JPWO2019073952A1 - 自動車内外装部品用表面改質フィルム - Google Patents
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Abstract
要約課題 機能性とデザイン性に優れた自動車内外装部品の製造解決手段ポリカーボネート基材フィルムの片面に表面保護層が積層されており、表面保護層は光重合性ウレタンアクリレート組成物の硬化物であり、光重合性ウレタンアクリレート組成物は(A)光重合性ウレタンアクリレート混合物と、(C)光重合開始剤とを含み、さらに必要に応じて(B)フィラーを含み、上記(A)成分が(a1)光重合性ウレタンアクリルポリマー、(a2)多官能アクリレート化合物、(a3)フッ素含有光重合性アクリル化合物、(a4)フルオロシルセスキオキサン誘導体単位を有する光重合性アクリレートオリゴマーを含む、自動車内外装部品用表面改質フィルム。選択図 なし
Description
本発明は自動車内外装部品の成形材料として用いられる積層フィルムに関する。
自動車一台を構成する部品点数は約3万個と言われる。ガソリン車あるいはディーゼル車の場合、エンジン部品は全部品のうちの約1万点に過ぎず、そのほかの約2万点の部品は車体の構造維持、運転制御、安全確保、装飾などに関わる自動車内外装部品である。今後、電気自動車の普及によって、エンジン部品はわずか百個程度の電池及びモーター部品に置き換わると予想されるが、ガソリン車にも電気自動車にも共通な自動車内外装部品の点数に目立った変化はないと予想される。したがって、電気自動車の普及に関わらず自動車内外装部品の開発需要は衰えることがない。
しかも、自動車内外装部品は目に触れやすく乗員が高頻度で接触する部品であるため、どのような車種でも機能性とデザイン性が求められる部位である。今日、自動車メーカー間の開発競争が激しいハイブリッド車や電気自動車の価格はガソリン車に比べて比較的高く設定されるため、これらの車種の内外装部品に高級志向やブランド意識の高い購買層に見合った特に高い品質が求められることも多い。
このような事情から、これからの自動車製造において自動車内外装部品の高機能化と高デザイン化は一層大きな目標と言ってよい。
特に目に触れやすい自動車内外装部品は、例えば、インストルメントパネル、シート、コンソールボックス、サンバイザー、ピラートリム、ドアトリム、ラジエータグリル、エンブレム、各種ガーニッシュ、ホイールキャップ、グリルイルミネーション、車内外のカバー類である。中でもインストルメントパネル、エンブレム、ラジエータグリル、ガーニッシュなどのいわゆる「装飾部品」は運転者や通行人が最も認識しやすい部品であるため車種それぞれに個性的なデザインと特に高い品質が求められている。自動車内外装部品の多くは薄型で屈曲したプラスチック材料を主体に構成されており、射出成形や、射出成形と塗装あるいはラミネート成形とを組み合わせた方法で製造される。そのような方法の中で、射出成形機内部に流動性プラスチック材料を射出して薄型で屈曲した形状に成形する方法(インモールド成形)は基本的なものの一つであり、例えば特許文献1、2、3、4に記載された数多くの成形方法が知られている。
これら自動車装飾部品の品質向上のために成形材料自体の改良も数多く試みられている。自動車装飾部品の材料として代表的なポリカーボネート樹脂やアクリル樹脂の最適化例としては例えば特許文献5、6、7、8に記載されている。これらの最適化例では得られる成形品の耐擦傷性、透明性、耐衝撃性、耐熱性、耐薬品性、耐折り曲げ白化性の向上を目標としている。
特許文献5、6には、自動車内外装部品に対する近年の要求性能として日焼け止めクリーム耐性が記載されている。自動車の乗員や自動車に近づく人物の手には高い頻度でハンドクリームや日焼け止めクリームのようなスキンケア製品が付着しているため、自動車製品が購入者に引き渡された後は、このようなスキンケア製品が高い頻度で自動車内外装品表面に付着する。このため、自動車内外装部品の品質低下の原因物質としてスキンケア製品は無視できなくなっている。このように、近年は自動車内外装品の品質低下をもたらす要因として風雨や虫など自然界の刺激に加え、使用者の接触による汚れも検討するようになっている。こうしたことからも、自動車内外装部品に対する市場の要求レベルはますます高まる傾向にあることが理解できる。
一方、本特許出願人は既に特許文献9によって、あらかじめ成形された防汚性フィルムをインモールド成形によって成形体表面に設置することによって表面改質された成形品を製造することを提案した。特許文献9にはこのような防汚性フィルムに成形品の加飾機能も期待できることも記載されており、加飾可能な成形品として自動車部品が挙げられている。
しかしながら、特許文献9に記載された加飾対象は可能性の列挙にすぎず、自動車部品は携帯電話端末、ノートPC、デジタルカメラ、家電製品、化粧品容器などと並び、今日ある程度の機能性とデザイン性が要求される工業的に大量生産される成形製品の一つとして漠然と言及されたものに過ぎない。特許文献9には自動車部品の表面改質・加飾に適した防汚フィルムの材質について具体的な提案はなく、表面改質・加飾された何らかの自動車部品が市場の要求を満たす機能性とデザイン性を備えることを検証した記載もない。このため、特許文献9の開示は自動車内外装部品の表面改質・加飾の新たな手段を漠然と提案したにすぎず、実効性のある自動車部品の改良技術には全く到達していなかった。
そこで本特許出願人は、自ら提案した自動車部品成形体の表面改質と表面加飾の技術を実用可能な技術に飛躍させることを目標に、防汚フィルムの材質と構成の最適化を試みた。
その結果、防汚フィルムの材質と構成に関する膨大な選択肢の中から、市場の要求に耐える自動車内外装成形品に貢献できる最適な処方と組み合わせを導くことに成功した。すなわち本発明は以下のものである。
(発明1)ポリカーボネート基材フィルムの片面に表面保護層が積層されている自動車内外装部品用表面改質フィルムであって、
上記表面保護層は光重合性ウレタンアクリレート組成物の硬化物であり、
上記光重合性ウレタンアクリレート組成物は、(A)光重合性ウレタンアクリレート混合物と、(C)光重合開始剤とを含み、必要に応じて (B)フィラーを含み、
上記光重合性ウレタンアクリレート組成物において、上記(A)光重合性ウレタンアクリレート混合物と上記(B)フィラーとの合計100重量部あたり、上記(A)光重合性ウレタンアクリレート混合物が60重量部以上100重量部以下、上記(B)フィラーが0重量部以上40重量部以下の割合で存在し、
上記(A)光重合性ウレタンアクリレート混合物が、(a1)光重合性ウレタンアクリルポリマー、(a2)多官能アクリレート化合物、(a3)フッ素含有光重合性アクリル化合物、(a4)下記式(1)で表されるフルオロシルセスキオキサン誘導体に由来する単位を有する光重合性アクリレートオリゴマーを含み、
上記(A)光重合性ウレタンアクリレート混合物100重量部あたり、上記成分(a1)が25重量部以上87.99重量部以下、上記成分(a2)が1重量部以上20重量部以下、上記成分(a3)が1重量部以上10重量部以下、上記成分(a4)が0.01重量部以上5重量部以下の割合で存在する、
自動車内外装部品用表面改質フィルム。
(発明1)ポリカーボネート基材フィルムの片面に表面保護層が積層されている自動車内外装部品用表面改質フィルムであって、
上記表面保護層は光重合性ウレタンアクリレート組成物の硬化物であり、
上記光重合性ウレタンアクリレート組成物は、(A)光重合性ウレタンアクリレート混合物と、(C)光重合開始剤とを含み、必要に応じて (B)フィラーを含み、
上記光重合性ウレタンアクリレート組成物において、上記(A)光重合性ウレタンアクリレート混合物と上記(B)フィラーとの合計100重量部あたり、上記(A)光重合性ウレタンアクリレート混合物が60重量部以上100重量部以下、上記(B)フィラーが0重量部以上40重量部以下の割合で存在し、
上記(A)光重合性ウレタンアクリレート混合物が、(a1)光重合性ウレタンアクリルポリマー、(a2)多官能アクリレート化合物、(a3)フッ素含有光重合性アクリル化合物、(a4)下記式(1)で表されるフルオロシルセスキオキサン誘導体に由来する単位を有する光重合性アクリレートオリゴマーを含み、
上記(A)光重合性ウレタンアクリレート混合物100重量部あたり、上記成分(a1)が25重量部以上87.99重量部以下、上記成分(a2)が1重量部以上20重量部以下、上記成分(a3)が1重量部以上10重量部以下、上記成分(a4)が0.01重量部以上5重量部以下の割合で存在する、
自動車内外装部品用表面改質フィルム。
上記式(1)において、Rf 1〜Rf 7はそれぞれ独立して、少なくとも1つのメチレンが酸素で置き換えられていてもよい、炭素数1〜20の、直鎖状もしくは分岐鎖状のフルオロアルキル;少なくとも1つの水素がフッ素もしくはトリフルオロメチルで置き換えられた、炭素数6〜20のフルオロアリール;またはアリール中の少なくとも1つの水素がフッ素もしくはトリフルオロメチルで置き換えられた、炭素数7〜20のフルオロアリールアルキルであり、A1は、下記式(1−1)または下記式(1−2)で表される基である。)
(上記式(1−1)において、Y3は炭素数2〜10のアルキレンであり、R6は水素、または炭素数1〜5の直鎖もしくは分岐鎖のアルキル、または炭素数6〜10のアリールである。)
(上記式(1−2)において、Y4は単結合または炭素数1〜10のアルキレンである。)
(発明2)上記光重合性ウレタンアクリレート組成物において、上記(A)光重合性ウレタンアクリレート混合物と上記(B)フィラーとの合計100重量部あたり、上記(A)光重合性ウレタンアクリレート混合物が60重量部以上90重量部以下、上記(B)フィラーが10重量部以上40重量部以下の割合で存在する、発明1に記載の自動車内外装部品用表面改質フィルム。
(発明3)上記成分(a4)が下記式(1-3)で表されるγ−メタクリロキシプロピルヘプタ(トリフルオロプロピル)−T8−シルセスキオキサンに由来する単位を有する光重合性アクリレートオリゴマーである、発明1または2に記載の自動車内外装部品用表面改質フィルム。
(発明4)自動車内外装部品がインストルメントパネル、エンブレム、ラジエータグリル、各種ガーニッシュから選ばれる発明1〜3のいずれかに記載の自動車内外装部品用表面改質フィルム。
(発明5)発明1〜4のいずれかに記載の自動車内外装部品用表面改質フィルムで表面の少なくとも一部が被覆された、自動車内外装部品。
本発明の自動車内外装部品用表面改質フィルム(以下「改質フィルム」)は撥油性、防汚性、撥水性、日焼け止めクリーム耐性、虫よけスプレー耐性、高い表面硬度、耐擦傷性、高温高湿耐性、成形性をバランスよく備える。本発明の改質フィルムで表面の少なくとも一部が被覆された自動車内外装部品は、撥油性、防汚性、撥水性、日焼け止めクリーム耐性、虫よけスプレー耐性、高い表面硬度、耐擦傷性、高温高湿耐性、成形性をバランスよく備える。
本発明の改質フィルムは、(A)光重合性ウレタンアクリレート混合物と、(C)光重合開始剤とを含み、さらに必要に応じて(B)フィラーを含む、光重合性ウレタンアクリレート組成物の硬化物からなる表面保護層が、ポリカーボネート基材フィルムの片面に積層されたものである。以下、上記表面保護層に用いる材料について詳述する。
[(A)光重合性ウレタンアクリレート混合物]
本発明で用いる(A)光重合性ウレタンアクリレート組成物は上記光重合性ウレタンアクリレート組成物の主成分であって、(a1)光重合性ウレタンアクリルポリマー、(a2)多官能アクリレート化合物、(a3)フッ素含有光重合性アクリル化合物、(a4)フルオロシルセスキオキサン誘導体に由来する単位を有する光重合性アクリレートオリゴマーを含む。以下、上記成分(a1)、(a2)、(a3)、(a4)について詳述する。
本発明で用いる(A)光重合性ウレタンアクリレート組成物は上記光重合性ウレタンアクリレート組成物の主成分であって、(a1)光重合性ウレタンアクリルポリマー、(a2)多官能アクリレート化合物、(a3)フッ素含有光重合性アクリル化合物、(a4)フルオロシルセスキオキサン誘導体に由来する単位を有する光重合性アクリレートオリゴマーを含む。以下、上記成分(a1)、(a2)、(a3)、(a4)について詳述する。
[(a1)光重合性ウレタンアクリルポリマー]
光重合性ウレタンアクリルポリマーは、工業的に多用されている反応性ポリマーである。その分子は剛直なアクリルオリゴマー鎖と柔軟なウレタンオリゴマー鎖を必須の構成単位とし、数千から数十万程度の重量平均分子量を有する。このような光重合性ウレタンアクリルポリマーを塗料のプライマーや成形品表面の機能化のために用いる場合、溶液状の光重合性ウレタンアクリルポリマーを目的物に塗布し、その後、塗膜を紫外線などの光エネルギーによって硬化(光重合)する。光重合の過程で光重合性ウレタンアクリルポリマーの分子末端に存在するアクリロイル基が反応系内の他のアクリロイル基と反応して分子鎖が延長し、アクリルオリゴマー鎖に由来する強度とウレタンオリゴマー鎖に由来する柔軟性を兼ね備える高分子量化されたウレタンアクリルポリマーが被塗布物表面に密着する。一般に、光重合性ウレタンアクリルポリマーの分子構造や分子量を選択することで、塗膜の強度や柔軟性が調節される。
光重合性ウレタンアクリルポリマーは、工業的に多用されている反応性ポリマーである。その分子は剛直なアクリルオリゴマー鎖と柔軟なウレタンオリゴマー鎖を必須の構成単位とし、数千から数十万程度の重量平均分子量を有する。このような光重合性ウレタンアクリルポリマーを塗料のプライマーや成形品表面の機能化のために用いる場合、溶液状の光重合性ウレタンアクリルポリマーを目的物に塗布し、その後、塗膜を紫外線などの光エネルギーによって硬化(光重合)する。光重合の過程で光重合性ウレタンアクリルポリマーの分子末端に存在するアクリロイル基が反応系内の他のアクリロイル基と反応して分子鎖が延長し、アクリルオリゴマー鎖に由来する強度とウレタンオリゴマー鎖に由来する柔軟性を兼ね備える高分子量化されたウレタンアクリルポリマーが被塗布物表面に密着する。一般に、光重合性ウレタンアクリルポリマーの分子構造や分子量を選択することで、塗膜の強度や柔軟性が調節される。
本発明の(A)光重合性ウレタンアクリレート混合物を構成する(a1)光重合性ウレタンアクリルポリマーとしては、上述のような光重合性ウレタンアクリルポリマーの中で塗料用あるいはコート剤として使用可能なものを制限なく使用することができる。このような(a1)光重合性ウレタンアクリルポリマーとして例えば大成ファインケミカル社製「アクリット8BRシリーズ」、DIC社製「UNIDIC」、日立化成社製「ヒタロイド」、亜細亜工業化学社製「RUAシリーズ」などを使用することができる。
[(a2)多官能アクリレート化合物]
多官能アクリレート化合物は、多価アルコールと各種アクリル酸系化合物との縮合反応で得られた1分子中に複数の光重合性基を有するモノマーであり、光重合性ポリマー材料の一つとして工業的に多用されている。光重合性ウレタンアクリレートなどの光重合性ポリマーを多官能アクリレート化合物の存在下に光硬化することによって、ウレタンアクリレートの分子鎖の延長と同時にウレタンアクリレート分子内に架橋構造を導入することができる。そのため、多官能アクリレート化合物は光重合性ウレタンアクリルポリマーなどの光重合性ポリマーの硬化物の分子量や強度の調節に用いられる。
多官能アクリレート化合物は、多価アルコールと各種アクリル酸系化合物との縮合反応で得られた1分子中に複数の光重合性基を有するモノマーであり、光重合性ポリマー材料の一つとして工業的に多用されている。光重合性ウレタンアクリレートなどの光重合性ポリマーを多官能アクリレート化合物の存在下に光硬化することによって、ウレタンアクリレートの分子鎖の延長と同時にウレタンアクリレート分子内に架橋構造を導入することができる。そのため、多官能アクリレート化合物は光重合性ウレタンアクリルポリマーなどの光重合性ポリマーの硬化物の分子量や強度の調節に用いられる。
本発明の(A)光重合性ウレタンアクリレート混合物を構成する(a2)多官能アクリレート化合物としては、上述のような多官能アクリレート化合物を制限なく使用することができる。このような(a2)多官能アクリレート化合物として例えば新中村化学工業社製光硬化性アクリレート、日本化薬社製「KAYARAD」、東亞合成社製「アロニックス(登録商標)」、巴工業社製多官能アクリレート、共栄社化学社製多官能アクリレートなどを使用することができる。
[(a3)フッ素含有光重合性アクリル化合物]
本発明で用いる(A)光重合性ウレタンアクリレート組成物は、上記表面保護層に顕著な防汚性と撥水性を付与するために、(a3)フッ素含有光重合性アクリル化合物をさらに含有する。本発明の(a3)フッ素含有光重合性アクリル化合物としては、上述のような光重合性ウレタンアクリルポリマーや多官能アクリレート化合物をはじめとする光重合性アクリル系オリゴマー・モノマーにフッ素原子あるいはフッ素含有基が導入されたいわゆるフッ素含有アクリルポリマーを制限なく使用することができる。このような(a3)フッ素含有光重合性アクリル化合物として例えば東振化学社製「LE-600」、大阪有機化学工業社製「ビスコート8FM」、DIC社製「メガファックRS」、関東電化工業社製「エフクリア(登録商標)」などを使用することができる。
本発明で用いる(A)光重合性ウレタンアクリレート組成物は、上記表面保護層に顕著な防汚性と撥水性を付与するために、(a3)フッ素含有光重合性アクリル化合物をさらに含有する。本発明の(a3)フッ素含有光重合性アクリル化合物としては、上述のような光重合性ウレタンアクリルポリマーや多官能アクリレート化合物をはじめとする光重合性アクリル系オリゴマー・モノマーにフッ素原子あるいはフッ素含有基が導入されたいわゆるフッ素含有アクリルポリマーを制限なく使用することができる。このような(a3)フッ素含有光重合性アクリル化合物として例えば東振化学社製「LE-600」、大阪有機化学工業社製「ビスコート8FM」、DIC社製「メガファックRS」、関東電化工業社製「エフクリア(登録商標)」などを使用することができる。
[(a4)フルオロシルセスキオキサン誘導体に由来する単位を有する光重合性アクリレートオリゴマー]
本発明で用いる(a4)フルオロシルセスキオキサン誘導体に由来する単位を有する光重合性アクリレートオリゴマーは本出願人が開発に成功した防汚性の向上に寄与する光重合性オリゴマーである。上記フルオロシルセスキオキサン誘導体は下記式(1)で表される化合物である。
本発明で用いる(a4)フルオロシルセスキオキサン誘導体に由来する単位を有する光重合性アクリレートオリゴマーは本出願人が開発に成功した防汚性の向上に寄与する光重合性オリゴマーである。上記フルオロシルセスキオキサン誘導体は下記式(1)で表される化合物である。
上記式(1)において、Rf 1〜Rf 7はそれぞれ独立して、少なくとも1つのメチレンが酸素で置き換えられていてもよい、炭素数1〜20の、直鎖状もしくは分岐鎖状のフルオロアルキル;少なくとも1つの水素がフッ素もしくはトリフルオロメチルで置き換えられた、炭素数6〜20のフルオロアリール;またはアリール中の少なくとも1つの水素がフッ素もしくはトリフルオロメチルで置き換えられた、炭素数7〜20のフルオロアリールアルキルであり、A1は、下記式(1−1)または下記式(1−2)で表される基である。
好ましくは、上記式(1)におけるRf 1〜Rf 7はそれぞれ独立して、3,3,3−トリフルオロプロピル、3,3,4,4,4−ペンタフルオロブチル、3,3,4,4,5,5,6,6,6−ノナフルオロヘキシル、トリデカフルオロ−1,1,2,2−テトラヒドロオクチル、ヘプタデカフルオロ−1,1,2,2−テトラヒドロデシル、ヘンイコサフルオロ−1,1,2,2−テトラヒドロドデシル、ペンタコサフルオロ−1,1,2,2−テトラヒドロテトラデシル、(3−ヘプタフルオロイソプロポキシ)プロピル、ペンタフルオロフェニルプロピル、ペンタフルオロフェニル、またはα,α,α−トリフルオロメチルフェニルである。
より好ましくは、上記式(1)におけるRf 1〜Rf 7はそれぞれ独立して、3,3,3−トリフルオロプロピル、または3,3,4,4,5,5,6,6,6−ノナフルオロヘキシルである。
上記式(1−1)において、Y3は炭素数2〜10のアルキレン、好ましくは炭素数2〜6のアルキレンであり、R6は水素、または炭素数1〜5の直鎖もしくは分岐鎖のアルキル、または炭素数6〜10のアリール、好ましくは水素または炭素数1〜3のアルキルである。
上記式(1−2)において、Y4は単結合または炭素数1〜10のアルキレンである。
上記フルオロシルセスキオキサン誘導体(1)は、以下の方法により製造される。まず、下記式(2)で表される3官能の加水分解性基を有するケイ素化合物(2)をアルカリ金属水酸化物の存在下、含酸素有機溶剤中で加水分解し重縮合させることにより、下記式(3)で表される化合物(3)を製造する。
上記式(3)中、Mはアルカリ金属であれば特に限定されない。このようなアルカリ金属として、例えばリチウム、ナトリウム、カリウム、セシウム等が挙げられる。
上記式(2)、(3)におけるRはそれぞれ独立して上記式(1)のRf 1〜Rf 7から選ばれる1つの基に一致し、少なくとも1つのメチレンが酸素で置き換えられていてもよい、炭素数1〜20の、直鎖状もしくは分岐鎖状のフルオロアルキル;少なくとも1つの水素がフッ素もしくはトリフルオロメチルで置き換えられた、炭素数6〜20のフルオロアリール;またはアリール中の少なくとも1つの水素がフッ素もしくはトリフルオロメチルで置き換えられた、炭素数7〜20のフルオロアリールアルキルであり、Xは、加水分解性基である。
好ましくは、上記式(2)、(3)におけるRはそれぞれ独立して、3,3,3−トリフルオロプロピル、3,3,4,4,4−ペンタフルオロブチル、3,3,4,4,5,5,6,6,6−ノナフルオロヘキシル、トリデカフルオロ−1,1,2,2−テトラヒドロオクチル、ヘプタデカフルオロ−1,1,2,2−テトラヒドロデシル、ヘンイコサフルオロ−1,1,2,2−テトラヒドロドデシル、ペンタコサフルオロ−1,1,2,2−テトラヒドロテトラデシル、(3−ヘプタフルオロイソプロポキシ)プロピル、ペンタフルオロフェニルプロピル、ペンタフルオロフェニル、またはα,α,α−トリフルオロメチルフェニルである。
より好ましくは、上記式(2)におけるRはそれぞれ独立して、3,3,3−トリフルオロプロピル、または3,3,4,4,5,5,6,6,6−ノナフルオロヘキシルである。
次に、上記化合物(3)に下記式(4)で表される化合物(4)を反応させることによって、上記フルオロシルセスキオキサン誘導体(1)が得られる。
上記式(4)における基Xは、上記式(1−1)または上記式(1−2)で表される基である。
このようなフルオロシルセスキオキサン誘導体(1)の中で、下記式(5)で表されるγ−メタクリロキシプロピルヘプタ(トリフルオロプロピル)−T8−シルセスキオキサンが好ましい。
γ−メタクリロキシプロピルヘプタ(トリフルオロプロピル)−T8−シルセスキオキサンなどのフルオロシルセスキオキサン誘導体(1)を、コート層に導入すると、コート層の防汚機能を一層向上することができる。フルオロシルセスキオキサン誘導体(1)を、ウレタン単位を有さずフッ素原子を含有する光重合性アクリル系化合物類に含有させる際は、これを直接他のウレタン単位を有さずフッ素原子を含有する光重合性アクリル系化合物類に混合してもよいし、これとウレタン単位を有さない光重合性アクリル系化合物類とをあらかじめ架橋及び/又は重合して製造したオリゴマーを、他のウレタン単位を有さずフッ素原子を含有する光重合性アクリル系化合物類に混合してもよい。
一般的には、フルオロシルセスキオキサン誘導体(1)と上記単官能アクリレート、上記二官能アクリレート、上記多官能アクリレートから選ばれる1種以上のアクリレート系共重合成分とを共重合してフルオロシルセスキオキサン誘導体(1)単位を有する重合体をあらかじめ製造し、この重合体を、ウレタン単位を有さずフッ素原子を含有する光重合性アクリル系化合物類の一部として用いる。この場合、フルオロシルセスキオキサン誘導体(1)単位を有する重合体が上記ウレタンアクリレート100重量部に対して0.01重量部〜10重量部、好ましくは0.05重量部〜5重量部の割合となるように配合する。
上述の分子内にフッ素原子を有する光硬化性アクリルモノマー及び/又はオリゴマー、あるいは上述のフルオロシルセスキオキサン誘導体(1)と共に使用するウレタン単位を有さずフッ素原子を含有する光重合性アクリル系化合物類としては、一般に光硬化性アクリルモノマーと称される化合物、例えば、(メタ)アクリル酸、(メタ)アクリル酸エステルやヒドロキシ基含有(メタ)アクリル酸エステルのような単官能アクリレート、(ポリ)アルキレングリコールジ(メタ)アクリレートなどの二官能アクリレート、ペンタエリスリトールトリアクリレートのような3官能以上の多官能アクリレートなどを、使用することができる。このような共重合成分は、上記光硬化性アクリルモノマーを含む反応性化合物を重合して得られるオリゴマーであってもよい。
[成分(a1)、(a2)、(a3)、(a4)の量比]
上記成分(a1)、(a2)、(a3)、(a4)の量比は上記表面保護層の防汚性、撥水性、耐久性、耐薬品性、耐日焼け止めクリーム性のバランスに応じて適宜調節される。好ましくは、上記(A)光重合性ウレタンアクリレート混合物100重量部あたり、上記成分(a1)が25重量部以上87.99重量部以下、上記成分(a2)が1重量部以上20重量部以下、上記成分(a3)が1重量部以上10重量部以下、上記成分(a4)が0.01重量部以上5重量部以下の割合で存在する。
上記成分(a1)、(a2)、(a3)、(a4)の量比は上記表面保護層の防汚性、撥水性、耐久性、耐薬品性、耐日焼け止めクリーム性のバランスに応じて適宜調節される。好ましくは、上記(A)光重合性ウレタンアクリレート混合物100重量部あたり、上記成分(a1)が25重量部以上87.99重量部以下、上記成分(a2)が1重量部以上20重量部以下、上記成分(a3)が1重量部以上10重量部以下、上記成分(a4)が0.01重量部以上5重量部以下の割合で存在する。
[(B)フィラー]
本発明の光重合性ウレタンアクリレート組成物には上記(A)光重合性ウレタンアクリレート混合物に加えてさらに(B)フィラーを配合することができる。本発明の(B)フィラーとしてはプラスチック成形材料や塗料に増量、強化、艶出し、撥水性付与、平滑性付与、意匠性付与などのために配合される無機フィラーを制限なく使用することができる。このような(B)フィラーとして例えばシリカ、酸化ジルコニウム、チタン酸バリウム、酸化チタン、アルミナなどを使用することができる。これらの中でいわゆるファイングレードのフィラーは上記表面保護層の外観を損なわない点で好ましい。例えば御国色素社製フィラー「MHI」は光重合性ウレタンアクリレート組成物への分散性が優れる点で上記(B)フィラーとして好ましい。
本発明の光重合性ウレタンアクリレート組成物には上記(A)光重合性ウレタンアクリレート混合物に加えてさらに(B)フィラーを配合することができる。本発明の(B)フィラーとしてはプラスチック成形材料や塗料に増量、強化、艶出し、撥水性付与、平滑性付与、意匠性付与などのために配合される無機フィラーを制限なく使用することができる。このような(B)フィラーとして例えばシリカ、酸化ジルコニウム、チタン酸バリウム、酸化チタン、アルミナなどを使用することができる。これらの中でいわゆるファイングレードのフィラーは上記表面保護層の外観を損なわない点で好ましい。例えば御国色素社製フィラー「MHI」は光重合性ウレタンアクリレート組成物への分散性が優れる点で上記(B)フィラーとして好ましい。
本発明において本発明の(B)フィラーの配合割合は適宜決定される。好ましくは、上記(A)光重合性ウレタンアクリレート混合物と上記(B)フィラーとの合計100重量部あたり、上記(A)光重合性ウレタンアクリレート混合物が60重量部以上100重量部以下、上記(B)フィラーが0重量部以上40重量部以下の割合で存在する。より好ましくは、(A)光重合性ウレタンアクリレート混合物と上記(B)フィラーとの合計100重量部あたり、上記(A)光重合性ウレタンアクリレート混合物が60重量部以上90重量部以下、上記(B)フィラーが10重量部以上40重量部以下の割合で存在する。
[(C)光重合開始剤]
本発明の光重合性ウレタンアクリレート組成物にはさらに(C)光重合開始剤を含む。上記(C)光重合開始剤の種類と配合量は光重合性アクリル系ポリマーの光重合において慣用の手法に従い制限されない。本発明の(C)光重合開始剤としてはBASF社製「IRGACURE」(現在はIGM Resins社製「Omnirad」として販売されている)他の各種市販品を使用することができる。上記(C)光重合開始剤としてとしては、例えば、オリゴ{2−ヒドロキシ−2−メチル−1−フェニルプロパンオン}等のヒドロキシケトンのポリマー体、1−ヒドロキシジシクロヘキシルフェニルケトン、2−ヒドロキシ−2−メチル−1−フェニルプロパン−1−オン、2,2−ジメトキシ−1,2−ジフェニルエタン−1−オン、1−{4(2−ヒドロキシエトキシ)フェニル}2−ヒドロキシ−2−メチル−1−プロパン1−オン、2,4,6−トリメチルベンゾイルジフェニルフォスフインオキサイド、ビス(2,4,6トリメチルベンゾイル)フェニルフォスフインオキサイド等を使用することができる。
本発明の光重合性ウレタンアクリレート組成物にはさらに(C)光重合開始剤を含む。上記(C)光重合開始剤の種類と配合量は光重合性アクリル系ポリマーの光重合において慣用の手法に従い制限されない。本発明の(C)光重合開始剤としてはBASF社製「IRGACURE」(現在はIGM Resins社製「Omnirad」として販売されている)他の各種市販品を使用することができる。上記(C)光重合開始剤としてとしては、例えば、オリゴ{2−ヒドロキシ−2−メチル−1−フェニルプロパンオン}等のヒドロキシケトンのポリマー体、1−ヒドロキシジシクロヘキシルフェニルケトン、2−ヒドロキシ−2−メチル−1−フェニルプロパン−1−オン、2,2−ジメトキシ−1,2−ジフェニルエタン−1−オン、1−{4(2−ヒドロキシエトキシ)フェニル}2−ヒドロキシ−2−メチル−1−プロパン1−オン、2,4,6−トリメチルベンゾイルジフェニルフォスフインオキサイド、ビス(2,4,6トリメチルベンゾイル)フェニルフォスフインオキサイド等を使用することができる。
[その他の添加剤]
上記光重合性ウレタンアクリレート組成物には上記成分(A),(B),(C)に加えて一般的に塗料やフィルムの材料に配合される酸化防止剤、耐候安定剤、調色剤、希釈剤などの添加剤もさらに配合することができる。その配合量は、上記表面保護層の機能を低下させない範囲であれば制限されない。
上記光重合性ウレタンアクリレート組成物には上記成分(A),(B),(C)に加えて一般的に塗料やフィルムの材料に配合される酸化防止剤、耐候安定剤、調色剤、希釈剤などの添加剤もさらに配合することができる。その配合量は、上記表面保護層の機能を低下させない範囲であれば制限されない。
[表面保護層]
上述の(A)光重合性ウレタンアクリレート混合物と、(B)フィラーと、(C)光重合開始剤と、必要に応じて配合され得るその他の添加剤からなる光重合性ウレタンアクリレート組成物の硬化物が本発明の表面保護層を形成する。本発明の表面保護層はポリカーボネート基材フィルムの片面に積層されている。
上述の(A)光重合性ウレタンアクリレート混合物と、(B)フィラーと、(C)光重合開始剤と、必要に応じて配合され得るその他の添加剤からなる光重合性ウレタンアクリレート組成物の硬化物が本発明の表面保護層を形成する。本発明の表面保護層はポリカーボネート基材フィルムの片面に積層されている。
[ポリカーボネート基材フィルム]
本発明で用いるポリカーボネート基材フィルムは、ポリカーボネート系樹脂を主体とする単層あるいは多層のフィルムあるいはシートである。上記ポリカーボネート基材フィルムを構成するポリカーボネート系樹脂としては自動車内外装部品の材料として公知のものを制限なく使用することができる。このようなポリカーボネート基材フィルムとして例えば帝人社製「パンライト(登録商標)」、三菱ガス化学社製造「ユーピロンシート」、AGCポリカーボネート社製「カーボグラス(登録商標)」などを用いることができる。
本発明で用いるポリカーボネート基材フィルムは、ポリカーボネート系樹脂を主体とする単層あるいは多層のフィルムあるいはシートである。上記ポリカーボネート基材フィルムを構成するポリカーボネート系樹脂としては自動車内外装部品の材料として公知のものを制限なく使用することができる。このようなポリカーボネート基材フィルムとして例えば帝人社製「パンライト(登録商標)」、三菱ガス化学社製造「ユーピロンシート」、AGCポリカーボネート社製「カーボグラス(登録商標)」などを用いることができる。
[改質フィルム]
本発明のポリカーボネート基材フィルムの厚みは特に限定されないが、通常は100μm以上500μm以下であり、好ましくは200μm以上400μm以下である。このようなポリカーボネート基材フィルムの片面に上記溶液状の上記光重合性ウレタンアクリレート組成物を通常は1μm以上30μm以下、好ましくは1μm以上20μm以下の塗膜厚が得られるように塗布し、最終的に上記溶液状の上記光重合性ウレタンアクリレート組成物の硬化物が一般的には1μm以上30μm以下、好ましくは1μm以上20μm以下の表面保護層として上記ポリカーボネート基材フィルムの片面に形成される。
本発明のポリカーボネート基材フィルムの厚みは特に限定されないが、通常は100μm以上500μm以下であり、好ましくは200μm以上400μm以下である。このようなポリカーボネート基材フィルムの片面に上記溶液状の上記光重合性ウレタンアクリレート組成物を通常は1μm以上30μm以下、好ましくは1μm以上20μm以下の塗膜厚が得られるように塗布し、最終的に上記溶液状の上記光重合性ウレタンアクリレート組成物の硬化物が一般的には1μm以上30μm以下、好ましくは1μm以上20μm以下の表面保護層として上記ポリカーボネート基材フィルムの片面に形成される。
上記表面保護層の形成において、はじめに、上述の(A)光重合性ウレタンアクリレート混合物と、(C)光重合開始剤とを含み、さらに必要に応じて(B)フィラーを含む光重合性ウレタンアクリレート組成物を必要に応じて溶媒で希釈して得られる溶液が調整される。次にこの溶液を上記ポリカーボネート基材フィルムの片面に塗布し、さらに適度な条件で乾燥後、塗布面に紫外線などの光エネルギー線を照射して上記光重合性ウレタンアクリレート組成物を硬化させる。こうして本発明の改質フィルムが得られる。
上記光重合性ウレタンアクリレート組成物の希釈方法、溶液状の上記光重合性ウレタンアクリレート組成物の塗布方法、上記光エネルギー線の照射条件、上記光重合性ウレタンアクリレート組成物の硬化物の乾燥方法は、光重合性塗料の取扱のための公知の条件から適宜選択される。
本発明の改質フィルムの表面保護層側では、本発明の表面保護層に由来する防汚性、撥水性、耐久性、耐薬品性、耐日焼け止めクリーム性の全てがバランスよく発現する。しかも本発明の改質フィルムは比較的複雑形状にも適している。このような本発明の改質フィルムは自動車内外装部品の表面改質に有効である。
[自動車内外装部品の製造]
本発明の自動車内外装部品は、表面の少なくとも一部を本発明の改質フィルムで被覆された自動車内外装部品である。本発明の自動車内外装部品を製造する方法としては、上記改質フィルムにプラスチックを主体とする自動車内外装部品材料を所定の形状で密着することのできる方法を制限なく用いることができる。例えば、上記改質フィルムを金型内に配置しておき、射出成形にて樹脂を充填するフィルムインサート成形、ラミネートインジェクションプレス成形、上記改質フィルムを予備成形した後金型内に配置し、射出成形にて樹脂を充填するフィルムインモールド成形、これら成形方法に二色成形、サンドイッチ成形などを組み合わせた方法などがあげられる。
本発明の自動車内外装部品は、表面の少なくとも一部を本発明の改質フィルムで被覆された自動車内外装部品である。本発明の自動車内外装部品を製造する方法としては、上記改質フィルムにプラスチックを主体とする自動車内外装部品材料を所定の形状で密着することのできる方法を制限なく用いることができる。例えば、上記改質フィルムを金型内に配置しておき、射出成形にて樹脂を充填するフィルムインサート成形、ラミネートインジェクションプレス成形、上記改質フィルムを予備成形した後金型内に配置し、射出成形にて樹脂を充填するフィルムインモールド成形、これら成形方法に二色成形、サンドイッチ成形などを組み合わせた方法などがあげられる。
本発明の改質フィルムは自動車内外装部品の全般に有効である。本発明の改質フィルムを用いて、例えばインストルメントパネル、シート、コンソールボックス、サンバイザー、ピラートリム、ドアトリム、ラジエータグリル、エンブレム、各種ガーニッシュ、ホイールキャップ、グリルイルミネーション、車内外のカバー類などの各種自動車内外装部品を製造することができる。このような本発明の自動車外装部品として特に価値が高いものは、人が手指で触る頻度が高い環境下で使用されるために防汚性、撥水性、耐久性、耐薬品性、耐日焼け止めクリーム性の全てが求められる、インストルメントパネル、エンブレム、ラジエータグリル、各種ガーニッシュである。
以下の手順で本発明の改質フィルムを製造した。
[γ−メタクリロキシプロピルヘプタ(トリフルオロプロピル)−T8−シルセスキオキサンの合成]
還流冷却器、温度計および滴下漏斗を取り付けた内容積1Lの4つ口フラスコに、トリフルオロプロピルトリメトキシシラン(100g)、THF(500mL)、脱イオン水(10.5g)および水酸化ナトリウム(7.9g)を仕込み、マグネチックスターラーで攪拌しながら、室温からTHFが還流する温度までオイルバスにより加熱した。還流開始から5時間撹拌を継続して反応を完結させた。その後、フラスコをオイルバスから引き上げ、室温で1晩静置した後、再度オイルバスにセットし固体が析出するまで定圧下で加熱濃縮した。
還流冷却器、温度計および滴下漏斗を取り付けた内容積1Lの4つ口フラスコに、トリフルオロプロピルトリメトキシシラン(100g)、THF(500mL)、脱イオン水(10.5g)および水酸化ナトリウム(7.9g)を仕込み、マグネチックスターラーで攪拌しながら、室温からTHFが還流する温度までオイルバスにより加熱した。還流開始から5時間撹拌を継続して反応を完結させた。その後、フラスコをオイルバスから引き上げ、室温で1晩静置した後、再度オイルバスにセットし固体が析出するまで定圧下で加熱濃縮した。
析出した生成物を、孔径0.5μmのメンブランフィルターを備えた加圧濾過器を用いて濾取した。次いで、得られた固形物をTHFで1回洗浄し、減圧乾燥機にて80℃、3時間乾燥を行い、74gの無色粉末状の固形物を得た。
還流冷却器、温度計及び滴下漏斗を取り付けた内容積1Lの4つ口フラスコに、得られた固形物(65g)、ジクロロメタン(491g)、トリエチルアミン(8.1g)を仕込み、氷浴で3℃まで冷却した。次いでγ−メタクリロキシプロピルトリクロロシラン(21.2g)を添加し、発熱が収まったことを確認して氷浴から引き上げ、そのまま室温で一晩熟成した。イオン交換水で3回水洗した後、ジクロロメタン層を無水硫酸マグネシウムで脱水し、濾過により硫酸マグネシウムを除去した。ロータリーエバポレータで粘調な固体が析出するまで濃縮し、メタノール260gを加えて粉末状になるまで攪拌した。5μmの濾紙を備えた加圧濾過器を用いて粉体を濾過し、減圧乾燥器にて65℃、3時間乾燥を行い、41.5gの無色粉末状固体を得た。得られた固体のGPC、1H−NMR測定を行い、下記式(5)で表されるγ−メタクリロキシプロピルヘプタ(トリフルオロプロピル)−T8−シルセスキオキサンの生成を確認した。
[(a4-1)γ−メタクリロキシプロピルヘプタ(トリフルオロプロピル)−T8−シルセスキオキサンに由来する単位を有する光重合性アクリレートオリゴマーの製造]
還流冷却器、温度計および滴下ロートを取り付けた内容積200mLの四つ口フラスコに、上述の方法で得られたγ−メタクリロキシプロピルヘプタ(トリフルオロプロピル)−T8−シルセスキオキサンを36.65g、メチルメタクリレート(MMA)を18.33g、2−ヒドロキシエチルメタクリレート(HEMA)を27.49g、片末端メタクリロキシ基変性ジメチルシリコーン(FM−0721、分子量約6,300)を9.16g、2−ブタノン(MEK)を106.4g導入し、窒素シールした。95℃に保ったオイルバスにセットして還流させ、10分間脱酸素を行った。次いで0.70gの2,2T−アゾビスイソブチロニトリル(AIBN)と0.08gのメルカプト酢酸(AcSH)を7.0gのMEKに溶解させた溶液を導入し、還流温度に保ったまま重合を開始した。3時間重合した後、0.70gのAIBNを7.0gのMEKに溶解させた溶液を導入し、さらに5時間重合を継続した。重合終了後、重合液に変性アルコール(ソルミックスAP−1、日本アルコール販売(株)製)を65mL加えた後、1300mLのソルミックスAP−1に注ぎ込んで重合体を析出させた。上澄みを除去し、減圧乾燥(40℃、3時間、70℃、3時間)して生成物を分離した。
還流冷却器、温度計および滴下ロートを取り付けた内容積200mLの四つ口フラスコに、上述の方法で得られたγ−メタクリロキシプロピルヘプタ(トリフルオロプロピル)−T8−シルセスキオキサンを36.65g、メチルメタクリレート(MMA)を18.33g、2−ヒドロキシエチルメタクリレート(HEMA)を27.49g、片末端メタクリロキシ基変性ジメチルシリコーン(FM−0721、分子量約6,300)を9.16g、2−ブタノン(MEK)を106.4g導入し、窒素シールした。95℃に保ったオイルバスにセットして還流させ、10分間脱酸素を行った。次いで0.70gの2,2T−アゾビスイソブチロニトリル(AIBN)と0.08gのメルカプト酢酸(AcSH)を7.0gのMEKに溶解させた溶液を導入し、還流温度に保ったまま重合を開始した。3時間重合した後、0.70gのAIBNを7.0gのMEKに溶解させた溶液を導入し、さらに5時間重合を継続した。重合終了後、重合液に変性アルコール(ソルミックスAP−1、日本アルコール販売(株)製)を65mL加えた後、1300mLのソルミックスAP−1に注ぎ込んで重合体を析出させた。上澄みを除去し、減圧乾燥(40℃、3時間、70℃、3時間)して生成物を分離した。
還流冷却器、温度計およびセプタムキャップを取り付けた内容積200mLの四つ口フラスコに、生成物を15.0g、MEHQを0.015g、DBTDLを0.0263g、酢酸エチルを130g導入し、窒素シールした。48℃に保ったオイルバスにセットし、昇温した。次いで液温が45℃になったところで、アクリロイルオキシエチルイソシアネート(AOI、昭和電工(株)製)15.9gを導入し、反応を開始した。6時間反応した後、室温まで冷却してMeOH10.0gを導入して反応を終了した。反応終了後、反応液にソルミックスAP−1を65mL加えた後、1300mLのソルミックスAP−1に注ぎ込んで反応物を析出させた。上澄みを除去し、減圧乾燥(40℃、3時間、70℃、3時間)させて11.8gのγ−メタクリロキシプロピルヘプタ(トリフルオロプロピル)−T8−シルセスキオキサン単位を含み側鎖にアクリロイル基を有する重合体を得た。この重合体のGPC分析により求めた重量平均分子量は45,000、分子量分布は1.7であった。
[光重合性ウレタンアクリレート組成物の調整]
紫外線硬化型ウレタンアクリルポリマー(a1)として大成ファインケミカル社製紫外線硬化型ウレタンアクリルポリマー「8BR−600」を用いた。多官能アクリレート化合物(a2)として日本化薬社製6官能アクリレート化合物「KAYARAD DPCA-120」を用いた。フッ素含有光重合性アクリル化合物(a3)としてDIC社製「メガファックRS75」を用いた。フルオロシルセスキオキサン誘導体に由来する単位を有する光重合性アクリレートオリゴマー(a4)として上述のγ−メタクリロキシプロピルヘプタ(トリフルオロプロピル)−T8−シルセスキオキサン単位を含み側鎖にアクリロイル基を有する重合体を用いた。フィラー(B)として御国色素社製酸化ジルコニウム「MHIシリーズFM−215M」を用いた。(C)光重合開始剤としてIGM Resins社製「Omnirad127」を使用した。さらに希釈剤としてイソプロピルアルコール(IPA)を用いた。上記成分(a1)、(a2)、(a3)、(a4)、(B)、(C)を表1に示すように選択して各成分を表1に示す量比で混合し、これら成分が良好に分散した光重合性ウレタンアクリレート組成物を25重量%の濃度で含む塗工液を得た。
紫外線硬化型ウレタンアクリルポリマー(a1)として大成ファインケミカル社製紫外線硬化型ウレタンアクリルポリマー「8BR−600」を用いた。多官能アクリレート化合物(a2)として日本化薬社製6官能アクリレート化合物「KAYARAD DPCA-120」を用いた。フッ素含有光重合性アクリル化合物(a3)としてDIC社製「メガファックRS75」を用いた。フルオロシルセスキオキサン誘導体に由来する単位を有する光重合性アクリレートオリゴマー(a4)として上述のγ−メタクリロキシプロピルヘプタ(トリフルオロプロピル)−T8−シルセスキオキサン単位を含み側鎖にアクリロイル基を有する重合体を用いた。フィラー(B)として御国色素社製酸化ジルコニウム「MHIシリーズFM−215M」を用いた。(C)光重合開始剤としてIGM Resins社製「Omnirad127」を使用した。さらに希釈剤としてイソプロピルアルコール(IPA)を用いた。上記成分(a1)、(a2)、(a3)、(a4)、(B)、(C)を表1に示すように選択して各成分を表1に示す量比で混合し、これら成分が良好に分散した光重合性ウレタンアクリレート組成物を25重量%の濃度で含む塗工液を得た。
[改質フィルムの製造]
300μm厚みのポリカーボネート基材フィルム(帝人社製ポリカーボネートフィルム「パンライト2151」)の片面に、上述のそれぞれの塗工液をR.D.S.Webster社製ワイヤーバーコーターNo.30を用いて塗布し、80℃で1分間乾燥した。その後、アイグラフィックス株式会社製 8kW×1灯用 紫外線硬化用コンベア装置 ESC−801G1型を用いて、積算光量:1000mJ/cm2で光重合性コーティング液を硬化させた。こうしてポリカーボネート基材フィルムの片面上に厚み11μmの光重合性ウレタンアクリレート組成物の硬化物からなる表面保護層が形成された7種類の改質フィルムが得られた。
300μm厚みのポリカーボネート基材フィルム(帝人社製ポリカーボネートフィルム「パンライト2151」)の片面に、上述のそれぞれの塗工液をR.D.S.Webster社製ワイヤーバーコーターNo.30を用いて塗布し、80℃で1分間乾燥した。その後、アイグラフィックス株式会社製 8kW×1灯用 紫外線硬化用コンベア装置 ESC−801G1型を用いて、積算光量:1000mJ/cm2で光重合性コーティング液を硬化させた。こうしてポリカーボネート基材フィルムの片面上に厚み11μmの光重合性ウレタンアクリレート組成物の硬化物からなる表面保護層が形成された7種類の改質フィルムが得られた。
[改質フィルムの評価]
上記7種類の改質フィルムを以下の観点・方法で評価した結果を表1に示す。
上記7種類の改質フィルムを以下の観点・方法で評価した結果を表1に示す。
(1)撥油性
得られた改質フィルムの表面保護層の市販の黒色油性インキに対する撥油性を評価した。得られた改質フィルムの表面保護層の表面にSharpie製マジックペンで線を描いた時の黒色油性インキの撥かれる程度を以下の基準で判定した。
得られた改質フィルムの表面保護層の市販の黒色油性インキに対する撥油性を評価した。得られた改質フィルムの表面保護層の表面にSharpie製マジックペンで線を描いた時の黒色油性インキの撥かれる程度を以下の基準で判定した。
+:インキが撥かれインキの軌跡が点状に見える。
−:インキが撥かれずインキの軌跡が線状に見える。
(2)防汚性
上記(1)撥油性テストで表面保護層に付着したインキの軌跡を不織布(小津産業社製ダスパーK−3)で1往復擦った時のインキの除去容易性を以下の基準で判定した。
上記(1)撥油性テストで表面保護層に付着したインキの軌跡を不織布(小津産業社製ダスパーK−3)で1往復擦った時のインキの除去容易性を以下の基準で判定した。
+:インキが完全に拭き取れインキ跡が残らなかった。
−:インキが完全に拭き取れずインキ跡が残った。
(3)撥水性
得られた改質フィルムから切り取った20mm×90mmのテスト片を、25mm×100mmのステンレス板にポリカーボネート基材フィルム側が密着するように貼り付けた。この状態で改質フィルムの上面(表面保護層表面)の水接触角を、窒素・りん測定用蒸留水(関東化学社製)をプローブ水として自動接触角計DMs-400(協和界面科学社製)で測定した。水接触角が95°以上が好ましく、より大きな水接触角はより高い撥水性を示す。
得られた改質フィルムから切り取った20mm×90mmのテスト片を、25mm×100mmのステンレス板にポリカーボネート基材フィルム側が密着するように貼り付けた。この状態で改質フィルムの上面(表面保護層表面)の水接触角を、窒素・りん測定用蒸留水(関東化学社製)をプローブ水として自動接触角計DMs-400(協和界面科学社製)で測定した。水接触角が95°以上が好ましく、より大きな水接触角はより高い撥水性を示す。
(4)日焼け止めクリーム耐性
得られた改質フィルムから切り取った50mm×50mmのテスト片の表面保護層上に市販の日焼け止めクリーム(Neutrogena ULTRA SHEER SUNSCREEN SPF45)を0.5g/100cm2の量で均一厚みに塗布した。日焼け止めクリームが付着した面に白布を2枚、さらにアルミ板を重ね、アルミ板の上から500gの重りを置いた。この状態で改質フィルムを含むテスト物全体を55℃の恒温槽中で4時間静置加熱した。加熱後、重り、アルミニウム板、白布を取り除いた。中性洗剤を染み込ませた不織布で表面保護層をこすって表面保護層に付着した日焼け止めを除去した。日焼け止めクリームが除去された表面保護層の状態を以下の基準で判定した。
得られた改質フィルムから切り取った50mm×50mmのテスト片の表面保護層上に市販の日焼け止めクリーム(Neutrogena ULTRA SHEER SUNSCREEN SPF45)を0.5g/100cm2の量で均一厚みに塗布した。日焼け止めクリームが付着した面に白布を2枚、さらにアルミ板を重ね、アルミ板の上から500gの重りを置いた。この状態で改質フィルムを含むテスト物全体を55℃の恒温槽中で4時間静置加熱した。加熱後、重り、アルミニウム板、白布を取り除いた。中性洗剤を染み込ませた不織布で表面保護層をこすって表面保護層に付着した日焼け止めを除去した。日焼け止めクリームが除去された表面保護層の状態を以下の基準で判定した。
+:日焼け止めクリーム塗布前の状態と同じで変質や変形は観察されない。
−:日焼け止めクリームの跡や溶解斑などが観察され変質や変形が認められた。
(5)虫よけスプレー耐性
得られた改質フィルムから切り取った50mm×50mmのテスト片の表面保護層上に市販の虫よけスプレー(OFF! Deep Woods(登録商標)Sportsman with 25% DEET)0.05gを均一に撒布した。虫よけスプレーが付着した面に白布を2枚、さらにアルミ板を重ねた。この状態で改質フィルムを含むテスト物全体を室温(23℃)で24時間静置した。この後、アルミニウム板と白布を取り除いた。この時の表面保護層の状態を以下の基準で判定した。
得られた改質フィルムから切り取った50mm×50mmのテスト片の表面保護層上に市販の虫よけスプレー(OFF! Deep Woods(登録商標)Sportsman with 25% DEET)0.05gを均一に撒布した。虫よけスプレーが付着した面に白布を2枚、さらにアルミ板を重ねた。この状態で改質フィルムを含むテスト物全体を室温(23℃)で24時間静置した。この後、アルミニウム板と白布を取り除いた。この時の表面保護層の状態を以下の基準で判定した。
+:虫よけスプレー接触前の状態と同じで変質や変形は観察されない。
−:虫よけスプレーの跡や溶解斑などが観察され変質や変形が認められた。
(6)表面硬度
JIS K 5600に準拠した鉛筆硬度測定により表面保護層の硬度を測定した。
JIS K 5600に準拠した鉛筆硬度測定により表面保護層の硬度を測定した。
(7)耐擦傷性
得られた改質フィルムから切り取った120mm×70mmのテスト片のヘイズ(H1)を日本電色工業(株)製のヘーズメーターNDH−5000型を用いて測定した。ヘイズH1を測定したテスト片を(株)井元製作所社製IMC−1557型耐摩耗試験器Cに設置し、その表面保護層を磨耗処理した。摩耗条件は#0000のスチールウール使用、荷重400g、15往復とした。摩耗処理後のテスト片のヘイズ(H2)を摩耗処理前のヘイズH1の測定と同じ方法で測定した。H1とH2の値から下記式に示す透明性変化度(ΔH)を求めた。ΔHが小さいほどより高い耐擦傷性を示す。
得られた改質フィルムから切り取った120mm×70mmのテスト片のヘイズ(H1)を日本電色工業(株)製のヘーズメーターNDH−5000型を用いて測定した。ヘイズH1を測定したテスト片を(株)井元製作所社製IMC−1557型耐摩耗試験器Cに設置し、その表面保護層を磨耗処理した。摩耗条件は#0000のスチールウール使用、荷重400g、15往復とした。摩耗処理後のテスト片のヘイズ(H2)を摩耗処理前のヘイズH1の測定と同じ方法で測定した。H1とH2の値から下記式に示す透明性変化度(ΔH)を求めた。ΔHが小さいほどより高い耐擦傷性を示す。
ΔH=|H1−H2|
(8)高温高湿耐性
夏季には自動車のエンジン停止後に車内の温度と湿度が上昇するため、高温高湿環境に置かれた自動車内装部品の品質低下が懸念される。そこで高温高湿下での表面保護層とポリカーボネート基材との剥離の発生を評価した。改質フィルムを温度50℃湿度95%RHの環境下に250時間静置した後、JIS K5600−6に従って改質フィルムの1mm間隔でのクロスカット試験を行った。クロスカットで形成された格子の状態を目視観察し、改質フィルムの表面保護層とポリカーボネート基材の密着状態を以下の基準で判定した。
夏季には自動車のエンジン停止後に車内の温度と湿度が上昇するため、高温高湿環境に置かれた自動車内装部品の品質低下が懸念される。そこで高温高湿下での表面保護層とポリカーボネート基材との剥離の発生を評価した。改質フィルムを温度50℃湿度95%RHの環境下に250時間静置した後、JIS K5600−6に従って改質フィルムの1mm間隔でのクロスカット試験を行った。クロスカットで形成された格子の状態を目視観察し、改質フィルムの表面保護層とポリカーボネート基材の密着状態を以下の基準で判定した。
+:カットの縁が滑らかで表面保護層とポリカーボネート基材が良好に密着している。
−:格子に剥がれがあり表面保護層とポリカーボネート基材の密着性低下が認められる。
実施例1の改質フィルムは上記基準で+と判定された。図1は実施例1で得られた改質フィルムの上記格子の状態を示す。図1では格子がほぼ一定幅の滑らかな溝で形成されていることがわかる。
比較例1の改質フィルムは上記基準で−と判定された。図2は比較例1で得られた改質フィルムの上記格子の状態を示す。図2では格子を形成する溝に凹凸があり格子で囲まれた部分に表面保護層の剥離が認められる。
(9)成形性
改質フィルムを成形部材の一部に用いて自動車内外装部品を成形する工程を想定し、ひし形の線条を有する半球状の金型を用い改質フィルムの面積が200%に拡張する条件で改質フィルムをドーム状薄型形状に真空・圧空成形した。得られたドーム状の改質フィルムの表面保護層を目視観察し、改質フィルムの真空・圧空成形性を以下の基準で判定した。
改質フィルムを成形部材の一部に用いて自動車内外装部品を成形する工程を想定し、ひし形の線条を有する半球状の金型を用い改質フィルムの面積が200%に拡張する条件で改質フィルムをドーム状薄型形状に真空・圧空成形した。得られたドーム状の改質フィルムの表面保護層を目視観察し、改質フィルムの真空・圧空成形性を以下の基準で判定した。
+:表面保護層が金型形状に合致する。
−:表面保護層に金型形状に合致しない異常形状が観察される。
図3は実施例1の改質フィルムから得られたドーム状成形体の表面を示す。金型形状によく合致したひし形の線条が成形体表面に再現されている。線条のない部分は滑らかな曲面を形成している。実施例1の改質フィルムが真空・圧空成形に適した材料であることが理解できる。
図4は比較例2の改質フィルムから得られたドーム状成形体の表面を示す。表面全体に凹凸やしわが観察される。比較例1の改質フィルムの真空・圧空成形に問題があることが理解できる。
表1に示されるように、実施例1、実施例2、実施例3で製造した改質フィルムは撥油性、防汚性、撥水性、日焼け止めクリーム耐性、虫よけスプレー耐性、高い表面硬度、耐擦傷性、高温高湿耐性、成形性をバランスよく備え、自動車内外装部品の表面保護部材として適している。
これに対して表面保護層の材料を変更した比較例1、比較例2、比較例3、比較例4で製造された改質フィルムは撥油性、防汚性、撥水性、日焼け止めクリーム耐性、虫よけスプレー耐性、表面硬度、耐擦傷性、高温高湿耐性、成形性のいずれか1つ以上が大きく損なわれており、自動車内外装部品の表面保護部材としての実用性に欠ける。
このように本発明では厳選した原料から製造された表面保護層を適切な基材フィルム上に配置することによって初めて実用性の高い自動車内外装部品用表面改質フィルムを得ることができた。
本発明の改質フィルムは撥油性、防汚性、撥水性、日焼け止めクリーム耐性、虫よけスプレー耐性、高い表面硬度、透明性・耐擦傷性、高温高湿耐性、成形性をバランスよく備える。このような本発明の改質フィルムは高い機能性とデザイン性が求められる自動車内外装部品を代表とする成形品、例えばインストルメントパネル、エンブレム、ラジエータグリル、各種ガーニッシュなどの表面保護部材として有用である。本発明により近年のより高度化した要求に耐え得る自動車内外装部品を製造することができると期待される。
Claims (5)
- ポリカーボネート基材フィルムの片面に表面保護層が積層されている自動車内外装部品用表面改質フィルムであって、
上記表面保護層は光重合性ウレタンアクリレート組成物の硬化物であり、
上記光重合性ウレタンアクリレート組成物は(A)光重合性ウレタンアクリレート混合物と、(C)光重合開始剤とを含み、さらに必要に応じて(B)フィラーを含み、
上記光重合性ウレタンアクリレート組成物において、上記(A)光重合性ウレタンアクリレート混合物と上記(B)フィラーとの合計100重量部あたり、上記(A)光重合性ウレタンアクリレート混合物が60重量部以上100重量部以下、上記(B)フィラーが0重量部以上40重量部以下の割合で存在し、
上記(A)光重合性ウレタンアクリレート混合物が、(a1)光重合性ウレタンアクリルポリマー、(a2)多官能アクリレート化合物、(a3)フッ素含有光重合性アクリル化合物、および(a4)下記式(1)で表されるフルオロシルセスキオキサン誘導体に由来する単位を有する光重合性アクリレートオリゴマーを含み、
上記(A)光重合性ウレタンアクリレート混合物100重量部あたり、上記成分(a1)が25重量部以上87.99重量部以下、上記成分(a2)が1重量部以上20重量部以下、上記成分(a3)が1重量部以上10重量部以下、上記成分(a4)が0.01重量部以上5重量部以下の割合で存在する、
自動車内外装部品用表面改質フィルム。
(上記式(1)において、Rf 1〜Rf 7はそれぞれ独立して、少なくとも1つのメチレンが酸素で置き換えられていてもよい、炭素数1〜20の、直鎖状もしくは分岐鎖状のフルオロアルキル;少なくとも1つの水素がフッ素もしくはトリフルオロメチルで置き換えられた、炭素数6〜20のフルオロアリール;またはアリール中の少なくとも1つの水素がフッ素もしくはトリフルオロメチルで置き換えられた、炭素数7〜20のフルオロアリールアルキルであり、A1は、下記式(1−1)または下記式(1−2)で表される基である。)
(上記式(1−1)において、Y3は炭素数2〜10のアルキレンであり、R6は水素、または炭素数1〜5の直鎖もしくは分岐鎖のアルキル、または炭素数6〜10のアリールである。)
(上記式(1−2)において、Y4は単結合または炭素数1〜10のアルキレンである。) - 上記光重合性ウレタンアクリレート組成物において、上記(A)光重合性ウレタンアクリレート混合物と上記(B)フィラーとの合計100重量部あたり、上記(A)光重合性ウレタンアクリレート混合物が60重量部以上90重量部以下、上記(B)フィラーが10重量部以上40重量部以下の割合で存在する、
請求項1に記載の自動車内外装部品用表面改質フィルム。 - 自動車内外装部品がインストルメントパネル、エンブレム、ラジエータグリル、各種ガーニッシュから選ばれる請求項1〜3のいずれか1項に記載の自動車内外装部品用表面改質フィルム。
- 請求項1〜4のいずれか1項に記載の自動車内外装部品用表面改質フィルムで表面の少なくとも一部が被覆された、自動車内外装部品。
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