JP6037502B2

JP6037502B2 - 樹脂成形品

Info

Publication number: JP6037502B2
Application number: JP2012214195A
Authority: JP
Inventors: 和幸遠藤; 正幸関根
Original assignee: Nihon Plast Co Ltd
Current assignee: Nihon Plast Co Ltd
Priority date: 2012-09-27
Filing date: 2012-09-27
Publication date: 2016-12-07
Anticipated expiration: 2032-09-27
Also published as: US20140087144A1; DE102013219590B4; JP2014065284A; DE102013219590A1

Description

本発明は、一対の樹脂フィルム間に溶融樹脂を充填して成形された樹脂成形品に関する。

従来、透明な樹脂ガラスとして、耐傷付き性及び耐摩耗性を向上させるために、透明のポリカーボネート樹脂上に、デッピングやフローコーティング、あるいはスプレーなどにより、シリコン系（ＳｉＯ₂溶液）あるいはアクリル系のハードコート皮膜を形成させたものが知られている（例えば、特許文献１ないし３参照。）。

しかしながら、このような技術は、塗装上の管理が容易でなく、成形品のアニール処理や乾燥工程などの熱処理が含まれるために、自動車などの車両用のウインドウのように曲率を有する成形品に適用するに当たっては安定した管理が容易でなく、車両に組み付ける際に応力のばらつきが生じ、材料特性や視認性に影響を及ぼすことがあるなど、適用が容易でない。

また、成形加工と表面処理という、互いに異質の加工を行うこととなるため、加工サイクルや生産効率も良好でなく、強化ガラスなどに対してコスト高となってしまうため、市場へ充分に拡大しているとはいえない。

これに対して、樹脂フィルムを用いたインサート成形により樹脂ガラスを成形する技術が知られている（例えば特許文献４ないし６参照。）。

特許文献４及び５には、一主面に硬化皮膜を被覆した熱可塑性樹脂フィルムを、射出成形型のキャビティの両側に、一主面側が成形後に表面側となるようにセットし、両面積層フィルム一体品を成形する、いわゆるダブルインサート成形技術が開示されている。

また、特許文献６では、基材となるポリカーボネートに屈折率の差が０．０１５以下であるガラスフィラ及びポリカプロラクトンを含む高剛性、高透明性樹脂を使用することで、曲げ弾性率を向上させ、曲率を有する成形品の成形変形を抑制するフィルムインサート成形技術が開示されている。

これらの構成において、樹脂フィルムの材質としては、基材となる樹脂と相溶性がよい樹脂を用いることが好ましい。このような樹脂を用いることで、成形時に樹脂フィルム層が断熱材の役目を果たすので、型面で急速に冷却固化することがなく、樹脂の流動抵抗が軽減され、フローマークやシルバーが発生しにくい、低歪成形が可能になる。

また、樹脂ガラスの鏡面特性が樹脂フィルムの表面特性によって決まるので、ハードコート皮膜を塗装する際のように金型を鏡面仕上げする必要がなく、製作コストを抑制できる。

したがって、塗装工程が必要ないため、ハードコート皮膜を塗装する構成と比較して、加工サイクル及び生産効率の面で大幅に改善され、また、樹脂フィルムの表面特性（耐傷付き性及び耐摩耗性）がハードコート塗装と同等に改良されれば、コスト的にも有利となる。

特開昭４８−８１９２８号公報（第２−４頁）特開昭５２−１３８５６５号公報（第２−４頁）特開昭５３−１３８４７６号公報（第３−６頁）特公平４−９６４８号公報（第２−３頁、第１図及び第２図）特開平８−１８７７４８号公報（第３−５頁、図１及び図３）特開平９−１６４５５２号公報（第３−６頁、図１）

上述のように樹脂フィルムを用いたインサート成形では、基本的に平面状の成形品の場合には、表面側及び裏面側の各樹脂フィルムと基材の樹脂との間に加わる界面での応力作用が略等しいため、残留歪が少ない安定した成形品が得られる。しかしながら、近年の自動車においては、空気抵抗の低減及び意匠性などから、車体形状が曲面で構成されることが多く、ウインドガラスも大きな曲面で構成される。そして、このようなウインドガラスに用いる車両用樹脂ガラスのように湾曲状の成形品の場合には、表面側の樹脂フィルムの伸び率と、裏面側の樹脂フィルムの伸び率とに差が生じる。そのため、溶融樹脂が固化したときに、成形品の表面側と裏面側とに応力差が生じて残留歪が生じ、このような残留歪に起因する、不安定な曲率や、視認性の低下などが生じないようにすることが望まれている。

本発明は、このような点に鑑みなされたもので、製造性が良好で、かつ、残留歪を抑制した樹脂成形品を提供することを目的とする。

請求項１記載の樹脂成形品は、一主面及び他主面をなす一対の樹脂フィルム間に溶融樹脂を硬化した基材が充填されており、前記一主面側と前記他主面側とで曲率が異なる湾曲状の樹脂成形品であって、前記一主面と前記他主面とで曲率が相対的に大きい側に位置する前記樹脂フィルムの加熱収縮率が、曲率が相対的に小さい側に位置する前記樹脂フィルムの加熱収縮率よりも大きいものである。

請求項１記載の樹脂成形品によれば、一主面と他主面とで曲率が相対的に大きい側に位置する樹脂フィルムの加熱収縮率を、曲率が相対的に小さい側に位置する樹脂フィルムの加熱収縮率よりも大きくすることにより、一主面側と他主面側とにおいて、溶融樹脂が基材へと硬化する過程において生じる樹脂フィルム及びこれら樹脂フィルムと硬化した溶融樹脂との界面に作用する応力を、樹脂フィルムの加熱収縮率の相違によって均一化できるので、製造性が良好で、かつ、残留歪を抑制した樹脂成形品を容易に得ることができる。

本発明の樹脂成形品の一実施の形態を示す分解斜視図である。同上樹脂成形品の斜視図である。同上樹脂成形品の断面図である。同上樹脂成形品の基材に用いる樹脂原料の例を示す表である。（ａ）はポリカーボネート製の樹脂フィルムの加熱収縮率を示す表、（ｂ）はアクリル樹脂製の樹脂フィルムの加熱収縮率を示す表である。同上樹脂成形品の成形方法を（ａ）ないし（ｃ）の順に示す説明図である。

以下、本発明の樹脂成形品の一実施の形態を図面を参照して説明する。

図１ないし図３において、10は樹脂成形品で、この樹脂成形品10は、例えば車両である自動車のウインドウ、本実施の形態ではリアクォーターウインドウに用いられる自動車部品であり、基材11と、この基材11の一主面及び他主面全体を覆い樹脂成形品10の一主面である表面（外面）12及び他主面である裏面（内面）13となる（一方及び他方の）樹脂フィルム14，15とを一体的に備えている。そして、この樹脂成形品10は、自動車の走行方向の前後に沿って長手状に形成されており、長手方向と幅方向（自動車の上下方向）とのそれぞれに異なる所定の曲率で湾曲した、湾曲状となっている。本実施の形態において、樹脂成形品10は、例えば表面12の曲率が裏面13の曲率よりも小さくなっている。すなわち、この樹脂成形品10は、裏面13側から表面12側へと凸状に湾曲している。換言すれば、この樹脂成形品10は、表面12側が凸側、裏面13側が凹側となっている。

基材11は、例えばポリカーボネートなどの透明な（透光性を有する）熱可塑性の合成樹脂である樹脂原料により形成されている。また、この基材11は、例えば長手方向の一端側から他端側へと徐々に幅寸法が小さくなる、略三角形状に形成されている。

ここで、この基材11に用いる樹脂原料としては、例えば図４に示すＡ〜Ｊの材料物性を有する各材料などを用いることができる。すなわち、この基材11を構成する樹脂材料としては、引っ張り強度が６０〜７０〔Ｍｐａ〕、伸びが９０〜１２０〔％〕、曲げ弾性が２２００〜２４００〔Ｍｐａ〕、シャルピー衝撃値が６５〜９０〔ＫＪ／ｍ²〕、熱変形温度が１２２〜１３０〔℃〕、メルトフローレート（ＭＦＲ）が６〜２１〔ｃｍ³／１０ｍｉｎ〕、比重が１．２、線膨張係数が６．５〜７、成形収縮率が０．５〜０．８〔％〕程度のものが用いられる。特に、ウインドウに用いる樹脂成形品10の物性値としては、シャルピー衝撃値とメルトフローレートとが重要であり、シャルピー衝撃値が６５〜８０〔ＫＪ／ｍ²〕、メルトフローレートが６〜２０〔ｃｍ³／１０ｍｉｎ〕の範囲内であればより好ましい。

また、表面12側を構成する樹脂フィルム14は、ハードコートフィルムとも呼ばれるもので、樹脂成形品10の意匠面を構成するものである。そして、この樹脂フィルム14としては、衝撃性及び透明性が高い、例えばポリカーボネート（ＰＣ）フィルムが好ましく、反基材11側の面である表面（外面）14aに、例えばシリコン系ハードコート、もしくはアクリル系ハードコートなどにより、耐傷付き性の硬化皮膜が形成されているものを用いることが好ましい。また、この樹脂フィルム14の厚みは、成形性及びコストの観点から５０〜１０００〔μｍ〕、好ましくは１２５〜５００〔μｍ〕の範囲内とすることが好ましい。

一方、裏面13側を構成する樹脂フィルム15としては、例えば表面12側を構成する樹脂フィルム14と同材質でかつこの樹脂フィルム14よりも厚みが薄い樹脂フィルム、あるいは、表面12側を構成する樹脂フィルム14と異なる材質でかつ加熱収縮率が大きい値の樹脂フィルムを用いる。すなわち、図５（ａ）及び図５（ｂ）に示すように、ポリカーボネート製の樹脂フィルム（樹脂フィルム14）の加熱収縮率とアクリル樹脂製の樹脂フィルム（樹脂フィルム15）の加熱収縮率とを比較すると、特に加熱温度が高い条件下で、アクリル樹脂製の樹脂フィルムの方が、加熱収縮率が大きくなる。なお、図５中において、ＴＤは樹脂の流れ方向、ＭＤはその幅方向を示す。また、これら樹脂フィルムは、同一の材質でも、厚みが小さいほど加熱収縮率が大きくなる。したがって、本実施の形態では、例えば樹脂フィルム14として、ポリカーボネート製で厚みが５００〔μｍ〕のものを用い、樹脂フィルム15として、アクリル樹脂、すなわちポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）製で厚みが１２５〔μｍ〕のものを用いることで、樹脂フィルム15の加熱収縮率が樹脂フィルム14の加熱収縮率よりも大きくなるように設定されている。より具体的には、表面12側を構成する樹脂フィルム14と裏面13側を構成する樹脂フィルム15とは、加熱収縮率の差が、１６０℃／３０分の加熱条件において、幅方向（ＭＤ）に２〜１５％となるように（樹脂フィルム15の加熱収縮率が樹脂フィルム14の加熱収縮率よりも１６０℃／３０分の加熱条件において幅方向（ＭＤ）に２〜１５％大きくなるように）設定する。

なお、樹脂フィルム15には、要求される性能などに応じて、必要であれば所定の機能層や樹脂フィルム14と同様の硬化皮膜を施したものを使用することもできる。

本実施の形態では、樹脂フィルム15には、所定の機能層、例えばこの樹脂フィルム15の外縁部を囲む黒枠印刷21、アンテナ印刷22、及びこのアンテナ印刷22を覆うアンテナレジスト層23などの各種の機能層がそれぞれ施されている。

そして、樹脂成形品10は、図６に示す第１の金型25と第２の金型26とにより一体成形される（ダブルフィルムインサート成形）。

第１の金型25は、コアとも呼ばれるもので、第２の金型26との間に、基材11を構成する溶融樹脂Ｒが充填される空間（キャビティ）27を形成する。すなわち、この第１の金型25は、第２の金型26に対向する下部に、空間27を形成するための第１の空間形成面である第１のキャビティ面25aを有している。この第１のキャビティ面25aは、外縁部から中央部付近へと、上側に徐々に突出するように湾曲しており、樹脂成形品10を成形する際に樹脂フィルム15が装着される。

また、第２の金型26は、キャビティとも呼ばれるもので、第１の金型25に対向しこの第１の金型25の第１のキャビティ面25aとの間に空間27を形成する第２の空間形成面である第２のキャビティ面26aを第１の金型25に対向する上部に有している。この第２のキャビティ面26aは、外縁部から中央部付近へと、上側に徐々に窪むように湾曲しており、樹脂成形品10を成形する際に樹脂フィルム14が装着される。

そして、樹脂成形品10を製造する際には、まず、図６（ａ）に示すように、第１の金型25の第１のキャビティ面25aに、予め黒枠印刷21、アンテナ印刷22、及びこのアンテナ印刷22を覆うアンテナレジスト層23などが施された樹脂フィルム15を装着するとともに、第２の金型26の第２のキャビティ面26aに、樹脂フィルム14を装着する。

次いで、図６（ｂ）に示すように、第１の金型25と第２の金型26とを型合わせ（型閉）して空間27を形成し、この空間27に、図示しない射出機構によって、溶融樹脂Ｒを射出（注入）し、充填する。なお、このとき、溶融樹脂Ｒを空間27に注入するためのゲートは、図２に想像線で示すように、最終的な樹脂成形品10の外郭よりも外方に突出し成形後に切断除去される突出部29の位置に設定されている。

この後、図６（ｃ）に示すように、溶融樹脂Ｒを図示しない冷却機構により冷却することで固化させた後、第１の金型25と第２の金型26とを型開きして、樹脂成形品10を脱型することで、基材11の両面を樹脂フィルム14，15で覆った樹脂成形品10が完成する。

一般に、ダブルフィルムインサート成形においては、曲率のある湾曲状の樹脂成形品を成形する場合、その表面（外面）側と裏面（内面）側とに使用される樹脂フィルムの伸び率に差が生じることにより、溶融樹脂が固化したときに、樹脂フィルムと基材との界面に応力差が生じ、残留歪が大きくなるという問題が生じる。すなわち、湾曲状の樹脂成形品の表面と裏面とに同じ樹脂フィルムを用いた場合、曲率が相対的に小さい表面側の樹脂フィルムの方が、曲率が相対的に大きい裏面側の樹脂フィルムよりも伸びが大きくなるため、これら樹脂フィルムの加熱収縮率が同一である場合には、基材が固化する過程において、成形後の残留歪が裏面よりも表面の方で大きくなり、樹脂成形品の内反りや曲率のばらつきが生じやすくなる。

そこで、本実施の形態では、曲率が相対的に大きい裏面13側をなす樹脂フィルム15の加熱収縮率を、曲率が相対的に小さい表面12側をなす樹脂フィルム14の加熱収縮率よりも大きくした。このため、表面12側及び裏面13側において金型25，26内で生じる樹脂フィルム14，15の伸び率の違いによって、溶融樹脂Ｒが硬化する過程において生じる樹脂フィルム14，15及びこれら樹脂フィルム14，15と基材11との界面に作用する応力を、樹脂フィルム14，15の加熱収縮率の相違によって均一化し、あたかも平坦状の樹脂成形品を得るのと同等に、曲率のある湾曲状の樹脂成形品10でも残留歪が少なく、寸法安定性が高い樹脂成形品10を安価に得ることができる。

すなわち、成形工程としては従来のダブルフィルムインサート成形と同等であるため、製造性が良好で、かつ、残留歪を抑制し、この残留歪に起因する視認性の低下や内反りなどの変形を抑制した樹脂成形品10を容易に得ることができる。

また、樹脂フィルム15の厚みを樹脂フィルム14の厚みよりも小さくする（樹脂フィルム14と樹脂フィルム15との厚みを変える）ことで、樹脂フィルム15の加熱収縮率を樹脂フィルム14の加熱収縮率よりも容易に大きくできる。

さらに、樹脂フィルム15の材質として、樹脂フィルム14の材質よりも加熱収縮率が大きいものを選択することで、樹脂フィルム15の加熱収縮率を樹脂フィルム14の加熱収縮率よりも容易に大きくできる。

また、樹脂成形品10の成形の際に溶融樹脂Ｒを空間27に注入するゲートを、最終的に切断除去される突出部29に設定することで、溶融樹脂Ｒを樹脂成形品10全体に均一に流すことができ、フローマークなどの発生を抑制し、良好な仕上がりを得ることができる。

なお、上記の一実施の形態において、樹脂成形品10は、表面12と裏面13とで、表面12側の曲率を裏面13側の曲率よりも大きくしてもよい。この場合には、表面12側の樹脂フィルム14の加熱収縮率を裏面13側の樹脂フィルム15の加熱収縮率よりも大きくすることで、上記の一実施の形態と同様の作用効果を奏することができる。

また、樹脂フィルム14と樹脂フィルム15との加熱収縮率に差を生じさせる際には、これら樹脂フィルム14，15の材質を変えたり、厚みを変えたりするだけでなく、金型25，26の温度を変えてもよい。

本発明は、例えば自動車などの車両のウインドウだけでなく、建材用のウインドウ、レンズ、透明カバー、あるいはランプカバーなど、各種の透明な樹脂成形品に適用可能である。

10 樹脂成形品
11 基材
12 一主面である表面
13 他主面である裏面
14，15 樹脂フィルム
Ｒ溶融樹脂

Claims

一主面及び他主面をなす一対の樹脂フィルム間に溶融樹脂を硬化した基材が充填されており、前記一主面側と前記他主面側とで曲率が異なる湾曲状の樹脂成形品であって、
前記一主面と前記他主面とで曲率が相対的に大きい側に位置する前記樹脂フィルムの加熱収縮率が、曲率が相対的に小さい側に位置する前記樹脂フィルムの加熱収縮率よりも大きい
ことを特徴とする樹脂成形品。