樹脂被覆鋼板への表面エンボス賦形に関する理論解析
中島利幸、・逸見勇介牝Theoretical Analysis of Embossing process on a Film coated steel sheet
7bs/1iyⅡkiNAKASHIMA, Hι」'ukι HENMI

Synopsis : A crysla11ine l)olybutylene lerephlhelale (PBT) 1ilm coated sleel S1祀el has been used as en interiorbuilding matenal. Thc pBT nlm coaled surlace on the steel sheclis usua11y given a design pn〕perly
by embossing al high・speed conⅡnuous manufaclurina line. Thel'erore,ilis ve1γ dimcultlo cslimate
the suilable elnboss condnlon. Especia11y, in lenns of dclerminlng 壮le minimum "11η thiclme豁
requil'ed lbr cmbossing pl'ocess on 小e pBT 員lm surl'ece,、ve have needed consldel'able experiments.
In an e"'or110 1'educo cosl aⅡd {ime,小eoretical eslimation or the minimum film 小Ickness is

Si昇n所Canl. Thus,1he viscoelaslic behavior 01' PBT polymc】' during lho embossing process has bcen
invost礁ated by a numerical simulation in order lo oplimize lhe 1Ⅱm ιhick11ess for slamp gcome11'ies.
As a nⅡing process 01'1he pBT polym引'into lhe paⅡem, the embossing proccss can be described by
Viscoelasljc del'01、malion based on 甘enerelized Max、ve11 model. For a sand paⅡern, fi11in8 ratio
dependel〕cies on a r011transit Ⅱlne, a nip pl'essure and an in川al nhη lhickness 、vere eva111aled byboth cxl)erimenls and simulations and Ⅱley agl'ced 、vilh each olhor qljenlitそltively, The dcpcndence
On 山e in川a1 削m lhickness was aⅡribuled lo adhesion 01'1hc polymer a1 小C slamp and subslrale

SurRlces. The rcquisite minimum nlm lhickness lbr a sand Pそ1Ⅱern Ⅱndcl' an aclual condiⅡon was
eSⅡmaled and 小C value corresl〕onded lo t11e l'ilm 小ickncss enough to avoid any e1ηbo$s formdel'ecls, To cslimale the reclangulal' paltcrn suilable l'01' 1hin nlm, paramelers or lhe slamp and thePolymel' wel'e exprcssed as dimensionless pal'alnelers. As a rcsUⅡ,、ve cl'ealcd 111C contour pl010{'
ΠⅡin目 timc as a runction of dimensionless convex widlh and dimensionless concave widlh at adilncnsionless il〕itia11ilm lhickness. A decl'ease o{' nⅡina lime al dilnensionless convex wid山 0.5

1. o and dimensionless concave widlh 2.0 3. o suagesls tha{ the l'e部on colTespondS 山 lhc
rectangular pa11ern suilable ror lhin nlm. 1n addilion lo il, as a auidcline of eslh"aling 山e requisite
minimum nlm lhickness f01' a reclanaular pa11ern,1he contour plots of Ⅱmit time and dh"ensionlessIimi1 Ⅱlm lhickness 、vere also crealed.

Keywords : embossing pl'ocess; PBT nhη Coaled sleel sheet; viscoelastic def0Πηation; numcl'icel simulation;
1'equisite minlmuln n11n lhickness
行っている.

1.緒言
内裴建材爪として,結品性ポリエステル樹脂のボリブチ
レンテレフタレート(PBT)を鋼板に被稜した, PBT樹脂
被援鋼板がⅡ1いられている1・の.このPBT枯釧拾被桜鋼板に
愆1正性を慣ぢ,するため,鋼板 1二でPBT枯朋旨を融点以 1二のFi8.1に尓すように,これまでのエンボスは塩ビ鋼板に削いられてきた砂Π(F地.1(a))等の比較的製造しやすいハターンが多かったが,近年では知形(Fig,1(b))等のより粘座の典求されるパターンが増加してきている.これは, PBT枯"指のエンボス慣形性力斗高いことによる". 1自230 24がCまで加熱して完全に溶融させ,エンボスロール

近では,四凸感をコンセプトとするエンボス深さ120μmの愆匠が求められているが,コストや不燃認定等により,で加丘:することにより,高速かつ連続的にエンボス臘形を

膜厚は址人200μm程度に制隈されている.また,'般的、技術研究所薄板材料グループチームリーダー*2製膜部製1膜技術グループ iびⅡ東洋鋼鈑 V01.38(a)S肌d(b)Rectan ular

atternattern

"
11
1,
゛t

1,1

1●

モーーーーー^

モーーーーー^0.5

0.5 mm

.

Fi9.1 Sand and l'eclan目Ular patternS Ⅱ'anslerred into pBT nlm coated steel sheclsに膜厚はエンボス深さに対して2 3倍必要という経験則がボリウレタン系接着剤(東i羊インキ製造製オリバイン

知られているが',5倍以上必要となる場合もあり,エンGXA)を用いた.

ボス斌形に址低限必要となる1使11Jは個々のエンボスハター
ン毎に突験により見出すしかない状況にある.そこで,客2.2 エンボス賦形試験

先の要求するエンボスハターンの必要最小膜厚や,薄膜化

接着剤を塗布した原板を240゜Cに加熱し,ラミネート試に適したエンポスハターンを挑定するための手法を開発

験機にてフィルムをラミネートした.このラミネート鋼板

し,客先への新柄提案を円滑に行い,エンボスロール作製,を再度240Cに加熱し, Fig2にボすエンボス賦形貳験機

爽験等に要するコストや特間を削減することが望まれる.

にて砂日ハターンが彫劃1されたエンボスロールを用いて,これらの課題を解決する下段として,数値解析を判用した

エンボスロール温度15土5゜C,ニップ圧力0.49 0.85

新柄設計プロセスの樹築が打えられる.

Mpa,ロール通過時惜]0.促8 0.12S (ロール遡過速度1,3

本蛾では, PBT樹脂被榎鋼板へのエンボス賦形を,エン

5.4m/tnin)の条件でエンポス賦形を行った.その際,ポスパターンへの樹脂の充填過程と捉え,その充填過程に

エンボス1劇前の裏面温度を,レコーダーに接続した放射温対して粘蝉性体変形解析部1を行った.砂"ハターンにつ度計により連続的に取得し,ラミネート鋼板中央部の裏面

いて解析織果と実験結果とを比較するとともに,製品製造

i品度を計測した.いずれの条件でも,エンボス画前におけ

条件における必要最小膜厚を推定L,本予法の妥汽件を検る災血温度は210゜Cであることを確認した.なお,鷲な品証した.また,節形パターンの必要最小膜厚や博膜化に適樋の製品製造条件は,エンボス偵前における裏面温座Z怖した知形パターンを推定するための手法を提案し九.

240゜C,ニップ圧力2.0 2.5Mpa,ロール通過時11司0.06

2.実験

PBT釧m

Steel sheet
Radiation

2.1 供試材

thermometer

エンボス賦形試験や粘蝉姓刈定用フィルムとしては,ボ
リプチレンテレフタレート(PBT)フィルムをj11いた
PBT樹脂(ポリプラスチックス製ジュラネックスフ0OFP)
を, Tダイを設雁した二軸押出機に投人し,キャスト法にヲ(

十より,膜厚35,60,85,320μmに製膜した.いずれのフィ
ルムも酸化チタン系白色顔料を混練して貯色しており,顔EmbossBackup料濃度は18Wt%とした U1奥1は朽μmのみ20Wι%).エンボ

r0Ⅱ

r011

ス賦形試験用には膜厚35 舗μmのフィルムを,粘弾竹測定用としては, 1摸1単320μmのフィルムを川いた.
エンボス臘形H式験川の原板としては,板厚0.40脚の心気

販鉛めっき鋼板(めっき址20wnt)を"1いた.
フィルムを原板にラミネートする際の接祚剤としては,Quenchhcn1ι11ic diaal'am 01' clnbossit18 PI'ocess

樹脂被割鋼板への女1而エンボス献形に関する恥倫解析

0.12Sである.砂目パターンに関しては,エンポス噂前Tab1白 I param0ιeN of pr011γ Serics ror pBT P01γmer

における裏面温度235゜C,ニップ圧力2.OMpa,ロール通ノ表「Ⅲ粗度計(東京精密製SURFCOM 140OD・3DF)を用

いて,エンボス賦形後の樹脂被援鋼板表面とエンボスロー
ル表面について,表面粗さの最大高さRmaXを測定した.
充填率は,エンボス賦形後の樹脂被製鋼板表瓢のRmaXを
エンボスロール表面のRmaXで除すことにより算N.1した.
砂ロハターンのエンボスロール央佃は, Rmax=21μmであった.また,砂目ハターンの解析モデルを作成するため,
エンボスロール表面について,粗さ曲線要素の平均長さ
Rslnを測定し, Rsm 120μmを得た.
2.3 粘弾性測定

粘蝉竹測定装艦(アントンハール製Physica MCR30Dにて, PE「樹脂の粘弾性測定を行ったここで,測定治只・123456789 川Ⅱ松玲N巧

過時間0.06Sとなる.

には1証径8脚のパラレルプレートを用い,振り角0005%と﹁,島

して,1肌度60 250゜C,周波数1 10OHZの範囲で掃引した.
得られた粘蝉性データよりマスターカープを作成し,

τ,(S)

g

6.84932 × 10

6.37431 × 10

1.82001 × 10

2.26296 × 10

4.83615 × 10

4.10693 × 10

1.28507 × 10

2,72113×10

3.41470 × 10

4.75098 × 104

9.07357 × 10

6.50893 × 10

2.41104 × 10

4.28048 × 10

6.40664 × 10

2.19794 × 10

1.70238 × 104
4.52359 × 104

690172 × 10

1.20201 × 10

2.26092 × 10

3.19400 × 10

6.36414 × 10

8.48715 × 10
2.25521 × 10

1.99740× 106
1.06533 × 104

5.99258 × 10

6.フ7991 × 10

133242 × 10

3relaxation time of Ah prony element,
dimensionless shear modulus of 允h prony element

VVLF則パラメータとして,参照温度T,げ= 200゜C,第・定

数0 3,第二定数Q=800゜Cを得た.さらに,粘弾性材
料力ープフィットプログラム(メカニカルデザイン製)を

粘弾性挙動を記述する撒成力程式として,以下の式佑地採

j"いて,式{D,②で太されるPI'ony級数6、力の緩和時Ⅲ1τ
と無次元横弾性率g'を算1.Hした.

,・・,ー。←'・Σ","')・

G,(ω).6,・,・G。Σ・主セξ一{

ひずみ,1は中位テンソル, E'は偏茂ひずみテンソル, E'.,用している6

ここで, Tは兄リJテンソル,κは体利"単竹:率,ε帥1は体勧
は{帖差粘性ひずみテンソルをそれぞれ水す.乢;カテンソル

G"(.)・G。Σ&・ごぞ97②
i.1 1+ωτ,の第一項(庇力項)は線形弾性モデルを,第二埴(粘性項)

ここで,ωは角周波数,6'(ω)は貯闘禅性率, G"(ω)
は投失弾竹率,6伽は長期横弾作率,60は即時横蝉性率を弾伯{モデルを適用している.解析に必要なパラメータは,は一般化マックスウェルモデルとWLF刑に1'づく線形粘いる長期ヤング率ι.と長期ポアソン比νΦを代人すること

文献値鋤より,上て則ヤング率εm o.佛Mpa,長期ポアソ
ン比ν如= 0,4999とした,また,メーカーカタログ値より,により,式(1),(2)に含まれるG叫と G,を求めた.コ.

捌リ膨張率α= 0.000IK とした.

それぞれ小す.次式③,④に粘蝉性体変形解析の人力に用

G悼

G。

ε如

‑2(1゛".)

解析モデルを央現するハラメータとしては,スタンプの{3}

凸部幅S,1川部幅W,円部深さDO,樹脂の初則膜1,Jho,充填長D,系の温'度T,ニップHソJP,ロール通過時問ιを用

G

←Σ・')

④

いた.また,スタンプや枯釧旨の各ハラメータを凹部深さで除すことにより,無次兀凸部噺,1S DO,無次ノ'1川部輔W/

Table 1にPBT樹11旨のPI'ony級数ハラメータをポす.

DO,無次兀初拷リ膜1,.リ10DO,充填*DD0を求め,これらの無次兀ハラメータに基づき考察を1「つた.
エンボスハターンとしては,砂日ハターンと蛎形ハター

3.解析ンの2柧類について解析を行った.砂Hハターンについて,
ロール通過時問,ニップⅡ{/J,初1馴摸1'1が変化したときの3.1 解析方法

エンボス允嫉過子'{の粘蝉性体変形解.析には,熱ナノイン

充填率の変化を評価し,突験結果と比校することにより,

タ(みずほ情縦総研製

胤行t配付本変形解析の妥当性を検証した.また,砂Πハター

MelnsoNE)を1・"いたスタンプを剛体,樹脂を般ンにて妥汽柁カイ靴認できた解析下松を用いて知・1形ハターン

化マックスウェルモデルて'祉述した粘lt叶N本とし,イi限蟇についても解析を行い,必聾最小膜厚や痔膜化に適した工業法を川いて解析を11つた.水シミュレータでは,枯釧旨のンボスハターンを挑定するための下法を提案した.

プリント解析シ

ミ ユレ

東洋鋼鈑

V01.38P

JJ,
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Stamp:
Rigid body
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群託計一鷲一

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‑8.5

:一諸.︑闘兇yフ'︑===d .

︑■●量.

●●■■●●●.●●,■圏尋岡●■

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‑5.0
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カ。

︑●︑︑●旦︑︑︑●目●圏●●

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髭一

‑1.6
‑2.●
ーき.3

PBT Dolylner;

貌

■●

‑0.フ

Viscoelostic body

. ■

0.1

■●●●●●軸

CondiⅡon

3.5
2、フ
1.8
0.9

I syrnmetric
I condi{ionP。

■■●●●,●● .

Symmelric:︑迷︑=:

4,4

Condition.Ⅱ託能d一一 1二一誕

NO‑S1ゆ.,.

Rsm/2●●●●●●●^■●゛,^,●●●●●●●^●^,●゛●●●闇号冒●●,■●畢闇,●,争●■,圏闇●●●●●,卑●●●●●,,●写●匂●●●●N畔,●●●闇,司◆,,,λ[μm]
Fig5 A"alytiC1111'CS11110f li11i11目 1〕roccss f01'11 S{川ιI paⅡenlwith
Rsm 120μm, n1 21μm alh 85μm, T 210C ,P O,75Mpa,t o,028S

NO SⅡPcondiⅡon subs【ratoFig3

A"ι11ytical mo(1el of li11i1唱 Proccss lbr {1 Sa11d l]al{em
1.0
P

UJ.

Hグ2
1司一^

.゛‑COICⅡ1且10d v.1UOS︒Qむ

S【皐mp:
Rigid body

ConC司Ve
0
C

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訂

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1d

Symmo

ConvoxS1叩 Condition

0.6
0.4

r

02

Conditi
閉■
゛●●電

唇●●●
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...,
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..

唇尋昌,
罰●■

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7

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巨●昇4●●宅■●●●■■■●堂属畔●昇"●■

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一"*",一.謡"詣

●■●量●写,■■●■●●=

巨卑■●....

●●写■●■●■●=●■■●

一●丘

岡M■■■■圏畔冒●■●詞■卿■個■
騨■:■尋,●●争●■旦=●●■●●■●●巨辱巨●●睡●吋■巨畔宥明●■■■●■●■●■●●虚●■●,■■●■■●●羽●奪■軸尋●冒●写●軸■●■●●■●*●'●旦●■●●■●●

0.0
0.00

、

0'05

0.10

0.1

0.20

0..)

ι(S)

Fig.6

..
^●●●●●●●●●●●^●●●●●●●昌■●●●●●

NO】1χPorirnenι01 ν"1UOS

0、8Condiιio" subslrate

Relali'川 bcl、vce11 n11i1111 1'alio D/D' a11d l'{,11 11'a11S" 1il"e iror a sand l)1"1el'n al ho = 85μ m,フ 210 C , P O.75MPι1

1.0

Fig.4 A"alylical "10del 01' n11inR 111'OCC豁 ror a rcct11nHⅡlar paⅡom

Expori川on耻11 V訊Iue5

0.8

赴鳧

3.2 砂目バターンにおける解析^CⅡIculaιod vU1ⅡCI

0.6
0河

Fig.3に砂11ハターンの觧析モデルを小す.1{験紀i米との比較や製゛",'製造条件での解析においては,樹垢・スタン

0.2

プと樹脂」,垪オ界lmを計りなし境界,オ,X、i両端を対称境界0,0とした.また,峽1,,ι依存性の原1人1推定においては,枯俳話・

0^0

0.2

0.'1

スタンフと樹脂」,峅す界巾iを,汁1りなし境界と"Ⅱ・1汁}り境

0.6

0.8

1,0

P (MI.0)

Fig.フ

界の芥極紕介せとして,,1'算を行った.実毅結果との比岐においては,スタンフと粒釧片は泓座210゜Cの等i品系とし,エ1"1in旦 r11tio D/D',ιⅡ1'j nil」 1)1'CSSUI'C P
1'or a S11"d paⅡCnl nl ho = 85μ ln,γ'= 210'C ,1 = 0.028S

RC1111jo" bcnYecn

1.0

ンボスロール 1二lniにニッフⅡニノ川.75MP且を印加したときEXDe『imontol VⅡIue5
0.8の解析においては,スタンフと粒釧芽の温崖Z朽C,ニッフ

0.6

︒Q＼Q

の樹垢変形の時1剖変化を解析した.また,熨,',1.製造条件でルノJ2.OMpaとした.充填率は, 1111部小央におけるスタン

CalCⅡ1且ιed ν抽Iues

0,^1

プ喪血と樹脂喪而との岡隔から充填長を求め,これを1111部
深さ21μmで除すことにより算出した.充填時間は,允填

0.2

率0.97に到迷した時1削とした.

0.0
0

3.3 矩形パターンにおける解析

Flg.8

Fig.4に向U杉ハターンの解析モデルを水す.樹脂・スタン
26

20

40

60

80

100

、(μm)
Rclalion l)0{、vcen h11i1唯 n"io D Dn 11nd 山ili龍11Ⅱm thickncss/10 ror 11 Sa11'1 1川nel'111{1 T 210 C , P 0.75NⅡ111.1 0.028S

樹脂被授鋼板への太面エンボス順形に関する理論解析
0.25

1.0
0.8

0.20

StヨΠ'p surf▲Ce/subslro【e surr8Ce
3ご

QQ

Slip/slip

0.6

NO‑slip/slip
S"P/NO‑slip

0.4

0.15
0,10
ι= 0.06 工.゛‑NO‑51ip/NO‑slip
0.2

0,05

0.0

0,00

ん1.ih = 50 μm
0

20

60

和

80

20

0

100

Re1皐lion belween Ⅱ1Ⅱng raⅡ0 O Do and initial "1m 小ickness hror a S引ld patlern wilh various boundary condiⅡons of slamp

100

80

、(μm)

、(ψ】1)
Fig.9

60

40

Fig."

Relation beιWeen nⅡin目 limc b and in川al nlm lhicknessh" for a sand patler"ヨ1 T= 235゜C , P 2.OMpa

and subslrate surraces a17' 210゜C . P = 0.75Mpa,ι= 0.028S

.

.

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[μm]

NO‑SⅡP condition

.工妊,.

[μm]

●●明●1●●

1置!ミ讐璽讐1冨ミミ、,誓藷1葬!^坂岳'要,"1非11!!1.""︑一誌箆

{1俗諾緊11詮;11輪器ミ..':

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3'3

尋号

.

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^1.4
3.5
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1.8
0.9
0.1
‑07
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‑2.4
‑3.3
‑4.1
5.0
5.9
6,フ
フ.6
8.5

︑

1.
1.
0.
0,
0.5
1.0
1.6
2,2
2.フ
3.8
4.4
4.9
5.5
6.0
6.6

.

ιoy

'ay

NO‑S1ゆ Condition

Fig.10 Effecl or hlili壯l nhηⅡlick11ess on li11in目 ljl'OCCSS I'or a S1川d l)alter11 nl r 210 C , P

0.75Mpa,10.028S

プ界而は樹脂の変形を妨げないようにN由滑り境界とし,解析結果は実験結果と概ね・致Lた変化傾向が確認でき

枯"詩・"材界面は滑りなし境界,左右両端は対称境界とした. Fia.8に不すように,初期膜厚が川くなると充填率がたスタンプと樹脂は淵度240Cで定とした.充填時脚増加し,解析結果は突験結果と概ね同様の傾向が見られた,と無次ル1川部幅との比較においては,ニッフΠソ」3.5Mpa

F屯.6 8より,長時問領域では解析結果は突験結巣と要・"1にて解析を行った.また,允填時闇と初期継1,Jとの比較にな・致が兒られるが,短時間領域では解析結果が低くなる

おいては,ニップ圧ノJ2.OMpaとした.充吋↓時問は,凹部ことがわかった.この理111としては,適川したマックスウェ

中央に枯朋旨が接触した塒間とした.

ルモデルが即時闇領域で突際の現象を十分に喪現できなくなっている可能性が考えられる.また,等澁系解析である

4.結果および考察

ことの影粋等も冴えられる

4.1 砂目バターン

ンプと樹脂基材界師の境岬.条作を変化させたときの解析

Fig.9に充填率と初期膜厚との関係において,樹脂・スタ
Fig.5に砂Πハターンのエンボス充填過程にっいて*'1i州1

結果を小すこの結果より,薄膜化による充填率の低下は,

竹体変形解析を行った結巣を小す.等高線レベルは,スタ

樹脂・スタンプ界血を滑りなし境界とした場介に比べ,樹ンプや樹脂の初期位羅を態池としたときのV方向変位厶Vを

脂・基材界lmを滑りなし境界とした場介の力がより顕砦だ表している. Fi今.6に小すように,ロール通過時1剖が長くが,仙j打とも影粋が現れることがわかった.このことから,なると允填案が"W川する傾向が見られ,解析結果は実験結

膜厚依存性の原因は,樹脂スタンプと樹垢・基材界血の付果と定!,t的に概ね・致した.また, Fi宮.7にボすように,
ニッフ1モノJが,窃くなると充填率が増加する傾向が見られ,

貯による樹脂変形の抑制と推測された. Fi宮.10に水すように,膜厚が厚くなると両界而の付打による影粋が無祝でき東洋鋼鈑 V01.38
0.05

gD。 1
$/0。 30.0喧

認布和副舶馳船扣剥訟詑狐伯U^非

令二

Zay

S/P。皇 5

0.03
0.02
0.01

1' 1h尋0.00
0Fig.15

y

[μm

4

＼'
先ノ00 先'1i,ノ鳥

8

10Relalion between Ⅱ11ing time b and dimensionless inilial
Ⅱlm lhickncss h n〕 al w/ιh = 10,フ'= 240゜C , P = 2.OMpa

X

Fig.12、,1佃φ0Analytical result of fi11ing process for a reclan8U
Paltern with S 500μm, PV 】00μm, n lo01
alhu lo0μm, T 240C. P 3.5Mpa,ι 0.10g

9

10
8

冒

025

7

0.5
︒Q＼︑

15

gD。
yo。
go。

020

皿6
皿5

廟

3゛

0、巧

3

0.10

2
1

0.05

0

0.00

0.5

10

10

WP

Fi9.13

Relalion bclwcen Ⅲlina lime 0 社11d dimeⅡSionless CO"caveWid山 W/n,alho/ιh l, T 240゜C,P 3.5Mpa

レ杉/D。
Fig.16

Variation 01' dimcnsionless limi1 Ⅲm 小ickncss h o

柚小 dimensionless convex widlh s/D' and dimet需i0 1

Concavo width レV/命 al r 240C, P 2.OMpa

し

5

0.25

' 11m

5

0.25
0.20
0.20
︒Q＼︑

0.15
︒Q＼︑

0.10

0.15
0.10

0.05
0.05
0.00

0.5
10

国

HグD。
Fig.14

Val'iaⅡon of nli11a lime b wilh di1ηCnsio"1ess convex
Wjdlh s/Do and 小mensionlcss concave widlh w n ιⅡ
h n1 1. T 240゜C,P 3.5Mpa

0.00

0.5
10

国

レ秒'D。
Fig.17

VariaⅡon o[ 1ilnil tlme l.1,,、vilh dlmensio"1ess convcx

Width s Do and dime11Sionloss concavc widlh レV/D0 社1
T 240C,P 2.OMpaることから充填率が増加し,ある一定以上の膜■,1になると

厚ho.'Ⅲ,とおくと, t = 0.06Sと充填11寺措1との交点において充填率が変化しなくなると推測される.同様の膜厚依存竹1

ho.Ⅷi, 50μmが得られた,接杵剤なし低粗度原板ベース

はこれまでにも確認されている3・4).

の砂nハターンは膜原聞μmでもエンボス賦形不良を生じ

砂ロハターンについて,製品製造条件における充嫉"寺1;.{jないが,ラミネート1侍にシワが人りやすいことから現h膜と初期膜厚との1到係をFi8.Ⅱに水す.ロール逝過1時問ιに

1,.しは40μmに設定されている.ガ,接貯剤付き商粗度原おいて完令充填されるために必要な址小膜1,.しを必要最小膜

板ベースの砂Πパターンは膜1!よ朽μmにてエンボス噴形不樹脂被撹鋼板への喪愉エンボス献形に関する即諭解析

良を生じる.これは,接貯刻や"粗度原板の使用で枯判詩・とから,このようなエンボスパターンの場合,充填11寺惜1の基材界面の付着が増加し,横力向の変形が抑制されたため減少や充填率の増加を図る1:で惇峽化が有効な下段であると推渕される.樹脂・スタンプと楠州旨・基材界lmに滑りなし

ことが確かめられた.また, Fig.16において,無次兀11「部境界を仮定したときの必要雌小膜1リは50μmと見桜られたが,これは接竹剤付き高粗度椋版ベースの砂nハターンに啼が狭いエンポスハターンで無次尤限界膜厚がかなり厚くなる領域が確認できた.これは,前述のように縦力向の変おいて妥当な値ではないかと岳えられる.今後,エンボス

形が樹脂・堪材界血の拘束により抑制されるためと考えら

允填過程を最適化する1二で,樹脂ド則や接竹剤,凉板喪血れる.製品製逃時の口ール通過時削は0.1S前後であるので,の設計が重妾となると号えられる.また,樹脂表眉やエンFig.17の無次兀1川部Ⅷ,1が広い領域においては必要最小膜1リ
ボスロール喪而についてもぢ血する必要があると,,えるが得られると井えられる.無次兀1111部幅が狭い領域については,必要鮭小1摸厚は得られないが,無次兀限界膜厚まで

4.2 矩形パターン

は充填率が増加すると考えられる

Fig、12に知U杉ハターンのエンボス允填過程にっいて粘蝉
性体変形解析をhつた結果を水す.等高線レベルは,砂11

5.結言

ハターンと1州様にV方向変位を女している. F1ぢ 13に各郁
エンボスハターンにおける允加時問と無次兀凹部帳との関エンボスを慣形したPBT樹砺被纏鋼板の開発コストを削係を小す充旦知捌副が最小となる無次兀1111部収,1の存在が確減するため,制沖粋併水変形解析によりエンボス鳳形性に及認され,この価以上では横方向の変形を生じにくく,このぼす膜j,.しの影粋等について"察した結果,以 Fの知見が得偵以ドでは縦方向の変形を生じにくくなることが推測されられ大:.

る.このような無次ノU1川部幅依存性は,これまでにも,広U)粘,t脚U'変形解析を行い,砂Nハターンについて口ー

い無次ルF11部幅の場介は1川部側壁に近い部分のみが盛り上ル迦過塒冏,ニッフ戚ノJ,初期般1リが変化したときのかり1111部の,,1.央部分まで充填されにくくなり,狭い無次ノ'充嫉*の変化を評釧iしたところ,いずれも解析結果は凹部幅の場介には樹脂が11」1部の奧まで人り込みにくくなる

突験結巣と定祉的に概ね散することがわかった,まということがポされてぃる川.今向の*占蝉竹体変形解析

た,膜厚依存竹の腺因として,樹脂・スタンプと樹}折においても同様の現象が観測された.

基材界而の付着による樹脂変形の抑制が不唆された

充填時朋とエンボスハターンとの1刈係を明硫にするた製品製造条件における必要最小膜原を推延したとこ

め, Fig.14に小すような咋商線図を作成した.無次ノ6凸部

ろ,蝉品製造時のエンボス胤形不良を抑制できる膜1,,i

加0.5 1.0,無次允1川部崎2.0 3.0付近の領域にて充填時
闇が触くなることから,この領域が削摸化に適Lたエンボに概ね相町すると留えられた.
②粘弾竹1体変形解析により,縛膜化に適した知形ハター

スハターンを喪すと号えられる.無次ノC凸剖朔,1と無次フU1111

ンを推定するための允填時Ⅲ1に関する等高線図を作成

部幅が広い領域にて充嫉塒問が長くなっているが,この領した.無次ノUI"1部暢0.5 1.0,無次元1川ⅧⅧ詑.0 3.0

域は織力向の変形が樹脂・基材界血の付杵により抑制されるものと推測される.また,無次元凸部幅と無次兀1"1部W'付近の伽域にて充加時11Ⅱか加くなることから,この領域が慰膜化に適した知形ハターンを表すと推刈されが狭い領域でも允填11寺1剖が長くなっているが,この卸域はた.また,知形ハターンの必塾最小峽1リを推定するた

縦方向の変形が樹脂・基材界而の拘栄により抑制されるもめの指剣・として,限界時岡に関する等商線図および限のと推測される.

界映厚に1刈する等1留線図を作成Lた.

Fig.15に将極エンボスハターンにおける充填時Ⅲ1と無次

以上のように,エンボスを賦形したPBT樹脂被稜鋼板のル初捌膜川との関係を小す,無次ル初期膜厚を刑加させる

1瑛1',しに関わる製品設計において,粘引計11体変形解析によると允填時岡が減少し,特定の無次ノ0初期1摸1,ノ:に到述すると
允嫉時闇が・定となった.允填11寺闇が定となるために必検討がイ1川であることが叫らかとなった.

要な最小彬Uリを隈界膜1!'ho.1i川,このときの時闇を隈界11寺

エンボスの取り扱いについては老曝しておらず,より複緋

なお,本轍では表向恨力,渦度分布,誹型過札!,ロール

仙1ヒ1i川とする.これらの仙は,1t1小ⅢU,Jに関する,平価基凖な系においては改・違の余地があると勿えられる.今後,こ値となる. Fia.16に1帳次元限界1摸厚ho、1m D"とエンボスハ

れらの囲fを含んだ解析を行い,実環境により近い解析モ

ターンに関するき〒高線図, Fig.17に0.i,とエンボスハター

デルの構築を図る.また,単樹脂についての解析のみで,ンに倒する等"線図をそれぞれ小す

樹垢の粘弾性効巣については'及できなかったことから,

Fi号.16の等1拓線図より,無次ノU凸部幅と無次ノι1川部幅が広いエンボスハターンでは,無次ノU限外膜11Jが比較的1,'しくなる伽向が見られた.また, F也.17の等高線図より,この領域の限界時Ⅲ1は鯨く抑えられることがわかった.このこ

粘蝉性特性が異なる樹脂での比岐検而寸をljい,エンボス1拭
形における粘弾忰体変形解析の適1"竹を硫認する

P例樹脂の粘弾性測定,粘弾性データ郎"斤につきましては,大阪府立大学の平井義彦教授のご尽力を賜りました
ここに深く感謝咋1し上げます.

ιεEE

東i下鋼鈑 V01.38

1,,1

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V C力

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D。

ω

D/D11

介」j,"波数(1'a〔VS)