具有图案的压克力板及其制造方法 【技术领域】
本发明系关于一种具有图案的压克力板的制造方法，特别是一种利用浇铸法制造具有图案的压克力板的方法。
背景技术
在各式各样的隔音、隔间或装饰材料中，压克力板材料或是玻璃材料系为业界广为采用者。为了增加美观或是其他目的，通常需要在该材料的表面形成雾面、花纹或文字等图案。对于玻璃材料而言，欲在其表面形成图案的方式有直接在其表面滚印、喷砂、蚀刻或印刷等方式。但是玻璃材料具有易碎、单位重量较重及不易进行变化性的加工等特性，而在某些特定场所如一般居家环境并不适用。因此便希望可以压克力板材料取代玻璃材料，但是前提是该压克力材料的表面必须具有图案。
美国专利第4,557,779号揭示一种具有图案的塑胶镶板的制造方法，其系以热压的方式将模具的图案形成于塑胶镶板地表面。然而此种方式只能于表面上形成凹凸变化不大的图案，如木纹。美国专利第4,847,118号及第4,128,386号揭示利用直接加压的方式使长板的表面形成图案，其系使该长板通过两相对运动且具有图案的压轮，藉由压轮间的压力而将其图案转印至长板上。其优点为可连续加工长度较长的板体，但是其缺点为图案变化少且较单调，而且此种加工机的造价昂贵，使得加工成本也随之提高。美国专利第6,001,292揭示一种制造饰板的方法，其系利用射出成型(injection)的加工方法将树脂射入射出成型机的模穴内，待树脂冷却退模后，其表面即具有和模具相对应的图案。其优点为图案较有变化，但是其缺点为此种加工机及模具的造价亦十分昂贵，且成型品的面积常受限于模具的小尺寸，使得加工成本也随之提高，而且此加工法需使用高强度的模具，如金属模具，因此玻璃、木材或是塑胶模具并不适用。
因此，有必要提供一创新且富进步性的具有图案的压克力板的制造方法，以解决上述问题。
【发明内容】
本发明的主要目的系利用浇铸法制造具有图案的压克力板，其加工成本低，可降低生产成本，可一次形成具有图案的长板体压克力板。
本发明的另一目的系提供一种具有图案的压克力板，其上的图案变化及图案深度比习用者大，且其成型品的面积亦较习用者大。
本发明的另一目的系提供一种具有图案的压克力板的制造方法，其包括将一包含丙烯酸类单体的浆料灌入一模具中，该模具与该浆料接触的一表面具有图案，待该浆料进行聚合反应后，制得一具有图案的压克力板，其特征在于该浆料内包含脱模剂或于该模具的表面施予预处理或该模具中具有图案的部分为金属材质，其中该预处理系热处理或施予脱模剂，该脱模剂系至少一种选自由烃类脱模剂、脂肪酸类脱模剂、脂肪酸酰胺类脱模剂、酯类脱模剂、金属肥皂、脂肪醇类脱模剂、脂肪酸与多元醇的偏酯类脱模剂、硅烷及其混合物所组成的组中。
【具体实施方式】
本发明系利用浇铸法制造具有图案的压克力板，其包括将一包含丙烯酸类单体的浆料灌入一模具中，该模具与该浆料接触的一表面具有图案，待该浆料进行聚合反应后，制得一具有图案的压克力板。
该浆料系将丙烯酸类单体预聚合成粘稠液并添加引发剂所制成，亦可再加入其它添加剂，该其它添加剂可为单体、脱模剂、脱泡剂或色料等。该丙烯酸类单体系甲基丙烯酸甲酯(methyl methacrylate，MMA)，该引发剂为过氧化苯甲酰(BPO)或偶氮二异丁氰(AIBN)。
该浆料系包含至少50％重量比的该甲基丙烯酸甲酯单体及其他不饱和单体，该其他不饱和单体系选自由乙酸乙烯酯(vinyl acetate)、苯乙烯(styrene)、丙烯酸(acrylic acid)、丙烯酸甲酯(methyl acrylate)、丙烯酸乙酯(ethyl acrylate)、丙烯酸羟乙酯(hydroxyethyl acrylate)、丙烯酸丙酯(propyl acrylate)、丙烯酸羟丙酯(hydroxypropyl acrylate)、丙烯酸丁酯(butyl acrylate)、丙烯酸环己酯(cyclohexyl acrylate)、丙烯酸-2-乙基己酯(2-ethylhexyl acrylate)、丙烯腈(acrylonitrile)、甲基丙烯酸(methacrylic acid)、甲基丙烯酸乙酯(ethyl methacrylate)、甲基丙烯酸羟乙酯(hydroxyethyl methacrylate)、甲基丙烯酸丙酯(propyl methacrylate)、2-甲基丙烯酸羟内酯(hydroxypropylmethacrylate)、甲基丙烯酸丁酯(butyl methacrylate)、甲基丙烯酸环己酯(cyclohexyl methacrylate)、甲基丙烯酸-2-乙基己酯(2-ethylhexylmethacrylate)、甲基丙烯腈(methacrylonitrile)、甲基丙烯酸异丁酯(isobutoxy methyl methacrylate)、甲基丙烯酸叔丁酯(t-butylmethacrylate)、2-N-乙基氨甲酰基-甲基丙烯酸乙酯(2-(N-ethylcarbamyl)ehtyl methacrylate)、苯氧基丙烯酸乙酯(phenoxyethylacrylate)、双酚A二丙烯酸酯(bis-phenol-A diacrylate)、乙二醇二丙烯酸酯(ethylene glycol diacrylate)、聚乙二醇二丙烯酸酯(polyehtylene glycol diacrylate)、甘油二丙烯酸酯(glyceroldiacrylate)、甲基丙烯酸酯(methacrylate)、四丙二醇二丙烯酸酯(tetrapropylene glycol diacrylate)、1，4-丁二醇二甲基丙烯酸酯(1，4-butylene dimethacrylate)、二丙烯酸乙酯(ethylene diacrylate)、甘油三丙烯酸酯(glycerol triacrylate)、三丙烯酸乙氧基二甲醇丙烷酯(ethoxylated trimethylolpropane triacrylate)、1，3，5-三(2-甲基丙烯酰氧乙基)均三嗪(1，3，5-tri(2-methacryloxyethyl)-s-triazine)、季戊四醇四丙烯酸酯(pentaerythritol tetraacrylate)、双三羟甲基丙烷四丙烯酸酯(ditrimethylolpropane tetraacrylate)、双季戊四醇羟基五丙烯酸酯(dipentaerythritolhydroxypentaacrylate)、双季戊四醇醇六丙烯酸酯(dipentaerythritol hexaacrylate)及其相似物，及其丙烯酸/甲基丙烯酸相应物(relatives)所组成的组的一种。
上述的丙烯酸/甲基丙烯酸相应物(relatives)系指一含有丙烯酸的酯类会有一含有甲基丙烯酸的酯类为其相应物，以丙烯酸乙酯(ethylacrylate)为例，其丙烯酸/甲基丙烯酸相应物为甲基丙烯酸乙酯(ehtylmethacrylate)。同样地，以甲基丙烯酸乙酯为例，其丙烯酸/甲基丙烯酸相应物相应物为丙烯酸乙酯。
本发明所使用模具的材质包括玻璃、金属、塑胶、水泥、木材及复合材料。
上述的玻璃包含钠玻璃、硅酸钠玻璃(sodium silicate glass)、硅酸铅玻璃(lead silicate glass)、碱铅玻璃(lead-alkali glass)、钠钙玻璃(soda-lime glass)、钾钙玻璃(potash-lime glass)、钠钡玻璃(soda-barium glass)、硼硅玻璃(boro-silicate glass)、磷酸盐玻璃(phosphate glass)及其强化玻璃。
上述的金属系铝、铜、钢、镍、锌、镉、铬、钛、金或其合金，或在金属材质上披覆上述金属或其合金，其较佳实例系不锈钢。常用的不锈钢其品种可分为302，304(L)，316(L)，310，321及430等300系列及400系列的不锈钢，及常用于作为模具用途的模具钢，如SKD61，SKD11，SKD59等。将钢胚经由热轧、冷轧、热处理、酸洗、研磨或混合使用上述程序而成型，藉由对成型的钢板施予热轧、冷轧、冲压、热处理、酸洗或其他相当的处理、轻度冷加工、研磨或混合使用上述各种处理可得适合做为本发明中的模具用的不锈钢材。
本发明的特征在于该浆料内包含脱模剂或于该模具的表面施予预处理，该预处理系为热处理或施予脱模剂。
于本发明的一具体实施例中，该模具系玻璃模具，较佳者系施加脱模剂于浆料中，以避免在脱模时玻璃表面会有些许颗粒被压克力带走，因而造成模具表面上图案的崩坏，使得模具寿命减少；更佳者系对模具表面施以热处理；最佳者系于模具表面施加能与模具表面产一反应的脱模剂，以避免水纹的发生，其中该脱模剂系硅烷或聚乙烯醇(PVA)。
于本发明的一具体实施例中，该模具系金属模具，由于脱模时金属表面不会有颗粒被压克力带走而造成模具寿命减少，因此可以直接将浆料灌入金属模具中。然而，为提升产品品质，较佳系于浆料中添加脱模剂。
本发明所使用的热处理系退火、回火、淬火或冷却等处理，其系用以减少残留应力及增加模具强度，此种针对各种材质的处理及熟习此技术者所熟知的。
本发明的脱模剂系选自由烃类脱模剂、脂肪酸类脱模剂、脂肪酸酰胺类脱模剂、酯类脱模剂、金属肥皂、脂肪醇类脱模剂、脂肪酸与多元醇的偏酯类脱模剂、硅烷及其混合物所组成的组中的至少一种。
根据本发明，烃类脱模剂包含流动链烷烃、天然链烷烃、微蜡、聚乙烯蜡、氯化碳化氢及氟化碳油及其混合物。
根据本发明，脂肪酸类脱模剂包含高级脂肪酸及氧基脂肪酸及其混合物。
根据本发明，脂肪酸酰胺类脱模剂包含脂肪酸酰胺(如：硬脂酰胺、十六烷酰胺等)、双脂肪酸酰胺(如：甲叉双硬脂酰胺、乙撑双硬脂酰胺)及其混合物。
根据本发明，酯类脱模剂包含脂肪酸低级醇酯、脂肪酸高级醇酯、脂肪酸多元醇酯、脂肪酸聚乙二醇酯及其混合物。
根据本发明，金属肥皂包含硬脂酸镉、月桂酸镉、蓖麻酸镉、环烷酸镉、2-乙基己酸镉、硬脂酸钡、月桂酸钡、蓖麻酸钡、环烷酸钡、2-乙基己酸钡、硬脂酸钙、月桂酸钙、蓖麻酸钙、硬脂酸锌、月桂酸锌、蓖麻酸锌、2-乙基己酸锌、硬脂酸铅、二盐基性硬脂酸铅、环烷酸铅、硬脂酸锡及硬脂酸镁。
根据本发明，脂肪醇类脱模剂包含十六烷基醇、硬脂醇、乙二醇、二甘醇、聚乙烯醇及其混合物。
根据本发明，该脂肪酸与多元醇的偏酯类脱模剂包含单硬脂酸α-甘油酯、油酸单甘油酯、蓖麻酸单甘油酯及其混合物。
根据本发明，硅烷包含具通式(I)的化合物、聚二甲基硅氧烷、聚甲基氢硅氧烷、聚二乙基硅氧烷及甲基苯基硅氧烷，
R1R2R3R4Si (I)
其中：
R1、R2、R3及R4分别为相同或不相同的基团，该基团系卤素、OR5、具4到22个碳原子的直链或支链烷基、烷氧基、苯基、苯烷氧基、苯甲氧基或苯烷基；
R5为H或具1至6个碳原子的烷基，
但式(I)化合物含有一个至三个卤素或OR5取代基。
本发明的一较佳实施例中，该模具包括上下两板体，且该两板体间设有封条密封四边以形成一封闭的模穴，其中该封条的材质系硅胶、PVC或铝。
本发明的图案可以是图案或花纹，如：(1)凹下的点线面、凸上的点线面、凹下凸上的点线面；(2)特殊效果的凹凸点线面；(3)规则或不规则图案；(4)鸟兽、鱼虾、人物等；(5)树木、花草、山水、建物等；(6)文字、符号、数字等及(7)以上各种效果的组合。根据本发明，图案中最高点与最低点的高度差系为0.0001至10mm，较佳为0.001mm至8mm，最佳为0.005mm至6mm。
本发明中于模具表面形成图案的方式可利用喷砂、蚀刻、电镀、电解、电铸、雕刻或捏塑等熟习此项技术者所熟知的技术完成。
兹以下列实例与以详细说明本发明，惟并不意味本发明仅局限于此等实例所揭示的内容。
实例1
玻璃模具表面直接施予化学反应型脱模剂
首先，提供两玻璃模板，其中于一玻璃模板的表面上蚀刻出所要的图案，另一玻璃模板则不具有图案。
完全去除玻璃模具表面上的泥沙、灰尘或油质等附着物后，将此玻璃模具置于60℃至80℃的环境中干燥2小时以上。
接着，将作为脱模剂的硅烷(KP-8400，购自信越化学公司)均匀涂抹于模具的表面，经24小时的室温下自然风干，再涂抹第二次，再经24小时的室温下自然风干，再将此玻璃模具置于60℃以上的环境中干燥2小时以上。之后，待其冷却后以酒精清洗表面，再将此玻璃模具置于60℃以上的环境中干燥2小时以上，即可作为铸模之用。
将上述两模具板置于一上一下，其两板体间以硅胶条密封四边只留下一注模孔，而形成一封闭的模穴。
于甲基丙烯酸甲酯预聚成的浆料中添加适量的着色色料及偶氮二异丁氰，搅拌均匀后，灌入上述注模孔，使该浆料充满上述模穴中，经脱泡及密封后，将其放入60℃的水浴槽中5至7小时，再移至烘箱中以120℃烘2小时，移出烘箱后经冷却及脱模后，即可得一表面复制自玻璃模具表面的图案的压克力板。
实例2
玻璃模具表面直接施予物理吸附型脱模剂
本实例与实例1大致相同，不同处在于本实例中的脱模剂系包含聚乙烯醇(PVA)。其实施方式为将聚乙烯醇以重量比35∶75溶于水中，待其完全溶解后形成透明粘稠状的脱模剂。
接着，将该脱模剂均匀涂抹于模具的表面，以60℃以上的温度烘烤3至4小时，使其水分完全烘干并在表面形成一透明膜，即可作为铸模之用。
实例3
直接添加脱模剂于浆料中(玻璃模具)
本实例的模具系与实例1相同。
将各类型的脱模剂(如：硬脂酸锌、ZELECUN或硫代丁二酸钠二辛酯(dioctyl sodium sulfosuccinate))以适当比例(100ppm至4500ppm)预先溶于甲基丙烯酸甲酯中形成一混合液。
另外，于甲基丙烯酸甲酯预聚成的浆料中添加适量的过氧化苯甲酰或偶氮二异丁氰，再加入上述的混合液，搅拌均匀。之后制程则皆与实例1相同。
实例4
玻璃模具先经热处理
本实例的模具与实例3相同。
将经蚀刻的模板以520℃退火30分钟，以增加其强度。
之后制程则皆与实例3相同。
实例5
完全不添加脱模剂(钢模具)
首先，提供一片2mm厚1英尺宽1.5英尺长的钢模板，且于钢模板的表面上蚀刻出所要的图案，接着去除钢模板表面上的泥沙、灰尘或油质等附着物。
将具有图案的钢模板置于一玻璃承载板上，再取另一模板(可为不具有图案的钢模板或是玻璃模板)，将上述两模具板置于一上一下，其两板体间以硅胶条密封四边只留下一注模孔，而形成一封闭的模穴。
于甲基丙烯酸甲酯预聚成的浆料中添加适当量(约400ppm)偶氮二异丁氰，搅拌均匀后，灌入上述注模孔，使该浆料充满上述模穴中，经脱泡及密封后，将其放入60℃的水浴槽中5至7小时，再移至烘箱中以120℃烘2小时，移出烘箱后经冷却及脱模后，即可得一表面复制自钢模具表面的图案的压克力板。
实例6
浆料中添加脱模剂(钢模具)
本实例的模具系与实例5相同，不同的是钢模具的尺寸为2mm厚3尺宽7尺长。
将各类型的脱模剂(如：十八烷醇、硬酯酸或油酰胺(如ArmoslipCP))以适当比例(100ppm至4500ppm)预先溶于甲基丙烯酸甲酯中形成一混合液。
另外，于甲基丙烯酸甲酯预聚成的浆料中添加适量的过氧化苯甲酰或偶氮二异丁氰，再加入上述的混合液，搅拌均匀。之后制程则皆与实例5相同。
实例7
利用钢模具制造特殊效果的压克力板
本实例的模具系与实例5相同，不同的是图案设计成具有抗炫光的特性。
将各类型的脱模剂(同实例6的脱模剂)以适当比例(100ppm至4500ppm)预先溶于甲基丙烯酸甲酯中形成一混合液，此混合液以0.5微米的绝对滤网过滤后备用，以减少杂质颗粒。
将上述两模具板置于一上一下，其两板体间以硅胶条密封四边只留下一注模孔，而形成一封闭的模穴。另外，再以接地的钢导线接触钢模具的表面，以减少静电且增加安全性。
于甲基丙烯酸甲酯预聚成的浆料中添加适当量(约400ppm)过氧化苯甲酰或偶氧二异丁氰，再加入上述的混合液，搅拌均匀后，再以0.5微米的绝对滤网过滤后，灌入上述注模孔，使该浆料充满上述模穴中，经脱泡及密封后，将其放入60℃的水浴槽中5至7小时，再移至烘箱中以120℃烘2小时，移出烘箱后经冷却及脱模后，即可得一表面具抗炫光(antiglare)设计的压克力板。
实例8
利用钢模具制造雾面板
首先，提供一片2mm厚1尺宽1.5尺长的钢模板，且于钢模板的表面上蚀刻出雾面状，接着去除钢模板表面上的泥沙、灰尘或油质等附着物。
将具雾面的钢模板置于一玻璃承载板上，再取另一模板(可为不具有图案的钢模板或是玻璃模板)，将上述两模具板置于一上一下，其两板体间以硅胶条密封四边只留下一注模孔，而形成一封闭的模穴。
之后制程则皆与实例5相同，可得一表面复制自钢模具表面的雾面的压克力板。
实例9
木材模具的实施例
首先，提供一表面具有花纹图样的12mm厚的木模。接着，将聚乙烯醇(PVA)以重量比35∶75溶于水中，待其完全溶解后形成透明粘稠状的脱模剂。
接着，将该脱模剂均匀涂抹于木模的表面，以60℃以上的温度烘烤3至4小时，使其水分完全烘干并在表面形成一透明膜，即可作为铸模之用。
将一片具有图案的木模板与另一片不具衅纹的玻璃模板置于一上一下，其两板体间以硅胶条密封四边只留下一注模孔，而形成一封闭的模穴。
将各类型的脱模剂(同实例6的脱模剂)适当比例(100ppm至4500ppm)预先溶于甲基丙烯酸甲酯中形成一混合液。
另外，于甲基丙烯酸甲酯预聚成的浆料中添加适量的过氧化苯甲酰或偶氮二异丁氰，再加入上述的混合液，搅拌均匀后，灌入上述注模孔，使该浆料充满上述模穴中，经脱泡及密封后，将其放入60℃的第一烘箱中5至7小时，再移至第二烘箱中以120℃烘2小时，移出烘箱后经冷却及脱模后，即可得一表面复制自木模表面的图案的压克力板。
实例10
水泥模具的实施例
首先，提供两水泥模板，其中于一水泥模板的表面上形成所要的图案，另一水泥模板则不具有图案。
完全去除水泥模具表面上的泥沙、灰尘或油质等附着物后，将此模具置于80℃以上的环境中干燥4小时以上，置冷却后备用。
接着，将硅烷(KP-8400，购自信越化学公司)均匀涂抹于模具的表面，经24小时的室温下自然风干，再涂抹第二次，再经24小时的室温下自然风干，再将此水泥模具置于60℃以上的环境中干燥2小时以上。之后，待其冷却后以酒精清洗表面，再将此水泥模具置于60℃至80℃的环境中干燥2小时以上，即可作为铸模之用。
之后制程则皆与实例1相同，即可得一表面复制自水泥模具表面的图案的压克力板。
上述实施例仅为说明本发明的原理及其功效，并非限制本发明。因此习于此技术的人士对上述实施例进行修改及变化仍不脱本发明的精神。本发明的权利范围应如后述的申请专利范围所列。