(57)【要約】【課題】表面コート処理を施した機能性フィルムの機能性低下を抑えつつ、樹脂フィルムの物理的な伸び率以上の３次元成形を可能にする。【解決手段】本発明による樹脂フィルムの３次元成形方法は、樹脂フィルムを３次元形状に成形する３次元成形方法であって、それぞれ凹凸形状が形成された２つの型に樹脂フィルムを挟み込むことによって、樹脂フィルムを３次元形状に成形し、樹脂フィルムには、伸展を許容可能な伸展許容部が含まれ、各型には樹脂フィルムを支持するための支持部が設けられ、支持部のうち伸展許容部と接する部位は、２つの型に挟み込まれた状態で伸展許容部が摺動可能な加圧力で伸展許容部を加圧し、支持部のうち伸展許容部と接する部位の面は、２つの型に挟み込まれた状態で伸展許容部が摺動可能な摩擦係数となるように表面処理が施されていることを特徴とする。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
樹脂フィルムを３次元形状に成形する３次元成形方法であって、
それぞれ凹凸形状が形成された２つの型に樹脂フィルムを挟み込むことによって、前記樹脂フィルムを３次元形状に成形し、
前記樹脂フィルムには、伸展を許容可能な伸展許容部が含まれ、
前記各型には前記樹脂フィルムを支持するための支持部が設けられ、
前記支持部のうち前記伸展許容部と接する部位は、前記２つの型に挟み込まれた状態で前記伸展許容部が摺動可能な加圧力で前記伸展許容部を加圧し、
前記支持部のうち前記伸展許容部と接する部位の面は、前記２つの型に挟み込まれた状態で前記伸展許容部が摺動可能な摩擦係数となるように表面処理が施されている
ことを特徴とする樹脂フィルムの３次元成形方法。
【請求項２】
樹脂フィルムには、伸展を許容不可能な伸展不許容部が含まれ、
支持部のうち前記伸展不許容部と接する部位は、２つの型に挟み込まれた状態で前記伸展不許容部が摺動不可能な加圧力で前記伸展不許容部を加圧する
請求項１記載の樹脂フィルムの３次元成形方法。
【請求項３】
木材フィルムを３次元形状に成形する３次元成形方法であって、
それぞれ凹凸形状が形成された２つの型に木材フィルムを挟み込むことによって、前記木材フィルムを３次元形状に成形し、
前記木材フィルムには、伸展を許容可能な伸展許容部が含まれ、
前記各型には前記木材フィルムを支持するための支持部が設けられ、
前記支持部のうち前記伸展許容部と接する部位は、前記２つの型に挟み込まれた状態で前記伸展許容部が摺動可能な加圧力で前記伸展許容部を加圧し、
前記支持部のうち前記伸展許容部と接する部位の面は、前記２つの型に挟み込まれた状態で前記伸展許容部が摺動可能な摩擦係数となるように表面処理が施されている
ことを特徴とする木材フィルムの３次元成形方法。
【請求項４】
木材フィルムには、伸展を許容不可能な伸展不許容部が含まれ、
支持部のうち前記伸展不許容部と接する部位は、２つの型に挟み込まれた状態で前記伸展不許容部が摺動不可能な加圧力で前記伸展不許容部を加圧する
請求項３記載の木材フィルムの３次元成形方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、樹脂フィルムを３次元形状に成形する３次元成形方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、樹脂フィルムを３次元形状に成形する場合、真空成形や真空圧空成形、プレス型（凹型凸型）による成形が行われている。例えば、特許文献１には、シート（樹脂フィルム）の金型成形すべき部分の周囲を両面からクランプして固定し、雄型の金型と雌型の金型とを型閉めして、樹脂フィルムを３次元形状に成形する方法が記載されている。また、特許文献２には、可動側の金型に設けた位置決めピンにプラスチックシート基板を固定し、固定側と可動側の金型をを用いて押圧成形することによって、３次元形状の表示板を成形する方法が記載されている。
【０００３】
【特許文献１】特開２００７−１６８３７７号公報
【特許文献２】特開２００３−２２０６２３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、真空成形や真空圧空成形の場合、成形対象の樹脂フィルムを充分加熱して柔らかくした後に成形するので、機能性フィルムを用いる場合、加熱によって樹脂フィルムのコート材の機能性低下を生じたり、樹脂フィルムに施された意匠インクの劣化を引き起こしたりすることがある。また、成形対象の樹脂フィルム全体を伸展させるので、樹脂フィルムに施された意匠デザインの変形を起こすことがある。
【０００５】
また、プレス型による成形を行う場合、金型にセットした樹脂フィルムのうち、金型の凹型と凸型とのクリアランス部分に位置する箇所が部分的に伸展する。そのため、樹脂フィルムのうちの伸展する箇所が部分的に集中しやすく、樹脂フィルムの切断や皺の発生を生じやすい。そのようなことから、樹脂フィルムの切断や皺の発生を生じさせることなく、樹脂フィルムを３次元形状に成形するためには、樹脂フィルムの伸び率以下の寸法で伸展させなければ、うまく成形することができなかった。従って、現状では、樹脂フィルムを３次元形状に成形することには限界がある。
【０００６】
そこで、本発明は、表面コート処理を施した機能性フィルムの機能性低下を抑えつつ、樹脂フィルムの物理的な伸び率以上の３次元成形を可能にする樹脂フィルムの３次元成形方法を提供することを目的とする。また、本発明は、微細意匠を施したフィルムを、意匠インクの劣化や意匠デザインの変形を起こすことなく３次元形状に成形できる樹脂フィルムの３次元成形方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明による樹脂フィルムの３次元成形方法は、樹脂フィルムを３次元形状に成形する３次元成形方法であって、それぞれ凹凸形状が形成された２つの型（例えば、可動型２及び固定型３）に樹脂フィルム（例えば、樹脂フィルム１）を挟み込むことによって、樹脂フィルムを３次元形状に成形し、樹脂フィルムには、伸展を許容可能な伸展許容部（例えば、伸展部１ｂ）が含まれ、各型には樹脂フィルムを支持するための支持部（例えば、支持部４ａ，４ｂ）が設けられ、支持部のうち伸展許容部と接する部位（例えば、支持部４ｂ）は、２つの型に挟み込まれた状態で伸展許容部が摺動可能な加圧力で伸展許容部を加圧し、支持部のうち伸展許容部と接する部位（例えば、支持部４ａ）の面は、２つの型に挟み込まれた状態で伸展許容部が摺動可能な摩擦係数となるように表面処理が施されていることを特徴とする。
【０００８】
また、樹脂フィルムの３次元成形方法は、樹脂フィルムには、伸展を許容不可能な伸展不許容部（例えば、非伸展部１ａ）が含まれ、支持部のうち伸展不許容部と接する部位（例えば、支持部４ａ）は、２つの型に挟み込まれた状態で伸展不許容部が摺動不可能な加圧力で伸展不許容部を加圧するように構成されていてもよい。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、表面コート処理を施した機能性フィルムの機能性低下を抑えつつ、樹脂フィルムの物理的な伸び率以上の３次元成形を可能にすることができる。
【００１０】
また、本発明によれば、微細意匠を施したフィルムを、意匠インクの劣化や意匠デザインの変形を起こすことなく３次元形状に成形することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。まず、本発明による樹脂フィルムの３次元成形方法を用いて成形した樹脂フィルムの具体例について説明する。図１は、本発明による樹脂フィルムの３次元成形方法を用いて成形した樹脂フィルムの具体例を示す斜視図である。また、図２は、図１に示す樹脂フィルムを切断して示した断面図（図１に示すＡ−Ａ面で切断した断面図）である。
【００１２】
なお、図１及び図２に示す３次元成形した樹脂フィルムは一例であり、本発明による３次元成形方法を用いて、様々な形状や意匠を施し３次元形状の樹脂フィルムを成形することが可能である。
【００１３】
ここで、樹脂フィルムとして、基材自体が機能性を有する様々なフィルムを用いることが可能である。例えば、ＰＥ（ポリエチレン）やＬ−ＬＤＰＥ（リニアポリエチレン）、ＰＰ（ポリプロピレン）、ＰＶＣ（ポリ塩化ビニル）を用いた収縮フィルムを用いてもよい。また、例えば、耐薬品で耐油性や耐候性を有するフッ素樹脂フィルム等の高温耐熱性フィルムを用いてもよい。また、例えば、Ｋ−ＣｅｌやＰＥ、Ｖ−ＯＰ（ポリ塩化ビニリデンコートＯＰ）、ＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）、ＯＮ（延伸ナイロン）、ＡＬ（アルミニウム）を用いた防湿フィルムや防水フィルムを用いてもよい。また、例えば、ＲＶＣＩやＰＥを用いた気化性防錆フィルムを用いてもよい。また、例えば、ＰＥやＣＰＰ（無延伸ポリプロピレン）、ＰＥＴ、ＰＶＣを用いた表面保護用フィルムを用いてもよい。また、例えば、無機系ＰＥフィルムを用いた抗菌性フィルムを用いてもよい。
【００１４】
また、樹脂フィルムとして、ＰＣやＰＥＴ等を基材とし表面に機能性物質をコーティングしたフィルムを用いることも可能である。例えば、フィルムとして光学用フィルムや偏光フィルム、光拡散フィルム、ＡＲ（Ａｎｔｉ−Ｒｅｆｌｅｃｔｉｏｎ：アンチリフレクション（反射防止））コートフィルム、ハードコートフィルム、ＡＧ（Ａｎｔｉ−Ｇｌａｒｅ：アンチグレア（防眩））コートフィルム等を用いてもよい。
【００１５】
なお、図１及び図２に示した３次元形状に成形された樹脂フィルムは、例えば、さらに、フィルムインサート成形を行うことによって、樹脂フィルムが被覆された態様のフィルムインサート成形品を作製する用途に用いられる。例えば、樹脂フィルムを予備成形（プレフォーミング）して図１及び図２に示すような３次元形状に成形した後、３次元成形した樹脂フィルムを金型にセットする。そして、金型内に溶融された合成樹脂を射出注入することによって、インサート・モールド成形を行うことにより、フィルムインサート成形品を得ることができる。
【００１６】
図３は、本発明による樹脂フィルムの３次元成形方法に用いる３次元成形装置の構造の一例を示す断面図である。図３に示すように、３次元成形装置は、凸型形状の可動型２と、凹型形状の固定型３とを含む。なお、本実施の形態では、説明をわかりやすくするために、可動型２に１つの凸型形状２ａが形成され、固定型３に１つの凹型形状３ａが形成されている場合を示すが、樹脂フィルムの３次元形状に応じて様々な凹凸形状が可動型２及び固定型３にそれぞれ形成されていてもよい。
【００１７】
また、可動型２及び固定型３は、樹脂フィルムを挟み込んだときにその樹脂フィルムを支持するための支持部４ａ，４ｂを含む。支持部４ａ，４ｂは、例えば、バネやゴム等の弾性体を用いて実現されてもよく、エアー圧力や油圧を利用した支持機構によって実現されてもよい。本実施の形態では、図３に示すように、固定型３の凹型形状３ａ内部に１つの支持部４ａが設けられ、可動型２の凸側形状２ａの周囲にそれぞれ支持部４ｂが設けられている。なお、支持部４の配置の仕方は、図３に示したものに限られず、例えば、さらに細分化して、複数の支持部を可動型２や固定型３の任意の位置に設置してよい。
【００１８】
次に、本発明による樹脂フィルムの３次元成形方法の手順について説明する。図４は、本発明による樹脂フィルムの３次元成形方法の手順を示す説明図である。樹脂フィルムの３次元成形方法を行う場合、図４（ａ）に示すように、可動型２と固定型３とが型開きされた状態において、例えば、固定型３に樹脂フィルム１を密着させてセットする。次いで、可動型２の可動が開始され、図４（ｂ）に示すように、樹脂フィルム１が可動型２と固定型３との間に密着して挟み込まれた状態となる。
【００１９】
ここで、図４に示す例では、樹脂フィルム１のうち中央部分１ａには予め所定の意匠（例えば、文字や模様、色彩）が施されており、３次元成形によって伸展させたくないものとする。以下、樹脂フィルム１のうちの所定の意匠が施された部分を非伸展部１ａという。また、図４に示す例では、樹脂フィルム１のうちの非伸展部１ａ以外の部分（樹脂フィルム１の縁側の部分）１ｂは、特に意匠は施されておらず（単一色の色彩が施されている程度でもよい）、３次元成形によって大きく伸張させてもよいものとする。以下、樹脂フィルム１のうちの縁側の部分を伸展部１ｂという。
【００２０】
そして、図４（ｂ）に示すように、樹脂フィルム１のうち非伸展部１ａを固定型３の支持部４ａで押さえて支持するようにし、伸展部１ｂを可動型２の支持部４ｂで押さえて支持する。
【００２１】
非伸展部１ａとしては、例えば、絵柄、文字などの意匠が施され、伸びやゆがみの発生を防ぎたい部分を指定する。また、非伸展部１ａとして、例えば、フィルム表面にコーティングが施され、コーティングによる機能を維持したい部分を指定する。そして、支持部４ａは、樹脂フィルム１の非伸展部１ａの伸びや変形を抑えるため、強い加圧力（例えば、３〜６（kgf/cm2 ））でフィルムの非伸展部１ａを押さえるように制御される。
【００２２】
伸展部１ｂは、特開２００７−１６８３７７号公報や特開２００３−２２０６２３号公報に記載された従来工法においてクランプ固定していた部分であるが、本実施の形態では、樹脂フィルム１の切断や白化、皺の発生を防止するため、クランプ固定せず、樹脂フィルム１を固定型３の凹型形状３ａに滑り込ませるようにしている。そのため、本実施の形態では、適度に樹脂フィルム１を滑り込ませるられるように、樹脂フィルム１の伸展部１ｂと支持部４ｂとの摩擦力をコントロールする。
【００２３】
摩擦力のコントロールは、支持部４ｂによる伸張部１ｂに対する加圧力を調整することと、伸展部１ｂに対する摩擦係数を調整することとによって行う。加圧力の調整として、支持部４ｂは、例えば、支持部４ａの加圧力に比べて弱い加圧力（０．８〜２．５（kgf/cm2 ））で伸展部１ｂを押さえる。また、摩擦係数の調整は、例えば、支持部４ｂの伸張部１ｂと接する面に、テフロン（登録商標）加工テープを張ったり、マスキング加工を行ったり、表面の粗さを変えたりすることにより行う。そのようにすることによって、摩擦係数が小さくなるようにし、樹脂フィルム１の伸張部１ｂは、支持部４ｂによって完全に固定されるのではなく、可動型２の可動に従って摺動することが可能である。
【００２４】
次いで、図４（ｃ），（ｄ）に示すように、可動型２を徐々に固定型３の方向に可動させ、可動型２と固定型３とを型閉めする。ここで、支持部４ａは、前述したように、その強い加圧力によって樹脂フィルム１の非伸展部１ａ全体を完全に固定しているため、非伸展部１ａの伸展は起こらない。従って、非伸張部１ａに施された意匠が崩れてしまうことを防止することができる。
【００２５】
一方、支持部４ｂは、前述したように、樹脂フィルム１の伸展部１ｂをある程度弱い加圧力で仮固定しているにすぎず、その表面加工により、伸張部１ｂは摺動することが可能である。そのため、図４（ｃ），（ｄ）に示すように、可動型２の可動に従って、樹脂フィルム１の伸張部１ｂが徐々に伸張するとともに、伸展部１ｂが固定型３の凹型形状３ａの方向に滑り込む。そのように成形がされることによって、樹脂フィルム１の物理的な伸び率以上の３次元形状を成形することが可能となる。
【００２６】
その後、図４（ｅ）に示すように、可動型２と固定型３とが型開きされ、図１及び図２に示したような３次元形状に成形された樹脂フィルム１を得ることができる。
【００２７】
以上のように、本実施の形態によれば、成形対象の樹脂フィルムを必要以上に加熱することなく３次元形状に成形することができる。そのため、表面コート処理を施した機能性フィルムの機能低下を押さえつつ、樹脂フィルムを３次元形状に成形することができる。
【００２８】
また、本実施の形態によれば、まず、成形対象の樹脂フィルムの伸展させる部分と伸展させない部分とを意図的に区別する。そして、伸展させる部分の加圧力を制御するとともに、摩擦係数を調整することにより摩擦力をコントロールする。そのため、適度に樹脂フィルムを型の凹型形状部に滑り込ませて、樹脂フィルムを３次元形状に成形することができる。そのため、樹脂フィルムの物理的な伸び率以上の３次元成形を行うことができる。
【００２９】
例えば、従来の樹脂フィルムをクランプ固定して３次元形状に成形する場合を考える。図５は、従来のプレス型による３次元成形を行う場合の例を示す説明図である。この場合、図５に示すように、可動型１２には、成形対象の樹脂フィルム１１をクランプ固定するためのクランプ１４ａが設けられているものとする。また、固定型１３には、可動型１２のクランプ１４ａを嵌め込むための溝部１４ｂが設けられているものとする。
【００３０】
図５（ａ）に示すように、凸型形状が形成された可動型１２と凹型形状が形成された固定型１３とが型開きされた状態において、まず、樹脂フィルム１１を固定型１３に密着させてセットする。
【００３１】
次いで、図５（ｂ），（ｃ）に示すように、可動型１２を徐々に可動させて、可動型１２と固定型１３とを型閉めする。この場合、図５（ｃ）に示すように、可動型１２のクランプ１４ａが、樹脂フィルム１１を挟んで、固定型１３の溝部１４ｂに徐々に嵌め込まれた状態となっていき、樹脂フィルム１１がクランプ１４ａで完全に固定された状態となっていく。また、可動型１２に設けられた凸型形状１２ａが固定型１３に設けられた凹型形状１３ａに徐々に嵌め込まれていき、樹脂フィルム１１が徐々に３次元形状に成形されていく。
【００３２】
すると、図５に示す例では、樹脂フィルム１１がクランプ１４ａで完全に固定されているので、樹脂フィルム１１が型１２，１３に対して摺動することなく、樹脂フィルム１１の特定の箇所が集中的に伸展することになる。例えば、図５に示す例では、樹脂フィルム１１のうちの凸形形状１２ａの周辺箇所１１ｃ等が集中的に伸展され、あまり強く押圧しすぎると、樹脂フィルム１１の切断や白化を生じたり、皺を生じたりしてしまう。そのため、樹脂フィルム１１の切断や白化、皺の発生を生じることなく、３次元形状に成形するためには、樹脂フィルム１１の伸び率以下の寸法でしか３次元成形することができない。
【００３３】
これに対して、本実施の形態では、樹脂フィルムのうちの伸張させる部分において、樹脂フィルムが型に完全に固定されるようにするのではなく、加圧力と摩擦係数を調整することによって、樹脂フィルムが型に対して適度に摺動しながら成形を行えるようにすることができる。そのため、図５に示す方法と比較して、樹脂フィルムのうちの伸展する部分が特定の部分に集中することを防止することができる（図４に示す伸張部１ｂがある程度満遍なく伸展するようにすることができる）。そのため、樹脂フィルムの切断や白化、皺の発生を生じにくくすることができ、樹脂フィルムの物理的な伸び率以上の３次元成形を行うことができる。
【００３４】
また、本実施の形態によれば、３次元成形する樹脂フィルムのうち、意匠等が施された伸張させたくない部分については、強い加圧力を加えて完全に動かないように固定して成形を行う。そのため、フィルムに施された意匠を変形させることなく、３次元成形することができる。
【００３５】
また、本実施の形態によれば、表面コート処理を施した機能性フィルムの機能性低下を抑えつつ、樹脂フィルムの３次元成形ができるように、天然素材（例えば、天然木のように曲げる事が出来るが、伸展率の小さい材料）も切れることなく３次元成形することができる。例えば、天然木を３次元成形する場合には、本発明による予備成形型で成形する際、天然木に熱（１００℃）と、圧力（０．８〜２．５(gf/cm2)）と、水分又は水蒸気とを与える。そうすることで、天然木の曲げ性と伸展性とを最大限引き出す事ができ、その結果、天然木の３次元成形が可能となる。
【産業上の利用可能性】
【００３６】
本発明は、樹脂フィルムの３次元成形の用途に適用できる。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】本発明による樹脂フィルムの３次元成形方法を用いて成形した樹脂フィルムの具体例を示す斜視図である。
【図２】図１に示す樹脂フィルムを切断して示した断面図である。
【図３】本発明による樹脂フィルムの３次元成形方法に用いる装置の一例を示す断面図である。
【図４】本発明による樹脂フィルムの３次元成形方法の手順を示す説明図である。
【図５】従来のプレス型による３次元成形を行う場合の例を示す説明図である。
【符号の説明】
【００３８】
１  樹脂フィルム
１ａ  非伸展部
１ｂ  伸展部
２、１２  可動型
３、１３  固定型
４ａ〜４ｂ  支持部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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