JP2011255622A - インサート樹脂成形体およびその成形方法 - Google Patents

Abstract

【課題】成形時、キャビティ内における熱可塑性樹脂フィルムの容易かつ確実な位置決めおよび保持により極めて品質の良好な外観を得る構造を有するインサート樹脂成形体およびその成形方法を提供する。
【解決手段】インサート樹脂成形体の成形方法は、成形型のキャビティを区画する壁面に形成された凹部の底壁よりも大きく成形された熱可塑性樹脂フィルムを準備する工程（ステップＳ１）と、前記熱可塑性樹脂フィルムを撓ませて前記凹部の互いに対向する側壁間に挟み込み前記凹部に嵌め込む工程（ステップＳ２）と、前記キャビティ内に溶融した熱可塑性樹脂を射出または注入する工程（ステップＳ３）と、を備える。
【選択図】 図４

Description

本発明は、熱可塑性樹脂フィルムを熱可塑性樹脂基体に接着したインサート樹脂成形体およびその成形方法に関する。

フィルム、特に熱可塑性樹脂フィルムを熱可塑性樹脂基体にインサート成形（インモールドデコレーションまたは型内加飾成形）する成形方法は、表面仕上げ方法の一種である。インサート成形は、先ず、装飾フィルムとしての熱可塑性樹脂フィルムを適宜の形状に形成し、次いで射出成形金型などの成形型に配置し、そして熱可塑性樹脂フィルムの裏側に溶融した熱可塑性樹脂を射出または注入してインサート樹脂成形体を得る（例えば、特許文献１参照）。

ここで、キャビティ内における熱可塑性樹脂フィルムの位置決めやキャビティ内に位置決めされた熱可塑性樹脂フィルムの保持は、インサート樹脂成形体の品質を大きく左右する。すなわち、キャビティ内における熱可塑性樹脂フィルムの位置決めが不正確であったり、キャビティ内の熱可塑性樹脂フィルムが意図せず移動すれば、インサート樹脂成形体の装飾は良好な品質を得られず、当該のインサート樹脂成形体は不良品となる。

そこで、空気を吸引することで熱可塑性樹脂フィルムを保持しつつ金型に配置した後、熱可塑性樹脂フィルムを帯電させて金型に密着させるインサート樹脂成形体の成形方法が知られている（例えば、特許文献２参照）。

特表２００６−５２０７０７号公報 特開平８−１７１７号公報

従来のインサート樹脂成形体の成形方法は、熱可塑性樹脂フィルムをキャビティ内に配置するために、空気を吸引するなどの保持構造を余分に必要とする。このような保持構造を必要とすることは、ホコリなどの異物の混入による不良品の発生を起こしたり、吸引口の形が成形されたインサート樹脂成形体に現れたり、インサート成形工程の効率化の妨げにもなる。また、キャビティ内に配置した熱可塑性樹脂フィルムを帯電させて金型に密着させる方法は、熱可塑性樹脂フィルムにホコリの付着、吸着を促すことになる。

そこで、本発明は、成形時、キャビティ内における熱可塑性樹脂フィルムの容易かつ確実な位置決めおよび保持により極めて品質の良好な外観を得る構造を有するインサート樹脂成形体を提供する。

また、本発明は、熱可塑性樹脂フィルムをキャビティ内に容易かつ確実に位置決めおよび保持し、極めて品質の良好な外観を有するインサート樹脂成形体を成形するインサート樹脂成形体の成形方法を提供する。

前記の課題を解決するため本発明に係るインサート樹脂成形体は、凸部を有する熱可塑性樹脂基体と、前記凸部の頂壁と側壁の一部とを覆い前記熱可塑性樹脂基体に接着された熱可塑性樹脂フィルムと、を備えることを特徴とする。

また、本発明に係るインサート樹脂成形体の成形方法は、成形型のキャビティを区画する壁面に形成された凹部の底壁よりも大きく成形された熱可塑性樹脂フィルムを準備する工程と、前記熱可塑性樹脂フィルムを撓ませて前記凹部の互いに対向する側壁間に挟み込み前記凹部に嵌め込む工程と、前記キャビティ内に溶融した熱可塑性樹脂を射出または注入する工程と、を備えたことを特徴とする。

本発明によれば、成形時、キャビティ内における熱可塑性樹脂フィルムの容易かつ確実な位置決めおよび保持により極めて品質の良好な外観を得る構造を有するインサート樹脂成形体を提供できる。

また、本発明によれば、熱可塑性樹脂フィルムをキャビティ内に容易かつ確実に位置決めおよび保持し、極めて品質の良好な外観を有するインサート樹脂成形体を成形するインサート樹脂成形体の成形方法を提供できる。

本発明の実施形態に係るインサート樹脂成形体の成形方法に用いる金型と熱可塑性樹脂フィルムとを概略的に示した断面図。 本発明の実施形態に係るインサート樹脂成形体の成形方法に用いる金型と熱可塑性樹脂フィルムとを概略的に示した断面図。 本発明の実施形態に係るインサート樹脂成形体の成形方法における金型の他の例を概略的に示した正面図。 本発明の実施形態に係るインサート樹脂成形体の成形方法を示したフローチャート。 本発明の実施形態に係るインサート樹脂成形体の成形方法においてキャビティ内に溶融した熱可塑性樹脂を射出した状態を概略的に示した断面図。 本発明の実施形態に係るインサート樹脂成形体を概略的に示した断面図。 本発明の実施形態に係るインサート樹脂成形体を概略的に示した部分的な断面図。

以下、本発明に係るインサート樹脂成形体およびその成形方法の実施形態について、図１から図７を参照して説明する。

図１は、本発明の実施形態に係るインサート樹脂成形体の成形方法に用いる金型と熱可塑性樹脂フィルムとを概略的に示した断面図である。図１は、金型に熱可塑性樹脂フィルムを配置する前の状態を示した断面図である。

図１に示すように、本実施形態に係る成形方法に用いられる金型１１（成形型）は、固定金型１２と、固定金型１２に対して移動自在な可動金型１３と、を備える。金型１１は、固定金型１２および可動金型１３を組み合わされた状態でインサート樹脂成形体を成形するためのキャビティ１５を有する。

固定金型１２は、キャビティ１５を区画するよう凹んだ第一キャビティ壁面１６と、第一キャビティ壁面１６に形成された凹部１８と、を有する。

可動金型１３は、キャビティ１５を区画するよう凸形状に突き出た第二キャビティ壁面２１と、第二キャビティ壁面２１に開口された樹脂射出孔（図示省略）と、を有する。第二キャビティ壁面２１は、第一キャビティ壁面１６の凹みに嵌り込んでキャビティ１５を形成する（図１中、二点鎖線）。

熱可塑性樹脂フィルム２３は、インサート樹脂成形体にインサート成形されるものであり、インサート樹脂成形体の外面、特にその意匠面を構成するものである。熱可塑性樹脂フィルム２３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）のいずれかを用いて構成される。また、熱可塑性樹脂フィルム２３は、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、補強材料もしくはフィラーが含まれているフィルムのいずれかを用いて構成することもできる。

さらに、熱可塑性樹脂フィルム２３は、凹部１８の底壁１８ａよりも大きく成形される。換言すると、熱可塑性樹脂フィルム２３は、凹部１８の互いに対向する側壁１８ｂ、１８ｃ間の距離Ｌ’よりも長い自由長Ｌを有する。

図２は、本発明の実施形態に係るインサート樹脂成形体の成形方法に用いる金型と熱可塑性樹脂フィルムとを概略的に示した断面図である。図２は、金型に熱可塑性樹脂フィルムを配置した状態を示した断面図である。

図２に示すように、本実施形態に係る成形方法において、熱可塑性樹脂フィルム２３は、凹部１８の側壁１８ｂ、１８ｃ間にアーチ状に撓ませて挟み込まれ凹部１８に保持される。

凹部１８は、互いに対向する側壁１８ｂ、１８ｃに抜き勾配０度に形成された保持部２５を有する。保持部２５は、側壁１８ｂ、１８ｃの全面に存在する必要は無く、少なくとも熱可塑性樹脂フィルム２３に当接される部分に有れば良い。

ここで、熱可塑性樹脂フィルム２３は厚さＤを有するとともに、距離Ｌ’の側壁１８ｂ、１８ｃ間に高さＨのアーチ形状を描く。なお、第一キャビティ壁面１６の一部である凹部１８の底壁１８ａと第二キャビティ壁面２１との間の距離Ｈ’は、熱可塑性樹脂フィルム２３のアーチ高さＨよりも大きい。

図３は、本発明の実施形態に係るインサート樹脂成形体の成形方法における金型の他の例を概略的に示した正面図である。

図３に示すように、金型１１の固定金型１２Ａは、凹部１８の側壁１８ｂ、１８ｃから突出させて形成された突起状保持部２６を備える。突起状保持部２６も保持部２５と同様に側壁１８ｂ、１８ｃの一部であり、抜き勾配０度に形成された部分である。

熱可塑性樹脂フィルム２３は、突起状保持部２６の間に挟み込まれて保持される。

このように構成された金型１１および熱可塑性樹脂フィルム２３を用いたインサート樹脂成形体３０の成形方法を説明する。

図４は、本発明の実施形態に係るインサート樹脂成形体の成形方法を示したフローチャートである。

図５は、本発明の実施形態に係るインサート樹脂成形体の成形方法においてキャビティ内に溶融した熱可塑性樹脂を射出した状態を概略的に示した断面図である。

図４に示すように、本実施形態に係る成形方法は、熱可塑性樹脂フィルム２３の準備工程（ステップＳ１）と、熱可塑性樹脂フィルム２３の配置工程（ステップＳ２）と、熱可塑性樹脂３１の充填工程（ステップＳ３）と、を備える。

準備工程（ステップＳ１）は、金型１１のキャビティ１５を区画する壁面（さらに詳しくは第一キャビティ壁面１６）に形成された凹部１８の底壁１８ａよりも大きく成形された熱可塑性樹脂フィルム２３を準備する工程である（図１）。

次に、配置工程（ステップＳ２）は、熱可塑性樹脂フィルム２３を撓ませて凹部１８の互いに対向する側壁１８ｂ、１８ｃ間に挟み込み、熱可塑性樹脂フィルム２３を凹部１８に嵌め込み保持する工程である（図２）。このとき、熱可塑性樹脂フィルム２３は保持にともない位置決めも成される。

充填工程（ステップＳ３）は、所定量の溶融した熱可塑性樹脂３１をキャビティ１５に射出または注入する工程である（図５）。

キャビティ１５に導かれた熱可塑性樹脂３１は、熱可塑性樹脂フィルム２３を凹部１８の底壁１８ａに押し付けながらキャビティ１５内を満たすとともに、熱可塑性樹脂フィルム２３の内面２３ａ（キャビティ１５の内側に位置する面）に接着しつつ時間の経過とともに固化し熱可塑性樹脂基体３２を形成する。このとき、熱可塑性樹脂フィルム２３と熱可塑性樹脂基体３２との界面は混ざり合って融合する場合もある。熱可塑性樹脂３１は、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る。また、熱可塑性樹脂３１は、補強材料もしくはフィラーを有するものでも良い。

熱可塑性樹脂フィルム２３は、キャビティ１５に導かれた熱可塑性樹脂３１によって凹部１８の底壁１８ａに押し付けられて凹部１８の底壁１８ａに沿った面（すなわち、インサート樹脂成形体３０の外面３０ａ）を構成するとともに、その縁部を凹部１８の側壁（特に側壁１８ｂ、１８ｃ）に沿わせて折り曲げられる。

熱可塑性樹脂３１が固化するとインサート樹脂成形体３０が完成する。この後、インサート樹脂成形体３０は金型１１から取り出される。

発明者は、本実施形態に係る成形方法について、熱可塑性樹脂フィルム２３の厚さＤ、自由長Ｌ、凹部１８の側壁１８ｂ、１８ｃ間の距離Ｌ’を様々に変えてインサート樹脂成形体３０を成形した。具体的には、厚さＤ＝０．２５ｍｍ、０．３ｍｍおよび０．４ｍｍ、自由長Ｌ＝５０ｍｍ〜５２．０ｍｍ、８０．６ｍｍ〜８１．２ｍｍおよび１６０．１ｍｍ〜１６１．１ｍｍ、距離Ｌ’＝４９．９ｍｍ、８０．４ｍｍおよび１５９．９ｍｍを組み合わせてインサート樹脂成形体３０を成形した。熱可塑性樹脂フィルム２３および熱可塑性樹脂３１の素材はポリプロピレン（ＰＰ）である。

この成形の結果から、発明者は、１＜（Ｌ÷Ｌ’）＜１．０４２１の範囲において極希に凹部１８から熱可塑性樹脂フィルム２３が脱落するものの良好なインサート樹脂成形体３０を得られることを見出した。さらに、発明者は、１＜（Ｌ÷Ｌ’）＜１．００７の範囲であれば、熱可塑性樹脂フィルム２３の脱落がほとんど発生せず極めて良好にインサート樹脂成形体３０を得られることを見出した。

図６は、本発明の実施形態に係るインサート樹脂成形体を概略的に示した断面図である。

図７は、本発明の実施形態に係るインサート樹脂成形体を概略的に示した部分的な断面図である。

図６および図７に示すように、インサート樹脂成形体３０は、凸部３３を有する熱可塑性樹脂基体３２と、凸部３３の頂壁３３ａと側壁３３ｂの一部とを覆い熱可塑性樹脂基体３２に接着された熱可塑性樹脂フィルム２３と、を備える。

熱可塑性樹脂基体３２は熱可塑性樹脂３１の固化したものであり、金型１１の凹部１８に対応した部分に凸部３３を有する。

本実施形態に係るインサート樹脂成形体３０の成形方法は、熱可塑性樹脂フィルム２３を位置決めするために位置決め孔やこれに対応した位置決めピン、固定金型１２および可動金型１３に挟持するための特殊な形状部分を有する熱可塑性樹脂フィルム２３を要することなく、熱可塑性樹脂フィルム２３を撓ませて凹部１８に嵌め込むことにより位置決めおよび保持できる。したがって、本実施形態に係るインサート樹脂成形体３０の成形方法は、熱可塑性樹脂フィルム２３の位置決めや位置決め後の保持にともなう労力や作業時間を要することなく、位置決めおよび保持のために余分な部分を熱可塑性樹脂フィルム２３に形成する必要もなく、成形されたインサート樹脂成形体３０から熱可塑性樹脂フィルム２３の余分を除去する必要もなく、費用や労力、資源の有効活用の観点から極めて有利な成形方法である。

また、本実施形態に係るインサート樹脂成形体３０の成形方法は、熱可塑性樹脂フィルム２３をキャビティ１５内に保持するために、空気を吸引するなどの保持構造を必要とせず、熱可塑性樹脂フィルム２３を帯電させる必要もない。したがって、本実施形態に係るインサート樹脂成形体３０は、ホコリなどの異物の混入による不良品の発生が抑制され、保持構造の形が外観に現れることなく、インサート成形工程の効率化に寄与できる。

さらに、インサート樹脂成形体３０は、凸部３３の側壁３３ｂを覆う熱可塑性樹脂フィルム２３の一部が金型１１の抜き勾配０度の側壁１８ｂ、１８ｃによって形成されるので、組み合わせられる他の部品との段差や隙間を生じにくく、組立品の外観に優れる。

本実施形態に係るインサート樹脂成形体３０によれば、成形時、キャビティ１５内における熱可塑性樹脂フィルム２３の容易かつ確実な位置決めおよび保持により極めて品質の良好な外観を得る構造を有する。

また、本実施形態に係るインサート樹脂成形体３０の成形方法によれば、熱可塑性樹脂フィルム２３をキャビティ１５内に容易かつ確実に位置決めおよび保持し、極めて品質の良好な外観を有するインサート樹脂成形体３０を成形する。

１１ 金型
１２、１２Ａ 固定金型
１３ 可動金型
１５ キャビティ
１６ 第一キャビティ壁面
１８ 凹部
１８ａ 底壁
１８ｂ、１８ｃ 側壁
２１ 第二キャビティ壁面
２３ 熱可塑性樹脂フィルム
２３ａ 内面
２５ 保持部
２６ 突起状保持部
３０ インサート樹脂成形体
３０ａ 外面
３１ 熱可塑性樹脂
３２ 熱可塑性樹脂基体
３３ 凸部
３３ａ 頂壁
３３ｂ 側壁

Claims (4)

1. 凸部を有する熱可塑性樹脂基体と、
   前記凸部の頂壁と側壁の一部とを覆い前記熱可塑性樹脂基体に接着された熱可塑性樹脂フィルムと、を備えることを特徴とするインサート樹脂成形体。
2. 成形型のキャビティを区画する壁面に形成された凹部の底壁よりも大きく成形された熱可塑性樹脂フィルムを準備する工程と、
   前記熱可塑性樹脂フィルムを撓ませて前記凹部の互いに対向する側壁間に挟み込み前記凹部に嵌め込む工程と、
   前記キャビティ内に溶融した熱可塑性樹脂を射出または注入する工程と、を備えたことを特徴とするインサート樹脂成形体の成形方法。
3. 前記凹部の互いに対向する側壁は、抜き勾配０度に形成された前記熱可塑性樹脂フィルムの保持部を有することを特徴とする請求項２に記載のインサート樹脂成形体の成形方法。
4. 前記熱可塑性樹脂フィルムを撓ませる方向に見て、前記熱可塑性樹脂フィルムの自由長Ｌおよび前記凹部の互いに対向する側壁間の距離Ｌ’の関係は、
   １＜（Ｌ÷Ｌ’）＜１．００７
   であることを特徴とする請求項２または３に記載のインサート樹脂成形体の成形方法。

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