JP2008173796A - 樹脂部品及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】アルミニウムから成る表面を有し、軽量且つ安価で、しかも複雑な形状をなす部品においても容易に金属調の外観と触感を付与することができ、耐傷付き性にも優れた樹脂部品と、このような樹脂部品の製造方法を提供する。
【解決手段】樹脂基材１の上に、例えば溶射、望ましくは、１００〜１５０℃の低温溶射によって、純アルミニウム材を用いて、アルミニウム層２を形成し、得られたアルミニウム層の表面に、好ましくはバフ研磨した後、陽極酸化処理を施し、陽極酸化皮膜層３を形成する。
【選択図】図１

Description

本発明は、樹脂部品の加飾技術に係わり、所定の部位に陽極酸化皮膜を備えたアルミニウム層を有し、例えば自動車の車室内のアルミニウム製金属部品や、めっきや印刷等による金属調部品の代替として好適に用いられる樹脂部品に関するものである。

現在、自動車の車室内の金属調部品としては、種々の部品にアルミニウムが多く適用されている。
例えば、メーターパネルにおいては、樹脂成形品にアルミニウム板材から成るプレス品を組み付けた部品が用いられている。また、車室内のドアハンドルには、アルミニウムのダイカスト品を用いる例がある。

さらに、車室内の樹脂パネルにおいては、金属調の印刷フィルムを適用したフィルム加飾品を用いた例もあり、このような印刷フィルムとしては、金属顔料等のフレーク状の形状を有する顔料を用い、印刷や塗装と同等の意匠を再現した水圧転写品を製造し得る水圧転写用フィルムが提案されている（例えば、特許文献１参照）。
特開２００６−５１６７２号公報

しかしながら、樹脂成形品にアルミニウム板材のプレス品を組み付けた構造においては、樹脂成形品を作成した後、アルミニウム板を樹脂成形品の形状に合わせてプレス成形するため、かなりのコストが掛かるばかりでなく、この方法では複雑な構造を有する部品については、製造が困難であるという問題がある。
また、上記ドアハンドル等のように、アルミニウム合金のダイカスト品を用いた場合には、アルミニウムの鋳造一体品であるため、樹脂等に比較してかなりの重量増となると共に、材料費が高く、コストアップの原因となる。

さらに、樹脂パネルに金属調の印刷フィルムを貼り付ける場合には、樹脂製フィルムを用いているため、金属表面に比べて表面の硬度が低く傷が付き易いという問題と共に、樹脂製のフィルムであるため、金属触感を得ることができないという問題があった。

本発明は、金属調の外観を備えた従来の樹脂部品における上記問題に着目してなされたものであって、その目的とするところは、アルミニウムから成る表面を有し、軽量且つ安価で、しかも複雑な形状をなす部品においても容易に金属調の外観と触感を付与することができ、耐傷付き性にも優れた樹脂部品と、このような樹脂部品の製造方法を提供することにある。

本発明者らは、上記目的を達成すべく鋭意検討を重ねた結果、樹脂基材上に形成したアルミニウム層に陽極酸化処理を施すことによって、上記課題が解決できることを見出し、本発明を完成するに到った。

すなわち、本発明は上記知見に基づくものであって、本発明の樹脂部品は、樹脂基材の上にアルミニウム層を備え、さらにその表面に陽極酸化皮膜層が形成されていることを特徴としている。
また、本発明の樹脂部品の製造方法においては、樹脂基材の上に溶射によってアルミニウム層を形成したのち、得られたアルミニウム層に陽極酸化処理を施すようにしたことを特徴とする。

本発明によれば、樹脂基材の上にアルミニウム層を備え、さらに、このアルミニウム層の表面に陽極酸化皮膜層が形成されているようにしたため、複雑な形状の部品であっても、軽量且つ安価に、アルミニウム材料から成る外面を備え、金属調の外観及び触感を有し、傷付き性に優れた樹脂部品とすることができるという優れた効果がもたらされる。

以下、本発明の樹脂部品と、その製造方法について、さらに詳細に説明する。

本発明の樹脂部品は、図１に示すように、樹脂基材１の上にアルミニウム層２が形成され、さらにこのアルミニウム層２の最表面に形成された陽極酸化皮膜層３を備えた構造を有している。

本発明の樹脂部品において、樹脂基材１の材料樹脂としては、アルミニウム層２の形成に支障がない限り、特に限定されない。
例えば、アルミニウム層２の形成に、後述するような溶射、特に１００〜１５０℃で行う低温溶射を適用することを考慮すれば、この温度に耐える樹脂であれば、ＰＰ（ポリプロピレン）、ＡＢＳ（アクリロニトリル・ブタジエン・スチレン）、ＡＥＳ（アクリロニトリル・エチレン−プロピレン−ジエン・スチレン）、ＰＥ（ポリエチレン）等といった熱可塑性樹脂や、フェノール、ウレタンなどの熱硬化性樹脂を好適に用いることができる。

アルミニウム層２の厚さとしては、１００〜１５０μｍとすることが望ましく、これによって、樹脂基材１の重量をほとんど増加させることなく、アルミニウムの質感（外観、触感）を樹脂基材１に付与することができる。
このとき、アルミニウム層２の厚さが１００μｍに満たないと樹脂基材が透けて見えるなどの外観不良となる一方、１５０μｍを超えると樹脂基材の変形という不具合が生じる傾向がある。なお、アルミニウム層２の厚さとしては、１２０〜１３０μｍの範囲内とすることがより望ましい。

また、アルミニウム層２の成分としては、アルミニウム層上に陽極酸化皮膜を生成させるという観点から、純アルミニウム材料を用いることが望ましい。
なお、ここで言う「純アルミニウム材料」とは、例えばＪＩＳ Ｈ４０００に合金番号１１００、１０８５，１０８０，１０７０，１０５０として規定される９９．０％以上のＡｌを含有する材料を意味する。

本発明の樹脂部品において、陽極酸化皮膜層３は、緻密で硬く、耐摩耗性に優れ、上記アルミニウム層２の耐傷付き性、耐食性を高める機能を発揮するが、その厚さとしては、５〜１００μｍ程度とすることが望ましい。
すなわち、陽極酸化皮膜の厚さが５μｍに満たない場合には、陽極酸化皮膜形成による効果が十分に発揮されず、逆に１００μｍを超えると、母材への皮膜追従性が悪化し、皮膜割れを起こすことがある。

本発明の樹脂部品は、基本的には、溶射によって樹脂基材１の上にアルミニウム層２を形成し、得られたアルミニウム層２に陽極酸化処理を施すことによって製造することができる。

アルミニウムの溶射に際しては、ブラスト処理等によって、あらかじめ樹脂基材１の表面を粗面化しておくことが望ましい。
例えば、樹脂基材１の表面へのブラスト処理によって樹脂基材１は表面の深さ方向に約２０〜３０μｍ削り取られ、表面粗さＲａで２０μｍ〜７０μｍの粗面化した表面が得られ、これによって基材１上に形成されるアルミニウムの溶射層２と樹脂表面との優れた密着性を確保することができる。なお、粗面化による表面粗さがＲａ２０μｍ〜７０μｍの範囲を外れると、アルミニウム溶射層２と基材１の樹脂との密着性が劣るようになることがある。

また、溶射に用いるアルミニウム材料としては、上記したように純アルミニウム線材が好ましく用いられる。
溶射に際しては酸素、アセチレンやプロパンの炎を熱源とし、１００〜１５０℃で行う低温溶射法を適用することが望ましい。この低温溶射法では、通常の溶射方法に比べて、極めて低温でアルミニウムの溶射層を形成することができるため、部品となる樹脂基材が熱影響を受けることが少なくなって、寸法変化、変形、割れ、強度劣化等を避けることができるようになり、したがって樹脂基材の材料として、上記したような汎用的な樹脂を用いることができることになる。

本発明において、溶射の際のアルミニウムの粉末粒径は、３０〜１２０μｍとなるようにすることが望ましく、このような粒径のアルミニウム粉末が粗面化された樹脂基材１の表面に溶射される。
溶射されるアルミニウムの粉末粒径が３０〜１２０μｍの範囲の場合、粗面化によりＲａ２０μｍ〜７０μｍの表面粗さを有する樹脂基材１との組合わせにおいて最も良い密着性が得られる。

本発明の樹脂部品においては、アルミニウム層２の厚さとして仕上げ後１００〜１５０μｍ程度が望ましいことは上記したとおりであるが、仕上げ研削やバフ研磨を施す場合を考慮すると、溶射後のアルミニウム層が１５０〜２００μｍの厚さとなるように溶射することが望ましいことになる。

溶射により得られたアルミニウム層２は、仕上げ研削を行った後、必要に応じてバフ研磨を行い、陽極酸化処理が施される。
陽極酸化処理は、例えば、アルミニウム層に対する溶解やヤケ防止のため、低重合アクリル樹脂組成物添加溶液を使用して実施され、アルミニウム層２の表面に陽極酸化皮膜層３が形成される。陽極酸化皮膜３の厚さとしては、上記したように、５〜１００μｍ程度とすることが好ましい。

本発明においては、陽極酸化皮膜３の生成により、耐食性と硬度を向上することができる。
加えて陽極酸化処理を行い、アルミニウム層の本来の金属層の厚さよりも厚いアルミニウム層を得ることができる。

これによって、アルミニウム層を積層させた樹脂部品の表面硬度を飛躍的に向上させ、且つ構造強度をも向上させることができる。
なお、外観意匠性をさらに向上させるためには、アルミニウムの溶射後、バフ研磨などの研磨仕上げを行い、平滑面とした後に陽極酸化処理を施すことが好ましい。

本発明の樹脂部品は、上記したような自動車用の内装部品の他に、アルミニウムの質感及び感触と、樹脂並みの軽量さを併せ持つことが望ましい種々の部品に広く適用することができる。
例えば、耐食性と硬度に優れたアルミニウム層を有する樹脂を使用した部品や品物の例としては、電磁調理器による加熱調理が可能な料理器具や食器等を挙げることができる。

以下、本発明を実施例により更に詳述するが、本発明はこれらの実施例のみに限定されるものではない。

（実施例１）
樹脂基材として、１００×１００ｍｍ、厚さ５ｍｍのＡＢＳ樹脂を用い、この表面にブラスト加工を施して約２０ミクロン程度樹脂表面を削り取り、表面粗さＲａ３０μｍの粗面を有する樹脂基材を得た。
次いで、この粗面化された樹脂表面に、アセチレン炎を熱源として、１１００系純アルミニウム線材を用いると共に、所定径の溶射ノズルを用いて、１００℃にて溶射アルミニウムの粒径が６０〜８０μｍの溶射材を噴射し、樹脂基材表面に２００μｍの溶射アルミニウム層を形成した。

溶射後、アルミニウム層の表面をバフ研磨し、約１５０μｍの溶射アルミニウム層を得た。
次いで、下記条件によって、溶射アルミニウム層の表面に、１２μｍの陽極酸化皮膜を生成させ、８０℃の純水中にて１５分間の封孔処理を施すことによって、本例の樹脂部品を得た。

〔陽極酸化処理条件〕
（１）電解液
硫酸２５０〜３５０ｇ／Ｌ、硫酸ニッケル１５〜２５ｇ／Ｌ、低重合アクリル樹脂組成物２８０〜３２０ｇ／Ｌ、酒石酸５〜１５ｇ／Ｌを混合した溶液を使用した。
（２）電解条件
電流密度４Ａ／ｄｍ^２の直流電流により、処理液温度１０℃にて１０分間処理を行い 、８０℃の純水中にて封孔処理を実施した。

（比較例１）
ＪＩＳ Ｈ５３０２（アルミニウム合金ダイカスト）に規定されるＡＤＣ１２材（Ａｌ−Ｓｉ−Ｃｕ系）を用いて、自動車用の室内用ドアハンドルをダイカスト成形し、アルミニウム合金の一体鋳造品からなる本例の部品を得た。

（比較例２）
ＡＢＳ樹脂を用いて、自動車用メーターパネルを射出成形により作成した後、この樹脂成形品の形状に合わせてアルミニウム板材（１１００系）をプレス成形し、両者を一体化することによって本例の樹脂部品を得た。

（比較例３）
自動車内装用の樹脂パネルに、フレーク状の形態をなす金属顔料を用い、金属調の印刷フィルムを適用したフィルム加飾品をＡＢＳ樹脂基材に貼付することによって、本例の樹脂部品（印刷加飾樹脂品）を得た。

〔評価試験〕
上記実施例１によって得られた樹脂部品と、従来品である比較例１（ダイカスト品）、比較例２（樹脂−プレス成形一体化部品）及び比較例３（印刷加飾樹脂部品）について、次のような評価試験を行った。その結果を表１に示す。
（１）金属触感
○：金属触感そのもの
×：金属触感がない
（２）表面硬度
ＨＶ硬度を測定した（但し、比較例３については、ロックウェル硬度）。
（３）耐傷付き性
４Ｈの鉛筆を用いて表面の傷付き性を評価した。
○：傷付きなし
△：傷付き小
×：傷付き大
（４）コスト比較
実施例１の原料及び製造コストを１００とする相対値によって示した。

本発明の樹脂部品の構造を示す断面図である。

符号の説明

１ 樹脂基材
２ アルミニウム層
３ 陽極酸化被膜層

Claims (11)

1. 樹脂基材の上にアルミニウム層を備え、該アルミニウム層の表面に陽極酸化皮膜層が形成されていることを特徴とする樹脂部品。
2. 上記アルミニウム層の厚さが１００〜１５０μｍであることを特徴とする請求項１記載の樹脂部品。
3. 上記アルミニウム層が純アルミニウム材料から成ることを特徴とする請求項１又は２に記載の樹脂部品。
4. 上記陽極酸化皮膜層の厚さが５〜１００μｍであることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１つの項に記載の樹脂部品。
5. 樹脂基材の上にアルミニウム層を溶射し、得られたアルミニウム層に陽極酸化処理を施すことを特徴とする樹脂部品の製造方法。
6. 樹脂基材の表面粗さをＲａ２０〜７０μｍに粗面化した状態で、アルミニウム層を溶射することを特徴とする請求項５に記載の樹脂部品の製造方法。
7. 樹脂基材の表面をブラスト処理により粗面化することを特徴とする請求項６に記載の樹脂部品の製造方法。
8. 上記溶射が低温溶射であることを特徴とする請求項５〜７のいずれか１つの項に記載の樹脂部品の製造方法。
9. 上記溶射に用いる溶射アルミニウムの粉末粒径が３０〜１２０μｍであることを特徴とする請求項５〜８のいずれか１つの項に記載の樹脂部品の製造方法。
10. 上記溶射に純アルミニウム線材を用いることを特徴とする請求項５〜９のいずれか１つの項に記載の樹脂部品の製造方法。
11. 溶射により得られたアルミニウム層にバフ研磨を行った後、陽極酸化処理を施すことを特徴とする請求項５〜１０のいずれか１つの項に記載の樹脂部品の製造方法。

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