JP6985825B2

JP6985825B2 - 成形部品の製造方法

Info

Publication number: JP6985825B2
Application number: JP2017123667A
Authority: JP
Inventors: 悟竹森
Original assignee: Alps Electric Co Ltd; Alps Alpine Co Ltd
Current assignee: Alps Alpine Co Ltd
Priority date: 2017-06-23
Filing date: 2017-06-23
Publication date: 2021-12-22
Anticipated expiration: 2037-06-23
Also published as: JP2019006010A

Description

本発明は、成形部品および成形部品の製造方法に関する。

従来、成形部品の表面上に凹凸を形成することにより、当該成形部品の表面上にいわゆる梨地加工を施すようにした技術が知られている。このように梨地加工を施すより、防眩効果が得られるようになるため、例えば、成形部品の表面の不自然な光沢感を抑制し、落ち着いた質感を得ることが可能となる。

このような成形部品の表面加工技術に関し、例えば、下記特許文献１には、半硬化状態のトップコート層と、装飾層と、支持基材層とが積層された熱成形用積層シートを、金型を用いてプレス成形することにより、金型表面の凹凸模様をトップコート層に転写しつつ、トップコート層を熱硬化させる技術が開示されている。

また、下記特許文献２には、被塗物に、塗膜形成樹脂に球形樹脂ビーズが配合されてなるベースコート塗料組成物を、被塗物に塗装することにより、ベースコート塗膜を形成し、当該ベースコート塗膜の上に、塗膜形成樹脂に光輝性を有するフレーク顔料が配合されてなるトップコート塗料組成物を塗装することにより、鋳物の様な質感のある塗膜を形成する技術が開示されている。

特開２００７−６２２５４号公報特許第４２６５４７３号公報

しかしながら、上記したような、金型表面の凹凸を転写する方法や、球形樹脂ビーズを含んだ塗料を塗装する方法では、トップコート層に十分な凹凸を形成することができず、よって、十分な防眩効果を得ることができなかった。また、従来、成形部品の耐薬品性を向上させたりするためには、トップコート層の膜厚寸法を大きくする必要があり、この場合、従来の方法では、トップコート層を複数層に重ねて形成する必要があり、製造コストが増加する等の問題が生じていた。このようなことから、成形部品において、製造コストを増加させることなく、より好適な表面加工を施すことができるようにすることが求められている。

一実施形態の成形部品は、本体部と、前記本体部の表面にインサート成形されたシート部材と、を備え、前記シート部材は、シート基材と、前記シート基材の表面に形成されたトップコート層と、を有し、前記トップコート層は、ベース層と、前記ベース層の表面から一部が露出した複数の球状のビーズと、を有し、前記ベース層は、前記複数のビーズの隙間に、複数の凹部が形成されている。

一実施形態によれば、成形部品において、製造コストを増加させることなく、より好適な表面加工を施すことができる。

一実施形態に係る成形部品を示す図である。一実施形態に係るシート部材の一部拡大断面図である。一実施形態に係る成形部品の製造方法の手順を示すフローチャートである。一実施形態に係る成形部品が製造されるまでの過程を概念的に示す図である。一実施形態に係る成形部品が製造されるまでの過程を概念的に示す図である。一実施形態に係る成形部品の製造方法（インサート成形工程）における、シート部材の表面に梨地加工が施されるまでの過程を示す図である。一実施形態に係るシート部材の各部の好適な寸法を説明するための図である。一実施例に係る各成形部品の評価結果を示す図である。

以下、図面を参照して、一実施形態について説明する。

（成形部品１０の構成）
図１は、一実施形態に係る成形部品１０を示す図である。図１（ａ）は、成形部品１０の外観斜視図である。図１（ｂ）は、図１に示す成形部品１０のＡ−Ａ断面図である。図１に示す成形部品１０は、特定の装置の一構成部品（例えば、車両用のリモコンキーの押ボタンのノブ部等）として用いられる部品である。特に、成形部品１０は、ユーザによって触れられる部分や、ユーザによって視認される部分に用いられる部品であることが好ましい。

図１に示すように、成形部品１０は、本体部１１と、本体部１１の表面にインサート成形されたシート部材１２とを備えている。本体部１１は、目的の形状に射出成形されるとともに、当該本体部１１の表面にシート部材１２がインサート成形される。シート部材１２は、インサート成形される際に、いわゆる梨地加工が施される。本体部１１には、例えば、ＡＢＳ樹脂、ＰＣ／ＡＢＳ樹脂等の樹脂素材が用いられる。

図２は、一実施形態に係るシート部材１２の一部拡大断面図である。図２に示すように、シート部材１２は、シート基材１２０と、シート基材１２０の表面に形成されたトップコート層１１０とを有して構成されている。

シート基材１２０は、薄いフィルム状の部材である。シート基材１２０には、例えば、ＰＭＭＡ（Polymethyl methacrylate）等の樹脂素材が用いられる。但し、これに限らず、シート基材１２０には、ＰＥＴ（Polyethylene terephthalate）、ＰＣ（Polycarbonate）等の樹脂素材を用いることも可能である。

トップコート層１１０は、ベース層１１２と、ベース層１１２の表面から一部が露出した複数の球状のビーズ１１１とを有している。ベース層１１２においては、複数のビーズ１１１の隙間に、複数の先鋭状の凹部１１３が形成されている。このように、ベース層１１２の表面は、ビーズ１１１による凸部と凹部１１３とが形成されていることにより、いわゆる梨地加工が施されたものとなっている。ベース層１１２には、例えば、紫外線硬化型の樹脂素材（例えば、アクリル樹脂等）が用いられる。ビーズ１１１には、例えば、比較的硬質な樹脂素材（例えば、アクリル樹脂等）が用いられる。

このように、一実施形態に係る成形部品１０は、シート部材１２のトップコート層１１０において、ベース層１１２の表面から複数の球状のビーズ１１１の各々の一部が露出しており、且つ、ベース層１１２の表面における複数のビーズ１１１の隙間に、複数の先鋭状の凹部１１３が形成されている。これにより、一実施形態に係る成形部品１０によれば、複数のビーズ１１１による複数の凸部と、複数の凹部１１３とによる、防眩性により優れた梨地加工が表面に施された、成形部品を提供することができる。また、一実施形態に係る成形部品１０によれば、ベース層１１２となる樹脂素材に複数のビーズ１１１を含有させることによって、１回の印刷工程により、トップコート層１１０に凸部を形成することができるとともに、トップコート層１１０の十分な膜厚を確保することができるため、トップコート層１１０の生成コストを抑制することができる。したがって、一実施形態に係る成形部品１０によれば、製造コストを増加させることなく、より好適な表面加工を施すことができる。

特に、一実施形態に係る成形部品１０は、ベース層１１２において、複数の凹部１１３の各々は、当該ベース層１１２を貫通していない。これにより、一実施形態に係る成形部品１０によれば、表面に有害な薬品が付着した場合であっても、薬品が本体部１１まで到達することを防ぐことができる。したがって、一実施形態に係る成形部品１０によれば、耐薬品性がより高い成形部品１０を提供することができる。

さらに、一実施形態に係る成形部品１０は、複数のビーズ１１１の各々の直径が、ベース層１１２の膜厚寸法よりも大きくなっている。これにより、一実施形態に係る成形部品１０によれば、複数のビーズ１１１の各々の一部を、より確実にベース層１１２の表面から突出させることができる。よって、１回の印刷工程により、トップコート層１１０の十分な膜厚を確保しつつ、トップコート層１１０に凸部をより確実に形成することができる。したがって、一実施形態に係る成形部品１０によれば、製造コストを増加させることなく、より好適な表面加工を施すことができる。

また、一実施形態に係る成形部品１０によれば、複数の凹部１１３に加え、複数のビーズ１１１によってトップコート層１１０に凸部を形成したため、金型３０からの離型性を高めることができ、これにより、例えば、金型３０から成形部品１０を取り外す際に、トップコート層１１０の一部に応力が集中して剥がれてしまう、等の事態の発生を抑制することができる。

（成形部品１０の製造方法）
図３は、一実施形態に係る成形部品１０の製造方法の手順を示すフローチャートである。図４および図５は、一実施形態に係る成形部品１０が製造されるまでの過程を概念的に示す図である。

まず、シート基材１２０の表面に、複数のビーズ１１１が含有された、ベース層１１２となる液状の樹脂素材（例えば、紫外線硬化型のアクリル樹脂等）を印刷して、ベース層１１２の表面から複数のビーズ１１１の各々の一部が露出している状態の、トップコート層１１０を形成する。これにより、図４（ａ）に示すように、シート基材１２０およびトップコート層１１０を有するシート部材１２を生成する（ステップＳ３０１：シート部材生成工程）。ここでは、複数のビーズ１１１の各々の直径を、ベース層１１２の膜厚寸法よりも大きくすることにより、一回の印刷で、トップコート層１１０の十分な膜厚を確保しつつ、ベース層１１２の表面から複数のビーズ１１１の各々の一部をより確実に露出させることができる。また、ここでは、トップコート層１１０のベース層１１２を、半硬化状態にさせる。これにより、例えば、ベース層１１２上で複数のビーズ１１１に流動性をもたせることができ、後のインサート成形工程において、金型３０の複数の突起部３２を、複数のビーズ１１１の隙間に、より確実に入り込ませることができる。

次に、シート部材１２を、３次元形状に加工する（ステップＳ３０２：シート部材加工工程）。具体的には、図４（ｂ）に示すように、フォーミング用の金型２０を用いて、シート部材１２を、当該金型２０の表面に沿った形状に加工する。そして、図４（ｃ）に示すように、シート部材１２の余分な部分（底縁部からはみ出た部分）を切断する。ここで、金型２０の表面形状は、成形部品１０の本体部１１となる形状と略同形状を有している。したがって、シート部材１２を、当該金型２０の表面に沿った形状に加工することにより、シート部材１２が、成形部品１０の本体部１１となる形状と略同形状に加工されることとなる。

次に、成形部品１０の本体部１１を射出成形するとともに、本体部１１の表面にシート部材１２をインサート成形する（ステップＳ３０３：インサート成形工程）。具体的には、図５（ｄ）に示すように、金型３０のキャビティ３１内に、３次元形状に加工されたシート部材１２をセットする。そして、図５（ｅ）に示すように、金型３０のキャビティ３１内に、溶融した状態の、本体部１１となる樹脂素材（例えば、ＡＢＳ樹脂、ＰＣ／ＡＢＳ樹脂等）を射出する。ここで、キャビティ３１の空間形状は、成形部品１０の本体部１１となる形状の反転形状を有している。したがって、キャビティ３１内への樹脂素材の射出により、成形部品１０の本体部１１が目的の形状に射出成形されるとともに、本体部１１の表面にシート部材１２がインサート成形されることとなる。また、キャビティ３１の内面は、複数の先鋭状の突起部３２が形成されており、すなわち、梨地加工が施されている。これにより、シート部材１２の表面には、複数の突起部３２が押し当てられることによって、複数の先鋭状の凹部１１３が形成され、すなわち、キャビティ３１の内面の梨地模様が転写されることとなる。なお射出成形の際の射出圧力は、本体部１１に十分な形状を形成しつつ、シート部材１２のビーズ１１１が押しつぶされない程度（例えば、１５０ＭＰａ）とすることが好ましい。なお、図５（ｅ）では、金型３０（キャビティ３１）の一方側が開放された状態で射出成形しているが、実際には、金型３０と対を成す金型によってキャビティ３１が密閉された状態で、射出成形が行われている。

そして、金型３０から本体部１１を取り出した後、本体部１１の表面に紫外線を照射することにより、当該本体部１１の表面にインサート成形されたシート部材１２のベース層１１２を硬化させる（ステップＳ３０４：硬化工程）。

（シート部材１２の表面に梨地加工が施される過程）
図６は、一実施形態に係る成形部品１０の製造方法（インサート成形工程）における、シート部材１２の表面に梨地加工が施されるまでの過程を示す図である。

図６（ａ）に示すように、金型３０は、キャビティ３１の内面３１ａに、複数の先鋭状の突起部３２が形成されている。そして、本体部１１の表面にシート部材１２をインサート成形する際に、シート部材１２の表面が、射出圧力によってキャビティ３１の内面３１ａに押し当てられる。

これにより、図６（ｂ）に示すように、シート部材１２の表面に形成されたトップコート層１１０において、ベース層１１２の表面、且つ、複数のビーズ１１１の隙間に、複数の先鋭状の突起部３２が突き刺さる。このとき、トップコート層１１０の膜厚寸法（すなわち、ビーズ１１１の直径）は、突起部３２の高さ寸法よりも大きくなっている。また、複数のビーズ１１１は、インサート成形の際の射出圧力によって金型３０との間でつぶされない硬度を有している。このため、複数の突起部３２は、ベース層１１２を貫通することなく（すなわち、ベース層１１２の裏面まで到達することなく）、ベース層１１２の途中まで突き刺さる。また、ビーズ１１１と突起部３２とが接触した場合には、ベース層１１２が半硬化状態であるため、ビーズ１１１が突起部３２同士の間に入り込むように移動する。

これにより、図６（ｃ）に示すように、ベース層１１２の表面、且つ、複数のビーズ１１１の隙間に、複数の先鋭状の凹部１１３が形成されることとなる。すなわち、ベース層１１２の表面は、複数のビーズ１１１による凸部と、複数の凹部１１３とが形成されることとなり、防眩性により優れた梨地加工が施されたものとなる。

以上説明したように、一実施形態に係る成形部品１０の製造方法によれば、複数のビーズ１１１による複数の凸部と、複数の凹部１１３とによる、防眩性により優れた梨地加工が表面に施された、成形部品１０を製造することができる。

（シート部材１２の各部の好適な寸法）
図７は、一実施形態に係るシート部材１２の各部の好適な寸法を説明するための図である。

図７において、ビーズ１１１の直径Ｄは、１０μｍ以上１４μｍであることが好ましい。これにより、例えば、トップコート層１１０の十分な膜厚寸法を確保しつつ、金型３０からの成形部品１０のより優れた離型性を得ることができる。

また、金型３０の突起部３２同士の間隔Ｉは、２０μｍ程度であることが好ましい。また、トップコート層１１０の表面粗さＲｚ（すなわち、金型３０の突起部３２の高さ寸法Ｈ）は、６μｍ以上８μｍ以下であることが好ましい。これらにより、成形部品１０の表面に十分な凹凸を形成することができるため、例えば、成形部品１０のより優れた防眩性を得ることができる。

なお、ビーズ１１１の硬度は、１０％圧縮荷重で１．５０ｋｇｆ／ｍｍ^２以上（例えば、１．８５ｋｇｆ／ｍｍ^２）であることが好ましく、１０％圧縮荷重で２．００ｋｇｆ／ｍｍ^２（例えば、２．５０ｋｇｆ／ｍｍ^２）であることがより好ましい。これにより、インサート成形の際にビーズ１１１がつぶれ難くなり、金型３０の突起部３２がベース層１１２を貫通し難くすることができるため、成形部品１０のより優れた耐薬品性を得ることができる。すなわち、ビーズ１１１の硬度は、射出成型の際の射出圧力との関係から、少なくとも、射出成型の際の射出圧力によってつぶれ難くなる硬度とすることが好ましい。

（実施例）
図８は、一実施例に係る各成形部品の評価結果を示す図である。本実施例では、以下に示すとおり、実施例１、比較例１、比較例２のそれぞれの成形部品を製造し、これらの成形部品について、耐薬品性、防眩性、離形性、しぼムラ有無、エッジ部白化有無、およびコストを評価した。

＜実施例１＞
実施例１では、実施形態で説明した製造方法により、実施形態の成形部品１０と同様の構成を有する成形部品を製造した。但し、実施例１では、トップコート層に、直径１０μｍのアクリル樹脂ビーズ（積水化成品工業株式会社製「ＳＳＸ１１０」、硬さ：３Ｈ）を添加量４０ｗｔ％として含有させた紫外線硬化型アクリル樹脂を用い、当該トップコート層を１層に印刷した成形部品を製造した。この際、トップコート層の表面粗さＲｚを８μｍとした。また、金型３０の突起部３２同士の間隔を２０μｍにした。

＜比較例１＞
比較例１では、シート部材の表面に、トップコート層（ビーズ無、紫外線硬化型アクリル樹脂）を３層に印刷し、当該シート部材を本体部の表面にインサート成形することにより、成形部品を製造した。この際、射出成形時の圧力によって、金型のキャビティの内面にサンドブラスト加工によって形成された凹凸を、トップコート層に転写することにより、成形部品の表面に梨地加工を施した。

＜比較例２＞
比較例２では、シート部材の表面に、トップコート層（ビーズ無、紫外線硬化型アクリル樹脂）を２層に印刷し、当該シート部材を本体部の表面にインサート成形することにより、成形部品を製造した。この際、射出成形時の圧力によって、金型のキャビティの内面にサンドブラスト加工によって形成された凹凸を、トップコート層に転写することにより、成形部品の表面に梨地加工を施した。

＜評価結果＞
図８に示すように、実施例１の成形部品、比較例１，２の成形部品のいずれも、トップコート層によって本体部が覆われているため、良好な耐薬品性が得られた。また、実施例１の成形部品では、比較例１，２の成形部品と比較して、防眩性、離型性、しぼムラ有無、エッジ部白化有無、コストのそれぞれについて、良好な結果が得られた。具体的には、実施例１の成形部品では、比較例１，２の成形部品と比較して、成形部品の表面に十分な凹凸を形成することができたため、より優れた防眩性が得られた。また、実施例１の成形部品では、トップコート層にビーズを含んだことにより、比較例１，２の成形部品と比較して、トップコート層と金型内面との接触面積を軽減することができたため、より優れた離型性が得られた。また、比較例１，２の成形部品では、しぼムラおよびエッジ部白化が見られたが、実施例１の成形部品では、しぼムラおよびエッジ部白化が見られなかった。また、実施例１の成形部品では、比較例１，２の成形部品と比較して、トップコート層の数を最小限（１層）とすることができたため、コスト削減効果が得られた。

以上、本発明の一実施形態について詳述したが、本発明はこれらの実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変形又は変更が可能である。

例えば、上記実施形態に記載の各種寸法および各種素材は、あくまで一例を示すものであり、これらに限定されるものではない。また、上記実施形態において、キャビティ３１に形成されている突起部３２（すなわち、シート部材１２の表面に形成される凹部１１３）を先鋭状としているが、これ以外の形状であってもよい。

１０成形部品
１１本体部
１２シート部材
３０金型
３１キャビティ
３１ａ内面
３２突起部
１１０トップコート層
１１１ビーズ
１１２ベース層
１１３凹部
１２０シート基材

Claims

本体部と、
前記本体部の表面にインサート成形されたシート部材と、
を備えた成形部品の製造方法であって、
シート基材の表面に、複数の球状のビーズが含有された、ベース層となる液状の素材を印刷して、前記ベース層の表面から前記複数の球状のビーズの各々の一部が露出することによる複数の凸部が形成されている状態のトップコート層を形成することにより、前記シート部材を生成するシート部材生成工程と、
前記シート部材を、前記本体部の表面に沿った形状に加工するシート部材加工工程と、
複数の突起部が形成されている、金型のキャビティ内に、前記シート部材加工工程による加工後の前記シート部材をセットし、溶融した状態の、前記本体部となる素材を射出することにより、前記本体部を射出成形するとともに、前記本体部の表面に前記シート部材をインサート成形して、前記シート部材の前記ベース層の表面に、複数の先鋭状の凹部を形成するインサート成形工程と、
前記金型から前記本体部を取り出した後、前記本体部の表面に紫外線を照射することにより、前記本体部の表面にインサート成形された前記シート部材の前記ベース層を硬化させる硬化工程と、
を含むことを特徴とする成形部品の製造方法。
前記金型における前記突起部の高さ寸法は、前記トップコート層の膜厚寸法よりも小さい
ことを特徴とする請求項１に記載の成形部品の製造方法。
前記複数のビーズは、前記シート部材をインサート成形する際の射出圧力によって前記金型との間でつぶされない硬度を有している
ことを特徴とする請求項２に記載の成形部品の製造方法。
シート部材生成工程においては、前記ベース層を、半硬化状態にさせる。
ことを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載の成形部品の製造方法。
前記金型における前記複数の突起部の各々は、先鋭状である
ことを特徴とする請求項１から４のいずれか一項に記載の成形部品の製造方法。