JP6488987B2 - 樹脂成形品及びその製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、基材と該基材の表面を覆う透光性を有する表層とを備え、その基材と表層の界面に凹凸模様が形成されている樹脂成形品及びその製造方法に関する。

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

上述の加飾フィルムを含めて一般に基材とその表面を覆う透光性を有する表層の界面に凹凸模様を設けた樹脂成形品は、表層を通して界面の凹凸模様を視認することができるようにすれば、意匠性が高くなる。しかし、本発明者が基材及び表層を種々に変えた多くの試作品を作製し、凹凸模様の視認性を調べたところ、凹凸模様自体はその凹凸が崩れることなく所期の断面形状に形成されている場合であっても、奥行き感（立体感）ないし陰影感が不足するという問題があった。

そこで、本発明は、基材と透光性を有する表層の界面に凹凸模様が形成された樹脂成形品の当該凹凸模様が強い奥行き感及び陰影感をもって現れるようにすることを課題とする。

本発明は、上記基材表面の平坦部のＹ値（輝度）と上記表層の全光線透過率に着目して上記課題を解決した。

ここに開示する樹脂成形品は、基材と、該基材の表面を覆う透光性を有する表層とを備え、
上記基材と上記表層の界面に凹凸模様が形成されており、
入射角が４５度であり、受光角が＋３０度であるときの反射光のＹ値をハイライトＹ値とし、入射角が４５度であり、受光角が−３０度であるときの反射光のＹ値をシェードＹ値としたときの、上記基材表面の平坦部のハイライトＹ値とシェードＹ値の差が５以上であり、
上記表層の全光線透過率が５％以上５０％以下であり、
上記凹凸模様の凹凸高さが５μｍ以上７００μｍ以下であり、
上記表層の厚さが０．８ｍｍ以上８ｍｍ以下であることを特徴とする。

ここに、本明細書において、Ｙ値は、ＸＹＺ表色系における標準白色板のＹ値を１００％として校正したＹ値である。

ＸＹＺ表色系のＹ値は明るさ（視感反射率）を表す刺激値である。基材表面の平坦部のハイライトＹ値とシェードＹ値の差が５以上であるということは、見る角度の違いによって明度の変化が大きいことを意味する。そのため、上記樹脂成形品の場合、表層を通して界面の凹凸模様を見たとき、その凹凸形状の凸部の影になる凹部の陰影度が強くなる。そして、その陰影によって凹凸模様に奥行き感（立体感）が出る。一方、表層の光線透過性が高くなるほど、色の深み感及び奥行き感が弱くなり、その光線透過性低くなるほど凹凸模様が見えにくくなる。そこで、上記樹脂成形品では、表層の全光線透過率を５％以上５０％以下としている。

なお、表層は、単層であっても、二層以上の積層体であってもよい。

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。

好ましいのは、上記ハイライトＹ値とシェードＹ値の差を１０以上にすることであり、１５以上にすることがさらに好ましい。このＹ値の差は４００以下であることが好ましい。また、上記全光線透過率は５％以上５０％以下にすることがより好ましく、８％以上４０％以下にすることがさらに好ましい。

上記凹凸模様の凹凸高さは、５μｍよりも小さくなると、凹凸模様の視認性が悪くなる。凹凸高さが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り、１５μｍ以上２００μｍ以下にすることがさらに好ましい。

上記表層の厚さは、０．８ｍｍ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。

好ましい実施形態では、上記表層が着色材を含有することを特徴とする。表層の着色により、意匠性を高めることが容易になる。着色材としては無機顔料や染料を採用することができる。

また、ここに開示する上記樹脂成形品を製造する方法は、
上記凹凸模様を形成するためのシボが加工された成形面を有する第１成形用キャビティに第１樹脂材料を射出することにより、表面に上記シボに対応する凹凸模様を有する上記基材及び上記表層のうちの一方を形成し、
上記基材及び上記表層のうちの一方の上記凹凸模様が形成された面上に第２成形用キャビティを形成し、
上記第２成形用キャビティに第２樹脂材料を射出することにより、上記基材及び上記表層のうちの他方を形成することを特徴とする。

この場合、一つの成形機に一次キャビティ型と二次キャビティ型を設け、この両キャビティ型に対して共通のコア型を選択的に組み合わせて基材と表層を成形する二色成形（ダブルモールド）法、或いは、先に基材を射出成形し、その基材を表層成形用金型に装填して表層を射出成形する、又は、先に表層を射出成形し、その表層を基材成形用金型に装填して基材を射出成形するインサート成形法のいずれをも採用することができる。

好ましい実施形態では、上記第１樹脂材料は光輝材及び／又は無機顔料を含有し、該第１樹脂材料を上記第１成形用キャビティに射出することにより、表面に上記シボに対応する凹凸模様を有する上記基材を形成し、
上記第２樹脂材料を上記第２成形用キャビティに射出することにより、上記表層を形成することを特徴とする。

第１樹脂材料は、光輝材及び／又は無機顔料を含有するから、そのメルトフローレートが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、第２樹脂材料を第２成形用キャビティに射出したときに、流動する第２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、第２樹脂材料として、必ずしも、第１樹脂材料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り、発明の汎用性が広がる。

第１樹脂材料によって形成された凹凸模様が流動する第２樹脂材料によって崩れることを避ける上で好ましいのは、上記第１樹脂材料の溶融温度を上記第２樹脂材料の溶融温度の＋５０℃以内にすることである。換言すれば、第１樹脂材料の溶融温度と第２樹脂材料の溶融温度は同程度であること、若しくは第２樹脂材料の溶融温度が第１樹脂材料の溶融温度よりも低いことが好ましい。

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、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。

上記第１樹脂材料によって基材を射出成形するケースにおいて、上記第２樹脂材料によって成形する上記表層の厚さが０．８ｍｍよりも小さくなると、第２樹脂材料の流動性が悪化し、せん断力も大きくなるため、基材の凹凸模様が崩れ易くなる。一方、表層の厚さが８ｍｍを超えて大きくなると、成形収縮により表層表面が波打ち状態になりやすい。

上記第１樹脂材料によって基材を射出成形するケースにおいて、上記基材の表面に形成する上記凹凸模様の凹凸高さが７００μｍを超えて大きくなると、凹凸模様が第２樹脂材料に与える流動抵抗が大きくなるため、射出圧を上昇せざるを得なくなるが、その結果、第２樹脂材料の流動によって凹凸模様が崩れ易くなる。ゲート付近では特に凹凸模様が崩れ易くなり、また、メッシュのような規則性を有する凹凸模様の場合は、凹凸模様の崩れが目立ち易くなる。好ましいのは、上記凹凸高さを３５０μｍ以下にすることであり、２００μｍ以下にすることがさらに好ましい。

本発明によれば、基材と透光性を有する表層の界面に凹凸模様が形成されている樹脂成形品において、基材表面の平坦部のハイライトＹ値とシェードＹ値の差を５以上とし、表層の全光線透過率を５％以上５０％以下とし、凹凸模様の凹凸高さを５μｍ以上７００μｍ以下とし、表層の厚さを０．８ｍｍ以上８ｍｍ以下としたから、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、樹脂成形品の意匠性が向上に有利になる。

樹脂成形品を一部断面にして示す斜視図。 樹脂成形品製造用射出成形機の一例を模式的に示す断面図。 Ｙ値の測定方法を示す説明図。 色相がブラックである基材のＹ値の受光角度特性を示すグラフ図。 色相がホワイトである基材のＹ値の受光角度特性を示すグラフ図。 色相がシルバーである基材のＹ値の受光角度特性を示すグラフ図。 色相がガンメタリックである基材のＹ値の受光角度特性を示すグラフ図。 サンプル１（基材の色相；ブラック，基材のハイライトＹ値とシェードＹ値の差；３．７）の表層を通して凹凸模様を見た図（写真）。 サンプル２（基材の色相；ホワイト，基材の上記Ｙ値の差；３．７）の表層を通して凹凸模様を見た図（写真）。 サンプル３（基材の色相；シルバー，基材の上記Ｙ値の差；１７５）の表層を通して凹凸模様を見た図（写真）。 サンプル１の分光反射スペクトル（表層あり）を示すグラフ図。 サンプル２の分光反射スペクトル（表層あり）を示すグラフ図。 サンプル３の分光反射スペクトル（表層あり）を示すグラフ図。 サンプル１〜３のＹ値と受光角の関係を示すグラフ図。 基材の色相がブラックであるときの平坦な表面と木目調凹凸模様を有する表面のＹ値を比較したグラフ図。 基材の色相がブラックであるときの平坦な表面とメッシュ状凹凸模様を有する表面のＹ値を比較したグラフ図。 基材の色相がホワイトであるときの平坦な表面と木目調凹凸模様を有する表面のＹ値を比較したグラフ図。 基材の色相がホワイトであるときの平坦な表面とメッシュ状凹凸模様を有する表面のＹ値を比較したグラフ図。 基材の色相がシルバーであるときの平坦な表面と木目調凹凸模様を有する表面のＹ値を比較したグラフ図。 基材の色相がシルバーであるときの平坦な表面とメッシュ状凹凸模様を有する表面のＹ値を比較したグラフ図。

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。

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と表層３の下面に凹凸模様４が形成されている。表層３は透光性を有する樹脂材料で形成されているため、表層３を通して上記界面の凹凸模様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。

図２に樹脂成形品１を製造するための射出成形機５の一例を模式的に示す。この射出成形機５は、二色成形法で樹脂成形品１を製造するものである。

射出成形機５において、６は基材２を成形するための一次キャビティ型、７は表層３を成形するための二次キャビティ型、８は両キャビティ型６，７に共通の一対のコア型である。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。一対のコア型８は、垂直軸まわりに回転するロータリー１１に１８０度逆向きで支持されている。両コア型８は支持されている。

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１２を射出するための第１射出ユニット１３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１４を射出するための第２射出ユニット１５が配置されている。両射出ユニット１３，１５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。

一次キャビティ型６と一方のコア型８によって基材２を成形するための第１成形用キャビティ１６が形成される。第１射出ユニット１３を前進させ、溶融した第１樹脂材料１２を第１成形用キャビティ１６に射出することにより、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を基材２と共に１８０度反転させ、型締めすると、当該基材２の表面と二次キャビティ型７の間に表層３を成形するための第２成形用キャビティ１７が形成される。第２射出ユニット１５を前進させ、溶融した第２樹脂材料１４を第２成形用キャビティ１７に射出することにより、基材２の表面を覆う表層３が形成される。第２樹脂材料の溶融温度は第１樹脂材料の溶融温度よりも低いことが好ましい。

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１３，１５のシリンダ温度を２５０℃程度とすればよい。

一次キャビティ型６の基材表面を成形するキャビティ面６ａはシボ加工されている。このシボ加工されたキャビティ面６ａによって基材２の表面に凹凸模様４が形成される。この表面に凹凸模様４を有する基材２の表面が表層３で覆われることにより、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が得られることになる。

＜基材のＹ値＞
本発明の実施形態では、基材２の表面の凹凸模様４が形成されていない平坦部は、ハイライトのＹ値（ＨＹ）とシェードのＹ値（ＳＹ）の差が５以上になっている。ここに、Ｙ値は、ＸＹＺ表色系の標準白色板を１００％として校正したＹ値であって、図３にその測定方法を示す。光源２１の基材２に対する入射角は４５度である。センサ２２による受光角は垂直方向（フェース）を０度としている。「ハイライトＹ値」は受光角プラス３０度で測定した反射光のＹ値であり、「シェードＹ値」は受光角マイナス３０度で測定した反射光のＹ値である。

着色材（顔料又は無機顔料）が相違する各種基材試験片（ブラック、ホワイト、シルバー及びガンメタリック（以下、「ガンメタ」という。））を作成し、それらのＹ値を測定した。測定には株式会社村上色彩技術研究所製の変角分光光度計ＧＣＭＳ−４を用いた。図４〜７は測定結果（受光角度で変化するＹ値特性）を示すグラフである。

図４のブラック基材は着色材としてカーボン（濃度；３部）を用い、図５のホワイト基材は着色材として白顔料（濃度；３部）を用い、図６のシルバー基材は着色材としてアルミフレーク（濃度；３部）を用い、図７のガンメタ基材は着色材としてアルミフレーク（濃度；１部）ガンメタ顔料（濃度；０．５部）を用いている。いずれも、基材のマトリックス樹脂としてはＰＣを用いた。なお、着色材の濃度は、マトリックス樹脂１００部に対する質量比で表している。

上記４種類の基材のハイライトＹ値、シェードＹ値、フェースＹ値（受光角０度で測定した上記平坦部での反射光のＹ値）、並びにハイライトＹ値とシェードＹ値の差は、表１に示すとおりである。表１の「ガンメタ」はガンメタリックのことである。

＜樹脂成形品の評価＞
表２に示す樹脂成形品のサンプル１〜８を作製した。サンプル１〜８は、基材として、表１に示すブラック、ホワイト、シルバー及びガンメタのいずれかを採用し、JIS K 7361に係る全光線透過率が１０％又は１５％の色相がレッドの表層、又は全光線透過率が８８％のクリア（着色材なし）の表層を設けたものである。表層のマトリックス樹脂はいずれもＰＣである。表層の全光線透過率はNIPPON DENSHOKU Haze Meter NDH2000を用いて測定した。

界面の凹凸模様は、いずれも凹凸高さが５５μｍの木目調とし、表層の厚さは１５ｍｍとした。そして、各樹脂成形品の色の深み感、陰影感及び奥行き感（立体感）を目視で評価した。そのいずれも四段階評価（◎；強い，○；やや強い，△；不足，×；殆どない）とした。結果を表２に示す。

図８はサンプル１（基材の色相；ブラック，基材のＹ値差(ハイライトＹ値−シェードＹ値）；３．７）の表層を通して凹凸模様を見た写真である。色の深み感、陰影感及び奥行き感（立体感）は殆どない。図９はサンプル２（基材の色相；ホワイト，基材のＹ値差；３．７）の表層を通して凹凸模様を見た写真である。色の深み感及び奥行き感（立体感）が弱く、陰影感は殆どない。図１０はサンプル３（基材の色相；シルバー，基材のＹ値差；１７５）の表層を通して凹凸模様を見た写真である。色の深み感、陰影感及び奥行き感（立体感）が強いことがわかる。

図１１〜図１３はサンプル１〜３各々の分光反射スペクトル（表層あり）を示す。サンプル１ではハイライト（入射角；４５度，受光角；＋３０度）、シェード（入射角；４５度，受光角；−３０度）及びフェース（入射角；４５度，受光角；０度）の各反射率が可視光線全域（３９０ｎｍ〜７３０ｎｍ）にわたって略零になっている。サンプル２では５８０ｎｍ付近から赤の波長域にかけてハイライト、シェード及びフェースの各反射率が同様に立ち上がっており、しかもその反射率は低い。

これに対して、サンプル３では、５８０ｎｍ付近から赤の波長域にかけてシェード及びフェースの反射率が立上っているが、その立上りは低い。一方、ハイライト反射率は赤の波長域で大きく立ち上がっており、色の深み感、陰影感が強いことがわかる。波長６９０ｎｍでの、ハイライト反射率とフェース反射率の差、並びにハイライト反射率とシェード反射率の差は、それぞれ３０％以上６０％以下の範囲に入っている。

なお、上記ハイライト、シェード及びフェースの各反射率は、標準白色板の反射率を１００％として校正した値であり、株式会社村上色彩技術研究所製の変角分光光度計ＧＣＭＳ−４を用いて測定した。

図１４はサンプル１〜３各々の受光角とＹ値（但し、このＹ値は基材表面の平坦部のＹ値ではなく、樹脂成形品のＹ値である。）の関係を示す。サンプル１，２では、ハイライト、シェード及びフェースのＹ値が殆ど同じであるが、サンプル３では、シェードからフェース、ハイライトと正反射方向に近づくに従って、Ｙ値が増大している。サンプル３の場合、ハイライトとフェースのＹ値の差は６以上１０以下の範囲に入っており、フェースとシェードのＹ値の差は０．５以上１．５以下の範囲に入っている。Ｙ値の測定には株式会社村上色彩技術研究所製の変角分光光度計ＧＣＭＳ−４を用いた。

図１５〜図２０各々は表面が平坦な基材と表面に凹凸模様を有する基材のＹ値を比較したグラフであり、色相の違い（ブラック、ホワイト及びシルバー）及び凹凸模様の違い（木目調（凹凸高さ５５μｍ）とメッシュ（凹凸高さ１１８μｍ））が基材のＹ値に及ぼす影響をみたものである。Ｙ値の測定には株式会社トプコンテクノハウス製の２Ｄ色彩輝度計ＵＡ−２００を用いた。図１５〜図２０の横軸はピクセルである。

図１５及び図１６に示すように、色相がブラックであるときは、凹凸模様が木目調であってもメッシュであっても、平坦な基材と凹凸模様を有する基材のＹ値の差は小さい。従って、この場合は、表層を通して観察しても凹凸模様があまり強調されないことがわかる。

図１７及び図１８に示すように、色相がホワイトであるときは、平坦な基材と凹凸模様を有する基材のＹ値の差がブラックの場合よりも大きくなるが、凹凸模様によるＹ値の振れ幅は大きくない。従って、表層を通して観察しても凹凸模様がそれほど強調されないことがわかる。

これに対して、図１９及び図２０に示すように、色相がシルバーになると、平坦な基材と凹凸模様を有する基材のＹ値の差が大きくなり（Ｙ値の平均値の差は５０以上）、凹凸模様によるＹ値の振れ幅も大きくなる。従って、表層を通して凹凸模様を観察したとき、凹凸模様が強調されることがわかる。

１ 樹脂成形品
２ 基材
３ 表層
４ 凹凸模様
５ 射出成形機
６ 一次キャビティ型
７ 二次キャビティ型
８ コア型
１２ 第１樹脂材料
１４ 第２樹脂材料
１６ 第１成形用キャビティ
１７ 第２成形用キャビティ

Claims (5)

1. 基材と、該基材の表面を覆う透光性を有する表層とを備えた樹脂成形品であって、
   上記基材と上記表層の界面に凹凸模様が形成されており、
   各々ＸＹＺ表色系における標準白色板のＹ値を１００％として校正した、入射角が４５度であり、受光角が＋３０度であるときの反射光のＹ値をハイライトＹ値とし、入射角が４５度であり、受光角が−３０度であるときの反射光のＹ値をシェードＹ値としたときの、上記基材表面の平坦部のハイライトＹ値とシェードＹ値の差が５以上であり、
   上記表層の全光線透過率が５％以上５０％以下であり、
   上記凹凸模様の凹凸高さが５μｍ以上７００μｍ以下であり、
   上記表層の厚さが０．８ｍｍ以上８ｍｍ以下であることを特徴とする樹脂成形品。
2. 請求項１において、
   上記表層が着色材を含有することを特徴とする樹脂成形品。
3. 請求項１又は請求項２において、
   上記ハイライトＹ値とシェードＹ値の差が１０以上であることを特徴とする樹脂成形品。
4. 請求項１に記載された樹脂成形品の製造方法であって、
   上記凹凸模様を形成するためのシボが加工された成形面を有する第１成形用キャビティに第１樹脂材料を射出することにより、表面に上記シボに対応する凹凸模様を有する上記基材及び上記表層のうちの一方を形成し、
   上記基材及び上記表層のうちの一方の上記凹凸模様が形成された面上に第２成形用キャビティを形成し、
   上記第２成形用キャビティに第２樹脂材料を射出することにより、上記基材及び上記表層のうちの他方を形成することを特徴とする樹脂成形品の製造方法。
5. 請求項４において、
   上記第１樹脂材料は光輝材及び／又は無機顔料を含有し、該第１樹脂材料を上記第１成形用キャビティに射出することにより、表面に上記シボに対応する凹凸模様を有する上記基材を形成し、
   上記第２樹脂材料を上記第２成形用キャビティに射出することにより、上記表層を形成することを特徴とする樹脂成形品の製造方法。