JPS6239216A - 不完全結晶性加工材から深絞り成形部品を製造する方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は加工材をシート形状に変え、クリスタリット融
点以下の温度に加熱した後に表面スタンピングを施して
から深絞りすることから成る、不完全結晶性加工材から
の深絞り成形部品の製造方法に関する。

〔従来の技術〕

前記種類の深絞り成形部品は自動車の車体内部空間の形
成に用いられ、主としてシ一トストリップから製造され
る。これは本質的にポリ塩化ビニルまたはアクリロニト
リル−ブタジェン−スチレンコポリマー（ＡＢＳ）とポ
リ塩化ビニルの混合物から成り、５００μｍ〜１４００
μ漠の厚さ・好ましくは６００μｍ　”１２００μｍの
厚さの単層シートまたは複合シートとして用いられる。

この場合に、軟質ｐｖｃまたは硬質ｐｖｃ製の種々の変
更態様が公知である。しかしこのシートは以下の如き種
々の欠点を有している。

可塑剤含有シートの場合には、可塑剤の移動及びこれを
用いて作成された自動車の風よけ板上で凝縮したりする
ことによって、いわゆる「ホッギング」が生じ、伸び率
の漸次低下、深絞り性の劣化、冷間たわみ性及び熱間耐
老化性の低下が生ずる。

ＡＢＳと硬質ＰｖＣからの可塑剤を含まないシートは剛
性が大きすぎ、冷間たわみ性が小さいという欠点を有す
る。

使用温度が高温の場合には前述の可塑剤含有ＰｖＣシー
トの欠点が増大すること、及び［ホッギング」、オゾン
安定性、伸び、耐光性及び熱間耐老化性の測定値は温度
上昇とともに劣化の増大を示すことが知られている。

それにも拘らず現在自動車産業界には、特に普通乗用車
を開発する際に、燃料節約の理由から空気抵抗係数をで
きるだけ低く形成する１ｔＪｉ向がある。これによって
特に、近代的自動車のフロント板は非常に平らな傾斜角
度を有するようになった。このために、室内及び特に計
器盤被覆の太陽光線照射による加熱は今までよりも本質
的に顕著になり、上述の問題の本質的な激化を招いてい
る。

そこで今までの開発の目的は、可塑剤含有ＰｖＣシート
の周知の欠点を避け、例えば改良された耐老化性、ホッ
ギングの生成を伴わない高いたわみ度、全使用期間中に
全く低下しないかまたはごく僅かに低下するにすぎない
伸び率、良好な耐光性ならびに良好な深絞り性とともに
示される高い耐熱性及びオゾン安定性のような、良好な
性質を有する深絞り可能なシートを提案することであっ
た。

この問題を解決するための公知の提案は、慣用的なＰＶ
Ｃ−ＡＢＳ混合物を使用し、例えばスチレン−アクリロ
ニトリル−コポリマー（ＳＡＮ）　及び／またはアクリ
ロニトリル−ブタジェン樹脂（ＮＢＲ）のようなポリマ
ー可塑剤及び他の調整剤樹脂を混合することによって、
上述の問題を除去することを試みるものであった。

適当な提案は例えば西ドイツ実用新案第８２２０６８２
号から知ることができる。

さらに、例えばポリプロピレン、エチレンープロビレン
ージエンコボリマ−（ＥＰＤＭ）エチレン−プロピレン
混合ポリマー（ＥＰＭ）及びポリアミドのような、不完
全結晶性ポリマー加工材を自動車産業に用いて良好な成
果をあげることができることも知られている。このよう
な加工材は、非加硫製品の場合にはダイカスト法または
ブロー成形法によって成形部品に加工することができ、
加硫製品または架橋製品の場合にはプレス加工法を用い
て加工するこ止ができる。この場合の温度はクリスタリ
ット融点以上である。

〔発明の解決しようとする問題点〕

ＥＰＤＭ及びＥＰＭコポリマー製シートは、架橋したま
たは架橋しない状態において、現在存在する要求の一部
を満たし、良好な伸長可能性、良好な耐老化性、良好な
耐光性、良好な冷間たわみ性、低いホッギング性及び良
好な耐衝撃性を有している。これらは包装産業界で使用
されており、この場合に深絞り方法も用いられている。

深絞り過程中の加工材温度は、シートの溶融を避けるた
めに、常にクリスタリット融点以下である。しかしこの
加工材の加工に深絞り法を用いることは、自動車内部の
内張り用スタンピングが成形部品の製造に関して今まで
知られておらず、技術的理由からも特に問題である。す
なわち、深絞り法は深絞り工具の使用を前提としており
、この工具自体が望ましいスタンピングに対応する表面
形状を有している。このことは特に高価な工具製造コス
トを必要とするばかりでなく、場合によって工具の修理
が必要となる場合には困難をもたらす。さらに、自動車
内部構造用の成形部品を製造するための深絞り法は、一
般に用いられているポジティブ方法から複雑なネガティ
ブ方法へと転換しなければならない。このため、非常に
高い伸展度と深いアンダカットを有する成形部品の製造
が困難または不可能となり、デザイナ−によるデザイン
上の要求としばしば相客れないことがある。

さらに、風よけ板が強く傾斜した近代的な型の自動車で
は、クリスタリット融点以下で成形したような不完全結
晶性加工材の深絞りシートを用いた場合には、計器盤の
範囲に生ずる高温によって、成形状態における材料の温
度が深絞り過程中の材料温度に等しいかまたは接近する
程度に増大したときに、かなりの収縮が生ずる。

このような収縮現象のために、後発泡を行うにも拘らず
、計器盤の好ましくない変形が生ずるゆｐｖｃとＡＢＳ
から成る成形部品の場合には混合組成によって、一方で
は深絞り過程中の良好な流動性と、他方では使用シート
の高い耐熱性及び高度との間の妥協を求めることによっ
て、この問題の解決が試みられている。

西ドイツ公告明細書第３１０７９０７号から、不完全結
晶性合成樹脂製、特にＥＰＤＭまたはＥｐｈ　？昆合ポ
リマー製のストリップが部分的にまたは完全に架橋可能
であることが公知である。このような架橋した材料は成
形可能であり、「凍結」によって固定することができる
。いわゆる収縮製品を製造する場合には、この方法を用
いて架橋した不完全結晶性加工材の「弾性形状記憶」を
利用することができる。しかしこのようにして製造した
収縮製品は、クリスタリソト融点以上に短時間加熱する
と収縮して、非常に迅速にその最初の形状とサイズに戻
るが、このことは自動車内部構造に使用する深絞り成形
部品の場合には当然好ましくないことである。

〔問題点を解決するための手段〕

それ故、本発明は最初に挙げた方法を、前記欠点が確実
に避けられるように再開発するという課題に基づいてい
る。本発明による方法は而単に実施可能であり、自動車
の計器盤被覆として用いた場合にそこに生ずる全ての負
担に、不利な変化またはホ・７ギング形成を示すことな
く、長期間良好に耐え得るような不完全結晶性加工材か
らの深絞り成形部品の製造を可能にするものである。こ
の課題は冒頭に挙げた種類の方法において、スタンピン
グした加工材を冷却し、架橋させ、クリスタリット融点
以上の温度に新たに加熱した後に深絞りすることによっ
て解決される。特許請求の範囲の従属項は、有利な実施
態様を述べたものである。

本発明によって提緊した方法では先行技術による方法と
同様に、先ず最初に不完全結晶性加工材、特にＢＰＤＭ
とＨＰＭからシートを製造する。

これをクリスタリット融点の直前にまで加熱し、スタン
ピングによって表面構造、例えばレザー（皮革）様の粒
状面を施す。このようにして得られたシートを冷却し、
次に高エネルギー光線の作用にさらして、架橋を起こさ
せる。そして使用したポリマー加工材のクリスタリット
融点以上の温度に加熱した後に、最後に深絞り法を用い
て成形を行う。深絞りの際の材料温度が先行のスタンピ
ング過程中の材料温度より高い場合にも、その表面構造
に予め施した粒状面が維持されることが、意外にも認め
られる。さらに、深絞り過程の加工条件が広い温度範囲
で殆ど一定であるので、深絞り過程が本質的に調節及び
制御しやすいという利点も生ずる。

本発明による方法の従来の方法に比べた相違と利点を、
添付の図面に示したダイアグラムに基づいて以下でさら
に詳細に説明する。

熱可塑性合成樹脂の場合には、弾性率が温度上昇に伴っ
て、多かれ少なかれ、一定して低下する。深絞り法また
はスタンピングによる材料の成形は、材料が低い弾性率
及び同時に容易な成形可能性を有するような温度範囲で
行われる。

この温度は固有強度及び材料の耐熱性によって上限を定
められる。

巨大分子の「記憶力」及び熱可塑性合成樹脂の溶融可能
性に基づいて、スタンピング時の材料温度が深絞り時の
材料温度よりも高いことが必要である。この条件を維持
しないならば、−吹成形過程によって得られた表面構造
が二次成形過程（深絞り法）を行う際に広範囲に弱めら
れるかまたは消去されることになる。

不完全結晶性ポリマーは架橋されない状態では、クリス
タリットの融点以下においてのみシートストリップとし
てスタンピングまたは深絞りすることができる。この温
度以上では弾性率が急激な特性曲線を描いて低下し、比
較的粘度の低い溶融物のごく低い値になってしまうから
である。これに対して、架橋した不完全結晶性ポリマー
は最初にこれに匹敵する急激な弾性率の低下を示した後
に、意外にもクリスクリソトの融点以上においても大き
な温度範囲にわたって比較的一定した値を示す。これは
架橋した分子鎖を含むことよって誘発され、材料にとっ
て問題となる温度においてゴム弾性的な溶融不能な性質
を与えるためと考えられる。

クリスタリットの融点以上での弾性率の値は使用した材
料の架橋度に依存するので、目的に応じて架橋度の変化
によって影響を与えることができる。

後から行う成形段階（深絞り過程）中に比べてスタンピ
ング時の温度が低く、弾性率が高いにも拘らず、スタン
ピングによって得られるシート表面構造は架橋及び次の
深絞り後も画期的に維持される。巨大分子の架橋によっ
てクリスタリソトの融点以上での新たな配向が困難にな
ること、及び二次成形段階（深絞り）では架橋したポリ
マー鎖の「骨組み」のみが伸張することが推測される。

本発明の実施例では、架橋のために１．５ＭｅＶの出力
の電子加速器を用いた。他の高エネルギー光線を架橋開
始剤として使用することももちろん可能である。

実施例（表１）では、スタンピングしたシートを・２０
〜１００ｋＧｙの線量で処理した。２０ｋＧｙの線量の
例では、二次成形を可能にする充分な材料強度がクリス
タリノトの融点以上で得られた。

しかし、架橋した分子の割合は明らかにまだ充分な高さ
ではないため、深絞り過程中にスタンピングした表面構
造の好ましくない変化が生じた。

１００ｋＧｙの線量の例では、巨大分子間に明らかに多
すぎる架橋個所が生じ、このことが深絞り過程中の伸張
性の強い低下ならびに極端な場合にはシートの亀裂をも
たらした。そのため、適当な線量は個々の場合に判定す
べきであり、特定の材料の性質によって大きな偏りを生
ずることがある。しかし、４０〜８０ｋＧｙの範囲の値
が一般に良好な結果を生ずる。

架橋を行うにも拘らず、スタンピング時の材料温度は深
絞り後の材料温度にも影響を与える。

クリスタリットの融点から出発し２で、スタンピング温
度を低下させると、かなり劣化した結果が得られる。こ
のことは光線処理が、絶対的にではないけれども、先の
スタンピングによって熱可塑性的に変化した分子部分の
架橋を生じやすいことに起因すると考えられる。これに
比べて、熱可塑性的にのみ成形されたシート部分は別の
「記憶力」、すなわち非スタンピング・シートの記憶力
を有し７ている。

深絞り時の材料温度の変化は、温度を他の範囲内の温度
に変えても、シート表面にスタンピングされた構造の安
定性に根本的な影響を与えないことを示している。

本発明による方法を実施するためには、不完全結晶性ポ
リマー加工材製シート、特にＥＰＤＭまたはＥＰＭ混合
ポリマー及びコポリマーに基づくようなシートを用いる
ことができる。これは特定の要件、例えば一定のショア
硬度に達すること、抗ホフギング性、弾性、耐老化性等
を考慮して変えることができる。これらの全ての場合に
、クリスタリソトの融点は１３０℃以上、合目的的には
１５０〜１６５℃の範囲にある。

〔実施例〕

近代的な自動車の計器盤内張り用の深絞り及びスタンピ
ングした成形部品の製造に特に適した、典型的な加工材
組成を次に記載する：酸化防止剤　　　０．９５重量部 混合した成分を押出機で均質化、塑性化し、１７０℃以
上の温度においてカレンダー（Ｃａｌａｎｄｒｅｔｔｅ
）上に広幅スリットノズルから供給する。得られた約０
．９　ｍｍの厚さを有するシートを次に冷却ローラ上に
導き、巻き上げる。試験のために、第２段階ではシート
をＩＲ線線対射場加熱し、レザ一様のスタンピングによ
って粒状固化する。材料の表面温度は約１５５℃であり
、スタンピング速度は５ｍ／分であった。連続製造の場
合には、カレンダー後に冷却する前の押出しを伴う作業
工程でスタンピングを実施することができる。

このようにして製造した、粒状面を有するシートに電子
加速器内で６０ｋＧｙの線量を照射する。

照射したシートでは、表２に記載した測定結果が確認さ
れた。ドイツの主要な自動車製造業者の現在有効な工業
的提供条件と比較した結果、このシートは熱間老化前及
び特に熱間老化後の機械的性状値において、ならびに方
向性試験によって特に必要な値に達しており、一部は明
らかにこれらの値を凌駕していることが判明した。

架橋開始剤としては、本質的に高エネルギーの光線、特
に電子加速器からのβ線が適している。

第　　　１　　　表 第　　　２　　　表 先−Ｊ　　　　　１−［ヨ直 単位面積重量　　　　　　　　　　８３３（ｇ／ｍ”）
粒密度　　　　　０．９３（ｇ／ｍ”）ショア硬度　　
　　　　　　　　Ａ／Ｄ　９２／４５引張り強さ　　　
　　　　　　　　　２３／１Ｂ　（ＭＰａ）伸　　　び
　　　　　　　　　　　　　　　　　４５３／３９８（
χ）再耐裂性　　　　　　　　　　　　３６／３６　（
Ｎ／ｍｍ）１２０℃、５００時間後の伸び、縦／横　４
０２／３５３％５００時間キセノン照射後の伸び　　１
７６／２０２％１００℃、３３６時間＋キセノン　　　
　３１２／３３６％照射５００時間後の伸び 曲げ強度　４！／横　　　　　　　５／４Ｎ１７０℃、
５分間粒状面安定性　　　変化検出されず１７０℃、５
分間重量損失　　　　　０．１１％燃焼性ＭＶＳＳ−３
０２最大速度　　　　３０．５ｍｍ　７分〔発明の効果
〕 以上の実施例の記載からも明らかなように、本発明の方
法により得られた成形部品は良好なスタンピングを施さ
れたまま深絞りすることが可能であり、その後使用時に
おける劣化が従来品に比して極めて少ないものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は温度と成形品の特性との関係を簡略的に示すグ
ラフである。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １　加工材をシート形状に変形し、クリスタリット融点
   以下の温度に加熱した後に表面スタンピングを施し次い
   で深絞りする、不完全結晶性加工材から深絞り成形部品
   を製造する方法において、スタンピングした加工材を冷
   却し、架橋させ、クリスタリット融点以上の温度に新た
   に加熱した後に深絞りすることを特徴とする方法。 ２　架橋を高エネルギー線、特に加速電子によって行う
   ことを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の方法。 ３　４０〜８０ｋＧｙの出力によってシートを照射する
   ことによって架橋を行うことを特徴とする特許請求の範
   囲第２項記載の方法。 ４　前記深絞り成形部品を製造するための加工材が、基
   材としての不完全結晶性加工材がエチレン−プロピレン
   コポリマー加工材またはエチレン−プロピレン−ジエン
   混合ポリマーから成る主要含量を有することを特徴とす
   る加工材である、特許請求の範囲第１項から第３項のい
   ずれかに記載の方法。 ５　加工材が基材の他に、放射線架橋可能な均質に混合
   した弾性ポリマー加工材を含有することを特徴とする特
   許請求の範囲第４項記載の方法。