JP2016074092A - 金属と合成樹脂の一体成型品に使用する金属プレートおよびそれを使用した成形方法 - Google Patents

Abstract

【課題】金属プレートと合成樹脂とを一体化した合成樹脂製品を製造するにあたり、工程が簡素であり、加工時間が短く、有害物質の廃棄を伴わず、金属プレートと合成樹脂との間の適切な接合力を確保することのできる金属プレートを提供すると共に、この金属プレートを使用した合成樹脂製品の成形方法を提供する。【解決手段】金属と合成樹脂の一体成型品に使用する金属プレートであって、金属プレートの外表面の全面または一部の領域において、微細な複数の窪みを備え、窪みの断面形状において少なくとも１箇所のくびれ部分を有し、窪みとくびれ部分は、少なくとも２回のプレス加工によって形成される構成の金属プレートとした。【選択図】図４

Description

本発明は、金属と合成樹脂の一体成型品に使用する金属プレートおよびそれを使用した成形方法に係り、更に詳細には、金属プレートの外表面に微細な複数の窪みと、当該窪みにくびれ部を設け、インモールド成形法により金属プレートと一体化した合成樹脂成型品を成形するものである。

近年、自動車の内装品や家電製品など、直接ユーザーの目に触れ、あるいはユーザーが直接手に触れる合成樹脂成型品においては、装飾性や触感を向上させるために、合成樹脂表面に平滑な面を持った意匠面を設けるようになってきている。
このような意匠面を形成する方法として、シート状の表皮材（合成樹脂シート）に意匠面をなす印刷層を予め設けておき、インモールド成形法によりこの表皮材が成型品基材表面に配置されるようにして、基材樹脂を融着一体化させる製造方法がある。

しかし、このような意匠面を有する合成樹脂の成型体の表面に、例えば、ヘアーラインを備えた金属表面を模した絵柄を印刷し、あるいは転写したとしても、触感や質感は、依然として合成樹脂製品の触感や質感が残り、実際の金属の触感や質感を持たせることはできないという問題があった。
そこで、合成樹脂成型品の表面に意匠面を形成する金属プレートを配置したり、意匠面を形成する金属プレートの裏面に、他の構造物と結合するための合成樹脂製の脚部を設けたりして実際の金属の触感や質感を持たせ、高級感を醸し出すようになってきている。

このとき、金属プレートと合成樹脂との間の接合力を確保するために、予め金属プレートの外表面に特定の表面処理を行なって微細な凹凸を設け、かかる金属プレートを射出成形金型内に設置した上で、金属プレートと射出成形金型とで構成する空間内へ溶融合成樹脂を注入した後、溶融合成樹脂を冷却・固化させて金属プレートと合成樹脂とが一体化した合成樹脂製品を製造する方法（インモールド成形法とも呼ばれている）がとられている。（特許文献１および２）
このような成形法を採用した場合、金属プレートの外表面には微細な凹凸が設けられており、インモールド成形を行う段階で溶融合成樹脂が金属プレートの微細な凹凸の中に入り込み、そのまま固化されるため、アンカー効果が得られ、金属プレートと合成樹脂との間の強固な接合力が得られるようになっている。

しかしながら、金属プレートと合成樹脂とを一体化した合成樹脂製品を製造する際に、ここで述べたような方法を採用した場合、金属プレートの外表面に特定の表面処理を行なって微細な凹凸を設ける必要があるが、かかる表面処理は、工程が複雑で、処理に長時間を要し、有害な表面処理廃液が出てしまう等の問題を抱えていた。

ＷＯ２００３／０６４１５０ ＷＯ２００４／０４１５３２

本発明は、かかる事情に鑑みなされたものであり、金属プレートと合成樹脂とを一体化した合成樹脂製品を製造するにあたり、工程が簡素であり、加工時間が短く、有害物質の廃棄を伴わず、金属プレートと合成樹脂との間の適切な接合力を確保することのできる金属プレートを提供すると共に、この金属プレートを使用した合成樹脂製品の成形方法を提供することを課題とするものである。

上述した課題を解決するために、第１の観点に係る発明では、金属と合成樹脂の一体成型品に使用する金属プレートであって、金属プレートの外表面の全面または一部の領域において、微細な複数の窪みを備え、窪みの断面形状において少なくとも１箇所のくびれ部分を有し、窪みとくびれ部分は、少なくとも２回のプレス加工によって形成される構成の金属プレートとした。

また、第２の観点に係る発明では、第１の観点に係る発明の金属と合成樹脂の一体成型品に使用する金属プレートにおいて、窪みとくびれ部分を形成するプレス加工と同時に、金属プレートを必要な形状に賦形する構成の金属プレートとした。

また、第３の観点に係る発明では、第１又は第２の観点に係る発明の金属プレートを使用した金属と合成樹脂の一体成型品を成形する方法であって、所定の形状に賦形された金属プレートを射出成形金型に設置するステップと、金属プレートと射出成形金型とによって画成される空間に溶融合成樹脂を射出するステップと、射出成形金型から金属プレートと固化した溶融合成樹脂が一体となった金属と合成樹脂一体成型品を取り出すステップとからなり、少なくとも溶融合成樹脂に接触する金属プレートの表面には微細な複数の窪みが配置されている構成の成形方法とした。

更に、第４の観点に係る発明では、第３の観点に係る発明の金属プレートを使用した金属と合成樹脂の一体成型品を成形する方法であって、溶融合成樹脂が、少なくとも２箇所に分かれて配置され、金属プレートと一体化されるようになっている構成の成形方法とした。

金属プレートと合成樹脂とを一体化した合成樹脂製品を製造するにあたり、上述したような構成の金属プレートを採用し、あるいは上述したような成形方法を採用することにより、工程が簡素であり、加工時間が短く、有害物質の廃棄を伴わず、金属プレートと合成樹脂との間の適切な接合力を確保することのできる金属プレートが得られ、この金属プレートを使用した合成樹脂製品の成形方法を確立することができた。

図１は、微細な複数の窪みを備えた金属プレートの断面を示したものである。 図２は、微細な窪みの断面を拡大して示したものである。 図３は、微細な窪みの断面を拡大して示したものであって、微細な窪みの第１段階の工程を終えた状態を模式図として示したものである。 図４は、微細な窪みの断面を拡大して示したものであって、微細な窪みの第２段階の工程を終えた状態を模式図として示したものである。 図５は、本発明に係る金属プレートと合成樹脂を一体成形した合成樹脂製品の１例を示した写真である。 図６は、本発明に係る金属プレートに設けた微細な窪みの１つの拡大断面を示した写真である。

以下、図面を参照しながら、本発明の実施形態について詳細に説明する。
本発明に使用される金属プレート１０の材質は特に限定されるものではないが、アルミニュウムおよびアルミニュウム合金、銅および銅合金、鉄および鉄合金（ステンレス鋼を含む）等の金属プレート１０を使用することができる。 また、金属プレート１０の板厚についても限定されるものではないが、好ましくは０．５mm〜３mm、更に好ましくは１mm〜２mmのものが使用される。

図１は、微細な複数の窪み１１を備えた金属プレート１０の断面を示したものである。図１に示す金属プレート１０では、下面側を意匠面として使用し、上面側を合成樹脂２０との接合面として使用するようになっている。 従って、図１に示す実施例では、金属プレート１０の上面側が微細な複数の窪み１１を備えた領域となっている。 なお、微細な複数の窪み１１を備えた領域は、金属プレート１０の一部の領域に限定されるものではなく、金属プレート１０の全面に微細な複数の窪み１１を備えるようにしても良い。

図２は、図１に示す微細な複数の窪み１１の１つを拡大して示した断面図である。 図２に示すように、微細な窪み１１は、小径の窪み１１−１と大径の窪み１１−２から構成され、小径の窪み１１−１は大径の窪み１１−２より深くなっており、小径の窪み１１−１の入口付近にはくびれ部分１１−３が設けられている。

この微細な窪み１１の小径の窪み１１−１および大径の窪み１１−２の寸法は特に限定されるものではないが、小径の窪み１１−１の深さは、好ましくは金属プレート１０の厚さの０．１〜０．８倍程度に設定することが望ましい。

また、小径の窪み１１−１の入口付近に配置されたくびれ部分１１−３の内径は、少なくとも小径の窪み１１−１の内径よりも小さくなっていればよく、射出成形された溶融合成樹脂が小径の窪み１１−１に侵入し、この溶融合成樹脂が冷却・固化した合成樹脂２０に対して、くびれ部分１１−３がアンダーカット効果を生むものであれば、くびれ部分１１−３の形状は特に限定されない。

なお、ここでは、微細な窪み１１が小径の窪み１１−１と大径の窪み１１−２から構成されるとして説明してきたが、必ずしもこのような構成に限定されるものではない。 微細な窪み１１が小径の窪み１１−１のみから構成され、小径の窪み１１−１の入口付近にくびれ部分１１−３を設けるようにしても良い。

次に、金属プレート１０に、微細な窪み１１を形成する方法について説明する。 図３は、微細な窪みの断面を拡大して示したものであって、微細な窪みの第１段階の工程を終えた状態を模式図として示したものである。 また、図４は、微細な窪みの断面を拡大して示したものであって、微細な窪みの第２段階の工程を終えた状態を模式図として示したものである。

図３に示すように、小径の窪み１１−１に対応した複数の第１の突起部３１を有する第１のプレス型３０を備えたプレス機の所定位置に、金属プレート１０をセットし、１回または複数回プレスを行うことによって、金属プレート１０の表面に複数の小径の窪み１１−１を形成する。（第１段階のプレス工程）

第１段階のプレス工程を終了した金属プレート１０を、大径の窪み１１−２に対応した複数の第２の突起部４２を有する第２のプレス型４０を備えたプレス機の所定位置に移動させ、１回または複数回プレスを行うことによって、金属プレート１０の表面に複数の大径の窪み１１−２を形成する。（第２段階のプレス工程） このとき、第２のプレス型４０の第２の突起部４２の中心位置は、第１段階のプレス工程で形成された金属プレート１０の小径の窪み１１−１の中心位置に対応するように設定されているため、第２のプレス型４０の第２の突起部４２によって、第１段階のプレス工程で形成された金属プレート１０の小径の窪み１１−１の入口付近にくびれ部分１１−３を形成することができる。

以上述べたように、第１段階のプレス工程および第２段階のプレス工程により、金属プレート１０の表面に、小径の窪み１１−１と大径の窪み１１−２、および小径の窪み１１−１の入口付近に設けたくびれ部分１１−３から構成される複数の微細な窪み１１が形成されるが、第２段階のプレス工程において、大径の窪み１１−２を形成させず、小径の窪み１１−１の入口付近にくびれ部分１１−３のみを形成するようにしても良い。

なお、金属プレート１０の外表面に複数の微細な窪み１１を形成する第１段階のプレス工程及び／又は第２段階のプレス工程において、金属プレート１０の外形を必要な形状に賦形するようにしても良い。

金属プレート１０の微細な窪み１１を設けた反対側の面は、意匠面として利用することができる。 金属プレート１０の表面を意匠とするために、加飾を行う場合には、金属プレート１０の表面に、予めヘアーライン等を設けたり、鏡面仕上げを行なったり、あるいは模様、文字等を印刷することによって加飾面（意匠面）を構成するようにしておいても良い。

射出成形に使用する樹脂であって、金属プレート１０と一体化する合成樹脂２０は、一般に熱可塑性樹脂と呼ばれる樹脂を溶融させ（「溶融合成樹脂」と呼ぶ）これを、射出成形により成形するものであり、金型内部に射出された後凝固して合成樹脂２０を構成することになる。

次に、本発明にかかる金属と合成樹脂の一体成型品を成形する方法について説明する。

まず、金属プレート１０を射出成形金型５０の所定位置に挿入する。 この場合、前述したように、金属プレート１０は金型内面にフィットするように、予めプレス成形により所定の形状に賦形されたものを使用しても良い。

次に、射出成形金型５０の型締めを行い、金属プレート１０、および射出成形金型５０で画成される空間に、加熱溶融させた合成樹脂２０（溶融合成樹脂）を加圧注入する。 加圧注入（すなわち、射出）された溶融合成樹脂がある程度冷却されると、溶融合成樹脂は凝固し、金属プレート１０と合成樹脂２０が一体化された合成樹脂製品が完成する。

このとき、金属プレート１０の表面であって、少なくとも合成樹脂２０に接触する面には、微細な複数の窪み１１が設けられているため、加圧注入された溶融合成樹脂がこの微細な窪み１１の中に入り込み、溶融合成樹脂が冷却・固化する。 この微細な窪み１１の小径の窪み１１−１の入口付近には、くびれ部分１１−３が設けられているため、このくびれ部分１１−３が固化した合成樹脂に対してアンダーカット部として機能し、金属プレート１０と合成樹脂２０の強固に接合するようになっている。

図５は、本発明に係る金属プレート１０と合成樹脂２０を一体成形した合成樹脂製品の１例を示した写真である。また、図６は、本発明に係る金属プレート１０に設けた微細な窪み１１の１つの拡大断面を示した写真である。

１０ 金属プレート
１１ 微細な窪み
１１−１ 小径の窪み
１１−２ 大径の窪み
１１−３ くびれ部分
２０ 合成樹脂
３０ 第１のプレス型
３１ 第１の突起部
４０ 第２のプレス型
４２ 第２の突起部２
５０ 射出成形金型

Claims (4)

1. 金属と合成樹脂の一体成型品に使用する金属プレートであって、
   当該金属プレートの外表面の全面または一部の領域において、微細な複数の窪みを備え、
   当該窪みの断面形状において少なくとも１箇所のくびれ部分を有し、
   当該窪みと当該くびれ部分は、少なくとも２回のプレス加工によって形成されたものであることを特徴とする金属プレート。
   
2. 請求項１に記載の金属と合成樹脂の一体成型品に使用する金属プレートにおいて、前記窪みと前記くびれ部分を形成するプレス加工と同時に、前記金属プレートを必要な形状に賦形することを特徴とする金属プレート。
   
3. 請求項１又は２に記載の金属プレートを使用した金属と合成樹脂の一体成型品を成形する方法であって、
   所定の形状に賦形された当該金属プレートを射出成形金型に設置するステップと、
   当該金属プレートと射出成形金型とによって画成される空間に溶融合成樹脂を射出するステップと、
   当該射出成形金型から金属プレートと固化した溶融合成樹脂が一体となった金属と合成樹脂一体成型品を取り出すステップと
   からなり、
   少なくとも当該溶融合成樹脂に接触する金属プレートの表面には前記微細な複数の窪みが配置されていることを特徴とする成形方法。
   
4. 請求項３に記載の金属プレートを使用した金属と合成樹脂の一体成型品を成形する方法であって、
   前記溶融合成樹脂が、少なくとも２箇所に分かれて配置され、前記金属プレートと一体化されるようになっていることを特徴とする成形方法。