專利名稱：包裹的三維成形制品及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā) 明涉及包裹的成形制品，更具體地講，涉及包裹的三維成形制品及其制備方法，所述包裹的三維成形制品在基部表面上具有三維裝飾。
背景技術(shù)：
裝飾薄膜用作模制部件(例如汽車或摩托車的內(nèi)部和外部配件，如側(cè)殼罩或中心殼罩)表面上的包裝，以形成裝飾性的三維模制部件。近年來，在此類三維模制部件表面上形成不規(guī)則的圖案以提供具有三維效果的裝飾性設(shè)計已變得很普遍。要在三維模制部件的表面上形成此類不規(guī)則圖案，通常要求在模制部件的實(shí)際基部表面上形成不規(guī)則結(jié)構(gòu)，因此一直以來成型鑄模對于每一種不規(guī)則圖案必不可少。另一方面，用于在模制部件上形成三維設(shè)計的方法包括使用在其表面上具有不規(guī)則結(jié)構(gòu)的薄膜或薄板的方法，以下的出版物涉及此類方法。公布于1997年11月18日的日本未經(jīng)審查的專利公布HEI No. 9-295499描述了包括基部和所需形式設(shè)計圖案以及表面材料的裝飾主體，該設(shè)計圖案由以固定方式形成于基部之上的合成樹脂片構(gòu)成，該表面材料由在設(shè)計圖案上形成(采用的方式使得通過向上凸起的形狀而在片材和設(shè)計圖案之間存在空間)的、并具有固定到設(shè)計圖案邊緣上的邊緣的承載細(xì)小不規(guī)則設(shè)計的透明合成樹脂片構(gòu)成。公布于2003年5月8日的日本未經(jīng)審查的專利公布No. 2003-127225描述了制備三維裝飾主體的方法，該方法包括將熔融擠出的熱塑性樹脂填充到具有多個凹陷的模具材料中，然后將由填入模具材料的凹陷中的樹脂構(gòu)成的凸起設(shè)計部分轉(zhuǎn)移至受熱的熱塑性樹脂的基片表面，隨即融合在一起。公布于2004年2月12日的日本未經(jīng)審查的專利公布No. 2004-42409描述了制備插入片材的方法，其中通過在透明或半透明的基片一側(cè)形成至少一個由未固化的電離輻射固化樹脂構(gòu)成的表面保護(hù)層而獲得層合主體，將在表面上具有細(xì)小不規(guī)則結(jié)構(gòu)的成型鑄模用于模制層合主體的表面保護(hù)層側(cè)，采用的方式為熱壓，隨后用電離輻射照射該側(cè)以硬化所述表面保護(hù)層，從而在層合主體的基片側(cè)提供至少一個具有設(shè)計圖案的裝飾層。

發(fā)明內(nèi)容
如上所述，通過常規(guī)方法在三維結(jié)構(gòu)(例如模制部件)的表面上形成三維不規(guī)則圖案要求必須根據(jù)每一種設(shè)計形成嵌件成型鑄模等，以便在模制部件的材料中制備不規(guī)則結(jié)構(gòu)。因?yàn)橹苽滂T模的成本高昂，所以生產(chǎn)不同類型產(chǎn)品耗費(fèi)的時間和成本難以承受。此夕卜，通過使用三維裝飾薄膜或薄板來賦予模制部件三維形狀的方法并不總是簡單的方法， 并且必須根據(jù)每一種設(shè)計形成模制圖案，這使改變設(shè)計變得困難。本發(fā)明提供了不需要針對每一種設(shè)計具有不同成型鑄模的包裹的成形制品及其制備方法，該制品允許通過簡單方法將三維裝飾賦予成形部件表面，從而有利于設(shè)計變更。根據(jù)本發(fā)明的一個方面，提供了包裹的三維成形制品，該制品包括具有第一主表面的基部、部分粘合到基部的第一主表面的三維構(gòu)件、以及覆蓋基部暴露表面的至少一部分(包括三維構(gòu)件)的被附接的裝飾性薄膜。根據(jù)本發(fā)明的另一個方面，提供了制備包裹的三維成形制品的方法，包括制備基部，將三維構(gòu)件部分粘合到基部的第一主表面上，以及通過真空接觸式粘合附接裝飾性薄膜。根據(jù)本發(fā)明一個方面的包裹的三維成形制品是作為以下包裹的三維成形制品提供的其通過簡單方法在基部表面上形成三維裝飾，而無需針對每一種設(shè)計要求不同的成型鑄模。還可以通過改變?nèi)S構(gòu)件的位置或形狀來輕松更改三維裝飾的設(shè)計。根據(jù)本發(fā)明另一方面的用于制備包裹的三維成形制品的方法，通過使用真空接觸式粘合可輕松制備如上所述的根據(jù)本發(fā)明一個方面的包裹的三維成形制品。


圖IA和IB示出了根據(jù)本發(fā)明的示例性包裹的三維成形制品的示意性剖視圖。圖2A-2E示出了根據(jù)本發(fā)明一個實(shí)施例的方法的加熱真空接觸式粘合步驟的概要。圖3A-3C示出了實(shí)例1-11中使用的樣品的構(gòu)造。圖4A和4B分別示出了作為實(shí)例12的摩托車罩的三維成形制品的繪圖和照片。圖5A和5B分別示出了作為實(shí)例13的摩托車罩的三維成形制品的繪圖和照片。
具體實(shí)施例方式出于舉例說明的目的，本發(fā)明的代表性實(shí)施例將在此處進(jìn)行公開，不言而喻的是， 本發(fā)明并不局限于這些實(shí)施例。根據(jù)本發(fā)明的包裹的成形制品包括基部、部分粘合到基部的第一主表面的三維構(gòu)件、以及覆蓋基部暴露表面的至少一部分(包括三維構(gòu)件)的被附接的裝飾性薄膜。可以獲得在其基部表面上具有三維裝飾的成形制品，而無需針對每一種產(chǎn)品生產(chǎn)基材成型鑄模。 此類構(gòu)造允許輕松更改三維裝飾設(shè)計。本文使用的表達(dá)“部分粘合”或“部分粘合的”是指粘合至粘附體的一部分表面。圖IA和IB示出了根據(jù)本發(fā)明的示例性包裹的三維成形制品的局部剖視圖。三維構(gòu)件2A、2B置于并粘合至基部IA和IB的表面上，而裝飾性薄膜4A、4B附接(包裹)到三維構(gòu)件和基部的全部(圖1A)或部分(圖1B)暴露表面。在圖1A、1B中，三維構(gòu)件2A、2B 通過粘合劑層3A和3B粘合到基部IA和IB。還示出了可選的粘合劑層5A和5B。雖然未對基部的材料作特別限制，但能夠耐受真空接觸式粘合期間的加熱溫度的材料是合適之選。舉例來說，可涉及以下材料鋼板，例如鐵片、涂覆三聚氰胺的鐵片、不銹鋼板；熱塑性樹脂，包括聚酯諸如聚對苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚對苯二甲酸丁二醇酯 (PBT)和聚萘二甲酸乙二醇酯(PEN)、聚氯乙烯、聚碳酸酯、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯(ABS)、 丙烯腈/乙烯_丙烯_ 二烯/苯乙烯(AES)、聚氨酯、聚(甲基)丙烯酸酯諸如聚甲基丙烯酸甲酯、聚烯烴諸如聚乙烯和聚丙烯、以及尼龍等；或熱固性樹脂，包括三聚氰胺樹脂、尿素樹脂和酚樹脂等。未對基部的形式作特別限制，所述基部可為(例如)通過已知模制方法(如注射成形、反應(yīng)注射成形(RIM)、擠出成形或?qū)訅撼尚?或通過進(jìn)一步加工(如切割或沖壓)獲得的彎曲或平坦的塊狀物或片狀物形式。未對基部的尺寸作特別限制，只要所述基部不妨礙到加工即可。例如，所述尺寸的厚度可為數(shù)毫米至數(shù)厘米，而長度和寬度各自可為數(shù)厘米至數(shù)米?？墒褂檬惺鄣恼婵战佑|式粘合機(jī)加工成各自為至少約1米的長度和寬度，但也可以使用真空接觸式粘合機(jī)制備甚至更大的尺寸。三維構(gòu)件主要 用于將三維裝飾賦予基部的表面之上，但所述三維構(gòu)件還可用于向基部增添三維形狀。特別地，三維構(gòu)件可粘合至基部的表面，以將不規(guī)則圖案裝飾賦予基部表面之上。三維構(gòu)件的材料可為任何材料，可以和基部的材料相同或不同。如果該材料與基部的材料不同，則其可以為用作構(gòu)成基膜上的壓敏粘合劑層的壓敏粘合劑膜的材料，或用作壓敏粘合劑條帶的材料，其中所述壓敏粘合劑條帶的厚度小于壓敏粘合劑膜，如下所述。對于基膜，可能涉及熱塑性樹脂，包括聚酯諸如聚對苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚對苯二甲酸丁二醇酯(PBT)和聚萘二甲酸乙二醇酯(PEN)、聚氯乙烯、聚碳酸酯、丙烯腈-丁二烯_苯乙烯(ABS)、丙烯腈/乙烯-丙烯-二烯/苯乙烯(AES)、聚氨酯、聚(甲基)丙烯酸酯諸如聚甲基丙烯酸甲酯、聚烯烴諸如聚乙烯和聚丙烯、以及尼龍等；或熱固性樹脂，包括三聚氰胺樹脂、尿素樹脂和酚樹脂等?？墒褂镁勐纫蚁┖途郯滨ァＮ磳θS構(gòu)件的尺寸作特別限制，并且三維構(gòu)件的尺寸可根據(jù)裝飾性設(shè)計進(jìn)行選擇，只要所述三維構(gòu)件可以粘合到基部表面并允許通過真空接觸式粘合被薄膜裹住即可。 如圖IA和IB所示，未對置于基部IA和IB表面上的三維構(gòu)件2A和2B的尺寸、形狀和數(shù)量進(jìn)行限制。三維構(gòu)件2A、2B的不同組合可提供多種三維裝飾設(shè)計?？赏ㄟ^使用已沖壓的薄膜或壓敏粘合劑膜等將不規(guī)則圖案賦予基部表面，以形成圖案元件。用作三維構(gòu)件的薄膜的厚度可足夠大，以便當(dāng)三維構(gòu)件被裝飾性薄膜覆蓋時，可顯現(xiàn)三維裝飾，例如，薄膜的厚度可為大約0. 04mm或更大。根據(jù)另一個實(shí)施例，薄膜的厚度可為大約0. 06mm或更大，而根據(jù)又一個實(shí)施例，薄膜的厚度可為大約0. Imm或更大，在這種情況下，可輕松獲得更為突出的三維效果。對于在邊緣上具有陡峭傾斜面的三維構(gòu)件，甚至采用較薄構(gòu)件，也可更為容易地實(shí)現(xiàn)三維效果。如果三維構(gòu)件的厚度過大，則包裹的裝飾性薄膜可能會在三維構(gòu)件邊緣的傾斜面隆起。因此，三維構(gòu)件的厚度可為不大于大約2mm，或不大于大約1mm。然而，如果三維構(gòu)件邊緣處的傾斜面并不陡峭，那么即使薄膜或除薄膜外的三維構(gòu)件的厚度或高度為大約1. Omm或更大、或甚至大約2. Omm或更大，也可以避免出現(xiàn)裝飾性薄膜在邊緣處隆起。因此，如果邊緣為倒棱形，或者邊緣的橫截面形狀被倒圓為曲面，則將有可能使用較高三維的構(gòu)件，并從而實(shí)現(xiàn)具有更佳三維效果的裝飾(參見圖1A、1B)。附帶地講，如果通過真空接觸式粘合附接裝飾性薄膜，那么當(dāng)薄膜覆蓋構(gòu)件時，該裝飾性薄膜將令人滿意地遵循三維構(gòu)件的形狀，從而更為有效地避免邊緣部分隆起。可根據(jù)設(shè)計按照需要選擇三維構(gòu)件的平坦維數(shù)。例如，可選擇寬度或長度為大約 0. Imm至數(shù)十厘米的三維構(gòu)件。根據(jù)一個方面，三維構(gòu)件可通過將與基部的材料相同或不同的材料裝入片材內(nèi)部已變形為半球形的中空部分而形成。例如，可將聚氨酯薄膜成形為半圓球形，并可將樹脂例如丙烯酸類樹脂或尼龍樹脂裝入中空部分。未對用于將三維構(gòu)件粘合至基部的壓敏粘合劑(在下文中稱為“第一壓敏粘合劑”)作特別限制。壓敏粘合劑可用于將三維構(gòu)件手動粘合至基部，因?yàn)檫@將有利于再附著。 特別地，合適的粘合劑是這樣的可將三維構(gòu)件保持在基部上、不會在真空接觸式粘合期間在施加的接觸粘合力的作用下滑動，并且不會在高溫下或長期使用時退化或滲漏，此類粘合劑的例子包括橡膠材料諸如天然橡膠、SBR和丁基橡膠，以及丙烯酸類、硅樹脂類、雙烯類和聚乙烯類材料，并且壓敏粘合劑可以液體形式(諸如溶劑或乳狀液類型)使用。從壓敏粘合力的角度看來，丙烯酸類壓敏粘合劑可用于粘附到烯烴類樹脂(諸如聚丙烯樹脂)上。未對第一壓敏粘合劑層的厚度 作特別限制，但是第一壓敏粘合劑層的厚度可為不大于約200微米，或不大于約100微米，以避免在接觸粘合裝飾性薄膜后從基部和三維構(gòu)件之間擠出。另一方面，第一壓敏粘合劑層的厚度可為至少約5微米，或至少約10微米、或至少約20微米，以避免三維構(gòu)件在接觸粘合裝飾性薄膜期間從基部滑開。將三維構(gòu)件粘合至基部的方法可采用其他固定手段來代替上述采用壓敏粘合劑的方法，這些手段可單獨(dú)使用、或與壓敏粘合劑結(jié)合使用。例如，為達(dá)到有助于三維構(gòu)件固定至基部的目的，可任選地采用提供具有不規(guī)則形狀基部的手段，以便基部和三維構(gòu)件牢固地結(jié)合在一起。使用根據(jù)本發(fā)明的包裹的三維成形制品，可以實(shí)現(xiàn)用裝飾性薄膜包裹粘合三維構(gòu)件的基部的至少一部分暴露表面，因此可基于具有由基部表面上的三維構(gòu)件形成的三維裝飾的基部，來獲得包裹的成形制品。因?yàn)樵诎某尚沃破分腥S構(gòu)件一體地固定至基部， 所以包裹的成形制品類似于基部自身具有三維表面形式的制品。因此，僅通過改變?nèi)S構(gòu)件及其位置、而無需針對每一種不規(guī)則的表面圖案制備不同的成型鑄模，就可能獲得在表面上具有所需不規(guī)則圖案的成形制品。包裹基部表面的裝飾性薄膜的主要目的在于裝飾和 /或保護(hù)基部。在本發(fā)明全文中，術(shù)語“裝飾性薄膜”包括(例如)主要用于保護(hù)基部表面的透明包裹薄膜。當(dāng)采用下文所述的真空接觸式粘合作為包裹方法時，可以實(shí)現(xiàn)令人滿意的遵循三維構(gòu)件形狀的包裹情況，因此，三維構(gòu)件邊緣處的傾斜部分將不會輕易隆起，并且將獲得令人滿意的基部、三維構(gòu)件和裝飾性薄膜的一體化效果。因此將獲得令人滿意的三維裝飾外觀，該外觀類似于通過在基部自身內(nèi)形成不規(guī)則結(jié)構(gòu)而獲得的產(chǎn)品。可通過下述方式將裝飾性薄膜部分地附著到粘附體通過切割等方式將裝飾性薄膜預(yù)加工為在附著之后可以部分覆蓋粘附體的所需形狀。當(dāng)通過真空接觸式粘合部分地附著裝飾性薄膜時，可僅在三維構(gòu)件和/或基部、或裝飾性薄膜的附著表面上提供具有所需形狀的壓敏粘合劑層(將三維構(gòu)件和/或基部與裝飾性薄膜粘合的壓敏粘合劑，在下文中也稱為“第二壓敏粘合劑”)，并在真空接觸式粘合之后通過切割等方式移除裝飾性薄膜除所需形狀部分外的部分，和/或可使用真空接觸式粘合機(jī)，該機(jī)器可將三維構(gòu)件和/或基部的一部分保持在真空室內(nèi)，同時維持相對于機(jī)器外部的壓力差，等等。附帶地講，粘合三維構(gòu)件的整個基部暴露表面可被裝飾性薄膜徹底包裹住。(在本說明書的全文中，這種情況也稱為“完全包裹”。)在這種情況下，基部表面被完全覆蓋，因此保護(hù)基部的效果得以增強(qiáng)，并且裝飾性薄膜的邊緣覆蓋直至基部的邊緣，從而使裝飾性薄膜具有抗剝離性。
對 于包裹或完全包裹而言，裝飾性薄膜可最多覆蓋到一部分基部后側(cè)(如圖2E所示)，以有助于避免裝飾性薄膜剝離。未對裝飾性薄膜的材料作特別限制，但是通過真空接觸式粘合實(shí)現(xiàn)包裹時，可使用對真空接觸式粘合期間采用的加熱溫度有耐熱性的材料。舉例來說，可涉及以下材料熱塑性樹脂，包括聚酯諸如聚對苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚對苯二甲酸丁二醇酯(PBT)和聚萘二甲酸乙二醇酯(PEN)、聚氯乙烯(PVC)、聚碳酸酯(PC)、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯(ABS)、 丙烯腈/乙烯_丙烯_ 二烯/苯乙烯(AES)、聚氨酯、聚(甲基)丙烯酸酯諸如聚甲基丙烯酸甲酯、聚烯烴諸如聚乙烯和聚丙烯，以及尼龍。在這些材料中，聚氯乙烯、聚氨酯、聚(甲基)丙烯酸酯、聚丙烯、聚碳酸酯、ABS和AES具有出色的耐候性，并且在加熱以及附接到粘附體期間具有極佳的伸長率。尤為合適的是聚氯乙烯、聚氨酯、聚(甲基)丙烯酸酯和聚丙火布。裝飾性薄膜通常包括通過鑄塑成形、擠出成形等方式成形的單層或多層基膜，裝飾性薄膜還可以任選地包括位于基膜上的印刷層、金屬氣相沉積層或壓敏粘合劑層。裝飾性薄膜的基膜可為由相同或不同的材料形成的層疊薄膜，以便實(shí)現(xiàn)改善表面保護(hù)性、耐候性、強(qiáng)度或美感特質(zhì)的目的。當(dāng)層疊薄膜由不同材料的薄膜構(gòu)成時，為了幫助避免在接觸式粘合期間薄膜之間的夾層發(fā)生剝離，這些薄膜可具有相似的彈性模量、伸長百分率以及Tg和Tm值。裝飾性薄膜還可包括位于粘附體表面上和/或相對表面上的用于裝飾的單層或多層印刷層?？墒褂靡阎姆椒ㄖT如絲網(wǎng)印刷、凹版印刷、橡皮版印刷、噴墨印刷或靜電噴涂來進(jìn)行印刷。從允許涂覆各種市售耐候性油墨的角度看，可采用絲網(wǎng)印刷。印刷層的合適位置介于裝飾性薄膜的基膜和第二壓敏粘合劑之間，使得印刷層上不使用保護(hù)層，從而減輕由于摩擦導(dǎo)致的脫色。要改善裝飾性能，裝飾性薄膜可具有通過氣相沉積一層或多層鉻、鋁、鈦、銦、錫、 鎳、不銹鋼、銀、金、銅、鈦等的金屬薄膜和/或通過施用包含粉末化金屬細(xì)粒的涂層進(jìn)行整飾而形成的單層或多層，以便將深色/淺色和/或其他圖案賦予裝飾性薄膜的粘合劑側(cè)和 /或粘合劑側(cè)的相對側(cè)。粘附的銦氣相沉積薄膜或粉末化金屬細(xì)粒適于幫助避免金屬薄膜在加熱接觸式粘合裝飾性薄膜期間變白或開裂?？墒褂靡阎恼澈匣蛲扛布夹g(shù)實(shí)現(xiàn)粉末化金屬的粘附。正如印刷層那樣，金屬氣相沉積層或粉末化細(xì)粒層的合適位置也介于裝飾性薄膜和第二壓敏粘合劑之間，以減輕由于摩擦等導(dǎo)致的脫色。裝飾性薄膜中的金屬氣相沉積層和含粉末化金屬細(xì)粒的層的透光率可根據(jù)設(shè)計的自由度在大范圍內(nèi)變動，特別地，在550nm的波長處，透光率為0. 1-99. 9%。未對金屬氣相沉積層和含粉末化金屬細(xì)粒的層的厚度作特別限制，該厚度可根據(jù)用于設(shè)計的圖案和/或透光率進(jìn)行選擇，例如從小于幾納米至幾十納米。裝飾性薄膜還可包含添加劑，諸如增塑劑、抗氧化劑、紫外線吸收劑、顏料和填料寸。未對裝飾性薄膜的厚度作特別限制，但是不大于約200微米的厚度將有助于避免薄膜在接觸式粘合的三維構(gòu)件的邊緣部分隆起。不大于約100微米的厚度還將改善薄膜在真空接觸式粘合期間遵循三維構(gòu)件形狀的能力。另一方面，從保護(hù)基部的角度來看，裝飾性薄膜的最小厚度可為大約50微米或更大，或大約80微米或更大，以確保強(qiáng)度一致。
裝飾性薄膜在粘合劑側(cè)上可包含第二壓敏粘合劑，用于粘附三維構(gòu)件和/或基部。第二壓敏粘合劑可為以上提及的用作第一壓敏粘合劑的那些物質(zhì)中的任何一種，并且第二壓敏粘合劑甚至可與第一壓敏粘合劑相同?？赏ㄟ^使用諸如涂覆或噴涂的任何方法在裝飾性薄膜上形成第二壓敏粘合劑，但通常情況下通過涂覆壓敏粘合劑涂料溶液并干燥該溶液而形成第二壓敏粘合劑。未對第二壓敏粘合劑層的厚度作特別限制，只要該厚度不導(dǎo)致裝飾性薄膜在接觸式粘合后剝離或卷曲、或不導(dǎo)致其在高溫下滲出即可。例如，第二壓敏粘合劑層的厚度可為大約 10微米至大約50微米，或根據(jù)另一個實(shí)施例，為大約20微米至大約40微米。當(dāng)基部為具有低表面自由能和較弱粘附力的烯烴樹脂諸如聚乙烯或聚丙烯時，第二壓敏粘合劑可含有膠粘劑(諸如增粘劑)以促進(jìn)粘附。要增大由基部和三維構(gòu)件組成的粘合表面的表面自由能以提高潤濕性并增強(qiáng)壓敏粘合力，則可使基部和/或三維構(gòu)件經(jīng)受等離子處理或電暈放電處理。當(dāng)使用熱塑性樹月旨、尤其是本公開中提及的烯烴類樹脂(諸如聚乙烯或聚丙烯)作為基部和/或三維構(gòu)件時，粘合力可得到有效提高。特別地，可在大氣壓下通過電暈放電處理實(shí)現(xiàn)對大型粘附體的處理。為了確保在接觸性粘合裝飾性薄膜后粘附體和裝飾性薄膜之間無空氣殘留，可以在整個或一部分第二壓敏粘合劑層上設(shè)置多個相連的凹槽，用于去除氣泡。未對凹槽的深度和寬度作特別限制，只要凹槽允許移除氣泡即可，凹槽的深度和寬度尺寸可最多為數(shù)毫米。雖然未對凹槽的最大深度和寬度作出限制，但是凹槽的最大深度和寬度可為不大于約 30微米，或不大于約10微米，使得在裝飾性薄膜附著后不會看到凹槽的形狀。未對凹槽的最小深度和寬度作特別限制，只要可去除氣泡即可，但是要順利去除氣泡的話，凹槽的最小深度和寬度尺寸可為至少約1微米，或至少約5微米。也未對在裝飾性薄膜粘附側(cè)的第二壓敏粘合劑層中形成的凹槽的形狀作出限制，所述形狀可為線狀、弧形或不規(guī)則形。如果每個凹槽均延伸至薄膜的邊緣，則可以更為有效地去除氣泡。可以在室溫下將薄膜接觸式粘合至具有三維形狀的表面，但若要粘合充分，合適的做法是將薄膜加熱至軟化、并延展薄膜用于接觸式粘合。要將裝飾性薄膜加熱接觸粘合至粘附體，可通過將裝飾性薄膜加熱至允許裝飾性薄膜呈現(xiàn)足夠的延展性以與粘附體接觸式粘合的溫度而實(shí)現(xiàn)。加熱溫度是這樣的溫度，其可根據(jù)樹脂的Tg產(chǎn)生所需的伸長百分率，并且未對其進(jìn)行特別限制，然而，例如對于聚氨酯或聚氯乙烯而言，所述加熱溫度可為至少大約60°C，或大約80°C至大約140°C，或大約 100°C至大約130°C。例如，汽車的內(nèi)部配件在大約80°C的苛刻條件下具有耐熱性，并在大約100°C至大約110°C的甚至更為苛刻的條件下具有耐熱性。因此，合適的做法是使用可顯示對此類溫度有耐熱性的裝飾性薄膜并選擇適當(dāng)?shù)募訜岷驼婵战佑|粘合條件。裝飾性薄膜的耐熱程度將取決于使用目的，但是對于大多數(shù)情況而言，裝飾性薄膜的耐熱程度可為大約60°C或更高，或大約80°C或更高。對用于汽車或摩托車外部或內(nèi)部的情況而言，例如在最大內(nèi)部溫度為大約80°C或大約100°C的情況下，耐熱性可為大約 100°C至大約110°C或甚至更高。耐熱性甚至可為大約140°C至大約160°C或更高。當(dāng)采用真空接觸式粘合方式將裝飾性薄膜附著到基部時，通常通過加熱實(shí)現(xiàn)對粘附體的真空接觸式粘合。因?yàn)楦鶕?jù)本發(fā)明的基部表面上的不規(guī)則結(jié)構(gòu)是通過三維構(gòu)件提供的，所以裝飾性薄膜應(yīng)適當(dāng)?shù)鼐哂醒诱剐?。?dāng)基部自身也具有三維形狀時，裝飾性薄膜在真空接觸式粘合期間通過附接到粘附體表面而延展。雖然在延展的部分存在殘余應(yīng)力， 但是相對于薄膜延展之前大約100%的尺寸，薄膜可延展至大約150%或更大、或甚至大約 200%或更大的尺寸，不過薄膜在粘合期間(在上述的加熱溫度下)的延展程度將取決于粘附體的形狀，從而即使在本發(fā)明的裝飾性薄膜中存在殘余應(yīng)力的情況下、即使在高溫下加熱以及即使冷卻至常溫的情況下，壓敏粘合力仍保持不變。下面將闡釋根據(jù)本發(fā)明的用于制備包裹的成形制品的方法的實(shí)施例。對于該制備方法，首先制備基部，并將三維構(gòu)件部分地粘合至該基部的表面。所使用的基部和三維構(gòu)件為以上描述的那些。當(dāng)三維構(gòu)件為具有壓敏粘合劑層的壓敏粘合劑膜時，通過其壓敏粘合劑層在與要形成的設(shè)計相匹配的指定位置處粘合并固定具有指定形狀的指定數(shù)量三維構(gòu)件。使用三維構(gòu)件匹配事先制備的多種單獨(dú)圖案，并可以選擇和結(jié)合最佳圖案。未對粘合和固定方法作特別限制，可手工完成粘附。然后使用真空接觸式粘合附接裝飾性薄膜，以覆蓋基部(包括三維構(gòu)件)的暴露表面?，F(xiàn)在將結(jié)合圖2A-2E的示意性工藝圖闡釋加熱真空接觸式粘合方法。如圖2A所示， 典型的真空接觸式粘合機(jī)具有位于上方和下方的兩個真空室11、12，并在上部和下部真空室之間設(shè)有夾具以固定用以覆蓋粘附體的薄膜?？纱怪币苿拥钠脚_16安裝在下部真空室， 而粘附體設(shè)置在平臺16上。如圖2A所示，首先開啟真空接觸式粘合機(jī)10的下部真空室11和上部真空室12， 使之處于大氣壓下，并將裝飾性薄膜13設(shè)置在上部和下部真空室之間。將用壓敏粘合劑粘附的具有三維構(gòu)件(粘附體)14的基部(粘附體)15設(shè)置在下部真空室11中的平臺16上。接下來如圖2B所示，關(guān)閉下部真空室11和上部真空室12，對這兩個真空室進(jìn)行抽真空，以形成內(nèi)部真空(例如，IMPa)。然后，如圖2C所示，對裝飾性薄膜13進(jìn)行加熱，同時通過平臺16將基部15推進(jìn)上部真空室12。通過(例如)上部真空室頂板中內(nèi)置的發(fā)熱燈進(jìn)行加熱。裝飾性薄膜13通過在表面上具有三維構(gòu)件(粘附體)14的基部(粘附體)15的推擠而延展。在此期間，下部真空室11和上部真空室12被隔板17分隔開。接著，如圖2D 所示，一邊對裝飾性薄膜13進(jìn)行加熱，一邊將上部真空室12的內(nèi)部加壓至合適的壓強(qiáng)(例如，介于2MPa和大氣壓之間)。裝飾性薄膜13粘合至在表面上具有三維構(gòu)件(粘附體)14 的基部(粘附體)15的暴露表面，借此裝飾性薄膜沿著暴露表面的不規(guī)則輪廓延展，從而在表面上形成緊密粘合的覆蓋物。在此期間，裝飾性薄膜13不僅圍繞基部1的側(cè)面，還圍繞其背面18，從而在不形成皺紋的情況下完全覆蓋暴露表面。隨后重新開啟上部真空室12和下部真空室11，并將其恢復(fù)至大氣壓力，并移出覆蓋有裝飾性薄膜13的粘附體14、15。如圖2E所示，對粘合至粘附體14和15表面的裝飾性薄膜13的邊緣進(jìn)行了修剪，以完成真空接觸式粘合步驟。使用真空接觸式粘合機(jī)的加熱真空接觸式粘合步驟并不限于上述步驟，完全可以采用多種修改形式，而加熱和加壓條件也可以更改。因?yàn)樵谥苽涓鶕?jù)本發(fā)明的包裹的成形制品的過程中采用真空接觸式粘合方法來包裹裝飾性薄膜，所以不僅可以為平坦的粘附體、還可以為在表面上具有不規(guī)則結(jié)構(gòu)的粘附體(包括三維成形制品的基部)提供具有高粘合性和符合性質(zhì)的輪廓的覆蓋物。因此，可以通過三維構(gòu)件將具有高度美感特質(zhì)的三維裝飾賦予基部，該三維裝飾反映了在基部表面
9中形成的不規(guī)則結(jié)構(gòu)。此外，因?yàn)榭筛淖內(nèi)S構(gòu)件的選擇及其位置，所以可在不制備成型鑄模的情況下實(shí)現(xiàn)設(shè)計變更。在采用真空接觸式粘合時，整個粘附體表面可包裹有裝飾性薄膜，從而提供了令人滿意的裝飾性能，同時還增強(qiáng)了對基部的保護(hù)效果，并改善了耐候性。未對本發(fā)明的包裹的三維成形制品的用途作出特別限制，但所述用途適當(dāng)?shù)匕ㄓ米髌?、飛機(jī)、船舶和摩托車的那些需要裝飾性能的外部和內(nèi)部配件。尤其適用于汽車和摩托車的那些需要高度耐候性和裝飾性能的外部和內(nèi)部配件，包括(例如)摩托車罩、側(cè)殼罩和四輪全地形車前殼罩。根據(jù)本發(fā)明的包裹的成形制品可適合用作汽車或摩托車的內(nèi)部或外部配件，下面是將用作汽車或摩托車的內(nèi)部或外部配件的包裹的三維成形制品的裝飾性薄膜所需性能的實(shí)例。(使用測試方法“1.壓敏粘合力測試”和“2.外觀測試”評價下列實(shí)例中的樣品。)1.壓敏粘合力測試在下面的測試中使用100%尺寸(未延展)的薄膜(對照物)和200%尺寸的延展薄膜(延展到2x尺寸)-熱水浸泡測試40°CX 24小時-熱老化測試80°CX 96小時-高溫/高濕度老化測試50°C，95%RHX 120小時-加熱循環(huán)測試-40°C下2小時，50°C下2小時，5個循環(huán)-5%鹽霧測試用5重量％鹽水噴灑薄膜邊緣120小時，使用真空成形機(jī)(可購自Fuse Vacuum Co. (Habikino, Osaka, Japan))在實(shí)例 1-11的指定條件下拉伸薄膜。以下的測試薄膜可被視為通過了測試-測試后的外觀與在室溫(即23°C)和50%濕度下放置48小時的另一個樣品相比無顯著差異，-具有的事后測試粘合力為至少11.8N/25mm(180度剝離測試)(根據(jù) JIS-Z-0237)。2.外觀測試在下面的測試中使用100%尺寸(未延展)的薄膜和200%尺寸的延展薄膜(延展到2x尺寸)-陽光耐候(JISD 0205 WAN-IS)測試400 小時-陽光耐候(WOM)測試1000小時-室外暴露測試(JISD 0205)在12m高度、與水平面成45度角暴露1000小時-洗車耐久性測試用80°C、5.SMPa的加壓水從距離0. 3m處以45度角朝著薄膜的邊緣沖洗1分鐘，以下的測試薄膜可被視為通過了測試測試后的外觀與在室溫(即23°C )和50% 濕度下放置48小時的另一個樣品相比無顯著差異。在根據(jù)本發(fā)明的包裹的三維成形制品中，三維裝飾是通過三維構(gòu)件施加到基部上的，但是包裹表面的裝飾性薄膜還可以滿足上述指定的條件?，F(xiàn)在將詳細(xì)描述在本發(fā)明的實(shí)例中所使用的基部、三維構(gòu)件以及裝飾性薄膜。實(shí)例中使用的基部和三維構(gòu)件是標(biāo)準(zhǔn)工業(yè)級材料。
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基部-涂覆三聚氰胺的鐵板，長150mmX寬70mm X厚0. 5mm-聚丙烯(PP)板，長150mmX 寬 70mmX 厚 2mm三維構(gòu)件對于實(shí)例1-11，將具有表1所示材料和厚度的樹脂薄膜用作基部，并將具有厚度如表1所示的丙烯酸類樹脂粘合劑層的壓敏粘合劑條帶用作三維構(gòu)件。對于比較例1-2，使用具有表2所示材料和厚度的樹脂薄膜，并且不使用壓敏粘合劑。下列縮寫用于表1和表2中。-PP 聚丙烯-PE:聚乙烯-PVC 聚氯乙烯-PUR 聚氨酯-PMMA 聚甲基丙烯酸甲酯-PC:聚碳酸酯-ABS 丙烯腈-丁二烯-苯乙烯裝飾件薄膜使用了下列兩種類型的裝飾性薄膜。-PVC 表面膜(以商品名 “GHA3100 J” 得自 Sumitomo-3M)-PUR 表面膜(以商品名 “GHA4100 J” 得自 Sumitomo-3M)這兩種裝飾性薄膜滿足下列規(guī)格。-外觀無可見的明顯皺紋、薄膜撕裂、污垢粘附或沉積。-厚度0. 09mm-0. Ilmm-顏色與標(biāo)準(zhǔn)樣品無顯著的差異。-伸長率彡初始尺寸的80%-受熱伸長率伸長初始尺寸的至少200%，在高溫烘箱中于135°C的氣溫下放置 30秒后測得。-拉伸強(qiáng)度用25mm寬的樣品測試，為至少20N(根據(jù)JIS-Z-0237，使用以商品名 “TENSILON” 得自 Orientec Inc. (Tokyo, Japan)的儀器測得)。-印刷性能無高潤濕性黑色聚氨酯油墨和透明丙烯酸類樹脂透明薄膜，并且無薄膜剝離。用于涂覆三聚氰胺的鐵板的裝飾性薄膜的壓敏粘合劑層為普通的丙烯酸類壓敏粘合劑(丙烯酸-2-乙基己酯/丙烯酸)，而對于PP壓敏粘合劑，使用了普通的壓敏粘合劑 (丙烯酸丁酯/丙烯酸)并添加了松香類增粘劑(以商品名“SK DAIN 1502FS”得自Soken Chemical&Engineering Co.，Ltd. (Tokyo, Japan))，以產(chǎn)生辛占 周感。實(shí)例1-11將表1所示的四種壓敏粘合劑條帶切割成20 X 50mm(圖3A和3B中的22，厚度最多為0.5mm)或10 X IOOmrn(圖3C中的23，厚度超過0.5mm)的尺寸，以制備三維構(gòu)件。如圖3A-C中所示，將三維構(gòu)件按平行隊形以大致相等的間距粘附在70X 150mm的基部21的表面上，所述基部由涂覆三聚氰胺的鐵板或PP板構(gòu)成。將其上粘合有四個壓敏粘合劑條帶的每個基部視作一個單元。三維構(gòu)件側(cè)面與接觸基部的三維構(gòu)件側(cè)面之間形成的角度為大約90度。將每一個粘合八個壓敏粘合劑條帶的基部單元設(shè)置在真空接觸式粘合機(jī)(真空成形機(jī)，得自 Fuse Vacuum Forming Co. , Ltd. (Habikino, Osaka, Japan))的大約 500mmX 600mm的附連平臺上，然后將調(diào)整到表1所示厚度的100微米厚PVC薄膜(“GHA3100 J”)用作裝飾性薄膜24，用于通過根據(jù)圖2A-E的以上闡釋的加熱真空接觸式粘合工序接觸粘合到八個基部21單元的表面上，在此過程中采用120°C的溫度、IkPa的真空壓力，并采用大氣壓力作為成形壓力。然后將每一個單元冷卻至室溫，并修剪邊緣，以制備完全包裹的成形制品樣品(參見圖3B)。在靜置24小時后，視覺評估每一個樣品的表面性能、邊緣隆起和滑動情況。如果不存在諸如截留空氣或皺紋的瑕疵，則評判“表面性能”為“A” (良好)；如果存在此類瑕疵，則評判“表面性能”為“B”(差)。如果不存在諸如裝飾性薄膜在三維構(gòu)件的周邊處隆起的瑕疵，則評判“邊緣隆起” 為“A” (良好)；如果存在此類瑕疵，則評判“邊緣隆起”為“B”(差)。如果三維構(gòu)件在附著裝飾性薄膜前后滑動不超過0. 1mm，則評判“滑動”為“A”(良好)；如果三維構(gòu)件滑動超過0. Imm,則評判“滑動”為“B”(差)。當(dāng)這些樣品通過“1.壓敏粘合力測試”和“2.外觀測試”作為汽車或摩托車的內(nèi)
部和外部配件的測試進(jìn)行評估時，獲得了令人滿意的性能結(jié)果。
權(quán)利要求
1.一種包裹的三維成形制品，包括具有第一主表面的基部，三維構(gòu)件，所述三維構(gòu)件部分地粘合到所述基部的所述第一主表面上，以及裝飾性薄膜，所述裝飾性薄膜被附接以覆蓋包括所述三維構(gòu)件的基部的暴露表面。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的包裹的三維成形制品，其中所述裝飾性薄膜通過真空接觸式粘合附接到所述基部。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的包裹的三維成形制品，其中所述三維構(gòu)件包括壓敏粘合劑層，并通過所述壓敏粘合劑層粘合至所述基部的所述第一主表面。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的包裹的三維成形制品，其中所述三維構(gòu)件包括由聚氯乙烯或聚氨酯中的至少一種形成的基膜層。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的包裹的三維成形制品，其中所述裝飾性薄膜包括由聚氯乙烯、聚氨酯、聚(甲基)丙烯酸酯、聚丙烯、聚碳酸酯或丙烯腈-丁二烯-苯乙烯(ABS)中的至少一種形成的基膜層。
6.根據(jù)權(quán)利要求1至5中任一項(xiàng)所述的包裹的三維成形制品，所述制品為汽車或摩托車至少之一的外部或內(nèi)部配件。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的包裹的三維成形制品，所述制品為摩托車的側(cè)殼罩或四輪全地形車的中心殼罩。
8.一種制備包裹的三維成形制品的方法，包括準(zhǔn)備具有第一主表面的基部，將三維構(gòu)件部分地粘合到所述基部的所述第一主表面上，以及通過真空接觸式粘合附接裝飾性薄膜，以覆蓋包括所述三維構(gòu)件的基部的暴露表面。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，其中通過壓敏粘合劑將所述三維構(gòu)件粘合到所述基部的所述第一主表面上。
10.根據(jù)權(quán)利要求8或9所述的方法，其中所述基部為汽車或摩托車至少之一的外部或內(nèi)部構(gòu)件。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種包裹的成形制品，所述制品能夠在不需要根據(jù)每一種三維不規(guī)則圖案制備成型鑄模的情況下將三維裝飾施加到基部表面上。通過將三維構(gòu)件放置在基部的表面上，并通過真空接觸式粘合在其上附接裝飾性薄膜，從而在不制備成型鑄模的情況下，施加不規(guī)則圖案或三維形狀。
文檔編號B32B27/00GK102202882SQ200980144252
公開日2011年9月28日 申請日期2009年9月11日 優(yōu)先權(quán)日2008年9月12日
發(fā)明者千坂肇, 坂本武章, 新田弘文 申請人:3M創(chuàng)新有限公司