專利名稱：模內裝飾材料的制作方法
技術領域：
本發明關于一種用在模內轉印(In-Mold Roller, IMR, IMR)的軟性模具及其制造方法，及具有此軟性模具的模內裝飾材料，以及利用模內裝飾材料所制成的注塑外觀件。
背景技術：
現今的消費性產品多重視包裝，尤其是講求要有質感及個性化，才能刺激消費者的購買欲望。因此現在的電子產品外殼設計有越來越多不同的變化，以滿足使用者對質感的要求。相對的，如何在單調的對象外殼上產生變化，使其具有多彩光滑面的外殼，以及有層次感的圖案，也是業者所追求的方向。相較于傳統的表面裝飾方法，如噴涂、熱轉印、覆膜等技術相比，模內轉印技術是目前風行的表面裝飾技術。因為其制作過程能在射出充填的同時，對塑料件表面進行印刷與裝飾，進而提高塑料制品的附加價值，不需二次加工、顏色的多樣性、塑料件表面的耐化學性、耐刮性等，并讓外表呈現光滑且有層次感，而且可連續式生產自動化程度較高。請參照圖1A所示，一種公知的模內轉印材料的示意圖。模內轉印薄膜I包括一基材11、一離型層12、一高硬度的保護層13、一圖案層14以及一接著層15。通過送膜機將此模內轉印薄膜I送入射出模具內進行注塑(圖未顯示)，則此模內轉印薄膜I附著在塑料16上。注塑后通過離型層12將基材11從模內轉印薄膜I上分離，得到如圖1B所示，表面是平面且有一高硬度的保護層13保護并帶有圖案層14的注塑件2 ;如美國專利4545752、5000903所揭露。為了讓注塑件的表面還具立體感以及色彩更加豐富，可利用模內轉印薄膜中通過改變保護層的表面霧度以及圖案層的多色印刷來達成。如圖2A所示，模內轉印薄膜Ia包括一基材11，此基材11的表面局部涂布一含擴散粒子的樹脂層17，再涂布一高硬度的保護層13a，再以網版多色套色印刷的方式得到一多色圖案層14、14a、14b、14c、14d，接下來再涂布一接著層15。通過送膜機將此模內轉印薄膜Ia送入射出模具內進行注塑(圖未顯示)，則此模內轉印薄膜Ia附著在塑料16上。注塑后將基材11從模內轉印薄膜Ia上分離，得到如圖2B所示的注塑件2a，此注塑件2a表面有一局部帶有凹陷的顆粒狀霧化表面171，與以圖案層14、14a、14b、14c、14d則以特定的色彩構成的印刷層；如美國專利5955204所揭露。 另外還有一種稱是發絲紋的產品，顧名思義是產品表面上有細長條紋如發絲般的條紋因而得名。其制作方式請參閱圖3A，首先在一以刷輪在基材Ilb表面上刷出細長如發絲般的發絲面111 (刷輪方式未顯示)，接續如圖3B所示，依序在基材Ilb上以涂布方式涂布成一離型層12b、一保護層13b、一圖案層14與接著層15,得到一模內轉印薄膜lb。請參閱圖3C，最后通過送膜機，將此模內轉印薄膜Ib送入射出模具內進行注塑(圖未顯示)，則此模內轉印薄膜Ib附著在塑料16上。注塑后將基材Ilb與離型層12b從模內轉印薄膜Ib上分離，得到如圖3C所示的注塑件2b。此注塑件2b有立體觸感的發絲面131b，此發絲面131b的表面結構與基材Ilb上的發絲面111互為鏡像結構。利用控制刷輪的粗細以及壓力等參數，可得到不同的外觀效果，如長發絲、短發絲等。相較于公知技術，模內轉印技術制程中要讓注塑件的外觀有層次感需靠多次套色印刷技術，或是在基材尚未涂布保護層前先在基材表面局部涂布結構，藉以制造表面立體結構，但是局部涂布結構無法制作精細的微結構圖案。若是以公知的刷輪方式制作發絲紋，雖可在表面形成一有立體觸感的發絲面，但是在刷輪制程中產生的毛屑卻會造成良率與工序上的困難。因此，如何針對上述問題提供一種新穎的模內射出薄膜，可連續式生產又擁有立體結構的圖案，實為當前重要課題之一。
發明內容
有鑒于上述課題，本發明的目的是提供一種具有軟性模具的模內裝飾材料。軟性模具能在模內轉印制程中作為生產過程中的一個載體，又具有立體微結構圖案，使具有軟性模具的模內裝飾材料可得到具有立體觸感甚至是多色圖案的注塑外觀件。本發明可采用以下技術方案來實現的。緣是，為達上述目的，依據本發明的一種模內裝飾材料，用在立體結構轉印制程，模內裝飾材料包括一軟性模具、一離型層以及一轉印材料層。軟性模具具有一基材以及一微結構圖案層。離型層設置在微結構圖案層。轉印材料層設置在離型層。在本發明的一實施例中，轉印材料層具有一保護層、一印刷層及一接著層。保護層設置在離型層。印刷層設置在保護層。接著層設置在印刷層。在本發明的一實施例中，離型層的厚度是介于0.05μπι至3μπι之間。在本發明的一實施例中，模內裝飾材料應用在平面熱轉印、立體熱轉印、模內射出轉印及水轉寫制程。 承上所述，本發明通過設置一微結構圖案層在軟性模具的基材上，再以具有微結構圖案層的軟性模具，加工得到模內裝飾材料，以及利用模內裝飾材料的制作的注塑外觀件。更詳細來說，利用具有立體結構軟性模具，制造得到模內裝飾材料，再利用在此模內裝飾材料經過注塑的制程后，可得到具有立體結構表面的注塑外觀件。如此一來，生產者可通過軟性模具上微結構圖案的深度及角度設計，而在注塑外觀件上形成任意深度及任意角度變化的立體結構(其圖案與軟性模具的微結構圖案互為鏡像)，并能增加觸感甚至是提升色彩飽和度，其是現有公知技術的產品無法比較的。
圖1A是公知的模內裝飾材料的示意圖；圖1B是公知的模內轉印制程的示意圖；圖2Α是另一種公知的用在模內裝飾材料的示意圖；圖2Β是另一種公知的模內轉印制程的示意圖；圖3Α與圖3Β是公知的一種用在模內轉印發絲紋材料結構圖；圖3C是又一種公知的發絲膜模內轉印制程示意圖4是本發明第一實施例的一種軟性模具的示意圖；圖5是電鑄槽的示意圖；圖6是本發明第一實施例的軟性模具制造過程的示意圖；圖7是本發明第一實施例的模內裝飾材料的示意圖；圖8是本發明第一實施例的注塑外觀件的示意圖；圖9A是本發明第二實施例的軟性模具的示意圖；圖9B是本發明第二實施例的軟性模具的微結構圖案層的示意圖；圖10是本發明第二實施例的金屬滾輪的制作流程圖；圖11是本發明第二實施例的帶發絲紋的金屬滾輪示意圖；圖12A是本發明第二實施例的金屬薄板的示意圖；圖12B是本發明第二實施例的金屬薄板的另一示意圖；圖13是本發明第二實施例的模內裝飾材料的示意圖；以及圖14是本發明第二實施例的模內轉印制程的示意圖。主要元件符號說明:l、la、lb:模內轉印薄膜
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ll、llb、31:基材lll、131b:發絲面12、12b、51、51a:離型層13、13a、13b、521、521a:保護層14、14a、14b、14c、14d:圖案層15,523:接著層16、61:塑料17:樹脂層171:表面2、2a、2b:注塑件3、3a:軟性模具32、32a:微結構圖案層321:第一圖案322、525:第一子圖案323,526:第二子圖案4:電鑄槽41:玻璃板411:微結構圖案面42:氨基磺酸鎳鍍液43:鎳金屬44、44a、44b:金屬薄板441、441a、441b:立體結構圖案442:發絲紋圖案45:上膠機構
46:光硬化樹脂47、47a:金屬滾輪48、72:紫外光源49a,49b:壓制輪5、5a:模內裝飾材料52、52a:轉印材料層522:印刷層522a、522b、522c、522d:色彩524:第二圖案6、6a:注塑外觀件7:塑料模具
具體實施例方式以下將參照相關附圖，說明依據本發明優選實施例的一種軟性模具，應用此軟性模具制造的模內裝飾材料以及應用此模內裝飾材料的模內裝飾制程。其中相同的組件將以相同的符號加以說明。第一實施例請參照圖4所示，本發明第一實施例的軟性模具的示意圖。本實施例的軟性模具3用在立體結構轉印制程，所謂立體結構轉印制程包括熱轉印、立體熱轉印、模內射出轉印及水轉寫等轉印制程，而產生了立體的結構或圖案，且其所利用的模具包括但不限制是滾輪(roller)或平板。軟性模具3包括一基材31與一微結構圖案層32,微結構圖案層32是具有微結構圖案表面的層，微結構圖案層32具有一第一圖案321，第一圖案321位在微結構圖案層32的表面，微結構圖案層32設置在基材31上。其中，基材31的材質可以是聚對苯二甲酸乙二酸酯(Polyethylene Terephthalate, PET)、聚碳酸酯(polycarbonate, PC)、無延伸聚丙烯(Casted PolyPropylene, CPP)、共擠壓定向聚丙烯(Oriented polypropylene, 0ΡΡ)。而基材31的厚度介于IOym至250μπι。本實施例中，基材31以厚度50 μ m的聚對苯二甲酸乙二酸酯(Polyethylene Terephthalate, PET)為例。基材31上的一微結構圖案層32，以光硬化樹脂組成，此光硬化樹脂由多個官能基的壓克力高分子寡聚合物、環氧樹酯是高分子寡聚合物、聚氨酯壓克力是寡聚合物、單體或是上述任意組合所組成。當形成的軟性模具3在攝氏160至350度時，縱向以及橫向的拉伸率在10%至200%之間。本發明揭露一種用在立體結構轉印制程的軟性模具制作方法，制作方法包括下列步驟:提供一基材31 ;涂布一光硬化樹脂在基材31 ;將一具有微結構圖案的金屬滾輪壓印光硬化樹脂；以及形成一微結構圖案層32在基材31上。請同時參照圖5與圖6，以說明優選實施例的制造方法。圖5是一公知技術的電鑄槽的示意圖。一具有全像效果微結構圖案面411的玻璃板41(微結構圖案面411可以是欲形成在軟性模具上的微結構圖案)置放在一以氨基磺酸鎳鍍液42的電鑄槽4中，以鎳金 屬43作為陽極，已經過表面金屬化處理的具有全像效果的微結構圖案面411的玻璃板41做為陰極，控制時間與電流則可得到一厚度是50 μ m到200 μ m厚度的具有立體結構圖案441的金屬薄板44，而玻璃板41的微結構圖案面411與金屬薄板44的立體結構圖案441互為鏡像效果。利用雷射在一涂布光阻的玻璃板41上制作全像微結構圖案是一公知技術，在此則不加敘述，但其精細程度、以及圖案的深度、角度均可任意變化。在此實施例中，以電鑄方式制作的微結構圖案的金屬薄板44厚度是70 μ m。請同時參閱圖4、圖5及圖6所示，其中圖6是軟性模具的制作過程的一示意圖。本實施例的軟性模具3通過連續式紫外光硬化壓花(UV embossing)方式制作。基材31經過一上膠機構45將光硬化樹脂46涂布在基材31上，經過一包覆金屬薄板44的金屬滾輪47，且金屬薄板44具有立體結構圖案441，再以紫外光源48照射硬化后，則可得到一種具有微結構圖案層32的軟性模具3。微結構圖案層32具有一第一圖案321，第一圖案321與金屬薄板44的立體結構圖案441互成鏡像。本實施例的微結構圖案層32的厚度則可通過壓制輪49a與49b來控制。由于軟性模具3的微結構圖案層32可由玻璃板41上的微結構圖案面411來定義。因此，生產者可通過對玻璃板41上微結構圖案面411的設計，來產出任何想形成在軟性模具3上的圖案。請參照圖7所示，第一實施例的模內裝飾材料的示意圖。本實施例的模內裝飾材料5用在立體結構轉印制程，模內裝飾材料5包括一軟性模具3、一離型層51及一轉印材料層52。軟性模具3具有一基材31以及一微結構圖案層32。離型層51設置在微結構圖案層32。轉印材料層52設置在離型層51，本實施例的轉印材料層52具有一保護層521、一印刷層522與一接著層523所構成，保護層521設置在離型層51，印刷層522設置在保護層521，接著層523設置在印刷層522，本實施例的印刷層522具有多個色彩522a、522b、522c、522d。轉印材料層52還具有一粘著層(圖未顯示)，粘著層設置在保護層521與印刷層522之間。本實施例的離型層51的厚度介于0.05μπι至3μπι之間。請參照圖8所示 ，第一實施例的注塑外觀件的示意圖。注塑外觀件6由圖7的模內裝飾材料5協助形成，而模內裝飾材料5具有軟性模具3。當圖7的模內裝飾材料5以送膜機將送入射出模具內進行注塑(圖未顯示)，注塑后將軟性模具3及離型層51從注塑外觀件6上分離，則可得到具有立體觸感的微結構圖案面的一第二圖案524及多色圖案的注塑外觀件6。其中，注塑外觀件6包括轉印材料層52與塑料61，塑料61承載轉印材料層52。其中，塑料61指射出成型產品的塑料注塑件部分，例如是行動電話的外殼、筆記型計算機的外殼、顯示器的外殼或其它電子裝置的外殼等注塑件。轉印材料層52上的第二圖案524，與軟性模具3的第一圖案321互成鏡像，且第二圖案524的表面粗糙度Ra是0.7 μ m以上或Rz是6.5μπι以上。如圖7所示，離型層51厚度在0.05 μ m到3 μ m之間，且均勻地涂布在微結構圖案層32的結構面上，其功能在于當模內裝飾材料5經由射出成型與塑料貼合后，可通過離型層51將軟性模具3撕除。離型層51可在軟性模具3制作時一并形成，或者可在制作轉印材料層52時，再一并形成。離型層51的材料組成并非本發明的重點，故在此不加贅述。保護層521的功用除了防止印刷層522被刮傷與脫落以外，其另一重要功能是要讓注塑外觀件6表面具有與軟性模具3鏡像效果的立體圖案。保護層521是由光硬化樹脂、溶劑型樹脂或是上述材料任意組成的，以涂布方式涂布在離型層51上。
印刷層522是由設計者依照其外觀設計的圖案，可利用網版印刷、凸版印刷、凹版印刷的套色方式制作，所述印刷層522可構成特定的色彩分部或圖案排列，或是以蒸鍍或濺鍍方式達到一亮面的光澤效果。如圖8所示，接著層523的功用在于使轉印材料層52能夠粘著在一物體表面上。在此實施例中，塑料61可通過射出成型到接著層523與轉印材料層52結合。第二實施例請參照圖9A及圖9B所示，其中圖9A是本發明第二實施例的軟性模具的示意圖，圖9B是第二實施例的軟性模具的微結構圖案層的俯視示意圖。軟性模具3a包括一基材31與一微結構圖案層32a，而此微結構圖案層32a具有一發絲紋圖案的一第一子圖案322與一具有立體結構圖案的一第二子圖案323。其中，基材31的材質可以是聚對苯二甲酸乙二酸酯(Polyethylene Terephthalate, PET)、聚碳酸酯(polycarbonate, PC)、無延伸聚丙烯(Casted PolyPropylene, CPP)、共擠壓定向聚丙烯(Oriented polypropylene, 0ΡΡ)。而基材31的厚度是IOym至250μπι。本實施例中，基材31以厚度是50 μ m的聚對苯二甲酸乙二酸酯(Polyethylene Terephthalate, PET)為例。設置在基材31上的一微結構圖案層32，以光硬化樹脂組成，此光硬化樹脂由多個官能基的壓克力高分子寡聚合物、環氧樹脂是高分子寡聚合物、聚氨酯壓克力是寡聚合物、單體或是上述任意組合所組成。當軟 性模具3a在攝氏160至350度時，軟性模具3a的縱向以及橫向的拉伸率在10%至200%之間。本實施例的微結構圖案層32具有至少一第一子圖案322以及至少一第二子圖案323。第一子圖案322的平均深度與第二子圖案323的平均深度不相同，第一子圖案322的密度與第二子圖案323的密度不相同。舉例來說，本實施例的第一子圖案322以發絲紋圖案為例，而第二子圖案323以公司名或品牌名稱的立體結構圖案為例，第二子圖案323以位在整個軟性模具3a的中央為例，可作為醒目圖案的標示，然非用以限定本發明。通過將第一子圖案322的平均深度或密度設計與第二子圖案323的平均深度或密度不相同，以突顯第一子圖案322或第二子圖案323的立體結構。值得一提的是，第一子圖案322與第二子圖案323交界處可以是霧面狀的表面。接著，請參照圖10至圖12B，以說明制作出圖9A及圖9B中具有第一子圖案及第二子圖案的軟性模具，所需的金屬薄板或金屬滾輪。請先參照圖10，金屬薄板44a的制作流程圖。在步驟一中，先依實際圖面設計，先以計算機排版設計一立體結構圖案441a，立體結構圖案441a與軟性模具3a上的第二子圖案323互為鏡像圖案，再將此圖案以實際比例1:1輸出，制作成一光罩版；光罩版的制作方式是一公知技術，在此則不加敘述。本實施例中，由于軟性模具3a具有第一子圖案322 (發絲紋路)以及第二子圖案323 (立體結構圖案，公司名稱)，在此，光罩用以形成第二子圖案323，再將金屬薄板44a貼至金屬滾輪47上為例。在步驟二中，在一金屬滾輪307上金屬薄板44a的表面，以鋼刷、磨石、砂紙等具有粗糙表面的物體，在金屬薄板44a的立體結構圖案441a外的表面研磨刷出發絲紋。適用在制作發絲紋路的鋼刷、磨石、砂紙其翻號在40到500翻之間。在步驟三及步驟四中，將已研磨后得到發絲紋路表面的金屬薄板44a涂布光阻，經清洗、預烤、烘干后，取步驟一的光罩板以平行曝光機曝光。在步驟五中，將步驟四已曝光的發絲紋路金屬薄板44a表面經過顯影、清洗、電解拋光等，即可得到如圖11所示的金屬滾輪47a，其上具有發絲紋圖案442與立體結構圖案441a。其中發絲紋圖案442與軟性模具3a上的第一子圖案322互為鏡像圖案，而立體結構圖案441也與軟性模具3a上的第二子圖案323互為鏡像圖案。步驟四與步驟五稱是曝光顯影技術，此是一公知技術，在此不加贅述。更詳細來說，本實施例將光阻設置在金屬薄板44a上，再對金屬薄板44a及光罩板進行曝光，將光罩板的圖案將轉移到具有光阻的金屬薄板44a上；接著，在金屬薄板44a上噴灑顯影劑，以將曝光后的光阻溶解在顯影劑中，進而以蝕刻的方式，將未受光阻保護的金屬薄板44a進行蝕刻，以呈現我們所設計的立體結構圖案441a。最后，再以去光阻液及有機溶液去除金屬薄板44a上的光阻。經由上述的步驟后，即可呈現如圖12A所示的金屬薄板44a，金屬薄板44a具有發絲紋圖案442與立體結構圖案441a。本實施例的立體結構圖案441a的密度小于發絲紋圖案442的密度，而立體結構圖案441a的平均深度大于發絲紋圖案442的平均深度(故形成的軟性模具的第一子圖案的平均深度小于第二子圖案的平均深度)，然其非用以限定本發明，立體結構圖案及發絲紋圖案的密度及平均深度，甚至是圖案的角度皆可以依據設計或客戶的需求，而設計有所不同。請參照圖12B，金屬薄板的另一示意圖。設計者也可直接將一具有立體結構圖案441b的一塑料模具7，設置在金屬薄板44b上，以簡化制作金屬薄板44b的過程。接下來再利用如圖11的帶有圖案的金屬滾輪47a以連續式紫外線壓印成型的方式得到一軟性模具3a。連續式紫外線壓印成型的方法在第一實施例中已詳細闡述，故在此則不加贅述。 接下來請參照圖13所示，本實施例制作的軟性模具3a作為模內裝飾材料應用在模內裝飾(MR)的優選實施例。模內裝飾材料5a包括一具有微結構圖案的軟性模具3a、一離型層51a與一轉印材料層52a。轉印材料層52a具有一保護層521a、一印刷層522與一接著層523。其中，印刷層522具有一色彩522a。請參閱圖14，當模內裝飾材料5a以送膜機將送入射出模具內進行注塑(圖未顯示)，注塑后將此軟性模具3a從注塑件上分離，則可得到一注塑外觀件6a。注塑外觀件6a包括一轉印材料層52a與一塑料61。其中，轉印材料層52a上的保護層521a已具有由軟性模具3a轉印而來的立體觸感的發絲紋圖案的第一子圖案525與立體結構圖案的第二子圖案526。值得一提的是，由于軟性模具3a上的第一子圖案525的平均深度小于第二子圖案526的平均深度，且第一子圖案525的平均密度大于第二子圖案526的平均密度，因此，注塑外觀件52a中的第一子圖案525的平均深度也小于第二子圖案526的平均深度，第一子圖案525的平均密度也大于第二子圖案526的平均密度，可以突顯第一子圖案525或第二子圖案526的立體觸感。其中，圖案密度較高可指平坦未經過加工的表面較少，圖案密度較低可指平坦未經過加工的表面較多。在本實施例中的離型層51a、保護層521a、接著層523的功能與制作方式在第一實施例中均已詳細闡述，在此則不加贅述。印刷層522是由設計者依照其外觀設計的圖案，可利用網版印刷、凸版印刷、凹版印刷的套色方式制作，印刷層522可構成特定的色彩分部或圖案排列，或是以蒸鍍或濺鍍方式的到一亮面的光澤效果，在本實施例中，具有發絲紋圖案的第一子圖案525與具有立體結構圖案的第二子圖案526分別以不同的顏色區塊的印刷層522來呈現。
綜上所述，本發明通過設置一微結構圖案層在軟性模具的基材上，再以具有所述微結構圖案層的軟性模具，加工得到模內裝飾材料，以及利用模內裝飾材料的制作的注塑外觀件。更詳細來說，利用具有立體結構軟性模具，制造得到模內裝飾材料，再利用在此模內裝飾材料經過注塑的制程后，可得到具有立體結構表面的注塑外觀件。如此一來，生產者可通過軟性模具上微結構圖案的深度及角度設計，而在注塑外觀件上形成任意深度及任意角度變化的立體結構(其圖案與軟性模具的微結構圖案互為鏡像)，并能增加觸感甚至是提升色彩飽和度，其是現有公知技術的產品無法比較的。以上所述僅為舉例性，而非為限制性者。尤其是本發明可以被制成以各式的改變以及變化，均不會背離本發明的領域與精神。舉例來說，微結構圖案的結構構尺寸與角度、微結構呈現出的目視效果、以及配合微結構不同的印刷圖案效果、各實施例中微結構與印刷圖案的配合方式均可全面調整或部分調整，任何未脫離本發明的精神與范疇，而對其進行的等效修改或變更，均應·包括在所述的權利要求。
權利要求
1.一種模內裝飾材料，其特征在于，所述模內裝飾材料用在立體結構轉印制程，所述模內裝飾材料包括 一軟性模具，具有一基材以及一微結構圖案層，所述微結構圖案層設置在所述基材上； 一離型層，設置在所述微結構圖案層；以及 一轉印材料層，設置在所述離型層。
2.根據權利要求I所述的模內裝飾材料，其特征在于，所述轉印材料層具有 一保護層，設置在所述離型層； 一印刷層，設置在所述保護層；以及 一接著層，設置在所述印刷層。
3.根據權利要求I所述的模內裝飾材料，其特征在于，所述基材的厚度介于ΙΟμπι至250 μ m0
4.根據權利要求I所述的模內裝飾材料，其特征在于，所述離型層的厚度是介于O. 05 μ m 至 3 μ m 之間。
5.根據權利要求I所述的模內裝飾材料，其特征在于，所述模內裝飾材料應用在平面熱 轉印、立體熱轉印、模內射出轉印及水轉寫制程。
全文摘要
本發明是膜內裝飾材料。一種軟性模具用于立體結構轉印制程，軟性模具包括一基材以及一微結構圖案層。微結構圖案層具有一第一圖案，微結構圖案層設置在基材上，因此，能增加觸感甚至是提升色彩飽和度，其是現有公知技術的產品無法比較的。
文檔編號B44C1/17GK103253055SQ20131013163
公開日2013年8月21日 申請日期2010年2月12日 優先權日2010年2月12日
發明者黃麗雪, 蔡曜徽 申請人:徽達科技股份有限公司