JP2012192698A - インモールド成形品、インモールド成形用フィルム、およびインモールド成形品の製造方法 - Google Patents

インモールド成形品、インモールド成形用フィルム、およびインモールド成形品の製造方法 Download PDF

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Abstract

【課題】成形品の端部での箔バリの発生を抑えることができ、箔バリ処理専用の治具や、箔バリ処理の工程を不要にすることができるインモールド成形品を提供する。
【解決手段】本発明にかかるインモールド成形品は、成形品表面に転写フィルム202を有するインモールド成形品において、転写フィルム202の接着層306にフィラー307を備えたものである。
【選択図】図3

Description

本発明は、成形品表面に転写フィルムを有するインモールド成形品、インモールド成形用フィルム、およびインモールド成形品の製造方法に関する。
インモールド成形は、成形品の表面に、例えば色、絵柄、模様等の意匠を装飾したり、UVコート層や導電性皮膜等を形成する工法であり、具体的には、例えば、様々な絵柄が印刷された転写層(着色層)あるいはUVコート層や導電性皮膜等となる転写層(機能層)を有する転写フィルムをキャリアフィルムによって金型内へ搬送して取り付け、その金型内の転写フィルムへ向けて射出成形樹脂を射出して、金型内で転写フィルムと射出成形樹脂とを一体成形するものである。
しかしながら、従来のインモールド成形では、成形品の端部(端面)に箔バリが発生し易く、そのため、箔バリを処理するための工程が必要であった。箔バリの処理方法としては、射出成形後に、人手で処理するか、もしくは専用の治具を用いて処理する方法がある(例えば、特許文献1を参照。)。以下、図11〜図13を用いて、前記特許文献1に記載された従来の箔バリ処理方法を説明する。
図11は従来のインモールド成形用の加飾フィルムの層構成を示す断面図である。加飾フィルムは、成形品の表面を加飾する目的で使用されるインモールド成形用フィルムである。
図11に示すように、加飾フィルム110は大きく分けて、成形品に転写されないキャリアフィルム201と、成形品の表面に転写される転写フィルム202で構成される。
加飾フィルム110を更に詳細に説明すると、キャリアフィルム201は、加飾フィルム110(転写フィルム202)を連続的に金型内へ供給する役割を果たすPETやアクリルフィルム等からなるベースフィルム301と、ベースフィルム301と転写フィルム202とを剥離させるための剥離層302とで構成される。また、成形品の表面に転写される転写フィルム202は、保護層またはハードコート層303と、アンカー層304と、着色層305と、接着層306とで構成される。保護層またはハードコート層303は、成形品の最表面で傷、ゴミ等から転写フィルム202を守る役割を果たす。アンカー層304は、保護層またはハードコート層303と着色層305とを繋ぐ役割を果たす。着色層(転写層)305は、成形品の表面に色、絵柄、模様等の意匠を付与する役割を果たす。接着層306は、射出成形樹脂に転写フィルム202を接着させる役割を果たす。以上のように加飾フィルム110は複数層で構成されている。
続いて、インモールド成形品の製造プロセスについて、図12を用いて説明する。図12は、加飾フィルムを用いて、表面が加飾されたインモールド成形品を製造するプロセスを示しているが、UVコート層や導電性皮膜等となる転写層を有するインモールド成形用フィルムを用いて、表面にUVコート層や導電性皮膜等の機能層が形成されたインモールド成形品を製造する工程も、以下で説明する製造工程と同様の工程である。
まず、工程S1において、着色層に施された色、絵柄、模様等の所定の意匠が、固定型1と可動型2との間の所定の位置に配置されるように、図示しない箔送り装置を用いて加飾フィルム110を送る。このとき、加飾フィルム110はベースフィルム301が可動型2を向いており、接着層306が固定型1を向いている。
固定型1と可動型2との間に加飾フィルム110を配置した後、工程S2において、可動型2を動かして、固定型1と可動型2を型締めする。
次に、工程S3において、固定型1のゲート3より加飾フィルム110の接着層に向けて溶融した射出成形樹脂4を射出し、固定型1と可動型2を型締めして形成したキャビティ内に注入する。これにより、工程S4において、溶融した射出成形樹脂4がキャビティ内に充填される。さらに、工程S4において、溶融した射出成形樹脂4の充填完了後、溶融した射出成形樹脂4を所定の温度まで冷却して固化する。
その後、工程S5において、可動型2を動かして、固定型1と可動型2を型開きする。この際、固化した射出成形樹脂4の表面に接着された転写フィルム202がキャリアフィルム201から剥がれる。これにより、これにより、成形品表面に転写フィルム202のみが転写されたインモールド成形品5を得る。インモールド成形品5は、その最表面が転写フィルム202の保護層またはハードコート層で覆われた状態となる。その後、固定型1から突き出しピン6を押し出して、インモールド成形品5を取り出す。
取り出されたインモールド成形品5には、最終製品となる部分に、製品には不要なスプルー部5aが付いている。
以上説明した製造プロセスにおいて、射出成形樹脂4の表面に接着された転写フィルム202がキャリアフィルム201から引き剥がされる際(工程S5)に、インモールド成形品5の端部(端面)で転写フィルムが綺麗に剥離せずに、転写する必要のない転写フィルムの一部もキャリアフィルム201から剥がれ、インモールド成形品5の端部に引っ付き、残存することがある。そのインモールド成形品5の端部に残存する、本来は転写する必要のない転写フィルムの一部が箔バリ308となる。図12の工程S5には、部分Qを拡大して、成形品の端部に発生した箔バリ308を示している。
インモールド成形品の製造時にスプール部以外に余分な取り代を設けない場合の箔バリの処理方法としては、金型から取り出したインモールド成形品の最終製品となる部分の端面に残存する箔バリを、射出成形後の後工程で人手によりカッターナイフ等を用いて成形品から切り離す方法が一般的に採用されている。
また、図13に示すように、成形品8の最終製品部8aの外側に余分な取り代部8bを設けることもある。この場合、成形品8を最終製品部8aと不要な取り代部8bに切り離すための切断工程が必要となる。この切断工程には、切断専用の治具として、図13に示すような一対のカッター7を用いる。
カッター7は切断歯7aとそれを固定する台座7bで構成されており、切断歯7aは、最終製品部8aの寸法に合わせて配置されている。具体的には、切断位置は、図13(b)に示すように、最終製品部8aと取り代部8bとの境に設けられた傾斜面8c上に設定する。
この切断専用治具である一対のカッター7を用いて成形品8を最終製品部8aと不要な取り代部8bに切り離す場合、図13(b)に示すように、成形品8の傾斜面8cを切断位置として、一対のカッター7の切断歯7aで成形品8を挟み込むことで、取り代部8bを成形品8から切り離して最終製品を得る。
特開2001-260168号公報
以上説明したように、従来のインモールド成形品の製造方法では箔バリが発生し易く、射出成形後に、成形品の箔バリを処理をするための後工程が必要であった。そのため、この後工程のコストの分だけコスト高となっていた。また、箔バリのみの処理が難しい場合には、取り代を設けて、射出成形後に成形品の端部をカットしてバリ処理をする方法が採用されている。この方法でも、取り代をカットするための後工程が必要であった。さらに、余分な取り代を成形するための材料が必要であった。そのため、後工程のコストと取り代の材料のコストの分だけコスト高となっていた。
本発明は、射出成形後のバリ処理を不要とすることができ、また余分な成形品の取り代も不要とすることができるインモールド成形品、インモールド成形用フィルム、およびインモールド成形品の製造方法を提供することを目的とする。
上記目的を達成するために、本発明のインモールド成形品は、成形品表面に転写フィルムを有するインモールド成形品において、粒子の体積の少なくとも一部が前記転写フィルムの接着層に含まれるフィラーを備えることを特徴とする。
また、本発明のインモールド成形品は、成形品の端部における前記フィラーの密度が、前記成形品の中央部よりも大きくてもよい。
また、本発明のインモールド成形品は、前記フィラーの平均粒子径が、前記転写フィルムの接着層の最も厚い箇所の膜厚よりも大きくてもよい。
また、本発明のインモールド成形品は、前記転写フィルムの接着層の表面が凹凸状態であってもよい。
また、本発明のインモールド成形品は、成形樹脂に前記フィラーの粒子の体積の一部が埋没されていてもよい。
また、本発明のインモールド成形品は、前記フィラーに多孔質性のフィラーが含有されていてもよい。
また、本発明のインモールド成形品は、前記フィラーが無機フィラーであってもよい。
本発明のインモールド成形用フィルムは、キャリアフィルム上に転写フィルムが設けられたインモールド成形用フィルムにおいて、粒子の体積の少なくとも一部が前記転写フィルムの接着層に含まれるフィラーを備えることを特徴とする。
また、本発明のインモールド成形用フィルムは、前記フィラーの平均粒子径が、前記転写フィルムの接着層の最も厚い箇所の膜厚よりも大きくてもよい。
また、本発明のインモールド成形用フィルムは、前記転写フィルムの接着層の表面が凹凸状態であってもよい。
また、本発明のインモールド成形用フィルムは、前記フィラーに多孔質性のフィラーが含有されていてもよい。
また、本発明のインモールド成形用フィルムは、前記フィラーが無機フィラーであってもよい。
また、本発明のインモールド成形用フィルムは、前記転写フィルムが保護層またはハードコート層と、アンカー層と、転写層と、接着層とで構成され、前記キャリアフィルムがベースフィルムと剥離層とで構成されていてもよい。
本発明のインモールド成形品の製造方法は、
第1金型と第2金型の間に、粒子の体積の少なくとも一部が転写フィルムの接着層に含まれるフィラーを備えたインモールド成形用フィルムを配置し、
前記第1金型と前記第2金型を型締めし、
前記第1金型と前記第2金型を型締めして形成したキャビティに樹脂を流し込み、
前記キャビティに流し込まれた前記樹脂を冷却し、
前記第1金型と前記第2金型を型開きして、前記インモールド成形用フィルムのキャリアフィルムから転写フィルムを剥がし、
表面に前記転写フィルムを有するインモールド成形品を取り出す
ことを特徴とする。
また、本発明のインモールド成形品の製造方法は、前記キャビティに流し込まれた前記樹脂を冷却する際に、成形品の端部の前記フィラーの密度が、成形品の中央部よりも大きくてもよい。
また、本発明のインモールド成形品の製造方法は、前記キャビティに前記樹脂を流し込むためのゲートからの距離Aの位置における前記フィラーの密度をdAとし、前記ゲートからの距離Bの位置におけるフィラーの密度をdBとしたとき、前記キャビティに流し込まれた前記樹脂を冷却する際に、キャビティ内において前記ゲートからの距離の関係がA<Bの場合、前記フィラーの密度の関係がdA<dBであってもよい。
また、本発明のインモールド成形品の製造方法は、前記第1金型と前記第2金型を型開きする際に、成形品の端部で、隣接するフィラーの粒子の外周間の最短の距離を結ぶ線に沿って転写フィルムが切断されてもよい。
また、本発明のインモールド成形品の製造方法は、前記キャビティに流し込まれる前記樹脂に、前記フィラーの粒子の体積の一部が埋没されてもよい。
本発明によれば、金型のゲートを向いて配置される転写フィルムの接着層にフィラーが含有されているので、インモールド成形品の製造時に、成形品の端部(端面)に箔バリが発生し難くなる。その結果、射出成形後の箔バリ処理の工程を不要にすることができ、また余分な成形品の取り代を設ける必要もなくなる。
詳しくは、金型のゲートを向いて配置される転写フィルムの接着層にフィラーが含有されていると、射出成形時に、溶融した射出成形樹脂が接着層に接触して、熱可塑性樹脂で形成されている接着層が軟化され、溶融した射出成形樹脂の流れと同期して接着層内で樹脂の流動が起こる際に、接着層に分散されているフィラーが接着層内での樹脂の流動に合わせて成形品の端部(端面)へ流され、溶融した射出成形樹脂の金型内への充填が完了したときには、成形品の端部で、フィラーの密度が大きくなるとともに、接着層を形成している樹脂の密度が疎となる。つまり、成形品の端部では、隣接するフィラーの粒子間の密着度が弱くなる。したがって、成形品の端部は、転写フィルムの接着部にクラックが起こり易い状態となる。そのため、金型内の射出成形樹脂が十分に冷却されて型開きが行われる際に、成形品の端部で、隣接するフィラーの粒子間にクラックが生じ、成形品の表面に転写された転写フィルムと、それに続く成形品の表面に転写されていない転写フィルムとの間で、接着層のクラックを起点に亀裂が入り、転写フィルムの箔切れが起こる。その結果、成形品の端部での箔バリの発生を抑制できる。
以上のように、転写フィルムの接着層へフィラーを分散させておくことで、射出成形樹脂の表面に接着された転写フィルムがキャリアフィルムから引き剥がされる際に、成形品の端部(端面)で転写フィルムに亀裂が入り易くなるため、箔バリが発生せず成形品の端面での箔バリ処理が不要なインモールド成形品を得ることができる。
本発明の実施の形態1におけるインモールド成形用の加飾フィルムの層構成を示す断面図 本発明の実施の形態1におけるインモールド成形品の製造工程を示す工程断面図 本発明の実施の形態1におけるインモールド成形品の製造工程の一部を示す工程断面図 本発明の実施の形態1におけるインモールド成形品の拡大断面図 本発明の実施の形態2におけるインモールド成形品の製造工程の一部を示す工程断面図 本発明の実施の形態2におけるインモールド成形用の加飾フィルムをロール状に巻き取った状態を説明するための図 本発明の実施の形態3におけるインモールド成形用の加飾フィルムの層構成を示す断面図 本発明の実施の形態3におけるインモールド成形品の製造工程の一部を示す工程断面図 本発明の実施の形態3におけるインモールド成形品の製造工程の一部を示す工程断面図 本発明の実施の形態3におけるインモールド成形用の加飾フィルムをロール状に巻き取った状態を説明するための図 従来のインモールド成形用の加飾フィルムの層構成を示す断面図 従来のインモールド成形品の製造工程を示す工程断面図 従来のインモールド成形品の箔バリ処理用の治具を説明するための図
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。なお、同じ構成要素には同じ符号を付して、重複する説明を省略する場合もある。また、図面は、理解しやすくするために、それぞれの構成要素を主体に模式的に示している。また図示された各構成要素の厚み、長さ、個数等は図面作成の都合上から、実際とは異なる。
また、インモールド成形用フィルムとして加飾フィルムを例に説明を行うが、インモールド成形用フィルムは、以下で説明する加飾フィルムに限定されるものではなく、層構成が異なる加飾フィルムや、成形品表面にUVコート層等の機能層を付与するインモールド成形用フィルムにも適用可能であり、成形品の端部(端面)での箔バリの発生を抑えることができる。
(実施の形態1)
図1は、本発明の実施の形態1におけるインモールド成形用の加飾フィルムの層構成を示す断面図である。図1において、図11〜図13に示す要素に対応する要素には同一の符号を付して、重複する説明を省略する。
図1に示す加飾フィルム100は連続フィルムであり、キャリアフィルム201と転写フィルム202で構成される。
キャリアフィルム201を構成するベースフィルム301には、一般的に膜厚が20μm〜100μmの間のものが使用される。また、転写フィルム202は、一般的に2μ〜50μmの間の膜厚で構成される。この実施の形態では、50μmの膜厚のベースフィルム301を使用した。また、剥離層302は、乾燥後の平均膜厚が3μm程度となるように形成した。また、転写フィルム202は、乾燥後に膜厚の最も厚い箇所が22μm程度となるように形成した。詳しくは、転写フィルム202の乾燥後の各層の平均膜厚が、保護層またはハードコート層303が5μm、アンカー層304が3μm、転写層の一例である着色層305が10μm、接着層306が4μmとなるように形成した。また、保護層またはハードコート層303には、UVアフターキュアタイプを使用した。
この実施の形態1における加飾フィルム100では、転写フィルム202の接着層306内に無機フィラー307が分散されている。
無機フィラー307の種類は、成形品の表面に着色層によって施される意匠への影響の少ない半透明なシリカ、タルク等が有効であるが、成形品の端部(端面)での箔バリの発生を抑えることができるものであればよく、特に限定されるものではない。また、例えばシリカを例にすると、シリカにも球状シリカやコロイダルシリカ、粉砕シリカ、多孔質シリカ等があるが、成形品の端部での箔バリの発生を抑えることができるものであればよく、特に限定されるものではない。
この実施の形態1では、乾燥後の平均膜厚が4μm、最も厚い箇所の膜厚が5μm程度、最も薄い箇所の膜厚が3.5μm程度となる接着層306を形成し、無機フィラー307として平均粒子径(カタログ値)が2μmの球状シリカを使用した。また、接着層306を形成する熱可塑性樹脂にウレタンタイプの接着剤を使用した。無機フィラー307を重量比で接着剤100重量部に対して2重量部の割合で分散させた後、スクリーン印刷で接着層306を形成した。
無機フィラー307の添加量は、成形品の端部(端面)での箔バリの発生を抑えることができれば、特に限定されるものではないが、同じ添加量でも、接着剤の種類と無機フィラー307の平均粒子径の大きさによって粘性が変わることを考慮して選択する。高粘性の接着剤は印刷または塗工時の取り扱いが難しくなるためである。一般的には、無機フィラー307の添加量が多くなれば高粘性になる傾向にある。無機フィラー307として、平均粒子径が2μmの球状シリカを用いた場合は、接着剤100重量部に対して0.5重量部〜30重量部の添加量で分散させるのが粘性の点で好ましいことがわかった。なお、粘度調整の観点から平均粒子径が異なる無機フィラーを混ぜて分散させてもよい。
接着剤のタイプは熱可塑性樹脂であればよく、接着剤の主材料の樹脂は特に限定されるものではない。接着剤の主材料の樹脂には、例えば、アクリル系、塩化ビニル系などを使用することができ、接着層306に隣接する層に使用する材料との相性に合わせて選定すればよい。
無機フィラー307を含有させた接着剤による接着層306の形成方法についても特に限定されるものではなく、接着層を形成する際に使用される一般的な印刷方法、例えばスクリーン印刷、グラビア印刷、インクジェット印刷を使用してもよいし、接着層以外の層を形成するのに使用される印刷方法を使用してもよい。また、接着層を形成する方法は印刷方法に限定されるものではなく、例えば、コーターのような塗工機を用いて形成してもよい。なお、接着層を形成する方法によって好適な接着剤の粘性の範囲が異なるので、接着層を形成する方法に合せて、接着剤の種類や無機フィラー307の添加量等を選定して、接着剤の粘度調整を行うのがよい。
続いて、以上説明した加飾フィルム100を用いたインモールド成形品の製造プロセスについて、図2を用いて説明する。但し、図2において、図1、図11〜図13に示す要素に対応する要素には同一の符号を付して、重複する説明を省略する。
図2は、加飾フィルムを用いて、表面が加飾されたインモールド成形品を製造するプロセスを示しているが、UVコート層や導電性皮膜等となる転写層を有するインモールド成形用フィルムを用いて、表面にUVコート層や導電性皮膜等の機能層が形成されたインモールド成形品を製造する工程も、以下で説明する製造工程と同様の工程である。
まず、工程S11において、着色層305に施された色、絵柄、模様等の所定の意匠が、第1金型または第2金型の一例である固定型101と、第2金型または第1金型の一例である可動型102との間の所定の位置に配置されるように、箔送り装置103を用いて加飾フィルム100を送る。このとき、加飾フィルム100はベースフィルム301が可動型102を向いており、接着層306が固定型101を向いている。
固定型101と可動型102との間に加飾フィルム100を配置した後、工程S12において、可動型102のキャビティ面に開口されている吸引穴104で加飾フィルム100を吸引して、可動型102のキャビティ面に加飾フィルム100を装着する。これにより、キャビティ面が加飾フィルム100で賦形される。また、このとき、図示されていないフィルム押さえ機構で加飾フィルム100の外周を固定し位置決めする。
その後、工程S13において、可動型102を動かして、固定型101と可動型102を型締めする。
次に、工程S14において、固定型101のゲート105より加飾フィルム100の接着層306に向けて溶融した射出成形樹脂106を射出し、固定型101と可動型102を型締めして形成したキャビティ内に注入する。これにより、工程S15において、溶融した射出成形樹脂106がキャビティ内に充填される。さらに、工程S15において、溶融した射出成形樹脂106の充填完了後、溶融した射出成形樹脂106を所定の温度まで冷却して固化する。
その後、工程S16において、可動型102を動かして、固定型101と可動型102を型開きする。この際、固化した射出成形樹脂106の表面に接着された転写フィルム202がキャリアフィルム201から剥がれる。これにより、成形品表面に転写フィルム202のみが転写されたインモールド成形品107を得る。インモールド成形品107は、その最表面が転写フィルム202の保護層またはハードコート層303で覆われた状態となる。
次に、工程S17において、固定型101から突き出しピン108を押し出して、インモールド成形品107を取り出す。
インモールド成形品107の取り出し完了後、工程S18において、次の成形に備えて、可動型102の吸引穴104による加飾フィルム100(キャリアフィルム201)のキャビティ面への吸着を止め、箔送り装置103により加飾フィルム100を送る。これにより、着色層に施された次の成形に使用する色、絵柄、模様等の所定の意匠が、固定型101と可動型102との間の所定の位置に配置される。
以上説明した動作を繰り返して連続成形する。
以上のように、この実施の形態1における加飾フィルム100を使用したインモールド成形品の製造工程も、基本的には図12に示す従来の製造工程と同じである。
続いて、この実施の形態1における加飾フィルム100を用いることにより成形品の端部(端面)での箔バリの発生が抑制されることについて、図3を用いて説明する。
図3(a)は、この実施の形態1における加飾フィルム100を用いたインモールド成形品の製造工程のうち図2に示す工程S14を抜き出して示す工程断面図、図3(c)は、この実施の形態1における加飾フィルム100を用いたインモールド成形品の製造工程のうち図2に示す工程S15を抜き出して示す工程断面図、図3(e)は、この実施の形態1における加飾フィルム100を用いたインモールド成形品の製造工程のうち図2に示す工程S16を抜き出して示す工程断面図である。図3において、図1、図2、図11〜図13に示す要素に対応する要素には同一の符号を付して、重複する説明を省略する。
図3(a)に示す工程14では、ゲート105から金型内へ溶融した射出成形樹脂106が接着層306に向けて射出される。このとき、溶融した射出成形樹脂106の熱により、熱可塑性樹脂で形成される接着層306が軟化すると同時に、図3(b)に示すように、溶融した射出成形樹脂106の充填作用により、溶融した射出成形樹脂106の流れに同期して、接着層306内でも樹脂の流動が起こる。
図3(b)は図3(a)における部分Aの拡大図であり、詳しくは、金型のゲート付近を拡大して示している。図3(b)には、溶融した射出成形樹脂106の流動を矢印401で示し、接着層306内で起こる樹脂の流動を矢印402で示している。
この図3(b)に示す接着層306内での樹脂の流動402に合せて、つまり溶融した射出成形樹脂106の流動401に同期して、接着層306内に分散されている無機フィラー307も接着層306内で移動する。そして、図3(c)に示す工程15において、溶融した射出成形樹脂106が金型のキャビティ内にほぼ充填されたときには、溶融した射出成型樹脂106の流動に同期して無機フィラー307が移動したことにより、ゲート105付近の無機フィラー307の密度は小さくなっている。逆に、図3(d)に示すように、ゲート105から離れた、固定型101と可動型102の嵌合部である金型パーティングライン部(以下、金型PL部と称す。)109付近、つまり成形品の最外周部(端部)付近の無機フィラー307の密度は、溶融した射出成形樹脂106の流動作用により大きくなっている。
したがって、ゲート105から距離Aだけ離れた位置の接着層306に含有される無機フィラー307の密度をdAとし、ゲート105から距離Bだけ離れた位置の接着層306に含有される無機フィラー307の密度をdBとしたとき、金型のキャビティ内においてゲート105からの距離の関係がA<Bの場合、接着層306内に含有されている無機フィラー307の密度の関係はdA<dBとなる。
図3(d)は図3(c)における部分Bの拡大図であり、詳しくは、成形品の端部(端面)付近を拡大して示している。さらに、図3(d)には、部分Cにおける接着層306の拡大平面図も示している。
このように、ゲート付近における無機フィラー307の分散密度が小さくなり、成形品の最外周部付近(金型PL部109付近)における無機フィラー307の分散密度が大きくなった状態で、金型のキャビティ内に充填されている射出成形樹脂106が冷やされる。
金型のキャビティに充填されている射出成形樹脂106が固化された後、図3(e)に示す工程16において型開きが行われ、それにより、固化した射出成形樹脂106の表面に接着された転写フィルム202がキャリアフィルム201から剥がされる。このとき、金型PL部109付近(成形品の端部付近)では、無機フィラー307の密度が高く、無機フィラー307の粒子間の距離が近づいており、逆に接着層306を形成している樹脂の密度が疎な状態となっているため、接着層306内での無機フィラー307の粒子間の密着強度が弱い状態となっている。
そのため、型開きの動作(具体的には可動型102の降下動作)により金型PL部109付近の接着層306に加わる力が作用して、金型PL部109付近で、隣接する無機フィラーの粒子間にクラックが発生する。そして、射出成形樹脂106の表面に接着された転写フィルムと、それに続く射出成形樹脂の表面に接着されていない転写フィルムとの間で、接着層306のクラックを起点に亀裂が入り、図3(f)に示すように、隣接する無機フィラー307の粒子の外周間の最短の距離を結ぶ線に沿って接着層306、着色層305、アンカー層304、および、保護層またはハードコート層303が切断されて、転写フィルム202の箔切れが金型PL部109付近で起こる。その結果、成形品の端部(端面)での箔バリの発生を抑制でき、箔バリの無いインモールド成形品を得ることができる。
図3(f)は図3(e)における部分Dの拡大図であり、詳しくは、成形品の端部(端面)付近を拡大して示している。さらに、図3(f)には、部分Eにおける接着層306の拡大平面図も示している。
なお、接着層306に無機フィラー307を分散させると、接着層306の透明性が落ちる場合がある。そのため、成形品の表面を加飾する意匠の面で接着層306に透明性が必要な場合、透明性が必要とされる箇所には、無機フィラー307を含有しない接着剤もしくは無機フィラー307の分散量を減らした接着剤を用い、箔バリが発生し易い成形品の端部(金型PL部109)付近には、無機フィラー307を必要な量で分散させた接着剤を用いて、接着層306を形成するといった具合に、無機フィラーの量が異なる複数種類の接着剤を用いて接着層306を形成してもよい。
また、接着層は1層に限定されるものではなく、成形品の端部(端面)での箔バリの発生を防止できるのであれば、接着層を複数層で形成してもよい。
また、図示はしないが、射出成形樹脂に接触する転写フィルムの最表層が接着層と着色層の役割を兼務しており、その転写フィルムの最表層が熱可塑性のインキで形成されている場合には、その転写フィルムの最表層にフィラーを分散させることで、成形品の端部(端面)での箔バリの発生を防止することができる。転写フィルムの最表層が接着層と着色層の役割を兼務する構成には、1層からなる着色層が接着層の役割を兼務している構成と、複数層からなる接着層のうち射出成形樹脂に接触する最表層が接着層の役割を兼務している構成がある。
図4は、この実施の形態1における加飾フィルム100を使用したインモールド成形品107の断面図である。図4において図1〜図3、図11〜図13に示す要素に対応する要素には同一の符号を付して、重複する説明を省略する。
接着層306に無機フィラー307を分散させた加飾フィルム100を使用した場合、射出成形時に、無機フィラー307の一部が部分的に、接着層306に接触する溶融した射出成形樹脂106の表面に埋没し、その状態で射出成形樹脂106が固化して、図4に示すように、インモールド成形品107は、固化した樹脂成形品106の表面に無機フィラー307の一部が部分的に埋没した状態となる。その結果、固化した射出成形樹脂106の表面高度が高くなり、固化した射出成形樹脂106の表面に打痕、引っかき傷等が付き難い状態となる。つまりは、凹み難くなる。
また、無機フィラー307として多孔質シリカを接着層306内に分散させた場合は、射出成形樹脂106の表面硬度が高くなる他に、空気中の水分を無機フィラー307(多孔質シリカ)が吸着することにより、固化した射出成形樹脂106の内部に水分が吸収されず、固化した射出成形樹脂106の加水分解による劣化を防止できる。また、無機フィラー307として多孔質シリカを接着層306内に分散させた場合、加飾フィルムを保管しておく際にも接着層306内に分散された無機フィラー307(多孔質シリカ)が空気中の水分を吸着するので、接着層306を形成する樹脂の加水分解が起こり難く、加飾フィルムの品質劣化の防止を図ることができる。
(実施の形態2)
前述した実施の形態1におけるインモールド成形品は基本的には問題になることはない。但し、成形品の端部(端面)での箔切れをさらに良好に起こさせたい場合には、以下で説明する実施の形態2のほうが、より効果的である。
この実施の形態2は、接着層に分散させる無機フィラーの寸法が、前述した実施の形態1と異なる。具体的には、加飾フィルム100の接着層306に分散させる無機フィラー307として、乾燥後の接着層306の最も厚い箇所の膜厚よりも平均粒子径(カタログ値)が大きいものを選択している。以下、この実施の形態2について、前述した実施の形態1と異なる点を中心に説明する。
図5(a)は、この実施の形態2における加飾フィルム100を用いたインモールド成形品の製造工程のうち図2に示す工程S14を抜き出して示す工程断面図、図5(c)は、この実施の形態2における加飾フィルム100を用いたインモールド成形品の製造工程のうち図2に示す工程S15を抜き出して示す工程断面図、図5(e)は、この実施の形態2における加飾フィルム100を用いたインモールド成形品の製造工程のうち図2に示す工程S16を抜き出して示す工程断面図である。図5において、図1〜図4、図11〜図13に示す要素に対応する要素には同一の符号を付して、重複する説明を省略する。
この実施の形態2では、乾燥後の平均膜厚が4μm、最も厚い箇所の膜厚が5μm程度、最も薄い箇所の膜厚が3.5μm程度となる接着層306を形成し、無機フィラー307として平均粒子径(カタログ値)が5μmの球状シリカを使用した。無機フィラー307の添加量は、前述した実施の形態1と同様に、接着剤100重量部に対して0.5重量部〜30重量部の添加量が粘性の点で望ましい。
図5(a)に示す工程14では、実施の形態1で説明したように、ゲート105から金型内へ溶融した射出成形樹脂106が接着層306に向けて射出され、その溶融した射出成形樹脂106の熱により、熱可塑性樹脂で形成される接着層306が軟化すると同時に、溶融した射出成形樹脂106の充填作用により、溶融した射出成形樹脂106の流れ401に同期して、接着層306内でも樹脂の流動が起こる。
このとき、図5(b)に示すように、無機フィラー307の平均粒子径が接着層306の膜厚よりも充分に大きいので、無機フィラー307が、接着層306の表面から突出している部分で、溶融した射出成形樹脂106の射出圧力を直接受ける。したがって、接着層306の平均膜厚よりも平均粒子径の小さい無機フィラーを用いた実施の形態1に比べて、溶融した射出成形樹脂106の流れに同期して無機フィラー307が流動し易い状態となる。図5(b)は図5(a)における部分Fの拡大図であり、詳しくは、金型のゲート付近を拡大して示している。
そして、図5(c)に示す工程15において、溶融した射出成形樹脂106が金型のキャビティ内にほぼ充填されるときには、溶融した射出成形樹脂106の流動作用によって、図5(d)に示すように、金型PL部109付近へ無機フィラー307が移動してくる。図5(d)には、無機フィラー307の移動を矢印403で示している。図5(d)は図5(c)における部分Gの拡大図であり、詳しくは、成形品の端部(端面)付近を拡大して示している。さらに、図5(d)には、部分Hにおける接着層306の拡大平面図も示している。
この実施の形態2では、無機フィラー307の平均粒子径が接着層306の膜厚よりも充分に大きいので、金型PL部109付近の無機フィラー307の分散密度が、接着層306の平均膜厚よりも平均粒子径の小さい無機フィラー307を用いた実施の形態1に比べて顕著に大きくなる。したがって、金型PL部109付近では、実施の形態1に比べて、無機フィラー307の粒子間の距離がより近づいており、接着層306を形成している樹脂の密度もより疎な状態となっている。そのため、図5(e)に示す工程16で型開きが行われて、型開きの動作(具体的には可動型102の降下動作)により転写フィルム202の箔切れが起こる際には、実施の形態1に比べて、金型PL部109付近で、隣接する無機フィラーの粒子間にクラックがより発生し易い状態となっている。
したがって、実施の形態1に比べて、射出成形樹脂の表面に接着された転写フィルムと、それに続く射出成形樹脂の表面に接着されていない転写フィルムとの間で、接着層306のクラックを起点にした亀裂がより入り易く、図5(f)に示すように接着層306、着色層305、アンカー層304、および、保護層またはハードコート層303が金型PL部109付近で切断される際に、実施の形態1に比べて、より切断され易くなる。その結果、実施の形態1に比べて、成形品の端部(端面)での箔バリの発生をより抑制することができる。
図5(f)は図5(e)における部分Iの拡大図であり、詳しくは、成形品の端部(端面)付近を拡大して示している。さらに、図5(f)には、部分Jにおける接着層306の拡大平面図も示している。
また、この実施の形態2では、乾燥後の接着層306の最も厚い箇所の膜厚よりも大きい平均粒子径の無機フィラー307を使用している。そのため、図5(d)に示すように、金型PL部109付近(金型の外周部)で、接着層306の表面から無機フィラー307が飛び出して、無機フィラー307と固定型101が接触するので、接着層306と固定型101が直接、接することが少なくなる。その結果、金型温度よりも接着層306を形成している樹脂の軟化点が低い場合でも、金型の外周部での接着層306の軟化が起こり難くなるので、固定型101の外周部への接着層306の融着が発生し難くなる。
また、この実施の形態2における加飾フィルム100は、加飾フィルム100をロール状に巻き取る際に接着層306がベースフィルム301に固着するブロッキングを防止することができる。以下、この作用効果について図6を用いて説明する。
図6(a)は、ロール状に巻いた状態の加飾フィルム100の側面図、図6(b)はロール状に巻いた状態の加飾フィルム100の正面図である。また、図6(c)は、図6(b)における部分Kの拡大断面図である。図6において、図1〜図5、図11〜図13に示す要素に対応する要素には同一の符号を付して、重複する説明を省略する。
この実施の形態2のように、乾燥後の接着層306の最も厚い箇所の膜厚よりも大きい平均粒子径(カタログ値)の無機フィラー307を使用した場合、図6(c)に示すように、加飾フィルム100をロール状に巻き取る際に、接着層306に分散された無機フィラー307がベースフィルム301に接触するので、接着層306がベースフィルム301に直接、接することがない。そのため、接着層306がタック性(粘着性)を有する場合に、巻き取り時の巻き圧が加わることで起こり易いブロッキングを防止することができる。
(実施の形態3)
図7は、本発明の実施の形態3におけるインモールド成形用の加飾フィルムの層構成を示す断面図である。図7において、図1〜図6、図11〜図13に示す要素に対応する要素には同一の符号を付して、重複する説明を省略する。
この実施の形態3は、図7に示すように、接着層306の表面が凹凸状態である点で、前述した実施の形態1と異なる。このように、接着層306の表面を凹凸状態にすることで、実施の形態2のように乾燥後の接着層306の最も厚い箇所の膜厚よりも平均粒子径(カタログ値)の大きな無機フィラーを使用することなく、実施の形態1に比べて、射出成形時に、溶融した射出成形樹脂106の流動作用に同期して無機フィラー307がより流動し易くなり、金型PL部109付近の無機フィラー307の分散密度をより高めることができる。以下、この実施の形態3について、前述した実施の形態1と異なる点を中心に説明する。
この実施の形態3では、実施の形態1に比べて、接着層306への無機フィラー307の添加量を増やした。また、無機フィラー307の平均粒子径(カタログ値)として、乾燥後の接着層306の平均膜厚よりも小さい平均粒子径の範囲内でより大きな平均粒子径を選択した。このようにすることで、乾燥後の接着層306の表面粗さが大きくなり、図7に示すように、接着層306の表面の凹凸状態がより顕著となる。
例えば、乾燥後の平均膜厚が4μm、最も厚い箇所の膜厚が5μm、最も薄い箇所の膜厚が3.5μmとなる接着層306を形成する場合、無機フィラー307として、平均粒子径が2μmの球状シリカを使用して、重量比で接着剤100重量部に対して無機フィラー307を3重量部以上で分散させると、より顕著な凹凸状態を得られる。
また、無機フィラー307の平均粒子径は、例えば、乾燥後の平均膜厚が4μm、最も厚い箇所の膜厚が5μm、最も薄い箇所の膜厚が3.5μmとなる接着層306を形成する場合には、0.2μm〜4μmの範囲から選択するのが、接着層306の表面を凹凸状態にする面から好ましい。
なお、上記した無機フィラー307の平均粒子径と添加量の数値は一例であって、射出成形時に接着層306内での無機フィラー307の流動性を高めることができるものであればよい。
以上説明した加飾フィルム100を用いたインモールド成形品の製造プロセスは、実施の形態1で説明した製造プロセスと同様であり、固定型101と可動型102との間に配置するインモールド成形用フィルムに、図7に示す加飾フィルム100を用いている点のみが異なるので、その説明は省略する。
図8(a)は、この実施の形態3における加飾フィルム100を用いたインモールド成形品の製造工程のうち図2に示す工程S14を抜き出して示す工程断面図、図8(b)は図8(a)における部分Lの一部の拡大図である。図8において、図1〜図7、図11〜図13に示す要素に対応する要素には同一の符号を付して、重複する説明を省略する。
図8(a)に示す工程S14では、溶融した射出成形樹脂106が金型内へ射出される。このとき、図8(b)に示すように、加飾フィルム100の接着層306の表面が凹凸状態となっているため、溶融した射出成形樹脂106が接着層306の凹凸部の凹部に入り込み、接着層306と射出成形樹脂106との界面の面積が大きくなる。そのため、溶融した射出成形樹脂106の熱が加飾フィルム100によく伝わり、その溶融した射出成形樹脂106からの熱によって、接着層306内での樹脂の流動がより激しくなる。図8(b)に、溶融した射出成形樹脂106から加飾フィルム100へ伝わる熱を矢印404で示す。
このように溶融した射出成形樹脂106からの伝熱作用が高まることで、実施の形態1に比べて、無機フィラー307が接着層306内でより流動し易い状態となり、無機フィラー307が外周部へ更に移動し易くなる。その結果、金型PL部109付近の接着層306内の無機フィラー307の分散密度が、実施の形態1に比べて、より顕著に大きくなる。したがって、金型PL部109付近では、実施の形態1に比べて、無機フィラー307の粒子間の距離がより近づいており、接着層306を形成している樹脂の密度もより疎な状態となっている。
その結果、実施の形態2と同様に、工程16において型開きが行われる際に、金型PL部109付近で、実施の形態1に比べて、隣接する無機フィラーの粒子間にクラックがより発生し易くなり、射出成形樹脂の表面に接着された転写フィルムと、それに続く射出成形樹脂の表面に接着されていない転写フィルムとの間で、接着層306のクラックを起点にした亀裂がより入り易くなり、接着層306、着色層305、アンカー層304、および、保護層またはハードコート層303が金型PL部109付近でより切断され易くなる。
以上の理由により、実施の形態1に比べて、成形品の端面(端部)での箔バリの発生をより抑制することができる。その上、この実施の形態3では、接着層306の表面が凹凸状態であるので、凹凸部の凹部では膜厚が薄くなっている。そのため、その膜厚が薄い部位を起点にクラックが入り易いので、成形品の端部での箔切れが更に効果的に起こり易い。
また、この実施の形態3によれば、接着層306を形成している樹脂の軟化点よりも金型温度が高い場合でも、金型の外周部での接着層306の軟化が起こり難く、固定型101の外周部への接着層306の融着が発生し難くなる。以下、この作用効果について図9を用いて説明する。
図9(a)は、この実施の形態3における加飾フィルム100を用いたインモールド成形品の製造工程のうち図2に示す工程S12を抜き出して示す工程断面図であり、図9(b)は図9(a)における部分M(部分Mは、金型の外周部である。)の拡大断面図である。また、図9(c)は、この実施の形態3における加飾フィルム100を用いたインモールド成形品の製造工程のうち図2に示す工程S14を抜き出して示す工程断面図であり、図9(d)は図9(c)における部分N(部分Nは、金型の外周部である。)の拡大断面図である。また、図9(e)は、この実施の形態3における加飾フィルム100を用いたインモールド成形品の製造工程のうち図2に示す工程S16を抜き出して示す工程断面図であり、図9(f)は図9(e)における部分O(部分Oは、金型の外周部である。)の拡大断面図である。図9において、図1〜図8、図11〜図13に示す要素に対応する要素には同一の符号を付して、重複する説明を省略する。
図9(a)に示す工程S12は、可動型102のキャビティ面に開口されている吸引穴104により加飾フィルム100が吸引されて、可動型102のキャビティ面に加飾フィルム100が装着される工程であり、型締め前であるため、図9(b)に示すように、金型の外周部の接着層306の表面の凹凸形状は、ある一定の形状を保った状態である。
図9(c)に示す工程S14は、ゲート105から金型内へ溶融した射出成形樹脂106が接着層306へ向けて射出される工程であり、型締め後であるため、型締め圧力により、金型の外周部において固定型101と可動型102からの応力が加飾フィルム100に最も加わった状態となる。このとき、図9(d)に示すように、接着層306の表面が凹凸状態となっているため、型締め圧力による加圧力が、分散された状態で接着層306の凸部に加わる。そのため、接着層306の凹凸形状は、完全に潰されることなく、変形する程度で留まる。図9(d)には、型締め圧力による加圧力を矢印405で示す。
したがって、図9(e)に示す工程S16において型開きが行われたときには、図9(f)に示すように、金型の外周部において接着層306の凹凸形状は変形した状態で残る。
以上のように、この実施の形態3によれば、図9(d)に示すように、型締めされても接着層306の凹凸形状は完全には潰されず、凸部と凹部が残るので、接着層306を形成している樹脂の軟化点よりも金型温度が高い成形条件であっても、潰れずに残った凸部によって、金型の外周部において接着層306と固定型101との接触面積が小さくなり、さらに、潰れずに残った凹部に形成される空気層の断熱効果と相俟って、金型の外周部において固定型101からの金型温度が接着層306へ伝熱し難くなる。その結果、固定型101の外周部への接着層306の融着が発生し難くなる。
また、この実施の形態3における加飾フィルム100は、加飾フィルム100をロール状に巻き取る際に接着層306がベースフィルム201に固着するブロッキングを防止することができる。以下、この作用効果について図10を用いて説明する。
図10(a)は、ロール状に巻いた状態の加飾フィルム100の側面図、図10(b)はロール状に巻いた状態の加飾フィルム100の正面図である。また、図10(c)は、図10(b)における部分Pの拡大断面図である。図10において、図1〜図9、図11〜図13に示す要素に対応する要素には同一の符号を付して、重複する説明を省略する。
この実施の形態3のように、接着層306の表面を凹凸状態にした場合、図10(c)に示すように、加飾フィルム100をロール状に巻き取る際に、接着層306とベースフィルム301との接触面積が小さくなる。そのため、接着層306がタック性(粘着性)を有する場合に、巻き取り時の巻き圧が加わることで起こり易いブロッキングを防止することができる。
なお、以上の各実施の形態では、転写フィルムに含有させるフィラーとして無機フィラーを例に説明を行ったが、成形品の端部(端面)での箔バリの発生を抑えることができるものであれば、有機フィラーを使用してもよい。
本発明にかかるインモールド成形品、インモールド成形用フィルム、およびインモールド成形品の製造方法は、成形品の端部での箔バリの発生を起こり難くして、箔バリ処理の工程を不要とし、また専用の箔バリ処理治具も不要とすることができる。したがって、テレビやオーディオなどのAV機器や携帯電話等の外装成形品、自動車の外装成形部品等の用途に適用できる。
1 固定型
2 可動型
3 ゲート
4 射出成形樹脂
5 インモールド成形品
5a スプルー部
6 突き出しピン
7 カッター
7a 切断刃
7b 台座
8 インモールド成形品
8a 最終製品部
8b 取り代部
8c 傾斜面
100 加飾フィルム
101 固定型
102 可動型
103 箔送り装置
104 吸引穴
105 ゲート
106 射出成形樹脂
107 インモールド成形品
108 突き出しピン
109 金型パーティングライン部(金型PL部)
110 加飾フィルム
201 キャリアフィルム
202 転写フィルム
301 ベースフィルム
302 剥離層
303 保護層またはハードコート層
304 アンカー層
305 着色層
306 接着層
307 無機フィラー
308 箔バリ

Claims (18)

  1. 成形品表面に転写フィルムを有するインモールド成形品において、粒子の体積の少なくとも一部が前記転写フィルムの接着層に含まれるフィラーを備えることを特徴とするインモールド成形品。
  2. 成形品の端部における前記フィラーの密度が、前記成形品の中央部よりも大きいことを特徴とする請求項1に記載のインモールド成形品。
  3. 前記フィラーの平均粒子径が、前記転写フィルムの接着層の最も厚い箇所の膜厚よりも大きいことを特徴とする請求項1もしくは2のいずれかに記載のインモールド成形品。
  4. 前記転写フィルムの接着層の表面が凹凸状態であることを特徴とする請求項1もしくは2のいずれかに記載のインモールド成形品。
  5. 成形樹脂に前記フィラーの粒子の体積の一部が埋没されていることを特徴とする請求項1ないし4のいずれかに記載のインモールド成形品。
  6. 前記フィラーに多孔質性のフィラーが含有されていることを特徴とする請求項1ないし5のいずれかに記載のインモールド成形品。
  7. 前記フィラーが無機フィラーであることを特徴とする請求項1ないし6のいずれかに記載のインモールド成形品。
  8. キャリアフィルム上に転写フィルムが設けられたインモールド成形用フィルムにおいて、粒子の体積の少なくとも一部が前記転写フィルムの接着層に含まれるフィラーを備えることを特徴とするインモールド成形用フィルム。
  9. 前記フィラーの平均粒子径が、前記転写フィルムの接着層の最も厚い箇所の膜厚よりも大きいことを特徴とする請求項8に記載のインモールド成形用フィルム。
  10. 前記転写フィルムの接着層の表面が凹凸状態であることを特徴とする請求項8に記載のインモールド成形用フィルム。
  11. 前記フィラーに多孔質性のフィラーが含有されていることを特徴とする請求項8ないし10のいずれかに記載のインモールド成形用フィルム。
  12. 前記フィラーが無機フィラーであることを特徴とする請求項8ないし11のいずれかに記載のインモールド成形用フィルム。
  13. 前記転写フィルムが保護層またはハードコート層と、アンカー層と、転写層と、接着層とで構成され、前記キャリアフィルムがベースフィルムと剥離層とで構成されていることを特徴とする請求項8ないし12のいずれかに記載のインモールド成形用フィルム。
  14. 第1金型と第2金型の間に、請求項8ないし13のいずれかに記載のインモールド成形用フィルムを配置し、
    前記第1金型と前記第2金型を型締めし、
    前記第1金型と前記第2金型を型締めして形成したキャビティに樹脂を流し込み、
    前記キャビティに流し込まれた前記樹脂を冷却し、
    前記第1金型と前記第2金型を型開きして、前記インモールド成形用フィルムのキャリアフィルムから転写フィルムを剥がし、
    表面に前記転写フィルムを有するインモールド成形品を取り出す
    ことを特徴とするインモールド成形品の製造方法。
  15. 前記キャビティに流し込まれた前記樹脂を冷却する際に、成形品の端部のフィラーの密度が、成形品の中央部よりも大きいことを特徴とする請求項14に記載のインモールド成形品の製造方法。
  16. 前記キャビティに前記樹脂を流し込むためのゲートからの距離Aの位置におけるフィラーの密度をdAとし、前記ゲートからの距離Bの位置におけるフィラーの密度をdBとしたとき、前記キャビティに流し込まれた前記樹脂を冷却する際に、キャビティ内において前記ゲートからの距離の関係がA<Bの場合、前記フィラーの密度の関係がdA<dBとなることを特徴とする請求項14もしくは15のいずれかに記載のインモールド成形品の製造方法。
  17. 前記第1金型と前記第2金型を型開きする際に、成形品の端部で、隣接するフィラーの粒子の外周間の最短の距離を結ぶ線に沿って転写フィルムが切断されることを特徴とする請求項14ないし16のいずれかに記載のインモールド成形品の製造方法。
  18. 前記キャビティに流し込まれる前記樹脂に、フィラーの粒子の体積の一部が埋没されることを特徴とする請求項14ないし17のいずれかに記載のインモールド成形品の製造方法。
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