通過真空加壓成形或真空成形整合的結構及其製備方法

2023-10-21 10:25:37 1

通過真空加壓成形或真空成形整合的結構及其製備方法
【專利摘要】本發明公開了一種結構，所述結構包括裝飾性片材和基底，所述裝飾性片材具有表面層和粘合劑層，所述粘合劑層含有25質量％至100質量％的丙烯單元的聚合物，所述基底含有25質量％至100質量％的丙烯單元的聚合物。通過真空成加壓成形或真空成形將所述裝飾性片材和所述基底整合在一起。
【專利說明】通過真空加壓成形或真空成形整合的結構及其製備方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及通過真空加壓成形或真空成形整合的結構及其製備方法。
【背景技術】
[0002]因為沒有VOC (揮發性有機化合物)並且沒有噴霧，所以用於取代油漆塗料的膜有效用於改善工作環境。此外，為了消除有害的鍍鉻工藝，需要用於取代鉻鍍層的膜。真空加壓成形法和真空成形法已變得普遍作為用於這些裝飾材法。為了完全覆蓋深拉三維成形對象，必須使用這些模製方法，並且不能使用常規手動操作將裝飾性膜或片材施加於這種類型的三維成形對象。
[0003]聚烯烴重量輕、成本低且安全，因此，作為用於汽車組件的樹脂是最理想的。然而，據說聚烯烴樹脂、尤其是聚丙烯樹脂材料的粘附性差，並且難以施加油漆、金屬或膜等。
[0004]日本PCT專利申請公布N0.H2-503077公開了用適用於汽車外部應用的塗漆來油漆汽車的車輛外部塑料面板的方法。所述方法包括以下步驟:將合成樹脂材料施加到薄膜形狀的軟澆鑄片材(42)的表面上，並且乾燥澆鑄片材上的透明塗層。片材的表面具有規則的反射性，用於針對汽車外部應用向乾燥的透明塗層的表面傳遞足夠的光澤度。所述方法還包括形成彩色合成樹脂材料的彩色塗層(46)，該塗層被乾燥並且接著被粘合到透明塗層。乾燥的透明塗層和彩色塗層被轉移到由合成樹脂材料製成的半硬化背襯片材(72)，以形成粘合在背襯片材表面上的複合塗漆(44)。透明塗層形成被轉移的塗漆上的外表面，彩色塗層被粘合在透明塗層和背襯片材之間，並且透明塗層的外表面基本保持從澆鑄片材轉移到透明塗層的光澤度。背襯片材和複合塗漆是在其上被熱成形的，以形成三維成形的初步形成的層合物(116)。將初步形成的層合物置於模具中，並且在初步形成的層合物上形成合成樹脂基底(118)，以形成具有汽車外部面漆的汽車主體外部面板(130)。在熱模製過程期間，透明塗層包含基本保持光澤度的材料。背襯片材具有足夠的厚度和足夠的拉伸度，以吸收基底中存在的缺陷，並且在層合物粘合到基底之後基本保持光澤度，而在透明塗層的表面上沒有缺陷。為用作汽車外部塗漆，複合面漆提供足夠的外觀和耐久性。
[0005]日本專利N0.3851523公開了用於三維模製的金屬光澤片材，該片材依次包括透明熱塑性樹脂膜、金屬層、粘合劑層和熱塑性樹脂膜。透明熱塑性樹脂膜由在主鏈中具有苯環和環己烷環的聚酯聚合物配混料構成，或者由在主鏈中具有苯環和萘環的聚酯聚合物配混料構成。
[0006]日本未經審查的專利申請公布N0.2006-341388公開了形成用於熱模製的層合片材的方法。在此方法中，用於熱模製的層合片材具有:1)熱塑性樹脂膜層；2)裝飾性層，所述裝飾性層具有帶金屬光澤的金屬氣相沉積層或高揮發性墨水層，並且包含金屬薄膜片和粘結劑樹脂；和3)支承基底樹脂層，所述支承基底樹脂層在(1\-20)1:和(T2+35)°C之間的模製溫度下模製而成。T1為等於熱塑性樹脂膜層的軟化溫度或支承基底樹脂層的軟化溫度中較高的溫度，並且T2為等於熱塑性樹脂膜的軟化溫度或支承基底樹脂層的軟化溫度中較低的溫度。
【發明內容】

[0007]採用常規的方法，通過使用裝飾性片材和熔化樹脂模製方法(例如，模具內注模方法)的組合來製備表面粘結有裝飾性片材的樹脂組件。當製備其中裝飾性片材的最大伸長率超過大約50%的具有三維形狀的樹脂組件時，如果裝飾性片材被夾在注模模具中時依然呈平片的形式，則裝飾性片材將不會跟隨模具的形狀，因此將裝飾性片材設置在已通過真空成形等形成的次模具中。然而，預先形成的裝飾性片材和注模模具腔體的尺寸不一定匹配。此外，由於被注入的高壓高速熔化樹脂被推動或拉動，導致置於腔體中的裝飾性片材可能使模製製品的表面上產生例如皺紋的外觀缺陷。
[0008]通過真空加壓成形或真空成形將裝飾性片材施加到預先模製的基底上的方法可以避免模具注模方法中的上述問題。然而，當通過使用真空加壓成形或真空成形施加時，裝飾性片材被施加到此前形成固體的基底上，因此可以想到，與其中使熔化的高溫樹脂接觸裝飾性片材的粘合層表面的熔化樹脂模製方法相比，在裝飾性片材和基底(特別是具有由粘附性差的材料製成的聚烯烴樹脂模製製品的基底)之間將得不到足夠的粘合強度。
[0009]本發明可以提供具有優異外觀的結構，其中通過真空加壓成形或真空成形將裝飾性片材施加到使用聚烯烴樹脂的基底，所述聚烯烴樹脂是粘附性差的材料，特別是粘附到具有三維形狀(例如，深拉形狀)的模製製品的粘附性差。
[0010]本發明人發現，通過真空加壓成形或真空成形將具有粘合劑層的裝飾性片材粘結到聚丙烯樹脂的模製製品，可實現本發明，所述粘合劑層含有具有丙烯單元的聚合物，所述聚丙烯樹脂是粘附性差的材料。
[0011]本發明的一個方面提供一種結構，所述結構包括裝飾性片材和基底，所述裝飾性片材包括表面層和粘合劑層，所述粘合劑層含有具有25質量％至100質量％的丙烯單元的聚合物；所述基底含有具有25質量％至100質量％的丙烯單元的聚合物，其中通過真空加壓成形或真空成形將所述裝飾性片材和所述基底整合在一起。
[0012]本發明的另一個方面提供了一種製備結構的方法，所述方法包括:製備裝飾性片材的步驟，所述裝飾性片材包括表面層和粘合劑層，所述粘合劑層含有具有25質量％至100質量％的丙烯單元的聚合物；製備基底的步驟，所述基底含有具有25質量％至100質量％的丙烯單元的聚合物；以及通過真空加壓成形或真空成形將所述裝飾性片材施加到所述基底並且形成結構的步驟，其中所述裝飾性片材和所述基底整合在一起。
[0013]根據本發明，可以提供一種結構，在所述結構中，通過真空加壓成形或真空成形將裝飾性片材施加到含有具有丙烯單元的聚合物的基底，通常認為具有丙烯單元的聚合物是粘附性差的材料，特別是粘附到具有三維形狀(例如，深拉形狀)的聚丙烯樹脂模製製品的粘附性差。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0014]圖1為根據本發明的一個實施例的結構的示意性剖視圖。
[0015]圖2a為根據本發明的一個實施例的裝飾性片材的剖視圖。
[0016]圖2b為根據本發明的另一個實施例的裝飾性片材的剖視圖。
[0017]圖2c為根據本發明的另一個實施例的裝飾性片材的剖視圖。[0018]圖2d為根據本發明的另一個實施例的裝飾性片材的剖視圖。
[0019]圖2e為根據本發明的另一個實施例的裝飾性片材的剖視圖。
[0020]圖3a、圖3b、圖3c、圖3d和圖3e是示意性示出使用真空加熱和加壓裝置向基底施加裝飾性片材的過程的一系列圖解視圖。
【具體實施方式】
[0021]圖1為根據本發明的一個實施例的結構的示意性剖視圖。結構I包括被裝飾性片材10覆蓋的基底20。裝飾性片材10具有表面層和包含具有丙烯單元的聚合物的粘合劑層，並且基底包含具有丙烯單元的聚合物。通過真空加壓成形或真空成形將裝飾性片材10施加至基底20，以形成一體化結構。根據本發明，通過在裝飾性片材的粘合劑層中使用具有丙烯單元的聚合物，通過真空加壓成形或真空成形從端部向背表面21纏繞裝飾性片材10來塗布含有具有丙烯單元的聚合物的基底20，基底20具有例如深拉形狀的三維形狀而不僅僅是平坦形狀。
[0022]含有具有丙烯單元的聚合物的基底可以是具有各種表面和三維形狀的材料。基底中包含的具有聚丙烯單元的聚合物的例子包括聚丙烯(PP)和含有丙烯的共聚物例如乙烯-丙烯共聚物、丙烯-α-烯烴共聚物(例如，丙烯/ 1-丁烯共聚物和丙烯/ 1-辛烯共聚物)、乙烯-丙烯-α -烯烴共聚物(例如，乙烯/丙烯/ 1- 丁烯共聚物和乙烯/丙烯/1-辛烯共聚物)等等，以及作為聚丙烯和其它橡膠共聚物的共混物的含有聚丙烯的熱塑聚烯烴(TPO)。與含有聚丙烯的TPO的橡膠共聚物的例子包括含有丙烯的共聚物、乙烯/α -烯烴/雙烯共聚物(例如，乙烯/丙烯/雙烯單體共聚物(EPDM))、丁二烯橡膠、異戊二烯橡膠、天然橡膠等等，並且這些橡膠共聚物可以是氫化加合物並可以是交聯的。其中，具有選自聚丙烯、乙烯/丙烯共聚物和丙烯/ α -烯烴共聚物及其組合物的丙烯單元的聚合物因具有有利的注模性質和優異的形狀穩定性和耐熱性而特別優選地作為模製部分。
[0023]基底中包含的具有丙烯單元的聚合物包含25質量％或更大且大約100質量％或更小的丙烯單元。這種聚合物中包含的丙烯單元量可以是35質量％或更高或者甚至大約50質量％或更高。
[0024]圖2a示出根據本發明的一個實施例的裝飾性片材10的剖視圖。裝飾性片材10包括表面層11和粘合劑層12。裝飾性片材10還可以包括作為可選元件的額外層，例如設計層、本體層、粘結層等。圖2b中示出的本發明的另一個實施例的裝飾性片材10在表面層
11和粘合劑層12之間具有用於將這些層粘結在一起的粘結層15。圖2c中示出的本發明的的另一個實施例的裝飾性片材10具有設計層13，設計層13在表面層11和粘合劑層12之間提供例如油漆的顏色、金屬色、圖案等的外觀。圖2d中示出的本發明的另一個實施例的裝飾性片材10具有設計層13，設計層13在表面層11和粘合劑層12之間提供例如油漆的顏色等外觀，並且裝飾性片材10在設計層13和表面層11之間以及設計層13和粘合劑層12之間具有粘結層15。圖2e中示出的本發明的另一個實施例的裝飾性片材10具有設計層13和本體層14，設計層13提供例如油漆的顏色等外觀，本體層14在表面層11和粘合劑層12之間為裝飾性片材提供厚度，並且裝飾性片材10在設計層13和表面層11之間以及本體層14和粘合劑層12之間具有粘結層15。裝飾性片材中的各層的數量、類型、布置等等不限於上述內容，只要表面層和粘合劑層位於裝飾性片材的最外層上即可。[0025]表面層可以是適於真空加壓成形或真空成形的任何類型的樹脂，並且例子包括含有以下物質的丙烯酸類樹脂:聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、聚氨酯、氟樹脂例如乙烯/四氟乙烯共聚物(ETFE)、聚偏二氟乙烯(PVDF)、甲基丙烯酸甲酯/偏二氟乙烯共聚物(PMMA /PVDF)等等、聚氯乙烯(PVC)、聚碳酸酯(PC)，聚烯烴例如聚乙烯(PE)、聚丙烯(PP)等等、聚酯例如聚對苯二甲酸乙二醇酯(PET)和聚萘二甲酸乙二醇酯等等、和共聚物例如乙烯/丙烯酸共聚物(EAA)及其離聚物、乙烯/丙烯酸乙酯共聚物和乙烯/醋酸乙烯共聚物等等。丙烯酸類樹脂、聚氨酯、氟樹脂和聚氯乙烯因具有優異的耐候性而為優選的，並且丙烯酸類樹脂和聚氨酯因具有優異的耐磨性並且作為垃圾焚燒或填埋時對環境影響最小而為更優選的。
[0026]可以通過將樹脂組合物塗布到裝飾性片材中包括的粘合劑層上或者作為可選組件的設計層或本體層等等上來形成表面層。或者，可以通過將樹脂組合物塗布到另一個襯墊上、並且通過粘結層將這個膜層合到粘合劑層、設計層、本體層等等上來形成表面層膜。如果粘合劑層、設計層、本體層等朝襯墊上形成的表面層膜具有粘合力，則可以在不插入粘結層的情況下直接將表面層膜層合到這些層上。例如，可以通過刮塗、刮棒塗布、刀片塗布、刮刀塗布、輥塗、鑄塗等將樹脂材料例如活性聚氨酯組合物等塗布到襯墊等上來形成表面層膜。
[0027]活性聚氨酯組合物通常包含多羥基化合物和交聯劑。多羥基化合物可以是丙烯酯系多羥基化合物、聚己內酯二醇、其它聚酯多羥基化合物、聚碳酸酯多羥基化合物、聚乙二醇、聚丙二醇、其它聚醚多羥基化合物等。交聯劑可以是聚異氰酸酯，例如，六亞甲基二異氰酸酯、異佛爾酮二異氰酸酯、甲苯二異氰酸酯、亞甲基雙(4-苯基異氰酸酯)、氫化MDI以及縮二脲、異氰脲酸酯或者其加合物。活性聚氨酯組合物可以是水性的或者非水性的。水性的聚氨酯組合物可以通過聚碳化二亞胺、氮丙啶、P惡唑啉等進一步被交聯。如果組合物是水性的，則聚碳酸酯與聚碳化二亞胺和/或氮丙啶的的組合物是特別優選的，並且如果組合物是非水性的，則聚酯和/或二元醇與異佛爾酮二異氰酸酯和/或氫化MDI的組合物是特別優選的。
[0028]可以通過擠出、拉延等預先將表面層形成為膜。可以通過粘結層將這些膜層合到粘合劑層、設計層、本體層等上。或者，如果粘合劑層、設計層、本體層等朝這種類型膜具有粘合力，則可以在沒有插入粘結層的情況下將膜直接層合到這些層上。通過使用具有高平坦度的膜，可以提供其外觀具有更高表面平坦度的結構。此外，可以通過多層擠出，將表面層與其它層一起形成。丙烯酸類膜可以是聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)樹脂、聚丁烯丙烯酸酯樹脂、乙烯/丙烯酸共聚物樹脂、乙烯醋酸乙烯/丙烯酸共聚物樹脂等。丙烯酸類膜具有優異的透明性，對於熱和光是強效的，並且即使在戶外使用時也將不易褪色或改變光澤。此夕卜，丙烯酸類膜不使用增塑劑，同時具有優異的防汙性，並且此外，這些膜具有允許進行深拉處理的優異的模具處理性質。具體地講，PMMA優選地作為主要成分。
[0029]表面層的厚度是任選的，但是通常為大約5 μ m或更大、或者大約10 μ m或更大、或者大約25 μ m或更大，以及大約500 μ m或更小、或者大約200 μ m或更小、或者大約100 μ m或更小。如果將裝飾性片材施加於具有複雜形狀的基底，則較薄的表面層從適形於形狀的角度看是有利的，並且例如，大約200 μ m或更小、或大約100 μ m或更小是優選的。另一方面，為了給結構提供高的耐光性和/或耐候性，較厚的表面層是有利的，並且例如大約10μ m或更大、或大約25 μ m或更大是優選的。
[0030]如有需要，表面層還可以包含紫外線吸收劑，例如，苯並三唑、Tinuvinll30(廷納芬1130)(巴斯夫公司(BASF)的產品)等或者受阻胺光穩定劑(HALS)，例如，Tinuvin292(廷納芬292)(巴斯夫公司(BASF)的產品)等。通過使用紫外線吸收劑、受阻胺光穩定劑等，如果裝飾性片材具有設計層或其它彩色層，則可以有效地防止層中包含的著色劑變色、褪色、降解等等，並且特別是相對於易受例如紫外光等光影響的有機顏料尤其如此。表面層還可以包括硬塗層材料或光澤度增強劑，並且還可以具有另外的硬塗層。為了獲得預期的外觀，表面層可以是透明的、半透明的或不透明的。如果裝飾性片材具有設計層或其它彩色層，則表面層優選地是透明的。
[0031]粘合劑層包含具有丙烯單元的聚合物。具有聚丙烯單元的聚合物的例子包括聚丙烯(PP)和含有丙烯的共聚物例如乙烯-丙烯共聚物、丙烯-α-烯烴共聚物(例如，丙烯/1- 丁烯共聚物和丙烯/ 1-辛烯共聚物)、乙烯-丙烯-α -烯烴共聚物(例如，乙烯/丙烯/ 1-丁烯共聚物和乙烯/丙烯/ 1-辛烯共聚物)等等、以及作為聚丙烯和其它橡膠共聚物的共混物的含有聚丙烯的熱塑性聚烯烴(TPO)。與含有聚丙烯的TPO的橡膠共聚物的例子包括含有丙烯的共聚物、乙烯/ α -烯烴/雙烯共聚物(例如，乙烯/丙烯/雙烯單體共聚物(EPDM))、丁二烯橡膠、異戊二烯橡膠、天然橡膠等等，並且這些橡膠共聚物可以是氫化加合物並可以是交聯的。其中，因為當製備被擠出膜時具有有利的模製性質以及具有優異的主體、抗收縮性和耐熱性並且易於被作為商品購得，所以具有選自聚丙烯、乙烯/丙烯共聚物和丙烯/ α-烯烴共聚物及其組合物的具有丙烯單元的聚合物是特別優選的。
[0032]如果粘合劑層的熔點低，則因為已被拉延和施加的膜上的應力，將出現剝離和移位。基於在夏天陽光下達到的平坦的油漆表面的最高溫度，用於汽車外件的耐熱性測試的溫度通常為80°C。此外，一些製造商要求溫度為90°C或者甚至100°C。基於夏天儀錶板達到的最高溫度，要求用於汽車內件的耐熱性測試的溫度為至少100°C，並且通常為110°C。為了長時間抵禦這樣的溫度，粘合劑層必須具有高於測試溫度大約20°C或更高的熔點，因此粘合劑層的熔點優選地是大約100°C或更高、大約110°C或更高、大約120°C或更高、或大約130°C或更高。對於基底，也出於同樣的原因，所以基底的熔點優選地是大約100°C或更高、大約110°C或更高、大約120°C或更高、或大約130°C或更高。對於粘合劑層和基底二者來說，特別優選的是熔點為大約130°C或更高。通過以下步驟確定粘合劑層和基底的熔點:使用差示掃描量熱儀(熱分析儀器公司(TA Instruments)製造的Q2000DSC裝置)測量結晶度(AH(J / G))和由於晶體熔化導致的吸熱峰值的溫度(熔點)。以50毫升/分種的流速在氮氣環境中以10攝氏度/分鐘的溫度上升速率在0°C至20°C的整個測量溫度範圍內，使用3mg樣品來測量粘合劑層和基底的熔點。
[0033]可以通過擠出、拉延等預先將粘合劑層形成為膜。可以通過粘結層將這個膜層合到表面層、設計層、本體層等上。或者，如果表面層、設計層、本體層等等朝膜具有粘合力，則可以在不插入粘結層的情況下將這些層直接層合到膜上。因為結晶度將會低並且與基底的粘合力將會優異，所以擠出的膜特別是未拉延地擠出的膜是優選的。可以將含有製成粘合劑層的成分的溶劑稀釋組合物塗布到襯墊上，接著去除溶劑以形成粘合劑層膜，並且可以通過粘結層將這個膜層合到粘合劑層、設計層、本體層等上。或者，如果設計層、本體層等朝表面層膜具有粘合力，則可以在不插入粘結層的情況下將這些層直接層合或塗布到粘合劑層膜上。可以通過多層擠出將粘合劑層與其它層一起形成。
[0034]粘合劑層中包含的具有丙烯單元的聚合物包含大約25質量％或更大且大約100質量％或更小的丙烯單元。這個聚合物中包含的丙烯單元量可以為大約35質量％或更高或者甚至大約50質量％或更高。
[0035]可以用作粘合劑層的膜可以是市售的聚丙烯膜、RXC_3(聚丙烯和乙烯/丙烯/ 1-丁烯共聚物共混物，丙烯單元為82質量％，三井化學東賽璐株式會社(MitsuiChemicals Tohcello, Inc.)的產品)、FX_333 (聚丙烯和乙烯/丙烯/ 1-丁烯共聚物共混物，丙烯單元為95質量％，OJK有限公司(0JK C0.，Ltd.)的產品)等。
[0036]粘合劑層還可以是通過多層擠出、層合等形成的多層膜。因為結晶度將會低並且與基底的粘合力將會優異，所以多層擠出的膜是優選的。例如，為了改善操縱性並為通過增加整個裝飾性片材的拉伸應力為整個裝飾性片材提供主體，可以使用含有100質量％的丙烯單元的聚丙烯樹脂作為核，並且為了使表面軟並增加與多層膜中其它層的粘合力，可以使用含有小於100質量％ (例如，85質量％)的丙烯單元的聚烯烴樹脂作為表皮。因此，所得的多層膜可以同時證實這些衝突性能中的每一個。此外，如果核具有30質量％的二氧化鈦(例如，分散在含有85質量％的丙烯單元的聚烯烴樹脂中)並且表皮是例如含有85質量％的丙烯單元的聚烯烴樹脂，則所得的多層擠出物可以製成彩色的裝飾性片材，其具有隱藏性能，但表面上沒有露出二氧化鈦顆粒。
[0037]粘合劑層的厚度是可選的，但通常是大約5 μ m或更大、大約20 μ m或更大、或大約50 μ m或更大,且大約Imm或更小、大約500 μ m或更小、或大約250 μ m或更小。如果粘合劑層的厚度為大約20 μ m或更大、或大約50 μ m或更大，則可以獲得更高的粘合力。另一方面，如果粘合劑層的厚度為大約500 μ m或更小、或大約250 μ m或更小，可以更一步增強裝飾性片材適形於基底的能力。
[0038]作為可選組件的設計層可以是為結構提供圖片、標誌等或者例如木材紋理、大理石紋理等的圖案的圖案化的層，或者設計層可以是提供油漆的顏色、金屬色等的彩色層。彩色層可以是分散在粘結劑樹脂中的顏料，並且顏料可以是無機顏料例如二氧化鈦、炭黑、鉻黃、黃色氧化鐵、鐵丹、紅色氧化鐵等等；有機顏料例如酞菁藍、酞菁綠、其它酞菁顏料、偶氮色澱顏料、靚藍顏料、周酮顏料、二萘嵌苯顏料、喹酞酮顏料、二嗪顏料、喹吖啶酮紅和其它喹吖啶酮顏料；以及珠光增亮劑例如鋁片、鋁片沉積物、塗布金屬氧化物的鋁片、彩色鋁片、其它鋁增亮劑、塗布金屬氧化物例如二氧化鈦或氧化鐵等的片形雲母和合成雲母。圖案層可以是帶有印刷圖案的膜、片材或金屬箔等。設計層的厚度是可選的，但通常是大約5μπι或更大、大約10 μ m或更大、或大約10 μ m或更大，且大約300 μ m或更小、大約200 μ m或更小、或大約100 μ m或更小。彩色層還可以是通過在裝飾性片材的另一層上進行氣相沉積形成的金屬薄膜。在這種情況下，設計層的厚度可以為大約0.1 μ m或更大、大約0.5 μ m或更大、或大約I μ m或更大，且大約50 μ m或更小、大約20 μ m或更小、或大約IOym或更小。
[0039]可以作為可選元件的本體層可以是適於真空加壓成形或真空成形的任何類型的樹脂，並且例子包括含有以下物質的丙烯酸類樹脂:聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、聚氨酯、聚氯乙烯(PVC)、聚碳酸酯(PC)、丙烯腈/ 丁二烯/苯乙烯共聚物(ABS)、聚乙烯(PE)、聚丙烯(PP)、其它聚烯烴、聚對苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚萘二甲酸乙二醇酯、其它聚酯以及乙烯/丙烯酸共聚物、乙烯/丙烯酸乙酯共聚物和乙烯/乙酸乙烯酯共聚物等等。從強度和抗衝擊的角度來看，聚氨酯、PVC、PET、ABS和聚碳酸酯可以優選地用作本體層。本體層是作為設計層的用於印刷膜或金屬薄膜的支承層，並且在模製期間提供均勻的擴展，並且還可以用作保護層，用於更有效地保護結構不受外部衝擊和穿刺的影響。此外，可以通過本體層來增加裝飾性片材的厚度，而不是通過增加粘合劑層或表面層的厚度。厚的裝飾性片材可以通過隱藏基底表面上的不平坦來使結構的表面平滑。本體層的厚度是可選的，但通常是大約200 μ m或更大、大約500 μ m或更大、或大約Imm或更大，且大約4mm或更小、或大約3mm或更小。
[0040]粘結層可以用於粘結上述層。粘結層可以使用常用的溶劑類型、乳狀液類型、壓敏類型、熱敏類型或者熱或紫外線固化類型的粘合劑，例如丙烯酸類、聚烯烴類、聚氨酯類、聚酯類或橡膠類粘合劑等，並且可以優選地使用熱固型聚氨酯粘合劑。粘結層的厚度通常是大約5 μ m或更大、大約10 μ m或更大、或大約20 μ m或更大，且大約300 μ m或更小、大約200 μ m或更小、或大約100 μ m或更小。
[0041]表面層、粘合劑層、本體層、粘結層和/或基底還可以包含著色劑，例如與針對設計層描述的相同的無機顏料、有機顏料、鋁增亮劑、珠光增亮劑等等。如果粘合劑層是多層粘合劑層，則著色劑可以被包含在粘合劑層中的第一層中或多層中。如果上述層包含著色齊U，則在不使用設計層的情況下為結構提供美觀特徵。由於如果具有設計層例如彩色層等的裝飾性片材面積拉伸率高(或者換句話講，因為所述片材被大範圍拉伸)使設計層的顏色變化，導致裝飾性片材會喪失隱藏作為基材的基底的性能，但是通過對位於設計層和具有二氧化鈦的基底之間的粘合劑層著色，即使大程度地拉伸，也可以實現高隱藏性能，而不影響模製性能或粘合力。在這種情況下，粘合劑層的厚度優選地是大約25 μ m或更大、大約50 μ m或更大、或大約75 μ m或更大,且大約Imm或更小、大約500 μ m或更小、或大約250 μ m或更小，並且粘合劑層中包含的二氧化鈦量優選為大約2質量％或更大、大約質量5%或更大、或大約12質量％或更大,且大約80質量％或更小、大約70質量％或更小、或大約60質量％或更小。如果用二氧化鈦對包含具有丙烯單元的聚合物的基底著色，則即使在拉伸程度大的情況下，也可以獲得高隱藏性能和粘合力。基底中包含的二氧化鈦量優選為大約2質量％或更大、大約質量5%或更大、或大約12質量％或更大,且大約80質量％或更小、大約70質量％或更小、或大約60質量％或更小。
[0042]用本發明，可以使用真空加壓成形或真空成形施加到基底的裝飾性片材的厚度具有極其廣泛的範圍。例如，可以將具有以下廣泛厚度範圍的裝飾性片材施加到基底:大約
10μ m或更大、大約20 μ m或更大、或大約30 μ m或更大,且大約7mm或更小、大約5mm或更小、或大約3mm或更小。用本發明，裝飾性片材可以充分地適形於具有複雜形狀的基底，並且可以通過使用厚度為大約30 μ m或更大且大約350 μ m或更小的裝飾性片材為結構提供優異的外觀。此外，通過以此方式使用薄的裝飾性片材，與當結合初始的真空成形和注模時相比，可以用更少的材料獲得同樣的裝飾水平，並且模製期間的加熱時間縮短，所以可以縮短生產節拍時間。與本發明相比，如果通過初始地模製並接著在其上注模基材樹脂來製成裝飾性片材，如果使用厚度為小於大約350 μ m的裝飾性片材，則被初始模製的片材的形狀不能保持與注模模具的腔體匹配，因此在注模期間裝飾性片材中可能出現皺紋等。另一方面，用本發明，使用厚度為大約800 μ m或更大且大約3_或更小的裝飾性片材可以更有效地保護結構，使其不受外部穿刺和衝擊的影響。此外，通過使用預模製厚度為大約1.5mm或更大且大約3mm或更小並且模製後厚度為大約370 μ m或更大且大約3mm或更小的裝飾性片材，可以隱藏基底表面的不平坦並且可以使結構表面平滑。與本發明相比，如果通過初步地模製並且接著在其上注模基本材料樹脂來製成裝飾性片材，如果使用厚度為超過大約800 μ m的裝飾性片材，則要麼不可能在注模模具中進行設置、要麼可能妨礙被注入的融化樹脂。
[0043]用於裝飾性片材的製備方法不受具體限制。可以如之前描述地製備每一層。可以通過在已進行表面防粘處理的襯墊例如PET膜上形成每一層來製備裝飾性片材，並且接著將膜層合在一起。或者，可以通過在單個襯墊上重複地進行塗布過程並且接著進行固化過程(如有需要)依次層合每一層。也可以通過多層擠出每一層的材料來形成裝飾性片材。
[0044]下面將參照圖3a至圖3e描述使用真空加壓成形法向基底施加裝飾性片材的方法作為例子。
[0045]如圖3a所示，真空加熱加壓裝置30具有上部的第一真空室31和下部的第二真空室32，並且具有作為上部真空室和下部真空室之間的粘附體的夾具，用於將施加到基底20的裝飾性片材10定形。此外，在升降支架35(圖中未示出)上設置隔板34和支架33，升降支架35在底側上的第一真空室31中可以垂直地上升和下降，並且基底20例如三維物體等被設置在這個支架33上。這種類型的真空加熱加壓裝置可以是商品，例如，雙表面真空機(布施真空株式會社(Fu-se Vacuum Forming)的產品)等。
[0046]如圖3a所示，首先在真空加熱加壓裝置30的第一真空室31和第二真空室32向大氣壓開放的狀況下，將裝飾性片材10設置在上部真空室和下部真空室之間。將基底20設置在第一真空室31中的支架33上。
[0047]接著，如圖3b所示，關閉第一真空室31和第二真空室32，減小兩個室中的壓力，直至兩個室中都達到真空(例如，如果大氣壓為OatmJlJS-1atm)為止。在形成真空之後或與此同時，加熱片材。接著，如圖3c所示，升降支架35被提升，以將基底22向上推動到第二真空室32。可以通過安裝在第二真空室32的頂蓬中的燈加熱器來進行加熱。
[0048]通過按壓到基底20的表面上來拉伸經加熱的裝飾性片材10。在拉伸之後或者與此同時，第二真空室32內部被加壓至合適的壓力(例如,從2atm加壓至Oatm),如圖3d所示。裝飾性片材10因壓力差被緊緊地壓到基底20被暴露的表面上，並且被拉伸以適形於被暴露表面的凹凸形狀，以在基底的表面上形成緊緊粘附的塗層。在圖3b的狀況下降低壓力並加熱之後，第二真空室32的內部在這種狀況下被加壓，從而裝飾性片材10可以覆蓋基底20被暴露的表面。
[0049]隨後，上部的第一真空室31和下部第二真空室再次向大氣壓開放，並且取出已被裝飾性片材10覆蓋的基底20。如圖3e所示，被緊緊粘附到基底20的表面的裝飾性片材10的邊緣被修整，以完成真空加壓成形過程。這樣，通過將裝飾性片材10圍繞在基底20的邊緣處纏繞到其背表面21並且徹底塗布被暴露表面，可以獲得已被有利地纏繞並塗布的結構I。
[0050]可以使用與用於真空加壓成形法的裝置相同的裝置進行真空成形法，不同的是沒有第二真空室。例如，用真空成形法，裝飾性片材的沒有基底的一側的壓力一直是大氣壓，並且當第一真空室向大氣壓開放時加熱裝飾性片材，並且在裝飾性片材與基底接觸之後或者在進行此接觸的同時，降低第一真空室中的壓力，從而可以將裝飾性片材施加到基底。[0051]可以在不對基底和裝飾性片材產生負面影響的範圍內，適當地確定用於真空加熱加壓裝置的加熱溫度的設置，並且所述設置是例如大約80°C或更高、大約100°C或更高、或大約120°C或更高，且大約220°C或更低、大約200°C或更低、或大約190°C或更低。用本發明，即使當將裝飾性片材施加到基底時粘合劑層的表面溫度是比粘合劑層和基底二者的熔點低的溫度，裝飾性片材也可以令人驚奇地以足夠的粘合力施加到基底。當將裝飾性片材施加到基底時，粘合劑層的表面溫度可以是例如大約60°C或更高、大約80°C或更高、或大約100°C或更高，且大約190°C或更低、大約170°C或更低、或大約150°C或更低。因為可以實現更高的粘合力，所以優選地使用真空加壓成形法。隨著真空加壓成形法的壓力降低過程期間真空度接近真空，在應用期間將容易出現氣穴和/或一旦形成氣穴，將不易於出現空氣逸出的輪廓(標記)，因此可以獲得有利的外觀。此外，隨著真空度朝向更接近真空的方向變化，產生粘合力也急劇增大的令人驚奇的效果。當裝飾性片材施加期間大氣壓為0.0Oatm並且完全真空狀況為-1.0Oatm時，真空加壓成形法的壓力降低過程期間真空度優選地是大約-0.85atm或更低、更優選地大約-0.925atm或更低、甚至更優選地大約-0.97atm或更低。通過以下步驟確定粘合劑層的表面溫度:在未覆蓋待測量表面的情況下使用耐熱帶將熱電偶(K)(坂口電熱株式會社(Sakaguchi E.H Voc Corp.)的產品)附接到基底表面，接著測量裝飾性片材的粘合劑層的表面溫度，這個步驟在施加裝飾性片材之前開始並且一直持續到施加裝飾性片材之後。使用移動溫度記錄儀NR-1000 (基恩士株式會社(Keyence Corporation))以IOOms的監測間隔來測量表面溫度。
[0052]模製之後裝飾性片材的最大表面拉伸率通常是大約50%或更高、大約100%或更高、或大約200%或更高，且大約2000%或更低、大約1000%或更低、或大約500%或更低。表面拉伸率被定義為:
[0053]表面拉伸率)= (B-A) / A
[0054](其中，A是模製之前裝飾性片材的特定區域的面積，B是模製之後對應於A的裝飾性片材的區域的面積)。例如，如果模製之前裝飾性片材的特定區域的面積是IOOcm2而模製之後基底的那個區域的面積是250cm2，則拉伸率是150%。最大表面拉伸率是具有最高面積拉伸率的區域的值，該區域取自模製產品的整個表面上的裝飾性片材。當使用真空加壓成形或真空成形向具有三維形狀的基底施加平片時，片材初始接觸基底的區域將基本不被拉伸，面積拉伸率將基本是0，但是最後施加的邊緣部分將被大大拉伸，面積拉伸率將是200%或更高，因此根據區域的不同，表面拉伸率將急劇變化。在被最大程度地拉伸的片材的區域內是否出現例如片材破損和與基底不適形的問題確定了模製的可接受性，因此用於驗收模製產品的實際指標是最大面積拉伸率，或者換句話講，被最大程度地拉伸的區域的表面拉伸率，而不是整個模製產品的平均表面拉伸率。可以通過以下步驟確定最大表面拉伸率:模製之前在裝飾性片材的整個表面上印刷1_的方形分度標記，接著在模製之後測量面積的變化，或者在模製之前和之後測量裝飾性片材的厚度。模製之後裝飾性片材的厚度將與表面拉伸率類似地根據裝飾性片材區域而變化，但通常是大約7 μ m或更大、大約12 μ m或更大、或大約20 μ m或更大、大約200 μ m或更大、或大約375 μ m或更大，並且模製之前裝飾性片材的厚度將相同、基本相同或更低，例如，大約3mm或更小、大約1.5mm或更小、大約Imm或更小、或大約350 μ m或更小。
[0055]本發明的結構可以是汽車組件、家用電子產品、交通工具(有軌電車等)、建築材料等。
[0056]r工作實例I
[0057]將參考下面的工作實例進一步詳細描述本發明的結構及其製備方法。
[0058]
[0059]使用表2中示出的粘合劑層膜如下所述地製備具有表1所示構形的銀色裝飾性片材A。
[0060]表面層:將70g水分散性聚碳酸酯基聚氨酯R-986 (帝斯曼公司(DSM)的產品)、
0.5g廷納芬292 (光穩定劑，巴斯夫公司(BASF)的產品)、0.85g廷納芬1130 (紫外線吸收劑、巴斯夫公司(BASF)的產品)、0.2gTriton GR_7M(陶式化學公司(Dow Chemical)的產品)、0.1g AMP95(陶式化學公司(Dow Chemical)的產品)、3g去離子水和5.6g聚碳化二亞胺類交聯劑Carbodilight v-02 (日清紡化學株式會社(Nisshinbo Chemical Inc.)的產品)混合併攪拌，以獲得預製溶液。將預製溶液刮棒塗布到PET薄膜上，並且在90°C下乾燥3分鐘之後，接著在160°C下再乾燥3分鐘，獲得表面層膜。
[0061]彩色層:將5g鋁膏7430NS (東洋鋁業株式會社(Toyo Aluminum K.K.)的產品)與等量的乙酸丁酯混合併攪拌，接著將100g日本未經審查的專利申請2009-35588中的工作實例9的預製溶液(固相分數25% )混合併攪拌，以獲得預製溶液。通過刮棒塗布將預製溶液施加到含有被雙軸向拉伸的PP膜和PET膜的層合薄膜的PP表面上，接著在對流烘箱中在80°C下乾燥5分鐘 ，接著在120°C下乾燥並固化15分鐘，以獲得彩色層膜。
[0062]粘結層(表面層/彩色層):將80g Nipporan3124聚氨酯粘合劑(日本聚氨酯工業株式會社(Nippon Polyurethane Industry C0.,Ltd.)的產品)、4g Coronate HL(日本聚氨酯工業株式會社(Nippon Polyurethane Industry C0., Ltd.)的產品)和40g乙酸乙酯共混和混合，以製備預製溶液。將預製溶液刮棒塗布到彩色層上，在對流烘箱中在80°C下乾燥3分鐘，接著使粘結層接觸經電暈處理的表面層膜並使用輥層合機進行覆蓋。
[0063]粘結層(彩色層/粘合劑層):將用於上述粘結層的預製溶液刮棒塗布到經電暈處理、在恆溫烘箱中在80°C下乾燥3分鐘的粘合劑層膜上，接著將PP和PP膜從由從表面層至彩色層的各層構成的層合主體剝離，並且使用輥層合機將膜施加到彩色層上，以便接觸粘結層。
[0064]隨後，從膜的表面層的表面剝離PET膜，如有需要，則去除殘留的溶劑，接著進行通過加熱進行的加速固化，以便加速反應固化。這樣，製備具有各種粘合劑層的銀色裝飾性片材A。
[0065]「表 Il
[0066]表1:銀色裝飾件片材A

)?5
__(μιη)__
表面層__30水性聚氨酯_
[0067]粘結層__20熱固性聚氨酯粘合劑_
— 彩色層 — 50鋁片分散型丙烯酸類粘介劑
_ 粘結層 — 20熱固性聚氨酯粘合劑
粘IV劑;g 50 - 400參考表2—
[0068]「表 21[0069]表2:用於銀色裝飾性片材A的粘合劑層膜的類型
[0070]
【權利要求】
1.一種結構，包括: 裝飾性片材，所述裝飾性片材包括表面層和粘合劑層，所述粘合劑層含有具有25質量％至100質量％的丙烯單元的聚合物；和 基底，所述基底含有具有25質量％至100質量％的丙烯單元的聚合物； 通過真空加壓成形或真空成形將所述裝飾性片材和所述基底整合在一起。
2.根據權利要求1所述的結構，其中所述粘合劑層和所述基底的熔點為130°C或更高。
3.根據權利要求1或2所述的結構，其中通過真空加壓成形進行整合，其中真空度為-0.925atm或更低。
4.根據權利要求1至3中任一項所述的結構，其中模製之後所述裝飾性片材的最大表面面積拉伸率為50%或更高。
5.根據權利要求1至4中任一項所述的結構，其中所述裝飾性片材的厚度在模製之前為30 μ m至30mm,並且在模製之後為7 μ m至3_。
6.根據權利要求5所述的結構，其中所述裝飾性片材的厚度在模製之前為30μ m至350 μ m,並且在模製之後為7 μ m至350 μ m。
7.根據權利要求5所述的結構，其中所述裝飾性片材的厚度在模製之前為800μ m至3mm,並且在模製之後為200 μ m至3_。
8.根據權利要求1至7中任一項所述的結構，其中所述粘合劑層包含著色劑。
9.根據權利要求1至7中任一項所述的結構，其中所述粘合劑層和所述基底中的至少一個含有二氧化鈦，並且在所述表面層和所述粘合劑之間還設置設計層。
10.根據權利要求1至9中任一項所述的結構，其中所述粘合劑層含有被多層擠出的膜。
11.一種製造結構的方法，包括: 製備裝飾性片材的步驟，所述裝飾性片材包括表面層和粘合劑層，所述粘合劑層含有具有25質量％至100質量％的丙烯單元的聚合物； 製備基底的步驟，所述基底含有具有25質量％至100質量％的丙烯單元的聚合物；以及 通過真空加壓成形或真空成形將所述裝飾性片材施加到所述基底並且形成結構的步驟，其中所述裝飾性片材和所述基底整合在一起。
【文檔編號】B29C51/00GK103702820SQ201280030970
【公開日】2014年4月2日 申請日期:2012年6月27日 優先權日:2011年6月30日
【發明者】江頭憲, 高松賴信, 荒木智隆, 宮澤晴彥 申請人:3M創新有限公司