JP2014188391A - 発泡合成樹脂成型体及びその製造方法 - Google Patents

発泡合成樹脂成型体及びその製造方法 Download PDF

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Abstract

【課題】基材として発泡合成樹脂材料を用いて、特定の形状を削り出して弾性に富む成型体として、塗装面の厚みを厚くすることなく、見栄えの良い、かつ、重量バランスの調整を要しない廉価な発泡樹脂成型体及びその製造方法の提供。
【解決手段】基材となる熱可塑性樹脂からなる発泡合成樹脂材料を特定の形状に切削加工するステップＳ２の切削処理工程と、前記切削処理工程によって生じた切削面を含み塗装しようとする前記基材の被塗装面の凹凸面を平滑にすべく、例えば、３００μｍ以下の無機系または有機系の中位径（レーザ回折式粒度分布測定装置を用いたレーザ回折・散乱法による中位径）の球体を均一に分散してなる合成樹脂材料を塗布する下地処理処理工程Ｓ５と、前記下地処理工程で形成した被塗装面に顔料を含む合成樹脂塗料を塗布する塗装処理処理工程Ｓ６を具備する。
【選択図】図１

Description

本発明は、金型を使用することなく発泡合成樹脂で特定の形状を削りだす発泡合成樹脂成型体及びその製造方法に関するものであり、特に、発泡合成樹脂で特定の形状を削りだし、その表面を塗装してなる発泡合成樹脂成型体及びその製造方法に関するものである。
従来の一般的な発泡合成樹脂成型体の成型方法及び発泡合成樹脂成型体としては、ポリスチレンを微細な泡で発泡させ硬化させた発泡ポリスチレンを使用し、その表面に塗料を塗布する方法がある。例えば、発泡ポリスチレンに木工ボンドを塗り、その木工ボンドが固まったとき、スプレーで塗装する方法がある。
また、水性ボンドに顔料を混ぜて、直接、発泡ポリスチレンに塗布する方法もある。そして、和紙を細かく粉砕し、粉体化したものに木工ボンドや和糊を混練して発泡ポリスチレンに貼り付け、それを水性塗料のネオカラーやポスターカラーで塗装する方法もある。更に、発泡ポリスチレンを基材にしてそれにＦＲＰ造形を行う方法もある。
これらはいずれも発泡合成樹脂成型体に塗布した塗装の厚みが厚くなり、形式的な見栄えが良くても、実用的な使用に耐えるものがなかった。
一方、特許文献に酷似する技術を求めると、直接、発泡合成樹脂材を特定の形状に削りだす発泡合成樹脂の成型方法及びその成型体は存在していないが、発泡層付き内装品の技術を特許文献１で開示している。
即ち、特許文献１は発泡層付きの表皮材が、基材に分散形成された吸気路からの真空吸引により基材に吸着されて接着された発泡層付き内装品において、表皮材が熱可塑性であり、その表面形状が、表皮材を加温処理により軟化させ、その状態で基材に接着させる際に、表皮材用真空吸引型による真空吸引により賦形さている構成を有し、表皮材が表皮材用真空吸引型の型面に沿って賦形される技術である。これにより、表面品質が向上するだけでなく、意匠の制約が少なくなり、その自由度が拡大され、基材表面に対して非相似形状に形成することができる。
発泡層付きの表皮材が、基材に分散形成された吸気路からの真空吸引により基材に吸着されて接着された発泡層付き内装品とすることにより、発泡層と表皮材との接着力を強くする技術が開示されている。しかし、特許文献１には、厚手の発泡層についてどのように適応できるかを開示するものはない。原理的には、発泡合成樹脂材を特定の形状に削り出して発泡合成樹脂を成形することは困難と思われる。
また、特許文献２は、発泡合成樹脂成型体よりなる芯材の一面に畳表が積層され、他面に機能化剤含有クッションシートが積層され、更に、前記クッションシートに滑り止め層が部分的に積層されることにより、薄くて軽量で、施工性に優れ、滑り難いという技術を開示している。
特開２００４−３６１１４５ 特開平９−２２９８７２号公報
しかし、従来の一般的な発泡合成樹脂成型体は、例えば、量産しない製品のカバー、特殊な椅子の肘掛け、特殊車両或いは改造車のダッシュボード等に使用すると、機械的強度が足りないとか、塗料が塵のように剥がれ落ちて周辺を汚したりして、廉価に実用的なものはできなかった。勿論、発泡ポリスチレンを基材にしてそれにＦＲＰ造形を行う技術は、機械的強度は上げることができるものの、弾性に欠き、また、高価であるという問題があった。
また、特許文献１及び特許文献２によって、発泡合成樹脂成型体とクッションシートとの接着力を強くすることは開示されている。ところが、形式的に試作品を形成する原材料として発泡性合成樹脂が使用されているものの、少量生産品にこの技術を使用するということは実現されていない。特に、例えば、発泡ポリスチレンのような発泡合成樹脂成型体は、脆く、表面を削って所定の形状に仕上げ、かつ、表面を見栄え良く平滑化することができなかった。
そして、発泡性合成樹脂にベントホールと呼ばれる穴が存在すると、当該ベントホールを穴埋めするには、残余の発泡性合成樹脂の厚みによって左右されるが熟練者でないと効率良く成型できない。また、ベントホールを穴埋めすると発泡合成樹脂成型体の重量バランスに微妙な違いが出て、使途によっては、その重量バランスの調整が必要な場合がでてくる。
そこで、本発明は、基材として発泡合成樹脂材料を用いて、特定の形状を削り出して弾性に富む成型体として、塗装面の厚みを厚くすることなく、見栄えの良い、かつ、重量バランスの調整を要しない廉価な発泡合成樹脂成型体及びその製造方法の提供を課題とするものである。
請求項１の発明にかかる発泡合成樹脂成型体の製造方法は、基材となる熱可塑性樹脂からなる発泡合成樹脂材料を特定の形状に切削加工する切削処理工程と、前記切削処理工程によって生じた切削面を含み塗装しようとする前記基材の被塗装面の凹凸面を平滑にすべく、例えば、３００μｍ以下の無機系または有機系の中位径（レーザ回折式粒度分布測定装置を用いたレーザ回折・散乱法による中位径）の球体を均一に分散してなる合成樹脂材料を塗布する前処理工程と、前記前処理工程で形成した被塗装面に顔料を含む合成樹脂塗料を塗布する後処理工程を具備する。
ここで、上記発泡合成樹脂材料は、ポリウレタン(ＰＵＲ)、ポリスチレン(ＰＳ)、ポリオレフィン（主に、ポリエチレン(ＰＥ)やポリプロピレン(ＰＰ)）、また、フェノール樹脂(ＰＦ)、ポリ塩化ビニル(ＰＶＣ)、ユリア樹脂(ＵＦ)、シリコーン(ＳＩ)、ポリイミド(ＰＩ)、メラミン樹脂(ＭＦ)等の発泡化した樹脂とすることができる。特に、１枚または複数枚積層接着してなる発泡合成樹脂材料は、市販の発泡合成樹脂材料を購入する場合、自己の手によって特定の形状の発泡合成樹脂材料を形成する場合も含まれる。
また、上記切削処理工程は、ボールエンドミル等の回転切削冶具の使用に限定されるものではなく、人為的に操作する刃物を含み、工作機械が具有する刃物、特定の形状を得る研磨等を含む如何なる切削方法であってもよい。
そして、上記前処理工程は、前記基材となる発泡合成樹脂材料の被塗装面に平滑な塗膜を作り、前記後処理工程で塗布する合成樹脂塗料との密着性をよくするパテ及び／または塗料を含む合成樹脂材料を塗布するものである。前記基材となる発泡合成樹脂材料にベントホールが存在するものでは、それらベントホールの窪みを緩和させるパテ、塗料を含む合成樹脂材料を塗布する。但し、パテ、塗料を含む合成樹脂材料には、無機系球体または有機系球体を均一分散されているものの使用が前提である。
このとき使用するパテとしては、ラッカーパテ、エポキシパテ、ポリエステルパテ、光硬化パテ、瞬間接着パテ等があり、発泡合成樹脂材料の種類によって選択される。また、下地剤は、前記パテ及び上塗り塗料、基材の種類によって決定される。特に、パテはビーズ欠損による凹面を緩和させる穴埋めに効果的である。
球体としてのマイクロバルーンは、単一な空間を持った微細な中空体であり、外殻成分がガラス、シリカ、シラス等の無機系中空バルーンと、熱可塑性樹脂やカーボンを成分とした有機系中空バルーンとがある。例えば、樹脂バルーン、ガラスバルーン、フライアッシュバルーン、シリカバルーン、シラスバルーン、フェノールバルーン、カーボンバルーン、アルミナバルーン、ジルコニアバルーン等がある。中実なものとしては酸化チタン粉末がある。
本発明では、３００μｍ以下の中位径を有する無機系中空マイクロバルーンまたは有機系中空マイクロバルーン等の球体のマイクロバルーンで説明するが、本発明を実施する場合には、ナノバルーンでも、或いは３００μｍ以上の中位径のものでも、中実な球体であっても実施可能である。しかし、塗膜の厚みから、３００μｍ以上の球体の使用は制限される。また、酸化チタンの例示で示しているように、中実な球体でも使用できる。但し、中実な球体の場合には、軽量化の観点からは不向きである。何れにせよ、合成樹脂材料に均一分散されている球体は、発泡合成樹脂材料の表面の発泡穴に入り込み、残余の合成樹脂材料が表面を略均一化することによって、表面の凹凸をなくすことができる。
更に、上記後処理工程は、前記前処理工程で塗布した合成樹脂塗料との接着性をよくする合成樹脂塗料を塗布し、その上面に必要に応じて耐久性、例えば、耐候性、耐酸化性を付与する保護層となる仕上げ層を形成する塗料を塗布するものである。
更にまた、熱可塑性樹脂からなる発泡合成樹脂材料である基材は、同一材料を複数段に組み合わせたもの、特性の異なるものを組み合わせたもの、一体化した材料からなるもの等適宜材料を選択して設定できる。当該基材は処理の進行に応じた形状のものを重ね合わせてもよいし、最初から複数枚を一体化してもよい。
請求項２の発明にかかる発泡合成樹脂成型体の製造方法の前記発泡合成樹脂材料は、比重の異なる材料を処理に応じて重ね合わせてなるものである。
ここで、比重の異なる材料を複数枚積層接着してなる発泡合成樹脂材料は、市販の発泡合成樹脂材料を購入して使用する場合、または、自己の手によって発泡合成樹脂材料を発泡形成する場合の何れであってもよい。また、重ね合わせの際に使用する形状も、原材料から目的の形状に近づけた仮形成したもの、最終目的の形状に形成した本形成したものの何れでもよい。
請求項３の発明にかかる発泡合成樹脂成型体の製造方法は、更に、前記切削処理工程によって生じた切削面を含み塗装しようとする前記基材の被塗装面を硬化させて研磨する表面処理工程を、前記切削処理工程の後で前処理工程の前に加えたものである。
ここで、上記表面処理工程は、摩擦熱による加熱、レーザ光のスキャンによる加熱、鉄またはステンレス板からなる熱盤による加熱、超音波による振動加熱等の加熱によって切削面及び塗装しようとする前記基材の被塗装面を加熱することにより基材の被塗装面を面として硬化させるものである。このときの被塗装面は、前記基材の内面のみ、または外面のみ、またはそれらの両方または両方の一部のみとすることもできる。また、合成樹脂材料の塗布によって被塗装面が硬化すればよいことから、合成樹脂材料の塗布とすることもできる。なお、被塗装面の硬化(乾燥)速度からすると、溶剤性の合成樹脂材料が効率的である。
請求項４の発明にかかる発泡合成樹脂成型体の製造方法は、前記切削処理工程によって形成した切削面を含み塗装しようとする被塗装面を硬化させる表面処理工程は、回転する加熱用冶具によって摩擦熱による加熱を行って軟化させ、そして、熱可塑性樹脂の特性により硬化させるものである。
ここで、回転する加熱用冶具によって加熱を行うのは、同一冶具で切削及び加熱を行ってもよいし、複数個の冶具によって切削と加熱を別々に行ってもよい。勿論、先端の形状及び太さ、形状は使途によって適宜形成される。
請求項５の発明にかかる発泡合成樹脂成型体の製造方法は、前記切削処理工程によって形成した切削面を含み塗装しようとする被塗装面を硬化させる表面処理工程は、合成樹脂材料を塗布し、それを硬化させて塗布した合成樹脂材料の染み込み防止とした目止め剤としたものである。
ここで、上記目止め剤とは合成樹脂材料の染み込み防止できる合成樹脂材料であればよく、自己の粘性で染み込みが防止され、基材の発泡合成樹脂材料との接着力が確保できるものであればよい。また、染み込みの防止とは、合成樹脂材料により染み込みが防止されるもののみを意味するものではなく、一旦、染み込みが生じた後、合成樹脂材料の硬化により、再度の染み込みができない合成樹脂材料も含むものである。特に、重ね塗りと研磨を繰り返し行うものでは、１回の塗布によって浸透が生じ難くなる合成樹脂材料も含まれるものである。
請求項６の発明にかかる発泡合成樹脂成型体の製造方法の前記前処理工程には、更に、合成樹脂材料による穴埋めを行う穴埋め処理工程を含むものである。
ここで、穴埋め処理工程の穴埋めとは、発泡条件の温度、圧力等の不均一のために部分的に欠損ができているもの、発泡成形時に圧縮したことが要因となり、外圧によりブリッジが形成され、一部に外力が行き届かなくなって欠損ができたもの等、発泡体ビーズの集合体で特定の形状に成型されるが、このとき、発泡時に欠損が存在したまま欠損を残して発泡した発泡合成樹脂材料の欠損箇所がベントホールになるので、その穴埋めをするものである。
請求項７の発明にかかる発泡合成樹脂成型体の製造方法の前記後処理工程は、耐久性の合成樹脂塗料を塗布する塗装処理工程を含むものである。
ここで、上記塗装処理工程では、耐久性のある、例えば、耐候性及び／または耐酸性の合成樹脂塗料を塗布するものであり、この際使用する顔料は、着色されたものに限定されるものではなく、透明体も含むものである。
請求項８の発明にかかる発泡合成樹脂成型体の製造方法の前記表面処理工程及び／または前記前処理工程は、前記合成樹脂塗料の塗布と研磨を１〜１２回の範囲で繰り返すものである。
ここで、前記表面処理工程と前記前処理工程においては、前記合成樹脂塗料の塗布と研磨を１〜１２回の範囲で繰り返すものである。また、表面処理工程と前処理工程とは、その表面処理工程の目止め剤と前処理工程の下地剤の塗布と研磨を意味するものである。
請求項９の発明にかかる発泡合成樹脂成型体の製造方法の前記被塗装面の凹凸面を平滑にすべく均一分散させた無機系中空マイクロバルーンまたは有機系中空マイクロバルーン等の球体は、１〜３００μｍの範囲内の外径（中位径）を有するものである。
ここで、球体としての中空マイクロバルーンは、単一な空間を持った微細な中空体であり、外殻成分がガラス、シリカ、シラス等の無機系中空バルーンと、熱可塑性樹脂やカーボンを成分とした有機系中空バルーンとがある。例えば、樹脂バルーン、ガラスバルーン、フライアッシュバルーン、シリカバルーン、シラスバルーン、フェノールバルーン、カーボンバルーン、アルミナバルーン、ジルコニアバルーン等がある。
本発明では、３００μｍ以下の中位径を有する無機系中空バルーンまたは有機系中空バルーンのマイクロバルーンで説明するが、本発明を実施する場合には、ナノバルーンでも実施可能である。しかし、塗膜の形成から、３００μｍ以上の球体の使用は制限される。また、酸化チタンの例示で示しているように、中実な球体でも使用できる。
請求項１０の発明にかかる発泡合成樹脂成型体は、基材となる熱可塑性樹脂からなる発泡合成樹脂材料を特定の形状に切削加工してなる発泡合成樹脂本体と、前記発泡合成樹脂本体の所望の塗装しようとする被塗装面とを具備し、無機系または有機系の中位径（レーザ回折式粒度分布測定装置を用いたレーザ回折・散乱法による中位径）が３００μｍ以下の中位径の球体を均一に分散してなる合成樹脂材料を、前記発泡合成樹脂材料の塗装しようとする前記被塗装面の凹凸面を平滑にすべく塗布したものである。
ここで、基材となる熱可塑性樹脂である発泡合成樹脂材料を所定の形状に形成し、合成樹脂材料に均一分散されている球体は、無機系中空マイクロバルーンまたは有機系中空マイクロバルーン等の何れであってもよい。本発明では、３００μｍ以下の中位径の無機系中空バルーンまたは有機系中空バルーンのマイクロバルーンで説明するが、本発明を実施する場合には、ナノバルーンでも実施可能である。勿論、球体であれば、中実なものでも使用できる。
合成樹脂材料に均一分散されている球体は、発泡合成樹脂材料の表面の発泡穴に入り込み、残余の合成樹脂材料が表面を略均一化することによって、表面の凹凸をなくすことができる直径以下のものが使用可能になる。
請求項１１の発明にかかる発泡合成樹脂成型体は、基材となる発泡合成樹脂材料からなり所定の形状に形成してなる発泡合成樹脂材料本体と、無機系または有機系の中位径（レーザ回折式粒度分布測定装置を用いたレーザ回折・散乱法による中位径）が３００μｍ以下の中位径の球体を均一に分散してなる合成樹脂材料を、前記発泡合成樹脂材料の塗装しようとする被塗装面に塗布して表面処理層を平滑化した下地層を具備する。
このとき、合成樹脂材料に均一分散されている球体は、発泡合成樹脂材料の表面の発泡穴に入り込み、残余の合成樹脂材料が表面を略均一化することによって、下地層の表面の凹凸をなくすことができる直径以下のものの使用が可能である。
ここで、上記発泡合成樹脂本体は基材となる熱可塑性材料の発泡合成樹脂材料からなるもので、目的の形状に形成されたものである。
また、上記表面処理層は、前記基材を切削して所定の形状に形成すると共に、その切削によって生じた切削面を含み塗装しようとする前記基材の被塗装面に目止め処理によって染み込みを防止すべく表面を硬化させ、被塗装面の表面を研磨して平滑化させるものである。また、被塗装面の凹凸面を緩和させるべく無機系中空マイクロバルーンまたは有機系中空マイクロバルーン等の球体を均一分散してなる合成樹脂材料を塗布し、合成樹脂材料の平滑な面を形成すべく研磨するものである。ここで、被塗装面への塗布は合成樹脂材料でもよいし、合成樹脂塗料であってもよい。即ち、ここでは着色を問題にしないが、合成樹脂塗料の材料でも使用できることを意味する。
更に、合成樹脂材料に均一分散されている球体は、中実球体、無機系中空バルーンまたは有機系中空バルーン等の何れであってもよい。
請求項１２の発明にかかる発泡合成樹脂成型体の前記基材となる発泡合成樹脂材料は、比重の異なる材料を処理に応じて重ね合わせてなるものである。
ここで、比重の異なる材料を複数枚積層接着してなる発泡合成樹脂材料は、市販の発泡合成樹脂材料を購入して使用する場合、または、自己の手によって発泡合成樹脂材料を発泡形成する場合の何れであってもよい。
請求項１３の発明にかかる発泡合成樹脂成型体は、更に、前記下地層の上表面に合成樹脂塗料を塗布した塗装層を形成したものである。
ここで下地層と塗装層とは、相性の良い合成樹脂材料であり互いに接着力があるものである。相性の良いとは、一体に混在するものに限らず、容易に分離しない程度の接着力を有するものも含まれる。
請求項１４の発明にかかる発泡合成樹脂成型体の前記被塗装面の凹凸面を平滑にすべく均一分散させた無機系中空マイクロバルーンまたは有機系中空マイクロバルーン等の球体は、３００μｍ以下の中位径を有するものである。
ここで、球体としてのマイクロバルーンは、単一な空間を持った微細な中空体であり、外殻成分がガラス、シリカ、シラス等の無機系中空バルーンと、熱可塑性樹脂やカーボンを成分とした有機系中空バルーンとがある。例えば、樹脂バルーン、ガラスバルーン、フライアッシュバルーン、シリカバルーン、シラスバルーン、フェノールバルーン、カーボンバルーン、アルミナバルーン、ジルコニアバルーン等がある。
本発明では、３００μｍ以下の範囲の中位径を有する球体は、無機系中空バルーンまたは有機系中空バルーン等のマイクロバルーンで説明するが、本発明を実施する場合には、ナノバルーンでも、或いは３００μｍ以上の中位径のものでも実施可能である。しかし、塗膜の厚みを１００〜３００μｍ以下に形成する場合には、３００μｍ以上の球体の使用は制限される。また、酸化チタンの例示で示しているように、中実な球体でも使用できる。
請求項１の発泡合成樹脂成型体の製造方法は、切削処理工程で基体としての熱可塑性樹脂の発泡合成樹脂材料を特定の形状に切削して、前処理工程で無機系中空マイクロバルーンまたは有機系中空マイクロバルーン等の球体を均一分散してなる合成樹脂材料を塗布することにより、例えば、前記球体によりビーズラインを球体が挟みこんだり、発泡穴に球体が入り込んだり、
発泡穴に球体が入り込むことでその境界に樹脂成分が行き渡り、また、その凹凸面を球体が補充し、その間を樹脂成分が繋ぐから、全体的に目立たなくなる。そして、発泡合成樹脂材料の発泡体のビーズライン、発泡穴、その凹凸が目立たなくなったところで、前記前処理工程で形成した面に後処理工程で顔料を含む合成樹脂塗料を塗布するものである。
特に、発泡合成樹脂材料としてポリウレタン(ＰＵＲ)を使用した場合には、ビーズライン、ベントホールが生じないから、全体の凹凸のみが目立たなくすればよい。
したがって、高価な金型を製作しなくとも、発泡合成樹脂成型体を切削加工することによって、金型で制作したものと同様の発泡合成樹脂成型体が得られるから、多品種少量生産に廉価に成型体を提供できる。特に、発泡合成樹脂成型体は加工が容易であり、使用する合成樹脂のソリッド量からすれば、数分の１から数十分の１という僅かな合成樹脂の使用量によって成型体を形成できるから、省エネにも、環境負荷の軽減にも繋がる。また、発泡率を調整することにより、また、熱可塑性樹脂の発泡合成樹脂材料の選択により、所望の強度及び弾性の成型体が提供できる。
そして、外表面は任意の塗装により、使途に応じてその塗装を選択できるから、違和感のない使用となる。更に、表面処理工程及び前処理工程では、合成樹脂材料を塗布しているが、それは表面を硬化させ研磨できるようにするのが目的であり、繰り返し塗布しても、結果的に繰り返し研磨するから、従来のように、塗膜の厚みを厚くすることはない。そして、発泡合成樹脂成型体の復元力は、発泡合成樹脂材料の弾性に応じたものとなっており、基材の特性を維持したままの発泡合成樹脂の成型品となる。
更に、前処理工程では、前記被塗装面の凹凸面を平滑にすべく、例えば、３００μｍ以下の中位径を有する無機系中空マイクロバルーンまたは有機系中空マイクロバルーン等の球体を均一分散させた合成樹脂材料を塗布するものであるから、無機系中空マイクロバルーンまたは有機系中空マイクロバルーン等の球体が、凹凸を跨いだり、ブリッジしたり、発泡穴に落ち込んだりして目立たなくすることができ、かつ、中空バルーン等の球体として強靭な材料の使用が可能であり、かつ、前記球体の周りを樹脂成分が接合状態になるから、任意の強度に設定でき、また、熟練者でなくとも容易に扱うことができる。また、無機系中空マイクロバルーンまたは有機系中空マイクロバルーン等の球体を均一分散させた合成樹脂材料であり、その混入量によって比重を任意に設定でき、発泡合成樹脂材料の比重と近似したものを使用でき、成型後に重量バランスを調整するという無駄な作業を排除できる。
よって、基材として発泡合成樹脂材料を用いて、特定の形状を削り出して弾性に富む成型体として、塗装面の厚みを厚くすることなく、見栄えの良い、かつ、重量バランスの調整を要しない廉価な発泡合成樹脂成型体の製造方法となる。
請求項２の発泡合成樹脂成型体の製造方法の前記発泡合成樹脂材料は、比重の異なる材料を処理に応じて重ね合わせてなるものであるから、請求項１に記載の効果に加えて、市販の発泡合成樹脂材料を切削し、任意の形態の発泡合成樹脂成型体が得られる。
特に、例えば、前記発泡合成樹脂材料として比重の高い見栄えの良い材料を表面側とし、内側を比重の低い材料で形成できるから、見栄えと感触を良好とすることができる。また、その時の比重も任意に設定できる。そして、重ね合わせの際に切削前の発泡合成樹脂材料に限られるものではなく、切削加工した発泡合成樹脂材料を重ね合わせてもよい。
請求項３の発泡合成樹脂成型体の製造方法は、更に、前記切削処理工程によって生じた切削面を含み塗装しようとする前記基材の被塗装面を硬化させて研磨する表面処理工程を、前記切削処理工程の後で前処理工程の前に加えたものであるから、請求項１または請求項２に記載の効果に加えて、摩擦熱による加熱、レーザ光のスキャンによる加熱、鉄またはステンレス板からなる熱盤による加熱、超音波による振動加熱等の加熱によって切削面及び塗装しようとする前記基材の被塗装面を加熱することにより基材の被塗装面を硬化させることができ、その被塗装面の上面に形成する層との接合力を強くすることができる。
この表面処理工程は、前記基材の内面のみ、または外面のみ、またはそれらの両方または両方の一部のみとすることもでき、用途によって決定すればよい。この表面処理工程は合成樹脂材料の塗布によって被塗装面が硬化すればよいことから、合成樹脂材料の塗布とすることもでき、任意にその工程の具体的内容を決定できる。
請求項４の発泡合成樹脂成型体の製造方法の前記基材の被塗装面を加熱することにより表面を硬化させる表面処理工程として、加熱用冶具の回転によってその摩擦熱で加熱を含めたものであるから、請求項３に記載の効果に加えて、加熱用冶具の回転によってその摩擦熱で表面が熱可塑性樹脂の表面が軟化され、かつ、その後、硬化されるから研磨に耐える構造となり、任意の形状に研磨加工できる。また、基材となる熱可塑性樹脂からなる発泡合成樹脂材料は、加熱用冶具によって加熱を行うものであり、フライス盤、ＮＣ加工盤、自動工作機械等の加工制御が簡単化できる。
請求項５の発泡合成樹脂成型体の製造方法の前記基材の被塗装面を加熱することにより表面を硬化させる表面処理工程として、合成樹脂材料の塗布による目止め処理を含めたものであるから、請求項３または請求項４に記載の効果に加えて、目止め処理用の塗料の塗布によって染み込みを防止した状態であり、研磨可能になるから、均一な研磨状態が確保でき、良好な被塗装面が得られる。特に、先に、加熱用冶具の回転によってその摩擦熱で表面を硬化する工程を行い、その後、目止め処理用の塗料の塗布を行うと化学的及び物理的に対応でき効果的である。
請求項６の発泡合成樹脂成型体の製造方法の前記前処理工程には、更に、合成樹脂材料による穴埋めを行うものであるから、請求項１乃至請求項５の何れか１つに記載の効果に加えて、合成樹脂材料によるベントホール等の穴埋めにより、大きな窪み、発泡ビーズの欠損等を穴埋めし、平滑な面を形成しやすくなる。
請求項７の発泡合成樹脂成型体の製造方法の前記後処理工程は、耐久性の塗料を塗布する塗装処理工程を具備するものであるから、請求項１乃至請求項６の何れか１つに記載の効果に加えて、耐久性により見栄えの良い期間が長くなり、安定した塗装状態が維持される。
請求項８の発泡合成樹脂成型体の製造方法の前記表面処理工程及び／または前記前処理工程とは、前記合成樹脂塗料を塗布と研磨を繰り返すものであるから、請求項１乃至請求項７の何れか１つに記載の効果に加えて、薄い変化に対しても対応できるから、耐久性の優れた、かつ、見栄えの良い製造方法となる。
請求項９の発泡合成樹脂成型体の製造方法の前記被塗装面の凹凸面を平滑にすべく均一分散させた無機系中空マイクロバルーンまたは有機系中空マイクロバルーン等の球体は、１〜３００μｍの範囲内の中位径を有するものであるから、請求項１乃至請求項８の何れか１つに記載の効果に加えて、１〜３００μｍの範囲内の中位径を有する無機系中空マイクロバルーンまたは有機系中空マイクロバルーン等の球体を均一分散させた合成樹脂材料を塗布するものであるから、前記被塗装面の凹凸面を平滑にすべく、凹凸を跨いだり、ブリッジしたり、発泡穴を埋めしたりして目立たなくすることができ、かつ、中空バルーン等の球体として強靭な材料の使用が可能であるから、任意の強度に設定でき、また、熟練者でなくとも容易に扱うことができる。そして、無機系中空マイクロバルーンまたは有機系中空マイクロバルーン等の球体を均一分散させた合成樹脂材料であり、その混入量によって比重を任意に設定でき、発泡合成樹脂材料の比重と近似したものを使用でき、成型後に重量バランスを調整するという無駄な作業を排除できる。
請求項１０の発泡合成樹脂成型体は、基材となる発泡合成樹脂材料からなる発泡合成樹脂本体の形状を所定の形状に形成すると共に、前記被塗装面の凹凸面を平滑にすべく無機系中空マイクロバルーンまたは有機系中空マイクロバルーン等の球体を均一分散してなる合成樹脂材料を塗布及び研磨した平滑面を形成したものである。
したがって、発泡合成樹脂材料を特定の形状に切削し、例えば、３００μｍ以下の中位径を有する無機系中空マイクロバルーンまたは有機系中空マイクロバルーン等の球体を均一分散してなる合成樹脂材料を塗布することにより、発泡合成樹脂材料の発泡体のビーズライン及びその凹凸、発泡穴を目立たなく加工できるものである。しかも、前記切削面のビーズライン及びその凹凸からなる面、発泡穴の凹凸を緩和させ、発泡合成樹脂材料の発泡体の凹凸が目立たなくなったところで顔料を含む合成樹脂塗料を塗布できる。
なお、ビーズ状の発泡体以外の直接発泡させた発泡体では、ビーズライン、ベントホールが有しない発泡合成樹脂材料がある。この種の発泡合成樹脂材料では、その処理に対する工程を省略できる。
故に、高価な金型を製作しなくとも、発泡合成樹脂成型体を切削加工することによって、金型で制作したものと同様の発泡合成樹脂成型体が得られるから、多品種少量生産に廉価に成型体を提供できる。特に、発泡合成樹脂成型体は任意の形状に加工が容易であり、使用する合成樹脂のソリッド量からすれば、数分の１から数十分の１という僅かな合成樹脂の使用量によって成型体を形成できるから、省エネ及び環境負荷の軽減にも繋がる。また、発泡率を調整することにより、また、発泡合成樹脂材料の選択により、所望の強度及び弾性の成型体が提供できる。そして、外表面は任意の塗装により、使途に応じてその塗装を選択できるから、違和感のない使用となる。更に、発泡合成樹脂成型体の復元力は、発泡合成樹脂材料の弾性に応じたものとなっており、基材の特性を維持したままの発泡合成樹脂の成型品となる。
更に、例えば、３００μｍ以下の中位径を有する無機系中空マイクロバルーンまたは有機系中空マイクロバルーン等の球体を均一分散させた合成樹脂材料を塗布するものであるから、前記被塗装面の凹凸面を平滑に目立たなくすることができ、かつ、中空バルーン等の球体として強靭な材料の使用が可能であるから、任意の強度に設定でき、また、熟練者でなくとも容易に扱うことができる。また、無機系中空マイクロバルーンまたは有機系中空マイクロバルーン等の球体を均一分散させた合成樹脂材料であり、その混入量によって比重を任意に設定でき、発泡合成樹脂材料の比重と近似したものを使用でき、成型後に重量バランスを調整するという無駄な作業を排除できる。
よって、基材として発泡合成樹脂材料を用いて、特定の形状を削り出して弾性に富む成型体として、塗装面の厚みを厚くすることなく、見栄えの良い、かつ、重量バランスの調整を要しない廉価な発泡合成樹脂成型体となる。また、高価な金型を製作することなく、発泡合成樹脂材料を用いて、特定の形状を削り出して弾性に富む発泡合成樹脂成型体となる。
請求項１１の発泡合成樹脂成型体は、基材となる熱可塑性樹脂からなる発泡合成樹脂材料を特定の形状に切削加工してなる発泡合成樹脂本体と、無機系球体または有機系球体を均一分散してなる合成樹脂材料を、前記発泡合成樹脂材料の塗装しようとする前記被塗装面の凹凸面を平滑にすべく塗布して前記被塗装面を平滑化した下地層としたものである。
したがって、発泡合成樹脂材料を特定の形状に切削し、前記切削によって生じた切削面を硬化させると、発泡合成樹脂材料の発泡体の凹凸を目立たなく加工することができ、しかも、切削面の凹凸の面を緩和させる合成樹脂材料を塗布したり、その研磨をしたりし、それらを繰り返すことにより、発泡合成樹脂材料の発泡体のビーズライン及びその凹凸、発泡穴に球体が落ち込んだりして目立たなくすることができる。そして、発泡合成樹脂材料の発泡体のビーズライン、その凹凸を目立たなくなったところで、顔料を含む合成樹脂塗料を塗布するものである。
このとき、例えば、１〜３００μｍの範囲内の中位径を有する無機系中空マイクロバルーンまたは有機系中空マイクロバルーン等の球体を均一分散させた合成樹脂材料を塗布するものであるから、前記被塗装面の凹凸面を平滑にすべく、凹凸を跨いだり、ブリッジしたり、発泡穴の中に入り込んだりして目立たなくすることができ、かつ、連結した中空バルーンとして強靭な材料の使用が可能であるから、任意の強度に設定でき、また、熟練者でなくとも容易に扱うことができる。また、無機系中空マイクロバルーンまたは有機系中空マイクロバルーン等の球体を均一分散させた合成樹脂材料であり、その混入量によって比重を任意に設定でき、発泡合成樹脂材料の比重と近似したものを使用でき、成型後に重量バランスを調整するという無駄な作業を排除できる。
よって、基材として発泡合成樹脂材料を用いて、特定の形状を削り出して弾性に富む成型体として、塗装面の厚みを厚くすることなく、見栄えの良い、かつ、重量バランスの調整を要しない廉価な発泡合成樹脂成型体となる。また、高価な金型を製作することなく、発泡合成樹脂材料を用いて、特定の形状を削り出して弾性に富む発泡合成樹脂成型体となる。
このように、高価な金型を製作しなくとも、発泡合成樹脂成型体を切削加工することによって、金型で制作したものと同様の発泡合成樹脂成型体が得られるから、多品種少量生産に廉価に成型体を提供できる。特に、発泡合成樹脂成型体は加工が容易であり、使用する合成樹脂のソリッド量からすれば、数分の１から数十分の１という僅かな合成樹脂の使用量によって成型体を形成できるから、省エネ及び環境負荷の軽減にも繋がる。また、発泡率を調整することにより、また、発泡合成樹脂材料の選択により、所望の強度及び弾性の成型体が提供できる。そして、外表面は任意の塗装により、使途に応じてその塗装を選択できるから、違和感のない使用となる。
更に、発泡合成樹脂本体を切削して生じた切削面を含み塗装しようとする前記被塗装面を加熱によって硬化させ、及び／または合成樹脂材料を塗布して硬化させているが、それは表面を硬化させて研磨できる平滑な面を形成するのが目的であり、繰り返し塗布しても、結果的に繰り返し研磨するから、従来のように、塗膜の厚みを厚くする必要はない。
よって、高価な金型を製作することなく、発泡合成樹脂材料を用いて、特定の形状を削り出して弾性に富む発泡合成樹脂成型体となる。
請求項１２の発泡合成樹脂成型体の前記発泡合成樹脂材料は、比重の異なる材料を複数枚積層接着してなるものであるから、請求項１０または請求項１１に記載の効果に加えて、市販の発泡合成樹脂材料を切削し、任意の形態の発泡合成樹脂成型体が得られる。
特に、例えば、前記発泡合成樹脂材料として比重の高い見栄えの良い材料を表面側とし、内側を比重の低い材料で形成できるから、見栄えと感触を良好とすることができる。また、その時の比重も任意に設定できる。
請求項１３の発泡合成樹脂成型体には、更に、前記下地層の上表面に合成樹脂塗料を塗布した塗装層を形成したものであるから、請求項１０乃至請求項１２の何れか１つに記載の効果に加えて、安定した塗装状態が維持され、また、必要に応じて耐候性にすぐれ、紫外線に対しても変色が少ない。そして、光沢と弾性に富んだ表面層を形成することができ、長期間安定した成型体となる。
請求項１４の発泡合成樹脂成型体の前記被塗装面の凹凸面を平滑にすべく均一分散させた無機系中空マイクロバルーンまたは有機系中空マイクロバルーン等の球体は、１〜３００μｍの範囲内の中位径を有するものであるから、請求項１０乃至請求項１３の何れか１つに記載の効果に加えて、１〜３００μｍの範囲内の中位径を有する無機系中空マイクロバルーンまたは有機系中空マイクロバルーン等の球体を均一分散させた合成樹脂材料を塗布し、乾燥後研磨するものであるから、前記被塗装面の凹凸面を平滑にすべく、凹凸を跨いだり、ブリッジしたり、発泡穴に落ち込んだりして目立たなくすることができ、かつ、中空バルーン等の球体として強靭な材料の使用が可能であるから、任意の強度に設定でき、また、熟練者でなくとも容易に扱うことができる。そして、無機系中空マイクロバルーンまたは有機系中空マイクロバルーン等の球体を均一分散させた合成樹脂材料であり、その混入量によって比重を任意に設定でき、発泡合成樹脂材料の比重と近似したものを使用でき、成型後に重量バランスを調整するという無駄な作業を排除できる。
図１は本発明の実施の形態の発泡合成樹脂成型体の製造方法を示す工程のフローチャートである。 図２は本発明の実施の形態の発泡合成樹脂成型体の製造方法の実施例１を示す工程のフローチャートである。 図３は本発明の実施の形態の発泡合成樹脂成型体の製造方法の実施例２を示す工程のフローチャートである。 図４は本発明の実施の形態の発泡合成樹脂成型体の製造方法の発泡合成樹脂材料を積層接着した状態の説明図である。 図５は本発明の実施の形態の発泡合成樹脂成型体の製造方法の積層した発泡合成樹脂材料の切削処理工程の説明図で、(ａ)は切削中の説明図、(ｂ)は切削工具を示す説明図である。 図６は本発明の実施の形態の発泡合成樹脂成型体の製造方法の発泡合成樹脂材料の外表面を切削する切削処理工程の説明図である。 図７は本発明の実施の形態の発泡合成樹脂成型体の製造方法の発泡合成樹脂材料の塗装表面を加熱する表面処理工程で使用する加熱用冶具で、(ａ)は単一径の加熱用冶具、(ｂ)は２段径の加熱用冶具、(ｃ)は３段径の加熱用冶具の斜視図である。 図８は本発明の実施の形態の発泡合成樹脂成型体の製造方法の発泡合成樹脂材料の内側の塗装表面を加熱する表面処理工程の説明図である。 図９は本発明の実施の形態の発泡合成樹脂成型体の製造方法の発泡合成樹脂材料の外側の塗装表面を加熱する表面処理工程の説明図である。 図１０は本発明の実施の形態の発泡合成樹脂成型体の製造方法の発泡合成樹脂材料の内側底面の表面処理工程の説明図である。 図１１は本発明の実施の形態の発泡合成樹脂成型体の製造方法の発泡合成樹脂材料の内側側面の表面処理工程の説明図である。 図１２は本発明の実施の形態の発泡合成樹脂成型体の層構成を説明する説明図である。 図１３は本発明の実施の形態の発泡合成樹脂成型体の加工工程を示す説明図で、図１３（ａ）は切削加工直後の断面拡大説明図、図１３（ｂ）は加熱用冶具による処理工程後の断面拡大説明図、図１３（ｃ）は目止め処理工程後の断面拡大説明図、図１３（ｄ）は穴埋め処理工程後の断面拡大説明図である。 図１４は本発明の実施の形態の発泡合成樹脂成型体の加工工程を示す説明図で、図１４（ａ）は下地処理工程後の断面拡大説明図、図１４（ｂ）は上塗り処理工程後の断面拡大説明図、図１４（ｃ）は仕上げ処理工程後の断面拡大説明図、図１４（ｄ）は穴埋めを先行させた事例の断面拡大説明図である。
以下、本発明の実施の形態について、図面に基づいて説明する。なお、実施の形態において、図示の同一記号及び同一符号は、同一または相当する機能部分であるから、ここではその重複する説明を省略する。
［実施の形態１］
まず、図１乃至図１４を用いて、本発明の実施の形態の発泡合成樹脂成型体及びその製造方法について、全体の概略説明を行う。
図１に示すように、ステップＳ１の基材Ａと基材Ｂの接合処理工程では、基材Ａとしてポリオレフィン（主に、ポリエチレン(ＰＥ)やポリプロピレン(ＰＰ)）からなる発泡合成樹脂材料１０（１２，１３）を使用し、また、比重及び発泡特性が異なる意匠面を形成する基材Ｂとしてウレタン(ＰＵＲ)からなる発泡合成樹脂材料１０（１１）を使用し、それらを図４のように３層にした。
ここでは、基材Ａとなるポリオレフィン（主に、ポリエチレン(ＰＥ)やポリプロピレン(ＰＰ)）からなる発泡合成樹脂材料１０（１２，１３）の比重が０．９〜０．９６程度であり、基材Ｂとしてのウレタン(ＰＵＲ)からなる発泡合成樹脂材料１０（１１）の比重が１．１〜１．５程度であるから、その使用料を少なくしている。
また、均一な発泡体となるウレタンは、ポリイソシアネートとポリオールとを、アミン化合物等の触媒、発泡剤、シリコーンオイル等の整泡剤と混合して、泡化反応と樹脂化反応を同時に行うものであり、製造する場合にも自由度が高いが、比重が高いので、他のポリエチレンやポリプロピレンと同時に使用することにより、全体の重量を軽くすることができる。また、その重量を所定の範囲内にすることもできる。
ここで、比重の異なる材料を複数枚積層接着してなる発泡合成樹脂材料１０（１１，１２，１３；以下、複数枚を特定しないときには、単に『１０』という）は、市販の発泡合成樹脂材料１０を購入して使用する場合、または、自己の手によって発泡合成樹脂材料１０を発泡形成する場合の何れであってもよい。
ステップＳ２の切削処理工程で目的物の基材Ａの発泡合成樹脂材料１２，１３、基材Ｂの発泡合成樹脂材料１１となる熱可塑性樹脂からなる発泡合成樹脂材料１０を特定の形状に切削加工する。このとき、発泡合成樹脂材料１０の全体を特定の形状に切削加工するものばかりでなく、内部のみの切削加工または外部のみの切削加工もあり得る。このとき使用する切削工具は、手動冶具を含む機械装置が使用可能であり、何ら切削加工において切削方法が限定されるものではない。
ステップＳ３の冶具による処理工程では、ステップＳ２の切削処理工程によって生じた切削面及びその切削面１４を含みこれから塗装しようとする基材Ａ，Ｂとしての発泡合成樹脂材料１０の被塗装面１８（図５、図１２参照）を加熱用冶具３０の摩擦熱で硬化させている。ステップＳ３の冶具による処理工程における発泡合成樹脂材料１０の被塗装面１８の硬化は、切削工程が終了した発泡合成樹脂材料１０の被塗装面１８に対して加熱用冶具３０を回転させ、その回転している加熱用冶具３０が軽く被塗装面１８に当たることによって生じる摩擦熱によって得ている。
このとき、ステップＳ２の切削処理工程によって、加熱用冶具３０と接触する面に発生する摩擦熱は、後述する図１３(ａ)に示すように、被塗装面１８には、刃物２１で切断されないで糸状に伸びて部分的に単数または複数が毛羽立っている糸Ｗ、その糸状部が丸まって連結されて粒子化した粒子Ｘ、発泡合成樹脂材料１０の切削されたものの、その際の付着により連結された粉体Ｗ、随所に存在するφ２〜１０ｍｍ程度のベントホールＺ(図１３参照)を強行に分離したり、または軟化させて加熱用冶具３０で押圧して発泡合成樹脂材料１０に一体化させたり、また、切削中に発泡合成樹脂材料１０が軟化して糸状に伸びた発泡合成樹脂材料１０の部分的な個所の除去を行ったり、それを軟化させて加熱用冶具３０の押圧力で発泡合成樹脂材料１０と一体化したりする。そして、起立するビーズラインを軟化させ押圧して平滑化し、また、そのビーズの凹凸を少なくし、かつ、ベントホールＺの周囲を硬くする。
なお、ビーズ状発泡体による発泡以外の直接発泡させる発泡合成樹脂材料１０では、ビーズライン、ベントホールが生じないものがある。しかし、その扱いはビーズライン、ベントホールが生じている発泡合成樹脂材料１０と同じであり、当該処理工程をスキップできるだけである。
ステップＳ３の冶具による処理工程では、加熱用冶具３０によって発泡合成樹脂材料１０の切削した切削面１４を加熱し、温度上昇によって軟化させ、毛羽立ち及び粉体化を防止してなる平滑化した面を形成しているが、本発明を実施する場合、レーザ光のスキャンにより、または熱盤により、発泡合成樹脂材料１０の表面が熱可塑性樹脂として軟化し、結果的に、硬く形成されればよい。
なお、本発明で説明する平滑化とは、「平滑」が「平らで、なめらかなこと」を意味するが、広い範囲の「平ら」を意味するものではなく、「例えば、コーナー部分の面取りした角度変化においても、急激な凹凸変化がないこと」程度の部分的な平坦を意味する。
また、ステップＳ３の冶具による処理工程は物理的に表面を硬化させたものであるが、化学的に目止め処理工程として行うこともできる。
例えば、ステップＳ４の目止め処理工程は、一般的な合成樹脂塗料の材料として使用されているトルエン、セルロースアセテートブチリート(ＣＡＢ)、酢酸ブチルからなる合成樹脂材料を図１２に示す目止め剤４１とし、発泡合成樹脂材料１０の被塗装面１８に塗布している。この目止め剤４１は、発泡合成樹脂材料１０の被塗装面１８を硬くし、研磨作業の際の逃げを防止し、サンドペーパー(紙やすり)、耐水ペーパー等で研磨自在にし、精度の良い表面形状を得るものである。ステップＳ２の切削処理工程によって生じた切削面１４を含み塗装しようとする発泡合成樹脂材料１０の被塗装面１８を硬化させるという意味で、ステップＳ３及びステップＳ４の両者は物理的、化学的な違いがあるものの、実質的に同じ表面処理を行うものである。発泡合成樹脂材料１０の材質によっては、何れか一方のみの選択も可能であるが、商品の耐久性を考慮すると、ステップＳ３の冶具による処理工程及びステップＳ４の目止め処理工程からなる表面処理工程を採用する方が良い。
本発明を実施する場合には、ステップＳ３の冶具による処理工程とステップＳ４の目止め処理工程の両者を実施する表面処理工程は、接合強度を高め、見栄えを良くする意味からすると両工程からなる表面処理工程を実施するのが望ましい。しかし、ステップＳ３の冶具による処理工程またはステップＳ４の目止め処理工程の一方のみとすることもできる。
また、本発明のように、１〜３００μｍまでの範囲の中位径を有する無機系マイクロバルーンまたは有機系マイクロバルーン等の球体Ｓを均一分散してなる合成樹脂材料を塗布及びその乾燥後に研磨する下地処理工程を有するものでは、無機系マイクロバルーンまたは有機系マイクロバルーン間にある合成樹脂材料が、糸状に伸びて毛羽立っている糸Ｗ、糸状部が丸まって形成されて粒子化した粒子Ｘを巻き込み、それを無機系マイクロバルーンまたは有機系マイクロバルーン等の球体Ｓと一体化するから、本実施の形態の発泡合成樹脂成型体の用途によっては、ステップＳ３及びステップＳ４を省略することもできる。
ステップＳ５の下地処理工程は、基材Ａ，Ｂとしての発泡合成樹脂材料１０の被塗装面１８の凹凸面を緩和させ平滑な面とする合成樹脂材料を塗布する前処理工程である。ここで基材Ａ，Ｂとしての発泡合成樹脂材料１０の被塗装面１８の凹凸面とは、ビーズ発泡させる場合には、発泡体のビーズライン及びφ２〜１０ｍｍ程度のベントホールＺ、糸状に伸びて毛羽立っている糸Ｗ、糸状部が丸まって形成されて粒子化した粒子Ｘを巻き込み、その他の凹凸面があり、均一な発泡体となるウレタンでは、凹凸面が主になります。
なお、この実施の形態では、基材Ａ，Ｂの区別なくビーズライン及びベントホール、その凹凸として取り扱う。
ステップＳ５の下地処理工程では、一般には、高弾性で膨張に耐えるドリームコート（関西ペイント（株）製造）を下地剤４３として使用している。ドリームコートは、主成分とし
て、二酸化チタン５〜１０Ｗｔ％、ホワイトスピリット(ミネラルスピリット)１〜５Ｗｔ％、エチレングリコール１〜５Ｗｔ％、デューロン０．１〜１Ｗｔ％を配合したものである。この下地剤４３において、二酸化チタンは１〜１０μｍの粒径を有しているが、光触媒として配合しているものではなく、中実の球体として使用しているものである。また、二酸化チタン５〜１０Ｗｔ％に代えて中位径５μｍのシリカ中空バルーンを配合した。
このとき、二酸化チタンに代えてシリカ中空バルーンの代替が有効であることが確認された。二酸化チタンとシリカ中空バルーンは、化学的に何ら作用をなさないものであるから、無機系中空バルーンと有機系中空バルーンとの使用が確認された。
また、粒子径は、球体Ｓの連続繋がりによる機械的強度の上昇、球体Ｓの機械的強度が所定以上あれば、使用が発泡体環境であるから問題にならないことも確認された。それと同時に消去しようとするビーズライン及びベントホール、その凹凸の大きさから１〜３００μｍの範囲であれば、良好に機能することが確認された。
勿論、ナノバルーンでは実現しないものではなく、高価になり、かつ、塗り重ねが１層分から２層分負荷されるので、１〜３００μｍの中位径のものの使用が望ましい。またその量は二酸化チタン５〜１０Ｗｔ％であったが、比重が軽いので、その個数以上の混入になるが、問題はなかった。
発泡合成樹脂材料１０にベントホールＺが生じている場合には、その対策として、アクリル中空ビーズ入りのアクリルエマルジョンを主成分とする高弾性で膨張に耐えるロハスコート（（株）ＯＫＵＴＡ製造）を穴埋め剤４２として使用した。ここにおいても、アクリル
中空ビーズは有機系マイクロバルーンに代えて使用するものである。因みに、アクリル中空ビーズは３０〜１００μｍの中位径を有するものである。勿論、アクリル中空ビーズは３０〜１００μｍの中位径のシリカ中空バルーンに代えることができた。
なお、ＪＩＳ Ｚ ８９０１「試験用粉体及び試験用粒子」の本文及び解説の用語の定義によれば、中位径とは、粉体の粒径分布において、ある粒子径より大きい個数（または質量）が、全粉体のそれの５０％を占めるときの粒子径（直径）、即ち、オーバサイズ５０％の粒径であり、通常、メディアン径または５０％粒子径といいＤ50と表わされる。定義的には、平均粒子径と中位径で粒子群のサイズを表現されるが、ここでは、商品説明の表示、レーザ回折・散乱法によって測定した値である。
そして、この「レーザ回折・散乱法によって測定した中位径」とは、レーザ回折式粒度分布測定装置を用いてレーザ回折・散乱法によって得られた粒度分布において積算重量部が５０％となる粒子径（Ｄ50）をいう。
なお、上記数値は、厳格なものでなく概ねであり、当然、測定等による誤差を含む概略値であり、数割の誤差を否定するものではない。この誤差の観点から見ると、平均粒子径との差も僅少であり、平均粒子径≒中位径であり、平均粒子径＝中位径と見做すこともできる。
順序としては、ステップＳ５の下地処理工程で、まず、穴埋め処理を先行させるのが好適である。即ち、下地処理工程では、二酸化チタン、ホワイトスピリット、エチレングリコール、デューロンを配合した下地剤４３をヘラ塗りで２〜３回塗布し、表面を確認しながらその状態でベントホールＺの穴埋めがし難いときには、アクリル中空ビーズ入りのアクリルエマルジョンを主成分とする穴埋め剤４２を塗り、各回３０分程度の乾燥の後、研磨を行い、重ね塗りを進行させる。
即ち、発泡合成樹脂材料１０にベントホールＺが存在している場合には、ステップＳ５の下地処理工程内で、下地剤４３を塗り、その窪みの大きさに応じて、穴埋め剤４２で穴埋めし、そして、下地塗り、乾燥、研磨を繰り返す。ベントホールＺの大きさによっては、先に穴埋め剤４２でベントホールＺの穴埋めを行い、次いで、被塗装面１８の塗布、乾燥、研磨を繰り返すのが好ましい場合もある。
したがって、図１の本発明の実施の形態の発泡合成樹脂成型体の製造方法の流れ図においては、ステップＳ５の下地処理工程内で穴埋め処理工程を同時に行うこともあり得るし、ステップＳ５で穴埋め処理工程を行わない場合もあり得る。また、その前後を逆にする場合もある。
何れにせよ、ステップＳ５の下地処理工程は、下地処理工程として穴埋め処理を含むものであり、被塗装面１８のビーズライン及びその凹凸面、ベントホールＺ等が表から確認して現出しない程度に処理する。
なお、このステップＳ５の下地処理工程は、穴埋め処理工程を含む下地処理工程であり、ステップＳ３の冶具による処理工程及びステップＳ４の目止め処理工程も下地処理工程の前段階の表面処理工程であり、塗装の載りを良くするものであるから、これらステップＳ３の冶具による処理工程及びステップＳ４の目止め処理工程及びステップＳ５の下地処理工程を含めて前処理工程と呼ぶこととする。
なお、この下地処理工程までで形成された層を下地層５０といい、前処理工程で形成された層に相当する。
次に、ステップＳ５の前処理工程の下地処理工程の後に、ステップＳ６で塗装処理工程を施している。ステップＳ６の塗装処理工程では、ステップＳ３からステップＳ５の前処理工程で形成した被塗装面１８に、顔料を含む合成樹脂塗料を塗布する工程である。ステップＳ６の塗装処理工程で使用する塗装剤４４は、主剤１に対して、硬化剤０．６、シンナー１．２の配合で混合した高弾性で膨張に耐える塗装剤であり、下地剤４３との相性が良く、両者間の接着力が確保されるようにしている。なお、樹脂塗料は白色を使用しているが、他の特定の色を使用してもよい。
塗装剤４４として主剤は、（株）富士塗料工業所製のエラスティックコートＵＮ−５００を
使用した。ＵＢ−１２００は、ポリエステルポリオール３０〜４０Ｗｔ％、酸化チタン１０〜２０Ｗｔ％、アクリル樹脂１〜５Ｗｔ％、変性セルロース１〜５Ｗｔ％、酢酸エチル１０〜２０Ｗｔ％、キシレン１０．８Ｗｔ％、トルエン５．３Ｗｔ％、酢酸ノルマループチル１〜５Ｗｔ％、メチルイソブチルケトン１〜５、エチルベンゼン３．０Ｗｔ％、メトキシブチルアセテート１〜５Ｗｔ％を主成分とする配合である。
硬化剤としては、（株）富士塗料工業所製のＵＢ−１２００を使用した。ＵＢ−１２００は
、イソシアネートプレポリマー７０〜８０Ｗｔ％、ヘキサメチレン＝ジイソシアネート０．５Ｗｔ％、トルエン２０Ｗｔ％、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート５〜１０Ｗｔ％を主成分とする配合である。
そして、シンナーは、（株）富士塗料工業所製のマイステルシンナーＴＭ−５５１０を使用
した。その主成分は、t一ブタノール２０〜３０Ｗｔ％、ジアセトンアルコール２０〜３０Ｗｔ％、メチルイソブチルケトン１０〜２０Ｗｔ％、メチルエチルケトン１０〜２０Ｗｔ％、酢酸イソブチル５〜１０Ｗｔ％、キシレン３．９Ｗｔ％、メトキシブチルアセテート１〜５Ｗｔ％、エチルベンゼン０．６３Ｗｔ％の配合である。
このステップＳ６の塗装処理工程は、塗膜を形成することによって、耐久性、例えば、耐候性、耐酸性を得るものであり、本発明を実施する場合には、通常の塗装と同様に、機械装置に応じて同時に全体の塗装を行うこともできるが、別に、発泡合成樹脂成型体を塗装した上で機械装置の本体等に組付けることもできる。
勿論、塗料としては、着色した顔料の入った塗料に限らず、透明な紫外線をカットする塗料とすることもできる。
なお、塗装剤４４を塗布した層を塗装層６０という。
更に、図１の本実施の形態の発泡合成樹脂成型体の製造方法並びに図１２及び図１３の発泡合成樹脂成型体について詳述する。
発泡合成樹脂材料１０は、発泡させた熱可塑性樹脂であり、主な合成樹脂原料は、ポリウレタン(ＰＵＲ)、ポリスチレン(ＰＳ)、ポリオレフィン（主に、ポリエチレン(ＰＥ)やポリプロピレン(ＰＰ)）であり、他にも、フェノール樹脂(ＰＦ)、ポリ塩化ビニル(ＰＶＣ)、ユリア樹脂(ＵＦ)、シリコーン(ＳＩ)、ポリイミド(ＰＩ)、メラミン樹脂(ＭＦ)等も発泡化して用いることができる。しかし、発泡合成樹脂材料１０の切削面１４を加熱することにより硬化させることを前提とすると、８０〜２００℃の範囲内の温度で変形する合成樹脂材料の使用が望ましい。また、本発明を実施する場合には、発泡率を問うものではないが、使途によっては硬く仕上げるために或いは軽量化するために発泡率の制限、比重の制限を受けるものもある。
なお、本実施例の発泡樹脂粒子(発泡ビーズ)としては、ポリエチレン(Ｃ2Ｈ4)n及びポリプロピレン(Ｃ3Ｈ6)nについては、発泡から特定のブロックを形成したもの、規格製品を積層したものの何れも実験し、両者が使用できることを確認した。
具体的には、直径１ｍｍ程度の細粒状ポリエチレンであるポリエチレンビーズに炭化水素ガスを吸収させ、これに１００℃以上の高温蒸気を通して樹脂を軟化させると共に圧力を加えて発泡させると、発泡したビーズ相互は融着し合い、冷却時にビーズ単位の変形された形状となって発泡ポリエチレンとなる。
発明者らは、図４に示すように、市販されている３枚の特定の縦・横・高さ（１２００×９００×６０ｍｍ）の規格化された基材Ａとしてポリエチレンからなる発泡合成樹脂材料１２，１３を使用し、また、基材Ｂとしてウレタンからなる発泡合成樹脂材料１１を使用した。ポリエチレンからなる発泡合成樹脂材料１２，１３は、各規格化サイズが単体で発泡成形されており、表面の発泡密度が高いスキン層となっている。そのベントホールＺはφ２〜１０ｍｍ程度の材料である。本実施例で５０ｍｍよりも厚い製品を得るには、規格化された発泡合成樹脂材料１２，１３の表面がスキン層となっているから、その両面の接着面にゴム系の接着剤を塗布して積層接着した。
なお、基材Ｂとしてウレタンからなる発泡合成樹脂材料１１は、全体が略均一に発泡し、ており、ベントホールＺは殆ど発生していない。しかし、比重がポリエチレンからなる発泡合成樹脂材料１２，１３よりも大きいので、発泡の際に無機系中空マイクロバルーンまたは有機系中空マイクロバルーン等の中空体で軽量化して使用してもよい。
ゴム系の接着剤１５としては、ゴム糊である市販のボンドＧＵ３８(コニシ（株）)を接着
する両面に薄く塗り、そして乾燥させ、接着面を対向させて圧縮し接着した。ボンドＧＵ３８は、主成分がシクロヘキサン３０〜４０Ｗｔ％、アセトン２０〜３０Ｗｔ％、メチルシクロヘキサン１０〜２０Ｗｔ％、酢酸エチル５〜１０Ｗｔ％、ロジン１Ｗｔ％として配合されたクロロプレンゴム系溶剤型接着剤である。また、東亜合成（株）のエバーグリップ１
４７４ＳＭ−５、エバーグリップ１４２３のクロロプレンゴム系接着剤も使用できることを確認した。ここで、接着剤１５の厚みは、その存在が視認できない程度に可能な限り薄くし、接着機能のみが維持できればよい。なお、ここで使用するゴム糊は、基材としての発泡合成樹脂材料１１，１２，１３と同じポリエチレンからなる接着剤１５も使用できる。
勿論、発泡合成樹脂材料してのポリエチレン１２，１３とウレタン１１は、ゴム系の接着剤１５とは性質が異なるが、ゴム系の接着剤１５をこの接着に使用するのは１００μｍ以下の厚みにすることができ、結果的に製品の加工には支障がなかったことから使用した。発明者らは、加熱した熱盤によって発泡合成樹脂材料１１，１２，１３の両接着面を接触させ瞬間的に加熱し、その熔融面によって接着を行ったが、熟練を必要とするものの、良好な接着が可能であることを確認した。また、発泡合成樹脂材料１０と同系統のポリエチレン系、ウレタン系の接着剤を使用することもできる。そして、レーザ光のスキャンにより、発泡合成樹脂材料１０の両接着面を加熱してもよい。何れにせよ、発泡合成樹脂材料１０の表面が溶けて硬くなる体積が殆ど無視できる程度、即ち、溶融も含めて３００μｍ以下、望ましくは、１００μｍ程度以下の接着面厚さであればよい。勿論、発泡合成樹脂材料１０と同じ系統の接着剤とすることもできる。
発明者らは、粘り気のあるポリエチレン、ウレタンの材料を特定の縦・横・高さ（１２００×９００×６０ｍｍ）の規格化された発泡合成樹脂材料１１，１２，１３として使用するために積層し、単位面積当たり０．５〜１０ｔ以上の圧力によって押圧して一体に接着した。本発明を実施する場合に、必要な厚みのものが市販されておれば、積層化する必要はない。また、ウレタンは最終成形品の形態として部分的に形成することもできる。
なお、この積層する際の接着に要する押圧力は、発泡体の発泡率によっても、基材の発泡材料によっても変化するから、一義的に決定されるものではない。
このように、本発明の実施物における発泡合成樹脂材料１０としては、１枚または複数枚積層して用いてもよい。勿論、本発明の実施物における直接基材となる発泡合成樹脂材料１０は、任意の概略形状に発泡させてもよい。
基材の発泡合成樹脂材料１０を複数枚で形成するのは、所定の厚みに満たないので、その厚みを出すために積層する場合、比重の大きい材料で作成すると好ましい形状が得られても既定の重量をオーバーしてしまうので、比重の小さい材料とコンビで使用する場合、細かな配慮として、複数枚の発泡合成樹脂材料１０の特性を徐々に変化させて微妙な使用感を醸し出す場合等に好適である。
これらの発泡合成樹脂材料１０を削り出すには、図５に示すように、切削加工に用いる工具（切削工具）であるボールエンドミル２０を使用した。ボールエンドミル２０は、フライスの一種であるドリルに似た外観を有している。ドリルは軸方向に進行し、円形の穴を空けるのに使用されるが、ボールエンドミル２０は、側面の刃で切削し、軸に直交する方向に穴を削り広げる用途に用いられる。また、端面を平滑に仕上げる際にも用いられる。中心部の切れ刃が不完全であるため、端部を弧状に形成することにより、端面を平滑に仕上げることができる。ボールエンドミル２０の回転数５０００〜１５０００ｒｐｍ及び送り速度５００〜３０００ｍｍで処理している。通常は回転数１００００ｒｐｍ、及び送り速度２０００ｍｍ程度である。
本発明の実施の形態では、通常の切削加工するボールエンドミル２０によって、全体の概観形態を削り出している。その後、ボールエンドミル２０によって全体の概観形態を削り出した面は、削り屑の一部が外力によって分離してボロボロの状態であったり、部分的に毛のように繋がっていたり、凹凸が発生していたりしている。
そこで、一般にボールエンドミル２０は、図５の(ａ)及び(ｂ)に示すように、側面の刃２１で切削し、軸に直交する方向に穴を削り広げる用途に用いられるが、本発明の実施の形態で使用するボールエンドミル２０もそれに相違するものではない。その最下端から側面の刃２１までは、フッ素樹脂（ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ））加工が施されており、切削された発泡合成樹脂材料１０、その切削屑が付着しないようにしている。
しかし、下端が若干下に凸状に湾曲させた端部２２を有する刃物は、ボールエンドミル２０の回転によって摩擦熱が発生し、表面を摩擦熱で平滑にする機能がある。表面を摩擦熱で平滑にするとは、発泡合成樹脂材料１０の表面に付着した刃２１で完全に切断されていない微粒の分離または軟化した微粒の押圧による平滑化、切削中に発泡合成樹脂材料１０が軟化して糸状に伸びた部位の除去または押圧による平滑化、起立するビーズラインを軟化させ押圧してなる平滑化等により、凹凸が少なくなっている。
図６のボールエンドミル２０は、発泡合成樹脂材料１０に形成した内側の切削面１４に対して、外側を切削する状態を示すものである。
即ち、ボールエンドミル２０と発泡合成樹脂材料１０の接触角度並びに移動距離及び移動角度等によって発泡合成樹脂成型体の外径形状を削り出すことができる。この技術は一般的な切削加工の技術であるから、詳細な説明を省略する。
図７の加熱用冶具３０は、市販のボールエンドミル２０によって切削加工した後に、専用の先端を弧状とした面を有する摩擦面３１によって、発泡合成樹脂材料１０に形成した切削面１４を摩擦によって加熱する冶具である。図７(ａ)乃至(ｃ)は、異なった種類の加熱用冶具３０の斜視図を示すものである。(ａ)は単一径の加熱用冶具３０であり、(ｂ)は２段径の加熱用冶具３０であり、(ｃ)は３段径の加熱用冶具３０の斜視図である。
即ち、加熱用冶具３０の太さの下端が任意の曲面からなる摩擦面３１となっており、発泡合成樹脂材料１０の切削した個所の切削面１４を含み塗装しようとする基材の被塗装面を摩擦熱で加熱し、温度上昇によって軟化させて、発泡合成樹脂材料１０の切削面１４に平滑面を形成する。これは、平滑面で説明したが、下に凸面及び／または下に凹面を形成する場合も同様に加工できる。
例えば、下に凸面の狭い凹部溝１６を有する切削面１４を形成する場合には、切削面１４を加熱する加熱用冶具３０の太さを図６の（ｂ）に示すようにし、全体的または部分的に細くする摩擦面３２を形成する必要がある。勿論、必要に応じてテーパー面とすることもできる。この加熱用冶具３０は、図１０に示す凹部溝１６の加工等に好適となる。
図７（ｂ）に示す加熱用冶具３０は、直径を２段としているが、３段以上とすることも、図７（ａ）に示すように、単一の太さとすることもできる。
図１１に示す側面に形成した凹状溝１７を摩擦し、内面側の切削面１４に加熱面を形成するには、その内側湾曲部に下側環状部分３３を、凹状溝１７に上側環状部分３５を必要な間隔を維持し、連結部３４を取付部３７に連結部３６を介して形成した加熱用冶具３０の使用が、同時に摩擦加熱することができる。この加熱用冶具３０は、何れも摩擦熱を発生させる位置は、フッ素樹脂のコーティングがなされており、加熱用冶具３０に軟化した樹脂が付着しないようにしている。
なお、本発明を実施する場合の加熱用冶具３０は、図７に示すように、各種の形状とすることができるが、通常、発泡合成樹脂材料１０の内部の切削面１４は内側にあり、露出面になる確率は低い。発泡合成樹脂材料１０の外面が意匠面となり、発泡合成樹脂材料１０の内部の切削面１４側は機器等を収容する場合が多い。当然ながら、そのような使用状態に一義的に決定されるものではないが、確率的に高いものである。
なお、熱可塑性樹脂からなる発泡合成樹脂材料１０をボールエンドミル２０等の刃物で特定の形状に切削加工する工程を、本実施の形態ではステップＳ２の切削処理工程という。また、それによって形成された面は加熱用冶具３０によって物理化学的に硬化された硬化層の面となる。但し、加熱用冶具３０による硬化層は、一般的に数１０μｍから１００μｍ以下の層であり、連続的に変化しているから通常は面と認識されるに過ぎない。
本実施の形態における実施物からの加熱用冶具３０による硬化層の確認では、発泡合成樹脂材料１０の微粒子粉体が付着してないこと、糸状に伸びた部位が存在してないことにより、ステップＳ２の冶具による処理工程がなされているか否かが確認される。
本実施の形態では、加熱用冶具３０によって発泡合成樹脂材料１０の切削した個所の切削面１４を加熱し、温度上昇によって軟化させ、発泡合成樹脂材料１０の微粒子粉体が付着しているか、糸状に伸びて部分的に毛羽立っているか、粉体化した面を有しているかの場合には、それらを物理化学的に平滑化することができる。しかし、本発明を実施する場合には、加熱用冶具３０の摩擦に代えて、レーザ光のスキャンにより、発泡合成樹脂材料１０の表面を軟化させ、平面的に薄く、硬く形成したものであっても同様の効果が得られた。
切削によって生じた切削面１４を加熱した後に、前記切削、加熱で形成した切削加熱面に凹凸面を緩和させるステップＳ４で目止め剤４１としての合成樹脂材料を塗布する。この目止め剤４１は、発泡合成樹脂材料１０の被塗装面１８を硬化させるもので、発泡合成樹脂材料１０の表面にトルエン２８Ｗｔ％、セルロースアセテートブチリート(ＣＡＢ)１５〜２０Ｗｔ％、酢酸ブチル５５〜６０Ｗｔ％からなる混合物の目止め剤４１を５〜１０回塗布し、この合成樹脂材料からなる目止め剤４１の塗布により発泡合成樹脂材料１０のビーズの発泡の際に生ずる微細孔に対する染み込みを防止させている。しかし、気泡等の存在で１回の塗布で完全な目止めが完了しない場合には、サンドペーパー(紙やすり)、耐水ペーパー等の研磨と塗布とを繰り返し行うことになる。
発明者らは、トルエン、セルロースアセテートブチリート(ＣＡＢ)、酢酸ブチルからなる混合物以外の合成樹脂材料も目止め剤４１として使用できるかを試験した。結果、発泡合成樹脂材料１０の表面に接着するものであり、粘度が適当に高いもので、乾燥によって剥がれない合成樹脂材料であれば、使用に耐えることが確認された。即ち、目止め剤４１は、合成樹脂材料の塗布による染み込みを防止する平滑な合成樹脂膜を作るものであり、その種類は水性目止め剤、油性目止め剤、合成樹脂目止め剤等が使用でき、特に、発泡合成樹脂材料１０との接着が維持できれば、いずれでも使用が可能である。また、塗料でも使用可能であるが、価格的に不経済となることを無視すれば使用可能である。
目止め剤４１は、１〜１２回塗布されるが、その間に塗布し、硬化した層は、研磨による磨きを入れ、研磨ができ難くなったとき、再度の塗布を行い、その繰り返しを行う。この工程をステップＳ４の目止め処理工程という。この目止め剤４１は研磨が可能になるように、表面をサンドペーパー(紙やすり)、耐水ペーパー等で研磨し、最初は１００番程度から徐々に細かいものに変化させて研磨している。
研磨による磨きの効果が生じ難くなったとき、ステップＳ４の目止め処理工程から次のステップＳ５の下地処理工程に移行する。
なお、この目止め剤４１に中空バルーンを均一分散して混合したが、隙間の間隔に応じて樹脂成分が浸透する箇所と、中空バルーンが浸透する箇所ができ、機械的強度を上げることができる。
本実施の形態で説明した加熱用冶具３０による摩擦加熱、レーザ光のスキャンにより基材である発泡合成樹脂材料１０の被塗装面１８を硬化させるステップＳ３の冶具による処理工程は、ステップＳ４の目止め処理工程が合成樹脂材料の塗布による染み込みを防止するという機能を有し、ステップＳ３の冶具による処理工程においても、摩擦加熱及び押圧により、発泡合成樹脂材料１０の表面密度を上げる機能を有しているから、両工程の基本的機能として同一の効果がある。したがって、何れか一方または後の処理によっては両方の工程を省略することもできる。また、両者を使用することもできる。そして、目止め剤４１に中空バルーンを均一分散して混合したときには、発泡ビーズ間の隙間に応じて樹脂成分が浸透するから、後述する下地剤４３の粘度を低下すれば、その樹脂成分が浸透し、中空バルーンがそれらを覆うことから、両者を省略することもできる。
次に、ステップＳ５の下地処理工程では、実用化の前段階で二酸化チタン、ホワイトスピリット、エチレングリコール、デューロンを配合した下地剤４３を使用した。発明者らは、二酸化チタンが着色及びバルーンとしての機能を有するものとして３Ｍグラスバブルズ（住友スリーエム（株）製造）の中位径１５〜１３５μｍ、または、有機・無機ハイブリッ
ドフィラーのＥｘｐａｎｃｅｌ（日本フィライト（株）製造）で１０〜９０μｍの中位径の粒
子を補充し、特性の変化を調べたが特性に変化はなかった。
そこで、ホワイトスピリット、エチレングリコール、デューロンに中空バルーンを配合した下地剤４３を作成し、それを塗布し、研磨したが、実用に耐えることが確認された。
また、穴埋め剤４２としてアクリル中空ビーズ入りのアクリルエマルジョンを主成分とする材料を使用したが、ステップＳ６の塗装処理工程で塗布する合成樹脂塗料との密着性をよくするパテ、塗料を含む合成樹脂材料にバルーンを入れて塗布するものである。前記基材となる発泡合成樹脂材料にベントホールが存在するものでは、それらベントホールの窪みを緩和させるパテ、塗料を含む合成樹脂材料を塗布する。但し、パテ、塗料を含む合成樹脂材料には、無機系バルーンまたは有機系バルーンを均一分散されているものの使用が前提となる。このとき使用できるパテとしては、ラッカーパテ、エポキシパテ、ポリエステルパテ、光硬化パテ、瞬間接着パテ等があり、発泡合成樹脂材料の種類によって選択される。また、塗装剤４４の塗料は、前記パテ及び塗装処理工程における塗装剤４４の種類によって決定される。
通常、発泡合成樹脂材料にベントホールが存在すると、それに対して無機系中空マイクロバルーンまたは有機系中空マイクロバルーンを均一分散されたパテをヘラで塗って、表面を面一とする。このとき使用するバルーンは、中位径が３００μｍより大きいものであると、発泡合成樹脂材料の細部に浸透し難く、また、塗り上げの厚みも下地剤４３が３００μｍ以下であるから、それ以下のバルーンの混入が好ましい。更に、好ましくは、１００μｍ以下が望ましい。
しかし、発明者らは１μｍ以下のナノバルーンについても実験を行ったが、ナノバルーンでも同様の効果があることが確認された。しかし、ナノバルーンを使用すると高価となるから、商品化の観点からすると１〜３００μｍのマイクロバルーンの選択が望ましい。
この目止め剤４１を塗布し、研磨した表面に複数回下地剤４３を塗布し、そして、研磨する。塗布の仕方は、ヘラ塗りであっても、スプレーガンで噴霧してもよい。このとき、噴霧する下地剤４３の粘度は、エチレングリコールの量によって調整される。
また、この下地剤４３を塗布した後、下地剤４３で形成した面を平滑にサンドペーパー、耐水ペーパー等で研磨し、複数回の塗布とその研磨を繰り返している。ここではサンドペーパー、耐水ペーパー等で研磨すると説明したが、水研ぎ等の他の研ぎ方を採用してもよい。
ここでは、ステップＳ５の下地処理工程で発泡合成樹脂材料１０の被塗装面のビーズライン及びベントホール、その凹凸面を緩和させ平滑とすべく処理する。即ち、通常、ビーズライン及びその凹凸面のみではなく、φ２〜１０ｍｍ程度のベントホールが存在する。φ２〜１０ｍｍ程度のベントホール及び前の工程で除去できなかったビーズライン及びその凹凸面は、穴埋め処理で除去することになる。
ステップＳ５の下地処理工程では、下地剤４３を作成し、これを発泡合成樹脂材料１０の被塗装面１８に塗布し、乾いた状態で研磨し、それを１〜１２回繰り返し、被塗装面１８を平滑にする。同時に、発泡合成樹脂材料１０にベントホールＺが存在している場合には、穴埋め処理を行い、穴埋め剤４２としてバルーン入りのポリエステル樹脂パテを使用し、その窪みの大きさに応じて、ステップＳ４の下地処理工程の塗布、乾燥、研磨を繰り返す。ベントホールＺの大きさによっては、先に穴埋め剤２３でベントホールＺの穴埋めを行い、次いで、被塗装面１８の塗布、乾燥、研磨を繰り返すのが好ましい場合もある。
この実施例では、ステップＳ５の下地処理工程で穴埋め処理が行われているが、分離して行うこともあり得るし、均一な発泡体となり得るウレタンの場合には、ステップＳ５で穴埋め処理を行わない場合もあり得る。何れにせよ、ステップＳ５の下地処理工程での穴埋め処理は、被塗装面のビーズライン及びその凹凸面、ベントホールＺ等が表から確認して現出しない程度に処理できればよい。このベントホールＺ等の穴埋め処理を含めて、ベントホールＺ及びビーズライン及びその凹凸面を見えなく処理する工程は、ステップＳ５の下地処理工程を構成している。
ステップＳ５の下地処理工程に穴埋め処理を組み入れる事例で説明したが、本発明を実施する場合には、その程度によってはステップＳ４の目止め処理工程の直前または直後に行うこともできる。勿論、ベントホールＺが生じていないものでは、穴埋め処理を省略できる。
即ち、ステップＳ５の下地処理工程は、ステップＳ３の冶具による処理工程及びステップＳ４の目止め処理工程に依存するものであり、発泡合成樹脂材料１０の塗装の前準備であるから、これにより前処理工程を構成している。
次に、ステップＳ３乃至ステップＳ５からなる前処理工程によって形成した下地剤４３を塗布した上を研磨し、それを複数回繰り返した後、ステップＳ６の塗装処理工程としての塗装剤４４を塗布する。
塗装処理工程で使用する塗装剤４４は、主剤１に対して、硬化剤０．６、シンナー１．２の配合で混合した塗料であり、下地剤４３との相性が良く、両者間の接着力が確保されるものである。なお、樹脂塗料は白色を使用しているが、他の特定の色を使用してもよい。
更に、ステップＳ６の塗装処理工程で塗布した塗装剤４４の上面を研磨し、その塗布と研磨を複数回繰り返す。ここでは、ステップＳ５の下地処理工程で形成した被塗装面１８に顔料を含む合成樹脂塗料の樹脂塗料を塗布する塗装処理工程となる。
この実施例では、樹脂塗料を♯５５ウレタックス(無鉛)ホワイトとし、何色でもそこに上塗りできるようにした。即ち、この時点で他の構成部品と同一の塗装を行う場合には、他の部品と同一の塗装処理工程に入る。
前述したように、ステップＳ６の塗装処理工程で何色にも塗装できるようにしているが、更に、表面に塗膜を形成し、耐久性の塗料を塗布する仕上げ塗装処理を追加することができる。この仕上げ塗装処理工程では、例えば、仕上げ剤４５として、硬化剤０．４Ｗｔ％に対して樹脂塗料１Ｗｔ％、シンナー０．８Ｗｔ％の配合とした塗料を塗布することができる。
実施例で使用した仕上げ剤４５としては、硬化剤としてイソシアネート系硬化剤であるレタンＰＧエコスポイラー用マルチ硬化剤(関西ペイント)を使用した。その成分は、酢酸エチル５〜１０Ｗｔ％、ヘキサメチレンジイソシアネート(ＨＭＤＩ)ＵＲ０．１〜１Ｗｔ％、ヘキサメチレンジイノシアネート・オリゴマー５〜１０Ｗｔ％、ＨＭＤＩ系ポリイソシアネート１６５〜７０Ｗｔ％である。
また、樹脂塗料として、レタンＰＧ８０ ５３１ホワイト ベース(関西ペイント)を使用した。その成分は、非結晶性シリカＡ１〜５Ｗｔ％、二酸化チタン２０〜２５Ｗｔ％、トルエン３６Ｗｔ％、キシレン０．１〜１Ｗｔ％、エチルベンゼン０．１〜１Ｗｔ％、エチルアルコール０．１〜１Ｗｔ％、メチルエチルケトン１〜５Ｗｔ％、酢酸エチル１〜５Ｗｔ％、酢酸イソブチル１〜５Ｗｔ％である。
そして、シンナーとして、レタンＰＧシンナー超遅乾形(関西ペイント)を使用した。その成分は、石油ナフサＧ１５〜２０Ｗｔ％、石油ナフサＨ１〜５Ｗｔ％、キシレン２０Ｗｔ％、エチルベンゼン１８Ｗｔ％、クメン０．１〜１Ｗｔ％、１，３，５−トリメチルベンゼン３Ｗｔ％、ナフタレン０．１〜１Ｗｔ％、１，２，４−トリメチルベンゼン９．８Ｗｔ％、メトキシブチルアセテート１〜５Ｗｔ％、酢酸ブチル１〜５Ｗｔ％である。
ここで使用する仕上げ塗装処理層は、最表面に塗膜を形成することによって、耐久性、即ち、耐候性、耐酸性等を得るものであり、本発明を実施する場合には、通常の塗装と同様に、機械装置に応じて必要に応じ、同時に全体の塗装を行うこともできるが、別に、塗装した上で機械装置の本体等に組付けることもできる。
次に、図１２及び図１３、図１４を用いて、発泡合成樹脂成型体の製造過程の切削処理工程及び下地処理工程について詳述する。
図１２乃至図１４に示すように、ステップＳ２の切削処理工程で熱可塑性樹脂からなる発泡合成樹脂材料１０を特定の形状に切削加工し、発泡合成樹脂本体４０(１０)を形成する。詳しくは、図１３(ａ)のように、発泡合成樹脂本体４０の被塗装面１８には、刃物２１で切断されないで糸状に伸びて部分的に毛羽立っている糸Ｗ、その糸状部が丸まって連結された粒子化した粒子Ｘ等を有している。また、発泡合成樹脂材料１０の切削されたものの、その際の付着により連結された粉体Ｗが付着している。また、随所にベントホールＺが存在している。
それに対して、ステップＳ３による冶具による処理工程を経たものでは、図１３(ａ)に示した刃物２１で切断されないで糸状に伸びて部分的に毛羽立っている糸Ｗは、図１３(ｂ)に示したように、摩擦熱を受けその表面張力により、容積が最小になる。また、図１３(ａ)に示した糸状部が丸まって連結された粒子Ｘと同様、摩擦熱で平滑化したり、粉体粒子となったりして離れて除去される。このとき、ベントホールＺについては、開口を糸状に伸びて部分的に毛羽立っている糸Ｗ及び粉体粒子として離れて除去された粒子Ｘによって若干狭められる程度であり、大きな変化はない。
ステップＳ４の目止め処理工程では、目止め剤４１を発泡合成樹脂本体４０(１０)の被塗装面１８に塗布している。この合成樹脂材料の目止め剤４１は、発泡合成樹脂本体４０(１０)の被塗装面１８を硬くし、研磨作業の際の逃げを防止して、その研磨を自在にし、図１３(ｂ)のように、精度の良い表面形状を得るものである。このとき、被塗装面１８のビーズラインの図示しない浅い凹面は目止め剤４１によって充填されることになる。通常、被塗装面１８の発泡ビーズの凹面は、図１３(ｃ)のように、発泡ビーズの大きさに略対応し、下地剤４３の無機系中空マイクロバルーンまたは有機系中空マイクロバルーン等の球体である中空バルーンＳによってその充填数が特定される。
ステップＳ５の下地処理工程は、図１３(ｃ)のように、発泡合成樹脂本体４０の被塗装面１８のビーズライン及びベントホールＺ、その凹凸面を中空バルーンＳで緩和させ平滑な面とすべく合成樹脂材料と共に塗布する。通常、発泡合成樹脂材料１０には、大きくて、φ２〜１０ｍｍ程度のベントホールＺが生じている可能性があるので、その対策としてステップＳ５の穴埋め処理工程を進行させるのが好適である。即ち、前処理工程では、下地剤４３を発泡合成樹脂本体４０の被塗装面１８に塗布し、乾いた状態で研磨し、それを１〜１２回繰り返し、下地剤４３の上表面を平滑な面にする。同時に、発泡合成樹脂本体４０にベントホールＺが存在している場合には、ステップＳ５でベントホールＺの穴埋め処理を行い、穴埋め剤４２としてポリエステル樹脂パテを使用し、その窪みの大きさに応じて、ステップＳ４の下地処理工程の下地剤４３の塗布、乾燥、研磨を繰り返す。ベントホールＺの大きさによっては、図１３(ｄ)に示すように、先に穴埋め剤４２で中空バルーンＳを利用してベントホールＺの穴埋めを行い、次いで、中空バルーンＳを含む下地剤４３で被塗装面１８の塗布、乾燥、研磨を繰り返すのが好ましい場合もある。
例えば、図１４(ａ)に示すように、発泡合成樹脂材料１０の被塗装面１８の面には、ベントホールＺ程度までは大きくないが、切削加工工程により上面に開口する発泡穴が無数に存在する。そこに対して下地剤４３によって中空バルーンＳを充填する。また、発泡穴よりも大きいベントホールＺは穴埋め剤４２によってアクリル中空ビーズ入りのアクリルエマルジョンが供給される。
ウレタンのように直接発泡を行う発泡合成樹脂材料１０の被塗装面１８の面には、切削加工工程により上面に開口する発泡穴が無数に存在する。そこに対して下地剤４３によって中空バルーンＳを充填すると中空バルーンＳは周囲に樹脂成分を有しているから、その中空バルーンＳが発泡穴で安定し、残余の樹脂成分が被塗装面１８の表面に出てくる。それによって接着力が大きくなり、かつ、表面の凹凸が平坦化される。
この状態で、図１４（ｂ）の上塗り処理工程後の断面拡大説明図に示すように、塗装剤４４を下地剤４３の上面に塗布し、更に必要に応じて図１４（ｃ）の仕上げ処理工程後の断面拡大説明図のように、仕上げ剤４５を塗布する。
なお、図１３(ｄ)に示すように、穴埋めを先行させた事例では、図１４（ｄ）に示すように、下地剤４３がそれらに塗布されることになる。
このようにして、本発明の実施の形態の発泡合成樹脂成型体を得ている。
上記実施の形態の発泡合成樹脂成型体の製造方法は、比重の異なる材料または比重の同じ材料を複数枚積層し、接着するステップＳ１からなる基材Ａと基材Ｂの接合処理工程と、単一または異なる基材Ａと基材Ｂからなる基材となる熱可塑性樹脂からなる発泡合成樹脂材料１０を特定の形状に切削加工するステップＳ２からなる切削処理工程と、そのステップＳ２からなる切削処理工程によって生じた切削面１４を含み塗装しようとする発泡合成樹脂材料１０の被塗装面１８を硬化させて研磨し、それを１〜１２回繰り返すステップＳ３からなる冶具による処理工程と、被塗装面１８のビーズライン及びベントホールＺ、その凹凸面を平滑とすべく無機系中空マイクロバルーンまたは有機系中空マイクロバルーンを均一分散してなる合成樹脂材料を塗布及びその乾燥後に研磨し、下地層５０を形成するステップＳ５の下地処理工程と、前記下地処理工程で形成した上表面の被塗装面１８に顔料を含む合成樹脂塗料を塗布してなる塗装層６０からなるステップＳ６でなる塗装処理工程とを具備するものである。
上記実施の形態の発泡合成樹脂成型体の製造方法は、ステップＳ２の切削処理工程で基体としての熱可塑性樹脂の発泡合成樹脂材料１０を特定の形状に切削して、ステップＳ２の切削処理工程によって生じた切削面１４を含み、塗装しようとする被塗装面１８の表面を硬化させ、発泡合成樹脂材料１０の、例えば、発泡体のビーズライン及びベントホールＺ、その凹凸面を目立たなくするステップＳ３の冶具による処理工程及びステップＳ４の目止め処理工程及びステップＳ５の下地処理工程からなる前処理工程により、塗装しようとする被塗装面１８のビーズラインを見えなくし、かつ、そのベントホールＺ等の凹凸面を緩和させる無機系中空マイクロバルーンまたは有機系中空マイクロバルーン等の中空バルーンＳを均一分散してなる合成樹脂材料を塗布し、被塗装面１８の凹凸面を平滑にすべく、凹凸を跨いだり、ブリッジしたり、発泡穴に落ち込んだりして目立たなくすることができ、かつ、中空バルーンとして、中空バルーンＳとしても強靭な材料の使用が可能であるから、任意の強度に設定でき、また、熟練者でなくとも容易に扱うことができる。そして、無機系中空マイクロバルーンまたは有機系中空マイクロバルーン等の中空バルーンＳを均一分散させた合成樹脂材料であり、その混入量によって比重を任意に設定でき、発泡合成樹脂材料１０の比重と近似したものを使用でき、成型後に重量バランスを調整するという無駄な作業を排除できる。そして、発泡合成樹脂材料１０の発泡体のビーズライン及びベントホールＺ、その凹凸を目立たなくなったところで、ステップＳ５の下地処理工程で形成した下地層５０にステップＳ６の塗装処理工程からなる後処理工程で顔料を含む合成樹脂塗料を塗布した塗装層６０とするものである。
したがって、高価な金型を製作しなくとも、切削加工することによって金型で制作したものと同様の発泡合成樹脂成型体が得られるから、多品種少量生産に廉価に成型体を提供できる。特に、発泡合成樹脂成型体は加工が容易であり、使用する合成樹脂のソリッド量からすれば、数分の１から数十分の１という僅かな合成樹脂の使用量によって成型体を形成できるから、省エネにも、環境負荷の軽減にも繋がる。また、発泡率を調整することにより、また、熱可塑性樹脂の発泡合成樹脂材料１０の選択により、所望の強度及び弾性の成型体が提供できる。そして、外表面は任意の塗装により、使途に応じてその塗装を選択できるから、違和感のない使用となる。更に、ステップＳ１０の下地処理工程では、合成樹脂材料を塗布しているが、それは表面を硬化させ研磨によって平滑面を形成するのが目的であり、繰り返し塗布しても、結果的に繰り返し研磨するから、従来のように、塗膜の厚みを厚くすることはない。
更に、ステップＳ５からなる下地処理工程では、被塗装面１８の凹凸面を平滑にすべく、例えば、１〜３００μｍの範囲内の外径を有する無機系マイクロバルーンまたは有機系マイクロバルーンを均一分散させた合成樹脂材料を塗布し、そして、乾燥後研磨するものであるから、無機系マイクロバルーンまたは有機系マイクロバルーン等の中空バルーンＳが、凹凸を跨いだり、ブリッジしたりして目立たなくすることができ、かつ、マイクロバルーンとして強靭な材料の使用が可能であるから、任意の強度に設定でき、また、熟練者でなくとも容易に下地層５０を形成することができる。また、無機系マイクロバルーンまたは有機系マイクロバルーン等の中空バルーンＳを均一分散させた合成樹脂材料であり、その混入量によって比重を任意に設定でき、発泡合成樹脂材料の比重と近似したものを使用でき、成型後に重量バランスを調整するという無駄な作業を排除できる。
よって、単一または異なる基材Ａと基材Ｂからなる基材として発泡合成樹脂材料を用いて、特定の形状を削り出して弾性に富む成型体として、塗装面の厚みを厚くすることなく、見栄えの良い、かつ、重量バランスの調整を要しない廉価な発泡合成樹脂成型体の製造方法となる。
単一または異なる基材Ａと基材Ｂからなる基材となる発泡合成樹脂材料１０は、１枚または複数枚積層接着してなるものである。したがって、市販の発泡合成樹脂材料１０を切削し、任意の形態の発泡合成樹脂成型体が得られる。
また、単一または異なる基材Ａと基材Ｂからなる基材の被塗装面１８を硬化させ、下地層５０を形成するステップＳ５からなる下地処理工程は、加熱用冶具３０の回転によってその摩擦熱で加熱を行う加熱用冶具３０による処理工程を含むものであるから、加熱用冶具３０の回転によってその摩擦熱で表面が熱可塑性樹脂からなる発泡合成樹脂材料１０の表面が軟化され、かつ、その後、硬化されるから研磨に耐える構造となり、任意の形状に研磨加工できる。また、基材となる熱可塑性樹脂からなる発泡合成樹脂材料１０は、加熱用冶具３０によって加熱を行うものであり、フライス盤、ＮＣ加工盤、自動工作機械等の加工制御が簡単化できる。
単一または異なる基材Ａと基材Ｂからなる基材の被塗装面１８を硬化させるステップＳ５からなる下地処理工程は、合成樹脂材料の塗布による染み込みを防止するステップＳ４からなる目止め処理工程を含むものであるから、ステップＳ４からなる目止め処理用の樹脂の塗布によって染み込みを防止した状態であり、研磨可能になるから、均一な研磨状態が確保でき、良好な被塗装面１８が得られる。特に、先に、加熱用冶具３０の回転によってその摩擦熱で表面を硬化する工程を行い、その後、目止め処理用の塗料の塗布を行うと化学的及び物理的に対応でき効果的である。
ステップＳ５からなる下地処理工程は、合成樹脂材料による穴埋めを行う穴埋め処理を含むものであるから、合成樹脂材料によるベントホールＺ等の穴埋めにより、大きな窪み、発泡ビーズの欠損等を穴埋めし、下地層５０に平滑な面を形成できる。
また、耐久性の塗料を塗布するステップＳ６からなる塗装処理工程は、耐久性により見栄えの良い期間が長くなり、塗装層６０として安定した塗装状態が維持される。
実施例１
図１の実施の形態では、ステップＳ１で単一または異なる基材Ａと基材Ｂからなる基材を接合処理することを前提に説明した。このとき、基材Ａと基材Ｂは重ね合わせた後に、一体化した発泡合成樹脂材料１０として切削処理を行った。
しかし、本発明を実施する場合、特に、比重が異なっている基材Ａと基材Ｂの使用で、例えば、一方がウレタンで所定の形状に成型した場合には、その成形精度を上げることができるから、両者を別々の切削処理でステップＳ１１の基材Ａの切削処理工程とステップＳ１２の基材Ｂの切削処理工程で行い、それをステップＳ１３の接合処理工程で接合し、そして、ステップＳ１４で冶具による処理工程に移行、その後、図１に示すステップＳ４以降の処理と対応させたものである。
即ち、ステップＳ１４で冶具による処理工程行い、ステップＳ１５で目止め処理を行い、ステップＳ１６で下地層５０を形成する下地処理工程、ステップＳ１７で塗装層６０を形成する塗装処理工程を行うものである。
この実施例１の場合にも、前処理工程はステップＳ１４で冶具による処理工程、ステップＳ１５の目止め処理工程、ステップＳ１６の下地処理工程によって構成されており、また、後処理工程はステップＳ１７の塗装処理工程で構成されている。
本実施例では、ステップＳ１１の基材Ａの切削処理工程とステップＳ１２の基材Ｂの切削処理工程で行った後、それをステップＳ１３の接合処理工程で接合し、ステップＳ１４で冶具による処理工程に移行、その後、図１に示すステップＳ４以降の処理と対応させている。しかし、ステップＳ１１の基材Ａの切削処理工程とステップＳ１２の基材Ｂの切削処理工程の後、先に個々に冶具による処理工程を行い、それを接合処理工程で接合することもできる。同様に、ステップＳ１５の目止め処理工程を省略したり、前後させたりすることができる。
また、特に、ウレタンで所定の形状に切削処理した場合には、その成形精度を上げることができるから、冶具による処理工程及び目止め処理工程を省略できる。
実施例２
また、図１の実施の形態では、基材Ａと基材Ｂは重ね合わせた後に、一体化した発泡合成樹脂材料１０として切削工程に入っている。また、図２の実施の形態では、例えば、一方がウレタンで所定の形状に成型した場合、その成型精度を上げることができる。
したがって、基材Ａがポリエチレンやポリプロピレンの場合には、ステップＳ２１及びステップＳ２２で加工精度を上げ、ウレタン等からなる基材Ｂの切削処理工程で密度を上げた成型精度で加工し、ステップＳ２４で接合処理を行い、ステップＳ２５で下地処理工程、ステップＳ２６で目止め処理工程、ステップＳ２７で塗装層６０を形成する塗装処理工程を行うものである。
この実施例２の場合にも、前処理工程はステップＳ２２で冶具による処理工程、ステップＳ２５の目止め処理工程、ステップＳ２６の下地処理工程によって構成されており、また、後処理工程はステップＳ２７の塗装処理工程で構成されている。
この実施例の場合にも、ウレタン等からなる基材Ｂの切削処理工程では、精度を上げることができるから、ポリエチレンやポリプロピレンの場合に比較して、冶具による処理工程、目止め処理工程を省略することができる。
また、ウレタン等のように直接発泡させるものでは、その面を意匠面とするか否か、直接発泡する材料を何層使用するかによって冶具による処理工程、目止め処理工程の入れるタイミング、省略が決定される。
上記実施の形態の発泡合成樹脂成型体は、基材となる熱可塑性樹脂からなる発泡合成樹脂材料１０を特定の形状に切削加工してなる発泡合成樹脂本体４０と、発泡合成樹脂本体４０の所望の周囲に塗装しようとする被塗装面１８を具備し、被塗装面１８に塗装してなる発泡合成樹脂成型体において、所定の形状に形成してなる発泡合成樹脂本体４０の被塗装面１８を加熱によって硬化させ、及び／または合成樹脂材料を塗布して硬化させ、そして、被塗装面１８を硬化状態にして研磨し、かつ、被塗装面１８の凹凸面を平滑にすべく無機系マイクロバルーンまたは有機系マイクロバルーンを均一分散してなる合成樹脂材料を塗布及び研磨し、下地層５０を形成したものである。
上記実施の形態の発泡合成樹脂成型体は、単一または異なる基材Ａと基材Ｂからなる基材となる発泡合成樹脂材料１０からなる発泡合成樹脂本体４０の形状を所定の形状に形成すると共に、前記単一または異なる基材Ａと基材Ｂからなる基材の塗装しようとする被塗装面１８を加熱によって硬化させ、または合成樹脂を塗布して硬化させ、そして、被塗装面１８に無機系中空マイクロバルーンまたは有機系中空マイクロバルーン等の中空バルーンＳを均一分散してなる合成樹脂材料を塗布し、ビーズライン及びその凹凸面を緩和させるべく前処理工程までに形成した被塗装面１８、即ち、下地層５０の上表面を平滑化するステップＳ６、ステップＳ１７、ステップＳ２７で形成した塗装剤４４による塗装層を具備する。
したがって、発泡合成樹脂材料１０を特定の形状に切削し、その切削面１４を硬化させ、その硬化状態で研磨する。そして、無機系中空マイクロバルーンまたは有機系中空マイクロバルーン等の中空バルーンＳを均一分散してなる合成樹脂材料を塗布し、被塗装面１８のビーズライン及びその凹凸面を見えなくし、または見えないように緩和させるべくステップＳ６、ステップＳ１７、ステップＳ２７の塗装処理工程で形成する塗装層６０を平滑化する。
しかも、切削面１４のビーズライン及びベントホールＺ及びその凹凸からなる面を緩和させる合成樹脂材料を塗布とその研磨を繰り返すことにより、発泡合成樹脂材料１０の被塗装面１８の発泡体のビーズライン及びベントホールＺ、発泡穴、その凹凸を目立たなくし、表面を平滑化することができる。そして、発泡合成樹脂材料１０の発泡体のビーズライン及びベントホールＺ、その凹凸を目立たなくなったところで顔料を含む合成樹脂塗料を塗布する。
故に、高価な金型を製作しなくとも、発泡合成樹脂成型体を切削加工することによって、金型で制作したものと同様の発泡合成樹脂成型体が得られるから、多品種少量生産に廉価に成型体を提供できる。特に、発泡合成樹脂成型体は任意の形状に加工が容易であり、使用する合成樹脂のソリッド量からすれば、数分の１から数十分の１という僅かな合成樹脂の使用量によって成型体を形成できるから、省エネ及び環境負荷の軽減にも繋がる。また、発泡率を調整することにより、また、発泡合成樹脂材料１０の選択により、所望の強度及び弾性の成型体が提供できる。そして、外表面は任意の塗装により、使途に応じてその塗装を選択できるから、違和感のない使用となる。
更に、前記所定の形状に形成してなる発泡合成樹脂本体４０の被塗装面１８を加熱によって硬化させ及び／または合成樹脂材料を塗布して硬化させているが、それは表面を硬化させ研磨できるようにするのが目的であり、繰り返し塗布しても、結果的に繰り返し研磨するから、従来のように、塗膜の厚みを厚くすることはない。
よって、高価な金型を製作することなく、発泡合成樹脂材料１０を用いて、特定の形状を削り出して弾性に富む発泡合成樹脂成型体となる。
上記実施の形態の発泡合成樹脂成型体は、基材となる熱可塑性樹脂からなる発泡合成樹脂材料１０を特定の形状に切削加工してなる発泡合成樹脂本体４０と、発泡合成樹脂本体４０を切削して生じた切削面１４を含み塗装しようとする被塗装面１８を加熱によって硬化させ及び／または合成樹脂材料を塗布して硬化させ、そして、被塗装面１８のビーズライン及びその凹凸面を緩和させ、ベントホールを合成樹脂材料による穴埋めを行うステップＳ２乃至ステップＳ５からなる前処理工程で形成された塗装層６０を具備するものである。
更に、例えば、１〜３００μｍの範囲内の外径を有する無機系中空マイクロバルーンまたは有機系中空マイクロバルーン等の中空バルーンＳを均一分散させた合成樹脂材料を塗布し、乾燥後研磨するものであるから、前記被塗装面の凹凸面を平滑に目立たなくすることができ、かつ、バルーンとして強靭な材料の使用が可能であるから、任意の強度に設定でき、また、熟練者でなくとも容易に扱うことができる。また、無機系中空マイクロバルーンまたは有機系中空マイクロバルーン等の中空バルーンＳを均一分散させた合成樹脂材料であり、その混入量によって比重を任意に設定でき、発泡合成樹脂材料の比重と近似したものを使用でき、成型後に重量バランスを調整するという無駄な作業を排除できる。
よって、基材として発泡合成樹脂材料を用いて、特定の形状を削り出して弾性に富む成型体として、塗装面の厚みを厚くすることなく、見栄えの良い、かつ、重量バランスの調整を要しない廉価な発泡合成樹脂成型体となる。また、高価な金型を製作することなく、発泡合成樹脂材料を用いて、特定の形状を削り出して弾性に富む発泡合成樹脂成型体となる。
上記実施の形態の発泡合成樹脂成型体は、基材となる熱可塑性樹脂からなる発泡合成樹脂材料１０を特定の形状に切削加工してなる発泡合成樹脂本体４０を切削して生じた切削面１４を含み塗装しようとする被塗装面１８を加熱によって硬化させ及び／または合成樹脂材料を塗布して硬化させ、そして、ビーズライン、発泡穴及びその凹凸面を緩和させるべく合成樹脂材料を塗布し、ベントホールＺを合成樹脂材料による穴埋めを行うものである。
したがって、発泡合成樹脂材料１０を特定の形状に切削し、前記切削によって生じた切削面１４に、例えば、１〜３００μｍの範囲内の外径を有する無機系中空マイクロバルーンまたは有機系中空マイクロバルーン等の中空バルーンＳを均一分散してなる合成樹脂材料を塗布及び研磨することにより、発泡合成樹脂材料の発泡体のビーズライン及びその凹凸を目立たなく研磨加工できるものである。しかも、切削面１４のビーズライン及びその凹凸からなる面を緩和させ、発泡合成樹脂材料の発泡体のビーズライン、その凹凸が目立たなくなった下地層５０の顔料を含む合成樹脂塗料を塗布できる。そして、発泡合成樹脂材料１０の発泡体のビーズライン及びベントホールＺ、発泡穴、その凹凸を目立たなくなったところで、ステップＳ６、ステップＳ１７、ステップＳ２７の塗装処理工程で形成する塗装層６０を平滑化する。
故に、高価な金型を製作しなくとも、発泡合成樹脂成型体を切削加工することによって、金型で制作したものと同様の発泡合成樹脂成型体が得られるから、多品種少量生産に廉価に成型体を提供できる。特に、発泡合成樹脂成型体は加工が容易であり、使用する合成樹脂のソリッド量からすれば、数分の１から数十分の１という僅かな合成樹脂の使用量によって成型体を形成できるから、省エネ及び環境負荷の軽減にも繋がる。また、発泡率を調整することにより、また、発泡合成樹脂材料１０の選択により、所望の強度及び弾性の成型体が提供できる。そして、外表面は任意の塗装により、使途に応じてその塗装を選択できるから、違和感のない使用となる。
更に、ステップＳ３及びステップＳ４で、発泡合成樹脂本体４０を切削して生じた切削面１４を含み塗装しようとする被塗装面１８を加熱によって硬化させ及び／または合成樹脂材料を塗布して硬化させているが、それは表面を硬化させ研磨できるようにするのが目的であり、繰り返し塗布しても、結果的に繰り返し研磨するから、従来のように、塗膜の厚みを厚くすることはない。
よって、高価な金型を製作することなく、発泡合成樹脂材料１０を用いて、特定の形状を削り出して弾性に富む発泡合成樹脂成型体となる。
上記実施の形態の前記基材となる発泡合成樹脂材料１０は、１枚または複数枚積層接着してなるから、市販の発泡合成樹脂材料１０を切削し、任意の形態の発泡合成樹脂成型体が得られる。
更に、ステップＳ５、ステップＳ１６、ステップＳ２６の下地処理工程を経た下地層５０、即ち、発泡合成樹脂材料１０の表面に合成樹脂塗料を塗布した塗装層６０を具備するものであるから、安定した塗装状態が維持され、また、必要に応じて耐候性にすぐれ、紫外線に対しても変色が少ない。そして、光沢と弾性に富んだ表面を形成することができ、長期間安定した成型体となる。
上記実施の形態では、ステップＳ４、ステップＳ１５、ステップＳ２５の目止め剤４１とステップＳ５の下地処理工程で下地剤４３を塗って形成した下地層５０の塗布と研磨を繰り返すものである。このとき、目止め剤と下地剤４３の塗布と研磨を繰り返す回数が多いと、その各層の厚みを薄くでき、仕上げを見栄え良く、かつ、耐久性を良くすることができる。しかし、余り繰り返し回数を多くすると、生産性が低下する。したがって、発泡合成樹脂成型体の使途に応じて１〜１２回程度が生産性から維持されるべき回数となる。
ステップＳ２、ステップＳ１１、ステップＳ１２、ステップＳ２１、ステップＳ２３の切削処理工程によって生じた切削面１４を含み塗装しようとする被塗装面１８を硬化させて研磨する表面は、５０〜２００μｍの厚みとなり、上記実施例で使用した目止め剤４１に拘ることなく、被塗装面１８を硬化させて研磨可能にする合成樹脂材料であればよい。
また、被塗装面１８のビーズライン及びベントホールＺ、その凹凸面を平滑にすべく塗布するステップＳ５、ステップＳ１６、ステップＳ２６の下地処理工程を含む前処理工程によって形成される被塗装面１８の厚みが、２００μｍ以下の厚みであるが、上記実施例で使用した穴埋め剤４２及び下地剤４３に拘ることなく、被塗装面１８のビーズライン及びベントホールＺ、その凹凸面を平滑にすべく塗布及び研磨できる合成樹脂材料であればよい。
そして、ステップＳ５の下地処理工程で形成した被塗装面１８に顔料を含む合成樹脂塗料を塗布するステップＳ６の塗装処理工程は、塗装剤４４が１００〜３００μｍの厚みであるが、塗装剤４４及び仕上げ剤４５に拘ることなく、前処理工程で形成した被塗装面１８に顔料を含む塗布自在な合成樹脂塗料であればよい。塗料として透明であるか否かは問われる理由がない。
発明者は、１〜１０００μｍの範囲内の中位径の無機系中空マイクロバルーンまたは有機系中空マイクロバルーンについて実験を行い、更に、ナノバルーンの５０〜１００ｎｍの無機系中空バルーンについて実験を行った。仕上がりの見栄え及び表面塗料の接着力等の特性から、マイクロバルーン及びナノバルーンの使用が可能であることが確認された。しかし、材料の価格及び許容されている塗膜の厚みから、温度変化に伴う膨張収縮から、塗膜の厚みに応じた１〜３００μｍの範囲内の中位径の粒子の使用が好ましいと結論された。また、二酸化チタン粒子のように中実球体によって中空バルーンＳ以外にも使用できることが確認され、かつ、１００μｍのガラス粒子について実験を行い実用化が可能なことを確認し、化学的安定な材料であれば中空でも、中実でも使用できることが確認された。
発明者は塗装剤４４、仕上げ剤４５について実験を行った。結論的には、如何なる塗料も下地剤４３と相性の良いものであれば、塗装が可能である。しかし、弾性を有し、膨張収縮が可能なものの使用が望ましい。
また、発泡合成樹脂成型体を形成する発泡合成樹脂材料１０は、比重の異なる材料を処理に応じて重ね合わせてなるものであり、例えば、比重の高い、即ち、密度の高い材料を芯材として表面に露出させ、それを意匠面とすることができる。逆に、積層した中心に配置したり、表面及び裏面に配置したりすることもできる。特に、比重の異なる材料を複数枚積層し、接着することはハイブリッド形状の基材とすることができる。
発明者は、加工品質を上げるべく実験を重ねた結果、ポリウレタン(ＰＵＲ)のように、直接発泡させたものを発泡合成樹脂材料１０として使用すると、被塗装面１８のビーズラインが表れず、ベントホールＺも殆ど生じないし、その凹凸面も切削加工精度によっては無視できる程度であるから、良好な基材であることが判明した。また、これらの材料においては、切削加工によって発泡穴が無数に生じるがそこに下地剤４３の中空バルーンＳを導き、また、ベントホールＺが生じていた場合でも、集中的に穴埋め剤４２で中空バルーンＳを充填接合する。これによって、被塗装面１８には表面に出てくるのは樹脂成分が多くなり、平坦な面が形成されやすくなることが判明した。
１０ 発泡合成樹脂材料
１１，１２，１３ 発泡合成樹脂材料
１４ 切削面
１８ 被塗装面
２０ ボールエンドミル
３０ 加熱用冶具
４０ 発泡合成樹脂本体
４１ 目止め剤
４２ 穴埋め剤
４３ 下地剤
４４ 塗装剤
４５ 仕上げ剤
５０ 下地層
６０ 塗装層
特開２００５−１２５７３６号公報 特開２０１０−２３６２２０号公報
本発明は、金型を使用することなく発泡合成樹脂で特定の形状を削りだす発泡合成樹脂成型体及びその製造方法に関するものであり、特に、発泡合成樹脂で特定の形状を削りだし、その表面を塗装してなる発泡合成樹脂成型体及びその製造方法に関するものである。
従来の一般的な発泡合成樹脂成型体の成型方法及び発泡合成樹脂成型体としては、ポリスチレンを微細な泡で発泡させ硬化させた発泡ポリスチレンを使用し、その表面に塗料を塗布する方法がある。例えば、発泡ポリスチレンに木工ボンドを塗り、その木工ボンドが固まったとき、スプレーで塗装する方法がある。
また、水性ボンドに顔料を混ぜて、直接、発泡ポリスチレンに塗布する方法もある。そして、和紙を細かく粉砕し、粉体化したものに木工ボンドや和糊を混練して発泡ポリスチレンに貼り付け、それを水性塗料のネオカラーやポスターカラーで塗装する方法もある。更に、発泡ポリスチレンを基材にしてそれにＦＲＰ造形を行う方法もある。
これらはいずれも発泡合成樹脂成型体に塗布した塗装の厚みが厚くなり、形式的な見栄えが良くても、実用的な使用に耐えるものがなかった。
一方、特許文献に酷似する技術を求めると、直接、発泡合成樹脂材を特定の形状に削りだす発泡合成樹脂の成型方法及びその成型体は存在していないが、発泡層付き内装品の技術を特許文献１で開示している。
即ち、特許文献１は発泡層付きの表皮材が、基材に分散形成された吸気路からの真空吸引により基材に吸着されて接着された発泡層付き内装品において、表皮材が熱可塑性であり、その表面形状が、表皮材を加温処理により軟化させ、その状態で基材に接着させる際に、表皮材用真空吸引型による真空吸引により賦形さている構成を有し、表皮材が表皮材用真空吸引型の型面に沿って賦形される技術である。これにより、表面品質が向上するだけでなく、意匠の制約が少なくなり、その自由度が拡大され、基材表面に対して非相似形状に形成することができる。
発泡層付きの表皮材が、基材に分散形成された吸気路からの真空吸引により基材に吸着されて接着された発泡層付き内装品とすることにより、発泡層と表皮材との接着力を強くする技術が開示されている。しかし、特許文献１には、厚手の発泡層についてどのように適応できるかを開示するものはない。原理的には、発泡合成樹脂材を特定の形状に削り出して発泡合成樹脂を成形することは困難と思われる。
また、特許文献２は、発泡合成樹脂成型体よりなる芯材の一面に畳表が積層され、他面に機能化剤含有クッションシートが積層され、更に、前記クッションシートに滑り止め層が部分的に積層されることにより、薄くて軽量で、施工性に優れ、滑り難いという技術を開示している。
特開２００５−１２５７３６号公報 特開２０１０−２３６２２０号公報
しかし、従来の一般的な発泡合成樹脂成型体は、例えば、量産しない製品のカバー、特殊な椅子の肘掛け、特殊車両或いは改造車のダッシュボード等に使用すると、機械的強度が足りないとか、塗料が塵のように剥がれ落ちて周辺を汚したりして、廉価に実用的なものはできなかった。勿論、発泡ポリスチレンを基材にしてそれにＦＲＰ造形を行う技術は、機械的強度は上げることができるものの、弾性に欠き、また、高価であるという問題があった。
また、特許文献１及び特許文献２によって、発泡合成樹脂成型体とクッションシートとの接着力を強くすることは開示されている。ところが、形式的に試作品を形成する原材料として発泡性合成樹脂が使用されているものの、少量生産品にこの技術を使用するということは実現されていない。特に、例えば、発泡ポリスチレンのような発泡合成樹脂成型体は、脆く、表面を削って所定の形状に仕上げ、かつ、表面を見栄え良く平滑化することができなかった。
そして、発泡性合成樹脂にベントホールと呼ばれる穴が存在すると、当該ベントホールを穴埋めするには、残余の発泡性合成樹脂の厚みによって左右されるが熟練者でないと効率良く成型できない。また、ベントホールを穴埋めすると発泡合成樹脂成型体の重量バランスに微妙な違いが出て、使途によっては、その重量バランスの調整が必要な場合がでてくる。
そこで、本発明は、基材として発泡合成樹脂材料を用いて、特定の形状を削り出して弾性に富む成型体として、塗装面の厚みを厚くすることなく、見栄えの良い、かつ、重量バランスの調整を要しない廉価な発泡合成樹脂成型体及びその製造方法の提供を課題とするものである。
請求項１の発明にかかる発泡合成樹脂成型体の製造方法は、基材となる熱可塑性樹脂からなる発泡合成樹脂材料を特定の形状に切削加工する切削処理工程と、前記切削処理工程によって生じた切削面を含み塗装しようとする前記基材の被塗装面の凹凸面を平滑にすべく、例えば、３００μｍ以下の無機系または有機系の中位径（レーザ回折式粒度分布測定装置を用いたレーザ回折・散乱法による中位径）の球体を均一に分散してなる合成樹脂材料を塗布する前処理工程と、前記前処理工程で形成した被塗装面に顔料を含む合成樹脂塗料を塗布する後処理工程を具備する。
ここで、上記発泡合成樹脂材料は、ポリウレタン(ＰＵＲ)、ポリスチレン(ＰＳ)、ポリオレフィン（主に、ポリエチレン(ＰＥ)やポリプロピレン(ＰＰ)）、また、フェノール樹脂(ＰＦ)、ポリ塩化ビニル(ＰＶＣ)、ユリア樹脂(ＵＦ)、シリコーン(ＳＩ)、ポリイミド(ＰＩ)、メラミン樹脂(ＭＦ)等の発泡化した樹脂とすることができる。特に、１枚または複数枚積層接着してなる発泡合成樹脂材料は、市販の発泡合成樹脂材料を購入する場合、自己の手によって特定の形状の発泡合成樹脂材料を形成する場合も含まれる。
また、上記切削処理工程は、ボールエンドミル等の回転切削冶具の使用に限定されるものではなく、人為的に操作する刃物を含み、工作機械が具有する刃物、特定の形状を得る研磨等を含む如何なる切削方法であってもよい。
そして、上記前処理工程は、前記基材となる発泡合成樹脂材料の被塗装面に平滑な塗膜を作り、前記後処理工程で塗布する合成樹脂塗料との密着性をよくするパテ及び／または塗料を含む合成樹脂材料を塗布するものである。前記基材となる発泡合成樹脂材料にベントホールが存在するものでは、それらベントホールの窪みを緩和させるパテ、塗料を含む合成樹脂材料を塗布する。但し、パテ、塗料を含む合成樹脂材料には、無機系球体または有機系球体を均一分散されているものの使用が前提である。
このとき使用するパテとしては、ラッカーパテ、エポキシパテ、ポリエステルパテ、光硬化パテ、瞬間接着パテ等があり、発泡合成樹脂材料の種類によって選択される。また、下地剤は、前記パテ及び上塗り塗料、基材の種類によって決定される。特に、パテはビーズ欠損による凹面を緩和させる穴埋めに効果的である。
球体としてのマイクロバルーンは、単一な空間を持った微細な中空体であり、外殻成分がガラス、シリカ、シラス等の無機系中空バルーンと、熱可塑性樹脂やカーボンを成分とした有機系中空バルーンとがある。例えば、樹脂バルーン、ガラスバルーン、フライアッシュバルーン、シリカバルーン、シラスバルーン、フェノールバルーン、カーボンバルーン、アルミナバルーン、ジルコニアバルーン等がある。中実なものとしては酸化チタン粉末がある。
本発明では、３００μｍ以下の中位径を有する無機系中空マイクロバルーンまたは有機系中空マイクロバルーン等の球体のマイクロバルーンで説明するが、本発明を実施する場合には、ナノバルーンでも、或いは３００μｍ以上の中位径のものでも、中実な球体であっても実施可能である。しかし、塗膜の厚みから、３００μｍ以上の球体の使用は制限される。また、酸化チタンの例示で示しているように、中実な球体でも使用できる。但し、中実な球体の場合には、軽量化の観点からは不向きである。何れにせよ、合成樹脂材料に均一分散されている球体は、発泡合成樹脂材料の表面の発泡穴に入り込み、残余の合成樹脂材料が表面を略均一化することによって、表面の凹凸をなくすことができる。
更に、上記後処理工程は、前記前処理工程で塗布した合成樹脂塗料との接着性をよくする合成樹脂塗料を塗布し、その上面に必要に応じて耐久性、例えば、耐候性、耐酸化性を付与する保護層となる仕上げ層を形成する塗料を塗布するものである。
更にまた、熱可塑性樹脂からなる発泡合成樹脂材料である基材は、同一材料を複数段に組み合わせたもの、特性の異なるものを組み合わせたもの、一体化した材料からなるもの等適宜材料を選択して設定できる。当該基材は処理の進行に応じた形状のものを重ね合わせてもよいし、最初から複数枚を一体化してもよい。
請求項２の発明にかかる発泡合成樹脂成型体の製造方法の前記発泡合成樹脂材料は、比重の異なる材料を処理に応じて重ね合わせてなるものである。
ここで、比重の異なる材料を複数枚積層接着してなる発泡合成樹脂材料は、市販の発泡合成樹脂材料を購入して使用する場合、または、自己の手によって発泡合成樹脂材料を発泡形成する場合の何れであってもよい。また、重ね合わせの際に使用する形状も、原材料から目的の形状に近づけた仮形成したもの、最終目的の形状に形成した本形成したものの何れでもよい。
請求項３の発明にかかる発泡合成樹脂成型体の製造方法は、更に、前記切削処理工程によって生じた切削面を含み塗装しようとする前記基材の被塗装面を硬化させて研磨する表面処理工程を、前記切削処理工程の後で前処理工程の前に加えたものである。
ここで、上記表面処理工程は、摩擦熱による加熱、レーザ光のスキャンによる加熱、鉄またはステンレス板からなる熱盤による加熱、超音波による振動加熱等の加熱によって切削面及び塗装しようとする前記基材の被塗装面を加熱することにより基材の被塗装面を面として硬化させるものである。このときの被塗装面は、前記基材の内面のみ、または外面のみ、またはそれらの両方または両方の一部のみとすることもできる。また、合成樹脂材料の塗布によって被塗装面が硬化すればよいことから、合成樹脂材料の塗布とすることもできる。なお、被塗装面の硬化(乾燥)速度からすると、溶剤性の合成樹脂材料が効率的である。
請求項４の発明にかかる発泡合成樹脂成型体の製造方法は、前記切削処理工程によって形成した切削面を含み塗装しようとする被塗装面を硬化させる表面処理工程は、回転する加熱用冶具によって摩擦熱による加熱を行って軟化させ、そして、熱可塑性樹脂の特性により硬化させるものである。
ここで、回転する加熱用冶具によって加熱を行うのは、同一冶具で切削及び加熱を行ってもよいし、複数個の冶具によって切削と加熱を別々に行ってもよい。勿論、先端の形状及び太さ、形状は使途によって適宜形成される。
請求項５の発明にかかる発泡合成樹脂成型体の製造方法は、前記切削処理工程によって形成した切削面を含み塗装しようとする被塗装面を硬化させる表面処理工程は、合成樹脂材料を塗布し、それを硬化させて塗布した合成樹脂材料の染み込み防止を行う目止め剤としたものである。
ここで、上記目止め剤とは合成樹脂材料の染み込み防止できる合成樹脂材料であればよく、自己の粘性で染み込みが防止され、基材の発泡合成樹脂材料との接着力が確保できるものであればよい。また、染み込みの防止とは、合成樹脂材料により染み込みが防止されるもののみを意味するものではなく、一旦、染み込みが生じた後、合成樹脂材料の硬化により、再度の染み込みができない合成樹脂材料も含むものである。特に、重ね塗りと研磨を繰り返し行うものでは、１回の塗布によって浸透が生じ難くなる合成樹脂材料も含まれるものである。
請求項６の発明にかかる発泡合成樹脂成型体の製造方法の前記前処理工程には、更に、合成樹脂材料による穴埋めを行う穴埋め処理工程を含むものである。
ここで、穴埋め処理工程の穴埋めとは、発泡条件の温度、圧力等の不均一のために部分的に欠損ができているもの、発泡成形時に圧縮したことが要因となり、外圧によりブリッジが形成され、一部に外力が行き届かなくなって欠損ができたもの等、発泡体ビーズの集合体で特定の形状に成型されるが、このとき、発泡時に欠損が存在したまま欠損を残して発泡した発泡合成樹脂材料の欠損箇所がベントホールになるので、その穴埋めをするものである。
請求項７の発明にかかる発泡合成樹脂成型体の製造方法の前記被塗装面の凹凸面を平滑にすべく均一分散させた無機系中空マイクロバルーンまたは有機系中空マイクロバルーン等の球体は、１〜３００μｍの範囲内の外径（中位径）を有するものである。
ここで、球体としての中空マイクロバルーンは、単一な空間を持った微細な中空体であり、外殻成分がガラス、シリカ、シラス等の無機系中空バルーンと、熱可塑性樹脂やカーボンを成分とした有機系中空バルーンとがある。例えば、樹脂バルーン、ガラスバルーン、フライアッシュバルーン、シリカバルーン、シラスバルーン、フェノールバルーン、カーボンバルーン、アルミナバルーン、ジルコニアバルーン等がある。
本発明では、３００μｍ以下の中位径を有する無機系中空バルーンまたは有機系中空バルーンのマイクロバルーンで説明するが、本発明を実施する場合には、ナノバルーンでも実施可能である。しかし、塗膜の形成から、３００μｍ以上の球体の使用は制限される。また、酸化チタンの例示で示しているように、中実な球体でも使用できる。
請求項８の発明にかかる発泡合成樹脂成型体は、基材となる熱可塑性樹脂からなる発泡合成樹脂材料を特定の形状に切削加工してなる発泡合成樹脂本体と、前記発泡合成樹脂本体の所望の塗装しようとする被塗装面とを具備し、無機系または有機系の中位径（レーザ回折式粒度分布測定装置を用いたレーザ回折・散乱法による中位径）が３００μｍ以下の中位径の球体を均一に分散してなる合成樹脂材料を、前記発泡合成樹脂本体の塗装しようとする前記被塗装面の凹凸面を平滑にすべく塗布したものである。
ここで、基材となる熱可塑性樹脂である発泡合成樹脂本体を所定の形状に形成し、合成樹脂材料に均一分散されている球体は、無機系中空マイクロバルーンまたは有機系中空マイクロバルーン等の何れであってもよい。本発明では、３００μｍ以下の中位径の無機系中空バルーンまたは有機系中空バルーンのマイクロバルーンで説明するが、本発明を実施する場合には、ナノバルーンでも実施可能である。勿論、球体であれば、中実なものでも使用できる。
合成樹脂材料に均一分散されている球体は、発泡合成樹脂材料の表面の発泡穴に入り込み、残余の合成樹脂材料が表面を略均一化することによって、表面の凹凸をなくすことができる直径以下のものが使用可能になる。
請求項９の発明にかかる発泡合成樹脂成型体は、基材となる発泡合成樹脂材料からなり所定の形状に形成してなる発泡合成樹脂材料本体と、無機系または有機系の中位径（レーザ回折式粒度分布測定装置を用いたレーザ回折・散乱法による中位径）が３００μｍ以下の中位径の球体を均一に分散してなる合成樹脂材料を、前記発泡合成樹脂材料本体の塗装しようとする被塗装面に塗布して表面処理層を平滑化した下地層を具備する。
このとき、合成樹脂材料に均一分散されている球体は、発泡合成樹脂材料本体の表面の発泡穴に入り込み、残余の合成樹脂材料が表面を略均一化することによって、下地層の表面の凹凸をなくすことができる直径以下のものの使用が可能である。
ここで、上記発泡合成樹脂本体は基材となる熱可塑性材料の発泡合成樹脂材料からなるもので、目的の形状に形成されたものである。
また、上記表面処理層は、前記基材を切削して所定の形状に形成すると共に、その切削によって生じた切削面を含み塗装しようとする前記基材の被塗装面に目止め処理によって染み込みを防止すべく表面を硬化させ、被塗装面の表面を研磨して平滑化させるものである。また、被塗装面の凹凸面を緩和させるべく無機系中空マイクロバルーンまたは有機系中空マイクロバルーン等の球体を均一分散してなる合成樹脂材料を塗布し、合成樹脂材料の平滑な面を形成すべく研磨するものである。ここで、被塗装面への塗布は合成樹脂材料でもよいし、合成樹脂塗料であってもよい。即ち、ここでは着色を問題にしないが、合成樹脂塗料の材料でも使用できることを意味する。
更に、合成樹脂材料に均一分散されている球体は、中実球体、無機系中空バルーンまたは有機系中空バルーン等の何れであってもよい。
請求項１０の発明にかかる発泡合成樹脂成型体の前記基材となる発泡合成樹脂材料本体は、比重の異なる材料を処理に応じて重ね合わせてなるものである。
ここで、比重の異なる材料を複数枚積層接着してなる発泡合成樹脂材料は、市販の発泡合成樹脂材料を購入して使用する場合、または、自己の手によって発泡合成樹脂材料を発泡形成する場合の何れであってもよい。
請求項１１の発明にかかる発泡合成樹脂成型体は、更に、前記下地層の上表面に合成樹脂塗料を塗布した塗装層を形成したものである。
ここで下地層と塗装層とは、相性の良い合成樹脂材料であり互いに接着力があるものである。相性の良いとは、一体に混在するものに限らず、容易に分離しない程度の接着力を有するものも含まれる。
請求項１２の発明にかかる発泡合成樹脂成型体の前記被塗装面の凹凸面を平滑にすべく均一分散させた無機系中空マイクロバルーンまたは有機系中空マイクロバルーン等の球体は、３００μｍ以下の中位径を有するものである。
ここで、球体としてのマイクロバルーンは、単一な空間を持った微細な中空体であり、外殻成分がガラス、シリカ、シラス等の無機系中空バルーンと、熱可塑性樹脂やカーボンを成分とした有機系中空バルーンとがある。例えば、樹脂バルーン、ガラスバルーン、フライアッシュバルーン、シリカバルーン、シラスバルーン、フェノールバルーン、カーボンバルーン、アルミナバルーン、ジルコニアバルーン等がある。
本発明では、３００μｍ以下の範囲の中位径を有する球体は、無機系中空バルーンまたは有機系中空バルーン等のマイクロバルーンで説明するが、本発明を実施する場合には、ナノバルーンでも、或いは３００μｍ以上の中位径のものでも実施可能である。しかし、塗膜の厚みを１００〜３００μｍ以下に形成する場合には、３００μｍ以上の球体の使用は制限される。また、酸化チタンの例示で示しているように、中実な球体でも使用できる。
請求項１の発泡合成樹脂成型体の製造方法は、切削処理工程で基体としての熱可塑性樹脂の発泡合成樹脂材料を特定の形状に切削して、前処理工程で無機系中空マイクロバルーンまたは有機系中空マイクロバルーン等の球体を均一分散してなる合成樹脂材料を塗布することにより、例えば、前記球体によりビーズラインを球体が挟みこんだり、発泡穴に球体が入り込んだり、発泡穴に球体が入り込むことでその境界に樹脂成分が行き渡り、また、その凹凸面を球体が補充し、その間を樹脂成分が繋ぐから、全体的に目立たなくなる。そして、発泡合成樹脂材料の発泡体のビーズライン、発泡穴、その凹凸が目立たなくなったところで、前記前処理工程で形成した面に後処理工程で顔料を含む合成樹脂塗料を塗布するものである。
特に、発泡合成樹脂材料としてポリウレタン(ＰＵＲ)を使用した場合には、ビーズライン、ベントホールが生じないから、全体の凹凸のみが目立たなくすればよい。
したがって、高価な金型を製作しなくとも、発泡合成樹脂成型体を切削加工することによって、金型で制作したものと同様の発泡合成樹脂成型体が得られるから、多品種少量生産に廉価に成型体を提供できる。特に、発泡合成樹脂成型体は加工が容易であり、使用する合成樹脂のソリッド量からすれば、数分の１から数十分の１という僅かな合成樹脂の使用量によって成型体を形成できるから、省エネにも、環境負荷の軽減にも繋がる。また、発泡率を調整することにより、また、熱可塑性樹脂の発泡合成樹脂材料の選択により、所望の強度及び弾性の成型体が提供できる。
そして、外表面は任意の塗装により、使途に応じてその塗装を選択できるから、違和感のない使用となる。更に、表面処理工程及び前処理工程では、合成樹脂材料を塗布しているが、それは表面を硬化させ研磨できるようにするのが目的であり、繰り返し塗布しても、結果的に繰り返し研磨するから、従来のように、塗膜の厚みを厚くすることはない。そして、発泡合成樹脂成型体の復元力は、発泡合成樹脂材料の弾性に応じたものとなっており、基材の特性を維持したままの発泡合成樹脂の成型品となる。
更に、前処理工程では、前記被塗装面の凹凸面を平滑にすべく、例えば、３００μｍ以下の中位径を有する無機系中空マイクロバルーンまたは有機系中空マイクロバルーン等の球体を均一分散させた合成樹脂材料を塗布するものであるから、無機系中空マイクロバルーンまたは有機系中空マイクロバルーン等の球体が、凹凸を跨いだり、ブリッジしたり、発泡穴に落ち込んだりして目立たなくすることができ、かつ、中空バルーン等の球体として強靭な材料の使用が可能であり、かつ、前記球体の周りを樹脂成分が接合状態になるから、任意の強度に設定でき、また、熟練者でなくとも容易に扱うことができる。また、無機系中空マイクロバルーンまたは有機系中空マイクロバルーン等の球体を均一分散させた合成樹脂材料であり、その混入量によって比重を任意に設定でき、発泡合成樹脂材料の比重と近似したものを使用でき、成型後に重量バランスを調整するという無駄な作業を排除できる。
よって、基材として発泡合成樹脂材料を用いて、特定の形状を削り出して弾性に富む成型体として、塗装面の厚みを厚くすることなく、見栄えの良い、かつ、重量バランスの調整を要しない廉価な発泡合成樹脂成型体の製造方法となる。
請求項２の発泡合成樹脂成型体の製造方法の前記発泡合成樹脂材料は、比重の異なる材料を処理に応じて重ね合わせてなるものであるから、請求項１に記載の効果に加えて、市販の発泡合成樹脂材料を切削し、任意の形態の発泡合成樹脂成型体が得られる。
特に、例えば、前記発泡合成樹脂材料として比重の高い見栄えの良い材料を表面側とし、内側を比重の低い材料で形成できるから、見栄えと感触を良好とすることができる。また、その時の比重も任意に設定できる。そして、重ね合わせの際に切削前の発泡合成樹脂材料に限られるものではなく、切削加工した発泡合成樹脂材料を重ね合わせてもよい。
請求項３の発泡合成樹脂成型体の製造方法は、更に、前記切削処理工程によって生じた切削面を含み塗装しようとする前記基材の被塗装面を硬化させて研磨する表面処理工程を、前記切削処理工程の後で前処理工程の前に加えたものであるから、請求項１または請求項２に記載の効果に加えて、摩擦熱による加熱、レーザ光のスキャンによる加熱、鉄またはステンレス板からなる熱盤による加熱、超音波による振動加熱等の加熱によって切削面及び塗装しようとする前記基材の被塗装面を加熱することにより基材の被塗装面を硬化させることができ、その被塗装面の上面に形成する層との接合力を強くすることができる。
この表面処理工程は、前記基材の内面のみ、または外面のみ、またはそれらの両方または両方の一部のみとすることもでき、用途によって決定すればよい。この表面処理工程は合成樹脂材料の塗布によって被塗装面が硬化すればよいことから、合成樹脂材料の塗布とすることもでき、任意にその工程の具体的内容を決定できる。
請求項４の発泡合成樹脂成型体の製造方法の前記基材の被塗装面を加熱することにより表面を硬化させる表面処理工程として、加熱用冶具の回転によってその摩擦熱で加熱を含めたものであるから、請求項３に記載の効果に加えて、加熱用冶具の回転によってその摩擦熱で表面が熱可塑性樹脂の表面が軟化され、かつ、その後、硬化されるから研磨に耐える構造となり、任意の形状に研磨加工できる。また、基材となる熱可塑性樹脂からなる発泡合成樹脂材料は、加熱用冶具によって加熱を行うものであり、フライス盤、ＮＣ加工盤、自動工作機械等の加工制御が簡単化できる。
請求項５の発泡合成樹脂成型体の製造方法の前記基材の被塗装面を加熱することにより表面を硬化させる表面処理工程として、合成樹脂材料の塗布による目止め処理を含めたものであるから、請求項３または請求項４に記載の効果に加えて、目止め処理用の塗料の塗布によって染み込みを防止した状態であり、研磨可能になるから、均一な研磨状態が確保でき、良好な被塗装面が得られる。特に、先に、加熱用冶具の回転によってその摩擦熱で表面を硬化する工程を行い、その後、目止め処理用の塗料の塗布を行うと化学的及び物理的に対応でき効果的である。
請求項６の発泡合成樹脂成型体の製造方法の前記前処理工程には、更に、合成樹脂材料による穴埋めを行うものであるから、請求項１乃至請求項５の何れか１つに記載の効果に加えて、合成樹脂材料によるベントホール等の穴埋めにより、大きな窪み、発泡ビーズの欠損等を穴埋めし、平滑な面を形成しやすくなる。
請求項７の発泡合成樹脂成型体の製造方法の前記被塗装面の凹凸面を平滑にすべく均一分散させた無機系中空マイクロバルーンまたは有機系中空マイクロバルーン等の球体は、１〜３００μｍの範囲内の中位径を有するものであるから、請求項１乃至請求項６の何れか１つに記載の効果に加えて、１〜３００μｍの範囲内の中位径を有する無機系中空マイクロバルーンまたは有機系中空マイクロバルーン等の球体を均一分散させた合成樹脂材料を塗布するものであるから、前記被塗装面の凹凸面を平滑にすべく、凹凸を跨いだり、ブリッジしたり、発泡穴を埋めしたりして目立たなくすることができ、かつ、中空バルーン等の球体として強靭な材料の使用が可能であるから、任意の強度に設定でき、また、熟練者でなくとも容易に扱うことができる。そして、無機系中空マイクロバルーンまたは有機系中空マイクロバルーン等の球体を均一分散させた合成樹脂材料であり、その混入量によって比重を任意に設定でき、発泡合成樹脂材料の比重と近似したものを使用でき、成型後に重量バランスを調整するという無駄な作業を排除できる。
請求項８の発泡合成樹脂成型体は、基材となる発泡合成樹脂材料からなる発泡合成樹脂本体の形状を所定の形状に形成すると共に、前記被塗装面の凹凸面を平滑にすべく無機系中空マイクロバルーンまたは有機系中空マイクロバルーン等の球体を均一分散してなる発泡合成樹脂材料本体を塗布及び研磨した平滑面を形成したものである。
したがって、発泡合成樹脂材料本体を特定の形状に切削し、例えば、３００μｍ以下の中位径を有する無機系中空マイクロバルーンまたは有機系中空マイクロバルーン等の球体を均一分散してなる合成樹脂材料を塗布することにより、発泡合成樹脂材料本体の発泡体のビーズライン及びその凹凸、発泡穴を目立たなく加工できるものである。しかも、前記切削面のビーズライン及びその凹凸からなる面、発泡穴の凹凸を緩和させ、発泡合成樹脂材料の発泡体の凹凸が目立たなくなったところで顔料を含む合成樹脂塗料を塗布できる。
なお、ビーズ状の発泡体以外の直接発泡させた発泡体では、ビーズライン、ベントホールが有しない発泡合成樹脂材料本体がある。この種の発泡合成樹脂材料本体では、その処理に対する工程を省略できる。
故に、高価な金型を製作しなくとも、発泡合成樹脂成型体を切削加工することによって、金型で制作したものと同様の発泡合成樹脂成型体が得られるから、多品種少量生産に廉価に成型体を提供できる。特に、発泡合成樹脂成型体は任意の形状に加工が容易であり、使用する合成樹脂のソリッド量からすれば、数分の１から数十分の１という僅かな合成樹脂の使用量によって成型体を形成できるから、省エネ及び環境負荷の軽減にも繋がる。また、発泡率を調整することにより、また、発泡合成樹脂材料の選択により、所望の強度及び弾性の成型体が提供できる。そして、外表面は任意の塗装により、使途に応じてその塗装を選択できるから、違和感のない使用となる。更に、発泡合成樹脂成型体の復元力は、発泡合成樹脂材料の弾性に応じたものとなっており、基材の特性を維持したままの発泡合成樹脂の成型品となる。
更に、例えば、３００μｍ以下の中位径を有する無機系中空マイクロバルーンまたは有機系中空マイクロバルーン等の球体を均一分散させた合成樹脂材料を塗布するものであるから、前記被塗装面の凹凸面を平滑に目立たなくすることができ、かつ、中空バルーン等の球体として強靭な材料の使用が可能であるから、任意の強度に設定でき、また、熟練者でなくとも容易に扱うことができる。また、無機系中空マイクロバルーンまたは有機系中空マイクロバルーン等の球体を均一分散させた合成樹脂材料であり、その混入量によって比重を任意に設定でき、発泡合成樹脂材料の比重と近似したものを使用でき、成型後に重量バランスを調整するという無駄な作業を排除できる。
よって、基材として発泡合成樹脂材料本体を用いて、特定の形状を削り出して弾性に富む成型体として、塗装面の厚みを厚くすることなく、見栄えの良い、かつ、重量バランスの調整を要しない廉価な発泡合成樹脂成型体となる。また、高価な金型を製作することなく、発泡合成樹脂材料を用いて、特定の形状を削り出して弾性に富む発泡合成樹脂成型体となる。
請求項９の発泡合成樹脂成型体は、基材となる熱可塑性樹脂からなる発泡合成樹脂材料を特定の形状に切削加工してなる発泡合成樹脂本体と、無機系球体または有機系球体を均一分散してなる合成樹脂材料を、前記発泡合成樹脂材料本体の塗装しようとする前記被塗装面の凹凸面を平滑にすべく塗布して前記被塗装面を平滑化した下地層としたものである。
したがって、発泡合成樹脂材料本体を特定の形状に切削し、前記切削によって生じた切削面を硬化させると、発泡合成樹脂材料本体の発泡体の凹凸を目立たなく加工することができ、しかも、切削面の凹凸の面を緩和させる合成樹脂材料を塗布したり、その研磨をしたりし、それらを繰り返すことにより、発泡合成樹脂材料本体の発泡体のビーズライン及びその凹凸、発泡穴に球体が落ち込んだりして目立たなくすることができる。そして、発泡合成樹脂材料本体の発泡体のビーズライン、その凹凸を目立たなくなったところで、顔料を含む合成樹脂塗料を塗布するものである。
このとき、例えば、１〜３００μｍの範囲内の中位径を有する無機系中空マイクロバルーンまたは有機系中空マイクロバルーン等の球体を均一分散させた合成樹脂材料を塗布するものであるから、前記被塗装面の凹凸面を平滑にすべく、凹凸を跨いだり、ブリッジしたり、発泡穴の中に入り込んだりして目立たなくすることができ、かつ、連結した中空バルーンとして強靭な材料の使用が可能であるから、任意の強度に設定でき、また、熟練者でなくとも容易に扱うことができる。また、無機系中空マイクロバルーンまたは有機系中空マイクロバルーン等の球体を均一分散させた合成樹脂材料であり、その混入量によって比重を任意に設定でき、発泡合成樹脂材料の比重と近似したものを使用でき、成型後に重量バランスを調整するという無駄な作業を排除できる。
よって、基材として発泡合成樹脂材料を用いて、特定の形状を削り出して弾性に富む成型体として、塗装面の厚みを厚くすることなく、見栄えの良い、かつ、重量バランスの調整を要しない廉価な発泡合成樹脂成型体となる。また、高価な金型を製作することなく、発泡合成樹脂材料を用いて、特定の形状を削り出して弾性に富む発泡合成樹脂材料本体となる。
このように、高価な金型を製作しなくとも、発泡合成樹脂成型体を切削加工することによって、金型で制作したものと同様の発泡合成樹脂成型体が得られるから、多品種少量生産に廉価に成型体を提供できる。特に、発泡合成樹脂成型体は加工が容易であり、使用する合成樹脂のソリッド量からすれば、数分の１から数十分の１という僅かな合成樹脂の使用量によって成型体を形成できるから、省エネ及び環境負荷の軽減にも繋がる。また、発泡率を調整することにより、また、発泡合成樹脂材料の選択により、所望の強度及び弾性の成型体が提供できる。そして、外表面は任意の塗装により、使途に応じてその塗装を選択できるから、違和感のない使用となる。
更に、発泡合成樹脂本体を切削して生じた切削面を含み塗装しようとする前記被塗装面を加熱によって硬化させ、及び／または合成樹脂材料を塗布して硬化させているが、それは表面を硬化させて研磨できる平滑な面を形成するのが目的であり、繰り返し塗布しても、結果的に繰り返し研磨するから、従来のように、塗膜の厚みを厚くする必要はない。
よって、高価な金型を製作することなく、発泡合成樹脂材料を用いて、特定の形状を削り出して弾性に富む発泡合成樹脂成型体となる。
請求項１０の発泡合成樹脂成型体の前記発泡合成樹脂材料本体は、比重の異なる材料を複数枚積層接着してなるものであるから、請求項８または請求項９に記載の効果に加えて、市販の発泡合成樹脂材料を切削し、任意の形態の発泡合成樹脂成型体が得られる。
特に、例えば、前記発泡合成樹脂材料として比重の高い見栄えの良い材料を表面側とし、内側を比重の低い材料で形成できるから、見栄えと感触を良好とすることができる。また、その時の比重も任意に設定できる。
請求項１１の発泡合成樹脂成型体には、更に、前記下地層の上表面に合成樹脂塗料を塗布した塗装層を形成したものであるから、請求項９に記載の効果に加えて、安定した塗装状態が維持され、また、必要に応じて耐候性にすぐれ、紫外線に対しても変色が少ない。そして、光沢と弾性に富んだ表面層を形成することができ、長期間安定した成型体となる。
請求項１２の発泡合成樹脂成型体の前記被塗装面の凹凸面を平滑にすべく均一分散させた無機系中空マイクロバルーンまたは有機系中空マイクロバルーン等の球体は、１〜３００μｍの範囲内の中位径を有するものであるから、請求項８乃至請求項１１の何れか１つに記載の効果に加えて、１〜３００μｍの範囲内の中位径を有する無機系中空マイクロバルーンまたは有機系中空マイクロバルーン等の球体を均一分散させた合成樹脂材料を塗布し、乾燥後研磨するものであるから、前記被塗装面の凹凸面を平滑にすべく、凹凸を跨いだり、ブリッジしたり、発泡穴に落ち込んだりして目立たなくすることができ、かつ、中空バルーン等の球体として強靭な材料の使用が可能であるから、任意の強度に設定でき、また、熟練者でなくとも容易に扱うことができる。そして、無機系中空マイクロバルーンまたは有機系中空マイクロバルーン等の球体を均一分散させた合成樹脂材料であり、その混入量によって比重を任意に設定でき、発泡合成樹脂材料の比重と近似したものを使用でき、成型後に重量バランスを調整するという無駄な作業を排除できる。
図１は本発明の実施の形態の発泡合成樹脂成型体の製造方法を示す工程のフローチャートである。 図２は本発明の実施の形態の発泡合成樹脂成型体の製造方法の実施例１を示す工程のフローチャートである。 図３は本発明の実施の形態の発泡合成樹脂成型体の製造方法の実施例２を示す工程のフローチャートである。 図４は本発明の実施の形態の発泡合成樹脂成型体の製造方法の発泡合成樹脂材料を積層接着した状態の説明図である。 図５は本発明の実施の形態の発泡合成樹脂成型体の製造方法の積層した発泡合成樹脂材料の切削処理工程の説明図で、(ａ)は切削中の説明図、(ｂ)は切削工具を示す説明図である。 図６は本発明の実施の形態の発泡合成樹脂成型体の製造方法の発泡合成樹脂材料の外表面を切削する切削処理工程の説明図である。 図７は本発明の実施の形態の発泡合成樹脂成型体の製造方法の発泡合成樹脂材料の塗装表面を加熱する表面処理工程で使用する加熱用冶具で、(ａ)は単一径の加熱用冶具、(ｂ)は２段径の加熱用冶具、(ｃ)は３段径の加熱用冶具の斜視図である。 図８は本発明の実施の形態の発泡合成樹脂成型体の製造方法の発泡合成樹脂材料の内側の塗装表面を加熱する表面処理工程の説明図である。 図９は本発明の実施の形態の発泡合成樹脂成型体の製造方法の発泡合成樹脂材料の外側の塗装表面を加熱する表面処理工程の説明図である。 図１０は本発明の実施の形態の発泡合成樹脂成型体の製造方法の発泡合成樹脂材料の内側底面の表面処理工程の説明図である。 図１１は本発明の実施の形態の発泡合成樹脂成型体の製造方法の発泡合成樹脂材料の内側側面の表面処理工程の説明図である。 図１２は本発明の実施の形態の発泡合成樹脂成型体の層構成を説明する説明図である。 図１３は本発明の実施の形態の発泡合成樹脂成型体の加工工程を示す説明図で、図１３（ａ）は切削加工直後の断面拡大説明図、図１３（ｂ）は加熱用冶具による処理工程後の断面拡大説明図、図１３（ｃ）は目止め処理工程後の断面拡大説明図、図１３（ｄ）は穴埋め処理工程後の断面拡大説明図である。 図１４は本発明の実施の形態の発泡合成樹脂成型体の加工工程を示す説明図で、図１４（ａ）は下地処理工程後の断面拡大説明図、図１４（ｂ）は上塗り処理工程後の断面拡大説明図、図１４（ｃ）は仕上げ処理工程後の断面拡大説明図、図１４（ｄ）は穴埋めを先行させた事例の断面拡大説明図である。
以下、本発明の実施の形態について、図面に基づいて説明する。なお、実施の形態において、図示の同一記号及び同一符号は、同一または相当する機能部分であるから、ここではその重複する説明を省略する。
［実施の形態１］
まず、図１乃至図１４を用いて、本発明の実施の形態の発泡合成樹脂成型体及びその製造方法について、全体の概略説明を行う。
図１に示すように、ステップＳ１の基材Ａと基材Ｂの接合処理工程では、基材Ａとしてポリオレフィン（主に、ポリエチレン(ＰＥ)やポリプロピレン(ＰＰ)）からなる発泡合成樹脂材料１０（１２，１３）を使用し、また、比重及び発泡特性が異なる意匠面を形成する基材Ｂとしてウレタン(ＰＵＲ)からなる発泡合成樹脂材料１０（１１）を使用し、それらを図４のように３層にした。
ここでは、基材Ａとなるポリオレフィン（主に、ポリエチレン(ＰＥ)やポリプロピレン(ＰＰ)）からなる発泡合成樹脂材料１０（１２，１３）の比重が０．９〜０．９６程度であり、基材Ｂとしてのウレタン(ＰＵＲ)からなる発泡合成樹脂材料１０（１１）の比重が１．１〜１．５程度であるから、その使用料を少なくしている。
また、均一な発泡体となるウレタンは、ポリイソシアネートとポリオールとを、アミン化合物等の触媒、発泡剤、シリコーンオイル等の整泡剤と混合して、泡化反応と樹脂化反応を同時に行うものであり、製造する場合にも自由度が高いが、比重が高いので、他のポリエチレンやポリプロピレンと同時に使用することにより、全体の重量を軽くすることができる。また、その重量を所定の範囲内にすることもできる。
ここで、比重の異なる材料を複数枚積層接着してなる発泡合成樹脂材料１０（１１，１２，１３；以下、複数枚を特定しないときには、単に『１０』という）は、市販の発泡合成樹脂材料１０を購入して使用する場合、または、自己の手によって発泡合成樹脂材料１０を発泡形成する場合の何れであってもよい。
ステップＳ２の切削処理工程で目的物の基材Ａの発泡合成樹脂材料１２，１３、基材Ｂの発泡合成樹脂材料１１となる熱可塑性樹脂からなる発泡合成樹脂材料１０を特定の形状に切削加工する。このとき、発泡合成樹脂材料１０の全体を特定の形状に切削加工するものばかりでなく、内部のみの切削加工または外部のみの切削加工もあり得る。このとき使用する切削工具は、手動冶具を含む機械装置が使用可能であり、何ら切削加工において切削方法が限定されるものではない。
ステップＳ３の冶具による処理工程では、ステップＳ２の切削処理工程によって生じた切削面及びその切削面１４を含みこれから塗装しようとする基材Ａ，Ｂとしての発泡合成樹脂材料１０の被塗装面１８（図５、図１２参照）を加熱用冶具３０の摩擦熱で硬化させている。ステップＳ３の冶具による処理工程における発泡合成樹脂材料１０の被塗装面１８の硬化は、切削工程が終了した発泡合成樹脂材料１０の被塗装面１８に対して加熱用冶具３０を回転させ、その回転している加熱用冶具３０が軽く被塗装面１８に当たることによって生じる摩擦熱によって得ている。
このとき、ステップＳ２の切削処理工程によって、加熱用冶具３０と接触する面に発生する摩擦熱は、後述する図１３(ａ)に示すように、被塗装面１８には、刃物２１で切断されないで糸状に伸びて部分的に単数または複数が毛羽立っている糸Ｗ、その糸状部が丸まって連結されて粒子化した粒子Ｘ、発泡合成樹脂材料１０の切削されたものの、その際の付着により連結された粉体Ｗ、随所に存在するφ２〜１０ｍｍ程度のベントホールＺ(図１３参照)を強行に分離したり、または軟化させて加熱用冶具３０で押圧して発泡合成樹脂材料１０に一体化させたり、また、切削中に発泡合成樹脂材料１０が軟化して糸状に伸びた発泡合成樹脂材料１０の部分的な個所の除去を行ったり、それを軟化させて加熱用冶具３０の押圧力で発泡合成樹脂材料１０と一体化したりする。そして、起立するビーズラインを軟化させ押圧して平滑化し、また、そのビーズの凹凸を少なくし、かつ、ベントホールＺの周囲を硬くする。
なお、ビーズ状発泡体による発泡以外の直接発泡させる発泡合成樹脂材料１０では、ビーズライン、ベントホールが生じないものがある。しかし、その扱いはビーズライン、ベントホールが生じている発泡合成樹脂材料１０と同じであり、当該処理工程をスキップできるだけである。
ステップＳ３の冶具による処理工程では、加熱用冶具３０によって発泡合成樹脂材料１０の切削した切削面１４を加熱し、温度上昇によって軟化させ、毛羽立ち及び粉体化を防止してなる平滑化した面を形成しているが、本発明を実施する場合、レーザ光のスキャンにより、または熱盤により、発泡合成樹脂材料１０の表面が熱可塑性樹脂として軟化し、結果的に、硬く形成されればよい。
なお、本発明で説明する平滑化とは、「平滑」が「平らで、なめらかなこと」を意味するが、広い範囲の「平ら」を意味するものではなく、「例えば、コーナー部分の面取りした角度変化においても、急激な凹凸変化がないこと」程度の部分的な平坦を意味する。
また、ステップＳ３の冶具による処理工程は物理的に表面を硬化させたものであるが、化学的に目止め処理工程として行うこともできる。
例えば、ステップＳ４の目止め処理工程は、一般的な合成樹脂塗料の材料として使用されているトルエン、セルロースアセテートブチリート(ＣＡＢ)、酢酸ブチルからなる合成樹脂材料を図１２に示す目止め剤４１とし、発泡合成樹脂材料１０の被塗装面１８に塗布している。この目止め剤４１は、発泡合成樹脂材料１０の被塗装面１８を硬くし、研磨作業の際の逃げを防止し、サンドペーパー(紙やすり)、耐水ペーパー等で研磨自在にし、精度の良い表面形状を得るものである。ステップＳ２の切削処理工程によって生じた切削面１４を含み塗装しようとする発泡合成樹脂材料１０の被塗装面１８を硬化させるという意味で、ステップＳ３及びステップＳ４の両者は物理的、化学的な違いがあるものの、実質的に同じ表面処理を行うものである。発泡合成樹脂材料１０の材質によっては、何れか一方のみの選択も可能であるが、商品の耐久性を考慮すると、ステップＳ３の冶具による処理工程及びステップＳ４の目止め処理工程からなる表面処理工程を採用する方が良い。
本発明を実施する場合には、ステップＳ３の冶具による処理工程とステップＳ４の目止め処理工程の両者を実施する表面処理工程は、接合強度を高め、見栄えを良くする意味からすると両工程からなる表面処理工程を実施するのが望ましい。しかし、ステップＳ３の冶具による処理工程またはステップＳ４の目止め処理工程の一方のみとすることもできる。
また、本発明のように、１〜３００μｍまでの範囲の中位径を有する無機系マイクロバルーンまたは有機系マイクロバルーン等の球体Ｓを均一分散してなる合成樹脂材料を塗布及びその乾燥後に研磨する下地処理工程を有するものでは、無機系マイクロバルーンまたは有機系マイクロバルーン間にある合成樹脂材料が、糸状に伸びて毛羽立っている糸Ｗ、糸状部が丸まって形成されて粒子化した粒子Ｘを巻き込み、それを無機系マイクロバルーンまたは有機系マイクロバルーン等の球体Ｓと一体化するから、本実施の形態の発泡合成樹脂成型体の用途によっては、ステップＳ３及びステップＳ４を省略することもできる。
ステップＳ５の下地処理工程は、基材Ａ，Ｂとしての発泡合成樹脂材料１０の被塗装面１８の凹凸面を緩和させ平滑な面とする合成樹脂材料を塗布する前処理工程である。ここで基材Ａ，Ｂとしての発泡合成樹脂材料１０の被塗装面１８の凹凸面とは、ビーズ発泡させる場合には、発泡体のビーズライン及びφ２〜１０ｍｍ程度のベントホールＺ、糸状に伸びて毛羽立っている糸Ｗ、糸状部が丸まって形成されて粒子化した粒子Ｘを巻き込み、その他の凹凸面があり、均一な発泡体となるウレタンでは、凹凸面が主になります。
なお、この実施の形態では、基材Ａ，Ｂの区別なくビーズライン及びベントホール、その凹凸として取り扱う。
ステップＳ５の下地処理工程では、一般には、高弾性で膨張に耐えるドリームコート（関西ペイント（株）製造）を下地剤４３として使用している。ドリームコートは、主成分として、二酸化チタン５〜１０Ｗｔ％、ホワイトスピリット(ミネラルスピリット)１〜５Ｗｔ％、エチレングリコール１〜５Ｗｔ％、デューロン０．１〜１Ｗｔ％を配合したものである。この下地剤４３において、二酸化チタンは１〜１０μｍの粒径を有しているが、光触媒として配合しているものではなく、中実の球体として使用しているものである。また、二酸化チタン５〜１０Ｗｔ％に代えて中位径５μｍのシリカ中空バルーンを配合した。
このとき、二酸化チタンに代えてシリカ中空バルーンの代替が有効であることが確認された。二酸化チタンとシリカ中空バルーンは、化学的に何ら作用をなさないものであるから、無機系中空バルーンと有機系中空バルーンとの使用が確認された。
また、粒子径は、球体Ｓの連続繋がりによる機械的強度の上昇、球体Ｓの機械的強度が所定以上あれば、使用が発泡体環境であるから問題にならないことも確認された。それと同時に消去しようとするビーズライン及びベントホール、その凹凸の大きさから１〜３００μｍの範囲であれば、良好に機能することが確認された。
勿論、ナノバルーンでは実現しないものではなく、高価になり、かつ、塗り重ねが１層分から２層分負荷されるので、１〜３００μｍの中位径のものの使用が望ましい。またその量は二酸化チタン５〜１０Ｗｔ％であったが、比重が軽いので、その個数以上の混入になるが、問題はなかった。
発泡合成樹脂材料１０にベントホールＺが生じている場合には、その対策として、アクリル中空ビーズ入りのアクリルエマルジョンを主成分とする高弾性で膨張に耐えるロハスコート（（株）ＯＫＵＴＡ製造）を穴埋め剤４２として使用した。ここにおいても、アクリル中空ビーズは有機系マイクロバルーンに代えて使用するものである。因みに、アクリル中空ビーズは３０〜１００μｍの中位径を有するものである。勿論、アクリル中空ビーズは３０〜１００μｍの中位径のシリカ中空バルーンに代えることができた。
なお、ＪＩＳ Ｚ ８９０１「試験用粉体及び試験用粒子」の本文及び解説の用語の定義によれば、中位径とは、粉体の粒径分布において、ある粒子径より大きい個数（または質量）が、全粉体のそれの５０％を占めるときの粒子径（直径）、即ち、オーバサイズ５０％の粒径であり、通常、メディアン径または５０％粒子径といいＤ50と表わされる。定義的には、平均粒子径と中位径で粒子群のサイズを表現されるが、ここでは、商品説明の表示、レーザ回折・散乱法によって測定した値である。
そして、この「レーザ回折・散乱法によって測定した中位径」とは、レーザ回折式粒度分布測定装置を用いてレーザ回折・散乱法によって得られた粒度分布において積算重量部が５０％となる粒子径（Ｄ50）をいう。
なお、上記数値は、厳格なものでなく概ねであり、当然、測定等による誤差を含む概略値であり、数割の誤差を否定するものではない。この誤差の観点から見ると、平均粒子径との差も僅少であり、平均粒子径≒中位径であり、平均粒子径＝中位径と見做すこともできる。
順序としては、ステップＳ５の下地処理工程で、まず、穴埋め処理を先行させるのが好適である。即ち、下地処理工程では、二酸化チタン、ホワイトスピリット、エチレングリコール、デューロンを配合した下地剤４３をヘラ塗りで２〜３回塗布し、表面を確認しながらその状態でベントホールＺの穴埋めがし難いときには、アクリル中空ビーズ入りのアクリルエマルジョンを主成分とする穴埋め剤４２を塗り、各回３０分程度の乾燥の後、研磨を行い、重ね塗りを進行させる。
即ち、発泡合成樹脂材料１０にベントホールＺが存在している場合には、ステップＳ５の下地処理工程内で、下地剤４３を塗り、その窪みの大きさに応じて、穴埋め剤４２で穴埋めし、そして、下地塗り、乾燥、研磨を繰り返す。ベントホールＺの大きさによっては、先に穴埋め剤４２でベントホールＺの穴埋めを行い、次いで、被塗装面１８の塗布、乾燥、研磨を繰り返すのが好ましい場合もある。
したがって、図１の本発明の実施の形態の発泡合成樹脂成型体の製造方法の流れ図においては、ステップＳ５の下地処理工程内で穴埋め処理工程を同時に行うこともあり得るし、ステップＳ５で穴埋め処理工程を行わない場合もあり得る。また、その前後を逆にする場合もある。
何れにせよ、ステップＳ５の下地処理工程は、下地処理工程として穴埋め処理を含むものであり、被塗装面１８のビーズライン及びその凹凸面、ベントホールＺ等が表から確認して現出しない程度に処理する。
なお、このステップＳ５の下地処理工程は、穴埋め処理工程を含む下地処理工程であり、ステップＳ３の冶具による処理工程及びステップＳ４の目止め処理工程も下地処理工程の前段階の表面処理工程であり、塗装の載りを良くするものであるから、これらステップＳ３の冶具による処理工程及びステップＳ４の目止め処理工程及びステップＳ５の下地処理工程を含めて前処理工程と呼ぶこととする。
なお、この下地処理工程までで形成された層を下地層５０といい、前処理工程で形成された層に相当する。
次に、ステップＳ５の前処理工程の下地処理工程の後に、ステップＳ６で塗装処理工程を施している。ステップＳ６の塗装処理工程では、ステップＳ３からステップＳ５の前処理工程で形成した被塗装面１８に、顔料を含む合成樹脂塗料を塗布する工程である。ステップＳ６の塗装処理工程で使用する塗装剤４４は、主剤１に対して、硬化剤０．６、シンナー１．２の配合で混合した高弾性で膨張に耐える塗装剤であり、下地剤４３との相性が良く、両者間の接着力が確保されるようにしている。なお、樹脂塗料は白色を使用しているが、他の特定の色を使用してもよい。
塗装剤４４として主剤は、（株）富士塗料工業所製のエラスティックコートＵＮ−５００を使用した。ＵＢ−１２００は、ポリエステルポリオール３０〜４０Ｗｔ％、酸化チタン１０〜２０Ｗｔ％、アクリル樹脂１〜５Ｗｔ％、変性セルロース１〜５Ｗｔ％、酢酸エチル１０〜２０Ｗｔ％、キシレン１０．８Ｗｔ％、トルエン５．３Ｗｔ％、酢酸ノルマループチル１〜５Ｗｔ％、メチルイソブチルケトン１〜５、エチルベンゼン３．０Ｗｔ％、メトキシブチルアセテート１〜５Ｗｔ％を主成分とする配合である。
硬化剤としては、（株）富士塗料工業所製のＵＢ−１２００を使用した。ＵＢ−１２００は、イソシアネートプレポリマー７０〜８０Ｗｔ％、ヘキサメチレン＝ジイソシアネート０．５Ｗｔ％、トルエン２０Ｗｔ％、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート５〜１０Ｗｔ％を主成分とする配合である。
そして、シンナーは、（株）富士塗料工業所製のマイステルシンナーＴＭ−５５１０を使用した。その主成分は、t一ブタノール２０〜３０Ｗｔ％、ジアセトンアルコール２０〜３０Ｗｔ％、メチルイソブチルケトン１０〜２０Ｗｔ％、メチルエチルケトン１０〜２０Ｗｔ％、酢酸イソブチル５〜１０Ｗｔ％、キシレン３．９Ｗｔ％、メトキシブチルアセテート１〜５Ｗｔ％、エチルベンゼン０．６３Ｗｔ％の配合である。
このステップＳ６の塗装処理工程は、塗膜を形成することによって、耐久性、例えば、耐候性、耐酸性を得るものであり、本発明を実施する場合には、通常の塗装と同様に、機械装置に応じて同時に全体の塗装を行うこともできるが、別に、発泡合成樹脂成型体を塗装した上で機械装置の本体等に組付けることもできる。
勿論、塗料としては、着色した顔料の入った塗料に限らず、透明な紫外線をカットする塗料とすることもできる。
なお、塗装剤４４を塗布した層を塗装層６０という。
更に、図１の本実施の形態の発泡合成樹脂成型体の製造方法並びに図１２及び図１３の発泡合成樹脂成型体について詳述する。
発泡合成樹脂材料１０は、発泡させた熱可塑性樹脂であり、主な合成樹脂原料は、ポリウレタン(ＰＵＲ)、ポリスチレン(ＰＳ)、ポリオレフィン（主に、ポリエチレン(ＰＥ)やポリプロピレン(ＰＰ)）であり、他にも、フェノール樹脂(ＰＦ)、ポリ塩化ビニル(ＰＶＣ)、ユリア樹脂(ＵＦ)、シリコーン(ＳＩ)、ポリイミド(ＰＩ)、メラミン樹脂(ＭＦ)等も発泡化して用いることができる。しかし、発泡合成樹脂材料１０の切削面１４を加熱することにより硬化させることを前提とすると、８０〜２００℃の範囲内の温度で変形する合成樹脂材料の使用が望ましい。また、本発明を実施する場合には、発泡率を問うものではないが、使途によっては硬く仕上げるために或いは軽量化するために発泡率の制限、比重の制限を受けるものもある。
なお、本実施例の発泡樹脂粒子(発泡ビーズ)としては、ポリエチレン(Ｃ2Ｈ4)n及びポリプロピレン(Ｃ3Ｈ6)nについては、発泡から特定のブロックを形成したもの、規格製品を積層したものの何れも実験し、両者が使用できることを確認した。
具体的には、直径１ｍｍ程度の細粒状ポリエチレンであるポリエチレンビーズに炭化水素ガスを吸収させ、これに１００℃以上の高温蒸気を通して樹脂を軟化させると共に圧力を加えて発泡させると、発泡したビーズ相互は融着し合い、冷却時にビーズ単位の変形された形状となって発泡ポリエチレンとなる。
発明者らは、図４に示すように、市販されている３枚の特定の縦・横・高さ（１２００×９００×６０ｍｍ）の規格化された基材Ａとしてポリエチレンからなる発泡合成樹脂材料１２，１３を使用し、また、基材Ｂとしてウレタンからなる発泡合成樹脂材料１１を使用した。ポリエチレンからなる発泡合成樹脂材料１２，１３は、各規格化サイズが単体で発泡成形されており、表面の発泡密度が高いスキン層となっている。そのベントホールＺはφ２〜１０ｍｍ程度の材料である。本実施例で５０ｍｍよりも厚い製品を得るには、規格化された発泡合成樹脂材料１２，１３の表面がスキン層となっているから、その両面の接着面にゴム系の接着剤を塗布して積層接着した。
なお、基材Ｂとしてウレタンからなる発泡合成樹脂材料１１は、全体が略均一に発泡し、ており、ベントホールＺは殆ど発生していない。しかし、比重がポリエチレンからなる発泡合成樹脂材料１２，１３よりも大きいので、発泡の際に無機系中空マイクロバルーンまたは有機系中空マイクロバルーン等の中空体で軽量化して使用してもよい。
ゴム系の接着剤１５としては、ゴム糊である市販のボンドＧＵ３８(コニシ（株）)を接着する両面に薄く塗り、そして乾燥させ、接着面を対向させて圧縮し接着した。ボンドＧＵ３８は、主成分がシクロヘキサン３０〜４０Ｗｔ％、アセトン２０〜３０Ｗｔ％、メチルシクロヘキサン１０〜２０Ｗｔ％、酢酸エチル５〜１０Ｗｔ％、ロジン１Ｗｔ％として配合されたクロロプレンゴム系溶剤型接着剤である。また、東亜合成（株）のエバーグリップ１４７４ＳＭ−５、エバーグリップ１４２３のクロロプレンゴム系接着剤も使用できることを確認した。ここで、接着剤１５の厚みは、その存在が視認できない程度に可能な限り薄くし、接着機能のみが維持できればよい。なお、ここで使用するゴム糊は、基材としての発泡合成樹脂材料１１，１２，１３と同じポリエチレンからなる接着剤１５も使用できる。
勿論、発泡合成樹脂材料してのポリエチレン１２，１３とウレタン１１は、ゴム系の接着剤１５とは性質が異なるが、ゴム系の接着剤１５をこの接着に使用するのは１００μｍ以下の厚みにすることができ、結果的に製品の加工には支障がなかったことから使用した。発明者らは、加熱した熱盤によって発泡合成樹脂材料１１，１２，１３の両接着面を接触させ瞬間的に加熱し、その熔融面によって接着を行ったが、熟練を必要とするものの、良好な接着が可能であることを確認した。また、発泡合成樹脂材料１０と同系統のポリエチレン系、ウレタン系の接着剤を使用することもできる。そして、レーザ光のスキャンにより、発泡合成樹脂材料１０の両接着面を加熱してもよい。何れにせよ、発泡合成樹脂材料１０の表面が溶けて硬くなる体積が殆ど無視できる程度、即ち、溶融も含めて３００μｍ以下、望ましくは、１００μｍ程度以下の接着面厚さであればよい。勿論、発泡合成樹脂材料１０と同じ系統の接着剤とすることもできる。
発明者らは、粘り気のあるポリエチレン、ウレタンの材料を特定の縦・横・高さ（１２００×９００×６０ｍｍ）の規格化された発泡合成樹脂材料１１，１２，１３として使用するために積層し、単位面積当たり０．５〜１０ｔ以上の圧力によって押圧して一体に接着した。本発明を実施する場合に、必要な厚みのものが市販されておれば、積層化する必要はない。また、ウレタンは最終成形品の形態として部分的に形成することもできる。
なお、この積層する際の接着に要する押圧力は、発泡体の発泡率によっても、基材の発泡材料によっても変化するから、一義的に決定されるものではない。
このように、本発明の実施物における発泡合成樹脂材料１０としては、１枚または複数枚積層して用いてもよい。勿論、本発明の実施物における直接基材となる発泡合成樹脂材料１０は、任意の概略形状に発泡させてもよい。
基材の発泡合成樹脂材料１０を複数枚で形成するのは、所定の厚みに満たないので、その厚みを出すために積層する場合、比重の大きい材料で作成すると好ましい形状が得られても既定の重量をオーバーしてしまうので、比重の小さい材料とコンビで使用する場合、細かな配慮として、複数枚の発泡合成樹脂材料１０の特性を徐々に変化させて微妙な使用感を醸し出す場合等に好適である。
これらの発泡合成樹脂材料１０を削り出すには、図５に示すように、切削加工に用いる工具（切削工具）であるボールエンドミル２０を使用した。ボールエンドミル２０は、フライスの一種であるドリルに似た外観を有している。ドリルは軸方向に進行し、円形の穴を空けるのに使用されるが、ボールエンドミル２０は、側面の刃で切削し、軸に直交する方向に穴を削り広げる用途に用いられる。また、端面を平滑に仕上げる際にも用いられる。中心部の切れ刃が不完全であるため、端部を弧状に形成することにより、端面を平滑に仕上げることができる。ボールエンドミル２０の回転数５０００〜１５０００ｒｐｍ及び送り速度５００〜３０００ｍｍで処理している。通常は回転数１００００ｒｐｍ、及び送り速度２０００ｍｍ程度である。
本発明の実施の形態では、通常の切削加工するボールエンドミル２０によって、全体の概観形態を削り出している。その後、ボールエンドミル２０によって全体の概観形態を削り出した面は、削り屑の一部が外力によって分離してボロボロの状態であったり、部分的に毛のように繋がっていたり、凹凸が発生していたりしている。
そこで、一般にボールエンドミル２０は、図５の(ａ)及び(ｂ)に示すように、側面の刃２１で切削し、軸に直交する方向に穴を削り広げる用途に用いられるが、本発明の実施の形態で使用するボールエンドミル２０もそれに相違するものではない。その最下端から側面の刃２１までは、フッ素樹脂（ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ））加工が施されており、切削された発泡合成樹脂材料１０、その切削屑が付着しないようにしている。
しかし、下端が若干下に凸状に湾曲させた端部２２を有する刃物は、ボールエンドミル２０の回転によって摩擦熱が発生し、表面を摩擦熱で平滑にする機能がある。表面を摩擦熱で平滑にするとは、発泡合成樹脂材料１０の表面に付着した刃２１で完全に切断されていない微粒の分離または軟化した微粒の押圧による平滑化、切削中に発泡合成樹脂材料１０が軟化して糸状に伸びた部位の除去または押圧による平滑化、起立するビーズラインを軟化させ押圧してなる平滑化等により、凹凸が少なくなっている。
図６のボールエンドミル２０は、発泡合成樹脂材料１０に形成した内側の切削面１４に対して、外側を切削する状態を示すものである。
即ち、ボールエンドミル２０と発泡合成樹脂材料１０の接触角度並びに移動距離及び移動角度等によって発泡合成樹脂成型体の外径形状を削り出すことができる。この技術は一般的な切削加工の技術であるから、詳細な説明を省略する。
図７の加熱用冶具３０は、市販のボールエンドミル２０によって切削加工した後に、専用の先端を弧状とした面を有する摩擦面３１によって、発泡合成樹脂材料１０に形成した切削面１４を摩擦によって加熱する冶具である。図７(ａ)乃至(ｃ)は、異なった種類の加熱用冶具３０の斜視図を示すものである。(ａ)は単一径の加熱用冶具３０であり、(ｂ)は２段径の加熱用冶具３０であり、(ｃ)は３段径の加熱用冶具３０の斜視図である。
即ち、加熱用冶具３０の太さの下端が任意の曲面からなる摩擦面３１となっており、発泡合成樹脂材料１０の切削した個所の切削面１４を含み塗装しようとする基材の被塗装面を摩擦熱で加熱し、温度上昇によって軟化させて、発泡合成樹脂材料１０の切削面１４に平滑面を形成する。これは、平滑面で説明したが、下に凸面及び／または下に凹面を形成する場合も同様に加工できる。
例えば、下に凸面の狭い凹部溝１６を有する切削面１４を形成する場合には、切削面１４を加熱する加熱用冶具３０の太さを図６の（ｂ）に示すようにし、全体的または部分的に細くする摩擦面３２を形成する必要がある。勿論、必要に応じてテーパー面とすることもできる。この加熱用冶具３０は、図１０に示す凹部溝１６の加工等に好適となる。
図７（ｂ）に示す加熱用冶具３０は、直径を２段としているが、３段以上とすることも、図７（ａ）に示すように、単一の太さとすることもできる。
図１１に示す側面に形成した凹状溝１７を摩擦し、内面側の切削面１４に加熱面を形成するには、その内側湾曲部に下側環状部分３３を、凹状溝１７に上側環状部分３５を必要な間隔を維持し、連結部３４を取付部３７に連結部３６を介して形成した加熱用冶具３０の使用が、同時に摩擦加熱することができる。この加熱用冶具３０は、何れも摩擦熱を発生させる位置は、フッ素樹脂のコーティングがなされており、加熱用冶具３０に軟化した樹脂が付着しないようにしている。
なお、本発明を実施する場合の加熱用冶具３０は、図７に示すように、各種の形状とすることができるが、通常、発泡合成樹脂材料１０の内部の切削面１４は内側にあり、露出面になる確率は低い。発泡合成樹脂材料１０の外面が意匠面となり、発泡合成樹脂材料１０の内部の切削面１４側は機器等を収容する場合が多い。当然ながら、そのような使用状態に一義的に決定されるものではないが、確率的に高いものである。
なお、熱可塑性樹脂からなる発泡合成樹脂材料１０をボールエンドミル２０等の刃物で特定の形状に切削加工する工程を、本実施の形態ではステップＳ２の切削処理工程という。また、それによって形成された面は加熱用冶具３０によって物理化学的に硬化された硬化層の面となる。但し、加熱用冶具３０による硬化層は、一般的に数１０μｍから１００μｍ以下の層であり、連続的に変化しているから通常は面と認識されるに過ぎない。
本実施の形態における実施物からの加熱用冶具３０による硬化層の確認では、発泡合成樹脂材料１０の微粒子粉体が付着してないこと、糸状に伸びた部位が存在してないことにより、ステップＳ２の冶具による処理工程がなされているか否かが確認される。
本実施の形態では、加熱用冶具３０によって発泡合成樹脂材料１０の切削した個所の切削面１４を加熱し、温度上昇によって軟化させ、発泡合成樹脂材料１０の微粒子粉体が付着しているか、糸状に伸びて部分的に毛羽立っているか、粉体化した面を有しているかの場合には、それらを物理化学的に平滑化することができる。しかし、本発明を実施する場合には、加熱用冶具３０の摩擦に代えて、レーザ光のスキャンにより、発泡合成樹脂材料１０の表面を軟化させ、平面的に薄く、硬く形成したものであっても同様の効果が得られた。
切削によって生じた切削面１４を加熱した後に、前記切削、加熱で形成した切削加熱面に凹凸面を緩和させるステップＳ４で目止め剤４１としての合成樹脂材料を塗布する。この目止め剤４１は、発泡合成樹脂材料１０の被塗装面１８を硬化させるもので、発泡合成樹脂材料１０の表面にトルエン２８Ｗｔ％、セルロースアセテートブチリート(ＣＡＢ)１５〜２０Ｗｔ％、酢酸ブチル５５〜６０Ｗｔ％からなる混合物の目止め剤４１を５〜１０回塗布し、この合成樹脂材料からなる目止め剤４１の塗布により発泡合成樹脂材料１０のビーズの発泡の際に生ずる微細孔に対する染み込みを防止させている。しかし、気泡等の存在で１回の塗布で完全な目止めが完了しない場合には、サンドペーパー(紙やすり)、耐水ペーパー等の研磨と塗布とを繰り返し行うことになる。
発明者らは、トルエン、セルロースアセテートブチリート(ＣＡＢ)、酢酸ブチルからなる混合物以外の合成樹脂材料も目止め剤４１として使用できるかを試験した。結果、発泡合成樹脂材料１０の表面に接着するものであり、粘度が適当に高いもので、乾燥によって剥がれない合成樹脂材料であれば、使用に耐えることが確認された。即ち、目止め剤４１は、合成樹脂材料の塗布による染み込みを防止する平滑な合成樹脂膜を作るものであり、その種類は水性目止め剤、油性目止め剤、合成樹脂目止め剤等が使用でき、特に、発泡合成樹脂材料１０との接着が維持できれば、いずれでも使用が可能である。また、塗料でも使用可能であるが、価格的に不経済となることを無視すれば使用可能である。
目止め剤４１は、１〜１２回塗布されるが、その間に塗布し、硬化した層は、研磨による磨きを入れ、研磨ができ難くなったとき、再度の塗布を行い、その繰り返しを行う。この工程をステップＳ４の目止め処理工程という。この目止め剤４１は研磨が可能になるように、表面をサンドペーパー(紙やすり)、耐水ペーパー等で研磨し、最初は１００番程度から徐々に細かいものに変化させて研磨している。
研磨による磨きの効果が生じ難くなったとき、ステップＳ４の目止め処理工程から次のステップＳ５の下地処理工程に移行する。
なお、この目止め剤４１に中空バルーンを均一分散して混合したが、隙間の間隔に応じて樹脂成分が浸透する箇所と、中空バルーンが浸透する箇所ができ、機械的強度を上げることができる。
本実施の形態で説明した加熱用冶具３０による摩擦加熱、レーザ光のスキャンにより基材である発泡合成樹脂材料１０の被塗装面１８を硬化させるステップＳ３の冶具による処理工程は、ステップＳ４の目止め処理工程が合成樹脂材料の塗布による染み込みを防止するという機能を有し、ステップＳ３の冶具による処理工程においても、摩擦加熱及び押圧により、発泡合成樹脂材料１０の表面密度を上げる機能を有しているから、両工程の基本的機能として同一の効果がある。したがって、何れか一方または後の処理によっては両方の工程を省略することもできる。また、両者を使用することもできる。そして、目止め剤４１に中空バルーンを均一分散して混合したときには、発泡ビーズ間の隙間に応じて樹脂成分が浸透するから、後述する下地剤４３の粘度を低下すれば、その樹脂成分が浸透し、中空バルーンがそれらを覆うことから、両者を省略することもできる。
次に、ステップＳ５の下地処理工程では、実用化の前段階で二酸化チタン、ホワイトスピリット、エチレングリコール、デューロンを配合した下地剤４３を使用した。発明者らは、二酸化チタンが着色及びバルーンとしての機能を有するものとして３Ｍグラスバブルズ（住友スリーエム（株）製造）の中位径１５〜１３５μｍ、または、有機・無機ハイブリッドフィラーのＥｘｐａｎｃｅｌ（日本フィライト（株）製造）で１０〜９０μｍの中位径の粒子を補充し、特性の変化を調べたが特性に変化はなかった。
そこで、ホワイトスピリット、エチレングリコール、デューロンに中空バルーンを配合した下地剤４３を作成し、それを塗布し、研磨したが、実用に耐えることが確認された。
また、穴埋め剤４２としてアクリル中空ビーズ入りのアクリルエマルジョンを主成分とする材料を使用したが、ステップＳ６の塗装処理工程で塗布する合成樹脂塗料との密着性をよくするパテ、塗料を含む合成樹脂材料にバルーンを入れて塗布するものである。前記基材となる発泡合成樹脂材料にベントホールが存在するものでは、それらベントホールの窪みを緩和させるパテ、塗料を含む合成樹脂材料を塗布する。但し、パテ、塗料を含む合成樹脂材料には、無機系バルーンまたは有機系バルーンを均一分散されているものの使用が前提となる。このとき使用できるパテとしては、ラッカーパテ、エポキシパテ、ポリエステルパテ、光硬化パテ、瞬間接着パテ等があり、発泡合成樹脂材料の種類によって選択される。また、塗装剤４４の塗料は、前記パテ及び塗装処理工程における塗装剤４４の種類によって決定される。
通常、発泡合成樹脂材料にベントホールが存在すると、それに対して無機系中空マイクロバルーンまたは有機系中空マイクロバルーンを均一分散されたパテをヘラで塗って、表面を面一とする。このとき使用するバルーンは、中位径が３００μｍより大きいものであると、発泡合成樹脂材料の細部に浸透し難く、また、塗り上げの厚みも下地剤４３が３００μｍ以下であるから、それ以下のバルーンの混入が好ましい。更に、好ましくは、１００μｍ以下が望ましい。
しかし、発明者らは１μｍ以下のナノバルーンについても実験を行ったが、ナノバルーンでも同様の効果があることが確認された。しかし、ナノバルーンを使用すると高価となるから、商品化の観点からすると１〜３００μｍのマイクロバルーンの選択が望ましい。
この目止め剤４１を塗布し、研磨した表面に複数回下地剤４３を塗布し、そして、研磨する。塗布の仕方は、ヘラ塗りであっても、スプレーガンで噴霧してもよい。このとき、噴霧する下地剤４３の粘度は、エチレングリコールの量によって調整される。
また、この下地剤４３を塗布した後、下地剤４３で形成した面を平滑にサンドペーパー、耐水ペーパー等で研磨し、複数回の塗布とその研磨を繰り返している。ここではサンドペーパー、耐水ペーパー等で研磨すると説明したが、水研ぎ等の他の研ぎ方を採用してもよい。
ここでは、ステップＳ５の下地処理工程で発泡合成樹脂材料１０の被塗装面のビーズライン及びベントホール、その凹凸面を緩和させ平滑とすべく処理する。即ち、通常、ビーズライン及びその凹凸面のみではなく、φ２〜１０ｍｍ程度のベントホールが存在する。φ２〜１０ｍｍ程度のベントホール及び前の工程で除去できなかったビーズライン及びその凹凸面は、穴埋め処理で除去することになる。
ステップＳ５の下地処理工程では、下地剤４３を作成し、これを発泡合成樹脂材料１０の被塗装面１８に塗布し、乾いた状態で研磨し、それを１〜１２回繰り返し、被塗装面１８を平滑にする。同時に、発泡合成樹脂材料１０にベントホールＺが存在している場合には、穴埋め処理を行い、穴埋め剤４２としてバルーン入りのポリエステル樹脂パテを使用し、その窪みの大きさに応じて、ステップＳ４の下地処理工程の塗布、乾燥、研磨を繰り返す。ベントホールＺの大きさによっては、先に穴埋め剤２３でベントホールＺの穴埋めを行い、次いで、被塗装面１８の塗布、乾燥、研磨を繰り返すのが好ましい場合もある。
この実施例では、ステップＳ５の下地処理工程で穴埋め処理が行われているが、分離して行うこともあり得るし、均一な発泡体となり得るウレタンの場合には、ステップＳ５で穴埋め処理を行わない場合もあり得る。何れにせよ、ステップＳ５の下地処理工程での穴埋め処理は、被塗装面のビーズライン及びその凹凸面、ベントホールＺ等が表から確認して現出しない程度に処理できればよい。このベントホールＺ等の穴埋め処理を含めて、ベントホールＺ及びビーズライン及びその凹凸面を見えなく処理する工程は、ステップＳ５の下地処理工程を構成している。
ステップＳ５の下地処理工程に穴埋め処理を組み入れる事例で説明したが、本発明を実施する場合には、その程度によってはステップＳ４の目止め処理工程の直前または直後に行うこともできる。勿論、ベントホールＺが生じていないものでは、穴埋め処理を省略できる。
即ち、ステップＳ５の下地処理工程は、ステップＳ３の冶具による処理工程及びステップＳ４の目止め処理工程に依存するものであり、発泡合成樹脂材料１０の塗装の前準備であるから、これにより前処理工程を構成している。
次に、ステップＳ３乃至ステップＳ５からなる前処理工程によって形成した下地剤４３を塗布した上を研磨し、それを複数回繰り返した後、ステップＳ６の塗装処理工程としての塗装剤４４を塗布する。
塗装処理工程で使用する塗装剤４４は、主剤１に対して、硬化剤０．６、シンナー１．２の配合で混合した塗料であり、下地剤４３との相性が良く、両者間の接着力が確保されるものである。なお、樹脂塗料は白色を使用しているが、他の特定の色を使用してもよい。
更に、ステップＳ６の塗装処理工程で塗布した塗装剤４４の上面を研磨し、その塗布と研磨を複数回繰り返す。ここでは、ステップＳ５の下地処理工程で形成した被塗装面１８に顔料を含む合成樹脂塗料の樹脂塗料を塗布する塗装処理工程となる。
この実施例では、樹脂塗料を♯５５ウレタックス(無鉛)ホワイトとし、何色でもそこに上塗りできるようにした。即ち、この時点で他の構成部品と同一の塗装を行う場合には、他の部品と同一の塗装処理工程に入る。
前述したように、ステップＳ６の塗装処理工程で何色にも塗装できるようにしているが、更に、表面に塗膜を形成し、耐久性の塗料を塗布する仕上げ塗装処理を追加することができる。この仕上げ塗装処理工程では、例えば、仕上げ剤４５として、硬化剤０．４Ｗｔ％に対して樹脂塗料１Ｗｔ％、シンナー０．８Ｗｔ％の配合とした塗料を塗布することができる。
実施例で使用した仕上げ剤４５としては、硬化剤としてイソシアネート系硬化剤であるレタンＰＧエコスポイラー用マルチ硬化剤(関西ペイント)を使用した。その成分は、酢酸エチル５〜１０Ｗｔ％、ヘキサメチレンジイソシアネート(ＨＭＤＩ)ＵＲ０．１〜１Ｗｔ％、ヘキサメチレンジイノシアネート・オリゴマー５〜１０Ｗｔ％、ＨＭＤＩ系ポリイソシアネート１６５〜７０Ｗｔ％である。
また、樹脂塗料として、レタンＰＧ８０ ５３１ホワイト ベース(関西ペイント)を使用した。その成分は、非結晶性シリカＡ１〜５Ｗｔ％、二酸化チタン２０〜２５Ｗｔ％、トルエン３６Ｗｔ％、キシレン０．１〜１Ｗｔ％、エチルベンゼン０．１〜１Ｗｔ％、エチルアルコール０．１〜１Ｗｔ％、メチルエチルケトン１〜５Ｗｔ％、酢酸エチル１〜５Ｗｔ％、酢酸イソブチル１〜５Ｗｔ％である。
そして、シンナーとして、レタンＰＧシンナー超遅乾形(関西ペイント)を使用した。その成分は、石油ナフサＧ１５〜２０Ｗｔ％、石油ナフサＨ１〜５Ｗｔ％、キシレン２０Ｗｔ％、エチルベンゼン１８Ｗｔ％、クメン０．１〜１Ｗｔ％、１，３，５−トリメチルベンゼン３Ｗｔ％、ナフタレン０．１〜１Ｗｔ％、１，２，４−トリメチルベンゼン９．８Ｗｔ％、メトキシブチルアセテート１〜５Ｗｔ％、酢酸ブチル１〜５Ｗｔ％である。
ここで使用する仕上げ塗装処理層は、最表面に塗膜を形成することによって、耐久性、即ち、耐候性、耐酸性等を得るものであり、本発明を実施する場合には、通常の塗装と同様に、機械装置に応じて必要に応じ、同時に全体の塗装を行うこともできるが、別に、塗装した上で機械装置の本体等に組付けることもできる。
次に、図１２及び図１３、図１４を用いて、発泡合成樹脂成型体の製造過程の切削処理工程及び下地処理工程について詳述する。
図１２乃至図１４に示すように、ステップＳ２の切削処理工程で熱可塑性樹脂からなる発泡合成樹脂材料１０を特定の形状に切削加工し、発泡合成樹脂本体４０(１０)を形成する。詳しくは、図１３(ａ)のように、発泡合成樹脂本体４０の被塗装面１８には、刃物２１で切断されないで糸状に伸びて部分的に毛羽立っている糸Ｗ、その糸状部が丸まって連結された粒子化した粒子Ｘ等を有している。また、発泡合成樹脂材料１０の切削されたものの、その際の付着により連結された粉体Ｗが付着している。また、随所にベントホールＺが存在している。
それに対して、ステップＳ３による冶具による処理工程を経たものでは、図１３(ａ)に示した刃物２１で切断されないで糸状に伸びて部分的に毛羽立っている糸Ｗは、図１３(ｂ)に示したように、摩擦熱を受けその表面張力により、容積が最小になる。また、図１３(ａ)に示した糸状部が丸まって連結された粒子Ｘと同様、摩擦熱で平滑化したり、粉体粒子となったりして離れて除去される。このとき、ベントホールＺについては、開口を糸状に伸びて部分的に毛羽立っている糸Ｗ及び粉体粒子として離れて除去された粒子Ｘによって若干狭められる程度であり、大きな変化はない。
ステップＳ４の目止め処理工程では、目止め剤４１を発泡合成樹脂本体４０(１０)の被塗装面１８に塗布している。この合成樹脂材料の目止め剤４１は、発泡合成樹脂本体４０(１０)の被塗装面１８を硬くし、研磨作業の際の逃げを防止して、その研磨を自在にし、図１３(ｂ)のように、精度の良い表面形状を得るものである。このとき、被塗装面１８のビーズラインの図示しない浅い凹面は目止め剤４１によって充填されることになる。通常、被塗装面１８の発泡ビーズの凹面は、図１３(ｃ)のように、発泡ビーズの大きさに略対応し、下地剤４３の無機系中空マイクロバルーンまたは有機系中空マイクロバルーン等の球体である中空バルーンＳによってその充填数が特定される。
ステップＳ５の下地処理工程は、図１３(ｃ)のように、発泡合成樹脂本体４０の被塗装面１８のビーズライン及びベントホールＺ、その凹凸面を中空バルーンＳで緩和させ平滑な面とすべく合成樹脂材料と共に塗布する。通常、発泡合成樹脂材料１０には、大きくて、φ２〜１０ｍｍ程度のベントホールＺが生じている可能性があるので、その対策としてステップＳ５の穴埋め処理工程を進行させるのが好適である。即ち、前処理工程では、下地剤４３を発泡合成樹脂本体４０の被塗装面１８に塗布し、乾いた状態で研磨し、それを１〜１２回繰り返し、下地剤４３の上表面を平滑な面にする。同時に、発泡合成樹脂本体４０にベントホールＺが存在している場合には、ステップＳ５でベントホールＺの穴埋め処理を行い、穴埋め剤４２としてポリエステル樹脂パテを使用し、その窪みの大きさに応じて、ステップＳ４の下地処理工程の下地剤４３の塗布、乾燥、研磨を繰り返す。ベントホールＺの大きさによっては、図１３(ｄ)に示すように、先に穴埋め剤４２で中空バルーンＳを利用してベントホールＺの穴埋めを行い、次いで、中空バルーンＳを含む下地剤４３で被塗装面１８の塗布、乾燥、研磨を繰り返すのが好ましい場合もある。
例えば、図１４(ａ)に示すように、発泡合成樹脂材料１０の被塗装面１８の面には、ベントホールＺ程度までは大きくないが、切削加工工程により上面に開口する発泡穴が無数に存在する。そこに対して下地剤４３によって中空バルーンＳを充填する。また、発泡穴よりも大きいベントホールＺは穴埋め剤４２によってアクリル中空ビーズ入りのアクリルエマルジョンが供給される。
ウレタンのように直接発泡を行う発泡合成樹脂材料１０の被塗装面１８の面には、切削加工工程により上面に開口する発泡穴が無数に存在する。そこに対して下地剤４３によって中空バルーンＳを充填すると中空バルーンＳは周囲に樹脂成分を有しているから、その中空バルーンＳが発泡穴で安定し、残余の樹脂成分が被塗装面１８の表面に出てくる。それによって接着力が大きくなり、かつ、表面の凹凸が平坦化される。
この状態で、図１４（ｂ）の上塗り処理工程後の断面拡大説明図に示すように、塗装剤４４を下地剤４３の上面に塗布し、更に必要に応じて図１４（ｃ）の仕上げ処理工程後の断面拡大説明図のように、仕上げ剤４５を塗布する。
なお、図１３(ｄ)に示すように、穴埋めを先行させた事例では、図１４（ｄ）に示すように、下地剤４３がそれらに塗布されることになる。
このようにして、本発明の実施の形態の発泡合成樹脂成型体を得ている。
上記実施の形態の発泡合成樹脂成型体の製造方法は、比重の異なる材料または比重の同じ材料を複数枚積層し、接着するステップＳ１からなる基材Ａと基材Ｂの接合処理工程と、単一または異なる基材Ａと基材Ｂからなる基材となる熱可塑性樹脂からなる発泡合成樹脂材料１０を特定の形状に切削加工するステップＳ２からなる切削処理工程と、そのステップＳ２からなる切削処理工程によって生じた切削面１４を含み塗装しようとする発泡合成樹脂材料１０の被塗装面１８を硬化させて研磨し、それを１〜１２回繰り返すステップＳ３からなる冶具による処理工程と、被塗装面１８のビーズライン及びベントホールＺ、その凹凸面を平滑とすべく無機系中空マイクロバルーンまたは有機系中空マイクロバルーンを均一分散してなる合成樹脂材料を塗布及びその乾燥後に研磨し、下地層５０を形成するステップＳ５の下地処理工程と、前記下地処理工程で形成した上表面の被塗装面１８に顔料を含む合成樹脂塗料を塗布してなる塗装層６０からなるステップＳ６でなる塗装処理工程とを具備するものである。
上記実施の形態の発泡合成樹脂成型体の製造方法は、ステップＳ２の切削処理工程で基体としての熱可塑性樹脂の発泡合成樹脂材料１０を特定の形状に切削して、ステップＳ２の切削処理工程によって生じた切削面１４を含み、塗装しようとする被塗装面１８の表面を硬化させ、発泡合成樹脂材料１０の、例えば、発泡体のビーズライン及びベントホールＺ、その凹凸面を目立たなくするステップＳ３の冶具による処理工程及びステップＳ４の目止め処理工程及びステップＳ５の下地処理工程からなる前処理工程により、塗装しようとする被塗装面１８のビーズラインを見えなくし、かつ、そのベントホールＺ等の凹凸面を緩和させる無機系中空マイクロバルーンまたは有機系中空マイクロバルーン等の中空バルーンＳを均一分散してなる合成樹脂材料を塗布し、被塗装面１８の凹凸面を平滑にすべく、凹凸を跨いだり、ブリッジしたり、発泡穴に落ち込んだりして目立たなくすることができ、かつ、中空バルーンとして、中空バルーンＳとしても強靭な材料の使用が可能であるから、任意の強度に設定でき、また、熟練者でなくとも容易に扱うことができる。そして、無機系中空マイクロバルーンまたは有機系中空マイクロバルーン等の中空バルーンＳを均一分散させた合成樹脂材料であり、その混入量によって比重を任意に設定でき、発泡合成樹脂材料１０の比重と近似したものを使用でき、成型後に重量バランスを調整するという無駄な作業を排除できる。そして、発泡合成樹脂材料１０の発泡体のビーズライン及びベントホールＺ、その凹凸を目立たなくなったところで、ステップＳ５の下地処理工程で形成した下地層５０にステップＳ６の塗装処理工程からなる後処理工程で顔料を含む合成樹脂塗料を塗布した塗装層６０とするものである。
したがって、高価な金型を製作しなくとも、切削加工することによって金型で制作したものと同様の発泡合成樹脂成型体が得られるから、多品種少量生産に廉価に成型体を提供できる。特に、発泡合成樹脂成型体は加工が容易であり、使用する合成樹脂のソリッド量からすれば、数分の１から数十分の１という僅かな合成樹脂の使用量によって成型体を形成できるから、省エネにも、環境負荷の軽減にも繋がる。また、発泡率を調整することにより、また、熱可塑性樹脂の発泡合成樹脂材料１０の選択により、所望の強度及び弾性の成型体が提供できる。そして、外表面は任意の塗装により、使途に応じてその塗装を選択できるから、違和感のない使用となる。更に、ステップＳ１０の下地処理工程では、合成樹脂材料を塗布しているが、それは表面を硬化させ研磨によって平滑面を形成するのが目的であり、繰り返し塗布しても、結果的に繰り返し研磨するから、従来のように、塗膜の厚みを厚くすることはない。
更に、ステップＳ５からなる下地処理工程では、被塗装面１８の凹凸面を平滑にすべく、例えば、１〜３００μｍの範囲内の外径を有する無機系マイクロバルーンまたは有機系マイクロバルーンを均一分散させた合成樹脂材料を塗布し、そして、乾燥後研磨するものであるから、無機系マイクロバルーンまたは有機系マイクロバルーン等の中空バルーンＳが、凹凸を跨いだり、ブリッジしたりして目立たなくすることができ、かつ、マイクロバルーンとして強靭な材料の使用が可能であるから、任意の強度に設定でき、また、熟練者でなくとも容易に下地層５０を形成することができる。また、無機系マイクロバルーンまたは有機系マイクロバルーン等の中空バルーンＳを均一分散させた合成樹脂材料であり、その混入量によって比重を任意に設定でき、発泡合成樹脂材料の比重と近似したものを使用でき、成型後に重量バランスを調整するという無駄な作業を排除できる。
よって、単一または異なる基材Ａと基材Ｂからなる基材として発泡合成樹脂材料を用いて、特定の形状を削り出して弾性に富む成型体として、塗装面の厚みを厚くすることなく、見栄えの良い、かつ、重量バランスの調整を要しない廉価な発泡合成樹脂成型体の製造方法となる。
単一または異なる基材Ａと基材Ｂからなる基材となる発泡合成樹脂材料１０は、１枚または複数枚積層接着してなるものである。したがって、市販の発泡合成樹脂材料１０を切削し、任意の形態の発泡合成樹脂成型体が得られる。
また、単一または異なる基材Ａと基材Ｂからなる基材の被塗装面１８を硬化させ、下地層５０を形成するステップＳ５からなる下地処理工程は、加熱用冶具３０の回転によってその摩擦熱で加熱を行う加熱用冶具３０による処理工程を含むものであるから、加熱用冶具３０の回転によってその摩擦熱で表面が熱可塑性樹脂からなる発泡合成樹脂材料１０の表面が軟化され、かつ、その後、硬化されるから研磨に耐える構造となり、任意の形状に研磨加工できる。また、基材となる熱可塑性樹脂からなる発泡合成樹脂材料１０は、加熱用冶具３０によって加熱を行うものであり、フライス盤、ＮＣ加工盤、自動工作機械等の加工制御が簡単化できる。
単一または異なる基材Ａと基材Ｂからなる基材の被塗装面１８を硬化させるステップＳ５からなる下地処理工程は、合成樹脂材料の塗布による染み込みを防止するステップＳ４からなる目止め処理工程を含むものであるから、ステップＳ４からなる目止め処理用の樹脂の塗布によって染み込みを防止した状態であり、研磨可能になるから、均一な研磨状態が確保でき、良好な被塗装面１８が得られる。特に、先に、加熱用冶具３０の回転によってその摩擦熱で表面を硬化する工程を行い、その後、目止め処理用の塗料の塗布を行うと化学的及び物理的に対応でき効果的である。
ステップＳ５からなる下地処理工程は、合成樹脂材料による穴埋めを行う穴埋め処理を含むものであるから、合成樹脂材料によるベントホールＺ等の穴埋めにより、大きな窪み、発泡ビーズの欠損等を穴埋めし、下地層５０に平滑な面を形成できる。
また、耐久性の塗料を塗布するステップＳ６からなる塗装処理工程は、耐久性により見栄えの良い期間が長くなり、塗装層６０として安定した塗装状態が維持される。
実施例１
図１の実施の形態では、ステップＳ１で単一または異なる基材Ａと基材Ｂからなる基材を接合処理することを前提に説明した。このとき、基材Ａと基材Ｂは重ね合わせた後に、一体化した発泡合成樹脂材料１０として切削処理を行った。
しかし、本発明を実施する場合、特に、比重が異なっている基材Ａと基材Ｂの使用で、例えば、一方がウレタンで所定の形状に成型した場合には、その成形精度を上げることができるから、両者を別々の切削処理でステップＳ１１の基材Ａの切削処理工程とステップＳ１２の基材Ｂの切削処理工程で行い、それをステップＳ１３の接合処理工程で接合し、そして、ステップＳ１４で冶具による処理工程に移行、その後、図１に示すステップＳ４以降の処理と対応させたものである。
即ち、ステップＳ１４で冶具による処理工程行い、ステップＳ１５で目止め処理を行い、ステップＳ１６で下地層５０を形成する下地処理工程、ステップＳ１７で塗装層６０を形成する塗装処理工程を行うものである。
この実施例１の場合にも、前処理工程はステップＳ１４で冶具による処理工程、ステップＳ１５の目止め処理工程、ステップＳ１６の下地処理工程によって構成されており、また、後処理工程はステップＳ１７の塗装処理工程で構成されている。
本実施例では、ステップＳ１１の基材Ａの切削処理工程とステップＳ１２の基材Ｂの切削処理工程で行った後、それをステップＳ１３の接合処理工程で接合し、ステップＳ１４で冶具による処理工程に移行、その後、図１に示すステップＳ４以降の処理と対応させている。しかし、ステップＳ１１の基材Ａの切削処理工程とステップＳ１２の基材Ｂの切削処理工程の後、先に個々に冶具による処理工程を行い、それを接合処理工程で接合することもできる。同様に、ステップＳ１５の目止め処理工程を省略したり、前後させたりすることができる。
また、特に、ウレタンで所定の形状に切削処理した場合には、その成形精度を上げることができるから、冶具による処理工程及び目止め処理工程を省略できる。
実施例２
また、図１の実施の形態では、基材Ａと基材Ｂは重ね合わせた後に、一体化した発泡合成樹脂材料１０として切削工程に入っている。また、図２の実施の形態では、例えば、一方がウレタンで所定の形状に成型した場合、その成型精度を上げることができる。
したがって、基材Ａがポリエチレンやポリプロピレンの場合には、ステップＳ２１及びステップＳ２２で加工精度を上げ、ウレタン等からなる基材Ｂの切削処理工程で密度を上げた成型精度で加工し、ステップＳ２４で接合処理を行い、ステップＳ２５で下地処理工程、ステップＳ２６で目止め処理工程、ステップＳ２７で塗装層６０を形成する塗装処理工程を行うものである。
この実施例２の場合にも、前処理工程はステップＳ２２で冶具による処理工程、ステップＳ２５の目止め処理工程、ステップＳ２６の下地処理工程によって構成されており、また、後処理工程はステップＳ２７の塗装処理工程で構成されている。
この実施例の場合にも、ウレタン等からなる基材Ｂの切削処理工程では、精度を上げることができるから、ポリエチレンやポリプロピレンの場合に比較して、冶具による処理工程、目止め処理工程を省略することができる。
また、ウレタン等のように直接発泡させるものでは、その面を意匠面とするか否か、直接発泡する材料を何層使用するかによって冶具による処理工程、目止め処理工程の入れるタイミング、省略が決定される。
上記実施の形態の発泡合成樹脂成型体は、基材となる熱可塑性樹脂からなる発泡合成樹脂材料１０を特定の形状に切削加工してなる発泡合成樹脂本体４０と、発泡合成樹脂本体４０の所望の周囲に塗装しようとする被塗装面１８を具備し、被塗装面１８に塗装してなる発泡合成樹脂成型体において、所定の形状に形成してなる発泡合成樹脂本体４０の被塗装面１８を加熱によって硬化させ、及び／または合成樹脂材料を塗布して硬化させ、そして、被塗装面１８を硬化状態にして研磨し、かつ、被塗装面１８の凹凸面を平滑にすべく無機系マイクロバルーンまたは有機系マイクロバルーンを均一分散してなる合成樹脂材料を塗布及び研磨し、下地層５０を形成したものである。
上記実施の形態の発泡合成樹脂成型体は、単一または異なる基材Ａと基材Ｂからなる基材となる発泡合成樹脂材料１０からなる発泡合成樹脂本体４０の形状を所定の形状に形成すると共に、前記単一または異なる基材Ａと基材Ｂからなる基材の塗装しようとする被塗装面１８を加熱によって硬化させ、または合成樹脂を塗布して硬化させ、そして、被塗装面１８に無機系中空マイクロバルーンまたは有機系中空マイクロバルーン等の中空バルーンＳを均一分散してなる合成樹脂材料を塗布し、ビーズライン及びその凹凸面を緩和させるべく前処理工程までに形成した被塗装面１８、即ち、下地層５０の上表面を平滑化するステップＳ６、ステップＳ１７、ステップＳ２７で形成した塗装剤４４による塗装層を具備する。
したがって、発泡合成樹脂材料１０を特定の形状に切削し、その切削面１４を硬化させ、その硬化状態で研磨する。そして、無機系中空マイクロバルーンまたは有機系中空マイクロバルーン等の中空バルーンＳを均一分散してなる合成樹脂材料を塗布し、被塗装面１８のビーズライン及びその凹凸面を見えなくし、または見えないように緩和させるべくステップＳ６、ステップＳ１７、ステップＳ２７の塗装処理工程で形成する塗装層６０を平滑化する。
しかも、切削面１４のビーズライン及びベントホールＺ及びその凹凸からなる面を緩和させる合成樹脂材料を塗布とその研磨を繰り返すことにより、発泡合成樹脂材料１０の被塗装面１８の発泡体のビーズライン及びベントホールＺ、発泡穴、その凹凸を目立たなくし、表面を平滑化することができる。そして、発泡合成樹脂材料１０の発泡体のビーズライン及びベントホールＺ、その凹凸を目立たなくなったところで顔料を含む合成樹脂塗料を塗布する。
故に、高価な金型を製作しなくとも、発泡合成樹脂成型体を切削加工することによって、金型で制作したものと同様の発泡合成樹脂成型体が得られるから、多品種少量生産に廉価に成型体を提供できる。特に、発泡合成樹脂成型体は任意の形状に加工が容易であり、使用する合成樹脂のソリッド量からすれば、数分の１から数十分の１という僅かな合成樹脂の使用量によって成型体を形成できるから、省エネ及び環境負荷の軽減にも繋がる。また、発泡率を調整することにより、また、発泡合成樹脂材料１０の選択により、所望の強度及び弾性の成型体が提供できる。そして、外表面は任意の塗装により、使途に応じてその塗装を選択できるから、違和感のない使用となる。
更に、前記所定の形状に形成してなる発泡合成樹脂本体４０の被塗装面１８を加熱によって硬化させ及び／または合成樹脂材料を塗布して硬化させているが、それは表面を硬化させ研磨できるようにするのが目的であり、繰り返し塗布しても、結果的に繰り返し研磨するから、従来のように、塗膜の厚みを厚くすることはない。
よって、高価な金型を製作することなく、発泡合成樹脂材料１０を用いて、特定の形状を削り出して弾性に富む発泡合成樹脂成型体となる。
上記実施の形態の発泡合成樹脂成型体は、基材となる熱可塑性樹脂からなる発泡合成樹脂材料１０を特定の形状に切削加工してなる発泡合成樹脂本体４０と、発泡合成樹脂本体４０を切削して生じた切削面１４を含み塗装しようとする被塗装面１８を加熱によって硬化させ及び／または合成樹脂材料を塗布して硬化させ、そして、被塗装面１８のビーズライン及びその凹凸面を緩和させ、ベントホールを合成樹脂材料による穴埋めを行うステップＳ２乃至ステップＳ５からなる前処理工程で形成された塗装層６０を具備するものである。
更に、例えば、１〜３００μｍの範囲内の外径を有する無機系中空マイクロバルーンまたは有機系中空マイクロバルーン等の中空バルーンＳを均一分散させた合成樹脂材料を塗布し、乾燥後研磨するものであるから、前記被塗装面の凹凸面を平滑に目立たなくすることができ、かつ、バルーンとして強靭な材料の使用が可能であるから、任意の強度に設定でき、また、熟練者でなくとも容易に扱うことができる。また、無機系中空マイクロバルーンまたは有機系中空マイクロバルーン等の中空バルーンＳを均一分散させた合成樹脂材料であり、その混入量によって比重を任意に設定でき、発泡合成樹脂材料の比重と近似したものを使用でき、成型後に重量バランスを調整するという無駄な作業を排除できる。
よって、基材として発泡合成樹脂材料を用いて、特定の形状を削り出して弾性に富む成型体として、塗装面の厚みを厚くすることなく、見栄えの良い、かつ、重量バランスの調整を要しない廉価な発泡合成樹脂成型体となる。また、高価な金型を製作することなく、発泡合成樹脂材料を用いて、特定の形状を削り出して弾性に富む発泡合成樹脂成型体となる。
上記実施の形態の発泡合成樹脂成型体は、基材となる熱可塑性樹脂からなる発泡合成樹脂材料１０を特定の形状に切削加工してなる発泡合成樹脂本体４０を切削して生じた切削面１４を含み塗装しようとする被塗装面１８を加熱によって硬化させ及び／または合成樹脂材料を塗布して硬化させ、そして、ビーズライン、発泡穴及びその凹凸面を緩和させるべく合成樹脂材料を塗布し、ベントホールＺを合成樹脂材料による穴埋めを行うものである。
したがって、発泡合成樹脂材料１０を特定の形状に切削し、前記切削によって生じた切削面１４に、例えば、１〜３００μｍの範囲内の外径を有する無機系中空マイクロバルーンまたは有機系中空マイクロバルーン等の中空バルーンＳを均一分散してなる合成樹脂材料を塗布及び研磨することにより、発泡合成樹脂材料の発泡体のビーズライン及びその凹凸を目立たなく研磨加工できるものである。しかも、切削面１４のビーズライン及びその凹凸からなる面を緩和させ、発泡合成樹脂材料の発泡体のビーズライン、その凹凸が目立たなくなった下地層５０の顔料を含む合成樹脂塗料を塗布できる。そして、発泡合成樹脂材料１０の発泡体のビーズライン及びベントホールＺ、発泡穴、その凹凸を目立たなくなったところで、ステップＳ６、ステップＳ１７、ステップＳ２７の塗装処理工程で形成する塗装層６０を平滑化する。
故に、高価な金型を製作しなくとも、発泡合成樹脂成型体を切削加工することによって、金型で制作したものと同様の発泡合成樹脂成型体が得られるから、多品種少量生産に廉価に成型体を提供できる。特に、発泡合成樹脂成型体は加工が容易であり、使用する合成樹脂のソリッド量からすれば、数分の１から数十分の１という僅かな合成樹脂の使用量によって成型体を形成できるから、省エネ及び環境負荷の軽減にも繋がる。また、発泡率を調整することにより、また、発泡合成樹脂材料１０の選択により、所望の強度及び弾性の成型体が提供できる。そして、外表面は任意の塗装により、使途に応じてその塗装を選択できるから、違和感のない使用となる。
更に、ステップＳ３及びステップＳ４で、発泡合成樹脂本体４０を切削して生じた切削面１４を含み塗装しようとする被塗装面１８を加熱によって硬化させ及び／または合成樹脂材料を塗布して硬化させているが、それは表面を硬化させ研磨できるようにするのが目的であり、繰り返し塗布しても、結果的に繰り返し研磨するから、従来のように、塗膜の厚みを厚くすることはない。
よって、高価な金型を製作することなく、発泡合成樹脂材料１０を用いて、特定の形状を削り出して弾性に富む発泡合成樹脂成型体となる。
上記実施の形態の前記基材となる発泡合成樹脂材料１０は、１枚または複数枚積層接着してなるから、市販の発泡合成樹脂材料１０を切削し、任意の形態の発泡合成樹脂成型体が得られる。
更に、ステップＳ５、ステップＳ１６、ステップＳ２６の下地処理工程を経た下地層５０、即ち、発泡合成樹脂材料１０の表面に合成樹脂塗料を塗布した塗装層６０を具備するものであるから、安定した塗装状態が維持され、また、必要に応じて耐候性にすぐれ、紫外線に対しても変色が少ない。そして、光沢と弾性に富んだ表面を形成することができ、長期間安定した成型体となる。
上記実施の形態では、ステップＳ４、ステップＳ１５、ステップＳ２５の目止め剤４１とステップＳ５の下地処理工程で下地剤４３を塗って形成した下地層５０の塗布と研磨を繰り返すものである。このとき、目止め剤と下地剤４３の塗布と研磨を繰り返す回数が多いと、その各層の厚みを薄くでき、仕上げを見栄え良く、かつ、耐久性を良くすることができる。しかし、余り繰り返し回数を多くすると、生産性が低下する。したがって、発泡合成樹脂成型体の使途に応じて１〜１２回程度が生産性から維持されるべき回数となる。
ステップＳ２、ステップＳ１１、ステップＳ１２、ステップＳ２１、ステップＳ２３の切削処理工程によって生じた切削面１４を含み塗装しようとする被塗装面１８を硬化させて研磨する表面は、５０〜２００μｍの厚みとなり、上記実施例で使用した目止め剤４１に拘ることなく、被塗装面１８を硬化させて研磨可能にする合成樹脂材料であればよい。
また、被塗装面１８のビーズライン及びベントホールＺ、その凹凸面を平滑にすべく塗布するステップＳ５、ステップＳ１６、ステップＳ２６の下地処理工程を含む前処理工程によって形成される被塗装面１８の厚みが、２００μｍ以下の厚みであるが、上記実施例で使用した穴埋め剤４２及び下地剤４３に拘ることなく、被塗装面１８のビーズライン及びベントホールＺ、その凹凸面を平滑にすべく塗布及び研磨できる合成樹脂材料であればよい。
そして、ステップＳ５の下地処理工程で形成した被塗装面１８に顔料を含む合成樹脂塗料を塗布するステップＳ６の塗装処理工程は、塗装剤４４が１００〜３００μｍの厚みであるが、塗装剤４４及び仕上げ剤４５に拘ることなく、前処理工程で形成した被塗装面１８に顔料を含む塗布自在な合成樹脂塗料であればよい。塗料として透明であるか否かは問われる理由がない。
発明者は、１〜１０００μｍの範囲内の中位径の無機系中空マイクロバルーンまたは有機系中空マイクロバルーンについて実験を行い、更に、ナノバルーンの５０〜１００ｎｍの無機系中空バルーンについて実験を行った。仕上がりの見栄え及び表面塗料の接着力等の特性から、マイクロバルーン及びナノバルーンの使用が可能であることが確認された。しかし、材料の価格及び許容されている塗膜の厚みから、温度変化に伴う膨張収縮から、塗膜の厚みに応じた１〜３００μｍの範囲内の中位径の粒子の使用が好ましいと結論された。また、二酸化チタン粒子のように中実球体によって中空バルーンＳ以外にも使用できることが確認され、かつ、１００μｍのガラス粒子について実験を行い実用化が可能なことを確認し、化学的安定な材料であれば中空でも、中実でも使用できることが確認された。
発明者は塗装剤４４、仕上げ剤４５について実験を行った。結論的には、如何なる塗料も下地剤４３と相性の良いものであれば、塗装が可能である。しかし、弾性を有し、膨張収縮が可能なものの使用が望ましい。
また、発泡合成樹脂成型体を形成する発泡合成樹脂材料１０は、比重の異なる材料を処理に応じて重ね合わせてなるものであり、例えば、比重の高い、即ち、密度の高い材料を芯材として表面に露出させ、それを意匠面とすることができる。逆に、積層した中心に配置したり、表面及び裏面に配置したりすることもできる。特に、比重の異なる材料を複数枚積層し、接着することはハイブリッド形状の基材とすることができる。
発明者は、加工品質を上げるべく実験を重ねた結果、ポリウレタン(ＰＵＲ)のように、直接発泡させたものを発泡合成樹脂材料１０として使用すると、被塗装面１８のビーズラインが表れず、ベントホールＺも殆ど生じないし、その凹凸面も切削加工精度によっては無視できる程度であるから、良好な基材であることが判明した。また、これらの材料においては、切削加工によって発泡穴が無数に生じるがそこに下地剤４３の中空バルーンＳを導き、また、ベントホールＺが生じていた場合でも、集中的に穴埋め剤４２で中空バルーンＳを充填接合する。これによって、被塗装面１８には表面に出てくるのは樹脂成分が多くなり、平坦な面が形成されやすくなることが判明した。
１０ 発泡合成樹脂材料
１１，１２，１３ 発泡合成樹脂材料
１４ 切削面
１８ 被塗装面
２０ ボールエンドミル
３０ 加熱用冶具
４０ 発泡合成樹脂本体
４１ 目止め剤
４２ 穴埋め剤
４３ 下地剤
４４ 塗装剤
４５ 仕上げ剤
５０ 下地層
６０ 塗装層
本発明は、金型を使用することなく発泡合成樹脂で特定の形状を削りだす発泡合成樹脂成型体及びその製造方法に関するものであり、特に、発泡合成樹脂で特定の形状を削りだし、その表面を塗装してなる発泡合成樹脂成型体及びその製造方法に関するものである。
従来の一般的な発泡合成樹脂成型体の成型方法及び発泡合成樹脂成型体としては、ポリスチレンを微細な泡で発泡させ硬化させた発泡ポリスチレンを使用し、その表面に塗料を塗布する方法がある。例えば、発泡ポリスチレンに木工ボンドを塗り、その木工ボンドが固まったとき、スプレーで塗装する方法がある。
また、水性ボンドに顔料を混ぜて、直接、発泡ポリスチレンに塗布する方法もある。そして、和紙を細かく粉砕し、粉体化したものに木工ボンドや和糊を混練して発泡ポリスチレンに貼り付け、それを水性塗料のネオカラーやポスターカラーで塗装する方法もある。更に、発泡ポリスチレンを基材にしてそれにＦＲＰ造形を行う方法もある。
これらはいずれも発泡合成樹脂成型体に塗布した塗装の厚みが厚くなり、形式的な見栄えが良くても、実用的な使用に耐えるものがなかった。
一方、特許文献に酷似する技術を求めると、直接、発泡合成樹脂材を特定の形状に削りだす発泡合成樹脂の成型方法及びその成型体は存在していないが、発泡層付き内装品の技術を特許文献１で開示している。
即ち、特許文献１は発泡層付きの表皮材が、基材に分散形成された吸気路からの真空吸引により基材に吸着されて接着された発泡層付き内装品において、表皮材が熱可塑性であり、その表面形状が、表皮材を加温処理により軟化させ、その状態で基材に接着させる際に、表皮材用真空吸引型による真空吸引により賦形さている構成を有し、表皮材が表皮材用真空吸引型の型面に沿って賦形される技術である。これにより、表面品質が向上するだけでなく、意匠の制約が少なくなり、その自由度が拡大され、基材表面に対して非相似形状に形成することができる。
発泡層付きの表皮材が、基材に分散形成された吸気路からの真空吸引により基材に吸着されて接着された発泡層付き内装品とすることにより、発泡層と表皮材との接着力を強くする技術が開示されている。しかし、特許文献１には、厚手の発泡層についてどのように適応できるかを開示するものはない。原理的には、発泡合成樹脂材を特定の形状に削り出して発泡合成樹脂を成形することは困難と思われる。
また、特許文献２は、発泡合成樹脂成型体よりなる芯材の一面に畳表が積層され、他面に機能化剤含有クッションシートが積層され、更に、前記クッションシートに滑り止め層が部分的に積層されることにより、薄くて軽量で、施工性に優れ、滑り難いという技術を開示している。
特開２００５−１２５７３６号公報 特開２０１０−２３６２２０号公報
しかし、従来の一般的な発泡合成樹脂成型体は、例えば、量産しない製品のカバー、特殊な椅子の肘掛け、特殊車両或いは改造車のダッシュボード等に使用すると、機械的強度が足りないとか、塗料が塵のように剥がれ落ちて周辺を汚したりして、廉価に実用的なものはできなかった。勿論、発泡ポリスチレンを基材にしてそれにＦＲＰ造形を行う技術は、機械的強度は上げることができるものの、弾性に欠き、また、高価であるという問題があった。
また、特許文献１及び特許文献２によって、発泡合成樹脂成型体とクッションシートとの接着力を強くすることは開示されている。ところが、形式的に試作品を形成する原材料として発泡性合成樹脂が使用されているものの、少量生産品にこの技術を使用するということは実現されていない。特に、例えば、発泡ポリスチレンのような発泡合成樹脂成型体は、脆く、表面を削って所定の形状に仕上げ、かつ、表面を見栄え良く平滑化することができなかった。
そして、発泡性合成樹脂にベントホールと呼ばれる穴が存在すると、当該ベントホールを穴埋めするには、残余の発泡性合成樹脂の厚みによって左右されるが熟練者でないと効率良く成型できない。また、ベントホールを穴埋めすると発泡合成樹脂成型体の重量バランスに微妙な違いが出て、使途によっては、その重量バランスの調整が必要な場合がでてくる。
そこで、本発明は、基材として発泡合成樹脂材料を用いて、特定の形状を削り出して弾性に富む成型体として、塗装面の厚みを厚くすることなく、見栄えの良い、かつ、重量バランスの調整を要しない廉価な発泡合成樹脂成型体及びその製造方法の提供を課題とするものである。
請求項１の発明にかかる発泡合成樹脂成型体の製造方法は、基材となる熱可塑性樹脂からなる発泡合成樹脂材料を特定の形状に切削加工する切削処理工程と、前記切削処理工程によって生じた切削面を含み塗装しようとする前記基材の被塗装面の凹凸面を平滑にすべく、例えば、３００μｍ以下の無機系または有機系の中位径（レーザ回折式粒度分布測定装置を用いたレーザ回折・散乱法による中位径）が１〜３００μｍの範囲内の外径を有する球体の中空マイクロバルーンを均一に分散してなる合成樹脂材料を塗布する前処理工程と、前記前処理工程で形成した被塗装面に顔料を含む合成樹脂塗料を塗布する後処理工程を具備する。
ここで、上記発泡合成樹脂材料は、ポリウレタン(ＰＵＲ)、ポリスチレン(ＰＳ)、ポリオレフィン（主に、ポリエチレン(ＰＥ)やポリプロピレン(ＰＰ)）、また、フェノール樹脂(ＰＦ)、ポリ塩化ビニル(ＰＶＣ)、ユリア樹脂(ＵＦ)、シリコーン(ＳＩ)、ポリイミド(ＰＩ)、メラミン樹脂(ＭＦ)等の発泡化した樹脂とすることができる。特に、１枚または複数枚積層接着してなる発泡合成樹脂材料は、市販の発泡合成樹脂材料を購入する場合、自己の手によって特定の形状の発泡合成樹脂材料を形成する場合も含まれる。
また、上記切削処理工程は、ボールエンドミル等の回転切削冶具の使用に限定されるものではなく、人為的に操作する刃物を含み、工作機械が具有する刃物、特定の形状を得る研磨等を含む如何なる切削方法であってもよい。
そして、上記前処理工程は、前記基材となる発泡合成樹脂材料の被塗装面に平滑な塗膜を作り、前記後処理工程で塗布する合成樹脂塗料との密着性をよくするパテ及び／または塗料を含む合成樹脂材料を塗布するものである。前記基材となる発泡合成樹脂材料にベントホールが存在するものでは、それらベントホールの窪みを緩和させるパテ、塗料を含む合成樹脂材料を塗布する。但し、パテ、塗料を含む合成樹脂材料には、無機系球体または有機系球体を均一分散されているものの使用が前提である。
このとき使用するパテとしては、ラッカーパテ、エポキシパテ、ポリエステルパテ、光硬化パテ、瞬間接着パテ等があり、発泡合成樹脂材料の種類によって選択される。また、下地剤は、前記パテ及び上塗り塗料、基材の種類によって決定される。特に、パテはビーズ欠損による凹面を緩和させる穴埋めに効果的である。
球体としてのマイクロバルーンは、単一な空間を持った微細な中空体であり、外殻成分がガラス、シリカ、シラス等の無機系中空バルーンと、熱可塑性樹脂やカーボンを成分とした有機系中空バルーンとがある。例えば、樹脂バルーン、ガラスバルーン、フライアッシュバルーン、シリカバルーン、シラスバルーン、フェノールバルーン、カーボンバルーン、アルミナバルーン、ジルコニアバルーン等がある。中実なものとしては酸化チタン粉末がある。
本発明では、３００μｍ以下の中位径を有する無機系中空マイクロバルーンまたは有機系中空マイクロバルーン等の球体のマイクロバルーンで説明するが、本発明を実施する場合には、ナノバルーンでも、或いは３００μｍ以上の中位径のものでも、中実な球体であっても実施可能である。しかし、塗膜の厚みから、３００μｍ以上の球体の使用は制限される。また、酸化チタンの例示で示しているように、中実な球体でも使用できる。但し、中実な球体の場合には、軽量化の観点からは不向きである。何れにせよ、合成樹脂材料に均一分散されている球体は、発泡合成樹脂材料の表面の発泡穴に入り込み、残余の合成樹脂材料が表面を略均一化することによって、表面の凹凸をなくすことができる。
更に、上記後処理工程は、前記前処理工程で塗布した合成樹脂塗料との接着性をよくする合成樹脂塗料を塗布し、その上面に必要に応じて耐久性、例えば、耐候性、耐酸化性を付与する保護層となる仕上げ層を形成する塗料を塗布するものである。
更にまた、熱可塑性樹脂からなる発泡合成樹脂材料である基材は、同一材料を複数段に組み合わせたもの、特性の異なるものを組み合わせたもの、一体化した材料からなるもの等適宜材料を選択して設定できる。当該基材は処理の進行に応じた形状のものを重ね合わせてもよいし、最初から複数枚を一体化してもよい。
加えて、本発明の発泡合成樹脂成型体の製造方法の前記被塗装面の凹凸面を平滑にすべく均一分散させた無機系中空マイクロバルーンまたは有機系中空マイクロバルーン等の球体は、１〜３００μｍの範囲内の外径（中位径）を有するものである。
ここで、球体としての中空マイクロバルーンは、単一な空間を持った微細な中空体であり、外殻成分がガラス、シリカ、シラス等の無機系中空バルーンと、熱可塑性樹脂やカーボンを成分とした有機系中空バルーンとがある。例えば、樹脂バルーン、ガラスバルーン、フライアッシュバルーン、シリカバルーン、シラスバルーン、フェノールバルーン、カーボンバルーン、アルミナバルーン、ジルコニアバルーン等がある。
本発明では、３００μｍ以下の中位径を有する無機系中空バルーンまたは有機系中空バルーンのマイクロバルーンで説明するが、本発明を実施する場合には、ナノバルーンでも実施可能である。しかし、塗膜の形成から、３００μｍ以上の球体の使用は制限される。また、酸化チタンの例示で示しているように、中実な球体でも使用できる。
請求項２の発明にかかる発泡合成樹脂成型体の製造方法の前記発泡合成樹脂材料は、比重の異なる材料を処理に応じて重ね合わせてなるものである。
ここで、比重の異なる材料を複数枚積層接着してなる発泡合成樹脂材料は、市販の発泡合成樹脂材料を購入して使用する場合、または、自己の手によって発泡合成樹脂材料を発泡形成する場合の何れであってもよい。また、重ね合わせの際に使用する形状も、原材料から目的の形状に近づけた仮形成したもの、最終目的の形状に形成した本形成したものの何れでもよい。
請求項３の発明にかかる発泡合成樹脂成型体の製造方法は、更に、前記切削処理工程によって生じた切削面を含み塗装しようとする前記基材の被塗装面を硬化させて研磨する表面処理工程を、前記切削処理工程の後で前処理工程の前に加えたものである。
ここで、上記表面処理工程は、摩擦熱による加熱、レーザ光のスキャンによる加熱、鉄またはステンレス板からなる熱盤による加熱、超音波による振動加熱等の加熱によって切削面及び塗装しようとする前記基材の被塗装面を加熱することにより基材の被塗装面を面として硬化させるものである。このときの被塗装面は、前記基材の内面のみ、または外面のみ、またはそれらの両方または両方の一部のみとすることもできる。また、合成樹脂材料の塗布によって被塗装面が硬化すればよいことから、合成樹脂材料の塗布とすることもできる。なお、被塗装面の硬化(乾燥)速度からすると、溶剤性の合成樹脂材料が効率的である。
請求項４の発明にかかる発泡合成樹脂成型体の製造方法は、前記切削処理工程によって形成した切削面を含み塗装しようとする被塗装面を硬化させる表面処理工程は、回転する加熱用冶具によって摩擦熱による加熱を行って軟化させ、そして、熱可塑性樹脂の特性により硬化させるものである。
ここで、回転する加熱用冶具によって加熱を行うのは、同一冶具で切削及び加熱を行ってもよいし、複数個の冶具によって切削と加熱を別々に行ってもよい。勿論、先端の形状及び太さ、形状は使途によって適宜形成される。
請求項５の発明にかかる発泡合成樹脂成型体の製造方法は、前記切削処理工程によって形成した切削面を含み塗装しようとする被塗装面を硬化させる表面処理工程は、合成樹脂材料を塗布し、それを硬化させて塗布した合成樹脂材料の染み込み防止を行う目止め剤としたものである。
ここで、上記目止め剤とは合成樹脂材料の染み込み防止できる合成樹脂材料であればよく、自己の粘性で染み込みが防止され、基材の発泡合成樹脂材料との接着力が確保できるものであればよい。また、染み込みの防止とは、合成樹脂材料により染み込みが防止されるもののみを意味するものではなく、一旦、染み込みが生じた後、合成樹脂材料の硬化により、再度の染み込みができない合成樹脂材料も含むものである。特に、重ね塗りと研磨を繰り返し行うものでは、１回の塗布によって浸透が生じ難くなる合成樹脂材料も含まれるものである。
請求項６の発明にかかる発泡合成樹脂成型体の製造方法の前記前処理工程には、更に、合成樹脂材料による穴埋めを行う穴埋め処理工程を含むものである。
ここで、穴埋め処理工程の穴埋めとは、発泡条件の温度、圧力等の不均一のために部分的に欠損ができているもの、発泡成形時に圧縮したことが要因となり、外圧によりブリッジが形成され、一部に外力が行き届かなくなって欠損ができたもの等、発泡体ビーズの集合体で特定の形状に成型されるが、このとき、発泡時に欠損が存在したまま欠損を残して発泡した発泡合成樹脂材料の欠損箇所がベントホールになるので、その穴埋めをするものである。
請求項７の発明にかかる発泡合成樹脂成型体は、基材となる熱可塑性樹脂からなる発泡合成樹脂材料を特定の形状に切削加工してなる発泡合成樹脂本体と、前記発泡合成樹脂本体の所望の塗装しようとする被塗装面とを具備し、無機系または有機系の中位径（レーザ回折式粒度分布測定装置を用いたレーザ回折・散乱法による中位径）が１〜３００μｍの範囲内の外径を有する球体の中空マイクロバルーンを均一に分散してなる合成樹脂材料を、前記発泡合成樹脂本体の塗装しようとする前記被塗装面の凹凸面を平滑にすべく塗布したものである。
ここで、基材となる熱可塑性樹脂である発泡合成樹脂本体を所定の形状に形成し、合成樹脂材料に均一分散されている球体は、無機系中空マイクロバルーンまたは有機系中空マイクロバルーン等の何れであってもよい。本発明では、３００μｍ以下の中位径の無機系中空バルーンまたは有機系中空バルーンのマイクロバルーンで説明するが、本発明を実施する場合には、ナノバルーンでも実施可能である。勿論、球体であれば、中実なものでも使用できる。
合成樹脂材料に均一分散されている球体は、発泡合成樹脂材料の表面の発泡穴に入り込み、残余の合成樹脂材料が表面を略均一化することによって、表面の凹凸をなくすことができる直径以下のものが使用可能になる。
加えて、本発明にかかる発泡合成樹脂成型体の前記被塗装面の凹凸面を平滑にすべく均一分散させた無機系中空マイクロバルーンまたは有機系中空マイクロバルーン等の球体は、３００μｍ以下の中位径を有するものである。
ここで、球体としてのマイクロバルーンは、単一な空間を持った微細な中空体であり、外殻成分がガラス、シリカ、シラス等の無機系中空バルーンと、熱可塑性樹脂やカーボンを成分とした有機系中空バルーンとがある。例えば、樹脂バルーン、ガラスバルーン、フライアッシュバルーン、シリカバルーン、シラスバルーン、フェノールバルーン、カーボンバルーン、アルミナバルーン、ジルコニアバルーン等がある。
本発明では、３００μｍ以下の範囲の中位径を有する球体は、無機系中空バルーンまたは有機系中空バルーン等のマイクロバルーンで説明するが、本発明を実施する場合には、ナノバルーンでも、或いは３００μｍ以上の中位径のものでも実施可能である。しかし、塗膜の厚みを１００〜３００μｍ以下に形成する場合には、３００μｍ以上の球体の使用は制限される。また、酸化チタンの例示で示しているように、中実な球体でも使用できる。
請求項８の発明にかかる発泡合成樹脂成型体は、基材となる発泡合成樹脂材料からなり所定の形状に形成してなる発泡合成樹脂本体と、無機系または有機系の中位径（レーザ回折式粒度分布測定装置を用いたレーザ回折・散乱法による中位径）が１〜３００μｍの範囲内の外径を有する球体の中空マイクロバルーンを均一に分散してなる合成樹脂材料を、前記発泡合成樹脂本体の塗装しようとする被塗装面に塗布して表面処理層を平滑化した下地層を具備する。
このとき、合成樹脂材料に均一分散されている球体は、発泡合成樹脂本体の表面の発泡穴に入り込み、残余の合成樹脂材料が表面を略均一化することによって、下地層の表面の凹凸をなくすことができる直径以下のものの使用が可能である。
ここで、上記発泡合成樹脂本体は基材となる熱可塑性材料の発泡合成樹脂材料からなるもので、目的の形状に形成されたものである。
また、上記表面処理層は、前記基材を切削して所定の形状に形成すると共に、その切削によって生じた切削面を含み塗装しようとする前記基材の被塗装面に目止め処理によって染み込みを防止すべく表面を硬化させ、被塗装面の表面を研磨して平滑化させるものである。また、被塗装面の凹凸面を緩和させるべく無機系中空マイクロバルーンまたは有機系中空マイクロバルーン等の球体を均一分散してなる合成樹脂材料を塗布し、合成樹脂材料の平滑な面を形成すべく研磨するものである。ここで、被塗装面への塗布は合成樹脂材料でもよいし、合成樹脂塗料であってもよい。即ち、ここでは着色を問題にしないが、合成樹脂塗料の材料でも使用できることを意味する。
更に、合成樹脂材料に均一分散されている球体は、中実球体、無機系中空バルーンまたは有機系中空バルーン等の何れであってもよい。
加えて、本発明にかかる発泡合成樹脂成型体の前記被塗装面の凹凸面を平滑にすべく均一分散させた無機系中空マイクロバルーンまたは有機系中空マイクロバルーン等の球体は、３００μｍ以下の中位径を有するものである。
ここで、球体としてのマイクロバルーンは、単一な空間を持った微細な中空体であり、外殻成分がガラス、シリカ、シラス等の無機系中空バルーンと、熱可塑性樹脂やカーボンを成分とした有機系中空バルーンとがある。例えば、樹脂バルーン、ガラスバルーン、フライアッシュバルーン、シリカバルーン、シラスバルーン、フェノールバルーン、カーボンバルーン、アルミナバルーン、ジルコニアバルーン等がある。
本発明では、３００μｍ以下の範囲の中位径を有する球体は、無機系中空バルーンまたは有機系中空バルーン等のマイクロバルーンで説明するが、本発明を実施する場合には、ナノバルーンでも、或いは３００μｍ以上の中位径のものでも実施可能である。しかし、塗膜の厚みを１００〜３００μｍ以下に形成する場合には、３００μｍ以上の球体の使用は制限される。また、酸化チタンの例示で示しているように、中実な球体でも使用できる。
請求項９の発明にかかる発泡合成樹脂成型体の前記基材となる発泡合成樹脂本体は、比重の異なる材料を処理に応じて重ね合わせてなるものである。
ここで、比重の異なる材料を複数枚積層接着してなる発泡合成樹脂材料は、市販の発泡合成樹脂材料を購入して使用する場合、または、自己の手によって発泡合成樹脂材料を発泡形成する場合の何れであってもよい。
請求項１０の発明にかかる発泡合成樹脂成型体は、更に、前記下地層の上表面に合成樹脂塗料を塗布した塗装層を形成したものである。
ここで下地層と塗装層とは、相性の良い合成樹脂材料であり互いに接着力があるものである。相性の良いとは、一体に混在するものに限らず、容易に分離しない程度の接着力を有するものも含まれる。
請求項１の発泡合成樹脂成型体の製造方法は、切削処理工程で基体としての熱可塑性樹脂の発泡合成樹脂材料を特定の形状に切削して、前処理工程で無機系中空マイクロバルーンまたは有機系中空マイクロバルーン等の球体を均一分散してなる合成樹脂材料を塗布することにより、例えば、前記球体によりビーズラインを球体が挟みこんだり、発泡穴に球体が入り込んだり、発泡穴に球体が入り込むことでその境界に樹脂成分が行き渡り、また、その凹凸面を球体が補充し、その間を樹脂成分が繋ぐから、全体的に目立たなくなる。そして、発泡合成樹脂材料の発泡体のビーズライン、発泡穴、その凹凸が目立たなくなったところで、前記前処理工程で形成した面に後処理工程で顔料を含む合成樹脂塗料を塗布するものである。
特に、発泡合成樹脂材料としてポリウレタン(ＰＵＲ)を使用した場合には、ビーズライン、ベントホールが生じないから、全体の凹凸のみが目立たなくすればよい。
したがって、高価な金型を製作しなくとも、発泡合成樹脂成型体を切削加工することによって、金型で制作したものと同様の発泡合成樹脂成型体が得られるから、多品種少量生産に廉価に成型体を提供できる。特に、発泡合成樹脂成型体は加工が容易であり、使用する合成樹脂のソリッド量からすれば、数分の１から数十分の１という僅かな合成樹脂の使用量によって成型体を形成できるから、省エネにも、環境負荷の軽減にも繋がる。また、発泡率を調整することにより、また、熱可塑性樹脂の発泡合成樹脂材料の選択により、所望の強度及び弾性の成型体が提供できる。
そして、外表面は任意の塗装により、使途に応じてその塗装を選択できるから、違和感のない使用となる。更に、表面処理工程及び前処理工程では、合成樹脂材料を塗布しているが、それは表面を硬化させ研磨できるようにするのが目的であり、繰り返し塗布しても、結果的に繰り返し研磨するから、従来のように、塗膜の厚みを厚くすることはない。そして、発泡合成樹脂成型体の復元力は、発泡合成樹脂材料の弾性に応じたものとなっており、基材の特性を維持したままの発泡合成樹脂の成型品となる。
更に、前処理工程では、前記被塗装面の凹凸面を平滑にすべく、例えば、３００μｍ以下の中位径を有する無機系中空マイクロバルーンまたは有機系中空マイクロバルーン等の球体を均一分散させた合成樹脂材料を塗布するものであるから、無機系中空マイクロバルーンまたは有機系中空マイクロバルーン等の球体が、凹凸を跨いだり、ブリッジしたり、発泡穴に落ち込んだりして目立たなくすることができ、かつ、中空バルーン等の球体として強靭な材料の使用が可能であり、かつ、前記球体の周りを樹脂成分が接合状態になるから、任意の強度に設定でき、また、熟練者でなくとも容易に扱うことができる。また、無機系中空マイクロバルーンまたは有機系中空マイクロバルーン等の球体を均一分散させた合成樹脂材料であり、その混入量によって比重を任意に設定でき、発泡合成樹脂材料の比重と近似したものを使用でき、成型後に重量バランスを調整するという無駄な作業を排除できる。
よって、基材として発泡合成樹脂材料を用いて、特定の形状を削り出して弾性に富む成型体として、塗装面の厚みを厚くすることなく、見栄えの良い、かつ、重量バランスの調整を要しない廉価な発泡合成樹脂成型体の製造方法となる。
加えて、本願発明の発泡合成樹脂成型体の製造方法の前記被塗装面の凹凸面を平滑にすべく均一分散させた無機系中空マイクロバルーンまたは有機系中空マイクロバルーン等の球体は、１〜３００μｍの範囲内の中位径を有する無機系中空マイクロバルーンまたは有機系中空マイクロバルーン等の球体を均一分散させた合成樹脂材料を塗布するものであるから、前記被塗装面の凹凸面を平滑にすべく、凹凸を跨いだり、ブリッジしたり、発泡穴を埋めしたりして目立たなくすることができ、かつ、中空バルーン等の球体として強靭な材料の使用が可能であるから、任意の強度に設定でき、また、熟練者でなくとも容易に扱うことができる。そして、無機系中空マイクロバルーンまたは有機系中空マイクロバルーン等の球体を均一分散させた合成樹脂材料であり、その混入量によって比重を任意に設定でき、発泡合成樹脂材料の比重と近似したものを使用でき、成型後に重量バランスを調整するという無駄な作業を排除できる。
請求項２の発泡合成樹脂成型体の製造方法の前記発泡合成樹脂材料は、比重の異なる材料を処理に応じて重ね合わせてなるものであるから、請求項１に記載の効果に加えて、市販の発泡合成樹脂材料を切削し、任意の形態の発泡合成樹脂成型体が得られる。
特に、例えば、前記発泡合成樹脂材料として比重の高い見栄えの良い材料を表面側とし、内側を比重の低い材料で形成できるから、見栄えと感触を良好とすることができる。また、その時の比重も任意に設定できる。そして、重ね合わせの際に切削前の発泡合成樹脂材料に限られるものではなく、切削加工した発泡合成樹脂材料を重ね合わせてもよい。
請求項３の発泡合成樹脂成型体の製造方法は、更に、前記切削処理工程によって生じた切削面を含み塗装しようとする前記基材の被塗装面を硬化させて研磨する表面処理工程を、前記切削処理工程の後で前処理工程の前に加えたものであるから、請求項１または請求項２に記載の効果に加えて、摩擦熱による加熱、レーザ光のスキャンによる加熱、鉄またはステンレス板からなる熱盤による加熱、超音波による振動加熱等の加熱によって切削面及び塗装しようとする前記基材の被塗装面を加熱することにより基材の被塗装面を硬化させることができ、その被塗装面の上面に形成する層との接合力を強くすることができる。
この表面処理工程は、前記基材の内面のみ、または外面のみ、またはそれらの両方または両方の一部のみとすることもでき、用途によって決定すればよい。この表面処理工程は合成樹脂材料の塗布によって被塗装面が硬化すればよいことから、合成樹脂材料の塗布とすることもでき、任意にその工程の具体的内容を決定できる。
請求項４の発泡合成樹脂成型体の製造方法の前記基材の被塗装面を加熱することにより表面を硬化させる表面処理工程として、加熱用冶具の回転によってその摩擦熱で加熱を含めたものであるから、請求項３に記載の効果に加えて、加熱用冶具の回転によってその摩擦熱で表面が熱可塑性樹脂の表面が軟化され、かつ、その後、硬化されるから研磨に耐える構造となり、任意の形状に研磨加工できる。また、基材となる熱可塑性樹脂からなる発泡合成樹脂材料は、加熱用冶具によって加熱を行うものであり、フライス盤、ＮＣ加工盤、自動工作機械等の加工制御が簡単化できる。
請求項５の発泡合成樹脂成型体の製造方法の前記基材の被塗装面を加熱することにより表面を硬化させる表面処理工程として、合成樹脂材料の塗布による目止め処理を含めたものであるから、請求項３または請求項４に記載の効果に加えて、目止め処理用の塗料の塗布によって染み込みを防止した状態であり、研磨可能になるから、均一な研磨状態が確保でき、良好な被塗装面が得られる。特に、先に、加熱用冶具の回転によってその摩擦熱で表面を硬化する工程を行い、その後、目止め処理用の塗料の塗布を行うと化学的及び物理的に対応でき効果的である。
請求項６の発泡合成樹脂成型体の製造方法の前記前処理工程には、更に、合成樹脂材料による穴埋めを行うものであるから、請求項１乃至請求項５の何れか１つに記載の効果に加えて、合成樹脂材料によるベントホール等の穴埋めにより、大きな窪み、発泡ビーズの欠損等を穴埋めし、平滑な面を形成しやすくなる。
請求項７の発泡合成樹脂成型体は、基材となる発泡合成樹脂材料からなる発泡合成樹脂本体の形状を所定の形状に形成すると共に、前記被塗装面の凹凸面を平滑にすべく無機系中空マイクロバルーンまたは有機系中空マイクロバルーン等の球体を均一分散してなる合成樹脂材料を塗布及び研磨した平滑面を形成したものである。
したがって、発泡合成樹脂材料を特定の形状に切削し、例えば、３００μｍ以下の中位径を有する無機系中空マイクロバルーンまたは有機系中空マイクロバルーン等の球体を均一分散してなる合成樹脂材料を塗布することにより、発泡合成樹脂本体の発泡体のビーズライン及びその凹凸、発泡穴を目立たなく加工できるものである。しかも、前記切削面のビーズライン及びその凹凸からなる面、発泡穴の凹凸を緩和させ、発泡合成樹脂材料の発泡体の凹凸が目立たなくなったところで顔料を含む合成樹脂塗料を塗布できる。
なお、ビーズ状の発泡体以外の直接発泡させた発泡体では、ビーズライン、ベントホールが有しない発泡合成樹脂本体がある。この種の発泡合成樹脂本体では、その処理に対する工程を省略できる。
故に、高価な金型を製作しなくとも、発泡合成樹脂成型体を切削加工することによって、金型で制作したものと同様の発泡合成樹脂成型体が得られるから、多品種少量生産に廉価に成型体を提供できる。特に、発泡合成樹脂成型体は任意の形状に加工が容易であり、使用する合成樹脂のソリッド量からすれば、数分の１から数十分の１という僅かな合成樹脂の使用量によって成型体を形成できるから、省エネ及び環境負荷の軽減にも繋がる。また、発泡率を調整することにより、また、発泡合成樹脂材料の選択により、所望の強度及び弾性の成型体が提供できる。そして、外表面は任意の塗装により、使途に応じてその塗装を選択できるから、違和感のない使用となる。更に、発泡合成樹脂成型体の復元力は、発泡合成樹脂材料の弾性に応じたものとなっており、基材の特性を維持したままの発泡合成樹脂の成型品となる。
更に、例えば、３００μｍ以下の中位径を有する無機系中空マイクロバルーンまたは有機系中空マイクロバルーン等の球体を均一分散させた合成樹脂材料を塗布するものであるから、前記被塗装面の凹凸面を平滑に目立たなくすることができ、かつ、中空バルーン等の球体として強靭な材料の使用が可能であるから、任意の強度に設定でき、また、熟練者でなくとも容易に扱うことができる。また、無機系中空マイクロバルーンまたは有機系中空マイクロバルーン等の球体を均一分散させた合成樹脂材料であり、その混入量によって比重を任意に設定でき、発泡合成樹脂材料の比重と近似したものを使用でき、成型後に重量バランスを調整するという無駄な作業を排除できる。
よって、基材として発泡合成樹脂本体を用いて、特定の形状を削り出して弾性に富む成型体として、塗装面の厚みを厚くすることなく、見栄えの良い、かつ、重量バランスの調整を要しない廉価な発泡合成樹脂成型体となる。また、高価な金型を製作することなく、発泡合成樹脂材料を用いて、特定の形状を削り出して弾性に富む発泡合成樹脂成型体となる。
加えて、本願発明の発泡合成樹脂成型体の前記被塗装面の凹凸面を平滑にすべく均一分散させた無機系中空マイクロバルーンまたは有機系中空マイクロバルーン等の球体は、１〜３００μｍの範囲内の中位径を有する無機系中空マイクロバルーンまたは有機系中空マイクロバルーン等の球体を均一分散させた合成樹脂材料を塗布し、乾燥後研磨するものであるから、前記被塗装面の凹凸面を平滑にすべく、凹凸を跨いだり、ブリッジしたり、発泡穴に落ち込んだりして目立たなくすることができ、かつ、中空バルーン等の球体として強靭な材料の使用が可能であるから、任意の強度に設定でき、また、熟練者でなくとも容易に扱うことができる。そして、無機系中空マイクロバルーンまたは有機系中空マイクロバルーン等の球体を均一分散させた合成樹脂材料であり、その混入量によって比重を任意に設定でき、発泡合成樹脂材料の比重と近似したものを使用でき、成型後に重量バランスを調整するという無駄な作業を排除できる。
請求項８の発泡合成樹脂成型体は、基材となる熱可塑性樹脂からなる発泡合成樹脂材料を特定の形状に切削加工してなる発泡合成樹脂本体と、無機系球体または有機系球体を均一分散してなる合成樹脂材料を、前記発泡合成樹脂本体の塗装しようとする前記被塗装面の凹凸面を平滑にすべく塗布して前記被塗装面を平滑化した下地層としたものである。
したがって、発泡合成樹脂本体を特定の形状に切削し、前記切削によって生じた切削面を硬化させると、発泡合成樹脂本体の発泡体の凹凸を目立たなく加工することができ、しかも、切削面の凹凸の面を緩和させる合成樹脂材料を塗布したり、その研磨をしたりし、それらを繰り返すことにより、発泡合成樹脂本体の発泡体のビーズライン及びその凹凸、発泡穴に球体が落ち込んだりして目立たなくすることができる。そして、発泡合成樹脂本体の発泡体のビーズライン、その凹凸を目立たなくなったところで、顔料を含む合成樹脂塗料を塗布するものである。
このとき、例えば、１〜３００μｍの範囲内の中位径を有する無機系中空マイクロバルーンまたは有機系中空マイクロバルーン等の球体を均一分散させた合成樹脂材料を塗布するものであるから、前記被塗装面の凹凸面を平滑にすべく、凹凸を跨いだり、ブリッジしたり、発泡穴の中に入り込んだりして目立たなくすることができ、かつ、連結した中空バルーンとして強靭な材料の使用が可能であるから、任意の強度に設定でき、また、熟練者でなくとも容易に扱うことができる。また、無機系中空マイクロバルーンまたは有機系中空マイクロバルーン等の球体を均一分散させた合成樹脂材料であり、その混入量によって比重を任意に設定でき、発泡合成樹脂材料の比重と近似したものを使用でき、成型後に重量バランスを調整するという無駄な作業を排除できる。
よって、基材として発泡合成樹脂材料を用いて、特定の形状を削り出して弾性に富む成型体として、塗装面の厚みを厚くすることなく、見栄えの良い、かつ、重量バランスの調整を要しない廉価な発泡合成樹脂成型体となる。また、高価な金型を製作することなく、発泡合成樹脂材料を用いて、特定の形状を削り出して弾性に富む発泡合成樹脂本体となる。
このように、高価な金型を製作しなくとも、発泡合成樹脂成型体を切削加工することによって、金型で制作したものと同様の発泡合成樹脂成型体が得られるから、多品種少量生産に廉価に成型体を提供できる。特に、発泡合成樹脂成型体は加工が容易であり、使用する合成樹脂のソリッド量からすれば、数分の１から数十分の１という僅かな合成樹脂の使用量によって成型体を形成できるから、省エネ及び環境負荷の軽減にも繋がる。また、発泡率を調整することにより、また、発泡合成樹脂材料の選択により、所望の強度及び弾性の成型体が提供できる。そして、外表面は任意の塗装により、使途に応じてその塗装を選択できるから、違和感のない使用となる。
更に、発泡合成樹脂本体を切削して生じた切削面を含み塗装しようとする前記被塗装面を加熱によって硬化させ、及び／または合成樹脂材料を塗布して硬化させているが、それは表面を硬化させて研磨できる平滑な面を形成するのが目的であり、繰り返し塗布しても、結果的に繰り返し研磨するから、従来のように、塗膜の厚みを厚くする必要はない。
よって、高価な金型を製作することなく、発泡合成樹脂材料を用いて、特定の形状を削り出して弾性に富む発泡合成樹脂成型体となる。
加えて、本発明の発泡合成樹脂成型体の前記被塗装面の凹凸面を平滑にすべく均一分散させた無機系中空マイクロバルーンまたは有機系中空マイクロバルーン等の球体は、１〜３００μｍの範囲内の中位径を有する無機系中空マイクロバルーンまたは有機系中空マイクロバルーン等の球体を均一分散させた合成樹脂材料を塗布し、乾燥後研磨するものであるから、前記被塗装面の凹凸面を平滑にすべく、凹凸を跨いだり、ブリッジしたり、発泡穴に落ち込んだりして目立たなくすることができ、かつ、中空バルーン等の球体として強靭な材料の使用が可能であるから、任意の強度に設定でき、また、熟練者でなくとも容易に扱うことができる。そして、無機系中空マイクロバルーンまたは有機系中空マイクロバルーン等の球体を均一分散させた合成樹脂材料であり、その混入量によって比重を任意に設定でき、発泡合成樹脂材料の比重と近似したものを使用でき、成型後に重量バランスを調整するという無駄な作業を排除できる。
請求項９の発泡合成樹脂成型体の前記発泡合成樹脂本体は、比重の異なる材料を複数枚積層接着してなるものであるから、請求項７または請求項８に記載の効果に加えて、市販の発泡合成樹脂材料を切削し、任意の形態の発泡合成樹脂成型体が得られる。
特に、例えば、前記発泡合成樹脂材料として比重の高い見栄えの良い材料を表面側とし、内側を比重の低い材料で形成できるから、見栄えと感触を良好とすることができる。また、その時の比重も任意に設定できる。
請求項１０の発泡合成樹脂成型体には、更に、前記下地層の上表面に合成樹脂塗料を塗布した塗装層を形成したものであるから、請求項８に記載の効果に加えて、安定した塗装状態が維持され、また、必要に応じて耐候性にすぐれ、紫外線に対しても変色が少ない。そして、光沢と弾性に富んだ表面層を形成することができ、長期間安定した成型体となる。
図１は本発明の実施の形態の発泡合成樹脂成型体の製造方法を示す工程のフローチャートである。 図２は本発明の実施の形態の発泡合成樹脂成型体の製造方法の実施例１を示す工程のフローチャートである。 図３は本発明の実施の形態の発泡合成樹脂成型体の製造方法の実施例２を示す工程のフローチャートである。 図４は本発明の実施の形態の発泡合成樹脂成型体の製造方法の発泡合成樹脂材料を積層接着した状態の説明図である。 図５は本発明の実施の形態の発泡合成樹脂成型体の製造方法の積層した発泡合成樹脂材料の切削処理工程の説明図で、(ａ)は切削中の説明図、(ｂ)は切削工具を示す説明図である。 図６は本発明の実施の形態の発泡合成樹脂成型体の製造方法の発泡合成樹脂材料の外表面を切削する切削処理工程の説明図である。 図７は本発明の実施の形態の発泡合成樹脂成型体の製造方法の発泡合成樹脂材料の塗装表面を加熱する表面処理工程で使用する加熱用冶具で、(ａ)は単一径の加熱用冶具、(ｂ)は２段径の加熱用冶具、(ｃ)は３段径の加熱用冶具の斜視図である。 図８は本発明の実施の形態の発泡合成樹脂成型体の製造方法の発泡合成樹脂材料の内側の塗装表面を加熱する表面処理工程の説明図である。 図９は本発明の実施の形態の発泡合成樹脂成型体の製造方法の発泡合成樹脂材料の外側の塗装表面を加熱する表面処理工程の説明図である。 図１０は本発明の実施の形態の発泡合成樹脂成型体の製造方法の発泡合成樹脂材料の内側底面の表面処理工程の説明図である。 図１１は本発明の実施の形態の発泡合成樹脂成型体の製造方法の発泡合成樹脂材料の内側側面の表面処理工程の説明図である。 図１２は本発明の実施の形態の発泡合成樹脂成型体の層構成を説明する説明図である。 図１３は本発明の実施の形態の発泡合成樹脂成型体の加工工程を示す説明図で、図１３（ａ）は切削加工直後の断面拡大説明図、図１３（ｂ）は加熱用冶具による処理工程後の断面拡大説明図、図１３（ｃ）は目止め処理工程後の断面拡大説明図、図１３（ｄ）は穴埋め処理工程後の断面拡大説明図である。 図１４は本発明の実施の形態の発泡合成樹脂成型体の加工工程を示す説明図で、図１４（ａ）は下地処理工程後の断面拡大説明図、図１４（ｂ）は上塗り処理工程後の断面拡大説明図、図１４（ｃ）は仕上げ処理工程後の断面拡大説明図、図１４（ｄ）は穴埋めを先行させた事例の断面拡大説明図である。
以下、本発明の実施の形態について、図面に基づいて説明する。なお、実施の形態において、図示の同一記号及び同一符号は、同一または相当する機能部分であるから、ここではその重複する説明を省略する。
［実施の形態１］
まず、図１乃至図１４を用いて、本発明の実施の形態の発泡合成樹脂成型体及びその製造方法について、全体の概略説明を行う。
図１に示すように、ステップＳ１の基材Ａと基材Ｂの接合処理工程では、基材Ａとしてポリオレフィン（主に、ポリエチレン(ＰＥ)やポリプロピレン(ＰＰ)）からなる発泡合成樹脂材料１０（１２，１３）を使用し、また、比重及び発泡特性が異なる意匠面を形成する基材Ｂとしてウレタン(ＰＵＲ)からなる発泡合成樹脂材料１０（１１）を使用し、それらを図４のように３層にした。
ここでは、基材Ａとなるポリオレフィン（主に、ポリエチレン(ＰＥ)やポリプロピレン(ＰＰ)）からなる発泡合成樹脂材料１０（１２，１３）の比重が０．９〜０．９６程度であり、基材Ｂとしてのウレタン(ＰＵＲ)からなる発泡合成樹脂材料１０（１１）の比重が１．１〜１．５程度であるから、その使用料を少なくしている。
また、均一な発泡体となるウレタンは、ポリイソシアネートとポリオールとを、アミン化合物等の触媒、発泡剤、シリコーンオイル等の整泡剤と混合して、泡化反応と樹脂化反応を同時に行うものであり、製造する場合にも自由度が高いが、比重が高いので、他のポリエチレンやポリプロピレンと同時に使用することにより、全体の重量を軽くすることができる。また、その重量を所定の範囲内にすることもできる。
ここで、比重の異なる材料を複数枚積層接着してなる発泡合成樹脂材料１０（１１，１２，１３；以下、複数枚を特定しないときには、単に『１０』という）は、市販の発泡合成樹脂材料１０を購入して使用する場合、または、自己の手によって発泡合成樹脂材料１０を発泡形成する場合の何れであってもよい。
ステップＳ２の切削処理工程で目的物の基材Ａの発泡合成樹脂材料１２，１３、基材Ｂの発泡合成樹脂材料１１となる熱可塑性樹脂からなる発泡合成樹脂材料１０を特定の形状に切削加工する。このとき、発泡合成樹脂材料１０の全体を特定の形状に切削加工するものばかりでなく、内部のみの切削加工または外部のみの切削加工もあり得る。このとき使用する切削工具は、手動冶具を含む機械装置が使用可能であり、何ら切削加工において切削方法が限定されるものではない。
ステップＳ３の冶具による処理工程では、ステップＳ２の切削処理工程によって生じた切削面及びその切削面１４を含みこれから塗装しようとする基材Ａ，Ｂとしての発泡合成樹脂材料１０の被塗装面１８（図５、図１２参照）を加熱用冶具３０の摩擦熱で硬化させている。ステップＳ３の冶具による処理工程における発泡合成樹脂材料１０の被塗装面１８の硬化は、切削工程が終了した発泡合成樹脂材料１０の被塗装面１８に対して加熱用冶具３０を回転させ、その回転している加熱用冶具３０が軽く被塗装面１８に当たることによって生じる摩擦熱によって得ている。
このとき、ステップＳ２の切削処理工程によって、加熱用冶具３０と接触する面に発生する摩擦熱は、後述する図１３(ａ)に示すように、被塗装面１８には、刃物２１で切断されないで糸状に伸びて部分的に単数または複数が毛羽立っている糸Ｗ、その糸状部が丸まって連結されて粒子化した粒子Ｘ、発泡合成樹脂材料１０の切削されたものの、その際の付着により連結された粉体Ｗ、随所に存在するφ２〜１０ｍｍ程度のベントホールＺ(図１３参照)を強行に分離したり、または軟化させて加熱用冶具３０で押圧して発泡合成樹脂材料１０に一体化させたり、また、切削中に発泡合成樹脂材料１０が軟化して糸状に伸びた発泡合成樹脂材料１０の部分的な個所の除去を行ったり、それを軟化させて加熱用冶具３０の押圧力で発泡合成樹脂材料１０と一体化したりする。そして、起立するビーズラインを軟化させ押圧して平滑化し、また、そのビーズの凹凸を少なくし、かつ、ベントホールＺの周囲を硬くする。
なお、ビーズ状発泡体による発泡以外の直接発泡させる発泡合成樹脂材料１０では、ビーズライン、ベントホールが生じないものがある。しかし、その扱いはビーズライン、ベントホールが生じている発泡合成樹脂材料１０と同じであり、当該処理工程をスキップできるだけである。
ステップＳ３の冶具による処理工程では、加熱用冶具３０によって発泡合成樹脂材料１０の切削した切削面１４を加熱し、温度上昇によって軟化させ、毛羽立ち及び粉体化を防止してなる平滑化した面を形成しているが、本発明を実施する場合、レーザ光のスキャンにより、または熱盤により、発泡合成樹脂材料１０の表面が熱可塑性樹脂として軟化し、結果的に、硬く形成されればよい。
なお、本発明で説明する平滑化とは、「平滑」が「平らで、なめらかなこと」を意味するが、広い範囲の「平ら」を意味するものではなく、「例えば、コーナー部分の面取りした角度変化においても、急激な凹凸変化がないこと」程度の部分的な平坦を意味する。
また、ステップＳ３の冶具による処理工程は物理的に表面を硬化させたものであるが、化学的に目止め処理工程として行うこともできる。
例えば、ステップＳ４の目止め処理工程は、一般的な合成樹脂塗料の材料として使用されているトルエン、セルロースアセテートブチリート(ＣＡＢ)、酢酸ブチルからなる合成樹脂材料を図１２に示す目止め剤４１とし、発泡合成樹脂材料１０の被塗装面１８に塗布している。この目止め剤４１は、発泡合成樹脂材料１０の被塗装面１８を硬くし、研磨作業の際の逃げを防止し、サンドペーパー(紙やすり)、耐水ペーパー等で研磨自在にし、精度の良い表面形状を得るものである。ステップＳ２の切削処理工程によって生じた切削面１４を含み塗装しようとする発泡合成樹脂材料１０の被塗装面１８を硬化させるという意味で、ステップＳ３及びステップＳ４の両者は物理的、化学的な違いがあるものの、実質的に同じ表面処理を行うものである。発泡合成樹脂材料１０の材質によっては、何れか一方のみの選択も可能であるが、商品の耐久性を考慮すると、ステップＳ３の冶具による処理工程及びステップＳ４の目止め処理工程からなる表面処理工程を採用する方が良い。
本発明を実施する場合には、ステップＳ３の冶具による処理工程とステップＳ４の目止め処理工程の両者を実施する表面処理工程は、接合強度を高め、見栄えを良くする意味からすると両工程からなる表面処理工程を実施するのが望ましい。しかし、ステップＳ３の冶具による処理工程またはステップＳ４の目止め処理工程の一方のみとすることもできる。
また、本発明のように、１〜３００μｍまでの範囲の中位径を有する無機系マイクロバルーンまたは有機系マイクロバルーン等の球体Ｓを均一分散してなる合成樹脂材料を塗布及びその乾燥後に研磨する下地処理工程を有するものでは、無機系マイクロバルーンまたは有機系マイクロバルーン間にある合成樹脂材料が、糸状に伸びて毛羽立っている糸Ｗ、糸状部が丸まって形成されて粒子化した粒子Ｘを巻き込み、それを無機系マイクロバルーンまたは有機系マイクロバルーン等の球体Ｓと一体化するから、本実施の形態の発泡合成樹脂成型体の用途によっては、ステップＳ３及びステップＳ４を省略することもできる。
ステップＳ５の下地処理工程は、基材Ａ，Ｂとしての発泡合成樹脂材料１０の被塗装面１８の凹凸面を緩和させ平滑な面とする合成樹脂材料を塗布する前処理工程である。ここで基材Ａ，Ｂとしての発泡合成樹脂材料１０の被塗装面１８の凹凸面とは、ビーズ発泡させる場合には、発泡体のビーズライン及びφ２〜１０ｍｍ程度のベントホールＺ、糸状に伸びて毛羽立っている糸Ｗ、糸状部が丸まって形成されて粒子化した粒子Ｘを巻き込み、その他の凹凸面があり、均一な発泡体となるウレタンでは、凹凸面が主になります。
なお、この実施の形態では、基材Ａ，Ｂの区別なくビーズライン及びベントホール、その凹凸として取り扱う。
ステップＳ５の下地処理工程では、一般には、高弾性で膨張に耐えるドリームコート（関西ペイント（株）製造）を下地剤４３として使用している。ドリームコートは、主成分として、二酸化チタン５〜１０Ｗｔ％、ホワイトスピリット(ミネラルスピリット)１〜５Ｗｔ％、エチレングリコール１〜５Ｗｔ％、デューロン０．１〜１Ｗｔ％を配合したものである。この下地剤４３において、二酸化チタンは１〜１０μｍの粒径を有しているが、光触媒として配合しているものではなく、中実の球体として使用しているものである。また、二酸化チタン５〜１０Ｗｔ％に代えて中位径５μｍのシリカ中空バルーンを配合した。
このとき、二酸化チタンに代えてシリカ中空バルーンの代替が有効であることが確認された。二酸化チタンとシリカ中空バルーンは、化学的に何ら作用をなさないものであるから、無機系中空バルーンと有機系中空バルーンとの使用が確認された。
また、粒子径は、球体Ｓの連続繋がりによる機械的強度の上昇、球体Ｓの機械的強度が所定以上あれば、使用が発泡体環境であるから問題にならないことも確認された。それと同時に消去しようとするビーズライン及びベントホール、その凹凸の大きさから１〜３００μｍの範囲であれば、良好に機能することが確認された。
勿論、ナノバルーンでは実現しないものではなく、高価になり、かつ、塗り重ねが１層分から２層分負荷されるので、１〜３００μｍの中位径のものの使用が望ましい。またその量は二酸化チタン５〜１０Ｗｔ％であったが、比重が軽いので、その個数以上の混入になるが、問題はなかった。
発泡合成樹脂材料１０にベントホールＺが生じている場合には、その対策として、アクリル中空ビーズ入りのアクリルエマルジョンを主成分とする高弾性で膨張に耐えるロハスコート（（株）ＯＫＵＴＡ製造）を穴埋め剤４２として使用した。ここにおいても、アクリル中空ビーズは有機系マイクロバルーンに代えて使用するものである。因みに、アクリル中空ビーズは３０〜１００μｍの中位径を有するものである。勿論、アクリル中空ビーズは３０〜１００μｍの中位径のシリカ中空バルーンに代えることができた。
なお、ＪＩＳ Ｚ ８９０１「試験用粉体及び試験用粒子」の本文及び解説の用語の定義によれば、中位径とは、粉体の粒径分布において、ある粒子径より大きい個数（または質量）が、全粉体のそれの５０％を占めるときの粒子径（直径）、即ち、オーバサイズ５０％の粒径であり、通常、メディアン径または５０％粒子径といいＤ50と表わされる。定義的には、平均粒子径と中位径で粒子群のサイズを表現されるが、ここでは、商品説明の表示、レーザ回折・散乱法によって測定した値である。
そして、この「レーザ回折・散乱法によって測定した中位径」とは、レーザ回折式粒度分布測定装置を用いてレーザ回折・散乱法によって得られた粒度分布において積算重量部が５０％となる粒子径（Ｄ50）をいう。
なお、上記数値は、厳格なものでなく概ねであり、当然、測定等による誤差を含む概略値であり、数割の誤差を否定するものではない。この誤差の観点から見ると、平均粒子径との差も僅少であり、平均粒子径≒中位径であり、平均粒子径＝中位径と見做すこともできる。
順序としては、ステップＳ５の下地処理工程で、まず、穴埋め処理を先行させるのが好適である。即ち、下地処理工程では、二酸化チタン、ホワイトスピリット、エチレングリコール、デューロンを配合した下地剤４３をヘラ塗りで２〜３回塗布し、表面を確認しながらその状態でベントホールＺの穴埋めがし難いときには、アクリル中空ビーズ入りのアクリルエマルジョンを主成分とする穴埋め剤４２を塗り、各回３０分程度の乾燥の後、研磨を行い、重ね塗りを進行させる。
即ち、発泡合成樹脂材料１０にベントホールＺが存在している場合には、ステップＳ５の下地処理工程内で、下地剤４３を塗り、その窪みの大きさに応じて、穴埋め剤４２で穴埋めし、そして、下地塗り、乾燥、研磨を繰り返す。ベントホールＺの大きさによっては、先に穴埋め剤４２でベントホールＺの穴埋めを行い、次いで、被塗装面１８の塗布、乾燥、研磨を繰り返すのが好ましい場合もある。
したがって、図１の本発明の実施の形態の発泡合成樹脂成型体の製造方法の流れ図においては、ステップＳ５の下地処理工程内で穴埋め処理工程を同時に行うこともあり得るし、ステップＳ５で穴埋め処理工程を行わない場合もあり得る。また、その前後を逆にする場合もある。
何れにせよ、ステップＳ５の下地処理工程は、下地処理工程として穴埋め処理を含むものであり、被塗装面１８のビーズライン及びその凹凸面、ベントホールＺ等が表から確認して現出しない程度に処理する。
なお、このステップＳ５の下地処理工程は、穴埋め処理工程を含む下地処理工程であり、ステップＳ３の冶具による処理工程及びステップＳ４の目止め処理工程も下地処理工程の前段階の表面処理工程であり、塗装の載りを良くするものであるから、これらステップＳ３の冶具による処理工程及びステップＳ４の目止め処理工程及びステップＳ５の下地処理工程を含めて前処理工程と呼ぶこととする。
なお、この下地処理工程までで形成された層を下地層５０といい、前処理工程で形成された層に相当する。
次に、ステップＳ５の前処理工程の下地処理工程の後に、ステップＳ６で塗装処理工程を施している。ステップＳ６の塗装処理工程では、ステップＳ３からステップＳ５の前処理工程で形成した被塗装面１８に、顔料を含む合成樹脂塗料を塗布する工程である。ステップＳ６の塗装処理工程で使用する塗装剤４４は、主剤１に対して、硬化剤０．６、シンナー１．２の配合で混合した高弾性で膨張に耐える塗装剤であり、下地剤４３との相性が良く、両者間の接着力が確保されるようにしている。なお、樹脂塗料は白色を使用しているが、他の特定の色を使用してもよい。
塗装剤４４として主剤は、（株）富士塗料工業所製のエラスティックコートＵＮ−５００を使用した。ＵＢ−１２００は、ポリエステルポリオール３０〜４０Ｗｔ％、酸化チタン１０〜２０Ｗｔ％、アクリル樹脂１〜５Ｗｔ％、変性セルロース１〜５Ｗｔ％、酢酸エチル１０〜２０Ｗｔ％、キシレン１０．８Ｗｔ％、トルエン５．３Ｗｔ％、酢酸ノルマループチル１〜５Ｗｔ％、メチルイソブチルケトン１〜５、エチルベンゼン３．０Ｗｔ％、メトキシブチルアセテート１〜５Ｗｔ％を主成分とする配合である。
硬化剤としては、（株）富士塗料工業所製のＵＢ−１２００を使用した。ＵＢ−１２００は、イソシアネートプレポリマー７０〜８０Ｗｔ％、ヘキサメチレン＝ジイソシアネート０．５Ｗｔ％、トルエン２０Ｗｔ％、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート５〜１０Ｗｔ％を主成分とする配合である。
そして、シンナーは、（株）富士塗料工業所製のマイステルシンナーＴＭ−５５１０を使用した。その主成分は、t一ブタノール２０〜３０Ｗｔ％、ジアセトンアルコール２０〜３０Ｗｔ％、メチルイソブチルケトン１０〜２０Ｗｔ％、メチルエチルケトン１０〜２０Ｗｔ％、酢酸イソブチル５〜１０Ｗｔ％、キシレン３．９Ｗｔ％、メトキシブチルアセテート１〜５Ｗｔ％、エチルベンゼン０．６３Ｗｔ％の配合である。
このステップＳ６の塗装処理工程は、塗膜を形成することによって、耐久性、例えば、耐候性、耐酸性を得るものであり、本発明を実施する場合には、通常の塗装と同様に、機械装置に応じて同時に全体の塗装を行うこともできるが、別に、発泡合成樹脂成型体を塗装した上で機械装置の本体等に組付けることもできる。
勿論、塗料としては、着色した顔料の入った塗料に限らず、透明な紫外線をカットする塗料とすることもできる。
なお、塗装剤４４を塗布した層を塗装層６０という。
更に、図１の本実施の形態の発泡合成樹脂成型体の製造方法並びに図１２及び図１３の発泡合成樹脂成型体について詳述する。
発泡合成樹脂材料１０は、発泡させた熱可塑性樹脂であり、主な合成樹脂原料は、ポリウレタン(ＰＵＲ)、ポリスチレン(ＰＳ)、ポリオレフィン（主に、ポリエチレン(ＰＥ)やポリプロピレン(ＰＰ)）であり、他にも、フェノール樹脂(ＰＦ)、ポリ塩化ビニル(ＰＶＣ)、ユリア樹脂(ＵＦ)、シリコーン(ＳＩ)、ポリイミド(ＰＩ)、メラミン樹脂(ＭＦ)等も発泡化して用いることができる。しかし、発泡合成樹脂材料１０の切削面１４を加熱することにより硬化させることを前提とすると、８０〜２００℃の範囲内の温度で変形する合成樹脂材料の使用が望ましい。また、本発明を実施する場合には、発泡率を問うものではないが、使途によっては硬く仕上げるために或いは軽量化するために発泡率の制限、比重の制限を受けるものもある。
なお、本実施例の発泡樹脂粒子(発泡ビーズ)としては、ポリエチレン(Ｃ2Ｈ4)n及びポリプロピレン(Ｃ3Ｈ6)nについては、発泡から特定のブロックを形成したもの、規格製品を積層したものの何れも実験し、両者が使用できることを確認した。
具体的には、直径１ｍｍ程度の細粒状ポリエチレンであるポリエチレンビーズに炭化水素ガスを吸収させ、これに１００℃以上の高温蒸気を通して樹脂を軟化させると共に圧力を加えて発泡させると、発泡したビーズ相互は融着し合い、冷却時にビーズ単位の変形された形状となって発泡ポリエチレンとなる。
発明者らは、図４に示すように、市販されている３枚の特定の縦・横・高さ（１２００×９００×６０ｍｍ）の規格化された基材Ａとしてポリエチレンからなる発泡合成樹脂材料１２，１３を使用し、また、基材Ｂとしてウレタンからなる発泡合成樹脂材料１１を使用した。ポリエチレンからなる発泡合成樹脂材料１２，１３は、各規格化サイズが単体で発泡成形されており、表面の発泡密度が高いスキン層となっている。そのベントホールＺはφ２〜１０ｍｍ程度の材料である。本実施例で５０ｍｍよりも厚い製品を得るには、規格化された発泡合成樹脂材料１２，１３の表面がスキン層となっているから、その両面の接着面にゴム系の接着剤を塗布して積層接着した。
なお、基材Ｂとしてウレタンからなる発泡合成樹脂材料１１は、全体が略均一に発泡し、ており、ベントホールＺは殆ど発生していない。しかし、比重がポリエチレンからなる発泡合成樹脂材料１２，１３よりも大きいので、発泡の際に無機系中空マイクロバルーンまたは有機系中空マイクロバルーン等の中空体で軽量化して使用してもよい。
ゴム系の接着剤１５としては、ゴム糊である市販のボンドＧＵ３８(コニシ（株）)を接着する両面に薄く塗り、そして乾燥させ、接着面を対向させて圧縮し接着した。ボンドＧＵ３８は、主成分がシクロヘキサン３０〜４０Ｗｔ％、アセトン２０〜３０Ｗｔ％、メチルシクロヘキサン１０〜２０Ｗｔ％、酢酸エチル５〜１０Ｗｔ％、ロジン１Ｗｔ％として配合されたクロロプレンゴム系溶剤型接着剤である。また、東亜合成（株）のエバーグリップ１４７４ＳＭ−５、エバーグリップ１４２３のクロロプレンゴム系接着剤も使用できることを確認した。ここで、接着剤１５の厚みは、その存在が視認できない程度に可能な限り薄くし、接着機能のみが維持できればよい。なお、ここで使用するゴム糊は、基材としての発泡合成樹脂材料１１，１２，１３と同じポリエチレンからなる接着剤１５も使用できる。
勿論、発泡合成樹脂材料してのポリエチレン１２，１３とウレタン１１は、ゴム系の接着剤１５とは性質が異なるが、ゴム系の接着剤１５をこの接着に使用するのは１００μｍ以下の厚みにすることができ、結果的に製品の加工には支障がなかったことから使用した。発明者らは、加熱した熱盤によって発泡合成樹脂材料１１，１２，１３の両接着面を接触させ瞬間的に加熱し、その熔融面によって接着を行ったが、熟練を必要とするものの、良好な接着が可能であることを確認した。また、発泡合成樹脂材料１０と同系統のポリエチレン系、ウレタン系の接着剤を使用することもできる。そして、レーザ光のスキャンにより、発泡合成樹脂材料１０の両接着面を加熱してもよい。何れにせよ、発泡合成樹脂材料１０の表面が溶けて硬くなる体積が殆ど無視できる程度、即ち、溶融も含めて３００μｍ以下、望ましくは、１００μｍ程度以下の接着面厚さであればよい。勿論、発泡合成樹脂材料１０と同じ系統の接着剤とすることもできる。
発明者らは、粘り気のあるポリエチレン、ウレタンの材料を特定の縦・横・高さ（１２００×９００×６０ｍｍ）の規格化された発泡合成樹脂材料１１，１２，１３として使用するために積層し、単位面積当たり０．５〜１０ｔ以上の圧力によって押圧して一体に接着した。本発明を実施する場合に、必要な厚みのものが市販されておれば、積層化する必要はない。また、ウレタンは最終成形品の形態として部分的に形成することもできる。
なお、この積層する際の接着に要する押圧力は、発泡体の発泡率によっても、基材の発泡材料によっても変化するから、一義的に決定されるものではない。
このように、本発明の実施物における発泡合成樹脂材料１０としては、１枚または複数枚積層して用いてもよい。勿論、本発明の実施物における直接基材となる発泡合成樹脂材料１０は、任意の概略形状に発泡させてもよい。
基材の発泡合成樹脂材料１０を複数枚で形成するのは、所定の厚みに満たないので、その厚みを出すために積層する場合、比重の大きい材料で作成すると好ましい形状が得られても既定の重量をオーバーしてしまうので、比重の小さい材料とコンビで使用する場合、細かな配慮として、複数枚の発泡合成樹脂材料１０の特性を徐々に変化させて微妙な使用感を醸し出す場合等に好適である。
これらの発泡合成樹脂材料１０を削り出すには、図５に示すように、切削加工に用いる工具（切削工具）であるボールエンドミル２０を使用した。ボールエンドミル２０は、フライスの一種であるドリルに似た外観を有している。ドリルは軸方向に進行し、円形の穴を空けるのに使用されるが、ボールエンドミル２０は、側面の刃で切削し、軸に直交する方向に穴を削り広げる用途に用いられる。また、端面を平滑に仕上げる際にも用いられる。中心部の切れ刃が不完全であるため、端部を弧状に形成することにより、端面を平滑に仕上げることができる。ボールエンドミル２０の回転数５０００〜１５０００ｒｐｍ及び送り速度５００〜３０００ｍｍで処理している。通常は回転数１００００ｒｐｍ、及び送り速度２０００ｍｍ程度である。
本発明の実施の形態では、通常の切削加工するボールエンドミル２０によって、全体の概観形態を削り出している。その後、ボールエンドミル２０によって全体の概観形態を削り出した面は、削り屑の一部が外力によって分離してボロボロの状態であったり、部分的に毛のように繋がっていたり、凹凸が発生していたりしている。
そこで、一般にボールエンドミル２０は、図５の(ａ)及び(ｂ)に示すように、側面の刃２１で切削し、軸に直交する方向に穴を削り広げる用途に用いられるが、本発明の実施の形態で使用するボールエンドミル２０もそれに相違するものではない。その最下端から側面の刃２１までは、フッ素樹脂（ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ））加工が施されており、切削された発泡合成樹脂材料１０、その切削屑が付着しないようにしている。
しかし、下端が若干下に凸状に湾曲させた端部２２を有する刃物は、ボールエンドミル２０の回転によって摩擦熱が発生し、表面を摩擦熱で平滑にする機能がある。表面を摩擦熱で平滑にするとは、発泡合成樹脂材料１０の表面に付着した刃２１で完全に切断されていない微粒の分離または軟化した微粒の押圧による平滑化、切削中に発泡合成樹脂材料１０が軟化して糸状に伸びた部位の除去または押圧による平滑化、起立するビーズラインを軟化させ押圧してなる平滑化等により、凹凸が少なくなっている。
図６のボールエンドミル２０は、発泡合成樹脂材料１０に形成した内側の切削面１４に対して、外側を切削する状態を示すものである。
即ち、ボールエンドミル２０と発泡合成樹脂材料１０の接触角度並びに移動距離及び移動角度等によって発泡合成樹脂成型体の外径形状を削り出すことができる。この技術は一般的な切削加工の技術であるから、詳細な説明を省略する。
図７の加熱用冶具３０は、市販のボールエンドミル２０によって切削加工した後に、専用の先端を弧状とした面を有する摩擦面３１によって、発泡合成樹脂材料１０に形成した切削面１４を摩擦によって加熱する冶具である。図７(ａ)乃至(ｃ)は、異なった種類の加熱用冶具３０の斜視図を示すものである。(ａ)は単一径の加熱用冶具３０であり、(ｂ)は２段径の加熱用冶具３０であり、(ｃ)は３段径の加熱用冶具３０の斜視図である。
即ち、加熱用冶具３０の太さの下端が任意の曲面からなる摩擦面３１となっており、発泡合成樹脂材料１０の切削した個所の切削面１４を含み塗装しようとする基材の被塗装面を摩擦熱で加熱し、温度上昇によって軟化させて、発泡合成樹脂材料１０の切削面１４に平滑面を形成する。これは、平滑面で説明したが、下に凸面及び／または下に凹面を形成する場合も同様に加工できる。
例えば、下に凸面の狭い凹部溝１６を有する切削面１４を形成する場合には、切削面１４を加熱する加熱用冶具３０の太さを図６の（ｂ）に示すようにし、全体的または部分的に細くする摩擦面３２を形成する必要がある。勿論、必要に応じてテーパー面とすることもできる。この加熱用冶具３０は、図１０に示す凹部溝１６の加工等に好適となる。
図７（ｂ）に示す加熱用冶具３０は、直径を２段としているが、３段以上とすることも、図７（ａ）に示すように、単一の太さとすることもできる。
図１１に示す側面に形成した凹状溝１７を摩擦し、内面側の切削面１４に加熱面を形成するには、その内側湾曲部に下側環状部分３３を、凹状溝１７に上側環状部分３５を必要な間隔を維持し、連結部３４を取付部３７に連結部３６を介して形成した加熱用冶具３０の使用が、同時に摩擦加熱することができる。この加熱用冶具３０は、何れも摩擦熱を発生させる位置は、フッ素樹脂のコーティングがなされており、加熱用冶具３０に軟化した樹脂が付着しないようにしている。
なお、本発明を実施する場合の加熱用冶具３０は、図７に示すように、各種の形状とすることができるが、通常、発泡合成樹脂材料１０の内部の切削面１４は内側にあり、露出面になる確率は低い。発泡合成樹脂材料１０の外面が意匠面となり、発泡合成樹脂材料１０の内部の切削面１４側は機器等を収容する場合が多い。当然ながら、そのような使用状態に一義的に決定されるものではないが、確率的に高いものである。
なお、熱可塑性樹脂からなる発泡合成樹脂材料１０をボールエンドミル２０等の刃物で特定の形状に切削加工する工程を、本実施の形態ではステップＳ２の切削処理工程という。また、それによって形成された面は加熱用冶具３０によって物理化学的に硬化された硬化層の面となる。但し、加熱用冶具３０による硬化層は、一般的に数１０μｍから１００μｍ以下の層であり、連続的に変化しているから通常は面と認識されるに過ぎない。
本実施の形態における実施物からの加熱用冶具３０による硬化層の確認では、発泡合成樹脂材料１０の微粒子粉体が付着してないこと、糸状に伸びた部位が存在してないことにより、ステップＳ２の冶具による処理工程がなされているか否かが確認される。
本実施の形態では、加熱用冶具３０によって発泡合成樹脂材料１０の切削した個所の切削面１４を加熱し、温度上昇によって軟化させ、発泡合成樹脂材料１０の微粒子粉体が付着しているか、糸状に伸びて部分的に毛羽立っているか、粉体化した面を有しているかの場合には、それらを物理化学的に平滑化することができる。しかし、本発明を実施する場合には、加熱用冶具３０の摩擦に代えて、レーザ光のスキャンにより、発泡合成樹脂材料１０の表面を軟化させ、平面的に薄く、硬く形成したものであっても同様の効果が得られた。
切削によって生じた切削面１４を加熱した後に、前記切削、加熱で形成した切削加熱面に凹凸面を緩和させるステップＳ４で目止め剤４１としての合成樹脂材料を塗布する。この目止め剤４１は、発泡合成樹脂材料１０の被塗装面１８を硬化させるもので、発泡合成樹脂材料１０の表面にトルエン２８Ｗｔ％、セルロースアセテートブチリート(ＣＡＢ)１５〜２０Ｗｔ％、酢酸ブチル５５〜６０Ｗｔ％からなる混合物の目止め剤４１を５〜１０回塗布し、この合成樹脂材料からなる目止め剤４１の塗布により発泡合成樹脂材料１０のビーズの発泡の際に生ずる微細孔に対する染み込みを防止させている。しかし、気泡等の存在で１回の塗布で完全な目止めが完了しない場合には、サンドペーパー(紙やすり)、耐水ペーパー等の研磨と塗布とを繰り返し行うことになる。
発明者らは、トルエン、セルロースアセテートブチリート(ＣＡＢ)、酢酸ブチルからなる混合物以外の合成樹脂材料も目止め剤４１として使用できるかを試験した。結果、発泡合成樹脂材料１０の表面に接着するものであり、粘度が適当に高いもので、乾燥によって剥がれない合成樹脂材料であれば、使用に耐えることが確認された。即ち、目止め剤４１は、合成樹脂材料の塗布による染み込みを防止する平滑な合成樹脂膜を作るものであり、その種類は水性目止め剤、油性目止め剤、合成樹脂目止め剤等が使用でき、特に、発泡合成樹脂材料１０との接着が維持できれば、いずれでも使用が可能である。また、塗料でも使用可能であるが、価格的に不経済となることを無視すれば使用可能である。
目止め剤４１は、１〜１２回塗布されるが、その間に塗布し、硬化した層は、研磨による磨きを入れ、研磨ができ難くなったとき、再度の塗布を行い、その繰り返しを行う。この工程をステップＳ４の目止め処理工程という。この目止め剤４１は研磨が可能になるように、表面をサンドペーパー(紙やすり)、耐水ペーパー等で研磨し、最初は１００番程度から徐々に細かいものに変化させて研磨している。
研磨による磨きの効果が生じ難くなったとき、ステップＳ４の目止め処理工程から次のステップＳ５の下地処理工程に移行する。
なお、この目止め剤４１に中空バルーンを均一分散して混合したが、隙間の間隔に応じて樹脂成分が浸透する箇所と、中空バルーンが浸透する箇所ができ、機械的強度を上げることができる。
本実施の形態で説明した加熱用冶具３０による摩擦加熱、レーザ光のスキャンにより基材である発泡合成樹脂材料１０の被塗装面１８を硬化させるステップＳ３の冶具による処理工程は、ステップＳ４の目止め処理工程が合成樹脂材料の塗布による染み込みを防止するという機能を有し、ステップＳ３の冶具による処理工程においても、摩擦加熱及び押圧により、発泡合成樹脂材料１０の表面密度を上げる機能を有しているから、両工程の基本的機能として同一の効果がある。したがって、何れか一方または後の処理によっては両方の工程を省略することもできる。また、両者を使用することもできる。そして、目止め剤４１に中空バルーンを均一分散して混合したときには、発泡ビーズ間の隙間に応じて樹脂成分が浸透するから、後述する下地剤４３の粘度を低下すれば、その樹脂成分が浸透し、中空バルーンがそれらを覆うことから、両者を省略することもできる。
次に、ステップＳ５の下地処理工程では、実用化の前段階で二酸化チタン、ホワイトスピリット、エチレングリコール、デューロンを配合した下地剤４３を使用した。発明者らは、二酸化チタンが着色及びバルーンとしての機能を有するものとして３Ｍグラスバブルズ（住友スリーエム（株）製造）の中位径１５〜１３５μｍ、または、有機・無機ハイブリッドフィラーのＥｘｐａｎｃｅｌ（日本フィライト（株）製造）で１０〜９０μｍの中位径の粒子を補充し、特性の変化を調べたが特性に変化はなかった。
そこで、ホワイトスピリット、エチレングリコール、デューロンに中空バルーンを配合した下地剤４３を作成し、それを塗布し、研磨したが、実用に耐えることが確認された。
また、穴埋め剤４２としてアクリル中空ビーズ入りのアクリルエマルジョンを主成分とする材料を使用したが、ステップＳ６の塗装処理工程で塗布する合成樹脂塗料との密着性をよくするパテ、塗料を含む合成樹脂材料にバルーンを入れて塗布するものである。前記基材となる発泡合成樹脂材料にベントホールが存在するものでは、それらベントホールの窪みを緩和させるパテ、塗料を含む合成樹脂材料を塗布する。但し、パテ、塗料を含む合成樹脂材料には、無機系バルーンまたは有機系バルーンを均一分散されているものの使用が前提となる。このとき使用できるパテとしては、ラッカーパテ、エポキシパテ、ポリエステルパテ、光硬化パテ、瞬間接着パテ等があり、発泡合成樹脂材料の種類によって選択される。また、塗装剤４４の塗料は、前記パテ及び塗装処理工程における塗装剤４４の種類によって決定される。
通常、発泡合成樹脂材料にベントホールが存在すると、それに対して無機系中空マイクロバルーンまたは有機系中空マイクロバルーンを均一分散されたパテをヘラで塗って、表面を面一とする。このとき使用するバルーンは、中位径が３００μｍより大きいものであると、発泡合成樹脂材料の細部に浸透し難く、また、塗り上げの厚みも下地剤４３が３００μｍ以下であるから、それ以下のバルーンの混入が好ましい。更に、好ましくは、１００μｍ以下が望ましい。
しかし、発明者らは１μｍ以下のナノバルーンについても実験を行ったが、ナノバルーンでも同様の効果があることが確認された。しかし、ナノバルーンを使用すると高価となるから、商品化の観点からすると１〜３００μｍのマイクロバルーンの選択が望ましい。
この目止め剤４１を塗布し、研磨した表面に複数回下地剤４３を塗布し、そして、研磨する。塗布の仕方は、ヘラ塗りであっても、スプレーガンで噴霧してもよい。このとき、噴霧する下地剤４３の粘度は、エチレングリコールの量によって調整される。
また、この下地剤４３を塗布した後、下地剤４３で形成した面を平滑にサンドペーパー、耐水ペーパー等で研磨し、複数回の塗布とその研磨を繰り返している。ここではサンドペーパー、耐水ペーパー等で研磨すると説明したが、水研ぎ等の他の研ぎ方を採用してもよい。
ここでは、ステップＳ５の下地処理工程で発泡合成樹脂材料１０の被塗装面のビーズライン及びベントホール、その凹凸面を緩和させ平滑とすべく処理する。即ち、通常、ビーズライン及びその凹凸面のみではなく、φ２〜１０ｍｍ程度のベントホールが存在する。φ２〜１０ｍｍ程度のベントホール及び前の工程で除去できなかったビーズライン及びその凹凸面は、穴埋め処理で除去することになる。
ステップＳ５の下地処理工程では、下地剤４３を作成し、これを発泡合成樹脂材料１０の被塗装面１８に塗布し、乾いた状態で研磨し、それを１〜１２回繰り返し、被塗装面１８を平滑にする。同時に、発泡合成樹脂材料１０にベントホールＺが存在している場合には、穴埋め処理を行い、穴埋め剤４２としてバルーン入りのポリエステル樹脂パテを使用し、その窪みの大きさに応じて、ステップＳ４の下地処理工程の塗布、乾燥、研磨を繰り返す。ベントホールＺの大きさによっては、先に穴埋め剤２３でベントホールＺの穴埋めを行い、次いで、被塗装面１８の塗布、乾燥、研磨を繰り返すのが好ましい場合もある。
この実施例では、ステップＳ５の下地処理工程で穴埋め処理が行われているが、分離して行うこともあり得るし、均一な発泡体となり得るウレタンの場合には、ステップＳ５で穴埋め処理を行わない場合もあり得る。何れにせよ、ステップＳ５の下地処理工程での穴埋め処理は、被塗装面のビーズライン及びその凹凸面、ベントホールＺ等が表から確認して現出しない程度に処理できればよい。このベントホールＺ等の穴埋め処理を含めて、ベントホールＺ及びビーズライン及びその凹凸面を見えなく処理する工程は、ステップＳ５の下地処理工程を構成している。
ステップＳ５の下地処理工程に穴埋め処理を組み入れる事例で説明したが、本発明を実施する場合には、その程度によってはステップＳ４の目止め処理工程の直前または直後に行うこともできる。勿論、ベントホールＺが生じていないものでは、穴埋め処理を省略できる。
即ち、ステップＳ５の下地処理工程は、ステップＳ３の冶具による処理工程及びステップＳ４の目止め処理工程に依存するものであり、発泡合成樹脂材料１０の塗装の前準備であるから、これにより前処理工程を構成している。
次に、ステップＳ３乃至ステップＳ５からなる前処理工程によって形成した下地剤４３を塗布した上を研磨し、それを複数回繰り返した後、ステップＳ６の塗装処理工程としての塗装剤４４を塗布する。
塗装処理工程で使用する塗装剤４４は、主剤１に対して、硬化剤０．６、シンナー１．２の配合で混合した塗料であり、下地剤４３との相性が良く、両者間の接着力が確保されるものである。なお、樹脂塗料は白色を使用しているが、他の特定の色を使用してもよい。
更に、ステップＳ６の塗装処理工程で塗布した塗装剤４４の上面を研磨し、その塗布と研磨を複数回繰り返す。ここでは、ステップＳ５の下地処理工程で形成した被塗装面１８に顔料を含む合成樹脂塗料の樹脂塗料を塗布する塗装処理工程となる。
この実施例では、樹脂塗料を♯５５ウレタックス(無鉛)ホワイトとし、何色でもそこに上塗りできるようにした。即ち、この時点で他の構成部品と同一の塗装を行う場合には、他の部品と同一の塗装処理工程に入る。
前述したように、ステップＳ６の塗装処理工程で何色にも塗装できるようにしているが、更に、表面に塗膜を形成し、耐久性の塗料を塗布する仕上げ塗装処理を追加することができる。この仕上げ塗装処理工程では、例えば、仕上げ剤４５として、硬化剤０．４Ｗｔ％に対して樹脂塗料１Ｗｔ％、シンナー０．８Ｗｔ％の配合とした塗料を塗布することができる。
実施例で使用した仕上げ剤４５としては、硬化剤としてイソシアネート系硬化剤であるレタンＰＧエコスポイラー用マルチ硬化剤(関西ペイント)を使用した。その成分は、酢酸エチル５〜１０Ｗｔ％、ヘキサメチレンジイソシアネート(ＨＭＤＩ)ＵＲ０．１〜１Ｗｔ％、ヘキサメチレンジイノシアネート・オリゴマー５〜１０Ｗｔ％、ＨＭＤＩ系ポリイソシアネート１６５〜７０Ｗｔ％である。
また、樹脂塗料として、レタンＰＧ８０ ５３１ホワイト ベース(関西ペイント)を使用した。その成分は、非結晶性シリカＡ１〜５Ｗｔ％、二酸化チタン２０〜２５Ｗｔ％、トルエン３６Ｗｔ％、キシレン０．１〜１Ｗｔ％、エチルベンゼン０．１〜１Ｗｔ％、エチルアルコール０．１〜１Ｗｔ％、メチルエチルケトン１〜５Ｗｔ％、酢酸エチル１〜５Ｗｔ％、酢酸イソブチル１〜５Ｗｔ％である。
そして、シンナーとして、レタンＰＧシンナー超遅乾形(関西ペイント)を使用した。その成分は、石油ナフサＧ１５〜２０Ｗｔ％、石油ナフサＨ１〜５Ｗｔ％、キシレン２０Ｗｔ％、エチルベンゼン１８Ｗｔ％、クメン０．１〜１Ｗｔ％、１，３，５−トリメチルベンゼン３Ｗｔ％、ナフタレン０．１〜１Ｗｔ％、１，２，４−トリメチルベンゼン９．８Ｗｔ％、メトキシブチルアセテート１〜５Ｗｔ％、酢酸ブチル１〜５Ｗｔ％である。
ここで使用する仕上げ塗装処理層は、最表面に塗膜を形成することによって、耐久性、即ち、耐候性、耐酸性等を得るものであり、本発明を実施する場合には、通常の塗装と同様に、機械装置に応じて必要に応じ、同時に全体の塗装を行うこともできるが、別に、塗装した上で機械装置の本体等に組付けることもできる。
次に、図１２及び図１３、図１４を用いて、発泡合成樹脂成型体の製造過程の切削処理工程及び下地処理工程について詳述する。
図１２乃至図１４に示すように、ステップＳ２の切削処理工程で熱可塑性樹脂からなる発泡合成樹脂材料１０を特定の形状に切削加工し、発泡合成樹脂本体４０(１０)を形成する。詳しくは、図１３(ａ)のように、発泡合成樹脂本体４０の被塗装面１８には、刃物２１で切断されないで糸状に伸びて部分的に毛羽立っている糸Ｗ、その糸状部が丸まって連結された粒子化した粒子Ｘ等を有している。また、発泡合成樹脂材料１０の切削されたものの、その際の付着により連結された粉体Ｗが付着している。また、随所にベントホールＺが存在している。
それに対して、ステップＳ３による冶具による処理工程を経たものでは、図１３(ａ)に示した刃物２１で切断されないで糸状に伸びて部分的に毛羽立っている糸Ｗは、図１３(ｂ)に示したように、摩擦熱を受けその表面張力により、容積が最小になる。また、図１３(ａ)に示した糸状部が丸まって連結された粒子Ｘと同様、摩擦熱で平滑化したり、粉体粒子となったりして離れて除去される。このとき、ベントホールＺについては、開口を糸状に伸びて部分的に毛羽立っている糸Ｗ及び粉体粒子として離れて除去された粒子Ｘによって若干狭められる程度であり、大きな変化はない。
ステップＳ４の目止め処理工程では、目止め剤４１を発泡合成樹脂本体４０(１０)の被塗装面１８に塗布している。この合成樹脂材料の目止め剤４１は、発泡合成樹脂本体４０(１０)の被塗装面１８を硬くし、研磨作業の際の逃げを防止して、その研磨を自在にし、図１３(ｂ)のように、精度の良い表面形状を得るものである。このとき、被塗装面１８のビーズラインの図示しない浅い凹面は目止め剤４１によって充填されることになる。通常、被塗装面１８の発泡ビーズの凹面は、図１３(ｃ)のように、発泡ビーズの大きさに略対応し、下地剤４３の無機系中空マイクロバルーンまたは有機系中空マイクロバルーン等の球体である中空バルーンＳによってその充填数が特定される。
ステップＳ５の下地処理工程は、図１３(ｃ)のように、発泡合成樹脂本体４０の被塗装面１８のビーズライン及びベントホールＺ、その凹凸面を中空バルーンＳで緩和させ平滑な面とすべく合成樹脂材料と共に塗布する。通常、発泡合成樹脂材料１０には、大きくて、φ２〜１０ｍｍ程度のベントホールＺが生じている可能性があるので、その対策としてステップＳ５の穴埋め処理工程を進行させるのが好適である。即ち、前処理工程では、下地剤４３を発泡合成樹脂本体４０の被塗装面１８に塗布し、乾いた状態で研磨し、それを１〜１２回繰り返し、下地剤４３の上表面を平滑な面にする。同時に、発泡合成樹脂本体４０にベントホールＺが存在している場合には、ステップＳ５でベントホールＺの穴埋め処理を行い、穴埋め剤４２としてポリエステル樹脂パテを使用し、その窪みの大きさに応じて、ステップＳ４の下地処理工程の下地剤４３の塗布、乾燥、研磨を繰り返す。ベントホールＺの大きさによっては、図１３(ｄ)に示すように、先に穴埋め剤４２で中空バルーンＳを利用してベントホールＺの穴埋めを行い、次いで、中空バルーンＳを含む下地剤４３で被塗装面１８の塗布、乾燥、研磨を繰り返すのが好ましい場合もある。
例えば、図１４(ａ)に示すように、発泡合成樹脂材料１０の被塗装面１８の面には、ベントホールＺ程度までは大きくないが、切削加工工程により上面に開口する発泡穴が無数に存在する。そこに対して下地剤４３によって中空バルーンＳを充填する。また、発泡穴よりも大きいベントホールＺは穴埋め剤４２によってアクリル中空ビーズ入りのアクリルエマルジョンが供給される。
ウレタンのように直接発泡を行う発泡合成樹脂材料１０の被塗装面１８の面には、切削加工工程により上面に開口する発泡穴が無数に存在する。そこに対して下地剤４３によって中空バルーンＳを充填すると中空バルーンＳは周囲に樹脂成分を有しているから、その中空バルーンＳが発泡穴で安定し、残余の樹脂成分が被塗装面１８の表面に出てくる。それによって接着力が大きくなり、かつ、表面の凹凸が平坦化される。
この状態で、図１４（ｂ）の上塗り処理工程後の断面拡大説明図に示すように、塗装剤４４を下地剤４３の上面に塗布し、更に必要に応じて図１４（ｃ）の仕上げ処理工程後の断面拡大説明図のように、仕上げ剤４５を塗布する。
なお、図１３(ｄ)に示すように、穴埋めを先行させた事例では、図１４（ｄ）に示すように、下地剤４３がそれらに塗布されることになる。
このようにして、本発明の実施の形態の発泡合成樹脂成型体を得ている。
上記実施の形態の発泡合成樹脂成型体の製造方法は、比重の異なる材料または比重の同じ材料を複数枚積層し、接着するステップＳ１からなる基材Ａと基材Ｂの接合処理工程と、単一または異なる基材Ａと基材Ｂからなる基材となる熱可塑性樹脂からなる発泡合成樹脂材料１０を特定の形状に切削加工するステップＳ２からなる切削処理工程と、そのステップＳ２からなる切削処理工程によって生じた切削面１４を含み塗装しようとする発泡合成樹脂材料１０の被塗装面１８を硬化させて研磨し、それを１〜１２回繰り返すステップＳ３からなる冶具による処理工程と、被塗装面１８のビーズライン及びベントホールＺ、その凹凸面を平滑とすべく無機系中空マイクロバルーンまたは有機系中空マイクロバルーンを均一分散してなる合成樹脂材料を塗布及びその乾燥後に研磨し、下地層５０を形成するステップＳ５の下地処理工程と、前記下地処理工程で形成した上表面の被塗装面１８に顔料を含む合成樹脂塗料を塗布してなる塗装層６０からなるステップＳ６でなる塗装処理工程とを具備するものである。
上記実施の形態の発泡合成樹脂成型体の製造方法は、ステップＳ２の切削処理工程で基体としての熱可塑性樹脂の発泡合成樹脂材料１０を特定の形状に切削して、ステップＳ２の切削処理工程によって生じた切削面１４を含み、塗装しようとする被塗装面１８の表面を硬化させ、発泡合成樹脂材料１０の、例えば、発泡体のビーズライン及びベントホールＺ、その凹凸面を目立たなくするステップＳ３の冶具による処理工程及びステップＳ４の目止め処理工程及びステップＳ５の下地処理工程からなる前処理工程により、塗装しようとする被塗装面１８のビーズラインを見えなくし、かつ、そのベントホールＺ等の凹凸面を緩和させる無機系中空マイクロバルーンまたは有機系中空マイクロバルーン等の中空バルーンＳを均一分散してなる合成樹脂材料を塗布し、被塗装面１８の凹凸面を平滑にすべく、凹凸を跨いだり、ブリッジしたり、発泡穴に落ち込んだりして目立たなくすることができ、かつ、中空バルーンとして、中空バルーンＳとしても強靭な材料の使用が可能であるから、任意の強度に設定でき、また、熟練者でなくとも容易に扱うことができる。そして、無機系中空マイクロバルーンまたは有機系中空マイクロバルーン等の中空バルーンＳを均一分散させた合成樹脂材料であり、その混入量によって比重を任意に設定でき、発泡合成樹脂材料１０の比重と近似したものを使用でき、成型後に重量バランスを調整するという無駄な作業を排除できる。そして、発泡合成樹脂材料１０の発泡体のビーズライン及びベントホールＺ、その凹凸を目立たなくなったところで、ステップＳ５の下地処理工程で形成した下地層５０にステップＳ６の塗装処理工程からなる後処理工程で顔料を含む合成樹脂塗料を塗布した塗装層６０とするものである。
したがって、高価な金型を製作しなくとも、切削加工することによって金型で制作したものと同様の発泡合成樹脂成型体が得られるから、多品種少量生産に廉価に成型体を提供できる。特に、発泡合成樹脂成型体は加工が容易であり、使用する合成樹脂のソリッド量からすれば、数分の１から数十分の１という僅かな合成樹脂の使用量によって成型体を形成できるから、省エネにも、環境負荷の軽減にも繋がる。また、発泡率を調整することにより、また、熱可塑性樹脂の発泡合成樹脂材料１０の選択により、所望の強度及び弾性の成型体が提供できる。そして、外表面は任意の塗装により、使途に応じてその塗装を選択できるから、違和感のない使用となる。更に、ステップＳ１０の下地処理工程では、合成樹脂材料を塗布しているが、それは表面を硬化させ研磨によって平滑面を形成するのが目的であり、繰り返し塗布しても、結果的に繰り返し研磨するから、従来のように、塗膜の厚みを厚くすることはない。
更に、ステップＳ５からなる下地処理工程では、被塗装面１８の凹凸面を平滑にすべく、例えば、１〜３００μｍの範囲内の外径を有する無機系マイクロバルーンまたは有機系マイクロバルーンを均一分散させた合成樹脂材料を塗布し、そして、乾燥後研磨するものであるから、無機系マイクロバルーンまたは有機系マイクロバルーン等の中空バルーンＳが、凹凸を跨いだり、ブリッジしたりして目立たなくすることができ、かつ、マイクロバルーンとして強靭な材料の使用が可能であるから、任意の強度に設定でき、また、熟練者でなくとも容易に下地層５０を形成することができる。また、無機系マイクロバルーンまたは有機系マイクロバルーン等の中空バルーンＳを均一分散させた合成樹脂材料であり、その混入量によって比重を任意に設定でき、発泡合成樹脂材料の比重と近似したものを使用でき、成型後に重量バランスを調整するという無駄な作業を排除できる。
よって、単一または異なる基材Ａと基材Ｂからなる基材として発泡合成樹脂材料を用いて、特定の形状を削り出して弾性に富む成型体として、塗装面の厚みを厚くすることなく、見栄えの良い、かつ、重量バランスの調整を要しない廉価な発泡合成樹脂成型体の製造方法となる。
単一または異なる基材Ａと基材Ｂからなる基材となる発泡合成樹脂材料１０は、１枚または複数枚積層接着してなるものである。したがって、市販の発泡合成樹脂材料１０を切削し、任意の形態の発泡合成樹脂成型体が得られる。
また、単一または異なる基材Ａと基材Ｂからなる基材の被塗装面１８を硬化させ、下地層５０を形成するステップＳ５からなる下地処理工程は、加熱用冶具３０の回転によってその摩擦熱で加熱を行う加熱用冶具３０による処理工程を含むものであるから、加熱用冶具３０の回転によってその摩擦熱で表面が熱可塑性樹脂からなる発泡合成樹脂材料１０の表面が軟化され、かつ、その後、硬化されるから研磨に耐える構造となり、任意の形状に研磨加工できる。また、基材となる熱可塑性樹脂からなる発泡合成樹脂材料１０は、加熱用冶具３０によって加熱を行うものであり、フライス盤、ＮＣ加工盤、自動工作機械等の加工制御が簡単化できる。
単一または異なる基材Ａと基材Ｂからなる基材の被塗装面１８を硬化させるステップＳ５からなる下地処理工程は、合成樹脂材料の塗布による染み込みを防止するステップＳ４からなる目止め処理工程を含むものであるから、ステップＳ４からなる目止め処理用の樹脂の塗布によって染み込みを防止した状態であり、研磨可能になるから、均一な研磨状態が確保でき、良好な被塗装面１８が得られる。特に、先に、加熱用冶具３０の回転によってその摩擦熱で表面を硬化する工程を行い、その後、目止め処理用の塗料の塗布を行うと化学的及び物理的に対応でき効果的である。
ステップＳ５からなる下地処理工程は、合成樹脂材料による穴埋めを行う穴埋め処理を含むものであるから、合成樹脂材料によるベントホールＺ等の穴埋めにより、大きな窪み、発泡ビーズの欠損等を穴埋めし、下地層５０に平滑な面を形成できる。
また、耐久性の塗料を塗布するステップＳ６からなる塗装処理工程は、耐久性により見栄えの良い期間が長くなり、塗装層６０として安定した塗装状態が維持される。
実施例１
図１の実施の形態では、ステップＳ１で単一または異なる基材Ａと基材Ｂからなる基材を接合処理することを前提に説明した。このとき、基材Ａと基材Ｂは重ね合わせた後に、一体化した発泡合成樹脂材料１０として切削処理を行った。
しかし、本発明を実施する場合、特に、比重が異なっている基材Ａと基材Ｂの使用で、例えば、一方がウレタンで所定の形状に成型した場合には、その成形精度を上げることができるから、両者を別々の切削処理でステップＳ１１の基材Ａの切削処理工程とステップＳ１２の基材Ｂの切削処理工程で行い、それをステップＳ１３の接合処理工程で接合し、そして、ステップＳ１４で冶具による処理工程に移行、その後、図１に示すステップＳ４以降の処理と対応させたものである。
即ち、ステップＳ１４で冶具による処理工程行い、ステップＳ１５で目止め処理を行い、ステップＳ１６で下地層５０を形成する下地処理工程、ステップＳ１７で塗装層６０を形成する塗装処理工程を行うものである。
この実施例１の場合にも、前処理工程はステップＳ１４で冶具による処理工程、ステップＳ１５の目止め処理工程、ステップＳ１６の下地処理工程によって構成されており、また、後処理工程はステップＳ１７の塗装処理工程で構成されている。
本実施例では、ステップＳ１１の基材Ａの切削処理工程とステップＳ１２の基材Ｂの切削処理工程で行った後、それをステップＳ１３の接合処理工程で接合し、ステップＳ１４で冶具による処理工程に移行、その後、図１に示すステップＳ４以降の処理と対応させている。しかし、ステップＳ１１の基材Ａの切削処理工程とステップＳ１２の基材Ｂの切削処理工程の後、先に個々に冶具による処理工程を行い、それを接合処理工程で接合することもできる。同様に、ステップＳ１５の目止め処理工程を省略したり、前後させたりすることができる。
また、特に、ウレタンで所定の形状に切削処理した場合には、その成形精度を上げることができるから、冶具による処理工程及び目止め処理工程を省略できる。
実施例２
また、図１の実施の形態では、基材Ａと基材Ｂは重ね合わせた後に、一体化した発泡合成樹脂材料１０として切削工程に入っている。また、図２の実施の形態では、例えば、一方がウレタンで所定の形状に成型した場合、その成型精度を上げることができる。
したがって、基材Ａがポリエチレンやポリプロピレンの場合には、ステップＳ２１及びステップＳ２２で加工精度を上げ、ウレタン等からなる基材Ｂの切削処理工程で密度を上げた成型精度で加工し、ステップＳ２４で接合処理を行い、ステップＳ２５で下地処理工程、ステップＳ２６で目止め処理工程、ステップＳ２７で塗装層６０を形成する塗装処理工程を行うものである。
この実施例２の場合にも、前処理工程はステップＳ２２で冶具による処理工程、ステップＳ２５の目止め処理工程、ステップＳ２６の下地処理工程によって構成されており、また、後処理工程はステップＳ２７の塗装処理工程で構成されている。
この実施例の場合にも、ウレタン等からなる基材Ｂの切削処理工程では、精度を上げることができるから、ポリエチレンやポリプロピレンの場合に比較して、冶具による処理工程、目止め処理工程を省略することができる。
また、ウレタン等のように直接発泡させるものでは、その面を意匠面とするか否か、直接発泡する材料を何層使用するかによって冶具による処理工程、目止め処理工程の入れるタイミング、省略が決定される。
上記実施の形態の発泡合成樹脂成型体は、基材となる熱可塑性樹脂からなる発泡合成樹脂材料１０を特定の形状に切削加工してなる発泡合成樹脂本体４０と、発泡合成樹脂本体４０の所望の周囲に塗装しようとする被塗装面１８を具備し、被塗装面１８に塗装してなる発泡合成樹脂成型体において、所定の形状に形成してなる発泡合成樹脂本体４０の被塗装面１８を加熱によって硬化させ、及び／または合成樹脂材料を塗布して硬化させ、そして、被塗装面１８を硬化状態にして研磨し、かつ、被塗装面１８の凹凸面を平滑にすべく無機系マイクロバルーンまたは有機系マイクロバルーンを均一分散してなる合成樹脂材料を塗布及び研磨し、下地層５０を形成したものである。
上記実施の形態の発泡合成樹脂成型体は、単一または異なる基材Ａと基材Ｂからなる基材となる発泡合成樹脂材料１０からなる発泡合成樹脂本体４０の形状を所定の形状に形成すると共に、前記単一または異なる基材Ａと基材Ｂからなる基材の塗装しようとする被塗装面１８を加熱によって硬化させ、または合成樹脂を塗布して硬化させ、そして、被塗装面１８に無機系中空マイクロバルーンまたは有機系中空マイクロバルーン等の中空バルーンＳを均一分散してなる合成樹脂材料を塗布し、ビーズライン及びその凹凸面を緩和させるべく前処理工程までに形成した被塗装面１８、即ち、下地層５０の上表面を平滑化するステップＳ６、ステップＳ１７、ステップＳ２７で形成した塗装剤４４による塗装層を具備する。
したがって、発泡合成樹脂材料１０を特定の形状に切削し、その切削面１４を硬化させ、その硬化状態で研磨する。そして、無機系中空マイクロバルーンまたは有機系中空マイクロバルーン等の中空バルーンＳを均一分散してなる合成樹脂材料を塗布し、被塗装面１８のビーズライン及びその凹凸面を見えなくし、または見えないように緩和させるべくステップＳ６、ステップＳ１７、ステップＳ２７の塗装処理工程で形成する塗装層６０を平滑化する。
しかも、切削面１４のビーズライン及びベントホールＺ及びその凹凸からなる面を緩和させる合成樹脂材料を塗布とその研磨を繰り返すことにより、発泡合成樹脂材料１０の被塗装面１８の発泡体のビーズライン及びベントホールＺ、発泡穴、その凹凸を目立たなくし、表面を平滑化することができる。そして、発泡合成樹脂材料１０の発泡体のビーズライン及びベントホールＺ、その凹凸を目立たなくなったところで顔料を含む合成樹脂塗料を塗布する。
故に、高価な金型を製作しなくとも、発泡合成樹脂成型体を切削加工することによって、金型で制作したものと同様の発泡合成樹脂成型体が得られるから、多品種少量生産に廉価に成型体を提供できる。特に、発泡合成樹脂成型体は任意の形状に加工が容易であり、使用する合成樹脂のソリッド量からすれば、数分の１から数十分の１という僅かな合成樹脂の使用量によって成型体を形成できるから、省エネ及び環境負荷の軽減にも繋がる。また、発泡率を調整することにより、また、発泡合成樹脂材料１０の選択により、所望の強度及び弾性の成型体が提供できる。そして、外表面は任意の塗装により、使途に応じてその塗装を選択できるから、違和感のない使用となる。
更に、前記所定の形状に形成してなる発泡合成樹脂本体４０の被塗装面１８を加熱によって硬化させ及び／または合成樹脂材料を塗布して硬化させているが、それは表面を硬化させ研磨できるようにするのが目的であり、繰り返し塗布しても、結果的に繰り返し研磨するから、従来のように、塗膜の厚みを厚くすることはない。
よって、高価な金型を製作することなく、発泡合成樹脂材料１０を用いて、特定の形状を削り出して弾性に富む発泡合成樹脂成型体となる。
上記実施の形態の発泡合成樹脂成型体は、基材となる熱可塑性樹脂からなる発泡合成樹脂材料１０を特定の形状に切削加工してなる発泡合成樹脂本体４０と、発泡合成樹脂本体４０を切削して生じた切削面１４を含み塗装しようとする被塗装面１８を加熱によって硬化させ及び／または合成樹脂材料を塗布して硬化させ、そして、被塗装面１８のビーズライン及びその凹凸面を緩和させ、ベントホールを合成樹脂材料による穴埋めを行うステップＳ２乃至ステップＳ５からなる前処理工程で形成された塗装層６０を具備するものである。
更に、例えば、１〜３００μｍの範囲内の外径を有する無機系中空マイクロバルーンまたは有機系中空マイクロバルーン等の中空バルーンＳを均一分散させた合成樹脂材料を塗布し、乾燥後研磨するものであるから、前記被塗装面の凹凸面を平滑に目立たなくすることができ、かつ、バルーンとして強靭な材料の使用が可能であるから、任意の強度に設定でき、また、熟練者でなくとも容易に扱うことができる。また、無機系中空マイクロバルーンまたは有機系中空マイクロバルーン等の中空バルーンＳを均一分散させた合成樹脂材料であり、その混入量によって比重を任意に設定でき、発泡合成樹脂材料の比重と近似したものを使用でき、成型後に重量バランスを調整するという無駄な作業を排除できる。
よって、基材として発泡合成樹脂材料を用いて、特定の形状を削り出して弾性に富む成型体として、塗装面の厚みを厚くすることなく、見栄えの良い、かつ、重量バランスの調整を要しない廉価な発泡合成樹脂成型体となる。また、高価な金型を製作することなく、発泡合成樹脂材料を用いて、特定の形状を削り出して弾性に富む発泡合成樹脂成型体となる。
上記実施の形態の発泡合成樹脂成型体は、基材となる熱可塑性樹脂からなる発泡合成樹脂材料１０を特定の形状に切削加工してなる発泡合成樹脂本体４０を切削して生じた切削面１４を含み塗装しようとする被塗装面１８を加熱によって硬化させ及び／または合成樹脂材料を塗布して硬化させ、そして、ビーズライン、発泡穴及びその凹凸面を緩和させるべく合成樹脂材料を塗布し、ベントホールＺを合成樹脂材料による穴埋めを行うものである。
したがって、発泡合成樹脂材料１０を特定の形状に切削し、前記切削によって生じた切削面１４に、例えば、１〜３００μｍの範囲内の外径を有する無機系中空マイクロバルーンまたは有機系中空マイクロバルーン等の中空バルーンＳを均一分散してなる合成樹脂材料を塗布及び研磨することにより、発泡合成樹脂材料の発泡体のビーズライン及びその凹凸を目立たなく研磨加工できるものである。しかも、切削面１４のビーズライン及びその凹凸からなる面を緩和させ、発泡合成樹脂材料の発泡体のビーズライン、その凹凸が目立たなくなった下地層５０の顔料を含む合成樹脂塗料を塗布できる。そして、発泡合成樹脂材料１０の発泡体のビーズライン及びベントホールＺ、発泡穴、その凹凸を目立たなくなったところで、ステップＳ６、ステップＳ１７、ステップＳ２７の塗装処理工程で形成する塗装層６０を平滑化する。
故に、高価な金型を製作しなくとも、発泡合成樹脂成型体を切削加工することによって、金型で制作したものと同様の発泡合成樹脂成型体が得られるから、多品種少量生産に廉価に成型体を提供できる。特に、発泡合成樹脂成型体は加工が容易であり、使用する合成樹脂のソリッド量からすれば、数分の１から数十分の１という僅かな合成樹脂の使用量によって成型体を形成できるから、省エネ及び環境負荷の軽減にも繋がる。また、発泡率を調整することにより、また、発泡合成樹脂材料１０の選択により、所望の強度及び弾性の成型体が提供できる。そして、外表面は任意の塗装により、使途に応じてその塗装を選択できるから、違和感のない使用となる。
更に、ステップＳ３及びステップＳ４で、発泡合成樹脂本体４０を切削して生じた切削面１４を含み塗装しようとする被塗装面１８を加熱によって硬化させ及び／または合成樹脂材料を塗布して硬化させているが、それは表面を硬化させ研磨できるようにするのが目的であり、繰り返し塗布しても、結果的に繰り返し研磨するから、従来のように、塗膜の厚みを厚くすることはない。
よって、高価な金型を製作することなく、発泡合成樹脂材料１０を用いて、特定の形状を削り出して弾性に富む発泡合成樹脂成型体となる。
上記実施の形態の前記基材となる発泡合成樹脂材料１０は、１枚または複数枚積層接着してなるから、市販の発泡合成樹脂材料１０を切削し、任意の形態の発泡合成樹脂成型体が得られる。
更に、ステップＳ５、ステップＳ１６、ステップＳ２６の下地処理工程を経た下地層５０、即ち、発泡合成樹脂材料１０の表面に合成樹脂塗料を塗布した塗装層６０を具備するものであるから、安定した塗装状態が維持され、また、必要に応じて耐候性にすぐれ、紫外線に対しても変色が少ない。そして、光沢と弾性に富んだ表面を形成することができ、長期間安定した成型体となる。
上記実施の形態では、ステップＳ４、ステップＳ１５、ステップＳ２５の目止め剤４１とステップＳ５の下地処理工程で下地剤４３を塗って形成した下地層５０の塗布と研磨を繰り返すものである。このとき、目止め剤と下地剤４３の塗布と研磨を繰り返す回数が多いと、その各層の厚みを薄くでき、仕上げを見栄え良く、かつ、耐久性を良くすることができる。しかし、余り繰り返し回数を多くすると、生産性が低下する。したがって、発泡合成樹脂成型体の使途に応じて１〜１２回程度が生産性から維持されるべき回数となる。
ステップＳ２、ステップＳ１１、ステップＳ１２、ステップＳ２１、ステップＳ２３の切削処理工程によって生じた切削面１４を含み塗装しようとする被塗装面１８を硬化させて研磨する表面は、５０〜２００μｍの厚みとなり、上記実施例で使用した目止め剤４１に拘ることなく、被塗装面１８を硬化させて研磨可能にする合成樹脂材料であればよい。
また、被塗装面１８のビーズライン及びベントホールＺ、その凹凸面を平滑にすべく塗布するステップＳ５、ステップＳ１６、ステップＳ２６の下地処理工程を含む前処理工程によって形成される被塗装面１８の厚みが、２００μｍ以下の厚みであるが、上記実施例で使用した穴埋め剤４２及び下地剤４３に拘ることなく、被塗装面１８のビーズライン及びベントホールＺ、その凹凸面を平滑にすべく塗布及び研磨できる合成樹脂材料であればよい。
そして、ステップＳ５の下地処理工程で形成した被塗装面１８に顔料を含む合成樹脂塗料を塗布するステップＳ６の塗装処理工程は、塗装剤４４が１００〜３００μｍの厚みであるが、塗装剤４４及び仕上げ剤４５に拘ることなく、前処理工程で形成した被塗装面１８に顔料を含む塗布自在な合成樹脂塗料であればよい。塗料として透明であるか否かは問われる理由がない。
発明者は、１〜１０００μｍの範囲内の中位径の無機系中空マイクロバルーンまたは有機系中空マイクロバルーンについて実験を行い、更に、ナノバルーンの５０〜１００ｎｍの無機系中空バルーンについて実験を行った。仕上がりの見栄え及び表面塗料の接着力等の特性から、マイクロバルーン及びナノバルーンの使用が可能であることが確認された。しかし、材料の価格及び許容されている塗膜の厚みから、温度変化に伴う膨張収縮から、塗膜の厚みに応じた１〜３００μｍの範囲内の中位径の粒子の使用が好ましいと結論された。また、二酸化チタン粒子のように中実球体によって中空バルーンＳ以外にも使用できることが確認され、かつ、１００μｍのガラス粒子について実験を行い実用化が可能なことを確認し、化学的安定な材料であれば中空でも、中実でも使用できることが確認された。
発明者は塗装剤４４、仕上げ剤４５について実験を行った。結論的には、如何なる塗料も下地剤４３と相性の良いものであれば、塗装が可能である。しかし、弾性を有し、膨張収縮が可能なものの使用が望ましい。
また、発泡合成樹脂成型体を形成する発泡合成樹脂材料１０は、比重の異なる材料を処理に応じて重ね合わせてなるものであり、例えば、比重の高い、即ち、密度の高い材料を芯材として表面に露出させ、それを意匠面とすることができる。逆に、積層した中心に配置したり、表面及び裏面に配置したりすることもできる。特に、比重の異なる材料を複数枚積層し、接着することはハイブリッド形状の基材とすることができる。
発明者は、加工品質を上げるべく実験を重ねた結果、ポリウレタン(ＰＵＲ)のように、直接発泡させたものを発泡合成樹脂材料１０として使用すると、被塗装面１８のビーズラインが表れず、ベントホールＺも殆ど生じないし、その凹凸面も切削加工精度によっては無視できる程度であるから、良好な基材であることが判明した。また、これらの材料においては、切削加工によって発泡穴が無数に生じるがそこに下地剤４３の中空バルーンＳを導き、また、ベントホールＺが生じていた場合でも、集中的に穴埋め剤４２で中空バルーンＳを充填接合する。これによって、被塗装面１８には表面に出てくるのは樹脂成分が多くなり、平坦な面が形成されやすくなることが判明した。
１０ 発泡合成樹脂材料
１１，１２，１３ 発泡合成樹脂材料
１４ 切削面
１８ 被塗装面
２０ ボールエンドミル
３０ 加熱用冶具
４０ 発泡合成樹脂本体
４１ 目止め剤
４２ 穴埋め剤
４３ 下地剤
４４ 塗装剤
４５ 仕上げ剤
５０ 下地層
６０ 塗装層

Claims (14)

  1. 基材となる熱可塑性樹脂からなる発泡合成樹脂材料を特定の形状に切削加工する切削処理工程と、
    無機系または有機系の中位径（レーザ回折式粒度分布測定装置を用いたレーザ回折・散乱法による中位径）が３００μｍ以下の球体を均一に分散してなる合成樹脂材料を、前記発泡合成樹脂材料の塗装しようとする所望の被塗装面に塗布する前処理工程と、
    前記前処理工程で形成した被塗装面に顔料を含む合成樹脂塗料を塗布する後処理工程と
    を具備することを特徴とする発泡合成樹脂成型体の製造方法。
  2. 前記発泡合成樹脂材料は、比重の異なる材料を処理に応じて重ね合わせてなることを特徴とする請求項１に記載の発泡合成樹脂成型体の製造方法。
  3. 更に、前記切削処理工程によって生じた切削面を含み塗装しようとする前記基材の被塗装面を硬化させて研磨する表面処理工程を、前記切削処理工程の後で前処理工程の前に加えたことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の発泡合成樹脂成型体の製造方法。
  4. 前記被塗装面を硬化させる表面処理工程は、加熱用冶具の回転によってその摩擦熱で加熱を行う冶具による処理工程を含むことを特徴とする請求項３に記載の発泡合成樹脂成型体の製造方法。
  5. 前記被塗装面を硬化させる表面処理工程は、合成樹脂材料の塗布による染み込みを防止する目止め処理工程を含むことを特徴とする請求項３または請求項４に記載の発泡合成樹脂成型体の製造方法。
  6. 前記前処理工程は、合成樹脂材料による穴埋めを行う穴埋め処理工程を含むことを特徴とする請求項１乃至請求項５の何れか１つに記載の発泡合成樹脂成型体の製造方法。
  7. 前記後処理工程は、耐久性の塗料を塗布する塗装処理工程を含むことを特徴とする請求項１乃至請求項６の何れか１つに記載の発泡合成樹脂成型体の製造方法。
  8. 前記表面処理工程及び／または前記前処理工程は、前記合成樹脂塗料の塗布と研磨を繰り返すことを特徴とする請求項１乃至請求項７の何れか１つに記載の発泡合成樹脂成型体の製造方法。
  9. 前記無機系球体または有機系球体は、１〜３００μｍの範囲内の外径を有する無機系中空マイクロバルーンまたは有機系中空マイクロバルーンとしたことを特徴とする請求項１乃至請求項８の何れか１つに記載の発泡合成樹脂成型体の製造方法。
  10. 基材となる熱可塑性樹脂からなる発泡合成樹脂材料を特定の形状に切削加工してなる発泡合成樹脂本体と、
    前記発泡合成樹脂本体の所望の塗装しようとする被塗装面とを具備し、
    無機系または有機系の中位径（レーザ回折式粒度分布測定装置を用いたレーザ回折・散乱法による中位径）が３００μｍ以下の球体を均一に分散してなる合成樹脂材料を、前記発泡合成樹脂材料の塗装しようとする前記被塗装面の凹凸面を平滑にすべく塗布及び研磨したことを特徴とする発泡合成樹脂成型体。
  11. 基材となる熱可塑性樹脂からなる発泡合成樹脂材料を特定の形状に切削加工してなる発泡合成樹脂本体と、
    無機系または有機系の中位径（レーザ回折式粒度分布測定装置を用いたレーザ回折・散乱法による中位径）が３００μｍ以下の球体を均一に分散してなる合成樹脂材料を、前記発泡合成樹脂材料の塗装しようとする前記被塗装面の凹凸面を平滑にすべく塗布してなる下地層と
    を具備することを特徴とする発泡合成樹脂成型体。
  12. 前記基材となる発泡合成樹脂材料は、比重の異なる材料を処理に応じて重ね合わせてなることを特徴とする請求項１０または請求項１１に記載の発泡合成樹脂成型体。
  13. 更に、前記下地層の上表面に合成樹脂塗料を塗布した塗装層を形成したことを特徴とする請求項１０乃至請求項１２の何れか１つに記載の発泡合成樹脂成型体。
  14. 前記無機系球体または有機系球体は、１〜３００μｍの範囲内の外径を有する無機系中空マイクロバルーンまたは有機系中空マイクロバルーンとしたことを特徴とする請求項１０乃至請求項１３の何れか１つに記載の発泡合成樹脂成型体。
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