JP5073289B2 - 射出成形同時加飾用シート及び加飾樹脂成形品 - Google Patents
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Description
ラミネート加飾法においては、基材フィルム及びその上に設けられた装飾層を有する加飾シートの全層が、樹脂成形体の表面に積層一体化されるものであり、加飾シートとしては貼合わせ加飾シート(ラミネートシート)が用いられる。
これにより、加飾シート100は図3に示されるように、キャビティ72の内周面に沿うように延伸されて密着する。この工程は一般に予備成形と呼ばれており、通常軟化されたシートを最大200%程度まで延伸させる。続いて、熱盤90を退避させ、図3に示されるように、雌金型70を前進させることにより、雄金型80と合体させて型締めを行った後、雌金型70と雄金型80との間に形成されるキャビティ空間に、雄金型80に設けられたゲート84を通じて流動状態の樹脂成形材料Pを注入充填して射出成形を行う。
このような射出成形同時加飾法においては、加飾シート100が予備成形時にあるいは溶融樹脂の射出時に、キャビティ72の内周面に沿うように延伸されて密着し得ること(成形性)、その際に、加飾シートが真空圧空作用により、あるいは溶融樹脂の圧力、剪断応力による引っ張りなどによって、金型形状に沿うために最低必要な量以上に伸ばされて変形しないことが、よい成形品を得るための重要な要件となる。特に、奥行きの深い金型を用いるような成形においては、加飾シートに深い絞りがなされることから重要な要件となる。
一方、100〜120℃における破断伸度の小さい加飾シートを用いた場合には、通常室温における破断伸度も小さく、トリミングは容易に行えるが、成形の絞りが深い場合に成形品の面の凹凸形状への十分な追随ができない上に、印刷時に破断する場合があった。
(1)基材フィルム上に、少なくとも装飾層を設けた、ラミネートタイプの射出成形同時加飾用シートであって、該基材フィルムの25℃での破断伸度(JIS K 7127)が5〜8%であり、120℃での破断伸度(JIS K 7127)が200〜260%であり、かつ該基材フィルムがポリアクリレート及び/又はポリメタクリレートからなるベース樹脂100質量部に対して、アクリルゴム、ブタジエン系ゴム及びシリコーン系ゴムから少なくとも1種選ばれるゴムを3〜30質量部含有するアクリル系樹脂組成物からなる射出成形同時加飾用シート、及び
(2)樹脂成形体と、その上に接合されてなる、上記(1)に記載の加飾シートを有し、かつ該加飾シートの装飾層が、樹脂成形体に接合している加飾樹脂成形品、
を提供するものである。
また、前記加飾シートを用いて、射出成形同時加飾法を施すことにより、品質の良好なラミネートタイプの加飾樹脂成形品を提供することができる。
2 装飾層
3 接着層
100 加飾シート
60 射出成形同時加飾装置
70 雌金型
72 キャビティ
74 吸気孔
75 進退装置
80 雄金型
82 コア部
84 ゲート
90 熱盤
P 樹脂成形材料
本発明の射出成形同時加飾用シートは、基材フィルムの25℃での破断伸度が3〜10%であることを特徴とする。基材フィルムの25℃での破断伸度が3%未満であると、トリミングは容易に行えるが、シートの強度が弱いものとなってしまう。そのため、基材フィルムに装飾層を印刷する際に、基材フィルムにかかる張力によって、シートが切断されたり、該シートを予備成形及び射出成形同時加飾するための装置に送る際に切断されたりする場合がある。また、基材フィルムの製造時に破断しやすく、巻き取り形態が得難い場合もある。
一方、基材フィルムの25℃での破断伸度が10%を超え、特に20%以上であるとトリミングを行いにくく、トリミングの際に成形品の端部に沿って破断できずに、シートが一部残存したり、成形品の端部でシートが剥がれる場合がある。また、基材フィルムの25℃での破断伸度が10%超〜20%程度であると、通常トリミングは比較的容易に行えるが、成形品の形状によっては予備成形により伸ばされた部分のシートの材質が配向して、破断強度や破断伸度が増大し、その結果、トリミング時にシートが破断し難くなる場合がある。トリミングがより容易に、かつ確実に行えるとの観点から、基材フィルムの25℃での破断伸度は5〜8%の範囲が好ましい。
なお、ここでいう破断伸度は、射出成形同時加飾用シートの表面における、MD(基材フィルムの製膜時における流れ方向)及びTD(MDに対して直交する方向)を含むあらゆる方向での破断伸度をいい、以下異なる温度での破断伸度においても同様である。
また、基材フィルムに装飾層を印刷する際の乾燥工程等において、基材フィルムの破断等が生じにくく、また金型から加飾用シートの接着された樹脂成形品を取り出す際に、ある程度の柔軟性があることが好ましいため、基材フィルムの40℃における破断伸度は10%以上であることが好ましい。一方、印刷の見当合わせの点から、基材フィルムに装飾層を印刷する際の乾燥工程において、シートの伸びは小さい方が好ましく、基材フィルムの40℃における破断伸度は20%以下であることが好ましい。
なお、上述の各温度における破断伸度は、JIS K 7127に準拠して測定されるものであり、それぞれの温度において、各シートが破断した時点での該シートの長さをテンシロンにより測定し、元の試料の長さから伸びを算出したものである。より具体的には、試験片として幅10mm、全長150mm、厚さ0.125mmのものを用い、試験片中央部に50mm離れて平行な2本の標線をつける。チャック間の初期距離は100mmとし、試験速度は100mm/minとした。
これらの樹脂は、後述する装飾層を観察可能とするため、透明又は半透明のものであることが好ましく、さらに、マット剤を添加することによって艶を調整することもできる。
ベース樹脂へのゴムの添加方法としては、ベース樹脂にゴムを物理的に混合させる方法、又はベース樹脂を製造するためのモノマーと、ゴムのモノマーを共重合させる方法等がある。ベース樹脂に対するゴムの添加量は、ベース樹脂100質量部に対して、3〜30質量部程度、好ましくは10〜20質量部程度である。
また、マット剤等の充填剤の添加量は、添加する充填剤の種類、ベース樹脂の種類によって適宜選定されるが、通常樹脂組成物全量に対して、1〜5質量%、好ましくは1〜3質量%である。
例えば、本発明の加飾樹脂成形品が、耐候性を必要とする用途に用いられる場合には、基材フィルムに耐候性を付与することが望ましい。したがって、この場合、該基材フィルムの成形材料である前記樹脂組成物には、ベンゾトリアゾール系、ベンゾフェノン系、サリチル酸エステル系などの有機系紫外線吸収剤、平均粒径0.2μm程度以下の微粒子状の酸化亜鉛、酸化セリウム、酸化チタンなどの無機系紫外線吸収剤、ヒンダードアミン系の光安定剤などを配合することが好ましい。
これらの装飾層は、通常インキで形成し、インキとしては、通常のインキと同様に、バインダー樹脂等からなるビヒクル、顔料や染料等の着色剤、これに適宜加える各種添加剤からなるが、該着色剤としとは、上記した基材フィルムに用いる公知の着色剤を使用できる。そして、装飾層はインキを用いて、グラビア印刷、シルクスクリーン印刷、オフセット印刷、インキジェット印刷等の印刷法、或いは手描き等の公知の形成法で形成すれば良い。装飾層の絵柄は、例えば、板目や柾目等の木目模様、大理石や御影石等の石目模様、タイル調模様、煉瓦調模様、布目模様、文字、幾何学模様、全面ベタなど任意である。
本発明の加飾樹脂成形品において、樹脂成形体を構成する樹脂材料としては、射出成形可能な熱可塑性樹脂あるいは、熱硬化性樹脂(2液硬化性樹脂を含む)であればよく、特に制限されず、様々な樹脂を用いることができる。このような熱可塑性樹脂材料としては、例えばポリ塩化ビニル、ポリ塩化ビニリデン等のビニル系重合体、ポリスチレン、アクリロニトリル−スチレン共重合体、アクリロニトリル−ブタジエン−スチレン共重合体樹脂(ABS樹脂)などのスチレン系樹脂;ポリメチル(メタ)アクリレート、ポリエチル(メタ)アクリレート、ポリアクリロニトリルなどのアクリル系樹脂;ポリエチレン、ポリプロピレンなどのポリオレフィン系樹脂;ポリエチレンテレフタレート、エチレングリコール−テレフタル酸−イソフタル酸共重合体、ポリブチレンテレフタレート等のポリエステル系樹脂;ポリカーボネート樹脂等が挙げられる。また、熱硬化性樹脂としては、2液反応硬化型のウレタン樹脂、エポキシ樹脂等が挙げられる。これらの樹脂は、単独でもよいし、二種以上混合して用いてもよい。また、これらの樹脂には、必要に応じて各種添加剤、例えば酸化防止剤、熱安定剤、紫外線吸収剤、光安定剤、難燃剤、可塑剤、シリカ,アルミナ,炭酸カルシウム,水酸化アルミニウム等の無機物粉末、木粉,ガラス繊維等の充填剤、滑剤、離型剤、帯電防止剤、着色剤などを添加することができる。
加飾樹脂成形品を構成する樹脂成形体の厚さについては特に制限はなく、当該加飾樹脂成形品の用途に応じて選定されるが、通常1〜5mm、好ましくは2〜3mmである。
なお、射出成形樹脂は、用途に応じて適宜、着色剤を添加して着色した樹脂を使用しても良い。着色剤には、前述の基材フィルムにもちい得るのと同様の公知の着色剤を使用できる。
当該加飾樹脂成形品は、前述の本発明の加飾シートを用い、射出成形同時加飾法によって製造される。この射出成形同時加飾法においては、射出成形に際し、加飾シートを予め金型内に挿入しておき、キャビティ内に射出注入された流動状態の樹脂と一体化させることにより、樹脂成形体表面に加飾が施される。
射出成形同時加飾方法としては、従来公知の各種形態をとり得る。例えば、射出成形同時加飾用シートの予備成形を行う形態、或いは行わない形態、また、射出成形同時加飾用シートの予熱を行う形態、行わない形態等である。
射出成形同時加飾用シートの絞りが大きい場合は、予備成形を行うのが好ましく、一方、射出成形同時加飾用シートの絞りが少ない場合は、予備成形無しで樹脂射出と同時に型内に充填される流動状態の樹脂の樹脂圧で射出成形同時加飾用シートを成形しても良い。また、樹脂圧で射出成形同時加飾用シートを成形する場合でも、該シートは予熱せずに射出樹脂の熱を利用しても良い。また、射出成形同時加飾用シートの予備成形は、通常は、射出成形型を真空成形型と兼用して行うが、型間に該シートを供給する前に、型外部で別の真空成形型で該シートを真空成形する様な予備成形でも良い。また、予備成形は、射出成形型を真空成形型と兼用して行う形態が効率的で且つ精度良く積層できる点で好ましい。なお、本発明に於いて真空成形とは真空圧空成形も包含する。
このような方法においては、射出成形型として、可動型が所定形状の成形面を有する雌型で、固定型が凸部を有する雄型である雌雄嵌合型の組合わせを用いてもよく、あるいは可動型が所定形状の成形面を有する凹型で、固定型がフラット型である組合わせを用いてもよい。
[(A)工程]
この(A)工程は、加飾シートの予備成形工程であって、該(A)工程においては、まず加飾シート100を、所定形状の成形面を有する雌金型(可動金型)70の該成形面に対し、前記加飾シート100の基材フィルムが対面するように配置する。次いで、該加飾シート100を、熱盤90により、加熱、軟化させる。この場合の加熱温度は、ガラス転移温度近傍の温度以上で、かつ、溶融温度(あるいは融点)未満の範囲であることが好ましい。通常はガラス転移温度近傍の温度で行うことがより好ましい。なお、上記ガラス転移温度近傍の温度とは、ガラス転移温度±5℃程度の範囲を指し、本発明においては、一般に70〜130℃程度である。なお、熱盤90としては、公知のものを用いればよく、輻射加熱方式、伝導加熱方式、誘電加熱方式等、いずれの方式のものを用いてもよい。
この加飾シート100を雌金型70と熱盤90との間に挟んでキャビティ72の開口面を閉じ、雌金型70に設けられた吸気孔74を通じて真空引きを行うとともに、必要に応じ熱盤90に設けられた通気孔を通じて圧空供給を行う。両金型は通常30〜50℃程度に加熱されている。
このような操作により、加飾シート100は、図2に示されるように、雌金型70の成形面に沿って延伸され、密着することにより、所定の形状に予備成形される。
この(B)工程は射出成形工程であって、該(B)工程においては、前記のように成形面に沿って密着された加飾シート100を有する雌金型70と雄金型(固定金型)80とを型締めしたのち、両金型で形成されるキャビティ内に、流動状態の樹脂成形材料を射出して固化させることにより、形成された樹脂成形体と加飾シート100とを積層一体化させる。具体的には、熱盤90を退避させ、図3に示されるように、雌金型70を進退装置75によって前進させることにより、雄金型80と合体させて型締めを行った後、雌金型70と雄金型80との間に形成されるキャビティ空間に雄金型80に設けられたゲート84を通じて、流動状態の樹脂成形材料Pを注入充填し、固化せしめることによって射出成形を行う。樹脂成形材料Pが熱可塑性樹脂の場合は、加熱溶融によって流動状態にして、冷却して固化せしめる。樹脂成形材料Pが熱硬化性樹脂の場合には、未硬化の液状組成物を用い、化学反応によって硬化せしめて固化させる。これにより、雌金型80内の加飾シート100が、形成された樹脂成形体と一体化して貼り付く。
この(C)工程は、加飾シートが積層一体化された樹脂成形体を、射出成形型内より取り出す工程である。
(C)工程においては、雌金型70を雄金型80から離間させて、加飾シート100の全層が積層されてなる樹脂成形体を取り出し、加飾シートに樹脂成形品から周囲に広がった余剰部をトリミングして、所望の加飾樹脂成形品を得る。
実施例1
(1)加飾シートの作製
厚さが125μmであるアクリルフィルムA(主成分がポリメチルメタクリレート100質量部、アクリルゴム30質量部、紫外線吸収剤1質量部配合)を、Tダイで熔融押出し、印刷特性を付与するために、樹脂温度が150〜200℃の時点で100℃の鏡面ロールに接触させ、印刷面が平滑な連続帯状のアクリルフィルムを得た。このアクリルフィルムの25℃での破断伸度は、MD(製膜時における流れ方向)及びTD(MDに対して直交する方向)ともに5%であった。また、120℃での破断伸度は、MDが240%、TDが260%であった。
次いで、該アクリルフィルム上に、グラビアインキを用い、グラビア輪転印刷により木目模様を形成し、装飾層である絵柄インキ層を設けた。インキとしては、アクリル系樹脂のバインダーに弁柄、黄鉛及びカーボンブラックからなる顔料を添加し、希釈溶剤として、メチルエチルケトンと酢酸エチルの1対1質量比の混合物を添加したものを用いた。さらに、その上に、アクリル系樹脂と塩化ビニル−酢酸ビニル共重合体を、質量比1:1の割合で含み、希釈溶剤としてメチルエチルケトンと酢酸エチルの1対1質量比の混合物を添加してなる塗工液を塗布、乾燥して、厚さ4μmの接着層を設け、加飾シートを作製した。
ここで、グラビア輪転印刷機としては、3色機(印刷ユニットを3つ有する)を用い、印刷速度40m/分、アクリルフィルムの張力20kg/m幅の条件で印刷した。フィルムが破断せず、連続印刷が可能であった。
上記(1)で得られた加飾シートを用いると共に、樹脂成形材料として、ABS樹脂[日本エイアンドエル(株)製、商品名「クラスチックMTH−2」]を用い、図2及び図3に示す工程図に従って、射出成形同時加飾法により、ラミネートタイプの加飾樹脂成形品を製造した。予備成形条件及び射出成形条件を以下に示す。
<予備成形条件>
熱盤設定温度:300℃
熱盤−フィルム間距離:15mm(非接触で輻射加熱)
加熱時間:5秒
加飾シート表面温度:120℃
成形方法:真空圧空成形
<射出成形条件>
射出樹脂:ABS樹脂(前出)
樹脂温度:230℃
金型温度:50℃
射出圧力:140MPa
射出時間:3秒
冷却時間:20秒
ゲート:6箇所
得られた各加飾樹脂成形品における加飾シートの貼付状態を目視観察し、加飾シートの成形性を、下記の基準で評価した。また、トリミングの容易さを下記の基準で評価した。その結果を第1表に示す。
判定基準(加飾シートの成形性)
○:加飾シートにしわ、浮き、剥がれ、破損がいずれも見られない。
△:加飾シートにしわや浮きが僅かに見られる。
×:加飾シートにしわ、浮き、剥がれ、破損のいずれかが見られ、実用上問題がある。
判定基準(トリミング性)
○:トリミングが容易に行え、成形品端部に、バリも加飾シートの剥離も無かった。
△:成形品端部に、トリミングがしきれずに、加飾シートがバリ状態に残留した。
×:成形品端部に加飾シートの剥離が認められた。
アクリルフィルムAに代えて、主成分がポリメチルアクリレートであること以外はアクリルフィルムAと同様のアクリルフィルムBを用い、実施例1と同様にして、印刷面が平滑な連続帯状のアクリルフィルムを得た。このアクリルフィルムの25℃での破断伸度は、MDが8%、TDが7%であった。また、120℃での破断伸度は、MDが210%、TDが200%であった。
次いで、該アクリルフィルム上に、実施例1と同様に絵柄インキ層及び接着層を設け、加飾シートを作製した。該加飾シートを用い、実施例1と同様に、射出成形同時加飾法により、ラミネートタイプの加飾樹脂成形品を製造した。
得られた加飾樹脂成形品における加飾シートの成形性、トリミング性、及び連続印刷適性の評価結果を第1表に示す。
実施例1と同様のアクリルフィルムを用い、Tダイにより熔融押出し、延伸し、引取り速度の調節、鏡面ロールへの接触圧の調節により、該アクリルフィルムをMD方向に配向させ、25℃におけるMD方向の破断伸度を20%、TD方向の破断伸度を7%とした基材フィルムを得た。該基材フィルムの120℃での破断伸度は、MDが120%、TDが200%であった。
該基材フィルムを用いて、実施例1と同様の方法で加飾シート及び加飾樹脂成形品を作製し、実施例1と同様の方法で評価した。結果を第1表に示す。
アクリルフィルムAに代えて、厚さが125μmでポリメチル(メタ)アクリレート樹脂のみからなるアクリルフィルムCを用い、金属鏡面ベルト上へのアクリル樹脂溶液のキャスティング法により基材フィルムを得たこと以外は、実施例1と同様にして、加飾シート及び加飾樹脂成形品を作製し、実施例1と同様の方法で評価した。結果を第1表に示す。
なお、実施例1と同様の連続グラビア印刷をした場合には、印刷時の溶剤アタック及び張力により、該基材フィルムは破断し、印刷物を得ることはできなかった。そこで、枚葉形式でスクリーン印刷した。
該アクリルフィルムの25℃での破断伸度は、MDが2%、TDが2%であり、また、120℃での破断伸度は、MDが320%、TDが350%であった。
市販のポリカーボネートフィルム(「ユーピロン」(商品名)、三菱エンジニアリングプラスチックス(株)製)を用いたこと以外は実施例1と同様にして、加飾シート及び加飾樹脂成形品を作製し、実施例1と同様の方法で評価した。結果を第1表に示す。
該ポリカーボネートフィルムの25℃での破断伸度は、MDが120%、TDが130%であり、また、120℃での破断伸度は、MDが200%、TDが240%であった。
*2 × ; 実施例1に記載の印刷条件では、基材フィルムは破断し、印刷物を得ることはできなかった。
Claims (2)
- 基材フィルム上に、少なくとも装飾層を設けた、ラミネートタイプの射出成形同時加飾用シートであって、該基材フィルムの25℃での破断伸度(JIS K 7127)が5〜8%であり、120℃での破断伸度(JIS K 7127)が200〜260%であり、かつ該基材フィルムがポリアクリレート及び/又はポリメタクリレートからなるベース樹脂100質量部に対して、アクリルゴム、ブタジエン系ゴム及びシリコーン系ゴムから少なくとも1種選ばれるゴムを3〜30質量部含有するアクリル系樹脂組成物からなる射出成形同時加飾用シート。
- 樹脂成形体と、その上に接合されてなる、請求項1に記載の加飾シートを有し、かつ該加飾シートの装飾層が、樹脂成形体に接合している加飾樹脂成形品。
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