JP2010120020A - 押出形材の製造方法、押出形材の製造装置及び押出形材 - Google Patents

Abstract

【課題】製造コストの増大を招来することなく意匠性に優れた押出形材の製造方法、製造装置及び安価で意匠性に優れた押出形材を提供すること。
【解決手段】押出金型５に設けた開口５ａに母材３を通過させることによって押出形材Ｗ１を製造する製造方法において、押出金型５における開口５ａの内壁面に放電加工により凹面１０Ａ及び凸面１０Ｂを形成し、製造される押出形材Ｗ１の表面に凹面１０Ａ及び凸面１０Ｂに対応した凹凸状の模様を形成する。
【選択図】図２

Description

本発明は、押出形材の製造方法、押出形材の製造装置及び押出形材に関する。

従来より、建具の框や開口枠としては、アルミニウムやその合金の押出形材が多く用いられている。アルミニウムやその合金は、スチールに比べて軽量で、しかも耐食性や加工性の点で有利であり、建具の素材として好適である。しかしながら、その表面には、「ストリーク」と称される成形痕が無秩序に、かつ多数発生した状態であり、必ずしも意匠性においては好ましいものとはいえない。

このため従来では、押し出し成形した後の押出形材に対して各種薬液による化学的な処理を施し、上述の問題を解決するようにしたものが提供されている（例えば、特許文献１参照）。

特開２００３−２７２８７号公報

しかしながら、薬液を用いた化学的な処理は、押出形材の製造工程数を増大させるばかりでなく、都度消費する薬液を用いることに起因した大幅なランニングコストの増大を招来することになる。しかも、使用後の薬液を処理するための設備も必須となるため、製造コストの面で一層不利となる。

本発明は、上記実情に鑑みて、製造コストの増大を招来することなく意匠性に優れた押出形材を製造することのできる製造方法、製造装置及び安価で意匠性に優れた押出形材を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明に係る押出形材の製造方法は、押出金型に設けた開口に母材を通過させることによって押出形材を製造する押出形材の製造方法において、前記押出金型における開口の内壁面に放電加工もしくはブラスト加工を施すことにより、製造される押出形材の表面に前記放電加工もしくはブラスト加工に対応した模様を形成することを特徴とする。

また、本発明に係る押出形材の製造装置は、押出金型に設けた開口に母材を通過させることによって押出形材を製造する押出形材の製造装置において、前記押出金型における開口の内壁面に、製造される押出形材の表面に模様を形成するための放電加工もしくはブラスト加工を施したことを特徴とする。

また、本発明に係る押出形材の製造装置は、上述した押出形材の製造装置において、前記押出金型における開口の内壁面に、互いに隣接する領域に表面粗さが相互に異なるようにブラスト加工を施したことを特徴とする。

また、本発明に係る押出形材の製造装置は、上述した押出形材の製造装置において、前記押出金型における開口の内壁面に、互いに隣接する領域が予め設定した輝度差を呈するようにブラスト加工を施したことを特徴とする。

また、本発明に係る押出形材の製造装置は、上述した押出形材の製造装置において、前記押出金型における開口の内壁面に放電加工により凹面及び凸面を形成し、かつこれら凹面及び凸面の少なくとも一方の表面に予め設定した表面粗さとなるようにブラスト加工を施したことを特徴とする。

また、本発明に係る押出形材の製造装置は、上述した押出形材の製造装置において、前記開口の内壁面に形成した凹面と凸面とにそれぞれ互いに表面粗さが異なるようにブラスト加工を施したことを特徴とする。

また、本発明に係る押出形材は、上述した製造装置のいずれか一つを適用して製造したことを特徴とする。

本発明によれば、押出金型における開口の内壁面に一旦放電加工もしくは押出生産毎にブラスト加工を施せば、以降、これらの加工に対応した模様が継続して押出形材の表面に形成されることになる。従って、製造工程数が増えたり、製造都度消費する材料が必要になることに起因した製造コストの増大が招来されることはなく、意匠性に優れた押出形材を比較的安価に製造することが可能になる。

以下に添付図面を参照して、本発明に係る押出形材の製造方法、押出形材の製造装置及び押出形材の好適な実施の形態について詳細に説明する。

（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１である押出形材の製造装置を示したものである。ここで例示する製造装置は、装置本体１のキャビティ２に供給したアルミニウム合金の母材３に加熱した状態でプランジャ４による押圧力を付与し、押出金型５に設けた開口５ａから母材３を押し出すことによって一様な横断面形状を有した押出形材Ｗ１を製造するものである。

押出金型５の開口５ａには、図２中の上段に示すように、その内壁面に複数の凹面１０Ａ及び凸面１０Ｂが設けてある。これら凹面１０Ａ及び凸面１０Ｂは、押出金型５における開口５ａの内壁面に放電加工を施すことによって形成したもので、それぞれが母材３の押出方向に沿って延在し、かつ互いの間がそれぞれ斜面１０Ｃによって連続している。凹面１０Ａ及び凸面１０Ｂにおいて押出方向と直交する方向の幅寸法ａ，ｂは、アルミニウムのコーティングによるストリークとの区別を明確化するため、それぞれ０．５〜２００ｍｍであることが好ましく、凹面１０Ａから凸面１０Ｂまでの高さ寸法ｃは、５μｍ以上であることが好ましい。凹面１０Ａ及び凸面１０Ｂを形成する部位は、開口５ａの内壁面において押出方向に沿った全長である必要はなく、図１に示すように、押出方向の最も下流となる部位に設ければ十分である。

本実施の形態１では、押出方向に直交する方向の幅寸法ａ，ｂがそれぞれ０．５ｍｍで互いの間の高さ寸法ｃが１０μｍとなる凹面１０Ａ及び凸面１０Ｂを等ピッチで形成するようにしている。図には明示していないが、凹面１０Ａと斜面１０Ｃとの会合部及び凸面１０Ｂと斜面１０Ｃとの会合部には、それぞれ２５０μｍ程度のＲ加工が施してある。凹面１０Ａ及び凸面１０Ｂの表面には、特別な表面処理加工は施していない。

この押出金型５を上述の製造装置に適用して押し出し成形を行うと、図２中の下段に示すように、押出形材Ｗ１の表面に押出金型５の凹面１０Ａ及び凸面１０Ｂによって形成された凸面１０Ａ′及び凹面１０Ｂ′による模様が押出方向に沿って連続的に形成されることになる。この模様は、光が照射された場合に凸面１０Ａ′と凹面１０Ｂ′とで反射が同一でなくなるため、明暗という視覚的な印象も与えることができるばかりでなく、触れた場合の感触からも凹凸による立体感を認識できるものである。

しかも、上記のようにして押出形材Ｗ１の表面に形成された凸面１０Ａ′及び凹面１０Ｂ′による模様は、押出金型５に形成した凹面１０Ａ及び凸面１０Ｂの形状に対応したものであり、同じ押出金型５を適用すれば、継続的に再現することが可能である。さらに、これら凹面１０Ａ及び凸面１０Ｂの寸法を適宜調整することで押出形材Ｗ１の表面に所望の形態の模様を形成することが可能である。

従って、従前のごとく、単にストリークが無秩序に発生した表面を有する押出形材に比べて意匠性を向上させることができるようになる。加えて、薬品等の製造の都度消費する材料を要することもなく、予め押出金型５における開口５ａの内壁面に放電加工を施せばよいため、製造コストが増大する事態を招来する恐れもない。

尚、上述した実施の形態１では、同じ幅を有した凹面１０Ａ及び凸面１０Ｂを等ピッチで形成するようにしているが、凹面１０Ａ及び凸面１０Ｂは同じ幅である必要はなく、また凹面１０Ａ及び凸面１０Ｂを等ピッチで形成する必要もない。

（実施の形態２）
図３は、本発明の実施の形態２である押出形材の製造装置に適用する押出金型及び押出形材を示したものである。ここで例示する押出金型１５は、実施の形態１と同様、図１に示した製造装置の装置本体１に設けられるもので、図３中の上段に示すように、開口１５ａの内壁面に複数の第１加工面２０Ａ及び第２加工面２０Ｂが設けてある。これら第１加工面２０Ａ及び第２加工面２０Ｂは、押出金型１５における開口１５ａの内壁面にそれぞれショットブラスト加工を施すことによって形成したもので、母材３の押出方向に延在する態様で互いに隣接して設けてある。第１加工面２０Ａ及び第２加工面２０Ｂに施すショットブラスト加工は、互いに表面粗さが異なるようにショット（研磨材もしくは投射材）の粒径や材料が設定してある。例えば、一方のショットブラスト加工は中心線平均粗さが０．０１〜０．７μｍの範囲で、他方のショットブラスト加工は中心線平均粗さが０．５〜３．０μｍの範囲で設定すれば良い。但し、両者には中心線平均粗さで０．２〜２．９９μｍの差があることが好ましい。第１加工面２０Ａ及び第２加工面２０Ｂにおいて押出方向と直交する方向の幅寸法ａ，ｂは、アルミニウムのコーティングによるストリークとの区別を明確化するため、それぞれ０．５〜２００ｍｍであることが好ましい。第１加工面２０Ａ及び第２加工面２０Ｂを形成する部位は、開口１５ａの内壁面において押出方向に沿った全長である必要はなく、図１に示すように、押出方向の最も下流となる部位に設ければ十分である。

本実施の形態２では、押出方向に直交する方向の幅寸法ａ，ｂがそれぞれ０．５ｍｍとなる第１加工面２０Ａ及び第２加工面２０Ｂを等ピッチで形成するようにしている。第１加工面２０Ａに施すショットブラスト加工は中心線平均粗さが１．０μｍ、第２加工面２０Ｂに施すショットブラスト加工は中心線平均粗さが０．１μｍとなるように設定してある。

この押出金型１５を上述の製造装置に適用して押し出し成形を行うと、図３中の下段に示すように、押出形材Ｗ２の表面に押出金型１５の第１加工面２０Ａ及び第２加工面２０Ｂによって形成された表面粗さの異なる２種類の表面２０Ａ′，２０Ｂ′が模様となって押出方向に沿って連続的に形成されることになる。この模様は、互いに表面粗さが異なるため、光が照射された場合の反射が同一でなくなり、明暗という視覚的な印象も与えることができるばかりでなく、触れた場合の感触からも模様を認識できるものである。これにより、看者に対してあたかも柾目調の板材であるかのような印象を与えることができるようになり、その意匠性を著しく向上させることが可能となる。

しかも、上記のようにして押出形材Ｗ２の表面に形成された模様は、押出金型１５に形成した第１加工面２０Ａ及び第２加工面２０Ｂの形態に対応したものであり、同じ押出金型１５を適用すれば、継続的に再現することが可能である。さらに、これら第１加工面２０Ａ及び第２加工面２０Ｂの寸法や表面粗さを適宜調整することで押出形材Ｗ２の表面に所望の形態の模様を形成することが可能であり、例えばストリークを目立たなくすることもできるようになる。

従って、従前のごとく、単にストリークが無秩序に発生した表面を有する押出形材に比べて意匠性を向上させることができるようになる。加えて、薬品等の製造の都度消費する材料を要することもなく、予め押出金型１５における開口１５ａの内壁面にショットブラスト加工を施せばよいため、製造コストが増大する事態を招来する恐れもない。尚、第１加工面２０Ａ及び第２加工面２０Ｂに対しては、押出生産（ロット）毎にショットブラスト加工を施すことが好ましい。

図４及び図５は、上述した製造方法によって製造した押出形材Ｗ２の表面を示す写真である。図４は、アルミニウム合金の母材３としてＦ材を適用したものであり、図５は、アルミニウム合金の母材３として茶色に着色したものを適用したものである。これら図４及び図５からも明らかなように、上述した製造方法によって製造した押出形材Ｗ２は、その表面に押出方向に沿って互いに表面粗さの異なる明暗の模様を有するものとなる。具体的には、表面粗さの小さい部分Ｙが比較的明るく見える一方、表面粗さの大きい部分Ｘが比較的暗く見えるようになる。これにより、看者に対してあたかも柾目調の板材であるかのような印象を与えることができ、その意匠性を著しく向上させることが可能となる。

尚、上述した実施の形態２では、押出金型１５に同じ幅を有した第１加工面２０Ａ及び第２加工面２０Ｂを等ピッチで形成するようにしているが、第１加工面２０Ａ及び第２加工面２０Ｂは同じ幅である必要はなく、また第１加工面２０Ａ及び第２加工面２０Ｂを等ピッチで形成する必要もない。さらには、押出金型１５には２種類の加工面２０Ａ，２０Ｂを設ける必要もなく、単にいずれか一方の表面粗さとなるようにショットブラスト加工を施したり、３種類以上の表面粗さが異なる加工面を設けるようにしても構わない。１種類のショットブラスト加工を施した場合には、押出形材に上述したような明暗による模様は期待することができないが、梨地調の模様としてその意匠性を向上させることができるようになる。また、ブラスト加工としては必ずしもショットブラスト加工を適用する必要はなくエアーブラスト加工等、ショットを噴射させることによって表面処理加工を施すものであれば、その他の加工を施すようにしても良い。

また、上述した実施の形態２では、押出金型１５に複数の加工面２０Ａ，２０Ｂを設ける場合に互いに表面粗さが異なるようにショットブラスト加工を施すようにしているが、必ずしも表面粗さを基準とする必要はなく、輝度を基準としてショットブラスト加工を施すことも可能である。例えば第１加工面２０Ａと第２加工面２０Ｂとをそれぞれ光学的に計測し、明部と暗部とのＬ値（Ｌａｂ表色系における明度）の差が明部におけるＬ値の１％以上となるようにショットブラスト加工を施した場合にも、製造される押出形材に対して意匠性に優れた模様を形成することが可能である。

（実施の形態３）
図６は、本発明の実施の形態３である押出形材の製造装置に適用する押出金型及び押出形材を示したものである。ここで例示する押出金型２５は、実施の形態１と同様、図１に示した製造装置の装置本体１に設けられるもので、図６中の上段に示すように、開口２５ａの内壁面に複数の凹面３０Ａ及び凸面３０Ｂが設けてある。これら凹面３０Ａ及び凸面３０Ｂは、押出金型２５における開口２５ａの内壁面にそれぞれ放電加工を施すことによって形成したもので、それぞれが母材３の押出方向に沿って延在し、かつ互いの間がそれぞれ斜面３０Ｃによって連続している。凹面３０Ａ及び凸面３０Ｂにおいて押出方向と直交する方向の幅寸法ａ，ｂは、アルミニウムのコーティングによるストリークとの区別を明確化するため、それぞれ０．５〜２００ｍｍであることが好ましく、凹面３０Ａから凸面３０Ｂまでの高さ寸法ｃは、５μｍ以上であることが好ましい。凹面３０Ａ及び凸面３０Ｂを形成する部位は、開口２５ａの内壁面において押出方向に沿った全長である必要はなく、図１に示すように、押出方向の最も下流となる部位に設ければ十分である。

本実施の形態３では、押出方向に直交する方向の幅寸法ａ，ｂがそれぞれ０．５ｍｍで互いの間の高さ寸法ｃが１０μｍとなる凹面３０Ａ及び凸面３０Ｂを等ピッチで形成するようにしている。図には明示していないが、凹面３０Ａと斜面３０Ｃとの会合部及び凸面３０Ｂと斜面３０Ｃとの会合部には、それぞれ２５０μｍ程度のＲ加工が施してある。

さらに、凹面３０Ａ及び凸面３０Ｂの表面には、それぞれショットブラスト加工が施してある。凹面３０Ａ及び凸面３０Ｂに施すショットブラスト加工は、互いに表面粗さが異なるようにショット（研磨材）の粒径や材料が設定してある。例えば、一方のショットブラスト加工は中心線平均粗さが０．０１〜０．７μｍの範囲で、他方のショットブラスト加工は中心線平均粗さが０．５〜３．０μｍの範囲で設定すれば良い。但し、両者には中心線平均粗さで０．２〜２．９９μｍの差があることが好ましい。

本実施の形態３では、凹面３０Ａに対しては中心線平均粗さが１．０μｍとなるようにショットブラスト加工を施し、凸面３０Ｂに対して中心線平均粗さが０．１μｍとなるようにショットブラスト加工を施してある。尚、凹面３０Ａと凸面３０Ｂとの間の斜面３０Ｃには、凹面３０Ａと同様に、中心線平均粗さが０．１μｍとなるようにショットブラスト加工を施してある。

この押出金型２５を上述の製造装置に適用して押し出し成形を行うと、図６中の下段に示すように、押出形材Ｗ３の表面に押出金型２５の凹面３０Ａ及び凸面３０Ｂによって形成された凸面３０Ａ′及び凹面３０Ｂ′による模様が押出方向に沿って連続的に形成され、さらに凹面３０Ａ及び凸面３０Ｂのそれぞれには押出金型２５の凹面３０Ａ及び凸面３０Ｂによって形成された表面粗さの異なる模様が形成されることになる。この模様は、光が照射された場合に凸面３０Ａ′と凹面３０Ｂ′とで反射が同一でなくなり、さらには互いに表面粗さが異なることでも反射が同一でなくなるため、明暗という視覚的な印象も与えることができるばかりでなく、触れた場合の感触からも凹凸を認識できるものである。これにより、看者に対してあたかも柾目調の板材であるかのような印象を与えることができるようになり、その意匠性を著しく向上させることが可能となる。

しかも、上記のようにして押出形材Ｗ３の表面に形成された模様は、押出金型２５に形成した凹面３０Ａ及び凸面３０Ｂの形態に対応したものであり、同じ押出金型２５を適用すれば、継続的に再現することが可能である。さらに、これら凹面３０Ａ及び凸面３０Ｂの寸法や表面粗さを適宜調整することで押出形材Ｗ３の表面に所望の形態の模様を形成することが可能である。

従って、従前のごとく、単にストリークが無秩序に発生した表面を有する押出形材に比べて意匠性を向上させることができるようになる。加えて、薬品等の製造の都度消費する材料を要することもなく、予め押出金型２５における開口２５ａの内壁面に放電加工及びショットブラスト加工を施せばよいため、製造コストが増大する事態を招来する恐れもない。尚、第１加工面２０Ａ及び第２加工面２０Ｂに対しては、押出生産（ロット）毎にショットブラスト加工を施すことが好ましい。

図７及び図８は、上述した製造方法によって製造した押出形材Ｗ３の写真である。図７は、アルミニウム合金の母材３としてＦ材を適用したものであり、図８は、アルミニウム合金の母材３として茶色に着色したものを適用したものである。これら図７及び図８からも明らかなように、上述した製造方法によって製造した押出形材Ｗ３は、その表面に押出方向に沿って互いに凹凸及び表面粗さの異なる明暗の模様を有するものとなる。具体的には、表面粗さの小さい凹面３０Ｂ′が比較的明るく見える一方、表面粗さの大きい凸面３０Ａ′が比較的暗く見えるようになる。これにより、看者に対してあたかも「浮造り」を施した柾目調の板材、つまり年輪を引き立てるために春目と呼ばれる柔らかい部分を磨いて凹ませるような仕上げ加工を施した板材であるかのような印象を与えることができるようになり、その意匠性を著しく向上させることが可能となる。

尚、上述した実施の形態３では、押出金型２５に同じ幅を有した凹面３０Ａ及び凸面３０Ｂを等ピッチで形成するようにしているが、凹面３０Ａ及び凸面３０Ｂは同じ幅である必要はなく、また凹面３０Ａ及び凸面３０Ｂを等ピッチで形成する必要もない。さらには、押出金型２５には２種類の加工面を設ける必要もなく、単にいずれか一方の表面粗さとなるようにショットブラスト加工を施したり、３種類以上の表面粗さが異なる加工面を設けるようにしても構わない。１種類のショットブラスト加工を施した場合には、押出形材に上述したような明暗による模様は期待することができないが、梨地調の模様としてその意匠性を向上させることができるようになる。また、ブラスト加工としては必ずしもショットブラスト加工を適用する必要はなくエアーブラスト加工等、ショットを噴射させることによって表面処理加工を施すものであれば、その他の加工を施すようにしても良い。

また、上述した実施の形態３では、押出金型２５に複数の凹面３０Ａ及び凸面３０Ｂを設ける場合に互いに表面粗さが異なるようにショットブラスト加工を施すようにしているが、必ずしも表面粗さを基準とする必要はなく、輝度を基準としてショットブラスト加工を施すことも可能である。例えば凹面３０Ａと凸面３０Ｂとをそれぞれ光学的に計測し、明部と暗部とのＬ値（Ｌａｂ表色系における明度）の差が明部におけるＬ値の１％以上となるようにショットブラスト加工を施した場合にも、製造される押出形材に対して意匠性に優れた模様を形成することが可能である。

さらに、上述した実施の形態１〜３では、いずれもアルミニウム合金を母材として押出形材を製造するものを例示しているが、必ずしも母材がアルミニウムである必要はなく、その他の金属を適用しても良いし、樹脂材料を適用することも可能である。

本発明で適用する押出形材の製造装置を示す要部概念図である。 本発明の実施の形態１である押出形材の製造装置に適用する押出金型及びこれによって成形される押出形材の要部を概念的に示した斜視図である。 本発明の実施の形態２である押出形材の製造装置に適用する押出金型及びこれによって成形される押出形材の要部を概念的に示した斜視図である。 図３に示した製造装置で製造した押出形材の表面写真を示す図である。 図３に示した製造装置で製造した押出形材の表面写真を示す図である。 本発明の実施の形態３である押出形材の製造装置に適用する押出金型及びこれによって成形される押出形材の要部を概念的に示した斜視図である。 図６に示した製造装置で製造した押出形材の表面写真を示す図である。 図６に示した製造装置で製造した押出形材の表面写真を示す図である。

符号の説明

１ 装置本体
３ 母材
５ 押出金型
５ａ 開口
１０Ａ 凹面
１０Ｂ 凹面
１５ 押出金型
１５ａ 開口
２０Ａ 第１加工面
２０Ａ，２０Ｂ 加工面
２５ 押出金型
２５ａ 開口
３０Ａ 凹面
３０Ｂ 凹面

Claims (7)

1. 押出金型に設けた開口に母材を通過させることによって押出形材を製造する押出形材の製造方法において、
   前記押出金型における開口の内壁面に放電加工もしくはブラスト加工を施すことにより、製造される押出形材の表面に前記放電加工もしくはブラスト加工に対応した模様を形成することを特徴とする押出形材の製造方法。
2. 押出金型に設けた開口に母材を通過させることによって押出形材を製造する押出形材の製造装置において、
   前記押出金型における開口の内壁面に、製造される押出形材の表面に模様を形成するための放電加工もしくはブラスト加工を施したことを特徴とする押出形材の製造装置。
3. 前記押出金型における開口の内壁面に、互いに隣接する領域に表面粗さが相互に異なるようにブラスト加工を施したことを特徴とする請求項２に記載の押出形材の製造装置。
4. 前記押出金型における開口の内壁面に、互いに隣接する領域が予め設定した輝度差を呈するようにブラスト加工を施したことを特徴とする請求項２に記載の押出形材の製造装置。
5. 前記押出金型における開口の内壁面に放電加工により凹面及び凸面を形成し、かつこれら凹面及び凸面の少なくとも一方の表面に予め設定した表面粗さとなるようにブラスト加工を施したことを特徴とする請求項２に記載の押出形材の製造装置。
6. 前記開口の内壁面に形成した凹面と凸面とにそれぞれ互いに表面粗さが異なるようにブラスト加工を施したことを特徴とする請求項５に記載の押出形材の製造装置。
7. 請求項２〜６のいずれか一つに記載の製造装置を適用して製造したことを特徴とする押出形材。