CN102753353A - 无缝套管及无缝基体 - Google Patents

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Abstract

利用具有在其上成形的无缝表面凹凸的无缝套管来制成无缝压印或铸印基体，无缝套管被配置套到压印或铸印组件中的圆筒形底座上。基体是例如纸张、聚酯、聚丙烯、金属等细长材料的扁平腹板、薄片或薄膜。可采用干扰烧蚀、无干扰烧蚀、喷墨印刷等技术来设置表面凹凸，其中，无缝表面凹凸设置在无缝套管上。一种制作无缝压印或铸印基体的方法包括扩大在其中设有无缝表面凹凸的无缝套管的直径，将扩大的无缝套管套到圆筒形底座上，使无缝套管围绕圆筒形底座收缩，通过压印或铸印组件传送基体，以及把无缝表面凹凸压入或铸入基体中。

Description

无缝套管及无缝基体
相关申请的交叉引用
本申请主张2010年2月6日提出的序列号为61/302,118的美国临时专利申请的优先权。
背景技术
本发明涉及基体上的凹凸图案。更具体地说，本发明涉及具有在其中被压印或铸印的无缝表面凹凸的基体和套管以及其制作方法。
在高温和高压下将表面凹凸压入基体使表面凹凸“转移”或复制到基体上。表面凹凸包括三维(3D)凹凸、全息图像、衍射图样、非衍射图样或者表面纹理的结构、图像或表征。基体是可以接纳表面凹凸的材料，例如，连续膜板、薄片、涂层薄膜、涂层薄片、涂层纸或板，基体可以是未经处理的材料，也可以是如根据需要通过等离子、电镀、真空涂层等方式进行矿处理(ore-treated)的材料。通常采用金属或塑料垫片(以下称“垫片”)将表面凹凸转移到基体上。
一般先将垫片制成平板，再卷绕大型圆柱滚子(以下称“圆筒形底座”)，并且用粘合剂和/或紧固件附接(安装)到圆筒形底座上。装好垫片的圆筒形底座被安装到压印或铸印组件上，在压印或铸印的过程中，表面凹凸的压痕或复制从垫片转移到基体上。
所生成的压印或铸印基体一般积成大卷，可根据需要将大卷分割成小卷或薄片，作墙纸、包装纸、杂志等各种使用。压印或铸印的基体卷或片可印刷、电镀及/或层压到板材、塑料膜或其它表面，以制作具有特色图像、图案、纹理或随着视角改变而颜色变化的装饰性、安全性及/或功能性表面毡。
虽然在圆筒形底座上使用垫片是生产压印或铸印基体的有效方法，但是使用垫片有几个缺点。首先，制备垫片非常耗时。包括在光刻胶板上制备图像、电镀、涂装、剥离等在内的若干步骤仅仅是制备一块垫片的少数步骤。
另外，沿着圆筒形底座缠绕扁平垫片时，在垫片的两侧边缘相交处会留有空隙或连接线。此外，在某些情况下，圆筒形底座可能很长以至于一块垫片不足以盖住圆筒形底座的全长。因此，可能需要多块扁平垫片才能盖住圆筒形底座的表面。当使用多块垫片时，不仅在绕圆筒形底座的垫片末端相交处留下连接线，而且还会在两块以上垫片沿圆筒形底座宽度邻接处留有明显的连接线。因此，随着圆筒形底座的每次转动，连接线的压痕就会和表面凹凸一起转移到基体。连接线通常称重复、中断或接缝(以下统称“接缝”)，在基体上比较明显。接缝数量随着圆筒形底座垫片数的增加而增加。多个接缝在所述被压印或铸印的基体上产生了“拼接”效果，但这种效果不同与多块地砖的拼接效果。
最终压印或铸印基体的接缝通常会留在成品上，很难去除。在连续全息花纹或凹凸花纹中的接缝特别明显，并且非常不符合需要。
因此，为了避免在成品中出现接缝缺陷，当切割压印或铸印基体时，使下游转换器校准并记录或指出设备以避免将接缝合并到成品中。不得不围绕着接缝所进行的工作增加了材料报废率；当根据需要的尺寸切割压印或铸印基体时，除了为了绕过过渡区而不得不校准机械设备从而引起不便之外，还产生了大量浪费。
另外，一旦在压印或铸印工艺中使用垫片后，很难在垫片作废时从圆筒形底座上拆下垫片。为了在圆筒形底座上安装不同的垫片，需要将旧垫片从圆筒形底座上刮下来。用过的垫片不能修复或存储，不能作为垫片再次使用。一旦拆下来，垫片只能被废弃或回收，并且在安装新的垫片以前，需要擦洗和准备好圆筒形底座。
降低垫片依赖度的措施包括在圆筒形底座自己的光阻材料上直接设置表面凹凸。不幸的是，光阻材料或所用的其他标准材料不能耐受高温。通常，光阻等材料只能耐受I SO摄氏度以下的温度，而且，压印或铸印滚筒及所生产的压印或铸印基体的耐用度可能达不到要求。另一种方法是在圆筒形底座上直接蚀刻表面凹凸。但是，这两种方法的缺点是一旦停止使用圆筒形底座上的表面凹凸，就无法再次使用圆筒形底座用于其他图案。此外，圆筒形底座的尺寸、重量和成本使得在圆筒形底座上直接成形表面凹凸变得不切实际。
因此，存在对没有接缝的压印或铸印基体的需要。理想的情况是利用便于生产、经济地、易拆卸、耐存储及可再用的压印介质来成形压印或铸印基体，同时最大程度地减少相关机械设备所需的清洁和维护。
发明内容
用外表面上具有无缝表面凹凸的无缝套管来制作无缝压印或铸印基体。无缝套管为圆筒状，经配置套到压印或铸印组件中的圆筒形底座上。沿基体长度无缝设置表面凹凸。“无缝”表面凹凸是指无接缝、无重复线、无连接线的连续的、无间断的表面凹凸图案。基体是例如可在其中设置表面凹凸的纸张、聚酯、聚丙烯、金属等细长扁平材料的扁平腹板、薄片或薄膜。在一个实施方式中，基体经过在其上的涂层或其他表面处理，便于表面凹凸的压印或铸印。
与具有圆筒形底座的压印或铸印组件配合使用的套管具有被涂覆在套管的外表面上的无缝表面凹凸。可以采用干扰烧蚀、无干扰烧蚀、喷墨印刷等技术来将表面凹凸涂覆到套管上，其中，无缝表面凹凸成形于(通过压印、烧蚀、微蚀、涂敷、拉丝、雕刻、铸造等方式)套管的外表面上。在一个实施方式中，表面凹凸直接成形于套管的外表面，而在另一个实施方式中，表面凹凸成形于套管外表面的涂层内或涂层上。
套管可以采用例如镍、铝等金属材料，也可以采用陶瓷、聚合物、热聚物(聚氯乙烯(PVC)等)等其他适合的材料。在一个实施方式中，涂层均匀涂覆，密度为例如18-25微米。涂层可以是例如聚酰亚胺、明胶、紫外线(UV)、电子束(EB)等固化涂层。
在无缝套管上涂覆涂层的方法包括将套管插入可变速的可控的气动马达，并且在转动套管的同时在套管上喷涂涂层以形成厚度均匀的涂层。喷涂装置被设置为自动直线运动，以喷涂涂层。在另一个实施方式中，用手动方式喷涂涂层，或者用例如涂料、环状系统/涂料器、刀片系统、浸涂、或涂敷辊系统涂敷涂层。在套管的大部分长度或全长以及套管的整个圆周上涂敷涂层，以便在套管上形成厚度大致相同的涂层。
一种在压印或铸印组件中制作无缝压印或铸印基体的方法，包括略微扩大在其中具有无缝表面凹凸的套管直径，将扩大的无缝套管套到圆筒形底座上。无缝套管的直径可以围绕着圆筒形底座收缩。然后通过压印或铸印组件将基体传送或穿过到无缝套管上方，无缝表面凹凸被无缝地压入或铸入基体中。
通过如下详细说明以及所附的权利要求，本发明的这些和其他特性以及本发明的优点将变得显而易见。
附图说明
通过阅读以下详细说明和参考附图，本发明的优点对于本领域的普通技术人员而言将变得更加显而易见，其中：
图1为根据本发明的原则对基体进行无缝压印或铸印的系统侧视图；
图2为安装在圆筒形底座上、构成压印辊或铸印辊的套管立体图；
图3为圆筒形底座的立体图；以及
图4为图2的剖视图。
具体实施方式
本发明具有各种形式的实施方式，在附图中显示以及在下文也将对当前的优选实施方式进行描述，应当理解的是本文所公开的内容将被视为本发明的范例而并不是将本发明限定为所列举的具体实施例。
需要进一步理解的是本说明书的章节标题，即“详细说明”是应美国专利商标局的要求而设，并不意味着、也不应该被推断为是对本文所公开的主题进行限制。
本发明无须使用常用的扁平垫片，有利于无缝套管方便地在压印或铸印系统中的圆筒形底座表面上滑动。表面凹凸包括3D凹凸、全息图像、衍射图样、非衍射图样或表面纹理的结构、图像或表征。基体是可以接纳表面凹凸的材料，例如，连续的腹板或薄膜、簿片、涂层薄膜、涂层薄片、或涂层纸或板。
现在参考附图1和2，所示出的是用在基体104上进行压印或铸印的无缝压印或铸印组件或系统100。本领域的技术人员应该理解，图1旨在大体上显示压印或铸印系统，在本发明所披露的范围内，可以预期和预料系统100的其他实施方式。
压印或铸印系统100包括供应盘102，供应盘102具有向压印或铸印系统100供应基体104的装置。基体104围绕一个或多个导辊106输送，进入成形在其上具有无缝套管130的圆筒形底座110(其中，其上具有套管的圆筒形底座以下统称为“压印或铸印辊”11)和辊子112之间的夹(nip)。还可以设置压紧辊114。在基体104上无缝压印或铸印与无缝套管130上的表面凹凸相同或类似的表面凹凸。正在压印或铸印的基体104在收带盘120上聚集或累积。可以在下游对收带盘120上的压印或铸印基体104作进一步处理，例如通过，真空电镀、等离子处理、涂装、油漆、层压、切割、切片、模切及/或其他方式来获得理想的效果或产品。
在图2中更加详细地显示了在上述无缝压印或铸印系统100中使用的无缝套管130的实施方式。无缝套管130是金属、聚合物、热聚物(如聚氯乙烯)或陶瓷的圆筒，其具有内表面131和外表面134。无缝套管130为中空的，具有长度Li、直径Di、以及壁厚ti。无缝套管130可以采用任意周长C；在一个实施例中，周长在十(10)英寸和三十(30)英寸之间，在另一个实施例中，无缝套管130的长度Li在二十五(25)英寸和六十六(66)英寸之间或者更长，而直径Di在三(3)英寸和十(10)英寸之间。本领域的技术人员应当理解，在本发明所公开的范围内，还可以制作具有不同于上述尺寸的无缝套管130。
在一个实施方式中，无缝套管130的外表面134没有涂层。在另一个示例性实施方式中，无缝套管130具有涂层132，例如激光蚀刻涂层(例如，UV或EB固化材料或聚酰亚胺材料)。在另一个实施方式中，涂层132为非蚀刻型涂层，可设置表面凹凸。无缝套管130可以采用例如手动或自动的方式来涂敷涂层，或者采用例如环状系统涂料器、刀片系统、浸涂或涂敷辊系统，并且可烘干及/或固化。在套管的大部分长度或全长以及套管的整个圆周上涂敷涂层，以便在套管上形成厚度大致相同的涂层。在铸印应用中，为了复制表面凹凸，在凹凸花纹或基体表面均匀涂敷可固化液体(UV或EB可固化单体/低聚物混合物等)并且通过夹(如，在辊之间)将两层聚在一起以紧密地接触表面之间的涂层，并且，优选但非必要，在分离基体和凹凸表面之前，将涂层固化。以这种方式，凹凸表面通过固化涂层被就地复制，并且凹凸表面将自行粘附到基体。
无缝套管130的涂层132酌情具有或经配置具有物理和或化学性质，例如：低表面能、易于加工(涂装或喷涂能力)、热稳定性(耐受280摄氏度以上的高温)、耐化学腐蚀、机械耐久性以及对套管材料的附着力/亲合力大。另外，涂层132具有或经配置具有烧蚀、光学成像或激光蚀刻能力。在一个示例性实施方式中，涂层具有柔性/弹性以适应无缝套管的伸缩，且不损害表面凹凸，不引起涂层的套管粘着力损失。另外，涂层132可通过配置来辅助或帮助控制无缝套管130的表面能。
可以在多级聚合物中选择满足套管涂层、烧蚀、成像及铸印/压印工艺等不同性能等级要求的聚合物群；举例来说，对于要求较严苛的应用，可以选择‘超级’聚合物。对于要求不太严苛的应用，可以使用‘工程’聚合物。
沿无缝套管130的大部分长度或全长Li以及无缝套管130的整个周长在无缝套管130的外表面134上设置无缝表面凹凸136。表面凹凸136可采用能压入或铸入基体的任何文字或图形、微蚀、3D凹凸、全息图像、衍射图样及非衍射图样及/或表面纹理。可通过照片、数字图像、图画、其他纹理表面等获得表面凹凸。
在无缝套管130的外表面134上成形的表面凹凸136通过干扰烧蚀技术或无干扰烧蚀技术直接设于无缝套管130的外表面134或无缝套管130外表面134的涂层132。无缝套管130在被推进的过程中同时进行旋转从而沿着无缝套管130的整个周长以及沿着无缝套管130至少一部分的长度Li形成无缝(例如，连续的，不间断的)表面凹凸136。
现在转向图3和图4，圆筒形底座110采用悬臂式，具有第一端152及第二端154。第一端152是自由端，而第二端154连接到压印或铸印组件100的框架160(如图1所示)。
圆筒形底座110的第一端152具有位于第二端154的圆周附近的快速连接进气口158及销孔156，与圆筒形底座110的内部161和外部162流体通讯。在一个示例性实施方式中，销孔156具有大约3/32英寸的直径，并且围绕圆筒形底座110的周长C2等距分布。销孔156被设置为靠近第二端154。另外，第二端154有斜边164，斜边164长度约为0.25英寸，与水平线成约20度角。
如上公开的制作无缝压印或铸印基体104的方法包括用“空气油脂”型装置(″air-greased″type mechanism)将无缝套管130套到圆筒形底座110上。圆筒形底座110的快速连接件158连同沿着圆筒形底座110的筒壁上的销孔、喷嘴或开口156(以下称“销孔”156)允许空气等气体120穿过圆筒形底座110的中心或外部161从销孔156流出。空气等气体穿过销孔156时产生的作用力使无缝套管130的筒壁扩张，从而使无缝套管130的直径略大于圆筒形底座110的直径，使无缝套管130得以轻松地套到圆筒形底座110上。一旦无缝套管130被放置在圆筒形底座110上，气压就被去除或释放，无缝套管130缩小以紧贴圆筒形底座110。
从圆筒形底座110上拆下无缝套管130的方法与套入无缝套管130的方法相类似：形成气动喷油嘴，略微扩大无缝套管130的边/直径，从而将无缝套管130从圆筒形底座110上滑下。拆下来的无缝套管130可存储及/或重复使用。
在另一个实施方式中，将涂层从无缝套管上剥离，可以在无缝套管上重新设置涂层和重复利用无缝套管。在另一个实施方式中，不剥离已有涂层的套管，而是在之前的涂层上涂一层新涂层，在新涂层上设置新的表面凹凸。在另一个实施例中，通过将另一个套管压入或铸入到已涂有相同材料的套管中来复制已有图像的套管，有效地利用独立成形的负像制作正像。在所述的另一个实施例中，可以利用已知的羽化和/或隐匿接缝的技术通过将标准垫片压入表面来制作凹凸表面。
本无缝基体、无缝套管以及利用无缝套管来制作无缝基体的方法的优点对于本领域的技术人员而言是显而易见的。本装置及方法无须使用扁平垫片，消除了至少包括不良接缝在内的诸多固有缺陷。另外，本发明所述的套管能轻松脱离圆筒形底座、易于储存、再利用方便、能减少废物量，是有效、经济的金属垫片的替代品。此外，与传统压印或铸印处理相比，该方法的速度可提高25％，产品亮度更大，更具生动性。在不做维护和清洁的情况下，套管和圆筒形底座可以使用更长的时间。
与制备垫片和将垫片粘附到圆筒形底座以及将垫片从圆筒形底座上移除相比，采用无缝套管而不是垫片可以节约套管的装载和拆卸的时间。本装置和本方法无须像在制备垫片中所要求的那样进行图像制备和二次电镀。然而，最重要的是，套管及其制作和使用方法能制作无缝压印或铸印基体，无缝基体的长度不受限制，其中，表面凹凸的宽度仅取决于套管长度。
无论在本公布的文本中是否有具体说明，与本发明有关的所有发明均通过引用并入本文。
在本公开的内容中，词语“一”或“一个”包括单数和复数。反之，任何涉及表示复数的词语亦酌情包括单数词语。
从上述内容可以看出，在不脱离本发明精神和范围的情况下，还可以做出许多修改和变化。应该理解，本发明并非、也不得推断为仅限于本说明书所述的具体实施方式。通过附加的权利要求，本申请所公开的内容意图覆盖所有落入本权利要求范围之内的所有这些修改。

Claims (18)

1.一种利用在外表面上具有无缝表面凹凸的无缝套管来制成的无缝压印或铸印的基体，所述无缝套管被配置套到压印或铸印组件中的圆筒形底座上，所述无缝压印或铸印基体包括：
在基体中成形的表面凹凸，其中，所述表面凹凸沿基体长度无缝地成形。
2.权利要求1所述的无缝压印或铸印基体，其中，所述基体是扁平膜板、薄片或薄膜。
3.权利要求1所述的无缝压印或铸印基体，其中，所述基体是纸张、聚酯、聚丙烯、金属或热塑性聚合物。
4.权利要求1所述的无缝压印或铸印基体，其中，所述基体经过表面处理。
5.权利要求4所述的无缝压印或铸印基体，其中，所述表面处理为涂层。
6.一种与压印或铸印组件中的圆筒形底座配合使用的无缝套管，包含：
无缝套管；以及
设置于无缝套管的外表面上的无缝表面凹凸，所述无缝套管被配置套到压印或铸印组件中的圆筒形底座上。
7.权利要求6所述的无缝套管，其中，所述表面凹凸通过干扰烧蚀、无干扰烧蚀、微蚀、或喷墨印制成形于所述无缝套管的外表面上。
8.权利要求6所述的无缝套管，其中，所述无缝套管进一步包含激光烧蚀表面。
9.权利要求6所述的无缝套管，其中，所述无缝套管的外表面可直接进行激光烧蚀。
10.权利要求6所述的无缝套管，其中，所述套管外表面涂敷激光烧蚀涂层。
11.权利要求10所述的无缝套管，其中，所述激光烧蚀涂层为UV或EB固化涂层。
12.权利要求10所述的无缝套管，其中，所述激光烧蚀涂层为聚酰亚胺或明胶涂层。
13.权利要求6所述的无缝套管，其中，所述表面凹凸直接涂覆于所述无缝套管的外表面上。
14.权利要求6所述的无缝套管，其中，使用涂覆到所述无缝套管的外表面的可烧蚀材料来涂覆涂覆所述表面凹凸。
15.权利要求6所述的无缝套管，其中，所述无缝套管由金属制成。
16.权利要求15所述的无缝套管，其中，所述套管材料是镍。
17.权利要求6所述的无缝套管，其中，所述无缝套管是由陶瓷或聚合物制成。
18.一种在压印或铸印组件中制作无缝压印或铸印基体的方法，包括：
扩大具有无缝表面凹凸的无缝套管的直径；
将所述扩大的无缝套管套到圆筒形底座上；
使所述无缝套管的直径围绕所述圆筒形底座收缩；以及
通过所述压印或铸印组件传送基体，并且将所述表面凹凸压印或铸印到所述基体中。
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