し、ガラス繊維以外の無機充填材の一部をガラス中空体（内部にガスが充填された比重の小さなガラス球体）に置き換えて試作したところ、軽量化に非常に有効であることが確認された。

ＢＭＣ材料中のガラス中空体の体積占有率が１０体積％未満では、図５の比較例１，２に示すように、ＢＭＣ成形体の軽量化効果に乏しく、ランプ反射鏡としては重すぎる。一方、４０体積％を越えると、図５の比較例３に示すように、ＢＭＣ成形体は剛性（曲げ弾性率）や耐衝撃性に劣るとともに、寸法安定性を確保しにくい。このため、ガラス中空体のＢＭＣ材料に対する体積占有率は、図４の実施例１−１，１−２，１−３に示すように、ＢＭＣ成形体の軽量化，剛性，耐衝撃性および寸法安定性の面から、請求項４に示すように、１０〜４０体積％が好ましい。

また、請求項１に記載のランプ反射鏡において、前記マトリックス樹脂に対する無機充填材の体積比（無機充填材の体積／マトリックス樹脂の体積）を１．０〜２．５の範囲に調整するように構成してもよい。

即ち、マトリックス樹脂に対する無機充填材の体積比が１．０未満では、マトリックス樹脂成分が多くなって、ＢＭＣ成形体表面の平滑性を確保し易いが、図５の比較例４に示すように、ＢＭＣ成形体は剛性（曲げ弾性率）および耐熱性が劣る。また、ＢＭＣ材料の流動性が高すぎ（粘性が低すぎ）て、寸法安定性に劣るとともに、ボイドやガス焼けが発生するなど、ＢＭＣ成形体表面の平滑性が悪い場合もある。

一方、マトリックス樹脂に対する無機充填材の体積比が２．５を越えると、無機充填材が多い分、図５の比較例５に示すように、ＢＭＣ成形体は剛性および耐熱性に優れるが、マトリックス樹脂に対する濡れ性が低下し、ＢＭＣ成形体は耐衝撃性や離型性が低下し、成形が困難となる。また、マトリックス樹脂成分の割合が少い分、ＢＭＣ成形材料の流動性が悪く（粘性が高すぎ）て、射出成形中にガラス中空体が潰れるおそれがあり、設計通りの軽量化ができず、また成形時には欠肉不良が発生し、成形が安定しない。

このため、マトリックス樹脂に対する無機充填材の体積比は、図４の実施例１−１，１−２，１−３および図５の比較例４，５に示すように、ＢＭＣ成形体の寸法安定性，耐熱性，剛性，耐衝撃性，成形加工性および軽量化の面から１．０〜２．５の範囲が好ましい。

また、請求項１に記載のランプ反射鏡において、前記ガラス中空体の平均粒子径を１５〜４５μｍの範囲に調整してもよい。

即ち、ガラス中空体の平均粒子径が大きいほど、ガラス中空体の比重が小さくなるので、ＢＭＣ成形体の軽量化に有効であるが、平均粒子径が４５μｍを越えると、ガラス中空体が異物として存在し、図６の比較例７に示すように、ＢＭＣ成形体の剛性（曲げ弾性率），曲げ弾性強度および離型性が低下し、寸法安定性も悪い。さらに、ガラス中空体の耐圧強度が著しく低下し、射出成形中に潰れ易く、潰れた場合は軽量化の効果が減少し、欠肉不良が発生する等、安定した成形が困難となる。

一方、ガラス中空体の平均粒子径が小さいほど、寸法安定性や平滑面の形成や剛性を高める上で有効であるが、ガラス中空体の比重が大きくなり、特に、平均粒子径１５μｍ未満では、図６の比較例６に示すように、ガラス中空体の比重が１．１以上で、ＢＭＣ成形体の比重は要求値１．７以上（１．７５）となり、軽量化が困難となる。

したがって、図４の実施例１−１，１−２，１−３および図６の比較例６、７から、ガラス中空体の平均粒子径は、軽量化，寸法安定性，剛性，曲げ強度，成形加工性（離型性，欠肉不良の有無）および表面の平滑性の観点より１５〜４５μｍの範囲が望ましい。

また、請求項２においては、請求項１に記載のランプ反射鏡において、前記ＢＭＣ成形体の肉厚を１．５ｍｍ以上に構成した。

（作用）ガラス中空体を添加したＢＭＣ材料では、射出成形の際の剪断圧力によりガラス中空体が潰れて、欠肉不良が発生したり、十分な軽量化が達成できないとか、剛性が低下するといった問題が発生した。

即ち、最も高い射出剪断圧力が作用する部位は、ゲートＧ近傍であるので、ゲートＧの開口面積（断面積）を２０ｍｍ×２ｍｍ以上の大きさにするとともに、ＢＭＣ成形体２０の最低肉厚を１．５ｍｍ以上確保することで、フィルムゲートＧの近傍においてガラス中空体の耐圧強度（４０ＭＰａ）以上に射出剪断圧力が上昇しないように構成されている。

詳しくは、ＢＭＣ材料射出時にゲートＧの近傍において作用する過大な剪断圧力（ガラス中空体の耐圧強度を越えた射出剪断圧力）によってガラス中空体が潰れて、ＢＭＣ成形体の軽量化の効果が減少し、欠肉不良が発生する等、安定した成形が困難となるおそれがあるが、ＢＭＣ成形体２０の最低肉厚を１．５ｍｍ以上確保することで、ゲートＧの近傍においてガラス中空体の耐圧強度（４０ＭＰａ）以上には射出剪断圧力が上昇せず、前記したような不具合の発生が抑制される。

また、請求項３においては、請求項１または２に記載のランプ反射鏡において、前記ＢＭＣ成形体の比重を１．７以下に構成した。

（作用）実施例１−１，１−２，１−３のいずれの場合も、ヘッドランプ反射鏡としての実用レベルの物性（剛性と耐衝撃性に影響する６０ＭＰＡ以上の曲げ強さ，９ＧＰａ以上の曲げ弾性率および５ＫＪ／ｍ^２以上のシャルピー衝撃強さ、成形加工性に影響する成形品が金型に貼り付かないという離型性、寸法安定性に影響する０．１％以下の成形収縮率および９ＧＰａ以上の曲げ弾性率、耐熱性に影響する１８０℃における強熱減量（ガス発生量）０．６０ｇ／ｍ^２以下、１．７以下の低比重が）実現されている。

以上のように、請求項１に係るランプ反射鏡によれば、ＢＭＣ材料中に無機充填材としてガラス中空体を添加することで、ＢＭＣ成形体が軽量化されて、軽量なランプ反射鏡が得られる。

請求項２によれば、射出成形の際に、最も高い射出剪断圧力が作用するゲートＧ近傍においてガラス中空体の耐圧強度以上に射出剪断圧力が上昇しないので、ガラス中空体が潰れて欠肉不良が発生したり十分な軽量化が達成できないとか、剛性が低下するといった問題が解消される。

請求項３によれば、ランプ反射鏡の比重が１．７以下と軽量なため、自動車走行において燃費が低減され、近年の低燃費化という社会のニーズに合致する。

請求項４によれば、ＢＭＣ材料中に無機充填材として所定量のガラス中空体を添加することで、ＢＭＣ成形体が軽量化されて、従来のＢＭＣ樹脂製ランプ反射鏡の特性（耐熱性，剛性および反射効率）を保持した軽量なランプ反射鏡が得られる。

本発明に係るランプ反射鏡が配設された車両用前照灯の縦断面図である。 図１において符号Ｘで示したリフレクターの一部分を拡大した簡略断面図である。 ＢＭＣ成形体の射出成形装置の全体概要図である。 前照灯用リフレクター基材であるＢＭＣ成形体の実施例１−１，１−２，１−３の具体的な組成を示す図表で、（ａ）はＢＭＣ成形体の実施例１−１，１−２，１−３におけるガラス中空体／ＢＭＣ材料の体積比と無機充填材／マトリックス樹脂の体積比を示し、（ｂ）はＢＭＣ成形体の実施例１−１，１−２，１−３を構成するＢＭＣ材料の具体的組成を示し、（ｃ）はＢＭＣ成形体の実施例１−１，１−２，１−３の特性を示す。 本発明の比較例（ＢＭＣ成形体）１〜５の具体的な組成を示す図表で、（ａ）はＢＭＣ成形体の比較例１〜５におけるガラス中空体／ＢＭＣ材料の体積比と無機充填材／マトリックス樹脂の体積比を示し、（ｂ）はＢＭＣ成形体の比較例１〜５を構成するＢＭＣ材料の具体的組成を示し、（ｃ）はＢＭＣ成形体の比較例１〜５の特性を示す。 本発明の実施例（ＢＭＣ成形体）１−１と比較するために示す比較例（ＢＭＣ成形体）６，７の組成を示す図表で、（ａ）は比較例（ＢＭＣ成形体）６，７に混入されているガラス中空体の平均粒子径の大きさを示し、（ｂ）は比較例（ＢＭＣ成形体）６，７を構成するＢＭＣ材料の具体的組成を示し、（ｃ）は各比較例（ＢＭＣ成形体）６，７の特性を示す。

次に、本発明の好適な実施形態を実施例に基づいて説明する。

図１〜３は、本発明の一実施例を示し、図１は本発明に係るランプ反射鏡が配設された車両用灯具（前照灯）の縦断面図、図１は図１において符号Ｘで示したリフレクターの一部分を拡大した簡略断面図、図３はＢＭＣ成形体の射出成形装置の全体概要図である。

図１において、車両用灯具は、前面側が開口する容器状のランプボディ１０と、ランプボディ１０の前面開口部に組み付けられた前面レンズ１２と、ランプボディ１０と前面レンズ１２で画成された灯室内に収容されたランプ反射鏡であるリフレクター１４と、リフレクター１４の後頂部に設けられたバルブ挿着孔１４ｂに挿着された光源であるバルブ１５とを備える。符号１６は、バルブ１５を覆うように設けられたカットライン形成用の遮光シェード、符号１０ａは、ランプボディ１０の後頂部に設けられたバルブ交換用の開口部で、ゴムカバー１１により閉塞されている。符号１８は、リフレクター１４とランプボディ１０間の隙間を覆うためのエクステンションリフレクタである。

ランプ反射鏡であるリフレクター１４の内側には、放物面形状の有効反射面１４ａが設けられており、容器状に成形されたＢＭＣ樹脂製リフレクター基体（以下、ＢＭＣ成形体という）２０の内側表面にアルミ蒸着処理が施されることで、有効反射面１４ａが形成されている。そして、バルブ１５の発光は、図１矢印に示すように、リフレクター１４の有効反射面１４ａで反射されて前方導かれ、前面レンズ１２を透過することで所定の配光が形成される。したがって、リフレクター１４（ＢＭＣ成形体２０）は、バルブ１５の発熱に対し熱変形しない耐熱性と、アルミ蒸着により適正な有効反射面１４ａを形成できる平滑面を備えている。

また、リフレクター１４は、リフレクター１４の背後の設けられた図示しないエイミング機構によって片持ち支持されており、有効反射面１４ａが形成されているリフレクター１４の背面壁には、バルブ１５を挿着したリフレクター１４の自重による曲げモーメントなどの負荷が作用している。したがって、リフレクター１４は、自重や作用する振動その他の外的負荷に対して変形しないだけの剛性や耐衝撃性は勿論、外的負荷がなくなった場合に復元できる曲げ強度も備えている。

ランプ反射鏡であるリフレクター１４の基本的構成としては、図２に拡大して示すように、射出成形により成形されたＢＭＣ成形体２０の内側に、高精度の平滑面を形成するためのアンダーコート層２１が形成され、その上に蒸着によりアルミニウム皮膜２２が形成され、さらにアルミニウム皮膜２２上には、透明材料からなる保護膜であるトップコート２３が設けられている。

次に、ＢＭＣ成形体２０を構成するＢＭＣ材料について説明する。

ＢＭＣ成形体２０を構成するＢＭＣ材料としては、不飽和ポリエステル樹脂を主成分とするマトリックス樹脂に、補強材であるガラス繊維，ガラス中空体，フィラー，ウイスカー等のその他の無機充填材を添加したものである。

マトリックス樹脂としては、不飽和ポリエステル、不飽和ポリエステルの硬化時の架橋剤として１分子中に２重合結合を有する重合性単量体並びに、不飽和ポリエステル硬化時の収縮を抑制する目的の熱可塑性樹脂から構成される。不飽和ポリエステル樹脂としては、不飽和ポリエステル硬化時の成形品のガラス転移温度が１５０℃以上、好ましくは１６０℃以上のものがよい。重合性単量体としては、スチレンモノマー、ビニルトルエン、ジビニルベンゼン、メチルメタクリレート、パラメチルスチレン、ジアリルフタレート、およびジアリルイソフタレート等を挙げることができ、これらの重合性単量体は一種あるいは二種以上を混合した形で使用することができる。熱可塑性樹脂は、スチレン系共重合体、ポリエチレン、ポリ塩化ビニル、ポリ酢酸ビニル、ポリメタクリル酸メチル、ポリメタクリル酸メチル系共重合体、変性ＡＢＳ樹脂、ポリカプロラクトン、変性ポリウレタン等を挙げることができる。特に、ポリメタクリル酸メチル、ポリメタクリル酸メチル共重合体の如きアクリル系樹脂（共重合体を含む）、ポリ酢酸ビニル、スチレン−酢酸ビニル共重合体の如き酢酸ビニル系樹脂（共重合体を含む）が、分散性、低収縮性、剛性の点で望ましい。マトリックス樹脂の構成比は、マトリックス樹脂１００質量部中、不飽和ポリエステル３０〜６０質量部、重合性単量体２５〜６０質量部、熱可塑性樹脂８〜３５質量部で構成される。好ましくは、不飽和ポリエステル３５〜５０質量部、重合性単量体３７〜５０質量部、熱可塑性樹脂１０〜２５質量部が望ましい。

ガラス中空体としては、化学的に安定な不溶性ガラスでつくられた平均粒子径７０μｍ以下の真球ガラス微小中空体の粉末で、「スコットライト」もしくは「セルスター」と称呼されている。

ウィスカの材料としては、炭酸カルシウム、ケイ酸カルシウム、ホウ酸アルミニウム、チタン酸カリウム、硫酸マグネシウムなどが挙げられ、フィラーの材料としては、炭酸カルシウム，マイカ，タルク，グラファイト，水酸化アルミニウムなどが挙げられる。そして、ガラス中空体はウィスカやフィラーに比べて高価であることから、低価格化のためには、後述するＢＭＣ成形体２０として所定の特性を確保できる範囲内で、ガラス中空体の添加量を減らして、ウィスカやフィラーの添加量を増やすようにしてもよい。

そして、ガラス中空体のＢＭＣ材料に対する体積占有率が１０〜４０体積％に調整されて、ＢＭＣ成形体２０の剛性，耐衝撃性，寸法安定性および軽量化が図られている。

即ち、ＢＭＣ材料中のガラス中空体の体積占有率が１０体積％未満では、図５の比較例１，２に示すように、ＢＭＣ成形体２０の軽量化効果に乏しく、ランプ反射鏡としては重すぎる。一方、４０体積％を越えると、図５の比較例３に示すように、ＢＭＣ成形体２０の剛性（曲げ弾性率）や耐衝撃性に劣るとともに、寸法安定性を確保しにくい。このため、ガラス中空体のＢＭＣ材料に対する体積占有率は、図４の実施例１−１，１−２，１−３および図５の比較例１，２に示すように、ＢＭＣ成形体２０の軽量化，剛性，耐衝撃性および寸法安定性を確保できる１０〜４０体積％に調整されている。

また、マトリックス樹脂に対する無機充填材の体積比（無機充填材の体積／マトリックス樹脂の体積）は、１．０〜２．５の範囲に調整されて、ＢＭＣ成形体２０の剛性と寸法安定性（設計値通りの被アルミ蒸着処理面形状の確保）が図られている。

即ち、マトリックス樹脂に対する無機充填材の体積比が１．０未満では、マトリックス樹脂成分が多くなって、ＢＭＣ成形体２０表面の平滑性を確保し易いが、図５の比較例４に示すように、ＢＭＣ成形体２０は剛性（曲げ弾性率）および耐熱性が劣る。また、ＢＭＣ材料の流動性が高すぎ（粘性が低すぎ）て、寸法安定性に劣るとともに、ボイドやガス焼けが発生するなど、ＢＭＣ成形体２０表面の平滑性が悪い場合もある。

一方、マトリックス樹脂に対する無機充填材の体積比が２．５を越えると、無機充填材が多い分、図５の比較例５に示すように、ＢＭＣ成形体２０は剛性および耐熱性に優れるが、マトリックス樹脂に対する濡れ性が低下し、ＢＭＣ成形体２０は耐衝撃性や離型性が低下し、成形が困難となる。また、マトリックス樹脂成分の割合が少い分、ＢＭＣ成形材料の流動性が悪く（粘性が高すぎ）て、射出成形中にガラス中空体が潰れるおそれがあり、設計通りの軽量化ができず、また成形時には欠肉不良が発生し、成形が安定しない。

このため、マトリックス樹脂に対する無機充填材の体積比は、図４の実施例１−１，１−２，１−３および図５の比較例４，５に示すように、ＢＭＣ成形体の寸法安定性，耐熱性，剛性，耐衝撃性，成形加工性および軽量化を確保できる１．０〜２．５の範囲に調整されている。

また、ガラス中空体の平均粒子径を１５〜４５μｍの範囲に調整することによっても、ＢＭＣ成形体２０の寸法安定性，剛性および軽量化が改善されている。

即ち、ガラス中空体の平均粒子径が大きいほど、ガラス中空体の比重が小さくなるので、ＢＭＣ成形体の軽量化に有効であるが、平均粒子径が４５μｍを越えると、ガラス中空体が異物として存在し、図６の比較例７に示すように、ＢＭＣ成形体２０の剛性（曲げ弾性率），曲げ強度及び離型性が低下し、寸法安定性も悪い。さらに、ガラス中空体の耐圧強度が著しく低下し、射出成形中に潰れ易く、潰れた場合は軽量化の効果が減少し、欠肉不良が発生する等、安定した成形が困難となる。

一方、ガラス中空体の平均粒子径が小さいほど、寸法安定性や平滑面の形成や剛性を高める上で有効であるが、ガラス中空体の比重が大きくなり、特に、平均粒子径１５μｍ未満では、図６の比較例６に示すように、ガラス中空体の比重が１．１以上となってＢＭＣ成形体２０の比重は要求値１．７以上（１．７５）となり、軽量化が困難となる。

このため、図４の実施例１−１，１−２，１−３および図６の比較例６、７から、ガラス中空体の平均粒子径は、軽量化，寸法安定性，剛性，曲げ強度，成形加工性（離型性，欠肉不良の有無）および表面の平滑性の観点より１５〜４５μｍの範囲に調整されている。

次に、ＢＭＣ成形体２０を射出成形する成形装置の概要を図３に基づいて説明する。

符号３０は、射出成形用の金型装置で、金型装置３０は、ＢＭＣ材料が注入される固定側金型３２と、この固定側金型３２に対し接近離反動作可能な可動側金型３４を備えている。両金型３２，３４の対向する側には、それぞれ成形面３３，３５が形成されており、金型３２，３４を接近させて型締めすることで、樹脂が充填されるキャビティＣが両成形面３３，３５によって画成される。固定側金型３２には、キャビティＣに連通するフィルムゲートＧが設けられており、このフィルムゲートＧには、スプルー部３６を介して樹脂供給装置のシリンダ４０のノズル４２が連絡している。そして、ノズル４２から供給されたＢＭＣ材料は、スプルー部３６を介してフィルムゲートＧに導かれ、フィルムゲートＧからキャビティＣ内に射出充填され、加熱硬化することでＢＭＣ成形体２０が成形される。

そして、ＢＭＣ成形体２０を成形するためのＢＭＣ材料中には、無機充填材としてガラス中空体が添加されており、ＢＭＣ材料射出時の過大な剪断圧力によってガラス中空体が潰れて、ショートショットにより欠肉部が発生するおそれがある。このため、射出時の剪断圧力によってこのガラス中空体が潰れないように、ＢＭＣ材料中に添加するガラス中空体は、平均粒子径が１５〜４５μｍの範囲で、４０ＭＰａ以上の耐圧強度をもつものに限定されている。

また、射出成形時のシリンダ４０内の樹脂の温度は、従来のＢＭＣ材料の射出成形時のシリンダ内の樹脂の温度（常温）よりも高い温度（３０〜４０℃）に調整されて、ＢＭＣ材料の射出時の流れをスムーズにすることで、射出剪断圧力が小さくなるようになっている。

また、最も高い射出剪断圧力が作用する部位は、ゲートＧ近傍であるので、ゲートＧの開口面積（断面積）を２０ｍｍ×２ｍｍ以上の大きさにするとともに、ＢＭＣ成形体２０の最低肉厚を１．５ｍｍ以上確保することで、フィルムゲートＧの近傍においてガラス中空体の耐圧強度（４０ＭＰａ）以上に射出剪断圧力が上昇しないように構成されている。

図４は、前記した実施例（ＢＭＣ成形体）をさらに具体化した実施例１−１，１−２，１−３を示し、（ａ）はＢＭＣ成形体の実施例１−１，１−２，１−３におけるガラス中空体／ＢＭＣ材料の体積比と無機充填材／マトリックス樹脂の体積比を示し、（ｂ）はＢＭＣ成形体の実施例１−１，１−２，１−３を構成するＢＭＣ材料の具体的組成を示し、（ｃ）はＢＭＣ成形体の実施例１−１，１−２，１−３の特性を示す。

また、図５は、前記した実施例（ＢＭＣ成形体）１−１，１−２，１−３と比較する比較例（ＢＭＣ成形体）１〜５が示されており、（ａ）はＢＭＣ成形体の比較例１〜５におけるガラス中空体／ＢＭＣ材料の体積比と無機充填材／マトリックス樹脂の体積比を示し、（ｂ）はＢＭＣ成形体の比較例１〜５を構成するＢＭＣ材料の具体的組成を示し、（ｃ）はＢＭＣ成形体の比較例１〜５の特性を示す。

また、図６には、図４に示す実施例（ＢＭＣ成形体）１−１と比較する比較例（ＢＭＣ成形体）６，７が示されており、（ａ）は比較例（ＢＭＣ成形体）６，７に混入されているガラス中空体の平均粒子径の大きさを示し、（ｂ）は比較例（ＢＭＣ成形体）６，７を構成するＢＭＣ材料の具体的組成を示し、（ｃ）は各比較例（ＢＭＣ成形体）６，７の特性を示す。

なお、図４（ｂ），図５（ｂ），図６（ｂ）において、ＩＰＡ／Ｍａｎ／ＰＧはイソフタール酸とマレイン酸とプロピレングリコールの重縮合物、ＰＭＭＡはポリメタクリル酸メチル、ＴＢＰＢはｔ−ブチルパ−オキシベンゾエート、Ｚｎ−Ｓｔはステアリン酸亜鉛である。

図４に示すように、実施例（ＢＭＣ成形体）１−１では、ガラス中空体のＢＭＣ材料に対する体積比が３１体積％であって、マトリックス樹脂に対する無機充填材の体積比が１．８４である。また、実施例（ＢＭＣ成形体）１−２では、ガラス中空体のＢＭＣ材料に対する体積比が３７体積％であって、マトリックス樹脂に対する無機充填材の体積比が２．１９である。また、実施例（ＢＭＣ成形体）１−３では、ガラス中空体のＢＭＣ材料に対する体積比が２６体積％であって、マトリックス樹脂に対する無機充填材の体積比が１．１８である。

そして、実施例１−１，１−２，１−３のいずれの場合も、ヘッドランプ反射鏡としての実用レベルの物性（剛性と耐衝撃性に影響する６０ＭＰＡ以上の曲げ強さ，９ＧＰａ以上の曲げ弾性率および５ＫＪ／ｍ^２以上のシャルピー衝撃強さ、成形加工性に影響する成形品が金型に貼り付かないという離型性、寸法安定性に影響する０．１％以下の成形収縮率および９ＧＰａ以上の曲げ弾性率、耐熱性に影響する１８０℃における強熱減量（ガス発生量）０．６０ｇ／ｍ^２以下、１．７以下の低比重）が実現されている。

一方、比較例１は現行のＢＭＣ成形体で、ガラス中空体を全く含んでいないため、強度物性は優れているものの、比重が要求値１．７より大きい１．９７で、重い。

また、比較例２では、ガラス中空体／ＢＭＣ材料の体積比が１０％以下（０．９５％）であるため、比重が１．８４と軽量化効果はほとんどない。

また、比較例３では、ガラス中空体／ＢＭＣ材料の体積比が４０％以上（４０．５％）になると、剛性に影響する曲げ弾性率が要求値（９以上）に対し８．６と低下し、成形歪みによる反りやエイミング操作時の変形が現れて、反射面の形状を維持できない、即ち、寸法安定性が悪い。また、剛性および衝撃強さも低下し、リフレクターが振動で脱落するおそれがある。

また、比較例４では、無機充填材／マトリクス樹脂の体積比（０．９７）が１以下で、剛性に影響する曲げ弾性率が要求値（９以上）に対し７．８と低下し、成形歪みによる反りやエイミング操作時の変形として現れて、リフレクターの反射面の形状を維持できない。さらに耐熱性の点でも劣る。その結果、ランプ点灯時にＢＭＣ成形体からの脱ガス量が増えて、レンズの表面に脱ガス成分が冷却固化付着し、出射光の透過率が低下してランプの照度が低下したり、ランプの外観品質の劣化を招く。

また、比較例５では、無機充填材／マトリクス樹脂の体積比が２．５以上（２．５２）であると、マトリクス樹脂が不足して靱性がなくなる。その結果、成形品が脆くなって、離型時にリブなどの離型抵抗の大きな部位が金型に貼り付いて、成形品を金型からうまく分離できない（成形加工性が悪い）。また、耐衝撃性が低下し、リフレクターが振動で脱落するおそれがある。また、配合上の理論比重１．４５に対し成形品の比重は１．５０と大きい。これは、マトリックス樹脂の体積比率が少なくなったことから、ＢＭＣ材料の粘度が上がり、射出成形時の剪断圧力が上昇して、ガラス中空体の約７％が射出時に破損されたことになる。これにより、射出軽量値が不安定になり、欠肉不良の発生につながり、成形安定性に欠けることを意味する。

また、比較例６のように、ガラス中空体の平均粒子径が１０μｍと小さすぎると、ガラス中空体自体の耐圧強度は高いが、ガラス中空体自体が肉厚となるためその比重は１．１と大きく、成形品（ＢＭＣ成形体）の比重は要求される比重（１．７以下）より大きい１．７５で、軽量化を達成できない。

また、比較例７のように、ガラス中空体の平均粒子径が５２μｍと大きすぎると、ガラス中空体自体の耐圧強度が低下し、射出成形時の剪断圧力３０〜４０ＭＰａに耐えきれずに破損するため、約４０％のガラス中空体が潰れ、成形時に欠肉不良が続発する、即ち、成形安定性に欠ける。また、成形品（ＢＭＣ成形体）の比重は、要求値（１．７以下）より低い１．５であるが、理論比重に対し０．２程度大きい値となり、設計通りの成形品が得られない。また、剛性（曲げ弾性率）および曲げ強度の低下が大きく、車両用灯具に用いるランプ反射鏡基材（ＢＭＣ成形体）としては利用できない。

１４ ランプ反射鏡（リフレクタ）
２０ リフレクター基体（ＢＭＣ成形体）
２１ アルミ蒸着膜
２２ トップコート

Claims (4)

1. 不飽和ポリエステル樹脂を主成分とするマトリックス樹脂に少なくとも補強材であるガラス繊維を無機充填材として添加混練したＢＭＣ材料を射出成形することで成形したＢＭＣ成形体を基体とするランプ反射鏡において、前記ＢＭＣ材料には無機充填材としてガラス中空体が添加されたことを特徴とするランプ反射鏡。
2. 前記ＢＭＣ成形体の肉厚が１．５ｍｍ以上に構成されたことを特徴とする請求項１記載のランプ反射鏡。
3. 前記ＢＭＣ成形体の比重が１．７以下に構成されたことを特徴とする請求項１または２に記載のランプ反射鏡。
4. 前記ガラス中空体のＢＭＣ材料に対する体積占有率が１０〜４０体積％に調整されたことを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載のランプ反射鏡。

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