JP4452107B2

JP4452107B2 - 成形用金属調加飾シート

Info

Publication number: JP4452107B2
Application number: JP2004073785A
Authority: JP
Inventors: 広紹 ▲高▼月; 千勝秋定
Original assignee: 日本ウェーブロック株式会社
Priority date: 2004-03-16
Filing date: 2004-03-16
Publication date: 2010-04-21
Anticipated expiration: 2024-03-16
Also published as: JP2005262447A

Description

本発明は、自動車内外装、家具、建築材料、オーディオ、パーソナルコンピューター、携帯電話、ＰＤＡ、カメラ、ビデオカメラ、看板、ディスプレイ、ネームプレート、額縁、パチンコ・パチスロ等のアミューズメント製品、化粧品ケース、宝飾品、食器、玩具等の樹脂製品、樹脂部品の表面に金属調の外観を付加する金属調加飾シートに関する。

樹脂成形品の成形にあたって金属調加飾シートを金型に挿入して、成形品表面に金属調の外見を付加した成形品は、高級感を減ずることなく従来の金属材料や樹脂めっき製品と置き換えでき、同時に省工程、低コスト、軽量化などを達成することができるため、まさに時代的要求に沿った技術であり、非構造材部品を中心に様々な技術が提案されてきている。

本発明者等も、特開２００２−３７０３１１号公報（特許文献１）あるいは特開２００３−１１２３９９号公報（特許文献２）等により、成形性、外見、生産性等における様々な要求に応じた提案を行っている。

これら従来技術に係る金属調加飾シートの一般構造はモデル的に図３に示すように透明あるいは半透明の熱可塑性樹脂フィルム層、金属層、接着剤層及びベースフィルム層の４層構造である。

このような従来技術に係る金属調加飾シートは、透明または半透明の熱可塑性樹脂フィルムの片面に金属層を真空蒸着法、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り形成し、この金属層を有するフィルムを接着剤層を介してベースフィルムである熱可塑性樹脂フィルムに貼合せて形成される。

ここで熱可塑性樹脂フィルム層を形成する樹脂として硬度が高いので耐擦傷性を有し、かつ、透明性が高いアクリル系樹脂を用いることが望まれていたが、アクリル系樹脂は金属との密着性が悪く、アクリル系樹脂からなるフィルム（アクリルフィルム）層を用いた金属調加飾シートを作製すると、アクリルフィルムと金属層とが剥離し金属光沢が損なわれる。

さらに、このような金属調加飾シートを、真空成形などの成形に用いると金属層の剥離が拡大進行し、金属光沢が著しく損なわれ、甚だしい場合にはアクリルフィルムと金属層間で界面剥離が起こり、アクリルフィルムが容易に剥がれる。また、この金属調加飾シートの製造上の瑕疵がない部分を選んで、成形に用いた場合であっても、成形品、とくにその絞り部に剥離が生じる。

このような欠点により、やむなくアクリル系樹脂の代わりに透明性及び耐擦傷性に劣るポリエステル等の他の樹脂を用い、さらに金属調加飾シートの最上層として、耐擦傷性に優れた耐擦傷性層を設けるなどの手段が取られてきた。

しかしながらこのような方法では、原料の数及び製造工程が多くなり、コスト高になるにも係わらず、ポリエステルフィルムによりその金属調は黄味を帯びるのは避けられず、金属調加飾シートの本来の目的である、充分に優れた金属調の色調や光沢、及び、鏡面外観が得られないと云う重大な欠点があった。
特開２００２−３７０３１１号公報特開２００３−１１２３９９号公報

本発明は、上記従来技術に係る金属調加飾シートの欠点を解決し、金属調加飾シートの本来の目的である、本物の金属部材や樹脂めっき製品と同等の優れた金属調の色調、光沢や鏡面外観を備え、かつ、耐擦傷性に優れ、製造時や成形時でも金属層と樹脂フィルム層との剥離による欠点が生じず、ポリエステルフィルム層を用いた場合と同等レベルの成形に耐えられる優れた金属調加飾シートを提供することを目的とする。

本発明者等は、アクリル系樹脂と金属層との密着性について詳細に検討を行ったところ、アクリル系樹脂と金属層との両者の密着自体はそれまで認識されていたほどには劣っておらず、金属を積層させたアクリルフィルムの金属層側に塗布する接着剤に問題があることが判ってきた。

すなわち、金属層に塗布された接着剤中に含まれる溶剤が金属層を浸透してアクリルフィルムと金属層との界面に到達し、アクリルフィルムと金属層との密着性を低下させていることが判った。

本発明は、このような知見をもとに想到されたものであって、上記課題を解決するため、請求項１に記載の通り、アクリル系樹脂からなる透明あるいは半透明の表面フィルム層、ポリウレタン系水性コート剤により形成されたバリア層、金属層、接着剤層及びベースフィルム層をこの順で有する成形用金属調加飾シートである。

本発明の金属調加飾シートは、バリア層の機能により、従来、事実上実用化できなかったアクリルフィルムと金属層とによって実現された、本物の金属部材や樹脂めっき製品と同等の優れた金属調の色調、光沢や鏡面外観を備え、かつ、耐擦傷性に優れ、製造時や成形時でも金属層と樹脂フィルム層との剥離による欠点が生じず、ポリエステルフィルム層を用いた場合と同等レベルの絞り部を有する成形に耐えられる優れた金属調加飾シートである。

本発明の金属調加飾シートは図１にそのモデル断面図を示すように、アクリル系樹脂からなる透明あるいは半透明の表面フィルム層、ポリウレタン系樹脂からなるバリア層、金属層、接着剤層及びベースフィルム層をこの順で有する金属調加飾シートである。

本発明において、アクリル系樹脂とは通常のアクリル系樹脂及びメタクリル系樹脂を含む。このうち、特に透明性に優れ、無色であることが必要であるが、色に関しては特殊な効果を求める場合においては、半透明であってもよく、また、着色されたものであっても良い。

表面フィルム層の厚さは、充分な成形性を確保しながら、かつ、成形時により深く絞られた場合であっても金属層を保護する必要があることから１０μｍ以上５００μｍ以下であることが好ましく、さらに好ましい範囲は２５μｍ以上２００μｍ以下である。

本発明の金属調加飾シートでは、表面フィルム層と金属層との間にはポリウレタン系樹脂からなるバリア層を設ける。バリア層としてはポリウレタン系樹脂からなることが必要であり、その他の樹脂では本発明の効果が得られない。

このようなポリウレタン系樹脂からなるバリア層は例えば、表面フィルム層用のアクリル系樹脂フィルムの金属層を設ける面に、水性コート剤のポリウレタン系ディスパージョンを塗布し、乾燥させて設けることができる。このような水性コート剤のポリウレタン系ディスパージョンとしては、三井武田ケミカル社、東洋モートン社などから入手可能である。

バリア層の厚さとしては０．１μｍ以上２０μｍ以下の範囲が、透明性とバリア性とが両立できる点で好ましく、さらに好ましくは１μｍ以上１０μｍ以下である。

金属層はこのバリア層の上に常法により形成する。すなわち、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り金属層を形成し、この金属層を有するフィルムを接着剤層を介してベースフィルムである熱可塑性樹脂フィルムに貼合せて形成される。

ベースフィルムとしては、リサイクル可能となるため、上記表面フィルム層を形成する樹脂に対して相溶性のある樹脂が望ましく、このようなものとしてはアクリル系樹脂、ＡＢＳ（アクリロニトリル−ブタジエン−スチレン共重合体）樹脂、ＰＳ（ポリスチレン）樹脂、ＡＳ樹脂（アクリロニトリル・スチレン樹脂）等を用いる。ベースフィルムの厚さとしては通常の金属調加飾シートで用いられる範囲で良く、通常はシートに分類される厚さで有ってもよく、５０μｍ以上１０００μｍ以下、より好ましくは１００μｍ以上５００μｍ以下である。

ベースフィルムと金属層との間の接着層としてはポリウレタン系等の接着剤を用いる。接着剤層の厚さとしては、通常、１μｍ以上２０μｍ以下、より好ましくは５０μｍ以上１００μｍ以下である。

このようにして得られた本発明に係る金属調加飾シートは成形に用いられるが、射出成形に応用される場合に、上記ベースフィルムを上記表面フィルム層を形成する樹脂に対して相溶性のある樹脂とした上で、射出成形で用いる樹脂も同様に上記表面フィルム層を形成する樹脂に対して相溶性のある樹脂を用いることにより、成形品自体をリサイクル可能とすることができる。

以下に本発明の金属調加飾シートの実施例について具体的に説明する。
＜実施例１＞
アクリル系樹脂からなる透明な表面フィルム層として住友化学工業社製のポリメタクリル酸メチル（ＰＭＭＡ）製フィルムであるテクノロイＳ００１（厚さ７５μｍ。鉛筆硬度：Ｈ。略号「７５μｍ−Ｓ００１」）にグラビアコーターを用いて水性コート剤のポリウレタン系ディスパージョンである三井武田ケミカル社製タケラックＷＳ６０２１を乾燥後の付着量が２ｇ／ｍ^２となるよう塗布し、充分乾燥させた。厚さ２μｍのポリウレタン系バリア層（略号「ＷＳ６０２１」）が片面に形成されたこのフィルムは塗布前のフィルムと比較しても劣らない透明性を有していた。

次いで、このフィルムのバリア層形成面に、真空蒸着法により純度９９．９９％のインジウム膜（略号「Ｉｎ」）を厚さが５０ｎｍとなるよう蒸着させた。

さらに、この蒸着フィルムの蒸着面側に三井武田ケミカル社製ポリウレタン系接着剤Ａ５４３を主剤として、このポリウレタン系接着剤Ａ５４３、その硬化剤Ａ３及び酢酸エチルを重量比で９：１：９となるように配合してなる接着剤を塗布したのち、やはり充分に乾燥させて厚さ５μｍの接着剤層（略号「ａ」）を形成し、この接着剤層ａに厚さ２５０μｍのアクリロニトリル−ブタジエン−スチレン共重合体（ＡＢＳ。ポリメタクリル酸メチルに対して相溶性を有する。）製シートをベースフィルム層（略号「２５０μＡＢＳ」）として積層し、本発明に係るアクリル系樹脂からなる透明の表面フィルム層、ポリウレタン系樹脂からなるバリア層、金属層、接着剤層及びベースフィルム層をこの順で有する金属調加飾シートＡを得た。

＜実施例２＞
実施例１と同様に、ただし、蒸着金属としてインジウムの替わりにアルミニウムを用いてアルミニウム膜（略号「Ａｌ」）を形成し、本発明に係る金属調加飾シートＢを得た。

＜実施例３＞
アクリル系樹脂からなる透明な表面フィルム層として厚さ１２５μｍの鐘淵化学工業社製透明アクリルフィルムＳＤ００９ＮＣＴ（略号「１２５μｍ−ＳＤ００９ＮＣＴ」）を用いた他は実施例１と同様にして、本発明に係る金属調加飾シートＣを得た。

＜実施例４＞
蒸着フィルムの蒸着面側に塗布するポリウレタン系接着剤として東洋モートン社製の水性ウレタンコート剤ＥＬ４３６Ａを用いて厚さ２μｍのポリウレタン系樹脂からなるバリア層（略号「ＥＬ４３６Ａ」）を形成した他は実施例１と同様にして、本発明に係る金属調加飾シートＤを得た。

＜実施例５＞
金属層とベースシートとの間の接着に、東洋モートン社製のＴＭ−Ｋ１５及びその硬化剤ＣＡＴ−ＲＴ８５を酢酸エチル（溶剤）と重量比で１５：２．２５：１５の比率となるようにして混合してなる溶剤タイプの接着剤を用いて、厚さ５μｍの接着剤層（略号「ｂ」）を形成した他は実施例１と同様にして、本発明に係る金属調加飾シートＥを得た。

＜比較例１＞
実施例１と同様に、ただし、ポリウレタン系樹脂からなるバリア層を設けることなく、従来技術に係る金属調加飾シートＦを得た。

＜比較例２＞
実施例２と同様に、ただし、ポリウレタン系樹脂からなるバリア層を設けることなく、従来技術に係る金属調加飾シートＧを得た。

＜比較例３＞
帝人デュポンフィルム社製の透明なポリエステルフィルムであるテフレックスＦＴ−３（厚さ２５μｍ、略号「２５μｍＦＴ−３」）の一方の面に真空蒸着法により純度９９．９９％のインジウムを蒸着膜の厚さが５０ｎｍとなるよう蒸着させ、この蒸着フィルムの蒸着面側に実施例１と同様にしてポリウレタン系接着剤からなる厚さ５μｍの接着剤層を形成し、この接着剤層にさらに、厚さ２５０μｍのＡＢＳシートを積層した。

上記透明なポリエステルフィルムの硬度は鉛筆硬度：Ｂ相当であるため、充分な耐擦傷性を付与するためにこのポリエステルフィルムの他方の面にポリウレタン系接着剤層（厚さ５μ、略号「ａ」）を介して、鉛筆硬度が２Ｈの住友化学工業社製のポリメタクリル酸メチル製フィルムである厚さ７５μｍのテクノロイＳ００１を積層し、従来技術に係る金属調加飾シートＨを得た。

＜比較例４＞
比較例３と同様に、ただし、蒸着金属としてインジウムの替わりにアルミニウムを用いて、従来技術に係る金属調加飾シートＩを得た。

＜比較例５＞
実施例５と同様に、ただし、ポリウレタン系樹脂からなるバリア層を設けることなく、従来技術に係る金属調加飾シートＪを得た。

＜評価＞
これら金属調加飾シートＡ〜Ｈの評価を、表面硬度、耐スクラッチ性（耐擦傷性）、密着強度、成形前の金属調加飾シートとしての外観、成形性、及び、金属調加飾シートを用いた成形品の外観について次のようにしてそれぞれ行い、それぞれの評価結果を表１に併せて示す。

［表面硬度］
ＪＩＳＫ５４００８．４に準拠した鉛筆引っかき値で評価した。金属調加飾シートの表面を鉛筆で擦過し、擦り傷が発生しない最も硬い鉛筆の濃度記号を調べた。

［耐擦過性］
０．５Ｋｇ荷重下でナイロンブラシにより成形品の表面を２０往復擦ったときの表面の状態を目視で判定した。擦り傷がない場合を極めて良好として「◎」、僅かに擦り傷が発生していた場合を良好として「○」、薄い擦り傷を充分でないとして「△」、著しい擦り傷を「×」として評価した。

［密着強度］
金属層とベースシート層との界面の接着をＪＩＳＫ６８５４に準拠して調べた。

強度が１５Ｎ／２５ｍｍ以上の場合を極めて良好であるとして「◎」、１０Ｎ／２５ｍｍ以上の場合を良好であるとして「○」、５Ｎ／２５ｍｍ以上の場合を不充分であるとして「△」、５Ｎ／２５ｍｍ未満を「×」として評価した。

［金属調加飾シート外観]
金属調加飾シートの金属光沢を、本物のクロムメッキされた樹脂部材と目視で比較し評価した。クロムメッキと同等の場合を充分であるとして「○」、若干見劣りする場合を「△」、著しく見劣りする場合を「×」として評価した。

［成形性］
図１にモデル的に示す金型を用いて、上記金属調加飾シートＡ〜Ｉを真空成形し、それぞれ成形品を得た。この成形品における成形性について目視で評価を行なった。すなわち、細部に亘って金型の形状に忠実に成形されている場合を「○」、コーナー部のＲ（曲面）が充分に再現されていない場合を「△」、金型形状の凹凸が充分に再現されていない場合を「×」として評価した。

［成形品外観］
細部に亘って金属光沢が得られた場合を「○」、コーナー部で金属光沢の低下が見られる場合を不充分として「△」、著しい金属光沢の低下が見られた場合を「×」として評価した。

表１により、本発明に係る金属調加飾シートが、樹脂めっき製品と同等の優れた金属調の色調、光沢や鏡面外観を備え、かつ、耐擦傷性に優れ、製造時や成形時でも金属層と樹脂フィルム層との剥離による欠点が生じず、ポリエステルフィルム層を用いた場合に可能となるレベルよりも、高いレベルの絞り部を有する成形に耐えられる、優れた金属調加飾シートであることが判る。

本発明に係る金属調加飾シートは樹脂製品に金属調の外観を付加するために用いられ、脂めっき製品と同等の優れた金属調の色調、光沢や鏡面外観を備え、かつ、耐擦傷性に優れ、製造時や成形時でも金属層と樹脂フィルム層との剥離による欠点が生じず、ポリエステルフィルム層を用いた場合に可能となるレベルよりも、高いレベルの絞り部を有する成形に耐えられることが求められる分野に好適に用いることができる。

本発明の金属調加飾シートのモデル断面図である。実施例で加飾シート用フィルムを応用した加飾シートの成形性評価のため用いた金型を示す図である。（ａ）上面図（ｂ）側面図従来技術に係る金属調加飾シートのモデル断面図である。

Claims

アクリル系樹脂からなる透明あるいは半透明の表面フィルム層、ポリウレタン系水性コート剤により形成されたバリア層、金属層、接着剤層及びベースフィルム層をこの順で有することを特徴とする成形用金属調加飾シート。