CN1164434C - 用于汽车方向盘轮缘的液体压力转印方法 - Google Patents

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Abstract

一种用于汽车方向盘轮缘的液体压力转印方法，其包括下列步骤在将转印薄膜漂浮到液体上以后，在预定时间内将方向盘轮缘降低到第一转印部分的边界线且其另一侧面上没有贴上附加的掩模件，以预定的比率半烘干方向盘轮缘第一转印部分上的聚乙烯醇层一段预定的时间，当在半烘干步骤中将第一转印表面外侧的聚乙烯醇层烘干成凝胶状态时，翻转方向盘轮缘并在预定的时间内把将要转印的另一侧面降低过边界线，以及将方向盘轮缘浸入溶液一段预定的时间并通过向方向盘表面喷射一段预定时间的溶液清洗第一和第二转印表面的外侧聚乙烯醇层。由此省去了多个后续步骤，从而显著提供生产率，一次清洗步骤使得产生的废水量最小从而减少了环境污染。

Description

用于汽车方向盘轮缘的液体压力转印方法
技术领域
本发明涉及一种用于汽车方向盘轮缘的液体压力转印方法，尤其是涉及这样一种用于汽车方向盘轮缘的液体压力转印方法，其中当预定图案通过使用了转印薄膜的液体压力转印方法印制到由塑料，铝，钢或木料制成并具有不规则三维形状的产品如汽车方向盘轮缘的表面上时，在分段转印步骤中用于将边界线和靠近边界线的转印部分精确相配的掩模件可以由用于转印的转印薄膜的聚乙烯醇层代替，由此省去了许多后续步骤并提高生产效率。
背景技术
如图1所示，在已知的典型液体转印方法中，转印薄膜4漂浮在储液槽8内的液体8a上。图2所示接受转印的物体从上面压到转印薄膜4上，以便转印薄膜4的预定图案层4a通过液体8a的压力转印到物体的表面上。
转印薄膜4包括聚乙烯醇层4b(典型地称为“PVA薄膜”)并具有25-30微米的厚度，图案层4a是在聚乙烯醇层4b的一个表面上利用印墨制成的。聚乙烯醇层4b的厚度为3-5微米或更薄并且在液体8a中能积极地溶解。
在本发明中用作目标的汽车方向盘2包括聚丙烯制成的环形方向盘轮缘(图2中没有标出)，ABS(丙稀腈丁二稀苯乙烯共聚物)树脂或硬的膨胀氨基甲酸乙酯，及与方向盘轮缘(包括分段的转印部分a和b)整体联结在一起的轮毂部分(图2中没有标出)。根据产品的类型，轮毂部分的外面由软的氨基甲酸乙酯塑成或由皮革包上。
在上述方向盘轮缘2的结构中，对方向盘轮缘的暴露表面进行液体压力转印处理，该暴露表面同与轮毂部分相连的部分以外的部分相一致，即分段转印部分a和b。轮毂部分的表面与非转印部分1一致。
韩国专利申请No.98-17424，98-17425，98-36990，98-36991和99-3368中公开了有关使用转印薄膜4对上述方向盘轮缘进行转印的方法的已知技术，这些专利都是由本发明申请人申请的。
首先，韩国专利申请No.98-17424中公开了一项发明用以解决印制状态下传统液体压力转印方法中存在的问题，如印制图案的伸展和变形，或未对准，其中在传统的液体压力转印方法中转印薄膜4漂浮在液体上且方向盘轮缘从上面压下以便转印。利用诸如遮蔽胶带或橡胶夹具的掩模件3(参考图3)可以对部分表面或整个表面进行有选择的转印。因此，对于图案难以转印到上面的方向盘轮缘2如球体或圆环，能够在保持高度相配的同时将多种图案或图形转印到物体上。
图3依次示出了韩国专利申请No.98-17424中公开的液体压力转印步骤，其中遮蔽胶带和PVA溶液分别用作掩模件3和保护膜14。
转印薄膜4漂浮在液体8a上。为了首先在下面的分段转印部分b上进行转印，将掩模件3贴在上面的分段转印部分a上(第一步)。将方向盘轮缘降低以便形成转印表面5(第二步)。此处，图案层4a与涂着在方向盘轮缘上的溶剂反应并完全粘附在其表面上。由于聚乙烯醇层4b溶解后仍有剩余，因此要将剩余的聚乙烯醇层清洗并除去，然后烘干。接下来，将PVA溶液涂着到烘干后的转印表面5上以形成保护膜14(第三步)并将保护膜14烘干。将覆盖在上面分段转印部分a上的掩模件3除去(第四步)以便暴露出第二转印表面5a，该表面5a是洁净的并且没有对其进行转印。将第二转印表面5a翻转使其面向下并以与第一转印相同的方式对其进行转印(第五步)。此处，图案层4a被部分转印到保护膜14的表面上并超过保护膜14的边界线6。由于保护膜14是可溶解的，因此在后续的清洗步骤中保护膜14与重叠的转印部分一起被除去。由此得到具有转印表面5的成品，其中转印图案相配在边界线6上(第六步)。
然而，在上述液体压力转印方法中，当掩模件3边界的端部相对于方向盘轮缘成60度或更小的角度时，如图4所示，第一个和第二转印薄膜4紧紧地粘附在方向盘轮缘的表面上以便第一和第二转印期间没有气泡介入它们中间以及转印的图案相配并自然相连在边界上。因此，需要以60°或更小的角度精确地切割薄的掩模件3。同样，当在保护膜14覆盖到第一转印表面5上并被烘干的状态下除去覆盖在分段转印部分a上的掩模件3时，部分重叠在掩模件3表面上的保护膜14的边界部分可能会被不规则地除去，由此发生图案的未对准。
另一韩国专利申请No.99-3368中公开的发明涉及通过改进实施上述发明存在的问题快速和精确地相配图案，其中在掩模件的边界部分上要求精确相配印制图案。该发明提出了一项技术用于解决保持遮蔽部分的端部倾斜60°并在持续转印后精确贴附掩模件以保持距离中心线0.1-0.2mm的问题。
然而，上述液体压力转印方法采取了两次清洗步骤和PVA溶液的保护膜，因此会产生大量的废水，这些废水又会引起污染环境的问题。
韩国专利申请No.98-17425，98-36990，98-36991公开了多种发明，它们通过采纳韩国专利申请No.98-17424公开的方法能够大规模生产。
上面的液体压力转印方法由一系列步骤组成并使用了掩模件，只有它与上述步骤相似，但不同之处在于使用遮蔽胶带(掩模件)作为第一转印表面的保护膜而不是PVA溶液。因此，由于在遮蔽第一转印表面的步骤中使用了不被溶液溶解的掩模件，所以需要将边界线与贴在第二转印表面上的掩模件精确相配。完成这些工作需要花费大量的时间并降低了生产率。
发明概述
为解决上述问题，本发明的目的在于提供一种用于汽车方向盘轮缘的液体压力转印方法，其中当通过使用了转印薄膜的液体压力转印方法将预定图案层转印到具有非常不规则三维形状的产品表面上时，用于边界线与其相邻转印表面精确相配的掩模件在分段转印步骤中由转印薄膜的聚乙烯醇层代替，由此可以省去许多后续步骤，从而显著提高了生产率，一次清洗步骤使产生的废水量降到最小因此减少环境污染。
为实现上述目的，本发明提供一种用于汽车方向盘轮缘的液体压力转印方法，通过该方法能将预定图案转印到方向盘轮缘的一个侧面上，该方向盘轮缘在长度方向上由转印薄膜分成两个侧面，其中图案层形成在聚乙烯醇层上，所述方法包括以下步骤：在转印薄膜漂浮到液体上后，将方向盘轮缘在预定时间内降低到第一转印部分的边界线，同时在与第一转印部分相对的方向盘轮缘另一侧面上没有贴附加的掩模件(第一转印步骤)，以预定的比率半烘干在第一转印步骤中覆盖到方向盘轮缘第一转印部分上的聚乙烯醇层一段预定的时间(半烘干步骤)，当在半烘干步骤中将第一转印表面外侧的聚乙烯醇层烘干成凝胶状态时，翻转方向盘轮缘并在预定的时间内把要转印的另一侧面降低过边界线(第二转印步骤)，以及将具有完全被转印的整个表面的方向盘轮缘浸入清洗液一段预定的时间并通过向方向盘表面喷射一段预定时间的清洗液清洗第一和第二转印表面的外侧聚乙烯醇层(整个表面清洗步骤)。
本发明优选的是以预定的浸入角倾斜地浸入方向盘轮缘以便在第一和第二转印步骤期间防止气泡进入转印薄膜的图案层与方向盘之间并在水平的状态下持续浸泡方向盘轮缘，以及方向盘轮缘的浸入角保持在1°-5°之间。
本发明优选的是第一和第二转印步骤中用于转印的时间为7-14秒。
本发明优选的是半烘干是通过使转印表面向下完成的，以及在半烘干步骤中，聚乙烯醇层通过在正常温度下暴露到空气中30-90分钟自然烘干。
本发明优选的是在半烘干步骤中，聚乙烯醇层是通过在封闭的空间内在60-90℃的温度之间加热而强制烘干的。
本发明优选的是在半烘干步骤中，聚乙烯醇层的烘干率保持在60-70％之间。
本发明优选的是，在整个表面清洗步骤中，将方向盘轮缘浸入30℃的清洗液中保持50-90秒，及清洗液喷射装置喷射10-12分钟的清洗液以便完全除去浸泡处理后剩余的聚乙烯醇层。
附图简述
通过结合附图对优选实施例的详细描述，本发明的上述目的和优点将会更清楚，其中：
图1为用于典型液体压力转印方法中漂浮在液体上的转印薄膜状态图；
图2为典型汽车方向盘的透视图；
图3为根据传统掩模方法液体压力转印方法中的一系列步骤；
图4为根据传统技术本发明者提出的较早发明中掩模件结合部分的视图，其中考虑了分段转印期间边界线的相配程度；
图5为与图4所示结合部分相似的传统掩模件结合部分的视图；
图6A到图6G依次为本发明用于汽车方向盘轮缘的液体压力转印方法的步骤；
图6A为第一转印步骤，其中方向盘轮缘以预定的浸入角度降到转印薄膜的表面上；
图6B为第一转印步骤，其中方向盘轮缘逐渐降为水平以完成第一转印；
图6C为第二转印步骤，其中在半烘干方向盘轮缘后，将方向盘轮缘翻转并以预定浸入角降到转印薄膜的表面上以转印相对一侧的部分；
图6D为第二转印步骤，其中将方向盘轮缘逐渐降为水平以便完成第二转印；
图6E为第二转印步骤，其中以预定浸入角将方向盘轮缘降到转印薄膜的表面上以便转印翻转的方向盘轮缘的剩余部分；
图6F为第二转印步骤，其中方向盘轮缘逐渐降为水平以完成第二转印；
图6G为将方向盘轮缘浸入储水槽内的水内一段预定时间，其中方向盘轮缘具有已经完全进行了转印的表面；
图6H为通过往浸泡的方向盘轮缘表面喷射一段预定时间的清洗液清洗覆盖在转印表面外侧的聚乙烯醇层的步骤；
图7为在以合适的烘干比率通过在封闭空间内加热第一转印表面的聚乙烯醇层而强制烘干期间加热温度和花费时间的关系曲线图；及
图8为第一和第二转印期间浸入角和转印时间之间的关系曲线图。
发明内容的详细描述
参考图6A至图8以及图1和图2，在本发明液体压力转印方法中，考虑到实施的方便，将具有不规则形状的物体如方向盘轮缘2沿其长度方向均分成两部分并通过翻转方向盘轮缘完成多个分段转印。从根本上讲，将方向盘轮缘降到转印薄膜4上，其中转印薄膜4漂浮在储液槽8内的液体8a上，并通过液体压力转印图案层4a。尤其是，本发明提出了一种完全不用附加掩模件的液体压力转印方法。
即在本发明中，方向盘轮缘的表面被分成上下两侧并且在转印薄膜4上进行多个液体压力转印处理，其中图案层4a形成在聚乙烯醇层4b上。在将预定的聚乙烯醇层4b转印到方向盘轮缘的表面后，顺序完成以下步骤：在方向盘轮缘的一个侧面上进行转印的第一转印步骤，将覆盖的聚乙烯醇层4b烘干成凝胶状态的半烘干步骤，通过翻转方向盘轮缘在方向盘轮缘另一侧面上进行转印的第二转印步骤，清洗覆盖在方向盘整个表面上的聚乙烯醇层4b的整个表面清洗步骤。
具体而言，在第一转印步骤中，如图6A和图6B所示，在预定时间内方向盘轮缘被稳定地降到第一转印部分边界线，同时在与第一转印部分相对的方向盘轮缘的另一侧没有在长度方向上贴上附加的掩模件。在第一转印步骤中，方向盘轮缘必须精确地降低以便图案层4a被转印的与边界线精确相配。
此处，方向盘轮缘的稳定降低意思是指在方向盘轮缘倾斜着以预定的浸入角α开始浸入后，在水平状态下持续浸泡方向盘轮缘，以便转印过程中方向盘轮缘与转印薄膜4的图案层4a之间不进入气泡。优选的是，方向盘轮缘的浸入角α保持在1-5°，尤其是2-3°。
上述结果来自试验，如曲线图8所示，当浸入角度α在上述范围内增加时，气泡能够容易地排放从而包括浸泡时间在内的转印时间能够设定的很短。当浸入角度α小到接近0°时，由于需要时间排放气泡，因此转印时间设定的相当长。在第一步骤中转印时间设定在7秒到14秒的范围内，其中当浸泡角α为5°时，转印时间设定为7秒，当浸泡角α为1°时，转印时间设定为14秒。
接着执行半烘干步骤，其中以预定比率烘干聚乙烯醇层4b一段预定的时间，其中聚乙烯醇层4b是在第一转印步骤中沿方向盘轮缘的长度方向覆盖在方向盘轮缘一侧上的。在半烘干步骤中，聚乙烯醇层4b通过在正常温度下暴露到空气中30-90分钟自然烘干，或在封闭的空间内在60-90℃之间加热而强制烘干以便减少烘干时间。在半烘干步骤中，聚乙烯醇层4b的烘干率最好在60-70％之间。图7所示为根据试验结果在强制烘干步骤期间时间随加热温度的下降。为了保持上述烘干率，在上述典型的加热温度范围内需要3-13分钟的烘干时间。
在半烘干步骤期间，覆盖有聚乙烯醇层4b的转印表面5(参考图3)必须面向下。如果转印表面5面向上进行烘干，那么形成聚乙烯醇层的PVA溶液就会流向边界部分从而部分覆盖第二转印表面5a(参考图3)，这会引起第二转印期间图案在边界部分上的未对准。
在第二转印步骤中，如图6C到6F所示，当转印表面5的聚乙烯醇层4b被烘干成凝胶状态时，在方向盘被翻转后，在预定的时间内把要转印的剩余部分稳定地降过边界线。当第二转印步骤由单个步骤完成时，由于转印薄膜4被非转印部分1的不规则形状压迫可能变形，因此最好将第二转印表面分成两个区域并对分开的每个区域重复进行相同的步骤。当然，第二转印步骤完成的方式与第一转印步骤完成的方式相同，即以预定的浸入角α降低方向盘轮缘。
当图案被转印到方向盘轮缘的整个表面上时，部分图案层4a在第二转印步骤中同预先覆盖到边界线周围的聚乙烯醇层4b紧密地粘附在一起并且聚乙烯醇层4b覆盖到其上面。
如图6G至6F所示，作为本发明最后的步骤执行整个表面的清洗步骤，其中将已经完成了整个表面转印的方向盘轮缘浸入液体8a一段预定的时间以清洗聚乙烯醇层4b。清洗步骤是为了除去覆盖在方向盘轮缘表面上的聚乙烯醇层4b。由于聚乙烯醇层4b是可溶解的，因此即使是在第一转印步骤中覆盖在边界线上重叠部分内侧的聚乙烯醇层4b也会同第二转印步骤中覆盖在重叠部分外侧的聚乙烯醇层4b一起溶解。由此边界线上的图案能够完全相配。
整个表面清洗步骤在30℃的液体温度下持续50-90秒。在整个表面清洗步骤中执行喷射清洗步骤，其中通过附加的喷射装置喷射10-12分钟的清洗液，从而除去在液体8a内浸泡和完成清洗后剩余的聚乙烯醇层4b。
在本发明中复杂的掩模件粘贴步骤不是必要的，因此可以省略，由此能够进行自动化生产。与传统步骤总共需要24小时相比，本发明完成所有步骤仅需要4-5个小时从而实际的处理时间可以降低1/5或更多。
尽管对于方向盘轮缘描述了本发明液体压力转印方法，但是该方法能够应用于任何具有三维曲线形状或凹槽的物体，其中这些三维曲线形状或凹槽在液体压力转印过程中会引起图案的伸展。例如，对于操纵变速箱的自动或手动型变速杆(齿轮变速手柄)，通过夹具夹持，本发明液体压力转印方法能够完成一系列步骤。因此接受转印的物体并不限于方向盘轮缘。
如上所述，在本发明液体压力转印方法中，在对方向盘轮缘执行分段转印的步骤中，由于将边界线与相邻的转印部分精确相配的掩模件能够由用于转印的转印薄膜的聚乙烯醇层代替，因此可以省去许多后续的步骤从而显著提高生产率并相应减少了工作时间和成本。同样，由于只进行一次清洗，使产生的废水量降到最小从而减少了环境污染。同样，自动化生产也容易实行从而便于大规模生产。

Claims (9)

1.一种用于汽车方向盘轮缘的液体压力转印方法，通过该方法能将预定图案转印到方向盘轮缘的一个侧面上，该方向盘轮缘在长度方向上由转印薄膜分成两个侧面，其中图案层形成在聚乙烯醇层上，该方法包括以下步骤：
在转印薄膜漂浮到液体上以后，在预定时间内将方向盘轮缘降低到第一转印部分的边界线，并且在与第一转印部分相对的方向盘轮缘的另一侧面上没有贴上附加的掩模件(第一转印步骤)；
以预定的比率半烘干在第一转印步骤中覆盖到方向盘轮缘第一转印部分上的聚乙烯醇层一段预定的时间(半烘干步骤)；
当在半烘干步骤中将第一转印表面外侧的聚乙烯醇层烘干成凝胶状态时，翻转方向盘轮缘并在预定的时间内把要转印的另一侧面降低过边界线(第二转印步骤)；及
将具有完全转印的整个表面的方向盘轮缘浸入清洗液一段预定的时间并通过向方向盘表面喷射一段预定时间的清洗液清洗第一和第二转印表面的外侧聚乙烯醇层(整个表面清洗步骤)。
2.如权利要求1所述的方法，其中以预定的浸入角倾斜地浸入方向盘轮缘以便在第一和第二转印步骤期间防止气泡进入转印薄膜的图案层与方向盘之间并在水平的状态下持续浸泡方向盘轮缘，
3.如权利要求2所述的方法，其中方向盘轮缘的浸入角保持在1°-5°之间。
4.如权利要求1所述的方法，其中第一和第二转印步骤中用于转印的时间为7-14秒。
5.如权利要求1所述的方法，其中半烘干步骤是通过使覆盖有聚乙烯醇层的转印表面向下以防止边界部分周围的形成聚乙烯醇层的PVA溶液流向部分第二转印表面进行的。
6.如权利要求1所述的方法，其中在半烘干步骤中，聚乙烯醇层是通过在正常温度下暴露到空气中30-90分钟自然烘干的。
7.如权利要求1所述的方法，其中在半烘干步骤中，聚乙烯醇层是通过在封闭的空间内在60-90℃的温度之间加热而强制烘干的。
8.如权利要求1所述的方法，其中在半烘干步骤中，聚乙烯醇层的烘干率保持在60-70％之间。
9.如权利要求1所述的方法，其中在整个表面清洗步骤中，将方向盘轮缘浸入30℃的清洗液中保持50-90秒，以及清洗液喷射装置喷射10-12分钟的清洗液以便完全除去浸泡处理后剩余的聚乙烯醇层。
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