應用於模內裝飾射出成型的硬化膜製造方法
2023-05-07 10:34:31 1
專利名稱：應用於模內裝飾射出成型的硬化膜製造方法
技術領域：
本發明涉及一種模內裝飾射出成型In-mold decoration(IMD)的工藝，特別係指一種應用於模內裝飾射出成型(IMD)的外層表面具有硬化層的硬化膜製造方法。
背景技術：
傳統的塑料加工技術已漸漸無法滿足現代化產品的輕、薄、短小消費性電子產品的要求，以及符合環保意識。由於模內裝飾射出成型In-mold decoration(IMD)的優點適合於3C、家電、LOGO銘板及汽車零件的塑料產品，特別是目前流行的手機外殼及各式儀表面板。模內裝飾射出成型(IMD)可以取代許多傳統的製程，如熱轉印、噴塗、印刷、電鍍等外觀裝飾方法。尤其是需要多種色彩圖像、背光、相關產品。模內裝飾射出成型(IMD)是一種相對新的自動化生產工藝，與其它工藝相比，模內裝飾射出成型(IMD)能減化生產步驟和減少拆件組成部件，因此能快速生產節省時間和成本，同時還具有提高質量，增加圖像的複雜性和提高產品耐久性優點，應用在產品外觀上，模內裝飾射出成型(IMD)是一種最有效率的方法，它是在薄膜表面上施以印刷、熱壓成型、衝切，最後與塑料結合成型，免除二次作業程序及其人力工時，尤其一般在需背光、多曲面、肋骨幹涉等印刷噴漆製程無法處理的時候，更是使用模內裝飾射出成型(IMD)製程的時機。以已獲中國臺灣專利的公告第00462914號「可隔絕電磁幹擾的模內薄膜裝飾射出成型方法」專利為例2001年11月11日專利公告資料參照，該發明包含下列步驟步驟一裝飾薄膜於一透明膠片狀薄膜一面印刷所須圖樣；步驟二塗覆遮蔽層於該印刷裝飾完成的薄膜上再塗覆一可隔絕電磁幹擾的金屬遮蔽層；步驟三薄膜預成型將塗覆遮蔽層完成的薄膜置入模具，依配件設計以熱成型為所需外觀；步驟四切割、修剪及定位在射出成型模內將預成型完成的薄膜切割、修剪至射出成型模穴的大小，再將其置入並固定在射出成型模穴內；步驟五射出成型以射出成型機將熱融樹酯在已成型薄膜印刷一側射出，使熱融樹酯固化後與薄膜成一體，最後將成品自射出成型模穴內取出，即完成本發明的步驟。中國臺灣公告第00532059號「兼具EMI遮蔽及表面裝飾的外殼成型製造方法」專利2003年05月11日公告資料參照，其主要系透過A.成型塑料薄膜步驟、B.成型EMI遮蔽層步驟、C.塗覆接著層步驟及D.成型外層步驟等步驟程序，而可將EMI遮蔽層一體成型於塑料薄膜外層與塑料內層之間，據此，可成型一EMI遮蔽較果佳、EMI遮蔽層不會磨損、耐候性、耐藥品性、外型美觀的成品；再者，其中，該塑料薄膜可直接成型有預定的裝飾面，而EMI遮蔽層系得與塑料薄膜的裝飾面(於塑料薄膜上成型預定圖紋或色彩)一次成形結合，據此可有效降低成本與提高製造效率，以符合產業界的實際需求。
如前所述，在可攜帶式電子產品上，表面的最外層必需要有硬化層以防止表面刮傷而破壞產品的外觀或價值感，傳統上有一種方式是在對象外形製造完成後再使用噴塗方法將硬化層塗布上去，但此方法製程繁瑣、良率低且會產生溶劑空氣的汙染，這是一種具環保汙染且昂貴花錢的製程。
在模內裝飾射出成型(IMD)製程使用熱可塑薄膜將可以取代傳統貼模噴漆、熱壓燙金及電鍍，此種製程在今日更廣泛運用在包括汽車內外零件及攜帶式電子產品上如手機、計算機、遊戲機等。模內裝飾射出成型(IMD)製程使用熱可塑薄膜經印刷、塗布、染色等方式以達成裝飾美觀及彩色化的效果，再經過模具裁切、熱壓成型、修邊、置入射出模穴中射出成型，底層是可兼容的塑料基材，此熱可塑薄膜的內層表面可以處理成有顏色、金屬面、木紋、等各式圖案，由於圖案色料放置於熱可塑薄膜的內層，具有不被破壞的功效。另有一種更有利的方法是使用熱可塑薄膜，先在薄膜外層表面上塗布硬化層，然而此硬化層必須在熱壓成型作拉伸時，不會發生龜裂，但是，以這種方法所製成硬化層最大硬度將會受到拉伸比(如1.2或1.3倍)限制，目前在市面上尚未具有良好功能的硬化膜供應。Autotype International公司為較大拉伸比(深度成型)，提供一種材料，它是以塗布及熱乾燥方式生產可運用於平板模內裝飾射出成型(IMD)製程上(B stage)，這種塗布薄膜也可以進行深度成型；成型後用紫外線光(UV)去製造出抗刮傷的表面(C stage)，但此材料的表面硬度未能通過鉛筆硬度F/500g的檢測(HB/500g，通過測試無刮痕)，且此種技術，在熱乾燥方法上，生產速度常會受到限制，同時塗料乾燥時的熱量也可能對溫度敏感的基材薄膜或感光起始劑造成損害為其缺失。以上即為現行技術最大的缺失，實為業界亟待克服的難題。
發明內容
本發明的目的是提供一種硬化膜在模內裝飾射出成型(IMD)製程深度成型時，可以避免硬化膜面拉伸時的龜裂現象，促使模內裝飾射出成型(IMD)製程可以被工業界大量使用，並達到提高生產良率、效率、彩色化及減少環境汙染的功效的應用於模內裝飾射出成型的硬化膜製造方法。
一種應用於模內裝飾射出成型的硬化膜製造方法，其特徵在於該方法包括如下步驟在模內裝飾射出成型用的可熱壓成型塑料薄膜表面上塗布一層硬化層塗料；再以紫外線光(UV)、電子束(EB)或紫外線光加電子束(UV+EB)同時應用，使該硬化層塗料成為半硬化表面硬化層；該具半硬化表面硬化層的可熱壓成型塑料薄膜被應用於模內裝飾射出成型製程，在完成深度拉伸成型後再將此半硬化表面硬化層予以完全硬化。
本發明的有益效果在于于模內裝飾射出成型用的可熱壓成型塑料薄膜表面上先製造出表面半硬化的硬化層(如塗布一層硬化層塗料，再以紫外線或電子束光照射使該硬化層塗料成為半硬化的表面硬化層)，當此種表面半硬化的可熱壓成型塑料薄膜被應用於模內裝飾射出成型製程，作深度拉伸成型時不會產生表面硬化層的龜裂現象，在完成深度拉伸成型後再用輻射能量(UV/EB/IR)將此硬化層予以全硬化，運用此種方法將可促使模內裝飾射出成型(IMD)製程能被工業界大量使用，以達到提高生產良率、效率、彩色化及減少環境汙染的功效。
比較本發明所運用的模內裝飾射出成型(IMD)半硬化(B stage)成型薄膜經由紫外線光(UV)或電子束(EB)或紅外線(IR)熱能照射半硬化與熱乾燥法半硬化的優點1.在經濟效益上紫外線光(UV)或電子束(EB)比熱乾燥方式更快乾燥。
2.紫外線光(UV)或電子束(EB)照射半硬化對溫度敏感的薄膜會較少的損傷。
3.紫外線光(UV)或電子束(EB)照射半硬化較環保。
4.紫外線光(UV)或電子束(EB)照射半硬化對基材與感光起始劑的選擇有更多彈性。
具體實施例方式
本發明的方法如下其主要在模內裝飾射出成型用的可熱壓成型塑料薄膜表面上先製造出表面半硬化的硬化層如塗布一層硬化層塗料，再以紫外線光(UV)或電子束(EB)使該硬化層塗料成為半硬化(Bstage)的表面硬化層，該硬化層塗料厚度介於5-15um間，使該表面硬化層為使用於深度成型時不會發生龜裂的表面硬化薄膜，在完成深度拉伸成型後再將此半硬化的表面硬化層予以全硬化如待完成深度成型時，再使用紫外線光(UV)或電子束(EB)或紅外線(IR)充分照射，以達到完全硬化的狀況，用輻射能量(UV/EB/IR)來全硬化為現有技術。在本發明中，可採用紫外線光(UV)或電子束(EB)照射可硬化的塗布塗料，該可硬化的塗布塗料內含單體、聚合物、稀釋劑、添加劑，必要時則加入感光起始劑。這塗料可以塗布在薄膜基材上(即可熱壓成型塑料薄膜)，如果需要，則予適當乾燥；爾後，呈現液體狀塗料經由UV或EB光照射適當能量與光譜形成半硬化的狀態，在稍後的實施例中，我們運用單種或多種感光起始劑達成所提出的硬化效果。
再者，本發明要量測或判別硬化層塗料是否進入到可使用於模內裝飾射出成型(IMD)製程的的半硬化(B stage)狀態，可經由下列方法迅速判別1.耐溶劑測試，在室溫狀態下將溶劑(例如醋酸乙酯)1cc滴在室溫狀態下的硬化層塗料表面上，待溶劑完全揮發後用乾燥的棉木擦拭，檢測硬化層塗料表面上是否有輕微的腐蝕或霧化狀況產生。如果有腐蝕或霧化狀況產生則為半硬化狀態。如果完全沒有腐蝕或霧化狀況產生則為全硬化狀態。
2.將半硬化層面向上再用手將薄膜往下對摺180度，用100倍的顯微鏡檢測對摺線的龜裂狀態，如果對摺線位置沒有龜裂線產生則為半硬化狀態。如果對摺線位置有龜裂線產生則為全硬化狀態。
3.用硬物(如指甲)在半硬化層表面用力刮過一條線，如果有溝痕出現而且有粉狀物被刮出則表示為半硬化狀態。如果沒有溝痕出現而且沒有粉狀物被刮出則表示為全硬化狀態。
又，本發明表面半硬化的硬化層薄膜經由模內裝飾射出成型(IMD)製程的高溫高壓成型後，可以採用不同波長的紫外線光(UV)或電子束(EB)或紅外線(IR)熱能(此為習用技術)來照射，使硬化層由半硬化(Bstage)狀態進入到完全硬化(C stage)狀態。
在下面的實施例中，我們運用單種或多種感光起始劑達成所提出的硬化效果。以厚度178μm PC(Polycarbonate film)薄膜塗布壓克力系硬化塗料，使用紫外線光(UV)燈能量800mj/cm2照射，當塗布厚度為5-15μm完全硬化時可達1H/500g標準硬度。如使用水銀紫外線光(UV)燈(200mj/cm2)作部份硬化(B stage)，在室溫狀態下將溶劑(醋酸乙酯)1cc滴在室溫狀態下的硬化層塗料表面上，待溶劑完全揮發後用乾燥的棉木擦拭，檢測硬化層塗料表面上是否有輕微的腐蝕或霧化狀況產生。此能保證此硬化程度是可被接受運用在特殊模內裝飾射出成型(IMD)用途上。當半硬化(B stage)薄膜被摺疊，將半硬化層面向上再用手將薄膜往下對摺180度，用100倍的顯微鏡檢測對摺線的龜裂狀態，如果對摺線沒有龜裂線產生則為半硬化狀態。則在特殊IMD運用中是可以被接受的。該半硬化(B stage)薄膜經由模內裝飾射出成型(IMD)製程的熱成型後，使用其它水銀式紫外線光(UV)燈完全照射，硬度可增加到F/500g以上，並且在深度成型區沒有龜裂線產生。
以上所述，僅為本發明的一較佳可行實施例而已，並非用以拘限本發明的範圍，舉凡熟悉此項技藝人士，運用本發明說明書及申請專利範圍所作的替代性製造方法，理應包括於本發明的專利範圍內。
權利要求
1.一種應用於模內裝飾射出成型的硬化膜製造方法，其特徵在於該方法包括如下步驟在模內裝飾射出成型用的可熱壓成型塑料薄膜表面上塗布一層硬化層塗料；再以紫外線光、電子束或紫外線光加電子束同時應用，使該硬化層塗料成為半硬化表面硬化層；該具半硬化表面硬化層的可熱壓成型塑料薄膜被應用於模內裝飾射出成型製程，在完成深度拉伸成型後再將此半硬化表面硬化層予以完全硬化。
2.如權利要求1所述應用於模內裝飾射出成型的硬化膜製造方法，其特徵在於所述硬化層塗料厚度介於5-15um間。
3.如權利要求1所述應用於模內裝飾射出成型的硬化膜製造方法，其特徵在於所述半硬化表面硬化層不完全的反應是採用比全硬化反應能量低的紫外線光或電子束能量來完成。
4.如權利要求1所述應用於模內裝飾射出成型的硬化膜製造方法，其特徵在於所述半硬化表面硬化層不完全部份反應是使用不同於完全硬化的紫外線光或電子束光譜照射。
全文摘要
本發明涉及一種模內裝飾射出成型的工藝。本發明的目的是提供一種硬化膜在模內裝飾射出成型(IMD)製程深度成型時，可以避免硬化膜面拉伸時的龜裂現象，促使模內裝飾射出成型(IMD)製程可以被工業界大量使用，並達到提高生產良率、效率、彩色化及減少環境汙染的功效的應用於模內裝飾射出成型的硬化膜製造方法。該方法包括如下步驟於模內裝飾射出成型用的可熱壓成型塑料薄膜表面上塗布一層硬化層塗料；再以紫外線光(UV)、電子束(EB)或紫外線光加電子束(UV+EB)同時應用，使該硬化層塗料成為半硬化表面硬化層；該具半硬化表面硬化層的可熱壓成型塑料薄膜被應用於模內裝飾射出成型製程，在完成深度拉伸成型後再將此半硬化表面硬化層予以完全硬化。
文檔編號B29C45/14GK101092050SQ20061008688
公開日2007年12月26日 申請日期2006年6月22日 優先權日2006年6月22日
發明者李俊欣, 徐通墀, 劉家佑, 龍行, 張晏卿 申請人:玉山精密塗布股份有限公司