KR100389949B1 - 램프 반사경 및 램프 반사경의 제조 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명의 과제는 표면 평활성과 강성이 확보되는 동시에 치수 정밀도가 높은 기체를 구비한 램프 반사경 및 이 램프 반사경의 제조 방법을 제공하는 것이다.

적어도 폴리페닐렌 설파이드 수지(PPS 수지)와, 합성 탄산칼슘 위스커와, 합성 탄산칼슘(CaCO₃)을 포함하는 조성으로 이루어지는 기체를 구비한 램프 반사경(5, 13)과, 이 램프 반사경(5, 13)을 고압 가스를 이용한 사출 성형에 의해 제조하는 방법이 제공된다.

Description

램프 반사경 및 램프 반사경의 제조 방법{LAMP REFLECTOR AND METHOD OF MANUFACTURING THE SAME}

본 발명은 램프 반사경, 특히 이륜 및 사륜 자동차 등에 사용되는 전조등, 안개등 등에 적합한 램프 반사경(리플렉터) 및 램프 반사경의 제조 방법에 관한 것이다. 상세하게 말하면, 램프 반사경을 구성하는 기체(基體)의 재료 조성을 연구함으로써 표면 평활성이 높은 기체를 구비하는 램프 반사경 및 램프 반사경의 제조 방법에 관한 것이다.

현재, 차량용 전조등이나 안개등에 사용되는 반사경을 구성하는 기체의 기본 재료(베이스 수지)로서는 열가소성 수지, 예컨대 폴리페닐렌 설파이드 수지(PPS 수지)를 사용하고, 강성 향상, 성형 치수 안정성, 내열성 증강을 위해서 그 기본 재료에 위스커, 탄산칼슘 분말 등의 보강재를 혼합·분산시키고 있다.

구체적으로는, 위스커, 탄산칼슘 분말은 천연 상태로 존재하는 규회석(규산칼슘 위스커)이나 중질 탄산칼슘을 사용하고, 이들을 그대로 분쇄·분급하여 원하는 입도의 분체가 되게 한 후 기본 재료 중에 혼합한다.

도 9는 종래의 램프 반사경(100)의 일부 단면을 간략화하여 보여주고 있다.

상기 재료 조성으로 이루어지는 기체(101)의 표면은 요철 형상인 조면이며, 기체(101)의 상층에 마련된 알루미늄 등의 금속 피막(102)의 표면도 기체(101) 표면의 요철 형상의 영향을 받아 요철 형상으로 되어 있다.

상기 종래 기술에는 다음의 기술적 과제가 있었다.

우선, 보강재로서 사용하는 천연 규회석(규산칼슘 위스커)이나 중질 탄산칼슘은, 그 구성 성분이나 분쇄 시의 분체 입자의 형상이 채굴되는 광산에 따라 다르거나, 분쇄 방법에 따라서도 분체 입자의 형상이 다르다.

이 때문에, 이들 천연 보강재를 혼합하여 완성된 수지를 (사출) 성형 가공하는 경우, 용융 점도가 일정하지 않고 변동이 생기기 때문에 기체 표면의 평활성 확보가 곤란해지거나 치수 정밀도를 얻기 어렵게 된다. 이를 방지하기 위해서는 수지의 성상에 따라 금형 온도나 (사출) 성형 조건을 그 때마다 조정해야 한다는 문제점이 있었다.

또한, 이러한 종래의 램프 반사경(100)에 막 두께가 두꺼운 톱 코트(103)를 보호막으로서 형성하면, 금속 피막(102)의 오목 형상 부분(103a)에서는 두꺼워지고 금속 피막(102)의 볼록 형상 부분(103b)에서는 얇아지기 때문에, 오목 형상 부분(103a)과 볼록 형상 부분(103b)에서 빛의 굴절률에 차이가 생기고, 오목 형상 부분(103a)에 표면이 흐려지는 현상이 발생하여 배광 성능에 악영향을 준다는 문제점이 있었다.

따라서, 본 발명의 목적은 램프 반사경의 기체(基體)를 구성하는 기본 재료에 혼합·분산되는 보강재의 재료를 한정하는 동시에 보강재의 입자 형상, 입도(입경) 분포를 균일화하여 보강재가 혼합 분산된 수지의 점도를 일정하게 함으로써, 원하는 표면 평활성과 강성을 확보하는 동시에 치수 정밀도가 높은 (성형 가공품인) 기체를 구비한 램프 반사경 및 이 램프 반사경의 제조 방법을 제공하는 것이다.

도 1은 본 발명에 따른 램프 반사경이 배치된 차량용 전조등의 종단면도.

도 2는 도 1에서 도면 부호X로 나타낸 램프 반사경(5)의 일부분을 확대한 대략적인 단면도.

도 3(a)는 본 발명에 따른 램프 반사경의 실시예 1의 기체의 배합 조성을 도시한 도면(표).

도 3(b)는 PPS 수지에 천연 규산칼슘 위스커와 천연 탄산칼슘으로 이루어지는 보강재를 배합한 비교예 1의 배합 조성을 도시한 도면(표).

도 3(c)는 불포화 폴리에스테르 수지에 유리 섬유와 천연 칼슘으로 이루어지는 보강재를 배합한 비교예 2의 배합 조성을 도시한 도면(표).

도 3(d)는 폴리에테르이미드 수지만으로 이루어지는 비교예 2의 배합 조성을 도시한 도면(표).

도 4는 도 3에 도시한 실시예 1, 비교예 1 내지 비교예 3의 램프 반사경에 대한 표면 평활성 등의 실험(시험) 결과의 데이터를 정리한 도면(표).

도 5는 PPS 수지와 합성 탄산칼슘 위스커와 합성 탄산칼슘의 3성분계로 이루어지는 수지 혼합물의 중량 비율의 조성도.

도 6은 도 5에 도시한 영역 A∼D(E는 생략) 각각에 해당하는 배합 조성의 혼합 수지로 이루어지는 기체에 대한 표면 평활성과 강성(굽힘 탄성률)의 측정 데이터를 정리한 도면(표).

도 7(a)는 단차식 반사경이 마련된 차량용 등기구(미등)의 수평 단면도.

도 7(b)는 단차식 반사경의 일부(Y부분)를 확대한 단면도.

도 8(a)는 금형 내에 충전한 (혼합) 수지의 이면 측에 삽입된 노즐로부터 고압 가스를 주입하여 램프 반사경을 금형 면에 가압해서 사출 성형하는 방법을 대략적으로 도시한 도면.

도 8(b)는 주입 수지의 내부로부터 고압 가스로 가압하는 사출 성형 방법을 대략적으로 도시한 도면.

도 9는 종래의 램프 반사경의 구성을 도시한 단면도.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

1(1a, 1b): 차량용 등기구

5, 13: 램프 반사경(리플렉터)

5a, 13a: 기체

5b, 13b: 금속 피막

5c, 13c: 톱 코트

15: 분할 경계부

15c: 단차

상기 목적을 달성하기 위해서, 본 발명은 이하의 수단을 채용한다.

청구항 1에 따른 램프 반사경은, 적어도 폴리페닐렌 설파이드 수지(PPS 수지)와, 합성 탄산칼슘 위스커와, 합성 탄산칼슘(CaCO₃)을 포함하는 조성으로 이루어지는 기체를 구비한다.

이 수단에서는, 램프 반사경을 구성하는 기체의 기본 재료로서 채용된 폴리페닐렌 설파이드 수지(이하「PPS 수지」라고 함)에 혼합되는 보강재로서, 성상이 불균일한 천연물이 아니라 성상이 균일한 섬유 형상의 합성 탄산칼슘 위스커와 입자 형상의 합성 탄산칼슘(CaCO₃)을 채용한다.

이에 따르면, 표면 평활성과 강성을 양립시키는 동시에 보강재가 혼합 분산된 수지의 점도를 일정하게 하여, 치수 정밀도가 높은 (성형 가공품인) 기체(를 구비한 램프 반사경)를 얻을 수 있게 된다.

또한, 보강재가 혼합·분산된 수지의 성형에 따라 금형 온도나 (사출) 성형 조건을 그 때마다 조정해야 하는 문제점이 없으므로 생산성 향상을 꾀할 수 있다.

청구항 2에 따른 램프 반사경은, 램프 반사경을 구성하는 기체의 조성에 있어서, 청구항 1에 기재된 PPS 수지를 30∼50 중량%, 합성 탄산칼슘 위스커를 5∼40 중량%, 합성 탄산칼슘을 20∼60 중량%의 범위가 각각 되도록 배합·조정한다.

이 수단으로는 기체 표면의 평활성과 기체의 강성을 더욱 확실하게 양립시킬 수 있고, 사출 성형에 의한 가공성도 양호해진다.

구체적으로는, PPS 수지가 많으면 기체 표면의 평활성은 확보하기 쉬워지지만 강성이나 내열성이 떨어지게 되고, 합성 탄산칼슘 위스커나 합성 탄산칼슘이 지나치게 많으면 강성은 확보할 수 있지만 표면 평활성이 떨어지며, 상대적으로 PPS 수지가 적어지기 때문에 성형용 수지의 유동성이 저하되어 사출 성형이 곤란해지지만, 청구항 2에 기재된 수단으로는 기체 표면의 평활성, 기체의 강성, 성형 용이성을 모두 만족시킬 수 있다.

사출 성형은 수지 성형 방법의 대표적인 수법의 하나로, 용융된 수지 재료를 금속 금형에 압력을 가하여 넣고, 열가소성 수지의 경우에는 냉각, 열경화성 수지의 경우에는 가열함으로써 고화·성형하는 기술이다.

청구항 3에 따른 램프 반사경은, 평균 입경이 2 ㎛ 이하인 청구항 1 또는 청구항 2에 기재된 합성 탄산칼슘을 함유하도록 기체를 구성한다.

이 수단에서는, PPS 수지에 혼합·분산되는 합성 탄산칼슘의 입자 형상을 일정 한계 이하로 한정함으로써, 성형된 기체 표면의 평활성이 더욱 확실하게 확보된다.

청구항 4에 따른 램프 반사경은, 청구항 1 내지 청구항 3 중 어느 한 항에 기재된 기체의 표면에 금속 피막으로 이루어지는 반사경면을 직접 형성함과 동시에, 그 반사경면의 표면에 금속 열화 방지용의 보호막(톱 코트)을 형성한다.

이 수단에서는, 기체의 표면에 직접 알루미늄 등의 금속 피막(반사경면)을 형성할 수 있기 때문에, 금속 피막면의 내열성에 악영향을 미치는 언더 코트층을형성할 필요가 없어져 내열성이 향상된다.

또한, 언더 코트의 폐액에 포함되는 유기 용매의 처리 공정을 생략할 수 있기 때문에, 환경 위생상의 문제를 없애고, 언더 코트의 도포·경화 공정을 생략하여 공정의 간략화와 생산성 향상을 달성한다.

청구항 5에 따른 램프 반사경은, 반사경면이 복수 개의 면으로 분할되는 동시에 분할 경계부에 단차가 형성된 기체를 구비하는 경우에도, 사출 성형이 용이하고 원하는 평면 평활성과 강성을 확보할 수 있다.

또한, 반사경만으로 배향을 제어하도록 구성된 단차식 반사경의 경우에도, 청구항 4에 기재된 수단을 채용함으로써 언더 코트층이 불필요해진다. 그 결과, 종래부터 문제가 되었던 단차부에 모인 언더 코트층에 의한 난반사가 없어져 양호한 배광 성능을 얻을 수 있게 된다.

청구항 6에 따른 램프 반사경 제조 방법으로는, 고압 가스를 이용한 사출 성형에 의해서 청구항 1 내지 청구항 5 중 어느 한 항에 기재된 램프 반사경을 얻을 수 있다.

이 수단으로는, 사출 성형에 이용되는, 보강재가 혼합·분산된 수지 재료의 성상이 안정되는 조건 하에서 고압 가스를 이용한 사출 성형을 행할 수 있기 때문에 형상 정밀도가 높은 기체 성형이 가능해진다.

이상과 같이, 본 발명에 따른 램프 반사경 및 램프 반사경의 제조 방법은, 램프 반사경, 특히 이륜 및 사륜 자동차 등에 사용되는 전조등, 안개등 등에 마련되는 램프 반사경(리플렉터)의 성능(품질) 향상과 램프 반사경의 제조 공정에 있어서의 생산성 향상 등에 기여한다는 기술적 의의를 갖고 있다.

다음으로, 본 발명의 바람직한 실시예에 대해 첨부 도면을 참조로 설명한다.

본 발명에 따른 램프 반사경이 배치된 차량용 등기구(전조등)(1a)의 종단면도인 도 1을 참고로 차량용 등기구(1a)의 구성에 대해 우선 간략히 설명한다.

차량용 등기구(1a)는 대략 공기 모양으로 형성되며, 그 후정부(後頂部)(2a)에 광원 벌브(3) 부착용 개구부(11)가 마련된 램프 보디(2)와, 상기 개구부(11)를 봉하여 막는 고무 커버(8)와, 이 고무 커버(8)에 장착되어 램프 보디(2) 내측의 등실(4)의 내부와 면하는 광원 벌브(3)와, 램프 보디(2)의 전방 개구부를 폐쇄하도록 부착된 전면(前面) 렌즈(10)를 포함한다.

그리고, 광원 벌브(3)의 주위에는 광원 벌브(3)(의 필라멘트)로부터 출사된 빛(P₁)을 차량 전방으로 반사하여 외부 조사광을 형성하기 위한 반사경면을 구비한 부재로서, 일반적으로 「리플렉터」라고 부르는 반사경면을 구비한 램프 반사경(5)과, 광원 벌브(3)의 전방의 빛을 차폐하기 위해서 흑색 등으로 도장된 상단부(3a)를 덮어, 이 상단부(3a)가 외부로부터 눈에 띄지 않게 하기 위한 쉐이드(7)가 배치되어 있다. 또한, 도면 부호6(6a, 6b)은 램프 반사경(5)과 램프 보디(2)의 간극(12)을 덮기 위한 익스텐션 리플렉터이다.

다음에, 도 1 중 도면 부호X로 나타낸 램프 반사경(5)의 일부분을 확대한 간략 단면도인 도 2를 참고로 본 발명에 따른 램프 반사경(5)의 구조를 설명한다.

램프 반사경(5)은 우선, 그 기본 형상을 형성하는 기체(基體)(5a)를 구비한다. 이 기체(5a)의 재료 조성은 열가소성 수지인 PPS 수지를 기본 재료(베이스 수지)로 하고, 이 기본 재료에 강성을 높이는 등의 목적으로 소정의 보강재가 혼합·분산되어 있다(이하에서 상술함).

다음으로, 기체(5a)의 상층에는 언더 코트층을 전혀 형성하지 않고 직접 금속 피막(알루미늄 피막)(5b)이 형성되어 반사경면을 이루고 있다. 이 알루미늄 피막(5b)의 상층에는 투명 재료로 이루어지는 톱 코트(5c)가 형성되어, 램프 반사경(5)은 기체(5a), 금속 피막(5b), 톱 코트(5c)의 삼층 구조로 이루어져 있다. 또한, 톱 코트층(5c)은 알루미늄 피막(5b)의 손상이나 열화 등을 방지하기 위한 투명 보호막이다.

여기서, 본원 발명의 특징의 하나인 기체(5a)의 배합 조성에 대해 설명한다.

기체(5a)는 적어도, 기본 재료인 베이스 수지와 강성을 높이기 위해서 배합되는 보강재로 구성된다. 베이스 수지로는 PPS 수지가 선택되고, 보강재로는 합성 탄산칼슘 위스커 및 합성 탄산칼슘(CaCO₃)이 채용된다.

기체(5a)의 베이스 수지로는 불포화 폴리에스테르 수지 등의 열경화성 수지, 또는 폴리에테르이미드, 폴리에테르설폰, 폴리페닐렌에테르, 내열폴리카보네이트 등의 내열성의 열가소성 수지 등도 사용되고 있지만, 내열성 향상, 램프 반사경의 경량화 및 생산성 합리화 등의 관점에서는 열가소성 수지, 특히 PPS 수지를 사용하여 사출 성형하는 방법이 매우 유리하다.

또한, 보강재인 합성 위스커의 재료로는 탄산칼슘 위스커, 규산칼슘 위스커, 붕산알루미늄 위스커, 티타늄산칼륨 위스커, 황산마그네슘 위스커 등을 들 수 있고, 보강재인 합성 위스커와 함께 기본 재료에 혼합되는 합성 입상 재료로는 콜로이드 탄산칼슘, 산화 알루미늄, 합성(경질) 탄산칼슘, 아황산칼슘, 침강성 황산바륨, 글라스비드, 실리카비드 등을 들 수 있지만, 저렴하고, 목적인 표면 평활성을 유지하면서, 원하는 강성을 확실하게 얻는 등의 관점에서는 합성 탄산칼슘 위스커와 합성 탄산칼슘의 조합이 특히 바람직하다.

이와 같이, 램프 반사경(5)을 구성하는 기체(5a)의 기본 재료인 PPS 수지에 대해, 종래부터 채용되어 온 성상에 변동이 있는 천연물이 아니라, 성상이 더욱 균일하고 저렴한 합성 탄산칼슘 위스커와 합성 탄산칼슘(CaCO₃)을 선택하여 혼합 분산함으로써 원하는 표면 평활성과 강성을 확보할 수 있다.

그리고, 보강재가 혼합 분산된 성형용 수지의 점도를 일정하게 할 수 있기 때문에, 이 성형용 수지의 성상에 따라 금형 온도나 (사출) 성형 조건을 그 때마다 조정해야 하는 문제점이 없어진다. 이 때문에, 사출 성형이 용이해지는 동시에 치수 정밀도가 높은 (성형 가공품인) 기체(를 구비한 램프 반사경)를 얻을 수 있다.

여기서, 본원의 발명자들은 도(표) 3(a)에 도시한 바와 같이 PPS 수지 40 중량%(이하「wt%」로 나타냄), 합성 탄산칼슘 위스커 30 wt%, 합성 (경질) 탄산칼슘 30 wt %로 이루어지는 배합 조성의 기체(5a)(언더 코트층 없음)를 구비한 본 발명에 따른 실시예 1인 램프 반사경(5)과, 도(표) 3(b)∼(d)에 나타낸 배합 조성의 기체를 구비하는 비교예 1∼3의 램프 반사경에 대해서 기체 표면의 표면 평활성, 톱 코트의 내구성(알칼리 시험에 의해 평가), 강성(굽힘 탄성률), 내열성, 배광 성능의 각 항목에 관하여 비교 시험을 행했다.

본 시험에서 사용된 실시예 1, 비교예 1∼3의 램프 반사경은 각각 도 3에 도시한 대로의 성분을 혼합·분산하고, 사출 성형법에 기초하여 각 램프 반사경 기체를 형성하며, 또한, 각 기체 상에 공통의 활성화 처리를 실시하여 금속 피막을 형성한 후 톱 코트를 형성함으로써 제조된 것이다.

본 시험의 구체적 방법에 대해서 설명하면, 우선 표면 평활성은 일본 진공 기술 주식회사가 제조한 표면 형상 측정기「DEKTAK3030」로 측정하였으며, Ra는 표면의 평균 조도, Rt는 표면의 평균 높이를 각각 의미한다(단위는 ㎛).

톱 코트의 내구성(알칼리 시험에 의해 평가)은 상온의 1 wt% 농도의 수산화칼륨(KOH) 수용액에 10 분간 침지한 후에 추출하고, 눈으로 보아 도포막 표면의 이상(변색, 얼룩, 백화, 연화, 팽창, 박리 등)의 유무를 확인하는 수법으로 행했다.

굽힘 탄성률은 JIS 플라스틱 K 7203에 의해 시험 부재의 높이 3 ㎜ ×폭 12 ㎜, 지점간 거리 50 ㎜, 시험 속도 1.5 ㎜/min의 조건에서 행했다. 내열성은 테스트 플레이트에 증착을 실시한 후, 공기 오븐 중에 소정 온도에서 24시간 방치하고, 그 후 실온으로 복귀시켜 증착면의 이상(팽창, 박리, 변색 등) 유무를 눈으로 보아 확인하는 수법으로 행했다.

배광 성능은 단차 형상의 램프 반사경(도 8 참조)으로 국내 보안 기준, 유럽 ECE규격, FMVSS108항(미국) 등의 배광 규격을 만족시키는지 여부와, 점등 3분 후의 광축 위치를 기준으로 하여 점등 60분 후의 광축 변화량이 0.057도 이내인지 여부를 확인하는 수법으로 행했다.

도(표) 4를 참고로 상기 비교 시험의 결과를 설명한다.

우선, 표면 평활성에 관하여, 실시예 1에서는 평균 조도 Ra = 24 nm, 최대 높이 Rt = 200 nm이었다. 따라서, 보강재에 천연 칼슘 위스커와 천연 칼슘이 사용되어, 종래에 최적이라고 생각되었던 비교예 1의 평균 조도 Ra = 43 nm, 최대 높이 Rt = 330 nm에 비해서 표면 평활성이 크게 개선되어 있다.

다음으로, 톱 코트층의 내구성(내알카리성)에 관해서는, 될 수 있는 한 얇은 두께로 내구성을 확보할 수 있는 것이 비용 면이나 빛의 난반사를 방지하는 관점 등에서 바람직하다.

30, 50, 100, 200 nm의 4단계에 걸친 막 두께 별로 판정한 시험에 따르면, 실시예 1에서는 막 두께 50 nm에서도 내구성을 확보할 수 있었음에 반하여, 비교예 1에서는 언더 코트층이 없는 램프 반사경을 형성할 수 있었지만, 톱 코트의 막 두께를 200 nm 이상으로 하지 않으면 충분한 내구성을 얻을 수 없었다.

이와 같이, 톱 코트의 막이 두껍게 되어 버리면 더 많은 가공(막 형성) 시간과 재료량이 필요해지기 때문에 생산성과 재료 비용 면에서도 불리하다.

강성(굽힘 탄성률)에 관해서는, 실시예 1과 비교예 1 모두 양호한 판정을 얻을 수 있었다(도 4 중, O는 양호한 판정을 의미함). 기체의 강성이 낮으면, 광축 조정 시의 형상 유지성이 악화되어 버린다. 이것을 피하기 위해서, 기체(5a)의 두께 자체를 두껍게 하여 강성을 높이는 수단도 생각할 수 있지만, 가공성이나 비용 면에서 바람직한 수단이라고는 할 수 없다.

내열성, 배광 성능에 관해서는 실시예 1과 비교예 1 모두 양호한 판정을 얻을 수 있었다. 램프 보디(2) 내측의 등실(4) 내부의 광원 벌브(3)가 점등하면, 이 광원 벌브(3)로부터 발생하는 열에 의해 반사경에서 도면 부호5x로 지시된 부분의 온도가 약 180℃까지 상승하고,5y로 지시된 부분에서는 200℃에 달한다. 실시예 1은 온도가 230℃인 조건 하에서의 내열성이 실증되어 있기 때문에 매우 양호하다.

또한, 도 4에 도시한 바와 같이, 비교예 1 및 비교예 2에 있어서 표면 평활성의 관점에서는 실시예 1과 동등하거나 그 이상이었지만, 비교예 3에서는 필요한 강성은 얻을 수 없고, 비교예 2 및 비교예 3에서는 내열성과 배광 성능에 있어서도 문제가 있다(도 4 중 △는 약간 불량, ×는 불량 판정을 의미함).

이상과 같이, 실시예 1에 따른 램프 반사경과 대표적인 종래 기술인 비교예 1의 램프 반사경 사이에는 표면 평활성에 있어서 현저한 차이가 나타나는 동시에, 실시예 1에서는 톱 코트의 내구성, 기체의 강성, 내열성, 배광 성능 모두에 있어서 만족스럽다.

다음으로, 본원의 발명자들은 본원 발명에 따른 램프 반사경(5)을 구성하는 기체(5a)의 조성에 대한 상세한 실험을 반복해서 행한 결과, 기본 재료인 PPS 수지가 30∼50 wt%, 합성 탄산칼슘 위스커가 5∼40 wt%, 합성 탄산칼슘이 20∼60 wt%의 범위가 각각 되도록 배합·조정하는 것이 바람직하다는 것을 발견했다.

여기서, 상기 배합 조성을 발견하기에 이른 이유를, PPS 수지와 합성 탄산칼슘 위스커와 합성 탄산칼슘의 3성분계로 이루어지는 수지 혼합물의 중량 비율의 조성도인 도 5를 참고로 설명한다.

우선, 도면 부호B로 표시된 영역에서는, 보강재인 합성 탄산칼슘 위스커가 많이 포함되어 있기 때문에 강성은 우수하지만 표면 평활성이 떨어진다. 도면 부호C로 표시된 영역에서는, PPS 수지가 많기 때문에 기체 표면의 평활성은 확보하기 쉬워지지만 강성이나 내열성이 떨어진다.

도면 부호D로 표시된 영역에서는, PPS 수지량이 부족하고 합성 탄산칼슘도 적기 때문에 표면 평활성과 강성 쌍방을 확보할 수 없다. 도면 부호E로 표시된 영역에서는 PPS 수지가 지나치게 적기 때문에 유동성이 나빠, 복잡한 형상으로 성형되는 램프 반사경을 사출 성형하는 것 자체가 곤란하게 되어 버린다.

이상과 같이 실험을 통해 알게 된 바에 의하면, 도면 부호A로 표시된 영역에 해당하는 배합 조성에 따르면 기체(5a) 표면의 평활성과 강성 모두를 양립시킬 수 있고, 더구나 성형에 이용되는 혼합 수지의 유동성을 확보할 수 있기 때문에 사출 성형 시의 가공성이 좋아 매우 바람직하다. 즉, 기체(5a)의 표면 평활성, 강성, 성형 용이성을 모두 만족시킬 수 있다.

도(표) 6은 도 5에 도시한 영역A∼D(E는 생략)의 각각에 해당하는 배합 조성의 혼합 수지에 대해서 표면 평활성과 강성(굽힘 탄성률)을 측정한 데이터를 정리한 것이다. 이 도(표) 6에 나타난 데이터를 보면, PPS 수지를 40 wt%, 합성 탄산칼슘 위스커를 30 wt%, 합성 탄산칼슘을 30 wt% 함유하는 배합 조성의 혼합 수지의 경우에 표면 평활성 Ra 24 nm, Rt 200 nm, 굽힘 탄성률 10.0 GPa의 데이터를 얻을 수 있어, 표면 평활성과 강성(굽힘 탄성률) 모두를 만족시킨다.

또한, 영역B는 강성이 영역A보다 크지만, 표면 평활성이 뒤떨어진다. 영역C는 표면 평활성의 관점에서는 영역A보다 우수하지만 강성이 뒤떨어진다. 영역D는 표면 평활성과 강성 모두의 관점에서 영역A보다 뒤떨어진다.

다음으로, 본원의 발명자들은 본원 발명에 따른 램프 반사경을 구성하는 기체(5a)에 혼합되는 합성 탄산칼슘 위스커의 섬유의 길이 및 구경, 합성 탄산칼슘의 입경의 대소가 기체(5a)의 표면 평활성을 결정하는 중요한 인자임을 밝혀내었다.

그리고, 섬유 길이(긴 직경)가 3∼40 ㎛, 섬유 직경(짧은 직경)가 0.2∼2 ㎛인 합성 탄산칼슘 위스커와, 평균 입경이 2 ㎛ 이하인 합성 탄산칼슘을 함유하도록 하면 기체(5a) 표면의 평활성을 더욱 향상시킬 수 있는 것을 발견했다.

즉, 합성 탄산칼슘 위스커의 섬유 길이(긴 직경)가 3 ㎛ 미만 또는 섬유 직경이 0.2 ㎛ 미만이면 섬유 구조를 형성하기 어려워지기 때문에 강성의 확보가 곤란해지고, 섬유 길이 40 ㎛ 또는 섬유 직경 2 ㎛를 넘는 섬유가 포함되어 있으면 표면에 요철이 형성되기 쉬워져 표면 평활성에 악영향을 미치게 되기 때문에 바람직하지 못하다.

또한, 합성 탄산칼슘의 평균 입경은 기체 표면의 평활성에 미치는 영향이 현저하다. 평균 입경이 0.2 ㎛인 경우는 표면 평활성이 Ra = 23 nm, Rt = 200 nm이고, 평균 입경이 2 ㎛인 경우에도 표면 평활성이 Ra = 24 nm, Rt = 200 nm이지만, 평균 입경이 4 ㎛인 경우에는 표면 평활성이 Ra = 36 nm, Rt = 260 nm로 크게 변화한다. 따라서, 합성 탄산칼슘의 평균 입경은 2 ㎛ 이하인 것이 바람직하다.

이상 설명한 배합 조성 또는 성상을 갖춘 기체(5a)의 표면에 직접, 진공 증착법 또는 스퍼터링법에 의해 금속 피막(5b)으로 이루어지는 반사경면을 형성함으로써, 평활한 기체(5a) 표면에 형성된 반사경면도 평활하게 되는 결과, 광학적으로 이상이 없는 배광 정밀도가 높은 반사경면을 형성할 수 있다.

또한, 요철이 적은 평활한 반사경면의 표면에 형성된 톱 코트(5c)는, 이 톱 코트(5c)의 막 두께를 더 얇게 할 수 있기 때문에[얇게 해도 반사경면이 톱 코트(5c) 표면에 근접 또는 노출되는 일이 없기 때문에], 램프 반사경의 내구성, 생산성, 저비용화, 경량화 등의 면에서 매우 유리하다.

그리고, 톱 코트(5c)의 막 두께를 균일하게 형성할 수 있으므로 톱 코트(5c)에 입사하는 빛의 난반사가 없어지기 때문에, 램프 반사경에 표면이 흐려지는 현상이 발생하지 않고 램프 반사경의 배광 성능도 향상된다.

즉, 광원 벌브(3)로부터의 외부 조사광(P)을 정확히 반사, 제어할 수 없고, 대향 차량에 대한 현광(眩光)을 발생시키거나, 소정의 배광 규격을 만족시키지 않게 되는 등의 문제를 일소할 수 있다.

또한, 본원 발명의 상기 구성은, 도 7에 도시한 바와 같이, 반사경만으로 배광을 제어할 목적에서 반사경면이 복수 개의 면으로 분할되어 형성된 유효 반사면(14)을 갖는 동시에, 분할 경계부(15)에 단차(15a)가 형성되어 있는 구성의 단차식 반사경(13)에도 적용할 수 있다.

도 7(a)는 단차식 반사경(13)이 배치된 차량용 등기구(미등)(1b)의 수평 단면도이고, 도 7(b)는 단차식 반사경(13)의 일부를 확대한 단면도이다.

우선, 차량용 등기구(1b)의 구성을 간략히 설명하면, 차량용 등기구(1b)는 그 후정부(17)에 개구부(18)가 형성된 램프 반사경(13)을 구비하고, 이 램프 반사경(13)의 전방 개구부를 폐쇄하도록, 기능색인 적색으로 착색된 전면 렌즈(19)가 부착되어 있다.

등실(20) 내에는 상기 개구부(18)로부터 삽입된 광원 벌브(16)가 면해 있고, 이 광원 벌브(16)의 주위에는 상기 램프 반사경(13)이 배치되어 그 광원 벌브(16)로부터의 출사광을 반사하여 외부 조사광(P₂)을 형성한다.

여기서, 램프 반사경(13)은 종방향으로 직사각형으로 연장되는 복수 개의 분할 유효 반사면(14)이 좌우 방향으로 연속되는 구조를 갖고, 이 분할 유효 반사면(14)은 각각 그 단면이 포물선 형상을 이루며 광원 벌브(16)로부터의 출사광을 확산·반사한다.

도 7(a)에서 도면 부호Y로 지시된 부분을 확대한 도 7(b)에 도시된 바와 같이, 램프 반사경(13)은 전술한 램프 반사경(5)과 마찬가지로, 기본 재료인 PPS 수지에 합성 탄산칼슘 위스커와 합성 탄산칼슘이 보강재로 혼합·분산된 조성을 구비하는 기체(13a)와, 이 기체(13a)의 상층에 마련된 알루미늄 등의 금속 피막(13b)과, 이 금속 피막(13b)의 상층에 마련된 톱 코트(13c)로 구성된 3층 구조로 이루어져 있다.

각 분할 유효 반사면(14) 사이의 분할 경계부(15)에는 우묵한 단차(15a)가 형성되어 있지만, 언더 코트층을 전혀 형성할 필요가 없으므로, 종래 단차(15a)에 언더 코트층이 모임에 따라 야기되었던 난반사가 없어져 양호한 배광 성능을 얻을 수 있다.

또한, 언더 코트층을 도장함에 따라 언더 코트 폐액에 포함되어 있는 유기 용제가 환경 위생에 주는 영향을 걱정할 필요가 없어져 생산성 향상도 달성할 수 있게 된다.

또한, 본원 발명에 따른 램프 반사경을 구성하는 기체(5a, 13a)는, 성형에 이용되는 혼합 수지의 유동성을 일정하게 확보할 수 있기 때문에 가공성이 우수하고 고압 가스를 이용하는 사출 성형에 적합하다.

특히, 도 5에서 도면 부호A로 표시된 영역에 해당하는 배합 조성에 따라 기체(5a, 13a)를 형성하면, 기체(5a, 13a) 표면의 평활성과 강성을 양립시킬 수 있는 것 외에도, 사출 성형 시의 가공성도 확보할 수 있기 때문에 매우 유리하다.

또한, 도 8에 간략화하여 도시한 바와 같이, 사출 노즐(24)에서 (보강재 혼합) 수지(22)를 금형(21a, 21b) 내로 사출하여 성형하는 사출 성형 방법에 있어서는, 금형(21a, 21b) 내에 충전된 수지(22)의 성형 수축률 및 성형 후의 변형 치수를 예상하여 금형(21a, 21b)을 정밀하게 성형해야 하기 때문에 종래에는 금형 설계에 시간이 필요했다.

전술한 바와 같이, 본원 발명에 따른 램프 반사경(5, 13)의 기체(5a, 13a)의 베이스 수지는, 열경화성 수지나, 저수축제가 들어간 불포화 폴리에스테르 수지 복합재료(BMC)와 비교할 때 약 10배의 성형 수축률(0.5∼1.0%)을 갖는 열가소성 수지인 PPS 수지를 채용하고 있다.

때문에, 도 8(a)에 도시한 바와 같이 금형(21a, 21b) 내에 충전된 (혼합) 수지의 이면 측에 삽입된 노즐(25a)로부터 고압 가스를 주입해서 램프 반사경을 금형면에 가압하여 성형하는 방법이나, 도 8(b)에 도시한 바와 같이 노즐(25b)로 주입 수지의 내부로부터 고압 가스(23)로 가압하는 방법, 이들 방법을 조합한 방법을 채용함으로써 용이하게 목표인 형상 정밀도를 갖는 램프 반사경을 성형할 수 있다.

이상과 같이, 본 발명에 따른 램프 반사경은 램프 반사경을 구성하는 기체의 기본 재료로서 채용된 폴리페닐렌 설파이드 수지에, 성상이 균일한 섬유 형상의 합성 탄산칼슘 위스커와 입자 상태의 합성 탄산칼슘(CaCO₃)을 혼합·분산하고 소정의 배합 조성으로 되도록 함에 따라, 표면 평활성과 강성을 양립시킬 수 있음과 동시에, 보강재가 혼합·분산된 수지의 점도가 일정하게 되기 때문에, 치수 정밀도가 높은 (성형 가공품인) 기체(를 구비한 램프 반사경)를 얻을 수 있고, 생산성의 향상을 꾀할 수 있다는 현저한 효과를 갖는다.

또한, 보강재(입상 무기 충전 재료)인 합성 탄산칼슘의 평균 입경을 일정 수준 이하로 함으로써 성형된 기체 표면의 평활성을 더 확실하게 확보할 수 있다.

또한, 본 발명에 따른 램프 반사경은 기체 표면의 표면 평활성이 우수하기 때문에 기체 표면에 금속 피막(반사경면)을 형성할 수 있으므로, 금속 피막면의 내열성에 악영향을 미치는 언더 코트층을 배제하여 내열성을 향상시킬 수 있고, 언더 코트 폐액 중의 유기 용매에 기인하는 환경 위생상 문제의 해소와 공정 간략화 및 생산성 향상을 달성할 수 있다.

그리고, 본 발명에 따른 램프 반사경은 반사경만으로 배향을 제어하도록 구성된 단차식 반사경의 경우에도 언더 코트층이 불필요해지는 결과, 단차부에 모인 언더 코트층에 의한 난반사가 없어지고 양호한 배광 성능을 얻을 수 있게 되기 때문에 응용 범위가 넓다.

본 발명에 따른 램프 반사경의 제조 방법에 있어서는, 사출 성형에 이용되는 수지 재료의 성형이 안정되기 때문에, 고압 가스를 이용하는 사출 성형을 채용하는 것이 용이하고, 형상 정밀도가 높은 기체 성형이 가능해진다.

이상과 같이, 본 발명에 따른 램프 반사경 및 램프 반사경의 제조 방법은 램프 반사경, 특히 이륜 및 사륜 자동차 등에 사용되는 전조등, 안개등 등에 배치되는 램프 반사경의 성능(품질) 향상과, 램프 반사경의 제조 공정에서의 생산성 향상 등에 기여하기 때문에 관련 산업의 발달에 널리 기여한다.

Claims (6)

1. 적어도 폴리페닐렌 설파이드 수지(PPS 수지)와, 합성 탄산칼슘 위스커와, 합성 탄산칼슘(CaCO₃)을 포함하는 조성으로 이루어지는 기체(基體)를 구비한 것을 특징으로 하는 램프 반사경.
2. 제1항에 있어서, 상기 기체의 조성은 상기 폴리페닐렌 설파이드 수지는 30∼50 중량%, 상기 합성 탄산칼슘 위스커는 5∼40 중량%, 상기 합성 탄산칼슘은 20∼60 중량%의 범위가 각각 되도록 배합·조정된 것을 특징으로 하는 램프 반사경.
3. 제1항에 있어서, 평균 입경이 2 ㎛ 이하인 상기 합성 탄산칼슘을 함유하는 상기 기체를 구비한 것을 특징으로 하는 램프 반사경.
4. 제1항에 있어서, 상기 기체의 표면에는 금속 피막으로 이루어지는 반사경면이 직접 형성되는 동시에, 그 반사경면의 표면에는 금속 열화 방지용 보호막(톱 코트)이 형성된 것을 특징으로 하는 램프 반사경.
5. 제4항에 있어서, 복수 개의 면으로 분할되는 동시에 분할 경계부에는 단차가 형성된 것을 특징으로 하는 램프 반사경.
6. 고압 가스를 이용하는 사출 성형에 의해서 제1항에 기재된 램프 반사경을 얻는 것을 특징으로 하는 램프 반사경 제조 방법.