JP4721105B2 - 加飾成形体およびその製造方法 - Google Patents
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Description
本発明の加飾成形体の第1の形態としては、少なくとも2つの部材を一体化することで加飾部を形成せしめた加飾成形体であって、前記部材のうち少なくとも第1の部材は連続した強化繊維からなる強化繊維群で強化された熱硬化性樹脂を主成分とし、加飾部となる加飾材との接合部分において熱可塑性樹脂層を有しており、前記熱可塑性樹脂層が、前記熱硬化性樹脂との界面において凹凸形状を有して一体化されているとともに、前記強化繊維群の一部の強化繊維を包含してなる領域を有し、その領域の最大厚みが10μm以上1000μm以下である加飾成形体である。
さらに、スポーツ用品としては、テニス、バトミントンなどのラケット類、ゴルフ、ゲートボールなどのシャフト類、野球などのバット類、サッカー、ハンドボールのゴールポスト、バレーボールなどのネット支柱などが挙げられ、建材などの部材、外板またはパネル、ロボットアームなどの構造部材、玩具、アミューズメント用ロボットなどの部品・部材、義肢、X線カセッテなどの医療用途や電話、ファクシミリ、VTR、コピー機、テレビ、アイロン、ヘアードライヤー、炊飯器、電子レンジ、音響機器、掃除機、トイレタリー用品、レーザーディスク、コンパクトディスク、照明、冷蔵庫、エアコン、タイプライター、ワードプロセッサー、箪笥、棚類、机などに代表される家庭または事務製品部品、部材および筐体、さらに、船舶、航空機用途等などでも好適に使用することができる。
各実施例で用いた第1の部材および加飾材をISO 11359−2に基づいて評価した。第1の部材および加飾材を予め別々に評価できる場合は、事前に評価する。一体化せしめた加飾成形品から評価する場合は、加飾成形品の第1の部材および加飾材の略平面部から、第1の部材および加飾材の長手方向を基準にして、0度、45度、90度、135度の異なる角度に切り出した4本の試験片を用意する。試験片の切り出し位置は、リブ部、ヒンジ部、凹凸部などの形状が意図的に付されている部分は極力避け、上記部位を含む場合は、これらを切削除去して試験に供する。これらの試験片において得られる線膨張係数の平均値を、ここでいう線膨張係数として採用する。またこのうち最大のものを最大線膨張係数、最小のものを最小線膨張係数とする。本実施例では予め第1の部材および加飾材の評価を行った。
第1の部材と加飾材の平均厚みtIとtIIは、それぞれ、凹凸部などの形状が意図的に付されている部分は極力避け、1試験体に付き、任意に10カ所の厚みを、マイクロメーターを用い、測定を行い、その平均値を代表値とし、前記第2の部材の平均厚みtIIを、前記第1の部材の平均厚みtIで除した値tII/tIを求めた。
(積層体)
積層体を構成するプリプレグとして、強化繊維として東レ(株)製炭素繊維(“トレカ(登録商標)”T300B(引張強度3500MPa、引張弾性率230GPa、フィラメント数3000本、繊維目付0.2g/m))を縦糸および横糸として用い、これら縦糸、横糸を5本/cmとなるように平織とされた炭素繊維織物、マトリックス樹脂として130℃硬化タイプエポキシ樹脂を用いた、炭素繊維目付が198g/m2 、樹脂含有量(Wr)が40%のクロスプリプレグ(東レ(株)製“トレカ(登録商標)”プリプレグF6343B−05)を用いた。これを1000mm×700mmの大きさにカットし、平面の積層体を製造した。まず、平面板雌金型に6枚のプリプレグを積層した。最後に積層したプリプレグの上から、後述の方法より作製した熱可塑性樹脂を積層体と同様の大きさにカットしたものを2枚重ね積層し、熱可塑性樹脂層とした。
結晶性ポリエステル樹脂(東洋紡績(株)製、結晶性ポリエステル樹脂、バイロンGA―5300、融点114℃、溶解度パラメーターδ(SP値)10.7)のペレットを、メルトブロー法にて幅1000mmの不織布状の基材とした。この接着用熱可塑性樹脂の目付は30g/m2 であった。
上記積層体をプレス成形機(平面板金型を使用)にセットして、加飾材として、表面意匠クラスAシート(1000mm×700mm×1.4mm)(商品;LexanSLX12A32−Solid Colors、GEプラスチック社製)を用いて、一体化し、加飾成形体とした。このとき、プレス成形機によって形成される加飾材は、積層体の接着層を積層した部分に接している。また、プレス成形機は第1の部材に接触する熱板のみを昇温し、加飾材には直接温度のかからないようにした。加飾材との一体化は、熱板温度160℃で5分間加熱して加熱プレスを行った。プレス終了後、室温で冷却し、脱型し、加飾成形体を得た。得られた加飾成形体は加飾材と積層板が強固に接着していた。また、表面意匠クラスAシートの加飾により、良好な透明性が得られ、それにより、クロスプリプレグのクロス地が映え、高い意匠性に得ることが出来た。また、表面意匠クラスAシートの加飾により、塗装の必要としない加飾成形体を得ることも出来、これにより、意匠性に加え、塗装レスによる、コストを低下させることが出来た。
(積層体)
作成に半球状金型を用いた以外は、実施例1と同様に得た。
(熱可塑性樹脂層)
実施例1と同様に得た。
上記積層体をプレス成形機(半球状金型を使用)にセットして、加飾材として、表面意匠クラスAシート(1000mm×700mm×1.4mm)(商品;LexanSLX12A32−red、GEプラスチック社製)を用いて一体化し、加飾成形体とした。このとき、プレス成形機によって形成される加飾材は、積層体の接着層を積層した部分に接している。また、プレス成形機は積層体に接触する熱板のみを昇温し、加飾材には直接温度のかからないようにした。また、加飾材は半球状金型の凸面に配置し、積層体と加飾材との一体化後、加飾材が半球面の内側に加飾されるようにした。加飾材と一体化は、熱板温度160℃で5分間加熱して加熱プレスを行った。プレス終了後、室温で冷却し、脱型し、加飾成形体を得た。得られた加飾成形体は加飾材と積層板が強固に接着していた。また、表面意匠クラスAシートの加飾により、良好な表面性が得られた。また、表面意匠クラスAシートの加飾により、塗装の必要としない加飾成形体を得ることも出来、これにより、塗装レスによりコストを低下させることが出来た。さらに、表面意匠クラスAシートの加飾により表面凹凸の少ない表面性の良好な加飾成形体を得ることが出来、電波の反射性に優れる加飾成形体を得ることが出来た。
(積層体)
第1の部材3となる積層体を構成するプリプレグとして、強化繊維として東レ(株)製炭素繊維(“トレカ(登録商標)”M46J(引張強度4200MPa、引張弾性率436GPa、フィラメント数6000本、繊維目付0.2g/m))、マトリックス樹脂として130℃硬化タイプエポキシ樹脂を用い、プリプレグの炭素繊維目付が116g/m2 、樹脂含有量(Wr)が30%の一方向(UD)プリプレグ(東レ(株)製“トレカ(登録商標)”プリプレグP6053−12)を用いた。これを1000mm×700mmの大きさにカットし、平面の積層体を製造した。まず、雌金型に長方形底面の長手方向を0°として、繊維方向が上から45°、−45°、90°、90°、−45°、45°となるように6枚のプリプレグを積層する。最後に積層したプリプレグの上から、後述の方法より作製した熱可塑性樹脂を積層体と同様の大きさにカットしたものを2枚重ね積層し、熱可塑性樹脂層とした。次に、雄金型をセットして、プレス成形を行った。プレス成形機にて160℃で5分間予熱して接着剤を溶融させた後、6MPaの圧力をかけながら150℃で30分間加熱して硬化させた。硬化終了後、室温で冷却し、脱型して平均の厚み0.7mmの積層体とした。
3元共重合ポリアミド樹脂(東レ(株)製、3元共重合ポリアミド樹脂CM4000、ポリアミド6/66/610、融点150℃、溶解度パラメーターδ(SP値)13.3)のペレットを、ペレットを、メルトブロー法にて幅1000mmの不織布状の基材とした。この接着用熱可塑性樹脂の目付は30g/m2 であった。
上記積層体1をプレス成形機(実施例1と同様の金型を使用)にセットして、加飾材として、透明ポリエステルフィルム(1000mm×700mm×125μm)(商品;エンブレットS、ユニチカ(株)製)に実施例1で用いたクロスプリプレグを1枚重ね合わせたものを用いて、一体化し、加飾成形体とした。このとき、プレス成形機によって形成される加飾材は、積層体の接着層を積層した部分に接している。また、プレス成形機は積層体に接触する熱板のみを昇温し、加飾材には直接温度のかからないようにした。プレス成形機は熱板温度160℃で5分間加熱して加飾材と一体化した。プレス終了後、室温で冷却し、脱型し、加飾成形体を得た。得られた加飾成形体は加飾材と積層板1が強固に接着していた。さらに、加飾材の透明ポリエステルフィルムの透明性により、積層体と加飾材の間に挟み込んだ、クロスプリプレグがはっきりと確認でき、高い意匠性を有するものが得られた。
(積層体)および(熱可塑性樹脂層)
実施例3と同様のものを使用した。
上記積層体をプレス成形機にセットして、加飾材として、アルミニウム板(1000mm×700mm×4mm)を用いた。アルミニウム板にはプライマー組成物(商品名;ルビコートE、トーヨーポリマー(株)製)を板上に刷毛で塗布し、室温にて15分風乾し、120℃で15分加熱処理した。プライマー処理を施したアルミニウム板を一体化し、加飾成形体とした。このとき、プレス成形機によって形成される加飾材は、積層体の接着層を積層した部分に接している。また、プレス成形機は積層体に接触する熱板のみを昇温し、加飾材には直接温度のかからないようにした。プレス成形機は熱板温度160℃で5分間加熱して加飾材と一体化した。プレス終了後、室温で冷却し、脱型し、加飾成形体を得た。得られた加飾成形体は加飾材とアルミニウム板が強固に接着していた。さらに、加飾材の金属光沢により高い意匠性が得られた。実施例1と同様に、連続した強化繊維群で強化された熱硬化性樹脂と、熱可塑性樹脂層との界面は、凸凹形状を有していることが認められた。この最大厚みTpfと最小厚みTpf−minとを測定したところ、最小厚みTpf−minは30μm、最大厚みTpf−maxは60μmであった。前記加飾成形体の接合部分断面をSEM観察すると、表面には、熱可塑性樹脂が溶融して被膜状に付着しており、その膜厚は10μmであった。また、第1の部材の線膨張係数CIDは3.3×10-6であり、加飾材の線膨張係数CIIDは2.4×10-5であった。これらのうち大きい方の値Cb を小さい方の値Cs で除した値Cb/Cs の絶対値は7であった。
(積層体)および(熱可塑性樹脂層)
実施例1と同様のものを使用した。
上記積層体をプレス成形機にセットして、加飾材として、人工皮革(1000mm×700mm、目付220g/m2 )(商品名;エクセーヌ100E、東レ(株)製)を用いて、一体化し、加飾成形体とした。このとき、プレス成形機によって形成される部品・部材は、積層体の接着層を積層した部分に接している。また、プレス成形機は積層体に接触する熱板のみを昇温し、加飾材には直接温度のかからないようにした。プレス成形機は熱板温度160℃で5分間加熱して加飾材と一体化した。プレス終了後、室温で冷却し、脱型し、加飾成形体を得た。得られた加飾成形体は加飾材と積層板1が強固に接着していた。さらに、加飾材のエクセーヌにより、積層体のみでは得られないソフトな風合いの意匠性を得ることが出来た。実施例1と同様に、連続した強化繊維群で強化された熱硬化性樹脂と、熱可塑性樹脂層との界面は、凸凹形状を有していることが認められた。この最大厚みTpfと最小厚みTpf−minとを測定したところ、最小厚みTpf−minは30μm、最大厚みTpf−maxは60μmであった。また、前記加飾成形体の接合部分断面をSEM観察すると、表面には、熱可塑性樹脂が溶融して被膜状に付着しており、その膜厚は10μmであった。
(積層体)および(熱可塑性樹脂層)
実施例1と同様のものを使用した。
上記積層体を平面板金型雌型内にセットして、加飾材として、表面意匠クラスAシート(1000mm×700mm×1.4mm)(商品;LexanSLX12A32−Solid Colors、GEプラスチック社製)を用いて、真空圧成形によって一体化せしめることで加飾成形体とする。このとき、形成される加飾材は積層体の接着層を積層した部分に接している。
(積層体)
実施例1と同様のプリプレグを、実施例1と同様の積層構成で配置し、実施例1と同様に熱可塑性樹脂層を使用した。次に、実施例1とは異なり、熱プレス成形によるプリプレグの硬化反応を行わずに、未硬化状態のプリプレグと熱可塑性樹脂層1からなる積層体の状態で使用する。
実施例1と同様のものを用いた。
上記積層体を平面板金型雌型内にセットして、加飾材として、表面意匠クラスAシート(1000mm×700mm×1.4mm)(商品;LexanSLX12A32−Solid Colors、GEプラスチック社製)を用いて、真空圧成形によって一体化せしめることで加飾成形体とする。このとき、形成される加飾材は積層体の接着層を積層した部分に接している。
(積層体)
実施例1と同様のプリプレグを、実施例1と同様の積層構成で配置し、実施例1と同様に熱可塑性樹脂層を使用した。次に、実施例1とは異なり、熱プレス成形によるプリプレグの硬化反応を行わずに、未硬化状態のプリプレグと熱可塑性樹脂層1からなる積層体の状態で使用する。
実施例1と同様のものを用いた。
上記積層体を平面板金型雌型内にセットして、加飾材として、オレフィン系エラストマー(商品;住友TPE820、住友化学工業(株)社製)を、プレス成形機により、シート状(1000mm×700mm×1.0mm)かつ、表面をシボ加工し、凹凸形状を形成せしめたもの作製し、これを人工皮膚として用い、真空圧成形によって一体化せしめることで加飾成形体とする。このとき、形成される加飾材は積層体の接着層を積層した部分に接している。
2 加飾材
3 第1の部材
4 加飾材
5a、5b 強化繊維
6 熱硬化性樹脂
7 熱可塑性樹脂層
8 強化繊維群
9 熱硬化性樹脂と熱可塑性樹脂層との界面
10 第1の部材と加飾材との界面
11 第1の部材
12 加飾材
13 熱可塑性樹脂層
14 強化繊維群
15a、15b 強化繊維
16 熱硬化性樹脂
17 熱硬化性樹脂と熱可塑性樹脂層との界面
18 第1の部材
19 加飾材
20 熱硬化性樹脂
21 強化繊維群
22a、22b 強化繊維
23 熱硬化性樹脂と熱可塑性樹脂層との界面
24 熱可塑性樹脂層が存在していた空隙
25 加飾材
26 第1の部材との接合部分
27 残査
Claims (10)
- 少なくとも第1の部材と加飾材の2つの部材を一体化することで加飾面を形成した加飾成形体であって、加飾材は、フィルム状、シート状、板状、または布帛状のいずれかから選択される少なくとも1つの形状であり、その主成分がポリカーボネート樹脂、ポリエステル樹脂、オレフィン系エラストマー、アルミニウムから選択される少なくとも1種であり、前記部材のうち少なくとも第1の部材は連続した強化繊維群で強化された熱硬化性樹脂を主成分とし、加飾材との接合部分においてポリエステル系樹脂またはポリアミド系樹脂の熱可塑性樹脂層を有しており、前記熱可塑性樹脂層が、前記熱硬化性樹脂との界面において凹凸形状を有して一体化されているとともに、前記強化繊維群の一部の強化繊維を包含してなる領域を有し、その領域の最大厚みが10μm以上1000μm以下であることを特徴とする加飾成形体。
- 前記熱可塑性樹脂層の樹脂が、加飾材との接合部分に被膜状に介在してなる、請求項1に記載の加飾成形体。
- 前記被膜の最小厚みが0.01〜1000μmの範囲にある、請求項2に記載の加飾成形体。
- 前記第1の部材が積層体からなる、請求項1〜3のいずれかに記載の加飾成形体。
- 前記強化繊維が炭素繊維からなる、請求項1〜4のいずれかに記載の加飾成形体。
- 前記熱硬化性樹脂がエポキシ樹脂を主成分とする樹脂である、請求項1〜5のいずれかに記載の加飾成形体。
- 前記熱可塑性樹脂層を構成する熱可塑性樹脂の溶解度パラメータδ(SP値)が9〜16の範囲にある、請求項1〜6のいずれかに記載の加飾成形体。
- 前記加飾材が多層構造体からなる、請求項1〜7のいずれかに記載の加飾成形体。
- 電気・電子機器の筐体または部品、スポーツ用品または自動車、二輪車、建材の部材、外板またはパネル、ロボットアームの構造部材、玩具、アミューズメント用ロボットの部品、部材、義肢の部材である、請求項1〜8のいずれかに記載の加飾成形体。
- 前記第1の部材と加飾材とを、熱溶着、振動溶着、超音波溶着、レーザー溶着、インサート射出成形、アウトサート射出成形、レジントランスファー成形、熱プレス成形、オートクレーブ成形、真空圧成形から選択される少なくとも1つの一体化方法にて、一体化する、請求項1〜9のいずれかに記載の加飾成形体の製造方法。
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