JP6350491B2 - 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、表層成形用金型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、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、言うならば、基材表面の溶損問題である。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。

本発明者は、種々の実験・研究により、表層を射出成形したときに基材表面の凹凸模様が崩れ易い原因の一つは、基材が表層成形用の金型にセットされたときに、該基材に位置ずれを生ずることにあることを突き止めた。

すなわち、基材が金型の設置面に密着せずに浮き上がった状態になり、その結果、基材の表面と金型の表層表面を成形する成形面との間のキャビティのクリアランスが部分的に或いは全体にわたって予定よりも狭くなるという問題である。その状態で樹脂材料がキャビティに射出されると、樹脂材料から加わる圧力で基材が金型の設置面に密着するようになるとしても、樹脂材料が狭いクリアランスを流動していくことから、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大きくなり、凹凸模様の崩れを招き易くなる。

上記問題の解決のために、金型の表層表面を成形する成形面側に表層の厚さに匹敵する高さの突起を設け、この突起を基材の表面に当接して、キャビティのクリアランスを確保することも考えられる。しかし、例えば、複数の突起を基材の周縁部に適宜の間隔をあけて当接した場合、樹脂成形品を離型すると、図１０に示すように、基材２の周縁部の突起が抜けた跡は表層３に切欠きａができた状態になる。そのため、樹脂成形品１に曲げ力が加わると、切欠きａの部分に応力が集中し、そこが破壊の起点となってしまう。

そこで、本発明は、上記課題を解決するために、基材側に突起を設けて上記キャビティのクリアランスを確保するようにした。

ここに開示する樹脂成形品の成形方法は、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た基材の当該表面が可視光線透過性を有する厚さが１．５ｍｍ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金型によって形成する工程と、
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、
上記基材が光輝材及び／又は無機顔料を含有し、
上記キャビティのゲートをフィルムゲートとし、
上記ゲートの幅が１０ｍｍ以上であり、上記ゲートの厚さが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、
上記基材の表面側に上記表層の厚さに匹敵する高さの突起を設けておき、
上記キャビティを形成する工程において、上記金型の上記表層の表面を成形する成形面側に上記突起を当接させることにより、上記基材の表面と上記成形面の間に上記表層の厚さに匹敵するクリアランスを確保することを特徴とする。

この成形方法によれば、型締めしたとき、基材の表面側に設けた突起が金型の表層の表面を成形する成形面側に当接することによって、基材の表面と成形面の間に表層の厚さに匹敵するクリアランスが確保される。よって、樹脂材料がキャビティに射出されたとき、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大きくならず、凹凸模様の崩れ防止に有利になる。従って、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。また、突起が基材側に設けられているから、樹脂成形品の離型後も突起が樹脂成形品に残ることになり、樹脂成形品には破壊の起点となる切欠きができない。

ここに、上記表層の厚さが１．５ｍｍ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。

上記キャビティのゲートがフィルムゲートとされていることにより、樹脂材料がゲートからキャビティに流入したときに基材表面の凹凸模様に対して局部的に強いせん断力が加わることが緩和され、凹凸模様の崩れ防止に有利になる。上記フィルムゲートは、その幅が１０ｍｍ以上であり、その厚さが０．５ｍｍ以上であることが好ましい。

また、上記フィルムゲートは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い。例えば、上記ゲートの幅を１５ｍｍ以上とし、上記ゲートの厚さを１．０ｍｍ以上として、上記ゲートと上記基材表面との間隔は０．５ｍｍ以上とすることが好ましい。また、上記表層の厚さを２．５ｍｍ以上とする場合、上記ゲートの幅を２０ｍｍ以上とし、上記ゲートの厚さを１．５ｍｍ以上として、上記ゲートと上記基材表面との間隔は１．０ｍｍ以上とすることが好ましい。

上記基材は光輝材及び／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。

上記成形方法の好ましい実施形態では、上記突起が上記基材の周縁部に設けられる。これにより、樹脂成形品に残る突起が基材表面の凹凸模様の視認の妨げになることが避けられる。なお、本発明は基材の中央部に突起が設けられることを排除するものではない。

上記フィルム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ることが好ましい。上記ゲートと上記基材表面との間隔を広くとって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。

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、基材の、凹凸高さが５μｍ以上７００μｍ以下である凹凸模様が形成された表面が可視光線透過性を有する厚さが１．５ｍｍ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、基材の表面側に表層の厚さに匹敵する高さの突起を設けておき、基材の表面側に表層を成形するためのキャビティを形成する工程において、上記基材の突起を金型の表層表面を成形する成形面側に当接させることにより、基材の表面と成形面の間に表層の厚さに匹敵するクリアランスを確保するようにするとともに、基材が光輝材及び／又は無機顔料を含有し、キャビティのゲートをフィルムゲートとし、そのゲートの幅を１０ｍｍ以上とし、厚さを０．５ｍｍ以上とし、該ゲートを基材の表面から該基材の厚さ方向に離れた高さに設定したから、樹脂材料をキャビティに射出したときの基材表面の凹凸模様の崩れが少なくなり、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とともに、樹脂成形品には破壊の起点となる切欠きができず、強度的にも有利になる。

樹脂成形品の斜視図。 樹脂成形品を一部断面にした拡大斜視図。 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VI−VI線断面図。 一次成形品の斜視図。 一次成形品を成形する金型の断面図。 一次成形品を用いて樹脂成形品を成形する金型の断面図。 金型側に突起を設けて成形した樹脂成形品の斜視図。

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の表面側（表層３側）の周縁部には表層３の厚さに匹敵する堤状の突起２ａが形成されている。図２に拡大して示すように、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以下であり、表層３の厚さは１．５ｍｍ以上８ｍｍ以下である。

＜樹脂成形品の成形装置＞
図３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。本例の基材成形用キャビティ１２は、周縁部に基材２の突起２ａを成形する突起成形部１２ａを有する。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３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のゲートである。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のゲートである。

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４乃至図６に模式的に示すように、表層成形用キャビティ１３のゲート１８はフィルムゲートである。図４において、１９は基材成形用キャビティ１２のゲート１６で成形されたゲート部、２０は表層形成用キャビティ１３のゲート１８で成形されたゲート部である。

ゲート１８の幅Ｗは５ｍｍ以上であり、該ゲート１８の厚さＴ１は０．５ｍｍ以上である。表層３の厚さＴ２は１．５ｍｍ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。

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Ｔ２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Ｔ１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Ｔ２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Ｔ１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の幅Ｗ、ゲート１８の厚さＴ１、及び表層３の厚さＴ２各々をｍｍ単位で表したとき、凹凸模様の崩れ防止に関する指標値Ｋ＝Ｗ×Ｔ１×Ｔ２は６０以上である。より好ましいのは指標値Ｋが９０以上であることであり、指標値Ｋが１２０以上であることが更に好ましい。

＜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し、周縁部に突起２ａが設けられた基材２が形成される。

型開き後に、ロータリー１１によって、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。この型締めにおいて、図６に示すように、基材２の周縁部の突起２ａが二次キャビティ型７の成形面７ａ側に当接することにより、基材２がコア型８から浮き上がることが阻止される。これにより、基材２の表面と二次キャビティ型７の成形面７ａの間に、表層３の厚さＴ２に匹敵するクリアランスが確保される。

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。

以上のように、基材２の表面と成形面７ａの間に表層３の厚さＴ２に匹敵するクリアランスが確保された状態で第２樹脂材料２３がキャビティ１３に射出されるから、基材２の表面の凹凸模様に加わるせん断発熱及びせん断力が大きくならず、凹凸模様の崩れ防止に有利になる。従って、得られる樹脂成形品１は、表層３を通して基材２の表面の凹凸模様４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。また、突起２ａが基材２側に設けられているから、図１に示すように、突起２ａが樹脂成形品１に残ることになり、樹脂成形品１には破壊の起点となる切欠きができない。

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。

＜樹脂成形品の成形に用いる一次成形品＞
図７は図１に示す樹脂成形品１の成形に用いる一次成形品３１を示す。この一次成形品３１は、表面に凹凸模様４を有する基材２と、基材２の周縁部から基材２の表面側に堤状に突き出た突起２ａと、基材２に一体に連なった樹脂製ゲート部１９とを備えてなる。

基材２と突起２ａとゲート部１９は同じ樹脂材料によって一体に成形されており、基材２の表面と樹脂製ゲート部１９の表面は面一になっている。突起２ａは図１に示す表層３の厚さ（０．８ｍｍ以上８ｍｍ以下）に匹敵する高さに形成されている。凹凸模様４の凹凸高さは５μｍ以上７００μｍ以下、好ましくは、１０μｍ以上３５０μｍ以下である。基材２は光輝材及び／又は無機顔料を含有し、好ましくは光輝材としてアルミフレークを含有する。

一次成形品３１は、図８に一例を示す金型３２を用いて射出成形によって形成することができる。図８において、３３は固定型、３４は可動型であり、固定型３３と可動型３４によって、基材２を成形するキャビティ１２、ランナー１５及びゲート１６が形成されている。キャビティ１２の周縁部には突起２ａを成形する突起成形部１２ａが形成されている。ゲート１６によって樹脂製ゲート部１９が成形される。

図９に示すように、一次成形品３１は、樹脂成形品成形用の金型１４内に挿入される。図９において、４１は固定型、４２は可動型である。一次成形品３１は固定型４１にインサートされ、基材２と可動型４２によって表層成形用のキャビティ１３が形成され、樹脂製ゲート部１９と可動型４３によってゲート１８が形成される。突起２ａが可動型４２に当接することにより、基材２の表面と表層３の表面を成形する可動型４２の成形面４２ａの間に表層３の厚さに匹敵するクリアランスが確保される。

表層成形用の樹脂材料を金型１４に射出すると、樹脂材料が固定型４１と可動型４２によって形成されたランナー１７から樹脂製ゲート部１９を有するゲート１８に流入したとき、流路面の一部の材質が金属から樹脂へ変化することが一因となって、該樹脂材料の流動に乱れを生ずる。その流動の乱れは樹脂材料が樹脂製ゲート部１９を流れていくに従って収まっていく。

樹脂材料がゲート１８からキャビティ１３に流入するとき、ゲート１８の樹脂製ゲート部１９とキャビティ１３の基材２は材質が同じく樹脂であるから、材質の変化に起因する新たな流動の乱れを生ずることがない。従って、樹脂材料は、流動の乱れが収まった状態で、樹脂製ゲート部１９の表面上から基材２の表面上に流入する。

また、突起２ａによって基材２が固定型４１から浮き上がることが阻止され、基材２の表面と可動型４２の成形面４２ａの間に、表層３の厚さに匹敵するクリアランスが確保されるから、基材２の表面の凹凸模様４に加わるせん断発熱及びせん断力が大きくならない。

このように、樹脂材料の流動の乱れ少なくなり、また、基材２の表面の凹凸模様４に加わるせん断発熱及びせん断力が大きくならないから、凹凸模様４が崩れることが避けられる。その結果、得られる樹脂成形品は、可視光線透過性を有する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る。

なお、図７〜図９に示す実施形態は樹脂成形品を一個取りする例であるが、図３に示す２個取りのように多数個取りにすることもできる。

また、上記二色成形及び一次成形品の各実施形態では、基材の周縁部に周方向に連続した突起を設けたが、複数の突起を周方向に間隔をおいて設けるようにしてもよい。

１ 樹脂成形品
２ 基材
２ａ 突起
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 成形面
８ コア型
１３ 表層形成用キャビティ
１４ 金型
１８ ゲート
３１ 一次成形品
４２ａ 成形面

Claims (6)

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た基材の当該表面が可視光線透過性を有する厚さが１．５ｍｍ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金型によって形成する工程と、
   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、
   上記基材が光輝材及び／又は無機顔料を含有し、
   上記キャビティのゲートをフィルムゲートとし、
   上記ゲートの幅が１０ｍｍ以上であり、上記ゲートの厚さが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、
   上記基材の表面側に上記表層の厚さに匹敵する高さの突起を設けておき、
   上記キャビティを形成する工程において、上記金型の上記表層の表面を成形する成形面側に上記突起を当接させることにより、上記基材の表面と上記成形面の間に上記表層の厚さに匹敵するクリアランスを確保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、
   上記突起を上記基材の周縁部に設け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。
4. 請求項１乃至請求項３のいずれか一において、
   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のいずれか一において、
   上記ゲートの幅が１５ｍｍ以上であり、上記ゲートの厚さが１．０ｍｍ以上であり、上記ゲートと上記基材表面との間隔が０．５ｍｍ以上であることを特徴とする樹脂成形品の成形方法。
6. 請求項１乃至請求項５の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。

Images