JP2000505742A - 溶融フィルムプラスチック部品の製造方法及び該方法により製造された物品 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 フィルム積層体をプラスチック基板上に重ねる改良された方法、及び、該方法により製造される溶融フイルムプラスチック部品が開示されている。従来の技術における改良は、下方に置かれるプラスチック基板のサイズ及び形状に比例させてフィルム積層体を事前成形することによってなされており、これにより、溶融フィルムプラスチック部品の光沢一貫性が向上する。フィルム積層体は、これをパターンブロック上で整形することによって事前成形される。このパターンブロック内で、フィルム積層体には内側の高さ及び内側の面幅が形成される。このフィルム積層体の内側高さはプラスチック基板の高さよりも小さく、その一方で、同フィルム積層体の内側面幅はプラスチック基板の前記面幅よりも大きい。次いでフィルム積層体は型キャビティ内に位置され、該キャビティ内で、溶融樹脂が射出され、これによりプラスチック基板が形成され、かつ前記フィルム積層体が該基板上で溶融される。

Description

【発明の詳細な説明】 溶融フィルムプラスチック部品の製造方法及び該方法により製造された物品 発明の背景 １．発明の属する技術分野 本発明は、溶融フィルムプラスチック部品（fused film-plastic parts）を製 造するための改良された製造方法、及び改良された該方法によって製造されるフ ィルムプラスチック部品に関する。 ２．従来の技術 自動車の車体用及び飾り付け（trim）用部品として種々の射出成形部品が製造 、使用されている。例えば、バンパー、ボディパネル、ドア、フィルタパネル、 ホイールカバー、アームレスト、及びその他の部品は通常射出成形技術によって 製造される。また、自動車の外面、ホディ側面のモールディング、ベルトライン のモールディング、屋根のモールディング、及び、窓のモールディングも通常は ＰＶＣあるいはその他の熱可塑性プラスチック材料の射出成形により製造される 。 これらの部品に着色面を与えるために、一般に、フィルム積層技術（film lam ination techniques）が用いられている。着色フィルム積層体（paint film lam inate）は、所要の熱可塑性プラスチックと共に挿入型成形（insert mold）され 、射出成形された基板上で溶融される。射出成形されて得られたフィルムプラス チック部品は、その後塗装されることなく組立て用に備えられる。 これらの挿入型成形技術（insert molding techniques）で用いられる着色フ ィルム積層体は、約０．０２０インチ厚の背面シート（backing sheet）を備え ていてもよく、その場合、この背面シートに着色層が付着される。一般に、背面 シートは、押出し加工された熱可塑性シートである。 この着色フィルム積層体では、型成形された乾燥連続着色コーティング（cast dried continuous paint coating）を備えた着色フィルムが前記背部シート上 に設けられる。この着色フィルムは、モノコート（monocoat）、基礎コート上の クリアコート（clear coat）、及び、介装されたプリント又は模様を有した基礎 コート、から成るものとすることができる。ベースコート、クリアコート、及び 、プリント又は模様を有したこの着色フィルムの厚さは、望むのであれば、約０ ．５〜４ミルの範囲のものとすることができる。 積層された着色フィルムは本技術分野では周知であり、また、例えばNorth Ca rolina州Charlotte市にあるAvery Dennison社、自動車事業部又はRexham Decora tive Products社から入手できる。これらのフィルムは通常はロールとして提供 され、巻き出されて、サイズ及び形状を最終的な射出成形フィルムプラスチック 部品にほぼ等しくして「事前成形(preform)」される。この事前成形プロセスは しばしば、型キャビティ内で該フィルムに所要の基本的形状を付与すべくフィル ムを圧縮・加熱する段階を含んでいる。 事前成形はまた、フィルムを加熱してから、それを、射出成形されたプラスチ ック基板のサイズ及び形状に対応したパターンブロック上で整形（shaping）す ることによっても行うことができる。パターンブロック内の空気室手段と連通し た空気溜めを介して空気を吸引して、この着色フィルムをパターンブロック上で 引張ることによって所望の形状に一致させるようにすることもできる。 通常、事前成形品は次いで正規サイズに寸法取り（trim）され、射出成形用の 型キャビティ側に沿って位置される。このとき、その着色面側を型キャビティ表 面に向けた状態とする。ただし、この事前成形品は型のコア側に沿うように位置 させる場合もある。その後、型は閉じられ、所要の溶融樹脂が型キャビィティ内 に射出される。型内の熱及び圧力の条件によって前記背部シートが部分的に溶融 し、射出された樹脂とフィルムとが溶着又は溶融する。これらのプロセスに使用 される射出成形用の型は、溶融樹脂をフィルムの背面側に向かせるべく、後部又 は縁部にゲートが設けられたものである。 着色フィルム積層体の事前成形及び挿入型成形フイルムプラスチック部品に関 する技術は、Yamamoto氏による１９９５年１月１３日付出願の米国特許出願第08 /372,230号、Yamamoto氏による１９９５年２月２１日付出願の米国特許出願第08 /393,169号、Yamamoto氏による１９９５年７月２４日付出願の米国特許 出願第08/506,362号、各明細書に開示されている。これら各明細書の開示内容は 本明細書に含まれるものとする。 従来技術に係るフィルム積層技術は確かに優れたものであるが、問題がないわ けではない。その一つは、フィルム積層体がプラスチック部品上に溶融された後 において、フィルム積層体の表面の光沢の調和や一貫性といったもの（gloss co nsistency）が失われるということである。しばしば、フィルム積層体は、該積 層体が前記プラスチック基板上に重ねられた際、該フィルム積層体の長手方向端 面における表面に比して、上部表面の方がかなり高い光沢を有するものとなる。 このような場合、高い光沢を有する上部表面は通常「Ａ」タイプ外観面（”A”t ype show surface）として分類され、一方、光沢の低下した縁部表面は通常、そ れよりも品質の劣る「Ｂ」タイプ外観面とされる。従って、得られたフィルムプ ラスチック部品は、光沢の一貫性が失われ、「Ｂ」タイプ外観面がプラスチック 部品の端面に沿って見えるため、美的観点から不快なものであるとして受け入れ られないことがしばしばある。また、部品の長手方向縁部により形成される全て の面を着色フィルムで完全にカバーあるいは包み込むことは難しかった。 従って当該分野では、一貫した光沢特性を示す溶融フィルムプラスチック部品 を形成するための現行方法を改良し、かつ、着色フィルムの部品の長手方向縁部 に対する包み込み又は被覆を確実にすることに対する要求があった。 発明の概要 本発明に係る方法は、上部にフィルム積層体が重ねられるプラスチック基板の 形状にほぼ一致するようにフィルム積層体を事前成形（preform）する段階を備 えている。この事前成形フィルム積層体は、前記型キャビティの幅よりも大きい フィルム面幅を有するように成形される。フィルム積層体は、この型キャビティ 内に設置され、所望の基板上で相互射出成形（co-injecton moldng）される。こ の事前成形体の高さは型キャビティの高さ（又は深さ）よりも小さい。この事前 成形フィルム積層体は前記相互型成形プロセスの間に、型キャビティの形状に一 致するよう引っ張られる。 前記相互射出成形プロセスが成される型キャビティの寸法に比例させてフィル ム積層体を予備成形するこの方法によれば、得られるフィルムプラスチック部品 の光沢の一貫性を向上させることができる。長手方向縁部の光沢特性は実質的に 該プラスチック部品の面部分の光沢特性と均一なものとなり、より一貫性の高い 「Ａ」タイプ外観面を得ることができる。また、着色フィルムによる基板の両縁 部すなわち両側部の包み込みすなわち被覆性の向上も見られる。 以下、下記の詳細な説明、添付の図面、及びクレームを参照して本発明につい てより詳細に説明する。 図面の簡単な説明 図１は、本発明により製造されたフィルムプラスチック部品の平面図； 図２は、図１の２−２線に沿った断面図； 図３は、パターンブロックと、それに重ねられる着色フィルム積層体の斜視図 で、着色フィルム積層体を所要形状になす好ましい方法を示したもの； 図４は、本発明に従って構成された着色フィルム積層体の横断面図； 図５は、所望のプラスチック基板上に着色フィルム積層体を相互射出成形する のに通常用いる射出成形型のキャビティの断面図； 図６は、本発明に従って図５に示した射出成形型内に構成された着色フィルム の初期配置状態を示す断面図； 図７は、相互射出成形完了後、相互成形された基板と着色フィルムとの組合せ を離型する前の状態を示す、図６の型キャビティの断面図である。 好ましい実施形態の詳細な説明 まず図１及び図２を参照すると、両図は、本発明に従って製造された溶融フィ ルムプラスチック部品（fused film-plastic part）すなわちボディ側部モール ディング（body side molding）１０を示している。 ボディ側部モールディング１０は、細長いプラスチック基板１４に融合した着 色フィルム積層体１２を備えている。着色フィルム積層体１２は外側外観面１６ を有している。この外側外観面１６は、面部分１８と縁部２０，２２とを有して いる。これら縁部は、細長い前記プラスチック基板の細長く延在した両側部に沿 って長手方向に延在している。前記面部分１８は高い光沢を有しており、それ故 、通常は「Ａ」タイプ外観面に分類される。 本発明の態様の一つは、この着色フィルム積層体１２の外面１６にわたって一 貫した光沢を提供し、これにより、面部分１８及び縁部２０，２２の双方に沿っ て実質的に均一な「Ａ」タイプの外観面を実現するための方法及び構造について 説明している。言い方を変えれば、面部分１８に沿った着色フィルム積層体１２ の示す光沢は、細長い前記両縁部２０，２２に沿った光沢と実質的に等しい。こ れらの表面（つまり、表面１８，２０，２２）は全て「Ａ」タイプに分類される 外観部品である。さらに、本プロセスでは、長手方向にそれぞれ延在した前記プ ラスチック基板の側部が、縁部２０，２２によって確実に覆われるようにもなる 。より詳しくは、基板における縦方向に延在した側縁底部２３，２５は、内方に 向いた犬の脚（dog legs）つまり着色フィルムのフラップ２７，２９によって完 全に覆われる。 図３には、パターンブロックアッセンブリを示してある。該アッセンブリは、 好ましくは、成形プロセスにおいて、着色フィルム積層体に所要の形状及び寸法 を付与するのに用いられる。このパターンブロック３０は、一つ又は複数（図３ では一つのみ図示）の細長い平行な型枠（form）４２を形成した本体４０から成 っている。図３に示すように、これら型枠４２は、二つの、内側に向いた溝（re -entrant groove）４６，４８によって長手方向に沿う両端部が区切られた上面 ４４を有している。この上面４４は、仕上げられた前記ボディ側部モールディン グ１０（図１及び図２）の外側形状にほぼ対応した形状を構成している。 前記型枠４２は、前記上面４４に沿って長手方向に延在したいくつかの吸引ポ ート６０，６２，６４のライン（図３では三つのみ図示）と、前記型枠の内側に 向いた溝４６，４８を備えている。これら吸引ポート６０，６２，６４のライン は、導管６８，７０，７２，７４，７６，７８，８０によって空気溜め(plenum) ６６と連通している。空気溜め６６はさらに、図示しない周知の負圧源と連通し ており、吸引ポート６０，６２，６４を介して吸引力を付与する。 未成形フィルム１２を前記型枠４２上で曲げて形状が与えられる。未成形フィ ルム１２は通常、ロール（図示ぜず）として与えられる。このロールから巻き出 され、必要ならば正規サイズに寸法取りされ、その後、容易に変形が成される程 度まで加熱される。加熱されたフィルム１２は次いで、外側の着色面すなわち色 素含有面１６を前記パターンブロック３０とは反対方向に向けて前記型枠上に置 かれ、さらに、前記吸引ポート６０，６２，６４を介した吸引力により、型枠４ ２の上面４４に対して押し付けられるとともに前記内側に向いた溝４６，４８内 部に引っ張られる。このフィルム１２は、冷却されると、型枠４２上で硬化する 。この硬化形成されたフィルム（図４）は型枠４２の上面４４、及び内側に向い た溝４６，４８の外形に適合するものとなる。型枠の上面４４は、フィルム積層 体１２の面部分１８の凸状外形を形成し、一方、型枠４２の内側に向いた溝４６ ，４８は、形成されたフィルム１２の内方屈曲部を形成する。これら内方屈曲部 が、図２に示すように、前記相互型成形工程の後に形成された、内側に延びた犬 の脚部（dog legs）２７，２９である。 図４は、好ましくは図３に示すタイプの前記パターンブロックアッセンブリに よって事前成形（preform）された後の、着色フィルム積層体の断面図を示して いる。この事前成形が下記の如くなされる場合には、事前成形をするのに別の装 置及び方法も使用できることに留意すべきである。 図４に示す事前成形されたフィルム積層体は外表面１６及び縁部２０，２２を 有している。内方に延びた（すなわち内方に向いた）犬の脚すなわちフラップ２ ７，２９は前記縁部２０，２２と連続しており、かつ該プラスチック基板の対応 した前記縁部の底側部２３，２５を完全に覆うものとなる（図２参照）。事前成 形されたフィルム積層体が射出型内に挿入される前に寸法取り（trim）される際 の概略位置を一点鎖線３１，３３で示してある。 上述したパターンブロック及び吸引力による形成段階の如き事前成形工程にお いて付与される、事前成形されたフィルム積層体の高さ（つまり深さ）（ｐｆｄ ）は、相互射出成形プロセスのために該事前成形フィルムが内部に置かれる型の キャビティの高さ（深さ）（ｍｃｄ）よりも小さくなるように定められる。ただ し、事前成形フィルムの幅（ｐｆｗ）は、この事前成形フィルムが後続の相互型 成形のために所要基板上に置かれる型のキャビティの幅（ｍｃｗ）よりも大きい 。 フィルム１２は、事前成形された後、図５に示す如き射出成形装置の型３６内 に入れられる。この型３６は、雄型部材３８と、対応した雌形キャビティ型部材 ４０とを備えている。両者は互いに嵌まり合って両者間に型キャビティ４２を形 成する。この型キャビティ４２は、雄形コア４４と、前記雌キャビティ型部材の キャビティ面４６との間に位置している。このキャビティ面４６が、図５におい てそれぞれ“ｍｃｄ”及び“ｍｃｗ”で示すキャビティ深さ及びキャビティ幅を 規定している。図示の如く、ｍｃｗは、前記型キャビティ４２の長手方向に延在 する両境界縁間の直線寸法である。 図６を参照すると、事前成形されたフィルムが、着色外観側１６をキャビティ 面４６に向けて、型キャビティ４２内に設けられている。事前成形されたフィル ム積層体の幅ｐｆｗが型キャビティの幅ｍｃｗよりも大きいため、フィルム積層 体の面部分１８はキャビティ面４６に向かって膨らもうとする。このように寸法 ｍｃｗに対して寸法ｐｆｗが大きく設定されていること、及び該着色フィルム積 層体の弾性的性質により、この事前成形されたフィルム積層体は型キャビティ内 部に、摩擦を生じながら、かつぴったりと受け入れられることになる。この、摩 擦を伴った適合が、該ラミネートを型内に確実に設置する上で重要である。しば しば、これらの型は縦に向けられ、かつ事前成形されたフィルム積層体が重力に よってスリップして型キャビティに沿って下方に滑り落ち、正規の型キャビティ 配置からずれることがある。 着色フィルムが小さい方の寸法ｍｃｗを有する型キャビティで圧縮されるため に射出成形プロセス中に着色フィルムに作用するベクトル力が、前記フラップ２ ７，２９に内側への（互いの方向へ向かう）トルクを与えて回転させる。これに よって、図７に示す如く、型成形プロセス中に、フラップ２７，２９が着色フィ ルムによって基板の底縁部を確実に覆うものとなる。 再び図６を参照すると、前記コア４４を貫通してゲート４８が形成されており 、このゲートが、加圧された溶融樹脂、例えばポリプロピレン又はＰＶＣ等の熱 可塑性プラスチック又は熱硬化性プラスチックのための流入口となっている。こ れを介して型キャビティ４２が充填され、それによりフィルム１２を前記キャビ ティ面４６に押し付けて、プラスチック基板１４を形成する。前記着色フィルム 積層体１２はこの基板１４と融合して、単一のフィルムプラスチック部品すなわ ちボディ側部モールディング１０が形成される。 好ましくは、前記寸法ｐｆｗは寸法ｍｃｗに対し約２０〜３０％程大きく設定 される。ただし、前記事前形成着色フィルムの所定の長さに対する表面積は、前 記型の同じ長さの面に対する表面積と実質的に同じである。別の観点から見れば 、フィルム及び型キャビティの所定長さに対してフイルムの表面積は型キャビテ ィの表面積と実質的に同一とした上で、前記寸法ｐｆｄは寸法ｍｃｄよりも約２ ０〜３０％程度小さくされる。 この作用の詳細な原理を限定するものではないが、ｍｃｗよりもｐｆｗを大き くすると、着色フィルムが表面４６の形状に一致するように下方に位置したプラ スチックと共に相互型成形（co-mold）されるときの幅方向の引張りが、両者を ほぼ等しくする従来方法よりも小さくなるものと考察される。従って、この着色 フィルム積層体の塗装被覆層における色素が、従来方法による場合の範囲まで分 散されないものとなる。このことは、幅寸法ｐｆｗの単位辺りの相対的な色素数 が、着色フィルムによりカバーされた基板の領域１８と縁部領域２０，２２とで 実質的に同じ状態のままとなっていることを意味する。これにより、面１８と細 長い縁部２０，２２とが均一の光沢を示すものとなる。 以上、本発明を好ましい実施形態を例として詳細に説明したが、添付のクレー ムで規定される本発明の領域から逸脱しない範囲で変更及び変形が可能であるこ とは明らかであろう。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １． フィルム積層体をプラスチック基板上に挿入型成形することによってプ ラスチック部品を製造するための改良された方法であって、 コア部分を有した雄型部材と、内部に凹所を有しかつ該凹所が前記部品の面の 幅を規定する凹所幅を有したものである雌型部材と、により規定される型キャビ ティを有した型を準備する段階と、 フィルム積層体を事前成形して、前記凹所幅よりも大きい外側フィルム面幅を 得る段階と、 前記フィルム積層体を前記型キャビティ内に設置する段階と、 前記型を閉じる段階と、 プリポリマーを前記型キャビティ内に射出してプラスチック基板を形成し、こ れにより前記フィルム積層体を前記プラスチック基板上に重ねる段階と、 を備えて成ることを特徴とする溶融フィルムプラスチック部品の製造方法。 ２． 請求項１記載の方法において、前記フィルム積層体を事前成形する前記 段階が、ブロック面幅を有したパターンブロックを準備する段階と、前記フィル ム積層体を該パターンブロック上部で成形する段階とを含み、前記ブロック面幅 が前記外側フィルム面幅と一致していることを特徴とする方法。 ３． 請求項２記載の方法において、前記フィルム積層体を事前成形する前記 段階が、前記フィルム積層体を、該フィルム積層体を前記パターンブロック上で 整形する前に、変形可能となる状態まで加熱する段階を含んでいるいることを特 徴とする方法。 ４． 請求項２記載の方法において、前記フィルム積層体を事前成形する前記 段階が、前記パターンブロックの外形に一致する硬化形状フィルムを形成すべく 、前記成形段階に続いて前記フィルム積層体を冷却する段階を含んでいることを 特徴とする方法。 ５． 請求項２記載の方法において、前記フィルム積層体を事前成形する前記 段階が、前記未成形フィルム積層体を前記パターンブロック上に位置させ、該未 成形フィルム積層体を、吸引力によって前記パターンブロックに対して引っ張る 段階を含んでいることを特徴とする方法。 ６． 請求項５記載の方法において、前記パターンブロックに複数の開口を形 成し、前記フィルム積層体を前記パターンブロックに対して引っ張る段階が、こ れら開口を介して前記フィルム積層体に吸引力を付与する段階を含んでいること を特徴とする方法。 ７． 請求項１記載の方法において、前記事前形成の後に前記フィルムを切断 する段階を含むことを特徴とする方法。 ８． 請求項１記載の方法において、前記型を閉じる段階が、前記雄型部材が 前記フィルム積層体に係合する段階を含んでおり、前記フィルム積層体が前記コ ア部に対応した形状に適合されることを特徴とする方法。 ９． 自動車用モールド又はトリム部材に使用可能な、着色フィルム被覆され たプラスチック基板を形成するために、プラスチック基板上に相互射出成形され る、着色フィルム積層体の光沢の一貫性を向上させる方法であって、 コア部分を有した雄型部材と、前記着色フィルムのカバーされたプラスチック 基板の幅方向面寸法に等しい幅寸法を持った凹所を内部に有した雌型部材と、に より規定される型キャビティを有した型を準備する段階と、 前記着色フィルム積層体を、前記型キャビティの幅寸法よりも大きい幅寸法を 持つように事前形成する段階と、 前記着色フィルムを前記プラスチック材料上で溶融させて着色フィルムの被覆 されたプラスチック基板を形成すべく、溶融プラスチック材料を前記型キャビテ ィ内に射出する段階と、 を備えることを特徴とする着色フィルム積層体の光沢の一貫性を向上させる方法 。 １０． 請求項９記載の方法において、前記着色フィルム積層体上に、連続し たフラップをそれぞれ有して長手方向に延在した一対の縁部を形成し、前記型キ ャビティ内に、前記着色フィルム被覆されたプラスチック基板の長手方向に延在 した両側縁部に対応する深さ寸法を形成し、これにより、前記射出の際に、前記 各フラップが前記側縁部の一方の上部を完全に覆いかつ包み込むことを特徴とす る方法。 １１． 請求項１０記載の方法において、前記着色フィルム積層体縁部を、各 フラップがその側縁から該フラップの他方に向かうように事前成形する段階を含 んでいることを特徴とする方法。 １２． 請求項９記載の方法において、前記着色フィルム積層体を事前成形す る段階が、前記着色フィルム積層体の幅寸法に対応した面幅を持ったパターンブ ロックを準備する段階と、該フィルム積層体を前記パターンブロック上で変形さ せる段階とを、含んでいることを特徴とする方法。 １３． 請求項１２記載の方法において、前記事前成形段階が、前記フィルム 積層体を、該フィルム積層体を前記パターンブロック上で変形させる前に、変形 可能となる状態まで加熱する段階を含んでいるいることを特徴とする方法。 １４． 請求項１３記載の方法において、前記フィルム積層体を事前成形する 前記段階が、前記パターンブロックの外形に一致する硬化形状フィルムを形成す べく、前記変形段階に続いて前記フィルム積層体を冷却する段階を含んでいるこ とを特徴とする方法。 １５． 請求項１４記載の方法において、前記フィルム積層体を変形させる前 記段階が、前記着色フィルム積層体を前記パターンブロック上に位置させ、該着 色フィルム積層体を、吸引力によって前記パターンブロックに対して引っ張る段 階を含んでいることを特徴とする方法。 １６． 請求項１５記載の方法において、前記パターンブロックに複数の開口 を形成し、前記着色フィルム積層体を前記パターンブロックに対して引っ張る段 階が、これら開口を介して前記着色フィルム積層体に吸引力を付与する段階を含 んでいることを特徴とする方法。 １７． 請求項１記載の方法により製造されたプラスチック部品。