JP5747626B2 - 加飾シート及びこれを用いた加飾樹脂成形品 - Google Patents
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Description
また、表面保護層として紫外線硬化性樹脂等の電離放射線硬化性樹脂を用い、加飾シートの段階では半硬化状態とし、加飾成形された後に完全硬化させる方法が試みられたが(特許文献4)、未硬化樹脂成分を含む表面保護層は傷つきやすく、取り扱いが困難であり、未硬化樹脂成分が金型に付着することによる金型汚染の問題があった。この問題点を解決するために半硬化状態の表面保護層上に保護フィルムを設ける方法があるが、製造が煩雑になると共に、コストアップの要因ともなる。
この加飾シートは、耐傷付き性と三次元成形性とを両立し得る表面保護層を有する加飾シートであるが、耐傷付き性と三次元成形性との更なる向上が望まれていた。
本発明は、上記従来の課題を鑑みてなされたものであって、耐傷付き性と三次元成形性とをより高い水準で兼ね備える表面保護層を有する加飾シート、及びこれを用いた加飾樹脂成形品を提供することを目的とする。
(1)基材上に少なくとも表面保護層を有する加飾シートであって、表面保護層が、少なくとも、ポリカーボネート骨格を有するウレタン(メタ)アクリレート(A)と、3官能以上である多官能(メタ)アクリレートオリゴマー(B)とを含有し、且つ該ポリカーボネート骨格を有するウレタン(メタ)アクリレート(A)と、該3官能以上である多官能(メタ)アクリレートオリゴマー(B)との質量比((A)/(B))が、98/2〜70/30である電離放射線硬化性樹脂組成物の硬化物からなることを特徴とする加飾シート、及び
(2)前記加飾シートを用いてなる加飾樹脂成形品、
を提供するものである。
ここで、電離放射線硬化性樹脂組成物とは、電離放射線硬化性樹脂を含有する組成物をいう。電離放射線硬化性樹脂とは、電磁波又は荷電粒子線の中で分子を架橋、重合させ得るエネルギー量子を有するもの、すなわち、紫外線又は電子線等を照射することにより、架橋、硬化する樹脂を指す。
本発明において、「(メタ)アクリレート」とは「アクリレート又はメタクリレート」を意味し、他の類似するものも同様の意である。
本発明に用いられるポリカーボネート骨格を有するウレタン(メタ)アクリレート(A)は、特に限定されないが、耐傷付き性、三次元成形性を向上させる観点から、重量平均分子量が500以上であるものが好ましく、1,000以上であるものがより好ましく、2,000を超えるものが更に好ましい。この重量平均分子量の上限については、特に制限されないが、粘度が高くなり過ぎないように制御する観点から、100,000以下が好ましく、50,000以下がより好ましい。耐傷付き性と三次元成形性とを両立させる観点から、更に好ましくは、2,000を超え50,000以下であり、特に好ましくは、5,000〜20,000である。
本明細書における重量均分子量は、GPC分析によって測定され、且つ標準ポリスチレンで換算されたものである。
更に、このポリカーボネート骨格を有するウレタン(メタ)アクリレートとしては、架橋、硬化する観点から、分子内にエチレン性不飽和結合を2官能以上有するものが好ましい。
前記ポリカーボネート骨格を有するウレタン(メタ)アクリレートの製造に用いるポリカーボネート骨格を有するポリオールとしては、ポリマー主鎖にカーボネート結合を有し、末端又は側鎖に2個以上、好ましくは2〜50個、より好ましくは2〜10個の水酸基を有する重合体を挙げることができ、これらの中では、工業的に容易に入手でき比較的安価である、ポリカーボネート骨格を有するジオールが好ましい。
ポリカーボネート骨格を有するポリオールの代表的な製造方法としては、ジオール化合物(X)及び/又は3価以上の多価アルコール(Y)、及びカルボニル成分となる化合物(Z)とを重合させる方法が挙げられる。
なお、前記ポリカーボネート骨格を有するジオールを製造するにあたっては、前記(X),(Y)及び(Z)の各成分を重合させることにより製造することも可能であるが、効率的に製造を行う観点から、ジオール化合物(X)及びカルボニル成分となる化合物(Z)を重合させることにより製造することが好ましい。
前記(X)、(Y)及び(Z)の3成分を用いて重縮合させる際のジオール化合物(X)と多価アルコール(Y)に対する、カルボニル成分となる化合物(Z)の仕込みモル比は、ジオール化合物(X)及び多価アルコール(Y)の持つ水酸基に対して、0.2〜2当量であることが好ましい。
また、ジオール化合物(X)及びカルボニル成分となる化合物(Z)の2成分を重合させて、ポリカーボネート骨格を有するジオールを製造する場合においては、ジオール化合物(X)の持つ水酸基に対して、カルボニル成分となる化合物(Z)の仕込みモル比が、0.2〜2当量となるようにすることが好ましい。
前記有機ポリイソシアネート化合物としては、イソホロンジイソシアネート、ヘキサメチレンジイソシアネート、4,4−ジシクロヘキシルメタンジイソシアネート、及びトリメチルヘキサメチレンジイソシアネート等の無黄変型のものが好ましい。
ヒドロキシ(メタ)アクリレートとしては、2−ヒドロキシエチル(メタ)アクリレート、2−ヒドロキシプロピル(メタ)アクリレート、及びカプロラクトン変性−2−ヒドロキシエチル(メタ)アクリレート等が好ましい。
なお、本発明においては、重量平均分子量や構成単位の構造が異なる複数のポリカーボネート骨格を有するウレタン(メタ)アクリレートを混合して用いてもよい。
本発明に用いられる多官能(メタ)アクリレートは、2官能以上の(メタ)アクリレートであればよく、特に制限はない。ただし、硬化性の観点から3官能以上の(メタ)アクリレートが好ましい。ここで、2官能とは、分子内にエチレン性不飽和結合{(メタ)アクリロイル基}を2個有することをいう。
また、多官能(メタ)アクリレートは、オリゴマー及びモノマーのいずれでもよいが、三次元成形性向上の観点から多官能(メタ)アクリレートオリゴマーが好ましい。
以上述べた多官能(メタ)アクリレートオリゴマー及び多官能(メタ)アクリレートモノマーは1種を単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。
また、光増感剤としては、例えばp−ジメチル安息香酸エステル、第三級アミン類、チオール系増感剤等を用いることができる。
ここで、耐候性改善剤としては、紫外線吸収剤や光安定剤を用いることができる。紫外線吸収剤は、無機系、有機系のいずれでもよく、無機系紫外線吸収剤としては、平均粒径が5〜120nm程度の二酸化チタン、酸化セリウム、酸化亜鉛等を好ましく用いることができる。また、有機系紫外線吸収剤としては、例えばベンゾトリアゾール系、具体的には、2−(2−ヒドロキシ−5−メチルフェニル)ベンゾトリアゾール、2−(2−ヒドロキシ−3,5−ジ−tert−アミルフェニル)ベンゾトリアゾール、ポリエチレングリコールの3−[3−(ベンゾトリアゾール−2−イル)−5−tert−ブチル−4−ヒドロキシフェニル]プロピオン酸エステル等が挙げられる。一方、光安定剤としては、例えばヒンダードアミン系、具体的には2−(3,5−ジ−tert−ブチル−4−ヒドロキシベンジル)−2’−n−ブチルマロン酸ビス(1,2,2,6,6−ペンタメチル−4−ピペリジル)、ビス(1,2,2,6,6−ペンタメチル−4−ピペリジル)セバケート、テトラキス(2,2,6,6−テトラメチル−4−ピペリジル)−1,2,3,4−ブタンテトラカルボキシレート等が挙げられる。また、紫外線吸収剤や光安定剤として、分子内に(メタ)アクリロイル基等の重合性基を有する反応性の紫外線吸収剤や光安定剤を用いることもできる。また、本発明のポリマーの表面保護層としての性能(耐傷付き性と三次元成形性)を損なわない程度に共重合して使用することもできる。
重合禁止剤としては、例えばハイドロキノン、p−ベンゾキノン、ハイドロキノンモノメチルエーテル、ピロガロール、t−ブチルカテコール等が、架橋剤としては、例えばポリイソシアネート化合物、エポキシ化合物、金属キレート化合物、アジリジン化合物、オキサゾリン化合物等が用いられる。
充填剤としては、例えば硫酸バリウム、タルク、クレー、炭酸カルシウム、水酸化アルミニウム等が用いられる。
着色剤としては、例えばキナクリドンレッド、イソインドリノンイエロー、フタロシアニンブルー、フタロシアニングリーン、酸化チタン、カーボンブラック等の公知の着色用顔料等が用いられる。
赤外線吸収剤としては、例えば、ジチオール系金属錯体、フタロシアニン系化合物、ジインモニウム化合物等が用いられる。
また、本発明においては、加飾シートの滑り性を向上させる観点から、末端及び/又は側鎖に、例えば(メタ)アクリレートのようなラジカル重合性基を有する反応性のシリコーンや、ラジカル重合性基を含まない非反応性のシリコーンオイル等を添加してもよい。
このようなシリコーンで構成される添加剤は、電離放射線硬化性樹脂組成物100質量部に対して、0.1〜5質量部添加することが好ましい。
図1はインサート成形に用いる場合の本発明の加飾シート10の一態様の断面を示す模式図である。図1に示す例では、基材11上に絵柄層12、プライマー層13及び表面保護層14が順次積層されている。ここで、表面保護層14は上述の電離放射線硬化性樹脂組成物を架橋硬化して形成されるものである。
基材の厚さは、用途に応じて選定されるが、通常、0.05〜1.0mm程度であり、コスト等を考慮すると0.1〜0.7mm程度が一般的である。
上記酸化法としては、例えばコロナ放電処理、クロム酸化処理、火炎処理、熱風処理、オゾン−紫外線処理法等が挙げられ、凹凸化法としては、例えばサンドブラスト法、溶剤処理法等が挙げられる。これらの表面処理は、基材の種類に応じて適宜選択されるが、一般にはコロナ放電処理法が効果及び操作性等の面から好ましく用いられる。
また該基材はプライマー層を形成する等の処理を施してもよいし、色彩を整えるための塗装や、デザイン的な観点での模様が予め形成されていてもよい。
着色剤としては、カーボンブラック(墨)、鉄黒、チタン白、アンチモン白、黄鉛、チタン黄、弁柄、カドミウム赤、群青、コバルトブルー等の無機顔料、キナクリドンレッド、イソインドリノンイエロー、フタロシアニンブルー等の有機顔料又は染料、アルミニウム、真鍮等の鱗片状箔片からなる金属顔料、二酸化チタン被覆雲母、塩基性炭酸鉛等の鱗片状箔片からなる真珠光沢(パール)顔料等が用いられる。
これらの樹脂の中では、ウレタン樹脂、(メタ)アクリル樹脂、及び(メタ)アクリル/ウレタン共重合体樹脂が好ましい。また、絵柄層12、表面保護層14との密着性の観点から、プライマー層13の形成においては架橋剤を用いることが好ましい。すなわち、本発明におけるプライマー層13としては、架橋剤又は硬化剤としてのイソシアネートと、ポリオールとを混合する2液硬化タイプの材料により構成されることが好ましい。
(メタ)アクリル−ウレタン共重合体樹脂としては、例えばアクリル/ウレタン(ポリエステルウレタン)ブロック共重合系樹脂が好ましい。硬化剤としては、上記の各種イソシアネートが用いられる。アクリル/ウレタン(ポリエステルウレタン)ブロック共重合系樹脂は所望により、アクリル/ウレタン比(質量比)を好ましくは(9/1)〜(1/9)、より好ましくは(8/2)〜(2/8)の範囲で調整し、種々の加飾シートに用いることができるので、プライマー組成物に用いられる樹脂として特に好ましい。
また、プライマー層14には、必要に応じて、公知の耐候性改善剤、接着性向上剤、レベリング剤、チクソ性付与剤、ブロッキング防止剤、可塑剤、消泡剤、充填剤、溶剤、着色剤を添加してもよい。
本発明においては、三次元成形性等の観点から、調製された塗布液を絵柄層12又はプライマー層13の表面に、硬化後の厚さが1〜1000μmになるように、グラビアコート、バーコート、ロールコート、リバースロールコート、コンマコート等の公知の方式、好ましくはグラビアコートにより塗布し、未硬化樹脂層を形成させる。
なお、電子線の照射においては、加速電圧が高いほど透過能力が増加するため、基材11として電子線により劣化する基材を使用する場合には、電子線の透過深さと樹脂層の厚さが実質的に等しくなるように、加速電圧を選定することにより、基材11への余分の電子線の照射を抑制することができ、過剰電子線による基材の劣化を最小限にとどめることができる。
また、照射線量は、樹脂層の架橋密度が飽和する量が好ましく、通常5〜300kGy(0.5〜30Mrad)、好ましくは10〜50kGy(1〜5Mrad)の範囲で選定される。
更に、電子線源としては、特に制限はなく、例えばコックロフトワルトン型、バンデグラフト型、共振変圧器型、絶縁コア変圧器型、又は直線型、ダイナミトロン型、高周波型等の各種電子線加速器を用いることができる。
また、表面保護層14の硬化後の厚さをより好ましくは1〜50μm、更に好ましくは1〜30μmとすることにより、三次元成形性が向上し、自動車内装用途等の複雑な3次元形状への高い追従性を得ることができる。従って、本発明の加飾シートにおいて、硬質な電離放射線硬化性樹脂を配合しても優れた三次元成形性を発現させることができ、三次元成形性を損なうことなく、塗膜を硬くすることができるため、加工や実用面で好ましい優れた耐傷付き性を持たせることができる。
本発明の加飾シートは、表面保護層14の厚さを従来のものより厚くしても、十分に高い三次元成形性が得られることから、特に表面保護層に高い膜厚を要求される部材、例えば車両外装部品等の加飾シートとしても有用である。
プライマー層13や接着層は、グラビアコート、グラビアリバースコート、グラビアオフセットコート、スピンナーコート、ロールコート、リバースロールコート、キスコート、ホイラーコート、ディップコート、シルクスクリーンによるベタコート、ワイヤーバーコート、フローコート、コンマコート、かけ流しコート、刷毛塗り、スプレーコート等の通常の塗布方法や転写コーティング法により形成される。転写コーティング法は、一旦、薄いシート(フィルム基材)にプライマー層13や接着層の塗膜を形成し、しかる後に加飾シート10中の対象となる層表面に被覆する方法である。
プライマー層13の厚さは0.1〜10μm程度であることが好ましい。0.1μm以上であると、表面保護層の割れ、破断、白化等を防ぐ効果を十分に発揮させることができる。一方、プライマー層の厚さが10μm以下であれば、プライマー層を塗布した際、塗膜の乾燥、硬化が安定であるので三次元成形性が変動することが無く好ましい。以上の点からプライマー層の厚さは1〜10μmであることがより好ましい。接着層の厚さも同様に0.1〜10μm程度であることが好ましい。
インサート成形法では、真空成形工程において、本発明の加飾シートを真空成形型により予め成形品表面形状に真空成形(オフライン予備成形)し、次いで必要に応じて余分な部分をトリミングして成形シートを得る。
前記成形シートを射出成形型に挿入し、射出成形型を型締めし、流動状態の樹脂を型内に射出し、固化させて、射出成形と同時に樹脂成形物の外表面に加飾シートを一体化させ、加飾樹脂成形品を製造する。
なお、射出成形同時加飾法では、射出樹脂による熱圧を加飾シートが受けるため、平板に近く、加飾シートの絞りが小さい場合には、加飾シートは予熱してもしなくてもよい。
なお、ここで用いる射出樹脂としてはインサート成形法で説明したものと同様のものを用いることができる。
<評価方法>
(1)三次元成形性(真空成形)
各実施例及び比較例で得た加飾シートについて以下に示す方法で真空成形を行い、成形後の外観にて評価した。評価基準は以下のとおりである。
◎;表面保護層に塗膜割れや白化が全く見られず、良好に型の形状に追従した。
○;三次元形状部又は最大延伸部の一部に微細な塗膜割れ又は白化が認められたが実用
上問題なし。
△;三次元形状部又は最大延伸部の一部に軽微な塗膜割れ又は白化が発生した。
×;型の形状に追従できずに表面保護層に塗膜割れや白化が見られた。
(真空成形)
加飾シートを赤外線ヒーターで160℃に加熱し、軟化させる。次いで、真空成形用型を用いて真空成形を行い(最大延伸倍率150%)、型の内部形状に成形する。シートを冷却後、型より加飾シートを離型する。
#0000スチールウールを用いて荷重1.5kgfで5回往復後の試験片の外観を評価した。評価基準は以下のとおりである。
◎;傷付きがなかった。
○;表面に微細な傷が認められたが、塗膜の削れや白化はなかった。
△;表面に軽微な傷があった。
×;表面に著しい傷があった。
加飾シートの表面にエタノールを滴下し、滴下部分を時計皿で被覆した。次いで室温(25℃)で1時間静置した後、時計皿を外して当該滴下部分を評価した。評価基準は以下のとおりである。
○;塗膜に著しい変化はない。
×;塗膜の膨潤又は剥離があった。
東ソー(株)製高速GPC装置を用いた。用いたカラムは東ソー(株)製、商品名「TSKgel αM」であり、溶媒はN−メチル−2−ピロリジノン(NMP)を用い、カラム温度40℃、流速0.5cc/minで測定を行なった。尚、本発明における重量平均分子量はポリスチレン換算を行った。
基材としてABS樹脂フィルム(曲げ弾性率;2000MPa、厚さ;400μm)を用い、該フィルムの表面に、アクリル系樹脂組成物を用いグラビア印刷により木目柄の絵柄層を形成した。次いで、絵柄層の表面にアクリルポリオール及びヘキサメチレンジイソシアネート(ヘキサメチレンジイソシアネートは、NCO当量がアクリルポリオールのOH当量と同量になるように配合した。)を含む組成物をプライマー層としてグラビアコートにより塗布した。プライマー層の厚さは3μmであった。
次に、プライマー層の表面に、表1に示す組成の電子線硬化性樹脂組成物を樹脂組成物の硬化後の厚さ(μm)が表1に示す値となるようにグラビアコートにより塗布した。この未硬化樹脂層に加速電圧165kV、照射線量50kGy(5Mrad)の電子線を照射して、電子線硬化性樹脂組成物を硬化させて、14種類の加飾シートを得た。
該加飾シートについて上記方法にて評価した。評価結果を表1に示す。
2官能のポリカーボネート骨格を有するウレタンアクリレート、
重量平均分子量:8,000
<組成>
≪ポリカーボネート骨格を有するポリオール≫
以下の成分を重合してなるポリオール
ジオール化合物(X) :1,4−ブタンジオール
カルボニル成分となる化合物(Z):炭酸ジエチル(ジエチルカーボネート)
≪有機ポリイソシアネート化合物≫
ヘキサメチレンジイソシアネート
≪ヒドロキシ(メタ)アクリレート≫
2−ヒドロキシエチルメタクリレート
[電子線硬化性樹脂組成物II]
6官能のポリカーボネート骨格を有するウレタンアクリレート
重量平均分子量:7,000
<組成>
≪ポリカーボネート骨格を有するポリオール≫
以下の成分を重合してなるポリオール
ジオール化合物(X) :1,6−ヘキサンジオール
カルボニル成分となる化合物(Z):炭酸ジメチル(ジメチルカーボネート)
≪有機ポリイソシアネート化合物≫
ヘキサメチレンジイソシアネート
≪ヒドロキシ(メタ)アクリレート≫
2−ヒドロキシエチルメタクリレート
[電子線硬化性樹脂組成物III]
6官能のウレタンアクリレートオリゴマー
重量平均分子量:6,000
[電子線硬化性樹脂組成物IV]
6官能シリコン変性ウレタンアクリレート
重量平均分子量:6,000
[電子線硬化性樹脂組成物V]
2官能ウレタンアクリレート
重量平均分子量:10,000
[反応性シリコーン]
末端にメタクリレートを有するシリコーン
[シリコーンオイル(非反応性)]
末端がメチル基のシリコーン
11 基材
12 絵柄層
13 プライマー層
14 表面保護層
Claims (5)
- 基材上に少なくとも表面保護層を有する加飾シートであって、表面保護層が、少なくとも、ポリカーボネート骨格を有するウレタン(メタ)アクリレート(A)と、3官能以上である多官能(メタ)アクリレートオリゴマー(B)とを含有し、且つ該ポリカーボネート骨格を有するウレタン(メタ)アクリレート(A)と、該3官能以上である多官能(メタ)アクリレートオリゴマー(B)との質量比((A)/(B))が、98/2〜70/30である電離放射線硬化性樹脂組成物の硬化物からなることを特徴とする加飾シート。
- 前記基材層の上に、絵柄層を有することを特徴とする請求項1に記載の加飾シート。
- 前記ポリカーボネート骨格を有するウレタン(メタ)アクリレート(A)の重量平均分子量が、2,000を超えることを特徴とする請求項1又は2に記載の加飾シート。
- 前記3官能以上である多官能(メタ)アクリレートオリゴマー(B)がシリコーン変性ウレタン(メタ)アクリレートであることを特徴とする請求項1〜3のいずれかに記載の加飾シート。
- 請求項1〜4のいずれかに記載の加飾シートを用いてなる加飾樹脂成形品。
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