JP4602544B2 - マスキングフィルムを備えたペイントフィルムアセンブリおよびそのマスキング方法 - Google Patents
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Description
発明の属する技術分野
本発明は、基材に装飾的機能を付与するための表面フィルムに関し、より詳細には自動車部品などの表面仕上物体に使用されるペイントフィルムに関し、さらにより詳細にはペイントフィルムと着脱自在に接着され、熱成形時にペイントフィルムの表面仕上げ、特にペイントフィルムの光沢およびDOIを実質的に維持するマスキングフィルムを備えた熱成形可能なペイントフィルムアセンブリに関する。
【0002】
発明の背景
多くの場合に製品の最も重要な特徴となるのは製品の外観である。自動車製造業者は、製造する自動車の外観に特に関心をもっている。例えば車体パネル、装備部品、サイドミラーハウジング、および同様の自動車部品などの構成部品は、所望の外観(すなわち、色および仕上)を得るためにこれまでは吹付け塗装が行われてきた。最近、ある種の自動車外装部品の吹付け塗装は、あらかじめ製造された多層ペイントフィルムに取って代わるようになってきた。他の利点に加えて、このようなペイントフィルムによって、塗料溶剤の蒸発に関する環境問題が避けられ、特別な塗装設備および関連する装備、オーブン、スラッジ処理、および排出物質制御システムが不用になる。しかし、従来のペイントフィルムの使用には、特に色彩および表面仕上に関して混合が発生する結果が得られていた。
【0003】
通常このようなペイントフィルムは、所望の塗装仕上を有する化粧層が含まれ、熱成形(すなわち、加熱した状態でのフィルムの成形)などによって予備成形されることが多い。次に予備成形ペイントフィルムを所望の部品表面に接着する。部品がプラスチック成形部品の場合、ペイントフィルムはインサート成形によって部品と接着させてきた。あるペイントフィルムの化粧層はキャリア層上にキャスティングすることによって形成されている。その上に化粧層がキャスティングされるキャリア層表面は、化粧層上に所望の表面仕上が得られるように形成される。さらに、輸送と取り扱いの間そしてフィルムの部品への適用(例えば、部品に接着するための予備成形状熊へのペイントフィルムの熱成形)の間にペイントフィルムを保護するために、ペイントフィルムの製造後にペイントフィルム上のキャリア層を残しておくように教示されている。
【0004】
自動車製造業者は、自動車の塗装面が非常に高い光沢とDOI(すなわち、Distinctness Of Image(像の明瞭さ)、言いかえれば鏡のような反射)を示すことを要求することも多く、特にメタリック塗装仕上においてはそうである。高光沢仕上を有するキャリア層上への化粧層のキャスティングによって、高光沢および高DOIを有するペイントフィルムが得られる。しかし、従来のキャリア層の一部では熱成形性が非常に制限されており、そのためこれらのペイントフィルムの使用は平坦あるいはわずかに起伏のある部品に制限されている。改良された熱成形性を示すキャリア層を有するペイントフィルムは、Shimanskiらに付与された米国特許第5,215,826号に記載のようなものに見ることができる。しかし、これらのキャリア層の熱成形性は、依然として非常に制限されたものとなっている。さらに、従来のキャリア層は特定の用途において十分な熱成形性を示したとしても、ペイントフィルムおよびキャリア層の熱成形後にペイントフィルムの光沢およびDOIの大きな低下が見られることが非常に多い。
【0005】
従って、ペイントフィルムの表面仕上、特に光沢およびDOIを実質的に維持しながら、輸送または取り扱いの間、およびその後のフィルムの部品への適用(例えば、部品と接着するための予備成形状熊へのペイントフィルムの熱成形)の間にペイントフィルムを保護するより優れた方法が要求されている。
【0006】
発明の要約
この要求は、本発明の方式によってペイントフィルムと着脱自在に接着するマスキングフィルムを使用することで満たされ、これによって、ペイントフィルムの表面仕上、特に光沢およびDOI(すなわち、Distinctness Of Image(像の明瞭さ)、言いかえれば鏡のような反射)を実質的に維持しながら、ペイントフィルムの輸送または取り扱いの間、およびその後のペイントフィルムの物品または部品上への成形および加工(例えば、熱成形および/またはインサート成形)の間にペイントフィルムがより良好に保護される。
【0007】
本明細書で使用する「ペイントフィルム」には、表面を保護しその下の物体に装飾を施す多層熱可塑性フィルムが含まれ、加工温度において下にある物体の輪郭と適合するために十分な可撓性を有し、層全体に着色剤を有するかまたはクリアコート層(外観と保護のため表面に設けられる)、補強層(強度のために着色層の下に設けられる)、および接着剤層(下にある物体との接着を確実にするために必要な場合に最下部に設けられる)の1つ以上の層に接着されることができる着色層と、およびライナー層(外面層上に設けられその層から除去可能)とを有する。さらに、本明細書での記載において、高光沢とは20°の光沢度が少なくとも約60であることを意味し、高DOIとは少なくとも約60DOIであることを意味する。
【0008】
本発明の1つの態様では、高光沢および高DOIを有する熱成形可能なペイントフィルムを含むペイントフィルムアセンブリを提供する。これは、例えばインサート成形によっても成形可能であるペイントフィルムに望ましいといえる。ペイントフィルムは、非常に細かい部分まで熱成形可能(すなわち、非常に起伏の大きい面に適合させるために深く熱成形させることが可能)であることが望ましい。ペイントフィルムはカラーコート層を含む。ペイントフィルムは、カラーコート層を覆うクリアコート層も含むことが望ましい。クリアコート層とカラーコート層は、任意の好適な方法で一体となるように成形および接着することができる。例えば、これらの層はそれぞれ押出しまたはキャスティングによって形成することができる。これらの層は別々に形成して積層または別の方法で互いに接着させることができ、または一方の層の上に他方をコーティングすることもできる(例えば、一方の上に他方を押出し、キャスティングまたは吹付けを行うことによって)。ウレタン層(例えば、キャスティングまたは押出しウレタン層)を含む熱成形可能なマスキングフィルムを、ペイントフィルムと積層するか他の方法で接着させることで、マスキング処理ペイントフィルムが形成される。ウレタン層は、ウレタンのみで構成される必要なない。熱成形可能なマスキング処理ペイントフィルムを形成できるように、マスキングフィルムはペイントフィルムとともに熱成形可能である。マスキング処理ペイントフィルムを熱成形した後でも、マスキングフィルムはペイントフィルムから容易に除去可能である。成形可能なマスキング処理ペイントフィルムを形成できるようにするために、マスキングフィルムはペイントフィルムとともに熱成形可能であることが望ましい。マスキング処理ペイントフィルムを成形した後で、マスキングフィルムは成形したペイントフィルムから容易に除去可能である。クリアーコートを有するペイントフィルムの場合は、マスキングフィルムのウレタン層がクリアコート層と接着することが望ましい。ウレタン層は、マスキング処理ペイントフィルムが熱成形および/または成形されマスキングフィルムがペイントフィルムから除去された後に、ペイントフィルム、特にクリアコート層を有するペイントフィルムの高光沢および高DOIを少なくとも実質的に維持する効果を得るように適合させる。
【0009】
ペイントフィルムを構造的に支持するために、ペイントフィルムは、カラーコート層の裏面に接着または他の方法により結合する支持または補強層を含むことが望ましい場合がある。この支持層は、物品または部品の一部または全体を形成する基材(例えば、成形したプラスチック製シェル)と接着できる(例えば、成形によって)ことが望ましい。
【0010】
マスキングフィルは、マスキング処理ペイントフィルムの熱成形および/または成形の間にペイントフィルムと実質的に同程度まで引き延ばすことができる(すなわち、伸長できる)ように適合させたものが望ましいと考えられる。引伸ばされたマスキング処理ペイントフィルムのマスキングフィルムが、加熱(例えば、熱成形および/または成形)後にマスキング処理ペイントフィルムを冷却したときにペイントフィルムと実質的に同程度の記憶(すなわち、伸長量からの回復の程度)を示すことも望ましいと考えられる。加熱後に冷却した後に実質的に回復を示さなくても、熱成形および/または成形温度において、マスキングフィルムが、マスキング処理ペイントフィルムのペイントフィルム部分と少なくとも同程度またはより高強度であることもさらに望ましいと思われる。
【0011】
マスキングフィルムは、マスキング処理ペイントフィルムの取り扱いの前または加工(例えば、熱成形および/または成形)中に実質的に剥離することがなく接着したままとなるようにペイントフィルムと十分に接着し、さらにそのように加工した後でペイントフィルムからなお容易に除去できることが望ましい。
【0012】
ペイントフィルムは、金属フレークを含有するカラーコート層を含むことができる。本発明のマスキングフィルムは、このようなカラーコート層を含むペイントフィルムの高光沢および高DOIを維持するために特に望ましい。金属フレークを含有するカラーコート層を有するペイントフィルムは、熱成形した場合にその光沢およびDOIの低下がより起こりやすいと思われる。ペイントフィルムとマスキングフィルムは一緒に形成することもできるし別々に形成することもできる。ペイントフィルムとマスキングフィルムは別々に形成し、ペイントフィルムは高光沢および高DOI仕上を一方の面に有し、マスキングフィルムは高光沢および高DOI仕上を一方の面に有し、ペイントフィルムとマスキングフィルムはそれぞれの仕上面を他方と接触するように合わせて積層することが望ましいと思われる。
【0013】
本発明の別の態様では、ペイントフィルムアセンブリの作製方法を提供する。この方法は、高光沢および高DOIを有するペイントフィルムを提供する段階と、ウレタン層を含むマスキングフィルムを提供する段階と、マスキングフィルムをペイントフィルムと接着させて熱成形可能および/または成形可能なマスキング処理ペイントフィルムを形成する段階とを含み、ここでマスキングフィルムはペイントフィルムから容易に除去可能である。マスキング処理ペイントフィルムを熱成形および/または成形してマスキングフィルムを除去した後に、ペイントフィルムが最初の高光沢および高DOIを少なくとも実質的な程度において維持するように、ウレタン層が作用するよう適応させる。本発明の方法は、接着段階の前に、ペイントフィルムとマスキングフィルムを別々に形成する段階を含むことができる。
【0014】
形成段階ではペイントフィルムとマスキングフィルムの仕上面を形成することが望ましく、接着段階ではペイントフィルムの仕上面とマスキングフィルムの仕上面とを合わせて積層してマスキング処理ペイントフィルムを形成することを含むことが望ましい。別々の形成段階では、ペイントフィルムの形成を、ペイントフィルム上に高光沢および高DOIを示す仕上面を形成するように、例えばペイントフィルムを基材(例えば、ライナー)の高光沢面上に水または溶剤キャスティングすることによって行う段階を含むことができる。別々の形成段階では、マスキングフィルムの形成を、ウレタン層上に高光沢を示す仕上面を形成するように、例えばウレタン層を別の基材(例えば、ライナーまたはペイントフィルム)の高光沢面上に液体(すなわち、水または溶剤)キャスティングすることによって行う段階も含むことができる。ウレタン層のキャスティングに使用する基材がペイントフィルムではない場合は、接着段階の前に、ペイントフィルムを基材から除去し、ウレタン層を別の基材から除去する。接着段階には、ペイントフィルムの仕上面とウレタン層の仕上面とを合わせて積層してマスキング処理ペイントフィルムを形成することが含まれる。ペイントフィルムがクリアコート層を含めて提供される場合は、ペイントフィルム形成段階には、クリアーコート上に光沢を有する仕上面を形成することでペイントフィルムに高光沢および高DOIをもたせるように基材面上にクリアコートを形成することが含まれる。
【0015】
本発明の方法は、マスキング処理ペイントフィルムを所望の形状に熱成形してマスキングフィルムをペイントフィルムから除去する段階を含むことができる。本発明の方法は、マスキング処理ペイントフィルムを所望の形状に熱成形して、マスキング処理ペイントフィルムを基材と接着させて、マスキングフィルムをペイントフィルムから除去する段階を含むこともできる。さらに、本発明の方法は、マスキング処理ペイントフィルムを所望の形状に熱成形して、マスキング処理ペイントフィルムを成形プラスチック部品にインサート成形し、マスキングフィルムをペイントフィルムから除去する段階も含むことができる。
【0016】
発明の詳細な説明
ここで本発明を具体的な実施例の観点から説明するが、当業者であれば本発明の精神から逸脱することなしに種々の変更、再編成、および置き換えを容易に行うことができるであろう。従って、本発明の範囲は本明細書に付け加えられる特許請求の範囲によってのみ制限される。
【0017】
図1を参照すると、本発明によるペイントフィルムアセンブリ20は、熱成形可能なペイントフィルム22とマスキングフィルム24とを含んでいる。ペイントフィルムは高光沢および高DOI(すなわち、像の明瞭さ)の表面26を有する。表面26は、20°において少なくとも約60の光沢度と少なくとも約60DOIとを有することが望ましい。マスキングフィルム24は、高光沢面30を有するウレタン層28を含んでいる。ウレタン層28の高光沢面30は、ペイントフィルム22の高光沢/高DOI面26と接着し、熱成形可能なマスキング処理ペイントフィルム32を形成するように容易に除去可能である。マスキングフィルム24の面30は、20°において少なくとも約60の光沢度を有することが望ましい。
【0018】
図2を参照すると、マスキングフィルム24は、マスキング層24をペイントフィルム22から除去する時により容易に除去できるようにするために、ウレタン層28の裏面(すなわち、面30の反対側)に接着する補強層34を含むことが望ましいこともある。補強層34がなければ、ウレタン層28は分裂しやすくなり、熱成形および/または成形ペイントフィルム22に引っ張られてばらばらになることがある。補強層34があれば、マスキングフィルム24の分裂しない可能性が高くなる。剥離ライナーまたはキャリア38の高光沢面36上にキャスティングするウレタン分散液を使用することで満足のいく結果が得られている。満足の行くキャスティング可能なウレタン混合物とその組成の例を、以下に詳細に説明する。ウレタン層28の面30が高光沢をもつようにするために、ライナー38の面36は可能な限り最も高い光沢を有することが望ましい。ウレタン層28は、厚さが約0.6ミル(mil)〜約1.6ミルの範囲内が望ましいことが分かった。ふくれの発生する可能性を減少させるために、ウレタン層28の厚さは約1.2ミルを超えないことがより望ましいことが分かった。
【0019】
以下に説明する例示的なウレタン層28のライナー38を作製するために、ポリエステル材料を用いると良好な結果が得られた。許容できるポリエステルライナー38は、高光沢仕上を有する表面をもつように形成され、例えば、クロム製ローラー上にキャスティングし、高引張り強度をもつようにするために二軸延伸することによって形成される。ライナー38もウレタン層28から容易に除去できるので、面30と面36の分離によってウレタン表面30の示す光沢度が有意に低下することはない。
【0020】
マスキングフィルム24のウレタン層28は、架橋しない(すなわち、完全に熱可塑性である)ことが望ましい。それでも、マスキング処理ペイントフィルム32の熱成形および/または成形の間に、なおマスキングフィルム24がペイントフィルム22とともに引き延ばすことができる限りは、ウレタン層28のある程度の架橋を許容することができる。層28用の架橋を含まないキャストウレタン材料の一例としては、ICI Resins US(Wilmington,MA)で製造される名称NeoRez R 9679のラテックス分散液の形態のウレタン樹脂が挙げられる。このウレタンラテックス分散液樹脂は、例えば、酢酸ジブチルおよび/またはButyl Carbitolなどの共通溶剤と混合される。またこの具体例としてのウレタン材料は、均一なぬれをえるためのUnion Carbide Danbury(Connecticut)で製造される名称Triton GR−7Mの界面活性剤と、マスキングフィルム24とペイントフィルム22の間の接着力を低下させる(すなわち、マスキングフィルム24の再剥離性を促進する)ためのBYK Chemie USA(Wallingford,Connecticut)で製造される名称BYK 301およびBYK 307の二種類の流動性シリコーンと、マスキングフィルム24の存在を検査するためブラックライトを照射すると白く見えるClariantCorporation(Charlotte,North Carolin
a)で製造される名称Levcophor B−302の検査用添加剤とを含有している。
【0021】
第1の例のウレタン層28は、6.0gの界面活性剤Triton GR−7Mを3000gのウレタン樹脂NeoRez R 9676に加えたものと、3.0gのUV着色料Leucophor B302とを予備混合して調製した。次に、9.0gの液体シリコーンBYK 301と3.0gの液体シリコーンBYK 307を、210gの酢酸ジブチルと混合した。次に、高剪断ミキサーを使用して液体シリコーンと溶剤の混合物をウレタン樹脂プレミックスにゆっくりと加えることでウレタン層材料を調製した。すべての材料を加えてから、ミキサーを約10分間運転した。脱気するために、ふたをした状態で組成物を約24時間静置した。厚さ0.06mmの高光沢で平滑なポリエステルフィルムキャリアをナイフコーターに通して、未乾燥塗膜厚さ0.15mmでウレタン層材料をポリエステルキャリアの高光沢面上にナイフコーティングした。次にこの未乾燥塗膜をオーブンに入れて、66℃で2分間、93℃で2分間、そして149℃で1分間乾燥させた。得られたウレタン層28は公称厚さが0.03mmであった。ウレタン層28はマスキングフィルム24として単独で使用することもできるし、1つ以上の層で補強することもできる。
【0022】
第2の例のウレタン層28を、2,790.0gのNeoRez R 9679と、6.0gのTriton GR−7Mと、9.0gのBYK 301と、3.0gのBYK 307と、3.0gのLeucophor B−302と、189.0gの溶剤Butyl Carbitolを使用したこと以外は、第1の実施例の層28に関する上記手順に従って作製した。これらバッチのウレタン材料の種々の成分のいずれかを混合する場合、酢酸ジブチルとブチルカルビトールのそれぞれは、混合物に衝撃を与えて凝集することを防止するため非常にゆっくりと加えるべきである。
【0023】
液体キャスティングして層28を形成するために適したウレタン材料の別の例では、上述のNeoRez R 679ウレタン樹脂と、例えば、ICI Resins USで製造される名称NeoCryl CX−100の架橋剤などの適当な架橋剤とを含む。この例のウレタン材料は、上述の界面活性剤Triton GR−7Mと、Union Carbide Corporationなどで製造される共通溶剤のブチルカルビトールも含む。希望するなら、検査用添加剤Leucophor B−302をこの架橋性ウレタン材料バッチに加えることができる。
【0024】
第3の例のウレタン層28は、ある程度の架橋を有するものであり、90.79重量%のウレタン樹脂NeoRez R 9676と0.18重量%の界面活性剤Triton GR−7Mとを予備混合することで作製することができる。次に、9.03重量%の溶剤ブチルカルビトールを、高剪断ミキサーを使用してウレタン樹脂プレミックスにゆっくりと加えた。すべての材料を加えてから、ミキサーをさらにある時間運転させる。ウレタン層を形成する直前に、1.20重量%の架橋剤NeoCryl CX−100を混入する。脱気するためにふたをしてこの組成物を適当な時間静置する。高光沢で平滑なポリエステルフィルムキャリアをナイフコーターに通して、所望の乾燥層厚さを得るために適した未乾燥塗膜厚さでウレタン層材料をポリエステルキャリアの高光沢面上にナイフコーティングする。次にこの未乾燥塗膜をオーブンで乾燥する。
【0025】
ウレタン層28は、液体(すなわち、水系または溶剤)キャスティングまたは押出し成形(例えば、インフレーション法)によって形成することができると考えられる。押出し層28は、ペイントフィルムに接着(例えば、積層)される。このようなキャストまたは押出しウレタン層28は、1種類のウレタン樹脂、ウレタンコポリマー、またはウレタンのポリマーアロイから作製可能であると思われる。
【0026】
随意選択の補強層34の作製に適したポリマー材料の一例として、Geon Corporation(Avon,Ohio)で製造される名称Geon 178のPVC樹脂粉末と、Velsicol Corporation(Chattanooga,Tennessee)で製造される名称Admex 770の高分子量可塑剤と、Witco(Grennwich,Connecticut)で製造される名称Nuostab V−1923の熱安定剤と、共通溶剤のミネラルスピリット、ジイソブチルケトン、およびキシロールとを含有する溶剤キャストポリ塩化ビニル(PVC)分散液が挙げられる。
【0027】
一例としての補強層34は、4.04gのミネラルスピリットと、7.63gのジイソブチルケトンと、10.78gのキシロールとの混合物である溶剤混合物を調製することによって作製することができる。次に、18.72gの高分子量可塑剤Admex 770と、2.67gの熱安定剤Nuostab V−9123とを溶剤に加える。次に、高剪断ミキサーを使用して56.16gのPVC樹脂Geon 178を溶剤混合物にゆっくりと加えて樹脂を分散させ、続いて1時間混合して補強層34用の均一組成物を調製する。次に補強層用組成物を、未硬化塗膜厚さが0.076mmとなるように、ポリエステルキャリア38上にあるウレタン層28上に直接ナイフコーティングする。この未硬化マスキングフィルム24をオーブンに入れて、66℃で1分間、93℃で1分間、149℃で1分間、さらに204℃で1分間乾燥する。得られる補強層34は厚さが約0.038mmであり、得られるマスキングフィルムは厚さが0.068mmである。
【0028】
図3を参照すると、一実施例のペイントフィルム22は、カラーコート層42と接着したクリアコート層40を含んでいる。クリアコート層40とカラーコート層42は、任意の好適な方法で互いに形成し接着させることができる。例えば、これらはそれぞれ押出し成形またはキャスティングによって形成することができる。これらは別々に形成して積層あるいは他の方法で合わせて接着することもできるし、これらは一方を他方の上にコーティングすることもできる(例えば、一方を他方の上に押出し、キャスト、または吹付けコーティングすることによって)。ペイントフィルム22は、カラーコート層42の裏面に接着させた補強層44を含むことが望ましいことが分かった。アクリル樹脂に分散させた熱可塑性フッ素化ポリマーのアロイから作製したクリアコート層40を使用すると良好な結果が得られた。例えば、クリアコート層40は、ポリメタクリル酸メチル(PMMA)マトリックスまたはポリメタクリル酸エチル(PEMA)マトリックス中にポリフッ化ビニリデン(PVDF)が分離した相として分散した分散液であってもよい。クリアコート層40は、ペイントフィルム22の高光沢/高DOI面26を得るようにするために、ライナーまたはキャリア48の面46上に分散液をキャストして乾燥させたものであってもよい。前述のポリエステルライナー38と同様に、ポリエステルで作製したライナー48を使用することで満足の行く結果が得られた。ライナー48も、ペイントフィルム面26の光沢およびDOIを有意に損なうことのないようにクリアコート層40から除去可能でなければならない。カラーコート層42は、PMMAに分散させたPVDF分散液をクリアコート層40上に分散液キャスティングすることによって形成することが望ましいことが分かった。層42の色は、クリアコート層40上にキャスティングする前に金属色粒子またはフレークをPVDF/PMMA分散液と混合することを含めた任意の適当な手段によって得ることができる。
【0029】
本発明が必ずしもそのように制限されることを意図するものではないが、PMMAに分散させたPVDFの分散液キャスティングによって作製したクリアコート層40は、PVDFのPMMA溶液の溶剤キャスティングによって作製した同様のクリアコート層よりも望ましくなりうることが分かった。通常このような分散液キャストクリアコート層40は、同様の溶液キャスト層40よりも製造コストが低くなる。本明細書で教示する本発明のマスキングフィルム24の使用によって、マスキング処理ペイントフィルム32の熱成形および/または成形の間に、PVDF/PMMA分散液キャストクリアコート層40は高光沢を維持することができ、その結果ペイントフィルム22が高光沢および高DOIとなることが分かった。このようなPVDF/PMMA分散液キャストクリアコート層40を有するペイントフィルム22は、マスキングフィルム24がなければ、熱成形および/または成形の間に光沢およびDOIの著しい低下が起こることが分かった。溶液キャストPVDF/PMMAクリアーコートを有するペイントフィルムの例は、国際出願日1988年3月25日、国際公開日1988年10月6日のPCT出願番号第PCT/US88/00991号(国際公開番号第WO 88/07416号)に見ることができる。
【0030】
他のペイントフィルムの例は、1996年9月16日出願の米国特許出願第08/716,681号(現在は放棄された)の出願記録継続出願である1997年9月30日出願の米国特許出願第08/941,751号、発明の名称PAINT FILM AND METHODS OF MANUFACTURE AND APPLICATION TO OBJECTS SUCH AS AUTOMOBILE PARTS(自動車部品などの物体へのペイントフィルムならびに製造および適用方法)に見ることができ、これは本出願と同じ譲受人に譲渡されている。別のペイントフィルムの例は、1989年3月7日発行の米国特許第4,810,540号、1990年6月5日発行の第4,931,324号、1990年7月24日発行の第4,943,680号、および1993年6月1日発行の第5,215,826号にも見ることができる。米国特許第5,215,826号とは異なり、本発明のマスキングフィルム24の高光沢面30は、ウレタン材料の層を伴って形成される。さらに、第5,215,826号特許に開示されるものと比較して、本発明のマスキング処理ペイントフィルム32は起伏の大きい部品への使用においてより深く熱成形させることができる。
【0031】
補強層44は、ペイントフィルム22にさらなる強度を与えるために含むことができる。熱可塑性オレフィン(TPO)またはアクリロニトリルブタジエンスチレン(ABS)から作製した押出し補強層44を使用すること満足の行く結果が得られた。例えばポリウレタン(PUR)接着剤(例えば、湿気硬化PUR接着剤)から作製された接着剤層50を使用して、補強層44をカラーコート層42の裏面と接着することが望ましいことが分かった。接着剤層50は、カラーコート層42上に、例えば、リバースロールコーティングまたはナイフコーティングすることができる。接着剤層50の接着強度を増大させるために、カラーコート層42と補強層44の面52と面54のそれぞれをコロナ処理することができる。
【0032】
ペイントフィルム22の一例では、PMMAまたはPEMAに分散させたPVDF分散液をPETキャリア48の高光沢面46上に液体キャスティングし、未乾燥適用層40を乾燥させて乾燥厚さ約1.9ミルとした形成したクリアコート層40が含まれる。次にカラーコート層42を乾燥したクリアコート層40上にキャスティングする。着色層は、PVDFをPMMAに分散させた着色分散液をクリアコート層40の裏面(すなわち、面26と反対の面)上にキャスティングすることで作製される。カラーコート層42は、乾燥したときの厚さが約1.5ミルとなるように適用される。TPOまたはABSから作製され厚さが約17ミルである押出し補強層44の表面をコロナ処理して、厚さ約0.3ミルのPUR接着剤層50を用いてカラーコート層42のコロナ処理した裏面と接着する。
【0033】
図4を参照にすると、ペイントフィルムアセンブリ20のマスキング処理ペイントフィルム32は、マスキングフィルム24とペイントフィルム22とを合わせて接着することで形成することができる。最初に、ライナー48をペイントフィルム22から除去し、ライナー38をマスキングフィルム24から除去する。次にマスキングフィルム24の高光沢面30とペイントフィルム22の高光沢/DOI面26とを剥離可能となるように合わせて接着する。このような剥離可能な接着を得るための1つの方法は、フィルム22とフィルム24を合わせて積層することである。積層方法の一例では、ペイントフィルム22とマスキングフィルム24をそれぞれの供給ローラー56および58から引き出して、ゴムローラー62とスチールローラー64の間に形成される加熱ニップ部位60を通過させる。スチールローラー64は従来の手段によって加熱する。ペイントフィルム22とマスキングフィルム24を互いに積層させる前に、ライナー48とライナー38を除去する。マスキングフィルム24が供給ローラー58上にあるときは、ライナー38がフィルム24上に残っていることが望ましい。次に、ライナー38を、マスキングフィルム24から引き剥がして、マスキングフィルム24がニップ部位60に達する前に巻き上げローラー66上に巻き上げる。ライナー48は、ペイントフィルム22を供給ローラー56上に巻き取る前に除去することができる。あるいは、ペイントフィルム22は、ライナー48が接着したままでローラー56上に巻き取ることができる。次に、ペイントフィルム22とマスキングフィルム24を互いに積層する前に、ライナー48を剥離して巻き上げローラー68(図4に示す)上に巻き取る。
【0034】
表面におけるデュロメーター(Durometer)測定値がShore A約70であるゴムローラー62を使用し、加熱ローラー64によってニップ部位60における温度が約160°F〜約230°Fの範囲内となり、ローラー62および64によって約100psi〜110psiの圧力がかけられ、フィルム22および24が約3フィート/分〜約20フィート/分の範囲の速度で移動する場合に良好な結果が得られた。
【0035】
ペイントフィルム22とマスキングフィルム24を互いに積層させた後、得られたマスキング処理ペイントフィルム32を別の巻き上げローラー70で巻き上げて、熱成形および/または成形操作などの後の工程に備える。あるいは、マスキング処理ペイントフィルム32は、引き続いてインラインで加工(例えば、熱成形)することができ、ローラー70には巻き上げず、巻き取らないまま続けてさらに加工することができる。
【0036】
図5A〜Fを参照にすると、マスキング処理ペイントフィルム32は、成形されるべき最終物品または部品(例えば、自動車サイドモールディング、サイドミラーハウジング、バンパー、フェンダー等)の所望の形状または構成に予備成形(例えば、熱成形工程によって)することができる。本発明のマスキング処理ペイントフィルム32は、当該産業分野において公知の従来技術を使用して熱成形することができる。通常は、このような熱成形工程は、マスキング処理ペイントフィルム32をローラー70から巻き出して、フィルム32を従来型熱成形装置72に供給する手順を含む。熱成形装置72は、雄型真空成形型74と、マスキング処理ペイントフィルム32を軟化させるための適当な加熱手段(例えば、フィルム32を上方から加熱するIRヒーター)とを備える。加熱されたフィルム32は、雄型74の上方に配置される。型74を通過するように形成された複数の吸引穴吸引穴76は、加熱したフィルム32と型74の間を真空にして、軟化したフィルム32が雄型74の外部輪郭または外形と適合するまで、加熱したフィルム32を型74まで引き下げるために使用される。一度マスキング処理ペイントフィルム32が完全に所望の形状に熱成形されると(図5E参照5E)、この予備成形フィルム32を型74から取り外して冷却あるいは空冷する。この時点で、マスキングフィルム24を、形成された予備成形マスキング処理ペイントフィルム32から取り外すか、ペイントフィルム22の後の加工(例えば、成形)までそのままにしておくかする。
【0037】
必要であれば、次に予備成形マスキング処理ペイントフィルム32は、余分のフィルム32が、例えば標準的な打抜型78などの従来手段(ここでは向かい合う切刃で表している)によって切り取られる。このような打抜型78は、熱成形段階の後で自動的に切り取り操作が行われるように熱成形装置72の一部とすることができる。あるいは、切り取り操作は、打抜型78を使用してオフラインで手動または自動的に行うことができる。このような打抜型78で完全に切り取り操作を行うよりも、打抜型78で予備成形マスキング処理ペイントフィルム32の一部のみを切り取り、残りは手作業で切り取ることが好ましいこともある。この後者の2段階の切り取り操作は、予備成形ペイントフィルム22を続いて加工(例えば、インサート成形)する前のマスキングフィルム24を除去する時に行うことが望ましいこともある。マスキングフィルム24の除去は、切り取るべきフィルム32の部分をはさみで切ることによって容易になりうることが分かった。はさみによる切断によって、マスキングフィルム24がペイントフィルム22から十分に分離してよりつかみやすくなる傾向にある。一度つかむことができれば、マスキングフィルム24をペイントフィルム22からはがすことはより容易となる。
【0038】
図8A〜Fを参照すると、雄型真空成形型74の代わりに、熱成形装置72は加熱したマスキング処理ペイントフィルム32を型穴82内に引き込むために配置した吸引穴76を備えた雌型真空成形型80を含むことができる。雌型真空成形型80を使用してマスキング処理ペイントフィルム32を熱成形することによって、より高い費用効果でフィルム32を成形することができると思われる。通常、複数の型74および/または80を使用して、マスキング処理ペイントフィルム32の所与の部分またはシートの熱成形が行われる。このように、マスキング処理ペイントフィルム32は、その複数の位置において同時に熱成形して、熱成形した各部分が物品または部品を覆うために適するようにすることができる。雌型80を使用すると、雄型74よりも、マスキング処理ペイントフィルム32の単位面積当りに形成できる熱成形部分83(図8Eおよび8Fを参照)の数を多くすることができると考えられる。マスキング処理ペイントフィルム32の多くの部分を利用することによって、切り落とされる廃棄部分が少なくなる。
【0039】
型74または80のどちらの種類もマスキング処理ペイントフィルム32の熱成形に使用され、マスキングフィルム24の除去によって、ペイントフィルム22の高光沢/高DOI面26が、作製される物品または部品の外面または露出面を形成するように、型74または80に対するフィルム32の方向が合わされる。通常、マスキング処理ペイントフィルム32を図5A〜Fの雄型で熱成形する場合で、フィルム32が物品または部品のおおむね凸型の部分を覆うために使用される場合は、マスキングフィルム24の側がマスキング処理ペイントフィルム32の真空成形型74と接触しない側となる。マスキング処理ペイントフィルム32を雌型成形型80を使用して熱成形する場合で、フィルム32が物品または部品のおおむね凸型の部分を覆うために使用される場合は、マスキングフィルム24が型80と接触する側となるようにマスキング処理ペイントフィルム32の方向を決める。物品または部品のくぼんだ部分のためにマスキング処理ペイントフィルム32が熱成形される場合は、マスキングフィルム24を、型74および80のそれぞれの種類について前述したものと反対の方向に向ける。引き続く工程にインサート成形が含まれる場合、マスキングフィルム24のあるまたはない(すなわち、フィルム24を残したままか除去するか)予備成形マスキング処理ペイントフィルム32は、通常は例えば、手作業および/または打抜型78(図5Fおよび図8F参照)の使用によって型84(図6A〜E参照)内におさまるように最終形状に切り取られる。
【0040】
他に指示がなければ、マスキング処理ペイントフィルム32のあらゆる参照は、図6A〜Eに関する以下の記述において、マスキングフィルム24を有するまたは有しないフィルム32について適用できる。代表的なインサート成形装置84は、それらの間に型穴90が定義される2つのダイ半体86および88を備える。ダイ半体86と88を分離して、予備成形ペイントフィルム32をダイ半体86および88の間に配置する。予備成形フィルム32は、ダイ半体86(図に示すように)または88の一方と接触するように配置させることが望ましい。次に型84を閉じて、注入口92から予備成形ペイントフィルム32の裏側の空隙90部分に所望のプラスチック材料を充填する。注入したプラスチック材料はフィルム32と接着する。固化することで、プラスチック材料はペイントフィルム22の基材94を形成する。得られたペイントフィルムアセンブリ20は、作製する物品または部品の一部または全体となることができる。基材94およびペイントフィルム32を冷却して、型84を開放して、ペイントフィルムアセンブリ20を取り出す。
【0041】
マスキング処理ペイントフィルム32を型84(例えば、型半体86として)内に見られるものと実質的に同一の幾何学的細部をもつように予備成形しなければ、予備成形フィルム32は型84と適切に適合しない。従来技術により教示されるようなフィルムと比較すると、本発明のマスキング処理ペイントフィルム32は非常に細かい部分まで熱成形する場合に特に適している。特に、フィルム32のどちら側にプラスチックを注入するかによって、本発明のマスキング処理ペイントフィルム32は、図6A〜Eに示されるように型穴95またはコア96が長方形または立方体構造であるような型穴95またはコア96の輪郭と一致するように熱成形可能であると考えられる。本発明のマスキング処理ペイントフィルム32は、半円または半球状の部分98(図6F参照)を有するように熱成形して、このような形状の型穴またはコアの輪郭とうまく一致させることができた。
【0042】
図7A〜Gを参照すると、前述のようにマスキング処理ペイントフィルム32を予備成形(図5A〜Fおよび図8A〜Fを参照)して次に予備成形ペイントフィルム32をインサート成形(図6A〜F参照)する代わりに、マスキング処理ペイントフィルム32の作製と成形を同時に行うことが好ましい場合もある。すなわち、マスキング処理ペイントフィルム32を完全に型内で加工することができる。このような型内の工程の図解例では、マスキング処理ペイントフィルム32のあらかじめ分離した断片をダイ半体86および84の間の型84内に配置する。マスキング処理ペイントフィルム32の断片は、ダイ半体86および88によって固定される外周部分100(例えば、周辺の縁)を有することが望ましいことがある。例えば、外周縁100は、雌型半体86に留めるかまたは他の方法で固定することができる。ダイ半体86と88の間にマスキング処理ペイントフィルム32の断片を配置して、型84を閉じる。型84を閉じると、コア96がマスキング処理ペイントフィルム32と接触し、フィルム32をダイ半体86の空洞部分95に押込む。コア部分96が空洞部分95内に移動する時に、マスキング処理ペイントフィルム32は最初に引伸ばされる(すなわち、伸長する)。型84を閉じた(図7D参照)後で、注入口92から型穴90に溶融ポリマー材料を充填する。型穴90がポリマー材料で充填されるにつれて、部分的に形成されたマスキング処理ペイントフィルム32が押しつけられて空隙部分95の輪郭と一致する最終形状になる(図7E参照)。希望するなら、注入口92をダイ半体86の内部に形成することができ、部分的に形成されたペイントフィルム32がコア部分96の輪郭と一致するよう押しつけられるように空洞90に充填することができる。一度ポリマー材料が固化して基材94を形成すれば、型84を開放して、得られたペイントフィルムアセンブリ20を取り出す。得られたペイントフィルムアセンブリ20は、基材94が背面に付いていない周辺部分100を含むことができる。希望するなら、この周辺部分100を例えば、手作業および/または打抜型78などの任意の適当な手段によって切り取ったり他の方法で除去したりすることができる。
【0043】
このような型内での工程および装置の例は、米国特許出願第08/612,209号、1996年3月7日出願、発明の名称PAINT FILM AND METHODS OF MANUFACTURE AND APPLICATION TO OBJECTS SUCH AS AUTOMOBILE PARTS(自動車部品などの物体へのペイントフィルムならびに製造および適用方法)に開示されており、この出願は本出願の譲受人に譲渡されている。
【0044】
成形操作の間に、マスキングフィルム24と該当するダイ半体(例えば、図6A〜Eおよび図7A〜Gに示されるダイ半体86)の間に空気が閉じ込められるのを防止するために、ウレタン層28およびライナー38のそれぞれの面30および34にしぼ加工することが望ましいこともある。そうすることでウレタン層28のしぼ加工した側に層28と該当する型半体の間に空気の排出される経路が形成される。これにはウレタン層28の反対側(すなわち、層28のキャスティング間に空気にさらされる側)がペイントフィルム22の面26と積層されることが必要となる。通常、ウレタン層28のキャスティング時に空気にさらされる側は高光沢を示す。
【0045】
本発明の一般的原則の上記開示内容および前述の詳細な説明から、当業者であれば本発明が影響する種々の修正は容易に理解できるであろう。従って、本発明の範囲は、特許請求の範囲ならびにその等価物によってのみ制限されるべきである。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の方式によるペイントフィルムアセンブリの断面図である。
【図2】 ライナー上に取り付けた本発明によるマスキングフィルムの断面図である。
【図3】 ライナー上に取り付けた本発明によるペイントフィルムの断面図である。
【図4】 ペイントフィルムとマスキングフィルムとを合わせて積層してマスキング処理ペイントフィルムを形成する工程の説明図である。
【図5A〜F】 熱成形工程の種々の段階における、本発明による雄型熱成形型とマスキング処理ペイントフィルムシートの断面図である。
【図6A〜E】 インサート成形工程の種々の段階における、本発明によるインサート型とマスキング処理ペイントフィルムまたはペイントフィルムの予備成形シートとの断面図である。
【図6F】 本発明による熱成形およびインサート成形した半球状型部分を有するペイントフィルムアセンブリの断面図である。
【図7A〜G】 マスキング処理ペイントフィルムがインサート成形の間に形成されるインサート成形工程の種々の段階における、本発明によるインサート型とマスキング処理ペイントフィルムシートの断面図である。
【図8A〜F】 熱成形工程の種々の段階における、本発明による雌型熱成型とマスキング処理ペイントフィルムシートとの断面図である。
Claims (8)
- 20°の光沢度が少なくとも60である高光沢および少なくとも60DOIの高い像の明瞭さ(DOI)を有する熱成形可能なペイントフィルム(22)と、
前記ペイントフィルム(22)に結合し容易に除去可能なウレタン層(28)を含み、熱成形可能なマスキング処理ペイントフィルム(32)を形成する熱成形可能なマスキングフィルム(24)
を含むペイントフィルムアセンブリ(20)であって、前記ウレタン層(28)は(a)ウレタンラテックス材料とシリコーン材料、または(b)ある程度架橋させたウレタンラテックス材料を含み、前記マスキング処理ペイントフィルム(32)を熱成形して前記マスキングフィルム(24)を前記ペイントフィルム(22)から除去した後に、前記ペイントフィルム(22)の高光沢及び高DOIを少なくとも実質的に維持する作用が得られるように前記ウレタン層(28)を適合させたペイントフィルムアセンブリ(20)。 - 前記ウレタン層(28)が水系ウレタンラテックス材料を含む、請求項1に記載のペイントフィルムアセンブリ(20)。
- 前記ペイントフィルム(22)がカラーコート層(42)上のクリアコート層(40)を含み、前記クリアコート層(40)が前記マスキングフィルム(24)の前記ウレタン層(28)に除去自在となるように結合している、請求項1に記載のペイントフィルムアセンブリ(20)。
- 前記ペイントフィルムが結合する基材(94)を含む、請求項1に記載のペイントフィルムアセンブリ(20)。
- ペイントフィルムアセンブリの製造方法であって、
20°の光沢度が少なくとも60である高光沢および少なくとも60DOIの高い像の明瞭さ(DOI)を有するペイントフィルム(22)を提供する工程、
熱成形可能なマスキングフィルムを提供する工程、
このマスキングフィルム(24)をペイントフィルム(22)に接着して熱成形可能でありかつ前記マスキングフィルム(24)がペイントフィルム(22)から容易に除去可能となるマスキング処理ペイントフィルム(32)を形成する工程
を含み、前記マスキングフィルム(24)はウレタン層(28)を含み、このウレタン層(28)は前記接着工程の間にペイントフィルム(22)に接着し、ウレタン層(28)はウレタンラテックス材料を含み、前記マスキング処理ペイントフィルム(32)を熱成形して前記マスキングフィルム(24)を除去した後に、前記ペイントフィルム(22)の高光沢及び高DOIを少なくとも実質的に維持する作用が得られるように前記ウレタン層(28)を適合させ、前記ウレタンラテックス材料が流動性シリコーンまたは架橋剤と混合されていることを特徴とする方法。 - 前記マスキング処理ペイントフィルム(32)を所望の形状に熱成形する工程を含む、請求項5に記載の方法。
- 前記マスキング処理ペイントフィルム(32)を所望の形状に熱成形する工程、および前記マスキング処理ペイントフィルム(32)を基材に接着する工程を含む、請求項5に記載の方法。
- 前記マスキング処理ペイントフィルム(32)を所望の形状に熱成形する工程、および前記マスキング処理ペイントフィルム(32)を成形プラスチック部品にインサート成形する工程を含む、請求項5に記載の方法。
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