KR20070118302A

KR20070118302A - 열성형용 시트의 성형 방법 및 성형 장치

Info

Publication number: KR20070118302A
Application number: KR1020077025896A
Authority: KR
Inventors: 히데쯔구 사와다; 사또시 오야; 고우스께 아라이; 고우이찌 구도; 게이스께 구도
Original assignee: 다이니뽄 잉끼 가가꾸 고오교오 가부시끼가이샤
Priority date: 2005-05-10
Filing date: 2006-05-10
Publication date: 2007-12-14
Also published as: US20090039556A1; WO2006121079A1; EP1880828A1; CN101171118A

Abstract

본 발명의 성형 방법은 열가소성 수지층 (A) 1층 또는 복수층과 장식층 (B)를 적층한 열성형용 시트 (1)의 금형 성형을 해야 할 부분 (2)를 포함하는 일부를, 열가소성 수지층 (A)의 유리 전이 온도 Tg(A)에 대하여 (Tg(A)-30) ℃ 내지 (Tg(A)+10) ℃의 온도 범위 내에서 가열 가소화한 후, 금형 성형을 해야 할 부분 (2)의 주위 전체 둘레를 시트 (1)의 양면에서 한쌍의 프레임상 클램프 (14, 24)를 이용하여 협지 고정하고, 가열 가소화한 부분의 한쪽면에 한쪽 금형 (20)의 일부를 눌러, 한쪽 금형과 프레임상 클램프 사이에서 상기 가열 가소화한 부분을 신장시키고, 그 후 한쪽 금형이 접촉하는 가열 가소화한 부분의 면과는 반대 방향으로부터 다른쪽 금형 (10)을 상기 가열 가소화한 부분에 접촉시켜, 두 금형 (10, 20)에 의해 상기 가열 가소화한 부분을 끼워넣어 성형한다. 본 발명에 따르면, 의장성에 영향을 미치지 않는 저온에서의 성형이 가능하고, 주름 등의 발생도 없는 성형체를 얻을 수 있다.

열성형용 시트, 열성형용 시트의 성형 장치, 자동차 관련 부재, 경면상 금속 광택성

Description

열성형용 시트의 성형 방법 및 성형 장치 {Process for Forming Thermoformable Sheet and Forming Machine}

본 발명은 장식층을 갖는 적층 시트, 예를 들면 자동차 관련 부재, 건축 관련 부재, 가전품 등에 이용되는 외층 도장이 불필요한 시트로서 유용한, 장식 선명성이 우수한 성형용 적층 시트의 성형 방법 및 성형 장치에 관한 것이다. 특히, 금속조 또는 인쇄조의 의장을 갖는 성형용 적층 시트의 성형 방법 및 성형 장치에 관한 것이다.

일반적으로, 착색된 수지 성형체를 제조하는 경우, 수지 자체에 안료를 넣어 착색하여 사출 성형 등에 의해 성형하는 방법 외에, 성형체에 분무 도장 등을 실시하는 방법이 있다. 예를 들면, 금속조의 의장이 요구되는 경우에는, 금속 안료 삽입의 어려움, 안료 유입 흔적이 눈에 띄기 쉽다는 등의 이유로 착색법보다 도장법이 채용되는 경우가 많다. 도장법의 경우, 도막을 베이킹하여 고분자 성분을 가교시키면 표면 보호 효과도 기대할 수 있다. 또한, 최근에는 휘발성 유기 용제의 배출에 대한 작업 환경 보호나 외부 환경 보호의 관점에서, 휘발성 유기 용제를 사용한 도료 대신에 수계 도료나 분체 도료를 사용하는 등의 무용제화도 도모되고 있다. 그러나, 무용제화된 도장법에 의한 금속조의 의장 표현은 현재 곤란하다.

한편, 성형체 표면에 인쇄 등의 복잡한 의장을 실시하는 방법에 대해서는 착색법이나 도장법으로는 대응할 수 없다.

이에 대하여, 성형성 지지 수지층을 적층한 착색 시트를 사출 성형시에 수지 성형체와 일체화하여 성형하는 방법이 알려져 있다. 이 방법에 따르면, 무용제하에서 금속조 또는 인쇄조의 의장을 갖는 수지 성형 부재를 제조하는 것이 가능하다.

종래, 열성형용 시트의 성형 방법은 열성형용 시트를 충분히 열가소화시킨 후에 시트와 금형을 진공 상태로서 부형하는 진공 성형법이나, 공기압으로 시트를 금형에 압착하여 부형하는 압공 성형법, 오목형 금형과 볼록형 금형 사이에 끼워넣어 부형하는 가압 성형법(매치몰드 성형법) 등이 있다. 상기 가압 성형법은 역학적 부형법이기 때문에 형 재현성이 양호하지만, 성형시 금형 내에 시트가 끌려들어가기 때문에 주름이 발생하기 쉽고, 또한 시트의 신장이 불균일하기 때문에 얻어지는 성형체의 두께가 불균일하다는 과제가 있었다.

이러한 열성형용 시트의 과잉 신장을 방지하고, 시트 두께를 유지하여 주름 등을 경감시킬 목적으로, 예를 들면 상하 포인트 클램프로 각각 복수로 이루어지는 자웅형의 개개의 형 경계 부분에서 가소화시킨 열가소성 발포 수지 시트를 최소한으로 협지 압입하여 클램프한 후, 자웅형을 닫아 성형을 행하는 방법(예를 들면, 하기 특허 문헌 1 참조)이나, 수지 시트의 주연부를, 이 수지 시트의 두께에 따라 조금 넓은 간격으로 상하 가압판 사이에 끼우고, 그 후 상기 수지 시트의 단부를 시트 클램퍼로부터 개방하고, 플러그를 하강시켜 상기 수지 시트의 주연부를 상하 가압판 사이에서 이동시키면서 상기 수지 시트를 밀어내리고, 이어서 상기 상하 가압판으로 수지 시트의 주연부를 고정하고, 상하 가압판을 하강시킨 후, 진공 및/또는 압공 성형을 행하는 방법(예를 들면, 하기 특허 문헌 2 참조) 등이 알려져 있다.

이들 방법은 모두 열성형용 시트를 충분히 가소화 또는 연화시킨 후에 성형을 행하는 경우에 유효한 방법이다. 여기서 말하는 「충분히 가소화 또는 연화」란, 구체적으로는 유지한 열성형용 시트가 드로우 다운할 정도까지 가열을 행한 후의 상태를 나타내며, 적어도 열성형용 시트에 사용하는 수지의 유리 전이 온도 +20 ℃ 이상의 열을 충분히 가한 후의 상태를 나타낸다.

그러나, 상기 방법은 고온을 가할 수 없는 성형 시트에는 적용할 수 없다. 예를 들면, 휘도가 높은 금속조의 의장을 갖는 시트로서, 금속 박막 세편을 결착 수지 바니시 중에 분산시킨 잉크 피막을 갖는, 열성형시의 전연성은 우수한 적층 시트가 알려져 있지만(예를 들면, 하기 특허 문헌 3 참조), 이 시트에서 사용하고 있는 금속 박막 세편 잉크는 고열에 의해 광택을 잃게 된다. 또한, 인쇄조의 의장을 갖는 적층 시트는, 인쇄층에 안료를 사용하기 때문에 고온에 의해 퇴색 등이 생겨, 얻어지는 성형체에 색 불균일이 발생하거나 변색되는 경우가 있다. 또한, 복잡한 의장에 대해서는, 열성형용 시트의 과도한 신장에 의해 무늬가 변형되어 버린다는 문제도 있다.

상기 방법에 있어서 저온, 예를 들면 열성형용 시트에 사용하는 수지의 Tg 부근에서 성형을 행하면 의장성은 유지되지만, 열성형이 곤란해진다. 예를 들면, 특허 문헌 1의 방법에서는 부분 클램프와 클램프되어 있지 않은 부분에서 과도한 힘이 가해져 시트가 찢기거나, 시트가 끌려들어감으로써 얻어지는 성형체에 주름이 생기는 경우가 있다. 또한, 특허 문헌 2의 방법에서는 시트가 완전히 유지되어 있지 않기 때문에 금형을 추종하지 못해 형 재현성이 떨어지고(브릿지라고 함), 주름 발생에 의한 불량이 발생하기 쉬워 원하는 형상의 성형체를 얻을 수 없다.

[특허 문헌 1] 일본 특허 공개 (평)06-226834호 공보

[특허 문헌 2] 일본 특허 공개 (평)10-166436호 공보

[특허 문헌 3] 일본 특허 공개 제2002-46230호 공보

본 발명은 의장성에 영향을 미치지 않는 저온에서의 성형이 가능하고, 주름 등의 발생도 없는 성형체를 얻는 것을 과제로 한다.

본 발명자들은 의장성을 유지하면서 열성형성이 우수한 성형체를 얻는 방법으로서, 열성형용 시트에 사용하고 있는 열가소성 수지의 유리 전이 온도(여기서 말하는 유리 전이 온도란, JIS K7244-1법에 준하여 측정되는 동적 점탄성 측정을 이용하여, 주파수 1 Hz, 측정 개시 온도 0 ℃, 승온 속도 3 ℃/분의 측정 조건으로 측정한 역학적 감쇠가 극대치를 나타낼 때의 온도로 함, 이하 Tg라고 함)에 근접한 온도, 구체적으로는 상기 열성형용 시트의 금형 성형을 해야 할 부분을 포함하는 일부를, 상기 열가소성 수지층 (A)의 유리 전이 온도 (Tg(A))에 대하여 (Tg(A)-30) ℃ 내지 (Tg(A)+10) ℃의 온도 범위 내에서 가열 가소화한 후(이 상태에서의 열성형용 시트는 부분적으로 가소화되어 있지만 유동은 하지 않는 상태, 점탄성적으로는 저장 탄성률이 약간 저하하기 시작한 전이 영역으로부터 고무 영역에 걸릴 때까지의 상태임), 상기 금형 성형을 해야 할 부분의 주위 전체 둘레를 한쌍의 프레임상 클램프를 이용하여 양면에서 협지 고정한 상태로, 한쪽 금형의 적어도 일부를 상기 프레임상 클램프의 내측에서 상기 가열 가소화한 부분에 눌러 상기 한쪽 금형과 상기 프레임상 클램프 사이에서 상기 가열 가소화한 부분을 신장시키고, 그 후 다른쪽 금형을 상기 가열 가소화한 부분에 접촉시켜, 상기 한쪽 금형과 다른쪽 금형에 의해 상기 가열 가소화한 부분을 끼워넣어 성형함으로써, 상기 과제를 해결할 수 있다는 것을 발견하였다.

즉, 본 발명은 열가소성 수지층 (A) 1층 또는 복수층과 장식층 (B)를 적층한 열성형용 시트를 한쌍의 금형에 끼워 열성형하는 방법이며,

JIS K7244-1법에 준하여 주파수 1 Hz, 측정 개시 온도 0 ℃, 승온 속도 3 ℃/분의 측정 조건으로 동적 점탄성을 측정했을 때의 역학적 감쇠가 극대치를 나타낼 때의 온도를 유리 전이 온도 (Tg)라고 했을 경우,

상기 열성형용 시트의 금형 성형을 해야 할 부분을 포함하는 일부를, 상기 열가소성 수지층 (A)의 유리 전이 온도 (Tg(A))(단, 열성형용 시트가 상기 열가소성 수지층 (A)를 복수층 갖는 경우에는, 복수의 열가소성 수지층 (A)의 유리 전이 온도 중 가장 높은 온도를 Tg(A)라고 함)에 대하여 (Tg(A)-30) ℃ 내지 (Tg(A)+10) ℃의 온도 범위 내에서 가열 가소화한 후,

상기 열성형용 시트의 상기 금형 성형을 해야 할 부분의 주위 전체 둘레를, 상기 열성형용 시트의 양면에서 한쌍의 프레임상 클램프를 이용하여 협지 고정하고,

상기 가열 가소화한 부분의 한쪽면에 한쪽 금형의 일부를 눌러, 상기 한쪽 금형과 상기 프레임상 클램프 사이에서 상기 가열 가소화한 부분을 신장시키고,

그 후 상기 한쪽 금형이 접촉하는 상기 가열 가소화한 부분의 면과는 반대 방향으로부터 다른쪽 금형을 상기 가열 가소화한 부분에 접촉시켜,

상기 한쪽 금형과 다른쪽 금형에 의해 상기 가열 가소화한 부분을 끼워넣어 성형하는 열성형용 시트의 성형 방법을 제공한다.

또한, 본 발명은 JIS K7244-1법에 준하여 주파수 1 Hz, 측정 개시 온도 0 ℃, 승온 속도 3 ℃/분의 측정 조건으로 동적 점탄성을 측정했을 때의 역학적 감쇠가 극대치를 나타낼 때의 온도를 유리 전이 온도 (Tg)라고 했을 경우,

열가소성 수지층 (A) 1층 또는 복수층과 장식층 (B)를 적층한 열성형용 시트의 금형 성형을 해야 할 부분을 포함하는 일부를, 상기 열가소성 수지층 (A)의 유리 전이 온도 (Tg(A))(단, 열성형용 시트가 상기 열가소성 수지층 (A)를 복수층 갖는 경우에는, 복수의 열가소성 수지층 (A)의 유리 전이 온도 중 가장 높은 온도를 Tg(A)로 함)에 대하여 (Tg(A)-30) ℃ 내지 (Tg(A)+10) ℃의 온도 범위 내에서 가열 가소화한 후, 상기 열성형용 시트의 상기 금형 성형을 해야 할 부분의 양면에 한쌍의 금형을 접촉시켜 성형하는 장치이며,

열성형용 시트의 금형 성형을 해야 할 부분의 주위 전체 둘레를 협지 고정하는 프레임상 클램프를 각 금형의 주위에 구비하고, 상기 프레임상 클램프는 상기 금형에 대하여 상대적으로 이동이 자유로운 열성형용 시트의 성형 장치를 제공한다.

<발명의 효과>

본 발명의 성형 방법에 따르면, 열성형용 시트를, 열가소성 수지의 Tg의 (Tg(A)-30) ℃ 내지 (Tg(A)+10) ℃의 온도 범위 내에서 가열 가소화한 후, 열성형용 시트의 금형 성형을 해야 할 부분의 주위 전체 둘레를 프레임상 클램프로 협지 고정하기 때문에, 상기 시트를 강력하게 고정한 상태로 상기 프레임상 클램프의 내측의 열성형용 시트에 금형을 누를 수 있다. 이에 따라, 성형 직전의 상기 열성형용 시트의 장력을 적정화(균일화)할 수 있고, 한쌍의 금형 내로 시트가 끌려들어감에 따른 주름의 발생 및 불균일한 전연(展延)에 의한 의장성 저하를 억제할 수 있다. 열성형용 시트에 사용하는 열가소성 수지의 Tg를 적절하게 선택함으로써 성형시의 온도를 조절할 수 있기 때문에, 장식층에 사용하는 안료나 잉크의 내열성 등에 따른 성형 온도를 설정할 수 있다. 프레임상 클램프는 가동(可動)이기 때문에, 프레임상 클램프에 의한 열성형용 시트의 협지 고정을 가열 가소화 후에 행함으로써, 시트의 장력을 적정화할 수 있다.

본 발명의 장치는 저온 성형이 가능하기 때문에, 의장성이 유지된 성형체를 얻을 수 있다.

도 1A는 본 발명의 성형 방법의 제1 형태예의 성형법 A를 설명하는 모식적 단면도이고, 시트를 프레임상 클램프로 협지 고정한 상태를 나타낸다.

도 1B는 본 발명의 성형 방법의 제1 형태예의 성형법 A를 설명하는 모식적 단면도이고, 협지 고정한 시트를 한쪽 금형에 접촉시킨 상태를 나타낸다.

도 1C는 본 발명의 성형 방법의 제1 형태예의 성형법 A를 설명하는 모식적 단면도이고, 협지 고정한 시트를 양쪽 금형에서 클램핑하고 있는 상태를 나타낸다.

도 2A는 본 발명의 성형 방법의 제1 형태예의 성형법 B를 설명하는 모식적 단면도이고, 시트를 프레임상 클램프로 협지 고정한 상태를 나타낸다.

도 2B는 본 발명의 성형 방법의 제1 형태예의 성형법 B를 설명하는 모식적 단면도이고, 협지 고정한 시트를 한쪽 금형에 접촉시킨 상태를 나타낸다.

도 2C는 본 발명의 성형 방법의 제1 형태예의 성형법 B를 설명하는 모식적 단면도이고, 협지 고정한 시트를 양쪽 금형으로 클램핑하고 있는 상태를 나타낸다.

도 3A는 본 발명의 성형 방법의 제2 형태예를 설명하는 모식적 단면도이고, 시트를 프레임상 클램프로 협지 고정한 상태를 나타낸다.

도 3B는 본 발명의 성형 방법의 제2 형태예를 설명하는 모식적 단면도이고, 협지 고정한 시트를 한쪽 금형에 접촉시킨 상태를 나타낸다.

도 3C는 본 발명의 성형 방법의 제2 형태예를 설명하는 모식적 단면도이고, 협지 고정한 시트를 양쪽 금형으로 클램핑하고 있는 상태를 나타낸다.

도 4A는 프레임상 클램프를 설치한 볼록형의 일례를 나타내는 사시도이고, 금형에 대하여 프레임상 클램프를 내린 상태를 나타낸다.

도 4B는 프레임상 클램프를 설치한 볼록형의 일례를 나타내는 사시도이고, 금형에 대하여 프레임상 클램프를 올린 상태를 나타낸다.

도 5A는 프레임상 클램프를 설치한 오목형의 일례를 나타내는 사시도이고, 금형에 대하여 프레임상 클램프를 내린 상태를 나타낸다.

도 5B는 프레임상 클램프를 설치한 오목형의 일례를 나타내는 사시도이고, 금형에 대하여 프레임상 클램프를 올린 상태를 나타낸다.

도 6A는 프레임상 클램프를 설치한 오목형의 다른 예를 나타내는 사시도이고, 금형에 대하여 프레임상 클램프(일부를 잘라 도시하고 있음)를 내린 상태를 나타낸다.

도 6B는 프레임상 클램프를 설치한 오목형의 다른 예를 나타내는 사시도이고, 금형에 대하여 프레임상 클램프를 올린 상태를 나타낸다.

도 7은 제1 형태예의 성형 장치에 있어서 프레임상 클램프가 서로 감합하는 오목부 및 볼록부를 갖는 경우의 일례를 나타내는 개략도이다.

도 8은 제2 형태예의 성형 장치에 있어서 프레임상 클램프가 서로 감합하는 오목부 및 볼록부를 갖는 경우의 일례를 나타내는 개략도이다.

도 9는 제2 형태예의 성형 장치에 있어서 프레임상 클램프가 서로 감합하는 오목부 및 볼록부를 갖는 경우의 다른 예를 나타내는 개략도이다.

<부호의 설명>

1: 열성형용 시트

2: 금형 성형을 해야 할 부분

10: 볼록형

11: 볼록형 본체

12: 박스

13: 고정판

14: 프레임상 클램프

15: 클램프면

17: 볼록형의 외주연부

18: 진공 구멍

20: 오목형

21: 오목형 본체

22: 박스

23: 고정판

24: 프레임상 클램프

25: 클램프면

27: 플랜지부

31: 볼록부

32: 오목부

<발명을 실시하기 위한 최선의 형태>

이하, 최선의 형태에 기초하여, 도면을 참조하여 본 발명을 설명한다.

도 1 및 도 2는 본 발명의 성형 방법 및 성형 장치의 제1 형태예를 설명하는 모식적 단면도이다. 도 1과 도 2에서는 성형 방법이 상이하지만, 동일한 성형 장치를 이용하고 있다.

도 1 및 도 2에 있어서 부호 1은 열성형용 시트를 나타낸다. 본 발명에서 이용되는 성형 장치는, 한쪽의 매치몰드 성형용 금형으로서의 볼록형 (10) 및 오목형 (20)과, 각각의 금형 (10, 20)이 고정되는 고정판 (13, 23)과, 열성형용 시트 (1)의 금형 성형을 해야 할 부분 (2)의 주위 전체 둘레를 양면에서 협지 고정(클램프)하는 한쌍의 프레임상 클램프 (14, 24)와, 프레임상 클램프를 금형에 대하여 구동하는 구동 수단으로서의 실린더 (16, 26)을 구비한다.

도 4에 나타낸 바와 같이, 볼록형 (10)은, 열성형용 시트 (1)에 접촉하여 성형체의 오목부측의 형상을 성형하는 볼록형 본체 (11)과, 볼록형 본체 (11)을 수용하는 박스 (12)를 구비한다. 볼록형 본체 (11)의 뒷면과 박스 (12)의 바닥면 사이에는 간극을 매립하기 위해 블록 (12a)(도 1 및 도 2 참조)가 삽입되어 있고, 박스 (12)는 고정판 (13)에 고정되어 있다. 볼록형 본체 (11)은, 외주부에 설치된 수평면 (11a)와, 볼록형 본체 (11)의 중앙부에 설치된 상부면 (11c)와, 수평면 (11a) 및 상부면 (11c)의 사이를 연결하는 경사면 (11b)를 갖고, 경사면 (11b) 및 상부면 (11c)는 수평면 (11a)보다 높은 위치에 있다. 이 볼록형 (10)에는, 금형의 온도를 조절하기 위해 내부에 물이나 기름 등의 매체의 유로(도시하지 않음)가 설치되어 있고, 금형 온도 조절기와 접속할 수 있지만, 금형의 온도 조절 방법으로서는 특별히 한정되지 않으며, 상기 수법 외라도 상관없다. 볼록형 (10)의 수평면 (11a)와 경사면 (11b)의 접합부에는, 필요에 따라 공기 제거 구멍이나 진공 구멍(도시하지 않음)을 설치할 수도 있다. 이들 구멍은, 성형체에 흔적이 남지 않도록 되도록이면 작은 것이 바람직하다. 구멍의 직경은 구체적으로는 직경 0.3 내지 1.2 mm의 범위 내가 바람직하고, 0.3 내지 0.6 mm의 범위가 보다 바람직하다.

볼록형 (10)의 주위에는 프레임상 클램프 (14)가 설치되어 있다. 프레임상 클램프 (14)의 양측부에는 한쌍의 돌출부 (14a)가 외측에 돌출 설치되어 있고, 이 돌출부 (14a)에는 실린더 (16)의 구동축(로드) (16a)의 선단이 고정되어 있다. 이에 따라, 프레임상 클램프 (14)는 볼록형 (10)에 대하여 상대적으로 이동이 자유롭게 구성되어 있다. 도 4A는 프레임상 클램프 (14)를 볼록형 (10)에 대하여 내린 상태를, 도 4B는 프레임상 클램프 (14)를 볼록형 (10)에 대하여 올린 상태를 나타낸다. 프레임상 클램프 (14)를 구동하는 실린더 (16)은, 볼록형 (10)의 박스 (12)와 공통 고정판 (13)에 고정되어 있다. 따라서, 고정판 (13)을 도시하지 않은 구동 수단으로 구동시킴으로써, 열성형용 시트 (1)에 대하여 볼록형 (10)과 프레임상 클램프 (14)의 양쪽을 동시에 근접시키거나, 또한 멀리할 수 있다.

도 5에 나타낸 바와 같이, 오목형 (20)은, 열성형용 시트 (1)에 접촉하여 성형체의 볼록부측의 형상을 성형하는 오목형 본체 (21)과, 오목형 본체 (21)을 수용하는 박스 (22)를 구비한다. 오목형 본체 (21)의 뒷면과 박스 (22)의 바닥면 사이에는 간극을 매립하기 위해 블록 (22a)(도 1 및 도 2 참조)가 삽입되어 있고, 박스 (22)는 고정판 (23)에 고정되어 있다. 오목형 본체 (21)은, 외주부에 설치된 수평면 (21a)와, 오목형 본체 (21)의 중앙부에 설치된 바닥면 (21c)와, 수평면 (21a) 및 바닥면 (21c)의 사이를 연결하는 경사면 (21b)를 갖고, 경사면 (21b) 및 바닥면 (21c)는 수평면 (21a)보다 낮은 위치에 있다. 이 오목형 (20)에는 금형의 온도를 조절하기 위해, 내부에 물이나 기름 등의 매체 유로(도시하지 않음)가 설치되어 있고, 금형 온도 조절기와 접속할 수 있지만, 금형의 온도 조절 방법으로서는 특별히 한정되지 않으며, 상기 수법 외라도 상관없다.

오목형 (20)의 경사면 (21b)와 바닥면 (21c)의 접합부에는, 필요에 따라 공기 제거 구멍이나 진공 구멍(도시하지 않음)을 설치할 수도 있다. 이들 구멍은, 성형체에 흔적이 남지 않도록 되도록이면 작은 것이 바람직하다. 구멍의 직경은 구체적으로는 직경 0.3 내지 1.2 mm의 범위 내가 바람직하고, 0.3 내지 0.6 mm의 범위가 보다 바람직하다.

오목형 (20)의 주위에는 프레임상 클램프 (24)가 설치되어 있다. 프레임상 클램프 (24)의 양측부에는 한쌍의 돌출부 (24a)가 외측에 돌출 설치되어 있고, 이 돌출부 (24a)에는 실린더 (26)의 구동축(로드) (26a)의 선단이 고정되어 있다. 이에 따라, 프레임상 클램프 (24)는 오목형 (20)에 대하여 상대적으로 이동이 자유롭게 구성되어 있다. 도 5A는 프레임상 클램프 (24)를 오목형 (20)에 대하여 내린 상태를, 도 5B는 프레임상 클램프 (24)를 오목형 (20)에 대하여 올린 상태를 나타낸다. 프레임상 클램프 (24)를 구동하는 실린더 (26)은, 오목형 (20)의 박스 (22)와 공통 고정판 (23)에 고정되어 있다. 따라서, 고정판 (23)을 도시하지 않은 구동 수단으로 구동시킴으로써, 열성형용 시트 (1)에 대하여 오목형 (20)과 프레임상 클램프 (24)의 양쪽을 동시에 근접시키거나, 또한 멀리할 수 있다.

매치몰드 성형에 있어서는, 볼록형 (10)의 표면 형상과 오목형 (20)의 표면 형상을 동일 형상으로 한다. 단, 볼록형 (10)과 오목형 (20)을 맞출 때의 두 금형간의 클리어런스는, 사용하는 열성형용 시트 (1)의 두께 및 열성형시의 전개율을 고려하여 적절하게 조정할 필요가 있다. 구체적으로는 볼록형 (10)과 오목형 (20) 의 클리어런스는, 실제로 얻어지는 3차원 성형체의 두께 분포에 대하여 -50 내지 + 30 ％의 범위 내로 하는 것이 바람직하고, -30 내지 +10 ％의 범위 내에서 설계하는 것이 보다 바람직하다. 금형간의 클리어런스가 지나치게 크면, 열성형시에 두 금형 사이에 시트를 끼워넣을 수 없게 되고, 얻어지는 성형체의 형 재현성이 불량해짐과 동시에, 냉각 불균일에 의해 상기 성형체의 변형이 커지게 된다. 반대로, 상기 클리어런스가 지나치게 작으면, 성형체에 압박 흔적 및 진공 구멍 흔적이 남기 쉬워진다. 특히, 열성형용 시트 (1)로서 의장성을 갖는 장식 시트를 사용하는 경우, 상기 클리어런스를 적절하게 함으로써 성형시의 의장성 변화가 작아지고, 목적으로 하는 의장성을 갖는 성형체를 쉽게 얻을 수 있게 된다.

또한, 금형을 가온하여 사용하는 경우에는, 금형의 열팽창률을 고려하여 금형 설계(특히, 클리어런스 조정)를 행할 필요가 있다.

본 발명에 있어서, 금형 (10, 20)의 구체적인 형상이나 치수는, 성형체의 형상이나 치수에 따라 적절하게 설계 가능하며, 또한 열성형용 시트 (1)의 열성형성에 따라 다르기 때문에 특별히 한정되는 것은 아니지만, 충분한 형 재현성을 갖는 3차원 성형체를 얻기 위해서는 금형 코너부의 R값이 0.2 mm 이상, 전개율이 500 ％ 이내, 최대 조임비(최대 높이/바닥부의 최저 길이)가 1.5 이하, 최대 경사 각도가 87° 이내인 것이 바람직하다. 더욱 바람직하게는 코너부의 R값이 0.5 mm 이상, 전개율이 350 ％ 이내, 최대 조임비가 1.0 이하, 최대 경사 각도가 85°이내이다.

본 발명은 열성형용 시트 (1)을 성형하기 위한 볼록형 (10) 및 오목형 (20)에 추가하여, 가동식의 프레임상 클램프 (14, 24)를 병용함으로써 매치몰드 성형 특유의 문제인 성형 주름의 발생(이것은 금형 내로 시트가 끌려들어감에 따라 발생함)을 효과적으로 억제할 수 있다. 또한, 저온 성형시의 시트 늘어짐에 따른 성형 주름의 발생도 동시에 억제할 수 있다.

가동식 프레임상 클램프 (14, 24)는, 가동식이기 때문에 가열 후에 시트 (1)을 협지 고정할 수 있으므로, 열성형용 시트 (1)을 강력히 고정하는 것이 가능하고, 금형 (10, 20) 내로 시트 (1)이 끌려들어감에 따른 성형 주름을 현저히 억제할 수 있다. 범용의 연속 성형기에서는, 가열시의 시트 고정 방법으로서 프레임상 클램프를 이용하는 경우는 적으며, 또한 프레임상 클램프를 사용하는 경우라도 가열 전에 시트를 클램프하기 때문에 시트 고정력이 불충분하였다. 또한, 열성형용 시트 (1)은 일반적으로 열가소성 수지층 (A)의 유리 전이 온도 이하에서는 열팽창에 의해 시트가 늘어지기 쉽고, 이 늘어짐에 의해 성형 주름이 발생한다는 문제가 있지만, 본 발명의 특징적 요소인 가동식 프레임상 클램프 (14, 24)를 사용하면, 가열 후의 열성형용 시트 (1)을 프레임상 클램프 (14, 24)로 유지한 상태로 볼록형 (10) 또는 오목형 (20)에 누름으로써 성형 전(오목형 (20)과 볼록형 (10)의 감합 전)의 주름을 제거할 수 있다.

가동식 프레임상 클램프 (14, 24)의 구조로서는, 가열 후에 시트 (1)을 고정할 수 있고, 가동시에 볼록형 (10) 및 오목형 (20)과 부딪치지 않는 형상이 바람직하다. 구체적으로는 가동식 프레임상 클램프 (14, 24)와 박스 (12, 22)(박스가 없는 경우, 볼록형 (10) 및 오목형 (20))의 거리는 시트의 성상 및 두께에 따라 다르기 때문에 한정되지 않지만, 성형 전의 주름을 효과적으로 억제할 수 있다는 점에 서 시트 두께보다 크고 20 mm 이하의 범위 내가 바람직하다.

프레임상 클램프 (14, 24)는 열성형용 시트 (1)을 협지 고정하는 시트 고정부 (15, 25)의 면 상에, 예를 들면 도 7에 나타낸 바와 같이 서로 감합하는 볼록부 (31)과 오목부 (32)의 조합을 갖는 것이 바람직하다. 이에 따라, 열성형용 시트 (1)을 두 프레임상 클램프 (14, 24) 사이에 협지 고정했을 때, 한쪽 프레임상 클램프에 돌출 설치된 볼록부 (31)을 다른쪽 프레임상 클램프에 오목하게 설치된 오목부 (32)에 감입시켜, 열성형용 시트 (1)을 보다 강력하게 고정할 수 있다. 이들 볼록부 (31) 및 오목부 (32)의 조합 방법으로서는, 볼록형측 프레임상 클램프 (14)에 볼록부 (31), 오목형측 프레임상 클램프 (24)에 오목부 (32)를 설치하는 것일 수도 있고, 반대로 볼록형측 프레임상 클램프 (14)에 오목부 (32), 오목형측 프레임상 클램프 (24)에 볼록부 (31)을 설치하는 것일 수도 있으며, 이들을 병용할 수도 있다.

볼록부 (31) 및 오목부 (32)의 형상은 특별히 한정되는 것은 아니며, 볼록부 (31)로서는 핀상, 리브상, 톱니상, 산 형상, 삼각 형상, 기둥상 등 각종 형상을 채용할 수 있다. 또한, 오목부 (32)로서는 홈, 바닥을 갖는 구멍, 관통 구멍 등 각종 형상을 채용할 수 있다. 클램프시, 볼록부 (31)과 오목부 (32) 사이에 열성형용 시트 (1)을 끼워넣는 형태일 수도 있고, 열성형용 시트 (1)을 찢어 구멍을 뚫는 형태일 수도 있다.

프레임상 클램프 (14, 24)의 가동 방향은 특별히 한정되지 않지만, 금형 (10, 20)의 수평면 (11a, 21a)에 대하여 수직인 상하 방향인 것이, 시트 (1)의 당 김을 금형에 접촉시키는 압력에 의해 조절하는 것이 가능해지고, 성형 주름을 효과적으로 억제할 수 있는데다가, 비용적으로 유리하기 때문에 바람직하다. 또한, 프레임상 클램프 (14, 24)를 가동시키는 동력에 대해서도 특별히 한정되지 않지만, 공기압 또는 유압을 이용한 실린더 (16, 26)을 이용하는 방식이 간편하기 때문에 바람직하며, 특히 공기압식 실린더(이하, 에어 실린더라고 함) 쪽이 실행 속도가 빠르기 때문에 보다 바람직하다. 또한, 실린더를 이용하는 경우, 시트의 클램프력이 균일해지기 때문에, 실린더를 2개 이상 사용하는 것이 바람직하고, 4개 이상 사용하는 것이 보다 바람직하다.

프레임상 클램프 (14, 24)를 사용하여 성형용 시트를 고정하는 클램프력은, 열성형용 시트 (1)의 성상 및 프레임상 클램프의 형상에 따라 다르기 때문에 한정되지 않지만, 매치몰드 성형시의 금형 내로 시트가 끌려들어감에 따른 주름 불량을 양호하게 억제할 수 있다는 점에서 5 kgf{약 50 N} 이상이 바람직하다. 또한, 클램프 응력으로서는 0.05 kgf/cm²{약 5 kPa} 이상이 바람직하다.

본 발명의 금형 (10, 20) 및 가동식 프레임상 클램프 (14, 24)의 재질은 특별히 한정되지 않으며, 종래 매치몰드 성형용 금형에 사용되는 각종 금속 등을 이용할 수 있다. 구체적으로는 알루미늄계 강재, 철계 강재, 열경화 수지 등을 들 수 있으며, 특히 금형의 재료로서는 경질 알루미늄 강재가 바람직하다. 또한, 필요에 따라 연마 처리, 불소 수지 처리, 알루마이트 처리, 질화 처리, 붕화 처리, 도금 처리 등의 표면 처리를 실시할 수도 있다.

본 발명에 따른 매치몰드 성형용 금형 및 성형 방법은 시트 가열 장치, 하형 가동 장치, 상형 가동 장치가 구비되어 있는 각종 성형기를 사용할 수 있지만, 조작성의 관점에서 진공 성형기(플러그 기구 부착) 또는 진공 압공 성형기가 바람직하다. 시트 가열 장치로서는 시트 표면에 가열 장치의 흔적이 남지 않는다는 점에서, 시트의 한쪽면 또는 양면에서의 간접 가열 방식이 바람직하다. 또한, 다양한 성형 방법이 가능해진다는 점에서, 하형 가동 장치 및 상형 가동 장치 중 적어도 한쪽에 진공 기구가 구비되어 있는 것이 바람직하다. 또한, 진공 기구를 갖는 가동 장치의 한쪽 가동 장치에는 압공 기구가 구비되어 있을 수도 있다. 또한, 하형 가동 장치 및 상형 가동 장치의 구동 방식은 특별히 한정되지 않으며, 에어 실린더식, 유압 실린더식, 서보모터식 등을 이용할 수 있다. 단, 하형과 상형의 형 폐쇄력은 열성형용 시트 (1)의 성상 및 금형 형상에 따라 다르지만, 통상은 10 kgf{약 100 N} 이상 필요하고, 형 재현성이 양호해진다는 점에서 100 kgf 이상{약 1 kN 이상}인 것이 보다 바람직하다. 또한, 형 폐쇄 응력으로서는 0.05 kgf/cm²{약 5 kPa} 이상이 바람직하다. 또한, 여기서 말하는 형 폐쇄력이란 오목형과 볼록형을 감합할 때의 최대 압축력을 나타낸다. 구체적으로는 하형 가동 장치 및 상형 가동 장치의 최대 추진력이 작은 쪽에서, 오목형용 및 볼록형용의 가동식 프레임상 클램프의 최대 추진력이 큰 쪽을 뺀 추진력을 나타낸다.

즉, 본 발명의 성형 장치를 이용하면, 하형 가동 장치, 상형 가동 장치, 오목형용 가동식 프레임상 클램프 및 볼록형용 가동식 프레임상 클램프의 추진력의 조정에 의해 시트의 클램프력, 성형 속도, 형 폐쇄력을 자유롭게 선택할 수 있다. 예를 들면, 가동식 프레임상 클램프의 추진력을 높이면 시트의 클램프력이 높고, 성형 속도가 느리며, 형 폐쇄력이 낮아지고, 반대로 가동식 프레임상 클램프의 추진력을 낮추면 시트의 클램프력이 낮고, 성형 속도가 빠르며, 형 폐쇄력이 높아진다.

본 발명에 따른 성형 방법으로서는, 하기 (1) 내지 (9)의 순서에 따른 매치몰드 성형을 이용하는 것이 바람직하다.

(1) 열성형용 시트 (1)을 성형기 부속 클램프(도시하지 않음)로 고정한다.

(2) 히터(도시하지 않음)를 상기 시트 (1)의 상측 및/또는 하측 위치로 이동시킨다.

(3) 상기 시트 (1)을 소정 온도가 될 때까지 상기 히터로 가열한다.

여기서 말하는 소정 온도란, 사용하는 열성형용 시트의 의장성이 유지되는 온도인 것이 바람직하며, 예를 들면 사용하는 열성형용 시트가 적어도 열가소성 수지층 (A)와 장식층 (B)를 갖는 열성형용 시트이고, 상기 열가소성 수지층 (A)의 유리 전이 온도를 (Tg(A))라고 했을 때, (Tg(A)-30) ℃ 내지 (Tg(A)+10) ℃의 온도 범위 내인 것이 바람직하다. 또한, 시트의 가열 부위는 적어도 금형 성형을 해야 할 부분이지만, 일반적으로는 시트의 프레임상 클램프 부분까지 균일하게 가열하는 것이 바람직하다.

(4) 상기 히터를 성형기 밖으로 퇴피시킨다.

(4') 가열 위치와 성형 위치가 상이한 경우에는, 가열된 시트를 금형 위치까 지 이동시킨다.

(5) 시트 (1)의 상측에 배치한 오목형 (20)을 하강시키고, 시트 (1)의 하측에 배치한 볼록형 (10)을 상승시킨다.

(6) 열성형용 시트 (1)을 양면에서 프레임상 클램프 (14, 24)에 의해 협지 고정한 후, 오목형 (20)의 하강 및 볼록형 (10)의 상승을 이용하여 그대로 오목형 (20)과 볼록형 (10) 사이에 시트 (1)을 끼워넣도록 하여 3차원 형상으로 한다.

(7) 오목형 (20)과 볼록형 (10) 사이에 상기 시트 (1)을 끼운 상태로 소정 시간 유지한다.

(8) 오목형 (20)을 상승, 볼록형 (10)을 하강시켜 3차원 형상으로 한 성형체를 두 금형 (10, 20) 및 두 프레임상 클램프 (14, 24)로부터 분리한 후, 상기 성형체를 공기 등으로 소정 시간 냉각한다.

(9) 성형기 부속의 클램프를 개방한다.

(6)에 있어서, 시트를 협지 고정할 때 시트가 금형과 접하지 않는 쪽이, 시트 신장이 균등해지기 쉬우므로 바람직하다.

(2) 내지 (4)에 있어서, 실린더 (16, 26)의 상승 및 하강 동작을 수동 또는 전자 밸브의 조작에 의해 프레임상 클램프 (14, 24)의 높이를 조절하여, 작동시의 프레임상 클램프 (14, 24)와 히터와의 접촉을 피할 수 있다.

또한, 상기 순서 (2) 대신에, 상기 시트 (1)을 금형 (10, 20) 사이로부터 이동시켜, 성형기 밖에 설치한 히터(도시하지 않음)의 위치까지 이동시킬 수도 있다. 이 경우, 상기 순서 (4) 대신에, 상기 시트 (1)을 성형기 밖으로부터 금형 (10, 20) 사이의 위치로 이동시킨다.

또한, (8)에 있어서, 실린더 (16)의 작동에 의해 이형 속도가 빨라져, 성형체와 볼록형의 이형성이 떨어지는 경우에는, 실린더 (16)의 작동을 수동 또는 전자 밸브 조작에 의해 개방한 후에 오목형을 하강시키는 것이 바람직하다.

또한, 시트 (1) 상측에 볼록형 (10), 시트 (1) 하측에 오목형 (20)을 배치하는 것도 가능하다. 이 경우, 순서 (5), (6)에서는 볼록형 (10)을 하강, 오목형 (20)을 상승시키고, 순서 (8)에서는 볼록형 (10)을 상승, 오목형 (20)을 하강시킨다.

순서 (6)에 있어서, 가동식 프레임상 클램프 (14, 24)의 형상 선택 및 추진력 조정에 의해, 이하의 두가지 성형법 A, B를 선택할 수 있다. 어떠한 성형법이든 적용이 가능하며, 금형 디자인이나 시트 구성 등을 고려하여 보다 적정한 방법을 선택하는 것이 바람직하다.

(성형법 A)

도 1A에 나타낸 바와 같이, 열성형용 시트 (1)을 양면에서 프레임상 클램프 (14, 24)에 의해 협지 고정한 후, 도 1B에 나타낸 바와 같이 오목형측 프레임상 클램프 (24)의 하강 추진력을 볼록형측 프레임상 클램프 (14)의 상승 추진력보다 작게 함으로써, 가열 후에 가동식 프레임상 클램프 (14, 24)에 의해 고정된 열성형용 시트 (1)을 먼저 오목형 (20)에 누른다. 즉, 오목형 (20)의 수평면 (21a)를 열성형용 시트 (1)의 중앙부에 눌러 열성형용 시트 (1)의 금형 성형을 해야 할 부분 (2)를 볼록형 (10)측에 돌출시킨다. 이에 따라, 열성형용 시트 (1)에는, 오목형 (20)의 수평면 (21a)에 접촉한 부분과, 프레임상 클램프 (14, 24)로 협지 고정된 부분 사이에서 단차를 생기게 하여 시트 (1)의 주름을 펼 수 있다. 그 후, 도 1C에 나타낸 바와 같이 볼록형 (10)과 오목형 (20) 사이에 시트 (1)을 끼워넣어 3차원 형상으로 성형한다.

도 1B에 있어서, 오목형 (20)의 수평면 (21a)와, 오목형측 프레임상 클램프 (24)가 시트 (1)을 협지 고정하는 면 (25)와의 사이의 고저차는, 열성형용 시트 (1)의 성상 및 금형 형상에 따라 다르기 때문에 특별히 한정되지 않지만, 저온 성형시의 시트 늘어짐을 효과적으로 제거할 수 있다는 점에서 2 내지 30 mm의 범위 내가 바람직하다. 또한, 상기 고저차의 부호는, 오목형 (20)의 수평면 (21a)가 오목형측 프레임상 클램프 (24)의 클램프면 (25)보다 볼록형 (10)측에 돌출되어 있는 경우를 양으로 한다.

이 성형법 A에 따르면, 장식층을 갖는 장식 시트를 사용하는 경우, 상기 장식층이 가시화되는 의장면이 오목형 (20)측을 향함으로써 장식 선명성이 양호한 성형체를 얻기 쉽다. 또한, 인쇄 무늬를 장식층으로서 갖는 장식 시트를 사용하여, 얻어지는 성형체를 부분적으로 장식하는 경우, 무늬 위치를 맞추기 쉽고, 또한 성형시의 두께 불균일이 발생하기 어렵기 때문에 무늬 자체의 불균일 변형도 적어진다.

또한, 오목형 (20)이 하측, 볼록형 (10)이 상측이라도 마찬가지이다.

(성형법 B)

도 2A에 나타낸 바와 같이, 열성형용 시트 (1)을 양면에서 프레임상 클램프 (14, 24)에 의해 협지 고정한 후, 도 2B에 나타낸 바와 같이 오목형측 프레임상 클램프 (24)의 하강 추진력을 볼록형측 프레임상 클램프 (14)의 상승 추진력보다 크게 함으로써, 가열 후에 가동식 프레임상 클램프 (14, 24)에 의해 고정된 열성형용 시트 (1)을 먼저 볼록형 (10)에 누른다. 즉, 볼록형 (10)의 상부면 (11c)를 열성형용 시트 (1)의 중앙부에 눌러 열성형용 시트 (1)의 금형 성형을 해야 할 부분 (2)를 오목형 (20)측에 돌출시킨다. 이에 따라, 열성형용 시트 (1)에는 볼록형 (10)의 상부면 (11c)에 접촉한 부분 (2a)와, 프레임상 클램프 (14, 24)로 협지 고정된 부분과의 사이 (2b)에서 단차를 생기게 하여 시트 (1)의 주름을 펼 수 있다. 그 후, 도 2C에 나타낸 바와 같이, 볼록형 (10)과 오목형 (20) 사이에 시트 (1)을 끼워넣어 3차원 형상으로 성형한다.

도 2B에 있어서, 볼록형 (10)의 수평면 (11a)와, 볼록형측 프레임상 클램프 (14)가 시트 (1)을 협지 고정하는 면 (15)와의 사이의 고저차는, 열성형용 시트 (1)의 성상 및 금형 형상에 따라 다르기 때문에 특별히 한정되지 않지만, 저온 성형시의 시트 늘어짐을 효과적으로 제거할 수 있다는 점에서 -30 내지 15 mm의 범위 내가 바람직하다. 또한, 상기 고저차의 부호는, 볼록형 (10)의 수평면 (11a)가 볼록형측 프레임상 클램프 (14)의 클램프면 (15)보다 오목형 (20)측으로 돌출되어 있는 경우를 양으로 하고, 상기 수평면 (11a)가 상기 클램프면 (15)보다 낮은 위치에 있는 경우를 음으로 한다. 도 2B에 나타낸 예에서는 볼록형 (10)의 수평면 (11a)와 볼록형측 프레임상 클램프 (14)의 클램프면 (15)가 거의 동일면 상에 있어, 상기 고저차는 거의 0 mm이다. 또한, 볼록형측 프레임상 클램프 (14)가 시트 (1)을 협지 고정하는 면 (15)와의 사이의 고저차를 0 mm 미만으로 하고, 볼록형에 설치한 진공 구멍으로부터 진공 흡인함으로써 형 재현성이 더 양호해지는 경우가 있다.

이 성형법 B에 따르면, 볼록형 (10)의 상부면 (11c)와 프레임상 클램프 (14, 24) 사이에서 시트 (1)은 볼록형 (10)의 경사면 (11b)에도 수평면 (11a)에도 접촉시키지 않고 신장시킬 수 있기 때문에, 성형체의 구배부(금형 (10, 20)의 경사면 (11b, 21b)에 의해 성형되는 부분)에 의해 많은 면적의 시트를 배분할 수 있다. 따라서, 전개율이 높은 부분이나 구배가 큰 부분을 갖는 형상의 금형을 이용하는 경우, 형 재현성이 양호한 성형체를 얻기 쉽다.

이어서, 본 발명의 성형 방법 및 성형 장치의 제2 형태예를 설명한다.

도 3은 본 발명의 성형 방법의 제2 형태예를 설명하는 모식적 단면도이다. 도 6은 도 3에서 사용되는 프레임상 클램프를 설치한 오목형을 나타내는 사시도이다.

본 형태예에서는 볼록형 (10) 및 볼록형측 프레임상 클램프 (14)로서는, 상기 제1 형태예와 마찬가지로 도 4에 나타낸 것을 사용할 수 있다. 오목형측 프레임상 클램프 (24)로서는, 도 3 및 도 6에 나타낸 바와 같이 프레임상 클램프 (24)의 내주연부에 플랜지부 (27)이 연장되어 있고, 이 플랜지부 (27)이 볼록형측 프레임상 클램프 (14)의 내주연부보다 내측에 있는 프레임상 클램프를 사용한다. 이 경우, 오목형 (20A)로서는 오목형 본체 (21)의 수평면 (21a)의 높이가 플랜지부 (27)의 두께 이상으로, 박스 (22)의 단부보다 돌출되어 있는 것을 사용한다. 오목 형 본체 (21)의 높이를 조절하는 방법으로서는, 오목형 본체 (21)의 뒷면측에 높이 조절용 플레이트 (22b)를 삽입하는 방법이 있으며, 이 방법에 따르면 도 5의 오목형 (20)의 박스 (22) 내에 플레이트 (22b)를 추가하는 것만으로 도 6의 오목형 (20A)를 구성할 수 있다.

본 형태예에서의 프레임상 클램프 (14, 24)는, 제1 형태예의 성형 장치에서 설명한 것과 마찬가지로 열성형용 시트 (1)을 협지 고정하는 시트 고정부 (15, 25)의 면 상에 서로 감합하는 볼록부 (31)과 오목부 (32)의 조합(도 8, 도 9 참조)을 갖는 것이 바람직하다. 이에 따라, 열성형용 시트 (1)을 두 프레임상 클램프 (14, 24) 사이에 협지 고정했을 때, 한쪽 프레임상 클램프에 돌출 설치된 볼록부 (31)을 다른쪽 프레임상 클램프에 오목하게 설치된 오목부 (32)에 감입시켜 열성형용 시트 (1)을 보다 강력하게 고정할 수 있다. 이들 볼록부 (31) 및 오목부 (32)의 조합 방법으로서는 볼록형측 프레임상 클램프 (14)에 볼록부 (31), 오목형측 프레임상 클램프 (24)에 오목부 (32)를 설치하는 것일 수도 있고, 볼록형측 프레임상 클램프 (14)에 오목부 (32), 오목형측 프레임상 클램프 (24)에 볼록부 (31)을 설치하는 것일 수도 있으며, 이들을 병용할 수도 있다.

본 형태예에 있어서는, 상술한 성형법 B(시트에 대하여 먼저 볼록형을 누름)와 동일한 방법에 의해 시트 (1)의 성형을 행할 수 있다. 즉, 도 3A에 나타낸 바와 같이 열성형용 시트 (1)을 양면에서 프레임상 클램프 (14, 24)에 의해 협지 고정한 후, 도 3B에 나타낸 바와 같이 오목형측 프레임상 클램프 (24)의 클램프 압력을 볼록형측 프레임상 클램프 (14)의 클램프 압력보다 크게 함으로써, 가열 후에 가동식 프레임상 클램프 (14, 24)에 의해 고정된 열성형용 시트 (1)을 먼저 볼록형 (10)에 누른다. 즉, 볼록형 (10)의 상부면 (11c)를 열성형용 시트 (1)의 중앙부에 눌러 열성형용 시트 (1)의 금형 성형을 해야 할 부분 (2)를 오목형 (20A)측에 돌출시킨다. 이에 따라, 열성형용 시트 (1)에는 볼록형 (10)의 상부면 (11c)에 접촉한 부분 (2a)와, 프레임상 클램프 (14, 24)로 협지 고정된 부분과의 사이 (2b)에서 단차를 생기게 하여 주름을 펼 수 있다. 그 후, 도 3C에 나타낸 바와 같이 볼록형 (10)과 오목형 (20A) 사이에 시트 (1)을 끼워넣어 3차원 형상으로 성형한다. 또한, 도 3B의 단계에 있어서, 가열 후에 가동식 프레임상 클램프 (14, 24)에 의해 고정된 열성형용 시트 (1)을 먼저 볼록형 (10)에 눌렀을 때, 오목형측 프레임상 클램프 (24)의 내주연부의 플랜지부 (27)과 볼록형 (10)의 외주연부 (17)(여기서는 박스 (12)의 단부) 사이에서 열성형용 시트 (1)을 협지 고정(클램프)하고, 또한 볼록형 (10)의 단부(수평면 (11a)와 경사면 (11b)의 접합부)에 설치한 진공 구멍 (18)(도 3B 참조)으로부터, 열성형용 시트 (1)의 가열 가소화한 부분을 볼록형 (10)측으로부터 진공 흡인한다.

이 구성에 따르면, 볼록형측의 진공을 효과적으로 사용할 수 있기 때문에, 형 재현성이 더 양호한 성형체를 얻기 쉽다. 진공 흡인시, 볼록형 (10)의 볼록부와 플랜지부 (27)의 간격(도 3B에 있어서 수평 방향의 간격)은 주름 발생을 억제할 수 있음과 동시에 형 재현성이 더 양호해진다는 점에서 5 내지 50 mm가 바람직하다. 또한, 플랜지부 (27)의 형상으로서는, 볼록형 (10)의 볼록부와 플랜지부 (27)의 간격이 균일할 필요는 없으며, 전개율이 높은 부분의 간격을 의도적으로 길게 하거나, 브릿지 불량이 발생하기 쉬운 부분의 간격을 의도적으로 짧게 하면, 의장 유지성 및 형 재현성을 더욱 양호하게 할 수 있다.

의장성을 갖는 장식 시트를 사용하는 경우, 저온으로 성형할수록 의장성 변화가 적고, 장식 선명성이 우수한 성형체를 얻기 쉬우며, 또한 본 발명에 따르면 비교적 저온에서도 형 재현성이 양호한 성형체가 얻어진다는 점에서, 열성형 온도는 상기 시트의 진공 성형 온도(상기 시트를 진공 성형으로 성형할 때의 최적 온도)보다 10 ℃ 이상 낮은 것이 바람직하다. 구체적으로는 의장성을 갖는 시트가 적어도 열가소성 수지층 (A)와 장식층 (B)를 갖는 열성형용 시트일 때, 열가소성 수지층 (A)의 유리 전이 온도 (Tg(A))가 (Tg(A)-30) ℃를 하한, (Tg(A)+10) ℃를 상한으로 하는 온도 범위 내에서 성형하면 의장성에 영향을 주지 않고, 예를 들면 금속 광택성 장식 시트의 경우에는 고광택성 성형체를 얻을 수 있고, 안료를 사용한 인쇄 장식 시트의 경우에는 색 불균일이나 변색이 없는 성형체를 얻을 수 있다. 또한, 성형체의 부분 장식을 목적으로 한 인쇄 무늬를 장식층으로서 갖는 장식 시트의 경우, 무늬를 맞추기 쉽기 때문에 바람직하다.

단, 여기서 말하는 유리 전이 온도(이하, Tg라고 함)란, JIS K7244-1법에 준하여 측정되는 동적 점탄성 측정(이하, DMA라고 함)을 이용하여 필름상 또는 시트상의 시료편에 대하여 주파수 1 Hz, 측정 개시 온도 0 ℃, 승온 속도 3 ℃/분의 측정 조건으로 측정한 역학적 감쇠(이하, tanδ라고 함)가 극대치를 나타낼 때의 온도(피크 온도라고 함)로 한다.

열성형용 시트가 열가소성 수지층 (A)를 복수층 갖는 경우에는, 복수의 열가 소성 수지층 (A)의 Tg 중 가장 높은 온도를 Tg(A)로 한다. 또한, 복수층의 열가소성 수지 필름층 (A)의 1층 이상은 Tg를 갖는 수지층이 필수이다. 따라서, 복수층의 열가소성 수지층 (A) 중 tanδ가 극대치를 나타내지 않는 층이 있는 경우(PP 등의 결정성 수지)에는 Tg를 갖는 층의 Tg를 상기 온도 범위의 기준으로 한다. 또한, 열성형 온도는 (Tg(A)-25) ℃를 하한, (Tg(A)+5) ℃를 상한으로 하는 것이 더욱 바람직하다.

더욱 구체적으로는 원적외선 히터를 이용한 경우, 히터 온도로 200 내지 500 ℃, 간접 가열 시간을 5 내지 30 초로 하고, 상기 시트가 매치몰드 성형이 가능해지는 온도, 예를 들면 DMA의 저장 탄성률 (E')가 10 내지 500 MPa이 되는 온도로 하는 것이 바람직하다.

일반적으로 열가소성 수지 시트의 성형 온도는 열가소성 수지의 점탄성 및 성형체의 형상에도 의존하지만, 진공 성형법의 경우에는 DMA의 저장 탄성률 (E')가 50 MPa 이하가 되는 온도, 압공 성형법의 경우에는 DMA의 저장 탄성률 (E')가 250 MPa 이하가 되는 온도가 기준이고, 그 이하에서는 성형이 곤란하다고 여겨지고 있다. 구체적으로는, 상기 저장 탄성률을 50 MPa 이하로 하기 위해서는, 열성형용 시트를 상기 열가소성 수지층의 Tg+20 ℃ 이상으로 가열할 필요가 있다.

한편, 본 발명의 열성형용 시트의 성형 방법은, 상기 저장 탄성률이 500 MPa 이하가 되는 온도로 성형이 가능하고, 구체적으로는 열성형용 시트를 상기 열가소성 수지층 (A)의 (Tg(A))에 대하여 (Tg(A)-30) ℃ 이상으로 가열함으로써 성형이 가능하다.

일반적으로 열가소성 수지 시트를 가열하면, 1차 팽창, 열수축, 2차 팽창(드로우 다운)의 순서의 과정을 거치는 경우가 많다. 진공 성형법 등의 범용의 열성형법에서는, 열수축으로부터 2차 팽창의 온도 범위에서 금형에 부형하지만, 본 발명의 성형 방법은 1차 팽창으로부터 열수축의 온도 범위에서 부형을 행하는 것이 특징이며, 의장성에 영향을 미치지 않는 저온에서의 성형을 가능하게 한다.

즉, 본 발명의 과제 중 하나인 주름은, 상기 특허 문헌 1 및 2에서 과제 및 해결되는 주름과는 상이하다. 즉, 상기 특허 문헌 1 및 특허 문헌 2에서 해결되는 성형시의 주름 발생은 2차 팽창에 의한 시트 늘어짐에 기인하는 것이지만, 본 발명에서 해결되는 주름은 1차 팽창에 의한 시트 늘어짐, 및 비교적 저온하로 인해 신장이 곤란한 시트가 금형 내로 끌려들어가는 것에 기인하는 것이며, 상기 수법 등의 공지 수법으로는 해결할 수 없다.

또한, 금형 온도는, 열성형용 시트 (1)의 성상에 따르기 때문에 특별히 한정되지 않으며, 얻어지는 성형체의 외관, 형 재현성, 성형 수축률 및 변형 정도에 따라 적절하게 조정하는 것이 바람직하다. 예를 들면, 0 ℃ 이상에서 Tg를 갖는 열가소성 수지층을 갖는 적층 시트라면, 상기 층이 접하는 측의 금형 온도를 (Tg-50) ℃ 내지 (Tg-10) ℃의 범위 내로 함으로써, 형 재현성이 양호해지기 때문에 바람직하며, 또 한쪽의 금형 사이에 필요에 따라 온도 구배를 설정할 수도 있다. 또한, 가압 성형 종료 후, 얻어진 성형체를 공기 등으로 냉각하는 것이 바람직하다. 구체적으로는 20 내지 200 ℃의 범위에서 볼록형과 오목형 사이에 시트를 끼워넣는 시간(상기 공정 (7)에 해당함)이 10 초 내지 5 분이면 양호하게 성형할 수 있다.

장식층을 갖는 적층 시트를 사용하는 경우, 어느 면에서 금형에 접촉시킬지는 특별히 한정되지 않지만, 열가소성 수지층 (A)(장식층 (B)가 가시화되는 의장면의 측)로부터 금형에 접촉시키면, 장식층의 금속 박막 세편의 배향이 정돈된 상태를 금형에 의해 쉽게 유지하기 때문에, 장식 선명성이 양호한 성형체를 얻기 쉽다. 또한, 후술하는 열가소성 수지층 (A)가 복수개이고, 투명 또는 반투명한 열가소성 수지층 (A-1)과, 장식층 (B)와, 지지 기재가 되는 열가소성 수지층 (A-2)가 이 순서대로 적층된 적층 시트의 경우에는, 지지 기재가 되는 열가소성 수지층 (A-2)측으로부터 변형시키면, 장식층 (B)의 변형이 완화되고, 의장성 유지 효과가 높다고 여겨진다. 한편, 형 재현성의 관점에서는 Tg(A-M)을 갖는 열가소성 수지층측, 즉 변형시키기 어려운 쪽으로부터 변형시키는 것이 바람직한 경우도 있다.

따라서, 금형 디자인이나 시트 구성 등을 고려하여, 보다 적정한 방법을 선택하는 것이 바람직하다.

(열성형용 시트)

본 발명에서는 열성형용 시트로서 수지 등을 포함하는 단층 시트를 사용할 수도 있고, 복수의 층을 적층하여 이루어지는 적층 시트를 사용할 수도 있지만, 의장성을 갖는 장식 시트인 것이 본 발명의 효과를 가장 잘 발휘할 수 있어 바람직하다. 의장성을 부여하는 장식층을 구성하는 착색제에 특별히 한정은 없지만, 본 발명의 성형 방법을 이용하면, 열에 약한 착색제도 사용할 수 있다. 열에 약한 착색제로서는, 예를 들면 금속 증착막, 금속 박편이나 금속 입자를 사용한 금속 잉크, 산화철 등의 무기 안료, 아조계 등의 유기 안료, 및 유용성 염료를 들 수 있다.

(장식층)

장식층 (B)는, 구체적으로는 잉크 또는 도료를 통상법에 의해 열가소성 수지층 (A)에 전착시켜 얻는다. 금속조의 의장인 경우에는 진공 증착법, 스퍼터링법 또는 도금법 등에 의해 금속 박막을 형성시킬 수도 있다. 또한, 후술하는 열가소성 수지층 (A)가 복수개이고, 투명 또는 반투명한 열가소성 수지층 (A-1)과, 장식층 (B)와, 지지 기재가 되는 열가소성 수지층 (A-2)가 이 순서대로 적층된 적층 시트를 사용하는 경우에는, 의장성의 관점에서 투명 또는 반투명한 열가소성 수지층 (A-1)에 전착시키는 방법이 바람직하다.

잉크 또는 도료를 열가소성 수지 필름층에 전착시키는 방법으로서는, 예를 들면 그라비아 인쇄, 플렉소 인쇄, 스크린 인쇄 등의 인쇄 방식, 그라비아 코터, 그라비아 리버스 코터, 플렉소 코터, 블랭킷 코터, 롤 코터, 나이프 코터, 에어나이프 코터, 키스 터치 코터, 키스 터치 리버스 코터, 콤머 코터, 콤머 리버스 코터, 마이크로 그라비아 코터 등의 도공 방식을 이용할 수 있다.

장식층이 지나치게 얇으면 은폐성이 떨어져 의장성이 손상되는 경우가 있고, 지나치게 두꺼우면 열성형시에 색 불균일이 발생하기 쉽기 때문에, 장식층으로서 잉크 또는 도료를 사용하는 경우, 상기 층의 두께는 0.1 내지 5 ㎛가 바람직하고, 0.5 내지 3 ㎛가 더욱 바람직하며, 금속 박막을 사용하는 경우, 0.01 내지 0.1 ㎛가 바람직하고, 0.02 내지 0.08 ㎛가 더욱 바람직하다. 또한, 상기 열가소성 수지 필름층과 장식층의 밀착성을 제어할 목적으로, 상기 열가소성 수지 필름 표면에는 코로나 처리나 프라이머 도공 등의 표면 처리를 실시할 수도 있다.

(고휘성 잉크)

금속조의 의장을 부여하는 장식층으로서, 진공 증착 등에 의한 금속 박막층 등을 사용할 수도 있다. 이 경우, 금속 박막의 성분으로서는 알루미늄(Al), 금(Au), 백금(Pt), 은(Ag), 구리(Cu), 놋쇠(Cu-Zn), 티탄(Ti), 크롬(Cr), 니켈(Ni), 인듐(In), 몰리브덴(Mo), 텅스텐(W), 팔라듐(Pd), 이리듐(Ir), 규소(Si), 탄탈(Ta), 니켈 크롬(Ni-Cr), 스테인레스강(SUS), 크롬 구리(Cr-Cu), 알루미늄 규소(Al-Si) 등의 금속을 들 수 있다.

본 발명의 성형 방법 및 성형 장치를 이용하면, 고전연부에서의 금속 박막층에 균열에 의한 휘도 저하를 현저하게 억제할 수 있는데, 고휘성 잉크를 포함하는 고휘성 잉크층을 사용하는 것이 상기 휘도 저하를 더 억제할 수 있다는 점에서 바람직하다. 여기서 고휘성 잉크란, 금속 박막 세편을 결착 수지 중에 분산시켜 이루어지며, 경면상 금속 광택을 갖는 잉크이다. 상기 잉크 중의 불휘발분에 대한 금속 박막 세편의 함유량은 3 내지 60 질량％의 범위 내가 바람직하다. 금속 박막 세편을 사용한 고휘성 잉크는, 상기 잉크를 인쇄 또는 도포했을 때 금속 박막 세편이 피도물 표면에 대하여 평행 방향으로 배향되는 결과, 종래의 금속분을 사용한 금속 잉크로는 얻지 못했던, 고휘도의 경면상 금속 광택을 얻을 수 있다.

(고휘성 잉크 중의 금속 박막 세편)

상기 고휘성 잉크에 사용되는 금속 박막 세편의 금속으로서는, 금속 박막의 성분으로서 상기에 예시한 각종 금속을 바람직하게 사용할 수 있다. 상기 금속을 박막으로 하는 방법으로서는, 알루미늄과 같이 융점이 낮은 금속의 경우에는 증착 을, 알루미늄, 금, 은, 구리 등 전성을 갖는 금속의 경우에는 박을, 융점이 높고 전성이 부족한 금속의 경우에는 스퍼터링 등을 들 수 있다. 그 중에서도 증착 금속 박막으로부터 얻은 금속 박막 세편이 바람직하게 사용된다. 금속 박막의 두께는 0.01 내지 0.1 ㎛가 바람직하고, 0.02 내지 0.08 ㎛가 더욱 바람직하다. 잉크 중에 분산시키는 금속 박막 세편의 면 방향의 크기는 5 내지 25 ㎛가 바람직하고, 10 내지 15 ㎛가 더욱 바람직하다. 금속 박막 세편의 면 방향의 크기가 5 ㎛ 미만인 경우에는, 고휘성 잉크의 도막 휘도가 저하하는 것 외에, 잉크를 그라비아 방식 또는 스크린 인쇄 방식으로 인쇄 또는 도포하는 경우, 판의 블록킹의 원인이 된다.

이하, 금속 박막 세편의 제조 방법을, 특히 바람직한 증착법을 이용한 경우를 예로 들어 설명한다. 금속을 증착하는 지지체 필름에는 폴리올레핀 필름이나 폴리에스테르 필름 등을 사용할 수 있다. 우선, 지지체 필름 상에 도포 등에 의해 박리층을 설치한 후, 상기 박리층 상에 소정의 두께가 되도록 금속을 증착한다. 증착막면에는 산화를 방지하기 위해 탑 코팅층을 도포한다. 박리층 및 탑 코팅층을 형성하기 위한 코팅제는 서로 동일한 것을 사용할 수도 있고, 또한 상이한 것을 사용할 수도 있다.

상기 박리층 또는 탑 코팅층에 사용하는 수지는 특별히 한정되지 않는다. 구체적으로는, 예를 들면 니트로셀룰로오스 등의 셀룰로오스 유도체, 아크릴 수지, 비닐계 수지, 폴리아미드, 폴리에스테르, 에틸렌-비닐알코올(EVA) 수지, 염소화 폴리에틸렌, 염소화 EVA 수지, 석유계 수지 등을 들 수 있다. 박리층 또는 탑 코팅층에 사용하는 용제로서는 톨루엔, 크실렌 등의 방향족계 탄화수소; n-헥산, 시클 로헥산 등의 지방족 또는 지환식 탄화수소; 아세트산 에틸, 아세트산 프로필 등의 에스테르류; 메탄올, 에탄올, 이소프로필알코올 등의 알코올류; 아세톤, 메틸에틸케톤 등의 케톤류; 에틸렌글리콜 모노에틸에테르, 프로필렌글리콜 모노메틸에테르 등의 알킬렌글리콜 모노알킬에테르 등이 바람직하게 사용된다.

상기 금속 증착 필름을, 상기 박리층 및 탑 코팅층을 용해하는 용제 중에 침지하여 교반하고, 금속 증착막을 분리한다. 또한, 박리한 금속 증착막을 용제 중에서 교반함으로써 면 방향의 크기가 약 5 내지 25 ㎛인 금속 박막 세편으로 하고, 여과 분리, 건조한다. 박리에 사용되는 용제는, 상기 박리층 및 탑 코팅층을 용해하는 것이라면 그 이외에 특별히 한정은 없다. 금속 박막을 스퍼터링으로 제조한 경우에도, 상기와 동일한 방법으로 금속 박막 세편으로 할 수 있다. 금속박을 사용하는 경우에는, 용제 중에 침지하여 그대로 교반기로 소정의 크기로 분쇄하는 것이 바람직하다.

금속 박막 세편은 잉크 중에서의 분산성을 높이기 위해 표면 처리하는 것이 바람직하다. 표면 처리제로서는 스테아르산, 올레산, 팔미트산 등의 유기 지방산; 메틸실릴이소시아네이트 등의 이소시아네이트류; 니트로셀룰로오스, 셀룰로오스아세테이트프로피오네이트, 셀룰로오스아세테이트부티레이트, 에틸셀룰로오스 등의 셀룰로오스 유도체를 들 수 있으며, 공지 관용의 방법으로 금속 박막 세편의 표면에 흡착시킨다.

(고휘성 잉크 중의 결착 수지)

상기 고휘성 잉크에 사용되는 결착 수지로서는, 종래의 그라비아 잉크, 플렉 소 잉크, 스크린 잉크, 또는 도료 등에 통상 이용되고 있는 것을 사용할 수 있다. 구체예로서는 도료용 아크릴 수지, 염화비닐 수지, 염화비닐리덴 수지, 염화비닐-아세트산 비닐 수지, 에틸렌-아세트산 비닐 수지, 폴리올레핀 수지, 염소화 올레핀 수지, 에틸렌-아크릴 수지 등의 중합계 수지; 또는 도료용 폴리우레탄 수지, 폴리아미드 수지, 요소 수지, 에폭시 수지, 폴리에스테르 수지, 석유계 수지, 셀룰로오스 유도체 수지 등이 바람직하게 사용된다. 또한, 이들 수지에 카르복실산기, 인산기, 술폰산기, 아미노기, 4급 암모늄염기 등의 극성기를 화학적으로 결합시킨 것을 사용 또는 병용할 수도 있다.

(고휘성 잉크 중의 첨가제)

상기 고휘성 잉크에는, 필요에 따라 의장성, 전연성을 저해하지 않는 한, 잉크 중에 기포 제거, 침강 방지, 안료 분산, 유동성 개질, 블록킹 방지, 대전 방지, 산화 방지, 광 안정성, 자외선 흡수, 내부 가교 등을 목적으로서, 종래의 그라비아 잉크, 플렉소 잉크, 스크린 잉크, 또는 도료 등에 사용되고 있는 각종 첨가제를 첨가할 수도 있다. 이러한 첨가제로서는 착색용 안료, 염료, 왁스, 가소제, 레벨링제, 계면 활성제, 분산제, 소포제, 킬레이트화제, 폴리이소시아네이트 등을 들 수 있다.

(고휘성 잉크 중의 용제)

상기 고휘성 잉크에 사용되는 용제로서는, 종래의 그라비아 잉크, 플렉소 잉크, 스크린 잉크, 또는 도료 등에 사용되고 있는 공지 관용의 용제를 사용할 수 있다. 구체적으로는 톨루엔, 크실렌 등의 방향족계 탄화수소; n-헥산, 시클로헥산 등의 지방족 또는 지환식 탄화수소; 아세트산 에틸, 아세트산 프로필 등의 에스테르류; 메탄올, 에탄올, 이소프로필알코올 등의 알코올류; 아세톤, 메틸에틸케톤 등의 케톤류; 에틸렌글리콜 모노에틸에테르, 프로필렌글리콜 모노메틸에테르 등의 알킬렌글리콜 알킬에테르 등을 들 수 있다.

(고휘성 잉크의 제조 방법)

일반적으로 잉크의 배합 원료를 안정하게 분산시키기 위해서는 롤 밀, 볼 밀, 비드 밀, 또는 샌드 밀 등을 이용하여 연육시킴으로써, 안료 기타 첨가제를 서브마이크론까지 미립자화한다. 그러나, 상술한 고휘성 잉크에 있어서는, 금속 광택을 발현시키기 위해 배합하는 금속 박막 세편은 5 내지 25 ㎛의 크기인 것이 바람직하며, 상기 연육을 행한 경우에는 금속 박막 세편이 미립자화되어 금속 광택이 극단적으로 저하될 우려가 있다. 따라서, 고휘성 잉크를 제조하는 경우에는 연육은 행하지 않고, 간단히 상기 배합 원료를 혼합하여 잉크로 하는 것이 바람직하다. 그를 위해서는 분산성을 향상시킬 목적으로, 상기한 바와 같이 금속 박막 세편을 표면 처리해 두는 것이 바람직하다.

본 발명에 있어서는, 특히 장식층이 열가소성 수지층 사이에 끼워진 구성인 적층 시트를 사용한 경우, 상기 적층 시트의 우수한 의장성을 손상시키지 않고, 원하는 형상으로 성형이 가능하기 때문에 바람직하다.

구체적으로는, 투명 또는 반투명한 열가소성 수지층 (A-1)과, 장식층 (B)와, 지지 기재가 되는 열가소성 수지층 (A-2)가 이 순서대로 적층되어 이루어지는 적층 시트가 바람직하다.

상기 적층 시트에서는 투명 또는 반투명한 열가소성 수지층 (A-1)측이 표면층이 되고, 의장성이 높은 장식층 (B)가 투명 또는 반투명한 열가소성 수지층 (A-1)을 통해 시각이 가능하게 된다. 투명 또는 반투명한 열가소성 수지층 (A-1)과 장식층 (B)의 사이에는 1층 이상의 장식 보호층, 잉크층, 접착제층 등을 설치할 수도 있다. 또한, 투명 또는 반투명한 열가소성 수지층 (A-1) 상에는, 성형시에 표면층이 되는 측에 1층 이상의 표면 보호층(탑 코팅층)을 설치할 수도 있다.

또한, 본 발명의 성형 방법에 의해 얻어지는 3차원 성형체는, 우수한 장식 선명성을 갖는다는 점에서, 상기 성형체를 사출 금형 내에 삽입하여 일체 사출 성형하는 인몰드 성형(인서트 성형)에 바람직하게 사용할 수 있다. 이 경우, 지지 기재가 되는 열가소성 수지층 (A-2)는, 얻어지는 성형체의 가장 사출 성형용 수지측이 되는 층이기 때문에, 상기 사출 수지와의 열융착성을 갖는 것이 바람직하다. 또한, 지지 기재가 되는 열가소성 수지층 (A-2)에는 장식층의 보호, 및 적층 시트 또는 얻어지는 성형체로서의 강도나 강성을 보조하는 역할도 갖는다.

장식층 (B)와 지지 기재가 되는 열가소성 수지층 (A-2)의 사이에는, 1층 이상의 다른 잉크층, 접착제층 등을 설치할 수도 있다. 또한, 상기 구성을 갖는 적층 시트를 사용하는 경우, 성형시의 가열 가소화 온도는, 상기 가열 가소화하는 온도가 상기 층 (A-1) 및 층 (A-2)의 높은 쪽의 유리 전이 온도를 Tg(A-M)이라고 했을 때, (Tg(A-M)-30) ℃ 내지 (Tg(A-M)+10) ℃의 온도 범위 내인 것이 바람직하다.

(투명 또는 반투명한 열가소성 수지층 (A-1))

열성형용 시트에 사용하는 것이 가능한 열가소성 수지층 (A-1)로서는, 필름 형상인 것이 바람직하며, 가열에 의해 전연성을 갖는 필름이 사용된다. 열가소성 수지 필름은 투명 또는 반투명한 단층 또는 다층 필름이 바람직하며, 착색제를 함유할 수도 있다. 매치몰드 성형에서는 열에 의한 성형 공정을 행하기 때문에, Tg가 30 내지 300 ℃의 범위인 열가소성 수지를 주체로 하는 필름이 바람직하며, 더욱 바람직한 Tg는 50 내지 250 ℃이다. 상기 열가소성 수지의 예를 들면, 폴리에틸렌이나 폴리프로필렌 등의 폴리올레핀 수지, 폴리에틸렌테레프탈레이트나 폴리부틸렌테레프탈레이트 등의 폴리에스테르 수지, 폴리메틸메타크릴레이트나 폴리에틸메타크릴레이트 등의 아크릴 수지, 이오노머 수지, 폴리스티렌, 폴리아크릴니트릴, 아크릴니트릴-스티렌 수지, 메틸메타크릴레이트-스티렌 수지, 나일론 등의 폴리아미드 수지, 에틸렌-아세트산 비닐 수지, 에틸렌-아크릴산 수지, 에틸렌-에틸아크릴레이트 수지, 에틸렌-비닐알코올 수지, 폴리염화비닐이나 폴리염화비닐리덴 등의 염소 수지, 폴리불화비닐이나 폴리불화비닐리덴 등의 불소 수지, 폴리카르보네이트 수지, 환상 폴리올레핀 수지, 변성 폴리페닐렌에테르 수지, 메틸펜텐 수지, 셀룰로오스계 수지 등이 바람직하게 사용된다. 이들 열가소성 수지 중에서도 열성형성 및 장식층의 선명성이 우수하다는 점에서 아크릴 수지, 폴리에스테르 수지, 폴리카르보네이트 수지, 및 환상 폴리올레핀 수지의 군으로부터 선택되는 1종 또는 2종 이상을 주성분으로 하는 필름이 바람직하다.

또한, 상기 필름의 투명성을 저해하지 않는 범위 내에서, 상기 예시된 수지를 2종 이상 혼합 또는 다층화하여 사용할 수도 있다.

또한, 내충격성을 개선할 목적으로, 열가소성 수지 필름으로서 사용되는 상 기 예시된 각종 수지를 투명성을 저해하지 않는 범위 내에서 고무 변성체로 할 수도 있다. 고무 변성체로 하는 방법에 대해서는 특별히 한정되지 않지만, 각종 수지 중합시에 부타디엔 등의 고무 성분 단량체를 첨가하여 공중합하는 방법, 및 이 수지와 합성 고무 또는 열가소성 엘라스토머를 열용융 블렌드하는 방법을 들 수 있다. 또한, 열가소성 수지 필름은 투명성을 손상시키지 않는 범위 내에서, 산화 방지제, 자외선 흡수제, 윤활제 등의 필름 용도로 상용되는 각종 첨가제를 함유할 수도 있다. 또한, 의장성의 관점에서 안료 또는 염료 등의 착색제를 함유하여, 의도적으로 투명성을 저하시킬 수도 있다. 열가소성 수지 필름의 제조 방법은 특별히 한정되지 않으며, 통상법에 따라 필름화하면 되며, 또한 열성형시의 전연성을 저해하지 않는 범위 내에서 일축 방향 또는 이축 방향으로 연신 처리를 실시할 수도 있다.

열가소성 수지 필름의 두께는 특별히 제한되지 않지만, 장식 보호층(후술함) 및 장식층이 잉크 등의 전착층인 경우의 도공성, 및 열성형성이 양호하다는 점에서 30 내지 2000 ㎛의 범위가 바람직하고, 50 내지 500 ㎛의 범위가 보다 바람직하다.

(지지 기재가 되는 열가소성 수지층 (A-2))

열성형용 시트에 사용되는 지지 기재가 되는 열가소성 수지층 (A-2)로서는, 매치몰드 성형을 행하기 때문에 Tg가 30 내지 300 ℃의 범위인 열가소성 수지를 주체로 하는 필름이 바람직하며, 더욱 바람직한 Tg는 50 내지 250 ℃이다. 상기 열가소성 수지의 예를 들면, 아크릴로니트릴/부타디엔/스티렌(ABS) 수지, 아크릴로니트릴/아크릴 고무/스티렌(AAS) 수지, 아크릴로니트릴/에틸렌 고무/스티렌(AES) 수 지, (메트)아크릴산 에스테르/스티렌(MS) 수지, 스티렌/부타디엔/스티렌(SBS) 수지, 스티렌/이소프렌/부타디엔/스티렌(SIBS) 수지, 폴리에틸렌(PE)계 수지나 폴리프로필렌(PP)계 수지, 염화비닐(PVC)계 수지 등의 범용 수지, 및 올레핀계 엘라스토머(TPO), 염화비닐계 엘라스토머(TPVC), 스티렌계 엘라스토머(SBC), 우레탄계 엘라스토머(TPU), 폴리에스테르계 엘라스토머(TPEE), 폴리아미드계 엘라스토머(TPAE) 등의 열가소성 엘라스토머(TPE) 등을 사용할 수 있다. 또한, 상기 예시된 수지 2종 이상을 혼합 또는 다층화하여 사용할 수도 있다. 그 중에서도 자동차 외장 부품을 대표로 하는 복잡한 형상을 갖는 성형체에 있어서도 부형성이 우수하다는 점에서, 폴리프로필렌계 수지나 폴리에틸렌계 수지 및 이들의 블렌드품이나 AAS 수지, ABS 수지 등이 보다 바람직하게 사용된다. 이들 수지에는 충격 강도 등의 개량을 목적으로서 에틸렌프로필렌 고무(EPR), SBS, SIBS, 스티렌/에틸렌/부타디엔/스티렌(SEBS) 등의 고무계 개질제를 첨가할 수도 있다. 지지 기재가 되는 열가소성 수지층 (A-2)의 두께는 특별히 제한되지 않지만, 예를 들면 10 ㎛ 내지 3000 ㎛가 바람직하다.

(지지 기재가 되는 열가소성 수지층 (A-2) 중의 무기 충전제)

열성형용 적층 시트는 열성형에 의해 3차원 형상의 성형체가 된다. 이 때 지지 기재가 되는 열가소성 수지층 (A-2)와 열가소성 수지 필름층 (A-1)에 사용되는 열가소성 수지의 성형 수축률이 상이하면, 성형체에 변형이 발생하여 양호한 형상을 유지하기가 어렵다. 이 경우, 지지 기재가 되는 열가소성 수지층 (A-2)의 수지에 무기 충전제를 첨가하면, 성형 수축률을 정밀하게 제어할 수 있고, 지지 기재 수지층과 열가소성 수지 필름층 사이에서 열가소성 수지의 성형 수축률의 차이를 작게 할 수 있기 때문에, 성형 중 및 성형 후의 변형을 방지할 수 있다. 본 발명에서 사용할 수 있는 무기 충전제의 종류는 특별히 한정되지 않지만, 탈크, 탄산칼슘, 클레이, 규조토, 마이카, 규산마그네슘, 실리카 등을 들 수 있다.

지지 기재가 되는 열가소성 수지층 (A-2)로의 무기 충전제의 첨가량은, 성형 가공성과 성형 수축률의 균형면에서 상기 층 (A-2)의 수지에 대한 질량 백분율로 5 내지 60 질량％가 바람직하다. 무기 충전제의 입경은 특별히 한정되지 않지만, 입경이 지나치게 크면 층 (A-2)의 표면에 요철이 생겨 장식층을 갖는 장식 시트의 경우, 장식 선명성이 손상될 우려가 있다. 따라서, 장식층의 바탕인 층 (A-2)는 평활성이 요구되기 때문에, 층 (A-2)에 첨가되는 무기 충전제의 평균 입경은 8 ㎛ 이하가 바람직하고, 4 ㎛ 이하가 보다 바람직하다. 특히, 경면상 금속 광택을 갖는 장식 시트의 경우에는 2 ㎛ 이하가 바람직하다.

(지지 기재가 되는 열가소성 수지층 (A-2) 중의 착색제)

지지 기재가 되는 열가소성 수지층 (A-2)에 착색제를 함유시키면, 성형체의 바탕색의 은폐성이 양호해지기 때문에 바람직하다. 여기서 사용하는 착색제는 특별히 한정되지 않으며, 목적으로 하는 의장에 맞추어 일반적인 열가소성 수지의 착색에 사용되는 관용적인 무기 안료, 유기 안료, 염료 등을 사용할 수 있다. 예를 들면, 산화티탄, 티탄옐로우, 산화철, 복합 산화물계 안료, 군청색, 코발트 블루, 산화크롬, 바나듐산 비스무스, 카본 블랙, 산화아연, 탄산칼슘, 황산바륨, 실리카, 탈크 등의 무기 안료; 아조계 안료, 프탈로시아닌계 안료, 퀴나크리돈계 안료, 디 옥사진계 안료, 안트라퀴논계 안료, 이소인돌리논계 안료, 이소인돌린계 안료, 페릴렌계 안료, 페리논계 안료, 퀴노프탈론계 안료, 티오인디고계 안료, 디케토피롤로피롤계 안료 등의 유기 안료; 금속 착체 안료 등을 들 수 있다. 또한, 염료로서는 주로 유용성 염료의 군에서 선택되는 1종 또는 2종 이상을 사용하는 것이 바람직하다.

지지 기재가 되는 열가소성 수지층 (A-2)에 배합되는 착색제의 첨가량은, 착색제의 종류, 목적으로 하는 열성형용 시트의 두께나 색조 등에 따라 상이하지만, 색상이나 바탕색의 은폐성을 확보하고, 충격 강도를 유지하기 위해 상기 층 (A-2)를 구성하는 수지에 대한 질량 백분율로 0.1 내지 20 질량％의 범위가 바람직하고, 0.5 내지 15 질량％의 범위가 보다 바람직하다. 수지에 대하여 착색제의 첨가량이 20 질량％를 초과하면 충격 강도가 저하되고, 착색제의 첨가량이 0.1 질량％ 미만이면 색상이나 바탕색의 은폐성이 불충분한 경향이 있다.

(지지 기재가 되는 열가소성 수지층 (A-2) 중의 다른 첨가제)

또한, 지지 기재가 되는 열가소성 수지층 (A-2)에는, 그 충격 강도나 성형성이 손상되지 않는 범위에서 가소제, 산화 방지제, 자외선 흡수제, 대전 방지제, 난연제, 윤활제 등의 첨가제를 첨가할 수도 있으며, 이들 첨가제는 단독으로 사용할 수도 있고, 2종 이상을 병용할 수도 있다.

(장식 보호층)

열가소성 수지 필름층 (A-1)과 장식층 (B)의 사이에는 내열성, 내용제성, 의장성, 내후성 등을 향상시킬 목적으로 1층 이상의 장식 보호층을 설치할 수도 있 다. 특히, 장식층 (B)가 고휘성 잉크를 포함하는 경우, 잉크 보호층으로서 하기의 장식 보호층을 설치하는 것이 바람직하다. 장식 보호층에 사용할 수 있는 수지의 종류에 대해서는 열성형용 시트의 전연성을 저해하지 않는 한 특별히 제한은 없지만, 가교 밀도 조정의 용이성, 내후성, 열가소성 수지 필름층 (A-1)과의 접착성 등의 점에서 아크릴계 수지가 바람직하다. 수지의 가교 기구에 대해서도 특별히 제한은 없으며, 아크릴계 수지의 경우, UV 경화, EB 경화, 수산기 함유 공중합체/이소시아네이트 경화, 실라놀/물 경화, 에폭시/아민 경화 등을 사용할 수 있다. 그 중에서도 가교 밀도 조정의 용이성, 내후성, 반응 속도, 반응 부생물의 유무, 제조 비용 등의 점에서 수산기 함유 공중합체/이소시아네이트 경화가 바람직하다.

또한, 장식 보호층에 의장성을 부여하기 위해, 장식 보호층 중에 착색제를 첨가하여 착색층으로 할 수도 있다. 이 경우 착색제의 첨가량은, 착색제의 종류, 목적으로 하는 색조, 장식 보호층의 두께 등에 따라 상이하지만, 장식층 (B)를 은폐하지 않도록 장식 보호층의 전체 광선 투과율이 20 ％ 이상인 것이 바람직하며, 특히 전체 광선 투과율이 40 ％ 이상인 것이 보다 바람직하다. 장식 보호층에 첨가할 수 있는 착색제로서는 안료가 바람직하다. 여기서 사용하는 안료는 특별히 한정되지 않으며, 착색 안료, 금속 안료, 간섭색 안료, 형광 안료, 체질 안료, 방청 안료 등의 공지 관용의 안료를 사용할 수 있다.

상기 착색 안료로서는, 예를 들면 퀴나크리돈 레드 등의 퀴나크리돈계 안료, 피그먼트 레드 등의 아조계 안료, 프탈로시아닌 블루, 프탈로시아닌 그린, 페릴렌 레드 등의 프탈로시아닌계 안료 등의 유기 안료; 산화티탄이나 카본 블랙 등의 무 기 안료를 들 수 있다. 금속 안료로서는 알루미늄분, 니켈분, 구리분, 놋쇠분, 크롬분 등을 들 수 있다. 간섭색 안료로서는 진주 광택상의 펄 마이카분이나 진주 광택상의 착색 펄 마이카분 등을 들 수 있다.

형광 안료로서는 퀴나크리돈계 안료, 안트라퀴논계 안료, 페릴렌계 안료, 페리논계 안료, 디케토피롤로피롤계 안료, 이소인돌리논계 안료, 축합 아조계 안료, 벤즈이미다졸론계 안료, 모노아조계 안료, 불용성 아조계 안료, 나프톨계 안료, 플라반트론계 안료, 안트라피리미딘계 안료, 퀴노프탈론계 안료, 피란트론계 안료, 피라졸론계 안료, 티오인디고계 안료, 안트안트론계 안료, 디옥사진계 안료, 프탈로시아닌계 안료, 인단트론계 안료 등의 유기 안료; 니켈디옥신 옐로우나 구리 아조메틴 옐로우 등의 금속 착체; 산화티탄, 산화철, 산화아연 등의 금속 산화물, 황산바륨, 탄산칼슘 등의 금속염, 카본 블랙, 알루미늄, 운모 등의 무기 안료를 들 수 있다.

(적층 시트의 적층)

장식층 (B) 또는 다른 잉크층과 지지 기재가 되는 열가소성 수지층 (A-2)를 접합하기 위해서는, 접착제층 또는 점착제층을 개재시켜 접착하는 것이 바람직하다.

접착제층에 의한 접착 방법으로서는, 관용적인 용제형 접착제를 이용한 건식 적층법, 습식 적층법, 가열 용융 적층법 등으로 적층할 수 있다. 상기 접착제층을 구성하는 접착제는 관용적인 페놀 수지계 접착제, 레조르시놀 수지계 접착제, 페놀-레조르시놀 수지계 접착제, 에폭시 수지계 접착제, 요소 수지계 접착제, 폴리우레 탄계 접착제, 폴리아로마계 접착제 등의 열경화성 수지계 접착제; 에틸렌-불포화 카르복실산 공중합체 등을 이용한 반응형 접착제; 아세트산 비닐 수지, 아크릴 수지, 에틸렌아세트산 비닐 수지, 폴리비닐알코올, 폴리비닐아세탈, 염화비닐 수지, 나일론, 시아노아크릴레이트 수지 등의 열가소성 수지계 접착제; 클로로프렌계 접착제, 니트릴 고무계 접착제, SBR계 접착제, 천연 고무계 접착제 등의 고무계 접착제 등을 들 수 있다. 특히, 아크릴 수지와 폴리프로필렌계 수지의 접착성이 양호하고, 진공 성형, 매치몰드 성형시의 신장 추종성이 양호하다는 점에서 아크릴우레탄계 접착제가 바람직하다.

접착제의 도공 방식은 그라비아 코터, 그라비아 리버스 코터, 플렉소 코터, 블랭킷 코터, 롤 코터, 나이프 코터, 에어나이프 코터, 키스 터치 코터, 키스 터치 리버스 코터, 콤머 코터, 콤머 리버스 코터, 마이크로 리버스 코터 등의 도공 방식을 이용할 수 있다. 접착제의 도포량은, 접착성이 충분하고 건조성도 양호하게 하기 위해 0.1 내지 30 g/m²의 범위가 바람직하고, 2 내지 10 g/m²의 범위가 특히 바람직하다. 접착제의 도포량이 지나치게 적으면 접착력이 약해지고, 접착제의 도포량이 지나치게 많으면 건조성이 저하되는 경향이 있다. 접착제층의 두께로서는 0.1 내지 30 ㎛의 범위가 바람직하고, 보다 바람직하게는 1 내지 20 ㎛, 특히 바람직하게는 2 내지 10 ㎛이다.

지지 기재가 되는 열가소성 수지층 (A-2)의 접착면에는, 접착제층을 구성하는 접착제와의 친화성을 향상시킬 목적으로 플라즈마 처리, 코로나 처리, 프레임 처리, 전자선 조사 처리, 조면화 처리, 오존 처리 등의 표면 처리; 진공 증착, 스퍼터링, 이온 플레이팅 등의 건식 플레이팅 처리가 실시될 수도 있다.

또한, 접착제층 대신에 점착제층을 설치할 수도 있다. 점착제층을 구성하는 점착제로서는 아크릴계 점착제, 고무계 점착제, 폴리알킬실리콘계 점착제, 우레탄계 점착제, 폴리에스테르계 점착제 등이 바람직하게 사용된다.

(표면 보호층)

본 발명에서 사용되는 열성형용 시트에서는, 성형시의 표면측에 의장성, 내마찰성, 내찰상성, 내후성, 내오염성, 내수성, 내약품성, 내열성 등의 성능을 부여하기 위해, 표면 보호층으로서 투명, 반투명 또는 착색 클리어의 탑 코팅층을 1층 이상 설치할 수 있다. 탑 코팅제로서는 열성형용 시트의 전연성을 저해하지 않는 한, 락커형, 이소시아네이트 또는 에폭시 등에 의한 가교형, UV 가교형 또는 EB 가교형이 바람직하게 사용된다.

이하, 구체예를 들어 본 발명을 설명하지만, 본 발명은 이하에 나타내는 실시예로 한정되는 것이 아니다. 또한, 각 실시예 및 비교예에서의 물성 평가는, 하기의 측정법 또는 시험법으로 행하였다. 또한, 특별한 언급이 없는 한, 「부」 및 「％」는 모두 질량 기준에 따른 것으로 한다.

<실시예 1>

적층 시트의 제조 방법 및 매치몰드 성형 방법을 이하에 나타낸다.

(A-1) 열가소성 수지 필름층

투명 또는 반투명한 열가소성 수지 필름층 (A-1)로서, 헤이즈: 0.1 ％, 두께 125 ㎛의 고무 변성 PMMA 필름(상품명 「테크놀로이 S-001」, 스미또모 가가꾸 고교사 제조, Tg=125 ℃)을 사용하였다.

(A-1/B 중간층) 장식 보호층

상기 열가소성 수지 필름층 (A-1)과 장식층 (B)의 밀착성을 향상시키기 위해, 아크릴 폴리올 수지 「6KW-032E」(상품명, 다이닛본 잉크 가가꾸 고교사 제조, 고형분 38 ％(용제: 아세트산 에틸), 수산기가 30 KOHmg/g) 46 부와 4-메틸-2-펜타논 46 부의 혼합 용액에 이소시아누레이트환 함유 폴리이소시아네이트 「BURNOCK DN-981」(상품명, 다이닛본 잉크 가가꾸 고교 가부시끼가이샤 제조, 고형분 75 ％(용제: 아세트산 에틸), 관능기수 3, NCO 농도 14 ％) 8 부를 혼합(합계 100 부)하여 장식 보호층용 용액(프라이머)을 제조하였다.

(B) 장식층

알루미늄 박막 세편(두께 0.04 ㎛, 면 방향의 크기 5 내지 25 ㎛) 10 부, 아세트산 에틸 37.25 부, 메틸에틸케톤 30 부, 이소프로필알코올 31.5 부, 니트로셀룰로오스 1.25 부를 혼합(합계 110 부)하여 알루미늄 박막 세편 슬러리를 제조하였다.

얻어진 알루미늄 박막 세편 슬러리 30 부, 결착 수지로서 카르복실산 함유 염화비닐-아세트산 비닐 수지(UCC사 제조 「비닐라이트 VMCH」) 3 부, 우레탄 수지(아라까와 가가꾸 제조 「폴리우레탄 2593」불휘발분 32 ％) 8 부, 아세트산 에틸 23 부, 4-메틸-2-펜타논 26 부, 이소프로필알코올 10 부를 혼합(합계 100 부)하 여 불휘발분 중의 알루미늄 박막 세편 농도가 35 질량％인 장식층용 용액(고휘성 잉크)을 제조하였다.

(B/A-2 중간층) 접착제

장식층 (B)를 갖는 열가소성 수지 필름층 (A-1)과 지지 기재가 되는 열가소성 수지층 (A-2)를 접착하기 위해, 주제로서 방향족 폴리에스테르 폴리올 수지 「LX-703VL」(상품명, 다이닛본 잉크 가가꾸 고교사 제조) 15 부, 경화제로서 지방족 폴리이소시아네이트 「KR-90」(상품명, 다이닛본 잉크 가가꾸 고교사 제조) 1 부 및 희석제로서 아세트산 에틸 18 부를 혼합(합계 34부)하여 폴리에스테르 우레탄계 접착제를 제조하였다.

(A-2) 지지 기재가 되는 열가소성 수지층

지지 기재가 되는 열가소성 수지층 (A-2)로서는 프로필렌-에틸렌 랜덤 공중합체 「FS3611」(상품명, 스미또모 가가꾸 고교사 제조)을 주체 성분으로 하는 제1층 (C-1)과, 프로필렌-부텐 랜덤 공중합체 「SP7834」(상품명, 스미또모 가가꾸 고교사 제조)를 주체 성분으로 하는 제2층 (C-2)가 적층된 2종 2층 시트를 사용하였다.

제1층 (C-1)용으로서 상기 「FS3611」80 부, 저밀도 폴리에틸렌 「F200」(상품명, 스미또모 가가꾸 고교사 제조) 10 부, 에틸렌프로필렌 고무 「P-0480」(상품명, 미쯔이 가가꾸 제조) 10 부, 흑색 마스터 배치 「페오니블랙 F31246」(상품명, 다이닛본 잉크 가가꾸 고교사 제조, 저밀도 폴리에틸렌/카본 블랙=60/40) 2 부를 드럼 텀블러로 건식 블렌드(합계 102 부)하여 층 (C-1)용 수지를 제조하였다.

제2층 (C-2)용으로서 상기 「SP7834」35 부, 상기 「F200」10 부, 상기 「P-0480」15 부, 탈크의 마스터 배치(평균 입경 1.8 ㎛의 탈크/「SP7834」=60/40) 40 부의 합계 100 부에 대하여, 상기 「페오니블랙 F31246」2 부를 드럼 텀블러를 이용하여 건식 블렌드(합계 102 부)하여 층 (C-2)용 수지를 제조하였다. 층 (C-2) 중에 포함되는 탈크는 24 질량％였다.

이어서, 50 mmΦ 단축 압출기와 65 mmΦ 단축 압출기의 2대의 압출기를 이용하여, 상기 2종의 층 (C-1), 층 (C-2)용 원료 수지를 각각 210 ℃에서 용융시키고, 클로렌사 제조의 피드 블록에 의해 층 (C-1)/층 (C-2)=30/70의 층 구성비가 되도록 2층을 적층하고, T 다이를 통해 시트상으로 압출 성형한 후, 곧 40 ℃로 온도 조절된 금속 롤로 냉각하여 두께가 0.30 mm인 지지 기재 수지층용 시트를 얻었다.

또한, 상기 층 (C-1)과 층 (C-2)를 포함하는 적층체 (A-2)는, DMA 측정에 있어서 tanδ가 0 ℃ 이상에서 극대치를 나타내지 않았다.

(시트의 적층 방법)

상기 고무 변성 PMMA 필름 (A-1)에 상기 장식 보호층 (A-1/B 중간층)용 용액을 마이크로 그라비아 코터를 사용하여 건조막 두께가 2.0 ㎛가 되도록 도공 및 건조한 후, 50 ℃에서 3 일간 에이징 처리를 행하였다. 이어서, 장식층 (B)로서 상기 고휘성 잉크를 상기 장식 보호층 상에 그라비아 코터를 사용하여 건조막 두께가 2.0 ㎛가 되도록 도공 및 건조하였다. 또한, 지지 기재가 되는 열가소성 수지층 (A-2)용 시트의 접착면(프로필렌-에틸렌 랜덤 공중합체를 주체 성분으로 하는 층 (C-1))에 습윤 지수가 40 dyne/cm가 되도록 코로나 처리를 실시한 후, 상기 접착제 (B/A-2 중간층)을 마이크로 그라비아 코터를 이용하여 건조막 두께가 5 ㎛가 되도록 도포, 건조하고, 상기 고무 변성 PMMA 필름의 고휘성 잉크 도공면을 접합하여 50 ℃에서 3 일간의 에이징 처리를 행하여 성형용 적층 시트 (S-1)을 얻었다. 상기 시트 (S-1)의 20°광택치(측정 각도 20°)는 1050 ％였다.

(20°광택치의 측정 방법)

여기서, 20°광택치는 BYK Gardner사 제조의 「Micro-TRI-gloss」를 이용하여 JIS Z8741에 따라 측정하였다(이하의 각 실시예, 비교예에 있어서도 동일함).

(매치몰드 성형 방법)

(평가 금형)

수평면 (11a) 및 박스 (12)가 주위 183×204 mm인 직사각형(면적 373 cm²)(볼록형부의 경사면 (11b)의 외주는 113×158 mm), 상부면 (11c)가 51×66 mm인 직사각형, 수평면 (11a)로부터 상부면 (11c)까지의 높이가 50 mm, 경사면 (11b)의 경사 구배가 각각 35, 55, 60, 70°, 상부면 (11c)와 경사면 (11b)의 접합부가 각각 0.5, 1, 5, 3 mmR, 경사면 (11b)끼리의 접합부가 5 mmR, 경사면 (11b)와 수평면 (11a)의 접합부가 0.5 mmR인 사다리꼴 형상의 볼록형 (10)을 사용하였다. 또한, 오목형과 볼록형을 맞췄을 때의 클리어런스가 400 ㎛ 및 200 ㎛가 되도록 2종의 오목형을 설계하고, 본 실시예의 성형성 평가에는 전자를 사용하였다. 또한, 볼록형 수평면 (11a)와 경사면 (11b)의 접합부에는 직경 0.5 mm의 진공 구멍을 설치하고, 오목형 바닥면 (21c)와 경사면 (21b)의 접합부에는 직경 0.5 mm의 공기 제거 구멍 을 설치하였다.

또한, 프레임상 클램프 (14) 및 (24)로서는, 안쪽 연부가 190×210 mm인 직사각형이고, 폭이 10 mm인 플랜지부를 갖지 않는 프레임상 클램프를 사용하여, 오목형 프레임상 클램프와 볼록형 프레임상 클램프의 감합부를 도 7의 (32) 및 (31)에 나타낸 형상으로 하였다. 또한, 클램프부의 면적은 84 cm²였다.

또한, 금형 및 프레임상 클램프의 강재로서는, 다이도우 아미스타사 제조의 경질 알루미늄 합금 「알루미고 HARD」(상품명)를 사용하고, 모리세이끼사 제조의 입형 머시닝 센터「NV5000」(상품명)을 사용하여 제조하였다.

또한, 프레임상 클램프를 작동시키는 방법으로서는, 가동 실린더 (16) 및 (26)을 각 4 세트 사용하고, 구체적으로는 고가네사 제조의 에어 실린더 「지그 실린더 C 시리즈 CDA 50×50」(상품명, 실린더 직경 50 mm, 스트로크 50 mm, 로드(16a 및 17a) 직경 20 mm)을 사용하였다.

또한, 가동식 프레임상 클램프 및 에어 실린더를 포함하는 오목형 전체 및 볼록형 전체의 질량은, 모두 약 25 kg(중량은 모두 약 25 kgf)이었다.

(성형 조건)

본 실시예의 매치몰드 성형에는 하미스사 제조의 FE38PH의 소형 진공 성형기를 이용하였다. 오목형 및 오목형용 가동식 프레임상 클램프를 플러그 가동 장치(상측)에, 볼록형 및 볼록형용 가동식 프레임상 클램프를 금형 가동 장치(하측)에 부착하고, 이하에 나타낸 순서로 매치몰드 성형을 실시하였다.

(1) 상기 적층 시트 (S-1)의 열가소성 수지 필름층 (A-1)측이 위가 되도록 성형기의 클램프로 고정한다.

(2) 상측 히터(도시하지 않음)를 상기 시트 (S-1)의 상측으로 이동시킨다(하측 히터는 사용하지 않음).

(3) 상기 시트 (S-1)을 소정 온도가 될 때까지 가열한다.

(4) 상기 히터를 퇴피시킨다.

(5) 고정판 (23)에 고정한 오목형 (20)을 하강, 고정판 (13)에 고정한 볼록형 (10)을 상승시킨다.

(6) 오목형 (20)의 하강 및 볼록형 (10)의 상승을 이용하여, 금형의 가동식 프레임상 클램프 (14, 24) 사이에 상기 시트 (1)을 끼운 후, 그대로 오목형 (20)과 볼록형 (10) 사이에 시트를 끼우도록 하여 3차원 형상으로 한다.

(7) 오목형 (20)과 볼록형 (10) 사이에 상기 시트를 끼운 상태로 1 분간 유지한다.

(8) 오목형 (20)을 상승, 볼록형 (10)을 하강시킨 후, 3차원 형상으로 한 성형체를 공기로 5 초간 냉각한다.

(9) 성형기의 클램프를 개방한다.

이상의 (1) 내지 (9)의 공정에 의해 매치몰드 성형체를 얻었다.

구체적으로는 히터 온도를 370 ℃, 시트와 히터간의 거리를 130 mm, 가열 시간을 12 초로 하고, 성형 개시시의 시트 온도는 115 ℃였다. 또한, 시트 온도는 키엔스사 제조의 적외 방사 온도계 IT2-80(방사율 ε=0.95)을 이용하여 금형 중심 의 상부 부근의 시트 온도를 하측(지지 기재가 되는 열가소성 수지층 (A-2)측)으로부터 측정하였다. 히터로 시트를 가열할 때의 최고 온도를 성형 온도로 하였다.

또한, 금형 온도 조절기를 이용하여, 오목형 온도는 95 ℃, 볼록형 온도는 75 ℃로 하였다. 또한, 오목형 가동식 프레임상 클램프로서는 플랜지부를 갖지 않는 프레임상 클램프(도 5)를 사용하여, 프레임상 클램프를 가동시키는 4개의 에어 실린더(50 mmΦ)의 하강 압력을 모두 1 kgf/cm²{약 0.1 MPa}(추진력: 약 80 kgf{약 800 N}), 볼록형의 4개의 에어 실린더(50 mmΦ)의 상승 압력을 모두 2 kgf/cm²{약 0.2 MPa}(추진력: 약 160 kgf{약 1600 N}), 오목형 가동용 에어 실린더(104 mmΦ)의 하강 압력 및 볼록형 가동용 에어 실린더(112 mmΦ)의 상승 압력을 5 kgf/cm²{약 0.5 MPa}(추진력: 약 425 kgf{약 4250 N} 및 약 492 kgf{약 4920 N})로 하고, 가열 후에 가동식 프레임상 클램프에 의해 고정된 시트를 먼저 오목형에 누르는 성형법 A(도 1)를 이용하였다. 또한, 프레임상 클램프로 시트를 고정하는 클램프력은 약 80 kgf{약 800 N}(응력으로서는 약 0.95 kgf/cm²{약 95 kPa}), 성형시의 오목형과 볼록형의 형 폐쇄력은(오목형 추진력 425 kgf+오목형 중량 25 kgf-볼록형용 프레임상 클램프 추진력 160 kgf=290 kgf){약 2.9 kN}(응력으로서는 약 0.78 kgf/cm²{약 78 kPa})였다.

(성형 여부 평가 방법)

상기 수법에 의해 얻어진 성형체의 성형 여부 평가 방법으로서는, 주름 발생 상황을 육안으로 평가하였다.

[평가 기준]

○: 주름 발생이 없음

△: 성형체의 입상부(rising part)에 3 mm 미만의 주름이 발생

×: 성형체에 3 mm 이상의 주름이 발생, 또는 그 밖에 현저한 외관 불량이 발생(구체적으로는 냉각 마크라고 불리우는 냉각 흔적의 발생, 압박 흔적의 발생, 진공 구멍 흔적의 발생 등을 들 수 있음)

(성형체의 형 재현성 평가 방법)

상기 수법에 의해 얻어진 성형체의 형 재현성 평가 방법으로서는, 성형체 상부면의 사방 코너부의 3 mmR부에 대하여 R 재현성을 측정하였다.

[평가 기준]

◎: R 재현성 80 ％ 이상

○: R 재현성 60 ％ 이상 80 ％ 미만

△: R 재현성 40 ％ 이상 60 ％ 미만

×: R 재현성 40 ％ 미만

(성형체의 광택성 평가 방법)

성형체의 상부면 및 경사면에 있어서, 전개율 110 ％부 및 전개율 150 ％부의 20°광택치를 측정하고, 성형 전후의 광택치 변화에 의해 광택 유지율을 산출하였다. 전개율의 측정 방법으로서는, 두께 변화율에 의해 산출하였다.

[평가 기준]

◎: 광택 유지율 80 ％ 이상

○: 광택 유지율 60 ％ 이상 80 ％ 미만

△: 광택 유지율 40 ％ 이상 60 ％ 미만

×: 광택 유지율 40 ％ 미만

(평가 결과)

성형체 (M-1)에 대하여 상기 평가 방법에 의해 평가한 결과, 성형 여부 평가는 ○, 형 재현성 평가는 ○, 전개율 110 ％부의 20°광택치는 850 ％, 광택 유지율은 81 ％이고, 전개율 110 ％부의 광택성 평가는 ◎였다. 또한, 전개율 150 ％부의 20°광택치는 750 ％, 광택 유지율은 71 ％이고, 전개율 150 ％부의 광택성 평가는 ○였다.

이상의 결과에 의해, 실시예 1에 의해 얻어진 성형체 (M-1)은 형 재현성, 금속 광택성이 양호하다는 것을 알았다.

<실시예 1a>

열가소성 필름층 (A-1)의 장식층 (B)측에 미리 1 mm 간격의 흑색 바둑판 눈금 무늬를 인쇄한 것 이외에는, 실시예 1과 동일하게 하여 성형체 (M-1a)를 얻었다. 전개율 110 ％부에서는 바둑판 눈금 무늬의 왜곡이 거의 확인되지 않았고, 전개율 150 ％부에서는 바둑판면 무늬 자체는 변형되어 있었지만, 괘선의 왜곡은 거의 확인되지 않았다.

<실시예 2>

오목형용 프레임상 클램프로서 도 6에 나타낸 플랜지부 (27) 부착 프레임상 클램프 (24)를 사용하여, 프레임상 클램프를 가동시키는 4개의 에어 실린더의 하강압력을 모두 0.2 MPa, 볼록형의 4개의 에어 실린더의 상승 압력을 모두 0.1 MPa로 하고, 가열 후에 가동식 프레임상 클램프에 의해 고정된 시트를 먼저 볼록형에 누르는 성형법 B(도 3)를 이용한 것 이외에는, 실시예 1과 동일하게 하여 성형용 적층 시트 (S-2) 및 성형체 (M-2)를 얻었다. 또한, 프레임상 클램프로 시트를 고정하는 클램프력은 약 800 N(응력으로서는 약 95 kPa), 성형시의 오목형과 볼록형의 형 폐쇄력은 약 2.9 kN(응력으로서는 약 85 kPa(수평면 (21a)가 주위 175×196 mm인 직사각형(면적 343 cm²))이었다. 이어서, 상기 성형체 (M-2)에 대하여 평가한 결과, 성형 여부 평가는 ○, 형 재현성 평가는 ◎, 110 ％ 전개부의 20°광택치는 800 ％, 광택 유지율은 76 ％이고, 110 ％ 전개부의 광택성 평가는 ○였다. 또한, 150 ％ 전개부의 20°광택치는 650 ％, 광택 유지율은 62 ％이고, 150 ％ 전개부의 광택성 평가는 ○였다.

<실시예 2a>

열가소성 필름층 (A-1)의 장식층 (B)측에 미리 1 mm 간격의 흑색 바둑판 눈금 무늬를 인쇄한 것 이외에는, 실시예 2와 동일하게 하여 성형체 (M-2a)를 얻었다. 전개율 110 ％부에서는 바둑판 눈금 무늬의 왜곡이 거의 확인되지 않았지만, 전개율 150 ％부에서는 괘선이 약간 왜곡되어 보였다.

<실시예 3>

열가소성 수지 필름층 (A-1)(Tg=125 ℃)의 두께가 75 ㎛이고, 지지 기재가 되는 열가소성 수지층 (A-2)가 투명성 ABS 수지(메틸메타크릴레이트-아크릴니트릴-부타디엔-스티렌 공중합체, 상품명 「SXH-290」, 닛본 에이앤드엘사 제조, Tg=115 ℃)로부터 65 mmφ 단축 압출기만을 이용하여 제막한 두께 200 ㎛의 단층 시트이고, 적층 방법의 접착제 도공측을 고휘성 잉크 도공면으로 한 것 이외에는, 실시예 1과 동일하게 하여 성형용 적층 시트 (S-3)을 얻었다. 상기 시트 (S-3)의 20°광택치는 950 ％였다. 또한, 클리어런스 200 ㎛로 설계한 오목형을 사용한 것 이외에는, 실시예 1과 동일하게 하여 성형체 (M-3)을 얻었다.

이 성형체 (M-3)에 대하여 평가한 결과, 성형 여부 평가는 ○, 형 재현성 평가는 ◎, 110 ％ 전개부의 20°광택치는 800 ％, 광택 유지율은 84 ％이고, 110 ％ 전개부의 광택성 평가는 ◎였다. 또한, 150 ％ 전개부의 20°광택치는 600 ％, 광택 유지율은 63 ％이고, 150 ％ 전개부의 광택성 평가는 ○였다.

<실시예 4>

상기 프라이머 및 고휘성 잉크를 사용하지 않고, 장식층 (B)로서 미리 열가소성 수지 필름층 (A-1)에 진공 증착법에 의해 0.04 ㎛의 알루미늄 박막을 적층한 것 이외에는, 실시예 1과 동일하게 하여 성형용 적층 시트 (S-4)를 얻었다. 상기 시트 (S-4)의 20°광택치는 1450 ％였다. 또한, 실시예 1과 동일하게 하여 성형체 (M-4)를 얻었다.

이 성형체 (M-4)에 대하여 평가한 결과, 성형 여부 평가는 ○, 형 재현성 평가는 ○, 110 ％ 전개부의 20°광택치는 1350 ％, 광택 유지율은 93 ％이고, 110 ％ 전개부의 광택성 평가는 ◎였다. 또한, 150 ％ 전개부의 20°광택치는 650 ％, 광택 유지율은 45 ％이고, 150 ％ 전개부의 광택성 평가는 △였다.

<실시예 5>

상기 프라이머 및 고휘성 잉크를 사용하지 않고, 장식층 (B)로서 미리 열가소성 수지 필름층 (A-1)의 장식층 (B)측에 그라비아 인쇄용 잉크 「유니비어 NT」(다이닛본 잉크 가가꾸 고교사 제조)를 사용한 그라비아 인쇄법에 의해 제1판에 1 mm 간격의 흑색 바둑판 눈금 무늬를, 제2판 및 제3판에 백색의 솔리드 무늬를 인쇄한 것 이외에는, 실시예 3과 동일하게 하여 성형용 적층 시트 (S-5)를 얻었다. 또한, 실시예 1과 동일하게 하여 성형체 (M-5)를 얻었다.

이 성형체 (M-5)에 대하여 평가한 결과, 성형 여부 평가는 ○, 형 재현성 평가는 ◎였다. 또한, 전개율 110 ％부에서는 바둑판 눈금 무늬의 왜곡이 거의 확인되지 않았고, 전개율 150 ％부에서는 바둑판면 무늬 자체는 변형되어 있었지만, 괘선의 왜곡은 거의 확인되지 않았다. 또한, 전개율 110 ％부와 전개율 150 ％부의 백색도에 큰 차이는 확인되지 않았다.

<실시예 6>

성형 개시시의 시트 온도를 100 ℃로 한 것 이외에는, 실시예 1과 동일하게 하여 성형체 (M-6)을 얻었다.

이 성형체 (M-6)에 대하여 평가한 결과, 성형 여부 평가는 ○, 형 재현성 평가는 ○, 110 ％ 전개부의 20°광택치는 1000 ％, 광택 유지율은 95 ％이고, 110 ％ 전개부의 광택성 평가는 ◎였다. 또한, 150 ％ 전개부의 20°광택치는 850 ％, 광택 유지율은 81 ％이고, 150 ％ 전개부의 광택성 평가는 ◎였다.

<실시예 7>

성형 개시시의 시트 온도를 130 ℃로 한 것 이외에는, 실시예 1과 동일하게 하여 성형체 (M-7)을 얻었다.

이 성형체 (M-7)에 대하여 평가한 결과, 성형 여부 평가는 ○, 형 재현성 평가는 ◎, 110 ％ 전개부의 20°광택치는 650 ％, 광택 유지율은 62 ％이고, 110 ％ 전개부의 광택성 평가는 ○였다. 또한, 150 ％ 전개부의 20°광택치는 600 ％, 광택 유지율은 57 ％이고, 150 ％ 전개부의 광택성 평가는 △였다.

<비교예 1>

성형 온도가 140 ℃인 것 이외에는, 실시예 1과 동일하게 하여 비교용 성형체 (M-1')를 얻었다. 비교용 성형체 (M-1')에 대하여 실시예 1과 동일한 수법에 의해 평가한 결과, 성형 여부 평가는 ○, 형 재현성 평가는 ◎, 110 ％ 전개부의 20°광택치는 400 ％, 광택 유지율은 38 ％이고, 110 ％ 전개부의 광택성 평가는 ×였다. 또한, 150 ％ 전개부의 20°광택치는 250 ％, 광택 유지율은 24 ％이고, 150 ％ 전개부의 광택성 평가는 ×였다. 또한, 성형체 (M-1')의 상부면과 경사면의 접합부에는 공기 제거 구멍의 흔적이 남고, 상부면의 일부에 오목형과 볼록형 사이에 시트를 끼웠을 때의 압박 흔적이 남았다.

<비교예 1a>

열가소성 필름층 (A-1)의 장식층 (B)측에 미리 1 mm 간격의 흑색 바둑판 눈금 무늬를 인쇄한 것 이외에는, 비교예 1과 동일하게 하여 비교용 성형체 (M-1a')를 얻었다. 전개율 110 ％부에서는 괘선의 왜곡은 거의 확인되지 않았지만, 바둑 판 눈금 무늬가 약간 변형되었고, 전개율 150 ％부에서 명확한 괘선의 왜곡이 확인되었다.

<비교예 2>

실시예 1과 동일한 시트에 대하여, 가동식 프레임상 클램프를 사용하지 않고 볼록형만으로 진공 성형을 실시하였다. 성형 온도를 140 ℃로 하여 비교용 성형체 (M-2')를 얻었다. 비교용 성형체 (M-2')에 대하여 실시예 1과 동일하게 평가한 결과, 성형 여부 평가는 △, 형 재현성 평가는 ○, 110 ％ 전개부의 20°광택치는 300 ％, 광택 유지율은 29 ％이고, 110 ％ 전개부의 광택성 평가는 ×였다. 또한, 150 ％ 전개부의 20°광택치는 200 ％, 광택 유지율은 19 ％이고, 150 ％ 전개부의 광택성 평가는 ×였다.

<비교예 2a>

열가소성 필름층 (A-1)의 장식층 (B)측에 미리 1 mm 간격의 흑색 바둑판 눈금 무늬를 인쇄한 것 이외에는, 비교예 2와 동일하게 하여 비교용 성형체 (M-2a')를 얻었다. 전개율 110 ％부에서는 괘선의 왜곡에 따라 바둑판 눈금 무늬의 변형이 확인되었고, 전개율 150 ％부에서는 명확하게 불균일한 괘선의 왜곡이 확인되었다.

<비교예 3>

실시예 1과 동일한 시트에 대하여, 가동식 프레임상 클램프를 사용하지 않고 오목형 및 볼록형을 이용하여 매치몰드 성형을 실시하였다. 실시예 1과 동일하게 성형 온도를 115 ℃로 하여 비교용 성형체 (M-3')를 얻었다. 비교용 성형체 (M- 3')에 대하여 실시예 1과 동일하게 평가한 결과, 성형 여부 평가는 ×, 형 재현성 평가는 △, 전개율 110 ％부의 20°광택치는 800 ％, 광택 유지율은 76 ％이고, 전개율 110 ％부의 광택성 평가는 ○였다. 또한, 전개율 150 ％부의 20°광택치는 500 ％, 광택 유지율은 48 ％이고, 전개율 150 ％부의 광택성 평가는 △였다. 또한, 성형시에 시트가 끌려들어감으로써 시트의 일부가 성형기의 클램프로부터 떨어져, 성형체의 모든 경사면부에 시트와 오목형의 접촉에 의한 냉각 마크(냉각 흔적)가 발생하였다.

<비교예 4>

실시예 1과 동일한 시트에 대하여, 본 발명의 가동식 프레임상 클램프를 에어 실린더로부터 제거하고, 에어 실린더의 로드(직경 20 mm) 4개만을 작동시켜 실시예 1과 동일한 성형 조건으로 매치몰드 성형을 행하여 비교용 성형체 (M-4')를 얻었다. 비교용 성형체 (M-4')에 대하여 실시예 1과 동일하게 평가한 결과, 성형 여부 평가는 ×, 형 재현성 평가는 △, 전개율 110 ％부의 20°광택치는 800 ％, 광택 유지율은 76 ％이고, 전개율 110 ％부의 광택성 평가는 ○였다. 또한, 전개율 150 ％부의 20°광택치는 500 ％, 광택 유지율은 48 ％이고, 전개율 150 ％부의 광택성 평가는 △였다. 또한, 성형시 시트가 끌려들어감으로써 시트의 일부가 성형기의 클램프로부터 떨어져, 성형체의 모든 경사면부에 시트와 오목형의 접촉에 의한 냉각 마크(냉각 흔적)가 발생하였다.

<비교예 5>

실시예 1과 동일한 시트에 대하여, 가동식 프레임상 클램프 (14) 및 (24)의 짧은 변 부분을 제거하여 시트의 2변만 고정할 수 있는 상태로 하고, 실시예 1과 동일한 성형 조건으로 매치몰드 성형을 행하여 비교용 성형체 (M-5')를 얻었다. 비교용 성형체 (M-5')에 대하여 실시예 1과 동일하게 평가한 결과, 성형 여부 평가는 ×, 형 재현성 평가는 △, 전개율 110 ％부의 20°광택치는 800 ％, 광택 유지율은 76 ％이고, 전개율 110 ％부의 광택성 평가는 ○였다. 또한, 전개율 150 ％부의 20°광택치는 550 ％, 광택 유지율은 52 ％이고, 전개율 150 ％부의 광택성 평가는 △였다. 또한, 클램프되어 있지 않은 일부에 시트 파손이 발생함과 동시에, 성형시에 시트 클램프가 불가능했던 측의 두 경사면에 대해서는 시트와 오목형 의 접촉에 의한 냉각 마크(냉각 흔적)가 발생하였다.

<비교예 6>

성형 온도가 140 ℃인 것 이외에는, 실시예 5와 동일하게 하여 비교용 성형체 (M-6')를 얻었다. 비교용 성형체 (M-6')에 대하여 실시예 5와 동일한 수법에 의해 평가한 결과, 성형 여부 평가는 ○, 형 재현성 평가는 ◎였다. 또한, 전개율 110 ％부에서는 괘선의 왜곡이 거의 확인되지 않았지만, 바둑판 눈금 무늬가 약간 변형되었고, 전개율 150 ％부에서 명확한 괘선의 왜곡이 확인되었다. 또한, 전개율 150 ％부에서는 바탕이 비쳐 보여 전개율 110 ％부와의 백색도 차이가 확인되었다. 또한, 성형체 (M-6')의 경사면의 상부면 근처의 일부에는 시트와 볼록형의 접촉에 의한 냉각 마크(냉각 흔적)가 발생하였다.

<정리>

하기 표 1 및 표 2에 상기 각 실시예 및 비교예의 실시 조건의 요점 및 평가 결과를 정리하였다.

실시예 1 내지 4에서는 가동식 프레임상 클램프를 사용함으로써, 비교적 저온에서 매치몰드 성형을 행하여 성형체에 주름 발생이 없고, 형 재현성도 양호하며, 장식층의 금속 광택을 유지할 수 있었다.

실시예 5에서는 장식층으로서 금속 광택층을 사용하지 않았지만, 색 무늬의 변화가 적고, 외관이 양호한 성형체가 얻어졌다.

비교예 1에서는 가동식 프레임상 클램프를 사용함으로써, 성형체에 주름 발생이 없고, 양호한 형 재현성을 얻을 수 있었지만, 성형 온도가 비교적 높았기 때문인지 광택 유지율이 떨어지는 결과가 되었다.

비교예 2에서는 가동식 프레임상 클램프 및 오목형을 생략하여 진공 성형을 행했더니 성형체에 3 mm 미만의 주름이 발생하였다. 또한, 진공 성형에서는 성형에 최적인 온도가 높고, 시트의 전연성이 불균일하기 때문인지 광택 유지율이 불량해졌다.

비교예 3에서는 가동식 프레임상 클램프를 생략하여 매치몰드 성형을 행한 결과, 시트 가열 후의 시트 늘어짐을 충분히 펼 수 없었고, 또한 금형 내로 시트가 끌려들어감을 방지할 수 없었기 때문에 성형체에 3 mm 이상의 주름이 다수 발생하였다. 또한, 상기와 동일한 원인에 의해 시트의 전연성이 불균일하기 때문인지 150 ％ 전개부의 광택 유지율이 떨어지는 결과가 되었다.

비교예 4, 5에서는 프레임 형상이 아닌 가동식 클램프를 사용한 매치몰드 성형을 행한 결과, 가열 후의 시트 늘어짐을 어느 정도 펼 수 있었지만, 금형 내로 시트가 끌려들어가는 것을 방지하는 효과가 불충분했기 때문에, 비교예 3과 동일하게 성형 주름이 많이 발생하였다. 또한, 비교예 3과 동일한 원인으로 150 ％ 전개부의 광택 유지율이 떨어지는 결과가 되었다.

또한, 실시예 1a, 2a 및 비교예 1a, 2a의 비교에 의해, 인쇄 무늬를 장식층으로서 갖는 장식 시트의 경우, 비교적 저온에서 매치몰드 성형을 행함으로써 인쇄 무늬의 변형을 억제할 수 있다는 것을 알았다.

또한, 금속 광택층을 사용하지 않은 실시예 5 및 비교예 6의 비교에서도 동일한 결과가 되었다.

본 발명은 특히 자동차 관련 부재, 건축 관련 부재, 가전품 등의 용도로 사용되며, 우수한 장식 선명성을 갖고, 외층 도장이 불필요한 성형품의 제조에 유용하다. 특히, 경면상 금속 광택성을 갖는 성형용 적층 시트의 성형 방법 및 성형 장치로서 유용하다.

Claims

열가소성 수지층 (A) 1층 또는 복수층과 장식층 (B)를 적층한 열성형용 시트를 한쌍의 금형에 끼워 열성형하는 방법이며,

주파수 1 Hz, 측정 개시 온도 0 ℃, 승온 속도 3 ℃/분의 측정 조건으로 동적 점탄성을 측정했을 때의 역학적 감쇠가 극대치를 나타낼 때의 온도를 유리 전이 온도 (Tg)라고 했을 경우,

상기 열성형용 시트의 금형 성형을 해야 할 부분을 포함하는 일부를, 상기 열가소성 수지층 (A)의 유리 전이 온도 (Tg(A))(단, 열성형용 시트가 상기 열가소성 수지층 (A)를 복수층 갖는 경우에는, 복수의 열가소성 수지층 (A)의 유리 전이 온도 중 가장 높은 온도를 Tg(A)로 함)에 대하여 (Tg(A)-30) ℃ 내지 (Tg(A)+10) ℃의 온도 범위 내에서 가열 가소화한 후,

상기 열성형용 시트의 상기 금형 성형을 해야 할 부분의 주위 전체 둘레를, 상기 열성형용 시트의 양면에서 한쌍의 프레임상 클램프를 이용하여 협지 고정하고,

상기 가열 가소화한 부분의 한쪽면에 한쪽 금형의 일부를 누름으로써, 상기 한쪽 금형과 상기 프레임상 클램프 사이에서 상기 가열 가소화한 부분을 신장시키고,

그 후, 상기 한쪽 금형이 접촉하는 상기 가열 가소화한 부분의 면과는 반대 방향으로부터 다른쪽 금형을 상기 가열 가소화한 부분에 접촉시켜,

상기 한쪽 금형과 상기 다른쪽 금형에 의해 상기 가열 가소화한 부분을 끼워넣어 성형하는 것을 특징으로 하는 열성형용 시트의 성형 방법.
제1항에 있어서, 상기 한쪽 금형이 볼록형이고, 상기 다른쪽 금형이 오목형인 열성형용 시트의 성형 방법.
제1항에 있어서, 상기 한쪽 금형이 오목형이고, 상기 다른쪽 금형이 볼록형인 열성형용 시트의 성형 방법.
제2항에 있어서, 오목형측의 프레임상 클램프의 내주연부가 볼록형측의 프레임상 클램프의 내주연부보다 내측에 있는 프레임상 클램프를 사용하여,

한쪽 금형의 적어도 일부를 상기 프레임상 클램프의 내측에서 상기 가열 가소화한 부분에 눌러 상기 한쪽 금형과 상기 프레임상 클램프 사이에서 상기 가열 가소화한 부분을 신장시킬 때, 오목형측의 프레임상 클램프의 내주연부와 볼록형의 외주연부 사이에서 상기 열성형용 시트를 협지 고정한 상태로, 상기 가열 가소화한 부분을 볼록형측으로부터 진공을 이용하여 흡인하는 열성형용 시트의 성형 방법.
제1항에 있어서, 상기 열성형용 시트가 투명 또는 반투명한 열가소성 수지층 (A-1)과, 장식층 (B)와, 지지 기재가 되는 열가소성 수지층 (A-2)가 이 순서대로 적층된 적층 시트이고, 상기 가열 가소화하는 온도가 상기 층 (A-1) 및 층 (A-2)의 높은 쪽의 유리 전이 온도를 (Tg(A-M))이라고 했을 때, (Tg(A-M)-30) ℃ 내지 (Tg(A-M)+10) ℃의 온도 범위 내인 성형 방법.
제1항에 있어서, 상기 장식층 (B)가, 금속 박막 세편을 결착 수지 중에 분산시킨 잉크 피막을 포함하는 금속조의 장식층인 열성형용 시트의 성형 방법.
주파수 1 Hz, 측정 개시 온도 0 ℃, 승온 속도 3 ℃/분의 측정 조건으로 동적 점탄성을 측정했을 때의 역학적 감쇠가 극대치를 나타낼 때의 온도를 유리 전이 온도 (Tg)라고 했을 경우,

열가소성 수지층 (A) 1층 또는 복수층과 장식층 (B)를 적층한 열성형용 시트의 금형 성형을 해야 할 부분을 포함하는 일부를, 상기 열가소성 수지층 (A)의 유리 전이 온도 (Tg(A))(단, 열성형용 시트가 상기 열가소성 수지층 (A)를 복수층 갖는 경우에는, 복수의 열가소성 수지층 (A)의 유리 전이 온도 중 가장 높은 온도를 Tg(A)라고 함)에 대하여 (Tg(A)-30) ℃ 내지 (Tg(A)+10) ℃의 온도 범위 내에서 가열 가소화한 후, 상기 열성형용 시트의 상기 금형 성형을 해야 할 부분의 양면에 한쌍의 금형을 접촉시켜 성형하는 장치이며,

열성형용 시트의 금형 성형을 해야 할 부분의 주위 전체 둘레를 협지 고정하는 프레임상 클램프를 각 금형의 주위에 구비하고, 상기 프레임상 클램프는 상기 금형에 대하여 상대적으로 이동이 자유로운 것을 특징으로 하는 열성형용 시트의 성형 장치.
제7항에 있어서, 상기 프레임상 클램프가 상기 금형과 공통의 고정판에 지지되어 있는 열성형용 시트의 성형 장치.
제7항 또는 제8항에 있어서, 오목형측의 프레임상 클램프의 내주연부가 볼록형측의 프레임상 클램프의 내주연부보다 내측에 있어 오목형측의 프레임상 클램프의 내주연부와 볼록형의 외주연부 사이에서 상기 열성형용 시트를 클램프 가능하게 구성하고, 상기 볼록형이 상기 열성형용 시트를 볼록형측으로부터 진공을 이용하여 흡인하기 위한 진공 구멍을 갖는 열성형용 시트의 성형 장치.
제7항 또는 제8항에 있어서, 상기 프레임상 클램프가 열성형용 시트를 협지 고정하는 면 상에 서로 감합하는 오목부 및 볼록부를 갖고, 열성형용 시트를 양 프레임상 클램프 사이에 협지 고정했을 때, 한쪽 프레임상 클램프에 돌출 설치된 볼록부를 다른쪽 프레임상 클램프에 오목하게 설치된 오목부에 감입 가능하게 한 열성형용 시트의 성형 장치.
제7항 또는 제8항에 있어서, 상기 열성형용 시트가 투명 또는 반투명한 열가소성 수지층 (A-1)과, 장식층 (B)와, 지지 기재가 되는 열가소성 수지층 (A-2)가 이 순서대로 적층된 적층 시트이고, 상기 가열 가소화하는 온도가 상기 층 (A-1) 및 층 (A-2)의 높은 쪽의 유리 전이 온도를 Tg(A-M)이라고 했을 때, (Tg(A-M)-30) ℃ 내지 (Tg(A-M)+10) ℃의 온도 범위 내인 열성형용 시트의 성형 장치.