JP2020192787A - 積層フィルム - Google Patents
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Abstract
Description
かくして本発明によれば、下記(1)〜(14)が提供される。
(TmB−TmA)≧20℃ ・・・(1)
(ただし、TmAはA層のポリエステルの融点を示し、TmBはB層のポリエステルの融点を示す。)
(2)前記B層のMD方向の屈折率とTD方向の屈折率の差の絶対値が0.00〜0.06である上記1に記載の積層フィルム。
(3)前記B層に用いる結晶性ポリエステルの固有粘度が0.60以上である上記1または2に記載の積層フィルム。
(4)前記A層が結晶性ポリエステルを主体とした層である上記1〜3のいずれかに記載の積層フィルム。
(5)前記A層と前記B層の厚み比(XB/XA:但し、XAは前記A層の厚みの合計、XBは前記B層の厚みの合計)が1.5以上である上記1〜4のいずれかに記載の積層フィルム。
(6)上記1〜5のいずれかに記載の積層フィルムのB層側の表面に官能基を有する易接着層(C層)と、表面保護層および着色層からなる群より選ばれる少なくとも一つの機能層(D層)がこの順で積層された機能層付積層フィルム。
(7)前記C層の厚みが10nm〜200nmである上記6に記載の機能層付積層フィルム。
(8)前記着色層は着色剤を組成物の重量を基準として0.5重量%以上40重量%未満含有している上記6または7に記載の機能層付積層フィルム。
(9)前記表面保護層は熱硬化性樹脂または光硬化性樹脂からなる群より選ばれる少なくとも1種類の樹脂から主としてなる、上記6〜8のいずれかに記載の機能層付積層フィルム。
(10)上記6〜9のいずれかに記載の機能層付積層フィルムのC層側の表面に、着色層と表面保護層がこの順番で積層された塗装代替フィルム。
(11)上記1〜10に記載の積層フィルム、機能層付積層フィルムおよび塗装代替フィルムのA層側に金属または樹脂を積層したフィルム被覆積層体。
(12)上記11に記載のフィルム被覆積層体を用いてなる部材。
(13)金属部材の製造方法であって、上記1〜10に記載の積層フィルム、機能層付積層フィルムおよび塗装代替フィルムと、金属板とを用い、下記(2)式を満足する温度Tで加熱された金属板を、積層フィルムのA層側に熱圧着させてフィルム被覆金属積層体を得る製造方法。
TmA≦T≦TmB ・・・(2)
(ただし、TmAはA層のポリエステルの融点を示し、TmBはB層のポリエステルの融点を示す。)
(14)上記13に記載のフィルム被覆金属積層体をさらに冷間プレス成形する工程を含む金属部材の製造方法。
本発明における積層フィルムは、結晶性ポリエステルを主体とした厚み方向の屈折率が1.500未満のB層と、固有粘度が0.60以上であるポリエステルを主体とした厚みが5μm以上であるA層からなる積層フィルムであって、前記A層およびB層のポリエステルの融点が下記(1)式を満足する積層フィルムである。
(TmB−TmA)≧20℃ ・・・(1)
(ただし、TmAはA層のポリエステルの融点を示し、TmBはB層のポリエステルの融点を示す。)ここで、前記A層は、金属または樹脂との熱圧着によりフィルム被覆積層体を作成する際の接着層として機能するだけでなく、金属または樹脂との物理的接着で発生した応力を緩和させる機能を有する。一方、前記B層は、積層フィルムを作成するための複数の工程を経る上での基材として機能すると共に、前記A層が緩和させた金属または樹脂との物理的接着で発生した応力を前記B層のフィルム面内の配向により均一に面方向に分散させる機能を有する。前記A層およびB層がこのような機能を有することで、種々の金属および樹脂に対して優れた接着力を発現でき、しかも、車両の外装部品に求められる優れた外観意匠を発現することができる。以下、各層について詳しく説明する。
本発明におけるA層およびB層はポリエステルを主体とする。ここで「主体」とは、フィルム全体の重量を基準としてポリエステルが、好ましくは、60重量%以上、より好ましくは70重量%以上、さらに好ましくは80重量%以上、よりさらに好ましくは90重量%以上であることを示す。
本発明の積層フィルムのB層表面には易接着層C(C層)が積層されている形態が好ましい。該C層は積層フィルムと後述する機能層との密着性を良好にする機能を有する。また、該C層は、官能基を有することが優れる鮮映性を得る観点で好ましい。その原因は明らかではないが、官能基を有することで層間密着性が向上し、前記A層の応力緩和層としての効果と前記B層の緩和された応力の伝達を均一に面方向に分散させる効果が易接着層を介して機能層にも伝わりやすくなるためと推測される。
本発明の積層フィルムのB層表面には易接着層C(C層)を介して表面保護層および着色層からなる群より選ばれる少なくとも一つの機能層を有している形態が好ましい。また、本発明の積層フィルムのB層表面に、易接着層C(C層)、着色層、表面保護層がこの順番に積層されている形態がより好ましい。各層がこの順番に積層されることで、積層フィルムと機能層との密着が良好となり、さらに、優れた外観意匠を発現することができるため好ましい。
本発明における塗装代替フィルムは、機能層の表面に必要に応じて更なる積層を施してもよい。屋外使用時の汚れを防ぐ防汚層、製造工程のハンドリング性を向上させるための保護フィルムのラミネート等が例示される。特に表面保護層を半硬化状態で積層する際には、後工程のハンドリング性向上のため保護フィルムをラミネートすることが好ましい。保護フィルムは任意のタイミングで剥がしてよいが、金属板との熱圧着ラミネート、およびフィルム被覆金属積層体の冷間プレス成形を経たのちに剥がすのが防傷性の観点から好ましい。保護フィルムの種類としてはポリエチレン樹脂、ポリエステル樹脂、共重合ポリエステル樹脂、ポリプロピレン樹脂、ポリ塩化ビニル樹脂およびこれらの混合物からなるフィルムが例示されるが、成形性の観点からはポリエチレン樹脂、ポリ塩化ビニル樹脂、共重合ポリエステル樹脂が好ましい。フィルムの厚みは特に限定されないが、保護機能を十分発揮するためには15〜150μmの厚みのものが好ましい。
本発明におけるフィルム被覆樹脂積層体は、通常、前記積層フィルムを金型にセットして樹脂を射出するインサート成形によって製造される。
本発明におけるフィルム被覆金属積層体は、金属板と前記積層フィルムのA層側とを熱圧着により積層したものであり、特段ラミネートのための接着剤は使用しない。金属板は通常ロール状に巻きとられており、塗装代替フィルムもロール状で製品とすることができるため、それらを用いればロールtоロールでのラミネートが可能である。
上記の熱圧着によって金属板と塗装代替フィルムが一体化されたフィルム被覆金属積層体は、その使用目的に応じた形状へプレス成形される。プレス成形の方法としては、冷間プレスが好ましい。上述のフィルム被覆金属積層体で冷間プレス成形を行う際、金属板の端部を高圧でホールドする張り出し成形であっても、低圧でホールドし、金属板が成形によって吸い込まれていく成形(しぼり成形)であっても、上述のようにあらかじめ金属板表面へ熱圧着しておくことで、金属部材表面への塗装代替フィルムの被覆が可能となる。
上述の内容を下記に示す実施例、比較例を用いて、より詳細に説明する。
(厚み方向の屈折率)
アタゴ製 アッベ屈折率計(D線589nm、測定範囲1.3〜1.7)で測定した。サンプルは幅2cm長さ3cmに切って、測定は2回行い、平均値を結果とした。
(融点)
積層フィルム各層の融点測定はTA Instruments Q100 DSCを用い、昇温速度20℃/分で融解ピークを求める方法により行う。なおサンプルはフィルム各層から削り取ったポリエステル組成物を10mg用いる。
ここで、融点ピークは、ガラス転移点に対応するベースラインシフトよりも高温側に結晶融解に伴う0.05J/g以上の吸熱ピークとした。
(固有粘度)
塗装代替フィルムから各層のポリエステルを削り出し、それぞれo−クロロフェノールに溶解後、35℃の雰囲気下で固有粘度とした。
(塗装代替フィルム各層の厚み)
サンプルを長手方向2mm、幅方向2cmに切り出し、包埋カプセルに固定後、エポキシ樹脂にて包埋した。そして、包埋されたサンプルをミクロトーム(Reichert−Jung製 Supercut)で幅方向に垂直に切断、50μm厚の薄膜切片にする。走査型電子顕微鏡(日立4300SE/N)を用いて、加速電圧20kVにて観察撮影し、写真から各層の厚みを測定し、5点の平均厚みを求めた。
(易接着層内粒子の平均粒径)
上記で得られた超薄切片を表面からSEM(走査型電子顕微鏡)で観察し、50個の粒子の直径を測定して、数平均化した粒径を平均粒径として求めた。
(易接層におけるエポキシ基、オキサゾリン基、シラノール基、イソシアネート基の有無)
上記で得られた超薄切片に対して、H1−NMRを用いて上記官能基の存在を確認した。
塗装代替フィルムのA層側と金属板を熱圧着する際に、耐熱紙を挟み込み剥離端を作成する。得られた剥離端付きフィルム被覆金属積層体を、幅20mm、長さ150mmの大きさに裁断し、テンシロンを用いて片方のチャックは金属板を、もう片方のチャックはフィルム剥離端を把持し、180°方向に3回引張試験した際の最大荷重の平均値とした。チャック間距離は50mm、引張速度は50mm/minとする。
塗装代替フィルムの機能層側から、B層まで届くようにして碁盤目状に傷を入れて、その表面にニチバン31Bテープを貼り合せ、フィルム面に対して垂直方向に急速にテープを剥離する操作により100マスの剥離試験を行う。得られた結果を顕微鏡観察し、剥離点の数に応じて、下記で◎、○、△、×の評価を行う。
○:剥がれや塗膜割れが1/100以下しか見られず、良好である
△:碁盤目で2/100〜10/100の剥離点もしくは塗膜割れが観察される
×:碁盤目で11/100以上の剥離点もしくは塗膜割れが観察される
フィルム被覆金属積層体を、高さ2.5mの位置にある蛍光灯の真下から50cmずらした位置に、機能層側が上にくるように置く。次いで蛍光灯の像が反射して見える位置から、金属板上に映し出された蛍光灯の像を目視観察し、下記の基準で判定する。
〇:蛍光灯の像にゆがみがほぼ無い
△:蛍光灯の像が一部ゆがむ
×:蛍光灯の像が全体的にゆがむ
易接着層Cをコーティングするための塗液としては次に示す成分を用いた。組成の種類および割合は表1および表2に記載した。塗料の配合比は、バインダー樹脂水系塗料、架橋剤水系塗料、フィラー水分散塗料を主として、界面活性剤を加えて固形分中の合計が100%となる比率で、塗液の固形分濃度が3%となるように撹拌分散させ、水溶系塗液を得た。各水溶系塗液は、ボンプにより供給し、塗料が循環するように構築した経路に塗液フィルターを通過させて異物を除去した後に、塗液パンに溜め、リバース式のロールコーティングによってフィルムに塗工することで、塗膜を形成させた。
易接着層Cに使用するバインダー樹脂は、アクリル樹脂としては、メチルメタクリレート40モル%/エチルアクリレート45モル%/アクリロニトリル10モル%/N−メチロールアクリルアミド5モル%の共重合成分で構成されるアクリル樹脂を用いた。ポリエステル樹脂としては、以下の共重合成分で構成されるポリエステル樹脂1、ポリエステル樹脂2をブレンドして用いた。具体的には、カルボン酸成分としてテレフタル酸、グリコール成分として、エチレングリコール60モル%を含むポリエステル樹脂1と、カルボン酸成分として、ナフタレンジカルボン酸65モル%とイソフタル酸35モル%、グリコール成分としてエチレングリコールを60モル%含むポリエステル樹脂2を、バインダー樹脂比率で1:1になるようにブレンドしたバインダー樹脂を用いた。シロキサン系樹脂としては、B層との接着を確保するため、ケイ素はグリシジル基を有する官能基で変性処理を行ったグリシドキシプロピルトリメトキシシランからなるシランカップリング剤を用いた。ウレタン系樹脂としては、楠本化成株式会社製の商品名:NeoRezR986の水溶性ウレタン樹脂を用いた。
易接着層Cに使用する架橋剤は、エポキシ系の架橋剤としては、2官能性のナガセ化成工業株式会社製の商品名「デナコールEX−313」と、4官能性の三菱ガス化学株式会社製の商品名「TETRAD−X」を混合して用いた。フィルムに塗工した塗膜の造膜性および成形後の密着性をもとに、塗膜硬化速度を速くする場合は2官能性の架橋剤比率を多くし、硬化速度を遅くする場合は4官能性の架橋剤比率を少なくすることが好ましい。オキサゾリン系の架橋剤としては、株式会社日本触媒製の商品名「エポクロスWS−700」を用いた。シラノールおよびイソシアネートの架橋に関しては、上述のバインダー樹脂に含有される反応点を利用した架橋形態を有する。
易接着層Cに使用するフィラーは日産化学工業株式会社製の商品名「スノーテックスXS」、同商品名「ST−OL」、株式会社日本触媒製の商品名「エポスターMX200W」、日本触媒株式会社製の商品名「Me−6u」を用いた。
表1および表2に示すA層用ポリエステル組成物およびB層用ポリエステル組成物をそれぞれ独立に140度と160度で乾燥し、A層、B層共に280℃で溶融後、2層フィードブロックによりA/Bの2層構成に積層し、隣接したダイより共押出し、急冷固化して未延伸積層フィルムを得た。次いで、この未延伸フィルムを100℃で3.0倍に縦延伸した後、リバース式ロールコーターを用いて表1および表2に示す易接着層Cを、B層の表面に積層した後に、140℃で3.5倍に横延伸し、続いて200℃で熱固定し、得られた二軸延伸ポリエステル積層フィルムをロール状に巻きとった。なお、A層用およびB層用のポリエステル組成物には不活性粒子として平均粒子径2.0μmのシリカ粒子を組成物中に0.1重量%添加した。
表2に示すA層用ポリエステル組成物およびB層用ポリエステル組成物を用いて実施例1と同様にして未延伸積層フィルムを得た後、100℃で2.9倍に縦延伸、140℃で3.0倍に横延伸した以外は実施例1と同様にして積層フィルム、塗装代替フィルムを得た。
冷却管、撹拌装置、温度計、窒素導入管を備えた4つ口フラスコに、メチルイソブチルケトン(MIBK)を150部仕込み、窒素雰囲気下で攪拌しながら昇温した。フラスコ内の温度が74℃になったらこの温度を合成温度として維持し、メタクリル酸メチル3部、メタクリル酸n−ブチル82.54部、アクリル酸−4−ヒドロキシブチル12.85部、メタクリル酸0.61部、ファンクリルFA−711MM(日立化成社製、メタクリル酸−ペンタメチルピペリジニル)を1部、アゾビスイソブチロニトリル0.1部を混合したモノマー溶液を2時間掛けて滴下した。モノマー滴下終了1時間後から1時間毎に、アゾビスイソブチロニトリルを0.02部ずつ加えて反応を続け、溶液中の未反応モノマーが1%以下になるまで反応を続けた。未反応モノマーが1%以下になったら冷却して反応を終了し、固形分約40%のアクリル系共重合体溶液を得た。このアクリル系共重合体溶液に、ポリイソシアネート化合物としてデュラネート「P301−75E」(旭化成ケミカルズ社製、ヘキサメチレンジイソシアネートのポリイソシアネート体、以下、硬化剤1という)59.9質量部(固形質量)を加え、さらに固形分が30%となるようにメチルイソブチルケトン(MIBK)を加えて撹拌し、ハードコート用塗料(HC−1)を得た。
フィルム被覆金属積層体の保護フィルムを剥離して、フィルム−金属板間密着性、フィルム−着色層間密着性、鮮映性の評価を行った。結果を表3に示す。
実施例1と同様にして作成したフィルム被覆金属積層体を、保護フィルムが積層された状態で、冷間プレス成形を行った。絞り比が1.3となるような金型を用いて、金属板周囲部を15tの荷重で把持し、金属板中心部を50tで常温プレスし、絞り成形を行った。得られた金属部材の外観を保護フィルムを剥がした状態で確認し、フィルム剥がれ、破れがなく良好な成形性を示していた。
11 A層
12 B層
2 易接着層C
3 機能層
31 着色層
32 表面保護層
33 光輝材層
4 クリア層
5 接着層
Claims (14)
- 結晶性ポリエステルを主体とした厚み方向の屈折率が1.500未満のB層と、固有粘度が0.60以上であるポリエステルを主体とした厚みが5μm以上であるA層からなる積層フィルムであって、前記A層およびB層のポリエステルの融点が下記(1)式を満足する積層フィルム。
(TmB−TmA)≧20℃ ・・・(1)
(ただし、TmAはA層のポリエステルの融点を示し、TmBはB層のポリエステルの融点を示す。) - 前記B層のMD方向の屈折率とTD方向の屈折率の差の絶対値が0.00〜0.06である請求項1に記載の積層フィルム。
- 前記B層に用いる結晶性ポリエステルの固有粘度が0.60以上である請求項1または2に記載の積層フィルム。
- 前記A層が結晶性ポリエステルを主体とした層である請求項1〜3のいずれかに記載の積層フィルム。
- 前記A層と前記B層の厚み比(XB/XA:但し、XAは前記A層の厚みの合計、XBは前記B層の厚みの合計)が1.5以上である請求項1〜4のいずれかに記載の積層フィルム。
- 請求項1〜5のいずれかに記載の積層フィルムのB層側の表面に官能基を有する易接着層(C層)と、表面保護層および着色層からなる群より選ばれる少なくとも一つの機能層(D層)がこの順で積層された機能層付積層フィルム。
- 前記C層の厚みが10nm〜200nmである請求項6に記載の機能層付積層フィルム。
- 前記着色層は着色剤を組成物の重量を基準として0.5重量%以上40重量%未満含有している請求項6または7に記載の機能層付積層フィルム。
- 前記表面保護層は熱硬化性樹脂または光硬化性樹脂からなる群より選ばれる少なくとも1種類の樹脂から主としてなる、請求項6〜8のいずれかに記載の機能層付積層フィルム。
- 請求項6〜9のいずれかに記載の機能層付積層フィルムのC層側の表面に、着色層と表面保護層がこの順番で積層された塗装代替フィルム。
- 請求項1〜10に記載の積層フィルム、機能層付積層フィルムおよび塗装代替フィルムのA層側に金属または樹脂を積層したフィルム被覆積層体。
- 請求項11に記載のフィルム被覆積層体を用いてなる部材。
- 金属部材の製造方法であって、請求項1〜10に記載の積層フィルム、機能層付積層フィルムおよび塗装代替フィルムと、金属板とを用い、下記(2)式を満足する温度Tで加熱された金属板を、積層フィルムのA層側に熱圧着させてフィルム被覆金属積層体を得る製造方法。
TmA≦T≦TmB ・・・(2)
(ただし、TmAはA層のポリエステルの融点を示し、TmBはB層のポリエステルの融点を示す。) - 請求項13に記載のフィルム被覆金属積層体をさらに冷間プレス成形する工程を含む金属部材の製造方法。
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