JP7329240B2

JP7329240B2 - 被着フィルムの成形方法

Info

Publication number: JP7329240B2
Application number: JP2019177518A
Authority: JP
Inventors: 一晴成瀬
Original assignee: 株式会社丸三金属
Priority date: 2019-09-27
Filing date: 2019-09-27
Publication date: 2023-08-18
Anticipated expiration: 2039-09-27
Also published as: JP2021053854A

Description

本発明は、樹脂製の基体シート上に高硬度のハードコート層が設けられた被着フィルムの成形方法に関する。

自動車には、ナビゲーションシステムやドライブレコーダーが装着される場合が多く、近年は、これらを装着するバイクも増えている。そして、ナビゲーションシステムやドライレコーダーには、ディスプレイを保護するためのフィルム（以下、被着フィルムという）が被着される。こうした被着フィルムとして、樹脂製の基体シートの上面に、高硬度のハードコート層を積層してなるものが提案されている（例えば、特許文献１）。

特許６４６２９４１号公報

ところで、前記ディスプレイには、デザイン性を高めることを目的として、ディスプレイの側縁に曲面が設けられた構成や、運転手の視認性を高めるためにディスプレイが全体的に湾曲する構成などが存在する。こうしたディスプレイでは、前記被着フィルムを曲面に沿って被着すると、該被着フィルムの表面にクラックが生じてしまう場合がある。これは、フィルム表面の傷付きを防止するために、表面全域に高硬度のハードコート層が設けられていることに因る。この対策として、予めディスプレイに倣う形態で被着フィルムを成形して、ディスプレイに被着することがあり得る。
ディスプレイに倣う形態に成形する方法としては、金型などに押し付けて成形する方法が一般的に用いられる。しかし、金型に押し付けてハードコート層を曲げ変形させる際に、該ハードコート層にクラックが生ずる虞がある。これは、ハードコート層の曲げ変形時に、該ハードコート層に張力が作用して延伸することによって、該ハードコート層にクラックが生じてしまうことに因る。特に、ディスプレイが全体的に湾曲した構成や上下左右の各側縁に夫々曲面を有する構成では、ハードコート層に張力が一層作用し易く、延伸されてクラックが発生し易い。

本発明は、ディスプレイの曲面に倣う形態に被着フィルムを成形する方法であって、ハードコート層におけるクラックの発生を抑制し得る被着フィルムの成形方法を提供することを目的とするものである。

本発明は、延性を有する樹脂製の基体シートと、該基体シートの上面に設けられ、該基体シートに比して高硬度のハードコート層とを備え、少なくとも一部に曲面を有する所望形状に成形されてなる被着フィルムの成形方法において、前記基体シートの上面全域にハードコート層が積層された基材フィルムを準備する基材フィルム準備工程と、前記基体シート上のハードコート層のみを、所定の押圧加工部を囲むように切削して除去することにより、該基体シートのみからなる分断部を周成し、該分断部を介して前記押圧加工部と該分断部を囲繞する外周部とが連成された加工用フィルムを成形する加工用フィルム成形工程と、前記加工用フィルムの外周部を把持して、前記所望形状に成形するための押型に、該加工用フィルムの押圧加工部を加熱して押しつける押圧成形工程と、前記加工用フィルムの外周部と分断部とを切除することにより、被着フィルムを得る切除加工工程とを備えていることを特徴とする被着フィルムの成形方法である。

ここで、押圧成形工程は、加工用フィルムの押圧加工部を直接的に加熱し、押型に押し付けるようにしても良いし、又は、押型を加熱して、該押型を介して押圧加工部を加熱するようにしても良い。また、基体シートの上面は、被着対象物に被着される面と反対側の面を示す。

かかる成形方法にあって、押圧成形工程で用いられる加工用フィルムは、基材フィルムとハードコート層とからなる押圧加工部および外周部が、該基材フィルムのみからなる分断部を介して連成されたものであり、押圧加工部のハードコート層が、外周部のハードコート層から分離した独立状に形成されている。これにより、押圧成形工程で外周部を把持して押型に押し付けた際に、押圧加工部に作用する張力を、基体シートの伸縮変形により軽減できることから、該押圧加工部のハードコート層の延伸を抑制できる。こうしたことから、押圧成形工程で、ハードコート層の延伸を抑えつつ、押圧加工部を曲げ変形させることができるため、該ハードコート層にクラックが生ずることを可及的に抑制できる。
さらに、押圧加工工程では、基体シートとハードコート層とから構成された外周部を把持することから、加工用フィルムを押型に押し付ける際に、該加工用フィルムを確実かつ安定して把持でき、所望位置に正確かつ容易に位置決めできる。こうしたことから、押圧加工工程では、加工用フィルムの押圧加工部を所望形状に正確かつ安定して成形でき、成形不良などの不具合の発生を抑制できるという作用効果も奏する。
したがって、本発明の成形方法によれば、ディスプレイ等に倣う曲面を有する被着フィルムを、ハードコート層にクラックを生ずること無く、安定して成形することができる。そして、本発明の成形方法により成形された被着フィルムは、曲面を有するディスプレイに安定して被着させることができる。

本発明の被着フィルムの成形方法によれば、押圧加工部のハードコート層の延伸を抑えつつ曲げ変形させることができるため、該ハードコート層にクラックを生ずること無く、所望形状の被着フィルムを安定して成形することができる。

被着フィルム１と、該被着フィルム１を被着する被着対象物１０１とを示す分解斜視図である。（Ａ）被着フィルム１の正面図と、（Ｂ）側面図である。（Ａ）図２中のＬ－Ｌ線断面の拡大端面図と、（Ｂ）被着対象物１０１に被着した状態を示す拡大端面図である。被着フィルム１の成形工程を示すフローチャートである。（Ａ）基材フィルム２１の斜視図と、（Ｂ）基材フィルム２１の拡大断面図である。加工用フィルム成形工程を示す説明図である。（Ａ）加工用フィルム２５の斜視図と、（Ｂ）加工用フィルム２５の拡大断面図である。押圧成形工程を示す説明図である。図８から続く押圧成形工程を示す説明図である。切除加工工程を示す説明図である。別例の被着フィルム８１を示す斜視図である。

本発明にかかる実施形態を添付図面に従って以下に説明する。
図１に示すように、自動車に装着されるナビゲーションシステムのディスプレイからなる被着対象物１０１は、略矩形板状からなり、その表面が、表裏方向に湾曲する主面部１０２と、該主面部１０２の上下左右の各側縁から裏側へ向かって湾曲する湾曲周縁部１０３とから構成される。ここで、主面部１０２は、中央部が裏側へ僅かに凹む湾曲面により構成される一方、湾曲周縁部１０３は、前記上下左右の各側縁部１０３ａと、隣合う各側縁部１０３ａが連続する四つ角の角縁部１０３ｂとから構成されている。本実施例の被着フィルム１は、図１，２に示すように、前記被着対象物１０１の表面（主面部１０２と湾曲周縁部１０３）を覆うように被着されるものであり、該被着対象物１０１の主面部１０２を覆う主面被着部２と湾曲周縁部１０３を覆う周縁被着部３とを備える。主面被着部２は、主面部１０２と同様に、表裏方向に僅かに凹む湾曲面状を成し、該主面部１０２に倣うように被着される。そして、周縁被着部３は、裏側へ湾曲する湾曲形状を成し、湾曲周縁部１０３に倣うように被着される（図３（Ｂ）参照）。尚、周縁被着部３は、湾曲周縁部１０３の各側縁部１０３ａに被着される側縁被着部３ａと、各角縁部１０３ｂに被着される角縁被着部３ｂとから構成されている。

被着フィルム１は、図３（Ａ）に示すように、樹脂製の基体シート１１と、該基体シート１１の上面全域に略均一に積層されたハードコート層１２とを備えてなり、基体シート１１の全面がハードコート層１２により覆われている。尚、基体シート１１の上面は、前記被着対象物１０１の表面に被着される面と表裏方向で反対側の面を示している。
ここで、基体シート１１は、ポリカーボネート樹脂（以下、ＰＣ樹脂という）を薄厚シート状に成形したものが適用でき、延性を有する。尚、ＰＣ樹脂以外にも、ポリメタクリル酸メチル樹脂（以下、ＰＭＭＡ樹脂）や、ＰＣ樹脂とＰＭＭＡ樹脂とを混合した樹脂などのように、延性を有する樹脂を適用することもできる。本実施例の被着フィルム１は、０．３ｍｍ～０．８ｍｍ厚のものを用いている。
一方、ハードコート層１２は、前記基体シート１１に比して高硬度のものであり、表面の傷付き等を防止できる。本実施例にあって、ハードコート層１２は、硬度（ガラスの硬度を１０とした場合）が５～８、かつ厚みが３μｍ～２５μｍのものを用いている。尚、こうしたハードコート層１２は、当然ながら、硬度が高いことから、延性が低い。

次に、前記被着フィルム１の成形工程について説明する。
被着フィルム１の成形工程は、図４のフローチャートに示すように、基材フィルム準備工程、加工用フィルム成形工程、押圧成形工程、切除加工工程を順次実行することにより、被着対象物１０１に被着される被着フィルム１を成形する。

基材フィルム準備工程は、図５に示す矩形状の基材フィルム２１を準備する工程である。基材フィルム２１は、薄厚フィルム状の基体シート１１の上面全体に、ハードコート層１２が設けられたものである。本実施例の基材フィルム準備工程としては、基体シート１１の上面に、ハードコート層１２を構成する前記樹脂を略均一に塗布することにより、該基体シート１１の上面全域に所定厚のハードコート層１２が設けられた基体シート１１を成形する工程である。尚、基材フィルム準備工程は、基材フィルム２１を準備するものであることから、他の様々な方法が適用できる。例えば、基体シート１１の上面に、ハードコート層１２を構成する薄厚フィルムを貼り合わせる工程であっても良い。

加工用フィルム成形工程は、前記基材フィルム準備工程で準備した基材フィルム２１を成形加工することによって、図７に示す加工用フィルム２５を成形する工程である。加工用フィルム２５は、略中央部の押圧加工部２６と、該押圧加工部２６を囲繞する所定幅の分断部２７と、該分断部２７を囲繞する外周部２８とからなるものである。押圧加工部２６と外周部２８とは、基体シート１１上にハードコート層１２ａ，１２ｂが夫々積層された構成である一方、分断部２７は、基体シート１１のみからなる構成であり、押圧加工部２６のハードコート層１２ａと外周部２８のハードコート層１２ｂとが、分断部２７により隔離されている。すなわち、加工用フィルム２５は、押圧加工部２６のハードコート層１２ａと外周部２８のハードコート層１２ｂとが基体シート１１上で互いに独立して配された構成となっている。ここで、本実施例にあって、押圧加工部２６は、被着対象物１０１の表面（主面部１０２および湾曲周縁部１０３）を全体的に被覆できるように、該表面と同一又は略同一の面積に形成される。
本実施例の加工用フィルム成形工程では、図６に示すように、前記押圧加工部２６の外周縁に沿ってエンドミル４０を走査することによって、前記分断部２７を構成する部位のハードコート層１２を切削して除去し、基体シート１１のみからなる該分断部２７を成形する。こうした切削加工により、押圧加工部２６と外周部２８とが分断部２７を介して連成された図７の前記加工用フィルム２５を得る。

押圧成形工程は、図８，９に示すように、前記加工用フィルム２５を上型４１と下型４２とで挟み込んで押圧することにより、該加工用フィルム２５の押圧加工部２６を、前記被着対象物１０１の表面に倣う形態に成形する。
ここで、下型４２は、上方に膨隆する押圧凸部４５と、該押圧凸部４５を囲繞する外周平面部４６とを備えてなる。押圧凸部４５は、その上面部４５ａが、被着対象物１０１の主面部１０２と同一形状に形成され、該上面部４５ａを囲繞する周縁上部４５ｂが該被着対象物１０１の湾曲周縁部１０３と同一形状に形成されており、上面部４５ａと周縁上部４５ｂとが連成されてなる。一方、上型４１は、上方に窪む押圧凹部４８と、該押圧凹部４８を囲繞する外周平面部４９とを備えてなる。押圧凹部４８は、前記下型４２の押圧凹部４８に、前記押圧加工部２６の厚みを介して嵌め合わされる形状寸法に形成されたものである。

押圧成形工程では、図８（Ａ）に示すように、加工用フィルム２５の外周部２８を所定の把持手段５１により把持する。ここで、把持手段５１は、矩形状の加工用フィルム２５の四つの側縁を把持する。次に、図８（Ｂ）に示すように、把持手段５１によって加工用フィルム２５にテンションを掛けて、前記上型４１と下型４２とに対して位置決めをする。そして、テンションを掛けた状態で保持しつつ、図８（Ｂ）から図９（Ａ）に示すように、所定温度に加熱された上型４１と下型４２とによって、把持手段５１に把持された加工用フィルム２５を挟み込んで押圧する。ここで、加工用フィルム２５は、基体シート１１とハードコート層１２ｂとからなる外周部２８を把持手段５１により把持されることから、前記テンションや加熱温度による該外周部２８の変形を抑制できると共に、該テンションを掛けた状態で保持しつつ押圧することから、押圧加工部２６を所望位置に正確かつ容易に位置決めすることができる。こうした上型４１と下型４２とによる押圧加工の際には、加工用フィルム２５の押圧加工部２６の下面が、下型４２の押圧凸部４５の上面部４５ａと周縁上部４５ｂとに圧接されるように、該押圧加工部２６を、上型４１の押圧凹部４８と下型４２の押圧凸部４５とにより挟み込んで押圧する。
尚、本実施例の押圧成形工程では、加工用フィルム２５の表面温度が１６０℃～２４０℃となるように上型４１と下型４２とを加熱すると共に、該上型４１と下型４２とにより押圧する加工時間が約３秒間～２０秒間に設定されている。こうした加熱温度や加工時間等の加工条件は、基体シート１１やハードコード層１２の厚みや材料などに応じて適宜設定変更され得る。

この押圧成形工程について詳述すると、該押圧成形工程により押圧加工される加工用フィルム２５は、押圧加工部２６と外周部２８とを分断部２７を介して連成されたものであることから、前記上型４１と下型４２とにより押圧された際に、基体シート１１のみからなる分断部２７が伸縮変形し易く、該分断部２７の変形によって、押圧加工部２６に作用する張力が軽減される。これにより、押圧加工部２６のハードコート層１２ａをほとんど延伸させること無く、該押圧加工部２６を押圧凸部４５と押圧凹部４８とにより曲げ加工できる。すなわち、押圧加工部２６を構成する高硬度のハードコート層１２ａを延伸させずに曲げ変形できる。そのため、上型４１と下型４２との押圧加工の際に、押圧加工部２６のハードコート層１２ａにクラック等が発生してしまうことを抑制できる。

こうした押圧成形工程により、図９（Ｂ）に示すように、押圧加工部２６を、ハードコート層１２ａにクラック等を生ずること無く、前記被着対象物１０１の表面に倣う形態の被覆成形部３０に成形する。被覆成形部３０は、被着対象物１０１の主面部１０２に倣う主面被着部２と湾曲周縁部１０３に倣う周縁被着部３とを備えてなり、前記被着フィルム１と同一形状を成す。

切除加工工程では、図１０に示すように、前記押圧成形工程後の加工用フィルム２５の、被覆成形部３０を除く部位（分断部２７および外周部２８）を切除することにより、該被覆成形部３０を被着フィルム１とする。尚、切除加工工程における切除手段としては、刃物やレーザーなど公知の技術を適用できることから、詳細を省略する。

このように基材フィルム準備工程から切除加工工程まで順次行うことにより、本実施例の被着フィルム１を成形できる。被着フィルム１は、前述したように、被着対象物１０１の主面部１０２に倣う主面被着部２と湾曲周縁部１０３に倣う周縁被着部３とを備えたものであることから、図３（Ｂ）に示すように、該被着対象物１０１の表面（主面部１０２と湾曲周縁部１０３）に一様に被着できる。

本実施例の特徴を以下に説明する。
本実施例の被着フィルム１の成形工程にあっては、加工用フィルム成形工程により、押圧加工部２６の外周縁に沿ってハードコート層１２を切削して、基体シート１１のみからなる分断部２７を介して該押圧加工部２６と外周部２８とが連成された加工用フィルム２５を成形し、押圧加工工程により、外周部２８を把持した加工用フィルム２５を上型４１と下型４２とで押圧して、押圧加工部２６を被着対象物１０１の表面に倣う形態に成形するようにした。かかる成形工程によれば、上型４１と下型４２とで押圧する際に（押圧成形工程）、押圧加工部２６のハードコート層１２ａに作用する張力を著しく低減でき、該ハードコート層１２ａをほとんど延伸させずに曲げ加工できるため、該ハードコート層１２ａにクラックが発生することを抑制できる。すなわち、押圧成形工程では、上型４１と下型４２とによる押圧加工の際に、押圧加工部２６に作用する張力が、分断部２７の伸縮変形によって抑制され、該ハードコート層１２ａをほとんど延伸すること無く曲げ加工できる。そのため、押圧加工の際に、高硬度のハードコート層１２ａにクラックが発生することを可及的に抑制できる。したがって、本実施例の成形工程によれば、高硬度のハードコート層１２ａにクラックが発生すること無く、被着対象物１０１の表面（主面部１０２と湾曲周縁部１０３）に被着される被着フィルム１を、安定して成形することができる。

さらに、本実施例では、押圧加工工程で、加工用フィルム２５の外周部２８を把持して上型４１と下型４２とにより押圧することから、該加工用フィルム２５の押圧加工部２６を所望位置に正確かつ容易に位置決めすることができる。
詳述すると、例えば、基材フィルム２１を、その外周縁を把持せずに、前記上型４１と下型４２とで挟み込んで押圧すれば、ハードコード層１２へ作用する張力を軽減できることから、該ハードコート層１２でのクラック発生を抑制する作用効果が期待できる。しかし、この方法では、上型４１と下型４２とに対する正確な位置決めが難しいと共に、押圧加工の際に基材フィルム２１が位置ズレを生ずる虞もある。このように前記押圧加工する際に正確な位置決めができなければ、所望の形状に安定して押圧成形することができない。一方、基材フィルム２１の外周縁を把持して押圧加工すると、ハードコート層１２にクラックが生じてしまう。このように基材フィルム２１を押圧加工した場合には、ハードコート層にクラックが発生する問題と、位置決めの問題とを同時に解決できない。
これに対して、本実施例の成形工程では、前述したように、外周部２８を把持して正確に位置決めできると共に、ハードコート層１２ａへ作用する張力を軽減でき、該ハードコート層１２ａでのクラックの発生を抑制できる。したがって、本実施例の成形工程によれば、位置ズレ等を要因とする不具合品の発生を抑制でき、高い生産効率で所望の被着フィルム１を生産できる。

尚、前述した本実施例にあって、被着フィルム１の成形工程が、本発明にかかる被着フィルムの成形方法に相当する。また、本実施例にあって、押圧成形工程における上型４１と下型４２とが、本発明にかかる押型に相当する。

本発明は、前述した実施例に限定されず、本発明の趣旨を逸脱しない範囲内で適宜変更することが可能である。

前述の実施例では、自動車に装着されるナビゲーションシステムのディスプレイ（被着対象物）に被着する被着フィルム１を成形する方法であるが、これに限らず、自動車やバイク等に装着されるドライブレコーダーや、スピードメーターを表示するディスプレイに被着される被着フィルムを成形する方法にも適用可能である。
例えば、スピードメーターを表示するディスプレイに被着される被着フィルム８１は、実施例と同様の基材フィルム８２とハードコート層８３とから構成されており、例えば、図１１に示すように、略中央部が裏側へ僅かに凹む形状を成すと共に、上辺縁が上方へ湾曲状に突出する形状を成す。さらに、前記ディスプレイに被着される被着フィルム８１は、その外周縁に所定色（例えば、黒色）で塗装された着色周部８５を有する。こうした被着フィルム８１の成形工程は、前述した実施例と同様の基準フィルム準備工程後に、該基準フィルム準備工程で準備した基準フィルムに塗装する塗装工程を行い、その後、実施例と同様の加工用フィルム成形工程、押圧加工工程、および切除加工工程を行う。このように、少なくとも押圧加工工程の前に塗装工程を行うことにより、塗装工程の作業性が良く、該作業に要するコストと時間を抑制できる。そして、本実施例の押圧加工工程では、前述したように正確かつ容易に位置決めできることから、着色周部８５を有する被着フィルム８１にあっても安定して成形できる。したがって、こうした被着フィルム８１にあっても、前述した実施例と同様に、ハードコート層にクラックを生ずること無く、前記ディスプレイに被着される所望形状に安定して成形することができる。

さらにまた、前述した実施例の被着対象物（ナビゲーションシステムのディスプレイ）や別例の被着対象物（スピードメーターを表示するディスプレイ）に限らず、様々な形態の被着対象物に被着する被着フィルムを成形することが可能である。例えば、主面部の互いに対向する二側縁から裏側へ湾曲する湾曲周縁部と該主面部とを保護面部として、該保護面部に被着する被着フィルムを成形することも可能である。この被着フィルムにあっても、実施例と同様の成形工程で成形することができる。また、主面部の上下左右の各側縁から表側へ向かって湾曲する湾曲周縁部と該主面部とを保護面部として、該保護面部に被着する被着フィルムを成形することも可能である。いずれの被着フィルムを成形する構成にあっても、実施例と同様の成形工程により、ハードコート層にクラック生ずること無く、保護面部に倣った形態の被着フィルムを安定して成形することができる。

１被着フィルム
１１基体シート
１２，１２ａ，１２ｂハードコート層
２１基材フィルム
２５加工用フィルム
２６押圧加工部
２７分断部（余剰部）
２８外周部（余剰部）
４１上型（押型）
４２下型（押型）

Claims

延性を有する樹脂製の基体シートと、該基体シートの上面に設けられ、該基体シートに比して高硬度のハードコート層とを備え、少なくとも一部に曲面を有する所望形状に成形されてなる被着フィルムの成形方法において、
前記基体シートの上面全域にハードコート層が積層された基材フィルムを準備する基材フィルム準備工程と、
前記基体シート上のハードコート層のみを、所定の押圧加工部を囲むように切削して除去することにより、該基体シートのみからなる分断部を周成し、該分断部を介して前記押圧加工部と該分断部を囲繞する外周部とが連成された加工用フィルムを成形する加工用フィルム成形工程と、
前記加工用フィルムの外周部を把持して、前記所望形状に成形するための押型に、該加工用フィルムの押圧加工部を加熱して押しつける押圧成形工程と、
前記加工用フィルムの外周部と分断部とを切除することにより、被着フィルムを得る切除加工工程と
を備えていることを特徴とする被着フィルムの成形方法。