JP5727710B2 - リフレクタの製造方法 - Google Patents

Description

本発明はリフレクタの製造方法に関し、特に車両用前照灯（ヘッドランプ）に好適に使用されるリフレクタ（反射鏡）の製造方法に関する。

従来から、ＢＭＣ樹脂（Bulk Molding Compound）は機械的強度，剛性，寸法精度，耐熱性，成形性などに優れているといった理由で、車両用前照灯（ヘッドランプ）に代表されるリフレクタ用途などに広く使用されている。ＢＭＣはこれら優れた特性を有するものの、ＢＭＣには一般にこれらの特性を保持するためにガラス繊維などの補強材や無機充填剤も含有され、成形品の比重が高い。
これに対し、特許文献１，２にかかる技術では、ＢＭＣ中にガラス中空体や中空フィラーを添加してその添加量を調整することにより、上記特性を維持しながら軽量化を図っている。通常の熱可塑性樹脂であれば、成形前の状態では２〜３ｍｍ程度の粒状を呈しており、ガラス中空体や中空フィラーを含むこれとは異なる他の材料（添加剤）が混合されても、十分に混合される。

特開２００４−１３８９３２号公報 国際公開第２００５／１０３１５２号

しかしながら、ＢＭＣはその性状が塊粘土状（湿った粘土のような状態）であるため、成形直前に他の材料を均一かつ十分に混合するのが困難であり、特許文献１，２の技術のようにＢＭＣ中に単に中空体を混合して成形品の軽量化を図ろうとしても、当該中空体が十分に分散された状態で混合されず、成形品の重量にバラツキが生じる可能性がある。
したがって、本発明の主な目的は、ＢＭＣを使用した場合であっても、中空体を均一に混合させることができ、成形品の軽量化を図りながら重量のバラツキの発生を防止することができるリフレクタの製造方法を提供することにある。

本発明によれば、
熱硬化性樹脂であるＢＭＣ、ガラス繊維、充填剤および硬化剤を含む標準材と、前記標準材中の充填剤の一部または全部を中空体に置換した軽量材とを準備する工程と、
前記標準材と前記軽量材とを混練しながら一定の金型に射出成形する工程と、を備えるリフレクタの製造方法であって、
前記標準材および前記軽量材は球状または円柱状を呈しており、
前記軽量材は前記標準材より比重が小さく、
前記軽量材は前記標準材より硬化剤が少ないか、または前記軽量材には硬化剤が添加されておらず、
前記標準材と前記軽量材とを射出成形する工程では、
ノズルを有するシリンダと、前記シリンダの一方に前記ノズルを介して設けられた金型と、前記シリンダの他方に設けられたホッパーとを、有する押込み式または押出し式成形機を用いて、前記標準材と前記軽量材とを前記ホッパーに対し当該リフレクタの比重に応じて一定比率で投入し、投入した前記標準材と前記軽量材とを前記シリンダの内部で混練しながら前記金型に射出成形することを特徴とするリフレクタの製造方法が提供される。

本発明によれば、成形材料となる標準材の他に、標準材中の充填剤の一部または全部を中空体に置換した軽量材（すなわち標準材の組成と類似する軽量マスターバッチ材）を別に準備し、これら標準材と軽量材とを混練するから、標準材と軽量材とは組成が類似しており互いに混合されやすく、結果的にＢＭＣ中に中空体を均一に混合させることができ、成形品の軽量化を図りながら重量のバラツキの発生を防止することができる。

車両用前照灯の概略構成を示す要部斜視図である。 車両用前照灯の概略構成を示す要部断面図である。 押込み式成形機の一例を示す概略構成図である。 押出し式成形機の一例を示す概略構成図である。

以下、図面を参照しながら本発明の好ましい実施形態について説明する。

図１および図２に示すとおり、車両用前照灯１００は、自動車のヘッドランプとして構成されており、主として、バルブ１０、リフレクタ２０、フード３０、カバーレンズ４０などで構成されている。

バルブ１０は、白熱電球または放電バルブなどの光源であり、たとえば、所定規格（たとえばＨＢ２と称される規格）のバルブである。

リフレクタ２０は、その表面に多数の放物柱面が並んで配置され、バルブ１０が発光した光を前方に向けて反射することにより所定の配光パターンを形成するマルチリフレクタである。リフレクタ２０の前面は、カバーレンズ４０により覆われている。

続いて、リフレクタ２０の製造方法について説明する。

リフレクタ２０は大きくは（Ｓ１）〜（Ｓ３）の工程の処理を経て製造される。
（Ｓ１）標準材Ａと軽量材Ｂとの２種類の樹脂材料を準備する。
（Ｓ２）標準材Ａと軽量材Ｂとを成形機に投入して射出成形する。
（Ｓ３）成形品に対しアルミニウムなどを蒸着して鏡面処理を施す。

Ｓ１の工程では、標準材Ａと軽量材Ｂとの２種類の樹脂材料を準備（製造）する。
標準材Ａ，軽量材Ｂの製造にあたっては、ＢＭＣ，ガラス繊維，充填剤を一定の容積比で混合し、一定の形状に成形する。
標準材Ａ，軽量材Ｂとしては、たとえば、表１に示すような組成の材料が使用される。

表１にかかる標準材Ａは、主に、ＢＭＣ，ガラス繊維，炭酸カルシウムで構成され、これら組成物が３６〜４２ｖｏｌ％（体積％），８〜１０ｖｏｌ％，４８〜５０ｖｏｌ％の容積比で混合されている。ＢＭＣ（Bulk Molding Compound）は、不飽和ポリエステル樹脂にスチレンなどの各種添加剤が加えられた塊粘土状の熱硬化樹脂であり、射出成形に好適な樹脂である。炭酸カルシウムは充填剤の一種である。標準材Ａの特性は、比重が２．０である。
これに対し、軽量材Ｂは、ＢＭＣ，ガラス繊維，炭酸カルシウム，中空ビーズで構成され、これら組成物が４２ｖｏｌ％，９ｖｏｌ％，１ｖｏｌ％，４８ｖｏｌ％の容積比で混合されている。軽量材Ｂの特性は、比重が１．０で、充填剤置換率（充填剤中の中空ビーズの置換率）が９８％となっている。
軽量材Ｂは、標準材Ａの充填剤の一部（炭酸カルシウム）を、これより比重の小さい中空ビーズに置換したものであり、全体の比重も標準材Ａより顕著に小さくなっている。中空ビーズは中空体の一例である。中空ビーズとしては、たとえば住友スリーエム（株）製のグラスバブルスが使用可能であり、好ましくはこれを使用する。

なお、本明細書でいう「比重」は水に対する比重を意味する。
標準材Ａ，軽量材Ｂの組成物の種類やその混合比は適宜変更可能であり、特に軽量材Ｂは標準材Ａの充填剤の一部がそれより比重の小さい材料に置換され、全体として標準材Ａより比重が小さければよい。軽量材Ｂは標準材Ａの充填剤の全部をそれより比重の小さい材料に置換されたものであってもよい。

標準材Ａ，軽量材Ｂは、その後の成形機への投入の便宜を図るためや、成形機内部での標準材Ａと軽量材Ｂとの混合・分散状態を良好とするために、１０００〜２０００ｃｍ^３の体積範囲で一定の形状に成形するのがよい。当該形状としては、好ましくは球状または円柱状とし、その他の形状であってもよい。

Ｓ２の工程では、標準材Ａ，軽量材Ｂを一定比率で成形機に投入し、一定の金型に対し射出成形する。
たとえば、表２の添加比率で標準材Ａ，軽量材Ｂを投入すれば、成形品の比重を調整することができる。

成形機としては、図３の押込み式成形機５０や図４の押出し式成形機５１などが使用される。押込み式成形機を使用する場合と押出し式成形機を使用する場合とで、成形方法（材料投入方法）がやや異なるので、場合を分けて説明する。

（１）押込み式成形機を使用する場合
図３に示すとおり、押込み式成形機５０は、円筒状のシリンダ５２を有している。シリンダ５２の内部にはスクリュー５４が設けられている。シリンダ５２の外周部には水路５６が形成され、冷却水が流れるようになっている。シリンダ５２の先端部にはノズル５８（射出口）が設けられている。
シリンダ５２の前方にはノズル５８を介して金型６０が設けられている。金型６０は固定型６２と可動型６４とで構成されている。シリンダ５２のノズル５８が固定型６２のスプルーと連結されている。固定型６２と可動型６４との間には（型締め状態の場合）、リフレクタ２０の形状に対応したキャビティ６６（成形空間）が形成される。
シリンダ５２の後方には射出装置７０が設けられている。シリンダ５２の後方の上方にはホッパー７２（成形材料投入口）が設けられている。ホッパー７２の内部には成形材料を押し込むための押込み部材７４が設けられている。

押込み式成形機５０を用いてリフレクタ２０を成形する場合、図３に示すとおり、ホッパー７２に対し標準材Ａと軽量材Ｂとを交互に投入し、その投入ごとに各材料を押込み部材７４により押し込み、標準材Ａと軽量材Ｂとを層状に積み重ねる。標準材Ａ，軽量材Ｂの１層当たりの厚みは１〜３ｃｍとする。材料の投入と押込みとは複数回にわけて繰り返しおこなう。
ホッパー７２の内径が小さい場合には、標準材Ａと軽量材Ｂとの各層の厚みが大きくなるため、好ましくは１回に投入する材料の量を減少させる。

標準材Ａ，軽量材Ｂのホッパー７２への投入に合わせて、射出装置７０，スクリュー５４などを作動させ、シリンダ５２の内部で標準材Ａと軽量材Ｂとを溶融混練しながら、ノズル５８から金型６０に対し射出する。
成形条件の一例として、たとえば次のように条件設定することができる。
（ｉ）スクリュー回転速度 ：１０〜４０ｍｉｎ^−１
（ｉｉ）背圧 ：０〜５ＭＰａ
（ｉｉｉ）押込みシリンダ圧力：５〜６ＭＰａ
標準材Ａと軽量材Ｂとの混練が不均一である場合には、スクリュー回転速度，背圧（射出物の戻りを防ぐための圧力），押込みシリンダ圧力を高くすればよい。
その後、標準材Ａと軽量材Ｂとの混合物を金型６０で加熱硬化し、金型６０を離型して成形品を得る。

（２）押出し式成形機を使用する場合
図４の押出し式成形機５１は、装置構成やこれを用いた成形方法などが、押込み式成形機５０を使用する場合の例とは、下記の点で異なっている。
図４に示すとおり、押出し式成形機５１ではシリンダ５２とホッパー７２との間に押出し装置８０が設けられている。押出し装置８０の内部には複数のスクリュー８２が設けられている。
押出し式成形機５１を用いてリフレクタ２０を成形する場合は、図４に示すとおり、ホッパー７２に対し標準材Ａと軽量材Ｂとを同時に投入し、押出し装置８０のスクリュー８２を作動させ、標準材Ａと軽量材Ｂとを混練しながらシリンダ５２に押し出す。
ホッパー７２に標準材Ａ，軽量材Ｂを投入する場合は、各材料を数十個単位で投入すればよい。上記のとおり、標準材Ａ，軽量材Ｂが球状または円柱状を呈していれば、ホッパー７２に投入後は各物質を容易に混合・分散させることができる。この場合においても、標準材Ａと軽量材Ｂとの混練が不均一であるときには、スクリュー回転速度，背圧，押込みシリンダ圧力を高くすればよい。

Ｓ３の工程では、得られた成形品を蒸着装置に設置してアルミニウムなどを蒸着源とした蒸着処理を実行し、当該成形品に対し鏡面処理を施す。

以上の本実施形態によれば、Ｓ１の工程において、成形材料となる標準材Ａの他に、標準材Ａ中の充填剤の一部または全部を中空ビーズに置換した軽量材Ｂであって標準材Ａの組成と類似するものを別に準備し、Ｓ２の工程においては、これら標準材Ａと軽量材Ｂとを混練しながら射出成形するから、標準材Ａと軽量材Ｂとは組成が類似し互いに混合されやすい。
そのため、Ｓ２の工程においては、ＢＭＣ中に中空ビーズを短時間で均一に混合・分散させることができ、ひいては成形品の軽量化を図りながら重量のバラツキの発生を防止することができる。

また、標準材Ａと軽量材Ｂとは上記のとおり組成が類似し互いに混合されやすいから、分散状態を気にかけることなく、単に標準材Ａと軽量材Ｂとの添加比率を変えるだけで、成形品の比重を調整することができる。
さらに、比重の異なる料成形品を製造する場合には、各比重に合わせたＢＭＣをそれぞれ製造または購入することが必要であり、比重ごとに在庫を抱えなければならないが、標準材Ａと軽量材Ｂとの添加比率で成形品の比重を調整することができるから、使用頻度の低い在庫を抱えるのを有効に防止することができる。

なお、標準材Ａを含めて軽量材Ｂには通常硬化剤も添加されるが、軽量材Ｂは主に、標準材Ａに対し軽量化のための中空ビーズを混合しやすくするためのものであるから、軽量材Ｂ中の硬化剤を通常よりも減少させるか、または軽量材Ｂには硬化剤を添加しないことも可能である。
この場合、軽量材Ｂ（ＢＭＣ）は常温硬化が抑制または防止されポットライフが長くなるため、軽量材Ｂを海外輸出したり海外で他の材料と併用したりするのに実益がある。

１０ バルブ
２０ リフレクタ
３０ フード
４０ カバーレンズ
５０ 押込み式成形機
５１ 押出し式成形機
５２ シリンダ
５４ スクリュー
５６ 水路
５８ ノズル（射出口）
６０ 金型
６２ 固定型
６４ 可動型
６６ キャビティ（成形空間）
７０ 射出装置
７２ ホッパー（成形材料投入口）
７４ 押込み部材
８０ 押出し装置
８２ スクリュー
１００ 車両用前照灯

Claims (3)

1. 熱硬化性樹脂であるＢＭＣ、ガラス繊維、充填剤および硬化剤を含む標準材と、前記標準材中の充填剤の一部または全部を中空体に置換した軽量材とを準備する工程と、
   前記標準材と前記軽量材とを混練しながら一定の金型に射出成形する工程と、を備えるリフレクタの製造方法であって、
   前記標準材および前記軽量材は球状または円柱状を呈しており、
   前記軽量材は前記標準材より比重が小さく、
   前記軽量材は前記標準材より硬化剤が少ないか、または前記軽量材には硬化剤が添加されておらず、
   前記標準材と前記軽量材とを射出成形する工程では、
   ノズルを有するシリンダと、前記シリンダの一方に前記ノズルを介して設けられた金型と、前記シリンダの他方に設けられたホッパーとを、有する押込み式または押出し式成形機を用いて、前記標準材と前記軽量材とを前記ホッパーに対し当該リフレクタの比重に応じて一定比率で投入し、投入した前記標準材と前記軽量材とを前記シリンダの内部で混練しながら前記金型に射出成形することを特徴とするリフレクタの製造方法。
2. 請求項１に記載のリフレクタの製造方法において、
   前記標準材と前記軽量材とを射出成形する工程では、
   前記標準材と前記軽量材とを前記成形機の前記ホッパーに交互に投入して積層させながら混練することを特徴とするリフレクタの製造方法。
3. 請求項１に記載のリフレクタの製造方法において、
   前記標準材と前記軽量材とを射出成形する工程では、
   前記標準材と前記軽量材とを前記成形機の前記ホッパーに同時に投入して混練することを特徴とするリフレクタの製造方法。

Images