KR100740845B1 - 렌티큘러 렌즈 시트를 플라스틱 대상물에 성형하는 동안에잉크를 보호하고 개선된 결합을 제공하는 방법 - Google Patents

렌티큘러 렌즈 시트를 플라스틱 대상물에 성형하는 동안에잉크를 보호하고 개선된 결합을 제공하는 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은, 잉크층과 렌티큘러 인서트의 외측 렌즈 표면을 열적으로 보호하는 일체형인 렌티큘러 렌즈 재료를 이용한 플라스틱 제품의 제조 방법이다. 렌티큘러 렌즈 재료는, 투명 렌즈층(24)에 결합되는 광학적 릿지(22)와 잉크층(28)의 외면에 렌티큘러 렌즈 층이 마련되어 있다. 불투명한 플렉소그래픽 잉크를 포함하는 열 보호성 기재(30)는 잉크층에 도포된다. 열 보호성 기재의 도포는 평판 인쇄기의 코팅 유닛을 이용하여 완료된다. 렌티큘러 인서트는 코팅된 렌티큘러 렌즈 재료로부터 형성되고, 인서트는 주형 공동 내에 배치된다. 열 보호성 기재는 잉크층을 절연한다. 동시에, 인서트 근방의 주형의 일부는 광학적 릿지의 변형 온도보다 낮은 온도로 냉각된다.

Description

렌티큘러 렌즈 시트를 플라스틱 대상물에 성형하는 동안에 잉크를 보호하고 개선된 결합을 제공하는 방법 {METHOD OF PROTECTING INK AND PROVIDING ENHANCED BONDING DURING MOLDING OF LENTICULAR LENS SHEETS IN PLASTIC OBJECTS}
본 발명은 일반적으로 플라스틱 용기 및 물체의 제작, 더 구체적으로 말하자면 렌티큘러 렌즈 시트 또는 인서트가 마련된 플라스틱 대상물의 제작 방법에 관한 것이다. 이 제작 방법은 렌티큘러 렌즈 재료를 손상시키는 일이 없이 성형 공정 동안에 렌티귤라 렌즈 재료를 대상물인 용기의 플라스틱 성분에 결합시키는 공정을 포함한다.
통상적인 플라스틱 성형 컵 및 용기를 이용하여, 스포츠 인물, 영화 및 TV 등장인물 및 기타 그래픽의 화상(image)을 추가함으로써, 광고 문구를 전시하고 컵 및 용기의 시장 가치를 증대시키는 실시가 점증하고 있다. 이들 메시지, 화상 및 그래픽을 만드는 인쇄 공정은 최근 몇 년 동안 인쇄 기술의 진보와 함께 개선되었지만, 메시지, 등장인물 및 기타 그래픽은 일반적으로 2차원적이고 정적이며 움직임이 없는 상태로 남아 있었다. 이들 용기의 구매자들의 기대 수준은 계속 높아지고, 일반 대중은 계속하여 모든 매체에서 시각 효과가 개선되고 향상될 것을 요구하고 있다. 특히, 연예 산업에서는 일상적으로 그 독점적인 화상을, 플라스틱 소다 컵으로부터 팝콘 용기 및 그 두껑에 이르는 모든 종류의 컵, 포장 및 용기에 사용하는 것에 대하여 라이센스 계약이 체결되고 있다. 연예 산업은 밝은 색채와 성형된 형상을 사용하여 이들 용기의 구매자 및 수집가를 광범위하게 자극하고 흥미를 유발시킨다. 영화 제작자, 스포츠 프로모터 및 기타 연예 산업 종사자로부터, 그들의 홍보 및 라이센스 계약된 제품에 대하여 대중의 이목을 보다 집중시키는 신제품을 개발하라고 하는 압력이 계속되고 있다.
보다 자극적인 영상을 제작하는 문제 외에, 플라스틱 컵 및 용기 제조업자가 직면하게 되는 디자인 제약 조건이 있는데, 임의의 신제품을 제작할 때 강조되어야 한다. 예컨대, 전통적인 플라스틱 컵 산업에 있어서, 제조업자는 무비용(no-cost) 홍보 캠페인의 일환으로서(예컨대, 소매업자들이 소다, 맥주 또는 기타 음료수를 구매할 때 컵이 제공됨) 그리고 독립적으로 이윤이 남는 제품으로서 매력적으로 사용되도록 하기 위하여, 보다 저렴한 컵에 대한 수요에 대하여 계속 고심하고 있다. 비용을 줄이는 데 이용되는 한 가지 방법은, 컵 벽을 얇게 함으로써 또는 다른 방법에 의하여 각 컵에 사용되는 플라스틱의 양 또는 무게를 줄이는 것이다. 사용되는 플라스틱의 무게를 줄이면 재료비가 절감되고 컵의 제작(즉, 성형)이 보다 신속하고 저렴하게 되는데, 이는 주형이 보다 신속하게 채워질 수 있고 보다 단시간에 플라스틱이 냉각되기 때문이다. 그러나, 보다 작은 재료 무게 및 벽 두께에 대한 요구는, 컵이 스퀴징 셔트(squeezing shut) 또는 변형되는 것을 조절하기 위하여 컵의 후프 강도(hoop strength)와 균형을 이루어야 한다. 후프 강도는 측벽의 외면에서 컵의 상단부 근방의 한 지점으로 중량 또는 압력을 추가하여 컵의 개방 단부 의 변형량을 측정함으로써, 통상적으로 측정된다.
용기의 비용을 보다 최소화하기 위하여, 벽의 내면과 외면은 통상적으로 매끄러운 상태로 유지되고 그 형태는 비교적 단순하도록 하여 주형 비용을 최소화한다. 또한, 이들 매끄러운 표면은, 용기 및 기타 플라스틱 대상물에 화상 및 그래픽을 배치하는 통상적인 방법이 옵셋 인쇄와 같은 표준 인쇄 공정(매끄러운 인쇄 표면에서 가장 효과적임)에 의하기 때문에도 요구되었다.
발명자는 연예 산업의 이러한 수요를 인식하고, 보다 시각적으로 호소하는 화상 및 그래픽을 광고용 용기 및 기타 플라스틱 제품의 일부로서 제공하는 것의 이점을 이해하고 있다. 이들 플라스틱 제품은 렌티큘러 렌즈 재료 또는 시트[즉, 모션, 줌 인, 줌 아웃과 같은 다양한 시각 효과와 3차원("3D") 효과를 제공하는 렌티큘러 렌즈와 결합된 화상의 인터레이싱(interlacing) 처리된 세그먼트]의 사용으로 제공되는 3D 동화상을 포함함으로써 상당히 개선된다.
렌티큘러 렌즈 재료를 사용하는 것은 광고 재료를 제작하는 인쇄 산업에서 알려져 있고, 통상적으로 렌티큘러 렌즈 재료 시트를 생산하여 렌티큘러 렌즈 재료를 전시용으로 별도로 생산된 대상물에 접착식으로 부착시키는 것과 관련되어 있다. 렌티큘러 렌즈의 생산은 공지되어 있는 것으로, 미국 특허 제5,967,032호(Bravenec 등)를 비롯한 다수의 미국 특허에 상세히 기재되어 있다. 일반적으로, 그 생산 공정은 원하는 시각 효과를 만들기 위하여 시각 화상으로부터 세그먼트를 선택하는 것과, 그 세그먼트를 인터레이싱 하는 것[즉, 여러 화상의 레이아웃(lay-out)을 플래닝(planning)하는 것]을 포함한다. 다음에, 렌티큘러 렌즈 를 인터레이싱한 세그먼트, 즉 플래닝한 세그먼트에 매핑(mapping)하고, 이 매핑에 따라 렌티큘러 렌즈를 제작한다. 렌티큘러 렌즈는 일반적으로 편평한 면 또는 층과, 렌티큘(즉, 볼록 렌즈)에 의하여 형성된 홈과 광학적 릿지(optical ridge)가 마련된 면을 구비하는 투명 웹을 포함하고, 이것은 렌티큘과 나란히 배치되거나 광학적 릿지가 투명 웹의 길이를 따라 서로에 대하여 평행하게 연장된다. 독특한 시각 효과를 제공하기 위하여, 잉크(예컨대, 4색 잉크)를 투명 웹의 편평한 면에 도포하거나 직접 프린팅하여 얇은 잉크층을 형성하는데, 이는 광학적 릿지의 투명 웹을 통하여 볼 수 있다.
이들 렌티큘러 렌즈 재료는 우수한 시각 효과를 제공하지만, 접착제 및 기타 부착 방법을 이용하는 것은, 고품질이고 장시간 지속되며 저렴한 플라스틱 제품을 생산하는 데 효과적이지 않은 것으로 입증되었다. 플라스틱 컵 또는 용기를 생산한 후에 렌티큘러 렌즈 재료를 부착하는 것은 비효율적이고 비교적 고비용이기 때문에, 플라스틱 제조업계에서는 컵 또는 용기 제조 공정의 일부로서 렌티큘러 렌즈 재료를 플라스틱 컵 또는 용기에 부착시키는 방법이 요망된다. 불행하게도, 플라스틱 제조업계는 통상적인 렌티큘러 렌즈 재료를 표준 플라스틱 제조 공정의 일부로 이용하는 것과 관련된 문제를 극복할 수 없었다. 이러한 문제는 플라스틱 제조 공정에 있어서 일반적으로, 플라스틱 원재료를 비교적 고온(예컨대, 400℉ 내지 500℉ 또는 그 이상의 고온)으로 가열한 뒤에, 유체 플라스틱을 원하는 플라스틱 대상물의 형상의 주형 내로 사출하거나 그 밖의 다른 방법으로 용융된 플라스틱을 처리하는 것과 관련된 사출 성형 공정과 같은 공정이 포함되기 때문에 발생한다. 잉크 또는 잉크층은 잉크가 이러한 고온으로 가열될 때 온전하게 유지되지 않는 화학 성분을 포함하여, 화상은 손상되거나 적어도 상당히 바뀐다.
이 문제를 처리하기 위하여, 플라스틱 제조업계는 사출 성형 공정 중에 고온의 용융된 플라스틱으로부터 잉크층을 보호하는 몇 가지 시도를 해왔다. 통상적으로, 이들 시도는 고온 용융(hot melt) 폴리에틸렌으로 된 결합 및 보호 기재를 잉크 또는 잉크층에 도포하여, 용융된 플라스틱으로부터 보호하고 렌티큘러 렌즈와 성형된 컵 또는 용기의 플라스틱 사이에 결합 계면을 제공하는 것을 포함한다. 상기 보호 기재 재료는 두께가 잉크층에 대하여 충분한 열적 절연을 제공하도록 2.5 mil 또는 그 이상일 수 있다.
일반적으로 효과적인 결합면을 제공하고 어느 정도 잉크층을 보호하지만, 보호성 기재의 도포 및 사용은 플라스틱 제조업계가 직면하는 모든 제조상의 문제들을 해결하지는 못했다. 예컨대, 사출 성형 중에 고온의 용융된 플라스틱으로부터 잉크를 열적으로 적절히 보호하는 두께로, 기재를 잉크층에 도포하는 것은 어렵고 종종 고비용이라는 것이 입증되었다. 또 하나의 진행 중인 과업은, 선명하고 다채로운 화상을 제공하는 데 필요한 바와 같이, 렌즈 및 잉크층 뒤에 적당한 불투명도를 얻는 것이었다. 통상적으로, 적당한 불투명도는 보호성 기재에 추가의 재료의 체적(즉, 두께)을 이용하여 달성했는데, 이것은 비용을 증가시키고 잉크층 위에 두꺼운 보호성 코팅을 도포해야 하는 제작상의 난점을 추가하게 되었다.
또 하나의 진행 중인 문제는 사출 성형 공정 중에 렌티큘러 렌즈를 열적으로 보호하는 것이다. 렌티큘러 렌즈가 통상적으로, 용융된 사출 플라스틱과 직접 접촉 하지는 않지만, 렌티큘러 렌즈는 주형의 암형부(female portion)에 놓이고 주형의 외벽에 대하여 배치된다. 주형의 수형부(male portion)가 삽입되고 고온, 즉 500℉ 근방의 플라스틱이 밀봉된 주형 내부로 사출될 때, 주형의 암형부 즉 외측부는 온도가 상승하여 250℉ 내지 400℉의 범위와 같은 고온의 플라스틱에 근접하게 된다. 울퉁불퉁한 표면(serrated surface)(즉, 렌티큘에 의하여 형성된 광학적 릿지와 홈)은, 비교적 양호한 내열성을 갖고 있지만 컵 또는 용기를 냉각하고 형성하는 데 필요한 드웰 시간(dwell time) 동안에 종종 변형되거나 편평해질 수 있는 APET, PETG 또는 기타 재료로 형성된 층이다. 물론, 이들 광학적 릿지의 어떠한 편평화 또는 변형도 화상의 선명도를 감소시키거나 심지어 렌티큘러 렌즈의 초점을 파괴하여 화상이 희미하게 나타나고 초점을 벗어나게 할 수 있다.
따라서, 플라스틱에 결합되는 렌티큘러 렌즈 재료를 포함하는 플라스틱 용기 및 기타 대상물을 제작하는 개선된 방법이 필요하다. 그 방법은, 충분한 불투명도도 역시 제공하는 열 보호성 기재를 도포하는 비용-효과적인 방법에 대한 필요도 해결하는 것이 바람직하다. 또한, 상기 제작 방법은 렌티큘러 렌즈, 특히 렌티큘러 렌즈의 광학적 릿지 또는 울퉁불퉁한 표면에 대하여 개선된 보호를 제공함으로써, 사출 성형 공정 중에 마무리 처리된 플라스틱 제품과 결합하여 렌즈 및 잉크층의 초점 효과를 보다 양호하게 유지하도록 선택하여야 한다.
전술한 설계 제약 조건과 플라스틱 제조업계 및 연예 산업의 기타 요구를 처리하기 위하여, 본 발명은 일체형 인서트(즉, 렌티큘러 인서트)로서 포함되는 렌티 큘러 재료가 마련되어 있는 용기와 같은 플라스틱 대상물을 생산하는 효율적이고 경제적인 방법을 제공한다. 중요하게는, 이 방법은 열 보호성 기재에 대하여 불투명 잉크를 이용함으로써 실현되는 화상을 개선하고, (표준식 잉크 도포 유닛보다) 평판 인쇄기(lithographic press)의 코팅 유닛을 이용함으로써 인서트의 제조 비용을 줄이는 기술 및 특징을 제공한다. 또한, 상기 방법은 렌티큘러 인서트의 양 면, 즉 렌즈층의 외면에 형성되는 광학적 릿지와 화상을 형성하는 데 이용되는 잉크를 열적으로 보호하도록 설계된다. 상기 방법은, 플라스틱 대상물의 외면으로부터 렌티큘러 인서트를 통하여 볼 때, 3D 그래픽 및/또는 1초 내지 수초의 분율을 나타내는 동영상 비디오 클립을 특징으로 하는 플라스틱 제품을 생산한다.
독특한 시각적 화상을 제공하는 렌티큘러 인서트에는, 렌즈의 층 또는 투명 웹과 외면에 광학적 릿지 및 홈이 있는 렌티큘러 재료가 포함되는데, 이들은 함께 공기 통로 또는 공동이 마련된 비교적 경질의 재료를 형성한다. 잉크층이 투명 렌즈층의 편평한 면에 부착된다(그리고 한 가지 실시 형태에서, 결합 프라이머층이 먼저 투명 렌즈층에 도포되어 결합을 개선한다). 실제 화상은 예비 압출 또는 사후 엠보싱 처리된 플라스틱 렌즈 재료의 후면, 즉 제2 면 위의 이 잉크층에 예비 인쇄되는데, 이것은 APET, 가요성 또는 경질의 PVC, 스티렌 및 PETG를 비롯한 다양한 플라스틱 재료로 제작될 수 있다. 화상은 렌티큘러 렌즈 재료(즉, 광학적 릿지, 홈 및 투명 렌즈층)의 빈도에 따라 인터레이스 처리한 다음에, 옵셋 평판 인쇄(offset lithography), 웹 인쇄, 활판 인쇄, 디지털 인쇄, 스크린 인쇄 또는 기타 임의의 인쇄 공정을 이용하여 인쇄한다.
본 발명의 한 가지 양태에 의하면, 렌티큘러 인서트의 잉크층을 열적으로 보호하는 비용 효과적이고 효율적인 방식으로, 렌티큘러 렌즈 재료를 생산되는 플라스틱 제품에 합체하는 데 효과적인 플라스틱 제품의 제작 방법이 제공된다. 이 방법에 있어서, 투명 렌즈층에 결합된 잉크층과 광학적 릿지의 외면이 있는 렌티큘러 렌즈층으로 이루어지는 렌티큘러 렌즈 재료가 제공된다. 잉크를 포함하는 열 보호성 기재가 잉크층에 도포된다. 바람직한 실시 형태에 있어서, 상기 보호성 잉크는 상기 잉크층에 대하여 불투명한 배경을 제공함으로써, 달성되는 화상을 향상시키는 불투명 플렉소그래픽 잉크(flexographic ink)이다.
중요하게는, 플렉소그래픽 잉크의 사용은, (필요한 도포의 적용수를 조절하는 잉크의 두꺼운 층을 효율적으로 도포하게 하는) 평판 인쇄기의 코팅 유닛을 이용하여 열 보호성 기재의 도포가 달성될 수 있도록 해준다. 다음에, 상기 코팅된 렌티큘러 렌즈 재료로부터 렌티큘러 인서트가 형성되고, 이 인서트는 플라스틱 성형 조립체의 주형 공동 내에 배치된다. 다음에, 대상물은 상기 성형 조립체를 작동하여 액체 플라스틱 충전물(charge)을 주형 공동 내에 삽입함으로써 형성된다. 상기 액체 플라스틱은 300℉ 내지 700℉의 범위에 있을 수 있고, 열 보호성 기재는 용융된 플라스틱으로부터 잉크층을 열적으로 절연시키도록 두께의 범위가 0.5 mil 내지 2 mil이 되게 선택된다. 한 가지 실시 형태에 있어서, 잉크층의 열 보호를 개선하고 렌티큘러 인서트와 액체 플라스틱 사이의 결합을 향상시키기 위하여, [UV 경화성 프라이머 코팅 또는 연신 폴리프로필렌(oriented polypropylene; OPP)과 같은] 열 보호성 기재에 추가의 결합층이 도포된다.
본 발명의 또 하나의 양태에 의하면, 렌티큘러 인서트가 구비된 플라스틱 제품을 제작하는 방법으로서, 플라스틱 성형 작업 중에 렌티큘러 인서트의 양 면에 대하여 열 보호를 제공하는 방법이 제공된다. 이 방법은 광학적 릿지의 제1 표면과 제2 표면이 있는 렌티큘러 렌즈층과, 이 렌티큘러 렌즈층의 제2 표면에 결합된 잉크층이 마련된 렌티큘러 인서트를 제공하는 것을 포함한다. 상기 잉크층을 열적으로 보호하기 위하여, 잉크층은 불투명하고 백색인 UV 경화성 잉크 또는 고온 용융 폴리에스테르, 폴리프로필렌, 폴리염화비닐 또는 비닐과 같은 열 보호성 기재로 둘러싸여 있다. 상기 렌티큘러 인서트는 외측 주형 본체 및 중심 다이(center die)에 의하여 형성된 주형 공동 내에 배치된다. 이들 구성품의 조합을 통하여, 액체 플라스틱에 대한 유동 경로를 제공함으로써, 플라스틱 제품의 치수가 정해진다. 렌티큘러 인서트는 근방에 광학적 릿지가 있는 주형 공동 내에 배치되어 주형 본체의 인서트 접촉 영역과 열전달 접촉 상태에 있게 된다. 액체 플라스틱은 플라스틱 공정 온도(예컨대, 300℉ 내지 700℉)에서 주형 공동 내에 채워져서, 상기 중심 다이가 제1 작동 온도(예컨대, 250℉ 내지 400℉)로 가열되도록 한다.
또한, 상기 방법은 주형 본체의 인서트 접촉 영역을 (제1 작동 온도보다 낮고, 광학적 릿지의 미리 정해진 변형 온도보다도 낮은) 제2 작동 온도로 냉각시키는 독특한 특징이 있다. 한 가지 실시 형태에서 광학적 릿지는 APET로부터 제작되고 변형 온도는 약 170℉이며, 다른 실시 형태에서 광학적 릿지는 PETG로부터 제작되고 변형 온도는 약 160℉이다. 따라서, 제2 작동 온도는, 플라스틱 대상물을 형성하는 드웰 단계 중에 광학적 릿지를 열적으로 보호하는 제1 (내부) 작동 온도보 다 상당히 더 낮다. 제1 인서트 접촉 영역은 광학적 릿지 근방의 모든 주형 본체 또는 렌티큘러 인서트의 원하는 결과에 좌우되는 약간 더 크거나 작은 영역으로 간주될 수 있다(즉, 에지에서도 초점이 선명한 화상을 갖추게 하는 것이 바람직한지, 또는 각각의 에지가 흐릿할 수 있는 경우의 에지에서 매우 견고한 결합 및 플라스틱 프레임을 갖추는 것이 바람직한지).
잉크 열 보호층 및 내부 및/또는 외부 결합층이 마련된 렌티큘러 인서트를 포함하는 본 발명의 다른 특징 및 장점은, 첨부 도면을 참조하여 본 발명의 특정 실시 형태에 대한 다음의 설명을 통하여 알 수 있을 것이다.
본 명세서에 합체되어 그 일부를 형성하는 첨부 도면은, 본 발명의 바람직한 실시 형태를 예시하고, 발명의 설명과 함께 본 발명의 원리를 설명하는 역할을 수행한다.
도 1은 본 발명의 한 가지 바람직한 방법에 따른, 렌티큘러 렌즈 인서트가 외벽에 결합된 플라스틱 성형 컵의 사시도이고,
도 2는 도 1의 컵을 선 2-2를 따라 취한 부분 확대 단면도로서, 본 발명에 따라 결합 및 열 보호층을 포함하는 렌티큘러 인서트의 층과, 이 렌티큘러 인서트의 시임(seam)에서 본 발명의 프레임 특징부를 나타내며,
도 3은 도 1의 컵을 선 3-3을 따라 취한 부분 확대 단면도로서, 본 발명의 프레임 특징부의 상부와 하부를 나타내고,
도 4는 본 발명에 의한 용기 제작 방법의 일반적인 공정 단계를 나타내는 흐 름도이며,
도 5는 본 발명에 따른 사출 성형 조립체의 단면도로서, 액체 플라스틱을 주형 내에 사출하기 전에 렌티큘러 인서트는 주형 공동의 외벽에 대하여 발달된 진공 상태로 배치되어 있는 도면이고,
도 6은 도 2와 유사한 렌티큘러 인서트의 단면도로서, 잉크가 (화상 잉크층과 투명 렌즈층 사이에 있는) 내부 프라이머 결합층과, 원재료 상태의 용융된 플라스틱과 결합하는 외부 프라이머 결합층과 결합된 열 보호성 기재를 이용하는 렌티큘러 인서트를 나타내며,
도 7은 기재가 플렉소그래픽 잉크를 포함할 때 특히 유용한 화상 잉크층에 열 보호성 기재를 도포하는 실시 형태를 나타내는 흐름도이다.
후술하는 설명과 청구범위에 기재된 본 발명은, 특히 화상을 만드는 잉크층을 보다 효과적으로 열적으로 보호하고, 플라스틱 용기 또는 대상물 내에 또는 그 위에 결합된 렌티큘러 인서트(렌즈 및 잉크층의 결합)에 의하여 만들어지는 시각 효과를 개선하는 방법에 관한 것이다. 본 발명자는 잉크층의 열 보호를 위하여 마련된 보호층이, 허용할 만한 비용으로 효율적으로 설치 또는 배치되면서 원하는 불투명도를 제공함으로써, 화상의 선명도 역시 개선하도록 선택될 수 있다는 것을 인식하고 있다. 이 점에 있어서, 다음의 설명은 렌티큘러 인서트의 4색 잉크층 또는 화상에 대한 열 보호층으로서 원하는 불투명도와 두께를 갖춘 추가의 잉크층의 사용을 상술한다. 중요하게는, 본 발명자는 잉크를 보호층으로 사용하는 이점을 인식 했을 뿐만 아니라 표준식 잉크 도포 유닛을 원하는 두께로 도포하는 데 비효율적이라고 판단하였다. 잉크 도포 공정을 개선하기 위하여, 본 발명자는 평판 인쇄기의 코팅 유닛을 이용하여 열 잉크층을 렌티큘러 인서트의 화상 잉크층에 도포하여, (0.5 mil 내지 2 mil와 같은) 원하는 두께의 잉크를 얻는 공정을 만들었다. 전술한 본 발명 이전에는, 잉크는 이러한 코팅 유닛으로 도포되지 않았고, 대신에 종래 기술의 장치는 아마도 표준식 잉크 도포 유닛을 이용했을 것이다.
또한, 본 발명자는 사출 성형 중에 렌티큘러 인서트의 외면의 릿지 표면에 대해 열 보호가 효과적으로 제공되어, 이들 릿지의 변형 및 렌티큘러 렌즈의 초점의 손상 가능성을 낮출 수 있다고 판단했다. 이들 성형 공정 중의 변형은 예기치 못한 문제였지만, 용기를 형성하는 데 필요한 드웰 시간 동안에 릿지 표면과 접촉하는 주형부의 암형부 즉 외측부의 외벽이 250℉ 내지 400℉로 가열되면, 실제로 렌티큘러 인서트의 릿지 표면의 편평화가 이루어질 수 있다. 이 문제를 처리하기 위하여, 후술하는 공정에는 사출 주형부의 2 부분(환언하면, 암형부 즉 외측부와, 수형부 즉 내측부)의 온도를 제어하여 두 개의 상이한 온도 범위 내에 있도록 하는 것이 포함된다. 보다 구체적으로, 상기 외측부(즉, 적어도 릿지 표면과 접촉하는 영역)는 통상적으로 미리 정해진 변형 온도(예컨대, 외측 릿지가 APET로 성형될 때 약 170℉)보다 낮게 유지되는 한편, 내측부는 사출 플라스틱의 적절한 경화에 유용한 온도(예컨대, 약 350℉)까지 가열된다. 주형부에 대하여 상이한 두 온도를 이용하는 것은 종래의 플라스틱 성형 공정에서는 제시되지 않았는데, 그것은 외측부와 내측부 모두를 유사한 온도 범위까지 가열하여 생산되는 용기 또는 대상물의 전체 에 걸쳐 사출 플라스틱의 일관적인 경화를 보장하는 것이 표준적인 관행이었기 때문이다.
이들 본 발명의 제조 공정에 대한 충분한 배경 지식을 제공하기 위하여, 다음의 설명은 먼저, 플라스틱 대상물의 일체형 부분으로서 포함되는 렌티큘러 인서트 때문에 가시적인 일체의 화상을 포함하는 본 발명에 의한 플라스틱 대상물을 설명한다. 이 설명은 본 발명에 따라 제작된 용기의 특징에 대한 설명으로부터, 대상물의 본체, 벽 또는 어떤 다른 부분을 형성하는 플라스틱에 일체형으로 결합되는 렌티큘러 인서트가 마련된 플라스틱 대상물의 제작 방법에 대한 충분한 설명으로 이어진다. 본 설명은 특히, 외벽에 결합된 렌티큘러 인서트가 구비된 용기를 제작하는 단계들을 설명한다. 물론, 본 발명의 방법의 범위 내에 있는 이들과 동일 단계 또는 유사한 단계들은, 렌티큘러 인서트가 마련된 기타 어떠한 플라스틱 대상물을 제작하는 데에도 채용될 수 있다.
이제 도 1 내지 도 3을 참조하면, 본 발명에 따른 용기(10)가 도시되어 있다. 명확한 바와 같이, 용기(10)는 플라스틱 제조 산업에서 용기 설계시 직면하는 문제를 구체적으로 처리하는 다수의 특징을 포함하고, 기타 유리한 특징을 제공한다. 용기(10)의 한 가지 중요한 양태에 따르면, 렌티큘러 인서트(20)가 포함되어 용기(10)의 외벽(12)에 부착됨으로써, 용기(10)에 개선된 시각 효과 뿐만 아니라 다수의 원하는 구조적 특성 및 열 전달 특성을 제공한다. 렌티큘러 인서트(20)는 통상적으로 화상에 3D 특징, 움직임, 줌 인과 줌 아웃 그리고 기타 특성을 제공하는 기능을 수행한다. 이와 관련하여, 렌티큘러 인서트(20)는 실질상 외벽(12)의 전 체 둘레 주위로 연장되어 외벽(12) 표면 영역의 대부분을 덮는 것이 바람직하다. 향상된 화상을 제공하기 위하여, 렌티큘러 인서트(20)는 렌티큘러 렌즈 재료와 잉크를 포함하는데, 이것은 도 2 및 도 3에서 도시된 바와 같이 세 가지 재료의 층으로 구성된다고 생각할 수 있다. 즉, 대응하는 광학적 홈이 있는 광학적 릿지(22)의 외면층과, 내부에 공기 채널(26)을 형성하는 여러 렌즈가 구비된 내측 투명층(24)과, 이 투명층(24)의 편평한 표면 위에 인쇄되는 잉크층(28)이 그것이다. 또한, 결합 및 열 보호층(30)이 잉크층(28)에 결합되어, 결합 표면에 용기(10)의 외벽(12)을 제공하고 플라스틱 성형 공정 중에 잉크층(28)을 열적으로 보호하게 된다(두 기능은 용기 제작 공정과 관련하여 후술한다).
투명층(24)과 릿지(22)의 사출된 렌즈 재료는 일반적으로 PETG, APET, PVC, OFP 또는 굴절율이 양호한 기타 임의의 플라스틱으로 제작된다. 제작 중에, 렌즈 재료[즉, 투명층(24)의 편평한 표면]는 용기(10)의 제작 공정 전체에 걸쳐서 잉크(28)의 보다 양호한 접착을 보장하기 위하여 프라이머로 예비 코팅할 수 있다(도 4와 관련하여 후술함). 이 프라이머는 수성(water-based), 용매형(solvent-based)이거나 UV 경화성일 수 있다. 우수한 잉크(28) 접착은 잉크가 전체 용기 제작 공정에 대하여 투명층(24)에 유지되어야 하기 때문에 중요하다. 프라이머로 예비 코팅하는 것은 웹 또는 시트 공급 작업 또는 기타 적절한 도포 방법을 통하여 행할 수 있다.
렌티큘러 인서트(20)의 제작 중에, 예비 압출된 렌즈 재료(22, 24)는 웹 또는 옵셋 인쇄 작업을 통하여 투명층(24)의 반대측, 즉 제2 표면에 인쇄됨으로써 잉 크층(28)을 형성한다. 렌즈 투명층(24)에는 렌즈 재료(24, 22)의 적절한 수학적 처리와 관련된 대응하는 인터레이스 처리된 화상으로 인쇄된다. 이 수학적 처리는 렌즈 재료(24, 22) 뿐만 아니라 절편의 최종 형상(즉, 종종 편평한 표면이 아님)에 의한 뒤틀림(distortion)과도 매칭시키는 것이 바람직하다. 컵 또는 기타 원추형 대상물의 경우에, 렌즈 또는 광학적 릿지(22)는 새로운 수학적 피치(pitch)를 "절개" 및 형성한다. 이 피치는 플레이트를 만들기 전에 미리 정해져서, 렌티큘러 인서트(20)를 최종 형태로 볼 수 있도록 인쇄가 이루어진다. 비평면 표면 또는 배향을 수용하는 이러한 공정의 결과로서, 렌티큘러 인서트(20) 상의 화상은 편평한 시트 또는 웹 형태로 인쇄 장치에서 배출될 때 정확하게 나타나지 않을 수 있다(즉, 뒤틀린다).
비교적 큰 렌티큘러 인서트(20)를 외벽(12)의 표면 영역에 대하여 사용하는 것은 몇 가지 중요한 목적을 수행한다. 전술한 바와 같이, 플라스틱 용기 및 컵의 제조업자는 재료비를 줄임으로써 제조 비용을 줄이는 용기 및 컵 설계를 계속 탐구하고 있다. 이와 관련하여, 렌티큘러 인서트(20)는 전체 두께가 약 8 mil 내지 약 25 mil 또는 그 이상(사용되는 재료와 형성되는 화상의 복잡성에 따라 좌우됨)의 플라스틱 재료의 실질적으로 경질의 시트인 것이 바람직한데, 이것은 용기(10)의 외벽(12) 내에 삽입될 때 용기(10)의 강도를 개선하는 작용을 한다. 적어도 부분적으로는 광학적 릿지(22) 때문에, 렌티큘러 인서트(20)는 기계적 지지체를 형성하는데, 이 지지체는 배킹(backing)으로서 외벽(12)의 플라스틱 수지에 의하여 과도 성형(over-molding)될 때 용기(10)의 외벽(12)을 지지하고 강화시켜서, 용기(10)에 향상된 후프 강도를 부여한다. 이와 같이 향상된 후프 강도의 한 가지 이점은 용기(10)의 재료비는 유지되면서 후프 강도가 개선된 용기(10)를 얻을 수 있다는 것이다. 보다 가능성이 높고 바람직하게는, 렌티큘러 인서트(20)의 크기가 충분히 커서, 렌티큘러 인서트(20)의 용적과 같거나 그 이상인 원재료 플라스틱은, 외벽(12)의 제작 중에 렌티큘러 인서트(20)가 배치되는 곳에서 생략할 수 있는데, 그것은 인서트(20)가 생략된 외벽(12) 재료를 고려한 강도 이상을 제공하기 때문이다. 이에 따라, 보다 가벼운 (플라스틱제) 용기(12)의 후프 강도는, 인서트는 없지만 보다 많은 양의 플라스틱이 외벽(12)에 마련된 표준식 용기의 후프 강도와 동일하거나 보다 우수하다. 물론, 후프 강도가 개선된 용기(10)의 우수함은, 액체로 가득 찬 플라스틱 컵을 잡고 있으며 개방 단부 근방에 어딘가를 잡았을 때 액체가 용기(10) 외부로 짜내어지는 것을 염려하는 어떠한 소비자에게도 자명할 것이다.
전통적인 컵 또는 용기에 있어서, 각 컵의 측벽은 옵셋 인쇄할 수 있도록 그리고 소비자에게 보다 양호하게 잡을 수 있는 표면을 제공하도록, 추가된 홈이 주형의 비용을 상당히 증가시키기 때문에 매그럽게 되어 있다(그리고, 벽면에의 인쇄는 어렵거나 불가능하다). 컵의 측벽의 적소에 미리 인쇄를 한 채 렌티큘러 인서트(20)를 외벽(12)에 포함시킴으로써, 광학적 릿지(22)는 용기(10)의 외벽(12)을 파지하는 수요자 또는 사용자의 능력을 개선하는 기능을 수행하고, 이것은 거친 표면과 관련된 어떠한 인쇄 문제도 제거하면서 비교적 거친 파지 표면을 제공함으로써 이루어지는데, 그것은 렌티큘러 인서트(20)가 "예비 인쇄" 되기 때문이다. 또한, 광학적 홈은 용기(10)의 사용자가 외벽(12)의 외면을 파지하는 것을 보다 어렵 게 하는 컵 벽의 외면에 있는 임의의 응축물(condensations)을 모으고 제거하거나 배출하는 것을 도와준다. 이런 방식으로, 렌티큘러 인서트(20)는 용기(10)에 삽입되거나 부착되는 파지 표면으로 생각될 수 있다.
렌티큘러 인서트(20)는 표준식 플라스틱 용기 외벽과 비교할 때, 열 장벽 즉 열전달율이 보다 낮은 층을 제공하도록 구성되는 것이 바람직하다. 이것은 통상적으로, 단지 플라스틱 재료의 고체층보다는 오히려 어떤 공기 또는 기타 가스의 통로 또는 간단한 공기 홈을 포함한다. 이와 관련하여, 다수의 렌즈 레이아웃 및 구성[예컨대, 도 2에 나타난 공기 채널(26)보다 더 불규칙함]을 사용할 수 있다. 도시한 바와 같이, 렌티큘러 인서트(20)의 바람직한 실시 형태는 공기 채널(26)을 포함하는데, 이 공기 채널은 통상적으로 공기를 포함하고 용기(10)의 외벽(12)에 효과적인 열 장벽을 형성한다. 렌티큘러 인서트(20)에 의해 형성되는 열 장벽은 용기(20)의 내용물로부터의 열전달 및 용기(20)의 내용물로 향하는 열 전달을 감소시키는 기능을 하는데, 이것은 고온 및 저온의 서비스(즉, 고온 및 저온 액체의 유지)에 대한 용기의 유용성을 향상시킨다. 바람직한 실시 형태에 있어서, 외벽(12) 표면 영역의 약 35% 이상이 렌티큘러 인서트(20)에 의해 덮여서 열 장벽을 제공하게 된다.
용기(10)의 또 다른 중요한 특징에 따르면, 용기(10)는 플라스틱 재료의 프레이밍 시스템(framing system) 또는 그림 프레임(picture frame)을 포함하는데, 이것은 물리적으로 렌티큘러 인서트(20)를 용기(10)의 외벽(12)에 결합시키는 기능을 수행한다. 상기 프레임 시스템은 렌티큘러 인서트(20)의 맞물림 에지와 거친 맞 물림 표면 사이의 시임(seam) 또는 렌티큘러 인서트(20)와 외벽(12) 사이의 시임도 제거한다. 이들 기능을 제공함으로써, 프레이밍 시스템은 용기(10) 주위를 두드릴 때, 렌티큘러 인서트(20)가 맞물리는 시임에 존재할 수도 있는 구조적 취약성을 극복한다. 균열로 나아갈 수 있는 이 강도 문제는, 통상적인 플라스틱 컵과 같은 원추형 또는 절두원추형(frustoconical) 대상물에서 중요한 관심사이다. 일반적으로, 상기 프레이밍 시스템은 렌티큘러 인서트(20)의 각 측면 에지에 걸쳐서 플라스틱 재료의 중첩을 포함한다. 도 1 내지 도 3에서 도시한 바와 같이, 프레이밍 시스템은 광학적 릿지(22) 상에서 깊이 Du만큼 렌티큘러 인서트(20)의 상부 에지 위에 중첩되는 상부 프레임 부재(14)와, 광학적 릿지(22) 상에서 깊이 Dl만큼 렌티큘러 인서트(20)의 하부 에지 위에 중첩되는 하부 프레임 부재(16)를 포함한다. 도시된 바와 같이, 용기(10)의 바람직한 실시 형태는 렌티큘러 인서트(20)의 측면 에지가 약간 서로 떨어져 (즉, 약 1/4 인치 이하의 거리만큼) 이격되도록 구성된다. 이 공간은 광학적 릿지(22) 상에서 폭 W만큼 렌티큘러 인서트(20) 위에 중첩되는 시임 프레임(18)으로 채워진다.
프레임 부재(14, 16, 18)는, 통상 광학적 릿지(22)의 결합 표면에 의하여 형성되는 여러 가지 형태를 취할 수 있고, 도시된 바와 같이 삼각형 단면의 베벨형 부재(beveled member)일 수도 있다. 프레임 부재(14, 16, 18)는 외벽(12)과 동일한 재료로 제작되어 외벽(12)에 결합되는 것이 바람직하다. 통상적으로, 이 결합은 프레임 부재(14, 16, 18)가 외벽과 동일한 공정 중에 형성될 때 제작 공정의 일부로 서 이루어지거나(예컨대, 플라스틱의 주형 공동 내로의 사출), 프레임 부재(14, 16, 18)가 별도의 공정 단계[즉, 외벽(12)을 형성하기 전에 프레임 부재(14, 16, 18)를 형성하여 이들을 렌티큘러 인서트(20)에 결합시키는 단계]에서 수행되는 경우에 외벽(12)이 형성될 때 이루어진다. 중첩의 양(W, Du, Dl)은 렌티큘러 인서트(20)의 중량과 두께와, 프레임 부재(14, 16, 18)에 대하여 사용되는 재료의 강도 특성과 같은 여러 요인들에 좌우된다. 한 가지 실시 형태에 있어서, 중첩(W, Du, Dl)은 동일하고 약 0.060 인치 이하이지만, 이들 중첩은 서로 상이할 수 있고(예컨대, W는 Du, Dl보다 작거나 클 수 있고 또는 그 반대가 될 수도 있음), 이 실시 형태에서 사용되는 것보다 더 클 수도 있다는 것을 이해해야 한다.
도시되지 않은 다른 실시 형태에 있어서, 렌티큘러 인서트(20)가 함께 인접하는 용기(10)에서의 잠재적 취약성은 상이하게 취급된다. 한 가지 선택적인 실시 형태에 있어서, 렌티큘러 인서트(20)의 각 측면 에지에 베벨이 형성된다. 베벨형 에지는 양호한 강도 특성을 제공하는 형태(예컨대, 45도 베벨)이고, 구조 강도를 증대시키는 중첩 맞물림 표면을 제공하기에 적절한 깊이를 갖는 것이 바람직하다. 한 가지 실시 형태에 있어서, 중첩의 깊이는 렌티큘러 인서트(20)의 두께와 동일하다. 베벨 처리는, 베벨 중첩을 형성하는 양 측면 에지에서 렌티큘러 인서트(20)의 재료의 일부를 제거하는 것과 같은 여러 가지 방법에 의하여 달성될 수 있다. 또 다른 선택적인 실시 형태에 있어서, 렌티큘러 인서트(20)의 측면 에지 사이에 형성된 시임에 "지퍼(zipper)"와 같은 구조를 만든다. 렌티큘러 인서트(20)의 각 측 면 에지에 형성된 지퍼 패턴은, 용기(10)를 위한 주형 공동 내와 같이 제작 이전에(또는 일부가 주형 공동 내에 배치되기 전에) 배치되어 함께 맞물린다. 분명한 것은, 본 발명을 실시하고 용기(10)의 유리한 특징[즉, 렌티큘러 인서트(20)의 측면 에지 사이의 버트 조인트(butt joint)에 내재하는 약점을 극복하는 것]을 얻는 데에 다수의 다른 인터위빙(interweaving) 형태 및 맞물림 기법이 이용될 수 있다.
전술한 특징의 결과로서, 용기(10)는, 뛰어난 그래픽, 개선된 물리적 강도 특성, 열 장벽, 개선된 파지 용이성이 있고, 플라스틱 재료비와 제조 시간 비용이 감소되는 내구성의 단일체이다. 용기(10)에 대하여 컵이 도시되어 있지만, 전술한 이점들 중의 몇 가지를 얻기 위하여 제작될 수 있는 용기의 형태는 크게 바뀔 수 있고, 핵심적인 특징 중의 하나는 렌티큘러 인서트(20)를 추가하는 것이라는 것을 이해해야 한다. 이와 관련하여, 렌티큘러 인서트(20)는 명확한 설명을 위하여 특정의 3층 실시 형태로 도시되었지만, 무수히 많은 구성의 렌티큘러 재료 및 렌즈 재료가 용이하게 이용 가능하고, 이러한 이용 가능한 구성들 중의 전부는 아니지만 많은 것을 렌티큘러 인서트(20)로 사용할 수 있다. 이들 대체물은 본 발명의 범위 내에 있는 것으로 생각되고, 용기(10)의 설계에서 단지 작은 변경(예컨대, 프레이밍 시스템에서 중첩의 길이를 변경하는 등과 같은 것)만을 필요로 한다. 외벽에 렌티큘러 인서트를 포함하는 대상물[즉, 용기(10)]의 독특한 특징을 이해하면, 이제 본 발명에 따른 용기(및 기타 대상물)의 제조 방법을 충분히 설명하는 것이 유용할 것이다. 중요하게도, 다음의 제작 방법은 렌티큘러 인서트를 용융된 플라스틱에 결 합시키는 독특한 방법을 제공한다는 것인데, 여기서 렌티큘러 인서트(20)의 잉크 또는 잉크층(28)과 광학적 릿지(22)를 높은 처리 온도에 노출됨으로써 파괴되거나 변하지 않는다.
이제 도 4를 참조하면, [도 1의 용기(10)와 같은] 용기의 제작 방법(40)의 일반적인 단계 및 특징이 나타나 있다. 이 제작 방법(40)은 단계(42)에서 시작하는데, 렌티큘러 인서트 및 이 렌티큘러 인서트가 위에 또는 내부에 결합될 용기의 크기, 형태 및 재료를 제공하는 전체적인 플래닝이 시각적으로 주어져 있다. 다음의 예에서, 도 1의 용기(10)의 제작은 렌티큘러 인서트(20)의 결합과 함께 설명하겠다. 이 시작하는 플래닝 단계(42)가 완료되면, 제작 방법(40)은 렌티큘러 재료의 시트를 제작하는 단계(44)에서 계속된다. 이들 시트의 물리적 설계 및 완성은 용기(10)의 렌티큘러 인서트(20)의 구성과 관련하여 전술하였고, 도 2 및 도 3에서도 볼 수 있다. 통상적으로, 렌티큘러 재료 시트는 투명 플라스틱 광학적 릿지(22), 투명 렌즈층(24) 또는 웹 및 도포된 잉크 즉 잉크층(28)을 포함한다. 렌티큘러 절편의 실제 인쇄는 3D 또는 동영상일 수 있고, 렌즈 포맷[예컨대, 광학적 릿지(22)와 렌즈층(24)의 조합]은 수직형 또는 수평형일 수 있다. 수직형 포맷에서는, 3D 화상 및 움직임을 볼 수 있는 반면, 수평형 포맷에서는 동작만을 볼 수 있다. 단계(44)에서와 같은 렌티큘러 재료 시트의 제작은 인쇄업에서의 당업자에게 잘 알려져 있고, 이 점에 대해서 깊이 설명할 필요는 없다. 렌티큘러 렌즈의 제작은 미국 특허 제5,967,032호(Bravenec 등)와 미국 특허 제5,753,344호(Jacobsen)에 기재되어 있으며, 이들은 본 명세서에 참조로 합체된다. 또한, 용기(10)와 같은 원 추형 용기에 대하여 인서트(또는 라벨)를 레이아웃 또는 배치하는 방법은 포말 수지 용기에 대하여 라벨을 생산하는 방법에 관한 미국 특허 제5,908,590호(Yoshimi 등)의 도 1에 나타나 있는데, 이것도 본 명세서에 참조로 합체된다. 이런 식으로, 다수의 렌티큘러 인서트를 위한 패턴은, 동일한 공정 처리 라인 또는 별도의 공정 처리 시스템에서 추가 처리될 수 있는 렌티큘러 재료의 큰 시트에 배치할 수 있다.
용기 제작 공정(40)의 다음 단계는, 단계(44)에서 생산된 렌티큘러 재료 시트로부터 절취한 렌티큘러 인서트(20)를 주형 내에서[즉, 용기 제작 공정(40)의 단계(52) 중에서] 또는 기타 플라스틱 제작 또는 공정 처리 단계에서 액체 플라스틱과 결합할 수 있다. 본 발명자는 플라스틱 제작 공정(40)에서 렌티큘러 재료를 인서트로 이용하는 데에는 극복해야 하는 두 가지 중요한 문제가 있다는 것을 인식하고 있다. 첫째, 통상적인 렌티큘러 재료 시트 제작 공정에 사용되는 인쇄용 잉크는, 용기(10)의 외벽(12)을 형성하는 데 사용되는 고온(예컨대, 약 500℉)의 플라스틱과 결합하기 위하여 화학적으로 양립 가능하지 않다. 둘째, 잉크층(28) 내의 잉크는 플라스틱과 결합할 수 있지만, 렌티큘러 재료 시트에 잉크층(28)을 인쇄하는 데 사용되는 잉크는 통상적으로 사출 성형 및 블로우 성형과 같은 표준식 성형 공정에서 겪게 되는 고온을 지탱할 수 없어서 파괴되거나 실질적으로 열화된다.
본 발명의 중요한 양태에 의하면, 용기 제작 공정(40)에는 도포된 잉크(28)를 고온으로부터 보호하고, 생산된 시트의 렌티큘러 재료와, 용기(10)의 외벽(12)을 형성하는 데 사용되는 용융된 플라스틱 사이에 결합 표면을 제공하는 독특한 공정이 포함된다. 배경으로서, 이전에는 이들 보호 및 결합 특징을 제공하는 한 가지 방법은 박막(film) 적층 산업에서 통상적으로 사용되는 고온 용융 폴리에틸렌의 화학 물질을 채용하는 것이라고 생각했었다. 따라서, 제조업자들은 먼저 렌즈 재료(22, 24)의 잉크면(28) 위에 고온 용융 폴리에틸렌의 층을 배치하는 방법을 찾으려는 시도를 하였다. 불행하게도, 이 기술에는 폴리에틸렌을 벗어나 예비 인쇄된 렌티큘러 렌즈 재료 시트 위로 흐르는 데 필요한 온도로 인하여 렌즈 재료 층(24)에서 또는 렌즈 재료 층(24)과의 결합이 최저로 이완된 곳에서 잉크(28)가 파괴된다는 문제가 있었다.
이에 응답하여, 본 발명자는 렌즈 재료 층(24)에 배치된 4색 잉크를 보호하고, 또한 렌티큘러 인서트와 액체, 즉 사출 성형 공정 중에 사출된 용융 플라스틱 사이에 결합을 형성하는 바람직한 방법을 인식하였다. 이 바람직한 공정에 의해 제조된 렌티큘러 인서트(120)의 단면도가 도 6에 도시되어 있다. 도시된 바와 같이, 렌티큘러 인서트(120)에는 광학적 릿지(22) 및 공기 채널(26)이 마련된 투명 렌즈층(24)이 포함되어 있다. 임의적인 프라이머 코팅(140)이 제작 단계(44)의 일부로서 도포될 수 있고, 4색 잉크층(28)은 프라이머 코팅(140)에 도포된다. 프라이머 코팅(140)은 임의적인 것이지만 사출 성형 공정 전체에 걸쳐 잉크층(28)의 결합을 향상시킨다. 한 가지 바람직한 실시 형태에 있어서, 프라이머 코팅(140)은, 투명하고 잉크 재료와 렌즈층(24)의 편평한 면 사이의 결합을 향상시키는 재료의 평판 인쇄 UV 경화성 프라이머 코팅이다. 예컨대, 프라이머 코팅(140)은 노쓰웨스트 코팅스(Northwest Coatings)사에서 제품 번호 LX-3으로 시판되는 프라이머 제품일 수도 있지만, 이것에 한정되는 것은 아니다. 이 경화성 코팅(140)은 UV 경화성 프라이머 외에 수성 또는 용매형일 수도 있다. 프라이머 재료로 예비 코팅하는 것은, 웹 또는 시트 급송 작업 또는 기타 임의의 적절한 도포 방법을 통하여 행할 수 있다. 다음에, 4색 또는 기타 유용한 잉크가 프라이머에 도포되어 [프라이머 코팅(140)에 또는 투명 렌즈층(24)에 직접] 잉크층(28)을 형성한다.
이제 도 7을 참조하면, 열 보호성 잉크층(150)을 화상 잉크층(28)에 그리고 그 위에 도포하는 단계(46)의 바람직한 실시 형태가 나타나 있다. 본 발명자는 많은 용례에서 원하는 불투명도 수준을 제공하는 열 보호성 층에 대한 요구가 있다고 판단하였다. 실질적으로 불투명한 이 열 보호성 잉크층(150)은 렌즈(24)와 릿지(22)가 구비된 화상 잉크층(24)에 의해 생기는 3D 효과와 색채를 개선하는 데 유용하다. 그러나, 전술한 바와 같이, 열 보호성 기재(150)는 또한 충분히 열을 보호하고 일반적으로 외벽(12)에 양호한 결합 표면을 제공하는 것이 바람직하다. 본 발명의 한 가지 실시 형태에 있어서, (도 6에서 볼 수 있는 바와 같이) 이들 모든 특징들은 하나 이상의 백색 잉크층을 화상 잉크층(28)에 도포하여 열 보호성 기재(150)를 형성함으로써 제공된다.
이 열 보호성 기재(150)를 도포하는 특정한 단계는 도 7에 나타나 있다. 단계(170)에서, 두께는 기재(150)를 형성하는 데 사용되는 잉크 재료를 고려하여 선택한다. 두께의 선택은 생산되는 플라스틱 대상물의 구성과, 선택한 잉크의 종류, 플라스틱을 사출하여 외벽(12)을 형성하는 데 이용되는 온도 및 기재(150)의 필요한 불투명도와 같은 다른 요인들에 따라 좌우될 수 있다. 한 가지 바람직한 실시 형태에 있어서, 기재(150)를 형성하는 데 사용되는 잉크는, UV 복사 또는 광(光)으 로 경화될 때 실질적으로 불투명한 플렉소그래픽 잉크이다(그러나, 잉크의 화학적 성분은 규산염을 포함하지 않는 것이 바람직한데, 그것은 규소 화학 물질이 사출 성형 공정 중에 결합을 방해할 수 있기 때문이다). 이 종류의 잉크에 대하여 기재(150)의 두께는 약 0.5 mil 내지 2 mil의 범위에 있는 것이 일반적이고[이보다 더 얇거나 더 두꺼운 기재(150)가 몇몇 용도에서는 유용할 수 있음], 보다 바람직한 두께는 약 1.5 mil이다.
단계(174)에서, 잉크를 도포하여 기재(150)를 형성한다. 플렉소그래피, 로토그라비어(rotogravure), 스크린 인쇄 또는 기타 공정을 이용하여 잉크를 도포할 수 있지만, 본 발명자는 평판 인쇄기의 코팅 유닛(예컨대, 잉크를 도포하는 데 통상적으로 사용되는 것과 같은 일반적인 잉크 유닛은 아님)을 이용하여 잉크(그리고 특히 플렉소그래픽 잉크)를 성공적으로 그리고 효율적으로 도포할 수 있다고 판단하였다. 상기 코팅 유닛은 효율을 높이고 제조 비용을 낮추는 기타 유닛 또는 공정보다 도포당 더 두꺼운 잉크층을 도포하는 능력 또는 용량을 가지고 있기 때문에, 상기 코팅 유닛의 사용은 유리하다. 플렉소그래픽 잉크는 이 점에 있어서 유용한데, 그것은 그 화학적 성분이 보다 시간을 소모하고 보다 고비용인 화학적 방법보다 오히려 물리적인 기법으로 그것이 도포되도록 할 수 있기 때문이다[그러나, 플렉소그래픽 잉크는 일반적으로 플레이트와 평판 인쇄 화학적 특성을 이용하여 일반적인 잉크 유닛과 함께 사용하는 것은 유용하지 않고, 인쇄 유닛에서 잉크 트레인(ink train)을 통하여 유동하는 것은 어렵다]. 실시 중에, 아놀록스 롤러(anolox roller)를 사용하여 잉크를 블랭킷에, 다음에 통상적으로 두께가 0.5 mil 내지 2 mil의 범위인 화상 잉크층(28)에 이송한다. 플렉소그래픽 잉크의 점성은, 하이델베르크(Heidelberg)와 코모리(Komori)에서 시판되는 코팅 유닛과 같은 특정 코팅 유닛의 기계적 이형(異形)에 맞도록 용이하게 조정될 수 있다.
하나보다 많은 잉크의 도포가 필요할 수 있기 때문에, 단계(178)에서 공정(46)은 잉크가 충분한 두께인지 확인하면서 진행되고, 만약 충분한 두께가 아니면 단계(174)의 잉크 도포 공정을 반복하게 된다. 단계(182)에서, 도포된 잉크는 UV 광을 적용하여 경화시켜서, 열 보호성 기재(150)의 형성을 완성한다. 몇몇 실시 형태에 있어서, 이 단계(182)는 다르게 경화된 잉크가 기재(150)에 사용되기 때문에 불필요하다. 나아가, 다른 실시 형태에 있어서, 선택된 잉크는 필요한 열 보호성을 제공할 뿐만 아니라 사출 성형 중에 필요한 결합 표면도 제공하기 때문에, 단계(182)는 공정(46)에서 최종 단계가 된다.
그러나, 몇몇 실시 형태에 있어서, 결합층(160)을 열 보호층(150)에 도포하는 것을 포함하는 단계(186)를 진행함으로써, 결합의 효과를 개선하는 것이 요망될 수 있다. 결합층(160)은, 열 보호층(150)에 쉽게 도포될 수 있고 사출 성형 중에 용융된 플라스틱에 양호한 결합을 제공하는 재료로 제작되는 것이 바람직하다. 다수의 재료를 사용할 수 있지만, UV 경화성 프라이머(예컨대, 노쓰 코팅스에서 시판되는 LX-3 제품)와 같은 층(140)과 유사한 프라이머 코팅을 도포하는 것이 바람직하다. 두께는 충분한 결합을 제공하도록 변할 수 있고, 통상적으로 1 mil 내지 2 mil의 두께이면 만족스럽다. 또한, 이 코팅은 4색 잉크(28)에 추가적인 열 보호를 제공하고, 열 보호성 기재(150)의 필요한 두께를 줄이는 데 이용할 수도 있다.
용융된 플라스틱의 외벽(12)과 더 결합하기 위하여, 결합층(160) 위에 결합 표면 영역을 증가시키도록 직조된 표면(textured surface)을 포함하는 결합층(160)이 제작될 수 있다. 이 직조된 표면은 결합층(160)의 도포 중에 얻을 수 있거나, 결합층(160)이 경화된 후에 기계적 방법에 의해 얻을 수 있다. 한 가지 실시 형태에 있어서, 또 다른 재료의 층(예컨대, 직조 결합층)이 도포되어 결합 릿지(164)를 제공한다. 예를 들면, 고온 용융 폴리에틸렌 층이 마련된 연신 폴리프로필렌(OPP) 또는 [결합층(160) 재료 및 외벽(12) 재료가 마련된] 양호한 결합 특성의 기타 재료가 도포될 수 있다[적층(lamination) 및 그 관련된 기법은 결합 기재를 도포하는 것과 관련되어 후술함]. 이 직조 결합층의 두께는 본 발명을 성공적으로 실시하는 데 변경될 수 있고, 한 가지 실시 형태에서 그 두께 범위는 약 1.5 mil 내지 3 mil이다. 또 다른 실시 형태에 있어서, OPP는 결합층(160)을 위한 프라이머 재료를 대신하여 사용되고, 열 잉크 기재(150)에 직접 도포된다.
공정(40)의 또 다른 실시 형태에 있어서, 단계(46)는 미리 인쇄된 렌즈 시트를 단계(44)로부터 취하고, 잉크층(28)을 렌즈 재료(24)의 후면에 고온 용융 또는 감압성 폴리에스테르 폴리프로필렌 또는 PVC 비닐로 둘러싸서 보호성 기재(30 또는 150)를 형성함으로써, 열 보호성 기재를 도포하는 것과 관련되어 있다. 박막은 4색 잉크층(28) 위에 배치되고 잉크층(28)을 완전히 둘러싸서, 용융된 플라스틱 외벽(12)에 대하여 열 장벽을 제공할 뿐만 아니라 사출 성형 공정에서 적절한 결합 표면도 제공한다. 별법으로, 상기 둘러싸는 기법은 영구적이거나 효과적인 결합을 형성하기 위하여 감압성 PVC, 폴리프로필렌 또는 사출 성형된 플라스틱과 양립 가 능한 기타 재료를 사용하는 것을 포함할 수 있다.
다시 도 1 내지 도 5를 참조하여 본 방법(40)의 선택적인 실시 형태에 의하면, 결합 및 보호성 기재(30)를 생산된 렌티큘러 재료 시트의 잉크층(28)에 도포하는 것을 실현하는 데 다른 방법을 이용할 수도 있다. 한 가지 실시 형태에 있어서, 이 도포 공정(46)은 먼저, 톨(toll) 코팅 작업에서 고온 용융 폴리 재료를 캐리어 또는 스로어웨이 라이너(throwaway liner)(도시되지 않음)에 웹 형태로 코팅하고, 두 번째로 상기 고온 용융 폴리 재료를 별도의 공정 또는 서브 단계에서 인쇄된 렌즈 재료에[즉, 잉크층(28)에] 도포 또는 결합시키는 것을 포함한다. 중요한 것은 이 제2 단계가 고온 용융 유동 기법에 의하는 것보다 훨씬 낮은 온도에서 달성될 수 있다는 것이다. 활성화에 필요한 온도는 고온 용융 폴리에 사용되는 재료, 캐리어 또는 라이너 및 이들의 두께에 따라 변할 수 있지만, 바람직한 실시 형태에서 활성화 온도는 190℉ 내지 250℉의 범위, 보다 바람직하게는 약 210℉ 내지 220℉의 범위에 있다. 이 제2 단계는 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이 결합 및 열 보호성 기재(30)를 형성하는 기능을 수행하는데, 이것은 잉크층(28)에 견고하고 실질적으로 영구히 결합된다. 폴리에스테르 화합물은 캐리어에 대하여 사용될 수 있거나 라이너가 캐리어로 사용될 수 있는데, 이것은 폴리에스테르가 단계(46)의 고온 용융 코팅부[즉, 기재(30)를 완전히 도포하기 이전의 프리패브(prefab) 서브 단계]에서 열을 쉽게 견디기 때문이다. 그러나, 물론 다른 재료가 라이너에 대하여 사용될 수 있다. 본 발명자는 이 프리패브 서브 단계 공정이 효율적이고 경제적이라는 것을 발견하였는데, 그것은 낮은 재료비 때문이고, 또한 프리패브 서브 단계 공정이 고속으로 행해지거나 완료될 수 있기 때문이다.
고온 용융 폴리는 나중에 별도의 작업에서 [잉크층(28)에 대하여] 렌티큘러 재료 시트에 도포되거나 결합되기 때문에, 폴리에스테르 캐리어 또는 라이너(도시되지 않음)는 신속하고 손상되지 않는 해제 라이너(release liner)의 특성을 갖는 것이 바람직하다. 환언하면, 고온 용융 폴리가 도포되는 라이너의 면은, 고온 용융 폴리가 폴리에스테르 또는 라이너의 기타 재료와 영구히 맞물리지 않도록 표면 장력이 작아야 하는 것이 바람직하다. 고온 용융 라이너 조합체, 즉 적층물을 렌티큘러 재료 시트에 부착 또는 결합시키기 위하여, 라이너의 후면(즉, 렌티큘러 재료 시트로부터 이격된 부분)은 전체 적층물이 렌티큘러 렌즈 재료 시트의 후면[인쇄된 면(28)]에 압력을 가하면서 배치됨에 따라 가열된다.
보다 구체적으로 말하자면, 한 가지 실시 형태에 있어서, 캐리어 또는 해제 라이너는, 고온 용융 폴리로 폴리에스테르 라이너를 코팅하는 데 이용되는 웹 코팅 공정으로부터 생성되는 열을 견딜 수 있는 폴리에스테르 재료로부터 제조된다. 웹 코팅 공정 중에, 폴리에스테르 라이너는 폴리에틸렌 혼합물로 약 400℉에서 코팅되는데, 이것은 수지의 유동을 달성하는 데 충분히 높은 온도이다. 약 0.5 mil 내지 3 mil의 폴리에틸렌은, 정확하게 측정되고 조절되는 두께로 폴리에스테르 라이너 위에 배치된다. [결합 및 열 보호성 기재(30)가 되는] 고온 폴리의 두께는, 잉크(28)에 대하여 충분한 열 장벽을 제공하고 렌티큘러 인서트(20) 위에 양호한 고정(anchor) 및 결합 표면을 제공하는 2.5 mil이 되는 것이 보다 바람직하다. 적층 공정 중에, 라이너의 폴리에스테르는 가열되어 반대측(즉, 폴리에틸렌)이 반-액 체(semi-liquid) 상태 및 끈적하거나 점착성의 온도 지점까지 가열된다. 폴리에틸렌은 통상적으로 약 180℉에서 변하기 시작하고, 적절한 적층 범위는 일반적으로 190℉와 300℉ 사이이다. 본 발명의 한 가지 작동 모드에 있어서, (폴리에스테르 라이너가 있는) 폴리에틸렌은 렌티큘러 인서트(20)의 잉크(28) 면에 약 220℉와 250℉ 사이의 온도에서 분당 약 100 내지 200 피트의 도포 속도 또는 급송 속도로 도포된다. 이 도포 공정의 결과로서, 적층물과 렌티큘러 재료 시트는 단일체를 형성한다. 다음에, 이 공정에 바로 후속하거나 충분한 냉각 이후에, 적층물의 스로어웨이 라이너 부분을 렌티큘러 재료 시트로부터 제거하여, 잉크(28) 위에 결합된 매우 정확하게 측정된 양의 고온 용융 재료를 남김으로써, 렌티큘러 인서트(20)의 결합 및 열 보호성 기재(30)를 형성한다.
한 가지 실시 형태에 있어서, 전술한 적층 공정은 직조된(또는 직조되지 않은) 결합층(160)은 도 6에 나타낸 렌티큘러 인서트(120) 내의 열 잉크 기재(150)에 도포하는 데 이용된다. 적층 공정에 대한 바람직한 설비는 벨호퍼(Bellhoffer)에 의하여 제공되는 적층 장치이지만, 기타 적층 장치 및 설비가 렌티큘러 인서트(120)를 제조하는 데 유용할 수도 있다. 한 가지 바람직한 실시 형태에 있어서, 결합층(160)을 형성하는 데 이용되는 적층 재료는 명확한 연신 폴리프로필렌(OPP) 재료이고, 이에 따라 결합층(160)의 두께는 약 1.5 mil 내지 3 mil의 범위에서 선택된다. 통상적으로, OPP 재료는 185℉ 내지 230℉ 사이에서 "적신(wet out)" 저용융(low-melt) 폴리에틸렌으로 코팅하여 얻을 수 있고, 분당 2 내지 200 피트의 속도로 효과적으로 도포될 수 있다.
인 라인(in-line) 공정으로 이것을 행하기 위하여, 라이너를 제거하여 고온 용융 기재(30)를 잉크(28) 위에 온전하게 남기기 이전에 적층물과 렌티큘러 재료 시트를 냉각 기간 동안에 칠 롤러(chill roller) 위에 배치함으로써 충분한 냉각이 달성될 수 있다. 제작 방법(40)의 한 가지 실시 형태에 있어서, 라이너에는 고온 용융 폴리와 짝을 이루는 라이너의 측면에 도포되는 실리콘 처리물(또는 선택적으로 몇몇 다른 종류의 해제 화학적 성분이 사용될 수 있음)이 마련되어, 라이너가 고온 용융 폴리(30)로부터 용이하게 해제되고 상기 공정에서 잉크(28)에 부착된 채로 유지될 수 있게 해준다. 이 공정이 잘 수행되는 한 가지 이유는, 적어도 부분적으로는 잉크(28)에 결합되는 고온 용융 폴리를 활성화하는 데 요구되는 온도가 단지 200℉ 부근이라는 사실 때문인 반면, 얇은 박막을 적층하는 종래 기술의 방법에서 폴리 재료를 유출시키는 데에는 렌티큘러 재료 시트에 사용되는 잉크에 해로울 수 있는 훨씬 더 높은 온도를 필요로 한다. 전술한 단계를 수행하는 데 이용되는 설비의 종류는 벨호퍼, D K 또는 임의의 열 적층기 종류일 수 있는데, 제조비를 줄이기 위하여 고속의 적층 장치가 바람직하다.
기재의 도포 단계(46)는 본 발명의 방법의 핵심적인 특징이기 때문에, 기재(30)의 도포를 보다 충분히 설명하고 상기 단계(46)의 일부로서 이용될 수 있는 선택적인 공정을 설명하는 것은 유용할 수 있다. 렌티큘러 재료 시트를 단계(44)에서 제작한 후에(즉, 예비 코팅 및 인쇄가 행해지지만, 연전히 시트 형태 또는 롤 형태임), 본 발명의 결합 및 열 보호성 특징을 제공하는 다양한 기재를 이용하여 시트를 적층할 수 있다. 이와 관련하여, 인-몰드(in-mold) 공정[즉, 플라스 틱 성형 공정(52)]은 일반적으로 잉크(28)가 보호되는 것을 필요로 하고, 본 발명에 따르면 이것은 용기(10)의 외벽(12)을 형성하는 데 사용되는 고온 성형 재료(용융 플라스틱)와 잉크(28) 사이에 기재(30)를 배치함으로써 실현된다. 전술한 바와 같이, 이 성형 재료로는 폴리프로필렌, 스티렌, (HDPE와 같은) 폴리에틸렌, PVC 또는 사출 성형 공정 및 블로우 성형 공정에서 사용하기에 적합한 다수의 다른 플라스틱일 수 있다. 따라서, 몇몇 실시 형태의 전술한 고온 용융 폴리-라이너 공정(46)에서 도포되는 기재(30)는 폴리프로필렌, 폴리에스테르, PVC, 폴리카르보네이트 및 APET와 같이 이들 플라스틱에 용이하게 결합되는 재료를 포함하지만, 이들에 한정되는 것은 아니다.
본 발명의 제작 방법에 있어서, 다음과 같은 두 가지가 중요하다. (1) 잉크(28)는 손상되지 않도록 성형 공정(52)에서 용융 플라스틱의 극도의 열로부터 보호되어야 하고, (2) 외벽(12)에 접하는 렌티큘러 인서트(20)의 표면은 사출 성형 공정 또는 기타 성형 공정과 양립 가능해야 한다[환언하면, 공정(40)은 사출 성형 공정(52) 또는 기타 성형 공정에 사용되는 용융된 플라스틱에 충분하거나 매우 유리한 결합을 제공할 필요가 있다]. 그러므로, 렌즈층(24)의 후면에 잉크층(28)을 형성하는 데 사용되는 표준 잉크는 이 목적에 적절하지 않다.
전술한 기재(30) 도포 적층 공정에 대한 대안으로서, 전술한 라이너 도포 및 제거 단계를 제거하면서, 잉크(29)에 기재(30)를 효과적으로 부착하는 다른 기술에 의하여 기재(30)를 도포할 수도 있다. 이 대안적인 단계(46)에서, 기재(30)를 형성하는 폴리 재료는 라이너 또는 캐리어 없이 잉크(28) 위의 렌즈층(24)의 후면에 직 접 도포된다. 이 대안적인 단계(46)에 있어서, 기재(30)의 폴리 재료는 열 접착제, 고온 용융 접착제 또는 감압성 접착제의 사용을 비롯한 여러 방법(이들에 한정되는 것은 아님)으로 도포할 수 있다. 또한, 몇몇 실시 형태에서 본 발명에 유용할 수 있는 우레탄 및 에폭시 영역에서 기타 액체 화학적 성분의 접착제가 있을 수 있다. 나아가, 기재(30)는 그 대신에, 대안적인 도포 단계(46)를 허용하면서 결합 및 열 보호성 목표를 달성하는 또 다른 재료가 될 수 있다. 예컨대, 코팅은 성형 공정에서 폴리 적층물과 동일한 목표를 달성하기 위하여 기재(30)에 대하여 사용될 수 있다. 일반적으로 사용하는 것은 더 어렵지만, 코팅은 잉크(28)를 보호하는 기능을 제공하면서, 사출 성형 공정 또는 기타 성형 공정(52) 중에 절편을 결합하는 데 제공되는 표면을 제공할 수 있다. 다음의 코팅들, 즉 UV 경화성 코팅, 용매성 코팅, E-빔 경화성 코팅 및 수성 코팅은 기재(30)로서 유용할 수 있다. 잉크(28)를 열적으로 보호하고 몇몇 용례에서는 성형 공정에서 외벽(12) 재료와 결합하는 데 필요한 이들 코팅의 두께는, 각 재료에 따라 변하지만, 일반적으로 코팅 기재(30)는 0.5 mil과 2.0 mil 사이의 두께이다. 이들 코팅 중에 어떤 것도 다양한 방법 및 설비[예컨대, 롤러 코팅 설비, (프레스와 같은) 블랭킷 코팅 설비, 스크린 설비 및 스프레이 설비 등]를 이용하여 부품 또는 시트에 도포될 수 있다.
다시 도 4를 보면, 성형 공정(40)은, 라이너 유무와 관계 없이 렌티큘러 인서트(20)가 이제 결합 및 열 보호성 기재(30)가 부착된 렌티큘러 재료 시트로부터 절취되거나 그렇지 않으면 제거되는 단계(48)에서 계속된다. 단계(48)에서, 렌티큘러 재료 시트는 더 가공 처리되고 및/또는 절취되어 인-몰드 공정 단계(52)에 대하 여 필요한 형태의 렌티큘러 인서트(20)를 형성한다. 통상적으로, 단계(48)는 정사각형과 직사각형 절편에 대해서는 길로틴 커터(guilotine cutter)를 이용하고, 도시된 렌티큘러 인서트(20)와 같은 다른 형태에 대해서는 다이 커터(die cutter)를 이용하여 완료된다. 렌티큘러 인서트(20)를 다이 커팅(die cutting)하거나 다른 방법으로 형성한 후에, 스로어웨이 라이너[기재(30)에 부착되어 있다면]를 제거하여 기재(30)의 고온 용융 폴리 재료가 노출되도록 한다. 선택적으로, 라이너를 상기 단계(48) 이전에 공정(40)의 인-라인 도포에서 제거할 수도 있다.
도 4 및 도 5를 참조하면, 그 다음에 렌티큘러 인서트(20)를 수동식으로 또는 로보틱스를 이용하여 성형 도구(60)의 주형(80) 부분의 주형 공동(90) 내부에 배치한다(사출 성형 조립체가 도시되어 있지만, 블로우 성형 조립체와 같은 다른 성형 장치를 이용할 수도 있다). 구체적으로, 성형 도구(60)의 주형 공동(90)은 렌티큘러 인서트(20)를 수용하도록 구성된다. 렌티큘러 인서트(20)를 주형 공동(90) 내에 배치되어 단계(52) 중에 고온 용융 폴리 면, 즉 렌티큘러 인서트(20)의 기재(30)를 주형 공동(90) 내의 용융 플라스틱에 노출시킨다.
단계(52)에서, 용기(10)가 성형된다. 한 가지 실시 형태에 있어서, 성형 단계(52)는 플라스틱 사출 성형 공정에 의하여 완료된다. 도 5를 참조하면, 렌티큘러 인서트(20)가 마련된 용기(10)를 성형하도록 구성된 사출 성형 도구(60)가 나타나 있다. 도시된 바와 같이, 성형 도구(60)용으로 구성된 사출 장치는 사출 재료를 철저하게 준비하고 종종 보다 신속한 단일 단계 왕복 스크류 종류이지만, 종래의 일단계 플런저 종류 또는 2단계 플런저 또는 스크류 가소제(plasticisor) 종류와 같 은 다른 사출 성형 도구를 이용할 수 있다. 작업 중에, 원재료 플라스틱(72) (즉, 열가소성 재료의 재료 충전물)은 사출기 스크류(74)와 접촉하는 재료 호퍼(70) 내부로 급송된다. 스크류(74)가 사출기 구동 모터(62)에 의하여 회전함에 따라, 스크류(74)는 후방으로(도 5에서 우측으로) 밀리고, 재료 충전물(72)은 가열 실린더(68)의 챔버(76) 내로 강제된다. 주형 공동(90)을 채우는 데 충분한 재료(72)가 마련되어(즉, 플라스틱의 종류에 따라 300℉와 700℉ 사이로 가열되어), 스크류 구동 모터(62)를 차단하여 스크류(74)의 회전을 정지시킨다. 풀-인 실린더(pull-in cylinder; 66)가 작동하여 슬라이드(64) 상에서 스크류(74)를 이동시켜서, 입구 노즐(78)을 통해 주형(80)의 주형 공동(90) 내부로 재료 충전물(72)을 밀어 넣는다.
플라스틱 액체 수지(72)를, 82에서 주형 내부로 안내하여 주형 본체(84)와 중심 다이(88) 사이에 있는 통로에 의하여 형성된 주형 공동(90) 내부로 사출한다. 플라스틱(72)은 고열 및 고압(5,000 psi 내지 50,000 psi) 하에서 사출되어 렌티큘러 인서트(20)의 노출된 부분과 접촉한다. 기재(30)의 고온 용융 폴리 재료가 액체 플라스틱(72)에 노출될 때(약 500℉이지만 액체 플라스틱 재료 충전물(72)에 대하여 사용되는 폴리머에 따라 변할 수 있음), 이 폴리 재료는 실질적으로 즉시 활성화되고 액체 플라스틱(72)에 노출된 기재(30)의 적어도 외부[몇몇 실시 형태에서는 층(150) 또는 다른 실시 형태에서는 층(160)]는 액체가 된다. 액체 플라스틱(72)에 노출된 기재(30)의 노출되고 가열된 부분은 액체가 된다. 기재(30)의 노출되고 가열된 부분은 매우 짧은 시간 동안 액체가 남아 있은 후에, 전체 용기(10)가 단계(54)에서 냉각됨에 따라 주형 내에서 다시 고체화된다. 이 공정은 렌티큘러 인서트(20)와 용기(10)의 외벽(12) 사이의 계면(32)에 거의 즉각적이고 실질적으로 영구적인 결합을 형성한다. 렌티큘러 인서트(20)에 결합되는 기재(30)의 고온 용융 폴리의 얇은 층은 열적으로 잉크(28)를 절연하는 작용을 수행하여, 잉크를 열로부터 보호하고 잉크(28)를 공정의 압력으로부터 물리적으로 보호함으로써, 잉크(28)를 온전한 상태에 남기게 된다. 기재(30)의 두께는 사용된 재료의 종류에 따라 상당히 바뀔 수 있지만, 비용을 조절하고 인서트(20)가 외벽(12)의 일체형 부분이 되도록 최소화하는 것이 바람직하며, 한 가지 실시 형태에서 기재 두께는 1 mil 내지 3 mil의 범위로 유지된다.
실시할 때, 단계(52) 중에 액체 플라스틱(72)의 사출에 의하여, 중심 다이(88)[환언하면, 주형(82)의 수형부, 즉 내부]의 온도와 주형 본체(84)[환언하면, 주형(82)의 암형부, 즉 외부]의 온도는 사출 액체 플라스틱(72)의 온도에 근접할 때까지 상승한다. 전술한 바와 같이, 액체 플라스틱(72)은 선택한 원재료에 따라 300℉ 내지 700℉에서(예컨대, 폴리에틸렌에 대해서는 약 500℉) 사출될 수 있고, 이것은 중심 다이(88)와 주형 본체(84)의 온도가 300℉ 내지 700℉의 범위, 보다 전형적으로는 250℉ 내지 400℉의 범위로 상승하도록 한다. 보호성 기재(30 또는 150)는 액체 플라스틱(72) 및 중심 다이(88)에 대하여 화상 잉크층(28)을 위한 열 절연 장벽을 효과적으로 제공한다. 그러나, 광학적 릿지(22)는 가압되거나, 주형 본체(84)와 직접적인 열 전달 접촉 상태로 견고하게 유지된다. 어떤 형태의 열 보호 없이, APET, PTEG 또는 고온 변형에 민감할 수 있는 다른 재료로 제작되는 광 학적 릿지(22)는 변형 온도[바람직하게는, 각 광학적 릿지(22) 재료에 대하여 선택됨] 위로 가열될 때 변형되거나 편평화 처리될 수 있고, 이로써 렌즈층(22, 24)에 의하여 달성되는 초점을 바꾸거나 손상시킬 수 있다. 이것은 렌티큘러 인서트(20)에 의하여 얻어지는 광학적 효과를 파괴하거나 적어도 저하시킬 수 있다. 통상적으로 변형 및 편평화는 컵 또는 대상물(10)을 형성하고 냉각하는 데 필요한 드웰 시간 동안에 일어난다. 고온의 액체 플라스틱(72)은 단계(52) 중에 적절한 유동 및 사출을 위하여 바람직하고, 유지 시간 즉 드웰 시간은 컵(10)의 외벽(12)의 적절한 경화 및 형성을 위하여 바람직하다. 중심 다이(88) 및 액체 플라스틱(72)은 대상물(10)을 형성하기 위해 통상 보다 높은 온도에서 유지되어야 할 필요가 있기 때문에, 이들 고온 공정 온도로부터 광학적 릿지(22)를 보호하는 방법에 대한 요구가 있다.
이러한 변형 문제를 처리하기 위하여, 주형 본체(84), 보다 바람직하게는 렌티큘러 인서트(20)에 인접하는 주형 본체(84)의 소정의 영역을 광학적 릿지(22)에 대하여 미리 정해진 변형 온도 아래로 유지하기 위하여 냉각 시스템(도시되지 않음)이 사출 성형 도구(60)에 포함될 수 있다. 이러한 방법으로, 중심 다이(88)는 수용 가능한 성형 또는 처리 온도[예컨대, 폴리에틸렌 또는 폴리프로필렌 액체 플라스틱(72)에 대해서는 약 350℉]로 상승될 수 있는 한편, 동시에 주형 본체(84) 또는 주형 본체(84)의 보다 작은 인서트 접촉 영역은 미리 정해진 변형 온도 또는 그 아래에 있는 보다 낮은 제2 작동 온도에서 유지된다. 통상적으로, 광학적 릿지(22)가 불리하게 변형되지 않도록 보다 효과적으로 보장하기 위하여, 상기 보 다 낮은 제2 작동 온도는 미리 정해지거나 기대되는 변형 온도 아래로 선택된 공차 수준 또는 정도가 되는 것이 바람직하다. 예컨대, PETG로 형성되는 광학적 릿지(22)에 대한 변형 온도는 약 160℉(즉, 실제 변형 온도에서 0℉ 내지 20℉의 선택된 공차를 뺀 값)가 되고, APET로 형성되는 광학적 릿지(22)에 대한 변형 온도는 약 170℉(즉, 실제 변형 온도에서 0℉ 내지 20℉의 선택된 공차를 뺀 값)가 된다. 물론, 다른 변형 온도가 다른 광학적 릿지(22) 재료에 적용된다.
바람직한 실시 형태에 있어서, 전체 주형 본체(84)보다는 인서트 접촉 영역만이 보다 낮은 제2 작동 온도에서 유지되어, 액체 플라스틱(72)이 렌티큘러 인서트(20)를 포함하지 않는 컵(10)의 영역 내에서 적절히 형성될 수 있도록 한다. 상기 인서트 접촉 영역은 인서트(20) 근방의 주형 본체(84)의 전체 영역을 포함할 수 있고, 성형 플라스틱(72) 내로 짧은 거리만큼 연장되어 인서트(20)의 에지조차도 변형 온도를 넘어서 가열되지 않도록 해주며, 또는 선택적으로 인서트(20)보다 작은 인서트(20) 근방의 영역을 포함하여, 인서트(20)의 에지 근방의 플라스틱(72)이 적절히 성형되는 것을 보장할 수도 있다[작은 양의 광학적 릿지(22)가 인서트(20)의 에지에서 변형되는 것이 가능하게 된다]. 두 개의 상이한 온도에서 중심 다이(88)와 주형 본체(84)(또는 인서트 접촉부)를 제어하는 기술은 본 발명의 중요하고 독특한 특징으로서, 주형 전체에 걸쳐서 비교적 일관된 공정 온도로 사출 플라스틱의 일관된 경화 및 형성을 달성하도록 작동하고자 하는 통상의 표준식 사출 공정에서는 실시되지 않는 것이다.
주형 본체(84)의 인서트 접촉 영역을 선택적으로 냉각하는(즉, 이 영역으로 부터 열을 제거하는) 다수의 실시 형태를 생각해 볼 수 있다. 도시되지는 않지만, 이러한 열 전달 장치는 열 전달 및/또는 제조업 분야의 당업자라면 다음의 설명으로부터 용이하게 이해할 수 있을 것이다. 예컨대, 냉각 시스템에는 주형 본체(84) 주위에 배치되는 하나 이상의 칠러(chiller)에 연결되는 냉각 자켓이 포함될 수 있는데, 이것에는 냉각용 유체가 주형 본체(84)의 인서트 접촉 영역과 열 전도성 접촉 상태를 이루며 통과하는 유동 경로를 제공하는 유체 채널이 마련되어 있다. 물론, 유체 채널의 형태와 크기는 특정 렌티큘러 인서트(20)의 형태에 보다 적합하도록 바뀔 수 있다. 사용되는 냉각용 유체는 공기와 같은 가스가 될 수 있고, 또는 보다 바람직하게는 보다 적은 유체 유동으로 보다 효과적인 열 전달(즉, 냉각)을 달성하도록 물과 같이 열전달 계수가 작은 액체일 수도 있다. 들어오는 냉각용 유체에 대하여 선택된 온도와 유량은 인서트 접촉 영역의 냉각이 효율적으로 그리고 효과적으로 이루어져서 주형 본체(84)의 이 부분이 변형 온도 이하로 유지되도록 정해지는 것이 바람직하다. 선택적인 실시 형태에 있어서, 유체 채널은 원하는 온도 제어(즉, 냉각)를 달성하기 위하여 주형 본체(84) 내에 합체될 수 있다. 온도 센서는 인서트 접촉 영역 근방에서 주형 본체(84) 내에 설치되는 센서 웰(well) 내에 삽입되어 사출 성형 중의 작동 온도를 탐지할 수 있고, 탐지된 온도는 들어오는 냉각 유체의 온도와 특정 입구 온도에 대하여 유용한 유체 유량을 정하는 데 이용될 수 있다. 냉각 자켓과 내부 냉각 채널의 실시 형태는 단지 예로서만 제공되고, 다수의 다른 유용한 냉각 또는 열 제거의 실시 형태를 이용하여 본 발명을 실시할 수 있다.
본 발명에 의하여 마련되는 중요한 특징은 두 개의 온도 제어를 단일 사출 성형 공정 내에서 합체하는 것이다. 내부 다이가 효과적인 플라스틱 사출 및 성형을 위한 공정 온도로 가열되는 것과 동시에 (또는 적어도 부분적으로는 동시에) 광학적 릿지(22)를 보호하기 위하여 주형의 외부, 즉 암형부[보다 구체적으로는, 렌티큘러 인서트(20)와 인접하거나 근방의 영역]가 미리 정해진 변형 온도 이하로 그 온도를 유지하도록 냉각되는 것이 가능한 한, 사출 성형 장치 및 냉각 시스템은 도시된 것들과 그 설명들로부터 변경할 수 있다.
또한, 전술한 프레이밍 시스템이 이 성형 단계(52)에서 형성되고, 렌티큘러 인서트(20)가 용융된 플라스틱을 위한 유동 경로를 남기도록 성형되어, 프레임 부재(14, 16, 18)[후술하는 바와 같이, 시임 프레임 부재(18)는, 렌티큘러 인서트(20)가 주형 공동(90) 내에 배치되고 진공이 인가될 때 형성되는 렌티큘러 인서트(20)의 측면 에지 사이에 있는 간극 또는 유동 경로로 인하여 형성됨]를 형성한다. 단계(54)에서, 주형(80) 내에서 사출된 재료는 그것이 충분히 경화(hardening)될 때까지 주형(80) 내에서 냉각된다. 이 시점에서, 일체형으로 결합된 렌티큘러 인서트(20)가 있는 경화 및 성형된 용기(20)는 주형 본체(84) 내에 배치된 배출기(86)에 의하여 배출되고, 용기 제작 공정(40)은 [주형(80)의 입구 유동 통로로부터 기인하는 용기(10)의 불필요한 상단부 및 플래쉬(flash)를 제거하는 것과 함께] 단계(56)에서 종료된다.
제작 공정(40)의 중요한 특징에 의하면, 외면[즉, 광학적 릿지(22)]은 주형 공동(90)의 외벽과 접촉 상태에 있게 강제적으로 배치된다. 이것은 중요한데, 왜냐 하면 이렇게 하지 못하면 용융된 플라스틱 재료(72)가 렌티큘러 인서트(20)의 전방으로 나아가서 광학적 릿지(22) 위로 "블리딩(bleeding)"함으로써, 화상의 일부가 보이지 않도록 하고 바람직하지 않게 래깅(ragging)된 플라스틱 시임과 프레임을 형성하기 때문이다. 용융된 플라스틱(72)이 스며나오는 것(seeping)을 방지하기 위하여, 다른 유지 기술 중에서 다음의 위치 유지 공정을 플라스틱 성형 단계(52)의 일부로서 채용할 수 있다.
도 5에 도시된 실시 형태에 있어서, 성형 도구(60)는 진공을 형성하고 적용하여 렌티큘러 인서트(20)를 주형 공동(90)의 벽에 견고하게 유지시키도록 구성되어 있다. 이러한 방식에서, 용융된 플라스틱(72)은 광학적 릿지(22) 위로 유동하는 것이 차단되고, 용기(10)의 외벽(12)과 형태를 형성하는 유동 경로에 제한된다. 이것은 용융된 플라스틱의 사출을 시작하기 전에, 주형 공동(90)의 외벽에 대하여 견고하게 렌티큘러 인서트(20)를 당기기 위하여 성형 도구의 외벽에 진공을 발달시키도록 성형 도구(60)를 구성함으로써 이루어질 수 있다. 물론, 발달된 진공은 사출 공정 중에 렌티큘러 부분에 가해지는 임의의 힘과 압력을 극복할 수 있을 정도로 충분히 강해야 한다. 도 5에 도시된 바와 같이, 진공은 주형(80)을 둘러싸고, 주형 본체(84)에 부착되는 진공 하우징(92) 내에 형성되는 진공 챔버(96) 내에 생긴다. 진공 호스(94)가 진공 챔버(96)와 연통하여 필요한 흡입을 제공하고 진공을 형성(및 해제)한다. 진공 또는 흡입력은 진공 챔버(96)와 렌티큘러 인서트(20)를 통하여 렌티큘러 인서트(20)에 인가된다. 임의의 진공 통로의 개수 및 위치가 사용될 수 있지만, 한 가지 실시 형태에 있어서 실질적으로 전체 둘레에서 그리고 렌티큘러 인서트(20)의 두 단부 또는 에지에서 렌티큘러 인서트(20)와 접촉하도록 원형인 두 개의 진공 통로(98, 100)를 이용한다. 주형 본체(84) 내에 완전히 또는 부분적으로 개방된 공기 유동 채널과 같은 진공 통로(98, 100)에 대하여 다수의 구조를 이용할 수 있다. 도시된 바람직한 실시 형태에 있어서, 다공성 플라스틱 재료를 이용하여 제어된 공기의 유동을 제공하는 한편, 잠재적으로 진공 통로(98, 100)로 들어가기 시작할 수 있는 수지 플라스틱(72)의 어떠한 유동도 최소화하게 된다.
또 하나의 바람직한 실시 형태(도시되지 않음)에 있어서, 위치 유지 방법은 주형 공동(90) 내에 삽입하기 전에 버튼, 돌출된 슬롯 또는 기타 융기된 표면을 렌티큘러 인서트(20)의 기재(30) 면에 적용하는 추가의 단계를 통하여, 플라스틱이 스며나오는 문제에 대한 해결책을 제공한다. 버튼 또는 융기된 표면을 구비하는 렌티큘러 인서트(20)가 주형 공동(90) 내에 배치되고 중심 다이(88)가 배치될 때, 버튼은 중심 다이(88)와 인접하여 접촉하는 융기된 표면이고, 이것은 주형 공동(90)의 외벽 외부로 또는 외벽을 향하여 밀림으로써, 광학적 릿지(22)를 주형 공동(90) 벽에 대하여 강제하여 임의의 시피지(seepage) 유동 경로를 차단하게 된다.
버튼 또는 슬롯은 렌티큘러 인서트(20) 주위에 대칭적으로 배치되는 것이 바람직하고, 컵과 용기(10)와 같은 원추형 대상물에 있어서, 액체 플라스틱(72)이 삽입되고 압력이 보다 커지는 입구 노즐(78)의 보다 근방에 있는 렌티큘러 인서트(20)의 일부에 주로 필요하다. 이들 버튼 또는 슬롯의 두께는 몇몇 적용예에서의 대상물의 두께, 즉 도시된 외벽(12) 두께(렌티큘러 시트 또는 다른 인서트의 두께보다 작음)와 (정확히 동일하지 않다면) 대략 동일한 두께가 되도록 선택하는 것이 바람직하다. 돌출된 버튼 또는 슬롯은 통상 사출 성형 공정에서 사용되는 재료와 양립 가능한 플라스틱 재료로 제조된다. 많은 경우에서, 성형 대상물에서 사용되는 재료와 동일한 재료를 사용하는 것이 바람직하다.
작은 버튼 또는 슬롯은 주형(80) 내부에 삽입되기 전에 렌티큘러 인서트(20)에 부착된다. 이들은 수동식 적용으로부터 자동식 자기-급송 장치에 이르기까지 다양한 방법으로 적용될 수 있다. 버튼 또는 슬롯은 감압식 접착제 또는 임의의 적절한 접착제를 이용하여 도포될 수도 있다. 예비-제작된 버튼 또는 슬롯을 이용하는 것뿐만 아니라, [절취 단계(48) 이후에 또는 단계(44)에서 초기 제작 단계의 일부로서] 필요한 융기 또는 스페이서 표면을 렌티큘러 인서트(20) 위에 배치된 임의의 종류의 고온 또는 액체(에폭시일 수 있음) 재료를 이용하여 성형할 수 있다. 이것은 용융 플라스틱 적(滴) 또는 충분한 본체의 어떤 종류의 폴리머가 3차원적으로 존재하여 부품 위로 흘러 나가지 않게 해준다. 액체 또는 용융 플라스틱 적은 경화되거나 부분적으로 건조되면서, 융기된 표면을 성형 공정(52)에 필요한 정확한 높이[용기 또는 기타 성형 대상물의 외벽(12)의 대략적인 두께 또는 그 두께]로 편평하게 하는 충분한 칼렌더링 롤러(calendaring roller)를 이용한 공정에서 변형되거나 편평해지기에 충분히 유연하고 부드러운 상태로 남아 있다.
위치 유지 공정의 이러한 실시 형태에 있어서, 제2 부분(또는 버튼)은 신속하고 경제적으로 또한 매우 자동화된 공정에서 적용될 수 있다. 융기된 표면 부착 공정에 있어서, 렌티큘러 재료 시트 또는 렌티큘러 인서트(20)가 컨베이어 시스템 위에서 이동하고, 액체 재료의 도트, 슬롯 또는 버튼이 적용된다. 상기 도트, 슬롯 또는 버튼이 완전히 경화되거나 건조(성형)되기 이전에, 컨베이어 몇 피트 아래에 있는 시트 또는 인서트(20)는 액체 도트, 슬롯 또는 버튼이 필요한 수준 또는 두께로 정확하게 칼렌더링 또는 편평화 처리되는 롤러 하부에서 주행한다. 칼렌더링 공정은 매우 정확하고, 렌티큘러 재료 시트 또는 렌티큘러 인서트(20)를 도트, 슬롯 또는 버튼을 따라 제공하는 데 필요한 두께를 유지하는데, 이것은 시트 또는 부분이 주형 공동(90)의 외부에 대하여 제자리에 유지될 수 있도록 해 주어, 렌티큘러 인서트(20)를 주형 공동(90) 벽에 소정의 압력 하에서 견고하게 유지함으로써, 렌티큘러 인서트(20)의 정면 또는 가시면(visual side)에[즉, 광학적 릿지(22)에] 용융 또는 액체 플라스틱(72)의 원하지 않는 충전을 방지한다.
플라스틱 제조업계의 당업자라면 본 발명(40)의 방법이 기타 플라스틱 성형 기술로 실시될 수 있다는 것과 본 발명이 단계(52)의 사출 성형에 한정되는 것이 아니라는 것을 이해할 것이다. 예컨대, 성형 단계(52)는 블로우 성형 기술로 달성될 수 있다. 이러한 작동 모드(도시되지 않음)에 있어서, 튜브 형태로 성형되고 가열된 소정 길이의 열가소성 재료[패리슨(parison)이라고 호칭됨]는 개방 주형의 절반부 사이에서 공기 노즐에 설치되어 있다(그러나, 상기 패리슨은 몇몇 성형 장치에서 공동 내에서 압출될 수도 있다). 렌티큘러 인서트(20)는 주형 공동 내에 삽입되고, 주형은 폐쇄되어 공기 노즐의 반대쪽 패리슨의 개방 단부를 핀치 셔트(pinch shut)시킨다. 그 다음에, 공기를 패리슨 내부로 송풍하여 팽창시켜서 여전히 고온의 열가소성 재료가 용기(10)의 외벽(12) 사이에 있는 계면(32)에 결합을 형성하는 렌티큘러 인서트(20)의 기재(30)와 접촉하도록 한다.
물론, 블로우 성형은 용기(10)와 같은 형태의 대상물보다는 스퀴즈 보틀(squeeze bottle) 등과 같은 중공 플라스틱 대상물에 보다 적합하다. 이와 관련하여, 본 발명에 의한 공정의 전술한 용기는 간단한 도시 및 논의를 위하여 제작되었고, 이것은 렌티큘러 인서트를 구비한 이러한 컵을 성형하는데 본 발명의 방법이 특히 효과적이기 때문이라는 것을 유념해야 한다. 그러나, 본 발명의 제작 방법은 렌티큘러 인서트가 표면에 결합된 임의의 플라스틱 대상물을 제작하는 경우에도 마찬가지로 유용하다. 본 발명의 방법의 중요한 특징은 렌티큘러 재료의 잉크를 보호하고, 렌티큘러 재료와 용융된 플라스틱 사이에 독특한 결합 표면이 마련된다는 것이다.
분명하게도, 다수의 플라스틱 아이템의 전체 리스트를 본 명세서에서 제공할 수는 없지만, 다음의 것들은 본 발명의 제작 방법으로 제작할 수 있는 플라스틱 대상물의 종류의 대표적인 샘플이다. 즉, 모든 형태 및 크기의 용기, 신용 카드, 직불 카드 및 현금 카드, 전화 카드, 선불 구매 카드(prepaid purchasing card), 신분증, 비디오 및 오디오 매체 용기, 완구, 시계, 책 및 문헌 커버, 무역 카드, 장식물 기타 등등이 있다.
전술한 설명은 본 발명의 원리를 단지 예시한 것에 불과하다. 또한, 당업자라면 여러 수정 및 변화를 용이하게 생각하기 때문에, 본 발명은 전술한 설명과 도면으로 나타낸 구성과 공정에 제한되지 않는다. 예컨대, 프레이밍 시스템을 이용하여 그리고 32에서 기재(30)와 외벽(12) 사이의 결합에 의하여 렌티큘러 인서트(20)가 외벽(12)에 고정되도록 용기(10)를 제작했지만, 렌티큘러 인서트(20)를 용기 또 는 기타 플라스틱 대상물에 유지 또는 결합시키기 위해 본 발명의 특징들 중 하나만을 이용하는 다수의 적용예를 생각할 수 있다. 따라서, 렌티큘러 인서트가 구비된 플라스틱 대상물을 생산하는 이들 기술 중 하나만을 사용하는 것은 본 발명의 개시 및 범위 안에 있다.
또한, 본 발명의 방법에 의하면, 렌티큘러 인서트의 잉크는 극단적인 열로부터 보호되고, 또한 이러한 열 보호는 [렌즈층(24)과 기재(30) 사이와 같은] 렌티큘러 인서트(20) 내에 적층될 수 있는 기타 열 민감성 장치에 제공된다. 이들 장치는 렌티큘러 인서트(20)가 제공된 화상을 보다 개선하는 데 유용할 수 있고, 움직임, 색채 변화, 빛 및 상호 작용성(interactivity)까지 제공하는 데 사용될 수 있다. 이렇게 포함된 장치에는 내장된 인텔리전스, 사운드 칩, 라이팅(lighting) 파이프 또는 기타 라이팅 장치 그리고 기타 미니어츄 전자 장치에 전원을 공급하는 플랫(flat) 배터리가 포함될 수 있다. 또한, 위조를 제어하기 위하여 컬렉터의 컵 또는 대상물에 코딩(coding) 또는 넘버링(numbering)을 추가하는 것이 종종 필요할 수도 있고, 전술한 제작 공정에는, 대상물을 수집할 만한 것으로서 독특하고 보다 필요한 것으로 만들기 위하여 제작된 대상물에 번호를 매기거나 그렇지 않으면 식별하는[예컨대, 렌티큘러 인서트(20)의 잉크층에 숫자를 추가함으로써] 단계가 용이하게 포함될 수 있다. 마찬가지로, 이 코딩 또는 넘버링은 스위프스테이크 콘테스트 넘버(sweepstake contest number) 또는 보안 번호(security number)(즉, 변수 데이터)를 노출되지 않는 잉크층(28)에 인코딩(encoding)하는 데에 이용할 수 있다. 잉크층(28)은 용기 또는 대상물이 용기 또는 대상물의 플라스틱에 의하여 그리 고 렌즈층(22, 24)에 의하여 형성되면, 손상 또는 탬퍼링(tampering)으로부터 보호됨으로써, 위조 및 복제를 제어하여 보안성을 개선하고, 장기간 렌티큘러 인서트(20)의 고품질 화상을 유지하게 된다(즉, 용기를 접시 세척기 내에 배치하는 것과 같은 통상적인 사용으로부터 발생하는 마모가, 보호되는 잉크층(28) 상에서는 발생하지 않기 때문에, 렌티큘러 인서트(20)의 작동 수명이 개선됨). 나아가, 제작 공정(40)의 중간 단계를 몇 가지 경우에서 제거하면서도, 개시된 본 발명을 여전히 실시할 수 있다. 따라서, 다음에 기재된 청구범위에 의하여 정해지는 바와 같이 본 발명의 범위 내에 속하는 모든 적절한 수정 및 등가물이 행해질 수 있다.

Claims (27)

  1. 일체형 렌티큘러 렌즈 재료가 마련된 플라스틱 제품의 제조 방법으로서,
    광학적 릿지를 포함하는 제1 표면과, 투명 렌즈층에 결합되는 외측 잉크층을 포함하는 제2 표면이 구비된 렌티큘러 렌즈층을 포함하는 렌티큘러 렌즈 재료를 제공하는 단계,
    소정의 불투명도를 가지는 잉크를 포함하는 외측 잉크층에 열 보호성 기재(thermal protective substrate)를 도포하는 단계,
    상기 열적으로 보호되는 렌티큘러 렌즈 재료로부터 렌티큘러 인서트를 형성하는 단계,
    상기 렌티큘러 인서트를 플라스틱 성형 조립체의 주형 공동 내에 배치하는 단계,
    상기 플라스틱 성형 조립체를 작동시켜 성형 온도에서 액체 플라스틱 충전물을 주형 공동 내로 처리하여 플라스틱 대상물을 성형하는 단계
    를 포함하고, 상기 기재는 플라스틱 성형 조립체의 작동 중에 외측 잉크층을 열적으로 절연시키도록 구성되는 것인 플라스틱 제품의 제조 방법.
  2. 제1항에 있어서, 상기 성형 온도는 300℉ 내지 700℉의 범위 내에 있고, 상기 플라스틱 충전물은 폴리프로필렌, 스티렌, 폴리에틸렌 및 폴리염화비닐로 이루어지는 군으로부터 선택되는 것인 플라스틱 제품의 제조 방법.
  3. 제1항에 있어서, 상기 열 보호성 기재는 플렉소그래픽 잉크를 포함하고, 상기 불투명도는 불투명한 것인 플라스틱 제품의 제조 방법.
  4. 제3항에 있어서, 상기 기재는 두께가 0.5 mil 내지 2.0 mil의 범위로부터 선택되는 것인 플라스틱 제품의 제조 방법.
  5. 제3항에 있어서, 상기 도포하는 단계는 평판 인쇄기의 코팅 유닛을 작동하여 잉크층을 외측 잉크층에 도포하는 것을 포함하는 것인 플라스틱 제품의 제조 방법.
  6. 제1항에 있어서, 상기 열 보호성 기재를 도포하기 전에, 상기 외측 잉크층과 열 보호성 기재 사이의 결합을 증대시키는 재료를 포함하는 투명한 재료의 프라이머 코팅으로 상기 외측 잉크층을 코팅하는 것을 더 포함하는 것인 플라스틱 제품의 제조 방법.
  7. 제1항에 있어서, 상기 열 보호성 층과 결합하고 플라스틱 성형 조립체의 작동 중에 플라스틱 충전물과 결합되는 재료를 포함하는 결합층을 상기 열 보호성 층에 도포하는 것을 더 포함하는 것인 플라스틱 제품의 제조 방법.
  8. 제7항에 있어서, 상기 결합층은 UV 경화성 프라이머를 포함하는 것인 플라스틱 제품의 제조 방법.
  9. 제7항에 있어서, 상기 결합층은 연신 폴리프로필렌을 포함하는 것인 플라스틱 제품의 제조 방법.
  10. 제7항에 있어서, 상기 결합층은, 결합을 개선하기 위하여 상기 플라스틱 충전물과 맞물리는 외측 직조 표면을 포함하도록 제조되는 것인 플라스틱 제품의 제조 방법.
  11. 제1항의 방법에 따라 제조된 플라스틱 제품.
  12. 렌티큘러 인서트를 열적으로 보호하는, 렌티큘러 인서트가 마련된 플라스틱 제품의 제조 방법으로서,
    광학적 릿지의 제1 표면과 제2 표면이 있는 렌티큘러 렌즈층과, 이 제2 표면에 결합되고 열 보호성 기재로 둘러싸이는 잉크층을 포함하는 렌티큘러 인서트를 제공하는 단계,
    외측 주형 본체 및 중심 다이에 의하여 형성되고, 이 주형 본체의 인서트 접촉 영역 근방의 상기 제1 표면으로 플라스틱 제품의 치수를 정하도록 구성되는 플라스틱 성형 조립체의 주형 공동 내에 상기 렌티큘러 인서트를 배치하는 단계,
    상기 플라스틱 성형 조립체를 작동하여, 플라스틱 처리 온도에서 액체 플라스틱으로 상기 주형 공동을 부분적으로 또는 전체적으로 충전함으로써, 상기 중심 다이가 제1 작동 온도로 가열되도록 하는 단계,
    상기 작동과 부분적으로 또는 전체적으로 동시에, 상기 광학적 릿지의 미리 정해진 변형 온도보다 작고 상기 제1 작동 온도보다도 낮은 제2 작동 온도로, 상기 주형 본체의 인서트 접촉 영역을 냉각하는 단계
    를 포함하는 것인 플라스틱 제품의 제조 방법.
  13. 제12항에 있어서, 상기 광학적 릿지는 PETG로 구성되고, 상기 변형 온도는 160℉인 것인 플라스틱 제품의 제조 방법.
  14. 제12항에 있어서, 상기 광학적 릿지는 APET로 구성되고, 상기 변형 온도는 170℉인 것인 플라스틱 제품의 제조 방법.
  15. 제12항에 있어서, 상기 플라스틱 처리 온도는 300℉ 내지 700℉의 범위에 있고, 상기 제1 작동 온도는 250℉ 내지 400℉의 범위에 있는 것인 플라스틱 제품의 제조 방법.
  16. 제12항에 있어서, 상기 인서트 접촉 영역은 상기 렌티큘러 인서트 근방의 상기 주형 본체의 모든 영역, 상기 렌티큘러 인서트 근방의 상기 주형 본체의 모든 영역보다 작은 영역, 상기 렌티귤러 인서트의 제1 표면의 주변 엣지로부터 연장되는 공차 거리에 의해 형성되는 영역과 함께 상기 렌티큘러 인서트 부근의 주형 본 체의 모든 영역 중 하나를 포함하는 것인 플라스틱 제품의 제조 방법.
  17. 제12항에 있어서, 상기 열 보호성 기재는 0.5 mil 내지 2.0 mil의 두께의 불투명 잉크를 포함하는 것인 플라스틱 제품의 제조 방법.
  18. 제12항에 있어서, 상기 열 보호성 기재는 고온 용융 폴리에스테르, 폴리프로필렌, 폴리염화비닐 또는 비닐을 포함하는 것인 플라스틱 제품의 제조 방법.
  19. 제12항에 있어서, 상기 열 보호성 기재는 감압성 폴리염화비닐 또는 폴리프로필렌을 포함하는 것인 플라스틱 제품의 제조 방법.
  20. 용융된 플라스틱으로 플라스틱 대상물을 제작하는 데 사용되는 렌티큘러 인서트로서,
    광학적 릿지 표면과, 이 광학적 릿지 표면의 반대쪽에 편평한 표면이 있는 투명 렌즈층을 포함하는 렌즈층과,
    상기 렌즈층을 통하여 볼 때, 화상을 형성하도록 배치된 잉크를 포함하는 화상층과,
    상기 화상층에 인접하며 잉크를 포함하는 열 보호성 기재
    를 포함하는 것인 렌티큘러 인서트.
  21. 제20항에 있어서, 상기 열 보호성 기재의 잉크는 두께가 0.5 mil 내지 2.0 mil의 범위인 불투명한 백색 잉크를 포함하는 것인 렌티큘러 인서트.
  22. 제20항에 있어서, 상기 열 보호성 기재의 잉크는 플렉소그래픽 잉크인 것인 렌티큘러 인서트.
  23. 제22항에 있어서, 상기 투명 렌즈층과 화상층 사이에 평판 인쇄용 UV 경화성 프라이머 제료를 포함하는 결합층을 더 포함하는 것인 렌티큘러 인서트.
  24. 제20항에 있어서, 상기 열 보호성 기재를 코팅하는 결합층을 더 포함하는 것인 렌티큘러 인서트.
  25. 제24항에 있어서, 상기 결합층은 평판 인쇄용 UV 경화성 프라이머 재료를 포함하는 것인 렌티큘러 인서트.
  26. 제24항에 있어서, 상기 결합층은 연신 폴리프로필렌을 포함하는 것인 렌티큘러 인서트.
  27. 제24항에 있어서, 상기 결합층은 용융된 플라스틱과 맞물려서 결합하는 직조된 결합 표면을 더 포함하는 것인 렌티큘러 인서트.
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