JP5942309B2 - インモールド成形方法とインモールド転写フィルムおよびその製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、家電製品や自動車部品などの外装品の製造に利用される、インモールド成形方法およびインモールド転写フィルムに関するものである。

従来、樹脂成形品を装飾する方法の一つとして、デザインを施したインモールド転写フィルムと射出樹脂を一体化させることで樹脂成形品の表面を加飾する、インモールド成形工法がある。

図１６にインモールド転写フィルム３３の一般的な層構成を示す。
このインモールド転写フィルム３３は、基材フィルム１、剥離層２からなるキャリア部３０と、ハードコート層３、印刷層３２からなる転写部３１で構成される。印刷層３２は、アンカー層４、着色層５、接着層６で構成されている。

基材フィルム１は、インモールド転写フィルム３３を構成するベースとなるフィルムであり、この上に、各層が形成されている。剥離層２は、この上に形成される転写部３１をきれいに分離する役割を持つ。転写部３１のハードコート層３の役割は、インモールド成形品の最表面層で成形品を傷、ゴミ等から保護する。アンカー層４は、ハードコート層３と着色層５を接合する役割である。

また、アンカー層４には、着色層５中のインクを吸着、または固着させる機能があるため、インク自体がハードコート層３と直接に接合できる場合には不要である。着色層５は成形品にデザインを加飾するための層で図柄、模様を付与するために模様、図柄の構成により単層から複数層まで層構成が変わりグラビア印刷やスクリーン印刷、溶剤型インクジェット印刷等で形成される。接着層６は、着色層５と射出樹脂を接合するための役割と着色層５中のインクが高温、高圧の射出樹脂により流されないために保護する役割がある。

一般的なインモールド成形方法を、図１７で説明する。
図１７（ａ）では、図柄、模様が施されたインモールド転写フィルム３３が、捲装体（図示せず）から引き出されて、可動型１０１と固定型１０２の間に供給され、転写部３１の側が、固定型１０２の射出口４１に向くように金型に供給される。キャリア部３０は可動型１０１に向いている。

図１７（ｂ）では、インモールド転写フィルム３３は可動型１０１の成形面に沿うように吸引、固定され可動型１０１の型表面形状に沿う形で賦形される。その後、可動型１０１が移動し、可動型１０１が固定型１０２と型締めされ、転写部３１と固定型１０２の間にキャビティ空間１０３が形成される。

図１７（ｃ）では、キャビティ空間１０３に、転写側３１に向けて高温、高圧の成形樹脂１０４が射出されて転写部３１と接合する。
図１７（ｄ）では、型温まで冷却された成形品１０５を取り出す工程で、型開き時に剥離層２とハードコート層３の間で剥離され型内から取り出される。この時、成形品１０５の表面には、転写部３１が転写されているためハードコート層３が成形品１０５の最表面となり、転写部３１と成形樹脂１０４が一体化された形の成形品１０５が得られる。

特開２００８−１２６４４２号公報

しかしながら、特に成形品１０５の側面が垂直に近くなり、高さを持ったインモールド成形では、この側面での基材フィルム１が、成形品の形状に沿って伸びることに追従して、転写部３１はキャリア部３０に密着しながら伸びる必要があるが、ハードコート層３の伸びが悪い場合には、伸びの途中でハードコート層３が破断し、印刷層３２に割れが発生する。

また、ハードコート層３の伸びが良い場合でも、型開きの時点で、剥離層２とハードコート層３が密着状態のまま剥がれずに、キャリア部３０が成形品から引き離され、印刷層２内での層間剥離が発生する。

キャリア部３０から転写部３１がうまく剥がれた状態でも、成形品の側面から外側に転写部３１がつながった状態の箔バリが発生することがある。この場合は、箔バリを成形品から除去することで良品とすることができるが、成形品の取り出し後に２次加工を要することから、作業費用や作業時間の観点からコストが増加してしまう。さらに、成形品の取り出し時などに、箔バリが金型内で飛散する。飛散した箔バリが金型のキャビティ面に付着すると、次の成形を行う際に、箔バリの跡が成形品に転写されるなど、修復できない外観上の不具合も発生する。

本発明は、前記従来の課題を解決するもので、成形品の形状に追従するインモールド転写フィルムの伸びに対しては、ハードコート層が破断せず、かつ型開きの段階でハードコート層が、成形品の側面の端部において確実に破断させることができ、印刷層の割れ、印刷層での層間剥離、箔バリを発生させずに、安定的な剥離状態を作り出すことができる、インモールド成形方法とインモールド転写フィルムおよびその製造方法を提供することを目的とする。

本発明のインモールド成形方法は、基材フィルム上に剥離層とハードコート層と印刷層を有するインモールド転写フィルムを予熱する予熱工程と、前記インモールド転写フィルムを射出成形金型のキャビティに配置する配置工程と、前記射出成形金型を型締めする型締め工程と、前記インモールド転写フィルムが配置された前記キャビティに成形樹脂を充填する充填工程と、前記射出成形金型を型開きすることにより、前記基材フィルムから剥離した前記ハードコート層と前記印刷層が転写面上に転写された成形品を得る型開き工程とを有するインモールド成形方法において、前記成形品の側面での前記インモールド転写フィルムの必要伸び率をＡ％とし、前記型開き工程で、前記成形品の側面での前記ハードコート層の破断伸度を、前記Ａ％＋２％以上、前記Ａ％＋４０％未満の範囲内にして、前記ハードコート層の破断を行い、前記ハードコート層は紫外線硬化樹脂であり、前記ハードコート層への紫外線の積算照射量を調節することにより、前記ハードコート層の破断伸度を設定することを特徴とする。

また、本発明のインモールド転写フィルムは、射出成形金型でインモールド成形を行う際に用いるインモールド転写フィルムであって、基材フィルム上に剥離層とハードコート層と印刷層を有し、前記射出成形金型で成形する成形品の側面での前記インモールド転写フィルムの必要伸び率をＡ％とし、前記インモールド転写フィルムの温度が、インモールド成形に用いる前記射出成形金型の型開き時の表面温度と同じ温度の時に、前記ハードコート層の破断伸度を、前記Ａ％＋２％以上、前記Ａ％＋４０％未満の範囲内とし、前記ハードコート層は、紫外線硬化樹脂であることを特徴とする。

また、本発明のインモールド転写フィルムの製造方法は、射出成形金型でインモールド成形を行う際に用いるインモールド転写フィルムの製造方法であって、基材フィルム上に剥離層とハードコート層と印刷層を有し、前記ハードコート層が紫外線硬化樹脂からなり、前記射出成形金型で成形する成形品の側面での前記インモールド転写フィルムの必要伸び率をＡ％とし、前記インモールド転写フィルムの温度が、インモールド成形に用いる前記射出成形金型の型開き時の表面温度と同じ温度の時に、前記ハードコート層の破断伸度を、前記Ａ％＋２％以上、前記Ａ％＋４０％未満の範囲内になるように、前記ハードコート層への紫外線の積算照射量を調節することを特徴とする。

本発明のインモールド成形方法によると、インモールド転写フィルムが成形品の形状に追従するための伸びに対しては、密着性が維持され、印刷層とハードコート層からなる転写部が、基材フィルムと剥離層からなるキャリア部の伸びに追従して、綺麗に伸ばされる。成形品からキャリア部を引き剥がす際には、型開きでインモールド転写フィルムが伸ばされた瞬間に、転写部のハードコート層が成形品の側面の端部で破断されるため、剥離開始の起点が成形品の側面の端部に形成され、起点をもとに成形品の全周に亘って、ハードコート層が「箔バリ」を生じることなく、キャリア部から剥離される。

また、本発明のインモールド転写フィルムによれば、成形品の側面の端部において、ハードコート層が確実に破断される状態を発生させ、成形品からインモールド転写フィルムのキャリア部を引き離す際の剥離の起点を、成形品の側面の端部にすることができるので、箔バリや転写不良を発生させずに、安定的な剥離状態を作り出すことができる。

また、本発明のインモールド転写フィルムの製造方法によれば、型開き温度に応じて、紫外線の積算照射量を調節することで、型開き温度以上における前記ハードコート層の破断伸度の温度上昇に対する増加率を、前記型開き温度未満における前記ハードコート層の破断伸度の温度上昇に対する増加率よりも大きくすることができ、良好なインモールド成形の実現に寄与するインモールド転写フィルムを、安定して供給できる。

本発明の実施の形態において、インモールド転写フィルムを射出成形金型のキャビティに配置する配置工程から、前記キャビティに成形樹脂を充填する射出成形工程の状態を表す金型断面図 本発明の実施の形態における成形品の側面におけるインモールド転写フィルムの伸び率を定義する断面図 本発明の実施の形態におけるインモールド成形品の金型断面図 本発明の実施の形態におけるハードコート層の破断伸度の定義を示す図 本発明の実施の形態における型開き時に正常に剥離されたインモールド成形品の金型断面図 本発明の実施の形態における型開き直後のインモールド転写フィルムの剥離状態を示す金型断面図 本発明の実施の形態におけるハードコート層破断伸度とインモールド転写フィルム温度の挙動を示す図 本発明の実施の形態における型開き直後のインモールド転写フィルムの剥離状態を示す金型断面図と要部の更なる拡大図 図７の説明図 本発明の実施の形態における実施例の成形品の断面図 本発明の実施の形態における実施例のハードコート層破断伸度と紫外線の積算照射量の関係を示す図 本発明の実施の形態における実施例のハードコート層の硬化状態と剥離重さの関係を示す図 本発明の実施の形態における実施例のハードコート層の破断伸度と成形品の剥離の状態の例を示す図 本発明の実施の形態における実施例のハードコート層の破断伸度の設計に対して転写不良の発生率をプロットした図 本発明の実施の形態における実施例のハードコート層の破断伸度とインモールド転写フィルム温度の挙動を示す図 インモールド転写フィルムの層構成を表す図 従来のインモールド成形品の製造工程を示す図

以下、本発明のインモールド成形方法を、具体的な実施の形態に基づいて説明する。
なお、使用するインモールド転写フィルム３３の層構成は、図１６に示したものと同じであって、基材フィルム１、剥離層２からなるキャリア部３０と、ハードコート層３、印刷層３２からなる転写部３１で構成される。印刷層３２は、アンカー層４、着色層５、接着層６で構成されている。

基材フィルム１としては、主にポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ、Polyethylene terephthalate）が用いられるが、ポリカーボネイト（ＰＣ、Poly carbonate）、または延伸ポリプロピレン（ＯＰＰ、oriented polypropylene）などを利用して構成することもできる。厚みは２０μｍ〜２００μｍ程度の層であるが、薄いと基材フィルム１が伸びた際に破断しやすくなり、逆に厚いと基材フィルム１が変形しにくくなるため、３０μｍ〜１００μｍ程度のフィルムを用いることが最適である。

剥離層２は、メラミン系樹脂、またはシリコン系樹脂などを利用して構成された厚さ０．５〜５μｍ程度の層である。
ハードコート層３は、印刷層３２が成形樹脂に転写された際には最表面となる、高硬度な紫外線硬化型樹脂などを利用して構成された厚さ１〜１０μｍ程度の層である。

アンカー層４は、ハードコート層３と着色層５との密着性を高めてより高度な特性を付与するための、ポリエステル樹脂などを利用して構成された、厚さ１〜１０μｍ程度の層である。

着色層５は、耐侯性が良好な顔料インク、または一般に使用される染料インクなどを利用して構成された厚さ１〜１００μｍ程度の層である。
接着層６は、インモールド耐性を有する、アクリル系樹脂、ウレタン系樹脂、またはビニル系樹脂などを利用して構成された厚さ１〜５０μｍ程度の層である。

なお、たとえば、着色層５および接着層６は、それぞれが一層で構成されているとは限らず、重なった複数層で構成されていてもよい。
従来のインモールド成形品の製造工程を示す図１７のように、（ａ）インモールド転写フィルム３３が金型内に供給され、（ｂ）インモールド転写フィルム３３が可動型１０１に吸着され、固定型１０２と合わさった状態で型締めされる。（ｃ）キャビティ空間１０３に成形樹脂１０４が射出され、射出樹脂とインモールド転写フィルムが接着される。（ｄ）可動型１０１が型開き後、成形樹脂１０４と接着されていない転写部３１はキャリア部３０に残り、接着された転写部３１が成形樹脂１０４に転写され、キャリア部３０から剥離されて、インモールド成形品が作られる。

図１は、インモールド成形品の製造過程において、成形品の状態の断面図を示す。
図１（ａ）において、可動型１０１と固定型１０２は離れた状態にあり、基材フィルム１と剥離層２とハードコート層３と印刷層３２から構成されるインモールド転写フィルム３３が可動型１０１と固定型１０２からなる金型に供給され、インモールド転写フィルム３３を射出成形金型のキャビティに配置するために、インモールド転写フィルム３３を可動型１０１に吸着する前の状態を示している。

図１（ｂ）において、インモールド転写フィルム３３が可動型１０１のキャビティ内に備えられた吸着口４２より真空吸引され、インモールド転写フィルム３３は可動型１０１のキャビティ面に吸着される。

図１（ｃ）は、キャビティ空間１０３に射出口４１から樹脂が射出され、金型内でインモールド成形品が作られた状態を示している。
このとき、成形品の側面３４の形状の傾斜と深さにより、インモールド転写フィルム３３が伸ばされた状態になる。可動型１０１とインモールド転写フィルム３３が最初に接触し、固定される面とインモールド転写フィルムの空間を、減圧することで、インモールド転写フィルムが伸ばされながら、可動型１０１のキャビティ面に吸着する。

図２は、成形品の側面３４におけるインモールド転写フィルム３３の伸び率を示したものである。成形樹脂１０４の印刷部転写面３６は、上面３６ａと側面３４にわたっている。

インモールド転写フィルム３３の必要伸び率Ａは、側面３４を型締め方向に垂直な平面に投影した投影部の長さＤ、側面３４の稜線の長さＬとしたときに、
必要伸び率Ａ ＝ Ｌ ／ Ｄ
で定義することができる。

図３は、樹脂充填後の金型内の成形品の断面図である。可動型１０１と固定型１０２は型締めされた状態でありキャビティ空間内のインモールド転写フィルム３３の印刷層３２側に成形樹脂１０４が充填されている。可動型１０１に吸着されたインモールド転写フィルム３３は、基材フィルム１が可動型１０１に吸着された状態になっているが、図３のように成形品の側面３４の傾斜が大きいような状態においては、インモールド転写フィルム３３が伸ばされた状態で可動型１０１に吸着される。インモールド転写フィルム３３を構成する基材フィルム１、剥離層２、ハードコート層３および印刷層３２がすべて均一に伸びた状態で吸着される必要がある。

この状態になるまでに、基材フィルム１、剥離層２、ハードコート層３および印刷層３２のいずれかが伸びに耐えられずに破断してしまうと、成形樹脂に良好な状態で印刷層の転写ができないため、成形品の形状への転写が可能な伸び率まで、インモールド転写フィルム３３を構成する各層が伸びるような特性を持たせる必要がある。

したがって、成形品の側面３４への転写が可能な必要伸び率以上に、インモールド転写フィルム３３の各層の破断伸度を設計する。以降、成形品の側面３４への転写に必要な伸び率を「必要伸び率」と呼ぶ。

基材フィルム１においては、厚みを増やすことで、伸ばされて薄くなっても、破断しにくくすることができる。また、２軸延伸で形成される基材フィルムを延伸しきらずに途中段階で延伸をとめるような製造方法を用いることで、より伸びやすい基材フィルムにすることもできる。

ハードコート層３においては、完全硬化をさせないアフターキュアタイプの紫外線硬化樹脂を用いて、伸び易くすることができる。インモールド転写フィルム３３の形成時には、熱乾燥や弱い紫外線照射により、ハードコート層３の形成に問題のない状態で硬化させ、完全硬化に至らせない状態を作ることができる。

図４のように、インモールド転写フィルム３３内のハードコート層３の破断伸度は、ハードコート層３の温度状態において、ハードコート層３を一定方向に引き伸ばした際にクラック３７が入り始める伸び率の値であり、初期のハードコート層３の長さＬ０に対して、クラックが入り始める長さＬ１としたときに、破断伸度＝Ｌ１／Ｌ０で定義できる。

熱乾燥条件もしくは弱い紫外線照射量の調整で紫外線硬化の進展状態を変化させることで、必要伸び率以上に設定することができる。ハードコート層３の硬化状態と破断伸度には、相関があり、硬化が進むほど、破断伸度が下がる。

ハードコート層３を硬化させる工程において、硬化状態が低いと、柔らかい状態のため、剥離層表面との密着性が高く、剥離重さが重くなる傾向があり、一方で硬化状態が高いと、硬い状態のため、剥離層表面との密着性が下がり、剥離重さが小さくなる傾向がある。この特性を利用して、ハードコート層３の硬化状態を剥離重さで評価することもできる。

剥離層２、アンカー層４、着色層５、接着層６においても、形成厚みや材料の選定により、成形品の側面への転写に必要な伸び率以上に設定することができる。伸びに強いウレタン系樹脂の比率を増やすことで、伸び率を上げることができる。

図５は、可動型１０１と固定型１０２が型開きした状態であり、ハードコート層３と印刷層３２から構成される転写部３１が、基材フィルム１と剥離層２から構成されるキャリア部３０から剥離した状態を示す。型開き時に理想的な状態で成形樹脂に転写された転写部３１がキャリア部３０の剥離層界面で剥離された状態である。成形品の側面の端部３８を起点にハードコート層３と印刷層３２が成形樹脂１０４側に接着された部位のみが残り、成形樹脂１０４に接着されていない転写部３１はそのままキャリア部３０に残った状態で引き離される。

図６は、本発明の実施の形態における型開き直後のインモールド転写フィルム３３の剥離状態を示す金型断面図である。可動型１０１と固定型１０２が型開きした状態であり、インモールド転写フィルム３３の転写部３１がキャリア部３０から剥離され成形樹脂１０４に転写された状態である。

図６（ａ）は、成形樹脂１０４に転写部３１が転写された後、型開き時において、インモールド転写フィルム３３の挙動により、理想的な状態で転写部３１が剥離したインモールド成形品の状態を示す。

図６（ｂ）は、型開き時に成形品の側面の端部３８で転写部３１が破断せずに、成形品の側面の端部３８よりも外側まで転写部３１が付随した状態となる箔バリが発生した状態を示す。図６（ｃ）は、型開き時に本来、ハードコート層３と剥離層２で分離すべき転写部３１の中で、ハードコート層３と印刷層３２の間で分離した層間剥離が発生した状態を示す。

図６（ａ）の理想的な状態で転写部３１が剥離する状態において、型開き時にインモールド転写フィルム３３が必要伸び率以上に伸ばされる状態になる。このときに、ハードコート層も伸ばされる状態になっており、必要伸び率以上になった際に、ハードコート層３の破断伸度に到達すると、ハードコート層３が成形品の側面の端部３８を起点にして、破断することになる。ハードコート層３が破断することにより、転写部３１を形成する印刷層３２は、ハードコート層３よりも厚みが小さいため、ハードコート層３よりも破断されやすい状態であり、ハードコート層３と密着した状態であるため、ハードコート層３が破断されることにより、同時に印刷層３２も破断される状態になり、成形品の側面の端部３８できれいな剥離を生じさせることができる。

一方、図６（ｂ）に示す箔バリが発生する状態においても、型開き時にインモールド転写フィルム３３が必要伸び率以上に伸ばされた状態になるが、ハードコート層３の破断伸度が大きすぎると、ハードコート層３の破断伸度に到達しないまま、すなわちハードコート層３が破断しないまま、転写部３１が成形品に付随したまま剥離していく。このため、成形品の側面の端部３８の外側まで転写部３１が残った状態になる。

ただし、この場合は、箔バリを成形品から除去することで、良品とすることができるが、成形品の取り出し後に２次加工を要することから、作業費用や作業時間の観点からコストが増加してしまう。また、成形品の取り出し時等に箔バリが金型内で飛散しキャビティ面に付着すると、次の成形を行う際に、箔バリの跡が成形品に転写されるなど、修復できない外観上の不具合も発生する。

また、図６（ｃ）に示す層間剥離が発生する状態においては、型開き時にインモールド転写フィルム３３が必要伸び率以上に伸ばされた状態になった上、ハードコート層３と剥離層２の密着性が、ハードコート層３と印刷層３２の密着性よりも高い状態になると、ハードコート層３が伸ばされても破断せず、剥離層２の側にハードコート層３が付着した状態で残るため、印刷層３２の内で層内破壊が発生し、インモールド成形品として転写不良が発生する。この場合、インモールド成形品を正常な状態に戻すこと不可能であり、不良として廃棄される。

図７（ａ）は、インモールド転写フィルム３３のハードコート層３の温度に対する破断伸度の変化特性とインモールド成形におけるインモールド転写フィルム３３の、成形品の側面の剥離が必要な端部３８での伸び挙動を重ねて示したものである。成形品の側面の剥離が必要な端部３８でのインモールド転写フィルム３３の必要伸び率をＡで示す。実線Ｂがハードコート層３の破断伸度線を示し、矢印破線Ｃ１〜Ｃ４がインモールド転写フィルム３３の伸び挙動を示している。

インモールド転写フィルム３３のハードコート層３の破断伸度は、温度上昇に対して増加する特性がある。この特性を利用し、インモールド転写フィルム３３の可動型１０１への吸着時は、インモールド転写フィルム３３の温度を高くすることで、必要伸び率Ａ以上にハードコート層３の破断伸度を高くすることができる。

常温においては、必要伸び率Ａに対して、ハードコート層３の破断伸度が低いため、この温度のままでインモールド転写フィルム３３の可動型１０１への吸着を行うと、ハードコート層３が破断し、印刷層３２の割れが発生する。そのため、矢印破線Ｃ１のように、インモールド転写フィルム３３を予熱してハードコート層３の温度を上げる。これにより、必要伸び率Ａに対して、ハードコート層３の破断伸度の方が高くなり、可動型１０１へのインモールド転写フィルム３３の吸着時に印刷層３２の割れが発生しない。

インモールド転写フィルム３３の温度を高くする前記予熱の具体的な方法としては、可動型１０１と固定型１０２からなる金型にインモールド転写フィルム３３を供給する際に、赤外線ヒータによる放射加熱方式や、温風による加熱方式を用いることができるが、熱風によるフィルムの供給の位置ずれや塵などの異物の付着を助長するため、赤外線ヒータによる放射加熱方式を用いるほうが望ましい。

また、フィルム吸着時の金型の温度を高くすることもできるが、金型のヒータ加熱を行った場合は、成形品取り出し時には、金型温度を下げる必要があるため、冷却回路も同時に必要になる。

次に、矢印破線Ｃ２のように、吸着によりインモールド転写フィルム３３を可動型１０１のキャビティ面に沿って伸ばす。さらに、矢印破線Ｃ３のように樹脂充填時は、高温の成形樹脂１０４が流れ込むため、インモールド転写フィルム３３の温度は瞬間的に温度がさらに高くなるため、インモールド転写フィルム３３が完全に可動型１０１のキャビティ面に吸着できていない部位があった場合でも、インモールド転写フィルム３３の温度が上がることで、ハードコート層３の破断伸度がさらに大きくなるため、樹脂充填時に樹脂流れでインモールド転写フィルム３３が伸ばされる状態においては、印刷層３２の割れが発生する可能性は少ない。

一方で、成形樹脂１０４の射出後においては、成形品に接着されたインモールド転写フィルム３３の温度は、矢印破線Ｃ４のようにほぼ金型温度になる。この時点では、インモールド転写フィルム３３の伸びは、ハードコート層３の破断伸度以下であるが、矢印破線Ｃ５のように型開き時に成形品の側面の剥離が必要な端部３８が局部的に伸びるため、破断伸度を越えて伸びることになり、射出成形後で転写部３１が成形品に正常に転写された後に、ハードコート層３の剥離起点を容易に成形品の側面の端部３８に作ることができる。ここで局部的に伸びるとは、図８（ａ）（ｂ）に示すように、成形品の側面の剥離が必要な端部３８におけるハードコート層３の厚み相当分の部分Ｃの伸びと考えられる。

金型温度は射出成形樹脂の樹脂流動を安定にさせる温度で用いられるため、通常の射出成形においては、金型温度は樹脂流動性で設定される。ただし、射出成形後には、金型温度を意図的に下げることはできるが、前述のように冷却回路が必要になる。

上記のようにして、インモールド転写フィルム３３を吸着する際には、フィルム温度を上げることで、必要伸び率Ａに対して、ハードコート層３の破断伸度を必要伸び率Ａ以上に設定することができる。

また、型開き時にインモールド転写フィルム３３において、剥離層２からハードコート層３を剥離する際には、インモールド転写フィルム３３の温度を下げることで、ハードコート層３の破断伸度を下げ、必要伸び率Ａ以下に設定することができる。これにより、成形品の側面の端部３８でのハードコート層３の剥離の安定度を高めることができる。

図７（ａ）において、インモールド転写フィルム３３の伸びが、ハードコート層破断伸度線Ｂを右の領域（図９のＺ１）から左の領域（図９のＺ２）へ横切るときに、すなわち、温度の高い領域から低い領域へハードコート層破断伸度線Ｂを通過するときに、ハードコート層３にクラックが入ることになる。これは、すなわち、成形品の全ての部分でのインモールド転写フィルム３３の伸び挙動は、ハードコート層破断伸度線Ｂの右下側の領域（図９のＺ３）に存在しなければならないことを表す。また、成形品の側面の端部３８のみは、剥離時にハードコート層破断伸度線Ｂの上左側の領域（図９のＺ４）に来なければならない。このとき、成形品の側面の端部３８よりも伸び率が高い部分は、必然的にクラックが入る。

成形品の各部分のインモールド転写フィルム３３は様々な伸び率を有している可能性があり、成形品の側面の端部３８よりも伸び率が高い部分も存在することが考えられる。そのような部分にクラックが入らないようにするためには、図７（ｂ）に示すようにハードコート層破断伸度線Ｂは、型開き時の金型表面温度の右側の領域で他の領域におけるよりも大きく増加していることが有利となる。例えば、成形品のある部分でのインモールド転写フィルム３３の必要伸び率が、成形品の側面の端部３８における必要伸び率Ａよりも高い伸び率ＡＡであったとしても、ハードコート層破断伸度線Ｂを図７（ｂ）に示すように型開き温度付近でも高い破断伸度を有する場合には、クラックが入りにくい。

したがって、インモールド転写フィルム３３としては、ハードコート層３の破断伸度の温度上昇に対する増加率が、インモールド成形に用いる金型の型開き時の表面温度以上で、その温度未満よりも大きくなる特性を持つものが有効である。

（実施例）
図１０は、実施例の成形品１０５の断面形状を示したものである。
成形品の側面における投影長さは３０ｍｍであり、インモールド転写フィルム３３が転写される面における稜線の長さは３３ｍｍになるように設計されている。したがって、インモールド転写フィルム３３を転写するために必要な成形品側面での伸び率は、３３／３０＝１１０％となる。

本成形品は、インモールド転写フィルム３３を金型に挿入し、転写されてインモールド成形される。このときに用いられるインモールド転写フィルム３３の構成は、厚さ５０μｍのＰＥＴの基材フィルム１の表面に、厚さ１μｍ程度のメラミンを主成分とした樹脂による剥離層２が形成され、厚さ５μｍのアフターキュアタイプの紫外線硬化型樹脂によるハードコート層３が形成された。ハードコート層３の上に１μｍ程度のアンカー層４を形成し、グラビア印刷による５μｍ程度の着色層５が形成され、２μｍ程度の接着層６が形成されたものになっている。このとき、各層は、グラビアコートを用いて形成される。

また、ハードコート層３に関して、ハードコート層３の塗工後に、硬化条件を変えることで、破断伸度を変えた。
ハードコート層３は紫外線硬化型樹脂で形成されているため、紫外線照射における照射パワーと照射時間で、ハードコート層３の硬化反応の進展を変えられる。紫外線照射を強めれば、ハードコート層３の硬化が進み、破断伸度が下がり、逆に、紫外線照射を弱めれば、ハードコート層３の硬化が進まないため、破断伸度が高くなる。

本実施例で用いたアフターキュアタイプのハードコート層３は、完全硬化には至っていないため、インモールド転写フィルムの状態での硬化状態は層としては形成されているが、伸びる性質を持たせるために、セミキュア（semi-cure）と呼ばれる状態で硬化反応を止める必要がある。なお、この状態のハードコート層３の破断伸度は、インモールド転写フィルム３３のその他の層よりも小さい。

インモールド転写フィルム３３の製造工程における硬化条件として、メタルハライドランプを用いて紫外線照射したが、紫外線照射においては、水銀ランプや紫外線発光ダイオードランプを用いることもできる。

図１１は、紫外線照射の積算量に対して、フィルム温度６０℃におけるハードコート層３の破断伸度を測定した結果である。積算照射量８５ｍＪ／ｃｍ^２未満においては、ハードコート層３の硬化が進んでいないため、破断伸度が正しく評価できない。したがって、データとしては、測定されていない。積算照射量が大きくなるにしたがって、ハードコート層３の硬化が進み、約５００ｍＪ／ｃｍ^２でほぼ完全硬化状態になっている。

本実施例では、８５ｍＪ／ｃｍ^２以上、４５６ｍＪ／ｃｍ^２未満でハードコート層３がセミキュア状態となるよう照射を行い、ハードコート層３の破断伸度が変わる状態でインモールド転写フィルム３３を作成した。

図１２は、ハードコート層３の硬化状態と剥離重さの相関を測定したグラフである。
剥離重さは、各サンプルのインモールド転写フィルム３３を短冊状に１９ｍｍ幅でカットし、１００℃のホットプレート上に、インモールド転写フィルム３３を両面テープによって貼り付けた後、１８０ｍｍ／ｍｉｎの速度にて、角度９０度で剥離しながら、引っ張り強度を荷重変換器としてのロードセルで測定し、１ｍｍ幅あたりの剥離重さに換算してプロットした結果となっている。

ハードコート層３の破断伸度が、本実施例で標準となる状態の剥離重さに対して、ハードコート層３に照射する照射パワーを弱めると、剥離重さが高くなり、ハードコート層３の硬化状態が低くなる状態となり、逆にハードコート層３に照射する照射パワーを高めると、剥離重さが軽くなり、ハードコート層３の硬化状態が高くなる状態となる。

上記インモールド転写フィルム３３を、金型上部に設置され２８０℃に加熱された赤外線ヒータにより一度加熱し、インモールド転写フィルム３３の表面温度が８５℃程度になった状態で、金型に供給した。その後、樹脂温度が２３０℃のＡＢＳ樹脂を金型内に射出し、金型温度６０℃で成形した。

図１３は、インモールド転写フィルム３３の必要伸び率が１１０％であった場合における、ハードコート層３の破断伸度に対するインモールド成形品の成形結果の状態を示したものである。

図１４は、成形品端面の必要伸び率が１１０％であるインモールド成形品を、温度６０℃で型開きして成形した場合の、６０℃におけるハードコート層３の破断伸度に対する転写不良の発生率を示した図である。

インモールド成形後に取り出された成形品の表面状態を目視にて観察し、成形不良の有無を確認した。特に、転写不良が発生しやすい成形品の側面を重点的に観察した。細かな印刷層の割れに関しては、光学顕微鏡にて数倍程度で拡大観察することで、より詳細に観察した。

ハードコート層３の破断伸度が１１２％未満の場合、必要伸び率が１１０％に対して破断伸度が不足するため、インモールド転写フィルム３３が可動型１０１へ吸着するときに、ハードコート層３が破断する。そのため、印刷層３２の割れが発生した。必要伸び率が１１０％に対して１１２％の破断伸度が必要となるのは、前述した成形品の側面の剥離が必要な端部３８におけるハードコート層３の厚み相当分の部分の伸びが必要なためであると考えられる。

ハードコート層３の破断伸度が１１２％以上、１２０％未満の状態においては、必要伸び率Ａに対して、破断伸度がほぼ同一であるが、インモールド転写フィルム３３の吸着時における温度や真空吸着力のばらつきにより上記の印刷層３２の割れが一部発生した。しかし、許容範囲内である不良率５％以下であった。

ハードコート層３の破断伸度が１２０％以上１３５％未満の状態においては、吸着時の伸びに対して、破断伸度は十分であり、型開き時にインモールド転写フィルム３３がさらに１０％〜３０％伸ばされる状態までに破断伸度に達するため、ハードコート層３が破断し、成形品の側面の端部３８を起点に理想的な剥離を実現することができた。

ハードコート層３の破断伸度が１３５％以上、１５０％未満の状態においては、型開き時にインモールド転写フィルム３３がさらに３０％以上伸ばされても、ハードコート層３が破断しないため、箔バリが発生し始め、箔バリの飛散と可動型１０１のキャビティ面への付着による成形品の外観不良を引き起こしたものである。また、ハードコート層３と剥離層２の密着性が、ハードコート層３と印刷層３２の密着性よりも高い状態であると、ハードコート層３が伸ばされても破断せず、剥離層２の側にハードコート層３が付着した状態で残るため、成形品の側面の端部３８において、ハードコート層３が剥離層２の側に残ることによる印刷層３２内での層間剥離が発生した。この領域では、型開き時における温度や型開き速度のばらつきにより上記不良現象が一部発生した。しかし、許容範囲内である不良率５％以下であった。

ハードコート層３の破断伸度が１５０％以上の状態においては、状態はさらに悪化し、転写不良の発生率がさらに上昇した。
ハードコート層３と剥離層２の密着性は、ハードコート層３が伸びやすい状態ほど、インモールド転写フィルム３３の伸びに対して追従性が良くなるため、剥離層２との密着性が高い状態になりやすく、剥がれにくくなるため、基本的には破断伸度が高いほど、密着性が高い傾向を示しやすい。成形品の側面以外で、ハードコート層３が剥離層２から剥がれたりすると、成形品の側面の端部が剥離の起点にならないため、箔バリが発生しやすい。

また、インモールド転写フィルムが伸ばされながらも、ハードコート層３が剥離層２から剥がれる個所ができない場合は、成形品の側面に引き剥がしの力がかかりやすく、その際に密着性が高い状態において、層間剥離の状態が発生しやすい。

この結果より、インモールド転写フィルム３３のハードコート層３の破断伸度を必要伸び率１１０％に対して、インモールド転写フィルム３３が成形品より引き離される温度におけるハードコート層３の破断伸度を１１２％以上、１５０％未満に設定することで、インモールド成形品の転写不良を許容範囲内である不良率５％以下にすることができた。したがって、本実施例においては、インモールド転写フィルムの必要伸び率に対して、型開き時にインモールド転写フィルムが４０％伸ばされるまでに、ハードコート層３が破断することで、転写不良の発生を抑えることができることがわかった。

さらに、ハードコート層３の破断伸度を１２０％以上１３５％未満に設定することで転写不良はほぼ発生しないため、より望ましい。
すなわち、インモールド成形品の必要伸び率Ａ％に対して、インモールド転写フィルム３３が成形品から引き離される際の金型温度におけるハードコート層３の破断伸度をＡ％＋２％以上、Ａ％＋４０％未満に設定することで、転写不良の発生率が５％以下となる状態でインモールド成形品をつくることができることがわかった。この破断伸度の範囲を示すグラフを図１５に示す。図１５において、図７と同じ構成要素については同じ符号を用いて説明を省略する。Ｂ１がＡ％＋２％のハードコート層破断伸度線、Ｂ２がＡ％＋４０％のハードコート層破断伸度線である。

さらにハードコート層３の破断伸度をＡ％＋１０％以上、Ａ％＋２５％未満にすることで、ほぼ転写不良が発生しない状態にすることができるため、より望ましい状態になることがわかった。

図１１に示すように、ハードコート層３の破断伸度を１１２％以上、１５０％未満にするためには、ハードコート層３を硬化させる紫外線の積算照射量を１５２ｍＪ／ｃｍ^２以上、４５６ｍＪ／ｃｍ^２未満にすればよい。また、ハードコート層３の破断伸度を１２０％以上１３５％未満にするためには、ハードコート層３を硬化させる紫外線の積算照射量を２３０ｍＪ／ｃｍ^２以上、３４０ｍＪ／ｃｍ^２未満にすればよい。

したがって、ハードコート層３を硬化させる紫外線の積算照射量を１５２ｍＪ／ｃｍ^２以上、４５６ｍＪ／ｃｍ^２未満とすることで、本実施例で最適なハードコート層３が作成できることがわかった。さらに、２３０ｍＪ／ｃｍ^２以上、３４０ｍＪ／ｃｍ^２未満で作成することがより望ましいことが分かった。

この結果、成形品の形状に追従するための伸びに対しては、密着性が維持され、転写部３１がキャリア部３０の伸びに追従して、きれいに伸ばされていた。成形品からキャリア部３０を引き剥がす際には、型開きでインモールド転写フィルムが伸ばされた瞬間に転写部のハードコート層３が成形品の側面の端部で破断されるため、剥離開始の起点が成形品の側面の端部に形成され、起点をもとに成形品の全周にわたって、ハードコート層３が箔バリを生じることなく、キャリア部３０から剥離された。

本発明は、各種の電化製品や自動車の内外装品などのように、外観デザイン性の向上を実現する加飾成形品の製造時の歩留の向上に寄与する。

１ 基材フィルム
２ 剥離層
３ ハードコート層
４ アンカー層
５ 着色層
６ 接着層
３０ キャリア部
３１ 転写部
３２ 印刷層
３３ インモールド転写フィルム
３４ 成形品の側面
３６ 印刷部転写面
３７ ハードコート層のクラック
３８ 成形品の側面の端部
４１ 射出口
４２ 吸着口
１０１ 可動型
１０２ 固定型
１０３ キャビティ空間
１０４ 成形樹脂
１０５ 成形品
Ａ インモールド転写フィルムの必要伸び率
Ｂ ハードコート層破断伸度線
Ｃ 成形品の側面の剥離が必要な端部におけるハードコート層３の厚み相当分の部分

Claims (8)

1. 基材フィルム上に剥離層とハードコート層と印刷層を有するインモールド転写フィルムを予熱する予熱工程と、
   前記インモールド転写フィルムを射出成形金型のキャビティに配置する配置工程と、
   前記射出成形金型を型締めする型締め工程と、
   前記インモールド転写フィルムが配置された前記キャビティに成形樹脂を充填する充填工程と、
   前記射出成形金型を型開きすることにより、前記基材フィルムから剥離した前記ハードコート層と前記印刷層が転写面上に転写された成形品を得る型開き工程と
   を有するインモールド成形方法において、
   前記成形品の側面での前記インモールド転写フィルムの必要伸び率をＡ％とし、
   前記型開き工程で、前記成形品の側面での前記ハードコート層の破断伸度を、前記Ａ％＋２％以上、前記Ａ％＋４０％未満の範囲内にして、前記ハードコート層の破断を行い、
   前記ハードコート層は紫外線硬化樹脂であり、前記ハードコート層への紫外線の積算照射量を調節することにより、前記ハードコート層の破断伸度を設定する
   インモールド成形方法。
2. 前記型開き工程で、前記成形品の側面での前記ハードコート層の破断伸度を、前記Ａ％＋１０％以上、前記Ａ％＋２５％未満の範囲内にして、前記ハードコート層の破断を行う
   請求項１に記載のインモールド成形方法。
3. 前記型開き工程での前記射出成形金型の表面温度を調整することにより、前記ハードコート層の破断伸度を設定する
   請求項１または２に記載のインモールド成形方法。
4. 射出成形金型でインモールド成形を行う際に用いるインモールド転写フィルムであって、
   基材フィルム上に剥離層とハードコート層と印刷層を有し、
   前記射出成形金型で成形する成形品の側面での前記インモールド転写フィルムの必要伸び率をＡ％とし、前記インモールド転写フィルムの温度が、インモールド成形に用いる前記射出成形金型の型開き時の表面温度と同じ温度の時に、前記ハードコート層の破断伸度を、前記Ａ％＋２％以上、前記Ａ％＋４０％未満の範囲内とし、
   前記ハードコート層は、紫外線硬化樹脂である
   インモールド転写フィルム。
5. 前記インモールド転写フィルムの温度が、インモールド成形に用いる前記射出成形金型の型開き時の表面温度と同じ温度の時に、前記ハードコート層の破断伸度を、前記Ａ％＋１０％以上、前記Ａ％＋２５％未満の範囲内とした
   請求項４に記載のインモールド転写フィルム。
6. 射出成形金型でインモールド成形を行う際に用いるインモールド転写フィルムの製造方法であって、
   基材フィルム上に剥離層とハードコート層と印刷層を有し、
   前記ハードコート層が紫外線硬化樹脂からなり、前記射出成形金型で成形する成形品の側面での前記インモールド転写フィルムの必要伸び率をＡ％とし、
   前記インモールド転写フィルムの温度が、インモールド成形に用いる前記射出成形金型の型開き時の表面温度と同じ温度の時に、前記ハードコート層の破断伸度を、前記Ａ％＋２％以上、前記Ａ％＋４０％未満の範囲内になるように、前記ハードコート層への紫外線の積算照射量を調節する
   インモールド転写フィルムの製造方法。
7. 前記紫外線の積算照射量は１５２ｍＪ／ｃｍ^２以上４５６ｍＪ／ｃｍ^２未満である
   請求項６に記載のインモールド転写フィルムの製造方法。
8. 前記型開き時に、前記成形品の側面での前記ハードコート層の破断伸度が、前記Ａ％＋１０％以上、前記Ａ％＋２５％未満の範囲内となるように、前記紫外線の積算照射量を、２３０ｍＪ／ｃｍ^２以上、３４０ｍＪ／ｃｍ^２未満とする
   請求項６に記載のインモールド転写フィルムの製造方法。