JP2006123471A - 熱可塑性樹脂シート多層化用の複合フィルム及び熱可塑性樹脂多層シートならびに成形品の製造法 - Google Patents

Abstract

【課題】後工程で硬化させる半硬化樹脂層を備える熱可塑性樹脂多層シートを構成するべく熱可塑性樹脂シート多層化用の複合フィルムを提供する。また、熱可塑性樹脂シート表面に半硬化樹脂層を付与し、熱可塑性樹脂多層シートとする作業性を良くする。
【解決手段】熱可塑性樹脂シート多層化用の複合樹脂フィルムは、エネルギ線により硬化可能な半硬化樹脂層を第１の離型性樹脂フィルム上に形成したものとする。熱可塑性樹脂多層シートは、前記複合樹脂フィルムの半硬化樹脂層側を熱可塑性樹脂シートに熱溶着し一体化して構成する。このとき、第１の離型性樹脂フィルムは剥がさずにおく。このように準備した熱可塑性樹脂多層シートを熱成形し、第１の離型性樹脂フィルムの層を通して半硬化樹脂層にエネルギ線を照射してこれを硬化させ、ハードコート層とする。
【選択図】 なし

Description

本発明は、熱可塑性樹脂シートを多層化するために用いる複合フィルム及び前記複合フィルムを適用した熱可塑性樹脂多層シート、ならびに熱可塑性樹脂多層シートを用いる成形品の製造法に関する。

熱可塑性樹脂シートを所定形状に熱成形（例えば真空成形）した成形品の表面硬度を上げようとする場合、熱可塑性樹脂シートに硬化性樹脂によるハードコートを施してから熱成形を行なうと、ハードコート層が熱成形の所定形状に追従して変形し難いので、割れてしまうという問題がある。そのために、熱成形後にハードコート層を塗装等により付与することが行なわれている。

しかし、上記の技術では、三次元形状の成形品表面に塗装を施さなければならず作業が面倒である。そこで、所定寸法に整えられた熱可塑性樹脂シートの表面に、後工程でハードコート層となる樹脂液を塗布し乾燥して半硬化の樹脂層を付与し、この熱可塑性樹脂シートを真空成形等の熱成形に供することが提案されている（特許文献１）。前記半硬化樹脂層は、取り扱いに支障がない程度にまだ軟化性を有するので、熱成形の所定形状に十分に追従して変形する。熱成形後に半硬化樹脂層を完全硬化させ、成形品表面を覆うハードコート層とする。

特開２００４−１３５０号公報

上記特許文献１に記載された技術において、所定寸法の熱可塑性樹脂シート表面に、後工程でハードコート層となる樹脂液を塗布する作業は、バーコータ等による塗工、スプレーによる吹き付けのほか、熱可塑性樹脂シートを樹脂液に浸漬するといった工程を考えることができる。このような作業は、バッチ方式となり、作業に供する熱可塑性樹脂シートが様々な寸法であると、それに対応した設備も必要であり、作業性が良くない。

本発明が解決しようとする課題は、後工程で硬化させるための半硬化樹脂層を備える熱可塑性樹脂多層シートを構成するのに適した熱可塑性樹脂シート多層化用の複合フィルムを提供し、熱可塑性樹脂シート表面に半硬化樹脂層を付与する作業性を良くすることである。また、後工程で硬化させる半硬化樹脂層を備える熱可塑性樹脂多層シートを提供し、さらに、そのような熱可塑性樹脂多層シートを熱成形する成形品の製造法を提供することである。

上記課題を解決するために、本発明に係る熱可塑性樹脂シート多層化用の複合樹脂フィルムは、エネルギ線により硬化可能な半硬化樹脂層の一方の面が第１の熱溶着性樹脂フィルムにより被覆されていることを特徴とする（請求項１）。半硬化樹脂層の他方の面が、第２の離型性フィルムにより被覆されている構成であってもよい（請求項２）。前記請求項１又は２において、第１の離型性樹脂フィルムは、好ましくは、熱成形により伸長可能なポリプロピレンフィルム、ポリエチレンフィルム、ポリエチレンテレフタレートフィルムから選択される（請求項３）。
このような複合フィルムは、エネルギ線により硬化可能な樹脂液を長尺の第１の離型性樹脂フィルムに連続的に塗布し半硬化状態に乾燥し、容易に製造することができる。また、ロール状に巻き取り一時保管できる。半硬化樹脂層表面は、離型性樹脂フィルムの被覆により、塵埃の付着、傷付き等から保護される。

本発明に係る熱可塑性樹脂多層シートは、上記の各複合フィルムの半硬化樹脂層側を、第１の離型性樹脂フィルムの被覆を残したままで、熱可塑性樹脂シートに熱溶着し一体化して構成される（請求項１又は２に対応し請求項４、請求項３に対応し請求項５）。請求項５において、離型性樹脂フィルムは、好ましくは透明である（請求項６）。
このような熱可塑性樹脂多層シートは、熱可塑性樹脂シートを押出成形し、その時に、ロール状物から引出した複合フィルムの半硬化樹脂層側を、長尺の熱可塑性樹脂シートに連続的に熱溶着して、容易に製造することができる。この熱可塑性樹脂多層シートは、ロール状に巻き取るか、所定寸法に裁断して一時保管される。

本発明に係る成形品の製造法は、上記請求項４記載の熱可塑性樹脂多層シートを所定寸法に整えて、第１の離型性樹脂フィルムを剥離してから所定形状に熱成形し、半硬化樹脂層にエネルギ線を照射してこれを硬化させハードコート層とする（請求項７）。
半硬化樹脂層は、熱成形までは、第１の離型性樹脂フィルムに被覆されており、塵埃や傷付きから保護されている。そして、まだ軟化性を有するので、熱成形の所定形状に十分に追従して変形する。

本発明に係る他の成形品の製造法は、上記請求項５記載の熱可塑性樹脂多層シートを所定寸法に整え、所定形状に熱成形する。そして、半硬化樹脂層にエネルギ線を照射してこれを硬化させ、ハードコート層とする（請求項８）。
この発明では、第１の離型性樹脂フィルムを熱成形により伸長可能なポリプロピレンフィルム、ポリエチレンフィルム、ポリエチレンテレフタレートフィルムから選択しているので、第１の離型性樹脂フィルムの層は熱成形時の変形に十分追従し、成形後も成形品表面を被覆したままの状態を維持する。半硬化樹脂層にエネルギ線を照射する段階で、離型性樹脂フィルムの層を必要に応じ剥離する。

本発明に係るさらに他の成形品の製造法は、上記請求項６記載の熱可塑性樹脂多層シートを所定寸法に整え、所定形状に熱成形する。そして、第１の離型性樹脂フィルムの層を通して半硬化樹脂層にエネルギ線を照射してこれを硬化させ、ハードコート層とする（請求項９）。
第１の離型性樹脂フィルムは、半硬化樹脂層を硬化させた後の適宜の時期に剥離して取り除く。そのときまで、成形品表面は、第１の離型性樹脂フィルムにより保護される。この発明においては、第１の離型性樹脂フィルムが透明であるので、半硬化樹脂層を構成する樹脂として光硬化性の樹脂を選択し、第１の離型性樹脂フィルムを通して光照射により半硬化樹脂層を硬化させることができる。

上記のように、本発明に係る複合フィルムは、熱可塑性樹脂シート表面に半硬化樹脂層を付与した熱可塑性樹脂多層シートを製造するのに好適である。そして、当該熱可塑性樹脂多層シートは、少なくとも熱成形に供するまでその表面が第１の離型性樹脂フィルムで被覆されているので、半硬化樹脂層に塵埃等が付着することもない。

さらに、請求項６記載の熱可塑性樹脂多層シートは、所定形状に熱成形した後も、成形品表面を離型性樹脂フィルムで被覆しておくことができ、実際の使用に供するまで成形品表面を汚染等から保護することができる。第１の離型性樹脂フィルムを、一種の包装として機能させることができ好都合である。

本発明を実施するに当り、エネルギ線により硬化可能な半硬化樹脂層は、例えば、次のような樹脂液を第１の離型性樹脂フィルムに塗布し乾燥して構成する。
（ａ）光硬化性樹脂を溶剤で希釈したもの
（ｂ）熱硬化性樹脂を溶剤で希釈したもの
（ｃ）熱硬化性樹脂と光硬化性樹脂を混合し溶剤で希釈したもの
（ａ）の樹脂液を採用する場合は、塗布層へエネルギ線として光（紫外線）を照射し、その照射量を少なく調整することにより半硬化の樹脂層とする。（ｂ）の樹脂液を採用する場合は、塗布層へエネルギ線として熱を適用し、加熱を少なく調整することにより半硬化の樹脂層とする。（ｃ）の樹脂液を採用する場合は、塗布層を加熱して熱硬化性樹脂の硬化を選択的に進め、全体として半硬化の樹脂層とする。あるいは、塗布層へ光（紫外線）を照射して光硬化性樹脂の硬化を選択的に進め、全体として半硬化の樹脂層とする。

上記（ａ）の樹脂液は、例えば、アクリレートモノマ（多官能アクリレート、単官能アクリレート）、ウレタンアクリレート等に光硬化開始剤を配合したものである。また、上記（ｂ）の樹脂液は、例えば、水酸基含有アクリルアクリレート等にポリイソシアネート（熱硬化助剤）を配合したものである。さらに、上記（ｃ）の樹脂液は、例えば、アクリレートモノマ（多官能アクリレート、単官能アクリレート）、水酸基含有アクリルアクリレート等に光硬化開始剤とポリイソシアネート（熱硬化助剤）を配合したものである。

（ｃ）の樹脂液を使用した場合には、加熱により、水酸基含有アクリルアクリレートとポリイソシアネートが優先的に反応する。すなわち、ポリイソシアネートと水酸基含有アクリルアクリレートの水酸基が、熱により架橋してウレタン構造を作り、塗布層が半硬化樹脂層となる（第１反応）。このような半硬化樹脂層をもつ複合シートを熱成形した後、前記半硬化樹脂層に紫外線を照射すると、水酸基含有アクリルアクリレートのアクリロイル基とアクリルモノマが架橋して、半硬化樹脂層がハードコート層となる（第２反応）。

光照射による半硬化樹脂層の生成は、通常、樹脂液の塗布層を加熱乾燥した後に実施するが、上記（ｂ）又は（ｃ）の樹脂液を採用すれば、その塗布層の加熱乾燥工程で熱硬化性樹脂の硬化を進め、半硬化樹脂層を生成することができるので好都合である。さらに、（ｃ）の樹脂液を採用すれば、光硬化性樹脂を未硬化のままとすることによって、半硬化状態の調整を容易に行なうことができる。

上記の樹脂液を塗布する第１の離型性樹脂フィルムは、厚み２５〜７５μｍ、好ましくは５０μｍ前後の２軸延伸易成形性ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）フィルムや無延伸ＰＥＴフィルムが好適である。そのほかに、厚み５０〜８０μｍ、好ましくは６０μｍ前後のポリプロピレン（ＰＰ）や低密度ポリエチレン（ＰＥ）をベースとした離型性樹脂フィルムを使用することができる。

第１の離型性樹脂フィルムに樹脂液を塗布する工程は、長尺のロール状物から第１の離型性樹脂フィルムを引き出して、コンマコート、ダイコート、グラビアコート、ロールコート等により連続的に実施する。そして、熱乾燥し、熱や光等のエネルギ線により半硬化樹脂層とする。この半硬化樹脂層表面を、必要に応じて長尺のロール状物から引き出した第２の離型性フィルムで連続的に被覆する。
このように、第２の離型性フィルムで被覆しない又は被覆した複合フィルムは、一旦巻き取ってロール状物とする。第１の離型性樹脂フィルム、又は第１の離型性樹脂フィルムと第２の離型性フィルムは、半硬化樹脂層への塵埃付着防止、半硬化樹脂層の傷付き防止の機能をもつ。半硬化樹脂層には最終硬化時に反応するモノマ成分が含まれているため、経時変化により、若干タック性を発現することがあり、これら第１の離型性樹脂フィルムならびに第２の離型性フィルムは、巻き取りの重ね合せ面同士の貼り付きを防止する機能ももつ。

上記の第２の離型性フィルムで被覆しない構成では、第１の離型性樹脂フィルムの表裏面で離型性に差をつけておき、離型性が小さい面に樹脂液を塗布して半硬化樹脂層を構成するとよい。一旦巻き取ってロール状物にした後引き出したときにも、当初の第１の離型性樹脂フィルムと半硬化樹脂層の層間関係が維持される。第２の離型性フィルムで被覆する構成では、第２の離型性フィルムの離型性を大きくしておく。第２の離型性フィルムの材質は、樹脂製、金属製等、特に問わない。

上記の複合樹脂フィルムは、熱可塑性樹脂シートの押出成形時に、ロール状物から引き出してその半硬化樹脂層側を熱可塑性樹脂シートに連続的に熱溶着して、熱可塑性樹脂多層シートとする。第２の離型性フィルムで被覆した構成の複合フィルムを使用する場合は、第２の離型性フィルムを剥がしてから前記熱溶着の操作を行なう。押出成形する熱可塑性樹脂は、ＡＢＳ、ポリカーボネート等である。このように構成した熱可塑性樹脂多層シートは、全体厚みが十分に薄ければ、巻き取って一時保管できるし、厚ければ所定寸法に裁断して積み重ねて一時保管できる。いずれにしても、半硬化樹脂層は、第１の離型性樹脂フィルムで被覆されているので、重ね合せ面での貼り付きは起こらない。

上記熱可塑性樹脂多層シートは、所定寸法に整えて、真空成形等の熱成形に供する。第１の離型性樹脂フィルムに熱成形における伸長性が不足し、成形品形状への追従性がなければ、第１の離型性樹脂フィルムを剥離してから、熱可塑性樹脂多層シートを熱成形に供する。第１の離型性樹脂フィルムに成形品形状への十分な追従性があれば、第１の離型性樹脂フィルムで被覆したままで熱可塑性樹脂多層シートを熱成形に供する。そして、そのままで半硬化樹脂層の硬化が可能であるならば、第１の離型性樹脂フィルムを通してエネルギ線を与え、半硬化樹脂層を硬化させてハードコート層とする。第１の離型性樹脂フィルムは、その後の適宜のときに剥離して取り除く。第１の離型性樹脂フィルムで被覆したまま半硬化樹脂層を硬化させることができなければ、第１の離型性樹脂フィルムを剥がしてから、必要な硬化の操作を行なう。

実施例１〜４において、半硬化樹脂層を構成するための樹脂液として以下のものを準備した。これは、単官能アクリレート／水酸基含有アクリルアクリレート（ＯＨ当量４０）／光硬化剤／アダクトタイプポリイソシアネート（熱硬化助剤）を、２５／７５／５／５の質量部割合でトルエンに溶解したものであり、既述の（ｃ）の樹脂液に相当する。
上記樹脂液を、長尺の第１の離型性樹脂フィルム（厚み５０μｍ）に順次塗布し、８０〜１２０℃の熱風乾燥炉内を移送して２０μｍ厚の半硬化樹脂層を構成した。第１の離型性樹脂フィルムは、表裏面で離型性に差があるものとし、離型性の小さい面に樹脂液を塗布した。ここで、各実施例における第１の離型性樹脂フィルムの種類は、表１に示したとおりである。実施例１〜３においては、第１の離型性樹脂フィルムに加えて、ポリプロピレン（ＰＰ）製の第２の離型性フィルム（６０μｍ厚）で被覆する構成とし、実施例４においては、第１の離型性樹脂フィルムだけを用いた。そして、このように構成した複合樹脂フィルムをロール状に巻き取った。

押出成形した１ｍｍ厚のまだ熱いＡＢＳシートに、上記各実施例の複合樹脂フィルムをロール状物から引き出しながら、その半硬化樹脂層側を熱溶着により順次貼り合せ、熱可塑性樹脂多層シートを構成した。これら熱可塑性樹脂多層シートは、一定寸法に裁断し積み重ねて一時保管した。実施例１〜３においては、第２の離型性フィルムを剥がしながら前記の熱溶着を実施した。

上記各例の熱可塑性樹脂多層シートを所定寸法に整え、凸型のドーム形状に真空成形した。成形後に、実施例１，２，４においては第１の離型性樹脂フィルムを通して、実施例３においては第１の離型性樹脂フィルムを剥がして、メタルハライドランプを光源とする紫外線を１８ｍＷ／cm^２の線量で、成形品の半硬化樹脂層に１分間照射し、ハードコート層を形成した。

表１には、第１の離型性樹脂フィルムに半硬化樹脂層を形成するときの作業性、複合樹脂フィルムを熱可塑性樹脂フィルムに熱溶着するときの作業性、熱可塑性樹脂多層シートの真空成形時における型追従性、半硬化樹脂層に紫外線を照射してハードコート層とするときの作業性も併せて示した。各特性の評価基準の意味は、表２に示すとおりである。

表１から、第１の離型性樹脂フィルムとしてポリプロピレン（ポリオレフィン系）フィルムを使用すると、常温でも小さな力でフィルムが伸び耐熱性も低くなることから、半硬化樹脂層の形成作業性が若干悪くなるが、ＰＥＴ系フィルムを使用するとこのような作業性の低下はない（実施例１と実施例２〜４の対比）。

また、第１の離型性樹脂フィルムが、透明性（紫外線透過領域を含む）を有していれば、熱可塑性樹脂多層シートを真空成形後に半硬化樹脂層に紫外線を照射してハードコート層とするときに、第１の離型性樹脂フィルムを剥がすことなくその作業を実施することができる（実施例１，２，４と実施例３の対比）。

Claims (9)

1. エネルギ線により硬化可能な半硬化樹脂層の一方の面が第１の離型性樹脂フィルムにより被覆されていることを特徴とする熱可塑性樹脂シート多層化用の複合フィルム。
2. 半硬化樹脂層の他方の面が、第２の離型性フィルムにより被覆されている請求項１記載の熱可塑性樹脂シート多層化用の複合フィルム。
3. 第１の離型性樹脂フィルムが、熱成形により伸長可能なポリプロピレンフィルム、ポリエチレンフィルム、ポリエチレンテレフタレートフィルムから選択される請求項１又は２記載の熱可塑性樹脂シート多層化用の複合フィルム。
4. 請求項１又は２に記載記載された熱可塑性樹脂シート多層化用の複合フィルムの半硬化樹脂層側を、第１の離型性樹脂フィルムの被覆を残したままで、熱可塑性樹脂シートに一体化したことを特徴とする熱可塑性樹脂多層シート。
5. 請求項３に記載された熱可塑性樹脂シート多層化用の複合フィルムの半硬化樹脂層側を、第１の離型性樹脂フィルムの被覆を残したままで、熱可塑性樹脂シートに一体化したことを特徴とする熱可塑性樹脂多層シート。
6. 第１の離型性樹脂フィルムが透明である請求項５記載の熱可塑性樹脂多層シート。
7. 所定寸法に整えられた請求項４記載の熱可塑性樹脂多層シートを、第１の離型性樹脂フィルムを剥離してから所定形状に熱成形し、半硬化樹脂層にエネルギ線を照射してこれを硬化させることを特徴とする成形品の製造法。
8. 所定寸法に整えられた請求項５記載の熱可塑性樹脂多層シートを所定形状に熱成形し、半硬化樹脂層にエネルギ線を照射してこれを硬化させることを特徴とする成形品の製造法。
9. 所定寸法に整えられた請求項６記載の熱可塑性樹脂多層シートを所定形状に熱成形し、第１の離型性樹脂フィルムを通して半硬化樹脂層にエネルギ線を照射してこれを硬化させることを特徴とする成形品の製造法。