JPH08336842A

JPH08336842A - 成形品及びその製造方法並びに成形用金型装置

Info

Publication number: JPH08336842A
Application number: JP14787295A
Authority: JP
Inventors: Masanobu Senda; 昌伸千田; Yasuhiko Ogisu; 康彦荻巣
Original assignee: Toyoda Gosei Co Ltd
Current assignee: Toyoda Gosei Co Ltd
Priority date: 1995-06-14
Filing date: 1995-06-14
Publication date: 1996-12-24

Abstract

(57)【要約】【目的】成形品の表面の低グロス化を図り、当該低グロ
ス化された成形品を容易に、かつ、長期に渡って安定し
て得られる製造方法等を提供する。【構成】ＳＣ系素材よりなる可動型２の成形面３は予め
シボ加工が施されるとともに、その上からさらに窒素ガ
ス及び水素ガス（水素ガス１に対する窒素ガスの流量比
が０よりも多く３よりも少ない）を導入したイオン窒化
処理が施される。成形面３には所定のイオンが衝突し、
その運動エネルギーや拡散層の形成等によって成形面３
の表面が粗化される。従って、その粗化状態は非常に微
細なものとなり、かかる成形面３により転写成形された
樹脂成形品はいわゆるつや消しの表面を有し、その表面
は低グロス化される。また、窒素イオン等が可動型２の
表層内に拡散してゆくため成形面３表層の硬度が高めら
れ、磨滅されにくくなる。更にイオンの衝突に伴う化学
反応により、成形面３の表面に窒化層が形成され表面が
酸化されにくくなる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、成形品に係り、特に、
樹脂成形品において、その表面の光沢の程度の低い、い
わゆるつや消しの成形品（低グロス成形品）及びその製
造方法並びに当該成形品を得るための成形用金型装置に
関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、このような低グロス成形品を得る
ための技術として、グリッドブラスト、又はサンドブラ
ストと称されるブラスト処理法を挙げることができる。
このブラスト処理法においては、金型の成形面に対し、
金属粗粒、砂、或いは研磨材が照射される。そして、上
記粒子の運動エネルギーによって成形面が削られ、表面
が粗化される。このように、成形面表面が粗化された金
型が用いられることによって、いわゆるつや消しの表面
を有する成形品が転写成形される。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来技術では、以下に示すような問題があった。すなわ
ち、上記技術では、照射する粒子として最も粒径の小さ
い砂を用いた場合であっても、その粒径は数μｍのもの
であった。このため、図５に示すように、金型５１の成
形面５２の粗化を図るのにも限界があり、それ以上低グ
ロスの製品を得るのは困難であった。

【０００４】また、同図に示すように、粗化された金型
５１の成形面５２が剥き出しとなっているため、金型５
１を構成する素材によっては、すぐに錆が生じたり腐食
が起こったりしてしまうおそれがあった。従って、金型
装置の非使用時には、防錆剤を成形面５２に塗布してお
く必要があった。

【０００５】さらに、成形面５２の粗化された部分は、
非常に脆く、樹脂等の当接により摩滅されやすかった。
そのため、成形を繰り返すうちに、成形面５２の微細な
凹凸が削られて消滅してしまい、当初期待していた低グ
ロス製品が得られなくなってしまうおそれがあった。

【０００６】本発明は上記問題点を解決するためになさ
れたものであって、その目的は、表面の低グロス化が図
られた成形品を提供するとともに、当該低グロス化され
た成形品が容易に、かつ、長期に渡って安定して得られ
る成形品の製造方法を提供することにある。さらには、
本発明の別の目的は、かかる低グロス化された成形品を
得ることでき、かつ、耐食性、耐久性の向上を図ること
のできる成形用金型装置を提供することにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、請求項１に記載の発明においては、少なくとも２つ
の金属製の分割型を備え、各分割型の少なくとも１つは
ＳＣ系素材よりなり、当該分割型に形成された成形面の
少なくとも一部には、イオン窒化処理により微細な凹凸
が形成されるとともに、表層部に窒化層が形成されてな
る成形用金型装置が用いられることにより得られた成形
品であって、前記イオン窒化処理は、少なくとも水素ガ
ス及び窒素ガスを導入してなるものであるとともに、水
素ガス１に対する窒素ガスの流量比が０よりも多く３よ
りも少ないものであることをその要旨としている。

【０００８】また、請求項２に記載の発明では、請求項
１に記載の成形品において、前記イオン窒化処理は、前
記成形面のうちの、ブラスト加工及びシボ加工の少なく
とも一方が施された面に対して施されていることをその
要旨としている。

【０００９】さらに、請求項３に記載の発明では、前記
成形品は樹脂材料よりなることをその要旨としている。
併せて、請求項４に記載の発明では、少なくとも２つの
金属製の分割型を備え、各分割型の少なくとも１つはＳ
Ｃ系素材よりなり、当該分割型に形成された成形面によ
り成形品を成形するための成形用金型装置であって、前
記成形面の少なくとも一部にイオン窒化処理により微細
な凹凸を形成するとともに、表層部に窒化層を形成し、
しかも、前記イオン窒化処理は、少なくとも水素ガス及
び窒素ガスを導入してなるものであるとともに、水素ガ
ス１に対する窒素ガスの流量比が０よりも多く３よりも
少ないものであることをその要旨としている。

【００１０】加えて、請求項５に記載の発明では、請求
項４に記載の成形用金型装置において、前記イオン窒化
処理は、前記成形面のうちの、ブラスト加工及びシボ加
工の少なくとも一方が施された面に対して施されている
ことをその要旨としている。

【００１１】さらにまた、請求項６に記載の発明では、
請求項４又は５に記載の成形用金型装置の前記成形面に
より形成されてなるキャビティ内に可塑化された樹脂材
料を充填する工程と、前記樹脂材料を固化させたもの
を、前記成形用金型装置から取り出す工程とを備えた成
形品の製造方法をその要旨としている。

【００１２】なお、上記イオン窒化処理においては、少
なくとも水素ガス及び窒素ガスが導入され、水素ガス１
に対する窒素ガスの流量比が０よりも多く３よりも少な
いものである必要がある。窒素ガスの流量比が０の場合
にはイオン窒化処理が不可能となる。また、窒素ガスの
流量比が３以上の場合には、低グロスの成形品が得られ
ない。

【００１３】また、ＳＣ系素材というのは、機械構造用
炭素鋼であって、ＪＩＳＧ４０５１に規定された鋼材
である。

【００１４】

【作用】上記の発明、特に、請求項４に記載の発明によ
れば、成形用金型装置を構成する分割型のうちの少なく
ともＳＣ系素材よりなる分割型の成形面の少なくとも一
部に、少なくとも水素ガス及び窒素ガスが導入されてイ
オン窒化処理が施される。このため、上記成形面には、
所定のイオンが衝突し、エッチング作用により表面が粗
化され、微細な凹凸が形成される。また、これととも
に、イオンの衝突に伴い、型の表面温度が上昇し、窒素
原子が分割型の表層内に拡散してゆく。さらに、イオン
の衝突に伴う化学反応により、成形面の表面に窒化層が
形成される。従って、これらの作用があいまって、表面
の粗化状態は非常に微細なものとなる。特に、本発明で
は水素ガス１に対する窒素ガスの流量比が０よりも多く
３よりも少ないものであることから、成形面の表面に窒
化層がより一層形成されやすいものとなる。

【００１５】さらに、上記の化学反応により、成形面の
表面に窒化層が形成されることから、表面が酸化されに
くいものとなるとともに、分割型の表層の硬度が高めら
れる。

【００１６】また、請求項５に記載の発明によれば、請
求項４に記載の発明の作用に加えて、成形面の所定の箇
所に、ブラスト加工及びシボ加工の少なくとも一方が施
される。そして、その加工の施された面に対してイオン
窒化処理が施される。このため、一旦、ブラスト加工や
シボ加工でもって比較的大まかに粗化された成形面は、
上記イオン窒化処理にてさらに微細な粗化処理がなされ
ることとなる。

【００１７】一方、請求項１に記載の発明によれば、上
記請求項４に記載の発明の作用を奏する成形用金型装置
が用いられることから、成形品は、その成形面に転写さ
れた表面形状を有することとなる。従って、成形品の表
面は、光沢の程度の低い、低グロス化されたものとな
る。

【００１８】また、請求項２に記載の発明によれば、上
記請求項５に記載の発明の作用を奏する成形用金型装置
が用いられることから、上記請求項１に記載の発明の作
用に加えて、さらに質感の飛躍的な向上が図られうる。

【００１９】さらに、請求項３に記載の発明によれば、
請求項１又は２に記載の発明の作用に加えて、成形品は
樹脂材料よりなり、このようにして得られる樹脂成形品
は、防眩性に優れたものとなる。

【００２０】さらにまた、請求項６に記載の発明によれ
ば、請求項４又は５に記載の成形用金型装置の前記成形
面により形成されてなるキャビティ内に可塑化された樹
脂材料が充填され、その樹脂材料が固化したものが、成
形用金型装置から取り出され、樹脂成形品が得られる。
従って、かかる金型装置を用いるのみで、容易に上述の
作用を奏する成形品を得ることが可能となる。

【００２１】

【実施例】以下、本発明を具体化した一実施例を図面に
基づいて説明する。図１に示すように、本実施例におけ
る成形用金型装置１は、分割型を構成する可動型２及び
図示しない固定型を備えている。これら可動型２及び固
定型は、ＳＣ系素材よりなっている（例えば、大同特殊
鋼株式会社製グレードＰＸＺ表面シボ加工仕上
げ）。これら可動型２及び固定型の一部には、所定の樹
脂製品を成形するための成形面３が形成されている。こ
の成形面３は、固定型の成形面とともに、所定の樹脂製
品を成形するためのキャビティを構成している。また、
成形面３は、予めシボ加工が施されているとともに、そ
の上からさらにイオン窒化処理が施されている。

【００２２】かかるイオン窒化処理に際しては、図２に
示すようなイオン窒化装置４が使用される。すなわち、
イオン窒化装置４は、炉壁５を有するとともに、該炉壁
５内に台座状の直流電極６が設置されている。また、炉
壁５には減圧パイプ７が設けられ、該パイプ７は図示し
ない真空ポンプに連結されている。さらに、前記炉壁５
内には、少なくとも窒素ガスと水素ガスの混合されてな
る原料ガスが供給されるようになっている。

【００２３】次に、上記のイオン窒化装置４を用いた、
可動型２の成形面３のイオン窒化処理方法の一例につい
て、説明する。まず、図３に示すように、成形面３が予
めシボ加工されてなる可動型２を用意し、前処理として
トリクロロエタンによる超音波洗浄を約３０分間行う。
この洗浄は脱脂をも兼ねている。なお、かかる洗浄・脱
脂に際してはアセトン、イソプロピルアルコール等を用
いてもよい。その後、可動型２を室温で乾燥させる。

【００２４】次に、前処理工程を経た可動型２を、上記
直流電極６上に載置固定する。そして、真空ポンプにて
炉壁５内を所定圧力（例えば２６．６Ｐａ）まで減圧し
た後原料ガス［ガス圧…２６０〜４００Ｐａ、流量…５
Ｌ／ｍｉｎ、ガス流量比…Ｎ ₂：Ｈ₂：Ｎ₂（８０％）
＋ＣＯ（２０％）＝２：１：１（Ｎ₂：Ｈ₂：ＣＯ＝
２．８：１：０．２）］を炉壁５内に導入する。

【００２５】さらに、上記直流電極６を陽極とし、炉壁
５を陰極として、直流電流８Ａ（電圧５００Ｖ）にてプ
ラズマを発生させ、可動型２を約３０分間で５７５℃ま
で昇温せしめる。その後、可動型２の温度をその一定値
に保持し、所定時間（例えば３時間）、イオン窒化処理
を施す［このときの電流約４Ａ（電圧約６００Ｖ）］。
そして、所定時間経過後、放電のみを停止させ、一定時
間（例えば１．５時間）冷却した後、可動型２を炉壁５
から取り出す。

【００２６】このようにして得られた可動型２は、成形
面３にイオン窒化処理が施されるため、上記成形面３に
は、所定のイオン（窒素イオン、水素イオン等）が衝突
し、その運動エネルギーによるエッチング作用により表
面が粗化され、微細な凹凸が形成される。また、これと
ともに、イオンの衝突に伴い、可動型２の表面温度が上
昇し、窒素原子が分割型の表層内に拡散してゆく。さら
に、イオンの衝突に伴う化学反応により、成形面３の表
面に窒化層が形成される。従って、これらの作用があい
まって、表面の粗化状態は非常に微細なものとなる。特
に、本実施例では、水素ガス１に対する窒素ガスの流量
比が０よりも多く３よりも少ないものであることから、
成形面３の表面に窒化層がより一層形成されやすいもの
となる。

【００２７】上記効果を確認するため、従来のブラスト
処理のみが施された金型装置の分割型のテストピース
（比較例１）と、本実施例の金型装置の分割型のテスト
ピース（実施例１）とについて、６０°の角度からみた
ときの光沢度合いを測定した。なお、光沢度合いの評価
に際してはデジタル変角光沢計ＵＧＶ−５Ｋ及びＳＭカ
ラーコンピュータＳＭ−５を使用し、ＪＩＳＺ８７４
１に従って測定した。

【００２８】実施例１のテストピースのグロス値は
「０．１」であった。これに対し、比較例１のテストピ
ースのグロス値は「１．５」であった。また、それぞれ
の分割型を用いて成形した成形品のテストピースについ
ても同様に測定した。その結果、実施例１の分割型を用
いた場合の成形品のグロス値は「０．８」であったのに
対し、比較例１の分割型を用いた場合の成形品のグロス
値は「２．０」であった。上記の結果からもわかるよう
に、本実施例の金型装置は、その成形面を、光沢度合い
が低く、いわゆる低グロスのものとすることができると
ともに、得られる成形品についても低グロス化を図るこ
とができる。また、本実施例のＳＣ系素材の分割型にお
いては、イオン窒化処理を施すに際して、水素ガス１に
対する窒素ガスの流量比が０よりも多く３よりも少ない
所定のガスを導入することにより、飛躍的に低グロス化
を図ることができることがわかる。

【００２９】本実施例のさらなる作用効果について言及
すると、上記化学反応により可動型２の表面温度が上昇
し、窒素原子が可動型２の表層内に拡散してゆく。従っ
て、可動型２の表層の硬度が高められる。その結果、成
形面３の微細な凹凸の磨滅を抑制することができ、金型
装置１の耐久性の向上を図ることができる。

【００３０】また、イオンの衝突に伴う化学反応によ
り、成形面３の表面に窒化層（Ｆｅ₂Ｎ，Ｆｅ₃Ｎ，Ｆ
ｅ₄Ｎ）が形成される。従って、かかる窒化層の存在に
より、表面が酸化されにくいものとなる。その結果、防
錆剤等を成形面に塗布する必要がなくなり、その分だけ
生産性の向上及びコストダウンを図ることができる。

【００３１】次に、上記のようにして得られた可動型２
等を用いて、樹脂成形品を射出成形した場合の効果につ
いて説明する。本実施例では、図４に示すように、成形
品として例えばインストルメントパネル１１のアウタピ
ース１２を、公知の射出成形法を用い、ポリプロピレン
によって製造することとした。かかるアウタピース１２
は、一般に、図示しないフロントガラス近傍に位置する
ため、フロントガラスへの映り込み防止の要請が高い内
装品である。

【００３２】本実施例によれば、可動型２の成形面３に
イオン窒化処理が施されるため、上述した如く、成形面
３の粗化状態は非常に微細なものとなる。このため、か
かる成形面３により転写成形された樹脂成形品（アウタ
ピース１２）は、いわゆるつや消しの表面を有するとと
もに、その表面は低グロス化されたものとすることがで
きる。

【００３３】また、本実施例では、特に、予めシボ加工
が施された可動型２を用いているので、一旦、シボ加工
でもって比較的大まかに粗化された成形面３は、上記イ
オン窒化処理にてさらに微細な粗化処理がなされること
となる。このため、得られる成形品の質感の飛躍的な向
上が図られうる。すなわち、単に低グロスの成形品（ア
ウタピース１２）が得られるのみならず、その表面の明
度も低いものとなる。

【００３４】これらのことからも、本実施例の成形品に
よれば、優れた防眩性を奏し、特に、自動車の内装品
（例えばインストルメントパネル１１のアウタピース１
２）として使用した場合には、フロントガラス等への映
り込みによる不具合を解消することができるという効果
を奏する。

【００３５】尚、本発明は上記実施例に限定されず、例
えば次の如く構成してもよい。（１）前記実施例では、樹脂成形品、特に、インストル
メントパネル１１のアウタピース１２を得る場合に具体
化したが、その他の内装品をはじめとする各種樹脂成形
品に具体化してもよい。また、例えば金属等のその他の
成形品を成形する場合に具体化してもよい。

【００３６】（２）前記実施例では、可動型２の成形面
３にイオン窒化処理を施す場合に具体化したが、固定
型、その他の分割型の成形面にイオン窒化処理を施す場
合に具体化することもできる。また、成形面３の全てを
イオン窒化処理する必要はなく、少なくとも一部に処理
を施した場合であってもよい。

【００３７】（３）イオン窒化処理に際しての処理条件
は、上記実施例の数値等に何ら限定されるものではな
い。例えば、一酸化炭素ガスの流量比を適宜変更しても
差し支えない。

【００３８】（４）前記実施例では、予めシボ加工を施
した成形面３にイオン窒化処理を施すようにしたが、上
記シボ加工を省略してもよい。また、シボ加工の代わり
にブラスト処理を施してもよい。かかる処理を施した場
合にも、シボ加工と同等の質感の向上を図ることができ
る。さらに、シボ加工とブラスト処理を併用した上で本
発明の処理を施すようにしてもよい。

【００３９】特許請求の範囲の各請求項に記載されない
ものであって、上記実施例から把握できる技術的思想に
ついて以下にその効果とともに記載する。（ａ）請求項１〜６のいずれかに記載の成形品及びその
製造方法並びに成形用金型装置において、前記成形品
は、車両用インストルメントパネルの一部を構成するも
のであることを特徴とする。このような構成とすること
により、優れた防眩性を奏し、特に、フロントガラス等
への映り込みによる不具合を解消することができるとい
う効果を奏する。

【００４０】

【発明の効果】以上詳述したように、本発明の成形品及
びその製造方法によれば、表面の低グロス化が図られた
成形品を得ることができるとともに、当該低グロス化さ
れた成形品が容易に、かつ、長期に渡って安定して得ら
れるという優れた効果を奏する。

【００４１】また、本発明の成形用金型装置によれば、
上記低グロス化された成形品を得ることができるととも
に、耐食性、耐久性の向上を図ることができるという優
れた効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】一実施例における可動型の成形面を示す断面模
式図である。

【図２】イオン窒化処理装置を示す模式図である。

【図３】シボ加工を施した可動型を模式的に示す断面図
である。

【図４】インストルメントパネル等を示す斜視図であ
る。

【図５】従来技術における金型を模式的に示す断面図で
ある。

【符号の説明】

１…成形用金型装置、２…分割型としての可動型、３…
成形面、１２…成形品としてのアウタピース。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】少なくとも２つの金属製の分割型（２）
を備え、各分割型（２）の少なくとも１つはＳＣ系素材
よりなり、当該分割型（２）に形成された成形面（３）
の少なくとも一部には、イオン窒化処理により微細な凹
凸が形成されるとともに、表層部に窒化層が形成されて
なる成形用金型装置（１）が用いられることにより得ら
れた成形品であって、前記イオン窒化処理は、少なくとも水素ガス及び窒素ガ
スを導入してなるものであるとともに、水素ガス１に対
する窒素ガスの流量比が０よりも多く３よりも少ないも
のであることを特徴とする成形品。
【請求項２】前記イオン窒化処理は、前記成形面
（３）のうちの、ブラスト加工及びシボ加工の少なくと
も一方が施された面に対して施されていることを特徴と
する請求項１に記載の成形品。
【請求項３】前記成形品は樹脂材料よりなることを特
徴とする請求項１又は２に記載の成形品。
【請求項４】少なくとも２つの金属製の分割型（２）
を備え、各分割型（２）の少なくとも１つはＳＣ系素材
よりなり、当該分割型（２）に形成された成形面（３）
により成形品を成形するための成形用金型装置であっ
て、前記成形面（３）の少なくとも一部にイオン窒化処理に
より微細な凹凸を形成するとともに、表層部に窒化層を
形成し、しかも、前記イオン窒化処理は、少なくとも水
素ガス及び窒素ガスを導入してなるものであるととも
に、水素ガス１に対する窒素ガスの流量比が０よりも多
く３よりも少ないものであることを特徴とする成形用金
型装置。
【請求項５】前記イオン窒化処理は、前記成形面
（３）のうちの、ブラスト加工及びシボ加工の少なくと
も一方が施された面に対して施されていることを特徴と
する請求項４に記載の成形用金型装置。
【請求項６】請求項４又は５に記載の成形用金型装置
（１）の前記成形面（３）により形成されてなるキャビ
ティ内に可塑化された樹脂材料を充填する工程と、前記樹脂材料を固化させたものを、前記成形用金型装置
から取り出す工程とを備えたことを特徴とする成形品の
製造方法。