JP7145024B2 - 樹脂成形体 - Google Patents

Description

本発明は、金属光沢を有する装飾シートが表面に密着した樹脂成形体に関する。

金属光沢を有する樹脂成形体は、金属製の物品よりも軽量である。樹脂成形体に金属光沢を付与する方法として、下記特許文献１においては、金属光沢を有するシートを射出成形の金型に入れて樹脂と一体成形する方法が提案されている。

特開昭６１－３５２１６９号公報

本発明は、大きな力にも耐え得る強度とシートの高い密着性を備えた樹脂成形体を提供することを課題とする。

本発明に係る樹脂成形体は、本体と、本体の表面に密着している装飾シートと、を備え、装飾シートは、金属光沢層と、金属光沢層の外側に位置する透明な保護層と、金属光沢層の内側に位置し、本体の表面に溶着している溶着層と、を有し、本体は、強化繊維を有する繊維強化樹脂製であり、溶着層と本体との境界部分に、本体の強化繊維が溶着層側に食い込むことによって境界部分が凹凸形状となったアンカー構造を備えている。

この樹脂成形体は、本体が繊維強化樹脂製であるため、高い強度が得られ、樹脂成形体に強い力が作用してもそれに耐えることができる。また、本体と装飾シートとの境界部分に、本体の強化繊維が溶着層側に食い込むことによって境界部分が凹凸形状となったアンカー構造を備えているので、装飾シートの本体への密着性が高い。そのため、樹脂成形体に強い力が作用しても、装飾シートの本体への密着性が維持され、金属光沢が維持される。

特に、アンカー構造における強化繊維は、溶着層側にランダムに食い込んでいることが好ましく、アンカー効果が向上する。

特に、アンカー構造は、強化繊維の線径よりも大きい高低差を有していることが好ましく、アンカー効果が向上する。

また、アンカー構造は、２０μｍ以上の高低差を有していることが好ましく、アンカー効果が向上する。

特に、樹脂成形体は、自転車又は釣具の構造部材に適している。

以上のように、本体が繊維強化樹脂製であってその強化繊維が装飾シートの溶着層側に食い込んだアンカー構造を備えているので、大きな力にも耐え得る強度と装飾シートの高い密着性が得られる。そのため、大きな強度と高いデザイン性が要求される金属製の物品の代替品として樹脂成形体を使用することができ、物品の軽量化が可能になる。

本発明の一実施形態における樹脂成形体を示す要部断面図。 同樹脂成形体に使用されている装飾シートを示す要部断面図。 図１のＡ部拡大図。 同樹脂成形体の表面付近を示す図面代用写真。 同樹脂成形体の表面付近を示す図面代用写真。 同樹脂成形体の表面付近を示す図面代用写真。 同樹脂成形体の表面付近を示す図面代用写真。 比較例としての樹脂成形体の表面付近を示す図面代用写真。 比較例としての樹脂成形体の表面付近を示す図面代用写真。 比較例としての樹脂成形体の表面付近を示す図面代用写真。

以下、本発明の一実施形態に係る樹脂成形体について図１～図７を参酌しつつ説明する。樹脂成形体の用途は種々であってよい。樹脂成形体は、特に、自転車の構造部材や釣具の構造部材に適している。例えば、自転車のブレーキレバーやクランク、リム、スプロケットの内側構成部品、自転車用のシューズのソール、リール本体やリールのスプール、リールシート等が挙げられる。樹脂成形体は、金属光沢と軽さと強度が求められる製品に適している。

＜本体１＞
樹脂成形体は、図１のように、本体１と、本体１の表面に密着している装飾シート２とを備えている。本体１は、繊維強化樹脂製である。本体１の強化繊維１０は、例えばカーボン繊維やガラス繊維である。強化繊維１０は、数ミリ単位にカットされたものや数十ミリ単位にカットされたものの他、長繊維であってもよい。本体１は、種々の成形方法によって成形される。本体１の成形方法は、例えば、数ミリ単位にカットされた強化繊維１０を用いる射出成形や、数十ミリ単位にカットされた強化繊維１０を用いるＳＭＣ成形、長繊維を用いるプリプレグによる成形等がある。本体１の樹脂の材質は、各種の成形に適した材質でよい。本体１の樹脂の材質は、各種の熱可塑性樹脂や熱硬化性樹脂でよい。本体１の樹脂の材質は、例えば射出成形の場合には射出成形用の各種の樹脂であり、プリプレグによる場合にはエポキシ樹脂等の熱可塑性樹脂であり、ＳＭＣ成形の場合にはナイロン樹脂やエポキシ樹脂、ビニルエステル樹脂等である。本実施形態の本体１は、射出成形により成形されたものである。強化繊維１０としては数ミリ単位、特には１ｍｍ以下の長さにカットされた短繊維が使用されている。樹脂としてはポリアミド樹脂（ナイロン）が用いられている。

＜装飾シート２＞
装飾シート２は、本体１の表面に溶着されている。装飾シート２は、本体１の成形時に本体１の表面に一体化される。装飾シート２の一例を図２に示している。装飾シート２は、保護層２０と、第一の接着層２１と、支持層２２と、金属光沢層２３と、第二の接着層２４と、溶着層２５とを有している。保護層２０は、装飾シート２の最表面に位置している。保護層２０は、装飾シート２の最外層である。保護層２０は、透明であり、少なくとも金属光沢層２３を視認できる程度の透明度を有している。保護層２０は、耐摩耗性や耐候性に優れていることが好ましい。保護層２０は、各種の樹脂製のフィルムにより構成される。保護層２０のフィルムの厚さは例えば数十μｍである。保護層２０のフィルムの樹脂は、例えばポリメタクリル酸メチル樹脂（ＰＭＭＡ）等のアクリル樹脂やポリカーボネート樹脂（ＰＣ）である。第一の接着層２１は、保護層２０と支持層２２を接着させるための層である。保護層２０は、支持層２２の外側（表面側）に第一の接着層２１を介して積層されている。第一の接着層２１には各種の接着剤が使用される。第一の接着層２１は透明であり、少なくとも金属光沢層２３を視認できる程度の透明度を有している。尚、第一の接着層２１は無色透明であってもよいし有色透明であってもよい。

支持層２２は、金属光沢層２３を保持するための層である。支持層２２は、各種の樹脂製のフィルムにより構成される。支持層２２のフィルムの厚さは例えば数十μｍであり、支持層２２のフィルムは保護層２０のフィルムよりも薄い。支持層２２のフィルムの樹脂は、例えばＰＥＴ等のポリエステル樹脂である。金属光沢層２３は、金属蒸着層や金属箔、金属色の塗装膜等である。金属色の塗装膜の場合、金属ナノ粒子から構成される。金属ナノ粒子は、例えば銀、金、銅、ニッケル、クロム、白金、パラジウム、チタン、スズ及びこれらの合金であって、これらのうち何れか１つ又は何れかの混合体が用いられる。金属色の塗装膜は各種の印刷手法により形成でき、例えばコーター塗装やグラビア印刷、インクジェット印刷等により形成できる。本実施形態における金属光沢層２３は、支持層２２の片面に形成された金属蒸着層である。金属蒸着層が支持層２２としての樹脂フィルムの片面に形成され、その金属蒸着層付きの樹脂フィルムの外側に第一の接着層２１を介して保護層２０が積層されている。

第二の接着層２４は金属光沢層２３と溶着層２５を接着させるための層である。第二の接着層２４には第一の接着層２１と同様に各種の接着剤が使用される。溶着層２５は、金属光沢層２３の内側（裏面側）に第二の接着層２４を介して積層されている。溶着層２５は、装飾シート２のベースとなる層であり、熱可塑性樹脂層である。溶着層２５は、装飾シート２を構成する各層のうち最も厚い層である。溶着層２５の厚さは例えば数百μｍである。溶着層２５は、装飾シート２の最内層である。溶着層２５は、本体１の成形時に、本体１の表面に溶着される。溶着層２５は、種々の樹脂から構成される。溶着層２５は、各種の樹脂フィルムにより構成される。溶着層２５は、例えば、ＡＢＳ樹脂やポリプロピレン樹脂、ポリカーボネート樹脂等のフィルムから構成される。

装飾シート２は、例えば、真空圧空成形等のシート成形によってプリフォームされた後に、射出成形等の金型に入れられる。また、射出成形等の金型に平板状の装飾シート２をセットし、その金型において装飾シート２を金型の形状に合うように所定形状に成形したうえで、続けて本体１用の樹脂を金型内に注入して本体１を成形してもよい。

＜アンカー構造３０＞
図３に拡大図を示しているように、樹脂成形体は、本体１と装飾シート２との間の境界部分３にアンカー構造３０を備えている。本体１と装飾シート２との間の境界部分３は、本体１と装飾シート２との間の界面であり、溶着面である。アンカー構造３０は、本体１の強化繊維１０が溶着層２５側に食い込むことによって境界部分３が凹凸形状となった構造である。強化繊維１０は、溶着層２５側にランダムに食い込んでいる。従って、アンカー構造３０の凹凸は、規則的ではなく不規則なものである。溶着層２５側を凸とすると、アンカー構造３０の凸部３１の大きさ、方向、形状は、一定していない。アンカー構造３０の凸部３１それ自身が小さな凹凸を有する複雑な形状のものも存在している。アンカー構造３０の凸部３１は強化繊維１０が溶着層２５側に食い込むことによって形成されている。そのため、アンカー構造３０の凸部３１は強化繊維１０を有している。強化繊維１０はアンカー構造３０の凸部３１の先端部に位置している。

アンカー構造３０の凹凸は、強化繊維１０の線径よりも大きい高低差を有していることが好ましい。特に、アンカー構造３０の凹凸は、強化繊維１０の線径の数倍程度の高低差を有していることが好ましい。強化繊維１０の線径は例えば１０μｍ程度である。アンカー構造３０の凹凸は、２０μｍ以上の高低差を有していることが好ましく、特に５０μｍ以上の高低差を有していることが好ましい。アンカー構造３０の凹凸は、例えば溶着層２５の厚さが２００～３００μｍ程度の場合にはその１０％程度であるが、１０％以上の高低差となることがある。溶着層２５の厚さがそれ以上のものとなってもアンカー構造３０の凹凸の高低差はそれほど変わらないことが多い。

図４～図７に、樹脂成形体のカット断面の拡大写真を示している。尚、溶着層２５にはＡＢＳ樹脂フィルムを使用している。本体１は、カーボン繊維を１ｍｍ以下の長さにカットした短繊維をポリアミド樹脂に混合して射出成形することにより形成されたものである。図４は倍率が２００倍、図５は倍率が５００倍、図６は倍率が１５００倍である。図７は、図６の写真において溶着層２５と本体１との境界部分３に線を引いたものである。写真において、本体１の強化繊維１０は白く光って見える。

図４のように溶着層２５と本体１との境界部分３はかなり起伏に富んだ状態となっている。図６及び図７のように、本体１の強化繊維１０は装飾シート２の溶着層２５側にランダムに食い込んでおり、その強化繊維１０の食い込み形状が境界部分３の起伏即ち凹凸形状となっている。この撮影箇所では、３０μｍ～５０μｍ程度の高低差を有する凹凸形状が形成されている。

図８～図１０に、比較例としての樹脂成形体のカット断面の拡大写真を示している。この比較例の樹脂成形体は、上記図４～図７で示した樹脂成形体に対して、装飾シート１０２は同じであり、本体１０１の樹脂の材質が異なっている。比較例における樹脂成形体の本体１０１は、ＡＢＳ樹脂から射出成形されたものであり、強化繊維１０を含んでいない。図８～図１０の倍率は、それぞれ２００倍、５００倍、１５００倍であって、図４～図６と同じである。比較例の樹脂成形体では、装飾シート１０２の溶着層１２５と本体１０１との間の境界部分１０３が平坦であって凹凸が極めて小さい平面形状となっている。

以上のように、本実施形態の樹脂成形体は、本体１が繊維強化樹脂製であるため、高い強度が得られる。従って、樹脂成形体に強い力が作用しても、その力に耐えることができる。また、装飾シート２と本体１との境界部分３に、強化繊維１０が溶着層２５側に食い込んだアンカー構造３０を備えているので、装飾シート２の本体１への密着性が高い。そのため、樹脂成形体に強い力が作用しても、装飾シート２の本体１への密着性が維持され、金属光沢が維持される。このように、大きな強度と共に装飾シート２の高い密着性による金属光沢が得られるので、樹脂成形体を金属製の物品の代替品として使用することができ、物品の軽量化が可能になる。特に、大きな力が作用する自転車や釣具の構造部材を樹脂成形体とすると、構造部材の強度と美感を維持しつつ構造部材を軽量化できる。

１ 本体
２ 装飾シート
３ 境界部分
１０ 強化繊維
２０ 保護層
２１ 第一の接着層
２２ 支持層
２３ 金属光沢層
２４ 第二の接着層
２５ 溶着層
３０ アンカー構造
３１ 凸部
１０１ 本体
１０２ 装飾シート
１０３ 境界部分
１２５ 溶着層

Claims (5)

1. ポリアミド樹脂に長さが１ｍｍ以下のカーボン繊維又はガラス繊維からなる強化繊維が混合された繊維強化樹脂製の本体と、
   前記本体の表面に密着している装飾シートと、を備え、
   前記装飾シートは、金属光沢層と、前記金属光沢層の外側に位置する透明な保護層と、前記金属光沢層の内側に位置し、前記本体の表面に溶着しているＡＢＳ樹脂からなる溶着層と、を有し、
   前記溶着層と前記本体との境界部分に、前記強化繊維が前記溶着層に食い込むことによって形成される、前記境界部分が凹凸形状となったアンカー構造を含み、
   前記アンカー構造の凹凸形状の高低差は、前記強化繊維の線径よりも大きく、且つ、２０μｍ以上である、樹脂成形体。
2. 前記アンカー構造における前記強化繊維は、前記溶着層にランダムに食い込んでいる請求項１記載の樹脂成形体。
3. 前記アンカー構造の凸部の先端部に、前記強化繊維が位置する、請求項１又は２記載の樹脂成形体。
4. 前記アンカー構造の凸部に、前記凸部よりも小さい凹凸が設けられている、請求項１乃至３の何れかに記載の樹脂成形体。
5. 樹脂成形体は、自転車又は釣具の構造部材である請求項１乃至４の何れかに記載の樹脂成形体。

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