JP4128930B2 - フィルムインサート樹脂成形品 - Google Patents

Description

この発明は、家電製品、車載製品、携帯電話、コンピュータなどに用いられる表示パネル、化粧パネル、スイッチプレート、コンソールパネル、外装部品、ケース、ディスプレー保護パネル、認証用ＩＤカードなどの部品を加飾するために用いられるフィルムインサート樹脂成形品とその製造方法に関するものである。

従来のフィルムインサート樹脂成形品は、基体フィルムの上に絵柄と接着層が順次形成されたインサートシートを射出成形金型に装着して、接着層に樹脂を射出してなるものであった（特開平６‐１０６５６２号公報、特開平１０‐３２９１６９号公報参照）。

これらの従来のフィルムインサート樹脂成形品においては、フィルム越しに絵柄を見ることになるので、フィルムは透明性のあるものに限られるうえ、フィルムの透明度の低さや反射光により視認性が悪くなる、という問題があった。

また、従来のフィルムインサート樹脂成形品の製造方法は、フィルムを金型に接触させ、絵柄側に高温の溶融樹脂を高圧力で射出していた。従って、絵柄には耐熱性や密着性の高い特別なインクを用いる必要があるため使用できるインクが限られ、また絵柄に接着層や耐熱層を設ける必要があった。そして、絵柄にそのような特別なインクを用い、さらに接着層や耐熱層などを設けたとしても、製品形状や成形条件によっては、射出時の溶融樹脂の熱と圧力で絵柄が溶融して破壊されることが多く、不良品が数多く発生してしまうという問題があった。

このような絵柄の破壊を防止する方法として、金型のゲートの位置や大きさなどを限定し、絵柄の上に接着層や耐熱層などを積層することで、射出成形時の高熱、高圧力、流動剪断力などから絵柄を保護しながら、接着一体化させるという方法もあるが、製造難易度が高く高コストであるという問題があった（特開２００１‐１７９７７２号公報参照）。
特開平６‐１０６５６２号公報 特開平１０‐３２９１６９号公報 特開２００１‐１７９７７２号公報

そこで、この発明は、視認性が良好で、フィルムを透明性のあるものに限定する必要がなく、絵柄に用いるインクを耐熱性や密着性の高いものに限定する必要がなく、また射出成形時に絵柄上に接着層や耐熱層などを設ける必要がなく、金型のゲートの位置や大きさを限定する必要がなく、製造方法が簡単で製造コストを低く抑えられる、フィルムインサート樹脂成形品とその製造方法を提供することを課題とする。

以上のような課題を解決するため、請求項１に記載の発明は、熱可塑性のフィルムの一方の面に絵柄を有し、前記フィルムの他方の面に射出成形樹脂を有するフィルムインサート樹脂成形品において、前記絵柄は前記フィルムの一部分に施されており、前記絵柄の厚みの少なくとも１０％以上が前記フィルムに食い込んでおり、且つ、前記絵柄の表面の一部が厚み４０μｍ以下で該フィルムから突出しているとともに、前記フィルムに食い込んだ前記絵柄部分に対応する前記フィルムの部位が前記射出成型樹脂に食い込んでいることを特徴としている。

請求項１に記載の発明によれば、絵柄の厚みの少なくとも１０％以上が前記フィルムに食い込んでおり、且つ、前記絵柄の表面の一部が厚み４０μｍ以下で該フィルムから突出しているので、絵柄の全形の表面部がフィルムの表面から露出していることから、絵柄の視認性が優れているうえ、フィルムを透明性のあるものに限定する必要がない。また、絵柄の大部分がフィルムに埋没し、フィルムから突出している部分が僅かであるため、絵柄の表面に保護層を設けなくとも絵柄が磨耗しにくく、表面がなだらかであるため触った感触に違和感がない。さらに、フィルムの絵柄に対応する部分が射出成形樹脂に食い込んでいるため、フィルムと射出成形樹脂との接触面積が大きいからフィルムと射出成形樹脂との接着強度も大きく、耐久性に優れた成形品が得られる。

［実施の形態１］
図１は、この実施の形態１のフィルムインサート樹脂成形品の断面図である。このフィルムインサート樹脂成形品10は絵柄11とフィルム12と樹脂13とからなり、絵柄11、フィルム12、樹脂13の順番に積層して一体化している。絵柄11は一部を除いてフィルム12に食込んでいる。

図２は、この実施の形態１のフィルムインサート樹脂成形品の製造工程で得られる中間部材の断面図である。この中間部材14は、フィルム12の表面上に絵柄11が形成されている。

図３はこの実施の形態１のフィルムインサート樹脂成形品製造工程で用いる金型の断面図である。この金型20は、キャビティ25を有する雌型21と雄型22からなり、雄型22にはゲート23が設けられ、ゲート23の先にはシリンダ24が設けられている。

次に、図面に添ってこのフィルムインサート樹脂成形品10の製造方法を説明する。

まず、平板なフィルム2に任意の絵柄11を形成してインサートシート14を得る。この時点では、絵柄11はフィルム12に食い込んでいない。このインサートシート14を、絵柄11が雌型21のキャビティ25の底部27に接するよう配置し雄型22によって型閉めする（図３参照）。高温高圧下でゲート23から溶融樹脂をフィルム12の絵柄が形成されていない面に射出して絵柄11とフィルム12と樹脂とを一体成形し、金型20からとりだして、絵柄11とフィルム12と樹脂13とからなるフィルムインサート樹脂成形品10を得る。

こうして得られたフィルムインサート樹脂成形品10は、絵柄11の大部分がその表面を除いてフィルム12に食い込んでいる。絵柄11の表面がフィルムの上にあることから、視認性が優れているうえ、フィルム12を透明性のあるものに限定する必要がない。また、絵柄11の大部分がフィルム12に埋没し、フィルム12から突出している部分が僅かであるため、絵柄11が磨耗しにくく、触った感触に違和感がない。

絵柄11に耐磨耗性と良好な感触を付与するためには、絵柄11の厚みの少なくとも１０％以上がフィルム12に食い込み、且つ、フィルム12から突出している部分の厚みが４０μｍ以下であることが好ましい。このような完成品を得るための射出条件としては、金型20の温度４０〜１００℃、シリンダ24の温度（樹脂の温度）１９０〜３２０℃、射出圧力５０〜１８０MPaとすることが好ましい。金型20の温度は１２０℃以上になると、接触した絵柄11が破壊される虞があるので、それ以上の温度にならないよう留意する。

フィルム12は樹脂製であり、材質としては、アクリル系、ポリエステル系、ポリウレタン系、ポリオレフィン系、ＡＢＳ系、ポリカーボネート系、ポリスチレン系などや、これらの誘導体、アロイフィルム、積層フィルムなどを例示できる。なかでも、加飾適性、扱いやすさからＡＢＳ系、アクリル系、ポリエステル系、ポリカーボネート系が好ましく用いられる。

絵柄11を形成するインクとしては、アクリル系、ポリエステル系、ポリウレタン系、などが用いられる。絵柄11に直接、高温高圧下で溶融した樹脂を射出するものでないから、高い耐熱性を必要とせず、また特殊な耐熱層や接着層を形成する必要もない。フィルム12に上記インクを用いて絵柄11を設けるには、印刷、塗装、コーティング、ホットスタンプ、などの従来より知られた方法を行えばよい。また、絵柄11としては、上記のようなインクのみからなるもののほか、蒸着、スパッタリング、メッキ、エッチングなどの手法を用いて金属薄膜などを形成して、インクからなる絵柄と金属薄膜などを組み合わせたものとしてもよい。また、絵柄11を形成するまえに、任意でフィルム12に下地処理を施してもよい。

なお、このフィルムインサート樹脂成形品10の絵柄11は、長期使用に耐えうる十分な耐久性を有しているが、さらに、耐磨耗性、傷つき防止性、汚染防止性、光反射防止性、帯電防止性などの性能を付与するために、任意に、ハードコート層やフッ素系被膜層、シリコーン系被膜層、蒸着皮膜層、導電材などを絵柄11に形成してもよい。

なお、ここで絵柄11とは、例えば文字、数字、部分着色などのフィルム12の一部分に施されたもののことを言う。

樹脂13としては、ＡＢＳ系、アクリル系、ポリカーボネート系、ポリオレフィン系、ポリエステル系、などの射出成形樹脂が用いられる。
［実施の形態２］

図４は、実施の形態２のフィルムインサート樹脂成形品を示した正面図、図５はそのＡ‐Ａ断面図である。絵柄41とフィルム42と樹脂43とからなり、フィルム42は凸部44と凸部44を囲む外周部45とからなり、絵柄41はフィルム42の凸部44を有する面に形成され、一部を残して凸部44に食い込み、樹脂43はフィルム凸部44の内側と外周部45の裏面に設けられている。

図６は、実施の形態２の製造工程で得られるインサート部材の断面図である。この中間部材46は、絵柄41とフィルム42とからなり、フィルム42は凸部44と凸部44を囲む外周部45とからなり、絵柄41はフィルム42の表面上に形成されている。

図７は実施の形態２の製造工程で用いる金型の断面図である。この金型30は、キャビティ35に凹部36を有する雌型31と、ゲート33を有する雄型32からなり、ゲート33の先にはシリンダ34が設けられている。

平板なフィルム42の所定の位置に絵柄41を設けてフィルム42と絵柄41とからなるインサートシートを形成する。このインサートシートを、雌型31のキャビティ35の凹部36の形状に合致するように、真空成形法にて絵柄41側が凸部44を形成するよう予備加工してインサート部材46を得る。次に、雌型キャビティ35の凹部36に絵柄41の凸部44がほぼ接合するように、金型内にインサート部材46を配置して雄型32で型閉めする（図７参照）。次に高温高圧下で、ゲート33より溶融樹脂をフィルム42に向かって射出成形し、金型30から取り出して、凸部44を有するフィルムインサート樹脂成形品40を得る。

このようにして得られた絵柄41は、射出成形時の高温と高圧力によってフィルム42に食い込んで一体化されているので、絵柄41表面に印刷による微細な凹凸もなく高品位な外観に仕上がり、触った感触もなだらかで、絵柄41とフィルム42が強固に密着しており、高い耐久性が得られた。

その他の構成及び製造方法は、実施の形態１と同様であり、同じ構成には同一の符号を付してそれらの説明を省略する。

次に、実施の形態１のフィルムインサート樹脂成形品の製造方法の一例を示す。

厚さ75μｍのアクリル樹脂フィルム（テクノロイＳ００１：住友科学工業（株）製）の片面に、２５００シリーズインク（（株）セイコーアドバンス製）をスクリーン印刷し、さらにその上から、プリント用ホットスタンプ箔（カタニ産業（株）社製）を用いてホットスタンプ印刷を重ねて行うことで 絵柄11を形成して、フィルム12と厚み１０μｍの絵柄11とからなるインサートシート14を得る。次に、厚み２ｍｍ、縦横５０ｍｍ×１００ｍｍのキャビティ部25をもつ射出成形用金型20を用意し、この金型20の中にインサートシート14を絵柄11をキャビティ底部27に密着させるよう挿入した。

次に、アクリル系樹脂であるパラペットＨＲ−Ｆ（（株）クラレ製）を、ゲート23よりフィルム12の絵柄が形成されていない面に向かって射出し、絵柄11とフィルム12と樹脂13とからなるフィルムインサート樹脂成形品10を得た。この時の射出成形条件は、金型温度６０℃、シリンダー温度２４５℃、射出圧力８０ＭＰａとした。

このようにして得られたフィルムインサート射出成形品10は、その成形品の表面に絵柄11がきれいに形成されており、射出時の溶融樹脂13の熱と圧力による劣化はなかった。また、射出時の溶融樹脂13の熱と圧力によって、フィルム12全体が軟化し、そこに隣接した絵柄11が食い込んで一体化しているため、フィルム12から突出した絵柄11の厚みは最大でも５μｍであった。

このフィルムインサート樹脂成形品10の表面を目視したところ、凸凹は確認できず、絵柄11が表面にあるため視認性も良好で、高品位な外観であった。また、表面を触ったところ非常になだらかで、凸凹を感じることはなかった。

絵柄11の表面を砂消しゴム（５０２：（株）ライオン事務機製）で、５００ｇの荷重をかけて擦ったところ、往復５００回擦っても絵柄が消えずに残っていた。
［比較例1］

実施例１と同様のインサートシート14を、絵柄11がゲート23側に面するよう配置し、実施例１と同条件で射出成形を行い、絵柄11がフィルム12と樹脂13に挟まれたフィルムインサート射出成形品を得た。絵柄は射出時の樹脂の熱と圧力によって、溶けて流れ出ていて、実用性に耐え得るものではなかった。
［比較例２］

アクリル系樹脂であるパラペットＨＲ−Ｆ（（株）クラレ製）を、実施例１と同様の金型20を用いて射出成形し平板な樹脂13を形成した。次にこの樹脂13の片面に、実施例１でフィルム12に施したのと同様の印刷処理を施して、最大厚み１０μｍの絵柄11を形成した。

絵柄11の表面を砂消しゴム（５０２：（株）ライオン事務機製）で、５００ｇの荷重をかけて擦ったところ、往復２００回で絵柄11の一部が消えた。

次に、実施の形態２に記載のフィルムインサート樹脂成形品の製造方法の一例を示す。

フィルムとして、ポリカーボネート系樹脂フィルムであるユーピロンフィルム（三菱エンジニアリングプラスチックス（株）製）、厚み２００μｍを準備した。このフィルムの片面にインクとしてＬタイプ（タンポプリント社製）を用いて転写印刷を行い、所定の絵柄41を形成して絵柄41とフィルム42とからなるインサートシートを形成した。この時の絵柄41の最大厚みは約３μｍであった。

次に、このインサートシートを真空成形法によって予備成形し、絵柄41側に凸部44を有するインサート部材46を得た。

次に、インサート部材46の凸部44が雌型31のキャビテイ35内の凹部36にほぼ接合するよう配置して雄型32で型閉めし、射出成形用ポリカーボネート系樹脂であるパンライトＬ−１２２５（帝人化成（株）製）をゲート33からフィルムに向かって射出し、成形を行った。ここでは、射出成形条件を、金型温度１００℃、シリンダー温度２９０℃、射出圧力１００Ｍｐａとした。このように得られたフィルムインサート射出成形品は、フィルム42の歪みや、絵柄41の損傷もなく、そのフィルム42に絵柄41がきれいに形成されていた。
［比較例３］

実施例２と同様のインサートシートを形成し、予備成形することなく、絵柄41をキャビティ35内の凹部36を有する面に接するように配置し、実施例２と同様の条件で溶融樹脂をフィルム42に射出してフィルインサート樹脂成形品を得た。インサートシートの凹部36上に位置していた箇所は、雌型31に密着していなかったことから、射出時の温度と圧力によって破れ、絵柄41が溶けて流れていた。

この発明の実施の形態１のフィルムインサート樹脂成形品の断面図である。 同実施の形態１の製造工程で得られるインサートシートの断面図である。 同実施の形態１の製造工程で用いる金型の断面図である。 同実施の形態２のフィルムインサート樹脂成形品の正面図である。 図４のＡ‐Ａ断面図である。 同実施の形態２の製造工程で得られるインサート部材の断面図である。 同実施の形態２の製造工程で用いる金型の断面図である。

符号の説明

10 40 フィルムインサート樹脂成形品
11、41、絵柄
12、42 フィルム
13、43、樹脂
14、 インサートシート
20、30、金型
21、31 雌型
22、32 雄型
25、35 キャビティ
27 キャビティ25の底部
36 キャビティ35の凹部
46 インサート部材

Claims (1)

1. 熱可塑性のフィルムの一方の面に絵柄を有し、前記フィルムの他方の面に射出成形樹脂を有するフィルムインサート樹脂成形品において、
   前記絵柄は前記フィルムの一部分に施されており、前記絵柄の厚みの少なくとも１０％以上が前記フィルムに食い込んでおり、且つ、前記絵柄の表面の一部が厚み４０μｍ以下で該フィルムから突出しているとともに、前記フィルムに食い込んだ前記絵柄部分に対応する前記フィルムの部位が前記射出成型樹脂に食い込んでいることを特徴とするフィルムインサート樹脂成形品。

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