(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
基材フィルムの一部に加飾して加飾部と残部の透明部とを形成する加飾工程と、
加飾した基材フィルムの少なくとも前記透明部を覆うように断熱手段を前記基材フィルムに接触させない状態で配して予熱した後、賦形し、前記透明部の波長５４０ｎｍにおける平均位相差が２３．４ｎｍ以下である賦形フィルムを形成する賦形フィルム形成工程と、
前記賦形フィルムを金型に配置し、溶融した熱可塑性樹脂を充填する射出成形工程と、
を有することを特徴とするフィルムインサート成形品の製造方法。
【請求項２】
前記断熱手段は、線膨張係数５０ｐｐｍ／Ｋ以上１００ｐｐｍ／Ｋ以下の断熱材である請求項１に記載のフィルムインサート成形品の製造方法。
【請求項３】
前記断熱手段は、セラミック、金属、繊維複合材料のいずれかよりなる厚さ５００μｍ以上の断熱材である請求項１又は２に記載のフィルムインサート成形品の製造方法。
【請求項４】
前記断熱手段は、基材フィルムの透明部全体、及び基材フィルムの加飾部を含む範囲を断熱し、
前記断熱手段はインサート成形品の正面投影面積に対して７５％以上の大きさを覆うものである請求項１〜３のいずれかに記載のフィルムインサート成形品の製造方法。
【請求項５】
前記賦形フィルムは、前記透明部の位相差が６２．３ｎｍを超える面積割合が１４％以下である請求項１〜４のいずれかに記載のフィルムインサート成形品の製造方法。
【請求項６】
前記熱可塑性樹脂の線膨張係数は、前記賦形フィルムの線膨張係数を１００％とした時、前記賦形フィルムの線膨張係数との差が４０％以内である請求項１〜５のいずれかに記載のフィルムインサート成形品の製造方法。
【請求項７】
さらに、アニールを行う請求項１〜６のいずれかに記載のフィルムインサート成形品の製造方法。
【請求項８】
前記射出成形工程において、前記金型を閉じる前に前記熱可塑性樹脂を充填する射出圧縮成形をする請求項１〜７のいずれかに記載のフィルムインサート成形品の製造方法。
【請求項９】
前記射出成形工程において、ゲート側に形成された張出部を切削加工する請求項１〜８のいずれかに記載のフィルムインサート成形品の製造方法。
【請求項１０】
前記射出成形工程における成形温度が２５０℃〜３５０℃である請求項１〜９のいずれかに記載のフィルムインサート成形品の製造方法。
【請求項１１】
前記フィルムインサート成形品の波長５４０ｎｍにおける平均位相差が４９．３ｎｍ以下である請求項１〜１０のいずれかに記載のフィルムインサート成形品の製造方法。
【請求項１２】
前記フィルムインサート成形品において、透明部の位相差が６２．３ｎｍを超える面積割合が４０％以下である請求項１〜１１のいずれかに記載のフィルムインサート成形品の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、家電製品等の前面パネルに好適に用いられるフィルムインサート成形品の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
家電製品、携帯電話、オーディオ機器などのディスプレイや自動券売機のタッチパネルスクリーンなどの液晶表示装置には、前面パネルとして樹脂成形品が用いられている。これら前面パネルの表面には文字や模様など加飾が施されていることがある。
従来、このような樹脂成形品を製造する方法としては、加飾フィルムをガラスやプラスチック板などの基材シートに貼り合わせる方法がある。
例えば、下記特許文献１には、タッチパネル前面板に、文字情報などを有する加飾フィルム（デザインシート）と基材シートとを貼り合せる方法が採用されている。
この方法は、平板状の基材シートには好適であるが、立体形状の基材シートには適用できないという問題がある。
【０００３】
また、加飾フィルムをインサートフィルムとして金型に配置し、基材となる樹脂を射出するフィルムインサート成形法がある（例えば、下記特許文献２参照）。この方法は、立体形状を有する樹脂成形品などにも適用できるが、立体形状の成形・転写時に加飾フィルム（転写フィルム）が熱などにより伸び、模様などの歪みが生じてしまうという問題がある。
【０００４】
下記特許文献３には、平面部に相当するフィルム或いはシートの平面領域において加熱抑制領域を設ける、賦形品の製造方法が開示されている。
【０００５】
【特許文献１】ＷＯ０６／０９５６８４号公報
【特許文献２】特開２０００−３０９０３３号公報
【特許文献３】特開２０１４−１３３３２０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかし、特許文献３に係る発明は、マスキングフィルムを用いて賦形品に加熱抑制領域を設けるというものであるが、マスキングフィルムでは断熱機能として十分とはいえない。すなわち、特許文献３における賦形品の加熱抑制領域は、下記本願発明に示す位相差（具体的には、透明部の波長５４０ｎｍにおける位相差が２３．４ｎｍ以下）になり得ず、特許文献３に係る発明を用いても本願発明のような低歪のフィルムインサート成形品を達成できない。また、マスキングフィルムは剥がすときに、痕が残り、外観不良になる恐れがある。
特に、加飾部に文字を含む場合、注視される部分であるため、模様のみからなる加飾部に比べて歪みが認識されやすい。また、樹脂成形品を液晶表示装置の前面パネルとして用いる場合、画像の表示に歪みが生じていると視認しにくいため、より低歪化が要求されるものである。
【０００７】
そこで、本発明の目的は、立体形状を有する樹脂成形品において、歪みを小さくし、画像の表示を視認しやすく、さらには文字、模様などを正確に再現できるフィルムインサート成形品の製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の第一の形態は、基材フィルムの一部に加飾して加飾部と残部の透明部とを形成する加飾工程と、加飾した基材フィルムの少なくとも前記透明部を覆うように断熱手段を前記基材フィルムに接触させない状態で配して、予熱した後、賦形し、前記透明部の波長５４０ｎｍにおける平均位相差が２３．４ｎｍ以下である賦形フィルムを形成する賦形フィルム形成工程と、前記賦形フィルムを金型に配置し、溶融した熱可塑性樹脂を充填する射出成形工程と、を有することを特徴とするフィルムインサート成形品の製造方法である。
【０００９】
上記形態の製造方法は、前記断熱手段を、線膨張係数５０ｐｐｍ／Ｋ以上１００ｐｐｍ／Ｋ以下の断熱材にするのが好ましい。
【００１０】
上記形態の製造方法は、前記断熱手段を、セラミック、金属、繊維複合材料のいずれかからなる厚さ５００μｍ以上の断熱材であることが好ましい。断熱手段を、保護フィルムのような熱可塑性樹脂からなる断熱材とする場合と比較して、優れた耐熱性を有し、十分に断熱することができるためである。
【００１１】
上記形態の製造方法は、賦形フィルム形成工程において、断熱手段を用いて予熱するため、透明部の位相差が小さくなり、歪みが生じにくい賦形フィルムになり、また、それを用いて成形した成形品の位相差も小さくすることができ、歪みが小さい透明部を有する成形品を製造することができる。透明部を窓部などにして画像の表示画面とすれば、視認しやすいものとなる。文字、模様などの加飾部を断熱した場合は、文字、模様などの歪みが小さくなり、輪郭がはっきりとした文字、模様などが表示できる。
【００１２】
このように、賦形フィルム形成工程において、透明部の波長５４０ｎｍにおける位相差が２３．４ｎｍ以下である賦形フィルムを形成することにより、射出成形後のフィルムインサート成形品の位相差が小さくなり、成形品の透明部の歪みが小さくなる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１（ａ）】本発明の一実施形態の製造方法において、加飾した基材フィルムを示した図である。
【図１（ｂ）】本発明の一実施形態の製造方法において、基材フィルムに対する断熱手段の配し方の一例を示した図である。
【図２】本発明の一実施形態の製造方法で製造された成形品の一例を示し、（Ａ）は斜視図、（Ｂ）は断面図である。
【図３】本発明の一実施形態の製造方法において、賦形フィルム形成工程の予熱方法を模式的に示した図である。
【図４】本発明の一実施形態の製造方法において作成された賦形フィルムの一例を示した斜視図である。
【図５】本発明の一実施形態の製造方法において、（Ａ）は射出成形する金型を模式的に示した図、（Ｂ）は射出圧縮成形する場合の樹脂を射出する時期を説明するための図である。
【図６】実施例において賦形フィルム３，４を作製する際の断熱手段を配置する範囲を示した図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本発明の一実施形態のフィルムインサート成形品の製造方法を、図面に基づいて説明する。但し、本発明はこの実施形態に限定されるものではない。
【００１５】
本発明の一実施形態のフィルムインサート成形品の製造方法（以下、本製造方法ともいう。）は、基材フィルムに加飾する加飾工程と、加飾した基材フィルムを賦形して賦形フィルムを形成する賦形フィルム形成工程と、賦形フィルムを金型に配置して射出成形する射出成形工程と、を備え、図３に示すように、基材フィルム２を賦形する際に断熱手段８を用いて予熱する。
本製造方法により製造された一例のフィルムインサート成形品１は、図２（Ａ）及び（Ｂ）に示すように、表面側の賦形フィルム２Ａと裏面側の基材樹脂３との積層構成からなり、平面部４と立ち壁部５とを有する形状であり、加飾した加飾部６と残部の透明部７とを備えるものである。
【００１６】
（基材フィルム２）
本製造方法で用いられる基材フィルム２は、特に限定するものではないが、厚み１μｍ以上、１０ｍｍ以下が好ましく、さらに好ましくは５０μｍ以上、５００μｍ以下、特には１５０μｍ以上、３５０μｍ以下が好ましい。賦形時の破れ防止や賦形後の剛性保持などの観点からこの範囲が好ましい。
【００１７】
基材フィルム２は、特に限定するものではないが、例えば、ポリエチレンテレフタレート、ポリメチルメタクリレート、ポリカーボネートなどの樹脂組成物からなる透明樹脂フィルムを用いることができる。
基材フィルム２としては、フィルムインサート成形品の耐熱性を向上させる観点から、ガラス転移温度が高い樹脂を選定することが好ましく、ガラス転移温度が１００℃以上、１７０℃以下、さらには１２０℃以上、１６０℃以下、より好ましくは１４０℃以上、１５５℃以下の樹脂を選定することが好ましい。すなわち、本発明のフィルムインサート成形品が耐熱性を要求される前面パネルとして用いられる場合、例えば、ポリメチルメタクリレート、ポリカーボネートなどを用いるのが好ましい。
【００１８】
一方、賦形サイクルを向上させる観点からは、基材フィルム２として、ガラス転移温度が低い樹脂を選定することが好ましく、５０℃以上、１５０℃以下、さらには上限値が１４０℃以下、１３０℃以下、１００℃以下が好ましく、下限値が６０℃以上であることが好ましい。すなわち、携帯電話，家電製品等の量産する前面パネルとして用いられる場合、例えば、ポリエチレンテレフタレートを用いるが好ましい。
【００１９】
基材フィルム２は、全光線透過率８５％以上、好ましくは９０％以上、特に９４％以上、さらに９８％以上であることが好ましい。
本発明において全光線透過率は、例えば、ＪＩＳＫ７３６１などに基づいて測定することができる。
基材フィルム２の表面には、ＡＦ（防指紋）、ＡＲ（アンチリフレクション、反射防止、低反射）、ＨＣ（ハードコード）機能などを付与することができる。これら機能は従来からある方法で付与することができる。
【００２０】
基材フィルム２は、特に限定するものではないが、線膨張係数が３０ｐｐｍ／Ｋ以上、９０ｐｐｍ／Ｋ以下、好ましくは４０ｐｐｍ／Ｋ以上、８０ｐｐｍ／Ｋ以下、さらに好ましくは５０ｐｐｍ／Ｋ以上、７０ｐｐｍ／Ｋ以下の範囲である。
【００２１】
（加飾工程）
加飾工程は、基材フィルム２に加飾した加飾部６と残部の透明部７を形成する。
加飾部６としては、どのような加飾を施してもよいが、ベタ塗り、文字、模様などからなるものを挙げることができる。加飾部６以外の部分は透明部７となる。本実施形態では、印刷を施さない長方形状の透明部７（フィルムインサート成形品１の窓部になる部分）を設け、その外側に丸隅長方形枠状に適宜色でベタ塗りした加飾部６を設けてある。加飾部６の一部箇所は、透明に抜いて文字が表出するようにしてある。
【００２２】
加飾部６は、印刷の他、金属箔などの貼り合せなどにより形成することができる。より具体的には、スクリーン印刷、グラビア印刷、オフセット印刷などの印刷、模様が付された又はコーティングされたフィルムの転写、金属箔の転写などにより形成することができる。この金属箔としては、アルミニウム、金、銅、ステンレス、チタンが挙げられ、これにより、鏡面を形成することができる。
加飾部６の部分の全光線透過率は、１０％以下、特に６％以下、さらに２％以下であることが好ましい。
【００２３】
（賦形フィルム形成工程）
賦形フィルム形成工程は、断熱手段８を用いて基材フィルム２を予熱し、賦形して賦形フィルム２Ａを形成する。
本製造方法では、賦形フィルム２Ａは、基材フィルム２を賦形して、図２（Ａ）及び（Ｂ）に示すように、長方形状の平面部４の周囲から垂下した立ち壁部５を有する形状にする。立体形状は、これに限定されるものではなく用途に応じて適宜立体形状に賦形することができる。
賦形は、特に限定するものではないが、圧空成形などにより施すことができ、より具体的には、基材フィルム２を、予熱後、フィルムのガラス転移温度付近まで昇温した賦形型に配置し、圧空により賦形型の形状に成形することができる。
【００２４】
賦形フィルム２Ａは、基材フィルム２の予熱工程において、適宜箇所を断熱することにより位相差を２３．４ｎｍ（９／１０４π）以下に調整することができる。
断熱する方法としては、例えば、図１（ｂ）又は図３などに示すように、断熱手段８として断熱材を使用する方法などが挙げられる。また、断熱する範囲を分割し、それぞれの範囲で加熱温度を変えてもよい。
【００２５】
断熱手段８は、熱伝導率の低い材質を板状にした断熱板を用いることができ、断熱板は、特に限定するものではないが、熱伝導率が０．０３Ｗ／ｍ・Ｋ以上、０．２０Ｗ／ｍ・Ｋ以下、好ましくは０．０４Ｗ／ｍ・Ｋ以上、０．１８Ｗ／ｍ・Ｋ以下、さらに好ましくは０．０５Ｗ／ｍ・Ｋ以上、０．１５Ｗ／ｍ・Ｋ以下の材質を用いることができ、具体的には、耐熱性に優れているという観点から、セラミック、金属、繊維複合材料などが好ましい。金属は例えば、アルミニウム、金、銅、ステンレス、チタン、鉄、銀などがある。セラミックとしては、アルミナ、ジルコニア、ハイドロキシアパタイト、炭化ケイ素、窒化ケイ素などがある。また、繊維複合材料としては、ガラス繊維／エポキシ樹脂、ガラス繊維／フェノール樹脂、ガラス繊維／ホウ酸塩、ガラス繊維／リン酸塩、ガラス繊維／ケイ酸塩などがあり、特に、ケイ酸化合物及びガラス繊維などの複合材が他材料に比較して切削加工が容易であり、かつ熱伝導係数が低いために、断熱効果が高く好ましい。断熱板の厚みは、５００μｍ以上、特に１０００μｍ以上であることが好ましい。
また、断熱板は、特に限定するものではないが、線膨張係数が５０ｐｐｍ／Ｋ以上、１００ｐｐｍ／Ｋ以下、好ましくは６０ｐｐｍ／Ｋ以上、９０ｐｐｍ／Ｋ以下の材料を用いることができる。
本発明において線膨張係数は、例えば、ＪＩＳ  Ｋ７１９７などに基づいて測定することができる。
【００２６】
断熱手段８を用いて予熱工程を行う場合、断熱手段８は、透明部全体を覆う。また、文字等の印刷がなされる場合は、文字部も覆うようにすることがフィルムインサート成形品１の歪を低減する観点から好ましい。また、断熱手段８のサイズは限定されないが、フィルムインサート成形品１を正面から見た時の投影面積に対して、７５％以上、好ましくは７８％以上、さらに好ましくは８５％以上である。これによれば、賦形フィルムの透明部の位相差を抑えることができる。一方で、賦形フィルムを十分に予熱する観点から、断熱手段８のサイズは、フィルムインサート成形品１を正面から見た時の投影面積に対して、９９％以下が好ましく、より好ましくは９５％以下である。
また、断熱手段８は、透明部全体のみならず、透明部周囲に少なくとも０．３ｃｍ以上張り出すように加飾部６を含む範囲を覆うようにするのが好ましい。
賦形フィルムを覆う断熱手段８の領域は、より好ましくは透明部周囲に、０．５ｃｍ以上、さらに好ましくは０．８ｃｍ張り出すようにすることが好ましい。これによれば、賦形フィルムに残留する歪みを抑制して位相差を小さくすることができるものと考えられる。
【００２７】
本製造方法では、図１（ｂ）に示すように、印刷などにより加飾部６を設けた基材フィルム２に、平面部４になる部分（例えば、図１（ｂ）の破線の範囲）に断熱板からなる断熱手段８を配置し、図３に示すように、表裏両面側からＩＲヒータなどのヒータ装置９で加熱して予熱した後に賦形して賦形フィルム２Ａを形成する。
断熱手段８は、基材フィルム２上に直接配置せず、接触させない状態で配置してもよい。これによれば、断熱手段を接触させる方法と比較して、断熱手段を除くときに痕が残り外観不良になる恐れがないため、好ましい。接触させない状態で配置する方法としては、基材フィルム２を上下より挟み込むように設置された網目状の金具に断熱板を固定するなどの方法がある。
【００２８】
賦形フィルム２Ａの断熱された透明部７は、波長５４０ｎｍにおける位相差が２３．４ｎｍ（９／１０４π）以下、好ましくは２０．８ｎｍ（１／１３π）以下である。断熱手段を用いることにより位相差を抑え、低歪にすることができる。
賦形フィルム２Ａの位相差を当該範囲に抑えることにより、フィルムインサート成形品１の位相差を適切な範囲に調整することができる。
【００２９】
賦形フィルム形成工程における予熱時に、断熱手段８として断熱板を使用することにより過剰な加熱を防いで賦形品のたわみ量を抑制することができ、後述する射出成形のための金型１４にセットしやすくなる。その結果、フィルムインサート成形品１の透明部７や加飾部６などを低歪化できる。
なお、賦形フィルムやフィルムインサート成形品の位相差は、該当部分における透過前および透過後の偏光子を通じた透過光量差を測定することにより算出できる。
【００３０】
賦形フィルム２Ａの透明部７は、賦形後の位相差が６２．３ｎｍ（３／１３π）を超える面積の割合が１４％以下であることが好ましく、さらに好ましくは１３％以下、中でも１２％以下である。より好ましくは、透明部における賦形後の位相差が２３．４ｎｍ（９／１０４π）を超える、さらに好ましくは、２０．８ｎｍ（１／１３π）超える面積割合が当該範囲である。
この面積割合は、例えば、測定する透明部において横方向を８カ所、縦方向を１２カ所に分割、つまり全体で９６カ所に分割し、各分割部分の位相差を測定し、６２．３ｎｍ（３／１３π）を超える面積の割合として算出することができる。
【００３１】
（射出成形工程）
射出成形工程は、賦形フィルム２Ａを金型１４に配置し、熱可塑性樹脂を充填する。
賦形フィルム２Ａは、図４に示すように、適宜形状に裁断され、後述する射出成形のための金型１４にセットされる。この際、賦形フィルム２Ａは、金型１４のゲート部１５側に伸びるフィルムゲート部１０を設けておくことが好ましい。フィルムゲート部１０の面積は、小さくすることが好ましい。このようにすることにより、フィルムインサート成形品１にした際に表裏面の収縮率差を小さくでき、フィルムインサート成形品１の位相差を小さくすることができる。これは、射出成形する際、フィルムゲート部１０は加熱されやすいため、他の部分と比較して残留歪みを生じやすくなる。フィルムゲート部１０の面積を小さくすることで、賦形フィルム２全体に残留する歪みを抑制して位相差を小さくすることができるものと考えられる。
フィルムゲート部１０の面積は、具体的には、金型１４のゲート部１５の正面面積に対して６０％以下、特に５５％以下、さらに３５％以下であることが好ましい。
【００３２】
基材樹脂３は、熱可塑性樹脂を射出成形することにより形成される。
熱可塑性樹脂としては、例えば、ポリエチレンテレフタレート（共重合体を含む）、ポリメチルメタクリレート、ポリスチレン、ポリカーボネート、ポリアミドなどを挙げることができる。中でも、ポリエチレンテレフタレート、ポリカーボネート、ポリアミドが高耐熱性の観点から好ましく、さらには、ポリカーボネートが高剛性、高耐熱性、高耐衝撃性の観点からより好ましい。
基材樹脂３の熱可塑性樹脂は、賦形フィルムと同様、フィルムインサート成形品が耐熱性を要求される前面パネルとして用いられる場合、ガラス転移温度が高い樹脂を選定することが好ましい。すなわち、ガラス転移温度１００℃以上、好ましくは１２０℃以上、より好ましくは１３０℃以上、さらに好ましくは１４０℃以上である。
【００３３】
この熱可塑性樹脂は、特に限定するものではないが、射出成形時のせん断速度の好ましい範囲は１０（１／ｓ）以上、１００００（１／ｓ）以下であり、より好ましくは、１００（１／ｓ）以上、１０００（１／ｓ）以下である。液晶表示装置の前面パネルとして用いられる場合、低歪化が強く要求されるため、この熱可塑性樹脂のせん断速度の好ましい範囲は、３００（１／ｓ）以下、さらに好ましくは２８０（１／ｓ）以下、中でも２５０（１／ｓ）以下であることが好ましい。この範囲であることにより低歪化することができる。
基材樹脂３の熱可塑性樹脂のせん断速度は、金型の構造、樹脂のメルトフローレート、樹脂温度、金型温度を設定後、有限要素法を活用したシミュレーションなどで測定することができる。
【００３４】
また、この熱可塑性樹脂の線膨張係数は限定されないが、３０ｐｐｍ／Ｋ以上、９０ｐｐｍ／Ｋ以下、好ましくは４０ｐｐｍ／Ｋ以上、８０ｐｐｍ／Ｋ以下、さらに好ましくは５０ｐｐｍ／Ｋ以上、７０ｐｐｍ／Ｋ以下の範囲である。線膨張係数を当該範囲にすれば、フィルムインサート成形品１における賦形フィルム２と基材樹脂３との線膨張係数の差を抑えることができ、フィルムインサート成形品１の表裏面における収縮率差を抑えて、フィルムインサート成形品１の歪みを小さくできるためである。
【００３５】
したがって、前記熱可塑性樹脂の線膨張係数は、前記賦形フィルム２の線膨張係数を１００％としたとき、前記賦形フィルム２との線膨張係数との差が、４０％以内であることが好ましく、より好ましくは３０％以内、さらに好ましくは２０％以内である。つまり、前記熱可塑性樹脂の線膨張係数は、前記賦形フィルム２の線膨張係数の６０％〜１４０％の値が好ましい。
本発明において線膨張係数は、例えば、ＪＩＳＫ７１９７などに基づいて測定することができる。
【００３６】
基材樹脂３の熱可塑性樹脂のＭＦＲ（メルトフローレート、３００℃、１．２ｋｇ）は、１０ｃｍ３／１０ｍｉｎ以上、４０ｃｍ３／１０ｍｉｎ以下、好ましくは１５ｃｍ３／１０ｍｉｎ以上、３５ｃｍ３／１０ｍｉｎ以下、さらに好ましくは２０ｃｍ３／１０ｍｉｎ以上、３０ｃｍ３／１０ｍｉｎ以下である。成形性の観点からこの範囲が好ましい。
基材樹脂３の熱可塑性樹脂の曲げ弾性率は、１ＧＰａ以上、好ましくは１．５ＧＰａ以上、さらに好ましくは２．０ＧＰａ以上である。高剛性の観点からである。
基材樹脂３の熱可塑性樹脂の全光線透過率は、７０％以上、好ましくは７５％以上、より好ましくは８０％以上、さらに好ましくは８５％以上である。
これら物性値は、例えば、ＪＩＳＫ７２１０、ＪＩＳＫ７１７１、ＪＩＳＫ７３６１などに基づいて測定することができる。
【００３７】
フィルムインサート成形品１は、例えば、賦形フィルム２Ａを金型のキャビティに配置して溶融した上記熱可塑性樹脂を射出成形し、賦形フィルム２Ａと基材樹脂３とを一体的に形成できる。
【００３８】
フィルムインサート成形品１を射出成形する場合、図５（Ａ）に示すように、樹脂射出口１１を有する固定型１２と可動型１３とからなる金型１４を型締めして形成されるキャビティの少なくとも一方のキャビティ面に沿って賦形フィルム２Ａを配置し、キャビティ内に溶融した上記熱可塑性樹脂を射出して、まず、射出品を形成し、切削加工などをすることによりフィルムインサート成形品１を成形することができる。
【００３９】
射出成形工程においては、金型を閉じる前に前記熱可塑性樹脂を該金型に充填する射出圧縮成形が好ましい。具体的には、基材樹脂の射出において、金型１４を完全に閉じる前（例えば、図５（Ｂ）に示すような状態）にキャビティ内に樹脂を充填した後、金型１４を閉じる圧縮成形することにより、成形後に歪みが残りにくいフィルムインサート成形品１を成形できる。
金型１４は、樹脂射出口１１を下方に設け、樹脂が下から上へ流動するようにするのがフィルムインサート成形品１を低歪にする観点から好ましい。
【００４０】
射出成形工程における成形温度は、特に限定されないが、射出される基材樹脂の融点以上、熱分解温度以下にするのが成形性として良好であり、具体的には、樹脂温度２５０〜３５０℃、特に２８０〜３１０℃の範囲内で設定されることが好ましい。なお、フィルムインサート成形品１の歪みを抑えるためには、樹脂温度を高く設定した方がよく、加熱による発泡成分が起因であるシルバーを抑えるためには、樹脂温度を低く設定した方がよい。
射出成形の金型１４内での樹脂圧縮量としては、１．２倍〜２．５倍が好ましい。フィルムインサート成形品１をより低歪とするためには、圧縮量１．８倍〜２．５倍の範囲が好ましく、金型１４内における空気成分の巻込み等が起因の外観不良を抑えるためには、圧縮量１．２倍〜１．８倍の範囲が好ましい。
【００４１】
金型１４のゲート部１５は、特に限定するものではないが、樹脂が均一に流動できるようなファン形状又はフィルム形状の構造であることが好ましい。このような形状に設計されることにより、成形後におけるフィルムインサート成形品１の歪みを軽減することができる。
【００４２】
なお、ファン形状のファンゲート部は、ノズルより充填された溶融樹脂が製品幅方向に広がり、速度を軽減しつつ一定にさせる効果がある。フィルム形状のフィルムゲート部は、製品の幅に広がった溶融樹脂をゲート幅の範囲において一定の速度で流動させることにより、反りや変形を低減させることが可能となる。
【００４３】
金型１４から取り出した射出品は、残留応力の緩和のためにアニールを行うことが好ましい。アニールは、ガラス転移点付近の温度領域で行うのが好ましく、例えば、１００℃〜１３０℃、１時間〜３時間の熱処理、より具体的には、約１０５℃×約２時間の熱処理により行うことができる。
【００４４】
フィルムインサート成形品１の歪みが発生するメカニズムとしては、射出成形時、流動状態の樹脂が金型１４に充填後、金型１４に接することで冷却され、金型１４付近の樹脂は収縮前に固化する（圧縮の残留応力）のに対し、金型１４の中央付近の樹脂は固化が遅れ、その後収縮しようとするが、表層付近の樹脂が固化しているため収縮不可となる（引張の残留応力）。これらの残留応力により歪みが発生すると考えられ、したがって、再度樹脂のガラス転移点付近の温度領域でアニールすることにより、樹脂の冷却固化による残留応力が解放され、フィルムインサート成形品１は低歪化となる。
【００４５】
射出品は、アニール後に、ゲート部１５側に形成された張出部を切削加工することが好ましい。張出部を切削加工することにより、上記メカニズムで発生していた樹脂の冷却固化による残留応力が、切削加工した部位において解放され、フィルムインサート成形品１は低歪化される。
切削加工は、アニールの前に行ってもよい。
【００４６】
（フィルムインサート成形品１）
本製造方法により製造されたフィルムインサート成形品１は、透明部７における波長５４０ｎｍにおける位相差の平均値が４９．３ｎｍ（１９／１０４π）以下、好ましくは４４．１ｎｍ（１７／１０４π）以下、さらに好ましくは３８．９ｎｍ（１５／１０４π）以下である。
本製造方法により製造されたフィルムインサート成形品１は、透明部における位相差が６２．３ｎｍ（３／１３π）を超える面積割合が４０％以下であることが好ましく、より好ましくは３５％以下である。
この面積割合は、賦形フィルムと同様の方法で算出することができる。
本製造方法により製造されたフィルムインサート成形品１は、あらゆる分野の樹脂成形品として用いられるが、特に、立体形状を有し、且つ、高品質の美観や正確な模様の再現性が求められる用途に好ましく用いられる。中でも、金融機関のＡＴＭや鉄道駅・レストランなどの自動券売機に用いられるタッチパネルスクリーン、家電製品、携帯電話、オーディオ機器、車載機器等に搭載される前面パネルとして好適に用いられる。
【００４７】
フィルムインサート成形品１は、従来の樹脂基板やガラス基板に代えて、前面パネルとして用いることができ、裏面に接着層を形成し、センサー（電極）を取り付けることにより、前面パネルとすることができる。これによれば、模様の再現性に優れ、視認性にも優れる立体形状を有する前面パネルを作成することができる。
【実施例】
【００４８】
以下、本発明の一実施例を示し、本発明を具体的に説明する。但し、本発明はこの実施例に限定されるものではない。
【００４９】
図２に示すような形態のフィルムインサート成形品を作製するために、以下の手順で、各賦形フィルムを作製した。
【００５０】
＜賦形フィルムの作成＞
（賦形フィルム１）
ポリカーボネートをＴダイにより製膜したフィルムを用い、このフィルムにＡＲ、ＡＦ、ＨＣ機能を付与したコート剤をロールコート法によりコーティングした。これを、枚葉にカット後、スクリーン印刷により加飾して加飾部と透明部とを有する基材フィルムとした（線膨張係数６０ｐｐｍ／Ｋ）。
次に、この基材フィルムを上下よりＩＲヒータで予熱した。予熱温度は、２１０℃とした。その後、予熱したフィルムを賦形型にセットし、２８０℃、８ＭＰａの条件で圧空により賦形を行った。得られた賦形フィルムの透明部の位相差を測定し、平均値を算出したところ、９３．５ｎｍ（９／２６π）であった。また、得られた賦形フィルムの透明部中、位相差６２．３ｎｍ（３／１３π）を超える面積の割合は６５％であった。
【００５１】
（賦形フィルム２）
上記フィルム１で用いた基材フィルムを用い、予熱工程において、文字部および透明部の温度を１００〜１２０℃、それ以外の部分の温度を２００℃〜２２０℃となるように調整した以外は、上記フィルム１と同じ手順で賦形フィルムを作成した。
【００５２】
具体的には、予熱エリアを６×６のブロックに分けて、ＩＲヒータの設定温度をブロックごとに変えて予熱し、各部分の温度が上記のように設定した。得られた賦形フィルムの透明部の位相差を測定し、平均値を算出したところ、４６．７ｎｍ（９／５２π）であった。
また、透明部中、位相差６２．３ｎｍ（３／１３π）を超える面積の割合は３２％であった。
【００５３】
（賦形フィルム３）
上記フィルム１で用いた基材フィルムを用い、予熱工程において、フィルムインサート成形品の正面投影面積に対して７０％を占める大きさ（２５２ｃｍ２；横１２ｃｍ×縦２１ｃｍ）とし、図６の２点鎖線８ａで示すように断熱板を、配置した以外は、上記フィルム２と同じ手順で賦形フィルムを作成した。
【００５４】
断熱板としては、ケイ酸化合物のバインダ及びガラス繊維からなる繊維複合材料「ミスミ社製ＨＩＰＡＬ」（厚さ５ｍｍ、線膨張係数７．３×１０−５／℃、熱伝導率０．０８Ｗ／ｍ・Ｋ）を使用した。断熱板は、図３に示すように、基材フィルムの加飾部及び透明部の上下に接触しないよう配置して予熱を行い、当該箇所にＩＲヒータの熱が遮断されるようにした。断熱板の大きさは図６の２点鎖線８ａで示すように透明部全体を覆う大きさとした。得られた賦形フィルムの透明部における位相差を測定し、平均値を算出したところ、２６．０ｎｍ（５／５２π）であった。
また、透明部中、位相差６２．３ｎｍ（３／１３π）を超える面積の割合は１５％であった。
【００５５】
（賦形フィルム４）
予熱工程において使用する断熱板の大きさを、フィルムインサート成形品の正面投影面積に対して７９％（加飾部全体を覆う大きさ（２８６ｃｍ２；横１３ｃｍ×縦２２ｃｍ）とし、図６の１点鎖線８ｂで示すように、透明部及び文字部の全周囲において約１cm以上外側に及ぶ領域が覆われるように配置し、加飾部を含む範囲が断熱されるようにした以外は、上記賦形フィルム３と同じ手順で賦形フィルムを作成した。得られた賦形フィルムの透明部の位相差を測定し、平均値を算出したところ、２０．８ｎｍ（１／１３π）であった。
また、透明部中、位相差６２．３ｎｍ（３／１３π）を超える面積の割合は１２％であった。
【００５６】
（賦形フィルム５）
加飾を施さないフィルムを用いた以外は、上記賦形フィルム４と同じ手順で賦形フィルムを作成した。得られた賦形フィルムの位相差を測定し、平均値を算出したところ、５１．９ｎｍ（５／２６π）であり、立ち壁部における位相差を測定し、平均値を算出したところ９３．５ｎｍ（９／２６π）であった。また、フィルム投影面積全体のうち、位相差６２．３ｎｍ（３／１３π）を超える面積の割合は３５％であった。
【００５７】
（測定）
上記フィルム１〜５の位相差は以下のとおり測定した。また、賦形フィルム作成工程における、たわみの有無を以下のとおりに判定した。これらの結果を下記表１に示す。
【００５８】
＜位相差＞
賦形フィルムの位相差は、株式会社フォトニック・ラティス社製の二次元複屈折評価システムＰＡ−１１０により測定した。より具体的には、該当部に透過前の入射光および透過後の透過光を、偏光子を通じた時の透過光量差を把握することにより面方向の位相差を見出した。また、面積割合は、上述のように、９６区画に分割された各分割部分の位相差を測定し、波長５４０ｎｍにおける位相差６２．３ｎｍ（３／１３π）を超える面積の割合を算出した。
【００５９】
＜たわみ＞
賦形フィルム作成工程における、たわみの有無は、目視で形状観察をし、賦形型のキャビティの形状に大きく追随していないものは、たわみ有りと判定した。
【００６０】
【表１】
0005965087.tif 000002
【００６１】
＜フィルムインサート成形品＞
上記賦形フィルム３又は４を、金型のキャビティ面に配置して、溶融された熱可塑性樹脂を射出して、実施例１〜５及び比較例１〜３のフィルムインサート成形品を作製した。
基材樹脂を構成する樹脂組成物としては、ポリカーボネート樹脂（せん断速度２５０［１／ｓ］、ガラス転移温度１４０℃、メルトフローレート（３００℃、１．２ｋｇ）が３０ｃｍ３／１０ｍｉｎ、曲げ弾性率２．４ＧＰａ、全光透過率８８％、線膨張係数７０ｐｐｍ／Ｋ）を使用した。
金型は、図５に示すように、樹脂射出口を下方に設けたものを使用した。
【００６２】
＜アニール＞
フィルムインサート成形品を作製するにあたり、アニールを施した。アニールの条件としては、１０５℃×２時間とした。
【００６３】
＜切削加工＞
切削加工は、樹脂組成物により金型のゲート部側に形成された張出部を切り落とした。
【００６４】
（実施例１）
賦形フィルム４を、フィルムゲート部の面積が金型ゲート部の正面面積に対して５０％となるように配置し、樹脂温度３００℃、圧縮量１．８３倍の設定で、熱可塑性樹脂を射出して、フィルムインサート成形を行った。次いで、上述の条件でアニールを経て、張出部を切削加工してフィルムインサート成形品を作製した。この透明部の位相差を測定したところ４１．５ｎｍ（２／１３π）であった。また、透明部中、位相差６２．３ｎｍ（３／１３π）を超える面積の割合は２７％であった。
【００６５】
（実施例２）
フィルムインサート成形を行った後、張出部の切削加工を経て、アニールを行った点以外は、実施例１と同じ手順でフィルムインサート成形品を得た。この透明部の位相差を測定したところ４１．５ｎｍ（２／１３π）であった。また、透明部中、位相差６２．３ｎｍ（３／１３π）を超える面積の割合は２７％であった。
【００６６】
（実施例３）
樹脂温度３２０℃の設定で、フィルムインサート成形を行った点以外は、実施例１と同じ手順でフィルムインサート成形品を得た。この透明部の位相差を測定したところ３８．９ｎｍ（１５／１０４π）であった。また、透明部中、位相差６２．３ｎｍ（３／１３π）を超える面積の割合は２５％であった。
【００６７】
（実施例４）
フィルムインサート成形時における金型の上下を逆にして樹脂射出口を上方にした以外は、実施例１と同じ手順でフィルムインサート成形品を得た。この透明部の位相差を測定したところ４６．７ｎｍ（９／５２π）であった。また、透明部中、位相差６２．３ｎｍ（３／１３π）を超える面積の割合は３２％であった。
【００６８】
（実施例５）
フィルムインサート成形時における圧縮量を約２倍にした点以外は、実施例１と同じ手順でフィルムインサート成形品を得た。この透明部の位相差を測定したところ３６．３ｎｍ（７／５２π）であった。また、透明部中、位相差６２．３ｎｍ（３／１３π）を超える面積の割合は２３％であった。
【００６９】
（比較例１）
賦形フィルム３を用いて、フィルムインサート成形を行った点以外は、実施例１と同じ手順でフィルムインサート成形品を得た。この透明部の位相差を測定したところ６２．３ｎｍ（３／１３π）以下であった。また、透明部中、位相差６２．３ｎｍ（３／１３π）を超える面積の割合は４５％であった。
【００７０】
（試験）
実施例１〜５及び比較例１のフィルムインサート成形品を用いて、以下の試験を行った。なお、各フィルムインサート成形品の位相差は、上記賦形フィルムの位相差と同様に測定した。これらの結果を下記表２に示す。
【００７１】
＜外観＞
外観の評価は、フィルムインサート成形品の透明部後方よりバックライトを当て、正面側より偏光板を通し、目視により虹ムラ、およびシルバーの発生有無について確認し、以下の指標で評価した。
◎：虹ムラ、シルバー共に発生せず、視認性に優れる
○：シルバーが少しみられるが、虹ムラはなく、視認性に優れる
×：虹ムラが発生しており、視認性が悪い
【００７２】
＜フィルムセット性＞
フィルムセット性は、フィルムインサート成形における金型への賦形品固定の際、以下の指標で評価した。
○：賦形品にたわみが無く金型に固定する際、支障がない
×：金型への固定に支障をきたすほどのたわみが賦形品に発生している
【００７３】
【表２】
0005965087.tif 000003
【００７４】
（試験結果）
表２に示すように、本発明の製造方法を用いて得られたフィルムインサート成形品である実施例１〜５は、透明部における位相差が小さく、立体的に成形されたフィルムインサート成形品でありながら、歪み・虹ムラがなく、視認性に優れるものであった。また、実施例１〜５は、賦形工程におけるフィルム予熱時の断熱板使用により過剰な加熱を防いで賦形品のたわみ量を抑制したものであるから、フィルムセット性に優れるものであることが示された。
【００７５】
一方、比較例１は、透明部における位相差が高く、視認性に劣り、印刷に向かないものであった。特に位相差が高い比較例１は、フィルムセット性の点からもたわみ量が大きく、成形に支障をきたす状態であった。
【００７６】
このように、本発明の製造方法により製造されたフィルムインサート成形品は、低歪化され、外観やフィルムのセット性に大きな違いが出ることが、上述の実施例及び比較例の効果から実証された。
【符号の説明】
【００７７】
１フィルムインサート成形品
２基材フィルム
２Ａ賦形フィルム
３基材樹脂
４平面部
５立ち壁部
６加飾部
７透明部
８断熱手段
９ヒータ装置
１０フィルムゲート部
１１樹脂射出口
１２固体型
１３可動型
１４金型
１５ゲート部
【要約】
【課題】立体形状を有する樹脂成形品において、歪みを小さく、画像の表示を視認しやすくし、文字、模様などを正確に再現できるフィルムインサート成形品の製造方法を提供する。
【解決手段】フィルムインサート成形品１の製造方法は、基材フィルム２の一部に加飾して加飾部６と残部の透明部７とを形成する加飾工程と、加飾した基材フィルム２の少なくとも透明部７を覆うように断熱手段を配して、予熱した後、賦形し、透明部７の波長５４０ｎｍにおける位相差が２３．４ｎｍ以下である賦形フィルム２Ａを形成する賦形フィルム形成工程と、賦形フィルム２Ａを金型１４に配置し、溶融した熱可塑性樹脂を充填する射出成形工程と、を有することを特徴とする。
【選択図】図３【図１（ａ）】
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【図１（ｂ）】
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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６】
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