CN116234706A - 用于在基材上产生浮凸的方法和系统 - Google Patents

用于在基材上产生浮凸的方法和系统 Download PDF

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Abstract

本发明涉及用于在基材(1)上产生浮凸的方法和系统,所述方法包括彼此接触的涂层和浮凸产品在基材(1)上的施加以及浮凸产品(3)的升华。

Description

用于在基材上产生浮凸的方法和系统
技术领域
本发明涉及用于在基材上产生3D表面浮凸或结构的方法和系统,特别是借助于数字喷墨印刷。
本发明特别地适用于建筑和家具的产品(诸如用于家具的面板、门和地板、用于门框架和窗框架的型材等)的制造的领域。
基材上浮凸的产生使得与印刷在基材上的图像相对应地再现天然材料(诸如木材或石料)的触觉纹理或表面成为可能。
背景技术
目前,已知借助于数字喷墨印刷在基材上产生浮凸的不同技术。这些技术的优点在于,与诸如雕刻或模塑的用于在基材上产生浮凸(relief,有时也称为浮雕)的其它已知技术相比,它们能够以大得多的灵活性和精度获得浮凸。
在用于借助于数字喷墨印刷在基材上产生浮凸的已知技术中,浮凸产品的液滴被印刷在涂层上。通过将浮凸产品添加到涂层,印刷的液滴在涂层上生成凸表面或突出部。备选地,印刷液滴通过注入液体涂层中的浮凸产品的液滴的冲击、不混溶或移位,或者一旦浮凸产品已经与涂层混合或溶解,当移除混合材料或溶液时,在涂层中生成凹表面或凹部。
借助于数字喷墨印刷产生凸表面的缺点是所获得的浮凸的耐磨性有限。此外,由于在浮凸产品的液滴和涂层之间存在复杂的物理和化学相互作用机制,借助于数字喷墨印刷产生凹表面具有难以控制获得足够清晰度的浮凸的过程的缺点。不同的变量干预这些机制,诸如浮凸产品或涂层的表面张力、密度和粘度,以及浮凸产品的液滴的速度和体积。
鉴于目前已知的解决方案,本发明旨在提供用于在基材上产生浮凸的备选方法和系统,该方法和系统能够以灵活的方式获得具有浮凸的足够耐磨性和清晰度的浮凸。
发明内容
为了实现这一目标并解决迄今为止所讨论的技术问题,除了提供以后可能得到的额外优点之外,本发明提供了一种用于在基材上产生浮凸的方法,该方法包括在基材上施加涂层和浮凸产品、涂层和浮凸产品彼此接触以及浮凸产品的升华。
一般来说,能够升华的任何产品都可用作浮凸产品。特别地,可使用对于其它已知用途(诸如丝网印刷)商业上可用的所谓升华或可升华油墨。特别地,可设想浮凸产品是透明的,这使得能够获得具有干净饰面的显著浮凸,这不需要移除浮凸产品的污渍。
使处于固态的浮凸产品升华,在涂层中留下对应于由与涂层接触的浮凸产品占据的区域的间隙,所述间隙决定浮凸。
根据本发明,可设想涂层和/或浮凸产品在该过程期间硬化,从而以液态供应到该过程。根据本发明的浮凸产品和/或涂层的硬化可例如借助于固化或干燥来进行。
根据本发明,浮凸产品可借助于数字喷墨印刷来施加,以浮凸产品的液滴的形式注射油墨。这使得浮凸能够以数字喷墨印刷技术典型的很大灵活性、速度和清晰度来产生。
假设浮凸产品处于固态以进行升华,浮凸受升华过程本身的变量制约,并且在较小程度上受在浮凸产品和涂层之间的上面指示的相互作用的不同变量制约,尤其是当浮凸产品借助于数字喷墨印刷施加时。以这种方式,有可能以受控的方式获得具有高清晰度的浮凸。
优选地,根据本发明,当涂层是液体或部分地硬化时,尤其是如果浮凸产品借助于数字喷墨印刷施加的话,涂层和浮凸产品彼此接触。这有利于例如通过冲击、不混溶或移位、或涂层中浮凸产品的混合或稀释将浮凸产品引入涂层中。在这个意义上,根据本发明,借助于升华产生浮凸的能力与已知的浮凸产生技术兼容,并且可与它们结合使用。
本发明设想待升华的浮凸产品至少部分地由涂层覆盖或嵌入涂层中,并且待升华的浮凸产品与涂层至少部分地混合。当浮凸产品升华并因此从固体变为气体时,浮凸产品朝向涂层的外部挥发。
当浮凸产品气体在升华期间前进通过涂层时,在涂层中生成多孔或中空体积。受升华影响的涂层的该多孔体积由于其相对于尚未被升华的浮凸产品气体渗透的涂层的体积的脆性而能够容易地移除。可通过移除受升华影响的涂层材料来获得浮凸。还可设想,在升华之后,浮凸产品的残留物可被移除,特别是利用受升华影响的涂层材料。材料的移除可例如用诸如刷擦或真空抽吸的机械装置和/或诸如洗涤或漂洗的化学装置来进行。
优选地,根据本发明,涂层比浮凸产品更晚完成硬化。由此有利于升华的浮凸产品气体通过涂层的排出。为了实现涂层的硬化相对于浮凸产品的所述延迟,浮凸产品和/或涂层的材料可选择为具有影响例如其固化或干燥的合适组成。
根据本发明,浮凸可以协调的方式或与基材上的图像对应地施加,该图像在产生浮凸之前或之后被施加到基材。浮凸和对应的图像的产生可借助于浮凸和图像的数字喷墨印刷同步地进行。
优选地,本发明设想在涂层上施加浮凸产品(即一旦涂层被施加)和在浮凸产品上施加涂层(即一旦浮凸产品被施加)两者。然而,也可设想其中浮凸产品和涂层在基材上彼此接触的任何其它变型,诸如例如同时施加,特别是混合,形成同一个施加产品。根据本发明,涂层和/或浮凸产品可通过至少按区域延伸它(即,至少部分地或在部分区域中覆盖基材)来施加。
同样,本发明设想浮凸产品和涂层可相继地施加以获得涂层和浮凸产品的多个层,从而形成多层涂层。在这种情况下,浮凸产品的升华可在施加相应层之后和在施加下一层之前和/或在施加所有层之后进行。每个层可构造成具有不同的参数,诸如例如层厚度、浮凸产品体积、升华油墨液滴体积等。
在这一点上,本发明还设想可另外施加至少部分地覆盖基材延伸的其它层,从而可获得多层涂层,其具有至少一个涂层和浮凸产品层,以及至少另一个装饰性或功能性层,例如具有不同程度的光泽或具有不同深度的结构。这些其它层可例如施加在涂层和浮凸产品的各层之间和/或施加在所述层上。同样,涂层和浮凸产品层本身可至少部分地另外设置有装饰性或功能性特征,例如不同程度的光泽或具有不同深度的结构。
以这种方式,通过在部分区域中选择性地施加涂层和/或浮凸产品,相继地施加它们或包括其它层,可获得多层涂层,其中可选择性地控制或提供不同的装饰或技术效果,诸如不同的光泽或浮凸。
因此,在本发明的上下文中,浮凸产品可理解为与涂层接触地施加的产品,该产品根据本发明构造成当至少部分地升华时在涂层中产生浮凸。在这个意义上,施加的浮凸产品包括至少部分地可升华(即由可升华材料制成)的产品,为了借助于本发明的方法在涂层中产生浮凸,该产品至少部分地升华。
根据本发明,可设想涂层和/或浮凸产品以液体或固体形式施加。处于固态的浮凸产品可例如通过散布固体浮凸产品粉末来施加。处于固态的浮凸产品可例如以在基材上延伸的固体片材的形式施加。在这个意义上,本发明设想关于至少部分地液态或固态的浮凸产品和/或涂层的使用的任何可能的组合。
优选地,浮凸产品借助于数字喷墨印刷以液体形式施加,例如,使用升华油墨,特别是,如先前所指示,适用于根据本发明的方法的用于丝网印刷的升华油墨。同样,优选地,涂层借助于辊以液体形式施加。然而,还可设想,除了通过喷墨或通过辊之外,涂层和由液体浮凸产品包含的升华油墨或液体都可借助于任何其它方法来施加,诸如通过喷涂。
可设想,升华通过加热浮凸产品优选地在大气压下进行。优选地,在借助于喷墨升华油墨施加浮凸产品的情况下,考虑到所使用的喷墨头被加热以实现合适的注射粘度(典型地在大约40℃下),所选择的可升华产品的升华温度必须高于最小阈值。同样,优选地,必须选择可升华产品,使得其升华温度低于最大阈值,例如200℃,以防止介入该方法的材料(诸如例如涂层或基材)的劣化。
浮凸产品的升华可通过借助于辐射、对流或热传导以任何方式加热来进行,特别地通过分别使用电磁辐射源(例如,通过红外线(IR))、热对流元件(例如,加热的空气)和/或热传导元件(例如,加热的元件)。特别地,IR灯可用作用于加热的电磁辐射源。
根据按照本发明的优选实施例,已经规定由浮凸产品包含的升华油墨或液体是分散体,其中分散部分包含浮凸产品。特别地,分散部分可呈液体或固体形式。
另外优选地,已经规定,当被施加时,浮凸产品具有小于或等于10重量%、优选地小于或等于1重量%、特别地小于或等于0.1重量%的用于施加浮凸产品的升华油墨或液体的浓度。以这种方式,利用相对低浓度的浮凸产品,可获得决定涂层中的浮凸的足够的中空部。
同样,优选地,浮凸产品包括可升华的固体颗粒,即,由可升华材料制成。通常,可升华的固体颗粒可具有任何尺寸。有利地,小于或等于大约
Figure BDA0004154078240000051
的颗粒尺寸(D50)使得其能够用于不需要再循环的喷墨印刷头中。可升华颗粒尺寸越小,可升华的可升华材料的量就越大,小于或等于大约/>
Figure BDA0004154078240000052
的颗粒尺寸(D50)尤其合适。特别地,在颗粒尺寸(D50)小于或等于大约/>
Figure BDA0004154078240000053
的情况下,可获得用于施加浮凸产品的升华油墨或液体中的浮凸产品的溶液。用于量化颗粒的平均尺寸(也称为平均直径)的术语D50以本领域技术人员已知的方式定义,即,定义为直径大于或小于所述值的颗粒的浓度为样品中总颗粒分布的50%的颗粒直径值。
如先前所提及,有利地设想浮凸产品和/或升华油墨或施加液能够混溶在涂层中。以这种方式,当浮凸产品或升华油墨被施加时,它们可容易地引入涂层中,这有利于彼此更好地接触,以生成决定升华中浮凸的中空部。为了有利于混溶性,可设想升华油墨和涂层具有基本上同一种极性;特别地,涂层和升华油墨的分散部分具有基本上相同的组成。
与其它已知的浮凸产生机制相比,混合升华油墨和涂层的机制(特别是借助于喷墨)使得有可能获得更高清晰度的浮凸,在其它已知的浮凸产生机制中,发生涂层液体的移位,该移位借助于注射的油墨的液体(例如,通过液滴在涂层表面上的冲击)决定浮凸的中空部。获得这种更高的清晰度可能是由于这样的事实,即移位机制导致在涂层中的中空部或凹坑周围的局部变形,已经从所述中空部移位或移出的液体积聚在那里,这与其中没有这种移位而是将浮凸产品结合在涂层中的混合物不同,在这种情况下,浮凸通过在后续的步骤或工位中移除所述混合物来获得。
另外,本发明提供了提高的清晰度,这是因为与液体不同,浮凸产品受到其自身固体条件的限制,因为待升华的浮凸产品处于固态,以在升华期间生成决定浮凸的中空部。这使得本发明还尤其适合以补充方式与用于在基材上获得浮凸的其它已知方法一起使用。
根据优选实施例,浮凸产品和/或升华油墨或浮凸产品的施加液包括电磁辐射吸收剂,其构造成基本上吸收以确定的波长照射的电磁辐射能量,特别是用于固化涂层和/或浮凸产品的电磁辐射,将所述能量转化为热量。作为电磁UV辐射吸收剂,可使用例如二苯酮、苯并三唑、三嗪、草酰替苯胺和氰基丙烯酸酯。特别地,LED型或电弧放电UV灯可用作电磁辐射源。
根据另一个优选实施例,浮凸产品和/或升华油墨或浮凸产品的施加液可包括放热化学反应促进剂,其构造成通过释放热量在涂层中反应。利用根据本发明的最后这两个实施例,用于产生升华的加热的效率提高。
本发明还设想,升华油墨或浮凸产品的施加液包括构造成在例如通过加热活化时使气味渗透涂层(2)的气味剂。浮凸产品本身可包括所述气味剂,或者特别地构成所述气味剂(例如,樟脑可用作可升华和有气味的产品)。升华使得气味能够被提取到表面,同时保证气味保留在涂层中,渗透涂层。
同样,根据本发明,升华油墨可为透明的或包含颜料以及其它功能性颗粒。在升华油墨或施加液中结合颜料或功能性颗粒使得要获得的浮凸的特征能够与在每个施加点(例如,利用喷墨油墨施加的每个液滴)由颜料或功能性颗粒提供的特征相联系。以这种方式,在施加升华油墨或施加液的相同步骤或工位中,实现了要获得的浮凸与由所述颜料或颗粒提供的装饰性或功能性效果的协调。
如上文所提及,根据本发明,涂层和/或浮凸产品可硬化以获得浮凸,特别地,它们可在使浮凸产品升华之前至少部分地硬化。优选地,涂层和/或浮凸产品的硬化通过固化或聚合、优选地通过电磁辐射、更优选地通过UV进行。为此,涂层或浮凸产品由可固化或可聚合的材料制成。特别地,LED型或电弧放电UV灯可用作电磁辐射源。
在升华之前,涂层的部分硬化(即,限定程度的硬化或固化)使得有可能获得更高清晰度的浮凸,因为它允许以某种方式固定决定浮凸的轮廓,将待升华的浮凸产品保留在所述轮廓中。特别地,涂层比浮凸产品更晚地结束硬化。以这种方式,浮凸产品不倾向于被包封,防止气体不能够被排出到表面。
同样如先前所指示,根据按照本发明的方法的实施例,通过移除受浮凸产品的升华影响的涂层和/或浮凸产品的残留物来获得浮凸。这种移除的材料由在升华后涂层中留下的中空部决定。在这个意义上,在本发明的上下文中,浮凸产品的残留物可理解为在施加根据本发明的方法的升华步骤之后转化或未转化的浮凸产品,特别是在施加升华步骤之后未升华的浮凸产品。
本发明的第二方面提供了一种用于在基材上产生浮凸的系统。根据本发明,该系统包括用于将涂层施加到基材的装置、用于施加浮凸产品的装置、用于使浮凸产品升华的装置、以及用于控制用于施加涂层的装置、用于施加浮凸产品的装置和用于升华的装置的装置。该系统构造用于进行如上所述的方法。
该系统可包括用于移除材料以产生浮凸的装置,该装置可为例如诸如刷擦或真空抽吸的机械式和/或诸如洗涤或漂洗的化学式。还可设想,该系统包括用于真空抽吸在升华期间生成的浮凸产品气体的装置。
同样,该系统可包括运输装置,其包括例如传送带,以在不同的工位之间运输基材,在所述工位中如上所述进行该方法的对应步骤。
根据本发明的用于升华浮凸产品的装置被设想为优选地通过加热。为此,可使用热辐射加热装置,例如,包括至少一个电磁辐射加热灯,特别是IR加热灯。备选地或补充地,热对流加热装置可被使用,例如借助于热空气,特别是与热空气鼓风机一起使用。另外,备选地或补充地,热传导加热装置可被使用,例如借助于热传导加热元件,特别是加热辊或板。
根据按照本发明的优选实施例,该系统包括用于面对涂层的升华材料的接收元件(特别地呈接收条的形式),使得当浮凸产品升华时,由受浮凸产品的升华影响的涂层和/或浮凸产品的残留物形成的升华材料被投射到接收条上。该接收元件(优选地呈条的形式)使得所述升华材料能够从粘附到该元件的涂层转移,以有利于升华材料的后续排空。
根据本发明,还可设想,该系统可包括用于清理热传导加热元件或接收元件的表面(升华材料被投射在该表面上)的装置,其特别地包括用于刮擦所述表面或接收元件的刮刀。
同样,如上文所指示的,该系统可包括用于从涂层移除升华材料以产生浮凸的装置。这些装置可特别地呈至少一个刷子、至少一个真空吸尘器和/或至少一个鼓风机的形式。还可设想,该系统可包括用于提取来自浮凸产品的升华的气体的装置,其特别地呈气体抽气罩的形式。还可设想,该系统可包括硬化装置,以至少部分地硬化涂层和/或浮凸产品。
附图说明
包括用于图示本发明的不同实际实施例的以下附图,下面以示例而非限制的方式描述这些实施例。
图1示意性地示出了根据本发明的方法或系统的第一实施例的在步骤(A)至(C)中在其上获得浮凸的基材的截面。
图2示意性地示出了根据本发明的方法或系统的第一实施例的第一变型的在步骤(D)至(G)中在其上获得浮凸的基材的截面。
图3示意性地示出了根据本发明的方法或系统的第一实施例的第二变型的在步骤(D)至(G)中在其上获得浮凸的基材的截面。
图4示意性地示出了根据本发明的方法或系统的第二实施例的在步骤(A)至(C)中在其上获得浮凸的基材的截面。
图5示意性地示出了根据本发明的方法或系统的第二实施例的第一变型的在步骤(D)至(G)中在其上获得浮凸的基材的截面。
图6示意性地示出了根据本发明的方法或系统的第二实施例的第二变型的在步骤(D)至(G)中在其上获得浮凸的基材的截面。
图7示出了根据本发明的用于在基材上产生浮凸的方法和系统的第一示例性实施例的概览,其中基材呈面板的形式。
图8示出了根据本发明的用于在基材上产生浮凸的方法和系统的第二示例性实施例的概览,其中基材呈连续片材的形式。
图9示出了根据本发明的方法和系统的升华步骤或工位的变型的详细视图。
图10示出了根据本发明的方法和系统的升华步骤或工位的附加变型的详细视图。
图11示出了根据本发明的方法和系统的升华步骤或工位的附加变型的详细视图。
图12示出了根据本发明的方法和系统的升华步骤或工位的附加变型的详细视图。
图13示出了根据本发明的方法和系统的升华步骤或工位的附加变型的详细视图。
具体实施方式
基材(1)可通过面板或型材构造。基材(1)的材料可选自例如木材(木屑板、中密度纤维板“MDF”、高密度纤维板“HDF”或胶合板)、塑料(PVC)、纤维素基材料(纸或硬纸板)或金属。
涂层(2)可通过用于施加液体产品的任何方法(例如,通过辊、喷洒、喷涂或喷墨印刷)以液态施加。涂层(2)的材料可例如在清漆或可聚合树脂之间进行选择。
在附图中示出并在下面详细描述的本发明的实施例中,浮凸产品(3)是数字喷墨印刷的,以升华油墨的液滴的形式施加。
根据图1至图3中所示的本发明的第一实施例,起点是基材(A),在该基材上施加(B)涂层(2),在涂层(2)上施加(C)浮凸产品(3)。
根据图4至图6中所示的本发明的第二实施例,起点是基材(A),在其上直接在基材(1)上施加(B,C)浮凸产品(3)。
参照图2,在图1至图3中所示的第一实施例的第一变型中,存在浮凸产品(3)的液滴在涂层(2)中的冲击、不混溶或移位以产生浮凸。
参照图3,在图1至图3中所示的第一实施例的第二变型中,存在浮凸产品(3)的液滴在涂层(2)中的混合物或稀释液以产生浮凸。
参照图5,在图4至图6中所示的第二实施例的第一变型中,存在浮凸产品(3)的液滴在涂层(2)中的冲击、不混溶或移位以产生浮凸。
参照图6,在图4至图6中所示的第二实施例的第二变型中,存在浮凸产品(3)的液滴在涂层(2)中的混合物或稀释液以产生浮凸。
在涂层(2)与浮凸产品(3)接触(D)之后,涂层(2)和浮凸产品(3)一起或单独地固化(E),获得至少浮凸产品(3)的硬化。常规的固化装置(10)可用于固化,诸如加热灯或例如UV、IR或电子发射光的电磁辐射发射。
一旦浮凸产品(3)已硬化,它就升华(F)。常规的升华装置(20)可用于升华(F),诸如借助于加热,特别是借助于热空气或借助于诸如例如IR加热灯的加热灯。还可设想,升华(F)可通过使浮凸产品(3)与升华活化产品反应来执行,例如,通过将所述升华活化产品施加在浮凸产品(3)上。升华(F)可与例如涂层的硬化同时进行。
最后,用于移除材料的装置(30)可用来移除(G)受升华影响的区域中的涂层材料。这些装置(30)可为例如诸如刷擦或真空抽吸的机械装置或诸如洗涤或漂洗所述区域的化学装置。
图7示出了根据本发明的第一优选示例性实施例的过程流水线,用于在呈面板形式的基材(1)上获得浮凸(7)。基材(1)借助于传送带(63)被运输(60)而前进通过不同的步骤或工位。
在该过程流水线的第一步骤或工位中,使用施加辊(71)和定量给料辊(72)以本身已知的方式借助于辊(70)将液体涂层(2)施加在基材(1)上,该涂层由UV可固化丙烯酸树脂制成。在后续步骤或工位中,借助于使用升华油墨的喷墨数字印刷(40)将浮凸产品(3)通过升华油墨的注射头(41)施加在涂层(2)上,该升华油墨包含分散在UV可固化丙烯酸树脂液体中的浮凸产品(3)。
在该示例性实施例中,升华油墨在其仍为液体时施加在涂层(2)上,这有利于升华油墨和因此浮凸产品(3)向涂层(2)中的渗透。在该第一示例性实施例的后续步骤或工位中,已经施加的涂层(2)和升华油墨的组合部分地硬化(10),借助于UV辐射灯(11)部分地固化。
然后,在后续步骤或工位中,进行浮凸产品(3)的产品的升华(20)。为此,借助于在涂层(2)上滚动的加热辊(221)通过热传导(22)将热量传递到浮凸产品(3)。这种滚动优选地与基材(1)沿着过程流水线的前进同步,使得加热辊(221)在涂层(2)上基本上不滑动地滚动,以使浮凸产品(3)升华。
在升华(20)期间,由受浮凸产品(3)的升华影响的涂层和/或浮凸产品(3)的残留物形成的升华材料被投射到加热辊(221)的外表面上。该升华材料借助于用于刮擦其的刮刀(51)从加热辊(221)的外表面被清理(50)。将来自浮凸产品(3)的升华的气体借助于抽气罩(81)提取(80)。
然后,在该第一示例性实施例的最后步骤或工位中,涂层完成硬化(10),借助于UV辐射灯(12)固化。之后,例如借助于刷擦,可施加用于移除(30)多余材料(诸如受浮凸产品的升华影响的涂层和/或浮凸产品的残留物)的步骤。
图8示出了根据本发明的第二优选示例性实施例的在基材(1)上获得浮凸(7)的过程流水线,其中与第一示例性实施例不同,基材(1)呈连续片材的形式。片材从进料卷(5)连续地进料,以通过流水线的不同工位或步骤,直到收集卷(6),在收集卷(6)中,片材与在基材(1)上产生的浮凸(7)一起被收集,以用于其分配或后续处理。片材借助于导向装置(例如导向辊)以本身已知的方式沿着流水线移动。
如图8所示,该第二示例性实施例的不同步骤或工位以与第一示例性实施例的工位或步骤类似的方式布置或构造。在借助于辊(70)施加涂层的步骤或工位中,结合了涂层的施加辊的对辊(71'),以用于借助于与所述辊的反压力来定位基材(1)。同样,在升华的步骤或工位(20)中,结合了加热辊的对辊(221'),以用于借助于与所述加热辊的反压力来定位基材(1)。
图9示出了升华步骤或工位(20)的变型,其代表第一示例性实施例,但是可类似地适用于第二示例性实施例。在该变型实施例中,与图7和图8中所示的示例不同,在升华(20)期间,由受浮凸产品(3)的升华影响的涂层形成的升华材料和/或浮凸产品(3)的残留物,投射到呈接收条(90)形式的升华材料接收元件上,而不是直接在加热辊(221)的表面上。接收条(90)从进料卷(93)进料,当它在加热辊和涂层之间通过时被引导,直到收集卷(94)为止,在收集卷(94)中,已经沉积的所述升华材料被收集用于其外部处理、回收或移除。
图9还示出了加热辊(221)系统的其它结构细节。加热辊(221)能够借助于竖直移动致动器(224)以可调节的方式竖直地移动,以移动至更接近其中施加有浮凸产品(3)的涂层(2),用于与对辊(221')协作通过施加与所述辊的反压力来定位基材(1)。加热辊(221)设置有旋转致动器(223),以导致加热辊(221)和接收条(90)在涂层(2)上以与基材(1)的向前移动同步的方式旋转,优选地基本上产生没有滑动的滚动,同时当升华材料被转移到接收条(90)时,发生捕集在加热辊(221)和涂层(2)之间的接收条(90)的前进。为了在基材(1)前进的过程中运输(60)基材(1),已经提供了传送带(63),该传送带由导向辊(61,62)引导并借助于旋转致动器(64)驱动地移动,在所表示的示例中,该旋转致动器用于使导向辊(62)中的一个旋转。
图10示出了升华步骤或工位(20)的另一个变型,其同样地代表第一示例性实施例,但是可类似地适用于第二示例性实施例。在该变型实施例中,与图9中所示的变型不同,接收条(90)在借助于导向辊(91)引导的闭路中连续地进料。导向辊(91)可借助于竖直移动致动器(95)竖直地移动以调节面对涂层(2)的导向辊(91)的位置,使得基材(1)能够在该导向辊(91)和对辊(91')之间前进。接收条(90)借助于旋转致动器(92)移动,该旋转致动器例如导致面对涂层(2)的所述导向辊(91)旋转。
以与图9中所示变型相同的方式,在图10的变型中,升华材料被转移到接收条(90),然而,在该变型中,一旦先前沉积在接收条(90)上的升华材料被清理(50),接收条(90)就被重新进料。例如,如图10所示,所述清理(50)可借助于刮刀(51)进行,该刮刀用于刮擦接收条(90),即,当升华材料转移到接收条(90)上时,接收条(90)与涂层(2)的接触表面。
图10还示出了升华装置,该升华装置可替代或补充上述变型中示出的加热辊(221)。在该变型中,用于产生升华(20)的加热可借助于接收条(90)的条通过热对流在面对涂层(2)的导向辊(91)的区域中进行。特别地,条(90)可由例如金属的材料构造,其有利于涂层(2)中的局部热传导和/或被加热。
图11示出了升华步骤或工位(20)的另一个变型,其同样地代表第一示例性实施例,但是可类似地适用于第二示例性实施例。在该变型实施例中,与图10中所示的变型不同,升华借助于辐射加热(21)进行。加热可通过对辐射的穿过透明的升华材料的接收条(90)直接朝向涂层(2)进行,或者通过加热接收条(90)间接地进行。
如在图11中可观察到的,加热(21)在两个连续的位置中面对涂层(2)的两个导向辊(91)之间进行,使得接收条(90)在所述两个位置之间连续地保持与涂层(2)接触。这使得有可能在加热(21)的同时提供涂层(2)的表面的平滑。作为加热(21)的替代或补充,可穿过对所述辐射透明的接收条(90)借助于UV辐射灯(211)进行部分硬化(10)。以这种方式,可实现更高效的固化,因为在所述区域中存在于条(90)和涂层(2)之间的空气的量减少。
图12示出了升华步骤或工位(20)的另一个变型,其代表第一示例性实施例,但是可类似地适用于第二示例性实施例。在该变型实施例中,与上述变型不同,为了进行升华(20)而对涂层的加热借助于呈加热板(222)的形式的热传导元件(22)进行。加热板(222)可借助于竖直移动致动器(225)竖直地移动,使得为了加热带有浮凸产品(3)的涂层(2)并产生其升华,板(222)面对涂层(2)直到与涂层(2)接触,基材(1)保持在板(222)和对辊(222')之间。转移到板(222)上的升华材料的清理(50)借助于刮刀(51)进行,刮刀(51)可水平地移动以扫掠沉积在所述移除材料的收集托盘(52)中的所述升华材料。
图13示出了升华步骤或工位(20)的另一个变型,其代表第一示例性实施例,但是可类似地适用于第二示例性实施例。在该变型实施例中,与图12中所示的变型不同,存在升华材料的接收条(90),其布置在板(222)和涂层(2)之间,以接收来自涂层(2)的升华材料。借助于刮刀(51)清理(50)接收条(90)上的所述升华材料。
本发明不限于所代表的变型,而是包括所附权利要求书的范围内包含的所有变型、修改和组合。
因此,例如,根据本发明,用于产生升华(20)的加热可在单个步骤或工位中进行,或者在相继的、彼此连续的或与该方法的其它步骤或工位交替的几个步骤或工位中进行。在这个意义上,可设想,在升华开始之前,可例如借助于诸如加热辊(221)的多个传导加热元件(22)进行涂层(2)的渐进加热。
实际实施例的示例
作为示例,咖啡因或樟脑已被用作可升华的产品,以获得根据本发明的具有它们中的每一种的实际实施例样品。
我们从呈市售粉末形式的可升华产品开始,这些粉末具有各种颗粒尺寸,并且甚至可能由于水分而具有结块或成块的部分。将该粉末研磨以获得具有
Figure BDA0004154078240000151
的颗粒尺寸(D50)的可升华产品粉末。然后,将所述磨碎的可升华产品分散在由部分地抑制UV固化的丙烯酸树脂液体组成的分散剂中,以形成可升华产品浓度为升华油墨的大约5重量%的胶体溶液,从而获得可借助于喷墨印刷使用的升华油墨。
将升华油墨根据浮凸的数字模板通过喷墨来印刷。所述数字印刷在先前施加在木质基材上的UV可固化丙烯酸树脂清漆的液体涂层上进行。借助于以商标Seiko 1536RC销售的印刷头(带再循环的头)以及以相同商标Seiko 508GS销售的印刷头(不带再循环)进行印刷。
一旦施加了升华油墨,借助于电弧放电灯对具有施加的涂层和浮凸产品的样品进行UV辐射,直到部分地固化涂层,直到具有大约40%的最大固化度(相对于使涂层完全固化所需的辐射能量)。接下来,通过借助于IR灯对样品进行IR辐射来加热样品,直到对于其中可升华产品是咖啡因的样品达到大约160℃的涂层温度,或者对于其中可升华产品是樟脑的样品达到大约150℃的涂层温度。
借助于所述加热,所述可升华产品升华,在决定要获得的浮凸的涂层区域(由于来自升华的气体的排出而产生的海绵状区域)中产生涂层中的弱化。接下来,对样品进行最终固化,以使其完全硬化。
最后,在涂层的整个表面上施加刷擦,以移除由于升华的效应而弱化的所述涂层区域,一旦从其内部移除材料,所述区域的对应中空部就暴露出来,所述中空部由受可升华产品的升华影响的涂层和/或所施加的升华油墨的残留物组成,从而导致浮凸。
附图标记列表
1 基材
2 涂层
3 浮凸产品
4 浮凸中空部
5呈连续片材形式的基材进料卷
6呈连续片材形式的基材收集卷
7 获得的浮凸
10 硬化装置
11初始固化UV灯
12最终固化UV灯
20 升华装置
21 电磁辐射加热灯
211 UV加热灯
22 热传导加热元件
30用于移除涂层材料的装置
31用于移除涂层材料的真空吸尘器
40 喷墨数字印刷装置
41 喷墨印刷头
50用于清理升华材料的装置
51刮刀
52用于升华材料的收集托盘
60基材运输装置
61用于传送带的第一导向辊
62用于传送带的第二导向辊
63基材传送带
64用于传送带的导向辊的旋转致动器
70 液体涂层的施加装置
71 液体涂层的施加辊
71'施加辊的对辊
72液体涂层的定量给料辊
80用于提取来自升华的气体的装置
81来自升华的气体的抽气罩
90升华材料的接收条
91升华材料的接收条的导向辊
91'接收条的导向辊的对辊
92升华材料的接收条的导向辊的旋转致动器
93升华材料的接收条的进料卷
94升华材料的接收条的收集卷
95导向辊的竖直移动致动器
221热传导加热辊
221'加热辊的对辊
222热传导加热板
222'热传导加热板的对辊
223加热辊的旋转致动器
224加热辊的竖直移动致动器
225加热板的竖直移动致动器

Claims (31)

1.一种用于在基材(1)上产生浮凸的方法,其包括
在所述基材(1)上施加彼此接触的涂层(2)和浮凸产品(3),以及
升华所述浮凸产品(3),以在所述涂层(2)中留下对应于先前由与所述涂层(2)接触的所述浮凸产品(3)占据的区域的中空部,所述中空部决定所述浮凸。
2.根据权利要求1所述的用于在基材(1)上产生浮凸的方法,其中,所述涂层(2)被施加在所述浮凸产品(3)上。
3.根据权利要求1所述的用于在基材(1)上产生浮凸的方法,其中,所述浮凸产品(3)被施加到所述涂层(2)上。
4.根据权利要求1至3中的一项所述的用于在基材(1)上产生浮凸的方法,其包括:在使所述浮凸产品升华之后,移除受所述浮凸产品的所述升华影响的涂层和/或浮凸产品的残留物。
5.根据权利要求1至4中的一项所述的用于在基材(1)上产生浮凸的方法,其中,所述浮凸产品(3)借助于数字喷墨印刷来施加。
6.根据权利要求1至5中的一项所述的用于在基材(1)上产生浮凸的方法,其中,所述浮凸产品(3)与所述基材(1)上的图像协调地被施加。
7.根据权利要求1至6中的一项所述的用于在基材(1)上产生浮凸的方法,其中,所述浮凸产品(3)是透明的。
8.根据权利要求1至7中的一项所述的用于在基材(1)上产生浮凸的方法,其中,所述涂层(2)和/或所述浮凸产品(3)以液体形式施加在所述基材(1)上。
9.根据权利要求8所述的用于在基材(1)上产生浮凸的方法,其中,当所述涂层(2)为液体或部分地硬化时,所述涂层(2)和所述浮凸产品(3)彼此接触。
10.根据权利要求1至9中的一项所述的用于在基材(1)上产生浮凸的方法,其中,所述涂层(2)和/或所述浮凸产品(3)被硬化。
11.根据权利要求10所述的用于在基材(1)上产生浮凸的方法,其中,在使所述浮凸产品(3)升华之前,将所述涂层(2)和/或所述浮凸产品(3)至少部分地硬化。
12.根据权利要求10或11中的一项所述的用于在基材(1)上产生浮凸的方法,其中,所述涂层(2)和/或所述浮凸产品(3)的所述硬化通过固化、优选地借助于电磁辐射、优选地通过UV进行。
13.根据权利要求10至12中任一项所述的用于在基材(1)上产生浮凸的方法,其中,所述涂层(2)比所述浮凸产品(3)更晚地完成硬化。
14.根据权利要求1至13中的一项所述的用于在基材(1)上产生浮凸的方法,其中,所述浮凸产品和所述涂层在相继的时刻被施加以获得涂层和浮凸产品的多个层。
15.根据权利要求1至14中的一项所述的用于在基材(1)上产生浮凸的方法,其中,所述浮凸产品(3)的所述升华借助于加热来进行,特别地借助于电磁辐射源,更特别地借助于IR;借助于热对流元件,更特别地通过加热的空气;或借助于热传导加热元件。
16.根据权利要求1至15中的一项所述的用于在基材(1)上产生浮凸的方法,其中,所述浮凸产品(3)通过使用升华油墨来施加。
17.根据权利要求1至16中的一项所述的用于在基材(1)上产生浮凸的方法,其中,所述浮凸产品(3)和/或所述升华油墨能够混溶在所述涂层(2)中。
18.根据权利要求16或17中的一项所述的用于在基材(1)上产生浮凸的方法,其中,所述升华油墨是分散体,其中,所述分散部分包括所述浮凸产品(3)。
19.根据权利要求1至18中的一项所述的用于在基材(1)上产生浮凸的方法,其中,所述浮凸产品包括可升华固体颗粒。
20.根据权利要求19所述的用于在基材(1)上产生浮凸的方法,其中,所述可升华固体颗粒的尺寸(D50)小于或等于
Figure FDA0004154078230000021
优选地小于或等于/>
Figure FDA0004154078230000031
特别地小于或等于/>
Figure FDA0004154078230000032
21.根据权利要求16至20中的一项所述的用于在基材(1)上产生浮凸的方法,其中,所述浮凸产品(3)在被施加时具有小于或等于10重量%、优选地小于或等于1重量%、特别地小于或等于0.1重量%的升华油墨的浓度。
22.根据权利要求16至21中的一项所述的用于在基材(1)上产生浮凸的方法,其中,所述升华油墨包括电磁辐射吸收剂,所述电磁辐射吸收剂构造成基本上吸收以确定的波长照射的电磁辐射能量,特别是用于固化所述涂层(2)和/或所述浮凸产品(3)的电磁辐射,将所述能量转化为热量。
23.根据权利要求22所述的用于在基材(1)上产生浮凸的方法,其中,所述电磁辐射吸收剂是UV的,特别地选自由二苯酮、苯并三唑、三嗪、草酰替苯胺和氰基丙烯酸酯组成的组。
24.根据权利要求16至23中的一项所述的用于在基材(1)上产生浮凸的方法,其中,所述升华油墨包括放热化学反应促进剂,所述放热化学反应促进剂构造成通过释放热量在所述涂层(2)中反应。
25.根据权利要求16至26中的一项所述的用于在基材(1)上产生浮凸的方法,其中,所述升华油墨包括构造成当通过加热活化时将气味赋予所述涂层(2)的气味剂。
26.一种用于在基材(1)上产生浮凸的系统,其包括
用于在所述基材(1)上施加(70)涂层的装置,
用于施加(40)浮凸产品(3)的装置,
用于使所述浮凸产品(3)升华(20)的装置,以及
用于控制所述用于施加所述涂层(2)的装置、所述用于施加所述浮凸产品(3)的装置和所述用于使所述浮凸产品(3)升华的装置的装置,
所述系统构造成进行根据前述权利要求中任一项所述的方法。
27.根据权利要求26所述的用于在基材(1)上产生浮凸的系统,其中,所述用于使所述浮凸产品(3)升华(20)的装置包括:至少一个电磁辐射加热灯(21),特别是IR加热灯;至少一个对流加热元件,特别是热空气鼓风机;和/或至少一个热传导加热元件(22),特别是辊(221)或板(222)。
28.根据权利要求26或27中的一项所述的用于在基材(1)上产生浮凸的系统,包括面对所述涂层(2)的升华材料接收条(90),使得当所述浮凸产品(3)升华时,由受所述浮凸产品(3)的所述升华影响的涂层和/或所述浮凸产品(3)的残留物形成的升华材料被投射到所述接收条上。
29.根据权利要求27或28中的一项所述的用于在基材(1)上产生浮凸的系统,包括用于清理(50)所述热传导加热元件(22)或所述接收条(90)的表面的装置,所述升华材料被投射在所述表面上,其特别地包括用于刮擦所述表面或条的刮刀(51)。
30.根据权利要求27至29中的一项所述的用于在基材(1)上产生浮凸的系统,包括用于从所述涂层(2)上移除(30)由受所述浮凸产品(3)的所述升华影响的涂层和/或浮凸产品(3)的残留物形成的升华材料的装置,特别地呈至少一个刷子、至少一个真空吸尘器(31)和/或至少一个鼓风机的形式。
31.根据权利要求26至30中的一项所述的用于在基材(1)上产生浮凸的系统,包括:用于提取(80)来自所述浮凸产品(3)的所述升华的气体的装置,特别地呈气体抽气罩(81)的形式;和/或用于使所述涂层(2)和/或所述浮凸产品(3)至少部分地硬化的硬化装置(10);和/或用于在进行所述方法的同时运输所述基材(1)的基材运输装置(60)。
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