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JP6083233B2 - インモールド成形用転写フィルム、インモールド成形体の製造方法および成形体 - Google Patents

インモールド成形用転写フィルム、インモールド成形体の製造方法および成形体 Download PDF

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Description

本発明は、インモールド成形用転写フィルムに関し、特に耐熱性、耐久性、成形性、導電性に優れたインモールド成形用転写フィルムに関する。
「インモールド成形」とは、プラスチックやセラミック等の射出成形を行なう際に、金型内にデザインを施したフィルムを挟み込み、射出成形と同時に金型内でプラスチック等の表面に画像や写真などの転写を行なう技術のことである。「インモールド成形用転写フィルム」とは、インモールド成形技術に使用するもので、基材フィルムから転写層を剥離させ、被転写体(転写対象物)に転移させることで加飾、その他機能を付与する印刷フィルムのことである。インモールド成形用転写フィルムは、携帯電話端末やノートPC、デジタルカメラ等の筐体、その他家電製品や化粧品容器、さらには自動車の内装部品、外装部品の加飾および表面保護を目的に広く使用されている。
射出成形の金型内にフィルムをセットする同時成形加飾には、成形品にフィルム(残フィルム)が残らないインモールド転写と、成形品にフィルムが残るインモールドラミネーションの2つの工法がある。
その中でもインモールド転写は、成形、転写後に残フィルムを成形品から剥離するため、インモールドラミネーションで煩雑であったプリフォームやトリミング工程が不要であり、加飾・成形工程の自動化やスピードアップが図れる。また、生産性向上、コストダウンの効果も高く、スケールメリットが求められる大量生産品で強みを発揮する工法である。
インモールド成形用転写フィルムは、一般的に基材フィルム、離型層、トップコート層、印刷層、接着層から構成されており、射出成形後に離型層とトップコート層の界面で剥離される。そのため、成形品の最表面はトップコート層となり、耐久性、耐薬品性および成形性に優れた成形品を得るためにはトップコート層の役割が非常に重要となる。
従来より、耐久性、耐薬品性に優れた成形品を得る方法として、トップコート層には活性エネルギー線硬化性樹脂からなる層が用いられてきた。
インモールド成形用転写フィルムの製造法としては、フィルム作成時に活性エネルギー線を照射して活性エネルギー線硬化性樹脂を架橋硬化(プレキュア)させる方法があるが、成形時、被転写体へのトップコート層の追従性が悪く簡単にクラックが発生しやすい。前記クラックの発生を防ぐため、フィルム作成時には活性エネルギー線を照射せず、トップコート層を被転写体へ転写した後に最表面のトップコート層に活性エネルギー線を照射して、活性エネルギー線硬化性樹脂を架橋硬化(アフターキュア)させる方法が広く採用されている。しかし、前記方法では以下に述べる様な問題があった。
フィルムを製造する際、熱乾燥工程のみでは活性エネルギー線硬化性樹脂の流動性や粘着性が残り、ロール・ツー・ロール方式での製造時、ガイドロールに樹脂が転移したり、巻き取り部でブロッキングが発生する等の問題があった。
また、射出成形時、成形用樹脂等を金型へ射出させる際、金型注入部(ゲート部分)付近のトップコート層もしくは印刷層等が射出される樹脂によって流れ出す現象(ゲート流れ)も発生することがあった。
さらには、金型の形状によっては、トップコート層の耐久性不足により、深絞り部への追従性が得られず、クラックが発生することもあった。
また、インモールド成形用転写フィルムに導電性が必要な場合には、例えばITO(酸化インジウムスズ)層をさらに積層する場合がある。しかし、金型の形状によっては、その金型にITO層を有するインモールド成形用転写フィルムを挟み込んでインモールド成型すると、ITO層が破断し導電性が失われる、という問題もあった。
特開平2−261614号公報 特許第3233595号公報 特許第4683392号公報
本発明は、上記従来の問題点を解決し、耐熱性、耐久性、成形性に優れ、ゲート流れの発生を抑制し、導電性を維持できるインモールド成形用転写フィルムを提供することを課題とする。
本発明者らは、上記課題を解決するために鋭意検討を進めた結果、トップコート層に活性エネルギー線硬化性樹脂と熱硬化性樹脂を混在させ、さらに熱乾燥工程で熱硬化性樹脂による架橋を施すことで、トップコート層内に3次元網目構造が形成され、活性エネルギー線硬化前であっても耐溶剤性、耐熱性、耐久性、耐ブロッキング性に優れた転写フィルムが得られることを見出した。
さらに、耐熱層としてアンカー層を設けた場合、前記トップコート層に含まれる熱硬化性樹脂を前記アンカー層にも加え、硬化させることで、トップコート層/アンカー層の密着性を向上させることも見出した。
さらに、転写後の成形体に活性エネルギー線を照射してトップコート層を架橋硬化させることで、相互侵入高分子網目構造(IPN構造)を形成し、最終的に耐熱性、耐久性に優れた成形体(成形品)も得られることを見出した。
さらに、特定の材料を含有した導電体層を積層させることで、フィルムの伸張に関わらず導電性を維持できることを見出し、本発明を完成させた。
本発明の第1の態様に係るインモールド成形用転写フィルムは、例えば図1(a)に示すように、インモールド成形において転写対象物に転写される転写層であって、転写後に活性エネルギー線を照射することにより硬化する転写層11と:フィルム状の基材L0とを備え;転写層11は、基材L0上に積層された、インモールド成形後に成形体の表面に配置されるトップコート層L2と;トップコート層L2の基材L0側とは反対の側に積層された導電体層L4であって、トップコート層L2上に積層された導電体層L4を有し;トップコート層L2は、活性エネルギー線硬化性樹脂と熱硬化性樹脂を含む混合組成で構成され、導電体層L4は、可撓性を有する金属、カーボン、導電性ポリマーからなる群から選ばれた少なくとも1種で形成される。
なお、「トップコート層」とは、インモールド成形後に成形体の表面に配置される層をいう。「(xxx層)上に積層され」とは、直接xxx層に積層される場合に限られず、間接的に積層される場合も含む。間に別の層を挟むことなく直接積層される層については、「(xxx層)に直接積層され」と記載する。例えば、「トップコート層上に積層される層」は、直接トップコート層に直接積層される層に限られず、間接的に積層される(他の層を介して積層される)層も含む。トップコート層は、典型的には最表面に配置される層であるが、それに限らず、さらにトップコート層の表面側に例えば別の保護層が配置されてもよい。
このように構成すると、トップコート層は、活性エネルギー線硬化性樹脂と熱硬化性樹脂をそれぞれ含む。そのため、フィルムの製造工程での乾燥等により加熱されると、トップコート層中に含まれる熱硬化性樹脂が硬化し、活性エネルギー線硬化性樹脂を硬化させる前であっても、トップコート層は、耐溶剤性、耐熱性、耐久性、耐ブロッキング性を有することができ、フィルムの成形性が向上する。
さらに、可撓性を有する金属、カーボン、導電性ポリマーからなる群から選ばれた少なくとも1種で形成される導電体層を有するため、インモールド成形において金型への追従性が向上し、導電体層は導電性を維持することができる。
本発明の第2の態様に係るインモールド成形用転写フィルムは、上記本発明の第1の態様に係るインモールド成形用転写フィルムにおいて、例えば図1(a)に示すように、転写層11が、転写前の加熱によりトップコート層L2に含まれる熱硬化性樹脂が硬化した層である。
このように構成すると、トップコート層は、硬化した熱硬化性樹脂を含有する。その結果、インモールド成形において、トップコート層を射出成形時にゲート流れが発生しない程度の硬度とすることができる。一方で、活性エネルギー線の照射は転写後なので、トップコート層は、射出成形時に金型に追従するようなノビ(軟度)を有する。このように、トップコート層の活性エネルギー線硬化性樹脂と熱硬化性樹脂を硬化させる時期をずらすことにより、トップコート層の硬度を調節することができる。すなわち、トップコート層積層時には熱硬化性樹脂を硬化させ、トップコート層にある程度の硬度や耐熱性を持たせる。これにより、射出成形時のトップコート層のゲート流れを回避する。一方でトップコート層は、硬化前の活性エネルギー線硬化性樹脂を含有するため、射出成形時のクラックの発生を抑制することができる。インモールド成形後には、活性エネルギー線照射により活性エネルギー線硬化性樹脂を硬化させ、トップコート層の硬度をさらに向上させる。
本発明の第3の態様に係るインモールド成形用転写フィルムは、上記本発明の第1の態様または第2の態様に係るインモールド成形用転写フィルムにおいて、前記熱硬化性樹脂が、エポキシ系樹脂、メラミン系樹脂、ウレタン系樹脂の少なくとも1種を含む。
このように構成すると、トップコート層の耐熱性、密着性および加工適性等をさらに向上させることが可能となる。
エポキシ系樹脂は耐熱性、接着性、耐薬品性、メラミン系樹脂は耐熱性、硬度、透明性、ウレタン系樹脂は接着性、低温硬化性に優れており、適宜選択して使用することができる。
本発明の第4の態様に係るインモールド成形用転写フィルムは、上記本発明の第1の態様〜第3の態様のいずれか1の態様に係るインモールド成形用転写フィルムにおいて、例えば図1に示すように、トップコート層が、表面改質成分を含む(図1(a))、または、前記成形体の表面となる面に表面改質層L2a(図1(b))を有する。
このように構成すると、トップコート層は、表面改質成分を含む、または、トップコート層の表面となる面側に表面改質層を有する。そのため、トップコート層自体の耐久性等をより向上させることができる。なお、トップコート層に持たせたい表面改質機能により、表面改質成分、または表面改質層を構成する化合物を適宜選択すればよい。
本発明の第5の態様に係るインモールド成形用転写フィルムは、上記本発明の第4の態様に係るインモールド成形用転写フィルムにおいて、前記表面改質成分、または、前記表面改質層が、シリコーン化合物、フッ素化合物およびフルオロシルセスキオキサンを含有する化合物から選ばれる少なくとも1種を含む。
このように構成すると、シリコーン化合物、フッ素化合物、フルオロシルセスキオキサンを含有する化合物の撥水・撥油効果により、トップコート層に防汚機能を付与もしくは向上させることができる。
本発明の第6の態様に係るインモールド成形用転写フィルムは、上記本発明の第1の態様〜第5の態様のいずれか1の態様に係るインモールド成形用転写フィルムにおいて、例えば図1(a)に示すように、転写層11が、トップコート層L2と導電体層L4との間であって、トップコート層に直接積層され、トップコート層L2と他の層との密着性を高める、硬化した熱硬化性樹脂を含有するアンカー層L3を有し;トップコート層L2とアンカー層L3に含まれる熱硬化性樹脂は、少なくとも1種類が同一の種類である。
このように構成すると、インモールド成形用転写フィルムは、硬化した熱硬化性樹脂を含有するアンカー層を有する。アンカー層は耐熱性を有し、インモールド成形の射出成形時にゲート流れが生じるのを抑制することができる。また、アンカー層を有することにより、さらにトップコート層上に層を積層する場合に、トップコート層と当該層との密着性を向上させることができる。特に、アンカー層とトップコート層が、それぞれ同一の熱硬化性樹脂を含有する場合、トップコート層とアンカー層の密着性を向上させることができる。
本発明の第7の態様に係るインモールド成形用転写フィルムは、上記本発明の第1の態様〜第6の態様のいずれか1の態様に係るインモールド成形用転写フィルムにおいて、例えば図1(a)に示すように、転写層11が、さらにアンカー層L3上または導電体層L4上に積層された印刷層L5を有する。
このように構成すると、インモールド成形における転写層は、印刷層を有する。そのため、印刷層を用いて、射出成形される樹脂に様々なデザイン等を施すことができる。
本発明の第8の態様に係るインモールド成形用転写フィルムは、上記本発明の第1の態様〜第7の態様のいずれか1の態様に係るインモールド成形用転写フィルムにおいて、例えば図1(a)に示すように、転写層11が、さらに前記インモールド成形において射出されるインモールド成形用の樹脂と密着する接着層L6を有する。
このように構成すると、インモールド成形における転写層は、接着層を有する。そのため、接着層により、転写層と射出成形される樹脂との密着性を高めることができる。
本発明の第9の態様に係るインモールド成形体の製造方法は、例えば図3に示すように、本発明の第1の態様〜第8の態様のいずれか1の態様に係るインモールド成形用転写フィルムを基材L0側が金型側になるように、前記金型に重ねて配置する工程と;前記インモールド成形用転写フィルムにインモールド成形用の樹脂を射出する工程とを備える。
このように構成すると、トップコート層は、活性エネルギー線硬化性樹脂と熱硬化性樹脂を含有する。そのため、配置する工程および射出する工程の前に熱硬化性樹脂を硬化させておくことにより、トップコート層の硬度および耐熱性を向上させることができ、射出する工程の際に生じるゲート流れを抑制することができる。さらにアンカー層を有する場合、アンカー層も熱硬化性樹脂を含有する。そのため、アンカー層も耐熱性を有し、射出する工程の際に生じるゲート流れを抑制することができる。
さらに、インモールド成形用転写フィルムを金型に重ねて配置する工程の際に、導電体層は金型へ追従し、導電体層が導電性を消失することがない。
本発明の第10の態様に係る成形体は、本発明の第1の態様〜第8の態様のいずれか1の態様に係るインモールド成形用転写フィルムの転写層11と;転写層11が転写された転写対象物とを備える。
このように構成すると、成形体は、耐熱性、耐久性、成形性、および導電性を有することができる。
本発明のインモールド成形用転写フィルムは、トップコート層が活性エネルギー線硬化性樹脂と熱硬化性樹脂を含有するため耐熱性、耐久性、成形性に優れ、ゲート流れの発生を抑制することができる。さらに、金型の形状に容易に追従する導電体層により、インモールド成形後においても導電性を維持することができる。
インモールド成形用転写フィルムの層構成を示す図である。(a)は、トップコート層L2が表面改質成分を含有する/しない場合であり、(b)は、トップコート層L2’が表面改質層L2aを有する場合である。 インモールド成形用転写フィルムおよび成形体の製造方法を示すフロー図である。 インモールド成形用転写フィルムの使用例を示す図である。 実施例1、2、比較例1、2の層構成を示す図である。 実施例3、比較例3、4の層構成を示す図である。 実施例4、5の層構成を示す図である。
以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。なお、各図において互いに同一または相当する部分には同一あるいは類似の符号を付し、重複した説明は省略する。また、本発明は、以下の実施の形態に制限されるものではない。
[インモールド成形用転写フィルム]
図1(a)を参照して、本発明の第1の実施の形態に係るインモールド成形用転写フィルムF10(単に転写フィルムと呼ぶことがある)について説明する。なお、図1(a)は多層に構成されたインモールド成形用転写フィルムF10の層構成を説明するものであり、各層の厚みは誇張されている。インモールド成形用転写フィルムF10は、基材としてのフィルム状の基材L0、離型層L1、トップコート層L2、アンカー層L3、導電体層L4、さらに印刷層L5と接着層L6を備える。
インモールド成形では、接着層L6の一方の面側(図1(a)では接着層L6の上側、接着層L6に対して印刷層の反対側)に樹脂等が射出成形される。図3に示すように、樹脂等の射出成形後、インモールド成形用転写フィルムF10は、離型層L1とトップコート層L2の境界面で分離される。転写層11(トップコート層L2/アンカー層L3/導電体層L4/印刷層L5/接着層L6)は、樹脂に転写され、残フィルム12(基材L0/離型層L1)は、分離され残される。
[基材L0]
基材L0は、インモールド成形用転写フィルムF10製造時の支持体として機能する。基材L0には、フィルム状の高分子樹脂として各種のプラスチックフィルムを用いることができる。プラスチックフィルムの材料としては、例えば、ポリエステル系樹脂、アセテート系樹脂、ポリエーテルスルホン系樹脂、ポリカーボネート系樹脂、ポリアミド系樹脂、ポリイミド系樹脂、ポリオレフィン系樹脂、(メタ)アクリル系樹脂、ポリ塩化ビニル系樹脂、ポリ塩化ビニリデン系樹脂、ポリスチレン系樹脂、ポリビニルアルコール系樹脂、ポリアリレート系樹脂、ポリフェニレンサルファイド系樹脂、環状ポリオレフィン系樹脂等の樹脂が挙げられる。具体的には、ポリエチレンテレフタレート(PET)、ポリエチレンナフタレート、トリアセチルセルロース、ポリエーテルスルホン、ポリカーボネート、ポリアリレート、ポリエーテルエーテルケトン等が好ましい。なお、ポリエチレンテレフタレート(PET)およびポリエチレンナフタレートは、機械的強度、寸法安定性、耐熱性、耐薬品性、光学特性等、およびフィルム表面の平滑性やハンドリング性に優れているためより好ましい。ポリカーボネートは、透明性、耐衝撃性、耐熱性、寸法安定性、燃焼性に優れているためより好ましい。価格・入手の容易さをも考慮すると、ポリエチレンテレフタレート(PET)が特に好ましい。
基材L0の膜厚は、10〜100μmが好ましく、さらに好ましくは25〜50μmである。基材L0の膜厚が10μm以上であると基材の機械的強度を維持でき、インモールド成形用転写フィルムF10の各層の形成がし易い。また、膜厚が100μm以下であると、インモールド成形用転写フィルムF10の柔軟性を保つことができ、インモールド成形(特に金型への追従)に適する。
[離型層L1]
離型層L1は、基材L0から転写層11(トップコート層L2等)を剥離しやすくするための層である。なお、基材L0が離型性能を有する場合は、離型層L1を省略することができる。離型層L1の材料としては、例えば、メラミン系樹脂、ポリオレフィン系樹脂、エポキシ系樹脂、アミノアルキド樹脂、シリコーン樹脂、フッ素樹脂、アクリル系樹脂、パラフィン樹脂、尿素樹脂、繊維系樹脂等が挙げられる。転写層11との剥離安定性、転写層11への移行性を考慮した場合、メチル化メラミン樹脂、ブチル化メラミン樹脂、メチルエーテル化メラミン樹脂、ブチルエーテル化メラミン樹脂、メチルブチル混合エーテル化メラミン樹脂等のメラミン系樹脂、ポリエチレンやポリプロピレン等のポリオレフィン系樹脂がより好ましい。
離型層L1の膜厚は、0.01〜5μmが好ましく、さらに好ましくは0.5〜3μmである。離型層L1の膜厚が0.01μm以上であると、基材L0上に安定した離型性能を付与できる。また、膜厚が5μm以下であると、トップコート層L2への移行もしくはトップコート層L2の離型層L1への残留を防ぐことができる。
離型層L1は、基材L0上に前記樹脂を主成分とする塗布液を塗布し、得られた塗膜を加熱し、乾燥および硬化させることで積層される。
塗布液は、前記樹脂および必要に応じて各種添加剤や溶媒を混合することにより得られる。塗布液中の樹脂成分の濃度は、例えば、ウェットコーティング法等の積層方法に応じた粘度に調整して適切に選択することができる。前記濃度は、例えば、5〜80重量%が好ましく、より好ましくは、10〜60重量%の範囲である。溶媒としては、例えば、メチルイソブチルケトン、メチルエチルケトン、酢酸ブチル、酢酸エチル、トルエン、キシレン、ブタノール、エチレングリコールモノエチルアセテート等を用いることができる。
なお、硬化性樹脂は、塗布液として用いることから、硬化前が液状であることが好ましい。
積層には、塗布液を均一にコーティングするウェットコーティング法を用いることが好ましい。ウェットコーティング法としては、グラビアコート法やダイコート法等を用いることができる。グラビアコート法は、表面に凸凹の彫刻加工が施されたグラビアロールを塗布液に浸し、グラビアロール表面の凸凹部に付着した塗布液をドクターブレードで掻き落とし凹部に液を貯めることで正確に計量し、基材に転移させる方式である。グラビアコート法により、低粘度の液を薄くコーティングすることができる。ダイコート法は、ダイと呼ばれる塗布用ヘッドから液を加圧して押出しながらコーティングする方式である。ダイコート法により、高精度なコーティングが可能となる。さらに、塗布時に液が外気にさらされないため、乾きによる塗布液の濃度変化などが起こりにくい。その他のウェットコーティング法としては、スピンコート法、バーコート法、リバースコート法、ロールコート法、スリットコート法、ディッピング法、スプレーコート法、キスコート法、リバースキスコート法、エアーナイフコート法、カーテンコート法、ロッドコート法などを挙げることができる。積層は、これらの方法から必要とする膜厚に応じて適宜選択することができる。
さらに、ウェットコーティング法を用いることにより、毎分数十メートルのライン速度(例えば約20m/分)で積層できるため、大量に製造でき、生産効率を上げることができる。
加熱により熱硬化性樹脂を硬化させる場合は、例えば、通常、80〜160℃、好ましくは120〜150℃の加熱温度で加熱すればよい。このとき、オーブンを用いた場合には、10〜120秒間加熱すればよい。
[トップコート層L2]
トップコート層L2は、インモールド成形後の成形体の表面に配置される層であり、表面保護層として機能する。トップコート層L2は、活性エネルギー線硬化性樹脂と熱硬化性樹脂をそれぞれ含んで構成される。なお、トップコート層L2の離型層L1側に別の保護層(不図示)を設けてもよい。トップコート層L2を別の保護層で保護することができる。
本明細書において、活性エネルギー線とは、活性種を発生する化合物を分解して活性種を発生させることのできるエネルギー線をいう。このような活性エネルギー線としては、可視光、紫外線、赤外線、X線、α線、β線、γ線、電子線などの光エネルギー線が挙げられる。
活性エネルギー線硬化性樹脂として好ましい例は、(メタ)アクリレートモノマー、不飽和ポリエステル樹脂、ポリエステル(メタ)アクリレート樹脂、エポキシ(メタ)アクリレート樹脂、ウレタン(メタ)アクリレート樹脂などのラジカル重合が可能な不飽和結合を有する樹脂を挙げることができる。これらの樹脂を単独で用いてもよいし、複数の樹脂を組み合わせて用いてもよい。
前記(メタ)アクリレートモノマーとしては、多価アルコールにα,β−不飽和カルボン酸を反応させて得られる化合物が挙げられる。例えば、ポリアルキレングリコールジ(メタ)アクリレート、エチレングリコール(メタ)アクリレート、プロピレングリコール(メタ)アクリレート、ポリエチレンポリトリメチロールプロパンジ(メタ)アクリレート、トリメチロールプロパントリ(メタ)アクリレート、トリメチロールプロパンエトキシトリ(メタ)アクリレート、トリメチロールプロパンジエトキシトリ(メタ)アクリレート、トリメチロールプロパントリエトキシトリ(メタ)アクリレート、トリメチロールプロパンテトラエトキシトリ(メタ)アクリレート、トリメチロールプロパンペンタエトキシトリ(メタ)アクリレート、テトラメチロールメタンテトラ(メタ)アクリレート、テトラメチロールプロパンテトラ(メタ)アクリレート、ペンタエリスリトールトリ(メタ)アクリレート、ペンタエリスリトールテトラ(メタ)アクリレート、ペンタエリスリトールペンタ(メタ)アクリレート、ジペンタエリスリトールペンタ(メタ)アクリレート、ジペンタエリスリトールヘキサ(メタ)アクリレート、環状構造有する(メタ)アクリレートなどが挙げられる。環状構造有する(メタ)アクリレートの具体例には、ジシクロペンタニル(メタ)アクリレート、ジシクロペンテニル(メタ)アクリレート、ジシクロペンテニロキシエチル(メタ)アクリレート、イソボルニル(メタ)アクリレート、トリシクロデカンジメタノールジ(メタ)アクリレート、テルペン骨格を有するモノおよびジ(メタ)アクリレートや、それぞれのエチレングリコールもしくはプロピレングリコールで変性した(メタ)アクリレートなどの光重合性モノマーなどが挙げられる。
前記不飽和ポリエステル樹脂としては、多価アルコールと不飽和多塩基酸(および必要に応じて飽和多塩基酸)とのエステル化反応による縮合生成物(不飽和ポリエステル)を、重合性モノマーに溶解したものが挙げられる。
前記不飽和ポリエステルとしては、無水マレイン酸などの不飽和酸とエチレングリコールなどのジオールとを重縮合させて製造できる。具体的にはフマル酸、マレイン酸、イタコン酸などの重合性不飽和結合を有する多塩基酸またはその無水物を酸成分とし、これとエチレングリコール、プロピレングリコール、ジエチレングリコール、ジプロピレングリコール、1,2−ブタンジオール、1,3−ブタンジオール、1,5−ペンタンジオール、1,6−ヘキサンジオール、2−メチル−1,3−プロパンジオール、2,2−ジメチル−1,3−プロパンジオール、シクロヘキサン−1,4−ジメタノール、ビスフェノールAのエチレンオキサイド付加物、ビスフェノールAのプロピレンオキサイド付加物などの多価アルコールをアルコール成分として反応させ、また、必要に応じてフタル酸、イソフタル酸、テレフタル酸、テトラヒドロフタル酸、アジピン酸、セバシン酸などの重合性不飽和結合を有していない多塩基酸またはその無水物も酸成分として加えて製造されるものが挙げられる。
前記ポリエステル(メタ)アクリレート樹脂としては、(1)飽和多塩基酸および/または不飽和多塩基酸と多価アルコールから得られる末端カルボキシル基のポリエステルにα,β−不飽和カルボン酸エステル基を含有するエポキシ化合物を反応して得られる(メタ)アクリレート、(2)飽和多塩基酸および/または不飽和多塩基酸と多価アルコールから得られる末端カルボキシル基のポリエステルに水酸基含有アクリレートを反応させて得られる(メタ)アクリレート、(3)飽和多塩基酸および/または不飽和多塩基酸と多価アルコールから得られる末端水酸基のポリエステルに(メタ)アクリル酸を反応して得られる(メタ)アクリレートが挙げられる。
ポリエステル(メタ)アクリレートの原料として用いられる飽和多塩基酸としては、例えばフタル酸、イソフタル酸、テレフタル酸、テトラヒドロフタル酸、アジピン酸、セバチン酸などの重合性不飽和結合を有していない多塩基酸またはその無水物とフマル酸、マレイン酸、イタコン酸などの重合性不飽和多塩基酸またはその無水物が挙げられる。さらに多価アルコール成分としては、前記不飽和ポリエステルと同様である。
本発明に使用できるエポキシ(メタ)アクリレート樹脂としては、グリシジル基(エポキシ基)を有する化合物と、アクリル酸などの重合性不飽和結合を有するカルボキシル化合物のカルボキシル基との開環反応により生成する重合性不飽和結合を持った化合物(ビニルエステル)を、重合性モノマーに溶解したものが挙げられる。
前記ビニルエステルとしては、公知の方法により製造されるものであり、エポキシ樹脂に不飽和一塩基酸、例えばアクリル酸またはメタクリル酸を反応させて得られるエポキシ(メタ)アクリレートが挙げられる。
また、各種エポキシ樹脂をビスフェノール(例えばA型)またはアジピン酸、セバシン酸、ダイマー酸(ハリダイマー270S:ハリマ化成(株))などの二塩基酸で反応させ、可撓性を付与してもよい。
原料としてのエポキシ樹脂としては、ビスフェノールAジグリシジルエーテルおよびその高分子量同族体、ノボラック型グリシジルエーテル類などが挙げられる。
前記ウレタン(メタ)アクリレート樹脂としては、例えば、ポリイソシアネートとポリヒドロキシ化合物あるいは多価アルコール類とを反応させた後、更に水酸基含有(メタ)アクリル化合物および必要に応じて水酸基含有アリルエーテル化合物を反応させることによって得ることができるラジカル重合性不飽和基含有オリゴマーが挙げられる。
前記ポリイソシアネートとしては、具体的には2,4−トリレンジイソシアネートおよびその異性体、ジフェニルメタンジイソシアネート、ヘキサメチレンジイソシアネート、水添キシリレンジイソシアネート、イソホロンジイソシアネート、キシリレンジイソシアネート、ジシクロヘキシルメタンジイソシアネート、ナフタリンジイソシアネート、トリフェニルメタントリイソシアネート、バーノックD−750、クリスボンNK(商品名:大日本インキ化学工業(株)製)、デスモジュールL(商品名:住友バイエルウレタン(株)製)、コロネートL(商品名:日本ポリウレタン工業(株)製)、タケネートD102(商品名:三井武田ケミカル(株)製)、イソネート143L(商品名:三菱化学(株)製)などが挙げられる。
前記ポリヒドロキシ化合物としては、ポリエステルポリオール、ポリエーテルポリオールなどが挙げられ、具体的にはグリセリン−エチレンオキシド付加物、グリセリン−プロピレンオキシド付加物、グリセリン−テトラヒドロフラン付加物、グリセリン−エチレンオキシド−プロピレンオキシド付加物、トリメチロールプロパン−エチレンオキシド付加物、トリメチロールプロパン−プロピレンオキシド付加物、トリメチロールプロパン−テトラヒドロフラン付加物、トリメチロールプロパン−エチレンオキシド−プロピレンオキシド付加物、ジペンタエリスリトール−エチレンオキシド付加物、ジペンタエリスリトール−プロピレンオキシド付加物、ジペンタエリスリトール−テトラヒドロフラン付加物、ジペンタエリスリトール−エチレンオキシド−プロピレンオキシド付加物などが挙げられる。
前記多価アルコール類としては、具体的には、エチレングリコール、ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、ポリエチレングリコール、プロピレングリコール、ジプロピレングリコール、ポリプロピレングリコール、2−メチル−1,3−プロパンジオール、1,3−ブタンジオール、ビスフェノールAとプロピレンオキシドまたはエチレンオキシドとの付加物、1,2,3,4−テトラヒドロキシブタン、グリセリン、トリメチロールプロパン、1,2−シクロヘキサングリコール、1,3−シクロヘキサングリコール、1,4−シクロヘキサングリコール、パラキシレングリコール、ビシクロヘキシル−4,4−ジオール、2,6−デカリングリコール、2,7−デカリングリコールなどが挙げられる。
前記水酸基含有(メタ)アクリル化合物としては、特に限定されるものではないが、水酸基含有(メタ)アクリル酸エステルが好ましく、具体的には、例えば、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、3−ヒドロキシブチル(メタ)アクリレート、ポリエチレングリコールモノ(メタ)アクリレート、ポリプロピレングリコールモノ(メタ)アクリレート、トリス(ヒドロキシエチル)イソシアヌル酸のジ(メタ)アクリレート、ペンタエリスリトールトリ(メタ)アクリレートなどが挙げられる。
熱硬化性樹脂としては、例えば、フェノール樹脂、アルキド樹脂、メラミン系樹脂、エポキシ系樹脂、尿素樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、ウレタン系樹脂、熱硬化性ポリイミドおよびシリコーン樹脂などが挙げられる。これらの樹脂を単独で用いてもよいし、複数の樹脂を組み合わせて用いてもよい。
具体的には、ビスフェノールA型エポキシ樹脂、ビスフェノールF型エポキシ樹脂、多官能エポキシ樹脂、可撓性エポキシ樹脂、臭素化エポキシ樹脂、グリシジルエステル型エポキシ樹脂、高分子型エポキシ樹脂、ビフェニル型エポキシ樹脂等のエポキシ系樹脂、メチル化メラミン樹脂、ブチル化メラミン樹脂、メチルエーテル化メラミン樹脂、ブチルエーテル化メラミン樹脂、メチルブチル混合エーテル化メラミン樹脂等のメラミン系樹脂、イソシアネート基を2個以上持ったポリイソシアネート化合物(O=C=N-R-N=C=O)と、水酸基を2個以上持ったポリオール化合物(HO-R'-OH)、ポリアミン(H2N-R"-NH2)、または水などの活性水素(-NH2,-NH,-CONH-など)を持った化合物などとの反応により得ることができるウレタン系樹脂等が加工適性上好ましい。
エポキシ系樹脂は耐熱性、接着性、耐薬品性、メラミン系樹脂は耐熱性、硬度、透明性、ウレタン系樹脂は接着性、低温硬化性に優れており、適宜選択して使用することができる。
活性エネルギー線硬化性樹脂は、活性エネルギー線源により、好ましくは紫外線(UV)または電子線等を照射して硬化させることができる。
活性エネルギー線硬化性樹脂にUV照射させて用いる場合を説明する。活性エネルギー線硬化性樹脂は、光重合開始剤の存在下でUVを照射して重合させることにより硬化するものが好ましい。光重合開始剤としては、例えば、各種のベンゾイン誘導体、ベンゾフェノン誘導体、フェニルケトン誘導体、オニウム塩光開始剤、有機金属光開始剤、金属塩カチオン光開始剤、光分解性オルガノシラン、潜在性スルホン酸、酸化ホスフィンなどが挙げられる。光重合開始剤の添加量は、活性エネルギー線硬化性樹脂100重量部に対して、1〜5重量部とすることが好ましい。
熱硬化性樹脂は、所望の硬化温度(80〜160℃)、時間(30〜180秒)で迅速硬化させる必要がある。樹脂の種類に応じて、硬化反応開始剤や硬化反応促進剤を用いてもよい。例えば、エポキシ系樹脂の場合、脂肪族アミンや芳香族アミンのアミン類、ポリアミド樹脂、3級アミンおよび2級アミン、イミダゾール類、ポリメルカプタン、酸無水物類、ルイス酸錯体、メラミン系樹脂の場合、スルホン酸系触媒、ウレタン系樹脂の場合、有機金属系ウレタン化触媒と3級アミン系ウレタン化触媒等を挙げることができる。
活性エネルギー線硬化性樹脂と熱硬化性樹脂の混合比は重量比で80:20から30:70の比率が好ましい。熱硬化性樹脂が20重量%以上であれば、耐熱性、耐溶剤性を発揮させることが可能となり、熱硬化性樹脂が70重量%以下であれば、インモールド成形(特に金型への追従)に適する。
トップコート層L2の膜厚は、0.1〜50μmが好ましく、さらに好ましくは1〜20μmである。トップコート層L2の膜厚が0.1μm以上であると、熱硬化性樹脂の架橋構造が形成されやすくなるため、耐久性や耐薬品性の低下が起こりにくい。また、膜厚が50μm以下であると、溶媒乾燥時の残存溶媒量が多くなり、硬化後の塗膜の硬度や耐久性が不十分となることを回避できる。
トップコート層L2は、離型層L1上に前記樹脂を主成分とする塗布液を塗布し、得られた塗膜を加熱し、乾燥および硬化させることで積層される。塗布液は、前記樹脂以外に必要に応じて、ワックス、シリカ、可塑剤、レベリング剤、界面活性剤、分散剤、消泡剤等の各種添加剤や溶媒を混合させることができる。積層には、塗布液を均一にコーティングするウェットコーティング法を用いることが好ましい。
トップコート層L2の形成では、加熱により熱硬化性樹脂を硬化させる条件を用いればよい。例えば、通常、80〜160℃、好ましくは120〜150℃の加熱温度で加熱すればよい。このとき、オーブンを用いた場合には、30〜180秒間加熱すればよい。加熱温度が低い場合や、加熱時間が短い場合は溶媒が残存し、熱硬化性樹脂の架橋硬化が不十分の可能性がある。また、加熱温度が高い場合や、加熱時間が長い場合は基材フィルムに熱ウェーブが発生する。樹脂の種類、混合比率に応じて適宜、適正な加工条件を選定することが好ましい。
トップコート層には、表面改質機能を持たせてもよい。例えば、シリコーン化合物、フッ素化合物、フルオロシルセスキオキサンを含有する化合物等の表面改質剤を用いて撥水・撥油機能や防汚機能を付与してもよい。有機系、無機系の低屈折率材料、高屈折材料を用いた低反射処理(AR処理)を施して、反射防止機能を付与してもよい。また、有機・無機粒子等を含有する防眩処理剤を用いて、防眩機能を付与してもよい。撥水・撥油性をさらに調整し、指紋の付着抑制・防止機能等を付与してもよい。トップコート層の表面改質は、図1(a)に示すように、トップコート層L2の塗布液に表面改質機能を発現する化合物を添加してトップコート層L2を形成することにより行なうことができる。または、図1(b)に示すように、表面改質機能を発現する化合物を含む表面改質層L2aを形成して、表面改質層L2aを有するトップコート層L2’を形成してもよい。表面改質機能を発現する化合物(樹脂等)は、要求する機能に合わせて適宜選択することが好ましい。
表面改質層を有するトップコート層L2’を形成する場合は、まず、表面改質機能を発現する化合物を主成分とする塗布液を調製し、離型層L1上に塗布し、得られた塗膜を必要に応じて加熱・乾燥し、硬化させる(L2aの形成)。続いて、トップコート層L2の塗布液を表面改質層L2a上に塗布し、得られた塗膜を加熱・乾燥し、硬化させる(L2bの形成)。このようにすると、転写時にインモールド成形用転写フィルムから基材L0と離型層L1が剥離して除去されるので、表面側に表面改質層L2aを有するトップコート層L2’を形成することができる。
トップコート層に表面改質機能として防汚機能を付与する場合、汚れの付着を低減させる防汚剤を用いる方法がある。防汚剤には、シリコーン化合物、フッ素化合物、フルオロシルセスキオキサン、WO2008/072766およびWO2008/072765に記載されているフルオロシルセスキオキサン重合体からなる群から選ばれる1種以上の化合物が好ましい。
シリコーン化合物としては、BYK−UV3500、BYK−UV−3570(いずれもビックケミー社製)、TEGO Rad2100、2200N、2250、2500、2600、2700(いずれもデグサ社製)、X−22−2445、X−22−2455、X−22−2457、X−22−2458、X−22−2459、X−22−1602、X−22−1603、X−22−1615、X−22−1616、X−22−1618、X−22−1619、X−22−2404、X−22−2474、X−22−174DX、X−22−8201、X−22−2426、X−22−164A、X−22−164C(いずれも信越化学工業(株)製)等を挙げることができる。
フッ素化合物としては、ダイキン工業(株)製のオプツールDAC、オプツールDAC−HP、R−1110、R−1210、R−1240、R−1620、R−1820、R−2020、R−5210、R−5410、R−5610、R−5810、R−7210、R−7310等を挙げることができる。
さらに、表面改質機能を発現する化合物は、例えば、下記式(I)に示される分子構造を有するフルオロシルセスキオキサン化合物や前記フルオロシルセスキオキサン化合物を含有する重合体(ホモポリマーまたはコポリマー)であってもよい。下記式(I)に示す化合物を用いて重合された重合体は、フッ素系のシリコーン化合物であるため、トップコート層L2(L2’)に汚れの付着を低減させる機能を付与することができる。実施例4、5が示すように、実際に、高硬度化を図ることができるとともに、低表面自由エネルギー化により、防汚・耐指紋機能の付与に繋がる撥水・撥油性を向上させることができる。
Figure 0006083233
表面改質機能を発現する化合物をトップコート層L2の塗布液に添加する場合は、化合物を塗布液に直接添加するか、または化合物を有機溶媒に溶解した後塗布液に添加することが好ましい。添加量は、トップコート層の形成に必要な樹脂(活性エネルギー線硬化性および熱硬化樹脂)の全体量に対して、0.1〜20重量%とすることが好ましい。表面改質機能を発現する化合物の割合が、20重量%以上であると、トップコート層の形成に必要な樹脂の硬化性を阻害し、密着性の低下を招き易い。また0.1重量%以下であると、表面改質機能を十分に発現させることが難しい。
表面改質層を有するトップコート層L2’を形成する場合は、例えば、化合物を有機溶媒に溶解して別途塗布液を調製する。塗布には、塗布液を均一にコーティングするウェットコーティング法を用いることが好ましい。表面改質層L2aの塗布液は、塗布性を考慮した場合、化合物の含有量が約10〜80重量%となるように用いられることが好ましい。表面改質層L2aの膜厚は、0.01〜10μmが好ましい。膜厚が0.01μm以上であると、表面改質機能を発現させることが可能となる。また、膜厚が10μm以下であると、溶媒乾燥時の残存溶媒量が多くなり、硬化後の塗膜の硬度や耐久性が不十分となることを回避できる。
[アンカー層L3]
図1(a)を参照して、アンカー層L3を説明する。アンカー層L3は、トップコート層L2と、トップコート層L2上に積層される層との密着性を向上させる(接着させる)ための層である。アンカー層L3の材料としては、例えば、フェノール樹脂、アルキド樹脂、メラミン系樹脂、エポキシ系樹脂、尿素樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、ウレタン系樹脂、熱硬化性ポリイミドおよびシリコーン樹脂等の熱硬化性樹脂や、塩化ビニル−酢酸ビニル共重合体樹脂、アクリル樹脂、塩化ゴム、ポリアミド樹脂、硝化綿樹脂、ポリアミド樹脂、環状ポリオレフィン系樹脂等の熱可塑性樹脂が挙げられる。
具体的には、ビスフェノールA型エポキシ樹脂、ビスフェノールF型エポキシ樹脂、多官能エポキシ樹脂、可撓性エポキシ樹脂、臭素化エポキシ樹脂、グリシジルエステル型エポキシ樹脂、高分子型エポキシ樹脂、ビフェニル型エポキシ樹脂等のエポキシ樹脂、メチル化メラミン樹脂、ブチル化メラミン樹脂、メチルエーテル化メラミン樹脂、ブチルエーテル化メラミン樹脂、メチルブチル混合エーテル化メラミン樹脂等のメラミン樹脂、イソシアネート基を2個以上持ったポリイソシアネート化合物(O=C=N-R-N=C=O)と、水酸基を2個以上持ったポリオール化合物(HO-R'-OH)、ポリアミン(H2N-R"-NH2)、または水などの活性水素(-NH2,-NH,-CONH-など)を持った化合物などとの反応により得ることができるウレタン樹脂等が加工適性上好ましい。
アンカー層L3を複数の熱硬化性樹脂から構成してもよい。例えば、エポキシ系樹脂とウレタン系樹脂から構成する。アンカー層L3とトップコート層L2のそれぞれにエポキシ系樹脂を含有させることにより、アンカー層L3とトップコート層L2との密着性を向上させることができる。アンカー層L3と導電体層L4のそれぞれにウレタン系樹脂を含有させることにより、アンカー層L3と導電体層L4との密着性を向上させることができる。トップコート層L2、アンカー層L3、導電体層L4の密着性を向上させることにより、層のはがれを防止し、耐久性に優れたフィルムを製造することができる。
また、ウレタン系樹脂を用いることにより、熱硬化性を有しながら層の伸縮性を維持することができる。よって、射出成形の際に金型に追従するようなノビ(軟度)を維持することができる。
アンカー層L3にエポキシ系樹脂とウレタン系樹脂を用いた場合の好ましい混合比は重量比で5:95から50:50の比率が好ましい。エポキシ系樹脂が5重量%以上であれば、トップコート層L2との密着性を向上させることが可能となり、エポキシ系樹脂が50重量%以下であれば、インモールド成形(特に金型への追従)に適する。
アンカー層L3の膜厚は、0.1〜50μmが好ましく、さらに好ましくは0.5〜10μmである。アンカー層L3の膜厚が0.1μm以上であると、熱硬化性樹脂の架橋構造が形成されやすくなるため、耐久性や耐薬品性の低下が起こりにくい。また、膜厚が50μm以下であると、溶媒乾燥時の残存溶媒量が多くなり、耐ブロッキング性が不十分となることを回避できる。
アンカー層L3は、トップコート層L2上に前記樹脂を主成分とする塗布液を塗布し、得られた塗膜を加熱し、乾燥および硬化させることで積層される。塗布液は、前記樹脂以外に必要に応じて、ワックス、シリカ、可塑剤、レベリング剤、界面活性剤、分散剤、消泡剤等の各種添加剤や溶媒を混合させることができる。積層には、塗布液を均一にコーティングするウェットコーティング法を用いることが好ましい。
アンカー層L3の形成には、加熱により熱硬化性樹脂を硬化させる条件を用いればよい。例えば、通常、80〜160℃、好ましくは120〜150℃の加熱温度で加熱すればよい。このとき、オーブンを用いた場合には、30〜180秒間加熱すればよい。加熱温度が低い場合や、加熱時間が短い場合は溶媒が残存し、熱硬化性樹脂の架橋硬化が不十分の可能性ある。また、加熱温度が高い場合や、加熱時間が長い場合は基材フィルムに熱ウェーブが発生する。樹脂の種類、混合比率に応じて適宜、適正な加工条件を選定する。
アンカー層L3には導電体層L4や印刷層L5の劣化、変色等を防ぐ目的で、必要に応じて紫外線吸収剤、紫外線安定剤、酸化防止剤を添加してもよい。
具体的には、紫外線吸収剤としてベンゾトリアゾール類、ヒドロキシフェニルトリアジン類、ベンゾフェノン類、サリシレート類、シアノアクリレート類、または、トリアジン類等が挙げられる。また、紫外線安定剤として、ヒンダードアミン型光安定剤が挙げられる。さらに酸化防止剤として、フェノール系、硫黄系、リン酸系酸化防止剤が挙げられる。
前記添加剤の添加量は、アンカー層L3を形成する樹脂100重量部に対して、0.01〜20重量部とすることが好ましい。
[導電体層L4]
図1(a)を参照して、導電体層L4を説明する。アンカー層L3上には、インモールド成形用転写フィルムに導電性を持たせるための導電体層L4が積層される。導電体層L4は、インモールド成形において、金型への追従性に優れ、複雑な形状の転写対象物に転写しても導電性が失われることがない。
導電体層L4は、例えば、可撓性を有する金属、カーボン、導電性ポリマーからなる群から選ばれた少なくとも1種を含有する塗布液を塗布し、得られた塗膜を加熱し、乾燥させることで積層される。積層には、塗布液を均一にコーティングするウェットコーティング法を用いることが好ましい。また、コーティング方法として、グラビア印刷やスクリーン印刷、オフセット印刷、フレキソ印刷、オンデマンド印刷等の印刷方式を用いることもできる。
金属としては、金、銀、銅、白金、ニッケル、パラジウム、シリコンなどの金属粒子(金属ナノワイヤー、金属ナノチューブ等)を挙げることができる。なお、前記金属は、単体金属、金属合金、または金属化合物(金属酸化物が含まれる)を含む。カーボンとしては、カーボンナノファイバー、カーボンナノチューブ、グラフェン等を挙げることができる。導電性ポリマーとしては、ポリピロール、ポリアニリン、ポリチオフェンまたはその誘導体、PEDOT/PSS等を挙げることができる。汎用性があり、ウェットコーティングによる塗布においても実績があること、安定した導電性が得られることから、銀ナノワイヤーやカーボンナノファイバーが特に好ましい。前記導電材料は、伸張した場合でも連続性のある材料であるため、導電パスを容易に維持することができる。
また、導電体層L4はアンカー層L3の材料として示した熱硬化性樹脂や熱可塑性樹脂が含まれてもよい。
導電体層L4の形成には、溶媒を乾燥させ、塗膜を固定化させる条件を用いればよい。例えば、通常、80〜160℃、好ましくは120〜150℃の加熱温度で加熱すればよい。このとき、オーブンを用いた場合には、30〜180秒間加熱すればよい。加熱温度が低い場合や、加熱時間が短い場合は溶媒が残存し、成膜性が損なわれる可能性がある。また、加熱温度が高い場合や、加熱時間が長い場合は熱ウェーブが発生する。樹脂の種類、混合比率に応じて適宜、適正な加工条件を選定する。
導電体層L4の膜厚は、10nm〜2μmが好ましく、さらに好ましくは10〜100nmである。導電体層L4の膜厚が10nm以上であると、不連続膜とならず膜の安定性を維持できる。一方、2μm以下であると、溶媒乾燥時の残存溶媒量が多くなり、耐ブロッキング性が不十分となることを回避できる。
[印刷層L5/接着層L6]
図1(a)を参照して、印刷層L5/接着層L6を説明する。導電体層L4上には、インモールド成形用転写フィルムF10に絵柄等の加飾を持たせるための印刷層L5、および、インモールド成形時に、射出成形される樹脂等に印刷層L5を接着させるための接着層L6が形成される。
加飾には、着色、模様、形状等が考えられる。また、印刷層L5に透明インクを用いると、透明なインモールド成形用転写フィルムを製造することができる。透明なフィルムを用いることにより、例えば転写対象物を形成する樹脂がポリメタクリル酸メチル樹脂(PMMA)やシクロオレフィン樹脂、ポリカーボネート樹脂のような透明な樹脂の場合に、透明な導電性のある成形体を形成することができる。
印刷層L5の材料としては、例えばアクリル系樹脂、硝化綿樹脂、ポリウレタン系樹脂、塩化ゴム系樹脂、塩化ビニル−酢酸ビニル共重合系樹脂、ポリアミド系樹脂、ポリエステル系樹脂、エポキシ系樹脂などの樹脂をバインダーとし、適切な色の顔料または染料を着色剤として含有する着色インキを挙げることができる。
接着層L6には、例えばアクリル系樹脂、アクリル変性ビニル系樹脂、アクリロニトリル・ブタジエン・スチレン共重合体系樹脂(ABS)、塩化ビニル系樹脂、ポリウレタン系樹脂、ポリスチレン系樹脂、ポリアミド系樹脂、ポリエステル系の接着剤を単独または混合して用いることができ、これらの接着剤を、溶剤を用いて適切な濃度に調整して用いる。また、アセテート系樹脂、エラストマー系樹脂、オレフィン系樹脂等のホットメルト接着剤も使用できる。
また図1(a)に示すように、基材L0の一方の面(図1(a)では基材L0の下側)に、アンチブロッキングや帯電防止のための保護層L7を備えてもよい。保護層L7が、アンチブロッキング性を備えることにより、フィルムの製造過程において、ロールに巻き取った場合のブロッキングを抑制することができる。また、帯電防止性を備えることにより、フィルムの製造過程において、フィルムをロールから巻きだす際の剥離帯電を抑制することができる。保護層L7を構成する材料としては、各種無機粒子、有機粒子、4級アンモニウム塩、シロキサン、界面活性剤等を含有するコート剤を用いればよい。
以上、第1の実施の形態に係るインモールド成形用転写フィルムとして、基材L0/離型層L1/トップコート層L2/アンカー層L3/導電体層L4/印刷層L5/接着層L6の層構成を有するフィルムを説明したが、層構成はこれに限られない。
例えば、基材L0に離型性能を持たせてもよい。離型性能を持たせることにより、基材L0から転写層11(トップコート層L2等)を剥離しやすくすることができ、離型層L1を省略することができる。さらに、例えば導電体層L4と印刷層L5の積層順序を変えてもよく、L0/L1/L2/L3/L5/L4/L6でもよい。導電体層L4が印刷層L5に挟まれた構成でもよく、L0/L1/L2/L3/L5/L4/L5/L6でもよい。印刷層L5を有さないフィルムであってもよい。例えば、L0/L1/L2/L4/L6や、L0/L1/L2/L3/L4/L6であってもよい。導電体層L4にインク等を含有させ、導電体層と印刷層を一体として形成し、印刷層L5を省略してもよい。
このように層構成は、インモールド成形用転写フィルムとして機能する限り特に限定されない。
[インモールド成形用転写フィルムおよび成形体の製造方法]
図1(a)および図2を参照して、本発明の第2の実施の形態に係るインモールド成形用転写フィルムおよび成形体の製造方法について説明する。本実施の形態では、離型層L1を積層し、保護層L7を省略する場合を説明している。しかし、基材L0が離型性を有する場合には、離型層L1も省略することができる。まず、基材L0の一方の面に離型層L1をウェットコーティング法により積層し、熱硬化させる(S01)。次に、離型層L1上にトップコート層L2をウェットコーティング法により積層し、熱硬化させる(S02)。次に、トップコート層L2上にアンカー層L3をウェットコーティング法により積層し、熱硬化させる(S03)。さらにアンカー層L3上に導電体層L4を積層する(S04)。さらに、導電体層L4上に印刷層L5を積層する(S05)。最後に、印刷層L5上に接着層L6を積層する(S06)。積層は、ウェットコーティング法により行われるため、毎分数十メートルのライン速度(例えば約20m/分)で積層でき、生産効率を上げることができる。工程S01〜S03では、ウェットコーティングごとに層を熱硬化させるので、塗布液の混合を避けつつ、各層を確実に形成することができる。熱硬化は、後工程である射出成形に必要なノビを妨げない程度に行なうことが好ましい。
なお、S01〜S06の工程は、製造するインモールド成形用転写フィルムの層構成により、その順序が適宜変更される。
製造されたインモールド成形用転写フィルムは、後述のインモールド成形(射出成形工程S07)において、転写層が射出成形される樹脂等に転写され、インモールド成形用転写フィルムから剥離される(残フィルムが残る)。このように、転写層と樹脂によりインモールド成形体が形成される。
射出成形用の樹脂としては、例えばポリエステル系樹脂、アセテート系樹脂、ポリエーテルスルホン系樹脂、アクリロニトリル・ブタジエン・スチレン共重合体系樹脂(ABS)ポリカーボネート系樹脂、ポリアミド系樹脂、ポリイミド系樹脂、ポリオレフィン系樹脂、(メタ)アクリル系樹脂、ポリ塩化ビニル系樹脂、ポリ塩化ビニリデン系樹脂、ポリスチレン系樹脂、ポリビニルアルコール系樹脂、ポリアリレート系樹脂、ポリフェニレンサルファイド系樹脂、変性ポリフェニレンエーテル系樹脂、環状ポリオレフィン系樹脂等の熱可塑性樹脂が好適に用いられる。
なお、転写された転写層には、トップコート層面の硬化(S08)において、活性エネルギー線(例えばUV)が照射される。これにより含有する活性エネルギー線硬化性樹脂が硬化し、インモールド成形体表面のトップコート層の硬度をさらに向上させる。
製造されたインモールド成形用転写フィルムは、トップコート層L2が活性エネルギー線硬化性樹脂に熱硬化性樹脂を混合させて構成される。インモールド成形前の加熱(例えば乾燥時)によって、トップコート層L2中に含まれる熱硬化性樹脂を硬化させることにより、活性エネルギー線(例えばUV)照射前であっても、トップコート層L2がある程度の硬度を有するようにする。
インモールド成形における射出成形では、樹脂がピンゲート(1点)もしくはバルブゲート(1点)で金型内に入り、樹脂が広がることによりインモールド成形体が得られる。射出成形の際、ある程度溶けた樹脂(260℃位)の当たる部分には、熱および圧力がかかる。そのため、その部分の層が流れるゲート流れが生じる。
本願のインモールド成形用転写フィルムでは、トップコート層L2の熱硬化およびアンカー層L3の熱硬化により、このゲート流れを抑制する。一方で、トップコート層L2は、硬化前の活性エネルギー線硬化性樹脂を含有するため、射出成形に必要な成形性(特に金型への追従性)を維持することができる。
さらに、インモールド成形用転写フィルムは、金型への追従性に優れた導電体層を有するため、複雑な形状の転写対象物に転写層を転写した場合でも導電性を失うことがない。
このように、本願の製造方法では、成形性、耐熱性、耐久性、さらには、導電性の優れたインモールド成形用転写フィルムを得ることができる。
図3に、インモールド成形用転写フィルムの使用例を示す。
[インモールド成形(射出成形工程S07)]
製造されたインモールド成形用転写フィルム(転写フィルムF10)を用いて、射出成形工程S07を説明する。なお、転写フィルムF10は、保護層L8を有していない。
1.フィルム送り
基材PET側が金型(図3では向かって左側の金型)側になるように、フィルム送り装置から転写フィルムF10が供給され、金型に固定されたセンサーによって、転写フィルムF10が所定位置まで誘導される。
2.吸引
転写フィルムF10をクランプした後吸引し、金型の形状にする。
3.射出成形
金型を閉じ、樹脂を射出成形する。
4.転写
取り出しロボットが進入し、インモールド成形体(成形体13)が固定側より突き出される(転写層が残フィルム12から剥離し、樹脂に転写され、成形体13を構成する)。
[トップコート層面の硬化(UV照射工程S08)]
トップコート層面に活性エネルギー線を照射して、トップコート層中の活性エネルギー線硬化性樹脂を硬化させる。
活性エネルギー線硬化性樹脂を硬化させるためのUV照射による硬化法としては、UVランプ(例えば、高圧水銀ランプ、超高圧水銀ランプ、メタルハライドランプ、ハイパワーメタルハライドランプ)から200〜400nmの波長のUVをトップコート層に短時間(数秒〜数十秒の範囲内)照射すればよい。また、電子線照射による硬化法としては、300keV以下の自己遮蔽型の低エネルギー電子加速器から低エネルギー電子線をトップコート層に照射すればよい。
このように、本願のインモールド成形用転写フィルムを用いることにより、携帯電話端末やノートPC、デジタルカメラ等の筐体、その他家電製品や化粧品容器、自動車部品(ヘッドカバーやヘッドライト、テールランプ等)の加飾が可能となる。さらに、本願のインモールド成形用転写フィルムは、耐熱性、耐久性、成形性に優れており、より強力な表面保護が可能となる。また、本願のインモールド成形用転写フィルムは導電体層を有するため、ヘッドライトにインモールド成形用転写フィルムを用いると、導電体層に通電する構造とすることができ、厳寒期におけるヘッドライトの凍結防止が可能となる。さらに、立体形状を有する各種成形体への導電性付与として、発熱体の他、電磁波シールドやタッチセンサー分野への利用も可能となる。
本発明を実施例に基づいて更に詳細に説明する。なお本発明は、以下の実施例によって限定されない。各層は、基材L0、離型層L1、トップコート層L2、アンカー層L3、導電体層L4、印刷層L5、接着層L6と表記する。ただし、例えば数種の導電体層L4が存在し、それらを区別する必要がある場合は、L4−x(xは数字)と表記する。
[インモールド成形用転写フィルムの形成1]
[実施例1]
層構成を図4に示す。
<離型層の形成>
メラミン系離型コート剤((株)三羽研究所:ATOM BOND(商品名) RP−30、製品中約30重量%の樹脂成分を含む)32.5重量%、希釈溶媒としてトルエン/キシレン/2−ブタノン混合溶媒((株)三羽研究所:ATOM BOND(商品名) R−シンナー)64.9重量%、触媒としてパラトルエンスルホン酸エステル((株)三羽研究所:CP触媒)2.6重量%からなるコーティング液C1(樹脂成分濃度10重量%)を調製した。
得られたコーティング液C1を、R.D.スペシャリティーズ社製コーティングロッド(#6)を用いて、基材フィルムL0である三菱樹脂(株)製ポリエチレンテレフタレートフィルム(厚さ:50μm、G440E)の易接着コート面上に塗布した。
得られた塗膜を、150℃の高温チャンバーで20秒間硬化と同時に乾燥させて、膜厚1μmの離型層L1を有するフィルムF1を得た。
なお、塗膜の膜厚は、(株)ニコン製デジマイクロ「MF−501+カウンタTC−101」にて、塗工面と未塗工面の膜厚を測定し、その膜厚差から算出した。
<トップコート層の形成>
活性エネルギー線硬化性樹脂として、光開始剤入りUV反応性アクリル樹脂(DIC(株):UVTクリヤー(商品名) NSF−001、製品中約37重量%の樹脂成分を含む)56.0重量%、熱硬化性樹脂として、脂環型多官能エポキシ樹脂(ダイセル化学工業(株):セロキサイド3150(商品名)、エポキシ当量:180g/mol)9.0重量%、希釈溶媒として、2−ブタノン(MEK)34.5重量%、硬化剤としてカチオン重合開始剤(三新化学工業(株):サンエイド(商品名) SI−60)0.5重量%からなるコーティング液C2−1(樹脂成分濃度30重量%)を調製した。
得られたコーティング液C2−1を、R.D.スペシャリティーズ社製コーティングロッド(#16)を用いて、フィルムF1の離型層L1面上に塗布した。
得られた塗膜を、140℃の高温チャンバーで60秒間乾燥させ、膜厚4μmのトップコート層L2−1を有するフィルムF2−1を得た。
<導電体層の形成>
#300メッシュの版が取り付けられたバッチ式スクリーン印刷機(MINOMAT−e、(株)ミノグループ製)を用いて、銀ナノワイヤーを含有するコーティング液C4−1(ClearOhm(商品名)、Cambrios社製)をフィルムF2−1のトップコート層L2−1面上に塗布した。得られた塗膜を120℃の高温チャンバーで60秒間乾燥し、膜厚50nmの導電体層L4−1を有するフィルムF4−1を得た。
フィルムF4−1は、基材フィルムL0(PET)、離型層L1、トップコート層L2−1、導電体層L4−1の順に積層されたフィルム構成である。
[実施例2]
層構成を図4に示す。
実施例1の導電体層の形成において、コーティング液C4−1に代えて、カーボンナノファイバーを含有するコーティング液C4−2(EP TDL−2MIBK(商品名)、三菱マテリアル電子化成(株))を使用し、フィルムF2−1のトップコート層L2−1面上に、膜厚50nmの導電体層L4−2を得た以外は実施例1と同様の操作を行い、基材フィルムL0(PET)、離型層L1、トップコート層L2−1、導電体層L4−2の順に積層されたフィルムF4−2を得た。
[比較例1]
層構成を図4に示す。
実施例1の導電体層の形成において、コーティング液C4−1に代えて、酸化インジウム(ITO)98質量%、酸化錫2質量%のターゲットを用い、スパッタリング法によりフィルムF2−1のトップコート層L2−1面上に、膜厚50nmの導電体層L4−3を形成した以外は実施例1と同様の操作を行い、基材フィルムL0(PET)、離型層L1、トップコート層L2−1、導電体層L4−3の順に積層されたフィルムF4−3を得た。
[比較例2]
層構成を図4に示す。
実施例1のトップコート層の形成において、コーティング液C2−1に代えて、光開始剤入りUV反応性アクリル樹脂(DIC(株):UVTクリヤー(商品名) NSF−001)81.0重量%、希釈溶媒として、2−ブタノン(MEK)19.0重量%からなるコーティング液C2−2(樹脂成分濃度30重量%)を使用し、トップコート層L2−2を得た以外は実施例1と同様の操作を行い、基材フィルムL0(PET)、離型層L1、トップコート層L2−2、導電体層L4−1の順に積層されたフィルムF4−4を得た。すなわち、トップコート層L2−2は、熱硬化性樹脂を含有していない。
[試験1]
実施例1〜2および比較例1〜2で得られたフィルム(F4−1〜F4−4)の物性を下記の方法にて測定した。
1)クラック発生伸度
フィルムの導電体層面にアクリル樹脂系粘着テープ(日東電工(株)製、No.31B、テープ幅 25mm)を貼り付けた後、剥がすことで、テープ粘着面に転写層(トップコート層L2/導電体層L4)が転写された試験片(幅25mm×長さ200mm)を作成した。作成した試験片を引張試験機((株)オリエンテック製、テンシロン RTM−250、最大荷重容量2.5kN)にて速度2mm/min、チャック間距離100mmの条件で引っ張り、クラックが入る距離を測定した。
クラック発生伸度は、以下の式から求めた。
クラック発生伸度=(クラック発生距離−チャック間距離)/チャック間距離×100
2)表面抵抗値
Delcom社製非接触式表面抵抗測定器「717B」を用いて、前記1)のクラック発生伸度測定において、伸度2%まで伸長させた試験片のトップコート層面側の抵抗値を測定した。
Figure 0006083233
トップコート層の伸度に追従する導電材料を用いた導電体層から構成されるフィルム(実施例1、実施例2)は、追従しない導電材料(ITO)を用いた比較例1と比べて、クラック発生伸度が大幅に改善されており、伸長後の膜の導電性も保持されている。比較例1では、フィルムの伸張によりITO層がひび割れて導電パスが切れた状態になり、その結果導電性が失われた、と考えられる。
また、トップコート層に熱硬化性樹脂を含まない比較例2では、クラック発生伸度が低下している。トップコート層が熱硬化性樹脂を含有していない場合も、フィルムの耐久性が低下し、フィルムのクラック発生伸度が低下することがわかる。
実施例1の導電体層L4の形成において、コーティング液C4−1に代えて、追従性が期待できる導電性ポリマーのPEDOT/PSS分散液(SIGMA−ALDRICH製)を用いても、実施例1と同様の導電性を有するインモールド成形用転写フィルムを作成することができる。
[インモールド成形用転写フィルムの形成2]
[実施例3]
層構成を図5に示す。
<離型層、トップコート層の形成>
離型層、トップコート層の形成において、実施例1と同様の操作を行い、離型層L1、トップコート層L2−1を有するフィルムF2−1を得た。
<アンカー層の形成>
ウレタン樹脂(DIC(株):UCシーラー(商品名) NA−001、製品中約30重量%の樹脂成分を含む)36.8重量%、ウレタン硬化剤(DIC(株):N−1、製品中約40重量%の樹脂成分を含む)7.4重量%、脂環型多官能エポキシ樹脂(ダイセル化学工業(株):セロキサイド3150(商品名)、エポキシ当量:180g/mol)6.0重量%、2−ブタノン(MEK)49.5重量%、カチオン重合開始剤(三新化学工業(株):サンエイド(商品名) SI−60)0.3重量%からなるコーティング液C3−1(樹脂成分濃度20重量%)を調製した。
得られたコーティング液C3−1を、R.D.スペシャリティーズ社製コーティングロッド(#9)を用いて、フィルムF2−1のトップコート層L2−1面上に塗布した。
得られた塗膜を、140℃の高温チャンバーで60秒間乾燥させ、膜厚2μmのアンカー層L3−1を有するフィルムF3−1を得た。
<導電体層の形成>
#300メッシュの版が取り付けられたバッチ式スクリーン印刷機(MINOMAT−e、(株)ミノグループ製)を用いて、銀ナノワイヤーを含有するコーティング液C4−1(ClearOhm(商品名)、Cambrios社製)をフィルムF3−1のアンカー層L3−1面上に塗布した。得られた塗膜を120℃の高温チャンバーで60秒間乾燥し、膜厚50nmの導電体層L4−1を有するフィルムF4−5を得た。
<印刷層の形成>
#300メッシュの版が取り付けられたバッチ式スクリーン印刷機(MINOMAT−e、(株)ミノグループ製)を用いて、インクを含有するコーティング液C5−1(VIC(Z)710ブラック/VIC硬化剤、(株)セイコーアドバンス製)をフィルムF4−5の導電体層L4−1面上に塗布した。得られた塗膜を80℃の高温チャンバーで30分間乾燥し、膜厚4μmの印刷層L5−1を有するフィルムF5−1を得た。
<接着層の形成>
#300メッシュの版が取り付けられたバッチ式スクリーン印刷機(MINOMAT−e、(株)ミノグループ製)を用いて、接着剤を含有するコーティング液C6−1(JT−27ベースクリヤー、(株)セイコーアドバンス製)をフィルムF5−1の印刷層L5−1面上に塗布した。得られた塗膜を80℃の高温チャンバーで60分間乾燥し、膜厚2μmの接着層L6−1を有するフィルムF6−1を得た。
フィルムF6−1は、基材フィルムL0(PET)、離型層L1、トップコート層L2−1、アンカー層L3−1、導電体層L4−1、印刷層L5−1、接着層L6−1の順に積層されたフィルム構成である。
層構成を図5に示す。
[比較例3]
実施例3の導電体層の形成において、コーティング液C4−1に代えて、酸化インジウム98質量%、酸化錫2質量%のターゲットを用い、スパッタリング法によりフィルムF3−1のアンカー層L3−1面上に、膜厚50nmの導電体層L4−3を形成した以外は実施例3と同様の操作を行い、基材フィルムL0(PET)、離型層L1、トップコート層L2−1、アンカー層L3−1、導電体層L4−3、印刷層5−1、接着層L6−1の順に積層されたフィルムF6−2を得た。
層構成を図5に示す。
[比較例4]
実施例3のトップコート層の形成において、コーティング液C2−1に代えて、比較例2で示したコーティング液C2−2を使用し、トップコート層L2−2を得て、また、アンカー層の形成において、コーティング液C3−1に代えて、ウレタン樹脂(DIC(株):UCシーラー(商品名) NA−001)52.6重量%、ウレタン硬化剤(DIC(株):N−1)10.5重量%、2−ブタノン(MEK)36.9重量%からなるコーティング液C3−2(樹脂成分濃度20重量%)を使用しアンカー層L3−2を得た以外は実施例3と同様の操作を行い、基材フィルムL0(PET)、離型層L1、トップコート層L2−2、アンカー層L3−2、導電体層L4−1、印刷層L5−1、接着層L6−1の順に積層されたフィルムF6−3を得た。すなわち、トップコート層L2−2は熱硬化性樹脂を含まず、アンカー層L3−2はトップコート層L2−2と同一の熱硬化性樹脂を含まない。
[試験2]
実施例3および比較例3〜4で得られたフィルム(F6−1〜F6−3)の物性を下記の方法にて測定した。
1)クラック発生伸度
UV硬化前のフィルムの接着層面にアクリル樹脂系粘着テープ(日東電工(株)製、No.31B、テープ幅 25mm)を貼り付けた後、剥がすことで、テープ粘着面に転写層(トップコート層L2/アンカー層L3/導電体層L4/印刷層L5/接着層L6)が転写された試験片(幅25mm×長さ200mm)を作成した。作成した試験片を引張試験機((株)オリエンテック製、テンシロン RTM−250、最大荷重容量2.5kN)にて速度2mm/min、チャック間距離100mmの条件で引っ張り、クラックが入る距離を測定した。
クラック発生伸度は、以下の式から求めた。
クラック発生伸度=(クラック発生距離−チャック間距離)/チャック間距離×100
2)剥離力測定
UV硬化前のフィルムの接着層面に市販のセロハンテープ(ニチバン(株)製、セロテープ(登録商標)CT−24、テープ幅24mm)を貼り合わせ、2kgの圧着ローラーで1往復圧着し、圧着から30分後のフィルムの離型層L1とトップコート層L2との剥離力を引張試験機((株)東洋精機製作所製、ストログラフ VES05D、最大荷重容量50N)にて測定した。
なお、剥離力測定値は、チャック間距離100mm、180度の角度で剥離速度300mm/minの条件で求められる剥離に要する力(N)をテープ幅(cm)で割った値(N/cm)とした。
3)表面抵抗値
Delcom社製非接触式表面抵抗測定器「717B」を用いて、前記1)のクラック発生伸度測定において、伸度2%まで伸長させた試験片のトップコート層面側の抵抗値を測定した。
Figure 0006083233
トップコート層の伸度に追従する導電材料を用いた導電体層が含まれるフィルム(実施例3)は、追従しない導電材料を用いた比較例3と比べて、クラック発生伸度が大幅に改善されており、伸長後の膜の導電性も保持されている。
また、トップコート層が熱硬化性樹脂を含まず、アンカー層はトップコート層と同一の熱硬化性樹脂を含まない比較例4では、クラック発生伸度が低下している。トップコート層およびアンカー層が熱硬化性樹脂を含有していない場合も、フィルムのクラック発生伸度が低下することがわかる。
[試験3]
実施例3および比較例3〜4で得られたフィルム(F6−1〜F6−3)に、下記に示した射出成形テストを実施した。
1)射出成形テスト
フィルム(F6−1〜F6−3)をバルブゲートタイプのインモールド成形用テスト金型が取り付けられた射出成形機(IS170 (i5)、東芝機械(株)製)にセットし、PC/ABS樹脂(LUPOY PC/ABS HI5002、LG化学製)を射出成形することで、転写層が転写された成形体を得た。
(射出条件:スクリュー径40mm、シリンダー温度250℃、金型温度(固定側、可動側)60℃、射出圧力160MPa(80%)、保圧力100MPa、射出速度60mm/秒(28%)、射出時間4秒、冷却時間20秒)
前記、得られた転写成形体のゲート部、深絞りコーナー部の外観を目視にて確認した。
ゲート部 評価基準:○ 樹脂・インキ流れなし、× 樹脂・インキ流れあり
深絞りコーナー部 評価基準:○ クラック発生なし、× クラック発生あり
2)UV照射
前記、得られた転写成形体の転写層面側に、高圧水銀ランプ(H08−L41、定格 160W/cm、岩崎電気(株)製)が付属したコンベア式UV照射装置を用いて、照度200mW/cm、露光量1000mJ/cmで紫外線を照射し、紫外線硬化させた皮膜を得た。露光量は、照度計(UVPF−A1/PD−365、岩崎電気(株)製)で測定した。
3)鉛筆硬度測定
前記、UV照射後の転写成形体の転写層側を、表面性試験機 HEIDON Type:14W(新東科学(株)製)を用いて、JIS K5600に準じて測定を行った。
4)密着性試験
前記、UV照射後の転写成形体を70℃の熱水に30分間浸漬させ、乾燥後、転写層側に1mm間隔で縦横それぞれ11本の切れ目を付け、100個のマス目を作り、市販のセロハンテープ(ニチバン(株)製、セロテープ(登録商標)CT−24、テープ幅24mm)をよく密着させ、90度手前方向に急激に剥がした際の、皮膜が剥離せずに残存した碁盤目の個数を表した。なお、この方法はJIS K5400に準拠している。
5)表面抵抗値
前記、UV照射後の転写成形体のトップコート層面側を、Delcom社製非接触式表面抵抗測定器「717B」を用いて、ゲート部付近の抵抗値を測定した。
Figure 0006083233
トップコート層の伸度に追従する導電材料を用いた導電体層が含まれるフィルム(実施例3)は、射出成形時のゲート流れ、立体構造部のフィルム(膜)の追従性に悪影響を及ぼさず成形性に優れていることがわかる。また、UV照射後は高硬度化が図られ、各層間の密着性といった表面特性も維持し、かつ、導電性(抵抗値)が保持されていることがわかる。
実施例3の印刷層L5の形成において、黒インクを含有するコーティング液C5−1に代えて、透明インク(VIC(N)/VIC硬化剤、(株)セイコーアドバンス製)を用いることで、透明性を維持した、導電性を有するインモールドフィルムを作成することができる。また、実施例3の印刷層L5を形成せず、導電体層L4の上に接着層L6を直接形成させた場合も、透明性を維持した、導電性を有するインモールドフィルムを作成することができる。
さらに、前記透明性を維持した、導電性を有するインモールドフィルムの射出成形テストにおいて、PC/ABS樹脂の代わりにPMMA樹脂(ALTUGLAS、ARKEMA社製)や、シクロオレフィン樹脂(TOPAS、ポリプラスチックス(株)製)を用いることで、導電性を有するインモールド成形用転写フィルムが転写され、かつ透明性が維持された成形体を作成することができる。
[インモールド成形用転写フィルムの形成3]
<重合体A−1の合成>
表面改質機能を発現する化合物(重合体A−1)を合成する。
窒素シールされたリフラックスコンデンサー、温度計、攪拌羽根およびセプタムが装着された四ツ口フラスコ(300ml)に、化学物質A(フルオロシルセスキオキサン化合物)(11.25g)、メチルメタクリレート(MMA、33.75g)および2−ブタノン(MEK、104.41g)を導入した。その後、オイルバスにて加温し、15分間還流させた後、アゾビスイソブチロニトリル(AIBN)/MEK溶液(10重量%、5.8683g)を投入し、重合を開始させた。5時間反応を行った後、AIBN/MEK溶液(10重量%、5.8683g)をさらに添加し、3時間熟成させた。ガスクロマトグラフィーにより、モノマー転化率が飽和に達したところを反応終点とし、目的とする重合体A−1のMEK溶液を得た。得られた重合体A−1のモノマー組成、フッ素濃度:F濃度、重量平均分子量:Mw、多分散指数:Mw/Mnは表4に示す通りであった。重量平均分子量、多分散指数はゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC、型番:アライアンス2695、ウォーターズ社製、カラム:Shodex GPC KF−804L x 2本(直列)、ガードカラム:KF−G)を用いて測定した。
化学物質Aは、下記式(I)に示される分子構造を有する。
Figure 0006083233
Figure 0006083233
[実施例4]
層構成を図6に示す。
<離型層の形成>
実施例1と同様の方法で、離型層L1を有するフィルムF1を得た。
<表面改質層を有するトップコート層の形成>
まず、重合体A−1のMEK溶液を、R.D.スペシャリティーズ社製コーティングロッド(#6)を用いて、フィルムF1の離型層L1面上に塗布した。
得られた塗膜を、80℃の高温チャンバーで60秒間乾燥させ、膜厚2μmの表面改質層を得た。
次に、活性エネルギー線硬化性樹脂として、光開始剤入りUV反応性アクリル樹脂(DIC(株):UVTクリヤー(商品名) NSF−001、製品中約37重量%の樹脂成分を含む)56.0重量%、熱硬化性樹脂として、脂環型多官能エポキシ樹脂(ダイセル化学工業(株):セロキサイド3150、エポキシ当量:180g/mol)9.0重量%、希釈溶媒として、2−ブタノン(MEK)34.5重量%、硬化剤としてカチオン重合開始剤(三新化学工業(株):サンエイド(商品名) SI−60)0.5重量%からなるコーティング液C2−1(樹脂成分濃度30重量%)を調製した。
得られたコーティング液C2−1を、R.D.スペシャリティーズ社製コーティングロッド(#16)を用いて、表面改質層面上に塗布した。
得られた塗膜を、140℃の高温チャンバーで60秒間乾燥させ、表面改質層を有する膜厚6μm(2μmは表面改質層)のトップコート層L2−3を有するフィルムF2−2を得た。
<アンカー層の形成>
実施例3と同様の方法で、コーティング液C3−1を調製した。
得られたコーティング液C3−1を、R.D.スペシャリティーズ社製コーティングロッド(#9)を用いて、フィルムF2−2のトップコート層L2−3面上に塗布した。
得られた塗膜を、140℃の高温チャンバーで60秒間乾燥させ、膜厚2μmのアンカー層L3−1を有するフィルムF3−2を得た。
<導電体層の形成>
実施例3と同様の方法で、銀ナノワイヤーを含有するコーティング液C4−1(ClearOhm(商品名)、Cambrios社製)をフィルムF3−2のアンカー層面上に塗布し、膜厚50nmの導電体層L4−1を有するフィルムF4−6を得た。
<印刷層の形成>
実施例3と同様の方法で、インクを含有するコーティング液C5−1(VIC(Z)710ブラック/VIC硬化剤、(株)セイコーアドバンス製)をフィルムF4−6の導電体層面上に塗布し、膜厚4μmの印刷層L5−1を有するフィルムF5−2を得た。
<接着層の形成>
実施例3と同様の方法で、接着剤を含有するコーティング液C6−1(JT−27ベースクリヤー、(株)セイコーアドバンス製)をフィルムF5−2の印刷層L5−1面上に塗布し、膜厚2μmの接着層L6−1を有するフィルムF6−4を得た。
すなわち、フィルムF6−4は、基材フィルムL0(PET)、離型層L1、トップコート層L2−3、アンカー層L3−1、導電体層L4−1、印刷層L5−1、接着層L6−1の順に積層されたフィルム構成である。なお、トップコート層L2−3は、表面改質層を有する層である。
[実施例5]
層構成を図6に示す。
<表面改質成分を含有するトップコート層を備えたフィルムの形成>
表面改質層を形成しなかったこと、また、トップコート層の形成において、C2−1に表面改質成分となる重合体A−1のMEK溶液をC2−1の樹脂成分濃度に対して1%添加したコーティング液C2−4を使用し、トップコート層L2−4を得た以外は、実施例4と同様の操作を行い、フィルムF6−5を得た。
すなわち、フィルムF6−5は、基材フィルムL0(PET)、離型層L1、トップコート層L2−4、アンカー層L3−1、導電体層L4−1、印刷層L5−1、接着層L6−1の順に積層されたフィルム構成である。なお、トップコート層L2−4は、表面改質成分を含む層である。
[試験4]
実施例3〜5で得られたフィルム(F6−1、F6−4、F6−5)に、下記に示した射出成形テストを実施した。
1)射出成形テスト
前記、印刷層L5および接着層L6が塗工されたフィルムをバルブゲートタイプのインモールド成形用テスト金型が取り付けられた射出成形機(IS170 (i5)、東芝機械(株)製)にセットし、PC/ABS樹脂(LUPOY PC/ABS HI5002、LG化学製)を射出成形することで、転写層が転写された成形体を得た。
(射出条件:スクリュー径40mm、シリンダー温度250℃、金型温度(固定側、可動側)60℃、射出圧力160MPa(80%)、保圧力100MPa、射出速度60mm/秒(28%)、射出時間4秒、冷却時間20秒)
前記、得られた転写成形体のゲート部、深絞りコーナー部の外観を目視にて確認した。
ゲート部 評価基準:○ 樹脂・インキ流れなし、× 樹脂・インキ流れあり
深絞りコーナー部 評価基準:○ クラック発生なし、× クラック発生あり
2)UV照射
前記、得られた転写成形体の転写層面側に、高圧水銀ランプ(H08−L41、定格 160W/cm、岩崎電気(株)製)が付属したコンベア式UV照射装置を用いて、照度200mW/cm、露光量1000mJ/cmで紫外線を照射し、紫外線硬化させた皮膜を得た。露光量は、照度計(UVPF−A1/PD−365、岩崎電気(株)製)で測定した。
3)表面自由エネルギー
協和界面科学(株)製接触角計「DM500」を用いて、前記、UV照射後の転写成形体の転写層側の接触角を測定した。プローブ液体は、蒸留水(窒素・りん測定用、関東化学(株)製)とリン酸トリクレシル(99%、東京化成工業(株)製)の2種類の液体を使用し、測定値をKaelble−Uyの理論に従って表面自由エネルギーを算出した。
4)鉛筆硬度測定
前記、UV照射後の転写成形体の転写層側を、表面性試験機 HEIDON Type:14W(新東科学(株)製)を用いて、JIS K5600に準じて測定を行った。
5)密着性試験
前記、UV照射後の転写成形体を70℃の熱水に30分間浸漬させ、乾燥後、転写層側に1mm間隔で縦横それぞれ11本の切れ目を付け、100個のマス目を作り、市販のセロハンテープ(ニチバン(株)製、セロテープ(登録商標)CT−24、テープ幅24mm)をよく密着させ、90度手前方向に急激に剥がした際の、皮膜が剥離せずに残存した碁盤目の個数を表した。なお、この方法はJIS K5400に準拠している。
6)表面抵抗値
前記、UV照射後の転写成形体の転写層側を、Delcom社製非接触式表面抵抗測定器「717B」を用いて、ゲート部付近の抵抗値を測定した。
Figure 0006083233
トップコート層が表面改質層を有するフィルム(実施例4)、およびトップコート層が表面改質成分を含有するフィルム(実施例5)についても、実施例3(表面改質層もしくは表面改質成分を有さないフィルム)と同様に、導電性(抵抗値)を維持しつつ、成形性に優れ、UV照射後は高硬度化が図られ、さらに、低表面自由エネルギー化により、防汚機能の付与に繋がる撥水・撥油性にも優れていることがわかる。
L0 基材
L1 離型層
L2、L2’、L2−1、L2−2、L2−3、L2−4 トップコート層
L2a 表面改質層
L2b (L2’からL2aを除いた)トップコート層
L3、L3−1、L3−2 アンカー層
L4、L4−1、L4−2、L4−3 導電体層
L5、L5−1 印刷層
L6、L6−1 接着層
L7 保護層
F1、F2−1、F2−2、F3−1、F3−2、F4−1、F4−2、F4−3、F4−4、F4−5、F4−6、F5−1、F5−2、F6−1、F6−2、F6−3、F6−4、F6−5 フィルム
F10、F10’ インモールド成形用転写フィルム
11 転写層
12 残フィルム
13 成形体
C1、C2−1、C2−2、C2−4、C3−1、C3−2、C4−1、C4−2、C5−1、C6−1 コーティング液
A−1 重合体

Claims (10)

  1. インモールド成形において転写対象物に転写される転写層であって、転写後に活性エネルギー線を照射することにより硬化する転写層と:
    フィルム状の基材とを備え;
    前記転写層は、
    前記基材上に積層された、インモールド成形後に成形体の表面に配置されるトップコート層と;
    前記トップコート層の前記基材側とは反対の側に積層された導電体層であって、前記トップコート層上に積層された導電体層と;
    前記トップコート層と前記導電体層との間であって、前記トップコート層に直接に積層され、前記トップコート層と他の層との密着性を高める、硬化した熱硬化性樹脂を含有するアンカー層を有し;
    前記トップコート層は、活性エネルギー線硬化性樹脂と熱硬化性樹脂を含む混合組成で構成され、
    前記トップコート層は、硬化した前記熱硬化性樹脂と、活性エネルギー線照射により硬化する前記活性エネルギー線硬化性樹脂が、相互侵入高分子網目構造(IPN構造)を形成するように構成され、
    前記導電体層は、可撓性を有する金属、カーボン、導電性ポリマーからなる群から選ばれた少なくとも1種で形成され
    前記トップコート層と前記アンカー層に含まれる熱硬化性樹脂は、少なくとも1種が同一の種類である、
    インモールド成形用転写フィルム。
  2. 前記金属は、金属ナノワイヤーまたは金属ナノチューブである、
    請求項1に記載のインモールド成形用転写フィルム。
  3. 前記転写層は、転写前の加熱により前記トップコート層に含まれる熱硬化性樹脂が硬化した、
    請求項1または請求項2に記載のインモールド成形用転写フィルム。
  4. 前記熱硬化性樹脂は、エポキシ系樹脂、メラミン系樹脂、ウレタン系樹脂の少なくとも1種を含み、
    前記活性エネルギー線硬化性樹脂は、(メタ)アクリレートモノマー、不飽和ポリエステル樹脂、ポリエステル(メタ)アクリレート樹脂、エポキシ(メタ)アクリレート樹脂、ウレタン(メタ)アクリレート樹脂の少なくとも1種を含む、
    請求項1〜請求項3のいずれか1項に記載のインモールド成形用転写フィルム。
  5. 前記トップコート層は、表面改質成分を含む、または、前記成形体の表面となる面に表面改質層を有する、
    請求項1〜請求項4のいずれか1項に記載のインモールド成形用転写フィルム。
  6. 前記表面改質成分、または、前記表面改質層は、シリコーン化合物、フッ素化合物およびフルオロシルセスキオキサンを含有する化合物から選ばれる少なくとも1種を含む、
    請求項5に記載のインモールド成形用転写フィルム。
  7. 前記転写層は、さらに
    前記アンカー層上、または前記導電体層上に積層された印刷層を有する;
    請求項1〜請求項のいずれか1項に記載のインモールド成形用転写フィルム。
  8. 前記転写層は、さらに
    前記インモールド成形において、射出されるインモールド成形用の樹脂と密着する接着層を有する;
    請求項1〜請求項のいずれか1項に記載のインモールド成形用転写フィルム。
  9. 請求項1〜請求項のいずれか1項に記載のインモールド成形用転写フィルムを前記基材側が金型側になるように、前記金型に重ねて配置する工程と;
    前記インモールド成形用転写フィルムにインモールド成形用の樹脂を射出する工程とを備える;
    インモールド成形体の製造方法。
  10. 請求項1〜請求項のいずれか1項に記載のインモールド成形用転写フィルムの転写層と;
    前記転写層が転写された転写対象物とを備える;
    成形体。
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