CN101596803A

CN101596803A - 薄膜结构及其制造方法

Info

Publication number: CN101596803A
Application number: CNA2008101112738A
Authority: CN
Inventors: 陈信元; 谢育芸; 谢姗娥
Original assignee: YINGTAO SCIENCE AND Technology Co Ltd
Current assignee: YINGTAO SCIENCE AND Technology Co Ltd
Priority date: 2008-06-05
Filing date: 2008-06-05
Publication date: 2009-12-09
Anticipated expiration: 2028-06-05
Also published as: CN101596803B

Abstract

本发明公开了一种薄膜结构及其制造方法，用于模内装饰工艺，涂布一包含有至少两种具弹性的树脂微粒的涂层于薄膜上方表面，其中该至少两种树脂微粒包含用以增加绒毛触感的第一树脂微粒及用以增加防刮耐磨性的第二树脂微粒，之后形成一油墨层于该薄膜下方表面，并通过热处理将薄膜成型为预定形状，再利用射出成型的方式将一塑料基材成型并贴合于该油墨层下面，最后使用紫外光硬化该涂层；借此，使得薄膜具有绒毛般的触感及防刮耐磨耗的特性。

Description

薄膜结构及其制造方法

技术领域

本发明涉及一种薄膜结构及其制造方法，尤其涉及一种用于模内装饰工艺，且具有特殊绒毛触感并兼具防刮耐磨特性的薄膜结构及其制造方法。

背景技术

由于科技产品广泛使用于日常生活之中，越来越多的产品需求已经由一般功能性提升至质感与外观兼具的高附加价值产品。

传统多彩外观的产品多以油墨套色方式制作，由于以油墨层作为产品最外层的保护层，因此其色泽会随着长时间的摩擦损耗，产生雾化或褪色现象，也可能造成脱落而失去其保护特性。

油墨套色制作过程是利用喷涂方式在表面涂布各种图案或颜色，喷涂上色时必须反复遮蔽涂料，不但容易造成对位偏差，且使工艺过于繁复、冗长；如欲增加绒毛触感，又需多一道绒毛涂料的喷涂工艺，如此不但容易造成涂层厚度不均匀，表面也会有因树脂互溶性差的橘皮现象发生。

另外，传统喷涂工艺因为会形成大量飞沫而造成涂料损失，成品弯角处也会有积料的情形产生，造成原料的浪费，无形中提高制造成本，而喷涂所使用的涂料往往又含有重金属成分，不符合有害物质限用指令(Restriction ofHazardous Substance，ROHS)环保规范，也会对环境造成负担。

因此，也有业者提出一种模内装饰(In Mold Decora-tion，IMD)的成形技术可改善上述缺点，薄膜外层可通过一具有保护特性且具高度延伸性的树脂涂布于薄膜上方，薄膜内层则使用印刷套色，再利用热烘或真空成型的方式形成产品立体构型。涂布于外层的保护树脂，可因应不同需求进行配方的改变，为达到外保护层高硬度的需求，通常可于树脂配方中添加高硬度的无机氧化物的纳米或微米微粒；惟，此类添加物虽可提升硬度以及耐磨耗特质，但容易造成延伸性与成型性不佳，同时造成外表触感粗糙等问题。

再者，现有技术中具有绒毛触感的产品使用较复杂的加工技术，如以电晕方式，或静电植绒加工，或以绒毛材料贴合塑料基材的方式制作，不仅固定成本较高且工艺复杂、耗时，其最大问题为弹性绒毛层与塑料基材接着不佳。

因此，本发明人有感上述问题的可改善，乃潜心研究并配合学理的运用，而提出一种设计合理且有效改善上述问题的本发明。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于提供一种薄膜结构，其通过在薄膜上涂布一添加有弹性树脂微粒的涂层，使得薄膜具有绒毛般的触感及防刮耐磨耗的特性。

本发明所要解决的另一技术问题在于提供一种薄膜结构制造方法，涂布一添加有弹性树脂微粒的涂层在薄膜表面，而能快速、方便的制造出具有绒毛触感并兼有防刮耐磨耗特性的薄膜结构。

为实现上述的目的，本发明提供一种薄膜结构，用于模内装饰(In MoldDecoration)工艺，包括：一薄膜；一涂层，其包含一胶体及至少两种具弹性的多数个树脂微粒，该胶体设置于该薄膜上方表面，该至少两种树脂微粒包含用以增加绒毛触感的第一树脂微粒及用以增加防刮耐磨性的第二树脂微粒，该等第一、第二树脂微粒散布于该胶体中；以及一塑料基材，其设置于该薄膜下方。

而且，为实现上述目的，本发明另提供一种薄膜结构制造方法，用于模内装饰工艺，包括以下步骤：提供一薄膜；涂布一包含有至少两种具弹性的多数个树脂微粒的涂层于该薄膜上方表面；形成一油墨层于该薄膜下方表面；通过热处理将薄膜成型为预定形状；利用射出成型的方式将一塑料基材成型并贴合于该油墨层下面；以及使用紫外光硬化该涂层。

本发明具有以下有益效果：本发明通过添加弹性树脂微粒以使得薄膜具有绒毛般的触感，令产品具有舒适手感，同时也因树脂微粒具有的弹性，而不易于摩擦过程中产生明显擦伤痕迹，提升其防刮耐磨耗的特性，避免因长时间使用而造成褪色现象，进而保持产品外观色彩如新，与传统工艺比较，更具有可简化多道加工手续、减少工艺步骤、降低固定成本等优势。

以下结合附图和具体实施例对本发明进行详细描述，但不作为对本发明的限定。

附图说明

图1本发明涂布一涂层于薄膜上的剖视示意图；

图2本发明形成一油墨层于薄膜下表面的剖视示意图；

图3本发明通过热处理成型该薄膜的剖视示意图；

图4本发明利用射出成型将塑料基材射出于油墨层下面的剖视示意图；

图5本发明薄膜结构的制造方法的流程图。

其中，附图标记：

10：薄膜

20：涂层

21：胶体

22：第一树脂微粒

23：第二树脂微粒

30：油墨层

40：塑料基材

具体实施方式

请参阅图1至图4所示，本发明薄膜结构可应用于模内装饰(In MoldDecoration，IMD)工艺，以作为3C家电外壳、汽车内装或音响外壳、玩具外壳、电视游乐器游戏杆、键盘、鼠标、各式握把、把手外壳...等任何需要多彩或3D装饰技术以及提升舒适手感的高附加价值产品，该薄膜结构包括：一薄膜10、一涂层20、一油墨层30及一塑料基材40。

该薄膜10为透明且其厚度约为80～500μm之间，该薄膜10的材质选自于压克力(PMMA)、聚碳酸酯(PC)、聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚乙烯(PE)、聚氯乙烯(PVC)、聚丙烯(PP)、聚苯乙烯(PS)、甲基丙烯酸甲酯与苯乙烯共聚物(MS)、三醋酸纤维素(TAC)及环烯烃共聚物(COC)的其中的一者。

该涂层20包含一胶体21及至少两种具弹性的多数个树脂微粒，可利用狭缝式涂布、线棒涂布、滚轮涂布、淋镀、浸镀等任一方式将该胶体21涂布于该薄膜10上方表面，涂布厚度为2～50μm之间，且该胶体21为透明树脂、稀释溶剂(如丁酮、醋酸乙酯)、光起始剂、硬化助剂、流平剂及消泡助剂等均匀搅拌混合所形成，其中该透明树脂选自于热可塑性树脂、热固性树脂、紫外光硬化树脂、寡聚物及单体的其中的一者。该透明树脂在本实施例中为紫外光硬化树脂，该紫外光硬化树脂包含两个或两个以上官能基的压克力丙烯酸树脂、丙烯酸多元醇树脂、聚异氰酸脂硬化剂、具环状结构的单体。

该至少两种具弹性的树脂微粒包含第一树脂微粒22及第二树脂微粒23，其中该第一、第二树脂微粒22、23选自于聚胺酯(PU)微粒、聚碳酸酯(PC)微粒、压克力(PMMA)微粒、聚苯乙烯(PS)微粒、甲基丙烯酸甲酯与苯乙烯共聚物(MS)微粒、二氧化硅(Silica)微粒及硅树脂(Silicone)微粒的其中的一者。

该第一树脂微粒22用以增加绒毛触感，且该第一树脂微粒22可为相同粒径大小或为不同粒径大小，其粒径分布为1～100μm之间，该第一树脂微粒22的添加比例为该胶体21的固形份的0.1～40％。

该第二树脂微粒23用以增加防刮耐磨性，且该第二树脂微粒23可为相同粒径大小或为不同粒径大小，该第二树脂微粒23的粒径较该第一树脂微粒22的粒径为小，且其分布为5至100nm之间，该第二树脂微粒23的添加比例为该胶体21的固形份的0.1～40％。

该第一树脂微粒22、第二树脂微粒23分别散布于该胶体21中，且该第一树脂微粒22及第二树脂微粒23的添加比例为该胶体21的固形份的0.2～60％为较佳。

该油墨层30为多彩纹路线条或3D特效图文等，并以多彩薄膜或3D油墨印刷方式印制在该薄膜10下方表面。

该塑料基材40选自于压克力(PMMA)、聚碳酸酯(PC)、聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚丙烯(PP)、聚苯乙烯(PS)、甲基丙烯酸甲酯与苯乙烯共聚物(MS)、丙烯晴-丁二烯-苯乙烯(ABS)、聚缩醛(POM)及尼龙(Nylon)的其中的一者，该塑料基材40以射出成型的方式设置于该油墨层30下方，从而使得该油墨层30设置在该薄膜10与该塑料基材40之间。

请参阅图5所示，本发明另提供一种应用于模内装饰(IMD)工艺的薄膜结构制造方法，在此以制作具耐磨耗性及绒毛触感的行动电话外壳为例，该制造方法包括以下步骤(请配合参阅图1至图4所示)：

(a)提供一透明的薄膜10：其中该薄膜10在本实施例中为聚碳酸酯(PC)薄膜，且其厚度为300μm。

(b)调配一胶体21：选择一紫外光硬化树脂，该紫外光硬化树脂包含两个或两个以上官能基的压克力丙烯酸树脂、丙烯酸多元醇树脂、聚异氰酸脂硬化剂、具环状结构的单体，约占总成分重量百分比60％，并加入稀释溶剂(如丁酮、醋酸乙酯，分别占总成分重量百分比10％与20％)，另外添入光起始剂、硬化助剂与流平剂、消泡助剂共占总成分重量百分比5％，均匀搅拌混合后，形成该胶体21。

(c)将两种或两种以上具有弹性的树脂微粒(即第一、第二树脂微粒22、23)加入有机的溶剂：将可增加绒毛触感的第一树脂微粒22(粒径介于2～23μm)与提升硬度及耐磨耗特性的第二树脂微粒23(粒径介于5～18nm)加入有机的溶剂，该溶剂可选用具有良好挥发性的乙醇、异丙醇、丙酮、丁酮、醋酸乙酯、醋酸丁酯...等，该树脂微粒22、23的添加量与稀释溶剂比例约为1∶1，使该树脂微粒22、23湿润并均匀分散于该溶剂中。

(d)再将已湿润的该树脂微粒22、23与该胶体21混合搅拌：将已湿润的第一、第二树脂微粒22、23添加于该胶体21中，并以均质机搅拌分散20分钟，再以超音波震荡30分钟，使得该树脂微粒22、23散布于该胶体21中。

(e)涂布一涂层20于该薄膜10上方表面：将含有该树脂微粒22、23的胶体21以滚轮滚压方式涂布于该薄膜10上方表面，涂布厚度为20μm，使得该薄膜10上方表面形成该涂层20。当然，也可利用狭缝式涂布、线棒涂布、淋镀、浸镀等任一方式进行涂布。

(f)加热该涂层20呈现不沾粘状态：经干燥约5～30分钟，使得胶体21中的溶剂挥发，令其表面呈现干爽、不沾粘且具有高度延伸性。

(g)提供一保护膜于该涂层20上方表面：于该涂层20上表面贴上保护膜。

(h)形成一油墨层30于薄膜10下方表面：以多彩薄膜或3D油墨印刷方式在该薄膜10下方表面印制欲加工于手机外壳的多彩纹路线条或3D特效图文(即油墨层30)。

(i)取下该薄膜10上方表面的保护膜。

(j)通过热处理将该薄膜10成型为预定的手机外壳形状：以高压热烘或真空成型方式将该薄膜10成型出手机外壳的雏型。

(k)利用射出成型将一塑料基材40成型并贴合于该油墨层30下面：将初步成型的薄膜10置入射出模具内，并于薄膜10内层进行丙烯晴-丁二烯-苯乙烯(ABS)塑料基材40的射出成型，令ABS塑料基材40同时成型及贴合于该油墨层30。

(1)使用紫外光硬化该涂层20：最后再针对该涂层20进行紫外光硬化处理，使用的紫外光照射能量约为500～3000mj/cm²，如此即可得到具有高硬度、高度防磨耐刮特性，并兼具舒适绒毛触感的手机外壳最终成品。

请参照表一，列出混有不同树脂微粒粒径与添加比例的薄膜样本信息。

表一

请参照表二，列出不同粒径的树脂微粒的薄膜样本检测比较结果。

表二

Excellent：◎ Good：○ Normal：△ Not Good：×

其中，耐磨耗测试以荷重100g的钢丝绒来回磨擦400回，并以穿透雾度计检测其雾度变化量。延伸性测试使用高度40mm，R值0.4mm的模具以IMD成型机测试其成型延伸性。

另，表二的评估基准如下所示：

Excellent：主要的有效平面区与外围弯角区都成型良好者。

Good：主要有效平面区成型良好，但外围弯角区皱褶或白雾。

Normal：主要有效平面区成型良好，但外围弯角区严重皱褶或破裂。

Not Good：主要有效平面区与外围弯角区皆有严重皱褶或破裂。

由表二检测结果的结果可得知，单独添加第一树脂微粒22具有较佳的弹性触感，其中以添加粒径2～23μm的第一树脂微粒22的触感最佳，但硬度与耐磨耗效果较差；而加入第二树脂微粒23后，可提升硬度及耐磨耗效果，且不影响其接着效果，但将损失部分弹性触感，其中又以添加粒径5～18nm的第二树脂微粒23对弹性触感影响最小。

请参照表三，列出不同添加比例的树脂微粒的薄膜样本检测比较结果。

表三

Excellent：◎ Good：○ Normal：△ Not Good：×

由表三的检测结果可得知，添加20％以上的第一树脂微粒22始展现优异弹性触感，而添加5％以上的第二树脂微粒23即具有优异硬度及耐磨耗效果；添加10％以上始降低弹性触感。添加第一树脂微粒22及第二树脂微粒23共40％以上将对延伸性造成影响，其IMD成型效果较差。

由上述可知，本发明关于一种将至少两种具弹性的弹性树脂微粒添加于含有热塑性、热固性或紫外光硬化树脂的复合胶体中，并将其涂布于薄膜上表面，且可应用于模内装饰(IMD)工艺的薄膜结构及制造方法。

通过树脂半硬化过程可使其达到具有干燥表面及高度的延伸效果，且具有绒毛触感的耐磨耗薄膜，经过油墨上色烘烤及高度延伸成型的过程，使得薄膜表面不会产生脱膜或龟裂现象，再经由射出成型并照射紫外光使其表面完全硬化，即可使最终产品的表面兼具舒适的绒毛触感及防刮耐磨效果，并可有效保护产品外观色彩鲜亮不易褪色，且以此种模内装饰射出成型工艺可有效地缩短制作弹性绒毛薄膜的工艺步骤、加工手续，并降低固定成本。

当然，本发明还可有其它多种实施例，在不背离本发明精神及其实质的情况下，熟悉本领域的技术人员当可根据本发明作出各种相应的改变和变形，但这些相应的改变和变形都应属于本发明所附的权利要求的保护范围。

Claims

1、一种薄膜结构，用于模内装饰工艺，其特征在于，该薄膜结构包括：

一薄膜；

一涂层，其包含一胶体及至少两种具弹性的多数个树脂微粒，该胶体设置于该薄膜上方表面，该至少两种树脂微粒包含用以增加绒毛触感的第一树脂微粒及用以增加防刮耐磨性的第二树脂微粒，该第一、第二树脂微粒散布于该胶体中；以及

一塑料基材，其设置于该薄膜下方。

2、根据权利要求1所述的薄膜结构，其特征在于，该薄膜的材质选自于压克力、聚碳酸酯、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚乙烯、聚氯乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯、甲基丙烯酸甲酯与苯乙烯共聚物、三醋酸纤维素及环烯烃共聚物的其中的一者。

3、根据权利要求1所述的薄膜结构，其特征在于，该涂层的胶体包含一透明树脂，该透明树脂选自于热可塑性树脂、热固性树脂、紫外光硬化树脂、寡聚物及单体的其中的一者。

4、根据权利要求1所述的薄膜结构，其特征在于，该第一树脂微粒的粒径分布为1～100μm，且可为相同粒径大小或不同粒径大小，其添加比例为该胶体的固形份的0.1～40％。

5、根据权利要求1所述的薄膜结构，其特征在于，该第二树脂微粒的粒径分布为5至100nm，且可为相同粒径大小或不同粒径大小，其添加比例为该胶体的固形份的0.1～40％。

6、根据权利要求1所述的薄膜结构，其特征在于，该第一树脂微粒及第二树脂微粒的总添加比例为该胶体的固形份的0.2～60％，且该第一、第二树脂微粒选自于聚胺酯微粒、聚碳酸酯微粒、压克力微粒、聚苯乙烯微粒、甲基丙烯酸甲酯与苯乙烯共聚物微粒、二氧化硅及硅树脂微粒的其中一者。

7、根据权利要求1所述的薄膜结构，其特征在于，该塑料基材选自于压克力、聚碳酸酯、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚丙烯、聚苯乙烯、甲基丙烯酸甲酯与苯乙烯共聚物、丙烯晴-丁二烯-苯乙烯、聚缩醛及尼龙的其中的一者。

8、根据权利要求1所述的薄膜结构，其特征在于，该薄膜结构还包括一油墨层，该油墨层设置于该薄膜与该塑料基材之间，该油墨层为多彩纹路线条或3D特效图文，且以多彩薄膜或3D油墨印刷方式形成于该薄膜下方表面。

9、一种薄膜结构制造方法，用于模内装饰工艺，其特征在于，包括以下步骤：

提供一薄膜；

涂布一包含有至少两种具弹性的多数个树脂微粒的涂层于该薄膜上方表面并加热该涂层，使其呈现不沾粘的状态；

形成一油墨层于该薄膜下方表面；

通过热处理将薄膜成型为预定形状；

利用射出成型的方式将一塑料基材成型并贴合于该油墨层下面；以及

使用紫外光硬化该涂层。

10、根据权利要求9所述的薄膜结构制造方法，其特征在于，在使用紫外光硬化该涂层的步骤中，该紫外光照射能量为500～3000mj/cm²。