JP2015182438A - 三次元成形用シート - Google Patents
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Abstract
Description
項1. 基材上に、少なくとも表面保護層が積層された三次元成形用シートであって、
前記表面保護層は、電離放射線硬化性樹脂及び平均粒子径100nm以上の無機粒子を含む樹脂組成物の硬化物により形成されており、
前記表面保護層における前記無機粒子の含有量が40質量%以上である、三次元成形用シート。
項2. 前記無機粒子の平均粒子径が100〜500nmの範囲にある、項1に記載の三次元成形用シート。
項3. 前記無機粒子が、シリカ粒子である、項1または2に記載の三次元成形用シート。
項4. 前記シリカ粒子が、前記電離放射線硬化性樹脂と反応する官能基を表面に有しない、項3に記載の三次元成形用シート。
項5. 前記表面保護層の上に、プライマー層、装飾層、及び接着層からなる群から選択された少なくとも1層が積層されてなる、項1〜4のいずれかに記載の三次元成形用シート。
項6. 前記基材の前記表面保護層側の表面に離型層が形成されてなる、項1〜5のいずれかに記載の三次元成形用シート。
項7. 項1〜6のいずれかに記載の三次元成形用シートを成形樹脂層に転写してなる、樹脂成形品。
本発明の三次元成形用シートは、基材上に、少なくとも表面保護層が積層された三次元成形用シートであって、表面保護層が、電離放射線硬化性樹脂及び平均粒子径100nm以上の無機粒子を含む樹脂組成物の硬化物により形成されており、表面保護層における前記無機粒子の含有量が40質量%以上であることを特徴とする。本発明の三次元成形用シートは、このような構成を有することにより、優れた耐傷性及び成形性を有し、かつ、干渉縞が効果的に抑制されている。なお、後述の通り、本発明の三次元成形用シートは、装飾層などを有していなくてもよく、例えば透明であってもよい。本発明の三次元成形用シートは、基材が樹脂成形品に一体化されるラミネート用の三次元成形用シートであってもよく、基材が樹脂成形品から最終的に剥離して用いられる転写用の三次元成形用シートであってもよい。以下、本発明の三次元成形用シートについて、転写用の場合を中心に詳述する。
本発明の三次元成形用シートは、基材1上に、少なくとも表面保護層3を有する。基材1の表面保護層3側の表面には、基材1と表面保護層3との剥離性を高めることなどを目的として、必要に応じて、離型層2を設けてもよい。また、表面保護層3と、これに隣接する層との密着性を高めることなどを目的として、必要に応じて、表面保護層3の下(支持体10とは反対側)にプライマー層4を設けてもよい。三次元成形用シートに装飾性を付与することなどを目的として、必要に応じて、装飾層5を設けてもよい。また、表面保護層3や装飾層5などと、成形樹脂層8などとの密着性を高めることなどを目的として、必要に応じて、接着層6を有していてもよい。また、プライマー層4と接着層6との密着性を向上させることを目的として、透明樹脂層7を設けてもよい。
[支持体10]
本発明の三次元成形用シートは、支持体10として、基材1、必要に応じて離型層2を有する。また、後述の通り、基材1の上に形成された表面保護層3、必要に応じてさらに形成されるプライマー層4、絵柄層5、接着層6、透明樹脂層7などが、転写層9を構成している。本発明においては、三次元成形用シートと成形樹脂を一体成形した後に、支持体10と転写層9の界面が引き剥がされ、支持体10が剥離除去されて樹脂成形品が得られる。
本発明において、基材1は、三次元成形用シートにおいて支持部材としての役割を果たす支持体10として用いられる。本発明で用いられる基材1は、真空成形適性を考慮して選定され、代表的には熱可塑性樹脂からなる樹脂シートが使用される。該熱可塑性樹脂としては、ポリエステル樹脂;アクリル樹脂;ポリプロピレン、ポリエチレン等のポリオレフィン樹脂;ポリカーボネート樹脂;アクリロニトリル−ブタジエン−スチレン樹脂(ABS樹脂);塩化ビニル樹脂等が挙げられる。
離型層2は、基材1と表面保護層3との剥離性を高めることなどを目的として、必要に応じて、基材1の表面保護層3が積層される側の表面に設けられる。離型層2は、全面を被覆(全面ベタ状)しているベタ離型層であってもよいし、一部に設けられるものであってもよい。通常は、剥離性を考慮して、ベタ離型層が好ましい。
本発明の三次元成形用シートにおいては、支持体10の上に形成された、表面保護層3、必要に応じてさらに形成されるプライマー層4、絵柄層5、接着層6などが転写層9を構成している。本発明においては、三次元成形用シートと成形樹脂を一体成形した後に、支持体10と転写層9の界面が引き剥がされ、三次元成形用シートの転写層9が成形樹脂層8に転写された樹脂成形品が得られる。
表面保護層3は、加飾樹脂成形品の耐傷付き性、耐候性などを高めることを目的として、樹脂成形品の最表面に位置するようにして、三次元成形用シートに設けられる層である。
無機粒子の平均粒子径としては、100nm以上であれば特に制限されないが、耐傷性及び成形性を向上させ、かつ、干渉縞をより効果的に抑制する観点からは、好ましくは100〜500nm程度、より好ましくは150〜250nm程度が挙げられる。なお、無機粒子の平均粒子径は、溶液中の該粒子を動的光散乱方法で測定し、粒子径分布を累積分布で表したときの50%粒子径(d50:メジアン径)を意味し、Microtrac粒度分析計(日機装株式会社製)を用いて測定された値である。
表面保護層3の形成に使用される電離放射線硬化性樹脂とは、電離放射線を照射することにより、架橋、硬化する樹脂であり、具体的には、分子中に重合性不飽和結合又はエポキシ基を有する、プレポリマー、オリゴマー、及びモノマーなどのうち少なくとも1種を適宜混合したものが挙げられる。ここで電離放射線とは、電磁波又は荷電粒子線のうち、分子を重合あるいは架橋しうるエネルギー量子を有するものを意味し、通常紫外線(UV)又は電子線(EB)が用いられるが、その他、X線、γ線等の電磁波、α線、イオン線等の荷電粒子線も含むものである。電離放射線硬化性樹脂の中でも、電子線硬化性樹脂は、無溶剤化が可能であり、光重合用開始剤を必要とせず、安定な硬化特性が得られるため、表面保護層3の形成において好適に使用される。
表面保護層3を形成する電離放射線硬化性樹脂組成物には、表面保護層3に備えさせる所望の物性に応じて、各種添加剤を配合することができる。この添加剤としては、例えば紫外線吸収剤や光安定剤等の耐候性改善剤、耐摩耗性向上剤、重合禁止剤、架橋剤、赤外線吸収剤、帯電防止剤、接着性向上剤、レベリング剤、チクソ性付与剤、カップリング剤、可塑剤、消泡剤、充填剤、溶剤、着色剤、マット剤等が挙げられる。これらの添加剤は、常用されるものから適宜選択して用いることができ、例えばマット剤としてはシリカ粒子や水酸化アルミニウム粒子等が挙げられる。また、紫外線吸収剤や光安定剤として、分子内に(メタ)アクリロイル基等の重合性基を有する反応性の紫外線吸収剤や光安定剤を用いることもできる。
表面保護層3の硬化後の厚みについては、特に制限されないが、例えば、1〜1000μm、好ましくは1〜50μm、更に好ましくは1〜30μmが挙げられる。このような範囲の厚みを満たすと、耐傷付き性、耐候性等の表面保護層としての十分な物性が得られると共に、電離放射線を均一に照射することが可能であるため、均一に硬化することが可能となり、経済的にも有利になる。更に、表面保護層3の硬化後の厚みが前記範囲を充足することによって、三次元成形用シートの三次元成形性が一層向上するため自動車内装用途等の複雑な三次元形状に対して高い追従性を得ることができる。このように、本発明の三次元成形用シートは表面保護層3の厚みを従来のものより厚くしても、十分に高い三次元成形性が得られることから、特に表面保護層3に高い膜厚を要求される部材、例えば車両外装部品等の三次元成形用シートとしても有用である。
表面保護層3の形成は、例えば、電離放射線硬化性樹脂を含む電離放射線硬化性樹脂組成物を調製し、これを塗布し、架橋硬化することにより行われる。なお、電離放射線硬化性樹脂組成物の粘度は、後述の塗布方式により、基材1または離型層2の表面上に未硬化樹脂層を形成し得る粘度であればよい。
プライマー層4は、表面保護層3とその下(支持体10とは反対側)に位置する層との密着性を高めることなどを目的として、必要に応じて含まれる層である。プライマー層4は、樹脂により形成することができる。
装飾層5は、樹脂成形品に装飾性を付与するために、必要に応じて設けられる層である。装飾層5は、通常、絵柄層及び/又は隠蔽層により構成される。ここで、絵柄層は、模様や文字等とパターン状の絵柄を表現するために設けられる層であり、隠蔽層は、通常全面ベタ層であり成形樹脂等の着色等を隠蔽するために設けられる層である。隠蔽層は、絵柄層の絵柄を引き立てるために絵柄層の内側に設けてもよく、また隠蔽層単独で装飾層5を形成してもよい。
接着層6は、三次元成形用シートと成形樹脂層8との密着性などを向上させることなどを目的として、装飾層5、表面保護層3などの裏面(成形樹脂層8側)に必要に応じて設けられる層である。接着層6を形成する樹脂としては、これらの層間の密着性や接着性を向上させることができるものであれば、特に制限されず、例えば、熱可塑性樹脂または熱硬化性樹脂が用いられる。熱可塑性樹脂としては、例えば、アクリル樹脂、アクリル変性ポリオレフィン樹脂、塩素化ポリオレフィン樹脂、塩化ビニル−酢酸ビニル共重合体、熱可塑性ウレタン樹脂、熱可塑性ポリエステル樹脂、ポリアミド樹脂、ゴム系樹脂などが挙げられる。熱可塑性樹脂は、1種類単独で使用してもよいし、2種類以上を組み合わせて使用してもよい。また、熱硬化性樹脂としては、例えば、ウレタン樹脂、エポキシ樹脂等挙げられる。熱硬化性樹脂は、1種類単独で使用してもよいし、2種類以上を組み合わせて使用してもよい。
本発明の三次元成形用転写フィルムにおいては、プライマー層4と接着層6との密着性を向上させることなどを目的として、必要に応じて、透明樹脂層7を設けてもよい。透明樹脂層7は、本発明の三次元成形用転写フィルムが装飾層5を有さない態様において、プライマー層4と接着層6との密着性を向上させることができるので、本発明の三次元成形用転写フィルムを透明性が要求される樹脂成形品の製造に供する場合において設けることが特に有用である。透明樹脂層7は、透明性のものであれば特に限定されず、無色透明、着色透明、半透明等のいずれも含む。透明樹脂層7を形成する樹脂成分としては、装飾層5で例示したバインダー樹脂などが挙げられる。
本発明の樹脂成形品は、本発明の三次元成形用シートに成形樹脂を積層することにより成形されてなるものであり、例えば転写用の本発明の三次元成形用シートを成形樹脂層8に転写することにより製造することができる。具体的には、例えば、本発明の三次元成形用シートを射出成形同時転写用のシートとして用い、当該三次元成形用シートの支持体10とは反対側に成形樹脂層8を積層することにより、少なくとも成形樹脂層8と、表面保護層3と、支持体10とがこの順に積層された、支持体付き樹脂成形品が得られる(例えば図2を参照)。次に、支持体付き樹脂成形品から支持体10を剥離することにより、少なくとも成形樹脂層8と表面保護層3とが積層された本発明の樹脂成形品が得られる(例えば図3を参照)。図3に示されるように、本発明の樹脂成形品では、必要に応じて、上述の装飾層5、プライマー層4、接着層6などの少なくとも1層がさらに設けられていてもよい。射出成形同時転写法においては、三次元成形用シートにおいて、表面保護層3、装飾層5、プライマー層4、及び接着層6などが転写層9を形成しており、基材1及び離型層2が支持体10を形成しており、三次元成形用シートの転写層9が成形樹脂層8に転写されて樹脂成形品が得られる。
(1)まず、上記転写用三次元成形用シートの表面保護層側(支持体と反対側)を金型内に向けて、熱盤によって表面保護層側から転写用三次元成形用シートを加熱する工程、
(2)該転写用三次元成形用シートを金型内形状に沿うように予備成形(真空成形)して金型内面に密着させて型締する工程、
(3)樹脂を金型内に射出する工程、
(4)該射出樹脂が冷却した後に金型から加飾樹脂成形品(支持体付き加飾樹脂成形品)を取り出す工程、及び
(5)加飾樹脂成形品の表面保護層から支持体を剥離する工程。
以下の手順により、表面保護層に含まれるシリカ粒子の平均粒子径と含有量とが表1に記載となるようにした三次元成形用シートをそれぞれ製造した。なお、シリカ粒子の平均粒子径は、上記の方法で測定した値である。
基材として、一方面に易接着剤層が形成されたポリエチレンテレフタレートフィルム(厚さ75μm)を用いた。ポリエチレンテレフタレートフィルムの易接着剤層の面に、メラミン系樹脂を主成分とすると塗工液をグラビア印刷にて印刷して離型層(厚さ1μm)を形成した。次いで、離型層の上に、下記の電離放射線硬化性樹脂と、表1に示す含有量のシリカ粒子とを含む樹脂組成物を硬化後の厚さが3μmとなるようにバーコーダーにより塗工し、表面保護層形成用塗布膜を形成した。この塗膜上から加速電圧165kV、照射線量50kGy(5Mrad)の電子線を照射して、表面保護層形成用塗布膜を硬化させて表面保護層を形成した。この表面保護層の上に、ポリウレタン系2液硬化型樹脂(アクリル系ポリマーポリオールと硬化剤としてキシリレンジイソシアネートとをNCO当量とOH当量とが同量になるように含む;アクリル系ポリマーポリオールの未硬化時のガラス転移温度Tgは100℃)を含むプライマー層形成用の樹脂組成物をグラビア印刷により塗工し、プライマー層(厚み1.5μm)を形成した。更に、プライマー層上に、アクリル系樹脂及び塩化ビニル−酢酸ビニル系共重合体樹脂をバインダー樹脂(アクリル樹脂50質量%、塩化ビニル−酢酸ビニル系共重合体樹脂50質量%)として含む装飾層形成用黒色系インキ組成物を用いて、黒ベタ柄の装飾層(厚さ2μm)をグラビア印刷により形成した。更に、装飾層上に、アクリル系樹脂(軟化温度:125℃)を含む接着層形成用の樹脂組成物を用いて、接着層(厚さ2μm)をグラビア印刷により形成することにより、基材/離型層/表面保護層/プライマー層/装飾層/接着層が順に積層された三次元成形用シートを製造した。
<電離放射線硬化性樹脂>
・多官能(メタ)アクリレートモノマー(ペンタエリスリトールトリアクリレート,分子量:298)40質量部、重量平均分子量Mw150000の熱可塑性樹脂(アクリル樹脂,ガラス転移温度Tg:105℃)60質量部、その他紫外線吸収剤:1.1質量部、光安定剤:0.6質量部、及びレベリング剤0.2質量部を含む電離放射線硬化性樹脂
上記で得られた各三次元成形用シートを金型に入れて、赤外線ヒーターで350℃、7秒間加熱し、真空成形で金型内の形状に沿うように予備成形して型締した(最大延伸倍率100%)。その後、射出樹脂を金型のキャビティ内に射出し、該三次元成形用シートと射出樹脂とを一体化成形し、金型から取り出すと同時に支持体(基材及び離型層)を剥離除去することにより、樹脂成形品を得た。
上記で得られた各加飾樹脂成形品の表面に対して、平均粒径9μmアルミナ砥粒の研磨紙に800gの重りを設置し、手で10cmの距離を10回往復させた。その後、表面の状態を目視で観察し、以下の基準に従い評価した。結果を表1に示す。
○:表面の一部に微細な傷が認められた程度であった
△:表面全体に傷が認められたが白化は認められなかった
×:表面全体に著しい傷が付き、白化が認められた
上記で得られた各樹脂成形品表面に三波長蛍光灯で可視光を照射し、干渉縞の有無を下記の基準で評価した。結果を表1に示す。
○:樹脂成形品表面に干渉縞が全く確認できなかった
△:樹脂成形品表面に軽微な干渉縞が確認されたが、実用上問題はない
×:樹脂成形品表面に明瞭に干渉縞が確認された
樹脂成形品の製造の際の成型品の状態を確認し、以下の判定基準に従って、三次元成形性を評価した。結果を表1に示す。
(三次元成形性の判定基準)
○:表面保護層に割れや白化が全く認められず、良好に型の形状に追従できた。
△:三次元形状部又は最大延伸部の一部に微細な塗膜割れ又は白化が認められたが実用上問題なし。
×:型の形状に追従できずに表面保護層に著しい塗膜割れや白化が見られた。
2 離型層
3 表面保護層
4 プライマー層
5 装飾層
6 接着層
8 成形樹脂層
9 転写層
10 支持体
Claims (7)
- 基材上に、少なくとも表面保護層が積層された三次元成形用シートであって、
前記表面保護層は、電離放射線硬化性樹脂及び平均粒子径100nm以上の無機粒子を含む樹脂組成物の硬化物により形成されており、
前記表面保護層における前記無機粒子の含有量が40質量%以上である、三次元成形用シート。 - 前記無機粒子の平均粒子径が100〜500nmの範囲にある、請求項1に記載の三次元成形用シート。
- 前記無機粒子が、シリカ粒子である、請求項1または2に記載の三次元成形用シート。
- 前記シリカ粒子が、前記電離放射線硬化性樹脂と反応する官能基を表面に有しない、請求項3に記載の三次元成形用シート。
- 前記表面保護層の上に、プライマー層、装飾層、及び接着層からなる群から選択された少なくとも1層が積層されてなる、請求項1〜4のいずれかに記載の三次元成形用シート。
- 前記基材の前記表面保護層側の表面に離型層が形成されてなる、請求項1〜5のいずれかに記載の三次元成形用シート。
- 請求項1〜6のいずれかに記載の三次元成形用シートを成形樹脂層に転写してなる、樹脂成形品。
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