CN107921812B - 用于转印压印膜的装饰区段的方法和装置 - Google Patents

用于转印压印膜的装饰区段的方法和装置 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种用于借助于压印模(6)将压印膜(3)的装饰区段(3d)转印到基底(2)上的方法，其中压印膜(3)包括载体膜(31)和布置在所述载体膜(31)上的转印层(33)。该方法包括以下步骤：a)提供压印膜(3)；b)将至少一个与装饰区段(3d)的边缘间隔开的压缩区段(8v)压印或压制到转印层(33)中；c)将装饰区段(3d)压印到基底(2)上；d)从被压印有装饰区段(3d)的基底(2)上分离残留的压印膜(3r)。此外本发明还涉及一种用于实施该方法的装置。

Description

用于转印压印膜的装饰区段的方法和装置
技术领域
本发明涉及一种用于将压印膜的装饰区段转印到基底上的方法和装置。
背景技术
在施加压印膜(其在漆叠中包含特别是强交联的漆系统、例如UV交联的漆系统和/或具有高的层厚度的漆系统，即无载体膜的转移层厚度大于5微米)时，在压印过程中只能非常困难地产生干净的分离边缘。此外，在这些情况下，膜复合体的分离不在施加工具的边缘处发生，而是在不确定的位置处发生。通过强烈交联，在漆中形成相对较长或很长的聚合物链，由此相应地影响漆的物理性质。取决于强交联漆的硬度，例如相对较硬和脆的漆在压印过程中可能以不确定的方式断裂，其中不同尺寸的漆片可作为不希望的污染出现。例如，比较柔软和弹性的漆在压印过程中不会断裂或仅仅不完全断裂，或者以不确定的方式撕裂，结果在最坏的情况下根本不形成分离边缘。通常，在这种压印过程中，形成了作为漆叠形成的转印层的杂散残留物(前述所谓的薄片)，其在被压印的基底的进一步处理期间导致机器的污染并因此增加干净工作量。在极端情况下，这些薄片可能显著增加生产废品率。
所谓“薄片”是指从载体膜上剥离下来的未被施加到基底上的转印层的部分。在不粘附到基底上的情况下，薄片被附着到施加在基底上的装饰区段的粘附在基底的部分上，并且可能在进一步处理期间在那儿以不受控制的方式保持附着到其上或者撕下，从而导致在压印膜和/或基底的加工过程中的干扰。薄片可能非常小，特别是在微米范围内，因此例如以粉尘的形式存在，然而也可能相对较大，而且在至少一个延伸方向上特别是在几毫米或者甚至几厘米的范围内。
发明内容
本发明的目的是提供一种改进的方法，该方法将稳定的压印膜的优点与装饰区段从载体膜上的干净分离相结合。
根据本发明，这个目的是通过权利要求1的主题来实现的。提出了一种借助压印模将压印膜的装饰区段转印到基底上的方法，其中压印膜包括载体膜和设置在载体膜上的转印层，其中建议该方法包括以下步骤：
a)提供压印膜；
b)将与装饰区段的边缘间隔开的至少一个压缩区段压印或压制到转印层中；
c)将装饰区段压印到基底上；
d)从压印有装饰区段的基底上分离残留的压印膜。
根据本发明的方法具有以下优点：通过在转移层中形成、即机械压制或压印成压缩区段，构成限定的断裂边缘而不损坏载体膜。在压缩区段中，转印层的各层被机械加载，从而可以在限定的位置处形成预定的断裂点，当受到弯曲应力时该断裂点容易断裂。弯曲应力尤其是通过以后载体膜以相对于基底的规定的分离角度与加设的装饰区段的分离来施加。
因此，在将转印层作为装饰区段从载体膜转印到基底上的过程中可以实现的装饰区段和残留的压印膜之间的干净分离在任何类型的施加、即压印或加设到基质上时是有利的。这包括非对准的施加并且也包括对准的施加。在未对准的施加情况下，装饰区段从载体层几乎循环地加设或转印(即压印)到基底上，而不考虑基底和装饰区段之间的相对位置。在对准的施加情况下，将装饰区段以规定的相对于基底的相对位置施加或转印到基底上，例如以获得先前施加的、例如印刷的装饰与装饰区段相一致、即对准(套准)。因此，例如可以制造由印刷装饰和压印装饰组成的互补的局部装饰，其中在这些局部装饰之间装饰区段的干净分离是有利的，尤其是甚至是必要的。
“套准”或“对准”或“套准精度”或“对准精度”是指两个或更多个元件和/或层(在此尤其是基底和压印膜和/或装饰区段)相对于彼此的位置精度。对准精度应当在一个预定义的容差范围内变化并在此尽可能低。同时，多个元件和/或层相对于彼此的对准精度是增加过程可靠性的重要特征。尤其是可以借助于可由传感器检测的、优选可光学检测的套准标记或对准标记来实现位置精确的定位。这些套准标记或对准标记可以形成特殊的单独元件或区域或层，或者它们本身可以是要被定位的元件或区域或层的一部分。
“残留的压印膜”是指压印膜的不包括压印膜的装饰区段的部分或者该部分的局部区域。
可以规定，在方法步骤b)中施加的压制压力大于方法步骤c)中形成的压印压力。
压制压力与压印压力的比例可以在1:1至1:10000的范围内。
进一步可以规定，压制压力以线形区段或至少逐段地为线形的区段施加。所述区段可以例如是细长直线形的，然而也可以是锯齿状的或波浪形的。该区段可以具有开放的形状，特别是作为上述的线形形状，或者也可以具有封闭的轮廓，例如以圆形、椭圆形、三角形或多边形形状，特别是以星形形状。区段的形状在此至少部分地确定了装饰区段的转移到基底上的形状。
因此，例如可以将构成为带状的压印膜如此加工，使得同样带状的转印层的片段作为装饰区段施加到基底上并且例如线形施加的压制压力限定施加的装饰区段的端侧的外边缘。
因此，例如可以如此加工构成为表面区段的压印膜，使得其部分表面部分、特别是所谓的较小的贴片作为装饰区段被施加到基底上，并且例如以封闭的轮廓施加的压制压力限定作为贴片的施加的装饰区段的环绕的外边缘。
线形区段的宽度可以在0.02mm至1mm的范围内，特别是在0.02mm至0.2mm的范围内。
在一种有利的设计方案中可以规定，所述至少一个压缩区段与装饰区段的边缘的间距在0mm至2mm的范围内。装饰区段的延伸尺寸在此对应于压印模的压印表面的延伸尺寸。
本发明的目的进一步通过权利要求7的主题来实现。提出了一种用于借助于具有压印表面的压印模将压印膜的装饰区段转移或者说转印到基底上的压印装置，其中压印膜包括载体膜和布置在载体膜上的转印层，建议在压印模上在压印表面的至少一个边缘区段中在压印表面的边缘之前设置折叠元件，所述折叠元件的下端面构成为压制表面。
根据本发明的压印装置的优点在于，通过折叠元件的压制表面在转印层中形成、即通过机械压制或压印成压缩区段，而不会损坏载体膜。在压缩区段中，转印层的各层被机械加载，从而可以在限定的位置处形成预定的断裂点，当受到弯曲应力时该断裂点容易断裂。弯曲应力尤其是通过以后载体膜以相对于基底的规定的分离角度与加设的装饰区段的分离来施加。
可以规定，压制表面构成为线形的凸起地倒圆形状。凸形结构的优点在于，压制表面不起切割边缘的作用，因此不会造成载体膜的凹口，因此不会损伤或以其他方式机械地削弱载体膜。
压制表面的宽度可以在0.02mm至1mm的范围内，特别是在0.02mm至0.2mm的范围内。宽度是压制表面的有效宽度，即有效横截面的宽度。
折叠元件可以一体地与压印模连接，或者作为固定在压印模上的单独的部件存在。
进一步可以规定，压制表面与压印表面对齐。
替代地可以规定，压制表面设置有平行于压印表面的突起或者说在竖直方向上比压印表面更靠近压印膜。压制表面不应突出超过载体膜厚度的50％，以可靠避免损伤载体膜。特别地，尤其是载体膜厚度的10％至20％的突出已经足以在载体膜的尽可能小的机械载荷的情况下实现干净的分离。
此外，压制表面相对于压印表面的突出也可以更大，特别是为载体膜厚度的50％至1000％，优选50％至700％。由此支持具有高机械稳定性的转印层的干净分离。
因此，试验已经令人意想不到地显示出，压制表面相对于压印表面的这种更大的突起也是可能的，而不损坏载体膜，使得载体膜不能再发挥其功能。在这种试验中，突起是载体膜厚度的约50％至约1000％，优选约50％至约700％。在这些试验中，载体膜由PET制成。压制表面的宽度为约0.01mm至约0.10mm，优选约0.02mm至约0.05mm。在这些试验中，压制表面和压印表面之间的间距约为0毫米，即压印表面和压印表面直接相邻设置，两者之间没有任何间距。
载体膜可以具有10μm至50μm的厚度。试验表明，载体膜不应该小于一定的厚度、特别是10μm，因为载体膜受到的压制表面的机械应力可能会导致膜在其进一步加工过程中被撕裂。
载体膜可以由一个单个的膜层组成，或者替代地也可以由多个不同或相同膜制成的层压体组成。
压制表面和压印表面之间的间距可以在0mm到2mm的范围内。这个小间距尽可能小地损害被转印的装饰区段的外观。在压制表面与压印表面对齐的情况下，压制表面与压印表面之间的间距大约为0.1mm至2mm。这种间距是有利的，使得通过压印表面、间距和压制表面的相邻布置，交替的负载作用在压印膜上，由此可以以特别有利的方式在转印层的各层中形成预定断裂点。压印膜尤其可以向上延伸到间距中，而在压印表面和压制表面下方的压印膜被向下压。
在压制表面沿着朝向压印膜的方向相对于压印表面设置有突起的情况下，可以完全省去间距，因为而后当压印模下降到压印膜上时，压制表面单独作用在压印膜上一段时间，并且压印膜在与压制表面相邻的区域中可以避免被压制，并且因此不需要单独的间距。然而，在这种情况下，然而也可以附加于突起设置间距。
也可以在基底之下，即在基底的背向压制表面和压印表面的一侧，至少在作用于基底上的压制表面的区域中布置衬垫元件。
该衬垫元件具有特别是大约0.5μm至200μm，优选大约0.5μm至100μm的厚度，并且可以加强压制表面在基底上的作用，使得基底在压制表面和衬垫元件被稍微更强地压缩。由此可以更好地促进预定断点的形成。
衬垫元件优选由与基底具有类似的性质的材料制成，例如纸或塑料。然而，底座元件也可以由金属或金属合金或硅树脂制成。
衬垫元件可以是单独的元件，或者也可以由多个叠加的元件组成，从而可以通过这些单独的分别具有小的厚度的元件对底座元件的总厚度进行精确和灵敏的调节。这样的单个元件可以例如是0.5μm至50μm，特别是5μm至35μm厚。
被转印的装饰区段的外观也由基底的特性、特别是其表面粗糙度决定。压制表面与作为反压元件的基底相互作用。基底表面粗糙度越小，这种相互作用越明确，并且被转印的装饰区段的分离就越精确。
可以规定，间距可以通过布置在折叠元件和压印模之间的间隔元件进行调节。间隔元件可以例如是间隔板或间距垫圈。为了能够灵敏地调节间距，也可以将多个间隔元件彼此叠放。
替代地可以规定，间距可以通过布置在折叠元件和压印模之间的调节装置来调节。例如，可以设置具有细螺纹的调节螺钉作为调节装置。
可以规定，压制表面构成为可竖直调节的。该实施例尤其可以用于试验运行中应用，或用于适配压印膜的不同质量。
折叠元件可以具有长孔，紧固螺钉穿过该长孔，其中设置在折叠元件上的压制表面在松开紧固螺钉后可竖直调节。为了进行深度调节，例如可以在校正板和压印表面之间设置一个或多个间隔板，并且然后折叠元件可以如此下降，使得压制表面齐平地贴靠在校正板上。齐平的贴靠可以例如用光隙法来检查。在拧紧紧固螺钉之后，可以移除所述间隔板并且可以将压印模引入到压印站中。
替换地可以规定，压力表面构成为通过布置在折叠元件和压印模之间的调节装置可竖直调节。
调节装置可以构成为蜗轮传动装置。由于微米范围内所需的灵敏调节，设置差动蜗轮传动装置是有利的，其输出路径由两个相互作用的螺杆的螺距之间的差值确定。
也可以规定，调节装置构成为凸轮传动装置。偏心轮可以有利地设置为凸轮传动装置，其偏心率决定了最大调节路径。
在进一步的设计中可以规定，折叠元件和压印模构成为一体的。该一体的构造可以优选设置用于构成包围整个压印表面的折叠元件，或用于提供用于批量生产的压印模。
可以规定，压制表面和压印表面之间的间距构成为凹槽。例如，可以通过激光加工高精度地引入该凹槽。
附图说明
现在参考实施例更详细地解释本发明。图中：
图1以示意图表示处于第一工作位置中的压印装置的第一实施例；
图2示出了处于第二工作位置中的图1中的压印装置；
图3以放大示意图示出了图2中的细节III；
图4以示意剖视图示出了压印装置的第二实施例的压印模；
图5以示意性剖视图示出了压印装置的第三实施例的压印模；
图6以示意性剖视图示出了压印装置的第四实施例的压印模；
图7是图6中的侧视图VII；
图8以示意剖视图示出了压印装置的第五实施例的压印模；
图9以示意图示出了用于压印膜的结构的实施例。
具体实施方式
图1和2以示意图示出了根据本发明的压印装置1的第一实施例。
在所示的实施例中，压印装置1构成为提升压印装置并且用于卷对卷方法，其中在储存辊4上供应待压花的基底2和压印膜3。
压印膜3包括载体膜31、分离层32，转印层33和粘合层34(参见图3)。在下面的图9中更详细地描述了压印膜3的结构。
压印膜3和基底2输送给具有可竖直运动的压印模6的压印站5，其中在压印站5中基底2的下侧位于压印支承件7上。压印膜3以其粘合层位于基底2的上侧上。替代地(未示出)，压印模也可以构成为滚动的压印轮或构成为拱起的且经由其拱起部滚动的压印模。
压印模6在其朝向压印支承件7的端侧上具有被加热的压印表面6p，其中压印表面6p的尺寸限定将从压印膜3转印到基底上的装饰区段3d的尺寸。在压印表面6p上至少在一个区段中布置折叠元件8，所述折叠元件具有与压印表面6p的边缘间隔开的线形的压制表面8p(参见图3)。压制表面8p构成为凸面。压制表面8p距压印表面6p的边缘的间距a约为0.1mm至0.2mm。压制表面8p优选与压印表面6p在平行于压印膜和基底的平面中对齐，即相对于压印表面6p在朝向压印膜的方向上不突出。然而，压制表面8p也可以相对于压印表面6p向下(朝向压印膜的方向)突出，突出量至多为载体膜31的厚度的50％。
在第一工作位置中，压印模6与压印膜3和基底2(图1)隔开布置。
在第二工作位置(图2)，压印模6下降到压印膜3和基底2上，并在形成压印压力pp的情况下将压印膜3加设到基底2上。压印模6的被加热的压印表面6p激活压印膜3的在压印表面6p的区域中的粘合层34，并且在那里将在装饰区段3d的区域中的压印膜3与基底2连接。同时，压印膜3在压制表面8p的区域内在形成压制压力pk的情况下被挤压，其中压印膜3的材料被压向压制表面8p的侧向。作为压制压力pk的结果，布置在载体膜31之下的压印膜3的层在带状的压缩区段8v中被机械地加载。这些层主要是漆层。
在压制表面8p与压印表面6p对齐并且与压印表面6p间隔开的情况下，通过在压制表面8p的区域中作用的机械负载和同时在压印表面6p和压制表面8p之间的间距的区域中的卸载，漆层在最小空间内不同地变形，使得在压缩区段8v的区域中形成预定的断裂点，该断裂点在由于去除载体膜而引起的弯曲应力下断裂。
在压制表面8p相对于压印表面6p突出的情况下，在将压印模6施加在压印膜3和基底2上时在压制表面8p的区域中施加比较高的压制压力pk在压印膜3和基底2上，由于这种在漆层中强烈的局部机械负载，压缩区段8v被作为预定断裂点产生或压制/压印而成，该断裂点在去除载体膜时所引起的弯曲应力下断裂。在时间的进程中，压制表面8p首先接触压印膜3，并相对较深地浸入压印膜3中而不损坏压印膜3。在时间上随后，压印模6接触压印膜3，并将装饰区段3d固定或压印在基底2上。
在压印之后，压印模6升起并返回到第一工作位置(图1)。载体膜31通过转向辊10在压印工位5后面被引导向下游。载体膜31在转向辊10后面从转印层33上被去除，并且残留的压印膜3r(其包括载体膜31以及转印层33和粘合层34的剩余的残留部分)被供给第一卷绕辊9。载体膜31的分离由分离层32支持。被压印的基底2被输送给第二卷绕辊9。
传送辊对11被设置用于传送基底2和压印膜3。
在如图1至3所示的第一实施例中，折叠元件8与压印模6一体地构成。设置槽形凹部以在压制表面8p和压印表面6p的边缘之间形成间距a。在这里未示出的俯视图中，在图1至3中以横截面示出的凹部可以例如构成为丝长直线形的，但是也可以是锯齿状的或波浪状的。凹部在俯视图中可以具有敞开的形状，特别是构成为所述的线形形状，或者替代地也可以具有封闭的轮廓，例如以圆形、椭圆形、三角形或多边形的形状，特别是以星形的形状。
在图4所示的第二实施例中，压印模6具有矩形的压印表面6p，其中在压印模6的两个相对置侧上分别布置有折叠元件8，折叠元件的压制表面8p平行于压印表面6p的相邻边缘延伸。折叠元件8的压制表面8p与压印模6的压印表面6p齐平。
折叠元件8和压印模6通过紧固螺钉12彼此连接，所述紧固螺钉12接合在压印模6中的螺纹孔中。
压制边缘8k距压印表面6p的边缘的间距a由设置在折叠元件8和压印模6之间的间隔板13的厚度确定。也可以代替间隔板，设置由多个薄的间隔板构成的板叠，以便能够灵敏地调节间距a。
图5中所示的第三实施例与上述类似地设计，不同之处在于在折叠元件8中设置由紧固螺钉12穿过的长孔，并且压制边缘8k的与压印表面6p的边缘的间距a由间隔垫圈14(代替间隔板)限定。
长孔允许折叠元件8的压制表面8p相对于压印表面6p的深度调节。为了进行深度调节，例如可以在校正板与压印表面6p之间设置间隔板，然后使折叠元件8下降，使得压制表面8p齐平地贴靠校正板上。齐平的贴靠可以例如用光隙法来检查。在拧紧紧固螺钉12之后，可以移除间隔板并且可以将压印模6引入到压印站5中。
图6和图7示出了第四实施例，其中，由于折叠元件8构造有回缩的压制表面8p，压制边缘8k距压印表面6p的边缘的间距a构成为不可调节的。
如在图5中描述的实施例中那样，提供了折叠元件8的压制表面8p相对于压印表面6p的深度调节。深度调节通过包括调节螺钉15s和调节轮15e的蜗轮传动装置15来实现。调节螺钉15s构成有细螺纹。调节螺钉15s与折叠元件8的上部的端部区段刚性地连接并且接合到调节轮15e的螺纹孔中。调节轮15e可以具有刻度，以便能够再现蜗轮传动装置15的调节路径。
压印模6具有突出的上部的端部区段，蜗轮传动装置15布置在上部的端部区段中。调节螺钉15s安装在竖直穿过上部的端部区段的通孔中。调节轮15e布置在压印模6的上部的端部区段的水平的狭槽形容纳部中，因此不能轴向移动。
如图5所示，设置穿过折叠元件8的长孔的紧固螺钉12，以用于将折叠元件8固定在压印模6上。
图8所示的第五实施例与图7所示的实施例的不同之处在于，为了调节压制表面8p的深度，设置双蜗轮传动装置16，该双蜗轮传动装置16包括第一调节螺钉16s和第二调节螺钉26t，它们以不同的螺距形成，其中第一调节螺钉16s从外侧可调，并且啮合到压印模6的突出的上部的端部区段的垂直螺纹孔中，第二调节螺钉16t啮合到第一调节螺钉16s的中心的螺纹孔中并且与折叠元件8的上部的端部区段刚性连接。两个调节螺钉16s和16t的螺距之间的差异越小，压制表面8p的竖直的调节路径的调节越灵敏。
图9示出了在根据本发明的压印装置1中使用的压印膜3的分层结构，其中示意图近似地再现了压印膜3的厚度比。
在该实施例中，载体膜31构成为具有19μm的层厚度的PET膜。
布置在载体膜31与转印层33之间的分离层是厚度为0.5μm至1μm的漆层。
转印层33具有下面的分别由漆构成的层：
-由UV辐射交联的丙烯酸酯制成的厚度为1μm至10μm的保护层331，
-由丙烯酸酯、PVC或其与染料和/或有色颜料的混合物制成的厚度为0.5μm至50μm、特别是0.5μm至30μm的装饰层332，
-由紫外辐射交联的丙烯酸酯制成的厚度为1μm至10μm的稳定层333，
转印层33的厚度因此在5.5μm和70μm之间。
在上述实施例中，粘合层34是可热活化的热粘合层。粘合层34由PVC制成，层厚度为1μm至10μm。但是，也可以使用可以通过高能辐射激活的冷粘合层。
在提出的压印装置1的测试中，以下参数被证明是有用的。
根据压印工位5和基底2，压印温度在80℃到250℃的范围内，优选在100℃到200℃的范围内。
压印压力在1kN/cm2至10kN/cm2的范围内。
压印时间在1ms至1000ms的范围内，特别是在1ms至500ms的范围内。
附图标记清单
1 压印装置
2 基底
3 压印膜
3d 装饰区段
3r 残留的压印膜
4 储存辊
5 压印站
6 压印模
6p 压印表面
7 压印支承件
8 折叠元件
8k 压制边缘
8p 压制表面
8v 压缩区段
9 第一和第二卷绕辊
10 转向辊
11 传送辊对
12 紧固螺钉
13 间隔板
14 间隔垫圈
15 蜗轮传动装置
15e 调节轮
15s 调节螺钉
16 双蜗轮传动装置
16s 第一调节螺钉
16t 第二调节螺钉
31 载体膜
32 分离层
33 转印层
34 粘合层
331 保护层
332 装饰层
333 稳定层
a 压制边缘8k与压印表面6p的间距
pp 压印压力
pk 压制压力

Claims (8)

1.一种用于借助于压印模(6)将压印膜(3)的装饰区段(3d)转印到基底(2)上的方法，其中压印膜(3)包括载体膜(31)和布置在所述载体膜(31)上的转印层(33)，其特征在于：该方法包括以下步骤：
a)提供压印膜(3)；
b)将至少一个与装饰区段(3d)的边缘间隔开的压缩区段(8v)压印或压制到转印层(33)中，其中通过压印或压制所述压缩区段，转印层的各层被机械加载，从而在限定的位置处形成预定的断裂点，当受到弯曲应力时该断裂点容易断裂，该弯曲应力通过以后载体膜以相对于基底的规定的分离角度与加设的装饰区段的分离来施加；
c)将装饰区段(3d)压印到基底(2)上；
d)从被压印有装饰区段(3d)的基底(2)上分离残留的压印膜(3r)，其中，
在该方法步骤b)中，施加压制压力pk，该压制压力大于在方法步骤c)中形成的压印压力pp，并且压制压力pk与压印压力pp之比在1:1至1:10000的范围内。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：压制压力pk以线形的区段或至少逐段地为线形的区段施加。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于：所述线形的区段或至少逐段地为线形的区段是直线的、锯齿状的或波浪形的，或者具有闭合的轮廓。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于：该闭合的轮廓具有圆形、椭圆形或多边形的形状。
5.根据权利要求2所述的方法，其特征在于：所述线形的区段的宽度在0.02mm至1mm的范围内。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于：所述线形的区段的宽度在0.02mm至0.2mm的范围内。
7.根据前述权利要求1至3之一所述的方法，其特征在于：所述至少一个压缩区段(8v)与装饰区段(3d)的边缘的间距在0mm至2mm的范围内。
8.根据权利要求3所述的方法，其特征在于：该闭合的轮廓具有三角形或星形的形状。
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