JP2010247498A - インモールド成形品の製造方法 - Google Patents

Abstract

【解決課題】インモールド成形方法では成形品１２を金型内から取り出し後に、ハードコート層３を硬化させるため、成形品１２ごとＵＶ、ＥＢ照射炉１３に投入し所定のエネルギー量を照射する。その際、加飾フィルム７の転写部だけでなく射出樹脂１１にもＵＶ、ＥＢ光が当たり成形品１２の射出樹脂部が劣化する原因となっていた。
【解決手段】可動型の型表面形状に沿わせて加飾フィルムを賦形させた後、金型を閉じて高温、高圧の射出樹脂を充填する前に金型内の加飾フィルムにＵＶ、ＥＢ光を照射し加飾フィルムの光硬化型樹脂材料を硬化させる。本発明の方法により樹脂を射出後はＵＶ，EB光を照射する必要がなく、成型品の劣化が防止できる。
【選択図】図１

Description

本発明は、家電製品や自動車部品などの外装品に利用される加飾フィルムを用いたインモールド成形品の製造方法に関する。

従来より、樹脂成形品を装飾する方法で、デザインを施した加飾フィルムと射出樹脂を一体化させることで樹脂成形品の表面を加飾するインモールド成形工法がある。

インモールド成形用加飾フィルムの一般的な層構成は図６に示すように基材フィルム１、剥離層２からなるキャリア部３０とハードコート層３、アンカー層４、着色層５、接着層６からなる転写部３１で構成される。転写部３１における各層の役割はインモールド成形品の最表面層で成形品を傷、ゴミ等から保護するハードコート層３。アンカー層４は、ハードコート層３と着色層５を接合する役割である。

また、アンカー層４は着色層中のインクを吸着、または固着させる機能があるため、インク自体がハードコート層３と直接接合可能な場合は不要である。着色層５は成形品にデザインを加飾するための層で図柄、模様を付与するために模様、図柄の構成により単層から複数層まで層構成が変わりグラビア印刷やスクリーン印刷、溶剤型インクジェット印刷等で形成される。接着層６は、着色層５と射出樹脂を接合するための役割と着色層５中のインクが高温、高圧の射出樹脂により流されないために保護する役割がある。

次に、一般的なインモールド成形品の製造方法について図７で説明する。図７（ａ）のＳＴＥＰ１では図柄、模様が施されたロール上の加飾フィルム７を接着層６側が固定型８の射出口１６に向くように箔送り装置１０にセットする。箔送り装置１０は可動型９側にセットされている。箔送り装置１０は、可動型９内に加飾フィルム７を随時送り込む機能と、加飾フィルム７の可動型９内での図柄、模様の位置決め制御が可能な機能を有している。

図７（ｂ）のＳＴＥＰ２では、可動型９は加飾フィルム７を吸着するための吸着機能と加飾フィルム７の位置が固定された後に加飾フィルム７を固定（クランプ）するための機能を有する。加飾フィルム７は可動型９の成形面に沿うように吸引、固定され可動型９の型表面形状に沿う形で賦形される。

図７（ｃ）のＳＴＥＰ３では、可動型９が移動し、固定型８と型組され、加飾フィルム７の接着層６に向けて高温、高圧の射出樹脂１１が射出され加飾フィルム７の接着層６と接合され加飾フィルム７と射出樹脂１１が接合される。

図７（ｄ）のＳＴＥＰ４では、型温まで冷却された成形品１２を取り出す工程で、加飾フィルム７の剥離層２とハードコート層３で離型され型内から取り出される。この時、成形品１２の表面には加飾フィルム７の転写部が転写されているためハードコート層３が成形品１２の最表面となり加飾フィルム７と射出樹脂１１が一体化された形で成形品が得られる。

図７（ｅ）のＳＴＥＰ５では、成形品１２の最表面であるハードコート層３を硬化させる工程である。硬度の都合上、光硬化型樹脂材料で構成されていることが主流であるハードコート層３は成形後に硬化させる工程が必要となる。そのため、例えば、特許文献１（
特公平７−３２３号）に記載されているように成形品１２を取り出し後、ＵＶ（Ｕｌｔｒａｖｉｏｌｅｔ紫外線）、Ｅｌｅｃｔｒｏｎ Ｂｅａｍ（ＥＢ）等の樹脂材料の特性により必要な波長のＵＶ、Ｅｌｅｃｔｒｏｎ Ｂｅａｍ（ＥＢ）光（以後「ＵＶ，ＥＢ光」ともいう。）を照射するためＵＶ、ＥＢ照射炉１３内に成形品１２を投入し、所定のＵＶ、Ｅｌｅｃｔｒｏｎ Ｂｅａｍ（ＥＢ）ランプ１４によりＵＶ，ＥＢ光４０を所定のエネルギー量で照射することでハードコート層３を硬化させ、硬化させ成形品１２の硬度を上げる方法が取られている。

特公平７−３２３号公報

しかしながら、従来の方法には以下のような問題があった。すなわち、上記のインモールド成形方法では成形品１２を金型内から取り出し後に、ハードコート層３を硬化させるため、成形品１２ごとＵＶ、ＥＢ照射炉１３に投入し所定のエネルギー量を照射する。その際、加飾フィルム７の転写部だけでなく射出樹脂１１にもＵＶ、Ｅｌｅｃｔｒｏｎ Ｂｅａｍ（ＥＢ）光が当たり成形品１２の射出樹脂部が劣化する原因となっていた。

成形後にハードコート層３を硬化させる理由として、成形前にハードコート層３を硬化させると加飾フィルムを可動型９の表面形状に沿わせて賦形させる段階で加飾フィルムにテンションがかかり伸ばされることでハードコート層３に割れが生じる等の不具合が起こる。そこで、従来は金型から成形品１２を取り出した後でＵＶ、ＥＢ光を照射することでハードコート層３を硬化させていた。

また、図８はインモールド成形時の加飾フィルムへの射出樹脂の熱伝導とそれによるハードコート層３で発生するタック性を説明する金型内の断面図であるが、図８に示すようにハードコート層３自体が硬化していないため、高温、高圧の射出樹脂を充填した際に加飾フィルム７に射出樹脂１１の伝導熱５０が伝わりハードコート層３が温められることでハードコート層材料が一時的にＴｇ点以上になるためタック性５１が発生し、成形品１２の型内からの取り出し時に、ハードコート層３と剥離層２の間で接着作用が生まれ離型性が悪くハードコート層にキズが入ることもあった。

また、これにより成形品１２が金型内から上手く取り出せないため、この時は設備を止める必用があり設備稼動率の低下にも繋がっていた。以上よりインモールド成形品の不良や耐候性が低下する不具合の原因となっていた。

したがって、本発明は上記のような問題点を解消し成形品の劣化を防止でき、剥離層とハードコート層の離型性の向上を可能とするインモールド成形品の製造方法を目的とする。

上記目的を達成するために、本発明のインモールド成形品の製造方法では、可動型の型表面形状に沿わせて加飾フィルムを賦形させた後、金型を閉じて高温、高圧の射出樹脂を充填する前に金型内にＵＶ、Ｅｌｅｃｔｒｏｎ Ｂｅａｍ（ＥＢ）ランプを走査させて加飾フィルムにＵＶ、ＥＢ（Ｅｌｒｃｔｒｏｎ Ｂｅａｍ）光を照射することで、加飾フィルムの光硬化型樹脂材料を硬化させる。その後、型閉めを行い高温、高圧の射出樹脂を充填することで加飾フィルムと射出樹脂を一体化させインモールド成形品を製造する。

以上のように、本発明のインモールド成形品の製造方法によれば、成形前に加飾フィルムのハードコート層を硬化させてもハードコート層が割れることなく良好な成形品を得ることができる。また、成形後にインモールド成形品にＵＶ、Ｅｌｅｃｔｒｏｎ Ｂｅａｍ（ＥＢ）光を照射せず加飾フィルムのみにＵＶ、Ｅｌｅｃｔｒｏｎ Ｂｅａｍ（ＥＢ）照射するので射出樹脂の劣化を防止することができる。また、成形前にハードコート層を硬化させることでハードコート層のタック性を無くすことができ、成形品取り出し時に加飾フィルムの剥離層とハードコート層の離型を良好に行うこができ安定した設備稼働ができる。

本発明の実施の形態１におけるインモールド成形品の製造方法の工程を示す図 本発明の実施の形態２における成形時の金型内部の断面図 本発明の実施の形態３における成形時の金型内部の断面図 本発明の実施の形態４における成形時の金型内部の断面図 本発明の実施の形態５における加飾フィルムの賦形、加熱、硬化時の断面図 加飾フィルムの基本層構成の説明図 従来のインモールド成形品の製造方法のフローチャート図 インモールド成形時の加飾フィルムへの射出樹脂の熱伝導を示した金型内の断面図

以上本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。

（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１におけるインモールド成形品の製造方法の工程を示す図である。図１において、図７〜図８と同じ構成要素については同じ符号を用い、説明を省略する。

図１において、（ａ）ＳＴＥＰ１では図柄、模様が施されたロール上の加飾フィルム７を接着層６側が固定型８の射出口１６に向くように箔送り装置１０にセットする。箔送り装置１０は可動型９側にセットされている。箔送り装置１０は、可動型９内に加飾フィルム７を随時送り込む機能と、加飾フィルム７の可動型９内での図柄、模様の位置決め制御が可能な機能を有している。

図１（ｂ）のＳＴＥＰ２では、可動型９で加飾フィルム７を吸着し、吸着機能と加飾フィルム７の位置が可動型内で固定された後に加飾フィルム７を図示していないクランプ機構で固定する。つまり、加飾フィルム７は可動型９の成形面に沿うように吸引、固定され可動型９の型表面形状に沿う形で賦形される。

図１（ｃ）のＳＴＥＰ３では、加飾フィルム７を可動型９の型表面形状に沿わせて賦形させた後に金型内にＵＶ、Ｅｌｅｃｔｒｏｎ Ｂｅａｍ（ＥＢ）ランプ１４を走査させ成形面全体にＵＶ、Ｅｌｅｃｔｒｏｎ Ｂｅａｍ（ＥＢ）光を照射することでハードコート層を硬化させる。ここで、UV,EB光は、光硬化型樹脂や光硬化型インクを硬化させるための硬化用光線である。また、光硬化型樹脂や光硬化型インクは、まとめて光硬化型材料と呼ぶ。すなわち、光硬化型材料は、光硬化樹脂か光硬化インクのいずれか若しくは両方を意味する。

図１（ｄ）のＳＴＥＰ４では、可動型９が移動し、固定型８と型組され、加飾フィルム７の接着層６に向けて高温、高圧の射出樹脂１１が射出され加飾フィルム７の接着層６と接合され加飾フィルム７と射出樹脂１１が接合される。

図１（ｅ）のＳＴＥＰ５では、型温まで冷却された成形品１２を取り出す工程で、加飾フィルム７の剥離層２とハードコート層３の間で離型され型内から取り出される。この時、成形品１２の表面には加飾フィルム７の転写部が転写されているためハードコート層３が成形品１２の最表面となり加飾フィルム７と射出樹脂１１が一体化された形で成形品が得られる。

以上のように、本発明のインモールド成型品の製造方法によれば、固定型９の型表面形状に沿わせて加飾フィルムを賦形した後、硬化用光線で硬化させ、それから樹脂成形を行うので、成形品完成後に硬化用光線を照射する必要がなく、完成した成形品を劣化させることがない。

（実施の形態２）
従来、加飾フィルムの着色層はグラビア印刷、スクリーン印刷、溶剤型インクジェット印刷等を用いて図柄、模様が形成されていた。この時、着色層と射出樹脂を接着するための接着層の形成の方法として、射出樹脂によるインク流れからくる色滲みの防止のため、接着層は着色層を完全に覆う状態で塗工しなければならなかった。このため着色層がアスペクト比の高い凹凸で構成されている場合、接着層はその凹凸の高低差以上の厚みを塗工する必要があった。

図２は、本発明の実施の形態２のインモールド成形時の固定型８、可動型９、加飾フィルム７、射出樹脂１１の断面図である。図１と同じ構成要素については同じ符号を用い、説明を省略する。

図２において、加飾フィルム７の層構成はハードコート層３の上に着色層となるＵＶ、Ｅｌｅｃｔｒｏｎ Ｂｅａｍ（ＥＢ）インク１５が印刷され、その後に接着層６が形成されている。ＵＶ、Ｅｌｅｃｔｒｏｎ Ｂｅａｍ（ＥＢ）インク１５は溶剤系インクとインクの固着原理が違うため、ハードコート層３との間にアンカー層やインク受容層等インクを吸着、吸収させるための層が不要となる。またこの構成でハードコート層３だけでなくＵＶ、Ｅｌｅｃｔｒｏｎ Ｂｅａｍ（ＥＢ）インク１５も成形前に金型内で硬化させることでＵＶ、Ｅｌｅｃｔｒｏｎ Ｂｅａｍ（ＥＢ）インク１５とハードコート層３を完全に接合し固定できる。

溶融樹脂の射出前にインク１５を硬化させることができるので、UV若しくはEBインクを用いた場合は、接着層６でＵＶ、Ｅｌｅｃｔｒｏｎ Ｂｅａｍ（ＥＢ）インクを完全に覆う状態で塗工する必要がなくなる。すなわち、成形時に高温、高圧の射出樹脂１１をＵＶ、Ｅｌｅｃｔｒｏｎ Ｂｅａｍ（ＥＢ）インク１５に向けて射出してもインク流れが発生せずに色滲みなどを防ぐことができる。従って、接着層６をインクすなわち、着色層より薄く塗工することが可能となる。なお、この場合、接着層６は着色層の上に塗布されているというよりも、着色層のインクの間に塗布されている。

このように接着層を薄く塗布することが可能になるので、印刷が連続的でない場合、ＵＶ、Ｅｌｅｃｔｒｏｎ Ｂｅａｍ（ＥＢ）インク１５間に接着層６を薄く塗工するだけで射出樹脂１１と加飾フィルムを接合することができる。これにより接着層材料費の削減も可能となる。

（実施の形態３）
図３は、本初発明の実施の形態３のインモールド成形時の固定型８、可動型９、加飾フィルム７、射出樹脂１１の断面図である。図１、２と同じ構成要素については同じ符号を用い、説明を省略する。

図３において、ホットランナー形式の金型を用いた際に射出口１６から射出される射出
樹脂１１の先端部にコールドスラッグ１７が有り、金型内に供給される。コールドスラッグ１７は硬化しており、射出樹脂１１が加飾フィルム７の接着層６、若しくはＵＶ、Ｅｌｅｃｔｒｏｎ Ｂｅａｍ（ＥＢ）インク１５層に向けて射出される際に、高圧で射出樹脂１１が射出されるとコールドスラッグ１７により加飾フィルムの破れや、加飾フィルムの一部がえぐられた様な状態が発生する原因となる。

そこで本実施の形態では、射出口１６に対応する加飾フィルムの部位２０の強度の向上を図る。ここで、射出口１６に対応する部位とは、射出口１６の周辺にあたる加飾フィルムの領域を意味する。また、領域とは、この部分を強化することで、加飾フィルムの破れやえぐれが生じない程度の領域であり、設計値である可動型と固定型の間のクリアランスによって変動する。従って、領域の具体的な広さは、設計毎に適宜決められる。図３では符号２０で示す部分が重点的に強化する部位の例示である。

具体的に射出口１６に対応する加飾フィルムの部位の強化手段としては、それ以外の部位より硬く硬化させる若しくは接着剤を厚く塗布するといった方法がある。射出口１６に対応する部位だけ硬く硬化させるには、照射する硬化用光線をその部分だけ、照射量を多くする又は照射強度を強くするといった方法がある。

また、接着層の塗布厚を厚くするには、予め射出口１６に対応する領域の接着層を厚めに塗布する。これはまず全体に薄く塗布しておき、次に射出口１６に対応する領域だけにインクジェット塗布等を用いて接着剤を塗布することで、実現できる。

このように、本実施の形態では、加飾フィルムの射出口１６に対応する部位を強化したので、コールドスラグがあっても、加飾フィルムの破れやえぐれを防止することができる。

（実施の形態４）
図４は、本初発明の実施の形態４のインモールド成形時の固定型８、可動型９、加飾フィルム７、射出樹脂１１の断面図である。図１、２、３と同じ構成要素については同じ符号を用い、説明を省略する。

図４を参照して、本実施の形態では、可動型９には、吸引口１８が設けられている。加飾フィルム７は、この吸引口１８から吸引され、型表面形状に賦形させる。これにより加飾フィルム７にテンションをかけ、可動型９の型表面形状に精密な形で賦形することができる。加飾フィルム７を吸着し、テンションをかけて賦形した後に、金型内にＵＶ、Ｅｌｅｃｔｒｏｎ Ｂｅａｍ（ＥＢ）ランプを走査させＵＶ、Ｅｌｅｃｔｒｏｎ Ｂｅａｍ（ＥＢ）光を照射することでハードコート層３、ＵＶ、Ｅｌｅｃｔｒｏｎ Ｂｅａｍ（ＥＢ）インク層を硬化させることで加飾フィルム７の可動型９内での位置ズレや加飾フィルム７に皺が発生することを防止でき、加飾フィルム７を狙いの形状にした状態で硬化させることができる。

（実施の形態５）
図５は、本発明の実施の形態５のインモールド成形品の製造方法における加飾フィルム７の型形状に沿わせて賦形させる時の断面図である。図１〜４と同じ構成要素については同じ符号を用いて説明を省略する。

従来の技術で、成形後にハードコート層３を硬化させる理由を以下に述べる。ハードコート層の膜厚が厚い場合に、成形前にハードコート層３を硬化させると、加飾フィルムを可動型９の表面形状に沿わせて賦形させる段階で、加飾フィルムにテンションがかかり伸ばされる。このことでハードコート層３に割れが生じる等の不具合が起こる場合がある、このため、従来の技術では、金型から成形品１２を取り出した後でＵＶ、Ｅｌｅｃｔｒｏｎ Ｂｅａｍ（ＥＢ）を照射することでハードコート層３を硬化させていた。

図５において、加飾フィルム７を可動型９の型表面形状に賦形、硬化させる際に加飾フィルム７を吸引しながらテンションをかける。そして、ＵＶ、Ｅｌｅｃｔｒｏｎ Ｂｅａｍ（ＥＢ）ランプ１４を金型内を走査させる際に同時に加熱源２２を用いて加熱し加飾フィルムを軟化させることで加飾フィルム７を可動型９の型表面形状に賦形させ易くし、その後に加飾フィルム７のハードコート層やＵＶ、Ｅｌｅｃｔｒｏｎ Ｂｅａｍ（ＥＢ）インク層を硬化させる。この時、加飾フィルムの光硬化型ハードコート層及び光硬化型インクが硬化する速度より加飾フィルムを速く加熱する。

光硬化型材料は、波長が短い光によって硬化が促進されるので、光硬化型材料が硬化するより早く加熱するには、波長の長い電磁波を当てればよい。ここで、加熱用の電磁波を加熱用光線と呼ぶ。具体的に加熱源２２は、ヒータ等の赤外線を発生するものであれば、特に限定されない。なお、UV、EBランプが発生する赤外線を用いてもよい。

ＵＶ、Ｅｌｅｃｔｒｏｎ Ｂｅａｍ（ＥＢ）ランプだけでは加熱が不十分な場合は、さらに、加熱用ヒーター等を用いて、ＵＶ、Ｅｌｅｃｔｒｏｎ Ｂｅａｍ（ＥＢ）ランプ１４と同時に加熱用ヒーターを金型内に走査させる。これにより加飾フィルム７が精密に可動型９の型表面形状に賦形された後に加飾フィルム７のハードコート層、ＵＶ、Ｅｌｅｃｔｒｏｎ Ｂｅａｍ（ＥＢ）インク層を硬化させることができ加飾フィルム７のハードコート層、ＵＶ、Ｅｌｅｃｔｒｏｎ Ｂｅａｍ（ＥＢ）インク層の割れが発生せずに加飾フィルム７を賦形させることができる。

また、この方式を取ることで加飾フィルム７の加熱と硬化を同時進行させることができるため成形サイクルの短縮ができる。図５では符号２１が加熱・硬化が同時進行していることを示している。

なお、加熱して加飾フィルムを可動型９の型表面形状に賦形した後に、硬化用光線を照射してもよい。

本発明のインモールド成形品の製造方法は、家電製品や車の内外装部品の製造用途に適用できる。

１ 基材フィルム
２ 剥離層
３ ハードコート層
４ アンカー層
５ 着色層
６ 接着層
７ 加飾フィルム
８ 固定型
９ 可動型
１０ 送り装置
１１ 射出樹脂
１２ 成形品
１３ ＵＶ、Ｅｌｅｃｔｒｏｎ Ｂｅａｍ（ＥＢ）照射炉
１４ ＵＶ、Ｅｌｅｃｔｒｏｎ Ｂｅａｍ（ＥＢ）ランプ
１５ ＵＶ、Ｅｌｅｃｔｒｏｎ Ｂｅａｍ（ＥＢ）硬化型インク
１６ 射出口
１７ コールドスラッグ
１８ 吸引口
２０ 重点強化部位
２１ 加熱、硬化作用
２２ 加熱源
３０ キャリア部
３１ 転写部
４０ ＵＶ、Ｅｌｅｃｔｒｏｎ Ｂｅａｍ（ＥＢ）光
５０ 伝導熱
５１ タック性の発生

Claims (6)

1. 基材フィルムと剥離層と光硬化型ハードコート層と着色層と接着層を有する加飾フィルムを用いたインモールド成型品の製造方法であって、
   前記加飾フィルムを金型の固定型と可動型の間に前記着色層側が前記固定型の射出口に向けて配置し、前記加飾フィルムを前記可動型の型表面形状に沿わせて賦形させる工程（Ａ）と、
   前記可動型に前記固定型側から光硬化型材料の硬化用光線を照射する工程（Ｂ）と、
   前記可動型と前記固定型を型組し、溶融樹脂を射出する工程（Ｃ）を含むインモールド成型品の製造方法。
2. 前記着色層は、光硬化型インクにより構成された請求項１に記載されたインモールド成型品の製造方法。
3. 前記接着層は、前記着色層より薄い請求項２に記載されたインモールド成型品の製造方法。
4. 前記工程（Ｂ）において、前記硬化用光線は、前記射出口に対応する前記加飾フィルムの部位で照射量若しくは照射強度の少なくともいずれか一方が、他の部位より大きい請求項１乃至３のいずれか１の請求項に記載されたインモールド成型品の製造方法。
5. 前記工程（Ｂ）において、前記硬化用光線とともに、加熱用光線も照射する請求項１乃至４の何れか１の請求項に記載されたインモールド成型品の製造方法。
6. 前記工程（Ａ）において、前記可動型が前記加飾フィルムを吸引して前記型表面形状に沿って賦形させる請求項１乃至５の何れか１の請求項に記載されたインモールド成型品の製造方法。

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