JP5643090B2 - 合成樹脂成形品の加飾表面構造体、その製造方法および自動車内装部品 - Google Patents
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Description
また、防眩性を確保しながら、立体感に優れた多彩な意匠表現を可能とし、さらには光沢仕上げを損なわない、自動車内装部品の加飾表面構造体、その製造方法、および自動車内装部品を提供することを目的とする。
(a)合成樹脂成形品の外表面にベース塗料を塗付してベース塗装部を形成する工程と、
(b)前記工程(a)で得られたベース塗装部上に、インクジェット方式により紫外線硬化型インクを付与する工程であって、該紫外線硬化型インクの1液滴が60〜140pgとなるように20〜100g/m2の付与量で紫外線硬化型インクを付与する工程と、
(c)前記工程(b)で付与された前記紫外線硬化型インクを紫外線照射により硬化する工程と、
(d)前記工程(b)と工程(c)とを2〜8回繰り返して、前記凸状体の高さを前記ベース塗装部の厚さの2〜20倍として加飾表面構造体を得る工程と
を含む加飾表面構造体の製造方法である。
反応性モノマーおよび/または反応性オリゴマーを混合して加飾インクを作製する工程と、
前記加飾インクを、インクジェット方式により基材の外表面に塗膜形成されたベース塗装部上に付与する工程と、
前記ベース塗装部上に付与された前記加飾インクを硬化する工程と
を含む加飾表面構造体の製造方法である。
本発明の加飾表面構造体は、合成樹脂成形品の基材外表面に形成される。合成樹脂成形品としては、コンピューター筐体、携帯電話などの弱電部品、インテリア資材などが例示され、特に限定されないが、高い意匠性と手触り感が求められ、かつ軽量で耐磨耗性に優れることが要求される自動車内装部品が好ましく例示される。自動車内装部品としては、例えば、インストルメントパネル、センターコンソール、ドアトリムなどが例示される。
射出成形法であれば、例えば180〜220℃で樹脂材料を溶融し、5〜50℃に保持された金型の成形凹部へ射出することで成形される。また、成形品には有機フィラー、可塑剤、酸化防止剤、加水分解抑制剤、紫外線吸収剤、熱安定剤、難燃剤等を各用途の目的に従い適量配合することができる。
加飾表面構造体は、前述のとおり成形された合成樹脂成形品の基材外表面に形成され、当該合成樹脂成形品の表面に成膜されるベース塗装部と、当該ベース塗装部上に形成される複数の凸状体とから構成される。本発明では、立体模様を形成する凸状体がベース塗装部上に形成されるので、当該合成樹脂成形品自体に凹凸模様を形成する必要がなく、当該合成樹脂成形品の表面をフラットにすることができる。したがって、ベース塗料をフラットな基材表面に塗布することができ、塗装ムラのない均一塗装とすることができる。
図1に示されるように、合成樹脂成形品10の表面に塗膜形成されたベース塗装部11上には、紫外線硬化型インクを付与、硬化することによって凸状体12が形成される。凸状体12は、紫外線硬化型インクを付与、硬化した第一インク層13aの上に、紫外線硬化型インクを付与、硬化して第2インク層13bを形成して積層することにより、そのベース塗装部11の表面からの高さがベース塗装部11の厚さの2〜20倍となるように形成されることが好ましい。これにより、凸状体12および加飾表面構造体1の耐摩耗性を高めることができる。前記高さは、視覚および手触り感覚により立体感を認識できるようにベース塗装部11の厚さの2倍以上であることが好ましく、好触感を得るためには6倍以上であることがより好ましい。また、前記高さがベース塗装部11の厚さの20倍を超えると、紫外線硬化型インクの付与および硬化工程の反復回数が増加し、生産性が低下し、また耐磨耗性が低下する傾向がある。したがって、生産性および耐磨耗性を考慮すると前記高さはベース塗装部11の厚さの20倍以下であることが好ましく、より好ましくは10倍以下である。
また、単位面積当たりにおける前記凸状体12の占める面積とは、デジタル化した意匠情報において凸状体が占める面積であって、成形品の表面全域に対する凸状体の占める面積ではない。すなわち、複数の凸状体によって一つの画像を構成する場合、その最小繰り返し画像において凸状体が占める面積を指す。
本発明において、加飾表面構造体を構成する凸状体はベース塗装部上に付与された加飾インクを硬化したものである。加飾インクは樹脂組成物を含むことによって、硬化して凸状体を形成する。樹脂組成物は、ベース塗装部上に付与された後、凸形状を保った状態で硬化する必要があるので、紫外線を照射することにより瞬時に硬化凸状体を得ることができる紫外線硬化型樹脂であることが好ましい。
紫外線硬化型インクは、主に反応性モノマー、反応性オリゴマー、光重合開始剤などから構成され、必要に応じて、光重合開始剤の開始反応を促進させるための増感剤や、そのほか分散剤、熱安定剤、酸化防止剤、防腐剤、pH調整剤、消泡剤、浸透剤などの添加剤が添加される。
反応性モノマーとしては、例えばジペンタエリスリトールヘキサアクリレートやそれら変性体などの6官能アクリレート;ジペンタエリスリトールヒドロキシペンタアクリレートなどの5官能アクリレート;ペンタジトリメチロールプロパンテトラアクリレート、エトキシ化ペンタエリスリトールテトラアクリレート、ペンタエリスリトールテトラアクリレートなどの4官能アクリレート;トリメチロールプロパントリアクリレート、エチレンオキサイド変性トリメチロールプロパントリアクリレート、ペンタエリスリトールトリアクリレート、トリス(2−ヒドロキシエチル)イソシアヌレートトリアクリレート、プロポキシ化グリセリルトリアクリレートなどの3官能アクリレート;ヒドロキシピバリン酸ネオペンチルグリコールジアクリレート、カプロラクトン変性ヒドロキシピバリン酸ネオペンチルグリコールジアクリレート、ポリテトラメチレングリコールジアクリレート、トリメチロールプロパンアクリル酸安息香酸エステル、ジエチレングリコールジアクリレート、トリエチレングリコールジアクリレート、テトラエチレングリコールジアクリレート、ポリエチレングリコール(200)ジアクリレート、ポリエチレングリコール(400)ジアクリレート、ポリエチレングリコール(600)ジアクリレート、ネオペンチルグリコールジアクリレート、1,3−ブタンジオールジアクリレート、1,4−ブタンジオールジアクリレート、1,6−ヘキサンジオールジアクリレート、1,9−ノナンジオールジアクリレート、ジメチロール−トリシクロデカンジアクリレート、ビスフェノールAエチレンオキサイド付加物ジアクリレートなどの2官能アクリレート;および、カプロラクトンアクリレート、トリデシルアクリレート、イソデシルアクリレート、イソオクチルアクリレート、イソミリスチルアクリレート、イソステアリルアクリレート、2−エチルヘキシル−ジグリコールアクリレート、2−ヒドロキシブチルアクリレート、2−アクリロイロキシエチルヘキサヒドロフタル酸、ネオペンチルフリコールアクリル酸安息香酸エステル、イソアミルアクリレート、ラウリルアクリレート、ステアリルアクリレート、ブトキシエチルアクリレート、エトキシ−ジエチレングリコールアクリレート、メトキシ−トリエチレングリコールアクリレート、メトキシ−ポリエチレングリコールアクリレート、メトキシジプロピレングリコールアクリレート、フェノキシエチルアクリレート、フェノキシ−ポリエチレングリコールアクリレート、ノニルフェノールエチレンオキサイド付加物アクリレート、テトラヒドロフルフリルアクリレート、イソボニルアクリレート、2−ヒドロキシエチルアクリレート、2−ヒドロキシプロピルアクリレート、2−ヒドロキシ−3−フェノキシプロピルアクリレート、2−アクリロイロキシエチル−コハク酸、2−アクリロイロキシエチル−フタル酸、2−アクリロイロキシエチル−2−ヒドロキシエチル−フタル酸などの単官能アクリレートなどが挙げられる。さらにこれらにリンやフッ素の官能基を付与した反応性希釈剤が挙げられる。これらの反応性希釈剤は単独または組み合わせて使用することができる。なかでも、形成された凸状体が耐磨耗性および柔軟性に優れるという理由から2官能モノマーが好ましく、なかでも透明性に優れる1,6−ヘキサンジオールジアクリレートがより好ましい。
反応性オリゴマーとしては、ウレタンアクリレート、ポリエステルアクリレート、エポキシアクリレート、シリコンアクリレート、ポリブタジエンアクリレートなどが挙げられ、単独または複合して使用することができるが、なかでもウレタンアクリレートが接着性に優れるという理由から好ましい。
光重合開始剤としては、ベンゾイン系、チオキサントン系、ベンゾフェノン系、ケタール系、アセトフェノン系などが挙げられ、単独または複合して使用することができる。なかでも、高反応性であり難黄変であるという理由からヒドロキシケトン類およびアシルホスフィンオキサイド類が好ましい。
加飾インクには、色彩豊かな意匠を表現するため色材が含まれる。これにより、加飾表面構造体を凹凸模様と有色図柄とが調和した立体模様とすることができ、この立体模様に濃淡をつけることにより、平面模様ではなし得ない色調の変化や、凹凸模様との関係で実際の立体模様が有する以上の陰影のコントラストを表現することができる。
そのほか、本発明で使用される加飾インクには、必要に応じて分散剤を添加してもよい。分散剤としては、例えばアニオン性化合物、カチオン性化合物、ノニオン系化合物、両性化合物、高分子化合物などが挙げられ、単独もしくは組み合わせて使用することができる。なかでも分散性の高い高分子タイプのものが好ましく、末端基に酸性吸着基や塩基性吸着基を持つものがより好ましい。
上記の成分からなる加飾インクは、ロールミル、ボールミル、コロイドミル、ジェットミル、ビーズミルなどの分散機を使って分散される。その後、ろ過を行い、インクから粗大粒子を除去することが好ましい。
〔顔料ペーストの作製〕
IRGALITE BLUE GLNF 30重量部
(チバスペシャルティケミカルズ(株)製、銅フタロシアニン顔料)
フローレンDOPA−33 3重量部
(共栄社化学(株)製、分散剤、変性アクリル系共重合物)
アクリディック WXU−880 60重量部
(DIC(株)製、アクリル樹脂)
メチルイソブチルケトン 30重量部
キシレン 15重量部
上記各材料をミキサーで混合し、次いでビーズミルで3時間分散して顔料ペーストを作製した。
上記作製した顔料ペースト50重量部と塗料用アクリル樹脂(DIC(株)製、商品名:アクリディックWXU−880)180重量部とメチルイソブチルケトン120重量部とキシレン70重量部と酢酸ブチル70重量部とトルエン70重量部を全体が均一になるまで混合後、ポリイソシアネートプレポリマー(DIC(株)製、商品名:バーノックDN−980)5重量部を加えた後、ろ過を行って不純物除去し、着色ベース塗料を作製した。
縦100mm×横100mmで厚さ3mmのABS成形品基材を用意し、その表面をイソプロパノールで洗浄後、ABS成形品基材を乾燥した。次いで、スプレーガン(アネスト岩田(株)製、商品名:W−101)を用いて、乾燥膜厚30μmとなるよう塗布し、70℃で30分間、熱風乾燥した。
IRGALITE BLUE GLNF 2重量部
(チバスペシャルティケミカルズ(株)製、銅フタロシアニン顔料)
フローレンDOPA−33 1重量部
(共栄社化学(株)製、分散剤、変性アクリル系共重合物)
CN983 20重量部
(サートマージャパン(株)製、ウレタンアクリレートオリゴマー)
SR238F 72重量部
(サートマージャパン(株)製、1,6−ヘキサンジオールジアクリレート、Tg:43℃)
イルガキュア184 5重量部
(チバスペシャルティケミカルズ(株)、1−ヒドロキシ−シクロヘキシル−フェニル−ケトン)
上記各材料をミキサーで混合し、次いでビーズミルで3時間分散して、ろ過を行って不純物除去し、加飾インクAを作製した。
A)図柄 :1.1mm間隔の幅0.6mmの縦ストライプ柄
B)凸状体の占める面積率:33%
C)凸状体の高さ :90μm
イ)ヘッド加熱温度 :60(℃)
ロ)ノズル径 :70(μm)
ハ)印加電圧 :50(V)
ニ)パルス幅 :15(μs)
ホ)駆動周波数 :4.5(kHz)
ヘ)繰り返し印刷回数 :4回
ト)インク1液滴の重量 :110pg
チ)インク総付与量 :100(g/m2)
あ)ランプ種類:メタルハライドランプ
い)電圧 :120W/cm
う)照射回数 :20回
え)照射高さ :5(mm)
プリント条件の繰り返し印刷回数を1回(インク総付与量:25g/m2)としたほかは実施例1と同様の方法により、加飾インクAをABS成形品基材のベース塗装部上に印刷し、インクを硬化させて印刷物を得た。得られた印刷物の評価柄における凸状体の高さは30μmであった。
(1)立体感
モニター20名に対して、目視によるモニター評価を実施した。
評価基準:立体感を感じる 2
立体感をやや感じる 1
立体感を感じない 0
として、平均点1.5以上を○、それ未満を×とした。評価結果を表1に示す。
(2)手触り感
社内モニター20名に対して、指触によるモニター評価を実施した。
評価基準:凹凸を認識できる 2
凹凸をやや感じる 1
凹凸を感じない 0
として、平均点1.5以上を○、それ未満を×とした。評価結果を表1に示す。
(3)密着性
作製したサンプルに、カッターナイフを用いて縦横2mm間隔で11本ずつ碁盤目状に基材に達するまで切り込みをいれて、1サンプル当たり100個の碁盤目を作成した。その後、サンプル表面全体に接着テープを貼り付け、素早く引き剥がして、サンプル表面の状況を目視で確認した。実施例1および2により得られたサンプルの評価結果を表1に示す。
○ ‥ 着色ベース塗装部および凸状体の剥離は認められなかった
× ‥ 着色ベース塗装部または凸状体の剥離が認められた
(4)耐摩耗性
サンプル表面に乾布と、さらにその上にガーゼ5枚を重ねて、学振型摩擦堅牢度試験機を用いて、ストローク100mm、圧力49kPaの条件で200回往復した。その後、サンプル表面を目視で観察した。実施例1および2により得られたサンプルの評価結果を表1に示す。
○ ‥ 着色ベース塗装部および凸状体の剥がれまたは著しい傷つきは認められなかった
× ‥ 着色ベース塗装部および凸状体の剥がれおよび著しい傷つきが認められた
〔顔料ペーストの作製〕
実施例1と同様に行った。
実施例1と同様に行った。
乾燥膜厚20μmとなるよう塗布したこと以外は、実施例1と同様に行った。
反応性モノマー(サートマージャパン(株)製、商品名:SR238F、1,6−ヘキサンジオールジアクリレート、2官能)75重量部と、光重合開始剤(チバ・スペシャルティ・ケミカルズ(株)製、商品名:イルガキュア184、1−ヒドロキシ−シクロヘキシル−フェニル−ケトン)5重量部と、反応性オリゴマー(サートマージャパン(株)製、商品名:CN983、ウレタンアクリレートオリゴマー)20重量部とを混合し、ビーズミル分散機を用いて分散した後、ろ過を行って不純物除去し、加飾インクBを作製した。
A)図柄 : 単色無地柄
B)凸状体の形状 : ドット
C)凸状体の直径 : 0.3mm
D)凸状体の高さ : 100μm
E)凸状体の配置 :縦横0.45mmピッチで配列
F)凸状体の占める面積率: 35%
イ)ノズル径 : 70(μm)
ロ)印加電圧 : 50(V)
ハ)パルス幅 : 20(μs)
ニ)駆動周波数: 3(kHz)
ホ)解像度 : 180(dpi)
ヘ)加熱温度 : 60(℃)
ト)繰り返し印刷回数 :4回
チ)インク1液滴の重量 :110pg
リ)インク総付与量:40(g/m2)
あ)ランプ種類: メタルハライドランプ
い)電圧 : 120(W/cm)
う)照射時間 : 1(秒)
え)照射回数 : 20回
お)照射距離 : 10(mm)
〔加飾インクCの作製〕
無機顔料としてSicopal Yellow L1100(BASF社製、C.I.ピグメントイエロー184、バナジウム酸ビスマス)3重量部、分散剤(高分子化合物、BykChemie社製、商品名:Disperbyk−168)3重量部、 反応性モノマー(サートマージャパン(株)製、商品名:SR238F、1,6−ヘキサンジオールジアクリレート、2官能)69重量部と、光重合開始剤(チバ・スペシャルティ・ケミカルズ(株)製、商品名:イルガキュア184、1−ヒドロキシ−シクロヘキシル−フェニル−ケトン)5重量部と、反応性オリゴマー(サートマージャパン(株)製、商品名:CN983、ウレタンアクリレートオリゴマー)20重量部とを混合し、ビーズミル分散機を用いて分散した後、ろ過を行って不純物除去し、加飾インクCを作製した。
評価柄の条件を、それぞれ表2に示す条件に変えたほかは実施例2と同様の方法により基材上に印刷し、インクを硬化させて印刷物を得た。評価柄の条件を表2に示す。
実施例3と同様の方法で着色ベース塗装部を施し、乾燥後、押込成形によりライン状の微細な凹模様を多数形成して艶消し処理を施した印刷物を得た。微細な凹模様の凹部の短径は0.5mm、深さは50μm、凹部の全体に占める面積率は60%であった。
(1)立体感
実施例3〜10、比較例1により得られた印刷物を、自動車を日常利用する社内モニター20名に対して、対比観察によるモニター評価を実施した。
評価基準:
立体感を感じる ‥ 2
立体感をやや感じる ‥ 1
立体感を感じない ‥ 0
20名による評価結果の平均値を表3に示す。
(2)画像表現の緻密さ
実施例3〜10、比較例1により得られた印刷物を、社内モニター20名に対して、対比観察によるモニター評価を実施した。
評価基準:
緻密である ‥ 2
やや緻密 ‥ 1
緻密ではない ‥ 0
20名による評価結果の平均値を表3に示す。
(3)光沢感
実施例3〜10、比較例1により得られた印刷物を、社内モニター20名に対して、対比観察によるモニター評価を実施した。
評価基準:
強い光沢がある ‥ 2
やや光沢がある ‥ 1
光沢がない ‥ 0
20名による評価結果の平均値を表3に示す。
(4)防眩性
実施例3〜10、比較例1により得られた印刷物を、屋外にて太陽光をあてた際に、50cmの距離で眩しいと感じるかについて、社内モニター20名に対して、対比観察によるモニター評価を実施した。
評価基準:
眩しくない ‥ 2
やや眩しい ‥ 1
眩しい ‥ 0
20名による評価結果の平均値を表3に示す。
(5)耐久性
実施例3〜10、比較例1により得られた印刷物を、平面摩耗装置の平面摩耗子にガーゼを付け2500g/cm2の荷重にて摩擦した際に、凸状体の破損、もしくは欠損の発生する往復回数が20回以上の場合を○とし、20回未満の場合×とした。
評価柄の条件を、それぞれ表4に示す条件に変えたほかは実施例2と同様の方法により基材上に印刷し、インクを硬化させて印刷物を得た。評価結果を表4に示す。
2 基材
10 合成樹脂成形品
11、11a、11b ベース塗装部
12 凸状体
13a〜d インク層
14 上塗り塗装部
L (凸状体の)短径(直径)
Claims (7)
- 加飾表面構造体をその外表面に形成した自動車内装部品であって、
該加飾表面構造体が、合成樹脂成形品の表面に塗膜形成されるベース塗装部と、
該ベース塗装部上に形成される、曲面を有する1または2以上の凸状体とから構成されるものであって、
前記凸状体が、略半球面形状であり、樹脂組成物を含む紫外線硬化型加飾インクの硬化物であり、その短径が0.2〜2.0mmであり、そのベース塗装部表面からの高さが40〜200μmであり、
単位面積当たりにおける前記凸状体の占める面積が、20〜60%である自動車内装部品。 - 前記凸状体が、その直径が0.2〜1.0mmである、請求項1記載の自動車内装部品。
- 前記凸状体の前記ベース塗装部表面からの高さがベース塗装部の厚さの2〜20倍である請求項1記載の自動車内装部品。
- 前記紫外線硬化型加飾インクが色材を含む、請求項1記載の自動車内装部品。
- 前記凸状体が、前記紫外線硬化型加飾インクを積層することによって形成された硬化物である請求項1記載の自動車内装部品。
- 自動車内装部品の外表面を形成する加飾表面構造体の製造方法であって、
前記加飾表面構造体が、合成樹脂成形品の表面に塗膜形成されるベース塗装部と、
該ベース塗装部上に形成される、曲面を有する1または2以上の凸状体とから構成されるものであって、
前記凸状体が、略半球面形状であり、樹脂組成物を含む紫外線硬化型加飾インクの硬化物であり、その短径が0.2〜2.0mmであり、そのベース塗装部表面からの高さが40〜200μmであり、
単位面積当たりにおける前記凸状体の占める面積が、20〜60%であるものであって、
(a)合成樹脂成形品の外表面にベース塗料を塗付してベース塗装部を形成する工程と、
(b)前記工程(a)で得られたベース塗装部上に、インクジェット方式により前記紫外線硬化型加飾インクを付与する工程であって、該紫外線硬化型加飾インクの1液滴が60〜140pgとなるように20〜100g/m2の付与量で前記紫外線硬化型加飾インクを付与する工程と、
(c)前記工程(b)で付与された前記紫外線硬化型加飾インクを紫外線照射により硬化する工程と、
(d)前記工程(b)と工程(c)とを2〜8回繰り返して、前記凸状体の高さを前記ベース塗装部の厚さの2〜20倍として加飾表面構造体を得る工程と
を含む加飾表面構造体の製造方法。 - 自動車内装部品の外表面を形成する加飾表面構造体の製造方法であって、
前記加飾表面構造体が、合成樹脂成形品の表面に塗膜形成されるベース塗装部と、
該ベース塗装部上に形成される、曲面を有する1または2以上の凸状体とから構成されるものであって、
前記凸状体が、略半球面形状であり、樹脂組成物を含む紫外線硬化型加飾インクの硬化物であり、その短径が0.2〜2.0mmであり、そのベース塗装部表面からの高さが40〜200μmであり、
単位面積当たりにおける前記凸状体の占める面積が、20〜60%であるものであって、
反応性モノマーおよび/または反応性オリゴマーを混合して前記紫外線硬化型加飾インクを作製する工程と、
前記紫外線硬化型加飾インクを、インクジェット方式により基材の外表面に塗膜形成されたベース塗装部上に付与する工程と、
前記ベース塗装部上に付与された前記紫外線硬化型加飾インクを硬化し、前記凸状体を形成する工程と
を含む加飾表面構造体の製造方法。
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