JP2020090074A - プラスチック複合製品及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】耐衝撃性、粘弾性特性及び好適な表面特性を備えるプラスチック複合製品の提供。【解決手段】好適な特性を備えるプラスチック複合製品として、粘弾性を有するウレタン系成形体であるゲル体と、軟質アクリル系成形体であって前記ゲル体の少なくとも一部を収容するように開放されるキャビティを備える外皮と、を備え、前記ゲル体は前記キャビティの少なくとも一部を充填するように備えられ、前記ゲル体の前記キャビティの内表面に当接する第１の面は、前記ゲル体の粘着性により前記内表面に一体化されており、前記ゲル体の前記キャビティの前記内表面に当接しない第２の面は、ウレタン系被膜を備え、前記外皮に対する外力の印加に伴い前記外皮とともに前記ゲル体が変形するように構成されている、プラスチック複合製品を提供する。【選択図】なし

Description

本明細書は、異なるプラスチック材料の複合製品及びその製造方法に関する。

従来、ヒトなどの動物個体の一部を、その意思表示のために接触させる接触部位を備える意思表示関連製品がある。かかる意思表示関連製品としては、例えば、スイッチ、ボタン、レバー、キーボード、ディスプレイパネル等が挙げられる。このような部材は、一般には、プラスチック材料等から構成されており、その接触に基づく圧力、温度、形状、位置等の変化を検知して、電気的信号に変換するなどして、意思表示に基づくプロセスを開始できるようになっている。

また、こうした意思表示関連製品のほか、意図的及び／又は非意図的に動物個体の少なくとも一部が接触することが予定される被接触部位を備える製品（以下、他製品ともいう。）もある。かかる製品としては、例えば、家具、医療機器、介護機器、ロボット、玩具、パソコン周辺機器、文具、オフィス用品、日用品、電化製品、車両の内装材等など様々であるが、こうした製品の被接触部位において、プラスチック材料が用いられることも多くなってきている。

意思表示関連製品にあっては、意思表示のために接触される手足などの個体の一部が繰り返し触れるのに適した耐衝撃性が求められる。このため、比較的硬質で剛性を備えるプラスチック材料で構成されたり、あるいは用途によっては、逆に柔軟であっても強度と耐汚染性を備えるシリコン樹脂材料などで構成されたりしている。また、他製品にあっては、その被接触部位の果たすべき機能性によって様々な特性（例えば、硬度、弾性、柔軟性等）が、プラスチック材料によって実現されるようになっている。例えば、遊技機の分野においては、視覚的に斬新な演出効果を得ることができる押圧操作可能なボタンカバーが知られている（特許文献１）。

特開２０１８−０００２２５号公報

しかしながら、意思表示関連製品は、ヒトが接触する部材である以上、耐衝撃性や耐汚染性などのほか、従来にない意思表示性能や触感、操作感等が求められる場合もある。例えば、意思表示のための手足が接触する際の押圧力によって意思表示レベルの変化を付与が可能な粘弾性を有することや、接触する方向性に関わらず、意思表示の入力が可能であるとか、従来にない感触や動作で意思表示が可能であるとか等が挙げられる。

また、他製品においても、例えば、適切な粘弾性や耐衝撃性を有しつつ、適切な表面特性、すなわち、非粘着性、透明性、耐汚染性など、動物個体に接触時の接触時に不快感を与えないような表面特性を備えることも要請されるようになっている。また、特許文献１に開示されるボタンカバーは、適切な粘弾性の発現は困難であった。

現在までのところ、耐衝撃性と意図した粘弾性を有しつつ好適な表面特性を備える一体成形体が提供されていない。

本明細書は、かかる課題に鑑み、耐衝撃性、粘弾性特性及び好適な表面特性を備えるプラスチック複合製品を提供する。

本発明者らは、粘弾性特性を有するゲルと、その粘弾性に追従しかつ適切な表面特性を発揮できるプラスチック外皮を種々検討したところ、ウレタンゲルの粘弾性と軟質アクリル樹脂外皮の表面特性との組合せが好適であることを見出した。また、本発明者らはウレタンゲルと軟質アクリル樹脂外皮とを一体成形することで、耐衝撃性、粘弾性及び好適な表面特性を発揮できるプラスチック複合製品を提供できることを見出した。本明細書は、これらの知見に基づき以下の手段を提供する。

（１）粘弾性を有するウレタン系成形体であるゲル体と、
所定の三次元形状を有し軟質アクリル系成形体であって前記ゲル体の少なくとも一部を収容するように開放されるキャビティを備える外皮と、
を備え、
前記ゲル体は前記キャビティの少なくとも一部を充填するように備えられ、
前記ゲル体の前記キャビティの内表面に当接する第１の面は、前記ゲル体の粘着性により前記内表面に一体化されており、
前記ゲル体の前記キャビティの前記内表面に当接しない第２の面は、ウレタン系被膜を備え、
前記外皮に対する外力の印加に伴い前記外皮とともに前記ゲル体が変形するように構成されている、プラスチック複合製品。
（２）前記ゲル体の前記第２の面の少なくとも一部によって規定されるとともに前記ゲル体の外方に開放された内部キャビティを備える、（１）に記載の複合製品。
（３）前記内部キャビティには、前記ゲル体の変形に伴って弾性変形する弾性部材を備える、（２）に記載の複合製品。
（４）前記弾性部材は、弾性変形可能なプラスチック成形体である、（３）に記載の複合製品。
（５）前記外皮は透光性を有し、前記外皮の内表面に印刷層を備える、（１）〜（４）のいずれかに記載の複合製品。
（６）前記ゲル体及び前記外皮は透光性を有する、（１）〜（５）のいずれかに記載の複合製品。
（７）さらに、前記ゲル体の前記第２の面の少なくとも一部を介して光を透過させる光照射デバイスを備える、（１）〜（６）のいずれかに記載の複合製品。
（８）前記ウレタン系成形体は、エーテル系ウレタン樹脂成形体である、（１）〜（７）のいずれかに記載の複合製品。
（９）前記ウレタン系被膜は、エーテル系ウレタン樹脂被膜である、（１）〜（８）のいずれかに記載の複合製品。
（１０）プラスチック複合製品の製造方法であって、
軟質アクリル系成形体である外皮であって開放されたキャビティを備える外皮の前記キャビティに対し、ウレタン系樹脂材料を供給して前記ウレタン系樹脂材料を硬化させて前記外皮の前記キャビティの少なくとも一部を充填するようにウレタン系樹脂のゲル体を一体化する工程と、
前記ゲル体の前記キャビティの内表面に当接しない面にウレタン系被膜を形成する工程と、
を備える、製造方法。
（１１）前記外皮は透光性であり、前記一体化工程に先立って、前記外皮の前記内表面に１又は２以上の可視要素を付与する工程を備える、（１０）に記載の製造方法。
（１２）前記一体化工程は、前記キャビティに供給されたウレタン系樹脂材料に入れ子を配置して、前記ゲル体の前記キャビティの前記内表面に当接しない面の少なくとも一部によって規定されるとともに前記ゲル体の外方に開放された内部キャビティを形成する工程である、（１０）又は１１に記載の製造方法。

本明細書に開示されるプラスチック複合製品の一例を示す図である。 図１に示すプラスチック複合製品の各部材を示す図である。 図１に示すプラスチック複合製品に外力を付加した状態の一例を示す図である。 図１に示すプラスチック複合製品に外力を付加した状態の他の一例を示す図である。

本明細書の開示は、プラスチック複合製品及びその製造方法に関する。本明細書に開示される複合製品は、意図した粘弾性を有する内部部材と好適な表面特性を有する外皮部材とを組みあわせた一体成形により、意思表示関連製品としても他製品としても耐衝撃性、粘弾性及び表面特性を備えるプラスチック複合製品となっている。かかる複合製品は、意思表示関連製品として従来にない操作性と感触を備えることができるほか、他製品としても、耐衝撃性と粘弾性と表面特性を一挙に発揮できる。また複合製品は、外皮に対する外力の印加に伴い、ゲル体が変形するように構成されるため、この変形を意思表示プロセスに適用したり、動物個体の少なくとも一部を保持し、保護等するように適用することができる。さらに、本複合製品は、外皮によってゲル本体が一体性良く被覆されているため、ゲル本体の粘弾性を高い自由度で設定することができる。以下、本明細書の開示について適宜図面を参照しながら説明する。

なお、本明細書において、「意思表示関連製品」としては、家具、住宅設備、医療機器、介護機器、ロボット、玩具、パソコン周辺機器、文具、オフィス用品、日用品、電化製品、車両等の輸送体の内装設備等などにおけるボタン、スイッチ、キー、レバー、ハンドル等の被接触部材（ただし、後述するアミューズメント機器における被接触部材を除く。）が挙げられる。

また、他の意思表示関連製品としては、パチンコ、ゲーム機器などのアミューズメント機器におけるボタン、スイッチ、キー、レバー、ハンドル等の被接触部材が挙げられる。

また、本明細書において、「他製品」としては、上記した意思表示に関連しない、家具、住宅設備、医療機器、介護機器、ロボット、玩具、パソコン周辺機器、文具、オフィス用品、日用品、電化製品、車両等の輸送体の内装設備等などにおける接触部材が挙げられる。

（プラスチック複合製品）
図１及び図２に例示するように、本明細書に開示されるプラスチック複合製品（以下、本複合製品ともいう。）２は、所定の三次元形状を有し粘弾性を有するウレタン系成形体であるゲル体１０と、軟質アクリル系成形体であって前記ゲル体１０の少なくとも一部を収容するように開放されるキャビティ６０を備える外皮４０と、を備えている。本複合製品２において、外皮４０が、ヒトなどの動物個体の少なくとも一部によって接触される被接触部位を構成する。

（ゲル体）
本複合製品２においては、例えば、図１及び図２に示すように、ゲル体１０は、所定の三次元形状を有している。かかる三次元形状については限定するものではないが、意思表示関連製品及び他製品において用途に応じた三次元形状を備えることができる。例えば、スイッチ、ボタン等には、直方体状、立方体状、半球状等の公知のこうした部材の形状を備えることができる。ゲル体１０の三次元形状は、本複合製品の三次元形状に相似するか本複合製品の主要な一部を構成することができる。

ゲル体１０は、所望の粘弾性を備えることができる。ゲル体１０が備える粘弾性は、意思表示関連製品及び他製品において用途に応じて適宜設定することができる。例えば、一般的に低反発とされる特性を発揮するように粘弾性を調整することもできる。

ゲル体１０は、ウレタン系成形体であり、ウレタン系樹脂材料を硬化して得られる硬化物。ウレタン系成形体であるゲル体１０は、通常、表面は粘着性を示し、組成等の選択により、意図した粘弾性、例えば低反発性や高反発性などの特性を発揮させるようにすることができる。以下、ゲル体１０の原料としてのウレタン系樹脂材料について説明する。

（ウレタン系樹脂材料）
ウレタン系樹脂材料としては、特に限定されるものではなく、ゲル体１０を得られるように調製された材料を用いることができる。ウレタン系樹脂材料は、例えば、ポリオール、ポリイソシアネート及び触媒を混合したエーテル系ウレタン樹脂材料などを挙げることができる。こうしたウレタン系樹脂材料は、可塑剤を含むことができる。

（ポリオール）
ポリオールは、１つの分子に２個以上の水酸基を有する化合物であり、通常のウレタン系樹脂の製造に使用されるものであればよく、特に限定されない。例えば、ポリエステルポリオール、ポリエーテルポリオール等が挙げられ、好適には、ポリエーテルポリオールを用いることができる。ポリエーテルポリオールを用いることで、好適な粘弾性が得られた易くなる。

ポリエステルポリオールとしては、多価アルコールと多価カルボン酸との縮合反応により得られるものがある。多価アルコールとしては、例えば、エチレングリコール、プロピレングリコール、ブタンジオール、ブチレングリコール、グリセリン、トリメチロールプロパン等が挙げられ、これらを１種又は２種以上併用して用いることが可能である。多価カルボン酸としては、例えば、グルタル酸、アジピン酸、マレイン酸、テレフタル酸、イソフタル酸等が挙げられ、これらを１種又は２種以上併用して用いることが可能である。さらに、カプロラクトン、メチルバレロラクトン等を開環縮合して得られるポリエステルポリオールが挙げられる。

ポリエーテルポリオールとしては、例えば、エチレングリコール、プロピレングリコール、ジエチレングリコール、グリセリン、トリメチロールプロパン、ソルビトール等の多価アルコールに、エチレンオキサイド、プロピレンオキサイド、トリメチレンオキサイド等のオキサイドを付加重合させたものが挙げられ、これらを１種又は２種以上併用して用いることが可能である。

なお、ポリオールの重量平均分子量、官能基数及び水酸基価は、良好なウレタン系樹脂を製造することが可能な数値であればよく、特に限定されるものではない。例えば、重量平均分子量であれば、３０００〜７０００であることが好ましく、官能基数であれば、２〜４であることが好ましく、水酸基価であれば、２７〜５６であることが好ましい。

（ポリイソシアネート）
ポリイソシアネートは、１つの分子に２個以上のイソシアネート基を有する化合物であり、通常のウレタン系樹脂の製造に使用されるものであればよく、特に限定されない。例えば、芳香族イソシアネート、脂肪族イソシアネート、脂環族イソシアネート等が挙げられ、好適には、脂肪族イソシアネートを用いることができる。

芳香族イソシアネートとしては、例えば、トリレンジイソシアネート（ＴＤＩ）、４，４−ジフェニルメタンジイソシアネート（ＭＤＩ）、ポリメリックＭＤＩ（クルードＭＤＩ）、キシリレンジイソシアネート、１，５−ナフタレンジイソシアネート等が挙げられる。脂肪族イソシアネートとしては、例えば、ヘキサメチレンジイソシアネート（ＨＤＩ）、イソプロピレンジイソシアネート、メチレンジイソシアネート等が挙げられる。脂環族イソシアネートとしては、例えば、シクロヘキサン−１，４−ジイソシアネート、イソホロンジイソシアネート、水添ＭＤＩ等が挙げられる。好適には、ヘキサメチレンジイソシアネート（ＨＤＩ）を用いることができる。これら種々のポリイソシアネートのうちの１種又は２種以上を併用したものを用いることが可能である。なお、これらポリイソシアネートから得られるイソシアネートプレポリマーを用いることも可能である。

ウレタン系樹脂材料におけるポリオールとポリイソシアネートとの配合量の比率は、ポリオール中の全活性水素基濃度に対する、ポリイソシアネート中のイソシアネート基濃度の当量比の百分率、いわゆる、イソシアネートインデックスによって示すことができる。ウレタン系樹脂材料のイソシアネートインデックスは、特に限定されるものではなく、目的に応じて選択することができる。

例えば、ウレタンゲルを成形する場合のウレタン系樹脂材料のイソシアネートインデックスにおいては、低すぎるとゲル状に成形されず、高すぎると良好な応力分散性が得られないため、６５以上、かつ８５以下とすることが好ましい。さらに言えば、７０以上、かつ７５以下とすることが好ましい。

また、例えば、エッチ・アンド・ケー株式会社製のハイキャスト３４２３を用いる場合には、ポリオールを主成分とするＡ剤１００質量部に対して、ポリイソシアネートを主成分とするＢ剤を５〜３０質量部とすることができ、さらに好ましくは５〜２５質量部とすることができる。ポリオールとポリイソシアネートとは、これらの配合量の比率又はこれらと同程度のイソシアネートインデックスとなる配合量の比率で用いることが好ましい。

（触媒）
触媒は、通常のウレタン系樹脂の製造に使用されるものであればよく、特に限定されない。例えば、アミン系触媒、有機金属系触媒等が挙げられる。アミン系触媒としては、例えば、トリエチレンジアミン、ジエタノールアミン、ジメチルアミノモノフォリン、Ｎ−エチルモルホリン等が挙げられる。有機金属系触媒としては、例えば、スターナスオクトエート、ジブチルチンジラウレート、オクテン酸鉛、オクチル酸カリウム等が挙げられる。これら種々の触媒のうちの１種又は２種以上を併用したものを用いることが可能である。なお、触媒の配合量は、例えば、ウレタン系樹脂材料でのポリオールの合計量を１００質量部とした場合に、０．０５〜３質量部であることが好ましい。

（可塑剤）
可塑剤は、ウレタンゲルの材料として通常使用されるものであればよく、特に限定されない。例えば、フタル酸エステル、アジピン酸エステル、トリメリット酸エステル、リン酸エステル等が挙げられる。なお、可塑剤の配合量は、例えば、ウレタンゲルの材料でのポリオールの合計量を１００質量部とした場合に、５０〜２００質量部であることが好ましい。

ウレタン系樹脂材料には、その他の成分を添加することができ、目的に応じて適宜選択することができる。その他の成分としては、例えば、着色剤、酸化防止剤、紫外線吸収剤、鎖延長剤、充填剤等を挙げることができる。

ウレタン系樹脂材料の調製方法は、特に限定されるものではなく、通常のウレタン系樹脂材料の製造に用いられるものであればよい。例えば、材料を一度に混合する方法である、いわゆる、ワンショット法や、ポリイソシアネートから得られるイソシアネートプレポリマーを用いる方法、いわゆる、プレポリマー法等の種々の方法を用いることが可能である。ウレタン系成形体であるゲル体の製造については、後段にて説明する。

（外皮）
図１に例示するように、本複合製品２において、外皮４０は、所定の三次元形状を有している。かかる三次元形状については限定するものではないが、意思表示関連製品及び他製品において用途に応じた三次元形状を備えることができる。例えば、スイッチ、ボタン等には、既述のとおりの公知のこうした部材の形状を備えることができる。外皮４０の三次元形状は、本複合製品の三次元形状に相似するか本複合製品の主要な一部を構成することができる。また、外皮４０は、ゲル体１０の少なくとも一部を収容するように開放されるキャビティ６０を備えることができる。すなわち、外皮４０は、ゲル体１０の少なくとも一部を囲繞するようなシェル状形態を備えることができる。したがって、外皮４０の形状は、ゲル体１０の形状及びその被収容部位形状に依存する場合がある。

外皮４０は、軟質アクリル系樹脂材料の成形体（軟質アクリル系成形体）である。軟質アクリル系成形体の特性ある耐衝撃性、柔軟性のほか、透明性（透光性）等を発揮しつつ、ゲル体１０を保護し良く追従して全体として粘弾性と耐衝撃性と好適な表面特性を発揮させることができる。軟質アクリル系樹脂材料からなる外皮４０の表面は、好適な平滑性、摩耗性、触感が得られるように成形し、あるいは塗装することで、好適な表面特性を発揮させることができる。以下、外皮４０を構成する軟質アクリル系樹脂材料について説明する。

（軟質アクリル系樹脂材料）
軟質アクリル系樹脂材料（以下、単に、アクリル系樹脂材料ともいう。）は、アクリル系樹脂を必須として含む組成物を、ゲル化して得られる透明で柔軟な樹脂材料である。

アクリル系樹脂材料におけるアクリル系樹脂としては、特に限定するものではないが、例えば、（メタ）アクリル酸エステル類を主構成モノマーとして重合されたものを用いることができ、これらの単独重合体、およびこれらと共重合可能なモノマーとの共重合体が例示され、これら単独重合体及び共重合体から選ばれる１種、または２種以上を併用して用いることができる。（メタ）アクリル酸エステル類としては、アクリル酸メチル、メタアクリル酸メチル、アクリル酸エチル、メタアクリル酸エチル、メタクリル酸ブチル等が好ましく用いられる。（メタ）アクリル酸エステル類と共重合可能なモノマーには特に限定は無いが、例えば、（メタ）アクリル酸、マレイン酸等の不飽和カルボン酸及びこれらのエステル類、酢酸ビニル、プロピオン酸ビニル等のビニルエステル類、スルホン酸ビニル、アクリルアミドｔ−ブチルスルホン酸などのスルホン酸系モノマー、（メタ）アクリロニトリル等のシアン化ビニル類、メチルビニルエーテル等のビニルエーテル類、（メタ）アクリルアミド、Ｎ−メチロール（メタ）アクリルアミド等の不飽和アミド類、エチレン及びプロピレン等のα−オレフィン類、塩化ビニル、フッ化ビニル、フッ化ビニリデン等の含ハロゲンα、β−不飽和モノマー類、（メタ）アクリル酸グリシジル、エタクリル酸グリシジル等のグリシジルエステル類、アリルグリシジルエーテル等のグリシジルエーテル類、パーフルオロアルキル（メタ）アクリレート類、ヒドロキシエチル（メタ）アクリレート等のヒドロキシアルキル（メタ）アクリレート類、ポリシロキサン基含有（メタ）アクリレート類などから、適宜選択して用いることができる。ここで、アクリル系樹脂として共重合体樹脂のみを用いる場合、或いは、（メタ）アクリル酸エステル類の単独重合体と共重合体とを併用して用いる場合、アクリル系樹脂を構成するモノマーの内、（メタ）アクリル酸エステル類モノマーが５０ｍｏｌ％以上であることが好ましく、６０ｍｏｌ％以上であることがより好ましく、７０ｍｏｌ％以上であることがさらに好ましく、８０ｍｏｌ％以上であることがなお好ましく、９０ｍｏｌ％以上であることが一層好ましく、９９ｍｏｌ％以上であることがより一層好ましく、１００ｍｏｌ％であってもよい。

アクリル系樹脂としては、ポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）をＡブロックとし、ポリｎ−ブチルアクリレート（ＰｎＢＡ）をＢブロックとする、Ａ−Ｂ−Ａタイプ又はＡ−Ｂタイプブロック共重合体を用いることができる。かかる共重合体は、リビングアニオン重合法によって合成することができる。アクリル系樹脂としては、このようなブロック共重合体を好適な粘弾性を発揮するように１種又は２種以上を組みあわせて用いることができる。このようなブロック共重合体としては、ＬＡ２３３０、ＬＡ２２５０、ＬＡ２２７０、ＬＡ２１４０、ＬＡ１８９２等のアクリル樹脂（いずれも、株式会社クラレ製）を挙げることができる。なかでも、ＬＡ２２５０及びＬＡ２１４０を挙げることができ、これらをＬＡ２２５０：ＬＡ２１４０を、例えば、９０質量部〜６０質量部：１０質量部〜４０質量部、また例えば、８０質量部〜６０質量部：２０質量部〜４０質量部、また例えば、７５質量部〜６５質量部：２５質量部〜３５質量部、また例えば、７０質量部：３０質量部で混合して用いることができる。

アクリル系樹脂材料は、微粒子状の粉末又はペレット状等とすることができる。

アクリル系樹脂材料は、必要に応じて上記したアクリル系樹脂以外の熱可塑性樹脂を含むことができる。アクリル系樹脂と相溶性を有する樹脂であれば特に限定されず、例えばポリ塩化ビニル樹脂、ポリ塩化ビニリデン樹脂、ポリ塩化ビニル系共重合体樹脂、ポリ塩化ビニリデン系共重合体樹脂、ポリウレタン樹脂、ポリウレタン系共重合体樹脂などを例示することができ、これらの熱可塑性樹脂から、１種あるいは２種以上選択して用いることができる。

アクリル系樹脂材料は、必要に応じて、難燃剤を含むことができる。難燃剤としては、特に限定するものではないが、リン酸エステル系難燃剤を用いることができる。かかる難燃剤としては、リン酸トリクレジル、リン酸トリフェニル、リン酸トリキシレニル、リン酸クレジルジフェニル、リン酸ジクレジルフェニル、リン酸トリプロピル、リン酸トリブチル、リン酸トリペンチルなどの非ハロゲンリン酸エステル系難燃剤、芳香族縮合リン酸エステルなどの非ハロゲン縮合リン酸エステル系難燃剤、リン酸トリスクロロエチル、リン酸トリス（１，３−ジクロロ−２−プロピル）などのハロゲン含有リン酸エステル系難燃剤等が挙げられる。なかでも、非ハロゲン縮合リン酸エステル系難燃剤を好ましく用いることができる。例えば、非ハロゲン縮合リン酸エステル系難燃剤としては、大八化学株式会社製のＰＸ−２００が挙げられる。かかる難燃剤は、上記したＰＭＭＡ−ＰｎＢＡ−ＰＭＭＡ−ＰＭＭＡタイプブロック共重合体やＰＭＭＡ−ＰｎＢＡタイプブロック共重合体との相溶性等が良好であり、意図した難燃性を発揮できるからである。このような難燃剤は、上記したアクリル樹脂１００質量部に対して、例えば、１質量部以上１０質量部以下含むことができ、また例えば、３質量部以上８質量部以下、また例えば、４質量部以上６質量部以下を含むことができる。難燃剤の含有量は、用いるアクリル樹脂や意図する難燃性等によって当業者であれば適宜設定することができる。

アクリル系樹脂材料は、さらに可塑剤を含むことができる。可塑剤としては、アクリル系樹脂と相溶性を有する可塑剤であれば特に限定は無く、フタル酸エステル系可塑剤、安息香酸エステル系可塑剤、シクロヘキサンジカルボン酸系可塑剤、ポリエステル系可塑剤、スルホン酸エステル系可塑剤、クエン酸エステル系可塑剤、エポキシ系可塑剤、アジピン酸エステル系可塑剤、トリメリット酸エステル系可塑剤、塩素化パラフィン可塑剤など、従来公知の可塑剤から１種、または２種以上選択して用いることができる。軟質アクリル樹脂層に可塑剤を含む場合、リン酸エステル化合物と可塑剤の合計量に対して、可塑剤の量が３〜４０質量％（複数種の可塑剤を含む場合はそれらを合わせて）であることが好ましい。可塑剤の量が３質量％未満では、添加による効果がほとんど得られないことがあり、４０質量％を超えると、ゲル体１０が劣化する場合がある。

アクリル系樹脂材料はまた、本発明の目的を阻害しない限りにおいて、粘着剤、着色剤、紫外線吸収剤、酸化防止剤、安定剤、抗菌剤、防黴剤、帯電防止剤などの添加剤を含んでもよい。

（ゲル体と外皮との複合形態）
図１及び図２に例示するように、本複合製品２においては、ゲル体１０は外皮４０のキャビティ６０の少なくとも一部を充填するように備えられている。ゲル体１０が、キャビティ６０のうちどの程度を充填するかは、本複合製品２の用途や機能等に応じて適宜決定される。外皮４０が、ゲル体１０を被覆して、全体としての粘弾性、耐衝撃性及び表面特性を確保できればよい。

ゲル体１０は、外皮４０のキャビティ６０の内表面に当接する第１の面１２を備えている。第１の面１２は、ゲル体１０の粘着性により内表面に複合化（一体化）されている。かかる複合形態は、後段で説明するように、成形された外皮４０のキャビティ６０にウレタン系樹脂材料を充填し硬化することによって得られるものであることが好ましい。硬化したゲル体１０は、硬化とともに、外皮４０のキャビティ６０の内表面に一体化される。

ゲル体１０の外皮４０のキャビティ６０の内表面に当接しない第２の面１４を備えている。第２の面１４は、例えば、図１及び図２に例示するように、ゲル体１０の開放された内部キャビティ２０の開放部分を縁取る周縁部の端面（底面）であってもよいし、ゲル体１０が備える内部キャビティ２０の内表面であってもよい。また、図１及び図２には例示しないが、外皮４０に収容されないゲル体１０の外表面であってもよい。

第２の面１４には、ウレタン系被膜３０を備えることができる。第２の面１４は、ゲル体１０が備える粘着性を有しており、概して、かかる粘着性自体は、本複合製品２を取り扱う場合において、避けることが好ましい。ウレタン系被膜３０は、ゲル体１０との密着性及び被覆性が良好である。かかるウレタン系被膜３０としては、ゲル体１０の第２の面１４を被覆することができれば特に限定されないが、ウレタン系樹脂材料のみからなることが好ましい。例えば、ゲル体１０を構成するウレタン系樹脂材料又はその同系統の材料を用いることが好ましい。例えばゲル体を構成するウレタン系樹脂材料が、エーテル系ウレタン樹脂である場合、ウレタン系被膜もエーテル系ウレタン樹脂材料であることが好ましい。かかるウレタン系被膜３０を形成できるコーティング剤は、種々のものが販売されており、例えば、エーテル系ウレタン樹脂材料のコーティング剤としては、エッチ・アンド・ケー株式会社製のハイ−メックス６５０４を用いることができる。

本複合製品２は、ゲル体１０と外皮４０とこうした複合形態を備える複合体であることから、粘弾性、耐衝撃性及び優れた表面特性を兼ね備え、外皮４０に対するヒトなどの動物個体の一部による外力の印加に伴い外皮４０とともにゲル体１０が変形するように構成される製品を提供できる。かかる複合製品は、意思表示関連製品としても他製品としても、有用である。意思表示関連製品においては、かかる外力によるゲル体１０の変形が、例えば意思表示動作として機能することができる。また、他製品においては、ゲル体１０の変形により、動物個体の一部を保持したり、保護したり、好適な反発感を提供することができる。

例えば、図１及び図２に例示する本複合製品２は、略立方体形状等で、ヒトの手指で把持できる程度の立体形状を備えるように形成されている。このため、本複合製品２を、その上部から下方に向けて外力を付与してもよいし、手指で上部から把持するようにしてもよいし、手指で側方から把持するようにしてもゲル体１０は、外皮４０によって拘束されない面方向に向けて変形する。したがって、ゲル体１０の予測される変形方向にかかる変形により押圧される部材を配置することで、全方向性でしかも操作動作が限定されない意思表示関連製品として構成できる。

また例えば、ウレタン系樹脂の弾性、軟質性、緩衝性、衝撃吸収性等の特性を利用して、防振・免震部材、衝撃吸収部材、クッション部材、吸音・防音部材等の用途に用いることができる。

（本複合製品の各種態様）
本複合製品２は、種々の態様を採ることができる。例えば、図１に例示するように、ゲル体１０の第２の面１４の少なくとも一部によって規定されるとともにゲル体１０の外方に開放された内部キャビティ２０を備えることができる。内部キャビティ２０を備えることで、当該キャビティ２０に、意図する用途や機能に応じた部材を収容しあるいは一体化したりすることができるほか、本複合製品２が備える粘弾性、触感、たわみ量等を調整したりすることができる。内部キャビティ２０の形状や大きさは、内部キャビティ２０によって複合製品２に対して付与することを意図する機能に応じて適宜決定される。

例えば、図１及び図２に例示するように、内部キャビティ２０には、ゲル体１０の変形に伴って変形する弾性部材５０を備えることができる。弾性部材５０を備えることで、本複合製品２が発揮する粘弾性を調整することができる。また、弾性部材５０を備えることで、当該部材５０を、電気的接触を可能とするスイッチング部材として用いることができる。例えば、図１及び図２に例示する本複合製品２によれば、図３及び図４に示すように、多様な動作で外皮４０に外力を印加しても、内部キャビティ２０内にある弾性部材５０を、確実に、弾性部材５０を下方に引き下げることができるため、弾性部材５０を有効にスイッチング部材などとして機能させることができる。弾性部材５０の形状、大きさ及びその弾性等は特に限定しないが、内部キャビティ２０の形状や大きさや、弾性部材５０によって複合製品２に付与したい機能に基づいて適宜決定される。

弾性部材５０は、弾性変形可能なプラスチック成形体であってもよい。かかるプラスチック成形体は、発泡体であってもよい。発泡体などの成形体であれば、ゲル体１０の種々の変形を受け止めて変形して有効なスイッチング部材として機能させることができる。

なお、内部キャビティ２０には、弾性部材５０でなく、ゲル体１０の変形に伴って変位する部材を備えていればよい。かかる部材でも、その変位を利用した意思表示関連製品を構成できる。また、内部キャビティ２０には、その他、複合製品２に付与することを意図する機能に応じた部材を備えることができる。

また、本複合製品２は、外皮４０が透光性を有するように構成してもよい。アクリル系樹脂材料は、種々のレベルで透光性を発揮することができる。外皮４０が透光性を有する場合、外皮４０の内表面に可視要素を含む印刷層を備えることができる。こうすることで、必要な表示や装飾が可能な本複合製品２を提供できる。また、かかる印刷層は、外皮４０で保護されるため、その表示性や装飾性が維持される。

また、本複合製品２は、ゲル体１０及び外皮４０が透光性を有するように構成してもよい。ウレタン系樹脂材料の組成等を調節して、ゲル体１０の透光性とすることは容易である。こうすることで、従来にない外観態様をさらに備える複合製品を提供することができる。また、ゲル体１０の第２の面１４の少なくとも一部を介して光を透過させる光照射デバイスを備えるようにすることで、光透過による表示や装飾が可能な本複合製品２を提供できる。光照射デバイスは、公知の光源等を有し、任意のパターンで配置される。光照射デバイスは、図１等に例示する形態において、ゲル体１０の第２の面１４のうち下面に相当する表面に配置されてもよいし、内部キャビティ２０の内表面に相当する面に配置されてもよい。

また、本複合製品２は、外皮４０の大きさが、ゲル体１０の全体を囲繞するものとし、外皮４０の開放側の周縁に他部材に取り付けるためのブラケット部７０を設けることができる。また、本複合製品２では、外皮４０がゲル体１０に対して十分に大きくして、外皮４０内であってゲル体１０が充填されないゲル体１０の下方側などにおいて光照射デバイスなどを配置できるゲル外部キャビティ８０を構成するようにしてもよい。

このほか、本複合製品２は、種々の態様を採ることができる。図１等に例示する形態は、立方体状の外形を備える外皮４０内の半球状のキャビィ６０に充填されるゲル体１０で構成したが、これに限定するものではなく、円柱状の外形を有する外皮４０内の円柱状のキャビティ６０に充填されるゲル体１０で構成されていてもよい。

また、図１等に例示する形態では、ゲル体１０の大きさを超えて外皮４０を構成するものとしたが、これに限定するものではない。外皮４０の大きさを超えてゲル体１０を備える形態も排除するものではない。

（本複合製品の製造方法）
本複合製品の製造方法は、軟質アクリル系成形体である外皮であって開放されたキャビティを備える外皮の前記キャビティに対し、ウレタン系樹脂材料を供給して前記ウレタン系樹脂材料を硬化させて前記外皮の前記キャビティの少なくとも一部を充填するようにウレタン系樹脂のゲル体を一体化する工程と、前記ゲル体の前記キャビティの内表面に当接しない面にウレタン系被膜を形成する工程と、を備えることができる。本製造方法によれば、本複合製品を、外皮とゲル体との一体性よく製造することができる。

本製造方法は、既に説明した本複合製品を製造するための種々の態様を採ることができる。例えば、外皮４０の内表面に印刷層を形成する場合には、ウレタン系樹脂材料を供給するのに先だって、外皮４０の内表面に１又は２以上の可視要素を付与する（印刷する）工程を備えることができる。また、ゲル体１０に内部キャビティ２０を形成する場合には、キャビティ６０に供給されたウレタン系樹脂材料の硬化前に入れ子を配置後に硬化させるようにする。こうすることで、ゲル体１０のキャビティ６０の内表面に当接しない面の少なくとも一部によって規定されるとともにゲル体１０の外方に開放された内部キャビティ２０を形成することができる。

軟質アクリル系成形体である外皮４０であって開放されたキャビティ６０を備える外皮４０は、既述のアクリル系樹脂材料を用いて公知の方法で製造することができる。

ウレタン系樹脂材料の硬化及び一体化工程においては、公知の樹脂材料の成形方法を採用できるが、例えば、インジェクション成形を用いることができる。成形型としては、特に限定されないが、例えば、金型や樹脂型等の成形型を用いることができる。

ウレタン系樹脂材料を硬化させる形態は、特に限定されない。例えば、加熱による硬化であってもよいし、光硬化又は自然硬化等であってもよい。また、成形型を用いる場合においては、例えば、型内で硬化反応を完結させてから取り出してもよいし、ある程度硬化した時点で型から取り出し、その後さらに硬化させてもよい。ウレタン系樹脂材料を硬化させるゲル化させる条件は、ウレタン系樹脂材料の組成や意図する粘弾性に応じて適宜設定することができる。

本製造方法によれば、硬化前のウレタン系樹脂材料を、外皮４０のキャビティ６０に対して供給するため、ウレタン系樹脂材料は外皮４０のキャビティ６０の内表面に一体となった状態で硬化する。すなわち、ゲル体１０の第１の面１２は、キャビティ６０の内表面に密着ないし一体化した状態で硬化する。両者は異種材料ではあるが、ゲル体１０の粘着性により隙間なく密着することができ、外皮４０はゲル体１０の粘着性を抑制して良好な表面特性を付与する。

ゲル体１０の内部キャビティ２０の内表面に当接しない面（第２の面１４）にウレタン系被膜を形成する工程においては、既述のウレタン系被膜を形成するためのコーティング剤を供給してウレタン系被膜を形成する。こうすることで、ゲル体１０の粘着性を抑制して、好適な表面特性を第２の面１４においても発揮させることができる。

以下、本発明を、実施例を挙げて具体的に説明するが、これらは本発明を限定するものではない。
図１及び図２に示す形状を備える軟質アクリル樹脂製の外皮状成形体を製造した。この外皮状成形体は、ヒトの手の略拳状の大きさを有し、立方体状の外形を有している。この成形体は、株式会社クラレ製のアクリル樹脂ＬＡ２２５０及び同ＬＡ２１４０を７０質量部：３０質量部の比率で混合し、さらに、これらの混合物１００質量部に対して大八化学株式会社製の芳香族縮合リン酸エステル系難燃剤であるＰＸ−２００を５質量部含むアクリル樹脂材料組成物の成形体である。当該成形体は、軟質アクリル樹脂材料組成物を用いた公知の方法で製造されたものであった。

軟質アクリル樹脂の成形体を、当該成形体の外形形状に一致するキャビティを有する成形型に配置して、Ａ液としてエッチ・アンド・ケー株式会社製のハイキャストＷ３４２３Ａ、Ｂ液として同ハイキャストＷ３４２３Ｂとを、１００：１５．２の質量比で混合して調製及びして原液を、外皮状成形体のキャビティの８分目あたりまで注入した。その後、図１及び図２に示す、ゲル体に半球状の内部キャビティを形成するための入れ子を充填した原液内に配置して型を閉じた後、約５０℃で約６０分間硬化させた。

その後、ウレタン系被膜材料としてのエッチ・アンド・ケー株式会社製のハイメックス６５０４WHITEを同量の水で希釈したコーティング液を調製し、このコーティング液をスプレーガンを用いて、入れ子を除去した後において露出されたゲル体表面に均一に塗布し、室温で２時間乾燥した。

乾燥後、内部キャビティの奥部に接着剤を塗布して、弾性部材として内部キャビティの形状の概ね倣った形状を備えるスポンジ体を接着して、図１及び図２に示す複合製品を得た。

得られた複合製品は、全体として光透過性を有する半透明な略立方体であり、外皮の立方体状部分のそのキャビティの内部には、低反発性のゲル体を含んでおり、図３及び図４に示すようにして外皮を押圧することで、一体性よく、変形するとともに意図して低反発性を示した。また、内部に備えたスポンジ体は、外皮の押圧に伴って変形又は変位して内部キャビティから下方に押し出された。

また、得られた複合製品は、手等による打撃に抵抗できる十分な耐衝撃性を有するとともに、好適な触感を備えていた。

２ 複合製品、１０ ゲル体、１２ 第１の面、１４ 第２の面、２０ 内部キャビティ、３０ ウレタン系被膜、４０ 外皮、５０ 弾性部材、６０ キャビティ、７０ ブラケット部、８０ ゲル外部キャビティ

Claims (12)

1. 粘弾性を有するウレタン系成形体であるゲル体と、
   所定の三次元形状を有し軟質アクリル系成形体であって前記ゲル体の少なくとも一部を収容するように開放されるキャビティを備える外皮と、
   を備え、
   前記ゲル体は前記キャビティの少なくとも一部を充填するように備えられ、
   前記ゲル体の前記キャビティの内表面に当接する第１の面は、前記ゲル体の粘着性により前記内表面に一体化されており、
   前記ゲル体の前記キャビティの前記内表面に当接しない第２の面は、ウレタン系被膜を備え、
   前記外皮に対する外力の印加に伴い前記外皮とともに前記ゲル体が変形するように構成されている、プラスチック複合製品。
2. 前記ゲル体の前記第２の面の少なくとも一部によって規定されるとともに前記ゲル体の外方に開放された内部キャビティを備える、請求項１に記載の複合製品。
3. 前記内部キャビティには、前記ゲル体の変形に伴って弾性変形する弾性部材を備える、請求項２に記載の複合製品。
4. 前記弾性部材は、弾性変形可能なプラスチック成形体である、請求項３に記載の複合製品。
5. 前記外皮は透光性を有し、前記外皮の内表面に印刷層を備える、請求項１〜４のいずれかに記載の複合製品。
6. 前記ゲル体及び前記外皮は透光性を有する、請求項１〜５のいずれかに記載の複合製品。
7. さらに、前記ゲル体の前記第２の面の少なくとも一部を介して光を透過させる光照射デバイスを備える、請求項１〜６のいずれかに記載の複合製品。
8. 前記ウレタン系成形体は、エーテル系ウレタン樹脂成形体である、請求項１〜７のいずれかに記載の複合製品。
9. 前記ウレタン系被膜は、エーテル系ウレタン樹脂被膜である、請求項１〜８のいずれかに記載の複合製品。
10. プラスチック複合製品の製造方法であって、
    軟質アクリル系成形体である外皮であって開放されたキャビティを備える外皮の前記キャビティに対し、ウレタン系樹脂材料を供給して前記ウレタン系樹脂材料を硬化させて前記外皮の前記キャビティの少なくとも一部を充填するようにウレタン系樹脂のゲル体を一体化する工程と、
    前記ゲル体の前記キャビティの内表面に当接しない面にウレタン系被膜を形成する工程と、
    を備える、製造方法。
11. 前記外皮は透光性であり、前記一体化工程に先立って、前記外皮の前記内表面に１又は２以上の可視要素を付与する工程を備える、請求項１０に記載の製造方法。
12. 前記一体化工程は、前記キャビティに供給されたウレタン系樹脂材料に入れ子を配置して、前記ゲル体の前記キャビティの前記内表面に当接しない面の少なくとも一部によって規定されるとともに前記ゲル体の外方に開放された内部キャビティを形成する工程である、請求項１０又は１１に記載の製造方法。