JP2003260727A - 成形品の製造方法及び成形品 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】製造コストの低減を図ることができ、かつ、製
造効率を向上させることができる梨地状の表面の成形品
の製造方法及び成形品を提供すること。 【解決手段】熱可塑性樹脂とマイクロバルーン膨張剤と
を有する組成物を金型に充填し、マイクロバルーン膨張
剤の膨張により組成物の表面に凹凸を発生させ、梨地状
の表面を有する成形品３を得る。具体的には、遅くとも
金型に充填された組成物の表面が固化する前に、金型の
隙間をマイクロバルーン膨張剤の膨張能力以上に開き、
マイクロバルーン膨張剤の膨張により組成物の表面に凹
凸を発生させ、組成物の表面に凹凸が発生した後に、金
型を成形品３の肉厚まで閉じる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、マイクロバルーン
膨張剤を使用してつやのない梨地状の表面を有する成形
品の製造方法及びこの製造方法により得られる成形品に
関する。

【０００２】

【背景技術】従来から、自動車内装部材、例えば、イン
ストルメントパネル等には運転者に対して外光が反射し
難いようにするため、梨地状の表面を有する成形品が使
用されている。このような梨地状の成形品は、金型表面
に梨地加工を施し、梨地状の成形品専用の金型を使用す
ることで製造されている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかし、このような製
造方法では、金型を梨地状の表面を有する成形品専用の
ものとしなくてはならないため、製造コストがかかると
いう問題がある。また、表面転写性を向上させるために
は、加熱冷却に長時間要し、製造効率の向上を図ること
が困難となっている。

【０００４】本発明の目的は、製造コストの低減を図る
ことができ、かつ、製造効率を向上させることができる
梨地状の表面を有する成形品の製造方法及び成形品を提
供することである。

【０００５】

【課題を解決するための手段】そのため、本発明は以下
の構成を採用して前記目的を達成しようとするものであ
る。具体的には、本発明の成形品の製造方法は、熱可塑
性樹脂とマイクロバルーン膨張剤とを混合してなる組成
物を金型内に充填する充填工程と、遅くとも前記金型に
充填された前記組成物の表面が固化する前に、前記金型
を前記マイクロバルーン膨張剤の膨張能力以上に開き、
前記マイクロバルーン膨張剤の膨張により前記組成物の
表面に凹凸を発生させる金型後退工程と、前記組成物の
表面に凹凸が発生した後に、前記金型を成形品の肉厚ま
で閉じる加圧工程とを備えることを特徴とする。

【０００６】ここで、マイクロバルーン膨張剤とは、熱
可塑性樹脂を外殻とし、内部に液状ガスを内包した熱膨
張型マイクロカプセルのことをいう。凹凸は成形品表面
に形成されたマイクロバルーンが破裂せずに凸部とな
り、他の部分が凹部となるものでもよく、また、マイク
ロバルーンが破裂して、この部分が凹部となり、他の部
分が凸部となるものであってもよい。組成物を金型に充
填する方法としては射出成形等が考えられる。また、金
型は、組成物の充填前から予め、マイクロバルーン膨張
剤の膨張能力以上に開いておいてもよいし、金型に組成
物を充填した後に、その表面が固化する前に、マイクロ
バルーン膨張剤の膨張能力以上に開いてもよい。また、
金型を成形品の肉厚まで閉じるタイミングは、凹凸が発
生した組成物の表面温度が、熱可塑性樹脂の軟化点から
軟化点＋２０℃程度まで冷却された時点が好ましい。軟
化点＋２０℃よりも高い温度で金型を成形品の肉厚まで
閉じると、表面の凹凸が加圧により無くなってしまう虞
があり、また、軟化点よりも低い温度で金型を成形品の
肉厚まで閉じると、賦形が困難になる虞がある。

【０００７】この構成の本発明では、組成物の表面が固
化する前に金型をマイクロバルーン膨張剤の膨張能力以
上に開き、マイクロバルーン膨張剤を膨張させ、組成物
の表面に凹凸を発生させるため、従来のように梨地状の
表面を有する成形品専用の金型を使用する必要がない。
前進、後退可能であり、表面が平滑である一般的な金型
を使用して成形品を成形することができるので、製造コ
ストの低減を図ることができる。また、マイクロバルー
ン膨張剤の膨張により凹凸が形成されており、表面転写
性を考慮する必要がないので、加熱冷却に時間を要さ
ず、従来のような成形品の表面に金型の梨地模様を転写
させるものに比べ、製造効率を向上させることができ
る。

【０００８】また、組成物が固化する際に、金型がマイ
クロバルーン膨張剤の膨張能力以上に開いていないと、
成形品の表面がマイクロバルーン膨張剤の膨張圧で金型
表面に押しつけられることとなり、その表面が平滑とな
ってしまうため、梨地状の表面を持つ成形品が得られな
い。しかし、本発明では、組成物の表面が固化する前
に、金型をマイクロバルーン膨張剤の膨張能力以上に開
いているため、このような問題は生じない。従って、マ
イクロバルーン膨張剤の膨張による凹凸を組成物の表面
に発生させることができ、つやのない梨地状の表面を持
つ成形品を得ることが可能となる。

【０００９】さらに、組成物の表面に凹凸が発生する前
に、金型を成形品の肉厚まで閉じ、組成物を加圧しまう
と、成形品の表面が平滑になり、梨地状の表面を有する
成形品を得ることが困難となる。これに対し、本発明で
は、組成物の表面に凹凸が発生した後に、金型を成形品
の肉厚まで閉じるため、つやのない梨地状の表面を有す
る成形品を得ることが可能となる。

【００１０】また、マイクロバルーン膨張剤ではなく、
一般的な化学発泡剤を使用した場合、樹脂表面に熱分解
ガスが露出し、表面が筋状となりむらが生じるため、そ
の表面を均一な状態とすることが困難である。また、熱
分解ガスの露出を防止しようとすると、成形品の内部の
みにセルが形成され、成形品の表面は平滑なものとなっ
てしまうため、梨地状の表面を得ることは難しい。これ
に対し、本発明では、マイクロバルーン膨張剤を使用し
ているため、成形品の表面にその膨張による凹凸を形成
することが可能となり、つやのない梨地状の表面を有す
る成形品を得ることができる。

【００１１】この際、前記金型は前記組成物充填前から
前記マイクロバルーン膨張剤の膨張能力以上に開いてお
いてもよい。金型を組成物充填前からマイクロバルーン
膨張剤の膨張能力以上に開いておけば、射出充填圧を低
くすることが可能となるため、マイクロバルーン膨張剤
によるマイクロバルーンが破裂しにくいという利点があ
る。

【００１２】さらに、前記熱可塑性樹脂は、直鎖状低密
度ポリエチレン、超直鎖状低密度ポリエチレン、超々直
鎖状低密度ポリエチレン、熱可塑性エラストマーの少な
くとも何れか一つを含むものであることが好ましい。こ
こで、熱可塑性エラストマーとしては、スチレン系、オ
レフィン系、塩化ビニル系、ウレタン系、エステル系、
アミド系等のものを使用することができる。直鎖状低密
度ポリエチレン、超直鎖状低密度ポリエチレン、超々直
鎖状低密度ポリエチレンや、熱可塑性エラストマーを使
用することで、成形品の触感をソフトなものとすること
ができる。

【００１３】本発明の成形品は、以上のような製造方法
によって製造されることを特徴とするものである。この
ような場合には、前述の成形品の製造方法と同様の作用
効果を享受でき、つやのない梨地状の表面を有するもの
とすることができる。また、このようにして得られた成
形品は自動車内装部材等として使用することができる。

【００１４】

【発明の実施の形態】以下、本発明の第一実施の形態を
図面に基づいて説明する。図１には、本発明の成形品３
（図２及び図３参照）を製造するための射出成形機１が
示されている。この射出成形機１は、マイクロバルーン
膨張剤と、熱可塑性樹脂である直鎖状低密度ポリエチレ
ンとを混合した組成物から所定形状の射出成形品を製造
する機械であり、射出成形機本体１１と、金型１２とを
備える。直鎖状低密度ポリエチレンは、密度が０．８７
から０．９５ｇ／ｃｍ^３程度のものである。また、マイ
クロバルーン膨張剤は、熱可塑性樹脂を外殻とし、内部
に液状ガスを内包した熱膨張型マイクロカプセルであ
る。

【００１５】射出成形機本体１１は、投入される組成物
の直鎖状低密度ポリエチレンを可塑化して金型１２に射
出するものであり、ヒータ１１１Ａを有するシリンダ１
１１と、このシリンダ１１１内に配置されるスクリュウ
１１２と、シリンダ１１１内に原料を投入するホッパ１
１３と、スクリュウ１１２を回転させる油圧装置１１４
と、シリンダ１１１及び金型１２をつなぐノズル１１５
とを備えている。ホッパ１１３から投入され、シリンダ
１１１のヒータ１１１Ａにより加熱された組成物は、ス
クリュウ１１２により可塑化され、ノズル１１５側へと
移動し、ノズル１１５を介して金型１２内へ高圧で射出
される。

【００１６】金型１２は、ノズル１１５に取り付けられ
る固定金型１２Ａと、この固定金型１２Ａに対して進退
可能な可動金型１２Ｂとを備えており、可動金型１２Ｂ
の進退には型締装置（図示略）が利用されている。固定
金型１２Ａと可動金型１２Ｂとの間には所定形状の隙間
１２１が形成されている。射出成形機本体１１から射出
された組成物は隙間１２１に充填され、充填された組成
物は隙間１２１の形状に成形される。金型１２として
は、例えば、特開平０７-１６４５００号公報、特開平
１０−１９３４２１号公報等に示されているようなもの
がある。

【００１７】以上のような射出成形機１を用いた成形品
３の製造方法を説明する。まず、予め、ヒータ１１１Ａ
によりマイクロバルーン膨張剤の分解温度以下、例えば
１７０℃から１８０℃程度にシリンダ１１１を予熱す
る。また、金型１２の隙間１２１を形成し、組成物と接
する固定金型１２Ａと可動金型１２Ｂの表面温度を３０
℃程度に保っておく。次いで、油圧装置１１４を作動さ
せ、スクリュウ１１２を回転させる。

【００１８】この状態で直鎖状低密度ポリエチレン及び
マイクロバルーン膨張剤からなる組成物をホッパ１１３
を介して、シリンダ１１１内に投入する。ここで、マイ
クロバルーン膨張剤の配合量は成形品３の厚みや、梨地
の粗さ（きめ）に合わせて決めればよく、例えば、梨地
のきめを細かくしたい場合には、マイクロバルーン膨張
剤の配合量を多くすればよい。後述するように、梨地状
の表面は、成形品３の表面の凹凸により形成されるが、
マイクロバルーン膨張剤の配合量を多くすると、成形品
３の表面に現れるマイクロバルーンの数が多くなり、凹
凸の間隔が縮まるため、きめの細かい梨地状の表面とす
ることができる。本実施形態においては、直鎖状低密度
ポリエチレン１００重量部に対し、１〜１５重量部配合
することが好ましく、特に３〜１０重量部配合すること
が特に好ましい。

【００１９】スクリュウ１１２により、組成物を混練す
ると、直鎖状低密度ポリエチレンはシリンダ１１１の熱
及びスクリュウ１１２からの圧力により可塑化する。ス
クリュウ１１２の回転により組成物を移動させ、ノズル
１１５を介して、金型１２内の隙間１２１に充填する
（充填工程）。

【００２０】遅くとも金型１２に充填された組成物の表
面が固化する前に、金型１２の隙間１２１をマイクロバ
ルーン膨張剤の膨張能力以上に開き、マイクロバルーン
膨張剤の膨張により組成物の表面に凹凸を発生させる
（金型後退工程）。例えば、組成物の射出時は金型１２
の隙間１２１を成形品３の肉厚分または、肉厚分以上マ
イクロバルーン膨張剤の膨張能力以下の寸法に保ち、射
出完了直前（通常は１から３秒前）から射出完了後にか
けて可動金型１２Ｂを後退させて、金型１２の隙間１２
１をマイクロバルーン膨張剤の膨張能力以上に開き、組
成物の表面に凹凸を発生させる。次に、凹凸が発生した
組成物の表面温度が熱可塑性樹脂の軟化点から軟化点＋
２０℃程度まで冷却された時点で、金型１２の可動金型
１２Ｂを成形品３の肉厚の寸法まで前進させ、加圧する
（加圧工程）。さらに、この状態で冷却、固化し、所定
の冷却時間が経過したら、金型１２を開き、成形品３を
取り出す。

【００２１】このようにして得られた成形品３の表面に
は凹凸が形成される。図２の模式図に示すように、成形
品３の表面に形成された無数のマイクロバルーン２が破
裂しなかった場合には、マイクロバルーン２が形成され
た部分が凸部となり、他の部分が凹部となり、この凹凸
がつやのない梨地状を形成する。各マクロバルーン２の
直径は約１００μｍ程度である。また、図３の模式図に
示すようにマイクロバルーン２が破裂した場合には、マ
イクロバルーン２が形成された部分に約１００μｍ程度
の略半円の凹部が無数に形成され、他の部分が凸部とな
る。表面のこの凹凸がつやのない梨地状を形成する。

【００２２】従って、本実施形態によれば、以下の効果
を奏することができる。組成物の表面が固化する前に金
型をマイクロバルーン膨張剤の膨張能力以上に開き、マ
イクロバルーン膨張剤を膨張させ、組成物の表面に凹凸
を発生させるため、従来のように梨地状の表面を有する
成形品専用の金型を使用する必要がなく、前進、後退可
能であり、表面が平滑である一般的な金型１２を使用す
ることができる。そのため、製造コストの低減を図るこ
とができる。また、マイクロバルーン膨張剤の膨張によ
り凹凸が形成されており、表面転写性を考慮する必要が
ないので、従来のような成形品の表面に金型の梨地模様
を転写させるものに比べ、製造時間の短縮を図ることが
でき、製造効率を向上させることができる。

【００２３】また、組成物が固化する際に、金型１２が
マイクロバルーン膨張剤の膨張能力以上に開いていない
と、成形品の表面がマイクロバルーン膨張剤の膨張圧で
金型１２の表面に押しつけられることとなり、その表面
が平滑となってしまうため、梨地状の表面を持つ成形品
が得られない。しかし、本実施形態では、組成物の表面
が固化する前に、金型１２をマイクロバルーン膨張剤の
膨張能力以上に開いているため、このような問題は生じ
ない。従って、マイクロバルーン膨張剤の膨張による凹
凸を組成物の表面に発生させることができ、梨地状の表
面を持つ成形品３を得ることが可能となる。

【００２４】さらに、組成物の表面に凹凸が発生する前
に、金型１２を成形品３の肉厚まで閉じ、組成物を加圧
しまうと、成形品の表面が平滑になり、梨地状の表面を
有する成形品を得ることが困難となるが、本実施形態で
は、組成物の表面に凹凸が発生した後に、金型１２を成
形品３の肉厚まで閉じるため、梨地状の表面を有する成
形品３を得ることが可能となる。また、金型１２を成形
品３の肉厚まで閉じる際の組成物の表面温度を熱可塑性
樹脂の軟化点から軟化点＋２０℃程度としたため、表面
の凹凸が加圧により無くなってしまったり、賦形が困難
となることはなく、成形品３表面に凹凸を確実に形成す
ることができる。

【００２５】また、マイクロバルーン膨張剤ではなく、
一般的な化学発泡剤を使用した場合、樹脂表面に熱分解
ガスが露出し、表面が筋状となりむらが生じるため、そ
の表面を均一な状態とすることが困難である。また、熱
分解ガスの露出を防止しようとすると、成形品の内部の
みにセルが形成され、成形品の表面は平滑なものとなっ
てしまうため、梨地状の表面を得ることは困難である。
これに対し、本発明では、マイクロバルーン膨張剤を使
用しているため、成形品３の表面にその膨張による凹凸
を形成することが可能となり、梨地状の表面を有する成
形品３を得ることができる。また、熱可塑性樹脂とし
て、直鎖状低密度ポリエチレンを使用したため、成形品
３の触感をソフトなものとすることができる。梨地状の
表面を有する成形品３は人が触るようなものに使用され
ることが多いため、特に有用である。

【００２６】なお、本発明は前述の実施の形態に限定さ
れるものではなく、本発明の目的を達成できる範囲での
変形、改良等は本発明に含まれるものである。例えば、
前記実施形態では、射出完了直前から射出完了後にかけ
て金型１２の隙間１２１をマイクロバルーン膨張剤の膨
張能力以上に開くとしていたが、本発明では、遅くとも
金型１２に充填された組成物の表面が固化する前に、金
型１２の隙間１２１を前記マイクロバルーン膨張剤の膨
張能力以上に開けばよい。金型１２の隙間１２１を組成
物の充填前から予め、マイクロバルーン膨張剤の膨張能
力以上に開いておいてもよい。このようにすれば、射出
充填圧を低くすることが可能となり、マイクロバルーン
膨張剤によるマイクロバルーン２が破裂しにくいという
利点がある。

【００２７】また、前記実施形態では、熱可塑性樹脂と
して直鎖状低密度ポリエチレンを使用したが、超直鎖状
低密度ポリエチレン、超々直鎖状低密度ポリエチレン、
熱可塑性エラストマー等であってもよい。熱可塑性エラ
ストマーとしては、スチレン系、オレフィン系、塩化ビ
ニル系、ウレタン系、エステル系、アミド系等のものを
使用することができる。さらに、これ以外の熱可塑性樹
脂を使用してもよい。ただし、直鎖状低密度ポリエチレ
ン、超直鎖状低密度ポリエチレン、超々直鎖状低密度ポ
リエチレン、熱可塑性エラストマーを使用すれば、成形
品３の触感をソフトなものとすることができる。さら
に、前記実施形態では、熱可塑性樹脂１００重量部に対
し、マイクロバルーン膨張剤を１〜１５重量部配合する
ことが好ましいとしたが、１５重量部以上配合させても
よく、場合によっては１重量部以下であってもよい。マ
イクロバルーン膨張剤の配合量は、成形品の肉厚や、表
面の梨地の粗さにより適宜決めればよい。また、実施形
態では横置きの金型１２を使用したが、前進、後退可能
な金型であればよく、縦置きの金型であってもよい。

【００２８】本発明の効果を確かめるために、次のよう
な実験を行った。 （実施例１）前記実施形態で示した製造方法に基づき、
成形品の製造を行った。実施例１では以下の組成物、射
出成形機本体、金型を採用した。 （熱可塑性樹脂）直鎖状低密度ポリエチレン（出光石油
化学株式会社製ＩＤＥＭＩＴＵ ＪＬ−５０４４（ＭＦ
Ｒ：５０ｇ／１０分）） （マイクロバルーン膨張剤マスターバッチ）Ａｋｚｏ
Ｎｏｂｅｌグループ Ｅｘｐａｎｃｅｌ社製 エクスパ
ンシェル０９２ＤＵ−１２０（分解温度１７０〜１８０
℃）を６５％含有したもの （射出成形機本体）東芝機械株式会社製 ＩＳ−２００
ＣＮ （金型）φ２５０×２ｍｍ

【００２９】ペレット状の熱可塑性樹脂１００重量部に
対し、マイクロバルーン膨張剤マスターバッチ１０重量
部をドライブレンドし、これを組成物とした。シリンダ
１１１をマイクロバルーン膨張剤の分解温度近傍（１７
０℃）に保ち、このシリンダ１１１に組成物を投入し、
可塑化した。表面温度が３０℃に保たれた金型１２の隙
間１２１の寸法を１ｍｍ程度とし、この隙間１２１内に
組成物を充填した（充填工程）。組成物充填後、組成物
の表面が固化する前に、金型１２の可動金型１２Ｂを後
退させ、隙間１２１の寸法を４ｍｍとした（金型後退工
程）。なお、マイクロバルーン膨張剤の膨張能力は、隙
間１２１の寸法が３ｍｍから３．５ｍｍ程度である。組
成物の表面に凹凸が形成された後、金型１２の隙間１２
１の寸法が３ｍｍ（成形品の肉厚）となるまで、可動金
型１２Ｂを前進させ、加圧し（加圧工程）、さらに、冷
却固化した後に成形品を取り出した。

【００３０】（実施例２）熱可塑性樹脂は直鎖状低密度
ポリエチレン（出光石油化学株式会社製ＩＤＥＭＩＴＵ
モアテック（ＭＦＲ：８ｇ／１０分））を使用した。
その他の条件は実施例１と同様である。

【００３１】実施例１及び実施例２の結果を表１に示
す。

【００３２】

【表１】

【００３３】実施例１及び実施例２で得られた成形品の
表面はつやのない梨地状であった。

【００３４】次に、前記実施例の効果を確認するための
比較例について説明する。 （比較例１）金型１２への組成物充填後、隙間１２１の
寸法をマイクロバルーン膨張剤の膨張能力以下、具体的
には隙間１２１の寸法を２ｍｍに保った。また、組成物
の表面に凹凸が発生した後、金型１２の可動金型１２Ｂ
を成形品の肉厚まで前進させる加圧工程は行わなかっ
た。他の条件は実施例１と同様である。 （比較例２）金型１２への組成物充填後、隙間１２１の
寸法をマイクロバルーン膨張剤の膨張能力以下、具体的
には隙間１２１の寸法を２ｍｍに保った。また、組成物
の表面に凹凸が発生した後、金型１２の可動金型１２Ｂ
を成形品の肉厚まで前進させる加圧工程は行わなかっ
た。他の条件は実施例２と同様である。

【００３５】（比較例３）マイクロバルーン膨張剤マス
ターバッチの代わりに化学発泡剤である重炭酸塩系発泡
剤を熱可塑性樹脂に対して１％添加した。他の条件は実
施例１と同様である。 （比較例４）マイクロバルーン膨張剤マスターバッチの
代わりに化学発泡剤である重炭酸塩系発泡剤を熱可塑性
樹脂に対して１％添加した。他の条件は実施例２と同様
である。

【００３６】比較例１から４の結果を表２に示す。

【００３７】

【表２】

【００３８】比較例１から４では表面がつやのない梨地
状の成形品を得ることはできなかった。これに対し、実
施例１及び実施例２ではつやのない表面梨地状の成形品
が得られ、本発明の製造方法でつやのない表面梨地状の
成形品を得ることができることが明らかとなった。

【００３９】

【発明の効果】このような本発明によれば製造コストの
低減を図ることができ、かつ、製造効率を向上させるこ
とができる梨地状の表面を有する成形品の製造方法及び
成形品を提供することができるという効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施形態にかかる射出成形機を示す断
面図である。

【図２】前記実施形態にかかる成形品の断面を示す模式
図である。

【図３】前記実施形態にかかる成形品の断面を示す模式
図である。

【符号の説明】

１ 射出成形機 ２ マイクロバルーン ３ 成形品 １１ 射出成形機本体 １２ 金型 １２Ａ 固定金型 １２Ｂ 可動金型 １１１ シリンダ １１１Ａ ヒータ １１２ スクリュウ １１３ ホッパ １１４ 油圧装置 １１５ ノズル １２１ 隙間

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 熱可塑性樹脂とマイクロバルーン膨張剤
   とを混合してなる組成物を金型内に充填する充填工程
   と、 遅くとも前記金型に充填された前記組成物の表面が固化
   する前に、前記金型を前記マイクロバルーン膨張剤の膨
   張能力以上に開き、前記マイクロバルーン膨張剤の膨張
   により前記組成物の表面に凹凸を発生させる金型後退工
   程と、 前記組成物の表面に凹凸が発生した後に、前記金型を成
   形品の肉厚まで閉じる加圧工程とを備えることを特徴と
   する成形品の製造方法。
2. 【請求項２】 請求項１記載の成形品の製造方法におい
   て、 前記金型を前記組成物の前記金型への充填前から前記マ
   イクロバルーン膨張剤の膨張能力以上に開いておくこと
   を特徴とする成形品の製造方法。
3. 【請求項３】 請求項１または２の何れかに記載の成形
   品の製造方法において、 前記熱可塑性樹脂は、直鎖状低密度ポリエチレン、超直
   鎖状低密度ポリエチレン、超々直鎖状低密度ポリエチレ
   ン、熱可塑性エラストマーの少なくとも何れか一つを含
   むものであることを特徴とする成形品の製造方法。
4. 【請求項４】 請求項１から３の何れかに記載の成形品
   の製造方法によって製造されることを特徴とする成形
   品。