JP6084062B2

JP6084062B2 - 複合着色シート

Info

Publication number: JP6084062B2
Application number: JP2013030422A
Authority: JP
Inventors: 脩三小林; 敬金子
Original assignee: アート・アンド・テック株式会社; 有限会社シィーアールディー
Priority date: 2013-02-01
Filing date: 2013-02-01
Publication date: 2017-02-22
Anticipated expiration: 2033-02-01
Also published as: JP2014148151A

Description

本発明は主としてドアートリム等自動車内装用プラスチック製三次元成型物の表層材料に関する。

近年、ドアートリム等自動車内装材に使用されるプラスチック製三次元成型物に於いて、内装デザインの多様化の進行に伴い製造技術面での革新も著しく進行している。このニーズに対応して製品表層の加飾技術が急速に進歩しつつある。

従前よりドアートリム、センターパネル等は、自動車内装部材のなかでもデザイン性が強く要求される部材であり、又、複雑な形状の製品が多いことから、表層の意匠表現には水転写法が多用されてきた。

しかしながら、水転写法は多量の水を使用することと、加飾されたインク層を保護するための塗装が不可欠であると共に、質感向上のため数回塗装が必要となるため、多量の溶剤を使用せねばならず、環境問題から近年塗装レスのドライ加飾法のニーズが急速にたかまっている。

従前の代表的なドライ加飾法としては、第１の処方として射出成型同時加飾法がある。この処方は、離型二軸延伸ＰＥＴフィルム上に離型層、保護層、絵柄層、接着材層を形成した離型加飾フィルムを所定の金型内面に挿入し型締め後、キャビティー内に所定の樹脂を溶融して射出成型物を作成後、該離型ＰＥＴフィルムを剥がして加飾成型物を作成する加飾法である。（例えば特許文献１）

上記、射出成型同時加飾法には以下の問題点がある。第１には、離型二軸延伸ＰＥＴフィルムを同時成型することになり、該ＰＥＴフィルムが複雑な形状の成型部材に適応しないと共に１００％以上の深絞りが困難である事。第２には加飾をグラビア印刷で行なう為、インキ層の厚さが最大１０ミクロンと薄く深絞り部位での色調差が発生し易い事。第３には表面の保護層が光硬化性又は電子線硬化性の樹脂層の為、深絞り部位での均一硬化が困難である事。このため多彩な形状部材への対応が必要とされる自動車内装用のプラスチック成型部材には適用が困難な状況にある。

次に第２の加飾成型法としては、主としてアクリルフィルムの裏面にグラビア印刷により加飾層を作成し、該アクリルフィルムの表面に光硬化性、電子線硬化性の保護層を形成した複合フィルムを第一層として、第二層にＡＢＳ樹脂シート等をバックアップ層とし、接着剤を介してドライラミネートして加飾シートを作成する。次いで該加飾シートを所定の金型に挿入して真空成型し不要部分をトリミング後、射出成型金型に装填してＡＢＳ樹脂等を射出成型によりバックアップ成型して加飾成型物を作成するインサート成型法がある。（例えば特許文献２、特許文献３）

一方、上記インサート成型法による加飾法には以下の問題点が指摘されている。第１には、インサート成型法には既述したドライラミネート処方による加飾シートが多用されているが、該シートの加飾もほとんどがグラビア印刷により施される為インキ層が薄くピアノブラック等のモノトーンデザインの場合、深絞り部材での色差問題があると共に、深みのある色調表現が困難という問題がある。第２には、自動車内装部材としての諸物性をクリアーする為に、７項で既述した如く表層に光硬化性、又は電子線硬化性の保護層を形成する必要があり。成型加工後に成型品を硬化処理工程に通す必要があるが、複雑な形状の部材の表面を均一に硬化させることが困難である事である。第３には、工数が増える事によりコストアップとなる事である。

特開２０１０−２３４７６９号公報特開２０１０−０８２８７１号公報特開２０１０−１６３５７６号公報特開平１１−５２７８号公報

以上に既述した従前の自動車内装用加飾成型部材の製法には、環境対策面、深絞り部材等複雑な形状部材への適応性、さらにはコストパフオーマンス面等にそれぞれ問題点があり新しい処方の提供が求められている。

本発明の第一の課題は自動車内装用加飾成型部材に関し、モノトーンデザイン部材、特にピアノブラック部材に於いて、印刷処方によらずに３００％以上の深絞り部材に対して、色調差がなく且つ深みのある質感を有する加飾成型部材用の加飾シートを提供することである。

次に本発明の第二の課題は環境対策面から塗装レスで且つ表層にアクリルフィルム等の機能フィルムを使用せずに、耐光性、耐汚染性、耐アルコール性、耐擦傷性、表面硬度等の諸物性に優れた特性を有する自動車内装用加飾成型部材用の加飾シートを提供することである。

又、本発明の第三の課題は生産工程の短縮化による生産性の向上により、低コストで自動車内装用加飾成型部材用の加飾シートを提供することである。

以上に記述してきた既存のドライ加飾成型物用の加飾シートに於いて、加飾を付与する処方はほとんどがグラビア印刷処方により色付けが成されている。グラビア印刷による色付けはカラー層の厚さが６項で記述した如く最大で１０ミクロンである。ピアノブラック等のモノトーン色を付与する場合もいわゆるベタ印刷という処方が取られるが、二版印刷でもベタカラー層の厚さは１０ミクロンが限界である。

既述の如く自動車の内装部材では３００％程の深絞りを必要とする成型部材があるが、１０ミクロン程度のカラー層では最大伸張部位のカラー層の厚みは３ミクロン程と成る為、同一成型物内での色調差が発生し易いという課題がある。

さらには真の漆黒性を求められるピアノブラック色は１０ミクロン程度のカラー層では得られないことと共に、グラビア印刷用黒インキは赤み、又は青みの黒になり易く真の漆黒色の表現は困難という課題がある。

上記１５項、１６項の課題を解決する手段として本発明では、ポリマー着色に着目し、あらかじめ原料着色したポリマーを押し出し成型法でシート化することで解決することとした。

ここで着色するポリマー原料の選定にあたって、本発明では表面硬度がＨ以上で透明性が高く、耐光性、耐汚染性、耐薬品性等に優れ且つ、３００％以上の深絞り成型性に優れた実績のあるメタクリル樹脂とアクリルゴム含有重合体の混合ポリマーを採用することに着目した。又該混合ポリマーの混合比率は押し出しシートの加工性、シート物性等を考慮して、混合比率はメタクリル樹脂６０〜８０％、アクリルゴム含有重合体４０〜２０重量％が適性である。

又、低コスト化の課題に対応する手段として、上記アクリル樹脂着色ポリマーを第一層として表層とし、第二層に着色ＡＢＳポリマーを使用して二層押し出し成型法で同時に二層押し出しすることにより、ピアノブラック等モノトーンデザインの加飾成型物用加飾シートを安価で提供することを可能とした。ここで、第一層と第二層の構成比率はコスト面、並びに加飾成型物用加飾シートとしての加工性等を考慮すると第一層（１）に対し、第二層（３〜４）の比率が好ましい。又該二層シートの総厚は３００μ〜５００μが望ましい。

次には、真の漆黒性を発現する課題を解決する手段として第一層に使用するアクリル樹脂の原料着色にあたっては、旧来原料着色ポリマーで多用されている顔料着色に対し、染料による着色に着目した。該第一層に使用するアクリル樹脂は染料による着色性にも優れることから染料着色により、他の樹脂では得られない鮮明な色調の着色が可能である。又、本発明では黒染料に特殊カーボン顔料を混合して着色ポリマーを作成する処方をとることにより、隠蔽性にもすぐれたより深みのある真の漆黒性を発現することを可能とした。

又、第二層に使用する着色ＡＢＳポリマーの作成にあたってはコスト面を考慮してＡＢＳ用の黒色マスターバッチを使用して着色することとし、上記アクリル着色ポリマーを第一層として同時二層押し出し成型して複合着色シートを作成することにより真の漆黒性を有するピアノブラック加飾成型物用加飾シートを安価で提供することを可能とした。

次いで、自動車の内装部材としての諸物性をクリアする手段として１８項で記述した第一層に使用するアクリル樹脂の特性に於いて、該アクリル樹脂の欠点である耐アルコール性、耐擦傷性を向上するために、本発明では第一層の着色アクリル樹脂層の表面に、二段階熱硬化性のウレタン変性アクリル樹脂を塗工して一次熱硬化させた複合シートをインサート成型し、成型加工時の加熱により二次硬化させることにより耐アルコール性、耐擦傷性を向上させることを可能とした。又、該複合シートは３０００％の深絞り成型加工にも追随することが確認された。

上記処方により第一層の表面に形成された一次熱硬化後の保護塗膜表面は非粘着性であり、塗工後の巻き取り加工性等の取り扱い性が良好であると共に、透明性に優れていることからより深み感のある漆黒性を有する成型物を提供するものとなった。

さらには、１８項で記述したアクリル樹脂を本来の高透明性を活かして原料を着色せずに第一層に使用し、第二層に所定の色調に着色したＡＢＳポリマーを使用して二層押し出しシートを作成することにより、クリア塗装に代替し、且つ塗装では得がたいより深い質感のクリア層を有する加飾シートを提供することが可能となった。

又、第二層に使用する着色ＡＢＳポリマーの着色剤に各種メタリック顔料、ホログラム顔料等を混合して上記処方により該複合シートを作成することにより、多彩なデザインの加飾成型物用加飾シートの提供をも可能とするものとなった。

既述した如く本発明により作成された複合着色シートは、３００％の深絞り成型性を有し、且つカラー層が厚いことから深絞り部位での色調差がなく、あらゆる形状の自動車内装用成型部材に於いて均一な色調の製品を提供するものとなると共に、より深みのある質感の製品を提供するものと成った。

又、表層をアクリル樹脂層とし、その表面に３００％の加熱伸張性を有する熱硬化性樹脂塗膜を被覆することにより、耐アルコール性、耐擦傷性にも優れた自動車内装用の諸物性をクリアした加飾成型物用の加飾シートを提供するものと成った。

さらには、加工工程の短略化により生産性の高い加工処方を採用することにより、安価で高機能の加飾成型用加飾シートを提供する効果を発揮するものと成った。

本発明に係わる複合着色シートを示す断面図である。本発明の請求項３に係わる複合着色シートの断面図である。

以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら詳細に説明する。ここで図１は、本実施形態に係わる自動車内装用加飾成型物に使用するピアノブラック複合着色シートＡの断面図である。図２は本発明の請求項３の実施形態に係わる自動車内装用加飾成型物に使用する複合着色シートＢの断面図である。

本実施形態に係わるピアノブラック複合着色シートＡの作成にあたり、第一層に使用するピアノブラック着色アクリル樹脂層（１）に使用する着色ポリマーを以下の処方により作成した。

初めに、メタクリル樹脂７０％とアクリルゴム含有重合体３０重量％をポリマーアロイ化して混合アクリルポリマーを作成した。

上記混合アクリルポリマーは押し出し加工性に優れており、該ポリマーにより作成された押し出しシートは柔軟で割れ難く一般のアクリル樹脂ではシート化が困難であった１００μ〜５００μの薄肉シートの生産が可能である。このシートは高透明で表面硬度がＨ以上と高く、又、耐汚染性、耐候性にも優れており、これらの特性も値は通常のアクリル樹脂板と略同レベルであり、且つ薄肉シートであることから複合シート化にあたっての後加工性、取り扱い性にも適性がある。又、成型性を確認した結果、３００％以上の深絞り成型が可能であることが判明した。さらには、該シートは塗装代替用シートとしても既に商業実績のあるものである。例えば「特開平１１−５２７８」（特許文献４）

次に、本実施形態に係わるピアノブラック複合着色シートＡの作成にあたり、真の漆黒性を有するピアノブラックシートを得る手段として、ファインカーボン系の黒顔料にアクリル樹脂用の特製黒染料を混合した着色剤を作成し、３２項に記述したアクリルポリマーに溶融混練してペレット化し、アクリルピアノブラックポリマーを作成した。

次いで上記アクリルピアノブラックポリマーを第一層のピアノブラック着色アクリル樹脂層（１）用原料とし、ＡＢＳポリマーにＡＢＳ用ブラックマスターバッチを混合して第二層のブラック着色ＡＢＳ樹脂層（２）用原料とし、第一層の厚さを９０ミクロン、第二層の厚さを３１０ミクロンに設定して二層押し出し成型法により、総厚４００ミクロンのピアノブラック二層着色シートＩを作成した。尚、該ピアノブラック二層着色シートＩの作成にあたっては、第一層のピアノブラック着色アクリル樹脂層（１）と第二層のブラック着色ＡＢＳ樹脂層（２）の厚み構成は、第一層が５０μ〜１５０μ、第二層が４００μ〜２００μであることが望ましい。又、ここで使用するＡＢＳポリマーに透明ＡＢＳを採用することにより、より漆黒性の高いピアノブラック二層着色シートを作成することが可能である。

次に、自動車内装用加飾成型物の加飾シートとしての諸物性をクリアするため、アクリル樹脂の欠点であった耐アルコール性、耐擦傷性の向上をはかる形態として、上記二層ピアノブラック複合シートＩの表面に二段階熱硬化性のウレタン変性アクリル塗料を塗工して保護塗膜層（３）を被覆することとした。

上記二段階熱硬化性塗料は、塗工後の加熱処理で一次硬化させることにより、シート表面が非粘着性でありブロッキングの問題が無くロール状に加工することが可能であると共に、後加工工程での取り扱い性も問題がないものである。又、成型加工時にかかる加熱で二次硬化されることにより、完全架橋して表面硬化させることが可能である。この作用により成型加工と同時に加飾成型加工品の表面物性を向上させるという効果が得られる。又、この処方は一次段階での熱処理工程ではシート表面塗膜が完全硬化されていないことから、深絞り成型が可能であるという効果がある。

上記形態に使用する二段階熱硬化性塗料としては、ウレタン対アクリル比率はウレタン１０〜３０部に対しアクリル９０〜７０部のウレタン変性アクリルポリマーを不揮発分２０％〜４０％として希釈した塗料が適正である。該塗料にイソシアネート系硬化剤を添加してグラビアコートし、個型分３〜８ミクロンの保護膜を作成する。又、ここで使用する希釈溶剤はＭＥＫ（メチルエチルケトン）、とＩＰＡ（イソプロピルアルコール）の混合溶剤が好ましく、該溶剤の混合比率はＭＥＫ４０〜６０部対ＩＰＡ６０〜４０部が望ましい。

次に、塗装代替のクリア質感を活かしたより深みのある質感の着色シートの提供にあたっては、第一層に使用する３２項３３項で記述したアクリルポリマーを着色せずに押し出し成型して透明アクリル樹脂層（４）を形成し、第二層に使用するＡＢＳポリマーを着色して着色ＡＢＳ樹脂層（５）を形成して単層着色二層シートＩＩを作成する形態が効果的な処方である。本形態で第一層に使用する該アクリルポリマーは、光線透過率９３％、雲価０，５％で高い透明性を有すると共に、５０ミクロン〜２００ミクロンの塗装では得がたい厚いクリア層を形成することが可能であることから、第二層の色調をより深みのある質感にするものとなる。

又、第二層に使用するＡＢＳポリマーは一般グレードでも良いが、より鮮明な色調を表現するためには透明ＡＢＳを使用することが好ましい。ここで使用できる透明ＡＢＳポリマーには、東レ性（株）製トヨラック９２０、電気化学工業（株）製ＴＥ２０Ｓ、テクノポリマー（株）製テクノＨ８１４、日本エイアンドエル（株）製クララスチックＳＴ６００等がある。

又、第二層に使用するＡＢＳ着色ポリマーにモノトーン顔料に加へ、メタリック顔料や、ホログラム顔料を混入させることにより、デザイン性の高い色調の加飾シートを提供することが可能である。

次いで、単層着色二層シートＩＩの表面に３６項で記述したウレタン変性アクリル塗料を塗工して保護塗膜層（３）を形成して複合着色シートＢを作成した。

上述の処方による形態で作成した複合着色シートＢは、加飾を印刷手段によらずにシート作成と同時に実施し得ると共に、アクリルフィルム等のクリアフィルムを使用せずに深みのあるクリア表層が得られることから低コストで塗装代替の加飾成型物用加飾シートの提供を可能とするものとなった。

以上の実施形態により作成されたピアノブラック複合着色シートＡ、並びに複合着色シートＢは表面の耐アルコール性、耐擦傷性が改善されるという効果も得られ、自動車内装用加飾成型物に使用される加飾シートとして充分な物性と成型性を有する製品を安価で提供するものとなった。

始めにピアノブラック複合着色シートＡの作成にあたり、第一層に使用するアクリル樹脂ポリマーをメタクリル樹脂７０％、アクリルゴム含有重合体３０％混合により作成し、該ポリマーにフアインカーボン系黒顔料とアクリル樹脂用特製染料を混合した着色剤を混合してペレット化し、第一層のピアノブラック着色アクリル樹脂層（１）用のピアノブラックアクリルポリマーを作成した。

次いで、電気化学工業（株）製の汎用ＡＢＳ樹脂にＡＢＳ樹脂用ブラックマスターバッチを混合して第二層のブラック着色ＡＢＳ樹脂層（２）用のブラック着色ポリマーを作成して、上記ピアノブラックアクリルポリマーを第一層とし、ブラック着色ＡＢＳポリマーを第二層として、第一層と第二層の押し出し比率を１対４の重量比で二層押し出ししてピアノブラック二層着色シートＩを作成した。

次に、ピアノブラック二層着色シートＩの表面に所定の二段階熱硬化性ウレタン変性アクリル塗料にイソシアネート系硬化剤を添加してＭＥＫ５０部ＩＰＡ５０部の希釈剤で希釈し、個型分５ミクロンでマイクログラビア塗工した後、９０℃８０秒の乾熱処理を行い保護塗膜層（３）を被覆してピアノブラック複合着色シートＡを作成した。

次いで、あらかじめ作成したシルバーメタリック顔料を混合して作成した着色ＡＢＳポリマーを第二層の着色ＡＢＳ樹脂層（５）用とし、３２項で記述したアクリルポリマーを第一層の透明アクリル樹脂層（４）用として第一層と、第二層の押し出し比率を１対３の重量比で二層押し出し成型して単層着色二層シートＩＩを作成した。

上記単層着色二層シートＩＩの表面に４７項で記述した処方で保護塗膜層（３）を被覆して複合着色シートＢを作成した。

本発明により作成された実施例１の製品は、深みのある真の漆黒性を有し、且つ３００％の深絞り成型を必要とする複雑な形状の成型物に対しても、部位間での色調の差異が無いピアノブラック成型物用の加飾シートの提供を可能とした。さらには、耐アルコール性、耐擦傷性等自動車内装材としての諸物性をクリアした三次元加飾成型物用の加飾シートを安価で提供し得るものとなった。又、実施例２の製品は塗装レスで深い透明質感を有するメタリック調の自動車内装用加飾成型物用の加飾シートを安価で提供し得るものとなり、ドアートリム等自動車内装部材のトータルデザイン化に深く寄与するものとなった。

（１）ピアノブラック着色アクリル樹脂層
（２）ブラック着色ＡＢＳ樹脂層
（３）保護塗膜層
（４）透明アクリル樹脂層
（５）着色ＡＢＳ樹脂層
Ｉピアノブラック二層着色シート
ＩＩ単層着色二層シート
Ａピアノブラック複合着色シート
Ｂ複合着色シート

Claims

メタクリル樹脂６０〜８０重量％とアクリルゴム含有重合体４０〜２０重量％の混合ポリマーをポリマー着色してなる厚さ５０μ〜１５０μの着色硬質アクリル樹脂層を第一層とし、アクリルニトリル・ブタジエン・スチレン樹脂（以下ＡＢＳ樹脂という）をポリマー着色してなる厚さ２００μ〜４００μの着色樹脂層を第二層としてなる厚さ２５０μ〜５５０μの着色シートに於いて、第一層の表面に１００％を超えかつ３００％以下の加熱伸張率を有する三次元成型可能なウレタン変性アクリル樹脂塗膜が被覆されて作成されたことを特徴とする複合着色シート。
メタクリル樹脂６０〜８０重量％とアクリルゴム含有重合体４０〜２０重量％の着色しない混合ポリマーを厚さ１００μ〜５００μの非着色硬質アクリル樹脂層を第一層とし、アクリルニトリル・ブタジエン・スチレン樹脂（以下ＡＢＳ樹脂という）をポリマー着色してなる厚さ３００μ〜５００μの着色樹脂層を第二層としてなる厚さ４００μ〜１０００μの着色シートに於いて、第一層の表面に１００％を超えかつ３００％以下の加熱伸張率を有する三次元成型可能なウレタン変性アクリル樹脂塗膜が被覆されて作成されたことを特徴とする複合着色シート。
第一層と第二層が二層押し出し成型法により一体化して作成されたことを特徴とする請求項１、２の何れか一項に記載の複合着色シート。