模内成形用膜、模内成形品以及模内成形品的制造方法

摘要

模内成形用膜包括向注塑成形树脂的表面转印的转印膜和不向注塑成形树脂的表面转印的载体膜。所述模内成形用膜的特征在于，转印膜包括：着色层，其含有由热塑性树脂构成的有机材料即油墨而向模内成形品施加设计；和无机高分子层，其由热固性树脂构成，着色层与无机高分子层接触且被无机高分子层夹着。

说明书

技术领域

本发明涉及模内成形用膜和模内成形品及其制造方法。更详细而言，涉及能够耐受树脂成形时的高温化的模内成形用高耐热膜、以及作为其结果而实现的模内成形品及其制造方法。

背景技术

近年来，围绕人们所利用的车的技术急剧变化。作为以环境考虑以及发动机的高效率化为目标的搭配，燃料逐渐从汽油向混合动力、燃料电池、氢电池进化。另外，以轻量化为目标，例如机动车的内装品逐渐多采用树脂成形品，而车内的内饰化与之步调一致地发展，向舒适空间进行改观。因而，车内的装饰品的需求正极大提高。

即使在这样的环境下，模内成形品也未充分应用于车内的内装品。其原因在于，作为机动车的内装品的树脂而使用高强度的聚碳酸酯等，但不存在能够充分耐受其成形温度的模内成形用膜，在成形品的制造过程中可能会产生外观缺陷。另外，不仅机动车的内装品，对于机动车的外装品、智能手机的外装品等，也使用聚碳酸酯等作为成形树脂，会产生与上述同样的问题。以下，介绍以往的模内成形用膜、模内成形品及其制造方法。

图7示出了以往的模内成形用膜的层结构。专利文献1所记载的模内成形用膜也是与以往相同的层结构。模内成形用膜包括不向注塑成形树脂转印的载体膜401和向注塑成形树脂转印的转印膜402。

载体膜401包括基膜403和剥离层404，所述基膜403由PET、丙烯酸类膜等构成，起到连续地供给转印膜402的作用，所述剥离层404用于从基膜403剥离转印膜402。转印膜402包括保护层或硬涂层405、底涂层406、着色层408、隐蔽层410以及粘接层411。保护层或硬涂层405起到在模内成形品的最表面保护转印膜402免受损伤、沾染尘埃等的作用。底涂层406起到将保护层或硬涂层405与着色层408连结的作用。着色层408含有作为有机材料的油墨，起到向模内成形品的表面施加颜色、图案、花纹等设计的作用。隐蔽层410起到隐蔽着色层408的颜色的作用，粘接层411起到向注塑成形树脂粘接转印膜402的作用。如以上那样，模内成形用膜由多层构成。

图8示出以往的模内成形品的制造方法的概要。在以往的模内成形品的制造方法中，首先使用膜按压构件609将参照图7说明的模内成形用膜604固定于可动模具606。接着，利用吸引孔608对模内成形用膜604进行吸引，充分地对模内成形用膜604进行赋形以使之紧贴于可动模具606的模具表面。

然后，由固定模具605和可动模具606夹着模内成形用膜604而形成型腔，将熔融后的注塑成形树脂612从浇口611注射而填充至型腔内。在向型腔内填充注塑成形树脂612后，对注塑成形树脂612进行冷却而使之固化。然后，使可动模具606移动，由此模内成形用膜的转印膜从基膜剥离而得到在注塑成形树脂612的表面形成有转印膜的模内成形品。

在先技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2003-246194号公报

发明内容

发明所要解决的课题

然而，对于前述那样的以往的模内成形用膜的层结构，若以聚碳酸酯等成形树脂以及在这些树脂中含有玻璃填料的树脂进行模内成形，则会产生所谓的浇口痕迹不良。浇口痕迹是指成形品的浇口附近的着色层的油墨不能够耐受注射的树脂的注塑成形温度而朝向保护层或硬涂层流动的现象。由于产生这样的不良，从而模内成形品的外观品质显著降低。另一方面，若为了防止浇口痕迹的产生而将注塑成形温度设定得较低，则注塑成形树脂不遍布模具整体而会产生填充不足这一不良。存在处于所谓的权衡(trade off)关系的两个课题。即，在对所述的树脂进行模内成形的情况下不得不以规定的高温度成形，因而要求模内成形用膜具有高耐热性。

另外，也存在通过在着色层混合双液硬化性的油墨来提高模内成形用膜的耐热性的方法，但在相对于主剂的树脂含有40重量％以上的硬化剂的时刻，膜产生龟裂而不容易成立为膜，若采用相对于主剂的树脂含有30％以上～不足40重量％的硬化剂的膜，则不产生龟裂而产生浇口痕迹。

本发明是解决以往的课题的发明，其目的在于抑制模内成形品的不良的产生。

用于解决课题的方案

本发明的模内成形用膜是包括向注塑成形树脂的表面转印的转印膜和不向该表面转印的载体膜的模内成形用膜。转印膜包括：着色层，其含有由热塑性树脂构成的有机材料即油墨而向模内成形品施加设计；和无机高分子层，其由热固性树脂构成，着色层与无机高分子层接触且被无机高分子层夹着。

发明效果

根据本发明，通过由无机高分子层夹着着色层，能够防止着色层的油墨流动，从而能够抑制模内成形品的不良的产生。

附图说明

图1是本发明的实施方式1的模内成形用膜的放大剖视图。

图2是说明在以往的模内成形方法中产生浇口痕迹不良的机理的图。

图3是说明在本发明的实施方式1的模内成形方法中能够防止浇口痕迹不良的机理的图。

图4是本发明的实施方式1的模内成形品的放大剖视图。

图5是本发明的实施方式2的模内成形用膜的放大剖视图。

图6A是说明本发明的实施方式1以及2的模内成形品的制造方法的图。

图6B是说明该模内成形品的制造方法的图。

图6C是说明该模内成形品的制造方法的图。

图6D是说明该模内成形品的制造方法的图。

图6E是说明该模内成形品的制造方法的图。

图6F是说明该模内成形品的制造方法的图。

图6G是说明该模内成形品的制造方法的图。

图6H是说明该模内成形品的制造方法的图。

图7是以往的模内成形用膜的放大剖视图。

图8是示出以往的模内成形品的制造方法的图。

具体实施方式

(实施方式1)

图1示出本发明的实施方式1的模内成形用膜的层结构。如图1所示，本实施方式的模内成形用膜是包括载体膜101和转印膜102在内的连续膜。

载体膜101是模内成形用膜中的不向注塑成形树脂的表面转印的部分，包括基膜103和剥离层104。基膜103起到连续地供给转印膜102的作用。剥离层104用于从基膜103剥离转印膜102。

转印膜102是模内成形用膜中的向注塑成形树脂的表面转印的部分。转印膜102通常构成为具有2μm～50μm的膜厚。转印膜102例如包括保护层或硬涂层105、底涂层106、第一无机高分子层107、着色层108、第二无机高分子层109、隐蔽层110以及粘接层111，转印膜102例如构成为膜厚最厚的层的厚度为10μm。

保护层或硬涂层105起到在模内成形品的最表面保护转印膜102免受损伤、沾染尘埃等的作用。底涂层106起到将保护层或硬涂层105与第一无机高分子层107连结的作用。着色层108含有由热塑性树脂构成的有机材料即油墨，起到向模内成形品的表面施加颜色、图案、花纹等设计的作用。隐蔽层110起到隐蔽着色层108的颜色的作用，粘接层111起到向注塑成形树脂粘接转印膜102的作用。在此，粘接层111、隐蔽层110、着色层108、底涂层106分别是由热塑性树脂构成的有机材料。另外，若为即使在基膜103上直接形成保护层或硬涂层105也能够得到剥离特性的材料，则采用在基膜103上不设置剥离层104的结构也没有问题。

本发明的模内成形用膜与以往的模内成形用膜不同，具有如下的层结构：转印膜102具有第一无机高分子层107以及第二无机高分子层109，无机高分子层107、109与着色层108接触且夹着着色层108。在此，无机高分子层107、109分别由热固性树脂构成。通过采用该层结构，能够在制造模内成形品时防止浇口痕迹不良。以下说明详细情况。

本发明人为了防止模内成形品的浇口痕迹不良而对浇口痕迹的产生原因和对策进行了专心研究。在研究的最初认为产生浇口痕迹的原因是，由于注塑树脂的注塑压力和注塑热量，注塑成形树脂被按压而从粘接层流向着色层，从而产生浇口痕迹。但是，即使逐渐减弱注塑压力，浇口痕迹的产生状况也不变，因此认为产生浇口痕迹的主要原因不在于注塑压力而在于注塑热量。另外，微观观察浇口痕迹部可知，并非着色层的油墨因注塑热量而熔化，而是各层分别达到玻璃化转变温度而具有流动性，沿着注塑树脂的流动方向施加剪切，发生浇口流动而形成浇口痕迹。

图2是说明在以往的模内成形方法中产生浇口痕迹的机理的图。对与作为背景技术参照的图7相同的构成要素标注相同的附图标记并省略其说明。图2的附图标记203表示从浇口注射的注塑成形树脂。注塑成形树脂203所具有的树脂热量呈辐射状扩散并向各层依次传播。由此，由热塑性树脂构成的粘接层411、隐蔽层410、着色层408、底涂层406分别达到玻璃化转变温度从而各层具有流动性。然后，产生着色层408的油墨流动。着色层408的油墨流动随着注塑成形树脂203的填充的进行而逐渐进展，在填充完成的时候到达硬涂层405。由此，模内成形品产生浇口痕迹。若成为这样的状态，则无法具有高品质的外观。

图3是说明在本实施方式的模内成形方法中能够防止浇口痕迹不良的机理的图。对与图1相同的构成要素标注相同的附图标记并省略其说明。图3的附图标记203表示从浇口注射的注塑成形树脂。

在图3中，注塑成形树脂203所具有的树脂热量呈辐射状扩散，浇口附近的粘接层111以及隐蔽层110分别达到玻璃化转变温度而流动。但是，在粘接层111以及隐蔽层110流动的阶段，树脂热量的传播被抑制。这是因为，在隐蔽层110与着色层108之间存在由热固性树脂构成的第二无机高分子层109。由热固性树脂构成的无机高分子109与以由热塑性树脂构成的有机材料形成的着色层108特性不同，由热固性树脂构成的无机高分子109是在被施加热量时不具备流动性而促进固化反应的材料。

由此，由热塑性树脂构成的着色层108即使在注塑树脂热量的影响下达到玻璃化转变点而具有流动性，通过被不具有流动性的由热固性树脂构成的无机高分子层109夹着，从而由热塑性树脂构成的着色层108以及隐蔽层110的移动也得以阻止。因此，能够防止浇口流动。根据以上内容，能够防止因油墨流动而引起的浇口痕迹不良。

在此，若由热固性树脂构成的无机高分子层107、109的玻璃化转变温度比由热塑性树脂构成的着色层108的玻璃化转变温度高，则会成为相对于注塑温度高的成形树脂更加不容易发生油墨流动的层结构。

图4是经由图3所示的模内成形方法而制造的模内成形品，示出本实施方式的模内成形品的放大剖视图。图4的附图标记112表示被冷却而固化后的状态的注塑成形树脂。模内成形用膜中，仅转印膜102转印于注塑成形树脂112的表面，载体膜不转印。

需要说明的是，作为注塑成形树脂，例如使用聚碳酸酯、或者含有玻璃填料的含玻璃填料(20％)聚碳酸酯。在注塑温度例如为280℃以上且320℃以下，更详细而言，注塑树脂温度为300℃、模具温度为100℃、循环时间为45秒的条件下确认到了上述效果。

另外，在形成该无机高分子层107、109时，优选使用溶胶凝胶法。具体而言，使含有热硬化树脂的溶胶凝胶涂剂渗透到底涂层106以及着色层108内并使该溶胶凝胶涂剂干燥，由此形成无机高分子层107、109。溶胶凝胶涂剂中的热固性树脂渗透到底涂层106以及着色层108中，从而溶胶凝胶涂剂中的热固性树脂与溶剂一起进入底涂层106以及着色层108中并扎根，由此在由热塑性树脂构成的底涂层106以及着色层108与由热固性树脂构成的无机高分子层107、109之间有效地发挥锚固作用。若在该状态下向无机高分子层107、109施加热量，则无机高分子层107、109的固化反应得到促进，无机高分子层107、109的交联密度变高而能够提高膜的强度。

无机高分子层107、109可以仅由基质树脂构成，也可以含有金属氧化物微粒。作为含有金属氧化物微粒的效果，通过在无机高分子内添加金属氧化物微粒，从而在基质树脂与金属氧化物之间形成空隙。通过使无机高分子层内含有空隙，能够具有绝热作用、成形时的弹性。

作为基质树脂，可考虑由硅氧烷键构成的硅酮树脂、金属醇盐、锆醇盐、钛醇盐等具有氧化锆、二氧化钛进入主骨架而成的分子结构的树脂。

作为金属氧化物，例如优选从氧化硅、氧化镁、冰晶石、氧化钙、氧化铝、氧化硼、氧化锆、氧化钛、氧化铪、氧化铈中选择一种以上。若能够得到同样的效果，则采用上述金属氧化物以外的金属氧化物微粒也没有问题。

另外，氧化物粒子的比例希望为5质量％以上且90质量％以下。若氧化物粒子的比例小于5质量％，则未在无机高分子层107、109中充分地显现足够的绝热作用以及成形时的弹性的功能，在多于90质量％的情况下，难以维持与由热塑性树脂构成的有机材料之间的层间紧贴性。

关于这样形成的无机高分子层107、109的膜厚，形成0.01μm、0.05μm、0.2μm、0.4μm、0.5μm的模内成形用膜，使用该模内成形用膜来制作模内成形品，并调查是否产生浇口痕迹。在无机高分子层107、109的膜厚为0.01μm时效果小，另外在0.2μm以上时在制作膜的阶段存在因干燥时的热收缩而产生裂纹的情况。另外，也得知若不采用由第一无机高分子层107与第二无机高分子层109夹着着色层108的构造，则浇口痕迹耐性的防止效果小。而且得知若无机高分子层107、109的膜厚为0.4μm，则虽然具有浇口痕迹耐性，但在对深拉深成形品进行成形后，膜无法追随成形时的伸展而在成形品的角部等发生油墨破裂，难以制作出高品质的外观产品。因而可以说，无机高分子层的膜厚为0.05μm以上且小于0.2μm的膜厚为具有浇口痕迹耐性且也具有也能够耐受深拉深成形品的伸展性的膜厚。

需要说明的是，载体膜101的基膜103由PET、丙烯酸类膜等材料构成，其膜厚通常从20μm～100μm之间选择，例如为50μm。剥离层104以其膜厚成为例如0.1μm～3μm的方式形成在基膜103上。

另外，作为向转印膜102的底涂层106设置无机高分子层107的方法，使用湿式方法。采用例如涂敷方法、印刷方法中的任一方均可。作为印刷方法，使用凹版印刷、丝网印刷、喷墨印刷。就标准的膜厚的而言，在凹版印刷中为每层0.1～2μm，在丝网印刷中为每层0.5～3μm，在喷墨印刷中为每层0.5～10μm。每一层的膜厚优选为0.1～10μm。若采用小于每层0.1μm的膜厚，则无法实现所期望的颜色从而不适于用作装饰用途。另外，在超过每层10μm的情况下，意味着转印膜的膜厚变厚，由此在成形时模具的分型线上的箔断裂性恶化。因为箔断裂性变差会导致模内成形品的端部的外观品质恶化。

本发明的层结构既可以采用一种所述的印刷施工方法，也可以组合多种所述的印刷施工方法。详细而言，就构成转印膜102的各层的平均膜厚而言，以保护层或硬涂层105为5μm、底涂层106为2μm、着色层108为2μm、无机高分子层109为0.05μm以上且小于0.2μm、隐蔽层110为2μm、粘接层111为2μm的方式，形成转印膜102的各层。保护层或硬涂层105使用例如UV后固化类型的层。需要说明的是，在本实施方式中，着色层108和无机高分子层107、109以外的层不是必需的构成要素，能够根据各自的用途来判断是否使用。

(实施方式2)

图5是本发明的实施方式2的模内成形用膜的放大剖视图及将该放大剖视图的一部分进一步放大的图。对与图1相同的要素标注相同的附图标记而省略其说明。在本发明的实施方式2的模内成形用膜中，夹着着色层108的第一无机高分子层107、第二无机高分子层109内含有多孔质填料301。通过设为本结构的模内成形用膜，构成即使使用更高温的注塑树脂也不容易发生浇口流动的模内膜。其他结构与实施方式1同样，因此省略详细的说明。

在实施方式2的模内成形用膜中，由于第一无机高分子层107以及第二无机高分子层109含有多孔质填料301，因此能够提高第一无机高分子层107、第二无机高分子层109的绝热性，抑制向着色层108、底涂层106的热传导。即，在实施方式1中，通过达到流动的温度后的着色层108被无机高分子层107、109夹着，从而阻止着色层108的移动，与此相对，在实施方式2中，除了该效果以外，还能够抑制着色层108达到流动的温度这一情况本身。因各种困难的要素而没能够测到膜的温度，但在注塑温度为310℃以上且340℃以下，详细而言注塑树脂温度为325℃、模具温度为110℃、循环时间为45秒、成形树脂材料为含玻璃填料(40％)聚碳酸酯的材料的条件下确认到了效果。

需要说明的是，多孔质填料301的平均粒径优选处于0.01μm以上且小于0.05μm的范围内，但若具有绝热效果则并不特别限定。多孔质填料301的种类采用半透明且对油墨的颜色影响少的二氧化硅、滑石等是有效的，但若具有绝热的效果则并不特别限定。另外，也可以选择前述的金属氧化物作为多孔质填料。多孔质填料301的制造方法也为能够制造具有绝热效果的多孔质填料301的方法即可，并不特别限定。例如以二氧化硅为例，根据加工方法的不同，二氧化硅也存在球状二氧化硅、胶体二氧化硅、粉碎二氧化硅、多孔质二氧化硅等种类。多孔质填料301的添加量若能够在注塑成形时获得绝热效果，则并不特别限定。

接着，参照图6A～图6H来说明使用本实施方式1以及2的模内成形用膜来制造模内成形品的具体过程的一例。首先，在图6A所示的工序中，由箔输送装置607输送模内成形用膜604，以使转印膜的着色层所表现的颜色、图案、花纹等规定的设计配置于固定模具605与可动模具606之间的规定的位置。此时，以模内成形用膜604的载体膜与可动模具606对置且模内成形用膜604的粘接层与固定模具605对置的方式进行搬运。模内成形用膜604在成形前预先由预备加热器615加热至规定的温度，使得在下一工序中模内成形用膜604具有沿着模具充分赋形的伸缩性。

然后，在图6B所示的工序中，从在可动模具606的型腔面开口的吸引孔608吸引模内成形用膜604而使模内成形用膜604紧贴于可动模具606的型腔面。由此，模内成形用膜604沿着型腔面被赋形。另外，此时，利用框状的膜按压构件609固定模内成形用膜604而对模内成形用膜604进行定位。

然后，在图6C所示的工序中，移动可动模具606而对固定模具605与可动模具606进行合模来形成型腔。此时，膜按压构件609收纳于在固定模具605形成的收纳凹部610(参照图6A、图6B)。

接着，在图6D所示的工序中，自固定模具605的浇口611朝向模内成形用膜604的粘接层注射熔融后的注塑成形树脂612，向对固定模具605与可动模具606进行合模而形成的型腔内注入熔融后的注塑成形树脂612。由此，熔融后的注塑成形树脂612被填充至型腔内。

在熔融后的注塑成形树脂612的填充完成后，在图6E所示的工序中，将熔融后的注塑成形树脂612冷却至规定的温度而使之固化。然后，在图6F所示的工序中，移动可动模具606而对固定模具605和可动模具606进行开模。此时，粘接于固化后(成形后)的注塑成形树脂612的表面的转印膜603从载体膜602剥离。由此，能够得到在表面仅转印有转印膜603的模内成形品613。所得到的模内成形品613成为在表面呈现有转印膜603的保护层或硬涂层的状态。

接着，在图6G所示的工序中，从固定模具605按出突出销614而取出模内成形品613。在模内成形品613的取出完成后，在图6H所示的工序中，停止通过从可动模具606的吸引孔608进行吸引来将载体膜602向型腔面吸附，并利用箔输送装置607搬运模内成形用膜604，以备下一次成形。此时，由预备加热器615加热至规定的温度的模内成形用膜604以在其着色层实施的颜色、图案、花纹等规定的设计配置于固定模具605与可动模具606之间的规定的位置的方式被搬运。通过反复进行上述的工序，能够连续地制造模内成形品613。

如以上所说明的那样，由无机高分子层夹着模内成形用膜的着色层，并在该无机高分子层内含有例如多孔质填料，由此，在模内成形品的制造过程中，能够实现模内成形用膜追随赋形时的伸展且完全不产生浇口痕迹的状态，因此能够得到具有高品质的外观的成形品。

产业上的可利用性

聚碳酸酯树脂、向该聚碳酸酯树脂混合玻璃填料而成的高温成形树脂主要用于车载内装品、智能手机外装，在通过这些成形品的模内成形来进行装饰方面要求使用具有耐热性的装饰膜。根据本发明，它们向商品用途的推广得到进一步加速。

附图标记说明

101··载体膜

102··转印膜

103··基膜

104··剥离层

105··保护层或硬涂层

106··底涂层

107··无机高分子层

108··着色层

109··无机高分子层

110··隐蔽层

111··粘接层

112··注塑成形树脂

203··注塑成形树脂

204··浇口

301··多孔质填料

401··载体膜

402··转印膜

403··基膜

404··剥离层

405··保护层或硬涂层

406··底涂层

408··着色层

410··隐蔽层

411··粘接层

602··载体膜

603··转印膜

604··模内成形用膜

605··固定模具

606··可动模具

607··箔输送装置

608··吸引孔

609··膜按压构件

610··收纳凹部

611··浇口

612··注塑成形树脂

613··模内成形品

614··突出销

615··预备加热器