JP4073470B1 - フィルムインサート成形品の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】フィルムインサート成形において、フィルムの熱収縮量がばらついてもその側面でバラツキを吸収でき、シワ不良などの不具合の発生を抑制できる。
【解決手段】フィルム１２の裏面に印刷を行い印刷インク層２０を形成し、さらに前記印刷インク層２０に重ねてバインダーを印刷してバインダー層３０を形成し、外周曲げ量（α）を追加して型抜きされた前記フィルム１２をプレス型により外周曲げと３次元形状づけを行うフォーミングを行い、最後に、射出成形金型のキャビ面にフォーミングされたフィルム１２をセットし、セット後に溶融樹脂を型内に射出し、前記バインダー層３０が溶解し接着剤となり、前記インク層２０と成形樹脂層４０とを接着し、製品の外周側面にフィルムの巻き込みを追加して成り、前記外周曲げ量αが、前記フォーミング工程におけるプレヒートの際のフィルムの熱収縮量のバラツキより大きくする。
【選択図】図６

Description

本発明は、フィルムインサート成形品の製造方法に関する。

従来から、成形品の加飾技術の一つとしてフィルムインサート成形という方法が知られている。これは、絵文字・記号やデザインなどが印刷されたフィルムを一体に成形を行う方法である。

例えば、特開昭６３−３４８１４号公報に開示されているフィルムインサート成形は、熱成形可能な合成樹脂シートの表側の面にキーボードの表示部が印刷された絵付けシートをキーボードパネルの表面形状に熱成形して成形シートを作成し、次いで、金型として、絵付けシートの各キーの周縁部分においては雌型と雄型とが絵付けシートの厚み分のクリアランスを有し、その他の部分ではキーボードパネルの形状のキャビティー形状を有しているものを用い、金型内に成形シートを置き、裏側より射出成形することを特徴とする。

また、特公平４−１１０９４号公報に開示されているフィルムインサート成形は、型内に絵付フィルムを供給し、位置合わせを行って固定し、コア型と固定型でキャビティを形成し、キャビティ形成と同時にコア型の凹部と固定型の突出部とによる絵付フィルムにエンボスを形成し、次に樹脂をキャビティ内に射出し、成型品を形成するのと同時にその表面に絵付フィルムを付着することを特徴とする。
特開昭６３−３４８１４号公報 特公平４−１１０９４号公報

このように従来のフィルムインサート成形では、フィルムをフォーミングする際に加熱するのであるが、この際にフィルムが収縮する。この収縮量は製品寸法が大きくなれば大きくなり、さらにこの収縮量のばらつきも大きくなる。よって製品が大きいものであると、予想される収縮量より実際の収縮量が大きいと、製品全体を覆う事が出来ないため、成形樹脂面が表に見えてしまう、いわゆる「樹脂見え」という不具合が発生する。逆に予想される収縮量より収縮量が小さいと、フィルムが成形型キャビティ内でたるみ（余り）が発生するため成形品表面にシワが発生する。

本発明は、上記従来技術の問題点を鑑みてなされたものであり、フィルムの熱収縮量が仮にばらついてもその側面でばらつきを吸収でき、すなわち予想より大きくなっても巻き込み量が小さくなるだけで表面に影響を与える事はなく、逆に予想より小さくても巻き込み量が大きくなるだけで表面に影響を与えることなく、シワ不良などの不具合の発生を抑制できるフィルムインサート成形品の製造方法を提供することを課題とする。

そのために本発明のフィルムインサート成形品の製造方法は、フィルムの印刷を行い印刷インク層を形成し、さらに前記印刷インク層に重ねてバインダーを印刷してバインダー層を形成し、
次に、製品の外周側面にフィルムが巻き込まれるように、型抜きされるフィルムに外周曲げ量（α）を追加して、前記フィルムを切断して型抜きを行い、型抜きされたフィルムをプレヒートした後、プレス型により外周曲げと３次元形状づけを行うフォーミングを行い、
最後に、射出成型金型のキャビティ面にフォーミングされたフィルムをセットし、セット後に前記金型内に溶融樹脂を射出し、前記バインダー層が溶解して接着剤となることにより、前記インク層と成形樹脂層とを接着すると共に、製品の外周側面にフィルムを巻き込ませるようにし、
前記外周曲げ量（α）を、前記フォーミング工程におけるプレヒートの際のフィルムの熱収縮量のバラツキ（Δ）より大きくすることを特徴とする。
なお、前記外周曲げ量（α）は、０．５mm以上であることが望ましいが、前記フィルムがＰＥＴの場合は、前記フォーミングを行う際に型抜きされたフィルムを１５０℃〜１９０℃の範囲の温度でプレヒートを行うことが望ましく、この場合、前記熱収縮量が型抜きされたフィルムの長手方向寸法（Ｌ）の１％であり、かつ前記熱収縮量のバラツキが前記熱収縮量の１０％となることを目安として、型抜きされるフィルムの長手方向寸法（Ｌ）に外周曲げ量（α）を追加しておく。
また、前記３次元形状にエンボス部を含む場合は、前記成形樹脂層の前記エンボス部に対応する部分は貫通孔となるような射出成形金型とする。

本発明のフィルムインサート成型品の製造方法は、製品の外周側面にフィルムの巻き込みが追加されるように、型抜きされるフィルムに追加しておく外周曲げ量（α）が、前記フォーミング工程におけるプレヒートの際のフィルムの熱収縮量のバラツキより大きいことを特徴とする。これによりフィルムの熱収縮量がばらついても製品の外周側面でバラツキを吸収できる。すなわちばらつきが予想より大きくなっても巻き込みが小さくなるだけで表面に影響を与える事はない。逆にばらつきが予想より小さくても巻き込みが大きくなるだけで表面に影響を与えることなく、シワ不良などの不具合の発生を抑制できる。

本発明の実施例を図面を参照して詳細に説明する。
図１は本発明の実施の形態に係るフィルムインサート成形の印刷工程を説明する平面図、図２は型抜き工程を説明する平面図、図３はフォーミング工程を説明する平面図、図４は成形工程を説明する平面図、図５は図１〜図４の製造方法により製造されたフィルムインサート成形品の断面図、図６は図５の製品の外周側面の拡大断面図、図７は外周曲げがない場合のシワ発生のメカニズムを説明する図、図８は外周曲げがある場合のシワ発生を抑制するメカニズムを説明する図である。

まず、図１に示すように、プラスチックフィルム（以下、「フィルム」という）１０の裏面に印刷を行い、印刷インク層２０を形成する（図６も参照）。色数は、製品であるフィルムインサート成型品のデザインによる。プラスチックフィルム１０としては、ＰＥＴフィルムが主として使用されるが、ＰＣ（ポリカーボネート）フィルム等を使用することもある。印刷の方法は、シルクスクリーン法かあるいはオフセット法で行う。

次に、前記印刷インク層に重ねてバインダーを印刷してバインダー層３０を形成する（図６参照）。これは成形樹脂の接着剤であり、成形の際に溶融樹脂の熱により、ここが溶解し接着剤となり、印刷のインク面と成形樹脂面との接着を行う。なお、後述するフォーミング工程でプレス型によりエンボス部を形成する部分の成形樹脂層は貫通孔となるので、この部分にはバインダーは印刷されないようにすることが望ましい。

これで印刷工程が終了し、次に切断工程を行う（図２参照）。切断工程は主にトムソン型あるいはプレス型による型抜きで行われる。この工程により所望の大きさにフィルム１０が切断される。図１にあるように、印刷は大抵の場合、多数個取りで行うため、１枚のフィルムに何個分かの印刷がされているので、この工程で１個分のフィルム１１に切断する。

次にフィルム１１のフォーミングを行う（図３参照）。具体的には、まずフィルムをプレヒートする。このときの温度はＰＥＴフィルムの場合、１５０℃〜１９０℃の範囲であり、１６０℃程度が好ましい。数秒加熱したのちプレス型にフィルム１１をセットし、プレスを行う。これで外周曲げ量（α）を追加して型抜きされたフィルムの外周曲げ（片側の外周曲げ量はα／２程度）と３次元形状が形成される。なお、エンボス部分の形状付けも３次元形状に含まれる。フォーミングを行うのは、成形品の表面が大抵平面でなく、３次元形状がついているため、平面のフィルムの状態でインサート成形を行うと、型内でフィルムがダブってしまい、成形品表面にシワが発生するからである。シワ発生を未然に防止するために、フィルムのフォーミングを成形工程の前に行う。

最後にフィルムインサート成形を行う（図４参照）。射出成形金型のキャビティ面に外周曲げされたフィルム１２をセットする。この時、フィルム１２の位置は前工程の外周曲げで決まるので位置決めは不要である。セット終了後、成形をスタートさせる。溶融樹脂が型内へ流し込まれ、前記バインダー層３０が溶解し接着剤となり、前記印刷インク層２０と成形樹脂層４０とを接着し、冷却され、成形終了後に製品が完成する。

図５に示すように、製品、すなわち成形樹脂層４０の外周側面４１にフィルムの巻き込み（片面でα／２程度）が追加されるように、型抜きされるフィルムに追加しておく外周曲げ量（α）が、前記フォーミング工程におけるプレヒートの際のフィルム１２の熱収縮量のバラツキより大きくする。これによりフィルム１２の熱収縮量がばらついても外周側面４１でバラツキを吸収できる。すなわちバラツキが予想より大きくなっても巻き込み（〜α／２）が小さくなるだけで表面に影響を与えることはない。逆にばらつきが予想より小さくても巻き込み（〜α／２）が大きくなるだけで表面に影響を与えることはなく、シワ不良などの不具合の発生を抑制できる。

次に、外周曲げが必要な理由を説明する。外周曲げがない場合は、フィルムを成形型へセットして金型へ樹脂が流れるに従い、図７に示すようにフィルムは樹脂の流れる方向に伸びる。そして、樹脂が完全に充填された状態になると、色々な方向に流れた樹脂同士がぶつかり合う。したがって、この樹脂の流れにより伸ばされたフィルム同士が重なり合うとシワが発生する。そこで、外周曲げをあらかじめフィルム１２に形成しておくと、図８に示すように樹脂の流れにより伸ばされたフィルム同士の重なり合いが外周曲げ部分へ逃す事が出来るので、意匠面のシワの発生を抑える事が出来る。

本発明に係るインサート成形は印刷→型抜き→フィルムのフォーミング→成形という工程である。この中のフォーミング工程において、ＰＥＴフィルムの場合、通常１５０℃〜１９０℃の範囲の温度でプレヒートを行う。この際、経験上フィルム１２の熱収縮量が型抜きされたフィルムの長手方向寸法（Ｌ）の１％であり、また前記熱収縮量のバラツキ（Δ）が前記熱収縮量の１０％発生することを目安として、型抜きされたフィルム１１の長手方向寸法（Ｌ）に外周曲げ量（α）を追加しておく（図３の左の図）。外周曲げ量（α）は、バラツキ（Δ）より大きくする（α＞Δ）。

つまりフィルム１１は長手方向寸法がＬ＋αとなるように型抜きされる。フォーミング工程におけるプレヒートの際の熱収縮量は１％（０．０１Ｌ）であり、前記バラツキ（Δ）は前記熱収縮量（０．０１Ｌ）の１０％（Δ＝０．０１Ｌ×０．１＝０．００１Ｌ）である。型抜きされたフィルム（Ｌ）は、フォーミング工程で収縮して０．９９Ｌの完成寸法になるが、バラツキを加味すると、０．９９Ｌ−Δ〜０．９９Ｌの範囲になる。Δ＞０であるのでこれでは「樹脂見え」が発生してしまう。しかし、外周曲げ量（α）を追加しておけば、型抜きされたフィルム（Ｌ＋α）はフォーミング工程で収縮して０．９９Ｌ＋αの完成寸法になるが（∵α≪Ｌ）、バラツキを加味すると、０．９９Ｌ＋α−Δ〜０．９９Ｌ＋αの範囲になる。α＞Δ、すなわちα−Δ＞０であるので「樹脂見え」は発生しない。

したがって、フィルムの長手方向寸法（Ｌ）が５００mmであれば５mmの熱収縮が発生し、その収縮のバラツキが０.５mmであることになる。そこでこのバラツキを考慮して、完成品のインサート成形品側面に巻き込みを付ける為には、０.５mm以上の外周曲げ量（α）が必要になる。

つまり、フィルムの長手方向寸法（Ｌ）が５００mmであれば、フィルムのフォーミング工程で一定のセッティングをしても上述のとおり０.５mmの熱収縮のバラツキが発生するので、外周曲げ量（α）を１mmとした場合は、実際の巻き込み（α）は０.５mm〜１.０mmの範囲にばらつくことになるが、「樹脂見え」といった不具合は発生せず、完成品として品質上の問題はない。

本発明の実施の形態に係るフィルムインサート成形の印刷工程を説明する平面図である。 型抜き工程を説明する平面図である。 フォーミング工程を説明する平面図である。 成形工程を説明する平面図である。 図１〜図４の製造方法により製造されたフィルムインサート成型品の断面図である。 図５の製品の外周側面の拡大断面図である。 外周曲げがない場合のシワ発生のメカニズムを説明する図である。 外周曲げがある場合のシワ発生を抑制するメカニズムを説明する図である。

符号の説明

１２ フィルム
２０ 印刷インク層
３０ バインダー層
４０ 成形樹脂層
α 外周曲げ量

Claims (5)

1. フィルムの印刷を行い印刷インク層を形成し、さらに前記印刷インク層に重ねてバインダーを印刷してバインダー層を形成し、
   次に、製品の外周側面にフィルムが巻き込まれるように、型抜きされるフィルムに外周曲げ量（α）を追加して、前記フィルムを切断して型抜きを行い、型抜きされたフィルムをプレヒートした後、プレス型により外周曲げと３次元形状づけを行うフォーミングを行い、
   最後に、射出成型金型のキャビティ面にフォーミングされたフィルムをセットし、セット後に前記金型内に溶融樹脂を射出し、前記バインダー層が溶解して接着剤となることにより、前記インク層と成形樹脂層とを接着すると共に、製品の外周側面にフィルムを巻き込ませるようにし、
   前記外周曲げ量（α）を、前記フォーミング工程におけるプレヒートの際のフィルムの熱収縮量のバラツキ（Δ）より大きく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. 前記フィルムがＰＥＴフィルムであって、前記フォーミングを行う際に型抜きされたフィルムを１５０℃〜１９０℃の範囲の温度でプレヒートを行うことを特徴とする請求項１記載のフィルムインサート成形品の製造方法。
3. 前記熱収縮量が型抜きされたフィルムの長手方向寸法（Ｌ）の１％であり、かつ前記熱収縮量のバラツキ（Δ）が前記熱収縮量の１０％となることを目安として、型抜きされるフィルムの長手方向寸法（Ｌ）に外周曲げ量（α）を追加しておくことを特徴とする請求項２記載のフィルムインサート成形品の製造方法。
4. 前記外周曲げ量（α）を０.５mm以上とすることを特徴とする請求項２記載のフィルムインサート成形品の製造方法。
5. 前記３次元形状にはエンボス部を含み、前記成形樹脂層の前記エンボス部に対応する部分は貫通孔となるような射出成形金型とすることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載のフィルムインサート成形品の製造方法。

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