JPH07156301A - エアースポイラーの成形法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 自動車のエアースポイラーを経済的に成形す
る方法。 【構成】 熱可塑性樹脂の押出ブロー成形に於て、金属
から成る主金型の金型キャビティを形成する型壁面を、
耐熱性重合体からなる断熱層で被覆した金型を用いて、
エアースポイラーをブロー成形する方法。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、熱可塑性樹脂を用いて
自動車の後尾に設置されるエアースポイラーを経済的に
成形する方法に係る。

【０００２】

【従来の技術】自動車の高速走行時の安定性を良くする
ため自動車の後尾に設置されるエアースポイラーは、こ
れまで種々の方法で成形されてきた。例えば、ガラス繊
維強化熱硬化性樹脂で成形されたり、熱可塑性樹脂の押
出ブロー成形で成形されてきたが、近年、熱可塑性樹脂
の押出ブロー成形が経済的に優れているため多用される
様になってきた。

【０００３】エアースポイラーは自動車の鏡面状外板の
上に設置されるため、鏡面状外観が要求される。しか
し、押出ブロー成形の成形品は一般に外観が悪い。これ
まで成形条件等を種々変化させることが行われてきた。
これらの要因の中で最も大きな影響のあるのは金型温度
であり、金型温度を高くする程好ましい。しかし、金型
温度を高くすると、可塑化された樹脂の冷却固化に必要
な冷却時間が長くなり成形能率が下がる。このため、金
型温度を高くすることなく型表面の再現性を良くし、
又、金型温度を高くしても必要な冷却時間が長くならな
い方法が要求されている。金型に加熱用、冷却用の孔を
それぞれとりつけておき交互に熱媒、冷媒を流して金型
の加熱、冷却を繰り返す方法も行われているが、この方
法は熱の消費量も多く、冷却時間が長くなる。

【０００４】金型キャビティを形成する型壁面を熱伝導
率の小さい物質で被覆することにより金型表面再現性を
良くする方法は米国特許第３５４４５１８号明細書で射
出成形について開示されている。押出ブロー成形につい
ても、同様に型壁面を熱伝導率の小さい物質で被覆する
方法が米国特許第５０４１２４７号明細書に開示されて
いる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】成形サイクルタイムを
長くすることなく、鏡面状外観に近いエアースポイラー
を押出ブロー成形することが要求されており、本発明は
それに答えたものである。

【０００６】

【発明を解決するための手段及び作用】すなわち、本発
明は、熱可塑性樹脂の押出ブロー成形法に於て、金属か
らなる主金型の金型キャビティを形成する型壁面を、熱
伝導率が０．００２ｃａｌ／ｃｍ・ｓｅｃ・℃以下の耐
熱性重合体からなる断熱層で０．１〜２ｍｍ厚に被覆し
た金型を用い、押出ブロー成形を行うエアースポイラー
の成形法である。以下に本発明について詳しく説明す
る。

【０００７】本発明の押出ブロー成形に使用できる合成
樹脂は一般の押出ブロー成形に使用できる熱可塑性樹脂
である。例えば、スチレン重合体、ＡＢＳ樹脂、あるい
はその共重合体、ポリエチレン、ポリプロピレン等オレ
フィン重合体、変性ポリフェニレンエーテル樹脂、塩化
ビニール重合体又はその共重合体、ポリカーボネート、
ポリアミド等の一般に押出ブロー成形に使用される熱可
塑性樹脂が使用できる。 これ等の樹脂に、各種強化材
や各種充填物を配合した場合、あるいはポリマーアロイ
等とした場合は特に大きい効果が得られる。例えば、上
記の樹脂に、ゴム、ガラス繊維、アスベスト、炭酸カル
シウム、タルク、硫酸カルシウム、木粉等の１種又は２
種以上を配合することができる。

【０００８】本発明に述べる主金型材質とは、鉄又は鉄
を主成分とする鋼材、アルミニウム又はアルミニウムを
主成分とする合金、亜鉛合金、ベリリウム−銅合金等の
一般に合成樹脂の成形に使用されている金属金型を包含
する。特に鋼材が良好に使用できる。尚、一般の主金型
材質の熱伝導率は０．０５ｃａｌ／ｃｍ・ｓｅｃ・℃以
上である。

【０００９】発明で断熱層に用いる耐熱性重合体とはガ
ラス転移温度が１５０℃以上、好ましくは１９０℃以
上、及び／又は融点が２５０℃以上、好ましくは２８０
℃以上の耐熱性重合体である。耐熱性重合体の熱伝導率
は０．００２ｃａｌ／ｃｍ・ｓｅｃ・℃以下であり、一
般の重合体はこの熱伝導率以下である。又、該耐熱性重
合体の破断伸度は１０％以上の強靭な重合体が好まし
い。破断伸度の測定法はＡＳＴＭＤ６３８に準じて行
い、測定時の引っ張り速度は５ｍｍ／分である。

【００１０】本発明で断熱層として良好に使用できる重
合体は、主鎖に芳香環を有する耐熱性重合体であり、有
機溶剤に溶解する各種非結晶性耐熱重合体、各種ポリイ
ミド等が良好に使用できる。非結晶性耐熱重合体として
は、ポリスルホン、ポリエーテルスルホン、ポリアリル
スルホン、ポリアリレート、ポリフェニレンエーテル、
ポリベンツイミダゾール等である。これ等の代表的な耐
熱性重合体の繰り返し単位を次に示す。

【００１１】

【化１】

【００１２】

【化２】

【００１３】

【化３】

【００１４】

【化４】

【００１５】

【化５】

【００１６】ポリイミドは各種あるが、直鎖型高分子量
ポリイミドが良好に使用できる。一般に直鎖型高分子量
ポリイミドは破断伸度が大きく、耐久性に優れている。
本発明に良好に使用できる直鎖型の高分子量ポリイミド
の例を表１に示した。なお、Ｔｇはガラス転移温度、
又、ｎはくりかえし単位の数を表わす。

【００１７】

【表１】

【００１８】直鎖型ポリイミドのＴｇは構成成分によっ
て異り、その例を表２および表３に示した。Ｔｇが１５
０℃以上の重合体が使用され、好ましくは１９０℃以
上、更に好ましくは２３０℃以上である。

【００１９】

【表２】

【００２０】

【表３】

【００２１】本発明に良好に使用できる、溶剤に溶解で
きる各種可溶性ポリイミドを表４に示す。

【００２２】

【表４】

【００２３】射出成形は複雑な形状の成形品を一度の成
形で得られるところに経済的価値がある。この複雑な金
型表面を耐熱性重合体で被覆し、且つ強固に密着させる
には、耐熱性重合体溶液、あるいは／及び耐熱性重合体
前駆体溶液を塗布し、次いで加熱して耐熱性重合体を形
成させることが最も好ましい。従って、本発明の耐熱性
重合体、あるいは耐熱性重合体前駆体は溶剤に溶解でき
ることが好ましい。

【００２４】前記の非結晶性耐熱性重合体、可溶性ポリ
イミド、あるいはポリイミド前駆体はテトラヒドロフラ
ン、ジメチルフォルムアミド、ジメチルアセトアミド、
Ｎ−メチルピロリドン等の各種溶剤に溶解し、本発明に
使用される。直鎖型ポリイミド前駆体は、例えば芳香族
ジアミンと芳香族テトラカルボン酸二無水物を開環重付
加反応させることにより合成される。

【００２５】

【化６】

【００２６】これ等ポリイミド前駆体は加熱して脱水環
化反応させることによりポリイミドを形成する。最も好
ましい直鎖型ポリイミド前駆体はポリアミド酸でありそ
の代表例の繰り返し単位と、それをイミド化したポリイ
ミドの繰り返し単位を次に示す。

【００２７】

【化７】

【００２８】

【化８】

【００２９】

【化９】

【００３０】

【化１０】

【００３１】上記のポリイミド前駆体のポリマーはＮ−
メチルピロリドン等の溶媒に溶かし、金型壁面に塗布さ
れる。これら耐熱性重合体溶液、あるいは耐熱性重合体
前駆体溶液には、コーティング時の粘度を調整したり、
溶液の表面張力を調整、チキソトロピー性を調整するた
めの添加物を加えたり、及び／又は金型との密着性を上
げるための微少の添加物を加えることができる。

【００３２】断熱層に使用する耐熱性重合体について、
非結晶性耐熱性重合体、ポリイミドで説明したが、本発
明は基本的にこれ等に限定されるものではない。可とう
性が付与されたエポキシ樹脂、シリコーン系樹脂等は成
形条件等によっては使用できる。本発明の耐熱性重合体
皮膜と主金型との密着力が大きいことが必要であり、室
温で０．５ｋｇ／１０ｍｍ巾以上、好ましくは０．８ｋ
ｇ／１０ｍｍ巾以上、更に好ましくは１ｋｇ／１０ｍｍ
巾以上である。これは密着した断熱層を１０ｍｍ巾に切
り、接着面と直角方向に２０ｍｍ／分の速度で引張った
時の剥離力である。この剥離力は測定場所、測定回数に
よりかなりバラツキが見られるが、最小値が大きいこと
が重要であり、安定して大きい剥離力であることが好ま
しい。本発明に述べる密着力は金型の主要部の密着力の
最小値である。

【００３３】ポリイミド等の断熱材の薄層の表面の平滑
性等を更に向上させるため、あるいは表面の耐擦傷性を
更に向上させるため、あるいは離型性を良くするため、
ポリイミド層等の厚みの１／１０付近より薄い別材質を
ポリイミド表面等に塗布することも必要に応じてでき、
本発明に含まれる。合成樹脂のシートや型物の表面に、
耐擦傷性向上のために使用されている、一般にハードコ
ートと言われている塗料を塗布することもできる。例え
ば、熱硬化型のシリコーン系ハードコート剤、特に、シ
リコーン系ハードコート剤にエポキシ系物質を配合した
密着性に優れたハードコート剤は良好に使用でき、本発
明にとって好ましいものである。又、離型性を良くする
ためにフッ素樹脂やシリコーン系重合体を塗布すること
も良好にできる。

【００３４】断熱性の厚みは、０．１〜２ｍｍの範囲で
適度に選択される。０．１ｍｍ未満の厚みでは成形品表
面改良の効果が少なく、２ｍｍを越えると金型の冷却効
果が低下し、成形効率が低下する。金型温度が高い程、
断熱層の厚みを薄くし、金型温度が低い程、断熱層の厚
みを厚くする必要があり、０．１〜２ｍｍ、好ましく
は、０．２〜０．６ｍｍの範囲で適度に選択される。

【００３５】非円形ブロー成形品であるエアースポイラ
ーのブロー成形では、金型を閉じてからパリソンがブロ
ー用高圧ガスにより型壁面に押し付けられるまでに、３
〜１０秒程度かかる。大型ブロー成形品程その時間は長
くなる。従って、金型を閉じた時に型壁面に接触するパ
リソンの一部分は、ブロー用高圧ガスにより型壁面に押
し付けられるまでの時間は３〜１０秒程度かかることに
なる。パリソンの該部分の表面は３〜１０秒の間に金型
から冷却を受け、冷却された状態で型壁面に押し付けら
れるため、その部分の型表面再現性が悪くなる。

【００３６】この部分の型表面再現性を良くし、鏡面状
の成形品を得るには、パリソンがブロー用高圧ガスによ
り型壁面に押しつけられた時点の型表面温度が、成形さ
れる熱可塑性樹脂の軟化温以上であることが好ましく、
その温度になるだけの断熱層厚みとする必要がある。そ
の厚みは主金型の温度、樹脂の温度等により適度に選択
される。

【００３７】主金型の温度は成形される樹脂の軟化温度
から１０℃減じた温度より低く、室温より高い温度が好
ましく、更に好ましくは、樹脂の軟化温度から２０℃減
じた温度以下で５０℃以上の範囲が使用される。ここに
述べる樹脂の軟化温度とは合成樹脂が容易に変形し得る
温度であり、非結晶性樹脂ではビカット軟化温度（ＡＳ
ＴＭ Ｄ１５２５）、硬質結晶性樹脂では熱変形温度
（ＡＳＴＭ Ｄ６４８荷重１８．６ｋｇ／ｃ ）、軟質
結晶性樹脂では熱変形温度（ＡＳＴＭ Ｄ６４８ 荷重
４．６ｋｇ／ｃ ）でそれぞれ示す温度とする。硬質結
晶性樹脂とは、ポリオキシメチレン、ナイロン６、ナイ
ロン６６等であり、軟質結晶性樹脂とは、各種ポリエチ
レン、ポリプロピレン等である。

【００３８】ブロー成形時、樹脂層と断熱層の間に空気
が残留して空気のたまり（以後エアートラップと称す
る）が発生することがあるが、これはパリソンの形状、
ブローガスの吹き込み方法等を調整したり、真空キャビ
ティを使用したりすることによりエアートラップを低減
することが可能であり、本発明ではこれらの方法を必要
に応じて使用する。円形パリソンを押出し、型締時にパ
リソンの円形の頂部から順次型壁面に接触させて、空気
がパリソンにとりこまれない様にしたり、及び／又は、
順次型壁面に接触してゆく時間を調節して空気が逃げや
すい速度で型締めすること等により、単純な形状の金型
ではエアートラップ発生をふせぐことができる。

【００３９】本発明を図を用いて説明する。図１はエア
ースポイラーをブロー成形する本発明の金型の断面であ
り、金属から成る主金型１で形成される金型キャビティ
２を形成する型壁面を、熱伝導率が０．００２ｃａｌ／
ｃｍ・ｓｅｃ・℃以下の耐熱性重合体からなる断熱層３
で、０．１〜２ｍｍ厚に被覆されている。

【００４０】

【実施例】次の金型、材料を用いて押出ブロー成形を行
った。 主金型：鋼材（Ｓ５５Ｃ）でつくられ、エアースポイラ
ーの形状を有する型キャビティの型表面は硬質クロムメ
ッキされた鏡面状である。鋼材の熱伝導率は０．２ｃａ
ｌ／ｃｍ・ｓｅｃ・℃。 断熱層：主金型表面にはポリイミドが被覆されている。
ポリイミドは直鎖型ＰＭＤＡ系ポリイミド前駆体溶液
「トレニース＃３０００」（東レ（株）商品名）を塗布
し、次いで加熱硬化してポリイミドを形成し、次いで該
表面を研磨して鏡面状ポリイミド層を形成し、次いで該
表面を研磨して鏡面状ポリイミド層を形成する。主金型
のポリイミドは０．３ｍｍ厚である。該ポリイミドのＴ
ｇは３００℃、熱伝導率は０．０００７ｃａｌ／ｃｍ・
ｓｅｃ・℃である。

【００４１】熱可塑性樹脂：ＡＢＳ樹脂、スタイラック
ＡＢＳ Ａ４５９３（旭化成工業（株）商品名）。ビカ
ット軟化温度１０５℃。 ブロー成形条件：・主金型温度 ８０℃ ・ＡＢＳ樹
脂押出温度 ２２０℃・ブロー成形ガス圧 ６ｋｇ／ｃ
Ｇ ・円形パリソンを押出し、型締はエアートラッ
プが発生しない様に、円形の頂部から順次型壁面に接触
させる。・金型が締められてから、金型内ブローガス圧
が５ｋｇ／ｃ 以上に達する時間は４秒。

【００４２】成形されたブロー成形品は良好な外観を有
し、光沢度は９０％（ＪＩＳＫ７１０５、反射角度６０
度）である。該ブロー成形品のバリ取り、若干の表面仕
上げを行い、更に塗装を行い、良好なエアースポイラー
が得られる。従来の、通常ブロー成形品に比べ表面仕上
げ工程が大巾簡略化でき、仕上げ時間は半分以下にで
き、その経済的効果は大きい。

【００４３】

【発明の効果】本発明の方法により、型表面再現性に優
れたエアースポイラー成形品が得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の方法を実施するエアースポイラー成形
用金型の断面図を示す。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 // Ｂ２９Ｌ 22:00 31:30

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 熱可塑性樹脂の押出ブロー成形法に於
   て、金属からなる主金型の金型キャビティを形成する型
   壁面を、熱伝導率が０．００２ｃａｌ／ｃｍ・ｓｅｃ・
   ℃以下の耐熱性重合体からなる断熱層で０．１〜２ｍｍ
   厚に被覆した金型を用い、押出ブロー成形を行うことを
   特徴とするエアースポイラーの成形法。