CN101171118A - 热成形用片的成形方法和成形装置 - Google Patents
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Abstract
一种热成形用片的成形方法和成形装置,本发明的成形方法,热成形用片(1)是层叠装饰层(B)与一层或多层热塑性树脂层(A)而成的,相对于热塑性树脂层(A)的玻化温度(Tg(A))在(Tg(A)-30)℃~(Tg(A)+10)℃的温度范围内将上述热成形用片的包括应模具成形部分(2)的一部分加热塑化后,用一对框状夹具(14、24)从片(1)的两面夹持固定应模具成形部分(2)的整个周围,使一模具(20)的一部分压靠于加热塑化过的部分的单侧表面,从而使上述加热塑化过的部分在一模具与框状夹具之间伸展,然后,使另一模具(10)从与一模具所抵接的加热塑化过的部分的面相反的方向与上述加热塑化过的部分抵接,利用两模具(10、20)夹着上述加热塑化过的部分而进行成形。根据本发明,可以得到可在不影响设计图案性的低温下进行成形的、且不发生褶皱等的成形体。
Description
技术领域
本发明涉及用作具有装饰层的层叠片、例如汽车相关构件、建筑相关构件、家用电器等中所用的不需要外层涂装的片、装饰清晰性优良的成形用层叠片的成形方法和成形装置。特别是,涉及具有金属感或印刷感的设计图案的成形用层叠片的成形方法和成形装置。
背景技术
通常,在制造被着色的树脂成形体时,除了把颜料混入树脂本身来进行着色、并通过注射成形等进行成形的方法之外,还有对成形体实施喷涂等的方法。例如,在要求有金属感的设计图案时,由于难以混入金属颜料,颜料流痕迹容易醒目等理由,相比着色法,更多采用涂装法。在采用涂装法时,如果烧结涂膜而使高分子成分交联,则还可以期待表面保护的效果。而且,近年来,从对排出挥发性有机溶剂的作业环境保护、外部环境保护方面考虑,试图使用水基涂料或粉体涂料等代替使用挥发性有机溶剂的涂料来达到无溶剂化。但是,目前仍难以采用无溶剂化的涂装法来良现金属感的设计图案。
另一方面,对于在成形体表面上实施印刷等复杂设计图案的方法,采用着色法或涂装法则无法对应。
对此,公知有在注射成形时与树脂成形体一体成形层叠了成形性支承树脂层而成的着色片的方法。如果用该方法,则可以在无溶剂的条件下制造具有金属感或印刷感的设计图案的树脂成形构件。
以往,热成形用片的成形方法有在把热成形用片充分热塑化之后使片与模具成为真空状态而予之赋形的真空成形法、或用空气压力使片压靠于模具而赋形的压空成形法、将片夹入凹形模具与凸形模具之间而予之赋形的加压成形法(对模成形法match mold)等。虽然上述加压成形法因为是力学赋形法,所以模具再现性良好,但是存在如下问题:因为在成形时片被引入模具内,所以容易产生褶皱,而且,因为片的延伸不均匀,所以所得到的成形体厚薄不均。
为了防止这样的热成形用片的过度延伸、保持片厚度而减轻褶皱等,公知采用如下方法等:例如,用上下的点夹具,在分别由多个模具组成的阴模阳模的各个模具的边界部分处,将塑化了的热塑性发泡树脂片夹压成最小限度并夹固后,闭合阴模阳模来进行成形(例如参照专利文献1),或以比树脂片厚度稍宽的间隔用上下压板夹住树脂片的周缘部,然后,从片夹具放开上述树脂片的端部,使压头下降,一边使上述树脂片的周缘部在上下压板之间滑动一边压下上述树脂片,接着,用上述上下压板固定树脂片的周缘部,使上下压板下降后,进行真空和/或压空成形(例如参照专利文献2)。
这些方法全都是在使热成形用片充分塑化或者软化后进行成形时有效的方法。这里所谓“充分地塑化或者软化”,具体地说,表示将所保持的热成形用片加热到拉延程度后的状态,表示至少加热了热成形用片中使用的树脂的玻化温度20℃以上的热后的状态。
但是上述方法,不能适用于不能施加高温的成形片。例如,作为具有高亮度的金属感的设计图案的片,公知有具有把金属薄膜碎片分散于粘接树脂清漆的油墨皮膜的、热成形时的延展性优良的层叠片(例如参照专利文献3),但该片所使用的金属薄膜碎片油墨会因高热而失去光泽。此外,具有印刷感的设计图案的层叠片,由于在印刷层中使用颜料,所以会因高温而产生退色等,在所得到的成形体上有时产生颜色不均或变色。此外,对于复杂的设计图案,还存在着因热成形用片的过度延伸,图案发生变形这样的问题。
虽然若在上述方法中在低温、例如热成形用片中使用的树脂的Tg附近进行成形,则可保持设计图案性,但是热成形变得困难。例如在专利文献1的方法中,在部分夹固与未夹固的部分处施加过度的力,有时片破裂,或因片的引入而在所得到的成形体上产生褶皱。此外,在专利文献2的方法中由于未完全保持片,所以片不追随模具而模具再现性差,容易发生(被称为搭桥的)发生褶皱所引起的不良,不能得到所希望形状的成形体。
专利文献1:日本特开平06-226834号公报
专利文献2:日本特开平10-166436号公报
专利文献3:日本特开2002-46230号公报
发明内容
本发明的课题在于得到一种不影响设计图案性那样的、可在低温下成形、且也不发生褶皱等的成形体。
本发明人们发现:作为得到既保持设计图案性又热成形性优良的成形体的方法,接近于热成形用片中使用的热塑性树脂的玻化温度(这里所说的玻化温度是指用依据JISK7244-1法所测定的动态粘弹性测定,在频率1Hz、测定开始温度0℃、升温速度3℃/分钟的测定条件下测定的力学衰减显示出极大值时的温度。以下省略为Tg)的温度,具体地说,在相对于上述热塑性树脂层(A)的玻化温度(Tg(A))为(Tg(A)-30)℃~(Tg(A)+10)℃的温度范围内,对上述热成形用片的包括应模具成形部分的一部分加热塑化后(该状态下的热成形用片局部塑化是不流动的状态,是粘弹性上从储藏弹性率开始稍稍降低的转化区到橡胶区的状态。),在用一对框状夹具从两面夹持固定上述应模具成形部分的整个周围的状态下,使一模具的至少一部分在上述框状夹具的内侧压靠上述加热塑化过的部分而在上述一模具与上述框状夹具之间使上述加热塑化过的部分伸展,然后,使另一模具接触于上述加热塑化过的部分,利用上述一模具与上述另一模具夹住上述加热塑化过的部分,由此可以解决上述课题。
也就是说本发明提供一种热成形用片的成形方法,把层叠装饰层(B)与一层或多层热塑性树脂层(A)而成的热成形用片夹入一对模具而进行热成形,
在把在频率为1Hz、测定开始温度为0℃、升温速度为3℃/分钟的测定条件下测定动态粘弹性时的、力学衰减显示出极大值时的温度设为玻化温度(Tg)时,
相对于上述热塑性树脂层(A)的玻化温度(Tg(A))(其中在热成形用片具有多层上述热塑性树脂层(A)时,将多层热塑性树脂层(A)的玻化温度当中的最高温度设为Tg(A)),在(Tg(A)-30)℃~(Tg(A)+10)℃的温度范围内将上述热成形用片的包括应模具成形部分的一部分加热塑化后,
用一对框状夹具从上述热成形用片的两面夹持固定上述热成形用片的上述应模具成形部分的整个周围,
使一模具的一部分压靠于上述加热塑化过的部分的单侧表面,从而使上述加热塑化过的部分在上述一模具与上述框状夹具之间伸展,
然后,使另一模具从与上述一模具所抵接的上述加热塑化过的部分的面相反的方向与上述加热塑化过的部分抵接,
利用上述一模具与上述另一模具夹着上述加热塑化过的部分而进行成形。
此外,本发明提供一种热成形用片的成形装置,在把在频率为1Hz、测定开始温度为0℃、升温速度为3℃/分钟的测定条件下测定动态粘弹性时的、力学衰减显示出极大值时的温度设为玻化温度(Tg)时,
相对于上述热塑性树脂层(A)的玻化温度(Tg(A))(其中在热成形用片具有多层上述热塑性树脂层(A)时,将多层热塑性树脂层(A)的玻化温度当中的最高温度设为Tg(A)),在(Tg(A)-30)℃~(Tg(A)+10)℃的温度范围内将热成形用片的包括应模具成形部分的一部分加热塑化后,使一对模具接触上述热成形用片的上述应模具成形部分的两面而进行成形,上述热成形用片是层叠装饰层(B)与一层或多层热塑性树脂层(A)而成的,
在各模具的周围具有夹持固定热成形用片的应模具成形部分的整个周围的框状夹具,上述框状夹具可相对于上述模具自由相对移动。
根据本发明的成形方法,则由于在热塑性树脂的Tg的(Tg(A)-30)℃~(Tg(A)+10)℃的温度范围内将热成形用片加热塑化后,用框状夹具夹持固定热成形用片的应模具成形部分的整个周围,所以在强力地固定该片的状态下,可以使模具压靠于上述框状夹具内侧的热成形用片。由此,可以使即将成形前的该热成形用片的张力合理化(均匀化),可以抑制向一对模具内引入片所引起的发生褶皱和不均匀延伸造成设计图案性的降低。由于通过适当选择热成形用片中使用的热塑性树脂的Tg可以控制成形时的温度,所以可以设定适于装饰层中使用的颜料或油墨的耐热性等的成形温度。由于框状夹具是可动的,所以通过在加热塑化后进行框状夹具对热成形用片的夹持固定,可以使片的张力合理化。
由于本发明的装置能够进行低温成形,所以可以得到保持设计图案性的成形体。
附图说明
图1A是说明本发明的成形方法的第1方式例子的成形方法A的示意剖视图,表示用框状夹具夹持固定片的状态。
图1B是说明本发明的成形方法的第1方式例子的成形方法A的示意剖视图,表示使一模具接触于夹持固定的片的状态。
图1C是说明本发明的成形方法的第1方式例子的成形方法A的示意剖视图,表示用两模具合模夹持固定的片的状态。
图2A是说明本发明的成形方法的第1方式例子的成形方法B的示意剖视图,表示用框状夹具夹持固定片的状态。
图2B是说明本发明的成形方法的第1方式例子的成形方法B的示意剖视图,表示使一模具接触于夹持固定的片的状态。
图2C是说明本发明的成形方法的第1方式例子的成形方法B的示意剖视图,表示用两模具合模夹持固定的片的状态。
图3A是说明本发明的成形方法的第2方式例子的示意剖视图,表示用框状夹具夹持固定片的状态。
图3B是说明本发明的成形方法的第2方式例子的示意剖视图,表示使一模具接触于夹持固定的片的状态。
图3C是说明本发明的成形方法的第2方式例子的示意剖视图,表示用两模具合模夹持固定的片的状态。
图4A是表示设有框状夹具的凸模之一例的立体图,表示相对于模具使框状夹具降低的状态。
图4B是表示设有框状夹具的凸模之一例的立体图,表示相对于模具使框状夹具抬起的状态。
图5A是表示设有框状夹具的凹模之一例的立体图,表示相对于模具使框状夹具降低的状态。
图5B是表示设有框状夹具的凹模之一例的立体图,表示相对于模具使框状夹具抬起的状态。
图6A是表示设有框状夹具的凹模之另一例的立体图,表示相对于模具使框状夹具(切去局部来图示)降低的状态。
图6B是表示设有框状夹具的凹模之另一例的立体图,表示相对于模具使框状夹具抬起的状态。
图7是表示在第1方式例子的成形装置中框状夹具具有相互嵌合的凹部和凸部时之一例的概略图。
图8是表示在第2方式例子的成形装置中框状夹具具有相互嵌合的凹部和凸部时之一例的概略图。
图9是表示在第2方式例子的成形装置中框状夹具具有相互嵌合的凹部和凸部时之另一例的概略图。
附图标记的说明
1:热成形用片;2:应模具成形部分;10:凸模;11:凸模主体;12:模盒;13:固定板;14:框状夹具;15:夹固面;17:凸模的外周缘部;18:真空孔;20:凹模;21:凹模主体;22:模盒;23:固定板;24:框状夹具;25:夹固面;27:凸缘部;31:凸部;32:凹部。
具体实施方式
下面,基于最佳实施方式,参照附图说明本发明。
图1和图2是说明本发明的成形方法和成形装置的第1方式例子的示意剖视图。虽然在图1与图2中成形方法不同,但是用同一的成形装置。
在图1和图2中附图标记1表示热成形用片。本发明中所用的成形装置,具有作为一对模成形用模具的凸模10和凹模20、分别固定有模具10、20的固定板13、23、从两面夹持固定(夹固)热成形用片1的应模具成形部分2的整个周围的一对框状夹具14、24、以及作为对模具驱动框状夹具的驱动机构的作动缸16、26。
如图4所示,凸模10具有接触于热成形用片1而成形成形体的凹部侧形状的凸模主体11、和收容凸模主体11的模盒12。在凸模主体11的里面与模盒12的底面之间,插入用于塞满间隙的块体12a(参照图1和图2),模盒12固定于固定板13。凸模主体11具有设在外周部的水平面11a、和设在凸模主体11中央部的顶面11c、以及连接水平面11a和顶面11c之间的斜面11b,斜面11b和顶面11c处于比水平面11a高的位置。为了调节模具的温度,在该凸模10内部设有水或油等介质的流路(未图示),与模具温度调节器连接,但是作为模具的温度调节方法未特别限定,也可以用上述方法以外的方法。在凸模10的水平面11a与斜面11b的接合部,也可以根据需要而设置排气孔或真空孔(未图示)。这些孔优选是不在成形体上残留痕迹而尽可能小。孔的直径,具体地说,优选是直径在0.3~1.2mm的范围内,更优选是0.3~0.6mm的范围内。
在凸模10的周围设有框状夹具14。在框状夹具14的两侧部一对伸出部14a向外侧突出设置,在该伸出部14a上固定着作动缸16的驱动轴(活塞杆)16a的前端。由此,框状夹具14可相对于凸模10自由相对移动。图4A示出使框状夹具14相对于凸模10降低的状态,图4B示出使框状夹具14相对于凸模10抬高的状态。驱动框状夹具14的作动缸16固定于与凸模10的模盒12共用的固定板13上。因此,通过利用未图示的驱动机构驱动固定板13,可以使凸模10与框状夹具14双方相对于热成形用片1同时接近或远离。
如图5所示,凹模20具有接触于热成形用片1而成形成形体的凸部侧形状的凹模主体21、和收容凹模主体21的模盒22。在凹模主体21的里面与模盒22的底面之间,插入用来塞满间隙的块体22a(参照图1和图2),模盒22固定于固定板23。凹模主体21具有设在外周部的水平面21a、设在凹模主体21中央部的底面21c、以及连接水平面21a和底面21c之间的斜面21b,斜面21b和底面21c处于比水平面21a低的位置。为了调节模具的温度,在该凹模20内部设有水或油等介质的流路(未图示),与模具温度调节机连接,但是作为模具的温度调节方法未特别限定,也可以用上述方法以外的方法。
在凹模20的斜面21b与底面21c的接合部,也可以根据需要而设置排气孔或真空孔(未图示)。这些孔优选是不在成形体上残留痕迹而尽可能小。孔的直径,具体地说,优选是直径在0.3~1.2mm的范围内,更优选是0.3~0.6mm的范围内。
在凹模20的周围设有框状夹具24。在框状夹具24的两侧部一对伸出部24a向外侧突出设置,在该伸出部24a上固定着作动缸26的驱动轴(活塞杆)26a的前端。由此,框状夹具24可相对于凹模20自由相对移动。图5A示出使框状夹具24相对于凹模20降低的状态,图5B示出使框状夹具24相对于凹模20抬高的状态。驱动框状夹具24的作动缸26固定于与凹模20的模盒22共用的固定板23上。因此,通过利用未图示的驱动机构驱动固定板23,可以使凹模20与框状夹具24双方相对于热成形用片1同时接近或远离。
在对模成形中,把凸模10的表面形状与凹模20的表面形状设为相同形状。但是,需要考虑到使用的热成形用片1的厚度和热成形时的展开率适当地调整凸模10与凹模20合模之际的两个模具间的间隙。具体地说,凸模10与凹模20的间隙,优选是相对于实际上所得到的三维成形体的厚度分布成为-50~+30%的范围内,更优选是设计在-30~+10%的范围内就可以了。如果模具间的间隙过大,则在热成形时用两个模具夹不住片,所得到的成形体的模具再现性变差,并且因冷却不均该成形体的变形加大。相反,如果上述间隙过小则容易在成形体上残留压迫痕迹和真空孔痕迹。特别是,在作为热成形用片1使用具有设计图案性的加饰片时,通过适当确定上述间隙,成形时的设计图案性的变化减小,就容易得到具有成为目标的设计图案性的成形体。
此外,在加热模具使用时,需要考虑到模具的热膨胀率而进行模具设计(特别是调整间隙)。
在本发明中,模具10、20的具体形状或尺寸,可按成形体的形状或尺寸适当设计,此外虽然因为依存于热成形用片的热成形性,故未特别限定,但是为了得到具有足够的模具再现性的三维成形体,优选是模具的角部的R值为0.2mm以上、展开率为500%以内,最大拉深比(最大高度/底部的最低长度)为1.5以下、最大倾斜角度为87°以内。进而优选是,角部的R值为0.5mm以上、展开率为350%以内、最大拉深比为1.0以下、最大倾斜角度为85°以内。
本发明除了使用用于成形热成形用片1的凸模10和凹模20外,并用可动式的框状夹具14、24,从而可以有效地抑制作为对模成形特有的问题的发生成形褶皱(这是因向模具内引入片而发生的)。此外,同时还可以抑制低温成形时的片松弛引起的发生成形褶皱。
可动式框状夹具14、24因为可动式故可以在加热后夹持固定片1,故可以强力地固定热成形用片1,可以显著地抑制向模具10、20内引入片1所引起的成形褶皱。在通用的连续成形机中,作为加热时的片固定方法使用框状夹具的情况很少,此外,即使在使用框状夹具时,也因为在加热前夹固片,故片固定力是不足够的。通常存在在热塑性树脂层(A)的玻化温度以下热成形用片1会因热膨胀而容易松弛,因该松弛而发生成形褶皱这样的问题,但是如果使用作为本发明的特征要素的可动式框状夹具14、24,则通过在用框状夹具14、24保持加热后的热成形用片1的状态下压靠于凸模10或凹模20,可以去除成形前(凹模20与凸模10的合模前)的褶皱。
作为可动式框状夹具14、24的结构,优选是可以在加热后固定片1,而且,在移动时不与凸模10和凹模20相碰的形状。具体地说,虽然可动式框状夹具14、24与模盒12、22(没有模盒时,与凸模10和凹模20)的距离,因为依存于片的性状和厚度而未加限定,但是因为可以有效地抑制成形前的褶皱,所以优选是大于片厚度且在20mm以下的范围内。
例如如图7所示,框状夹具14、24优选是在夹持固定热成形用片1的片固定部15、25的表面上具有相互嵌合的凸部31与凹部32的组合。由此,在把热成形用片1夹持固定于两个框状夹具14、24之间时,使突出设置于一框状夹具的凸部31插入凹入设置于另一框状夹具的凹部32,可以更强力地固定热成形用片1。作为这些凸部31和凹部32的组合方式,可以把凸部31设在凸模侧框状夹具14上、把凹部32设在凹模侧框状夹具24上,相反,也可以把凹部32设在凸模侧框状夹具14上、把凸部31设在凹模侧框状夹具24上,也可以并用它们。
凸部31和凹部32的形状未加限定,作为凸部31可采用销子状、肋状、锯齿状、山形、三角形、柱状等各种形状。此外作为凹部32可采用槽、有底的孔、通孔等各种形状。夹固时,可以是利用凸部31与凹部32夹住热成形用片1的形态,也可以是咬破热成形用片1而开孔的形态。
虽然框状夹具14、24的移动方向未特别限定,但若是相对于模具10、20的水平面11a、21a垂直的上下方向,可利用接触于模具的压力来调节片1的张力,可以有效地抑制成形褶皱,而且对成本有利,因此是优选的。此外,对于使框状夹具14、24移动的动力也未特别限定,但是用气动或液压的作动缸16、26的方式较简便,因此是优选的,特别是气动缸(以下表达为气缸)因为执行速度快,故更优选。此外,在使用作动缸时,因为片的夹固力变得均匀,所以优选是使用两个以上作动缸,更优选使用四个以上作动缸。
用框状夹具14、24固定热成形用片的夹固力,因为取决于热成形用片1的性状和框状夹具的形状故未加限定,但是因为可以良好地抑制对模成形时的向模具内引入片所引起的褶皱不良所以优选是5kgf(大约50N)以上。此外,作为夹固应力优选是0.05kgf/cm2(大约5kPa)以上。
本发明的模具10、20和可动式框状夹具14、24的材质未特别限定,可以用以往对模成形用模具中所使用的各种金属等。具体地说,可以举出铝类钢材、铁类钢材、热固化树脂等,特别是,作为模具的材料优选是硬质铝钢材。此外,根据需要,还可以实施研磨处理、氟树脂处理、氧化铝膜处理(alumitetreatment)、氮化处理、硼化处理、电镀处理等表面处理。
根据本发明的对模成形模具和成形方法,虽然可以用具备片加热装置、下模可动装置、上模可动装置的各种成形机,但从操作性方面考虑,优选是真空成形机(带有插塞机构)或者真空压空成形机。作为片加热装置,因为在片表面上不残留加热装置的痕迹,所以优选是从片的单面或两面进行加热的间接加热方式。此外,因为可采用多样的成形方法,所以优选是在下模可动装置和上模可动装置的至少一方中具备真空机构。此外,也可以在具有真空机构的可动装置的一可动装置中具备压缩空气机构。此外,下模可动装置和上模可动装置的驱动方式未特别限定,可以用气缸方式、液压缸方式、伺服电动机方式等。但是,上模与下模的合模力虽然依存于热成形用片1的性状和模具形状,但通常需要是10kgf(大约100N)以上,因为模具再现性变得良好,更优选是100kgf(大约1kN)以上。此外,作为合模应力,优选是0.05kgf/cm2(大约5kPa)以上。再者,这里所说的所谓合模力,表示凹模与凸模合模之际的最大压缩力。具体地说,表示从下模可动装置和上模可动装置的最大推力中较小的一推力减去凹模用和凸模用的可动式框状夹具的最大推力中较大的一推力。
也就是说,根据本发明的成形装置,通过调整下模可动装置、上模可动装置、凹模用可动式框状夹具和凸模用可动式框状夹具的推力,可以自由选择片的夹固力、成形速度、合模力。例如,如果提高可动式框状夹具的推力,则片的夹固力提高,成形速度减慢,合模力降低,相反,如果降低可动式框状夹具的推力,则片的夹固力降低,成形速度加快,合模力提高。
作为本发明的成形方法,优选是用以下的(1)至(9)的步骤的对模成形。
(1)用成形机附属的夹具(未图示)固定热成形用片1。
(2)使加热器(未图示)移动到该片1的上方和/或下方的位置。
(3)用上述加热器加热该片1直到成为规定温度。
这里所说的规定温度,优选是使用的热成形用片的设计图案性得以保持的温度,例如,在使用的热成形用片为至少具有热塑性树脂层(A)与装饰层(B)的热成形用片,把上述热塑性树脂层(A)的玻化温度表示成(Tg(A))时,优选是(Tg(A)-30)℃~(Tg(A)+10)℃的范围内。此外,片的加热部位虽然至少是应模具成形部分,但是一般来说,优选是均匀地加热到片的框状夹具部分。
(4)使上述加热器退避到成形机外。
(4′)在加热位置与成形位置不同时,使加热了的片移动到模具位置。
(5)使配置于片1上侧的凹模20下降,使配置于片1下侧的凸模10上升。
(6)用框状夹具14、24从两面夹持固定热成形用片1后,利用凹模20的下降和凸模10的上升,保持该状态不变地用凹模20与凸模10夹住片1做成三维形状。
(7)用凹模20与凸模10夹住该片1不动地保持规定时间。
(8)使凹模20上升,使凸模10下降,将制成三维形状的成形体从两个模具10、20和两个框状夹具14、24脱离后,在空气等中冷却该成形体规定时间。
(9)打开成形机附属的夹具。
在(6)中,在夹持固定片时优选是片与模具不接触,这是因为片延伸容易变得均等的缘故。
在(3)~(4)中,可以通过手动或电磁阀来操作作动缸16、26的上升及下降的动作,从而调节框状夹具14、24的高度,避免动作时的框状夹具14、24与加热器接触。
再者,也可以代替上述步骤(2),使该片1从模具10、20之间退避,移动到设置于成形机外的加热器(未图示)位置。此时,代替上述步骤(4),使该片1从成形机外移动到模具10、20之间的位置。
此外,在(8)中,在利用作动缸16的动作加快脱模速度,成形体与凸模的脱模性差时,在通过手动或电磁阀操作打开作动缸16的动作后使凹模下降即可。
此外,也可以在片1上侧配置凸模10,在片1下侧配置凹模20。在该情况下,在步骤(5)、(6)中使凸模10下降、使凹模20上升,在步骤(8)中使凸模10上升、使凹模20下降。
在步骤(6)中,通过选择可动式框状夹具14、24的形状和调整推力,可以选择以下两种成形法A、B。运用哪一种成形法都可以,优选是考虑到模具设计或片构成等而选择更恰当的方法。
(成形法A)
如图1A所示,用框状夹具14、24从两面夹持固定热成形用片1后,如图1B所示,通过使凹模侧框状夹具24的下降推力小于凸模侧框状夹具14的上升推力,在加热后使靠可动式框状夹具14、24固定的热成形用片1首先压靠于凹模20。也就是说,使凹模20的水平面21a压靠于热成形用片1的中央部,使热成形用片1的应模具成形部分2向凸模10侧突出。由此,在热成形用片1上,在接触于凹模20的水平面21a的部分,与用框状夹具14、24所夹持固定的部分之间产生台阶而可以伸展片1的褶皱。然后,如图1C所示,用凸模10与凹模20夹住片1而成形三维形状。
在图1B中,虽然凹模20的水平面21a与凹模侧框状夹具24夹持固定片1的面25之间的高低差因为依存于热成形用片1的性状和模具形状而未特别限定,但是因为可以有效地去除低温成形时的片松弛,所以优选是2~30mm的范围内。再者,上述高低差的符号,在凹模20的水平面21a比凹模侧框状夹具24的夹固面25向凸模10侧突出时为正。
根据该成形法A,则在用具有装饰层的加饰片时,通过使该装饰层中成为可见的设计图案面朝向凹模20侧,容易得到装饰清晰性良好的成形体。进而,使用以印刷图案为装饰层的加饰片,局部加饰所得到的成形体时,容易符合图案位置,此外,不容易产生成形时的壁厚不均,图案本身的不均匀变形也减少。
此外,即使凹模20在下侧、凸模10在上侧也是同样的。
(成形法B)
如图2A所示,用框状夹具14、24从两面夹持固定热成形用片1后,如图2B所示,通过使凹模侧框状夹具24的下降推力大于凸模侧框状夹具14的上升推力,在加热后使靠可动式框状夹具14、24所固定的热成形用片1首先压靠于凸模10。也就是说,使凸模10的顶面11c压靠于热成形用片1的中央部,使热成形用片1的应模具成形部分2向凹模20侧突出。由此,在热成形用片1上,在接触于凸模10的顶面11c的部分2a与用框状夹具14、24所夹持固定的部分2b之间产生台阶而可以伸展片1的褶皱。然后,如图2C所示,用凸模10与凹模20夹住片1而成形三维形状。
在图2B中,虽然凸模10的水平面11a与凸模侧框状夹具14夹持固定片1的面15之间的高低差因为依存于热成形用片1的性状和模具形状而未特别限定,但是因为可以有效地去除低温成形时的片松弛,所以优选是-30~15mm的范围内。再者,上述高低差的符号,以凸模10的水平面11a比凸模侧框状夹具14的夹固面15向凹模20侧突出时为正,以上述水平面11a处于比上述夹固面15低的位置时为负。在图2B所示的例子中,凸模10的水平面11a与凸模侧框状夹具14的夹固面15处于大致同一面上,上述高低差大致为0mm。此外,有时通过把凸模侧框状夹具14与夹持固定片1的面15之间的高低差设为不足0mm,且从设在凸模上的真空孔进行真空吸引,从而模具再现性变得更加良好。
根据该成形法B,则由于在凸模10的顶面11c与框状夹具14、24之间片1可以既不接触凸模10的斜面11b也不接触水平面11a地伸展,所以成形体的倾斜部(由模具10、20的斜面11b、21b所成形的部分)上可以分配更多面积的片。由此,在使用具有高展开率的部分或大斜率的部分的这种形状的模具时,容易得到模具再现性良好的成形体。
此外,即使凹模20在下侧、凸模10在上侧也是同样的。
接下来,说明本发明的成形方法和成形装置的第2方式例子。
图3是说明本发明的成形方法的第2方式例子的示意剖视图。图6是表示图3中所用的设有框状夹具的凹模的立体图。
在本方式例子中,作为凸模10和凸模侧框状夹具14,与上述第1方式例子同样,可以用图4所示的凸模10和凸模侧框状夹具14。如图3和图6所示,作为凹模侧框状夹具24,在框状夹具24的内周缘部上延伸有凸缘部27,该凸缘部27使用处于凸模侧框状夹具14的内周缘部内侧的框状夹具。在该情况下,作为凹模20A,用凹模主体21的水平面21a的高度为凸缘部27的厚度以上、从模盒22的端缘突出的凹模。作为调节凹模主体21高度的方法,有在凹模主体21的里侧插入高度调节用的平板22b的方法,如果用该方法,则仅靠在图5的凹模20的模盒22内追加平板22b就可以构成图6的凹模20A。
本方式例子中的框状夹具14、24,与在第1方式例子的成形装置中所述框状夹具相同,优选是在夹持固定热成形用片1的片固定部15、25的面上具有相互嵌合的凸部31与凹部32的组合(参照图8、图9)。由此,在把热成形用片1夹持固定于两个框状夹具14、24之间时,使突出设置于一框状夹具的凸部31插入凹入设置于另一框状夹具的凹部32,可以更强力地固定热成形用片1。作为这些凸部31和凹部32的组合方式,可以把凸部31设在凸模侧框状夹具14、把凹部32设在凹模侧框状夹具24上,也可以把凹部32设在凸模侧框状夹具14、把凸部31设在凹模侧框状夹具24上,也可以并用它们。
在本方式例子中,可以通过与上述成形法B(对片首先压靠凸模)同样的方法进行片1的成形。也就是说,如图3A所示,用框状夹具14、24从两面夹持固定热成形用片1后,如图3B所示,通过使凹模侧框状夹具24的夹固压力大于凸模侧框状夹具14的夹固压力,在加热后使由可动式框状夹具14、24所固定的热成形用片1首先压靠于凸模10。也就是说,使凸模10的顶面11c压靠于热成形用片1的中央部,使热成形用片1的应模具成形部分2向凹模20A侧突出。由此,在热成形用片1上,在接触于凸模10的顶面11c的部分2a与用框状夹具14、24所夹持固定的部分2b之间产生台阶而可以伸展褶皱。然后,如图3C所示,用凸模10与凹模20A夹住片1而成形三维形状。进而,在图3B的阶段中,在加热后使由可动式框状夹具14、24所固定的热成形用片1首先压靠于凸模10时,在凹模侧框状夹具24的内周缘部的凸缘部27与凸模10的外周缘部17(在这里模盒12的端缘)之间夹持固定(夹固)热成形用片1,进而,通过设在凸模10的裙部(水平面11a与斜面11b的接合部)的真空孔18(参照图3B),从凸模10侧对热成形用片1的加热塑化过的部分进行真空吸引。
如果用该构成,则因为可以有效地使用凸模侧的真空,故更加容易得到模具再现性良好的成形体。真空吸引之际,凸模10的凸部与凸缘部27的间隔(在图3B中水平方向的间隔)可以抑制褶皱发生,并且模具再现性变得更优选,所以上述间隔优选是5~50mm。此外,作为凸缘部27的形状,没需要使凸模10的凸部与凸缘部27的间隔均匀,只要故意地加长高展开率的部分的间隔,或者故意地缩短容易发生架桥不良部分的间隔,就可以使设计图案保持性和模具再现性更良好。
在使用具有设计图案性的加饰片时,越是在低温下成形设计图案性变化越少,容易得到装饰清晰性优良的成形体,此外,如果用本发明,则因为即使在较低温下也可以得到模具再现性良好的成形体,所以热成形温度优选是比该片的真空成形温度(通过真空成形来成形该片之际的最佳温度)要低10℃以上。具体地说,具有设计图案性的片为至少具有热塑性树脂层(A)与装饰层(B)的热成形用片时,热塑性树脂层(A)的玻化温度(Tg(A)),如果在以(Tg(A)-30)℃为下限,以(Tg(A)+10)℃为上限的温度范围内成形,则不影响设计图案性,例如在成形金属光泽性加饰片时可以得到高光泽性的成形体,在成形使用颜料的印刷加饰片时,可以得到没有色不均或变色的成形体。进而,在成形作为加饰层具有以成形体的部分加饰为目的的印刷图案的加饰片时因为容易图案符合,所以优选。
但是,这里所说的所谓玻化温度(以下称为Tg),是指用依据JISK7244-1法所测定的动态粘弹性测定(以下表示为DMA),对薄膜状或片状的试样,在频率为1Hz、测定开始温度为0℃、升温速度3℃/分钟的测定条件下测得的力学衰减(以下表示为tanδ)表现出极大值时的温度(称为峰值温度)。
在热成形用片具有多层热塑性树脂层(A)时,把多个热塑性树脂层(A)的Tg当中的最高Tg温度设为Tg(A)。此外,多层的热塑性树脂薄膜层(A)的至少一层必须是有Tg的树脂层。因而,在存在着多层的热塑性树脂层(A)当中的tanδ未表现出极大值的层时(PP等结晶性树脂),以有Tg的层的Tg作为上述温度范围的基准。此外,更优选为热成形温度以(Tg(A)-25)℃为下限,以(Tg(A)+5)℃为上限。
更具体地说,在使用远红外线加热器时,加热器温度200~500℃,把间接加热时间设为5~30秒,成为能够对模成形该片的温度,例如,优选是设为DMA的贮藏弹性率(E’)成为10~500MPa的温度。
通常热塑性树脂片的成形温度还取决于热塑性树脂的粘弹性和成形体的形状,但采用真空成形法时,DMA的贮藏弹性率(E’)成为50MPa以下的温度、压空成形法时DMA的贮藏弹性率(E’)成为250MPa以下的温度是基准,在这些温度以下则难以成形。具体地说,为了使上述贮藏弹性率成为50MPa以下,需要把热成形用片加热到该热塑性树脂层的Tg加20℃以上。
另一方面,本发明的热成形用片的成形方法,可在上述贮藏弹性率成为500MPa以下的温度下成形,具体地说,通过把热成形用片加热到相对于该热塑性树脂层(A)的(Tg(A))为(Tg(A)-30)℃以上,可进行成形。
通常,如果加热热塑性树脂片,则往往经历一次膨胀、热收缩、二次膨胀(拉延)的依次的过程。在真空成形法等通用的热成形法中,在从热膨胀到二次膨胀的温度范围内用模具赋形,而本发明的成形方法特征在于在从一次膨胀到热收缩的温度范围内进行赋形,可在不影响设计图案性的那种低温下进行成形。
也就是说,作为本发明的技术问题之一的褶皱,与上述专利文献1和2中技术问题和所解决的褶皱不同。也就是说,在上述专利文献1和专利文献2中所解决的成形时发生褶皱,是由二次膨胀引起的片松弛所引起的,而在本发明中所解决的褶皱,是由一次膨胀引起的片松弛所引起的、以及在将在较低温度下难以延伸的片引入模具内时所引起的褶皱,用上述方法等公知的方法无法解决。
此外,模具温度因为取决于热成形用片1的性状故未特别限定,只要按成形体的外观、模具再现性、成形收缩率和变形情况适当调整就可以了。例如,如果是具有在0℃以上有Tg的热塑性树脂层的层叠片,则优选是通过把该层接触的一侧的模具温度设为(Tg-50)℃~(Tg-10)℃的范围内,可使模具再现性良好,也可以根据需要在与另一模具之间设定温度梯度。此外,加压成形结束后,优选是在空气等中冷却所得到的成形体。具体地说,如果在20~200℃的范围内,用凸模与凹模夹住的时间(相当于上述工序(7))为10秒~5分钟则可以良好地成形。
在使用具有装饰层的层叠片时,从哪一面接触于模具未特别限定,但是如果使模具从热塑性树脂层(A)(装饰层(B)成为可视的设计图案面一侧)接触,则由于利用模具容易维持使装饰层的金属薄膜碎片的取向一致的状态,所以容易得到装饰清晰性良好的成形体。此外,在后述的热塑性树脂层(A-2)有多层、按顺序依次层叠透明或半透明的热塑性树脂层(A-1)、装饰层(B)、成为支承基材的热塑性树脂层(A-2)而成的层叠片时,如果从成为支承基材的热塑性树脂层(A-2)侧变形,则可以认为装饰层(B)的变形变得缓和,设计图案性保持效果较高。另一方面,从模具再现性方面考虑,也可以从具有Tg(A-M)的热塑性树脂层侧、即从难以变形的一方变形。
因此,优选是考虑到模具尺寸或片构成等而选择更恰当的方法。
(热成形用片)
在本发明中,作为热成形用片,可以用由树脂等构成的单层片,也可以用层叠多个层而成的层叠片,但若是具有设计图案性的加饰片最能发挥本发明的效果。对构成赋予设计图案性的装饰层的着色剂未特别限定,但是如果使用本发明的成形方法,则也可以使用不耐热的着色剂。作为不耐热的着色剂,例如,可以举出金属蒸镀膜、使用金属薄片或金属颗粒的金属油墨、氧化铁等无机颜料、偶氮类等有机颜料、以及油溶性染料。
(装饰层)
装饰层(B),具体地说,可以通过普通方法在热塑性树脂层(A)上展敷油墨或涂料而成。在需要金属感的设计图案时,也可以通过真空蒸镀法、溅射法或电镀法形成金属薄膜。此外在后述的、热塑性树脂层(A)有多层、将透明或半透明的热塑性树脂层(A-1)、装饰层(B)、以及成为支承基材的热塑性树脂层(A-2)按该顺序层叠而成的层叠片时,从设计图案性方面考虑,优选是在透明或半透明的热塑性树脂层(A-1)上展敷的方法。
作为在热塑性树脂薄膜层上展敷油墨或涂料的方法,例如,可以用凹版印刷、苯胺印刷、网版印刷等印刷方式、凹版辊式涂层机、凹版翻转涂层机、苯胺辊式涂层机、胶印涂层机、辊式涂层机、刮板涂层机、空气刮板涂层机、滚球接触涂层机、滚球接触翻转涂层机、散点涂层机、散点翻转涂层机、微型凹版辊式涂层机等涂敷方式。
装饰层如果过薄则隐蔽性差,有损设计图案性,如果过厚则在热成形时容易发生色不均,所以在作为装饰层用油墨或涂料时,该层的厚度优选是0.1~5μm,更优选是0.5~3μm,在用金属薄膜时,优选是0.01~0.1μm,更优选是0.02~0.08μm。此外,出于控制该热塑性树脂薄膜层与装饰层的紧密贴合性的目的,也可以在该热塑性树脂薄膜层上实施电晕处理或涂底层等表面处理。
(高辉性油墨)
作为赋予金属感设计图案的装饰层,也可以使用真空蒸镀等做成的金属薄膜层等。在该情况下,作为金属薄膜的成分,可以举出铝(Al)、金(Au)、铂(Pt)、银(Ag)、铜(Cu)、黄铜(Cu-Zn)、钛(Ti)、铬(Cr)、镍(Ni)、铟(In)、钼(Mo)、钨(W)、钯(Pd)、铱(Ir)、硅(Si)、钽(Ta)、镍铬合金(Ni-Cr)、不锈钢(SUS)、铬铜(Cr-Cu)、铝硅合金(Al-Si)等金属。
如果用本发明的成形方法和成形装置,可以显著抑制在高延展部处的金属薄膜层上由微细裂纹引起的亮度降低,但使用高辉性油墨构成的高辉性油墨层可以更加抑制上述亮度降低,因此是优选的。这里所谓高辉性油墨是使金属薄膜碎片分散于粘接树脂中而成,具有镜面状金属光泽的油墨。金属薄膜碎片相对于该油墨中的不挥发成分的含量优选是3~60质量%的范围内。使用金属薄膜碎片的高辉性油墨,在印刷或涂布该油墨时,金属薄膜碎片与被涂物表面平行的方向上取向,结果可以得到用以往的使用金属粉的金属油墨得不到的、高亮度的镜面状金属光泽。
(高辉性油墨中的金属薄膜碎片)
作为上述高辉性油墨中所用的金属薄膜碎片,作为金属薄膜的成分优选是可以用上述举例示出的各种金属。作为把该金属制成薄膜的方法,在使用像铝那样熔点较低的金属时可以举出蒸镀,在使用铝、金、银、铜等具有延展性的金属时可以举出制箔,在熔点高且缺乏延展性的金属时可以举出溅射等。特别是,优选使用由蒸镀金属薄膜得到的金属薄膜碎片。金属薄膜的厚度优选是0.01~0.1μm,更优选是0.02~0.8μm。分散于油墨中的金属薄膜碎片的面方向的大小优选是5~25μm,更优选是10~15μm。在金属薄膜碎片的面方向的大小不足5μm时,除了高辉性油墨的涂膜亮度降低外,在用凹版方式或者网版印刷方式印刷或涂布油墨时,会造成版堵塞。
下面,以用特别优选的蒸镀法时为例说明金属薄膜碎片的制作方法。蒸镀金属的支承体薄膜可以用聚烯烃薄膜或聚酯薄膜等。首先,在支承体薄膜上通过涂布等设置剥离层后,在该剥离层上蒸镀规定厚度的金属。在蒸镀膜面上涂布防氧化用顶涂层。用于形成剥离层和顶涂层用的涂层剂,可以使用相互同一的涂层剂,此外,也可以使用不同涂层剂。
上述剥离层或上述顶涂层中使用的树脂,未特别限定。具体地说,例如,可以举出硝化纤维素等纤维素衍生物、丙烯酸树脂、乙烯基系树脂、聚酰胺、聚酯、乙烯-乙烯醇(EVA)树脂、聚氯乙烯、氯化EVA树脂、石油系树脂等。作为剥离层或顶覆盖层中使用的溶剂最好是用甲苯、二甲苯等芳香烃;正己烷、环己烷等脂肪烃或脂环烃;乙酸乙酯、乙酸丙酯等酯类;甲醇、乙醇、异丙醇等醇类;丙酮、甲乙酮等酮类;乙二醇单乙醚、丙二醇单甲醚等亚烷基二醇单烷基醚等。
把上述金属蒸镀薄膜浸渗于溶解上述剥离层和上述顶涂层的溶剂中并进行搅拌,分离金属蒸镀膜。进而把剥离的金属蒸镀膜在溶剂中搅拌制成面方向的大小大约5~25μm的金属薄膜碎片,进行筛分、干燥。用于剥离的溶剂只要是溶解上述剥离层和上述顶涂层的即可,除此以外未特别限定。在通过溅射制作金属薄膜时也可以采用与上述同样的方法制作金属薄膜碎片。在使用金属箔时,浸渗于溶剂中直接用搅拌机粉碎成规定的大小即可。
金属薄膜碎片,为了提高油墨中的分散性优选是进行表面处理。作为表面处理剂可以举出硬脂酸、油酸、棕榈酸等有机脂肪酸;甲基甲硅烷基异氰酸酯等异氰酸酯类;硝化纤维素、醋酸丙酸纤维素、醋酸丁酸纤维素、乙基纤维素等纤维素衍生物,通过公知的惯用方法吸附于金属薄膜碎片的表面。
(高辉性油墨中的粘接树脂)
作为上述高辉性油墨中所用的粘接树脂,可以用以往的轮转凹印油墨、苯胺油墨、丝网油墨、或者涂料等中通常用者。作为具体例,最好是用涂料用丙烯酸树脂、氯乙烯树脂、偏二氯乙烯树脂、氯乙烯-醋酸乙烯树脂、乙烯-醋酸乙烯树脂、聚烯烃树脂、氯烯烃树脂、乙烯-丙烯酸树脂等共聚系树脂;或者涂料用聚氨酯树脂、聚酰胺树脂、尿素树脂、环氧树脂、聚酯树脂、石油系树脂、纤维素衍生物树脂等。此外,也可以使用或并用在这些树脂上化学结合了羧酸基、磷酸基、磺酸基、氨基、季铵盐基等极性基团的树脂。
(高辉性油墨中的添加剂)
在上述高辉性油墨中,根据需要,只要不妨碍设计图案性、延展性,为了在油墨中消泡、防止沉降、颜料分散、流动性改质、防止结块、防止带电、防止氧化、光安定性、紫外线吸收、内部交联等,也可以加入以往的轮转凹印油墨、苯胺油墨、丝网油墨、或者涂料等中所使用的各种添加剂。作为这类添加剂,可以举出着色用颜料、染料、蜡、增塑剂、流平剂、表面活性剂、分散剂、消泡剂、鳌合剂、多异氰酸酯等。
(高辉性油墨中的溶剂)
作为上述高辉性油墨中所用的溶剂,可以使用以往的轮转凹印油墨、苯胺油墨、丝网油墨、或者涂料等中所使用的公知的惯用的溶剂。具体地说,可以举出甲苯、二甲苯等芳香烃;正己烷、环己烷等脂肪烃或脂环烃;乙酸乙酯、乙酸丙酯等酯类;甲醇、乙醇、异丙醇等醇类;丙酮、甲乙酮等酮类;乙二醇单乙醚、丙二醇单甲醚等亚烷基二醇烷基醚等。
(高辉性油墨的调制方法)
通常为了使油墨的配料稳定地分散,使用辊碎机、球磨机、玻璃珠磨机(beads mill)、或者混砂机等进行研磨,把颜料和其他添加剂微粒子化到亚微米。但是,在上述高辉性油墨中,为了表现出金属光泽而配合的金属薄膜碎片优选是5~25μm的大小,进行上述研磨时将金属薄膜碎片微粒子化,存在着金属光泽极端降低的危险。因而,在调制高辉性油墨时优选是不进行研磨,而仅是混合上述配料来作成油墨。为此,为了提高分散性,如上述那样,优选是预先对金属薄膜碎片进行表面处理。
在本发明中,特别是在使用用热塑性树脂层夹着装饰层而构成的层叠片时,优选是能够不损害该层叠片的优良设计图案性地、成形为想要的形状。
具体地说,优选是将透明或半透明的热塑性树脂层(A-1)、装饰层(B)和成为支承基材的热塑性树脂层(A-2)按该顺序层叠而成的层叠片。
在该层叠片中,透明或半透明的热塑性树脂层(A-1)侧成为表面层,设计图案性高的装饰层(B)通过透明或半透明的热塑性树脂层(A-1)成为能够看见的。也可以在透明或半透明的热塑性树脂层(A-1)与装饰层(B)之间设置一层以上的装饰保护层、油墨层、粘接剂层等。此外,也可以在透明或半透明的热塑性树脂层(A-1)上,设置在成形时成为表面层一侧的一层以上的表面保护层(顶涂层)。
此外,由于依照本发明的成形方法所得到的三维成形体具有优良的装饰清晰性,所以可以很好地运用于把该成形体插入到注射模具内一体注射成形的内模成形(插入成形)。在该情况下,成为支承基材的热塑性树脂层(A-2)是所得到的成形体中最成为注射成形用树脂侧的层,故优选是该热塑性树脂层(A-2)具有与该注射树脂热熔接的热熔接性。此外,成为支承基材的热塑性树脂层(A-2)还起到保护装饰层、以及辅助层叠片或者所得到的成形体的强度或刚性的作用。
在装饰层(B)与成为支承基材的热塑性树脂层(A-2)之间也可以设置一层以上的另外的油墨层、粘接剂层等。此外,在使用具有该构成的层叠片时,在将上述加热塑化温度中上述层(A-1)和上述层(A-2)中玻化温度较高的一方玻化温度表示为Tg(A-M)时,成形时的加热塑化的温度优选在(Tg(A-M)-30)℃~(Tg(A-M)+10)℃的范围内。
(透明或半透明的热塑性树脂层(A-1))
作为可以用于热成形用片的热塑性树脂层(A-1),优选是为薄膜形状,可以用利用加热而具有延展性的薄膜。热塑性树脂薄膜优选是透明或半透明的单层或多层薄膜,也可以含有着色剂。在对模成形中,因为进行热成形工序,故优选是Tg为30~300℃的范围的热塑性树脂为主体的薄膜,更优选的Tg为50~250℃。如果举出上述热塑性树脂的例子,优选是用聚乙烯或聚丙烯等聚烯烃树脂,聚对苯二甲酸乙二酯或聚对苯二甲酸丁二酯等聚酯树脂,聚甲基丙烯酸甲酯或聚甲基丙烯酸乙酯等丙烯酸树脂,离子键树脂,聚苯乙烯,聚丙烯腈,丙烯腈-苯乙烯树脂,甲基丙烯酸甲酯-苯乙烯树脂,尼龙等聚酰胺树脂,乙烯-乙酸乙烯树脂,乙烯-丙烯酸树脂,乙烯-丙烯酸乙酯树脂,乙烯-乙烯醇树脂,聚氯乙烯或聚偏二氯乙烯等含氯树脂,聚氟乙烯或聚二氟乙烯等含氟树脂,聚碳酸酯树脂,环状聚烯烃树脂,改性聚亚苯醚树脂,甲基戊烯树脂,纤维素系树脂等。在这些热塑性树脂之中,从热成形性和装饰层的鲜明性优秀的角度出发,最好是以从丙烯酸树脂、聚酯树脂、聚碳酸酯树脂、和环状聚烯烃树脂的群组中所选择的一种或两种以上为主要成分的薄膜。
此外,也可以在不妨碍该薄膜的透明性的范围内,混合或多层化地使用两种以上上述举例示出的树脂。
此外,为了改善耐冲击性,也可以在不妨碍透明性的范围内把用作热塑性树脂薄膜的上述举例示出的各种树脂制成橡胶改性体。虽然关于制成橡胶改性体的方法未特别限定,但是可以举出在各种树脂的聚合时添加聚二烯等橡胶成分单体进行聚合的方法、以及将该树脂与合成橡胶或者热塑性合成橡胶热熔融掺混的方法。此外,在不损害透明性的范围内,热塑性树脂薄膜也可以含有防氧化剂、紫外线吸收剂、润滑剂等常用于薄膜用途的各种添加剂。另外,从设计图案性方面考虑,也可以含有颜料或染料等着色剂,故意地降低透明性。热塑性树脂薄膜的制造方法未特别限定,只要通过普通方法进行薄膜化就可以了,另外,也可以在不妨碍成形时的延展性的范围内,在单轴或者两轴方向上实施延伸处理。
虽然热塑性树脂薄膜的厚度未特别限定,但在装饰保护层(后述)和装饰层为油墨等的展敷层时的涂敷性以及热成形性良好,所以优选是30~2000μm的范围,更优选是50~500μm。
(成为支承基材的热塑性树脂层(A-2))
作为热成形用片中所用的成为支承基材的热塑性树脂层(A-2),因为进行对模成形,故优选是以Tg为30~300℃范围的热塑性树脂为主体的薄膜,更优选是Tg为50~250℃。如果举出上述热塑性树脂的例子,则可以用丙烯腈-丁二烯-苯乙烯(ABS)树脂、丙烯腈-丙烯酸橡胶-苯乙烯(AAS)树脂、丙烯腈-乙烯橡胶-苯乙烯(AES)树脂、(甲基)丙烯酸酯-苯乙烯(MS)树脂、苯乙烯-丁二烯-苯乙烯(SBS)树脂、苯乙烯/异戊间二烯/丁二烯/苯乙烯(SIBS)树脂、聚乙烯(PE)系树脂或聚丙烯(PP)系树脂、氯乙烯(PVC)系树脂等通用树脂,以及烯烃系弹性体(TPO)、氯乙烯系弹性体(TPVC),苯乙烯系弹性体(SBC)、聚氨酯系弹性体(TPU)、聚酯系弹性体(TPEE)、聚酰胺系弹性体(TPAE)等热塑性弹性体(TPE)等。此外,也可以混合或多层化地用两种以上上述举例示出的树脂。特别是,即使在以汽车外装零件为代表的具有复杂形状的成形体中,因为赋形性优良,所以可使用聚丙烯系树脂或聚乙烯系树脂以及它们的掺混品或AAS树脂、ABS树脂等。在这些树脂中,也可以为了改进冲击强度等,而添加乙丙橡胶(EPR)、SBS、SIBS、苯乙烯/乙烯/丁二烯/苯乙烯(SEBS)等橡胶系改质剂。虽然成为支承基材的热塑性树脂层(A-2)的厚度没有限制,但是例如优选是10μm~3000μm。
(成为支承基材的热塑性树脂层(A-2)中的无机填充物)
热成形用层叠片通过热成形成为三维形状的成形体。此时如果成为支承基材的热塑性树脂层(A-2)和热塑性树脂层(A-1)中所使用的热塑性树脂的成形收缩率不同,则在成形体中产生变形,很难保持良好的形状。在该情况下,如果在成为支承基材的热塑性树脂层(A-2)的树脂中添加无机填充物,则可以细致地控制成形收缩率,可以在支承基材树脂层与热塑性树脂薄膜层处减小热塑性树脂的成形收缩率之差,所以可以防止成形中和成形后的变形。在本发明中能够使用的无机填充物的种类未特别限定,但是可以举出滑石、碳酸钙、粘土、硅藻土、云母、硅酸镁、硅石等。
从成形加工性与成形收缩率的平衡方面考虑,对成为支承基材的热塑性树脂层(A-2)添加无机填充物的添加量,优选是相对于该层(A-2)树脂的质量百分率为5~60质量%。无机填充物的粒径,虽然未特别限定,但是如果粒径过大则层(A-2)的表面上产生凹凸,在成形有装饰层的加饰片时,存在着装饰清晰性受损的危险。因此,由于作为装饰层的基底的层(A-2)要求平滑性,故添加于层(A-2)的无机填充物的平均粒度优选是8μm以下,更优选是4μm以下。特别是,在成形具有镜面状金属光泽的加饰片时,优选是2μm以下。
(成为支承基材的热塑性树脂层(A-2)中的着色剂)
如果成为支承基材的热塑性树脂层(A-2)中含有着色剂,则由于成形体的底色的隐蔽性变得良好,所以优选。这里所用的着色剂未特别限定,相应于想要得到的设计图案,可以使用通常的热塑性树脂的着色中所使用的惯用的无机颜料、有机颜料、染料等。例如,氧化钛、钛黄、氧化铁、复合氧化物系颜料、群青、钴蓝、氧化铬、钒酸铋、炭黑、氧化锌、碳酸钙、硫酸钡、硅石、滑石等无机颜料;偶氮系颜料、酞菁系颜料、喹吖酮系颜料、二噁嗪系颜料、蒽醌系颜料、异吲哚满酮系颜料、异吲哚满系颜料、苝系颜料、苉酮系颜料、奎酞酮系颜料、硫靛系颜料、二酮基吡咯并吡咯系颜料等有机颜料;金属配位化合物颜料等。此外,作为染料,优选是使用主要从油溶性染料的组所选择的一种或两种以上染料。
配合于成为支承基材的热塑性树脂层(A-2)的着色剂的添加量因着色剂的种类、成为目的的热成形用片的厚度或色调等而不同,但是为了确保色相或底色的隐蔽性,并维持冲击强度,优选是该着色剂的添加量相对于构成该层(A-2)的树脂的质量百分率为0.1~20质量%的范围,更优选是0.5~15质量%的范围。对于树脂,若着色剂的添加量超过20质量%则冲击强度降低,如果着色剂的添加量不足0.1质量%,则有色相或底色的隐蔽性不充分的倾向。
(成为支承基材的热塑性树脂层(A-2)中的其他添加剂)
进而在成为支承基材的热塑性树脂层(A-2)中,在不损害其冲击强度或成形性的范围内,也可以添加增塑剂、防氧化剂、紫外线吸收剂、防止带电剂、阻燃剂、润滑剂等添加剂,这些添加剂可以单独使用也可以并用两种以上。
(装饰保护层)
为了提高耐热性、耐溶剂性、设计图案性、耐气候性等,也可以在热塑性树薄膜脂层(A-1)与装饰层(B)之间设置一层以上的装饰保护层。特别是在装饰层(B)由高辉性油墨构成时,优选是设置下述装饰保护层作为油墨保护层。关于装饰保护层中可以使用的树脂的种类,只要不妨碍热成形用片的延展性,未特别限定,但是从调整交联密度的容易程度、耐气候性、与热塑性树脂薄膜层(A-1)的粘接性等方面考虑,优选是丙烯酸系树脂。关于树脂的交联机构也未特别限定,在使用丙烯酸系树脂时,可以使用UV固化、EB固化、含羟基共聚物/异氰酸酯固化、硅烷醇/水固化、环氧/胺固化等。其中,从调整交联密度的容易程度、耐气候性、反应速度、反应副产物的有无、制造成本等方面考虑,优选是含羟基共聚物/异氰酸酯固化。
此外,因为对装饰保护层赋予设计图案性,故也可以在装饰保护层中添加着色剂作为着色层。在该情况下,着色剂的添加量虽然因成为目的的色调、装饰保护层的厚度等而不同,但是优选是装饰保护层的全光透射率为20%以上,以便不隐蔽装饰层(B),特别更优选是全光透射率为40%以上。作为可以添加到装饰保护层的着色剂,优选是颜料。这里用的颜料没有限定,可以使用着色颜料、金属颜料、干涉色颜料、荧光颜料、体质颜料、防锈颜料等公知惯用的颜料。
作为上述着色剂,例如可以举出喹吖啶酮红等喹吖啶酮系颜料、颜料红等偶氮系颜料、酞菁蓝、酞菁绿、芘红等酞菁系颜料等有机颜料;氧化钛或炭黑等无机颜料。作为金属颜料,可以举出铝粉、镍粉、铜粉、黄铜粉、铬粉等。作为干涉色颜料,可以举出珠光珍珠云母粉或珠光着色珍珠云母粉等。
作为荧光颜料,可以举出喹吖啶酮系颜料、蒽醌系颜料、芘系颜料、苉酮系颜料、二酮基吡咯并吡咯系颜料、异吲哚满酮系颜料、缩合偶氮系颜料、苯并咪唑酮系颜料、单偶氮系颜料、不溶性偶氮系颜料、萘酚系颜料、黄烷士酮系颜料、嗯素嘧啶系颜料、奎酞酮系颜料、皮蒽酮系颜料、吡唑啉酮系颜料、硫靛系颜料、蒽嵌蒽醌系颜料、二噁嗪系颜料、酞菁系颜料、阴丹酮系颜料等有机颜料;二氧芑镍黄(nickel dioxinyellow)、铜偶氮甲碱黄等金属配位化合物;氧化钛、氧化铁、氧化锌等金属氧化物,硫酸钡、碳酸钙等金属盐,炭黑、铝、云母等无机颜料。
(层叠片的层叠)
为了将装饰层(B)或其他油墨层与成为支承基材的热塑性树脂层(A-2)接合,优选是通过粘接剂层或粘着剂层粘接。
作为粘接剂层的粘接方法,可以用通过用惯用的溶剂型粘接剂的干式层压法,湿式层压法、热熔层压法等来层叠。构成上述粘接剂层的粘接剂,常用的酚醛树脂系粘接剂、间苯二酚树脂系粘接剂、苯酚-间苯二酚树脂系粘接剂、环氧树脂系粘接剂、尿素树脂系粘接剂、聚氨酯系粘接剂、多芳香族系粘接剂等热硬性树脂系粘接剂;使用了乙烯-不饱和羧酸共聚物等的反应型粘接剂;乙酸乙烯树脂、丙烯酸树脂、乙烯醋酸乙烯树脂、聚乙烯醇、聚乙烯醇缩醛、氯乙烯树脂、尼龙、氰基丙烯酸酯树脂等热塑性树脂系粘接剂;氯丁二烯系粘接剂、硝基橡胶系粘接剂、SBR系粘接剂、天然橡胶系粘接剂等橡胶系粘接剂等。特别是,因为丙烯酸树脂与聚丙烯系树脂的粘接性良好,而且真空成形、对模成形时的延伸追随性良好,因此丙烯酸聚氨酯系粘接剂最好。
粘接剂的涂敷方式,可以用凹版辊式涂层机、凹版翻转涂层机、苯胺辊式涂层机、胶印涂层机、辊式涂层机、刮板涂层机、空气刮板涂层机、滚球接触涂层机、滚球接触翻转涂层机、散点涂层机、散点翻转涂层机、微型凹版辊式涂层机等涂敷方式。为了使粘接性足够,干燥性也良好,粘接剂的涂布量优选是0.1~30g/m2的范围,特别优选是2~10g/m2。如果粘接剂的涂布量过少则粘接力减弱,如果粘接剂的涂布量过多则有干燥性降低的倾向。作为粘接剂层的厚度优选是0.1~30μm的范围,更优选是1~20μm,特别优选是2~10μm。
为了提高与构成粘接剂层的粘接剂的亲和性,也可以对成为支承基材的热塑性树脂层(A-2)的粘接面实施等离子体处理、电晕处理、火焰处理、电子射线照射处理、粗糙化处理、臭氧处理等表面处理;实施真空蒸镀、溅射、离子镀等干式镀覆处理。
此外,也可以代替粘接剂层,设置粘着剂层。作为构成粘着剂层的粘着剂,优选是用丙烯酸系粘着剂、橡胶系粘着剂、聚硅烷橡胶系粘着剂、聚氨酯系粘着剂、聚酯系粘着剂等。
(表面保护层)
在本发明中所用的热成形用片中,为了赋予设计图案性、耐摩擦性、耐气候性、耐污染性、耐水性、耐药品性、耐热性等性能,可以在成形时的表面侧设置一层以上透明、半透明或者着色清晰的顶涂层作为表面保护层。作为顶涂剂,只要不妨碍热成形用片的延展性,优选是用漆型、异氰酸酯或环氧树脂等引起的交联型、UV交联型或者EB交联型。
实施例
下面,以具体例子说明本发明,但是本发明不限定于以下所示的实施例。再者,各实施例和比较例中的物性评价,用下述测定法或试验法进行。此外,只要未特别说明,“份”和“%”全都用质量基准。
实施例1
以下示出层叠片的制作方法和对模成形方法。
(A-1)热塑性树脂薄膜层
作为透明或半透明的热塑性树脂薄膜层(A-1),使用烟雾:0.1%、厚度为125μm的橡胶改性PMMA薄膜(商品名“テクィロィS-001”,住友化学工业公司制,Tg=125℃)。
(A-1/B中间层)装饰保护层
为了提高上述热塑性树脂薄膜层(A-1)与装饰层(B)的紧密贴合性,在压克力聚醇树脂“6KW-032E”(商品名,大日本油墨化学工业公司制,固态量38%(溶剂:乙酸乙酯),羟基价30KOHmg/g)46份与4-甲基-2-戊酮46份的混合液中,混合含异氰脲酸酯环的聚异氰酸酯“BURNOCKDN-981”(商品名,大日本油墨化学工业公司制,固态量75%(溶剂:乙酸乙酯),官能团数3、NCO浓度14%)8份(合计100份),调制装饰保护层用溶液(底层涂料)。
(B)装饰层
混合铝薄膜碎片(厚度0.04μm,面方向的大小5~25μm)10份、乙酸乙酯37.25份、甲乙酮30份、异丙醇31.5份,硝化纤维素1.25份(合计110份),调制铝薄膜碎片浆料。
混合所得到的铝薄膜碎片浆料30份、作为粘接树脂的羧酸氯乙烯-醋酸乙烯树脂(UCC公司制“ビニラィトVMCH”)3份、聚氨酯树脂(荒川化学制“聚氨酯2593”不挥发成分32%)8份、乙酸乙酯23份、4-甲基-2-戊酮26份、异丙醇10份(合计100份),调制不挥发成分中的铝薄膜碎片浓度为35质量%的装饰层用溶液(高辉性油墨)。
(B/A-2中间层)粘接剂
为了将具有装饰层(B)的热塑性树脂薄膜层(A-1)与成为支承基材的热塑性树脂层(A-2)粘接,混合芳香族聚酯多元醇树脂“LX-703VL”(商品名,大日本油墨化学工业公司制)15份作为主剂,混合脂肪族聚异氰酸酯“KR-90”(商品名,大日本油墨化学工业公司制)1份作为固化剂、以及混合乙酸乙酯18份作为稀释剂(合计34份),调制聚氨酯系粘接剂。
(A-2)成为支承基材的热塑性树脂层
作为成为支承基材的热塑性树脂层(A-2),使用层叠了以丙烯-乙烯无规共聚物“FS3611”(商品名,住友化学工业公司制)为主体成分的第1层(C-1)与以丙烯-丁烯无规共聚物“SP7834”(商品名,住友化学工业公司制)为主体成分的第2层(C-2)而成的两种两层片。
作为第1层(C-1)用,用鼓式桶干掺混上述“FS3611”80份、低密度聚乙烯“F200”(商品名,住友化学工业公司制)10份、乙丙橡胶“P-0480”(商品名,三井化学制)10份、黑色母炼胶“ペ才ニ一ブラックF31246”(商品名,大日本油墨化学工业公司制,低密度聚乙烯/炭黑=60/40)2份(合计102份)制作层(C-1)用的树脂。
作为第2层(C-2)用,对上述“SP7834”35份、上述“F200”10份、上述“P-0480”15份、滑石的母炼胶(平均粒径1.8μm的滑石/“SP7834”=60/40)40份的合计100份,用鼓式桶干掺混上述“ペ才ニ一ブラックF31246”2份(合计102份),制作层(C-2)用的树脂。层(C-2)中所含有的滑石为24质量%。
接着,用φ50mm单轴挤出机与φ65mm单轴挤出机这两台挤出机,分别在210℃下熔融上述两种层(C-1)、层(C-2)用的原料树脂,通过クロ一レン公司制的供料块,层叠两层使之成为层(C-1)/层(C-2)=30/70的层构成比,通过T模挤出成形为片状后,立即用温度调节到40℃的金属辊冷却,得到厚度为0.30mm的支承基材树脂层用片。
再者,上述由层(C-1)与层(C-2)构成的层叠体(A-2)在DMA测定中tanδ在0℃以上表现出极大值。
(片的层叠方法)
使用微凹版涂层机在上述橡胶改性PMMA薄膜(A-1)上涂层上述装饰保护层(A-1/B中间层)用溶液并干燥成干燥膜厚为2.0μm后,在50℃下进行3日的时效处理。接着,使用凹版涂层机在上述装饰保护层上涂敷作为装饰层(B)的上述高辉性油墨并干燥成干燥膜厚为2.0μm。进而,对成为支承基材的热塑性树脂层(A-2)用片的粘接面(以丙烯-乙烯无规共聚物为主体成分的层(C-1))实施电晕处理,以便湿润指数成为40dyne/cm后,用微凹版涂层机涂布上述粘接剂(B/A-2中间层)并干燥成干燥膜厚为5μm,与上述橡胶改性PMMA薄膜的高辉性油墨涂层面粘贴,在50℃下进行3日的时效处理,得到成形用层叠片(S-1)。该片(S-1)的20°光泽值(测定角度20°)为1050%。
(20°光泽值的测定方法)
在此,20°光泽值是用BYK Gardner公司制“Micro-TRI-gloss”,依据JIS Z8741而测定(关于以下的各实施例、比较例也是同样的)的。
(对模成形方法)
(评价模具)
使用如下这样梯形形状的凸模10:水平面11a和模盒12为周长183×204mm的长方形(面积373cm2)(凸模部的斜面11b的外周113×158mm)、顶面11c为51×66mm的长方形、从水平面11a起到顶面11c的高度为50mm、斜面11b的倾斜坡度分别为35°、55°、60°、70°、顶面11c与斜面11b的接合部分别为R0.5mm、R1mm、R5mm、R3mm、斜面11b彼此的接合部为R5mm、斜面11b与水平面11a的接合部为R0.5mm。此外,设计将凹模与凸模合模时的间隙将成为400μm和200μm的两种凹模,在本实施例的成形性评价中用前者。进而,在凸模的水平面11a与斜面11b的接合部上设置直径为0.5mm的真空孔,在凹模的底面21c与斜面21b的接合部上设置为直径0.5mm的排气孔。
此外,作为框状夹具14和24,用内缘为190×210mm的长方形、宽度为10mm、没有凸缘部的框状夹具,凹模的框状夹具与凸模的框状夹具的嵌合部设为图7的32和31所示的形状。再者,夹固部的面积为84cm2。
此外,作为模具和框状夹具的钢材,用大同ァミスタ一公司制的硬质铝合金“ァルミ一ゴHARD”(商品名),用森精机公司制的立式加工中心“NV5000”(商品名)制作。
此外,作为使框状夹具动作的方法,使用可动作动缸16和26各四套,具体地说,用小金井公司制气缸“ジグシリンダ一C系列CDA50×50”(商品名,作动缸径50mm、冲程50mm、活塞杆(16a和17a)直径20mm)。
再者,含有可动式框状夹具和气缸的整个凹模和整个凸模的质量全都大约为25kg(重量大约都为25kgf)。
(成形条件)
在本实施例的对模成形中,用ハ一ミス公司制FE38PH的小型真空成形机。在插塞可动装置(上侧)上安装凹模和凹模用可动式框状夹具,在模具可动装置(下侧)上安装凸模和凸模用可动式框状夹具,按以下所示的步骤实施对模成形。
(1)用成形机的夹具固定使上述层叠片(S-1)的热塑性树薄膜脂层(A-1)侧朝上。
(2)使上侧加热器(未图示)向该片(S-1)的上方移动(不使用下侧加热器)。
(3)加热该片(S-1)直到成为规定温度。
(4)使上述加热器退避。
(5)使固定于固定板23的凹模20下降,使固定于固定板13的凸模10上升。
(6)利用凹模20的下降和凸模10的上升,用模具的可动式框状夹具14、24夹住该片1后,保持不变地用凹模20与凸模10夹住片而成为三维形状。
(7)用凹模20与凸模10夹住该片不动保持1分钟。
(8)使凹模20上升、使凸模10下降后,用空气将成为三维形状的成形体冷却5秒钟。
(9)打开成形机的夹具。
通过以上(1)~(9)的工序得到对模成形体。
具体地说,加热器温度设为370℃,片与加热器间的距离设为130mm,加热时间设为12秒,成形开始时的片温度为115℃。另外,片温度是用キ一ェンス公司制的红外放射温度计IT2-80(放射率ε=0.95),从下侧(成为支承基材的热塑性树脂层(A-2)侧)测定模具中心的上部附近的片温度。把靠加热器加热片时的最高温度设为成形温度。
此外,使用模具温度调节器,将凹模温度设为95℃、凸模温度设为75℃。进而,作为凹模的可动式框状夹具使用没有凸缘部的框状夹具(图5),使框状夹具移动的四个气缸(φ50mm)的下降压力全都是1kgf/cm2(大约0.1MPa)(推力:大约80kgf(大约800N)),使凸模的四个气缸(φ50mm)的上升压力全都是2kgf/cm2(大约0.2MPa)(推力:大约160kgf(大约1600N)),使凹模移动用气缸(φ104mm)的下降压力和凸模移动用气缸(φ112mm)的上升压力是5kgf/cm2(大约0.5MPa)(推力:大约425kgf(大约4250N)和大约492kgf(大约4920N)),采用在加热后首先将由可动式框状夹具所固定的片压靠于凹模的成形法A(图1)。再者,使用框状夹具固定片的夹固力为大约80kgf(大约800N)(作为应力大约为0.95kgf/cm2(大约95kPa))、成形时的凹模与凸模的合模力为(凹模推力425kgf+凹模重量25kgf-凸模用框状夹具推力160kgf=290kgf)(大约29kN)(作为应力大约为0.78kgf/cm2(大约78kPa))。
(成形可否评价方法)
作为通过上述方法所得到的成形体的成形可否评价方法,目测褶皱的发生进行评价。
〔评价基准〕○:不发生褶皱, △:在成形体的立起部尚发生不足3mm的褶皱,×:在成形体上发生3mm以上的褶皱、或者发生其他显著的外观不良(具体地说,可以举出发生称为冷激痕迹的冷却痕迹、发生压迫痕迹、发生真空孔痕迹等)。
(成形体的模具再现性评价方法)
作为通过上述方法所得到的成形体的模具再现性评价方法,对成形体顶面的四角部的R3mm部测定R再现性。
〔评价基准〕◎:R再现性80%以上,○:R再现性60%以上且不足80%,△:R再现性40以上且不足60%,×:R再现性不足40%。
(成形体的光泽性评价方法)
在成形体的顶面部和斜面部处,测定展开率为110%部和展开率为150%部的20°光泽值,根据成形前后的光泽值变化计算光泽保持率。作为展开率的测定方法,根据厚度变化率计算。
〔评价基准〕◎:光泽保持率为80%以上,○:光泽保持率为60%以上且不足80%,△:光泽保持率为40%以上且不足60%,×:光泽保持为不足40%。
〔评价结果〕
对成形体(M-1)通过上述评价方法评价的结果,成形可否评价为○,模具再现性评价为○,展开率110%部的20°光泽值为850%,光泽保持率为81%,展开率110%部的光泽性评价为◎。此外,展开率150%部的20°光泽值为750%,光泽保持率为71%,展开率150%部的光泽性评价为○。
根据以上结果可以明白,由实施例1所得到的成形体(M-1),模具再现性、金属光泽性是良好的。
实施例1a
除了在热塑性薄膜层(A-1)的装饰层(B)侧预先印刷了1mm间隔的黑色棋盘图案以外,其余与实施例1同样地得到成形体(M-1a)。在展开率110%部几乎看不出棋盘图案的变形,在展开率150%部几乎看不出棋盘图案本身变形的格线歪扭。
实施例2
使用图6所示的带有凸缘部27的框状夹具24作为凹模用框状夹具,使框状夹具移动的四个气缸的下降压力全都是0.2MPa,凸模的四个气缸的上升压力全都是0.1MPa,采用在加热后使由可动式框状夹具所固定的片首先压靠于凸模的成形法B(图3),除此之外与实施例1同样地得到成形用层叠片(S-2)和成形体(M-2)。再者,用框状夹具固定片的夹固力大约为800N(作为应力大约为95kPa)、成形时的凹模与凸模的合模力大约为2.9kN(作为应力大约为85kPa(水平面21a为周长175×196mm的长方形(面积343cm2)))。接着,针对该成形体(M-2)进行评价的结果,成形可否评价为○,模具再现性评价为◎,展开率110%部的20°光泽值为800%,光泽保持率为76%,展开率110%部的光泽性评价为○。此外,展开率150%部的20°光泽值为650%,光泽保持率为62%,展开率150%部的光泽性评价为○。
实施例2a
除了在热塑性薄膜层(A-1)的装饰层(B)侧预先印刷了1mm间隔的黑色棋盘图案以外,其余与实施例2同样地得到成形体(M-2a)。虽然在展开率110%部几乎看不出棋盘图案的变形,但是在展开率150%部处看到格线稍稍歪扭。
实施例3
热塑性树脂薄膜层(A-1)(Tg=125℃)的厚度为75μm,成为支承基材的热塑性树脂层(A-2)是仅用φ65mm单轴挤出机由透明性ABS树脂(甲基丙烯酸甲酯丙烯腈丁二烯苯乙烯共聚物,商品名“SXH-290”,日本ェィァンドェル公司制,Tg=115℃)制膜的厚度为200μm的单层片,在层叠方法中以粘接剂涂层侧为高辉性油墨涂层面,除此之外与实施例1同样地得到成形用层叠片(S-3)。该片(S-3)的20°光泽值为950%。进而,除了使用将间隙设计成200μm的凹模以外,其余与实施例1同样地得到成形体(M-3)。
关于该成形体(M-3)进行评价的结果,成形可否评价为○,模具再现性评价为◎,110%展开部的20°光泽值为800%,光泽保持率为84%,110%展开部的光泽性评价为◎。此外,150%展开部的20°光泽值为600%,光泽保持率为63%,150%展开部的光泽性评价为○。
实施例4
不用上述底层涂料和高辉性油墨,作为装饰层(B),预先通过真空蒸镀法在热塑性树脂薄膜层(A-1)上层叠0.04μm的铝薄膜,除此之外,与实施例1同样地得到成形用层叠片(S-4)。该片(S-4)的20°光泽值为1450%。进而,与实施例1同样地得到成形体(M-4)。
针对该成形体(M-4)评价的结果,成形可否评价为○,模具再现性评价为○,110%展开部的20°光泽值为1350%,光泽保持率为93%,110%展开部的光泽性评价为◎。此外,150%展开部的20光泽值为650%,光泽保持率为45%,150%展开部的光泽性评价为△。
实施例5
不用上述底层涂料和高辉性油墨,作为装饰层(B),预先通过用凹版印刷油墨“ュニビァNT”(大日本油墨化学工业公司制)的凹版印刷法,在热塑性树脂薄膜层(A-1)的装饰层(B)侧,在第一版印刷1mm间隔的黑色棋盘图案,在第二版和第三版印刷白色的满印,除此之外,与实施例3同样地,得到成形用层叠片(S-5)。进而,与实施例1同样地得到成形体(M-5)。
针对该成形体(M-5)评价的结果,成形可否评价为○,模具再现性评价为◎。此外,在展开率110%部几乎看不出棋盘图案的变形,在展开率150%部处几乎看不出棋盘图案本身变形的格线的扭曲。此外,没有看出展开率110%部与展开率150部的白色度中有较大差异。
实施例6
除了把成形开始时的片温度设为100℃以外,与实施例1同样地得到成形体(M-6)。
针对该成形体(M-6)评价的结果,成形可否评价为○,模具再现性评价为○,110%展开部的20°光泽值为1000%,光泽保持率为95%,110%展开部的光泽性评价为◎。此外,150%展开部的20°光泽值为850%,光泽保持率为81%,150%展开部的光泽性评价为◎。
实施例7
除了把成形开始时的片温度设为130℃以外,与实施例1同样地得到成形体(M-7)。
针对该成形体(M-7)评价的结果,成形可否评价为○,模具再现性评价为◎,110%展开部的20°光泽值为650%,光泽保持率为62%,110%展开部的光泽性评价为○。此外,150%展开部的20°光泽值为600%,光泽保持率为57%,150%展开部的光泽性评价为△。
比较例1
除了成形温度为140℃以外与实施例1同样地得到比较用成形体(M-1′)。针对比较用成形体(M-1′)通过与实施例1同样方法评价的结果,成形可否评价为○,模具再现性评价为◎,110%展开部的20°光泽值为400%,光泽保持率为38%,110%展开部的光泽性评价为×。此外,150%展开部的20°光泽值为250%,光泽保持率为24%,150%展开部的光泽性评价为×。此外,在成形体(M-1′)的顶面部与斜面的接合部残留着排气孔的痕迹,在顶面的一部分上残留用凹模与凸模夹住片之际的压迫痕迹。
比较例1a
除了在热塑性树脂薄膜层(A-1)的装饰层(B)侧预先印刷1mm间隔的黑色棋盘图案以外,与比较例1同样地得到比较用成形体(M-1a′)。在展开率110%部几乎看不出格线的歪扭而棋盘图案稍稍变形,在展开率150%部可以看出明显的格线歪扭。
比较例2
针对与实施例1相同的片,不用可动式框状夹具,仅用凸模实施真空成形。把成形温度设为140℃,得到比较用成形体(M-2′)。针对比较用成形体(M-2′)与实施例1同样地评价的结果,成形可否评价为△,模具再现性评价为○,110%展开部的20°光泽值为300%,光泽保持率为29%,110%展开部的光泽性评价为×。此外,150%展开部的20°光泽值为200%,光泽保持率为19%,150%展开部的光泽性评价为×。
比较例2a
除了在热塑性薄膜层(A-1)的装饰层(B)侧预先印刷1mm间隔的黑色棋盘图案以外,与比较例2同样地得到比较用成形体(M-2a′)。在展开率110%部可以看出随着格线的歪扭而棋盘图案发生变形,在展开率150%部可以看出明显不均匀的格线。
比较例3
针对与实施例1相同的片,不用可动式框状夹具,用凹模和凸模实施对模成形。与实施例1同样地把成形温度设为115℃,得到比较用成形体(M-3′)。针对比较用成形体(M-3′)与实施例1同样地进行评价的结果,成形可否评价为×,模具再现性评价为△,展开率110%部的20°光泽值为800%,光泽保持率为76%,展开率110%部的光泽性评价为○。此外,展开率150%部的20°光泽值为500%,光泽保持率为48%,展开率150%部的光泽性评价为△。此外,因成形时引入片,片的一部分脱离成形机的夹具,在成形体的所有斜面部上发生由片与凹模的接触引起的冷激痕迹(冷却痕迹)。
比较例4
针对与实施例1相同的片,从气缸取下本发明的可动式框状夹具,仅使四根气缸的活塞杆(直径20mm)动作,在与实施例1相同的成形条件下进行对模成形,得到比较用成形体(M-4′)。针对比较用成形体(M-4′)与实施例1同样地进行评价的结果,成形可否评价为×,模具再现性评价为△,展开率110%部的20°光泽值为800%,光泽保持率为76%,展开率110%部的光泽性评价为○。此外,展开率150%部的20°光泽值为500%,光泽保持率为48%,展开率150%部的光泽性评价为△。此外,因成形时引入片,片的一部分从成形机的夹具脱离,在成形体的所有斜面部上发生片与凹模的接触引起的冷激痕迹(冷却痕迹)。
比较例5
针对与实施例1相同的片,取下可动式框状夹具14和24的短边部分,弄成仅能固定片的两边的状态,在与实施例1相同的成形条件下进行对模成形,得到比较用成形体(M-5′)。针对比较用成形体(M-5′)与实施例1同样地进行评价的结果,成形可否评价为×,模具再现性评价为△,展开率110%部的20°光泽值为800%,光泽保持率为76%,展开率110%部的光泽性评价为○。此外,展开率150%部的20°光泽值为550%,光泽保持率为52%,展开率150%部的光泽性评价为△。此外,在未夹固的一部分上发生片破裂,并且在成形时无法片夹固侧的两斜面,发生片与凹模的接触引起的冷激痕迹(冷却痕迹)。
比较例6
除了成形温度为140℃以外,与实施例5同样地得到比较用成形体(M-6′)。针对比较用成形体(M-6′)通过与实施例5同样的方法评价的结果,成形可否评价为○,模具再现性评价为◎。此外,虽然在展开率110%部几乎看不出格线的歪扭,但是棋盘图案稍稍变形,在展开率150%部处可以看出明显的格线歪扭。此外,在展开率150%部可以透视基底,可以看出与展开率110%部的白色度的不同。进而,在成形体(M-6′)的斜面的靠近顶面的一部分上发生片与凸模的接触引起的冷激痕迹(冷却痕迹)。
(小结)
上述各实施例和比较例的实施条件的要点和评价结果汇总于表1和表2。
表1
表1 | 实施例1 | 实施例2 | 实施例3 | 实施例4 | 实施例5 | 实施例6 | 实施例7 | |
层(A-1)的厚度 | 125μm | 125μm | 75μm | 125μm | 75μm | 125μm | 125μm | |
层(B) | 高辉性油墨 | 高辉性油墨 | 高辉性油墨 | 真空蒸镀膜 | 格子图案印刷 | 高辉性油墨 | 高辉性油墨 | |
层(A-2) | 二种二层片 | 二种二层片 | 单层片 | 二种二层片 | 单层片 | 二种二层片 | 二种二层片 | |
层(A-2)的厚度 | 300μm | 300μm | 200μm | 300μm | 200μm | 300μm | 300μm | |
层(A-1)的Tg | 125℃ | 125℃ | 125℃ | 125℃ | 125℃ | 125℃ | 125℃ | |
层(A-2)的Tg | 无 | 无 | 115℃ | 无 | 115℃ | 无 | 无 | |
热成形前的20°光泽值 | 1050% | 1050% | 950% | 1450% | - | 1050% | 1050% | |
成形方法 | 对模(成形法A) | 对模(成形法B) | 对模(成形法A) | 对模(成形法A) | 对模(成形法A) | 对模(成形法A) | 对模(成形法A) | |
可动式夹具框 | 有 | 有 | 有 | 有 | 有 | 有 | 有 | |
成形温度 | 115℃ | 115℃ | 115℃ | 115℃ | 115℃ | 100℃ | 130℃ | |
模具间的间隙 | 400μm | 400μm | 200μm | 400μm | 200μm | 400μm | 400μm | |
成形可否评价 | ○ | ○ | ○ | ○ | ○ | ○ | ○ | |
模具再现性评价 | ○ | ◎ | ◎ | ○ | ◎ | ○ | ◎ | |
展开率110%部 | 20°光泽值 | 850% | 800% | 800% | 1350% | - | 1000% | 650% |
光泽保持率 | 81% | 78% | 84% | 93% | - | 95% | 62% | |
光泽性评价 | ◎ | ○ | ◎ | ◎ | - | ◎ | ○ | |
展开率150%部 | 20°光泽值 | 750% | 650% | 600% | 650% | - | 850% | 600% |
光泽保持率 | 71% | 62% | 63% | 45% | - | 81% | 57% | |
光泽性评价 | ○ | ○ | ○ | △ | - | ◎ | △ |
※层(A-1)...热塑性树脂薄膜层,层(B)...装饰层,层(A-2)支承基材树脂层
表2
表2 | 比较例1 | 比较例2 | 比较例3 | 比较例4 | 比较例5 | 比较例6 | |
层(A-1)的厚度 | 125μm | 125μm | 125μm | 125μm | 125μm | 75μm | |
层(B) | 高辉性油墨 | 高辉性油墨 | 高辉性油墨 | 高辉性油墨 | 高辉性油墨 | 格子图案印刷 | |
层(A-2) | 二种二层片 | 二种二层片 | 二种二层片 | 二种二层片 | 二种二层片 | 单层片 | |
层(A-2)的厚度 | 300μm | 300μm | 300μm | 300μm | 300μm | 200μm | |
层(A-1)的Tg | 125℃ | 125℃ | 125℃ | 125℃ | 125℃ | 125℃ | |
层(A-2)的Tg | 无 | 无 | 无 | 无 | 无 | 115℃ | |
热成形前的20°光泽值 | 1050% | 1050% | 1050% | 1050% | 1050% | - | |
成形方法 | 对模(成形法A) | 真空成形(仅凸模) | 对模(以往法) | 对模(部分固定法1) | 对模(部分固定法2) | 对模(成形法A) | |
可动式夹具框 | 有 | 无 | 无 | 销子固定 | 两边固定 | 有 | |
成形温度 | 140℃ | 140℃ | 115℃ | 115℃ | 115℃ | 140℃ | |
模具间的间隙 | 400μm | - | 400μm | 400μm | 400μm | 200μm | |
成形可否评价 | ○ | △ | × | × | × | ○ | |
模具再现性评价 | ◎ | ○ | △ | △ | △ | ◎ | |
展开率110% | 20°光泽值 | 400% | 300% | 800% | 800% | 800% | - |
光泽保持率 | 38% | 29% | 76% | 76% | 76% | - | |
光泽性评价 | × | × | ○ | ○ | ○ | - | |
展开率150% | 20°光泽值 | 250% | 200% | 500% | 500% | 550% | - |
光泽保持率 | 24% | 19% | 48% | 48% | 52% | - | |
光泽性评价 | × | × | △ | △ | △ | - |
※层(A-1)...热塑性树脂薄膜层,层(B)...装饰层,层(A-2)支承基材树脂层
在实施例1~4中,通过使用可动式框状夹具,在较低温度下进行对模成形,在成形体上不发生褶皱,模具再现性也良好,还可以维持装饰层的金属光泽。
在实施例5中,虽然作为装饰层不用金属光泽层,但是可以得到彩色花样变化少的、外观良好的成形体。
在比较例1中,虽然使用了可动式框状夹具,在成形体上不发生褶皱,可以得到良好的模具再现性,但是因为成形温度较高等,得到光泽保持率差的结果。
在比较例2中,省略可动式框状夹具和凹模而进行真空成形,结果在成形体上发生不足3mm的褶皱。此外,在真空成形中最适合于成形的温度较高,片的延展性的不均匀,光泽保持率变差。
在比较例3中,省略可动式框状夹具而进行对模成形,结果在片的加热后无法充分地伸展片的松弛,此外,不能防止向模具内引入片,故在成形体上发生多个3mm以上的褶皱。此外,因为与上述同样的原因,片的延展性不均匀,得到150%展开部的光泽保持率变差的结果。
在比较例4、5中,使用不是框状的可动式夹具进行对模成形,结果虽然可以一定程度伸展加热后的片松弛,但是因为防止向模具内引入片的效果不充分,故与比较例3同样地多产生成形褶皱。此外,出于与比较例3同样的原因,得到150%展开部的光泽保持率差的结果。
此外,通过实施例1a、2a和比较例1a、2a的比较得知,在成形作为装饰层具有印刷图案的加饰片时,通过在较低温度下进行对模成形,可以抑制印刷图案的变形。
另外,在不使用金属光泽层的实施例5和比较例6的比较中也是得到同样的效果。
产业上的可利用性
本发明适用于制造特别是在汽车相关构件、建筑相关构件、家用电器等用途中使用的、具有优良的装饰清晰性、不需要外层涂装的成形品。特别是作为具有镜面状金属光泽的成形用层叠片的成形方法和成形装置是有用的。
Claims (11)
1.一种热成形用片的成形方法,把层叠装饰层(B)与一层或多层热塑性树脂层(A)而成的热成形用片夹入一对模具而进行热成形,其特征在于,
在把在频率为1Hz、测定开始温度为0℃、升温速度为3℃/分钟的测定条件下测定动态粘弹性时的、力学衰减显示出极大值时的温度设为玻化温度(Tg)时,
相对于上述热塑性树脂层(A)的玻化温度(Tg(A))(其中在热成形用片具有多层上述热塑性树脂层(A)时,将多层热塑性树脂层(A)的玻化温度当中的最高温度设为Tg(A)),在(Tg(A)-30)℃~(Tg(A)+10)℃的温度范围内将上述热成形用片的包括应模具成形部分的一部分加热塑化后,
用一对框状夹具从上述热成形用片的两面夹持固定上述热成形用片的上述应模具成形部分的整个周围,
使一模具的一部分压靠于上述加热塑化过的部分的单侧表面,从而使上述加热塑化过的部分在上述一模具与上述框状夹具之间伸展,
然后,使另一模具从与上述一模具所抵接的上述加热塑化过的部分的面相反的方向与上述加热塑化过的部分抵接,
利用上述一模具与上述另一模具夹着上述加热塑化过的部分而进行成形。
2.根据权利要求1所述的热成形用片的成形方法,其特征在于,上述一模具是凸模,上述另一模具是凹模。
3.根据权利要求1所述的热成形用片的成形方法,其特征在于,上述一模具是凹模,上述另一模具是凸模。
4.根据权利要求2所述的热成形用片的成形方法,其特征在于,使用凹模侧的框状夹具的内周缘部处于凸模侧的框状夹具的内周缘部内侧的框状夹具,
在使一模具的至少一部分在上述框状夹具的内侧压靠上述加热塑化过的部分而使上述加热塑化过的部分在上述一模具与上述框状夹具之间伸展时,在凹模侧的框状夹具的内周缘部与凸模的外周缘部之间夹持固定了上述热成形用片的状态下,从凸模侧真空吸引上述加热塑化过的部分。
5.根据权利要求1所述的成形方法,其特征在于,上述热成形用片是将透明或半透明的热塑性树脂层(A-1)、装饰层(B)、和成为支承基材的热塑性树脂层(A-2)按此顺序层叠而成的层叠片,在把上述层(A-1)和上述层(A-2)中玻化温度较高的一方的玻化温度表示成(Tg(A-M))时,上述加热塑化的温度为(Tg(A-M)-30)℃~(Tg(A-M)+10)℃的温度范围内。
6.根据权利要求1所述的热成形用片的成形方法,其特征在于,上述装饰层(B)是由使金属薄膜碎片分散在粘接树脂中的油墨皮膜组成的金属感的设计图案层。
7.一种热成形用片的成形装置,在把在频率为1Hz、测定开始温度为0℃、升温速度为3℃/分钟的测定条件下测定动态粘弹性时的、力学衰减显示出极大值时的温度设为玻化温度(Tg)时,
相对于上述热塑性树脂层(A)的玻化温度(Tg(A))(其中在热成形用片具有多层上述热塑性树脂层(A)时,将多层热塑性树脂层(A)的玻化温度当中的最高温度设为Tg(A)),在(Tg(A)-30)℃~(Tg(A)+10)℃的温度范围内将热成形用片的包括应模具成形部分的一部分加热塑化后,使一对模具接触上述热成形用片的上述应模具成形部分的两面而进行成形,上述热成形用片是层叠装饰层(B)与一层或多层热塑性树脂层(A)而成的,其特征在于,
在各模具的周围具有夹持固定热成形用片的应模具成形部分的整个周围的框状夹具,上述框状夹具可相对于上述模具自由相对移动。
8.根据权利要求7所述的热成形用片的成形装置,其特征在于,上述框状夹具支承于与上述模具共用的固定板。
9.根据权利要求7或8所述的热成形用片的成形装置,其特征在于,凹模侧的框状夹具的内周缘部处于凸模侧的框状夹具的内周缘部的内侧,能够在凹模侧的框状夹具的内周缘部与凸模的外周缘部之间夹固上述热成形用片,而且上述凸模具有用于从凸模侧真空吸引上述热成形用片的真空孔。
10.根据权利要求7或8所述的热成形用片的成形装置,其特征在于,上述框状夹具在夹持固定热成形用片的面上具有相互嵌合的凹部和凸部,在把热成形用片夹持固定于两个框状夹具之间时,突出设置于一框状夹具的凸部能够插入凹入设置于另一框状夹具的凹部。
11.根据权利要求7或8所述的热成形用片的成形装置,其特征在于,上述热成形用片是将透明或半透明的热塑性树脂层(A-1)、装饰层(B)、和成为支承基材的热塑性树脂层(A-2)按此顺序层叠而成的层叠片,在把上述层(A-1)和上述层(A-2)中驳回温度较高的一方的玻化温度表示成(Tg(A-M))时,上述加热塑化的温度为(Tg(A-M)-30)℃~(Tg(A-M)+10)℃的温度范围内。
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PB01 | Publication | ||
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SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
C02 | Deemed withdrawal of patent application after publication (patent law 2001) | ||
WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |
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