TWI404615B - A method of manufacturing an in-mold formed film having a metal surface - Google Patents
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Description
本發明係有關一種製造模內成形薄膜的方法，尤指一種製造具有金屬表面的模內成形薄膜的方法。
隨著電子產品微型化以及輕薄化的趨勢，許多攜帶型產品，如筆記型電腦、個人行動助理、行動電話等，因符合一般大眾的需求而被廣泛使用。除了實體功能之外，外觀設計於商業上也是相當重要的考量。
傳統塑膠產品的生產，受限於塑膠射出的技術，僅能作單色射出，缺乏變化。若欲於塑膠成品賦予圖樣或其他色彩裝飾，僅能利用印刷或噴塗的方式將圖樣塗佈於機殼表面。雖利用成熟度較高的一般印刷製程，成本低且加工相對容易，但由於覆蓋於塑膠成品表面的印刷油墨直接與外界接觸，當使用一段時間後將導致顏色剝落或磨損的現象，影響整體美觀。另外，若以噴塗的方式進行加工，由於噴塗期間內必須反覆以遮蔽塗料或遮蔽片行程所欲噴塗的區域後再以各種塗料進行噴塗，相當耗時且手續繁雜，不利於工業上大規模的製造。另外，傳統噴塗過程所產生大量含有鉛類或其他重金屬的飛沫，非但造成塗料的浪費，更造成嚴重的環境汙染。而在噴塗硬化塗料或防刮塗料時，很容易因為不同區
域噴塗量的差異造成表面厚度不均勻，尤其是處理彎曲位置的時候，往往造成積料的情況。
為能解決前述問題，業界開發出一系列的模內裝飾(In Mode Decoration,IMD)製程，包括了模內轉印(In Mold Roller,IMR)、模內貼標(In Mold Label,IML)以及模內成形(In Mold Forming,IMF)等。其中，模內轉印(IMR)是將油墨印刷於具備離型能力的塑膠承載膜上，待塑料射出於該塑膠承載模上與油墨相互結合後，即可將該承載模剝離，而使油墨「轉印」至成形後的塑膠成品表面；另一方面，模內貼標(IML)以及模內成形(IMF)等則是先製備一薄膜，該薄膜係將油墨印刷於一硬化層內，再將一塑膠層覆蓋於該油墨上，使油墨夾合於該硬化層與該塑膠層之間所形成，該薄膜貼附於塑料射出形成後的塑膠成品上，無須如模內轉印(IMR)製程將塑膠承載膜剝離。
雖然模內裝飾製程技術可以提供電子產品一定程度的外觀變化，但就整體而言給人的感觀仍僅為塑膠製品。為了能使電子產品具備除了傳統塑膠外觀以外的選擇，業者開始著手於塑較外殼表面加以電鍍、濺鍍或者熱噴塗的方式在塑膠表面形成一銅、鎳、鋁、鈦合金等金屬表面，如美國第US 6,045,866號專利案，中華民國第515751號、第M346244號、第M334131號專利案等。而雖然藉由前述技術可使傳統塑膠外殼的表面呈現金屬感，然經過長期使用後，表面塗層仍會因磨擦而剝落，顯露原本塑膠表面。為能強化表面金屬結構，業界更進一步發展出將金屬薄膜直接披覆在塑膠外殼表面的技術，如中華民國第200934371號專利公開案所示
。該電子裝置具有至少一電子元件與一機殼。機殼包括一機殼基層與一金屬薄膜。該金屬薄膜是藉由一模內裝飾製程與機殼基層一體成形。金屬薄膜亦包括一黏接層用以結合機殼基層。然而，此一製程方法須要在金屬薄膜與與機殼基層之間設置有一黏接層。由於該金屬薄膜與該機殼基層分屬不同材料，黏接層的選擇將決定該金屬薄膜是否能穩固披覆於機殼表面的關鍵，且於製成上勢必增加製造成本。
本發明之主要目的，在於使電子產品外觀呈現金屬質感，並強化金屬表面附著於與電子產品外殼的結合能力。為達上述目的，本發明提供一種製造具有金屬表面的模內成形薄膜的方法，包括步驟有：
提供一金屬板層，該金屬板層具有一接合面預設至少一蝕刻區域；施以一蝕刻手段於該接合面上的蝕刻區域，經過一第一蝕刻時間，使該蝕刻區域表面向內形成複數凹陷結構；以一注塑壓力射出塑料於該金屬板層的接合面，該塑料受到該注塑壓力的壓迫包覆該蝕刻區域的凹陷結構；以及硬化該塑料以承載該金屬板層，該硬化後塑料與凹陷結構之間形成緊密接合關係。
其中，於施以一蝕刻手段之前，具有一設置一保護層於該接合面之非蝕刻區域的步驟。如此一來，可以依照保護層所設置的位置以及形狀，來決定蝕刻區域的圖樣以及大小。該蝕刻手段可選擇施以化學溶液或電漿對於該蝕刻區域進行表面蝕刻的方式。
於本發明另一實施例中，則利用延長蝕刻時間來增加金屬板層被
蝕刻的程度。於施以該蝕刻手段的步驟中，再經過一第二蝕刻時間，使該蝕刻區域完全被侵蝕，令該金屬板層於該蝕刻區域位置形成一鏤空結構。其中，該鏤空結構中設有一天線模組，該天線模組可為無線通訊協定模組、藍芽傳輸模組或射頻傳輸模組。
藉由本發明製造具有金屬表面的模內成形薄膜的方法，使得金屬材料可應用於模內裝飾(IMD)技術中，讓電子產品外觀呈現金屬質感。此外，該金屬板層的蝕刻區域內的受到蝕刻的複數凹陷結構得以與模內裝飾製程所射出的塑料緊密接合。因此，於製造過程中可省卻黏接層的設置，又可達到比設置黏接層更穩固的接合關係。在製程上亦可因為節省黏接層設置的步驟而降低生產成本。
10‧‧‧金屬板層
11‧‧‧接合面
111‧‧‧蝕刻區域
112‧‧‧凹陷結構
113‧‧‧鏤空結構
12‧‧‧裝飾面
13‧‧‧保護層
14‧‧‧天線模組
20‧‧‧模內裝飾成形模具
21‧‧‧公模部
211‧‧‧注塑澆口
22‧‧‧母模部
23‧‧‧成形腔室
30‧‧‧塑料
圖1，係本發明製造具有金屬表面的模內成形薄膜的方法一實施例之步驟流程示意圖。
圖2-1至圖2-6，係本發明製造具有金屬表面的模內成形薄膜的方法一實施例之加工步驟示意圖。
圖3，係本發明製造具有金屬表面的模內成形薄膜的方法另一實施例之金屬板層剖面結構示意圖。
圖4，係本發明製造具有金屬表面的模內成形薄膜的方法另一實施例之成品剖面結構示意圖。
圖5，係本發明製造具有金屬表面的模內成形薄膜的方法另一實施例之成品立體結構示意圖。
有關本發明之詳細說明及技術內容，現就配合圖式說明如下：
本發明可應用於多種模內裝飾(In-Mold Decoration,IMD)製程中，包括模內轉印(In Mold Roller,IMR)、模內貼標(In Mold Label,IML)以及模內成形(In Mold Forming,IMF)等，尤其是模內轉印(IMR)技術。
請參閱『圖1』所示，係本發明一實施例之步驟流程示意圖，如圖所示：本發明揭露一種製造具有金屬表面的模內成形薄膜的方法，包括步驟有：
提供金屬板層(S10)：該金屬板層具有一接合面預設至少一蝕刻區域；施以蝕刻手段(S20)：對該接合面上的蝕刻區域進行蝕刻手段，經過一第一蝕刻時間，使該蝕刻區域表面向內形成複數凹陷結構；射出塑料(S30)：以一注塑壓力射出塑料於該金屬板層的接合面，該塑料受到該注塑壓力的壓迫包覆該蝕刻區域的凹陷結構；以及硬化塑料(S40)：硬化該塑料以承載該金屬板層，該硬化後塑料與凹陷結構之間形成緊密接合關係。
其中，於步驟b)(S20)中直接對該接合面上的蝕刻區域進行蝕刻手段；或者，可於進行步驟b)(S20)之前，先設置一保護層於該接合面之非蝕刻區域後，再進行施以蝕刻手段於蝕刻區域。
為能更進一步了解上述實施例之裝飾薄膜的製造程序，『圖2-1』至『圖2-6』所示為本發明一實施例之加工步驟示意圖。首先，準備一金屬板層10。該金屬板層10的材料可為鋼、鐵、不銹鋼
、鈦合金、鋁合金、鎂合金、鎳合金或鋅合金等。該金屬板層10具有一接合面11以及一裝飾面12，如『圖2-1』所示。該接合面11上預設至少一蝕刻區域111以及於該接合面11上蝕刻區域111之外的地方設置有一保護層13。該保護層13可以表面印刷的方式形成於金屬板層10的接合面11上，如『圖2-2』所示。
之後，可對接合面11進行蝕刻，將設有保護層13的金屬板層10浸泡於蝕刻化學溶液中。未具有保護層13的金屬板層10，也就是該接合面11的蝕刻區域111會與該蝕刻化學溶液相互反應。待經過一第一蝕刻時間後，該蝕刻區域111由表面向內凹陷並形成複數凹陷結構112，如『圖2-3』所示。為停止該蝕刻化學溶液持續對該金屬板層10的侵蝕，於完成該蝕刻後，去除附著於該金屬板層10上的蝕刻化學溶液以及保護層13，使蝕刻化學反應停止。於本發明中並未限定蝕刻方式，除了可使用上述以化學溶液也就是濕蝕刻(wet etching)的方式進行外，亦可以使用電漿蝕刻也就是乾蝕刻(dry etching)的方式達成。
將完成蝕刻的金屬板層10置於一模內裝飾成形模具20中。該模內裝飾成形模具20包括有一具有注塑澆口211的公模部21以及一供該金屬板層10設置的母模部22。請參閱『圖2-4』所示，該公模部21與該母模部22組合後形成一成形腔室23，該成形腔室23與該注塑澆口211相互連同。再請參閱『圖2-5』所示，該注塑澆口211得以一注塑壓力射出塑料30於該金屬板層10的接合面，並且填充於該成形腔室23中。該塑料30可為金屬或塑膠材料。金屬材料可為鋁、鎂、鋅或其合金等。而塑膠材料則可為聚對苯二甲酸
乙二酯(polyethylene terephthalate,PET)、丙烯晴一丁二烯一苯乙烯共聚物(acrylonitrile butadiene styrene,ABS)、聚碳酸酯(polycarbonate,PC)、聚氯乙烯(polyvinyl chloride,PVC)或聚丙烯(polypropylene,PP)等。該塑料30受到該注塑壓力的推壓進入該接合面11的蝕刻區域111，並包覆蝕刻後所產生的凹陷結構112。最後，該待塑料30硬化後，該塑料30與所包覆凹陷結構112之間形成緊密接合關係，如『圖2-6』所示。
本發明另一實施例中，於進行蝕刻的時後，若該接合面11的蝕刻區域111會與該蝕刻化學溶液相互反應的時間，除了原本足以形成凹陷結構112的第一蝕刻時間外，更再經過一第二蝕刻時間，使該蝕刻區域111的金屬板材10完全被侵蝕。如此，該金屬板層10於該蝕刻區域111位置形成一鏤空結構113，如『圖3』所示。而該鏤空結構113內可設有一天線模組14後再經過如前述進行模內裝飾製程，使塑料30填充於該鏤空結構113內，並固定該天線模組14於該鏤空結構113內的位置，如『圖4』、『圖5』所示。該天線模組14可為無線通訊協定模組、藍芽傳輸模組或射頻傳輸模組等。
綜上所述，本發明製造具有金屬表面的模內成形薄膜的方法，使得電子產品的表面得以具備金屬感，並使得該金屬板層與塑料之間無須透過增設黏接層來相互接合，在製程上可因為節省黏接層設置的步驟而降低生產成本。因此本發明極具進步性及符合申請發明專利之要件，爰依法提出申請，祈 鈞局早日賜准專利，實感德便。
以上已將本發明做一詳細說明，惟以上所述者，僅為本發明之一較佳實施例而已，當不能限定本發明實施之範圍。即凡依本發明申請範圍所作之均等變化與修飾等，皆應仍屬本發明之專利涵蓋範圍內。
S10、S20、S30、S40‧‧‧步驟
Claims (7)
- 一種製造具有金屬表面的模內成形薄膜的方法，包括步驟有：提供一金屬板層，該金屬板層具有一接合面預設至少一蝕刻區域；施以一蝕刻手段於該接合面上的蝕刻區域，經過一第一蝕刻時間，使該蝕刻區域表面向內凹陷；施以該蝕刻手段於該蝕刻區域，經過一第二蝕刻時間，使該蝕刻區域完全被侵蝕，並於該蝕刻區域中設有一天線模組；以一注塑壓力射出塑料於該金屬板層的接合面，該塑料受到該注塑壓力的壓迫包覆該蝕刻區域；以及硬化該塑料以承載該金屬板層，該硬化後塑料與該蝕刻區域形成緊密接合關係。
- 如申請專利範圍第1項所述製造具有金屬表面的模內成形薄膜的方法，其中，於施以一蝕刻手段之前，具有一設置一保護層於該接合面之非蝕刻區域的步驟。
- 如申請專利範圍第1項所述製造具有金屬表面的模內成形薄膜的方法，其中，於施以一蝕刻手段之後，具有一去除該蝕刻手段的步驟。
- 如申請專利範圍第1項所述製造具有金屬表面的模內成形薄膜的方法，其中，該蝕刻手段係施以化學溶液對於該蝕刻區域進行表面蝕刻的方式。
- 如申請專利範圍第1項所述製造具有金屬表面的模內成形薄膜的 方法，其中，該蝕刻手段係施以電漿對該蝕刻區域進行表面蝕刻的方式。
- 如申請專利範圍第1項所述製造具有金屬表面的模內成形薄膜的方法，其中，該天線模組選自於無線通訊協定模組、藍芽傳輸模組、射頻傳輸模組所組成的群組。
- 如申請專利範圍第1項所述製造具有金屬表面的模內成形薄膜的方法，其中，該金屬板層的材料係選自於鋼、鐵、不銹鋼、鈦合金、鋁合金、鎂合金、鎳合金以及鋅合金所組成的群組。
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