JP3187539U - 立体造形成形品加飾用フィルム及び加飾装置 - Google Patents

Abstract

【課題】立体造形成形品表面において加飾用フィルムに皺や剥離等のない画像を確実に形成（加飾）でき、かつ広範な意匠に加飾できる立体造成形品加飾用フィルム及びこれらのフィルムを用いる立体造形成形品加飾装置を提供する。
【解決手段】加飾用フィルムＡは、基材ａ２の一方の面に少なくとも表面処理層ａ３、絵柄印刷層ａ４が形成され、基材ａ２の他方の面に、立体造形成形品に合わせ型抜きされ、成形品への加飾時に成形用治具となる型抜きシートを貼り合わせた構成とした。
【選択図】図１

Description

本考案は、合成樹脂系基材の表面に少なくとも表面処理層、デジタル印刷法にて形成された絵柄印刷層が積層され、基材の積層した側と反対面に立体造形成形品に合せて型抜きされたシートを貼り合わせ、加飾時型抜きシートが成形用治具となる立体造形成形品加飾用フィルム及び加飾装置並びに立体造形加飾成形品に関する。

従来、立体造形成形品への加飾方法として、合成樹脂系基材、木質系基材、無機質系基材、金属系基材等の各種の基材表面に形成された画像層が積層された加飾用フィルムを、熱転写法、真空成型法、真空熱転写法、真空圧空熱転写法、インモールド転写法等により加飾することで行っていた。

加飾用フィルムは、グラビア印刷、シルク印刷、オフセット印刷、凸版印刷、フレキソ印刷等で絵柄印刷を行って画像層を形成している。通常、印刷見当精度の観点から基材には耐熱性が重視され、ヤング率の低い伸びの少ないポリエステルフィルムが多用されている。ところがポリエステルフィルムを基材として用いると、立体造形成形品に対する加飾時、加飾用フィルムの形状追随性不足、皺の発生、空気溜まりによる加飾用フィルムの成形品からの剥離、等の不具合が発生することが多く、良好な立体造形加飾成形品を得ることが困難であった。

この解決方法としては加飾時の真空成型法、真空圧空熱転写法においてヤング率の高い伸びの大きいポリオレフィンフィルム等が使用することが知られている。しかし前記手法による加飾時に加飾用フィルムに予熱をかけることから、該加飾用フィルムが熱でダメージを受け、成形品との位置合わせが難しく、パターン印刷は困難で全面エンドレス柄に制限されてしまうという問題がある。

また、一方、伸縮性の大きい材料、例えば熱可塑性ポリウレタン樹脂を基材とした場合に、グラビア印刷で画像を形成する際に、図柄の位置合わせを行うことが困難な点を解消するために、例えば特許文献１では、熱可塑性ポリウレタン樹脂からなる基材層と、１０ｋｇｆ／ｍでの伸び率が０．３％以下である支持体層とを剥離可能に積層することが提案されている。

しかしながら、特許文献１の構成では、画像層を形成する際に図柄の位置合わせを行うことができるよう、１０ｋｇｆ／ｍでの伸び率が０．３％以下の支持体層を設けているにすぎず、印刷工程を経た後には剥離するから、成形品へ加飾用フィルムを用いた加飾時には支持体層が存在しないので、上記と同じく、加飾時に加飾用フィルムに予熱かけると熱でダメージを受け、成形品との位置合わせが難しくなるといった問題があった。

特開２０１３−１２６７４１号公報

本考案が解決しようとする問題は、従来の加飾用フィルムは、基材が印刷見当精度の問題からヤング率の低い、伸びの少ないフィルムを使用したり、加飾時に剥離する支持体層を設けたりしていたが、画像層を有した基材（加飾用フィルム）を立体造形成形品に加飾する時に、皺、空気溜まりが生じて加飾用フィルムの成形品から剥離する点、また、ヤング率の高いフィルムにおいては、広範な意匠に加飾できない点、である。

本考案は、上記課題を解決し、立体造形成形品表面において加飾用フィルムに皺や剥離等のない画像を確実に形成（加飾）でき、かつ広範な意匠に加飾できる立体成形品加飾用フィルムを提供することを目的としている。

そして、本考案は、上記目的を達成するため、基材の一方の面に少なくとも表面処理層、印刷層が形成され、該基材の他方の面に、立体造形成形品に合わせ型抜きされ、成形品への加飾時に成形用治具となる型抜きシートを貼り合わせたことを最も主要な構成としている。

本考案によれば、型抜きシートを基材の、印刷層が形成された側とは反対面に貼り合わせることで、加飾成型時に皺や空気溜まりを解消でき、ヤング率の高い基材にも絵柄の制限を受けることなく高品質の印刷が可能で、したがって、広範な意匠に良好な加飾が可能となり、この結果、良好な立体造形加飾成形品を得ることができる。

本考案の立体造形成形品加飾用フィルムの概略構成を示す図である。 本考案の立体造形成形品加飾装置の概略構成を示す図である。 本考案の型抜きシートの概略図である。

図１の模式的断面図に示すように本考案の立体造形加飾用フィルムＡ（以下、加飾用フィルムＡと記す）は、基材ａ２の一方の面上に、加飾する立体造形成形品の型抜きがなされた型抜きシートａ１が例えばラミネート法により貼り合わせている。

そして、基材ａ２の型抜きシートａ１を貼り合わせた側と反対面に、表面処理層ａ３、絵柄印刷層ａ４（画像層）が順次形成されている。但し、本考案の加飾用フィルムＡは基材ａ２における型抜きシートａ１を貼り合わせた側と反対面の積層構成は、表面処理層ａ３、絵柄印刷層ａ４の他に多層化しても構わないし、積層順も前記に限定されない。

型抜きシートａ１は、例えば図３（ａ）に示すスマートフォン用の型抜きシートｃ１、図３（ｂ）に示すゴルフボール用の型抜きシートｃ２、コンピュータのマウス用の型抜きシートｃ３のように、加飾する基材ａ２、表面処理層ａ３、絵柄印刷層ａ４が位置する部位が型抜きされている。

型抜きシートａ１は、耐熱性、寸法安定性の特性を有する熱可塑性樹脂から構成される。型抜きシートａ１の具体例としては、ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート等、また、耐熱性の高いポリエステル、ポリカーボネート、ポリアミド、ポリイミド、ポリメチルペンテン、アイオノマー等のプラスチックフィルム等、及びこれらから適宜選択した積層体等で構成する。

また、型抜きシートａ１の厚さは、強度、耐熱性等を考慮すると、７５〜１８８μｍの範囲が適切である。型抜きシートａ１が７５μｍより薄いと強度や耐熱性に乏しくなり、１８８μｍより厚いと立体造形加飾用フィルムＡの全体厚みが増し、型抜きシートａ１と基材ａ２の間に段差が生じて加飾成型時の皺、空気溜まりの原因となる可能性がある。

基材ａ２は、高ヤング率（引張弾性率）、高引張強さ、高引張破壊伸度の特性を有する熱可塑性樹脂から構成される。基材ａ２の具体例としては高ヤング率の特性を有した、ポリプロピレン、ポリオレフィン、ポリエチレンの誘導体、ポリ塩化ビニル、ポリ塩化ビニリデン等のプラスチックフィルム、及びこれらから適宜選択した積層体等で構成する。

また、基材ａ２は、延伸されたものであってもよいし、未延伸であってもよい。ヤング率（引張弾性率）は４．８Ｇｐａ以上、引張破壊強さは３６０Ｍｐａ以上、引張破壊伸度は２１０％以上、フィルム厚さは１０〜５０μｍの範囲のものが適切である。

ヤング率、引張破壊強さ、引張破壊伸度が上記数値未満の場合には、加飾成型時に、フィルムの伸びが乏しくなり、皺や破れが生じる可能性がある。また、基材ａ２のフィルム厚さが、１０μｍより薄いと強度が乏しくなり破れる可能性があり、５０μｍより厚いと加飾用フィルムＡの全体の厚みが増し、成形品の表面性状（凹凸等）への追従性が乏しくなる可能性がある。

表面処理層ａ３は、剥離性、感熱接着性の両方の特性を兼ね備えた樹脂で構成される。表面処理層ａ３を構成する樹脂としては、フッ素系樹脂、アクリル系樹脂（アクリル系樹脂とメタアクリル系樹脂の両者を含む意味で使用）、ウレタン樹脂、酢酸系ビニル樹脂、アクリル系ビニール樹脂、ポリスチレン樹脂等の各種樹脂が使用でき、単独または２種以上の混合物で使用してもよい。

表面処理層ａ３は、特に、分子量が１００００〜３００００、ガラス転移点温度が５０℃以下の塩酢ビアクリル共重合樹脂を選択することが好ましい。熱処理層ａ３として採用する材料の分子量が１００００より低いと剥離性が悪くなり、３００００より高くなると感熱接着性能が乏しくなる。また、熱処理層ａ３として採用する材料のガラス転移点温度が５０℃より高くなると感熱接着性能が乏しくなる。

表面処理層ａ３には、塗工適性改善や光沢度調整の観点から、レベリング剤、消泡剤、界面活性剤、蛍光増白剤、紫外線吸収剤、滑剤（ポリエチレンワックス・パラフィンワックス・シリカ等）の添加剤を添加してもよい。

また、絵柄印刷層ａ４を効果的に保護しかつ立体造形成形品の加飾時における剥離性の向上及び接着性を確保するため、表面処理層ａ３は、膜厚２〜５μｍであることが好ましく、２μｍより薄い場合は加飾成型時の密着性が乏しくなり、５μｍより厚い場合は箔バリが発生し易くなる。

絵柄印刷層ａ４は、公知のグラビア印刷・シルク印刷・オフセット印刷・フレキソ印刷等で絵柄画像を形成するが、絵柄画像の再現性及び伸縮性のある基材に対して良好な絵柄合わせ精度を得る観点からデジタル印刷機を選択するのが好ましい。

デジタル印刷方式としては、レーザープリンター方式、サーマル熱転写方式、インクジェット方式等の各種方式を使用すればよい。

本考案の加飾用フィルムＡを用いて図２に示す加飾装置Ｂにより、立体造形加飾成形品を得る。次に、図２を参照して該加飾装置Ｂの構成と共に本考案の立体造形成形品の加飾について説明する。

加飾装置Ｂは、第１チャンバｂ１内に、可動式ヒータｂ２が設けられ、さらに孔が複数形成され、立体造形成形品を載置するための孔開鋼板ｂ３が設けられている。さらに、加飾装置Ｂは、孔開鋼板ｂ３の下部に第２チャンバｂ４が設けられ、この第２チャンバｂ４内を吸引して、孔開鋼板ｂ３の孔を介して第１チャンバｂ１内の空気を吸引するバキュームポンプｂ５が設けられている。

上記構成の加飾装置Ｂにおいて加飾用フィルムＡを用いて立体造形成形品Ｃに加飾するには、次のようにして行う。まず、第１チャンバｂ１を開けて、孔開鋼板ｂ３上に立体造形成形品Ｃを、加飾部位が可動式ヒータｂ２に面するよう載置する。続いて、立体造形成形品Ｃ上に、加飾用フィルムＡを、型抜きシートａ１が可動式ヒータｂ２に面するよう載置する。

その後、第１チャンバｂ１をを閉め、バキュームポンプｂ５で吸引し、加飾用フィルムＡを立体造形成形品Ｃに圧着させる。このとき、型抜きシートａ１が立体造形成形品Ｃに対する基材ａ２、表面処理層ａ３、絵柄印刷層ａ４の押さえ治具となり、立体造形成形品Ｃと加飾用フィルムＡをほぼ完全に密着させることができる。

続いて、可動式ヒータｂ２を移動及び熱風を発生するように稼働して、加飾の基本である熱及び圧をかける。この可動式ヒータｂ２を前後左右に移動させることにより、むらなく均一的に加飾用フィルムＡと立体造形成形品Ｃに熱・圧が加えられる。このとき、固定式ヒータを用いる場合と較べると、該固定式ヒータは、熱風のよく当る所と当らない所が発生し、条件のムラが発生し、皺や空気溜まりによる剥離が発生することがある。

次いで、バキュームポンプｂ５による吸引を停止し、第１チャンバｂ１を開け、圧着された加飾用フィルムＡと立体造形成形品Ｃを取り出す。その際、従来の真空圧空熱転写では、箔バリと密着保持及び皺解消の観点から、成形品を取り出した直後に加飾用フィルムＡ（基材ａ２）を剥がす事ができなかった。これに較べ、本考案では、加飾用フィルムＡを用いて可動式ヒータｂ２を備えた加飾装置Ｂを使用するので、良好な立体造形加飾成形品Ｃを得ることができる。

以下、本考案の加飾用フィルムＡの実施例について説明する。
（実施例１）
基材ａ２である厚み３０μｍのＯＰＰフィルム（東洋紡製パイレン）の片面に表面処理層ａ３として塩酢ビアクリル共重合樹脂（ＤＩＣ製ＭＣＳ５０６６）と塩酢ビ樹脂（ＤＩＣ製ＴＡ０４）及び滑剤を１００対３０対５重量部で混合した塗工液を膜厚３μｍとなるようにグラビアロールコーターにて塗布し、乾燥装置にて温度４０℃で乾燥した。

その後、表面処理層ａ３上にレーザープリンター（ＯＫＩ製ＷＥＢ−６１）を用いて所望の反転画像（絵柄印刷層ａ４）を形成したところ、インクとられや滲みのない鮮明な画像を形成することができた。

次いで、画像が形成された基材ａ２の反対面に、スマートフォン形状に型抜きした図３（ａ）に示した型抜きシートｃ１である厚み１２５μｍのＰＥＴフィルム（東レ製Ｔ−６０）に弱粘着剤（ＤＩＣ製ディックセーフＷＨ）とグラビアロールコーターで塗布し、これを基材ａ２とラミネート法により貼り合せ、加飾用フィルムＡを得た。

加飾用フィルムＡを得た後、図２の加飾装置Ｂにより、ＡＢＳ製スマートフォンカバー（立体造形成形品）上に、上記作成した加飾用フィルムＡを載置し、８０℃で３０秒間、加熱加圧した。この後、基材ａ２をＡＢＳ製スマートフォンカバーから剥離した。このとき、ＡＢＳ製スマートフォンカバー上には、皺、空気溜まりによる剥離がなく、デジタル印刷画像を凹凸にそって均一に転写することができた。

さらに、転写された画像には、インク潰れや滲み等の画像の乱れはなくまた立体造形成形品Ｃとの密着も良好であった。また、転写画像の表面には表面処理層ａ３が施され、表面を擦っても画像が破壊されることはなかった。また、屋外暴露をおこなってもインクの変退色はなかった。さらに、耐水性も良好であった。

（実施例２）
基材ａ２である厚み３０μｍのＯＰＰフィルム（東洋紡製パイレン）の片面に表面処理層ａ３として塩酢ビアクリル共重合樹脂（ＤＩＣ製ＭＣＳ５０６６）と塩酢ビ樹脂（ＤＩＣ製ＴＡ０４）及び滑剤を１００対３０対５重量部で混合した塗工液を膜厚３μｍとなるようにグラビアロールコーターにて塗布し、乾燥装置にて温度４０℃で乾燥した。

その後、表面処理層ａ３上にレーザープリンター（キャノン製ＬＢＰ−５６００）を用いて所望の反転画像（絵柄印刷層ａ４）を形成したところ、インクとられや滲みのない鮮明な画像を形成することができた。

次いで、画像が形成された基材ａ２の反対面に、ゴルフボール形状に型抜きした図３（ｂ）に示した型抜きシートｃ２である厚み１２５μｍのＰＥＴフィルム（東レ製Ｔ−６０）に弱粘着剤（ＤＩＣ製ディックセーフＷＨ）とグラビアロールコーターで塗布し、こえを基材ａ２とラミネート法により貼り合せ、加飾用フィルムＡを得た。

加飾用フィルムＡを得た後、図２の加飾装置Ｂにより、ウレタン製ゴルフボール（立体造形成形品）上に、上記作成した加飾用フィルムＡを載置し、８０℃で３０秒間、加熱加圧した。この後、基材ａ２をウレタン製ゴルフボールから剥離した。このとき、ウレタン製ゴルフボール上には、皺、空気溜まりによる剥離がなく、デジタル印刷画像が凹凸にそって均一に転写することができた。

さらに、転写された画像には、インク潰れや滲み等の画像の乱れはなくまた立体造形成形品Ｃとの密着も良好であった。また、転写画像の表面には表面処理層ａ３が施され、表面を擦っても画像が破壊されることはなかった。また屋外暴露をおこなってもインクの変退色はなかった。さらに、耐水性も良好であった。

（実施例３）
基材ａ２である厚み３０μｍのＯＰＰフィルム（東洋紡製パイレン）の片面に表面処理層ａ３として塩酢ビアクリル共重合樹脂（大日精化製ＴＭＲ−８００）と塩酢ビ樹脂（ＤＩＣ製ＴＡ０４）及び滑剤を１００対３０対５重量部で混合した塗工液を膜厚３μｍとなるようにグラビアロールコーターにて塗布し、乾燥装置にて温度４０℃で乾燥した。

その後、表面処理層ａ３上にコピー機（ＮＥＣ製α２５４０）を用いて所望の反転画像（絵柄印刷層ａ４）を形成したところ、インクとられや滲みのない鮮明な画像を形成することができた。

次いで、画像が形成された基材ａ２の反対面に、ＡＢＳ製コンピュータ用マウス形状に型抜きした図３（ｃ）に示した型抜きシートｃ３である厚み１８８μｍのＰＥＴフィルム（東レ製Ｔ−６０）に弱粘着剤（ＤＩＣ製ディックセーフＷＨ）とグラビアロールコーターで塗布し、これを基材ａ２とラミネート法により貼り合せ、加飾用フィルムＡを得た。

加飾用フィルムＡを得た後、図２の加飾装置Ｂにより、ＡＢＳ製コンピューター用マウス（立体造形成形品）上に、上記作成した加飾用フィルムＡを載置し、８０℃で３０秒間、加熱加圧した。この後、基材ａ２をＡＢＳ製コンピューター用のマウスから剥離した。このとき、ＡＢＳ製コンピューター用マウス上には、皺、空気溜まりによる剥離がなく、デジタル印刷画像を凹凸にそって均一に転写することができた。

さらに、転写された画像には、インク潰れや滲み等の画像の乱れはなくまた立体造形成形品Ｃとの密着も良好であった。また、転写画像の表面には表面処理層ａ３が施され、表面を擦っても画像が破壊されることはなかった。また、屋外暴露をおこなってもインクの変退色はなかった。さらに、耐水性も良好であった。

（比較例１）
比較例１は、実施例１において型抜きシートｃ１を使用しない構成とし、後は同様の構成、工程を経て加飾用フィルムを得た。比較例１の加飾用フィルムは、加飾成型時に、皺、空気溜まりが発生し、デジタル印刷画像を均一に立体造形成形品Ｃ上に転写することができなかった。

（比較例２）
比較例２は、実施例１において作成した、加飾用フィルムＡを用い、加飾装置において可動ヒータを固定式ヒータに代えて加飾をおこなった。比較例２では、立体造形成形品Ｃに加飾用フィルムを転写した時に、熱・圧が均一かからず、印刷画像の転移不良、立体造形成形品Ｃとの密着低下が発生した。

以上の実施例から明らかなように、本考案の加飾用フィルムＡは、型抜きシートｃ１が立体造形成形品Ｃへの加飾時に成形用治具となると共に構成を好適な条件としているので、加飾成型時の皺、空気溜まりを解消でき、印刷画像（絵柄印刷層ａ４）と立体造形成形品Ｃの密着が良好であり、さらに、印刷画像の表面物性に優れることが判った。

また、本考案は、絵柄印刷層ａ４にデジタル印刷手法を用いることから、ヤング率の高い基材にも対応できるため、画像制限されることなく広範な意匠に多彩な加飾表現することができる。

Ａ （立体造形成形品）加飾用フィルム
ａ１ 型抜きシート
ａ２ 基材
ａ３ 表面処理層
ａ４ 絵柄印刷層
Ｂ （立体造形成形品）加飾装置
ｂ１ 第１チャンバ
ｂ２ 可動式ヒータ
ｂ３ 孔開鋼板
ｂ４ 第２チャンバ
ｂ５ バキュームポンプ
Ｃ 立体造形加飾成形品
ｃ１ （スマートフォン用の）型抜きシート
ｃ２ （ゴルフボール用の）型抜きシート
ｃ３ （コンピュータ用マウスの）型抜きシート

本考案は、合成樹脂系基材の表面に少なくとも表面処理層、デジタル印刷法にて形成された絵柄印刷層が積層され、基材の積層した側と反対面に立体造形成形品に合せて型抜きされたシートを貼り合わせ、加飾時型抜きシートが成形用治具となる立体造形成形品加飾用フィルム及び加飾装置に関する。

表面処理層ａ３は、剥離性、感熱接着性の両方の特性を兼ね備えた樹脂で構成される。表面処理層ａ３を構成する樹脂としては、フッ素系樹脂、アクリル系樹脂（アクリル系樹脂とメタアクリル系樹脂の両者を含む意味で使用）、ウレタン樹脂、酢酸系ビニル樹脂、アクリル系ビニル樹脂、ポリスチレン樹脂等の各種樹脂が使用でき、単独または２種以上の混合物で使用してもよい。

その後、第１チャンバｂ１を閉め、バキュームポンプｂ５で吸引し、加飾用フィルムＡを立体造形成形品Ｃに圧着させる。このとき、型抜きシートａ１が立体造形成形品Ｃに対する基材ａ２、表面処理層ａ３、絵柄印刷層ａ４の押さえ治具となり、立体造形成形品Ｃと加飾用フィルムＡをほぼ完全に密着させることができる。

加飾用フィルムＡを得た後、図２の加飾装置Ｂにより、ＡＢＳ製コンピュータ用マウス（立体造形成形品）上に、上記作成した加飾用フィルムＡを載置し、８０℃で３０秒間、加熱加圧した。この後、基材ａ２をＡＢＳ製コンピュータ用のマウスから剥離した。このとき、ＡＢＳ製コンピュータ用マウス上には、皺、空気溜まりによる剥離がなく、デジタル印刷画像を凹凸にそって均一に転写することができた。

Claims (7)

1. 基材の一方の面に少なくとも表面処理層、印刷層が形成され、該基材の他方の面に、立体造形成形品に合わせ型抜きされ、成形品への加飾時に成形用治具となる型抜きシートを貼り合わせたことを特徴とする立体造形成形品加飾用フィルム。
2. 型抜きシートは、厚みが７５〜１８８μｍである熱可塑性で耐熱性、寸法安定性を有する樹脂であることを特徴とする請求項１記載の立体造形成形品加飾用フィルム。
3. 基材は、ヤング率（引張弾性率）４．８Ｇｐａ以上、引張破壊強さ３６０Ｍｐａ以上、引張破壊伸度２１０％以上の特性とされ、厚みが１０〜５０μｍである熱可塑性樹脂を用いることを特徴とする請求項１又は２記載の立体造形成形品加飾用フィルム。
4. 表面処理層は、分子量が１００００〜３００００でガラス転移温度が５０℃以下の塩酢ビアクリル共重合樹脂を主成分とした剥離性及び接着性を兼ね備えた熱可塑性樹脂を膜厚２〜５μｍで塗布してなることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の立体造形成形品加飾用フィルム。
5. 型抜きシート、基材、表面処理層の順で積層し、印刷層がデジタル印刷法で印刷されて形成されたことを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の立体造形成形品加飾用フィルム。
6. 請求項１〜５のいずれかに記載の立体造形成形品加飾フィルムを用いて加飾されたことを特徴とする立体造形加飾成形品。
7. 請求項１〜５のいずれかに記載の立体造形成形品加飾フィルムを用いる立体造形成形品加飾装置であって、可動式ヒータを備え、前記可動式ヒータの熱風により熱と圧を加えて立体造形成形品に加飾することを特徴とする立体造形成形品加飾装置。

Images