(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
成形型を構成する固定型(20)と可動型(30)との間に転写フィルム(10)を連続的に供給し、成形型のキャビティ内において、射出成形と転写とを同時に行なうインモールド転写成形方法であって、
型開き状態にある固定型(20)と可動型(30)との間に転写フィルム(10)を供給するフィルム供給工程と、
転写フィルム(10)を吸引して、当該転写フィルムを固定型表面のキャビティを構成する凹部(21)内に沿って延在させる吸引工程と、
型締め状態において固定型側から供給される成形材料を、転写フィルムを超えて可動型側へと導く材料導入工程と、
材料導入後型開き前に、可動型側からゲートカットピン(32)を突出させて、ゲート部を切断するゲートカット工程と、
型を開いて成形品を取り出す型開き工程と、を含むことを特徴とする、インモールド転写成形方法。
【請求項２】
上記吸引工程においては、フレーム材(130)を用いて転写フィルムを固定型表面に押し付けた後、負圧を利用して転写フィルムを固定型側に吸引することを特徴とする、請求項１記載のインモールド転写成形方法。
【請求項３】
上記吸引工程においては、可動型(30)側に設けたクランプ機構にて、当該クランプ機構と可動型(30)との間に転写フィルムをクランプした後で、
負圧を利用して転写フィルムを固定型(20)側に吸引することを特徴とする、請求項１記載のインモールド転写成形方法。
【請求項４】
上記型開き工程においては、転写フィルム(10)を成形品(35)から剥離させた後、
イジェクタピンで成形品(35)を成形型から押し出して、当該成形品(35)を取出し手段により取り出すことを特徴とする、請求項１記載のインモールド転写成形方法。
【請求項５】
上記材料導入工程においては、転写フィルム(10)に設けた開口(19)を通して、成形材料が可動型側へと導かれることを特徴とする、請求項１記載のインモールド転写成形方法。
【請求項６】
上記転写フィルム(10)の開口(19)は、成形型の上流側に配置したパンチング装置(40)によって形成されることを特徴とする、請求項５記載のインモールド転写成形方法。
【請求項７】
固定型(20)および可動型(30)で構成され、請求項２記載のインモールド転写成形方法に使用される成形型であって、
固定型(20)の表面から突出し、先端に係止ヘッド(121)を備えたフレーム支持ピン(120)と、
フレーム支持ピン(120)に支持されて、固定型表面と係止ヘッド(121)との間でスライド可能なフレーム材(130)と、
フレーム材(130)を係止ヘッド側へと押圧付勢するスプリング(123)と、を備えており、
型締め時に、可動型(30)が固定型(20)へ向かって移動するとき、可動型(30)がフレーム材(130)をスプリング(123)に抗して固定型表面に圧接し、その結果、フレーム材(130)と固定型表面との間に供給された転写フィルム(10)が固定型表面に押し付けられることを特徴とする、成形型。
【請求項８】
固定型(20)および可動型(30)で構成され、請求項４記載のインモールド転写成形方法に使用される成形型であって、可動型(30)側に配置されたシリンダ機構(37)の先端にクランプ機構(38)を有しており、
シリンダ機構(37)が伸縮することでクランプ機構(38)が、
型締め時に、可動型(30)表面に沿って転写フィルムを位置させる第１クランプ位置と、
型開き開始時に、可動型(30)表面から転写フィルムを剥離させるべく、固定型(20)表面近傍にて転写フィルムをクランプする第２クランプ位置と、
型開き完了時に、可動型(30)と転写フィルム(10)との間に、成形品を取り出す上記取出し手段を進入させるのに必要なスペースを確保すべく、可動型(30)表面から一定間隔をおいて転写フィルム(10)をクランプする第３クランプ位置、とに選択的に位置することを特徴とする、成形型。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、幅広ゲートを有する成形型に対して、ロールから転写フィルムを連続的に供給して行なうインモールド転写成形に関する。
【０００２】
【従来の技術】
図１は、スクリュー・イン・ライン方式の射出成形装置の全体を概略的に示している。スクリュー式の押出機の先端に金型が配置されていて、射出成形が完了した後、可動側の金型が図中左側に後退して、製品が取り出される。射出成形に使用される成形型には、幅広ゲートを備えたものと、ピンゲートを備えたものと、がある。
【０００３】
ピンゲートを有する成形型
これは、ポリプロピレンやポリスチレン等、粘性が低く流れ易い材料を用いた射出成形に利用される。このタイプの成形型においては、ゲートがピン状であるから、型開きの時にゲート部が自然にカットされる。したがって、成形型から製品を取り出した時、その時点で、不要なゲート部分は成形品から除去されている。
【０００４】
幅広ゲートを有する成形型
アクリルやポリカーボネート等、粘性が高く流れの悪い材料を用いて射出成形する場合、ピンゲート金型で成形すると、ゲート部が細い為、成形品にひずみ応力が発生し、光学部品等には適さない。よって、樹脂の流動性が良く、ひずみ応力が発生しない幅広ゲートを有する成形型を使用する必要がある。このタイプの成形型においては、ゲート幅が広いので、型開きをしただけでは、不要なランナー部分を成形品から除去することはできない。このため、成形品を型から取り出した後でランナー部分の除去を行うことが必要となるが、そうすると、ランナー部分の除去を行なう際、製品のゲート部でカットすることが難しく、見た目が悪くなるという問題がある。
そこで、これを解決するために、型開きを行なう前にゲートカットピンを用いてゲート部をカットすることで、型開きと同時に、不要なバリ部分を成形品から除去する技術が知られている。
【０００５】
一方、ロールから転写フィルムを固定型と可動型との間に連続的に供給し、その後、型締めを行なって、成形型のキャビティ内において、射出成形と同時に成形品にフィルムの転写層を転写するインモールド転写成形という方法が知られている。このインモールド転写成形においては、ゲートカットピンを用いたゲートカットを行なうことはできなかった。その理由を、図２を参照して説明する。図２は、成形型のキャビティ部分を拡大して示す概略図である。
【０００６】
転写フィルムは、図２中において、上方側から連続的に供給され、下方側へと巻き取られていく。ここで、図１を参照すれば分かるように、成形材料は成形型の固定側から供給されるので、転写フィルムは、成形型の可動側に配置する必要がある。一方、成形型の固定側には押出機が存在し、また可動側から突き出し動作を行なうエジェクターロッドの動きに連動するため、ゲートカットピンは可動側に配置する必要がある。
【０００７】
図２の配置構成において、ゲートカットピンによりゲート部をカットしようとすると、ゲート部分において、ゲートカットピンは、最初に転写フィルムにぶつかり、転写フィルムの上から当該フィルムの向こう側に存在する樹脂部分をカットすることとなる。すなわち、転写フィルムが邪魔になってゲート部のカットを良好に行なうことができず、また、無理にカットすると、成形樹脂を固化前にカットすることとなるので、転写部がシワとなって印刷部がズレるという問題が生じる。
【０００８】
なお、図２においては、理解を容易にするため、可動側凹部およびパーティングラインから少し離した状態で転写フィルムを描いているが、実際には、転写フィルムは、可動側凹部およびパーティングラインに接触した状態で配置される。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
したがって、本発明が解決すべき技術的課題は、ロールから連続的に供給される転写フィルムを用いたインモールド転写成形を行なうに当って、ゲートカットピンを用いた、キャビティ内でのゲートカットを実現することである。
【００１０】
【課題を解決するための手段・作用・効果】
本発明は、上記課題を有効に解決するために創案されたものであって、以下の特徴を備えたインモールド転写成形方法および成形型を提供するものである。
【００１１】
本発明のインモールド転写成形方法は、「型開き状態にある固定型と可動型との間に転写フィルムを供給するフィルム供給工程」と「転写フィルムを吸引して、当該転写フィルムを固定型表面のキャビティを構成する凹部内に沿って延在させる吸引工程」と「型締め状態において固定型側から供給される成形材料を、転写フィルムを超えて可動型側へと導く材料導入工程」と「成形材料導入後(で成形材料が完全固化する前)に、可動型側からゲートカットピンを突出させて、ゲート部を切断するゲートカット工程」と「型を開いて成形品を取り出す型開き工程」を含む。
【００１２】
本発明のインモールド転写成形方法においては、キャビティ内において転写フィルムが、樹脂部分に関してゲートカットピンとは反対側に存在する。したがって、転写フィルムがゲートカットピンによるゲートカットを妨げることはない。この結果、インモールド転写成形においては従来不可能であった、キャビティ内ゲートカットが可能となる。
【００１３】
本発明のインモールド転写成形の上記材料導入工程においては、転写フィルムの位置しない箇所から成形材料を可動型側へ導くことも可能であるが、転写フィルムに設けた開口を通して、成形材料を可動型側へ導くことが好ましい。この場合、予め開口を備えた転写フィルムを使用してもよいが、成形型の上流側に配置したパンチング装置を利用して、転写フィルムに開口を形成することも可能である。
【００１４】
本発明のインモールド転写成形の上記吸引工程においては、フレーム材を用いて転写フィルムを固定型表面に押し付けた後、負圧を利用して転写フィルムを固定型側に吸引することとしてもよい。その場合、成形型は、「固定型の表面から突出し、先端に係止ヘッドを備えたフレーム支持ピン」と「フレーム支持ピンに支持されて、固定型表面と係止ヘッドとの間でスライド可能なフレーム材」と「フレーム材を係止ヘッド側へと押圧付勢するスプリング」とを備えたものが使用される。型締め時に可動型が固定型へ向かって移動するとき、可動型がフレーム材をスプリングに抗して固定型表面に圧接し、その結果、フレーム材と固定型表面との間に供給された転写フィルムが固定型表面に押し付けられる。
【００１５】
また、本発明のインモールド転写成形の上記型開き工程においては、転写フィルムを成形品から剥離させた後、イジェクタピンで成形品を成形型から押し出して、これを取出し手段により取り出すこととしてもよい。その場合、成形型は、可動型側に配置されたシリンダ機構の先端にクランプ機構を有するものが使用される。シリンダ機構が伸縮することで、クランプ機構は、「型締め時に、可動型表面に沿って転写フィルムを位置させる第１クランプ位置」と「型開き開始時に、可動型表面から転写フィルムを剥離させるべく、固定型表面近傍にて転写フィルムをクランプする第２クランプ位置」と「型開き完了時に、可動型と転写フィルムとの間に、成形品を取り出す上記取出し手段を進入させるのに必要なスペースを確保すべく、可動型表面から一定間隔をおいて転写フィルムをクランプする第３クランプ位置」とに選択的に位置することができる。
【００１６】
【発明の実施の形態】
本発明の実施形態を添付の図面を参照して以下に詳細に説明する。図３〜図９は、本発明の一実施形態に係るインモールド転写成形方法を説明する工程図である。
【００１７】
フィルム供給工程(図３)
成形型は、固定型20と可動型30とで構成されており、その間には、転写フィルム10が連続的に供給される。転写フィルム10は、図中上方側のロール11から供給されて図中下方側のロール12に巻き取られる。図３は、固定型20と可動型30との間に、転写フィルム10が供給された状態を示している。
【００１８】
型締め状態(図４)
転写フィルム10が供給された後、図３の状態から、可動型30が固定型20側へと図中右側へ前進し、両者の表面に形成された凹部21と凹部31が合わさることで、射出成形用キャビティが構成されるのであるが、このとき、可動型30と固定型20が完全に閉まる直前に、可動型30の両側に配置したシリンダ37のロッドに固定されたクランプ機構38が転写フィルム10を可動型30との間にクランプして、可動型30の表面に転写フィルム10を押し付ける(第１クランプ位置)。なお、図10〜図13を参照して後述する別のクランプ機構を利用して、転写フィルム10を固定型20表面に押し付けることとしてもよい。
【００１９】
吸引工程(図５)
図４の状態から、射出成形用キャビティ内の転写フィルム10を、不図示の負圧手段によって、固定型20の表面に沿うように吸引する。負圧手段は、凹部21内に開口する吸引口に連通された負圧源を利用して、キャビティ内の転写フィルム10を吸引するものである。負圧源は、成形型とは別個に配置してもよく、固定型20自体に取り付けてもよい。本発明のインモールド転写成形方法において使用される成形型は、可動型と固定型とを備え、可動型ではなく固定型側に負圧手段が設けられていることを特徴としている。
【００２０】
材料導入工程(図６)
図６は、型締め後における材料導入工程を示している。転写フィルム10をキャビティ内で固定型20側に吸引した後、押出機15からキャビティ内に成形材料を送り込む。図６は、キャビティ内に成形材料が充満した後の状態を示している。
【００２１】
射出成形材料(アクリル、ポリカーボネート等)は、図中右側に存在する押出機15から固定型20内のスプルーを介して供給される。このとき、成形材料は、図12を参照して後述するように、転写フィルム10に形成した開口19を通過して、可動型30側へと導かれる。すなわち、図６の状態では、キャビティ内に充満した射出成形材料が可動型30側から、転写フィルム10を固定型20側へと押し付けている。転写フィルム10には所定の絵柄等が印刷されており、当該絵柄等は、射出成形と同時にキャビティ内で成形品の表面に転写される。
【００２２】
ゲートカット工程(図７)
図７は、射出成形後において、イジェクタロッド39が図中右側へ移動し、これによって、ゲートカットピン32が固定型20側へ向かって前進し、キャビティ内にある成形品のゲート部をカットしている状態を示している。このとき、図14を参照して後述するように、転写フィルム10は、固定型20側に存在しているので、ゲートカットピン32による樹脂部分の切断を妨げることはない。
【００２３】
型開き工程(図８、図９)
ゲートカットピン32によりゲート部分がカットされた後、可動型30は、固定型20から離れるように図中左側へ後退する。このとき、転写フィルム10を成形品から引き剥がすために、クランプ機構38は、可動型30と共に後退するのではなく、固定型20に対する相対位置を図７の状態に保ったまま、その位置に止まる(第２クランプ位置)。これを達成するために、可動型30が左側へ後退するとき、シリンダ37の第１ロッド37ａが伸張する(図８)。
この後、さらに可動型30が後退すると、イジェクタロッド39が固定型20に向かって相対的に前進し、その結果、イジェクタピン33が成形品35およびランナー部分36を可動型30表面から押し外す。このとき、シリンダ37の第２ロッド37ｂが伸張して、可動型30とフィルム10との間のスペースを大きくしている(第３クランプ位置)。これは、押し出された成形品35およびランナー部分36をエアーによる吸着やチャッキング等で取り出す不図示の取出し機(取出し手段)が進入する空間を確保するためである。
本発明の成形方法においては、キャビティ内においてゲートカットを行なっているため、型開きした時には、既にランナー部分36が成形品35から切除されている。この後、以上と同様にして次の射出成形が行なわれる。
【００２４】
以上に説明した実施形態で使用されるクランプ機構38は、可動型30とは別個独立したシリンダ機構37の先端に配置されている。したがって、あらゆる形状の可動型30に対して汎用的に使用できるという利点がある。
【００２５】
クランプ機構の別例(図10〜図13)
クランプ機構の別例を、図10〜図13を参照して以下に説明する。図３〜図９を参照して説明した実施形態では可動型30側に設けたシリンダ37にクランプ機構が設けられていたが、以下に説明する例では、クランプ機構は、固定型20側に設けられている。また、このクランプ機構は、上述のものとは異なり、転写フィルム10を固定型20の表面に押し付けるものである。
【００２６】
図10および図11は、固定型20に設けられたクランプ機構を示す説明図であり、図10は型開き状態を、図11は型締め状態を、それぞれ示している。また、図12は、図10中の12-12線の方向から見た、固定型20の表面を示す概略図である。図10においては、転写フィルム10は、ローラ151、152を経由して、上方から下方へと送られる。
【００２７】
固定型20の表面からは４本のフレーム支持ピン120が突出しており、各フレーム支持ピン120は、その先端に係止ヘッド121を有している。図10および図11においては２本のフレーム支持ピンのみが現れているが、図12には４本の係止ヘッド121が現れており、フレーム支持ピン120が４本存在することが分かる。各フレーム支持ピン120は不動である。フレーム支持ピン120はフレーム材130を支持している。フレーム材130は、図12に示したように、矩形の四辺を構成するフレーム部130ａと、その内部において平行に延在する２本のフレーム部130ｂとで構成されている。フレーム材130は、４つのコーナ部に形成した貫通孔にフレーム支持ピン120を通すことで、固定型20の表面近傍にスライド可能に支持される(図10参照)。
【００２８】
各フレーム支持ピン120にはスプリング123が外挿されており、このスプリング123は、図10に示したように、フレーム材130を係止ヘッド121に圧接するよう押圧付勢している。したがって、型開き状態においては、固定型20の表面とフレーム材130との間には一定のスペースが確保され、このスペースに転写フィルム10が通される。また、フレーム材130は、型開き時に、転写フィルム10を成形品から引き剥がす役目も果たす。
【００２９】
図10の状態から、可動型30が固定型20に向かって前進すると、可動型30表面の凹部31が形成された凸状領域131が、フレーム材130の２本のフレーム部130ｂ間に入り込む。型締めに際しては、フレーム材130は、可動型30に押されて、スプリング123に抗して固定型20の表面に圧接される。このとき、スプリング123は、固定型20表面に設けられたスプリング収容凹部126に収まる。
【００３０】
図11の型締め状態においては、フレーム支持ピン120の先端は可動型30表面に形成された穴133内に収容され、可動型30表面から突出するガイドピン132は固定型20表面に形成されたガイド穴125に収容される。
【００３１】
図11の状態では、固定型20のスプルーからランナに至る出口は、転写フィルム10の表面に形成した開口19(図12参照)と整合する。この開口19は、転写フィルム10がロール11から引き出された後で、パンチング装置40(図３〜図９参照)によって形成されたものである。押出機15から押し出された射出成形材料は、この開口19を通過することで、転写フィルム10を超えて、固定型20側から可動型30側へと移動することができる。
【００３２】
図12に示したように、転写フィルム10の表面には、成形品に転写すべき所定の絵柄10ａが印刷されている。絵柄10ａの印刷位置は、図11の型締め状態において、絵柄10ａがキャビティを構成する凹部21および31内に位置するように設定される。図10および図11は、図12におけるＡ-Ａ線断面に対応しており、図13は、図12におけるＢ-Ｂ線断面(型締め状態)に対応している。型締め状態では、フレーム材130は、固定型20と可動型30との間に保持・固定されていることが分かる。
【００３３】
本発明の効果(図14)
以上に説明したように、射出成形後のキャビティ内において、転写フィルム10は、成形品に対して固定型20側に位置することとなる。図14は、このことを模式的に示した断面図で、図２に対応するものである。ただし、図14においては、ゲートカットピンよりも下方側のキャビティのみを示している。図２と図14とを比較することで、キャビティ内での転写フィルムの位置に関する従来例と本発明との相違を明確に理解することができる。すなわち、図２の従来例では、ゲートカットピンによるゲートカットにおいて、転写フィルムが樹脂部分を切断するのを邪魔していたが、図14の本発明においては、転写フィルムは、樹脂部分に関してゲートカットピンとは反対側に存在するので、ゲートカットピンによるゲートカットを妨げることはない。なお、図14においては、転写フィルムはキャビティ内にのみ存在しているかのように描いているが、実際には、図３〜図９で説明したように、ローラ11および12の間に連続的に延在している。
【００３４】
以上に説明した実施形態では、固定型20側から供給された成形材料が、転写フィルム10に形成した開口19を通して、可動型30側へと導かれている。しかし、本発明において、成形材料を可動型30側へと導く方法としては、そのようなものに限定されず、例えば、２列またはそれ以上の複数の転写フィルムを並行して、可動型30と固定型20との間に供給し、各転写フィルム間に設けた流路を通して、成形材料を固定型20側から可動型30側へと移動させてもよい。かかる構成を採用した場合には、転写フィルム10に開口19を設ける必要はない。
【図面の簡単な説明】
【図１】  従来のスクリュー・イン・ライン方式の射出成形装置の全体を示す概略図である。
【図２】  従来のインモールド転写成形において、ゲートカットピンによるゲートカットが不可能であった理由を説明する概略図である。
【図３】  本発明によるインモールド成形のフィルム供給工程を説明する工程図である。
【図４】  図３の状態から成形型が閉じられた状態を示す工程図である。
【図５】  本発明によるインモールド成形の吸引工程を説明する工程図である。
【図６】  本発明によるインモールド成形の材料導入工程を説明する工程図である。
【図７】  本発明によるインモールド成形のゲートカット工程を説明する工程図である。
【図８】  図７のゲートカット工程の後での、型開き状態を説明する工程図である。
【図９】  本発明によるインモールド成形において、成形型が開いて製品が取り出された状態を説明する工程図である。
【図１０】  本発明の成形型のクランプ機構を説明する説明図である。
【図１１】  本発明の成形型のクランプ機構を説明する説明図である。
【図１２】  本発明の成形型のクランプ機構を説明する説明図である。
【図１３】  本発明の成形型のクランプ機構を説明する説明図である。
【図１４】  図２と対比して本発明の効果を説明する概略断面図である。
【符号の説明】
10  転写フィルム
15  押出機
19  開口
20  固定型
21  凹部
30  可動型
31  凹部
32  ゲートカットピン
33  イジェクタピン
35  成形品
36  ランナー部分
37  シリンダ
38  クランプ機構
39  イジェクタロッド
40  パンチング装置
120  フレーム支持ピン
121  係止ヘッド
123  スプリング
130  フレーム材
【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６】
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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１３】
0004765225.tif 000014
【図１４】
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