(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2024004461
(43)【公開日】2024-01-16
(54)【発明の名称】積層体、賦形品、成形品、積層体の製造方法、賦形品の製造方法、成形品の製造方法
(51)【国際特許分類】
B32B 33/00 20060101AFI20240109BHJP
B29C 65/02 20060101ALI20240109BHJP
B29C 45/14 20060101ALI20240109BHJP
【FI】
B32B33/00
B29C65/02
B29C45/14
【審査請求】未請求
【請求項の数】11
【出願形態】OL
(21)【出願番号】P 2023086817
(22)【出願日】2023-05-26
(31)【優先権主張番号】P 2022103925
(32)【優先日】2022-06-28
(33)【優先権主張国・地域又は機関】JP
(71)【出願人】
【識別番号】000005821
【氏名又は名称】パナソニックホールディングス株式会社
(71)【出願人】
【識別番号】000201881
【氏名又は名称】倉敷繊維加工株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】100132241
【弁理士】
【氏名又は名称】岡部 博史
(74)【代理人】
【識別番号】100113170
【弁理士】
【氏名又は名称】稲葉 和久
(72)【発明者】
【氏名】杉山 知徳
(72)【発明者】
【氏名】金内 和彦
(72)【発明者】
【氏名】森本 隆志
(72)【発明者】
【氏名】森岡 洋史
(72)【発明者】
【氏名】智羽 秀樹
(72)【発明者】
【氏名】内海 誠
(72)【発明者】
【氏名】楠 和也
【テーマコード(参考)】
4F100
4F206
4F211
【Fターム(参考)】
4F100AB00E
4F100AD00E
4F100AG00E
4F100AK01C
4F100AL05C
4F100AR00B
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4F211AA31
4F211AD06
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4F211TA01
4F211TC01
4F211TD11
4F211TH22
4F211TN07
4F211TQ04
(57)【要約】
【課題】事前トリミングができ、後処理工程を不要とすることができる積層体を提供する。
【解決手段】積層体は、加飾層と、接着層と、支持層との順に積層された積層体であって、支持層は、相対的に低融点の材質と高融点の材質とを含む融点が異なる2種類以上の材質を含む。
【選択図】
図1A
【特許請求の範囲】
【請求項1】
加飾層と、第1接着層と、支持層の順に積層された積層体であって、
前記支持層は、相対的に低融点の材質と高融点の材質とを含む融点が異なる2種類以上の材質を含む、積層体。
【請求項2】
前記支持層に含まれる前記低融点の材質が、前記支持層に含まれる前記高融点の材質の間を融着し、架橋構造を形成している、請求項1に記載の積層体。
【請求項3】
前記第1接着層は、前記支持層の内部に浸透し、前記支持層と接着一体化し、前記第1接着層が前記支持層の表面を被覆している、請求項1に記載の積層体。
【請求項4】
前記加飾層と、前記第1 接着層との間に、基材層が形成されている、請求項1に記載の積層体。
【請求項5】
加飾層と、第 接着層と、支持層との順に積層された賦形品であって、前記支持層は、相対的に低融点の材質と高融点の材質とを含む異なる融点の2種類以上の材質を含み、
前記支持層に含まれる前記低融点の材質が、前記支持層に含まれる前記高融点の材質の間を融着し、架橋構造を形成し、形状が保持されている、賦形品。
【請求項6】
請求項5に記載の前記賦形品と、
前記賦形品と一体化された射出成形樹脂と、を含む、成形品。
【請求項7】
樹脂部材、金属部材、ガラス部材、セラミック部材、木質部材の群から選択される一つの部材と、
前記部材の表面に貼り合された、請求項5に記載の前記賦形品と、を含む、成形品。
【請求項8】
加飾層と、第1接着層と、支持層とを順に積層する工程と、
積層した前記加飾層と、前記第1接着層と、前記支持層とを熱圧着する工程と、を含む、積層体の製造方法。
【請求項9】
請求項1から4のいずれか一項に記載の前記積層体を所定形状にトリミングする工程と、
トリミングした前記積層体を位置合わせして固定して、熱プレス加工する工程と、
を含む、賦形品の製造方法。
【請求項10】
請求項5に記載の前記賦形品を射出成形金型に位置合わせして固定して、前記射出成形金型を型締めする工程と、
前記射出成形金型を型締めした状態で、前記射出成形金型の間のキャビティに樹脂を流し込む工程と、
前記樹脂が硬化した後、前記射出成形金型を型開きして、前記賦形品と硬化した前記樹脂とが一体化した成形品を取り出す工程と、
を含む、成形品の製造方法。
【請求項11】
樹脂部材、金属部材、ガラス部材、セラミック部材、木質部材の群から選択される一つの部材の表面に、請求項5に記載の前記賦形品を貼り合せた成形品を得る、成形品の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本開示は、積層体、賦形品、成形品、積層体の製造方法、賦形品の製造方法、成形品の製造方法に関する。
【背景技術】
【0002】
近年、家電の外装部品や車載内装部品等で、顧客志向の多様化により、幅広いデザイン表現と高品位な意匠性を有する加飾手法のニーズが高まっている。その加飾手法の一つとして、加飾材料を射出成形金型に位置決め・固定し、射出樹脂と一体化するインサート成形工法がある。このインサート成形工法を用いることで、例えば、木材を薄くスライスした突板や、厚手の基材に印刷した加飾フィルムなど、枚葉で作製した加飾材料を用いた成形品を得ることができる。一方、これら枚葉で作製された加飾材料をインサート成形する際は、加飾材料側には、製品外周の余白部に位置決め穴を開け、射出成形金型側には、その位置決め穴を設置するためのピンを設ける等、加飾材料を射出成形金型に固定するための機構を必要とすることが一般的である。なお、本開示で定義するインサート成形は、製品外観面全体を加飾材料で形成する手法のことを指し、製品仕様によっては、製品外観面から製品裏側にまで加飾材料を巻き込む形状も含まれる。
【0003】
特許文献1には、樹脂フィルム、不織布等で構成された複合シートを用いた樹脂成形部材が開示されている。この構成を
図13、
図14に示す。
【0004】
図13の複合シート200は、樹脂フィルム101、布帛素材102、樹脂フィルム103 、不織布104で構成されている。樹脂フィルム101は、溶融接着充填層を介して、布帛素材102の片面に形成され、布帛素材102のもう片面側に、上記同様の溶融接着充填層を介して、樹脂フィルム103、不織布104が順に形成されている。また、
図14に示すように、複合シート200の不織布104が形成されている面と基材樹脂201とを射出成形で一体化することで、樹脂成形部材202が形成される。
【0005】
また、特許文献2には、織物状物とプラスチックシートを一体化した複合シートが開示されている。この構成を
図15、
図16に示す。複合シート400は、織物状物301と透明硬質アクリル樹脂シート303と、接着剤302を介して一体化されている。織物状物301には、熱可塑性の樹脂が含浸加工されており、複合シート400を三次元成形物304に変形させた後、基材樹脂と成形一体化させて、複合三次元成形物305が形成される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0006】
【特許文献1】特許6288825号公報
【特許文献2】特開2012―218432号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0007】
この特許文献1の従来例では、複合シート200と基材樹脂201を射出成形で一体化する際に、基材樹脂201の熱や圧力、あるいは樹脂流動による樹脂フィルム103の外表面に形成された(当該基材樹脂201との)接着層が溶融・流出することを防止する構成を取っているが、特許文献1に記載の通り、複合シート200自体の剛性を上げることは期待できない。つまり、複合シート200の剛性が十分ではなく、複合シート200単独では自立しないため、金型への固定機構を設けずに、複合シート200単独だけで、金型に位置決め固定することが困難である。その結果、樹脂成形部材202を得る際は、成形品の大きさに対してゆとり部分を持たせてカットした複合シート200を金型固定側に位置決めピンで取り付けた後、射出成形で複合シート200と基材樹脂201と一体化する。このため、成形体の外周にはみ出た複合シート200のゆとり部分をトリミングする後処理加工が別途必要になる。
【0008】
また、特許文献2の従来例では、織物状物301に含浸加工を施すことにより、複合シート400としての加工追従性を向上させているが、真空成形後の三次元成形物304の不要部を所定形状にトリミングする必要がある。このため、基材樹脂と一体化して複合三次元成形物305を得るための一連プロセスの中で、後処理加工が発生する。
【0009】
これらの従来例のように、加工時の製品形状追従性を向上する工夫は取られているが、一連の成形加工プロセス中での後処理加工レスの実現には課題が残る。
【0010】
本開示は、事前トリミングができ、後処理工程を不要とすることができる積層体の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0011】
本開示に係る積層体は、加飾層と、接着層と、支持層の順に積層された積層体であって、支持層は、相対的に低融点の材質と高融点の材質とを含む融点が異なる2種類以上の材質を含む。
【0012】
本開示に係る賦形品は、加飾層と、第1接着層と、支持層との順に積層された賦形品であって、支持層は、相対的に低融点の材質と高融点の材質とを含む異なる融点の2種類以上の材質を含み、支持層に含まれる低融点の材質が、支持層に含まれる高融点の材質の間を融着し、架橋構造を形成し、形状が保持されている。
【0013】
本開示に係る成形品は、上記賦形品と、賦形品と一体化された射出成形樹脂と、を含む。
【0014】
本開示に係る成形品は、樹脂部材、金属部材、ガラス部材、セラミック部材、木質部材の群から選択される一つの部材と、部材の表面に貼り合された、上記賦形品と、を含む。
【0015】
本開示に係る積層体の製造方法は、加飾層と、第1接着層と、支持層とを順に積層する工程と、積層した加飾層と、第1接着層と、支持層とを熱圧着する工程と、を含む。
【0016】
本開示に係る賦形品の製造方法は、上記第1から第4のいずれかの態様に係る積層体を所定形状にトリミングする工程と、トリミングした積層体を位置合わせして固定して、熱プレス加工する工程と、を含む。
【0017】
本開示に係る成形品の製造方法は、上記第5の態様に係る賦形品を射出成形金型に位置合わせして固定して、射出成形金型を型締めする工程と、射出成形金型を型締めした状態で、射出成形金型の間のキャビティに樹脂を流し込む工程と、樹脂が硬化した後、射出成形金型を型開きして、賦形品と硬化した前記樹脂とが一体化した成形品を取り出す工程と、を含む。
【0018】
本開示に係る成形品の製造方法は、樹脂部材、金属部材、ガラス部材、セラミック部材、木質部材の群から選択される一つの部材の表面に、上記第5の態様に係る賦形品を貼り合せた成形品を得る。
【発明の効果】
【0019】
本開示に係る積層体によれば、積層体の製造時の熱圧着によって、積層体を構成する支持層に含まれる低融点の材質が溶融し、支持層に含まれる高融点の材質と融着して高融点の材質の間に架橋構造を形成する。このため、支持層の密度が向上し、支持層自体の硬度が向上し、積層体が自立できるようになる。そこで、その後の熱プレス加工、及び、成形品の製造工程においても位置合わせができるので、事前トリミングができ、後処理工程を行う必要がない。
【図面の簡単な説明】
【0020】
【
図1A】実施の形態1に係る積層体の断面構造を示す概略断面図である。
【
図1B】
図1Aの積層体における支持層の架橋構造を示すSEM写真(500倍)である。
【
図2】実施の形態1 に係る積層体に用いる加飾層として用いる、加飾フィルムの断面構造を示す概略断面図である。
【
図3】実施の形態1に係る積層体の表面に保護層を形成した積層体の断面構造を示す概略断面図である。
【
図4】実施の形態1に係る積層体の製造方法の一工程を示す概略断面図である。
【
図5】実施の形態1に係る積層体を所定形状に事前トリミングした構成を示す平面図(a)とトリミング前の積層体の断面図(b)である。
【
図6】実施の形態1に係る賦形品の製造方法における、熱プレス加工前を示す概略断面図である。
【
図7】実施の形態1に係る賦形品の製造方法における、熱プレス加工時を示す概略断面図である。
【
図8】実施の形態1に係る賦形品の製造方法における、熱プレス加工後を示す概略断面図である。
【
図9】実施の形態1に係る成形品の製造方法において、射出成形によって得られた成形品を示す概略断面図である。
【
図10】実施の形態2に係る積層体の断面構造を示す概略断面図である。
【
図11】実施の形態2に係る別例の積層体の断面構造を示す概略断面図である。
【
図12】実施の形態3に係る成形品の断面構造を示す概略断面図である。
【
図13】特許文献1の複合シートの断面構造を示す概略断面図である。
【
図14】特許文献1の複合シートを射出成形した樹脂成形部材の断面構造を示す概略断面図である。
【
図15】特許文献2の複合シートの断面構造を示す概略断面図である。
【
図16】特許文献2の複合シートを射出成形した複合三次元成形物の断面構造を示す概略断面図である。
【発明を実施するための形態】
【0021】
第1の態様に係る積層体は、加飾層と、第1接着層と、支持層の順に積層された積層体であって、支持層は、相対的に低融点の材質と高融点の材質とを含む融点が異なる2 種類以上の材質を含む。
【0022】
第2の態様に係る積層体は、上記第1の態様において、支持層に含まれる低融点の材質が、支持層に含まれる高融点の材質の間を融着し、架橋構造を形成していてもよい。
【0023】
第3の態様に係る積層体は、上記第1の態様において、第1接着層は、支持層の内部に浸透し、支持層と接着一体化し、第1接着層が支持層の表面を被覆していてもよい。
【0024】
第4の態様に係る積層体は、上記第1 の態様において、加飾層と、第1接着層との間に、基材層が形成されていてもよい。
【0025】
第5の態様に係る賦形品は、加飾層と、第1 接着層と、支持層との順に積層された賦形品であって、支持層は、相対的に低融点の材質と高融点の材質とを含む異なる融点の2種類以上の材質を含み、支持層に含まれる低融点の材質が、支持層に含まれる高融点の材質の間を融着し、架橋構造を形成し、形状が保持されている。
【0026】
第6の態様に係る成形品は、上記第5の態様に係る賦形品と、賦形品と一体化された射出成形樹脂と、を含む。
【0027】
第7の態様に係る成形品は、樹脂部材、金属部材、ガラス部材、セラミック部材、木質部材の群から選択される一つの部材と、上記部材の表面に貼り合された、上記第5の態様に係る賦形品と、を含む。
【0028】
第8の態様に係る積層体の製造方法は、加飾層と、第1接着層と、支持層とを順に積層する工程と、積層した加飾層と、第1接着層と、支持層とを熱圧着する工程と、を含む。
【0029】
第9の態様に係る賦形品の製造方法は、上記第1から第4のいずれかの態様に係る積層体を所定形状にトリミングする工程と、トリミングした積層体を位置合わせして固定して、熱プレス加工する工程と、を含む。
【0030】
第10の態様に係る成形品の製造方法は、上記第5の態様に係る賦形品を射出成形金型に位置合わせして固定して、射出成形金型を型締めする工程と、射出成形金型を型締めした状態で、射出成形金型の間のキャビティに樹脂を流し込む工程と、樹脂が硬化した後、射出成形金型を型開きして、賦形品と硬化した前記樹脂とが一体化した成形品を取り出す工程と、を含む。
【0031】
第11の態様に係る成形品の製造方法は、樹脂部材、金属部材、ガラス部材、セラミック部材、木質部材の群から選択される一つの部材の表面に、上記第5の態様に係る賦形品を貼り合せた成形品を得る。
【0032】
以下、本開示の各実施の形態に係る積層体、賦形品、成形品、及び、これらの製造方法について、添付図面に基づいて説明する。
【0033】
(実施の形態1)
図1Aは、実施の形態1に係る積層体31の断面構造を示す概略断面図である。
図1Bは、
図1Aの積層体における支持層の架橋構造を示すSEM写真(500倍)である。
図1Aに示すように、積層体31は、加飾層1、第1接着層2、支持層3がそれぞれ順に積層されている。支持層3は、
図1Bに示すように、相対的に低融点の材質と高融点の材質とを含む融点が異なる2種類以上の材質を含む。実施の形態1に係る積層体によれば、熱圧着され、支持層に含まれる低融点の材質が溶融し、支持層に含まれる高融点の材質の間を融着して架橋構造を形成している。これによって、支持層の密度が向上し、支持層の硬度が向上し、積層体が自立できるようになる。
そこで、その後の熱プレス加工、及び、成形品の製造工程においても位置合わせができるので、事前トリミングができ、後処理工程を行う必要がない。
【0034】
また、接着層が支持層の内部に浸透してアンカー効果により接着一体化することで、接着層が支持層表面を被覆する状態になり、その後の熱プレス加工後の支持層の形状に、接着層自体が追従しやすくなる。さらに、その接着層を介して、加飾層も同様に形状追従する。その結果、積層体自体の形状追従性が向上し、かつ前述した支持層自体の硬度向上の効果により、熱プレス加工後の賦形品における形状保持性が向上する。
【0035】
また、この積層体を、成形品の製造方法に投入する前段階で、製品形状を見越した形状に事前トリミングし、トリミング後の積層体を前述した熱プレス加工することで、所定の形状の賦形品を得ることができ、賦形品においても形状保持ができる。さらに、後述するように、その形状保持させた賦形品を、射出成形金型に直接固定し、基材樹脂と成形一体化することにより、後処理加工が不要な成形品の製造方法を実現することができる。
【0036】
以下に、この積層体を構成する部材について説明する。
【0037】
<加飾層>
加飾層1は、布帛、天然木、皮革、加飾フィルム等、汎用的に用いられる加飾素材であれば、限定されない。加飾層1の厚みは、加飾素材の特性に応じて、特に限定されるものではないが、例えば、0.1mm以上、且つ、3.0mm以下の範囲である。加飾層1の厚みが、上記範囲であると、ハンドリング性がよく、加工時のシワや破れ等の不良が発生しにくい。また、加飾層1の厚みが、上記範囲であると、積層体全体の硬度が低く抑えられ、屈曲性が保たれ、製品形状への追従性が得られる。
【0038】
<加飾フィルム>
また、
図2は、実施の形態1 に係る積層体に用いる加飾層1として用いる加飾フィルム4の断面構造を示す概略断面図である。加飾フィルム4は、ベース基材51の表面に加飾絵柄層5を形成して構成されている。この加飾フィルム4は、例えば、インクジェット印刷、グラビア印刷、スクリーン印刷、ロールコーター等、公知な印刷・塗工手法を用いて作製され、顧客要望に応じて、任意の色や柄を有する加飾絵柄層5として形成される。加飾フィルム4のベース基材51は、例えば、ポリエチレンテレフタレート樹脂、アクリル樹脂、ポリカーボネート樹脂等の一般的なフィルム材料で形成してもよく、特に限定されない。ベース基材51の平均厚みは、例えば、20μm以上、且つ、300μm以下である。ベース基材51の平均厚みが上記範囲であると、加飾絵柄層5を形成する過程の熱乾燥等においても、ベース基材51にシワや破れ、反りが生じにくく、扱いやすい。また、加飾フィルム自体の製品形状への追従性がよい。さらに、フィルムロールとして製作する場合、ベース基材51の膜厚が上記範囲であるので、全体重量が重くなることもなく、持ち運び等でのハンドリングも良好であり、製造コストも低く抑えられる。また、加飾絵柄層5には、絵柄層の他、例えば、公知な印刷・塗工手法を用いて作製された電子配線や、映像表示層等の機能層が形成されていてもよい。このように、顧客要望に応じて、任意の色味、絵柄、機能を加飾層1に形成することができる。
【0039】
<保護層>
なお、耐久性を考慮し、
図3のように、加飾層1 の最表面に保護層6が形成されていてもよい。保護層6を形成する場合は、その膜厚は、例えば、3μm以上、且つ、100μm以下の範囲である。膜厚が上記範囲であると、素材表面の凹凸形状に追従しやすく、ピンホールが発生しにくく、保護層6としての機能が十分に発揮できる。また、保護層6由来の外観が表れず、加飾層1の風合いが損なわれにくい。しかし、目的の効果が得られるのであれば、上記範囲外の膜厚でも問題ない。さらに、保護層6自体に、フィラーや着色剤等を添加することも可能である。
【0040】
<第1接着層>
第1接着層2は、加飾層1と支持層3とを接着する役割を有する。第1接着層2は、例えば、塩化ビニル・酢酸ビニル系の共重合体、オレフィン系、ポリオレフィン系、ウレタン系、アクリル系等の樹脂で構成されており、支持層3 の表面を完全に被覆するような形態で形成されている。加飾層1と支持層3とをそれぞれ接着することが可能であれば、材質は限定されない。また、第1接着層2の平均膜厚は、例えば、2μm以上、且つ、200μm以下である。第1接着層2の平均膜厚が上記範囲であると、第1接着層2自体の膜強度が十分得られ、凝集破壊等の剥離不良の発生を抑制できる。さらに、接着厚みも十分で、加飾層1、及び支持層3 に対する、十分な接着強度が得られる。また、第1接着層2の平均膜厚が上記範囲であると、製造コストも低く抑えられる。膜強度・接着強度と製造コストとのバランスを考慮すると、3μm以上100μm以下の膜厚がより好ましい。また、支持層3に対する第1接着層2の(アンカー効果による)浸透膜厚は、5μm以上であることが好ましい。5μm未満であると、支持層3に対する接着強度が不足し、界面剥離の不良が発生する恐れがある。第1接着層2を形成するプロセスは、その取扱い形態に応じて、限定されない。第1接着層2を液体状態で扱う場合は、例えば、スプレー噴霧、ロールコーター、インクジェット塗布等の公知な印刷・塗工プロセスを用いて、加飾層1側に予め形成されてもよいし、支持層3側に予め形成されていてもよい。あるいは、第1接着層2をシート等の固体状態で扱う場合は、加飾層1と予め接着させた後、支持層3と接着させてもよいし、逆に、支持層3と予め接着させた後、加飾層1と接着させてもよい。さらに、加飾層1と第1接着層2と支持層3を同時に接着させてもよい。第1接着層2が支持層3表面を完全に被覆する形態で形成されることで、支持層3に対する追従性を向上させることもできるし、その被膜部が空気を通しにくくなるため、真空吸引機構を用いて、積層体31を射出成形金型の表面に直接位置決め、固定することができる。さらに、被膜部がバリア層となり、射出成形樹脂が積層体31表面に染み出すことを低減する。
【0041】
<支持層>
支持層3は、熱圧着により、積層体31自体の強度を向上させ、積層体31を所定の加工形状に形状保持させる役割を担う。また、支持層3を完全に被覆する形態で第1接着層2が形成され、その第1接着層2を介して、加飾層1が形成されるため、支持層3自体の強度向上が、積層体31自体の強度向上、及び形状保持性に有効に作用する。つまり、積層体31自体で自立可能とすることができ、賦形品の製造の際、及び、成形品の製造の際に金型に位置合わせ可能であり、後処理工程を不要とすることができる。
【0042】
支持層3の材質や構造、厚み等は、用途に合わせて選択することができる。支持層3は、相対的に低融点の材質と高融点の材質とを含む融点が異なる2種類以上の材質を含む。一例をあげると、材質がポリエチレンテレフタレート系の場合、平均繊度0.6~3.3dtex(デシテックス)のポリエチレンテレフタレート短繊維と低融点成分を含む芯鞘構造の熱融着性ポリエステル短繊維の重量割合が10/90~90/10の構成が挙げられる。(例1)。
【0043】
支持層の製造工程としては、カード紡出機から紡出された繊維が斜行的にクロスに折り重ねられてウェブを形成し、ニードルパンチ機による繊維交絡の後、さらに熱処理装置によって熱融着性ポリエステル短繊維を溶融させ、支持層としての不織布シートを成形してよい。その芯鞘構造の熱融着性ポリエステル短繊維とは、芯部分が高融点の材質であるポリエチレンテレフタレートであり、鞘部分が低融点の材質である共重合ポリエステルである芯鞘構造の複合繊維のことである。また、熱融着性ポリエステル短繊維における鞘部分の低融点の材質の融点は、金型の温度が比較的低温でも成形できるよう100℃~160℃の範囲が好ましい。
【0044】
また、支持層3に、不織布を用いた場合は、各層間がせん断方向に変形可能な多層構造を形成している。これにより、熱プレス加工時に生じる引張変形・圧縮変形を、支持層3の各層間どうしがせん断方向に変形し合い、緩衝材の役割をすることで、積層体31のシワや破れを抑制することができる。多層構造の層数は5~30層が好ましい。5層よりも少なくなると、せん断方向に変形できる範囲が狭まり、積層体31のシワや破れに対する効果が低減してしまう。一方、30層よりも多くなってしまうと、積層体31自体が厚くなり過ぎるため、曲げ加工時の周長差が大きくなり、製品形状に十分追従させることが難しい。シワや破れに対する効果と曲げ加工性を考慮すると、多層構造の層数は10~20層がより好ましい。ただし、前述した効果が得られるのであれば、多層構造の層数は限定されない。
【0045】
図1Bに示すように、熱圧着されることにより芯鞘構造の熱融着性ポリエステル短繊維21の鞘部分の低融点の材質である共重合ポリエステルが熱溶融して、他の熱融着性ポリエステル短繊維21又はポリエチレンテレフタレート短繊維22と融着して架橋構造を形成する。なお、
図1Bに示すように、支持層全体では、全ての低融点の材質である共重合ポリエステルが熱溶融しなくてもよく、融着部分23と非融着部分24とが存在してもよい。
【0046】
さらに、例1で前述した支持層3における使用繊維の重量割合は、例えば、ポリエチレンテレフタレート短繊維/芯鞘構造の熱融着性ポリエステル短繊維=10/90~90/10であり、さらに、30/70~70/30の構成がより好ましい。芯鞘構造の熱融着性ポリエステル短繊維の重量割合が上記範囲であると、風合いは適度な硬さを保ち、金型追従性が良く、十分な成形精度が得られる。さらに熱処理装置による加工温度も不織布の風合いに影響することから、100℃~160℃での加工が好ましいが、金型追従性がよく、十分な成形精度が得られる場合は、必ずしもこの加工温度範囲に限定されるわけではない。
【0047】
なお、例1では、ポリエチレンテレフタレート系として、高融点の材質であるポリエチレンテレフタレート短繊維と、高融点の材質の芯部分と低融点の材質の鞘部分とを含む芯鞘構造の熱融着性ポリエステル短繊維とのハイブリッドの組合せを挙げたが、これに限られない。上記芯鞘構造の熱融着性ポリエステル短繊維は、1本の繊維に高融点の材質と低融点の材質とを含むいわゆる複合繊維である。支持層に含まれる繊維としては、芯鞘構造等の複合繊維を用いず、基本的な低融点の材質と、高融点の材質との組み合わせであってもよい。また、前述の通り、材質や構造等は用途に合わせて選択することができる。例えば、ナイロン、ポリプロピレン、ポリエチレン系等の繊維を原材料に用いてもよいし、あるいは、異なる原材料を組み合わせて使用してもよい。さらには、複合繊維の繊維構造が、芯鞘構造ではなく、海島構造やサイドバイサイド構造等で形成されていてもよい。さらに、複数種類の複合繊維を組み合わせて使用してもよい。また、熱圧着により、積層体31自体の強度を向上させ、積層体31を所定の加工形状に形状保持させるという支持層3の役割を満たせるのであれば、熱圧着の方法は限定されない。
【0048】
<積層体の製造方法>
次に、積層体31の成形加工プロセス(製造方法)について説明する。
【0049】
図4は、実施の形態1に係る積層体31の製造方法の一工程を示す概略断面図である。
図5(a)は、実施の形態1に係る積層体31を所定形状に事前トリミングした構成を示す平面図であり、(b)は、トリミング前の積層体の断面図である。
【0050】
図4は、加飾層1と支持層3とが、第1 接着層2を介して、熱圧着により一体化された積層体状態を示している。積層体31は、熱と圧力を加えることができる熱圧着装置Pを用いて形成される。熱圧着装置Pの例として、例えば、上下の加熱されたプレートで加圧する汎用的なプレス装置、多段プレス装置、真空ラミネーター装置、ロールツーロールプレス装置等、公知の装置が挙げられる。これらの装置で、製造された積層体31は、コシのあるシート状態、つまり積層体31それ自体で自立し得るようになるため、加飾層1単独の時よりも、加工処理時のハンドリング性を向上させることができる。
【0051】
図5は、製品形状の凹凸や曲げを考慮した形状に事前トリミング加工された積層体31を示している。トリミング加工の手法として、例えば、トムソン型による形状打ち抜き、レーザーカット、手切り等が挙げられるが、所定の製品形状にトリミングできるのであれば限定されない。このように、成形加工プロセスの初期段階で、所定の製品形状にトリミングするため、製品形状以外の余白部に位置決め部を設ける必要がなくなり、熱プレス加工後の後処理加工が不要になる。
【0052】
<賦形品の製造方法>
図6は、実施の形態1に係る賦形品の製造方法における、熱プレス加工前を示す概略断面図である。
図7は、実施の形態1に係る賦形品の製造方法における、熱プレス加工時を示す概略断面図である。
図8は、実施の形態1 に係る賦形品の製造方法における、熱プレス加工後を示す概略断面図である。
図6は、熱プレス加工前において、事前トリミングされた積層体31が熱プレス加工機Nの加工面に設置された状態を示している。この積層体31は、自立できるので、熱プレス加工機Nの加工面上に、例えば、トリミング後の積層体31の形状に沿ったL型金具等の位置決め機構を用いて、積層体31を設置することができる。
【0053】
図7は、熱プレス加工機N で積層体31が熱プレス加工され、所定の製品形状に賦形された賦形品34を示している。この時、積層体31は、熱プレス加工機Nの加工面からの熱伝導により加熱される。第1接着層2は、その熱によって可撓性が向上するため、変形しやすくなる。それに伴い、第1接着層2と界面で接着している加飾層1や支持層3も変形しやすくなる。また、支持層3を構成している材質の内、融点の低い材質が加熱により熱溶融することで、融点の高い材質間に浸透して融着し、架橋構造を形成する。架橋構造が形成されることで、支持層3の硬度が向上する。その架橋構造の形成プロセスと、製品形状に熱プレス加工されるプロセスが同時並行で進むため、支持層3の製品形状への追従性、及び硬度が向上したことによる、形状保持性が向上する。その結果、積層体31は、所定の製品形状を有する賦形品34に変化し、該製品形状に対する形状追従性、形状保持性が向上する。なお、熱プレス加工時の加工温度は、第1接着層2や支持層3の可撓性や架橋構造の形成が促進される温度域であれば限定されないが、80℃以上の温度域が好ましい。
【0054】
図8の熱プレス加工後において、
図7で支持層3に形成された架橋構造は維持され、熱プレス加工機Nの加工面から取り出した後も、製品形状に形状保持された賦形品34が得られる。
【0055】
<成形品の製造方法>
図9は、実施の形態1に係る成形品の製造方法において、射出成形によって得られた成形品8を示す概略断面図である。次に、
図9の射出成形時において、賦形品34を射出成形金型の製品形状部にはめ込むように設置し、基材樹脂7と成形一体化することにより、賦形品34を製品外観面に有する成形品8を得ることができる。基材樹脂7は、例えば、PMMA樹脂、ABS樹脂、PS樹脂、PC樹脂などの汎用成形樹脂が挙げられる。その他、光学用途の樹脂やスーパーエンジニアリング樹脂など、高温での成形が必要な樹脂にも対応可能である。なお、賦形品34は、自立すると共に、形状保持性が高く、金型内で位置合わせが可能であり、
図5に示すように、
図6の熱プレス加工前に積層体31の段階で成形品に対応して事前トリミングされているため、得られた成形品8は、後処理加工が不要である。
【0056】
なお、
図9の成形品8は、外観面のみを加飾層1で覆った状態を表しているが、
図8に示す熱プレス加工時に、賦形品34の端面に折れ目を付けた後、射出成形時にその折れ目を起点に賦形品34と基材樹脂7とを成形一体化することで、外観面だけでなく、外観裏面側にまで賦形品34を巻き込んだ成形品を得ることもできる。折れ目の長さや角度等は、対象となる製品形状に応じて変更が可能である。このように、製品形状に応じて金型構造を設計し、本開示のプロセスを用いることで、製品形状の仕上げ方法も任意に対応することができる。特に、前述した外観裏面側にまで賦形品34を巻き込むプロセスにおいて、後処理加工レスを実現することは、製品形状以外の余白部に位置決め機構を設ける従来プロセスでは困難であり、本開示の実施の形態1に係る成形品の製造方法の強みを最大限に活かすことができる。これらの構成により、後処理加工が不要な成形品の製造方法を実現することができる。
【0057】
(実施の形態2)
図10、
図11は、実施の形態2に係る積層体32の断面構造を示す概略断面図である。なお、実施の形態1と同様の作用を成すものには同一の符号を付けて説明する。この
図10に示す積層体32では、加飾層1 、第2 接着層10、プライマー層11、基材層12、第1接着層2、支持層3が順に形成された積層体32として構成されている。また、
図11に示す別例の積層体32aでは、加飾層1、第2接着層10、プライマー層11、基材層12、プライマー層11、第1接着層2、支持層3が順に形成されている。
【0058】
<第2接着層>
第2接着層10は、加飾層1と基材層11とを接着する目的で形成される。第2接着層10の成分は、例えば、塩化ビニル・酢酸ビニル系の共重合体、オレフィン系、ポリオレフィン系、ウレタン系、アクリル系などで構成されているが、接着する目的を達成できれば、前述した材質だけに限定はされない。接着強度を向上する目的で、ウレタン結合等の架橋構造を形成する成分で構成されていてもよい。平均膜厚は、3μm以上200μm以下である。平均膜厚が上記範囲であると、接着厚みが十分であり、十分な接着力が得られる。また、平均膜厚が上記範囲であると、製造コストが低く抑えられる。より好ましくは、5μm以上100μm以下である。
【0059】
<プライマー層>
プライマー層11は、基材層12と、第1 接着層2や第2接着層10とを強固に接着させる役割を有し、基材層12の片面、あるいは両面に設けられる。例えば、第1接着層2や第2接着層10の成分がアクリル系接着剤であれば、同じアクリル系成分のプライマー層11を設けるなど、相性を考慮して選択することができる。また、プライマー層11中にウレタン結合等の架橋構造を形成させることで、プライマー層11自体の膜強度の向上や、あるいは第1接着層2や第2接着層10が類似成分を有していれば、それぞれと架橋構造を形成させ、層間接着力自体を大きく向上させることもできる。なお、第1接着層2や第2接着層10を、基材層12と直接強固に接着することができる場合、必ずしもプライマー層11を設ける必要はない。
【0060】
<基材層>
基材層12は、積層体32、32aの形状追従性向上や、射出成形時の樹脂熱や圧力による、外観不良への耐久性向上といった役割を果たす。材質は、例えば、ポリエチレンテレフタレート、ポリカーボネート、アクリル、ポリオレフィン等の工業製品として一般的に用いられる汎用性高分子フィルムで構成されている。基材層12は1種類の成分のみで構成されている必要はなく、その片面、あるいは両面に易接着コート等、他の物質と組み合わせた処理が施されていてもよい。また、コロナ処理、プラズマ処理等の表面改質処理が施されていてもよい。さらに、基材層12は、意匠性や機能性を高める処理が施されていてもよい。例えば、意匠性であれば、絵柄の印刷や、基材層12自体の材料着色等が挙げられる。また、機能性であれば、IR・UVカット機能の保有、あるいは、基材層12への導電性材料を用いた電子回路形成等が挙げられる。このように、前述した積層体32の形状追従性向上や、射出成形時の耐久性向上という、基材層12の本来の目的を果たしていれば、その他の意匠性や機能性を限定することなく、付与することができる。なお、積層体32は、実施の形態1の
図4と同様の熱圧着による製造方法で製造され、賦形品は、さらに実施の形態1の
図5~
図8と同様に熱プレス加工で製造され、成形品は、
図9で前述した成形品の製造方法で加工することが可能である。
【0061】
この実施の形態2の構成により、加飾層1と支持層3との間に基材層12が設けられることで、積層体32自体の強度を向上することができ、その後の熱プレス加工時における形状追従性や射出成形時の樹脂の熱や圧力に対する耐久性が向上した積層体32、32aを実現することができる。
【0062】
(実施の形態3)
<成形品>
図12は、実施の形態3 に係る成形品13の断面構造を示す概略断面図である。なお、実施の形態1や実施の形態2と同様の作用を成すものには同一の符号を付けて説明する。この実施の形態3に係る成形品13は、積層体31、第3接着層14、別工程で形成された補強層15が順に積層され一体化された構成を有する。
【0063】
<第3接着層>
第3接着層14は、平均膜厚が1μm以上100μm以下であり、液状やシート形状、熱可塑性接着剤や熱硬化性接着剤等の形態が挙げられる。また、成分としては、例えば、塩化ビニル・酢酸ビニル系の共重合体、オレフィン系、ポリオレフィン系、ウレタン系、アクリル系などで構成されていてもよく、支持層3と補強層15とを接着する目的を達成できるのであれば、これらに限定はされない。なお、第3接着層14は、積層体31の支持層3の裏面に予め形成されていてもよいし、補強層15の表面に予め形成されていてもよい。
【0064】
<補強層>
補強層15は、用途に応じて材質を選定できる。例えば、PMMA樹脂、ABS樹脂、PS樹脂、PC樹脂などの汎用成形樹脂、光学用途の樹脂やスーパーエンジニアリング樹脂、金属部材、ガラス部材、セラミック部材、木質材等、必要な用途に応じて選択することができ、それらを製造するプロセスも限定されない。補強層15の材質に合わせて、第3接着層14の成分を選択してもよい。積層体31と補強層15を一体化するプロセスとして、手貼りや真空圧空成形等が挙げられ、積層体31と補強層15が第3接着層14を介して接着できるのであれば、限定されない。なお、実施の形態1と同様に、熱プレス加工時に積層体31に折れ目を形成し、補強層15と一体化することで、外観裏面側にまで積層体31が巻き込まれた成形品を得ることもできる。
【0065】
ちなみに、実施の形態3では、実施の形態1に係る積層体31を用いた成形品の場合を一例として取り上げているが、実施の形態2で前述した積層体32、32aにおいても、同様のプロセスで、補強層15と一体化して成形品とすることができる。
【産業上の利用可能性】
【0066】
本開示に係る積層体、賦形品、及び成形品は、各種の家庭電化製品などの外装や、車載内装等の加飾を要する分野において、高機能化、高意匠化に寄与する。
【符号の説明】
【0067】
1 加飾層
2 第1接着層
3 支持層
4 加飾フィルム
5 加飾絵柄層
6 保護層
7 基材樹脂
8 成形品
9 成形品
10 第2接着層
11 プライマー層
12 基材層
13 成形品
14 第3接着層
15 補強層
21 熱融着性ポリエステル短繊維(芯鞘構造)
22 ポリエチレンテレフタレート短繊維
23 融着部分
24 非融着部分
31 積層体
32、32a 積層体
34 賦形品
51 ベース基材