光輝材を有する熱可塑性樹脂の射出成形体の製造方法、及び射出成形体
【課題】光輝材を有する熱可塑性樹脂を成形する場合において、リブやボスを有するような、比較的複雑な形状であっても光輝材の配向乱れが抑制された射出成形体を得ること。
【解決手段】リブ１２やボス１３を有する部位１４の厚みを、有しない部位１５の厚みよりも０．１ｍｍから３．０ｍｍ厚く設計した金型を用い、平均粒径が１２０μｍ未満の光輝材を有する熱可塑性樹脂を成形する射出成形体の製造方法において、前記金型の温度をキャビティ内の前記熱可塑性樹脂温度が荷重たわみ温度以上を保てるような温度に上げる工程と、前記金型のキャビティ内に溶融した前記熱可塑性樹脂を射出して流し込む工程と、前記金型の温度を下げて前記熱可塑性樹脂を硬化させる工程とを含む。
【解決手段】リブ１２やボス１３を有する部位１４の厚みを、有しない部位１５の厚みよりも０．１ｍｍから３．０ｍｍ厚く設計した金型を用い、平均粒径が１２０μｍ未満の光輝材を有する熱可塑性樹脂を成形する射出成形体の製造方法において、前記金型の温度をキャビティ内の前記熱可塑性樹脂温度が荷重たわみ温度以上を保てるような温度に上げる工程と、前記金型のキャビティ内に溶融した前記熱可塑性樹脂を射出して流し込む工程と、前記金型の温度を下げて前記熱可塑性樹脂を硬化させる工程とを含む。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光輝材を有する熱可塑性樹脂の射出成形体の製造方法、及び射出成形体に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、樹脂成形品の外観品位向上手段としては、塗装を用いることが多い。しかしながら塗装は、揮発性有機化合物や二酸化炭素の排出、リサイクル性の悪化等による環境負荷が大きく、また、塗料との親和性が高い樹脂の選定の必要性や、親和性が低い樹脂を用いる場合に樹脂と塗膜の親和性を高めるためのプライマー処理の必要性、工数増などによりコストが増大するという問題がある。また、外部から擦れやぶつけなどの刺激を受けやすい部品は、塗装がはがれるリスクがあるため、塗装の適用は難しく、外観品位を上げるのが難しかった。これらの問題から、様々な分野で塗装代替技術が検討されている。
【０００３】
塗装代替技術の一つに「光輝材と呼ばれる材料を樹脂に練り込み、成形することによって光輝感を演出する技術」がある。塗装に比べて環境負荷が小さく、工数減によるコストダウンも見込める。
【０００４】
しかしながら、本技術には、光輝材の配向乱れによって外観不良が発生するという課題があり、射出成形においては、金型のキャビティ内での樹脂の流れ方により、光輝材の配向が乱れることがある。
【０００５】
例えば、別方向から流れる樹脂のフローフロントが合流する場合においては、熱可塑性樹脂の合流部で光輝材の配向が乱れるため、光輝材表面での反射強度や反射角度に差が生じ、外観が悪化する。
【０００６】
また、ボスやリブなど、成形品の形状に凹凸がある場合は、該当部で樹脂の流れが乱れるのに伴って光輝材の配向も乱れるため、光輝材表面での反射強度や反射角度に差が生じ、外観が悪化する。
【０００７】
そのため、従来より、外観を向上させる技術が検討されている。
【０００８】
射出成形時には光輝材の配向乱れの発生原因（リブ、ボスなど）を出来るだけ排除した形状とし、後加工により所望の形状とする技術がある（例えば、特許文献１参照）。
【０００９】
また、成形品の意匠裏面とリブとを離間して配設した設計とすることで、リブ起因の光輝材の配向乱れを意匠面に発生させない技術がある（例えば、特許文献２参照）。
【００１０】
また、樹脂の合流部を成形品の非外観部に形成させ、後で切り捨てる技術がある（例えば、特許文献３参照）。
【００１１】
図７は特許文献１に記載された従来の射出成形体を示すものである。図７に示すように、射出成形体１は、光沢材が混在された熱可塑性樹脂材により成形され、成形体本体２と取付部３とをそれぞれ別途に成形した後、成形体本体２と取付部３とを互いに接合する。これにより、成形体本体２の射出成形時には、金型に凹部が形成されていないため、樹脂材の流れに乱れが生じず、ウェルドマークは発生しない。
【００１２】
また、図８は特許文献２に記載された従来の樹脂成形品の側面図である。図８に示すように、樹脂成形品４は、意匠面を構成する本体部５と、本体部５の裏面に突設した補強構造部６とを備え、それらを射出成形で一体成形してなり、補強構造部６は、射出成形時の樹脂流動方向と交差する方向に配向された複数の横リブ７と、横リブ７と直行して延在し横リブ７を相互に連結する縦リブ８との結合体で構成され、各横リブ７は意匠裏面に接続され、縦リブ８は意匠裏面から離間して設置されている。これにより、本体部５の意匠面側で発生するウェルドラインを防止可能であるとともに、射出成形時にゲート部が設定された横リブ７を経由して本体部５に樹脂が流入し、その際に横リブ７から縦リブ８に樹脂が分流して流入速度が低減されることにより、樹脂が噴流状態で意匠面に到達することがなく、フローマークやヒケ等の外観不良を防止できる。
【００１３】
また、図９は特許文献３に記載された従来の成形方法における、切り取り部を設けた成形品を成形した様子を示した模式図である。図９に示すように、成形品９は、外縁部に角を有する成形品であって、外縁部を延長して切り取り部１０を設け、切り取り部にウェルドを発生させる。これにより、切り取り部１０を削除することで、ウェルドラインのない成形品が得られる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１４】
【特許文献１】特開２００４−１８８８８５号公報
【特許文献２】特開２００８−４９６５２号公報
【特許文献３】特開２００６−１０３０５２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１５】
しかしながら、前記従来の特許文献１の方法では、成形品の形状が限定される、別部品の成形や接合が必要なために工数が増える、別部品を成形する場合には別途金型が必要なために金型費用がかかる、などの課題を有していた。
【００１６】
また、前記従来の特許文献２の方法では、本体とリブが離れて形成されているため、強度が弱く、強度が必要な用途には適用できない、などの課題を有していた。
【００１７】
また、前記従来の特許文献３の方法では、使用材料が増えることによりコストＵＰになり、また切り取り部はごみとなるため環境負荷も増える、などの課題を有していた。
【００１８】
また、光輝材の平均粒径が１２０μｍ以上の場合は、単位体積当たりの粒子の数が少ないので、光輝材の配向の状態は目視にて認識しにくくなるために、金型形状や工法での工夫をあまり必要としないが、外観品位という観点では塗装の質感とは程遠い。一方で、塗装同等の品位を目指して光輝材の粒径を小さくすると、単位体積当たりの粒子数が多くなるため、光輝材の配向の状態が目視にて認識しやすくなる。この場合は、金型形状や工法での工夫がかなり必要になる。
【００１９】
本発明は、前記従来の課題を解決するもので、塗装に近い質感を演出するために比較的粒径が小さい、すなわち平均粒径１２０μｍ未満の光輝材を有する熱可塑性樹脂を、リブやボスを有するような比較的複雑な形状に成形する場合において、光輝材の配向乱れが抑制された成形品を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００２０】
前記従来の課題を解決するために、本発明の光輝材を有する熱可塑性樹脂の射出成形体の製造方法は、リブやボスを有する部位の厚みを、有しない部位の厚みより０．１ｍｍから３．０ｍｍ厚くした形状に設計した金型を用いて、平均粒径が１２０μｍ未満の光輝材を有する熱可塑性樹脂を成形するための射出成形体の製造方法であって、前記金型の温度をキャビティ内の前記熱可塑性樹脂を荷重たわみ温度以上に保てる温度まで上げる工程と、前記キャビティ内に溶融した前記熱可塑性樹脂を射出して流し込む工程と、前記金型の温度を下げて前記熱可塑性樹脂を硬化させる工程とを含む射出成形体の製造方法により、射出成形体を得るものである。
【００２１】
平均粒径が１２０μｍ未満の光輝材を有する熱可塑性樹脂を成形する場合であっても、リブやボスを有する部位の厚みを、有しない部位の厚みより０．１ｍｍから３．０ｍｍ厚くした形状に設計した金型を用いること、及び、金型の温度を、キャビティ内の熱可塑性樹脂の温度を荷重たわみ温度以上に保てる温度まで上げることにより、キャビティ内の熱可塑性樹脂の流れの初期段階でリブやボスにより光輝材の配向が乱れても、乱れた光輝材の配向は固定されることなく、その後キャビティ内全体が充填されるまでの流れによって、熱可塑性樹脂が光輝材ごと押し流すように流れるため、光輝材の配向乱れが射出成形体に残らない。
【発明の効果】
【００２２】
本発明の熱可塑性樹脂の射出成形体の製造方法は、平均粒径が１２０μｍ未満の光輝材を有する熱可塑性樹脂を成形する場合において、得ようとする射出成形体の形状が、リブやボスを有するような比較的複雑な形状であっても、光輝材の配向乱れが射出成形体に残らないため、塗装を行うことなく、外観品位に優れた射出成形体を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本発明の実施の形態１における射出成形体の表面の外観図
【図２】本発明の実施の形態１における射出成形体の裏面の外観図
【図３】本発明の実施の形態１における金型のキャビティ内における熱可塑性樹脂の流れを示す模式図
【図４】実施例１における金型のキャビティ内における熱可塑性樹脂の流れを示す模式図
【図５】実施例４における射出成形体裏面の外観図
【図６】実施例４における金型のキャビティ内における熱可塑性樹脂の流れを示す模式図
【図７】従来の射出成形体の断面図
【図８】従来の樹脂成形品の側面図
【図９】従来の切り取り部を設けた成形品を成形した様子を示した模式図
【発明を実施するための形態】
【００２４】
第１の発明は、リブやボスを有する部位の厚みを、有しない部位の厚みより０．１ｍｍから３．０ｍｍ厚くした形状に設計した金型を用いること、及び、金型の温度を、キャビティ内の熱可塑性樹脂を荷重たわみ温度以上に保つ温度まで上げることにより、平均粒径が１２０μｍ未満の光輝材を有する熱可塑性樹脂を成形する場合であっても、キャビティ内の熱可塑性樹脂の流れの初期段階でリブやボスにより光輝材の配向が乱れても、乱れた光輝材の配向は固定されることなく、その後キャビティ内全体が充填されるまでの熱可塑性樹脂の流れによって、熱可塑性樹脂が光輝材ごと押し流すように流れるため、射出成形体から光輝材の配向乱れを消すことができる。
【００２５】
第２の発明は、特に、請求項１の発明の射出成形体の製造方法を、ゲートを、前記金型の厚みを厚くした部位に直結した部位に設けたことにより、より速度差をつけることができるため、より光輝材の配向乱れが消えやすくなる。
【００２６】
第３の発明は、特に、請求項１または２の発明の射出成形体の製造方法により得られる射出成形体である。
【００２７】
射出成形体がリブやボスを有する形状であると、リブやボスへの熱可塑性樹脂の流れ込みや、リブやボスを迂回する流れなど、該当部での熱可塑性樹脂の流れる速度が変化することなどにより熱可塑性樹脂の流れが乱れ、それに伴って光輝材の配向が乱れるが、射出成形体がリブやボスを有する形状であっても請求項１または２に記載の射出成形体の製造方法により、外観品位に優れた射出成形体を得ることができる。
【００２８】
第４の発明は、特に、請求項１から３の熱可塑性樹脂が、ＡＢＳであることを特徴とする射出成形体の製造方法、または射出成形体である。
【００２９】
ＡＢＳは、塗装をされて用いられることが多いが、外部から擦れやぶつけなどの力を受けやすい部品は、塗装がはがれるリスクがあるため、塗装の適用は難しく、外観品位を向上させるのが難しいという課題があった。
【００３０】
一方で、ＡＢＳは、樹脂の中でも得られる製品の光沢が高く、強度やコストとのバランスにも優れ、外観部品としての使用が望まれる樹脂である。
【００３１】
本発明の方法では、熱可塑性樹脂がＡＢＳであることにより、外観品位を向上することができる。
【００３２】
第５の発明は、特に、請求項１から３の熱可塑性樹脂が、ＰＰであることを特徴とする射出成形体の製造方法、または射出成形体である。
【００３３】
ＰＰは塗膜との密着性が悪いことから一般的に塗装が難しく、外観品位を上げるのは難しかった。また、塗装をする場合には、密着性を上げるためのプライマー処理が必要となるため、他の樹脂に塗装を施すよりもコストＵＰになるという課題があった。
【００３４】
一方で、ＰＰは、樹脂の中でも耐薬品性が高く、コストにも優れ、耐薬品性を必要とする外観部品としての使用が望まれる樹脂である。
【００３５】
本発明の方法では、熱可塑性樹脂がＰＰであることにより、外観品位を向上することができる。
【００３６】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。なお、この実施の形態によって本発明が限定されるものではない。
【００３７】
（実施の形態１）
図１は、本発明の第１の実施の形態における射出成形体の表面の外観図、図２の（１）と（２）は、射出成形体の裏面の外観図、図３は、金型のキャビティ内における熱可塑性樹脂の流れを示す模式図である。
【００３８】
図１、２において、射出成形体１１は、平均粒径が１２０μｍ未満の光輝材を有する熱可塑性樹脂からなり、リブ１２やボス１３を有する部位１４の厚みを、有しない部位１５の厚みより０．１ｍｍから３．０ｍｍ厚くしている。
【００３９】
次に、本実施の形態の射出成形体の製造方法について説明する。
【００４０】
まず、金型を開いた状態で、金型の温度を熱可塑性樹脂が荷重たわみ温度以上の温度を保てるような温度まで上げる。次に、金型を閉じて、溶融した熱可塑性樹脂を金型のキャビティ内に射出して流し込む。
【００４１】
このとき、熱可塑性樹脂は、図３の（１）から（７）に示すように、ゲート１６から射出され、キャビティ内を、厚みが厚いリブ１２やボス１３を有する部位１４に優先的に流れ、その後、厚みが薄いリブ１２やボス１３を有しない部位１５に流れていく。
【００４２】
このとき、光輝材の配向乱れは、リブ１２やボス１３を有する部位１４に熱可塑性樹脂が到達したとき（図３の（１）から（４））には、射出成形体１１の表面に発生する。
【００４３】
しかしながら、リブ１２やボス１３を有しない部位１５に熱可塑性樹脂のフローフロントが到達したとき（図３の（５）と（６））には、光輝材の配向乱れは熱可塑性樹脂ごと押し流され、熱可塑性樹脂のフローフロントに移動する。
【００４４】
さらに、キャビティ内に熱可塑性樹脂が充填されたとき（図３の（７））には、光輝材の配向乱れが消える。
【００４５】
熱可塑性樹脂がキャビティ内全体に充填されたら、金型の温度を下げて熱可塑性樹脂を硬化させ、金型を開き、射出成形体１１を得る。
【００４６】
以上のように、本実施の形態においては、用いる材料が光輝材を有する熱可塑性樹脂であり、射出成形体の形状がリブやボスを有する比較的複雑な形状であっても、リブやボスを有する部位の厚みを、有しない部位の厚みより０．１ｍｍから３．０ｍｍ厚くした形状に設計した金型を用いること、及び、金型の温度を、キャビティ内の熱可塑性樹脂を荷重たわみ温度以上に保てる温度まで上げることにより、キャビティ内の熱可塑性樹脂の流れの初期段階でリブやボスにより光輝材の配向が乱れても、光輝材の配向乱れは固定されることなく、その後キャビティ内全体が充填されるまでの流れによって、熱可塑性樹脂が光輝材ごと押し流すように流れるため、射出成形体には光輝材の乱れが残らない。
【００４７】
ここで、本発明の光輝材は、反射、透過、屈折等の作用により光輝感を演出するものであり、具体的には、金属顔料（アルミニウム粉、ブロンズ粉、など）やパール顔料（マイカに金属酸化物を被覆したもの、アルミナに金属酸化物を被覆したもの、ガラスに金属酸化物を被覆したもの、など）などがあるが、特に指定するものではなく、求める外観、コスト、等から自由に選択でき、これらを複数種混合して使用することも可能である。
【００４８】
なお、光輝材は、アスペクト比が大きいほど高い光輝感が得られ、小さいほど配向乱れが目立ちにくくなる。また、粒径は、大きいほど熱可塑性樹脂の単位体積あたりの粒子数が少なくなるため、光輝材の配向乱れは認識しづらくなるが、塗装に近い質感を得るためには、粒径が小さい光輝材を用いるのが望ましく、このときは、単位体積あたりの粒子数が多くなることにより光輝材の配向乱れが見えやすくなる。したがって、本発明の方法は、特に粒径が小さい場合に効果が高い。
【００４９】
また、熱可塑性樹脂に対する光輝材の添加量も、特に指定するものではないが、少なすぎると光輝感が得られず、多すぎると射出成形体の機械的強度が悪化することから、熱可塑性樹脂に対して、重量比で０．２％から７％が望ましい。
【００５０】
また、本発明の熱可塑性樹脂は、ＰＰ（ポリプロピレン）、ＡＢＳ（アクリロニトリルブタジェンスチレン共重合樹脂）、ＰＳ（ポリスチレン）、ＰＣ（ポリカーボネート）、ＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）など、特に指定するものではなく、コスト、外観、機械的物性などを考慮して自由に選択できる。
【００５１】
また、本発明の熱可塑性樹脂は、光輝材の他に、付与したい性能などに合わせて他のフィラーや添加剤など、例えば、繊維状フィラー、酸化防止剤、顔料、難燃剤などを有していてもよい。
【００５２】
また、リブやボスは、補強や他の部品との接合のために設けられる突起状の部位を指すものであり、本実施の形態では、リブとボスの両方を有する形状としたが、いずれかだけを有する形状であってもかまわない。
【００５３】
なお、射出成形体の厚みは、特に指定するものではないが、０．５ｍｍから４．０ｍｍ程度が一般的であり、厚いほうを２．０ｍｍから２．５ｍｍ、薄いほうを１．５ｍｍから１．８ｍｍとするのが、強度とコストと光輝材の配向乱れ抑制の観点から望ましい。
【００５４】
また、射出成形体における厚みの差は、０．１ｍｍ未満であると配向乱れが消えず、３．０ｍｍを超えると成形体の厚みが厚くなることで、リブがなくても強度保持が可能となるため、０．１ｍｍから３．０ｍｍの範囲が望ましい。
【００５５】
また、リブやボスを有する部位と有しない部位の間の厚みは、両者の間の厚みにしても良いし、どちらかと同じ厚みとしても良いし、傾斜をつけて徐々に厚みが変わるようにしても良く、特に指定するものではない。
【００５６】
また、両者の間の部位には、リブやボスがあってもなくても良いが、リブやボスを有する部位よりは、リブやボスが占める体積が少ないことが望ましい。
【００５７】
なお、荷重たわみ温度とは、別名熱変形温度ともいい、ＪＩＳ Ｋ７１９１の方法により得られる。具体的には、試験片の両端を加熱浴槽中で支え、中央の荷重棒によって試験片に所定の曲げ応力（荷重）を加えつつ、加熱媒体の温度を２℃／分の速度で上昇させ、試験片のたわみが所定の量に達したときの加熱媒体の温度を指す。
【００５８】
なお、ＪＩＳ Ｋ７１９１−２においては、荷重が３種記載されているが、本発明では、ＪＩＳ Ｋ７１９１−２ Ｂ法に基づき、０．４５ＭＰａを基準とする。
【００５９】
また、本発明の金型の温度は、上限温度は特に規定していないが、熱可塑性樹脂の分解温度まで上げると、変質してしまうため、分解温度以下であることが必要である。
【００６０】
なお、金型の温度は、キャビティ内の熱可塑性樹脂の温度を荷重たわみ温度以上に保つためには、金型の形状にもよるが、荷重たわみ温度＋２０〜７０℃とすることが望ましい。
【００６１】
実施例にて、本発明をさらに具体的に説明する。なお、この実施例によって本発明が限定されるものではない。
【実施例】
【００６２】
金型の厚み差、金型の温度、熱可塑性樹脂の種類、金型の形状について、［表１］のように検証を行った。
【００６３】
【表１】
【００６４】
（実施例１）
実施例１は、実施の形態１と同じ形状の金型（金型Ａとする）を用いて成形を行った。
【００６５】
厚みは、リブ１２やボス１３を有する部位１４の厚みを２．２ｍｍとし、有しない部位１５の厚みを１．８ｍｍとした。すなわち厚みの差は０．４ｍｍである。
【００６６】
材料は、平均粒径が４０μｍのアルミニウム粉末０．５％と７０μｍのマイカベースのパール顔料３％を、荷重たわみ温度が９６℃のＡＢＳに混合したものを使用した。
【００６７】
なお、金型の温度は、キャビティ内のＡＢＳの温度が荷重たわみ温度以上となるよう、１４０℃とした。
【００６８】
まず、あえてショートショットとし、キャビティ内での熱可塑性樹脂の流れと、光輝材の配向の状態を目視にて確認した。
【００６９】
熱可塑性樹脂は、図３の（１）から（７）に示すように、ゲート１６から射出され、キャビティ内を、厚みが厚いリブ１２やボス１３を有する部位１４に優先的に流れ、その後、厚みが薄いリブ１２やボス１３を有しない部位１５に流れた。
【００７０】
光輝材の配向乱れは、リブ１２やボス１３を有する部位１４に熱可塑性樹脂が到達したとき（図３の（１）から（４））には、射出成形体１１の表面に発生した。
【００７１】
しかしながら、リブ１２やボス１３を有しない部位１５に熱可塑性樹脂のフローフロントが到達したとき（図３の（５）と（６））には、乱れた光輝材の配向は熱可塑性樹脂ごと押し流され、熱可塑性樹脂のフローフロントに移動した。
【００７２】
さらに、キャビティ内に熱可塑性樹脂が充填されたとき（図３の（７））には、光輝材の配向乱れが消えた。
【００７３】
金型の温度が高いことで、いったん光輝材の配向に乱れが生じても、金型と接する表面層が冷やされて固化することがなく、その後の熱可塑性樹脂の流れによって容易に流され、光輝材の配向乱れが消えたと考える。
【００７４】
このように、金型を、リブ１２やボス１３を有する部分１４と、有しない部分１５に厚みの差をつけた設計としたこと、及び、金型の温度を、熱可塑性樹脂の温度が荷重たわみ温度以上となる温度としたことで射出成形体１１の光輝材の配向乱れを消すことができた。
【００７５】
次に、金型の温度の検討を行った。なお、このとき金型の温度以外のパラメーターは変化させていない。
【００７６】
検討の結果、［表２］のように、金型の温度が１４０℃以上で、キャビティ内の熱可塑性樹脂の温度は荷重たわみ温度以上となることを確認し、このときに光輝材の配向乱れが消えることを確認した。
【００７７】
【表２】
【００７８】
なお、配向が×という結果であった金型の温度、８０℃において、ショートショットでキャビティ内での熱可塑性樹脂の流れと光輝材の配向の状態を確認した。
【００７９】
熱可塑性樹脂の流れは同様であったが、光輝材の配向の状態は異なっていた。
【００８０】
光輝材の配向乱れは、リブ１２やボス１３を有する部位１４に熱可塑性樹脂が到達したときには、射出成形体１１の表面に発生した。
【００８１】
その後、リブ１２やボス１３を有しない部位１５に熱可塑性樹脂のフローフロントが到達しても、光輝材の配向乱れは上記の場所のまま動かなかった。
【００８２】
さらに、キャビティ内全体に熱可塑性樹脂が充填されても、光輝材の配向乱れは上記の場所のまま動かなかった。
【００８３】
金型の温度が低いことで、いったん光輝材の配向が乱れると、金型と接する表面層が先に冷やされて固化するため、乱れた光輝材の配向乱れが固定され、その後の熱可塑性樹脂の流れによって流されることなく、射出成形体の表面に光輝材の配向乱れが残ってしまったと考える。
【００８４】
よって、金型の温度は、キャビティ内の熱可塑性樹脂を荷重たわみ温度以上に保つ温度とすることが必要である。
【００８５】
（実施例２）
実施例２は、実施の形態１と同じ形状の金型（金型Ａ）を用いて成形を行った。
【００８６】
厚みは、リブ１２やボス１３を有する部位１４の厚みを１．５ｍｍとし、有しない部位１５の厚みを２．５ｍｍとした。すなわち厚みの差は１．０ｍｍである。
【００８７】
材料は、平均粒径が５μｍのアルミニウム粉末０．３％と５０μｍのマイカベースのパール顔料１．５％を、荷重たわみ温度が１１２℃のＰＰに混合したものを使用した。
【００８８】
なお、金型の温度は、キャビティ内のＰＰの温度が荷重たわみ温度以上となるよう、１４０℃とした。
【００８９】
まず、あえてショートショットとし、キャビティ内での熱可塑性樹脂の流れと、光輝材の配向の状態を目視にて確認した。
【００９０】
熱可塑性樹脂の流れ、光輝材の配向の状態、ともに実施例１と同様であった。
【００９１】
このように、金型を、リブ１２やボス１３を有する部位１４と、有しない部位１５に厚みの差をつけた設計としたこと、及び、金型の温度を、熱可塑性樹脂の温度が荷重たわみ温度以上となる温度としたことで射出成形体１１の光輝材の配向乱れを消すことができた。
【００９２】
次に、金型の温度の検討を行った。なお、このとき金型の温度以外のパラメーターは変化させていない。
【００９３】
検討の結果、［表３］のように、金型の温度が１４０℃以上で、キャビティ内の熱可塑性樹脂の温度は荷重たわみ温度以上となることを確認し、このときに光輝材の配向乱れが消えることを確認した。
【００９４】
【表３】
【００９５】
なお、配向が×という結果であった金型の温度、８０℃において、ショートショットでキャビティ内での熱可塑性樹脂の流れと光輝材の配向の状態を確認した。
【００９６】
これも実施例１と同様であった。
【００９７】
金型の温度が低いことで、いったん光輝材の配向が乱れると、金型と接する表面層が先に冷やされて固化するため、乱れた光輝材の配向が固定され、その後の熱可塑性樹脂の流れによって流されることなく、射出成形体の表面に光輝材の乱れが残ってしまったと考える。
【００９８】
よって、金型の温度は、キャビティ内の熱可塑性樹脂を荷重たわみ温度以上に保つ温度とすることが必要である。
【００９９】
（実施例３）
実施例３は、実施の形態１と同じ形状の金型（金型Ａ）と実施例１と同じ材料を用いて成形を行った。
【０１００】
金型の温度は、キャビティ内のＡＢＳの温度が荷重たわみ温度以上となる温度の代表値として、１４０℃に固定し、厚みの検討を行った。なお、このとき厚み以外のパラメーターは変化させていない。
【０１０１】
検討の結果、［表４］のように、厚みの差が０．１ｍｍ以上で、配向乱れが消えることを確認した。
【０１０２】
【表４】
【０１０３】
なお、配向が×という結果であった厚みの差、リブやボスを有する部位の厚み２．２ｍｍ、有さない部位の厚み２．２ｍｍ、厚みの差は０ｍｍ、において、ショートショットでキャビティ内での熱可塑性樹脂の流れと光輝材の配向の状態を確認した。
【０１０４】
図４は、実施例３における金型のキャビティ内における熱可塑性樹脂の流れを示す模式図である。
【０１０５】
熱可塑性樹脂はゲートから射出され、まず、図４の（１）のように流れた。
【０１０６】
その後、リブ１２やボス１３を有さない部位１５では配向が乱れないが、リブ１２やボス１３を有する部位１４では配向が乱れ、図４の（２）のように充填された。
【０１０７】
このとき、熱可塑性樹脂が最後に流れる部位にリブ１２やボス１３を有しているため、乱れた光輝材の配向が流される距離が不十分であり、射出成形体１１から光輝材の配向乱れは消えなかった。
【０１０８】
また、金型の厚み管理は一般的に０．０１ｍｍ単位でおこなうものであり、リブ１２やボス１３を有する部位１４の厚みを２．２ｍｍ、有さない部位１５の厚みを２．１１ｍｍとして、厚みの差を０．０９ｍｍ設けた場合でもわずかに配向乱れが残った。
【０１０９】
従って、厚みの差は０．１ｍｍ以上必要であると判断する。
【０１１０】
なお、厚みの差が０．１ｍｍ未満であっても、従来特許文献３のように、射出成形体の外縁部に切り取る形状を作って、そこに熱可塑性樹脂が流れるようにすれば光輝材の配向乱れは消えるが、使用する材料が増える、ごみが増えるなどの理由から、望ましい方法ではない。
【０１１１】
また、厚みの差が３．０ｍｍを超える範囲は、射出成形体１１の厚みが厚くなることで、リブ１２を設けることなく必要強度が確保できるため、厚み差をつける必要性が低くなる。このため、本発明では３．０ｍｍを上限と規定した。
【０１１２】
（実施例４）
実施例４は、実施の形態１とは異なる形状の金型（金型Ｂとする）を用いて成形を行った。
【０１１３】
図５の（１）と（２）は、実施例４における射出成形体の裏面の外観図であり、図６は、金型のキャビティ内における熱可塑性樹脂の流れを示す模式図である。
【０１１４】
図５において、射出成形体１７は、リブ１８やボス１９を有する部位２０の厚みを、有しない部位２１より厚くした設計となっている。
【０１１５】
本実施例では、リブ１８やボス１９を有する部位２０の厚みを２．４ｍｍとし、有しない部位２１の厚み２１を１．６ｍｍとした。すなわち厚みの差は０．８ｍｍである。
【０１１６】
材料は、平均粒径が２０μｍのアルミニウム粉末０．２％と２０μｍのマイカベースのパール顔料１％を、荷重たわみ温度が８０℃のＰＰに混合したものを使用した。
【０１１７】
なお、金型の温度は、キャビティ内のＰＰの温度が荷重たわみ温度以上となるよう、１２０℃とした。
【０１１８】
まず、あえてショートショットとし、キャビティ内の熱可塑性樹脂の流れと、光輝材の配向の状態を目視にて確認した。
【０１１９】
熱可塑性樹脂は、図６の（１）から（６）に示すように、リブ１８やボス１９を有する部位２０に直結したゲート２２から射出され、厚みの厚いリブ１８やボス１９を有する部位２０に優先的に流れ、その後、厚みの薄い有しない部位２１に流れた。
【０１２０】
光輝材の配向乱れは、リブ１８やボス１９を有する部位２０に熱可塑性樹脂が到達したとき（図６の（１）と（２））には射出成形体１７の表面に発生していた。
【０１２１】
しかしながら、リブ１８やボス１９を有しない部位２１に熱可塑性樹脂のフローフロントが到達したとき（図６の（３）から（５））には、乱れた光輝材の配向は熱可塑性樹脂ごと押し流され、熱可塑性樹脂のフローフロントに移動した。
【０１２２】
さらに、キャビティ内に熱可塑性樹脂が充填されたとき（図３の（６））には、光輝材の配向乱れが消えた。
【０１２３】
金型の温度が高いことで、いったん光輝材の配向に乱れが生じても、金型と接する表面層が冷やされて固化することがなく、その後の熱可塑性樹脂の流れによって容易に流され、光輝材の配向乱れが消えたと考える。
【０１２４】
このように、金型を、リブ１８やボス１９を有する部分２０と、有しない部分２１に厚みの差をつけた設計としたこと、及び、金型の温度を、熱可塑性樹脂の温度が荷重たわみ温度以上となる温度としたことで射出成形体１７の光輝材の配向乱れを消すことができた。
【０１２５】
この金型にて、金型の温度の検討を行った。なお、このとき金型の温度以外のパラメーターは変化させていない。
【０１２６】
検討の結果、［表５］のように、金型の温度が１００℃以上で、キャビティ内の熱可塑性樹脂の温度は荷重たわみ温度以上となることを確認し、このときに光輝材の配向乱れが消えることを確認した。
【０１２７】
【表５】
【０１２８】
次に、金型の温度を１２０℃に固定し、厚みについて検討を行った。なお、このとき厚み以外のパラメーターは変化させていない。
【０１２９】
検討の結果、［表６］のように、厚みの差が０．１ｍｍ以上で光輝材の配向乱れが消えることを確認した。
【０１３０】
【表６】
【０１３１】
このように、金型の形状が変わっても、金型の温度と厚み差に対する光輝材の配向の状態の傾向は同じであった。
【０１３２】
なお、本実施例においては、ゲート２２は、リブ１８やボス１９を有する部位２０と直結した部位に設けた。本発明の直結した部位とは、射出直後の熱可塑性樹脂のフローフロントが真っ先に厚みの厚い部位に入るような部位を指す。本実施の形態のように、射出成形体の形状によっては、厚みの厚い部位と直結していなくてもかまわないが、直結した部位にゲートを設けると、より配向乱れが消えやすくなるのでより望ましい。
【産業上の利用可能性】
【０１３３】
以上のように、本発明にかかる光輝材を有する熱可塑性樹脂の射出成形体の製造方法及び射出成形体は、塗装を行うことなく、熱可塑性樹脂中の光輝材により塗装同等の質感を演出することができるため、外観品位を要求される用途に適用できる。例えば、掃除機、冷蔵庫、エアコン、洗濯機、温水洗浄便座、電子レンジ、などの家電製品に利用可能である。また、家電製品に限らず自動車用部品など他の製品にも利用可能である。
【符号の説明】
【０１３４】
１１ 射出成形体
１２ リブ
１３ ボス
１４ リブやボスを有する部位
１５ リブやボスを有しない部位
１７ 射出成形体
１８ リブ
１９ ボス
２０ リブやボスを有する部位
２１ リブやボスを有しない部位
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光輝材を有する熱可塑性樹脂の射出成形体の製造方法、及び射出成形体に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、樹脂成形品の外観品位向上手段としては、塗装を用いることが多い。しかしながら塗装は、揮発性有機化合物や二酸化炭素の排出、リサイクル性の悪化等による環境負荷が大きく、また、塗料との親和性が高い樹脂の選定の必要性や、親和性が低い樹脂を用いる場合に樹脂と塗膜の親和性を高めるためのプライマー処理の必要性、工数増などによりコストが増大するという問題がある。また、外部から擦れやぶつけなどの刺激を受けやすい部品は、塗装がはがれるリスクがあるため、塗装の適用は難しく、外観品位を上げるのが難しかった。これらの問題から、様々な分野で塗装代替技術が検討されている。
【０００３】
塗装代替技術の一つに「光輝材と呼ばれる材料を樹脂に練り込み、成形することによって光輝感を演出する技術」がある。塗装に比べて環境負荷が小さく、工数減によるコストダウンも見込める。
【０００４】
しかしながら、本技術には、光輝材の配向乱れによって外観不良が発生するという課題があり、射出成形においては、金型のキャビティ内での樹脂の流れ方により、光輝材の配向が乱れることがある。
【０００５】
例えば、別方向から流れる樹脂のフローフロントが合流する場合においては、熱可塑性樹脂の合流部で光輝材の配向が乱れるため、光輝材表面での反射強度や反射角度に差が生じ、外観が悪化する。
【０００６】
また、ボスやリブなど、成形品の形状に凹凸がある場合は、該当部で樹脂の流れが乱れるのに伴って光輝材の配向も乱れるため、光輝材表面での反射強度や反射角度に差が生じ、外観が悪化する。
【０００７】
そのため、従来より、外観を向上させる技術が検討されている。
【０００８】
射出成形時には光輝材の配向乱れの発生原因（リブ、ボスなど）を出来るだけ排除した形状とし、後加工により所望の形状とする技術がある（例えば、特許文献１参照）。
【０００９】
また、成形品の意匠裏面とリブとを離間して配設した設計とすることで、リブ起因の光輝材の配向乱れを意匠面に発生させない技術がある（例えば、特許文献２参照）。
【００１０】
また、樹脂の合流部を成形品の非外観部に形成させ、後で切り捨てる技術がある（例えば、特許文献３参照）。
【００１１】
図７は特許文献１に記載された従来の射出成形体を示すものである。図７に示すように、射出成形体１は、光沢材が混在された熱可塑性樹脂材により成形され、成形体本体２と取付部３とをそれぞれ別途に成形した後、成形体本体２と取付部３とを互いに接合する。これにより、成形体本体２の射出成形時には、金型に凹部が形成されていないため、樹脂材の流れに乱れが生じず、ウェルドマークは発生しない。
【００１２】
また、図８は特許文献２に記載された従来の樹脂成形品の側面図である。図８に示すように、樹脂成形品４は、意匠面を構成する本体部５と、本体部５の裏面に突設した補強構造部６とを備え、それらを射出成形で一体成形してなり、補強構造部６は、射出成形時の樹脂流動方向と交差する方向に配向された複数の横リブ７と、横リブ７と直行して延在し横リブ７を相互に連結する縦リブ８との結合体で構成され、各横リブ７は意匠裏面に接続され、縦リブ８は意匠裏面から離間して設置されている。これにより、本体部５の意匠面側で発生するウェルドラインを防止可能であるとともに、射出成形時にゲート部が設定された横リブ７を経由して本体部５に樹脂が流入し、その際に横リブ７から縦リブ８に樹脂が分流して流入速度が低減されることにより、樹脂が噴流状態で意匠面に到達することがなく、フローマークやヒケ等の外観不良を防止できる。
【００１３】
また、図９は特許文献３に記載された従来の成形方法における、切り取り部を設けた成形品を成形した様子を示した模式図である。図９に示すように、成形品９は、外縁部に角を有する成形品であって、外縁部を延長して切り取り部１０を設け、切り取り部にウェルドを発生させる。これにより、切り取り部１０を削除することで、ウェルドラインのない成形品が得られる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１４】
【特許文献１】特開２００４−１８８８８５号公報
【特許文献２】特開２００８−４９６５２号公報
【特許文献３】特開２００６−１０３０５２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１５】
しかしながら、前記従来の特許文献１の方法では、成形品の形状が限定される、別部品の成形や接合が必要なために工数が増える、別部品を成形する場合には別途金型が必要なために金型費用がかかる、などの課題を有していた。
【００１６】
また、前記従来の特許文献２の方法では、本体とリブが離れて形成されているため、強度が弱く、強度が必要な用途には適用できない、などの課題を有していた。
【００１７】
また、前記従来の特許文献３の方法では、使用材料が増えることによりコストＵＰになり、また切り取り部はごみとなるため環境負荷も増える、などの課題を有していた。
【００１８】
また、光輝材の平均粒径が１２０μｍ以上の場合は、単位体積当たりの粒子の数が少ないので、光輝材の配向の状態は目視にて認識しにくくなるために、金型形状や工法での工夫をあまり必要としないが、外観品位という観点では塗装の質感とは程遠い。一方で、塗装同等の品位を目指して光輝材の粒径を小さくすると、単位体積当たりの粒子数が多くなるため、光輝材の配向の状態が目視にて認識しやすくなる。この場合は、金型形状や工法での工夫がかなり必要になる。
【００１９】
本発明は、前記従来の課題を解決するもので、塗装に近い質感を演出するために比較的粒径が小さい、すなわち平均粒径１２０μｍ未満の光輝材を有する熱可塑性樹脂を、リブやボスを有するような比較的複雑な形状に成形する場合において、光輝材の配向乱れが抑制された成形品を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００２０】
前記従来の課題を解決するために、本発明の光輝材を有する熱可塑性樹脂の射出成形体の製造方法は、リブやボスを有する部位の厚みを、有しない部位の厚みより０．１ｍｍから３．０ｍｍ厚くした形状に設計した金型を用いて、平均粒径が１２０μｍ未満の光輝材を有する熱可塑性樹脂を成形するための射出成形体の製造方法であって、前記金型の温度をキャビティ内の前記熱可塑性樹脂を荷重たわみ温度以上に保てる温度まで上げる工程と、前記キャビティ内に溶融した前記熱可塑性樹脂を射出して流し込む工程と、前記金型の温度を下げて前記熱可塑性樹脂を硬化させる工程とを含む射出成形体の製造方法により、射出成形体を得るものである。
【００２１】
平均粒径が１２０μｍ未満の光輝材を有する熱可塑性樹脂を成形する場合であっても、リブやボスを有する部位の厚みを、有しない部位の厚みより０．１ｍｍから３．０ｍｍ厚くした形状に設計した金型を用いること、及び、金型の温度を、キャビティ内の熱可塑性樹脂の温度を荷重たわみ温度以上に保てる温度まで上げることにより、キャビティ内の熱可塑性樹脂の流れの初期段階でリブやボスにより光輝材の配向が乱れても、乱れた光輝材の配向は固定されることなく、その後キャビティ内全体が充填されるまでの流れによって、熱可塑性樹脂が光輝材ごと押し流すように流れるため、光輝材の配向乱れが射出成形体に残らない。
【発明の効果】
【００２２】
本発明の熱可塑性樹脂の射出成形体の製造方法は、平均粒径が１２０μｍ未満の光輝材を有する熱可塑性樹脂を成形する場合において、得ようとする射出成形体の形状が、リブやボスを有するような比較的複雑な形状であっても、光輝材の配向乱れが射出成形体に残らないため、塗装を行うことなく、外観品位に優れた射出成形体を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本発明の実施の形態１における射出成形体の表面の外観図
【図２】本発明の実施の形態１における射出成形体の裏面の外観図
【図３】本発明の実施の形態１における金型のキャビティ内における熱可塑性樹脂の流れを示す模式図
【図４】実施例１における金型のキャビティ内における熱可塑性樹脂の流れを示す模式図
【図５】実施例４における射出成形体裏面の外観図
【図６】実施例４における金型のキャビティ内における熱可塑性樹脂の流れを示す模式図
【図７】従来の射出成形体の断面図
【図８】従来の樹脂成形品の側面図
【図９】従来の切り取り部を設けた成形品を成形した様子を示した模式図
【発明を実施するための形態】
【００２４】
第１の発明は、リブやボスを有する部位の厚みを、有しない部位の厚みより０．１ｍｍから３．０ｍｍ厚くした形状に設計した金型を用いること、及び、金型の温度を、キャビティ内の熱可塑性樹脂を荷重たわみ温度以上に保つ温度まで上げることにより、平均粒径が１２０μｍ未満の光輝材を有する熱可塑性樹脂を成形する場合であっても、キャビティ内の熱可塑性樹脂の流れの初期段階でリブやボスにより光輝材の配向が乱れても、乱れた光輝材の配向は固定されることなく、その後キャビティ内全体が充填されるまでの熱可塑性樹脂の流れによって、熱可塑性樹脂が光輝材ごと押し流すように流れるため、射出成形体から光輝材の配向乱れを消すことができる。
【００２５】
第２の発明は、特に、請求項１の発明の射出成形体の製造方法を、ゲートを、前記金型の厚みを厚くした部位に直結した部位に設けたことにより、より速度差をつけることができるため、より光輝材の配向乱れが消えやすくなる。
【００２６】
第３の発明は、特に、請求項１または２の発明の射出成形体の製造方法により得られる射出成形体である。
【００２７】
射出成形体がリブやボスを有する形状であると、リブやボスへの熱可塑性樹脂の流れ込みや、リブやボスを迂回する流れなど、該当部での熱可塑性樹脂の流れる速度が変化することなどにより熱可塑性樹脂の流れが乱れ、それに伴って光輝材の配向が乱れるが、射出成形体がリブやボスを有する形状であっても請求項１または２に記載の射出成形体の製造方法により、外観品位に優れた射出成形体を得ることができる。
【００２８】
第４の発明は、特に、請求項１から３の熱可塑性樹脂が、ＡＢＳであることを特徴とする射出成形体の製造方法、または射出成形体である。
【００２９】
ＡＢＳは、塗装をされて用いられることが多いが、外部から擦れやぶつけなどの力を受けやすい部品は、塗装がはがれるリスクがあるため、塗装の適用は難しく、外観品位を向上させるのが難しいという課題があった。
【００３０】
一方で、ＡＢＳは、樹脂の中でも得られる製品の光沢が高く、強度やコストとのバランスにも優れ、外観部品としての使用が望まれる樹脂である。
【００３１】
本発明の方法では、熱可塑性樹脂がＡＢＳであることにより、外観品位を向上することができる。
【００３２】
第５の発明は、特に、請求項１から３の熱可塑性樹脂が、ＰＰであることを特徴とする射出成形体の製造方法、または射出成形体である。
【００３３】
ＰＰは塗膜との密着性が悪いことから一般的に塗装が難しく、外観品位を上げるのは難しかった。また、塗装をする場合には、密着性を上げるためのプライマー処理が必要となるため、他の樹脂に塗装を施すよりもコストＵＰになるという課題があった。
【００３４】
一方で、ＰＰは、樹脂の中でも耐薬品性が高く、コストにも優れ、耐薬品性を必要とする外観部品としての使用が望まれる樹脂である。
【００３５】
本発明の方法では、熱可塑性樹脂がＰＰであることにより、外観品位を向上することができる。
【００３６】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。なお、この実施の形態によって本発明が限定されるものではない。
【００３７】
（実施の形態１）
図１は、本発明の第１の実施の形態における射出成形体の表面の外観図、図２の（１）と（２）は、射出成形体の裏面の外観図、図３は、金型のキャビティ内における熱可塑性樹脂の流れを示す模式図である。
【００３８】
図１、２において、射出成形体１１は、平均粒径が１２０μｍ未満の光輝材を有する熱可塑性樹脂からなり、リブ１２やボス１３を有する部位１４の厚みを、有しない部位１５の厚みより０．１ｍｍから３．０ｍｍ厚くしている。
【００３９】
次に、本実施の形態の射出成形体の製造方法について説明する。
【００４０】
まず、金型を開いた状態で、金型の温度を熱可塑性樹脂が荷重たわみ温度以上の温度を保てるような温度まで上げる。次に、金型を閉じて、溶融した熱可塑性樹脂を金型のキャビティ内に射出して流し込む。
【００４１】
このとき、熱可塑性樹脂は、図３の（１）から（７）に示すように、ゲート１６から射出され、キャビティ内を、厚みが厚いリブ１２やボス１３を有する部位１４に優先的に流れ、その後、厚みが薄いリブ１２やボス１３を有しない部位１５に流れていく。
【００４２】
このとき、光輝材の配向乱れは、リブ１２やボス１３を有する部位１４に熱可塑性樹脂が到達したとき（図３の（１）から（４））には、射出成形体１１の表面に発生する。
【００４３】
しかしながら、リブ１２やボス１３を有しない部位１５に熱可塑性樹脂のフローフロントが到達したとき（図３の（５）と（６））には、光輝材の配向乱れは熱可塑性樹脂ごと押し流され、熱可塑性樹脂のフローフロントに移動する。
【００４４】
さらに、キャビティ内に熱可塑性樹脂が充填されたとき（図３の（７））には、光輝材の配向乱れが消える。
【００４５】
熱可塑性樹脂がキャビティ内全体に充填されたら、金型の温度を下げて熱可塑性樹脂を硬化させ、金型を開き、射出成形体１１を得る。
【００４６】
以上のように、本実施の形態においては、用いる材料が光輝材を有する熱可塑性樹脂であり、射出成形体の形状がリブやボスを有する比較的複雑な形状であっても、リブやボスを有する部位の厚みを、有しない部位の厚みより０．１ｍｍから３．０ｍｍ厚くした形状に設計した金型を用いること、及び、金型の温度を、キャビティ内の熱可塑性樹脂を荷重たわみ温度以上に保てる温度まで上げることにより、キャビティ内の熱可塑性樹脂の流れの初期段階でリブやボスにより光輝材の配向が乱れても、光輝材の配向乱れは固定されることなく、その後キャビティ内全体が充填されるまでの流れによって、熱可塑性樹脂が光輝材ごと押し流すように流れるため、射出成形体には光輝材の乱れが残らない。
【００４７】
ここで、本発明の光輝材は、反射、透過、屈折等の作用により光輝感を演出するものであり、具体的には、金属顔料（アルミニウム粉、ブロンズ粉、など）やパール顔料（マイカに金属酸化物を被覆したもの、アルミナに金属酸化物を被覆したもの、ガラスに金属酸化物を被覆したもの、など）などがあるが、特に指定するものではなく、求める外観、コスト、等から自由に選択でき、これらを複数種混合して使用することも可能である。
【００４８】
なお、光輝材は、アスペクト比が大きいほど高い光輝感が得られ、小さいほど配向乱れが目立ちにくくなる。また、粒径は、大きいほど熱可塑性樹脂の単位体積あたりの粒子数が少なくなるため、光輝材の配向乱れは認識しづらくなるが、塗装に近い質感を得るためには、粒径が小さい光輝材を用いるのが望ましく、このときは、単位体積あたりの粒子数が多くなることにより光輝材の配向乱れが見えやすくなる。したがって、本発明の方法は、特に粒径が小さい場合に効果が高い。
【００４９】
また、熱可塑性樹脂に対する光輝材の添加量も、特に指定するものではないが、少なすぎると光輝感が得られず、多すぎると射出成形体の機械的強度が悪化することから、熱可塑性樹脂に対して、重量比で０．２％から７％が望ましい。
【００５０】
また、本発明の熱可塑性樹脂は、ＰＰ（ポリプロピレン）、ＡＢＳ（アクリロニトリルブタジェンスチレン共重合樹脂）、ＰＳ（ポリスチレン）、ＰＣ（ポリカーボネート）、ＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）など、特に指定するものではなく、コスト、外観、機械的物性などを考慮して自由に選択できる。
【００５１】
また、本発明の熱可塑性樹脂は、光輝材の他に、付与したい性能などに合わせて他のフィラーや添加剤など、例えば、繊維状フィラー、酸化防止剤、顔料、難燃剤などを有していてもよい。
【００５２】
また、リブやボスは、補強や他の部品との接合のために設けられる突起状の部位を指すものであり、本実施の形態では、リブとボスの両方を有する形状としたが、いずれかだけを有する形状であってもかまわない。
【００５３】
なお、射出成形体の厚みは、特に指定するものではないが、０．５ｍｍから４．０ｍｍ程度が一般的であり、厚いほうを２．０ｍｍから２．５ｍｍ、薄いほうを１．５ｍｍから１．８ｍｍとするのが、強度とコストと光輝材の配向乱れ抑制の観点から望ましい。
【００５４】
また、射出成形体における厚みの差は、０．１ｍｍ未満であると配向乱れが消えず、３．０ｍｍを超えると成形体の厚みが厚くなることで、リブがなくても強度保持が可能となるため、０．１ｍｍから３．０ｍｍの範囲が望ましい。
【００５５】
また、リブやボスを有する部位と有しない部位の間の厚みは、両者の間の厚みにしても良いし、どちらかと同じ厚みとしても良いし、傾斜をつけて徐々に厚みが変わるようにしても良く、特に指定するものではない。
【００５６】
また、両者の間の部位には、リブやボスがあってもなくても良いが、リブやボスを有する部位よりは、リブやボスが占める体積が少ないことが望ましい。
【００５７】
なお、荷重たわみ温度とは、別名熱変形温度ともいい、ＪＩＳ Ｋ７１９１の方法により得られる。具体的には、試験片の両端を加熱浴槽中で支え、中央の荷重棒によって試験片に所定の曲げ応力（荷重）を加えつつ、加熱媒体の温度を２℃／分の速度で上昇させ、試験片のたわみが所定の量に達したときの加熱媒体の温度を指す。
【００５８】
なお、ＪＩＳ Ｋ７１９１−２においては、荷重が３種記載されているが、本発明では、ＪＩＳ Ｋ７１９１−２ Ｂ法に基づき、０．４５ＭＰａを基準とする。
【００５９】
また、本発明の金型の温度は、上限温度は特に規定していないが、熱可塑性樹脂の分解温度まで上げると、変質してしまうため、分解温度以下であることが必要である。
【００６０】
なお、金型の温度は、キャビティ内の熱可塑性樹脂の温度を荷重たわみ温度以上に保つためには、金型の形状にもよるが、荷重たわみ温度＋２０〜７０℃とすることが望ましい。
【００６１】
実施例にて、本発明をさらに具体的に説明する。なお、この実施例によって本発明が限定されるものではない。
【実施例】
【００６２】
金型の厚み差、金型の温度、熱可塑性樹脂の種類、金型の形状について、［表１］のように検証を行った。
【００６３】
【表１】
【００６４】
（実施例１）
実施例１は、実施の形態１と同じ形状の金型（金型Ａとする）を用いて成形を行った。
【００６５】
厚みは、リブ１２やボス１３を有する部位１４の厚みを２．２ｍｍとし、有しない部位１５の厚みを１．８ｍｍとした。すなわち厚みの差は０．４ｍｍである。
【００６６】
材料は、平均粒径が４０μｍのアルミニウム粉末０．５％と７０μｍのマイカベースのパール顔料３％を、荷重たわみ温度が９６℃のＡＢＳに混合したものを使用した。
【００６７】
なお、金型の温度は、キャビティ内のＡＢＳの温度が荷重たわみ温度以上となるよう、１４０℃とした。
【００６８】
まず、あえてショートショットとし、キャビティ内での熱可塑性樹脂の流れと、光輝材の配向の状態を目視にて確認した。
【００６９】
熱可塑性樹脂は、図３の（１）から（７）に示すように、ゲート１６から射出され、キャビティ内を、厚みが厚いリブ１２やボス１３を有する部位１４に優先的に流れ、その後、厚みが薄いリブ１２やボス１３を有しない部位１５に流れた。
【００７０】
光輝材の配向乱れは、リブ１２やボス１３を有する部位１４に熱可塑性樹脂が到達したとき（図３の（１）から（４））には、射出成形体１１の表面に発生した。
【００７１】
しかしながら、リブ１２やボス１３を有しない部位１５に熱可塑性樹脂のフローフロントが到達したとき（図３の（５）と（６））には、乱れた光輝材の配向は熱可塑性樹脂ごと押し流され、熱可塑性樹脂のフローフロントに移動した。
【００７２】
さらに、キャビティ内に熱可塑性樹脂が充填されたとき（図３の（７））には、光輝材の配向乱れが消えた。
【００７３】
金型の温度が高いことで、いったん光輝材の配向に乱れが生じても、金型と接する表面層が冷やされて固化することがなく、その後の熱可塑性樹脂の流れによって容易に流され、光輝材の配向乱れが消えたと考える。
【００７４】
このように、金型を、リブ１２やボス１３を有する部分１４と、有しない部分１５に厚みの差をつけた設計としたこと、及び、金型の温度を、熱可塑性樹脂の温度が荷重たわみ温度以上となる温度としたことで射出成形体１１の光輝材の配向乱れを消すことができた。
【００７５】
次に、金型の温度の検討を行った。なお、このとき金型の温度以外のパラメーターは変化させていない。
【００７６】
検討の結果、［表２］のように、金型の温度が１４０℃以上で、キャビティ内の熱可塑性樹脂の温度は荷重たわみ温度以上となることを確認し、このときに光輝材の配向乱れが消えることを確認した。
【００７７】
【表２】
【００７８】
なお、配向が×という結果であった金型の温度、８０℃において、ショートショットでキャビティ内での熱可塑性樹脂の流れと光輝材の配向の状態を確認した。
【００７９】
熱可塑性樹脂の流れは同様であったが、光輝材の配向の状態は異なっていた。
【００８０】
光輝材の配向乱れは、リブ１２やボス１３を有する部位１４に熱可塑性樹脂が到達したときには、射出成形体１１の表面に発生した。
【００８１】
その後、リブ１２やボス１３を有しない部位１５に熱可塑性樹脂のフローフロントが到達しても、光輝材の配向乱れは上記の場所のまま動かなかった。
【００８２】
さらに、キャビティ内全体に熱可塑性樹脂が充填されても、光輝材の配向乱れは上記の場所のまま動かなかった。
【００８３】
金型の温度が低いことで、いったん光輝材の配向が乱れると、金型と接する表面層が先に冷やされて固化するため、乱れた光輝材の配向乱れが固定され、その後の熱可塑性樹脂の流れによって流されることなく、射出成形体の表面に光輝材の配向乱れが残ってしまったと考える。
【００８４】
よって、金型の温度は、キャビティ内の熱可塑性樹脂を荷重たわみ温度以上に保つ温度とすることが必要である。
【００８５】
（実施例２）
実施例２は、実施の形態１と同じ形状の金型（金型Ａ）を用いて成形を行った。
【００８６】
厚みは、リブ１２やボス１３を有する部位１４の厚みを１．５ｍｍとし、有しない部位１５の厚みを２．５ｍｍとした。すなわち厚みの差は１．０ｍｍである。
【００８７】
材料は、平均粒径が５μｍのアルミニウム粉末０．３％と５０μｍのマイカベースのパール顔料１．５％を、荷重たわみ温度が１１２℃のＰＰに混合したものを使用した。
【００８８】
なお、金型の温度は、キャビティ内のＰＰの温度が荷重たわみ温度以上となるよう、１４０℃とした。
【００８９】
まず、あえてショートショットとし、キャビティ内での熱可塑性樹脂の流れと、光輝材の配向の状態を目視にて確認した。
【００９０】
熱可塑性樹脂の流れ、光輝材の配向の状態、ともに実施例１と同様であった。
【００９１】
このように、金型を、リブ１２やボス１３を有する部位１４と、有しない部位１５に厚みの差をつけた設計としたこと、及び、金型の温度を、熱可塑性樹脂の温度が荷重たわみ温度以上となる温度としたことで射出成形体１１の光輝材の配向乱れを消すことができた。
【００９２】
次に、金型の温度の検討を行った。なお、このとき金型の温度以外のパラメーターは変化させていない。
【００９３】
検討の結果、［表３］のように、金型の温度が１４０℃以上で、キャビティ内の熱可塑性樹脂の温度は荷重たわみ温度以上となることを確認し、このときに光輝材の配向乱れが消えることを確認した。
【００９４】
【表３】
【００９５】
なお、配向が×という結果であった金型の温度、８０℃において、ショートショットでキャビティ内での熱可塑性樹脂の流れと光輝材の配向の状態を確認した。
【００９６】
これも実施例１と同様であった。
【００９７】
金型の温度が低いことで、いったん光輝材の配向が乱れると、金型と接する表面層が先に冷やされて固化するため、乱れた光輝材の配向が固定され、その後の熱可塑性樹脂の流れによって流されることなく、射出成形体の表面に光輝材の乱れが残ってしまったと考える。
【００９８】
よって、金型の温度は、キャビティ内の熱可塑性樹脂を荷重たわみ温度以上に保つ温度とすることが必要である。
【００９９】
（実施例３）
実施例３は、実施の形態１と同じ形状の金型（金型Ａ）と実施例１と同じ材料を用いて成形を行った。
【０１００】
金型の温度は、キャビティ内のＡＢＳの温度が荷重たわみ温度以上となる温度の代表値として、１４０℃に固定し、厚みの検討を行った。なお、このとき厚み以外のパラメーターは変化させていない。
【０１０１】
検討の結果、［表４］のように、厚みの差が０．１ｍｍ以上で、配向乱れが消えることを確認した。
【０１０２】
【表４】
【０１０３】
なお、配向が×という結果であった厚みの差、リブやボスを有する部位の厚み２．２ｍｍ、有さない部位の厚み２．２ｍｍ、厚みの差は０ｍｍ、において、ショートショットでキャビティ内での熱可塑性樹脂の流れと光輝材の配向の状態を確認した。
【０１０４】
図４は、実施例３における金型のキャビティ内における熱可塑性樹脂の流れを示す模式図である。
【０１０５】
熱可塑性樹脂はゲートから射出され、まず、図４の（１）のように流れた。
【０１０６】
その後、リブ１２やボス１３を有さない部位１５では配向が乱れないが、リブ１２やボス１３を有する部位１４では配向が乱れ、図４の（２）のように充填された。
【０１０７】
このとき、熱可塑性樹脂が最後に流れる部位にリブ１２やボス１３を有しているため、乱れた光輝材の配向が流される距離が不十分であり、射出成形体１１から光輝材の配向乱れは消えなかった。
【０１０８】
また、金型の厚み管理は一般的に０．０１ｍｍ単位でおこなうものであり、リブ１２やボス１３を有する部位１４の厚みを２．２ｍｍ、有さない部位１５の厚みを２．１１ｍｍとして、厚みの差を０．０９ｍｍ設けた場合でもわずかに配向乱れが残った。
【０１０９】
従って、厚みの差は０．１ｍｍ以上必要であると判断する。
【０１１０】
なお、厚みの差が０．１ｍｍ未満であっても、従来特許文献３のように、射出成形体の外縁部に切り取る形状を作って、そこに熱可塑性樹脂が流れるようにすれば光輝材の配向乱れは消えるが、使用する材料が増える、ごみが増えるなどの理由から、望ましい方法ではない。
【０１１１】
また、厚みの差が３．０ｍｍを超える範囲は、射出成形体１１の厚みが厚くなることで、リブ１２を設けることなく必要強度が確保できるため、厚み差をつける必要性が低くなる。このため、本発明では３．０ｍｍを上限と規定した。
【０１１２】
（実施例４）
実施例４は、実施の形態１とは異なる形状の金型（金型Ｂとする）を用いて成形を行った。
【０１１３】
図５の（１）と（２）は、実施例４における射出成形体の裏面の外観図であり、図６は、金型のキャビティ内における熱可塑性樹脂の流れを示す模式図である。
【０１１４】
図５において、射出成形体１７は、リブ１８やボス１９を有する部位２０の厚みを、有しない部位２１より厚くした設計となっている。
【０１１５】
本実施例では、リブ１８やボス１９を有する部位２０の厚みを２．４ｍｍとし、有しない部位２１の厚み２１を１．６ｍｍとした。すなわち厚みの差は０．８ｍｍである。
【０１１６】
材料は、平均粒径が２０μｍのアルミニウム粉末０．２％と２０μｍのマイカベースのパール顔料１％を、荷重たわみ温度が８０℃のＰＰに混合したものを使用した。
【０１１７】
なお、金型の温度は、キャビティ内のＰＰの温度が荷重たわみ温度以上となるよう、１２０℃とした。
【０１１８】
まず、あえてショートショットとし、キャビティ内の熱可塑性樹脂の流れと、光輝材の配向の状態を目視にて確認した。
【０１１９】
熱可塑性樹脂は、図６の（１）から（６）に示すように、リブ１８やボス１９を有する部位２０に直結したゲート２２から射出され、厚みの厚いリブ１８やボス１９を有する部位２０に優先的に流れ、その後、厚みの薄い有しない部位２１に流れた。
【０１２０】
光輝材の配向乱れは、リブ１８やボス１９を有する部位２０に熱可塑性樹脂が到達したとき（図６の（１）と（２））には射出成形体１７の表面に発生していた。
【０１２１】
しかしながら、リブ１８やボス１９を有しない部位２１に熱可塑性樹脂のフローフロントが到達したとき（図６の（３）から（５））には、乱れた光輝材の配向は熱可塑性樹脂ごと押し流され、熱可塑性樹脂のフローフロントに移動した。
【０１２２】
さらに、キャビティ内に熱可塑性樹脂が充填されたとき（図３の（６））には、光輝材の配向乱れが消えた。
【０１２３】
金型の温度が高いことで、いったん光輝材の配向に乱れが生じても、金型と接する表面層が冷やされて固化することがなく、その後の熱可塑性樹脂の流れによって容易に流され、光輝材の配向乱れが消えたと考える。
【０１２４】
このように、金型を、リブ１８やボス１９を有する部分２０と、有しない部分２１に厚みの差をつけた設計としたこと、及び、金型の温度を、熱可塑性樹脂の温度が荷重たわみ温度以上となる温度としたことで射出成形体１７の光輝材の配向乱れを消すことができた。
【０１２５】
この金型にて、金型の温度の検討を行った。なお、このとき金型の温度以外のパラメーターは変化させていない。
【０１２６】
検討の結果、［表５］のように、金型の温度が１００℃以上で、キャビティ内の熱可塑性樹脂の温度は荷重たわみ温度以上となることを確認し、このときに光輝材の配向乱れが消えることを確認した。
【０１２７】
【表５】
【０１２８】
次に、金型の温度を１２０℃に固定し、厚みについて検討を行った。なお、このとき厚み以外のパラメーターは変化させていない。
【０１２９】
検討の結果、［表６］のように、厚みの差が０．１ｍｍ以上で光輝材の配向乱れが消えることを確認した。
【０１３０】
【表６】
【０１３１】
このように、金型の形状が変わっても、金型の温度と厚み差に対する光輝材の配向の状態の傾向は同じであった。
【０１３２】
なお、本実施例においては、ゲート２２は、リブ１８やボス１９を有する部位２０と直結した部位に設けた。本発明の直結した部位とは、射出直後の熱可塑性樹脂のフローフロントが真っ先に厚みの厚い部位に入るような部位を指す。本実施の形態のように、射出成形体の形状によっては、厚みの厚い部位と直結していなくてもかまわないが、直結した部位にゲートを設けると、より配向乱れが消えやすくなるのでより望ましい。
【産業上の利用可能性】
【０１３３】
以上のように、本発明にかかる光輝材を有する熱可塑性樹脂の射出成形体の製造方法及び射出成形体は、塗装を行うことなく、熱可塑性樹脂中の光輝材により塗装同等の質感を演出することができるため、外観品位を要求される用途に適用できる。例えば、掃除機、冷蔵庫、エアコン、洗濯機、温水洗浄便座、電子レンジ、などの家電製品に利用可能である。また、家電製品に限らず自動車用部品など他の製品にも利用可能である。
【符号の説明】
【０１３４】
１１ 射出成形体
１２ リブ
１３ ボス
１４ リブやボスを有する部位
１５ リブやボスを有しない部位
１７ 射出成形体
１８ リブ
１９ ボス
２０ リブやボスを有する部位
２１ リブやボスを有しない部位
【特許請求の範囲】
【請求項１】
リブやボスを有する部位の厚みを、リブやボスを有しない部位の厚みよりも０．１ｍｍから３．０ｍｍ厚くした形状に設計した金型を用いて、平均粒径が１２０μｍ未満の光輝材を有する熱可塑性樹脂を成形する射出成形体の製造方法において、前記金型の温度をキャビティ内の前記熱可塑性樹脂温度が荷重たわみ温度以上を保てるような温度に上げる工程と、前記金型のキャビティ内に溶融した前記熱可塑性樹脂を射出して流し込む工程と、前記金型の温度を下げて前記熱可塑性樹脂を硬化させる工程とを含む射出成形体の製造方法。
【請求項２】
前記金型の厚みを厚くした部位に直結した部位にゲートを設けた請求項１に記載の射出成形体の製造方法。
【請求項３】
請求項１または２に記載の射出成形体の製造方法にて得られる射出成形体。
【請求項４】
前記熱可塑性樹脂が、ＡＢＳであることを特徴とする請求項１から３に記載の射出成形体の製造方法または射出成形体。
【請求項５】
前記熱可塑性樹脂が、ＰＰであることを特徴とする請求項１から３に記載の射出成形体の製造方法または射出成形体。
【請求項１】
リブやボスを有する部位の厚みを、リブやボスを有しない部位の厚みよりも０．１ｍｍから３．０ｍｍ厚くした形状に設計した金型を用いて、平均粒径が１２０μｍ未満の光輝材を有する熱可塑性樹脂を成形する射出成形体の製造方法において、前記金型の温度をキャビティ内の前記熱可塑性樹脂温度が荷重たわみ温度以上を保てるような温度に上げる工程と、前記金型のキャビティ内に溶融した前記熱可塑性樹脂を射出して流し込む工程と、前記金型の温度を下げて前記熱可塑性樹脂を硬化させる工程とを含む射出成形体の製造方法。
【請求項２】
前記金型の厚みを厚くした部位に直結した部位にゲートを設けた請求項１に記載の射出成形体の製造方法。
【請求項３】
請求項１または２に記載の射出成形体の製造方法にて得られる射出成形体。
【請求項４】
前記熱可塑性樹脂が、ＡＢＳであることを特徴とする請求項１から３に記載の射出成形体の製造方法または射出成形体。
【請求項５】
前記熱可塑性樹脂が、ＰＰであることを特徴とする請求項１から３に記載の射出成形体の製造方法または射出成形体。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【公開番号】特開２０１２−１７１２１８（Ｐ２０１２−１７１２１８Ａ）
【公開日】平成２４年９月１０日（２０１２．９．１０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−３５６４３（Ｐ２０１１−３５６４３）
【出願日】平成２３年２月２２日（２０１１．２．２２）
【出願人】（０００００５８２１）パナソニック株式会社 (73,050)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年９月１０日（２０１２．９．１０）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年２月２２日（２０１１．２．２２）
【出願人】（０００００５８２１）パナソニック株式会社 (73,050)
【Ｆターム（参考）】
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