CN111347660A - 高精度同步对花压印系统及压印方法 - Google Patents

高精度同步对花压印系统及压印方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种高精度同步对花压印系统，包括压印机和待压印的板材，其特征在于：所述压印机包括机架、上压板、下压板、导轨，所述上压板通过下压驱动装置与机架顶部连接，所述下压板设置于机架中部，所述机架底部设有与导轨匹配的滚轮，还包括机架驱动装置，用于驱动机架在导轨上移动，所述上压板在面对下压板的一侧设有与待压印的板材表面图案对应的凹凸花纹，上压板宽度与板材等宽或略宽于板材，下压板与上压板等尺寸或尺寸略大于上压板。并公开了一种高精度同步对花压印方法。本发明可以在板材表面形成清晰、稳定的花纹，且实现图案与凹凸花纹的精确对准。

Description

高精度同步对花压印系统及压印方法
技术领域
本发明涉及到一种高精度同步对花压印系统，以及高精度同步对花压印方法。
背景技术
同步对花一直是塑料板材制作的难点所在。同步对花技术可以在板材表面形成与图案匹配的凹凸花纹，使得图案更具有立体感、真实感。目前的同步对花技术主要靠多辊压延的方式来实现，在生产过程中容易出现基材与印刷膜传动不同步的现象，造成基材与印刷膜错位，不仅图案模糊，而且图案与凹凸花纹不匹配，严重影响板材的观感。
美国专利文献US10384427B2公开了一种印花图案的塑料地板，通过图案辊将凹凸花纹压在塑料地板表面，通过套准转印系统来调节印刷层与基材间的匹配程序。这样做的不足之处在于：一、图案辊与地板的接触时间极短，导致压痕深度不够，易变形，易模糊。以直径450mm的图案辊为例，图案辊转动一圈的直径为：0.45*3.14＝1.413m，假如地板的移动速度为1.8m/min，则1.8/1.413＝1.27，1.27*360°＝460°，也即每分钟图案辊转动1.27圈，相当于460度，60s/460＝0.13s,也即塑料地板的每个位置与图案辊接触的时间仅为0.13s。二、图案与花纹偏离。虽然该申请中可通过升温来调整印刷层与基材层之间的速度差，但印刷层是很薄的塑料膜，在压合过程中，印刷层12通过第一按压辊25和进给辊31来输送，该过程中，印刷层会被拉伸变长变窄，从而在长度和宽度两方面均产生形变，即便套准转印系统可调整长度方面的偏差，宽度方面的偏差也无法避免，因此最终的成品会出现图案与花纹偏离的情况，尤其是在板材的两侧，偏离严重。
发明内容
本发明的目的是提供一种高精度同步对花压印系统，可以在板材上形成清晰的凹凸花纹。
本发明采用的技术方案为：一种高精度同步对花压印系统，包括压印机和待压印的板材，其特征在于：所述压印机包括机架、上压板、下压板、导轨，所述上压板通过下压驱动装置与机架顶部连接，所述下压板设置于机架中部，所述机架底部设有与导轨匹配的滚轮，还包括机架驱动装置，用于驱动机架在导轨上移动，所述上压板在面对下压板的一侧设有与待压印的板材表面图案对应的凹凸花纹，上压板宽度与板材等宽或略宽于板材，下压板与上压板等尺寸或尺寸略大于上压板；
所述压印机还包括图像识别系统和控制系统，图像识别系统设置于压印机进料一侧的机架前方，待压印的板材预先印好的图案为重复的单元设计，所述上压板的凹凸花纹对应n个花纹单元，单元图案输送到所述图像识别系统中，图像识别系统用于扫描待压印的板材上的图案，并与预存的单元图案做比对，待板材上的图案与预存的单元图案匹配度达到至少1/4，且板材上的图案起始位置与上压板的边沿对齐时，将信号发送到控制系统，所述控制系统在接受到图像识别系统的信号后，控制下压驱动装置驱动上压板下压，同时机架跟随板材以同样的速度移动，待机架跟随板材移动n个花纹单元的长度后，控制下压驱动装置驱动上压板抬起，机架驱动装置驱动机架复位，其中n为大于等于1的自然数。
优选的，所述下压驱动装置为液压驱动装置、气压驱动装置或电机驱动装置。
优选的，所述机架驱动装置为电机驱动装置、液压驱动装置或气压驱动装置。
优选的，所述导轨的长度≥机架的长度*2。
优选的，还包括加热装置，所述加热装置用于给上压板加热。
优选的，所述图像识别系统固定设置在压印机上，与控制系统通过有线或无线的方式进行信号交流。
优选的，所述图像识别系统与压印机分离设置，与控制系统通过有线或无线的方式进行信号交流。
优选的，还包括设置在下压板上的纠偏装置，所述图像识别系统位于压印机进料一侧的机架上方中间，待压印的板材在每个单元起始的位置的中线设有中线标志，所述图像识别系统中预先录入机架的中线位置，图像识别系统将机架的中线位置与中线标志的信号均发送到控制系统，控制系统将中线标志与机架的中线位置进行比对，若机架的中线位置与中线标志偏离，则控制纠偏装置将待压印的板材推至中线标志与机架的中线位置基本重合的位置。
优选的，所述纠偏装置为两个对称设置的液压推杆，受控制系统控制，分别设置在下压板表面靠近压印机进料方向的两侧。
优选的，还包括背纹辊，所述背纹辊设置于下压板远离压印机进料方向的一端，背纹辊表面与下压板表面齐平或略高于下压板表面。
本发明还公开了一种高精度同步对花压印方法，其步骤包括：
A、在板材表面覆盖印刷层，或者印刷层和耐磨层，所述印刷层上印有多个重复的图案单元，每n个图案单元的起始位置设有特征标记，其中n为大于等于1的自然数；
B、上压板设有与图案单元对应的凹凸花纹，板材从上下压板之间移动，单元图案输送到所述图像识别系统中，图像识别系统扫描待压印的板材上的图案，并与预存的单元图案做比对，待板材上的图案与预存的单元图案匹配度达到至少1/4，且板材上的图案起始位置与上压板的边沿对齐时，则控制上压板下压，上下压板给板材施压，使得上压板上的凹凸花纹转移到板材表面，上下压板给板材施压的同时随板材一起移动；
C、移动至少n个图案单元的距离后，上压板抬起，同时上下压板复位；
D、重复步骤B-C，直至完成整块板材的压印。
优选的，板材移动的速度为1.0-15.0m/min，上下压板复位的速度≥10m/s。
优选的，板材移动的速度小于等于8m/min时，n＝1，板材移动的速度大于8m/min时，n＝2。板材的移动速度大于8m/min时，若n＝1，则上下压板将板材夹在中间保压的时间较短，压痕较浅，影响板材成品质量，因此将上下压板的大小设为2倍板材的单位图案，可以给予更长的保压时间，提高板材成品质量。当然，也可以将板材移动的速度设置的更高，例如大于15m/min，上下压板的大小设为3倍板材甚至4倍板材的单位图案，但在目前的实际生产中，上下压板太大，导致机架的体积庞大，所需场地巨大，移动速度受限，且能耗高，在目前的生产条件下实用性较低，但仍能解决本发明声称的技术问题，且随着技术的发展，有可能体积庞大的机架成为本领域的常态。因此，更高板材移动速度的方案仍处于本发明保护范围内。
优选的，所述板材为塑料板、石塑板或木塑板。
优选的，控制板材在进入上下压板之前的温度处于110-130℃之间。
优选的，所述上压板对板材加压时为室温。
优选的，所述上压板对板材加压时温度控制在110-142℃之间。
本发明还公开了一种高精度同步对花压印板材，包括板材主体，所述板材主体上设有印刷层，所述印刷层表面预先印好重复的单元设计的图案，所述板材表面具有采用压印方法压出的与图案对应的凹凸花纹，所述压印方法是指上述的高精度同步对花压印方法。
本发明通过先在板材上涂上图案或覆上印好图案的印刷层，再压印的方法完成同步对花，与传统工艺相比，具有以下优势。
第一、压印时间长。以板材移动速度1.8m/min，一个周期1.413m为例，上下压板对板材施压的时间为(1.413/1.8)*60＝47s,也就是说板材的每个部分受压时间高达47s，可以形成清晰、稳定的压痕。
第二、图案与凹凸花纹能准确对应，制成的板材仿真度高，更美观。
第三、压印过程为连续的在线式过程，可以和板材的连续生产过程配套使用，直接生产出具有表面图案和花纹的板材。本发明先在板材上设置好图案，再通过图像识别控制系统识别到特征标记后，再命令上压机下压，可以实现图案与凹凸花纹的精确对准。
第四、树脂板材在较高温度下易变形，且表面凹凸不平，特别是板材一直处于运动的状态下，变形更为明显，如果采用点式对准，会导致板材图案与上压机花纹之间出现一定的误差，影响成品质量。本发明采用线式扫描，有助于提高板材图案与上压机花纹之间的匹配度，提高成品质量。
在压印时，使板材保持一定的温度，上下压板为室温时，冷压会使压到板材上的纹路更清晰；如果对上压板进行加热，热压有助于板材上的纹路更深，可根据需要选择冷压或热压。
附图说明
图1为实施例1的高精度同步对花压印系统的结构示意图。
图2为实施例1的压印机的结构示意图。
图3为实施例1的压印机的另一结构示意图，其中上压机抬起。
图4为实施例1的高精度同步对花压印系统的正面视图。
图5为实施例2的高精度同步对花压印系统的结构示意图。
下面结合附图和实施例对本发明作进一步的说明。
具体实施方式
实施例1
如图1-4所示，本高精度同步对花压印系统，包括压印机和待压印的板材100，其特征在于：所述压印机包括机架1、上压板2、下压板3、导轨4，所述上压板通过下压驱动装置5与机架顶部连接，所述下压板设置于机架中部，所述机架底部设有与导轨匹配的滚轮6，所述导轨的长度≥机架的长度*2，还包括机架驱动装置(图中未示出)，用于驱动机架在导轨上移动，所述上压板在面对下压板的一侧设有与待压印的板材表面图案对应的凹凸花纹，上压板宽度与板材等宽或略宽于板材，下压板与上压板等尺寸或尺寸略大于上压板。
所述压印机还包括图像识别系统7和控制系统(图中未示出)，图像识别系统设置于压印机进料一侧的机架上方，待压印的板材预先印好的图案为重复的单元设计，所述上压板的凹凸花纹对应n个花纹单元，单元图案输送到所述图像识别系统中，图像识别系统用于扫描待压印的板材上的图案，并与预存的单元图案做比对，待板材上的图案与预存的单元图案匹配度达到至少1/4，且板材上的图案起始位置与上压板的边沿对齐时，将信号发送到控制系统，所述控制系统在接受到图像识别系统的信号后，控制下压驱动装置驱动上压板下压，同时机架跟随板材以同样的速度移动，待机架跟随板材移动n个花纹单元的长度后，控制下压驱动装置驱动上压板抬起，机架驱动装置驱动机架复位，其中n为大于等于1的自然数。还包括背纹辊8，所述背纹辊设置于下压板远离压印机进料方向的一端，背纹辊表面与下压板表面齐平或略高于下压板表面。
所述下压驱动装置可以从液压驱动装置、气压驱动装置或电机驱动装置中选择。
所述机架驱动装置可以从电机驱动装置、液压驱动装置或气压驱动装置中选择。
实施例2
本实施例与实施例1的结构基本一致，区别在于还包括设置在下压板上的纠偏装置，所述纠偏装置为两个对称设置的液压推杆9，受控制系统控制，分别设置在下压板表面靠近压印机进料方向的两侧，所述图像识别系统位于压印机进料一侧的机架上方中间，待压印的板材在每个单元起始的位置的中线设有中线标志，所述图像识别系统中预先录入机架的中线位置，图像识别系统将机架的中线位置与中线标志的信号均发送到控制系统，控制系统将中线标志与机架的中线位置进行比对，若中线标志相对机架的中线位置偏左，则控制左侧的液压推杆将待压印的板材推至中线标志与机架的中线位置基本重合的位置，若中线标志相对机架的中线位置偏右，则控制右侧的液压推杆将待压印的板材推至中线标志与机架的中线位置基本重合的位置。
实施例3
本实施例与实施例2的结构基本一致，区别在于还包括加热装置(图中未示出)用于给上压板均匀加热，采用常规的加热装置均可，例如电加热、导热油加热。
实施例4
本高精度同步对花压印方法，其步骤包括：
A.在板材表面覆盖印刷层，所述印刷层上印有多个重复的图案单元，每1个图案单元的起始位置设有特征标记；
B.上压板设有与图案单元对应的凹凸花纹，控制板材在进入上下压板之前的温度处于110℃左右，板材以1.0m/min的速度从上下压板之间移动，单元图案输送到所述图像识别系统中，图像识别系统扫描待压印的板材上的图案，并与预存的单元图案做比对，待板材上的图案与预存的单元图案匹配度达到1/4，且板材上的图案起始位置与上压板的边沿对齐时，则控制上压板下压，上下压板给板材施压，使得上压板上的凹凸花纹转移到板材表面，上压板采用600吨压机，施压时上压板保持常温，上下压板给板材施压的同时随板材一起移动；
C.上下压板随板材移动1个图案单元的距离后，上压板抬起，同时上下压板复位，上下压板复位的速度为10m/s；
D.重复步骤B-C，直至完成整块板材的压印。
板材为石塑板。
实施例5
本高精度同步对花压印方法，其步骤包括：
A.在板材表面覆盖印刷层，所述印刷层上印有多个重复的图案单元，每1个图案单元的起始位置设有特征标记；
B.上压板设有与图案单元对应的凹凸花纹，控制板材在进入上下压板之前的温度为120℃左右，板材以8m/min的速度从上下压板之间移动，单元图案输送到所述图像识别系统中，图像识别系统扫描待压印的板材上的图案，并与预存的单元图案做比对，待板材上的图案与预存的单元图案匹配度达到1/3，且板材上的图案起始位置与上压板的边沿对齐时，则控制上压板下压，上下压板给板材施压，使得上压板上的凹凸花纹转移到板材表面，上压板采用800吨压机，上压板加热到110℃左右，上下压板给板材施压的同时随板材一起移动；
C.上下压板随板材移动1个图案单元的距离后，上压板抬起，同时上下压板复位，上下压板复位的速度为12m/s；
D.重复步骤B-C，直至完成整块板材的压印。
板材为塑料板。
实施例6
本高精度同步对花压印方法，其步骤包括：
A.在板材表面覆盖印刷层，所述印刷层上印有多个重复的图案单元，每2个图案单元的起始位置设有特征标记；
B.上压板设有与图案单元对应的凹凸花纹，控制板材在进入上下压板之前的温度为125℃左右，板材以10m/min的速度从上下压板之间移动，单元图案输送到所述图像识别系统中，图像识别系统扫描待压印的板材上的图案，并与预存的单元图案做比对，待板材上的图案与预存的单元图案匹配度达到1/3，且板材上的图案起始位置与上压板的边沿对齐时，则控制上压板下压，上下压板给板材施压，使得上压板上的凹凸花纹转移到板材表面，上压板采用1200吨压机，加热到130℃左右，上下压板给板材施压的同时随板材一起移动；
C.上下压板随板材移动2个图案单元的距离后，上压板抬起，同时上下压板复位，上下压板复位的速度为15m/s；
D.重复步骤B-C，直至完成整块板材的压印。
板材为石塑板。
实施例7
本高精度同步对花压印方法，其步骤包括：
A.在板材表面覆盖印刷层，所述印刷层上印有多个重复的图案单元，每2个图案单元的起始位置设有特征标记；
B.上压板设有与图案单元对应的凹凸花纹，控制板材在进入上下压板之前的温度为130℃左右，板材以15.0m/min的速度从上下压板之间移动，单元图案输送到所述图像识别系统中，图像识别系统扫描待压印的板材上的图案，并与预存的单元图案做比对，待板材上的图案与预存的单元图案匹配度达到1/4，且板材上的图案起始位置与上压板的边沿对齐时，则控制上压板下压，上下压板给板材施压，使得上压板上的凹凸花纹转移到板材表面，上压板采用1400吨压机，上压板加热到142℃左右，上下压板给板材施压的同时随板材一起移动；
C.上下压板随板材移动2个图案单元的距离后，上压板抬起，同时上下压板复位，上下压板复位的速度为18m/s；
D.重复步骤B-C，直至完成整块板材的压印。
板材为木塑板。
实施例8
本实施例与实施例4基本一致，区别在于步骤A中在板材表面覆盖印刷层和耐磨层。

Claims (13)

1.一种高精度同步对花压印系统，包括压印机和待压印的板材，其特征在于：所述压印机包括机架、上压板、下压板、导轨，所述上压板通过下压驱动装置与机架顶部连接，所述下压板设置于机架中部，所述机架底部设有与导轨匹配的滚轮，还包括机架驱动装置，用于驱动机架在导轨上移动，所述上压板在面对下压板的一侧设有与待压印的板材表面图案对应的凹凸花纹，上压板宽度与板材等宽或略宽于板材，下压板与上压板等尺寸或尺寸略大于上压板；
所述压印机还包括图像识别系统和控制系统，图像识别系统设置于压印机进料一侧的机架前方，待压印的板材预先印好的图案为重复的单元设计，所述上压板的凹凸花纹对应n个花纹单元，单元图案输送到所述图像识别系统中，图像识别系统用于扫描待压印的板材上的图案，并与预存的单元图案做比对，待板材上的图案与预存的单元图案匹配度达到至少1/4，且板材上的图案起始位置与上压板的边沿对齐时，将信号发送到控制系统，所述控制系统在接受到图像识别系统的信号后，控制下压驱动装置驱动上压板下压，同时机架跟随板材以同样的速度移动，待机架跟随板材移动n个花纹单元的长度后，控制下压驱动装置驱动上压板抬起，机架驱动装置驱动机架复位，其中n为大于等于1的自然数。
2.根据权利要求1所述的高精度同步对花压印系统，其特征在于：所述导轨的长度≥机架的长度*2。
3.根据权利要求1或2所述的高精度同步对花压印系统，其特征在于：还包括设置在下压板上的纠偏装置，所述图像识别系统位于压印机进料一侧的机架上方中间，待压印的板材在每个单元起始的位置的中线设有中线标志，所述图像识别系统中预先录入机架的中线位置，图像识别系统将机架的中线位置与中线标志的信号均发送到控制系统，控制系统将中线标志与机架的中线位置进行比对，若机架的中线位置与中线标志偏离，则控制纠偏装置将待压印的板材推至中线标志与机架的中线位置基本重合的位置。
4.根据权利要求3所述的高精度同步对花压印系统，其特征在于：所述纠偏装置为两个对称设置的液压推杆，受控制系统控制，分别设置在下压板表面靠近压印机进料方向的两侧。
5.根据权利要求1或2所述的高精度同步对花压印系统，其特征在于：还包括加热装置，所述加热装置用于给上压板加热。
6.根据权利要求1所述的改进的同步对花压印系统，其特征在于：所述图像识别系统固定设置在压印机上，与控制系统通过有线或无线的方式进行信号交流。
7.根据权利要求1所述的改进的同步对花压印系统，其特征在于：所述图像识别系统与压印机分离设置，与控制系统通过有线或无线的方式进行信号交流。
8.一种高精度同步对花压印方法，其步骤包括：
A、在板材表面覆盖印刷层，或者印刷层和耐磨层，所述印刷层上印有多个重复的图案单元，每n个图案单元的起始位置设有特征标记，其中n为大于等于1的自然数；
B、上压板设有与图案单元对应的凹凸花纹，板材从上下压板之间移动，单元图案输送到所述图像识别系统中，图像识别系统扫描待压印的板材上的图案，并与预存的单元图案做比对，待板材上的图案与预存的单元图案匹配度达到至少1/4，且板材上的图案起始位置与上压板的边沿对齐时，则控制上压板下压，上下压板给板材施压，使得上压板上的凹凸花纹转移到板材表面，上下压板给板材施压的同时随板材一起移动；
C、移动至少n个图案单元的距离后，上压板抬起，同时上下压板复位；
D、重复步骤B-C，直至完成整块板材的压印。
9.根据权利要求8所述的高精度同步对花压印方法，其特征在于：所述板材为塑料板、石塑板或木塑板。
10.根据权利要求8所述的高精度同步对花压印方法，其特征在于：控制板材在进入上下压板之前的温度处于110-130℃之间；所述上压板对板材加压时处于室温，或者所述上压板对板材加压时温度控制在110-142℃之间。
11.根据权利要求8、9或10所述的高精度同步对花压印方法，其特征在于：板材移动的速度为1.0-15.0m/min，上下压板复位的速度≥10m/s。
12.根据权利要求11所述的高精度同步对花压印方法，其特征在于：板材移动的速度小于等于8m/min时，n＝1，板材移动的速度大于8m/min时，n＝2。
13.一种高精度同步对花压印板材，包括板材主体，所述板材主体上设有印刷层，所述印刷层表面预先印好重复的单元设计的图案，其特征在于：所述板材表面具有采用压印方法压出的与图案对应的凹凸花纹，所述压印方法是指权利要求8-12中任一项所述的高精度同步对花压印方法。
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