JP2014000696A - 射出成形方法および射出成形金型装置 - Google Patents

Abstract

【課題】射出成形金型の成形空間内へ射出する溶融樹脂の温度が高く、かつ、成形空間を構成するキャビティ形成面の温度が高い成形条件の下で射出成形同時箔転写を実施しても、安定した剥離の実現を図ることができる射出成形方法を提供する。
【解決手段】基体フィルム上に転写層を有する多層フィルム１５を射出成形金型１１、１２の成形空間内に配置し、多層フィルム１５が配置された前記成形空間内に樹脂を充填した後、射出成形金型１１、１２を型開きすることにより、前記基体フィルムから剥離した前記転写層が転写された成形品を得る射出成形方法であって、前記成形空間内に樹脂を射出充填した後、前記成形空間の近傍に設けられた冷却回路１７により多層フィルム１５を冷却する。
【選択図】図１

Description

本発明は、射出成形金型の成形空間（キャビティ）に溶融樹脂を射出して射出成形することによって成形品を得ると同時に、該キャビティ内に配置された多層フィルムの転写層を該成形品の表面（転写面）上に転写することによって、該成形品の表面上に転写層を形成する射出成形方法および射出成形金型装置に関する。

近年、樹脂成形品に対して、例えば高光沢やシボ、ウエルドレスなどの高品位外観仕様が要求されている。高光沢を実現するには、鏡面仕上げされた金型表面（キャビティ形成面）を溶融樹脂に高転写する必要がある。同様に、シボを実現するには、シボ加工された金型表面を溶融樹脂に高転写する必要がある。このような高転写を実現するために要求される成形プロセスは、金型のキャビティ内へ溶融樹脂を充填する際に、金型表面温度を、一般的には溶融樹脂のガラス転移温度以上（ガラス転移温度に対しプラス１０°Ｃ程度）の温度で、溶融樹脂の充填完了まで保持し、溶融樹脂の充填完了後、直ちに金型を冷却するというプロセスであり、このことは公知となっている。また、ウエルドレスを実現するには、金型のキャビティ内へ溶融樹脂を充填する際に、金型表面温度を、溶融樹脂の冷却固化を遅らせることができる高温に、溶融樹脂の充填完了まで維持する必要がある。したがって、ウエルドレスを実現するために要求される成形プロセスも、上記した高光沢やシボを実現するための成形プロセスと同じプロセスであり、このことは、公知となっている。

金型表面を加熱する手段としては、蒸気や熱水、油などの媒体を用いる媒体方式や、電磁誘導を利用する高周波誘導方式、ハロゲンランプを用いる輻射熱方式、金型表面上に絶縁層と導電層を積層して導電層を通電する通電方式、電気ヒーター方式などがある。これらの方式のうちで最も一般的な方式は、蒸気を媒体とする媒体方式である。蒸気によって金型表面温度を高温にする従来の金型装置としては、例えば特許文献１において提案されているものがある。以下、特許文献１に開示されている従来の金型装置について、図６を用いて説明する。

図６に示すように、金型６１内には、金型６１を冷却するための通常の冷却回路６２が設けられている。加えて、金型６１内には、冷却回路６２よりも、樹脂成形品６３（溶融樹脂）に接する面である金型表面（キャビティ形成面）６４に近い位置に、加熱・冷却併回路６５が設けられている。冷却回路６２には、成形時間中、常時冷却水を通水させている。一方、加熱・冷却併用回路６５には、加熱時に水蒸気を通し、冷却時には冷却水を流す。冷却水から水蒸気に切り換えるときは、冷却水をエアーで排出するためのエアーパージを行う。

また、電気ヒーター方式を採用した従来の金型装置としては、例えば特許文献２において提案されているものがある。以下、特許文献２において開示されている従来の金型装置について、図７を用いて説明する。

特許文献２に開示されている金型は、母型（図示せず）と入れ子によって構成されており、その入れ子は、図７に示すように、入れ子表部材７１と、入れ子裏部材７２からなる。入れ子裏部材７２には、金型を冷却するための通常の冷却回路７３が設けられている。一方、樹脂成形品７４（溶融樹脂）に接する入れ子表部材７１には、冷却回路７３よりも、樹脂成形品７４（溶融樹脂）に接する面である金型表面（キャビティ形成面）７５に近い位置に、変形自由度の高い細管電気ヒーター７６が納められている。具体的には、入れ子表部材７１には、金型表面７５とは反対側の、入れ子裏部材７２と接する面に、溝７７が形成されている。その溝７７は、金型表面７５の形状に影響されること無く、金型表面７５が段差や凹凸を有していたり、あるいは湾曲面であったとしても、溝７７の最深部が、金型表面７５との間に最適な距離を確保できるように形成されている。一方、入れ子裏部材７２には、金型表面７５側の、入れ子表部材７１に接する面に、入れ子表部材７１の溝７７に対応してリブ７８が形成されており、入れ子表部材７１の溝７７に入れ子裏部材７２のリブ７８を嵌め込むことにより、入れ子表部材７１の溝７７の最深部に細管電気ヒーター７６が閉塞保持される。

一方、近年、高強度等の特性を持つ付加価値の高いエンジニアリング・プラスチック（例えば、ポリアミドや、ポリカーボネート、ポリイミド等）が多用されるようになってきており、射出成形金型の成形空間（キャビティ）に溶融樹脂を射出して射出成形することによって成形品を得ると同時に、該キャビティ内に配置された多層フィルムの転写層を該成形品の表面（転写面）上に転写する射出成形同時箔転写法においても、エンジニアリング・プラスチックが使用されるようになってきた。

エンジニアリング・プラスチックは軟化温度が高いため、金型のキャビティ内へ射出される溶融樹脂の温度が高くなり、その射出された溶融樹脂の流動性を確保するために、金型表面温度を高くする必要がある。このため、射出成形同時箔転写法においても、前記した成形プロセスを、つまり、キャビティ内へ溶融樹脂を充填する際に、金型表面温度を、溶融樹脂のガラス転移温度以上（ガラス転移温度に対しプラス１０°Ｃ程度）の温度で、溶融樹脂の充填完了まで保持し、溶融樹脂の充填完了後、直ちに金型を冷却するというプロセスを、活用する必要が出てきた。具体的には、エンジニアリング・プラスチックの場合、溶融樹脂の温度は２８０°Ｃ〜３４０°Ｃ程度であり、金型表面温度は８０°Ｃ〜１４０°Ｃ程度にする必要がある。なお、一般的な射出成形同時箔転写において使用される樹脂は例えばＡＢＳ樹脂であり、金型表面温度は４０°Ｃ〜８０°Ｃ程度にしている。

特開平１１−３４８０４１号公報 特開２００７−１１８２１３号公報

しかしながら、前記した射出成形同時箔転写法においては、本来は、射出成形完了後の型開き時に、多層フィルムに含まれる剥離層を境に、転写層が基体層から剥離することにより、基体層が成形品から剥がれて、転写層が成形品の表面（転写面）上に転写されなければならないところ、軟化温度の高いエンジニアリング・プラスチックを使用した場合、金型のキャビティ内へ射出される溶融樹脂の温度が高く、また、その射出された溶融樹脂の流動性を確保するために金型表面の温度を高くするので、基体層だけではなく、転写層の一部も成形品（成形品に接着した転写層）から剥がれて、所望の色や柄等の意匠を成形品の表面（転写面）上に転写できないという問題が生じていた。また、エンジニアリング・プラスチックを使用した場合、転写層の接着層に接触する溶融樹脂の温度が高くなり、金型表面温度も高いために、接着層を構成する接着剤が固化できず、本来の接着性能を発揮できず、その結果、成形品の表面に転写された転写層と成形品との密着強度が弱くなり、必要な密着強度を満たすことができないという問題が生じていた。

以下、転写層を構成する複数の層のうちの何れかの層間において剥離が生じて、成形品に接着した転写層から、その一部が剥がれるメカニズムについて説明する。

図８は射出成形同時箔転写法において使用される多層フィルムの層構成の一例を示す図である。この多層フィルムは、図８（ａ）に示すように、基体フィルム８１、剥離層８２、ハードコート層８３、アンカー層８４、着色層８５、隠蔽層８６、接着層８７がこの順に積層されて構成されている。図８（ｂ）に示すように、この多層フィルムにおいて、樹脂成形品の表面に転写されるべき転写層は、ハードコート層８３、アンカー層８４、着色層８５、隠蔽層８６および接着層８７から構成されており、型開き時に成形品から剥がれるべき基体層は、基体フィルム８１と剥離層８２から構成されている。射出成形同時箔転写法においては、本来、成形後の型開き時に、図８（ｂ）に示すように、基体層が、剥離層８２とハードコート層８３との境界で、樹脂成形品に付着した転写層から剥離する。

図９は従来の射出成形金型装置の型開き完了状態を示す側断面図である。型開き完了時に、射出成形金型を構成する可動側金型９１と箔押さえプレート９２は多層フィルム９３を挟み込み、射出成形金型を構成する固定側金型９４のキャビティ形成面９４ａには成形品９５が付着している。多層フィルム９３は、図８（ａ）に示すように、基体フィルム８１、剥離層８２、ハードコート層８３、アンカー層８４、着色層８５、隠蔽層８６、接着層８７がこの順に積層されて構成されている。型開き完了時には、本来、基体フィルム８１と剥離層８２からなる基体層９３ａが、ハードコート層８３、アンカー層８４、着色層８５、隠蔽層８６および接着層８７からなる転写層９３ｂから、図８（ｂ）に示すように剥離層８２とハードコート層８３との境界で剥離することにより、可動側金型９１のキャビティ形成面９１ａ上に基体層９３ａが位置して、固定側金型９４のキャビティ形成面９４ａに付着している成形品９５の表面上に、転写層９３ｂが転写される。

図１０は、射出成形金型のキャビティ内へ射出する溶融樹脂の温度が高く（２８０°Ｃ〜３４０°Ｃ程度）、かつ、金型表面（キャビティ形成面）の温度が高い（８０°Ｃ〜１４０°Ｃ程度）成形条件の下で射出成形同時箔転写を実施することにより得られた成形品９５の側断面図およびその成形品９５の一部拡大側断面図である。なお、図１０（ａ）は、図１０（ｂ）の部分Ａの拡大図である。

図１０に示すように、成形品９５の外面には転写層９３ｂが付与されており、転写層９３ｂは、ハードコート層８３、アンカー層８４、着色層８５、隠蔽層８６および接着層８７から構成されている。本来、転写層９３ｂは、図８に示す剥離層８４との境界で基体層９３ａから剥離されていなければいけないが、射出成形金型のキャビティ内へ射出する溶融樹脂の温度が高く、かつ、金型表面（キャビティ形成面）の温度が高い成形条件の下で射出成形同時箔転写を実施すると、図１０（ａ）に示すように、ハードコート層８３とアンカー層８４との間で剥離が発生したり、着色層８５と隠蔽層８６との間で剥離が発生する等、本来は剥離すべきでない層間あるいは層内で剥離が発生することがある。これは、射出成形金型のキャビティ内へ射出する溶融樹脂の温度や金型表面（キャビティ形成面）の温度が高くなると、成形時および型開き時に多層フィルム９３も高温にさらされて、剥離プロセスが高温環境下で行われるためである。詳しくは、剥離層８２が所定の剥離機能を発揮するには所定の温度環境が必要であり、剥離層８２は温度が高くなるにつれて、その剥離接着強さ（耐剥離性）が強くなる性質をもっているので、剥離プロセスが高温環境下で行われると、剥離層８２の剥離接着強さが強くなり、その結果、転写層９３ｂを構成する複数の層のうちの何れかの層間や、転写層９３ｂを構成する複数の層のうちの何れかの層内において剥離が生じることになる。

このため、射出成形完了後、型開き前までに、エンジニアリング・プラスチックの流動性を確保できる温度から剥離層８２が所定の剥離機能を発揮できる温度まで金型表面の温度を下げる必要がある。しかしながら、従来の金型装置では、金型表面の冷却に時間がかかっていた。例えば、図７に示す金型装置を用いる場合、金型表面７５から冷却回路７３までの距離が長いために、剥離層が所定の剥離機能を発揮できる温度まで金型表面７５の温度を下げるのに時間がかかる。したがって、図７に示す金型装置では、成形サイクルの短縮化を図ることができない。

一方、図６に示す金型装置では、金型表面６４の近傍に加熱・冷却併用回路６５が配置されている。しかし、加熱・冷却併用回路６５に用いられる加熱用の媒体は水蒸気であり、水蒸気では、溶融したエンジニアリング・プラスチックの流動性を確保するのに必要な温度に金型表面６４の温度を昇温させることができない。したがって、図６に示す金型装置は、エンジニアリング・プラスチックを用いた射出成形に使用することができない。さらに、図６に示す金型装置では、加熱・冷却併用回路６５に加えて通常の冷却回路６２が必要であり、金型表面６４の近傍に配置される加熱・冷却併用回路６５のみでは、金型表面６４を十分に冷却することができない。

また、一般的な射出成形同時箔転写法では、転写層９３ｂの剥離が、成形品９５の転写面の全面で略同時に起こる。このため、基体層９３ａから転写層９３ｂが剥離する際に、転写層９３ｂに強い力が作用し、それによって転写層９３ｂの内部層が応力（ストレス）を受ける。このことも、転写層９３ｂを構成する複数の層のうちの何れかの層間や、転写層９３ｂを構成する複数の層のうちの何れかの層内において剥離が生じる原因となる。

本発明は、前述した従来の問題を解決するものであり、射出成形により成形品を得ると同時に、その成形品の表面（転写面）上に多層フィルムの転写層を転写させる射出成形同時箔転写工程において、安定した剥離の実現を図ることができる射出成形方法、およびその射出成形方法を実現するための射出成形金型装置を提供することを目的の一つとする。

本発明の射出成形方法の一側面は、基体フィルム上に転写層を有する多層フィルムを射出成形金型の成形空間内に配置し、その多層フィルムが配置された前記成形空間内に樹脂を充填した後、前記射出成形金型を型開きすることにより、前記基体フィルムから剥離した前記転写層が転写された成形品を得る射出成形方法であって、前記射出成形金型内へ前記多層フィルムを送る工程と、前記射出成形金型を型閉めして前記成形空間を形成する工程と、前記成形空間内に樹脂を射出充填する工程と、前記成形空間の近傍に設けられた冷却回路により前記多層フィルムを冷却する工程と、前記射出成形金型を型開きして、前記基体フィルムから剥離した前記転写層が転写された成形品を得る工程と、を具備することである。

本発明の射出成形方法の他の側面の一つは、前記成形空間を構成するキャビティ形成面の平坦面の外周部が、複数の直線部と、それらを繋ぐ角部とを有しており、前記冷却回路により前記多層フィルムを冷却する工程において、前記角部の近傍に位置する冷却回路の温度を、他の位置の冷却回路の温度よりも低くすることである。

本発明の射出成形方法の他の側面の一つは、前記角部が曲率半径を有することである。

本発明の射出成形方法の他の側面の一つは、前記冷却回路により前記多層フィルムを冷却する工程において、前記射出成形金型に含まれる第１金型と第２金型とが接触する突き合わせ面に近い位置の冷却回路の温度を、他の位置の冷却回路の温度よりも低くすることである。

本発明の射出成形方法の他の側面の一つは、前記冷却回路により前記多層フィルムを冷却する工程において、前記成形空間に樹脂を射出するゲート部の、前記成形空間に面する開口端面に相対する位置の冷却回路の冷却機能を、他の位置の冷却回路の冷却機能よりも高めることである。

本発明の射出成形金型装置の一側面は、成形空間が形成される射出成形金型を有し、基体フィルム上に転写層を有する多層フィルムを前記成形空間内に配置し、その多層フィルムが配置された前記成形空間内に樹脂を充填した後、前記射出成形金型を型開きすることにより、前記基体フィルムから剥離した前記転写層が転写された成形品を得られるように構成された射出成形金型装置であって、前記成形空間の近傍に位置する加熱回路と、前記加熱回路よりも前記成形空間に近い位置の冷却回路と、をさらに備え、前記成形空間内に樹脂が射出充填された後、前記射出成形金型を型開きする前に、前記冷却回路により前記多層フィルムを冷却するように構成されていることである。

本発明の射出成形金型装置の他の側面の一つは、前記成形空間を構成するキャビティ形成面の平坦面の外周部が、複数の直線部と、それらを繋ぐ角部とを有しており、前記角部の近傍に位置する冷却回路の温度を他の位置の冷却回路の温度よりも低くするように構成されていることである。

本発明の射出成形金型装置の他の側面の一つは、前記角部が曲率半径を有することである。

本発明の射出成形金型装置の他の側面の一つは、前記射出成形金型が第１金型と第２金型を含み、前記第１金型と前記第２金型とが接触する突き合わせ面に近い位置の前記冷却回路の温度を他の位置の冷却回路の温度よりも低くするように構成されていることである。

本発明の射出成形金型装置の他の側面の一つは、前記成形空間に樹脂を射出するゲート部の、前記成形空間に面する開口端面に相対する位置の冷却回路の冷却機能が、他の位置の冷却回路の冷却機能よりも高くなるように構成されていることである。

本発明によれば、射出成形金型の成形空間内へ射出する溶融樹脂の温度が高く、かつ、成形空間を構成するキャビティ形成面の温度が高い成形条件の下で射出成形同時箔転写を実施した場合においても、所望の層間で転写層を基体層から剥離することができ、成形品の表面（転写面）に、転写層に印刷された色や柄等の意匠を劣化させることなく転写することができる。さらに、そのような成形条件であっても、成形品の表面に転写された転写層と成形品との密着強度を、充分な密着強度にすることができる。また、本発明によれば、高強度等の特性を持つ付加価値の高いエンジニアリング・プラスチックを使用した射出成形同時箔転写を実現することができる。

本発明の実施の形態１における射出成形金型装置の一構成例の主要部を示す側断面図 本発明の実施の形態１における射出成形金型装置の型開き完了状態を示す側断面図 本発明の実施の形態１における射出成形方法（射出成形同時箔転写方法）の一例を示すフローチャート 本発明の実施の形態２における凹形状のキャビティ形成面の一構成例の概略を示す平面図 本発明の実施の形態３における射出成形金型装置の一構成例の主要部を示す側断面図 従来の蒸気媒体方式の合成樹脂成形用金型を示す図 従来の電気ヒーター方式の合成樹脂成形用金型を示す図 一般的な多層フィルムの層構成の一例を示す図 従来の射出成形金型装置の型開き完了状態を示す側断面図 従来の成形品の側断面図

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。但し、同じ構成要素には同じ符号を付与することによって重複する説明を省略する。また、図面は、理解し易くするために、それぞれの構成要素を模式的に図示している。また図示された各構成要素の形状、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。なお、以下の実施の形態で示す各構成要素の材質や形状、寸法等は一例であって特に限定されるものではなく、本発明の効果から実質的に逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。

（実施の形態１）
図１は本発明の実施の形態１における射出成形金型装置の一構成例の主要部を示す側断面図である。この射出成形金型装置は、射出成形同時箔転写法を実施できるように構成されている。具体的には、この射出成形金型装置は、射出成形金型の成形空間（キャビティ）内に溶融樹脂（エンジニアリング・プラスチック）を射出して射出成形することによって成形品を得ると同時に、該キャビティ内に配置された多層フィルムの転写層を該成形品の表面（転写面）上に転写するように構成されている。以下、この射出成形金型装置について、詳細に説明する。

図１に示すように、この射出成形金型装置は、第１金型の一例である可動側金型１１と第２金型の一例である固定側金型１２からなる射出成形金型を備える。射出成形金型の材質には、一般的には鋼材（スチール）が使用される。

可動側金型１１には、第１キャビティ形成面の一例である凹形状のキャビティ形成面１１ａが形成されている。この実施の形態１では、凹形状のキャビティ形成面１１ａは、平坦な底面と、その底面を取り囲み、その底面と共に凹部を形成する環状の側面と、からなり、側面は、底面に対して垂直に設けられている。底面と側面とを繋ぐ部分（底面の外周部）は、曲率半径を有する曲がり部（曲がり面）となっている。

固定側金型１２には、第２キャビティ形成面の一例である凸形状のキャビティ形成面１２ａが、可動側金型１１の凹形状のキャビティ形成面１１ａに対応して形成されている。凸形状のキャビティ形成面１２ａは、図示しない金型駆動手段によって可動側金型１１と固定側金型１２が型閉めされたときに、凹形状のキャビティ形成面１１ａと共にキャビティを形成する。この実施の形態１では、凸形状のキャビティ形成面１２ａは、平坦な上面と、その上面を取り囲み、その上面と共に凸部を形成する環状の側面と、からなり、側面は、上面に対して垂直に設けられている。上面と側面とを繋ぐ部分（上面の外周部）は、曲率半径を有する曲がり部（曲がり面）となっている。

また、固定側金型１２には、ゲート部１３が形成されている。このゲート部１３からキャビティ内に溶融樹脂が射出充填される。この実施の形態１では、ゲート部１３は、凸形状のキャビティ形成面１２ａの上面の中心に位置する開口端（端面）を持つ。

また、この実施の形態１の射出成形金型は、環状の箔押さえプレート１４を備える。環状の箔押さえプレート１４は、可動側金型１１と固定側金型１２との間に、図示しない箔送り手段によって多層フィルム１５が送り込まれると、可動側金型１１側へ移動して、可動側金型１１の凹形状のキャビティ形成面１１ａの周囲において、可動側金型１１と共に多層フィルム１５を挟み込んで、多層フィルム１５を拘束する。箔押さえプレート１４によって多層フィルム１５が拘束されると、この実施の形態１の射出成形金型装置は、可動側金型１１の凹形状のキャビティ形成面１１ａに開口する真空吸引穴（図示せず）から多層フィルム１５を吸引して、凹形状のキャビティ形成面１１ａに沿うように多層フィルム１５を引き伸ばす。但し、真空吸引だけでは、凹形状のキャビティ形成面１１ａの底面の外周部（曲がり部）と多層フィルム１５との間に隙間が生じる。

また、この実施の形態１の射出成形金型には、可動側金型１１に加熱回路１６と冷却回路１７が設けられている。加熱回路１６は凹形状のキャビティ形成面１１ａの近傍に配置されており、冷却回路１７は、加熱回路１６よりも凹形状のキャビティ形成面１１ａに近い位置に配置されている。

加熱回路１６は、凹形状のキャビティ形成面１１ａ（金型表面）の温度が、キャビティ内へ射出充填される溶融樹脂のガラス転移温度以上（ガラス転移温度に対しプラス１０°Ｃ程度）の温度となるように、凹形状のキャビティ形成面１１ａ（金型表面）を加熱する。このようにすれば、キャビティ内へ射出された溶融樹脂の流動性能の劣化を回避することができる。また、加熱回路１６には、凹形状のキャビティ形成面１１ａの温度を、エンジニアリング・プラスチックのガラス転位温度以上の温度にできるように、電気ヒーター等を使用する。例えば、凹形状のキャビティ形成面１１ａから電気ヒータの中心軸が５ｍｍ程度離れ、隣接する電気ヒーターの中心軸の間隔が２０ｍｍ程度となるように、直径が６ｍｍ程度の電気ヒーターを配置すればよい。

冷却回路１７は、キャビティ内への溶融樹脂の充填が完了した後に、多層フィルム１５に含まれる剥離層の剥離機能が十分に発揮できる温度にまで金型表面の温度を低下させる。このようにすれば、成形品の表面に、多層フィルム１５に含まれる転写層のみを安定して付与することができる。例えば、冷却回路１７に冷却水を通水する場合、電気ヒータ（加熱回路１６）の中心軸から冷却回路（通水孔）１７の中心軸までの距離が５ｍｍ程度となる位置に、直径が１０ｍｍ程度の冷却回路（通水孔）１７を配置して、２０°Ｃ程度の冷却水を冷却回路（通水孔）１７に通水すればよい。なお、凹形状のキャビティ形成面１１ａから電気ヒータ（加熱回路１６）の中心軸までの距離が５ｍｍ程度の場合、冷却回路１７は、加熱回路１６から凹形状のキャビティ形成面１１ａへ向かって斜めの方向に配置する。

さらに、この実施の形態１の射出成形金型装置は、多層フィルム１５に含まれる剥離層の剥離機能が十分に発揮できる温度にまで金型表面の温度を低下させる際に、可動側金型１１と固定側金型１２の突き合わせ面１８に近い位置の冷却回路１７ａの温度を、他の位置の冷却回路１７の温度よりも１０°Ｃ程度低くする。これは、例えば、突き合わせ面１８に近い位置から凹形状のキャビティ形成面１１ａの中心に向けて渦巻き状に伸びる冷却回路１７を可動側金型１１に設けて、突き合わせ面１８に近い位置から冷却水を注入することによって実現してもよい。または、突き合わせ面１８に近い位置の冷却回路１７ａを別回路で設けることによって実現してもよい。

図２は本発明の実施の形態１における射出成形金型装置の型開き完了状態の側断面図およびその一部拡大側断面図である。図２において、図１および図８に示す構成要素と同じ構成要素には、図１および図８に示す構成要素に付与した符号と同じ符号を付与する。これにより、重複する説明を省略する。なお、図２（ａ）は、図２（ｂ）の部分Ａの拡大図であり、図２（ｃ）は、図２（ｂ）の部分Ｃの拡大図である。

この実施の形態１では、多層フィルム１５に、既に説明した図８に示す多層フィルムを使用する。すなわち、多層フィルム１５は、図８に示すように、基体フィルム８１、剥離層８２、ハードコート層８３、アンカー層８４、着色層８５、隠蔽層８６、接着層８７がこの順に積層されて構成されている。

この実施の形態１における射出成形金型装置では、図２に示すように、可動側金型１１と固定側金型１２の型開きが図示しない金型駆動手段によって実施されるときに、可動側金型１１の凹形状のキャビティ形成面１１ａの全面において、基体層１５ａが、剥離層８２とハードコート層８３との境界で転写層１５ｂから剥離することにより、固定側金型１２の凸形状のキャビティ形成面１２ａに付着している成形品１９から基体層１５ａが剥がれて、転写層１５ｂが成形品１９の表面（転写面）上に転写される。したがって、可動側金型１１の凹形状のキャビティ形成面１１ａに、転写層１５ｂから剥がされた基体層１５ａが残る。

ところで、通常の射出成形同時箔転写法では、型開きと同時に、可動側金型の凹形状のキャビティ形成面の全面において略同時に、剥離層とハードコート層の境界で転写層が基体層から剥離する。しかし、射出成形金型のキャビティ内へ射出する溶融樹脂の温度が高く、かつ、凹形状のキャビティ形成面の温度が高い成形条件の下で射出成形同時箔転写を実施した場合、剥離層の剥離接着強さが強くなるため、ハードコート層と剥離層との間以外の他の層間や、転写層を構成する複数の層のうちの何れかの層内で、剥離現象が起こる。例えば、溶融樹脂がエンジニアリング・プラスチックの場合、キャビティ内へ射出する溶融樹脂の温度は２８０°Ｃ〜３４０°Ｃであり、キャビティ内に注入された溶融樹脂の流動性が阻害されないように、凹形状のキャビティ形成面の温度は８０°Ｃ〜１４０°Ｃに設定されるため、剥離層の剥離接着強さが強くなる。

この実施の形態１では、可動側金型１１の凹形状のキャビティ形成面１１ａの最近傍に冷却回路１７を配置して、キャビティ内への溶融樹脂の充填が完了した後、型開き前までに、キャビティ内に配置されている多層フィルム１５の温度を、剥離層８２が所定の剥離機能を発揮できる温度以下にまで下げることができるので、多層フィルム１５の冷却に係る時間の短縮化を図ることができるとともに、意図しない層間または層内で剥離が発生することなく、剥離層８２とハードコート層８３の境界で、基体層１５ａから転写層１５ｂを剥がすことができる。したがって、安定した剥離を実現することができる。

さらに、可動側金型１１と固定側金型１２とが接触する可動側金型１１の突き合わせ面１８に近い位置の冷却回路１７ａの温度を、他の位置の冷却回路１７の温度よりも低くすることで、多層フィルム１５のうちのキャビティ内に配置されている部分において、突き合わせ面１８に近い部分の剥離性能が、突き合わせ面１８から遠い部分の剥離性能よりも高まるので、型開き時に、突き合わせ面１８に近い箇所から転写層１５ｂの剥離が始まり、突き合わせ面１８に近い箇所から遠い箇所へ向けて徐々に転写層１５ｂの剥離が進展する。このようにキャビティ内に配置されている多層フィルム１５の温度分布をかえることによって、従来の射出成形同時箔転写法のように転写層の剥離が凹形状のキャビティ形成面の全面において略同時に発生するのに比べて、剥離プロセスにおいて転写層１５ｂの内部層が受けるストレスが小さくなり、安定した剥離を実現することができる。

かかる構成によれば、射出成形金型のキャビティ内へ射出する溶融樹脂の温度が高く、かつ、凹形状のキャビティ形成面１１ａの温度が高い成形条件の下でも、剥離層５２とハードコート層５３と境界で、転写層１５ｂを基体層１５ａから安定して剥離することができるので、成形品の表面（転写面）上に、転写層に印刷された色や柄等の意匠を劣化させることなく転写することができる。

なお、可動側金型１１または固定側金型１２の少なくとも一方に冷却回路１７を設けても効果はあるが、可動側金型１１と固定側金型１２の両方に冷却回路１７を設けることで、さらに効果が高まる。また、以上説明した構成はスライドコア金型にも適用可能であり、スライドコア金型に適用した場合でも、この実施の形態１と同様の効果を達成できる。

続いて、以上説明した射出成形金型装置を用いた射出成形方法（射出成形同時箔転写方法）について説明する。図３は本発明の実施の形態１における射出成形方法（射出成形同時箔転写方法）の一例を示すフローチャートである。ここでは、冷却回路１７に冷却水を通水する場合を例に説明を行う。

まず、ステップＳ１において、基体フィルム８１上に転写層１５ｂを有する長尺の多層フィルム１５を１ピッチ（所望の距離）だけ型内へ送る。このとき、多層フィルム１５は、可動側金型１１と固定側金型１２との間を搬送される。また、このとき、可動側金型１１は、加熱回路１６によって加熱されていてもよい。加熱回路１６による加熱の開始タイミングは、キャビティ内へ溶融樹脂が射出されるときまでに、可動側金型１１の凹形状のキャビティ形成面１１ａの温度が溶融樹脂のガラス転移温度以上の温度（溶融樹脂がエンジニアリング・プラスチックの場合、８０°Ｃ〜１４０°Ｃ）となるように設定する。したがって、可動側金型１１の凹形状のキャビティ形成面１１ａが所定の温度まで昇温するのにかかる時間を考慮して、加熱回路１６による加熱の開始タイミングを決定する。

次に、ステップＳ２において、環状の箔押さえプレート１４が可動側金型１１側へ移動して、可動側金型１１と共に多層フィルム１５を挟み込んで、多層フィルム１５を拘束する。

次に、ステップＳ３において、多層フィルム１５を可動側金型１１の凹形状のキャビティ形成面１１ａへ真空吸引する。

次に、ステップＳ４において、可動側金型１１と固定側金型１２を型閉めして、可動側金型１１の凹形状のキャビティ形成面１１ａと、固定側金型１２の凸形状のキャビティ形成面１２ａによって、成形品形状のキャビティ（成形空間）を形成した後、そのキャビティ内に溶融樹脂を射出して、溶融樹脂をキャビティ内に充填する。このとき、溶融樹脂の射出圧力により、多層フィルム１５は引き伸ばされて、可動側金型１１の凹形状のキャビティ形成面１１ａに隙間なく沿った状態となる。

溶融樹脂の射出開始から溶融樹脂の充填完了までの間は、可動側金型１１の凹形状のキャビティ形成面１１ａの温度を、溶融樹脂のガラス転移温度以上（ガラス転移温度に対しプラス１０°Ｃ程度）の温度で保持しておく必要がある。但し、加熱回路１６が加熱動作を停止しても、可動側金型１１の凹形状のキャビティ形成面１１ａの温度は急降下しないので、加熱回路１６の加熱動作は、溶融樹脂の射出完了前に停止させる。

溶融樹脂の充填完了後、ステップＳ５において、可動側金型１１の凹形状のキャビティ形成面１１ａの近傍に配置された冷却回路１７により、凹形状のキャビティ形成面１１ａ、多層フィルム１５、およびキャビティ内の樹脂の温度を、キャビティ内の樹脂の固化温度以下にまで冷却する。これにより、キャビティ内の樹脂が固化して成形品１９となる。この冷却工程は、冷却回路１７内に冷却水を通水することにより実施される。したがって、溶融樹脂の充填が完了してから冷却回路１７内に冷却水を通水させてもよいが、冷却水の通水開始は、加熱回路１６の加熱動作の停止と連動させるのが実際的である。

次に、ステップＳ６において、可動側金型１１と固定側金型１２を型開きして、固定側金型１２の凸形状のキャビティ形成面１２ａに付着した成形品１９から多層フィルム１５の基体層１５ａを剥離させ、多層フィルム１５の転写層１５ｂがその表面に転写された成形品（射出成形品）を取り出す。冷却水は、凸形状のキャビティ形成面１２ａから成形品を離型するまで通水する。但し、冷却水の通水は、金型温度が冷却設定温度に到達するまでとするか、加熱回路１６の加熱動作が開始される手前までとするのが実際的である。加熱回路１６の加熱動作を開始する直前、または、冷却回路１７内に冷却水を通水する直前に、冷却水をエアーで排出するためのエアーパージを行ってもよい。

なお、固定側金型１２に冷却回路を設ける場合も、可動側金型１１に冷却回路１７を設ける場合と同様に、固定側金型１２の凸形状のキャビティ形成面１２ａの近傍に冷却回路を配置するとともに、可動側金型１１と固定側金型１２とが接触する固定側金型１２の突き合わせ面に近い位置の冷却回路の温度を、他の位置の冷却回路よりも低くするのが好適である。

（実施の形態２）
以下、本発明の実施の形態２について、図４を参照して、前述した実施の形態１と異なる点について説明する。図４は本発明の実施の形態２における可動側金型１１の凹形状のキャビティ形成面１１ａの一構成例の概略を示す平面図である。なお、図４に示していない部分は、前述した実施の形態１と同様であるので、説明を省略する。

この実施の形態２では、図４に示すように、可動側金型１１の凹形状のキャビティ形成面１１ａの底面が矩形状で、その底面の４つの角部１１ｂが、曲率半径を持つ曲がり部（曲がり面）となっている。したがって、底面に繋がる環状の側面も、平面視したときに、４つの直線部と、それらを繋ぐ角部を有し、その角部が曲がり部（曲がり面）となっている。

また、前述した実施の形態１では、可動側金型１１と固定側金型１２の突き合わせ面１８に近い位置の冷却回路１７ａの温度を、他の位置の冷却回路１７の温度よりも低くしたが、この実施の形態２では、図４に示す凹形状のキャビティ形成面１１ａの底面の４つの角部１１ｂの近傍に位置する冷却回路１７の温度を、他の位置の冷却回路１７の温度よりも１０°程度低くする。つまり、凹形状のキャビティ形成面１１ａの底面の４つの角部１１ｂの近傍に位置する冷却回路１７の温度が最も低くなるようにする。これは、その４つの角部１１ｂの近傍に位置する冷却回路から冷却水の注入ができるように冷却回路を構成して実現してもよいし、その４つの角部１１ｂの近傍に位置する冷却回路を別回路で設けることによって実現してもよい。

なお、凹形状のキャビティ形成面１１ａの４つの角部１１ｂの近傍に位置する冷却回路１７の次に、突き合わせ面１８に近い位置の冷却回路１７ａの温度を、他の位置の冷却回路１７の温度よりも低くする場合には、その４つの角部１１ｂの近傍に位置する冷却回路に注入された冷却水が、その次に突き合わせ面１８に近い位置の冷却回路を通過するように冷却回路を構成してもよいし、その４つの角部１１ｂの近傍に位置する冷却回路を別回路で設け、その４つの角部１１ｂの近傍に位置する冷却回路以外の冷却回路を、突き合わせ面１８に近い位置の冷却回路１７ａから冷却水の注入ができるように構成してもよいし、その４つの角部１１ｂの近傍に位置する冷却回路と突き合わせ面１８に近い位置の冷却回路をそれぞれ別回路で設けてもよい。

このように、凹形状のキャビティ形成面１１ａの底面の４つの角部１１ｂの近傍に位置する冷却回路１７の温度を、他の位置の冷却回路１７の温度よりも低くすることにより、型開き時に、その４ヵ所の角部１１ｂに対応する箇所から転写層１５ｂの剥離が始まり、その４ヵ所の角部１１ｂに対応する箇所から凹形状のキャビティ形成面１１ａの底面の中央部に対応する箇所に向かって順次、転写層１５ｂの剥離が進行する。

多層フィルム１５は、射出成形時に、凹形状のキャビティ形成面１１ａの底面の４ヵ所の角部１１ｂに対応する箇所で特に伸ばされて局所的に薄くなっている。このため、多層フィルム１５は、凹形状のキャビティ形成面１１ａの底面の４ヵ所の角部１１ｂに対応する箇所で破れやすい。また、多層フィルム１５が薄くなる角部１１ｂでは、転写層１５ｂを構成する各層の間の密着力が劣化している可能性がある。このため角部１１ｂでは、転写層１５ｂを構成する複数の層のうちの何れかの層間において剥離が生じる可能性が高まる。さらに、凹形状のキャビティ形成面１１ａの底面の角部１１ｂは３次元的な曲率を持つため、その角部１１ｂから多層フィルム１５の基体層１５ａを剥がす際に、多層フィルム１５にしわが発生するなどして、多層フィルム１５に抵抗がかかる。したがって、角部１１ｂでは、基体層１５ａと転写層１５ｂとの界面での剥離抵抗が大きくなり、その結果、転写層１５ｂを構成する複数の層のうちの何れかの層間において剥離が生じる可能性が高まる。これに対し、この実施の形態２の剥離プロセスによれば、凹形状のキャビティ形成面１１ａの底面の４ヵ所の角部１１ｂに対応する箇所から、凹形状のキャビティ形成面１１ａの底面の中央部に対応する箇所に向かって、転写層１５ｂが基体層１５ａから順次剥がれるので、従来の射出成形同時箔転写法のように転写層の剥離がキャビティ形成面の全面において略同時に発生するのに比べて、凹形状のキャビティ形成面１１ａの底面の４ヵ所の角部１１ｂに対応する箇所で転写層１５ｂが基体層１５ａから剥離する際に、その４ヵ所の角部１１ｂに対応する箇所で転写層１５ｂの内部層が受けるストレスが小さくなり、安定した剥離を実現することができる。

この実施の形態２によれば、射出成形金型のキャビティ内へ射出する溶融樹脂の温度が高く（エンジニアリング・プラスチックの場合は２８０°Ｃ〜３４０°Ｃ）、かつ、凹形状のキャビティ形成面１１ａの温度が高い（エンジニアリング・プラスチックの場合は８０°Ｃ〜１４０°Ｃ）成形条件の下でも、剥離層５２とハードコート層５３と境界で、基体層１５ａから転写層１５ｂをより安定して剥離することができるので、成形品の表面（転写面）上に転写される色や柄等の意匠の劣化をより防ぐことができる。

なお、固定側金型１２に冷却回路を設ける場合も、可動側金型１１に冷却回路１７を設ける場合と同様に、多層フィルム１５のうちの射出成形時に最も伸ばされる箇所の近傍に位置する冷却回路の温度を他の位置の冷却回路よりも低くするのが好適である。例えば、固定側金型１２の凸形状のキャビティ形成面１２ａの形状が、図４に示す可動側金型１１の凹形状のキャビティ形成面１１ａの形状の相似形である場合には、固定側金型１２の凸形状のキャビティ形成面１２ａの上面の４ヵ所の角部の近傍に位置する冷却回路の温度を他の位置の冷却回路の温度よりも低くするのが好適である。

（実施の形態３）
以下、本発明の実施の形態３について、図５を参照して、前述した実施の形態１と異なる点について説明する。図５は本発明の実施の形態３における射出成形金型装置の一構成例の主要部を示す側断面図である。図５において、図１に示す構成要素と同じ構成要素には、図１に示す構成要素に付与した符号と同じ符号を付与する。これにより、重複する説明を省略する。

この実施の形態３に係る射出成形金型装置では、図５に示すように、実施の形態１において説明した冷却回路１７とは別回路の冷却回路２０が、可動側金型１１に設けられており、その冷却回路２０は、固定側金型１２のゲート部１３の開口端面に相対する位置に配置されている。例えば、冷却回路２０に冷却水を通水する場合、冷却回路（通水孔）２０の直径は１０ｍｍ程度にしてもよい。

可動側金型１１の凹形状のキャビティ形成面１１ａのうちゲート部１３の開口端面に相対する箇所には、射出成形時に溶融樹脂が勢いよく流れ込んでくる。このため、凹形状のキャビティ形成面１１ａのうちゲート部１３の開口端面に相対する領域は最も温度の高い領域となる。

そこで、この実施の形態３では、その最も温度の高い領域の近傍に、実施の形態１において説明した冷却回路とは別回路で冷却回路２０を設けて、例えば、その冷却回路２０に流す冷却水の温度を、実施の形態１で説明した冷却回路に流す冷却水の温度よりも低くすることによって、実施の形態１で説明した冷却回路の冷却機能よりも冷却回路２０の冷却機能を高めて、可動側金型１１と固定側金型１２の突き合わせ面１８に近い位置の冷却回路の温度が、冷却回路２０の温度よりも１０°Ｃ程度低くなるようにする。このようにすれば、型開き時に、多層フィルム１５の耐剥離性（剥離接着強さ）を十分に弱めることができ、基体層１５ａから転写層１５ｂを安定して剥がすことができる。

この実施の形態３によれば、射出成形金型のキャビティ内へ射出する溶融樹脂の温度が高く（エンジニアリング・プラスチックの場合は２８０°Ｃ〜３４０°Ｃ）、かつ、凹形状のキャビティ形成面１１ａの温度が高い（エンジニアリング・プラスチックの場合は８０°Ｃ〜１４０°Ｃ）成形条件の下でも、剥離層５２とハードコート層５３と境界で、基体層１５ａから転写層１５ｂをより安定して剥離することができるので、成形品の表面（転写面）上に転写される色や柄等の意匠の劣化をより防ぐことができる。

なお、この実施の形態３で説明した構成および方法は、前述した実施の形態２に係る射出成形金型装置および射出成形方法に適用することができる。実施の形態２と実施の形態３を組み合わせる場合には、実施の形態２において説明した冷却回路とは別回路で冷却回路２０を設けて、例えば、その冷却回路２０に流す冷却水の温度を、実施の形態２で説明した冷却回路に流す冷却水の温度よりも低くすることによって、実施の形態２で説明した冷却回路の冷却機能よりも冷却回路２０の冷却機能を高めて、凹形状のキャビティ形成面１１ａの底面の４つの角部１１ｂの近傍に位置する冷却回路１７の温度が、冷却回路２０の温度よりも１０°Ｃ程度低くなるようにする。

本発明にかかる射出成形方法および射出成形金型装置は、所望の境界面で転写層を基体層から剥がすことができ、成形品の表面に、転写層に印刷された色や柄等を劣化させることなく転写することができ、様々な外装成形品の射出成形に有用である。

１１、９１ 可動側金型
１１ａ、９１ａ 可動側金型のキャビティ形成面
１１ｂ 可動側金型のキャビティ形成面の底面の角部
１２、９４ 固定側金型
１２ａ、９４ａ 固定側金型のキャビティ形成面
１３ ゲート部
１４、９２ 箔押さえプレート
１５、９３ 多層フィルム
１５ａ、９３ａ 基体層
１５ｂ、９３ｂ 転写層
１６ 加熱回路
１７ 冷却回路
１７ａ 突き合わせ面に近い位置の冷却回路
１８ 突き合わせ面
１９、９５ 成形品
２０ 冷却回路
６１ 金型
６２、７３ 冷却回路
６３、７４ 樹脂成形品
６４、７５ 金型表面
６５ 加熱・冷却併回路
７１ 入れ子表部材
７２ 入れ子裏部材
７６ 細管電気ヒーター
７７ 溝
７８ リブ
８１ 基体フィルム
８２ 剥離層
８３ ハードコート層
８４ アンカー層
８５ 着色層
８６ 隠蔽層
８７ 接着層

Claims (10)

1. 基体フィルム上に転写層を有する多層フィルムを射出成形金型の成形空間内に配置し、その多層フィルムが配置された前記成形空間内に樹脂を充填した後、前記射出成形金型を型開きすることにより、前記基体フィルムから剥離した前記転写層が転写された成形品を得る射出成形方法であって、
   前記射出成形金型内へ前記多層フィルムを送る工程と、
   前記射出成形金型を型閉めして前記成形空間を形成する工程と、
   前記成形空間内に樹脂を射出充填する工程と、
   前記成形空間の近傍に設けられた冷却回路により前記多層フィルムを冷却する工程と、
   前記射出成形金型を型開きして、前記基体フィルムから剥離した前記転写層が転写された成形品を得る工程と、
   を具備することを特徴とする射出成形方法。
2. 前記成形空間を構成するキャビティ形成面の平坦面の外周部は、複数の直線部と、それらを繋ぐ角部とを有しており、前記冷却回路により前記多層フィルムを冷却する工程において、前記角部の近傍に位置する冷却回路の温度を、他の位置の冷却回路の温度よりも低くすることを特徴とする請求項１記載の射出成形方法。
3. 前記角部が曲率半径を有することを特徴とする請求項２記載の射出成形方法。
4. 前記冷却回路により前記多層フィルムを冷却する工程において、前記射出成形金型に含まれる第１金型と第２金型とが接触する突き合わせ面に近い位置の冷却回路の温度を、他の位置の冷却回路の温度よりも低くすることを特徴とする請求項１記載の射出成形方法。
5. 前記冷却回路により前記多層フィルムを冷却する工程において、前記成形空間に樹脂を射出するゲート部の、前記成形空間に面する開口端面に相対する位置の冷却回路の冷却機能を、他の位置の冷却回路の冷却機能よりも高めることを特徴とする請求項１記載の射出成形方法。
6. 成形空間が形成される射出成形金型を有し、基体フィルム上に転写層を有する多層フィルムを前記成形空間内に配置し、その多層フィルムが配置された前記成形空間内に樹脂を充填した後、前記射出成形金型を型開きすることにより、前記基体フィルムから剥離した前記転写層が転写された成形品を得られるように構成された射出成形金型装置であって、
   前記成形空間の近傍に位置する加熱回路と、前記加熱回路よりも前記成形空間に近い位置の冷却回路と、をさらに備え、前記成形空間内に樹脂が射出充填された後、前記射出成形金型を型開きする前に、前記冷却回路により前記多層フィルムを冷却するように構成されている
   ことを特徴とする射出成形金型装置。
7. 前記成形空間を構成するキャビティ形成面の平坦面の外周部は、複数の直線部と、それらを繋ぐ角部とを有しており、前記角部の近傍に位置する冷却回路の温度を他の位置の冷却回路の温度よりも低くするように構成されていることを特徴とする請求項６記載の射出成形金型装置。
8. 前記角部が曲率半径を有することを特徴とする請求項７記載の射出成形金型装置。
9. 前記射出成形金型は第１金型と第２金型を含み、前記第１金型と前記第２金型とが接触する突き合わせ面に近い位置の前記冷却回路の温度を他の位置の冷却回路の温度よりも低くするように構成されていることを特徴とする請求項６記載の射出成形金型装置。
10. 前記成形空間に樹脂を射出するゲート部の、前記成形空間に面する開口端面に相対する位置の冷却回路の冷却機能が、他の位置の冷却回路の冷却機能よりも高くなるように構成されていることを特徴とする請求項６記載の射出成形金型装置。

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