KR20170131477A - 열가소성 수지 필름 적층체 및 열가소성 수지 필름 적층체를 포함하는 성형품 - Google Patents

열가소성 수지 필름 적층체 및 열가소성 수지 필름 적층체를 포함하는 성형품 Download PDF

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미츠비시 가스 가가쿠 가부시키가이샤
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Abstract

열가소성 수지 필름과 열가소성 수지 성형품의 초음파 용착에 의해, 높은 용착 강도 및 용착 자국이 적어 우수한 외관을 갖는 열가소성 수지 필름 적층체를 제공한다. 두께 0.4mm 이하의 열가소성 수지 필름(A)와, 용착대(C)를 갖는 두께 0.5mm 이상의 열가소성 수지 성형품(B)의 상기 용착대(C)를 초음파 용착하여 얻어지는 열가소성 수지 적층체로서, 해당 용착대(C)의 높이가 해당 열가소성 수지 필름(A)의 두께의 75∼125%인 열가소성 수지 필름 적층체에 의해, 상기 과제는 해결된다.

Description

열가소성 수지 필름 적층체 및 열가소성 수지 필름 적층체를 포함하는 성형품
본 발명은 박육(薄肉)의 열가소성 수지 필름과 열가소성 수지 성형품을 초음파 용착하여 얻어지는 수지 적층체 등에 관한 것이다.
근년, 전기전자 기기의 부재에는, 제품의 소형화와 부품의 박육화가 진행되고 있기 때문에, 더한층의 고의장성이 요구되고 있다. 그 중에서도, 소형 충전지를 내장한 전지팩용의 하우징은 고용량화를 목적으로 플라스틱 성형품의 박육화가 진행되고 있다. 금후에도 부재의 박육화가 진행됨으로써, 전지팩용 하우징의 두께는 0.4mm 이하의 부분이 성형품 표면적 중의 40% 이상을 차지하게 된다고 말해지고 있다.
이와 같은 박육의 성형품을 얻는 방법으로서 지금까지 채용되어 온 것으로서는, 통상의 사출 성형법, 및 특허문헌 1에 기재된, 미리 박육 필름을 금형 내에 설치하여 사출 성형을 행하는 인몰드 필름을 이용한 사출 성형법 등을 들 수 있다. 그러나 통상의 사출 성형 방법에서는, 수지의 박육부로의 충전이 어려워, 제품이 쇼트 샷(short shot)이 되는 문제, 또한 높은 사출 압력으로 충전한 경우에는 성형품의 박육부가 휘는 문제가 있었다. 또한, 특허문헌 1에 기재된, 인몰드 필름에 의한 사출 성형법에서는, 개구부를 갖는 성형품의 경우에는 성형품과 필름의 접촉부와 비접촉부의 열수축의 차에 의해, 개구부를 덮는 필름이 휘어 버리는 문제가 있었다.
또한 그 밖에, 접착제나 양면 테이프를 개재해서 필름과 사출 성형품을 첩합하는 방법 등이 있지만, 어느 방법에 의해서도, 국부적으로 접착부의 두께가 증가하기 때문에 외관이 좋은 것은 얻어지지 않았다.
성형품 등의 다른 접합 방법으로서, 특허문헌 2, 3에 기재된, 성형품간의 마찰을 이용한 초음파 용착 방법을 들 수 있다. 그러나, 초음파 용착 방법에 의한 수지간의 접합에 관해서는, 일반적으로 두께가 있는 사출 성형품끼리의 접합이 주류이고, 필름과 두께가 있는 사출 성형품으로 용착 시험을 행하는 경우에는 필름이 성형품에 접촉할 때의 용착 자국에 의한 외관 불량이 생기기 쉬운 문제가 있었다.
일본 특허공개 2013-129077호 공보 일본 특허 4558374 일본 특허공개 소62-54757호 공보
본 발명의 과제는, 열가소성 수지 필름과 열가소성 수지 성형품의 초음파 용착에 의해, 높은 용착 강도 및 용착 자국이 적어 우수한 외관을 갖는 열가소성 수지 필름 적층체를 제공하는 것에 있다.
본 발명자들은 상기 과제를 해결하도록 검토를 거듭한 결과, 열가소성 수지 필름과 열가소성 수지 성형품의 열변형 온도의 차, 및 열가소성 수지 성형품 표면에 설치하는 용착대(에너지 다이렉터)의 높이에 주목하여, 종래, 곤란했던 필름 용착품의 양호한 외관과 용착 강도의 양립을 가능하게 했다.
즉, 본 발명은, 이하에 나타내는 열가소성 수지 필름과 열가소성 수지 성형품을 초음파 용착한 열가소성 수지 필름 적층체에 관한 것으로, 이하를 요지로 한다.
[1] 두께 0.4mm 이하의 열가소성 수지 필름(A)와, 용착대(C)를 갖는 두께 0.5mm 이상의 열가소성 수지 성형품(B)의 상기 용착대(C)를 초음파 용착하여 얻어지는 열가소성 수지 적층체로서, 해당 용착대(C)의 높이가 열가소성 수지 필름(A)의 두께의 72∼130%이고, 열가소성 수지 필름(A)와 열가소성 수지 성형품(B)의 열변형 온도의 차가 20℃ 이하인 열가소성 수지 필름 적층체.
[2] 열가소성 수지 필름(A)와 열가소성 수지 성형품(B)가 동종의 수지 재료로 형성되어 있는, [1]에 기재된 열가소성 수지 필름 적층체.
[3] 열가소성 수지 필름(A)의 두께가 0.2mm 내지 0.3mm인, [1] 또는 [2] 중 어느 하나에 기재된 열가소성 수지 필름 적층체.
[4] 열가소성 수지 성형품(B)가 3cm2 이상의 개구부를 적어도 1개 이상 갖고, 개구부의 적어도 일부를 열가소성 수지 필름(A)가 덮고 있는, [1]∼[3] 중 어느 하나에 기재된 열가소성 수지 필름 수지 적층체.
[5] 상기 [1]∼[4] 중 어느 하나에 기재된 열가소성 수지 필름 적층체를 함유하는 성형품.
열가소성 필름과 열가소성 수지 성형품을 초음파 용착한 본 발명의 열가소성 수지 필름 적층체는 우수한 용착 강도 및 양호한 외관을 갖는다. 이 때문에, 본 발명의 열가소성 수지 필름 적층체는, 예를 들면, 전기전자 OA 기기용 하우징, 전지팩 하우징, 투명창/창틀 일체형 성형품으로서 적합하게 사용할 수 있다.
도 1은 열가소성 수지 필름 및 열가소성 수지 성형품의 간략적인 단면도이다.
도 2는 열가소성 수지 필름이 열가소성 수지 성형품의 개구부를 덮은 상태를 나타내는 평면도(도 2(A))와, 도 2(A)에 있어서의 II-II선을 따라 절단한 열가소성 수지 성형품의 측면 형상을 나타내는 단면도(도 2(B))이다
도 3은 도 2와는 상이한 열가소성 수지 성형품의 평면도이다.
도 4는 도 3에 있어서의 열가소성 수지 성형품의 영역 I 및 II를 확대해서 나타내는 평면도이다.
이하, 본 발명을 상세하게 설명한다. 한편, 본 발명은 이하의 실시형태로 한정되는 것은 아니고, 발명의 효과를 갖는 범위에 있어서 임의로 변경하여 실시할 수 있다.
[열가소성 수지 필름(A), 열가소성 수지 성형품(B) 및 열가소성 수지 성형품의 용착대(에너지 다이렉터)(C)의 조성]
본 발명의 수지 조성물에 포함되는 열가소성 수지에는 특별히 제한은 없고, 종래, 성형 재료로서 사용되고 있는 것으로부터 임의로 선택해서 사용할 수 있다. 예를 들면, 스타이렌계 수지, 폴리페닐렌 에터계 수지, 폴리올레핀계 수지, 폴리염화바이닐계 수지, 폴리아마이드계 수지, 폴리에스터계 수지, 폴리카보네이트계 수지 및 아크릴계 수지 등을 들 수 있다.
스타이렌계 수지로서는, 예를 들면 스타이렌, α-메틸스타이렌 등의 단독중합체 또는 이들의 공중합체, 또는 이들과 공중합 가능한 불포화 단량체의 공중합체 등을 들 수 있다. 구체적으로는, 일반용 폴리스타이렌(GPPS), 내충격성 폴리스타이렌(HIPS), 내열성 폴리스타이렌(예를 들면, α-메틸스타이렌 중합체 또는 공중합체 등), 아크릴로나이트릴·뷰타다이엔·스타이렌 공중합체(ABS), 아크릴로나이트릴·뷰타다이엔·스타이렌·α-메틸스타이렌 공중합체(α-메틸스타이렌계 내열 ABS), 아크릴로나이트릴·뷰타다이엔·스타이렌·페닐말레이미드 공중합체(페닐말레이미드계 내열 ABS), 아크릴로나이트릴-스타이렌 공중합체(AS), 아크릴로나이트릴-염소화 폴리스타이렌·스타이렌계 공중합체(ACS), 아크릴로나이트릴·에틸렌 프로필렌 고무·스타이렌 공중합체(AES), 아크릴 고무·아크릴로나이트릴·스타이렌 공중합체(AAS) 또는 신디오택틱 폴리스타이렌(SPS) 등을 들 수 있다. 또한, 스타이렌계 수지는 폴리머 블렌딩한 것이어도 된다.
폴리페닐렌 에터계 수지(PPE)로서는, 예를 들면 폴리(2,6-다이메틸-1,4-페닐렌) 에터, 폴리(2-메틸-6-에틸-1,4-페닐렌) 에터 등의 호모폴리머를 들 수 있고, 이를 스타이렌계 수지로 변성한 것을 이용할 수도 있다.
폴리올레핀계 수지로서는, 대표적으로는, 에틸렌, 프로필렌, 뷰텐-1,3-메틸뷰텐-1,3-메틸펜텐-1,4-메틸펜텐-1 등의 α-올레핀의 단독중합체 또는 이들의 공중합체, 또는 이들과 다른 공중합 가능한 불포화 단량체의 공중합체 등을 들 수 있다. 대표예로서는, 고밀도 폴리에틸렌, 중밀도 폴리에틸렌, 저밀도 폴리에틸렌, 직쇄상 저밀도 폴리에틸렌, 초고분자량 폴리에틸렌, 에틸렌·아세트산 바이닐 공중합체, 에틸렌·아크릴산 에틸 공중합체, 에틸렌·옥텐-1 공중합체 등의 메탈로센계 에틸렌·α-올레핀 공중합체 등의 폴리에틸렌류, 어택틱 폴리프로필렌, 신디오택틱 폴리프로필렌, 아이소택틱 폴리프로필렌 혹은 프로필렌·에틸렌 블록 공중합체 또는 랜덤 공중합체 등 폴리프로필렌류, 폴리메틸펜텐-1 등을 들 수 있다.
폴리염화바이닐계 수지로서는, 예를 들면 염화바이닐 단독중합체나 염화바이닐과 공중합 가능한 불포화 단량체의 공중합체를 들 수 있다. 구체적으로는, 염화바이닐·아크릴산 에스터 공중합체, 염화바이닐·메타크릴산 에스터 공중합체, 염화바이닐·에틸렌 공중합체, 염화바이닐·프로필렌 공중합체, 염화바이닐·아세트산 바이닐 공중합체, 염화바이닐·염화바이닐리덴 공중합체 등을 들 수 있다. 또한, 이들 폴리염화바이닐계 수지를 염소화하여 염소 함유량을 높인 것도 사용할 수 있다.
폴리아마이드계 수지(PA)로서는, 예를 들면 6-나일론(폴리아마이드 6) 또는 12-나일론 등으로 대표되는 환상 지방족 락탐을 개환중합한 것, 6,6-나일론, 6,10-나일론, 6,12-나일론 등의 지방족 다이아민과 지방족 다이카복실산을 중축합한 것, 또는 경우에 따라 방향족 다이아민, 방향족 다이카복실산을 공중축합한 것 등을 들 수 있다.
폴리에스터계 수지로서는, 예를 들면 방향족 다이카복실산과 에틸렌 글리콜, 프로필렌 글리콜, 뷰틸렌 글리콜 등의 알킬렌 글리콜을 중축합시킨 것을 들 수 있다. 구체예로서는, 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET), 폴리프로필렌 테레프탈레이트(PPT), 폴리뷰틸렌 테레프탈레이트(PBT) 등을 들 수 있다.
폴리카보네이트계 수지로서는, 예를 들면 4,4'-다이하이드록시다이아릴알케인계 폴리카보네이트 등을 들 수 있다. 구체예로서는, 비스페놀 A계 폴리카보네이트(PC), 변성 비스페놀계 폴리카보네이트, 그들의 공중합체 등을 들 수 있다.
아크릴계 수지로서는, 예를 들면 메타크릴산 에스터, 아크릴산 에스터 단독중합체 또는 이들의 공중합체, 또는 이들과 다른 공중합 가능한 불포화 단량체의 공중합체 등을 들 수 있다. 메타크릴산 에스터, 아크릴산 에스터 단량체로서는, 메타크릴산 또는 아크릴산의 메틸, 에틸, n-프로필, 아이소프로필, 뷰틸의 각 에스터체 등을 들 수 있다. 대표적으로는, 폴리(메틸)메타크릴레이트(PMMA)를 들 수 있다.
[열가소성 수지 필름(A)]
본 발명에 있어서, 열가소성 수지 필름(A)의 두께는 0.4mm 이하이다. 이는 열가소성 수지 필름에 있어서, 두께가 0.4mm 이하인 영역의 표면적이 필름 전체의 표면적의 70% 이상인 것을 말한다. 열가소성 수지 필름(A)의 두께가 0.4mm보다 크면, 통상 사출 성형에서의 성형이 용이해지고, 또한 충분한 두께를 갖기 때문에 에너지 다이렉터의 압입에 의한 외관 불량이 관찰되지 않기 때문에, 본 발명의 효과가 충분히 얻어지지 않는다. 열가소성 수지 필름(A)의 바람직한 두께는 0.01mm 내지 0.4mm 이하이고, 더 바람직하게는 0.1mm 내지 0.4mm, 가장 바람직하게는 0.2mm 내지 0.3mm이다. 열가소성 수지 필름(A)의 두께가 0.01mm보다 작으면 필름이 지나치게 얇기 때문에, 초음파 용착 후의 양호한 외관이 얻어지지 않고, 또한 하우징으로서 이용한 경우, 내부 부품의 보호가 불충분해지는 문제가 생길 수 있다. 한편, 본 발명의 열가소성 수지 필름(A)은, T 다이를 이용한 용융 압출법, 용제 캐스트법, 블로 성형법으로 제조된 필름을 이용할 수 있다.
[열가소성 수지 성형품(B)]
본 발명에 있어서, 열가소성 수지 성형품(B)는 두께의 평균이 0.5mm 이상이다. 또한, 열가소성 수지 성형품(B)의 성형 방법은 사출 성형품, 프레스 성형품, 블로 성형품, 압출 성형품, 진공 성형품, 압공 성형품 등을 들 수 있지만, 생산성의 관점에서 사출 성형품이 바람직하게 이용된다.
본 발명의 열가소성 수지 필름 적층체에 있어서는, 열가소성 수지 성형품(B)의 형상은 평판으로 한하지 않고, 삼차원 형상이어도 된다. 특히 효과적인 형상으로서는, 열가소성 수지 성형품(B)가 3cm2 이상의 개구부를 갖는 삼차원의 성형품, 예를 들면, 하우징이고, 그 개구부를 열가소성 수지 필름(A)로 피복하는 구성이 본 발명에 있어서 바람직하게 이용된다. 열가소성 수지 성형품(B)의 개구부를 열가소성 수지 필름(A)로 피복하는 것에 의해, 부재의 경량화, 예를 들면 하우징인 성형품(B)의 내부에 있어서 부품의 고충전화가 가능해진다.
[열가소성 수지 성형품의 용착대(에너지 다이렉터)(C)]
용착대(에너지 다이렉터)(C)는, 열가소성 수지 필름(A)와 열가소성 수지 성형품(B)를 접합하기 위해서, 열가소성 수지 성형품(B)의 용착면에 설치된다. 접합법으로서는, 초음파 용착이 이용된다. 초음파 용착에 있어서는, 열가소성 수지 성형품(B)에 설치된 용착대(에너지 다이렉터)에 초음파 에너지가 집중되고, 열가소성 수지 성형품(B)의 용착대(C)와 열가소성 수지 필름(A)의 마찰에 의해 생기는 발열에 의해, 용융된 용착대(에너지 다이렉터)와 열가소성 수지 필름(A)가 접합된다.
에너지 다이렉터는 접합되는 열가소성 수지 필름(A)측, 즉 상측을 향해 볼록한 형상이고, 필름 두께 단면의 형상이 삼각형인 것이 바람직하다. 이 단면의 삼각형에 대해서는, 정점의 각도가 40도 내지 120도인 에너지 다이렉터가 이용되고, 바람직하게는 정점의 각도는 50∼70도, 가장 바람직하게는 60도이다. 즉, 단면 형상이 정삼각형인 것이 특히 바람직하다. 이와 같이, 용착대(에너지 다이렉터)(C)의 단면 형상이 삼각형, 특히 정삼각형이면, 초음파 용착에 있어서, 초음파 에너지를 상단부, 즉 삼각형의 정점에 집중시키는 것을 가능하게 하면서, 열가소성 수지 성형품(B)측, 즉 삼각형의 저변측의 용착대의 영역을 충분히 확보할 수 있다. 이와 같은 관점에서, 용착대(에너지 다이렉터)(C)의 단면 형상으로서, 사각형을 회피해야 하고, 원 형상도 회피하는 것이 바람직하다. 용착대(에너지 다이렉터)(C)의 형상은 사출 성형 또는 열프레스 성형에서 금형으로 전사하는 방법, 성형품의 기계 절삭, 인쇄 등에 의한 가공에 의해 부여할 수 있다.
한편, 용착대(C)는 열가소성 수지 성형품(B)의 용착면에 있어서, 나란히 줄지어 열상(라인상)으로 배치되어 있는 것이 바람직하다. 특히, 용착대(C)는 열가소성 수지 성형품(B)의 용착면에 있어서 일렬로 설치되어 있는 것이 바람직하다. 열가소성 수지 성형품(B)의 용착면에 있어서 용착대(C)에 복수의 열, 예를 들면, 평행한 복수의 열을 설치하면, 초음파 에너지가 복수의 열로 분산되기 때문이다.
용착대((C) 에너지 다이렉터)의 높이, 즉 도 1에 나타내는 바와 같이, 열가소성 수지 성형품(B)(20)의 용착면(20S)으로부터 예를 들면 단면이 삼각형인 용착대(24)의 정점까지의 길이(24H)는, 열가소성 수지 필름(A)(10)의 두께(10T)의 72%∼130%로 하는 것이 바람직하다. 즉, 열가소성 수지 필름(A)의 두께를 A(mm), 용착대(C)의 높이를 C(mm)로 했을 때에,
C(mm)/A(mm)×100(%)의 값이 바람직하게는 72%∼130%이고,
(1-C(mm)/A(mm))×100(%)의 값이 바람직하게는 -28%∼30%이다.
한편 바람직하게는, 용착대(24)의 높이(24H)는 열가소성 수지 필름(A)(10)의 두께(10T)의 75∼125%, 보다 바람직하게는 80∼120%, 특히 바람직하게는 85∼115%이다. 용착대(에너지 다이렉터)의 높이(24H)가 상한을 초과하는 경우에는, 용착 강도는 얻어지지만 에너지 다이렉터의 압입에 의한 외관 불량이 일어나기 쉽다는 문제가 생길 수 있다. 또한 용착대(에너지 다이렉터)의 높이(24H)가 하한을 만족시키지 않는 경우에는, 양호한 외관의 적층체가 얻어지지만, 용착 강도가 저하되는 문제가 생길 수 있다.
도 1에 나타내는 바와 같이, 열가소성 수지 필름(10)과 열가소성 수지 성형품(20)을 서로 대향시킨 상태로, 화살표가 가리키는 바와 같이 용착시키는 초음파 용착에 의해, 열가소성 수지 필름(10)과 열가소성 수지 성형품(20)의 적층체가 형성된다. 이렇게 해서 얻어지는 적층체의 열가소성 수지 필름(10)과 열가소성 수지 성형품(20) 사이에 있어서, 용착대(24)는 초음파 용착에 의해 녹아 열가소성 수지 필름(10)과 용융 혼합된 접합부가 된다. 이 때문에, 제조된 적층체에 있어서의 열가소성 수지 필름(10)과 열가소성 수지 성형품(20)의 접합 영역에서는, 이들 부재의 표면은 모두 실질적으로 평활해져, 외관상의 문제는 생기지 않는다.
[열가소성 수지 필름(A), 열가소성 수지 성형품(B)의 열변형 온도]
본 발명에 있어서의 열가소성 수지 필름(A)와 열가소성 수지 성형품(B)의 열변형 온도는, 이들 수지가 비결정성 수지인 경우에는 유리전이 온도로 하고, 이들 수지가 결정성 수지인 경우에는 융점으로 한다. 열변형 온도는 DSC(시차 열 주사 열량 분석계)에 의해 측정할 수 있다. 비상용계의 폴리머 알로이재인 경우에는 매트릭스 수지의 열변형 온도로 한다.
열가소성 수지 필름(A)와 열가소성 수지 성형품(B)의 조합은, 바람직하게는 열변형 온도의 차가 20℃ 이하인 것을 이용한다. 보다 바람직하게는 열변형 온도의 차는 15℃ 이하이고, 특히 바람직하게는 10℃ 이하이다. 그 중에서도 열가소성 수지 필름(A)와 열가소성 수지 성형품(B) 수지의 종류는 상용성이 높은 것, 또는 반응성이 높은 것이 바람직하게 이용된다. 특히, 열가소성 수지 필름(A)와 열가소성 수지 성형품(B)를 동종의 수지 재료로 형성하는 것이 바람직하다. 여기에서 말하는 동종의 재료란, 단락[0018] 이하에 나타낸 수지의 계통이 동일한 것, 보다 구체적으로는 동종의 화학 결합을 갖는 열가소성 수지 재료를 말한다. 그 때문에, 동종의 분자 구조를 갖는 수지 재료이면, 분자량이 상이한 것, 공중합의 종류, 공중합 조성비, 첨가제의 배합량이 상이한 것이어도, 본 발명에 있어서의 동종의 수지 재료라고 정의한다.
열가소성 수지 필름(A)와 열가소성 수지 성형품(B)의 열변형 온도의 차가 20℃를 초과하는 경우, 외관을 우선으로 한 경우에는 수지 용착 강도가 불충분해지고, 그 용착 강도를 우선한 경우에는 더 높은 초음파 에너지가 필요해지기 때문에, 얻어진 열가소성 수지 필름 적층체(성형품)의 외관이 뒤떨어진다는 것과 같은 문제가 생길 수 있다.
[열가소성 수지 필름 적층체의 제조 방법]
본 발명의 열가소성 수지 필름 적층체의 제조 방법에 있어서는, 초음파 용착이 이용된다. 즉, 열가소성 수지 필름 적층체는, 전술의 열가소성 수지 필름(A)와, 전술의 열가소성 수지 성형품(B)의 용착대(C)를 초음파 용착하는 것에 의해 제조된다. 예를 들면, 열가소성 수지 성형품(B)의 개구부의 주위에 용착대(C)를 설치하고, 개구부를 덮도록 열가소성 수지 필름(A)를 접합시키는 것에 의해, 열가소성 수지 필름 적층체가 얻어진다.
이상과 같이, 열가소성 수지 필름(A)의 두께를 소정의 범위 내의 값이 되도록 조정하고, 또 소정의 높이의 용착대(C)를 열가소성 수지 성형품(B)의 용착 표면 상에 설치하는 제법에 의해, 용착 강도 및 외관이 양호한 적층체가 얻어지는 것이며, 더욱이 열가소성 수지 필름(A)와 열가소성 수지 성형품(B)의 열변형 온도의 차를 억제하는 것에 의해, 높은 용착 강도와 양호한 외관의 양립이 확실히 가능해진다.
본 발명에 있어서 이용되는 열가소성 수지 조성물은, 원하는 여러 물성을 현저하게 해치지 않는 한, 필요에 따라서, 전술한 것 이외의 성분을 함유하고 있어도 된다. 그 밖의 성분으로서는, 예를 들면, 포스페이트, 포스파이트를 대표로 하는 열안정제, 힌더드 페놀 화합물을 대표로 하는 항산화제, 벤조트라이아졸계 화합물을 대표로 하는 자외선 흡수제, 방담제, 안티블로킹제, 유동성 개량제, 충격 강도 개량제, 접동성 개질제, 가소제, 분산제, 항균제, 난연제, 유리 섬유, 탄소 섬유 등의 각종 수지 첨가제 등을 들 수 있다. 이들 수지 첨가제는 1종이 함유되어 있어도 되고, 2종 이상이 임의의 조합 및 비율로 함유되어 있어도 된다.
도 2에 나타내는 본 발명의 일 실시형태에 있어서는, 개구부(20H)를 갖는 열가소성 수지 성형품(20)에 대해서, 열가소성 수지 필름(10)이 개구부(20H)를 덮도록, 열가소성 수지 필름(10)과 열가소성 수지 성형품(20)의 적층체를 형성할 수 있다. 이 경우, 열가소성 수지 필름(10)의 용착면(10S)과 열가소성 수지 성형품(20)의 용착면(20S)(도 1 참조)이 접하는 영역, 즉 도 2에서는 경계면(30S)에서, 열가소성 수지 필름(10)과 열가소성 수지 성형품(20)을 초음파 용착에 의해 용착시킨다.
이렇게 해서 제조된 하우징인 적층체(40)에 있어서는, 두께가 열가소성 수지 필름(10)보다도 큰 열가소성 수지 성형품(20)의 벽 부재(20W)에 의해 전체면을 형성한 경우에 비해, 보다 넓은 내부 공간(40A)을 확보할 수 있고, 예를 들면 전지 등의 내부 부품을 수용하는 스페이스가 늘어나게 된다.
실시예
이하, 실시예를 나타내어 본 발명에 대하여 더 구체적으로 설명한다. 단, 본 발명은 이하의 실시예로 한정되는 것은 아니고, 본 발명의 요지를 일탈하지 않는 범위에서 임의로 변경하여 실시할 수 있다.
<열변형 온도의 측정>
열가소성 수지의 열변형 온도(Tg)는 시차 열 주사 열량 분석계 세이코전자공업(주)제의 SSC-5200(DSC)으로 측정했다. 측정에 있어서는, 질소 분위기하에서 수지 성분이 용융되는 온도(260℃)로 20℃/min으로 승온하고, -30℃까지 급냉한 후, 재차 10℃/min으로 승온(2nd run)했다. 얻어진 DSC 곡선으로부터 시점법에 의해 유리전이 온도 및 융점을 구했다.
<용착 강도>
초음파 용착 강도의 평가로서, 필름 적층체의 용착 후의 성형품의 성형품 천공부를 성형품측으로부터 손가락으로 압입하여 파괴했다.
특히 양호: 용착부에서의 파괴는 보이지 않았다.
양호: 일부 용착대에서의 파괴가 보였다.
불량: 용착되어 있던 필름이 박리되었다.
<외관 평가>
필름 적층체의 초음파 용착 후의 성형품 적층체의 외관 평가를 육안으로 행했다. 육안 관찰은 필름측으로부터 행했다. 필름 표면에 용착대(에너지 다이렉터)의 압입에 의한 표면 흠집이 거의 없어 특히 우수한 상태를 특히 양호, 표면 흠집이 적어 양호한 상태를 양호, 표면 흠집이 약간 눈에 띄는 것을 약간 불량, 표면 흠집이 커서 외관이 뒤떨어지는 상태를 불량으로 했다.
<휨 평가>
도 3에 나타내는 바와 같이, 2개의 개구부를 갖고, 도 1 및 2에 나타낸 성형품과는 형상이 상이한 평판상의 성형품에 필름 적층체를 용착시킨 후에, 성형품 적층의 휨의 정도를 육안으로 확인했다. 휨이 거의 없는 상태를 양호, 휨이 큰 상태를 불량으로 했다.
[사용 재료]
<열가소성 수지>
폴리카보네이트 수지는 표 1의 배합으로 콤파운드화를 실시, 폴리뷰틸렌 테레프탈레이트는 시판 중인 것을 이용했다.
(a-1) 미쓰비시엔지니어링플라스틱스(주)제 「유피론(등록상표) S-3000F」, 비스페놀 A형 방향족 폴리카보네이트 수지, 열변형 온도(유리전이 온도) 145℃
(a-2) 미쓰비시엔지니어링플라스틱스(주)제 「노바듀란(등록상표) 5020」, 폴리뷰틸렌 테레프탈레이트 수지, 열변형 온도(융점) 224℃
(a-3) 미쓰비시엔지니어링플라스틱스(주)제 「노바듀란(등록상표) 5510S」, 폴리뷰틸렌 테레프탈레이트 수지, 열변형 온도(융점) 219℃
<난연제>
(b-1) 다이하치화학공업(주)제 「PX-200」, 방향족 축합 인산 에스터계 난연제, 1,3-페닐렌비스(다이-2,6-자일렌일포스페이트)
[실시예 1∼10, 비교예 1∼4]
<수지 펠릿의 제조>
폴리카보네이트 수지 조성물의 콤파운드화에는, 1벤트를 구비한 니혼제강소 사제 2축 압출기 TEX30α(C18 블록)를 이용했다. 그리고, 스크루 회전수 200rpm, 토출량 20kg/시간, 배럴 온도 270℃의 조건에서 각 성분을 혼련하고, 스트랜드상으로 압출한 용융 수지를 수조에서 급냉하고, 펠릿타이저를 이용하여 펠릿화해서 폴리카보네이트 수지 조성물의 콤파운드를 얻었다.
<열가소성 수지 필름(A)>
배럴 직경 32mm, 스크루의 L/D=35의 2축 압출기로 이루어지는 T 다이 용융 압출기를 이용하여, 토출량 20kg/h, 스크루 회전수 200rpm으로 폭 400mm의 시트를 성형했다. 실린더·다이 헤드 온도의 설정은, 폴리카보네이트는 260℃, 폴리뷰틸렌 테레프탈레이트는 235℃로 행했다. 필름의 표면은 한쪽이 경면, 다른 한쪽에는 표면 거칠기 Ra=1.5μm의 매트 형상이 전사된 것을 이용했다. 필름 두께는 표 1에 나타낸 것을 이용했다. 초음파 용착 시험에 이용한 필름의 크기는, 도 3에 나타낸 열가소성 수지 성형품(B)를 덮기 위해 150mm×40mm로 커팅한 것을 이용했다.
<열가소성 수지 성형품(B)>
표 1에 기재한 조성품의 150mm×100mm×1.2mm 두께 평판의 수지 플레이트를 사출 성형으로 성형했다. 얻어진 사출 성형품을 절삭 가공하는 것에 의해, 도 3에 나타내는 치수, 및 도 1에 개략적으로 나타낸 형상의 용착대(ED, 에너지 다이렉터)(C)(24)를 갖는 열가소성 수지 성형품(B)(20)를 제조했다. 한편, 도 3 및 4 중의 부호와는 상이한 수치는 각 부재의 치수(mm)를 나타낸다. 이들 수치는 각 부재의 치수의 일례이고, 각 부재의 치수를 한정하는 것은 아니다.
<적층체를 구비한 수지 성형품>
전술의 열가소성 수지 성형품(B)(20)와 열가소성 수지 필름(A)(10)가 일체가 된 용착대 일체형 열가소성 수지 성형품을 제작했다. 용착대(ED, 에너지 다이렉터)(C)의 높이는, 표 1에 나타내는 0.1∼0.4mm의 값으로 했다. 그리고 도 3에 나타내는 형상을 갖는 열가소성 수지 성형품(B)(20)를 이용하여, 열가소성 수지 필름이 2개의 개구부(20H)를 완전히 덮도록, 열가소성 수지 필름(10)과 열가소성 수지 성형품(20)을 용착시켰다. 열가소성 수지 성형품(B)(20)의 두께는 1.0mm, 세로 및 가로 길이는 각각 4.0cm 및 15.0cm이고, 각 개구부(20H)의 세로 및 가로 길이는 각각 1.0cm 및 12.5cm이며, 각 개구부(20H)의 면적은 12.5cm2였다(도 3 참조). 그리고, 열가소성 수지 성형품(B)(20)의 용착면(20S) 상에, 개구부(20H)의 주위를 둘러싸도록, 용착대(C)(24)를 파선으로 나타낸 위치에 설치했다. 도 4에 있어서, 도 3에 나타내는 용착면(20S)의 영역 I 및 II를 확대해서 나타낸다.
이와 같이, 개구부(20H)의 실질적으로 사방을 둘러싸도록 용착대(C)(24)를 설치하여 초음파 용착을 행하는 것에 의해, 열가소성 수지 필름(A)(10)를 열가소성 수지 성형품(B)(20)에 대해서 강고하게 고정할 수 있다. 한편, 용착면(20S)의 영역 I에 있어서, 용착대(C)(24)가 도중에 끊어져 있는 영역(20D)을 설치하는 것에 의해(도 4 참조), 용착대를 설치하는 가공이 용이해진다.
Figure pct00001
<인몰드 필름 성형>
성형품 개구부를 덮는 필름의 휨 상태에 대하여, 초음파 용착품과 인몰드 필름에 의한 사출 성형품의 비교를 행하기 위해, 인몰드 필름에 의한 사출 성형품을 성형했다. 미리 초음파 용착용 성형품과 동 치수(150×40mm)의 폴리카보네이트 수지 필름을 금형 내에 설치하고, 초음파 용착용 금형의 용착대(C)의 오목새김이 없는 금형으로 폴리카보네이트 수지의 사출 성형을 행했다. 이하의 성형 조건, 즉 실린더 온도 320℃, 금형 온도 95℃의 조건에서 성형했다. 인몰드 필름 성형으로 얻어진 결과를 비교예 4에 나타낸다.
Figure pct00002
<초음파 용착 방법>
초음파 용착은 니혼에머슨사제의 Branson 2000Xdt(20kHz 2200W)를 이용하고, 성형품 형상에 맞는 타이타늄 합금제의 용착 혼(horn)을 사용했다. 용착 시험은 열가소성 수지 필름(A)의 경면측과 열가소성 수지 성형품(B)의 용착대가 형성되어 있는 면에서 행하고, 열가소성 수지 성형품(B)를 상부 혼측, 열가소성 수지 필름(A)를 하부 혼 받침대에 고정하여 용착 시험을 행했다. 열가소성 수지 필름(A)의 매트 무늬의 보호를 위해, 필름에 두께 0.03mm의 폴리에틸렌제의 보호 필름을 접촉시켜 시험을 행했다. 초음파 용착 시험에 있어서의 파라미터의 설정은 이하와 같다. 즉, 조사 시간 0.3sec(폴리뷰틸렌 테레프탈레이트 수지에서는 0.45sec), 홀드 시간 0.3sec, 에어 실린더 압력 200kPa, 트리거력 250N 및 진폭 100%의 조건에서 초음파 용착 시험을 실시했다.
상기 실시예 1∼10에 있어서는, 용착 강도, 필름의 외관 및 형상 모두가 양호 이상이었던 것에 비해, 비교예 1∼4에 있어서는, 적어도 어느 하나의 평가 항목에 있어서 실시예보다도 뒤떨어지는 결과가 되었다. 이상으로부터, 열가소성 수지 성형품의 용착면에 적당한 크기의 용착대를 설치하여, 열가소성 수지 필름과 열가소성 수지 성형품을 형성하는 수지의 열변형 온도의 차가 작아지도록 조정한 초음파 용착에 의해, 인몰드 성형에 의한 것보다도 높은 용착 강도 및 우수한 외관을 갖는 적층체를 제조할 수 있다는 것이 확인되었다.
10: 열가소성 수지 필름
10T: 열가소성 수지 필름의 두께
20: 열가소성 수지 성형품
20H: 개구부
20S: 용착면
24: 용착대
24H: 용착대의 높이

Claims (5)

  1. 두께 0.4mm 이하의 열가소성 수지 필름(A)와, 용착대(C)를 갖는 두께 0.5mm 이상의 열가소성 수지 성형품(B)의 상기 용착대(C)를 초음파 용착하여 얻어지는 열가소성 수지 적층체로서,
    해당 용착대(C)의 높이가 해당 열가소성 수지 필름(A)의 두께의 72∼130%이고,
    상기 열가소성 수지 필름(A)와 상기 열가소성 수지 성형품(B)의 열변형 온도의 차가 20℃ 이하인 열가소성 수지 필름 적층체.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 열가소성 수지 필름(A)와 상기 열가소성 수지 성형품(B)가 동종의 수지 재료로 형성되어 있는 열가소성 수지 필름 적층체.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 열가소성 수지 필름(A)의 두께가 0.2mm∼0.3mm인 열가소성 수지 필름 적층체.
  4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 열가소성 수지 성형품(B)가 3cm2 이상의 개구부를 적어도 1개 이상 갖고, 상기 개구부의 적어도 일부를 상기 열가소성 수지 필름(A)가 덮고 있는 열가소성 수지 필름 적층체.
  5. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 기재된 열가소성 수지 필름 적층체를 함유하는 성형품.
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