JP7379200B2 - 積層フィルムおよび成形体 - Google Patents
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Description
本発明の一実施形態における積層フィルムは、耐熱性付与層、耐熱性接着剤層、金属光沢層および金属光沢基材層がこの順で重なって構成されている。以下、各層について説明する。
耐熱性付与層は、熱可塑性樹脂の層である。耐熱性付与層は、十分に高い耐熱性を有する。たとえば、耐熱性付与層は、130℃以上のガラス転移温度を有する。耐熱性付与層が130℃以上のガラス転移温度を有することから、当該ガラス転移温度未満の比較的高い温度(例えば110℃)の環境においても、積層フィルムの平面方向における形状が維持される。このような形状保持性の観点から、耐熱性付与層のガラス転移温度は、130℃以上であることが好ましく、135℃以上であることがより好ましく、140℃以上であることがさらに好ましい。耐熱性付与層のガラス転移温度は、上記の形状保持性の観点では高いほどよいが、積層フィルムを成形体に成形可能な範囲において適宜に決めることができ、例えば、180℃以下であればよい。
耐熱性接着剤層は、耐熱性付与層とそれに隣接する金属光沢層とを接着する層である。耐熱性接着剤層は、耐熱性付与層を構成する樹脂と金属光沢層を構成する金属とを十分に接着可能であればよい。また、耐熱性接着剤層は、十分に高い透明性を有することが、成形体が所望の外観を呈する観点から好ましい。耐熱性接着剤層を構成する材料は、一種でもそれ以上でもよく、当該材料の例には、アクリル樹脂、エポキシ樹脂およびウレタン樹脂が含まれる。耐熱性接着剤層は、例えば、上記の樹脂の溶液を塗布することによって形成することが可能である。
金属光沢層は、成形体に金属光沢の外観を付与する層である。金属光沢層は、通常、金属の薄層であってよく、当該金属は、金属光沢を呈し、当該薄膜が成形体の成形において十分な展性を発現する範囲において適宜に選ぶことができる。当該金属の例には、アルミニウム、インジウム、クロム、亜鉛、ガリウム、ニッケル、錫、銀、金、ケイ素、クロム、チタン、白金、パラジウム、ニッケル、ステンレス鋼およびハステロイが含まれる。中でも、当該金属は、高級感のある金属光沢を呈し、展性に優れる観点から、インジウムであることが好ましい。
金属光沢基材層は、金属光沢層を支持するための層である。金属光沢基材層には、例えば、十分な耐熱性、成形性および基材としての十分な強度を有する範囲において、加飾体における基材として使用される樹脂フィルムを用いることができる。金属光沢基材層を構成する樹脂の例には、ポリエステル、ポリ塩化ビニル、ナイロン、ポリプロピレン、ポリカーボネートおよびアクリル樹脂が含まれる。ポリエステルの例には、ポリエチレンテレフタラート(PET)が含まれる。当該樹脂は、例えば、耐熱性、透明性、加工性およびコストの観点から、PETであることが好ましい。
積層フィルムにおける前述の各層の厚さは、その層の所期の機能を十分に発現可能な範囲において適宜に決めることが可能である。たとえば、耐熱性付与層の厚さは、50~200μmであってよい。耐熱性接着剤層の厚さは、3~15μmであってよい。金属光沢層の厚さは、10~200nmであってよい。金属光沢基材層の厚さは、10~75μmであってよい。積層フィルムの厚さは、成形体が十分な形状保持性と接着面に対する十分な追従性(可撓性)とを有する範囲において適宜に決めることができ、一概には言えないが、例えば80~400μmであってよい。また、積層フィルムの厚さは、110℃における熱収縮率を小さくする観点によれば、より薄いことが好ましい。
本実施形態の積層フィルムは、本実施形態の効果が得られる範囲において、前述した層以外の他の層をさらに有していてもよい。このような他の層の例には、表面保護層が含まれる。
本実施形態において、耐熱性付与層および金属光沢基材層のそれぞれにおける110℃での熱収縮率の差は、2%以内である。この場合、高温環境を経て常温に戻る過程において、金属光沢基材層は、耐熱性付与層と実質的に同程度に収縮する。したがって、高温加熱を伴う場合の積層フィルムの平面方向における形状保持性が十分に高まり、成形体の温度変化による変形が十分に抑制される。上記熱収縮率との差が2%を超えると、高温を含む温度変化が生じる場合の成形体の形状保持性が不十分となり、成形体に歪みが生じることがある。当該熱収縮率の差は、このような温度変化を伴う環境下においても十分な形状保持性を成形体に発現させる観点から、1.5%以下であることが好ましく、1%以下であることがより好ましい。
本実施形態の積層フィルムは、前述した構成を有する以外は、加飾体用の公知の積層フィルムと同様に製造することが可能である。たとえば、本実施形態の積層フィルムは、耐熱性付与層の構成を有する第一の樹脂フィルムの一方の表面、および、金属光沢層を有する金属光沢基材層の構成を有する第二の樹脂フィルムの金属光沢層の表面、の一方または両方に耐熱性接着剤を塗布する工程と、耐熱性接着剤の塗膜を介して第一の樹脂フィルムおよび第二の樹脂フィルムを貼り合わせる工程と、によって製造することが可能である。第一の樹脂フィルムおよび第二の樹脂フィルムは、例えば圧着により貼り合わせることが可能である。貼り合わせる際には、加熱してもよい。
図1は、本発明の一実施形態に係る積層フィルムの層構成を模式的に示す断面図である。図1に示されるように、積層フィルム100は、上から、耐熱性付与層10、耐熱性接着剤層20、金属光沢層30および金属光沢基材層40をこの順で有する。金属光沢層30は、例えばインジウムの蒸着膜であり、PET製などの金属光沢基材層40の表面に直接形成されている。積層フィルム100は、接着剤層として耐熱性接着剤層20のみを有し、それによって耐熱性付与層10と金属光沢層30および金属光沢基材層40とが接着して構成されている。このように、積層フィルム100は、一回の接着のみで構成される簡素な層構成を有している。
本実施形態の成形体は、前述した本実施形態の積層フィルムを立体的な形状に成形してなる。立体的な形状とは、積層フィルムの平面方向に対して交差する方向に連続して変化する部分を含む形状である。成形体の形状は、積層フィルムが上記方向において変形可能な範囲において適宜に決めることができる。当該成形体は、樹脂フィルムを立体的な形状に成形する公知の技術、例えばインサート成形、によって、積層フィルムから製造することが可能である。
本実施形態の積層フィルムは、耐熱性付与層、耐熱性接着剤層、金属光沢層および金属光沢基材層がこの順で重なって構成されている。積層フィルムが表面保護層を有する場合では、当該表面保護層と耐熱性付与層とを一体に構成することができ、金属光沢層は金属光沢基材層と一体に構成することが可能である。このため、接着剤による接着は、耐熱性付与層と金属光沢層との貼り合わせのみとすることが可能である。このように、本実施形態の積層フィルムは、簡素な層構成を採用することが可能である。また、接着剤による層間の接着を低減することが可能であることから、当該接着のための接着剤およびそれの塗工工程を削減することが可能である。
本実施形態の積層フィルム(100、200)は、耐熱性付与層(10)、耐熱性接着剤層(20)、金属光沢層(30)および金属光沢基材層(40)がこの順で重なって構成されている積層フィルムであって、耐熱性付与層は、熱可塑性樹脂の層であり、かつ130℃以上のガラス転移温度を有し、耐熱性付与層および金属光沢基材層のそれぞれにおける110℃での熱収縮率の差は、2%以内である。
[共押出しフィルム1]
紫外線吸収剤を添加したアクリル樹脂フィルムとポリカーボネートフィルムとを重ねて融着してなる共押出フィルム1を用意した。共押出フィルム1におけるアクリルフィルムの厚さは40μmであり、ポリカーボネートフィルムの厚さは85μmである。
ポリカーボネートフィルムに代えてポリ塩化ビニルフィルムを用いる以外は共押出フィルム1と同様である共押出フィルム2を用意した。
ドライで100質量部のアクリル接着剤1に15質量部の三官能イソシアネートを混合してなる耐熱性接着剤1を用意した。
(1)アクリル接着剤1の溶液を剥離紙に塗布し、100℃で2分間乾燥させ、アクリル接着剤1のフィルムを得る。
(2)上記(1)で得られたアクリル接着剤1のフィルムをテトラヒドロフランに固形分0.2質量%となるように溶解させる。
(3)得られた溶液を、ゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)を用いて、下記条件にて測定する。
(条件)
GPC:HLC-8220 GPC(東ソー株式会社製)
カラム:TSK-GEL GMHXL 4本使用(東ソー株式会社製)
移動相溶媒:テトラヒドロフラン
流速:0.6mL/分
カラム温度:40℃
アクリル接着剤1に代えてアクリル接着剤2を用い、三官能イソシアネートとしてコロネートL45E(東ソー株式会社製、「コロネート」は同社の登録商標)を使用し、その使用量を10質量部に変更する以外は耐熱性接着剤1と同様である耐熱性接着剤2を用意した。アクリル接着剤2は、アクリル酸ブチルおよびアクリル酸をモノマーとするラジカル共重合体であり、各モノマーの質量比は上記の順で99:1である。また、アクリル接着剤5のガラス転移温度は-55℃であり、重量平均分子量は1,500,000である。
アクリル接着剤1に代えてアクリル接着剤3を用い、二官能イソシアネートの量を3.7質量部に変更する以外は耐熱性接着剤1と同様である耐熱性接着剤3を用意した。アクリル接着剤3は、アクリル酸ブチル、アクリル酸メチルおよびアクリル酸をモノマーとするラジカル共重合体であり、各モノマーの質量比は、上記の順で69:30:1である。また、アクリル接着剤3のガラス転移温度は-35℃であり、重量平均分子量は700,000である。
三官能イソシアネートの量を3.7質量部に変更する以外は耐熱性接着剤1と同様である耐熱性接着剤4を用意した。
テフレックスFT(厚さ50μm、東洋紡フィルムソリューション株式会社製、「テフレックス」は同社の登録商標)の一表面にインジウムを、厚みが0.05μmになるように蒸着してなる蒸着フィルムを用意した。
[実施例1]
共押出しフィルム1のポリカーボネート側の表面に耐熱性接着剤1を、乾燥後の厚みが6μmになるように塗工した。蒸着フィルムのインジウム蒸着膜側の表面を、耐熱性接着剤1を介して共押出しフィルム1に貼り付けた。こうして積層フィルム1を作製した。
耐熱性接着剤1を乾燥後の厚みが10μmになるように塗工する以外は、実施例1と同様にして、積層フィルム2を作製した。また、積層フィルム2を用いる以外は、実施例1と同様にして、成形体2を作製した。
耐熱性接着剤1に代えて耐熱性接着剤2を用いる以外は実施例1と同様にして、積層フィルム3を作製した。そして、積層フィルム3を用いる以外は実施例1と同様にして、成形体3を作製した。
共押出しフィルム1に代えて共押出しフィルム2を用いる以外は、実施例1と同様にして、積層フィルムC1を作製した。また、積層フィルムC1をそれぞれ用いる以外は、実施例1と同様にして、成形体C1を作製した。
共押出しフィルム1に代えて、紫外線吸収剤を添加した厚み125μmのアクリル樹脂フィルムC2を用いる以外は、実施例1と同様にして、積層フィルムC2を作製した。また、積層フィルムC2を用いる以外は、実施例1と同様にして、成形体C2を作製した。
積層フィルムおよび成形体について、下記の試験を行い、評価した。
共押出しフィルム1~3およびアクリル樹脂フィルムC2のそれぞれについて、示差走査熱量測定装置(DSC、セイコーインスツルメンツ社製、EXSTAR6000)を用いてガラス転移温Tgを測定した。より詳しくは、約10mgのそれぞれのフィルムのサンプルを入れたアルミニウムパンと、空のアルミニウムパンとを示差走査熱量測定装置にセットした。冷媒として液体窒素を用い、窒素気流中で昇温速度10℃/分で測定した。得られたDSCカーブの変曲点における温度をガラス転移温度Tg(℃)とした。
共押出しフィルム1~3およびアクリル樹脂フィルムC2のそれぞれについて、フィルムを100mm角に裁断し、試験体Aを作製した。そして、常温における試験体Aの寸法SA0をノギスで測定した。次いで、試験体Aに付着防止用の炭酸カルシウムをまぶし、ギアオーブンに収容した。次いで、試験体Aをギアオーブンにて110℃に加熱し、1時間加熱後にギアオーブンより取り出し、冷却後に試験体Aの寸法SA1をノギスにて測定した。そして、下記式より、試験体Aの110℃における熱収縮率Aを算出した。
[式] 熱収縮率A(%)={(SA0-SA1)/SA0}×100
[式] 熱収縮率B(%)={(SB0-SB1)/SB0}×100
[式] 熱収縮率差Rc(%)=|A-B|
耐熱性接着剤1~4のそれぞれについて、貯蔵弾性率G’(Pa)を測定した。まず、シリコーン系離型剤で表面処理された剥離フィルム(フィルムバイナ(登録商標)100E-0010NO23、藤森工業株式会社製)の表面処理されている面に、乾燥後の厚みが50μmとなるように耐熱性接着剤を塗布して塗布膜を作製した。この塗布膜を積み重ねて厚さ500μmの粘着シートを作製した。
(3-1)試験片の作製
二液硬化型ウレタン樹脂をディスペンサーで成形体1の凹部に注入し、次いで、成形体1の凹部の開口側に、厚さ130μmのアクリル系粘着シートを貼り付けた。次いで、成形体1における凹部の外縁部(文字の外縁部)をダイカットした。次いで、アクリル系粘着シートを白色塗装板に貼り付けた。こうして、試験片1を作製した。
試験片1~5、C1およびC2のそれぞれを、目視で観察し、また、デジタル顕微鏡を用いて100倍の倍率にて観察し、以下の項目a~cに示す欠陥の有無を確認した。より具体的には、以下の評価項目aおよびcの評価は、デジタル顕微鏡で観察した結果に基づいており、評価項目bの評価は、目視で観察した結果に基づいている。そして、試験片1~5、C1およびC2のそれぞれを、項目ごとに以下の評価基準によって評価した。評価結果がAまたはBであれば実用上問題ない。
[評価項目]
a:(特に鋭角部)の稜線部における白化
b:表面保護層、耐熱性付与層、金属光沢層または金属光沢基材層の剥離および隣接する層間での隙間(以下、剥離等)
c:粘着剤の糸引き
[評価基準]
A:目視またはデジタル顕微鏡で欠陥が観察されない
B:目視では欠陥が観察されず、デジタル顕微鏡では欠陥が観察される
C:目視であっても、デジタル顕微鏡であっても欠陥が観察される
試験片1~5、C1およびC2のそれぞれを、110±2℃のギアオーブンに240時間収容し、次いで取り出して常温まで冷ました。常温まで冷却してから2時間後に、目視およびデジタル顕微鏡によって試験片1~5、C1およびC2のそれぞれの外観を観察し、以下の項目d~hに示す欠陥の有無を確認した。より具体的には、以下の評価項目dの評価は、デジタル顕微鏡で観察した結果に基づいており、評価項目e、f、gおよびhの評価は、目視で観察した結果に基づいている。そして、試験片1~5、C1およびC2のそれぞれを、項目ごとに以下の評価基準によって評価した。評価結果がAまたはBであれば実用上問題ない。
[評価項目]
d:(特に鋭角部)の稜線部における白化
e:試験片における層の剥離等あるいは成形体とウレタン樹脂との剥離
f:成形体の膨れ
g:著しい光沢の低下
h:色調の変化
[評価結果]
A:目視またはデジタル顕微鏡で欠陥が観察されない
B:目視では欠陥が観察されず、デジタル顕微鏡では欠陥が観察される
C:目視であっても、デジタル顕微鏡であっても欠陥が観察される
試験片を0.1M NaOH溶液に浸漬し、常温で8時間静置した。次いで、未使用のガーゼでNaOH溶液を拭き取った。そして、目視およびデジタル顕微鏡によって試験片1~5、C1およびC2のそれぞれの外観を観察し、以下の項目d~hに示す欠陥の有無を確認した。より具体的には、以下の評価項目iの評価は、デジタル顕微鏡で観察した結果に基づいており、評価項目jの評価は、目視で観察した結果に基づいている。そして、試験片1~5、C1およびC2のそれぞれを、項目ごとに以下の評価基準によって評価した。評価結果がAまたはBであれば実用上問題ない。
[評価項目]
i:(特に鋭角部)の稜線部における白化
j:試験片における層の剥離等あるいは成形体とウレタン樹脂との剥離
[評価基準]
A:目視またはデジタル顕微鏡で欠陥が観察されない
B:目視では欠陥が観察されず、デジタル顕微鏡では欠陥が観察される
C:目視であっても、デジタル顕微鏡であっても欠陥が観察される
表2に示されるように、積層フィルム1~5および成形体1~5は、いずれも、110°までの温度変化を伴う環境下に耐え得る十分な耐熱性を有している。これは、積層フィルムにおける耐熱性付与層のガラス転移温度Tgがいずれも十分に高く、また、耐熱性付与層の110℃における熱収縮率差がいずれも十分に低いため、と考えられる。
20 耐熱性接着層
30 金属光沢層
40 金属光沢基材層
50 表面保護層
60 充填物
100、200 積層フィルム
500 成形体
R 稜線部
Claims (3)
- 表面保護層、耐熱性付与層、耐熱性接着剤層、金属光沢層および金属光沢基材層がこの順で重なって構成されている積層フィルムであって、
前記耐熱性付与層は、熱可塑性樹脂の層であり、かつ130℃以上のガラス転移温度を有し、
前記耐熱性付与層および前記金属光沢基材層のそれぞれにおける110℃での熱収縮率の差は、2%以内であり、
前記表面保護層および前記耐熱性付与層は、直接接合されている、
積層フィルム。 - 前記耐熱性接着剤層の110℃における貯蔵弾性率は、50,000Pa以上である、請求項1に記載の積層フィルム。
- 請求項1または2に記載の前記積層フィルムを立体的な形状に成形してなる成形体。
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