WO2018235447A1 - 複合成形体 - Google Patents

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WO2018235447A1
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玲香 新井
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積水ポリマテック株式会社
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    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08JWORKING-UP; GENERAL PROCESSES OF COMPOUNDING; AFTER-TREATMENT NOT COVERED BY SUBCLASSES C08B, C08C, C08F, C08G or C08H
    • C08J7/00Chemical treatment or coating of shaped articles made of macromolecular substances
    • C08J7/04Coating
    • C08J7/043Improving the adhesiveness of the coatings per se, e.g. forming primers
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32LAYERED PRODUCTS
    • B32BLAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B25/00Layered products comprising a layer of natural or synthetic rubber
    • B32B25/20Layered products comprising a layer of natural or synthetic rubber comprising silicone rubber
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32LAYERED PRODUCTS
    • B32BLAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B27/00Layered products comprising a layer of synthetic resin
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08JWORKING-UP; GENERAL PROCESSES OF COMPOUNDING; AFTER-TREATMENT NOT COVERED BY SUBCLASSES C08B, C08C, C08F, C08G or C08H
    • C08J7/00Chemical treatment or coating of shaped articles made of macromolecular substances
    • C08J7/04Coating
    • C08J7/046Forming abrasion-resistant coatings; Forming surface-hardening coatings
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08LCOMPOSITIONS OF MACROMOLECULAR COMPOUNDS
    • C08L83/00Compositions of macromolecular compounds obtained by reactions forming in the main chain of the macromolecule a linkage containing silicon with or without sulfur, nitrogen, oxygen or carbon only; Compositions of derivatives of such polymers
    • C08L83/04Polysiloxanes

Definitions

  • the present invention relates to a composite molded body in which a hard portion and a soft portion are integrated, and in particular to a composite molded body having high chemical resistance.
  • wearable devices that can be compactly worn on the body is popular because of increasing health-consciousness and the spread of outdoor tastes.
  • Wearable devices are equipped with electronic devices and electronic components for high-level sensing, so they are held in a hard case made of metal, resin, etc., while they are flexible when mounted on waterproof packing or a human body A flexible rubber-like material is also used for the purpose of giving a feeling of touch.
  • these hard members and flexible members were often manufactured separately and used in combination, but in addition to the demand for further reductions in size and weight of wearable devices, comfort when worn on the human body, As the demand for waterproofness against rain, tap water, sweat and the like has increased, it has been required to integrate a hard member and a flexible member.
  • Patent Document 1 Japanese Patent Laid-Open No. 2014-231598
  • the surface of the skin may be coated with cream such as hand cream or sunscreen, and these drugs are wearable Penetration into the flexible parts of the device is a problem. More specifically, these chemical components penetrate into the flexible member, and as a result, the adhesion between the flexible member and the hard member may be weakened, which may cause a problem that the flexible member may be peeled off. Moreover, even if it does not peel off immediately, the problem of peeling in a comparatively short time or becoming easy to peel with respect to external force arises.
  • the object of the present invention is to obtain a composite molded body which is easy to maintain the
  • the present invention is constituted as follows. That is, in a composite molded body in which a hard portion made of a hard resin and a soft portion made of a soft resin are integrated, the soft portion comprises a binder made of organopolysiloxane having dimethylsilicone as a main skeleton and silicone rubber powder.
  • the silicone rubber powder comprises 10 to 30% by volume in a total of 100% by volume with the binder.
  • a hard portion made of a hard resin and a soft portion made of a soft resin are integrated, and the soft portion is a binder made of organopolysiloxane having dimethylsilicone as a main skeleton and silicone rubber. Since the silicone rubber powder is comprised so that 10-30 volume% is contained in a total of 100 volume% with the binder, a soft part can give a soft feeling of a soft touch, and this soft part However, the adhesion between the hard part and the soft part is less likely to be impaired even when touching with chemicals such as hand cream and sunscreen.
  • the composite molded body can be configured such that the organopolysiloxane is a cured product of addition reaction type millable silicone or a cured product of peroxide curing type millable silicone. Since the organopolysiloxane of the composite molded body is configured as a cured product of addition reaction type millable silicone or a cured product of peroxide curable type millable silicone, chemicals such as hand cream and sunscreen are mixed by mixing with silicone rubber powder. It is easy to improve chemical resistance to
  • the composite molded body can configure the thickness of the soft portion to 100 ⁇ m or more. Since the composite molded body has a thickness of 100 ⁇ m or more of the soft part, the penetration of the soft part can be suppressed even when the soft part touches chemicals such as hand cream and sunscreen, and the adhesion between the hard part and the soft part Hard to lose.
  • the hard portion can be made of polyamide or polycarbonate. Since the hard portion of the composite molded body is made of polyamide or polycarbonate, these materials are relatively inexpensive and yet have adequate strength, and it is easy to improve the adhesion to the soft portion.
  • the composite molded body can be configured to include an intermediate layer composed of a primer layer or an adhesive layer between the hard portion and the soft portion. Since the composite molded body is configured to have an intermediate layer composed of a primer layer or an adhesive layer between the hard portion and the soft portion, the adhesion between the hard portion and the soft portion can be enhanced. In addition, the components such as hand cream and sunscreen make it difficult for the primer layer and the adhesive layer to be corroded.
  • the adhesion between the hard part and the soft part is hardly deteriorated even after being affected by the medicine, and the adhesiveness before being affected is It is a composite molded body that is easy to maintain.
  • the composite molded article of the present invention will be described in detail below.
  • the same reference numerals are given to the same parts constituting the composite molded body, and the description of the overlapping functions, materials, manufacturing methods, effects and the like will be omitted.
  • FIG. 1 shows a schematic cross-sectional view of a composite molded body 10 according to one embodiment.
  • a hard portion 11 made of a hard resin and a soft portion 12 made of a soft resin are integrated, and can be used for wearable devices and the like.
  • the hard part 11 fixes the substrate and other internal electrical devices or stabilizes the shape of the exterior product in the portion that becomes the core or outer frame of the housing for the wearable device or other exterior parts. And a member that does not deform easily.
  • the material of the hard portion 11 is, for example, polypropylene resin, polyethylene resin, polyvinyl chloride resin, polystyrene resin, acrylonitrile styrene acrylate resin, acrylonitrile butadiene styrene resin, polyamide resin, polyacetal resin, polycarbonate resin, polyester resin, Examples thereof include rigid resins such as polybutylene terephthalate resin, polyphenylene oxide resin, polyphenylene ether resin, polyphenylene sulfide resin, polyurethane resin, epoxy resin, liquid crystal polymer, and composite resin of these.
  • a polyamide resin or a polycarbonate resin it is particularly preferable to use a polyamide resin or a polycarbonate resin.
  • the polyamide resin and the polycarbonate resin are relatively inexpensive but have adequate strength, and the adhesion to the soft portion 12 is high.
  • the soft portion 12 is a portion that is laminated on the surface of the hard portion 11 to form the outer surface of at least a part of the composite molded body 10 and plays a role in providing the composite molded body 10 with a soft touch.
  • the wearable device When used in a wearable device, by avoiding the contact of the hard surface of the hard portion 11 with the human body and configuring the complex such that the soft portion 12 contacts the human body, the wearable device has excellent wearing feeling for human can do.
  • the soft part 12 is a silicone composition having a rubbery elasticity including a binder 12a composed of an organopolysiloxane having dimethylsilicone as a main skeleton and a silicone rubber powder 12b, as schematically shown in a partially enlarged view of FIG. It is.
  • the organopolysiloxane, which is the binder 12a is solid but extremely flexible, has appropriate slipperiness, and exhibits the function of giving a human-friendly touch.
  • the silicone rubber powder 12b has the same composition as the organopolysiloxane which is the binder 12a, but in a state of being randomly dispersed inside the soft portion 12 while maintaining the powdery body without being assimilated with the binder 12a. Exists.
  • the shape of the silicone rubber powder 12b can be any shape such as spherical, scaly, acicular, fibrous, or indeterminate. Also, the particle size of the silicone rubber powder 12b can also be arbitrary.
  • the hardness of the silicone rubber powder 12b is preferably A20 to A80 in terms of A hardness. If it is softer than A20, the tackiness of the silicone rubber powder may be increased and dispersion may be difficult. If it is harder than A80, the properties as a silicone resin may be enhanced and the chemical resistance may be reduced.
  • the silicone rubber powder 12b does not contain a plasticizer, and its hardness is soft compared with the hardness of the organopolysiloxane which is the binder 12a. It is because silicone rubber which does not contain a plasticizer and is relatively flexible can adsorb a larger amount of components of the hand cream and the sunscreen, so that the adhesion between the hard portion and the soft portion can be made less likely to be impaired.
  • the addition amount of the silicone rubber powder 12b is 10 to 30% by volume in a total of 100% by volume of the binder 12a consisting of organopolysiloxane having dimethylsilicone as a main skeleton and the silicone rubber powder 12b. If the amount is less than 10% by volume, it is considered that the surface area of the interface between the binder 12a consisting of organopolysiloxane and the silicone rubber powder 12b is small, and the retention to hold the chemicals penetrating from the surface of the soft part 12 at this interface is reduced. The boundary between the hard portion 11 and the soft portion 12 is easily peeled off. On the other hand, if it is more than 30% by volume, the volume of the binder 12a is relatively reduced, and it is considered that chemicals and the like easily penetrate the soft portion 12, and the boundary between the hard portion 11 and the soft portion 12 is easily peeled.
  • Organopolysiloxanes are known to have chemical resistance to certain chemicals, but are known to be easily swelled by aromatic compounds, and when soft part 12 is formed only from binder 12a consisting of organopolysiloxane When an aromatic compound adheres to the surface of the soft portion 12, it may penetrate into the interior and reach the interface between the hard portion 11 and the soft portion 12, which may cause peeling of the hard portion 11 and the soft portion 12. was there. However, by blending the silicone rubber powder 12b in the predetermined amount, the decrease in the adhesive strength of the soft portion 12 to the hard portion 11 can be suppressed, and the peeling can be effectively prevented.
  • the thickness of the soft portion 12 is 100 ⁇ m or more, preferably 300 ⁇ m or more, and more preferably 500 ⁇ m or more. If it is less than 100 ⁇ m, the adhesive force with the hard part 11 is easily weakened by contacting with an aromatic chemical, and if it is 100 ⁇ m or more and less than 300 ⁇ m, the adhesive force may be weakened. If it is 300 ⁇ m or more and less than 500 ⁇ m, the adhesive force is weakened. This is because the deterrence effect is high, and the adhesive strength can be maintained at 500 ⁇ m or more. In addition, since the drug does not penetrate substantially from one side to the other of the soft part 12 if it is 500 ⁇ m or more, the upper limit is not limited, but providing the soft part 12 exceeding 5 mm is less necessary and wasteful become.
  • the hardness of the soft portion 12 is preferably in the range of E15 to A80 in E hardness and A hardness specified in JIS K6253. If the hardness is less than E15, the durability as the exterior component may be insufficient. In addition, when the hardness exceeds A80, there is a risk that the high-quality touch unique to silicone may be lost.
  • FIG. 2 shows a schematic cross-sectional view of a composite molded body 20 according to a modified embodiment.
  • the composite molded body 20 is the same as the composite molded body 10 described above in that the hard portion 11 made of hard resin and the soft portion 12 made of soft resin are integrated, but the hard portion 11 and the soft portion are soft. It differs from the composite molded body 10 in that a primer layer or an adhesive layer (hereinafter, these layers are collectively referred to as an intermediate layer 13) is provided at the interface with the portion 12.
  • the middle layer 13 which is a primer layer or an adhesive layer is located between the hard portion 11 and the soft portion 12 and has a function of enhancing the adhesion between the hard portion 11 and the soft portion 12.
  • the adhesive layer is a layer formed by applying a so-called adhesive, and the adhesive layer itself is made of a polymer component having mechanical strength, and forms a third layer other than the hard portion 11 and the soft portion 12 It is a layer to gain.
  • the layer thickness is preferably 1 to 50 ⁇ m. If it is thinner than 1 ⁇ m, it is difficult to obtain adhesion, and if it is thicker than 50 ⁇ m, further improvement in adhesion is not expected and it is likely to be wasted.
  • a general adhesive used as an adhesive of a binder comprising an organopolysiloxane and a hard resin can be used.
  • Various adhesives such as polyamide resin, silicone, acrylic resin, vinyl acetate and cyanoacrylate can be mentioned.
  • the primer layer is a so-called subbing layer, and the primer liquid is formed from a liquid having a low solid content, and usually has no adhesive property itself and is mainly formed by surface modification etc.
  • the primer layer is also a layer comprising low molecular weight components.
  • the layer thickness is preferably 0.1 ⁇ m to less than 1 ⁇ m. If it is thinner than 0.1 ⁇ m, it is difficult to obtain the coating effect, and even if it is thicker than 1 ⁇ m, it is difficult to expect more functional improvement than required.
  • the layer thickness of these adhesive layers and primer layers is a preferable range, and when a primer layer is less than 1 micrometer, an adhesive layer may become 1 micrometer or more.
  • compositions such as a primer solution and a primer agent for forming a primer layer
  • a composition comprising a silane coupling agent-containing solution and other silane compounds, a titanate coupling agent-containing solution and other titanate compounds
  • a site to be bonded to the organopolysiloxane and a skeletal site in close contact with the hard resin forming the hard section 11, and one having affinity to the soft section 12 and the hard section 11 having different properties is used. be able to.
  • Primers such as a silane coupling agent-containing layer, a silane compound-containing layer, a titanate coupling agent-containing layer, and a titanate compound-containing layer obtained by applying such a composition on the surface of the hard portion 11 or the soft portion 12 Layers can be suitably used.
  • the primer layer obtained from the above composition often has a molecular weight smaller than that of the polymer, and has a small cohesive force. Therefore, when applied to the interface between general hard parts and soft parts, the effect of chemicals such as hand cream and sunscreen It is easy to receive. Therefore, in the composite molded article comprising the hard portion 11 and the soft portion 12 of the present invention to which such a primer layer is applied, the retention of the adhesive strength between the hard portion 11 and the soft portion 12 is excellent.
  • the hard part 11 and the soft part 12 are integrally fixed, and the adhesive strength can achieve 15 N or more in the 180 degree peel test of JIS K 6854.
  • the adhesive strength after carrying out a predetermined chemical resistance test is also strong, and the strength of 50% or more can be maintained as compared with the initial adhesive strength before the chemical resistance test.
  • a hard resin is molded to prepare the hard portion 11 first.
  • the hard portion 11 is disposed in a mold, and the soft portion 12 is placed in the mold and solidified to integrally form the hard portion 11, thereby forming the composite portion in which the soft portion 12 is fixed to the hard portion 11.
  • the primer or the adhesive to be the intermediate layer 13 is applied to the portion of the hard part 11 to which the soft part 12 adheres. By doing this, the composite molded body 20 can be obtained.
  • the composite molded body 10, 20 thus obtained is obtained by adding each powder such as titanium oxide, magnesium oxide, silicone resin, gel method silica, precipitated silica, polyethylene or the like to a soft part consisting only of organopolysiloxane.
  • a soft part consisting only of organopolysiloxane.
  • the chemical resistance to an aromatic compound is improved, and the composite molded article which can suppress the decrease in the adhesion between the hard part and the soft part after touching the aromatic compound 10, 20.
  • molded the polyamide resin (66 nylon) in the magnitude
  • a primer solution containing a silane coupling agent and an acrylic ester dissolved in a solvent was applied to a width of 20 mm from the end of the hard portion, and a release film was disposed on the remaining portion.
  • this is placed in a mold, and a liquid composition for forming a soft part having a binder of millable addition reaction type mainly composed of a dimethyl silicone skeleton as a binder is injected into the mold and cured to have the same size as the hard part.
  • the peelable film was removed.
  • the hard part and the soft part were fixed in the range of 20 mm ⁇ 20 mm to which the primer was applied, and the 20 mm ⁇ 50 mm part on which the release film was disposed obtained a composite molded body in which the hard part and the soft part were not fixed. This was taken as sample 1.
  • Samples 2 to 14 were prepared in the same manner as sample 1 except that the material of the soft part was changed to the materials and blending amounts shown in Table 1 below, and these were used as samples 2 to 14 and did.
  • a sample containing "powder" in the composition was mixed with the powder in a binder and sufficiently stirred to form a liquid composition for forming a soft part.
  • the sample 15 and the sample 16 produced the composite molded body by the same composition and method as the sample 3 except that the thickness of the soft part was changed to the thickness shown in Table 1 below. That is, in the sample 15, the thickness of the soft part was 0.6 mm, and in the sample 16, the thickness of the soft part was 0.3 mm.
  • composition column of Table 1 Each material shown in the composition column of Table 1 is as follows.
  • Silicone rubber is a silicone rubber powder having a spherical shape with an average particle diameter of 2 ⁇ m and a hardness of A40 and a dimethyl silicone skeleton.
  • the “silicone resin” is a spherical silicone resin powder having an average particle diameter of 6 ⁇ m and siloxane bonds crosslinked in a network.
  • Gel method silica is a porous silica powder having an average particle diameter of 2.5 ⁇ m and a specific surface area of 50 to 350 m 2 / g.
  • “Settled silica” is a porous silica powder having an average particle diameter of 2.8 ⁇ m and a specific surface area of 250 to 900 m 2 / g.
  • "Titanium oxide” is an anatase-type titanium oxide powder having an average particle size of 0.15 ⁇ m.
  • Magnetic oxide is an amorphous magnesium oxide powder with an average particle size of 4.5 ⁇ m.
  • Polyethylene is a high molecular weight polyethylene powder having an average particle size of 30 ⁇ m, a spherical shape and a hardness of D65.
  • Peeling test The 180 degree peeling test based on JIS K6854 was done about each sample. This peeling test was carried out without the chemical resistance test, and the result (N / cm) when the soft part was peeled from the hard part was described in the column of “initial adhesion” in Table 1. Moreover, the result (N / cm) of performing this peeling test after conducting the said chemical resistance test was described in the column of the "adhesion force after a chemical resistance test" of Table 1. However, this peeling test was not conducted for those in which the hard portion and the soft portion were peeled in the chemical resistance test. In addition, each test value is shown by three average values except the maximum value and the minimum value of the result of producing and testing five samples of each sample.
  • Adhesive strength maintenance rate was calculated
  • samples 3 to 5 and 13 other than samples 1, 2 to 6 and 12 and 14 that had poor chemical resistance when the thickness of the soft part was 1.0 mm had an adhesion of 15 N /
  • Sample 3 which was not inferior in chemical resistance is a soft part in which 10% by mass of silicone rubber powder is mixed with mirable addition reaction type silicone, which is cm or more and the adhesive strength maintenance rate is 50% or more.
  • Sample 13 in which the chemical resistance was not deteriorated was a soft part in which 10% by mass of silicone rubber powder was mixed with millable peroxide curable silicone.
  • the sample 4 and the sample 5 which became a result which is excellent in chemical resistance were those in which the soft part which contains 20 mass% or more of silicone rubber powder in millable addition reaction type silicone was formed.
  • silicone rubber powder when 10% by mass or more of silicone rubber powder is contained in mirable addition reaction type silicone or millable peroxide curable silicone, the chemical resistance is improved, and when it is in 20% by mass or more, the chemical resistance becomes superior and soft It has been found that the addition of silicone rubber powder to the part is effective in reducing the decrease in adhesion to chemicals.
  • Samples 1 and 12 which had poor chemical resistance did not have silicone rubber powder added, and in particular, for sample 12, the adhesion to the hard part was weak before the chemical resistance test, and 13. It peeled easily with a weak force of 8 N / cm.
  • Samples 6 to 11 which similarly had poor chemical resistance were those to which powders other than silicone rubber powder were added. From the above results, it was found that even when powders such as silicone resin, gel method silica, precipitated silica, magnesium oxide and polyethylene were added to the binder, chemical resistance like silicone rubber powder could not be obtained.
  • the samples 15 and 16 which had the same composition of the soft part and different thicknesses, were excellent in chemical resistance, and were excellent in chemical resistance even at least as thin as 0.3 mm, which is the thickness of the sample 16.

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Abstract

硬質部材と柔軟部材が一体化した複合成形体について、柔軟部材がハンドクリームや日焼け止め等の薬品等に触れても硬質部材との密着性が低下し難く、当初の接着力を維持し易い複合成形体を得ること。 硬質樹脂からなる硬質部11と軟質樹脂からなる軟質部12とが一体となった複合成形体10について、前記軟質部は、ジメチルシリコーンを主骨格とするオルガノポリシロキサンでなるバインダー12aとシリコーンゴム粉末12bとを含んでなり、前記シリコーンゴム粉末12bは前記バインダー12aとの合計100体積%中に10~30体積%含まれることとした。

Description

複合成形体
 本発明は、硬質部と軟質部とが一体となった複合成形体であって、特に耐薬品性の高い複合成形体に関する。
 近年、健康志向の高まりやアウトドアに対する趣味の広がりからコンパクトに身体に身に付けることができるウェアラブル機器の利用が盛んである。ウェアラブル機器は、高度なセンシングを行うための電子機器、電子部品を備えるため、これらを金属や樹脂などの硬質の筐体内に保持する一方で、防水用のパッキンや人体に装着したときに柔軟な触感を与える目的から柔軟なゴム状の材質も用いられている。従来は、これらの硬質部材と柔軟部材を個別に製造し、組み合わせて利用することが多かったが、ウェアラブル機器に対する更なる小型・軽量化の要求に加え、人体に装着したときの快適性や、雨や水道水、汗などに対する防水性など、要求が高まるにつれて、硬質部材と柔軟部材を一体にすることが求められるようになってきた。
 ウェアラブル機器に利用されるものではないが、硬質部材と柔軟部材を接着剤で一体化した技術が、例えば特開2014-231598号公報(特許文献1)に記載されている。
特開2014-231598号公報
 ウェアラブル機器の利用に話しを戻すと、例えばウェアラブル機器をヒトの手首に装着しようとすると、肌の表面にはハンドクリームや日焼け止め等のクリームが塗られていることがあり、これらの薬品がウェアラブル機器の柔軟な部材内に浸透することが問題となる。より具体的には、これらの薬品成分が柔軟部材に浸透し、その結果として、柔軟部材と硬質部材との接着力を弱め、柔軟部材が剥がれてしまう不具合が生じる場合がある。また、直ぐに剥がれることがなくても、比較的短時間で剥がれたり、外力に対して剥がれ易くなったりする不具合が生じる。
 そこで本発明は、硬質部材と柔軟部材が一体化した複合成形体について、柔軟部材がハンドクリームや日焼け止め等の薬品等に触れても硬質部材との密着性が低下し難く、当初の接着力を維持し易い複合成形体を得ることを目的になされたものである。
 上記課題を解決するために、本発明は以下のように構成される。即ち、硬質樹脂からなる硬質部と軟質樹脂からなる軟質部とが一体となった複合成形体について、前記軟質部は、ジメチルシリコーンを主骨格とするオルガノポリシロキサンでなるバインダーとシリコーンゴム粉末とを含んでなり、前記シリコーンゴム粉末は前記バインダーとの合計100体積%中に10~30体積%含まれることを特徴とする。
 本発明の複合成形体は、硬質樹脂からなる硬質部と軟質樹脂からなる軟質部とが一体となっており、前記軟質部は、ジメチルシリコーンを主骨格とするオルガノポリシロキサンでなるバインダーとシリコーンゴム粉末とを含んでなり、前記シリコーンゴム粉末は前記バインダーとの合計100体積%中に10~30体積%含まれるように構成したため、軟質部が柔軟な良触感を与えることができ、この軟質部がハンドクリームや日焼け止め等の薬品に触れても硬質部と軟質部の密着性が損なわれ難い。
 前記複合成形体は、前記オルガノポリシロキサンが、付加反応型ミラブルシリコーンの硬化体または過酸化物硬化型ミラブルシリコーンの硬化体として構成できる。前記複合成形体の前記オルガノポリシロキサンを、付加反応型ミラブルシリコーンの硬化体または過酸化物硬化型ミラブルシリコーンの硬化体として構成したため、シリコーンゴム粉末と混合することでハンドクリームや日焼け止め等の薬品に対する耐薬品性を高め易い。
 前記複合成形体は、前記軟質部の厚みを100μm以上に構成できる。前記複合成形体は、前記軟質部の厚みを100μm以上に構成したため、軟質部がハンドクリームや日焼け止め等の薬品に触れてもその浸透を抑制することができ、硬質部と軟質部の密着性が損なわれ難い。
 前記複合成形体は、前記硬質部をポリアミドまたはポリカーボネートで構成できる。前記複合成形体の硬質部をポリアミドまたはポリカーボネートで構成したため、これらの材質が比較的安価でありながら適度な強度を備えており、また、軟質部との密着性を高め易い。
 前記複合成形体は、硬質部と軟質部の間にプライマー層または接着剤層からなる中間層を備えるものとして構成できる。前記複合成形体を、硬質部と軟質部の間にプライマー層または接着剤層からなる中間層を備えるものとして構成したため、硬質部と軟質部の接着力を高めることができる。また、ハンドクリームや日焼け止め等の成分によって、プライマー層や接着剤層が侵され難い。
 本発明によれば、ハンドクリームや日焼け止め等の薬品に対する耐薬品性があり、薬品の影響を受けた後でも硬質部と軟質部の密着性が低下し難く、影響を受ける前の密着性を維持し易い複合成形体である。
本発明の複合成形体の模式断面図である。 本発明の複合成形体の変形例の模式断面図である。
 本発明の複合成形体について以下に詳しく説明する。なお、複合成形体を構成する同じ部位には同じ符号を付け、また重複する機能、材質、製造方法、作用効果等についてはその説明を省略する。
 図1に一の実施形態にかかる複合成形体10の模式断面図を示す。この複合成形体10は、硬質樹脂からなる硬質部11と軟質樹脂からなる軟質部12とが一体となっており、ウェアラブル機器等に利用できるものである。
 硬質部11は、ウェアラブル機器用の筐体や、その他の外装部品の芯や外枠等となる部分で、基板やその他の内部電気機器を固定したり、あるいは外装品の形状を安定させたりするための強度を有し、容易には変形しない部材である。この硬質部11の材質としては、例えばポリプロピレン樹脂やポリエチレン樹脂、ポリ塩化ビニル樹脂、ポリスチレン樹脂、アクリロニトリル・スチレン・アクリレート樹脂、アクリロニトリル・ブタジエン・スチレン樹脂、ポリアミド樹脂、ポリアセタール樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリエステル樹脂、ポリブチレンテレフタレート樹脂、ポリフェニレンオキサイド樹脂、ポリフェニレンエーテル樹脂、ポリフェニレンサルファイド樹脂、ポリウレタン樹脂、エポキシ樹脂、液晶ポリマーやこれらの複合樹脂等の硬質樹脂を挙げることができる。これらの中でも特にポリアミド樹脂またはポリカーボネート樹脂を用いることが好適である。ポリアミド樹脂やポリカーボネート樹脂は比較的安価でありながら適度な強度を備えており、軟質部12との密着性が高いためである。また硬質部11を構成する硬質樹脂は、軟質部12に対する接着強度を高めるためにシリコーン系の骨格を導入した硬質樹脂を用いることは好ましい一態様である。
 軟質部12は、硬質部11の表面に積層して、複合成形体10の少なくとも一部の外側表面を形成し、複合成形体10に柔軟な触感を付与する役割を果たす部位である。ウェアラブル機器に用いられる場合に、硬質部11の硬い表面が人体に接するのを避け、この軟質部12が人体に接するように複合体を構成することで、ヒトにとって装着感に優れたウェアラブル機器とすることができる。
 軟質部12は、図1の一部拡大図で模式的に示すように、ジメチルシリコーンを主骨格とするオルガノポリシロキサンでなるバインダー12aとシリコーンゴム粉末12bとを含むゴム状弾性を有するシリコーン組成物である。バインダー12aであるオルガノポリシロキサンは、固体であるが極めて柔軟で、適度な滑り性を有しており、ヒトに対して良質な触感を与える機能を奏する。シリコーンゴム粉末12bは、組成としてはバインダー12aであるオルガノポリシロキサンと同種であるものの、バインダー12aと同化せずに、粉末状体を保ったまま軟質部12の内部にランダムに分散された状態で存在する。
 シリコーンゴム粉末12bの形状は、球状、鱗片状、針状、繊維状、不定形など任意の形状とすることができる。また、シリコーンゴム粉末12bの粒径もまた任意とすることができる。このシリコーンゴム粉末12bの硬さは、A硬度でA20~A80が好ましい。A20よりも柔らかければ、シリコーンゴム粉末の粘着性が高まり、分散が困難になるおそれがあり、A80よりも硬ければシリコーンレジンとしての性質が強くなり、耐薬品性が低下するおそれがある。また、シリコーンゴム粉末12bは、可塑剤を含まず、その硬さはバインダー12aであるオルガノポリシロキサンの硬さに比べて、柔らかいことが好ましい。可塑剤を含まず、相対的に柔軟なシリコーンゴムは、ハンドクリームや日焼け止めの成分をより多く吸着できるため、硬質部と軟質部の密着性が損なわれ難くすることができるためである。
 シリコーンゴム粉末12bの添加量は、ジメチルシリコーンを主骨格とするオルガノポリシロキサンでなるバインダー12aとシリコーンゴム粉末12bとの合計100体積%中に10~30体積%である。10体積%よりも少なければ、オルガノポリシロキサンでなるバインダー12aとシリコーンゴム粉末12bとの界面の表面積が少なく、軟質部12の表面から浸透する薬品をこの界面で保持する保持力が低下すると考えられ、硬質部11と軟質部12の境界が剥離し易くなる。一方、30体積%よりも多ければ、相対的にバインダー12aの容積が減り、軟質部12内を薬品等が浸透し易くなると考えられ、硬質部11と軟質部12の境界が剥離し易くなる。
 オルガノポリシロキサンは、ある種の薬品に対する耐薬品性を有するとされているものの、芳香族化合物によって膨潤しやすいことが知られており、オルガノポリシロキサンでなるバインダー12aのみから軟質部12を形成すると、芳香族化合物がその軟質部12の表面に付着した際に、内部に浸透して硬質部11と軟質部12の界面まで達することで、硬質部11と軟質部12の剥離の原因となるおそれがあった。しかしながら、上記所定量のシリコーンゴム粉末12bを配合することで、硬質部11に対する軟質部12の接着力の低下を抑制でき、効果的に剥離を防止することができる。
 軟質部12の厚みは、100μm以上であり、300μm以上とすることが好ましく、500μm以上であることがより好ましい。100μm未満では芳香族系の薬品と接触することで硬質部11との接着力が弱まり易く、100μm以上300μm未満では、その接着力が弱まる恐れがあり、300μm以上500μm未満では、その接着力の弱化に対する抑止効果が高く、500μm以上では、その接着力を維持できるからである。なお、500μm以上であれば実質的に薬品が軟質部12の一方から他方まで浸透しないため、その上限を限定するものではないが、5mmを超えて軟質部12を設けることは必要性が乏しく無駄になる。
 軟質部12の硬さは、JIS K6253規定のE硬度およびA硬度で、E15~A80の範囲であることが好ましい。硬さがE15未満では、外装部品としての耐久性が不充分となるおそれがある。また、硬さがA80を超えると、シリコーン特有の良質な触感が損なわれるおそれがある。
 図2には変形実施形態となる複合成形体20の模式断面図を示す。この複合成形体20は、硬質樹脂からなる硬質部11と軟質樹脂からなる軟質部12とが一体となっている点で先に説明した複合成形体10と同じであるが、硬質部11と軟質部12との界面にプライマー層または接着剤層(以下これらの層をまとめて中間層13ともいうものとする)を備える点で複合成形体10と異なる。プライマー層や接着剤層である中間層13は、硬質部11と軟質部12の間にあって、硬質部11と軟質部12の接着力を高める機能を奏するものである。
 接着剤層は、いわゆる接着剤が塗られて形成される層であり、接着剤層自体が機械的強度を有する高分子成分からなり、硬質部11と軟質部12以外の第3層を形成し得る層である。層厚としては1~50μmであることが好ましい。1μmよりも薄ければ接着力を得ることが難しく、50μmよりも厚くても接着力のそれ以上の向上は望めず無駄になり易いからである。こうした接着剤としては、オルガノポリシロキサンでなるバインダーと硬質樹脂との接着剤として用いられる一般的な接着剤を利用でき、例えば、合成ゴム系や熱可塑性エラストマ系、ウレタン樹脂系、エポキシ樹脂系、ポリアミド樹脂系、シリコーン系、アクリル樹脂系、酢酸ビニル系、シアノアクリレート系等の種々の接着剤を挙げることができる。
 一方プライマー層は、いわゆる下塗り層であり、プライマー液は固形分の少ない液体から形成され、通常はそれ自体に接着性があるものではなく、表面改質等が主な機能であって、形成されるプライマー層も低分子量成分からなる層である。その層厚は、0.1μmから1μm未満であることが好ましい。0.1μmよりも薄ければ塗布効果が得られにくく、1μm以上に厚くしても要求する以上の機能改善は望み難いからである。なお、これらの接着層やプライマー層の層厚は好ましい範囲であり、プライマー層が1μm未満の場合や、接着層が1μm以上となる場合もあり得る。
 プライマー層を形成するためのプライマー液やプライマー剤等の組成物には、シランカップリング剤含有液やその他のシラン系化合物からなる組成物、チタネート系カップリング剤含有液やその他のチタネート系化合物からなる組成物を挙げることができる。これら以外でもオルガノポリシロキサンと結合する部位と、硬質部11を形成する硬質樹脂と密着する骨格部位とを分子内に備え、性質の異なる軟質部12と硬質部11に対する親和性があるものを用いることができる。こうした組成物を硬質部11または軟質部12の表面に塗布して得られるシランカップリング剤含有層や、シラン系化合物含有層、チタネート系カップリング剤含有層や、チタネート系化合物含有層などのプライマー層を好適に用いることができる。
 上記組成物から得られるプライマー層は、ポリマーよりも分子量が小さいことが多く、凝集力が小さいため、一般的な硬質部と軟質部との界面に適用するとハンドクリームや日焼け止め等の薬品の影響を受け易い。そのため、こうしたプライマー層を適用する本発明の硬質部11と軟質部12からなる複合成形体では、硬質部11と軟質部12の接着力の維持率が優れている。
 硬質部11と軟質部12は一体となって固着しており、その接着強度はJIS K6854の180度はく離試験において15N以上を達成することができる。また、所定の耐薬品性試験を実施した後の接着力も強く、耐薬品性試験前の初期接着強度と比べてその50%以上の強度を維持することができる。
 複合成形体10を製造するには、硬質樹脂を成形して硬質部11をまず作製する。次に、この硬質部11を金型内に配置し、この金型内に軟質部12を入れて固化することにより硬質部11と一体成形し、硬質部11に軟質部12が固着した複合成形体10を得る。また、複合成形体20を製造するには、軟質部となる組成物を金型に注入する前に、硬質部11における軟質部12が固着する部位に中間層13となるプライマーや接着剤を塗布しておくことで複合成形体20を得ることができる。
 こうして得られた複合成形体10,20は、オルガノポリシロキサンのみからなる軟質部や、オルガノポリシロキサンに酸化チタンや酸化マグネシウム、シリコーンレジン、ゲル法シリカ、沈降法シリカ、ポリエチレン等の各粉末を添加した軟質部を用いた複合成形体に比べて、芳香族化合物に対する耐薬品性が向上し、芳香族化合物に触れた後の硬質部と軟質部の接着力の低下を抑えることのできる複合成形体10,20である。
 実施例(比較例)に基づいて本発明をさらに詳しく説明する。
 硬質部と軟質部が固着した複合成形体について、軟質部の表面にハンドクリームや日焼け止めなどが付着した際に、軟質部が硬質部から剥がれてしまう現象の有無を判断するために、以下の試料1~試料16の複合成形体を作製し、薬品雰囲気下に試料を置いた前後の硬質部と軟質部間の接着力について試験を行い、薬品に対する硬質部と軟質部間の固着性を評価した。
 <試料の作製>
 次に示す試料1~試料16となる複合成形体を作製した。
 試料1は、ポリアミド樹脂(66ナイロン)を20mm×70mm×1mmの大きさに成形し硬質部を作製した。続いて、この硬質部の端から20mmの幅に、シランカップリング剤を含みアクリル酸エステルが溶剤に溶解したプライマー溶液を塗布するとともに、残余の部分に剥離フィルムを配置した。そして、これを金型内に配置して、ジメチルシリコーン骨格を主体とするミラブル付加反応型シリコーンをバインダーとする軟質部成形用液状組成物を金型に注入し硬化させて、硬質部と同じ大きさで厚みが1mmとなる軟質部を一体成形した後、剥離フィルムを取り除いた。こうして、プライマーが塗布された20mm×20mmの範囲で硬質部と軟質部が固着し、剥離フィルムを配置した20mm×50mmの部分は硬質部と軟質部が固着していない複合成形体を得た。これを試料1とした。
 試料2~試料14は、軟質部の材質を以下の表1に示した材質、配合量に変更した以外は、試料1と同じ方法で複合成形体を作製し、これらを試料2~試料14とした。組成に「粉末」を含む試料は、バインダーにこの粉末を混合して十分に攪拌し軟質部成形用の液状組成物とした。
 試料15および試料16は、軟質部の厚みを以下の表1に示した厚みに変更した以外は、試料3と同じ組成、方法で複合成形体を作製した。即ち、試料15では軟質部の厚みを0.6mmに、試料16では軟質部の厚みを0.3mmとした。
 表1の組成欄に示す各材料は次のとおりである。
 「シリコーンゴム」は、平均粒径2μmの球状で、硬さがA40のジメチルシリコーン骨格のシリコーンゴム粉末である。
 「シリコーンレジン」は、平均粒径6μmの球状で、シロキサン結合が網状に架橋したシリコーンレジン粉末である。
 「ゲル法シリカ」は、平均粒径2.5μm、比表面積が50~350m/gの多孔質シリカ粉末である。
 「沈降法シリカ」は、平均粒径2.8μm、比表面積が250~900m/gの多孔質シリカ粉末である。
 「酸化チタン」は、平均粒径0.15μm、不定形のアナターゼ型酸化チタン粉末である。
 「酸化マグネシウム」は、平均粒径4.5μm、不定形の酸化マグネシウム粉末である。
 「ポリエチレン」は、平均粒径30μm、球状で、硬さがD65の高分子量ポリエチレン粉末である。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000001
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000002
 <試料1~試料16に対する各種試験と評価>
 耐薬品性試験:
 各試料について、軟質部の表面にコパトーン(Coppertone SPORT High Performance Accu Spray Broad Spectrum SPF50、登録商標)を2g/100cmとなるように塗布し、これをポリエチレン製の袋(ユニパックC-8、登録商標)に封入して、23℃、100時間放置した。100時間放置後に硬質部と軟質部が剥離して、その後、後述の剥離試験を行えなかったものを表1の「耐薬品性試験後の接着力」の欄に“剥離”と記載した。
 剥離試験:
 各試料について、JIS K6854に基づく180度剥離試験を行った。前記耐薬品性試験を行わずに、この剥離試験を行い、硬質部から軟質部が剥離した際の結果(N/cm)を表1の「初期接着力」の欄に記載した。また、前記耐薬品性試験を行った後にこの剥離試験を行った結果(N/cm)を表1の「耐薬品性試験後の接着力」の欄に記載した。但し、耐薬品性試験で硬質部と軟質部が剥離したものはこの剥離試験を行わなかった。なお、各試験値は各試料のサンプルを5つずつ作製し試験した結果の最大値と最小値を除く3つの平均値で示す。
 接着力維持率:
 前記耐薬品性試験前後の剥離試験結果から接着力維持率を求めた。即ち、耐薬品性試験を行わずに得られた接着力に対し、耐薬品性試験を行った後の接着力を百分率(%)で表し、表1の「接着力維持率」の欄に記載した。耐薬品性試験後に剥離試験を行う前に硬質部と軟質部が剥離したものについては“0”と記載した。
 耐薬品性:
 各試料について、硬質部と軟質部の固着性に対する薬品の影響を表1の「耐薬品性」の欄に記載した。耐薬品性試験後に硬質部と軟質部が剥離して剥離試験が行えなかったものや接着力維持率が50%を下回るものは耐薬品性が悪いとして“×”、接着力維持率が50%以上であり70%未満であったものを耐薬品性が悪くは無いとして“△”、接着力維持率が70%以上であったものは耐薬品性に優れるとして“〇”、とそれぞれ評価し、表1の「耐薬品性」の欄に記載した。
 <評価結果の分析>
 以上の試験結果を見ると、軟質部の厚みが1.0mmのときに耐薬品性が悪かった試料1,2,6~12,14以外の試料3~5,13は、接着力が15N/cm以上で且つ接着力維持率が50%以上であり、このうち、耐薬品性が悪くは無かった試料3は、ミラブル付加反応型シリコーンにシリコーンゴム粉末を10質量%混合した軟質部であり、同様に耐薬品性が悪くは無かった試料13はミラブル過酸化物硬化型シリコーンにシリコーンゴム粉末を10質量%混合した軟質部であった。また、耐薬品性に優れる結果となった試料4および試料5は、ミラブル付加反応型シリコーンにシリコーンゴム粉末を20質量%以上含む軟質部が形成されたものであった。
 以上より、ミラブル付加反応型シリコーンまたはミラブル過酸化物硬化型シリコーンにシリコーンゴム粉末を10質量%以上含むと耐薬品性が向上し、20質量%以上含むと耐薬品性に優れるようになり、軟質部へのシリコーンゴム粉末の添加が薬品に対する接着力低下の低減に効果的であることがわかった。
 耐薬品性が悪かった試料1および試料12は、シリコーンゴム粉末を添加しなかったものであり、特に試料12については、耐薬品性試験を行う前から硬質部との接着力が弱く、13.8N/cmという弱い力で容易に剥離した。また、同様に耐薬品性が悪かった試料6~試料11は、シリコーンゴム粉末以外の種類の粉末を添加したものであった。以上の結果から、シリコーンレジンやゲル法シリカ、沈降法シリカ、酸化マグネシウム、ポリエチレンなどの粉末をバインダーに添加してもシリコーンゴム粉末のような耐薬品性が得られないことがわかった。
 軟質部の組成が同じで厚みの異なる試料15や試料16でも耐薬品性に優れており、少なくとも試料16の厚みである0.3mmまで薄くても耐薬品性に優れていることがわかった。
 10 複合成形体
 11 硬質部
 12 軟質部
 12a バインダー
 12b シリコーンゴム粉末
 13 中間層(プライマー層または接着剤層)

Claims (5)

  1. 硬質樹脂からなる硬質部と軟質樹脂からなる軟質部とが一体となった複合成形体において、
    前記軟質部は、ジメチルシリコーンを主骨格とするオルガノポリシロキサンでなるバインダーとシリコーンゴム粉末とを含んでなり、前記シリコーンゴム粉末は前記バインダーとの合計100体積%中に10~30体積%含まれることを特徴とする複合成形体。
  2. 前記オルガノポリシロキサンが、付加反応型ミラブルシリコーンの硬化体または過酸化物硬化型ミラブルシリコーンの硬化体である請求項1記載の複合成形体。
  3. 前記軟質部の厚みが、100μm以上である請求項1または請求項2記載の複合成形体。
  4. 前記硬質部はポリアミドまたはポリカーボネートでなる請求項1~請求項3何れか1項記載の複合成形体。
  5. 硬質部と軟質部の間にプライマー層または接着剤層からなる中間層を備える請求項1~請求項4何れか1項記載の複合成形体。
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