KR100803853B1 - 필름 삽입 성형에 의해 제조된 장식용품 - Google Patents

Abstract

본 발명은 장식용품을 제조하는 방법에 관한 것이다. 본 발명의 방법은 고온 잉크를 사용하여 전사지의 표면 상에 디자인을 인쇄하고, 승화시켜 투명하고 편평한 기재의 표면으로 디자인을 전사하여 장식된 기재를 수득하는 것을 포함한다. 이렇게 장식된 표면을 이어서 금형에 두고 열가소성 수지를 사출하여 용품을 형성한다. 장식된 기재는 디자인이 있는 표면이 금형의 안쪽을 향하도록 금형에 위치시킨다. 또다른 실시양태는 3차원 장식된 기재가 수득되도록 장식된 기재를 형성한 후 이를 금형에 위치시키는 것을 포함한다.

장식용품, 전사지, 고온 잉크, 열가소성 수지, 폴리카르보네이트, 승화, PVF, PVDF

Description

필름 삽입 성형에 의해 제조된 장식용품{A Decorated Article Made by Film Insert Molding}

본 발명은 열가소성 조성물의 장식용품의 제조 방법에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 본 발명의 방법은 필름 삽입 성형을 포함한다.

장식용품의 제조 방법에 대해 기술한다. 본 발명의 방법은 고온 잉크를 사용하여 전사지의 표면 상에 디자인을 인쇄하고, 승화시켜 디자인을 투명하고 편평한 기재의 표면으로 전사하여 장식된 기재를 수득하는 것을 포함한다. 이렇게 장식된 표면을 이어서 금형에 두고 열가소성 수지를 사출하여 용품을 형성한다. 장식된 기재는 디자인이 있는 표면이 금형의 안쪽을 향하도록 금형에 위치시킨다. 추가의 실시양태는 3차원 장식된 기재가 수득되도록 장식된 기재를 형성한 후 이를 금형에 위치시키는 것을 포함한다.

장식 디자인이 있는 열가소성 성형용품을 제조하는 방법은 공지되어 있다. 이러한 용품은 열가소성 성형 조성물을 금형에 사출함으로써 제조되는 것으로 공지되어 있다. 장식 디자인은 널리 공지된 실크 스크린법 또는 플렉소 인쇄 기법 중 임의의 방법으로 용품의 표면에 적용된다. 이렇게 제조된 용품은 종종 사용시 겪 게 되는, 마찰에 의해 장식 디자인을 상실하거나 또는 긁힘에 의해 그의 미적 호소력이 감소된다.

본 발명에 포함되는 일반 유형의 생성물은 금형내 장식 방법(in-mold decorating process) 또는 필름 삽입 성형으로 당업계에 공지된 방법에 의해 수년 동안 제조되어 왔다. 약 30년 동안 사용된 이 방법은 최종 생성물을 형성하기 위해 사출 성형 동안 사용된 수지 시트 상에 인쇄물을 형성하는데 사용되어 왔다. 이러한 종래 기술 방법에서, 적층 또는 금형내 장식 시트는 오프셋 인쇄 및(또는) 스크린 인쇄에 의해 제조되었으며, 부품은 편평하였고 정전기와 같은 수단에 의해 금형 내에 고정되어 유지되었다. 이러한 방법은 특수한 개폐 디자인이 요구되고, 잉크가 없는 영역으로 플라스틱의 도입이 한정되어야 하기 때문에 인쇄 디자인을 자유롭게 할 수 없다는 점이 특징이다. 즉, 디자인과 잉크 사이의 상호작용이 그래픽을 이동시키거나 또는 뒤틀리게 하는 경향이 있다.

이 기술에는 종래 기술의 일부 결점을 피한 방법이 기술된 미국 특허 제2,811,744호가 포함된다. 따라서, 상기에 기술된 방법은 열가소성 조성물을 전사성 잉크로 인쇄된 장식 디자인이 있고 사출 금형에 위치한 종이의 시트상에 직접 사출하는 것을 포함한다. 상기 잉크는 사출 성형 동안에 만연한 열 조건 하에서 종이로부터 분리될 수 있다. 사출 동안, 전사성 잉크는 종이로부터 분리되어 성형된 열가소성 조성물에 부착되어 표면에 장식이 있는 용품이 생성된다. 이 방법은 이렇게 장식된 용품의 장식이 종종 변형되거나 또는 파괴되는 점에서 불완전하다. 이러한 결함은 용융된 조성물이 사출 동안 종이를 향해 이동하기 때문이다.

사출 성형에 의한 또다른 장식용품의 제조 방법이 미국 특허 제4,931,248호에 개시되어 있다. 이 방법은 전사성 잉크를 사용하여 지지체 표면 상에 디자인을 인쇄하는 것을 포함한다. 잉크는 열에 반응하여 지지체로부터 분리될 수 있는 것을 특징으로 한다. 인쇄된 지지체가 금형에 도입된 후 별개의 필름이 지지체의 인쇄된 표면에 대해 적용되는 위치로 금형에 또한 도입된다. 지지체 및 필름이 도입된 후, 열가소성 물질이 금형에 사출된다. 적어도 사출 동안 (i) 지지체가 인쇄된 표면이 금형의 안쪽을 향하도록 돌려진 상태로 금형의 벽면에 대해 적용되고 (ii) 필름의 한 표면이 지지체의 인쇄된 표면에 대해 적용되고 필름의 다른 표면이 열가소성 물질에 자체적으로 결합되도록 필름이 도입되는 방식으로 지지체가 도입된다. 전사성 잉크는 용융 수지의 사출 동안에 만연한 열 조건 하에서 지지체로부터 분리되고 필름 상에 퇴적된다.

합성 수지로 제조되고 그 상부에 인쇄물이 있는 유형의 아플리케(applique) 생성물의 제조 방법이 미국 특허 제5,264,172호에 개시되어 있다. 이 방법은 성형성 잉크를 사용하여 합성 수지의 기재의 표면을 인쇄하고 금형의 표면과 접촉하는 기재의 전방 표면과의 확고한 위치에서 금형 공동에 기재를 위치시키고 공동 공간 내에 용융 수지를 사출하는 것을 포함한다. 이 방법은 미국 특허 제4,917,927호에 개시된 금형내 장식 공정의 방법과 또한 관련이 있으며, 신규한 인쇄 단계를 포함한다.

따라서, 본 발명의 목적은 종래 기술과는 달리 가용 시간 후에도 그의 선명 함이 전혀 손상되지 않는 장식용품 및 그의 제조 방법을 제공하는 것이다.

본 발명에 따라, 장식된 열가소성 성형용품을 제조하는 방법이 제공된다. 본 발명의 방법에 의해 가용 시간 후에도 그의 선명함이 전혀 손상되지 않는 장식 디자인이 있는 용품이 생성된다.

본 발명의 방법은 고온 전사성 잉크를 사용하여 전사지의 한 표면 상에 성형 대상을 장식할 위도로 디자인 또는 명(銘) (이하 "디자인"으로 표기함)을 인쇄하는 것을 포함한다. 전사지 및 고온 전사성 잉크 뿐만 아니라, 이러한 인쇄는 공지되어 있다. 그러나, 간단히 말해 적합한 전사지는 사진품질의 잉크젯 용지란 일반명으로 시판되고 있다. 이러한 적합한 전사지의 일 예로서, 매우 적합한 것으로 판명된 마일 하이 엔지니어링(Mile High Engineering)의 제품인 아쿠플로트(AccuPlot) EPQ 8511C를 언급할 수 있다. 장식 또는 명의 인쇄는 스크린 인쇄법 및 플렉소 인쇄법을 포함한 공지된 임의의 기법으로 수행할 수 있다. 특히 바람직한 실시양태에서, 장식 디자인 또는 명은 디지털 방식으로 인쇄될 수 있다. 이 바람직한 실시양태에서, 인쇄 해상도는 바람직하게는 1440 x 720 dpi (인치 당 도트수) 이상이다. 이러한 해상도는 예를 들어 엡슨 스타일러스 칼러 3000 프린터 (Epson Stylus Color 3000 printer)를 사용함으로써 달성된다. 본원에서 적합한 고온 잉크는 승화될 수 있고 사출 성형 공정에서 만연한 조건 하에서 열 분해가 사실상 없다는 것을 특징으로 한다. 이러한 적합한 고온 잉크는 소우그래스(Sawgrass)로부터 서브리젯(Sublijet) 상표명으로 시판된다.

이후, 이렇게 장식된 전사지는 본 발명의 방법의 후속 단계에서 명 측면이 플라스틱 기재를 향하게 위치시키고, 임의로는 압력을 가하면서 충분한 열을 적용하여 잉크의 승화 및 플라스틱 기재로의 디자인의 전사를 유발한다.

본 발명에서 플라스틱 기재는 바람직하게는 두께가 0.00889 cm(0.0035 인치) 내지 0.1016 cm(0.040 인치)인 필름 형태이며, 플라스틱 기재는 바람직하게는 투명하고(하거나) 깨끗한 수지를 포함함을 특징으로 한다. 기재를 구성하는 적합한 수지 중에는 폴리카르보네이트 단독중합체, 코폴리카르보네이트, 아크릴로니트릴-부타디엔-스티렌 수지(ABS), 스티렌/아크릴로니트릴(SAN), 폴리아미드, 열가소성 폴리우레탄 뿐만 아니라, ABS와의 블렌드를 포함한 폴리카르보네이트의 블렌드가 포함된다. 아크릴 수지 및 폴리카르보네이트 수지를 함유하는 열가소성 조성물이 바람직하다. 바람직한 실시양태에서, 기재는 두개 이상의 층을 함유하는 적층물의 형태이다. 이러한 실시양태에서, 층 중 하나는 PVF (폴리 비닐 플루오라이드) 또는 PVDF (폴리 비닐리딘 플루오라이드)이다.

이제 인쇄된 장식 또는 명을 포함하는 기재는 그의 편평한 완성되지 않은 형태로 사출 성형 금형에 위치시킬 수 있거나, 또는 이와는 달리 사출 금형의 내부 표면을 복재하는 3차원 형상으로 성형하고, 다듬질하여 과잉의 물질을 제거한 후 금형에 위치시킬 수 있다. 금형이 닫혔을 때, 금형의 벽면은 성형될 용품의 형상 및 치수를 가진 공동을 한정한다. 장식된 기재는 디자인이 있는 그의 표면이 금형의 안쪽을 향하도록 금형에 위치시킨다. 열가소성 조성물의 사출시, 기재는 사출된 물질의 압력에 의해 금형의 벽면에 대해 가압될 것이다. 미국 특허 제4,931,248호에 개시된 방법과는 달리, 본 발명에서 장식 디자인을 형성하는 잉크는 용융 열가소성 조성물과 직접 접촉한다. 사출 후, 금형은 개방되고 성형용품이 제거된다.

기재는 사출 성형용품을 구성하는 수지와 강하게 결합되는 물질을 포함함을 특징으로 한다. 사출 성형 단계에서 생성되는 성형용품으로의 기재의 결합을 최적화하는 것은 당업계의 숙련자들이 잘 알고 있다. 사출되는 물질로서 폴리카르보네이트계 조성물을 사용하고 기재로서 폴리카르보네이트 필름을 사용하여 본 발명에 따라 장식용품을 제조시 양호한 결과가 수득되었다고 언급할 수 있다. 또다른 성공적인 실시양태에서, 사용되는 기재는 폴리카르보네이트(두께 0.0508 cm(0.020 인치))와 PVDF(두께 0.00381 cm(0.0015 인치))의 두겹 적층물이었다.

<실험 부분>

본 발명에 따라 장식용품을 제조시, 하기 물질 및 장치를 사용하였다.

프린터: 엡슨 스타일러스 칼러 3000

전사지: 마일 하이 엔지니어링 제품의 아쿠플로트 EPQ, 사진품질의 잉크젯 용지.

잉크: 소우그래스사 제품의 엡슨 스타일러스 칼러 3000용 서브리젯.

열 전사 프레스: 아스텍스(Astex) 1350, 수동식 평판 열 전사 프레스(Manual Flat Bed Heat Transfer Press), 아스테크놀로지스(Astechnologies) 제품.

디지털 상을 먼저 컴퓨터 그래픽 프로그램(포토샵(Photoshop), 코렐 드로우(Corel Draw))으로 만들었다. 프린터에는 4개의 서브리젯 칼러 카트리지 및 전사지가 장착되어 있었다. 디지털 상을 사진품질 모드, 1440 x 720 dpi로 인쇄하였다. 폴리카르보네이트 필름을 열 프레스의 판 상에 두었다. 승화될 측면을 가열된 압반을 향하게 위치시켰다. 승화된 상이 있는 종이를 필름의 상부에 두고, 잉크 측면을 필름을 향하게 하고, 인쇄되지 않은 측면을 가열된 압반을 향하게 하였다. 압반을 약 149℃(약 300℉)로 가열하였다. 압반을 이어서 닫고 클램프로 고정하였다. 클램프 압력은 2.81 kg/cm²(40 psi)이었다. 열 전사 시간 (승화 시간)은 약 15 내지 60초이었다. 이어서 압반을 개방하였다. 전사지를 수동으로 필름으로부터 벗겨냈다. 잉크는 필름의 표면 상으로 승화되었다. 상이 있는 필름을 이어서 형성하고, 다듬질하고 사출 금형 내에 두었다. 사출에 의한 성형은 통상적으로 수행하였다.

본 발명에 따라 성형된 추가의 용품은 기재로서 공압출된 적층물을 사용하여 제조하였다. 적층물은 폴리카르보네이트와 ABS의 블렌드로 이루어진 한 겹과 PVDF로 이루어진 두번째 한 겹을 포함하였다. 필름을 상기한 바와 같이 장식하고, 형성하고, 다이 절단하여 본 발명의 기법에 따른 장식용품의 성형시 사용하였다.

본 발명을 예시의 목적으로 상기에서 상세히 기술하였지만, 이러한 상세한 설명은 단지 예시의 목적이며 특허청구범위에 의해 제한될 수 있는 것 이외에 본 발명의 정신 및 범위를 벗어남없이 당업계의 숙련자들은 변형이 행해질 수 있다는 것을 이해하여야 한다.

본 발명의 방법에 따르면, 그의 가용 시간 후에도 장식 디자인의 선명함이 전혀 손장되지 않는 장식용품이 제조될 수 있다.

Claims (18)

1. (i) 고온 염료 잉크젯 잉크를 사용하여 전사지의 한 표면 상에 디자인을 인쇄하고,

   (ii) 승화에 의해 폴리카르보네이트 단독중합체, 코폴리카르보네이트, 아크릴로니트릴-부타디엔-스티렌 수지(ABS), 스티렌/아크릴로니트릴(SAN), 폴리아미드, 열가소성 폴리우레탄 및 폴리카르보네이트의 블렌드로 이루어진 군으로부터 선택되는 1 이상의 부재를 포함하는 투명하고 편평한 기재의 제2 표면으로 상기 디자인을 전사하여 장식된 기재를 수득하고,

   (iii) 상기 장식된 기재의 제2 표면이 금형의 안쪽을 향하도록 상기 장식된 기재를 금형에 위치시키고,

   (iv) 열가소성 조성물을 상기 금형에 사출하여 용품을 형성하는 것

   을 포함하는 장식용품의 제조 방법.
2. 제1항에 있어서, 기재가 폴리카르보네이트 단독중합체, 코폴리카르보네이트 및 열가소성 폴리우레탄으로 이루어진 군으로부터 선택되는 1 이상의 부재를 포함하는 것인 방법.
3. 제1항에 있어서, 기재가 폴리카르보네이트 수지의 한 겹 이상을 포함하는 다겹 적층물인 방법.
4. 제3항에 있어서, 적층물이 폴리 비닐 플루오라이드(PVF)를 함유하는 한 겹 이상을 포함하는 것인 방법.
5. 제3항에 있어서, 적층물이 폴리 비닐리딘 플루오라이드(PVDF)를 함유하는 한 겹 이상을 포함하는 것인 방법.
6. 제1항에 있어서, 열가소성 조성물이 폴리카르보네이트 수지를 함유하는 것인 방법.
7. 제1항에 있어서, 디자인이 잉크젯 인쇄에 의해 디지털 방식으로 인쇄되는 것인 장식용품의 제조 방법.
8. (i) 고온 염료 잉크젯 잉크를 사용하여 전사지의 한 표면 상에 디자인을 인쇄하고,

   (ii) 승화에 의해 폴리카르보네이트 단독중합체, 코폴리카르보네이트, 아크릴로니트릴-부타디엔-스티렌 수지(ABS), 스티렌/아크릴로니트릴(SAN), 폴리아미드, 열가소성 폴리우레탄 및 폴리카르보네이트의 블렌드로 이루어진 군으로부터 선택되는 1 이상의 부재를 포함하는 투명하고 편평한 기재의 제2 표면으로 상기 디자인을 전사하여 장식된 기재를 수득하고,

   (iii) 장식된 기재를 형성하여 3차원 장식된 기재를 수득하고,

   (iv) 상기 3차원 장식된 기재의 제2 표면이 금형의 안쪽을 향하도록 상기 3차원 장식된 기재를 금형에 위치시키고,

   (v) 상기 금형 내에 열가소성 조성물을 사출하여 용품을 형성하는 것

   을 포함하는 장식용품의 제조 방법.
9. 제8항에 있어서, 기재가 폴리카르보네이트 단독중합체, 코폴리카르보네이트 및 열가소성 폴리우레탄으로 이루어진 군으로부터 선택되는 1 이상의 부재를 포함하는 것인 방법.
10. 제8항에 있어서, 기재가 폴리 비닐 플루오라이드(PVF)를 함유하는 한 겹 이상을 포함하는 적층물을 포함하는 것인 방법.
11. 제8항에 있어서, 기재가 폴리 비닐리딘 플루오라이드(PVDF)를 함유하는 한 겹 이상을 포함하는 적층물을 포함하는 것인 방법.
12. 제8항에 있어서, 열가소성 조성물이 폴리카르보네이트 수지를 함유하는 것인 방법.
13. 제8항에 있어서, 디자인이 잉크젯 인쇄에 의해 디지털 방식으로 인쇄되는 것인 장식용품의 제조 방법.
14. (i) 고온 염료 잉크젯 잉크를 사용하여 전사지의 한 표면 상에 디자인을 인쇄하고,

    (ii) 승화에 의해 폴리카르보네이트의 한 겹 이상 및 폴리 비닐리딘 플루오라이드(PVDF)의 한 겹 이상을 포함하는 적층물을 포함하는 투명하고 편평한 기재의 제2 표면으로 상기 디자인을 전사하여 장식된 기재를 수득하고,

    (iii) 상기 장식된 기재의 제2 표면이 금형의 안쪽을 향하도록 상기 장식된 기재를 금형에 위치시키고,

    (iv) 열가소성 조성물을 장식된 기재의 제2 표면과 열가소성 조성물 사이에 강한 결합이 생기도록 상기 금형에 사출하여 용품을 형성하는 것

    을 포함하는 장식용품의 제조 방법.
15. 제14항에 있어서, 폴리카르보네이트의 한 겹 이상이 아크릴로니트릴-부타디엔-스티렌 수지(ABS)를 추가로 포함하는 것인 방법.
16. (i) 고온 염료 잉크젯 잉크를 사용하여 전사지의 한 표면 상에 디자인을 인쇄하고,

    (ii) 승화에 의해 폴리카르보네이트 단독중합체를 포함하는 투명하고 편평한 기재의 제2 표면으로 상기 디자인을 전사하여 장식된 기재를 수득하고,

    (iii) 상기 장식된 기재의 제2 표면이 금형의 안쪽을 향하도록 상기 장식된 기재를 금형에 위치시키고,

    (iv) 열가소성 조성물을 장식된 기재의 제2 표면과 열가소성 조성물 사이에 강한 결합이 생기도록 상기 금형에 사출하여 용품을 형성하는 것

    을 포함하는 장식용품의 제조 방법.
17. (i) 고온 염료 잉크젯 잉크를 사용하여 전사지의 한 표면 상에 디자인을 인쇄하고,

    (ii) 승화에 의해 코폴리카르보네이트를 포함하는 투명하고 편평한 기재의 제2 표면으로 상기 디자인을 전사하여 장식된 기재를 수득하고,

    (iii) 상기 장식된 기재의 제2 표면이 금형의 안쪽을 향하도록 상기 장식된 기재를 금형에 위치시키고,

    (iv) 열가소성 조성물을 장식된 기재의 제2 표면과 열가소성 조성물 사이에 강한 결합이 생기도록 상기 금형에 사출하여 용품을 형성하는 것

    을 포함하는 장식용품의 제조 방법.
18. (i) 고온 염료 잉크젯 잉크를 사용하여 전사지의 한 표면 상에 디자인을 인쇄하고,

    (ii) 승화에 의해 열가소성 폴리우레탄을 포함하는 투명하고 편평한 기재의 제2 표면으로 상기 디자인을 전사하여 장식된 기재를 수득하고,

    (iii) 상기 장식된 기재의 제2 표면이 금형의 안쪽을 향하도록 상기 장식된 기재를 금형에 위치시키고,

    (iv) 열가소성 조성물을 장식된 기재의 제2 표면과 열가소성 조성물 사이에 강한 결합이 생기도록 상기 금형에 사출하여 용품을 형성하는 것

    을 포함하는 장식용품의 제조 방법.