JP6428582B2 - 樹脂成形品の成形方法 - Google Patents

Description

本発明は、基材の凹凸模様が形成された表面が可視光線透過性を有する表層で覆われてなる樹脂成形品の成形方法に関する。

自動車の内装材や外装材、家庭用品、事務用品など様々な製品が合成樹脂によって成形されているが、近年はこのような樹脂成形品に対する加飾の要求が高くなっている。その加飾技術に関し、特許文献１は、透明又は不透明の第一合成樹脂フィルムの上面に光輝性のあるシボが形成され、このシボの上に１層又は複数層からなる透明の第二合成樹脂フィルムが積層されてなる加飾フィルムを開示する。

また、特許文献１には、第一合成樹脂フィルムに、フレーク状や粉状の光輝材を練り込んだ合成樹脂を使用すること、第二合成樹脂フィルムを第一合成樹脂フィルムに積層するときの加熱によってシボが潰れないように、両フィルムを形成する合成樹脂のメルトフローレイトの差を０．５〜５０ｇ／分にすること、両合成樹脂フィルムには着色してもよいこと、さらに、シボが光輝性を有するので、光を良く反射し、見る方向によって光の反射が異なり、また陰の出方が異なるので、立体感があり高級感が得られることが記載されている。

特開２００５−１４３７４号公報

ところで、基材の凹凸模様が形成された表面に可視光透過性を有する表層を積層してなる樹脂成形品を得るにあたり、その表層の成形に射出成形を採用すると、基材表面の凹凸模様が射出された樹脂材料によって崩れるという問題がある。すなわち、例えば、表層成形用のキャビティに基材をインサートした状態で表層成形用の樹脂材料を射出すると、そのキャビティ内を基材の表面に沿って流動する樹脂材料のせん断発熱やその流動に伴って凹凸模様に加わるせん断力によって、凹凸模様の凹凸が潰れたように変形するという問題である。特に、キャビティのゲート近傍では、射出が終了するまで基材の凹凸模様にせん断発熱及びせん断力が加わり続けるため、凹凸模様が崩れ易い。

本発明の課題は、キャビティに射出された表層用の樹脂材料によって基材表面の凹凸模様が崩れるという問題を解決することにある。

本発明は、上記課題の解決のために、表層を成形するキャビティに接続されるゲートにフィルムゲートを採用した。

ここに開示する方法は、表面に凹凸高さが５μｍ以上７００μｍ以下である凹凸模様が形成され光輝材及び／又は無機顔料を含有する基材の当該表面が、可視光線透過性を有する厚さが１．０ｍｍ以上８ｍｍ以下の表層で覆われてなる樹脂成形品の成形方法であって、
上記基材の上記凹凸模様が形成された表面側に上記表層を成形するためのキャビティを形成する工程と、
上記キャビティに樹脂材料を射出することによって上記表層を成形する工程とを備え、
上記キャビティの上記表層の表面を成形する成形面と上記基材の表面との間隔は上記表層の上記厚さに相当しており、
上記キャビティに接続されるゲートをフィルムゲートとし、
上記ゲートの幅Ｗが１０ｍｍ以上であり、上記ゲートの厚さＴgが０．５ｍｍ以上であり、上記ゲートが上記基材の表面から該基材の厚さ方向に離れた高さに設定され、
上記ゲートの相対する面のうちの一方の面が上記キャビティの上記表層の表面を成形する成形面と面一になるように設定され、
上記ゲートの断面積（ｍｍ^２単位）をＫ、上記表層の厚さ（ｍｍ単位）をＴs、上記表層の表面の面積（ｍｍ^２単位）をＡ、上記ゲートの数をＮとしたとき、指標値Ｒ＝（Ｋ×Ｔs×Ｎ）／Ａを３．３３×１０ ^−４ 以上とすることを特徴とする。

ここにＲは表層を射出成形したときの基材表面の凹凸模様の崩れ防止に関する指標値である。

本発明者の実験によれば、ゲートの断面積Ｋ、表層の厚さＴs、又は表層の表面の面積Ａが変わると、基材表面の凹凸模様の変形の程度が異なるという結果が得られている。ゲートが幅広になってゲート断面積Ｋが大きくなるほど、また、表層の厚さＴsが大きくなるほど、また、１つのゲートから射出される樹脂材料の量（この量は表層の表面の面積Ａをゲート数Ｎで除したＡ／Ｎで表すことができる。）が少なくなるほど、基材の表面に沿って流動する樹脂材料の流速が小さくなるためである。すなわち、樹脂材料から基材の凹凸模様に加わるせん断発熱及びせん断力が小さくなるためである。

そうして、上記ゲートの断面積Ｋ、表層の厚さＴs、表層の表面の面積Ａ及びゲート数Ｎよりなる上記指標値Ｒが３．３３×１０ ^−４ 以上であるとき、表層の射出成形に伴う基材表面の凹凸模様の崩れが少ない。よって、得られる樹脂成形品は、表層を通して基材表面の凹凸模様が強い陰影感及び奥行き感（立体感）をもって明りょうに現れ、その意匠性の向上に有利になる。より好ましいのは指標値Ｒが６．６７×１０ ^−４ 以上であることであり、指標値Ｒが１０．０×１０^−４以上であることが更に好ましい。

ここに、上記表層の厚さＴsが１．０ｍｍよりも小さくなると、表層の形成が難しくなり、８ｍｍよりも大きくなると、表面の平滑性の確保が難しくなる。

また、上記凹凸模様の凹凸高さが５μｍよりも小さくなると、凹凸模様の視認性が悪くなり、７００μｍを超えて大きくなると、細かい模様の形成に不利になる。好ましいのは、凹凸高さを１０μｍ以上３５０μｍ以下にすることである。

上記ゲートが上記基材の表面から該基材の厚さ方向に離れた高さに設定されていることにより、表層の射出成形に伴って樹脂材料から基材表面の凹凸模様に加わるせん断発熱及びせん断力が小さくなり、凹凸模様の崩れ防止に有利になる。上記ゲートと上記基材表面との間隔は０．５ｍｍ以上であることが好ましく、さらには１．０ｍｍ以上であることが好ましい。

また、上記ゲートの相対する面のうちの一方の面が上記キャビティの上記表層の表面を成形する成形面と面一になるように設定されていることにより、上記ゲートと上記基材表面との間隔を広くとることができ、上記樹脂材料から基材表面の凹凸模様に加わるせん断発熱及びせん断力を小さくする上で有利になる。

また、上記基材が光輝材及び／又は無機顔料を含有することにより、基材のメルトフローレートが該基材を構成するマトリックス樹脂自体のメルトフローレートよりも低くなる。よって、表層を射出成形したときに、流動する樹脂材料によって基材の凹凸模様が崩れることを避ける上で有利になる。このことは、表層用の樹脂材料として、必ずしも、基材のマトリックス樹脂よりも融点が低い樹脂材料を採用することを要しないことを意味する。従って、樹脂材料の選択幅が広がる。

上記光輝材としては、例えばアルミフレークを採用することができ、上記無機顔料としては、チタン、カーボン、酸化鉄等を採用することができる。

好ましいのは、上記表層の厚さＴｓが１．５ｍｍ以上であり、上記ゲートの幅Ｗが１５ｍｍ以上であり、上記ゲートの厚さＴgが１．０ｍｍ以上であることである。さらに好ましいのは、上記表層の厚さＴsが２．５ｍｍ以上であり、上記ゲート幅Ｗが２０ｍｍ以上であり、上記ゲートの厚さＴgが１．５ｍｍ以上であることである。

上記基材及び表層には種々の樹脂材料を採用することができるが、基材用樹脂材料としては、ＰＣ（ポリカーボネート）、ＡＢＳ樹脂、ＰＣ−ＡＢＳ（ＰＣとＡＢＳ樹脂のポリマーアロイ）等を好適に採用することができ、表層用樹脂としては、ＰＣ、ＰＭＭＡ（ポリメタクリル酸メチル樹脂）等を好適に採用することができる。

本発明によれば、表面に凹凸高さが５μｍ以上７００μｍ以下である凹凸模様が形成され光輝材及び／又は無機顔料を含有する基材の当該表面が可視光線透過性を有する厚さが１．０ｍｍ以上８ｍｍ以下の表層で覆われてなる樹脂成形品を成形するにあたり、基材の凹凸模様が形成された表面側に表層を成形するためのキャビティを形成し、該キャビティの表層表面を成形する成形面と基材の表面との間隔が上記表層の厚さに相当していて、該キャビティに樹脂材料を射出することによって上記表層を成形するようにし、該キャビティに接続されるゲートを、幅Ｗが１０ｍｍ以上であり、厚さＴgが０．５ｍｍ以上であり、基材の表面から該基材の厚さ方向に離れた高さに設定されたフィルムゲートとし、且つゲートの相対する面のうちの一方の面が上記キャビティの上記表層の表面を成形する成形面と面一になるように設定され、該ゲートの断面積（ｍｍ^２単位）をＫ、上記表層の厚さ（ｍｍ単位）をＴs、上記表層の表面の面積（ｍｍ^２単位）をＡ、上記ゲートの数をＮとしたとき、指標値Ｒ＝（Ｋ×Ｔs×Ｎ）／Ａを３．３３×１０ ^−４ 以上とするから、表層の射出成形に伴う基材表面の凹凸模様の崩れが少なく、得られた樹脂成形品は、表層を通して基材表面の凹凸模様が強い陰影感及び奥行き感（立体感）をもって明りょうに現れ、その意匠性の向上に有利になる。

樹脂成形品を一部断面にして示す斜視図。 樹脂成形品の成形装置の一例を模式的に示す一部断面にした側面図。 金型から離型した樹脂成形品の一部を示す斜視図。 金型の断面図。 図４のＶ−Ｖ線断面図。

以下、本発明を実施するための形態を図面に基づいて説明する。以下の好ましい実施形態の説明は、本質的に例示に過ぎず、本発明、その適用物或いはその用途を制限することを意図するものではない。

＜樹脂成形品の一例＞
図１に示す樹脂成形品１において、２は基材、３は基材２の表面を覆う表層である。基材２の表面に凹凸模様４が形成されている。表層３は可視光線透過性を有する樹脂材料で形成されているため、表層３を通して基材２の表面の凹凸模様４を視認することができる。基材２は光輝材及び／又は無機顔料を含有する樹脂材料によって形成され、表層３は着色材を含有する又は着色材を含有しない樹脂材料によって形成されている。基材２の凹凸模様４の凹凸高さは５μｍ以上７００μｍ以下である。

＜樹脂成形品の成形装置＞
図２に樹脂成形品１の成形装置５の一例を模式的に示す。この成形装置５は、二色成形法で樹脂成形品１を成形するものである。

成形装置５において、６は基材２の凹凸模様を成形する成形面６ａを備えた一次キャビティ型、７は表層３の表面を成形する成形面７ａを備えた二次キャビティ型、８は両キャビティ型６，７に共通のコア型である。一次キャビティ型６のキャビティ面６ａは基材表面に凹凸模様を成形すべくシボ加工されている。

両キャビティ型６，７は、コア型８を挟んで相対するようにベース９上に配置され、互いに離反する方向（型開き方向）に可動になっている。コア型８は、垂直軸まわりに回転するロータリー１１に支持され、その互いに逆向きになった両面に基材２の裏面側を成形する成形面８ａを備えている。

一次キャビティ型６とコア型８によって基材成形用キャビティ１２が形成される。また、二次キャビティ型７とコア型８によって、基材２を収容し、該基材２の凹凸模様が形成された表面側に表層３を射出成形するためのキャビティ１３を形成する金型１４が構成される。図２において、１５は基材成形用キャビティ１２に通ずるランナー、１６は同キャビティ１２に接続されるゲートである。また、１７は表層成形用キャビティ１３に通ずるランナー、１８は同キャビティ１３に接続されるゲートである。

一次キャビティ型６の背部には基材成形用の第１樹脂材料２１を射出するための第１射出ユニット２２が配置されている。二次キャビティ型７の背部には表層成形用の第２樹脂材料２３を射出するための第２射出ユニット２４が配置されている。両射出ユニット２２，２４各々は、キャビティ型６，７に対して進退可能になっている。

図３乃至図５に模式的に示すように、表層成形用キャビティ１３に接続されるゲート１８はフィルムゲートである。図３において、１９はゲート１６で成形されたゲート部、２０はゲート１８で成形されたゲート部である。ゲート１８の幅Ｗは１０ｍｍ以上であり、該ゲート１８の厚さＴgは０．５ｍｍ以上である。表層３の厚さＴsは１．０ｍｍ以上８ｍｍ以下である。ゲート１８は、基材２の表面から基材２の厚さ方向（上方）に離れた高さに設定され、ゲート１８の相対する面（上面及び下面）のうちの一方の面（上面）は、キャビティ１３の上記表層の表面を成形する成形面と面一になっている。図４及び図５に示すように、キャビティ１３の表層３の表面を成形する成形面７ａと基材２の表面との間隔は表層３の厚さＴｓに相当する。

ゲート１８と基材２の表面との間隔Ｓは０．５ｍｍ以上であることが好ましい。例えば、表層３の厚さＴｓを１．５ｍｍ以上とする場合、ゲート１８の幅Ｗを１５ｍｍ以上とし、ゲート１８の厚さＴｇを１．０ｍｍ以上として、ゲート１８と基材２の表面との間隔Ｓを０．５ｍｍ以上とすることが好ましい。また、表層３の厚さＴｓを２．５ｍｍ以上とする場合、ゲート１８の幅Ｗを２０ｍｍ以上とし、ゲート１８の厚さＴｇを１．５ｍｍ以上として、ゲート１８と基材２の表面との間隔Ｓを１．０ｍｍ以上とすることが好ましい。

ゲート１８の断面積（ｍｍ^２単位）をＫ、表層３の厚さ（ｍｍ単位）をＴs、表層３の表面の面積（ｍｍ^２単位）をＡ、ゲート１８の数をＮとしたとき、凹凸模様の崩れ防止に関する指標値Ｒ＝（Ｋ×Ｔs×Ｎ）／Ａは３．０×１０^−４以上である。

＜樹脂成形品の成形方法＞
上記成形装置５を用いた樹脂成形品１の成形方法を説明する。キャビティ型６，７及びコア型８を型締めし、第１射出ユニット２２を前進させ、溶融した第１樹脂材料２１を基材成形用キャビティ１２に射出する。これにより、表面に凹凸模様を有する基材２が形成される。型開き後に、ロータリー１１によって一対コア型８を成形された基材２と共に１８０度反転させ、型締めする。これにより、当該基材２の表面と二次キャビティ型７の間に表層成形用キャビティ１３が形成される。第２射出ユニット２４を前進させ、溶融した第２樹脂材料２３を表層成形用キャビティ１３に射出する。これにより、基材２の表面を覆う表層３が形成され、基材２と表層３の界面に凹凸模様を有する樹脂成形品１が得られる。

第２樹脂材料の溶融温度ｔ２は第１樹脂材料の溶融温度ｔ１よりも低いこと（例えば、温度差（ｔ１−ｔ２）が０℃以上５０℃以下であること）が好ましい。基材２及び表層３の射出成形は、例えば、各々のマトリックス樹脂としてＰＣを用いる場合、例えば、型温度を８０℃程度、射出ユニット２２，２４のシリンダ温度を２５０℃程度とすればよい。

＜樹脂成形品の製造例＞
表１に示すように、フィルムゲート１８の幅Ｗ及び／又は厚さＴgを変えて、表層を基材表面に成形した。基材及び表層のマトリックス樹脂はいずれもＰＣである。基材表面の凹凸模様は凹凸高さが５５μｍの木目調とした。射出成形において、型温度は８０℃、射出ユニット２２，２４のシリンダ温度は２５０℃とした。そうして、得られた樹脂成形品の凹凸模様の崩れ状態を目視で評価した。

表１の評価欄において、「◎」は凹凸模様の陰影感及び奥行き感（立体感）が強く、凹凸模様の崩れが認められない（品質最良）を、「○」は凹凸模様に陰影感及び奥行き感があり、凹凸模様の崩れが殆ど認められない（品質良好）を、「△」はゲート近傍において凹凸模様が少し流され、その崩れが認められる（低品質）を、「×」はゲート近傍から比較的広い範囲にわたって凹凸模様の崩れが認められる（不良）を、それぞれ意味する。

表１によれば、凹凸模様の崩れ防止に関する指標値Ｒが３．０×１０^−４以上であるケース（製造例３〜７）では、凹凸模様に陰影感及び奥行き感があり、得られる樹脂成形品の品質に大きな問題はなかった。特に指標値Ｒが１０．０×１０^−４の製造例６及び指標値Ｒが１５．０×１０^−４の製造例７は高い品質であった。

製造例４，５は、いずれもゲート幅Ｗ＝４０ｍｍ、ゲート厚さＴg＝１．０ｍｍ、表層厚さＴs＝１．５ｍｍであって、同じく指標値Ｒ＝６．６７×１０^−４であるが、ゲート位置が異なるケースである。すなわち、製造例５は、図４に示すように、ゲート１８の片面（上面）が表層表面を成形するキャビティ面７ａと面一になっている。一方、製造例４はゲートがキャビティ１３の高さ方向の中間位置に配置されている。評価結果は製造例５の方が製造例４よりも良好であった。ゲート位置が面一である製造例５の場合、ゲート１８から表層成形用キャビティへの樹脂材料の流入位置が基材表面から離れているため、樹脂材料から基材表面の凹凸模様に加わるせん断発熱及びせん断力が小さくなり、凹凸模様の崩れが防止されたものと認められる。

上記実施形態では樹脂成形品の成形に二色成形法を採用したが、本発明は、基材を金型にインサートして表層を射出成形するインサート成形法を採用することもできる。

１ 樹脂成形品
２ 基材
３ 表層
４ 凹凸模様
５ 成形装置
６ 一次キャビティ型
７ 二次キャビティ型
７ａ 表層の表面を成形するキャビティ面
８ コア型
１８ ゲート（フィルムゲート）

Claims (5)

1. 表面に凹凸高さが５μｍ以上７００μｍ以下である凹凸模様が形成され光輝材及び／又は無機顔料を含有する基材の当該表面が、可視光線透過性を有する厚さが１．０ｍｍ以上８ｍｍ以下の表層で覆われてなる樹脂成形品の成形方法であって、
   上記基材の上記凹凸模様が形成された表面側に上記表層を成形するためのキャビティを形成する工程と、
   上記キャビティに樹脂材料を射出することによって上記表層を成形する工程とを備え、
   上記キャビティの上記表層の表面を成形する成形面と上記基材の表面との間隔は上記表層の上記厚さに相当しており、
   上記キャビティに接続されるゲートをフィルムゲートとし、
   上記ゲートの幅Ｗが１０ｍｍ以上であり、上記ゲートの厚さＴgが０．５ｍｍ以上であり、上記ゲートが上記基材の表面から該基材の厚さ方向に離れた高さに設定され、
   上記ゲートの相対する面のうちの一方の面が上記キャビティの上記表層の表面を成形する成形面と面一になるように設定され、
   上記ゲートの断面積（ｍｍ^２単位）をＫ、上記表層の厚さ（ｍｍ単位）をＴs、上記表層の表面の面積（ｍｍ^２単位）をＡ、上記ゲートの数をＮとしたとき、指標値Ｒ＝（Ｋ×Ｔs×Ｎ）／Ａを３．３３×１０ ^−４ 以上とすることを特徴とする樹脂成形品の成形方法。
2. 請求項１において、
   上記基材の凹凸模様の凹凸高さが１０μｍ以上３５０μｍ以下であることを特徴とする樹脂成形品の成形方法。
3. 請求項１又は請求項２において、
   上記指標値Ｒを６．６７×１０ ^−４ 以上とすることを特徴とする樹脂成形品の成形方法。
4. 請求項１乃至請求項３のいずれか一において、
   上記表層の厚さＴsが１．５ｍｍ以上であり、上記ゲートの幅Ｗが１５ｍｍ以上であり、上記ゲートの厚さＴgが１．０ｍｍ以上であることを特徴とする樹脂成形品の成形方法。
5. 請求項１乃至請求項４いずれか一において、
   上記基材が上記光輝材としてアルミフレークを含有することを特徴とする樹脂成形品の成形方法。

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