JP2021530382A - 適合性遮蔽フィルム - Google Patents

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剛性フィルム構造体を熱成形する方法。方法は、剛性フィルム構造体を成形型に適用することと、剛性フィルム構造体を、成形型に適合するまで、加熱することと、を含む。剛性フィルム構造体は、剛性ポリマーフィルム層、光調節フィルム層、及び遮蔽フィルム層を含む。遮蔽フィルムはポリメチルメタクリレート(PMMA)を含み、遮蔽フィルム層は成形型の表面に接触している。

Description

多くの企業及び他の組織では、剛性フィルムの成形又は熱成形した積層体から作製した、外部標識を使用している。熱成形に使用する剛性フィルムは、多くの場合、ポリカーボネートなどの他の基材と組み合わせたポリ塩化ビニル(PVC)を含む。概して、剛性フィルムを熱成形し、標識又は他の剛性構造を作製することは、成形型の表面に一緒に積層したフィルム又はいくつかの材料を適用する工程と、成形型を加熱する工程と、真空条件を使用してフィルムを成形型の表面まで引き寄せる工程と、を含む。次いで、成形型を冷却すると、新たに形成した形状を成形型から取り出すことができる。
いくつかの例では、成形型の表面は、接触する積層した材料の表面を傷付ける。このことは、光調節フィルム層(多くの場合、フィルム層を積層する剛性ポリマー基材よりもはるかに薄い)が、成形型の表面に接触するときに、特に当てはまる。結果として、高品質の熱成形構造を作製することは非常に困難な場合があり、得られた熱成形物品を傷付け、ひいては視覚的及び機能的欠陥の両方がもたらされる。
本開示は、照明による標識などの、様々な用途のための熱成形剛性フィルム構造体に関連する問題を解決するものである。強い照明による標識は凸型外面を有し、光源は標識の凹型側又は内側にある。また、強い照明による標識は着色しており、又は何らかの光調節特徴部を含む。この着色又は特徴部は、より薄いフィルム片をより厚い剛性フィルムの一方の側に積層し、次いで剛性フィルム構造体を熱成形することによって得られる。光調節フィルム層を、照明による標識の内部を形成する剛性フィルムの側に積層することが、多くの場合に好ましい。より耐久性があり、より厚い剛性のフィルムが、この構造体において標識の外側にあるので、標識は、改善された寿命及び耐候性を有し、日光、雨、熱、雪及び露出に、より薄い光調節フィルムよりも良好に耐えることができる。
しかし、同時に、熱成形プロセスは、典型的には、剛性フィルム構造体を「雄型」成形型(主に凸型特徴部を有す成形型)で熱成形するときに、「雌型」成形型(主に凹型特徴部を有する)の場合とは対照的に、より効率的である。このことは、加熱したフィルムを凸型表面に引き寄せることが、加熱したフィルムの、凹型表面への正確な適合性を得ることよりも容易であるからである。加えて、凹型成形型によると、成形型表面加工物が、得られた熱成形物品上に、より残りやすくなる場合がある。主に凹型特徴部を有する成形型はまた、繰り返し使用のために維持するのに、より高価になる場合がる。
点灯した標識の最適な熱成形を達成するために、着色調節層は標識の内部にあり、主に凸型成形型を使用し、標識を熱成形する。しかし、これには、より薄い着色調節層が成形型表面と接触することを必要とし、これにより多くの場合、層への損傷が生じ、ひいては仕上げた製品の視覚的及び機能的欠陥をもたらす。
本開示は、剛性フィルム構造体を効率的に熱成形する利点をもたらすとともに、構造体の光調節層への損傷を最小限に抑えることにより、この問題を解決するものである。本開示はまた、成形型を使用して、剛性フィルム構造体を成形型の凸型表面に熱成形することを可能にすることにより、耐候性が向上した、剛性フィルム構造体を熱成形する方法も提供する。本開示はまた、使用者が剛性フィルム構造体の所望の部分を成形型の凸型表面に対して直接位置決めすることを可能にすることによって、主に凸型成形型の表面に対する剛性フィルム構造体の位置合わせをより容易にすることも可能にする。本開示に従う剛性フィルム構造体によりまた、熱成形時の耐久性の向上ももたらされ、このことは、剛性ポリマーフィルムが標識の外部を形成することと、気候及び要素に露出することと、を可能にし、それによって他の層が露出しないようにするためである。
一例では、本開示は、剛性フィルム構造体を、熱成形する方法を提供する。方法は、剛性フィルム構造体を成形型に適用することと、剛性フィルム構造体を、成形型に適合するまで、加熱することと、を含む。剛性フィルム構造体は、剛性ポリマーフィルム層、光調節フィルム層、及び遮蔽フィルム層を含む。遮蔽フィルムはポリメチルメタクリレート(PMMA)を含み、遮蔽フィルム層は成形型の表面に接触する。
別の例では、本開示は、熱成形プロセスに使用するための剛性フィルム構造体であって、剛性ポリマーフィルム層、光調節フィルム層、及び遮蔽フィルム層を含み、遮蔽フィルム層が、ポリメチルメタクリレート(PMMA)を含む、剛性フィルム構造体を提供する。遮蔽フィルム層は、成形型の表面に接触するように構成され、剛性フィルム構造体は、加熱したときに成形型の形状に適合する。
いくつかの例では、剛性ポリマーフィルム層は、ポリカーボネート、アクリル、ポリエチレンテレフタレート、及びポリエチレンテレフタレートグリコールのうちの少なくとも1つを含む。
いくつかの例では、方法は、剛性フィルム構造体の反対側の雄型成形型の側に、真空を適用する工程、を更に含む。
いくつかの例では、光調節フィルム層は、ビニルフィルムである。
いくつかの例では、光調節フィルム層は、印刷されたインク層を更に含む。
いくつかの例では、光調節フィルム層は、透光性を有する。
いくつかの例では、光調節フィルム層は、拡散体として機能する。
いくつかの例では、遮蔽フィルム層は、光学的に不活性である。
いくつかの例では、遮蔽フィルム層は、ポリメチルメタクリレートからなる。
いくつかの例では、遮蔽フィルム層は、100マイクロメートル未満の厚さを有する。
いくつかの例では、遮蔽フィルム層は、100マイクロメートル未満の厚さを有する。
添付の図面と共に以下の詳細な説明を検討することで、本発明をより完全に理解することができる。
本開示に従う熱成形に使用することができる剛性フィルム構造体の断面を示す。
主に凸型特徴部を有する成形型の表面に適合する剛性フィルム構造体の断面図を示す。
実施例の評価基準で特定した欠陥を示す。
積層した材料及び成形型について設定した実験の概略図を示す。 積層した材料及び成形型について設定した実験の概略図を示す。 積層した材料及び成形型について設定した実験の概略図を示す。
E1の熱成形結果を示す。 E1の熱成形結果を示す。
CE1の熱成形結果を示す。 CE1の熱成形結果を示す。
本発明の範囲から逸脱することなく、本明細書に示され説明される実施形態を利用してよく、構造的変更を行ってもよい。これらの図は、必ずしも一定の比率の縮尺ではない。図面で使用されている同様の番号は、同様の構成要素を示す。しかし、所与の図中のある構成要素を示す数字の使用は、同じ数字を付した別の図中の構成要素を限定することを意図するものではない。
図1は、本開示に従う熱成形に使用することができる剛性フィルム構造体100の断面を示す。剛性フィルム構造体100は、剛性ポリマーフィルム層110、光調節フィルム層120、及び遮蔽フィルム層130を含む。いくつかの例では、剛性フィルム構造体100は更なる層を含んでもよく、いくつかの例では、光調節フィルム層120及び遮蔽層130が、単一のフィルム層であってもよい。
剛性ポリマーフィルム110は、様々なポリマー、例えばポリカーボネート、アクリル、ポリエチレンテレフタレート、及びポリエチレンテレフタレートグリコール、又はこれらの任意の組み合わせを含んでもよい。剛性ポリマーフィルム110は、典型的には、光調節フィルム層120及び遮蔽層130のいずれよりも厚く、軟化温度、融解温度、又は流動温度まで加熱され改質されない限り、手作業で延伸することができないように、及びその形状を実質的に維持するように、剛性である。剛性ポリマーフィルム110は、ある範囲の厚さを有することができる。例えば、剛性ポリマーフィルム110は、約1mm、約2mm、約2.5mm、約3mm、約3.5mm、約4mm、若しくは約5mmの厚さ、又は前述の厚さのうちのいずれか2つの間の範囲の厚さを有することができる。
剛性ポリマーフィルム110は、ある範囲の融点又は温度を有することができ、これは剛性ポリマーフィルム110を熱成形するに到る必要がある。例えば、250F、275F、300F、325F、350F、375F、400F、425F、若しくは450Fの温度、又は2つの前述の温度のいずれかの間の範囲の温度を使用して、剛性ポリマーフィルム110又は剛性フィルム構造体100を熱成形することができる。
いくつかの例では、剛性ポリマーフィルム110は、透明又は光学的に不活性であり、これにより、光調節フィルム120は、剛性ポリマーフィルム100を通して可視である。
光調節フィルム120は、キャスト又はカレンダー加工ポリマーフィルムであってもよい。光調節フィルム120は、ビニルフィルム又は非ビニルフィルムであってもよい。本開示に従うフィルムの種類の例としては、例えば、ポリウレタン、ポリエステル、ポリアミド、ポリオレフィン、ポリスチレン、ポリカーボネート、ポリアクリレート、ポリビニルアルコール、ポリビニルブチラール、ポリ塩化ビニル、及びフルオロポリマーなどの、様々なポリマー又はポリマーブレンドから作製したフィルムが挙げられる。本開示に従う市販のフィルムとしては、Comply(商標)Adhesiveを有する180mC 3M(商標)Controltac(商標)Graphic Film、及びSV480mC 3M(商標)Envision(商標)Print Wrap Filmが挙げられる。
光調節フィルム120は、剛性フィルム構造体100に入射する光の透過(又は反射)に影響を与える、様々な特徴部を有することができる。例えば、光調節フィルム120は透光性を有してもよく、剛性フィルム構造体100から形成した標識の表面にわたって光の分布を改善するための拡散体として機能することができる。光調節フィルム120は、構造化により、レンズなどの特徴部又は光抽出特徴部を含んでもよい。光調節フィルム120は、印刷されたインク層を含んでもよい。印刷されたインク層は、単一の着色、パターン、又は剛性フィルム110を通して可視の画像を有することができる。印刷されたインク層は、インクジェット印刷、グラビア印刷、又はスクリーン印刷などの様々な方法によって印刷したものであってもよい。
光調節フィルム層120は、ある範囲の厚さを有することができる。例えば、光調節フィルム層120は、約25μm、約50μm、約75μm、約100μm、約125μm、約150μm、約175μm、約200μmの厚さ、又は2つの前述の厚さ値のいずれかの間の範囲の厚さを有することができる。
遮蔽フィルム層130を、様々な材料から作製することができ、ただし、ポリメチルメタクリレート(PMMA)を含む。いくつかの例では、遮蔽フィルム層130は、PMMAのみからなる。PMMAは、成形型、特に凸型表面を有する成形型との接触によって生じる損傷から光調節層120を保護するように、剛性フィルム構造体100に適用したとき又は含めたときに、稀有の、かつ驚くべき効果的な保護特性を有することが見出された。
いくつかの例では、遮蔽フィルム層130は、光学的に不活性であることにより、遮蔽フィルム層130を通る光の透過を、光調節層120に到達して通過する前に、調節することもなくそれに影響を与えることもない。
遮蔽フィルム層130は、比較的薄くてもよい。例えば、いくつかの例では、遮蔽フィルム層は、150マイクロメートル未満、125マイクロメートル未満、100マイクロメートル未満、75マイクロメートル未満、若しくは更に50マイクロメートル未満の厚さを有し、又は2つの前述の厚さのいずれかの間の範囲の厚さを有する。
剛性ポリマーフィルム110、光調節フィルム120、及び遮蔽フィルム層130を、各層間で感圧接着剤を使用して一緒に積層することができる。例えば、光調節フィルム120は、取り外し可能なライナーが覆っている主要な側に、接着剤層(感圧接着剤など)を有することができる。剛性フィルム構造体110を作製するとき、ライナーを取り外すことができ、光調節層120を剛性ポリマーフィルム110に接着することができる。同様に、遮蔽フィルム130は、一方の側の接着剤層、及び接着剤層を覆っている取り外し可能なライナーを、有することができる。ライナーを、遮蔽フィルム130上の接着剤コーティングから取り外すことができ、遮蔽フィルム130を、剛性ポリマーフィルム110の反対側の光調節フィルム120に接着することができる。
別の例では、光調節フィルム120を、ロールツーロール積層プロセスで遮蔽フィルム130に積層することができ、積層した製品を、次いで、剛性ポリマーフィルム110に接着又は積層することができる。
図2は、主に凸型特徴部212を有する成形型210の表面に適合する剛性フィルム構造体200の断面図を示している。図2では、剛性フィルム構造体200は、剛性ポリマーフィルム220、光調節フィルム230、及び遮蔽フィルム240を含む。剛性フィルム構造体を成形型210の表面に適用しておくことにより、遮蔽フィルム240が成形型210の表面に接触する。成形型210を加熱すると、加熱の結果として、剛性フィルム構造体200は軟化し、又は、いくつかの例では、溶融若しくは流動する。いくつかの例では、成形型210は開口部を有することができ、これにより、剛性フィルム構造体200を適用する表面の反対側の成形型の表面に、真空を適用することができる。これらの例では、次いで真空により、軟化した剛性フィルム構造体が引き寄せられ、成形型の表面に適合及び接触する。
[実施例]
遮蔽フィルムを有する、及び有していないフィルム積層体を作製し、熱成形した。得られた形成形を、欠陥について検査した。これらの実施例は、単に例示目的のみのものであり、添付の特許請求の範囲を限定することを意味するものではない。以下の略語を本明細書で使用する。in=インチ、cm=センチメートル、℃=摂氏温度、°F=華氏温度。
Figure 2021530382
試験方法
目視検査試験
熱成形した部品を、視覚的欠陥について、標識面点灯ボックスを使用して評価した。点灯ボックス内で使用する白色LEDを、99インチ(639cm)の表面積にわたって平均光束発散度が標識面拡散体で2351ルクスとなるように、設定した。
手順:
1.熱成形した部品の裏側を目視評価した(評価基準を参照されたい)。
2.熱成形した部品を、前側が外に向いた状態で、点灯ボックス上に載せた。部品の前側について、頂部、側部、及び側部の下方の0.5インチ(1.27cm)の着地領域(熱成形した部分を標識に取り付けているとき、典型的には覆われている平坦領域)を含めて、またダウンウェブ、クロスウェブ、及び斜角から、反射光にて目視評価した(評価基準を参照されたい)。
3.点灯ボックスのLEDを点灯し、熱成形した部品が覆っていない点灯ボックス表面の領域を遮蔽し、全ての光を遮断したことについて確かめた。部品の前側について、頂部、側部、及び側部の下方の0.5インチ(1.27cm)の着地領域を含めて、またダウンウェブ、クロスウェブ、及び斜角から、透過光にて評価した(評価基準を参照されたい)。
4.熱成形された部品は、評価基準のいずれかを観察した場合、目視検査験に不合格であった。
5.評価基準:
i亀裂、穴、気泡、しわ、融解、焼損、又は汚染などの物理的欠点。
ii.熱成形後にフィルムの浮き上がりによって生じた、影、気泡、又は不均一性。これには、基材からの透光性部の浮き上がり(気泡、適用前の基材の不適正な表面の生成によって、又は成形型が離型していないことによって生じたもの)、及び/又はフィルム層間での浮き上がり(影、構造体内)が含まれる。
iii.部品の頂部と側部との間の彩度の不均一性(すなわち、頂部は側部よりもかなり暗く見え、側部での着色が不規則に見える)。
評価基準の各々を、図3に示す。
(実施例)
全ての基材を乾燥し、洗浄し、3M Thermoforming Instruction Bulletin5.16(3M Company(St.Paul,MN))にて指定した推奨の熱成形フィルム適用手順を使用して、適用した。実施例の作製に使用した成形型を、MDF(Medium Density Fiberboard)から製作した。成形型の形状は、8インチ×8インチ(20.3cm×20.3cm)の基部及び6.75インチ×6.75インチ(17.1cm×17.1cm)の頂部を有する、2.25インチ(5.71cm)の深さの台形切頭体であった。成形型の4辺について、様々な抜き勾配及び縁形状を評価することができるように設計した。側部A及びBの抜き勾配は6.4度であり、縁部半径は0.25インチ(0.64cm)であった。側部C及びDの抜き勾配は20度であり、縁部半径は9/32インチ(0.71cm)であった。角部のうちの1つは、頂部から観察したとき、成形型の頂部表面を基準にして約2インチ(5.08cm)の丸形であり、丸形の基部まで20度の抜き勾配を保持していた。成形型を、図4A及び図4Bに示す。
図4Cは、積層した層を示す。成形型と接触したフィルムは、遮蔽フィルム層(得られた熱成形部品の裏側)であった。基材は、積層体の最外表面上であった(得られた熱成形部品の前側)。
実施例1.(E1)
フィルム適用のための3M Translucent Thermoforming Instruction Bulletin5.16(3M Company(St.Paul,MN))手順を使用して、B1、D1、及びT1を、S1に積層した。次いで、構造体を成形型の頂部の上に載せ、380°F〜420°F(193℃〜215℃)で熱成形した。E1を評価すると、目視検査試験に合格し、D1及びT1を首尾よく保護していた。E1は、断裂も、気泡も、焼損も、引き裂き欠陥もなく、成形型の成形性又は再現性が実質的に完全なものに達していた。結果を、図5及び以下の表2に示す。
実施例2.(E2)
E1にて使用した同じプロセスを使用して、B1、D2、及びT1を、S1に積層した。構造体を、380°F〜420°F(193℃〜215℃)で熱成形した。E2評価すると、目視検査試験に合格し、D2及びT1を首尾よく保護していた。E2は、断裂も、気泡も、焼損も、引き裂き欠陥もなく、成形型の成形性又は再現性が完全なものに達していた。結果を、以下の表2に示す。
実施例3.(E3)
E1にて使用した同じプロセスを使用して、B2、D2、及びT1を、S2に積層した。構造体を、360°F〜385°F(182℃〜196℃)で熱成形した。E3を評価すると、目視検査試験に合格し、D2及びT1を首尾よく保護していた。E3は、断裂も、気泡も、焼損も、引き裂き欠陥もなく、成形型の成形性又は再現性が完全なものに達していた。結果を、以下の表2に示す。
実施例4.(E4)
E1にて使用した同じプロセスを使用して、B2、D2、及びT1を、S3に積層した。構造体を、360°F〜385°F(182℃〜196℃)で熱成形した。E4を評価すると、目視検査試験に合格し、D2及びT1を首尾よく保護していた。E4は、断裂も、気泡も、焼損も、引き裂き欠陥もなく、成形型の成形性又は再現性が完全なものに達していた。結果を、以下の表2に示す。
実施例5.(E5)
E1にて使用した同じプロセスを使用して、B1及びT1を、S1に積層した。構造体を、380°F〜420°F(193℃〜215℃)で熱成形した。E5を評価すると、目視検査試験に合格し、T1を首尾よく保護していた。E5は、断裂も、気泡も、焼損も、引き裂き欠陥もなく、成形型の成形性又は再現性が完全なものに達していた。結果を、以下の表2に示す。
比較例1.遮蔽フィルムなし(CE1)
E1にて使用した同じプロセスを使用して、D2及びT1を、S1に積層した。構造体を、380°F〜420°F(193℃〜215℃)で熱成形した。CE1は、目視検査試験に不合格であった。CE1は、断裂、焼損、及び引き裂き欠陥を有していた。結果を、図6及び以下の表2に示す。
Figure 2021530382

Claims (20)

  1. 剛性フィルム構造体を熱成形する方法であって、
    剛性フィルム構造体を成形型に適用することと、
    前記剛性フィルム構造体を、前記成形型に適合するまで、加熱することと、を含み、
    前記剛性フィルム構造体が、
    剛性ポリマーフィルム層、
    光調節フィルム層、及び
    遮蔽フィルム層を含み、
    前記遮蔽フィルムが、ポリメチルメタクリレート(PMMA)を含み、
    前記遮蔽フィルム層が、前記成形型の表面に接触する、方法。
  2. 前記剛性ポリマーフィルム層が、ポリカーボネート、アクリル、ポリエチレンテレフタレート、及びポリエチレンテレフタレートグリコールのうちの少なくとも1つを含む、請求項1に記載の方法。
  3. 前記剛性フィルム構造体の反対側の前記成形型の側に、真空を適用する工程、を更に含む、請求項1に記載の方法。
  4. 前記光調節フィルム層が、ビニルフィルムである、請求項1に記載の方法。
  5. 前記光調節フィルム層が、印刷されたインク層を更に含む、請求項1に記載の方法。
  6. 前記光調節フィルム層が、透光性を有する、請求項1に記載の方法。
  7. 前記光調節フィルム層が、拡散体として機能する、請求項1に記載の方法。
  8. 前記遮蔽フィルム層が、光学的に不活性である、請求項1に記載の方法。
  9. 前記遮蔽フィルム層が、ポリメチルメタクリレートからなる、請求項1に記載の方法。
  10. 前記遮蔽フィルム層が、100マイクロメートル未満の厚さを有する、請求項1に記載の方法。
  11. 熱成形プロセスに使用するための剛性フィルム構造体であって、
    剛性ポリマーフィルム層、
    光調節フィルム層、及び
    ポリメチルメタクリレート(PMMA)を含む遮蔽フィルム層、を含み、
    前記遮蔽フィルム層が、成形型の表面に接触するように構成され、前記剛性フィルム構造体は、加熱したときに前記成形型の形状に適合する、剛性フィルム構造体。
  12. 前記剛性ポリマーフィルム層が、ポリカーボネート、ポリエチレンテレフタレート、又はアクリルのうちの少なくとも1つを含む、請求項11に記載の剛性フィルム構造体。
  13. 前記光調節フィルム層が、ビニルフィルムである、請求項11に記載の剛性フィルム構造体。
  14. 前記光調節フィルム層が、印刷されたインク層を更に含む、請求項11に記載の剛性フィルム構造体。
  15. 前記光調節フィルム層が、透光性を有する、請求項11に記載の剛性フィルム構造体。
  16. 前記光調節フィルム層が、拡散体として機能する、請求項11に記載の剛性フィルム構造体。
  17. 前記遮蔽フィルム層が、光学的に不活性である、請求項11に記載の剛性フィルム構造体。
  18. 前記遮蔽フィルム層が、150マイクロメートル未満の厚さを有する、請求項11に記載の剛性フィルム構造体。
  19. 前記遮蔽フィルム層が、100マイクロメートル未満の厚さを有する、請求項11に記載の剛性フィルム構造体。
  20. 前記遮蔽フィルム層が、ポリメチルメタクリレートからなる、請求項11に記載の剛性フィルム構造体。
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