CN101537689A

CN101537689A - 具有表面功能层的树脂成型体制造方法及其成型体

Info

Publication number: CN101537689A
Application number: CN200910128236A
Authority: CN
Inventors: 小池秀治
Original assignee: Teijin Chemicals Ltd
Current assignee: Teijin Ltd
Priority date: 2008-03-19
Filing date: 2009-03-18
Publication date: 2009-09-23
Anticipated expiration: 2029-03-18
Also published as: JP5296400B2; CN101537689B; JP2009226615A

Abstract

本发明的目的在于，能够通过注塑成型制造具有表面功能层的树脂成型体。本发明树脂成型体的制造方法，是通过注塑成型制造在表面具有功能层的树脂成型体的方法，所述注塑成型包括：注塑工序，其将在厚度0.1mm～2mm、熔点220℃以上的载体膜表面具有功能层的薄膜配置在一侧模具和另一侧模具之间，并对该模具进行合模而形成成型空腔后，向该空腔内注射热塑性树脂；剥离工序，其从成型体上剥离薄膜。根据本发明，能够得到薄膜不会熔融粘着在成型体上，没有皱褶，且表面具有功能层的树脂成型体。

Description

具有表面功能层的树脂成型体制造方法及其成型体

技术领域

本发明涉及在表面具有功能层的树脂成型体。详细地讲，本发明涉及一种在表面具有功能层，且尺寸精度及生产性优异的树脂成型体的制造方法及其树脂成型体。

背景技术

一直以来，在广泛领域中尝试着通过以芳香族聚碳酸酯为代表的热塑性树脂制板来代替玻璃板。其目的在于，要实现轻量化、提高安全性以及能够以玻璃板所不能的形式应用。其中，作为以玻璃板所不能的形式应用的具体例子，可以举出具有开口部、厚度不均匀部、凸台、或肋状的成型体等，现已公开了将这些成型体无需用后加工而直接制造的方法(专利文献1)。

另外，在以往一直利用玻璃板的领域中，多数情况下对树脂板也要求具有耐磨性，因而必需进行硬涂层。作为在树脂板上实施硬涂层的方法，已公开了使用喷涂法、流涂法、浸涂法的方法(非专利文献1)。但在具有开口部等复杂形状的成型体中，存在着产生滴流等外观缺陷的问题。

另一方面，还公开了在注塑成型中通过箔转印，在成型体的表面实施功能层的方法(专利文献2)。

然而，当对成型体进行大型化、厚壁化、复杂形状化时，由于热或树脂流动的复杂化，产生转印薄膜因热老化而熔融粘着在成型体上的问题，或者在具有树脂流动汇合部的树脂成型体中，存在着树脂被拉伸而产生皱褶的问题。

专利文献1：JP特开平05-269805号公报

专利文献2：JP特开昭59-202830号公报

非专利文献1：涂装技术小册子(日本涂装技术协会)

发明内容

鉴于上述问题，本发明的目的在于，能够通过注塑成型制造具有硬涂层的树脂成型体。

本发明人经过悉心研究的结果，发现通过使载体膜特性最佳化、并与注塑压缩成型方法进行组合，由此在薄膜不会熔融粘着在成型体的情况下，能够得到没有皱褶的成型体，从而完成了本发明。

根据本发明，作为解决上述课题的方法，提供一种树脂成型体的制造方法，其特征在于，通过注塑成型进行成型，所述注塑成型包括：注塑工序，其通过注塑压缩成型法，将在厚度0.1mm～2mm、熔点220℃以上的载体膜表面具有功能层的薄膜配置在一侧模具和另一侧模具之间，并对该模具进行合模而形成成型空腔后，向该空腔内注射热塑性树脂；剥离工序，其从成型体剥离薄膜。另外，本发明所说的成型空腔，是指通过可动侧模具和固定侧模具的合模而形成的成型用空间。下面，详细说明本发明。

附图说明

图1表示在实施例1～7、比较例1～3和比较例5中使用的模具及成型体的形状。另外，图是成型模具的示意图，省略了浇口、顶出杆(Ejector Pins)等详细结构的图示。

图2表示在实施例8中使用的模具及成型体的形状。另外，图是成型模具的示意图，省略了浇口、顶出杆(Ejector Pins)等详细结构的图示。

图3表示实施例9和比较例4中使用的模具及成型体的形状。另外，图是成型模具的示意图，省略了浇口、顶出杆(Ejector Pins)等详细结构的图示。

附图标记的说明：

1 可动侧模具(与固定侧模具成为嵌合结构)

2 嵌合部件区

3 开口部成型用压入式镶块

4 固定侧模具

5 薄膜

6 熔融树脂

7 成型体本体

8 成型体开口部

9 成型体开口部

10 成型体厚度不均匀部

11 厚度不均匀部成型用镶块

具体实施方式

<表面具有功能层的薄膜>

本发明中使用的表面具有功能层的薄膜，是指在由热塑性树脂等形成的载体膜的表面层叠了功能层的薄膜。

作为功能层的代表性例子，可举出具有耐磨性的硬涂层、形成有图案等的印刷层等。

另外，作为载体膜的材质，可举出聚丙烯类树脂、聚乙烯类树脂、聚酰胺类树脂、聚酰亚胺类树脂、聚酯类树脂、丙烯酸类树脂、聚氯乙烯类树脂、聚碳酸酯类树脂等，其中，优选聚酯类树脂，特别优选聚萘二甲酸乙二醇酯树脂。

上述载体膜的厚度为0.1mm～2mm，优选为0.1mm～0.4mm，更优选为0.2mm～0.4mm。当载体膜的厚度低于0.1mm时，硬度不够而在成型时产生皱褶，当超过2mm时，则损伤形状追随性。

上述载体膜的熔点为220℃以上，优选为250℃以上，更优选为260℃以上。若载体膜的熔点低于220℃，则在注塑成型时载体膜因熔融树脂的热而熔融粘着在成型体上。另外，对载体膜熔点的上限没有特别的限定，但优选为550℃以下。

<热塑性树脂>

构成本发明的树脂成型体的热塑性树脂，包括各种聚合物或共聚物、以及向它们配合了各种添加剂的树脂组合物。

作为热塑性树脂，可例示聚苯乙烯树脂、ABS树脂、AES树脂、AS树脂、甲基丙烯酸树脂、聚碳酸酯树脂、环状聚烯烃树脂、改性PPE树脂、聚砜树脂、聚醚砜树脂、聚芳酯树脂、以及聚醚酰亚胺树脂等。其中，最优选聚碳酸酯树脂。

该聚碳酸酯树脂，除了常用的双酚A型聚碳酸酯以外，也可以是使用其他的二元苯酚进行聚合的、具有高耐热性或低吸水率的各种聚碳酸酯树脂。聚碳酸酯树脂可以是通过任意的制造方法制造的聚碳酸酯树脂，当采用界面缩聚法时，通常使用一元苯酚类的末端停止剂。聚碳酸酯树脂还可以是将三官能苯酚类加以聚合的支链聚碳酸酯树脂，进而，也可以是将脂肪族二羧酸或芳香族二羧酸、或者二元脂肪族醇或脂环族醇加以共聚的共聚聚碳酸酯。

聚碳酸酯树脂的粘度平均分子量优选为1.3×10⁴～4.0×10⁴、更优选为1.5×10⁴～3.0×10⁴、进一步优选为2.0×10⁴～2.8×10⁴。芳香族聚碳酸酯树脂的粘度平均分子量(M)可根据下述方法算出：由将0.7g聚碳酸酯树脂溶解在100ml二氯甲烷而得到的溶液，求出该溶液在20℃温度下比粘度(η_sp)，并将该比粘度(η_sp)代入下式而计算出粘度平均分子量M：

η_sp/c＝[η]+0.45×[η]²c([η]是极限粘度)

[η]＝1.23×10^-4M^0.83

c＝0.7。

作为使用其他的二元苯酚聚合的、具有高耐热性或低吸水率的各种聚碳酸酯树脂的具体例，可优选举出下述聚碳酸酯树脂。

(1)在100摩尔％的构成该聚碳酸酯的二元苯酚成分中，4，4’-(间亚苯基二异亚丙基)二酚(以下简称为“BPM”)成分为20～80摩尔％(更优选为40～75摩尔％，进一步优选为45～65摩尔％)、且9，9-双(4-羟基-3-甲基苯基)芴(以下简称为“BCF”)成分为20～80摩尔％(更优选为25～60摩尔％，进一步优选为35～55摩尔％)的聚碳酸酯共聚物；

(2)在100摩尔％的构成该聚碳酸酯的二元苯酚成分中，双酚A成分为10～95摩尔％(更优选为50～90摩尔％，进一步优选为60～85摩尔％)、且BCF成分为5～90摩尔％(更优选为10～50摩尔％，进一步优选为15～40摩尔％)的聚碳酸酯共聚物；

(3)在100摩尔％的构成该聚碳酸酯的二元苯酚成分中，BPM成分为20～80摩尔％(更优选为40～75摩尔％，进一步优选为45～65摩尔％)、且1，1-双(4-羟基苯基)-3，3，5-三甲基环己烷成分为20～80摩尔％(更优选为25～60摩尔％，进一步优选为35～55摩尔％)的聚碳酸酯共聚物。

这些特殊的聚碳酸酯既可以单独使用，也可以两种以上适当地混合使用。另外，也可以将这些与通用的双酚A型聚碳酸酯混合使用。

关于这些特殊聚碳酸酯的制造方法以及特性，例如在JP特开平6-172508号公报、JP特开平8-27370号公报、JP特开2001-55435号公报以及JP特开2002-117580号公报等中有详细的记载。

在不损害透明性的范围内，上述热塑性树脂可以含有以往公知的各种添加剂。作为该添加剂，例如可以举出热稳定剂、抗氧化剂、紫外线吸收剂、光稳定剂、着色剂、脱模剂、滑动剂、红外线吸收剂、光扩散剂、荧光增白剂、抗静电剂、阻燃剂、阻燃助剂、增塑剂、强化填充材料、冲击改质剂、光催化类防污剂以及光致变色剂等。另外，热稳定剂，抗氧化剂、紫外线吸收剂、光稳定剂、着色剂以及脱模剂等，能够配合在上述热塑性树脂中已公知的适宜量。这是因为，该量损害树脂透明性的几率非常小的缘故。

另外，树脂材料通常以将所需的添加剂与原料树脂进行熔融混炼后的颗粒形状供给至注塑成型机。在进行该供给时，必需充分降低水分含量。如聚碳酸酯树脂等吸水性高的热塑性树脂必需充分干燥后再供给至注塑成型机。熔融混炼可利用以往公知的熔融混炼机，特别优选排气式双轴挤出机。另外，在挤出机模具部前的区域优选设置过滤网以去除挤出过程中产生的杂质。当在进行颗粒化时，若有必要减少外部尘埃等的影响，则优选对挤出机周围的环境气体进行净化。进而，从颗粒的制造场所向利用注塑成型机进行加工的制造场所的运输中，可以使用以往对光信息记录介质的基板制造用颗粒所采用的各种防尘容器(container)。

<树脂成型体>

通过本发明的制造方法制造的树脂成型体的厚度优选为3mm～30mm的范围，更优选为5～30mm，最优选为8～30mm。若厚度低于3mm，则在注塑成型时因树脂的剪切而产生薄膜的变形。另外，若厚度超过30mm，则在注塑成型时薄膜的热负荷变大，树脂发生熔融粘着的可能性增加。

优选上述树脂成型体为具有树脂的流动汇合部的树脂成型体，更优选具有开口部的树脂成型体。当为具有开口部的树脂成型体时，该开口的大小优选为500mm²以上，更优选为3000mm²以上，最优选为30000mm²以上。当开口部的大小小于500mm²时，薄膜容易出现皱褶，用以往的技术也可以成型。另外，所说的500mm²以上的开口部，是指具有功能层的面的开口部面积为500mm²以上。

<树脂成型体的制造方法>

本发明的制造方法包括以下工序。

(将表面具有功能层的薄膜配置在一侧模具和另一侧模具之间，并对该模具进行合模而形成成型空腔后，向该空腔内注射热塑性树脂的工序)

本发明中，熔融树脂被注射填充在模具空腔内，该模具空腔是将表面具有功能层的薄膜配置在一侧模具和另一侧模具之间后，事先仅额外打开相当于压缩冲程量的模具空腔。作为薄膜的配置方法，可举出将配置在模具上方或下方的薄膜卷绕在另一方而运送的方法、或将切成单张的薄膜通过机械臂等配置在模具内部的方法等。另外，此时也可以在模具内通过真空热成型进行预赋形。

相对于目标树脂板的厚度，压缩冲程和树脂板厚度的合计量优选为1.01～3倍的范围，更优选为1.05～2倍的范围，进一步优选为1.1～1.8倍的范围。该压缩冲程的适宜值是根据成型体的厚度或所使用树脂的熔融粘度而异。例如，当树脂板的厚度为10mm以上，优选为12mm以上时，压缩冲程的绝对值优选为0.2～3mm的范围，更优选为0.3～2mm的范围。当成型体的厚度小时，优选取大的冲程。

(根据注塑成型得到成型体的工序)

向模具彼此之间合模后成为中间型合模状态的模具空腔内，注射熔融热塑性树脂后，进行最终合模。该最终合模既可以在被封闭的空腔中进行，也可以在开放一部分的空腔中进行。被封闭的空腔，是指没有树脂流动的余地的、被封闭状态的空腔。该空腔由热流道阀的关闭、和完整的浇口密封来实现。而且包括由料筒一侧施加的树脂压力和压缩压力之间保持平衡的状态。另一方面，开放一部分的空腔，是指有树脂流动的余地的、被开放的空腔。例如，可以举出在开放喷嘴中树脂大量逆流(フロ一バツク)的情况、或设置有收集多余树脂的空腔(

てキヤビ)从而树脂通过压缩流入的情况等。为了稳定成型体的品质，优选采用在被封闭的空腔中进行压缩的方法。

在最终合模工序中，优选可动侧模具分型面和固定侧模具分型面不接触(以下，有时将可动侧模具分型面和固定侧模具分型面的接触称之为“模具面接触”)。当发生模具面接触时，规定的压力无法充分地被传送到树脂上，难以获得尺寸精度优异且低形变的成型体。可动侧模具分型面和固定侧模具分型面的距离优选为0.05～3mm的范围，更优选为1～2mm的范围。当设定为超过3mm时，根据成型体的形状产生可动侧模具的倒塌，产品中容易引起偏差。另外，当低于0.05mm时，难以充分地进行控制，在连续成型中有时产生模具面接触。接着，进行充分的冷却后，取出成型体。

(从成型体剥离薄膜的工序)

接着，从取出的成型体剥离载体膜。作为从成型体剥离载体膜的方法，可以举出：使用单张时用手工剥离的方法、使用成卷薄膜时用机械臂剥离的方法。另外，当使用成卷薄膜时，也可以使用通过在配置有薄膜的模具的另一侧模具上设置若干个凹割(Under Cut)部，由此在开模时进行剥离的方法。

本发明人目前认为最佳的本发明的实施方式，为综合了上述各要件的优选范围的实施方式，例如，将其代表例记载于下述的实施例中。当然，本发明并不限定于这些实施方式。

实施例

下面，举出实施例进一步详细地说明本发明。另外，作为热塑性树脂以及在表面具有功能层的薄膜采用如下所述的物质。

(I)热塑性树脂

A-1：聚碳酸酯树脂[パンライト L-1225Y(商品名)，帝人化成(株)制造]

A-2：ABS树脂[920-555(商品名)，东丽(株)制造]

A-3：PMMA树脂[VH-001(商品名)，Mitsubishi Rayon Co.Ltd制造]

(II)在表面具有功能层的薄膜

B-1：将薄膜厚度0.25mm的聚萘二甲酸乙二醇酯(PEN)薄膜作为载体膜，在其表面作为功能层层叠了硬涂层的薄膜(熔点269℃)[尾池工业(株)制造]

B-2：除了将载体膜厚度调整为0.125mm以外，其他与B-1相同的薄膜

B-3：将薄膜厚度0.25mm的聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)薄膜作为载体膜，在其表面作为功能层层叠了硬涂层的薄膜(熔点258℃)

B-4：将薄膜厚度0.25mm的聚碳酸酯(PC)薄膜作为载体膜，在其表面作为功能层层叠了硬涂层的薄膜(熔点269℃)

B-5：将薄膜厚度0.25mm的聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)薄膜作为载体膜，在其表面作为功能层层叠了硬涂层的薄膜(熔点180℃)

B-6：除了将载体膜厚度调整为0.05mm以外，其他与B-1相同的薄膜

B-7：除了将载体膜厚度调整为3mm以外，其他与B-1相同的薄膜

[实施例1]

根据下面的工序，制作在表面具有功能层的树脂成型体。

用热风干燥机，在120℃的温度下，对热塑性树脂(A-1)的颗粒干燥5小时后，作为成型机使用料筒直径110mmΦ、合模力15700kN的(株)名机制作所制造的M1600NS-DM注塑成型机及图1所示的模具，并采用薄膜(B-1)进行注塑压缩成型。

该成型机是具有与JP特开2003-048241号公报中实施例的记载相同的平行度矫正机构的成型机。通过调整配置在模具安装板的四个角的平行度矫正机构的各机构的保持压力，将模具的平行度tanθ调整为0.00005以下。

成型在如下条件下进行：料筒温度290℃；热流道设定温度为290℃；作为模具温度，固定侧、可动侧的温度均为100℃；作为从中间合模位置到最终合模位置的冲程的压力冲程为2mm；压缩加压时间为180秒。

另外，薄膜采用单张式薄膜，并通过两面胶粘贴在可动侧分型面而配置。

如图1所示，成型体的形状为具有多个500mm²以上的开口部，且长300mm、宽300mm、及厚10mm的形状。

[实施例2]

在上述实施例1中，将成型体的厚度调整为30mm，将加压时间调整为700秒以外，与实施例1同样地实施成型。

[实施例3]

在上述实施例1中，将所使用的薄膜改为薄膜(B-2)以外，与实施例1同样地实施成型。

[实施例4]

在上述实施例1中，除了作为树脂使用热塑性树脂(A-2)，将料筒温度调整为250℃，将热流道温度调整为250℃，作为模具温度将固定侧和可动侧模具均调整为60℃以外，与实施例1同样地实施成型。

[实施例5]

在上述实施例1中，除了作为树脂使用热塑性树脂(A-3)，将料筒温度调整为250℃，将热流道温度调整为250℃，作为模具温度将固定侧和可动侧模具均调整为60℃以外，与实施例1同样地实施成型。

[实施例6]

在上述实施例1中，将所使用的薄膜改为薄膜(B-3)以外，与实施例1同样地实施成型。

[实施例7]

在上述实施例1中，将所使用的薄膜改为薄膜(B-4)以外，与实施例1同样地实施成型。

[实施例8]

在上述实施例1中，除了采用开口部大小为30000mm²的模具(图2)以外，与实施例1同样地实施成型。

[实施例9]

在上述实施例1中，除了采用流动汇合部成为厚度不均匀部的模具(图3)以外，与实施例1同样地实施成型。

[比较例1]

在上述实施例1中，除了不使用薄膜以外，与实施例1同样地实施成型。

[比较例2]

在上述实施例1中，将所使用的薄膜改为薄膜(B-5)以外，与实施例1同样地实施成型。在比较例2中，由于薄膜熔融粘着在成型体上而无法剥离，因此无法测定铅笔硬度。

[比较例3]

在上述实施例1中，将所使用的薄膜改为薄膜(B-6)以外，与实施例1同样地实施成型。

[比较例4]

在上述实施例9中，将所使用的薄膜改为薄膜(B-6)以外，与实施例9同样地实施成型。

[比较例5]

在上述实施例1中，将所使用的薄膜改为薄膜(B-7)以外，与实施例1同样地实施成型。

(III)评价项目

(III-1)形状

观察附有薄膜的成型体的形状，并如下实施评价。

○：模具形状对成型体的转印很充分。

×：由于薄膜和模具的粘附不充分，因此模具对成型体的转印不充分。

(III-2)熔合线

观察成型体中是否有熔合线，并如下实施评价。

○：没有观察到熔合线。

×：观察到熔合线。

(III-3)铅笔硬度

作为成型体耐磨损性的指标，实施了JIS K 5600-5-4所示的铅笔硬度的评价。

(III-4)皱褶

观察成型体中是否有皱褶，并如下进行评价。

1 有无数皱褶

2 在树脂汇合部有皱褶

3 没有皱褶，但呈现稍微的凹状

4 无皱褶，良好

(III-5)薄膜对成型体的熔融粘着

用SEM观察成型体，并对载体膜是否发生熔融粘着进行如下评价。另外，用FT-IR确认薄膜的劣化状态。

1 薄膜熔融粘着在成型体而无法剥离

2 薄膜熔融粘着在成型体而难以剥离

3 没有熔融粘着，但有稍微的劣化

4 无熔融粘着，良好

将实施例1～9及比较例1～5的评价结果记载于表1中。

工业实用性

利用本发明的方法制造的树脂成型体在大型、厚壁且具有开口部的形状中也显示出优异的外观。因此，如上所述可用于要求具有这些特性的车辆、船舶及飞机等运输设备的树脂制窗户、顶棚(特别是车顶)、以及以液晶显示器保护材料为代表的透视图像的用途中，尤其是，可用于以弹子机、克郎球为代表的游戏机的游戏盘等广泛领域中。因此，其能够达到独特的工业效果。另外，车辆、船舶及飞机等运输设备的树脂制窗户构件，是指以活动车顶或三角窗户为代表的具有光透过性的构件。另外，以弹子机、克郎球为代表的游戏机中的游戏板，是指前面板或游戏键盘等具有光透过性的构件。

Claims

1.一种在表面具有功能层的树脂成型体制造方法，其特征在于，通过注塑成型进行成型，所述注塑成型包括：

注塑工序，其将在厚度0.1mm～2mm、熔点220℃以上的载体膜表面具有功能层的薄膜配置在一侧模具和另一侧模具之间，并对该模具进行合模而形成成型空腔，然后，向该空腔内注射热塑性树脂，

剥离工序，其从成型体上剥离薄膜。

2.如权利要求1所述的制造方法，其中，树脂成型体的厚度为3mm～30mm的范围。

3.如权利要求1或2所述的制造方法，其中，树脂成型体具有树脂的流动汇合部。

4.如权利要求1～3中任一项所述的制造方法，其中，树脂成型体具有500mm²以上的开口部。

5.如权利要求1～4中任一项所述的制造方法，其中，表面的功能层为硬涂层。

6.如权利要求1～5中任一项所述的制造方法，其中，热塑性树脂为芳香族聚碳酸酯树脂。

7.一种树脂成型体，其是通过权利要求1～6中任一项所述的制造方法制成的成型体。

8.如权利要求7所述的树脂成型体，其中，该树脂成型体为车辆、船舶及飞机等运输设备的树脂制窗户构件。

9.如权利要求8所述的树脂成型体，其中，该树脂制窗户为顶棚构件。

10.如权利要求7所述的树脂成型体，其中，该树脂成型体为弹珠游戏台构件。