JP6089304B2 - 加飾成形方法と加飾成形装置 - Google Patents

Description

フィルムに絵柄を印刷して、射出成形時に、成形と同時に絵柄を転写する加飾成形方法および装置に関する。

従来の技術における加飾成形法としては、絵柄が印刷された加飾フィルムを使用して、射出成形時に、成形と同時に絵柄を転写する方法がある（例えば、特許文献１を参照）。 図６は、特許文献１の加飾成形装置を示している。

加飾フィルム捲装体６から引き出された帯状の加飾フィルム７は、第１金型１の入口側に設けられたトルクローラ８とピンチローラ９の間を経由し、さらに第１金型１とクランプ治具５の間を通過し、第１金型１の出口側に設けられたトルクローラ１０とピンチローラ１１の間を通過して、巻き取りリール１２に掛け渡されている。

図８（ａ）は一般的な加飾フィルム７を示す。
加飾フィルム７は、基材シート３１と、剥離層３２と、剥離層３２を介して基材シート３１に張り付いている転写層３３で構成されている。転写層３３は、基材シート３１側からハードコート層３４、絵柄層３５、接着層３６で形成されている。

次の手順で成形品が成形加工される。
先ず、第１金型１に加飾フィルム７をクランプ治具５により押し付けて固定する。次ぎに、加飾フィルム７を吸引して第１金型１の金型パート面に吸着させることで、加飾フィルム７を第１金型１の金型パート面に沿って伸ばす。

次に、第２金型２を移動させ、第１金型１と密着し、溶融樹脂を第１金型１と第２金型２の間に射出すると、図８（ｂ）に示したように、金型内では溶融樹脂３７と加飾フィルム７が接する。その後、この状態で金型を冷却し、型開きし、前記吸着を解除して成形品を第１金型１から取り出す。このとき、図８（ｃ）に示したように、溶融樹脂３７が冷却されて所定の形状になった成形樹脂３７ａの表面には、基材シート３１から剥離された転写層３３が転写される。

特許文献２の加飾成形方法を図７に示す。
なお、図７中で、図６と同様の部分には同じ符号を付けて、その説明を省略する。
これは、加飾フィルム７と第１金型１の間に、エアーブロー回路３８から吹き出した空気を、真空吸引回路３９によって吸引することで、静電気対策として、気流を生成している。

特開平６−５５５７０号公報 特開２００６−４４０１４号公報

しかし、特許文献１では、転写層３３がついた加飾フィルム７を、金型形状に追従させるために、成形品深絞り形状で、加飾範囲が深さ１ｍｍ以上の形状の成形品の場合には、金型内で加飾フィルムの伸びが大きくなり、基材シート３１および転写層３３が弾性限界を超えて伸ばされ、局所的に薄くなりすぎることがある。この場合、成形品を取り出す際に、基材シート３１および転写層３３の薄い部分が破れることがある。

成形品形状が深絞り形状でない場合であっても、第１金型１への加飾フィルム７の静電気による密着があるため、成形品を加飾フィルムから剥がすときに、基材シート３１および転写層３３の薄い部分が破れることがある。

加飾フィルム７に、この様な破れが発生すると、加飾フィルム７の破片が金型内に充満し、金型成形面に付着し、成形品に打痕、傷などの外観不良になるという難点がある。
特許文献２でも、前記破片が金型表面に付着することを十分に回避することができないため、成形品に打痕、傷などの外観不良になるという難点がある。

本発明は、前記従来の課題を解決するもので、成形後の加飾フィルムを破れないように離型させ、かつ、基材シートおよび転写層３３の破片が金型表面へ混入し、付着することを防ぎ、成形品の外観品位を向上させることができる加飾成形方法を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明の加飾成形方法は、第１金型と第２金型の間に、基材シートに転写層を設けた加飾フィルムを挟んで型締めし、前記第１金型と前記第２金型で構成された金型のキャビティに樹脂を射出し、前記転写層によって表面が加飾された樹脂成形品を前記金型から取り出す際に、前記キャビティにエアーブローを行って前記第１金型と前記加飾フィルムの間の空間を陽圧とした後に、前記空間を開放して前記陽圧を開放し、型締めした前記第１金型と前記第２金型の前記キャビティに樹脂を射出した後の、前記金型の型開きを開始する時点より、前記第１金型よりエアーブローを行って、前記加飾フィルムを膨らませ、前記加飾フィルムを前記第１金型から離型し、加飾成形品を取り出し、前記第１金型と前記第２金型の間に、前記加飾フィルムの次の成形で使用する転写層を有している部分が送られるまでの期間に前記エアーブローを継続し、前記エアーブローの開口は、前記第１金型の前記キャビティの中央部の位置に設けた第１孔と、前記第１孔よりも前記加飾フィルムを前記第１金型に押さえ付けているクランプ治具の近傍に配置した第３孔とで構成され、前記エアーブローは、前記第１孔から先にブローを開始し、遅れて前記第３孔からエアーブローすることで前記加飾フィルムを離型させる、ことを特徴とする。

また、本発明の加飾成形装置は、第１金型と第２金型の間に、基材シートに転写層を設けた加飾フィルムを挟んで型締めし、前記第１金型と前記第２金型で構成された金型のキャビティに樹脂を射出し、前記転写層によって表面が加飾された樹脂成形品を前記金型から取り出す加飾成形装置であって、前記加飾フィルムを前記第１金型に吸着させるための吸引回路と、前記キャビティにエアーブローを行って前記第１金型と前記加飾フィルムの間を陽圧にするエアーブロー回路と、射出成形の型開きの動作に合わせて、前記キャビティにエアーブローを行って前記第１金型と前記加飾フィルムの間に形成されていた空間を陽圧とする制御部を設けた、ことを特徴とする。

この構成によると、射出成形の動作に合わせて、第１金型と加飾フィルムの間を陽圧とした後に、前記陽圧を開放するので、成形後の加飾フィルム破片、および加飾膜の破片などの不要物が生じても、前記陽圧を開放したときに、前記不要物を第１金型のキャビティの外部へ排除することができ、第１金型の表面への前記不要物の付着を防ぎ、成形品の外観品位を向上させることができる。

本発明の加飾成形方法を実行する（ａ）加飾成形装置の構成図と（ｂ）加飾成形装置の第１金型１の平面図 同実施の形態における加飾成形工程のシーケンス図 同実施の形態におけるエアーブローのシーケンス図 同実施の形態における流体回路の構成図 本発明における実施の形態２における（ａ）加飾成形装置の要部構成図と（ｂ）第１金型面を示す側面図、（ｃ）第１金型の要部の拡大断面図、（ｄ）第１金型面を示す要部の拡大図 特許文献１に記載された従来の加飾成形方法を示した図 特許文献２に記載された従来の加飾成形方法を示した図 （ａ）加飾フィルムの拡大断面図と（ｂ）成形中の断面図および（ｃ）成形品の取り出し時の断面図

本発明の加飾成形方法を、具体的な実施の形態について説明する。
（実施の形態１）
図１（ａ）は加飾成形方法を実現する加飾成形装置を示す。

本装置は、キャビティ３が形成されている第１金型１と、キャビティ３に対応して凸部４が形成された第２金型２と、第１金型１と第２金型２の間に配置された枠形状のクランプ治具５を有している。

加飾フィルム捲装体６から引き出された帯状の加飾フィルム７は、第１金型１の入口側に設けられたトルクローラ８とピンチローラ９の間を経由し、さらに第１金型１とクランプ治具５の間を通過し、第１金型１の出口側に設けられたトルクローラ１０とピンチローラ１１の間を通過して、巻き取りリール１２に掛け渡されている。

加飾フィルム７は、トルクローラ８によって所定量移動し、加飾フィルム７の転写層３３の所定の絵柄が第１金型１に供給される、トルクローラ８とトルクローラ１０の間の加飾フィルム７には、トルクローラ１０のトルクによって一定の張力がかかっている。

第１金型１には、図１（ｂ）に示すように、キャビティ３の底部にて開口した複数の第１孔１３ａと第２孔１３ｂ、キャビティ３の周囲で開口した複数の第３孔１３ｃが形成されている。この第１〜第３孔１３ａ，１３ｂ，１３ｃは、制御部１４を介して真空ポンプ１５とエアー供給源１６に接続されている。５ａはクランプ治具５の緩衝材である。

なお、この制御部１４は、第１〜第３孔１３ａ，１３ｂ，１３ｃへの回路の切り換えの他に、加飾フィルム７の移送制御、クランプ治具５の開閉制御、第２金型２の型締め／型開制御、第２金型２からの樹脂の射出制御、第１，第２金型１，２の加熱／冷却制御、第２金型２の型開後に実施される成形品の取り出し動作などを併せて実施するように構成されている。

制御部１４の構成を、図２に示した工程図と、図３に示すシーケンス図に基づいて説明する。
図２（ａ）〜（ｃ）は溶融樹脂３７を金型内に射出するまでの工程を示す。図２（ｄ）は溶融樹脂３７を金型内に射出し、保圧し、冷却して型開までの工程を示す。図２（ｅ）〜（ｉ）は型開して加飾が完了した成形品２４を取り出し、次回の成形サイクルを開始する直前までの工程を示している。

図２（ａ）では、トルクローラ８とピンチローラ９、およびトルクローラ１０とピンチローラ１１を離間して開放し、更にトルクローラ１０の回転をオフにすることにより、加飾フィルム７にかかる張力を開放する。

図２（ｂ）では、クランプ治具５により加飾フィルム７を第１金型１に押さえ付ける。なお、クランプ治具５により第１金型１に加飾フィルム７を押さえ付けてから、加飾フィルム７の張力を前記の手順で開放してもよい。

図２（ｃ）では、第１金型１に形成された第１孔１３ａより真空吸着する。クランプ治具５により押さえられている加飾フィルム７は、クランプ治具５の枠内で加飾フィルム７が局所的に伸ばされ、第１金型１のキャビティ３に密着させて加飾フィルム７を第１金型１に吸着固定する。

具体的には、制御部１４が、図４に示した真空ポンプ１５と、第１孔１３ａに接続されている吸引回路１７との間に介装された電磁弁１８を制御して、加飾フィルム７をキャビティ３に吸着固定する。この時、クランプ治具５の任意の一部分の押さえ付け力を低下させることにより、吸着時に加飾フィルム７の引き込みを局所的に許容することで加飾フィルム７の破れを防ぐこともできる。

図２（ｄ）では、第２金型２を型締めすると共に、第２金型２から溶融樹脂３７を射出することにより成形が行われ、加飾フィルム７の転写層３３に印刷されていた絵柄が成形体に同時に転写される。そして、保圧して冷却する。この期間も吸引回路１７は真空ポンプ１５によって真空引きされている。

加飾フィルム７の張力は、溶融樹脂３７を射出したところで、トルクローラ１０をオンにし、トルクローラ８とピンチローラ９、およびトルクローラ１０とピンチローラ１１を押圧させて、加飾フィルム７の張力を元に戻す。

なお、図２（ｃ）の工程から真空引きされている第１孔１３ａの位置は、成形品の形状に依存するところが多いが、第１金型１のキャビティ３に相当するところで、かつ、または、射出される溶融樹脂３７が回り込まないところ、かつ、または、加飾された絵柄のないところが望ましい。

図２（ｄ）において成形終了後の図２（ｅ）では、第２金型２が開き始める時点から、図４に示すエアー供給源１６と、第３孔１３ｃに接続された第１エアーブロー回路１９ａとの間に介装された電磁弁２０をオンしてエアーブローを開始する。さらに、その後には、第２孔１３ｂに接続された第２エアーブロー回路１９ｂとの間に介装された電磁弁２１をオンしてエアーブローを開始する。２２ａ，２２ｂは流量調整弁である。

これは、クランプ治具５に近いほうの第１エアーブロー回路１９ａよりエアーブローを開始し、クランプ治具５より離れた位置の第２エアーブロー回路１９ｂよりのエアーブローを、第１エアーブロー回路１９ａよりのエアーブロー開始のタイミングよりも、図３に示すタイマー時間Ｔ２７だけ遅らせると、加飾フィルム７が局所的に伸ばされたところから離型することができるため、加飾フィルム７の破れを防ぐことに効果がある。

なお、成形品の形状に応じて、電磁弁２０，２１を同時にオンにし、クランプ治具５から近い方と遠い方の両方の第１，第２エアーブロー回路１９ａ，１９ｂから同時にエアーブローを開始してもかまわない。

先に説明した図２（ｄ）の工程を完了して、図２（ｅ）の型開を開始する前に、真空引き終了後の吸引回路１７を大気開放するが、第１孔１３ａからのエアーブローは行わない。これは、真空吸引時に吸引回路１７に吸い込まれた様々な異物や、元々、真空吸引する流路内に滞留していた異物を第１金型１から、加飾フィルム７の側に噴出させないためである。

流量調整弁２２ａ，２２ｂは、それぞれの流量を計測できる機能を有している。流量調整弁２２ａの計測値は圧力計２３ａから出力される。流量調整弁２２ｂの計測値は圧力計２２ｂから出力される。

図４の例では、ドーナツ状の成形品を想定しているが、キャビティ３の底部の中央の第１孔１３ａ，第２孔１３ｂは、成形品の樹脂充填されないところに設置しても構わない。また、成形品が多数個取りの場合でも、同様に、成形品のない部分に設置して構わない。クランプ治具５近傍の第３孔１３ｃは、周囲から異物混入を防ぐ点から第２金型２の型開閉方向に対して斜め方向に流路を形成し、図１（ｂ）に矢印で図示したように、第１金型１の外側に噴出するようにする方が効果的である。

図２（ｆ）では、第２金型２が開ききった時点では、加飾フィルム７がエアーブローにより第１金型１から離型しており、成形品２４を第１金型１から離型させる。
さらに図２（ｇ）のように、第１金型１と加飾フィルム７とクランプ治具５で構成された密閉空間２５には、エアーブローにより空気が溜まっていき、クランプ治具５の枠の内側の加飾フィルム７が膨れる状態になり、内部が陽圧になる。このとき、加飾フィルム７が破裂しないように、圧力計２３ａ，２３ｂの出力に基づいて制御する。

具体的には、図３に仮想線２６ａ，２６ｂで示すように、エアーブロー実施中に圧力計２３ａ，２３ｂの値が設定値以上、または、流量調整弁２２ａ，２２ｂの流量値が設定値以下になった場合、エアーブローを中止するように制御部１４が構成されている。

これにより、加飾フィルム７の破裂を防ぎ、エアーブローが停止した場合でも、第１金型１と加飾フィルム７、クランプ治具５で構成された密閉空間２５が陽圧に保持されると同時に、加飾フィルム７の破裂も防ぐことができる。

なお、成形品２４を加飾フィルム７より剥がす際に、加飾フィルム７に印刷されている転写層３３は成形品２４に転写接着されて取り出されるが、成形品２４の端部近傍の転写層３３は、加飾フィルム７に残らずに転写層３３の破片となることがあり、この転写層３３の破片が、成形品２４を剥がすことで静電気を帯電した加飾フィルム７に再吸着するか、または浮遊することになる。本発明では図２（ｇ）では、クランプ治具５で加飾フィルム７を第１金型１に押さえ続けているため、第１金型１と加飾フィルム７の間に、転写層３３の破片が混入しない。

図２（ｈ）では、クランプ治具５を開く。このときには前工程の図２（ｇ）において、加飾フィルム７とキャビティ３とで囲まれた密閉空間２５の圧力を陽圧にしてあるため、図２（ｉ）のように加飾フィルム７が第１金型１から離型するときに、加飾フィルム７と成形品２４の間に浮遊する加飾フィルム７の破片や、転写層３３の破片は、加飾フィルム７の破れたところを通って第１金型１の外部に放出されたり、または、かつ、加飾フィルム７の第１金型１の側の面７ｒに沿って第１金型１の外部に放出されて第１金型１のキャビティ３の中に残らない。

このように図２（ｅ）から開始されたエアーブローは、次の成形のための転写層３３を有している加飾フィルム７が第１金型１とクランプ治具５の間に送られてくるまで継続しているため、このような加飾フィルム７の移動に伴い、転写層３３の破片が第１金型１と加飾フィルム７の間の空間に混入することはない。

上記のエアーブローは、除電対策されたエアーであれば、加飾フィルム７と成形品２４の間に浮遊する加飾フィルムの破片や、加飾膜の破片の第１金型１と加飾フィルム７の間への混入に対して、より効果的である。

第２金型２が第１金型１から開く直前に発生する型開信号Ｅ２４を検出すると、エアーブローを開始し、次の成形のための加飾フィルム７が第１金型１とクランプ治具５の間に送られて来たときに発生する加飾フィルム送り動作完了信号Ｅ２５を受けてエアーブローを停止させたが、溶融樹脂３７の注入開始時に発生する射出信号Ｅ２６を検出した時刻からタイマー時間Ｔ２８の経過を検出したときが、第２金型２が第１金型１から開く直前であると規定して、エアーブローが開始するように時間設定しても構わない。

また、第２エアーブロー回路１９ｂのエアーブロー開始については、第１エアーブロー回路１９ａのエアーブロー開始の時刻からタイマー時間Ｔ２７だけ遅れて開始させたが、成形品の形状によっては、第１，第２エアーブロー回路１９ａ，１９ｂのエアーブロー開始が同時であっても構わない。

図示はしていないが、第２エアーブロー回路１９ｂをオンにするタイミングと同じタイミングで吸着回路１７をオンにすると、吸着回路１７の近傍、吸着回路１７の内部に集まった異物も同時に吸い込み、かつキャビティ３の異物も吸い込めるため、さらなる異物低減も行うことができる。

（実施の形態２）
図５（ａ）（ｂ）（ｃ）（ｄ）は、成形後に第１金型１から加飾フィルム７を離型させる時のエアーブロー動作の別の例を示している。なお、実施の形態１と同じものには同一の符号を付けて説明する。

図５（ａ）は加飾成形装置の要部構成図を示す。図５（ｂ）は第１金型面を示す側面図、図５（ｃ）は図５（ａ）の第１金型１における下部の仮想線Ａで示す部分の拡大断面図、図５（ｄ）は第１金型面を示す要部の拡大図である。

この実施の形態２の加飾成形装置は、成形品２個取りの例を示しているが、この限りではない。図５（ａ）（ｂ）に示すように、第１金型１の上部に第１キャビティ３ａが形成され、第１金型１の下部に第２キャビティ３ｂが形成されている。

図５（ｂ）に図示されているように、第１，第２キャビティ３ａ，３ｂの中央では、第２エアーブロー回路１９ｂに接続された第２孔１３ｂが開口している。第２孔１３ｂの両側では、吸引回路１７に接続された第１孔１３ａが開口している。第１，第２キャビティ３ａ，３ｂの間には、第２エアーブロー回路１９ｂに接続された第３孔１３ｃが開口している。第１金型１の下部で、第２キャビティ３ｂよりも下方位置には、第１エアーブロー回路１９ａに接続された第３孔１３ｃが、配置されている。その他は実施の形態１と同じである。

樹脂成形の金型は、常温（成形機を設置している部屋の室温）よりも高い一定温度（４０〜６０℃）に金型温度を制御する。常温よりも金型温度を上げることで、金型表面の空気が温まり図５（ａ）に示すように上昇気流３０となる。この上昇気流３０を高めるため、型開き時のみ、第１金型１の温度を昇温させ、成形中に冷却してもかまわない。

上昇気流３０が発生しても下方から空気が第２キャビティ３ｂと第１キャビティ３ａに向かって流入しないように、第１金型１の下方に設置した第３孔１３ｃから、図５（ｃ）（ｄ）に示すように、この第３孔１３ｃの出口２９の形状が、型開閉方向に対して斜め下向きに形成されている。

本発明は、各種の加飾成形品の品質の向上に寄与する。

１ 第１金型
２ 第２金型
５ クランプ治具
６ 加飾フィルム捲装体
７ 加飾フィルム
８ トルクローラ
９ ピンチローラ
１０ トルクローラ
１１ ピンチローラ
１２ 巻き取りリール
１３ａ 第１孔
１３ｂ 第２孔
１３ｃ 第３孔
１４ 制御部
１５ 真空ポンプ
１６ エアー供給源
１７ 吸引回路
１８ 電磁弁
１９ａ 第１エアーブロー回路
１９ｂ 第２エアーブロー回路
２０ 電磁弁
２１ 電磁弁
２２ａ，２２ｂ 流量調整弁
２３ａ，２３ｂ 圧力計
Ｅ２４ 型開信号
Ｅ２５ 加飾フィルム送り動作完了信号
Ｅ２６ 射出信号
Ｔ２８，Ｔ２７ タイマー時間

Claims (5)

1. 第１金型と第２金型の間に、基材シートに転写層を設けた加飾フィルムを挟んで型締めし、
   前記第１金型と前記第２金型で構成された金型のキャビティに樹脂を射出し、
   前記転写層によって表面が加飾された樹脂成形品を前記金型から取り出す際に、前記キャビティにエアーブローを行って前記第１金型と前記加飾フィルムとで形成されていた空間を陽圧とした後に、前記空間を開放して前記陽圧を開放し、
   型締めした前記第１金型と前記第２金型の前記キャビティに樹脂を射出した後の、前記金型の型開きを開始する時点より、前記第１金型よりエアーブローを行って、前記加飾フィルムを膨らませ、前記加飾フィルムを前記第１金型から離型し、加飾成形品を取り出し、前記第１金型と前記第２金型の間に、前記加飾フィルムの次の成形で使用する転写層を有している部分が送られるまでの期間に前記エアーブローを継続し、
   前記エアーブローの開口は、前記第１金型の前記キャビティの中央部の位置に設けた第１孔と、前記第１孔よりも前記加飾フィルムを前記第１金型に押さえ付けているクランプ治具の近傍に配置した第３孔とで構成され、
   前記エアーブローは、前記第１孔から先にブローを開始し、遅れて前記第３孔からエアーブローすることで前記加飾フィルムを離型させる、
   加飾成形方法。
2. 前記加飾フィルムを前記第１金型へ吸着させる吸引回路と、前記加飾フィルムを前記第１金型から離型するエアーブロー回路とを、別の回路とした、
   請求項１に記載の加飾成形方法。
3. 前記加飾フィルムを前記第１金型へ吸着させる吸引回路と、前記第１金型からのエアーブロー回路を、同時に働かす、
   請求項２記載の加飾成形方法。
4. 第１金型と第２金型の間に、基材シートに転写層を設けた加飾フィルムを挟んで型締めし、
   前記第１金型と前記第２金型で構成された金型のキャビティに樹脂を射出し、
   前記転写層によって表面が加飾された樹脂成形品を前記金型から取り出す際に、前記キャビティにエアーブローを行って前記第１金型と前記加飾フィルムとで形成されていた空間を陽圧とした後に、前記空間を開放して前記陽圧を開放し、
   型締めした前記第１金型と前記第２金型の前記キャビティに樹脂を射出した後の、前記金型の型開きを開始する時点より、前記第１金型よりエアーブローを行って、前記加飾フィルムを膨らませ、前記加飾フィルムを前記第１金型から離型し、加飾成形品を取り出し、前記第１金型と前記第２金型の間に、前記加飾フィルムの次の成形で使用する転写層を有している部分が送られるまでの期間に前記エアーブローを継続し、
   前記加飾フィルムの前記第１金型からの離型時に、前記第１金型の型温を常温より高くして前記第１金型の表面に上昇気流を発生させる、
   加飾成形方法。
5. 第１金型と第２金型の間に、基材シートに転写層を設けた加飾フィルムを挟んで型締めし、前記第１金型と前記第２金型で構成された金型のキャビティに樹脂を射出し、前記転写層によって表面が加飾された樹脂成形品を前記金型から取り出す加飾成形装置であって、
   前記加飾フィルムを前記第１金型に吸着させるための吸引回路と、
   前記キャビティにエアーブローを行って前記第１金型と前記加飾フィルムの間を陽圧にするエアーブロー回路と、
   射出成形の型開きの動作に合わせて、前記キャビティにエアーブローを行って前記第１金型と前記加飾フィルムの間に形成されていた空間を陽圧とする制御部を設けた、
   加飾成形装置。