CN103298617B - 箔压印设备 - Google Patents

Abstract

一种用于涂覆具有非对称边缘的部件的设备。该设备包括膜分配器、膜回收器、芯轴；和部件夹持器。优选地，芯轴和部件夹持器中的一者或两者彼此成角度关系移动，并且膜分配器和膜回收器在至少二维上相对于部件夹持器协作地移动。还提供了具有第一边缘和第二边缘的膜，并且该膜可为装饰性涂层、保护性涂层或这些的组合。膜分配器保持膜的第一边缘，该膜定位在芯轴和部件夹持器之间，并且膜回收器保持膜第二边缘。

Description

箔压印设备

技术领域

本发明涉及一种用于在非对称表面上进行装饰性和保护性箔压印的设备和使用该设备的方法。

背景技术

为了装饰性或保护性目的而在部件上进行箔压印是人们已知的。用于装饰和保护部件的箔也是已知的。该箔通常为薄的多层片或带。这些层通常包含薄膜载体、挥发性释放物质、着色剂或保护性涂层、金属层、和粘合剂。但现有的机器和使用这些机器的方法通常用在平坦的对称表面上。例如，知道如何通过简单地使配合的芯轴滚过圆柱形和平截头圆锥形部件来覆盖它们。将箔喂送到部件和芯轴之间并且均匀地附着到部件。但这些系统不能用于具有非对称几何形状的部件，因为芯轴不能保持与非对称部件的恒定接触。

此外，还可创制印模来箔压印出复杂的形状，所述印模为要压印部件的负像。尽管几乎可以该方式压印出任何形状，但该方法存在一个固有缺点。箔是平坦的，并且当被压印到复杂形状上时其必须拉伸并折叠到其自身上从而导致不均匀的覆盖率。因此，该类型的箔压印存在几何形状上的限制。

也使用柔软可变形的印模来将箔或标签压制到非对称表面上。苏打瓶常常以该方式来加标签。但这些柔软可变形的印模垫具有与上述相同的缺陷。当平坦的箔被压制到弯曲表面上时，其必须通过折叠和拉伸来适形于该表面。这总是导致不均匀的覆盖率。

需要如下设备和方法，所述设备和方法解决了与现有的方法和设备相关联的这些和其它问题。更具体地，需要一种如下设备，其可在部件表面上施加薄的装饰性或保护性膜，其中该部件具有其非对称部分。

发明内容

本发明涉及一种用于涂覆包括非对称边缘的部件的设备。该设备具有膜分配器、膜回收器、旋转的芯轴、和部件夹持器。其中芯轴和部件夹持器中的一者或两者彼此成角度关系移动。此外，膜分配器和膜回收器还在至少二维上相对于部件夹持器协作地移动。该设备可还包括具有第一边缘和第二边缘的膜，并且其中膜为装饰性涂层、保护性涂层或这些的组合。膜优选地为多层膜，其包含载体、释放化合物、金属箔和粘合剂。

本发明提供了一种如下设备，其可以快速且经济的方法将具有非对称边缘的部件涂覆上装饰性或保护性箔，所述方法导致均匀的涂层。本设备和方法不具有现有方法和设备的缺点，所述现有方法和设备将箔拉伸或牵拉到不规则形状的部件之上而在箔中导致可见条纹。这种涂覆不规则形状的部件的能力给予设计者们基本上全新的设计自由度。不仅可产生和装饰或保护新的部件形状，而且不同表面的添加还允许在一个部件上进行多种装饰。本发明的这些和其它有益效果对于本领域的技术人员来讲将显而易见。

附图说明

虽然在说明书之后提供了特别指出和清楚地要求保护本发明的权利要求书，但是据信，通过下面结合附图的描述，可以更好地理解本发明。其中：

图1为具有非对称边缘的部件的剖视图；

图2为具有非对称边缘的部件的剖视图；

图3为现有技术的芯轴、部件和部件夹持器；

图4为根据本发明的芯轴、部件、和部件夹持器；

图5为根据本发明的设备；

图6为根据本发明的广口瓶，所述广口瓶具有包括非对称边缘的封盖；

图7为根据本发明的具有非对称边缘的封盖，所述边缘的装饰不同于该封盖的剩余表面；

图8为根据本发明的具有非对称边缘的透光顶盖；

图9为根据本发明的具有泵和包括非对称边缘的透光顶盖的广口瓶；并且

图10为根据本发明的具有包括非对称边缘的泵的广口瓶。

具体实施方式

通过参考以下例证性和优选实施例的详细描述可更容易理解本发明。应当了解，权利要求的范围不被限制于本文所述的具体成分、方法、条件、装置或参数，并且本文所用的术语不旨在限制受权利要求书保护的本发明。此外，如在包括所附权利要求书的说明书中所用，单数形式“一个”、“一种”和“所述”还包括复数，并且对特定数值的参考包括至少那个特定值，除非上下文另外明确指定。当表示值的范围时，另一个实施例包括从一个特定值和/或至另一个特定值。同样，当通过使用先行词基础“约”将值表示为近似值时，应当理解，特定值形成另一个实施例。所有范围是包括端值在内的且可合并的。

如本文所用，“部件”可为容器，例如，瓶、广口瓶、外包装等；封盖，例如，容器盖、顶盖等；消费品，例如，剃刀、牙刷、电动牙刷、皮肤护理装置、泵、电动剃刀、器具等。部件可由任何已知的塑料和其它聚合物组合物、天然存在的化合物比如橡胶、金属、和本领域的技术人员已知的其它构造材料制成。同样，部件可通过本领域的技术人员已知的方法来制造。模塑和高光泽模塑是部件制造的优选例子，同时压印、热成型等也是可接受的形成本发明的部件的方法。

如本文所用，“具有非对称边缘的部件”参照图1和2得到最佳定义。图1为根据本发明的用于广口瓶、瓶等的大致圆形的封盖22的剖视图。更具体地，在图1中，封盖22具有顶部边缘12、第一成角度的边缘14和第二成角度的边缘16。封盖22还包括侧壁18、螺纹20、和底部24。平行于底部24画出的线19与平行于第一成角度的边缘14画出的线21相交以形成角度β。同样，平行于第二成角度的边缘16画出的线23与线19相交以形成角度α。因此，为了确定部件是否具有非对称边缘，经过部件的中心截取竖直截面并且计算α和β。当经过部件中心的至少一个竖直截面导致α不等于β，优选地α按至少3°，更优选地至少约5°，甚至更优选地至少约10°不等于β时，部件具有非对称边缘。应当理解，α或β中任一个均可等于90°。这将发生在不存在成角度的边缘的时候(即，当顶部边缘12直接与侧壁18交会时)，但如果另一个角度大于或小于90°，则存在非对称边缘，尽管仅存在于部件的一部分上。

现在转到图2，其为根据本发明的用于广口瓶、瓶等的大致圆形的封盖32的剖视图。更具体地，在图2中，封盖32具有顶部边缘42、第一成角度的边缘34和第二成角度的边缘36。封盖32还包括侧壁38、螺纹40和底部44。第一成角度的边缘34和第二成角度的边缘36分别为凹的和凸的。图2表明，本发明的边缘均无需为平坦的。仍然可如上所述地计算角度α’和β’。角度β’可通过使用第一成角度的边缘34和侧壁38的外交点31以及第一成角度的边缘34和顶部边缘42之间的外交点33来测量。平行于底部44画出的线49与经过外交点31和33画出的线51相交以形成角度β’。同样，经过外交点35和37画出的线53与线49相交以形成角度α’。

如本文所用，术语“膜”一般用来描述任何薄的具有多个层的片状材料，这些层中的至少一个沉积在部件上。所述沉积层可为保护性、装饰性涂层等。金属、颜色、标签、贴花、印刷物、塑料和许多其它材料可通过膜施加到本发明的部件。可适用于本发明的示例性膜示出并描述于以下专利中：例如，2009年11月19日公布的授予Meiki等人的美国专利申请2009/0286054、2008年3月13日公布的授予Colella等人的美国专利申请2008/0063863、和2008年8月12日公布的授予Bethune的美国专利7,410,551。

尽管为了不同的最终结果可使用不同的膜，但典型的膜将包含载体、释放化合物、沉积层和粘合剂。载体保持要沉积的层，并且在沉积之后载体可被回收，例如由膜回收器获取。载体常常为可耐受所述沉积过程的热、压力或两者的薄的塑料片或其它廉价材料片。释放化合物通常为液体、凝胶、或半固体材料，其允许载体容易地从沉积层拉开而不带出任何沉积层。优选地，释放化合物为挥发性的，使得当载体被拉开时，释放化合物简单地蒸发。作为另外一种选择，非挥发性的释放化合物可在沉积后的步骤中被洗掉或擦掉。

沉积层可为任何数目的材料并且其自身可包括多个层。薄的真空金属化金属层为用于装饰和保护两者的一种流行选择。常常颜色层将被添加到该金属层。金属膜也可通过其它方法产生，并且可如所期望的结果所要求的那样成为厚或薄的。显然，较薄的沉积层将更为经济并且具有更大的柔韧性，但较厚的层将更加耐用并且在沉积时显示出较小的颜色偏差。最后，粘合剂简单地用来将沉积层附着到部件。粘接剂是本领域熟知的，并且它们可通过温度、压力、和活化化合物或所有这些被活化。在最快定形环氧化物的情形中，部件可涂覆有环氧化物的一种化学组分，而另一种化学组分处在膜上。当膜接触部件时，发生反应并且形成粘合剂层。在大多数情况下，粘合剂简单地通过芯轴和部件之间的压力和/或热被活化。必要时，膜的载体侧与芯轴接触，而粘合剂和膜的沉积层侧与部件接触。

现在转到图3，其示出了现有箔压印操作以突显出本发明的差别和优点。在图3中存在附接到芯轴夹持器61的可旋转的芯轴60。部件63被示出为由部件夹持器66保持在适当位置。部件63具有平坦的侧壁65，所述侧壁在与芯轴60相反的方向上旋转。膜62被喂送到芯轴60和部件63的平坦的侧壁65之间并且与它们两者接触。如可见到的那样，芯轴60和部件63之间的角度从不改变。这允许膜62仅侧向地移动而始终不被扭绞或被迫移出一个运动平面之外。该构型对膜施加极小至无的应力，并且一般导致良好的覆盖率。已知该系统也适用于对称的平截头圆锥形部件。然而，这种过于简单的系统不适用于具有非对称边缘的部件。

图4示出了根据本发明的用于涂覆包括非对称边缘的部件的设备的示意图。设备69具有芯轴70，所述芯轴旋转并附接到芯轴夹持器71。部件夹持器76保持具有非对称边缘80的部件73。膜72设置在芯轴70和部件73之间。部件73在与芯轴70相反的方向上旋转。如将更详述的那样，芯轴70和部件夹持器76中的一者或两者与另一个成角度关系移动。在图4中，部件夹持器76放置在板81上，所述板经由铰链82附接到芯轴夹持器71。这仅是一种实现本发明的必要的角运动的方式。芯轴和部件夹持器无需被连接，如本领域的技术人员将会理解的那样，角运动可由计算机来远程控制，所述计算机以预编程方式控制部件夹持器、芯轴或它们两者，例如用伺服马达、气动马达等来控制。

适用于本发明的芯轴可为平截头圆锥形的形状(见例如芯轴69，图4)、圆柱形(见例如芯轴102，图5)、或其它大致对称的形状。同样，芯轴可为坚固的或可变形的。所谓可变形的，是指芯轴可适形于不规则形状，例如凹的或凸的。可变形的芯轴将用来分别涂覆例如部件32的第一成角度的边缘34和第二成角度的边缘36，见图2。可变形的芯轴在如下时候是有用的：当涂覆具有凸起的或放低的标记的部件时，例如当将产品名称、商标或徽标直接模塑到要装饰的部件中时。

图5为本发明的设备90的略微更详细的示意图。部件92被示出具有非对称边缘94、侧壁96和顶部边缘98，并且附接到部件夹持器100。芯轴102被示出为附接到芯轴夹持器104，并且也示出了芯轴加热器106。当膜的粘合剂层被热活化时使用芯轴加热器106，但这对压敏粘合剂、环氧化物等来讲是不需要的。膜108被示出附接到膜分配器110和膜回收器112。膜108被示出为辊，但在其最简单的形式中，膜108具有附接到膜分配器110的第一边缘114和附接到膜回收器112的第二边缘116。如图所示，芯轴102和芯轴夹持器104旋转，而部件92和部件夹持器100在相反方向上旋转。膜分配器110和膜回收器112也可旋转以将膜108喂送到芯轴102和部件92之间。膜分配器110和膜回收器112可连续地旋转或它们仅可在每个部件的加工之间旋转，即标引。此外，还可将新的膜片加载在膜分配器110和膜回收器112之间以用于加工每个部件，在这种情况下膜分配器110和膜回收器112无需旋转。

如图5所示，膜分配器110和膜回收器112应当具有围绕轴线111和113移动的自由度。如果它们围绕轴线111和113仅左右移动或仅上下移动，则该运动被认为是二维运动。如果它们可围绕轴线111和113同时上下移动和左右移动，则该运动为三维运动。不想受任何一种理论的束缚，已知的是当非对称边缘的角度围绕部件的周围改变并且部件夹持器(或芯轴，或两者)被移动以校正角度的该变化时，膜受到应力的作用。当涂覆平坦的部件或甚至平截头圆锥形部件时不经受该应力，因为膜、芯轴和部件之间的角度从不变化。

如本文所用，“协作地移动”旨在表示膜分配器或膜回收器中的至少一个在二维上移动以说明芯轴和具有非对称边缘的部件的变化的角度。优选地，膜分配器和膜回收器两者均在二维上移动，更优选地膜分配器或膜回收器中的至少一个在三维上移动，甚至更优选地膜分配器和膜回收器两者均在三维上移动。在膜施加过程中，膜分配器和膜回收器如何移动以减轻对膜的应力要取决于各个部件的几何形状。应当理解，本发明的意图和目的是要处理具有如下边缘的部件，所述边缘的角度在膜施加过程中改变至少一次，但改变的程度和改变的次数将因部件而异。然而，作为一般原则，本设备保持芯轴的表面区域大致平行于被涂覆的部件的边缘，并且最佳地喂送膜使得其适度平坦地进入到芯轴和部件之间的空间中，即，不发生扭绞。同样，如果膜被标引(不是被连续地喂送)，则其仍然可被操纵以保持其与芯轴和部件边缘界面成大致平坦的且平行的关系。使用该一般规则，本领域的技术人员将能够对膜分配器、膜回收器或两者的运动进行编程以配合各个非对称部件的构型。机械装置诸如本发明的膜分配器和膜回收器的运动方法将是本领域的技术人员已知的。可使用气动马达、伺服马达等来移动膜分配器和膜回收器，同时计算机辅助的控制器可协调芯轴和部件夹持器的变化的角度所引起的运动。

系统

本发明的设备可为一种独立的操作，或其可用于具有已知组件的系统，即，作为包括至少两个模块的系统中的一个模块。可与本发明的模块化设备一起使用的其它模块包括但不限于用于涂覆具有对称边缘的部件的设备、用于施加标签或贴花的设备、用于涂覆非平面表面的具有可变形芯轴的设备等。在本发明的系统中，以预定序列将部件从一个模块移动至下一个模块，直到获得了对部件的所期望水平的装饰或保护。

模块化系统的有益效果包括但不限于：可将许多不同的装饰性或保护性涂层施加到单一部件上，而不在每个步骤之间改变膜；各个涂覆步骤可被分段以提供最佳外观和每个步骤的涂层之间的最有效的重叠；并且其允许膜、贴花、标签等以流动方式通过操作成层。为了举例说明本文受权利要求书保护的系统的有益效果，图6示出了部件120，所述部件为用于广口瓶或瓶的封盖。部件120具有成角度的边缘122、平坦的侧壁124、和为凹形表面的顶部边缘126。如图所示，所有三个边缘具有不同的装饰性涂层，并且存在放置在凹的顶部边缘126上的装饰性表面之上的标签128。部件120可以四个步骤在包括一个设备的一个工位通过四次改变装饰性材料而被装饰和加标签。通过使用根据本发明的四模块系统，可消除这种低效的方法。

使用方法

一种用于涂覆包括非对称边缘的部件的方法包括以下步骤：将膜放置到部件的非对称边缘之上，然后使部件滚过芯轴，其中膜被夹置在它们之间。在该方法中，芯轴和部件夹持器中的一者或两者彼此成角度关系移动。在非对称边缘改变角度的同时，优选地使膜也改变取向。为了实现该目的，优选地使膜的边缘由膜分配器和膜回收器保持，并且所述膜分配器和膜回收器协作地移动以将膜与被涂覆的部件的非对称边缘的变化的角度对齐。上文讨论了用以获得适当膜对齐的运动方式。

部件

本发明的部件可例如选自瓶、广口瓶、顶盖、泵、封盖、消费品以及它们的混合物。消费品的例子包括但不限于剃刀、牙刷、电动牙刷、皮肤护理装置、电动剃刀、器具等。部件可由任何已知的塑料和其它聚合物组合物、天然存在的化合物比如橡胶、金属、和本领域的技术人员已知的其它构造材料制成。同样，部件可通过本领域的技术人员已知的方法来制造。模塑和高光泽模塑是部件制造的优选例子，同时压印、热成型等也是可接受的形成本发明的部件的方法。非对称边缘可被模塑到部件中，其可物理地压印、化学地蚀刻、切割、或研磨到部件上，或以任何其它本领域已知的方式制成。

另外，本发明的部件还具有非对称边缘，所述边缘涂覆有如本文所述的薄膜。图7-10示出了本发明的示例性和非限制性部件。图7示出具有封盖132的广口瓶130，所述封盖具有已装饰有薄膜134的非对称边缘133。在该例子中，根据本发明的部件为封盖132。如果广口瓶130具有被装饰的非对称边缘，则其也可为根据本发明的部件。图8示出了透光塑料顶盖140，其具有包括薄膜装饰性涂层144的非对称边缘143。如本领域的技术人员将显而易见的那样，顶盖通常用来保护或隐藏泵等。图9示出了具有透光顶盖152的广口瓶150，所述顶盖具有包括薄膜装饰153的非对称边缘154。此外，泵156被示出为位于顶盖152下方。泵156具有包括膜保护性涂层157的非对称边缘158。广口瓶160和泵162被示出于图10中，并且广口瓶160具有包括保护性膜涂层163的非对称边缘162。图7-10所示的部件仅为示例性的，并且本领域的技术人员将会知道无数的可实施该独特技术的部件和消费品。

除非明确地排除或以其它方式限制，本文所引用的每个文献，包括任何交叉引用或相关的专利或专利申请，均以引用方式全文并入本文。任何文献的引用不是对其作为本文所公开的或受权利要求书保护的任何发明的现有技术，或者其单独地或者与任何其它参考文献的任何组合，或者参考、提出、建议或公开任何此类发明的认可。此外，当本发明中术语的任何含义或定义与以引用方式并入的文件中术语的任何含义或定义矛盾时，应当服从在本发明中赋予该术语的含义或定义。

尽管已用具体实施例来说明和描述了本发明，但是对那些本领域的技术人员显而易见的是，在不背离本发明的实质和范围的情况下可作出许多其它的改变和变型。因此，随附权利要求书旨在涵盖本发明范围内的所有这些改变和变型。

Claims (12)

1.一种用于涂覆包括非对称边缘的部件的设备，包括：

a.膜分配器；

b.膜回收器；

c.芯轴；

d.部件夹持器；

其中所述芯轴和所述部件夹持器均彼此成角度关系移动，并且其中所述膜分配器和所述膜回收器在至少二维上相对于所述部件夹持器协作地移动。

2.根据权利要求1所述的设备，还包括具有第一边缘和第二边缘的膜，并且其中所述膜为装饰性涂层、保护性涂层或这些的组合，所述膜为包含载体、释放化合物、金属箔和粘合剂的多层膜。

3.根据权利要求2所述的设备，其中所述膜分配器保持所述膜的所述第一边缘，所述膜定位在所述芯轴和所述部件夹持器之间，并且所述膜回收器保持所述膜第二边缘，并且所述膜分配器和所述膜回收器在三维上相对于所述部件夹持器协作地移动，并且所述膜分配器和所述膜回收器两者均旋转以在所述芯轴和所述部件夹持器之间侧向地移动所述膜。

4.根据权利要求1-3中任一项所述的设备，还包括具有非对称边缘的部件，所述非对称边缘由所述部件夹持器保持在适当位置并且与所述膜的涂层侧直接接触，并且其中所述芯轴与所述膜的释放侧接触。

5.根据权利要求4所述的设备，其中所述部件顶靠所述芯轴旋转，并且所述保护性或装饰性层被沉积到所述部件的所述非对称边缘上。

6.根据权利要求1-3中任一项所述的设备，其中当所述部件顶靠所述芯轴旋转时，随着所述部件的所述非对称边缘改变角度，所述芯轴和所述部件夹持器均彼此成角度关系移动。

7.根据权利要求1-3中任一项所述的设备，其中所述膜分配器和所述膜回收器在所述部件被旋转期间连续地旋转以连续地将膜喂送到所述部件和所述芯轴之间。

8.根据权利要求1-3中任一项所述的设备，其中所述膜分配器和所述膜回收器在所述部件被旋转期间为静态的，并且在部件被涂覆之后旋转以提供新鲜的膜表面。

9.根据权利要求1-3中任一项所述的设备，其中所述部件选自瓶、顶盖、泵、封盖以及它们的混合物。

10.根据权利要求9所述的设备，其中瓶包括广口瓶。

11.一种用于涂覆包括非对称边缘的部件的系统，包括两个或更多个模块，其中至少一个模块包括根据权利要求1-10中任一项所述的设备。

12.根据权利要求11所述的系统，其中存在至少一个模块，所述模块包括用于涂覆具有非对称边缘的部件的设备；存在至少一个模块，所述模块包括用于涂覆包括可变形芯轴的部件的设备；并且存在至少一个模块，所述模块包括用于向部件施加标签或贴花的设备。