JP2015189238A - 成形体及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】簡易で適応性のある成形体の製造方法と、この方法で製造可能な成形体を提供する。【解決手段】成形体１の製造方法は下記のステップを有する。ａ）フィルム層１１を提供するステップ、ｂ）三次元印刷法により、樹脂成形化合物１２を所定の三次元形状でフィルム層１１上に適用するステップ。【選択図】図１

Description

本発明は、成形体の製造方法と、その方法で製造される成形体とに関する。

加飾エレメントまたは機能エレメントを樹脂部品と組み合わせるために、そのようなエレメントを備えるフィルム層を射出成型部品に適用することが知られている。この場合、このようなフィルム層が、射出成形金型に置かれて固定される。続いて、樹脂成形化合物が射出成形金型に射出され、フィルム層に付着して固まる。この目的のための公知の方法は、いわゆるインモールド加飾法（IMD）またはインサート成形法である。

しかしながら、そのような方法は、様々な観点で限定される。射出成型中の高温及び高圧のために、まず、使用可能なフィルム層が制限される。特に、繊細な電子機能層またはセキュリティエレメントを有するフィルムは、射出成型条件下で破壊されるため、使用することができない。

さらに、原則的に、実質的に均一な樹脂成形化合物のみが使用可能であるため、射出成型時のデザイン自由度が制限される。従って、得られる成形体も、フィルム層を除き、均一である。

さらに、製造と扱いが複雑な金型が、射出成型用のツールとして必要である。これは、高いレベルの研究を要し、製造される部品の変更または個別化を、問題あるものとする。さらに、金型は、上述した高圧及び高温に因り高いレベルの損耗が存在するため、定期的に交換される必要がある。

従って、本発明の目的は、特に簡易で適応性のある成形体の製造方法と、この方法で製造可能な成形体とを特定することである。

この目的は、本発明による、請求項１及び請求項２４の内容により、達成される。

そのような成形体の製造方法は、以下のステップを含む。
ａ）フィルム層を提供するステップ、
ｂ）三次元印刷法により、樹脂成形化合物を所定の三次元形状で前記フィルム層上に適用するステップ。

従って、こうして得られる成形体は、フィルム層と、三次元印刷法により所定の三次元形状でフィルム層に適用される、樹脂成形化合物とを含む。

従って、フィルム層は、成形体の下側の表面コーティングを形成する。成形体の製造中に定義される成形体の下側は、上側であってもよく、成形体を後で利用する場合には、横側の表面であってもよい。

三次元印刷法は、一般に、熱可塑性樹脂材料を用いて行われ、熱可塑性樹脂材料は、加熱ノズルによって、溶かされ、液体状態で、一滴毎に印刷され、層を形成する。そのような層の連続的な適用により、任意の三次元構造が形成可能である。

この場合、樹脂は、各基板上に射出された直後に樹脂が硬化し、特に流れ落ちないように、融点をわずかに上回って加熱される。従って、とりわけノズルの構造により規定される、高い印刷解像度を実現することができる。こうして、印刷された樹脂滴は、その下にあるフィルム層に付着し、ユニットを形成する。

樹脂成形化合物は、少量で連続的に適用されるため、樹脂の融点を超える最小の加熱のみが必要である。また、樹脂成形化合物の適用は、非加圧方法で行われる。従って、射出成型中の圧力及び／または温度条件に耐えられない繊細な加飾エレメントまたは機能エレメントを有するフィルム層も利用可能であるように、フィルムへの加熱の導入は僅かである。

樹脂成形化合物の、滴毎、または、層毎の適用は、さらに、射出成型に関する成形体のデザインの可能性を大いに拡大する。従って、例えば、樹脂成形化合物の特性、例えば、樹脂成形化合物の色または導電性が、成形体の体積に亘って変化可能であり、例えば、さらなる加飾構造または機能構造を、成形体の内部に提供する。

三次元印刷法により、任意にデザインされた成形体の自由な構造が可能であるため、さらに、射出成型に見られる、ツールとしての金型が不要である。従って、さらなるコストまたは時間の支出なく、成形体のデザインの変更の実施、または、個別化された成形体の製造が、可能である。

従って、単独の層であっても多層であってもよい、フィルム層は、成形体の加飾表面を形成する。三次元印刷での樹脂成形化合物の滴毎または層毎の適用により、成形体の表面上に、細かいグラデーションがもたらされる。フィルム層は、高品質の滑らかな表面がもたらされるように、このグラデーションを補完することができる。

特に、ステップｂ）において前記樹脂成形化合物が適用される、接着促進層を有するフィルム層が用いられる場合が、有利である。こうして、フィルム層と樹脂成形化合物との間の、特に強固な接着が、確実に行われる。

前記接着促進層が、ステップｂ）において適用される前記樹脂成形化合物と同じ樹脂材料から成る、フィルム層が、好都合に用いられる。三次元印刷中に適用される樹脂成形化合物は、接着促進層を溶解し、強固に付着可能である。従って、この場合、接着促進層は、樹脂成形化合物を用いて前に印刷された成形体のプライと同じ特性を提供し、後に印刷される成形体のプライが、接着促進層と、詳細には、前に印刷された成形体のプライと、融合可能であり、ユニットを形成する。

この場合、接着促進層には、樹脂成形化合物と厳密に同じ樹脂を用いる必要はない。樹脂が良好に付着可能であることが、本質である。従って、関連する材料クラスで作られる樹脂、または同様の極性を有する樹脂を、用いることもできる。

また、接着促進層が、熱活性化接着剤を有する、フィルム層を、用いることができる。樹脂成形化合物は、印刷中に、熱い状態で適用されるため、接着剤は、樹脂滴の滴下で点状に活性化され、この滴をフィルム層に強固に付着する。

アクリロニトリル−ブタジエン−スチレン共重合体（ABS）またはポリカーボネート（PC）またはABS−PCで作られる樹脂成形化合物に適した接着剤は、例えば、ポリ塩化ビニル（PVC）に基づく接着剤、または、アクリルに基づく接着剤、あるいは、PVC及びアクリルの混合物に基づく接着剤である。

接着促進層は、0.01 μmから50 μm、好ましくは5 μmから50 μmの層厚を有することが有利である。従って、三次元印刷からもたらされる不規則性が、特に良好に補完可能である。

前記フィルム層として、転写層と該転写層から剥離可能なキャリア層とを有する転写フィルム、特に、ホットスタンプフィルムが用いられ、ステップｂ）において、前記樹脂成形化合物が前記転写プライに適用される場合が、さらに有利である。

この場合、転写プライが、自立せず、キャリア層なしでは損傷なく利用できない、繊細な層を、さらに含むことができるように、キャリア層が、転写プライを安定化する。さらに、キャリア層は、製造中に、転写プライの表面を損傷から保護する。

キャリア層は、ポリエチレンテレフタレート（PET）、PC、または、ABSから成り、5 μmから250 μm、好ましくは10 μmから100 μmの層厚を有することが、好ましい。

また、フィルム層として、積層フィルムを用いることもできる。これは、フィルムが自立し、繊細な表面を持たない場合に、特に好都合である。

このような積層フィルムは、10 μmから500 μmの総厚を有することが好ましい。

少なくとも一つの加飾層を有するフィルム層が用いられることが好ましい。この場合、加飾層は、特に加飾層の色及び／または反射能力及び／または吸収能力の間のコントラストにより、視覚的に魅力的な効果、及び／または、光学情報を提供する層を含むものとして考えられる。

さらに、少なくとも一つの加飾層が、少なくとも一つの着色剤及び／または色素、可視及び／または赤外あるいは紫外のスペクトル範囲で蛍光性及び／または発光性に励起可能な色素、光学可変色素を有する層、液晶層、コレルテリック液晶層、金属層、レリーフ構造、特に、回折格子構造、ホログラム、マット構造を有する層、マイクロ光学構造、特に、マイクロレンズ及び／またはマイクロプリズムの配列を有する層、織物材料、皮革、人工皮革、または、ベニア板で作られる層、の、層の一つまたはその組み合わせであり、または、層の一つまたはその組み合わせを含む、フィルム層が用いられることが好ましい。ここで、光学可変とは、観察角度及び／または照明角度に応じて、光学的な外観が変化することを意味する。

このような層または構造により、種々の加飾効果が実現可能である。さらに、セキュリティエレメント、例えば、セキュリティホログラムが、加飾層に一体化されてもよく、それらは、例えば、成形体が本物であることの証明、及び、成形体の偽造防止に、利用可能である。

さらに、個別化情報または個人化情報を、フィルム層に適用可能である。これは、三次元印刷作業の前に、別の作業ステップにおいて、実行可能である。例えば、各情報は、熱転写印刷、インクジェット印刷、レーザーアブレーション、または、着色剤層のレーザー処理により、フィルム層に適用可能であり、レーザー光での相互作用で、恒久的な色変化を表示する。

さらに、少なくとも一つの機能層を有するフィルム層が用いられる場合が好ましい。この場合、機能層は、フィルム層に、さらなる特性、例えば、機械的影響からの保護を提供する層として、または、さらなる機能性、例えば、電子部品の一体化により達成可能な機能性を提供する層として、理解される。

少なくとも一つの前記機能層は、機械的な、及び／または、熱的な、及び／または、化学的な、外部の影響からの保護のための保護層を有し、及び／または、磁性の、及び／または、磁化可能な層を有することが好ましい。

従って、一方では、成形体が特に良好な耐久性を有するように、フィルム層の繊細な層は、有害な影響から保護可能である。さらに、成形体は、磁性または磁化可能な層の一体化により、データメモリーとして利用可能である。従って、例えば、個別化情報が、蓄積可能であり、または、セキュリティまたは認証コードが、例えば、磁性ストリップにより、提供可能である。

さらに、少なくとも一つの前記機能層が、電気的なまたは電子的な層、特に、導電性トラック構造、アンテナ構造、電気部品または電子部品、センサー、誘導性または容量性タッチセンサー、チップ、表示エレメント、特にLEDまたはOLEDまたはLCD表示エレメントを含む層である、または、層を含む場合が、有利である。

こうして、さらなる機能及び認証オプションが、成形体に一体化可能であり、その適用可能性と、偽造セキュリティとを改善する。

この場合、前記樹脂成形化合物が、前記少なくとも一つの機能層を、部分的にのみカバーするように適用される場合が、有利である。

従って、例えば、露出された導電性トラックが、成形体上に提供可能であり、これらは、成形体が外部の装置と作用可能であるように、機能層の電気部品または電子部品との接触に利用可能である。

さらに、特に所定の粗さを有する、及び／または、所定の触覚的に知覚可能な情報、好ましくは点字を有する、触覚的に知覚可能な表面レリーフを含む、機能層を有するフィルム層が用いられることが好ましい。触覚的に知覚可能な表面レリーフは、また、特に、樹脂成形化合物では提供し得ない特別な材料の印象が生じるように、組み込み可能である。例えば、これは、ビロード様、いわゆる表面のソフトタッチの印象であってもよい。

こうして、さらなる情報及びセキュリティエレメントが、成形体に一体化可能であり、その有用性が、視覚障害者に対して改善される。

ステップｂ）における前記樹脂成形化合物の適用後、三次元印刷法により、さらなる樹脂成形化合物が、前記フィルム層の、ステップｂ）において適用される前記樹脂成形化合物から離れた側に、所定の三次元形状で適用されることが好ましい。

言い換えれば、フィルム層は、従って、二つの樹脂成形化合物の間に封じられ、従って、得られる成形体の内部に存在する。従って、フィルム層は、環境影響及び改ざんの試みから、特に良好に保護される。この目的のために、フィルム層は、既に例として説明したような、熱活性化接着剤で作られる接着促進層を、両面に有することが好ましい、

この場合、前記樹脂成形化合物は、特にロボット制御でガイドされる三次元印刷ヘッドにより適用されることが好ましい。

このことは、成形体の複雑な形状の実現をも可能とする。特に、ロボットアームの利用は、従来の印刷装置よりも、より多くの自由度を提供する。従って、例えば、曲面への樹脂成形化合物の適用も、可能である。この場合、ロボットアームは、三次元印刷装置の印刷ヘッドを運んでガイドし、この場合、特に、三つの空間方向X、Y、Zすべてにおいて、曲面の外形を辿ることができる。

前記樹脂成形化合物は、滴、及び／または、鎖、及び／または、糸の形で適用されることが有利である。このことは、成形体の形成において、デザインの自由度を特に大きく広げる。

前記樹脂成形化合物として、熱可塑性樹脂、特に、ABS、ポリカーボネート、または、ABS-PCが用いられることが好ましい。これらの樹脂は、三次元印刷法において、特に良好に処理され、フィルム層を損傷することなく、フィルム層への適用を可能とする融点を有する。

前記フィルム層は、前記樹脂成形化合物の適用前に、特に機械的クランプ手段及び／または真空固定手段により、所定の表面形状を有する支持エレメント上に固定されることが好ましい。

従って、フィルム層は、印刷作業中に、ずれ得ないことが保障される。この場合、支持エレメントの表面形状は、平らである必要はなく、曲面を含んでもよく、成形体も、対応する曲面を与えられる。

特に、支持エレメントは、凸状及び／または凹状の表面区画を含んでもよい。通常、任意の自由形状表面も、実現可能である。結果的に、フィルム層は、任意で、印刷作業及び支持エレメント上への配置の前に、形成されてもよい。

この場合、支持エレメントが、フィルム層の損傷及び汚れを避けるために、高光沢に磨かれた、塵の付かない材料、例えば、ステンレススティールから成る場合が有利である。

前記樹脂成形化合物の適用前に、前記フィルム層は、フィルム層の曲面への適用に際し、特に、フィルム層が下に位置する表面へ皺なく付着することを支援するように、及び、特に、また、樹脂成形化合物と熱可塑性の接着促進層との融合を支援するために、ある温度まで加熱されることが好ましく、従って、室温より高く加熱される。フィルム層は、例えば、略30℃から略150℃の温度、好ましくは、略60℃から略100℃の温度に加熱されてもよい。

このことは、印刷される樹脂成形化合物のフィルム層への付着を改善し、後に、フィルム層が、樹脂成形化合物から剥離されることがない。この目的のために必要な加熱装置は、例えば、支持エレメント、及び／または、三次元印刷装置の印刷ヘッドに、一体化されてもよい。

さらに、前記樹脂成形化合物の適用中、異なる光学特性を有する複数の樹脂が適用され、特に視覚的に認知可能な情報が前記樹脂により表わされるように、三次元印刷ヘッドがガイドされる場合が、有利である。

この場合、複数の樹脂は、例えば、その着色、屈折率、または、透明性において異なってもよい。

こうして、フィルム層とは独立した、または、フィルム層を補完して全体的なデザインを形成する、さらなるデザイン及び／またはセキュリティエレメントが、成形体に一体化可能となる。この場合、少なくとも一つの樹脂が、透明である場合が、有利である。

従って、この場合、成形体に作られる視覚的に認知可能な情報は、平らである必要はない。三次元印刷法により、情報は、三次元に広がってもよい。このことは、成形体の偽造セキュリティを、大いに増す。

さらに、視覚的に認知可能な情報は、少なくとも一つの英数字、シンボル、ロゴ、幾何学的パターン、特にギロシェパターン、画素イメージ、及び／または、個人化情報である、または、含む場合が、有利である。

互いに補完し合う、複数のパターンも、可能である。従って、例えば、干渉効果等を生じることができる。

前記異なる色の樹脂の少なくとも一つが、着色剤、色素、ナノ粒子、光学可変色素、サーモクロミックまたはフォトクロミック性の物質を含み、従って、所望の色効果を生じることが好ましい。

この場合、前記異なる色の樹脂の一つが、紫外、及び／または、可視、及び／または、赤外のスペクトル範囲で検出可能であり、及び／または、それらのスペクトル範囲で蛍光性または発光性に励起可能である、着色剤または色素を含むことが好ましい。

従って、任意で、人間の眼には見えず、または、対応する照明下でのみ見えるようになる、さらなる情報またはセキュリティ特性が、成形体に一体化可能である。このことは、また、機械的に判読可能なセキュリティ特性を成形体に一体化するのに、特に適している。

代替的に、または、付加的に、前記樹脂成形化合物は、少なくとも部分的に、装置により、特に磁気的に検出可能な、物質、及び／または、粒子を含んでもよい。

前記樹脂成形化合物の適用後に、前記成形体が表面処理を受ける場合が、さらに有利である。

前記成形体のこの表面処理は、溶媒処理、及び／または、少なくとも部分的なコーティング、特にウェットラッカーコーティング、及び／または、転写フィルムの適用、を含むことが好ましい。

従って、特に魅力ある表面デザインが、実現可能である。特に、三次元印刷中に必然的に生じる表面の粗さが、溶媒処理またはコーティングにより、補完可能である。さらに、さらなる加飾エレメントまたは保護ラッカーが、従って、適用可能である。この場合、ABSの場合は特にアセトン（プロパノンまたはジメチルケトン）が、PCの場合はジクロロメタンまたはジクロロエタンが、溶媒処理用の溶媒として、特に適している。

ここで、本発明は、典型的な実施形態に基づき、より詳細に説明される。

成形体の典型的な実施形態の概略断面図を示す。 湾曲したベースを有する成形体の他の典型的な実施形態の概略断面図を示す。 両面が樹脂でコーティングされたフィルム層を有する成形体の他の典型的な実施形態の概略断面図を示す。 多色の樹脂成形化合物を用いる成形体の製造の概略図を示す。 多色の樹脂成形化合物を用いる成形体の製造の概略図を示す。 多色の樹脂成形化合物を用いる成形体の製造の概略図を示す。 多色の樹脂成形化合物を用いる成形体の製造の概略図を示す。

成形体１は、三次元印刷法により樹脂成形化合物１２が適用される、フィルム層１１を含む。

この場合、フィルム層１１は、積層フィルムまたは転写フィルムであってもよい。後者の場合、フィルム層１１は、最終的に成形体に残る転写プライ１１２が剥離可能に付着される、キャリアプライ１１１を含む。

フィルム層１１の層厚は、10 μmから250 μmが好ましく、特に、20 μmから250 μmが好ましい。

フィルム層１１は、図示しない接着促進層を有してもよい。続いて、樹脂成形化合物１２が、この接着促進層に適用される。この場合、接着促進層は、樹脂成形化合物に化学的に関連する樹脂であってもよく、または、熱活性化可能な接着剤、例えば、ポリ塩化ビニル（PVC）をベースとする、または、アクリルをベースとする接着剤、あるいは、PVCとアクリルの混合物をベースとする接着剤であってもよい。

さらに、フィルム層は、全表面に亘りまたは部分的に提供可能な、加飾層または機能層あるいはそれらの組み合わせを含んでもよい。

加飾層の例は、少なくとも一つの着色剤、色素、可視及び／または赤外あるいは紫外のスペクトル範囲で蛍光性または発光性に励起可能な色素、光学可変色素を有する層、液晶層、コレステリック液晶層、金属層、レリーフ構造、特に回折格子構造、ホログラム、マット構造を有する層、微小光学構造、特にマイクロレンズ及び／またはマイクロプリズムの配列を有する層、織物材料、皮革、人工皮革、または、ベニア板で作られる層、である。

機能層は、機械的及び／または熱的及び／または化学的な外部影響から保護するための保護層、及び／または、磁気層、及び／または、磁化可能層であってもよい。

電気層または電子層、特に、導電性トラック構造、アンテナ構造、電気部品または電子部品、センサー、誘導性または容量性タッチセンサー、チップ、表示エレメント、特にLED、OLED、または、LCD表示エレメント、を含む層も、利用可能である。

さらに、フィルム層１１は、特に、所定の粗さを有する、及び／または、所定の触覚的に知覚できる好ましくは点字情報を有する、触覚的に知覚可能な表面レリーフを有してもよい。触覚的に知覚可能な表面レリーフは、樹脂成形化合物では提供できない、特別な材料の印象が生じるように、具現化されてもよい。例えば、これは、ビロード様、いわゆる表面のソフトタッチの印象であってもよい。

樹脂成形化合物１２は、熱可塑性樹脂、特に、アクリロニトリル−ブタジエン−スチレン共重合体（ABS）、ポリカーボネート（PC）、またはABS−PC、であることが好ましい。

この場合、樹脂成形化合物１２が、複数の、特に異なる色の樹脂から成り、少なくともその一つが、好ましくは透明であってもよい。

こうして、フィルム層１１とは独立してもよく、または、フィルム層を補完して全体的なデザインを形成する、さらなるデザイン及び／またはセキュリティエレメントが、成形体１に一体化されてもよい。

こうして成形体１に作られるデザイン及び／またはセキュリティエレメントは、この場合、平面的である必要はない。三次元印刷に因り、それらは、三次元にも広がることができる。このことは、実質的に、成形体１の偽造セキュリティを増す。

この場合、可能なデザイン及び／またはセキュリティエレメントは、英数字、シンボル、ロゴ、幾何学的パターン、特にギロシェパターン、画素イメージ、及び／または、個別化情報である。互いに補完し合う様々なパターンも可能である。従って、例えば、干渉効果等が、発生可能である。

異なる色の樹脂の少なくとも一つは、着色剤、色素、ナノ粒子、光学可変色素、サーモクロミックまたはフォトクロミック性の物質、を含み、従って所望の色効果を生じることが好ましい。

紫外、可視光、または、赤外のスペクトル範囲で検出可能な、または、これらのスペクトル範囲で蛍光性及び／またはリン光性に励起可能な着色剤または色素も、従って、樹脂成形化合物１２に規定のパターンで導入可能である。また、装置で検出可能なセキュリティ特性を提供するために、磁性のまたは磁化可能な粒子も、樹脂成形化合物１２に導入可能である。

さらにまた、成形体１は、さらなる表面コーティング、例えば、ウェットラッカーまたはさらなる転写フィルムが、提供可能である。

成形体１を作るために、三次元プリンター２の印刷ヘッド３により、樹脂成形化合物１２が、個々の滴４の形で、フィルム層１１に適用される。

付加的な三次元印刷は、通常、加熱ノズルにより、溶かされ、一滴毎に印刷されて、液体状態で層を形成する、熱可塑性樹脂を用いて行われる。この場合、樹脂は、各基板上への射出直後に樹脂が硬化し、特に流れ落ちないように、融点をわずかに上回って加熱される。従って、とりわけ印刷ヘッド３のノズルの構造により決定される、高い印刷解像度を実現することができる。

こうして、印刷された樹脂滴４は、フィルム層が形成される成形体１の既に提供された層である場合、その下に位置するフィルム層１１に付着し、ユニットを形成する。例えば、アクリロニトリル−ブタジエン−スチレン共重合体（ABS）、ポリカーボネート（PC）、及び、ABS−PCが、樹脂として適している。

ここで、三次元体の基板が、転写フィルム１１の転写プライ１１２により形成される場合、樹脂滴４は、転写プライ１１２の最上層に付着する。

この場合、この最上層が、好ましくは樹脂滴と同じ樹脂材料から成る、接着促進層である、または含む場合が、有利である。また、樹脂滴と転写プライの最上層との間の接着が十分に強い場合、化学的に同類の樹脂またはポリマー材料も、利用可能である。

代替的にまたは付加的に、樹脂は、また、鎖または糸の形で、フィルム層１１に適用可能である。

熱可塑性接着の代わりにまたは加えて、樹脂とフィルム層との間で、二つの材料の間の化学反応作用による付着も、可能である。

製造中のフィルム層１１及び間接的に成形体１が乗る、基板５は、できる限り滑らかであることが好ましく、高光沢に磨かれ、できる限り塵がないことが好ましい。従って、フィルム層１１が適用された、できる限り滑らかな外部表面の成形体１を、実現することができる。

公知の三次元印刷法は、略100 μmから500 μmの解像度を有する。このことは、特に成形体１の傾いた表面上で、この解像度の範囲内の、表面の粗さと階段効果とを生じる。

従って、フィルム層１１は、成形体１の非常に僅かな表面の粗さが、付着する転写プライを有する成形体１の後の外部表面に存在するように、この表面の粗さを少なくとも部分的に補う厚み及び組成を有する場合が好ましい。特に、接着促進層は、略5 μmから50 μmの厚みであることが好ましい。

フィルム層１１として、転写フィルムが用いられる場合、キャリアプライ１１１が、転写プライ１１２の成形体１から離れた側に配置され、転写プライ１１２の露出される最上層は、成形体１に対向するように、転写フィルムが配置される。

フィルム層１１上の樹脂滴４の接着力を増すために、フィルム層１１を樹脂滴４の融点の直下の温度に加熱することが有利である。従って、フィルム層１１上の樹脂滴４の冷却は、ゆっくりと行われ、二つの樹脂の接着力を改善する。

フィルム層１１は、三次元印刷中のフィルム層１１の滑りやたわみが低減可能であり、または、完全に防止可能であるように、真空吸引及び／または機械的手段により、基板５上に固定されてもよい。

転写フィルムは、最も知られ普及している三次元印刷装置が利用可能である、平らな基板５の上に配置可能である。しかしながら、フィルム層１１は、図２に示すように、二次元または三次元に形成された基板５の上、例えば、凸状に、及び／または、凹状に湾曲した基板５の上にも、配置可能である。

この場合、この湾曲した基板５は、特に、成形体１の二つの隣り合う外部表面にも一致可能であり、これにより、フィルム層１１が、後に、成形体１のこれらの二つの隣り合う外部表面に適用される。この場合、フィルム層１１が、事前に加熱され、真空吸引により、この基板５上に固定される場合が、特に有利である。

この場合、印刷ヘッド３は、あらゆる自由度のロボットアームにより、移動可能であることが好ましい。

成形体１が所望の方法でフィルム層１１の上に構成される場合、本発明の一実施形態では、フィルム層１１の転写プライ１１２でコーティングされる、以前の下側が、成形体１の上側を形成するように、成形体１を利用することができる。これは、図３に示される。ここで、フィルム層１１のキャリアプライ１１１は、剥離可能である。続いて、転写プライ１１２の新たに露出された層の上に、成形体１の構築を続けることが可能である。

この目的のために、転写プライ１１２の最上層が、同じ樹脂材料、または、化学的に類似する樹脂あるいはポリマー材料から成り、転写プライ１１２とその上に直接載る成形体１の層との間の接着力が十分に強い場合が、再び有利である。

転写フィルム１１の転写プライ１１２は、従って、成形体１内に組み込み可能であり、従って、表面コーティングの目的に代わり、成形体１の、内部加飾層または層構造、及び／または、内部機能層または層構造を、新たに形成可能である。

特に比較的薄く実現される、例えば、透明な、半透明な、または、不透明な、保護層が、例えば、転写プライ１１２の、化学的、及び／または、熱的、及び／または、機械的な耐久性を増すために、転写プライ１１２に適用されてもよい。

この場合、この保護層は、また、表面構造、所望の粗さ、レリーフ構造、または、特に点字としての所望のコード、を例えば有する、例えば触覚的に知覚可能な、表面構造が与えられてもよい。

最終的な成形体１は、他の公知の樹脂体と同様に、続いて、さらなる表面処理、及び／または、表面コーティングが提供可能である。

例えば、残存する表面の粗さは、溶剤槽において低減可能である。これは、一方では、フィルム層１１が成形体１に組み込まれ、表面に露出せず、他方では、続いてさらなる表面コーティングが、さらなる転写フィルムを用いて、及び／または、ウェットラッカーにより、提供される場合に、とりわけ望ましい。

この場合、さらなる転写フィルムを用いるさらなる表面コーティングは、二つの転写フィルムコーティングの間の光学的及び／または機能的組み合わせあるいは相互作用を実現するために、有利である。

例えば、二つの繊細な光学的構造の重ね合わせは、モアレ効果を生じることができる。この目的のために、最初に適用されるフィルム層１１が、繊細な光学的格子構造またはマイクロイメージ格子等を有してもよい。また、第二の転写フィルムも、繊細な光学的格子構造またはマイクロレンズパターンを有してもよい。それらに代わり、マイクロレンズパターンが、成形体１の透明な層として、最初に適用されるフィルム層１１の上に印刷されてもよい。

しかしながら、さらなる表面コーティングが、最初に適用されるフィルム層１１との電気的な機能性を実現する目的のために、用いられてもよい。例えば、誘導性及び／または容量性の相互作用がもたらされるように、第一及びさらなる転写プライの二つの導電性層を、重ね合わせることもできる。例えば、これは、2層接触エレメントまたは2層アンテナを実現するために、利用することができる。

このような成形体１の一つの可能なアプリケーションは、樹脂で作られるIDカードである。この場合、転写フィルム１１の転写プライ１１２は、セキュリティエレメントの機能、例えば、キネグラム（登録商標）を提供するものである。この場合、転写プライ１１２は、IDカードの全表面、または、部分的な領域のみをカバーすることができる。このことは、転写プライ１１２を用いてコーティングされる成形体１の下側は、後に、成形体１の上側または可視側を表すことを意味する。

カード上に表示される個人化情報は、三次元印刷中に、異なる色の樹脂により、直接導入される。従って、個人化情報は、三次元印刷装置のデータ処理ユニットに供給され、そこで、成形体１の仮想三次元データモデルのデータに統合される。

例えば、三つの色が提供可能である。第一の色は、背景用であり、例えば、白色または明灰色である。第二の色は、セキュリティ印刷用であり、例えば、ギロシェパターン用に、緑色または青色である。第三の色は、個人化情報用であり、例えば、黒色である。この場合、この個人化情報は、文字、数字、シンボル、または、図形、あるいは、画素イメージ、特に、格子イメージ、または、ハーフトーンイメージであってもよい。

この場合、個人化情報は、表面的に存在するだけでなく、三次元体の複数の、特に、全ての層に存在するように、印刷することができる。従って、これらの情報の偽造は、より困難になる。

樹脂は、少なくとも一つの色に対して、機械的に判読可能な特性を有する特別な色素、及び／または、UV光またはIR光の下でのみ見える色素または添加剤を有することが好ましい。従って、さらなる容易に確認可能な認証特性が、一体化される。

また、磁気粒子を有するさらに統合される樹脂を用いて、磁気ストリップ様のデータメモリーを、三次元体に統合することもできる。

成形体１の最外層は、個人化情報を表面レリーフとしてさらに提示可能である。これらは、同じ情報でも、例えば点字のような、他のコーディングの代替的または付加的な情報でもよい。

セキュリティエレメントが備えられる成形体１の可視側は、上述したように成形体１が作られた後、三次元印刷により、さらなる、特に透明な、保護ラッカー層で、さらにコーティングされてもよい。

この保護層は、既に導入された個人化情報と特に詳細に位置が一致した表面レリーフを含むこともできる。個人化情報が、ピクセルイメージ、例えば、格子イメージを有する場合、表面レリーフも、触覚的に知覚可能なレリーフとして、この格子イメージを含むことが可能である。

さらなる典型的なアプリケーションは、IDカードと同様に、例えば、装置が、偽造印刷交換部品を真正印刷交換部品と区別できるように、転写フィルム１１の耐偽造特性を有する三次元印刷された印刷交換部品を提供することである。

さらなる可能なアプリケーションは、射出成型の分野である。この分野では、生じる高圧及び高温に因る問題が存在し、ある繊細な部品は、かろうじて利用できるか、全く利用できない。特に、電子的なまたは他のタイプの繊細な層（例えば、熱可塑性材料、繊細な表面構造、または柔らかい材料）のバックインジェクションは、限られた範囲でのみ可能である。

このような繊細な部品が、導電性トラック、及び／または、電子部品、及び／または、熱的に、及び／または、機械的に繊細な層を含む転写プライ１１２を例えば有する、転写フィルム１１として提供される場合、三次元印刷により、このフィルム１１に保護層を適用することができる。

この層は、機械的な保護層として利用可能であるが、転写フィルムと三次元印刷された層とで作られる中間体が、続く作業ステップで続いてバックインジェクションされる場合、代替的または付加的に、断熱層としても利用可能である。こうして、射出成型法に対するインサートは、三次元印刷によって行われ、このインサートがない、以前は、繊細な部品への熱的な及び／または機械的なストレスの影響を有する方法により行われる必要があった。

当然ではあるが、続く射出成型は、また、省略可能でもあり、全ての部分が、三次元印刷を用いて、注意深く製造されてもよい。

最終的に、図４Ａから図４Ｄは、三次元印刷において、複数の色の樹脂から、樹脂成形化合物１２を製造する可能性を、概略的に示す。

この目的のために、印刷ヘッド３は、まず、樹脂滴４を生じ、この樹脂滴は、印刷ヘッドからはまだ分離しない。ここで、この印刷ヘッド３は、図４Ｂに示すように異なる色のまたは異なる粒子が提供される複数のフィルム７が上に配置される、加熱装置６に接近する。樹脂滴４での所望の混合に応じて、印刷ヘッド３は、ここで、樹脂滴４を印刷ヘッド３から分離せずに、樹脂滴４を対応するフィルムに接触させる。

従って、着色剤または粒子が、フィルム７から除去され、樹脂滴４に付着し、及び／または、樹脂に溶ける。

図４Ｃに示すように、印刷ヘッド３は、ここで、樹脂滴４を、フィルム７から再び移動する。続いて、印刷ヘッド３は、成形体１に接近し、成形体１上の所望の点に樹脂滴４を正確に配置する（図４Ｄ）。

従って、樹脂材料の溶解後で、樹脂材料を成形体１に印刷するまたは正確に配置する前に、樹脂材料をその特性内で調整することができ、従って、目標の方法で、調整された樹脂材料を、成形体１に導入することができる。例えば、樹脂滴４を用いてフィルム７から吸収される金属部品により、導電性トラックを、成形体内に、または、成形体１の表面上に、一つ毎に印刷することができ、または、そうでなければ成形体１に一体化できない他のエレメントを、成形体１の内部及び／または外部にそれぞれ導入／適用することができる。例えば、これらは、水晶または特別な半導体等の、非溶解性の材料であってもよい。

以下の点で区別される成形体の三次元印刷法が、特に好ましい。
−三次元印刷中、所定の量の樹脂成形化合物が印刷ヘッドで溶解され、少なくとも一つの添加物と溶解状態で接触し、少なくとも一つの添加物の吸収後、印刷ヘッドにより、所定の位置に配置される。

このような方法の典型的な一実施形態が、例えば、図４Ａから図４Ｄに基づいて、上述される。

本方法は、一つ以上の以下の特徴により、任意で区別される。
−少なくとも一つの添加物が、フィルム及び／またはキャリアフィルムの形で提供される。
−少なくとも一つの添加物が、加熱装置により、所定の温度まで加熱される。
−少なくとも一つの添加物が、着色剤、色素、ナノ粒子、光学可変色素、サーモクロミックまたはフォトクロミック性の物質、紫外、可視、または赤外のスペクトル範囲で検出可能な、及び／または、これらのスペクトル範囲で蛍光性または発光性に励起可能な、着色剤または色素、金属、半導体、及び／または、結晶物質である。
−加飾構造または機能構造、特に、光学情報、電気的構造または電子的構造、特に、導電性トラック構造、及び／または、アンテナ構造、が、少なくとも一つの添加物により、成形体１に実装される。

このような方法は、フィルム上への三次元印刷法により成形体を製造するための、図１から図３と、そこで説明される特徴とに基づき、または、それらとは無関係に、上述した方法と組み合わせて用いることができる。

１ 成形体
１１ フィルム層
１１１ キャリア層
１１２ 転写プライ
１２ 樹脂成形化合物
２ 三次元印刷装置
３ 印刷ヘッド
４ 樹脂滴
５ 基板
６ 加熱装置
７ フィルム

Claims (40)

1. 以下のステップを有する、成形体（１）の製造方法。
   ａ）フィルム層（１１）を提供するステップ、
   ｂ）三次元印刷法により、樹脂成形化合物（１２）を所定の三次元形状で前記フィルム層（１１）上に適用するステップ。
2. ステップｂ）において前記樹脂成形化合物（１２）が適用される、接着促進層を有するフィルム層（１１）が用いられること、
   を特徴とする請求項１に記載の製造方法。
3. 前記接着促進層が、ステップｂ）において適用される前記樹脂成形化合物（１２）と同じ樹脂材料から成る、フィルム層（１１）が用いられること、
   を特徴とする請求項２に記載の製造方法。
4. 前記接着促進層が、熱活性化接着剤を有する、フィルム層（１１）が用いられること、
   を特徴とする請求項２に記載の製造方法。
5. 前記接着促進層が、0.01 μmから50 μm、好ましくは5 μmから50 μmの層厚を有する、フィルム層（１１）が用いられること、
   を特徴とする請求項２から４のいずれか１項に記載の製造方法。
6. 前記フィルム層（１１）として、転写層（１１２）と該転写層から剥離可能なキャリア層（１１１）とを有する転写フィルム、特に、ホットスタンプフィルムが用いられ、ステップｂ）において、前記樹脂成形化合物（１２）が前記転写プライ（１１２）に適用されること、
   を特徴とする請求項１から５のいずれか１項に記載の製造方法。
7. 前記フィルム層として、積層フィルムが用いられること、
   を特徴とする請求項１から５のいずれか１項に記載の製造方法。
8. 少なくとも一つの加飾層を有するフィルム層（１１）が用いられること、
   を特徴とする請求項１から７のいずれか１項に記載の製造方法。
9. 少なくとも一つの加飾層が、
   少なくとも一つの着色剤、色素、可視、赤外、または、紫外のスペクトル範囲で蛍光性及び／または発光性に励起可能な色素、光学可変色素を有する層、液晶層、コレルテリック液晶層、金属層、レリーフ構造、特に、回折格子構造、ホログラム、マット構造を有する層、マイクロ光学構造、特に、マイクロレンズ及び／またはマイクロプリズムの配列を有する層、織物材料、皮革、人工皮革、または、ベニア板で作られる層の、層の一つまたはその組み合わせであり、または、層の一つまたはその組み合わせを含む、フィルム層（１１）が用いられること、
   を特徴とする請求項８に記載の製造方法。
10. 少なくとも一つの機能層を有するフィルム層（１１）が用いられること、
    を特徴とする請求項１から９のいずれか１項に記載の製造方法。
11. 前記少なくとも一つの前記機能層が、機械的な、及び／または、熱的な、及び／または、化学的な、保護層、及び／または、磁性の、及び／または、磁化可能な層を有すること、
    を特徴とする請求項１０に記載の製造方法。
12. 少なくとも一つの前記機能層が、電気的なまたは電子的な層、特に、導電性トラック構造、アンテナ構造、電気部品または電子部品、センサー、誘導性または容量性タッチセンサー、チップ、表示エレメント、特にOLEDまたはLCD表示エレメントを含む層である、または、層を含むこと、
    を特徴とする請求項１０または１１に記載の製造方法。
13. 前記樹脂成形化合物（１２）が、前記少なくとも一つの機能層を、部分的にのみカバーするように適用されること、
    を特徴とする請求項１０から１２のいずれか１項に記載の製造方法。
14. 特に所定の粗さを有する、及び／または、所定の触覚的に知覚可能な情報、好ましくは点字を有する、触覚的に知覚可能な表面レリーフを含む、フィルム層（１１）が用いられること、
    を特徴とする請求項１から１３のいずれか１項に記載の製造方法。
15. ステップｂ）における前記樹脂成形化合物（１２）の適用後、三次元印刷法により、さらなる樹脂成形化合物が、前記フィルム層（１１）の、ステップｂ）において適用される前記樹脂成形化合物（１２）から離れた側に、所定の三次元形状で適用されること、
    を特徴とする請求項１から１４のいずれか１項に記載の製造方法。
16. 前記樹脂成形化合物（１２）が、特にロボット制御でガイドされる三次元印刷ヘッドにより適用されること、
    を特徴とする請求項１から１５のいずれか１項に記載の製造方法。
17. 前記樹脂成形化合物（１２）が、滴、及び／または、鎖、及び／または、糸の形で適用されること、
    を特徴とする請求項１から１６のいずれか１項に記載の製造方法。
18. 前記樹脂成形化合物（１２）として、熱可塑性樹脂、特に、ABS、ポリカーボネート、または、ABS-PCが用いられること、
    を特徴とする請求項１から１７のいずれか１項に記載の製造方法。
19. 前記樹脂成形化合物（１２）の適用前に、前記フィルム層（１１）が、特に機械的クランプ手段及び／または真空固定手段により、所定の表面形状を有する支持エレメント（５）上に固定されること、
    を特徴とする請求項１から１８のいずれか１項に記載の製造方法。
20. 前記樹脂成形化合物（１２）の適用前に、前記フィルム層（１１）が、略30℃から略150℃の温度、好ましくは、略60℃から略100℃の温度に加熱されること、
    を特徴とする請求項１から１９のいずれか１項に記載の製造方法。
21. 前記樹脂成形化合物（１２）の適用中、異なる光学特性を有する複数の樹脂が適用され、特に視覚的に認知可能な情報が前記樹脂により表わされるように、三次元印刷ヘッドがガイドされること、
    を特徴とする請求項１から２０のいずれか１項に記載の製造方法。
22. 前記樹脂成形化合物（１２）の適用後に、前記成形体（１）が表面処理を受けること、
    を特徴とする請求項１から２１のいずれか１項に記載の製造方法。
23. 前記成形体（１）の前記表面処理が、溶媒処理、及び／または、少なくとも部分的なコーティング、特にウェットラッカーコーティング、及び／または、転写フィルムの適用、を含むこと、
    を特徴とする請求項２２に記載の製造方法。
24. 特に請求項１から２３のいずれか１項に記載の製造方法により製造され、フィルム層（１１）と、三次元印刷法により所定の三次元形状で前記フィルム層（１１）上に適用される樹脂成形化合物（１２）とを含む、成形体（１）。
25. 前記フィルム層（１１）が、前記樹脂成形化合物（１２）が適用される接着促進層を有すること、
    を特徴とする請求項２４に記載の成形体（１）。
26. 前記接着促進層が、前記樹脂成形化合物（１２）と同じ材料、及び／または、熱活性化接着剤から成ること、
    を特徴とする請求項２５に記載の成形体（１）。
27. 前記接着促進層が、0.01 μmから50 μm、好ましくは5 μmから50 μmの層厚を有すること、
    を特徴とする請求項２４から２６のいずれか１項に記載の成形体（１）。
28. 前記フィルム層（１１）が、転写プライ（１１２）と該転写プライから剥離可能なキャリア層（１１１）とを有する、積層フィルム、または、転写フィルム、特にホットスタンプフィルムであって、前記樹脂成形化合物（１２）が前記転写プライ（１１２）に適用されること、
    を特徴とする請求項２４から２７のいずれか１項に記載の成形体（１）。
29. 前記フィルム層（１１）が、
    少なくとも一つの着色剤、色素、可視、赤外、または、紫外のスペクトル範囲で蛍光性及び／または発光性に励起可能な色素、光学可変色素を有する層、液晶層、コレルテリック液晶層、金属層、レリーフ構造、特に、回折格子構造、ホログラム、マット構造を有する層、マイクロ光学構造、特に、マイクロレンズ及び／またはマイクロプリズムの配列を有する層、織物材料、皮革、人工皮革、または、ベニア板で作られる層の、特に、層の一つまたはその組み合わせであり、または、層の一つまたはその組み合わせを含む、少なくとも一つの加飾層を有すること、
    を特徴とする請求項２４から２８のいずれか１項に記載の成形体（１）。
30. 前記フィルム層（１１）が、特に、電気的なまたは電子的な層、特に、導電性トラック構造、アンテナ構造、電気的または電子的部品、センサー、誘導性または容量性タッチセンサー、チップ、表示エレメント、特にOLEDまたはLCD表示エレメントを含む層である、または、層を含む、少なくとも一つの機能層を有し、及び／または、機械的な、及び／または、熱的な、及び／または、化学的な、保護層、及び／または、磁性の、及び／または、磁化可能な層を有すること、
    を特徴とする請求項２４から２９のいずれか１項に記載の成形体（１）。
31. 少なくとも一つの前記機能層が、前記樹脂成形化合物（１２）により、部分的にのみカバーされること、
    を特徴とする請求項３０に記載の成形体（１）。
32. 前記フィルム層（１１）が、特に、所定の粗さを有し、及び／または、所定の触覚的に知覚可能な情報、好ましくは点字を有する、触覚的に知覚可能な表面レリーフを含むこと、
    を特徴とする請求項２４から３１のいずれか１項に記載の成形体（１）。
33. 三次元印刷法により、さらなる樹脂成形化合物が、前記フィルム層（１１）の前記樹脂成形化合物（１２）から離れた側に、適用されること、
    を特徴とする請求項２４から３２のいずれか１項に記載の成形体（１）。
34. 前記樹脂成形化合物（１２）が、熱可塑性樹脂、特に、ABS、ポリカーボネート、または、ABS-PCであること、
    を特徴とする請求項２４から３３のいずれか１項に記載の成形体（１）。
35. 前記樹脂成形化合物（１２）が、異なる光学特性を有する樹脂を複数含み、それらにより、特に視覚的に認知可能な情報が表わされること、
    を特徴とする請求項２４から３４のいずれか１項に記載の成形体（１）。
36. 前記視覚的に認知可能な情報が、少なくとも一つの英数字、シンボル、ロゴ、幾何学的パターン、特にギロシェパターン、画素イメージ、及び／または、個人化情報である、または、含むこと、
    を特徴とする請求項３５に記載の成形体（１）。
37. 前記異なる光学特性を有する樹脂の少なくとも一つが、着色剤、色素、ナノ粒子、光学可変色素、サーモクロミックまたはフォトクロミック性の物質を含むこと、
    を特徴とする請求項３５または３６に記載の成形体（１）。
38. 前記異なる光学特性を有する樹脂の少なくとも一つが、紫外、可視、または、赤外のスペクトル範囲で検出可能であり、及び／または、それらのスペクトル範囲で蛍光性または発光性に励起可能である、着色剤または色素を含むこと、
    を特徴とする請求項３５から３７のいずれか１項に記載の成形体（１）。
39. 前記樹脂成形化合物（１２）が、少なくとも部分的に、装置により、特に磁気的に検出可能な、物質、及び／または、粒子を含むこと、
    を特徴とする請求項２４から３８のいずれか１項に記載の成形体（１）。
40. 前記成形体（１）が、少なくとも一つの部分的なコーティング、特に、ウェットラッカー、及び／または、さらなる転写フィルムを含むこと、
    を特徴とする請求項２４から３９のいずれか１項に記載の成形体（１）。