TWI477408B

TWI477408B - 利用易形成三維表面圖案的模具的高分子成型物的製造方法及具有三維表面圖案的家電產品用成型物

Info

Publication number: TWI477408B
Application number: TW101101098A
Authority: TW
Inventors: In Suk Yang; Jong Chul Lee; Jae Eun Lee
Original assignee: Lg Hausys Ltd
Priority date: 2011-01-11
Filing date: 2012-01-11
Publication date: 2015-03-21
Also published as: EP2664431A4; WO2012096446A2; EP2664431A2; CN103313831B; TW201233567A; KR101308763B1; CN103313831A; JP2014506207A; JP5766300B2; KR20120081391A; US20130273332A1; WO2012096446A3

Description

利用易形成三維表面圖案的模具的高分子成型物的製造方法及具有三維表面圖案的家電產品用成型物

本發明係關於一種使用於家電產品或傢俱產品的外裝飾材料等的高分子成型物之製造技術，更詳細地，本發明關於一種利用即使在三維圖案厚度相對厚的情況下也能夠容易形成該三維圖案的模具的高分子成型物的製造方法及具有三維表面圖案的家電產品用成型物。

高分子成型物主要用作家電產品或傢俱產品的外裝飾材料。

目前，家電產品或傢俱產品的外裝飾材料雖然採用各種設計，但大部分都呈平面形態。

最近，進行著脫離此種平面形態的應用三維表面形態的諸多研究。

三維表面圖案可以在用於製造高分子成型體的擠塑成型過程或注塑成型過程等過程中形成。

其中，在擠塑成型過程中形成三維表面圖案之情況下，由於高分子成型體的強度方面的問題，而存在只能形成厚度相對薄的三維圖案之問題。

並且，在注塑成型過程中形成三維表面圖案的情況下，雖然能夠形成相對厚的三維圖案，但因存在模具變形的問題或脫模的問題而難以成型大型之產品。

因此，鑒於上述問題，本發明之目的在於提供一種能夠容易形成三維表面圖案，防止模具的變形，並能夠容易脫模的高分子成型物的製造方法。

本發明的另一個目的在於，提供一種透過上述方法在表面形成三維圖案的家電產品用或傢俱產品用外裝飾材料。

本發明的再一個目的在於，提供一種為了裝飾家電產品的外部面而在表面形成三維圖案的薄板形態的成型物。

為了實現上述一個目的，本發明之一實施例提供一種高分子成型物的製造方法，包含如下步驟：步驟(a)，準備在成型面形成有用於賦予成型物的表面形狀的三維圖案的一下部模具；步驟(b)，在下部模具的成型面的邊緣緊固一墊層；步驟(c)，在下部模具的墊層上緊固具有原料注入部的一上部模具；步驟(d)，透過上部模具的原料注入部將高分子成型物的原料注入至下部模具的成型面上；步驟(e)，使得此原料熱固化的同時，轉印形成於下部模具的成型面的三維圖案；以及步驟(f)，透過熱處理使得在步驟(e)中未進行反應的原料進一步熱固化。

為了實現上述一個目的，本發明的另一實施例提供一種高分子成型物的製造方法，包含如下步驟：步驟(a)，準備在成型面形成有用於賦予成型物的表面形狀的三維圖案的一下部模具；步驟(b)，在下部模具的成型面的邊緣緊固一墊層；步驟(c)，在下部模具的成型面上注入高分子成型物的一原料；步驟(d)，在下部模具的墊層上緊固一上部模具；步驟(e)，使得原料熱固化的同時，轉印形成於下部模具的成型面的三維圖案；以及步驟(f)，透過熱處理使得在步驟(e)中未進行反應的原料進一步熱固化。

為了實現上述一個目的，本發明的再一實施例提供一種高分子成型物的製造方法，包含如下步驟：步驟(a)，準備在成型面形成有用於賦予成型物的表面形狀的三維圖案的一模具；步驟(b)，在此模具的成型面的邊緣緊固一墊層；步驟(c)，在模具的成型面上注入高分子成型物的一原料；以及步驟(d)，使得此原料固化的同時，轉印形成於此模具的成型面的三維圖案。

為了實現上述另一目的，本發明的實施例提供一種家電產品用或傢俱產品用外裝飾材料，其中透過熱、光或電子束而固化的樹脂組合物於在成型面形成有三維圖案的模具的成型面上固化，同時三維圖案轉印至固化物，從而在固化物的表面形成有三維圖案。

為了實現上述再一個目的，本發明的實施例提供一種成型物，用於裝飾家電產品的外部面，成型物厚度為2～7mm，並且包含具有三維圖案的立體表面與附著於家電產品的外部面的平面形態之背面。

根據本發明的高分子成型物的製造方法，在模具內部使得原料固化的同時將形成於模具的成型面的三維圖案轉印至固化物，因而能夠容易地對所製造的高分子成型物表面賦予三維圖案。

並且，根據本發明的高分子成型物的製造方法，利用由金屬等材質形成的模具，從而具有能夠在所製造的高分子成型物表面形成精密的三維圖案，並且容易脫模的優點。

並且，根據本發明的高分子成型物的製造方法，在模具外部附著由玻璃等材質形成的框架部，從而能夠防止模具發生變形。

結合附圖以及下面詳細說明的實施例會更加明確本發明的優點和特徵以及實現這些優點和特徵的方法。但是本發明能夠實現互不相同的各種實施例，並不局限於下面將要揭示的實施例，本發明為讓本發明所屬技術領域的普通技術人員完全理解本發明範圍而提供，本發明由專利申請範圍來進行定義。

下面，將結合附圖部份對本發明實施例的利用易形成三維表面圖案的模具的高分子成型物的製造方法及具有三維表面圖案的家電產品用成型物進行詳細說明。

「第1圖」係為簡要表示本發明之一實施例的高分子成型物的製造方法之順序圖。

請參閱「第1圖」，所表示出的高分子成型物的製造方法包含一下部模具準備步驟S110、一墊層緊固步驟S120、一上部模具緊固步驟S130、一原料注入步驟S140、一固化/三維圖案轉印步驟S150以及一熱處理步驟S160。

在下部模具準備步驟S110中，準備在成型面形成有用於賦予成型物的表面形狀的三維圖案之下部模具。

「第2圖」及「第3圖」表示能夠應用於本發明的下部模具之實例，「第2圖」係為一剖視圖，「第3圖」係為一主視圖。

較佳地，下部模具210係由金屬(metal)、特氟龍(Teflon)、橡膠等能夠容易在成型面215形成三維圖案的材質形成。進而，較佳地，下部模具係由耐蝕性及強度優異的不銹鋼(Stainless steel)形成。

如「第3圖」(a)及「第3圖」(b)所示，形成於下部模具210的成型面215之三維圖案形成為根據所需產品的大小而具有各種面積。

此時，由於材質耐彎曲性差，因而在單獨利用時會致使模具發生變形。

為了防止此種現象，較佳地，如「第3圖」所示的實例，在下部模具210之外部面附著有由玻璃、金屬蜂窩(metal honeycomb)板材等材質形成的框架部310。由上述玻璃等形成的框架部310因其耐彎曲性強而能夠抑制下部模具210之變形。

下部模具210之成型面215的三維圖案透過數控(Numerical control，NC)加工、化學蝕刻、壓印等各種方法形成。

此時，下部模具210的成型面215的三維圖案決定高分子成型物表面的三維圖案之厚度。由此，在下部模具210的成型面210形成為1mm以上的厚度三維圖案的情況下，在高分子成型物表面也會形成為1mm以上的厚度三維圖案。

另一方面，較佳地，在下部模具210的成型面215塗敷大約2μm左右的離型處理劑，以便於脫模。

接著，在墊層緊固步驟S120中，在下部模具的成型面的邊緣緊固墊層。

墊層(「第2圖」的墊層220)起到給予密封效果的同時，根據其厚度起到決定成型物的厚度之作用。該墊層可利用矽橡膠等。

接著，在上部模具緊固步驟S130中，在下部模具的墊層上緊固具有原料注入部的上部模具。

此時，上部模具的成型面可以為平面形態或具有三維圖案。

首先，如「第5圖」所示，本發明之上部模具410的成型面可為平面形態。此種情況下，由於需要成型面光滑，因而上部模具410之材質較佳為玻璃或金屬，更佳為玻璃。由於上部模具410的成型面為平面形態，因而所製造的高分子成型物的雙面中有一面具有三維圖案。由於具有三維圖案的一面的背面扁平，因而在之後容易進行用於表面處理的塗敷、用於賦予設計效果的印刷工序等。

並且，如「第6圖」所示，上部模具410可以具有形成有與形成在下部模具210的成型面215之三維圖案相反的圖案的成型面415。即，在上部模具410的成型面415中，與下部模具210的成型面215中之凸出部分相對應的部分呈凹入形態。相反，在上部模具410的成型面415中，與下部模具210的成型面215中之凹入部分相對應的部分呈凸出形態。

應用了具有相反的三維圖案的成型面的下部模具210與上部模具410的結構能夠在高分子成型物的固化時使收縮的程度均勻。由此，能夠確保所製造的高分子成型物的三維表面圖案的厚度之均勻度，並且能夠縮減在高分子成型物的表面或內部產生空隙(void)之現象。

此時，較佳地，該下部模具及該上部模具由厚度為3～20mm的金屬材質形成。如果下部模具及上部模具的厚度小於3mm，則會發生各個模具彎曲的現象。相反地，如果下部模具及上部模具的厚度大於20mm，則存在難以處理之問題。

接著，在原料注入步驟S140中，透過上部模具的原料注入部將高分子成型物的原料注入到下部模具的成型面上。原料注入部可以呈貫通上部模具的孔的形態，也可以呈狹縫的形態。

原料的注入在大約25℃左右的常溫下進行。

此時，原料為透過熱而固化的樹脂組合物。

此時，包含於樹脂組合物中的樹脂能夠應用丙烯酸類樹脂、聚碳酸酯樹脂、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯(ABS)樹脂、聚氨酯樹脂、聚烯烴類樹脂、環氧類樹脂、三聚氰胺類樹脂、不飽和聚酯類樹脂等。這些樹脂單獨使用或以兩種以上混合使用。並且，在樹脂組合物中還可包含三水合氧化鋁(ATH)等作為填料。

該樹脂組合物可根據所製造的高分子成型物的顏色、物理性質等來進行各種選擇。

例如，在要製造透明的高分子成型物之情況下，原料為以甲基丙烯酸甲酯(MMA)為主要成分的樹脂組合物。在要製造白色高分子成型物的情況下，原料為以甲基丙烯酸甲酯(MMA)和三水合氧化鋁(ATH)為主要成分的樹脂組合物。

此時，較佳地，所要利用的該樹脂組合物具有300～500cPs之粘度。在該範圍內，能夠容易進行樹脂組合物的注入。如果樹脂組合物的粘度小於300cPs，則固化時間變長，並且所製造的高分子成型體的密度不充分。相反地，如果樹脂組合物的粘度大於500cPs，則難以注入樹脂組合物。

另一方面，為了賦予設計性效果等，上述原料中更包含珍珠(pearl)、顏料、切屑(chip)等。

接著，在固化/三維圖案轉印步驟S150中，透過加熱上述原料以使得注入到下部模具的成型面上的原料固化。此時，形成於下部模具的成型面的三維圖案轉印至原料的固化物。

此時，較佳地，在使原料固化時，利用50～90℃的溫水。如果溫水的溫度小於50℃，則導致熱固化不充分。相反地，如果溫水的溫度大於90℃，則會發生在固化過程中產生氣泡之問題等。

接著，在熱處理步驟S160中，透過熱處理使得在該固化/三維圖案轉印步驟中未進行反應的原料進一步熱固化。

即，在熱處理步驟S160中，使得在固化過程中未進行反應的單體等進一步固化，用以使得所製造的高分子成型物完全固化。

本過程為使得在固化過程中未進行反應的單體等進一步固化的過程，因此較佳地，利用溫度高於該固化過程中的溫度的100℃以上，大約為100～200℃的蒸氣(Steam)以實施。

固化/三維圖案轉印步驟S150及熱處理步驟S160的所需時間因原料而異。例如，為了製造透明高分子成型物而利用以甲基丙烯酸甲酯(MMA)為主要成分的樹脂組合物作為原料的情況下，大概需要3小時左右的固化時間與2小時左右的熱處理時間。相反地，為了製造白色高分子成型物而利用以甲基丙烯酸甲酯(MMA)與三水合氧化鋁(ATH)為主要成分的樹脂組合物作為原料的情況下，大概需要1～2小時左右的固化時間與30分鐘～1小時左右的熱處理時間。

在熱處理過程之後，使得下部模具及上部模具自高分子成型物脫模。

之後，進行用於去除高分子成型物的表面雜質的清洗過程、利用用於表面保護的聚矽氮烷(polysilizane)等的噴塗過程、用於賦予設計效果的絲網印刷過程、切削工序等後工序。

「第7圖」係為簡要表示本發明的另一實施例的高分子成型物的製造方法之順序圖。

請參閱「第7圖」，圖示出的高分子成型物的製造方法包含一下部模具準備步驟S510、一墊層緊固步驟S520、一原料注入步驟S530、一上部模具緊固步驟S540、一固化/三維圖案轉印步驟S550以及一熱處理步驟S560。

在下部模具準備步驟S510中，準備在成型面形成有用於賦予成型物的表面形狀的三維圖案的下部模具。在墊層緊固步驟S520中，在下部模具的成型面的邊緣緊固墊層。

接著，在原料注入步驟S530中，在下部模具的成型面上注入高分子成型物的原料。在上部模具緊固步驟S540中，在下部模具的墊層上緊固上部模具。

接著，在固化/三維圖案轉印步驟S550中，使得所注入的原料熱固化之同時，轉印形成於下部模具的成型面的三維圖案。在熱處理步驟S560中，透過熱處理以使得在固化過程中未進行反應的單體等進一步熱固化。

如「第7圖」所示，在下部模具的成型面上，可以先注入原料之後緊固上部模具。此種情況下，不用另行在上部模具形成原料注入部。

從防止雜質流入以及控制原料注入量的側面來講，更佳地為如「第1圖」所示之實例那樣，在將上部模具與下部模具緊固之後注入原料。相反地，從注入原料的便利性側面來講，更佳為如「第5圖」所示之實例那樣，在下部模具的成型面上注入原料之後緊固上部模具。

在「第1圖」及「第7圖」所示的實例中，對透過熱固化以製造高分子成型物的過程進行了說明。

但是，本發明的高分子成型物的製造方法不局限於「第1圖」及「第7圖」所示之實例，還可以應用用於製造高分子成型物的各種方式的固化。

「第8圖」係為簡要表示本發明的再一實施例的高分子成型物的製造方法之順序圖。

請參閱「第8圖」，圖示出的高分子成型物的製造方法包含一模具準備步驟S610、一墊層緊固步驟S620、一原料注入步驟S630以及一固化/三維圖案轉印步驟S640。

在模具準備步驟S610中，準備在成型面形成有用於賦予成型物的表面形狀的三維圖案的模具。

接著，在墊層緊固步驟S620中，在模具的成型面的邊緣緊固墊層。

接著，在原料注入步驟S630中，在模具的成型面上注入高分子成型物的原料。此時，原料為通過熱、光或電子束而固化的樹脂組合物。

接著，在固化/三維圖案轉印步驟S640中，使得所注入的原料固化的同時，將形成在模具的成型面的三維圖案轉印至固化物。

此時，固化可以根據原料以應用各種方式。

例如，利用透過熱而固化的樹脂組合物作為原料的情況下，固化應用熱固化方式。相反，利用透過紫外線固化的樹脂組合物作為原料的情況下，固化應用紫外線固化方式。

透過本發明的方法來製造的高分子成型物能夠用作冰箱、空調等家電產品用外裝飾材料或傢俱產品用外裝飾材料。

即，此時，家電產品用或傢俱產品用外裝飾材料由透過熱、光、電子束而固化的樹脂組合物於在成型面形成有三維圖案的模具的成型面上固化而成的固化物形成。此時，形成在模具的成型面的三維圖案轉印到固化物，而在固化物的表面形成三維圖案。

該外裝飾材料可根據所使用的原料形成為透明色或白色。

特別地，形成於表面的三維圖案形成為1mm以上的厚度。這一過程如上所述，利用容易形成圖案的金屬等作為模具的材質，並對模具的成型面進行數控加工等，從而在模具形成厚度為1mm以上的三維圖案。

具有三維圖案的成型物尤其能夠容易應用於家電產品。

此時，成型物為用於裝飾家電產品的外部面的成型物。成型物的厚度較佳為2～7mm。如果成型物的厚度小於2mm，則導致三維圖案的厚度過薄，如果成型物的厚度大於7mm，則只會導致費用上升，而不會進一步提高效果。

成型物之一面形成為具有三維圖案的立體表面。並且，成型物的背面呈平面形態而附著於家電產品的外部面。

此時，如上所述，成型物利用具有形成有三維圖案的成型面的模具以使得樹脂組合物固化而製成。並且，作為該成型物利用丙烯酸系列的人造大理石。

以上，以本發明的實施例為主進行了說明，但這不過為示例性說明，本發明所屬技術領域的普通技術人員應當理解，能夠據此進行各種變形以及等同的其他實施例。由此，本發明真正要保護的技術範圍應通過在下面記載的專利申請範圍進行判斷。

210．．．下部模具

215．．．成型面

220．．．墊層

310．．．框架部

410．．．上部模具

415．．．成型面

第1圖係為簡要表示本發明之一實施例的高分子成型物之製造方法之順序圖；

第2圖係為表示能夠應用於本發明之下部模具之剖視圖；

第3圖係為表示能夠應用於本發明之下部模具之主視圖；

第4圖係為表示能夠應用於本發明之下部模具的另一剖視實例之示意圖；

第5圖係為表示能夠應用於本發明之下部模具及上部模具的一實例之示意圖；

第6圖係為表示能夠應用於本發明之下部模具及上部模具的另一實例之示意圖；

第7圖係為簡要表示本發明的另一實施例之高分子成型物的製造方法之順序圖；以及

第8圖係為簡要表示本發明再一實施例的高分子成型物的製造方法之順序圖。

Claims

一種高分子成型物的製造方法，係包含如下步驟：步驟(a)，準備在成型面形成有用於賦予成型物之表面形狀的三維圖案的一下部模具；步驟(b)，在該下部模具之成型面之邊緣緊固一墊層；步驟(c)，在該下部模具之該墊層上緊固具有原料注入部的一上部模具；步驟(d)，透過該上部模具的原料注入部將高分子成型物的原料注入至該下部模具的成型面上；步驟(e)，使得該原料熱固化的同時，轉印形成於該下部模具的成型面的三維圖案；以及步驟(f)，透過熱處理使得在該步驟(e)中未進行反應的原料進一步熱固化。
一種高分子成型物的製造方法，係包含如下步驟：步驟(a)，準備在成型面形成有用於賦予成型物的表面形狀的三維圖案的一下部模具；步驟(b)，在該下部模具之成型面的邊緣緊固一墊層；步驟(c)，在該下部模具的成型面上注入高分子成型物的原料；步驟(d)，在該下部模具的該墊層上緊固一上部模具；步驟(e)，使得該原料熱固化的同時，轉印形成於該下部模具的成型面的三維圖案；以及步驟(f)，透過熱處理使在該步驟(e)中未進行反應的原料進一步熱固化。
如請求項第1項或第2項所述之高分子成型物的製造方法，其中該下部模具之成型面的三維圖案透過數控加工、化學蝕刻及壓印中的一種以上的方法形成。
如請求項第1項或第2項所述之高分子成型物的製造方法，其中該原料係為透過熱而固化的樹脂組合物。
如請求項第4項所述之高分子成型物的製造方法，其中該樹脂組合物具有300~500cPs之粘度。
如請求項第4項所述之高分子成型物的製造方法，其中該原料中更包含珍珠、顏料及切屑中的一種以上。
如請求項第1項或第2項所述之高分子成型物的製造方法，其中該步驟(e)利用50~90℃的溫水。
如請求項第1項或第2項所述之高分子成型物的製造方法，其中該步驟(f)利用100℃以上的蒸氣。
如請求項第1項或第2項所述之高分子成型物的製造方法，其中在該下部模具的該成型面塗敷有離型處理劑。
如請求項第1項或第2項所述之高分子成型物的製造方法，其中該下部模具由金屬、特氟龍及橡膠中的一種以上材質形成。
如請求項第1項或第2項所述之高分子成型物的製造方法，其中在該下部模具的外部面附著有由玻璃或金屬蜂窩板材形成的一框架部。
如請求項第1項或第2項所述之高分子成型物的製造方法，其中該上部模具係由玻璃或金屬材質形成。
如請求項第1項或第2項所述之高分子成型物的製造方法，其中該上部模具具有扁平之成型面。
如請求項第1項或第2項所述之高分子成型物的製造方法，其中該上部模具具有形成有與形成於該下部模具的成型面的三維圖案相反圖案的一成型面。
如請求項第14項所述之高分子成型物的製造方法，其中該下部模具及該上部模具由厚度為3~20mm的金屬材質形成。
一種高分子成型物的製造方法，係包含如下步驟：步驟(a)，準備在成型面形成有用於賦予成型物的表面形狀的三維圖案的一模具；步驟(b)，在該模具之成型面的邊緣緊固一墊層；步驟(c)，在該模具的成型面上注入高分子成型物的原料；以及步驟(d)，使得該原料固化的同時，轉印形成於該模具的成型面的三維圖案。
如請求項第16項所述之高分子成型物的製造方法，其中該模具之成型面的三維圖案透過數控加工、化學蝕刻及壓印中的一種以上方法形成。
如請求項第16項所述之高分子成型物的製造方法，其中該原料係為透過熱、光或電子束而固化的樹脂組合物。
如請求項第18項所述之高分子成型物的製造方法，其中該樹脂組合物具有300~500cPs的粘度。
如請求項第18項所述之高分子成型物的製造方法，其中該原料中更包含珍珠、顏料及切屑中的一種以上。
如請求項第16項所述之高分子成型物的製造方法，其中在該模具的該成型面塗敷有一離型處理劑。
如請求項第16項所述之高分子成型物的製造方法，其中該模具由金屬、特氟龍及橡膠中的一種以上材質形成。
如請求項第16項所述之高分子成型物的製造方法，其中在該模具之外部面附著有由玻璃或金屬蜂窩板材形成的一框架部。
一種家電產品用或傢俱產品用外裝飾材料，其中透過熱、光或電子束而固化的樹脂組合物於在成型面形成有三維圖案的模具的成型面上固化，同時該三維圖案轉印至一固化物，從而在該固化物的表面形成有一三維表面圖案。
如請求項第24項所述之家電產品用或傢俱產品用外裝飾材料，其中該外裝飾材料形成為透明色或白色。
如請求項第24項所述之家電產品用或傢俱產品用外裝飾材料，其中該三維表面圖案形成為1mm以上的厚度。
一種成型物，用於裝飾家電產品的外部面，該成型物之厚度為2~7mm並且包含具有一三維表面圖案的立體表面與附著於該家電產品的外部面的平面形態之背面。
如請求項第27項所述之成型物，其中該成型物利用具有形成有三維圖案的成型面的模具以使得樹脂組合物固化而製成。
如請求項第27項所述之成型物，其中該成型物係為丙烯酸系列的人造大理石。
一種家電產品，附著有如請求項第27項所述之成型物。
一種家電產品，附著有如請求項第29項所述之成型物。