CN102582331B - 用于在笔表面进行涂层的方法以及具有表面涂层的笔 - Google Patents

Abstract

本发明涉及用于笔(1)的表面涂层的方法，其中至少在一部分表面(3)上施加涂层(5)，该涂层中包含可热膨胀的颗粒，-将涂层(5)的部分平面区域用转移箔(13)覆盖，所述转移箔具有载体层(14)和面向涂层(5)的、包含在膨胀温度下软化的热塑性聚合物和至少一种着色剂的转移层(15)，并且借助于贯穿转移箔进行的热导入将所述部分平面区域至少加热至颗粒的膨胀温度，由此部分平面区域由于颗粒的膨胀而作为突起结构(4，4a)从涂层(5)凸显并且一部分转移层(15)被转移到突起结构上。本发明另外涉及一种用这种方法制得的笔。

Description

用于在笔表面进行涂层的方法以及具有表面涂层的笔

本发明涉及用于在笔(Stift)表面进行涂层的方法以及具有表面涂层的笔。笔，例如用于书写用途、绘画用途和标记用途的笔以及化妆笔的表面，经常例如通过喷涂或浸涂而配置以漆涂层。为了物品视觉上吸引人的表面，大多数情况下需要另外的用于表面构造的措施。还常常发现，涂层应当具有特别的触感特性，例如增加的抓握性。通常，施加连续的、增加抓握性的涂层不会造成特殊的困难。如果表面的抓握性要通过从该表面突出的涂层平面区域，例如由防滑材料构成的以疙瘩、棱条等形式的突起结构来实现，则这就是另外一种情况。

在从EP1700713B1获知的方法中，在笔的表面上施加涂层，在该涂层中包含可热膨胀的颗粒，其中加热涂层的部分平面区域并在此过程中使得至少一部分颗粒膨胀，由此所述部分平面区域作为突起结构而从涂层突出。突起区域改善了笔的抓握性并提供了也在视觉方面构造笔的可能性。然而，它们具有与涂层的未膨胀区域相同的颜色，以致于它们不能在视觉上与其明显地相区别。

由此出发，本发明的任务是提出一种方法，用该方法能够以技术上简单的方式在笔上制得开头所提及类型的具有突起区域的、高品质、视觉上和触感上吸引人的涂层，其具有与涂层的非突起区域不一样的颜色。此外，本发明的任务是提供具有如此涂层的笔。

该任务通过根据权利要求1的方法或根据权利要求16的笔得到解决。在根据本发明的方法中，至少在笔表面的一部分上施加涂层，在该涂层中包含可热膨胀的颗粒。将涂层的部分平面区域用具有载体层和面向涂层的、包含在膨胀温度下软化的热塑性聚合物和包含至少一种着色剂的转移层15的转移箔(folie)覆盖，并且借助于贯穿转移箔进行的热导入将其至少加热至颗粒的膨胀温度，由此部分平面区域由于颗粒的膨胀而作为突起结构从涂层凸显并且一部分转移层被转移到突起结构上。

在该方式中有利的是，首先，在相应的部分平面区域的膨胀的过程中，可以在一个工序中实现突起结构的上色，以致于不需要额外的操作步骤和为此必需的准备过程。此外有利的是，能够以高度的精确性使突起结构染色。在于膨胀过程中被转移箔加载(beaufschlagten)的部分平面区域或突起结构的表面上，只粘附着与被加热柱体的接触面大小对应的转移层的热塑性软化部分，其又准确地对应突起结构的大小与形状。其总是被涂层的未膨胀的平面区域以清晰边缘的外轮廓突显出，即使当它们在笔上形成细线(filigrane)图案时。在通过印刷的膨胀平面区域的后续染色中，这或许要以巨大的工艺技术成本才能实现。例如，笔相对于印刷设备的不精确定向和膨胀结构的不同高度导致不精确和不整洁的外观。在涂层的部分平面区域膨胀的情况下，其体积扩大，由此在其表面和转移层之间产生相对运动。然而，在膨胀的时刻，热塑性调节的转移层软化，以致于它可以抵消上述相对运动。与此相反，商业通用的热冲压箔(例如Kurz公司，纽伦堡)只能差地抵消该相对运动并显示出有裂缝形成或粘附问题。在移除被加热柱体后，转移层快速冷却，其中它牢固且无应力地粘附在突起结构上。所述粘附主要通过在膨胀过程中转移层的热塑性软化的聚合物得以保证，以致于与此相关地在选择转移层的其他组分时，特别是也在选择着色剂时是自由的。转移层的厚度同样是可自由选择的，其中为了尽可能地保持突起结构的触感，薄的转移层是有利的。

此外有利的是，突起区域的触感仅非常少地受颜色层影响。对于触感决定性的是表面结构，它必须具有一定大小的可感觉到的突起，以便达到一对于手指来说舒适的抓握。在膨胀后从表面突起的表面，例如空心微球体的球表面，位于该区域中。可以实现柔软触感或丝绒般的表面。为了赋予颜色，人们采用传统的热冲压箔，将从该箔转移到笔表面上的颜色层置于表面的上面并覆盖该突起。抓握效果有所损失。在转移于转移温度下呈液体的材料的情况下，该材料流进表面中或者流入突起的膨胀颗粒之间，由此该材料还从表面凸出来并因此保持触感。

其他的优点在于，热塑性调节的转移层在其在突起的结构上的粘附能力方面表现较为耐受性的(tolerant)，即它们与大量不同的涂层材料形成材料融合式的(stoffschl üssig)连接。

通过所提出的方法，通过可以技术上简单的方式在笔，尤其是铅笔、彩色笔、绘图笔和化妆笔的表面上，例如为了提高抓握性和/或为了构造目的而产生突起结构，能得到大量的构造可能性，所述突起结构在颜色上从未膨胀的涂层区域突显出来。

优选地，颗粒的膨胀以接触技术来实现。在此，使具有相应于涂层的突起平面区域的轮廓形状和面积的、至少加热至必需的膨胀温度的柱体接触面的柱体，在转移箔垫层(Zwischenlage)的情况下与涂层进行热接触，其中合乎目的地用一定的力将柱体或其接触面对着涂层挤压，以便促进转移层在所产生的突起结构上的热传递和粘附。在一个方法变化形式中，使柱体向着笔表面运动并且在部分平面区域的颗粒膨胀之后又远离该笔表面运动。该变化形式(其中柱体是例如往复凸模(Hubstempels)的一部分)，特别适合于多边形的笔，也例如适合于具有三角形轮廓形状的笔。

颗粒的膨胀也可以无接触地实现，通过例如用高能光线，例如激光加载待膨胀的部分平面区域，其中用转移箔覆盖至少一个确定要膨胀的平面区域。为了使突起结构上通过热作用而软化的转移层的转移变得容易，可能合乎目的的是，将箔对着涂层挤压或拉伸。能够例如借助于光学系统而使在涂层上由光线产生的光斑适合于所希望的突起结构的形状。

通过在充当载体层的箔(例如由塑料构成的)上，以所希望的厚度施加具有流动能力的、包含热塑性聚合物和溶剂的色料制剂或者涂漆或者油墨并随后将其进行干燥，而以简单的方式来制造转移箔。优选地，使用有机溶剂，以便例如缩短干燥过程。以简单的方式通过添加填充剂和选择热塑性聚合物或其浓度能够影响制剂的粘度和稠度。作为填充剂可以考虑例如滑石、高岭土、硫酸钡、碳酸钙、云母、硅土、石英粉和浮石粉。

在一个优选的方法方案中，作为可膨胀颗粒使用具有110℃至220℃的膨胀温度的那些。“膨胀温度”理解为这样的温度，在该温度下颗粒增大其体积。在所述温度范围内，许多热塑性聚合物熔融，以致对于转移层的构造而言在聚合物方面存在很大的变化幅度。

作为可膨胀颗粒，优选地使用空心微球体，尤其是在非膨胀状态下具有2μm至45μm的平均颗粒大小并且其直径在膨胀状态下增大到大约十倍的那些。空心微球体例如由热塑性的可软化的聚合物壳构成，该壳包裹容易蒸发的液体。在加热下，聚合物材料软化并且空心微球体由于在内部蒸发的液体而鼓起。因此膨胀的空心微球体导致涂层的体积增大，由此形成突起结构或平面区域。

但是除了空心微球体之外，还可考虑使用无机颗粒例如膨胀云母或尤其是膨胀石墨，或者使用由可膨胀塑料构成的颗粒。还可以在笔的涂层中存在更多不同的可膨胀颗粒，例如上述类型的那些。

在笔表面上施涂涂层可以毫无问题地例如通过浸渍、喷涂、刷涂，用穿透法(Durchstoβverfahren)或者还通过丝网印刷实现。后述的方法适合于例如，当只应当在表面的部分区域上设置包含膨胀性颗粒的涂层的情况。在穿透法中，例如将木材包裹的笔经由入口插入包含液体涂层材料的容器中，其中笔经由出口又离开容器，其上多余的涂层材料被擦去。在干燥后或已经在涂层的未固化状态下，确定的部分平面区域中的颗粒通过热作用而转变为其膨胀状态。

在具有圆形或椭圆形截面的笔的情况下，颗粒的膨胀优选地以这样的方式来实现：将待处理的物品在至少加热至膨胀温度的柱体接触面上滚动。用该滚动技术同样可以以技术上简单的方式产生复杂图案的突起结构。

解决开头所述任务的笔在其表面上至少部分地设置有涂层，其中它们包含可膨胀的颗粒。所述颗粒在一个或多个部分平面区域中膨胀，由此部分平面区域作为突起结构从涂层凸出。它们在其表面上设置有包含可热塑性可软化的聚合物和着色剂的层。如上面已经描述的，除了有利的简便制造外，尤其要强调对于笔表面构造的构造自由度。例如可以改变突起的或未突起的部分平面区域的各自比例。突起的部分平面区域可以形成例如经涂层的笔表面的绝大部分，即经涂层的表面的有审美印象的元素由未突起的，如例如以字符的形式的显现为凹坑的涂层区域形成。另一方面，突起区域可以形成或多或少细线的、在颜色上从未突起的涂层凸现出的、视觉总体印象突出的图案。

现在通过参考附图更详细地说明本发明。分别在示意图中显示了：

图1A，B用于笔的表面涂层的第一方法变化形式，

图2用于笔的表面涂层的第二方法变化形式，

图3图2的截面III。

笔1包含例如由木材构成的、中心携带笔芯2的笔杆11，其表面3即其周围面应当设置有突起的平面区域或结构4，4a，首先将这样的笔设置以包含可膨胀颗粒的涂层5。在此，在整个表面3上旋加涂层或者仅在例如形成笔杆纵向部分的表面区域上施加涂层。示例性地，下文涉及包含作为可膨胀颗粒的空心微球体的涂层5。合适的是例如具有由混合聚合物(CAS编号25214)构成的壳的空心微球体，所述混合聚合物可从Akzo Nobel Chemicals GmbH，D-46446Emmerich获得。作为用于涂层的原始材料，可以使用例如按照下面所列举的实施例的制剂。在应当整体设置以涂层5的笔1的情况下，符合目的地使用上面简述的穿透法。与此相反，如果要仅对表面3的部分区域设置涂层5，则这可以例如用丝网印刷方法或喷涂方法进行。在涂层5例如通过在高于室温的温度下空气干燥而固化后，进行选择性膨胀。为此，将涂层5的部分平面区域6加热至这样的温度：其高于每种情况下所使用的颗粒或空心微球体的膨胀温度。部分平面区域6的大小在此基本上相应于后来的突起结构4，4a的大小或面积。

在图1中表示的方法变化形式中，为了颗粒的膨胀，使用具有多个可加热的接触面8的柱体9的凸模7。接触面的加热可以例如借助于电阻加热装置来进行。使凸模向着笔的方向运动，这用箭头10指明。在接触面8和涂层5之间布置转移箔13。因此，用于涂层的热导入通过转移箔进行。转移箔被柱体9或其接触面8加载并且以一定的力对着涂层5进行挤压。将柱体9或其接触面8，8a加热至等于或大于空心微球体的膨胀温度的温度。膨胀温度在110℃至220℃的范围内。在实施例1至3中所陈述的空心微球体具有大约180℃的膨胀温度。

使接触面8基本上适应于待处理表面的轮廓，例如在圆柱体形的笔杆的情况下圆柱体形弯曲，其中弯曲轴沿着笔1的中心纵轴10的方向走向。在一定程度上，通过接触面8的形状能够影响突起结构4，4a的横截面形状。如在图1中通过虚线所指明的，可以使接触平面8a凹成(ausgemuldet)大致碗形的，由此形成具有凸球状形状的突起结构4a。

上面提及的转移箔13由载体层14和转移层15组成。载体层14是由塑料构成的例如具有12μm厚度的箔。这样的箔是例如可从Leonhard Kurz Stiftung& Co KG(纽伦堡)公司获得的。通过在载体层14上施加热塑性调节的，即包含至少一种热塑性聚合物的色料制剂，例如油墨或涂漆，产生转移层15。将色料制剂例如在载体层14上进行刮涂或喷涂并随后进行干燥，例如在60℃的空气循环加热炉中。可以例如通过喷嘴、用刮刀、用纤维尖、但也通过常规的喷墨印刷系统将色料制剂喷涂在载体箔上。干燥后，转移层15具有例如8μm的厚度。

所述至少一种包含在转移层中的热塑性聚合物在上述膨胀温度下软化，由此具有与接触表面8，8a相应的大小的软化转移层区域至少在一定程度上与突起结构以材料融合的方式连接。如果在此之后凸模7和柱体9与笔1分离，那么相应于接触面8，8a的大小的、在该时刻热塑软化的转移层15的区域脱落，其中其在突起结构4，4a表面上形成颜色层16。在原来转移层15的从该处颜色层16已经脱落的位置上，形成具有相应于脱落的颜色层的大小的凹陷17。

为了尽可能少地改变突起结构的触感，转移层15和与此相应的从载体层14脱落并粘附于该结构上的颜色层16应尽可能地薄。在加热状态下熔融液态的颜色层16在此期间主要流到从突起结构4，4a的表面突出的膨胀的空心微球体18之间(参见图3)，以致于突起结构4，4a的触感基本上通过从结构4，4a的表面突起的空心微球体18的区域而很少通过颜色层16引起。转移层15越薄，突起结构4，4a上颜色层16的转移也就能越没有问题地成功实现，并且颜色层16的边缘清晰度越大。转移层15中存在的聚合物的熔点或熔融范围的下限温度值应当尽可能地低，最好显著地低于150℃，以便转移层15尽可能快地软化。

在图2中，示意地描绘了尤其适合于具有圆柱形或椭圆形横截面形状的笔1的涂层的方法变化形式。将笔1在柱体9a的经加热的接触面8a上滚动，其中在涂层5和接触面8a之间布置转移箔13。在滚动中，将具有为膨胀而设计的部分平面区域6的笔1对着接触面8a轻微地挤压，由此促进从转移箔13的转移层15脱落的颜色层16在突起结构4，4a上的粘附。在所示的方法变化形式中，采用板状工具19，在其中将多个柱体9a集成在由相应于突起结构4，4a的网栅构成的待获得的图案中。柱体9a的接触面8a与工具19的例如水平面20对准。接触面8a的大小相应于待产生的突起结构4的大小。笔1和工具19之间的各自相对速率取决于所希望的涂层5和柱体9a的接触面8a之间的接触时间。涂层5中的热处理也可以这样来进行，使得保持笔位置固定并围绕其中心纵轴10可旋转，其中工具10例如在箭头23的方向上运动。

作为涂层5，示例性地可以考虑下述配方(百分比数据是重量百分比)：

水基涂漆

适合于穿透法的涂漆：

粘结剂：水性聚氨酯-分散体(Alberdingk APU 1061)	1)	83％
			聚氨酯-增稠剂(Rheolate 255)	2)	1％
聚氨酯-增稠剂(Rheolate 244)	2)	2.3％
			分散-添加剂(Disperbyk-192)	3)	1％
可膨胀空心微球体(Expancel 551 DU40)	4)	9％
			润湿剂(Tego Wet 510)	5)	0.3％

矿物油基消泡剂(Drewplus T 4202)	6)	0.4％
			水性颜料制剂(Levanyl Blau G-LF)	7)	3％

水基无色面漆：

粘结剂：水性聚氨酯-分散体(Alberdingk U 210)	1)	80％
			可膨胀空心微球体(Expancel 820 SL 40)	4)	18％
聚氨酯-增稠剂(Rheolate 244)	2)	1.5％
			增稠剂(DSX 3290)	8)	0.2％
矿物油基消泡剂(Drewplus T 4202)	6)	0.3％

有色UV可固化漆：

UV粘结剂(Genomer 1343)	9)	13％
			阻聚剂(Genorad 16)	9)	0.3％
UV粘结剂(Genomer 5275)	9)	11％
			增稠剂(Aerosil 380)	10)	0.3％
UV粘结剂(Speciality Resin 01-554)	9)	16％
			UV光引发剂(Irgacure 819)	11)	1％
UV光引发剂(Darocur 1173)	11)	2％
			UV颜料制剂(Microlith Black C-K)	11)	0.5％
消泡剂(Byk 020)	3)	0.2％
			柔软感觉添加剂(Daiplacoat RHC-731 Clear)	12)	11％
消光剂(Syloid Rad 2105)	13)	3％
			UV粘结剂(Genomer 6050/TM)	9)	29％
可膨胀空心微球体(Expancel 551DU 40)	4)	12.7％

无色含溶剂面漆：

粘结剂(硝酸纤维素H 22)	14)	19％
			基于柠檬酸三丁酯的增塑剂(Citrofol A 1)	4)	5％
树脂粘结剂(合成树脂SK)	15)	6％
			溶剂(丙酮)	16)	60％
可膨胀空心球体(Expancel 091 DU 120)	4)	10％

水基色漆：

适合于丝网印刷的漆。

粘结剂：水性聚氨酯-分散体(Liopur 97-282)	17)	50.6％
			聚氨酯-增稠剂(Rheolate 244)	2)	3％
水性颜料制剂(Levanyl Blau G-LF)	7)	0.7％
			水性颜料制剂(Levanox Weiβ RNZ-SF)	7)	5％
溶剂(1，2-丙二醇)	18)	10％
			消泡剂(EFKA 2526)	19)	0.7％
可膨胀空心微球体(Expancel 091 DU 140)	4)	30％

对于转移层，示例性地可以考虑下述配方：

配方1：

丁基乙二醇乙酸酯(溶剂)	20)	27.1％
			GB-酯(溶剂)	20)	10.6％
Anon树脂(溶剂)	20)	26.3％
			Microlith绿G-T(着色剂)	22)	2.1％
Microlith黄2G-T(着色剂)	22)	2.5％
			Microlith白R-K(着色剂)	22)	3.0％
Finntalc M03-AW(填充剂)	23)	5.9％
			合成树脂AP(聚合物)	10)	14.0％
Mowital B 20 H(聚合物)	24)	8.5％

配方2：

酒精(溶剂)	21)	56.6％
			3-甲氧基-1-丁醇(溶剂)		30.4％
Savinyl Rot 2BLSE(着色剂)	25)	4.3％
			Mowital B 20 H(聚合物)	24)	1.1％
Rokrapol 7160(聚合物)	26)	7.6％

配方3：

酒精(溶剂)	21)	72.0％
			3-甲氧基-1-丁醇(溶剂)		18.0％
Savinyl Rot 2BLSE(着色剂)	25)	2.0％

合成树脂SK(聚合物)

10)

8.0％

生产商：

1)Alberdingk Boley GmbH，D-47829 Krefeld

2)Elementis，Ambachtsweg 8，4906 CH Oosterhout，Holland

3)Byk Chemie GmbH，D-46462 Wesel

4)Akzo Nobel Chemicals GmbH，D-46446 Emmerich

5)Tego Chemie Service GmbH，D-45127 ssen

6)Drew Ameroid Deutschland GmbH，D-63073 Offenbach

7)Bayer AG，D-51368 Leverkusen

8)Cognis Deutschland GmbH，D-40551 D üsseldorf

9)Rahn AG，CH-8050 Z ürich

10)Degussa AG，D-60287 Frankfurt a.M.

11)Ciba，CH-4002 Basel

12)Gustav Grolman GmbH & Co.KG，D-41468 Neuss

13)Grace Davison Europe，D-67547 Worms

14)Hagedorn AG，D-49078 Osnabr ück

15)Degussa H ül s/Creanova Spezialchemie GmbH，D 53859Niederkassel

16)Biesterfeld Spezialchemie GmbH，D-20095 Hamburg

17)Synthopol Chemie，D-21605 Buxtehude

18)Merck KGaA，D-64293 Darmstadt

19)EFKA Additives B.V.，8440 AN Heerenveen，Nether lands

20)CSCD-90431 N ürnberg

21)Staufen Chemie，D-73110 Hattenhofen

22)BASF，Ludwigshafen

23)MONDO，MINERALS B.V.，NL-1041AR，Amsterdam

24)Kuraray，D-65926 Frankfurt a.M.

25)Clariant，Frankfurt a.M.

26)Robert Kraemer GmbH & Co.KG，D-26180 Rastede

Claims (20)

1.用于笔（1）的表面涂层的方法，其中

-至少在一部分表面（3）上施加涂层（5），在该涂层中包含可热膨胀的颗粒，

-将涂层（5）的部分平面区域用转移箔（13）覆盖，所述转移箔具有载体层（14）和面向涂层（5）的、包含在膨胀温度下软化的热塑性聚合物和至少一种着色剂的转移层（15），并且借助于贯穿转移箔进行的热导入将所述部分平面区域至少加热至颗粒的膨胀温度，由此该部分平面区域由于所述颗粒的膨胀而作为突起结构（4,4a）从涂层（5）凸显并且一部分转移层（15）被转移到突起结构上。

2.根据权利要求1的方法，其特征在于，使涂层（5）的所述部分平面区域与柱体（9,9a）的至少加热至膨胀温度的接触面（8,8a）在转移箔（13）垫层的情况下进行热接触。

3.根据权利要求2的方法，其特征在于，使用于加热所述部分平面区域的柱体（9）向着涂层（5）运动和在颗粒的膨胀后远离涂层（5）运动。

4.根据权利要求3的方法，其特征在于，它适合用于多边形截面的笔。

5.根据权利要求2的方法，其特征在于，将具有圆形或椭圆形截面的笔（1）在柱体（9a）的经加热的接触面（8a）上滚动。

6.根据权利要求1的方法，其特征在于，无接触地进行热导入。

7.根据权利要求6的方法，其特征在于，用光束加载以转移箔（13）覆盖的部分平面区域。

8.根据权利要求7的方法，其特征在于使用激光。

9.根据权利要求1至8之一的方法，其特征在于，使用具有转移层（15）的转移箔（13），其中通过在载体层（14）上施加具有流动能力的、包含热塑性聚合物和溶剂的色料制剂并通过随后干燥色料制剂来产生所述转移层。

10.根据权利要求9的方法，其特征在于，色料制剂包含有机溶剂。

11.根据权利要求1至8之一的方法，其特征在于，使用转移箔（13），其转移层（15）包含填充剂。

12.根据权利要求1至8之一的方法，其特征在于，使用具有从110℃至220℃的膨胀温度的可热膨胀的颗粒。

13.根据权利要求12的方法，其特征在于，作为可热膨胀的颗粒，使用空心微球体。

14.根据权利要求13的方法，其特征在于，在非膨胀状态下空心微球体具有从2μm至45μm的平均尺寸。

15.根据权利要求1至8之一的方法，其特征在于，由此在木材包围的笔（1）的表面（3）上产生突起结构（4,4a）。

16.用根据权利要求1至15之一的方法制造的笔，其表面（3）至少部分地设置有涂层（5），其中所述涂层（5）包含可热膨胀的颗粒，并且该颗粒在涂层（5）的部分平面区域中膨胀，由此部分平面区域作为突起结构（4,4a）从涂层凸出，其特征在于，突起结构在其表面上设置有包含在可热膨胀颗粒的膨胀温度下可软化的热塑性聚合物和着色剂的颜色层（16）。

17.根据权利要求16的笔，其特征在于，所述颜色层（16）包含填充剂。

18.根据权利要求16或17的笔，其特征在于，所述涂层（5）包含空心微球体作为可膨胀的或经膨胀的颗粒。

19.根据权利要求18的笔，其特征在于，所述空心微球体在开始状态下具有2-45μm的平均颗粒尺寸和在膨胀状态下至少增大两倍。

20.根据权利要求16或17的笔，其特征在于，所述笔（1）是木材包裹的笔。