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技術 フィルムインサート成形品およびその製造方法

出願人 MCCアドバンスドモールディングス株式会社
発明者 杉原理規丸山昇吾
出願日 2016年2月10日 (6年0ヶ月経過) 出願番号 2016-023951
公開日 2016年8月18日 (5年6ヶ月経過) 公開番号 2016-147489
状態 特許登録済
技術分野 プラスチック等の成形用の型 プラスチック等の射出成形
主要キーワード 正面投影面積 透過光量差 断熱部分 正面面積 立体形 賦形品 ファン形状 予熱エリア
関連する未来課題
重要な関連分野

この項目の情報は公開日時点(2016年8月18日)のものです。
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図面 (8)

課題

立体形状を有する樹脂成形品において、歪みを小さくし、画像や液晶など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及びそ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は、透明部及び加飾部を有し、賦形がなされたインサートフィルム2を金型14に配置し、溶融された熱可塑性樹脂を金型14に射出して成形し、位相差が19/104π(波長540nmにおける位相差49.3nm)以下である低歪部を有することを特徴とする。フィルムインサート成形品1は、例えば、断熱手段8を用いて予熱し、賦形してインサートフィルム2を形成する賦形工程と、前記インサートフィルム2を金型14に配置し、熱可塑性樹脂を金型14に充填する射出成形工程と、を備える製造方法により製造できる。

概要

背景

家電製品携帯電話オーディオ機器などのディスプレイ自動券売機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、加飾フィルムガラス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。

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3参照)。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。

そこで、下記特許文献2には、フィルムインサート成形法を用い、文字・パターン等の模様を表現する場合、歪みを予め補正した版下を用いる方法が開示されている。

WO06/095684号公報
特開平01−46754号公報
特開2000−309033号公報

概要

立体形状を有する樹脂成形品において、歪みを小さくし、画像や液晶など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及びその製造方法を提供する。フィルムインサート成形品1は、透明部及び加飾部を有し、賦形がなされたインサートフィルム2を金型14に配置し、溶融された熱可塑性樹脂を金型14に射出して成形し、位相差が19/104π(波長540nmにおける位相差49.3nm)以下である低歪部を有することを特徴とする。フィルムインサート成形品1は、例えば、断熱手段8を用いて予熱し、賦形してインサートフィルム2を形成する賦形工程と、前記インサートフィルム2を金型14に配置し、熱可塑性樹脂を金型14に充填する射出成形工程と、を備える製造方法により製造できる。

目的

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、画像や液晶など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及びその製造方法を提供する

効果

実績

技術文献被引用数
1件
牽制数
0件

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請求項1

透明部及び加飾部を有し、賦形がなされたインサートフィルム金型に配置し、溶融された熱可塑性樹脂を該金型に射出して成形したフィルムインサート成形品であって、透明部の位相差が19/104π(波長540nmにおける位相差49.3nm)以下であることを特徴とするフィルムインサート成形品。

請求項2

前記インサートフィルムは、賦形後において位相差が3/13π(波長540nmにおける位相差62.3nm)以下である透明部を有する請求項1に記載のフィルムインサート成形品。

請求項3

前記インサートフィルムは、賦形後において位相差が3/13π(波長540nmにおける位相差62.3nm)を超える面積割合が14%以下である透明部を有する請求項1又は2に記載のフィルムインサート成形品。

請求項4

前記熱可塑性樹脂は、線膨張係数が30ppm/K以上90ppm/K以下である請求項1〜3のいずれかに記載のフィルムインサート成形品。

請求項5

前記熱可塑性樹脂は、射出成形時のせん断速度が300(1/s)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。

請求項6

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を用いてなる液晶表示装置前面パネル

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及びそ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自動券売機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、加飾フィルムガラス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3参照)。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

そこで、下記特許文献2には、フィルムインサート成形法を用い、文字・パターン等の模様を表現する場合、歪みを予め補正した版下を用いる方法が開示されている。

0005

WO06/095684号公報
特開平01−46754号公報
特開2000−309033号公報

発明が解決しようとする課題

0006

しかし、成形工程で生じる歪みを正確に予測することは困難であり、立体形状を有する樹脂成形品において、表面に文字、模様などを正確に再現する技術は確立されているとはいえない。特に文字は線からなり注視される部分であるため模様などに比べて歪みが認識されやすいという問題があった。
また、樹脂成形品を電化製品などの前面パネルとして用いる場合、画像や液晶などの表示に歪みが生じていると視認しにくいものである。

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、画像や液晶など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及びそ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、透明部及び加飾部を有し、賦形がなされたインサートフィルムを金型に配置し、溶融された熱可塑性樹脂を該金型に射出して成形したフィルムインサート成形品であって、透明部の位相差が19/104π以下(波長540nmにおける位相差49.3nm)であることを特徴とするフィルムインサート成形品である。

0009

上記形態のフィルムインサート成形品は、透明部の位相差が低いため、この部分は歪みが小さく、この部分を画像や液晶などの表示画面とすれば、視認しやすいものとなる。また、その周囲の歪みを小さくすることができ、外観に優れる。

0010

上記形態のフィルムインサート成形品は、断熱手段を用いて予熱し、賦形してインサートフィルムを形成する賦形工程と、前記インサートフィルムを金型に配置し、前記熱可塑性樹脂を該金型に充填する射出成形工程と、を備える製造方法で製造することができる。

0011

このように、インサートフィルムの賦形工程において、インサートフィルムを形成する際、断熱手段を用いて予熱して賦形することにより、断熱手段を用いた箇所は、位相差が小さくなり、歪みが生じにくくなる。また、それを用いて成形したフィルムインサート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フィルムインサート成形品を製造することができる。また、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るものである。

図面の簡単な説明

0012

本発明の一実施形態のフィルムインサート成形品を示し、(A)は斜視図、(B)は断面図である。
図1に示すフィルムインサート成形品の製造方法の一例を示し、インサートフィルムに加飾部を設けた状態を示した図である。
図1に示すフィルムインサート成形品の製造方法の一例を示し、賦形の予熱工程において加飾部を設けたインサートフィルムに断熱材を配置する位置を示した図である。
図1に示すフィルムインサート成形品の製造方法の一例を示し、賦形の予熱工程を模式的に示した図である。
図1に示すフィルムインサート成形品の製造方法の一例を示し、賦形したインサートフィルムを示した斜視図である。
図1に示すフィルムインサート成形品の製造方法の一例を示し、(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。
実施例におけるインサートフィルム3,4の断熱手段を配置する範囲を示した図である。

0013

以下、本発明の一実施形態のフィルムインサート成形品を、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。

0014

本発明の一実施形態のフィルムインサート成形品1は、図1(A)及び(B)に示すように、表面側のインサートフィルム2と裏面側の基材樹脂3とからなり、平面部4と立ち壁部5とを有するものである。

0015

インサートフィルム2の厚みは、特に限定するものではないが、1μm以上10mm以下が好ましく、150μm以上350μm以下が特に好ましい。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。

0016

インサートフィルム2は、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樹脂フィルムを用いることができる。
インサートフィルム2は、全光線透過率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、JISK7361などに基づいて測定することができる。
インサートフィルム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。

0017

インサートフィルム2は、ガラス転移温度150℃以下、特に140℃以下、さらに130℃以下であることが好ましい。後述する賦形工程におけるサイクル短縮の観点からこの範囲が好ましい。
インサートフィルム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。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におけるインサートフィルム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。
本発明において線膨張係数は、JISK7197などに基づいて測定することができる。

0018

インサートフィルム2には、図2に示すように、加飾部6を設けてもよい。加飾部6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を設け、その外側に丸隅長方形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。
加飾部6は、印刷することや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10%以下、特に6%以下、さらに2%以下であることが好ましい。

0019

インサートフィルム2は、フィルムインサート成形品1に成形する際に賦形して立体形状にする。
本実施形態では、長方形状の平面部4の周囲から垂下した立ち壁部5を有する形状に賦形する。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、インサートフィルム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、圧空によりインサートフィルム2を賦形型の形状に成形することができる。

0020

インサートフィルム2は、賦形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3/13π(波長540nmにおける位相差62.3nm)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、ブロックごとに加熱温度を変える方法や断熱手段を使用する方法などが挙げられる。
断熱手段は、熱伝導率の低い材料を板状にした部材を用いることができ、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以下の材料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、ケイ酸化合物及びガラス繊維などからなる断熱板が好ましい。
断熱材を使用して、予熱工程を行う場合、断熱材の大きさは図2に示すように透明部全体を覆い、且つ、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の歪を低減する観点から好ましい。また、断熱材のサイズは限定されないが、切削加工後のフィルムインサート成形品を正面から見た時の投影面積に対して、65%以上、100%未満、好ましくは85%以上、99%以下、さらに好ましくは95%以上、99%以下である。

0021

本実施形態では、図2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に、平面部4に相当する部分(図3点線の範囲)に断熱板8を配置し、図4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、賦形する。
インサートフィルム2の透明部7における賦形後の位相差は、3/13π(波長540nmにおける位相差62.3nm)以下、好ましくは9/104π(波長540nmにおける位相差23.4nm)以下、さらに好ましくは1/13π(波長540nmにおける位相差20.8nm)以下である。この範囲であることにより、低歪にすることができる。ちなみに、インサートフィルム2の断熱しない部分における位相差は5/26π(波長540nmにおける位相差51.9nm)を超えるものである。断熱した加飾部6の位相差は測定することができないが、透明部7と同程度であると推測される。
インサートフィルム2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にした際に、位相差を適切な範囲に調整することができる。

0022

また、賦形において、フィルム2の予熱時に断熱板8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り、その結果、フィルムインサート成形品1の透明部や加飾部などを低歪化できる。
なお、インサート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把握することにより得られる。

0023

また、インサートフィルム2の断熱した透明部7は、賦形後の位相差が3/13π(波長540nmにおける位相差62.3nm)を超える面積割合が14%以下、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、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、3/13π(波長540nmにおける位相差62.3nm)を超える面積の割合として算出することができる。

0024

インサートフィルム2は、図5に示されるように、適宜形状に切断され、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、インサートフィルム2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、インサートフィルム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。

0025

フィルムインサート成形品の基材樹脂3は、例えば、熱可塑性樹脂を射出成形して形成することができる。
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。

0026

基材樹脂3の熱可塑性樹脂は、インサートフィルムと同様、フィルムインサート成形品が耐熱性を要求される液晶表示装置の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。
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。
この熱可塑性樹脂は、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、射出成形時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。
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。

0027

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におけるインサートフィルム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。
したがって、前記熱可塑性樹脂の線膨張係数は、前記インサートフィルム2の線膨張係数を100%としたとき、前記インサートフィルム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、前記インサートフィルム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。

0028

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。

0029

フィルムインサート成形品1は、例えば、インサートフィルム2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てインサートフィルム2と基材樹脂3とを一体的に形成できる。

0030

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、フィルムインサート成形品1を射出成形する場合、図6(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インサートフィルム2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。
樹脂の射出において、金型14を完全に閉じる前(例えば、図6(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。

0031

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。

0032

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。
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。

0033

金型14から取り出した射出品は、残留応力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。
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。

0034

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。

0035

本発明のフィルムインサート成形品1は、透明部7における位相差の平均値が19/104π(波長540nmにおける位相差49.3nm)以下、好ましくは17/104π(波長540nmにおける位相差44.1nm)以下、さらに好ましくは15/104π(波長540nmにおける位相差38.9nm)以下である。
また、本発明の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、インサートフィルムと同様の方法で算出することができる。
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ATM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、家庭電気製品、携帯電話、オーディオ機器、車載機器等の電子製品に搭載される液晶表示装置の前面パネルとして好適に用いられる。
フィルムインサート成形品1は、従来の樹脂基板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。

0036

以下、本発明の一実施例を限定する。但し、本発明はこの実施例に限定されるものではない。

0037

図1に示すような形態のインサートフィルム成形品を作製するために、以下のフィルムを作製した。

0038

<インサートフィルムの作成>
(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ロールコート法によりコーティングした。これを、枚葉カット後、スクリーン印刷により印刷して基材フィルムとした。
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。得られたインサート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9/26π(波長540nmにおける位相差93.5nm)であった。また、得られたインサート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。

0039

(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と同じ手順でインサートフィルムを作成した。
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。得られたインサートフィルムの透明部部分の位相差を測定し、平均値を算出したところ9/52π(波長540nmにおける位相差46.7nm)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。

0040

(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製品部の正面投影面積に対して70%を占める大きさ(252cm2;横12cm×縦21cm)の断熱板(図7の2点鎖線8a)を、製品部中央に設置した以外は、上記フィルム2と同じ手順でインサートフィルムを作成した。
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4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。得られたインサート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。

0041

(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製品部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)として、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(図7の1点鎖線8b)し、加飾部を含む範囲が断熱されるようにした以外は、上記フィルム3と同じ手順でインサートフィルムを作成した。得られたインサートフィルムの窓部部分の位相差を測定し、平均値を算出したところ1/13π(波長540nmにおける位相差20.8nm)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。

0042

(フィルム5)
加飾を施さないフィルムを用いた以外は、上記フィルム4と同じ手順でインサートフィルムを作成した。得られたインサートフィルムの部位相差を測定し、平均値を算出したところ5/26π(波長540nmにおける位相差51.9nm)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9/26π(波長540nmにおける位相差93.5nm)であった。また、断熱部分全体のうち、位相差3/13π(波長540nmにおける位相差62.3nm)を超える面積の割合は18%であった。

0043

(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、インサートフィルム賦形時に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。

0044

<位相差>
インサート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、位相差3/13π(波長540nmにおける位相差62.3nm)を超える面積の割合を算出した。

0045

<たわみ>
賦形の際、インサートフィルムの形状を目視で観察し、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。

0046

0047

<フィルムインサート成形品>
上記フィルム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。
射出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(せん断速度が250[1/s]以下、ガラス転移温度が140℃以上、メルトフローレート(300℃、1.2kg)が20cm3/10min〜30cm3/10min、曲げ弾性率2GPa以上、全光透過率85%以上)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。

0048

<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。

0049

<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。

0050

(実施例1)
フィルム4を用いて、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。この窓部部分の位相差を測定したところ2/13π(波長540nmにおける位相差41.5nm)であった。

0051

(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。この窓部部分の位相差を測定したところ2/13π(波長540nmにおける位相差41.5nm)であった。

0052

(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。この窓部部分の位相差を測定したところ15/104π(波長540nmにおける位相差38.9nm)であった。

0053

(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。この窓部部分の位相差を測定したところ9/52π(波長540nmにおける位相差46.7nm)であった。

0054

(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。この窓部部分の位相差を測定したところ7/52π(波長540nmにおける位相差36.3nm)であった。

0055

(比較例1)
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。この窓部部分の位相差を測定したところ3/13π(波長540nmにおける位相差62.3nm)以下であった。

0056

(比較例2)
フィルム4を用いて、フィルムインサート成形後、105℃×2時間のアニール工程を経て、切削加工を行わなかった以外は実施例1と同じ手順で、インサート成形品を得た。この窓部部分の位相差を測定したところ位相差は5/26π(波長540nmにおける位相差51.9nm)であった。

0057

(比較例3)
フィルム4を用いて、インサート成形後、張出部の切削加工を経て、アニール工程を経なかった以外は実施例1と同じ手順で、インサート成形品を得た。この窓部部分の位相差を測定したところ位相差は5/26π(波長540nmにおける位相差51.9nm)であった。

0058

試験
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用いて、以下の試験を行った。なお、位相差は上記と同様に測定した。これらの結果を下記表2に示す。

0059

<外観>
外観の評価は、フィルムインサート成形品の窓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

0060

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

0061

0062

(試験結果)
表2に示すように、フィルムインサート成形品の窓部における位相差を特定範囲とした実施例1〜5は、加飾及び賦形がなされたインサートフィルムを用いて、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。
一方、比較例1−3は、窓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。

実施例

0063

このように、本発明に規定する、フィルムインサート成形品の位相差の値が臨界点となって、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。

0064

1フィルムインサート成形品
2インサートフィルム
3基材樹脂
4平面部
5立ち壁部
6加飾部
7透明部
8断熱板
9ヒータ装置
10フィルムゲート部
11樹脂射出口
12固体
13可動型
14金型
15ゲート部

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