(57)【要約】【課題】金属調光沢を有しながら、リサイクル性が高く、かつ安価な樹脂成形体、および、金属調光沢を有しながらリサイクル性が高い樹脂成形体を、簡易な工程かつ低コストで製造できる樹脂成形体の製造方法を提供すること。【解決手段】複数の非球形の空隙を内部に有し、該複数の空隙は、特定の方向に対して樹脂と空隙との繰り返し構造を形成するように分散している。また、原料樹脂成形体に、第一温度において不活性ガスを含浸させる第一含浸工程と、前記不活性ガスを含浸させた原料樹脂成形体に、前記第一温度よりも低い第二温度において、不飽和状態となるように不活性ガスをさらに含浸させる第二含浸工程と、前記不活性ガスをさらに含浸させた原料樹脂成形体を加熱する加熱工程と、を含む。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の非球形の空隙を内部に有し、該複数の空隙は、特定の方向に対して樹脂と空隙との繰り返し構造を形成するように分散していることを特徴とする樹脂成形体。
【請求項２】
前記複数の空隙がクレイズ状であることを特徴とする請求項１に記載の樹脂成形体。
【請求項３】
前記空隙の前記方向における厚さが１μｍ以下であることを特徴とする請求項１または２に記載の樹脂成形体。
【請求項４】
原料樹脂成形体に、第一温度において不活性ガスを含浸させる第一含浸工程と、
前記不活性ガスを含浸させた原料樹脂成形体に、前記第一温度よりも低い第二温度において、不飽和状態となるように不活性ガスをさらに含浸させる第二含浸工程と、
前記不活性ガスをさらに含浸させた原料樹脂成形体を加熱する加熱工程と、
を含むことを特徴とする樹脂成形体の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、金属調光沢を有する樹脂成形体およびその製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
自動車用内外装、家具、建築材料、家電製品など多岐にわたる分野において、樹脂成形体が利用されている。樹脂成形体に使用される樹脂には様々な種類があり、その用途に応じて、機械強度、耐熱性、耐薬品性などについて所望の特性を有する樹脂が選定され、使用されている。
【０００３】
また、商業的に重要な樹脂の特性として色調がある。素材の色調は単に光学的な性質であるというのみならず、消費者への印象を大きく左右する。このため、樹脂の意匠性を向上させるために樹脂の色調を制御する数多くの技術が提案されている。顔料や染料による着色はそのような技術の一つである。また、特に近年、物品の高級感を演出するために樹脂に金属調の光沢を持たせる技術が報告されている。
【０００４】
樹脂に金属調の光沢を持たせる技術として、アルミニウムや金などの金属を含む顔料で樹脂を着色する方法や、樹脂にメッキ処理や金属蒸着を行なう方法がある。しかしながら、こうした金属そのものを用いる方法は、たとえば携帯電話や車車間通信システムのように電磁波を用いる機器に使用する樹脂に対しては、電波障害を引き起こすという観点から利用が制限される。また、金属そのものを用いる方法は、自然環境に与える負荷やリサイクル性の悪さなども指摘されている。
【０００５】
一方、金属を用いることなく樹脂に金属調の光沢を発現させる方法も提案されている。たとえば、特許文献１〜３には、屈折率が互いに異なる２種類以上の樹脂を積層して形成される樹脂成形体が開示されている。これらの樹脂成形体では、樹脂層の１層の厚さを数十〜数百ｎｍに設定することによって可視光を反射させて、金属調の光沢を持たせるようにしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平０３−０４１４０１号公報
【特許文献２】特開２００７−３０７８９３号公報
【特許文献３】特開２００８−２００８６１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、特許文献１〜３に記載の樹脂成形体は、樹脂間の屈折率差や熱膨張率差を考慮しつつ、樹脂層の積層をたとえば数百層にわたり正確に行う必要があるため、製造が困難であるとともに製造コストも高くなり、高価なものとなる。また、２種以上の樹脂を積層させた複合体であるため、リサイクル性もあまり高くないという問題があった。
【０００８】
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、金属調光沢を有しながら、リサイクル性が高く、かつ安価な樹脂成形体、および、金属調光沢を有しながらリサイクル性が高い樹脂成形体を、簡易な工程かつ低コストで製造できる樹脂成形体の製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明に係る樹脂成形体は、複数の非球形の空隙を内部に有し、該複数の空隙は、特定の方向に対して樹脂と空隙との繰り返し構造を形成するように分散していることを特徴とする。
【００１０】
また、本発明に係る樹脂成形体は、上記の発明において、前記複数の空隙がクレイズ状であることを特徴とする。
【００１１】
また、本発明に係る樹脂成形体は、上記の発明において、前記空隙の前記方向における厚さが１μｍ以下であることを特徴とする。
【００１２】
また、本発明に係る樹脂成形体の製造方法は、原料樹脂成形体に、第一温度において不活性ガスを含浸させる第一含浸工程と、前記不活性ガスを含浸させた原料樹脂成形体に、前記第一温度よりも低い第二温度において、不飽和状態となるように不活性ガスをさらに含浸させる第二含浸工程と、前記不活性ガスをさらに含浸させた原料樹脂成形体を加熱する加熱工程と、を含むことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、金属調光沢を有しながら、リサイクル性が高く、かつ安価の樹脂成形体を実現できるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】図１は、実施の形態１に係る樹脂シートの模式的な斜視図である。
【図２】図２は、図１に示す樹脂シートのＡ−Ａ線一部拡大断面図である。
【図３】図３は、図１に示す樹脂シートの製造方法のフロー図である。
【図４】図４は、実施例１に係る樹脂シートの断面の光学顕微鏡写真を示す図である。
【図５】図５は、実施例１に係る樹脂シートの断面のＳＥＭ写真を示す図である。
【図６】図６は、実施の形態２に係る樹脂成形体の一部拡大断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下に、図面を参照して本発明に係る樹脂成形体およびその製造方法の実施の形態を詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。
【００１６】
（実施の形態１）
はじめに、本発明の実施の形態１について説明する。本実施の形態１は、樹脂成形体がシート状の形状を有する樹脂シートである。図１は、実施の形態１に係る樹脂シートの模式的な斜視図である。図１に示すように、この樹脂シート１は、その主表面１ａが金属調光沢を有するものである。
【００１７】
この樹脂シート１を構成する原料樹脂は、可視光に対して透明な樹脂であれば特に限定されないが、たとえば、ポリカーボネート、ポリスチレン、環状オレフィン・コポリマー、などの樹脂を用いることができる。また、原料樹脂は一種類の樹脂材料からなるものでも二種類以上の樹脂材料を混合したものでもよい。また、これらの原料樹脂に、結晶化核剤、結晶化促進剤、気泡化核材、酸化防止剤、帯電防止剤、紫外線防止剤、光安定剤、蛍光増白剤、顔料、染料、相溶化剤、滑剤、強化剤、難燃剤、架橋財、架橋助剤、可塑剤、増粘剤、減粘剤等の各種添加剤を適宜配合してもよい。
【００１８】
つぎに、図２は、樹脂シート１のＡ−Ａ線一部拡大断面図である。図２に示すように、この樹脂シート１は、二次元的に広がった形状を有する、複数のクレイズ状の空隙１ｂをその内部に有している。そして、これらの空隙１ｂは、主表面１ａに沿って互いに略平行に配列している。その結果、空隙１ｂは、矢印Ａｒ１で示す主表面１ａと略垂直の方向に対して、樹脂と空隙との繰り返し構造を形成している。
【００１９】
ここで、クレイズ状の空隙とは、樹脂内部に形成されるひび、あるいは割れ目のことであり、その形状については、一次元的な直線状、または断面が直線状であって或る程度の二次元的な広がりを有するものである。なお、一般的には、樹脂内部に形成されるひびあるいは割れ目の壁面間に樹脂フィブリルが残存しているものを「クレイズ」といい、この「クレイズ」がさらに広げられて樹脂フィブリルが残存していないものを「クラック」という場合があるが、本明細書におけるクレイズとは、樹脂フィブリルが残存しているものも残存していないものも含むものとする。
【００２０】
この樹脂シート１は、上述したように、主表面１ａと略垂直の方向に対して、樹脂と空隙との繰り返し構造を形成している空隙１ｂを有するため、主表面１ａ側から見た場合に、金属調光沢を有するものとなる。すなわち、この樹脂シート１は、内部の複数の空隙１ｂによって、２種以上の樹脂層を積層させることなく金属調光沢を発現するものなので、金属調光沢を有しながら、リサイクル性が高く、かつ安価な樹脂成形体となる。また、この樹脂シート１は金属を用いていないので、たとえば携帯電話や車車間通信システムのように電磁波を用いる機器に使用する樹脂としても自由に利用でき、これらの機器の加飾用として極めて有効である。また、この樹脂シート１に対して、上記各種添加剤を含有する樹脂を積層して使用しても良いし、上記各種添加剤を含有する樹脂を塗布しても良い。
【００２１】
なお、空隙１ｂによって樹脂シート１に金属調光沢が発現する原理については明らかではないが、樹脂と空隙との繰り返し構造のために、異なる空隙１ｂによって反射または散乱された可視光の間に光干渉が発生するためと考えられる。そして、空隙１ｂ同士の間隔や厚さが主表面１ａに沿った面内で位置によって少しずつ異なるため、発生した光の干渉の度合いが、主表面１ａ上の位置、および見る角度によって少しずつ異なるように分布するために、金属調の光沢を有するように見えるのではないかと考えられる。
【００２２】
また、繰り返し方向における各空隙１ｂの厚さは、可視光を適度に反射または散乱させるために５０ｎｍ以上１μｍ以下が好ましい。また、樹脂と空隙との繰り返し数は、多い方がその光沢が強くなるので好ましいが、たとえば１０以上が好ましく、数百以上であることがさらに好ましい。
【００２３】
（製造方法）
つぎに、実施の形態１に係る樹脂シート１の製造方法の一例について説明する。図３は、樹脂シート１の製造方法のフロー図である。この製造方法は、原料樹脂シートに、第一温度において不活性ガスを含浸させる第一含浸工程（ステップＳ１０１）と、ステップＳ１０１において不活性ガスを含浸させた原料樹脂シートに、第一温度よりも低い第二温度において、不飽和状態となるように不活性ガスをさらに含浸させる第二含浸工程（ステップＳ１０２）と、ステップＳ１０２において不活性ガスをさらに含浸させた原料樹脂シートを加熱する加熱工程（ステップＳ１０３）とを含むものである。以下、各工程について説明する。
【００２４】
はじめに、原料樹脂シートを準備する。この原料樹脂シートは、上述したように、たとえば、ポリカーボネート、ポリスチレン、環状オレフィン・コポリマー、などの樹脂の一種または二種以上を混合したもの、または、これらにさらに各種添加剤を適宜配合したものである。なお、内部に十分な数の空隙を形成し、金属調光沢を発現させるためには、原料樹脂シートの厚さは、３０μｍ以上であることが好ましい。
【００２５】
つぎに、ステップＳ１０１の第一含浸工程について説明する。この第一含浸工程においては、準備した原料樹脂シートに、第一温度において不活性ガスを含浸させる。ここで、第一温度は、たとえば室温またはそれよりも高い温度とする。また、不活性ガスとしては、ヘリウム、窒素、二酸化炭素、アルゴンの一種または二種以上を混合したガスを用いることができるが、樹脂への浸透性（浸透時間、溶解度）を考慮すると、二酸化炭素を用いることが特に好ましい。また、含浸時間は、不活性ガスの種類、第一温度等に応じて適宜設定するが、原料樹脂シートに不活性ガスを飽和状態となるまで含浸する程度の含浸時間とすることが好ましい。
【００２６】
つぎに、ステップＳ１０２の第二含浸工程について説明する。この第二含浸工程においては、ステップＳ１０１において不活性ガスを含浸させた原料樹脂シートに、第一温度よりも低い第二温度において、不活性ガスをさらに含浸させる。なお、不活性ガスは、ステップＳ１０１において用いた不活性ガスと同種の物とすることが好ましい。
【００２７】
ここで、原料樹脂シートにおける不活性ガスの溶解度については、第一温度においてよりも第二温度においての方が、溶解度が大きい。したがって、ステップＳ１０１において不活性ガスを飽和状態になるまで含浸させたとしても、このステップＳ１０２においては、不活性ガスはさらに原料樹脂シートに浸透していく。しかしながら、このステップＳ１０２においては、不活性ガスが原料樹脂シートに十分に浸透して飽和状態となるまでは含浸を行わずに、不飽和状態となる程度までで含浸を停止する。また、ステップＳ１０１と同様に、不活性ガスを加圧して含浸させることが好ましい。
【００２８】
つぎに、ステップＳ１０３の加熱工程について説明する。この加熱工程においては、ステップＳ１０２において不活性ガスをさらに含浸させた原料樹脂シートを常圧に戻した後に加熱する。これによって原料樹脂シート内にクレイズ状の空隙１ｂと樹脂との繰り返し構造が形成され、金属調光沢を有する所望の樹脂シート１が形成される。
【００２９】
このステップＳ１０３における加熱温度は、金属調光沢が発現するのに十分な温度とし、かつ原料樹脂の熱分解温度以下とする。また、特にガラス転位温度より低い温度とすることが好ましい。加熱温度をガラス転位温度以上の温度とすると、原料樹脂シートが軟化し、見た目が悪くなり好ましくない。また、加熱温度は、用いる不活性ガスや要求される金属調の度合いなどに応じて適宜調整できる。たとえば、一般的に、ハーフミラーのような金属調光沢と光透過性を併せ持つ樹脂シートを形成したい場合には加熱温度を低くし、光の遮蔽効果が高い金属調光沢を発現させるには加熱温度を高くする。
【００３０】
なお、上記工程によって、樹脂シート１に金属調光沢を発現させるような空隙１ｂが形成される原理については明らかではないが、ステップＳ１０２の第二含浸工程において不活性ガスを不飽和状態となるように含浸させることによって、原料樹脂シート内において不活性ガスの密度にむらが発生し、密度が密な領域と疎な領域が形成されると考えられる。このような状態の原料樹脂シートを加熱すると、不活性ガスの気泡が場所的に均一には発生せず、或る場所では気泡が集まり連なって非球形の空隙、特にはクレイズ状の空隙となり、或る場所では空隙が発生しないというような状態となり、クレイズ状の空隙１ｂと樹脂との繰り返し構造が形成されると考えられる。
【００３１】
これに対して、一般的な樹脂発泡体の製造方法では、原料樹脂シートに不活性ガスを飽和状態となるまで含浸させる１段階の含浸工程を行い、その後加熱工程を行っている。この場合、気泡は場所的に均一に発生し、かつその形状は球状となる。その結果として、製造した樹脂発泡体は気泡による光の乱反射によって白濁したものとなり、金属調光沢を発現するものとはならないものと考えられる。
【００３２】
以上説明したように、上述した製造方法によれば、煩雑な製造工程が不要であり、簡易な工程かつ低コストで金属調光沢を有する樹脂シートを製造できる。また、製造上、金属、重金属、および有機溶剤を使用する必要もないので、自然環境に与える負荷も少なく、リサイクル性も良好である。
【００３３】
（実施例）
つぎに、本発明の実施例を用いて本発明についてさらに詳細に説明する。なお、この実施例によりこの発明が限定されるものではない。
【００３４】
（実施例１）
原料樹脂シートとして、ポリカーボネート製のシート（住友ベークライト社製  ＥＣ−１０５、１．５ｍｍ厚）を用い、これを圧力容器に入れ、圧力容器に二酸化炭素ガスを注入した後、圧力容器ごと恒温槽（ナガノサイエンス社製  ＬＨ４３−１２Ｐ）内に入れ、第一および第二含浸工程を行なった。なお、各工程における温度、圧力、および含浸時間は、それぞれ、第一含浸工程については、６０℃、６ＭＰａ、１７時間に設定し、第二含浸工程については、−３０℃、１．２ＭＰａ、７時間に設定した。つぎに、圧力容器からシートを取り出し、このシートを循環式熱風炉（エスペック社製  ＰＨＨ−２０１）に入れ、１００℃に加熱して１分間の加熱工程を行った。加熱工程の後にシートを炉から取り出したところ、シート表面が金属調光沢を有することが目視により確認された。
【００３５】
つぎに、実施例１に係るシートの断面を光学顕微鏡で観察した。図４は、実施例１に係るシートの断面の光学顕微鏡写真を示す図である。なお、写真の右下に表示されているスケールは、１辺が２０μｍを示している。図４に示すように、このシートの断面には、主表面に沿った方向に延伸し、５〜２０μｍの間隔で互いに略平行なクレイズ状の空隙が無数に観察された。
【００３６】
つぎに、走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ、日本電子社製  ＪＳＭ６３９０）を用いて、実施例１に係るシートの断面の空隙を拡大して観察した。図４は、実施例１に係るシートの断面のＳＥＭ写真を示す図である。図５に示すように、クレイズ状の空隙の厚さは１００ｎｍ以下であって、約６０ｎｍであった。
【００３７】
（実施例２）
原料樹脂シートとして、ポリスチレン製のシート（三菱化成ポリテック社製  ＯＰＳ、１８０μｍ厚）を用い、これを実施例１と同一の機器を用いて、実施例１と同一の条件で第一および第二含浸工程、ならびに加熱工程を行った。加熱工程の後にシートを炉から取り出したところ、シート表面が金属調光沢を有することが目視により確認された。
【００３８】
（実施例３）
原料樹脂シートとして、環状オレフィン・コポリマー製のシート（トパス  アドヴァンスト  ポリマーズ社製  ＴＯＰＡＳ（登録商標）、１ｍｍ厚）を用い、これを実施例１と同一の機器を用いて、実施例１と同一の条件で第一および第二含浸工程、ならびに加熱工程を行った。加熱工程の後にシートを炉から取り出したところ、シート表面が金属調光沢を有することが目視により確認された。
【００３９】
なお、上記実施の形態１に係る樹脂シートにおいては、空隙が二次元的に広がった形状を有するクレイズ状である。しかしながら、本発明の空隙はこれに限定されず、ある特定の方向に対して樹脂と空隙との繰り返し構造を形成するように分散しており、光の干渉によって金属調光沢を発現するものであれば、どのような形状の空隙でもよい。たとえば、空隙が一次元的な線状の形状をしている場合でも、複数の空隙が樹脂内に分散しており、たとえば樹脂シートの主表面側から見た場合に、空隙と樹脂との繰り返し構造を形成しており、この繰り返し構造が主表面の面方向にわたって、場所によって少しずつ異なるような構造で分布していれば、この樹脂シートは金属調光沢を発現するものとなる。
【００４０】
（実施の形態２）
また、図６は、本発明の実施の形態２に係る樹脂シートの一部拡大断面図である。図６に示すように、この樹脂シート２は、主表面２ａを有するとともに、非球形の不規則な形状を有する、複数の空隙２ｂがその内部に分散している。これらの空隙２ｂも、矢印Ａｒ２で示す主表面２ａと略垂直の方向に対して、樹脂と空隙との繰り返し構造を形成しており、かつその繰り返し構造は、主表面２ａの面方向にわたって、場所によって少しずつ異なるような構造で分布している。その結果、この樹脂シート２は、光の干渉によって金属調光沢を発現するものとなる。
【００４１】
また、本発明に係る樹脂シートは、上記の非球形の不規則な形状を有する空隙と、クレイズ状の空隙との両方を含むようなものでもよい。また、上記各実施の形態では、樹脂成形体が樹脂シートであるが、本発明に係る樹脂成形体の形状はシート状に限られず、立方体や円柱の形状でもよい。
【符号の説明】
【００４２】
１、２  樹脂シート
１ａ、２ａ  主表面
１ｂ、２ｂ  空隙
Ａｒ１、Ａｒ２  矢印
Ｓ１０１〜Ｓ１０３  ステップ
【図１】
2010280183.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図６】
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【図４】
2010280183.tif 000007
【図５】
2010280183.tif 000008