KR20180032484A - 수지 성형용 금형 - Google Patents

Abstract

그레인을 가지는 수지 성형품에 있어서, 윤기의 발생 방법을 제어함으로써 질감을 향상시키고, 또한 수지 성형품을 성형 그레인이 형성된 면에 흰 흐림이 발현되는 것을 억제할 수 있는 수지 성형용 금형을 제공한다.
본원의 수지 성형용 금형(10)은, 그레인을 가지는 수지 성형품을 성형하기 위한 수지 성형용 금형이다. 수지 성형용 금형(10)은 성형 금형(12)과, 성형 금형(12)의 내측의 형면에 형성되는 완층층(16)을 포함한다. 완층층(16)은 열경화성 수지와 대략 구형의 미립자(18)의 혼합물로 형성된다. 미립자(18)는, 부피 비중이 0.4g/ml 이상 0.9 g/ml 이하이며, 완층층(16)의 표면에 있어서, 미립자(18)에 기초한 복수의 대략 구형인 광택 조정용 볼록부(20)가 형성된다.

Description

수지 성형용 금형{RESIN MOLDING MOLD}

본 발명은, 수지 성형용 금형에 관한 것이며, 특히, 그레인(grain)이 형성된 면에서의 외관 불량의 발생이 억제된 수지 성형품을 성형하기 위한 수지 성형용 금형에 관한 것이다.

종래, 예를 들면, 자동차의 내장 부품으로서의 수지 성형품, 특히, 창 주위에 배치되는 인스트루먼트·패널이나 가니시(garnish) 등에는, 고급감이 요구되고, 또한, 윤기를 떨어뜨려 창 비침을 방지할 수 있는 수지 성형품이 요망되고 있다. 이와 같은 수지 성형품은, 그레인 가공이라 불리는 표면 가공을 성형 금형에 행하고, 상기 성형 금형을 사용하여 성형된다. 이로써, 수지 성형품의 표면에는, 그레인이라 불리는 미소한 요철(凹凸) 모양이 형성된다. 그러면, 그레인이 형성된 면은, 윤기가 떨어지고[즉, 글로스치(gloss value)가 저하되고], 그 표면에 미묘한 음영이나 감촉이 부여된다.

전술한 바와 같은 그레인을 얻기 위하여, 에칭 가공에 의한 칠공예 그레인이나 샌드블라스트(sand blast) 가공에 의해, 그레인 가공된 성형 금형의 내측면을 더 거칠게 함으로써, 글로스치를 저하시키는 처리를 행하였다(예를 들면, 특허문헌 1을 참조).

[특허문헌 1] 일본공개특허 평11-320627호 공보

[비특허문헌 1] 요코이 히데토시, 마스다 노리미치, 「그레인면에서의 전사 불균일 생성 기구(機構)의 해석」(제23회 플라스틱 성형 가공 학회 연차 대회 강연 예고집, 제131페이지- 제132페이지, 2012년)

그러나, 샌드블라스트에 의하여, 그레인 가공된 성형 금형의 내측면을 거칠게 하는 처리를 행한 경우, 유리 비즈가 부딪히는 영역에 불균일이 생기거나, 성형 금형의 내측면이 가파르게 솟아 있는 상태로 된다. 이 때문에, 수지 성형품이 차가워짐으로써 수축하고, 성형 금형으로부터 수지 성형품을 뺄 때의, 빼내는 방향에 대한 성형 금형의 내측면에서의 돌출에 기인하는 상처(이하, 갉아먹음이라고 함), 또한, 수지 성형품에 대한 잡아당김 또는 마찰에 의한 상처가 생기고, 수지 성형품의 표면에 대하여, 전면적으로 안정되게 윤기를 떨어뜨리는 것이 곤란했다.

또한, 최근, 전술한 바와 같은 그레인이 형성된 일부의 수지 성형품에 있어서, 그레인을 형성한 면을 어느 특정의 방향으로부터 보면 희고 흐리게 보이는, 이른바 「흰 흐림(white blurring)」(또는, 전사 불균일)라는 외관 불량이 나타나는 경우가 있는 것이 분명해졌다(예를 들면, 비특허문헌 1). 이와 같은 「흰 흐림」은, 예를 들면, 그레인의 전사 형상이 부분적으로 경사져 있고, 경사 방향으로부터 조사되면 휘도가 높아짐으로써 발현된다고 말해지고 있지만, 이 「흰 흐림」을 억제하기 위한 수단은, 아직 명확하게는 확립되어 있지 않은 것이 현재 실정이다.

그러므로, 본 발명의 주된 목적은, 그레인을 가지는 수지 성형품에 있어서, 윤기의 발생 방법을 제어함으로써 질감을 향상시키고, 또한 수지 성형품을 성형 그레인이 형성된 면에 흰 흐림이 발현되는 것을 억제할 수 있는 수지 성형용 금형을 제공하는 것이다.

본 발명에 관한 수지 성형용 금형은, 그레인을 가지는 수지 성형품을 성형하기 위한 수지 성형용 금형으로서, 수지 성형용 금형은 성형 금형과, 성형 금형의 형면(型面)에 형성되는 완층층을 포함하고, 완층층은 열경화성 수지와 대략 구형(球形)인 미립자의 혼합물로 형성되고, 미립자는, 부피 비중이 0.4g/ml 이상 0.9g/ml 이하이며, 완층층의 표면에 있어서, 미립자에 기초한 복수의 대략 구형인 광택 조정용 볼록부가 형성되는 것을 특징으로 하는, 수지 성형용 금형이다.

또한, 본 발명에 관한 수지 성형용 금형에서는, 미립자의 입경이, 1.0㎛ 이상 15㎛ 이하인 것이 바람직하다.

또한, 본 발명에 관한 완층층의 두께가 1.0㎛ 이상 20㎛ 이하이며, 또한 미립자의 입경 이상인 것이 바람직하다.

본 발명에 관한 수지 성형용 금형에 의하면, 수지 성형용 금형의 완층층의 표면에 있어서, 대략 구형의 광택 조정용 볼록부가 형성되는 것으로부터, 성형 금형의 형면이 가파르게 솟은 상태가 쉽게 생기지 않는다. 따라서, 상기 수지 성형용 금형을 사용하여 사출 성형함으로써 수지 성형품을 성형하면, 수지 성형품의 그레인 형성면에 형성되는 오목부가 대략 구형으로 형성되므로, 수지 성형품이 냉각 시에 수축해도, 수지 성형용 금형으로부터 빼낼 때의 갉아먹음에 따른, 잡아당김 또는 마찰에 의한 수지 성형품의 표면에 생기는 상처의 발생을 회피할 수 있는 것으로부터, 윤기가 떨어진 수지 성형품을 얻을 수 있고, 또한 그레인 형성면에 흰 흐림이 발현되는 것이 억제된 수지 성형품을 얻을 수 있다.

또한, 상기 수지 성형용 금형을 사용하여 성형된 수지 성형품의 표면에 광이 입사하면, 입사광이 수지 성형품의 대략 구형의 오목부 내표면에 반사되어, 여러 가지 방향으로 반사되는 확산광으로 된다. 입사광은 난반사(亂反射)하므로, 관찰자의 눈에 도달하는 반사광은 적어진다. 수지 성형품의 표면에는, 깊이가 상이한 대략 구형의 오목부가 다수 형성되므로, 수지 성형품 전체의 광택(글로스치)이 저하된다.

이와 같이, 본 발명에 관한 수지 성형용 금형을 사용하여 성형된 수지 성형품의 표면은, 윤기없는 표면 성상(性狀)을 나타내는 것으로부터, 상기 수지 성형품에 대하여, 더 도장을 행할 필요가 없고, 윤기가 떨어짐으로써 질감이 향상된 원하는 수지 성형품을 얻을 수 있다.

또한, 완층층에 함유되는 미립자의 입경이 1.0㎛ 이상 15㎛ 이하인 경우, 그레인 가공에 의해 형성되는 오목부가 매립되지 않기 때문에, 수지 성형품의 그레인 모양의 형상을 유지하면서, 갉아먹음 등의 발생을 회피할 수 있다.

또한, 완층층의 두께가, 1.0㎛ 이상 20㎛ 이하이며, 또한 미립자의 입경 이상인 경우, 완층층의 표면에서의, 미립자에 기초한 복수의 대략 구형인 광택 조정용 볼록부의 형상을 확실하게 유지할 수 있다.

본 발명에 의하면, 그레인을 가지는 수지 성형품에 있어서, 윤기의 발생 방법을 제어함으로써 질감을 향상시키고, 또한 수지 성형품을 성형 그레인이 형성된 면에 흰 흐림이 발현되는 것을 억제할 수 있는 수지 성형용 금형을 제공할 수 있다.

본 발명의 전술한 목적, 그 외의 목적, 특징 및 장점은, 도면을 참조하여 행하는 이하의 발명을 실시하기 위한 형태의 설명으로부터 보다 명백해 질 것이다.

도 1은, 본 발명의 수지 성형용 금형의 일례를 나타낸 단면 도해도이다.
도 2는, 도 1에 나타낸 수지 성형용 금형의 완층층 부분을 확대한 확대 단면도이다.
도 3은, 본 발명에 관한 수지 성형용 금형을 사용하여 사출 성형된 수지 성형품을 빼낸 상태를 나타낸 단면 도해도이다.
도 4는, 실험에 사용한 수지 성형품의 테스트판의 외관을 나타내고, 도 4의 (a)는 정면도이며, 도 4의 (b)는 측면도를 나타낸다.
도 5는, 실험에 사용한 수지 성형품의 흰 흐림의 발생 유무를 확인하기 위해행한 실험 상태를 나타낸 모식도이다.
도 6은, 비즈형의 블라스트를 부딪힘으로써, 윤기를 억제하게 한 성형 금형을 사용하여 사출 성형된 수지 성형품을 빼낸 상태를 나타낸 단면 도해도이다.

1. 수지 성형용 금형

도 1은, 본 발명의 수지 성형용 금형의 일례를 나타낸 단면 도해도이며, 도 2는, 도 1에 나타낸 수지 성형용 금형의 완층층 부분을 확대한 확대 단면도이다. 도 3은, 본 발명에 관한 수지 성형용 금형을 사용하여 사출 성형된 수지 성형품을 빼낸 상태를 나타낸 단면 도해도이다.

수지 성형용 금형(10)은, 성형 금형(12)을 포함한다.

성형 금형(12)은, 적어도 150℃로 가열 가능한 소재를 사용할 수 있고, 예를 들면, 철강 재료, 알루미늄, ZAS 등의 금속 재료나 합성 수지 재료를 사용하여 형성된다. 성형 금형(12)의 형면(12a)은, 예를 들면, 에칭에 의해 그레인 가공이 행해지고, 그 결과, 그레인 성형용 볼록부(14a)와 그레인 성형용 오목부(14b)가 형성되어 있다. 상기 그레인 가공에 의한 그레인 성형용 볼록부(14a)와 그레인 성형용 오목부(14b)의 최대 높이(T)는, 10㎛ 이상인 것이 바람직하다. 10㎛ 미만이면, 후술하는 완층층(16)에 의해 그레인 성형용 오목부(14b)의 부분이 매립되어 버리기 때문이다.

또한, 성형 금형(12)에는 사출 성형을 위한 빼내기 경사(draft angle)가 형성되어 있다. 상기 빼내기 경사는, 그레인 가공에 의한 그레인 성형용 볼록부(14a)와 그레인 성형용 오목부(14b)의 최대 높이(T)와의 관계로 규정되어 있고, 예를 들면, 그레인 성형용 볼록부(14a)와 그레인 성형용 오목부(14b)의 최대 높이(T)가 10㎛인 경우, 약 1도로 설정된다.

그레인 가공은, 가죽 그레인, 기하학 그레인, 칠공예 그레인 등의 요철 형상 모양을 가공하는 것이다. 그레인은, 가죽 그레인 모양, 살결 모양이나 나뭇결 모양, 칠공예 모양, 줄기 모양, 비늘 모양, 대리석 모양, 헤어라인, 기하학 모양, 연마 모양, 도장 모양 등이 포함된다.

그리고, 상기 그레인 가공은, 에칭 이외의 방법에 의해 요철형의 모양이 가공되어도 되고, 예를 들면, 조각이나 기계 가공 또는 연마 마크에 의해 행해져도 된다. 또한, 그레인 가공은, 성형 금형(12)의 형면(12a)에 있어서 부분적으로 요철형의 모양을 가공하도록 해도 된다. 이 경우에는, 그레인 가공이 행해지지 않은 성형 금형(12)의 형면(12a)은, 경면(鏡面)으로 된다.

수지 성형용 금형(10)은, 성형 금형(12)의 형면(12a)의 전체면에 형성되는, 완층층(16)을 포함한다. 그리고, 완층층(16)은, 성형 금형(12)의 형면(12a)의 일부에만 형성되어 있어도 된다.

완층층(16)은, 적어도 열경화성 수지와 미립자(18)를 포함한다. 완층층(16)은, 1.0㎛ 이상 20㎛ 이하의 범위의 두께로 되도록 형성되는 것이 바람직하다. 또한, 완층층(16)의 두께는, 미립자(18)의 입경 이상의 두께인 것이 바람직하다. 또한, 완층층(16)의 두께는, 적어도, 그레인 가공에 의한 그레인 성형용 볼록부(14a)와 그레인 성형용 오목부(14b)의 최대 높이(T)보다 작다. 완층층(16)의 두께가 그레인 가공에 의한 그레인 성형용 볼록부(14a)와 그레인 성형용 오목부(14b)의 최대 높이(T)보다 크면, 수지 성형품에, 그레인 가공을 행할 수 없게 되기 때문이다. 이와 같은 완층층(16)은, 코어 금형 및 캐비티 금형의 양쪽에 형성되어도 되고, 캐비티 금형에만 완층층(16)을 형성해도 된다.

그리고, 완층층(16)의 두께는, 예를 들면, 전자·과전류식 막 두께 합계[산코우 덴시샤(Sankoudenshi Inc.) 제조, 형번: SWT-9100]에 의해 계측할 수 있다.

완층층(16)에 사용되는 열경화성 수지로서는, 내열성, 이형성, 성형 금형(12)의 형면(12a)과의 접착성, 내마모성 등이 요구된다. 내열성으로서는, 100℃ 미만의 온도에서 용융되지 않는 것이 바람직하고, 열경화성 수지의 경화 온도가, 성형 금형(12)의 내열 온도에 맞추어 설정된다. 예를 들면, 알루미늄이나 ZAS 등의 융점이 낮은 재료로 형성된 성형 금형(12)에 완층층(16)을 형성하는 경우에는, 금형 재료의 내열 온도에 맞추어, 100℃ 이상 150℃ 이하의 온도 범위에서 경화되는 열경화성 수지가 사용된다. 내마모성으로서는, 사출 성형 시의 수지의 용융물의 흐름에 대하여, 내성이 충분히 있는 것이 바람직하다. 예를 들면, 합성 수지에 의한 성형, 예를 들면, 사출 성형 시에, 1000샷(shot) 이상의 성형에 견딜 수 있는 것이 바람직하다. 수지 성형품의 성형에 있어서는, 동일한 성형 금형(12)으로 수많은 수지 성형품을 성형하기 위해서이다.

또한, 전술한 바와 같은 완층층(16)에 대한 요구를 만족시키기 위하여, 완층층(16)에 사용되는 열경화성 수지는, 단열성이 높은 재료가 사용된다. 예를 들면, 완층층(16)에 사용되는 열경화성 수지로서는, 열전도율이 0.10W/m·K 이상 0.99 W/m·K 이하의 열경화성 수지가 사용된다.

완층층(16)에 사용되는 열경화성 수지로서는, 페놀 수지, 알키드 수지, 멜라민 요소 수지, 에폭시 수지, 폴리우레탄 수지, 실리콘 수지, 염화고무계 수지, 아세트산비닐 수지, 아크릴 수지, 염화비닐 수지, 불소 수지, 셀룰로오스, 폴리스티렌 수지 등이 사용되고, 단체(單體) 및 공중합체 모두 사용할 수 있다.

완층층(16)에 함유되는 미립자(18)는, 유연성을 가지는 우레탄 또는 아크릴의 분립체가 사용된다. 미립자(18)는, 완층층(16)의 표층 근방에 집중하여 존재한다. 미립자(18)는, 완층층(16)에 함유되는 열경화성 수지에 대하여, 비중이 가벼운 것이 사용된다. 미립자(18)는, 부피 비중이 0.4g/ml 이상 0.9 g/ml 이하이다. 부피 비중이 0.4g/ml보다 작으면 취급이 곤란하게 된다. 또한, 부피 비중이 0.9 g/ml보다 크면, 미립자(18)가 완층층(16)의 표층 근방에 존재하기 어려워진다. 그리고, 미립자(18)는, 진비중(眞比重)이 1.0g/㎤ 이상 1.3g/㎤ 이하이어도 된다. 진비중이 1.0g/㎤보다 작으면 취급이 곤란하게 된다. 또한, 진비중이 1.3g/㎤보다 크면, 미립자(18)가 완층층(16)의 표층 근방에 존재하기 어려워진다.

또한, 미립자(18)의 재료는, 완층층(16)에 사용되는 열경화성 수지보다 높은 내열성을 가진다. 또한, 미립자(18)의 재료는, 완층층(16)에 사용되는 열경화성 수지에 대한 내용제성을 가진다.

또한, 미립자(18)는 대략 구형이며, 그 입경은, 예를 들면, 1.0㎛ 이상 15㎛ 이하의 범위의 크기이다. 완층층(16)의 두께가 1.0㎛ 이상이기 때문이다. 또한, 미립자(18)의 입경은, 균일하지 않고 랜덤해도 된다. 또한, 미립자(18)는 탄력성을 가지는 것이 바람직하다. 그리고, 미립자(18)의 입경은, 그레인 가공에 의한 그레인 성형용 볼록부(14a)와 그레인 성형용 오목부(14b)의 최대 높이(T)보다 작으므로, 수지 성형품에 행해지는 그레인 가공의 형상에 영향을 주지 않는다.

상기와 같은 미립자(18)를 사용함으로써, 완층층(16)의 표면 부근(상층 측)에는 미립자(18)가 집중적으로 존재하므로, 도 2에 나타낸 바와 같이, 완층층(16)의 표면에는, 상기 미립자(18)에 기초한 복수의 대략 구형인 광택 조정용 볼록부(20)가 형성된다. 상기 복수의 광택 조정용 볼록부(20)에서의 완층층(16)의 표면으로부터의 돌출 높이(t1)는, 광택 조정용 볼록부(20) 각각에 따라 상이한 크기이다. 또한, 복수의 대략 구형인 광택 조정용 볼록부(20) 중 일부는, 미립자(18)가 완층층(16)의 표면으로부터 노출됨으로써 형성되어도 된다. 또한, 완층층(16)의 표면에는, 광택 조정용 볼록부(20)가 형성되지 않은 영역에 있어서, 평면 유지부(22)가 형성된다. 평면 유지부(22)는, 수지 성형품의 성형면에 있어서, 대략 평면을 형성한다. 한편, 완층층(16)에서의 하층 측은, 미립자(18)의 존재수가 적다.

그리고, 미립자(18)의 입경은, 예를 들면, 현미경에 의한 확대 관찰에 의해 측정할 수 있다.

2. 수지 성형용 금형의 제조 방법

다음에, 본 발명에 관한 수지 성형용 금형의 제조 방법에 대하여 설명한다.

먼저, 그레인 가공이 행해진 성형 금형(12)이 준비된다. 이 그레인 가공에 의해, 성형 금형(12)의 형면(12a)에는, 그레인 성형용 볼록부(14a)와 그레인 성형용 오목부(14b)가 형성되어 있다.

성형 금형(12)의 모재는, 적어도 150℃로 가열 가능한 소재를 사용할 수 있으며, 예를 들면, 철강 재료, 알루미늄, ZAS 등의 금속 재료나 합성 수지 재료를 사용할 수 있다.

또한, 성형 금형(12)의 형면(12a)에는, 필요에 따라, 가죽 그레인, 기하학 그레인, 칠공예 그레인 등의 요철 형상 모양의 그레인 가공이 행해진다. 그레인 모양은, 가죽 그레인 모양, 살결 모양이나 나뭇결 모양, 칠공예 모양, 줄기 모양, 비늘 모양, 대리석 모양, 헤어라인, 기하학모양, 연마 모양, 도장 모양 등으로부터 선택된다.

그리고, 후의 공정에 있어서 완층층(16)을 형성하기 위하여, 성형 금형(12)의 형면(12a)이 탈지·세정된다.

다음에, 완층층(16)이 성형 금형(12)의 형면(12a)에 형성된다.

먼저, 완층층(16)을 형성하기 위하여, 열경화성 수지 및 미립자(18)가 준비된다. 그리고, 준비된 열경화성 수지 및 미립자(18)를 용제에 분산한 혼합 용액이 준비된다.

완층층(16)의 형성에 사용되는 열경화성 수지로서는, 페놀 수지, 알키드 수지, 멜라민 요소 수지, 에폭시 수지, 폴리우레탄 수지, 실리콘 수지, 염화고무계 수지, 아세트산비닐 수지, 아크릴 수지, 염화비닐 수지, 불소 수지, 셀룰로오스, 폴리스티렌 수지 등이 사용되고, 단체 및 공중합체 모두 사용할 수 있다.

완층층(16)에 함유되는 미립자(18)는, 유연성을 가지는 우레탄 또는 아크릴의 분립체가 사용된다. 미립자(18)는, 완층층(16)에 함유되는 열경화성 수지에 대하여, 비중이 가벼운 것이 사용된다. 미립자(18)는, 부피 비중이 0.4g/ml 이상 0.9 g/ml 이하이다. 그리고, 미립자(18)는, 진비중이 1.0g/㎤ 이상 1.3 g/㎤ 이하이어도 된다. 또한, 미립자(18)의 재료는, 완층층(16)에 사용되는 열경화성 수지보다 높은 내열성을 가진다. 또한, 미립자(18)의 재료는, 완층층(16)에 사용되는 열경화성 수지에 대한 내용제성을 가진다.

또한, 미립자(18)의 입경은, 예를 들면, 1.0㎛ 이상 15㎛ 이하이며, 성형 금형(12)에 형성되는 상기 그레인 가공에 의한 그레인 성형용 볼록부(14a)와 그레인 성형용 오목부(14b)의 최대 높이보다 작은 입경의 미립자(18)가 선택된다. 또한, 미립자(18)는 대략 구형이며, 그 입경은 균일하지 않고 랜덤해도 된다. 또한, 미립자(18)는 탄력성을 가지는 것이 바람직하다.

완층층(16)의 형성에 사용되는 용제로서는, 프로필렌글리콜모노메틸에테르 아세테이트, 프로필렌글리콜모노메틸에테르, 아세트산 n-부틸, n-부틸알코올, 메틸알코올, 에틸렌글리콜모노메틸에테르아세테이트를 사용할 수 있다.

이어서, 완층층(16)을 형성하기 위하여, 준비된 혼합물은 1.0㎛ 이상 20㎛ 이하의 두께로 되도록, 예를 들면, 분사법에 의해 성형 금형(12)의 형면(12a)에 도공된다.

완층층(16)을 형성하기 위한 혼합 용액의 분사 조건으로서는, 예를 들면, 도포 압력(공기압)이 0.25MPa, 스프레이건의 구경(口徑)이 0.8㎜, 도포 거리가 15cm 이상 40cm 이하의 범위이다. 그리고, 코팅하기 위한 성형 금형(12)의 형면(12a)에 대하여 가능한 한 연직으로부터 분사하도록 한다. 완층층(16)이, 성형 금형(12)의 형면(12a)에 균일하게 코팅되도록 형성하기 위해서이다. 도포하는 장소는, 예를 들면, 도장룸이다.

또한, 완층층(16)의 형성을, 성형 금형(12)의 형면(12a)의 전체면뿐 아니라, 부분적으로 완층층(16)을 형성해도 된다.

그 후, 혼합 용액이 도공된 성형 금형(12)을, 소성(燒成) 온도를 100℃ 이상 150℃ 이하로 하고, 2시간 이상 5시간 이하로 소성함으로써, 성형 금형(12)의 형면(12a)에 완층층(16)이 형성되어, 수지 성형용 금형(10)을 얻을 수 있다.

3. 수지 성형품

상기 수지 성형용 금형(10)을 사용하여, 가열 용융된 열가소성 수지로 사출 성형을 행한다. 본 수지 성형용 금형(10)을 사용하여 성형되는 열가소성 수지의 재료는, 예를 들면, 폴리프로필렌(PP), 아크릴로니트릴, 부타디엔, 스티렌의 공중합 합성 수지인 ABS 수지, 폴리염화비닐(PVC) 등을 사용할 수 있다. 또한, 수지 성형품의 두께는, 특별히 제한은 없고, 임의의 두께로 성형할 수 있다.

상기 수지 성형용 금형(10)을 사용하여 성형되는 수지 성형품(100)의 표면에는, 도 3에 나타낸 바와 같이, 복수의 대략 구형의 오목부(110)가 복수 형성된다. 상기 복수의 대략 구형의 오목부(110)의 내표면의 깊이는, 대략 구형의 오목부(110) 각각에 따라 상이하다.

종래의 수지 성형용 금형(1)을 사용하여, 그레인이 형성된 수지 성형품을 성형할 때는, 그 수지 성형품의 표면의 윤기를 떨어뜨리기 위해서, 성형 금형(2)의 형면에 대하여, 유리 비즈나 모래 등을 부딪히는 것에 의해, 도 6에 나타낸 바와 같이, 성형 금형의 표면에 미세한 요철면(3)을 형성한 수지 성형용 금형(1)을 사용하여 성형하였다. 이 경우, 유리 비즈나 모래 등을 부딪히는 영역에 불균일이 생기거나, 성형 금형(2)의 형면이 가파르게 솟은 상태가 생기거나 하였다. 이와 같은 표면을 가지는 성형 금형(2)을 사용하여 수지 성형품(4)을 성형하면, 이 수지 성형품(4)의 냉각 시의 수축에 의하여, 성형 금형(1)으로부터 수지 성형품(4)을 빼낼 때, 수지 성형품(4)에 갉아먹음이나 잡아당김 또는 마찰에 의한 상처가 생기기 쉬웠다. 그러므로, 이 상처에 의해, 수지 성형품(4)의 표면에 대하여, 전면적으로 안정되게 윤기를 떨어뜨리는 것이 곤란하며, 또한, 흰 흐림이 발생하는 원인으로도 되었다.

상기 수지 성형용 금형(10)에 의하면, 수지 성형용 금형(10)으로부터 수지 성형품(100)을 빼낼 때, 그레인을 가지는 수지 성형품(100)에 대하여, 갉아먹음이나 잡아당김 또는 마찰에 의한 상처가 생기는 것을 회피할 수 있고, 그레인이 형성된 면에 흰 흐림이 발현되는 것이 억제된 수지 성형품(100)을 얻을 수 있다. 즉, 도 3에 나타낸 바와 같이, 완층층(16)의 표면에 있어서 대략 구형의 광택 조정용 볼록부(20)가 형성되는 것으로부터, 성형 금형(12)의 형면(12a)에 있어서 가파르게 솟은 상태가 쉽게 생기지 않는다.

따라서, 상기 수지 성형용 금형(10)을 사용하여 사출 성형함으로써 수지 성형품(100)을 성형하면, 수지 성형품(100)의 그레인 형성면에 형성되는 오목부(110)가 대략 구형으로 형성되므로, 수지 성형품(100)이 냉각 시에 수축해도, 수지 성형품(100)을 수지 성형용 금형(10)으로부터 빼낼 때의 갉암먹음에 따른, 잡아당김 또는 마찰에 의한 수지 성형품(100)의 표면에 생기는 상처의 발생을 회피할 수 있는 것으로부터, 윤기가 떨어뜨려진 수지 성형품(100)을 얻을 수 있고, 또한 그레인 형성면에 흰 흐림이 발현되는 것이 억제된 수지 성형품(100)을 얻을 수 있다.

또한, 상기 수지 성형용 금형(10)을 사용하여 성형된 수지 성형품(100)의 표면에 광이 입사하면, 입사광이 수지 성형품(100)의 대략 구형의 오목부(110) 내표면에 반사되어, 여러 가지 방향으로 반사되는 확산광으로 된다. 입사광은 난반사하므로, 관찰자의 눈에 도달하는 반사광은 적어진다. 수지 성형품(100)의 표면에는, 깊이가 상이한 대략 구형의 오목부(110)가 다수 형성되므로, 수지 성형품(100) 전체의 광택(글로스치)이 저하된다.

이와 같이, 본 실시 형태에 관한 수지 성형용 금형(10)을 사용하여 성형된 수지 성형품(100)의 표면은, 윤기없는 표면 성상을 나타내므로, 상기 수지 성형품에 대하여, 더 도장을 행할 필요가 없고, 윤기가 떨어짐으로써 질감이 향상된 원하는 수지 성형품(100)을 얻을 수 있다.

또한, 상기 수지 성형용 금형(10)에 의하면, 완층층(16)에 함유되는 미립자(18)의 입경이 1.0㎛ 이상 15㎛ 이하이므로, 그레인 가공에 의해 형성되는 그레인 성형용 오목부(14b)가 매립되지 않기 때문에, 수지 성형품(100)의 그레인 모양의 형상을 유지하면서, 갉아먹음 등의 발생을 회피할 수 있다.

또한, 상기 수지 성형용 금형(10)에 의하면, 완층층(16)의 두께가, 1.0㎛ 이상 20㎛ 이하이며, 또한 미립자(18)의 입경 이상이므로, 완층층(16)의 표면에서의, 미립자(18)에 기초한 복수의 대략 구형인 광택 조정용 볼록부의 형상을 확실하게 유지할 수 있다.

(실험예)

실시예로서 성형 금형(12)에 완층층(16)을 형성한 수지 성형용 금형의 테스트판과 비교예로서 성형 금형에 완층층을 형성하지 않는 수지 성형용 금형의 테스트판을 준비하고, 각각의 수지 성형용 금형의 테스트판 및 이들 수지 성형용 금형으로 성형된 수지 성형품의 테스트판을 평가하는 실험을 행하였다. 평가는, 수지 성형용 금형의 테스트판의 형면 및 수지 성형품의 테스트판의 그레인 형성면의 글로스 치를 계측함으로써 행하였다. 또한, 수지 성형품의 테스트판의 그레인 형성면에서의 흰 흐림의 발생 유무를 확인함으로써 평가를 행하였다.

1. 수지 성형용 금형

(실시예)

실시예 1 내지 실시예 7의 성형 금형의 테스트판의 모재는, 모두 기계 구조용 탄소강(S50C)으로 하였다. 또한, 실시예 1 내지 실시예 7의 수지 성형용 금형의 테스트판의 크기는, 세로 220㎜, 가로 320㎜, 두께 10㎜이다.

또한, 실시예 1 내지 실시예 7에서는, 종래의 방법에 의하여, 각각 상이한 모양의 그레인 가공을 행하였다. 그리고, 실시예 1 내지 실시예 7에 있어서, 상기 그레인 가공에 의한 그레인 성형용 볼록부와 그레인 성형용 오목부의 최대 높이(T)는, 50㎛ 이상으로 하였다. 그리고, 실시예 1 내지 실시예 7의 성형 금형의 테스트판에서의 형면에는, 완층층을 형성하였다. 이들 완층층에 함유되는 수지는 아크릴 수지로 하고, 미립자는 부피 비중이 0.4 g/ml 이상 0.9 g/ml 이하인 우레탄의 미립자로 하였다. 또한, 미립자의 입경은, 1.0㎛ 이상 12㎛ 이하의 미립자로 하였다. 또한, 실시예 1 내지 실시예 7의 성형 금형의 테스트판에서의 형면에 형성되는 완층층의 두께는, 1.0㎛ 이상 20㎛ 이하의 범위 내로 하였다.

실시예 1 내지 실시예 7에 있어서, 완층층을 형성하기 위한 혼합 용액의 분사 조건은 다음과 같이 하였다.

ㆍ 도포 압력(공기압): 0.25MPa

ㆍ 스프레이건의 구경: 0.8㎜

ㆍ 도포 거리: 30㎜ 이상 40㎜ 이하

ㆍ 도포 방향: 성형 금형의 형면에 대하여 가능한 한 연직

ㆍ 도포 장소: 도장룸

ㆍ 도포 두께: 18㎛

(비교예)

비교예 1의 성형 금형의 테스트판은, 실시예 1의 성형 금형에 행해진 그레인 가공과 동일한, 샌드블라스트 및 유리 비즈에 의한 표면 가공을 포함하는 일련의 그레인 가공이 행해져 있고, 또한 완층층이 형성되지 않은 테스트판이다. 이하 마찬가지로, 비교예 2 내지 비교예 7의 성형 금형의 테스트판은, 실시예 2 내지 실시예 7의 각각에 행해진 그레인 가공과 동일한, 샌드블라스트 및 유리 비즈에 의한 표면 가공을 포함하는 일련의 그레인 가공이 행해져 있고, 또한 완층층이 형성되지 않은 테스트판이다. 또한, 비교예 1 내지 비교예 7의 성형 금형의 모재도, 모두 기계 구조용 탄소강(S50C)으로 하였다. 비교예 1 내지 비교예 7의 테스트판의 크기도, 실시예 1 내지 실시예 7의 테스트판의 크기와 동일하게 하였다.

2. 수지 성형품

도 4는, 실험에 사용한 수지 성형품의 테스트판의 외관을 나타내고, 도 4의 (a)는 정면도이며, 도 4의 (b)는 측면도를 나타낸다.

실시예 1 내지 실시예 7 및 비교예 1 내지 비교예 7의 수지 성형품의 성형을 위한 사출 성형은, 기존의 사출 성형 방법으로 행하였다. 또한, 실시예 1 내지 실시예 7 및 비교예 1 내지 비교예 7의 수지 성형품의 재료는, 모두 폴리프로필렌(PP)으로 하였다. 또한, 실시예 1 내지 실시예 7 및 비교예 1 내지 비교예 7의 수지 성형품의 크기는, 세로 200㎜, 가로 300㎜, 두께 약 3㎜으로 하였다.

(계측 방법)

성형 금형(12)의 테스트판의 형면(12a)의 글로스치[Gs(60°)의 광택도]는, 코니카 미놀타사(KONICA MINOLTA, INC.）제조의 광택계(상품명: UNI GLOSS GM-60)를 사용하여 계측하였다. Gs(60°)는, 측정각 60도의 경면 광택(도)을 의미한다.

경면 광택도는, JIS(Z)8741-1997 「경면 광택도-측정 방법」으로 규정된 측정 방법에 준하여, 하기 방법으로 측정하였다. 즉, 상기 규격에 준거하는 경면 광택도 측정 장치를 사용하여 입사각=60°의 조건에서, 표면의 반사율을 측정하였다. 다음에, 이 측정값을, 기준면의 광택도를 100으로 했을 때의 백분율수로 환산하여 경면 광택도로서 나타내었다. 기준면으로서는, 상기 규격에 규정된, 굴절률이 가시 파장 범위 전역에 걸쳐 일정값 1.567인 흑색 유리 기준면을 사용하고, 입사각=60°일 때는, 경면 반사율 10%를 광택도 100으로 규정하였다. 측정을 행하면 전술한 환산을 자동적으로 행하여, 경면 광택도를 출력하는 기능을 가지는 경면 광택 측정 장치인 코니카 미놀타사 제조의 광택계(상품명: UNI GLOSS GM-60)를 사용하여, 입사각=60°의 조건에서, 테스트판 표면의 각 부분을 N=5로 측정하고, 그 평균값을 각 테스트판 표면의 경면 광택도로 하였다. 그리고, 글로스치(광택도)가 낮을수록, 윤기가 떨어진 상태인 것을 의미하고 있다.

또한, 수지 성형품에 관한 테스트판의 표면의 글로스치[Gs(60°)의 광택도]도, 성형 금형의 테스트판의 형면의 글로스치의 계측 방법과 동일한 방법으로 하고, 코니카 미놀타사 제조의 광택계(상품명: UNI GLOSS GM-60)를 사용하여, JIS(Z8741)에 따라 계측하였다.

표 1은, 실시예 1 내지 실시예 7의 평가 결과를 나타낸다.

또한, 표 2는, 비교예 1 내지 비교예 7의 평가 결과를 나타낸다.

[표 1]

[표 2]

성형 금형의 그레인 가공된 형면에서의 글로스치의 평균값에 주목하면, 실시예 1 내지 실시예 7에서는, 1.4에서 1.7의 범위이며, 비교예 1 내지 비교예 7에서는, 5.0에서 11.0인 것으로부터, 완층층을 성형 금형의 형면에 형성함으로써, 윤기가 크게 떨어지는 것이 확인되었다.

또한, 수지 성형품의 그레인 형성면에서의 글로스치의 평균값에 주목하면, 실시예 1 내지 실시예 7에서는, 1.4에서 2.0의 범위이며, 비교예 1 내지 비교예 7에서는, 2.3에서 4.3인 것으로부터, 완층층을 성형 금형의 형면에 형성한 수지 성형용 금형을 사용하여 사출 성형된 수지 성형품 쪽이, 윤기가 크게 떨어지는 것이 확인되었다.

이어서, 수지 성형품의 테스트판의 그레인 형성면에서의 흰 흐림의 발생 유무를 확인하였다.

흰 흐림의 발생 유무의 확인은, 수지 성형품의 테스트판을 소정 조건에 의해 카메라로 촬영하고, 각각 육안으로 확인하였다. 수지 성형품의 테스트판의 그레인 성형면에 대한 촬영은, 도 5에 나타낸 바와 같은 조건에 따라 행하였다. 도 5는, 실험에 사용한 수지 성형품의 흰 흐림의 발생 유무를 확인하기 위해 행한 실험 상태를 나타낸 모식도이다. 즉, 먼저, 테스트판(200)을 기준면으로부터 30° 경사지게 하였다. 그리고, 태양광(L)을 테스트판(200)의 글로스치를 계측하는 면에 조사(照射)시킨 상태에서, 카메라(C)에 의해 기준면에 대하여 평행하게 되는 방향으로 테스트판(200)을 촬영하였다.

흰 흐림의 발생 유무를 확인한 결과, 실시예 1 내지 실시예 7의 수지 성형품의 테스트판에서의 그레인 형성면에서는, 모두 흰 흐림은 발생하지 않았다. 한편, 비교예 1 내지 비교예 7의 수지 성형품의 테스트판에서의 그레인 형성면에서는, 모두 넓은 범위에서 흰 흐림이 발생하고 있는 것이 확인되었다.

이상의 평가 결과로부터, 성형 금형의 형면에 형성되는 완층층이, 부피 비중이 0.4g/ml 이상 0.9 g/ml 이하인 미립자를 함유하고, 상기 미립자에 기초한 복수의 대략 구형의 볼록부가 완층층의 표면에 형성됨으로써, 수지 성형품의 그레인 형성면에 있어서 윤기가 떨어지고 있고, 또한 흰 흐림의 발생도 억제된 수지 성형품의 얻어지는 것이 확인되었다.

10 : 수지 성형용 금형
12 : 성형 금형
12a : 형면
14a : 그레인 성형용 볼록부
14b : 그레인 성형용 오목부
16 : 완층층
18 : 미립자
20 : 광택 조정용 볼록부
22 : 평면 유지부
100 : 수지 성형품
110 : 오목부
T : 그레인 성형용 볼록부와 그레인 성형용 오목부의 최대 높이
t1 : 광택 조정용 볼록부에서의 완층층(16)의 표면으로부터의 돌출 높이
L : 태양광
C : 카메라

Claims (3)

1. 그레인(grain)을 가지는 수지 성형품을 성형하기 위한 수지 성형용 금형으로서,
   상기 수지 성형용 금형은,
   성형 금형 및 상기 성형 금형의 형면에 형성되는 완층층을 포함하고,
   상기 완층층은 열경화성 수지와 대략 구형(球形)인 미립자의 혼합물로 형성되고,
   상기 미립자는, 부피 비중이 0.4g/ml 이상 0.9 g/ml 이하이며,
   상기 완층층의 표면에 있어서, 상기 미립자에 기초한 복수의 대략 구형인 광택 조정용 볼록부가 형성되는,
   수지 성형용 금형.
2. 제1항에 있어서,
   상기 미립자의 입경은, 1.0㎛ 이상 15㎛ 이하인, 수지 성형용 금형.
3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
   상기 완층층의 두께는 1.0㎛ 이상 20㎛ 이하이며, 또한 상기 미립자의 입경 이상인, 수지 성형용 금형.

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