*CN102039770A*
(10)申请公布号 CN 102039770 A(43)申请公布日 2011.05.04
(12)发明专利申请
(21)申请号 200910178297.X(22)申请日 2009.10.09
(71)申请人颖台科技股份有限公司
地址中国台湾桃园县(72)发明人程永雄 林昭颖 张仁怀(74)专利代理机构隆天国际知识产权代理有限
公司 72003
代理人冯志云(51)Int.Cl.
B44C 1/18(2006.01)B32B 27/00(2006.01)B32B 7/02(2006.01)
权利要求书 1 页 说明书 7 页 附图 7 页
(54)发明名称
装饰膜片及模内装饰成型工艺(57)摘要
一种装饰膜片及模内装饰成型工艺，该装饰膜片包括一塑料基材，其包含一表面；多个光学膜层，至少两种不同材质的光学膜层叠合于该表面，每一个光学膜层与一另一光学膜层进行至少一个方向延伸，以使每一个光学膜层之间一折射率差值形成为0.1以上。所述多层光学膜的不同材质的膜层具有折射率差，故在光学上会产生建设性的干涉反射效果，故其制品的外观可产生炫丽的颜色外观表现。
CN 102039770 ACN 102039770 ACN 102039772 A
权 利 要 求 书
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1.一种装饰膜片，其特征在于，包括：
一塑料基材，包含一表面；多个光学膜层，至少两种不同材质的光学膜层叠合于该表面，每一个光学膜层与一另一光学膜层进行至少一个方向延伸，以使每一光学膜层之间一折射率差值形成为0.1以上。
2.如权利要求1所述的装饰膜片，其特征在于，所述多个光学膜层上设置一保护膜片，该保护膜片的表面硬度为H以上。
3.如权利要求1所述的制品，其特征在于，该塑料基材为聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚碳酸脂、三醋酸纤维素、聚甲基丙烯酸甲酯粒子、MS或环烯共聚物材质。
4.一种模内装饰成型工艺，其特征在于，包括以下步骤：步骤一：提供一具有一上表面与一下表面的塑料基材、至少两种不同材质的多个光学膜层、一保护膜片以及一塑料；
步骤二：于该塑料基材的该上表面叠合所述至少两种不同材质的多个光学膜层，每一个光学膜层与一另一光学膜层进行至少一个方向延伸，以使每一个光学膜层之间一折射率差值形成为0.1以上；
步骤三：于所述多个光学膜层的上表面贴合该保护膜片，以成型一装饰膜片；步骤四：将该装饰膜片成型为一预定形状；以及步骤五：于该预定形状的装饰膜片的该下表面射出成型该塑料。5.如权利要求4所述的模内装饰成型工艺，其特征在于，该塑料基材为聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚碳酸脂、三醋酸纤维素、聚甲基丙烯酸甲酯、MS或环烯共聚物材质。
6.如权利要求4所述的模内装饰成型工艺，其特征在于，该步骤二利用紫外光感光胶将所述多个光学膜层贴合于该塑料基材的该上表面。
7.如权利要求4所述的模内装饰成型工艺，其特征在于，将该塑料基材、所述多个光学膜层以及该保护膜片以共压出的方式一体成型。
8.如权利要求4所述的模内装饰成型工艺，其特征在于，该保护膜片的表面硬度至少为H。
9.如权利要求4所述的模内装饰成型工艺，其特征在于，该步骤二还包含将所述多个光学膜层置于150℃中，所述多个光学膜层进行机械轴向与横轴方向延伸，以使所述多个光学膜层的一热缩性比值范围形成为0.8至1.2。
10.如权利要求4所述的模内装饰成型工艺，其特征在于，该步骤四利用高压热烘成型或真空成型方式将该装饰膜片成型为该预定形状。
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说 明 书
装饰膜片及模内装饰成型工艺
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技术领域
本发明涉及一种装饰膜片及模内装饰成型工艺，尤指一种利用多个光学膜层中不同膜层的折射率差异而完成具有颜色随着视角而变化的模内装饰成型工艺及其装饰膜片。
[0001]
背景技术
模内装饰成型技术(In Mold Decoration/Forming，IMD)被开发并大量应用于塑
料表面的改质工程，模内装饰成型技术现广泛应用在电子产品、家电、汽机车等外观件中，IMD技术又可细分为IMR，IML，IMF等，其主要包括印刷(Printing)、成型(Forming)与射出(Molding)等三个工艺。但已知的模内装饰成型技术运用在制作具有炫丽外壳的镜面或变色效果时，必须在基材表面涂布一层或多层的金属或颜料图层，而若需要达成依不同视角改变不同颜色的效果，更需要运用多层蒸镀的方式加以制作，但上述工艺的成本高且该金属镀层的延展性差，使得该模内装饰成型工艺的合格率低，同时也无法提升整体的产品质量。
[0003] 已知有一种多层光学膜是用于让某波长区段的光通过，并让其它波长区段的光反射的光学组件。在美国专利3,610,729号中提到由两种光学层彼此叠加而成的多层光学膜，上述的两种光学层的材质为折射率相异的聚合物。通过两种聚合物彼此间的折射率的差异，可使入射光产生建设性干涉(constructive interference)。以此，多层光学膜可让特定波长的光通过，而让其它波长的光反射。[0004] 一般来说，在多层光学膜中，其光学层为四分之一波膜堆(quarter wave stack)，四分之一波膜堆是指：该光学层的光学厚度(optical thickness)为所对应波长的四分之一，而光学厚度则为该光学层的厚度与其折射率的乘积。
[0005] 美国专利5,976,424号中提到一种多层光学膜的制作方法，其制作流程如下：首先，提供一第一树脂和一第二树脂；接着，挤出所述第一树脂和第二树脂使的成为一树脂流(resin stream)，所述树脂流包括多层且具有一第一主表面(major surface)和一第二主表面，其中所述多层中的至少一些层包括第一树脂，而所述多层中的至少另一些层包括第二树脂，层厚小于k微米且设置在所述第一表面400微米的内的层数为m，层厚小于k微米且设置在所述第二表面400微米的类的层数为n，m＞n，k≤10；再来，贴着一浇注表面浇注所述树脂流，致使所述第一表面与所述浇注表面接触。[0006] 因此，本发明人有感上述多层蒸镀与金属涂布膜的缺失，利用多层光学膜的设计原理的应用以修改使其能让有炫丽外观且可随视角而变化颜色的效果应用于膜内装饰的制品。
[0002]
发明内容
本发明的主要目的在于提供一种装饰膜片及模内装饰成型工艺，该装饰膜片具有
高可成型性，故非常适合应用于模内装饰成型工艺而不会有碎裂的问题；另一方面，该装饰膜片中的多个光学膜层的不同材质的膜层间至少有一方向具有光学的折射率差，使得最终
[0007]
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产品具有相当炫丽的颜色，同时可根据不同视角而产生颜色的变化。[0008] 本发明提供一种装饰膜片，包括一塑料基材，包含一表面；多个光学膜层，至少两种不同材质的光学膜层叠合于该表面，每一个光学膜层与一另一光学膜层进行至少一个方向延伸，以使每一光学膜层之间一折射率差值形成为0.1以上。[0009] 本发明提供一种模内装饰成型工艺，包括以下步骤：步骤一：提供一塑料基材，其具有一上表面与一下表面、至少两种不同材质的多个光学膜层、一保护膜片以及一塑料；步骤二：于该上表面叠合所述至少两种不同材质的多个光学膜层，每一个光学膜层与一另一光学膜层进行至少一个方向延伸，以使每一光学膜层之间一折射率差值形成为0.1以上；步骤三：于所述多个光学层的上表面贴合一保护膜片，以成型一装饰膜片；步骤四：将该装饰膜片成型为一预定形状；步骤五：于该预定形状的装饰膜片的该下表面射出成型合该塑料。
[0010] 本发明具有以下有益的效果：本发明应用一种多层光学膜于模内装饰膜片与其成型工艺，所述多层光学膜的不同材质的膜层具有折射率差，故在光学上会产生建设性的干涉反射效果，故其制品的外观可产生炫丽的颜色外观表现。[0011] 为使能更进一步了解本发明的特征及技术内容，请参阅以下有关本发明的详细说明与附图，然而附图仅提供参考与说明，并非用来对本发明加以限制。附图说明
图1为本发明的应用装饰膜片的模内装饰成型工艺的第一实施方法的流程图。[0013] 图2为本发明的应用装饰膜片的模内装饰成型工艺的第二实施方法的流程图。[0014] 图3至图3B为本发明的应用装饰膜片的模内装饰成型工艺的示意图。
[0015] 图4为本发明的应用装饰膜片的模内装饰成型工艺所制成的第一种制品的反射频谱图。
[0016] 图5为本发明的应用装饰膜片的模内装饰成型工艺所制成的第二种制品的反射频谱图。
[0017] 图6为本发明的应用装饰膜片的模内装饰成型工艺所制成的第三种制品的反射频谱图。
[0018] 图7为本发明的弓形区的示意图。[0019] 其中，附图标记说明如下：
[0020] 1 模内装饰成型工艺的制品 10 塑料基材[0021] 100 装饰膜片 110 第一膜层[0022] 111 第二膜层 12 保护膜片[0023] 20 塑料 W 横轴方向宽度[0024] B 最大凹陷深度
[0012]
具体实施方式
[0025] 请参阅图1及图2，本发明提供一种装饰膜片及模内装饰成型工艺(In Mold Decoration/Forming，IMD)，该模内装饰成型工艺将具有折射率差值且成型性佳的多个光学膜层应用于如手机外壳等电子产品的壳体的应用范畴，使上述电子产品的外壳会随着使
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用者的视角不同而产生颜色变化或镜面反射的效果，而本发明提出以下实施方法以将所述多个光学膜层应用于模内装饰成型工艺，第一实施方法包括如下步骤(请同时参考图2至图3B)：
[0026] 步骤(一)：提供一具有一上表面与一下表面的塑料基材10、至少两种不同材质的多个光学膜层(即第一树酯膜层110及第二树酯膜层111)、一保护膜片12以及一塑料20，该塑料基材10主要为一种光学膜片，其具有良好的成型性，例如聚对苯二甲酸乙二醇酯(Polyethylene Terephthalate，PET)、聚碳酸脂(Polycarbonate，PC)、三醋酸纤维素(Tri-acetyl Cellulose，TAC)、聚甲基丙烯酸甲酯粒子(Polymethylmethacrylate，PMMA)、MS塑料(Methylmethacrylate styrene)或环烯共聚物(Cyclic Olefin Copolymer，COC)等材质，但不以上述为限。另外在具体实施例中，该塑料基材10的厚度可根据不同的应用而加以调整。
[0027] 步骤(二)：叠合所述多个光学膜层于该塑料基材10的上表面，其中所述多个光学膜层为两种以上的材料所叠合形成(如图3所示的第一树酯膜层110及第二树酯膜层111)，该聚酯材料为PET、聚萘二甲酸乙二醇酯(Polyethylene Naphthalate，PEN)或PMMA等，且每一个光学膜层与一另一光学膜层进行至少一个方向延伸，以使每一光学膜层之间一折射率差值形成为0.1以上。在本步骤中，是利用紫外光(UV)感光胶将所述多个光学膜层贴合于该塑料基材10的该上表面，但不以此为限。[0028] 而所述多个光学膜层以下列步骤所制作：[0029] 步骤A：将如上所述两种以上的聚酯材料经共压出方法以叠合形成交错排列的多层聚酯材料膜；以及步骤B：将所述多层聚酯材料膜进行轴向(单轴或双轴)延伸以形成不同聚酯材料的光学膜层之间至少有一方向具有一预定值的折射率差；其折射率差值为0.1以上，最佳者为0.29，由此可使入射光产生建设性干涉(constructive interference)。以此，所述多个光学膜层可让特定波长的光通过，而让其它波长的光反射；因此可通过该些光学膜层设计形成具有炫丽外观且依不同的视角产生颜色变化的效果。[0030] 然而，为了使所述多个光学膜层具有可成型特性以更适用于模内装饰成型工艺，故多个光学膜层在延伸之后可进入一冷却区(cooling zone)，例如进行一冷却温度在60℃至120℃之间，且该冷却时间为1至5秒间的冷却步骤后再进行热处理(Heat setting)，使所述多个光学膜层具有较佳的成型性。其为上述的多个光学膜层在进行不同的延伸工艺参数后的多个光学膜层特性及成型性，其中多个光学膜层的特征在于：1、所述多个光学膜层在150℃热处理30分钟的机械轴方向(MD)热缩性(shrinkage)与横轴方向(TD)热缩性之比值介于0.8与1.2之间。此多个光学膜层的特征即为成型性的重要指标，通过本发明所提出的工艺可以将多个光学膜层在机械轴方向与横轴方向的热缩性的比值控制于0.8与1.2之间，亦即在两个方向上的热缩性相当接近，使得多个光学膜层在经过热成型步骤，如高温高压的射出成型后，在两个方向上的尺寸不会产生太大的变异，换句话说，当多个光学膜层在射出成型后，在机械轴方向与横轴方向具有相当接近的尺寸，如此即可大幅提高多个光学膜层的可成型性质。[0032] 2、多个光学膜层的弓形区(bowing region)小于等于1.5％。其中弓形区以方程式1所计算：
[0033] 方程式1：
[0031]
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弓形区(bowing region)＝(B/W)×100％，[0035] 其中W为横轴方向(TD)宽度，B为最大凹陷深度。请参考图7，在所述多个光学膜层进行横轴方向(TD)的延伸时，会产生一个弓形区(bowing region)，该弓形区可由上述的方程式1计算所得，而上述的冷却区域可以控制该弓形区的计算值小于等于1.5％，并使所述多个光学膜层在通过横轴方向的延伸后可以保持与横轴方向平行的区域，以此也使多个光学膜层具有相当均匀的热性质及配向性(orientation degree)另一方面，减小该弓形区的计算值也可以使所述多个光学膜层有较佳的热缩性。另外，表一亦显示多个光学膜层的其它特性，例如多个光学膜层的机械轴方向(MD)热缩性与横轴方向(TD)热缩性之比值介于0.8与1.2之间，而最佳地在0.9至1.1之间，多个光学膜层在150℃、三十分钟的条件下的热缩性小于等于(≤)8％，且弓形区经方程式1计算之后的值最佳小于等于(≤)1.5％，弓形区的控制也是多个光学膜层外观色调均匀性的重要指标，如果弓形区大于1.5％则多个光学膜层的外观会产生色不均的现象，则失去此多个光学膜层的使用特质。换言之，所述多个光学膜层进行至少一个方向的延伸，以使每一光学膜层之间具有折射率差值。
[0036] 步骤(三)：于所述多个光学膜层的上表面贴合一保护膜片(skin layer)12以建构成一具可成型性的装饰膜片100(如图3所示)，该保护膜片12主要为一高硬度的材质以提供较佳的保护功能，其具有一预定的表面硬度，在本具体实施例中该预定表面硬度至少为H。在另一实施例中，该塑料基材10、所述多个光学膜层以及该保护膜片12可用共压出的方式一体成型。[0037] 步骤(四)：将该具有可成型性的装饰膜片100成型为一预定形状，如图3B所示。在此步骤中，将该具有延展性及可成型性的装饰膜片100成型为一预定的外观形状，亦即将该装饰膜片100弯曲成型为所需要的最终产品的形状，例如利用高压热烘或真空成型等工艺将该具有延展性的装饰膜片100成型为手机外壳等具有预定形状和外观的壳体型态。而在本发明所提出的模内装饰成型工艺中，应用成型性高且具有延展性的所述多个光学膜层，故当受外力产生变形时，所述多个光学膜层仍可以通过延展能力而贴附于塑料基材10上，而不会发生碎裂等造成结构破坏的情况。[0038] 步骤(五)：于成型为该预定形状的装饰膜片100的该塑料基材10的下表面成型并贴合一塑料20，以制成模内装饰成型工艺的制品1，如图3B。此步骤即是将上述成型后的装饰膜片置入射出模具内，而后于该装饰膜片的塑料基材10的下表面进行ABS射出成型一最终产品(即塑料20)，并同时将已射出成型的ABS塑料贴合于该装饰膜片100的塑料基材10的下表面，而该塑料20可为聚碳酸脂(PC)、聚丙烯(Polypropylene，PP)、PS塑料(Polystyrene，PS)、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、MS塑料(Methylmethacrylate styrene)、丙烯青丁二烯苯乙烯(ABS)、聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚缩醛塑料(Polyoxymethylene，POM)、尼龙(Nylon)等材质，但不以上述为限。
[0039] 上述的实施方法是将可成型性佳且不同膜层间具有折射率差异的多个光学膜层以贴合的方式应用于模内装饰成型工艺，以制作可随视角不同而产生特殊颜色效果的制品；且将该塑料基材10、所述多个光学膜层及该保护膜片12以贴合的方式制作该装饰膜片100。
[0040] 另外，本发明还提供另一种应用该装饰膜片100的模内装饰成型工艺(InMold
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Decoration/Forming，IMD)的实施方法，第二实施方法的模内装饰成型工艺与第一实施方法的差异在于，第二实施方法以共压出的方法取代上述的贴合步骤。该模内装饰成型工艺包括以下步骤(请复参考图2及图3至图3B)：[0041] 步骤(一)：将一塑料基材10、多层的两种以上聚酯材料的聚酯材料膜及一保护膜片12以共压出方法叠合形成一压出多层膜。此步骤即是将各个膜层的材料以共压出的方式一次性成型，以取代上述的贴合步骤，其中该塑料基材10具有良好的可成型性。[0042] 步骤(二)：将该压出多层膜进行轴向(单轴或双轴)延伸以建构成一具有可成型性的装饰膜片100(如图3所示)，且由多层聚酯材料膜所组成的多个光学膜层经由轴向延伸后具有一预定值的折射率差，且该保护膜片12的预定表面硬度再延伸后可提升为至少2H。此一步骤将上述的塑料基材10、由两种以上聚酯材料交错排列的多个光学膜层及保护膜片12进行轴向延伸，以使其中的多个光学膜层具有高可成型性及延展性，同时让所述多个光学膜层中的不同膜层间产生折射率差异，使其可发生光学上的效果。而所述多个光学膜层的膜层特性与上述第一实施方法相同，故在此不再赘述。[0043] 步骤(三)：将该具可成型性的装饰膜片100成型为一预定形状，如图3A所示。[0044] 步骤(四)：于该预定形状的装饰膜片100的该塑料基材10的下表面成型并贴合一塑料20，如图3B所示。
[0045] 上述的步骤(三)至步骤(四)与前述的第一实施方法的步骤(四)至步骤(五)相同，故在此不加以赘述。[0046] 接下来，本发明将利用上述两种实施方法制作模内装饰成型工艺的制品1。[0047] 第一实验组：
[0048] 首先本发明可利用第一实施方法制作具有镜面(mirror)效果的外壳(即第一种制品)。
[0049] 步骤(一)：提供一PC材质的塑料基材10。[0050] 步骤(二)：于该塑料基材10的上表面贴合多个光学膜层。在此步骤中，以UV感压胶将多个光学膜层贴合于PC材质的塑料基材10，其中所述多个光学膜层为三百零二层的PEN材质(即第一膜层110)及PMMA材质(即第二膜层111)交错叠合且经由共压出方法所形成，多个光学膜层的厚度为260微米(μm)。而所述多个光学膜层再经由双轴的延伸，其中可以用逐次双轴延伸纵向(MD)延伸2.8倍，横向(TD)延伸3.5倍，也可以用同时双轴延伸纵向与横向延伸3.0倍，而延伸后的PEN膜层与PMMA膜层的折射率差约为0.26，且两膜层在压出的厚度比为1/1.165，故在厚度有梯度变化。[0051] 步骤(三)：将PMMA的保护膜片12贴合于所述多个光学膜层的上表面，该PMMA的保护膜片12为一高硬度的材质以提供较佳的保护功能。之后再进行后续的成型及射出的工艺以完成电子产品的外壳。[0052] 接着，利用第二实施方法制作具有镜面(mirror)效果的外壳：将PC材质的塑料基材10、PEN材质与PMMA材质及PMMA的保护膜片12以共压出方法制作三百零四层的1050μm厚的装饰膜片，其中PMMA的保护膜片12的厚度为40μm，PC材质的塑料基材10的厚度为750μm，而本第一实验组所使用的保护膜片12使用改质过的PMMA材料，在经由上述的拉伸配向之后，其硬度可至少为2H，以有效提升保护的功效。图4则显示上述制品的反射频谱图，其反射波段落于可见光区，因此在正视角时(零度)呈现全反射的镜面外观，而随着视
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角变小，反射波段会往短波段偏移，故例如视角为60度时，该制品有偏淡蓝色的色彩表现。[0053] 第二实验组：
[0054] 本发明可利用第一实施方法制作具有变色效果的外壳(即第二种制品)。在本实验组中利用二百一十八层的PMMA材质(即第一膜层110)及COPEN材质(即第二膜层111)交错叠合且经由共压出方法形成220μm的多个光学膜层，所述多个光学膜层还经由双轴的延伸，其中逐次延伸纵向(MD)延伸3.0倍，横向(TD)延伸3.7倍，也可以用同时双轴延伸纵向与横向延伸3.2倍，再将上述的多个光学膜层贴合于塑料基材10，同时将保护作用的保护膜片12贴合于所述多个光学膜层之上。
[0055] 本实验组亦可利用第二实施方法将塑料基材10、COPEN材质与PMMA材质及保护膜片12以共压出方法制作二百二十层的装饰膜片100，之后进行轴向拉伸、成型及射出等后续步骤以制作具有变色效果的模内装饰成型工艺的制品1。[0056] 而图5则显示上述制品的反射频谱图，其反射波段落于可见光区，因此在正视角时(零度)呈现淡黄色，而随着视角变小，反射波段会往短波段偏移，例如视角为60度时，该制品有橘黄色的可随视角变色的外观色彩表现。[0057] 第三实验组：
本发明可利用第一实施方法制作具有变色效果的外壳(即第三种制品)。在本实
验组中利用二百四十七层的PMMA材质(即第一树酯膜层110)及COPEN材质(即第二树酯膜层111)交错叠合且经由共压出方法形成230m的多个光学膜层，所述多个光学膜层还经由双轴的延伸，其中逐次双轴延伸纵向延伸3.0倍，横向延伸3.7倍，也可以同时双轴延伸3.2倍，再将上述的多个光学膜层贴合于塑料基材10，同时将保护作用的保护膜片12贴合于所述多个光学膜层上。
[0059] 本实验组亦可利用第二种实施方法将塑料基材10、COPEN材质与PMMA材质的多个光学膜层及保护膜片12以共压出方法制作二百四十九层的装饰膜片100，之后进行上述轴向拉伸、成型及射出等后续步骤以完成最终制品。[0060] 而图6则显示上述制品的反射频谱图，其反射波段落于可见光区，因此在正视角时(零度)呈现淡蓝色，而随着视角变小，反射波段会往短波段偏移，故例如视角为60度时，该制品有绿色的炫丽变色的色彩表现。上述实验组中，所述多个光学膜层中的折射率差至少为0.17，最佳者为0.29。
[0061] 本发明还提出一种模内装饰成型工艺的制品1，包括：一塑料20；以及一设置于该塑料20上的具有可成型性的装饰膜片100，其中该装饰膜片100包括：一塑料基材10；一设置于该塑料基材10上的多个光学膜层，所述多个光学膜层为两种以上的聚酯材料所叠合形成，且不同聚酯材料的膜层之间具有一预定值的折射率差；以及一设置于所述多个光学膜层上的保护膜片12，而上述多个光学膜层的特性均已于上述工艺步骤中说明，故在此不再加以赘述。
[0062] 综上所述，本发明具有下列诸项优点：[0063] 1、本发明将一种装饰膜片应用于一模内装饰工艺，该装饰膜片具有一多层交错叠合的多个光学膜层，使得最终产品可因为所述多个光学膜层中不同膜层之间至少有一方向具有折射率差异而产生光学上的色彩变化，更提高了产品的应用价值。
[0058] [0064]
2、另一方面，本发明的多层光学膜具有高可成型性及高延伸性，故不会产生膜层
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碎裂的问题。
[0065] 然而以上所述仅为本发明的较佳实施例，非意欲局限本发明的专利保护范围，故凡运用本发明说明书及附图内容所为的等效变化，均同理皆包含于本发明的权利保护范围内。
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