JP5421605B2 - 絵付け成形品の製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、絵付けフィルムを接合一体化した絵付け成形品の製造方法に関する。更に詳しくは、立体的なエンボス模様と絵柄層とにより、立体的で、高級感に富む意匠性を付与する絵付けフィルムを用いた絵付け成形品の製造方法に関する。

合成樹脂成形品は多用な用途に用いられているが、近年、それぞれの用途によって付加価値の高められた製品が要求されている。製品の高機能化とともに、高度な意匠性、リサイクルや塗装レスによる省資源、環境対策等の高付加価値が追求されている。特に、製品表面に高度な意匠性を持たせ、高付加価値が図られた製品に対する要望が高い。この場合の意匠性は表層部に限られることが多いので、成形品にあってはフィルムやシート（以下、両者を含めてフィルムと記す）を金型内に予め装着して射出成形する等のインサート成形やインモールド成形により多様な成形品が製造されている。

フィルム等を用いるインサート成形やインモールド成形においては、成形品の塗装レスを目的として、基材フィルムに絵柄層を設けた絵付けフィルムが用いられる。この場合、用いる絵付けフィルムの使用方法により、インサート成形又はインモールド成形により絵付けフィルムを成形体表面と一体化する方法と、絵付けフィルムを成形体表面と一体化した後、基材フィルムのみを剥離して絵柄層を基材フィルムから成形体表面に転写させる方法とがある。前者においては、成形体の表面に絵付けフィルムが接合一体化された複層成形品となり、後者においては、成形体の表面に絵柄層が転写一体化された成形品となる。

従来、この種の技術としては、成形温度と絵付けフィルムの温度特性とが重要であることが提案され（特許文献１）、また、アクリル系樹脂とゴムからなる射出成形同時貼合用アクリルフィルムが提案されている（特許文献２、３）。
しかしながら、これらのフィルムは片面に絵柄層が設けられたフィルムであるため、自ら意匠性に限界があり、平板的で、また表面の光沢が強過ぎ、高級感に欠ける憾みがある。

更に、アクリル樹脂フィルム基体と艶消し層とからなる熱成形用アクリル樹脂フィルム（特許文献４）や、一方の面に艶消層を形成し、他方の面に図柄層を形成した艶消しアクリルインサートフィルムが提案されている（特許文献５）。
しかしながら、これらのフィルムは無機又は有機の微粒子等の艶消材を含有するため、表面の光沢は抑えられているものの絵柄層が不鮮明となり、また、艶消材の配合量によってはフィルムの強度が低下し、インサート成形時やインモールド成形時にフィルムに亀裂が入ったり、破損する場合がある。また、成形体表面にフィルムを接合一体化した場合は該フィルムは保護層の役割も果たすものであるが、フィルムの強度が低いため、その保護も十分とは云い難い。
また、絵付けフィルムに適したアクリルフィルムは、通常、表面硬度や耐衝撃性が低く、従って、傷が付き易いという問題を含み、更に、耐熱性も低いため、アクリルフィルムにより絵付けされる成形条件や成形材料が制限されるという問題もある。

特開平７−９４８４号公報 特許第３２８７３１５号公報 特開平８−３２３９３４号公報 特開２００６−１４２８１５号公報 特開平１０−３４７０３号公報

本発明はかかる実情に鑑み、上記従来技術の問題点を解消し、エンボス模様と絵柄層とにより、表面の光沢が適度に抑制され、立体的で、高級感に富む意匠性を付与することのできる絵付けフィルム、該絵付けフィルムを用いた絵付け成形品及びその製造方法を提供することを目的とする。

本発明者らは上記課題を解決するべく鋭意検討の結果、ポリカーボネートフィルムの一つの面にエンボス模様を有し、他の面に絵柄層を有する絵付けフィルムが上記従来技術の問題点を解消し、表面の光沢が適度に抑制され、エンボス模様と絵柄層とが相乗的に作用しあい、立体的で奥深く、興趣性に富み、高度な意匠性を成形体に付与できるとともに、傷が付き難く、美麗な意匠性を長期に亘って維持できることを見い出し、本発明を完成するに至った。

本発明は上記目的を達成するためになされたもので、本発明の請求項１に係る発明は、透明なポリカーボネートフィルムの一の面にエンボス模様を有し、他の面に絵柄層を有する絵付けフィルムを繰り出し、該絵付けフィルムの絵柄層の面にダイから熱可塑性材料を溶融押し出し、前記絵付けフィルムと溶融熱可塑性材料とを積層することを特徴とする絵付け成形品の製造方法を内容とする。
本発明の請求項２に係る発明は、熱可塑性材料がポリカーボネートとＡＢＳとのアロイからなることを特徴とする請求項１記載の絵付け成形品の製造方法を内容とする。

本発明の絵付けフィルムは、一つの面にエンボス模様を有し、他の面に絵柄層を有するので、この絵付けフィルムを成形体表面に接合一体化することにより、表面の光沢が適度に抑制され、外側面の立体的なエンボス模様と内側面の絵柄層とが相乗的に作用して、立体的で、奥ゆきがあり、美麗性、興趣性に富み、高級感のある意匠性を有する成形品を提供することができる。

また、本発明の絵付けフィルムはポリカーボネートからなるため、微細な凹凸からなるエンボス模様を刻設し易く、また表面硬度や耐衝撃性に優れているので、成形体の表面及び成形体と絵付けフィルムとの間の絵柄層を傷の付着から保護し、長期間に亘って美麗な意匠性を維持することが可能である。
更に、ポリカーボネートは耐熱性に優れているので、成形条件や成形材料についての制限が少なく、成形の自由度が高い利点がある。

本発明に用いられるポリカーボネートは、市販のポリカーボネート樹脂を使用することができる。通常、ポリカーボネート樹脂は２価フェノールとカーボネート前駆体とを界面重縮合法、溶融エステル交換で反応させて得られたものの他に、カーボネートプレポリマーを固相エステル交換法により重合させたもの、または環状カーボネート化合物の開環重合法により重合させて得られるものである。

ここで使用される２価フェノールの代表的な例としては、ビス（４−ヒドロキシフェニル）メタン、２，２−ビス（４−ヒドロキシフェニル）プロパン（通常、ビスフェノールＡと称される）、ハイドロキノン等である。

カーボネート前駆体としては、カルボニルハライド、カーボネートエステルまたはハロホルメート等が使用され、具体的にはホスゲン、ジフェニルカーボネートまたは２価フェノールのジハロホルメート等が挙げられる。更に、３官能以上の多官能性芳香族化合物を共重合した分岐ポリカーボネートであってもよく、また芳香族または脂肪族の２官能性カルボン酸を共重合したポリエステルカーボネート樹脂であってもよく、更に、得られたポリカーボネート樹脂の２種以上の混合物であってもよい。但し、混合物は透明な組成範囲でなければならない。

また、ポリカーボネート樹脂の分子量は特に制限されないが、分子量が余り小さいと高温特性が低下し、逆に余り大きいと成形加工性が低下するので、粘度平均分子量で１００００〜４００００のものが好ましい。ポリカーボネート樹脂には、必要に応じ、加工時の熱安定剤、紫外線吸収剤、ブルーイング剤等、通常、ポリカーボネート樹脂に使用される添加剤を配合することができる。

ポリカーボネート樹脂のフィルムへの成形加工は、通常の溶融押出機に十分に予備乾燥したペレット化されたポリカーボネートを通常１５０℃〜３２０℃、好ましくは１５０〜３００℃に順次加熱したバレル内をスクリューで押出すことによりなされる。スクリュー長さＬは押出機バレル直径Ｄとの比Ｌ／Ｄで表わされ、通常２４〜３４程度の押出機が用いられる。押出機の先端は、各種の細かさのスクリーンメッシュを通った後、吐出量を一定に保つためにギヤーポンプを通したり、樹脂温度を一定化させるためにスタティックミキサーを通したり、等の工夫がなされた後、スリット状のダイを通じてフィルム状に吐出される。フィルムの厚さはダイの幅、吐出量と引き取り速度で調整され、特に制限されないが、通常５０〜４００μｍ程度である。

ポリカーボネートフィルムの一の面にはエンボス模様が刻設される。即ち、押出され溶融したフィルム状樹脂は、エンボス模様を付与するために温度が制御され、エンボス模様が施された彫刻ロールと金属ロールまたはゴム弾性を持つロールとの間に挟圧されることにより、フィルム表面にエンボス模様が写し取られる。フィルム表面にエンボス模様を作成する他の方法は、予め作成されたフィルムを予備加熱し、加熱された、エンボス模様が施された彫刻ロールと他のロールとの間隙を通過させることにより、フィルム表面にエンボス模様を写し取る。

本発明におけるエンボス模様は微細な凹凸模様であり、山の高さまたは谷の深さは任意であるが、通常、３〜５０μｍ程度のものが好ましい。また、模様は特に制限されないが、例えば、皮革調の不規則なしぼ模様、木目を強調した年輪、ステンレス板表面のヘアライン織りめ調の碁盤目、杉織りリーフ等が典型例である。

ポリカーボネートフィルムの他の面、即ち、エンボス模様が刻設された他の面（裏面）には、絵柄層が設けられる。絵柄層としては特に制限されないが、例えば、単なる彩色（無地）、画像等の他の模様が描画される。描画の方法は、ベタ印刷、凸版印刷、凹版印刷、スクリーン印刷等の各種印刷、インクジェット、真空蒸着、イオンプレーティング等の各種蒸着、及び無電解メッキ、電解メッキ等の各種のメッキ法等を挙げることができる。

上記の如くして得られる絵付けフィルムは、エンボス模様の面が外側に、絵柄層の面が内側（成形品側）になるように、熱可塑性材料成形品の表面に接合一体化される。
接合一体化の方法は、インサート成形法やインモールド成形法、ラミネート法等が好適である。インサート成形やインモールド成形は、コア金型とキャビティ金型とからなる金型内に絵付けフィルムを設置し、熱可塑性樹脂を射出成形する。より詳しくは、絵付けフィルムのエンボス模様の面がキャビティ金型に接するように装着した後、キャビティ金型とコア金型とを型締めし、絵付けフィルムの絵柄層面のキャビティ空間内に熱可塑性材料を射出成形し、冷却固化させることにより、絵付けフィルムのエンボス模様面を外側とし、絵柄層面を成形品表面に接合一体化した絵付け成形品を得る方法である。

また、ラミネート法は、一対のロール間に絵付けフィルムを繰り出し、該絵付けフィルムの絵柄層面に、ダイから熱可塑性材料を溶融押出してロール間で挟圧して積層体とし、絵付けフィルムのエンボス模様面を外側とし、絵柄層面を溶融熱可塑性材料表面に接合一体化した絵付け成形品（ラミネート）を得る方法である。
一対のロールは金属ロールでも良く、また金属ロールとゴムロールでも良い。絵付け成形品（ラミネート）の厚さは特に制限されないが、２次成形加工を考慮すると０．５〜５ｍｍ程度の板状品が有用である。
上記インサート成形法、インモールド成形法、ラミネート法において、絵付けフィルムと熱可塑性材料との温度条件は重要である。即ち、インサート成形法やインモールド成形法における射出成形にあっては、金型温度と射出樹脂温度が適切に選ばれる必要がある。即ち、射出樹脂温度が絵付けフィルム融点を上廻らないこと、金型温度が絵付けフィルムの熱収縮の始まる温度以下であることが必要である。また、ラミネート法における押出成形でも、挟圧するロールの温度を絵付けフィルムの収縮開始温度以下に保つことが好ましい。

絵付けフィルムが接合一体化される成形品を構成する熱可塑性材料としては、例えば、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリスチレン、アクリロニトリル・スチレン樹脂、ＡＢＳ樹脂、スチレン・メタクリル樹脂、ポリアルキルメタクリレート等の汎用プラスチック類、ポリカーボネート、ポリアセタール、ポリフェニルエーテル、ポリアルキレンテレフタレート、ポリアミド、環状ポリオレフィン、ポリアリレート等のエンジニアリングプラスチックス、更に、スチレン系、オレフィン系、ポリアミド系、ポリエステル系、ポリウレタン系等の各種熱可塑性エラストマーや、ゴムも用いることができる。
これらの熱可塑性材料の中では、成形加工性、機械的強度に優れる、ＡＢＳ樹脂を初めとするスチレン系樹脂、絵付けフィルムと同種のポリカーボネート及びこれらを含むアロイが好ましい。

絵付けフィルムの絵柄層は、ポリカーボネートフィルム（裏面）との接着性が求められる。各種の印刷法にあってはポリカーボネートと接着性のある印刷インキを選ぶ必要がある。更に、その後のインサート成形、インモールド成形、ラミネート法や、後加工において必要な耐熱性や柔軟性が求められる。印刷インキとポリカーボネートフィルムとの接着性を確保するために、必要に応じ、フィルムの裏面に接着層がアンダーコートされ、十分に乾燥された後、この上に印刷インキが用いられる。更に、必要に応じ、接合一体化される成形品の熱可塑性材料に応じてバインダー樹脂がコートされて熱可塑性材料との接着性が確保される。

これらの印刷インキ用のバインダー樹脂は、一液方式や二液方式がインキメーカー各社により販売され、印刷インキのバインダー用成分にはアクリル樹脂、ウレタン樹脂、エポキシ樹脂、ポリアミド樹脂、酢酸ビニル樹脂、エチレン−酢酸ビニル共重合体樹脂、スチレン−ブタジエン共重合体、アクリロニトリル−ブタジエン共重合体、ポリエステルポリオール、ポリエステルポリウレタンポリオール等の樹脂を水、イソプロピルアルコール、メタノール、酢酸エチル、メチルエチルケトン、トルエン、キシレン、ヘキサン等の水や溶剤に分散、溶解したものを用いることができる。更に、これらの樹脂とともにイソシアネート系、アミン系等の硬化剤が用いられ、二液用としても用いられる。
印刷コートバインダーとの接着層としてのアンダーコートには、エチレンと無水マレイン酸、共重合体や無水マレイン酸変性ポリオレフィン樹脂等が使用される。
絵柄層の材料が、真空蒸着、イオンプレーティング等の各種の蒸着、及び無電解メッキ、電解メッキ等のメッキ面では、基材面を各種液中のエッチングやドライエッチング処理を受けた後成膜され、これらの成膜面に前述のバインダーコート用の接着層がコートされるのが通常である。

本発明の絵付け成形品は、携帯電話ハウジング、各種メーターカバー、銘板、自動車用各種インスルメント等に好適で、立体的で高級感のある意匠性、美麗性に富み、耐擦傷性に優れているので、長期に亘って優れた外観を維持することができる。

以下、本発明の実施例を挙げて具体的に説明するが、本発明はこれらの実施例のみに限定されるものではない。

実施例
（エンボス模様を有するポリカーボネートフィルムの作製）
高級レザー面を写真撮影しこれをコンピューター画像処理した原図を得る。一方、直径２５０ｍｍの金属ロール面にフォトレジストを均一に塗布し、原図から反転してレザー面のしぼ（窪み）が突出するように他の部面がエッチングされるようにレジストを現像して、レザー調しぼ模様が彫刻されたロールを用意した。
次に、８０℃で予備乾燥されたポリカーボネート（帝人化成株式会社製、パンライトＬ−１２２５Ｙ）の透明樹脂をＬ／Ｄが３２のスクリュー型押出機により２９０℃に加熱溶融してディスクフィルターを通過させた後、２９５℃に加熱したスリット状ダイを通して、前述の９０℃に保冷された彫刻ロールとＮＢＲ製ゴムロールと周囲の２軸延伸ＰＥＴフィルムとの間隙に挟圧して、レザー調しぼ模様を転写した。吐出量と巻き取り速度を調節して厚み２００μｍであった。しぼ模様の深さは３〜５μｍの範囲であった。

（ポリカーボネートフィルム裏面の絵柄層の印刷）
エンボス模様を有するポリカーボネートフィルムの裏面に接着層としてＪＥＬＣＯＮ ＩＭＤバインダーＧ−２３（十条ケミカル株式会社製）を５μｍになるようベタ印刷し７０℃で１時間乾燥した。この上に２液反応性インキの３１００ＦＭインキ（十条ケミカル株式会社製）の灰白色のベタ印刷を行い、７０℃で２０分乾燥して指触乾燥の状態とし、更に、この上に接着層として前述のＪＥＬＣＯＮ ＩＭＤバインダーＧ−２３をベタ印刷して７０℃で１時間乾燥固化させた。

（絵付け成形品の作製）
自動車用リモコンキーのホルダーの金型内に、上記の如くして得られた、一の面にレザー調しぼ模様面を有し、他の面（裏面）に灰白色のベタ印刷の絵柄面を有するポリカーボネート絵付けフィルムをしぼ模様面を最外面になるように配置し、予備乾燥した射出成形用樹脂ポリカーボネート・ＡＢＳアロイ（日本ＧＥプラスチック株式会社製、サイコロイ１２００）を射出温度２５５℃、金型温度７０℃に保って射出成形し、レザー調しぼ模様面を外側に、灰白色ベタ印刷の絵柄層を内側にしてポリカーボネート・ＡＢＳアロイ成形品に接合一体化された絵付け成形品を得た。得られた成形品は、内側の絵付けフィルムのずれはなく、また外側のレザー調しぼ模様の変化もなく、表面の光沢が適度に押さえられ、立体的で高級感のあるレザー調の成形品であった。

比較例１
市販のポリカーボネートフィルムＰＣ−２１５１（帝人化成株式会社製、厚み２００μｍ）を使用した他は実施例と同様に操作して、ポリカーボネートフィルムが接合一体化された成形品を得た。得られた成形品は、表面がピカピカした光沢を有し、高級感の乏しいものであった。

比較例２
エンボス模様を設けず、絵柄層の印刷を施した絵付けフィルムを使用した以外は実施例と同様に操作して、絵付けフィルムが接合一体化された絵付け成形品を得た。
得られた成形品は、絵柄層は鮮明であるものの平板的で立体感がなく、また表面の光沢が強く、高級感の乏しいものであった。

上記実施例及び比較例で得られた成形品表面の特性値を原図レザー面の特性値とともに表１に示す。

叙上のとおり、本発明の絵付けフィルムは、一つの面にエンボス模様を有し、他の面に絵柄層を有するので、この絵付けフィルムを成形体表面に接合一体化することにより、外側面の立体的なエンボス模様と内側面の絵柄層とが相乗的に作用して、立体的で、奥ゆきがあり、適度に光沢が抑制された、高級感のある意匠性を有する絵付け成形品を提供することができる。

また、本発明の絵付けフィルムはポリカーボネートからなるため、微細な凹凸からなる凹凸模様を刻設し易く、また表面硬度や耐衝撃性に優れているので、成形体の表面及び成形体と絵付けフィルムとの間の絵柄層を傷の付着から保護し、長期間に亘って美麗な意匠性を維持することが可能である。
更に、ポリカーボネートは耐熱性に優れているので、成形条件や成形材料についての制限が少なく、成形の自由度が高い利点がある。

Claims (2)

1. 透明なポリカーボネートフィルムの一の面にエンボス模様を有し、他の面に絵柄層を有する絵付けフィルムを繰り出し、該絵付けフィルムの絵柄層の面にダイから熱可塑性材料を溶融押し出し、前記絵付けフィルムと溶融熱可塑性材料とを積層することを特徴とする絵付け成形品の製造方法。
2. 熱可塑性材料がポリカーボネートとＡＢＳとのアロイからなることを特徴とする請求項１記載の絵付け成形品の製造方法。