JP4788110B2 - 被覆成形体の製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、分割金型を用いて所定形状の樹脂成形品を形成すると共に、この成形された樹脂成形品の片面側に被覆層を形成する被覆成形体の製造方法に関するものである。

熱硬化性樹脂製のバスタブやパネル等の成形品を作製するにあたっては、その片面側、例えばバスタブの場合はその内面側に合成樹脂被覆層を形成することがあり、その具体的な方法としては、例えばインモールドコーティング法と呼ばれる方法が知られている（特許文献１参照）。

このインモールドコーティング法は、例えば次の工程により構成される。

（１）固定型と可動型よりなる一対の分割金型（一般に雄型と雌型により構成される）を用い、両者の間に塊状またはシート状の樹脂成形材料（ＢＭＣやＳＭＣ等）からなる成形素材を配置した後、型締めを行い、加熱加圧して所定形状の樹脂成形品とする工程。

（２）次いでこの樹脂成形品の一方側表面と金型面との間に流動性被覆材料を注入して成形品表面に被覆を行う工程。

このようなインモールドコーティング法は、成形と被覆とが同一装置を用い且つ一連の工程で行われるという利点の他、表面が美しく被覆塗装され且つ平滑性に優れた樹脂成形品を得ることができるという利点がある。

このようなインモールドコーティング法により被覆成形体を製造するための具体的な方法としては、従来、次のようなものが提案されている。

まず一対の分割金型（固定型である下型と可動型である上型）の間に、ＢＭＣやＳＭＣ等の樹脂成形材料を配置し、型締めすることにより樹脂成形材料を加熱プレスすることで、樹脂成形材料を所望の形状に成形する。この状態では樹脂成形材料は完全には硬化されていない。次に、上型の型締め圧力を緩めてこれを上昇させ、下型の上面と樹脂成形材料との間に空間を形成すると共に、上型に設けた注入ノズルから流動性の被覆材料を注入する。この被覆材料は前記樹脂成形材料を突き破って貫通することで、下型の上面と樹脂成形材料との間の空間に供給され、これにより樹脂成形材料の一面が被覆材料にて被覆される。次に、分割金型の熱により樹脂成形材料と被覆材料とを加熱硬化し、これにより一面に被覆層が設けられた成形体を得る。
特開平６−６３９８２号公報

しかし、上記のような手法で被覆成形体を製造する場合には、被覆材料を注入する際に流動性の被覆材料の一部が樹脂成形材料と上型との間に浸入してしまうという問題があった。上記特許文献１においては、このような被覆材料の回り込みを防止するために被覆材料を注入するノズルを包囲にするような溝又は突起を分割金型に設けているが、特にＦＲＰ成形品等を製造するために繊維状フィラーを含む熱硬化性樹脂成形材料を用いる場合では、この熱硬化性樹脂成形材料内に被覆材料が浸入（透過）しやすく、上型と熱硬化性樹脂成形材料との間に漏出してしまい、前記のように溝又は突起を設けるだけではこのような被覆材料の漏出は防止することができなかった。

本発明は上記の点に鑑みて為されたものであり、繊維状フィラーを含む熱硬化性樹脂成形材料の成形体の一面にのみ被覆層が形成された被覆成形体を製造するにあたり、成形体に形成される被覆層を必要としない側の面に被覆材料が漏出することを防止できて、被覆層を必要とする面だけに被覆材料を注入することができる被覆成形体の製造方法を提供することを目的とするものである。

本発明に係る被覆成形体の製造方法は、下記の工程を含むことを特徴とするものである。
（１）一対の分割金型１，１間に形成されるキャビティ４内で繊維状フィラーを含む熱硬化性樹脂成形材料２を所定の形状に賦形する賦形工程。
（２）上記熱硬化性樹脂成形材料２を加熱することによりその少なくとも一部の部分２ａを硬化状態とし、前記硬化状態となった部分２ａにおいて熱硬化性樹脂成形材料２を被覆材料３でその注入圧力により突き破って貫通させて上記キャビティ４内に被覆材料３を注入する被覆材料注入工程。
（３）上記熱硬化性樹脂成形材料２及び被覆材料３を硬化させた後、分割金型１を型開きして被覆成形体Ａを取り出す脱型工程。

このようにして被覆成形体Ａを製造すると、被覆材料３を注入する際には樹脂成形材料における注入される部位は硬化状態にあるため、被覆材料３は樹脂成形材料の一面側に供給されると共にこの熱硬化性樹脂成形材料２の他面側への被覆材料３の漏出が防止されるものである。

上記の被覆材料注入工程においては、上記キャビティ４内における熱硬化性樹脂成形材料２の圧力変化を測定してその結果に基づいて熱硬化性樹脂成形材料２の少なくとも一部の部分２ａが硬化状態であるか否かを判定することができる。このとき、上記熱硬化性樹脂成形材料２を体積一定の条件で加熱し、この熱硬化性樹脂成形材料２を一定体積で加熱成形する際の圧力変化曲線において圧力Ｐがピーク値に達した後、下記〔１〕に示す範囲にある状態であるか否かによって、熱硬化性樹脂成形材料２の少なくとも一部の部分２ａが硬化状態であるか否かを判定する。
０．１×（Ｐ _ｐ −Ｐ _０ ）＋Ｐ _０ ≦Ｐ≦０．８×（Ｐ _ｐ −Ｐ _０ ）＋Ｐ _０ … 〔１〕
上記〔１〕において、Ｐ _ｐ は圧力変化曲線におけるピーク値を示し、Ｐ _０ は成形時間を無限大にした場合の圧力の収束値を示す。この収束値は圧力変化曲線の漸近線の値に相当する。前記圧力変化曲線は、熱硬化性樹脂成形材料２を一定体積で加熱成形する際の圧力曲線である。
この場合、熱硬化性樹脂成形材料２が加熱されて軟化することで圧力が上昇し、次いで硬化反応が進行することで圧力が減少する過程を測定することで、この熱硬化性樹脂成形材料２が硬化状態に達したか否かを正確に判定し、前記熱硬化性樹脂成形材料２が硬化状態となった際に被覆材料３の注入を行うようにすることができるものである。

また、上記の被覆材料注入工程においは、上記キャビティ４内における熱硬化性樹脂成形材料２の体積変化を測定してその結果に基づいて熱硬化性樹脂成形材料２の少なくとも一部の部分２ａが硬化状態であるか否かを判定するようにしても良い。この場合、熱硬化性樹脂成形材料２が加熱されて軟化することで体積が上昇し、次いで硬化反応が進行することで体積が減少する過程を測定することで、この熱硬化性樹脂成形材料２が硬化状態に達したか否かを正確に判定し、前記熱硬化性樹脂成形材料２が硬化状態となった際に被覆材料３の注入を行うようにすることができるものである。

また、上記の被覆材料注入工程においては、上記キャビティ４内における熱硬化性樹脂成形材料２の硬化度合いが部位によりばらつきを有するように制御し、硬化度合いが高い部分２ａにおいて熱硬化性樹脂成形材料２を貫通させて前記キャビティ４内に被覆材料３を注入するようにしても良い。この場合、被覆材料３の注入時に被覆材料３を注入する部分２ａにおける熱硬化性樹脂成形材料２を硬化度合いが高い状態として反対面側への被覆材料３の漏出を防止すると共に、他の部分２ｂにおける熱硬化性樹脂成形材料２の前記部分２ａよりも硬化度合いが低い部位では被覆材料３と熱硬化性樹脂成形材料２との間の密着性が向上し、形成される被覆層６の密着強度を高くすることができるものである。

また、被覆成形体製造装置は、相対的に移動することにより型締め及び型開きをする一対の分割金型１，１と、一方の分割金型１に設けられ前記分割金型１，１間に形成されるキャビティ４内に被覆材料３を注入する注入装置７と、前記注入装置７の注入口７ａの近傍に設けられ前記キャビティ４内における成形材料の圧力を測定する圧力測定部８とを具備することを特徴とするものである。これにより、一対の分割金型１，１間に形成されるキャビティ４内で熱硬化性樹脂成形材料２を所定の形状に賦形し、この熱硬化性樹脂成形材料２を加熱することによりその少なくとも一部の部分２ａを硬化状態とし、前記硬化状態となった部分２ａにおいて熱硬化性樹脂成形材料２を貫通させて上記キャビティ４内に注入装置７から被覆材料３を注入し、この熱硬化性樹脂成形材料２及び被覆材料３を硬化させた後、分割金型１を型開きして被覆成形体Ａを取り出すことで、一面にのみ被覆層６が形成された被覆成形体Ａを得ることができるものであり、このとき上記圧力測定部８により上記キャビティ４内における熱硬化性樹脂成形材料２の圧力変化を測定して熱硬化性樹脂成形材料２が加熱されて軟化することで圧力が上昇し、次いで硬化反応が進行することで圧力が減少する過程を測定することで、その結果に基づいて熱硬化性樹脂成形材料２の少なくとも一部の部分２ａが硬化状態であるか否か、所望の硬化度合いであるか否か、所望のヤング率であるか否か等を正確に判定することができて、前記熱硬化性樹脂成形材料２が所望の状態となった際に被覆材料３の注入を行うようにすることができるものである。

また、他の被覆成形体製造装置は、相対的に移動することにより型締め及び型開きをする一対の分割金型１，１と、一方の分割金型１に設けられ前記分割金型１，１間に形成されるキャビティ４内に被覆材料３を注入する注入装置７と、前記キャビティ４内における前記注入装置７の注入口７ａの近傍の加熱温度と、他の部位における加熱温度とを独立して制御する加熱手段とを具備することを特徴とするものである。これにより、一対の分割金型１，１間に形成されるキャビティ４内で熱硬化性樹脂成形材料２を所定の形状に賦形し、この熱硬化性樹脂成形材料２を加熱することによりその少なくとも一部の部分２ａを硬化度合いが高い状態とし、この部分２ａにおいて熱硬化性樹脂成形材料２を貫通させて上記キャビティ４内に注入装置７から被覆材料３を注入し、この熱硬化性樹脂成形材料２及び被覆材料３を硬化させた後、分割金型１を型開きして被覆成形体Ａを取り出すことで、一面にのみ被覆層６が形成された被覆成形体Ａを得ることができるものであり、このとき上記加熱手段により上記キャビティ４内における熱硬化性樹脂成形材料２の注入装置７の注入口７ａの近傍の部分２ａを他の部分２ｂよりも高温で加熱することによりこの高温で加熱した部分２ａを硬化度合いが高い状態とし、この状態で前記硬化度合いが高い状態となった部分において熱硬化性樹脂成形材料２を貫通させて前記キャビティ４内に被覆材料３を注入することができ、被覆材料３の注入時に被覆材料３を注入する部分２ａにおける熱硬化性樹脂成形材料２を硬化度合いが高い状態として反対面側への被覆材料３の浸入を防止すると共に、他の部分２ｂにおいては熱硬化性樹脂成形材料２を前記部分ａよりも硬化度合いが低くより軟質な状態として被覆材料３と熱硬化性樹脂成形材料２との間の密着性を向上し、形成される被覆層６の密着強度を高くすることができるものである。

本発明によれば、キャビティ内における熱硬化性樹脂成形材料の硬化状態となった部分を貫通させるようにして被覆材料を注入することで、被覆材料が熱硬化性樹脂成形材料の一面側に供給されると共に他面側への漏出が防止され、これにより、一面側にのみ被覆層が形成された被覆成形体を得ることができるものである。

以下、本発明をその実施をするための最良の形態に基づいて説明する。

被覆成形体Ａを作製するために用いる繊維状フィラーを含む熱硬化性樹脂成形材料２は、適宜のものを使用することができ、特に制限されるものではないが、例えばＳＭＣ（シートモールディングコンパウンド）、ＢＭＣ（バルクモールディングコンパウンド）等のＦＲＰ（繊維強化プラスチック）成形材料が挙げられる。また被覆材料３としては、所望の被覆層６の性状に応じ、熱硬化性を有し且つ成形時に流動性を有するもの、あるいは熱可塑性のものを、適宜選択して使用することができるが、例えばウレタンアクリレート、エポキシアクリレート等の熱硬化性樹脂や、ポリエチレン、ポリプロピレン等の熱可塑性樹脂を含むものを挙げることができる。

図１から５は、本発明に係る被覆成形体Ａを製造するための製造装置の一例を示す。この製造装置は、一対の分割金型１，１を有するものであり、図示の例では固定型である下型１ａと、可動型である上型１ｂとを備えている。以下、一対の分割金型１，１のうちの一方を上型１ｂ、他方を下型１ａという。上型１ｂと下型１ａとの間に形成されるキャビティ４は所望の被覆成形体Ａの形状に形成されるものであり、例えば図示のようにバスタブの形状に形成される。また、上型１ｂには流動性の被覆材料３をキャビティ４内に注入するための注入装置７が設けられており、その注入口７ａはキャビティ４内に向けて開口するようになっている。また、下型１ａにはエアポンプ１３のエア流路１４が設けられており、エア流路１４は一端がエアポンプ１３に接続されていると共に他端がキャビティ４内の下型１ａ側の面において開口している。

またこの製造装置はキャビティ４内の成形材料を加熱する加熱手段を備えており、例えば上型１ｂと下型１ａの少なくとも一方にスチーム流路１０を設けてこのスチーム流路１０にスチームを流通させることで上型１ｂと下型１ａの少なくとも一方を加熱し、これにより成形材料を加熱することができるようになっている（図６参照）。

図示の製造装置を用いた被覆成形体Ａの製造方法について説明する。

まず図２に示すように、上型１ｂと下型１ａとを型開きした状態で、下型１ａの上面に熱硬化性樹脂成形材料２を配置する。

この状態で図３に示すように上型１ｂを下動させることにより上型１ｂと下型１ａとを相対的に近づくように移動させて型締めし、熱硬化性樹脂成形材料２をキャビティ４内でプレス成形することで、所定の成形体５の形状に賦形する（賦形工程）。

次に、上記のような加熱手段を用いてキャビティ４内の熱硬化性樹脂成形材料２を加熱して、少なくとも注入装置７の注入口７ａ近傍の部分２ａが硬化状態となるようにする。この注入口７ａ近傍の部分２ａとは、注入口７ａの開口を被覆材料３の注入方向に向けて熱硬化性樹脂成形材料２を貫通するように投影した場合の軌跡の内側の領域（被覆材料３を注入した場合に熱硬化性樹脂成形材料２が貫通される領域）を少なくとも含むものであるが、好ましくは前記部分２ａが注入口７を中心とした注入口７の直径よりも２０ｍｍ大きい直径を有する円形の領域を、被覆材料３の注入方向に向けて熱硬化性樹脂成形材料２を貫通するように投影した場合の軌跡の内側の領域を含むことが好ましく、またこの部分２ａが注入口７を中心とした注入口７の直径よりも１５０ｍｍ大きい直径を有する円形の領域を、被覆材料３の注入方向に向けて熱硬化性樹脂成形材料２を貫通するように投影した場合の軌跡の内側の領域内に収まることが好ましい。このとき熱硬化性樹脂成形材料２における、注入口７ａの近傍の部分２ａ以外の部分２ｂはゲル化状態でも良いが、この部分２ｂも硬化状態とすることが好ましく、この場合、注入口７ａの近傍の部分２ａ以外の部分２ｂにおいて被覆材料３が熱硬化性樹脂成形材料２に浸透して反対面側に漏れ出すことを防止することができる。

次に、上型１ｂを所定長さだけ上動させる（下型１ａから離間する方向に移動させる）ことにより、キャビティ４内において熱硬化性樹脂成形材料２と下型１ａとの間に所定厚みの空間を形成する。このとき熱硬化性樹脂成形材料２が上型１ｂに確実に残るようにするためには、熱硬化性樹脂と上型１ｂとの間にリブ等により離型抵抗を有する構造を形成しておくことが好ましい。この状態で熱硬化性樹脂成形材料２を貫通させてキャビティ４内に被覆材料３を注入する。すなわち図４に示すように注入装置７から流動性の被覆材料３をキャビティ４内に注入する（被覆材料注入工程）。このとき被覆材料３は図１に示すように熱硬化性樹脂成形材料２における硬化状態にある部分２ａを注入装置７からの注入圧力により突き破って貫通し、キャビティ４内の熱硬化性樹脂成形材料２の下型１ａ側の面に供給される。このときの被覆材料３の注入圧力は適宜調整されるが、硬化状態の熱硬化性樹脂成形材料２を突き破るためには、注入圧力を１０〜３５ＭＰａの範囲とすることが望ましい。またこのときの硬化状態の熱硬化性樹脂成形材料２における、被覆材料３に突き破られる部分２ａの厚みは２ｍｍ以下であることが望ましい。また、熱硬化性樹脂成形材料２を貫通させてキャビティ４内に被覆材料３を注入するためには、注入装置７のノズルをキャビティ４内に向けて突出させることでこのノズルにて硬化状態の熱硬化性樹脂成形材料２を突き破るようにし、この状態で被覆材料３を注入装置７から注入することにより、被覆材料３が硬化状態の熱硬化性樹脂成形材料２を貫通してキャビティ４内の熱硬化性樹脂成形材料２の下型１ａ側の面に供給されるようにしても良い。このようにして供給された被覆材料３は、更にこの熱硬化性樹脂成形材料２の下型１ａ側の面に沿って流動してこの熱硬化性樹脂成形材料２の下型１ａ側に沿った面を被覆する。

次に、上記加熱手段によりキャビティ４内の熱硬化性樹脂成形材料２を更に加熱すると共に被覆材料３も同時に加熱して熱硬化させてこれらを最終段階まで硬化させ、熱硬化性樹脂成形材料２にて成形体５を形成すると共に被覆材料３にて被覆層６を形成して、被覆成形体Ａを形成する。

次に、分割金型１を冷却した後に、図５に示すようにエアポンプ１３にてキャビティ４内にエアを供給しながら上型１ｂを上動させて型開きし、被覆成形体Ａを脱型するものである（脱型工程）。

上記のようにして被覆成形体Ａを形成すると、被覆材料３の注入時には、熱硬化性樹脂成形材料２の注入口７ａの近傍の部分２ａは硬化状態であって変形が生じにくく、上型１ｂと密着してこの間に隙間が生じにくくなり、また上記のように被覆材料３の注入時にノズルを突出させる場合にはノズルと熱硬化性樹脂成形材料２との間にも隙間が生じにくくなるものであるから、熱硬化性樹脂成形材料２の下型１ａ側に供給された被覆材料３は上型１ｂ側に回り込みにくくなり、被覆材料３の回り込みを防止することができる。更に、この硬化状態にある熱硬化性樹脂成形材料２には被覆材料３が浸透しにくくなり、キャビティ４内における被覆材料３の注入時に圧力が高くなりやすい注入口７ａの近傍の部分２ａにおける、この被覆材料３の熱硬化性樹脂成形材料２への透過による上型１ｂ側への漏出を防止することができるものである。これにより、被覆層６を成形体５の一面側にのみ形成することができるようになるものである。

ここで、上記の硬化状態とは、必ずしも完全に硬化している状態のみを意味するものではなく、熱硬化性樹脂成形材料２の硬化反応が進行している状態をも含むものである。この点について詳しく説明すると、熱硬化性樹脂成形材料２の加熱硬化成形過程においては、体積を一定とした場合には、図８に示すようにまず熱硬化性樹脂成形材料２が軟化すると共に圧力が増大し、次いで硬化反応が進行することにより圧力が減少するものである。また、同様に熱硬化性樹脂成形材料２の加熱硬化成形過程においては、圧力を一定とした場合には、図９に示すようにまず熱硬化性樹脂成形材料２が軟化すると共に体積が膨張し、次いで硬化反応が進行することにより体積が収縮するものである。そして、熱硬化性樹脂成形材料２の硬化状態とは、前記の体積又は圧力がピークに達した後から、減少していく過程の状態を意味するものである。また、このとき体積又は圧力がピークに達する前の状態をゲル化状態という。

上記のように被覆材料３は硬化状態の熱硬化性樹脂成形材料２を貫通させて供給するものであるが、このとき特に硬化状態の熱硬化性樹脂成形材料２のヤング率が１．５×１０^-4〜５．０×１０^-4Ｐａの範囲にあることが好ましい。この状態にある熱硬化性樹脂成形材料２は適度の弾性を有しており、ヤング率が１．５×１０^-4Ｐａ以上であることから被覆材料３の注入時には被覆材料３が供給される部位において被覆材料３の浸入圧力に対して十分対抗することができて被覆材料３の漏出が確実に防止されるものであり、且つヤング率が５．０×１０^-4Ｐａ以下であることから、熱硬化性樹脂成形材料２と下型１ａとの間に供給された被覆材料３が流動する際には被覆材料３からの圧力により熱硬化性樹脂成形材料２に若干の弾性変形が生じて被覆層６の膜厚を大きくすることができるものである。

また、被覆材料３を注入する際には、キャビティ４内の熱硬化性樹脂成形材料２のうち、注入口７ａの近傍の部分２ａを硬化度合いの高い状態として、この状態で被覆材料３を前記の部分２ａにおいて熱硬化性樹脂成形材料２を貫通させて供給するようにしても良く、またこのとき他の部分２ｂについては、前記部分２ａよりも硬化度合いが低い状態とすることが好ましい。この場合、被覆材料３が供給される部分２ａは硬化度合いの高い状態であるから被覆材料３の浸入圧力に対して十分対抗することができて、被覆材料３の漏出が確実に防止されるものである。また、このとき他の部分２ｂが、前記部分２ａよりも硬化度合いが低い状態であると、熱硬化性樹脂成形材料２と下型１ａとの間に供給された被覆材料３が流動する際には、前記他の部分２ｂにおける熱硬化性樹脂成形材料２がより軟質な状態であるから、被覆材料３からの圧力により熱硬化性樹脂成形材料２に若干の弾性変形が生じて被覆層６の膜厚を大きくすることができると共に被覆層６と成形体５との間には非常に高い密着性が得られるようになるものである。

ここで、上記の硬化度合いの高い状態とは、熱硬化性樹脂成形材料２を体積一定の条件で加熱成形する場合には、図８に示す熱硬化性樹脂成形材料２を一定体積で加熱成形する際の圧力変化曲線において、圧力Ｐがピーク値に達した後、下記〔１〕に示す範囲にある状態であることが好ましい。

０．１×（Ｐ_ｐ−Ｐ_０）＋Ｐ_０≦Ｐ≦０．８×（Ｐ_ｐ−Ｐ_０）＋Ｐ_０ … 〔１〕
上記〔１〕において、Ｐ_ｐは圧力変化曲線におけるピーク値を示し、Ｐ_０は成形時間を無限大にした場合の圧力の収束値を示す。この収束値は圧力変化曲線の漸近線の値に相当する。

また、熱硬化性樹脂成形材料２を圧力一定の条件で加熱成形する場合には、硬化度合いの高い状態とは、図９に示す熱硬化性樹脂成形材料２を一定圧力で加熱成形する際の体積変化曲線において、体積Ｖがピーク値に達した後、下記〔２〕に示す範囲にある状態であることが好ましい。

０．１×（Ｖ_ｐ−Ｖ_０）＋Ｖ_０≦Ｖ≦０．８×（Ｖ_ｐ−Ｖ_０）＋Ｖ_０ … 〔２〕
上記〔２〕において、Ｖ_ｐは体積変化曲線におけるピーク値を示し、Ｐ_０は成形時間を無限大にした場合の体積の収束値を示す。この収束値は体積変化曲線の漸近線の値に相当する。

このとき、上記キャビティ４内における熱硬化性樹脂成形材料２をその硬化度合いが部位によりばらつきを有するように制御すると共に、硬化度合いが高い部分２ａにおいて被覆材料３を熱硬化性樹脂成形材料２を貫通させてキャビティ４内に注入することができ、特に上記他の部分２ｂのうちの一部又は全部、好ましくは全部の領域が、上記部分２ａよりも硬化度合いが低い状態であるときに被覆材料３の注入を行うようにすると、被覆層６の密着性が特に高いものとなる。この場合、硬化状態となる部分２ａが、注入口７を中心とした注入口７の直径よりも２０ｍｍ大きい直径を有する円形の領域を、被覆材料３の注入方向に向けて熱硬化性樹脂成形材料２を貫通するように投影した場合の軌跡の内側の領域を含むことが好ましく、またこの部分２ａが注入口７を中心とした注入口７の直径よりも１５０ｍｍ大きい直径を有する円形の領域を、被覆材料３の注入方向に向けて熱硬化性樹脂成形材料２を貫通するように投影した場合の軌跡の内側の領域内に収まるようにすることが好ましく、またこれ以外の部分２ｂが前記部分２ａよりも硬化度合いが低い状態となっていることが好ましい。

また、このとき特に、上記の硬化度合いが低い他の部分２ｂは、熱硬化性樹脂成形材料２を体積一定の条件で加熱成形する場合には、図８に示す熱硬化性樹脂成形材料２を一定体積で加熱成形する際の圧力変化曲線において、圧力Ｐがピーク値に達した後、下記〔３〕に示す範囲にある状態であることが好ましい。

０．８×（Ｐ_ｐ−Ｐ_０）＋Ｐ_０≦Ｐ≦１．０×（Ｐ_ｐ−Ｐ_０）＋Ｐ_０ … 〔３〕
また、熱硬化性樹脂成形材料２を圧力一定の条件で加熱成形する場合には、他の部分２ｂは、図９に示す熱硬化性樹脂成形材料２を一定圧力で加熱成形する際の体積変化曲線において、体積Ｖがピーク値に達した後、下記〔４〕に示す範囲にある状態であることが好ましい。

０．８×（Ｖ_ｐ−Ｖ_０）＋Ｖ_０≦Ｖ≦１．０×（Ｖ_ｐ−Ｖ_０）＋Ｖ_０ … 〔４〕
上記のようにキャビティ４内の熱硬化性樹脂成形材料２の硬化度合いを部分的に異ならせて部位によりばらつきを有するように制御するためには、被覆成形体Ａの製造装置に、加熱手段としてキャビティ４内における注入装置７の注入口７ａの近傍の加熱温度と、他の部位における加熱温度とを独立して制御するものを設けるようにすることが好ましい。図６はこのような加熱手段の構成の一例を示すものであり、下型１ａの内部にはスチーム流路１０を設けてこのスチーム流路１０に高温のスチームを流通させて下型１ａを加熱することでキャビティ４内の熱硬化性樹脂成形材料２を加熱するようになっているが、このスチーム流路１０が複数系統（図示では二系統）設けられている。図示のものでは、下型１ａは、上型１ｂにおける注入装置７の注入口７ａの開口位置と対向する位置を含む高温加熱ブロック１２と、この高温加熱ブロック１２以外の部分である低温加熱ブロック１１とから構成されており、この高温加熱ブロック１２と低温加熱ブロック１１とにそれぞれ独立したスチーム流路１０ａ，１０ｂを設けるようにしている。そして、被覆材料３の注入前における熱硬化性樹脂成形材料２の加熱時には、各スチーム流路１０ａ，１０ｂにスチームを流通させると共に、高温加熱ブロック１２におけるスチーム流路１０ａを流通するスチームを、低温加熱ブロック１１におけるスチーム流路１０ｂを流通するスチームよりも高温となるようにすることで、キャビティ４内の熱硬化性樹脂成形材料２のうち、被覆材料３の貫通位置を含む一部の部分２ａを硬化度合いが高い状態とすると共に、他の部分２ｂを前記硬化状態の部分２ａよりも硬化度合いが低い状態とすることができるものである。尚、下型１ａの代わりに上型１ｂを高温加熱ブロック１２と低温加熱ブロック１１にて構成するようにして各加熱ブロックにスチーム流路１０を設けても良く、また上型１ｂと下型１ａを共に高温加熱ブロック１２と低温加熱ブロック１１にて構成するようにして各加熱ブロックにスチーム流路１０を設けても良い。

また、このように加熱温度を制御する場合には、分割金型１における加熱温度の異なる位置にそれぞれ温度センサ９を設けて、その温度検知結果に基づいて加熱温度を制御することが好ましく、例えば高温加熱ブロック１２と低温加熱ブロック１１のそれぞれにおいて、熱電対等で構成される温度センサ９をキャビティ４付近あるいはキャビティ４に露出するように設け、各温度センサ９による検知結果に基づいてスチーム流路１０におけるスチーム流通を制御するなどして、各部位におけるキャビティ４内の熱硬化性樹脂成形材料２の加熱温度を所望の温度条件となるように制御することができるものである。

キャビティ４内における熱硬化性樹脂成形材料２をその硬化度合いが部位によりばらつきを有するように制御する手法としては、上記のもののほかに適宜の手法を採用することができる。

例えば熱硬化性樹脂成形材料２としてＳＭＣ等のようなシート状の樹脂成形材料を用いる場合、図２に示すように上型１ｂと下型１ａとを型開きした状態で、下型１ａの上面に熱硬化性樹脂成形材料２を配置する際に、複数枚のシート状の樹脂成形材料を積層した熱硬化性樹脂成形材料２を、注入装置７の注入口７ａの直下に配置する。これにより型締め時に分割金型１にて熱硬化性樹脂成形材料２をプレスする際に、上型１ｂにおける注入口７ａが形成されている部位が最初に熱硬化性樹脂成形材料２と接するようにする。また、このとき複数枚のシート状の樹脂成形材料のうち最上層に配置されているもの、すなわち型締め時に上型１ｂにおける注入口７ａが形成されている部位と最初に接触するシート状の樹脂成形材料については、他のものよりも硬化抑制剤の含有量を少なくするなどして、その熱硬化性が他のものよりも高くなるようにしておく。

この状態で型締めを行うと、熱硬化性樹脂成形材料２が流動して所定の成形体５の形状に賦形される際には、積層されたシート状の樹脂成形材料は、内層のものの方が外層のものよりも流動しやすくなり、このため上記最上層のシート状の樹脂成形材料は注入口７ａの近傍に留まりやすくなる。このため、熱硬化性樹脂成形材料２を賦形した状態で加熱すると、キャビティ４内における注入口７ａの近傍の部分２ａは、他の部分２ｂよりも硬化度合いが高くなるようにすることができるものである。

また、上記のようにして被覆成形体Ａを製造するにあたっては、被覆材料３の注入前におけるキャビティ４内の熱硬化性樹脂成形材料２の加熱成形時において、この熱硬化性樹脂成形材料２の少なくとも一部の部分２ａ、すなわち被覆材料３が貫通して注入される部位を含む領域である注入口７ａの近傍の部分２ａが、硬化状態であるか否か、あるいは硬化度合いが高い状態であるか否かを検知し、この部分２ａが硬化状態となっていることあるいは硬化度合いが高い状態となっていることが判定されてから被覆材料３の注入を行うようにすることが好ましい。このような硬化状態や硬化度合いの判定は、例えばキャビティ４内の熱硬化性樹脂成形材料２における前記部分２ａの圧力を測定したり、キャビティ４内の熱硬化性樹脂成形材料２の体積を測定したりして、その測定結果に基づいて行うことができる。

図７は、圧力の検知結果に基づいて熱硬化性樹脂成形材料２の硬化状態あるいは硬化度合いを判定する場合の製造装置の構成の一例を示す。図示の例では、分割金型１における注入装置７の注入口７ａの近傍に、キャビティ４内における成形材料の圧力を測定する圧力測定部８を設け、この圧力測定部８にて検知される圧力に基づいて、熱硬化性樹脂成形材料２における被覆材料３が貫通して注入される部位を含む部分２ａが、硬化状態あるいは硬化度合いが高い状態となっているか否かを判定するようにしたものである。

上記の圧力測定部８としては、直接圧力検知式の圧力センサ等のような適宜の圧力センサを設けることができる。この圧力測定部８の設置位置は、上記のように注入装置７の注入口７ａの近傍であれば良いが、熱硬化性樹脂成形材料２における上記の硬化状態となるべき部分２ａと接触する位置に設けることが好ましい。また、圧力測定部８は図７（ａ）のように上型１ｂに設けても良く、図７（ｂ）のように下型１ａに設けても良いが、被覆成形体Ａに圧力測定部８による圧痕が発生する場合があるため、被覆成形体Ａにおける外部に露出する面や意匠性が重要となる面が形成される側の分割金型１には形成しないようにすることが好ましい。例えば図示の例では被覆成形体Ａとしてバスタブを形成するものであり、且つ下型１ａ側にバスタブの内面が形成されると共にこの面に被覆層６が形成されるようにしたものであるが、このバスタブの内面は使用時に外部に露出すると共に意匠性が重要となるため、圧力測定部８は図７（ａ）のように上型１ｂに設けるようにすることが好ましい。

本実施形態において被覆成形体Ａを製造する場合には、被覆材料３の注入前における熱硬化性樹脂成形材料２の加熱成形時において、上型１ｂと下型１ａとが相対的に移動しないようにしてキャビティ４内の体積を一定に保っておく。このときキャビティ４内の熱硬化性樹脂成形材料２は、加熱されることにより既述のように図８に示す如くまず軟化すると共に圧力が上昇し、次いで硬化反応が進行することにより圧力が減少する。そして本実施形態において熱硬化性樹脂成形材料２の少なくとも注入口７ａの近傍の部分２ａが硬化状態となっているか否かを判定するにあたっては、熱硬化性樹脂成形材料２の加熱成形時に前記圧力測定部８にて熱硬化性樹脂成形材料２の圧力変化を測定し、この圧力が一旦ピーク値に達した後に低減するようになった場合に熱硬化性樹脂成形材料２が硬化状態となったと判定するものであり、そしてこの硬化状態が判定された場合に被覆材料３の注入を行うようにするものである。

このように圧力変化に基づいて熱硬化性樹脂成形材料２が硬化状態か否かを判定する場合には、圧力測定部８にて検知される圧力がピーク値に達した後、所定の圧力となった時点で被覆材料３の注入を行うようにすることができるものである。このとき、特に少なくとも注入口７ａの近傍の部分２ａが硬化度合いが高い状態か否かを判定する場合には、好ましくは圧力測定部８にて検知される圧力がピーク値に達した後、既述のような上記〔１〕に示す所定範囲の圧力Ｐとなった時点で被覆材料３の注入を行うようにすることができるものである。

また、上記のような熱硬化性樹脂成形材料２の圧力変化の検知結果に基づいて、この熱硬化性樹脂成形材料２が所定のヤング率の範囲に達したか否かを判定し、このヤング率が所定の範囲に達した時点で被覆材料３の注入を行うようにすることもできる。この場合、例えばまず予備的な実験により熱硬化性樹脂成形材料２の加熱成形時の圧力変化とそのヤング率の変化との間の相関関係を調査しておくと共に、被覆材料３注入時の所望のヤング率の値（例えば上記のような１．５×１０^-4〜５．０×１０^-4Ｐａの範囲の値）となる場合の熱硬化性樹脂成形材料２の圧力値を導出しておく。そして、熱硬化性樹脂成形材料２の加熱成形時において、圧力測定部８にて測定される圧力が、ピーク値に達した後に前記所望のヤング率に対応する値となった時点で、被覆材料３の注入を行うようにするものである。

また、体積の検知結果に基づいて熱硬化性樹脂成形材料２の硬化状態あるいは硬化度合いを判定する場合には、例えば可動型である上型１ｂに、その上下移動量を測定するリニアゲージ等のような移動量測定手段を設けて、熱硬化性樹脂成形材料２の加熱成形時においてこの移動量測定手段にて検知される上型１ｂの下型１ａに対する移動量に基づいて、熱硬化性樹脂成形材料２の体積変化を測定することができる。

本実施形態において被覆成形体Ａを製造する場合には、被覆材料３の注入前における熱硬化性樹脂成形材料２の加熱成形時において、上型１ｂにかけられる下型１ａに向かう圧力が一定になるようにして成形圧力を一定に保つと共に上型１ｂの下型１ａに対する相対的移動を許容するようにして、キャビティ４内の圧力を一定に保っておく。このときキャビティ４内の熱硬化性樹脂成形材料２は、加熱されると既述のように図９に示す如くまず軟化すると共に体積が増大し、次いで硬化反応が進行することにより体積が減少する。

本実施形態において熱硬化性樹脂成形材料２が硬化状態となっているか否かを判定するにあたっては、熱硬化性樹脂成形材料２の加熱成形時に熱硬化性樹脂成形材料２の体積変化を上型１ｂの下型１ａに対する移動量に基づいて測定し、この体積が一旦ピーク値に達した後に低減するようになった場合に熱硬化性樹脂成形材料２が硬化状態となったと判定するものであり、そしてこの硬化状態が判定された場合に被覆材料３の注入を行うようにするものである。

このように体積変化に基づいて熱硬化性樹脂成形材料２が硬化状態か否かを判定する場合には、前記体積がピーク値に達した後、所定の体積となった時点で被覆材料３の注入を行うようにすることができるものである。このとき、特に少なくとも注入口７ａの近傍の部分２ａの硬化度合いが高い状態か否かを判定する場合には、好ましくは検知される体積がピーク値に達した後、既述のような上記〔２〕に示す所定範囲の体積Ｖとなった時点で被覆材料３の注入を行うようにすることができるものである。

また、上記のような熱硬化性樹脂成形材料２の体積変化の検知結果に基づいて、この熱硬化性樹脂成形材料２が所定のヤング率の範囲に達したか否かを判定し、このヤング率が所定の範囲に達した時点で被覆材料３の注入を行うようにすることもできる。この場合、例えばまず予備的な実験により熱硬化性樹脂成形材料２の加熱成形時の体積変化とそのヤング率の変化との間の相関関係を明らかにしておくと共に、被覆材料３注入時の所望のヤング率の値（例えば上記のような１．５×１０^-4〜５．０×１０^-4Ｐａの範囲の値）となる場合の熱硬化性樹脂成形材料２の体積値を導出しておく。そして、熱硬化性樹脂成形材料２の加熱成形時において、体積が前記所望のヤング率に対応する値となった時点で、被覆材料３の注入を行うようにするものである。

本発明の実施の形態の一例を示す要部の断面図である。 同上の実施の形態の一例を示す断面図である。 同上の実施の形態の一例を示す断面図である。 同上の実施の形態の一例を示す断面図である。 同上の実施の形態の一例を示す断面図である。 同上の加熱手段の構成の一例を示す断面図である。 （ａ）（ｂ）は同上の圧力測定部を設けた場合の例を示す断面図である。 熱硬化性樹脂成形材料を加熱成形する場合の体積一定時の圧力変化を示すグラフであ。 熱硬化性樹脂成形材料を加熱成形する場合の圧力一定時の体積変化を示すグラフである。

符号の説明

Ａ 被覆成形体
１ 分割金型
２ 熱硬化性樹脂成形材料
２ａ 部分
２ｂ 部分
３ 被覆材料
４ キャビティ
７ 注入装置
７ａ 注入口
８ 圧力測定部

Claims (2)

1. 下記の工程を含むことを特徴とする被覆成形体の製造方法。
   （１）一対の分割金型間に形成されるキャビティ内で繊維状フィラーを含有した熱硬化性樹脂成形材料を所定の形状に賦形する賦形工程。
   （２）上記熱硬化性樹脂成形材料を体積一定の条件で加熱することによりその少なくとも一部の部分を硬化状態とし、前記キャビティ内における熱硬化性樹脂成形材料の圧力変化を測定してその結果に基づいて、この熱硬化性樹脂成形材料を一定体積で加熱成形する際の圧力変化曲線において圧力Ｐがピーク値に達した後、下記〔１〕に示す範囲にある状態であるか否かによって、熱硬化性樹脂成形材料の少なくとも一部の部分が硬化状態であるか否かを判定し、前記硬化状態となった部分において熱硬化性樹脂成形材料を被覆材料でその注入圧力により突き破って貫通させて上記キャビティ内に被覆材料を注入する被覆材料注入工程。
   ０．１×（Ｐ _ｐ −Ｐ _０ ）＋Ｐ _０ ≦Ｐ≦０．８×（Ｐ _ｐ −Ｐ _０ ）＋Ｐ _０ … 〔１〕
   上記〔１〕において、Ｐ _ｐ は圧力変化曲線におけるピーク値を示し、Ｐ _０ は成形時間を無限大にした場合の圧力の収束値を示す。
   （３）上記熱硬化性樹脂成形材料及び被覆材料を硬化させた後、分割金型を型開きして被覆成形体を取り出す脱型工程。
2. 上記被覆材料注入工程において、上記キャビティ内における熱硬化性樹脂成形材料をその硬化度合いが部位によりばらつきを有するように制御し、硬化度合いが高い部分において熱硬化性樹脂成形材料を貫通させて前記キャビティ内に被覆材料を注入することを特徴とする請求項１に記載の被覆成形体の製造方法。

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