(57)【要約】　　　（修正有）【課題】自動車部品、スーツケース、携帯電話の筐体、浴槽などの外部衝撃に強く、頑丈で、かつ複雑な三次元形状の部分まで加飾することが要求される製品の素材として利用可能な可飾熱可塑性樹脂板を提供する。【解決手段】ビカット軟化温度が４０〜１４０℃の範囲内であり、ビカット軟化温度におけるヤング率が５×１０３〜１．５×１０５（Ｎ／ｃｍ２）であり、かつ厚みの３乗と２５℃におけるヤング率との積が５×１０〜５×１０４（Ｎ・ｃｍ）であることを特徴とする加飾熱可塑性樹脂板を得る。【選択図】　　　図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ビカット軟化温度が４０〜１４０℃の範囲内であり、ビカット軟化温度におけるヤング率が５×１０３〜１．５×１０５（Ｎ／ｃｍ２）であり、かつ厚みの３乗と２５℃におけるヤング率との積が５×１０〜５×１０４（Ｎ・ｃｍ）であることを特徴とする加飾熱可塑性樹脂板。
【請求項２】
加飾シートの加飾層面と熱可塑性樹脂板とが接するように積層接着された加飾熱可塑性樹脂板であって、加飾シートの加飾層面と熱可塑性樹脂板とが接する部分全体について、加飾シートまたは熱可塑性樹脂板の片方または両方に、１００〜１５００Ｎ／ｃｍ２の圧力を、２〜３０分間加えることにより製造された請求項１に記載の加飾熱可塑性樹脂板
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、加飾熱可塑性樹脂板に関するものであり、得られた加飾熱可塑性樹脂板は、自動車部品、スーツケース、携帯電話の筐体、浴槽などの外部衝撃に強く、頑丈で、かつ複雑な三次元形状の部分まで加飾することが要求される製品の素材として利用できる。
【０００２】
【従来の技術】
上記の従来製品の素材は、一定以上の強度が必要なため、ＦＲＰ、ステンレス、アルミニウムなどの金属、あるいは金属と樹脂板からなる鋼板などが使用されていた。そして、それらを加工する方法は折り曲げやプレス加工が一般的であり、それらの加飾方法は直接素材に印刷インキの塗布や塗料の塗装が一般的であった。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、折り曲げやプレス加工による方法では、複雑な三次元形状の部分まで加工するのにかなりの時間と労力が必要であった（以下、第一の問題という）。また、上記のような素材は塗料やインキ等が密着しにくい問題があったり、使用することで塗料やインキ等が擦られて欠落していく問題があった（以下、第二の問題という）。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
そこで、本発明者は、素材として熱可塑性樹脂を用い、ビカット軟化温度が４０〜１４０℃の範囲内であり、ビカット軟化温度におけるヤング率が５×１０３〜１．５×１０５（Ｎ／ｃｍ２）であり、かつ厚みの３乗と２５℃におけるヤング率との積が５×１０〜５×１０４（Ｎ・ｃｍ）であることを特徴とする加飾熱可塑性樹脂板を発明することで、上記第一の問題を解決した。すなわち、本発明の加飾熱可塑性樹脂板は、上記の特性を有するため、強度が高く、かつ複雑な三次元形状の部分まで容易に加工できることを特徴としている。
【０００５】
また、本発明者は、加飾シートの加飾層面と熱可塑性樹脂板とが接するよう積層接着された加飾熱可塑性樹脂板であって、加飾シートの加飾層面と熱可塑性樹脂板とが接する部分全体について、加飾シートまたは熱可塑性樹脂板の片方または両方に、１００〜１５００Ｎ／ｃｍ２の圧力を、２〜３０分間加えることにより製造された加飾熱可塑性樹脂板を発明することで、上記第二の問題を解決した。すなわち、本発明の加飾熱可塑性樹脂板は、上記の特性を有するため、各層間の密着性が高く、かつ加飾層が欠落しないよう保護されていることを特徴としている。
【０００６】
【発明の実施の形態】
ビカット軟化温度が４０〜１４０℃の範囲内であり、ビカット軟化温度におけるヤング率が５×１０３〜１．５×１０５（Ｎ／ｃｍ２）であり、かつ厚みの３乗と２５℃におけるヤング率との積が５×１０〜５×１０４（Ｎ・ｃｍ）である加飾熱可塑性樹脂板に限定した理由を、以下に示す。
【０００７】
熱可塑性樹脂であっても、ポリフェニレンスルフィッド樹脂板などのように相当高い温度でないと可塑化せず可塑化時の延伸性が悪い樹脂板は、加工時にかなりの負荷をかけなければならない必要があったり、複雑な三次元形状の部分まで追随できなかったりする場合があった。一方、エチレン酢酸ビニル樹脂板などのわずかの温度上昇でも可塑化してしまう樹脂板では、製品としての耐熱要求特性を満足しない場合があった。また、熱可塑性エラストマー樹脂板のように可塑化時の延伸性が良すぎる樹脂板は、加工する際の三次元形状の立ち上がり部に当たる箇所だけが異常に伸びてしまい、厚みが薄くなって穴が開いたり破断したりする場合があった。
【０００８】
したがって、複雑な三次元形状の部分まで容易に加工できるようにするためには、適度な温度範囲内で可塑化し、かつ可塑化時の延伸性が適度な範囲内にある加飾熱可塑性樹脂板であることが必要であった。そこで、本発明者は、その適度な温度の指標としてビカット軟化温度を選定し、適度な可塑化時の延伸性の指標としてそのビカット軟化温度におけるヤング率を選定した。
【０００９】
ビカット軟化温度とは，ＡＳＴＭ―Ｄ―１５２５の試験方法で得られる温度であって、具体的には、直径１ｍｍの針をのせ、その上部に１ｋｇの荷重を加えた状態で、５０℃／時間の速度で温度上昇させ、試験片が軟らかくなって針が１ｍｍ侵入するときの温度をいう。ただし、試験片の厚みが１ｍｍ未満の場合には、１ｍｍ以上の厚みになるまで同じものを何枚も重ねて測定する。
【００１０】
ヤング率とは、ある特定の温度下において引張り試験方法で得られる弾性率であって、試験前の標線間距離Ｌ（ｃｍ）、試験片の断面積Ａ（ｃｍ２）の条件下において、引張り試験データの縦軸（荷重）と横軸（標線間伸び）を記録し、それから弾性限内の荷重Ｗ（Ｎ）に対する標線間伸びΔｌ（ｃｍ）を読みとって、（Ｗ・Ｌ）／（Ａ・Δｌ）の式から算出した弾性率値をいう。
【００１１】
そして、試験の結果、ビカット軟化温度が４０〜１４０℃の範囲内であり、そのビカット軟化温度におけるヤング率が５×１０３〜１．５×１０５（Ｎ／ｃｍ２）になる加飾熱可塑性樹脂板であれば、良いことがわかった。このような加飾熱可塑性樹脂板とするための材質としては、アルファメチルスチレン成分が１０％未満のアクリロニトリルブタジエンスチレン系樹脂、リアクター成分が５０％未満のポリプロピレン系樹脂、可塑剤含有率が４０％未満の塩化ビニル系樹脂、アクリルゴム成分が３０％未満のアクリル系樹脂、ポリジメチルシロキサン成分が３０％未満のポリカーボネート系樹脂、エラストマー成分が３０％未満のポリスチレン系樹脂、エラストマー成分が３０％未満のポリエチレン系樹脂、エラストマー成分が３０％未満のポリブチレンテレフタレート系樹脂、エラストマー成分が２０％未満のポリウレタン系樹脂、エラストマー成分が３０％未満のポリアミド系樹脂等が好ましい。
【００１２】
これらの樹脂は、変性やアロイ化が可能であり、所望のビカット軟化温度やヤング率に変えることが容易なためである。とくに、上記ポリカーボネート樹脂とポリブチレンテレフタレート系樹脂、上記ポリカーボネート樹脂とアクリロニトリルブタジエンスチレン系樹脂等のアロイなどが好適であった。なお、ガラス繊維添加の樹脂を選ぶ場合は、強度は高いが加工性に難点があるので、添加量の少ないものの方が好ましい。
【００１３】
しかし、そのような加飾熱可塑性樹脂板であっても、通常使用する温度において、ＦＲＰやステンレスなどの金属、あるいは金属と樹脂板からなる鋼板に匹敵する強度をもたなければならない。そこで、本発明者は、以下に示す熱可塑性樹脂板の強度の指標を考え、適性な範囲を設定した。
【００１４】
樹脂板の強度は剛性と比例関係にある場合が多く、また剛性は厚みの３乗に比例しヤング率にも比例する関係にある。そこで、本発明者は、これらの積からなるパラメーターが加飾熱可塑性樹脂板の強度の指標になると考えた。そして、試験を繰り返した結果、このパラメーターの数値が５×１０（Ｎ・ｃｍ）以上であれば、必要とされる強度が得られることがわかった。一方、このパラメーターの数値が高いほど強度が増す傾向にあったが、５×１０４（Ｎ・ｃｍ）まであれば、ほぼどのような用途に対しても要求特性を満足し、それ以上に向上させる必要性がないこともわかった。
【００１５】
つぎに、加飾シートの加飾層面と熱可塑性樹脂板とが接するように積層接着された加飾熱可塑性樹脂板であって、加飾シートの加飾層面と熱可塑性樹脂板とが接する部分全体について、加飾シートまたは熱可塑性樹脂板の片方または両方に、１００〜１５００Ｎ／ｃｍ２の圧力を、２〜３０分間加えることにより製造された加飾熱可塑性樹脂板に限定した理由を、以下に示す。
【００１６】
本発明の使用用途では、その表面が絶えず磨耗や引っかきなどの負荷がかかる場合が多く、加飾層が欠落するのを防止するため、加飾層部分に数μｍのハードコート性樹脂で塗布した保護層を設けるのが一般的である。しかし、そのようなハードコート性樹脂は延伸性が悪く、三次元形状に加工する際の妨げとなる。そこで、本発明者は、保護膜を５０〜３００μｍの熱可塑性樹脂からなる基体シートとし、厚みをかせぐことで保護の機能を維持させることにした。そして、この基体シートに汎用の印刷方法等によって加飾層を設けた加飾シートを作成し、加飾シートの加飾層面と熱可塑性樹脂板とを積層接着する構成にした。
【００１７】
その積層接着する方法も、接着剤を使う方法より、熱可塑性樹脂の特性を生かした熱接着の方法の方が、工程が短縮できため好ましいと考えた。しかし、本発明の加飾熱可塑性樹脂板は、剛性が高く厚みが厚くなるためロール状になりにくく、ロールツーロールによる熱ラミネート方法で製造することは困難な場合が多い。そこで、本発明では、プレス機の上下熱盤間に、加飾シートの加飾層面と熱可塑性樹脂板とを接するように載置し、加飾シートまたは熱可塑性樹脂板を加熱するとともに、加飾シートおよび熱可塑性樹脂板に圧力を加える熱プレス方法を採用した。
【００１８】
すなわち、プレス機の上下熱盤間に、鏡面もしくは所望のエンボスを施した２枚の金属板を載置し、２枚の金属板間に加飾シートと熱可塑性樹脂板とを加飾シートの加飾層面と熱可塑性樹脂板とが接するように載置し、上下熱盤の片方または両方を加熱するとともに、プレス機により金属板を介して圧力を加える方法である。この方法の重要な利点は、接する部分全体のどの箇所においても、加熱を上記の適度な範囲にし、圧力を上記の適度な範囲にし、圧力を適度な時間保持できることである。　そのことを、以下に詳細に示す。
【００１９】
加飾シートや熱可塑性樹脂板の表面には、無数の凹凸があり、その凹部に空気や異物が噛むと加飾シート表面と熱可塑性樹脂板表面の接触を阻害する。そこで、本発明者は、表面を研磨し洗浄する方法を検討したが、加飾層の場合はパターンで形成しているため、どうしても凹凸が生じ、問題解決に至らなかった。そこで、加える圧力を高くして、空気泡や異物を押しつぶすとともに、凸部を変形させてこれらを覆うようにすれば、その問題が解決できるのではないかと考えた。試験の結果、圧力を１００Ｎ／ｃｍ２以上の条件下で加圧すれば、接着強度が低下するのを防止できた。ただし、　圧力が１５００Ｎ／ｃｍ２を超えると、熱可塑性樹脂板に形成すべき加飾層のパターンが崩れ易くなる問題があった。
【００２０】
また、加熱・加圧を充分に行っても、変形させた凸部や異物が、まだ弾性変形の状態である場合には、圧力を除くと元に戻ろうとする力が働き、空気や異物を充分に覆いきれないことがあった。そこで、本発明者は、加える圧力を長く保持していけば、やがて塑性変形の状態となって、接着強度が低下する問題は起らないと考えた。試験の結果、圧力を保持する時間を２分以上とすれば、接着強度が低下する問題は起らなかった。ただし、圧力を保持する時間が３０分間を過ぎると、熱可塑性樹脂板または加飾シートの変質が起こり易く、また作業時間が長くなり、生産効率が低下する問題があった。
【００２１】
なお、本発明に使用できるプレス機としては、油圧プレス機、エアープレス機、Ｃ型プレス機、ストレートサイドプレス機などがある。ただ、プレス機は、加飾のための装置ではないため、そのまま使用すると問題があり、以下に示す工夫をすることで、本発明に適用できるようにした。
【００２２】
一般に、プレス機の用途は金属板の曲げ加工等の場合が多く、本発明のような加飾のために使用されることはない。そのため、熱盤の表面は、充分な研磨がされることはなく、粗雑な状態になっていて、上下熱盤間に、直接加飾シートと熱可塑性樹脂板とを載置すると、その表面の粗雑な状態の影響を受けて、加飾シートの意匠性が低下する問題がある。
【００２３】
そこで、図４に示すように、プレス機の上下熱盤と加飾シートや熱可塑性樹脂板との間に、表面が鏡面の２枚の金属板を載置して、プレスするようにした。このようにすれば、金属板の鏡面表面状態がそのまま加飾シートまたは熱可塑性樹脂板表面に反映されるため、意匠性を損なうことはない。また、たとえば艶消しの意匠性が欲しい場合には、図５に示すように、所望の艶消しエンボスを施した金属板を載置して、プレスするようにすれば、金属板の所望の艶消しエンボス表面がそのまま加飾シートまたは熱可塑性樹脂板表面に反映され優れた意匠性を得ることもできる。
【００２４】
加飾シートは、図４に示すように、基体シート１上に絵柄層３、接着層４および機能層５などの加飾層を形成してなる。各加飾層はスクリーン印刷、グラビア印刷、オフセット印刷などにより様々なパターンでの加飾が可能であり、かつ作業環境も良好であるという特長が得られる。その結果、煩雑な工程を必要とせず意匠性に富んだ製品を作ることができるという作用効果を奏する。
【００２５】
基体シート１は、加飾層を形成するための下地としての機能をもち、加飾後は加飾熱可塑性樹脂板の一構成層として、加飾層を保護する機能を有する。基体シート１の材質は、ポリエステル系樹脂、ポリプロピレン系樹脂、ポリスチレン系樹脂、塩化ビニル系樹脂、ポリエチレン系樹脂、ポリカーボネート系樹脂，ビニロン系樹脂、アセテート系樹脂、ポリアミド系樹脂、アクリル系樹脂、ポリウレタン系樹脂などの透明なプラスチックシートが好ましい。
【００２６】
絵柄層２は、加飾したい絵柄を表現するための加飾層である。絵柄層３の材質は、アクリル系樹脂、塩化ビニル酢酸ビニル共重合体系樹脂、硝化綿系樹脂、ポリウレタン系樹脂、塩化ゴム系樹脂などの一般的な熱可塑性樹脂が好ましい。絵柄層に熱硬化性樹脂や紫外線硬化性樹脂を使用すれば、深い絞り形状で真空成形する場合に、絵柄層が割れる不具合が発生するためである。絵柄層３の膜厚は０．５μｍ〜３０μｍが好ましい。膜厚が０．５μｍより薄いと、十分な意匠性や隠蔽性が得られないという問題があり、３０μｍより厚いと、印刷後に乾燥し難いという問題があるためである。
なお、絵柄層３には、真空蒸着やメッキ等の方法によって、アルミニウム、クロム、銅、ニッケル、インジウム、錫、酸化珪素などの金属膜層を設けてもよい。
【００２７】
接着層４は、基体シート１または絵柄層３と熱可塑性樹脂板を接着するための加飾層である。接着層４の材質は、アクリル系樹脂、塩化ビニル酢酸ビニル共重合体系樹脂、ポリウレタン系樹脂、ポリエステル系樹脂、ポリプロピレン系樹脂、ポリエチレン系樹脂、ポリスチレン系樹脂、ポリカーボネート系樹脂、ビニロン系樹脂、アセテート系樹脂、ポリアミド系樹脂などであり、貼り合せる熱可塑性樹脂板との溶融固着性に応じて、適宜、好ましい材料を選択する。接着層４の膜厚は０．５μｍ〜３０μｍが好ましい。膜厚が０．５μｍより薄いと、十分な密着が得られないという問題があり、３０μｍより厚いと、印刷後に乾燥し難いという問題があるためである。
【００２８】
また、接着層３と絵柄層２、もしくは絵柄層２と基体シート１の間に機能層４を設けてもよい。機能層４を設けるのは、それらの層間の密着性を強化させたり、耐水性や耐候性などの諸物性を向上させるためである。
機能層４の材質は、アクリル系樹脂、塩化ビニル酢酸ビニル共重合体系樹脂、ポリウレタン系樹脂、ポリエステル系樹脂、ポリプロピレン系樹脂、ポリエチレン系樹脂、ポリスチレン系樹脂、ポリカーボネート系樹脂、ビニロン系樹脂、アセテート系樹脂、ポリアミド系樹脂などであり、要求される諸物性や前後の層の材質に応じて、適宜、好ましい材料を選択すればよい。機能層４の膜厚は０．５μｍ〜３０μｍが好ましい。膜厚が０．５μｍより薄いと、十分な物性が得られないという問題があり、３０μｍより厚いと、印刷後に乾燥し難いという問題があるためである。
【００２９】
以上、この方法によって、　熱可塑性樹脂板および加飾シートが接する部分全体のどの箇所においても、加熱、圧力、圧を加える時間を上記の適切な範囲にすることができ、加飾層面全体が十分に溶融固着していた。具体的には、ピーリング強度測定試験で１Ｎ／ｃｍ以上または材破のレベルであった。
【００３０】
ピーリング強度測定試験とは、試験片の一部を引き剥がし１８０°に折り返してその試験片の端部を毎分５０ｍｍの速度で荷重を加え、剥離時の最大荷重を測定するＪＩＳ−Ｋ−６７４４の試験方法である。
【００３１】
したがって、密着不良部が生じることがなく、また、異物が混入した場合でも、高いプレス圧でプレスされ熱可塑性樹脂板内に押し込まれるため、外観上異物混入部が目立つこともなかった。
【００３２】
本発明によって得られた加飾熱可塑性樹脂板は、それぞれの用途に適する所望の三次元形状に深絞り成形する。このような加飾熱可塑性樹脂板の深絞り成形は真空成形が一般的である。しかし、本発明の加飾熱可塑性樹脂板は剛性が高く、厚みが厚いため、真空成形のような大気圧による加工では、三次元形状の複雑な形状にまで追随させるのが困難な場合がある。したがって、大気圧より高圧の圧力を加えることのできる圧空成形法または高圧成形法を用いるのが好ましい。具体的には５〜５００気圧の圧力で絞り成形する方法が好ましい。
【００３３】
【実施例】
（実施例１）膜厚０．１ｍｍのアクリル系樹脂からなる基体シート１上に、膜厚が２μｍのアクリル系樹脂からなる絵柄層２、膜厚が３μｍの塩化ビニル酢酸ビニル共重合体系樹脂からなる接着層３をグラビア印刷にて順次積層した加飾シートを用意した。また、膜厚３．０ｍｍのポリカーボネート樹脂とアクリロニトリルブタジエンスチレン系樹脂のアロイ（アロイの比率１：１）からなる熱可塑性樹脂板を用意した。
【００３４】
次に加飾シートと熱可塑性樹脂板を、加飾シートの接着層を熱可塑性樹脂板に面して重ね、これを２枚の鏡面金属板の間に挟持した後、上下熱盤温度を１２０℃に設定した油圧プレス機の熱盤間に載置した。加飾シートと熱可塑性樹脂板を挟んだ鏡面金属板を、油圧プレス機の上下熱盤で５００Ｎ／ｃｍ２の圧力で１０分間加圧した。
【００３５】
以上によって、加飾シートと熱可塑性樹脂板とが一体となった加飾熱可塑性樹脂板を得た。この加飾熱可塑性樹脂板について、ビカット軟化温度を測定したところ１１５℃であった。この加飾熱可塑性樹脂板の一部を採取し、２５℃および１１５℃の温度下で引張り試験を実施した。この引張り試験データから得られた２５℃および１１５℃におけるヤング率は、それぞれ６．５×１０５（Ｎ／ｃｍ２）、８×１０４（Ｎ／ｃｍ２）であった。したがって、厚みの３乗と２５℃におけるヤング率との積は２．０×１０４（Ｎ・ｃｍ）であった。
【００３６】
この加飾熱可塑性樹脂板を３０気圧の圧力を加える高圧成形法により三次元形状に絞り成形した。以上の方法によって、印刷した絵柄層によって意匠性に富んだ旅行用スーツケースを得た。
【００３７】
（実施例２）膜厚５０μｍのポリカーボネ−ト系樹脂からなる基体シート１上に、膜厚が２μｍのアクリル系樹脂からなる絵柄層２、膜厚が２μｍの塩化ビニル酢酸ビニル共重合体系樹脂からなる接着層３をグラビア印刷にて順次積層した加飾シートを用意した。また、膜厚０．５ｍｍのポリカーボネート樹脂とポリブチレンテレフタレート系樹脂のアロイ（アロイの比率３：１）からなる熱可塑性樹脂板を用意した。
【００３８】
次に、加飾シートと熱可塑性樹脂板を、加飾シートの接着層を熱可塑性樹脂板に面して重ね、これを２枚の鏡面金属板の間に挟持した後、上下熱盤温度を１５０℃に設定した油圧プレス機の熱盤間に載置した。加飾シートと熱可塑性樹脂板を挟んだ梨地面金属板を、油圧プレス機の上下熱盤で８００Ｎ／ｃｍ２の圧力で３分間加圧した。
【００３９】
以上によって、加飾シートと熱可塑性樹脂板が一体となった加飾熱可塑性樹脂板を得た。この加飾熱可塑性樹脂板について、ビカット軟化温度を測定したところ１３０℃であった。この加飾熱可塑性樹脂板の一部を採取し、２５℃および１３０℃の温度下で引張り試験を実施した。この引張り試験データから得られた２５℃および１３０℃におけるヤング率は、それぞれ９．５×１０５（Ｎ／ｃｍ２）、１．１×１０５（Ｎ／ｃｍ２）であった。したがって、厚みの３乗と２５℃におけるヤング率との積は１．６×１０２（Ｎ・ｃｍ）であった。
【００４０】
この加飾熱可塑性樹脂板を１０気圧の圧力を加える圧空成形法により三次元形状に絞り成形した。以上の方法によって、印刷した絵柄層によって意匠性に富んだ携帯電話筐体を得た。
【００４１】
【発明の効果】
本発明に係る加飾熱可塑性樹脂板は強度が高く、かつ複雑な三次元形状の部分まで容易に加工できる。また、本発明に係る加飾熱可塑性樹脂板は各層間の密着性が高く、かつ加飾層が欠落しないよう保護されている。したがって、本発明に係る加飾熱可塑性樹脂板は、落としたり叩いたりしても容易に破損することなく、かつ製品形状の選択の自由度が高い。また、絶えず人体や物品に接触して擦られていても剥がれにくく、表面に傷がついたとしても加飾層まで達することは少ないという効果を奏する。
【００４２】
【図面の簡単な説明】
【図１】請求項１に係る加飾熱可塑性樹脂板の一実施例を示す断面図である。
【図２】請求項１に係る加飾熱可塑性樹脂板の引張り試験データの例を示す図である。
【図３】請求項２に係る加飾熱可塑性樹脂板の製造方法の一実施例を示す断面図である。
【図４】請求項２に係る加飾シートの一実施例を示す断面図である。
【符号の説明】
Ａ　　加飾シート
Ｂ　　加飾熱可塑性樹脂板
１　基体シート
２　絵柄層
３　接着層
４　機能層
５　熱可塑性樹脂板
６　金属板
７　プレス機の熱盤
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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