(57)【要約】【課題】１２０℃以下のいわゆる低温、かつ、５．１ＭＰａ以下のいわゆる低圧であっても、深絞り用加飾シートを三次元形状に圧空成形できるようにする。【解決手段】熱可塑性基体シート２１上に少なくとも金属層２４が積層されており、圧空成形することで三次元形状に変形させて用いる金属調加飾シートにおいて、変形前の金属調加飾シートの表面温度をｘ（℃）とし、金属調加飾シートにかかる気圧をｙ（ＭＰａ）としたとき、４０℃≦ｘ≦９０℃の条件においては５．１≧ｙ≧−ｘ／２０＋４．６の条件を満たし、９０℃≦ｘ≦１２０℃の条件においては５．１≧ｙ≧０．１の条件を満たす。【選択図】　　図１
2004001433.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
熱可塑性基体シート上に少なくとも金属層が積層されており、圧空成形することで三次元形状に変形させて用いる金属調加飾シートにおいて、変形前の金属調加飾シートの表面温度をｘ（℃）とし、金属調加飾シートにかかる気圧をｙ（ＭＰａ）としたとき、４０℃≦ｘ≦９０℃の条件においては５．１≧ｙ≧−ｘ／２０＋４．６の条件を満たし、９０℃≦ｘ≦１２０℃の条件においては５．１≧ｙ≧０．１の条件を満たすことを特徴とする金属調加飾シート。
【請求項２】
金属層が、Ｃｒを用いて蒸着法で形成した層である請求項１に記載の金属調加飾シート。
【請求項３】
請求項１〜２のいずれかに記載の金属調加飾シートを圧空成形で三次元形状に変形させた後、射出成形用金型に入れ、成形樹脂と一体化接着させることを特徴とする金属調加飾成形品の製造方法。
【請求項４】
圧空成形が、金属調加飾シートの加熱工程および三次元変形工程を含むものであって、加熱工程から三次元変形工程までの移行時間が８秒以内である請求項３に記載の金属調加飾成形品の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、携帯電話部品や電化製品部品、自動車内装部品、建材などの表面を成形と同時に金属調の意匠に加飾するための材料である金属調加飾シートとそのシートを使用した金属調加飾成形品の製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の技術としては、特許第２９４２７７１号公報に記載されたものがある。この技術は、熱可塑性基体シート上に少なくとも金属層が積層された加飾シートを、その加飾シートの軟化温度以下において、５．１〜３０（ＭＰａ）と比較的高気圧の流動性加圧媒体により加圧することによって、加飾シートを三次元形状に変形させるものである。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、従来の技術では、次のような欠点がある。
三次元形状に変形させる前の加飾シートの表面温度を１２０℃以下の比較的低温において、延伸倍率（面積比）が１５０％以上となるような三次元形状に急激に変形させると、加飾シートの破れ、金属層のマイクロクラックが発生する。加飾シートが十分に加熱されていないため、加飾シートの軟化の程度が低く、急激に延伸すると加飾シートがその延伸に追随できなくなって破れるのである。また、金属層も加飾シートの延伸に追随できなくなってマイクロクラックが生じるのである。
なお、延伸倍率（面積比）で１５０％以上の延伸部分を有する樹脂シートを「深絞り」用加飾シートと呼ばれることがある。携帯電話の筐体などには延伸倍率で１５０〜２５０％部分が存在し、自動車部品には延伸倍率２００％〜６００％の部分が存在する。とりわけ多いのは、延伸倍率１５０？２５０％の部分を有する加飾シートである。
この発明は、１２０℃以下のいわゆる低温、かつ、５．１ＭＰａ以下のいわゆる低圧であっても、深絞り用加飾シートを三次元形状に変形できるように、圧空成形時の圧力条件を見出したものである。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
この発明の金属調加飾シートは、熱可塑性基体シート上に少なくとも金属層が積層されており、圧空成形することで三次元形状に変形させて用いる金属調加飾シートにおいて、変形前の金属調加飾シートの表面温度をｘ（℃）とし、金属調加飾シートにかかる気圧をｙ（ＭＰａ）としたとき、４０℃≦ｘ≦９０℃の条件においては５．１≧ｙ≧−ｘ／２０＋４．６の条件を満たし、９０℃≦ｘ≦１２０℃の条件においては５．１≧ｙ≧０．１の条件を満たすことを特徴とする。
また、上記した金属調加飾シートは、金属層がＣｒを用いて蒸着法で形成した層であってもよい。
この発明の金属調加飾成形品の製造方法は、上記した金属調加飾シートを圧空成形で三次元形状に変形させた後、射出成形用金型に入れ、成形樹脂と一体化接着させることを特徴とする。
また、上記した金属調加飾成形品の製造方法では、圧空成形が、金属調加飾シートの加熱工程および三次元変形工程を含むものであって、加熱工程から三次元変形工程までの移行時間が８秒以内であるものでもよい。
【０００５】
【発明の実施の形態】
この発明の金属調加飾シートは、熱可塑性基体シート上に少なくとも金属層が積層されており、圧空成形することで三次元形状に変形させて用いる金属調加飾シートにおいて、変形前の金属調加飾シートの表面温度ｘ（℃）とし、金属調加飾シートにかかる気圧をｙ（ＭＰａ）としたとき、４０℃≦ｘ≦９０℃の条件においては、５．１≧ｙ≧−ｘ／２０＋４．６の条件を満たし、９０℃≦ｘ≦１２０℃の条件においては、５．１≧ｙ≧０．１の条件を満たすものである。
【０００６】
熱可塑性基体シート２１としては、アクリロニトリル？ブタジエン？スチレン系樹脂や塩化ビニル系樹脂、ポリカーボネート系樹脂、ポリプロピレン系樹脂からなるものがある。熱可塑性基体シート２１は成形樹脂に対応させて選択することができる、例えば、成形樹脂が耐熱ＡＢＳ樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリカーボネート／ＡＢＳアロイ樹脂、ポリプロピレン樹脂である場合は、熱可塑性基体シート２１としてはＡＢＳ樹脂やポリプロピレン系樹脂などからなるものが選択される。熱可塑性基体シート２１の厚みとしては、１００〜７００μｍがある。１００μｍより薄いと、三次元形状に変形させた後にコシがなく形状を保てなかったり、熱可塑性基体シート２１の成膜時に安定した成膜ができずかえってコストアップを招く。成膜方法の例示としては、公知のインフレーションやＴダイ、カレンダー法などがある。７００μｍより厚いと、例えば鋭角な折れ曲がりの部分を有する形状に加飾シートを変形できなかったり、コストがかさんだりする。好ましくは、２５０〜５００μｍのものがある。
【０００７】
熱可塑性基体シート２１は成形樹脂と相溶性のあるものであってもよい。「相溶性」とは、樹脂どうしのなじみやすさを示す。上記の相溶性を有することによって、熱可塑性基体シート２１の樹脂と成形樹脂との密着強度が増す。
【０００８】
金属層としては、蒸着法により形成した層や、スパッタリング法、イオンプレーティング法により形成した層などがある。蒸着法としては、真空蒸着法や電子線放射蒸着法がある。用いる金属としては、Ａｌ、Ｃｒ、Ｎｉ、Ｓｎ、Ｉｎ、Ａｕ、Ａｇなどの単体やその化合物などが上げられる。金属発色が鋭く重厚感があり、物性が保持しやすく、コストメリットが優れる点から、Ｃｒが好ましい。物性が保持しやすいとは、例えば、自動車用途の場合、環境変化や長期の使用においても初期段階と遜色のない外観があり、耐薬品性（耐腐蝕性）に優れることをいう。金属層の膜厚としては、２００〜８００Åのものがある。２００Åより薄いと、めっき意匠に近い十分な金属発色が得られない。８００Åより厚いと、隣接する層との層間密着が不安定になり易く剥離しやすくなり、且つコストアップの要因となるため適さない。好ましくは３００〜５００Åである。金属層は、蒸着装置内部に熱可塑性基体シート２１を直接導入するなどして熱可塑性基体シート２１に直接積層してもよい。あるいは、後述する転写法などによりあらかじめ他のフィルムに金属層を積層させた状態とした後に、熱可塑性基体シート２１に転写してもよい。転写法は簡便であるため、特にこの発明では好ましい。
【０００９】
この発明の金属調加飾シートの具体例としては、熱可塑性基体シート２１／接着層２６／金属層２４／蒸着アンカー層２３／図柄層２５／表面層２２の順序で積層したものがある（図１参照）。なお、この場合、成形樹脂は、熱可塑性基体シート２１の側に射出される。表面層２２は、金属層２４を保護する機能を有する。表面層２２は、金属層２４を転写により熱可塑性基体シート２１上に形成する場合の剥離層の機能を兼ねるものでもよい。蒸着アンカー層２３は、金属層と接着層などとの接着強度を高めるための層であり、その材質としては、アクリル系樹脂、ウレタン系樹脂、ビニル系樹脂、セルロース系樹脂などがある。図柄層２５は、文字・図柄などを塗装や印刷で形成したものがある。図柄層２５を塗装で形成する際の塗装剤としては、アクリル系樹脂やウレタン系樹脂を用いた硬化タイプのものがある。硬化タイプのものは耐摩耗性を付与するため効果的である。必要であれば紫外線吸収剤を混入させ耐光性を向上させることができる。塗装方法としては、電着塗装や静電塗装などがある。接着層２６としては、アクリル系樹脂やビニル系樹脂、ウレタン系樹脂、エチレン酢酸ビニル系樹脂、ポリカーボネート系樹脂、オレフィン系樹脂などがあり、その厚みとしては２〜１０μｍのものがある。
【００１０】
圧空成形を適用する理由は、真空成形（約０．１ＭＰａ）では金属調加飾シート１が局所的に延伸し易く均一性がないため、金属層にマイクロクラックが入り易いからである。また、真空成形では、加飾シートが十分に軟化していないため、金属調加飾シート１を深絞りの立体形状に変形できないからである。
【００１１】
圧空成形の一例としては、つぎのような方法がある。図２、図３を例に説明する。まず、圧空成形金型２の凹部の周囲に金属調加飾シート１をクランプ材３により固定する（図２参照）。ヒーターなどの熱源により金属調加飾シート１を一定時間加熱して軟化させる。圧空成形金型２を下降させて圧空成形用母型４上に金属調加飾シート１を被せ、金属調加飾シート１と圧空成形金型２との間の空間に圧空孔５から空気を押し込んで金属調加飾シート１に圧力をかけるとともに、必要により圧空成形用母型４の吸引孔６から空気を吸引して、圧空成形用母型４の凸面７に密着させて所望の三次元形状に変形させる（図３参照）。「圧空成形」は、射出成形金型内で行ってもよい。つまり、金属調加飾シート１を射出成形用金型に入れ、ヒーターなどの熱源により金属調加飾シート１を加熱し、金属調加飾シート１を圧空して射出成形用金型の凸部または凹部に密着させた後、型閉めし、射出成形用金型のキャビティに成形樹脂を射出して、成形品と金属調加飾シート１とを一体化接着させる方法のことをいう。
【００１２】
この発明の金属調加飾シート１は、三次元形状に変形させて用いるものである。三次元形状に変形させる際の延伸倍率（面積比）は、１５０％以上である。例えば、金属調加飾成形品が携帯電話の筐体用部品に用いられる場合は、筐体用部品の角部などにおいては、金属調加飾シート１の延伸倍率は１５０〜２５０％となるものが多い。金属調加飾成形品が自動車のインテリア部品に用いられる場合は、センタークラスターやコンソールパネルの部分などにおいては、金属調加飾シート１の延伸倍率は２００％〜６００％となるものが多い。
【００１３】
この発明の金属調加飾シート１は、変形前の金属調加飾シート１の表面温度をｘ（℃）とし、金属調加飾シート１にかかる気圧をｙ（ＭＰａ）としたとき、４０℃≦ｘ≦９０℃の条件においては、５．１≧ｙ≧−ｘ／２０＋４．６の条件を満たし、９０℃≦ｘ≦１２０℃の条件においては、５．１≧ｙ≧０．１の条件を満たすものである。
変形前の金属調加飾シート１の表面温度ｘ（℃）が４０℃≦ｘ≦９０℃の温度範囲においては、金属調加飾シート１にかけるべき気圧ｙ（ＭＰａ）の範囲が変形前の金属調加飾シート１の表面温度ｘ（℃）の変化に伴って変化する一方、変形前の金属調加飾シート１の表面温度ｘ（℃）が９０℃≦ｘ≦１２０℃の温度範囲においては、金属調加飾シート１にかけるべき気圧ｙ（ＭＰａ）の範囲は、変形前の金属調加飾シート１の表面温度ｘ（℃）に依存しないようにすれば、所望の結果が得られるのではないかとの着想を得、この着想に基づき実測を行ったところ、前記条件を見出した。
このような条件式は、次のグラフより導かれた。つまり、斜線部以外では、金属調加飾シート１の破れが発生するか、もしくは、金属層のマイクロクラックが生じたのである。
【００１４】
【表１】
2004001433.tif 000003
【００１５】
【表２】
2004001433.tif 000004
【００１６】
この発明の金属調加飾成形品の製造方法は、前記金属調加飾シート１を圧空成形で三次元形状に変形させた後、射出成形用金型に入れ、成形樹脂と一体化接着させるものである。成形樹脂の材質としては、アクリル樹脂、ポリプロピレン樹脂、ＡＢＳ樹脂、ポリスチレン樹脂、ポリカーボネート樹脂、ノリル樹脂がある。圧空成形が、金属調加飾シートの加熱工程および三次元変形工程を含むものであって、加熱工程から三次元変形工程までの移行時間が８秒以内となるように設定するとよい。その理由は、８秒を超える時間を移行に要すると金属調加飾シート自体が熱収縮を起こし、マイクロクラックが金属層に発生するからである。より好ましくは３〜６秒である。
【００１７】
【実施例】
以下のようにして、めっきに似た金属調の意匠を有する自動車内装Ａ／Ｔシフトハウジングの金属調加飾成形品を作製した。厚さ２５μｍのポリエチレンテレフタレートからなる基体シートに、剥離層、蒸着アンカー層、Ｃｒ用いて真空蒸着法で形成した層、接着層の順に構成された転写箔を、厚さ３５０μｍのＡＢＳ樹脂からなるシート（熱可塑性基体シート）に熱ラミネートにより積層し、ポリエチレンテレフタレートからなる基体シートを剥離して金属調加飾シートとした。剥離層はアクリル樹脂系インキを用いて形成し２〜３μｍの厚みとした。蒸着アンカー層はウレタン樹脂系インキを用いて形成し２〜３μｍの厚みとした。接着層はビニル樹脂系インキを用いて形成し４〜５μｍの厚みとした。各層はグラビア印刷により形成した。また、Ｃｒ用いて真空蒸着法で形成した層は、０．０４μｍの厚みとした。
以上のようにして得られた金属調加飾シートを、金属調加飾シートの表面温度が１００℃、金属調加飾シートにかかる気圧が３．０ＭＰａとなるような条件下の圧空成形により三次元形状に変形させた。三次元形状に変形された金属調加飾シートは、三次元形状の延伸倍率（面積比）が２００％となる部分を有していた。加熱工程から三次元変形工程までの移行時間は５秒であった。
この金属調加飾シートの不要な部分をカットし、射出成形金型に入れ、２６０℃で溶融状態となったポリカーボネート樹脂／ＡＢＳ樹脂のアロイ樹脂を成形樹脂として使用して金属調加飾シートと一体化接着させて、金属調加飾成形品を得た。
得られた金属調加飾成形品には、金属調加飾シートの破れも金属層のマイクロクラックも発生していなかった。
【００１８】
【発明の効果】
この発明の金属調加飾シートは、熱可塑性基体シート上に少なくとも金属層が積層されており、圧空成形することで三次元形状に変形させて用いる金属調加飾シートにおいて、変形前の金属調加飾シートの表面温度をｘ（℃）とし、金属調加飾シートにかかる気圧をｙ（ＭＰａ）としたとき、４０℃≦ｘ≦９０℃の条件においては、５．１≧ｙ≧−ｘ／２０＋４．６の条件を満たし、９０℃≦ｘ≦１２０℃の条件においては、５．１≧ｙ≧０．１の条件を満たすことを特徴とするものである。
また、この発明の金属調加飾成形品の製造方法は、上記した金属調加飾シートを圧空成形で三次元形状に変形させた後、射出成形用金型に入れ、成形樹脂と一体化接着させることを特徴とするものである。
したがって、１２０℃以下のいわゆる低温、かつ、５．１ＭＰａ以下のいわゆる低圧であっても、加飾シートの破れや金属層のマイクロクラックを発生させることなく、圧空成形により三次元形状に変形させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の金属調加飾シートの一例を示す断面図である。
【図２】この発明の金属調加飾シートを圧空成形で三次元形状に変形させている状態を示す断面図である。
【図３】この発明の金属調加飾シートを圧空成形で三次元形状に変形させている状態を示す断面図である。
【符号の説明】
１　金属調加飾シート
２　圧空成形金型
３　クランプ材
４　圧空成形用母型
５　圧空孔
６　吸引孔
７　凸面
２１　熱可塑性基体シート
２２　表面層
２３　蒸着アンカー層
２４　金属層
２５　図柄層
２６　接着層
【図１】
2004001433.tif 000005
【図２】
2004001433.tif 000006
【図３】
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