JP2004082565A

JP2004082565A - インサート成形用シートおよびインサート絵付け品の製造方法

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Publication number: JP2004082565A
Application number: JP2002247982A
Authority: JP
Inventors: Tomoya Watase; 渡瀬　友也
Original assignee: Nissha Printing Co Ltd
Current assignee: Nissha Printing Co Ltd
Priority date: 2002-08-28
Filing date: 2002-08-28
Publication date: 2004-03-18
Anticipated expiration: 2022-08-28
Also published as: JP4107917B2

Abstract

【課題】従来技術では、ハードコート性のあるオーバーコート層を形成した後に、絞り成形をするとクラックが生じた。
【解決手段】基体シート上に絵柄部と透明窓部からなる絵柄パターン層が形成され、最表面にオーバーコート層が形成されているインサート成形用シートであって、絵柄部の全光線透過率が２％以下であり、透明窓部の全光線透過率が７０〜９５％であり、かつオーバーコート層が未硬化の電離放射線硬化樹脂からなるインサート成形用シート。
【選択図】　　　図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、絵柄部と透明窓部とが形成され、最表面にオーバーコート層が形成されているインサート成形用シートと、該インサート成形用シートと射出成形用樹脂とを接着一体化させたインサート絵付け品の製造方法に関する。とくに、本発明に係るインサート絵付け品は、メーターパネルや自動車のフロント窓、サイド窓またはリヤ窓などの自動車内外装部品や、携帯電話、ノートパソコン、ＰＤＡなどの透明表示窓を有する情報通信機器の筐体部品、デスクトップパソコン用液晶ディスプレイなどに利用できる。
【０００２】
【従来の技術】
従来、透明窓部を有する絵柄のついた三次元形状の樹脂成形品は、絵柄層をパターン化して透明窓部を形成したインサート成形用シートを作成し、絞り成形後、透明の樹脂成形品を用いてインサート成形することにより得ている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、透明窓部は耐摩耗性、高表面硬度などのいわゆるハードコート性が要求されるため、基体シートにハードコート性のあるオーバーコート層を形成する必要がある。ところが、ハードコート性のある材料はほとんど硬化性樹脂であり、完全硬化すると延伸性が無くなり、その後に絞り成形をするとクラックが生じるため、三次元形状の成形品には適用できなかった。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、本発明は、基体シート上に絵柄部と透明窓部からなる絵柄パターン層が形成され、最表面にオーバーコート層が形成されているインサート成形用シートであって、絵柄部の全光線透過率が２％以下であり、透明窓部の全光線透過率が７０〜９５％であり、かつオーバーコート層が未硬化の電離放射線硬化樹脂からなるインサート成形用シートとした。なお、前記オーバーコート層は、絵柄層の透明窓部に対応する部分のみに形成されている方が好ましい。また、前記インサート成形用シートを絞り成形した後、射出成形用の金型キャビティ内にセットし、絵柄パターン層と射出成形用樹脂とを接着一体化させたインサート成形品の製造方法であって、絞り成形後のオーバーコート層に１００〜２０００ｍＪ／ｃｍ^２の電離放射線を照射することを特徴とするインサート絵付け品の製造方法とした。
【０００５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係るインサート成形用シートについて詳細に説明する。インサート成形用シートの構成としては、オーバーコート層・基体シート・絵柄層の順で絵柄層が基体シートの裏面にくるように配置しても良いし、オーバーコート層・絵柄層・基体シートの順で、絵柄層が基体シートの表面にくるように配置しても良い。また、基体シートと成形樹脂、あるいは絵柄層と成形樹脂の密着力が弱い場合には、接着層を設けて密着力を向上させても良い。（図１，図２）いずれの場合も、絵柄層をパターン化して絵柄部と透明窓部とを形成し、インサート成形後はオーバーコート層が最表面となるように配置することが必須である。
【０００６】
絵柄層は、全光線透過率が２％以下の光を遮蔽するパターンからなるものであれば、特に限定しない。たとえば、印刷層や金属薄膜層、あるいは印刷層と金属薄膜層との組み合わせから構成されるものでもよい。印刷層は、オフセット印刷法、グラビア印刷法、またはスクリーン印刷などの方法によりパターン化することができる。金属薄膜層は、真空蒸着法、スパッタリング法、イオンプレーティング法、または鍍金法などで全面に形成した後、その上にレジストを形成してエッチングする方法などによりパターン化することができる。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、または亜鉛などの金属、またはこれらの合金若しくは化合物を使用する。
【０００７】
絵柄層の全光線透過率を２％以下とする理由は、本発明の対象製品が三次元形状からなるものが多く、三次元加工によって絵柄層が引き伸ばされて透けやすくなるため、少なくとも全光線透過率が２％より低くないと、透明窓部を照光したとき、その光の一部が漏れるためである。全光線透過率の測定方法としてはＪＩＳ−Ｋ−７１０５測定Ａ法による。絵柄層の厚みとしては、２〜３０μｍが好ましい。２μｍ未満であると全光線透過率を２％以下にするのが困難であり、３０μｍを超えると絵柄層自身にクラックが生じやすくなる。
【０００８】
透明窓部の全光線透過率は７０〜９５％になるようにする。これは、本発明の対象製品が液晶表示等のための透明窓を有するものが多く、少なくとも全光線透過率が７０％以上でないと視認性が悪くなるためである。しかし、全光線透過率が９５％より高いと紫外線等の悪影響のある光線の一部も透過させてしまい好ましくない。　より好ましくは、全光線透過率が８７％〜９５％である。これは、近年ディスプレイの高繊細化に伴い、透明窓の透明度を更に上げる必要性が増してきたからである。
【０００９】
オーバーコート層は、反応型プレポリマーあるいは多官能性オリゴマーの状態にある未硬化の電離放射線硬化樹脂からなる。反応型プレポリマーあるいは多官能性オリゴマーとしては、重合性二重結合またはエポキシ基を有するプレポリマーまたはオリゴマーがあり、これらは電子線や紫外線などの電離放射線のエネルギーにより硬化して高分子量のポリマーになる。高分子量のポリマーとなったオーバーコート層は、表面硬度が２Ｈ〜８Ｈの硬くて強靭なハードコート膜となり、基体シートに傷がつくのを防ぐ機能を発揮する。
【００１０】
重合性二重結合を有するプレポリマーまたはオリゴマーとしては、（１）不飽和ジカルボン酸またはその無水物と多価アルコールのポリ縮合物からなる不飽和ポリエステル組成物、（２）比較的低分子量のアルキドまたはポリエステルの残余ＯＨ基にアクリル酸を縮合したアルキドアクリレートまたはポリエステルアクリレート、（３）ポリオールとジイソシアネートとを反応させた末端イソシアネートウレタンプレポリマーにヒドロキシル基をもつアクリレートを反応させることにより得られるウレタンアクリレート、（４）シリコンオリゴマーにアクリロイル基を導入したシリコンアクリレート、（５）ポリブタジエンオリゴマーの末端にアクリロイル基を導入したジエン系アクリレート、（６）メラミンオリゴマーにアクリロイル基を導入したメラミンアクリレート、（７）低分子量のビニル共重合体の側鎖の官能基を利用してアクリロイル基を導入したもの、（８）前記（１）〜（７）のアクリルオリゴマーをイソシアネート化合物、エポキシ化合物、油脂類などで変成した組成物などがある。
【００１１】
また、エポキシ基を有するプレポリマーまたはオリゴマーとしては、（１）エポキシ樹脂にアクリル酸をエステル付加させて得られるエポキシアクリレート、（２）光によって分解してルイス酸を発生する化合物を光開始剤としてエポキシ化合物を開環重合させる組成物などがある。
【００１２】
また、電離放射線として紫外線照射を使用する場合は、光重合開始剤を添加しておく。光重合開始剤としては、たとえばベンゾインエチルエーテル、ベンゾフェノン、ベンジル、メチルオルソベンゾイルベンゾエート、クロロチオキサントン、２・２−ジエトキシアセトフェノン、２−メチルチオキサントン、２−イソプロピルチオキサントン、１−フェニル−１・２−プロパンジオン−２−（０−エトキシカルボニル）、１−フェニル−１・２−プロパンジオン−２−（０−ベンゾイル）オキシムなどがある。
【００１３】
オーバーコート層を形成するには、上記の材料からなるインキを汎用の印刷法やロールコート方法、グラビアコート法などにより塗布する。オーバーコート層の厚みは、５〜１００μｍである。厚みが薄すぎると耐摩耗性や耐傷つき性の効果が弱くなり、厚すぎると乾燥性が悪くなり生産が困難となる。さらに好ましくは１０〜５０μｍである。上限を５０μｍとしたのはこれ以上の厚みであると一般的な印刷方法では、１回のコートで行なうことができず生産性が低下あるためであり、１０μｍ以上としたのはさらに耐摩耗性や耐傷つき性を高めるためである。
【００１４】
なお、透明窓部のみにオーバーコート層を形成する方が好ましいとする理由は以下のとおりである。透明窓部は、使用者が絶えず注視する表示部分であるため、フラットまたはフラットに近い形状部分に形成される場合が多く、また少しでも傷があると機能的に問題となる。一方、絵柄部は、透明窓部の外枠または外枠周辺の深絞り形状部に形成される場合が多く、傷がついても機能的に問題となるケースは少ない。また、この深絞り形状部にオーバーコート層を形成しても、電離放射線が当たりにくく硬化不良となりやすいため、ハードコート性が得られない。したがって、オーバーコート層を全面に設けるよりも、ハードコート性が必要で、かつ電離放射線が均一に当たりやすい透明窓部のみに設けることとし、その他の部分はあえて設けないとする方が効果的であると考えたのである。
【００１５】
オーバーコート層に電離放射線を照射する時期は、絞り成形後であれば特に限定しない。すなわち、絞り成形後インサート成形前でも良いし、インサート成形後でも構わない。しかし、絞り成形前に照射してしまうと、硬化して延伸性のないハードコート膜となって絞り成形時にクラックが生じるため好ましくない。
【００１６】
電離放射線の照射量は、１００〜２０００ｍＪ／ｃｍ^２の範囲とする。照射量が１００ｍＪ／ｃｍ^２未満では、硬化が不十分で所望の表面硬度が得にくい。また、仮に感度の良い材料に改質でき硬化が十分できるようになったとしても、通常の昼光で硬化してしまうなどして保管がむずかしくなる。一方、照射量が２０００ｍＪ／ｃｍ^２を超えると、多量のエネルギーが必要であるだけでなく、照射によって生じる熱等で基体シートや絵柄層が変形または変質する問題がある。
【００１７】
電離放射線の照射時間は、１〜１０秒で硬化させることが好ましい。１秒未満で硬化させると急激な硬化収縮によりオーバーコート層にクラックが入る場合があり、１０秒以上かかると生産性が悪くなる。
【００１８】
基体シートの材質は　真空成形、圧縮空気圧成形、真空圧縮空気成形などのいわゆる絞り成形により成形が可能である熱可塑性樹脂が好適である。例えば、アクリル、ポリカーボネート、ポリエステル、塩化ビニル、酢酸ビニル、ポリスチレン、アクリロニトリルブタジエンスチレン、ポリエチレン、ポリプロピレン、フッ素、ポリアミド、アセタールなどの熱可塑性樹脂フィルムが好適である。これらは軟化温度が１００℃〜２００℃付近にあり、加工し易いからである。特に、無延伸ポリエチレンテレフタレート、アクリル、ポリカーボネートは全光線透過率も高く、非常に好適である。
【００１９】
基体シートの厚みとしては、３０〜３００μｍが好ましい。３０μｍに満たないと、基体シート強度が低く成形の際に基体シートが破れるか、もしくは延伸部の厚みが局所的に薄くなるという問題がある。３００μｍを超えると、巻き状態とすることが困難となり、印刷や絞り加工、成形加工を連続的に実施しにくい。より好ましくは５０〜２００μｍがよい。５０μｍ未満ではシワが入りやすく成形条件が限定される。２００μｍを超えると射出成形後のトリミング及びバリの除去がし難くなり生産性が悪い。
【００２０】
前記インサート成形用シートにオーバーコート層と絵柄層を形成した後、真空成形、圧縮空気圧成形または真空圧縮空気成形により絞り成形する。絞り成形されたインサート成形用シートを射出成形用の金型キャビティ内に配置して、金型を閉じ、射出成形樹脂を充填することで接着一体化させインサート絵付け品を得る。
【００２１】
本発明で用いる射出成形樹脂は、透明樹脂であれば特に限定しない。すなわち、アクリル樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリスチレン樹脂、アクリロニトリルブタジエンスチレン樹脂、ポリエチレン樹脂、ポリプロピレン樹脂、フッ素樹脂、ポリアミド樹脂などの熱可塑性樹脂や、その他の熱硬化性樹脂でも良い。特に、透明窓部が７０〜９５％の全光線透過率を前提としていることから、全光線透過率が高いアクリル樹脂や、ポリカーボネート樹脂が好ましい。
【００２２】
なお、絞り成形とインサート成形は同金型内で連続して行なっても良いし、別々の金型で成形しても良い。
【００２３】
【実施例】
（実施例１）厚さ１００μｍのアクリルフィルムを基体シートとし、その表面にオーバーコート層を全面べたで形成した後、裏面に絵柄層および接着層をグラビア多色印刷機により形成した。絵柄層のパターンは、中央付近の透明窓部を除いた全面とした。
【００２４】
オーバーコート層は、下記オーバーコート層組成物をリップコーターによりコーティングすることにより形成した。コーティング後、１６０℃の温風乾燥を約５０秒行なうことによりタックフリーの状態とした。そのときの膜厚は乾燥状態で１０μｍであった。絵柄層は、下記絵柄層組成物をグラビアコーターによりパターン印刷することにより形成した。印刷後、８０℃の温風乾燥を約５秒行なうことによりタックフリーの状態とした。そのときの膜厚は乾燥状態で３μｍであった。接着層は下記接着層組成物を絵柄層と同様の方法で印刷した。
【００２５】

【００２６】
上記各層を形成したインサート成形用シートを、絞り成形兼インサート成形用金型に、基体シートの表面側、すなわちオーバーコート層が形成されている側の面が金型のキャビティ側になるように挿入し、インサート成形用シートを真空成形した後、基体シートの背面側すなわちオーバーコート層が形成されていない側の面にアクリル樹脂を射出充填し、インサート成形用シートと成形樹脂の接着一体化成形品を得た。
【００２７】
その後、４００ｍＪ／ｃｍ^２の紫外線を照射してオーバーコート層を硬化させた。これにより、成形品コーナーにクラックの無い外観美麗な液晶ディスプレイ表示用透明窓付きの携帯電話筐体を得た。透明窓部の全光線透過率は９１％であり、鉛筆硬度は５Ｈであった。絵柄部の全光線透過率は１．２％であり隠蔽性の高いものであった。
【００２８】
（実施例２）無延伸ポリエチレンテレフタレートフィルムを基体シートとし、その表面に絵柄層をパターンで形成した。絵柄層のパターンは、実施例１と同様に中央付近の透明窓部を除いた全面とした。その後、透明窓部にのみオーバーコート層を形成した。オーバーコート層組成物および絵柄層組成物は実施例１と同様とした。
【００２９】
オーバーコート層および絵柄層はグラビアコーターにより形成した。乾燥状態の膜厚はともに５μｍであった。その後、２００ｍＪ／ｃｍ^２の紫外線を照射してオーバーコート層を硬化させた。さらにその後、上記実施例１と同様の装置で同様の方法でインサート成形用シートと射出成形樹脂の接着一体化成形品を得た。これにより、外観美麗な外枠付きの自動車のサイド窓を得た。透明窓部の全光線透過率は９０％であり、鉛筆硬度は４Ｈであった。絵柄部の全光線透過率は０．８％であり隠蔽性の高いものであった。
【００３０】
（比較例）アクリルフィルムを基体シートとし、その表面にオーバーコート層を全面ベタで形成し、裏面に絵柄層をパターンで形成した。絵柄層のパターンは、実施例１と同様に中央付近の透明窓部を除いた全面とした。その後、紫外線を照射してオーバーコート層を硬化させた。その後上記実施例１と同様の方法で絞り成形をしたところ、伸度（１００×延伸後の単位当たりインサート成形用シート長さ／延伸前の単位当たりインサート成形用シート長さ）が１２０％以上のところでオーバーコート層にクラックが確認された。
【００３１】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、透明窓部と絞り形状を有する絵柄部を一つの成形部品として一度に得ることができ、かつ透明窓部が耐摩耗性及び耐傷つき性に優れ、絞り形状を有する絵柄部がクラックの無い外観美麗なインサート絵付け成形品を得ることができた。
【００３２】
【図面の簡単な説明】
【図１】請求項１に係る発明のインサート成形用シートである。
【図２】請求項１に係る発明のインサート成形用シートである。
【図３】請求項２に係る発明のインサート成形用シートである。
【図４】請求項３に係る発明のインサート絵付け成形品である。
【符号の説明】
１　基体シート
２　オーバーコート層
３　絵柄層
４　透明窓部
５　接着層
６　インサート成形用シート
７　絞り成形したインサート成形用シート
８　射出成形樹脂
９　インサート絵付け成形品

Claims

基体シート上に絵柄部と透明窓部からなる絵柄パターン層が形成され、最表面にオーバーコート層が形成されているインサート成形用シートであって、絵柄部の全光線透過率が２％以下であり、透明窓部の全光線透過率が７０〜９５％であり、かつオーバーコート層が未硬化の電離放射線硬化樹脂からなるインサート成形用シート。
前記オーバーコート層が、絵柄パターン層の透明窓部に対応する部分のみに形成されていることを特徴とする第１項記載のインサート成形用シート。
前記第１項または第２項記載のインサート成形用シートを絞り成形した後、射出成形用の金型キャビティ内にセットし、金型キャビティ内に射出成形樹脂を射出することにより、インサート成形用シートと射出成形用樹脂とを接着一体化させたインサート絵付け品の製造方法であって、絞り成形後のオーバーコート層に１００〜２０００ｍＪ／ｃｍ^２の電離放射線を照射することを特徴とするインサート絵付け品の製造方法。