JP6528282B2 - インモールド成形用フィルム、インモールド成形方法およびインモールド成形装置 - Google Patents

Description

本発明はインモールド成形品を加飾するインモールド成形用フィルム、インモールド成形方法およびインモールド成形装置に関する。

近年、私たちの身の回りの製品には本物素材が使われ始めている。これまでの加飾成形品では、プラスチック素材が使われているため、見た目、触った感じ、ともにプラスチック感があり、安っぽく感じられる状況であった。しかし昨今では本物の素材を加飾成形品に用いる趣向がより強く、例えば食器、キッチンに本物の木材を使ったり、車の内装に本物の革を使う傾向が増えてきている。このような環境下で、インモールド成形品の表面にも本物と同じような質感が求められているが、現在、商品として十分に展開されていない状況が続いている。その理由は、種々あるが、主要な原因として、成形品の表面に革等を付与した場合、成形品の表面にしわが入ってしまうことが考えられる。また、加飾成形品表面に本物質感を表現するためには、加飾された成形品の表面に凹凸を形成する等の方法があり、これによって、見た目の立体感や触ったときの触感を表現できる。表面凹凸の成形品表面への形成方法として、一般的には金型に凹凸をつけてインモールド成形と同時に加飾成形品表面に転写する方法と、加飾フィルムとは別のフィルムにあらかじめ所望の凹凸を形成し、成形と同時にこれら２枚のフィルムを重ねて、加飾成形品表面に転写する方法とがある。前者は一般的な方法であり、また応用範囲も狭く単一の凹凸しか形成できない。一方後者は多品種小ロットに適した凹凸形成方法であり商品展開が今後増えると考えられる製品に対して有効な方法である。この方法の詳細は特開２０１０−２６９４６１に記載されている。しかし、この方法では、フィルムを２枚重ねて金型内に挿入するために、互いのフィルム間の空気層や射出成形時のフィルムの伸び差を原因とするしわが発生してしまい、その結果、このしわが加飾成形品表面に転写されてしまい、外観品位を悪化させるという問題がある。また、２枚フィルムを重ねずに金型のキャビティ表面にシボ形状転写をしてインモールド成形品表面に形状転写する方法もあるが、この方法はシボ形状の変更が出来ず、機種変更等の応用性が無い。つまり、１つの金型に１種類のシボしか形成できないため、多品種小ロットに対応できずに形状展開性が非常に限定される。以下に従来のフィルムが２枚重ねられたインモールド成形用フィルム、成形品、製造方法、製造装置について紹介する。

図１０に示す従来のインモールド成形用フィルムの層構成を説明する。従来のインモールド成形用フィルムは機能ベースフィルム４０１と加飾フィルム４０２とから構成される。機能ベースフィルム４０１はＰＥＴ等の基材であり、加飾フィルム４０２と対向する面側に凹凸形状、例えばエンボス加工、レーザー加工、ヘアライン加工が施されている。加飾フィルム４０２はＰＥＴ等の基材、剥離層、触感表面材料、印刷柄層、接着層の順に積層される構成である。従来のインモールド成形用フィルムは加飾フィルム４０２の基材と機能ベースフィルム４０１とが接触している。

図１１においてインモールド成形品の製造プロセスの概略を示す。この図は、加飾フィルム４０２と機能ベースフィルム４０１とを２枚重ねた通常のインモールド成形用フィルム５０１を第１金型５０２にフィルム押さえ部材５０４を用いて固定し、金型の吸引穴５０５により２枚重ねた通常のインモールド成形用フィルム５０１を吸引して第１金型５０２の金型表面に十分に２枚重ねた通常のインモールド成形用フィルム５０１を賦形させ、第２金型５０３と第１金型５０２で２枚重ねた通常のインモールド成形用フィルム５０１を挟んで、その後、射出成形樹脂５０７をゲート５０６から射出してインモールド成形品を作製するプロセスを示している。所定の意匠（絵柄）が、第２金型５０３と第１金型５０２との間の所定の位置に配置されるように、フィルム送り装置５０８により２枚重ねた通常のインモールド成形用フィルム５０１を搬送する。このとき、２枚重ねた通常のインモールド成形用フィルム５０１のうち機能ベースフィルム４０１が第１金型５０２のキャビティと接するように、加飾フィルム４０２の接着層側、すなわち基材側とは反対側が第２金型５０３のキャビティと対向するようにフィルム送り装置５０８がインモールド成形用フィルム５０１を搬送し位置決めさせる。

図１２，図１３において工程別に詳細に説明する。図１２の工程１において、所定の意匠（絵柄）が、第２金型６０３と第１金型６０２との間の所定の位置に配置されるように、フィルム送り装置６０８により２枚重ねた通常のインモールド成形用フィルム６０１を送る。このとき、２枚重ねた通常のインモールド成形用フィルム６０１は機能ベースフィルム４０１が第１金型６０２と対向し加飾フィルム４０２の接着層側が第２金型６０３と対向するように搬送させる。

第２金型６０３と第１金型６０２との間に２枚重ねた通常のインモールド成形用フィルム６０１が配置された後、図１２の工程２において、第１金型６０２のキャビティ面に開口されている金型の吸引穴６０５から２枚重ねた通常のインモールド成形用フィルム６０１を吸引して、第１金型６０２のキャビティ面に２枚重ねた通常のインモールド成形用フィルム６０１を装着する。これにより、キャビティ面に２枚重ねた通常のインモールド成形用フィルム６０１を賦形する。また、このとき、枠状のフィルム押さえ部材６０４により２枚重ねた通常のインモールド成形用フィルム６０１を固定して、２枚重ねた通常のインモールド成形用フィルム６０１を位置決めする。

その後、図１２の工程３において、第１金型６０２を動かして、第２金型６０３と第１金型６０２を型締めする。この際、フィルム押さえ部材６０４は、第２金型６０３に形成されている収納凹部６０９に収納される。

次に、図１２の工程４において、第２金型６０３のゲート６０６より２枚重ねた通常のインモールド成形用フィルム６０１の接着層に向けて溶融した射出成形樹脂６０７を射出し、第２金型６０３と第１金型６０２を型締めすることによって形成されたキャビティ内に、溶融した射出成形樹脂６１０を注入する。これにより、溶融した射出成形樹脂６０７がキャビティ内に充填される。

金型キャビティ内の射出成形樹脂６０７の充填完了後、図１３の工程５において、射出成形樹脂６０７を所定の温度まで冷却して固化させる。
その後、図１３の工程６において、第１金型６０２を動かして、第２金型６０３と第１金型６０２を型開きする。この際、固化した（成形された）射出成形樹脂６０７の表面に接着された加飾フィルム４０２の転写層６１２のみが射出成形樹脂６０７の表面に転写され、インモールド成形品６１３となる。

次に、図１３の工程７において、第２金型６０３から突き出しピン６１４を押し出して、インモールド成形品６１３を取り出す。
インモールド成形品６１３の取り出し完了後、図１３の工程８において、次の成形に備えて、第１金型６０２の金型の吸引穴６０５からの吸引による２枚重ねた通常のインモールド成形用フィルム６０１のキャビティ面への吸着を止め、フィルム送り装置６０８により２枚重ねた通常のインモールド成形用フィルム６０１を搬送する。その際に、所定の意匠（絵柄）が、第２金型６０３と第１金型６０２との間の所定の位置に配置される。

以上説明した動作を繰り返して、インモールド成形品６１３を連続して製造する。
次に前述の図１２の工程３において、２枚重ねた通常のインモールド成形用フィルム６０１のフィルム間に空気層が発生した場合について、図１４を用いて説明する。

まず図１４の工程３に示すように、第１金型６０２と第２金型６０３とが型締めされた状態で、インモールド成形用フィルム６０１に空気層７０１が形成されていたとする。図１４の工程４において、空気層７０１の動きを記載する。ゲート近傍の射出樹脂６１０が注入され始め、第１金型６０２と第２金型内６０３に射出成形樹脂６０７が入り始めると空気層７０１は圧縮空気となるため、運動エネルギーが増加し、わずかな圧力でも移動しやすい状況となる。そのためゲート直下の射出圧により、空気層７０１はゲートから遠ざかる方向に移動する。

図１４の工程５では、射出が終了し保圧段階に入っているため、空気層７０１は冷やされ、運動エネルギーが減少し、活動が鈍くなる。この空気層７０１は、図の位置に閉じ込められ、どこにも排出できない状況となる。

図１４の工程６は型開き工程であるが、この際に、先ほど閉じ込められた空気層７０１は成形品表面に凹形状７０２として転写されており、これがいわゆるしわとして認識される。

更に図１５は２枚重ねた通常のインモールド成形用フィルムが成形時に熱膨張によりしわが発生するメカニズムの概略を示したものである。なお、図１５の工程３までは図１２の工程３までの工程図と同様である。

図１５の工程４により、成形時にゲート６０６から射出成形樹脂６１０が注入され、それにより２枚重ねた通常のインモールド成形用フィルム６０１の射出成形樹脂６０７に近い側のインモールド成形用フィルム６０１が延び始める。しかしフィルム押さえ部材６０４により２枚重ねた通常のインモールド成形用フィルム６０１は押さえられているため、フィルムの伸び代８０１が移動する領域を失い、突起となって形成される。そのため成形後（図１５の工程５，６）、インモールド成形品６１３に溝８０２のような外観不良が発生する。これがしわである
以上のように、しわの発生原因は、２枚重ねのフィルム間の空気層、および射出成形時の熱膨張差によるフィルムの伸縮差である、ということが分かる。

特開２０１０−２６９４６１

このように、前述のようなフィルムを２枚重ねた一般的なインモールド成形用フィルムを金型内に挿入し成形しようとすると、２枚のフィルムの間に空気層が発生し、この空気層を除去しないで成形を開始すると、この空気層が射出圧により、圧縮空気となり運動エネルギーが増すため活発に動き出す状況となり、ゲート位置から遠ざかる方向に移動する。一方、成形品の外側は、フィルム押さえ部材により２枚のフィルムは拘束され、空気層も無いことから、先ほど活動を活発化させた空気層は一定位置以上、広がれない状況となり、その段階で保圧工程となるため、空気層の運動エネルギー減少し、運動は止まり、結果的に、その位置で、空気層の閉じ込めが発生する。この空気層の閉じ込めにより、ゲート部に対して同心円を描くような深い溝が成形品表面に形成される。更に２枚のフィルムは成形時の、その熱膨張率の差異により伸び方が異なり、この伸び方の差がフィルムの伸びの差となり、伸びるフィルムが物理的突起を形成し、しわの原因となる。以上から、２枚のフィルムを重ねてインモールド成形する場合、しわの発生を抑制するために、２枚フィルムの間の空気層を除去する方法が必要であり、更に、２枚のフィルムの熱膨張差を緩和するための緩衝層が要求される。

以上のように、従来の、２枚のフィルムを重ねた一般的なインモールド成形方法では、２枚のフィルムの間の空気層、およびフィルムの熱膨張差による成形品表面へのしわ痕発生が防ぎきれず、結果的に高品位な表面外観や触感は得られない。

本発明は、従来の課題を解決するものであり、成形品に加飾と凹凸を形成する場合であっても、高品位な外形形状を設けることを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明のインモールド成形用フィルムの一実施形態は、ベースフィルムと、前記ベースフィルム上に形成された緩衝層と、で構成した機能フィルムと、加飾フィルム離形部と、成形品に転写する加飾フィルム転写層と、で構成し、前記緩衝層上に前記加飾フィルム離形部を貼り付けた加飾フィルムと、からなり、前記緩衝層は熱可塑材であり、前記緩衝層のガラス転移温度は前記ベースフィルムのガラス転移温度および前記加飾フィルムのガラス転移温度より低いことを特徴とする。

また、他の実施形態は、ベースフィルムと、加飾フィルム離形部と、成形品に転写する加飾フィルム転写層と、で構成し、前記ベースフィルム上に前記加飾フィルム離形部を貼り付けた加飾フィルムと、前記ベースフィルムを貫通する貫通孔とを有することを特徴とする。
さらに、本発明のインモールド成形方法の一実施形態は、前記インモールド成形用フィルムを金型内に配置する工程と、前記貫通孔を介して前記加飾フィルムを吸引しながら前記インモールド成形用フィルムを前記金型の成形面に吸引する工程と、前記金型を型締めして前記金型の成形空間に樹脂を充填する工程と、前記金型を型開きして前記成形空間に充填された前記樹脂の表面に前記加飾フィルムが密着した成形品を取り出す工程とを有することを特徴とする。

また、本発明のインモールド成形装置の一実施形態は、インモールド成形用フィルムを金型内に配置し前記金型の成形空間に充填した樹脂の表面に前記加飾フィルムを密着した成形品を成形するインモールド成形装置であって、第１金型と、第２金型と、前記インモールド成形用フィルムを前記第１金型に押し付ける構成の枠形状の箔押さえと、前記第１金型の前記箔押さえの枠形状の内側に設けられた吸引穴とを有し、前記吸引穴は前記貫通孔を介して前記加飾フィルムを前記第１金型の成形面に吸引する構成であり、前記樹脂を充填する際に前記インモールド成形用フィルムを前記金型の前記成形面に密着させる構成であることを特徴とする。

以上のように、成形品に加飾と凹凸を形成する場合であっても、高品位な外形形状を設けることができる。

本発明の実施の形態１におけるインモールド成形用フィルムの層構成を例示する断面図 インモールド用成形品の構成を例示する断面図 本発明の実施の形態１におけるインモールド成形方法および製造装置の例を説明する断面図 本発明の実施の形態１におけるインモールド成形方法および製造装置の例を説明する断面図 実施の形態２におけるインモールド成形用フィルムの構成を例示する断面図 実施の形態２におけるインモールド成形用フィルムの構成を例示する断面図 インモールド用成形品の構成を例示する断面図 本発明の実施の形態２におけるインモールド成形方法および製造装置の例を説明する断面図 本発明の実施の形態２におけるインモールド成形方法および製造装置の例を説明する断面図 従来のインモールド成形用フィルムの層構成を示す断面図 従来のインモールド成形の方法の工程を説明する断面図 従来のインモールド成形の方法を工程別に示す断面図 従来のインモールド成形の方法を工程別に示す断面図 しわ発生のメカニズムをインモールド成形の方法に沿って工程別に示す断面図 しわ発生のメカニズムをインモールド成形の方法に沿って工程別に示す断面図

本発明で最も重要な点は、２つの重ねたフィルムの間の空気層をどのように排出するか、ということと、２つのフィルムの熱膨張差による伸縮差をいかにして緩和するかということである。そして、本発明は、この点の少なくともいずれかを達成することが課題である。通常、２つのフィルムを重ねれば当然、フィルム間に空気層を形成してしまうため、２つのフィルムを重ねた状態で、フィルム間に空気層を作りにくいフィルム構成にする一方で、成形前の金型への賦形のためのフィルム吸引時に、２つの重ねたフィルムが一体となって吸引できるようにする構造を考えた。

好適な例として、２つのフィルムが一体となって吸引できるように２枚のフィルムの間に緩衝層と呼ばれる熱可塑材からなる層を挿入した。説明をより分かりやすくするために２枚の重ねるフィルムのうち、第１金型近傍に配置するフィルムを機能ベースフィルム、第２金型近傍、つまり射出樹脂側に配置するフィルムを加飾フィルムと呼称する。機能ベースフィルムと加飾フィルムで緩衝層は挟まれる構造で、緩衝層は熱可塑材であり、機能ベースフィルム、加飾フィルムのガラス転移温度より緩衝層のガラス転移温度が低いことが好ましい。ガラス転移温度とは、結晶性の樹脂材料において結晶部分と非結晶部分のうち、温度を上げていくと分子間力に拘束されない非結晶部分の分子が動き出す温度である。成形時に射出熱がかかったときに、緩衝層の熱可塑材が機能ベースフィルムの伸びと、加飾フィルムの伸びを吸収し、加熱時に流動性を有し、その結果、機能ベースフィルムと加飾フィルムの伸び差を緩和できる。

ただし、この緩衝層を有しているだけでは、しわ抑制は出来ない場合もある。緩衝層である熱可塑材が射出熱によって加熱され、緩衝層内の残留ガスが加熱され、機能ベースフィルムと加飾フィルムの間に空気層を形成してしまう可能性がある。この２つのフィルム間に空気層が形成されると、前述の説明のとおりに、その空気層がしわ発生起点となってしまう。

よって、機能ベースフィルムと緩衝層の所定位置に微小な吸引孔を形成し、機能ベースフィルム、緩衝層、加飾フィルムが一体となって第１金型に吸引されるようにし、また緩衝層内の残留ガスも残存しないようなフィルム構成とすることが好ましい。機能ベースフィルムと緩衝層にあけた微小な吸引孔は成形品外観の外側、金型キャビティ（成形空間）の外側かつ、フィルム押さえ部材の内側に配置した。このような構成にする派生効果として、機能ベースフィルムの第１金型への賦形精度も上がった。
（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１におけるインモールド成形用フィルムの層構成を例示している。図２は、本発明のインモールド用成形品を例示する断面図である。図１に示すインモールド成形用フィルム１０８は、機能ベースフィルム１０１と緩衝層１０２と加飾フィルム離型部１０３、加飾フィルム転写層１０４で構成された連続フィルムである。機能ベースフィルム１０１および緩衝層１０２は微小な穴である吸引孔１０５を有する。本発明のインモールド成形用フィルム１０８は、機能ベースフィルム１０１と緩衝層１０２をあわせた機能フィルム１０６、および加飾フィルム離型部１０３と加飾フィルム転写層１０４をあわせた加飾フィルム１０７の２つのフィルムから構成される。

機能ベースフィルム１０１は、基材のみで構成され、膜厚は、一般的には、２０μｍ以上１００μｍ以下から選択される。この実施の形態１では、５０μｍの膜厚を有するＰＥＴフィルムを使用した。

緩衝層１０２は機能ベースフィルム１０１上に塗工される。この緩衝層１０２には熱可塑材を用いており、そのガラス転移温度（以下Ｔｇと称す）は機能ベースフィルム１０１、加飾フィルム離型部１０３、加飾フィルム転写層１０４のＴｇよりも低い。熱可塑材のＴｇは４０℃以上１００℃以下の範囲であるが、より好ましくは６０℃以上７０℃以下である。緩衝層１０２の膜厚は１μｍ以上２０μｍ以下の範囲が望ましい。１μｍ未満では塗工の塗り斑が随所に発生する可能性があり、機能ベースフィルム１０１と加飾フィルム離型部１０３の間に空気層を形成してしまう可能性が高くなる。また２０μｍを超えた膜厚では、射出成形時の熱伝導が十分ではなく、加飾フィルム離型部１０３、加飾フィルム転写層１０４と機能ベースフィルム１０１間の熱伝導を阻害してしまう。その結果、機能ベースフィルム１０１と加飾フィルム離型部１０３、加飾フィルム転写層１０４の熱膨張による伸び差に緩衝層１０２が追随できない。よって緩衝層１０２の膜厚は前述の数値の範囲が望ましい。

機能ベースフィルム１０１に緩衝層１０２を塗工した状態で微小な吸引孔１０５が形成される。この加工は機械加工で行った。必ず貫通孔にしなければならない。また切り屑は残さないような加工または切り屑を除去する方法が必要である。吸引孔１０５の径は０．１ｍｍ以上１ｍｍ以下の範囲である。この径が０．１ｍｍ未満であると吸引機能が十分発現せず、また１ｍｍを超えると成形時のフィルムの伸びに応じて、この吸引孔１０５を起点にフィルム破れが発生するために十分注意を要する。吸引孔１０５の数量は１個／ｃｍ^３以上、１０個／ｃｍ^３以下が良い。数量については、フィルムの最も伸びる位置や金型への賦形を考慮し適宜調整してよく、特に一意に限定するものではない。吸引孔１０５の位置も前述のように成形品以外の位置で、かつ、フィルム押さえ部材の内側（成形品側）の領域に配置すれば良く、更にインモールド成形用フィルム１０８の最も伸びる位置や金型への賦形を考慮し決められる。なお、機能ベースフィルム１０１と緩衝層１０２の吸引孔１０５の配置は、加飾フィルム離型部１０３、加飾フィルム転写層１０４に印刷されたアライメントマークを基準に位置決めするため、この吸引孔１０５と金型での位置を合わせる必要はない。

こうして得られた吸引孔１０５を有する機能ベースフィルム１０１と緩衝層１０２で構成した緩衝層付の機能フィルム１０６は加飾フィルム１０７に貼り付けられる。貼り付け方法としては、熱プレス機や熱ロール転写機等の熱加工機を用いて接着する。このとき、緩衝層１０２は熱可塑材であり温度をかければ接着性が発現するので、それを利用して、吸引孔１０５を有する機能ベースフィルム１０１と緩衝層１０２で構成した緩衝層付の機能フィルム１０６を加飾フィルム１０７に接着させても良い。

次に、図３，図４を用いて本実施の形態に係るインモールド成形用フィルムを成形する方法について説明する。
図３の工程１においてフィルム送り装置２０８より排出された本発明のインモールド成形用フィルム２０１は第１金型２０２と第２金型２０３の間に挿入される。このとき、機能ベースフィルム１０１は図のように第１金型２０２に対向し、加飾フィルム転写層１０４は第２金型２０３に対向するように配置される。吸引孔１０５はフィルム押さえ部材２０４より成形品側に配置され、かつ、成形品より外側に配置される。前述したように、吸引孔１０５は加飾フィルム離型部１０３、加飾フィルム転写層１０４に印刷されたアライメントマークにより位置きめされているため、図のような配置になる。

次に図３の工程２において、本発明のインモールド成形用フィルム２０１はフィルム押さえ部材２０４と第１金型２０２とに挟まれ、その後、第１金型２０２の吸引穴２０５により吸引される。このとき本発明のインモールド成形用フィルム２０１の吸引孔１０５により機能ベースフィルム１０１、緩衝層１０２、加飾フィルム離型部１０３、加飾フィルム転写層１０４は一体となって、つまり機能ベースフィルム１０１と緩衝層１０２との間、また緩衝層１０２と加飾フィルム離型部１０３、加飾フィルム転写層１０４との間に空気層を含まずに、第１金型２０２に賦形される。これは、射出成形前のこの吸引工程において、機能ベースフィルム１０１、緩衝層１０２に形成された吸引孔１０５のために機能ベースフィルム１０１、緩衝層１０２、加飾フィルム離型部１０３、加飾フィルム転写層１０４内の空気層が排出されるためであり、これによりしわの原因が除去できる。

図３の工程３では、第２金型２０３と第１金型２０２とが型締めされる。
図３の工程４では、ゲート２０６より樹脂が金型内に充填され始める。
次に、図４の工程５で、金型キャビティ内に射出成形樹脂２０７が充填される。このように射出成形樹脂２０７が金型のキャビティに入っていく段階で、射出成形樹脂２０７は加飾フィルム転写層１０４、加飾フィルム離型部１０３、緩衝層１０２、機能ベースフィルム１０１の順に射出圧で押され、射出熱を伝導する。その際に、僅かではあるが、加飾フィルム離型部１０３と機能ベースフィルム１０１との間に熱膨張差が生じる。よって、この伸びを緩和するためにも緩衝層１０２を設けることが好ましい。成形時のインモールド成形用フィルム２０１の伸びは、機能ベースフィルム１０１より加飾フィルム離型部１０３の方が大きい。このとき、緩衝層１０２の片面が機能ベースフィルム１０１に、緩衝層１０２のもう片方の面が加飾フィルム離型部１０３に密着されることで、加飾フィルム離型部１０３の伸びを少なくし、かつ、機能ベースフィルム１０１の伸びを大きくすることができる。これにより熱膨張差が緩和される。また、加飾フィルム離型部１０３と機能ベースフィルム１０１の熱膨張差を更に緩和させるように、緩衝層１０２の材料は、熱により一定の伸びを有する熱可塑樹脂とすることが好ましい。このような特徴を持った緩衝層１０２が無ければ、図１５に示すようにインモールド成形用フィルム２０１内の伸び差により成形品に突起が形成され、しわが発生してしまう場合がある。

しかしながら、前述のように機能ベースフィルム１０１と加飾フィルム離型部１０３の間に緩衝層１０２を設け、機能ベースフィルム１０１と緩衝層１０２に吸引孔１０５を設けても、通常の射出成形条件では、緩衝層１０２が十分機能しない場合がある。その理由は、加飾フィルム離型部１０３も機能ベースフィルム１０１も基材であるＰＥＴの厚さが５０μｍ程度であるため熱の伝わりが遅く、加飾フィルム離型部１０３の伸び、機能ベースフィルム１０１の伸び、緩衝層１０２の伸び緩和のそれぞれに、熱伝導時間による伸びのずれが生じる。よって緩衝層１０２に熱を十分伝えながら、かつ、機能ベースフィルム１０１、加飾フィルム離型部１０３の伸びをバランスよく伸ばすような成形条件が求められる。これは射出する樹脂を多段階に注入し成形することで実現可能であり、この方法を実施することが好ましい。この方法により、機能ベースフィルム１０１、緩衝層１０２、加飾フィルム離型部１０３に十分に熱を伝え、機能ベースフィルム１０１と加飾フィルム離型部１０３との伸びと緩衝層１０２の伸びを最適に緩和することができる。この際の射出樹脂の充填の方法は、金型内に樹脂を一気に入れずに、射出樹脂を段階的に注入していくことが好ましく、本発明のインモールド成形用フィルム２０１全体に熱が伝わるようにすることができる。しかし射出する樹脂の多段階数を増やしすぎると成形品にひずみが生じるため、２段階以上、３段階以下が望ましく、本実施の形態では樹脂の射出速度制御による射出樹脂の２段階注入成形とした。

このような成形方法により、図４の工程６で示すように、本発明のインモールド成形用フィルム２０１の機能ベースフィルム１０１、緩衝層１０２、加飾フィルム離型部１０３、加飾フィルム転写層１０４のそれぞれの間には、成形前に空気層がなく、成形中も、フィルム伸び差が発生せずに、その結果、成形品表面のしわ抑制ができる。図４の工程６では型開きが行われ、射出成形樹脂２０７に加飾フィルムの転写層２１１が転写される。このようにしてインモールド成形品２１２は第１金型２０２から離型される。

次に、図４の工程７で突き出しピン２１０にてインモールド成形品２１２が取り出される。このときインモールド成形品２１２表面には空気層によるしわが発生せず、高品位の外観が実現できる。

図４の工程８では、必要なくなった部分のフィルム２１３がフィルム送り装置２０８の一方で巻き取られ、成形前の発明のインモールド成形用フィルム２０１がフィルム送り装置２０８のもう一方から送り出され、次の成形の準備がされる。

この方法により、成形品に加飾と凹凸を形成する場合であっても、高品位な外形形状を設けることができる。
（実施の形態２）
図５は、本発明による実施の形態２におけるインモールド成形用フィルムの構成例の断面図を示している。ここで機能ベースフィルム１１０には微細凹凸が加飾フィルム離型部１１２と向かい合う面に配置されている。機能ベースフィルム１１０と加飾フィルム離型部１１２を挟むように緩衝層１１１が配置される。機能ベースフィルム１１０と緩衝層１１１で構成された機能フィルム１１５と、加飾フィルム離型部１１２と加飾フィルム転写層１１３で構成された加飾フィルム１１６とを重ねられる。これらを重ねて密着されることにより図６に示すインモールド成形用フィルム１１７が構成される。このように、インモールド成形用フィルム１１７は緩衝層１１１、加飾フィルム離型部１１２、加飾フィルム転写層１１３の順に、機能ベースフィルム１１０の微細凹凸を反映した形状である。図７は本発明のインモールド成形品の断面図を例示している。インモールド成形品は、成形樹脂１０９に加飾フィルム転写層１１３が形成されているが、この表面には微細凹凸が形成されることとなる。

このような微細凹凸は、機能ベースフィルム１１０を機械加工して形成しても良いし、機能ベースフィルム１１０上に印刷加工を施して形成しても良い。その上に緩衝層１１１、加飾フィルム離型部１１２、加飾フィルム転写層１１３の順に形成する。その際に機能ベースフィルム１１０と緩衝層１１１には所定の位置に貫通孔である吸引孔１１４が形成されるが、この方法は実施の形態１で説明してあるので省略する。

本発明の実施の形態２におけるインモールド成形方法を図８，図９を用いて説明する。
図８の工程１で、本発明のインモールド成形用フィルム１１７が第１金型３０２、第２金型３０３の間に挿入する形で配置される。実施の形態１と同様に、機能ベースフィルム１１０の微細な凹凸が形成されていない面を第１金型３０２に対向させ、加飾フィルム転写層１１３を第２金型に対向させる。

図８の工程２では、本発明のインモールド成形用フィルム１１７が金型の吸引穴３０５で吸引される。このときインモールド成形用フィルム１１７の吸引孔１１４を通して、フィルム内に残存する空気層内の空気はその全てが吸引される。

図８の工程３にて型締めが行われる。
図９の工程４は、ゲート３０６より射出成形樹脂を射出開始した状況である。金型キャビティ内へ射出成形樹脂が注入されることにより、加飾フィルム転写層１１３、加飾フィルム離型部１１２、緩衝層１１１、機能ベースフィルム１１０の順に射出熱が伝導される。その際、機能ベースフィルム１１０の微細凹凸部にインモールド成形用フィルム１１７の伸縮に伴う空気層が形成されるかもしれないが、その空気層は全て吸引孔１１４を通って排出される。すなわち、機能ベースフィルム１１０に微細な凹凸が形成されていても、このインモールド成形方法により、しわ発生の原因となる空気層が成形品表面に発生しない。

図９の工程５で金型キャビティ内に射出成形樹脂３０７が充填される。このように射出成形樹脂３０７が金型のキャビティに入っていく段階で、射出成形樹脂３０７は加飾フィルム転写層１１３、加飾フィルム離型部１１２、緩衝層１１１、機能ベースフィルム１１０の順に射出圧で押され、射出熱が伝導される。その際に、僅かではあるが、加飾フィルム離型部１１２と機能ベースフィルム１１０で熱膨張差が生じる。よって、この伸びを緩和するためにも緩衝層１１１が設けられることが好ましい。また加飾フィルム離型部１１２と機能ベースフィルム１１０の熱膨張差を緩和させるように、熱伝導で一定の伸びを有する熱可塑樹脂であることが好ましい。この緩衝層１１１が無い場合、状況によっては図１５に示すようにインモールド成形用フィルム１１７の伸び差により成形品に突起が形成され、しわが発生してしまう場合がある。

しかしながら、前述のように機能ベースフィルム１１０と加飾フィルム離型部１１２の間に緩衝層１１１を設け、機能ベースフィルム１１０と緩衝層１１１に吸引孔１１４を設けても、通常の射出成形条件では、緩衝層１１１が十分機能しない場合がある。その理由は、加飾フィルム離型部１１２も機能ベースフィルム１１０も基材であるＰＥＴの厚さが５０μｍ程度であるため熱の伝わりが遅く、加飾フィルム離型部１１２の伸び、機能ベースフィルム１１０の伸び、緩衝層１１１の伸びの緩和のそれぞれに、熱伝導時間による伸びのずれが生じる。よって緩衝層１１１に熱を十分伝えながら、かつ、機能ベースフィルム１１０、加飾フィルム離型部１１２の伸びをバランスよく伸ばすような成形条件で成形することが好ましい。これは射出する成形樹脂を多段階に注入し成形することで実現可能である。この方法により、機能ベースフィルム１１０、緩衝層１１１、加飾フィルム離型部１１２に十分に熱を伝え、フィルム伸びと緩衝層１１１の伸び緩和とを最適化することができる。この際の射出樹脂の充填の仕方であるが、金型キャビティ内に樹脂を一気に入れずに、射出樹脂を段階的に注入していくこと好ましい。この方法により、本発明のインモールド成形用フィルム１１７全体に熱が伝わるようにすることができる。しかし射出する樹脂の多段階数を増やししすぎると成形品にひずみが生じるため、２段階以上、３段階以下が望ましく、本実施の形態では樹脂の射出速度制御による射出樹脂の２段階注入成形とした。

このような成形方法により、図９の工程６に示すように、本発明のインモールド成形用フィルム１１７の機能ベースフィルム１１０、緩衝層１１１、加飾フィルム離型部１１２、加飾フィルム転写層１１３の間には、成形前に空気層がなく、成形中も、フィルム伸び差が発生せずに、その結果、成形品３１１表面のしわ抑制ができ、かつ射出成形樹脂３０７の表面に形成された加飾フィルムの転写層３１０には微細な凹凸が転写された。この表面を触ると好触感が得られていることが分かった。これらから、成形品３１１表面には触感のための微細な凹凸は形成されたが、意図しないしわの発生は無く所望の高品位外観が実現できた。

以上説明したように、機能ベースフィルム、緩衝層、加飾フィルム離型部、加飾フィルム転写層の順にフィルムを重ねて、機能ベースフィルム、緩衝層の最適位置に吸引孔を空け、それを一体化させて金型内に挿入し、インモールド成形することによって、重ねあわせたフィルム間にしわの発生原因となる空気層を残存させず、また緩衝層によって機能ベースフィルムと加飾フィルムの成形時のフィルム伸びの伸縮差を緩和できるため、その結果、しわが無い高品位な外観を有する成形品が得られる。

なお、上記各実施の形態において、貫通孔の形成、緩衝層の挿入は、成形品やインモールド成形用フィルムの製造状態等により、製品の外観を高品位に保つことができる範囲で、それぞれ単独、あるいは両方を用いることができる。

本発明は、成形品に加飾と凹凸を形成する場合であっても、高品位な外形形状を設けることができ、インモールド成形品を加飾するインモールド成形用フィルム、インモールド成形品の製造方法および製造装置等に有用である。

１０１‥機能ベースフィルム
１０２‥緩衝層
１０３‥加飾フィルム離型部
１０４‥加飾フィルム転写層
１０５‥（フィルムの）吸引孔
１０６‥機能フィルム
１０７‥加飾フィルム
１０８‥インモールド成形用フィルム
１０９‥成形樹脂
１１０‥機能ベースフィルム
１１１‥緩衝層
１１２‥加飾フィルム離型部
１１３‥加飾フィルム転写層
１１４‥吸引孔
１１５‥機能ベースフィルム
１１６‥加飾フィルム
１１７‥インモールド成形用フィルム
２０１‥インモールド成形用フィルム
２０２‥第１金型
２０３‥第２金型
２０４‥フィルム押さえ部材
２０５‥吸引穴
２０６‥ゲート
２０７‥射出成形樹脂
２０８‥フィルム送り装置
２１０‥突き出しピン
２１１‥加飾フィルムの転写層
２１２‥インモールド成形品
２１３‥必要なくなった部分のフィルム
３０２‥第１金型
３０３‥第２金型
３０５‥金型の吸引穴
３０６‥ゲート
３０７‥射出成形樹脂
３１０‥加飾フィルムの転写層
３１１‥成形品
４０１‥機能ベースフィルム
４０２‥加飾フィルム
５０１‥インモールド成形用フィルム
５０２‥第１金型
５０３‥第２金型
５０４‥フィルム押さえ部材
５０５‥金型の吸引穴
５０６‥ゲート
５０７‥射出成形樹脂
５０８‥フィルム送り装置
６０１‥インモールド成形用フィルム
６０２‥第１金型
６０３‥第２金型
６０４‥フィルム押さえ部材
６０５‥金型の吸引穴
６０６‥ゲート
６０７‥射出成形樹脂
６０８‥フィルム送り装置
６０９‥収納凹部
６１０‥射出成形樹脂
６１２‥転写層
６１３‥インモールド成形品
６１４‥突き出しピン
７０１‥空気層
７０２‥凹形状
８０１‥フィルムの伸び代
８０２‥溝

Claims (7)

1. ベースフィルムと、前記ベースフィルム上に形成された緩衝層と、で構成した機能フィルムと、
   加飾フィルム離形部と、成形品に転写する加飾フィルム転写層と、で構成し、前記緩衝層上に前記加飾フィルム離形部を貼り付けた加飾フィルムと、
   からなり、
   前記緩衝層は熱可塑材であり、前記緩衝層のガラス転移温度は前記ベースフィルムのガラス転移温度および前記加飾フィルムのガラス転移温度より低いことを特徴とするインモールド成形用フィルム。
2. 前記ベースフィルムと前記緩衝層とを貫通する貫通孔をさらに備えることを特徴とする請求項１に記載のインモールド成形用フィルム。
3. ベースフィルムと、
   加飾フィルム離形部と、成形品に転写する加飾フィルム転写層と、で構成し、前記ベースフィルム上に前記加飾フィルム離形部を貼り付けた加飾フィルムと、
   前記ベースフィルムを貫通する貫通孔と
   を有することを特徴とするインモールド成形用フィルム。
4. 前記ベースフィルムの前記加飾フィルムが形成される側の面上に形成される凹凸をさらに有することを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれか１項に記載のインモールド成形用フィルム。
5. 請求項２または請求項３に記載のインモールド成形用フィルムを金型内に配置する工程と、
   前記貫通孔を介して前記加飾フィルムを吸引しながら前記インモールド成形用フィルムを前記金型の成形面に吸引する工程と、
   前記金型を型締めして前記金型の成形空間に樹脂を充填する工程と、
   前記金型を型開きして前記成形空間に充填された前記樹脂の表面に前記加飾フィルムが密着した成形品を取り出す工程と
   を有することを特徴とするインモールド成形方法。
6. 前記樹脂を充填する際に、前記樹脂を多段階に注入することを特徴とする請求項５記載のインモールド成形方法。
7. 請求項２または請求項３に記載のインモールド成形用フィルムを金型内に配置し前記金型の成形空間に充填した樹脂の表面に前記加飾フィルムを密着した成形品を成形するインモールド成形装置であって、
   第１金型と、
   第２金型と、
   前記インモールド成形用フィルムを前記第１金型に押し付ける構成の枠形状の箔押さえと、
   前記第１金型の前記箔押さえの枠形状の内側に設けられた吸引穴と
   を有し、前記吸引穴は前記貫通孔を介して前記加飾フィルムを前記第１金型の成形面に吸引する構成であり、前記樹脂を充填する際に前記インモールド成形用フィルムを前記金型の前記成形面に密着させる構成であることを特徴とするインモールド成形装置。

Images