JP2003200486A

JP2003200486A - 深絞り形状加飾シートの製造方法

Info

Publication number: JP2003200486A
Application number: JP2001400277A
Authority: JP
Inventors: Fujio Mori; 富士男森
Original assignee: Nissha Printing Co Ltd
Current assignee: Nissha Printing Co Ltd
Priority date: 2001-12-28
Filing date: 2001-12-28
Publication date: 2003-07-15

Abstract

(57)【要約】【課題】耐熱性・耐湿性・ガスバリア性が良好な容器
等やスイッチパネル等に用いる加飾シートを提供する。【解決手段】二軸延伸プラスチックシートからなる基
体シート上に加飾層が形成された加飾シートを、一対の
成形型間に供給し、型閉めし、流動性のある媒体でもっ
て一方の成形型から１．５×１０^６〜５×１０^７Ｐａの
圧力を加飾シートに加えることにより、他方の成形型の
キャビティ面に加飾シートを沿わせて深絞り形状に変形
させることを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、二軸延伸プラスチッ
クシートを深絞り形状に容易に変形させることができる
深絞り形状加飾シートの製造方法に関するものであり、
深絞り形状の各種容器や各種スイッチパネルの表面部材
などに適用できる。

【０００２】

【従来の技術】従来、深絞り形状用のプラスチックシー
トは、ポリエチレンテレフタレート樹脂からなる未延伸
または低延伸のシートやポリカーボネート樹脂からなる
未延伸または低延伸のシートなどを用いて、真空成形に
より形成されるのが一般的である。ここでいう深絞り形
状とは、三次元形状に変形させる前の加飾シートの面積
を１００とした場合に、三次元形状に変形した後の加飾
シートの表面積が１３０以上になるような形状をいう。
なお、二軸延伸プラスチックシートを深絞り形状に真空
成形できないのは、延伸処理によってシートの引張強度
が増し、引き伸ばすのに多大な力を必要とするようにな
り、真空成型のような圧力（１×１０^６Ｐａ以下）で
は、力不足であるためである。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかし、未延伸または
低延伸のポリエチレンテレフタレート樹脂からなるシー
トで作製した場合は、次のような課題がある。（１）耐熱性・耐湿性・ガスバリア性が劣るため、電
子レンジで加熱したり、熱湯などを注いだりするような
用途の容器等や炊飯器のようなスイッチパネル等に使用
できない。（２）経時的に結晶化が進行して脆くなるため、容器の
内容物が溶出したり、打点寿命の信頼性が劣る（スイッ
チ入力が悪くなる）場合がある。

【０００４】一方、未延伸または低延伸のポリカーボネ
ート樹脂からなるシートで作製した場合は、次のような
課題がある。（１）加熱すると、ビスフェノールＡなどの環境ホルモ
ンが溶出するため、電子レンジで加熱したり、熱湯を注
いだりするような用途の容器等には好ましくない。（２）耐薬品性が劣る。（３）エンジニアプラスチックであるためコストが高
い。

【０００５】

【課題を解決するための手段】この発明は、上記の課題
を解決するために次のように構成した。つまり、この発
明の深絞り形状加飾シートの製造方法は、二軸延伸プラ
スチックシートからなる基体シート上に加飾層が形成さ
れた加飾シートを、一対の成形型間に供給し、型閉め
し、流動性のある媒体でもって一方の成形型から１．５
×１０^６〜５×１０^７Ｐａの圧力を加飾シートに加える
ことにより、他方の成形型のキャビティ面に加飾シート
を沿わせて深絞り形状に変形させることを特徴とするも
のである。または、この発明の深絞り形状加飾シートの
製造方法は、二軸延伸プラスチックシートからなる基体
シート上に加飾層が形成された加飾シートを、一対の成
形型間に供給し、加飾シートの表面をその加飾シートの
熱変質温度以上、熱分解温度以下の温度に加熱した後、
型閉めし、流動性のある媒体でもって一方の成形型から
１．５×１０^６〜５×１０^７Ｐａの圧力を加飾シートに
加えることにより、他方の成形型のキャビティ面に加飾
シートを沿わせて深絞り形状に変形させることを特徴す
るものである。この発明においては、流動性のある媒体
の温度を、加飾シートの熱変質温度以上、熱分解温度以
下に設定して加飾シートに圧力を加えるようにしてもよ
い。また、この発明においては、一方の成形型から３〜
５×１０^６Ｐａの圧力を加飾シートに加えるようにして
もよい。

【０００６】

【発明の実施の形態】この発明の深絞り形状加飾シート
の製造方法は、図面を参考として実施例により説明す
る。

【０００７】まず、二軸延伸プラスチックシートからな
る基体シート６上に加飾層７が形成された加飾シート８
を、一対の成形型間に供給する（図１参照）。

【０００８】二軸延伸とは、シートを融点以下の温度で
分子を面配向させる操作をいう。なお、面配向とは、縦
方向、横方向にシートを引き伸ばし、線状高分子を一定
方向に並ばせることであり、縦・横の強度差が少ない状
態とすることをいう。具体的には、Ｔダイ法またはカレ
ンダー法を用いて作製したシートを、まず縦方向に延伸
し、次いで幅出し機を用いて横方向に延伸する方法や、
幅出し機の操作条件を調節して、縦方向・横方向を同時
に延伸する方法、インフレーション法でつくったチュー
ブ状シートの内部に空気を送って、さらに膨らませる方
法などがある。また、延伸の程度は、使用する材質・用
途によって適宜設定すればよいが、後述する耐熱性があ
り強靭で腰が強く、耐薬品性、ガスバリア性に富む特性
を得るためには、概して縦方向・横方向とも延伸度を１
３０％以上にするのが好ましい。二軸延伸プラスチック
シートの材質としては、ポリエステル樹脂、ポリオレフ
ィン樹脂、ポリアミド樹脂、ポリスチレン樹脂、ポリビ
ニルアルコール樹脂、ポリ塩化ビニル樹脂、ポリフッ化
ビニリデン樹脂、ポリ乳酸樹脂から選ばれたものが好ま
しい。二軸延伸プラスチックシートの厚みとしては、５
〜５００μｍのものがある。特に好ましいのは、２５〜
３００μｍのものである。その理由は、次のとおりであ
る。５μｍ未満だと薄過ぎて剛性が足らず、変形後の型
の形状が保たれにくくなり、５００μｍを超えるとぶ厚
過ぎて変形させる際の圧力がそれだけ多大になるからで
ある。

【０００９】加飾層は、通常は印刷層として形成するこ
とができる。印刷層の材質としては、ポリビニル系樹
脂、ポリアミド系樹脂、ポリエステル系樹脂、ポリアク
リル系樹脂、ポリウレタン系樹脂、ポリビニルアセター
ル系樹脂、ポリエステルウレタン系樹脂、セルロースエ
ステル系樹脂、アルキド樹脂などの樹脂をバインダーと
し、適切な色の顔料または染料を着色剤として含有する
着色インキを用いることができる。印刷層の形成方法と
しては、オフセット印刷法、グラビア印刷法、スクリー
ン印刷法などの通常の印刷法などを用いることができ
る。特に、多色刷りや階調表現を行うには、オフセット
印刷法やグラビア印刷法が適している。また、単色の場
合には、グラビアコート法、ロールコート法、コンマコ
ート法などのコート法を採用することができる。印刷層
は、表現したい図柄に応じて、全面的に設ける場合や部
分的に設ける場合もある。印刷層の乾燥膜厚は、０．５
μｍ〜３０μｍとするのが一般的である。加飾層は、金
属薄膜層からなるもの、あるいは印刷層と金属薄膜層と
の組み合わせからなるものがある。金属薄膜層は、図柄
層として金属光沢を表現するためのものであり、真空蒸
着法、スパッターリング法、イオンプレーティング法、
鍍金法などで形成することができる。この場合、表現し
たい金属光沢色に応じて、アルミニウム、ニッケル、
金、白金、クロム、鉄、銅、スズ、インジウム、銀、チ
タニウム、鉛、亜鉛などの金属、これらの合金又は化合
物を使用する。部分的に金属薄膜層を形成する場合の一
例としては、金属薄膜層を必要としない部分に溶剤可溶
性樹脂層を形成した後、その上に全面的に金属薄膜を形
成し、溶剤洗浄を行って溶剤可溶性樹脂層と共に不要な
金属薄膜を除去する方法がある。この場合に用いられる
溶剤としては、水又は水溶液がある。また、別の一例と
しては、全面的に金属薄膜を形成し、次に金属薄膜を残
しておきたい部分にレジスト層を形成し、酸又はアルカ
リでエッチングを行い、レジスト層を除去する方法があ
る。なお、金属薄膜層を設ける際に、他の層と金属薄膜
層との密着性を向上させるために、前アンカー層や後ア
ンカー層を設けることができる。前アンカー層および後
アンカー層の材質としては、２液性硬化ウレタン樹脂、
熱硬化ウレタン樹脂、メラミン系樹脂、セルロースエス
テル系樹脂、塩素含有ゴム系樹脂、塩素含有ビニル系樹
脂、ポリアクリル系樹脂、エポキシ系樹脂、ビニル系共
重合体樹脂樹脂などを使用することができる。前アンカ
ー層および後アンカー層の形成方法としては、グラビア
コート法、ロールコート法、コンマコート法などのコー
ト法、グラビアコート法、スクリーン印刷法などの印刷
法がある。金属薄膜層の膜厚は、０．０５μｍ〜０．１
μｍとするのが一般的である。必要により、接着層を形
成することができる。接着層は、被加飾物面に上記の各
層を接着するものである。接着層は、接着させたい部分
に形成する。すなわち、接着させたい部分が全面的な
ら、図柄層上に接着層を全面的に形成する。また、接着
層させたい部分が部分的なら、図柄層上に接着層を部分
的に形成する。接着層としては、被加飾物の素材に適し
た感熱性あるいは感圧性の樹脂を適宜使用する。たとえ
ば、被加飾物の材質がポリアクリル系樹脂の場合はポリ
アクリル系樹脂を用いることができる。また、被加飾物
の材質がポリフェニレンオキシド・ポリスチレン系樹
脂、ポリカーボネート系樹脂、スチレン共重合体系樹
脂、ポリスチレン系ブレンド樹脂の場合は、これらの樹
脂と親和性のあるポリアクリル系樹脂、ポリスチレン系
樹脂、ポリアミド系樹脂などを使用することができる。
さらに、被加飾物の材質がポリプロピレン樹脂の場合
は、塩素化ポリオレフィン樹脂、塩素化エチレン−酢酸
ビニル共重合体樹脂、環化ゴム、クマロンインデン樹脂
が使用可能である。接着層としてシート状のものを使用
することができる。この場合は、加飾層に粘着剤で接着
層を貼付けることができる。接着層の形成方法として
は、グラビアコート法、ロールコート法、コンマコート
法などのコート法、グラビアコート法、スクリーン印刷
法などの印刷法がある。接着層の乾燥膜厚は、０．５μ
ｍ〜３０μｍとするのが一般的である。加飾層の構成
は、上記した態様に限定されるものではなく、たとえ
ば、図柄層の材質として被転写物との接着層性に優れた
ものを使用する場合には、接着層を省略することができ
る。

【００１０】成形型としては、圧空孔１を有する上型２
と、真空吸引孔３が形成されたキャビティ４を有する下
型５とからなるものがある（図１〜図３参照）。下型の
キャビティの縁には、二軸延伸プラスチックシートを固
定するためのクランプ手段を形成することができる（図
１〜図３参照）。成形型としては、圧空成形法に用いる
型や、液圧成形法に用いる型などがある。なお、この成
形型は横型であっても、縦型であってもよい。

【００１１】次に、一対の成形型を型閉めし（図２参
照）、流動性のある媒体でもって一方の成形型から１．
５×１０^６〜５×１０^７Ｐａの圧力を加飾シートに加え
ることにより、他方の成形型のキャビティ面に沿わせて
深絞り形状に変形させる（図３参照）。流動性のある媒
体としては、空気、窒素、アルゴンなどの気体のほか、
水やアルコール、フロンなどの液体がある。流動性のあ
る媒体の圧力は、加圧装置から成形型に至るまでの配管
に圧力計を取り付けることで測定することができる。下
限を１．５×１０^６Ｐａとしたのは、次の理由による。
１．５×１０^６Ｐａ未満では、二軸延伸プラスチックシ
ートは深絞り形状に変形できないからである。また、５
×１０^７Ｐａより大きいと、加飾シートが成形型に強く
密着してしまい、成形型から加飾シートを取り出すのに
手間がかかることと、それだけの圧力を加えることので
きる装置にしようとすると超高出力の圧縮空気ポンプが
必要になるため生産性に適さないからである。加圧する
時間は０．１〜２０秒がある。特に好ましくは０．５〜
５秒である。

【００１２】なお、一対の成形型を型閉めする前に、加
飾シートの表面をその加飾シートの熱変質温度以上、熱
分解温度以下の温度に加熱することができる。その場合
は、熱可塑性プラスチックシートの場合、熱を加えるこ
とで可塑化するため、伸び特性が良好になる傾向があ
り、変形させやすくなるのである。加熱の仕方として
は、セラミックヒーターや遠赤外線ヒーターなどによる
加熱がある。なお、加飾シートの表面の温度は、放射温
度計やサーモグラフィーで測定することができる。

【００１３】また、流動性のある媒体の温度を、加飾シ
ートの熱変質温度以上、熱分解温度以下に設定して加飾
シートに圧力を加えることもできる。その場合のメリッ
トは、前述のように変形させやすくなることと、前述の
方法では加熱してからヒーターが後退し、圧力を加える
間に加飾シートの表面の温度が低下するが、前記温度に
設定しておくと加飾シートの表面の温度の低下がないこ
とである。流動性のある媒体を加熱するには、セラミッ
クヒーターや遠赤外線ヒーターなどの方法がある。な
お、流動性のある媒体の温度は、流動性のある媒体の加
圧装置から成形型に至るまでの配管に温度計を取り付け
ることで測定することができる。「熱変質温度」とは、
ＪＩＳＫ７１２７−１９８９の測定方法に基づいて引
張試験を実施したときのヤング率が２５℃の環境温度下
でのヤング率の８０％となる温度のことをいう。ここ
で、従来からある熱変形温度（ビカット軟化温度）やガ
ラス転移温度（二次転移点）などの汎用のパラメーター
を使用せず、熱変質温度と命名した特有のパラメーター
を導入したのは以下の理由による。すなわち、従来の熱
変形温度を使用する場合の不具合としては、１ｋｇの一
定荷重による針入れ試験において１ｍｍ侵入した場合の
温度と定義しているため、対象となるシートの厚みが２
ｍｍ以上必要になり、この発明に用いる二軸延伸シート
のような比較的薄番手（６〜３００μｍ）のシートでは
何層〜何十層も重ねなくてはならなくなり、手間がかか
るだけでなく、データの信頼性に問題があるためであ
る。また、従来のガラス転移温度を使用する場合の不具
合としては、相転移状態や測定の仕方によって値にバラ
ツキが出る場合があることと、ガラス転移温度に幅があ
るもの（アクリル樹脂など）、ガラス転移温度を複数有
するもの（ポリプロピレン樹脂など）があるため、適切
でないと判断したためである。その点、この発明で導入
した熱変質温度は、薄番手の加飾シートであっても適用
が可能であり、また汎用の恒温層付き引張り試験機があ
れば、容易に測定でき、明確に数値を特定できる長所が
ある。なお、「恒温層付き引張り試験機」とは、市販の
恒温器を小型化したものを、引張り試験機のシート取付
け位置につけて、シートの温度を常温だけでなく、所定
の温度でも測定できるようにしたものである。

【００１４】なお、二軸延伸プラスチックシートにアク
リル系樹脂のインキを印刷した加飾シートにつき、深絞
り形状の体をなし、かつ、生産性が良好となるためのシ
ートの表面温度（Ｔ（℃））とシートにかける圧力との
関係を下記の表より算出した。使用した二軸延伸プラス
チックシートとしては、ポリエステル樹脂製のものを使
用した。流動性のある媒体として空気を用いた。その結
果、加飾シートの表面をその加飾シートの熱変質温度以
上、熱分解温度以下の温度に加熱した後、型閉めし、流
動性のある媒体でもって、加飾シートに１．５〜５×１
０^６Ｐａの圧力をかけて成形する場合が好ましく、さら
には、加飾シートに３〜５×１０^６Ｐａの圧力をかけて
成形する場合が最も好ましいことがわかった。他の材質
（例えば、ポリ乳酸樹脂やポリオレフィン樹脂）につい
ても、ほぼ同等の結果が得られた。

【００１５】

【表１】

【００１６】

【実施例】＜実施例１＞次のようにして、炊飯器用スイ
ッチパネルに用いられる深絞り形状加飾シートを製造し
た。まず、透明な二軸延伸ポリエチレンテレフタレート
樹脂からなる１８８μｍ厚の基体シートの片面に、アク
リル樹脂のバインダーに着色顔料が添加されたインキ
で、３色の組み合わせで加飾層を形成し、その上にアク
リル系樹脂からなる透明な１μｍ厚の粘着層を形成した
後、離型処理した２５μｍ厚の二軸延伸ポリエチレンテ
レフタレート樹脂からなる透明なシートを貼り合せ、加
飾シートを作製した。この加飾シートの熱変質温度は１
６０℃、熱分解温度は３８０℃であった。成形型は、図
４のような深絞り形状に加飾シートを変形させること
ができるものであった。つまり、断面略コ状に立体成形
され、半球状のスイッチボタン部１０が形成されている
深絞り形状である。この成形型の雄型には圧縮空気を供
給する圧空孔が形成されている。この成形型の雄型と加
飾シートの間には、セラミックパネルヒータからなる予
熱ヒータが加飾シートとの間隔を５０ｍｍとして設置さ
れており、該予熱ヒータの表面温度を３５０℃に設定し
て、２０秒間、加飾シートを非接触で輻射加熱した。加
飾シートの表面の温度は２０秒加熱した時点で１８０℃
となっていた。そして、輻射加熱開始２０秒後に、予熱
ヒータを待機位置に後退させるとともに、圧空孔から４
×１０^６Ｐａ（４０気圧）の圧縮空気を供給して、加飾
シートを雌型のキャビティ面に沿わせ、深絞り形状への
変形を完了した。この後、深絞り形状に変形させた加飾
シートの２５μｍ厚の二軸延伸ポリエチレンテレフタレ
ート樹脂からなる透明なシートを剥離し、粘着層を介し
て別に成形していた炊飯器パネルの筐体に貼り合せるこ
とによって、スイッチボタン部１０を有する深絞り形状
の炊飯器スイッチパネルが得られた。この炊飯器スイッ
チパネルは、耐熱性・耐湿性・ガスバリア性が良好で
あった。

【００１７】＜実施例２＞次のようにして、生分解性シ
ートからなる食品容器に用いられる深絞り形状加飾シー
トを製造した。まず、透明な二軸延伸ポリ乳酸樹脂から
なる１００μｍ厚の基体シートの片面に、アクリル樹脂
のバインダーに着色顔料が添加されたインキで、４色の
組み合わせで加飾層を形成し、その上にアクリル系樹脂
からなる透明な１μｍ厚の粘着層を形成した後、透明な
二軸延伸ポリ乳酸樹脂からなる１００μｍ厚のシートを
貼り合せた加飾シートを作製した。この加飾シートの熱
変質温度は１３０℃、熱分解温度は３６０℃であった。
成形型は、図５のような深絞り形状に加飾シートを変
形させることができるものであった。この成形型の雄型
には圧縮空気を供給する圧空孔が形成されている。圧縮
空気を供給する装置には加熱装置が取り付けられてお
り、加熱装置から圧空孔に至る配管には温度計が設置さ
れており、１５０℃の温度に保持されていた。圧空孔か
ら加熱されていた４×１０^６Ｐａ（４０気圧）の圧縮空
気を供給して、加飾シートを雌型のキャビティ面に沿わ
せ、深絞り形状への成形を完了し、食品容器を得た。こ
の食品容器は、電子レンジで加熱したり、熱湯などを注
ぐような用途に用いても、耐熱性・耐湿性・ガスバリア
性が良好であった。

【００１８】

【発明の効果】この発明の深絞り形状加飾シートは、二
軸延伸プラスチックシートからなる加飾シートを使用す
るため、次の効果を奏する。（１）耐熱性・耐湿性・ガスバリア性が良好であり、
電子レンジで加熱したり、熱湯を注いだりするような用
途の容器等や炊飯器のようなスイッチパネル等に使用で
きる。（２）経時的に結晶化が進行することがないため、脆く
ならず、容器の内容物が溶出したり、打点寿命の信頼性
が劣ることがなくなる。（３）加熱しても、ビスフェノールＡなどの環境ホルモ
ンが溶出することがないため、電子レンジで加熱した
り、熱湯を注いだりするような用途の容器等にも使用で
きる。（４）耐薬品性が良好となる。（５）汎用の二軸延伸プラスチックシートを使用できる
ためコストが低い。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の深絞り形状加飾シートの製造方法の
一工程を示す断面図である。

【図２】この発明の深絞り形状加飾シートの製造方法の
一工程を示す断面図である。

【図３】この発明の深絞り形状加飾シートの製造方法の
一工程を示す断面図である。

【図４】この発明の製造方法によって得られた深絞り形
状加飾シートの一例を示す断面図である。

【図５】この発明の製造方法によって得られた深絞り形
状加飾シートの一例を示す断面図である。

【符号の説明】

１圧空孔２上型３真空吸引孔４キャビティ５下型６基体シート７加飾層８加飾シート９クランプ手段１０スイッチボタン部

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】二軸延伸プラスチックシートからなる基
体シート上に加飾層が形成された加飾シートを、一対の
成形型間に供給し、型閉めし、流動性のある媒体でもっ
て一方の成形型から１．５×１０^６〜５×１０^７Ｐａの
圧力を加飾シートに加えることにより、他方の成形型の
キャビティ面に加飾シートを沿わせて深絞り形状に変形
させることを特徴とする深絞り形状加飾シートの製造方
法。
【請求項２】二軸延伸プラスチックシートからなる基体
シート上に加飾層が形成された加飾シートを、一対の成
形型間に供給し、加飾シートの表面をその加飾シートの
熱変質温度以上、熱分解温度以下の温度に加熱した後、
型閉めし、流動性のある媒体でもって一方の成形型から
１．５×１０^６〜５×１０^７Ｐａの圧力を加飾シートに
加えることにより、他方の成形型のキャビティ面に加飾
シートを沿わせて深絞り形状に変形させることを特徴す
る深絞り形状加飾シートの製造方法。
【請求項３】流動性のある媒体の温度を、加飾シートの
熱変質温度以上、熱分解温度以下に設定して加飾シート
に圧力を加える請求項１に記載の深絞り形状加飾シート
の製造方法。
【請求項４】一方の成形型から３〜５×１０^６Ｐａの圧
力を加飾シートに加える請求項２または３に記載の深絞
り形状加飾シートの製造方法。