ПОВЕРХНОСТНАЯ СТРУКТУРА ИЗДЕЛИЯ
PRODUCT SURFACE STRUCTURE

Область техники, к которой относится изобретение
Настоящее изобретение относится к поверхностной структуре изделия, заключающего в себе неровности, сформированные на поверхности изделия.
Уровень техники
Поверхность формованного изделия на основе полимеров обычно содержит, с учетом конструкции и стойкости к царапанию, неровности, сформированные посредством гравировки. Такое формованное изделие на основе полимеров, имеющее гравированные неровности и изготовленное из твердого материала, часто вызывает у человека, который касается изделия, неприятное тактильное ощущение, такое как "твердый", "шероховатый", "зернистый" или "неровный". Следовательно, требуется, чтобы такие изделия, как изделия для салона автомобиля, вызывали приятные тактильные ощущения.
Для этого публикация нерассмотренной заявки на патент (Япония) № 2000-229356, например, определяет шероховатость гравировки на поверхности изделия согласно твердости материала изделия, так что изделие может вызывать приятное тактильное ощущение.
Сущность изобретения
Задачи, решаемые изобретением
Как упомянуто выше, поверхность полимерного формованного изделия зачастую вызывает у человека, который касается изделия, неприятное тактильное ощущение. Следовательно, требуется, чтобы полимерное формованное изделие вызывало приятное ощущение, такое как "мягкий", "увлаженный" или "гладкий".
Настоящее изобретение обеспечивает поверхность изделия с более приятным ощущением.
Средство для решения задач
Настоящее изобретение отличается тем, что площадь контакта между кожей человека и поверхностью изделия, имеющей неровности, при контакте друг с другом, демонстрирует отношение в диапазоне 35-90% относительно площади контакта между кожей человека и поверхностью изделия.
Краткое описание чертежей
Фиг. 1 является видом в сечении, иллюстрирующим палец в контакте с поверхностью изделия согласно варианту осуществления настоящего изобретения.
Фиг. 2 является видом сверху мелких неровностей, сформированных на верхушке выступов неровностей на поверхности изделия по фиг. 1.
Фиг. 3(a) является видом в сечении вдоль линии A-A по фиг. 2, иллюстрирующим мелкие выступы с регулярными шагами, а фиг. 3(b) является видом в сечении вдоль линии B-B по фиг. 2, иллюстрирующим мелкие выступы с нерегулярными шагами.
Фиг. 4 является схематичным видом для вычисления коэффициента контакта на поверхности изделия, имеющей неровности.
Фиг. 5 является видом в сечении, иллюстрирующим конкретный пример поверхностной структуры по фиг. 1.
Фиг. 6 является графиком, иллюстрирующим взаимосвязь между коэффициентом контакта и "ощущением увлажненности" в качестве индикатора "приятности", испытываемой при касании изделия. Наивысший количественный показатель для ощущения увлажненности оценивается и иллюстрируется в качестве 5,0.
Фиг. 7 является видом в сечении, иллюстрирующим изделие, имеющее коэффициент контакта 48%.
Фиг. 8(a) является графиком, иллюстрирующим взаимосвязь между коэффициентом контакта и неровностями на поверхности изделия, а фиг. 8(b) является графиком, иллюстрирующим взаимосвязь между коэффициентом контакта и мелкими неровностями на поверхности изделия.
Предпочтительный вариант осуществления изобретения
Далее поясняются варианты осуществления настоящего изобретения со ссылкой на чертежи.
Первый вариант осуществления настоящего изобретения, схематично проиллюстрированный на фиг. 1, формирует неровности 3 посредством гравировки (имитации текстуры) на поверхности изделия на основе полимеров, например детали для салона автомобиля, такой как консольный ящик, дверца или приборная панель. Неровности 3 включают в себя выступы 5 и углубления 7. Верхушка выступа 5 является практически плоской, и на плоской верхушке формируются мелкие неровности 9, которые мельче неровностей 3 и имеют меньшие шаги. Как проиллюстрировано в увеличенном виде по фиг. 2, мелкие неровности 9 включают в себя мелкие выступы 11, которые меньше выступов 5 неровностей 3, и мелкие углубления 13, которые меньше углублений 7 неровностей 3. Мелкие неровности 9 мельче неровностей 3 означает что, по меньшей мере, ширина Q и высота R (фиг. 3) мелкого выступа 11 мелких неровностей 9 меньше ширины H и высоты P (фиг. 1) выступа 5 неровностей 3.
Углубление 7 неровностей 3, проиллюстрированных на фиг. 1, имеет глубину P (высоту выступа 5) в 70 микрометров или больше. Глубина P равна расстоянию между верхушкой выступа 5 и низом углубления 7. Как проиллюстрировано на фиг. 3(a) и 3(b), ширина Q мелкого выступа 11 мелких неровностей 9 составляет приблизительно 30 микрометров, а высота R мелкого выступа 11 мелких неровностей составляет приблизительно 15 микрометров. Хотя форма мелкого выступа по существу является круглой при виде сверху (при виде сверху на фиг. 3), она может быть овальной или эллиптической вместо круглой (истинного круга).
В таком случае часть, имеющая наибольший размер (часть, соответствующая большой оси в случае овала), имеет ширину Q в 30 микрометров. Ширина Q мелкого выступа 11 на фиг. 3 представляет собой расстояние между возвышениями относительно нижних частей мелких углублений 13, смежных с мелким выступом 11. Ширина H выступа 5 на фиг. 1 представляет собой расстояние между возвышениями относительно углублений 7, смежных с выступом 5.
Вышеуказанное изделие 1 может быть изготовлено из PP (полипропилена), ABS (сополимера акрилонитрила и бутадиенстирола), AES (сополимера акрилонитрила и этиленстирола), ASA (сополимера акрилонитрила и стиролакрилата), POM (полиацетали), PA (полиамида), PC (поликарбоната) и т.п.
Изделие 1 формируется из такого термопластического полимера посредством литьевого формования.
Согласно настоящему варианту осуществления изделие 1 содержит поверхностную структуру, коэффициент контакта которой находится в диапазоне 35-90%. Коэффициент контакта является отношением площади контакта между пальцем 15 человека и изделием 1, когда внутренняя поверхность 15a пальца 15 касается поверхности изделия 1, имеющей неровности 3, как проиллюстрировано на фиг. 1, к площади контакта между пальцем 15 и плоской поверхностью, имеющей неровности, когда внутренняя поверхность 15a пальца 15 касается плоской поверхности таким же образом.
Другими словами, коэффициент S контакта вычисляется согласно нижеуказанному выражению, в котором A является площадью контакта между пальцем 15 и изделием 1 в единице площади, когда внутренняя поверхность 15a пальца 15 и поверхность изделия 1 находятся в контакте друг с другом, при этом неровности 3 формируются так, как проиллюстрировано на фиг. 1, а B является площадью отсутствия контакта между пальцем 15 и изделием 1 в единице площади.
S=[A/(A+B)]×100=35%-90%
Предпочтительно, чтобы коэффициент S контакта находился в диапазоне 45-80%, чтобы улучшать тактильное ощущение. Тактильное ощущение относительно пальца основано на сенсорной информации, включающей в себя давление, боль и тепло, и считается связанным с формой поверхности пальца (включающей в себя отпечатки пальцев), видом и распределением чувствительных нервных окончаний пальца, состояниями контакта между изделием и пальцем (включающими в себя пространственные и временные изменения давления) и т.п.
Если внутренняя поверхность 15a пальца 15 сильно прижимается к изделию 1, коэффициент S контакта возрастает. Когда палец 15 касается поверхности изделия 1, обычно считается, что сила в 200 грамм-сил (1,96 Н) действует между ними. Согласно настоящему варианту осуществления коэффициент контакта основан на таком допущении, что сила в 200 грамм-сил действует, когда касаются поверхности изделия 1.
Вышеуказанный коэффициент S контакта может выражаться с помощью нижеуказанного выражения, в котором h1, h2, h3,..., hn представляют собой ширины выступов 5 на участке длины H на изделии, имеющем неровности, когда внутренняя поверхность пальца и верхние и боковые поверхности выступов 5 на участке соприкасаются друг с другом при приложении прижимающей силы в 200 грамм-сил:
S=(h1+h2+h3+... +hn)/H.
Согласно варианту осуществления коэффициент контакта зачастую излишне увеличивается, если только неровности 3 без мелких неровностей 9 формируются на поверхности изделия. В этом случае ширина каждого углубления 7 должна быть увеличена для того, чтобы уменьшать коэффициент контакта. Это приводит к усилению ощущения шероховатости и ухудшает внешний вид. Формирование мелких неровностей 9 реализует указанный коэффициент S контакта и улучшает внешний вид.
Фиг. 5 является видом в сечении практического примера поверхностной структуры изделия 1, иллюстрирующим распределение глубин [нм] относительно расстояний сканирования [мкм] в направлении поверхности изделия. Согласно фиг. 5 верхушки мелких выступов 11 мелких неровностей 9, сформированных на выступах 5, выступов 5 неровностей 3 и их окрестностей представляют собой области, с которыми контактирует палец 15, когда внутренняя поверхность 15a пальца 15 кладется на поверхность изделия 1.
Фиг. 6 иллюстрирует взаимосвязь между коэффициентом S контакта и "ощущением увлажненности" в качестве индикатора "приятности" при касании поверхности изделия 1 с помощью внутренней поверхности 15a пальца 15, при этом наивысший количественный показатель для ощущения увлажненности составляет 5. На фиг. 6 знак круга соответствует случаю с мелкими неровностями 9, сформированными на выступах 5 неровностей 3, а знак креста соответствует случаю только с неровностями 3 без мелких неровностей 9.
Соответственно, стандартный количественный показатель в 3 или более для "ощущения увлажненности" получается, когда коэффициент контакта находится в диапазоне приблизительно 35-90%.
А именно, коэффициент контакта меньше 35% или больше 90% фактически не вызывает "ощущение увлажненности". Если коэффициент контакта меньше 35%, то испытывается неприятное тактильное ощущение, такое как "твердый", "грубый", "зернистый" или "неровный". Если коэффициент контакта превышает 90%, то она становится более плоской поверхностью, что чрезмерно увеличивает силу трения. Это приводит к результирующему неприятному тактильному ощущению, такому как ощущение сопротивления.
На фиг. 6 коэффициент контакта в диапазоне 45-80% является более предпочтительным для того, чтобы улучшать "ощущение увлажненности".
Фиг. 7 является видом в сечении, иллюстрирующим пример изделия 1 (автомобильной детали), имеющего коэффициент контакта в 48%. Поверхность этого изделия 1 включает в себя мелкие неровности 9, сформированные на выступах 5 неровностей 3. Мелкие неровности 9 включают в себя мелкие выступы 11 и мелкие углубления 13.
Фиг. 8(a) иллюстрирует коэффициенты контакта для неровностей 3 без мелких неровностей 9, и фиг. 8(b) иллюстрирует коэффициенты контакта для мелких неровностей 9, сформированных на выступах 5 неровностей 3. На фиг. 8 коэффициент контакта в 60% задается для неровностей 3,и коэффициент контакта в 80% - для мелких неровностей 9. Соответственно, коэффициент контакта для поверхности изделия, имеющей мелкие неровности 9 на неровностях 3, как проиллюстрировано на фиг. 7, составляет 48% (60%×80%).
На фиг. 8, сплошная линия соответствует коэффициенту контакта S=(h1+h2+h3+... +hn)/H, как проиллюстрировано на фиг. 4.
2
Чтобы улучшать "ощущение увлажненности", сила трения на поверхности изделия должна быть увеличена. Если сила трения увеличивается чрезмерно, то испытывается ощущение сопротивления. Соответственно, сила трения должна быть в надлежащем диапазоне. Сила трения [Н] выражается как "давление [Па] × коэффициент трения × площадь контакта [м]". Можно задавать входной параметр, т.е. давление, постоянным, как упомянуто выше, и коэффициент трения также может быть задан постоянным посредством использования идентичного материала. Затем можно оценивать силу трения согласно площади контакта пальца на поверхности изделия. Площадь внутренней поверхности пальца предположительно является постоянной. Соответственно, посредством измерения площади контакта, на которой палец фактически находится в контакте с неровностями поверхности изделия, площадь контакта является применимой в качестве коэффициента контакта.
Как упомянуто выше, вариант осуществления формирует неровности на поверхности изделия таким образом, чтобы задавать коэффициент контакта пальца, касающегося изделия, в диапазоне 35-90%. Вследствие этого человек, который касается изделия, испытывает приятное тактильное ощущение, такое как "мягкий", "увлаженный" или "гладкий".
Если неровности на поверхности изделия формируются таким образом, что коэффициент контакта пальца, касающегося изделия, находится в диапазоне 45-80%, человек, который касается изделия, испытывает более приятное тактильное ощущение, такое как "мягкий", "увлаженный" или "гладкий".
Согласно варианту осуществления неровности 3 на поверхности изделия включают в себя выступы 5 и углубления 7. На выступах 5 формируются мелкие неровности 9, шаги которых мельче шагов неровностей 3, имеющих выступы 5 и углубления 7. Эта конфигурация обеспечивает возможность простой корректировки коэффициента контакта и улучшает внешний вид.
Согласно варианту осуществления глубина P неровностей 3 составляет 70 микрометров или более. Как результат, неровности 3 имеют четкую форму, что придает красивый внешний вид. Когда неровности формируются посредством гравировки и если углубления имеют глубину меньше 70 микрометров, неровности являются тонкими и нечеткими, что ухудшает внешний вид.
Согласно варианту осуществления ширина каждого мелкого выступа 11 мелких неровностей 9 составляет 30 микрометров. Это фактически улучшает, когда человек касается изделия, приятное тактильное ощущение, такое как "мягкий", "увлаженный" или "гладкий".
В это время вариант осуществления задает высоту мелких выступов 11 мелких неровностей равной 9-15 микрометрам. Это дополнительно улучшает, когда человек касается изделия, приятное тактильное ощущение, такое как "мягкий", "увлаженный" или "гладкий", аналогично материалу эпидермиса.
Даже если мелкие выступы 11, каждый из которых имеет ширину в 30 микрометров, формируются на поверхности, не имеющей выступов 5, т.е. не имеющей неровностей 3, мелкие выступы 11 фактически улучшают приятное тактильное ощущение, такое как "мягкий", "увлаженный" или "гладкий", аналогично материалу эпидермиса.
Согласно варианту осуществления изделие 1 формируется из термопластического полимера посредством литьевого формования. Соответственно, изделие 1, имеющее неровности 3 на своей поверхности, может легко изготавливаться.
Согласно настоящему изобретению поверхность изделия содержит неровности, так что коэффициент контакта площади, на которой кожа человека касается изделия, попадает в диапазон 35-90%. Как результат, когда человек касается поверхности изделия, он может испытывать приятное тактильное ощущение, такое как "мягкий", "увлаженный" или "гладкий", аналогично материалу эпидермиса.