JP2003285347A - 積層構造体およびその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 耐傷つき性が良好で、表面外観が良好な射出
発泡成形体およびその製造方法を提供すること。 【解決手段】 表面の鉛筆硬度がＨ以上である樹脂製シ
ート類を金型キャビティ内にセットし、そこへ発泡剤を
含有し溶融した熱可塑性樹脂を注入し冷却固化させる積
層構造体の製造方法、並びに、表面の鉛筆硬度がＨ以上
である樹脂製シート類を金型キャビティ内にセットし、
そこへ発泡剤を含有し溶融した熱可塑性樹脂を注入し冷
却固化させて得られる積層構造体。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、自動車や家電製品
等に用いられる積層構造体に関する。

【０００２】

【従来の技術】自動車分野や家電分野で用いられる熱可
塑性樹脂の射出成形体において、成形体を軽量化する方
法として、樹脂を発泡させる方法がある。この射出発泡
成形の方法としては、発泡剤を含有し溶融した熱可塑性
樹脂を金型キャビティ内に射出し、冷却固化させる方法
がある。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来知
られた射出発泡成形体は、通常の射出成形体に比べ、耐
傷つき性が低下していたり、光沢感が失われたり、表面
にシルバーストリークなどの外観不良が発生するなどの
問題があった。かかる状況下、本発明の目的は、耐傷つ
き性が良好で、表面外観が良好な射出発泡成形体および
その製造方法を提供することにある。

【０００４】

【課題を解決するための手段】本発明は、表面の鉛筆硬
度がＨ以上である樹脂製シート類を金型キャビティ内に
セットし、そこへ発泡剤を含有し溶融した熱可塑性樹脂
を注入し冷却固化させる積層構造体の製造方法、並び
に、表面の鉛筆硬度がＨ以上である樹脂製シート類を金
型キャビティ内にセットし、そこへ発泡剤を含有し溶融
した熱可塑性樹脂を注入し冷却固化させて得られる積層
構造体により、前記課題を解決しようとするものであ
る。なお、フィルムとシートとは厚みにより区別される
が、本発明においてはこれらを合わせてシート類と総称
する。以下、本発明をさらに詳細に説明する。

【０００５】

【発明の実施の形態】本発明で用いられる樹脂製シート
類は、表面の鉛筆硬度がＨ以上である。鉛筆硬度の測定
は、ＪＩＳ−Ｋ−５４００に示されている鉛筆引っ掻き
試験法に従って測定する。表面の鉛筆硬度がＨ以上であ
る樹脂製シート類を用いることにより、得られる積層構
造体の耐傷付き性に優れる。

【０００６】また、本発明の樹脂製シート類の全ヘイズ
は５％以下であることが望ましい。より好ましくは、該
全ヘイズは３％以下である。該全ヘイズが小さいと、得
られる積層構造体に光沢感が得られ、好ましい。

【０００７】本発明で用いられる樹脂製シート類を構成
する樹脂は特に制限はなく、樹脂の種類にかかわらな
い。中でも、ポリオレフィン樹脂またはアクリル樹脂が
好ましい。ポリオレフィン樹脂とは、オレフィンを付加
重合して得られる熱可塑性樹脂であり、例えばプロピレ
ン重合体、エチレン重合体、１−ブテン重合体等が挙げ
られ、好ましくはプロピレン重合体である。ここでいう
プロピレン重合体は、プロピレンを重合して得られる重
合体であり、プロピレン単独重合体、またはプロピレン
と、結晶性を失わない程度のプロピレン以外の炭素原子
数２〜１２のα−オレフィン等との共重合体、あるいは
それらから選ばれる複数の樹脂の混合物であることが好
ましい。該α−オレフィンとしては、例えば、エチレ
ン、１−ブテン、４−メチル−１−ペンテン、１−ヘキ
セン、１−オクテン等が挙げられる。共重合体樹脂の場
合、プロピレン以外のモノマーから誘導される繰り返し
単位の含有量としては、エチレンの場合は１０重量％以
下、炭素原子数４〜１２のα−オレフィンの場合は３０
重量％以下が好ましい。該プロピレン重合体として、よ
り好ましくはプロピレン単独重合体であり、さらに好ま
しくはアイソタクチックペンタッド分率が０．９５以上
のプロピレン単独重合体であり、特に好ましくはアイソ
タクチックペンタッド分率が０．９７以上のプロピレン
単独重合体である。

【０００８】該プロピレン重合体の製造方法は、特に限
定されるものではなく、気相重合法、溶媒重合法等が挙
げられるが、特に気相重合法が好ましい。重合に用いる
触媒としては、公知の種々の触媒を使用できるが、好ま
しくはチタン原子、マグネシウム原子およびハロゲン原
子を含有する固体触媒成分を用いて得られるマルチサイ
ト触媒、またはメタロセン錯体等を用いて得られるシン
グルサイト触媒が挙げられる。

【０００９】本発明においては、かかる樹脂製シート類
としては、公知のものがあれば、それを用いればよい。
本発明で用いられる樹脂製シート類がプロピレン重合体
からなる場合には、該樹脂製シート類は例えば、樹脂を
押出機で溶融混練する工程、該溶融物をダイリップより
押出す工程、冷却ロールにて冷却固化して製膜する工程
からなる製造方法により原反シート類を製造した後、熱
処理を行うことにより製造される。該原反シート類を製
造するための装置としては、公知のＴダイ加工機を使用
することができる。また、冷却ロールとは、溶融樹脂の
両面をロールの表面で挟圧し、冷却するものであり、そ
の温度設定は通常３０℃〜１００℃であり、好ましくは
３５℃〜８０℃である。

【００１０】ポリオレフィン樹脂からなるシート類を熱
成形すると、表面に微細な凹凸不良がよく発生するが、
減反シート類製造時にダイリップより押出す際の該溶融
物の温度を通常より高めの温度とし、また冷却ロールと
していわゆるフレックスロールを用いることにより、前
記凹凸不良が改良される。前記フレックスロールは、弾
性変形が可能な金属薄膜からなる金属製弾性外筒と、該
金属製弾性外筒の両端部を閉塞する軸部とを具えてなる
薄膜シート成形用ロールである（フレックスロールにつ
いて詳しくは、例えばＷＯ９７／２８９５０号公開明細
書参照）。上記樹脂の溶融物をダイリップより押出す際
の該溶融物の好適な温度は、使用する樹脂により異なる
ため一概には言えないが、プロピレン単独重合体樹脂を
使用する場合には該溶融物の温度は通常２１０℃〜２８
０℃であり、好ましくは２２０℃〜２７０℃の温度範囲
が選択される。

【００１１】前記熱処理の方法としては、いかなる方法
を用いても良いが、例えば、熱ロール、加熱炉、遠赤外
線ヒータ、熱風吹き付けによる方法が挙げられる。好ま
しくは、熱ロールまたは遠赤外線ヒータを用いる方法で
ある。また熱処理方法の条件としては、シート類の樹脂
組成により異なるが、例えば、プロピレン重合体を用い
た場合には、熱ロール等の加熱媒体の温度を種々調整
し、シート類の表面温度を１３０℃〜１６６℃、好まし
くは１３５℃〜１６５℃とし、処理時間１秒間〜３００
秒間、好ましくは１秒間〜１２０秒間熱処理することに
よって行われる。ここでいう処理時間は、シート類の表
面温度が前記範囲内に達したのちの加熱時間であり、熱
ロールの場合はシート類の表面温度が前記範囲内に達し
たのちに熱ロールに接している時間合計であり、加熱炉
の場合はシート類の表面温度が前記範囲内に達したのち
に加熱炉内に入れておいた時間である。シート類の表面
温度および処理時間がこれらの範囲にあると、結晶化度
がよく高まるとともに、透明性が失われず好適である。
また、該熱処理は連続的に行っても良いし、種々の大き
さの枚葉状のシートとした後、１枚ずつ処理を行っても
良い。尚、これらの熱処理工程においては、シート類が
できる限り延伸されないようにすることが好ましい。

【００１２】本発明においては、前記樹脂製シート類を
単独で用いても他のものと積層して用いてもよい。前記
樹脂製シート類を単独で用いた場合でも、本発明におい
ては射出発泡成形時に生じがちなシルバーストリーク不
良が改良され、表面外観良好な射出発泡成形体が得られ
る。正否は定かではないが本発明者らの検討によれば、
シルバーストリークは、キャビティ内を流れてゆく樹脂
の流れの最先端付近で発生した気泡が金型壁面で擦られ
ることで生じると考えられ、また、該気泡が該金型壁面
に到達した際に樹脂の冷却される速度が十分遅ければ、
一度生じたシルバーストリークは最終的には目立たなく
なると考えられ、本発明においては通常の金型よりも熱
伝導率の低い材料（即ち樹脂製シート類）をキャビティ
内にセットしておくことで、シルバーストリーク不良が
改良されると考えられる。この説の正否がいずれである
にせよ、本発明によれば、シルバーストリーク不良の改
良された射出発泡成形体が得られる。

【００１３】また、本発明において前記樹脂製シート類
は、他のシート類と積層したものや、印刷層を付設した
ものを用いてもよい（「多層シート類」の態様）。前記
樹脂製シート類を他のシート類と積層して用いる場合に
は、該他のシート類として着色したシート類や表面に印
刷を施したシート類を用いることで、着色や印刷に深み
感を与え、かつ耐傷付き性が付与される。本発明におい
て、前記樹脂製シート類を多層シート類の態様で用いる
場合、前記樹脂製シート類を最表面に有することが好ま
しい。前記樹脂製シート類は多層シート類の両側の最表
面にあってもよいが、熱可塑性樹脂からなる発泡基材と
貼合成形する使用形態を考えると、片側の最表面のみ前
記樹脂製シート類が存することが好ましい。

【００１４】前記樹脂製シート類を多層シート類の態様
で用いる場合、該多層シート類は、例えば、上記樹脂と
その他の樹脂を共押出する方法や、あらかじめ製膜した
上記樹脂の片方の面の上に溶融した他の樹脂を圧着する
方法や、あらかじめ製膜した２種類以上のシート類を逐
次、接着剤等を用いてラミネートするなどの方法によ
り、原反多層シート類を製造した後、熱処理を行うこと
により製造される。または、あらかじめ熱処理されたシ
ート類を上記方法によって、積層しても構わない。該原
反シート類を製造するための装置としては、公知の共押
出Ｔダイ加工機や、公知の押出ラミネート加工装置を例
示することができる。

【００１５】本発明においては、前記樹脂製シート類
（以下多層シート類としての態様を含む）は平板状であ
っても、平板状のものを真空成形等の熱成形により腑形
した三次元形状であってもよい。本発明の積層構造体が
自動車内部のコンソールボックストレー部の場合には、
前記樹脂製シート類として平板状のものが使われること
が多く、オーディオ操作部格納部の場合には前記樹脂製
シート類は通常三次元形状のものが使われる。

【００１６】本発明の積層構造体は、上記の樹脂製シー
ト類と熱可塑性樹脂からなる射出発泡成形体（基材）と
が貼合してなる積層構造体である。ここで、基材用の熱
可塑性樹脂としては、公知のどのような熱可塑性樹脂を
使用してもよいが、自動車分野や家電分野で用いられて
いる熱可塑性樹脂が好ましく使用され、より好ましくは
結晶性オレフィン重合体樹脂が使用される。

【００１７】かかる結晶性オレフィン重合体樹脂とは結
晶性を有するオレフィン重合体からなる樹脂であり、例
えばプロピレン重合体、エチレン重合体、１−ブテン重
合体等が挙げられ、好ましくはプロピレン重合体であ
る。ここでいうプロピレン重合体は、プロピレンを重合
してなる重合体であり、プロピレンの単独重合体やプロ
ピレンと他のコモノマー（例えばエチレンや１−ブテン
など）とを共重合してなる共重合体が挙げられる。かか
る共重合体にはランダム共重合体やブロック共重合体な
どが一般に良く使用されている。本発明で使用する結晶
性オレフィン重合体樹脂としてより好ましくはプロピレ
ン単独重合体であり、さらに好ましくはアイソタクチッ
クペンタット分率が０．９５以上のプロピレン単独重合
体であり、特に好ましくは０．９７以上のプロピレン単
独重合体である。

【００１８】本発明で用いられる基材用熱可塑性樹脂と
しては、これらの熱可塑性樹脂を単独または２種以上用
いてもよい。本発明を、熱可塑性樹脂を２種以上用いて
なる組成物に適用する場合、該組成物として好ましく
は、プロピレン系樹脂を５０重量％以上（樹脂成分の合
計を１００重量％とする表記）含有する組成物が用いら
れる。

【００１９】本発明で用いられる基材用の熱可塑性樹脂
としては、上記樹脂製シート類と容易に接着しうる樹脂
が好ましく、上記樹脂製シート類と溶融接着しうる樹脂
がより好ましい。上記樹脂製シート類と基材との接着性
の観点から、上記樹脂製シート類における基材と接着す
る面の樹脂と、基材の樹脂とは、同一の樹脂または類似
の樹脂であること（例えば、ともにプロピレン重合体で
あること）が特に好ましい。

【００２０】本発明で用いられる発泡剤としては、熱可
塑性樹脂の射出発泡成形に用いられる発泡剤であれば特
に制限は無く、ＡＤＣＡ系化学発泡剤に代表される有機
系化学発泡剤；重曹やクエン酸に代表される無機系化学
発泡剤を例示できる。金型汚染を防止する観点から、後
者が好ましい。

【００２１】これら化学発泡剤は、成形時の樹脂温度に
より発生するガス量が異なるので、一概に使用量を例示
することは困難である。最終製品の発泡倍率に適うガス
量に応じた量を適宜添加すればよい。

【００２２】本発明の積層構造体の製造方法は、公知の
方法によりいかように行っても良いが、例えば、以下
（１）〜（４）の工程からなる方法を例示することがで
きる。 （１）上記樹脂製シート類を加熱軟化する工程。 （２）軟化した該シート類を、熱成形用の型で熱成形
し、熱成形体を得る工程。 （３）上記熱成形体を、成形用金型のキャビティ内にセ
ットする工程。 （４）熱成形体をセットした上記金型キャビティ内に、
発泡剤を含有し溶融した基材用熱可塑性樹脂を注入し、
注入された樹脂（基材）と熱成形体とが貼合された積層
構造体を得る工程。

【００２３】工程（１）、（２）にかかる熱成形法とし
て、真空成形、圧空成形、真空圧空成形などが挙げられ
る。この工程においてシート類の加熱温度は通常（シー
ト類の融点−２０℃）以上、かつ（シート類の融点＋１
０℃）以下である。好ましくは、（シート類の融点−１
５℃）以上、かつ（シート類の融点＋５℃）以下であ
り、より好ましくは、（シート類の融点−１５℃）以
上、かつシート類の融点以下である。なお、ここで「シ
ート類の融点」とは、対象のシート類を構成する樹脂の
融点のうち、最高温度の融点をいう。

【００２４】また、熱成形用型は、金属、樹脂、木また
は紙等でできた物を使用することが可能で、好ましくは
金属が良い。該熱成形用型の表面状態としては平滑なも
のを使用することが好ましく、熱成形用型の表面粗度と
してはＪＩＳ Ｂ０６０１に従って測定した中心線平均
粗さ（Ｒａ）が０．１０μｍ以下が好ましく、より好ま
しくはＲａが０．０８μｍ以下であり、特に好ましくは
Ｒａが０．０６μｍ以下である。

【００２５】さらに、熱成形用型に接触させて形状を付
与した後、急冷することが好ましい。そのために該熱成
形用型の温度を１０〜５０℃の範囲に維持することが望
ましく、より好ましくは２０〜３０℃が良い。さらに、
より低い温度の流体と接触させることにより、急冷する
ことが好ましい。例えば流体の温度を１０〜２０℃にす
ると良い。流体としては空気や水等が挙げられる。

【００２６】工程（４）にかかる成形法として、射出成
形法、射出圧縮成形法および射出プレス成形法を例示す
ることができる。この工程において注入される樹脂の温
度は通常、融点以上、好ましくは２００℃以上である。
この工程における金型の温度は通常、２０〜６０℃、好
ましくは３０〜４０℃である。金型の表面は平滑である
ことが好ましく、その表面粗度（Ｒａ）は好ましくは
０．１μｍ以下、より好ましくは０．０８μｍ以下、更
に好ましくは０．０６μｍ以下である。また、工程
（１）〜（４）の工程を一括して実施できるような装置
・手法、例えば、サーモジェクト法を用いても良い。

【００２７】本発明の積層構造体は特に、着色されたシ
ート類、木目柄を有するシート類、金属調のシート類、
およびカーボン調のシート類のような装飾されたシート
類から得られる多層の熱成形体と、基材とを積層するこ
とによって、センタークラスターのような自動車部品
（内装部品や外装部品）として好適に使用される。同様
に家電部品、雑貨部品、看板等の用途に好適である。

【００２８】本発明において用いられる種々の樹脂は、
必要に応じて、種々の添加剤と組み合わせて用いてもよ
く、添加剤として酸化防止剤、安定剤、帯電防止剤、造
核剤、粘着剤、防曇剤を例示することができる。

【００２９】本発明で用いられる樹脂製シート類の厚み
は通常５〜８００μｍ、好ましくは５０〜５００μｍで
ある。

【００３０】

【実施例】本発明を実施例に基づいて説明するが、本発
明はこれら実施例に何ら限定されるものではない。実施
例における物性値は以下の方法で求めた。

【００３１】１．ヘイズ：ＪＩＳ Ｋ７１０５に従っ
て、ヘイズを測定した。

【００３２】２．表面外観：積層構造体の外観を目視で
観察し、シルバーストリークの発生について、目視評価
を行った。

【００３３】３．鉛筆硬度：ＪＩＳ−Ｋ−５４００に示
されている鉛筆引っ掻き試験法に従って実施した。評価
法として、初めに硬度６Ｂの鉛筆で試験し、順次硬度を
５Ｂ、４Ｂ、と上げていき、最初に表面に傷が付いたと
きの鉛筆の硬度で表した。

【００３４】４．グロス：ＪＩＳ Ｋ７１０５に示され
ている光沢度の試験法に従って、６０度鏡面光沢度の測
定を行った。

【００３５】５．結晶化度 結晶化度はＤＳＣ（セイコー電子社製）を用いて、２０
℃から２６０℃まで、昇温速度１０℃／分の条件で測定
した。得られた結晶成分の融解ピークから結晶融解熱Δ
Ｈｍを求め、このΔＨｍを１００％結晶のΔＨｍの値で
割ることにより、結晶化度（％）を求めた。ポリプロピ
レンの１００％結晶のΔＨｍは「新高分子実験学 第８
巻 高分子の物性（１）」（共立出版株式会社）のＰ．
８５に記載の値２０７ｍｊ／ｍｇを用いた。

【００３６】６．製品重量：成形体の重量を台はかりに
より測定した。

【００３７】［実施例１］ （１）シートの製造 プロピレン単独重合体 １００重量部および造核剤（旭
電化工業（株）製の商品名がアデカスタブＮＡ−２１な
るリン酸２，２−メチレンビス（４，６−ジ−ｔ−ブチ
ルフェニル）ナトリウム）０．３重量部とからなるプロ
ピレン重合体を、Ｔダイフィルム成形機（ダイ幅６００
ｍｍ）にて、シリンダー温度２３９℃、押出量１６Ｋｇ
／ｈｒ、引き取り速度５．４ｍ／ｍｉｎ、エンボスロー
ル（鏡面）温度２０℃、フレックスロール（ＣＢＣテッ
ク（株）社製）温度２０℃の条件で製膜することによ
り、厚みが０．１ｍｍ、結晶化度が４２％、全ヘイズが
３．５％のシートを製造した。得られたシートを、１４
０℃のオーブン中に２分間保持（熱伝対でシート表面温
度を測定しており、該表面温度が１４０℃になるまでに
１分間要し、その後１分間加熱）することにより、厚み
が０．１ｍｍ、結晶化度が５０％、鉛筆硬度がＨ、全ヘ
イズが２．７％のシートを製造した。ここで、上記のプ
ロピレン重合体のＭＦＲ（Melt Flow Rate）は８．０ｇ
／１０分であり、アイソタクチックペンタット分率は
０．９７であった。

【００３８】（２）熱成形および貼合成形 得られたシートを、遠赤外線ヒータを用いて表面温度を
１５３℃に加熱軟化させ、軟化したシートを、図１に示
す熱成形用型の表面（表面租度Ｒａ＝０．０６μｍ、型
温３０℃）に接触させ、熱成形した。得られた熱成形体
を射出成形用金型にセットした後、以下のように貼合成
形を行った。基材用熱可塑性樹脂として、プロピレン−
エチレンブロック共重合体（住友化学工業（株）製住友
ノーブレンＡＺ１６１Ｃ（メルトフローレート＝３０ｇ
／１０分）を用いた。発泡剤マスターバッチとして無機
系化学発泡剤（三協化成（株）製ＭＢ３０６２）を、基
材用熱可塑性樹脂１００重量部に対して３重量部用い
た。顔料マスターバッチとして住化カラー（株）製ブラ
ックＳＰＥＭ−８Ｈ１０２ＨＣＡＮを、基材用熱可塑性
樹脂１００重量部に対して３重量部用いた。これらを射
出成形機として、ＦＳ１６０Ｓ２５ＡＳＥＮ（日精樹脂
工業（株）製、シャットオフノズル使用）を使用し、図
１に示すような形状の射出成形品を得た。評価結果を表
１に示した。

【００３９】［比較例１］熱成形体を用いなかった以外
は実施例１（２）と同じ条件で射出発泡成形した。評価
結果を表１に示した。

【００４０】

【表１】

【００４１】

【発明の効果】以上詳述したように本発明によれば、耐
傷つき性が良好で、表面外観が良好な射出発泡成形体お
よびその製造方法が提供される。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は、実施例において使用した熱成形用型の
斜視図である。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｂ２９Ｌ 9:00 Ｂ２９Ｌ 9:00 Ｆターム(参考） 4F100 AK01A AK01B AK07 AK64 BA02 BA07 CA01B DJ01B EH36 GB32 GB48 JB16B JK09 JK12A JN01A YY00A 4F206 AA04F AA11F AB02 AD05 AD08 AE08 AF16 AG03 AH17 AH42 JA04 JB12 JB13 JF04 JF05 JF35 JL02

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】表面の鉛筆硬度がＨ以上である樹脂製シー
   ト類を金型キャビティ内にセットし、そこへ発泡剤を含
   有し溶融した熱可塑性樹脂を注入し冷却固化させる積層
   構造体の製造方法。
2. 【請求項２】前記樹脂製シート類の全ヘイズが、５％以
   下である請求項１記載の積層構造体の製造方法。
3. 【請求項３】表面の鉛筆硬度がＨ以上である樹脂製シー
   ト類を金型キャビティ内にセットし、そこへ発泡剤を含
   有し溶融した熱可塑性樹脂を注入し冷却固化させて得ら
   れる積層構造体。
4. 【請求項４】前記樹脂製シート類の全ヘイズが、５％以
   下である請求項３記載の積層構造体。
5. 【請求項５】積層構造体が自動車部品である請求項３ま
   たは４記載の積層構造体。
6. 【請求項６】積層構造体が家電部品である請求項３また
   は４記載の積層構造体。