JP6206074B2 - インモールド転写箔とその製造方法、および加飾成形品とその製造方法 - Google Patents
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Description
また、特許文献2のように凹凸形成層に熱硬化性樹脂を使用する場合、硬化時の熱による凹凸形状の変形や、硬化に数時間から数日かかることで、硬化時の熱及び経時で形状が変形するといった問題があった。また、熱硬化性樹脂は、紫外線硬化性樹脂に比べて無溶剤で使用できるものが少なく、溶剤で希釈して使用するため、厚盛が困難であり、立体感が乏しいといった問題があった。
一方、予め凹凸形成層を設けておいたベースフィルムに対して、離型層、ハードコート層、さらにその上に印刷層、接着層などを順に形成する方法もあるが、凹凸形成層の凹凸によってシワや印刷不良が発生してしまうため、インモールド転写箔を製造すること自体が困難である。
第1の発明は、ベースフィルムの一方の面に、離型層と、紫外線硬化性樹脂を含むハードコート層と、接着層とをこの順序で備え、前記ベースフィルムのもう一方の面に、凹凸形成層が設けられているインモールド転写箔において、前記凹凸形成層が紫外線硬化性樹脂からなり、前記ハードコート層と前記凹凸形成層との間に紫外線遮断層があることを特徴とするインモールド転写箔である。
第2の発明は、前記ベースフィルムが紫外線遮断層であることを特徴とする請求項1に記載のインモールド転写箔である。
第3の発明は、前記紫外線遮断層が、前記ベースフィルムと前記凹凸形成層との間にあることを特徴とする請求項1に記載のインモールド転写箔である。
第4の発明は、前記紫外線遮断層が、前記ベースフィルムと前記離型層との間にあることを特徴とする請求項1に記載のインモールド転写箔である。
第5の発明は、前記紫外線遮断層は、水酸基及び紫外線吸収性の官能基を有するアクリルポリマーとイソシアネート化合物との硬化物であることを特徴とする請求項3または4に記載のインモールド転写箔である。
第6の発明は、前記ハードコート層と前記接着層との間に、所定の絵柄パターンを有する印刷層があることを特徴とする請求項1乃至5に記載のインモールド転写箔である。
第7の発明は、請求項1乃至6に記載のインモールド転写箔を製造するための製造方法であって、前記凹凸形成層を架橋硬化させるための紫外線照射を、前記ベースフィルムの凹凸形成層を形成する面側から行なうことを特徴とするインモールド転写箔の製造方法である。
第8の発明は、請求項1乃至6に記載のインモールド転写箔を用いて、インモールド射出成形法で製造されてなることを特徴とする加飾成形品である。
第9の発明は、請求項1乃至6に記載のインモールド転写箔を用いて、インモールド射出成形法で製造された加飾成形品の表面に紫外線を照射して、前記ハードコート層を完全硬化させることを特徴とする加飾成形品の製造方法である。
また、本発明の転写箔によれば、射出成形用金型の表面に凹凸形状を付与することなく、成形品表面に凹凸形状を形成することができるため、種々の凹凸パターンを有する金型を作製する必要がなく経済的である。
さらに、紫外線硬化性樹脂からなる凹凸形成層を設けた基材の反対面に、転写層として紫外線硬化性樹脂を含むハードコート層を架橋硬化させることなく設けることができるので、優れた成形性を有するだけでなく、転写後に成形品表面に紫外線を照射することで高い表面強度を付与し、かつ、立体感に優れた成形品を製造することができる。
インモールド射出成形法とは、(1)インモールド転写箔を準備する工程、(2)該インモールド転写箔を射出成形用金型内へ挿入する工程、(3)該射出成形用金型へ樹脂を射出し密着させることで、該樹脂の表面にインモールド転写箔の転写層を転写する工程、(4)冷却後、該射出成形用金型を開放し、ベースフィルム及び離型層を剥離して成形品を取り出す工程、の4つの工程からなる射出成形法である。なお、本発明において、紫外線とUVは同じ意味である。
まず、第一形態について説明する。図1に示した第一形態は、請求項2に代表される形態であり、紫外線遮断能を有するベースフィルム2と、該ベースフィルム2の一方の面に離型層3と、紫外線硬化性樹脂を含むハードコート層4と、接着層6とを設け、該ベースフィルム2のもう一方の面に紫外線硬化性樹脂からなる凹凸形成層1を備える構成である。なお、ハードコート層4と接着層6の間には、アンカー層や色インキによる加飾層、金属蒸着層などが形成されていても良く、図1には印刷層5が形成されている場合を図示してある。
紫外線遮断能の目安としては、i線(波長365nm)の透過率が10%未満であることが望ましい。なぜなら、紫外線硬化性樹脂により凹凸形成する際には、凹凸形成層に対して500〜1000mJ/cm2の光量の紫外線を照射する必要があり、この時、形成されているハードコート層に対して、射出成形前に凡そ100mJ/cm2以上の紫外線が照射されてしまうと、架橋反応の進行により射出成形時の延伸に追従できず、ハードコート層にクラックが発生してしまうからである。
紫外線遮断能を有する材料としては、アルミニウムに代表される金属フィラーや酸化チタン、酸化亜鉛、酸化セシウムなどの金属酸化物、ベンゾトリアゾール系紫外線吸収剤、ベンゾフェノン系紫外線吸収剤、シアノアクリレート系紫外線吸収剤、サリシレート系紫外線吸収剤、オギザニリド系紫外線吸収剤などの有機紫外線吸収剤、カーボンブラックなどの有色顔料が使用できる。ここで、凹凸形成層1の凹凸パターンと印刷層5との位置合わせが必要な場合においては、可視光域で透明性を有する金属酸化物や有機系紫外線吸収剤、又はこれらの紫外線吸収剤を共有結合させた樹脂が好適に用いられる。
ベースフィルム2を構成するポリマーとしては、ポリエステル系樹脂、ポリアミド系樹脂、ポリオレフィン系樹脂、ビニル系樹脂、アクリル系樹脂、セルロース系樹脂、などが挙げられるが、耐熱性や機械的強度の観点から、ポリエチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレートなどのポリエステル系樹脂を使用することが好ましい。特に、ポリエチレンテレフタレート樹脂がコストの面から見ても好適に用いられる。
これらの紫外線硬化性樹脂を使用した凹凸形成方法によれば、熱硬化性樹脂を使用した場合と比較して凹凸形状再現性が良好となり、また製造時間の短縮が可能となる。
このような紫外線遮断能を有する材料としては、アルミニウムに代表される金属フィラーや酸化チタン、酸化亜鉛、酸化セシウムなどの金属酸化物、ベンゾトリアゾール系紫外線吸収剤、ベンゾフェノン系紫外線吸収剤、シアノアクリレート系紫外線吸収剤、サリシレート系紫外線吸収剤、オギザニリド系紫外線吸収剤などの有機紫外線吸収剤、カーボンブラックなどの有色顔料が使用できる。ここで、凹凸形成層1の凹凸パターンと印刷層5との位置合わせが必要な場合においては、可視光域で透明性を有する金属酸化物や有機系紫外線吸収剤、又はこれらの紫外線吸収剤を共有結合させた樹脂が好適に用いられる。
しかし、紫外線吸収剤は一般的に低分子である場合が多く、凹凸形成層1への移行が懸念される。紫外線吸収剤の移行が起こると、凹凸形成時のUV硬化が不十分となり、凹凸形成層1の密着性不良やブロッキング、射出成形時の熱による凹凸形状の変形を引き起こすことがある。
そのため、紫外線遮断層10に使用する樹脂としては、分子内に紫外線吸収性の官能基を有するポリマー(紫外線吸収性ポリマー)を使用することが好ましい。具体的には、ベンゾトリアゾール型アクリル系紫外線吸収ポリマーなどが使用できる。さらに、ベースフィルム9及び凹凸形成層1との密着性の観点から、紫外線遮断層10は、水酸基及び紫外線吸収性の官能基を有するアクリルポリマーとイソシアネート化合物との硬化物とすることが好ましい。
このように、紫外線遮断層10を2液硬化系アクリル樹脂とすることで、射出成形時の熱変形に耐えるだけでなく、凹凸形成層との親和性の高さから密着性が良くなり、更には、イソシアネート化合物は、ベースフィルム表面でも反応して共有結合を形成するため、ベースフィルムとの密着性も確保できる。
ここで、イソシアネート化合物とは、トルエンジイソシアネート(TDI)、ジフェニルメタンジイソシアネート(MDI)、キシリレンジイソシアネート(XDI)、ヘキサメチレンジイソシアネート(HDI)、イソホロンジイソシアネート(IPDI)、及び、これらのプレポリマーを指す。
紫外線遮断能の目安としては、i線(波長365nm)の透過率が10%未満であることが望ましい。なぜなら、紫外線硬化性樹脂により凹凸形成する際には、凹凸形成層に対して500〜1000mJ/cm2の光量の紫外線を照射する必要があり、この時、形成されているハードコート層に対して、射出成形前に凡そ100mJ/cm2以上の紫外線が照射されてしまうと、架橋反応の進行により射出成形時の延伸に追従できず、ハードコート層にクラックが発生してしまうからである。
これらの紫外線硬化性樹脂を使用した凹凸形成方法によれば、熱硬化性樹脂を使用した場合と比較して凹凸形状再現性が良好となり、また製造時間の短縮が可能となる。
このような紫外線遮断能を有する材料としては、アルミニウムに代表される金属フィラーや酸化チタン、酸化亜鉛、酸化セシウムなどの金属酸化物、ベンゾトリアゾール系紫外線吸収剤、ベンゾフェノン系紫外線吸収剤、シアノアクリレート系紫外線吸収剤、サリシレート系紫外線吸収剤、オギザニリド系紫外線吸収剤などの有機紫外線吸収剤、カーボンブラックなどの有色顔料が使用できる。ここで、凹凸形成層1の凹凸パターンと印刷層5との位置合わせが必要な場合においては、可視光域で透明性を有する金属酸化物や有機系紫外線吸収剤、又はこれらの紫外線吸収剤を共有結合させた樹脂が好適に用いられる。
しかし、紫外線吸収剤は一般的に低分子である場合が多く、インモールド用転写箔の製造工程中に紫外線吸収剤が他の層へ移行し、不具合を起こすことがある。例えば、ハードコート層4に移行すると硬化不良となる。また、接着層6まで移行して表面にブリードアウトすることで成形樹脂との密着不良が発生する。また、射出成形時の樹脂温度領域(200℃〜300℃)では液状となってしまうため、ゲート付近での印刷柄流れ(ウォッシュアウト)の原因になる。そのため、紫外線遮断層11に使用する樹脂としては、分子内に紫外線吸収性の官能基を有するポリマー(紫外線吸収性ポリマー)を使用することが好ましい。具体的には、ベンゾトリアゾール型アクリル系紫外線吸収ポリマーなどが使用できる。さらに、ベースフィルム9及び離型層3との密着性の観点から、紫外線遮断層11は、水酸基及び紫外線吸収性の官能基を有するアクリルポリマーとイソシアネート化合物との硬化物とすることが好ましい。
このように、紫外線遮断層11を2液硬化系アクリル樹脂とすることで、射出成形時の熱変形に耐えるだけでなく、離型層3(アクリル系樹脂)との親和性の高さから密着性が良くなり、更には、イソシアネート化合物は、ベースフィルム表面及び、離型層の水酸基と反応して共有結合を形成するため、各層との密着性も確保できる。
ここで、イソシアネート化合物とは、トルエンジイソシアネート(TDI)、ジフェニルメタンジイソシアネート(MDI)、キシリレンジイソシアネート(XDI)、ヘキサメチレンジイソシアネート(HDI)、イソホロンジイソシアネート(IPDI)、及び、これらのプレポリマーを指す。
紫外線遮断能の目安としては、i線(波長365nm)の透過率が10%未満であることが望ましい。なぜなら、紫外線硬化性樹脂により凹凸形成する際には、凹凸形成層に対して500〜1000mJ/cm2の積算光量の紫外線を照射する必要があり、この時、形成されているハードコート層に対して、射出成形前に凡そ100mJ/cm2以上の紫外線が照射されてしまうと、架橋反応の進行により射出成形時の延伸に追従できず、ハードコート層にクラックが発生してしまうからである。
これらの紫外線硬化性樹脂を使用した凹凸形成方法によれば、熱硬化性樹脂を使用した場合と比較して凹凸形状再現性が良好となり、また製造時間の短縮が可能となる。
インモールド射出成形は、該インモールド転写箔を射出成形用金型8内へ挿入し、該インモールド転写箔の印刷層5側から該射出成形用金型8のキャビティ内へ成形樹脂7を射出成形することで、該成形樹脂7の表面にインモールド転写箔の転写層を転写し、冷却後、射出成形用金型8を開放し、インモールド転写箔のベースフィルム2及び離型層3を剥離して成形品を取り出すという公知の順序で行なうことが出来る。
射出成形用金型8のキャビティ内へ成形樹脂7を射出した際、金型内に挿入されたインモールド転写箔に圧力がかかることで、該インモールド転写箔に設けられた凹凸形成層1の形状に対応した変形がベースフィルムおよび転写層に生じる(図4参照)。その結果、金型を開放して成形品を取り出した際に、成形品の加飾層側表面に凹凸形成層1のパターンに対応した凹凸形状が付与されることになる(図5参照)。
紫外線遮断能を有するベースフィルムとして、紫外線吸収性を有するポリエチレンテレフタレート樹脂フィルム(帝人デュポンフィルム製HB)を用い、ベースフィルムの上にメラミン樹脂系離型層、紫外線硬化性のアクリル樹脂系ハードコート層を形成した後、印刷層としてウレタン系インキ、接着層としてアクリル系樹脂を用いてグラビア印刷法にて各層を形成した。
次に、ベースフィルムの離型層形成面とは反対側に、凹凸形成層として、帝国インキ製紫外線硬化性樹脂(UVFIXスクリーンインキ)を使用して、スクリーン印刷により凹凸を形成した。その後、凹凸形成層を形成した面側から紫外線を照射(高圧水銀灯 積算光量800mJ/cm2)して凹凸形成層を架橋硬化し、本発明のインモールド転写箔を得た。
このインモールド転写箔を射出成形用金型内に挿入し、型締めしてPC(ポリカーボネート)/ABS(アクリロニトリル・ブタジエン・スチレン)樹脂を用いて射出成形した。冷却後、射出成形用金型を開放し、該インモールド転写箔のベースフィルムを離型層とともに成形品から剥離した後、成形品表面に対して、高圧水銀灯を用いて積算光量1000mJ/cm2の紫外線を照射し、ハードコート層を架橋硬化させた。これにより、成形品表面に凹凸を形成しつつ、高い表面強度を有する成形品を得た。
ベースフィルムとしてポリエチレンテレフタレート樹脂フィルムを用い、実施例1と同様にして、ベースフィルム上に離型層、ハードコート層、印刷層、接着層を形成した。
次に、ベースフィルムの離型層形成面とは反対側に、紫外線遮断層として、2液硬化型紫外線吸収ポリマー(新中村化学製バナレジンUVA−55MHB)、硬化剤として日本ポリウレタン製コロネートLを使用して、紫外線遮断層を形成した。
次に、この紫外線遮断層上に凹凸形成層として、帝国インキ製紫外線硬化性樹脂(UVFIXスクリーンインキ)を使用して、スクリーン印刷により凹凸を形成した。その後、凹凸形成層を形成した面側から紫外線を照射(高圧水銀灯 積算光量800mJ/cm2)して凹凸形成層を架橋硬化し、本発明のインモールド転写箔を得た。
このインモールド転写箔を射出成形用金型内に挿入し、型締めしてPC/ABS樹脂を用いて射出成形した。冷却後、射出成形用金型を開放し、該インモールド転写箔のベースフィルムを離型層とともに成形品から剥離した後、成形品表面に対して、高圧水銀灯を用いて積算光量1000mJ/cm2の紫外線を照射し、ハードコート層を架橋硬化させた。これにより、成形品表面に凹凸を形成しつつ、高い表面強度を有する成形品を得た。
ベースフィルムとしてポリエチレンテレフタレート樹脂フィルムを用い、ベースフィルム上に、紫外線遮断層、メラミン樹脂系離型層、紫外線硬化性のアクリル樹脂系ハードコート層を形成した。ここで、紫外線遮断層としては、2液硬化型紫外線吸収ポリマー(新中村化学製バナレジンUVA−55MHB)、硬化剤として日本ポリウレタン製コロネートLを使用した。離型層、ハードコート層については、実施例1と同様にして形成した。また、この後、印刷層、接着層を実施例1と同様にグラビア印刷法にて形成した。
次に、ベースフィルムの離型層形成面とは反対側に、凹凸形成層として、UVインクジェット法を使用して凹凸を形成した。なお、使用したUVインクジェット装置の紫外線の光源はLEDであり、凹凸形成層を形成した面側から紫外線を照射して凹凸形成層を架橋硬化させた。このようにして、本発明のインモールド転写箔を得た。
このインモールド転写箔を射出成形用金型内に挿入し、型締めしてPC/ABS樹脂を用いて射出成形した。冷却後、射出成形用金型を開放し、該インモールド転写箔のベースフィルムを離型層とともに成形品から剥離した後、成形品表面に対して、高圧水銀灯を用いて積算光量1000mJ/cm2の紫外線を照射し、ハードコート層を架橋硬化させた。これにより、成形品表面に凹凸を形成しつつ、高い表面強度を有する成形品を得た。
ベースフィルムとしてポリエチレンテレフタレート樹脂フィルム(東レ製50T60)を用い、ベースフィルム上にメラミン樹脂系離型層、紫外線硬化性のアクリル樹脂系ハードコート層を形成した後、印刷層としてウレタン系インキ、接着層としてアクリル系樹脂を用いてグラビア印刷法にて各層を形成した。
次に、ベースフィルムの離型層形成面とは反対側に、実施例1と同様にして凹凸形成層を形成し、比較用のインモールド転写箔を得た。
このインモールド転写箔を用いて、実施例1〜3と同様に射出成形、および成形品への紫外線の照射を行ない、比較用の成形品を得た。
この成形品の外観を検査したところ、実施例1〜3では観察されなかった成形品コーナー部のクラックが大きく発生していた。また、成形品の端部では部分的に転写できていない箇所があり、凹凸の転写性も悪いものであった。
2…紫外線遮断能を有するベースフィルム
3…離型層
4…ハードコート層
5…印刷層
6…接着層
7…成形樹脂
8…射出成形用金型
9…ベースフィルム
10…紫外線遮断層
11…紫外線遮断層
Claims (9)
- ベースフィルムの一方の面に、離型層と、紫外線硬化性樹脂を含むハードコート層と、接着層とをこの順序で備え、前記ベースフィルムのもう一方の面に、凹凸形成層が設けられているインモールド転写箔において、前記凹凸形成層が紫外線硬化性樹脂からなり、前記ハードコート層と前記凹凸形成層との間に紫外線遮断層があることを特徴とするインモールド転写箔。
- 前記ベースフィルムが紫外線遮断層であることを特徴とする請求項1に記載のインモールド転写箔。
- 前記紫外線遮断層が、前記ベースフィルムと前記凹凸形成層との間にあることを特徴とする請求項1に記載のインモールド転写箔。
- 前記紫外線遮断層が、前記ベースフィルムと前記離型層との間にあることを特徴とする請求項1に記載のインモールド転写箔。
- 前記紫外線遮断層は、水酸基及び紫外線吸収性の官能基を有するアクリルポリマーとイソシアネート化合物との硬化物であることを特徴とする請求項3または4に記載のインモールド転写箔。
- 前記ハードコート層と前記接着層との間に、所定の絵柄パターンを有する印刷層があることを特徴とする請求項1乃至5に記載のインモールド転写箔。
- 請求項1乃至6に記載のインモールド転写箔を製造するための製造方法であって、前記凹凸形成層を架橋硬化させるための紫外線照射を、前記ベースフィルムの凹凸形成層を形成する面側から行なうことを特徴とするインモールド転写箔の製造方法。
- 請求項1乃至6に記載のインモールド転写箔を用いて、インモールド射出成形法で製造されてなることを特徴とする加飾成形品。
- 請求項1乃至6に記載のインモールド転写箔を用いて、インモールド射出成形法で製造された加飾成形品の表面に紫外線を照射して、前記ハードコート層を完全硬化させることを特徴とする加飾成形品の製造方法。
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