JP4245565B2 - パウダースラッシュ成形機およびパウダースラッシュ成形方法 - Google Patents
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Description
より具体的には、パウダースラッシュ成形機の内部において、シート状物のパウダースラッシュ成形工程と、表面処理工程とを連続的に実施すべく、パウダースラッシュ部と、金型冷却部と、表面処理部と、を備えたパウダースラッシュ成形機であって、
金型冷却部には、噴霧装置と、シャワー装置とを備えるとともに、
表面処理部には、パウダースラッシュ部において成形されるとともに、金型冷却部において冷却されたシート状物の表面に、ケイ酸化炎処理からなる表面処理層を形成するための表面処理装置を備えていることを特徴とするパウダースラッシュ成形機である。
より具体的には、パウダースラッシュ部と、金型冷却部と、表面処理部と、を備えたパウダースラッシュ成形機を用い、当該パウダースラッシュ成形機の内部において、シート状物のパウダースラッシュ成形工程と、表面処理工程とを連続的に実施するパウダースラッシュ成形方法であって、
パウダースラッシュ部においてシート状物を成形する工程と、
金型冷却部において、当該金型冷却部に設けてある噴霧装置と、シャワー装置とを用いて、パウダースラッシュ成形されたシート状物を冷却する工程と、
表面処理部において、冷却されたシート状物の表面に、ケイ酸化炎処理からなる表面処理層を形成する工程と、
を含むことを特徴とするパウダースラッシュ成形方法である。
第1の実施形態は、図1〜2に例示されるように、パウダースラッシュ部(A部)と、金型加熱部(B部)と、金型冷却部(C部)と、表面処理部(D部)と、を備えたパウダースラッシュ成形機10である。そして、表面処理部には、パウダースラッシュ部において成形されるとともに、金型冷却部において冷却されたシート状物の表面に、表面処理層を形成するための表面処理装置68が備えられているパウダースラッシュ成形機10である。
以下、パウダースラッシュ成形機10の好適例について具体的に説明する。
(1)熱風吹出部
金型加熱部における金型を直接的に加熱するための熱風吹出部の構造は、特に制限されるものではないが、例えば、図3(a)に示すように、熱風発生装置(図示せず)により得られた熱風を、熱風吹出口16の下方あるいは下側に設けた空気供給ファン46により、主配管43を通じて、熱風吹出口16に供給する構成であることが好ましい。すなわち、熱風発生装置により得られた熱風と、エネルギ回収部24を通じて炉内から回収され、空気循環ファン42により混合室44に送り込まれた熱風とを、混合室44において適宜混合した後、空気供給ファン46により、所定風速を有する大量の熱風として、主配管43を通じて、熱風吹出口16に供給する構成であることが好ましい。
かかる熱風吹出部における開口部の形状を、円形、楕円形、四角形(正方形や長方形、帯状等を含む)、多角形、異形とした構造とすることが好ましい。
エネルギ回収部24を、適宜設けることにより、比較的大型の金型であっても、効率的に加熱することができる。また、図3(b)に示すように、熱風吹出口16の数を実質的に2個以上とすることにより、複数の金型を、同時に、しかも加熱条件を異ならせた状態であっても、効率的に加熱することができる。
金型を加熱した後の、少なからず温度がいまだ高くて、多くのエネルギを有する熱風(熱エネルギ)を回収するためのエネルギ回収部を設けることが好ましい。すなわち、図3(a)に示すように、加熱炉28の炉内底面18あるいは、加熱炉28の周囲を利用して、かかるエネルギ回収部24を配設することが好ましい。
(3)−1 基本的構造
加熱炉28は、図3(a)に示すように、熱風発生循環装置40の上方に配置されており、全体として一つのコンパクトな加熱装置として構成されていることが好ましい。このように構成することにより、加熱炉28への熱エネルギの供給が容易になるばかりか、エネルギ回収部24を利用して、加熱炉28からの熱エネルギの回収についても容易に実施することができる。
また、加熱炉28においては、図3および図5に示すように、主配管43の出口部分に枝分かれさせて構成してあり、所定高さを有して、加熱炉28内の金型12を側方からも加熱できるように、垂直方向に延出させたダクト構造、すなわち、側方熱風吹出口50を設けることが好ましい。
(4)−1 構成
金型12は、図3(a)に示すように、かかる金型12の移動及び操作のためのフレーム部材13が取りつけられた状態で、加熱炉28内の炉内底面18に配設された金型支持部材(図示せず)上に、載置されていることが好ましい。
金型12は、図3(b)に示すように、分離独立しても良いが、シート状物の成形面85を、実質的に2箇所以上有することが好ましい。
この理由は、かかる金型によれば、一つの金型で、同時に2以上のシート状物を成形することができるためである。
(1)基本的構成
パウダースラッシュ部は、図7(b)に示すように、図7(a)で加熱されたフレーム部材82を含む金型84と、流動状を有するパウダー92を収容したリザーバタンク88とを、金型(成形型)84の成形面85を下向きにするとともに、リザーバタンク88の開口面を上向きにした状態で、上下に一体的に連結する工程を実施するための部位である。
また、フレーム部材82を含む金型84を反転させる際、かかる金型84における所望の成形面85のみに、樹脂膜94を形成できるように、金型84と、リザーバタンク88との間に、所定の厚さ(高さ)を有する方枠84a、84bを設けることが好ましい。ここで、かかる方枠の下部84bを、例えば、アルミニウムから構成し、方枠の上部84aをシリコーンゴム/フッ素樹脂フィルムの組合せから構成することにより、金型84と、リザーバタンク88との間の隙間を充填する役目を果たすこともできる。
(1)構成
金型冷却部は、図8(b)に示すように、フレーム部材82を含む金型84を、水冷あるいは空冷等の冷却装置98により冷却して、樹脂膜94を所定程度に硬化させるための部位である。
シート状物を冷却し、当該シート状物の表面温度を30〜100℃の範囲内の値とすることが好ましい。
(1)構成
本発明のパウダースラッシュ成形機は、金型交換部をさらに備えることが好ましい。すなわち、金型交換部を利用して、パウダースラッシュ成形の途中で、種類の異なるシート状物を成形するための金型に変更したり、パウダースラッシュ成形中に、金型損傷が生じたりする場合があるが、そのような場合であっても、パウダースラッシュ成形機を動作させたまま、金型を交換することができるためである。
金型交換部は、金型冷却部の次工程になるように配置することが好ましい。
この理由は、このように構成することにより、金型が冷却されている段階での交換であるために、新たに使用する金型を、事前に、あるいは、交換直後に加熱する必要がなく、よりスムーズに次工程へ移すことができるためである。また、冷却された状態の金型であれば、交換後の作業も安全に行うことができるためである。
(1)表面処理装置
表面処理装置の種類は特に制限されるものではないが、例えば、以下に示すようなオゾン処理、プラズマ処理、コロナ処理、高圧放電処理、紫外線処理、およびケイ酸化炎処理の少なくとも一つの表面処理を施すための表面処理装置であることが好ましい。
オゾン処理は、シート状物の表面に対して、オゾン物質(O3)を照射することにより表面を酸化させて、表面改質層を形成する表面処理のことである。
プラズマ処理は、シート状物の表面に対して、プラズマ放電によって生成させたプラズマ物質(励起物質、ラジカル物質、イオン物質等)を照射し、表面をエッチングすることにより表面改質層を形成する表面処理のことである。
コロナ処理は、シート状物の表面に対して、コロナ放電処理を実施し、極性基等を生成することによって、表面改質層を形成する表面処理のことである。
高圧放電処理は、シート状物の表面に対して、高圧放電を繰り返して実施し、表面の一部を絶縁破壊することによって、表面改質層を形成する表面処理のことである。
紫外線処理は、シート状物の表面に対して、所定波長の紫外線を所定量照射して、表面の一部を活性化することによって、表面改質層を形成する表面処理のことである。
ケイ酸化炎処理は、シラン化合物を含む燃料ガスの火炎を、シート状物の表面に対して、全面または部分的に吹き付け、シラン化合物の火炎分解物から、シリカ層を形成する表面処理のことである。
表面処理部は、シート状物の表面を的確に処理すべく、金型冷却部の次工程になるように配置することが好ましい。
(1)形態
シート状物の形態に関し、その構成材料は特に制限されるものでなく、例えば、エポキシ樹脂、塩化ビニル樹脂、アクリル樹脂、オレフィン樹脂、ウレタン樹脂、ポリカーボネート樹脂、またはポリエステル樹脂の少なくとも一つの樹脂から構成してあることが好ましい。
また、シート状物上に形成される表面処理層は、表面処理の種類によって異なるが、例えば、ケイ酸化炎処理を実施した場合には、シリカ層が該当する。
第2の実施形態は、図7(a)〜(c)および図8(a)〜(c)に示すように、パウダースラッシュ部と、金型冷却部と、表面処理部と、を備えたパウダースラッシュ成形機を用いたパウダースラッシュ成形方法であって、以下の工程(1)〜(3)を含むことを特徴とするパウダースラッシュ成形方法である。
(2)金型冷却部においてシート状物94を冷却する工程(以下、金型冷却工程と称する場合がある。)
(3)表面処理部において、冷却されたシート状物94の表面に、表面処理層53を形成する工程(以下、表面処理工程と称する場合がある。)
パウダースラッシュ工程を実施するにあたり、図7(c)に示すように、フレーム部材82を含む金型84と、リザーバタンク88とを連結した状態で回転させて、金型84の成形面85に所定の厚さの樹脂膜94を形成することが好ましい。
金型冷却工程を実施するにあたり、単一冷却工程とすることもできるし、あるいは多段階冷却工程とすることもできる。
(1)相互動作
表面処理工程を実施するにあたり、図1および2に示すように、金型交換部(E部)と、表面処理部(D部)とが一体的に設けてあり、当該金型交換部に備えてある金型交換装置69と、表面処理装置68とが、それぞれ外部制御された状態で相互動作させることが好ましい。
(2)−1 処理方向
金型冷却部において冷却されたシート状物を、図8(c)に示すように、実質的に水平状態に保持したまま、表面処理部の表面処理装置68によって、下方から表面処理することが好ましい。
また、表面処理として、ケイ酸化炎処理を実施する場合、その火炎温度を500〜1500℃の範囲内の値とすることが好ましい。
また、表面処理として、ケイ酸化炎処理を実施する場合、単位面積(1m2)あたりの火炎の処理時間(噴射時間)を0.1秒〜100秒の範囲内の値とすることが好ましい。
(1)脱離工程
パウダースラッシュ成形方法を実施した後、表面処理されたシート状物を金型から脱離することが好ましい。
また、パウダースラッシュ成形を実施した後、あるいはその一部として、
得られたシート状物と、基材とを積層することが好ましい。例えば、図13に例示するように、基材58上に、中間層56を介して、表面処理されたシート状物54を積層することが好ましい。なお、中間層56としては、例えば、発泡層を設けることが好ましい。
1.シート状物の作成
図1に示すようなパウダースラッシュ成形機を用いて、図11(a)に示すような立体的なシート状物を、Bステージエポキシ樹脂パウダーより、パウダースラッシュ成形した。
次いで、金型冷却部において、シート状物の表面温度を100℃までシャワー冷却した後、さらに表面処理部において、以下の条件でケイ酸化炎処理を実施して、シート状物の表面にシリカ層を形成した。
燃料ガス: プロパンガス
シラン化合物:テトラメチルシラン/テトラエチルシラン
の各50モル%混合物
火炎温度: 1,000℃(火炎先端部)
火炎処理時間:5秒/m2
表面温度: 45℃
(1)作成
プロピレン樹脂製の基材上に、発泡性ウレタン材料を介して、立体的なシート状物を積層した状態で加熱させ、自動車用内装材としての立体的装飾体を作成した。
立体的装飾体を剥離破壊し、その剥離状態を観察して、以下の基準に準じて、接着性を評価した。
◎:剥離面積の95%以上が、発泡性ウレタン材料の凝集破壊である。
○:剥離面積の70%以上が、発泡性ウレタン材料の凝集破壊であるが、一部、界面剥離である。
△:剥離面積の50%以上が発泡性ウレタン材料の凝集破壊であるが、一部、界面剥離である。
×:剥離面積の50%以上が界面剥離である。
実施例1において、ケイ酸化炎処理のかわりに、通常の火炎処理(シラン化合物を含まない。)を実施したほかは、実施例1と同様に、シート状物を作成し、それを用いて立体的装飾体を作成するとともに、接着性を評価した。
実施例1において、ケイ酸化炎処理のかわりにコロナ処理を実施したほかは、実施例1と同様に、シート状物を作成し、それを用いて立体的装飾体を作成するとともに、接着性を評価した。
実施例1において、ケイ酸化炎処理を実施しなかったほかは、実施例1と同様に、シート状物を作成し、それを用いて立体的装飾体を作成するとともに、接着性を評価した。
Claims (8)
- パウダースラッシュ成形機の内部において、シート状物のパウダースラッシュ成形工程と、表面処理工程とを連続的に実施すべく、パウダースラッシュ部と、金型冷却部と、表面処理部と、を備えたパウダースラッシュ成形機であって、
前記金型冷却部には、噴霧装置と、シャワー装置とを備えるとともに、
前記表面処理部には、前記パウダースラッシュ部において成形されるとともに、前記金型冷却部において冷却されたシート状物の表面に、ケイ酸化炎処理からなる表面処理層を形成するための表面処理装置を備えていることを特徴とするパウダースラッシュ成形機。 - 前記シート状物を、実質的に水平状態に保持したまま、前記表面処理部の表面処理装置によって、下方からケイ酸化炎処理することを特徴とする請求項1に記載のパウダースラッシュ成形機。
- 金型交換装置を有する金型交換部が設けてあり、当該金型交換装置における支持台の下方に、前記表面処理装置を備えており、
かつ、前記金型交換部における金型交換装置と、前記表面処理装置とが、それぞれ外部制御された状態で動作することを特徴とする請求項1または2に記載のパウダースラッシュ成形機。 - 前記金型交換部は、金型を載置するための複数の支持台を備えるとともに、それぞれの支持台が外部制御により移動可能であることを特徴とする請求項3に記載のパウダースラッシュ成形機。
- 複数の成形面を有する金型を備えていることを特徴とする請求項1〜4のいずれかに記載のパウダースラッシュ成形機。
- パウダースラッシュ部と、金型冷却部と、表面処理部と、を備えたパウダースラッシュ成形機を用い、当該パウダースラッシュ成形機の内部において、シート状物のパウダースラッシュ成形工程と、表面処理工程とを連続的に実施するパウダースラッシュ成形方法であって、
前記パウダースラッシュ部においてシート状物を成形する工程と、
前記金型冷却部において、当該金型冷却部に設けてある噴霧装置と、シャワー装置とを用いて、パウダースラッシュ成形されたシート状物を冷却する工程と、
前記表面処理部において、冷却されたシート状物の表面に、ケイ酸化炎処理からなる表面処理層を形成する工程と、
を含むことを特徴とするパウダースラッシュ成形方法。 - 前記シート状物を、実質的に水平状態に保持したまま、前記表面処理部の表面処理装置によって、下方から表面処理することを特徴とする請求項6に記載のパウダースラッシュ成形方法。
- 複数の成形面を有する金型を用いて、複数のシート状物を同時に成形することを特徴とする請求項6または7に記載のパウダースラッシュ成形方法。
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