JP6203107B2

JP6203107B2 - 積層成形品の製造方法

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Publication number: JP6203107B2
Application number: JP2014085828A
Authority: JP
Inventors: 匡彦本郷
Original assignee: Daikyo Nishikawa Corp
Current assignee: Daikyo Nishikawa Corp
Priority date: 2014-02-19
Filing date: 2014-04-17
Publication date: 2017-09-27
Anticipated expiration: 2034-04-17
Also published as: JP2015171808A

Description

本発明は、ポリノルボルネン系樹脂の成形体からなる基材の少なくとも一部に、バルクモールディングコンパウンド又はシートモールディングコンパウンドからなる積層材を積層して一体化した積層成形品の製造方法に関するものである。

この種の積層成形品を成形する場合には、ポリノルボルネン系樹脂を予め成形した成形体からなる基材を成形型内に配置し、この基材の表面にバルクモールディングコンパウンド（以下、ＢＭＣともいう）又はシートモールディングコンパウンド（以下、ＳＭＣともいう）からなる積層材の材料を供給して成形型で成形することによって基材と積層材とを一体化することが行われている（例えば、特許文献１参照）。

特許文献１のようにして積層成形品を成形する際には、積層材の成形型が例えば１００℃以上に加熱されており、その雰囲気下で積層材が成形されることになる。このとき、積層材が基材に接着し、硬化が進むことになるのであるが、成形中の積層材には、一般に、硬化が進むことによる収縮（硬化収縮）が起こるとともに、成形型の温度低下による線膨張係数に対応した収縮も起こる。一方、基材は既に成形されているので成形型の温度低下による線膨張係数に対応した収縮のみが起こることになる。

特開２００２−６７２２９号公報

ところで、予め成形された基材は脱型後に温度低下しており、この温度低下している基材を積層材の成形型に入れると、基材が成形型の温度まで加熱されて膨張する。基材が積層材の成形型内で膨張すると位置ずれを起こすことがある。基材が成形型内で位置ずれを起こすと、積層材の厚さが狙い通りの厚さとならずに積層成形品の見栄えが悪化するという問題がある。また、積層材の強度低下を招き、その結果、積層材に割れが発生してしまう恐れがある。

本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、基材が積層材の成形型内で加熱されて膨張しても位置ずれしにくくして積層材を狙い通りに成形できるようにし、積層成形品の見栄えを良好にするとともに、積層材の強度低下を抑制することにある。

上記目的を達成するために、本発明では、成形型の凹部に嵌合して位置決めされる位置決め部を基材に設けた。

第１の発明は、
ポリノルボルネン系樹脂の成形体からなる基材の少なくとも一部に、バルクモールディングコンパウンド又はシートモールディングコンパウンドからなる積層材を積層して成形することによって一体化された積層成形品の製造方法において、
上記基材の本体部に、該本体部から突出するように第１位置決め部を一体成形した後、
上記基材を上記積層材の成形型内に入れて上記第１位置決め部を上記積層材の成形型に形成された第１凹部に嵌合させて上記基材を上記積層材の成形型に位置決めし、
しかる後、上記基材に上記積層材を成形することを特徴とする。

この構成によれば、基材の第１位置決め部を積層材の成形型の凹部に嵌合させることにより、基材が成形型内で所定の位置に位置決めされるので、基材と成形型との間で成形される積層材の厚さが狙い通りの厚さになる。

第１の発明によれば、基材の本体部に第１位置決め部を一体成形した後、積層材の成形型に形成された第１凹部に第１位置決め部を嵌合させるようにしたので、基材が積層材の成形型内で加熱されて膨張しても位置ずれしにくくなる。これにより、積層材を狙い通りに成形することができ、積層成形品の見栄えを良好にできる。

実施形態に係るシンクを上方から見た斜視図である。シンクを下方から見た斜視図である。シンクの平面図であるシンクの排水口周りを下方から見た斜視図である。図１のV−V線断面図である。積層材の成形型に基材を入れる前の状態を示す断面図である。積層材が基材と一体成形された状態の断面図である。実施形態の変形例１に係る図２相当図である。実施形態の変形例２に係る図２相当図である。実施形態の変形例３に係る図２相当図である。実施形態の変形例４に係る図２相当図である。実施形態の変形例４に係る図３相当図である。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。尚、以下の好ましい実施形態の説明は、本質的に例示に過ぎず、本発明、その適用物或いはその用途を制限することを意図するものではない。

図１は、本発明の実施形態にかかる複合積層品である住宅の台所用シンク１を示すものである。このシンク１は、図示しない天板に取り付けられて使用されるものである。天板には、シンク１の形状に対応した貫通孔が形成されており、シンク１は天板の裏側から貫通孔周縁部に対し接着剤等を用いて接着されている。

尚、この実施形態の説明では、使用者から見て手前側を「前」といい、奥側を「後」といい、左側を「左」といい、右側を「右」というものとする。

シンク１は、凹形状をなす本体部２と、本体部２における上方への開放部周縁から略水平方向に延出するフランジ３とを備えている。フランジ３の上面が天板に接着されるようになっている。尚、フランジ３を天板に接着する際には、周知の接着剤を用い、クランプ器具等でフランジ３を天板に押し付けるようにして所定時間保持する。

また、図５に示すように、シンク１は、全体が２層構造とされており、シンク１の裏側を構成する基材４と、シンク１の表側を構成する積層材５とが一体化されてなるものである。基材４となるポリノルボルネン系樹脂は一般には黒色であって見栄えが悪いので、積層材５は、基材４の色とは異なる色（例えば白等）に着色された樹脂材を用いて基材４を覆うように成形されている。

図１や図２に示すように、シンク１の本体部２は、底板部２ａと、底板部２ａの周縁部から上方へ延びる周壁部２ｂとを備えている。図３にも示すように、周壁部２ｂの後側の部分には、左右両側にシンク１内へ膨出する膨出部２ｃ、２ｃが形成されている。

また、図１に示すように、底板部２ａの左右方向中央部には、後寄りの部位に、下方へ突出するように形成された環状部２ｄが設けられている。環状部２ｄの内部は底板部２ａを貫通するように延びる略円形の排水孔２ｅである。環状部２ｄは、本発明の第１位置決め部及び排水孔構成部に相当する部分である。

図４にも示すように、本体部２には、底板部２ａの下面から下方へ突出する板状をなすように該底板部２ａに一体成形された第１〜第４突部（第２位置決め部）２１〜２４が設けられている。第１〜第４突部２１〜２４は基材４に設けられるものである。第１〜第４突部２１〜２４は、この実施形態では全て同じ形状としているが、互いに異なる形状にすることもできる。また、この実施形態では、第１〜第４突部２１〜２４が環状部２ｄの周方向に略等間隔に配置されているが、これに限らず、不等間隔に配置してもよい。

第１突部２１は、環状部２ｄの外周面における前側部分に連続しており、前後方向に延びている。また、第２突部２２は、環状部２ｄの外周面における後側部分に連続しており、前後方向に延びている。第１突部２１及び第２突部２２の前後方向の寸法は、下側へ行くほど短く設定されている。

第３突部２３は、環状部２ｄの外周面における左側部分に連続しており、左右方向に延びている。第４突部２４は、環状部２ｄの外周面における右側部分に連続しており、左右方向に延びている。第３突部２３及び第４突部２４の左右方向の寸法は、下側へ行くほど短く設定されている。

また、第１〜第４突部２１〜２４の底板部２ａからの突出量は、環状部２ｄの底板部２ａからの突出量よりも少ない。つまり、環状部２ｄは、第１〜第４突部２１〜２４よりも基材５の本体部２から大きく突出していることになる。

上記基材４の厚みは、約２ｍｍ〜７ｍｍ程度とされている。基材４の厚みは、シンク１に要求される性能によって変更することが可能であり、上記範囲に限られるものではない。本実施形態では、基材４を構成するポリノルボルネン系樹脂として、例えば、ジシクロペンタジエン（ＤＣＰＤ）を主原料としたオレフィン系架橋タイプの熱硬化性樹脂を用いている。ジシクロペンタジエンの線膨張係数は、ＪＩＳＫ７１９７による測定法で、８．０×１０^−５ｍｍ／ｍｍ・Ｋである。

基材４としては、ＪＩＳＫ７１９７による測定法で得られた線膨張係数が、８．０×１０^−５ｍｍ／ｍｍ・Ｋ以外のジシクロペンタジエンで成形したものであってもよい。例えば、ガラス繊維や、充填材をジシクロペンタジエンに配合することで、線膨張係数を低くすることが可能であり、その数値としては、例えば４．０×１０^−５ｍｍ／ｍｍ・Ｋ程度であってもよい。

本実施形態で使用可能なノルボルネン系樹脂は、ノルボルネン環を有するものであればよく、上記したものに限られるものではない。

積層材５は、ＢＭＣを成形してなるものであり、厚みは、約１ｍｍ〜５ｍｍ程度とされている。積層材５の厚みは、シンク１に要求される性能によって変更することが可能であり、上記範囲に限られるものではないが、基材４よりも薄くするのが好ましい。

上記ＢＭＣは、ビニルエステル樹脂（エポキシアクリレート樹脂）、硬化剤、紫外線吸収剤、内部離型剤、低収縮剤、樹脂チップ、増粘剤、繊維強化材（有機繊維と無機繊維のいずれか一方の繊維または両方の繊維）、充填剤等を混合してなるものである。

例えば、ＢＭＣのトータルの重量を３８２部としたとき、ビニルエステル樹脂は、１００部を占める。ビニルエステル樹脂は、靱性があるとともに、耐汚染性が高いので、シンク１の積層材５として好ましい。また、硬化剤は２部を占めている。紫外線吸収剤は１部を占めている。内部離型剤は、５部を占めている。低収縮剤は、５部を占めている。樹脂チップは、樹脂を細かく砕いたものであり、６部を占めている。増粘剤は、２部を占めている。有機繊維は、例えばビニロン等であり、１１部を占めている。充填剤は、例えば水酸化アルミニウム等であり、２５０部を占めている。ＢＭＣには、上記したもの以外にも、例えば、トナーや重合禁止剤等も混合されている。

有機繊維としては、例えば、ポリエステル繊維、フェノール繊維、ポリビニルアルコール繊維、ナイロン繊維等がある。有機繊維の長さは、例えば１ｍｍ以上２６ｍｍ以下に設定されている。有機繊維の長さを短くすれば、成形時のＢＭＣの流動性が高まる反面、長い場合に比べて強度が低下するので、シンク１としては、上記範囲とするのが成形性と強度を両立できて好ましい。また、有機繊維の直径は、例えば、１０μｍ程度が好ましい。無機繊維としては、例えばガラス繊維、炭素繊維等がある。

増粘剤としては、酸化マグネシウム、水酸化マグネシウム、酸化カルシウム等が挙げられる。

充填材としては、例えば、炭酸カルシウム、炭酸マグネシウム、硫酸バリウム、マイカ、タルク、カオリン、クレー、セライト、バーライト、バライタ、シリカ、ケイ砂、アルミニウム、ガラスフリット、アルミナ微粉等であってもよい。

上記ＢＭＣの線膨張係数は、ＪＩＳＫ７１９７による測定法で、４．４×１０^−５ｍｍ／ｍｍ・Ｋである。また、上記ＢＭＣは硬化が進むことによって収縮する。これを本明細書では硬化収縮という。この収縮率（硬化収縮率）は、０．５２％である。硬化収縮率とは、ＢＭＣを所定の型で成形した際、型の内寸をＨ１とし、成形後の製品の外寸をＨ２とした際、（Ｈ１−Ｈ２）／Ｈ１×１００で算出される値である。

ＢＭＣを成形する際には、成形型における成形面温度が１００℃以上の高温とされるので、ＢＭＣには、硬化が進む過程で、成形面温度の低下による線膨張係数に対応した収縮と、上記硬化収縮との２つの収縮が起こる。

次に、上記のように構成されたシンク１の積層材５を成形する成形型の構造について説明する。図７に示すように、成形型は下型１００と上型１０１とを備えている。下型１００は、基材４の外面形状に一致するように凹状に形成された基材保持面１００Ｂを有している。基材保持面１００Ｂにおける基材５の環状部２ｄに対応する部位には、環状部位置決め用凹部（第１凹部）１００Ａが形成されている。環状部位置決め用凹部１００Ａは、環状部２ｄの外周面の形状に一致するように形成されており、環状部２ｄが嵌合して位置決めされる部位となっている。

また、図６に示すように、環状部位置決め用凹部１００Ａの内周面には、第１〜第４突部２１〜２４に対応する部位に、第１突部位置決め用凹部（図示せず）と、第２〜第４突部位置決め用凹部１００ｂ、１００ｃ、１００ｄが形成されている。図示しないが、第１突部位置決め用凹部は、第１突部２１の形成位置に対応しており、第１突部２１が嵌合する溝形状であって第１突部２１が位置決めされる部位となっている。また、第２突部位置決め用凹部１００ｂは、第２突部２２の形成位置に対応しており、同様に第２突部２２が嵌合して位置決めされる部位となっている。また、第３突部位置決め用凹部１００ｃは、第３突部２３の形成位置に対応しており、同様に第３突部２３が嵌合して位置決めされる部位となっている。さらに、第４突部位置決め用凹部１００ｄは、第４突部２４の形成位置に対応しており、同様に第４突部２４が嵌合して位置決めされる部位となっている。

また、下型１００及び上型１０１には、型温を制御する加熱装置が設けられており、下型１００及び上型１０１の型温を個別に調整することができるようになっている。型温は、例えば、１２０℃〜１５０℃程度の高温に設定可能となっている。

次に、上記シンク１の製造要領について説明する。まず、図示しない基材成形装置を用いてジシクロペンタジエンを成形し、図６に示すように環状部２ｄ及び第１〜第４突部２１〜２４が一体成形された基材４を得る。この段階では、基材４における環状部２ｄの下端開口が基材４を構成する材料によって閉塞されている。図示しないが、環状部２ｄを閉塞している部分に、下方へ突出するように位置決め部を設け、この位置決め部を下型１００の成形面に形成した凹部（図示せず）に嵌合するようにしてもよい。

その後、基材４にＢＭＣを積層して成形する。このＢＭＣを成形する際に上記下型１００及び上型１０１を使用する。まず、図示しない型駆動装置によって上型１０１を下型１００から離して型開き状態にする。

そして、基材４を下型１００内に入れて環状部２ｄを下型１００の環状部位置決め用凹部１００Ａに嵌合させるとともに、第１〜第４突部２１〜２４を下型１００の第１突部位置決め用凹部（図示せず）と、第２〜第４突部位置決め用凹部１００ｂ、１００ｃ、１００ｄに嵌合させる。これにより、基材４が下型１００内で所定の位置に位置決めされる。このとき、環状部２ｄが第１〜第４突部２１〜２４よりも大きく突出しているので、環状部２ｄの方が先に環状部位置決め用凹部１００Ａに達して基材４のおおまかな位置決めが行われる。その後、第１〜第４突部２１〜２４が第１突部位置決め用凹部（図示せず）と、第２〜第４突部位置決め用凹部１００ｂ、１００ｃ、１００ｄに達して、環状部２ｄによる位置決めと共に基材４の正確な位置決めが行える。第１〜第４突部２１〜２４は、排水孔２ｅの径方向に延びているので、第１〜第４突部２１〜２４が第１〜第４突部位置決め用凹部１００ｂ、１００ｃ、１００ｄに嵌合すると、基材４が排水孔２ｅの周方向に回動することはなく、位置決めが確実に行われる。

基材４は、下型１００内で加熱されるので線膨張係数に対応して膨張する。このとき、基材４は上述のように下型１００に位置決めされているので、下型１００内での位置ずれが抑制される。そして、下型１００に保持されている基材４の表面にＢＭＣを供給する。

次いで、型駆動装置によって上型１０１を下型１００に接近させて型閉じ状態とする。このときにＢＭＣが上型１０１によって基材４に押し付けられて上型１０１と基材４との間で積層材５の形状となるように成形される。

ＢＭＣは、基材４の表面に接着する。この接着は化学的結合によるものである。従って、成形後には、積層材５と基材４とは界面剥離しない。また、成形直後は、環状部２ｄの下端開口は積層材５と基材４によって閉塞されているので、その後の工程で環状部２ｄの下端開口を形成すべく、環状部２ｄ内の積層材５と基材４を除去する。

尚、本発明では、ＢＭＣの代わりにＳＭＣを用いることも可能である。

さらに、有機繊維を混合したＢＭＣ又はＳＭＣを用いた場合には、例えば、積層材５の表面を研磨した際に有機繊維も削ることができるので、ガラス繊維のみを混合した場合のように繊維が積層材５の表面に目立つようになることはなく、積層材５の表面につやを出すことができる。つや無し成形品の場合（ＢＭＣまたはＳＭＣの表面がつや無し状態の場合）には、無機繊維を使用することができる。製品に要求されるつやの程度に合うように有機繊維と無機繊維の比率を変えてつやを調整することができる。

尚、上記実施形態では、基材４の全体に積層材５を設けているが、これに限らず、基材４の一部にのみ積層材５を設けてもよい。

また、上記実施形態では、住宅用のシンクに本発明を適用した場合について説明したが、これに限らず、例えば、バスタブ、床材、壁材等にも適用でき、また、自動車用のボンネット、ドア、トランクリッド、フロントフェンダー等にも適用できる。

また、シンクやバスタブは、周壁部が底壁部から上に延びる形状であり、使用時に全体としてみたときに凹形状となるが、ボンネット等は、周壁部が下に延びる凸形状となる。この凸形状のものであっても、本発明は適用できる。凸形状の場合、上層がＢＭＣやＳＭＣからなり、下層がジシクロペンタジエンからなる。ＢＭＣやＳＭＣは、意匠面を構成する側とするのが好ましい。

以上説明したように、この実施形態によれば、予め成形された基材４を下型１００に入れると、基材４の本体部２から突出する環状部２ｄが下型１００の環状部位置決め用凹部１００Ａに嵌合する。これにより、基材４が下型１００内で所定の位置に位置決めされるので、基材４と上型１０１との間で成形される積層材５の厚さが狙い通りの厚さになり、シンク１の見栄えを良好にできる。

また、基材４の本体部２に環状部２ｄ及び第１〜第４突部２１〜２４を設け、環状部２ｄを第１〜第４突部２１〜２４よりも基材４５の本体部２から大きく突出させたので、基材４を下型１００に位置決めする際に段階的に位置決めすることができ、位置決めの正確性と良好な位置決め作業性とを両立できる。また、積層材５の強度低下を抑制できるので、割れにくくすることができる。

上記実施形態では、本発明の第２位置決め部として第１〜第４突部２１〜２４を設けているが、第２位置決め部の形状は板状でなくてもよく、柱状の突出部であってもよいが、基材４が下型１００内で加熱されて膨張する際に排水孔２ｅの中心線周りに回動しないように該基材４を位置決めできる形状が好ましい。

図８に示す変形例１のように、第１〜第４突部を省略する代わりに、第２位置決め部として縦リブ２５を底板部２ａに一体成形してもよい。縦リブ２５は、本体部２の前後方向に延びており、環状部２ｄよりも底板部２ａからの突出量が小さくなっている。縦リブ２５の後端部は環状部２ｄの外周面に連なっている。縦リブ２５は、シンク１の左寄りの部位や右寄りの部位に設けてもよい。

図９に示す変形例２のように、第１〜第４突部を省略する代わりに、第２位置決め部として横リブ２６を底板部２ａに一体成形してもよい。横リブ２６は、本体部２の左右方向に延びており、環状部２ｄよりも底板部２ａからの突出量が小さくなっている。また、横リブ２６は、環状部２ｄから前側に離れている。横リブ２６は、シンク１の前端部近傍や後端部近傍に設けてもよい。

変形例１の縦リブ２５及び変形例２の横リブ２６は、複数設けてもよいし、断続するように設けてもよい。また、リブの代わりに突起を設けてもよい。また、縦リブ２５や横リブ２６の長さは任意に設定することができるが、底板部２ａの補強のためには長い方が好ましい。

図１０に示す変形例３のように、第１〜第４突部を省略する代わりに、第２位置決め部として変形例１の縦リブ２５と変形例２の横リブ２６を底板部２ａに一体成形してもよい。この場合、縦リブ２５と横リブ２６とは各々の中間部で交差することになり、底板部２ａの補強効果がより一層高まる。縦リブ２５及び横リブ２６は複数設けてもよい。

また、図１１及び図１２に示す変形例４のように、基材４のフランジ３の下面に、フランジ側第１〜第４突部４１〜４４を設けてもよい。フランジ側第１突部４１はフランジ３の前側部分に位置しており、前後方向に延びている。フランジ側第２突部４２はフランジ３の後側部分に位置しており、前後方向に延びている。フランジ側第３突部４３はフランジ３の左側部分に位置しており、左右方向に延びている。フランジ側第４突部４４はフランジ３の右側部分に位置しており、左右方向に延びている。尚、フランジ側第１突部４１〜第４突部４４のうち、任意の１つまたは２つを省略することもできる。また、フランジ側第１突部４１〜第４突部４４は等間隔に設けてもよいし、不等間隔に設けてもよい。変形例４では、第１〜第４突部２１〜２４を省略してもよい。

図示しないが、変形例４のものを成形する際には、下型１００のフランジ３を成形する部分に、フランジ側第１〜第４突部４１〜４４が嵌合する位置決め用凹部を設ける。フランジ側第１〜第４突部４１〜４４が下型１００の位置決め用凹部に嵌合することで基材４が下型１００に位置決めされることになる。尚、基材４を下型１００に入れてセットする際には、基材４の外周面が下型１００の内周面によって案内されることで位置決めの補助となる。

上述の実施形態はあらゆる点で単なる例示に過ぎず、限定的に解釈してはならない。さらに、特許請求の範囲の均等範囲に属する変形や変更は、全て本発明の範囲内のものである。

以上説明したように、本発明に係る積層成形品は、例えば、住宅用の台所用シンク等に用いることができる。

１シンク（積層成形品）
２本体部
２ａ底板部
２ｄ環状部（第１位置決め部、排水口構成部）
２ｅ排水孔
４基材
５積層材
２１〜２４、４１〜４４第１〜第４突部（第２位置決め部）
１００下型
１００Ａ環状部位置決め用凹部（第１凹部）
１００ｂ、１００ｃ、１００ｄ突部位置決め用凹部（第２凹部）
１０１上型

Claims

ポリノルボルネン系樹脂の成形体からなる基材（４）の少なくとも一部に、バルクモールディングコンパウンド又はシートモールディングコンパウンドからなる積層材（５）を積層して成形することによって一体化された積層成形品（１）の製造方法において、
上記基材（４）の本体部（２）に、該本体部（２）から突出するように第１位置決め部（２ｄ）を一体成形した後、
上記基材（４）を上記積層材（５）の成形型（１００）内に入れて上記第１位置決め部（２ｄ）を上記積層材（５）の成形型（１００）に形成された第１凹部（１００Ａ）に嵌合させて上記基材（４）を上記積層材（５）の成形型（１００）に位置決めし、
しかる後、上記基材（４）に上記積層材（５）を成形することを特徴とする積層成形品（１）の製造方法。