JP4163681B2 - 大型のプラスチック製三次元物体の装飾方法 - Google Patents

Description

本発明は、プラスチック製成形品の装飾に使用する方法に関し、より詳しくは、熱転写技法および三次元形状を有する大型のプラスチック製成形品の表面を熱転写箔で覆い、熱転写箔の周囲を留め、真空脱気により成形品の形状に箔を取り付け、その後、成形ゴム型を降下させ、上昇させることにより装飾を行う、いわゆる三次元ホットスタンピング（箔押し）装飾技法に関する。

大型のプラスチック製成形品（以後、「成形品」と称する）を装飾する方法として、成形品を熱転写箔で覆い、熱転写箔の周囲を加圧し、減圧排気により転写箔を成形品に付着させ、その際に、箔が成形品の形状のような形状になり、加熱した「成形ゴム型」を降下させ、上昇させることにより、熱転写箔のデザインを成形品の表面に転写することによって装飾を行う方法が存在する。この方法は、三次元ホットスタンピングとして知られている。この技法は、以下に特定の実施例を用いて詳細に説明する。

最初に、図１に示したような成形品が、装飾すべき製品として与えられる。この成形品の寸法は、長さが９００ｍｍであり、幅が３００ｍｍであり、高さが５０ｍｍであり、壁面の高さが２５ｍｍである。一方で、ホットスタンピングのための成形ゴム型の斜視図および断面図がそれぞれ図２、３に示されている。棒状のヒータ９がその上に取り付けられ、［ヒータを備えた成形ゴム型が］図４に示すような降下・上昇機構を有するスタンピング装置上に搭載される。このスタンピング装置は、成形品の形状に一致するように製造されたアルミニウムからなる製品を固定するための支持ジグ５（以下、「支持ジグ」と称する）がその内面に配置されるスライドテーブルを有する。

上述した型の支持ジグおよび装置について、最初に、図４に示すように、成形品６を支持ジグ５の頂部に固定する。その上に、一旦、スライドテーブルを導入すべき空間の上に、箔掴み具を用いて、熱転写箔７を配置する。次に、スライドテーブルを、図５の状態のところまで成形ゴム型の下に移動させ、箔留め具８を降下させることにより、熱転写箔７を固定する。次いで、箔切断機を用いて、熱転写箔７をロール側で切断する。次に、真空ポンプを用いて、支持ジグ５および成形品６により閉じ込められた囲い１０内の空気を除去することにより、熱転写箔７を成形品６に付着させる。熱転写箔７の適切な付着後、図６に示すように成形ゴム型３を降下させることにより、熱と圧力を加え、したがって、成形品６にデザインが転写される。その後、図７に示すように、成形ゴム型３を上昇させた後に、スライドテーブル４の位置を図８に示すように動かし、成形品６の表面から熱転写箔７を剥がした後、このように装飾された成形品６を取り外す。もちろん、熱転写箔７の剥がしは、成形品６を支持ジグ５から取り外した後に行ってもよい。熱転写箔７を剥がした後、箔のギザギザがグレーティング部分に残っている場合には、スポンジ等を用いてグレーティング部分を擦り、次いで、掃除機を作動させて、装飾品の仕上げを行う。

さらに、熱転写箔７が箔ロールを用いて連続的に供給され、転写後に、熱転写箔７が箔剥がしバー内で剥がされる方法がすでに、大量生産方法として実施されている。

三次元ホットスタンピングを行うことにより大量生産で装飾できる成形品の形状には制限がある。これは、上述した種類の方法により、三次元形状を有する大型のプラスチック製成形品の表面は、熱転写箔を用いたホットスタンピングにより装飾され、二次元平面である熱転写箔を、三次元物体構造を持つ成形品に付着させる必要があるので、側壁を非常に高くすることは出来ないからである。減圧排気中に、成形ゴム型が、図３０に示すように、熱転写箔が側部の縁のところに付着していない状態で降下した場合、成形ゴム型は、降下点、すなわち、成形品の表面に到達する前に、成形品の周囲で熱転写箔と接触し、熱転写箔は裂けてしまう（以後、箔裂けと称する）。その結果、真空が破れ、熱転写箔はもはや成形品に付着する状態になく、均一な装飾が達成できないことを意味する。具体的には、大きな付着欠陥があり、無数の皺が生じる。

上述した状態の理由のために、従来の方法を用いると、三次元ホットスタンピング装飾が可能な形状には制限がある。これは、形状の要因を組み合わせることにより判断されるので、原則として、定義は困難である。しかしながら、以下の四つの要因、すなわち、（１）側壁面の形状の高さｈ₁、（２）製品の頂部から側部の縁までの距離ｈ₂、（３）側壁面と水平面との間の角α、および（４）側壁面と水平面との間の交差点Ｒのサイズを組み合わせることにより推測が可能である。

さらに、形状が徐々に変化する場合もあるので、原則として、側部形状は、形だけを用いて判断することはできない。

例えば、大量生産が行われている形状の中で、問題のない形状の一例を、以下の図面を用いて詳細に説明する。すなわち、側部の直立した部分が、図９から１２に示すように、角αが鋭くない、比較的なだらかな形状のものである。

それでもなお、エアコン・グリルのデザインに対する変更により、図１３から１６および図１７から２０に示すように、製品の頂部から成形品の側部の縁までの距離ｈ₂が大きく、側壁面の形状の深さｈ₁が深い形状を有する製品が出現した。さらに、より深い形状を持つそのようなエアコン・グリルを装飾するためのこの方法のデザイン装飾に関して、消費者からの要望が数多くある。

図９から１２の形状について、従来の方法を用いて装飾を行った場合、減圧排気中に、成形品の側部の縁のところに熱転写箔を付着させ、成形ゴム型を［その上に］降下させることにより、そのデザインを成形品に均一に転写することが可能である。

しかしながら、図１３から１６の形状の場合、減圧排気中に、成形品の側部の縁のところに熱転写箔を到達させるのは難しいことが判明し、上述した種類の箔裂けが生じ、このことは、三次元ホットスタンピング装飾が不可能であることを意味する。

前々から、熱転写箔を成形ゴム型の下に配置し、適切な加熱を行い、減圧排気中に熱転写箔を引き伸ばすのを容易にする方法が考えられてきた。それでもなお、熱転写箔は、留め具プレートが降下した後に成形品と接触するので、熱転写箔は直ちに冷却される。また、成形品（ＨＩＰＳ、ＡＢＳ）の熱変形温度は、一般に１００℃以下であり、この温度は、箔（ＰＥＴフイルム）の熱変形温度である１２０℃より低いので、減圧排気中に熱転写箔と成形品を一緒に加熱することは不可能である。上述したように、減圧排気中に、成形ゴム型を使用して、ＰＥＴフイルムのみを加熱し、引き伸ばすことは困難であった。

図１７から２０の形状を持つ成形品に関しても、成形ゴム型が降下して箔のデザインの熱転写を行う前、言い換えれば、成形ゴム型が降下点に到達する前に、成形ゴム型は引き伸ばされた熱転写箔と接触し、それにより箔が裂けた結果、真空が破れ、デザインの転写が不可能になり、図２１に示したように、付着欠陥および皺が生じる。さらに、箔の引裂強さが適切であり、運良く、箔が裂けた結果としての真空の破れが生じなかったとしても、図２２に示すような縁の付着欠陥、および図２３に示すような輪状の切断部の形成の結果として、良品を得ることができない。これらの輪状の切断部は、このように暖められた箔が、成形ゴム型が上昇せしめられた後にもう一度冷却され、収縮した結果として、成形品に残る箔の収縮マークである。

上述したように、三次元形状の成形品に二次元の熱転写箔を付着させることには制限があり、形状の制限のない場合でさえ、その大量生産は不可能である。

上記の条件および技術的問題を十分に考慮した後に行った研究の結果として、本出願の発明者等は、熱転写箔および成形ゴム型を用いた、より深い三次元物体を有する大型のプラスチック製成形品の表面を装飾する方法の発明に到達した。

本発明の方法の構成および概要を以下順番に説明する。

最初に、請求項１記載の第一の発明を説明する。本発明は、図１３から１６の形状に対応するが、図２４および２５に示すように、平面ヒータ１７が、成形品６の側部の支持ジグの側に設けられている。この平面ヒータ１７を用いて熱転写箔を加熱することにより、減圧排気中に、熱転写箔は部分的に加熱され、引き伸ばされ、成形品に付着させられる。成形ゴム型は、従来の構成を有していてよい。

次に、請求項２記載の第二の発明を説明する。本発明は、図１７から２０の形状に対応するが、熱転写箔が成形品の側部の縁のところに到達できないことだけが、第一の発明と異なる。図２６に示したように、形切断機が成形ゴム型の側部に取り付けられ、成形ゴム型が降下点に到達する前に、熱転写箔を切断する機構が搭載されている。

さらに、成形品の縁で成形ゴム型と箔の表面との滑りが不十分な場合、シリコングリースなどの潤滑剤を施す。

本発明は上述した構成を持つので、深い形状の三次元湾曲面を持つプラスチック製成形品のホットスタンピング装飾において以下の作用が認められた。

第一の発明により、平面ヒータを用いて、成形品に付着させるべき部分の近傍において熱転写箔を加熱することにより、熱転写箔は部分的に伸び、減圧排気と協働して、熱転写箔を深い形状の側部に付着させることができる。

第二の発明により、成形ゴム型が降下点に到達する直前に、減圧排気を用いて限界まで伸ばされた転写箔を切断することができる。切断後、熱転写箔の引張強度はゼロであり、次いで、図２６に示したような深い形状を持つ成形ゴム型を被せ、熱転写箔を限界まで伸ばし、その後、熱転写箔がもう一度収縮する場合でさえ、箔の復元は観察されない。

第三の発明により、成形ゴム型の表面と熱転写箔の表面との間の滑りが良好になり、これにより、より信頼性のある熱転写を行うことができる。特に、縁の付着性は、潤滑剤を施さないときよりもよい。

上記作用により、以下の基本的な効果が得られた。

第一の発明に関して、平面ヒータを用いた加熱により、熱転写箔を伸ばし、成形品に付着させるべき近隣部分のみを選択的に加熱し、伸ばすことができる。それゆえ、熱転写箔は成形品の縁のところに付着し、成形ゴム型が降下したときに、成形ゴム型と箔の部分Ｒとの間の衝突を防ぐことができ、それによって、好ましい装飾を行うことができる。

第二の発明に関して、成形ゴム型上の形切断機を用いて熱転写の直前に箔を切断することにより、減圧排気を用いて、伸ばされている箔の張力を除去することができる。その結果、熱転写箔のデザインは、成形品の縁のところに転写され、図２２に示した種類の欠陥は生じない。さらに、熱転写後、成形ゴム型を上昇させた場合でさえも、熱転写箔がもう一度収縮することにより生じる、図２３に示すような輪状切断部の形成が観察されない。通常は、第二の発明に適する形状を持つ成形品は、第一の発明を一緒に用いることができる。この理由のために、熱転写箔が成形品に付着した状態を保持している間に、箔は熱転写の直前に切断され、これは、装飾された成形品上に皺の形成が観察されずに、好ましい装飾を行うことができることを意味する。

第三の発明を、第一と第二の発明と組み合わせて使用することにより、より好ましい三次元装飾を行うことができる。

上述したように、第一と第二と第三の発明を三次元ホットスタンピング装飾技法に適用した結果、今日まで装飾するのが難しいと考えられていた深い三次元形状を有する成形品にホットスタンピング装飾を行うことができるようになった。さらに、図１３から２０に示すような形状を持つ成形品に本発明の方法を使用することにより、大量生産装飾ができるようになった。

本発明の大型のプラスチック製三次元形状の装飾方法を、図面を参照して具体的に説明する。さらに、図９から１２、図１３から１６、および図１７から２０に示した成形品の側部形状に付けられた側部の全高ｈ₁、側面の高さｈ₂、および側部の角α°が図３６の表に示されている。

最初に、第一の発明のみの実施例を説明する。成形品は、図１３に示す形状を有するエアコン・グリルである。この成形品の寸法は、長さが８００ｍｍであり、幅が２００ｍｍであり、高さが４４ｍｍであり、壁面の高さが２３ｍｍである。

熱転写箔を除去する際の状態が図面に示されている。減圧排気前は、熱転写箔は、図２８のような状態であると想定する。次に、従来の方法による減圧排気により、図２９のような状態が想定され、熱転写箔７は、成形品６の縁のところまで到達しない。

図３１に示すように、平面ヒータ１７（以後、「側部ヒータ」と称する）が成形品６の側部に設けられている状態において、減圧排気を行ったときに、熱転写箔７は部分的に加熱され、引き伸ばされるので、熱転写箔７を成形品６の縁のところに付着させることができる。

上述した状態において、図３０に示すように、従来の方法により、成形ゴム型３を降下させ、デザインの熱転写を行った場合、成形ゴム型３上に位置する成形ゴムの縁が熱転写箔７と衝突し、熱転写箔７が引き裂かれ、真空が破れてしまう。さらに、成形ゴム２の部分は１８０℃まで加熱されるので、ポリエチレンテレフタレートフイルムを用いて製造される熱転写箔７の自由な部分と衝突したときに、熱転写箔７は直ちに損傷を受ける。

他方で、本発明が用いられた地点の図３２の状態において、熱転写箔７は、成形品の下側の縁のところに適切に垂れるように切断されるので、成形ゴム型２を降下させたときでさえ、真空が破れることはなく、好ましいデザインの転写を行うことができる。平面ヒータ１７には、シリコンラバー・ヒータを用いた。

さらに、剛性形状の部分を持つ成形ゴム２の表面にシリコングリースなどを施すことにより、成形ゴム２の表面と熱転写箔７との間の摩擦係数が小さい場合、より好ましいデザインの転写を行うことができる。

したがって、本発明の第一の発明を用いた方法により、図１３から１６に示した形状のエアコン・グリルに関して、木目調パターンの装飾を行ったときに、好ましい結果が得られた。

次に、第一と第二の発明を一緒に用いた実施例について説明する。

成形品は、図１７から２０に示した形状を有するエアコン・グリルである。この成形品の寸法は、長さが８００ｍｍであり、幅が２７０ｍｍであり、壁面高さが３０ｍｍである。図２０に示したように、成形品が、側壁角度αが非常に小さい形状を有するときに、成形品６の縁に付着するように平面ヒータ１７を用いて熱転写箔７を部分的に引き伸ばした場合でさえ、熱転写装飾後の熱転写箔７の収縮により生じた、図２３に示したもののような輪状の切断部はもはや残らない。

成形品の中心を通る断面図が、第二の発明の実施例として図３３に示されている。熱転写箔７は、減圧排気の結果として成形品６に付着する。成形ゴム型３を降下させ、成形ゴム２がまさに成形品６の表面に到達しようとしているときに、形切断機１９の刃の縁が熱転写箔７と接触し、これを切断する。その直後に、成形ゴム２は成形品６の表面に到達し、熱転写箔７のデザインが転写される。これを詳細に説明するために、切断前に、熱転写箔７を、その上に皺が全くない状態で成形品６に付着させ、切断直後に、皺が生じる前に、成形ゴム２によりデザインが成形品に転写されるので、このように装飾された成形品６には、皺は観察されない。さらに、図３５に示すように、成形ゴム型３を上昇させたときに、熱転写箔７は切断されているので、強制的に引き伸ばされた熱転写箔７の収縮による輪状切断部は、成形品の側部には全く生じなかった。なお、熱転写箔はこの方法において切断されるので、巻取り方法を使用することはできない。

したがって、本発明の第一と第二の発明を用いた方法を使用することにより、図１３から１６に示した形状のエアコン・グリルに関して、木目調のデザインの装飾を行う際に、好ましい効果が得られた。

従来の三次元ホットスタンピングを行うことにより、効果的に表面を装飾できる成形品の一例を示す斜視図 従来の三次元ホットスタンピングを実施するために製造された成形ゴム型の斜視図 従来の三次元ホットスタンピングを実施するために製造された成形ゴム型の断面図 従来の三次元ホットスタンピング方法における、成形ゴム型を使用して大型のプラスチック製成形品を装飾している間の一つの状態を示す概略図 従来の三次元ホットスタンピング方法における、成形ゴム型を使用して大型のプラスチック製成形品を装飾している間の別の状態を示す概略図 従来の三次元ホットスタンピング方法における、成形ゴム型を使用して大型のプラスチック製成形品を装飾している間のさらに別の状態を示す概略図 従来の三次元ホットスタンピング方法における、成形ゴム型を使用して大型のプラスチック製成形品を装飾している間のさらに別の状態を示す概略図 従来の三次元ホットスタンピング方法における、成形ゴム型を使用して大型のプラスチック製成形品を装飾している間の一つの状態を示す概略図 従来の三次元ホットスタンピング方法において大量生産されてきた成形品の斜視図 上述した成形品の一部の平面図 上述した成形品の側面図 上述した成形品の一部の正面図 本発明の請求項１記載の第一の発明を用いて大量生産される成形品の斜視図 上述した成形品の一部の平面図 上述した成形品の側面図 上述した成形品の一部の正面図 本発明の請求項１記載の第一の発明および本発明の請求項２記載の第二の発明を用いた三次元ホットスタンピング方法において大量生産される成形品の斜視図 上述した成形品の一部の平面図 上述した成形品の側面図 上述した成形品の一部の正面図 図１７から２０に示した成形品に関して、本発明の請求項２記載の第二の発明を用いずに三次元ホットスタンピングを実施した場合に製造される欠陥を示す側面図 図１７から２０に示した成形品に関して、本発明の請求項２記載の第二の発明を用いずに三次元ホットスタンピングを実施した場合に製造される欠陥を示す側面図 図１７に示した成形品に関して、本発明の請求項２記載の第二の発明を用いずに三次元ホットスタンピングを実施した場合に製造される欠陥を示す側面図 本発明の請求項１記載の第一の発明の実施例である装飾方法を実施する装飾装置の一部の平面図 図２４の正面図 本発明の請求項２記載の第二の発明の実施例の正面図 本発明の請求項２記載の第二の発明の実施例の成形ゴム型を示す側面図 熱転写箔を除去する前の状態を示す正面図 従来の方法による減圧排気中の状態を示す正面図 図２９の減圧排気中に成形ゴム型が降下させられた状態を示す正面図 本発明の請求項１記載の第一の発明を実施したときの減圧排気中の状態を示す正面図 図３１の減圧排気中に成形ゴム型が降下させられた状態を示す正面図 本発明の請求項２記載の第二の発明の実施例において減圧排気が進行した状態を示す断面図 図３３における熱転写装飾直前の状態を示す断面図 図３３の熱転写装飾が完了し、成形ゴム型を上昇させた状態を示す断面図 図９から２０に示した成形品の側部形状に関する［値］を示す表

符号の説明

４ スライドテーブル
５ 支持ジグ
６ 成形品
７ 熱転写箔
１７ 平面ヒータ

Claims (3)

1. 三次元ホットスタンピングを用いて、三次元形状を有するプラスチック製成形品の表面を熱転写箔で覆うことにより装飾を行う方法であって、
   前記成形品の形状に一致し、該成形品を頂部に固定するための支持ジグの側面に平面ヒータを配置し、
   該熱転写箔の周囲を留め、
   該平面ヒータを用いて前記成形品の側部の縁のところに対応する前記熱転写箔の部分を加熱することにより該熱転写箔を引き伸ばし、前記真空脱気と協働して、前記熱転写箔を前記成形品の側部に付着させ、
   その後、前記成形品の形状に一致する成形ゴム型を降下させることにより、熱および圧力を加え、
   前記成形ゴム型を上昇させる、
   各工程を有することを特徴とする方法。
2. 前記成形ゴム型の周囲またはその一部の上に切断機を取り付け、該成形ゴム型が下降点に到達する直前に前記熱転写箔を切断することにより、該熱転写箔の張力を除去することを特徴とする請求項１記載の方法。
3. 前記成形品を装飾する際に、該成形品の縁の近傍に潤滑剤を施すことにより、成形ゴム表面上の前記熱転写箔の表面の滑りをよくすることを特徴とする請求項２記載の方法。

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