JP2006520707A - 装飾フィルムのインサート成形方法 - Google Patents

Abstract

本発明は、熱可塑性材料（３）用の１またはそれより多くの入口開口部（５）を有する金型キャビティ（７）において、装飾フィルム（２）を熱可塑性材料（３）でインサート成形する方法に関する。フィルム（２）はその全面が金型キャビティ（７）の内壁に配置され、インサート成形の前に、少なくとも１つの入口開口部（５）の付近で装飾フィルム（２）に保護要素（４）が供給されている。

Description

発明の詳細な説明

本発明は、装飾（または加飾）フィルムを熱可塑性ポリマーでフィルムインサート成形する方法に関し、装飾フィルムのウォッシングアウト（流出、washing out）が防止される。

フィルムのフィルムインサート成形（インモールドデコレーションまたは型内加飾成形）は、広く用いられている表面仕上げ方法である。この方法では、装飾フィルムを形成し、切り取り、次いで射出成形用金型（またはインジェクションモールド）に配置し、そしてフィルムの裏側に注入する。反転印刷されたフィルムの場合、装飾物は、外側の透明なフィルムによって実際には保護されているが、そのようなフィルムをインサート成形するとき、装飾物は、結果としてゲートの領域でウォッシングアウトを引き起こす高温および剪断応力にさらされる。ウォッシングアウトを避けるために、装飾層に溶融物が直接接触しないように、装飾層を保護層で覆うことが知られている。そのような保護層は、例えば、ポリカーボネート（ＰＣ）、アクリロニトリル／ブタジエン／スチレン（ＡＢＳ）、ポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）、アクリロニトリル／スチレン／アクリレート（ＡＳＡ）でできている。該層は、同時押出成形によって部品を製造する間に直接適用するか、または、後にカップリング剤を用いてラミネートする。この方法は、例えば、P. Enewoldsen, H. Braun, Folienhinterspritzen-Dekorieren in der Sprizgiessmaschine, KU Kunststoffe 89 (1999) 9, 第102-104頁に記載されている。

この方法の一つの欠点は、ウォッシングアウトがゲートにおいて局所的にのみ起こるため、全面の保護は実際には必要でないことである。このようにして、必要以上に多くの材料が使用されている。更に、この多層構造は、全体的にみて、完成部品への装飾層の接着性を結果として弱め得る。しかしながら、１つの根本的な欠点は、不十分な三次元成形である。多くの場合において、保護層を装飾層に適用するカップリング剤が結果として層の間に気泡を形成してしまうような、ある一定の条件下でのみ熱成形が可能である。

更に、そのような多層フィルムは、軟化点より低い温度でのみ形成することができる。しかしながら、この目的で用いられる高圧形成方法によって形成され得る領域は限られている。

熱放散を改善するために、冷却スプレーによってインサート成形の前に装飾フィルムを冷やすことが更に知られている。この場合では、フィルムを少なくとも非常に強く冷やして、溶融物の熱が、印刷インキを溶融して移動させるには不十分となるようにする。しかしながら、この場合の欠点は、厚さ約１００μｍの比較的薄いフィルムが、あまりに速く熱を再吸収するため、十分に冷やされ得ないということである。別法において、剪断速度およびゲートあたりのスループット（例えば、体積スループット）がより小さくなるように、射出成形金型を適合させることができる。しかしながら、この方法は、多数のゲートを必要とし、同様にウェルドラインの数の増加をもたらし、その結果として、ウェルドラインでの強度が減少する。

透明なラッカー（または塗料）、例えば２成分のポリウレタンラッカーを用いて、ゲート領域に装飾層を部分的に重ね塗りする方法が更に知られている。しかしながら、一度硬化すると、ラッカーを最早変形することができないため、形成された部分の近くでは該方法を用いることはできない。

従って、本発明の目的は、射出成形金型の型空隙部（または金型キャビティ）に溶融物を入れる入口開口部（またはオリフィス）の領域において、装飾フィルムのウォッシングアウト現象を回避する、装飾フィルムのインサート成形方法を提供することである。

従って、本発明は、装飾フィルムを熱可塑性ポリマーでインサート成形する方法を提供し、該フィルムはその全面が金型キャビティの内壁に接触して配置され、該方法は、インサート成形の前に、金型キャビティに熱可塑性ポリマーを入れる１またはそれより多くの入口開口部の領域で装飾フィルムに保護要素を提供することを特徴とする。

金型キャビティへの注入時においてゲートの領域でポリマー溶融物が装飾物と接触しないように、保護要素を装飾フィルムの装飾層に１またはそれより多くの入口開口部に対向して適用する。保護要素は、一方で、断熱体を提供する。該要素は、フィルムインサート成形の間に、熱可塑性ポリマーの熱が印刷インキを溶融してインキが溶融物と一緒に流れることを防ぐ。他方で、保護要素は、溶融物が装飾フィルムと直接接触するのを防ぐことにより機械的保護をも提供する。このように、保護要素は、フィルムインサート成形の間に、ゲートの領域で印刷インキを高い剪断応力から保護する。

保護要素の大きさは、ウォッシングアウトの領域に依る。熱可塑性ポリマーが射出成形金型へと通り抜ける入口開口部のサイズが、ウォッシングアウトの領域を実質的に決定する。保護要素の面積は、それぞれの対向する入口開口部の断面の、好ましくは少なくとも２倍、好ましくは少なくとも１０倍である。

保護要素は、好ましくは、金属、ポリマーおよび／もしくは天然材料のメッシュ、織物、ブレードまたは不織ファブリック、ならびに／または金属および／もしくはポリマーのホイル／フィルムである。用い得る金属は、例えば、アルミニウム、銅、合金またはスチールである。用い得るポリマーは、エラストマーまたは熱可塑性プラスチックである。ポリマーには、例えば、ガラス繊維等の補強材料および／またはフィラーを必要に応じて供給することもできる。保護要素は、例えば、以下のポリマーでできていてよい：ポリカーボネート（ＰＣ）、アクリロニトリル／ブタジエン／スチレン（ＡＢＳ）、スチレン／アクリロニトリル（ＳＡＮ）、ポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）、ポリアミド（ＰＡ）、熱可塑性ポリウレタン（ＴＰＵ）、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリスチレン（ＰＳ）、ポリオキシメチレン（ＰＯＭ）、ポリオレフィン、特にポリプロピレン（ＰＰ）、ポリエステル、ポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）、熱可塑性ポリ塩化ビニル（ＰＶＣ）または熱可塑性ポリマーの混合物。

選択され得る天然材料は、例えば、綿、セルロース、麻、フラックス（亜麻）またはコルクである。上述のシート材料および／または材料の組み合わせも可能である。

保護要素の厚さは、入口開口部を通って注入されるポリマーの量による。保護要素は、少なくとも５０μｍの厚さを好ましくは有する。

保護要素を、接着ボンド（または接着剤）を用いて装飾フィルムに好ましくは適用する。この目的で用い得る接着剤は、例えば、水性ポリウレタン分散物、水性アクリレート／コポリマー分散物、および有機溶媒に溶解したポリウレタンである。別法では、フィルムを加熱し、次いでフィルムに保護要素を押圧する（または押し付ける）ことによって保護要素を適用することもできる。更に、保護要素を、溶着によって装飾フィルムに適用することができる。

本発明の方法は、ウォッシングアウト無しのダイレクトゲーティング（direct gating）の達成を可能にする。従って、タブまたはピンを経由するゲーティングは不必要である。更に、ダイレクトゲーティングは、カスケード方式（即ち、入口開口部の時間遅れ作動）を利用することができるという利点を有する。更に、例えば、ゲートあたりの体積スループットを減らすための追加のゲートの導入等の、射出成形金型の構造変化を必要としない。また、保護要素を、装飾フィルムの局所的な形状に適合させることができる。更に、保護に必要な材料の量を最小限に減らし、そして、全面を覆う保護層の代わりに、局所のみの保護要素の適用を必要とするため、常套の方法に比べて材料の消費が少なく、処理（processing）の複雑さがより少ない。

補強材料および／もしくはフィラーが充填されていない又は供給されている熱可塑性ポリマー（例えば、ポリカーボネート、アクリロニトリル／ブタジエン／スチレン（ＡＢＳ）、スチレン／アクリロニトリル（ＳＡＮ）、ポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）、ポリアミド（ＰＡ）、熱可塑性ポリウレタン（ＴＰＵ）、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリスチレン（ＰＳ）、ポリオキシメチレン（ＰＯＭ）、ポリオレフィン、例えば、ポリエチレン（ＰＥ）、ポリプロピレン（ＰＰ）、ポリエステル、ポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）、エラストマー変性ブレンド、熱可塑性ＰＶＣまたは熱可塑性ポリマーの混合物）を用いて、本発明の方法により装飾フィルムをインサート成形する。

インサート成形された熱可塑性ポリマーの厚さは、用途に応じて大きく変化する。ポリマー層の厚さは好ましくは１〜６ｍｍであるが、１ミリメートルの数十分の一から１０ｍｍを超える（熱可塑性ポリマーの発泡注型）範囲まで変動し得る。

装飾フィルムは、例えば、ポリカーボネート、ＡＢＳ、セルロースエステル、ポリエチレン（ＰＥ）、ポリプロピレン（ＰＰ）、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）、ポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）、ＰＶＣ、ポリエステル、ポリスルホン、ポリエーテルスルホン、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）、ポリアリールエーテルスルホン、ポリウレタン（ＰＵ）およびポリアミド（ＰＡ）からできている。更に、機能的な多層フィルム、ポリマー混合物もしくはブレンドでできているフィルム、または補強材料および／もしくはフィラーが含まれているフィルムを用いることができる。

フィルムを、例えばスクリーン印刷によって装飾する。フィルムを装飾するための他の考えられる方法は、ラッカーコーティング、ラミネーティング、パッド印刷、オフセット印刷、熱転写印刷、レリーフ印刷（フレキソ印刷を含む）、平版印刷、グラビア印刷、インクジェット印刷、フォトグラフィー、サーモグラフィー、マグネトグラフィー、イオノグラフィーまたはエレクトログラフィーである。

それぞれの方法に常套的な印刷インキ、例えばスクリーン印刷インキをフィルムの装飾に用いる。

添付の図１において本発明をより詳細に説明する。
図１は、射出成形金型１の金型キャビティ７に配置された、装飾層６を有するフィルム２の模式図であり、該フィルムはその全面が金型キャビティ７の内壁に位置する。装飾層６には保護要素４が供給されている。装飾層６が供給されているフィルム２をインサート成形するための熱可塑性ポリマーは、射出形成金型１の入口開口部５を経由して金型キャビティ７に入る。

本実施例において、エンジンカバー用の装飾フィルムのフィルムインサート成形を説明する。フィルムは、有機溶媒による合成樹脂溶液（Noriphan（登録商標）HTR、Firma Proell製、ドイツ）を用いて裏面にスクリーン印刷したポリカーボネート（ＰＣ）フィルムでできている。一旦印刷した後に、熱成形によってフィルムを形成し、次いでトリミングした。次いで、２４×７５ｍｍ^２の領域を有するポリカーボネートの保護要素を、ゲートの領域で印刷フィルムに適用した。このために、保護要素に、有機溶媒に溶解したポリウレタン（Mecotherm（登録商標）L110、Firma Kissel und Wolf製、ドイツ）から調製したカップリング剤を供給した。保護要素を供給した後に、このフィルムを射出成形金型の金型キャビティに配置し、ポリアミド６を用いてインサート成形した。ゲートのサイズは５０×３．６ｍｍ^２であった。ゲートあたりの熱可塑性ポリマーの質量は８０ｇであった。

図１は、射出成形金型１の金型キャビティ７に配置された、装飾層６を有するフィルム２の模式図である。

Claims (6)

1. 熱可塑性ポリマー（３）用の１またはそれより多くの入口開口部（５）を有する金型キャビティ（７）において、装飾フィルム（２）を熱可塑性ポリマー（３）でフィルムインサート成形する方法であって、フィルム（２）はその全面が金型キャビティ（７）の内壁に配置され、インサート成形の前に、少なくとも１つの入口開口部（５）の領域に対応して装飾フィルム（２）に保護要素（４）が供給されていることを特徴とする方法。
2. 保護要素（４）の領域は、対向する入口開口部（５）の断面の少なくとも２倍、好ましくは少なくとも１０倍であることを特徴とする、請求項１に記載の方法。
3. 保護要素（４）は、金属、ポリマーおよび／もしくは天然材料のメッシュ、織物、ブレードまたは不織ファブリック、ならびに／または金属および／もしくはポリマーのホイル／フィルムであることを特徴とする、請求項１または２のいずれかに記載の方法。
4. 保護要素（４）を、接着剤によって装飾フィルム（２）に適用することを特徴とする、請求項１〜３のいずれかに記載の方法。
5. 保護要素（４）を、加熱およびその後の押圧によって装飾フィルム（２）に適用することを特徴とする、請求項１〜３のいずれかに記載の方法。
6. 保護要素（４）を、溶着によって装飾フィルム（２）に適用することを特徴とする、請求項１〜３のいずれかに記載の方法。
   

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