(57)【要約】【課題】５μｍ以上の深さのヘアライン柄で表面を加飾したインモールド成形品を成形できる金型を提供することを目的とする。【解決手段】このインモールド成形用金型は、一対の金型（１，２）のうちのインモールド成形品（７）から見てインモールドフィルム（３）の意匠が転写される側と反対の金型（１）が２つ以上の金型（１ａ，１ｂ，１ｃ）に分割されている。型開きのときに、金型（１ｂ）を金型（２）に押し出して、インモールドフィルム（３）の基材シート（２１）からインモールド成形品（７）を剥離する方向を、基材シート（２１）のヘアライン溝（２９）と平行方向に制限することを特徴とする。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
一対の金型でキャビティ空間を形成すると共に、ヘアライン溝の加工の意匠が施されたインモールドフィルムを前記一対の金型で挟み込んで溶融樹脂を射出し、冷却後に前記一対の金型を開いて硬化したインモールド成形品を取り出すインモールド成形用金型であって、
前記一対の金型のうちの前記インモールド成形品から見て前記インモールドフィルムの意匠が転写される側と反対の金型を、
２つ以上に分割できる構造を有し、インモールド成形品が前記インモールドフィルムの基材シートから剥離する際の剥離方向を、剥離抵抗の小さな前記ヘアライン溝と平行方向に制限するよう構成した、
インモールド成形用金型。
【請求項２】
前記インモールドフィルムの意匠が転写される側と反対の金型の一部を、
前記インモールド成形品が前記インモールドフィルムの基材シートから剥離する際に、前記インモールドフィルムの意匠が転写される側の金型の側に突き出し、前記インモールド成形品を湾曲させる、
請求項１に記載のインモールド成形用金型。
【請求項３】
前記インモールドフィルムの意匠が転写される側と反対の金型の一部を、
前記インモールド成形品が前記インモールドフィルムの基材シートから離型する際に、前記溶融樹脂の射出時とは異なる位置に移動させることができる構造を有した、
請求項１に記載のインモールド成形用金型。
【請求項４】
前記インモールドフィルムの意匠が転写される側と反対の金型の一部を、
可動式シリンダ、または弾性体、またはポンプによる流体の加圧で移動させる
請求項３に記載のインモールド成形用金型。
【請求項５】
一対の金型でインモールドフィルムを挟み、キャビティ空間に溶融樹脂を充填し、
型開き時に、前記キャビティ空間に形成されるインモールド成形品から見てインモールドフィルムの意匠が転写される側と反対の金型の一部を、前記インモールドフィルムの意匠が転写される側の金型の側に突き出して前記インモールド成形品を湾曲させて、前記インモールド成形品が前記インモールドフィルムの基材シートから剥離する際の剥離方向を、前記基材シートに形成されているヘアライン溝と平行方向に制限する、
インモールド成形方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、家電製品や自動車部品などの外装品の樹脂成形に利用されるインモールド成形用金型に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、家電製品や自動車部品に用いられる樹脂のインモールド成形と呼ばれる工法がある。図８のように、固定側の第１金型１Ａと可動側の第２金型２の間にインモールドフィルム３を挟み込み、インモールドフィルム３の転写層を成形品に転写させることで、樹脂の射出成形と表面の加飾を同時に行う工法である。
【０００３】
インモールドフィルム３の基本構成を図９に示す。
インモールドフィルム３は、基材シート２１に剥離層２２、ハードコート層２３、絵柄層２４、接着層２５と順次塗工することで製造される。
【０００４】
インモールド成形品には、ハードコート層２３、絵柄層２４、接着層２５が転写されるので、これらの層をまとめて転写層２６とする。
キャリアシートとしての基材シート２１は、金型１Ａ，２の間に転写層２６を供給するための役割を果たしており、インモールドフィルム３が、成形サイクルに同期してフィルム送り装置２７によって間欠的に巻き取られる。基材シート２１には、ポリエチレンテレフタラート、ポリカーボネートおよびＰＭＭＡ（ポリメタクリル酸メチル樹脂）などの材料が用いられている。
【０００５】
剥離層２２は、基材シート２１とインモールド成形品の離型性を高めるはたらきをするもので、熱可塑性樹脂であるアクリル系樹脂、ポリエステル系樹脂あるいは熱硬化性樹脂であるポリウレタン系樹脂を用いるとよい。
【０００６】
ハードコート層２３は、インモールド成形品に傷や損傷の発生を防ぐことや、絵柄層２４の絵柄の深み感を増すためや、絵柄層２４の劣化を防ぐためや、防汚性の働きをするもので、光硬化性樹脂、放射線硬化性樹脂、熱硬化性樹脂を用いると良い。
【０００７】
絵柄層２４は、樹脂表面に意匠性を与える働きをする層で有機系顔料とポリビニル系樹脂、ポリアミド系樹脂、ポリエステル系樹脂、アクリル系樹脂、ポリウレタン系樹脂を材料として用いればよい。絵柄層２４にはスパッタリングや真空蒸着などの工法で金属箔膜を形成することで樹脂表面に金属調の意匠性を与えることもできる。
【０００８】
接着層２５は、成形樹脂と絵柄層２４を接着させる働きをする層で、成形樹脂と絵柄層２４に合わせて親和性のあるポリアクリル系樹脂、ポリスチレン系樹脂、ポリカーボネート系樹脂、ポリアミド系樹脂を用いるとよい。
【０００９】
剥離層２２とハードコート層２３、絵柄層２４、接着層２５までの塗工方法は、グラビア印刷法、スクリーン印刷法、オフセット印刷法などの印刷法を用いるとよい。絵柄層２４にはインクジェット印刷を用いると、美麗な絵柄を描くことができる。
【００１０】
一般的なインモールド成形品の製造方法を、図１０（ａ）〜（ｄ）に基づいて更に詳しく説明する。
図１０（ａ）では、基材シート２１と転写層２６からなるインモールドフィルム３が第１金型１Ａと第２金型２の間に供給される。
【００１１】
図１０（ｂ）では、インモールドフィルム３を第２金型２に吸着させつつ、第２金型２を第１金型１Ａに近付けて金型を閉めてキャビティ空間５を作る。
図１０（ｃ）では、第１金型１Ａに形成されているゲート４からキャビティ空間５に、高温かつ高圧で成形樹脂６が注入充填される。このとき転写層２６が溶融した成形樹脂６に密着し、その後に冷却される。
【００１２】
図１０（ｄ）では、第２金型２を第１金型１Ａから離れる方向に移動させて金型を開く。このときに、インモールドフィルム３の基材シート２１が第２金型２に残り、インモールドフィルム３の転写層２６がインモールド成形品７の表面に転写される。その後、インモールド成形品が第１金型１Ａから離型されることでインモールド成形品７が得られる。
【００１３】
最近の家電製品や自動車部品などの外装品では、表面にヘアライン柄を有したインモールド成形品が必要となることが多い。このような場合には、凹凸形状のヘアライン溝が基材シート２１に加工されたインモールドフィルム３が使用される。
【００１４】
このインモールドフィルム３は図１１と図１２のようにして製造されている。
先ず、図１１で示すように、基材シート２１をフィルム送り装置２７Ａで矢印Ｆ方向に巻き取って、その巻き取りの途中に配置されたヘアライン加工機２８によって、基材シート２１に一点鎖線で示すように、ヘアライン溝２９を加工する。
【００１５】
そしてその後の工程で基材シート２１に、図１２で示すように剥離層２２、ハードコート層２３、絵柄層２４、接着層２５と順次塗工することでインモールドフィルム３が製造されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１６】
【特許文献１】特開２０１０−２６４７０４号公報（図４）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１７】
ヘアラインによる意匠性のためには、図１２に示したヘアライン深さｄを、少なくとも２μｍ以上にしなければならない。しかしながら、図１０に示した従来のインモールド成形用金型では、深さｄを大きくすると剥離層２２とハードコート層２３の剥離性が悪くなって、ヘアライン溝２９から外れることによって成形品の表面に転写されるヘアライン柄に損傷箇所が発生してしまうのが現状である。具体的には、ヘアライン溝２９の深さｄが２〜５μｍ未満の場合には、損傷箇所が無い正常なヘアライン柄が表面に形成されたインモールド成形品７が得られるが、５μｍ以上のヘアライン柄を施すことができないのが現状である。
【００１８】
本発明は前記従来の課題を解決するもので、５μｍ以上の深さのヘアライン柄で表面を加飾したインモールド成形品を成形できるインモールド成形用金型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】
【００１９】
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金型は、一対の金型でキャビティ空間を形成すると共に、ヘアライン溝の加工の意匠が施されたインモールドフィルム前記一対の金型で挟み込んで溶融樹脂を射出し、冷却後に前記一対の金型を開いて硬化したインモールド成形品を取り出すインモールド成形用金型であって、前記一対の金型のうちの前記インモールド成形品から見て前記インモールドフィルムの意匠が転写される側と反対の金型を、２つ以上に分割できる構造を有し、インモールド成形品が前記インモールドフィルムの基材シートから剥離する際の剥離方向を、剥離抵抗の小さな前記ヘアライン溝と平行方向に制限するよう構成したことを特徴とする。
【００２０】
また、本発明のインモールド成形方法は、一対の金型でインモールドフィルムを挟み、キャビティ空間に溶融樹脂を充填し、型開き時に、前記キャビティ空間に形成されるインモールド成形品から見てインモールドフィルムの意匠が転写される側と反対の金型の一部を、前記インモールドフィルムの意匠が転写される側の金型の側に突き出して前記インモールド成形品を湾曲させて、前記インモールド成形品が前記インモールドフィルムの基材シートから剥離する際の剥離方向を、前記基材シートに形成されているヘアライン溝と平行方向に制限することを特徴とする。
【発明の効果】
【００２１】
この構成によると、インモールド成形品が基材シートから剥離する際の剥離の方向を制限することができる。剥離の方向をヘアラインと平行方向に制限することによって、剥離抵抗が低減されるのでインモールド成形品に傷や損傷の発生を防ぐことができる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明の実施例のインモールド成形工程図
【図２】比較例のインモールド成形工程図
【図３】ヘアラインを有するインモールド成形品の断面図
【図４】ヘアラインと垂直向きに剥離する際の説明図
【図５】ヘアラインの垂直向きと平行向きの剥離抵抗測定グラフ
【図６】インモールド成形品の表面の正常箇所と損傷箇所の顕微鏡写真
【図７】本発明の（ａ）実施例１の金型の概略断面図と（ｂ）実施例２の金型の概略断面図および（ｃ）実施例３の金型の概略断面図
【図８】インモールドフィルム、金型およびフィルム送り装置の位置関係の図
【図９】インモールドフィルムの層構成を表す図
【図１０】インモールド成形品の製造方法の説明図
【図１１】基材シートへのヘアライン加工中の説明図
【図１２】ヘアラインを有したインモールドフィルムの説明図
【発明を実施するための形態】
【００２３】
以下、本発明のインモールド成形用金型を、実施の形態に基づいて説明する。
なお、上記に示した従来例と同様の構成には、同一の符号を付けて説明する。
図１は本発明のインモールド成形用金型を使用した実施例の成形工程を示している。図２は比較例で、従来のインモールド成形用金型を使用した成形工程を示している。
【００２４】
実施例のインモールド成形用金型は、図１（ａ）に示すように、固定側の第１金型１と可動側の第２金型２とで構成されている。動作開始時には、第１金型１と第２金型２の間にインモールドフィルム３が供給されている。
【００２５】
図１（ａ）と図１（ｄ）を見れば分かるように、第１，第２金型１，２とで構成されている一対の金型のうちの、インモールド成形品７から見て、インモールドフィルム３の意匠が転写される側と反対の第１金型１が、２つ以上に分割されている。そして、第１金型１の一部を、インモールド成形品７をインモールドフィルム３の基材シート２１から離型する際に、溶融した成形樹脂の射出時とは異なる位置に移動させるように構成されている。
【００２６】
ここでは第１金型１が、両側の金型１ａ，１ｃと、金型１ａ，１ｃで挟まれた金型１ｂとで構成されている。金型１ｂには、溶融した成形樹脂の注入に使用するゲート４が形成されている。
【００２７】
金型１ｂを、金型１ａ，１ｃに対して動かす動作を、図１（ａ）〜（ｅ）に基づいて説明する。
図１（ａ）では、固定側の第１金型１と可動側の第２金型２の間に、図１２で説明したインモールドフィルム３を供給する。インモールドフィルム３の基材シート２１には、ヘアライン溝２９が形成されている。このとき、インモールドフィルム３の基材シート２１が第２金型２の側、転写層２６が第１金型１の側にしてセットされている。
【００２８】
図１（ｂ）では、インモールドフィルム３が第２金型２に吸着され、同時に金型が閉じることで、キャビティ空間５が形成される。
なお、図１（ｂ）の断面図の右側に図示したその平面図からも明らかなように、第１金型１の金型１ａ，１ｂ，１ｃは、ヘアライン溝２９の延長方向Ｆに沿って配列されている。
【００２９】
図１（ｃ）では、形成されたキャビティ空間５にゲート４から溶融した成形樹脂６が注入充填されることでインモールド成形品としての製品形状が形成され、このときの溶融した成形樹脂６がインモールドフィルム３の接着層２５の表面をわずかに溶解することで、インモールドフィルム３の転写層２６が樹脂と密着する。その後に冷却時間を取る。
【００３０】
なお、図１（ｃ）の断面図の右側に図示したその平面図は、第２金型２の側から見たインモールド成形品とインモールドフィルム３を表している。この平面図からも明らかなように、金型１ｂのキャビティ内面は、金型１ａ，１ｃのキャビティ内面と面一である。金型１ａ，１ｂ，１ｃに対応する箇所Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３の転写層２６の全部が、インモールドフィルム３の基材シート２１に密着している。つまり、Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３の転写層２６の全部が、基材シート２１から剥離される前の状態である。
【００３１】
図１（ｄ）では、第１金型１から第２金型２が離れる方向に移動して型開きされるが、その際には、インモールド成形品７がインモールドフィルム３の基材シート２１から剥離する際の剥離方向ＥＦを、剥離抵抗の小さなヘアライン溝２９と平行方向に制限するよう構成されている。具体的には、インモールドフィルム３の意匠が転写される側と反対の第１金型１の一部である金型１ｂを、インモールド成形品７がインモールドフィルム３の基材シート２１から剥離する際に、インモールドフィルム３の意匠が転写される側の第２金型２の側に突き出し、金型１ａ，１ｃに対応する箇所Ｐ１，Ｐ３の転写層２６だけが、基材シート２１から剥離され、金型１ｂに対応する箇所Ｐ２の転写層２６は基材シート２１から剥離されないため、インモールド成形品７が湾曲した状態になっている。
【００３２】
なお、図１（ｄ）では金型１ｂの前進量と第２金型２の開き量を同じに調整する。さらに詳しくは、金型１ｂが金型１ａ，１ｃから突き出される開始タイミングは、例えば、第２金型２が第１金型１から離れ始めるタイミングが同じである。金型１ｂが金型１ａ，１ｃから突き出される速度は、例えば、第２金型２が第１金型１から離れる速度と同じである。
【００３３】
その後は、更なる型開きによってインモールド成形品７が基材シート２１から剥離し始める。そして図１（ｅ）に示すように離型が完了する。これによって、図３のように正常なヘアライン柄３０を有したインモールド成形品７が得られる。
【００３４】
なお、図１（ｅ）では、図１（ｅ）の断面図の右側に図示したその平面図のように、金型１ｂの位置が、金型１ａ，１ｃのキャビティ内面と面一に復帰している。転写層２６の全部が基材シート２１から完全に剥離されてインモールド成形品７に転写されている。
【００３５】
（比較例）
図２は図１０に示した従来のインモールド成形用金型によって、図１で使用したと同じヘアライン溝２９が施されたインモールドフィルム３を使用した成形工程を示している。
【００３６】
図２（ａ）では、第１，第２金型１Ａ，２から成る一対の金型の間に、インモールドフィルム３が供給される。
図２（ｂ）では、インモールドフィルム３が第２金型２に吸着され、同時に金型が閉じることで、キャビティ空間５が形成される。
【００３７】
図２（ｃ）では、形成されたキャビティ内に溶融した成形樹脂６が充填されることでインモールド成形品としての製品形状が形成し、その後に冷却時間を取る。このときの溶融した成形樹脂６がインモールドフィルム３の接着層の表面をわずかに溶解することで、インモールドフィルム３の転写層２６が樹脂と密着する。
【００３８】
図２（ｃ）でインモールド成形品の形状が冷却によって形成されたあとの図２（ｄ）では、型開きによってインモールド成形品７が基材シート２１から剥離し始める。Ｐ４は剥離箇所を示す。このとき、剥離が進む方向ＥＤはコーナー角部から中心部方向となるので、ヘアライン溝２９と垂直方向、もしくは斜め方向にはがれる箇所には大きな剥離抵抗がかかるため、ヘアライン溝２９の深さｄが大きくなると、図１２で示したハードコート層２３が、基材シート２１のヘアライン溝２９から剥離されず、図２（ｅ）で剥離が完了したときには、インモールド成形品７表面のハードコート層２３のヘアライン柄にダメージや損傷が発生する恐れがある。
【００３９】
このように比較例において、基材シート２１に形成したヘアライン溝２９の深さが深くなった場合に、剥離層２２とハードコート層２３の剥離性が悪くなる原因について検討した。
【００４０】
ヘアライン柄のインモールド成形品を製造するとき、ヘアライン溝２９と垂直方向にインモールド成形品が基材シート２１から剥離されると、基材シート２１とインモールド成形品が剥離する際に剥離抵抗が局所的に大きくなり、図４のように、ハードコート層２３のヘアライン溝２９にあたるヘアライン柄となる場所が、剥離層２２とハードコート層２３に分割されて剥離されなくなって、インモールド成形品の表面のヘアライン柄に傷や損傷が発生する。
【００４１】
図５は、インモールドフィルム３のハードコート層２３と剥離層２２の間での剥離抵抗を、デジタルフォースゲージ（（株）イマダ ZP-5N ）を用いて測定した結果である。測定条件は剥離速度３ｍｍ／ｓｅｃ、剥離角度９０°、剥離温度８０℃で行った。ここではヘアラインと平行方向と垂直方向について測定を行っている。ヘアラインと平行方向に剥離した場合、剥離抵抗は一定の値を示すが、ヘアラインと垂直方向に剥離を行うとヘアライン溝起因によって剥離抵抗が一定値ではなくヘアライン溝深さに応じたピークが計測されるようになる。ピークが発生するのはある深さのヘアライン溝で剥離が止まり、剥離が進まなくなることで剥離抵抗が徐々に高まっていくからである。そしてこのピークがある閾値を超えると開放され、剥離が再開されるが、図４のようにヘアライン柄の側の突起が剥離層２２に残ることで、インモールド成形品の表面にダメージや損傷を与える原因となる。
【００４２】
図６（ａ）（ｂ）は、インモールド成形品のヘアライン柄の損傷箇所３０Ｂと正常箇所３０Ａの顕微鏡観察結果である。損傷箇所３０Ｂは正常箇所３０Ａに比べて部分的に白くなっており、肉眼でも白くなっていることが確認できる。つまり、５μｍ以上のヘアライン深さを施すと剥離抵抗のピークが損傷の発生する閾値を超えてしまい、インモールド成形品７に傷や損傷が発生する。
【００４３】
この比較例と上記の実施例とを比べて分かるように、本発明の実施例では、型開き時に金型１ｂが第２金型２の方向に前進することにより、インモールド成形品７が第２金型２方向に突き出される形で湾曲し、型開きをする際にインモールド成形品７の突き出された部分は基材シート２１と剥離せずに、密着状態を保つことができる。一方で、金型１ａ、１ｃは固定されており、移動しないのでインモールド成形品７が湾曲される。このことにより、図１（ｄ）のインモールド成形品７の上端と下端のエッジから剥離され湾曲に沿って剥離されることによって、インモールド成形品７が基材シート２１から剥離する方向をヘアラインと平行方向に制限することができる。剥離方向をヘアライン溝と平行方向に制限できることによって剥離抵抗が低減されるので、図１（ｅ）で剥離が完了したとき、インモールド成形品７の表面のハードコート層２３のヘアライン柄にはダメージや損傷が発生しない。
【００４４】
次ぎに、図１（ａ）〜（ｄ）のように、型開き時に金型１ａ、１ｃに対して金型１ｂを第２金型２の方向に前進させる駆動装置を、実施例１、実施例２、実施例３を挙げて具体的に説明する。
【００４５】
（実施例１）
図７（ａ）では、金型１ａ，１ｃとの連結部８と金型１ｂの間に、油圧または電動式シリンダ９を設置した。これによって、金型１ｂが図１（ｄ）において第２金型２の方向へ前進することを可能にしている。
【００４６】
（実施例２）
図７（ｂ）では、金型１ａ，１ｃとの連結部８と金型１ｂの間に、スプリングなど弾性体１０を設置した。これによって、弾性体１０の弾性力を用いることで金型１ｂが図１（ｄ）において第２金型２の方向へ前進することを可能にしている。弾性体１０の弾性力の調整により、溶融樹脂の射出時には樹脂の射出圧力よりも小さくすることで、所定のキャビティ空間になるように金型１ｂを溶解樹脂の射出圧力により移動させることが出来る。
【００４７】
（実施例３）
図７（ｃ）では、金型１ａに流体注入用回路１１を設け、さらに、金型１ａ，１ｃとの連結部８と金型１ｂの間に、シリンダ室１２を形成し、流体注入用回路１１からシリンダ室１２へ供給する流体１３の圧力をポンプなどで加圧することで、金型１ｂが図１（ｄ）において第２金型２の方向へ前進することを可能にしている。溶融樹脂の射出時には流体への加圧の調整を樹脂の射出圧力よりも小さくする。これにより、所定のキャビティ空間になるように金型１ｂを溶解樹脂の射出圧力により移動させることができる。
【００４８】
なお、図７（ａ）（ｂ）（ｃ）は、理解をしやすくするために用いた金型の概略断面図である。そのため、実際には、ゲート４と、シリンダ９、弾性体１０、あるいはシリンダ１２とは、各々独立している。つまり、ゲート４を通過する樹脂は、シリンダ９、弾性体１０、あるいはシリンダ１２に、流れ込むことは無い。
【００４９】
なお、上記の各実施例では、インモールドフィルム３の供給方向に沿ってヘアライン溝２９が施されている場合を説明したが、ヘアライン溝２９の向きがインモールドフィルム３の供給方向に対して、例えば９０°回転していた場合は、同様に第１金型１の分割方向を９０°変更することで対応することができる。
【００５０】
また、上記の各実施の形態では、第１金型を金型１ａ，１ｂ，１ｃの３つに分割したが、分割の数は２以上であれば、従来に比べて改善できる。
【産業上の利用可能性】
【００５１】
本発明はヘアラインの意匠性によって外装デザイン性を向上させることができる家電製品や車内装品をはじめとしたインモールド成形に適用することができる。
【符号の説明】
【００５２】
１  第１金型
１ａ，１ｂ，１ｃ  金型
２  第２金型
３  インモールドフィルム
４  ゲート
５  キャビティ空間
６  成形樹脂
７  インモールド成形品
８  連結部
９  油圧または電動式シリンダ
１０  弾性体
１１  流体注入用回路
１２  シリンダ室
１３  流体
２１  基材シート
２２  剥離層
２３  ハードコート層
２４  絵柄層
２５  接着層
２６  転写層
２７，２７Ａ  フィルム送り装置
２８  ヘアライン加工機
２９  ヘアライン溝
３０  ヘアライン柄
【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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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図６】
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