JP5618281B1

JP5618281B1 - 熱硬化性樹脂成形品及びその製造方法

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Publication number: JP5618281B1
Application number: JP2013262070A
Authority: JP
Inventors: 古屋　民雄; 民雄古屋
Original assignee: PROTO CO., LTD.
Current assignee: PROTO CO., LTD.
Priority date: 2013-12-19
Filing date: 2013-12-19
Publication date: 2014-11-05
Anticipated expiration: 2033-12-19
Also published as: JP2015116754A

Abstract

【課題】離型剤の塗布、脱脂、サンディング、及びプライマー処理等を行わなくとも、表面にメッキ皮膜や塗装皮膜を形成可能な熱硬化性樹脂成形品及びその製造方法を提供する。【解決手段】成形型表面の少なくとも意匠面を形成する領域に、スチレン系樹脂を溶媒に溶解させた熱可塑性樹脂溶液を塗布する工程と、前記成形型を乾燥させて熱可塑性樹脂皮膜を形成する工程と、前記成形型のキャビティ内に熱硬化性樹脂組成物を射出し、前記熱硬化性樹脂組成物を加熱硬化させることで、表面に前記熱可塑性樹脂皮膜が設けられた熱硬化性樹脂成形品を得る工程とを有する方法により、熱硬化性樹脂成形品を製造する。【選択図】図１

Description

本発明は、熱硬化性樹脂成形品及びその製造方法に関し、より詳細には、熱硬化性樹脂成形品の表面に、メッキ工程によりメッキをしてメッキ皮膜を形成したり、塗装により塗装皮膜を形成したりすることが可能な熱硬化性樹脂成形品及びその製造方法に関する。

熱硬化性樹脂成形品の表面に塗料を塗布する方法としては、成形品の成形と塗装とを同時に行うインモールドコート、及び製造された成形品の表面に塗料を塗布するアフターコートが知られている。インモールドコートについては、例えば特許文献１において提案されている。アフターコートは、脱脂やサンディングが必要であり、製造された成形品の表面にプライマー塗装を施し、さらにプライマー塗装の表面に樹脂塗料を塗布（本塗装）するものである。

一方、熱硬化性樹脂成形品の表面にメッキ皮膜を形成する場合には、この成形品の表面に、メッキグレードタイプのＡＢＳ樹脂をインジェクション成形するか、メッキグレードタイプのＡＢＳ樹脂シートを真空成形するかにより製品を製造し、ＡＢＳ樹脂のメッキラインを使用してメッキするのが一般的である。

特開２０１０−２３２６９号公報

しかし、インジェクション成形では、成形型が高価で成形型製作時間が長く、真空成形では成形品の角部が丸くなってしまうという問題がある。詳しくは、インジェクション成形するには、ペレットを可塑化溶融させて高い成形圧力で成形するため、強度のある成形型が必要となり、高価な成形型と長い成形型製作時間が必要となる。また、真空成形する場合には、成形型は安価で済み、短時間で成形型製作が可能であるが、ＡＢＳ樹脂シートの板厚によるＲ形状ができ成形品の角部が丸くなってしまい、成形品の品質が満足できないという欠点がある。

そこで本発明では、上記問題点を解決するべく、離型剤の塗布、脱脂、サンディング、及びプライマー処理等を行わなくとも、表面にメッキ皮膜や塗装皮膜を形成可能な熱硬化性樹脂成形品及びその製造方法を提供することを目的とする。

本発明は、成形型表面の少なくとも意匠面を形成する領域に、スチレン系樹脂を溶媒に溶解させた熱可塑性樹脂溶液を塗布する工程と、
前記成形型を乾燥させて熱可塑性樹脂皮膜を形成する工程と、
前記成形型のキャビティ内に熱硬化性樹脂組成物を射出し、前記熱硬化性樹脂組成物を加熱硬化させることで、表面に前記熱可塑性樹脂皮膜が設けられた熱硬化性樹脂成形品を得る工程と
を有し、
前記スチレン系樹脂が、ポリスチレン、スチレン−アクリロニトリル共重合樹脂（ＳＡＮ樹脂）、アクリロニトリル−ブタジエン−スチレン共重合樹脂（ＡＢＳ樹脂）、又はアクリロニトリル−エチレン−スチレン共重合樹脂（ＡＥＳ樹脂）であり、
前記成形型の温度が、４０〜８０℃である熱硬化性樹脂成形品の製造方法である。

また、本発明は、上記の方法により製造された熱硬化性樹脂成形品である。

本発明によれば、離型剤の塗布、脱脂、サンディング、及びプライマー処理等を行わなくとも、表面にメッキ皮膜や塗装皮膜を形成可能な熱硬化性樹脂成形品及びその製造方法を提供できる。

型閉め前の成形型の断面図である。成形型の型閉め後にウレタン樹脂組成物を射出した状態の断面図である。

本発明では、成形型のキャビティ内に熱硬化性樹脂組成物を射出し、熱硬化性樹脂組成物を加熱硬化させることで、熱硬化性樹脂成形品を得る。射出成形可能な液状の熱硬化性樹脂組成物としては、ウレタン樹脂組成物、エポキシ樹脂組成物、ポリエステル樹脂組成物、フェノール樹脂組成物等が挙げられる。本明細書では、一例としてウレタン樹脂組成物を使用してウレタン樹脂成形品を製造する方法について、具体的に説明する。

図１は、型閉め前の成形型を示す断面図であり、図２は、成形型の型閉め後にキャビティ内に液状のウレタン樹脂組成物を射出した状態の断面図を示す。図１及び図２において、成形型１は、下面に凸部３を有する雄型（上型）２と、上面に凹部５を有する雌型（下型）４とからなる。雄型２及び雌型４は、アルミニウムのような金属製でもよく、合成樹脂製でもよい。

図１及び図２において、成形型１の表面は、複合メッキ皮膜６で覆われている。すなわち、成形型１表面の少なくとも意匠面を形成する領域には、予め複合メッキが施されていることが好ましい。こうすることで、成形型のキャビティ内に熱硬化性樹脂組成物を射出した際に、熱硬化性樹脂組成物の流れが良好になり、得られる熱硬化性樹脂成形品の表面に傷が付きにくくなり、熱硬化性樹脂成形品の型離れが容易になる。複合メッキ皮膜６を形成する領域は、成形型１表面の意匠面を形成する領域のみでもよく、キャビティ形成面全面でもよく、図１及び図２に示すように成形型１の表面全面でもよい。成形型１の表面に形成する複合メッキ皮膜６の厚さは５〜２０μｍであることが好ましい。ただし、成形型は、複合メッキが施されていなくても構わない。

複合メッキとしては、無電解ニッケル−ＰＴＦＥ複合メッキが好ましい。無電解ニッケル−ＰＴＦＥ複合メッキは、いわゆるテフロン（登録商標）メッキのことであり、無電解ニッケル皮膜中にＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン）の微粒子を均一に分散共析させた皮膜が形成される。ＰＴＦＥは、フッ素原子と炭素原子のみからなるフッ素樹脂（フッ化炭素樹脂）であり、化学的に安定で、耐熱性及び耐薬品性に優れる。また、ＰＴＦＥの微粒子一個一個をマトリックスが固く保持し、そのマトリックスが金属であるため、素地とＰＴＦＥメッキの密着性は強固となる。なお、メッキ液に占めるＰＴＦＥの含有量は２５〜４０容積％とすることが好ましい。

次に、この成形型１を用いて、ウレタン樹脂成形品を製造する方法について説明する。まず、必要に応じて成形型１を清掃した上で、成形型１表面の少なくとも意匠面を形成する領域に、スチレン系樹脂を溶媒に溶解させた熱可塑性樹脂溶液を塗布する。その後、成形型１を乾燥させて、熱可塑性樹脂皮膜（不図示）を形成する。熱可塑性樹脂溶液を塗布して熱可塑性樹脂皮膜を形成する領域は、成形型１表面の意匠面を形成する領域のみでもよく、キャビティ形成面全面でもよく、成形型１の表面全面でもよい。成形型１の表面に形成される熱可塑性樹脂皮膜の厚さは、１０〜１００μｍが好ましく、２０〜６０μｍがより好ましい。

スチレン系樹脂としては、溶媒に溶解しやすいことから、ポリスチレン、スチレン−アクリロニトリル共重合樹脂（ＳＡＮ樹脂）、アクリロニトリル−ブタジエン−スチレン共重合樹脂（ＡＢＳ樹脂）、アクリロ二トリル−エチレン−スチレン共重合樹脂（ＡＥＳ樹脂等が挙げられるが、中でもＡＢＳ樹脂が好ましく、メッキグレードタイプのＡＢＳ樹脂がより好ましい。溶媒としては、乾燥が容易であることから、メチルエチルケトン（ＭＥＫ）やアセトン等のケトンが好ましい。熱可塑性樹脂溶液は、例えば、粉末状又はペレット状のＡＢＳ樹脂をＭＥＫに溶解させることで調製することができる。さらに、トルエン（シンナー）などにより熱可塑性樹脂溶液の粘度を調整することもできる。

成形型１の表面に熱可塑性樹脂皮膜を形成した後、成形型１の型閉めを行い、雄型２と雌型４の間に形成されたキャビティＳ内に、液状の熱硬化性樹脂組成物であるウレタン樹脂組成物７を射出し、加熱硬化させる。こうすることで、表面に熱可塑性樹脂皮膜が設けられたウレタン樹脂成形品を得ることができる。加熱は、例えば、図示しない加熱手段により雄型２及び雌型４を常時加熱することにより行うことができる。成形型１の温度は、４０〜８０℃とすることが好ましく、例えば７５℃程度に保持することができる。なお、射出したウレタン樹脂組成物７は、ウレタン反応して硬化するが、ウレタンウレア反応させて硬化させることにより、反応時間をより短く、かつ耐熱性を高くすることもできる。

その後、成形型１の型開きを行い、成形型１からウレタン樹脂成形品を取り出す。このとき、成形型１の表面に形成された熱可塑性樹脂皮膜は成形型１と容易に離型するので、ウレタン樹脂成形品を容易に取り出すことができる。その後、必要に応じてバリ取りを行う。

得られたウレタン樹脂成形品に対しては、装飾用の装飾メッキラインを利用してメッキを施したり、塗装したりすることができる。特に、スチレン系樹脂としてメッキグレードタイプのＡＢＳ樹脂を用いた場合には、直接無電解メッキをすることが可能となる。

さらに、前述のように、成形型１の表面に形成された熱可塑性樹脂皮膜は成形型１と容易に離型するので、成形型１の表面に離型剤を塗布する必要がなくなる。もちろん、成形型１の表面に離型剤を塗布しても構わないが、離型剤を塗布しなければ、脱脂、ペーパーやすりによるサンディング、及び発生したピンホールの修正加工をせずに、得られたウレタン樹脂成形品の表面を塗装したり、表面にメッキしたりすることができる。

すなわち、表面にスチレン系樹脂皮膜が設けられたウレタン樹脂成形品は、必要に応じてバリ取りした上で、そのまま塗装することができる。また、表面にメッキグレードタイプのＡＢＳ樹脂皮膜が設けられたウレタン樹脂成形品は、必要に応じてバリ取りした上で、そのまま無電解メッキを施すことが可能であり、さらにその表面に電解メッキを施すことも可能である。したがって、工程数が減少するため成形に要する時間を大幅に短縮することができ、しかもサンディングにより粉末が発生しないため作業環境が改善される。

加えて、ＡＢＳ樹脂シートを真空成形した場合のように、成形品の角部が丸くなってしまう不具合も起きない。より具体的には、ＡＢＳ樹脂シートを真空成形した場合には、ウレタン樹脂成形品の角部の曲率半径はＡＢＳ樹脂シートの板厚と同じになってしまったが、本発明によれば、ウレタン樹脂成形品の角部の曲率半径を成形型の角部の曲率半径と同じにすることができる。

以下、表面にメッキグレードタイプのＡＢＳ樹脂皮膜が設けられたウレタン樹脂成形品に対し無電解メッキをし、さらに電解メッキをするメッキ工程について説明する。まず、前述したように、ウレタン樹脂成形品を成形型１から取り出し、バリ取りをした後、水洗いして整面し、次いでエッチングする。すなわち、ウレタン樹脂成形品をエッチング溶液中に所定時間浸漬させる。こうすることで、ＡＢＳ樹脂中のブタジエンを優先的に溶解除去し、ウレタン樹脂成形品の表面に適度の凹凸を作る。その後、水洗い等の種々の前処理を施し、ウレタン樹脂成形品の表面に付着している物質を除去することにより、形成するメッキ皮膜と基材（ウレタン樹脂成形品）との密着性を向上させる。

次に、ウレタン樹脂成形品の表面を中和処理し、水洗いする。さらに、ウレタン樹脂成形品を触媒付与剤であるキャタリスト中に所定時間浸漬させ、触媒付与剤中から取り出して水洗いする。次いで、ウレタン樹脂成形品を活性化液であるアクセレータに所定時間浸漬させ、活性化液中から取り出して水洗いする。

以上のように処理を施したウレタン樹脂成形品を、無電解ニッケルメッキ液中に所定時間浸漬させることで、無電解ニッケルメッキを施して、ウレタン樹脂成形品の表面に薄い無電解ニッケルメッキ皮膜を形成する。次いで、ウレタン樹脂成形品を無電解ニッケルメッキ液中から取り出して水洗いする。

この薄い金属皮膜を析出させて導電性を与える無電解メッキの後に電解メッキを行う。まず、無電解ニッケルメッキを行ったウレタン樹脂成形品を、金属酸類水溶液に短時間浸漬させることで表面に残るアルカリを中和し、処理中に生じる薄い酸化層を除去して表面を活性化（酸活性）する。次いで、ウレタン樹脂成形品を金属酸類水溶液中から取り出して水洗いする。次に、メッキ皮膜の密着性を向上させるために、ウレタン樹脂成形品をストライクメッキ液中に所定時間浸漬させることでストライクメッキして、ウレタン樹脂成形品に薄いメッキ皮膜であるストライクメッキ皮膜を形成する。次いで、ウレタン樹脂成形品をストライクメッキ液中から取り出し水洗する。

次に、ウレタン樹脂成形品を硫酸銅メッキ液中に所定時間浸漬させて、銅メッキ皮膜を形成し、硫酸銅メッキ液中から取り出して水洗いする。さらに、ウレタン樹脂成形品を半光沢ニッケルメッキし、光沢ニッケルメッキ液中から取り出して水洗いする。次いで、ウレタン樹脂成形品をマイクロポーラスニッケルメッキし、水洗い洗浄する。このようにして、ウレタン樹脂成形品の表面にニッケルメッキ皮膜を形成することができる。

次に、ウレタン樹脂成形品をクロムメッキ液中に所定時間浸漬させることでクロムメッキして、装飾性に優れるクロムメッキ皮膜を形成し、クロムメッキ液中から取り出して水洗いし、乾燥させることで、メッキ工程は終了する。

以上のように、本発明によれば、ウレタン樹脂成形品にメッキを施して表面に薄い金属膜を析出させることで、装飾性、防錆性、耐摩耗性などの様々な特性を持たせることができる。このようにメッキして製造されたウレタン樹脂成形品を検査して、良品のみ出荷することもできる。また、ウレタン樹脂成形品の角部を丸くせずに、品質が満足できるようなウレタン樹脂成形品の表面に、メッキ皮膜を形成することができる。

＜実施例１＞
まず、メッキグレードＡＢＳ樹脂（日本エイアンドエル社製、めっき用、商品名：クララスチック（登録商標）ＡＰ−８Ａ）を濃度５０重量％となるようにＭＥＫに溶解させ、さらに遅乾シンナー（大伸化学社製）で希釈して粘度を調整したＡＢＳ樹脂溶液を調製した。次いで、６５℃（実測温度）に設定した金型の上型（凸部）及び下型（凹部）の表面に、上記ＡＢＳ樹脂溶液を、乾燥膜厚が５０μｍになるようにスプレーガンで吹き付け、乾燥させた。その後、金型の上型及び下型を閉め、形成されたキャビティ内にウレタン樹脂組成物を注入し、ウレタン樹脂組成物を加熱硬化させた。その後、金型の上型及び下型を開いてウレタン樹脂成形品を取り出し、バリを除去した。その後、得られたウレタン樹脂成形品に前処理をすることなく無電解メッキを施したところ、均一にメッキ皮膜が形成された。

＜実施例２＞
まず、一般グレードＡＢＳ樹脂（日本エイアンドエル社製、ＡＢＳパウダー、商品名：クララスチック（登録商標）Ｋ−２５４０Ａ）を濃度５０重量％となるようにＭＥＫに溶解させ、さらに遅乾シンナー（大伸化学社製）で希釈して粘度を調整したＡＢＳ樹脂溶液を調製した。次いで、６５℃（実測温度）に設定した金型の上型（凸部）及び下型（凹部）の表面に、上記ＡＢＳ樹脂溶液を、乾燥膜厚が２５μｍになるようにスプレーガンで吹き付け、乾燥させた。その後、金型の上型及び下型を閉め、形成されたキャビティ内にウレタン樹脂組成物を注入し、ウレタン樹脂組成物を加熱硬化させた。その後、金型の上型及び下型を開いてウレタン樹脂成形品を取り出し、バリを除去した。その後、得られたウレタン樹脂成形品に前処理をすることなく塗装を施したところ、均一に塗装皮膜が形成された。

以上、本発明の実施態様について説明したが、上述の説明に基づいて当業者にとって種々の代替例、修正、又は変形が可能であり、本発明はその趣旨を逸脱しない範囲で前述の種々の代替例、修正、又は変形を包含するものである。

１成形型
２雄型（上型）
３凸部
４雌型（下型）
５凹部
６熱可塑性樹脂皮膜
７ウレタン樹脂組成物
Ｓキャビティ

Claims

成形型表面の少なくとも意匠面を形成する領域に、スチレン系樹脂を溶媒に溶解させた熱可塑性樹脂溶液を塗布する工程と、
前記成形型を乾燥させて熱可塑性樹脂皮膜を形成する工程と、
前記成形型のキャビティ内に熱硬化性樹脂組成物を射出し、前記熱硬化性樹脂組成物を加熱硬化させることで、表面に前記熱可塑性樹脂皮膜が設けられた熱硬化性樹脂成形品を得る工程と
を有し、
前記スチレン系樹脂が、ポリスチレン、スチレン−アクリロニトリル共重合樹脂（ＳＡＮ樹脂）、アクリロニトリル−ブタジエン−スチレン共重合樹脂（ＡＢＳ樹脂）、又はアクリロニトリル−エチレン−スチレン共重合樹脂（ＡＥＳ樹脂）であり、
前記成形型の温度が、４０〜８０℃である熱硬化性樹脂成形品の製造方法。
前記スチレン系樹脂が、メッキグレードタイプのＡＢＳ樹脂である請求項１に記載の熱硬化性樹脂成形品の製造方法。
前記熱硬化性樹脂成形品の表面に無電解メッキを施す工程
をさらに有する請求項２に記載の熱硬化性樹脂成形品の製造方法。
無電解メッキされた前記熱硬化性樹脂成形品の表面に電解メッキを施す工程
をさらに有する請求項３に記載の熱硬化性樹脂成形品の製造方法。
前記熱硬化性樹脂成形品の表面を塗装する工程
をさらに有する請求項１に記載の熱硬化性樹脂成形品の製造方法。
前記成形型表面の少なくとも意匠面を形成する領域には、無電解ニッケル−ＰＴＦＥ複合メッキが施されている請求項１〜５のいずれか１項に記載の熱硬化性樹脂成形品の製造方法。
前記熱硬化性樹脂組成物が、ウレタン樹脂組成物である請求項１〜６のいずれか１項に記載の熱硬化性樹脂成形品の製造方法。
請求項１〜７のいずれか１項に記載の方法により製造された熱硬化性樹脂成形品。