(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
乗物用内装材の表面を成形するための成形面を有する成形型の製造方法であって、
前記成形面に対して化学エッチングを行うことで前記成形面に第１凹凸部を形成する第１エッチング工程と、
前記第１エッチング工程の後に実行され、前記成形面に対してサンドブラスト加工を行うことで前記成形面に第２凹凸部を形成するサンドブラスト工程と、
前記サンドブラスト工程の後に実行され、前記成形面に対して電解エッチングを行うことで前記成形面に第３凹凸部を形成する第２エッチング工程と、
前記第２エッチング工程の後に実行され、前記成形面にめっき層を形成するめっき形成工程と、を備え、
前記めっき形成工程では、
浴温２５℃〜４０℃、電流密度２０〜８０Ａ／ｄｍ２の条件下で前記成形型に対して電気めっきを行う成形型の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、成形型の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、成形型を用いて乗物用内装材を成形する成形装置が知られている（下記特許文献１参照）。特許文献１に記載の成形装置は、開閉可能な一対の成形型を備え、一対の成形型を閉じることで、その内部に乗物用内装材を成形可能な成形空間が形成される構成となっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１０−０１７９１３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上述した乗物用内装材においては、意匠性の観点から、より黒味が強いものが求められる場合がある。乗物用内装材の黒味を強くするためには、成形型で乗物用内装材を成形した後、その表面に黒色の塗料を塗布することが考えられる。しかしながら、このような方法では、塗料の塗布及び乾燥が必要となり、乗物用内装材の製造に係る作業工数が増加してしまう。
【０００５】
本発明は上記のような事情に基づいて完成されたものであって、塗料を塗布する作業を行うことなく、乗物用内装材の黒味をより強くすることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決するために、本発明の成形型の製造方法は、乗物用内装材の表面を成形するための成形面を有する成形型の製造方法であって、前記成形面にめっき層を形成するめっき形成工程を備え、前記めっき形成工程では、浴温２５℃〜４０℃、電流密度２０〜８０Ａ／ｄｍ２の条件下で前記成形型に対して電気めっきを行うことを特徴とする。
【０００７】
上記成形型を用いて乗物用内装材の表面を成形すると、成形面に形成されているめっき層の表面形状が乗物用内装材の表面に転写される。めっき層の表面は、めっきの結晶により形成された微細な凹凸形状をなしており、この凹凸形状が乗物用内装材の表面に転写される。ここで、浴温２５℃〜４０℃、電流密度２０〜８０Ａ／ｄｍ２の条件下で電気めっきを行うことで、めっき層の平均結晶粒径をより小さくすることができ、より光を散乱させ易い表面を形成することができる。このため、めっき層の表面形状が転写された乗物用内装材の表面は、めっき層が形成されていない成形面によって形成された表面や、上記条件以外のめっき層が形成された成形面によって形成された表面と比べて、光が散乱し易い表面となる。これにより、乗物用内装材の表面の光反射率をより低くすることができ、表面の明度を低くすることができるから、表面の黒味を強くすることができる。従って、塗料を塗布する作業を行うことなく、乗物用内装材の黒味をより強くすることができる。
【０００８】
上記成形型の製造方法において、前記めっき形成工程の前に行われ、前記成形面に対してエッチング処理を行うエッチング工程を備えるものとすることができる。
成形面に対してエッチング処理を行うことで成形面に微細な凹凸を形成することができ、その上層にめっき層を形成することで、エッチング処理による凹凸形状とめっき層の凹凸形状とが重なり合い、より複雑な凹凸形状を成形することができる。これにより、成形面の形状が転写された乗物用内装材においては、より光を散乱させ易くすることができ、表面の黒味を強くすることができる。また、エッチング処理によって成形面に凹凸部を形成することで、成形面の強度は低下してしまうが、その上層にめっき層を形成することで、強度を確保することができる。
【０００９】
また、前記エッチング処理は、電解エッチングであるものとすることができる。
電解エッチングと電気めっきとは、電極の極性が異なることを除いて、同じ手順で行うことができる。このため、電解エッチングによるエッチング処理に続いて、電気めっきを行う構成とすれば、電解エッチングと電気めっきとを共通の設備で行うことが可能となる。これにより、設備に係るコストを低減することができると共に、設備間の成形型の移動を省略することが可能となる。
【００１０】
また、前記めっき形成工程の前に行われ、前記成形面に対してサンドブラスト加工を行うサンドブラスト工程を備えるものとすることができる。
成形面に対してサンドブラスト加工を行うことで成形面に微細な凹凸を形成することができ、その上層にめっき層を形成することで、サンドブラスト加工による凹凸形状とめっき層の凹凸形状とが重なり合い、より複雑な凹凸形状を成形することができる。これにより、成形面の形状が転写された乗物用内装材においては、より光を散乱させ易くすることができ、表面の黒味を強くすることができる。なお、サンドブラスト加工は、吹き付ける研磨剤の粒径を変えることで、凹凸の大きさを容易に変えることができる。このため、乗物用内装材の表面の黒味を容易に調節することができる。
【００１１】
また、上記課題を解決するために、本発明の成形型は、乗物用内装材の表面を成形するための成形面を有する成形型であって、前記成形面に平均結晶粒径が５μｍ以下のめっき層が形成されていることを特徴とする。
上記成形型を用いて乗物用内装材を成形すると、成形面に形成されているめっき層の表面形状が乗物用内装材の表面に転写される。めっき層の表面は、めっきの結晶により形成された微細な凹凸形状をなしており、この凹凸形状が乗物用内装材の表面に転写される。ここで、平均結晶粒径が５μｍ以下のめっき層であれば、より光を散乱させ易い表面を形成することができる。このため、めっき層の表面形状が転写された乗物用内装材の表面は、めっき層が形成されていない成形面によって形成された表面や、上記平均結晶粒径より大きいめっき層が形成された成形面によって形成された表面と比べて、光が散乱し易い表面となる。これにより、乗物用内装材の表面の光反射率をより低くすることができ、表面の明度を低くすることができるから、表面の黒味を強くすることができる。
【００１２】
また、上記課題を解決するために、本発明の乗物用内装材の製造方法は、平均結晶粒径が５μｍ以下のめっき層が形成されている成形面を有する成形型を用いて乗物用内装材を成形する成形工程を備えることを特徴とする。このようにすれば、乗物用内装材の表面の光反射率をより低くすることができ、表面の明度を低くすることができるから、表面の黒味を強くすることができる。
【００１３】
また、上記乗物用内装材の製造方法において、前記成形工程では、前記成形面と、前記成形面と対向配置される他の成形面との間に形成された成形空間に黒色の溶融樹脂を射出することで前記乗物用内装材を成形するものとすることができる。このようにすれば、より明度の低い黒色の乗物用内装材、言い換えると、より高級感のある乗物用内装材を提供することができる。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、塗料を塗布する作業を行うことなく、乗物用内装材の黒味をより強くすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の一実施形態に係る成形装置を示す断面図
【図２】成形型の成形面においてシボ模様形成工程で形成された凹凸部を示す断面図
【図３】成形型の成形面においてサンドブラスト工程で形成された凹凸部を示す断面図
【図４】成形型の成形面に形成されためっき層を示す断面図
【図５】車両用内装材の意匠面を拡大して示す断面図
【図６】シボ模様形成工程を示す断面図
【図７】サンドブラスト工程を示す図
【図８】エッチング工程（電解エッチング）を示す図
【図９】めっき形成工程を示す図
【図１０】エッチング工程を行う前の成形面を示す写真
【図１１】エッチング工程を行った後の成形面を示す写真
【図１２】明度の測定結果を示す図表
【図１３】本実施形態のめっき層の表面を示す写真
【図１４】比較例のめっき層の表面を示す写真
【図１５】実施形態２に係るエッチング工程（化学エッチング）を示す図
【発明を実施するための形態】
【００１６】
＜実施形態１＞
本発明の実施形態１を図１から図１４によって説明する。本実施形態では、車両用内装材５０（乗物用内装材）を製造するための成形装置１０（図１参照）を例示する。車両用内装材５０は、例えば、合成樹脂（例えばポリプロピレンなどの熱可塑性樹脂）製とされ、黒色を呈するものとされる。車両用内装材５０としては、例えば、車両用ドアトリムを構成するトリムボード（アッパートリムやロアトリムなど）を挙げることができる。
【００１７】
成形装置１０は、図１に示すように、開閉可能に設けられた一対の成形型１１，２０と、射出装置１５と、を備えている。成形型１１は、車両用内装材５０の裏面を成形するための成形面１１Ａを有しており、成形型２０は、車両用内装材５０の意匠面５１（車室内側の面）を成形するための成形面２１を有している。一対の成形型１１，２０を閉じた状態では、成形面２１及びこれと対向配置される成形面１１Ａ（他の成形面）との間に、車両用内装材５０の形状に倣う成形空間Ｓ１が形成される。また、成形型１１の内部にはランナー１２が設けられており、ランナー１２を介して、射出装置１５から射出された溶融樹脂が成形空間Ｓ１に供給される構成となっている。
【００１８】
図２及び図３に示すように、成形型２０の成形面２１には、形成方法の異なる３種類の凹凸部２３，２４，２５が、その全面に亘って形成されている。また、成形面２１には、図４に示すように、これら凹凸部２３，２４，２５を覆う形でめっき層３１が形成されている。めっき層３１の平均結晶粒径Ｄ１は、例えば５μｍ以下とされる。
【００１９】
凹凸部２３は、車両用内装材５０におけるシボ模様を構成するものとされ、例えば、化学エッチングによって形成される。凹凸部２４は、例えば、凹凸部２３よりも細かいものとされ、サンドブラスト加工によって形成される。凹凸部２５は、例えば、凹凸部２４よりも細かいものとされ、電解エッチングによって形成される。なお、凹凸部２３，２４，２５、めっき層３１の形成方法については後述する。また、上述した凹凸部２３〜２５の細かさは、一例であり、これに限定されるものではない。また、図２及び図３では、相対的に粗い凹凸部を実線で示し、相対的に細かい側の凹凸部を２点鎖線で示している。
【００２０】
車両用内装材５０の意匠面５１は、図５に示すように、成形面２１の凹凸形状が転写された凹凸形状をなしている。なお、図５に示す凹凸部５２は、めっき層３１の凹凸形状が転写されたものであり、凹凸部５２より粗い凹凸部５３は、成形面２１の凹凸部２５の形状が転写されたものである。
【００２１】
次に、成形型２０の製造方法について説明する。成形型２０の製造方法は、ブロック状の鋼材を切削することで成形面２１を形成する切削工程と、凹凸部２３を形成するシボ模様形成工程と、凹凸部２４を形成するサンドブラスト工程と、凹凸部２５を形成するエッチング工程と、めっき層３１を形成するめっき形成工程と、備える。なお、成形型２０を構成する鋼材は、例えば、鉄を主成分とし、炭素、ケイ素、マンガン、リン、硫黄などを含むものとされる。
【００２２】
（シボ模様形成工程）
シボ模様形成工程では、エッチング処理によって凹凸部２３を形成する。エッチング処理は、成形型２０を構成する金属を腐食させる酸性の溶液（例えば硝酸など）と、この溶液を遮断する耐酸性のインクと、を使用して行う。まず、成形型２０を洗浄した後、成形面２１以外の面をテープ等でマスキングする。続いて、図６に示すように、耐酸性のインク４１によって成形面２１にシボ模様を転写する。その後、酸性の溶液を使って成形面２１を腐食させる。そうすると、耐酸性のインク４１に覆われたところは腐食されずに残り、覆われていない部分が腐食されることで凹部となる。この結果、成形面２１に凹凸部２３が形成される。
【００２３】
（サンドブラスト工程）
シボ模様形成工程の後に実行されるサンドブラスト工程では、成形型２０の成形面２１に対してサンドブラスト加工を行うことで凹凸部２４を形成する。具体的には、図７に示すように、コンプレッサー４２によって生成された圧縮空気を用いて、ノズル４３から研磨剤を成形面２１に吹き付ける。これにより、研磨剤によって成形面２１が削られることで、凹凸部２４（図２参照）が形成される。ここで、ノズル４３から吹き付ける研磨剤としては、例えば、その粒度が８０〜１５０番手であるものを用いる。このようにすれば、これよりも大きい番手（例えば、１５０〜２５０番手）の研磨剤を用いる場合と比べて、研磨剤の粒径が大きくなるから、成形面２１に対する衝撃力が大きくなり、凹凸部２４をより形成し易い。
【００２４】
（エッチング工程）
サンドブラスト工程の後に実行されるエッチング工程では、図８に示すように、クロム酸と硫酸を主成分とするめっき浴６１（クロムめっき浴、サージェント浴）に成形型２０を浸し、電源６３に接続する。そして、成形型２０を陽極とし、めっき浴６１に配された電極６２を負極とすることで、成形型２０に対して電解エッチングを行う。これにより、成形型２０に含まれる鉄成分が溶融し、成形面２１に凹凸部２５が形成される。
【００２５】
なお、電解エッチングの条件としては、電流密度１５〜２０Ａ／ｄｍ２、処理時間１分〜２０分の範囲で行うことが好ましい。このような条件とすれば、ある程度の大きさ（例えば、１０μｍ以上の孔径）を有する凹部２５Ａ（図１１参照、凹凸部２５を構成する凹部）を確実に形成することができる。なお、図１０は電解エッチングを行う前の成形面２１の態様を示す写真であり、図１１は電解エッチングを行った後の成形面２１の態様を示す写真である。
【００２６】
（めっき形成工程）
電解エッチング工程の後に実行されるめっき形成工程では、図９に示すように、成形型２０を負極とし、電極６２を正極とすることで、成形型２０に対して電気めっきを行う。これにより、めっき浴６１中のクロムイオンが還元され、成形面２１にめっき層３１として析出する。なお、ここでは、めっき層３１の厚さが５μｍ以上になるようなめっき処理（硬質クロムめっき）を行うが、これに限定されない。
【００２７】
ここで、本願発明者は、めっき層３１の表面形状が車両用内装材５０の意匠面５１に転写されることに着目し、めっき層３１の表面の凹凸をより細かくすることで、意匠面５１に細かい凹凸を形成し、光を散乱させ易くすることで、意匠面５１の明度を低下させることが可能であることを見出した。そして、めっき層３１の表面の凹凸の細かさは、電気めっきの条件のうち、電流密度及び浴温（めっき浴６１の温度）によって制御できる点に着目し、鋭意研究を重ねた。その結果、電流密度２０〜８０Ａ／ｄｍ２、浴温２５〜４０℃の条件下で電気めっきを行うことで、めっき層３１の表面の平均結晶粒径を５μｍ以下にすることができ、その場合において、意匠面５１の明度が低下することを見出した。
【００２８】
図１３は、本実施形態のめっき条件（例えば、電流密度６０Ａ／ｄｍ２、浴温３７℃）で電気めっきを行った場合のめっき層の表面を撮影した写真であり、図１４は、上記めっき条件の範囲外（例えば、電流密度８５Ａ／ｄｍ２、浴温６０℃）で電気めっきを行った場合のめっき層の表面を撮影した写真である。図１３及び図１４によれば、上記めっき条件下で電気めっきを行うことで、めっき層３１の表面の平均結晶粒径が小さくなり、表面の凹凸が細かくなっていることが分かる。なお、上記めっき条件において、電流密度を３０〜６０Ａ／ｄｍ２の範囲内で設定すると共に、浴温を３０〜３７℃の範囲内で設定すれば、その範囲外で設定したものに比べて、めっき層の表面の凹凸をより細かくすることができ、明度をより低くすることができる。
【００２９】
本実施形態のめっき条件下で形成されためっき層を有する成形面によって成形された車両用内装材の意匠面（本実施形態）と、上記めっき条件の範囲外で形成されためっき層を有する成形面によって成形された車両用内装材の意匠面（比較例）について、分光測色計によって明度（Ｌ＊ａ＊ｂ＊表色系における明度）を測定した結果を図１２に示す。図１２によれば、本実施形態の意匠面は、比較例の意匠面に比べて明度が低くなっていることが確認できた。
【００３０】
次に、成形装置１０による車両用内装材５０の製造方法について説明する。まず、図１に示すように、一対の成形型１１，２０を閉じた状態とする。これにより、成形面２１と成形面１１Ａの間に、車両用内装材５０の形状に倣う成形空間Ｓ１が形成される。次に、ランナー１２を通じて、成形空間Ｓ１に対して射出装置１５から黒色の溶融樹脂を射出する。その後、成形空間Ｓ１に充填された溶融樹脂が冷却されることで、車両用内装材５０が成形される（成形工程）。その後、一対の成形型１１，２０を開き、車両用内装材５０を脱型する。これにより、車両用内装材５０の製造が完了する。
【００３１】
次に、本実施形態の効果について説明する。本実施形態の成形型２０を用いて車両用内装材５０の意匠面５１を成形すると、成形面２１の形状（めっき層３１の表面形状を含む）が車両用内装材５０の意匠面５１に転写される。めっき層３１の表面は、めっきの結晶により形成された微細な凹凸形状をなしており、この凹凸形状が車両用内装材５０の意匠面５１に転写される。ここで、浴温２５℃〜４０℃、電流密度２０〜８０Ａ／ｄｍ２の条件下で電気めっきを行うことで、めっき層３１の平均結晶粒径をより小さくすることができ、より光を散乱させ易い表面を形成することができる。このため、めっき層３１の表面形状が転写された車両用内装材５０の意匠面５１は、めっきが形成されていない成形面によって形成された表面や、上記条件以外のめっき層が形成された成形面によって形成された表面と比べて、光が散乱し易い表面となる。これにより、車両用内装材５０の意匠面５１の光反射率をより低くすることができ、意匠面５１の明度を低くすることができるから、意匠面５１の黒味を強くすることができる。従って、塗料を塗布する作業を行うことなく、意匠面５１の黒味をより強くする（漆黒調にする）ことができる。また、車両用内装材５０の明度を下げることで、車両用内装材５０の周辺部品との色合わせを行うことも可能となる。
【００３２】
また、めっき形成工程の前に行われ、成形面２１に対してエッチング処理を行うエッチング工程を備えている。成形面２１に対してエッチング処理を行うことで成形面２１に微細な凹凸部２５を形成することができ、その上層にめっき層３１を形成することで、エッチング処理による凹凸形状とめっき層３１の凹凸形状とが重なり合い、より複雑な凹凸形状を成形することができる。これにより、成形面２１の形状が転写された車両用内装材５０においては、より光を散乱させ易くすることができ、意匠面５１の黒味を強くすることができる。また、エッチング処理によって成形面に凹凸部２５を形成することで、成形面２１の強度は低下してしまうが、その上層にめっき層３１を形成することで、強度を確保することができる。
【００３３】
また、エッチング処理は電解エッチングとされる。電解エッチングと電気めっきとは、電極の極性が異なることを除いて、同じ手順で行うことができる。このため、電解エッチングによるエッチング処理に続いて、電気めっきを行う構成とすれば、電解エッチングと電気めっきとを共通の設備で行うことが可能となる。これにより、設備に係るコストを低減することができると共に、設備間の成形型２０の移動を省略することが可能となる。
【００３４】
また、めっき形成工程の前に行われ、成形面２１に対してサンドブラスト加工を行うサンドブラスト工程を備える。成形面２１に対してサンドブラスト加工を行うことで成形面２１に微細な凹凸部２４を形成することができ、その上層にめっき層３１を形成することで、サンドブラスト加工による凹凸形状とめっき層３１の凹凸形状とが重なり合い、より複雑な凹凸形状を成形することができる。これにより、成形面２１の形状が転写された車両用内装材５０においては、より光を散乱させ易くすることができ、意匠面５１の黒味を強くすることができる。なお、サンドブラスト加工は、吹き付ける研磨剤の粒径を変えることで、凹凸部２４の大きさを容易に変えることができる。このため、車両用内装材５０の意匠面５１の黒味を容易に調節することができる。
【００３５】
また、本実施形態では、めっき層３１はクロムによって構成されている。クロムは、鉄と比べて熱伝導率が高いため、成形面２１が局所的に冷える事態を抑制することができ、車両用内装材５０の成形不良（ウェルドや艶ムラなど）を低減することができる。また、クロムは、成形型２０の主成分である鉄と比べて、硬度が高く、耐摩耗性に優れることから、成形面２１に形成するめっき層３１として好適である。
【００３６】
＜実施形態２＞
次に、本発明の実施形態２を図１５によって説明する。本実施形態では、エッチング工程において、化学エッチングを行う点が上記実施形態と相違する。なお、上記実施形態と同一部分には、同一符号を付して重複する説明を省略する。本実施形態のエッチング工程では、図１５に示すように、成形型２０の成形面２１をエッチング液によって溶かすことで、凹凸部１２５を形成する。エッチング液としては、例えば、アルカリ溶液（水酸化ナトリウムや炭酸ナトリウムなど）を用いることで、成形型２０に含まれる鉄成分を溶融させることができる。また、この時のエッチング時間は、例えば０．５〜２４時間の範囲で設定することが好ましい。また、エッチング液としては、アルカリ溶液に限定されず、酸性溶液（硝酸など）を用いてもよい。
【００３７】
＜他の実施形態＞
本発明は上記記述及び図面によって説明した実施形態に限定されるものではなく、例えば次のような実施形態も本発明の技術的範囲に含まれる。
（１）上記実施形態では、成形型として射出成形型を例示したが、これに限定されない。成形型は、成形面の形状が成形品の表面に転写される成形方法に用いるものであればよく、プレス成形に用いるプレス成形型や真空成形に用いる真空成形型などを例示することができる。
（２）上記実施形態では、めっき層がクロムであるものを例示したが、これに限定されない。例えば、めっき層がクロム以外の金属（ニッケルや銅など）によって構成されていてもよい。
（３）上記実施形態では、車両用内装材５０として、アッパートリムやロアトリムを例示したが、これに限定されない。車両用内装材５０は、車両に設けられると共に意匠面を有する部材であればよく、例えば、合成樹脂製（例えばオレフィン系熱可塑性エラストマーなど）の表皮材や、インストルメントパネル、アシストグリップなどを例示することができる。また、車両用内装材５０が複数の層から構成されているものであってもよい。
（４）上記実施形態では、車両用内装材５０として黒色を呈するものを例示したが、黒色に限定されない。黒色以外の色を呈する車両用内装材に適用した場合であっても、その明度を下げることができる。
（５）上記実施形態においては、成形面２１に凹凸部２３〜２５が形成されている構成を例示したが、これに限定されない。例えば、成形面２１に凹凸部２３〜２５が形成されておらず、めっき層３１のみが形成されていてもよい。また、３種類の凹凸部２３〜２５の全てを備えていなくてもよく、３種類の凹凸部２３〜２５のうち、１種類又は２種類の凹凸部が形成されていてもよい。
（６）めっき浴の構成は上述したものに限定されない。例えば、めっき浴としては、クロム酸、硫酸、及びケイフッ酸を主成分とするケイフッ酸浴などを用いてもよい。
（７）上記実施形態では、車両用内装材を例示したが、車両用に限定されない。車両以外の乗物に搭載される内装材に適用することが可能である。
【符号の説明】
【００３８】
１１…成形型（他の成形型）、１１Ａ…成形面（他の成形面）、２０…成形型、２１…成形面（乗物用内装材の表面を成形するための成形面）、３１…めっき層、５０…車両用内装材（乗物用内装材）、５１…意匠面（乗物用内装材の表面）、Ｓ１…成形空間
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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