JP2017056624A - 成形品の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】3次元形状（曲面などの凹凸）を有する成形品をフィルムインサート成形にて製造する際、加飾目的およびタッチパネル機能を付与する目的のフィルムを併用した好適な成形プロセスを提供する。【解決手段】加飾層を有するインサート成形用加飾フィルムに加えて、タッチセンサーを構成する電極配線層を形成してなるセンサーフィルムを併用して、少なくとも一方の射出成形用金型面に沿わせて配置した上でフィルムインサート成形を行なう。【選択図】図１

Description

本発明は、日用品や生活用品などの機器本体，食品や各種物品の容器，電子機器や事務用品などの筐体類に用いられるフィルムインサート成形品の製造方法及びフィルムインサート成形品に関するものである。

フィルムインサート成形は、射出成形型に印刷された加飾フィルムをインサートし加飾された射出成形品を得る表面加飾方法であり、転写箔を使用するインモールド成形より深絞りの製品の加飾に対応可能，印刷合せの位置精度が高い，多品種少量生産に対応可能，環境負荷の低減などの利点を有するとされている。

手順の概要は、基材となるベースフィルム上に、例えば、印刷層，接着層を形成したインサート成形用加飾フィルムを、一対の射出成形用金型間に供給し、これら射出成形用金型によって形成されるキャビティに加熱加圧した成形樹脂を充填後、一対の射出成形用金型を開放して、インサート成形用加飾フィルムを樹脂成形品の表面に形成する成形方法である。（特許文献１参照）

特公平４−１１０９４号公報

フィルムインサート成形は、成形品の加飾目的で汎用されている。
電子機器の筐体向けでは、新た（固有）な目的として、加飾対象である電子機器の操作パネルの表示に応じた動作を機器に実行させるため、機器の駆動回路への電気信号を伝達する機能を付加する必要がある。
具体的には、操作パネルのボタン表示部に触れたことを検出するタッチパネル（タッチセンサー，タッチパッド：以下、それらは同義語として用いる）の機能を、成形品に併せ持たせる要求である。

タッチパネル（タッチセンサー）には、抵抗膜方式，表面弾性波方式，赤外線方式，電磁誘導方式，静電容量方式（表面型，投影型）など各種あるが、現状、携帯用情報機器向けでの殆ど（約９０％）を抵抗膜方式，投影型静電容量方式で占めており、スマートフォン，モバイル端末の普及により、後者がウェイトを伸ばしている動向にある。
また、フィルム状のセンサ形態への適用の上では、抵抗膜方式，投影型静電容量方式に優位性がある。

本発明は、3次元形状（曲面などの凹凸）を有する成形品をフィルムインサート成形にて製造する際、加飾目的およびタッチパネル機能を付与する目的のフィルムを併用した好適な成形プロセスを提供することを目的とする。

上記課題を解決するため、本発明に係るフィルムインサート成形品の製造方法は、
ベースフィルムと、前記ベースフィルムの一方の面に設けられた、少なくとも一層以上からなる加飾層とを備えるインサート成形用加飾フィルムを一対の射出成形用金型間に供給し、前記一対の射出成形用金型によって形成されたキャビティ内に前記インサート成形用加飾フィルムのベースフィルムとは反対側より、加熱加圧した溶融樹脂を充填後、前記一対の射出成形用金型を開放し、前記インサート成形用加飾フィルムの加飾層を樹脂成形品の表面に形成するフィルムインサート成形品の製造方法において、
前記インサート成形用加飾フィルムを一対の射出成形用金型間に供給する際に、タッチセンサーを構成する電極配線層を形成してなるセンサーフィルムを、前記インサート成形用加飾フィルムの加飾層側に配置した状態で、前記インサート成形用加飾フィルムと積層一体化して、一方の射出成形用金型面に沿わせて配置することを特徴とする。

本発明に係るフィルムインサート成形品の他の製造方法は、
一対の射出成形用金型の一方のモールドにインサート成形用加飾フィルム，他方のモールドにタッチセンサーを構成する電極配線層を形成してなるセンサーフィルムを配置した上で、前記一対の射出成形用金型によって形成されたキャビティ内に、加熱加圧した溶融樹脂を充填後、前記一対の射出成形用金型を開放し、前記加飾フィルムの加飾層および前記センサーフィルムを樹脂成形品の表面に形成することを特徴とする。

上記２タイプの製造方法においては、フィルムインサート成形品の形状（凹凸，曲率）に依存してインサート成形用加飾フィルムおよびセンサーフィルムに伸縮を生じせしめる応力を分散・緩和させるように、前記センサーフィルムの予め設計された箇所に切込みを入れておくことが好ましい。

本発明に係るフィルムインサート成形品の製造方法（およびフィルムインサート成形品）によれば、加飾フィルムによる装飾，操作部の機能表示に加えて、表示に対応した操作信号を機器本体の駆動部に伝えるためのタッチパネル（タッチパッド）の機能が付与された、電子機器の筐体の提供が可能となる。
フィルムインサート成形品の形状が曲率（凹凸）を有する場合、センサーフィルムが平坦には形成されず、形状に応じた伸縮を受けてしわ，たるみを伴い、配線パターンの変形や破損を伴う惧れがある。

センサーフィルムの所定箇所に予め切込みを入れておくことにより、成形品の形状に応じた応力の分散，緩和が実現し、センサーフィルム全面に渡って均一な応力での転写形成が可能となり、配線パターンには変形や破損を招くことが回避される。

本発明の一実施形態に係るフィルムインサート成形品の製造工程（モールドへのフィルム配置）を示す説明図。 本発明の一実施形態に係るフィルムインサート成形品の製造工程（射出成形）を示す説明図。 本発明の一実施形態に係るフィルムインサート成形品を示す説明図。 本発明の他実施形態に係るフィルムインサート成形品の製造工程（モールドへのフィルム配置）を示す説明図。 本発明の他実施形態に係るフィルムインサート成形品の製造工程（射出成形）を示す説明図。 本発明の他実施形態に係るフィルムインサート成形品を示す説明図。 インサート成形用加飾フィルムとセンサーフィルムを積層してなる複合フィルムの断面模式図。

以下に、本発明の実施の形態に係るフィルムインサート成形品の製造方法及びフィルムインサート成形品について図面を参照して説明する。図３は、本発明に係るフィルムインサート成形品の第１実施形態の断面模式図である。
図３に示すフィルムインサート成形品１は、樹脂成形品６の表面（図１における上面）に、インサート成形用加飾フィルム５とセンサーフィルム１５を積層してなる複合フィルム２０を形成してなる。

図７に示されるインサート成形用加飾フィルム５は、ベースフィルム２と、ベースフィルム２の一方の面（図１における下方の面）に設けられた、少なくとも一層以上からなる加飾層３と、加飾層３の、ベースフィルム２側の面とは反対側の面（図１における下方の面）に形成された、加飾層３をセンサーフィルム１５の表面に接着させるための接着層４とを備えている。

センサーフィルム１５は、抵抗膜方式タッチセンサ，投影型静電容量方式タッチセンサ，電磁誘導方式タッチセンサなど、電極パターンを具備する各種形態のポインティングデバイスが採用される。本実施形態では、ベースフィルムの表裏に直交座標を規定するｘ方向の電極配線層およびｙ方向の電極配線層がそれぞれ形成されてなる投影型静電容量方式タッチセンサーフィルムを例示して説明する。
複合フィルム２０のセンサーフィルム１５（反加飾フィルム５側）には、樹脂成形品６の表面に接着させるための接着層４を備えている。

＜加飾フィルム＞
ベースフィルム２は、加飾層３を支持し３次元形状を有する樹脂成形品６への加飾を可能とするものであり、またその厚みによってインサート成形用加飾フィルム５による加飾に深みを与えるものである。ベースフィルム２の材料は、ポリエステル系（ポリエチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート）や、オレフィン系、アクリル、ポリイミド系が使用できる。

加飾層３の材料としては、適切な色の顔料または染料を着色剤として含有する着色インキを用いる。加飾層３の形成方法としては、オフセット印刷法、グラビア印刷法、スクリーン印刷法などの通常の印刷法を用いることができる。
加飾層３は、金属薄膜層のみからなるもの、あるいはインキ層と金属薄膜層との組合せからなるものであってもよい。金属薄膜層の形成方法としては、真空蒸着法，スパッタリング法，イオンプレーティング法等が挙げられる。真空蒸着法は、真空中で蒸着材料を加熱蒸発させ、蒸着対象物の表面にそれを析出させる方法である。スパッタリング法は、アルゴンガス中でグロー放電を行うことでアルゴンイオンを生成し、生成したアルゴンイオンを加速してターゲットに衝突させ、ターゲットを飛散させて対象物にその飛散原料を付着させる方法である。イオンプレーティング法は、低圧のアルゴンガス中で蒸着原料を蒸発させ、その蒸着原料の原子・分子をグロー放電領域中に通過させることでイオン化、励起させ、その中性状態の粒子とともにマイナスの高電圧をかけた蒸着対象物に析出させるという方法である。

接着層４は、樹脂成形品６の表面に、ベースフィルム２及び加飾層３を接着するものである。接着層４としては、樹脂成形品６を成形するための溶融樹脂に適した感熱性あるいは感圧性の樹脂を適宜使用する。接着層４の形成方法としては、グラビア印刷法、スクリーン印刷法などの印刷法を用いることができる。なお、加飾層３が樹脂成形品６に対して充分に接着性を有しており、接着層としての効果を備えている場合には、接着層４を別に設けなくてもよい。

＜センサーフィルム＞
センサーフィルム１５の一例では、基材と、基材の観察者側（加飾フィルム側）の面に設けられた複数の第１検出パターンと、基材の表示装置側（樹脂成形物側）の面に設けられた複数の第２検出パターンと、を備えている。
第１・第２検出パターンは、例えば直交座標を規定するｘ方向の電極配線層およびｙ方向の電極配線層がそれぞれ形成され、投影型静電容量方式タッチセンサーフィルムを構成するタイプが例示されるが、それに限らず、種々の変形例が適用されうる。
例えば、１枚の基材の表裏に電極配線層が形成されてなる「ＧＦ２タイプ」のタッチセンサーフィルムに限らず、基材の片面に電極配線層が形成されてなる２枚のフィルムを組み合わせてなる「ＧＦＦタイプ」のタッチセンサーフィルムでも良く、あるいは電極配線層が極座標を規定するタイプでも良い。また、投影型静電容量方式タッチセンサーフィルム以外の方式（抵抗膜方式，表面弾性波方式，赤外線方式，電磁誘導方式，表面型静電容量方式）の何れも採用されうる。
本発明の用途（非ディスプレイ）では、センサーフィルム１５には透光性，透明性は不要であり、基材は誘電性を持つ材質であれば良く、第１検出パターン，第２検出パターンにも透明性は要求されず、導電性を有する導電材料から構成される。

図３に示したフィルムインサート成形品１の製造方法について、図面を参照して説明する。図７は、図１に示すフィルムインサート成形品を製造する際に用いられるインサート成形用加飾フィルム５とセンサーフィルム１５を積層してなる複合フィルム２０の断面模式図である。

図１〜図２は、本実施形態における図３に示すフィルムインサート成形品を製造する際に、インサート成形用加飾フィルムとセンサーフィルム１５を積層してなる複合フィルム２０を一対の射出成形用金型間（上モールドの壁面）に供給した後（図１）、キャビティ内に溶融樹脂を充填して射出成形する様子（図２）を示す断面模式図である。

フィルムインサート成形品１のインサート成形工程においては、図１に示すように、複合フィルム２０を、一対の射出成形用金型８，９間に供給するが、この際に、加飾フィルム５側が射出成形用金型８に面し、センサーフィルム１５側が射出成形用金型９側に面するように、複合フィルム２０を供給する。そして、当該射出成形用金型８，９を閉じる。その後、インサート成形用加飾フィルム５のベースフィルム２とは反対側より溶融樹脂をキャビティ内に充填し、冷却して樹脂成形品６を得るのと同時にその表面に複合フィルム２０を一体化させる。その後、射出成形用金型８，９を開き、フィルムインサート成形品１を取り出す。

本実施形態の製造方法によれば、フィルムインサート成形品１の表面にポインティングデバイス機能を付与する工程がインサート成形工程以外に不要となり、生産性に優れたフィルムインサート成形品１の製造方法を提供することができる。また、フィルムインサート成形品１の表面にポインティングデバイス機能を付与する工程がインサート成形工程以外に不要となるため、製造コストも低減させることができる。

図６は、本発明に係るフィルムインサート成形品の第２実施形態の断面模式図である。
第２実施形態では、成形品の一方の表面だけではなく、同図の上方には加飾フィルム５，下方にはセンサーフィルム１５が、それぞれ成形樹脂層を介して離間して形成されてなる点で第１実施形態と相違する。
図４〜図６において、図１〜図３に示す部材と同一の部材については同一の符号を付し、その説明を省略することがある。

加飾フィルム５が形成される側は、成形品である機器筐体の外面（ユーザー側）であり、センサーフィルム１５が形成される側は、機器筐体の内面（反ユーザー側）であり、ユーザーがタッチ操作するのは加飾フィルム５からとなる。
樹脂成形品６の樹脂厚が過剰だと、ユーザーの接触を検知する感度低下が問題となるが、成形品がアクリル樹脂材料の５ｍｍ厚程度（誘電率比では、ガラス１０ｍｍ相当）まではポインティングデバイス（センサー）としての感度には問題ないことが確認されている。本実施形態においては、樹脂厚（タッチ面とセンサーの離間距離）を２ｍｍ程度に設定している。

図４〜図５は、本実施形態における図６に示すフィルムインサート成形品を製造する際に、インサート成形用加飾フィルム５（上モールドの壁面）とセンサーフィルム１５（下モールドの壁面）をそれぞれ射出成形用金型面に設置した後（図４）、キャビティ内に溶融樹脂を充填して射出成形する様子（図５）を示す断面模式図である。

フィルムインサート成形品１のインサート成形工程においては、図５に示すように、インサート成形用加飾フィルム５を射出成形用金型８側に配置し、センサーフィルム１５を射出成形用金型９側に配置する。そして、当該射出成形用金型８，９を閉じる。その後、射出成形用金型８，９間で規定されるキャビティ内に溶融樹脂を充填し、冷却して樹脂成形品６を得るのと同時に、一方の面にインサート成形用加飾フィルム５を一体化させ、他方の面にセンサーフィルム１５を一体化させる。その後、射出成形用金型８，９を開き、フィルムインサート成形品１を取り出す。これにより、成形品の上方に加飾フィルム５，下方にセンサーフィルム１５が、樹脂層を介して形成されることになる。

＜センサーフィルムの切り込み形成＞
実施形態１，２に共通して適用可能で、本発明における他の主要部である「センサーフィルムへの切り込み形成」について説明する。
最終的な成形品の外装となる加飾フィルム５では、筐体の美観を損ねることにつながるため、積極的には採用されないが、筐体の内面（反ユーザー側）に形成され、美観低下の問題が少なく機能確保が優先されるセンサーフィルムのインサート成形では、以下の改善が有効である。

成形目的である機器の筐体の表面は必ずしも平坦ではない。
意匠的，機能的な目的で、各種の凹凸や曲率を具備する多岐な３次元形状の成形用金型によるフィルムインサート成形に対応する必要がある。
既存のフィルムインサート成形における準備段階で、成形用金型の型面に設置する加飾フィルムに、予め型面になじませるためのプレ加工を施すことが行なわれている。
すなわち、フィルムインサート成形時と同一あるいは同様な形状の型面に沿わせやすい様に、予め平坦な加飾フィルムを加工するため、加熱による軟化〜真空・圧空・プレス成形を加え、不要箇所のトリミングなどを施しておく前処理である。

しかしながら、ポインティングデバイス（タッチセンサ）であるフィルムセンサには、同様のプレ加工を行なうことは、配線電極パターンの損傷〜断線〜機能不全を招きやすく、適用できない。
元々が平坦なフィルムセンサを、多岐な３次元形状の成形用金型の型面に沿わせやすくする上で、本発明では、フィルムセンサの所定箇所への切り込み形成を行なう。

切り込みの形成手法は、形状変化が著しい箇所で伸縮（特に、引っ張り）の応力による配線パターンへの影響が大きいため、配線パターンを避けてカットを入れ、応力の分散・緩和を図り、予め型面に沿わせて成形時の配線パターンへの負荷を軽減する。

１ フィルムインサート成形品
２ ベースフィルム
３ 加飾層
４ 接着層
５ インサート成形用加飾フィルム
６ 樹脂成形品
８，９ 射出成形用金型
１５ センサーフィルム
２０ 加飾フィルム５とセンサーフィルム１５とを積層してなる複合フィルム

Claims (5)

1. ベースフィルムと、前記ベースフィルムの一方の面に設けられた、少なくとも一層以上からなる加飾層とを備えるインサート成形用加飾フィルムを一対の射出成形用金型間に供給し、前記一対の射出成形用金型によって形成されたキャビティ内に前記インサート成形用加飾フィルムのベースフィルムとは反対側より、加熱加圧した溶融樹脂を充填後、前記一対の射出成形用金型を開放し、前記インサート成形用加飾フィルムの加飾層を樹脂成形品の表面に形成するフィルムインサート成形品の製造方法において、
   前記インサート成形用加飾フィルムを一対の射出成形用金型間に供給する際に、タッチセンサーを構成する電極配線層を形成してなるセンサーフィルムを、前記インサート成形用加飾フィルムの加飾層側に配置した状態で、前記インサート成形用加飾フィルムと積層一体化して、一方の射出成形用金型面に沿わせて配置することを特徴とするフィルムインサート成形品の製造方法。
2. 一対の射出成形用金型の一方のモールドにインサート成形用加飾フィルム，他方のモールドにタッチセンサーを構成する電極配線層を形成してなるセンサーフィルムを配置した上で、前記一対の射出成形用金型によって形成されたキャビティ内に、加熱加圧した溶融樹脂を充填後、前記一対の射出成形用金型を開放し、前記加飾フィルムの加飾層および前記センサーフィルムを樹脂成形品の表面に形成することを特徴とするフィルムインサート成形品の製造方法。
3. フィルムインサート成形品の形状（凹凸，曲率）に依存してインサート成形用加飾フィルムおよびセンサーフィルムに伸縮を生じせしめる応力を分散・緩和させるように、前記センサーフィルムの予め設計された箇所に切込みを入れることを特徴とする請求項１または２に記載のフィルムインサート成形品の製造方法。
4. 前記センサーフィルムは、１枚のベースフィルムの表裏に、直交座標を規定するｘ方向の電極配線層およびｙ方向の電極配線層がそれぞれ形成されてなる投影型静電容量方式タッチセンサーフィルムであることを特徴とする請求項１または２に記載のフィルムインサート成形品の製造方法。
5. 前記センサーフィルムは、片面に直交座標を規定するｘ方向の電極配線層が形成されたベースフィルムと、片面に直交座標を規定するｙ方向の電極配線層が形成されたベースフィルムの２枚を組合せて積層されてなる投影型静電容量方式タッチセンサーであることを特徴とする請求項１または２に記載のフィルムインサート成形品の製造方法。

Images