KR20180094009A - 성형품에 가상 3 차원 패턴을 생성시키는 방법 - Google Patents

성형품에 가상 3 차원 패턴을 생성시키는 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은, 성형품에 가상 3 차원 패턴을 생성시키는 방법, 특히 플레이크-형태의 효과 안료에 의해 형성되는 가상 3 차원 패턴을 갖는 성형품을 생성시키는 사출 성형 방법, 이 방법에 의해 생성되는 성형품, 및 특히 장식 목적을 위한, 이의 용도에 관한 것이다.

Description

성형품에 가상 3 차원 패턴을 생성시키는 방법
본 발명은 성형품, 바람직하게는 플라스틱 성형품에 가상(virtual) 3 차원 패턴을 생성시키는 방법, 특히 표면중 하나 이상에 플레이크-형태의 효과 안료에 의해 형성되는 가상 3 차원 패턴을 갖는 성형품을 생성시키는 사출 성형 방법, 이 유형의 가상 3 차원 패턴을 갖는 성형품, 및 이의 용도에 관한 것이다.
플라스틱 제품 상의 장식성 3 차원 패턴은 공지되어 있고, 이미 예전부터 사용되고 있다. 이들은 상기 제품에, 깊이를 제시하고 유리한 방식으로 통상의 패턴 형성과는 상이한 독점적인 외관을 제공한다. 궁극적으로 3 차원 패턴을 갖도록 하기 위하여 성형품 또는 시트는 그의 표면중 하나 이상이 흔히 엠보싱되거나 또는 달리 구조화된다. 특정 광학 효과를 달성하기 위하여, 성형품 및 또한 시트는 모두 종종 다수개의 층으로 조립되고 층 복합체에서 엠보싱된다. 또한, 이들에 기능성 및/또는 장식성 코팅이 통상 페인트 형태로 제공되며, 이들 코팅은 예를 들어 3 차원 구조의 광택을 증가시키기 위하여 금속-효과 안료 등을 또한 임의적으로 포함할 수 있다.
이러한 유형의 구조화 공정은 종종 장비의 복잡성과 관련이 있다. 중합체 성형품의 3 차원적으로 엠보싱 처리된 표면은 또한, 먼지에 취약하고 기계적 변형에 대해 부적절하게 보호될 수 있다는 단점을 가지고 있다.
그러므로, 일반적으로 필름인 중합체 성형품에, 광학적으로는 인지가능하지만 관찰자에게 촉각적으로 인지될 수 없는 방식으로 3 차원 패턴을 제공할 수 있는 다양한 방법이 이미 개발되어 왔다.
따라서, 예를 들어, JP-A-07-137221 및 JP-A-05-092538은 각각의 경우 엠보싱된 또는 달리 구조화된 층을 포함하는 장식층 시스템을 개시하며, 이는 일반적으로 인쇄 잉크를 통해 중합체 기재와 중합체 최상부 층 사이에 적용되는 광택 안료를 포함할 수 있다. 이러한 유형의 복합 재료의 제조는 다수의 상이한 작업 단계 및 서로 다른 재료 층의 복잡한 적층 또는 다른 결합을 필요로 한다. 또한, 이러한 방식으로는, 예를 들어 장식용 필름과 같은 단지 편평한(즉, 실질적으로 2 차원) 성형품만이 생산될 수 있고, 뚜렷한 3 차원 형상을 갖는 성형품은 생산될 수 없다.
DE 10 2004 041 833 A1은, 장식된 사출 성형된 물품의 제조 방법을 개시하고 있으며, 여기서는 이형층이 제공된 지지 필름 상에 위치하는 장식 요소를 함유하는 전사 필름이, 사출 주형에서 지지 필름으로부터 먼 측면 상에 플라스틱 사출 성형 조성물로 코팅되고, 이어서 지지 필름을 떼어내고, 이와 같이 하여 사전-제작된 성형품을 마찬가지로 제 2 사출 주형에서 전사 필름 측면 상에 사출 성형 조성물로 코팅한다. 생성된 중합체 성형품은 장식재를 함유한 전사 필름의 전사층을 내부에 포함한다. 상기 장식재는 홀로그램 또는 회절 구조체일 수 있으며, 이들은 두 번의 사출-성형 단계 중에 변하지 않은 채 남아 생성 중합체 성형품의 양면에서 볼 수 있다.
촉각적으로 느낄 수 없고 3 차원 형상을 가질 수 있는 패턴을 갖는 광학적으로 매력적인 중합체 성형품이 이 공정에서 형성되지만, 이 유형의 공정은 높은 장비 복잡성 및 재료 비용으로만 구현될 수 있다. 따라서, 복잡한 방식으로 제조된 패턴 중간층을 갖는 다층 전사 필름이 먼저 사전-제작되어야 하며, 이어서 두 개의 상이한 사출 주형에 의해 양 측면에 연속적으로 코팅되어야 한다. 이 유형의 공정은 대량 생산된 제품 생산에 너무 복잡하며, 따라서 경제적으로 사용할 수 없다.
또한, 위에서 언급한 공정을 사용하면 주로 중합체성 플라스틱으로 이루어진 성형품만 생산할 수 있다. 이 공정은, 플라스틱 부품 외에 고려하지 않을 수 없는 중량 비율의 다른 재료 예를 들면 금속으로 구성된 복합 성형품의 생산에는 적합하지 않다.
따라서, 각각의 경우에 2 또는 3 차원 외부 형상을 갖는 중합체 성형품 및 복합 성형품(이때 상기 성형품은 그 표면을 볼 때 3 차원적 외관의 광학적이지만 촉각적이지 않은 인식가능한 패턴을 나타내며, 상기 패턴은 성형품의 내부에 3 차원 외관을 가진 매력적이고 광택있는 패턴임)의 제조에 동등하게 적합하고, 약간의 공정 단계 및 통상적인 주형으로 수행될 수 있는, 간단하고 빠르며 비교적 비싸지 않은 성형품 제조 공정, 및 이러한 방식으로 생산된 성형품을 갖는 것이 바람직할 것이다.
따라서, 본 발명의 목적은, 그 자체로 공지된 성형 공정 및 장치에 의해 몇 개의 작업 단계로 매우 다양한 조성물의 2 차원 또는 3 차원 성형된 성형품 내부에 미세한 선 구조로 3 차원 외관을 갖는 광택성 패턴의 제조를 가능하게 하고, 생성 성형품의 형상 및 재료 조성에서의 큰 변화를 자유롭게 하는 공정을 제공하는 데에 있다.
본 발명의 또 다른 목적은, 그의 표면 중 적어도 하나를 보았을 때, 성형품의 내부에 위치하는 미세 선 구조를 가진 3 차원 외관을 가지면서 그 표면에는 동등한 3 차원 패턴을 가지지 않는 광택성 패턴을 나타내는 2 차원 또는 3 차원 성형품을 제공하는 것이며, 상기 성형품은 임의적으로 상당한 비율의 플라스틱 이외의 재료로 구성될 수 있다.
본 발명의 또 다른 목적은 이러한 방식으로 제조된 성형품의 용도를 제공하는 데에 있다.
본 발명의 목적은, 성형품에 가상 3 차원 패턴을 생성시키는 사출 성형 방법에 의해 달성되며, 이 방법에서는
- 서로 분리될 수 있고 각각의 경우 내측 표면 A' 및 B'를 가지며 함께 내부 공동(cavity)을 형성하는 사출 주형 부품 A 및 B를 갖는 사출 몰드가 제공되며,
상기 사출 주형이 개방된 상태에서,
- 상기 사출 주형 부품 A의 내측 표면 A'에, 2 차원 또는 3 차원 형상 및 외측 표면을 갖는 프리폼(preform)이, 상기 프리폼의 외측 표면이 상기 공동을 향하도록 고정되며, 이때 상기 외측 표면은 함께 3 차원 패턴을 형성하는 범프(bump) 및/또는 피트(pit)를 적어도 그 일부 영역 상에 가지며,
- 상기 내부 공동으로, 플레이크-형태 효과 안료로 착색되어 있는 열가소성 필름이 도입되고,
- 상기 사출 주형이 닫히고,
- 상기 열가소성 필름과 상기 사출 주형 부품 B의 표면 B'의 사이의 내부 공동으로 투명 열가소성 용융물이 도입되며, 이때 상기 열가소성 필름은, 상기 3 차원 패턴을 포함하는 상기 프리폼의 외측 표면의 적어도 일부에 대한 및 동시에 상기 열가소성 용융물에 대한 강한 부착성의 포지티브(positive) 연결부를 형성하고,
- 상기 열가소성 필름의 위 또는 내에서 상기 플레이크-형태의 효과 안료가 복제되고, 상기 프리폼의 외측 표면 상에 위치된 3 차원 패턴을 광학적으로 강화시키며,
- 사출 주형이 가열 또는 냉각되고, 이어서
- 투명 열가소성 물질의 외측 표면을 가지며 이 외측 표면의 적어도 일부 상에서 상기 플레이크-형태의 효과 안료에 의해 형성된 가상 3 차원 패턴을 나타내는 생성 성형품이 탈형되거나 제거된다.
또한, 본 발명의 목적은, 프리폼, 상기 프리폼 상에 위치된 플레이크-형태 효과 안료로 착색된 열가소성 재료의 중간층, 및 투명 열가소성 물질의 외측 표면층으로 이루어진 성형품에 의해 달성되며, 이때 상기 외측 표면층은, 그의 적어도 하나의 부분 영역 상에서, 상기 플레이크-형태 효과 안료에 의해 상기 성형품의 내부에 형성된 광학적으로 인식가능한 가상 3 차원 패턴을 나타내며, 상기 성형품의 상기 외측 표면층 자체는 상응하는 공간적 3 차원 패턴을 갖지 않는다.
또한, 본 발명의 목적은, 내구성 소비재의 장식 및/또는 라벨링 요소 또는 부분으로서의 전술한 성형품의 용도에 의해 달성된다.
따라서, 본 발명은, 3 차원 외관을 갖는 광택성 패턴이 그 외측 표면의 적어도 일부에서 보일 수 있고 상기 표면의 이 부분 상에 공간적으로 3 차원 방식으로 동일한 방식으로 존재하지는 않는(즉, 가상 3 차원 패턴을 나타내는) 2 차원 또는 3 차원 형상의 성형품의 제조를 위한 사출 성형 방법에 관한 것이다.
본 발명에 따른 사출 성형 방법은 본질적으로, 내부 공동이 제조될 성형품의 최종 형상에 대응하는 분리가능한 사출 주형을 사용하는 통상적인 사출 성형 공정에 상응한다. 플라스틱 용융물이 이 공동으로 도입되고 이어서 고화된다. 생성된 성형품은 이어서 개방된 사출 주형으로부터 탈형되거나 그로부터 제거된다.
본 발명에 따른 방법에서, 통상적인 사출 주형은, 사출 주형 부품 (사출 주형 부품 A) 중 하나에, 삽입물, 또는 프리폼을 수용할 수 있는 다른 장치를 갖는 방식으로 개조된다. 이 프리폼은 2 차원 또는 3 차원 형상을 가질 수 있으며, 본 발명의 목적 상, 예를 들어 필름 또는 판과 같은 평평한 구조물은 2 차원으로 간주되어야 하고, 반면 평평한 모양을 갖지 않는 다른 공간적 구조물은 3 차원으로 간주되어야 한다. 3 차원 프리폼은 형상이 제한되지 않아서, 상기 사출 주형은 상응하는 프리폼을 수용할 수 있고 상기 프리폼은 사출 주형 부품 A의 내측 표면 A' 내에 또는 상에서 고정될 수 있다.
여기서, 상기 프리폼은, 그 외측 표면이 상기 사출 주형의 공동과 마주하도록 하는 방식으로 상기 내측 표면 A'에 고정된다 (본 발명에 따르면, 상기 프리폼의 외측 표면은, 필름 또는 판의 두 주요 표면, 3 차원 중공체(hollow body)의 경우 그의 볼록한 표면 또는 일부 영역, 또는 폐쇄된 표면을 갖는 3 차원 성형체의 경우 전체 외측 표면의 적어도 일부 중 하나를 의미한다).
대조적으로, 상기 프리폼의 내측 표면은, 본 발명의 목적 상, 프리폼의 외측 표면(즉, 주형의 공동을 향하지 않는 필름 판의 주 표면)을 형성하지 않고 대신 내측 표면 A'을 형성하는 프리폼의 전체 표면 중의 일부분, 또는 3 차원 중공체의 내측 표면, 또는 사출 주형의 내측 표면 A'에 면하는(face) 폐쇄된 표면을 갖는 3 차원 몸체의 외측 표면 부분을 의미하는 것으로 간주된다.
최종 성형품의 기술적 요건 및 의도된 용도에 따라, 상기 프리폼의 내측 표면은 자유롭게 설계될 수 있으며, 예를 들어 스냅-피트 러그(snap-fit lug), 립(rib) 또는 보강 스트러트(strut)가 제공될 수 있다. 이는 사출 주형의 내측 표면 A'에 면하며 거기에 고정된다.
상기 프리폼은, 주로 플라스틱으로 이루어지는 중합체 프리폼일 수 있지만, 플라스틱 이외의 재료로 주된 부분이 이루어진 프리폼일 수도 있다.
중합체 프리폼은 중합체 성분으로서 폴리스티렌 (PS), 폴리프로필렌 (PP), 폴리카보네이트 (PC), 폴리메틸 메타크릴레이트 (PMMA), 스티렌-아크릴로니트릴 (SAN), 각종 열가소성 엘라스토머 (TPE) 또는 아크릴로니트릴-부타디엔-스티렌 (ABS) 등을 포함할 수 있다. 상기 언급된 것 이외에도, 상기 언급된 중합체를 함유하는 추가의 공중합체를 사용할 수도 있다. 또한, 중합체 프리폼은 중합체 성분으로서, 예를 들어, 멜라민/페놀 수지 (MP/MF), 멜라민/폴리에스테르 수지 (MPV), 페놀 수지 (PF)의 불포화 폴리에스테르 수지 (UP) 등의 다양한 열경화성 플라스틱을 포함할 수 있다. 다양한 고무 또는 실리콘(silicone)이 중합체 프리폼의 중합체 구성성분으로서 또한 가능하다.
추가의 성분은, 프리폼의 기계적 강도, 기능 특성 또는 광학 특성에 영향을 줄 수 있는 임의적인 첨가제 및 보조제, 예를 들면, 보강용 유리 또는 탄소 섬유, 카본 블랙, 전도성 첨가제, 미립자 충전제 및/또는 무기 또는 유기 착색제, 뿐 아니라 추가의 보조제 및 첨가제이다.
상기 중합체 프리폼은 투명, 반투명 또는 불투명하고, 무색 및 착색 형태 둘다로, 특히 착색된 회색 또는 흑색으로 존재할 수 있다.
본질적으로 플라스틱 이외의 물질로 이루어지는 프리폼은 예를 들어 금속 또는 세라믹 프리폼이다. 이들은 다이-캐스팅 (die-casting) 공정에 의해 생산될 수도 있고 그럴 필요가 없을 수도 있다. 고려되는 금속은 특히 알루미늄, 강철, 아연 또는 구리 합금이다. 세라믹 프리폼은 하소가능한 세라믹 재료로 제조되었을 수 있다. 이들 중, 금속 프리폼이 바람직하다.
상기 프리폼은, 외측 표면의 적어도 하나의 부분 영역 상에, 임의적으로는 또한 전체 외측 표면 상에, 함께 3 차원 패턴을 형성하는 범프(bump) 및/또는 피트(pit)를 갖는다. 이 패턴은 바람직하게는 거시적으로 가시적이며, 예를 들어 그림 물체, 영숫자 디자인(alphanumeric motif), 선 및/또는 점 패턴, 로고, 코드 또는 추상적 패턴의 형태이다.
본 발명의 목적을 위해, 프리폼의 외측 표면상의 3 차원 패턴이 프리폼의 외부 형상에 상응하지 않는 것이 중요하다. 즉, 프리폼의 표면 상에서 패턴을 형성하는 범프 및/또는 피트는 프리폼의 외부 형상을 형성하는 것이 아니라, 외부 형상을 결정하며 외측 표면의 질감으로서 명백한 상기 프리폼의 외측 표면 상의 가능한 범프 및/또는 피트에 부가하여 존재한다. 따라서, 예를 들어, 평평한 플레이트 상에 위치한 반구의 외부 형상을 갖는 프리폼의 경우, 본 발명에 따른 패턴은 플레이트 바디 상의 반구형 범프로 나타내어지는 것이 아니라(비록 이것이 외측 표면 상의 범프와 유사할지라도), 예를 들면 반구 또는 플레이트 바디 상의 3 차원으로 엠보싱된 로고로 나타내어진다.
본 발명에 따르면, 프리폼의 외측 표면상의 3 차원 패턴은, 약 2 ㎛ 내지 수 센티미터의 높이/깊이 및 50 ㎛ 내지 2000 ㎛의 선폭을 가질 수 있는 범프 및/또는 피트를 갖는다. 상기 범프/피트의 높이/깊이는 바람직하게는 10 ㎛ 내지 50 ㎜, 특히 10 ㎛ 내지 500 ㎛이고, 선폭은 바람직하게는 100 ㎛ 내지 1000 ㎛의 범위이다. 3 차원 패턴의 면적 범위는 수 평방 밀리미터 내지 수백 평방 센티미터 범위일 수 있다. 이들 치수는 본질적으로, 프리폼의 크기 및 벽 두께에 의존하며, 나중에 생성된 가상의 3 차원 패턴이 최종 성형품에서 수행되도록 의도되고 그에 따라 조정될 수 있는 기능에 의존한다.
프리폼의 외측 표면상의 범프 및/또는 피트에 의해 형성된 3 차원 패턴은 다양한 방식으로 얻어질 수 있다. 몇 가지 예를 언급하자면, 상기 프리폼이 플라스틱으로 제조된 중합체 프리폼인 경우, 상기 프리폼은 예를 들어 사출 성형 공정에서 동시에 외측 표면상의 3 차원 패턴으로서 생성될 수 있고, 또는 미리 제작된 중합체 프리폼의 표면 상의 3 차원 패턴이 레이저 조각(engraving)에 의해 얻어질 수 있다.
프리폼이 플라스틱과 다른 재료, 예를 들면 금속으로 구성되는 경우, 그 표면상의 3 차원 패턴은 예를 들어 프리폼의 생산과 동시에 주조 또는 다이 캐스팅에 의해 생성될 수 있을 뿐 아니라, 금속-프리폼의 표면에 대한 스탬핑 또는 다른 재료-제거 커팅 공정에 의해 생성될 수 있다.
본 발명에 따른 방법에서, 외측 표면 상에 위치한 3 차원 패턴을 포함하는 프리폼이 생성되는 방식은 중요하지 않다. 그러나, 본 발명에 따르면, 3 차원 패턴은, 프리폼의 외부 형상을 결정하지 않고 그의 외측 표면 상에서 질감으로 모호하지 않게 인식할 수 있는, 프리폼의 표면 상의, 바람직하게는 촉각적으로 인식가능한, 범프 및/또는 피트의 패턴이어야 한다.
프리폼의 외측 표면의 단지 일부 영역 만이 사출 주형의 공동을 향하여 배치된다면, 본 발명에 따르면, 범프 및/또는 피트의 3 차원 패턴이 프리폼의 외측 표면의 정확하게 상기 일부 영역 상에 위치됨은 말할 필요가 없다.
상기 프리폼이 사출 성형 부품 A의 표면 A'에 고정된 후, 플레이크-형태의 효과 안료로 착색된 투명 열가소성 필름이 사출 주형의 내부 공동으로 도입되고 임의적으로 거기에 고정된다. 이때 상기 투명 열가소성 필름은 사출 주형 부품 A 또는 사출 주형 부품 B 중 어느 하나로 도입될 수 있다. 상기 필름은 예를 들어 진공의 적용에 의해 스팟(spot) 접착 지점을 통해(이는 상승된 온도에 노출시 쉽게 분리될 수 있음), 또는 예를 들어 클램프 또는 프레임과 같은 다른 적합한 임시 고정 수단을 통해 일시적으로 고정될 수 있다.
열가소성 필름용으로 적합한 중합체 플라스틱 재료는 통상적인 열가소성 재료, 몇 가지 예를 들자면 폴리스티렌 (PS), 폴리프로필렌 (PP), 폴리카보네이트 (PC), 폴리메틸 메타크릴레이트 (PMMA), 스티렌-아크릴로니트릴 (SAN), 다양한 열가소성 엘라스토머 (TPE) 또는 아크릴로니트릴-부타디엔-스티렌 (ABS) 등이다. 또한, 상기 언급된 공중합체와는 상이하고 상술한 중합체를 함유하는 추가의 공중합체를 사용하는 것이 가능하다.
열가소성 물질로 형성된 필름은 본 발명에 따르면 플레이크-형태 효과 안료로 착색된다. 이때 상기 플레이크-형태 효과 안료는 다양한 방식으로 열가소성 필름에 도입되거나 적용될 수 있다. 따라서, 플레이크-형태 효과 안료는 열가소성 필름의 전체 표면 또는 표면의 일부에 인쇄 잉크 또는 코팅 조성물 성분으로서 적용될 수도 있고, 또한 이들은, 금속-표과 안료의 경우, 증착 공정의 도움으로 상기 필름의 표면에 적용될 수 있다. 각각의 경우, 코팅은 전체 면적에 걸쳐 수행되는 것이 바람직하다. 다양한 코팅 방법에 필요한 공정 단계 및 물질은 당분야의 숙련가들에게 익숙하며, 여기서 더 상세히 기술할 필요가 없다.
그러나, 열가소성 필름의 착색은 매우 바람직하게는 필름의 대량 착색을 통해 수행된다. 이는, 적절한 형태 및 양의 플레이크-형태 효과 안료가 필름 생산 초기에 중합체 플라스틱에 첨가되고, 플라스틱과 함께 필름으로 전환되는 것(일반적으로 압출에 의해 수행됨)을 의미한다. 이는, 플라스틱 과립에 플레이크-형태의 효과 안료를 직접 첨가하거나, 또는 또한, 효과 안료를 포함하는 화합물 또는 마스터 배치의 제조와 후속적인 통상적인 과립화에 의해 수행될 수 있다.
매스 착색(mass colouring) 및 추가적인 인쇄 또는 코팅 공정의 도움으로 필름의 조합된 착색을 수행하는 것도 가능하다.
본 발명에 따라 사용되는 착색된 열가소성 필름은 착색된 필름의 총 중량을 기준으로 0.1 내지 20 중량%의 양의 플레이크-형태 효과 안료를 포함한다. 0.5 내지 5 중량%의 비율이 특히 바람직하다. 여기서 모든 안료 비율은 착색된 필름, 즉 코팅된, 인쇄된 또는 매스 착색된 필름에 기초한다. 상기 플레이크-형태의 효과 안료 외에도, 착색된 열가소성 필름은 추가의 무기 또는 유기 착색 안료, 염료 및/또는 충전제를 포함할 수 있다. 플라스틱 필름 또는 인쇄 잉크 또는 코팅 조성물의 착색을 위해 일반적으로 사용되는 통상의 착색제 및 충전제가, 플레이크-형태의 효과 안료에 의해 달성되는 광학 효과를 영구적으로 방해하지 않는 한, 여기에 적합하다. 예를 들어 PET와 같은 특정 중합체의 경우, 중합체 플라스틱 재료에 용해되고 간섭 입자 특성을 갖지 않으면서 생성 필름을 균일하게 착색하는 유기 염료가 바람직하다.
다른 중합체 필름 또는 결합제가 또한 입자 형태의 유기 또는 무기 착색 안료 또는 충전제와 함께 제공될 수 있다.
본 발명에 따른 방법에서 사용되는 플레이크-형태 효과 안료는, 열가소성 필름 내에서 또는 상에서 가시적인 한, 모든 알려진 플레이크-형태 효과 안료일 수 있다. 이러한 유형의 플레이크-형태 효과 안료는 유리하게는, 진주광택 안료, 간섭 안료, 금속-효과 안료, 플레이크-형태의 기능성 안료, 플레이크-형태의 구조화된 안료 또는 이들의 혼합물로 이루어진 군 중에서 선택된다. 이러한 효과 안료는 하나 이상의 다른 재료 층으로 구성되며 플레이크-형태이다.
이들 안료는, 하나 이상의 층이 위치하는 플레이크-형태 기재를 갖는 것이 바람직하며, 이때 적어도 상기 기재 및 상기 기재 상에 직접 배치된 층 및/또는 각각의 경우에 인접한 코팅의 둘 이상의 층들이, 그들의 굴절률 n 에 있어서 서로 상이하다(적어도 △n의 값이 0.1임). 본원에서 기재 상에 위치되는 층은 바람직하게는 금속, 금속 산화물, 금속 산화물 수화물 또는 이들의 혼합물, 금속 혼합 산화물, 아산화물, 산질화물, 금속 불화물 또는 중합체 물질이다.
진주광택 안료는 고 굴절률의 투명 플레이크로 이루어져 있고 평행 배향의 경우 다중 반사로 인해 특징적인 진주광을 나타낸다. 추가적으로 간섭 색상을 나타내는 이 유형의 진주광택 안료는 간섭 안료로 알려져 있다.
고전적인 진주광택 안료, 예컨대 TiO2 플레이크, 염기성(basic) 탄산 납, BiOCl 안료 또는 진주(nacreous) 안료가 원칙적으로 당연히 또한 적합할 수 있지만, 본 발명의 목적을 위해 사용되는 효과 안료는 바람직하게는 플레이크-형태의 간섭 안료 또는 금속-효과 안료이며, 이들은 금속, 금속 산화물, 금속 산화물 수화물 또는 이들의 혼합물, 금속 혼합 산화물, 금속 아산화물, 금속 산질화물, 금속 불화물 또는 중합체의 적어도 하나의 코팅을 플레이크-형태 기재 상에 갖는다.
상기 금속-효과 안료는 바람직하게는 적어도 하나의 금속 기재 또는 금속 코팅을 갖는다.
상기 플레이크-형태 기재는 바람직하게는 천연 또는 합성 운모, 카올린 또는 다른 필로실리케이트, 유리, 칼슘 알루미늄 보로실리케이트, SiO2, TiO2, Al2O3, Fe2O3, 중합체 플레이크, 흑연 플레이크 또는 금속 플레이크, 예를 들어 알루미늄, 티타늄, 청동, 은, 동, 금, 강철 또는 다양한 금속 합금으로 이루어진다.
운모, 유리, 칼슘 알루미늄 보로실리케이트, 흑연, SiO2, Al2O3 또는 알루미늄을 포함하는 플레이크-형태 기재가 특히 바람직하다.
플레이크-형태 기재의 크기 자체는 중요한 것이 아니지만, 플레이크-형태의 효과 안료는 열가소성 필름 내 또는 위에서 가시적이어야 하고 필름과 함께 또는 필름 내에서 배향될 수 있어야 한다. 기재는 일반적으로 0.01 내지 5㎛, 특히 0.05 내지 4.5㎛, 특히 바람직하게는 0.1 내지 1㎛의 두께를 갖는다. 길이 또는 폭 치수는 일반적으로 5 내지 250 ㎛, 바람직하게는 5 내지 100 ㎛, 특히 5 내지 125 ㎛이다. 이들은 일반적으로 적어도 2:1, 바람직하게는 3:1 내지 500:1, 특히 6:1 내지 250:1의 종횡비 (평균 직경 대 평균 입자 두께의 비)를 갖는다.
플레이크-형태 기재에 대한 상기 치수는 또한 본 발명에 따라 사용된 코팅된 효과 안료에도 원칙적으로 적용되는데, 그 이유는 추가 코팅은 일반적으로 단지 수백 나노미터의 영역에 있기 때문에 안료의 두께 또는 길이 또는 폭(입자 크기)에 크게 영향을 미치지 않기 때문이다.
지지체에 적용된 코팅은 바람직하게는, 금속, 금속 산화물, 금속 혼합 산화물, 금속 아산화물 또는 금속 불화물, 특히 TiO2, 티타늄 아산화물, 티타늄 산질화물, Fe2O3, Fe3O4, SnO2, Sb2O3, SiO2, Al2O3, ZrO2, B2O3, Cr2O3, ZnO, CuO, NiO 또는 이들의 혼합물로부터 선택된, 무색 또는 착색된 금속 산화물로 이루어진다.
금속의 코팅은 알루미늄, 티타늄, 크롬, 니켈, 은, 아연, 몰리브덴, 탄탈, 텅스텐, 팔라듐, 구리, 금, 백금 또는 이들을 포함하는 합금으로 된 것이 바람직하다.
사용되는 금속 불화물은 바람직하게는 MgF2이다.
운모, 유리, 칼슘 알루미늄 보로실리케이트, 흑연, SiO2, Al2O3 또는 알루미늄을 포함하는 플레이크-형태 기재, 및 TiO2, 티타늄 아산화물, Fe2O3, Fe3O4, SnO2, Sb2O3, SiO2, Al2O3, MgF2, ZrO2, B2O3, Cr2O3, ZnO, CuO, NiO 또는 이들의 혼합물 중에서 선택된 상기 기재 상의 하나 이상의 층을 갖는 효과 안료가 특히 바람직하다.
상기 효과 안료는 다층 구조를 가질 수 있으며, 이때, 바람직하게는 상기 언급된 물질로 구성되고 상이한 굴절률을 갖는 복수의 층들이, 각각의 경우에 상이한 굴절률을 갖는 적어도 두 개의 층이 교대로 기재 상에 위치하도록, 금속 또는 비금속 지지체 상에 서로 위에 위치하고, 이때 개별 층의 굴절률은 적어도 0.1, 바람직하게는 적어도 0.3만큼 서로 상이하다. 여기에서 상기 지지체 상에 위치된 층들은 무색 또는 유색, 주로 투명, 반투명 또는 심지어 불투명할 수 있다.
사용된 기재 물질 및 적용된 층의 유형에 따라, 수득된 효과 안료는 또한 무색이거나 매스 톤(mass tone)을 가지거나, 주로 투명, 반투명 또는 불투명하다. 그러나, 기재 상의 단층 또는 다층 시스템으로 인해, 이들은 다소 강하고 광택이 있는 간섭 색상을 부가적으로 생성할 수 있다.
주로 투명한 물질로 구성되고 간섭 효과를 갖는 플레이크-형태의 효과 안료, 또는 또한 간섭 층으로 코팅된 금속 안료, 특히 알루미늄 안료를 사용하는 것이 바람직하다.
그러나, 사용된 플레이크-형태 효과 안료는, 홀로그램 안료로 언급되는 중합체 플레이크 또는 순수한 금속 플레이크일 수도 있다. 또한, 기재 또는 코팅의 물질 선택이 대응하는 효과 안료의 자기, 전기 전도성, 형광 또는 다른 기능적 특성을 부가적으로 생성하는 플레이크-형태의 효과 안료를 사용하는 것도 가능하다.
상술한 효과 안료는, 본 발명에 따라 사용되는 착색된 열가소성 필름에 개별적으로 또는 둘 이상의 혼합물로서 존재할 수 있다.
사용될 수 있는 효과 안료는 예를 들어, 메르크 카게아아에서 이리오딘(Iriodin)®, 칼라스트림(Colorstream)®, 시랄릭(Xirallic)®, 미라발(Miraval)®, 로나스타(Ronastar)®, 비플레어(Biflair)®, 미나텍(Minatec)®, 러스터팩(Lustrepak)®, 컬러크립트(Colorcrypt)®, 컬러코드(Colorcode)® 및 시큐랄릭(Securalic)®으로 공급하는 시판 기능성 안료, 간섭 안료 또는 진주광택 안료, 멀(Mearl)의 멀린(Mearlin)®, 엑카르트(Eckart)의 금속-효과 안료, 및 광학 가변성 효과 안료, 예컨대 BASF의 바리오크롬(Variochrom)®, 플렉스 프로덕츠 인코포레이티드(Flex Products Inc.)의 크로마플레어(Chromafflair)®, 웩커(Wacker)의 헬리콘(Helicone)®, 스펙트라텍(Spectratec)의 홀로그래픽 안료 및 기타 상업적으로 입수가능한 효과 안료이다.
본 발명에 따라 사용되는 착색된 열가소성 필름의 기하학적 두께는 넓은 범위에서 다양할 수 있으며, 바람직하게는 20 내지 2000 ㎛, 특히 50 내지 1000 ㎛이다. 이 수치는 인쇄된/코팅된 필름 및 매스-착색된 필름 둘다와 관련이 있다.
플레이크-형태 효과 안료로 착색된 열가소성 필름 및 프리폼이 사출 주형의 내부 공동에 도입된 후, 사출 주형을 닫고, 상기 열가소성 필름과 사출 주형 부품 B의 표면 B'사이에 있는 사출 주형 공동으로 투명 열가소성 용융물을 도입한다. 내측 표면 A'를 갖는 사출 주형 부품 A는 이젝터(ejector) 측을 나타내고, 내측 표면 B'를 갖는 사출 주형 부품 B는 사출 주형의 노즐 측을 나타낸다. 상기 공동에 플라스틱 용융물이 도입된 후, 공동은 플라스틱 용융물로 완전히 채워진다. 사출 성형 공동 내로의 투명한 플라스틱 용융물의 도입은 바람직하게는, 사용된 재료에 따라, 증가된 압력 및 상승된 온도에서 수행된다. 여기서 상기 플라스틱 용융물의 온도는 열가소성 필름의 플라스틱 성분의 유리 전이 온도 TG 이상의 정도이고, 바람직하게는 이 온도보다 높다. 용융된 투명 플라스틱 재료가 사출 주형 공동으로 도입되는 동안 상기 착색된 열가소성 필름에 작용하는 압력 및 고온 플라스틱 용융물의 작용으로 인해, 상기 열가소성 필름은 필름의 기계적 변형을 허용하는 온도에 도달된다. 각 경우의 특정 작동 온도는 공정처리되는 플라스틱 물질에 의존하며, 일반적으로 120℃ 내지 400℃, 바람직하게는 200℃ 내지 280℃ 범위이다. 열가소성 용융물을 사출 주형 공동에 도입하는 중에 공정에 사용되는 압력은 또한 각 경우에 기계- 및 재료-의존적이며, 일반적으로 100 내지 2500 bar (1x107 N/m2 내지 2.5x108 N/m2) 범위이다.
상기 열가소성 용융물에 사용되는 재료는, 각각의 경우 개별적으로 또는 서로 상용적 조합으로, 사출 성형 공정에 일반적으로 사용되는 플라스틱 물질, 예컨대 PS, PC, SAN, ASA, TPO, PMMA, TPE, ABS, ABS/PC 혼합물, PA 또는 PP이다. 이들은 무색 또는 착색된 형태로 사용될 수 있고, 고화된 후 투명 플라스틱 층을 제공한다.
투명한 열가소성 용융물이 사출 주형 내로 도입되는 동안, 상기 열가소성 필름은 가온되어, 기계적으로 변형가능하게 되고 상기 사출 주형의 내부 공동에 면하는 프리폼의 외측 표면과 밀접한 형태로 접촉할 수 있을 정도로 된다. 상기 열가소성 필름의 크기 및 형상에 따라, 상기 열가소성 필름은 프리폼의 외측 표면의 전체, 또는 적어도 일부, 특히 3 차원 패턴을 포함하는 이 외측 표면의 일부에 접착된다. 동시에, 접착은 또한 도입된 열가소성 용융물에 대해서도 발생한다. 이는, 프리폼에 대해서 뿐만 아니라 열가소성 용융물에 대한, 열가소성 필름의 접착성 포지티브 연결이어서, 상기 열가소성 필름이 최종 성형품의 내부에 영구적으로 봉입되도록 한다.
상기 프리폼의 외측 표면 상에 존재하는 3 차원 패턴은 프리폼의 외측 표면을 향하는 필름의 표면 상에서 네거티브로서 복제된다. 상기 필름의 중합체 열가소성 재료가 연화(soften)되기 때문에, 상기 필름은, 적어도 프리폼의 외측 표면을 향하는 그의 표면 상에서, 거기에 위치한 3 차원 패턴과 접촉하는 영역 유닛에서, 마찬가지로 3 차원으로 변형된다. 상기 필름의 이러한 열 변형은 열가소성 필름의 전체 단면에 걸쳐 계속될 수 있지만, 상기 프리폼과의 접촉점에서만 발생하여, 열가소성 용융물에 면하는 필름의 표면은 3 차원적으로 변형되지 않도록 할 수도 있다(즉, 3 차원 패턴의 3 차원 포지티브(이것은 전술한 바와 같이 프리폼의 외부 형상과는 독립적이며, 이 필름은 열처리 후 프리폼에 접착되기 때문에 동일하게 반사 함은 물론이다)를 포함하지 않는다). 동시에, 중합체 필름 물질의 연화는 열가소성 필름 내에 또는 그 위에 존재하는 플레이크-형태의 효과 안료의 새로운 이동성을 가능하게 한다. 이는 통상적으로, 열가소성 수지 내 또는 위에 주로 배향된 형태로 존재하지만, 아직 열적으로 처리되지 않은 필름으로서, 보다 정확하게는 주축이 필름 표면에 실질적으로 평행하게 정렬된 상태로도 존재한다. 이러한 배향은, 바람직하게는 필름의 결과적인 매스 착색과 함께 사용되는 압출 공정에 의해, 또는 필름이 효과 안료-함유 코팅 조성물로 코팅되거나 인쇄되는 다양한 코팅 공정에 의해 얻어질 수 있는데, 그 이유는, 이러한 공정에 의해 발현되는 인장 및 전단력이 자동적으로 플레이크-형태 효과 안료의 평행 정렬을 초래하기 때문이다. 사출 주형에서 열처리를 통해 얻어지는 플레이크-형태 효과 안료의 이동성은, 프리폼의 표면으로부터 전사된 프리폼에 대면하는 필름의 표면에 3 차원 패턴을 형성하는 범프 및/또는 피트에서 효과 안료의 종방향 축의 재배열을 초래한다. 플레이크-형태의 효과 안료는 이러한 범프 및/또는 피트의 에지에서 평행한 방향으로부터 벗어나 이동하여, 필름 표면에 대해 기울어진 배향으로, 필름의 열가소성 중합체 조성물에서 예각 또는 경사진 각도로 존재한다. 플레이크-형태의 효과 안료의 반사 거동은 결과적으로 필름의 이 지점에서 변화하며, 이는, 경사진 시야각에서 평평한 영역에 비해 일반적으로 반사를 감소시킨다. 이러한 방식으로, 열가소성 필름 내 또는 그 위에 있는 플레이크-형태 효과 안료는 프리폼의 외측 표면상의 3 차원 패턴을 복제하고, 이에 부합하는 반사 거동을 통해 이를 광학적으로 강화시킨다.
동시에, 고온의 플라스틱 용융물은 열가소성 필름과 내측 표면 B' 사이의 공동으로 흐르고, 3 차원 패턴 "위로 흐르며", 상기 3 차원 패턴은 플레이크-형태의 효과 안료의 반사로 인해 가시적일 수 있고, 프리폼에 결합되지 않은 필름의 외측 표면으로부터 볼 때 외관 면에서 프리폼의 외측 표면상의 실제 3 차원 패턴과 외관상 동일하지만, 안료로부터 나오는 광 반사로 인해 더 명확하고 광학적으로 더 매력적으로 인식될 수 있다. 이러한 방식으로 형성된 성형품의 후속 경화 동안, 플레이크-형태 효과 안료로 착색된 열가소성 필름과 한편으로는 프리폼 사이에, 다른 한편으로는 투명한 열가소성 용융물로부터 형성된 투명 플라스틱 사이에, 접착성 포지티브 결합이 형성되며, 이는 후속하는 냉각 또는 가열 조작에서 나타난다. 효과 안료의 재배향은 열가소성 용융물의 고화 과정 중에 고정된다. 여기서 플레이크-형태 효과 안료의 더 명확한 가시적인 재배향은, 특히, 재형상화 동안의 표면에 대한 손상은 여기에서 예상할 필요가 없으므로, 인쇄되거나 코팅된 필름보다는 매스-착색된 플라스틱 필름으로 얻을 수 있다.
생성 성형품의 외측 표면을 형성하는 투명한 플라스틱의 외층은, 부가적인 광학 깊이 효과를 통해 상기 성형품의 내부에서 수득된 플레이크-형태 효과 안료의 가상 3 차원 패턴을 추가적으로 강화시킨다.
상기 성형품이 충분히 경화되면, 사출 주형으로부터 탈형되거나 제거될 수 있다.
생성 성형품은, 한편으로는 프리폼의 형상에 의해 결정되고 다른 한편으로는 사출 주형의 내측 표면 B'의 형상에 의해 결정되는 외부 형상을 갖는다. 일반적으로 수득된 성형품의 "가시적 측면"인 투명 중합체 플라스틱의 측면(즉, 성형품의 외측 표면)에서 볼 때, 본 발명에 따른 성형품은 그 내부에 플레이크-형태의 효과 안료로 형성된 깊게 위치된 광택있는 가상 3 차원 패턴을 나타낸다. 사출 주형 부품 B의 표면 B'가 통상적으로 사용되는 연마된 표면인 경우, 생성된 중합체 성형품은, 성형품 내부의 가시적인 3 차원 효과 안료 패턴에 상응하는 3 차원 형상을 그의 외측 표면(가시적 측면) 상에 갖지 않는다. 그러나, 그럼에도 불구하고, 상기 사출 주형의 표면 B'는 마찬가지로, 생성 성형품에 외측 표면 상의 거친 또는 미세한 구조를 유도하는 거친 또는 미세한 질감을 가질 수 있으며, 이는 성형품 내부의 가시적인 3 차원 패턴을 더 3 차원적으로 향상시키거나 보충한다.
가상 3 차원 패턴의 착색, 기능 및 광택 거동은 착색된 열가소성 필름의 착색, 기능 및 광택 거동에 상응한다. 상기 열가소성 필름의 착색, 기능 및 광택 거동은 그 내부에 존재하는 플레이크-형태 효과 안료에 의해 결정적으로 영향을 받고, 임의적으로 열가소성 필름의 내에 또는 위에 위치하는 추가의 착색제 및/또는 충전제에 의해 보충된다.
상기 플레이크-형태 효과 안료의 광택 및 착색은 생성된 성형품 표면상의 가상 3 차원 패턴에 대한 특히 강한 인식을 유도한다. 여기서 가시적인 3 차원 패턴은, 열가소성 필름의 실제 변형이 제시하는 것보다 더 현저하게 뚜렷한데, 그 이유는, 플레이크-형태 효과 안료가 단지 몇 도의 각도만 평행한 위치에서 벗어나게 움직여도 반사 특성이 크게 변하게 하기 때문이다. 그러나, 각각의 정반사 각도에서 보면, 상기 효과 안료에 의해 달성되는 광택은 열가소성 필름에 의해 형성된 성형품 부분의 전체 영역에 걸쳐 보유된다.
이것은 특히, 열가소성 용융물로부터 야기되는 투명 열가소성 물질로 형성되는 성형품의 외측 표면층에 관한 것이며, 전술한 바와 같이, 일반적으로는 형성된 성형품의 "가시적 측면"을 나타낸다. 프리폼이 마찬가지로 투명 플라스틱으로 형성되는 경우, 3 차원 패턴은 임의적으로 또한 그 내측 표면 상에서 가시적일 수 있다. 프리폼이 불투명하고/하거나 바람직하게는 착색된 회색 또는 흑색인 경우, 특히 열가소성 필름이, 투명 소재로만 전적으로 구성되며 단지 간섭 색상만 갖고 흡수 색상은 없는 플레이크-형태 효과 안료로 착색된 경우, 생성 성형품의 외측 표면상의 3 차원 패턴의 특히 양호한 가시성이 발생한다.
투명한 열가소성 용융물이 가용성 착색제 또는 소량의 미립자 착색제를 포함하는 경우, 생성 성형품의 외측 표면의 측면으로부터 인지될 수 있는 가상 3 차원 패턴의 착색 인상 또한 원하는 바에 따라 조절될 수 있다. 가용성 착색제는 열가소성 용융물 및 그로부터 생성된 성형 부품의 고유한 색상을 초래하지만, 이 성형 부품의 투명성에 사실상 전혀 또는 절대적으로 전혀 악영향을 미치지 않는다.
투명 열가소성 용융물은 열가소성 플라스틱으로 구성된다 (임의적으로, 전술된 바와 같은 통상의 충전제 및 보조제 뿐 아니라 착색제가 존재한다). 이들은, 열가소성 플라스틱 필름과 관련하여 위에서 이미 설명한 바와 같이, 통상의 열가소성 물질로 구성되며 위에서 설명한 것과 동일한 물질 그룹을 포괄할 수 있다.
열가소성 필름 및 열가소성 용융물 및 프리폼에 사용되는 플라스틱 재료는 바람직하게는, 사출-성형 공정 동안 성형품의 모든 중합체 성분의 완전한 재료 결합을 더 용이하게 하고 또한 깨질 수 없는 강한 포지티브 연결을 용이하게 하기 위해, 동일하거나 부분적으로 동일하거나 적어도 유사한 용융점 및 용융 거동을 갖는다. 그러나, 본 발명에 따른 방법을 수행하는 데는, 투명 열가소성 용융물의 온도가 착색된 열가소성 필름의 플라스틱 성분의 유리 전이 온도 TG 이상의 값을 가지면 충분하다. 열가소성 필름 및 투명 열가소성 용융물의 출발 물질은 이 전제 조건에 따라 선택될 수 있다.
대조적으로, 상기 온도는, 외측 표면 상에 위치한 3 차원 패턴의 기계적 안정성이 나빠지는 것을 피하기 위해 그리고 3 차원 패턴을 열가소성 필름 상에 정확하게 전사할 수 있도록 하기 위해서는, 사출-성형 공정 동안 중합체 프리폼의 플라스틱 성분의 유리 전이 온도 TG 미만으로 유지되어야 한다. 놀랍게도, 사출-성형 공정 중에 열가소성 필름은 프리폼에 대해 보호층으로서 작용하고 상기 프리폼은 열가소성 용융물의 도입 중에 그 유리 전이 온도에 도달하지 않기 때문에, 열가소성 필름 및 중합체 프리폼에 사용된 플라스틱들이 동일하더라도, 이 전제 조건이 본 발명에 따른 방법에서 충족된다는 것이 밝혀졌다.
매우 다른 융점 및 용융 거동을 갖거나, 플레이크-형태 효과 안료로 착색된 열가소성 필름 및 열가소성 용융물에 대한 유리 전이 온도 및 융점에 관한 상기 조건을 충족시키지 않는 플라스틱 재료를 사용하는 것이 필요한 경우, 사출 성형 공동 내로 분출되는 열가소성 필름 표면에 적용된 접착-촉진 층이 필름 및 용융물의 열 접착에 도움이 될 수 있다. 이는 또한, 열가소성 필름 상의 착색된 인쇄 층 또는 코팅의 결합제 시스템의 열적 비-상용성에도 적용되는데, 그 이유는, 인쇄된 층 또는 코팅이 존재하는 경우 이들이 사출 성형 공동 내로 분출되는 열가소성 필름 표면 상에 바람직하게는 위치되기 때문이다. 상기 접착-촉진 층은 필름과 플라스틱 용융물의 깨질 수 없는 접착을 보장하며, 이는 당업자에 의해 그의 전문 지식에 기초하여 선택될 수 있다.
유사한 방식으로, 접착-촉진 층은 또한 효과 안료로 착색된 열가소성 필름과 프리폼 사이에 제공될 수 있다.
또한, 본 발명은, 적어도 프리폼, 상기 프리폼 상에 위치한, 플레이크-형태 효과 안료로 착색된 열가소성 물질의 중간층, 및 투명 열가소성 물질의 외측 표면층으로 이루어지는 성형품에 관한 것이며, 이때 상기 외측 표면층은 그의 적어도 하나의 부분 영역 상에서, 플레이크-형태의 효과 안료에 의해 성형품의 내부에 형성된 광학적으로 인지가능한 가상 3 차원 패턴을 나타내며, 상기 성형품 자체의 외측 표면 층은 대응하는 공간적인 3 차원 패턴을 갖지 않는다. 이러한 성형품은 본 발명에 따른 전술한 사출-성형 방법에 의해 제조될 수 있다.
본 발명에 따른 성형품은 중합체 성형품 또는 복합 성형품이다.
중합체 성형품의 경우, 상기 프리폼은 마찬가지로, 중합체 물질, 즉 플라스틱으로 실질적으로 구성되는 반면, 복합 성형품의 경우, 상기 프리폼은 플라스틱 이외의 물질로 주로 구성되며, 바람직하게는 금속으로 구성된다.
본 발명에 따른 성형품의 제조에 사용되는, 플레이크-형태 효과 안료로 착색된 열가소성 필름은, 생성 성형품에서, 플레이크-형태 효과 안료로 착색된 열가소성 물질의 상기 언급된 중간층을 성형한다 . 투명한 열가소성 물질을 포함하는 본 발명에 따른 성형품의 외측 표면 층은 투명한 열가소성 용융물로부터 고화 시에 형성된다.
프리폼, 열가소성 필름, 플레이크-형태의 효과 안료 및 투명 열가소성 물질의 재료 조성은 이미 상술하였다. 본 발명에 따른 성형품에 관한 이 설명을 명시적으로 여기서 참조한다.
열가소성 필름에 사용된 플라스틱 또는 인쇄된 층 또는 코팅에 사용된 결합제 시스템이, 본 발명에 따른 성형품의 외측 표면층을 형성하는 투명한 열가소성 물질의 용융 거동과 충분히 열적으로 상용성이 없으면, 단일 공정 단계에 의해 포지티브 방식으로 서로 강하게 결합될 수 있도록 하기 위해, 본 발명에 따른 성형품은 유리하게는 착색된 열가소성 필름과 경화된 열가소성 수지 사이에 접착-촉진 층을 또한 갖는다. 이 층은 하나 이상의 중합체 플라스틱으로 구성되며, 열가소성 필름과 투명 플라스틱 사이에 깨질 수 없는 강한 접착성 결합을 형성한다. 적합한 재료의 선택은 당업자에 의해 그의 전문 지식에 기초하여 각자의 요건에 따라 수행될 수 있다.
상술한 이유 때문에, 필요하다면, 플레이크-형태 효과 안료로 착색된 필름과 프리폼 사이에도 접착-촉진 층이 또한 제공될 수 있다. 이는, 특히 금속 프리폼의 사용에 중요한 역할을 할 수 있다.
본 발명에 따른 성형품의 외부 표면(가시적 측면) 상의 가상 3 차원 패턴은 프리폼의 표면 상에 위치된 범프 및/또는 피트의 포지티브 복사물이다. 그러나, 이 복사물은, 본 발명에 따른 성형품의 내부에 위치된 열가소성 중간층 내의 또는 그 위의 플레이크-형태 효과 안료의 상이한 배향에 의해 주로 생성되는 반면, 생성 성형품에서 프리폼의 표면 상에 실제로 위치하는 3 차원 패턴은 단지 약하게 가시적이거나 비가시적(invisible)이다.
이미 상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 성형품의 외측 표면상의 가시적 3 차원 패턴의 수직 및 수평 범위의 크기는 넓은 범위에서 변할 수 있으며, 이는, 프리폼의 크기 및 열가소성 필름의 두께 및 성형품에 대한 3 차원 패턴의 의도된 목적 (예: 코드 대 장식 효과)에 따라 선택된다. 상기 열가소성 필름의 두께는 일반적으로, 프리폼의 표면 상의 범프 및/또는 피트의 높이 또는 깊이에 대한 상한선을 나타내지 만, 개별적인 경우, 이들이 열가소성 필름의 두께를 초과할 수도 있다.
프리폼의 외측 표면 상의 3 차원 패턴은 약 2 ㎛ 내지 수 센티미터의 높이/깊이 및 100 ㎛ 내지 2000 ㎛의 선폭으로 범프 및/또는 피트를 갖는다. 상기 3 차원 패턴의 면적은 수 평방 밀리미터에서 수백 평방 센티미터의 범위일 수 있으며, 마찬가지로, 상기 언급된 기준에 따라 측정된 피트 또는 범프의 높이/깊이 및 폭이 다.
3차원 패턴을 포함하는 프리폼의 표면은, 여기서, 성형품의 내부에 위치하며, 이로부터 분리될 수 없다.
플레이크-형태의 효과 안료는 마찬가지로, 프리폼와 성형품의 외측 표면 사이의 열가소성 중간층에서 성형품의 내부에 배치된다. 이 중간층 또한, 상기 성형품의 다른 구성성분들로부터 분리될 수 없다.
각각의 경우에 상기 중간층에 배열된 플레이크-형태 효과 안료는 종방향 축을 가지며, 이는, 안료의 가장 긴 치수에 대응하며, 이미 설명한 바와 같이 중간층에서 이들 종방향 축은 중간층의 기부(base) 영역에 대해 상이한 배향들을 갖는다. 이러한 플레이크-형태 효과 안료의 상이한 배향은, 입사광의 경우에 효과 안료의 상이한 광 반사를 유도하고, 본 발명에 따른 성형품의 내부에, 3 차원 외관을 갖는 가상의 광택성 패턴(이는 외측 표면에서 가시적이지만 촉각적으로 인지할 수는 없다)을 유도한다.
대신, 성형품의 외측 표면층은 투명한 열가소성 물질로 이루어지며, 바람직하게는 외부 형상과 별개로 추가적인 표면 구조물을 갖지 않는다. 그러나 개별적인 경우, 외측 표면의 이러한 추가적인 질감/구조물이 적절하거나 합리적일 수도 있다.
성형품의 외측 표면층과는 대조적으로, 상기 프리폼은 투명, 반투명 또는 불투명성일 수 있다. 특히 프리폼이 무색 또는 착색되지만 불투명한 경우, 특히 그것이 회색 또는 흑색으로 착색되고, 바람직하게는 추가적으로 불투명한 경우, 특히 유리하다. 이는, 플레이크-형태 효과 안료에 의해 중합체 성형품의 내부에 형성된 가상 3 차원 패턴의 콘트라스트 및 가시성을 증가시킬 수 있게 한다.
성형품의 외측 표면 상에서 가시적인 가상 3 차원 패턴은 자체가 그 표면 상에서 촉각적으로 인식될 수 없으므로 기계적 영향으로부터 보호된다. 동시에, 이것은 플레이크-형태 효과 안료의 상이한 광 반사로 인해 쉽게 인지될 수 있고 광학적으로 매력적이다. 성형품 표면을 형성하는 투명한 플라스틱 층은 깊이감을 증가시켜 패턴의 광학적으로 인지가능한 3 차원성을 증가시킨다.
본 발명은 또한, 상기 기술된 중합체 성형품의 내구성 소비재의 장식 및/또는 라벨링 요소 또는 부분으로서의 용도에 관한 것이다.
내구성 소비재는 여기서, 본질적으로 및 바람직하게는, 포장재, 전기 및 전자 산업의 제품, 가전 제품, 가구, 의류, 가방, 신발, 스포츠 용품 또는 운송수단이다. 그러나, 원칙적으로, 본 발명에 따른 성형품은, 사출-성형 공정에서 제조될 수 있고 표면 상에서는 느낄 수 없으면서도 쉽게 볼 수 있고 매력적인 3 차원 패턴을 갖는 성형품을 사용하는 것이 유리한 모든 영역에서 사용될 수 있다. 이 유형의 제품에서, 상기 가상 3 차원 패턴은 순전히 창조적인 장식적 목적으로 사용할 수 있을 뿐 아니라 배취 번호, 제조업체 데이터 등을 사용하여 제품 라벨링을 위해 사용할 수도 있다.
본 발명은, 색상, 광택 및 기능면에서 다양할 수 있으며 정밀도가 높은 미세한 선을 포함할 수 있는 외관을 나타내는 광택 있고 광학적으로 매력있는 가상 3 차원 패턴을 적어도 하나의 표면 상에 나타내는 주형을 제조할 수 있도록 돕는 간단하고 저렴한 사출 성형 방법을 제공한다. 이것은, 플라스틱으로 실질적으로 구성된 중합체 성형품일 수도 있고 또한 플라스틱 이외의 재료 코어를 갖는 복합 성형품일 수도 있다. 따라서, 특수 재료를 필요로 하는 사출 성형의 많은 응용 분야에서 지금까지는 얻을 수 없었던 광학 외관을 향상시키는 공정이 개발된다. 또한, 본 발명에 따른 방법은, 중합체 성형품의 경우조차도, 플레이크-형태의 효과 안료의 공간적 정렬에 기초한 인상적인 3 차원 패턴의 달성이, 전체 중합체 성형품을 이러한 플레이크-형태 효과 안료로 착색하는 것을 필요로 하지 않고 대신에 단지 필요에 따라 중합체 성형품의 일부(이는, 중합체 성형품의 총 중량을 기준으로 상대적으로 작을 수 있으며, 예를 들어 단지 10 중량%임)만을 착색시키는 것을 필요로 한다는 점에서, 이점을 갖는다. 본 발명에 따른 방법은 통상적인 사출-성형 기계를 사용하여 수행될 수 있으므로, 값 싸고 필요에 따라 개조될 수 있다. 본 발명에 따른 방법으로, 유동 라인이 없고 효과 안료로 인상적으로 착색되고 패턴화된 복합 성형품을 간단하고 저렴한 방식으로 제조할 수 있다. 본 발명에 따라 생성된 성형품은 내구성이 있으며, 일반적으로, 매우 가시적인 매력적인 엠보싱되지 않은 표면 및 높은 라인 선명도를 갖는 사실상 파괴할 수 없는 3 차원의 가상 패턴을 갖는다. 이들은 균일 색상을 가지며 고광택성이고, 많은 산업적 및 장식 분야에서 다양한 방식으로 사용될 수 있다.
본 발명은 하기 실시예를 참조하여 보다 상세히 설명될 것이나, 이에 제한되지는 않는다.
실시예 1:
사전 공정 단계에서, 플라스틱의 중량을 기준으로 0.2 중량%의 카본 블랙 함량을 갖는 ABS (터루란(Terluran)(상품명) GP-22, BASF SE의 제품)로부터 플라스틱 플레이트를 크기 100 x 150 mm, 두께 10 mm로 사출 성형하였다. 상기 플라스틱 플레이트의 주 표면 중 하나에 레이저 장치 (트럼프(Trumpf), 벡터마크 컴팩트(Vectormark compact))를 사용하여 레이저 절삭에 의해 약 30 x 45 mm 크기의 로고를 제공하였다. 상기 로고는, 각각 약 100 내지 150 ㎛의 깊이를 가진 다양한 피트를 가졌다.
컬러스트림(Colorstream)® T10-09 퍼시픽 트윙클(Pacific Twinkle) (SiO2 기재를 기초로 하는 플레이크-형태의 효과 안료, 입자 크기 20-200㎛, 메르크 카카게아아 제품) 함량 1.5 중량% 및 PV 패스트 블루(Fast Blue) B2G01 (클라리언트 인터내셔날 리미티드(Clariant International Ltd.)의 제품) 0.2 중량%를 가지며 약 800㎛의 두께를 갖는, 사출 성형 공정에 의해 제조된 필름 (산 루란(SAN Luran)® 358N, BASF SE의 제품)을 100x150mm의 크기로 제조하였다.
크라우스 마페이(Kraus-Maffei) CX-130-380 유형의 사출 성형기가 사용되었다. 사전제작된 플라스틱 플레이트를, 사출 주형의 내측 표면에 100 x 150 mm 크기의 주형 인서트에, 로고가 있는 플라스틱 플레이트의 표면이 상기 사출 주형의 공동을 향하도록 넣었다. 후속적으로, 마찬가지로 미리 제조된 효과 안료로 매스-착색된 필름을 상기 사출 주형의 내부 공동에 고정하고 주형을 닫았다.
주형을 닫은 후, 투명 플라스틱 용융물 (산 루란® 358 N, BASF SE의 제품)을, 상기 착색된 열가소성 필름과 프리폼이 제공되지 않은 사출 주형 표면(노즐 측면) 사이에서 상기 사출 주형에 남아있는 공동 내로 주입하였다. 이 주입 작업은 220 내지 260℃ 범위의 온도 및 450 내지 900 바 (4.5 × 107 N/㎡ 내지 9 × 107 N/㎡) 범위의 압력에서 수행되었다.
상기 사출 주형의 냉각 조작 및 개방 후에, 플라스틱 플레이트가 수득되는데, 이때 이의 제 1 외측 표면은 청색과 녹색 사이에서 색상을 변화시키는 균일하게 강한 청색 광택을 갖는 영역을 나타내고, 이는, 로고의 형태로 그 내부에 위치된 광택나는 가상 3 차원 패턴을 가지며 유리 뒤에 놓이는 느낌을 주며, 상기 패턴은 필름 내의 플레이크-형태 효과 안료에 의해 형성되고 카본 블랙을 함유하는 사전제작된 플라스틱 플레이트의 표면 상의 로고 디자인(motif)에 상응한다. 얻어진 플라스틱 플레이트의 다른 주 표면은 평평하고 불투명하며 흑색을 띤다.
실시예 2:
플라스틱의 중량을 기준으로 카본 블랙 함량이 0.2%인, 외경 47mm, 높이 11.5mm 및 벽 두께 0.6mm의 밀폐 캡의 외부 형상의 PP 프리폼(메토센(Metocene)® HM 648T, 라이온델바젤(LyondellBasell)(네델란드) 제품)을, 사전 공정 단계에서 사출 성형하였다. 상기 밀폐 캡은, 외측 표면(뚜껑) 상에 직경이 약 30 mm인 3 차원 지그재그 구조물을 가졌다.
플레이크-형태 효과 안료 (이리오딘(Iriodin) 4504, 입자 크기 5 내지 50㎛, 메르크 카게아아의 제품) 2 중량%의 함량을 갖는 두께 400㎛의 착색 필름 (메토센® HM 648T, 라이온델바젤(네델란드) 제품)을 압출 공정에 의해 제조하였다. 상기 필름을 절단하여 직경이 44 mm인 써클(circle)을 얻었다.
아르부르그 올라운더(Arburg Allrounder) 320 M 타입의 사출 성형기가 사용되었다. 상기 프리폼을, 외곽이 있는 프리폼의 표면이 사출 주형의 공동을 향하도록 사출 주형의 내측 표면에 있는 주형 인서트 (외부 직경 48.2mm)에 위치시켰다. 후속적으로, 미리 유사하게 제조된 효과 안료로 매스-착색된 필름을 상기 주형의 내부 공동에 고정하고 주형을 닫았다.
주형을 닫은 후, 투명 플라스틱 용융물 (PP, 보레알리스(Borealis) PP RJ901MO)을, 상기 착색된 열가소성 필름과 프리폼이 제공되지 않은 사출 주형의 표면(노즐 측) 사이에서 남아있는 사출 성형 공동 내로 주입하였다. 상기 주입 조작은 180 내지 260℃ 범위의 온도 및 300 내지 900 bar 범위의 압력에서 수행되었다.
상기 사출 주형의 냉각 운전 및 개방 후, 상기 뚜껑의 영역에서, 외측 표면이 균일한 광택을 띤 영역을 나타내는 밀폐 캡이 얻어졌고, 이때 이 영역은 색이 변하고 유리 뒤에 놓인 느낌을 주며, 지그재그 구조물의 형태로 내부에 위치된 광택성의 가상 3 차원 패턴을 가지며, 이는, 필름 내의 플레이크-형태 효과 안료에 의해 형성되고, 사전제작된 프리폼의 표면상의 패턴 디자인에 대응하는 형상을 갖지만, 프리폼의 표면상의 실제 3 차원 패턴보다 광학 깊이에서 더 현저하게 3 차원적 인상을 주고, 따라서 공간감을 부여한다. 얻어진 밀폐 캡의 내측 표면은 평평하고 불투명하며 검은 색상을 가졌다.

Claims (15)

  1. 성형품에서 가상 3 차원 패턴을 생성하기 위한 사출 성형 방법으로서,
    - 서로 분리될 수 있고 각각의 경우 내측 표면 A' 및 B'를 가지며 함께 내부 공동(cavity)을 형성하는 사출 주형 부품 A 및 B를 갖는 사출 몰드가 제공되며, 이때, 상기 사출 주형이 개방된 상태에서,
    - 2 차원 또는 3 차원 형상 및 외측 표면을 갖는 프리폼(preform)이, 상기 사출 주형 부품 A의 내측 표면 A'에, 상기 프리폼의 외측 표면이 상기 공동을 향하도록 고정되며, 이때 상기 외측 표면은 적어도 그 일부 영역 상에 함께 3 차원 패턴을 형성하는 범프(bump) 및/또는 피트(pit)를 가지며,
    - 상기 내부 공동으로, 플레이크-형태 효과 안료로 착색되어 있는 열가소성 필름이 도입되고,
    - 상기 사출 주형이 닫히고,
    - 상기 열가소성 필름과 상기 사출 주형 부품 B의 표면 B'의 사이의 내부 공동으로 투명 열가소성 용융물이 도입되며, 이때 상기 열가소성 필름은, 상기 3 차원 패턴을 포함하는 상기 프리폼의 외측 표면의 적어도 일부에 대한 및 동시에 상기 열가소성 용융물에 대한 강한 부착성 포지티브(positive) 연결부를 형성하고,
    - 상기 열가소성 필름의 위 또는 내에서, 상기 플레이크-형태의 효과 안료가 복제되고 상기 프리폼의 외측 표면에 위치된 3 차원 패턴을 광학적으로 강화하며,
    - 사출 주형이 가열 또는 냉각되고, 이어서
    - 투명 열가소성의 외측 표면을 가지며 이 외측 표면의 적어도 일부 상에서 상기 플레이크-형태의 효과 안료에 의해 형성된 가상 3 차원 패턴을 나타내는 생성 성형품이 탈형되거나 제거되는, 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 열가소성 필름의 유리 전이 온도 TG 또는 그보다 높은 온도 이상에서 수행되는 것을 특징으로 하는 방법.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 열가소성 필름은 플레이크-형태 효과 안료로 매스-착색된(mass-coloured) 것임을 특징으로 하는, 방법.
  4. 제 1 항 내지 제 3 항중 어느 한 항에 있어서,
    상기 3 차원 패턴은, 그림 물체, 영숫자(alphanumeric) 디자인(motif), 선 및/또는 점 패턴, 로고, 코드 또는 추상적인 패턴 형태의 거시적(macroscopic) 패턴인 것을 특징으로 하는, 방법.
  5. 제 1 항 내지 제 4 항중 어느 한 항에 있어서,
    상기 플레이크-형태 효과 안료는, 진주광택(pearlescent) 염료, 간섭 안료, 금속-효과 안료, 플레이크-형태 기능성 안료, 플레이크-형태 구조화된(structured) 안료 또는 이들의 혼합물로 이루어진 군 중에서 선택되는 것을 특징으로 하는, 방법.
  6. 제 1 항 내지 제 5 항중 어느 한 항에 있어서,
    상기 플레이크-형태 효과 안료가 5 내지 250㎛ 범위의 입자 크기 및 2 이상의 종횡비(aspect ratio)를 갖는 것을 특징으로 하는, 방법.
  7. 제 1 항 내지 제 6 항중 어느 한 항에 있어서,
    상기 플레이크-형태 효과 안료는 플레이크-형태 기재 및 상기 기재 상의 하나 이상의 층으로 이루어지고, 상기 기재 및 상기 기재 상에 직접 위치된 층 및/또는 각각의 경우에 인접한 적어도 2 개의 층은 적어도 △n = 0.1만큼 그들의 굴절률 n이 서로 상이한 것을 특징으로 하는, 방법.
  8. 제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 플레이크-형태 효과 안료가, 착색된 열가소성 필름에, 착색된 필름의 총 중량을 기준으로 0.1 내지 20 중량%의 양으로 존재하는 것을 특징으로 하는, 방법.
  9. 제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 착색된 열가소성 필름은 상기 플레이크-형태 효과 안료 이외에 추가의 유기 또는 무기 착색 안료, 염료 및/또는 충전제를 또한 포함하는 것을 특징으로 하는, 방법.
  10. 프리폼, 상기 프리폼 상에 위치된 플레이크-형태 효과 안료로 착색된 열가소성 재료의 중간층, 및 투명 열가소성 물질의 외측 표면층으로 이루어진 성형품으로서,
    상기 외측 표면층은, 적어도 하나의 부분 영역 상에 상기 플레이크-형태 효과 안료에 의해 상기 성형품의 내부에 형성된 광학적으로 인식가능한 가상 3 차원 패턴을 나타내며,
    상기 성형품의 상기 외측 표면층 자체는, 제 1 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항에 따라 얻어지는 상응하는 공간적 3 차원 패턴을 갖지 않는, 성형품.
  11. 제 10 항에 있어서,
    중합체 성형품 또는 복합 성형품인 것을 특징으로 하는 성형품.
  12. 제 10 항 또는 제 11 항에 있어서,
    각각의 경우 플레이크-형태 효과 안료는 종방향 축을 가지며, 이들 종방향 축은 중간층의 베이스 영역에 대해 중간층에서 상이한 배향을 갖는 것을 특징으로하는, 중합체 성형품.
  13. 제 10 항 내지 제 12 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 프리폼은 투명, 반투명 또는 불투명한 것을 특징으로 하는, 중합체 성형품.
  14. 제 10 항 내지 제 13 항 중 어느 한 항에 따른 중합체 성형품의, 내구성 소비재의 장식 및/또는 라벨링 요소 또는 부분으로서의 용도.
  15. 제 14 항에 있어서,
    상기 내구성 소비재가 포장재, 전기 및 전자 산업 제품, 가전 제품, 가구, 의류, 가방, 신발, 스포츠 용품 또는 차량인 것을 특징으로 하는, 용도.
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