CN110789209A - 热膨胀性片以及立体造型物的制造方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种热膨胀性片以及立体造型物的制造方法。热膨胀性片是将当加热至规定的膨胀开始温度以上时膨胀的热膨胀层层叠两层以上而成，相邻的两层所述热膨胀层的所述膨胀开始温度不同。
Description
技术领域
本发明涉及热膨胀性片以及立体造型物的制造方法。
背景技术
使通过热而膨胀的发泡性的微胶囊分散的热塑性树脂材料(低聚物等)是多孔质的发泡体的原料，适用于填充材料、绝热材料、缓冲材料、附加材料(cushioningmaterials)等。此外，由于能够膨胀为向表面突出并形成凹凸，因此在涂敷于基材上之后使其膨胀，也适用于壁纸等装饰品(例如，专利第3954157号公报)。进而，通过对涂敷于整个面的树脂进行局部加热，从而能够形成凹凸。具体而言，使用将这样的微胶囊配合树脂材料以膜状层叠于薄膜状的基材而成的热膨胀性片(或者称为热发泡性片)，通过印刷和近红外线照射，能够容易地制造表面具有所希望的凹凸形状的浮雕状的立体造型物(例如，日本特开平1-28660号公报)。
详细而言，如图11的上段的剖视图所示，热膨胀性片110在由厚纸等构成的伸缩性低的基材2上涂敷使微胶囊分散的树脂材料而形成热膨胀层101，进而为了应对喷墨打印机，热膨胀层101上的表面被墨液接受层3覆盖。而且，在此，在热膨胀性片110的热膨胀层101侧的表面(墨液接受层3上)，用黑色墨液印刷想设为凸状的区域的图案。当对印刷面照射近红外线时，光吸收性高的黑色墨液4发热，如图11的下段所示，热膨胀层101在黑色墨液4的正下方和其附近逐渐膨胀，向未固定于基材2的表面突出而隆起。进而，微胶囊的膨胀程度根据加热温度而变化，因此能够通过黑色墨液4的浓淡(灰度)调整黑色墨液4的发热温度，形成不同的膨胀高度的凹凸形状。详细而言，微胶囊根据内包的挥发性溶剂的种类等而膨胀的温度区域不同，将温度区域的下限设为膨胀开始温度TEs，在超过膨胀率达到最大的最大膨胀温度TEmax的高温下收缩，因此膨胀率变低。另外，在图11中，用模拟微胶囊的点阵图形表示热膨胀层101，用点(圆)直径的大小表示膨胀的程度(膨胀率)。
微胶囊配合树脂材料根据微胶囊的配合等而最大膨胀为膨胀前的体积的10倍左右。因此，例如，为了制造表面的高低差更大的立体造型物，只要较厚地形成热膨胀性片的热膨胀层即可。在此，热膨胀性片110的热膨胀层101的接近作为热源的黑色墨液4的表层首先膨胀(图11下段左侧)，之后，热在深度方向(厚度方向)上传播，深部(下层)膨胀(图11下段右侧)。此时的热膨胀性片110中的黑色墨液4以及热膨胀层101的表层以及深部各自的温度推移示于图12。
通过近红外线的照射开始，黑色墨液(4)发热而升温，到达与该浓度对应的加热温度(最高温度)。在此，加热温度被设定为热膨胀层101的最大膨胀温度TEmax。经过一定时间后，若停止近红外线的照射，则自然冷却。热膨胀层101的表层(101s)从黑色墨液4稍微延迟地升温，但到达膨胀开始温度TEs时开始膨胀。由此，与黑色墨液4的距离变远，此外，由于包括气泡而使热传导性降低，因此热传播变慢，升温速度比黑色墨液4低。但是，由于膨胀前的距离近，因此它们的影响小，减速的程度少。而且，若从黑色墨液4延迟到达最大膨胀温度TEmax，则膨胀以最高速度进行，通过近红外线照射的停止，当下降到小于膨胀开始温度TEs时，膨胀停止。或者，若微胶囊膨胀至最大，则在膨胀温度区域也停止膨胀(饱和)。
另一方面，热膨胀层101的深部(101d)从表层起进一步延迟升温，但若热膨胀层101的一部分即表层开始膨胀，则由于距离比黑色墨液4更远，因此升温速度减速，到达膨胀开始温度TEs需要时间。进而，在到达膨胀开始温度TEs而开始膨胀后，升温速度也随着热膨胀层101(101s、101d)的膨胀而逐渐减小，最大膨胀温度TEmax到达相对于表层进一步延迟。因此，热膨胀层101为了使厚度整体充分膨胀，需要在表层的膨胀饱和之后也继续使黑色墨液4发热，生产率、近红外线照射中的能量效率不好。热膨胀层101越厚，这样的动作越显著。
进而，在热膨胀性片110中，来自黑色墨液4的热与厚度方向同时向面内侧方向传播，因此，热膨胀层101在黑色墨液4的正下方的外侧也膨胀。因此，越增大膨胀高度(厚度)，则越延长加热时间，则凸状的区域相对于黑色墨液4的图案越宽，此外，表面的凹凸变得平缓，凹凸形状的控制变得困难。
发明内容
本发明的课题在于提供使热膨胀层有效地大幅膨胀，进而容易控制表面的凹凸形状的热膨胀性片。
一种热膨胀性片，将当加热至规定的膨胀开始温度以上时膨胀的热膨胀层层叠两层以上而成，相邻的两层所述热膨胀层的所述膨胀开始温度不同。
附图说明
图1是示意性地表示本发明的第1实施方式的热膨胀性片的结构的剖视图。
图2A是对使用了本发明的第1实施方式所涉及的热膨胀性片的立体造型物的制造方法进行说明的示意图，表示印刷工序中的剖视图。
图2B是对使用了本发明的第1实施方式所涉及的热膨胀性片的立体造型物的制造方法的示意图，表示光照射工序中的剖视图。
图3是对加热本发明所涉及的热膨胀性片时的温度和膨胀高度的推移进行说明的模型。
图4是使用了本发明的第1实施方式所涉及的热膨胀性片的立体造型物的剖视图。
图5是示意性地表示本发明的第1实施方式的变形例所涉及的热膨胀性片的结构的剖视图。
图6是示意性地表示本发明的第2实施方式所涉及的热膨胀性片的结构的剖视图。
图7A是对使用了本发明的第2实施方式所涉及的热膨胀性片的立体造型物的制造方法进行说明的示意图，表示印刷工序中的剖视图。
图7B是对使用了本发明的第2实施方式所涉及的热膨胀性片的立体造型物的制造方法进行说明的示意图，表示光照射工序中的剖视图。
图8是示意性地表示本发明的第3实施方式所涉及的热膨胀性片的结构的剖视图。
图9A是对使用了本发明的第3实施方式所涉及的热膨胀性片的立体造型物的制造方法进行说明的示意图，表示印刷工序中的剖视图。
图9B是对使用了本发明的第3实施方式所涉及的热膨胀性片的立体造型物的制造方法进行说明的示意图，表示表面光照射工序中的剖视图。
图9C是对使用了本发明的第3实施方式所涉及的热膨胀性片的立体造型物的制造方法进行说明的示意图，表示里面光照射工序中的剖视图。
图10是示意性地表示本发明的第3实施方式的变形例所涉及的热膨胀性片的结构的剖视图。
图11是示意性地表示使用以往的热膨胀性片的立体造型物的制造方法中的工序的剖视图。
图12是对加热以往的热膨胀性片时的温度的推移进行说明的模型。
具体实施方式
以下，参照各图对用于实施本具体实施方式的方式进行详细说明。但是，以下所示的方式例示了用于具体化本实施方式的技术思想的热膨胀性片，并不限定于以下的方式。为了使说明明确，附图所示的构件有时夸大了大小、位置关系等，此外，有时将形状简单化。此外，在以下的说明中，对相同或同质的构件、工序标注相同的符号，并适当省略说明。
〔第1实施方式〕
参照图1对本发明的第1实施方式所涉及的热膨胀性片的结构进行说明。图1是示意性地表示本发明的第1实施方式所涉及的热膨胀性片的结构的剖视图。在本说明书中，热膨胀性片主要是立体造型物的材料，立体造型物是指通过局部较厚而在一面侧的表面具有凹凸的片状的印刷物。
如图1所示，本发明的第1实施方式所涉及的热膨胀性片10是相同厚度的片状的挠性构件，是依次层叠基材2、热膨胀层叠膜1、墨液接受层3而成的，进而，热膨胀层叠膜1是从基材2侧层叠了第1热膨胀层11、第2热膨胀层12的2层膜。热膨胀性片10是用于在表侧的面即墨液接受层3用黑色墨水印刷的被印刷物。因此，热膨胀性片10为与制造立体造型物时的印刷机对应的尺寸(定形尺寸)，只要是立体造型物以上的尺寸即可，例如为A4用纸尺寸。
(基材)
基材2在表面支承软质的热膨胀层叠膜1，热膨胀性片10作为被印刷物充分、此外热膨胀层叠膜1部分膨胀时，具有不产生褶皱或大幅波动的程度的强度(刚性)，此外，具有与形成热膨胀层叠膜1(第1热膨胀层11以及第2热膨胀层12)时的涂敷装置、印刷机的搬运机构对应的挠性。此外，基材2优选具有耐热性，并且导热率低。在本说明书中，耐热性是指对于立体造型物的制造中的温度、特别是用于使热膨胀层11、12膨胀的加热温度的耐热性。具体而言，基材2由厚纸、伸缩性低的耐热性的树脂膜等构成。
(第1热膨胀层，第2热膨胀层)
热膨胀层叠膜1是热膨胀性片10的主要方要素，通过部分地膨胀而向未固定于基材2的表面侧突出而使表面产生凹凸。构成热膨胀层叠膜1的第1热膨胀层11以及第2热膨胀层12(适当汇总，热膨胀层11、12)是分别被加热到规定的温度区域(膨胀温度区域)时膨胀的构件，是形成为均匀的厚度h1、h2的涂膜，是与应用于公知的热膨胀性片相同的结构。即，热膨胀层11、12也可以含有热膨胀性的微胶囊和作为粘结剂的热塑性树脂，还含有氧化钛等白色颜料、黑色以外的(不含有碳黑的)颜料，被着色为期望的颜色。微胶囊的直径为几～几十μm，由热塑性树脂形成壳，内含挥发性溶剂，若被加热而到达膨胀温度区域，则加热温度、进而膨胀为与加热时间相应的大小。因此，热膨胀层11、12在被加热而到达其膨胀温度区域的下限(膨胀开始温度)时开始膨胀，进而与成为高温的程度相比大幅膨胀。而且，若微胶囊的膨胀率超过最大的温度(最大膨胀温度)，则微胶囊收缩，因此膨胀率降低。挥发性溶剂使用例如包括丁烷(C4H10)等烃，根据沸点来决定膨胀温度区域。即，微胶囊根据内包物而膨胀温度区域不同，能够将膨胀开始温度适当地设计为从约70℃的低温到接近300℃的高温。
在本发明中，第1热膨胀层11和第2热膨胀层12应用膨胀开始温度相互不同的热膨胀层。优选表面侧的第2热膨胀层12的膨胀开始温度TE2s比基材2侧的第1热膨胀层11的膨胀开始温度TE1s更高(TE1s＜TE2s)，第2热膨胀层12的厚度h2越厚则差(TE2s-TE1s)越大。此外，优选第2热膨胀层12的最大膨胀温度TE2max比第1热膨胀层11的最大膨胀温度TE1max高(TE1max＜TE2max)。另外，第1热膨胀层11的最大膨胀温度TE1max与第2热膨胀层12的膨胀开始温度TE2s的关系没有特别规定，但为了将立体造型物形成为阶段性的膨胀高度，优选第2热膨胀层12的膨胀开始温度TE2s为高温(TE1max＜TE2s)。关于这些热膨胀层11、12的热性质，在后述的立体造型物的制造方法中详细说明。
热膨胀层11、12的厚度的合计(h1+h2)即热膨胀层叠膜1的厚度越大，越能够得到膨胀高度大的立体造型物。另一方面，第2热膨胀层12的厚度h2越小，越容易将表面的凸状的区域控制为所期望的形状，能够得到表面的凹凸的高低差的更陡峭的立体造型物。此外，第1热膨胀层11由于膨胀温度区域(TE1s、TE1max)以及第2热膨胀层12的最大膨胀温度TE2max以及厚度h2，从能够膨胀的表面起的厚度(深度)存在极限，因此优选根据它们设计厚度h1。
热膨胀层叠膜1的局部的膨胀是通过对热膨胀层叠膜1的局部加热而产生的，如在后述的立体造型物的制造方法中所说明的那样，由附着于热膨胀性片10的表面的黑色墨液构成的光热转换构件4通过对所照射的光进行转换并放出热而进行。
(墨液接受层)
由于热膨胀层11、12通常在疏水性且膨胀前难以附着墨液，因此在立体造型物的制造中为了使黑色墨液(光热变换构件4)或者彩色墨液进一步附着而设置在热膨胀性片10的最表面。墨液接受层3适用于一般的喷墨打印机印刷用纸，由使空隙吸收墨液的多孔质的二氧化硅、氧化铝(空隙型)、溶胀而吸收墨液的高吸水性聚合物(溶胀型)等构成，根据材料等形成为十～几十μm左右的厚度。在本发明中，墨液接受层3优选耐热性优异的空隙型。
(热膨胀性片的制造方法)
第1实施方式所涉及的热膨胀性片10能够通过与公知的热膨胀性片同样的方法来制造。在形成热膨胀层叠膜1时，首先，将构成第1热膨胀层11的热膨胀性的微胶囊以及热塑性树脂溶液、以及根据需要的白色颜料等混合来调制浆料，利用涂覆装置将浆料涂布于基材2，使其干燥，进而根据需要进行重叠涂敷，形成一定厚度h1的第1热膨胀层11。同样地，将第2热膨胀层12的原料的浆料涂敷于第1热膨胀层11上，形成一定厚度h2的第2热膨胀层12。涂敷装置能够应用利用棒涂机、辊、喷雾等方式的公知的装置，特别优选适用于均匀的厚度涂布的棒涂机方式。然后，将墨液接受层3的原料的浆料涂敷在第2热膨胀层12上，形成墨接受层3。之后，利用裁断机裁断成A4用纸尺寸等，得到热膨胀性片10。
(立体造型物的制造方法)
关于使第1实施方式的热膨胀性片膨胀的方法，与使用了该热膨胀性片的立体造型物的制造方法一起，参照图2A、2B、图3以及图4进行说明。图2A、2B是说明使用了本发明的第1实施方式所涉及的热膨胀性片的立体造型物的制造方法的示意图，图2A表示印刷工序，图2B表示光照射工序的各自的剖视图。图3是对加热本发明所涉及的热膨胀性片时的温度和膨胀高度的推移进行说明的模型。图4是使用了本发明的第1实施方式所涉及的热膨胀性片的立体造型物的剖视图。使用了本实施方式所涉及的热膨胀性片的立体造型物的制造方法与使用公知的热膨胀性片的情况同样地依次进行印刷工序和光照射工序。
在印刷工序中，如图2A所示，在热膨胀性片10的表面的墨液接受层3上，在立体造型物中成为凸状的区域的形状的图案上以黑色墨液印刷光热变换构件4。印刷机为被印刷物不被加热至第1热膨胀层11的膨胀开始温度TE1s以上的方式，能够从偏移、喷墨等公知的装置选择与印刷品质等对应的装置。此外，根据需要，也可以在印刷了光热变换构件4之后或者同时通过全彩色印刷等在热膨胀性片10的表面印刷期望的图像图案。图像图案由蓝色(C)、品红色(M)、黄色(Y)的颜色墨液构成，不使用含有碳黑的黑色墨液。在此，对光热变换构件进行说明。
如图2A所示，光热变换构件4是形成于热膨胀性片10的表面的单色或者灰度的图案。光热变换构件4是吸收特定的波长区域的光、例如近红外线(波长780nm～2.5μm)而变换为热并放出的构件，具体而言，由含有碳黑的一般的印刷用的黑色(K)墨液构成。光热变换构件4根据浓淡、即单位面积的碳黑的浓度(黑色浓度)而照射光时的发热温度而变化，根据该温度使热膨胀性片10的热膨胀层叠膜1膨胀，在表面形成凹凸。在图2A中，左侧表示高浓度(黑色)，右侧表示中间浓度(灰色)的各色的图案。在本说明书中，“光”只要没有另外记载，则为通过光热变换构件4的碳黑而变换为热的近红外线(近红外光)。此外，只要变换为热，则不限于光，也能够应用包含电波等的电磁波。
在光照射工序中，对热膨胀性片10的光热变换构件4印刷面即表面照射包含近红外线的光。对热膨胀性片10照射近红外线的光照射装置能够应用用于用热膨胀性片形成立体造型物的公知的装置。详细而言，光照射装置主要具备如印刷机那样将片状的被照射物向一个方向搬运的搬运机构、发射包含由光热变换构件4变换为热的近红外线的光的光源、反射板、以及冷却该光照射装置的冷却器。光源例如是卤素灯，在被照射物上遍及其整个宽度地设置。为了从光源向被照射物有效地照射光，反射板形成为大致半圆柱的柱面形状的曲面，在内侧具有镜面，覆盖光源的与被照射物对置的一侧的相反侧。冷却器是空冷方式的风扇或水冷方式的散热器等，设置在反射板的附近。
照射到热膨胀性片10的光入射到光热变换构件4，若被吸收则变换为热，光热变换构件4被加热到与该黑色浓度对应的温度。该热从表面在第2热膨胀层12沿厚度方向传播，第1热膨胀层11被加热。而且，如图2B左侧所示，在光热变换构件4的正下方，第1热膨胀层11在膨胀到达开始温度TE1s以上时开始膨胀。此时，由于第1热膨胀层11的下侧固定于基材2，因此使上侧的软质的第2热膨胀层12伸长而向表面突出并膨胀。另外，在图2B中，光热变换构件4表示图2A中的左侧的黑色的图案。此外，在说明图2B以及后述的第2实施方式以后的立体造型物的制造方法的剖视图中，用模拟微胶囊的点阵图形表示热膨胀层11、12，用点(圆)直径的大小来表示膨胀的程度(膨胀率)。
之后，当第2热膨胀层12达到膨胀开始温度TE2s以上时，如图2B右侧所示，接着第1热膨胀层11开始膨胀。若停止向热膨胀性片10照射光并经过一定时间(短时间)，则第2热膨胀层12被冷却至小于膨胀开始温度TE2s，第1热膨胀层11被冷却至小于膨胀开始温度TE1s，由此膨胀停止。
详细说明光照射工序中的光热变换构件4以及热膨胀层11、12各自的温度推移以及热膨胀层叠膜1的膨胀高度的推移。如图3所示，通过光照射开始，光热变换构件(4)发热而升温，到达与该浓度相应的加热温度(最高温度；maximum temperature)。在此，加热温度被设定为第2热膨胀层12的最大膨胀温度TE2max。第2热膨胀层(12)从光热变换构件4稍微延迟地升温，当到达膨胀开始温度TE2s时开始膨胀。即，由于第2热膨胀层12的厚度(H2)逐渐增加，因此在下层中与光热变换构件4的距离变远，此外，由于包含气泡而热传导性降低，因此，热传播变慢，升温速度变得比光热变换构件4低。但是，由于膨胀前的距离较近(h2以下)，因此它们的影响较小，减速的程度较少。而且，若第2热膨胀层12到达与光热变换构件4同等的温度(最大膨胀温度TE2max)，则膨胀的速度成为最高速度，若在光照射停止后温度下降，则膨胀的速度降低，进而若下降至低于膨胀开始温度TE2s，则膨胀停止。
第1热膨胀层11从第2热膨胀层12进一步延迟地升温，但由于膨胀开始温度TE1s为低温，因此在第2热膨胀层12开始膨胀之前，到达膨胀开始温度TE1s而开始膨胀，厚度(H1)逐渐增加。第1热膨胀层11与第2热膨胀层12同样地通过膨胀而升温速度减速，之后，当第2热膨胀层12开始膨胀时进一步减速。由于第1热膨胀层11与第2热膨胀层12同样地升温到接近作为加热温度的最大膨胀温度TE2max，因此与第2热膨胀层12相比，低速但膨胀的速度缓慢地加速。而且，第1热膨胀层11到达其最大膨胀温度TE1max附近，但在进一步升温前，由于光照射的停止而使光热变换构件4、第2热膨胀层12依次温度下降，因此，不再升温，温度开始从第2热膨胀层12开始下降，之后，若下降到低于膨胀开始温度TE1s，则膨胀停止。即，第1热膨胀层11在第2热膨胀层12停止膨胀之后也继续膨胀。因此，最终如图4的左侧所示，第1热膨胀层11膨胀到与第2热膨胀层12相同程度，得到使热膨胀层11和12分别大幅膨胀的立体造型物。进而，缩短到第1热膨胀层11完成膨胀为止的时间，其结果是，热膨胀层11、12、特别是第2热膨胀层12通过缩短作为膨胀温度区域的时间，热向面内侧方向的传播少，能够限定于在光热变换构件4的正下方不向其外侧广泛地扩张的区域而膨胀。
这样，在第2热膨胀层12到达膨胀开始温度TE2s之前，第1热膨胀层11到达膨胀开始温度TE1s，因此即使长时间不加热，远离作为热源的光热变换构件4的第1热膨胀层11也膨胀到与第2热膨胀层12相同的程度。另外，第2热膨胀层12也可以先到达膨胀开始温度TE2s，但之后优选在更短时间内第1热膨胀层11到达膨胀开始温度TE1s。此外，设定光热变换构件4的黑色浓度、光照射的光强度以及时间等，以使得第1热膨胀层11、第2热膨胀层12不会成为比各自的最大膨胀温度TE1max、TE2max附近高的温度。具体而言，第1热膨胀层11、第2热膨胀层12优选为TE1max+5℃以下、TE2max+5℃以下，进一步优选为TE1max以下、TE2max以下。
此外，通过调整光热变换构件4的黑色浓度，将加热温度设定为第1热膨胀层11的膨胀开始温度TE1s以上且小于第2热膨胀层12的膨胀开始温度TE2s，如图4的右侧所示，能够仅使第1热膨胀层11膨胀。特别是，在TE1max＜TE2s的情况下，仅从第1热膨胀层11、或者第1热膨胀层11和第2热膨胀层12双方这2种选择使其膨胀的层，容易形成为阶段性的膨胀高度。
(变形例)
本实施方式所涉及的热膨胀性片也可以层叠三层以上的膨胀开始温度不同的热膨胀层而具备。以下，参照图5对本发明的第1实施方式的变形例所涉及的热膨胀性片进行说明。图5是示意性地表示本发明的第1实施方式的变形例所涉及的热膨胀性片的结构的剖视图。对与所述实施方式(参照图1)相同的要素标注相同的符号，并省略说明。
如图5所示，第1实施方式的变形例所涉及的热膨胀性片10A是依次层叠基材2、热膨胀层叠膜1A、墨液接受层3而成的，进而，热膨胀层叠膜1A是从基材2侧层叠了第1热膨胀层11、第2热膨胀层12、第3热膨胀层13而成的三层膜。第3热膨胀层13的膨胀开始温度比第2热膨胀层12的膨胀开始温度高，即，第2热膨胀层12和第3热膨胀层13的关系与第1热膨胀层11和第2热膨胀层12的关系相同。
根据本变形例所涉及的热膨胀性片10A，将热膨胀层叠膜1A设置得较厚，能够得到膨胀高度大的立体造型物，或者能够抑制热膨胀层11、12、13的各层的厚度，从而容易控制表面的凹凸形状。此外，根据以下三种来选择使其膨胀的层：仅第1热膨胀层11、热膨胀层11、12这两层或者热膨胀层11、12、13这三层全部，容易形成为阶段性的膨胀高度。
〔第2实施方式〕
第1实施方式的热膨胀性片在设有热膨胀层(热膨胀层叠膜)的表侧的面上印刷黑色墨液的图案而得到立体造型物，但也能够在背面侧的面即基材上进行印刷而得到立体造型物。以下，参照图6对本发明的第2实施方式所涉及的热膨胀性片进行说明。图6是示意性地表示本发明的第2实施方式所涉及的热膨胀性片的结构的剖视图。对与第1实施方式(参照图1～5)相同的要素标注相同的符号，并省略说明。
如图6所示，本发明的第2实施方式的热膨胀性片10B与第1实施方式所涉及的热膨胀性片10(参照图1)同样地依次层叠基材2A、热膨胀层叠膜1、墨液接受层3而成，但热膨胀层叠膜1从基材2A侧按第2热膨胀层12、第1热膨胀层11的顺序层叠。即，热膨胀性片10B是将第1实施方式所涉及的热膨胀性片10的第1热膨胀层11和第2热膨胀层12的层叠顺序调换的结构。热膨胀性片10B是至少在背面侧的面上用黑色墨液印刷的被印刷物。热膨胀层11、12以及墨液接受层3的各结构与第1实施方式相同。基材2A是与第1实施方式的基材2同样的结构，但为了容易在厚度方向上传播热，优选在可得到必要的强度的范围内厚度小。进而，基材2A根据需要具有墨液接受层3，使得能够在背面用黑色墨液进行印刷(图示省略)。
(立体造型物的制造方法)
关于使第2实施方式所涉及的热膨胀性片膨胀的方法，与使用了该热膨胀性片的立体造型物的制造方法一起，参照图7A、7B进行说明。图7A、7B是说明使用了本发明的第2实施方式所涉及的热膨胀性片的立体造型物的制造方法的示意图，图7A表示印刷工序，图7B表示光照射工序的各自的剖视图。使用了本实施方式所涉及的热膨胀性片的立体造型物的制造方法与第2实施方式同样地依次进行印刷工序和光照射工序。
在印刷工序中，如图7A所示，在热膨胀性片10B的基材2A侧的面(背面)用黑色墨液印刷光热变换构件4A。光热变换构件4A形成为在立体造型物中成为凸状的区域的形状的图案的镜像。此外，光热变换构件4A由于放出的热经由基材2A向热膨胀层叠膜1传播，因此与第1实施方式相比，存在热膨胀层叠膜1在从其正上方向外侧大幅扩展的区域膨胀的倾向，因此，形成为比形成凸状的区域小的图案。除此以外，光热变换构件4A是与第1实施方式的光热变换构件4同样的结构。此外，也可以在光热变换构件4A的印刷的下一个或之前，在热膨胀性片10B的表面的墨液接受层3上以包含黑色墨液的颜色墨液印刷期望的图像图案。
在光照射工序中，向热膨胀性片10B的光热变换构件4A印刷面即背面照射包含近红外线的光。光热变换构件4A被加热到与该黑色浓度对应的温度，该热从背面向基材2A、第2热膨胀层12在厚度方向上传播，第1热膨胀层11被加热。于是，如图7B左侧所示，在光热变换构件4A的正上方，第1热膨胀层11到达膨胀开始温度TE1s以上，开始膨胀。之后，如该图右侧所示，第2热膨胀层12达到膨胀开始温度TE2s以上，开始膨胀。
这样，与第1实施方式的热膨胀性片10同样地，在第2热膨胀层12到达膨胀开始温度TE2s之前，第1热膨胀层11到达膨胀开始温度TE1s，因此能够使第1热膨胀层11和第2热膨胀层12以相同程度较大地膨胀。进而，由于黑色图案印刷于热膨胀性片10B的背面，因此立体造型物的表面的图像图案变得鲜明。另外，在本实施方式中，第1热膨胀层11仅经由厚度小的墨液接受层3设置于表面，因此在光照射停止后，温度从第2热膨胀层12的温度下降几乎没有延迟地下降。因此，与第1实施方式相比，第1热膨胀层11在光照射停止后到停止膨胀为止的期间较短，因此考虑到该期间来设定光照射时间等。
(变形例)
本实施方式所涉及的热膨胀性片在表面未印刷图像图案的情况下，可以不在热膨胀层叠膜1上具备墨液接受层3。此外，本实施方式所涉及的热膨胀性片也可以与第1实施方式的变形例(参照图5)同样地层叠并具备三层以上的膨胀开始温度不同的热膨胀层。即，能够具备从基材2A侧层叠有第3热膨胀层13、第2热膨胀层12、第1热膨胀层11的热膨胀层叠膜1A。
〔第3实施方式〕
本发明所涉及的热膨胀性片也能够从两面照射光，得到进一步大幅膨胀的立体造型物。以下，参照图8对本发明的第3实施方式所涉及的热膨胀性片进行说明。图8是示意性地表示本发明的第3实施方式所涉及的热膨胀性片的结构的剖视图。对与第1、第2实施方式(参照图1～7)相同的要素标注相同的符号，并省略说明。
如图8所示，本发明的第3实施方式所涉及的热膨胀性片10C是依次层叠基材2A、热膨胀层叠膜1C、墨液接受层3而成的，进而，热膨胀层叠膜1C是从基材2A侧层叠了第3热膨胀层15、第1热膨胀层11A、第2热膨胀层12而成的三层膜。热膨胀性片10C是用于在两侧的面以黑色墨液印刷的被印刷物。基材2A的结构与第2实施方式相同。墨液接受层3的结构与第1实施方式相同。
第1热膨胀层11A以及第2热膨胀层12的各结构与第1实施方式中的第1热膨胀层11以及第2热膨胀层12相同，膨胀开始温度TE1s、TE2s的关系也相同(TE1s＜TE2s)。但是，如在后述的立体造型物的制造方法中说明的那样，第1热膨胀层11A使上层和下层分开而膨胀，因此能够设计为与其对应的厚度h1。第3热膨胀层15在与第1热膨胀层11A的关系中与第2热膨胀层12相同，即膨胀开始温度TE3s与第1热膨胀层11A的膨胀开始温度TE1s相比为高温(TE1s＜TE3s)。另外，对于第2热膨胀层12与第3热膨胀层15的关系没有特别规定，膨胀开始温度TE2s、TE3s等的热性质、厚度h2、h3可以相同也可以不同。
(立体造型物的制造方法)
关于使第3实施方式所涉及的热膨胀性片膨胀的方法，与使用了该热膨胀性片的立体造型物的制造方法一起，参照图9A、9B、9C进行说明。图9A、9B、9C是说明使用了本发明的第3实施方式所涉及的热膨胀性片的立体造型物的制造方法的示意图，图9A表示印刷工序，图9B表示表面光照射工序，图9C表示背面光照射工序的各自的剖视图。使用了本实施方式所涉及的热膨胀性片的立体造型物的制造方法与使用公知的热膨胀性片对两面进行光照射的情况同样地依次进行印刷工序、表面光照射工序、背面光照射工序。
在印刷工序中，如图9A所示，在热膨胀性片10C的表面的墨液接受层3上利用黑色墨液印刷光热变换构件4，在背面的基材2A上印刷光热变换构件4A。光热变换构件4、4A的各结构分别与第1、第2实施方式相同。此外，根据需要，也可以在印刷了光热变换构件4之后或者同时用除去了黑色墨液的彩色墨液将期望的图像图形印刷在热膨胀性片10C的表面。
在表面光照射工序中，向热膨胀性片10C的表面照射包含近红外线的光。与第1实施方式的光照射工序(参照图2B)同样地，光热变换构件4被加热到与该黑色浓度对应的温度，在光热变换构件4的正下方，第1热膨胀层11A、第2热膨胀层12依次开始膨胀。在此，加热温度被设定为第2热膨胀层12的最大膨胀温度TE2max。如图9B所示，在表面光照射工序中，第2热膨胀层12膨胀到与最大膨胀温度TE2max对应的膨胀高度。另一方面，第1热膨胀层11A的上层与第2热膨胀层12同等程度地膨胀，距光热变换构件4的距离大的下层不传播热，膨胀量较少或者不膨胀。
在背面光照射工序中，向热膨胀性片10C的背面照射包含近红外线的光。与第2实施方式的光照射工序(参照图7B)同样地，光热变换构件4A被加热到与该黑色浓度对应的温度，在光热变换构件4A的正上方，第1热膨胀层11A、第3热膨胀层15开始依次膨胀。在此，加热温度被设定为第3热膨胀层15的最大膨胀温度TE3max。如图9C所示，在背面光照射工序中，第3热膨胀层15膨胀到与最大膨胀温度TE3max对应的膨胀高度。另一方面，第1热膨胀层11A的下层即在表面光照射工序中没有大幅膨胀的部分膨胀到与第3热膨胀层15相同的程度。
这样，从两面照射光，使远离光的照射面的第1热膨胀层11A分为上层和下层而膨胀，此时，与接近照射面的第2热膨胀层12或第3热膨胀层15相比先开始膨胀，因此能够使热膨胀层11A、12、15以相同程度较大地膨胀。
(变形例)
本实施方式所涉及的热膨胀性片也可以将第1热膨胀层分成膨胀开始温度不同的上下2层。以下，参照图10对本发明的第3实施方式的变形例所涉及的热膨胀性片进行说明。图10是示意性地表示本发明的第3实施方式的变形例所涉及的热膨胀性片的结构的剖视图。对与所述第1、第2、第3实施方式(参照图1～9)相同的要素标注相同的符号，并省略说明。
如图10所示，第3实施方式的变形例所涉及的热膨胀性片10D是依次层叠基材2A、热膨胀层叠膜1D、墨液接受层3而成的，进而，热膨胀层叠膜1D是从基材2A侧层叠了第3热膨胀层15、第4热膨胀层14、第1热膨胀层11、第2热膨胀层12的四层膜。本变形例是将第3实施方式所涉及的热膨胀性片10C(参照图8)的第1热膨胀层11A分割为膨胀开始温度不同的第1热膨胀层11和第4热膨胀层14这两层结构。
第4热膨胀层14的膨胀开始温度比第3热膨胀层15的膨胀开始温度低(TE4s＜TE3s)，厚度h4与第1实施方式的第1热膨胀层11的厚度h1同样地设计。即，第4热膨胀层14与第3热膨胀层15的关系与第1热膨胀层11和第2热膨胀层12的关系相同。此外，第1热膨胀层11和第4热膨胀层14的膨胀开始温度不同，在此，第4热膨胀层14的膨胀开始温度TE4s比第1热膨胀层11的膨胀开始温度TE1s低(TE4s＜TE1s)。即，在热膨胀性片10D中，设计热膨胀层11、12、14、15，使得成为TE4s＜TE1s＜TE2s、TE4s＜TE3s。
本变形例所涉及的热膨胀性片10D与第3实施方式所涉及的热膨胀性片10C同样地，依次进行在两面印刷光热变换构件4、4A的印刷工序、表面光照射工序、背面光照射工序而使热膨胀层叠膜1D膨胀。在本变形例中，在表面光照射工序中，使第2热膨胀层12以及第1热膨胀层11膨胀，此时，膨胀开始温度TE4s低的第4热膨胀层14也在第1热膨胀层11附近(上层)膨胀。另一方面，在背面光照射工序中，以使第3热膨胀层15以及第4热膨胀层14膨胀，但第1热膨胀层11尽可能不膨胀地设计光热变换构件4A的黑色浓度等。因此，膨胀高度、表面的凹凸形状更容易控制。
作为第3实施方式的其他变形例，也可以与第1实施方式的变形例所涉及的热膨胀性片10A(参照图5)同样地，在第2热膨胀层12上层叠设置膨胀开始温度比第2热膨胀层12高的热膨胀层13。这样的热膨胀性片在表面光照射工序中，使热膨胀层13、12以及第1热膨胀层11A的上层膨胀。
此外，例如对于第1实施方式所涉及的热膨胀性片10(参照图1)，也可以在两面印刷光热变换构件4、4A，对两面分别照射光。即，在表面光照射工序中，使第2热膨胀层12和第1热膨胀层11的上层膨胀，在背面光照射工序中仅使第1热膨胀层11膨胀。
本发明的热膨胀性片也能够通过黑色墨液的图案形成和光照射以外的方法进行加热而使其膨胀。例如，也可以使加热后的金属等模具接触或吹送热风。
本发明的热膨胀性片的用途不限于立体造型物。例如，也可以不具备基材而由热膨胀层叠膜构成，利用粘合剂等贴合于对象物，或者直接形成涂膜后，从表面加热而使其膨胀。进而，不限于装饰构件，也可以粘贴在发泡片、气垫之类的片状的缓冲材料、作为绝热材料的墙壁、窗户等建筑材料上使用。
本发明并不限定于上述实施方式，能够在不脱离本发明的主旨的范围内进行变更实施。
Claims (17)
1.一种热膨胀性片，是将当加热至规定的膨胀开始温度以上时膨胀的热膨胀层层叠两层以上而成，
相邻的两层所述热膨胀层的所述膨胀开始温度不同。
2.根据权利要求1所述的热膨胀性片，其中，
所述热膨胀层设置于基材的一个面，
越靠近所述基材的所述热膨胀层，所述热膨胀开始温度越低。
3.根据权利要求2所述的热膨胀性片，其中，
在所述热膨胀层上具备墨液接受层，
在所述墨液接受层的一面形成有使该热膨胀层膨胀的光热变换材料。
4.根据权利要求1所述的热膨胀性片，其中，
所述热膨胀层设置于基材的一个面，
越靠近所述基材的热膨胀层，所述热膨胀开始温度越高。
5.根据权利要求4所述的热膨胀性片，其中，
在所述基材的另一面形成有用于使所述热膨胀层膨胀的光热变换材料。
6.一种热膨胀性片，
在基材的一面层叠三层热膨胀层，
与作为三层的中层的第1热膨胀层相比，设置于该第1热膨胀层的上层的第2热膨胀层的所述膨胀开始温度高，
设置于所述第1热膨胀层的下层的第3热膨胀层的所述膨胀开始温度高。
7.根据权利要求6所述的热膨胀性片，其中，
在所述第2热膨胀层上具备墨液接受层，
在所述墨液接受层的一面以及所述基材的另一面侧形成有用于使所述热膨胀层膨胀的光热变换材料。
8.根据权利要求7所述的热膨胀性片，其中，
形成于所述墨液接受层的一面的所述光热变换材料和形成于所述基材的另一面侧的所述光热变换材料形成为：隔着所述热膨胀层，至少一部分重叠。
9.一种热膨胀性片，其中，
在基材的一个面上层叠四层热膨胀性层，
从所述基材的一个面侧起第2层的所述热变换层的开始膨胀的膨胀开始温度比其他热变换层高。
10.根据权利要求9所述的热膨胀性片，其中，
层叠成四层的所述热膨胀层从与所述基材相邻的第1热膨胀层依次构成为第2热膨胀层、第3热膨胀层、第4热膨胀层，
所述第2层热膨胀性层的膨胀开始温度比所述第1热膨胀层以及所述第3热膨胀层低。
11.根据权利要求10所述的热膨胀性片，其中，
所述第3热膨胀层的膨胀开始温度比所述第4热膨胀层低。
12.根据权利要求10所述的热膨胀性片，其中，
在所述第4热膨胀层上具备墨液接受层，
在所述墨液接受层的一面以及所述基材的另一面侧形成有用于使所述热膨胀层膨胀的光热变换材料。
13.根据权利要求1所述的热膨胀性片，其中，
所述热膨胀层分散含有内含烃的微胶囊，
所述膨胀开始温度不同的所述热膨胀层的所述微胶囊内的烃的沸点不同。
14.一种立体造型物的制造方法，
在权利要求2所述的热膨胀性片的所述热膨胀层印刷使所述热膨胀层膨胀的光热变换材料，
对所述光热变换材料照射光，通过该光热变换材料将所述光变换为热，使所述热膨胀层膨胀。
15.一种立体造型物的制造方法，
在权利要求4所述的所述热膨胀性片的所述基材的另一面印刷使所述热膨胀层膨胀的光热变换材料，
对所述光热变换材料照射光，通过该光热变换材料将所述光变换为热，使所述热膨胀层膨胀。
16.一种立体造型物的制造方法，
在权利要求6所述的热膨胀性片的所述热膨胀层以及所述基材的另一面印刷使所述热膨胀层膨胀的光热变换材料，
对所述光热变换材料照射光，通过该光热变换材料将所述光变换为热，使所述热膨胀层膨胀。
17.一种立体造型物的制造方法，
在权利要求9所述的热膨胀性片的所述热膨胀层以及所述基材的另一面印刷使所述热膨胀层膨胀的光热变换材料，
对所述光热变换材料照射光，通过该光热变换材料将所述光变换为热，使所述热膨胀层膨胀。
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