JP2003276074A - プレフォームフィルムの製造方法とプレフォームフィルムの製造装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 フィルムとプレフォーム用金型との位置合せ
を高精度に行うことができ、フィルムのロスなどが少な
いプレフォームフィルムの製造方法とプレフォームフィ
ルムの製造装置を提供することを目的とする。 【解決手段】 圧空手段１とフィルムクランプ手段２と
によって挟み込まれたフィルム５を、フィルムクランプ
手段２とプレフォーム用母型３との間に導入した加熱手
段１０によりフィルム５をその軟化温度以上に加熱する
一方で、圧空手段１の凹部９０とフィルム５との間で形
成される空間の空気を排出することによってフィルム５
を平坦に保った状態とし、圧空手段１をプレフォーム用
母型３に接近させ、圧空手段１の凹部９０とフィルム５
との間で形成される空間内を圧空することにより、平坦
に保った状態のフィルム５からプレフォーム用母型３の
凹凸に沿った形状のフィルムを得る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、携帯電話機の筐
体や自動車の計器パネル、ヒーコンパネル、センターパ
ネル、それらのパネルなどに使用されるボタンやノブ、
シフトレバーハウジングなど立上がりのある立体形状の
成形品表面にフィルムを一体化させる工法に適用される
ものであって、プレフォームフィルムの製造方法とプレ
フォームフィルムの製造装置に関するものである。な
お、プレフォームとは、射出成形金型のキャビティ形成
面の形状にほぼ合致した立体形状にフィルムを成形する
ことをいう。

【０００２】

【従来の技術】プレフォームフィルムの製造方法は、従
来、次のような方法があった。 （１）圧空手段の凹部の開口縁部にフィルムを挟み込
み、フィルムをその軟化温度まであらかじめ加熱し、圧
空成形により、フィルムをプレフォーム用金型に密着さ
せてフィルムを所定の立体形状に変形させ、フィルムを
冷却してその立体形状を保持することにより成形を行う
方法がある。 （２）圧空手段の凹部の開口縁部にフィルムを挟み込
み、フィルムをその軟化温度まであらかじめ加熱しない
で、高圧の圧空成形により、フィルムをプレフォーム用
金型に密着させてフィルムを所定の立体形状に変形さ
せ、フィルムを冷却してその立体形状を保持することに
より成形を行う方法がある。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかし、（１）の方法
では、凹部を有する圧空手段の凹部の開口縁部にフィル
ムを挟み込んだ後にフィルムが加熱されるため、圧空手
段の凹部とフィルムとにより密閉された空間内の空気が
膨張することによってフィルムの膨れが発生したり、フ
ィルム自体の膨張、伸縮によるフィルムの波打ち、たる
みなどが発生しやすい。その結果、フィルムとプレフォ
ーム用金型との位置合わせを高精度に行うことができな
い。また、（２）の方法では、フィルムを加熱しないた
め、フィルム内部に応力が残留したままフィルムが立体
形状に変形することになる。その結果、変形後に外部か
らの熱的、物理的衝撃が加わったり、経時変化を受けた
りすることにより、フィルムにクラックが発生しやす
く、フィルムロスが大きい。また、圧空時にプレフォー
ム用金型の角部でフィルムの表面が傷付きやすい。特に
フィルムを急激に曲げる箇所においてはフィルムに無用
な折れ線がつき、フィルムロスが大きい。また、高圧発
生装置を必要とし、高圧発生装置の取扱い上の危険性が
増大し、安全対策面でも装置費用がかかる。この発明
は、これら従来技術の欠点を克服し、フィルムとプレフ
ォーム用金型との位置合せを高精度に行うことができ、
フィルムのロスなどが少ないプレフォームフィルムの製
造方法とプレフォームフィルムの製造装置を提供するこ
とを目的とする。

【０００４】

【課題を解決するための手段】この発明のプレフォーム
フィルムの製造方法は、フィルムと対面する凹部を有す
るとともに圧空孔および排出孔を有する圧空手段とフィ
ルムクランプ手段とによって挟み込まれたフィルムを、
フィルムクランプ手段とプレフォーム用母型との間に導
入した加熱手段によりフィルムをその軟化温度以上に加
熱する一方で、圧空手段の凹部とフィルムとの間で形成
される空間の空気を排出することによってフィルムを平
坦に保った状態とし、加熱手段を退避させた後、圧空手
段をプレフォーム用母型に接近させ、圧空手段の凹部と
フィルムとの間で形成される空間内を圧空することによ
り、平坦に保った状態のフィルムからプレフォーム用母
型の凹凸に沿った形状のフィルムを得ることを特徴とす
る。また、この発明のプレフォームフィルムの製造方法
では、圧空手段の凹部とフィルムとの間で形成される空
間内を外気圧と常時同じにしておくことにより、フィル
ムを平坦に保った状態とすることもできる。また、この
発明のプレフォームフィルムの製造方法では、圧空手段
の凹部とフィルムとの間で形成される空間内を密閉空間
としておき、圧空手段の排出孔から空気を強制的に排出
してフィルムを平坦に保った状態とすることもできる。
この発明のプレフォームフィルムの製造装置は、排気手
段上に載置された凹凸を有するプレフォーム用母型と、
プレフォーム用母型への接近・離間が可能な枠状クラン
プを有するフィルムクランプ手段と、フィルムと対面す
る凹部を有するとともに圧空孔および排出孔を有しかつ
フィルムクランプ手段を介してプレフォーム用母型への
接近・離間が可能な圧空手段と、フィルムクランプ手段
とプレフォーム用母型との間への導入・退避が可能な加
熱手段とを備えたことを特徴とする。この発明のプレフ
ォームフィルムの製造装置では、排気手段、フィルムク
ランプ手段、圧空手段が天地方向に配置されているよう
にしてもよい。また、この発明のプレフォームフィルム
の製造装置では、加熱手段が、個々に温度制御可能なヒ
ーターの集合体からなるものでもよい。また、この発明
のプレフォームフィルムの製造装置では、プレフォーム
されたフィルムを取り除くためのフィルム保持部と、プ
レフォームされていないフィルムを枠状クランプ上に載
置するためのフィルム保持部とが背中合わせに配置され
たロボットハンドを有するものでもよい。

【０００５】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照しながらこの発
明の実施例を詳しく説明する。説明の便宜上、まず、こ
の発明のプレフォームフィルムの製造装置を説明する。
この発明のプレフォームフィルムの製造装置は、排気手
段上に載置された凹凸を有するプレフォーム用母型と、
プレフォーム用母型への接近・離間が可能な枠状クラン
プを有するフィルムクランプ手段と、フィルムと対面す
る凹部を有するとともに圧空孔および排出孔を有しかつ
フィルムクランプ手段を介してプレフォーム用母型への
接近・離間が可能な圧空手段と、フィルムクランプ手段
とプレフォーム用母型との間への導入・退避が可能な加
熱手段とを備えたことを特徴とする。

【０００６】説明の便宜上、圧空手段１から説明する。
圧空手段１は、フィルム５に空気を押し当てることによ
りプレフォーム用母型３の凹凸７にフィルム５を隙間な
く密着させ、プレフォーム用母型３の凹凸７に沿った形
状のフィルム５を得るためのものである。圧空手段１
は、フィルム５と対面する凹部９０を有するとともに圧
空孔６および排出孔６０を有しかつフィルムクランプ手
段２を介してプレフォーム用母型３への接近・離間が可
能なものである。圧空手段１は、フィルムクランプ手段
２と協働して凹部９０の開口縁部３１にフィルム５を挟
み込む機能を有する。圧空手段１は、フィルムクランプ
手段２を間に介して排気手段４と接触した後に、圧空手
段１の凹部９０内に圧空孔６から圧縮空気を導入する機
能を有する。圧空手段１としては、一般的にはエアーブ
ロー成形に用いられる装置がある。

【０００７】圧空手段１は、その凹部９０を形成する壁
面に圧空孔６を有している。圧空孔６は、高圧コンプレ
ッサーなどの空気圧縮装置８に接続されている。圧空手
段１の圧空孔６のバルブを開にして空気圧縮装置８から
圧縮空気を送り込むことにより、圧空手段１の凹部９０
とフィルムとにより形成された空間９内が高圧となる。
圧縮空気を作り出す圧力は１Ｍｐａ〜５Ｍｐａが好まし
い。この発明では、フィルム５が高温に加熱されたまま
の状態でフィルム５を押し伸ばすことができるため、比
較的低い圧力でもプレフォーム用母型３に隙間なくフィ
ルム５を密着させることができる。圧縮空気を作り出す
圧力の設定値としては、ＡＢＳ樹脂フィルムとアクリル
樹脂フィルムとの積層フィルムであって、合計厚み５０
０μｍのものを使用する場合は、加熱温度２５０℃にお
いて２ＭＰａの設定値が好ましい。また、厚み２００μ
ｍのポリカーボネート樹脂フィルムの場合は、加熱温度
２５０℃において４．５ＭＰａの設定値が好ましい。

【０００８】圧空手段１は、その凹部９０を形成する壁
面に排出孔６０を有している。排出孔６０は、圧空手段
１の凹部９０の開口縁部３１に挟み込まれたフィルムが
その軟化温度以上に加熱されたときに、空間９内の空気
を排出することによってフィルム５を平坦に保った状態
とするための孔である。空間９内が大気圧以上の場合
は、排出孔６０のバルブを開にすることによって、空間
９内を大気圧まで引き下げることができる。なお、空間
９内に圧縮空気を送り込む際は排出孔６０のバルブは閉
とする。空間９内の気圧が大気圧を大きく上回っている
場合には、排出孔６０のバルブを開にするだけでなく、
強制的に空気を排出することもできる。

【０００９】圧空手段１を構成する本体の材質として
は、鉄、アルミニウム、銅、ニッケル及びそれらをベー
スにした合金、または金属粉末を含むエポキシ樹脂など
がある。これらの材質を選ぶ理由は、圧空手段１を構成
する本体として圧縮空気の導入による圧力に耐える強度
が必要だからである。

【００１０】フィルムクランプ手段２としては、枠状ク
ランプがある。枠状クランプは、圧空手段１と協働して
フィルム５を挟み込み、プレフォーム用母型３のほうに
移動するものである（図７参照）。

【００１１】枠状クランプは、フィルム５の上面から押
え付ける上側クランプとフィルム５の下面から押え付け
る下側クランプとからなり、この２つのクランプでフィ
ルム５を挟み込むようにしたものでもよい（図示せ
ず）。こうすると、フィルム５の所定の環状部分が挟み
込まれているため、加熱手段１０の加熱によるフィルム
５の位置ズレや収縮、延伸が発生する場合でも最小限に
抑えることができる。

【００１２】枠状クランプは、分割可能なものでもよい
（図示せず）。例えば、分割前は切れ目のない四角形の
枠状クランプであって、分割後はコの字状を呈する２個
のクランプ片となるものがある。枠状クランプは、クラ
ンプ用ヒーター装置、あるいは加熱流動媒体による温調
回路（図示せず）などが取付けられていてもよい。その
理由は、枠状クランプにフィルム５の熱が奪われること
によりフィルム５の温度分布が一様でなくなり、フィル
ム５をプレフォーム用母型３の凹凸に隙間なく密着させ
るときにフィルム５の延伸の程度がばらつき、延伸の程
度が低い部分が破れたり、延伸の程度が高い部分が皺に
なったりするのを防ぐためである。また、フィルム５の
温度が低下しやすい部分のみを予め強めに加熱しておく
こともできる。クランプ用ヒーター装置としては、棒状
のシーズヒーター３４などがあり、枠状クランプの４片
に埋め込むとよい（図７（ａ）（ｂ））。温調回路とし
ては、水や油などの流動媒体を加熱してその温度調節が
できる外部装置から、加熱された水を枠状クランプの内
部に引き込んで枠状クランプの内部を循環させるような
構造のものがある。

【００１３】枠状クランプは、排気手段４の上面に形成
されたテーパーピン１２と合致するブッシュ１３を有す
るものでもよい（図７（ａ）（ｂ）、図９〜図１３参
照）。枠状クランプとプレフォーム用母型３と排気手段
４とが接触するときに、プレフォーム用母型３の凹凸７
とフィルム５とが位置ズレしないようにするためであ
る。ブッシュ１３は、少なくとも枠状クランプの対向す
る２辺の中央に形成するとよい。

【００１４】枠状クランプは、その上面に２本以上のフ
ィルム位置決めピン３２を有するものでもよい（図７
（ｂ）、図９〜図１３参照）。枠状クランプとフィルム
５とが位置ズレしないようにするためである。テーパー
ピン１２とブッシュ１３とフィルム位置決めピン３２と
により、プレフォーム用母型３の凹凸とフィルム５とが
位置ズレしないようにすることができる。フィルム位置
決めピン３２の個数は２個以上であり、好ましくは４〜
８個がよい。左右、上下、回転方向の位置ズレを極力少
なくするためである。フィルム位置決めピン３２の形成
箇所は、枠状クランプの各辺の中央部、あるいはコーナ
ー部が好ましい。フィルム位置決めピン３２の長さは、
５〜１０ｍｍが好ましい。フィルム位置決めピン３２の
径は、直径２〜８ｍｍが好ましい。

【００１５】プレフォーム用母型３は、その表面にフィ
ルム５を隙間なく密着させることによって、後述する射
出成形金型のキャビティ形成面の形状に合致した立体形
状にフィルム５をプレフォームさせるためのものである
（図８参照）。プレフォーム用母型３には、排気孔１４
と連結させるために凸部の近傍に小孔を開けたり、スリ
ット３３を形成してもよいし（図８参照）、空気が通過
する微細な通気孔を凸部自体が有するようにしてもよ
い。空気が通過する微細な通気孔を凸部自体が有するも
のとしては、多孔性金属や多孔性セラミックなどがあ
る。プレフォーム用母型３の材質としては、鉄、アルミ
ニューム、銅、ニッケル及びそれらをベースにする合
金、または金属粉末を含むエポキシ樹脂などがある。プ
レフォーム用母型３の表面は、フッ素系樹脂、シリコー
ン系樹脂などがコーティングされていてもよい。

【００１６】プレフォーム用母型３は、複数の凸部を有
するものでもよい（図８参照）。例えば、複数の凸部が
携帯電話機の上蓋の立体形状であり、２行２列に並んで
形成されているものがある（図８（ａ）参照）。また、
空気のリークを防ぎ、排気孔１４からの排気を確実にす
るために、プレフォーム用母型３の縁に立上がりを有す
るものがある（図８（ｂ）、図１４、図１５参照）。一
つ一つの凸部が同じ携帯電話機の上蓋の立体形状を呈す
るものでもよい。複数の凸部は互いに異なる立体形状を
呈するものでもよい。

【００１７】排気手段４は、圧空手段１が排気手段４に
接触することによってプレフォーム用母型３の凹凸７に
フィルム５が被さった後に、プレフォーム用母型３の凹
凸７とフィルム５との隙間の空気を排気孔１４から排気
して、プレフォーム用母型３の凹凸７に沿った形状のフ
ィルム５を得るためのものである。排気手段４は、枠状
クランプに形成されたブッシュ１３と合致するテーパー
ピン１２を有するものでもよい（図７（ｂ）、図９〜図
１３参照）。枠状クランプとプレフォーム用母型３と排
気手段４とが接触するときに、プレフォーム用母型３の
凹凸７とフィルム５とが位置ズレしないようにするため
である。

【００１８】この実施例における加熱手段１０以外の各
構成要素の関係は、次のようになる（図１〜図５、図９
〜図１３参照）。プレフォーム用母型３が排気手段４上
にボルトなどで固定される。プレフォーム用母型３の上
方には、枠状クランプが設置される。枠状クランプは、
枠状クランプ支持部１５に支持され、油圧シリンダーや
エアーシリンダーによって、型開き状態の圧空手段１と
排気手段４との間を移動できるようになっている。さら
に、その上に圧空手段１が圧空手段支持部１６に取付け
られ、排気手段４との間で一定の間隔を保って待機して
いる。この間隔は、後述するロボットハンドが入ってく
る場合は、このロボットハンドが入り込むことのできる
間隔であればよい。圧空手段１は、圧空手段支持部１６
に取り付けられた油圧シリンダー１９などにより、排気
手段４との間において開閉動作をする。

【００１９】加熱手段１０は、枠状クランプとプレフォ
ーム用母型３との間に入り込み、圧空手段１とフィルム
クランプ手段２とによって挟み込まれたフィルム５の下
面から加熱し、その後、枠状クランプとプレフォーム用
母型３との間から退避することが可能なものである（図
１〜図６参照）。加熱手段１０の一例としては、加熱部
１７と駆動部２２などからなるものがある。加熱部１７
は枠状クランプの下面を覆う面積を有するものがある。
加熱部１７は、ヒーターパネル１１でもよいし（図６参
照）、ヒーターがセラミック板の中に鋳込まれているセ
ラミックヒーターや、パイプヒーターでもよい。加熱部
１７はフィルム５とプレフォーム用母型３との加熱を同
時にすることもできる。加熱部１７は、個々に温度制御
が可能な複数の分割加熱部２３（ヒーターパネルが４つ
に分割されている。）からなるものでもよい（図６参
照）。上述したプレフォーム用母型３が複数の凸部を有
する場合は、一つの凸部に対して一つの分割加熱部２３
が対応するようにすることができる。また、立体形状の
立上がりが大きい凸部に対応する分割加熱部２３の温度
設定を高くし、立体形状の立上がりが小さい凸部に対応
する分割加熱部２３の温度設定を低くすることができ
る。また、膜厚の大きな絵柄層が形成されたフィルムの
部分に対応する分割加熱部２３の温度設定を高くする一
方、フィルムのうち絵柄の形成されていない抜き窓部な
どの部分に対応する分割加熱部２３の温度設定を低くす
ることができる。駆動部２２は、圧空手段１とプレフォ
ーム母型３との間に加熱部１７を導入させたり、圧空手
段１とプレフォーム母型３との間から退避させたりする
ものである。駆動部２２は、加熱手段載置台２４上に設
置される。駆動部２２としては、ロッドレスシリンダー
など、エアーによるアクチュエーターの駆動力を利用し
たものがある。あるいは、モーターとタイミングベルト
との組合せ、モーターとボールネジとの組合せなどの電
動アクチュエーターの駆動力を利用したものでもよい。
加熱手段載置台２４には、駆動部２２が移動するレール
２５が設けられている。

【００２０】なお、前記プレフォーム用母型３の凸部の
立体形状に合致するキャビティ形成面を有する射出成形
金型は、雄型と雌型とを型閉めすることによって、所望
の立体成形品を成形するためのキャビティを形成するも
のである（図示せず）。この発明のフィルム成形装置に
よって立体形状に成形されたフィルム５をキャビティ形
成面に嵌め込んだり、被せたりして用いるのである。キ
ャビティ形成面の立体形状としては、携帯電話機の上蓋
の立体形状がある。

【００２１】また、この発明のフィルム成形装置は、圧
空手段１と枠状クランプとの隙間からプレフォームされ
たフィルム５を取り除くためのフィルム保持部と、プレ
フォームされていないフィルム５を枠状クランプ上に載
置するためのフィルム保持部とが背中合わせに配置され
たロボットハンド２９を有してもよい（図１、図５、図
１４参照）。

【００２２】以下、この発明のプレフォームフィルムの
製造方法を説明する。この発明のプレフォームフィルム
の製造方法は、フィルムと対面する凹部を有するととも
に圧空孔および排出孔を有する圧空手段とフィルムクラ
ンプ手段とによって挟み込まれたフィルムを、フィルム
クランプ手段とプレフォーム用母型との間に導入した加
熱手段によりフィルムをその軟化温度以上に加熱する一
方で、圧空手段の凹部とフィルムとの間で形成される空
間内の空気を排出することによってフィルムを平坦に保
った状態とし、加熱手段を退避させた後、圧空手段をプ
レフォーム用母型に接近させ、圧空手段の凹部とフィル
ムとの間で形成される空間内を圧空することにより、平
坦に保った状態のフィルムからプレフォーム用母型の凹
凸に沿った形状のフィルムを得ることを特徴とする。

【００２３】まず、圧空手段とフィルムクランプ手段２
とによってフィルムを挟み込む。つまり、枠状クランプ
にフィルムが載置された後（図１、図１４参照） 、枠
状クランプが油圧シリンダーなどにより押し上げられ、
枠状クランプが圧空手段の開口縁部３１と接触し、圧空
手段１と枠状クランプとの間にフィルム５が挟み込まれ
る（図１、図２、図９、図１５参照）。フィルムクラン
プ手段２にフィルムを載置するには、ロボットを利用し
て枚葉のフィルムを一枚ずつ送り込むようにしてもよい
し（図１参照）、ロール状に巻取られた長尺のフィルム
をロールの回転力を利用して連続的に送り込むようにし
てもよい。圧空手段１は、圧空手段支持部１６を介して
四方に設けられたポスト２０に沿って移動する。

【００２４】次に、フィルムクランプ手段２とプレフォ
ーム用母型３との間に加熱手段を導入する（図２、図１
５参照）。つまり、加熱手段の加熱部１７を、圧空手段
１と枠状クランプとの間に挟み込まれたフィルム５を覆
う位置に導入する。加熱部１７とフィルム５との距離
は、油圧シリンダーによって圧空手段１を押し下げるこ
とにより広げたり縮めたりすることができる。加熱手段
の加熱部１７が、フィルム５に接触しない程度に枠状ク
ランプの枠内に入り込ませてもよい。フィルムクランプ
手段２とプレフォーム用母型３との間に加熱手段１０が
導入される前から圧空手段１の排出孔６０が開放されて
いてもよい。あるいは、フィルムクランプ手段２とプレ
フォーム用母型３との間に加熱手段１０が導入される前
は、圧空手段１の排出孔６０は封止状態とされ、加熱中
に開放するようにしてもよい。排出孔６０が封止状態と
されている場合は、フィルム５が自重によって垂れ下が
りにくいので有効である。

【００２５】次に、加熱手段１０によりフィルム５をそ
の軟化温度以上に加熱する一方で、圧空手段の凹部とフ
ィルム５とにより形成された空間９内の空気を排出する
ことによってフィルム５を平坦に保った状態とする（図
３参照）。フィルム５の軟化温度とは、ＪＩＳ Ｋ７２
０６、ＩＳＯ３０６により測定した数値とする。フィル
ム５が加熱されると、圧空手段１の凹部９０とフィルム
５とにより形成された空間９内の空気も加熱され、その
空間内の体積が膨張しようとする。このため、圧空手段
１とフィルムクランプ手段２とで挟み込まれているフィ
ルム５が凸面形状に膨れようとする。この発明では、フ
ィルム５が軟化温度以上に加熱されてもフィルム５が凸
面形状に膨れないようにする、あるいは、一旦は凸面形
状に膨れても平坦な状態に戻るようにするために、空間
９内の空気を排出する。具体的には、空間９内を外気圧
と常時同じにしておくことにより、空間９内の膨張しよ
うとする空気を圧空手段１の排出孔６０から排出してフ
ィルム５を平坦に保った状態とするようにしてもよい。
または、空間９内を密閉空間としておき、空間９内の膨
張しようとする空気を圧空手段１の排出孔６０から強制
的に排出してフィルム５を平坦に保った状態とするよう
にしてもよい。圧空手段１の排出孔６０のバルブを開に
すると、空間９内の気圧を大気圧にまで引き下げること
ができる。加熱手段が退避した後、圧空手段１と枠状ク
ランプとの間に挟み込まれたフィルム５をプレフォーム
用母型３に接近させている最中はフィルム５に風圧がか
かるため、バルブの開き具合や強制排出の強度を小さく
して、密閉された空間９内の圧力と風圧とのバランスを
とることができる。圧空手段１と枠状クランプとの間に
挟み込まれたフィルム５をプレフォーム用母型３に接近
させている最中はフィルム５に風圧がかかるため、フィ
ルム５は凸面形状になりにくい状態にあるからである。

【００２６】次に、加熱手段１０を退避させた後、圧空
手段１をプレフォーム用母型３に接近させ、空間９内を
圧空することにより、平坦に保った状態のフィルム５か
らプレフォーム用母型３の凹凸に沿った形状のフィルム
を得る。つまり、圧空手段とプレフォーム用母型３との
間から加熱手段を退避させた後（図３参照）、油圧シリ
ンダー１９によって圧空手段１をさらに押し下げること
によって、枠状クランプは定位置から下に移動させられ
て圧空手段１とフィルム５と枠状クランプとは接触した
まま排気手段４の方に接近する。油圧シリンダー１９に
よって圧空手段１をさらに押し下げると、圧空手段１／
フィルム５／枠状クランプ／プレフォーム用母型３／排
気手段４がこの順で配置して接触する（図４、図１２参
照）。フィルム５はプレフォーム用母型３の凸部に被さ
っていわゆるテントを張った状態になってもよいし、図
８（ｂ）のように、プレフォーム用母型３の凸部とファ
ルム５との間に間隔を有するような状態となってもよ
い。

【００２７】フィルム５を軟化温度以上に維持したまま
で、圧空手段１と排気手段４とを接触させてもよい。こ
のためには、加熱手段を退避させる前に、フィルム５を
軟化温度よりも５〜１０℃高温に加熱しておくとよい。
こうすると、プレフォーム用母型３の凸部の立上がりが
大きい場合でも、低い圧力でプレフォーム用母型３の凸
部にフィルム５を密着させてプレフォーム用母型３の凹
凸７に沿った形状のフィルム５を得ることができる。ま
た、フィルム５の内部に応力が残留しない状態でプレフ
ォーム用母型３に隙間なくフィルム５を密着させること
ができる。また、フィルム５の表面にクラックやくもり
が発生しない。さらに、成形後のフィルム５の品質も安
定したものとなる。

【００２８】次に、圧空手段１の圧空孔６から空間９内
に圧縮空気を導入してフィルム５をプレフォーム用母型
３の凸部に押し付けるとともに、排気手段４の排気孔１
４からフィルム５とプレフォーム用母型３との隙間の空
気を押し出して、プレフォーム用母型３にフィルム５を
隙間なく密着させる（図４、図１２参照）。排気手段４
の排気孔１４から強制的に空気を排気してもよい。

【００２９】次に、フィルム５がプレフォーム用母型３
の凹凸７に押し付けられて変形が終了するまでの間、圧
空状態を維持した後、空間９内の空気を排気する。

【００３０】次に、油圧シリンダー１９によって圧空手
段１を、枠状クランプの定位置まで上昇させる。さらに
圧空手段１を上昇させると、枠状クランプは定位置に静
止し、圧空手段１だけがさらに上昇するようにもできる
（図５、図１３参照）。圧空手段１／枠状クランプ／プ
レフォーム用母型３／排気手段４は、再び前記隙間を有
する状態に復帰する。また、別の方法として、圧空手段
１と枠状クランプとを分離して、圧空手段１だけを上昇
させ、枠状クランプは排気手段４に接触したままとなる
ようにしてもよい（図１４参照）。この場合は、枠状ク
ランプが排気手段４に接触したままの状態で、プレフォ
ームされたフィルム５を取り出す工程と、プレフォーム
されていないフィルム５を枠状クランプに載置する工程
とを行うようにすることができる（図１４参照）。

【００３１】プレフォームされたフィルム５を圧空手段
１と枠状クランプとの間から取り除くには、次のような
方法がある。図５のように、枠状クランプを排気手段４
から引き離してから、プレフォームされたフィルム５を
ロボットハンドなどで取り除く方法がある。あるいは、
図１４のように、枠状クランプが排気手段４に接触した
ままの状態で、プレフォームされたフィルム５をロボッ
トハンドなどで取り除く方法がある。プレフォーム用母
型３の表面がフッ素系樹脂、シリコーン系樹脂などでコ
ーティングされていると、プレフォーム用母型３の表面
に密着しているフィルムをプレフォーム用母型３の表面
から剥離しやすいので効果的である。

【００３２】なお、この発明の実施に使用されるフィル
ム５としては、基材上に、絵柄が形成された絵柄層、接
着層などが順次形成されたものがある（図示せず）。基
材は、アクリル樹脂、ポリプロピレン樹脂、ポリスチレ
ン樹脂、ＡＢＳ樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリエス
テル樹脂などの単体またはこれら２種以上からなるフィ
ルムをラミネートした積層フィルム、あるいは、ポリカ
ーボネート樹脂とポリブチレンテレフタレート樹脂との
ポリマーアロイ、ポリカーボネート樹脂とＡＢＳ樹脂と
のポリマーアロイなどがある。

【００３３】前記各種基材の軟化温度は以下のとおりで
ある。アクリル樹脂の単体は約１１０℃、ポリプロピレ
ン樹脂の単体は約８０℃、ポリスチレン樹脂の単体は約
７０℃、ＡＢＳ樹脂の単体は約８０℃、ポリカーボネー
ト樹脂の単体は約１４０℃である。また、それら２種以
上のフィルムをラミネートした積層フィルム、例えばア
クリル樹脂とＡＢＳ樹脂とをラミネートした積層フィル
ムの場合の軟化温度は約９０℃である。また、ポリカー
ボネート樹脂とポリブチレンテレフタレート樹脂とのポ
リマーアロイの軟化温度は約１２０℃である。また、ポ
リカーボネート樹脂とＡＢＳ樹脂とのポリマーアロイの
軟化温度は約１００℃である。なお、絵柄層などが形成
されたフィルムの軟化温度は、前記基材の軟化温度と同
じと考えてよい。その理由は、基材の厚みに比べて絵柄
層などのインキ膜の厚みは極めて薄いので、絵柄層など
のインキ膜は基材の挙動に追随するからである。基材の
厚みは、１００〜１０００μｍのものがあるが、特に多
用するものは１５０〜５００μｍである。絵柄層は、立
体成形品表面に、模様、絵画、ロゴ、文字、抜き文字、
記号などを形成するために、透光性インキや遮光性イン
キなどを用いて印刷などの通常の形成方法で形成され
る。絵柄層は、真空蒸着によって形成された金属層を有
していてもよい。必要に応じて接着層を形成してもよ
い。

【００３４】

【実施例】この発明のプレフォームフィルムの製造装置
およびプレフォームフィルムの製造方法の実施例を説明
する。まず、圧空手段１と排気手段４との隙間の枠状ク
ランプ上にフィルム５を載置した（図１参照）。フィル
ム５を載置するには、ロボットハンド２９を用いた。吸
盤３０によってフィルム５の四方を固定した状態でロボ
ットハンド２９が移動した。載置する際、フィルム５の
２箇所に形成された位置決め孔に、枠状クランプに形成
された位置決めピン３２を差し込んだ（図１参照）。フ
ィルム５としては、アクリル樹脂からなる厚み３５０μ
ｍの基材上に絵柄層、接着層が順次形成されたものを用
いた。フィルム５の軟化温度は９０℃であった。

【００３５】次に、フィルム５を圧空手段１の縁と枠状
クランプとにより挟み込んだ（図２、図９参照）。図１
４および図１５の場合は、枠状クランク２を圧空手段１
に接近させる。この挟み込みによって、圧空手段１の開
口縁部３１と枠状クランプとで所定の環状にフィルム５
が挟み込まれる（図９参照）。フィルム５のうちプレフ
ォーム用母型３に被さる部分は挟み込まれておらず、太
鼓の皮を張ったような状態となる。枠状クランプとして
は、前記フィルム５に形成された２行２列に並んだ携帯
電話機４個分の絵柄が囲まれる大きさのものを用いた。
このとき、圧空手段１の排出孔６０は封止状態にしてい
たので、フィルムは自重で垂れ下がることはなかった。

【００３６】次に、枠状クランプとプレフォーム用母型
３との間に加熱手段の加熱部を導入する。加熱部により
フィルムの下面全面を加熱した（図２、図１０参照）。
この加熱は、フィルムの軟化温度以上に加熱した。この
実施例では、アクリル樹脂フィルムとＡＢＳ樹脂フィル
ムとを貼りあわせたものからなる厚み３５０μｍの基材
を用いたので、セラミックヒーターを用いてフィルムの
表面温度が１２０〜１３０℃に達するまで加熱した。加
熱時間は４〜７秒であった。フィルムと加熱部（ヒータ
ーパネル）との距離は６０〜４０ｍｍとした。フィルム
５はその軟化温度以上に加熱されるため容易に軟化しや
すくなるとともに、圧空手段１の凹部とフィルム５とに
より密閉された空間９内の空気が膨張してフィルム５は
凸面形状に膨れようとする。しかし、この膨れをくいと
めてフィルムを平坦に保つために、封止状態の排出孔６
０を開放して排気を行う。この排気は、排出孔６０に設
けられたバルブを開とするとともに、真空エジェクター
などの機器を使って、吸引量を調整しながら強制排出を
行い、空間９内を大気圧に近い状態とすることにより行
う。

【００３７】次に、加熱手段１０を、枠状クランプとプ
レフォーム用母型３との間から退避させた（図３参
照）。圧空手段１／枠状クランプ／プレフォーム用母型
３／排気手段４がこの順で接触する際に、障害とならな
いようにするためである。加熱手段１０の移動に伴って
対流が起き加熱されたフィルム５に風が当たってフィル
ム５の温度低下を招かないようにするために、加熱手段
１０が退避する際の移動速度は、約２５０ｃｍ／秒とし
た。

【００３８】次に、圧空手段１と排気手段４とを接近さ
せ、圧空手段１による圧空によりプレフォーム用母型３
の凹凸７にフィルムを密着させ、平坦に保った状態のフ
ィルム５からプレフォーム用母型３の凹凸７に沿った形
状のフィルムを得た（図４、図１１、図１２参照）。圧
空手段１を排気手段４に接近させている間においても、
圧空手段１の排出孔６０からの排出を持続させることに
より、フィルム５が凸面形状に膨れるのをくいとめて、
フィルム５を平坦に保った。プレフォーム用母型３の凸
部は、携帯電話機の上蓋の立体形状であり、２行２列に
並んで形成されている（図８（ａ）参照）。フィルム５
の下面を加熱した後、加熱手段１０が退避すると、直ち
に、プレフォーム用母型３の凸部にフィルム５を隙間な
く密着させることができるため、フィルム５が十分に軟
らかい状態を保ったままでプレフォームすることができ
た。圧縮空気を導入する直前のフィルム５の温度は１３
０℃であって十分軟らかかった。このため、圧空手段１
からの圧縮空気の圧力は２．５ＭＰａ、圧空時間は約４
秒で済んだ。

【００３９】次に、圧縮空気の導入後、約２秒待ってか
ら、圧空手段１の上昇を開始した（図５参照）。プレフ
ォームされたフィルム５を圧空手段１と枠状クランプと
の間から取り除くには、前述したロボットハンド２９を
用いた（図５参照）。そのロボットハンド２９でプレフ
ォームされたフィルム５を取り除く際に、プレフォーム
されたフィルム５が固定された面と反対面の吸盤３０に
固定されたプレフォームされていないフィルム５を枠状
クランプ上に載置させた。

【００４０】

【発明の効果】この発明では、以上のような構成を採用
したので、次のような効果を奏する。この発明では、圧
空手段の凹部とフィルムとにより形成された空間内の空
気を排出することによって、平坦に保った状態のフィル
ムからプレフォーム用母型の凹凸に沿った形状のフィル
ムを得るので、フィルムが加熱されても、密閉された空
間内の空気の膨張によるフィルムの膨れや、フィルム自
体の膨張、伸縮によるフィルムの波打ち、たるみなどの
発生を制御することができる。このため、フィルムが高
温に保たれたままであっても、フィルムと金型とを高精
度に位置合わせすることができる。また、この発明で
は、フィルムを軟化温度以上に加熱することができるた
め、フィルム内部に応力が残留せずにフィルムをプレフ
ォームすることができる。このため、プレフォーム後に
外部からの熱的、物理的衝撃が加わったり、経時変化を
受けたりしてもフィルムにクラックが発生しにくく、フ
ィルムロスが少ない。特にフィルムを急激に曲げる箇所
においてもフィルムに無用な折れ線がつきにくいため、
フィルムロスが少ない。また、高圧発生装置を必要とし
ないし、高圧発生装置の取扱い上の危険性もなく、安全
対策面でも装置費用がかからない。

【図面の簡単な説明】

【図１】 この発明のフィルム成形装置の一例を示す一
部断面図である。

【図２】 この発明のフィルム成形装置の一例を示す一
部断面図である。

【図３】 この発明のフィルム成形装置の一例を示す一
部断面図である。

【図４】 この発明のフィルム成形装置の一例を示す一
部断面図である。

【図５】 この発明のフィルム成形装置の一例を示す一
部断面図である。

【図６】 この発明のフィルム成形装置の加熱手段の一
例を示す平面図である。

【図７】 この発明のフィルム成型装置の枠状クランプ
の一例を示す平面図および断面図である。

【図８】 この発明のフィルム成形装置のプレフォーム
用母型の一例を示す斜視図および断面図である。

【図９】 この発明のフィルム成形装置の一例を示す一
部断面図である。

【図１０】 この発明のフィルム成形装置の一例を示す
一部断面図である。

【図１１】 この発明のフィルム成形装置の一例を示す
一部断面図である。

【図１２】 この発明のフィルム成形装置の一例を示す
一部断面図である。

【図１３】 この発明のフィルム成形装置の一例を示す
一部断面図である。

【図１４】 この発明のフィルム成形装置の一例を示す
一部断面図である。

【図１５】 この発明のフィルム成形装置の一例を示す
一部断面図である。

【符号の説明】

１ 圧空手段 ２ フィルムクランプ手段 ３ プレフォーム用母型 ４ 排気手段 ５ フィルム ６ 圧空孔 ６０ 排出孔 ７ 凸部 ８ 空気圧縮装置 ９ 空間 ９０ 凹部 １０ 加熱手段 １１ ヒーターパネル １２ テーパーピン １３ ブッシュ １４ 排気孔 １５ 枠状クランプ支持部 １６ 圧空手段支持部 １７ 加熱部 １９ 油圧シリンダー ２０ ポスト ２２ 駆動部 ２３ 分割加熱部 ２４ 加熱手段載置台 ２５ レール ２９ ロボットハンド ３０ 吸盤 ３１ 開口縁部 ３２ フィルム位置決めピン ３３ スリット ３４ シーズヒーター

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 フィルムと対面する凹部を有するととも
   に圧空孔および排出孔を有する圧空手段とフィルムクラ
   ンプ手段とによって挟み込まれたフィルムを、フィルム
   クランプ手段とプレフォーム用母型との間に導入した加
   熱手段によりフィルムをその軟化温度以上に加熱する一
   方で、圧空手段の凹部とフィルムとの間で形成される空
   間の空気を排出することによってフィルムを平坦に保っ
   た状態とし、加熱手段を退避させた後、圧空手段をプレ
   フォーム用母型に接近させ、圧空手段の凹部とフィルム
   との間で形成される空間内を圧空することにより、平坦
   に保った状態のフィルムからプレフォーム用母型の凹凸
   に沿った形状のフィルムを得ることを特徴とするプレフ
   ォームフィルムの製造方法。
2. 【請求項２】 圧空手段の凹部とフィルムとの間で形成
   される空間内を外気圧と常時同じにしておくことによ
   り、フィルムを平坦に保った状態とする請求項１に記載
   のプレフォームフィルムの製造方法。
3. 【請求項３】 圧空手段の凹部とフィルムとの間で形成
   される空間内を密閉空間としておき、圧空手段の排出孔
   から空気を強制的に排出してフィルムを平坦に保った状
   態とする請求項１に記載のプレフォームフィルムの製造
   方法。
4. 【請求項４】 排気手段上に載置された凹凸を有するプ
   レフォーム用母型と、プレフォーム用母型への接近・離
   間が可能な枠状クランプを有するフィルムクランプ手段
   と、フィルムと対面する凹部を有するとともに圧空孔お
   よび排出孔を有しかつフィルムクランプ手段を介してプ
   レフォーム用母型への接近・離間が可能な圧空手段と、
   フィルムクランプ手段とプレフォーム用母型との間への
   導入・退避が可能な加熱手段とを備えたことを特徴とす
   るプレフォームフィルムの製造装置。
5. 【請求項５】 排気手段、フィルムクランプ手段、圧空
   手段が天地方向に配置されている請求項４に記載のプレ
   フォームフィルムの製造装置。
6. 【請求項６】 加熱手段が、個々に温度制御可能なヒー
   ターの集合体からなる請求項４〜５のいずれかに記載の
   プレフォームフィルムの製造装置。
7. 【請求項７】 プレフォームされたフィルムを取り除く
   ためのフィルム保持部と、プレフォームされていないフ
   ィルムを枠状クランプ上に載置するためのフィルム保持
   部とが背中合わせに配置されたロボットハンドを有する
   請求項４〜６のいずれかに記載のプレフォームフィルム
   製造装置。