JP7159585B2 - 繊維強化樹脂成形品の塗装方法 - Google Patents
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第11の技術は、第1乃至第10の技術のいずれか一において、前記繊維強化樹脂成形品中における前記強化繊維の含有量は、30体積%以上80体積%以下であることを特徴とする。
第12の技術は、第1乃至第11の技術のいずれか一において、前記繊維強化樹脂成形品の表面における凹部の凹み深さをt、前記第1加熱工程前の該凹み深さtをt 0 、及び前記第1加熱工程後前記塗装工程前の該凹み深さtをt 1 としたときに、前記t 0 に対する前記t 1 の比t 1 /t 0 は、1.1以上10以下であることを特徴とする。
第13の技術は、第2又は第3の技術において、前記第2加熱工程後における前記下塗り層の膜厚は、5μm以上50μm以下であることを特徴とする。
<繊維強化樹脂成形品の塗装方法>
図1に示すように、本実施形態に係る繊維強化樹脂成形品11の塗装方法は、準備工程S1と、第1加熱工程S2と、塗装工程S3と、仕上げ工程S4(第2加熱工程)とを備えている。そして、塗装工程S3は、第1塗装工程S31と、研磨工程S32と、第2塗装工程S33とを備えている。
準備工程S1は、塗装を施すための繊維強化樹脂成形品11を準備する工程である。
図2,図3に示すように、繊維強化樹脂成形品11は、複数のプリプレグ層31が積層されてなる繊維強化樹脂層3を成形させてなる。プリプレグ層31は、強化繊維36を含み、この強化繊維36に熱硬化性樹脂37をマトリックスとして含浸させてなるシート状の層である。なお、図2には、プリプレグ層31を3層積層させた構成として図示しているが、プリプレグ層31の層数はこれに限られるものではなく、2層であってもよいし、4層以上であってもよい。また、複数でなくても、単層であってもよい。
プリプレグ層31に含まれる強化繊維36は、繊維強化樹脂成形品11の強度を向上させるためのものであり、限定する意図ではないが、例えば繊維状の炭素繊維の繊維束が、所定方向に配向された状態、具体的には平織された状態となっている。
なお、所定方向に配向された状態の強化繊維36は、平織状の織物材に限られるものではなく、例えば一定の方向に配向した強化繊維からなる繊維束が一方向又は多方向に複数配置されてなる強化繊維材であってよい。具体的には例えば、平織に加え、綾織、朱子織等の織物材、平編、リブ編、両面編、パール編、トリコット、ラッセル等の編物材、丸組、平組、角組等の組紐等の組物材、繊維束が一方向に並んだ単一方向性(UD)材、及び、多方向に積層された繊維束を例えばナイロンやポリエステル等の高分子の糸でステッチ加工してなるノンクリンプファブリック材等が挙げられる。繊維強化樹脂層3は、強度及び耐久性に優れた繊維強化樹脂成形品11を得る観点から、強化繊維36として上記織物材、編物材、組物材、UD材及びノンクリンプファブリック材の少なくとも1種を含む層を単層で又は複数層を積層させたものとしてもよいし、複数種を積層させたものとしてもよい。
熱硬化性樹脂37は、繊維強化樹脂成形品11の骨格を形成するためのものであり、具体的には例えば、エポキシ樹脂、ビニルエステル樹脂、フェノール樹脂、ポリイミド樹脂、ポリウレタン樹脂、ユリア樹脂、メラミン樹脂、ビスマレイミド樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、ウレタンアクリレート樹脂等の熱硬化性樹脂材料が挙げられ、特に、繊維強化樹脂成形品11の軽量性、強度、耐久性、コスト性等の観点から、エポキシ樹脂が望ましい。これらの熱硬化性樹脂材料は、単体の他、一種の樹脂材料と他の樹脂材料との共重合体、変性体および2種類以上ブレンドした樹脂材料等も用いることができる。
繊維強化樹脂成形品11は、強化繊維36、熱硬化性樹脂37に加え、成形性、強度、意匠性、機能性等の向上の観点から、フィラー、顔料、染料、耐衝撃性改良剤、UV吸収剤等の添加材等を含有してもよい。これらの添加材は単独で添加してもよいし、複数種を添加してもよい。
繊維強化樹脂成形品11は、例えば車両部品、例えばエンジンカバー等のエンジン部品用、ボンネット、リヤフェンダー、ルーフ、ドア、フロントパネル、リアパネル、リフトゲート等の車両部品外板部材用等の用途に用いることができ、好ましくは車両部品外板部材用である。これにより、表面平滑性に優れ、軽量且つ高強度の車両部品、特に車両部品外板部材を得ることができる。
繊維強化樹脂成形品11の準備方法は、特に限定されるものではなく、市販のものを用いてもよいし、成形により製造してもよい。
第1加熱工程S2は、繊維強化樹脂成形品11に所定温度で所定時間加熱処理を施す工程である。
塗装工程S3は、第1加熱工程S2後の繊維強化樹脂成形品11の表面に塗装を施して塗装層4を形成する工程である。上述のごとく、塗装工程S3は、第1塗装工程S31と、研磨工程S32と、第2塗装工程S33とを備えている。
第1塗装工程S31は、図5に示すように、第1加熱工程S2後の繊維強化樹脂成形品11の表面に下塗り剤を塗装して、下塗り層41を形成する工程である。
塗装製品1の表面平滑性をさらに向上させる観点から、第1塗装工程S31後であり且つ第2塗装工程S33前に、下塗り層41の表面を研磨する研磨工程S32を備える構成としてもよい。なお、研磨工程S32は任意の工程であり、研磨工程S32を行わず第1塗装工程S31後にそのまま第2塗装工程S33を行ってもよい。
繊維強化樹脂成形品11の下塗り層41の表面上に、上塗り剤を塗装することにより、上塗り層42,43を形成する。なお、上塗り層42,43は、着色層42と保護層43とよりなる。
仕上げ工程S4は、塗料を定着させるための工程であり、例えば常温で30分~2時間程度、大気乾燥させることにより塗料を定着させてもよい。
上記のごとく得られた繊維強化樹脂成形品11の塗装製品1は、図6に示すように、強化繊維36を含み、熱硬化性樹脂37をマトリクスとする繊維強化樹脂層3を備えた繊維強化樹脂成形品11と、繊維強化樹脂成形品11の表面に形成された塗装層4とを備えている。
ここに、本実施形態に係る繊維強化樹脂成形品11の塗装方法は、第1加熱工程S2を備えることを特徴とする。以下、その作用効果について説明する。
繊維強化樹脂成形品11の塗装製品1は、例えば車両部品、例えばエンジンカバー等のエンジン部品、ボンネット、リヤフェンダー、ルーフ、ドア、フロントパネル、リアパネル、リフトゲート等の車両部品外板部材等に好適に用いることができ、好ましくは車両部品外板部材に好適に用いることができる。これにより、表面平滑性に優れ、軽量且つ高強度の車両部品、特に車両部品外板部材を得ることができる。
以下、本発明に係る他の実施形態について詳述する。なお、これらの実施形態の説明において、実施形態1と同じ部分については同じ符号を付して詳細な説明を省略する。
(供試材1)
繊維強化樹脂成形品11としてのシート状(厚さ8mm)の炭素繊維強化プラスチック材(GIGANTEX社製)を縦20cm×横20cmのサイズに切り出して、供試材1とした。
凹み深さtに対する加熱温度の影響を確認するため、供試材1の表面に形成された強化繊維由来の凹凸模様の凹部について、例えば図3,図4に示すように、加熱前及び加熱後の凹み深さtを測定した。
加熱回数に対する加熱温度の影響を確認するため、加熱試験1と同様のオーブン及び表面粗さ計を用い、加熱条件120℃×30分の加熱を所定回数行って、同一の凹部の凹み深さtを測定した。図13に結果を示す。
加熱時間に対する加熱温度の影響を確認するため、加熱試験1と同様のオーブン及び表面粗さ計を用いて実験を行った。具体的に、110℃に昇温させたオーブン内に供試材1を配置して5分間保持した後、凹部の凹み深さtを測定した。その後さらに5分間ずつ加熱し、同一凹部の凹み深さtの測定を繰り返した。図14に結果を示す。なお、図14の加熱時間は、累積加熱時間である。
(実施例1)
第1加熱工程として、供試材1を110℃に昇温させた上述のオーブンに入れ、30分間加熱を行い、供試材1をオーブンから取り出して常温まで冷却した。その後、第1塗装工程として、供試材1の表面に下塗り剤をエアスプレー塗装した。下塗り剤は、COODE(登録商標)フィラーグレー(L55)ベース(関西ペイント株式会社製)100gに対して、硬化剤20g、希釈シンナー20gを加えて混合し、調製した。下塗り剤をエアスプレー塗装後、20分間大気中で風乾して下塗り層を形成した。その後、下塗り層の表面を#2000のサンドペーパーで研磨(水研ぎ)した。その後、下塗り層の表面に上塗り剤として、水性ベース塗料(日本ペイントオートモーティブコーティングス株式会社製)及びクリヤー塗料(日本ペイントオートモーティブコーティングス株式会社製)をエアスプレー塗装した。仕上げ工程として、上塗り剤を塗装した供試材1を110℃のオーブンに入れ、20分間加熱した。その後、供試材1をオーブンから取り出して、常温まで冷却し、塗装製品の試験片TPを得た。
第1加熱工程の加熱を省略した以外は、実施例1と同様に試験片TPを作製した。
実施例1及び比較例1の試験片TPについて、第1加熱工程前後、研磨工程後、仕上げ工程後の供試材1の凹部の凹み深さtを測定した。結果を表1に示す。
図15に示すように、実施例1及び比較例1の試験片TPを地面Gに静置し、試験片TPの表面を試験者Aにより目視で観察した。試験方法は以下の通りである。
11 繊維強化樹脂成形品
2 最外層
3 繊維強化樹脂層
31 プリプレグ層
32 縦プリプレグ層
33 横プリプレグ層
34 斜プリプレグ層
35 逆斜プリプレグ層
36 強化繊維
37 熱硬化性樹脂
S1 準備工程
S2 第1加熱工程
S3 塗装工程
S31 第1塗装工程
S32 研磨工程
S33 第2塗装工程
S4 仕上げ工程
Claims (13)
- 強化繊維を含み、熱硬化性樹脂をマトリクスとする繊維強化樹脂層を備えた繊維強化樹脂成形品の表面に塗装を施す方法であって、
前記繊維強化樹脂成形品は、成形により製造されたものであり、
前記塗装を施す前の 前記繊維強化樹脂成形品に所定温度で所定時間加熱処理を施すことにより、予め前記熱硬化性樹脂の収縮を促進させて、前記塗装を施す前の前記繊維強化樹脂成形品の表面に、前記強化繊維と前記熱硬化性樹脂との収縮率の差異に起因して生じる凹凸模様を予め形成し、前記繊維強化樹脂成形品に前記加熱処理を施した後、常温まで冷却する第1加熱工程と、
前記第1加熱工程後に、前記繊維強化樹脂成形品の表面に、スプレー塗装、刷毛塗り塗装、回転霧化塗装、及びカーテンコート塗装の群から選択される少なくとも1種を施して該表面の前記凹凸模様を隠すように塗装層を形成する塗装工程と、
前記塗装工程後に、前記繊維強化樹脂成形品に熱処理を施す第2加熱工程と、
を備え、
前記第1加熱工程における前記所定温度は、第2加熱工程における温度以上である
ことを特徴とする繊維強化樹脂成形品の塗装方法。 - 請求項1において、
前記塗装工程は、
前記第1加熱工程後の前記繊維強化樹脂成形品の表面に下塗り層を形成する第1塗装工程と、
前記繊維強化樹脂成形品の前記下塗り層の表面上に上塗り層を形成する第2塗装工程とを備えた
ことを特徴とする繊維強化樹脂成形品の塗装方法。 - 請求項2において、
前記塗装工程は、前記第1塗装工程後であり且つ前記第2塗装工程前に、前記下塗り層の表面を研磨する研磨工程を備えた
ことを特徴とする繊維強化樹脂成形品の塗装方法。 - 請求項1乃至請求項3のいずれか一において、
前記繊維強化樹脂層に含まれる前記強化繊維は所定方向に配向している
ことを特徴とする繊維強化樹脂成形品の塗装方法。 - 請求項4において、
前記繊維強化樹脂層は、前記強化繊維の配向が異なる複数の層を積層させてなる
ことを特徴とする繊維強化樹脂成形品の塗装方法。 - 請求項4又は請求項5において、
前記所定方向に配向した強化繊維は、織物材、編物材、組物材、UD材及びノンクリンプファブリック材の少なくとも1種である
ことを特徴とする繊維強化樹脂成形品の塗装方法。 - 請求項1乃至請求項6のいずれか一において、
前記強化繊維は、炭素繊維である
ことを特徴とする繊維強化樹脂成形品の塗装方法。 - 請求項1乃至請求項7のいずれか一において、
前記熱硬化性樹脂は、エポキシ樹脂である
ことを特徴とする繊維強化樹脂成形品の塗装方法。 - 請求項1乃至請求項8のいずれか一において、
前記第1加熱工程における前記所定温度は、100℃以上250℃以下であり、
前記第1加熱工程における前記所定時間は、5分以上60分以下である
ことを特徴とする繊維強化樹脂成形品の塗装方法。 - 請求項1乃至請求項9のいずれか一において、
前記繊維強化樹脂成形品は、車両部品外板部材用である
ことを特徴とする繊維強化樹脂成形品の塗装方法。 - 請求項1乃至請求項10のいずれか一において、
前記繊維強化樹脂成形品中における前記強化繊維の含有量は、30体積%以上80体積%以下である
ことを特徴とする繊維強化樹脂成形品の塗装方法。 - 請求項1乃至請求項11のいずれか一において、
前記繊維強化樹脂成形品の表面における凹部の凹み深さをt、前記第1加熱工程前の該凹み深さtをt0、及び前記第1加熱工程後前記塗装工程前の該凹み深さtをt1としたときに、前記t0に対する前記t1の比t1/t0は、1.1以上10以下である
ことを特徴とする繊維強化樹脂成形品の塗装方法。 - 請求項2又は請求項3において、
前記第2加熱工程後における前記下塗り層の膜厚は、5μm以上50μm以下である
ことを特徴とする繊維強化樹脂成形品の塗装方法。
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