专利名称：模内装饰材料的制作方法
技术领域：
本发明关于一种用在模内转印(In-Mold Roller, IMR, IMR)的软性模具及其制造方法，及具有此软性模具的模内装饰材料，以及利用模内装饰材料所制成的注塑外观件。
背景技术：
现今的消费性产品多重视包装，尤其是讲求要有质感及个性化，才能刺激消费者的购买欲望。因此现在的电子产品外壳设计有越来越多不同的变化，以满足使用者对质感的要求。相对的，如何在单调的对象外壳上产生变化，使其具有多彩光滑面的外壳，以及有层次感的图案，也是业者所追求的方向。相较于传统的表面装饰方法，如喷涂、热转印、覆膜等技术相比，模内转印技术是目前风行的表面装饰技术。因为其制作过程能在射出充填的同时，对塑料件表面进行印刷与装饰，进而提高塑料制品的附加价值，不需二次加工、颜色的多样性、塑料件表面的耐化学性、耐刮性等，并让外表呈现光滑且有层次感，而且可连续式生产自动化程度较高。请参照图1A所示，一种公知的模内转印材料的示意图。模内转印薄膜I包括一基材11、一离型层12、一高硬度的保护层13、一图案层14以及一接着层15。通过送膜机将此模内转印薄膜I送入射出模具内进行注塑(图未显示)，则此模内转印薄膜I附着在塑料16上。注塑后通过离型层12将基材11从模内转印薄膜I上分离，得到如图1B所示，表面是平面且有一高硬度的保护层13保护并带有图案层14的注塑件2 ;如美国专利4545752、5000903所揭露。为了让注塑件的表面还具立体感以及色彩更加丰富，可利用模内转印薄膜中通过改变保护层的表面雾度以及图案层的多色印刷来达成。如图2A所示，模内转印薄膜Ia包括一基材11，此基材11的表面局部涂布一含扩散粒子的树脂层17，再涂布一高硬度的保护层13a，再以网版多色套色印刷的方式得到一多色图案层14、14a、14b、14c、14d，接下来再涂布一接着层15。通过送膜机将此模内转印薄膜Ia送入射出模具内进行注塑(图未显示)，则此模内转印薄膜Ia附着在塑料16上。注塑后将基材11从模内转印薄膜Ia上分离，得到如图2B所示的注塑件2a，此注塑件2a表面有一局部带有凹陷的颗粒状雾化表面171，与以图案层14、14a、14b、14c、14d则以特定的色彩构成的印刷层；如美国专利5955204所揭露。 另外还有一种称是发丝纹的产品，顾名思义是产品表面上有细长条纹如发丝般的条纹因而得名。其制作方式请参阅图3A，首先在一以刷轮在基材Ilb表面上刷出细长如发丝般的发丝面111 (刷轮方式未显示)，接续如图3B所示，依序在基材Ilb上以涂布方式涂布成一离型层12b、一保护层13b、一图案层14与接着层15,得到一模内转印薄膜lb。请参阅图3C，最后通过送膜机，将此模内转印薄膜Ib送入射出模具内进行注塑(图未显示)，则此模内转印薄膜Ib附着在塑料16上。注塑后将基材Ilb与离型层12b从模内转印薄膜Ib上分离，得到如图3C所示的注塑件2b。此注塑件2b有立体触感的发丝面131b，此发丝面131b的表面结构与基材Ilb上的发丝面111互为镜像结构。利用控制刷轮的粗细以及压力等参数，可得到不同的外观效果，如长发丝、短发丝等。相较于公知技术，模内转印技术制程中要让注塑件的外观有层次感需靠多次套色印刷技术，或是在基材尚未涂布保护层前先在基材表面局部涂布结构，藉以制造表面立体结构，但是局部涂布结构无法制作精细的微结构图案。若是以公知的刷轮方式制作发丝纹，虽可在表面形成一有立体触感的发丝面，但是在刷轮制程中产生的毛屑却会造成良率与工序上的困难。因此，如何针对上述问题提供一种新颖的模内射出薄膜，可连续式生产又拥有立体结构的图案，实为当前重要课题之一。
发明内容
有鉴于上述课题，本发明的目的是提供一种具有软性模具的模内装饰材料。软性模具能在模内转印制程中作为生产过程中的一个载体，又具有立体微结构图案，使具有软性模具的模内装饰材料可得到具有立体触感甚至是多色图案的注塑外观件。本发明可采用以下技术方案来实现的。缘是，为达上述目的，依据本发明的一种模内装饰材料，用在立体结构转印制程，模内装饰材料包括一软性模具、一离型层以及一转印材料层。软性模具具有一基材以及一微结构图案层。离型层设置在微结构图案层。转印材料层设置在离型层。在本发明的一实施例中，转印材料层具有一保护层、一印刷层及一接着层。保护层设置在离型层。印刷层设置在保护层。接着层设置在印刷层。在本发明的一实施例中，离型层的厚度是介于0.05μπι至3μπι之间。在本发明的一实施例中，模内装饰材料应用在平面热转印、立体热转印、模内射出转印及水转写制程。 承上所述，本发明通过设置一微结构图案层在软性模具的基材上，再以具有微结构图案层的软性模具，加工得到模内装饰材料，以及利用模内装饰材料的制作的注塑外观件。更详细来说，利用具有立体结构软性模具，制造得到模内装饰材料，再利用在此模内装饰材料经过注塑的制程后，可得到具有立体结构表面的注塑外观件。如此一来，生产者可通过软性模具上微结构图案的深度及角度设计，而在注塑外观件上形成任意深度及任意角度变化的立体结构(其图案与软性模具的微结构图案互为镜像)，并能增加触感甚至是提升色彩饱和度，其是现有公知技术的产品无法比较的。
图1A是公知的模内装饰材料的示意图；图1B是公知的模内转印制程的示意图；图2Α是另一种公知的用在模内装饰材料的示意图；图2Β是另一种公知的模内转印制程的示意图；图3Α与图3Β是公知的一种用在模内转印发丝纹材料结构图；图3C是又一种公知的发丝膜模内转印制程示意图4是本发明第一实施例的一种软性模具的示意图；图5是电铸槽的示意图；图6是本发明第一实施例的软性模具制造过程的示意图；图7是本发明第一实施例的模内装饰材料的示意图；图8是本发明第一实施例的注塑外观件的示意图；图9A是本发明第二实施例的软性模具的示意图；图9B是本发明第二实施例的软性模具的微结构图案层的示意图；图10是本发明第二实施例的金属滚轮的制作流程图；图11是本发明第二实施例的带发丝纹的金属滚轮示意图；图12A是本发明第二实施例的金属薄板的示意图；图12B是本发明第二实施例的金属薄板的另一示意图；图13是本发明第二实施例的模内装饰材料的示意图；以及图14是本发明第二实施例的模内转印制程的示意图。主要元件符号说明:l、la、lb:模内转印薄膜
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ll、llb、31:基材lll、131b:发丝面12、12b、51、51a:离型层13、13a、13b、521、521a:保护层14、14a、14b、14c、14d:图案层15,523:接着层16、61:塑料17:树脂层171:表面2、2a、2b:注塑件3、3a:软性模具32、32a:微结构图案层321:第一图案322、525:第一子图案323,526:第二子图案4:电铸槽41:玻璃板411:微结构图案面42:氨基磺酸镍镀液43:镍金属44、44a、44b:金属薄板441、441a、441b:立体结构图案442:发丝纹图案45:上胶机构
46:光硬化树脂47、47a:金属滚轮48、72:紫外光源49a,49b:压制轮5、5a:模内装饰材料52、52a:转印材料层522:印刷层522a、522b、522c、522d:色彩524:第二图案6、6a:注塑外观件7:塑料模具
具体实施例方式以下将参照相关附图，说明依据本发明优选实施例的一种软性模具，应用此软性模具制造的模内装饰材料以及应用此模内装饰材料的模内装饰制程。其中相同的组件将以相同的符号加以说明。第一实施例请参照图4所示，本发明第一实施例的软性模具的示意图。本实施例的软性模具3用在立体结构转印制程，所谓立体结构转印制程包括热转印、立体热转印、模内射出转印及水转写等转印制程，而产生了立体的结构或图案，且其所利用的模具包括但不限制是滚轮(roller)或平板。软性模具3包括一基材31与一微结构图案层32,微结构图案层32是具有微结构图案表面的层，微结构图案层32具有一第一图案321，第一图案321位在微结构图案层32的表面，微结构图案层32设置在基材31上。其中，基材31的材质可以是聚对苯二甲酸乙二酸酯(Polyethylene Terephthalate, PET)、聚碳酸酯(polycarbonate, PC)、无延伸聚丙烯(Casted PolyPropylene, CPP)、共挤压定向聚丙烯(Oriented polypropylene, 0ΡΡ)。而基材31的厚度介于IOym至250μπι。本实施例中，基材31以厚度50 μ m的聚对苯二甲酸乙二酸酯(Polyethylene Terephthalate, PET)为例。基材31上的一微结构图案层32，以光硬化树脂组成，此光硬化树脂由多个官能基的压克力高分子寡聚合物、环氧树酯是高分子寡聚合物、聚氨酯压克力是寡聚合物、单体或是上述任意组合所组成。当形成的软性模具3在摄氏160至350度时，纵向以及横向的拉伸率在10%至200%之间。本发明揭露一种用在立体结构转印制程的软性模具制作方法，制作方法包括下列步骤:提供一基材31 ;涂布一光硬化树脂在基材31 ;将一具有微结构图案的金属滚轮压印光硬化树脂；以及形成一微结构图案层32在基材31上。请同时参照图5与图6，以说明优选实施例的制造方法。图5是一公知技术的电铸槽的示意图。一具有全像效果微结构图案面411的玻璃板41(微结构图案面411可以是欲形成在软性模具上的微结构图案)置放在一以氨基磺酸镍镀液42的电铸槽4中，以镍金 属43作为阳极，已经过表面金属化处理的具有全像效果的微结构图案面411的玻璃板41做为阴极，控制时间与电流则可得到一厚度是50 μ m到200 μ m厚度的具有立体结构图案441的金属薄板44，而玻璃板41的微结构图案面411与金属薄板44的立体结构图案441互为镜像效果。利用雷射在一涂布光阻的玻璃板41上制作全像微结构图案是一公知技术，在此则不加叙述，但其精细程度、以及图案的深度、角度均可任意变化。在此实施例中，以电铸方式制作的微结构图案的金属薄板44厚度是70 μ m。请同时参阅图4、图5及图6所示，其中图6是软性模具的制作过程的一示意图。本实施例的软性模具3通过连续式紫外光硬化压花(UV embossing)方式制作。基材31经过一上胶机构45将光硬化树脂46涂布在基材31上，经过一包覆金属薄板44的金属滚轮47，且金属薄板44具有立体结构图案441，再以紫外光源48照射硬化后，则可得到一种具有微结构图案层32的软性模具3。微结构图案层32具有一第一图案321，第一图案321与金属薄板44的立体结构图案441互成镜像。本实施例的微结构图案层32的厚度则可通过压制轮49a与49b来控制。由于软性模具3的微结构图案层32可由玻璃板41上的微结构图案面411来定义。因此，生产者可通过对玻璃板41上微结构图案面411的设计，来产出任何想形成在软性模具3上的图案。请参照图7所示，第一实施例的模内装饰材料的示意图。本实施例的模内装饰材料5用在立体结构转印制程，模内装饰材料5包括一软性模具3、一离型层51及一转印材料层52。软性模具3具有一基材31以及一微结构图案层32。离型层51设置在微结构图案层32。转印材料层52设置在离型层51，本实施例的转印材料层52具有一保护层521、一印刷层522与一接着层523所构成，保护层521设置在离型层51，印刷层522设置在保护层521，接着层523设置在印刷层522，本实施例的印刷层522具有多个色彩522a、522b、522c、522d。转印材料层52还具有一粘着层(图未显示)，粘着层设置在保护层521与印刷层522之间。本实施例的离型层51的厚度介于0.05μπι至3μπι之间。请参照图8所示 ，第一实施例的注塑外观件的示意图。注塑外观件6由图7的模内装饰材料5协助形成，而模内装饰材料5具有软性模具3。当图7的模内装饰材料5以送膜机将送入射出模具内进行注塑(图未显示)，注塑后将软性模具3及离型层51从注塑外观件6上分离，则可得到具有立体触感的微结构图案面的一第二图案524及多色图案的注塑外观件6。其中，注塑外观件6包括转印材料层52与塑料61，塑料61承载转印材料层52。其中，塑料61指射出成型产品的塑料注塑件部分，例如是行动电话的外壳、笔记型计算机的外壳、显示器的外壳或其它电子装置的外壳等注塑件。转印材料层52上的第二图案524，与软性模具3的第一图案321互成镜像，且第二图案524的表面粗糙度Ra是0.7 μ m以上或Rz是6.5μπι以上。如图7所示，离型层51厚度在0.05 μ m到3 μ m之间，且均匀地涂布在微结构图案层32的结构面上，其功能在于当模内装饰材料5经由射出成型与塑料贴合后，可通过离型层51将软性模具3撕除。离型层51可在软性模具3制作时一并形成，或者可在制作转印材料层52时，再一并形成。离型层51的材料组成并非本发明的重点，故在此不加赘述。保护层521的功用除了防止印刷层522被刮伤与脱落以外，其另一重要功能是要让注塑外观件6表面具有与软性模具3镜像效果的立体图案。保护层521是由光硬化树脂、溶剂型树脂或是上述材料任意组成的，以涂布方式涂布在离型层51上。
印刷层522是由设计者依照其外观设计的图案，可利用网版印刷、凸版印刷、凹版印刷的套色方式制作，所述印刷层522可构成特定的色彩分部或图案排列，或是以蒸镀或溅镀方式达到一亮面的光泽效果。如图8所示，接着层523的功用在于使转印材料层52能够粘着在一物体表面上。在此实施例中，塑料61可通过射出成型到接着层523与转印材料层52结合。第二实施例请参照图9A及图9B所示，其中图9A是本发明第二实施例的软性模具的示意图，图9B是第二实施例的软性模具的微结构图案层的俯视示意图。软性模具3a包括一基材31与一微结构图案层32a，而此微结构图案层32a具有一发丝纹图案的一第一子图案322与一具有立体结构图案的一第二子图案323。其中，基材31的材质可以是聚对苯二甲酸乙二酸酯(Polyethylene Terephthalate, PET)、聚碳酸酯(polycarbonate, PC)、无延伸聚丙烯(Casted PolyPropylene, CPP)、共挤压定向聚丙烯(Oriented polypropylene, 0ΡΡ)。而基材31的厚度是IOym至250μπι。本实施例中，基材31以厚度是50 μ m的聚对苯二甲酸乙二酸酯(Polyethylene Terephthalate, PET)为例。设置在基材31上的一微结构图案层32，以光硬化树脂组成，此光硬化树脂由多个官能基的压克力高分子寡聚合物、环氧树脂是高分子寡聚合物、聚氨酯压克力是寡聚合物、单体或是上述任意组合所组成。当软 性模具3a在摄氏160至350度时，软性模具3a的纵向以及横向的拉伸率在10%至200%之间。本实施例的微结构图案层32具有至少一第一子图案322以及至少一第二子图案323。第一子图案322的平均深度与第二子图案323的平均深度不相同，第一子图案322的密度与第二子图案323的密度不相同。举例来说，本实施例的第一子图案322以发丝纹图案为例，而第二子图案323以公司名或品牌名称的立体结构图案为例，第二子图案323以位在整个软性模具3a的中央为例，可作为醒目图案的标示，然非用以限定本发明。通过将第一子图案322的平均深度或密度设计与第二子图案323的平均深度或密度不相同，以突显第一子图案322或第二子图案323的立体结构。值得一提的是，第一子图案322与第二子图案323交界处可以是雾面状的表面。接着，请参照图10至图12B，以说明制作出图9A及图9B中具有第一子图案及第二子图案的软性模具，所需的金属薄板或金属滚轮。请先参照图10，金属薄板44a的制作流程图。在步骤一中，先依实际图面设计，先以计算机排版设计一立体结构图案441a，立体结构图案441a与软性模具3a上的第二子图案323互为镜像图案，再将此图案以实际比例1:1输出，制作成一光罩版；光罩版的制作方式是一公知技术，在此则不加叙述。本实施例中，由于软性模具3a具有第一子图案322 (发丝纹路)以及第二子图案323 (立体结构图案，公司名称)，在此，光罩用以形成第二子图案323，再将金属薄板44a贴至金属滚轮47上为例。在步骤二中，在一金属滚轮307上金属薄板44a的表面，以钢刷、磨石、砂纸等具有粗糙表面的物体，在金属薄板44a的立体结构图案441a外的表面研磨刷出发丝纹。适用在制作发丝纹路的钢刷、磨石、砂纸其翻号在40到500翻之间。在步骤三及步骤四中，将已研磨后得到发丝纹路表面的金属薄板44a涂布光阻，经清洗、预烤、烘干后，取步骤一的光罩板以平行曝光机曝光。在步骤五中，将步骤四已曝光的发丝纹路金属薄板44a表面经过显影、清洗、电解抛光等，即可得到如图11所示的金属滚轮47a，其上具有发丝纹图案442与立体结构图案441a。其中发丝纹图案442与软性模具3a上的第一子图案322互为镜像图案，而立体结构图案441也与软性模具3a上的第二子图案323互为镜像图案。步骤四与步骤五称是曝光显影技术，此是一公知技术，在此不加赘述。更详细来说，本实施例将光阻设置在金属薄板44a上，再对金属薄板44a及光罩板进行曝光，将光罩板的图案将转移到具有光阻的金属薄板44a上；接着，在金属薄板44a上喷洒显影剂，以将曝光后的光阻溶解在显影剂中，进而以蚀刻的方式，将未受光阻保护的金属薄板44a进行蚀刻，以呈现我们所设计的立体结构图案441a。最后，再以去光阻液及有机溶液去除金属薄板44a上的光阻。经由上述的步骤后，即可呈现如图12A所示的金属薄板44a，金属薄板44a具有发丝纹图案442与立体结构图案441a。本实施例的立体结构图案441a的密度小于发丝纹图案442的密度，而立体结构图案441a的平均深度大于发丝纹图案442的平均深度(故形成的软性模具的第一子图案的平均深度小于第二子图案的平均深度)，然其非用以限定本发明，立体结构图案及发丝纹图案的密度及平均深度，甚至是图案的角度皆可以依据设计或客户的需求，而设计有所不同。请参照图12B，金属薄板的另一示意图。设计者也可直接将一具有立体结构图案441b的一塑料模具7，设置在金属薄板44b上，以简化制作金属薄板44b的过程。接下来再利用如图11的带有图案的金属滚轮47a以连续式紫外线压印成型的方式得到一软性模具3a。连续式紫外线压印成型的方法在第一实施例中已详细阐述，故在此则不加赘述。 接下来请参照图13所示，本实施例制作的软性模具3a作为模内装饰材料应用在模内装饰(MR)的优选实施例。模内装饰材料5a包括一具有微结构图案的软性模具3a、一离型层51a与一转印材料层52a。转印材料层52a具有一保护层521a、一印刷层522与一接着层523。其中，印刷层522具有一色彩522a。请参阅图14，当模内装饰材料5a以送膜机将送入射出模具内进行注塑(图未显示)，注塑后将此软性模具3a从注塑件上分离，则可得到一注塑外观件6a。注塑外观件6a包括一转印材料层52a与一塑料61。其中，转印材料层52a上的保护层521a已具有由软性模具3a转印而来的立体触感的发丝纹图案的第一子图案525与立体结构图案的第二子图案526。值得一提的是，由于软性模具3a上的第一子图案525的平均深度小于第二子图案526的平均深度，且第一子图案525的平均密度大于第二子图案526的平均密度，因此，注塑外观件52a中的第一子图案525的平均深度也小于第二子图案526的平均深度，第一子图案525的平均密度也大于第二子图案526的平均密度，可以突显第一子图案525或第二子图案526的立体触感。其中，图案密度较高可指平坦未经过加工的表面较少，图案密度较低可指平坦未经过加工的表面较多。在本实施例中的离型层51a、保护层521a、接着层523的功能与制作方式在第一实施例中均已详细阐述，在此则不加赘述。印刷层522是由设计者依照其外观设计的图案，可利用网版印刷、凸版印刷、凹版印刷的套色方式制作，印刷层522可构成特定的色彩分部或图案排列，或是以蒸镀或溅镀方式的到一亮面的光泽效果，在本实施例中，具有发丝纹图案的第一子图案525与具有立体结构图案的第二子图案526分别以不同的颜色区块的印刷层522来呈现。
综上所述，本发明通过设置一微结构图案层在软性模具的基材上，再以具有所述微结构图案层的软性模具，加工得到模内装饰材料，以及利用模内装饰材料的制作的注塑外观件。更详细来说，利用具有立体结构软性模具，制造得到模内装饰材料，再利用在此模内装饰材料经过注塑的制程后，可得到具有立体结构表面的注塑外观件。如此一来，生产者可通过软性模具上微结构图案的深度及角度设计，而在注塑外观件上形成任意深度及任意角度变化的立体结构(其图案与软性模具的微结构图案互为镜像)，并能增加触感甚至是提升色彩饱和度，其是现有公知技术的产品无法比较的。以上所述仅为举例性，而非为限制性者。尤其是本发明可以被制成以各式的改变以及变化，均不会背离本发明的领域与精神。举例来说，微结构图案的结构构尺寸与角度、微结构呈现出的目视效果、以及配合微结构不同的印刷图案效果、各实施例中微结构与印刷图案的配合方式均可全面调整或部分调整，任何未脱离本发明的精神与范畴，而对其进行的等效修改或变更，均应·包括在所述的权利要求。
权利要求
1.一种模内装饰材料，其特征在于，所述模内装饰材料用在立体结构转印制程，所述模内装饰材料包括 一软性模具，具有一基材以及一微结构图案层，所述微结构图案层设置在所述基材上； 一离型层，设置在所述微结构图案层；以及 一转印材料层，设置在所述离型层。
2.根据权利要求I所述的模内装饰材料，其特征在于，所述转印材料层具有 一保护层，设置在所述离型层； 一印刷层，设置在所述保护层；以及 一接着层，设置在所述印刷层。
3.根据权利要求I所述的模内装饰材料，其特征在于，所述基材的厚度介于ΙΟμπι至250 μ m0
4.根据权利要求I所述的模内装饰材料，其特征在于，所述离型层的厚度是介于O. 05 μ m 至 3 μ m 之间。
5.根据权利要求I所述的模内装饰材料，其特征在于，所述模内装饰材料应用在平面热 转印、立体热转印、模内射出转印及水转写制程。
全文摘要
本发明是膜内装饰材料。一种软性模具用于立体结构转印制程，软性模具包括一基材以及一微结构图案层。微结构图案层具有一第一图案，微结构图案层设置在基材上，因此，能增加触感甚至是提升色彩饱和度，其是现有公知技术的产品无法比较的。
文档编号B44C1/17GK103253055SQ20131013163
公开日2013年8月21日 申请日期2010年2月12日 优先权日2010年2月12日
发明者黄丽雪, 蔡曜徽 申请人:徽达科技股份有限公司