KR20050042007A - 비자체지지형 중합체 필름의 열성형 방법 및 이 방법으로제조된 물품 - Google Patents

비자체지지형 중합체 필름의 열성형 방법 및 이 방법으로제조된 물품 Download PDF

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KR20050042007A
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다니엘 이. 메이어
카렌 제이. 캘벌리
폴 에스. 잉글렌
마이클 에이. 존슨
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쓰리엠 이노베이티브 프로퍼티즈 컴파니
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Abstract

열성형 방법 및 열성형 방법을 사용하여 제조한 물품이 개시된다. 비자체지지형 중합체 필름은 수주형 상에 3차원 형상의 필름으로 초기에 형성된 후, 수주형 상에 지지된 상태로 암주형에 이송된다. 3차원 형상의 필름은 암주형 상에서 추가로 열성형되거나, 보강되거나 또는 이들의 조합이 실시될 수 있다. 생성되는 물품은 주표면에 걸쳐서 실질적으로 균일한 두께를 갖는다. 상기 방법은 3차원 물품의 제조에 사용되는 중합체 필름의 표면 품질을 유지할 수 있다.

Description

비자체지지형 중합체 필름의 열성형 방법 및 이 방법으로 제조된 물품{METHODS OF THERMOFORMING NON-SELF-SUPPORTING POLYMERIC FILMS AND ARTICLES MADE THEREFROM}
본 발명은 열성형 방법 및 상기 열성형 방법을 사용하여 제조한 3차원 물품을 제공한다. 특히, 상기 방법은 비자체지지형 중합체 필름으로부터 3차원 물품의 형성을 수반한다. 3차원 물품은 수주형 (male mold)에서 초기에 형성되고, 암주형 (female mold)에서 초기에 형성된 물품보다 주표면에 걸쳐서 보다 균일한 두께를 가질 수 있다.
장식용 열성형 필름은 매우 다양한 산업용 및 소비자 물품, 예를 들어 자동차, 트럭, 보트, 가구, 건축자재, 가전제품 등에 부착될 수 있는 3차원의 장식용 액세서리를 형성하는데 널리 사용된다. 예를 들어, 금속화 중합체 필름은 마치 금속으로 제조한 것처럼 보이는 3차원 물품의 제조에 사용되어 왔다. 상기 물품으로 그의 금속 대응물을 대체하면 보다 가벼운 중량, 보다 낮은 제조 비용, 개선된 내후성, 제조 용이성, 보다 큰 가요성 및 보다 정교한 세부 형태 중의 적어도 하나의 효과를 얻을 수 있다.
자동차 산업에서, 예를 들어 다양한 부품, 예를 들어 차체 외장 및 범퍼는 자동차 외관을 개선시키기 위해 수십년 동안 크롬 또는 크롬 도금 부품으로 제조되어 왔다. 그러나, 종래의 크롬 부품은 비용, 가요성 결여 및 상기 부품과 관련된 제조 곤란성 때문에 자동차 및 다른 산업계에서 큰 인기를 끌지 못하였다. 그러나, 크롬 부품은 멋진 외관을 제공하고 다양한 제품의 심미적 매력을 증강시킬 수 있다. 따라서, 크롬과 유사하게 보이면서 크롬 및 크롬 도금과 관련된 결점이 없는 물질에 대한 필요성이 존재한다.
열성형가능한 금속화 중합체 필름이 크롬을 모방하기 위해 제조되었다. 제조된 한가지 필름은 하나 이상의 투명한 광택 증강성 보호 코트 아래에 주석 또는 주석 합금을 포함한다. 상기 필름은 크롬으로부터 제조된 것처럼 보이는 3차원 형상의 필름으로 열성형되었다. 예를 들어, 미국 특허 제6,071,621호에는 자동차, 가구 및 다른 용도를 위한 매우 다양한 물품의 제조에 사용될 수 있는 금속화 필름이 기재되어 있다.
많은 상이한 표면 효과가 열성형가능 필름에 포함될 수 있다. 예를 들어, 열성형가능 필름은 또한 채색 또는 착색되거나, 형광 또는 인광, 또는 거울 유사 또는 역반사성으로 보이는 표면을 제공하기 위해 사용될 수 있다. 또한, 표면은 나뭇결, 돌 또는 다른 세라믹, 양피지 또는 다른 종이, 또는 가죽 또는 다른 직물처럼 보일 수도 있다. 표면은 하나 이상의 그래픽 이미지 또는 패턴으로 장식될 수 있다. 국제 특허 출원 공개 제WO88/07416호 및 미국 특허 제6,083,335호에는 자동차 산업에 사용하기 위한 채색된 고광택 표면처럼 보이는 표면을 갖는 열성형가능 필름이 기재되어 있다.
열성형 공정은 일반적으로 암주형 상에서 3차원 형상의 필름을 형성하는 것을 수반한다. 상기 공정은 플러그 (plug)를 사용하거나 사용하지 않으면서 수행할 수 있다.
<발명의 개요>
본 발명은 열성형 방법 및 상기 열성형 방법을 사용하여 제조한 물품을 제공한다. 특히, 상기 방법은 비자체지지형 중합체 필름으로부터 3차원 물품을 형성하는 것을 수반한다. 3차원 물품은 (예를 들어 플러그 보조 없이) 초기에 수주형에서 형성되고, 암주형에서 초기에 형성된 물품보다 주표면에 걸쳐서 보다 균일한 두께를 가질 수 있다.
본 발명의 한 특징은 열성형가능한 비자체지지형 중합체 필름으로부터 3차원 물품의 형성 방법, 중합체 필름 형성 방법을 제공한다. 상기 방법은 수주형 상에서 3차원 형상의 필름을 형성한 후 3차원 형상의 필름을 수주형으로부터 암주형으로 이송하는 것을 수반한다. 이송 공정은 3차원 형상의 필름을 지지하는 수주형을 암주형에 정합(registration)시킨 후 3차원 형상의 필름으로부터 수주형을 분리하는 것을 수반한다. 3차원 형상의 필름의 추가의 성형, 보강 또는 이들의 조합이 암주형에서 발생할 수 있다.
본 발명의 다른 특징은 3차원 물품을 제공한다. 상기 물품은 주표면 및 부표면을 갖는 3차원 형상의 필름으로 형성된 비자체지지형 중합체 필름을 포함한다. 주표면의 두께는 실질적으로 균일하고, 3차원 물품 제조에 사용된 중합체 필름의 두께와 실질적으로 동일하다. 부표면에 걸친 평균 두께는 주표면에 걸친 평균 두께보다 작다. 3차원 형상의 필름은 보강용 고체 물질로 충전될 수 있다. 또한, 3차원 물품은 기판에 물품을 부착시키는 부착 시스템을 포함할 수 있다.
상기 본 발명의 개요는 본 발명의 각각의 개시된 실시태양 또는 모든 실시를 설명하고자 한 것이 아니다. 이하에서 도면과 발명의 상세한 설명을 통해 상기 실시태양을 보다 구체적으로 예시한다.
본 발명은 첨부하는 도면을 참고로 하여 본 발명의 상이한 실시태양의 하기하는 보다 상세한 설명을 통하여 보다 완전하게 이해할 수 있다.
도 1은 본 발명과 함께 사용될 수 있는 열성형가능 필름의 일실시태양의 개략적 단면도이다.
도 2는 수주형에 인접하여 위치한 열성형가능 필름의 일실시태양의 개략적 다이어그램이다.
도 3은 수주형의 성형 표면에 대해 위치하는 열성형된 필름의 일실시태양의 개략적 다이어그램이다.
도 4는 암주형에 대해 위치하는 열성형된 필름 및 수주형의 일실시태양의 개략적 다이어그램이다.
도 5는 수주형으로부터 이송된 후에 암주형에 정합하여 위치하는 열성형된 필름의 일실시태양의 개략적 다이어그램이다.
도 6은 암주형에 대해 위치하고 보강을 위해 재메워진(backfilled) 열성형된 필름의 일실시태양의 개략적 다이어그램이다.
도 7은 재메워진 보강된 열성형 필름 상에 제공된 접착 코팅 및 이형 라이너의 일실시태양의 개략적 다이어그램이다.
도 8은 재메워진 보강된 열성형 필름 상에 제공된 접착 포움 테이프 및 이형 라이너의 일실시태양의 개략적 다이어그램이다.
본 발명은 상이한 변형 및 대체 형태로 적용가능하지만, 그의 구체적인 형태는 도면에 예시되어 있고, 보다 상세하게 설명될 것이다. 아래에 기재되는 본 발명의 실시태양은 이하의 상세한 설명에 개시된 구체적인 형태로 국한하거나 본 발명을 제한하고자 한 것이 아니다. 오히려 실시태양은 당업계의 숙련인이 본 발명의 원칙 및 실시를 이해할 수 있도록 선택되어 설명된다.
본 발명은 열성형가능한 비자체지지형 중합체 필름으로부터 3차원 물품을 제조하기 위해 사용될 수 있는 열성형 방법을 제공한다. 3차원 형상의 필름은 초기에 수주형 상에서 형성된 후, 수주형 상에 지지된 상태로 암주형에 이송된다. 3차원 물품은 초기에 암주형 상에서 형성된 물품보다 주표면에 걸쳐서 보다 균일한 두께를 갖는다. 중합체 필름의 표면 품질은 적어도 3차원 물품의 주표면에 유지될 수 있다.
일부 용도에서, 중합체 필름의 표면 품질을 유지하는 3차원 물품으로 중합체 필름을 열성형하는 것이 바람직하다. 예를 들어, 금속화 중합체 필름은 부품, 예를 들어 차체 외장 및 범퍼용의 자동차 산업에 유용한 다양한 3차원 물품으로 열성형될 수 있다. 3차원 물품은 금속화 중합체 필름을 손상시키지 않으면서 형성되는 것이 바람직하다. 균열, 파열, 주름, 스트레스 백화, 마멸, 색상 불균일 등이 나타나는 표면은 일반적으로 허용되지 않는다. 상기 표면 결함의 형성은 과거에 금속화 중합체 필름으로부터 열성형될 수 있는 3차원 물품의 크기 및 범위를 제한하였다.
본원에서 사용된 "금속화 중합체 필름"은 중합체층의 적어도 일부에 직접 또는 간접적으로 인접한 하나 이상의 금속 함유층을 포함하는 다층 필름을 의미한다. 일부 실시태양에서, 금속 함유층은 중합체 물질을 포함하지 않는다. 예를 들어, 금속 함유층은 중합체층에 결합되거나 침적된 금속 또는 합금의 연속층을 포함할 수 있다.
일부 종래의 열성형 공정에서, 3차원 물품은 중합체 필름 (예를 들어 장식용 필름, 예를 들어 금속화 중합체 필름)을 암주형 캐비티에서 진공 열성형함으로써 제조할 수 있다. 이어서, 형성된 필름은 지지 본체를 형성하기 위해 경화되는 경화성 유체 (예를 들어 중합체 물질)로 재메워진다. 암주형 캐비티 내에서 열성형될 때, 중합체 필름의 상부 표면 (즉, 암주형 캐비티 상에서 신장하지만 형성 전에 암주형 캐비티의 표면과 접촉하지 않는 필름의 영역)이 최대로 신장하는 경향이 있다. 필름이 암주형 표면과 접촉할 때 발생하는 신장은 중합체 필름으로부터 형성된 물품의 가시적 외관에 영향을 줄 수 있다. 예를 들어, 신장된 금속화 중합체 필름은 스트레스 백화, 균열, 빙렬, 휘도 손실, 광택 손실, 반사도 손실, 색상 밀도 손실 또는 이들의 조합을 보일 수 있다. 이러한 결함은 요구되는 표면 외관, 예를 들어 모방된 금속 외관 (특히 모방된 크롬) 등을 장식용 물품에 제공하기 위해 금속화 중합체 필름이 사용될 때 특히 바람직하지 않을 수 있다.
본 발명의 한 특징은 열성형가능한 비자체지지형 중합체 필름으로부터 3차원 물품의 형성 방법을 제공한다. 상기 방법은 수주형 상에서 3차원 형상의 필름의 형성 및 3차원 형상의 필름의 수주형으로부터 암주형으로의 이송을 수반한다. 이송 공정은 3차원 형상의 필름을 지지하는 수주형을 암주형에 정합시킨 후 3차원 형상의 필름으로부터 수주형을 분리하는 것을 수반한다.
본원에서 사용된 "비자체지지형 필름"은 냉각되어 주형으로부터 제거시에 그 자체로는 그의 열성형된 형상을 충분히 유지할 수 없는 필름을 의미한다. 비자체지지형 필름은 일반적으로 그 자체로 붕괴된다. 일부 실시태양에서, 필름은 10 cm x 10 cm 필름 샘플의 인접 코너 사이에서 신장하는 자유 가장자리가, 필름의 반대편의 지지된 가장자리가 수평으로 유지되고 25℃에서 0 내지 5%의 신장시에 팽팽한 상태일 때 나머지 2개의 인접한 코너 사이에서 신장하는 샘플의 반대편의 지지된 가장자리에 대해 수평한 위치보다 약 3 cm를 초과하여 아래에 위치할 경우 비자체지지형이 될 수 있다. 일부 실시태양에서, 필름 샘플은 수평한 위치로부터 약 5 cm를 초과하여 또는 약 10 cm를 초과하여 아래에 위치할 수 있다. 반대로, 본원에서 사용된 "자체지지형 필름"은 냉각되어 주형으로부터 제거시에 그의 열성형된 형상을 그 자체로 충분히 유지할 수 있는 필름을 의미한다.
중합체 필름은 열성형 공정 동안 신장될 수 있다. 중합체 필름의 가장 많은 양의 신장은 일반적으로 예를 들어 부표면 (예를 들어 측면 및 가장자리)을 따라 3차원 물품의 가시적으로 덜 중요한 영역에서 발생한다. 중합체 필름의 가장 적은 양의 신장은 일반적으로 예를 들어 주표면 (예를 들어 주표면 상부 표면)을 따라 3차원 물품의 가시적으로 중요한 영역에서 발생한다. 그 결과, 중합체 필름의 표면 특성은 열성형 공정 동안 가시적으로 중요한 표면 상에 유지될 수 있다.
가장 적은 양의 신장이 일반적으로 3차원 물품의 가장 가시적으로 중요한 영역에서 발생하기 때문에, 본 발명은 열성형가능 중합체 필름에 포함될 수 있는 물질의 실제 범위를 증강시켜 열성형 적용에 적합하지 않은 연성이 작은 물질의 사용을 가능하게 한다. 종래의 열성형 방법의 사용시에 쉽게 손상될 수 있는 금속화 중합체 필름의 경우에, 본 발명의 열성형 방법은 3차원 물품에 포함되어 모방할 수 있는 금속 및 합금의 범위를 확장할 수 있다.
추가로, 본 발명은 비자체지지형 중합체 필름이 표면 특성의 부적절한 저하 없이 성형될 수 있는 외형(contour)의 범위를 확장시킬 수 있다. 예를 들어, 만족스러운 가시적인 외관을 갖는 부품을 얻기 위해, 종래의 공정은 폭 대 깊이 비율이 3:1이고, 발구배(draft angle)가 약 30도보다 크고, 깊이가 약 2 mm 이하인 부품의 제조에 한정될 수 있음이 밝혀졌다. 이와 대조적으로, 본 발명의 방법은 상기 제한을 완화시켜 상기 필름으로부터 제조될 수 있는 부품 및 형태의 범위를 확장시킨다. 폭 대 깊이 비율이 보다 작고, 예를 들어 2:1 또는 1:1이고, 발구배가 약 30도 미만인, 우수한 가시적 외관을 갖는 물품을 제조할 수 있다. 본원에서 사용된 "발구배"는 측면에 평행한 선과 3차원 물품의 상부 표면 (예를 들어 주표면)에 수직인 선에 의해 형성된 각도를 의미한다. 또한, 예를 들어 약 8 mm 이상까지의 깊이의 증가는 형성되는 물품의 크기에 따라 달성될 수 있다.
열성형가능한 비자체지지형 중합체 필름
비자체지지형 중합체 필름의 두께는 일반적으로 약 100 mil (약 2.54 mm) 이하이다. 예를 들어, 필름의 두께는 약 0.5 내지 약 15 mil (약 0.01 내지 약 0.38 mm) 또는 약 1 내지 약 5 mil (약 0.02 내지 약 0.13 mm)일 수 있다. 비자체지지형 중합체 필름은 순응성이 보다 크고 (즉, 열, 압력 및(또는) 진공의 인가시에 휨성, 신장성 및 가요성이 보다 크고), 보다 두꺼운 필름 대응물에 비해 열성형 후에 보다 섬세하고 보다 뚜렷하게 규정된 구조를 보이는 경향이 있다.
중합체 필름은 일반적으로 주형 표면의 외형에 대해 신장하는 충분한 신장 특성을 갖는다. 필름의 요구되는 신장도는 용도에 따라 상이할 수 있다. 일부 예에서, 필름의 신율은 약 15% 이하, 약 50% 이하, 약 100% 이하, 약 200% 이하, 약 400% 이하 또는 그 이상이다. 일반적으로, 보다 깊은 연신을 갖는 물품의 경우 보다 신장성이 큰 필름을 사용하는 것이 바람직하다. 일부 예에서, 중합체 필름의 신율은 약 100% 내지 약 400%이다. 신율은 일반적으로 열성형 공정 동안 사용되는 주형 온도에 대응하는 온도에서 결정된다. 상기 온도는 실온 내지 약 120 ℃ 또는 약 60 ℃ 내지 약 85 ℃일 수 있다. 온도는 열성형가능 중합체 필름의 조성에 따라 상이할 것이고, 중합체 필름이 연화되는 범위에서 선택될 수 있다.
중합체 필름의 영률 (Young's modulus)은 필름의 강성의 척도일 수 있고, 필름의 처리 특성의 지표일 수 있다. 영률은 세로 스트레스를 물질의 탄성 체제 내의 부하 방향을 따른 스트레인으로 나눈 값을 의미한다. 영률은 인장 탄성률로서 언급될 수 있다. 본 발명의 실시에서, 열성형가능 중합체 필름의 영률은 일반적으로 약 500 psi (약 3 megaPascal) 내지 약 200,000 psi (약 1380 megaPascal)이다. 예를 들어, 영률은 약 1000 psi 내지 약 100,000 psi (약 6.8 내지 약 690 megaPascal) 또는 약 1500 psi 내지 약 50,000 psi (10 내지 약 345 megaPascal)일 수 있다.
열성형가능 중합체 필름은 단층 또는 다층 구조를 가질 수 있다. 필름은 하나 이상의 중합체로부터 형성될 수 있거나 하나 이상의 중합체와 다른 물질과의 복합재일 수 있다. 다른 물질, 예를 들어 무기입자 또는 필름, 금속, 금속 합금, 금속간 (intermetallic) 조성물, 유기 물질, 통상의 첨가제 또는 이들의 조합물이 중합체 필름에 포함될 수 있다.
일부 실시태양에서, 중합체 필름은 장식용 필름이다. 장식용 필름은 매우 다양한 상이한 표면 외관을 가질 수 있다. 예를 들어, 표면은 채색되거나 나뭇결을 가질 수 있거나 금속 마감, 예를 들어 크롬 유사 마감을 갖거나 종이 또는 양피지이거나 돌 또는 세라믹 물질이거나, 가죽 또는 다른 직물이거나 하나 이상의 그래픽 부재 또는 패턴을 갖거나 문자숫자식 (alphanumeric) 정보를 포함하거나, 역반사성이거나 또는 거울과 유사하거나, 형광성 또는 인광성이거나, 진주 광택을 보이거나, 광택을 보이거나 무광택이거나 또는 다른 구조를 갖거나, 반짝이거나 또는 이들의 조합 특성을 갖는 것으로 보일 수 있다.
도 1은 본 발명에 따라 열성형될 수 있는 열성형가능 중합체 필름 (50)의 일실시태양이다. 열성형가능 필름 (50)은 외부 표면 (52) 및 내부 표면 (54)을 갖는다. 외부 표면 (52)은 열성형가능 필름으로부터 형성된 물품의 외부 표면에 대응한다. 유사하게, 내부 표면 (54)는 열성형가능 필름으로부터 형성된 물품의 내부 표면에 대응한다. 열성형가능 필름 (50)은 다층 구조를 갖고, 제1 표면 (58) 및 제2 표면 (60)을 갖는 장식층 (56)을 포함한다. 임의의 제1 프라이머층 (68) (연결 (tie) 층으로도 불림)은 장식층 (56)의 제1 표면 (58) 상에 존재한다. 투명한 보호층 (62)는 프라이머층 (68) 상에 존재한다. 제1 프라이머층 (68)은 어느 정도 장식층의 보호를 도울 뿐만 아니라 장식층 (56)이 보호층 (62)에 부착하는 것을 돕는다. 제2 프라이머층 (70)은 장식층의 제2 표면 (60) 상에 배치될 수 있다. 제2 프라이머층 (70)은 다른 물질, 예를 들어 임의의 강화 또는 배킹 (backing) 물질 (도시하지 않음), 기판 등에 장식층 (56)의 부착을 촉진할 수 있다. 필름의 다양한 층이 하나 이상의 구성 하위층 (sublayer)으로부터 형성될 수 있다. 예를 들어, 상기 대표적인 실시태양의 투명 보호층 (62)는 내부 투명 코트층 (64) 및 외부 투명 코트층 (66)을 포함한다.
장식층 (56)은 요구되는 가시적 외관을 갖는 외부 표면 (52)를 제공하기 위해 열성형가능 필름 (50)에 포함될 수 있다. 장식층 (56)은 일반적으로 투명한 보호층 (62)를 통해 적어도 부분적으로 가시적으로 식별할 수 있다. 장식층 (56)은 연속적 또는 비연속적일 수 있다.
일부 실시태양에서, 장식층 (56)은 필름 (50)의 외부 표면 (52)의 적어도 일부에 금속 외관을 제공하는 (즉, 필름 (50)은 금속화 중합체 필름일 수 있음) 금속 함유층의 형태이다. 금속 함유층은 적합한 증착 기술, 예를 들어 기상 증착, 스퍼터링, 이온 증착 등에 의해 형성될 수 있다. 사용되는 금속 조성의 종류에 따라 금속 함유층은 불투명, 고반사성이고(이거나) 연마된 거울 유사 마감재를 가질 수 있다. 금속화 중합체 필름은 예를 들어 광학 밀도와 같은 특성에 의해 특징지을 수 있다. 금속화 중합체 필름이 불투명할 경우, 필름 (50)의 광학 밀도는 황색 필터를 이용하여 MacBeth TD 930 밀도계로 측정시에 일반적으로 약 0.9 내지 약 3.0이다.
금속 함유층의 형성에 사용되는 금속(들)의 종류, 합금 및(또는) 금속간 조성물은 다양한 금속 물질로부터 선택될 수 있다. 적합한 금속 물질의 예는 예를 들어 주석, 알루미늄, 인듐, 니켈, 철, 망간, 바나듐, 코발트, 지르코늄, 금, 구리, 은, 크롬, 아연, 이들의 합금, 또는 이들의 조합물을 포함한다. 통상의 열성형 방법에 사용되는 금속화 중합체 필름은 비교적 연성의 금속 조성물로 제한되는 경향이 있지만, 본 발명은 열성형가능 필름에 포함되기에는 너무 깨지기 쉬운 것으로 간주되는 중합체 필름에 금속 함유층의 사용을 가능하게 한다.
금속 함유층의 두께는 일반적으로 약 50 Å 내지 약 2500 Å이다. 충분한 불투명도는 금속 함유층의 두께가 약 300 Å 내지 약 1200 Å, 또는 약 350 Å 내지 약 800 Å일 때 달성할 수 있다. 두께의 변화는 물품의 목적하는 최종 외관을 변경시킬 수 있다. 예를 들어, 코팅이 두꺼울수록 고연마 외관을 생성시키기 쉽다. 본 발명의 실시에서, 금속층의 두께는 일반적으로 중합체 필름의 열성형능에 거의 영향을 주지 않도록 선택된다.
투명한 보호층 (62)는 장식층 (56) 상에 위치하고, 일반적으로 하나 이상의 투명 보호 코트층 (64) 및 (66)을 포함한다. 본원에서 사용된 용어 "투명한"은 적어도 일정량의 빛이 물질을 통과하도록 허용하는 물질을 의미한다. 일부 실시태양에서, 투명한 물질은 50% 초과, 75% 초과, 90% 초과, 95% 초과 또는 100%의 빛이 물질을 통과하도록 허용한다.
보호층 (62)의 하나 이상의 투명 코트층 (64 및 66)은 내마멸성, 요구되는 높은 또는 낮은 광택, 색상, 요구되는 높은 또는 낮은 반사도, 내후성, 탄성, 내초음파성, 산화에 대한 보호, 내수성, 내용매성 등 중의 하나 이상의 특성을 제공할 수 있는, 매우 다양한 적합한 투광성의 보호 물질로부터 형성될 수 있다. 투명 코트층 (64 및 66)은 일반적으로 그 밑에 존재하는 장식층 (56)이 가시적이 되도록 일반적으로 투명하다.
다양한 투명 코트층이 공지되어 있고, 본 발명의 실시에 사용될 수 있다. 적합한 투명 코트층의 예는 열가소성 불화 중합체, 예를 들어 미국 특허 제5,968,657호에 기재된 바와 같은 아크릴계 수지, 예를 들어 폴리메틸(메트)아크릴레이트 또는 폴리메틸(메트)아크릴레이트에 분산된 폴리비닐리덴 플루오라이드를 포함한다. 다른 적합한 보호층은 폴리카르보네이트 및 폴리우레탄, 예를 들어 미국 특허 제6,071,621호 등에 기재된 것을 포함한다. 일부 실시태양에서, 보호층은 경화되어 신장가능한 가교결합된 필름을 제공할 수 있다.
투명 코트층(들) (64 및 66)은 요구되는 최종 목적을 달성하기 위해 일반적으로 사용되는 양의 다른 첨가제를 임의로 포함할 수 있다. 상기 첨가제는 항산화제, UV 안정화제, 안료, 가소화제, 광택 조절제, 평활화제 (leveling agent), 정전방지제, 살균제, 살진균제, 충전제, 유동 개질제, 이들의 조합물 등을 포함하고, 이로 제한되지 않는다.
내부 투명 코트층 (64)은 다양한 목적, 예를 들어 특히 장식층이 금속 외관을 가질 때 아래에 존재하는 장식층의 반사성 거울 유사 외관의 증강을 위해 사용될 수 있다. 내부 투명 코트층 (64)는 용매 캐스트 (solvent cast) 폴리우레탄, 예를 들어 지방족 폴리우레탄으로부터 형성될 수 있다. 용매계 코팅은 일반적으로 필름의 전체적인 신장 특성의 손상 없이 금속 함유층이 그 위에 증착되는 평탄면을 제공한다. 용매계 코팅은 또한 지방족 이소시아네이트가 선택될 때 내후성을 제공하는데 도움을 줄 수 있다. 내부 투명 코트층 (64)의 두께는 일반적으로 약 5 내지 약 50 마이크로미터이다.
용매계 폴리우레탄 전구체는 미국 펜실베니아주 피츠버그 소재의 바이엘 코포레이션 (Bayer Corporation)에서 상표명 "DESMOPHEN"으로 시판하는 것을 입수할 수 있다. 적합한 제품은 예를 들어 폴리에스테르 폴리올 (예를 들어 제품 번호 631A, 650A, 651A, 670A, 680, 1100, 1150); 폴리에테르 폴리올 (예를 들어 제품 번호 550 U, 1600 U, 1900 U, 1950 U); 및 아크릴계 폴리올 (예를 들어 제품 번호 A160SN, A375, A450BA/X)을 포함한다. 투명한 코트는 하나 이상의 폴리올로부터 형성될 수 있고, 이소시아네이트와 반응하여 폴리우레탄을 형성할 수 있다. 이소시아네이트는 바이엘 코포레이션에서 상표명 "MONDUR" 및 "DESMODUR", 예를 들어 DESMODUR XP7100 및 DESMODUR 3300으로 시판하는 것을 입수할 수 있다.
외부 투명 코트층은 지방족 함수 (waterborne) 폴리우레탄 수지, 예를 들어 미국 특허 제6,071,621호에 기재된 것을 포함하는 분산액으로부터 형성될 수 있다. 외부 투명 코트층의 두께는 일반적으로 약 0.5 mil 내지 약 3 mil이다. 외부 투명 코트는 우수한 환경 안정성을 보일 수 있는 보호 코팅을 제공한다. 시판되는 지방족 함수 폴리우레탄은 아베치아 (Avecia) (네덜란드 와알위이크 소재)에서 상표명 "NEOREZ" (예를 들어 NEOREZ XR 9699, XR 9679, 및 XR 9603)로 또는 바이엘 코포레이션에서 상표명 "BAYHDROL" (예를 들어 BAYHYDROL 121)로 시판하는 물질을 포함한다. 폴리우레탄 조성물은 일반적으로 소량, 예를 들어 약 2.5% 미만의 가교결합제, 예를 들어 디아지리딘을 포함한다. 시판되는 디아지디린의 예는 아베치아에서 시판하는 NEOCRYL CX-100이다.
프라이머층 (68 및 70)은 장식층 (56)이 다른 물질, 예를 들어 보강 또는 배킹 물질 (도시하지 않음), 투명 코트층, 기판 등에 부착하는 것을 돕는다. 각각의 프라이머층 (68 및 70)의 두께는 일반적으로 약 100 마이크로미터 이하이다. 일부 실시태양에서, 상기 두께는 5 내지 약 30 마이크로미터 또는 약 6 내지 약 13 마이크로미터이다. 프라이머층 (68 및 70)의 조성은 일반적으로 사용되는 장식층 (56)의 종류 및 장식층 (56)이 부착될 경우 부착되는 물질의 종류에 따라 결정된다.
일부 실시태양에서, 장식층 (56)은 보호층 및 중합체 보강재 (예를 들어 폴리우레탄 보강재)에 부착될 수 있는 금속 함유층 (예를 들어 주석 또는 주석 합금의 기상 증착 금속층)을 포함한다. 상기 장식층과 함께 사용될 수 있는 프라이머층 (68 및 70)은 예를 들어 (1) EP 0,392,847 B1에 기재된 폴리아미드 연결 물질, (2) 히드록시 관능성 중합체, 예를 들어 히드록시 관능성 폴리우레탄 또는 비닐 수지 (예를 들어 VAGH 공중합체 (다우 코포레이션 (Dow Corp.)), (3) 카르복시 관능성 중합체, 예를 들어 VMCH (다우 코포레이션), (4) 아민 관능성 중합체 및(또는) 이들의 조합물 중의 하나 이상을 포함한다. 프라이머층 (68 및 70)은 동일하거나 상이한 조성일 수 있다.
다른 실시태양에서, 프라이머층은 반결정질 영역 및 극성 영역을 갖는 가교결합된 접착 중합체를 포함할 수 있다. 상기 접착 중합체는 미국 가출원 제60/336,449호 (2001년 10월 31일 출원, 발명의 명칭: IRRADIATED PRIMER COMPOSITION AND USE THEREOF IN THERMOFORMABLE FILMS)에 기재되어 있다. 가교결합된 접착 중합체는 일반적으로 비가교결합된 대응물에 비해 동일한 신율에 대해 보다 낮은 인장 강도를 갖는다. 특히, 최대 신율에서 가교결합된 접착 중합체의 인장 강도는 비가교결합된 대응물에 비해 저하되는 경향이 있다. 보다 낮은 인장 강도는 일반적으로 가교결합된 접착 중합체의 열성형을 보다 용이하게 만든다.
본원에서 사용된 "최대 신율"은 (i) 중합체 필름의 파단시의 신율 또는 (ii) 400% 신율 중에서 더 작은 신율을 의미한다.
본원에서 사용된 용어 "반결정질"은 결정 및 무정형 특성 영역을 갖는 물질을 의미한다. 접착 중합체에 대한 용어 "결정"은 중합체가 주사시차열량계 (DSC) 플롯에서 적어도 하나의 흡열 피크를 보임을 의미한다. 반대로, 임의의 결정 영역이 없는 "무정형" 물질은 일반적으로 DSC 플롯에서 흡열 피크를 전혀 보이지 않는다.
본원에서 사용된 용어 "가교결합"은 한 중합체 또는 한 중합체의 일부와 다른 중합체 또는 다른 중합체의 일부 사이에 결합의 형성을 의미한다. 본 발명의 프라이머층에 포함되는 접착 중합체는 일반적으로 유리 라디칼 중간체의 형성에 의해 가교결합된다. 적합한 가교결합 방법은 예를 들어 화학제, 화학선 조사 또는 전리 방사선 조사를 포함한다.
반결정질 접착 중합체는 예를 들어 올레핀계 물질을 극성기를 갖는 단량체와 반응시켜 형성된 공중합체일 수 있다. 접착 중합체의 올레핀계 부분은 일반적으로 사실상 반결정질이다 (즉, 올레핀계 부분은 결정 및 무정형 영역을 모두 갖는다). 올레핀계 물질은 단량체, 예를 들어 에틸렌, 프로필렌, 이소부틸렌 또는 이들의 조합물의 유리 라디칼 중합에 의해 형성될 수 있다. 일부 실시태양에서, 올레핀계 물질은 에틸렌 불포화를 갖는 올레핀계 단량체를 포함한다. 예를 들어, 접착 중합체는 폴리에틸렌 올리고머 또는 에틸렌 단량체를 극성기를 갖는 단량체와 반응시켜 형성되는 공중합체일 수 있다. 접착 중합체의 올레핀계 부분은 가교결합될 수 있다. 일부 실시태양에서, 접착 중합체는 올레핀계 부분의 무정형 영역에서 가교결합된다.
가교결합성 잔기는 일반적으로 접착 중합체의 반결정질 성분의 일부이다. 예를 들어, 중합체는 중합체 백본의 올레핀계 부분으로부터 2차 수소를 절단하여 가교결합시킬 수 있다. 수소 원자를 절단하면 유리 라디칼 중간체가 형성된다. 유리 라디칼 중간체는 다른 올레핀계 라디칼 또는 추가의 중합체와 조합되어 보다 고분자량의 중합체를 형성할 수 있다.
일부 실시태양에서, 전자빔 조사를 사용하여 접착 중합체를 가교결합시킨다. 조사량은 일반적으로 약 10 Mrad 미만이다. 예를 들어, 조사량은 약 0.1 내지 약 10 Mrad 또는 약 3 내지 약 7 Mrad일 수 있다. 조사 전압은 일반적으로 약 600 kVolt 이하일 수 있다. 예를 들어, 전압은 약 25 내지 약 600 kVolt, 약 50 내지 약 300 kVolt, 또는 약 100 내지 약 200 kVolt일 수 있다. 접착 중합체의 보다 큰 두께를 투과하기 위해 보다 높은 전압을 사용할 수 있다.
프라이머층 내의 가교결합된 접착 중합체는 극성 영역을 갖는다. 극성 영역은 중합체 백본으로부터 직접 또는 간접적으로 매달릴 수 있거나 중합체 백본 자체의 일부일 수 있는 극성기를 포함한다. 일부 실시태양에서, 극성기는 중합체 백본으로부터 직접 또는 간접적으로 매달릴 수 있다. 극성기는 접착 중합체와 매우 다양한 다른 물질, 예를 들어 금속 함유 조성물, 세라믹 및 극성 관능기 및(또는) 극성 사슬 세그먼트를 갖는 중합체 물질 또는 이들의 조합물 사이의 접착을 촉진시킬 수 있다.
극성기의 대표적인 예는 산, 예를 들어 술폰산, 인산, 포스폰산, 붕산, 또는 카르복실산기, 이들 산 기재 염, 이들 산 기재 에스테르 또는 이들의 조합물을 포함한다. 극성기는 또한 아민기, 알콕시기, 니트릴기, 히드록시기, 우레탄기, 4급 암모늄기, 헤테로시클릭 잔기, 예를 들어 미국 특허 제5,081,213호에 기재된 것, 이들의 조합물 등을 포함한다.
한 실시예에서, 접착 중합체는 올레핀 불포화를 갖는 약 80 내지 약 99 중량%의 올레핀계 단량체를 약 1 내지 약 20 중량%의 단량체, 예를 들어 아크릴산 또는 그의 염, (메트)아크릴산 또는 그의 염, 또는 이들의 조합물과 반응시켜 형성된 공중합체를 포함한다. 예를 들어, 접착 중합체는 약 90 내지 약 97 중량%의 에틸렌과 약 3 내지 약 10 중량%의 아크릴산 또는 (메트)아크릴산을 반응시켜 형성될 수 있다.
미국 가출원 제60/336,449호에 기재된 가교결합된 접착 중합체를 포함하는 프라이머층은 본 발명의 열성형 공정 동안 주형 표면과 직접 접촉된 상태로 사용될 수 있다. 종래의 프라이머층은 주형 이형제의 존재시에도 주형에 지나치게 강하게 부착되는 경향이 있기 때문에 일반적으로 열성형 동안 주형 표면에 직접 접촉하여 사용되지 않는다. 주형으로부터 종래의 프라이머층의 제거는 열성형된 필름을 손상시킬 수 있다. 따라서, 종래의 프라이머는 프라이머층이 주형 표면에 접촉될 수 있다면 도 1의 프라이머층 (70)에 일반적으로 사용되지 않는다.
적합한 이형 특성 이외에, 가교결합된 접착 중합체를 포함하는 프라이머층은 다층 필름의 한층을 다른 층에 부착시키거나 중합체 필름을 다른 물질, 예를 들어 보강재에 부착시킬 수 있다. 예를 들어, 프라이머층은 금속 함유층을 극성 및(또는) 수소 결합 관능기 (예를 들어 폴리우레탄 중합체 등)를 갖는 중합체에 부착시키기 위해 사용될 수 있다.
접착 중합체는 열성형가능 필름에 도입되기 전 또는 후에 가교결합될 수 있다. 예를 들어, 프라이머층은 예를 들어 압출에 의해 필름으로 예비제조된 후, 열성형가능 필름의 하나 이상의 층에 접착, 라미네이션 또는 부착될 수 있다. 일부 실시태양에서, 프라이머층은 열성형가능 중합체 필름에 도입된 후 접착 중합체를 가교결합시키기 위해 전자빔으로 조사될 수 있다.
도 1의 필름 실시태양은 임의의 적합한 방법을 사용하여 제조할 수 있다. 한 대표적인 방법에 따르면, 외부 투명 코트층 (66)의 성분 및(또는) 전구체를 포함하는 코팅가능 유체는 이형 라이너 상에 캐스트되거나 코팅되어 건조 및(또는) 경화된다. 내부 투명 코트층 (64)는 요구되는 성분 또는 그의 전구체를 포함하는 코팅가능 유체로부터 유사한 방식으로 외부 투명 코트층 (66) 상에 형성될 수 있다. 이어서, 임의의 프라이머층 (68)은 내부 투명 코트층 상에 배치될 수 있다. 프라이머층은 코팅, 라미네이션 등에 의해 형성될 수 있다. 장식층 (56)은 이어서 프라이머층 상에 코팅되거나 가능한 경우 라미네이션된다. 장식층이 금속성일 경우, 금속층은 적합한 기술, 예를 들어 스퍼터링, 기상 증착, 이온빔 증착 또는 화학 기상 증착을 사용하여 형성하는 것이 바람직하다. 제2 프라이머층 (70)은 장식층 상에 배치될 수 있다. 제2 프라이머층은 코팅, 라미네이션 등에 의해 형성될 수 있다.
도 1에 도시된 바와 같이, 열성형가능 필름은 2 이상의 프라이머층을 포함할 수 있다. 본 발명의 열성형가능 필름의 일부 실시태양에서, 단지 하나의 층만이 사용된다. 프라이머층은 예를 들어 장식층에 인접할 수 있다. 프라이머층은 장식층의 어느 한 표면에 존재할 수 있다. 예를 들어, 프라이머층은 장식층을 다른 층, 예를 들어 보호층에 부착시키기 위해 사용될 수 있다. 상기 예에서, 프라이머층은 장식층과 보호층 사이에 위치할 수 있다. 다른 예에서, 프라이머층은 열성형가능 필름의 외부층일 수 있다. 프라이머층은 예를 들어 최종 열성형된 물품에서 보이지 않는 장식층의 표면에 부착될 수 있다. 열성형가능 필름의 외부층으로서 존재하는 프라이머층은 예를 들어 보강재를 열성형된 형태에 부착시키기 위해 사용될 수 있다.
장식층을 포함하는 일부 열성형가능 필름에서, 장식층은 2개의 중합체층 사이에 배치될 수 있다. 각각의 중합체층은 가교결합된 중합체를 포함할 수 있다. 예를 들어, 장식층은 2개의 가교결합된 프라이머층 사이에 위치하거나 가교결합된 프라이머층과 가교결합된 보호층 사이에 존재할 수 있다.
장식층 및 보호층을 모두 포함하는 열성형가능 필름은 하나 이상의 프라이머층을 가질 수 있다. 예를 들어 열성형가능 필름은 예를 들어 프라이머층-장식층-보호층, 장식층-프라이머층-보호층 또는 프라이머층-장식층-프라이머층-보호층과 같은 순서로 배열된 구조를 가질 수 있다. 일부 실시태양에서, 보호층 및 프라이머층은 모두 가교결합된다.
본 발명의 실시에 적합한 다른 장식 필름은 또한 특허 문헌에 기재되어 있다. 적합한 필름을 기재한 대표적인 특허 문헌의 예는 미국 특허 제6,071,621호 및 제5,290,625호를 포함한다.
열성형 방법 및 이 방법으로 제조된 물품
도 2 내지 8은 열성형가능 중합체 필름이 3차원 형상의 필름으로 열성형될 수 있는 한 방법을 개략적으로 도시한 것이다. 도 2에서, 열성형가능 필름 (72)는 적합한 공급기 (도시하지 않음), 예를 들어 롤 등으로부터 공급되고, 수주형 (74)에 작동시에 인접하여 배치된다. 필름 (72)는 일반적으로 적합한 도구, 예를 들어 클램핑 프레임 (78)을 사용하여 팽팽한 상태로 지지된다. 형성되는 물품의 가시적으로 식별가능한 표면에 대응하는 필름 (80)의 외부 표면은 수주형 (74)에 대해 바깥쪽으로 위치한다. 필름의 후면 (82)는 수주형 (74)에 인접하여 위치하고, 수주형의 주표면 (86)에 접촉할 수 있다. 수주형 (74)는 임의의 적합한 온도 (예를 들어 온도는 실온 내지 약 120 ℃, 또는 약 60 ℃ 내지 약 85 ℃일 수 있음)에서 유지될 수 있다. 또한, 필요한 경우 추가의 가열 능력을 제공하기 위해 임의의 가열 부재 (도시하지 않음), 예를 들어 IR 가열기를 팽팽한 상태의 필름 (72)에 인접하여 위치할 수 있다.
수주형 (74)는 요구되는 형상(들) 및 외형(들)의 하나 이상의 수성형 표면 (당업계에서 "테이블 (table)"로도 칭해짐)을 포함한다. 하나 이상의 수성형 표면의 갯수 및 상대적인 위치는 형성되는 형상의 특성, 형성되는 물품이 하나 이상의 별개의 구성성분을 포함하는지, 2 이상의 상기 형상 또는 물품이 동시에 필름으로부터 열성형되는지 등의 요인에 의해 결정될 것이다. 분명하게 하기 위해, 하나의 수성형 표면을 도시한다. 수성형 표면(들)은 높이가 상이할 수 있거나, 둥근 또는 예리한 모서리를 갖거나, 비탈지거나 평평할 수 있거나 또는 요구되는 다른 외형을 가질 수 있다. 도시한 바와 같이, 수성형 표면은 하나 이상의 측벽 (84), 주 상부 표면 (86), 및 측벽과 상부 표면 사이의 모서리 형태의 전이 영역 (88)을 포함한다. 수주형 (74)는 예시의 목적상 수주형 표면이 위쪽에 면하도록 도시하였다. 실제 실시의 경우에는, 열성형 공정에 사용되는 다른 수주형 표면 또는 다른 주형을 요구되는 바와 같이 위로, 측면 쪽으로 또는 아래쪽으로 위치시킬 수 있다.
상부 표면 (86)은 주형의 "주표면"으로 간주될 수 있다. 본원에서 사용된 주형의 주표면은 본 발명의 열성형 방법을 사용하여 형성된 3차원 물품의 가시적으로 식별가능한 부분에 대응한다. 즉, 3차원 물품 또는 3차원 형상의 필름의 주표면 (예를 들어 도 3 내지 8의 영역 (75))은 도 2에 도시한 바와 같이 3차원 형상의 필름의 초기 형성 전에 수주형에 접촉하는 필름 (72)의 부분 (즉, 수주형 (74)의 주표면 (86)에 위치한 필름의 일부)으로부터 형성된다.
이와 대조적으로, 수주형의 "부표면"은 본 발명의 열성형 방법을 사용하여 형성된 생성되는 3차원 형상의 필름 또는 물품의 가시적으로 덜 식별가능한 부분에 대응한다. 즉, 수주형의 부표면은 측벽 (84)와 클램프 (78) 사이의 주형의 표면 뿐만 아니라 측벽 (84)를 포함한다. 생성되는 3차원 형상의 필름 또는 3차원 물품의 부표면(예를 들어 도 3 내지 8의 영역 (76))은 도 2에 도시된 바와 같이 수주형의 부표면 상에 매달린, 그러나 수주형과 접촉하지 않는 필름의 일부로부터 형성된다.
도 2에 도시된 수주형은 필름의 외부 표면에 프라이머층을 갖지 않는 열성형가능 중합체 필름과 함께 사용될 수 있다. 외부층으로서 종래의 프라이머층을 갖는 열성형가능 중합체 필름은 접촉하는 임의의 주형 표면에 강하게 부착되는 경향이 있다. 종래의 프라이머층을 갖는 중합체 필름은 필름을 파열시키지 않으면서 주형으로부터 제거하는 것이 어려울 수 있다. 종래의 프라이머는 이형제를 주형 표면에 제공한 경우에도 부착될 수 있다. 따라서, 수주형은 도 2 또는 3에서와 같이 필름을 열성형시키기 위해 외부층으로서 종래의 프라이머층을 포함하는 중합체 필름과 함께 사용되지 않을 것이다.
이와 달리, 미국 가출원 제60/336,449호에 기재된 프라이머층은 열성형가능 필름의 외부층으로서 사용될 수 있다. 상기 프라이머층은 주형 표면에 점착되는 경향이 작고, 본 발명의 열성형 방법에서 수주형에 인접할 수 있다. 상기 프라이머층은 예를 들어 열성형된 필름에 상이한 물질, 예를 들어 보강재를 부착시키는 연결층으로서 사용될 수 있다. 프라이머는 극성 및(또는) 수소 결합 관능기를 갖는 중합체 (예를 들어 폴리우레탄 중합체 등)를 열성형가능 중합체 필름에 결합시킬 때 특히 유용하다.
도 3에서, 열성형가능 중합체 필름 (72)는 통상의 기술을 사용하여, 예를 들어 가압 및(또는) 진공 하에 약간 가열하면서 수주형 표면에 대해 배열된다. 이것은 클램핑 프레임 (78), 수주형 (74) 또는 둘 모두를 이동시킴으로써 달성할 수 있다. 일부 실시태양에서, 필름 (72)는 진공을 통해 수주형 (74)와 접촉시킬 수 있다. 따라서, 수주형은 다공성일 수 있고(있거나) 상기 진공 형성을 촉진시키기 위해 채널 (도시하지 않음)을 포함할 수 있다. 일부 실시태양에서, 필름의 외부 표면의 손상 위험을 최소화시키기 위해 압력은 방지된다. 상기 초기 열성형 단계는 예비형성 단계로 간주될 수 있다. 일부 실시태양에서, 3차원 형상의 필름은 암주형에 이송될 때 추가로 연신된다. 다른 실시태양에서, 3차원 형상의 필름은 암주형에 이송시에 추가로 연신되지 않지만 보강재를 사용한 되메우기(backfilling)를 촉진하기 위해 암주형에 이송된다.
두께는 전체 3차원 형상의 필름에 걸쳐서 균일하지 않다. 주표면 (75) (즉, 도 3의 수주형의 주표면 (86)과 접촉하는 필름의 부분)를 따른 평균 두께는 부표면 (76) (즉, 도 3의 측벽 (84)에 인접하고, 측벽 (84)와 클램프 (78) 사이의 수주형 표면에 인접한 필름의 부분)을 따른 평균 두께보다 크다. 수주형의 주표면 (86)에 인접한 주표면 (75)에 걸친 필름의 두께는 실질적으로 균일하고, 열성형 전의 중합체 필름의 두께와 실질적으로 동일하다.
3차원 형상 또는 물품의 주표면의 두께, 광학 밀도 또는 다른 물리적 특성에 대해 본원에서 사용된 용어 "실질적으로 균일한"은 두께, 광학 밀도 또는 다른 물리적 특성이 주표면에 걸쳐서 약 10% 미만으로 상이함을 의미한다. 다른 실시태양에서, 두께, 광학 밀도 또는 다른 물리적 특성은 주표면에 걸쳐서 약 5% 미만 또는 3% 미만 상이하다.
본원에서 사용된 용어 "실질적으로 동일한"은 비교되는 특성이 약 10% 미만으로 상이함을 의미한다. 일부 실시태양에서, 비교되는 특성은 약 5% 미만 또는 약 3% 미만 상이하다.
수주형 상에서의 필름 (72)의 예비 성형시의 잇점은 3차원 필름의 육안 검사에 의해 분명히 알 수 있다. 종래의 형성 방법 (예를 들어 필름이 암주형 표면에 대해서만 형성되는 방법)에서 최대 연신되는 필름의 일부는 3차원 형상의 필름 또는 물품의 상부 표면을 따라 존재하는 경향이 있다. 그 결과, 상기 표면은 스트레스 백화, 균열, 빙렬, 휘도 상실, 광택 상실, 반사도 상실, 색상 밀도 상실 등을 보이는 경향이 있을 수 있다. 최종 물품에서, 상기 주표면은 물품의 전체적인 가시적인 외관에 영향을 준다는 측면에서 가장 가시적으로 중요할 수 있다. 요구되는 표면 외관을 물품에 제공하기 위해서 장식 필름이 주로 사용되는 실시태양에서 가시적 품질의 상실은 바람직하지 않을 수 있다.
이와 달리, 본 발명의 방법은 가시적으로 보다 중요한 표면 (즉, 주표면)을 보다 크게 보호한다. 최대 연신되는 필름의 부분은 일반적으로 수주형의 부표면에 인접하게 형성되는 부분이다. 이러한 방식으로, 3차원 형상의 필름의 주표면 (75) (즉, 수주형 (74)의 주형 주표면 (86)에 인접한)의 가시적인 품질은 실질적으로 유지될 수 있다. 최소량으로 연신되는 필름의 부분은 주표면이다. 실제적인 결과는 상기 열성형 방법이 가시적인 중요성이 작은 영역으로 신장함으로써 가시적인 결함을 제거하는 경향이 있다는 것이다.
부표면 (예를 들어 측면 및 가장자리)이 일반적으로 주표면 (75)(즉, 상부 표면)보다 더 큰 정도로 신장하더라도, 상기 부표면 상의 신장은 이들이 생성되는 3차원 물품의 주표면에 비해 가시적으로 덜 중요하기 때문에 허용될 수 있다. 그 결과, 반사도, 휘도, 색상 밀도, 헤이즈 등의 상실은 주표면보다는 부표면에 걸쳐서 발생한다.
필름이 수주형 (74)에 대하여 3차원 형상의 필름으로 형성된 후에, 3차원 형상의 필름 (72)는 암주형 (90)으로 이송된다. 암주형은 임의의 적합한 온도 (예를 들어 온도는 일반적으로 실온 내지 약 120 ℃ 또는 약 60 ℃ 내지 약 85 ℃임)에서 유지될 수 있다. 상기 이송은 일반적으로 도 4 및 5에 도시된 바와 같이 수주형 (74)로부터 암주형 (90)으로 직접 실시된다. 이송 동안 필름 (72)에 대한 지지를 제공하기 위해 수주형 (74)를 사용하면 이송을 수행하기 위해 별개의 중간 지지 부재를 사용할 필요를 방지할 수 있다. 툴링 (tooling) 부재 사이의 임의의 추가의 수송 단계는 민감한 열성형가능 필름을 손상시킬 위험성을 증가시킨다. 상기 이송 과정 동안 수주형 (74) 상에 예비 형성된 시트를 지지하면 3차원 형상의 필름의 열성형된 형태를 유지하고, 본 발명의 실행시에 가요성의 비지지형 필름의 사용을 용이하게 할 수 있다. 이러한 주형 사이의 직접 이송은 열성형가능 필름이 장식성 비자체지지형 필름일 때 특히 유리하다. 비자체지지형 필름은 일반적으로 적절한 지지없이 수주형으로부터 제거될 때 예비형성된 형상을 충분히 유지하지 못한다.
도 4에서, 3차원 형상의 필름 (72)를 보유 및 지지하는 동안 일반적으로 진공 하에서 계속 존재하는 수주형 (74)는 대응하는 암주형 (90)과 정합하여 맞물리게 된다. 일부 실시태양에서, 암주형은 수주형과 거의 동일한 온도에서 가열된다.
주형 중의 하나는 각각 대응하는 반대쪽의 개구부 및(또는) 정합 돌출부에 맞물리는 정합 돌출부 (예를 들어 핀) 및(또는) 개구부 (예를 들어 홀)를 가질 수 있다. 일반적으로, 두개의 주형은 캐비티 주형의 두개의 다이 반쪽이 함께 맞물리는 방식과 유사한 방식으로 정합된다. 암주형 (90)은 일반적으로 수주형 상의 하나 이상의 수주형 표면에 각각 대응하는 하나 이상의 암주형 캐비티를 포함한다. 예를 들어, 도 4 및 5에 도시한 바와 같이 암주형 (90)은 수주형 (74)의 주표면 (86)에 대응하는 주표면 (96) 및 수주형 (74)의 측벽 (84)에 대응하는 측벽 (94)를 갖는다. "측벽" 및 "상부"는 암주형 (90)이 도시한 바와 같이 위쪽으로 면할 때의 캐비티의 배향을 의미한다. 이와 동일한 의미를 주형 (90)이 다른 배향으로 존재할 때에도 사용할 수 있다.
2개의 주형이 서로 맞물릴 때, 3차원 형상의 필름을 포함하는 수주형 표면은 암주형 캐비티 내에 들어맞게 된다. 암주형 캐비티의 크기는 적어도 필름 (72)의 두께만큼 수주형 표면에 비해 더 크다. 상이한 주형은 2개의 주형이 서로 맞물릴 때 일반적으로 필름이 과도하게 마찰되거나, 마멸되거나, 파열되거나, 주름잡히거나 또는 훼손되지 않도록 충분한 여유를 제공하는 크기이다. 즉, 암주형 캐비티는 일반적으로 필름 (72)를 손상시키지 않으면서 필름 (72)가 주형 사이에 위치하도록 충분히 큰 크기이다. 수주형 표면과 암주형 캐비티 내의 필름의 들어맞음(fit)은 근사하게 맞는 것이지, 딱 들어맞는 것은 아니다.
일부 실시태양에서, 암주형은 필름 (72)의 외부 표면 (80)이 암주형 캐비티의 벽으로부터 멀리 이격되도록 수주형에 비해 충분히 더 큰 크기이다. 상기 거리는 너무 크거나 너무 작지 않은 것이 바람직하다. 거리가 너무 크면, 수주형으로부터 암주형으로 이송될 때 필름의 주표면이 지나치게 신장할 수 있다. 이러한 신장은 상기 표면의 가시적인 외관으로부터 과도하게 손상시킬 수 있다. 주형 사이의 갭의 크기는 형성되는 물품의 크기 및 형상에 따라 결정된다. 일부 실시태양에서, 암주형은 약 1 mm 이하의 갭을 제공하는 크기일 수 있다. 일부 실시태양에서, 갭은 약 0.5 mm 미만, 약 0.3 mm 미만, 또는 약 0.22 mm 미만이다.
암주형 및 수주형이 함께 위치하면, 예비형성된 시트 (72)는 도 5에 도시한 바와 같이 지지하는 수주형 (74)로부터 암주형 (90)으로 직접 이송된다. 이것은 적합한 임의의 기술, 예를 들어 수주형을 통해 인가된 압력 및(또는) 암주형 (90)을 통한 진공을 사용하여 실시할 수 있다. 일부 실시태양에서, 암주형을 통한 진공의 사용은 필름의 외부 표면을 손상시킬 위험을 최소화시킬 수 있다. 암주형 (90)은 다공성이고(이거나) 프라이머층이 열성형가능 필름의 외부층일 경우 상기 진공 이송을 촉진시키기 위해 채널 (도시하지 않음)을 포함할 수 있다. 예를 들어, 주형이 정합된 후에 수주형 (74)에 대한 진공은 배출되고, 도 5에 도시한 바와 같이 암주형이 필름 (72)를 지지하고 수주형이 암주형으로부터 물러나도록 진공이 암주형에 대해 확립될 수 있다. 수주형 표면에 인접한 표면 (82)는 이제 노출되고, 수주형에 부착시에 노출된 표면 (80)은 이제 암주형에 인접하여 위치한다.
일부 실시태양에서, 필름 (72)가 암주형 (90)으로 이송될 때, 필름 (72)는 암주형의 표면에 일치하도록 부가적인 열성형을 받을 수 있다. 따라서, 부가적인 열성형의 결과로서 필름의 일부 부가적이지만 부차적인 연신이 일어날 수 있다.
형성된 시트의 주표면 (75) 영역을 따른 연신 정도는 유사한 형태가 수주형 상에서의 예비형성없이 암주형 상에서 직접 형성되는 공정에 비해 감소된다. 예를 들어, 3차원 형상의 필름이 플러그 보조없이 암주형 상에서 형성될 때, 주표면을 따른 평균 두께 변동은 약 22%일 수 있다. 주표면에서의 두께는 일반적으로 열성형 이전의 필름의 두께보다 더 적다. 이와 대조적으로, 본 발명의 방법을 이용할 때, 주표면을 따른 평균 두께 변동은 단지 약 2%인 것으로 관찰되었다. 상기 10배 개선은 필름의 원래 두께 치수가 본 발명의 실시에서 훨씬 더 큰 정도로 보존되는 것을 나타낸다. 두께 감소는 필름의 휘도, 색상 밀도, 반사도 및 다른 중요한 시각적 관찰가능한 특성의 상실과 직접 연관되므로, 본 발명에 따라 형성된 필름은 상기한 특성을 훨씬 높은 수준으로 보유한다는 것을 이해할 수 있다.
상기 열성형 공정을 이용하여 제조된 물품은 또한 플러그 보조 방법을 이용하여 제조된 물품과 다를 수 있다. 플러그 보조 열성형 방법은 클램핑된 (clamped) 가열된 필름을 주형으로 밀어넣기 위해 플러그 또는 플런저 (plunger)를 사용하며, 이는 모든 표면 상에서 필름을 실질적으로 균일하게 연신시키는 경향이 있다. 플러그 보조 방법에서는, 전체 두께는 전체 열성형된 형태에 걸쳐서 명백하게 균일한 경향이 있다. 주표면을 따른 두께는 부표면을 따른 두께와 실질적으로 동일하며, 주표면과 부표면 사이의 전이 영역의 두께와 실질적으로 동일하다. 그러나, 두께는 일반적으로 3차원 물품을 제조하기 위해 사용된 필름의 두께보다 더 작다. 이와 대조적으로, 본 발명의 방법은 주표면 상에서 균일한 두께를 갖지만 도 3 내지 도 8에 도시된 바와 같이 필름이 주형에 맞도록 연신되는 영역에서 보다 얇은 섹션을 갖는 형태를 생성시킨다. 다른 구분되는 특징은 3차원 물품의 주표면에서 필름의 두께가 열성형 이전의 필름의 두께와 거의 동일하다는 것이다.
3차원 형태의 두께는 열성형 공정 동안 중합체 필름이 경험하는 스트레인과 관련된다. 부표면에 걸친 평균 스트레인은 주표면에 걸친 평균 스트레인보다 더 클 수 있다. 열성형 필름이 금속성 중합체 필름인 경우, 광학 밀도는 또한 3차원 형상의 필름의 두께와 상호관련될 수 있다. 평균 광학 밀도는 부표면에 걸친 것보다 주표면에 걸쳐서 더 클 수 있다. 주표면에 걸친 광학 밀도는 실질적으로 균일할 수 있으며 3차원 형상의 필름을 제조하기 위해 사용된 중합체 필름의 광학 밀도와 실질적으로 동일할 수 있다.
열성형된 필름은 암주형으로부터 제거되기 전에 보강될 수 있다. 보강재의 종류 및 보강을 제공하기 위해 사용되는 방법은 형성시킬 형태의 특성에 따를 것이다.
도 6은 보강된 열성형된 형태의 한 실시태양을 도시한 것이다. 열성형된 필름 (72)는 필름의 형성된 형태를 보존하기 위해 암주형 (90) 내에 지지되는 동안 경화성 유체 (100)으로 다시 매울 수 있다. 되메우기는 임의의 적합한 기술을 이용하여, 예를 들어 사출 성형, 압출 또는 캐스팅 등에 의해 달성될 수 있다. 예를 들어 미국 특허 제6,083,335호는 되메우기를 달성하기 위해 사출 성형이 이용되는 방법을 기재하고 있다. 그러나, 과도한 주형 압력은 열성형된 필름의 가시적 외관을 손상시킬 수 있기 때문에, 가시적 외관이 중요한 실시태양에서 되메우기를 위해 적합하게 낮은 압력이 일반적으로 사용된다. 이러한 실시태양에서, 상기 방법은 필름의 표면 외관을 해칠 수 있는 열과 압력을 수반하므로 사출 성형 또는 압출의 사용은 일반적으로 피해진다. 캐스팅 기술은 필름에 대한 손상을 최소화시키기 위해 열성형된 형태를 보강하기 위해 사용될 수 있다. 캐비티를 충전시킨 후, 유체는 주형으로부터 제거될 때 형성된 시트를 지지하는 것을 도울 몸체 (body)로 경화되거나 경화 유도된다. 프라이머층은 필름을 생성된 보강체에 부착시키는 것을 돕는다.
되메우기 유체의 성질은 생성된 물품의 목적하는 특성에 따라 변할 수 있다. 물품이 비평면 표면에 적합성이어야 하는 경우, 유체는 바람직하게는 경화되어 엘라스토머성 또는 소성 (plastically) 변형 물질을 형성한다. 예를 들어, 물품이 차량용 명판 (nameplate)인 대표적인 예에서, 그의 패널이 상이한 만곡을 갖는 여러 종류의 자동차에 동일한 명판이 제작된 다음 사용될 수 있다. 개별 차량에 특수하게 설계된 별개의 명판은 요구되지 않는다. 물품이 평면 표면에 부착되거나 구조적 지지 기능을 수행하는 경우, 경화되어 보다 견고한 비가요성 몸체를 형성하는 유체가 보다 바람직할 수 있다.
되메우기 보강을 위해 사용된 전형적인 유체는 일반적으로 하나 이상의 중합체 및(또는) 중합체 전구체를 포함한다. 경우에 따라 중합체 및(또는) 생성된 중합체의 대표적인 예로는 하나 이상의 에폭시, 폴리우레탄, 폴리이미드, 폴리아미드, 폴리실리콘, 플루오로중합체, 폴리에스테르, 폴리에틸렌, 폴리(메트)아크릴레이트 및 이들의 공중합체를 포함한다. 일부 실시태양에서, 폴리우레탄 중합체 또는 상기 중합체를 형성하는 물질이 사용된다. 되메우기 물질은 열가소성이거나 열경화성일 수 있다. 열성형 온도 미만의 온도에서 경화되는 열경화성 물질은 필름의 외관을 손상시키는 것을 피하기 위해 장식용 필름에 일반적으로 사용된다. 열경화성 중합체 및(또는) 전구체는 하나 이상의 종류의 경화/가교결합 관능기, 예를 들어 화학적 가교결합성 관능기 (예를 들어 히드록실 관능기가 다관능성 이소시아네이트 가교결합제의 존재하에 가교결합할 때 형성된 우레탄 연결기), 에너지 유도 가교결합 관능기 (예를 들어 양이온 또는 유리 라디칼 기전을 통해 경화하는 매달린 (메트)아크릴레이트 또는 에폭시기) 및 이들의 조합물 등을 포함할 수 있다. 일부 실시태양에서, 보강재는 필름을 3차원 형상의 필름으로 열성형하기 위해 사용된 온도보다 높지 않은 온도에서 경화될 수 있다.
되메우기에 사용하기에 적합한 다양한 유체는 공지 및(또는) 시판되고 있다. 되메우기 보강재로서 사용하기에 적합한 대표적인 물질은 예를 들어 EP 392,847 B1호, 미국 특허 제6,071,621호, 제5,968,657호, 제4,115,619호, 국제 특허 출원 공개 제WO88/07416호 등에 기재되어 있다. 일부 실시태양에서, 유체는 목적하는 가요성 특성을 갖도록 및 열성형을 위해 사용된 온도 부근에서 또는 그 미만으로 맞추어진 폴리우레탄이다.
생성된 물품의 탑재 표면 (102)에는 선택적으로 부착 시스템이 제공될 수 있다. 일부 실시태양에서, 부착 시스템은 생성된 물품을 목적하는 기판에 부착 및(또는) 고정시키는 감압성 접착제를 포함한다. 이는 다양한 방식으로 달성될 수 있다. 도 7에 도시된 바와 같은 하나의 방법에서, 감압성 접착제 또는 그의 전구체를 포함하는 유체 조성물이 탑재 표면 (102) 상에 코팅된 다음 건조되거나 경화되어 감압성 접착제 (104)의 층을 제공할 수 있다. 노출된 접착제 표면은 사용될 때까지 적합한 이형 라이너 (108)로 보호될 수 있다. 선택사항으로서, 프라이머 및(또는) 연결층 또는 처리제 (도시하지 않음)가 탑재 표면에 대한 부착을 향상시키기 위해 탑재 표면 (102)와 접착제층 (104) 사이에 개재될 수 있다.
탑재 표면에 부착 시스템을 제공하는 다른 방법이 도 8에 도시된다. 양면 접착 발포 테이프 (112)는 탑재 표면 (102) 상에 적용될 수 있다. 이형 라이너 (118)은 외부 접착 표면을 보호한다. 이형 라이너는 접착 표면을 노출시켜 물품이 목적하는 기판에 부착시키고자 할 때 제거될 수 있다. 본 발명의 실시에 유용한 양면 접착 테이프의 한 실시태양은 미국 미네소타주 세인트폴 소재의 미네소타 마이닝 앤드 매뉴팩춰링 캄파니 (Minnesota Mining and Manufacturing Company (3M))로부터 입수가능한 양면 발포 테이프이다.
양면 테이프는 성형된 물품에 물품이 암주형으로부터 제거되기 전 또는 후에 부착될 수 있다. 제거 전에 적용될 경우, 캐비티 내의 되메우기 유체가 경화되기 전 또는 후에 테이프를 적용하는 것은 또한 선택적이다. 물품이 여전히 암주형 내에 있을 때 테이프를 적용하는 것이 종종 보다 편리하고(하거나) 바람직하다. 이는 예를 들어 비교적 큰 시트 내의 많은 개별적인 물품이 동시에 성형되고 시트로부터 후속적으로 분리되어 손질(trimming), 레이저 커팅, 다이 커팅 등을 통해 추가로 가공될 때 보다 편리하다. 유체가 경화되기 이전의 가공은 암주형의 하나 이상의 캐비티 내에서 되메우기 유체의 평면화를 도울 수 있다.
여전히 도 8을 참조하면, 선택적인 프라이머 또는 연결층 (도시하지 않음)이 테이프의 몸체에 대한 결합을 향상시키기 위해 사용될 수 있다. 이는 테이프 (112)가 적용되기 전에 탑재 표면 (102) 전체 또는 일부 상에 형성될 수 있다. 상기 선택적인 프라이머층은 임의의 종래의 프라이머 또는 미국 가출원 제60/336,449호에 기재된 가교결합된 접착제 중합체로부터 제제화될 수 있다. 이어서 생성된 구조물은 주형으로부터 제거된 다음 보관되거나, 절단되거나, 손질되거나, 더욱 가공되거나, 다른 부품과 합해지거나 또는 종래의 관례에 따라 원하는 대로 사용될 수 있다.
도 2 내지 도 8에서, 수주형과 암주형 또는 적어도 이들 주형의 성형 표면은 일반적으로 형성된 필름을 주형으로부터 제거시키는 이형 특성을 나타내는 물질을 포함한다. 일부 경우에, 적합한 물질, 예를 들어 플루오로중합체, 실리콘 중합체 등이 주형 내에 필수적으로 포함될 수 있다. 별법으로, 하나 이상의 종래의 주형 이형제가 필요한 경우 때때로 주형 상에 코팅될 수 있다.
본 발명의 열성형 조작의 또다른 실시태양은 접합점에서 함께 이동가능하게 결합되는 수주형 및 암주형을 갖는 열성형 도구의 사용을 포함한다. 두 주형은 모두 주형을 통해 진공이 확립될 수 있도록 다공성일 수 있다. 접합점은 도구가 이동가능하게 열리고 닫히도록 하는 임의의 적합한 구조물로부터 형성될 수 있다. 하나 이상의 경첩(hinge)이 상기 접합점을 제공하기에 적합한 것으로 밝혀졌다. 열성형가능 필름은 필름을 고정시키기에 적합한 구조물, 예를 들어 클램프 또는 테이프에 의해 수주형 위에 팽팽한 위치로 유지된다. 필름은 수주형을 통해 진공을 인가함으로써 가열된 수주형에 대해 형성된다. 3차원 형상의 필름을 형성한 후 클램프는 제거될 수 있다.
수주형 및(또는) 원하는 경우 암주형은 두 주형을 닫도록 접합 경첩 주위에서 회전(pivot)할 수 있다. 수주형과 마찬가지로, 암주형은 적합한 온도로 가열될 수 있다. 2개의 주형이 닫힐 때 적절하게 정합되는 것을 돕도록 예를 들어 핀 및 구멍과 같은 하나 이상의 정합 구조물이 각 주형 상에 각각 배치될 수 있다.
암주형 캐비티는 수주형 및 3차원 형상의 필름에 꼭맞도록 하는 크기일 수 있거나, 수주형 + 필름에 비해 클 수 있다. 예를 들어, 암주형의 주표면과 수주형 상에 지지된 필름의 주표면 사이에 작은 갭이 있을 수 있다. 수주형 상의 진공은 암주형을 통하여 진공이 확립되는 동안 해제될 수 있다. 그 결과, 필름은 수주형으로부터 암주형으로 직접 이송될 수 있다. 일부 실시태양에서, 3차원 형상의 필름은 암주형 상에서 추가로 형성(예를 들어 열성형)될 수 있다.
이어서 주형을 연다. 되메우기 수지는 열성형된 필름에 의해 형성된 캐비티 내로 캐스팅되고 필름을 보강하기 위해 경화될 수 있다. 보강재는 경질 또는 가요성일 수 있다. 필름 및 보강재를 포함하는 제작된 용품이 형성될 수 있다.
양면 접착 테이프는 암주형 내에 지지된 제작된 용품 위에 적용될 수 있다. 이형 라이너는 테이프의 노출면을 보호하기 위해 사용될 수 있다. 선택적인 프라이밍 처리 또는 프라이머층은 테이프를 제작된 용품에 고정시키는 것을 돕기 위해 사용될 수 있다. 이어서 제작된 용품은 암주형로부터 제거되어 개별적인 부품을 제조하기 위해 소정의 바람직한 다이 절단선을 따라 다이 커팅될 수 있다. 사용시, 부품의 하부측 상의 이형 라이너는 제거될 수 있어서, 부품이 목적하는 기판에 쉽게 부착될 수 있도록 한다.
이제 본 발명은 하기 예시적인 실시예를 참조하여 설명될 것이다.
<실시예>
<실시예 1-4>
필름은 표 1에 나타낸 다양한 폴리우레탄 분산액을 우레탄 분산액의 총 고체 함량을 기준으로 약 1 중량%의 가교결합제 (NEOCRYL CX-100) 및 약 10 중량%의 부틸 카르비톨 용매와 혼합하여 제조하였다. 조성물을 롤 코터 (roll coater)와 같은 종래의 수단을 이용하여 이형제 코팅된 폴리에스테르 필름 상에 약 1 mil의 건조 필름 두께를 형성하도록 코팅하였다. 코팅된 필름은 93℃에서 2분, 이어서 140℃에서 3분간 건조시켰다.
용매계 폴리올 조성물은 약 10부의 DESMOPHEN 651A65, 25부의 DESMOPHEN 670-80, 1부의 셀룰로스 아세테이트 부티레이트 및 58부의 DOWANOL PM 아세테이트와 메틸 이소부틸 케톤의 50/50 용매 블렌드를 혼합하여 형성하였다 (부는 중량 기준임). 조성물을 교반하여 잘 혼합하였다. 조성물에 500 ppm의 디부틸 주석 디라우레이트 촉매 및 충분한 이소시아네이트 (DESMODUR Z4470)를 약 0.8 내지 1.2의 이소시아네이트 대 히드록실비를 얻도록 첨가하였다. 이어서 조성물을 종래의 수단을 이용하여 각각의 건조된 제1 필름 상에 약 1 mil의 건조 두께를 형성하도록 코팅하였다. 이어서 필름을 건조시키고 적합한 온도 프로필, 예를 들어 150℉ (66℃)에서 약 1.5분, 200℉ (93℃)에서 약 1.5분 및 약 300℉ (149℃)에서 약 1.5분을 이용하여 경화시켰다.
이어서 코팅을 갖는 필름을 주석으로 약 0.9 내지 3의 광학 밀도로 증착시켰다. 이어서, 폴리에스테르 이형 필름 상에 지지된 (예를 들어, 그 위에 고온 용융 코팅되거나 압출된) 에틸렌 아크릴산 (EAA는 다우 케미칼 캄파니 (Dow Chemical Company)로부터 상업적으로 입수가능한 PRIMACOR 3330이며, 이는 6.5% 아크릴산 및 93.5% 에틸렌을 갖는다)의 1 mil 두께층을 5 Mrad 및 175 kVolt에서 전자 빔 조사한 다음, 가열된 닙 (nip)을 사용하여 주석 코팅에 라미네이팅시켰다. 상기 닙은 약 210℉ (99℃)로 가열되었다. 이형 필름을 제거하였다.
필름을 열성형하는데 있어서, 문자 "O"를 양각으로 갖는 수주형을 준비하였다. 상기 문자는 전체 크기가 42 ㎜ ×40 ㎜이고 최대 깊이가 7 ㎜이었다. "O"의 바깥쪽 가장자리 및 "O"의 안쪽 가장자리로 둘러싸인 폭은 약 8 ㎜이고, 발구배는 약 8도이었다. 필름은 필름을 주형에 대해 EAA 측면으로 테이핑(taping)하여 수주형 상에 열성형되었다. 필름은 열기 취입기 (blower)를 사용하여 가열하고, 주형은 약 160℉ (71℃)의 온도로 가열하였다. 약 26 인치 (66 cm)의 수은 진공을 사용하여 가열한 후 필름을 형성시켰다. 형성후, 형성된 필름을 갖는 수주형을 대응하는 암주형내에 넣고, 160℉ (71℃)로 가열하고 약 26 인치 (66 cm)의 수은에서 진공을 이용하여 추가로 형성시켰다. 제2 형성후, 필름의 두께를 측정하였다. 원래 필름의 두께는 약 4.4 mil (0.17 ㎜)이었다. "O"의 바깥쪽 가장자리와 안쪽 가장자리 사이의 상부 표면 (즉, 주표면)에서, 본 발명의 열성형 방법 사용시의 두께는 4.2 mil (0.17 ㎜)이었다. 상부 표면 (즉, 주표면)은 금속층의 얇아짐을 보이지 않았다. 동일한 필름의 다른 샘플을 암주형에서만 형성시켰다. 대응하는 상부 부분의 두께는 2.8 mil (0.11 ㎜)이고, 금속층의 현저한 얇아짐이 관찰되었다.
암주형 열성형후, 등당량의 LEXOREZ 5901-300 폴리솔트(polysalt) 폴리올 (이놀렉스 케미칼 컴퍼니 (Inolex Chemical Co.)로부터 입수가능함), 약 500 ppm의 디부틸 주석 디라우레이트 촉매 및 DESMODUR N-100 폴리이소시아네이트 (바이엘 코포레이션으로부터 입수가능함)을 함유하는 혼합물을 진공 형성된 필름 내로 부어서 제공된 폴리우레탄 보강층으로 주형을 충전시켰다. 필름이 암주형에 의해 지지된 경우 혼합물은 캐비티 내로 흘러들어갔다. 주형로부터의 열은 혼합물을 경화시키기에 충분하였다.
폴리아미드 필름 (MACROMELT 6240)과 같은 필름은 접착 테이프와 우레탄 사이의 접착을 촉진시키기 위해 비경화된 우레탄에 적용될 수 있다. 감압성 테이프, 예를 들어 EP 392847 A2에 기재된 발포 테이프가 폴리아미드 필름에 부착될 수 있다. 이형 라이너는 먼지나 다른 오염으로부터 보호하기 위해 테이프에 부착할 수 있다. 이어서 용품을 암주형로부터 제거하고, 냉각시키고, 추가로 가공, 예를 들어 다이 커팅할 수 있다.
프라이머층과 합쳐진 폴리우레탄층
실시예 폴리우레탄 분산액
1 BAYHYDROL 110
2 BAYHYDROL 121
3 NEOREZ XR 9699
4 NEOREZ XR 9603
본 발명의 다른 실시태양은 본 명세서를 고려하여 또는 본원에 개시된 본 발명의 실시로부터 당업계의 숙련인이 분명히 알 수 있을 것이다. 당업계의 숙련인은 하기 청구의 범위에 나타낸 본 발명의 진정한 범위와 취지로부터 벗어나지 않으면서 본원에 기재된 원칙과 실시태양에 대한 다양한 생략, 변형 및 변이를 도출해 낼 수 있다.
관련 출원
본 발명은 2001년 10월 31일 출원된 미국 가출원 제60/336,502호를 기초로 한 우선권 주장 출원이다.

Claims (26)

  1. 열성형가능한 비자체지지형 중합체 필름을 제공하는 단계,
    중합체 필름을 수주형 상에서 3차원 형상의 필름으로 형성하는 단계, 및
    3차원 형상의 필름을 수주형에 지지시키고, 수주형을 암주형에 정합시킨 후 3차원 형상의 필름으로부터 수주형을 분리하는 것을 포함하는, 3차원 형상의 필름을 수주형으로부터 암주형으로 이송하는 단계
    를 포함하는, 3차원 물품의 형성 방법
  2. 제1항에 있어서, 중합체 필름이 장식용 필름을 포함하는 것인 방법.
  3. 제1항에 있어서, 중합체 필름이 금속 함유층을 포함하는 다층 필름인 방법.
  4. 제3항에 있어서, 금속 함유층이 금속성 물질의 연속층을 포함하는 것인 방법.
  5. 제1항에 있어서, 암주형의 크기가 수주형 및 3차원 형상의 필름보다 크고, 3차원 형상의 필름의 일부가 상기 이송 동안 연신되는 것인 방법.
  6. 제1항에 있어서, 상기 형성이 적어도 중합체 필름의 일부를 수주형 표면에 대해 열성형하는 것을 포함하는 것인 방법.
  7. 제1항에 있어서, 3차원 형상의 필름을 암주형에서 열성형하는 것을 추가로 포함하는 방법.
  8. 제1항에 있어서, 3차원 형상의 필름을 암주형에서 보강하는 것을 추가로 포함하는 방법.
  9. 제8항에 있어서, 상기 보강이 3차원 형상의 필름 형성에 사용되는 온도 이하의 온도에서 실시되는 것인 방법.
  10. 제8항에 있어서, 상기 보강이 3차원 형상의 필름의 적어도 일부를 경화성 물질로 충전하고 경화성 물질을 경화시키는 것을 포함하는 것인 방법.
  11. 제10항에 있어서, 상기 경화가 경화성 물질을 화학 촉매로 경화시키는 것을 포함하는 것인 방법.
  12. 제10항에 있어서, 상기 경화가 유체를 경화량의 에너지에 노출시키는 것을 포함하는 것인 방법.
  13. 제1항에 있어서, 상기 이송이 진공을 사용하여 3차원 형상의 필름을 암주형 내로 끌어당기는 것을 포함하는 방법.
  14. 제1항에 있어서, 수주형이 암주형에 회전가능하게(pivotably) 연결되는 것인 방법.
  15. 제1항에 있어서, 중합체 필름이 프라이머층인 외부층을 갖는 다층 필름인 방법.
  16. 주표면에 걸쳐 실질적으로 균일한 두께를 갖고 부표면에 걸친 평균 두께가 주표면에 걸친 평균 두께보다 작은, 주표면 및 부표면을 갖는 3차원 형상의 필름으로 형성된 비자체지지형 중합체 필름을 포함하는 3차원 물품.
  17. 제16항에 있어서, 중합체 필름이 장식용 필름을 포함하고, 장식용 필름의 장식 특징이 3차원 물품에서 식별가능한 것인 3차원 물품.
  18. 제16항에 있어서, 중합체 필름이 금속 함유층을 포함하고, 금속 함유층이 3차원 물품에서 식별가능한 것인 3차원 물품.
  19. 제16항에 있어서, 부표면이 측면이고, 주표면이 3차원 물품의 가시적으로 중요한 표면인 3차원 물품.
  20. 제16항에 있어서, 3차원 형상의 필름이 고체 물질로 충전된 것인 3차원 물품.
  21. 제20항에 있어서, 고체 물질이 가요성인 3차원 물품.
  22. 제16항에 있어서, 기판에 3차원 물품을 부착시키기 위한 부착 시스템을 추가로 포함하는 것인 3차원 물품.
  23. 제22항에 있어서, 부착 시스템이 접착제를 포함하는 것인 3차원 물품.
  24. 제22항에 있어서, 부착 시스템이 접착제 및 이형 라이너를 포함하는 것인 3차원 물품.
  25. 제16항에 있어서, 3차원 물품이 주표면에 걸쳐 실질적으로 균일한 스트레인을 갖고, 부표면에 걸친 평균 스트레인이 주표면에 걸친 평균 스트레인보다 더 큰 것인 3차원 물품.
  26. 제16항에 있어서, 중합체 필름이 금속화 중합체 필름이고, 3차원 물품이 주표면에 걸쳐 실질적으로 균일한 광학 밀도를 갖고, 부표면에 걸친 평균 광학 밀도가 주표면에 걸친 평균 광학 밀도보다 더 작은 것인 3차원 물품.
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Families Citing this family (20)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1439965A2 (en) 2001-10-31 2004-07-28 3M Innovative Properties Company Cross-linked primer composition and use thereof in thermoformable films
JP2006205375A (ja) * 2005-01-25 2006-08-10 Sumitomo Chemical Co Ltd 熱可塑性樹脂成形品の製造方法
US20100143724A1 (en) * 2005-03-24 2010-06-10 Johnson Michael A Corrosion resistant metallized films and methods of making the same
FR2885839A1 (fr) * 2005-09-21 2006-11-24 Faurecia Bloc Avant Procede de realisation d'une preforme destinee a etre assemblee sur un insert d'une piece d'equipement de vehicule automobile, et procede de fabrication associe.
US20080099956A1 (en) * 2005-12-28 2008-05-01 Walden Douglas H Flat mold for stone products
US7931248B2 (en) * 2005-12-28 2011-04-26 Boral Stone Products Llc Flat mold for corner-shaped simulated stone products
KR101009968B1 (ko) * 2006-01-06 2011-01-20 애버리 데니슨 코포레이션 장식성 자동차 부품용 고광택 라미네이트
DE102006011159A1 (de) * 2006-03-10 2007-09-13 Benecke-Kaliko Ag Verfahren zur Herstellung einer thermoplastischen Folie
US20080020210A1 (en) * 2006-07-19 2008-01-24 Griffin Patrick J Metallized multilayered composite
US8128779B2 (en) * 2006-10-04 2012-03-06 3M Innovative Properties Company Method of making multilayer polyurethane protective film
JP5871297B2 (ja) * 2007-11-02 2016-03-01 日東電工株式会社 粘着型光学フィルム、その製造方法および画像表示装置
CN102026808B (zh) 2008-03-25 2014-01-29 3M创新有限公司 漆膜复合物及其制备和使用方法
EP2268486A2 (en) 2008-03-25 2011-01-05 3M Innovative Properties Company Multilayer articles and methods of making and using the same
JP5694641B2 (ja) * 2008-09-12 2015-04-01 スリーエム イノベイティブ プロパティズ カンパニー ラッピング立体成形体及びその製造方法
US20100078418A1 (en) * 2008-09-26 2010-04-01 Electro Scientific Industries, Inc. Method of laser micro-machining stainless steel with high cosmetic quality
US8632864B2 (en) * 2009-08-24 2014-01-21 Lacks Industries, Inc. Decorative surface finish and method of forming same
DE102011013372A1 (de) * 2011-03-09 2012-09-13 Jacob Plastics Gmbh Verfahren zur Herstellung eines Bauteils
US8968618B2 (en) 2013-07-17 2015-03-03 Modern Packaging Llc In-mold label forming surfaces for molded articles
US9956749B2 (en) * 2014-01-13 2018-05-01 Ford Global Technologies, Llc Capacitive touch screen formed by injection compression molding
US10224445B2 (en) * 2015-11-02 2019-03-05 S-Energy Co., Ltd. Back sheet, method of manufacturing the same, solar cell module using the same and method of manufacturing solar cell

Family Cites Families (40)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR506380A (fr) 1918-12-07 1920-08-20 Lancia Et Co Voiture automobile
IT1270728B (it) * 1993-10-19 1997-05-07 Selle Royal Spa Metodo per la realizzazione di supporti elestici integrali, nonche' supporti con esso ottenuti
GB972662A (en) * 1962-04-19 1964-10-14 Shelley M L & Partners Ltd An improved pressure forming process
US3470291A (en) * 1966-06-30 1969-09-30 Shell Oil Co Forming thermoplastic articles
US3654062A (en) * 1970-09-28 1972-04-04 Standard Products Co Injection molded decorative plaques
FR2134283B1 (ko) * 1971-04-30 1975-07-04 Nord Pas Calais Houilleres
GB1512084A (en) 1975-06-19 1978-05-24 Formica Int Structural materials
US4101698A (en) * 1975-07-14 1978-07-18 Avery International Corp. Elastomeric reflective metal surfaces
JPS5212274A (en) 1975-07-18 1977-01-29 Mitsubishi Motors Corp Vacuum molding method and device
US4115619A (en) * 1977-01-07 1978-09-19 The Dow Chemical Company Highly reflective multilayer metal/polymer composites
JPS5729418A (en) * 1980-07-31 1982-02-17 Nissan Motor Co Ltd Molded resin item covered with cloth and method of molding the same
GB2107636B (en) * 1981-09-04 1985-12-24 Cosden Technology Method and apparatus for producing biaxially oriented hollow articles
US4496408A (en) * 1981-09-04 1985-01-29 Cosden Technology, Inc. Method for producing biaxially oriented hollow articles
BE894214A (fr) 1981-09-04 1982-12-16 Cosden Technology Procede et appareillage pour la production d'articles creux biorientes
US4906494A (en) * 1985-10-09 1990-03-06 The Dow Chemical Company Antistatic sheet material, package and method of making
US6835267B1 (en) * 1987-03-27 2004-12-28 Avery Dennison Corporation Dry paint transfer process and product
WO1988007416A1 (en) 1987-03-27 1988-10-06 Avery International Corporation Dry paint transfer process and product
DE69020778T2 (de) 1989-04-12 1996-04-04 Minnesota Mining & Mfg Geformter Gegenstand, angepasst um an ein Substrat befestigt zu werden und Verfahren zu seiner Herstellung.
JPH03104621A (ja) 1989-09-19 1991-05-01 Sekisui Chem Co Ltd 光硬化型ｆｒｐ複合シートを用いた成形品の製造方法。
US5081213A (en) * 1990-12-28 1992-01-14 Minnesota Mining And Manufacturing Company Heterocyclic thione functional polyurethane polymers and their use in magnetic recording media
US5196246A (en) * 1991-05-17 1993-03-23 Minnesota Mining And Manufacturing Company Wall decorating system
WO1993001929A1 (fr) * 1991-07-18 1993-02-04 Sumitomo Chemical Company, Limited Procede de fabrication d'une piece moulee stratifiee
WO1993002848A1 (en) * 1991-07-31 1993-02-18 Sumitomo Chemical Company, Limited Method of molding multilayer molded article
JPH05169524A (ja) 1991-12-20 1993-07-09 Toyoda Gosei Co Ltd 真空成形方法
US5490893A (en) * 1992-05-22 1996-02-13 Avery Dennison Corporation Thermoformable conductive laminate and process
US5290625A (en) * 1992-05-22 1994-03-01 Davidson Textron Inc. System for making bright aluminum parts
JPH0655625A (ja) 1992-08-07 1994-03-01 Nishikawa Kasei Co Ltd 真空成形装置
JPH0822586B2 (ja) 1992-08-27 1996-03-06 理研ビニル工業株式会社 塗装感を有する化粧シートおよびその製造方法
US6071621A (en) * 1993-06-11 2000-06-06 3M Innovative Properties Company Metallized film and decorative articles made therewith
JP2901051B2 (ja) * 1995-03-15 1999-06-02 河西工業株式会社 積層成形体の成形方法
MX9707937A (es) * 1995-04-24 1997-12-31 Minnesota Maning And Manofactu Adhesivos sensibles a la presion para superficies de poliolefina.
JP2828242B2 (ja) * 1995-11-30 1998-11-25 大日本印刷株式会社 射出成形同時絵付装置及び方法
DE19628966C1 (de) * 1996-07-18 1997-12-18 Daimler Benz Ag Verfahren zum Applizieren einer Lackfolie auf dreidimensional gewölbte Flächen formstabiler Substrate
JPH1120017A (ja) 1997-07-03 1999-01-26 Keepura Sheet Kk 繊維強化熱可塑性樹脂層を有する多層成形体とその成形方法
US5968657A (en) * 1997-08-18 1999-10-19 3M Innovative Properties Company Paint film assembly with masking film and method of making same
CA2279737C (en) 1998-08-06 2004-04-27 Naoya Haruta Decorative film for use in platics molding, process for preparing the same and injection-molded part by use of the same
US6319438B1 (en) * 1998-12-15 2001-11-20 Guardian Automotive Trim, Inc. Extruded automotive trim and method of making same
US6287672B1 (en) * 1999-03-12 2001-09-11 Rexam, Inc. Bright metallized film laminate
JP3314271B2 (ja) 2000-02-10 2002-08-12 大日本印刷株式会社 射出成形同時加飾用シート、加飾成形品、及び射出成形同時加飾方法
EP1439965A2 (en) 2001-10-31 2004-07-28 3M Innovative Properties Company Cross-linked primer composition and use thereof in thermoformable films

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