JP3851523B2

JP3851523B2 - 立体成形用金属光沢シート

Info

Publication number: JP3851523B2
Application number: JP2001221836A
Authority: JP
Inventors: 広紹 ▲高▼月; 貴司望月; 千勝秋定
Original assignee: 日本ウェーブロック株式会社
Priority date: 2000-07-25
Filing date: 2001-07-23
Publication date: 2006-11-29
Anticipated expiration: 2021-07-23
Also published as: JP2002370311A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、射出成形などの立体物の成形時にインサートとして用い、成形物に金属光沢を付与する立体成形用金属光沢シートに関する。
【０００２】
【従来の技術】
樹脂成形品の表面、特に三次曲面や立体性を有する成形品に金属光沢を持たせる方法として、成形後にメッキあるいは塗装が行われてきた。しかし、これらの方法は、廃水や溶媒蒸気などの環境対策が必要であり、また、高コストなどの問題もあった。
ここで、金属光沢シートを併用し、インサート成形によって表面に金属光沢を有する成形物を作る試みが行われてきた。
【０００３】
しかし、このような金属光沢シートを用いたインサート成形では、自動車用サイドモール等の比較的立体形状の小さい成形物への対応は可能であるものの、お椀状、コップ状、箱状などのいわゆる「絞り」の深い成形物では部分的に金属光沢が失われ、商品価値が著しく低いものとなってしまい、そのためにメッキ、塗装などのデメリットの大きい従来の方法で対応していた。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、上記した従来の問題点を改善する、すなわち、深絞りの成形物に対応できる立体成形用金属光沢シートを提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
ここで、従来検討されてきた深絞りの成形物に金属光沢を付与する立体成形用金属光沢シートについて簡単に説明する。
図３に従来用いられてきた立体成形用金属光沢シートのモデル断面図を示す。このように従来用いられてきた立体成形用金属光沢シートは透明な熱可塑性樹脂フィルムの図中下側に金属層、次いで接着剤層が配されている構造を有している。
【０００６】
本発明者等は、この従来の立体成形用金属光沢シートについて詳細な検討を行った結果、接着剤層の図中下側に熱可塑性樹脂フィルムを配することにより、インサート成形時の金属層の延展が上下の熱可塑性樹脂フィルムにより制御されて、その結果、金属光沢が部分的に失われる欠点（以下「光沢欠点」）をなくすことができるのではないかと考え、鋭意検討の結果、本発明に至った。
【０００７】
すなわち、本発明の立体成形用金属光沢シートは上記課題を解決するため、請求項１に記載の通り、透明な熱可塑性樹脂フィルム、金属層、接着剤層および熱可塑性樹脂フィルムをこの順で有し、該透明な熱可塑性樹脂フィルムがベンゼン環とシクロヘキサン環とを主鎖に有するポリエステル系高分子化合物、または、ベンゼン環とナフタレン環とを主鎖に有するポリエステル系高分子化合物により構成されている立体成形用金属光沢シートである。
【０００８】
本発明の立体成形用金属光沢シートは上記の特有の構成により、真空成形、圧空成形、真空圧空成形、中空成形、シートインサート射出成形、真空ラミネーション成形、及び、メンブレン成形などの立体成形物の成形方法に応用されたとき、絞りが深いあるいは複雑な形状（曲率半径が小さい箇所がある場合等）であった場合であっても、欠点のない金属光沢を付与することができ、成形品設計の自由度が上がり、同時にコストダウンが可能となる。
【０００９】
【発明の実施の形態】
本発明の立体成形用金属光沢シートにおいて、透明な熱可塑性樹脂フィルム、金属層、接着剤層および熱可塑性樹脂フィルムをこの順で有することが必要であり、この順でない場合、あるいはこれらの層、フィルムのうち１つでも欠如している場合には本発明の効果が得られない。
【００１０】
ここで、上記透明な熱可塑性樹脂フィルムには金属層に接しない側の面にサンドマット、ヘアライン加工などの各種加工が施されていてもよく、また、金属層に接する側の面であっても、金属層との密着性が失われない限りにおいてサンドマット、ヘアライン等の加工が施されていても良い。さらに、フィルム原料に顔料練込を行って着色したり、あるいはフィルム表面及び／または裏面に印刷を施しても良い。
【００１１】
上記透明な熱可塑性樹脂フィルムの材質としてはポリエステル系樹脂あるいはアクリル系樹脂であることが望ましい。この透明な熱可塑性樹脂フィルムがポリエステル系樹脂あるいはアクリル系樹脂でない場合には、成形物とした場合に、特にその角部などに充分な金属光沢の付与ができない場合がある。あるいは、取り扱い性が悪く、立体成形用金属光沢シートとするための貼り合わせ工程で、貼り合わせしわが生じたり、フィルムの伸びによって金属むらが生じる場合があり、これらを防止するために、成形前に剥離させる仮支持フィルム（工程フィルム）が必要となって製造コストが上昇する、などの問題が生じる場合がある。
【００１２】
なお、透明な熱可塑性樹脂フィルムがベンゼン環とシクロヘキサン環とを主鎖に有するポリエステル系高分子化合物（一例を化学式（１）に示した。式中ｍおよびｎは自然数）により構成されていると、特に金属光沢感が鮮やかで、かつ、成形品における曲率半径の極めて小さな角部であっても、白化、ぼけなどが生じない。
【００１３】
【化１】

【００１４】
このようなベンゼン環とシクロヘキサン環とを主鎖に有するポリエステル系高分子化合物からなる透明な熱可塑性樹脂は、ペレット状などの形状のものがイーストマンケミカル社などから入手可能であり、これらをカレンダー法、押し出し法およびその他の公知の方法でフィルム化することにより、ベンゼン環とシクロヘキサン環とを主鎖に有するポリエステル系高分子化合物からなる透明な熱可塑性樹脂フィルムとすることができる。
【００１５】
また、透明な熱可塑性樹脂フィルムがベンゼン環とナフタレン環とを主鎖に有するポリエステル系高分子化合物（一例を化学式（２）に示した。式中ｋおよびｌは自然数）により構成されていると、優れた金属蒸着性、成形性、耐候性、耐薬品性を併せ持つことができ、特に金属光沢感が鮮やかで、かつ、成形品における曲率半径の極めて小さな角部であっても、白化、ぼけなどが生じないとともに、一般のものよりもフィルム厚さを薄くすることが容易にできるため、生産性が向上し、製造コストが削減できると云う効果をも併せ持つことができ、また、複雑形状表面にも容易に金属光沢を付与することができるようになる。
【００１６】
【化２】

【００１７】
このようなベンゼン環とナフタレン環とを主鎖に有するポリエステル系高分子化合物からなる透明な熱可塑性樹脂フィルムは、例えば帝人デュポンフィルム（株）商品名テフレックスがある。
【００１８】
本発明における透明な熱可塑性樹脂フィルムの厚さとしては良好な成形性を得るためには通常２５μｍ以上３００μｍ以下が望ましい。２５μｍより薄いと、強度が不足してラミネート加工や成形加工時にフィルムが破断しやすくなり、一方、３００μｍよりも厚いと成形性が低下する場合がある。特に５０μｍ以上１００μｍ以下であることが好ましい。
【００１９】
ただし、ベンゼン環とナフタレン環を主鎖に有するポリエステル系高分子化合物からなる透明な熱可塑性樹脂フィルムの場合には１０μｍ程度までの薄いフィルムを用いても、ラミネート加工や成形加工時にフィルム破断を起こさずに用いることができる。
【００２０】
本発明における金属層は例えばメッキ法などの他、真空蒸着法、スパッタリング法、イオンプレーティング法等の真空応用技術など通常の方法で形成することができる。このとき、廃液処理が不要なこと、均一で薄い金属層を得ることができることなどの点で真空蒸着法、スパッタリング法、イオンプレーティング法等の真空応用技術によることが望ましい。
【００２１】
本発明における金属層は、アルミニウム、インジウム、クロム、亜鉛、ガリウム、ニッケル、錫、銀、金、ケイ素、クロム、チタン、白金、パラジウム、ニッケル、ステンレススチール、ハステロイなど充分な金属光沢を付与でき、かつ、展性に優れた金属及び合金から選択して用いることができる。
【００２２】
中でも、アルミニウム及びインジウムは深絞りの立体成形を行う場合に有利であり、特にインジウム及びインジウム合金（両者を併せて「インジウムを含む金属」と云う）であることが望ましい。
【００２３】
さらに金属層が９９．９％以上の高純度のインジウムからなるものであると、深絞りがあり、かつ、曲率半径の極めて小さい成形物の成形に応用することができるため好ましいが、通常の深絞り成形品の場合、適宜、アルミニウム、亜鉛、ガリウム、ニッケル、錫、銀、金、ケイ素、クロム、チタン、白金、パラジウム、ニッケル、ステンレススチール、ハステロイ等を、インジウムと混合、または、インジウムとの合金として併用して用いても良いが、混合物よりも合金であると本発明の効果が得られやすい。
【００２４】
本発明において金属層の厚さとしては５ｎｍ以上１００ｎｍ以下が望ましい。すなわち、厚さが５ｎｍ未満であると、成形物に充分な金属光沢を付与できない場合があり、一方、１００ｎｍを超えた金属層を設けてもその効果は飽和し、さらに製造コスト上昇を引き起こすので経済的に不利となる。
【００２５】
本発明で、金属層と熱可塑性樹脂フィルムとの間には、接着剤層を配することが必要である。接着剤層がないと、積層することができず、立体成形用金属光沢シートとして用いることができない。
【００２６】
接着剤層を構成する接着剤としては、前記金属層および熱可塑性樹脂フィルムとの接着性に優れていることが必要である。このような接着剤としては、ポリウレタン系、ポリエステル系、ポリエチレン系、ポリアミド系、ポリ塩化ビニル系、ポリクロロプレン系、カルボキシル化ゴム系、熱可塑性スチレン−ブタジエンゴム系、アクリル系、スチレン系、セルロース系、アルキド系、ポリ酢酸ビニル系、エチレン酢酸ビニル共重合体系、ポリビニルアルコール系、エポキシ系、シリコーン系、天然ゴム、合成ゴムなどの各樹脂から選ばれた１種、あるいは２種以上の混合物が挙げられるが、立体成形用金属光沢シートとして、成形時の温度に耐えられることが必要であることを考慮して選択する必要がある。これら接着剤は使用に際しては適宜溶剤を用いて、あるいは、エマルジョンとして、グラビアコーター、リバースコーター、ナイフコーター、ロールコーター等の公知の手段により、インジウム層或いは熱可塑性樹脂フィルムに、または両者に塗布し、必要により乾燥する。
【００２７】
なお、接着剤層の厚さとしては、１μｍ以上２０μｍ以下が好ましく、２μｍ以上８μｍ以下であることがより好ましい。１μｍ未満であると接着力が小さすぎる場合があり、また、２０μｍ超であると乾燥に時間がかかり工程上好ましくなく、かつ、コストアップとなる。
【００２８】
接着剤には、金属光沢の色調への影響を考慮し、積極的に色調を調整するために、顔料、染料、金属粉やマイカ等の添加物を添加しても良い。
【００２９】
本発明における熱可塑性樹脂フィルムとしては成形時の温度に耐えられるものである必要があり、また、透明性等の色彩、透明度などに関しても通常特に要求されないが、表面の金属光沢への色調に影響を及ぼす場合があり、その影響の大小を考慮しながら、ポリ塩化ビニル系、ポリオレフィン系、ポリスチレン系、ポリアクリル系、ポリウレタン系、ポリアミド系、アクリロニトリル−ブタジエン−スチレン共重合体系などの樹脂などから、成形時の温度に対する耐熱性、経済性などを考慮して適宜選択する。
【００３０】
インサート射出成形に使用する場合、熱可塑性樹脂フィルムの材質は射出する樹脂と同一の樹脂（同色のもの）からなることが成形加工上望ましい。また、金属光沢の色調への影響を考慮し、積極的に色調を調整するために、熱可塑性樹脂フィルムの種類及び添加物（顔料等）等を選択することも可能である。
【００３１】
この熱可塑性樹脂フィルムの厚さとしては、５０μｍ以上１０００μｍ以下が望ましい。５０μｍ未満であるとラミネート加工時にしわ等の瑕疵が発生しやすくまた成形加工時にシートが破断しやすくなる。一方１０００μｍ超となると成形性が低下する場合がある。
【００３２】
なお、熱可塑性樹脂フィルムに印刷、顔料練り込みなどによって部分的、あるいは全体に着色することもできる。
図１に、本発明の立体成形用金属光沢シートの一例を示すモデル断面図を示した。
【００３３】
本発明の立体成形用金属光沢シートにおいて透明な熱可塑性樹脂フィルムの金属層に接する面とは反対の面に例えば接着剤層を介して保護層を設けてもよい。この保護層はスクラッチ傷が付かないよう、適当な硬さを有するものであってもよく、さらにその表面にサンドマット加工、ＨＬ加工が施されていても良い。
【００３４】
【実施例】
以下に本発明の立体成形用金属光沢シートおよびそれを用いた成形方法について具体的に実施例を示して説明する。
【００３５】
（深絞り検討用金型及び評価方法）
深絞りがどの程度可能であるかを検討するために、検討用組金型を作製した。図２にその形状（側面図）を示した。全体は丸丘形で、丘頂部と４段の丘麓部との５つの部分からなり、高さを５段階に調整することができる（図２（ａ）〜（ｅ）参照）。
【００３６】
この組金型の丘頂部の金型を用いてインサート成形を行った際に、成形品の金属光沢シート側に金属光沢に欠点が生じたときの評価を「６」、完全に金属光沢が得られ、曇り、白化などの欠点も生じないときには「５」、丘頂部と１段目の丘麓部とを組み合わせて成形を行った際に成形品に欠点が生じないときには「４」、以下、２段目丘麓部まで組み合わせて用いても欠点がない場合に「３」、３段目丘麓部まで組み合わせて用いても欠点がない場合に「２」、さらに４段目丘麓部までを全部組み合わせても欠点がない場合に「１」として、成形性を評価した。
【００３７】
（実施例及び比較例）
表１に透明な熱可塑性樹脂フィルムとして用いたもの（符号Ａ１〜Ａ４）を、表２にこれら透明な熱可塑性樹脂フィルムの片面に形成した金属層（Ｂ１〜Ｂ４）をそれぞれ示した。
【００３８】
なお、これら金属層の透明な熱可塑性樹脂フィルムとは反対の面にはポリウレタン系接着剤をグラビアコーターを用いて厚さ３μｍとなるように塗布して接着剤層を形成し、さらにこの接着剤層を介して、熱可塑性樹脂フィルムとして厚さ２００μｍのポリプロピレン樹脂シートを貼り合わせ、それぞれ表３及び表４に構成を示す立体成形用金属光沢シートを形成した。
【００３９】
これら立体成形用金属光沢シートそれぞれについて上記組金型を用い、予め、真空成形によって所定の深絞り形状に近い段階まで成形した後、射出成形用金型にインサートとしてセットした後、ポリプロピレン樹脂を射出しインサート成形をおこない、それぞれ成形品を得て評価を行った。結果を表３及び４に併せて記載する。
また比較例として上記構成のうち熱可塑性樹脂フィルムのない立体成形用金属光沢シートを表５及び６に示す構成で作製し、同様に評価を行った。
【００４０】
【表１】

【００４１】
【表２】

【００４２】
【表３】

【００４３】
【表４】

【００４４】
【表５】

【００４５】
【表６】

【００４６】
上記表３〜表６により、本発明の立体成形用金属光沢シートはいずれも同様の構成、ただし熱可塑性樹脂フィルムを有しない従来技術に係る立体成形用金属光沢シートに比べ、より深絞りの立体成形が可能であることが判る。
【００４７】
特に、ベンゼン環とシクロヘキサン環とを主鎖に有するポリエステル系高分子化合物により構成されている透明な熱可塑性樹脂フィルムとインジウムを含む金属層、またはベンゼン環とナフタレン環とを主鎖に有するポリエステル系高分子化合物により構成されている透明な熱可塑性樹脂フィルムとインジウムを含む金属層との組み合わせにより大きな深絞りのある立体成形に対応可能となり、さらに金属層のインジウム含有率が９９．９重量％以上であると、従来全く不可能であった極めて大きい深絞りを有する成形物の成形に対応できることが判る。
【００４８】
また、従来技術に係る立体成形用金属光沢シートで対応できる深絞りレベルであれば、ベンゼン環とシクロヘキサン環とを主鎖に有するポリエステル系高分子化合物により構成されている透明な熱可塑性樹脂フィルムあるいはベンゼン環とナフタレン環とを主鎖に有するポリエステル系高分子化合物により構成されている透明な熱可塑性樹脂フィルムのような比較的高価なフィルムを用いずに汎用の樹脂フィルムを用いることができ、あるいは、比較的高価なインジウムの使用量を減らしたり、あるいは、インジウム自体を安価なアルミニウム等の金属に置き換えることが可能となることが理解できる。
【００４９】
【発明の効果】
本発明の立体成形用金属光沢シートは、従来の立体成形用金属光沢シートに比べ、より深絞りの立体成形品に金属光沢を付与するために用いられた場合であっても、白化、曇りなどの問題を引き起こさない、取扱性に優れた立体成形用金属光沢シートであり、また、従来の立体成形用金属光沢シートで成形可能な立体成形物に対してはより安価な原料で対応できる優れた立体成形用金属光沢シートである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の立体成形用金属光沢シートの一例を示すモデル断面図である。
【図２】本発明の実施例で用いた深絞り検討用金型の側面図である。
【図３】従来技術の立体成形用金属光沢シートの一例を示すモデル断面図である。

Claims

透明な熱可塑性樹脂フィルム、金属層、接着剤層および熱可塑性樹脂フィルムをこの順で有し、該透明な熱可塑性樹脂フィルムがベンゼン環とシクロヘキサン環とを主鎖に有するポリエステル系高分子化合物、または、ベンゼン環とナフタレン環とを主鎖に有するポリエステル系高分子化合物により構成されていることを特徴とする立体成形用金属光沢シート。
上記金属層がインジウムを有することを特徴とする請求項１に記載の立体成形用金属光沢シート。
上記インジウムを含む金属層のインジウム含有率が９９．９重量％以上であることを特徴とする請求項２に記載の立体成形用金属光沢シート。