JP4180287B2 - 射出成形用金型と射出成形品の製造方法 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、携帯通話機器の上蓋や下蓋、電子応用玩具の表面部品や外装部品、炊飯器入力部パネルや自動車内外装パネル、パチンコ台の外枠などを加飾するための射出成形用金型と射出成形品の製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、携帯電話の上蓋に文字や図形を形成する場合に、射出成形法が用いられている。
この成形法において用いられる射出成形用金型は、次のような構成をしている。凹部を有する可動型と凹部を有する固定型との間に基体シート上に転写層を備えた転写材を配置し、可動型と固定型との型閉めにより形成した成形用空間内に成形樹脂を注入して射出成形品を形成すると同時に射出成形品の表面に転写層を一体化接着させるための射出成形用金型であって、可動型と固定型とを型閉めしたときに、可動型の凹部に形成された断面曲線部の終端部と固定型の凹部の端部とによって段差を形成することができるものである（いわゆる中間パートを形成するタイプの金型とも言われる。）。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、前記従来の技術は、次のような課題があった。
前記したように、従来の射出成形用金型では、エンドユーザーのデザイン指定が変るごとに、可動型の凹部の断面曲線部の深さＤ（ｍｍ）と、曲率半径Ｒ（ｍｍ）、可動型抜き勾配Ａ（°）の各要素のバランスを調節しなければならず、調節に失敗した場合には、次のような問題が発生していた。
（１）エンドユーザーのデザイン指定が、可動型の凹部の深さＤが大で、曲率半径Ｒと可動型抜き勾配Ａとが小の傾向にあるとき（図５参照）は、可動型の凹部から射出成形品を脱型しにくく、しかも、急角度のコーナー部に成形樹脂を押し込むことになるため、転写層のインキクラック、転写材の破れが発生していた。なお、脱型とは、可動型の凹部から射出成形品を抜き出すことをいう。
（２）エンドユーザーのデザイン指定が、可動型の凹部の深さＤが小で、曲率半径Ｒと可動型抜き勾配Ａが大の傾向にあるとき（図６参照）は、可動型の凹部に形成された断面曲線部の終端部と固定型の凹部の端部との接点近傍（以下「パーティング部コーナー部」という。）において、成形樹脂の圧力が不十分となりやすく、転写層と成形樹脂との密着不良などにより、転写層と成形樹脂との剥がれが発生していた。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
この発明は、前記課題を解決するためにつぎのようにした。つまり、請求項１に記載したように、凹部を有する可動型と凹部を有する固定型との間に基体シート上に転写層を備えた転写材を配置し、可動型と固定型との型閉めにより形成した成形用空間内に成形樹脂を注入して射出成形品を形成すると同時に射出成形品の表面に転写層を一体化接着させるための射出成形用金型であって、可動型と固定型とを型閉めしたときに、可動型の凹部に形成された断面曲線部の終端部と固定型の凹部の端部とによって段差を形成することができる射出成形用金型において、断面曲線部の深さをＤ（ｍｍ）、曲率半径をＲ（ｍｍ）、可動型抜き勾配をＡ（°）としたとき、５≦Ｒ×Ａ／Ｄ≦２０の条件を満たすことを特徴とする射出成形用金型である。また、請求項２に記載したように、深さＤが０．１５〜４．０ｍｍであり、曲率半径ＲとＤとの関係がＤ／２≦Ｒ≦Ｄであり、可動型抜き勾配Ａが４５°以下である射出成形用金型である。また、請求項３に記載したように、凹部を有する可動型と凹部を有する固定型との間に基体シート上に転写層を備えた転写材を配置し、可動型と固定型との型閉めにより形成した成形用空間内に成形樹脂を注入して射出成形品を形成すると同時に射出成形品の表面に転写層を一体化接着させるための射出成形用金型であって、可動型と固定型とを型閉めしたときに、可動型の凹部に形成された断面曲線部の終端部と固定型の凹部の端部とによって段差を形成することができる射出成形用金型において、断面曲線部の深さをＤ（ｍｍ）、曲率半径をＲ（ｍｍ）、可動型抜き勾配をＡ（°）としたとき、Ｒ＝Ｄ、Ａ＝０の条件を満たすことを特徴とする射出成形用金型である。また、請求項４に記載したように、前記射出成形用金型を用いる製造方法であって、まず、可動型と固定型との間に基体シート上に転写層を備えた転写材を配置し、次に、可動型と固定型との型閉めにより形成した成形用空間内に成形樹脂を注入して射出成形品を形成すると同時に射出成形品の表面に転写材の転写層側を一体化接着させ、次に、可動型と固定型とを型開きし、射出成形品を可動型および固定型から脱型する際または脱型した後に転写材から基体シートを剥離することを特徴とする。
【０００５】
【発明の実施の形態】
この発明の射出成形用金型の説明をする。
【０００６】
この発明の射出成形用金型は、凹部を有する可動型と凹部を有する固定型との間に基体シート上に転写層を備えた転写材を配置し、可動型と固定型との型閉めにより形成した成形用空間内に成形樹脂を注入して射出成形品を形成すると同時に射出成形品の表面に転写層を一体化接着させるための射出成形用金型であって、可動型と固定型とを型閉めしたときに、可動型の凹部に形成された断面曲線部の終端部と固定型の凹部の端部とによって段差を形成することができる射出成形用金型において、断面曲線部の深さをＤ（ｍｍ）、曲率半径をＲ（ｍｍ）、可動型抜き勾配をＡ（°）としたとき、５≦Ｒ×Ａ／Ｄ≦２０の条件を満たすものである。なお、深さとは、型底１１から終端部５までの高さのことをいう（図１参照）。また、曲率半径とは、断面曲線部における曲率半径のことをいう（図１参照）。可動型抜き勾配とは、可動型と固定型との開閉方向に対する断面曲線部の終端部５近傍におけるストレート部の傾きのことをいう（図１参照）。なお、ストレート部が存在しない場合は、終端部５における接線の勾配のことをいう。断面曲線が円周を１／４に切り取った形状である円弧形状であるときは、可動型抜き勾配は０となる。
【０００７】
この発明の射出成形用金型は、凹部ａを有する可動型１と凹部ｂを有する固定型２とを備えたものであり、前記凹部ａと凹部ｂとを向かい合わせにして可動型１と固定型２とを型閉めして成形用空間３を形成する金型、つまり、いわゆる中間パートを形成するタイプの金型である。
【０００８】
可動型１の凹部ａは、少なくとも断面曲線部４とその断面曲線部４の終端部５を有する。可動型１と固定型２とを型閉めしたときに、パーティングコーナー部において、可動型１の凹部ａに形成された断面曲線部４の終端部５と後述する固定型２の凹部ｂの端部６とによって段差７を形成することができる。この段差７は、射出成形品８の外周９に形成されるものでもよいし（図２、図７参照）、射出成形品８の孔部１０の内周１５に形成されるものでもよい（図２、図３、図４、図８参照）。
なお、段差７を形成するとつぎのような作用効果がある。射出成形品８の側面を完全に面一にするためには可動型１と固定型２とを完全に一致させればよいが、金型精度を上げても誤差が生じる場合がある。そこで、可動型１の終端部５が固定型２の凹部ｂの端部６より外側に位置するように構成することにより、射出成形品８を表面から見た場合に体裁が落ちないようにするために段差７を形成することができるようにしているのである（図９参照）。
【０００９】
（１）射出成形品８の外周９に形成される場合（図２参照）の段差７の距離（いわゆる「ミスマッチ」）は０．０５〜０．１ｍｍである。０．０５ｍｍ以上である理由は、可動型１と固定型２とを型閉めしたときに発生する可動型１と固定型２との位置ずれを吸収できる限界が０．０５ｍｍであり、これより小さくすると、型閉め時のわずかな位置ずれにより、前記はみ出しが発生しやすくなり（図９参照）、射出成形品８の外径寸法に影響を与えるなどの不都合があるからである。０．１ｍｍ以下である理由は、これより大きくすると、パーティングコーナー部が先細りの形状となるため（図６参照）、成形樹脂の圧力が不十分となりやすく、転写層１４と成形樹脂との密着不良などにより、転写層１４と成形樹脂との剥がれが発生しやすくなるからである。
【００１０】
（２）射出成形品８の孔部１０の内周１５に形成される場合（図３、図４、図８参照）の段差７の距離の数値範囲とその理由も（１）と同様である。
【００１１】
固定型２は、凹部ｂを有する。凹部ｂの端部６は、前記したように段差７を形成する部分である。固定型２の凹部ｂの内径は、可動型１の凹部ａの内径より小さく形成されている。こうすることによって、外周９に段差７を有する形状の射出成形品８、あるいは、射出成形品８の孔部１０の内周１５に段差７を有する形状の射出成形品８が得られる（図１〜４参照）。固定型２の凹部ｂは固定型抜き勾配Ｂを有するのが好ましい（図１、図３参照）。固定型２の凹部ｂの固定型抜き勾配Ｂは、１〜１０°である。１°以上である理由は、これより小さくすると、射出成形品８を固定型２から脱型する時に射出成形品８と凹部ｂの壁面との間で摩擦抵抗が増し、射出成形品８に擦り傷が発生し、更に悪化すると射出成形品８にクラックが発生するからである。１０°以下である理由は、これより大きくすると、パーティングコーナー部において成形樹脂の圧力が不十分となりやすく、転写層１４と成形樹脂との密着不良などにより、転写層１４と成形樹脂との剥がれが発生しやすくなるからである。固定型２は転写材１３が密着する金型ではないが、固定型２の固定型抜き勾配Ｂはパーティングコーナー部における成形樹脂の圧力に影響を及ぼすのである。
【００１２】
固定型２は、凹部ｂの型底１１あるいは凹部ｂの側面に射出口１２を有する。射出口１２は、可動型１と固定型２とを型閉めすることにより形成された成形用空間３内に、溶融された成形樹脂を注入する口である。成形樹脂の射出により、両金型間に配置された転写材１３に圧力をかけて可動型１の凹部ａの隅々にまで確実に転写材１３を密着させるようにする。
【００１３】
この発明の射出成形用金型においては、断面曲線部４の深さをＤ（ｍｍ）、曲率半径をＲ（ｍｍ）、可動型抜き勾配をＡ（°）としたとき、５≦Ｒ×Ａ／Ｄ≦２０の条件を満たすことを特徴とする。
射出成形品８を可動型１から脱型しにくいか、脱型しやすいかの観点で考えると次のようになる。
可動型１の凹部ａの断面曲線部４の深さＤが大きいほど、射出成形品８が深く嵌り込んでいるため、射出成形品８を可動型１から脱型しにくくなり、反対に、可動型１の凹部ａの断面曲線部４の深さＤが小さいほど、射出成形品８を可動型１から脱型しやすくなる。しかし、可動型１の凹部ａの断面曲線部４の深さＤが小さくても、曲率半径Ｒが小さいほど、急角度のコーナー部を有することになるため、射出成形品８を可動型１から脱型しにくくなり、反対に、可動型１の凹部ａの断面曲線部４の深さＤが大きくても、曲率半径が大きいと、急角度のコーナー部を有さないことになるため、射出成形品８を可動型１から脱型しやすくなる。また、可動型１の凹部ａの断面曲線部４の深さＤが小さかったり、曲率半径が大きかったりしても、可動型抜き勾配Ａが小さければ、射出成形品８は可動型１の終端部５で締めつけられることになるため、射出成形品８を可動型１から脱型しにくくなり、反対に、可動型１の凹部ａの断面曲線部４の深さＤが大きかったり、曲率半径が小さかったりしても、可動型抜き勾配Ａが大きければ、射出成形品８は可動型１の終端部５で締めつけられることがないため、射出成形品８を可動型１から脱型しやすくなる。
これらの観点と、転写材１３の転写層１４のインキクラックや転写材１３の破れの発生、転写材１３と成形樹脂との密着不良などによる転写材１３と成形樹脂との剥がれの発生をなくすためにはどのような条件が好ましいかという観点とを総合的に考え合わせて、曲率半径Ｒ（ｍｍ）と可動型抜き勾配Ａ（°）と断面曲線部の深さＤ（ｍｍ）とをバランスをとり、可動型抜き勾配Ａ（°）と断面曲線部の深さＤ（ｍｍ）で除した値に曲率半径Ｒ（ｍｍ）を乗じた値を所定の幅に設定すれば、所望の結果が得られるのではないかとの着想を得、この着想に基づき実測を行ったところ、前記５≦Ｒ×Ａ／Ｄ≦２０の条件を見出した（射出成形品８の外周９に関しては表１参照、射出成形品８の孔部１０に関しては表２参照）。
特に、曲率半径ＲとＤとの関係は、Ｄ／２≦Ｒ≦Ｄｍｍである。Ｄ／２ｍｍより小さいと、断面曲線部４において、成形樹脂の樹脂圧によりフィルムが伸ばされ過ぎて、転写層１４のインキクラックが発生し、さらには転写材１３が破れてしまいやすくなるからである。Ｄｍｍより大きいと、ストレート部が小さくなり、転写層１４のインキクラックや転写材１３の破れが発生しやすくなるからである。また、パーティングコーナー部において成形樹脂の圧力が不十分とならないようにする必要があるからである。
また、可動型抜き勾配Ａは、４５°以下である。４５°より大きいと、特にパーティングコーナー部において、成形樹脂の流量が減少しすぎるために転写に必要な圧力を十分に伝達することができず、転写層１４と成形樹脂との密着不良が発生するからである。４５°以下の中でも転写に必要な圧力を十分に伝達することができ、かつ、転写層１４のインキクラックや転写材１３の破れが発生しないように確実を期するためには、７〜２０°が特に好ましい。なお、可動型抜き勾配Ａが０となってもよい。この場合は、断面曲線部の深さをＤ（ｍｍ）、曲率半径をＲ（ｍｍ）としたとき、Ｒ＝Ｄとなり、断面曲線が円周を１／４に切り取った形状である円弧形状となるが、転写層１４のインキクラックや転写材１３のしわや破れは発生しない。
【００１４】
【表１】
【００１５】
【表２】
【００１６】
（１）射出成形品８の外周９に段差７を形成する場合における凹部ａの断面曲線部４の深さＤの説明をする。
深さＤは、０．１５〜５．０ｍｍである。０．１５ｍｍより小さくすると、曲率半径Ｒや可動型抜き勾配Ａを形成すること自体が困難となるからである。５．０ｍｍより大きくすると、射出成形品８を可動型１から脱型し易くするために可動型抜き勾配Ａ、曲率半径Ｒともに大きくとる必要に迫られる結果、転写材が延伸しきれずに破れてしまうからである。深さＤは、０．３〜２．０ｍｍが特に好ましい。２．０ｍｍより大きな深さがあると転写層１４のインキクラックや転写材１３の破れの発生を抑えにくくなりやすく、成形時にその対処法を試行錯誤する必要が出てくるからである。また、０．３ｍｍより小さいと転写材１３の伸縮量が小さくなり、転写層１４の切れが悪くなることから、射出成形品８に余分な転写層１４が付着する、いわゆる箔バリの量が多くなる。箔バリの量が多くなるとそれが金型内に飛散する傾向にあり、後続の射出成形品８に付着することがあるからである。
【００１７】
（２）射出成形品８の孔部１０の内周１５に段差７を形成する場合における凹部ａの断面曲線部４の深さＤの説明をする。
深さＤは、０．２〜０．４ｍｍである。０．２ｍｍより小さいと、成形樹脂の流量が減少しすぎるために、特にパーティングコーナー部において、転写に必要な圧力を十分に伝達することができず、転写層１４と成形樹脂との密着不良が発生するからである。０．４ｍｍより大きいと、転写材１３にしわが発生し、また転写層１４にインキクラックが入りやすくなる。携帯電話のボタン孔やスピーカーホール等の孔部１０の内周１５の曲率は外周９に比べて小さいので、転写材１３のしわや転写層１４のインキクラックが発生しやすい。このことから、特に、０．２〜０．３ｍｍが好ましい。
【００１８】
つぎに、この発明の射出成形用金型を用いた射出成形品の製造方法を説明する。
【００１９】
まず、凹部ａを有する可動型１と凹部ｂを有する固定型２との間に基体シート上に転写層１４を備えた転写材１３を配置する。
転写材１３は、可動型１の凹部ａと固定型２の凹部ｂとで適切な位置で挟み込まれるように配置する。枚葉の転写材１３を１枚づつ送り込んで配置してもよいし、長尺の転写材１３のまま切り取らずに必要部分のみを間欠的に連続して送り込んで配置してもよい。長尺の転写材１３を切り取らずに使用する場合、位置決め機構を有する送り装置を使用して、転写材１３と射出成形用金型との見当が一致するようにするとよい。また、転写材１３を間欠的に送り込む際に、転写材１３の位置をセンサーで検出した後に転写材１３を可動型１と固定型２とで固定するようにすれば、常に同じ位置で転写材１３を固定することができ、転写材１３の位置ずれが生じないので有利である。位置決めが完了した転写材１３は、真空吸引されて、可動型１の凹部ａの内面に沿って変形する。枚葉の転写材１３を１枚づつ送り込む場合は、射出成形用金型内に送り込まれる前に可動型１の凹部ａに嵌まり込む形状に変形させてから、射出成形用金型内に送り込み、可動型１の凹部ａに嵌め込んで配置することもできる。予備成形は、転写材１３を真空成形、プレス成形などにより立体形状に変形させることにより行なうとよい。
【００２０】
次に、型閉めにより成形用空間３を形成し、成形用空間３内に成形樹脂を注入して射出成形品８を形成すると同時に射出成形品８の表面に転写材１３の転写層１４を一体化接着させる。
この発明の射出成形用金型は、凹部ａの断面曲線部４の深さＤ、曲率半径Ｒ、可動型抜き勾配Ａが、５≦Ｒ×Ａ／Ｄ≦２０の条件を満たすので、注入された成形樹脂は、転写層１４のインキクラックや転写材１３の破れなどが発生しない。また、パーティングコーナー部においても成形樹脂の圧力が十分確保でき、転写層１４と成形樹脂との密着不良は発生せず、転写層１４と成形樹脂との剥がれが発生しない。
【００２１】
次に、可動型１と固定型２とを型開きして、射出成形品８を可動型１および固定型２から脱型する際または脱型した後に、転写材１３から基体シートを剥離する。この発明の射出成形用金型は、凹部ａの断面曲線部４の深さＤ、曲率半径Ｒ、可動型抜き勾配Ａが、５≦Ｒ×Ａ／Ｄ≦２０の条件を満たすので、射出成形品８が可動型１の凹部ａの内面に引っ掛からずに容易に脱型できる。なお、射出成形品８の外周９に段差７が形成された射出成形品８としては、図１、図２、図７に示すようなものがある。射出成形品８の孔部１０の内周１５に段差７が形成された射出成形品８としては、図２、図４、図８に示すようなものがある。
【００２２】
成形樹脂としては、アクリル樹脂、ＡＢＳ樹脂、ポリカーボネイト樹脂、ポリプロピレン樹脂、ポリ乳酸樹脂、ポリカーボネート樹脂とＡＢＳ樹脂とのポリマーアロイなどがある。成形樹脂は透光性を有していてもよい。
【００２３】
なお、この発明において用いる転写材１３の基本的な層構成の具体例としては、基体シート、離型層、剥離層、図柄層、接着層が順次積層されたものがあり、剥離層、図柄層、接着層の積層物が転写層１４となる。基体シートの材質としては、アクリル系樹脂、ポリエステル系樹脂などの樹脂シートがある。
【００２４】
【発明の効果】
この発明の射出成形用金型は、凹部を有する可動型と凹部を有する固定型との間に基体シート上に転写層を備えた転写材を配置し、可動型と固定型との型閉めにより形成した成形用空間内に成形樹脂を注入して射出成形品を形成すると同時に射出成形品の表面に転写層を一体化接着させるための射出成形用金型であって、可動型と固定型とを型閉めしたときに、可動型の凹部に形成された断面曲線部の終端部と固定型の凹部の端部とによって段差を形成することができる射出成形用金型において、断面曲線部の深さをＤ（ｍｍ）、曲率半径をＲ（ｍｍ）、可動型抜き勾配をＡ（°）としたとき、５≦Ｒ×Ａ／Ｄ≦２０の条件を満たすことを特徴とする。
また、この発明の射出成形用金型は、凹部を有する可動型と凹部を有する固定型との間に基体シート上に転写層を備えた転写材を配置し、可動型と固定型との型閉めにより形成した成形用空間内に成形樹脂を注入して射出成形品を形成すると同時に射出成形品の表面に転写層を一体化接着させるための射出成形用金型であって、可動型と固定型とを型閉めしたときに、可動型の凹部に形成された断面曲線部の終端部と固定型の凹部の端部とによって段差を形成することができる射出成形用金型において、断面曲線部の深さをＤ（ｍｍ）、曲率半径をＲ（ｍｍ）としたとき、Ｒ＝Ｄの条件を満たすことを特徴とする。
さらに、この発明の射出成形品の製造方法は、前記射出成形用金型を用いる製造方法であって、まず、可動型と固定型との間に基体シート上に転写層を備えた転写材を配置し、次に、可動型と固定型との型閉めにより形成した成形用空間内に成形樹脂を注入して射出成形品を形成すると同時に射出成形品の表面に転写材の転写層側を一体化接着させ、次に、可動型と固定型とを型開きし、射出成形品を可動型および固定型から脱型する際または脱型した後に転写材から基体シートを剥離することを特徴とする。
【００２５】
したがって、断面曲線部の深さをＤ（ｍｍ）、曲率半径をＲ（ｍｍ）、可動型抜き勾配をＡ（°）のバランスをとっているため、エンドユーザーのデザイン指定が可動型の凹部の深さＤが大で、曲率半径Ｒと可動型抜き勾配Ａとが小の傾向にあるときでも、可動型の凹部から射出成形品を脱型しやすいだけでなく、転写層のインキクラックや転写材の破れが発生しない。また、エンドユーザーのデザイン指定が可動型の凹部の深さＤが小で、曲率半径Ｒと可動型抜き勾配Ａが大の傾向にあるときでも、パーティングコーナー部において、成形樹脂の圧力を十分確保できるので、転写層と成形樹脂との密着が良好となり、転写層と成形樹脂との剥がれが発生しない。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の射出成形用金型の一例を示す一部切欠要部断面図である。
【図２】この発明の射出成形品の製造方法によって得られる射出成形品の一例を示す斜視図である。
【図３】この発明の射出成形用金型の一例を示す一部切欠要部断面図である。
【図４】図２の射出成形品のＹ−Ｙ断面拡大図である。
【図５】従来の射出成形用金型を示す一部切欠要部断面図である。
【図６】従来の射出成形用金型を示す一部切欠要部断面図である。
【図７】図２の射出成形品のＸ−Ｘ断面拡大概略説明図である。
【図８】図２の射出成形品のＹ−Ｙ断面拡大概略説明図である。
【図９】この発明の射出成形用金型の「段差」を説明するための断面説明図である。
【符号の説明】
ａ 凹部
ｂ 凹部
１ 可動型
２ 固定型
３ 成形用空間
４ 断面曲線部
５ 終端部
６ 端部
７ 段差
８ 射出成形品
９ 外周
１０ 孔部
１１ 型底
１２ 射出口
１３ 転写材
１４ 転写層
１５ 内周
【発明の属する技術分野】
この発明は、携帯通話機器の上蓋や下蓋、電子応用玩具の表面部品や外装部品、炊飯器入力部パネルや自動車内外装パネル、パチンコ台の外枠などを加飾するための射出成形用金型と射出成形品の製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、携帯電話の上蓋に文字や図形を形成する場合に、射出成形法が用いられている。
この成形法において用いられる射出成形用金型は、次のような構成をしている。凹部を有する可動型と凹部を有する固定型との間に基体シート上に転写層を備えた転写材を配置し、可動型と固定型との型閉めにより形成した成形用空間内に成形樹脂を注入して射出成形品を形成すると同時に射出成形品の表面に転写層を一体化接着させるための射出成形用金型であって、可動型と固定型とを型閉めしたときに、可動型の凹部に形成された断面曲線部の終端部と固定型の凹部の端部とによって段差を形成することができるものである（いわゆる中間パートを形成するタイプの金型とも言われる。）。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、前記従来の技術は、次のような課題があった。
前記したように、従来の射出成形用金型では、エンドユーザーのデザイン指定が変るごとに、可動型の凹部の断面曲線部の深さＤ（ｍｍ）と、曲率半径Ｒ（ｍｍ）、可動型抜き勾配Ａ（°）の各要素のバランスを調節しなければならず、調節に失敗した場合には、次のような問題が発生していた。
（１）エンドユーザーのデザイン指定が、可動型の凹部の深さＤが大で、曲率半径Ｒと可動型抜き勾配Ａとが小の傾向にあるとき（図５参照）は、可動型の凹部から射出成形品を脱型しにくく、しかも、急角度のコーナー部に成形樹脂を押し込むことになるため、転写層のインキクラック、転写材の破れが発生していた。なお、脱型とは、可動型の凹部から射出成形品を抜き出すことをいう。
（２）エンドユーザーのデザイン指定が、可動型の凹部の深さＤが小で、曲率半径Ｒと可動型抜き勾配Ａが大の傾向にあるとき（図６参照）は、可動型の凹部に形成された断面曲線部の終端部と固定型の凹部の端部との接点近傍（以下「パーティング部コーナー部」という。）において、成形樹脂の圧力が不十分となりやすく、転写層と成形樹脂との密着不良などにより、転写層と成形樹脂との剥がれが発生していた。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
この発明は、前記課題を解決するためにつぎのようにした。つまり、請求項１に記載したように、凹部を有する可動型と凹部を有する固定型との間に基体シート上に転写層を備えた転写材を配置し、可動型と固定型との型閉めにより形成した成形用空間内に成形樹脂を注入して射出成形品を形成すると同時に射出成形品の表面に転写層を一体化接着させるための射出成形用金型であって、可動型と固定型とを型閉めしたときに、可動型の凹部に形成された断面曲線部の終端部と固定型の凹部の端部とによって段差を形成することができる射出成形用金型において、断面曲線部の深さをＤ（ｍｍ）、曲率半径をＲ（ｍｍ）、可動型抜き勾配をＡ（°）としたとき、５≦Ｒ×Ａ／Ｄ≦２０の条件を満たすことを特徴とする射出成形用金型である。また、請求項２に記載したように、深さＤが０．１５〜４．０ｍｍであり、曲率半径ＲとＤとの関係がＤ／２≦Ｒ≦Ｄであり、可動型抜き勾配Ａが４５°以下である射出成形用金型である。また、請求項３に記載したように、凹部を有する可動型と凹部を有する固定型との間に基体シート上に転写層を備えた転写材を配置し、可動型と固定型との型閉めにより形成した成形用空間内に成形樹脂を注入して射出成形品を形成すると同時に射出成形品の表面に転写層を一体化接着させるための射出成形用金型であって、可動型と固定型とを型閉めしたときに、可動型の凹部に形成された断面曲線部の終端部と固定型の凹部の端部とによって段差を形成することができる射出成形用金型において、断面曲線部の深さをＤ（ｍｍ）、曲率半径をＲ（ｍｍ）、可動型抜き勾配をＡ（°）としたとき、Ｒ＝Ｄ、Ａ＝０の条件を満たすことを特徴とする射出成形用金型である。また、請求項４に記載したように、前記射出成形用金型を用いる製造方法であって、まず、可動型と固定型との間に基体シート上に転写層を備えた転写材を配置し、次に、可動型と固定型との型閉めにより形成した成形用空間内に成形樹脂を注入して射出成形品を形成すると同時に射出成形品の表面に転写材の転写層側を一体化接着させ、次に、可動型と固定型とを型開きし、射出成形品を可動型および固定型から脱型する際または脱型した後に転写材から基体シートを剥離することを特徴とする。
【０００５】
【発明の実施の形態】
この発明の射出成形用金型の説明をする。
【０００６】
この発明の射出成形用金型は、凹部を有する可動型と凹部を有する固定型との間に基体シート上に転写層を備えた転写材を配置し、可動型と固定型との型閉めにより形成した成形用空間内に成形樹脂を注入して射出成形品を形成すると同時に射出成形品の表面に転写層を一体化接着させるための射出成形用金型であって、可動型と固定型とを型閉めしたときに、可動型の凹部に形成された断面曲線部の終端部と固定型の凹部の端部とによって段差を形成することができる射出成形用金型において、断面曲線部の深さをＤ（ｍｍ）、曲率半径をＲ（ｍｍ）、可動型抜き勾配をＡ（°）としたとき、５≦Ｒ×Ａ／Ｄ≦２０の条件を満たすものである。なお、深さとは、型底１１から終端部５までの高さのことをいう（図１参照）。また、曲率半径とは、断面曲線部における曲率半径のことをいう（図１参照）。可動型抜き勾配とは、可動型と固定型との開閉方向に対する断面曲線部の終端部５近傍におけるストレート部の傾きのことをいう（図１参照）。なお、ストレート部が存在しない場合は、終端部５における接線の勾配のことをいう。断面曲線が円周を１／４に切り取った形状である円弧形状であるときは、可動型抜き勾配は０となる。
【０００７】
この発明の射出成形用金型は、凹部ａを有する可動型１と凹部ｂを有する固定型２とを備えたものであり、前記凹部ａと凹部ｂとを向かい合わせにして可動型１と固定型２とを型閉めして成形用空間３を形成する金型、つまり、いわゆる中間パートを形成するタイプの金型である。
【０００８】
可動型１の凹部ａは、少なくとも断面曲線部４とその断面曲線部４の終端部５を有する。可動型１と固定型２とを型閉めしたときに、パーティングコーナー部において、可動型１の凹部ａに形成された断面曲線部４の終端部５と後述する固定型２の凹部ｂの端部６とによって段差７を形成することができる。この段差７は、射出成形品８の外周９に形成されるものでもよいし（図２、図７参照）、射出成形品８の孔部１０の内周１５に形成されるものでもよい（図２、図３、図４、図８参照）。
なお、段差７を形成するとつぎのような作用効果がある。射出成形品８の側面を完全に面一にするためには可動型１と固定型２とを完全に一致させればよいが、金型精度を上げても誤差が生じる場合がある。そこで、可動型１の終端部５が固定型２の凹部ｂの端部６より外側に位置するように構成することにより、射出成形品８を表面から見た場合に体裁が落ちないようにするために段差７を形成することができるようにしているのである（図９参照）。
【０００９】
（１）射出成形品８の外周９に形成される場合（図２参照）の段差７の距離（いわゆる「ミスマッチ」）は０．０５〜０．１ｍｍである。０．０５ｍｍ以上である理由は、可動型１と固定型２とを型閉めしたときに発生する可動型１と固定型２との位置ずれを吸収できる限界が０．０５ｍｍであり、これより小さくすると、型閉め時のわずかな位置ずれにより、前記はみ出しが発生しやすくなり（図９参照）、射出成形品８の外径寸法に影響を与えるなどの不都合があるからである。０．１ｍｍ以下である理由は、これより大きくすると、パーティングコーナー部が先細りの形状となるため（図６参照）、成形樹脂の圧力が不十分となりやすく、転写層１４と成形樹脂との密着不良などにより、転写層１４と成形樹脂との剥がれが発生しやすくなるからである。
【００１０】
（２）射出成形品８の孔部１０の内周１５に形成される場合（図３、図４、図８参照）の段差７の距離の数値範囲とその理由も（１）と同様である。
【００１１】
固定型２は、凹部ｂを有する。凹部ｂの端部６は、前記したように段差７を形成する部分である。固定型２の凹部ｂの内径は、可動型１の凹部ａの内径より小さく形成されている。こうすることによって、外周９に段差７を有する形状の射出成形品８、あるいは、射出成形品８の孔部１０の内周１５に段差７を有する形状の射出成形品８が得られる（図１〜４参照）。固定型２の凹部ｂは固定型抜き勾配Ｂを有するのが好ましい（図１、図３参照）。固定型２の凹部ｂの固定型抜き勾配Ｂは、１〜１０°である。１°以上である理由は、これより小さくすると、射出成形品８を固定型２から脱型する時に射出成形品８と凹部ｂの壁面との間で摩擦抵抗が増し、射出成形品８に擦り傷が発生し、更に悪化すると射出成形品８にクラックが発生するからである。１０°以下である理由は、これより大きくすると、パーティングコーナー部において成形樹脂の圧力が不十分となりやすく、転写層１４と成形樹脂との密着不良などにより、転写層１４と成形樹脂との剥がれが発生しやすくなるからである。固定型２は転写材１３が密着する金型ではないが、固定型２の固定型抜き勾配Ｂはパーティングコーナー部における成形樹脂の圧力に影響を及ぼすのである。
【００１２】
固定型２は、凹部ｂの型底１１あるいは凹部ｂの側面に射出口１２を有する。射出口１２は、可動型１と固定型２とを型閉めすることにより形成された成形用空間３内に、溶融された成形樹脂を注入する口である。成形樹脂の射出により、両金型間に配置された転写材１３に圧力をかけて可動型１の凹部ａの隅々にまで確実に転写材１３を密着させるようにする。
【００１３】
この発明の射出成形用金型においては、断面曲線部４の深さをＤ（ｍｍ）、曲率半径をＲ（ｍｍ）、可動型抜き勾配をＡ（°）としたとき、５≦Ｒ×Ａ／Ｄ≦２０の条件を満たすことを特徴とする。
射出成形品８を可動型１から脱型しにくいか、脱型しやすいかの観点で考えると次のようになる。
可動型１の凹部ａの断面曲線部４の深さＤが大きいほど、射出成形品８が深く嵌り込んでいるため、射出成形品８を可動型１から脱型しにくくなり、反対に、可動型１の凹部ａの断面曲線部４の深さＤが小さいほど、射出成形品８を可動型１から脱型しやすくなる。しかし、可動型１の凹部ａの断面曲線部４の深さＤが小さくても、曲率半径Ｒが小さいほど、急角度のコーナー部を有することになるため、射出成形品８を可動型１から脱型しにくくなり、反対に、可動型１の凹部ａの断面曲線部４の深さＤが大きくても、曲率半径が大きいと、急角度のコーナー部を有さないことになるため、射出成形品８を可動型１から脱型しやすくなる。また、可動型１の凹部ａの断面曲線部４の深さＤが小さかったり、曲率半径が大きかったりしても、可動型抜き勾配Ａが小さければ、射出成形品８は可動型１の終端部５で締めつけられることになるため、射出成形品８を可動型１から脱型しにくくなり、反対に、可動型１の凹部ａの断面曲線部４の深さＤが大きかったり、曲率半径が小さかったりしても、可動型抜き勾配Ａが大きければ、射出成形品８は可動型１の終端部５で締めつけられることがないため、射出成形品８を可動型１から脱型しやすくなる。
これらの観点と、転写材１３の転写層１４のインキクラックや転写材１３の破れの発生、転写材１３と成形樹脂との密着不良などによる転写材１３と成形樹脂との剥がれの発生をなくすためにはどのような条件が好ましいかという観点とを総合的に考え合わせて、曲率半径Ｒ（ｍｍ）と可動型抜き勾配Ａ（°）と断面曲線部の深さＤ（ｍｍ）とをバランスをとり、可動型抜き勾配Ａ（°）と断面曲線部の深さＤ（ｍｍ）で除した値に曲率半径Ｒ（ｍｍ）を乗じた値を所定の幅に設定すれば、所望の結果が得られるのではないかとの着想を得、この着想に基づき実測を行ったところ、前記５≦Ｒ×Ａ／Ｄ≦２０の条件を見出した（射出成形品８の外周９に関しては表１参照、射出成形品８の孔部１０に関しては表２参照）。
特に、曲率半径ＲとＤとの関係は、Ｄ／２≦Ｒ≦Ｄｍｍである。Ｄ／２ｍｍより小さいと、断面曲線部４において、成形樹脂の樹脂圧によりフィルムが伸ばされ過ぎて、転写層１４のインキクラックが発生し、さらには転写材１３が破れてしまいやすくなるからである。Ｄｍｍより大きいと、ストレート部が小さくなり、転写層１４のインキクラックや転写材１３の破れが発生しやすくなるからである。また、パーティングコーナー部において成形樹脂の圧力が不十分とならないようにする必要があるからである。
また、可動型抜き勾配Ａは、４５°以下である。４５°より大きいと、特にパーティングコーナー部において、成形樹脂の流量が減少しすぎるために転写に必要な圧力を十分に伝達することができず、転写層１４と成形樹脂との密着不良が発生するからである。４５°以下の中でも転写に必要な圧力を十分に伝達することができ、かつ、転写層１４のインキクラックや転写材１３の破れが発生しないように確実を期するためには、７〜２０°が特に好ましい。なお、可動型抜き勾配Ａが０となってもよい。この場合は、断面曲線部の深さをＤ（ｍｍ）、曲率半径をＲ（ｍｍ）としたとき、Ｒ＝Ｄとなり、断面曲線が円周を１／４に切り取った形状である円弧形状となるが、転写層１４のインキクラックや転写材１３のしわや破れは発生しない。
【００１４】
【表１】
【表２】
（１）射出成形品８の外周９に段差７を形成する場合における凹部ａの断面曲線部４の深さＤの説明をする。
深さＤは、０．１５〜５．０ｍｍである。０．１５ｍｍより小さくすると、曲率半径Ｒや可動型抜き勾配Ａを形成すること自体が困難となるからである。５．０ｍｍより大きくすると、射出成形品８を可動型１から脱型し易くするために可動型抜き勾配Ａ、曲率半径Ｒともに大きくとる必要に迫られる結果、転写材が延伸しきれずに破れてしまうからである。深さＤは、０．３〜２．０ｍｍが特に好ましい。２．０ｍｍより大きな深さがあると転写層１４のインキクラックや転写材１３の破れの発生を抑えにくくなりやすく、成形時にその対処法を試行錯誤する必要が出てくるからである。また、０．３ｍｍより小さいと転写材１３の伸縮量が小さくなり、転写層１４の切れが悪くなることから、射出成形品８に余分な転写層１４が付着する、いわゆる箔バリの量が多くなる。箔バリの量が多くなるとそれが金型内に飛散する傾向にあり、後続の射出成形品８に付着することがあるからである。
【００１７】
（２）射出成形品８の孔部１０の内周１５に段差７を形成する場合における凹部ａの断面曲線部４の深さＤの説明をする。
深さＤは、０．２〜０．４ｍｍである。０．２ｍｍより小さいと、成形樹脂の流量が減少しすぎるために、特にパーティングコーナー部において、転写に必要な圧力を十分に伝達することができず、転写層１４と成形樹脂との密着不良が発生するからである。０．４ｍｍより大きいと、転写材１３にしわが発生し、また転写層１４にインキクラックが入りやすくなる。携帯電話のボタン孔やスピーカーホール等の孔部１０の内周１５の曲率は外周９に比べて小さいので、転写材１３のしわや転写層１４のインキクラックが発生しやすい。このことから、特に、０．２〜０．３ｍｍが好ましい。
【００１８】
つぎに、この発明の射出成形用金型を用いた射出成形品の製造方法を説明する。
【００１９】
まず、凹部ａを有する可動型１と凹部ｂを有する固定型２との間に基体シート上に転写層１４を備えた転写材１３を配置する。
転写材１３は、可動型１の凹部ａと固定型２の凹部ｂとで適切な位置で挟み込まれるように配置する。枚葉の転写材１３を１枚づつ送り込んで配置してもよいし、長尺の転写材１３のまま切り取らずに必要部分のみを間欠的に連続して送り込んで配置してもよい。長尺の転写材１３を切り取らずに使用する場合、位置決め機構を有する送り装置を使用して、転写材１３と射出成形用金型との見当が一致するようにするとよい。また、転写材１３を間欠的に送り込む際に、転写材１３の位置をセンサーで検出した後に転写材１３を可動型１と固定型２とで固定するようにすれば、常に同じ位置で転写材１３を固定することができ、転写材１３の位置ずれが生じないので有利である。位置決めが完了した転写材１３は、真空吸引されて、可動型１の凹部ａの内面に沿って変形する。枚葉の転写材１３を１枚づつ送り込む場合は、射出成形用金型内に送り込まれる前に可動型１の凹部ａに嵌まり込む形状に変形させてから、射出成形用金型内に送り込み、可動型１の凹部ａに嵌め込んで配置することもできる。予備成形は、転写材１３を真空成形、プレス成形などにより立体形状に変形させることにより行なうとよい。
【００２０】
次に、型閉めにより成形用空間３を形成し、成形用空間３内に成形樹脂を注入して射出成形品８を形成すると同時に射出成形品８の表面に転写材１３の転写層１４を一体化接着させる。
この発明の射出成形用金型は、凹部ａの断面曲線部４の深さＤ、曲率半径Ｒ、可動型抜き勾配Ａが、５≦Ｒ×Ａ／Ｄ≦２０の条件を満たすので、注入された成形樹脂は、転写層１４のインキクラックや転写材１３の破れなどが発生しない。また、パーティングコーナー部においても成形樹脂の圧力が十分確保でき、転写層１４と成形樹脂との密着不良は発生せず、転写層１４と成形樹脂との剥がれが発生しない。
【００２１】
次に、可動型１と固定型２とを型開きして、射出成形品８を可動型１および固定型２から脱型する際または脱型した後に、転写材１３から基体シートを剥離する。この発明の射出成形用金型は、凹部ａの断面曲線部４の深さＤ、曲率半径Ｒ、可動型抜き勾配Ａが、５≦Ｒ×Ａ／Ｄ≦２０の条件を満たすので、射出成形品８が可動型１の凹部ａの内面に引っ掛からずに容易に脱型できる。なお、射出成形品８の外周９に段差７が形成された射出成形品８としては、図１、図２、図７に示すようなものがある。射出成形品８の孔部１０の内周１５に段差７が形成された射出成形品８としては、図２、図４、図８に示すようなものがある。
【００２２】
成形樹脂としては、アクリル樹脂、ＡＢＳ樹脂、ポリカーボネイト樹脂、ポリプロピレン樹脂、ポリ乳酸樹脂、ポリカーボネート樹脂とＡＢＳ樹脂とのポリマーアロイなどがある。成形樹脂は透光性を有していてもよい。
【００２３】
なお、この発明において用いる転写材１３の基本的な層構成の具体例としては、基体シート、離型層、剥離層、図柄層、接着層が順次積層されたものがあり、剥離層、図柄層、接着層の積層物が転写層１４となる。基体シートの材質としては、アクリル系樹脂、ポリエステル系樹脂などの樹脂シートがある。
【００２４】
【発明の効果】
この発明の射出成形用金型は、凹部を有する可動型と凹部を有する固定型との間に基体シート上に転写層を備えた転写材を配置し、可動型と固定型との型閉めにより形成した成形用空間内に成形樹脂を注入して射出成形品を形成すると同時に射出成形品の表面に転写層を一体化接着させるための射出成形用金型であって、可動型と固定型とを型閉めしたときに、可動型の凹部に形成された断面曲線部の終端部と固定型の凹部の端部とによって段差を形成することができる射出成形用金型において、断面曲線部の深さをＤ（ｍｍ）、曲率半径をＲ（ｍｍ）、可動型抜き勾配をＡ（°）としたとき、５≦Ｒ×Ａ／Ｄ≦２０の条件を満たすことを特徴とする。
また、この発明の射出成形用金型は、凹部を有する可動型と凹部を有する固定型との間に基体シート上に転写層を備えた転写材を配置し、可動型と固定型との型閉めにより形成した成形用空間内に成形樹脂を注入して射出成形品を形成すると同時に射出成形品の表面に転写層を一体化接着させるための射出成形用金型であって、可動型と固定型とを型閉めしたときに、可動型の凹部に形成された断面曲線部の終端部と固定型の凹部の端部とによって段差を形成することができる射出成形用金型において、断面曲線部の深さをＤ（ｍｍ）、曲率半径をＲ（ｍｍ）としたとき、Ｒ＝Ｄの条件を満たすことを特徴とする。
さらに、この発明の射出成形品の製造方法は、前記射出成形用金型を用いる製造方法であって、まず、可動型と固定型との間に基体シート上に転写層を備えた転写材を配置し、次に、可動型と固定型との型閉めにより形成した成形用空間内に成形樹脂を注入して射出成形品を形成すると同時に射出成形品の表面に転写材の転写層側を一体化接着させ、次に、可動型と固定型とを型開きし、射出成形品を可動型および固定型から脱型する際または脱型した後に転写材から基体シートを剥離することを特徴とする。
【００２５】
したがって、断面曲線部の深さをＤ（ｍｍ）、曲率半径をＲ（ｍｍ）、可動型抜き勾配をＡ（°）のバランスをとっているため、エンドユーザーのデザイン指定が可動型の凹部の深さＤが大で、曲率半径Ｒと可動型抜き勾配Ａとが小の傾向にあるときでも、可動型の凹部から射出成形品を脱型しやすいだけでなく、転写層のインキクラックや転写材の破れが発生しない。また、エンドユーザーのデザイン指定が可動型の凹部の深さＤが小で、曲率半径Ｒと可動型抜き勾配Ａが大の傾向にあるときでも、パーティングコーナー部において、成形樹脂の圧力を十分確保できるので、転写層と成形樹脂との密着が良好となり、転写層と成形樹脂との剥がれが発生しない。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の射出成形用金型の一例を示す一部切欠要部断面図である。
【図２】この発明の射出成形品の製造方法によって得られる射出成形品の一例を示す斜視図である。
【図３】この発明の射出成形用金型の一例を示す一部切欠要部断面図である。
【図４】図２の射出成形品のＹ−Ｙ断面拡大図である。
【図５】従来の射出成形用金型を示す一部切欠要部断面図である。
【図６】従来の射出成形用金型を示す一部切欠要部断面図である。
【図７】図２の射出成形品のＸ−Ｘ断面拡大概略説明図である。
【図８】図２の射出成形品のＹ−Ｙ断面拡大概略説明図である。
【図９】この発明の射出成形用金型の「段差」を説明するための断面説明図である。
【符号の説明】
ａ 凹部
ｂ 凹部
１ 可動型
２ 固定型
３ 成形用空間
４ 断面曲線部
５ 終端部
６ 端部
７ 段差
８ 射出成形品
９ 外周
１０ 孔部
１１ 型底
１２ 射出口
１３ 転写材
１４ 転写層
１５ 内周
Claims (4)
- 凹部を有する可動型と凹部を有する固定型との間に基体シート上に転写層を備えた転写材を配置し、可動型と固定型との型閉めにより形成した成形用空間内に成形樹脂を注入して射出成形品を形成すると同時に射出成形品の表面に転写層を一体化接着させるための射出成形用金型であって、可動型と固定型とを型閉めしたときに、可動型の凹部に形成された断面曲線部の終端部と固定型の凹部の端部とによって段差を形成することができる射出成形用金型において、断面曲線部の深さをＤ（ｍｍ）、曲率半径をＲ（ｍｍ）、可動型抜き勾配をＡ（°）としたとき、５≦Ｒ×Ａ／Ｄ≦２０の条件を満たすことを特徴とする射出成形用金型。
- 深さＤが０．１５〜４．０ｍｍであり、曲率半径ＲとＤとの関係がＤ／２≦Ｒ≦Ｄであり、可動型抜き勾配Ａが４５°以下である請求項１に記載の射出成形用金型。
- 凹部を有する可動型と凹部を有する固定型との間に基体シート上に転写層を備えた転写材を配置し、可動型と固定型との型閉めにより形成した成形用空間内に成形樹脂を注入して射出成形品を形成すると同時に射出成形品の表面に転写層を一体化接着させるための射出成形用金型であって、可動型と固定型とを型閉めしたときに、可動型の凹部に形成された断面曲線部の終端部と固定型の凹部の端部とによって段差を形成することができる射出成形用金型において、断面曲線部の深さをＤ（ｍｍ）、曲率半径をＲ（ｍｍ）、可動型抜き勾配をＡ（°）としたとき、Ｒ＝Ｄ、Ａ＝０の条件を満たすことを特徴とする射出成形用金型。
- 請求項１〜３のいずれかに記載の射出成形用金型を用いる製造方法であって、まず、可動型と固定型との間に基体シート上に転写層を備えた転写材を配置し、次に、可動型と固定型との型閉めにより形成した成形用空間内に成形樹脂を注入して射出成形品を形成すると同時に射出成形品の表面に転写材の転写層側を一体化接着させ、次に、可動型と固定型とを型開きし、射出成形品を可動型および固定型から脱型する際または脱型した後に転写材から基体シートを剥離することを特徴とする射出成形品の製造方法。
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