JP2022161569A - 射出発泡成形体および射出発泡成形体を成形する成形金型 - Google Patents

Abstract

【課題】簡素な製造工程で射出発泡成形しても、射出発泡成形後に行った塗装の意匠面の塗装外観品質を良好にできる射出発泡成形体、およびこの射出発泡成形体を成形する成形金型を提供すること。【解決手段】意匠面５ａを有する射出発泡成形体５において、意匠面５ａの表面粗さの数値は、０．５～１．２μｍとなるように設定されている。また、意匠面５ａを有する射出発泡成形体５を成形する成形金型１において、意匠面５ａを形成する金型内面３０の表面粗さの数値は、３～１０μｍとなるように設定されている。【選択図】図５

Description

本発明は、射出発泡成形体および射出発泡成形体を成形する成形金型に関する。

従来、射出発泡成形によって射出発泡成形体（樹脂基材）を成形する技術が知られている。この射出発泡成形時に、例えば、発泡ガスの発泡圧力より高圧なエアーを成形金型の内部に注入する技術が既に知られている。これにより、射出発泡成形体の意匠面に生じる品質悪化（発泡ガスの気泡による凹凸が意匠面に生じることにともなう品質悪化）を抑制できる。なお、下記特許文献１には、成形された射出発泡成形体の表面に型内塗装によって皮膜を作ることで、塗装外観品質が良好な意匠面を有する射出発泡成形体の製造方法が開示されている。

特開２００２－２３４０５０号公報

上述した特許文献１の技術では、射出発泡成形体を成形する成形工程と、型内塗装によって皮膜を作る皮膜工程の２工程を必要としていた。そのため、簡素な製造工程で射出発泡成形しても（２工程も必要とすることなく）、塗装後の意匠面の塗装外観品質を良好することが求められていた。

本発明は、このような事情に鑑みなされたものであって、本発明が解決しようとする課題は、簡素な製造工程で射出発泡成形しても、射出発泡成形後に行った塗装の意匠面の塗装外観品質を良好にできる射出発泡成形体、およびこの射出発泡成形体を成形する成形金型を提供することである。

本開示の１つの特徴によると、意匠面を有する射出発泡成形体であって、意匠面の表面粗さの数値は、０．５～１．２μｍである。

そのため、射出発泡成形体の意匠面の成形後に行った塗装の塗装肌レベル値であるＷ１値を４５以下にできる。したがって、この射出発泡成形体の意匠面の成形後に行った塗装の外観品質を良好にできる。また、特許文献１の技術で説明したような皮膜を作る皮膜工程を必要としない。そのため、簡素な製造工程（皮膜工程を必要とすることなく成形工程のみの製造工程）で射出発泡成形しても、射出発泡成形後に行った塗装の意匠面の塗装外観品質を良好にできる。

本開示の他の特徴によると、射出発泡成形時の溶融した発泡樹脂材料の粘度は、５００～１５００Ｐａ・Ｓの範囲内である。

そのため、この粘度が５００Ｐａ・Ｓ未満の場合、金型内面の微細な凹凸に発泡樹脂材料が入り込み、発泡樹脂材料の発泡ガス若しくは（又は）キャビティ内ガスによる残留ガスが抜け難くなる。さらに、発泡樹脂材料が柔らかいため、発泡セル同士がくっついてしまう。１つのセルサイズが大きくなることで、射出発泡成形体の物性低下が発生するため、発泡セルサイズは微細が好ましい。一方、この粘度が１５００Ｐａ・Ｓを超える場合、発泡樹脂材料が固く発泡セルが出来づらくなる。すなわち、この粘度を範囲内に維持することにより、金型内面の微細な凹凸による転写性を制御でき、射出発泡成形体の安定した表面粗さを維持できる。

本開示の他の特徴によると、射出前のキャビティ内ガス圧力は０．３～０．８ＭＰａで
ある。

そのため、通常のカウンタープレッシャー成形法よりも低圧なガスをキャビティに注入することより、射出発泡材料の発泡を必要以上発生させないようにできる。０．３ＭＰａ以下だと、発泡樹脂材料の表面が発泡しシルバーが発生する。０．８ＭＰａ以上だと、高圧ガス専用のコンプレッサー等設備が必要となるため、通常のコンプレッサーが使用できる０．３～０．８ＭＰａの範囲が好ましい。低圧なガスは空気を圧縮した物や、窒素ガス、酸素ガス等発泡成形に使用する一般的なガスを適宜使用する。

本開示の他の特徴によると、発泡セルサイズの大きさは、直径０．３ｍｍ以下である。

そのため、射出発泡成形体の発泡セルサイズの大きさが直径０．３ｍｍを超えるものよりセルサイズが安定し、物性低下が発生しにくい。さらに、成形後に通常塗装を行った後、乾燥する際の温度変化による発泡セルの膨張により、塗膜に与える影響が少ない。

本開示の他の特徴によると、意匠面を有する射出発泡成形体を成形する成形金型であって、意匠面を形成する金型内面の表面粗さの数値は、３～１０μｍである。

そのため、この成形金型によって出来上がる射出発泡成形体の意匠面の表面粗さの数値が、０．５～１．２μｍとなる。金型内面の表面粗さの数値が３μｍ以下だと射出発泡成形時のガス抜けがしずらく、射出発泡成形体の意匠面にアバタによる凹凸が生じてしまう。１０μｍ以上だと射出発泡成形品に金型内面の凹凸が転写されすぎて意匠面の凹凸が深くなり、成形後の塗装の塗膜に悪影響を生じてしまう。したがって、この意匠面にアバタによる凹凸を生じさせることなく、また、金型内面の凹凸によってできる射出発泡成形品の意匠面の凹凸が深くならずに、結果として、射出発泡成形後に塗装を行った後の塗装外観品質を良好にできる。また、特許文献１の技術で説明したような皮膜を作る皮膜工程を必要としない。そのため、簡素な製造工程（皮膜工程を必要とすることなく成形工程のみの製造工程）で射出発泡成形しても、射出発泡成形後に行った塗装の意匠面の塗装外観品質を良好にできる。

実施形態に係る成形金型の縦断面模式図である。 図１の成形金型による射出発泡成形の工程を説明する図である。 図２の次の工程を説明する図である。 図３の次の工程を説明する図である。 射出発泡成形体の意匠面の表面粗さの数値と塗装肌レベル値との関係を示す図である。 成形金型の金型内面の表面粗さの数値と射出発泡成形体の意匠面の表面粗さの数値との関係を示す図である。

以下、実施形態を、図１～６を用いて説明する。まず、図１～２を参照して、実施形態に係る成形金型１を説明する。この成形金型１は、上下に対を成す第１金型２と第２金型３を備えている（図１参照）。第１金型２と第２金型３は、駆動装置（図示しない）によって相対的に型締め型開き可能に構成されている。成形金型１には、第１金型２と第２金型３を型締めすると、所望する樹脂製品７を成形するためのキャビティ４が形成されている（図２参照）。

第２金型３には、キャビティ４に発泡樹脂材料（図示しない）を注入するためのゲート（図示しない）が形成されている。また、第２金型３には、キャビティ４に０．３～０．８ＭＰａのガスを注入するための弁（図示しない、以後ガス注入弁）が形成されている。射出発泡成形時の発泡樹脂材料の粘度は、５００～１５００Ｐａ・Ｓの範囲内となるように設定されている。なお、ガス注入弁は第２金型３に設置せずに成形金型１から独立していても良い。

なお、この粘度が５００Ｐａ・Ｓ未満の場合、後述する金型内面３０の微細な凹凸に発泡樹脂材料が入り込みガスによる気泡が抜け難くなる。さらに、発泡樹脂材料が柔らかいため、発泡セル同士がくっついてしまう。１つのセルサイズが大きくなることで、物性低下が発生するため、発泡セルサイズは微細（０．３ｍｍ以下）が好ましい。一方、この粘度が１５００Ｐａ・Ｓを超える場合、発泡樹脂材料が固く発泡セルが出来づらくなる。すなわち、この粘度を変えることによって金型内面３０の微細な凹凸による転写性を制御できる。

第２金型３の金型内面３０（射出発泡成形体５の意匠面５ａを形成するキャビティ内面）には、微細な凹凸（図示しない）が形成されている。この微細な凹凸、すなわち、金型内面３０の表面粗さの数値は、３～１０μｍとなるように設定されている。なお、ガス注入孔且つ排出孔（図示しない、以後ガス注入・排出孔）として、成形金型１の外周シール面に発泡樹脂材料が入り込まない０．０３ｍｍ程度の微細な溝を設け、型内にガス注入及び型外に排出する。製品の箱ボス等のアンダーカット部を処理するための傾斜スライドの隙間、または、成形後製品を突き出すための突き出しピン、直上げ駒の隙間からもガス注入・排出孔として使用して良い。ガス注入・排出孔はガス注入弁且つガス排出弁（図示しない）と繋がっている。成形金型１は、このように構成されている。

次に、図１～６を参照して、樹脂製品７を成形する工程および作用効果を説明する。まず、図１に示す状態から、第１金型２と第２金型３を型締めする作業を行う（図２参照）。次に、図２に示す状態において、型締めによって形成されるキャビティ４に０．３～０．８ＭＰａのガスをガス注入弁を開いてガス注入・排出孔に注入する。発泡樹脂材料をゲートからキャビティ４に充填する作業を行う。その際にガス注入・排出孔は、ガス注入弁を閉じ、ガス排出弁を開き、ガス注入機能から排出機能に切り替わる。

次に、キャビティ４に発泡樹脂材料が充填されながら自然発泡されていくが、キャビティ４に充填されている０．３～０．８ＭＰａのガスが発泡樹脂材料の表面を圧迫するので、発泡樹脂材料の表面は自然発泡されずにキャビティ４に充填されていく。通常の金型ならば金型内面３０は平滑なので、０．３～０．８ＭＰａのガス、又は（もしくは、）樹脂で発泡されたガスが、金型内面３０と発泡樹脂材料に挟まれて残り、射出発泡成形体の意匠面にアバタによる凹凸をつけるのだが、金型内面３０の微細な凹凸によりガスが発泡樹脂材料と金型内面３０が直ぐに挟まれずに、ガス注入・排出孔に誘導され排出される。それにより射出発泡成形体５の意匠面５ａの表面粗さが安定する。次に、注入した発泡樹脂材料を冷却固化させる作業を行う。これにより、射出発泡成形体５（樹脂基材）が出来上がる（図３参照）。

出来上がる射出発泡成形体５の意匠面５ａには、金型内面３０の微細な凹凸による凹凸（図示しない）が転写される。この場合、金型内面３０の表面粗さの数値が、３～１０μｍとなるように設定されているため、意匠面５ａの表面粗さの数値が、０．５～１．２μｍの射出発泡成形体５が出来上がる。

そのため、アバタによる凹凸が射出発泡成形体５の意匠面５ａに生じることを抑制できる。次に、図３に示す状態から、第１金型２と第２金型３を型開きして、射出発泡成形体５を取り出す作業を行う。取り出された射出発泡成形体５は、意匠面５ａに所定の塗装が施されて樹脂製品７となる（図４参照）。これら一連の作業によって、樹脂製品７を成形できる。

上述した成形の工程にて成形した射出発泡成形体５の意匠面５ａに所定の塗装が施された後に、ＢＹＫ－Ｇａｒｄｎｅｒ ＧｍｂＨ社製「ウェーブスキャン－Ｔ」を用いて、Ｗ１値を測定して仕上がり外観を評価すると、Ｗ１値が４５以下になり外観品質が良好と判断される。ここで、Ｗ１値は、塗膜の肌のうねり（ラウンド）を評価する指標であり、この値が低い程、仕上がり外観が良好であることを示す。

このＷ１値が高い値を示す場合は、（例えば、Ｗ１値が４５を超える）自動車の外装部品としては肌感が悪くなり、美感が損なわれた品質になる。図５において、グラフの破線部分がアバタによる凹凸を示している。

このようにＷ１値を４５以下にするためには、発泡成形体５の意匠面５ａの表面粗さの数値を０．５～１．２μｍにする必要がある（図５参照）。そのために、図６に示すように、成形金型１の第２金型３の金型内面３０の表面粗さの数値を３～１０μｍにする必要がある。したがって、上述したように、微細な凹凸による金型内面３０の表面粗さの数値を３～１０μｍとなるように設定しておくと、発泡成形体５の意匠面５ａの成形後に行った塗装の外観品質を良好にできる。

実施形態に係る射出発泡成形体５は、上述したように構成されている。この構成によれば、射出発泡成形体５は、意匠面５ａを有している。この意匠面５ａの表面粗さの数値は、０．５～１．２μｍである。そのため、この射出発泡成形体５の意匠面５ａの成形後に行った塗装の塗装肌レベル値であるＷ１値を４５以下にできる。したがって、この射出発泡成形体５の意匠面５ａの成形後に行った塗装の外観品質を良好にできる。また、特許文献１の技術で説明したような皮膜を作る皮膜工程を必要としない。そのため、簡素な製造工程（皮膜工程を必要とすることなく成形工程のみの製造工程）で射出発泡成形しても、射出発泡成形後に行った塗装の意匠面７ａの塗装外観品質を良好にできる。

また、この構成によれば、射出発泡成形時の発泡樹脂材料の粘度は、５００～１５００Ｐａ・Ｓの範囲内である。そのため、この粘度が５００Ｐａ・Ｓ未満の場合、金型内面３０の微細な凹凸に発泡樹脂材料が入り込みガスによる気泡が抜け難くなる。さらに、発泡樹脂材料が柔らかいため、発泡セル同士がくっついてしまう。１つのセルサイズが大きくなることで、物性低下が発生するため、発泡セルサイズは微細が好ましい。一方、この粘度が１５００Ｐａ・Ｓを超える場合、発泡樹脂材料が固く発泡セルが出来づらくなる。すなわち、この粘度を変えることによって金型内面３０の微細な凹凸による転写性を制御できる。

また、この構成によれば、射出前のキャビティ内ガス圧力は０．３～０．８ＭＰａで
ある。

そのため、通常のカウンタープレッシャー成形法よりも低圧なガスをキャビティに注入することより、射出発泡材料の発泡を必要以上発生させないようにできる。０．３ＭＰａ以下だと、発泡樹脂材料の表面が発泡しシルバーが発生する。０．８ＭＰａ以上だと、高圧ガス専用のコンプレッサー等設備が必要となるため、通常のコンプレッサーが使用できる０．３～０．８ＭＰａの範囲が好ましい。

また、この構成によれば、発泡セルサイズの大きさは、直径０．３ｍｍ以下である。

そのため、射出発泡成形体の発泡セルサイズの大きさが直径０．３ｍｍを超えるものよりセルサイズが安定し、物性低下が発生しにくい。さらに、成形後に通常塗装を行った後、乾燥する際の温度変化による発泡セルの膨張により、塗膜に与える影響が少ない。

また、この構成によれば、第２金型３の金型内面３０（射出発泡成形体５の意匠面５ａを形成するキャビティ内面）には、微細な凹凸（いずれも図示しない）が形成されている。この微細な凹凸による金型内面３０の表面粗さの数値は、３～１０μｍとなるように設定されている。そのため、この成形金型１によって出来上がる射出発泡成形体５の意匠面５ａの表面粗さの数値が、０．５～１．２μｍとなる。したがって、上述した射出発泡成形体５の説明と同様に、射出発泡成形体５の意匠面５ａの成形後に行った塗装の外観品質を良好にできる。結果として、意匠面７ａの肌感を良好にできる。また、特許文献１の技術で説明したような皮膜を作る皮膜工程を必要としない。そのため、簡素な製造工程（皮膜工程を必要とすることなく成形工程のみの製造工程）で射出発泡成形しても、射出発泡成形後に行った塗装の意匠面７ａの塗装外観品質を良好にできる。

１ 成形金型
５ 射出発泡成形体
５ａ 意匠面
７ 樹脂製品（塗装後）
７ａ 意匠面（塗装後）

Claims (5)

1. 意匠面を有する射出発泡成形体であって、
   前記意匠面の表面粗さの数値は、０．５～１．２μｍである射出発泡成形体。
2. 請求項１に記載の射出発泡成形体であって、
   射出発泡成形時の発泡樹脂材料の粘度は、５００～１５００Ｐａ・Ｓの範囲内である射出発泡成形体。
3. 請求項１～２のいずれか１項に記載の射出発泡成形体であって、
   射出前のキャビティ内ガス圧力は０．３～０．８ＭＰａである射出成形発泡体。
4. 請求項１～３のいずれか１項に記載の射出発泡成形体であって、
   発泡セルサイズの大きさは、直径０．３ｍｍ以下である射出発泡成形体。
5. 意匠面を有する射出発泡成形体を成形する成形金型であって、
   前記意匠面を形成する金型内面の表面粗さの数値は、３～１０μｍである成形金型。

Images