JP2016016669A - 三次元加飾成型用複合フィルム - Google Patents

Abstract

【課題】ＩＴ機器の筐体並びに自動車内装用等の三次元加飾成型物に於ける深絞り性を必要とする複雑な形状の成型部材への成形加工時にクラックの発生しにくい加飾フィルムを提供する。【解決手段】メタクリル樹脂とアクリルゴム含有重合体の混合ポリマーによる弾性アクリル樹脂を主体とする第一層、ポリカーボネートポリマーを第二層とする複合フィルムであって、第一層の重量％が７０％〜９０％であり、第二層の重量％が１０％〜３０％である三次元加飾成型用複合フィルム。【選択図】図１

Description

本発明は主としてパソコン、自動車内装用等の三次元加飾成型物の表層材に関する。

近年、パソコンの筐体やドアートリム等の自動車内装部材に使用される三次元加飾成型物に於いて、デザインの多様化に伴い、製造技術面での革新が著しく進行している。このニーズに対応して製品表層の加飾技術も急速に進歩しつつある。

三次元加飾成型物の加飾技術として現在実用化されている代表的な処方は、▲１▼成型後に加飾する水転写法、▲２▼インサート成型法、▲３▼インモールド成型法、▲４▼インモールド転写法の４処方である。

以下に４処方の概要を説明する。▲１▼の水転写法は多量の水を使用することと、加飾されたインク層を保護するために塗装が不可欠であることから、溶剤使用に伴う環境問題等により減少傾向にあり、近年塗装レスのフィルム工法へのニーズが急速に高まっている。

フィルム工法の代表的な処方が▲２▼のインサート成型法である。この処方はあらかじめグラビア印刷等により絵柄を付けた加飾フィルムを、真空成型後不要部分をトリミングして射出成型金型に挿入し、ＡＢＳ樹脂等でバックアップ成型して加飾成型物を作成する加工法である。

フィルム工法では近年▲３▼のインモールド成型法が注目されている。この処方は加飾フィルムを射出成型金型に挿入し、不用部分をトリミング後型締めしてフィルム裏面にＡＢＳ樹脂等を射出し、同時バックアップ成型により加飾成型物を作成する加工法である。この処方は生産性が高くパソコン等ＩＴ機器の筐体に多用されているが、大型の成型物、深絞りが要求される複雑な成型物等には不適である。

次いで、▲４▼のインモールド転写法は２軸延伸ＰＥＴ製の離型フィルム上に、離型層、保護層、絵柄層、接着剤層を形成した離型加飾フィルムを所定の金型内に挿入し、型締め後キャビティー内にＡＢＳ樹脂等を射出して成型物を作成後、該離型フィルムを剥がして加飾成型物を作成する処方である。この処方は小型の部材に適正があり、自動車の内装部材では一部の製品に限定使用されている。

以上に記述した▲１▼〜▲４▼の加飾成型物の処方については以下の文献に詳述されている。（例えば特許文献１、特許文献２、非特許文献１）

上記▲２▼並びに▲３▼のフィルム工法では加飾フィルムが成型物の表層として一体化されることから、加飾フィルムのデザイン性、品質物性、成型加工性がキー技術となる。一方、近年自動車内装部材の高度化に伴い、部材表面の耐薬品性、硬度、擦傷性等の表面物性で要求度が高まると共に繊細な形状の部材も増加したことから、成型後のトリミング性も重視されるようになった。さらには、部材の軽量化の進行でバックアップ樹脂にＡＢＳとポリカーボネート樹脂の混合ポリマーを使用する傾向が高まり、耐熱性の高い印刷インキが多用されるようになった。

従前からインサート成型用には、透明性、耐候性の高さからアクリルフィルムが多用されて来たが、フィルム表面に保護コートを施しても上記の諸課題をクリアすることが困難な状況となった。又、繊細な形状の部材で深絞り部位での耐熱白化対策も課題となっている。

上記の対応策としてアクリル樹脂の組成変更によるアクリル樹脂多層フィルム、さらには、ポリカーボネート樹脂とアクリル樹脂の二層フィルムが開発され加飾フィルムとして使用されるようになった。（例えば特許文献３、特許文献４）

特開２０１０−１６３５７６号公報 特開２００９−１１３３８８号公報 特開２００９−２９８１２３号公報 特開２０１０−２４０９６９号公報

株式会社技術情報協会編 立体加飾成型技術の徹底比較

本発明が解決しようとする課題は、記述の自動車内装部材等に使用される三次元加飾成型物に於いて、主としてフィルムインサート成型処方に使用される加飾フィルムに関するものである。

従前よりフィルムインサート成型用に使用されているアクリル樹脂系のフィルムには記述の如く以下の問題点がある。第１には、表面硬度がＢ〜ＨＢと低く保護コートをしても自動車内装の表面硬度物性をクリア出来ないという課題がある。第２には、深絞り加工時に加熱白化現象が発生し易いという課題がある。第３には、アクリルフィルム用の印刷インキの耐熱性が低い為、印刷面に射出成型でバックアップ成型する場合、ゲート部位でインキが溶融していわゆるＷａｓｈ ｏｕｔ現象が起り易いという課題がある。

上記第１、第２の課題に対してはメタクリル樹脂とアクリルゴムの混合ポリマーを表層としたアクリル樹脂系の多層フィルムを使用して加飾フィルムを作成する事例がある。又、第３の課題に対してはメタクリル樹脂を第１層として第２層にポリカーボネート樹脂を使用した二層フィルムを作成して第二層面に耐熱インキで印刷を施す処方が上市されている。

しかしながら上記処方に於いても、アクリル樹脂系の多層フィルムでは成型時のＷａｓｈ ｏｕｔ現象は解消出来ないという課題があり又、メタクリル樹脂とポリカーボネート樹脂の二層フィルムでは、耐候性が不十分、表面硬度が低い、トリミング性が悪い等の課題がある。

ドライ加飾成型法、特にはフィルムインサート成型法に使用される加飾フィルムのベースフィルムに於いて、従前のアクリルフィルム、並びに近年上市されている多層アクリルフィルム、又、メタクリル樹脂とポリカーボネート樹脂の二層フィルムには記述の如くいまだ多くの課題がある。

本発明者は既述の諸課題を解決するために、第１にベースフィルムの基本構成をアクリル系樹脂とポリカーボネート樹脂の二層構造による複合フィルムとした。

第２には、既述したメタクリル樹脂とポリカーボネート樹脂の二層フィルムは、アクリル樹脂層の組成がメタクリル樹脂であることから複雑で深絞り形状の成型部材ではトリミング時にクラックが発生し易いという課題があった。この課題を解決する為に、本発明者は第一層の組成をより弾性のあるものにすることに着目し、メタクリル樹脂とアクリルゴム含有重合体の混合ポリマーにすることにした。第一層のアクリル樹脂層に弾性を持たせることにより、複雑で深絞り形状の成型物でもトリミイグ時のクラックの発生を大巾に低減することを可能とした。

第３には、耐候性の向上と表面硬度のアップを図るため第一層の厚さを重量％で７０％〜９０％と厚くし、第二層のポリカーボネート樹脂層を重量％で１０％〜３０％と薄くすることによりこの課題も解決することを可能とした。ここで該フィルムの総厚は１００μ〜４５０μが適正である。

第４には、第二層のポリカーボネート樹脂層に耐熱性のインキを使用して印刷を施すことにより、バックアップ成型時にインキ流れによるＷａｓｈ ｏｕｔ現象を改善することも可能とした。さらには、バックアップ樹脂にＡＢＳ樹脂とポリカーボネート樹脂の混合ポリマーを、又１００％ポリカーボネート樹脂を使用することを可能とし、成型部材の軽量化をも可能とした。

本発明により作成された三次元加飾成型用の複合フィルムは複雑で深絞り形状の自動車内装用成型部材に於いても成型性に優れ、トリミング不良が少なく、バックアップ成型時のＷａｓｈ ｏｕｔ現象も改善され製品歩留まりが大幅に向上するという効果が得られた。さらには、高透明で印刷適性に優れることからデザイン性に優れ、且つ耐候性等の品質面でも高い評価のある製品を提供するという効果も得られた。

本発明に係わる三次元加飾成型用複合フィルムを示す断面図である。 本発明に係わる三次元加飾成型用複合フィルムによる加飾フィルムを示す断面図である。 本発明に係わる三次元加飾成型用複合フィルムの表面に保護塗膜層を施した加飾フィルムを示す断面図である。

以下、本発明を実施するための形態について図面を参照しながら詳細に説明する。
ここで、図１は本実施形態に係わる自動車内装用等の三次元加飾成型物に使用する複合フィルムの断面図である。図２は本実施形態に係わる自動車内装用等の三次元加飾成型物に使用する複合フィルムによる加飾フィルムの断面図である。図３は本実施形態に係わる自動車内装用等の三次元加飾成型物に使用する複合フィルムの表面に保護塗膜層を施した加飾フィルムの断面図である。

本実施形態に係わる複合フィルムの作成にあたり、第一層の弾性アクリル樹脂層（１）に使用するポリマーには、メタクリル樹脂７０重量％とアクリルゴム含有重合体３０重量％を混合して得られた弾性アクリルポリマーを選択した。該混合ポリマーの選択にあたっては、アクリルゴム含有重合体の混合比率は比率が２０重量％以下であると弾性が低く割れ易くなり、又４０重量％以上であると表面硬度がＨ以下と低くなるため２０重量％〜４０重量％が望ましい。

上記弾性アクリルポリマーは押し出し加工性に優れており柔軟で割れ難く、一般のメタクリル系アクリル樹脂ではフィルム化が困難であった４００μ以下のフィルムの生産が可能である。

上記弾性アクイルポリマーにより作成されたアクリルフィルムは光線透過率が９２％以上あり高透明で且つ表面硬度がＨ＜と高く、耐候性にも優れると共に深絞り成形性にも優れることから、自動車内装用等の加飾成型用フィルムとして基本的な適正があるものである。

次に本実施形態に係わる三次元加飾成型用複合フィルムＩの作成にあたり、（２）の第二層には高耐候性のポリカーボネートポリマーを使用することとし、（１）の第一層に上記弾性アクリルポリマーを使用して二層押し出し成型法により、総厚３００μの複合フィルムＩを作成した。該複合フィルムＩに於いて、第一層の比率は８５重量％とし、第二層の比率を１５重量％とした。

ここで、第一層と第二層の比率では第一層の弾性アクリル樹脂層は７０〜９０重量％が望ましく、第二層のポリカーボネート樹脂層は１０〜３０重量％が望ましい。
第一層の弾性アクリル樹脂層が７０重量％以下になると耐候性が低くなると共に表面硬度がＨ以下となり、自動車内装部材としての品質基準をクリア出来なくなる。
又、第二層のポリカーボネート樹脂層が１０重量％以下になるとトリミング加工時にクラックが発生し易くなると共に深絞り成型加工性が悪くなる。

上記複合フィルムＩの作成にあたって該フィルムの総厚は１００μ〜４５０μが適正である。１００μ以下であるとフィルムインサート成型加工での取り扱い性が悪くなる。特に２５０％以上の深絞り成型品では深絞り部位の厚さが７０μ以下となり欠け易くなる。又、総厚が４５０μ以上になるとフィルムインサート成型での加工性が悪化して単位成型加工品の加工速度が低下し生産性が低くなると共に成型製品の重量がアップして軽量化に反することになる。

次に、上記形態により作成した三次元加飾成型用の複合フィルムＩの裏面にポリカーボネート樹脂用の耐熱性インキを使用して連続シルク印刷により所定の絵柄を印刷し厚さ１０μのシルク印刷層（３）を構成して、三次元加飾成型用の加飾フィルムＩＩを作成することとした。

該加飾フィルムを真空成型後不用部分をトリミングして所定のインサート成型用金型に挿入し、ポリカーボネート樹脂を射出成型してバックアップ加工を施し、三次元加飾成型物を作成した。該成型物ではゲート部位でのインキ流れによるＷａｓｈ ｏｕｔ現象は発生しないことが確認された。

次いで、上記処方により作成された三次元加飾成型物の表面にＵＶ系のクリア塗料をスプレイ塗装することにより、深みのある質感を有し且つ高品質の自動車内装用加飾成型物を提供するものとなった。

又、上記複合フィルムＩの裏面にポリカーボネート用グラビアインキを使用してグラビア印刷により厚さ５μのグラビア印刷層（４）を作成後、該複合フィルムＩの表面にウレタン変性アクリル塗料を塗工して保護塗膜層（５）を形成して加飾フィルムＩＩＩを作成することとした。

上記三次元加飾成型用の加飾フィルムＩＩ、並びにＩＩＩは、３００％以上の深絞り成型性に優れておりトリミング加工時のクラック発生がないことから、複雑な形状の成型物に適性があると共に薄型の成型物の提供を可能としたことから、ＩＴ機器や自動車内装部材の軽量化にも資するものとなった。さらには、表層のアクリル樹脂層を厚くしたことから耐候性にも優れ、表面硬度もＨ以上あり自動車の内装部材としての品質物性面でも問題の無い成型部材を提供するものとなった。

始めに、複合フィルムＩの作成にあたり、第一層（１）に使用する弾性アクリル樹脂には、メタクリル樹脂７０重量％、アクリルゴム含有重合体３０重量％の三菱レイヨン株式会社製の弾性アクリル樹脂混合ポリマーを使用することとした。

次いで、第二層（２）には出光ユニテック株式会社製の高耐候性ポリカーボネートポリマーを使用することとし、第一層（１）の重量％を８５％、第二層（２）の重量％を１５％の比率で二層押し出し成型法により、総厚３００μの三次元加飾成型用複合フィルムＩを作成した。

次に、上記三次元加飾成型用複合フィルムＩの裏面にインサート成型用の耐熱インキ（帝国インキ株式会社製ＩＰＸインキ）を使用して連続シルク印刷方式により、厚さ１０μのシルク印刷層（３）を形成して三次元加飾成型用加飾フィルムＩＩを作成した。

次いで、上記三次元加飾成型用複合フィルムＩの裏面にポリカーボネート用インキによりグラビア印刷方式で厚さ５ミクロンのグラビア印刷層（４）を形成した後、弾性アクリル樹脂層（１）の表面にウレタン変性アクリル塗料による保護塗膜層（５）を形成して三次元加飾成型用加飾フィルムＩＩＩを作成した。

本発明により作成された実施例１の三次元加飾成型用複合フィルムは、３００％以上の深絞り成型性に優れトリミング加工性にも優れることから複雑な形状の成型物に於いても、クラックの発生等による不良品の発生率が大巾に改善されるという効果がえられた。又、耐熱印刷性に優れることからインサート成型加工時のインキ流れによるＷａｓｈ ｏｕｔ現象が改善され、ポリカーボネート樹脂によるバックアップ成型を可能としたことから成型部材の軽量化にも資するものとなった。さらには、耐候性が良く表面硬度等の品質物性にも優れることから、ＩＴ機器の筐体並びに自動車内装用の三次元加飾成型物用の加飾フィルムとして部材の高度化に深く寄与するものとなると共に軽量化にも寄与するものとなった。

（１） 弾性アクリル樹脂層
（２） 高耐候性ポリカーボネート樹脂層
（３） シルク印刷層
（４） グラビア印刷層
（５） 保護塗膜層
Ｉ 三次元加飾成型用複合フィルム
ＩＩ 三次元加飾成型用複合フィルムの裏面印刷による加飾フィルム
ＩＩＩ 三次元加飾成型用複合フィルムの表面に保護塗膜層を施した加飾フィルム

Claims (2)

1. メタクリル樹脂６０〜８０重量％とアクリルゴム含有重合体４０〜２０重量％の混合ポリマーからなるアクリル樹脂層を第一層とし、ポリカーボネート樹脂層を第二層としてなる厚さ１００μ〜４５０μの複合フィルムに於いて、第一層の重量％が７０％〜９０％であり、第二層の重量％が１０％〜３０％であることを特徴とする三次元加飾成型用複合フィルム。
2. 請求項１記載の複合フィルムに於いて第一層と第二層が二層押出し成型法により一体化して作成されたことを特徴とする請求項１記載の三次元加飾成型用複合フィルム。

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