JP3017107B2 - 装飾シート及び装飾成形品並びに成形同時加飾方法 - Google Patents

装飾シート及び装飾成形品並びに成形同時加飾方法

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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、樹脂成形品の表面
に装飾シートを積層して絵柄を設ける成形同時加飾方法
の技術分野に関するものである。
【0002】
【従来の技術】従来より、樹脂成形品の表面に絵柄を設
ける方法として、射出成形の雌雄両型間に装飾シートを
挿入し、両型を係合、型締した後、熔融樹脂をキャビテ
ィ内に射出充填し、樹脂成形品の表面に装飾シートを貼
り合わせる方法が一般的に行われている。この成形同時
加飾方法において、その透明性、耐候性、接着性、熱成
形性等が良好であることから、装飾シートとしてアクリ
ル樹脂シートを用いることがあるが、成形品を使用する
際に表面に傷が付きやすいという欠点がある。そこでこ
れを防止するため、アクリル樹脂シートの表面に紫外
線、電子線などで硬化する硬化塗膜層をコーティング等
で形成しておく方法が採られている。
【0003】しかしながら、硬化塗膜層を形成する方法
では、製品形状が深絞形状、高曲率形状等のように複雑
である場合、射出成形時に或いは射出成形に先立ち、予
め真空成形等により射出成形型のキャビティ面にシート
を成形しておく所謂予備成形時に、硬化塗膜層のために
シートの成形性が阻害されるという問題点がある。
【0004】本発明は、上記のような問題点に鑑みてな
されたものであり、その目的とするところは、アクリル
樹脂シートを装飾シートに使用しながらも耐擦傷性が高
い装飾成形品とそれを得るための成形同時加飾方法を提
供することにある。
【0005】
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
め、本発明では、装飾シート表面の動摩擦係数を適度な
範囲にコントロールして耐擦傷性を上げるようにした。
具体的には、動摩擦係数が0.2〜0.9のアクリル酸
エステル又はメタアクリル酸エステルの単独或いは共重
合体からなるアクリル樹脂シートに装飾処理を施してな
成形同時加飾用装飾シートを使用する。さらに好まし
くは、前記の動摩擦係数を有し且つガラス転移温度が8
0℃以下のアクリル樹脂シートを用いる。或いは、この
アクリル樹脂シートの一方の面に裏打樹脂シートを積層
した成形同時加飾用装飾シートを使用してもよい。アク
リル樹脂シートの動摩擦係数を0.9以下に下げれば、
必要以上にTgを上げたり硬質塗膜を設けたりすること
なく、すなわち成形性を落とさずに耐擦傷性を上げるこ
とができる。且つ、アクリル樹脂シートの動摩擦係数を
0.2以上に保つことにより、型内に液状樹脂を高圧で
射出したときのシートに加わる応力によって皺、破れ、
歪み、位置ズレの発生を防止することができる。
【0006】そして、本発明に係る装飾成形品は、樹脂
成形品の表面に上記の装飾シートを積層してなることを
特徴とする。また、裏打樹脂シートを積層したものでは
アクリル樹脂シートが表側になるようにして装飾シート
を積層してなることを特徴とする。
【0007】上記の装飾成形品を得るための成形同時加
飾方法は、上記の装飾シートを雌雄両型間に挿入し、該
装飾シートを間に挟んだ状態にて雌雄両型を係合、型締
してキャビティを形成し、雄型側のゲートから流動状態
の樹脂を射出してキャビティ内に充填し、該樹脂を固体
化せしめると共に装飾シートと接着積層せしめた後、雌
雄両型を開放し、表面に装飾シートが積層された樹脂成
形品を両型間から取り出すことを特徴とする。この場
合、裏打樹脂シートを積層したものではアクリル樹脂シ
ートが雌型側を向くようにして装飾シートを雌雄両型間
に挿入する。
【0008】
【発明の実施の形態】アクリル樹脂シートの材料として
は、ポリ(メタ)アクリル酸メチル、ポリ(メタ)アク
リル酸エチル、ポリ(メタ)アクリル酸ブチル、(メ
タ)アクリル酸メチル−(メタ)アクリル酸ブチル共重
合体、(メタ)アクリル酸メチル−(メタ)アクリル酸
エチル共重合体、(メタ)アクリル酸エチル−(メタ)
アクリル酸ブチル共重合体、(メタ)アクリル酸エステ
ル−スチレン共重合体等の(メタ)アクリル酸エステル
の単独又は共重合体からなるアクリル樹脂が使用され
る。なお、(メタ)アクリル酸とは、「アクリル酸、又
はメタアクリル酸」を意味するものとする。アクリル樹
脂シートは、通常50〜300μm程度の厚さのものが
用いられるが、必ずしもこの範囲には限定されない。用
途、成形条件、所要の表面物性等に応じて変化する。特
に、射出成形時或いは予備成形時の加熱量を少なくし、
加熱温度を低く抑え、成形のサイクルタイムを短くする
と言う点で、又シートの製膜・取扱いを容易にすると言
う点からは、アクリル樹脂のガラス転移温度(Tg)を
80℃以下に設定することが好ましい。本来Tgが低く
なると耐擦傷性は落ちるが、動摩擦係数を後述の如く
0.9以下に設定することによりこの問題は解消する。
【0009】本発明ではアクリル樹脂シートの動摩擦係
数を次のようにして測定した。まず対象となるアクリル
樹脂シートを表面が平坦なガラス板の上に載せ、そのア
クリル樹脂シートの上に、10mm角で厚さ1mmの板
にガーゼを巻いたものを置き、さらにその上に10gの
重りを載せる。次いで、この重りを水平方向に1m/分
のスピードで10cm引っ張って移動中の力をバネ計
り、歪ゲージ等により測定する。そして、その力の5点
平均値を重りの重さで割った値を動摩擦係数とする。
【0010】動摩擦係数が0.9を越えると、アクリル
樹脂シートが他の物体と擦れる時にシートに応力が集中
し、表面に傷が付く。逆に0.2未満だと、傷付き防止
性は良好であるが、流動状態の樹脂をキャビティ内に高
圧で射出した時の射出樹脂による剪断応力がシートに作
用した時、シートが滑って型上を移動し、シートの位置
がずれ、皺、歪、破れ等を生じる。このように射出樹脂
の引きずり(剪断応力)に抗してシートを型面に保持で
きなくなる。
【0011】アクリル樹脂シートの動摩擦係数を低くす
るには、表面にシリコンフッ素樹脂などをコーティン
グする、シート内部の樹脂の滑剤の種類と量をコント
ロールする方法がある。滑剤を化学構造によって分類す
ると表1のようになる。
【0012】
【表1】
【0013】炭化水素系滑剤のうち、流動パラフィン
は、流動点が−15〜−35℃であるが、天然パラフィ
ンは融点も57〜63℃と比較的低く、無色無臭で滑性
も優れている。マイクロワックスは石油から得られる微
結晶のろうである。主成分はパラフィンワックスと変わ
らないが、分子量は大きく、炭素数32〜72にわた
り、イソパラフィン成分も比較的多く含まれている等の
点でパラフィンワックスと異なった挙動を示す。ポリエ
チレンワックスは、分子量1500〜2000の低分子
量ポリエチレン又はその不完全酸化物の軟化点も100
℃以上であり、他の外部滑剤に比較して内部滑性が強
い。塩素化炭化水素の代表的なものとして塩素化ナフタ
リンがある。これは、相溶性が良好で、白濁もしにくく
且つ耐炎性で独特の性質を有している。
【0014】脂肪酸系滑剤としては、ステアリン酸が最
も広く使用されるが、ラウリン酸以上の炭素数のものも
滑剤として使用できる。
【0015】脂肪酸アミド系滑剤は、脂肪酸から誘導さ
れるアミドでR−CONH2 の一般化学構造を有する。
アンモニアの水素をアシル基で置換した化合物で、一般
には第1アミドR−CONH2 、第2アミド(R−C
O)2 NH、第3アミド(RCO3 )Nがあるが、単に
酸アミドと呼ぶときは第1アミドのことを指す。第2ア
ミドはイミド又は酢イミドという。滑剤として使用され
るアミド化合物には、ステアリン酸アミド、パルミチン
酸アミド、メチレンビスステアロアミド、エチレンビス
ステアロアミドなどがある。これらはいずれも白色ない
しは淡黄色の粉末か固体で融点も100〜140℃と比
較的高い。脂肪酸アミド系滑剤は、外部滑性効果が優れ
ている。
【0016】エステル系滑剤としては、脂肪酸の低級ア
ルコールエステル、脂肪酸の多価アルコールエステル、
脂肪酸ポリグリコールエステルなどがある。脂肪酸の低
級アルコールエステルの中で滑剤として一般的に使用さ
れるものはブチルステアレートである。融点が22.5
℃で常温では無色透明の液体である。
【0017】アルコール系滑剤としては比較的融点の高
いものが選ばれる。セチルアルコール、ステアリルアル
コールなどの炭素原子数が16以上のものが主である。
【0018】金属石鹸としては、炭素数12〜30の脂
肪酸から誘導される金属石鹸が使用される。特に、ステ
アリン酸鉛のようなステアレートは安定剤兼滑剤の性能
を有する。
【0019】滑性の順位は、「金属石鹸>液状複合安定
剤>無機安定剤>有機錫化合物>含S有機錫化合物」で
ある。
【0020】滑剤の添加量は、アクリルの種類と滑剤の
種類によるが、所望の係数を得るためには、通常は0.
1〜1重量%程度である。
【0021】アクリル樹脂シートに所望の装飾処理を施
して装飾シートを形成する。この装飾処理としては、顔
料又は染料の練込みによる着色、絵柄や金属層による模
様形成、凹凸模様形成等がある。
【0022】絵柄により模様を形成するには、グラビア
印刷、オフセット印刷、凸版印刷、シルクスクリーン印
刷等のような通常の印刷方式を用いることができるが、
描画でも差し支えない。また、剥離性の支持体シート上
にインキ層、さらに必要に応じて接着剤層が形成された
転写シートを予め準備しておき、転写シートに形成され
たインキ層を加圧、又は加圧と加熱により模様層(イン
キ層)を形成する面に転写させる、所謂転写印刷法によ
ることもできる。使用するインキのバインダー樹脂とし
ては、アクリル樹脂、酢酸ビニル樹脂、塩化ビニル−酢
酸ビニル共重合体、飽和ポリエステル、或いはこれらの
混合物が用いられる。これらバインダーに、チタン白、
カーボンブラック、フタロシアニンブルー、弁柄、イソ
インドリノン等の顔料又は染料を添加してインキとす
る。絵柄としては、木目柄、石目柄、布目柄、文字、幾
何学図形、皮紋柄、全面ベタ等任意である。
【0023】金属層による模様は、アルミニウム、クロ
ム、金、銀、銅等の金属を真空蒸着するなどして形成す
る。斯かる金属層は全面に形成してもよく、或いはパタ
ーン状に形成してもよいが、パターン状に形成するには
金属層不要部分に水溶液インキにより除去層を所望のパ
ターンで設けた上から全面に金属を蒸着させ、しかる後
に水洗して上記除去層とともにその直上の金属層を除去
する等の公知の手法による。また、予め転写シートに形
成しておいた金属層を模様層(金属層)を形成する面に
転写させる、所謂転写印刷法によることもできる。
【0024】凹凸模様を形成する手法としては、ヘアラ
イン加工、サンドブラスト加工、エンボス加工等があ
り、これらの方法によりアクリル樹脂シート表面に凹凸
形状からなる凹凸模様を形成する。
【0025】エンボス加工は、熱プレス方式の枚葉又は
輪転式エンボス機を用いて、加熱し軟化されたアクリル
樹脂シートの表面にエンボス版を押圧し、該エンボス版
表面の凹凸形状を賦形することにより凹凸模様を形成す
る方法である。このエンボス加工により形成する凹凸模
様としては、木目導管溝、木目木肌、石材表面凹凸、布
帛の表面テクスチェア、梨地、砂目、ヘアライン等を表
現したもの、又はそれらを組み合わせたものが挙げられ
る。また、該凹凸模様の凹部には必要に応じて公知のワ
イピング法により着色インキが充填される。該着色イン
キとしてはウレタン樹脂、アクリル樹脂、ポリエステル
樹脂その他の常用のビヒクルに顔料、又は染料を加えた
ものを選択使用するが、2液硬化型の密着性、耐溶剤性
の良好なものが好ましい。また、ワイピングは、ドクタ
ーブレード法、ロールコート法等、従来から使用されて
いるワイピング法のいずれによってもよい。これらの方
法により、凹凸模様全面に着色インキを塗工し、然る後
に凸部のインキを掻き取り凹部に着色インキを残留せし
める。
【0026】裏打シートとしては、ポリ塩化ビニル、ポ
リ塩化ビニリデン、酢酸ビニル−塩化ビニル共重合体、
エチレン−ビニルアルコール共重合体などのビニル重合
体、ポリスチレン、アクリロニトリル−スチレン共重合
体、ABSなどのスチレン系樹脂、前記アクリル樹脂、
或いはポリアクリロニトリルなどの樹脂等がある。
【0027】成形同時加飾方法は公知の技術であり、射
出成形の際、雌雄両型間に挿入した装飾シートを注入樹
脂と一体化させ、成形品の表面に絵付けをする方法であ
って、装飾シートとしては、成形品の表面に全層が接着
一体化して化粧層となる貼り合わせ装飾シートを用いる
ものである。装飾シートを成形品の形状に良好に追従さ
せるためには、射出成形に先立って装飾シートを射出成
形用雌型の内部形状と同形状となるように、真空成形法
或いは真空圧空成形法により予備成形を行うことが望ま
しい。予備成形法としては、予め別の型で予備成形され
た装飾シートを射出成形用雌型内に装着する方法或いは
射出成形用雌型にて直接装飾シートを予備成形する方法
とがあるが、通常は後者の方法が多用される。勿論、成
形品(型)形状の絞りが浅く(凹凸の段差が小)、又は
凹凸の曲率が小さい場合、或いは装飾シートの成形性
(熱可塑性)が十分大きい場合は、この予備成形工程は
省略し、射出樹脂の熱と圧力とによって絵付けシートを
型形状に追従成形せしめてもよい。
【0028】図1に装飾シートの予備成形を射出成形用
雌型にて直接行う場合の例を示している。この態様の射
出成形機10では、雌型20は、真空吸引成形に適用可
能なように真空吸引孔21などが設けられた構造を有す
るものであり、雄型30と合体させて射出成形により成
形される成形品の形状の一部が賦形されている。雄型3
0は固定盤31に固定されると共にタイバー40(計4
本ある)にも固定されている。一方、雌型20は可動盤
22に固定され、可動盤22はタイバー40に摺動可能
に貫通されている。この予備成形を行うにあたっては、
雌雄両型間に挿入した装飾シートSを可動盤22に装着
した雌型20にシートクランプ50にて固定し、熱盤6
0で装飾シートSを加熱軟化せしめた後、雌型20の真
空吸引孔21を通して装飾シートSを雌型20内のキャ
ビティ面に吸引密着させる。装飾シートSの上端側はシ
ートチャック70で挟持してシートカッター80で切断
する。シートカッター80としては、刃物、加熱線絛等
が用いられる。しかる後、該装飾シートSを冷却せしめ
ることにより装飾シートSの予備成形が完了する。(或
いは、装飾シートSの冷却を待たず、樹脂の射出を行っ
てもよい。)熱盤60としては、装飾シートSと密着し
て接触し、熱伝導にて加熱する接触加熱式のもの、或い
は装飾シートから離れた位置からの輻射熱、又は誘電加
熱にて加熱する非接触式のもののいずれでもよい。
【0029】装飾シートの予備成形を別途真空成形法又
は真空圧空成形法により予め行う場合は、射出成形用雌
型と同形状の型を用いて、装飾シートを赤外線ヒーター
などで加熱軟化せしめた上、真空又は真空圧空成形にて
型の内部形状に成形させた後に離型し、成形された装飾
シートを雌型の所定箇所に装着させることにより予備成
形工程が完了する。
【0030】図1に示す如く装飾シートの予備成形を終
えた後、図2に示すように、流体圧シリンダー90によ
りピストン91を作動させることで、装飾シートSが密
着したままの雌型20をタイバー40に摺動させつつ雄
型30に合体させて型締めさせてから、両型20,30
によって形成されるキャビティC内に、流動状態の成形
品形成用樹脂Pを雄型のゲート32を通して充填させて
射出成形を行う。そして、射出樹脂Pを固体化し、装飾
シートSと樹脂成形品P’とを積層せしめた後、図3に
示すように雌雄両型20,30を開き、装飾シートSに
より表面化粧の施された樹脂成形品P’を型外に取り出
す。なお、雌型20と雄型30は鉄等の金属又はセラミ
ックスにて形成される。
【0031】雄型側のゲートから射出する流動状態の樹
脂は射出成形用の樹脂であり、実際には製品の要求物
性、コスト等により選択される。具体的には、アクリロ
ニトリル−ブタジエン−スチレン共重合体(ABS)、
ポリスチレン樹脂、アクリロニトリル−スチレン共重合
体、ポリ塩化ビニル樹脂、ポリプロピレン、ポリエチレ
ン、ポリカーボネート、アクリル樹脂等の樹脂を使用
し、これを加熱熔融して射出し、冷却して固体化させる
場合と、ポリオールとイソシアネート架橋剤とからなる
ポリウレタン樹脂、アミンを硬化剤とするエポキシ樹
脂、イソシアネート、有機スルホン酸塩、過酸化ベンゾ
イル等を硬化剤とする不飽和ポリエステル等の2液反応
硬化型樹脂の未硬化の液状組成分を射出し、化学反応で
固体化させる場合とがある。
【0032】
【実施例】Tg(ガラス転移温度)が73℃のアクリル
樹脂シート(MMA/アクリルゴムを主成分とする)で
その滑剤(脂肪アルコール)の成分量を調整した2種類
のシート(サンプルA,B)を用意した。さらにTgを
85℃まで上げたアクリル樹脂シート(サンプルC)も
用意した。厚さはそれぞれ125μmである。また、サ
ンプルAのアクリル樹脂シートの表面にさらにグラビア
印刷にてアクリルシリコン樹脂を2μm印刷したシート
(サンプルD)も用意した。そして、各サンプルについ
て前記した方法で動摩擦係数を測定した。結果は表2に
示すようであった。
【0033】
【表2】
【0034】それぞれのサンプルに次の絵柄層(装飾
層)と接着層を形成して装飾シートとした。サンプルC
についてはシリコン面と反対側に形成した。絵柄層は、
「アクリル樹脂:塩化ビニル−酢酸ビニル共重合体=
1:1(重量比)」の混合物からなるバインダーに顔料
を添加してなるインキを使用し、柄版を3色組み合わせ
て木目の意匠を持つ絵柄をグラビア印刷法にて形成し
た。また接着剤層は、アクリロニトリル−スチレン共重
合体系樹脂を使用し、40線/cmのスクリーン線数の
コンベンショナルグラビアベタ版(版深60μm)の版
を2度用いて2μmの層を形成した。
【0035】上記のように各サンプルを装飾シートとし
てから、図1〜3に示す射出成形機により成形同時加飾
を行った。具体的には、成形樹脂として耐熱ABSを用
意し、熔融した樹脂の温度を250℃、鉄製の金型温度
を60℃とした。各サンプルの装飾シートとも、絵柄層
側が雄型のゲート側を向くように金型可動側(雌型)に
供給してクランプで固定した。その後、熱盤にてシート
を加熱軟化させ、雌型内からの真空引きによりキャビテ
ィ面にシートを吸引密着させ、両型を閉じて射出成形し
た。熱盤の表面温度は300℃、シートからの距離は3
0mmであった。サンプルA,B,Dは8秒間の加熱で
十分成形できたが、サンプルCは同じ形状に成形するた
めには13秒を要した。また、サンプルDは摩擦係数が
低過ぎるため、金型上で射出樹脂の剪断応力に負け雌型
上でズレて皺が寄ってしまい外観不良となった。
【0036】得られた各成形品の平面部を切り出して試
験片を作製し、学振式磨耗試験器を用いて耐擦傷性の試
験を行った。すなわち、20mm角にガーゼを取り付
け、200g荷重で500往復こすった。試験後に目視
にて検査したところ、サンプルA,C,Dの試験片につ
いては傷が目立たず、耐擦傷性の点ではサンプルBの試
験片には傷が明瞭に見えた。また、成形性、サイクルタ
イム、耐擦傷性の全てを満たしたのはサンプルAのアク
リル樹脂シートを用いた場合のみであった。
【0037】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
成形同時加飾方法に用いる装飾シートにアクリル樹脂シ
ートを使用するに際して、当該アクリル樹脂シートとし
アクリル酸エステル又はメタアクリル酸エステルの単
独或いは共重合体からなり動摩擦係数0.2〜0.9
のものを使用するようにしたので、硬質塗膜を設けず
に、すなわち成形性を落とさずに耐擦傷性を上げること
ができるようになり、また金型内に液状樹脂を高圧で射
出した時のシートに加わる応力によってシートに皺、破
れ、歪み、位置ズレ等を生じるのを防止できるようにな
った。また、さらにアクリル樹脂のガラス転移温度を8
0℃以下とすることにより、予備成形時の熱量、加熱時
間、加熱温度とも小さくて済み、成形サイクルの増大も
防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】装飾シートの予備成形を射出成形用雌金型にて
直接行う場合の例を示す射出成形機の一部破断図であ
る。
【図2】装飾シートの予備成形を終えた後で成形用樹脂
を射出する様子を示す射出成形機の一部破断図である。
【図3】射出成型後に雌雄両金型を開いて樹脂成形品を
取り出す様子を示す射出成形機の一部破断図である。
【符号の説明】
10 射出成形機 20 雌金型 21 吸引孔 22 可動盤 30 雄金型 31 固定盤 32 ゲート 40 タイバー 50 シートクランプ 60 熱盤 70 シートチャック 80 シートカッター 90 流体圧シリンダー 91 ピストン S 装飾シート C キャビティ P 成形品形成用樹脂 P’ 樹脂成形品
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) B29C 45/00 - 45/84 B32B 1/00 - 35/00 WPI(DIALOG)

Claims (7)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 動摩擦係数が0.2〜0.9のアクリル
    酸エステル又はメタアクリル酸エステルの単独或いは共
    重合体からなるアクリル樹脂シートに装飾処理を施して
    なることを特徴とする成形同時加飾用装飾シート。
  2. 【請求項2】 アクリル樹脂のガラス転移温度が80℃
    以下である請求項1に記載の成形同時加飾用装飾シー
    ト。
  3. 【請求項3】 樹脂成形品の表面に請求項1又は請求項
    2に記載の装飾シートを積層したことを特徴とする装飾
    成形品。
  4. 【請求項4】 請求項1又は請求項2に記載の装飾シー
    トを雌雄両型間に挿入し、該装飾シートを間に挟んだ状
    態にて雌雄両型を係合、型締してキャビティを形成し、
    雄型側のゲートから流動状態の樹脂を射出してキャビテ
    ィ内に充填し、該樹脂を固体化せしめると共に装飾シー
    トと接着積層せしめた後、雌雄両型を開放し、表面に装
    飾シートが積層された樹脂成形品を両型間から取り出す
    ことを特徴とする樹脂成形品の成形同時加飾方法。
  5. 【請求項5】 一方の面に裏打樹脂シートを積層してな
    る請求項1又は請求項2に記載の成形同時加飾用装飾シ
    ート。
  6. 【請求項6】 樹脂成形品の表面にアクリル樹脂シート
    が表側になるようにして請求項5に記載の装飾シートを
    積層したことを特徴とする装飾成形品。
  7. 【請求項7】 アクリル樹脂シートが雌型側を向くよう
    にして請求項5に記載の装飾シートを雌雄両型間に挿入
    し、該装飾シートを間に挟んだ状態にて雌雄両型を係
    合、型締してキャビティを形成し、雄型側のゲートから
    流動状態の樹脂を射出してキャビティ内に充填し、該樹
    脂を固体化せしめると共に装飾シートと接着積層せしめ
    た後、雌雄両型を開放し、表面に装飾シートが積層され
    た樹脂成形品を両型間から取り出すことを特徴とする樹
    脂成形品の成形同時加飾方法。
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