JP3923631B2 - 模様付き繊維強化プラスチック成形体の製造方法 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、反応硬化型樹脂による成形体に関し、成形品の表面に設ける化粧層(絵柄層)と目地(無地の凹部)とをもつ耐久性のあるプラスチック成形体、特に繊維強化プラスチック(以下、FRPと記載する)の製造方法に属する。
【0002】
【従来の技術】
外装材、内装材やユニットバスに使用する壁面材、床面材などのメラミン樹脂化粧板、ポリエステル化粧板、FRPを用いた硬化型樹脂による成形体などに絵柄層を構成するには、印刷により絵柄層を設けた繊維質の化粧シートに成形用樹脂と同種の樹脂を含浸させ、樹脂を含む基材や、成型用樹脂とを積層成形したり、転写シートに設けた絵柄層を化粧板の成型時に積層・転写したりして行われていた。
【0003】
そして、目地などの抜き柄を必要とするときは、抜き柄を印刷で作成した転写シート又は化粧シートとFRPとを一体成形して、抜き柄を設けたFRPを作成していた。
【0004】
しかしながら、樹脂含浸性がよい化粧シート用紙は平滑性が劣るために、細部の印刷の再現性が悪く、化粧シートに成形用樹脂と同種の樹脂を含浸させて得られる成形体は、鮮明な意匠表現を得ることができないという問題があった。また、三次元のものを成型するときにはシートが破れたり、無地の凹部である目地と絵柄層とを一致して形成することは生産性が悪いという問題があった。
【0005】
目地の抜き柄を印刷した転写シートをFRPと一体に成形することで抜き柄を形成できるが、目地となる凹部と絵柄層とが同調(一致)した意匠を形成できないという問題があった。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、反応硬化型樹脂による化粧材、特にFRP成型品に、無地の凹部である目地と絵柄層とを同調して形成する硬化型樹脂、特にFRPによる製造方法の提供を課題とするものである。
【0007】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を解決する本発明は、FRP、目地枠と並びに、基材フィルムに剥離性をもつ保護層及び絵柄層を設けた転写シートの絵柄層側とを成形用金型内で順次積層し、加熱・加圧して一体に成形したのち、基材フィルム及び目地枠を除去する模様付きFRP成形体の製造方法である。
また、FRP、目地枠、不織布又は織布、並びに基材フィルムに剥離性剥離性をもつ保護層及び絵柄層を設けた転写シート絵柄層側とを成形用金型内に順次積層し、加熱・加圧して一体に成形したのち、基材フィルム及び目地枠を除去する模様付きFRP成形体の製造方法である。
そして、前記成形体の絵柄層の側に、更に硬化型樹脂による保護層を塗工形成する模様付きFRP成形体の製造方法である。
【0008】
【発明の実施の形態】
本発明の模様付きFRP(繊維強化プラスチック)成形体の製造方法は、図1(A)に示す成形用金型の下型61に硬化型のFRP7の未硬化物(例えば、SMC、BMCなど)を載置し、目地部31をもつ目地枠30及び図3に示す転写シート5の絵柄層3とを相接して積層する。そして、図1(B)に示すように成形用金型(上型60)と(下型61)とで、加熱・加圧してFRPの未硬化物7を硬化して一体に成形する。この工程で、成形体71に転写された絵柄層38を設けたのち、図1(C)に示すように基材フィルム1及び目地枠30を除去して、保護層2と無地の目地部33をもつ模様付きFRP成形体71の製造方法である。
また、前記FRPの未硬化物7に、更に図2(A)、(B)及び(C)に示すように図1の転写シート5と目地枠30との間に、不織布又は織布6を挿入積層して、前述の転写シート5の絵柄層3から転写された絵柄層38を成形体71転写成形し、そして、保護層2と無地の目地部33とをもつ模様付きFRP成形体71の製造方法である。
そして、前記成形体の目地部33を含む絵柄層33の側に、更に硬化型樹脂による保護層21を塗工形成する図1(D)及び図2(D)に示す模様付きFRP成形体71の製造方法である。
【0009】
本発明の成形体の剥離性をもつ基材フィルムは、セルローストリアセテート、ポリエステル、ポリアミド、ポリイミド、ポリプロピレン、ポリメチルペンテン、オレフィン系熱可塑性エラストマー、ポリ塩化ビニル、ポリビニルアセタール、ポリメタアクリル酸メチル、ポリカーボネート、ポリウレタン、エチレン・酢酸ビニル共重合体ケン化物などの熱可塑性樹脂の延伸、若しくは未延伸フィルムである。そして、これらの熱可塑性樹脂のフィルムとアミノアルキッド、シリコーン樹脂、フッ素系樹脂、電離放射線反応型樹脂などの硬化型樹脂との積層体を使用することができる。また、その厚みは、フイルムがもつ剛性にもよるが、10〜200μmのものが、加工性などの取扱い面からいって好ましい。
基材フィルムは、成型時に破れない強度、鏡面性、寸法安定性などを考慮すると二軸延伸ポリエステル(ポリエチレンテレフタレート)フィルムが好ましく使用できる。
ポリエチレンテレフタレートフィルムの望ましい厚みは25〜100μmである。薄いと成形時に破れたり、しわを生じたりして十分な平滑性を得ることができない。また、厚いと、コスト高になるばかりでなく、剛性が強過ぎて絵柄層を設ける印刷が困難となる。
【0010】
そして、離形性をもつ基材フィルムに転写後の絵柄層の表面形状を形成する離形層を設けることもできる。離形層は転写された絵柄層の表面状態に応じて、鏡面光沢コートや、ヘアライン、砂目柄、布目柄などの凹凸模様を印刷やエンボス加工で形成することができる。
離形性材料は、保護層を絵柄層とともに成型用樹脂と一体成型した後、保護層と離形性材料との面からの剥離を容易にするとともに、成形体の表面形状を形成するものである。
離形性材料は、メラミン樹脂とアクリル樹脂との混合樹脂、あるいはフッソ系樹脂、各種のワックス、シリコーンなどの離型剤を公知のベヒクルであるアクリル系樹脂、繊維素系誘導体、ポリエステル系樹脂に添加して、塗料やインキとして全面コートや、柄の印刷を行い賦型模様をもつ離形層を形成する。
【0011】
基材フィルムに設けて、転写後の絵柄層の保護層とできるものは、熱可塑性樹脂であるアクリル樹脂、飽和ポリエステル、ウレタン系樹脂あるいは塩化ビニル・酢酸ビニル系共重合体を主とする組成物や、半硬化(セミキュア)の状態で、常温では非粘着の硬化型樹脂がある。
また、基材フィルムに設ける保護層は、成形体で、保護層の上に更に塗工・形成する硬化型保護層のプライマー層としての作用をもたせることができる。
保護層は、表面物性である耐溶剤性、耐薬品性、表面強度、耐スクラッチ性、耐熱性などの点からは、反応硬化型樹脂のなかから選択することが好ましい。
基材フィルムに設けて保護層を形成する未硬化で、かつ常温で非粘着性の電離放射線硬化型樹脂組成物は、分子中にエチレン性不飽和結合をもつプレポリマー又はオリゴマーから形成することができる。これらの反応硬化型樹脂からなる保護層は、未硬化の樹脂からなるワニスを成形体に塗工後、硬化形成して硬化保護層を設けることもできる。例えば、電離放射線硬化型樹脂、不飽和ポリエステル、ジアリルフタレート樹脂などがある。
【0012】
上記の基材フィルムに設ける電離放射線硬化型樹脂から構成する保護層の組成についての制限はないが、常温で非粘着性で、かつ通常の塗工適性をもたせる必要がある。そのため、プレポリマー、又はオリゴマー(特にメタアクリレート)5重量%以上、同じく前記モノマー(又は)ポリチオールを95重量%以下にすることが好ましい。
また、上記の組成物からなる塗工液は、塗工後に非粘着状態に形成するために、組成物は溶剤に可溶の固形状又は高粘度のものを使用することが好ましい。そして、必要に応じて各種の固形樹脂、例えばアクリル系樹脂、ポリエステル系樹脂、ウレタン系樹脂、セルロース誘導体、ゴムなどから選択して塗工膜の、非粘着性をもたせるとともにレベリング(塗工面に印刷適性を与える平滑性)もたせることができる。そして、塗工方法に応じた溶剤で溶解・希釈して塗工液を作成する。
また、保護層は、本発明の成形体においては、最外装層を形成するものであるから、形成した製品の表面物性(耐久性、強度、異物付着防止性)を満足させるため、スリップ剤や帯電防止剤などを添加することが好ましい。
【0013】
基材フィルムに設ける絵柄層は、通常の印刷方式であるグラビア印刷、フレキソ印刷、シルクスクリーン印刷、あるいは転写印刷のいずれの方法をも採用できる。絵柄層を設ける硬化型樹脂からなる保護層に粘着性が残っている場合には、転写印刷が有利な方法である。すなわち、図4に示すように、基材フィルム1に保護層2を塗工し、未だ粘着性が残っている状態で転写フィルム15の絵柄層35とを圧着して必要に応じて保存・エージングする。そして、転写フィルム15の基体フィルム11を剥離除去して転写絵柄層35を保護層2に設けて転写絵柄シート55を作成する。更に、必要に応じて図2に示す不織布又は織布からなる裏面保護層6を積層することができる。この場合、基体フィルムの使用分だけ費用の増加が考えられる。しかしながら、転写フィルムは、基材フィルムに設けた保護層と比較して印刷適性が優れ、従って印刷効果もよく細微でかつ美麗な印刷ができる。また、保護層が若干粘着性が残っていても絵柄層を構成できるため、保護層の材料の選択肢を広くすることができ、要望に応じた特性をもつ材料を選択できる。例えば、未硬化の常温で若干粘着性をもつ可撓性がある硬化型樹脂の使用も容易である。
【0014】
保護層に絵柄層を設けるときに使用する印刷インキの顔料は、成形体に必要な耐久性をもつものが好ましく、無機,有機いずれの顔料をも使用できる。しかしながら、廃棄物公害の観点から、有害金属であるカドミウムや鉛の含まない材料から選択することが好ましい。例えば、耐久性をもつ色料には、カーボンブラック、酸化鉄(セピヤ、墨)、紺青、キナクリドンレッド、フタロシアニンブルー、インダンスロンブルー、フタロシアニングリーン、イソインドリンエロー、クロモフタロエローなどがある。
【0015】
印刷インキのバインダーは、積層するFRPに含まれるスチレンモノマーに溶解しブリードすることがあってはならない。また、FRPの加熱成形の温度で溶融したり、変色したり、また、保護層やFRPとの接着が悪く、絵柄層との間で剥離するようなことはあってはならない。もし、接着が悪い場合は、保護層、及び/又は絵柄層の面に接着を強固にする目的をもつプライマー層を設けることができるが、コスト面から不利であることはいうまでもない。印刷インキの好ましいバインダーは、硝化綿、アクリル系樹脂、二液硬化型ウレタン系樹脂、飽和ポリエステルである。
また、アルミニウムなどの金属を蒸着したり、スパッタリングしたりしてメタリック調の絵柄層を形成することができる。印刷インキ面に金属を蒸着したり、スパッタリングしたりするときは、表面が粗面となっている印刷面に粒子を含まない樹脂ワニスで平滑な透明層を設けることで、メタリック調を鮮やかに表現できる。そして、この金属蒸着面を利用し、通常の部分蒸着法による部分的にメタリック調の柄絵柄層を形成することもできる。
【0016】
本発明の使用する成形体の本体となるFRPは、不飽和二重結合をもつ二塩基酸、芳香属及び/又は脂肪属二塩基酸と、二価アルコールとの重縮合反応によって得られるものである。そして、主鎖にエステル結合「−(C=O)−O−」と、不飽和結合「−C=C−」とをもつ不飽和ポリエステルを、架橋の作用をするビニルモノマーに溶解した液状の樹脂である。また、アクリル酸やメタアクリル酸などの不飽和一塩基酸のメチル又はエチルエステルを付加した化合物のモノマーに溶解したものも使用できる。そして、この液状樹脂は、有機過酸化物を重合開始剤とするものである。
【0017】
不飽和ポリエステルに用いられる原料の二塩基酸には、無水フタル酸、イソフタル酸、テレフタル酸、コハク酸無水物、マロン酸、アジピン酸、アゼライン酸、セバシン酸、テトラヒドロ無水フタル酸、ヘキサヒドロ無水フタル酸、テトラブロム無水フタル酸、テトラクロロ無水フタル酸、無水ヘット酸、エンドメチレンテトラヒドロ無水フタル酸などがある。
【0018】
上記の酸と反応する、多価アルコールには、エチレングリコール、プロピレングリコール、1,3−ブチレングリコール、1,6−ヘキサンジオール、ジエチレングリコール、ジプロピレングリコール、ネオペンチルグリコール、トリエチレングリコール、水素化ビスフェノールA、ビスフェノールジヒドロキシプロピルエーテルなどがある。
【0019】
また、不飽和ポリエステルを溶解する架橋性化合物には、スチレン、ビニルトルエン、クロロスチレン、フタル酸ジアリル、シアヌル酸トリアリル、メタクリル酸メチル、メタクリル酸エチルなどがある。
不飽和ポリエステルは加熱硬化するときは重合開始剤として有機過酸化物を添加し、常温硬化をするときは促進剤と併用して硬化する。
硬化剤には、ジアルキルパーオキサイド、パーオキシケトン、パーオキシエステル、パーオキシモノカーボネート、ジアシルパーオキサイド、パーオキシジカーボネート、ハイドロパーオキサイド、ケトンパーオキサイドなどがある。
また、硬化促進剤には金属石鹸であるコバルト、マンガンなどのオクチル酸塩、ナフテン酸塩などが上記パーオキサイドと併用される。
【0020】
これらの不飽和ポリエステルに繊維状の物を強化材として加えたものがFRPであり、無機顔料や有機顔料により任意に着色したり、充填剤として体質顔料の使用により増量したりすることもできる。
上記不飽和ポリエステルを強化する繊維状のものは、ガラス、ビニロン、綿、ナイロン、炭素繊維、チタン酸カリウムなどがある。そして繊維状の物を樹脂に分散し、適当な粘性をもつバルク状の組成物としたFRPの未硬化物(中間体)がBMC(バルクモウルドコンパウンド)であり、ポリオレフィンシートをキャリアとして、シート状に形成したものが、SMC(シートモウルドコンパウンド)である。
本発明の絵柄層の面に設ける繊維状物からなるシートは、FRPが絵柄層と強固に接着するときは、未硬化のFRPがシートを浸透して絵柄層と接着できるものが好ましい。また、絵柄層と接着剤を介して接着できるものであっても構わない。シートは、FRPの浸透・接着性のよい多孔質のものが好ましく、織布、紙、あるいは不織布が使用できる。好ましい繊維の材料は、ガラス、綿、レーヨン、ポリエステル、ナイロン、ポリプロピレン、アクリルなどである。なお、織布あるいは不織布の構成繊維の軟化温度をFRPの成形温度(通常120〜150℃)より高いものを選ぶと、FRPの成形時に絵柄層の流動・変形を防止できて好ましい。具体的には、綿、ナイロン、ポリプロピレン、ガラスなどが好ましい材料として挙げることができる。FRPを成形後、目地枠部分の織布又は不織布は、転写シートの基材フィルムとともにFRP成形体から除去される。
【0021】
本発明に使用する目地枠は、成形体に目地となる凹部を形成し、転写シートの絵柄層が成形体に転写することを阻止して無地部を形成して、絵柄層と同調する効果をもつものである。
その、材質は、FRPの加圧・加熱の成形を行うときに変形しない材料より選定でき、鉄、ステンレス、アルミニウム、銅、チタン、真鍮などの金属板や、これらにクロームやニッケルのメッキを施したものや、プラスチックシート、ガラスなどから耐熱性、強度、寸法安定性、打ち抜き、切り抜きなどの加工性のあるものから選定できる。
そして、目地の形状となる図5に示す目地部31は、例えば格子状に配置した目地枠30を形成するものである。目地部の形状は格子状ばかりでなく、亀甲状や、ランダム模様のクラックを象徴したものでも構わない。
【0022】
なお、FRP成形時に、目地枠が転写シートとFRPの未硬化物との間に挿入される結果、両者の間に空気が残留しやすくなる場合がある。この場合は転写シート全層を貫通する直径100μm程度の小孔を全面に穿設すると残留空気の排除に有効である。
【0023】
以下、実施例に基づいて本発明を更に詳細に説明する。
(実施例1)
図1に示すように、厚み25μmのポリエチレンテレフタレートフィルム(基材フィルム1 東レ(株)製 X45 商品名)に、アクリル系の保護層2を3g/m2 塗工し、次いでアクリル系の樹脂をバインダーとするインキを用いてグラビア印刷で、全面べた印刷を含む石目調の絵柄層3を設けた図3に示す転写シート5を形成した。一方、厚み2mmのステンレス板を用いて図5に示す格子状の目地部31で形成した目地枠30を用意した。
そして、図1(A)に示す金型60、61を145℃に加熱し、下型61からFRP7の未硬化物としてのSMC、目地枠30及び転写シート5を積層する。そして、雄型である岩肌の凹凸模様をもつ上型60を用いて、145℃、75kgf/cm2 で5分間、加熱・加圧してSMC7を硬化し、同時にSMC7と転写シート5とを目地枠30を挟んで一体成形した。次いで、上型60と下型61とを開放して目地枠30を製品71から取り外すとともに、非転写絵柄部36をもつ基材フィルム1を剥離し、転写した絵柄層38をFRP製品71に設けた。絵柄層38は、若干FRP樹脂の流れに伴う変形があるものの実用上支障のない程度のものであった。そして、絵柄層38の側から更にアクリル系の塗料をスプレー塗装して保護層を強化し、絵柄層のなかに無地でかつ凹部を形成した目地33をもつ高意匠のタイル調のFRP成形体71を構成できた。
実施例1のFRP成形体は、ユニットバスの洗い場に用いて、意匠性とともに、表面物性も優れたものであった。
【0024】
(実施例2)
実施例1作成した転写シート5の絵柄層3に、図示はしないがポリエステルイソシアネート系接着剤を設けて厚み200μmのアクリル繊維からなる織布6を積層した。次いで、図2(A)に示すように実施例1と同様にしてFRPの未硬化物7からなるSMCと転写シート5とを目地枠30を挟んで積層し、更に図2(B)に示すように一体成形した。転写された絵柄層38は、FRPの流れに伴う変形がなく、印刷で形成したものと全く同様のものであった。そして、目地枠30と非転写絵柄部36をもつ基材フィルム1とを剥離して、保護層2の側に電離放射線硬化型樹脂ワニスからなる硬化型保護層21をスプレーで塗装・硬化して形成し、絵柄層のなかに無地で、かつ凹部を形成した目地33をもつ高意匠のタイル調のFRP成形体71を構成できた。
実施例2のFRP成形体71は、印刷したものと同様の絵柄層をもつもので、ユニットバスの洗い場に用いて、意匠性とともに、耐久性のある表面物性の優れたものであった。
【0025】
(実施例3)
図4に示すように、厚み25μmのポリエチレンテレフタレートフィルム(基材フィルム1 東レ(株)製 X45 商品名)に、常温では若干粘着性が残る電離放射線硬化型樹脂からなる保護層2を3g/m2 塗工すると同時に、基体フィルム11に転写絵柄層35を設けた転写フィルムの絵柄層35の面とを圧着して、基材フィルム1に保護層2と転写絵柄層35を形成した転写絵柄シート55を形成した。次いで、実施例2と同様にして、図示はしないが、転写絵柄シート55の基体フィルム11を剥離しながら、転写絵柄層35に、ポリエステルイソシアネート系接着剤を設けて厚み200μmのアクリル繊維からなる織布6を積層した。そして、実施例2と同様にして、FRPの未硬化物7からなるSMCと目地枠30転写絵柄シート55とを一体成形した。成形体71に形成された転写絵柄層38は、FRPの流れに伴う変形がなく、転写フィルム11の印刷で形成したものと全く同様の微細な絵柄層をもつものであった。次いで、目地枠と非転写絵柄部をもつ基材フィルム1とを剥離し保護層2の側に電離放射線硬化型樹脂ワニスからなる硬化型保護層21をスプレーで塗装・硬化して形成し、絵柄層のなかに無地でかつ凹部を形成した目地33をもつ高意匠のタイル調のFRP成形体71を構成できた。
【0026】
(比較例 1)
目地部を抜き印刷で設けた転写シートを、実施例1で作成した転写シート5と同一構成で作成した。そして、目地枠を使用しない以外は実施例1と同様の工程でFRP成形体を作成した。
得られた成形体は、実施例のものと同様の無地部をもち、絵柄層の部分は同一の表面意匠をもつものではあるが目地部に凹部を形成することができず、意匠性の劣るものであった。
【0027】
【発明の効果】
以上、詳細に説明したように、本発明は、転写シートとFRPの未硬化物とを一体成形するときに、その間に目地枠を介在させるために、目地枠の部分が凹部を形成するとともに抜き印刷の絵柄層をもつ優れた意匠効果を呈するFRP成形体を構成できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明のFRPに模様を付加する工程を示す側面の概念図である。
(A)金型上での転写シート及びFRPの積層状態を示す概念図である。
(B)加熱・加圧の成形状態を示す概念図である。
(C)金型から取り出した状態を示す成形体である。
(D)硬化保護層を設けた状態を示す図である。
【図2】本発明の繊維状シートを含むFRPに模様を付加する工程を示す側面の概念図である。
(A)金型上における転写シート、繊維状シート及びFRPの積層状態を示す概念図である。
(B)加熱・加圧の成形状態を示す概念図である。
(C)金型から取り出した状態を示す成形体である。
(D)硬化保護層を設けた状態を示す図である。
【図3】転写シートの構成を示す側面の概念図である。
【図4】転写フィルムから絵柄層を設けた転写絵柄シートの側面の概念図である。
【図5】目地枠の概念を示す斜視図である。
【符号の説明】
1 基材フィルム
2 保護層
3 絵柄層
5、55 転写シート
6 織布、裏面保護層
7 FRPの未硬化物
11 基体フィルム
15 転写フィルム
21 硬化保護層
30 目地枠
31 目地部
33 目地
36 非転写絵柄部
35 転写フィルムから転写シートに形成された絵柄層
38 成形体に形成された絵柄層
60 上型
61 下型
71 FRP成形体
Claims (3)
- 繊維強化プラスチックの未硬化物、目地枠、並びに基材フィルムに剥離性をもつ保護層及び絵柄層を設けた転写シートの絵柄層側とを、成形用金型内で順次積層し、加熱・加圧して一体に成形し、未硬化成分を硬化せしめたのち、基材フィルム及び目地枠を除去することを特徴とする模様付き繊維強化プラスチック成形体の製造方法。
- 繊維強化プラスチックの未硬化物、不織布又は織布、目地枠、並びに基材フィルムに剥離性をもつ保護層及び絵柄層を設けた転写シートの絵柄層側、とを成形用金型内で順次積層し、加熱・加圧して一体に成形し、未硬化成分を硬化せしめたのち、基材フィルム及び目地枠を除去することを特徴とする模様付き繊維強化プラスチック成形体の製造方法。
- 前記成形体の絵柄層の側に、更に硬化型樹脂による保護層を塗工形成することを特徴とする請求項1及び2に記載の模様付き繊維強化プラスチック成形体の製造方法。
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