CN112996649A - 在平坦基底的表面上制造三维结构的方法、所产生的基底及根据该方法生产基底的装置 - Google Patents

在平坦基底的表面上制造三维结构的方法、所产生的基底及根据该方法生产基底的装置 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种用于在平坦基底(1)的表面(1’)上生产三维结构的方法、用于实施该方法的装置以及可以制造的基底(1)，所述方法包括下列步骤：为基底(1)提供准备好进行处理的表面(1’)；将浮凸产品(2)以液滴的形式施加在表面(1’)上使得在表面(1’)上产生液滴的选定区域；将覆盖产品(3)施加到表面(1’)上，使得其在表面(1’)上方形成一层；以及固定覆盖层产品(3)的层，其中表面(1’)上的选定区域没有覆盖层产品(3)。

Description

在平坦基底的表面上制造三维结构的方法、所产生的基底及 根据该方法生产基底的装置
技术领域
本发明涉及专用于产生浮凸的行业，并且更具体地涉及专用于借助于数字印刷在基底上产生具有3D结构的层的行业。
背景技术
当前，在基底上形成3D浮凸或结构是已知的，基底被配置为面板并由可以选自例如木材(刨花板、中密度纤维“MDF”、高密度纤维“HDF”或胶合板)、塑料(PVC)、纤维素基底料(纸或纸板)和金属的材料制成。
如今，为了在再现例如木材或石材等天然材料时获得良好结果，除了图像外，还必须再现所述天然材料的3D表面结构以便获得触摸上的高度相似性。
已知的解决方案包括首先在基底的表面上施加膜形式的材料，以便随后通过诸如模具、辊子或类似物的压力元件在基底的所述表面上施加压力。压力元件具有刻痕，该刻痕借助于压力被反向地转移到基底的表面上并且更具体地转移到施加在基底的表面上的膜上。
该解决方案的主要缺点尤其在于，由于为了改变待转移到基底上的刻痕，必须改变对应压力元件，因此该解决方案非常不灵活。
在再现浮凸中提供灵活性的其他已知解决方案包括在基底的对应表面上施加液态或至少部分液态的第一产品或第一物质层，第二产品或第二物质的液滴被投射于该层上。
根据通过文献EP3109056A1已知的解决方案，第二产品的液滴撞击第一产品的表面区域，从而导致通过该第一产品的厚度的下沉或凹部。一旦对所述产品进行干燥或固化，就在基底的所述表面上产生了具有浮凸或3D结构的表面区域。
根据通过文献WO2018/069874A1已知的解决方案，第二产品的液滴沉积或施加在由第一产品形成的层上，使得根据所述两种产品的特征，液滴或多或少地渗透通过所述层。以这种方式，一旦对两种产品进行干燥或固化，就在基底的所述表面上产生具有更大或更小深度的浮凸或3D结构的表面区域。
为了表示例如带有颗粒的木厚板或带有裂纹的石板材，根据在施加第一产品和/或第二产品之前或之后所包含的图像，第一产品层的厚度变化必须与所述颗粒或裂纹的区域尽可能重合。
从这个意义上说，在液滴与至少部分为液体的介质相互作用的情况下，从借助于液滴的设置来定位层的厚度变化时的精度角度来看，将第二产品的液滴投射或喷射到由第一产品形成的层上的所述解决方案非常复杂，同时至少部分无效。
从这个意义上讲，当使用这些解决方案时，除了本身就与两种产品的尺寸和性质有关的喷射动作外，还必须在计算液滴与第一产品接触时液滴在层上的喷射点以及所述液滴的入射角的过程中使用很高精度。
在每种情况下，都必须考虑诸如两种产品的性质以及由产品中的第一产品形成的层的厚度等方面，以便预测一旦第二产品以液滴形式通过第一产品的层而相互作用直到第二产品根据其最终定位进行设置时第二产品可能发生的位移并因此预见层厚度的精确减少点。在评估与另一种产品发生碰撞的一种产品的相互作用时，复杂性很高，在高打印速度下则更为复杂。
鉴于所描述的现有解决方案的缺点或局限性，除了在设置浮凸中提供更高精度以及针对要使用的产品减小计算复杂程度之外，还需要一种在改变待在对应基底上生成的浮凸时提供高灵活性的解决方案。
发明内容
为了实现该目的并解决迄今为止提出的技术问题，本发明除了提供可以在稍后获得的其他优点之外，还提供了一种在平坦基底的表面上制造三维结构的方法、用于实施该方法的装置以及可以通过实施所述方法制造的基底。
该方法包括以下步骤：
-为基底提供准备好进行处理的表面；
-优选地通过喷射头将浮凸产品以液滴的形式施加在表面上，使得在表面上产生液滴的选定区域；
-将覆盖产品施加在表面上，使该覆盖产品在表面上方形成层；
-将覆盖产品的层进行固定，其中表面上的选定区域没有覆盖产品。
根据该方法，通过借助干燥覆盖产品的层来进行所述固定来施加能量。
浮凸产品包括在干燥中提供延迟效果的性质，使得浮凸产品的干燥时间长于覆盖产品的干燥时间。
优选地，作为在浮凸产品的干燥中提供延迟效果的替代，浮凸产品和覆盖产品包括使得它们彼此不溶混的，以产生与浮凸产品的液滴相对应地移除覆盖产品。
根据该方法，在固定覆盖产品的层之后，将浮凸产品保持在表面上或移除。如果在固定覆盖产品层之后将浮凸产品移除，则优选通过刷涂或施加压缩空气去除所述浮凸产品。可替代地，在固定覆盖产品的层期间移除浮凸产品。
根据该方法，由于覆盖产品的层被固定，因此保护产品被施加到表面。以这种方式，保护产品可以覆盖或设置在覆盖产品上并且可以设置在没有覆盖产品的选定区域上，其中在保护产品和覆盖产品之间具有或没有浮凸产品。
在施加覆盖产品之后，进行对所述保护产品的固定。
浮凸产品选自油墨、硅酮、清漆、漆、水基液体、溶剂基液体以及前述产品地任何组合，换句话说，上述产品中的任何两种或更多种。油墨优选是透明的。另一方面，覆盖产品优选的是漆或清漆。
可以通过根据已经描述的方法制造的基底在其表面上包括没有覆盖产品的选定区域。以这种方式，基底在其表面上包括三维结构。
用于生产所述基底的装置包括：用于以液滴的形式将浮凸产品施加到基底的表面上的喷射头；用于干燥浮凸产品的第一固定装置；用于将覆盖产品施加到基底的表面上的装置；用于干燥覆盖产品的第二固定装置；用于施加保护产品的装置；用于干燥保护产品的第三固定装置以及构造为应用所述方法的控制单元。
第一固定装置、第二固定装置和/或第三固定装置可以彼此相同或不同；浮凸产品、覆盖产品和保护产品的性质和特性是对此进行确定的依据。
附图说明
图1示出了基底的示意图。
图2示出了在其表面上具有第一产品的液滴的基底的示意图。
图3和图4示出了具有液滴的基底以及根据第二产品的层的两种不同厚度的所述层的示意图。
图5示出了根据图3的基底的示意图，其中可以看出两种产品如何彼此反应。
图6示出了根据图4的基底的示意图，其中可以看出如何移除液滴。
图7示出了基底的示意图，其中，在两种产品之间的反应之后，与液滴相对应地移除了层的一部分。
图8示出了根据图7的基底的示意图，其中液滴已经被额外地移除。
图9示出了基底的示意图，其中另一种另外产品的另一层已经被施加在剩余层的区域的表面上。
具体实施方式
本发明涉及一种用于在平坦基底(1)的表面(1’)上制造三维结构的方法、涉及可以通过实施所述方法制造的基底(1)、以及涉及用于通过实施所述方法来生产或制造所述基底(1)的装置。
本方法使得能够实现三维结构具有更高清晰度、在浮凸的设置中或者在表面(1’)的外表面区域中深度的变化具有更高的精度、以及更好地控制凹部深度或待生产的厚度减少，从而降低了计算以及待使用的物质或产品的应用的复杂程度。以这种方式，就浮凸或三维结构而言，所生产的基底(1)的清晰度具有更高质量。
例如在图1中可以看到，由于基底(1)至少具有待处理为平坦的表面(1’)以便在其上设置三维结构，因此基底(1)是平坦的。基底(1)优选构造为材料可以选自例如木材(刨花板、中密度纤维“MDF”、高密度纤维“HDF”或胶合板)、塑料(PVC)、纤维素基材料(纸或纸板)和金属的材料制成的面板、厚板或板材。
根据该方法，相对于用于执行该方法的装置设置基底(1)使得表面(1’)处于容纳第一浮凸产品(2)的设置中。浮凸产品(2)选自油墨(其优选为透明的)、硅酮、清漆、漆、水基液体、溶剂基液体和以上各项的任何组合，换句话说，上述产品中的一些或全部之间的任何组合。
为了施加浮凸产品(2)，该装置包括喷射头，使得所述头通过使用喷墨数字印刷技术将第一浮凸产品(2)施加或喷射在表面(1’)上。
印刷部或准备层可以设置在基底(1)上并且更具体地直接设置在基底(1)的表面(1’)上。由于浮凸产品(2)被设置在印刷部和所述准备层两者上而不会被任何程度地吸收，因此印刷部和所述准备层两者都被认为是基底(1)本身厚度的一部分。换句话说，基底(1)、印刷部或准备层均不吸收浮凸产品(2)，使得当施加所述浮凸产品(2)时，所述浮凸产品(2)保留在基底(1)、印刷部和准备层上而不移动通过基底(1)、印刷部和准备层。
以这种方式，“基底(1)”对应于没有印刷部和准备层的基底(1)或包括所述印刷部或所述准备层的基底(1)。
浮凸产品(2)，更具体地其液滴，确定了所生产的最终基底(1)的厚度变化，换句话说，其确定了所生产的基底(1)的最终外表面区域中的缝隙或凹部。浮凸产品(2)仅覆盖选定区域。这些选定区域对应于特定且隔离的区域，换言之，基底(1)的表面(1’)的一部分未被覆盖或不进行覆盖。
因此，该方法包括将浮凸产品(2)以液滴的形式施加在基底(1)的表面(1’)上。以这种方式，根据所述表面(1’)上的所述选定区域设置浮凸产品(2)。在图2中，可以看出，具有浮凸产品(2)的液滴的基底(1)如所述地设置在基底(1)的表面(1’)上。
浮凸产品(2)的液滴的选定区域可以与区域的选择相对应以便与印刷部或准备层上的特定可识别区域相对应。浮凸产品(2)仅覆盖特定且隔离的区域，换言之，浮凸产品(2)使基底(1)的表面(1’)、印刷部或准备层的一部分未被覆盖或不进行覆盖。以这种方式，三维结构的产生可以与印刷部或准备层中的附图或可识别特定区域同步。
可替代地，浮凸产品(2)的液滴的选定区域可以对应于具有随机形状的区域的选择。
因此并且无论基底(1)是否具有印刷部或准备层，由于浮凸产品(2)被设置为使得防止通过其他产品而发生位移，因此完全对应于所生产的基底(1)的最终外表面区域中狭缝或凹部的区域点施加所述产品(2)的液滴。这是由于将浮凸产品(2)施加在基底(1)上，而不会穿过另一种物质的任何膜，从而阻止了与其他物质的任何膜相互作用而改变施加点。
除了导致在配置浮凸产品(2)的液滴的施加或喷射过程中的计算方面的显着简化之外，这还提高了所述狭缝的区域的精度。
可选地，将浮凸产品(2)的液滴至少部分干燥或固化，使得其至少达到半固态或胶凝状态。这有助于甚至更大程度地将所述液滴定位在基底(1)的表面(1’)上，所述定位通过将浮凸产品(2)的液滴施加或喷射在基底(1)上而精确而直接地建立。
接下来，在施加浮凸产品(2)之后，该方法包括在基底(1)上施加覆盖产品(3)，从而导致基底(1)的厚度增加。所述覆盖产品(3)被施加为使得其在表面(1’)上形成一层。因此，覆盖产品(3)既与液滴相对应地，也与基底(1)的表面(1’)中没有浮凸产品(2)的部分相对应地进行施加，使得所述覆盖产品(3)保留在液滴周围和所述表面(1’)上。
对于该施加，用于执行该方法的装置包括施加装置。覆盖产品(3)的施加装置尤其可以选自使用数字喷墨印刷技术的喷射头、喷枪以及辊子。
作为优选示例，覆盖产品(3)是漆或清漆。进而，所述产品(3)优选是UV辐射固化的。所述覆盖产品(3)根据水平测量以液体状态进行施加，优选地施加两次。当表面(1’)上的厚度达到或甚至超过表面(1’)上的浮凸产品(2)的液滴的厚度时，确定第一水平测量，例如，如图3所示。例如，如图4所示，当表面(1’)上的覆盖产品(3)的厚度小于表面(1’)上的浮凸产品(2)的液滴的厚度时，确定第二水平测量。图3和图4都以覆盖产品(3)的层的形式示出了在覆盖产品(3)施加在基底(1)的表面(1’)上之后的设置。
可选地，所施加的覆盖产品(3)至少部分地干燥或固化，使得其达到至少半固体或胶凝状态。这有助于固定所述覆盖产品(3)相对于浮凸产品(2)的液滴的相对定位。
接下来，该方法优选地包括由于彼此的相互作用而允许在浮凸产品(2)和覆盖产品(3)之间发生物理和化学反应产生。这些反应引起覆盖产品(3)与浮凸产品(2)的液滴相对应地移除或移位，换言之，覆盖产品(3)从浮凸产品(2)移离。
这主要是由于覆盖产品(3)和浮凸产品(2)具有不使他们彼此混溶的物理和/或化学特征，换言之，它们是不混溶的，从而产生排斥反应或效果以及随后的物理分离，这主要是由于它们之间的表面张力不同所致。换言之，浮凸产品(2)的表面张力可以大于覆盖产品(3)的表面张力，或者覆盖产品(3)的表面张力可以大于浮凸产品(2)的表面张力。该方法包括选择这些产品(2、3)使得它们彼此不溶混。
因此并且如已经证实的，浮凸产品(2)的表面张力趋于明显低于覆盖产品(3)的表面张力。作为示例，该方法可以包括选择硅酮作为浮凸产品(2)并选择清漆作为覆盖产品(3)。作为另一个示例，该方法可以包括选择油墨(优选地是透明的)作为浮凸产品(2)并选择漆作为覆盖产品(3)。同样作为示例，油墨可以与清漆组合并且硅酮可以与漆组合。
另外，该方法可以包括使用添加剂，使得对两种产品(2、3)的表面张力进行控制，使得产生彼此不混溶的两种产品(2、3)，从而导致前面描述的排斥效果。因此，所述产品(2、3)可以是相同的产品或物质，换言之，在没有添加剂的情况下具有相同或基本相同的成分。
以这种方式并且仅以清漆为例，尽管可以在提到的任何其他产品的情况下使用，但是在该方法中第一清漆可以选择并用作浮凸产品(2)并且第二清漆可以选择并用作覆盖产品(3)，第一清漆的表面张力大于或小于第二清漆的表面张力，使得在第一清漆和第二清漆之间产生排斥效果。
图5示出了在发生由覆盖产品(3)与浮凸产品(2)的相互作用引起的反应时的基底(1)，覆盖产品(3)与浮凸产品(2)的表面张力值明显彼此不同。在这种情况下，图5显示了从图3开始发生反应的时刻，换言之，根据覆盖产品(3)的施加水平的第一测量，尽管该时刻也可以从图4开始，换言之，根据覆盖产品(3)的施加水平的第二测量。
由于所述产生的反应，该方法包括生产基底(1)的除了具有根据表面(1’)中既没有浮凸产品(2)又没有排斥效果的部分的覆盖产品(3)之外还具有根据部分选择性设置的浮凸产品(2)的表面(1’)。图7表示由于所述反应的产生而产生的产品。
然后，该方法可以包括如图8所示的移除浮凸产品(2)的步骤。该步骤是可选的，因为取决于要在最终基底(1)上生产的浮凸或三维结构，可以方便地移除该浮凸产品(2)或保留该浮凸产品(2)。
当所述方法在所述反应发生之后包括或应用移除浮凸产品(2)的步骤时，则所述方法主要取决于浮凸产品(2)的特征包括两种途径来实现：a)施加呈热的行驶的能量；以及b)施加吹风、刷涂等，换言之，物理或机械过程。当移除浮凸产品(2)时，对应于其占据的间隙的一些体积空间保持自有，利用该空间将形成待产生的纹理化或三维结构。
途径a)意味着优选通过施加辐射进行浮凸产品(2)的移除，所述辐射例如可以是UV、UV-LED、Eb、热空气、红外等。根据途径a)，移除浮凸产品(2)是基于其化学特征进行确定的，使得其移除是由蒸发引起的。换言之，根据在方法中选择的浮凸产品(2)，将浮凸产品(2)通过途径a)或途径b)进行干燥。以并行的方式，应用路径a)可引起覆盖产品(3)的胶凝或部分干燥。
同样地，该方法包括根据基底(1)(无论具有或不具有印刷部以及具有或不具有准备层)以及待在所产生的最终基底(1)中产生的特征来选择浮凸产品(2)。作为示例，如果基底(1)是镶木地板，则将UV干燥清漆用作浮凸产品(2)；如果基底(1)是纸板，则将水基清漆用作浮凸产品(2)用于借助于热空气对其进行干燥；并且如果基底(1)由PVC制成，则将UV清漆用作浮凸产品(2)，覆盖产品(3)是UV干燥清漆。
如所描述的允许发生反应并随后移除浮凸产品(2)的替代或补充方式，该方法包括选择浮凸产品(2)和覆盖产品(3)，使得它们包括有利于对产品(2、3)中的一种在另一种(2、3)之前进行干燥或固化的性质。
具体地，选择浮凸产品(2)，该浮凸产品(2)包括使其在干燥过程中(例如通过UV)具有延迟效果的性质。以这种方式，进行移除浮凸产品(2)的步骤，其中首先仅对覆盖产品(3)进行干燥、固化、胶凝或固定化，并且然后根据前面介绍的两个途径a)或b)中的一个移除浮凸产品(2)。据此，应用覆盖产品(3)，使得浮凸产品(2)是可移除的，优选地是借助从外部的直接接近。因此，优选根据第二水平测量来施加覆盖产品(3)。
以这种方式，限定了由浮凸产品(2)的液滴占据的体积空间，这些体积空间保持自有或空置使得确定狭缝或凹部。图6表示根据描述产生的结果。
从图6和8之间可以看出的结果的比较中可以得出，使产品(2，3)互不混溶的特性以及在干燥中具有延迟效果的特性使得产品(2)中的一个如上所述在另一产品(3)之前干燥或固化，从而在最终生产的基底(1)的表面(1’)上产生浮凸或三维结构的不同形状。
在产生可在图6至图8中的任何一个中看到的结果之后，取决于是否以一种或另一种方式移除浮凸产品(2)，或者甚至在发生反应和在干燥浮凸产品(2)的过程中的延迟效果组合之后，该方法包括施加保护产品(4)。保护产品(4)优选是UV固化清漆，尽管可替代地其可以是水基清漆或溶剂基清漆。
因此，保护产品(4)的施加在覆盖产品(3)的固定、干燥或固化之后进行，其中确定浮凸或三维结构的狭缝或凹口已被限定。
作为最终结果，通过应用上述保护产品(4)对该过程的结果赋予了保护层，通过实施本发明方法形成的浮凸被完美地再现。这在图9中表示，在这种情况下，根据图8所示的先前结果。
为了施加所述保护产品(4)，优选地使用施加该保护产品的装置，例如优选地配置成使得该装置适应浮凸的橡胶辊，通常其肖氏硬度小于或等于20-25。附加地或可替代地，可以使用喷枪。
接下来，该方法包括固定或固化保护产品(4)，并且更具体地固定或固化保护产品(4)的保护层。除了浮凸产品(2)和覆盖产品(3)之外，保护产品(4)是完全或至少部分可干燥或可固化的，使得其达到固态或至少半固态或胶凝状态。可用于上述三种产品(2、3、4)中的任何产品的该固化可通过以下技术施加能量来进行，该技术可以选择紫外线辐射、UV-LED辐射、红外辐射、热空气和使用类似辐射的其他技术。
另外，该方法可以包括使用促进剂进行干燥，例如使用光引发剂进行UV干燥，使得浮凸产品(2)、覆盖产品(3)和/或保护产品(4)的固定步骤的时间缩短。
以这种方式，取决于浮凸产品(2)的物质或成分，其是可移除的或可硬化的，以便在向其施加能量(例如紫外线、UV-LED辐射、Eb辐射、红外辐射和热空气)时得以保持。
当浮凸产品(2)是清漆时，取决于其成分，可以通过辐射(UV，UV-LED，红外)或通过物理干燥(热空气)对其进行干燥。当浮凸产品(2)是硅酮时，可能需要“机械”移除，例如通过吹风或刷涂，而非施加上述辐射或热空气。
如上所述，除了用于固定或干燥保护产品(4)的第三固定装置外，用于通过该方法生产基底(1)的装置还包括用于固定或干燥浮凸产品(2)的第一固定装置和/或用于固定或干燥覆盖产品(3)的第二固定装置。
另外，所述装置还包括控制单元，其被配置为应用所描述的本方法。

Claims (15)

1.一种用于在平坦基底(1)的表面(1’)上产生三维结构的方法，其包括以下步骤：
-为所述基底(1)提供准备进行处理的所述表面(1’)；
-将浮凸产品(2)以液滴的形式施加在所述表面(1’)上，使得在所述表面(1’)上产生液滴的选定区域；
-将覆盖产品(3)施加到所述表面(1’)上，使其在所述表面(1’)上方形成一层；
-对所述覆盖产品(3)的所述层进行固定，其中所述表面(1’)上的所述选定区域没有所述覆盖产品(3)。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，通过借助干燥所述覆盖产品(3)的所述层进行所述固定来施加能量。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述浮凸产品(2)包括在干燥过程中提供延迟效果的性质使得所述浮凸产品(2)的干燥时间大于所述覆盖产品(3)的干燥时间。
4.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述浮凸产品(2)和所述覆盖产品(3)具有使得其彼此不溶混的性质，以与所述浮凸产品(2)的所述液滴对应地移除所述覆盖产品(3)。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的方法，其特征在于，在固定所述覆盖产品(3)的所述层之后，将所述浮凸产品(2)保持在所述表面(1’)上。
6.根据权利要求1至4中任一项所述的方法，其特征在于，在固定所述覆盖产品(3)的所述层之后，移除所述浮凸产品(2)。
7.根据权利要求6中任一项所述的方法，其特征在于，通过刷涂或施加压缩空气来移除所述浮凸产品(2)。
8.根据权利要求1至4中任一项所述的方法，其特征在于，在固定所述覆盖产品(3)的所述层期间，移除所述浮凸产品(2)。
9.根据权利要求1至8中任一项所述的方法，其特征在于，在所述覆盖产品(3)的所述层被固定的情况下，将保护产品(4)施加在所述表面(1’)上。
10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，对所述保护产品(4)进行固定。
11.根据权利要求1至10中任一项所述的方法，其特征在于，所述浮凸产品(2)选自墨水、硅酮、清漆、漆、水基液体、溶剂基液体以及以上各项的任意组合。
12.根据权利要求1至11中任一项所述的方法，其特征在于，所述浮凸产品(2)通过喷射头进行施加。
13.根据权利要求1至12中任一项所述的方法，其特征在于，所述覆盖产品(3)是漆或清漆。
14.一种基底(1)，其能够通过根据权利要求1至13中任一项所述的方法生产，其特征在于，所述基底(1)在所述基底(1)的所述表面(1’)上包括没有所述覆盖产品(3)的选定区域。
15.一种用于生产根据权利要求14所述的基底(1)的装置，其特征在于，其包括用于将所述浮凸产品(2)以液滴的形式施加到所述基底(1)的表面(1’)上的喷射头、用于干燥所述浮凸产品(2)的第一固定装置、用于将所述覆盖产品(3)施加在所述表面(1’)上的装置、用于干燥所述覆盖产品(3)的第二固定装置、用于施加保护产品(4)的装置、用于干燥所述保护产品(4)的第三固定装置以及配置为应用根据权利要求1至13中任一项所述的方法的控制单元。
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