CN1543403A - 三维表面的图案形成的方法 - Google Patents

Abstract

在一种用于三维表面的图案形成的方法中，该图案首先形成在介质上，该图案从该介质转移到要形成图案的物体的表面上。该方法包括以下步骤：a)提供具有释放层(1b)的介质(1)，b)用粘附促进剂处理该介质(1)的表面上的释放层(1b)，c)在该粘附促进剂的顶部，图案(2)形成到该处理的介质(1)的表面上，d)以使该粘附促进剂保持附着在该图案(2)上的方式，在释放层(1b)处将该图案(2)从该介质(1)分离，以及e)将该图案(2)设置在物体(4)的三维表面上，该粘附促进剂贴着该物体(4)的表面。

Description

三维表面的图案形成的方法

技术领域

本发明涉及一种根据后附的权利要求1的前序部分的用于三维表面的图案形成(patterning)的方法。在这样的情况下，图案形成指将任何二维图像在一个表面上产生。具体地，其涉及用由客户定制的图形装饰三维物体表面，该图形可以是类似于照片的自然图像，或者是完全抽象的图案，或者任何介于两者之间的图形。

背景技术

近年来，各种三维表面的装饰变得很流行。这样的装饰的目的也是所谓的个性化，即，使图案放置在个人的表面之上，其中，该图案一定是用户定制的。一种替换方法是具有尽可能大量的图案，其中，客户可以从大量的备选中进行选择。在这样的情况下，这些图案还可以制成一系列产品，但是相应于一个图案的该系列仍然是少的。

通过手工画图来装饰是已知的。尽管这样可以获得更加好的精度，但是这项工作是费时的，且该工作的成本变高。由于这种原因，目标已经是开发方法从而使图示图形可以一次性转移到物体的表面。这还提供几次使用相同的图形的可能性，例如在一系列产品中。

根据三维表面的形状，三维表面的图案形成或多或少是困难的。截面在两个相互横断的平面中呈曲线状(偏离直线)的物体的表面的图案形成是特别困难的。这种物件的表面与圆柱形或者圆锥形表面不同。在圆柱形或者圆锥形物件的装饰中的贴花过程是已知的，且该技术在例如美国专利5,948,728中公开。该专利描述了一种从照片在杯子上形成个性化图像的方法，首先将照片形成为合适介质上的转移图像，该图案包括在该转移图像中，通过利用已知的技术(升华染料)，该转移图像通过加热转移到杯子的表面上。

而且，已知这样的方法，在其中，图案形成在原纸上，随后在其顶部应用漆，该漆和该图案可以通过弄湿原纸中释放层处的纸来释放，例如在美国专利4,529,654和4,049,860中所公开的。这些专利没有更仔细地讨论由表面形状引起的特殊需求。

以上所述的共同之外是图案首先形成在介质上，并从介质上转移到物体表面，该物体表面通过基于使用热升华染料或基底层中可释放图案层的转移方法来装饰。

发明内容

本发明的目的是提供一种用于三维物件的单独制作或者个性化图案形成的新方法，从而必要时即使在两个方向上曲线且还可以具有凹槽和开口的很难弄的表面也可以获得该图案的较好的分辨率，通过该方法，使避免由于所述表面状况引起的图案失真成为可能。本发明尤其趋向于用于电子装置的盖的图案形成，诸如移动电话。该方法适用于用相同的图示图形对单一定购的或者成批的具有不同尺寸的物体表面形成图案。为了实现上述目的，根据本发明的方法的主要特征在于要在后附的权利要求1的特征部分中要表述的内容。

本发明包括以下步骤：

a)提供具有释放层或者释放表面的介质，

b)用形成膜的材料处理该介质的顶部上的释放层或者释放表面，

c)在该膜的顶部，图案形成到该介质的表面上，

d)通过使该膜保持附着在该图案上的方式，在释放层或者释放表面处将该图案从该介质分离，以及

e)粘附促进剂形成的层紧贴于物体的表面，通过这种手段将图案置于物体的三维表面。

要被转移到物体表面的图案和粘附促进剂最好都由弹-塑性材料制成。这样的材料典型的是在固态时可以伸展而不破裂。该材料并非必须是有弹性的，即，形变并非必须是可逆的。该图案可以是弹-塑性油墨，该粘附促进剂可以是弹-塑性粘附膜，特别是其粘附可以由加热来改进的粘附膜。这样，由图案和粘附促进剂形成的组合膜是弹-塑性的，其与物体表面变化的形状相一致，诸如在不同方向的弯曲和较小的偏移，诸如凹槽和开口，以及从要被涂覆的侧面看弯曲的一般形状为凸起的弯曲，由于使用的粘附促进剂，弹-塑性图案可以制成很好地且持久地粘附到表面上的不同点。

该粘附促进剂可以是弹-塑性热熔粘附剂、热封涂层或者PSA(压敏粘附剂)。

根据有利的实施例，在将该图案从介质上释放以前，保护膜施加到印制的图案上，即，可以在印制图案以后将保护膜应用到印制的图案上。该保护膜有利于由该图案和该粘附促进剂形成的组合膜的机械处理。该保护膜可以是合适的聚合物。通过该保护膜，在转移阶段，要被转移的图案可以比较容易的操作，尽管不是必须用于实施本发明。该保护膜可以是临时性的，即，其可以在该图案附着到物体的表面以后除去。该保护膜还可以留在该图案上的适当位置，且在以后处理，即将其保留在产品中。在最后一步中最好在图案上施加保护漆，特别是如果临时性的保护膜已经从该图案的顶部移除的情况。

根据本发明的方法最好包括，在该图案形成在该介质的表面上以前，通过数据处理技术形成相应于该图案的图像文件。在这样的情况下，该图案根据图像文件通过合适的印制方法形成在介质的表面上，且当其为数字形式时，其可以(例如)编辑或者修改。

附图说明

接下来，通过参考附图来更详细地描述本发明，其中

图1示意性地示出了根据本发明的方法的不同步骤，以及

图2示出了由根据本发明的方法形成图案的物体的截面。

具体实施方式

图1示出了根据本发明的方法的连续的步骤。首先，图像文件通过使用数据处理技术由图示图形构成。该图像文件可以例如由计算机中合适的应用程序产生，例如使用PC。该图像可以产生于另一个来源，例如其可以最初由照相机技术从物体记录，或者其可以事先通过另一种方法作为图像文件获取。可以使用程序来编辑原始图示图形，例如预先考虑要被涂覆物件的基本构形，以最小化失真，或者可以在图示图形本身中进行变化。类似的，该图示图形可以最初由数据处理技术产生。

在图案施加到该物体的表面上之前，需要物理载体材料来实施转移(印)。为此，有可以是合适的印制纸的介质1。这样的印制纸具有可以是合适的原纸的主体层1a。在主体层1a的顶部，形成可以是合适的水溶性的聚合物的释放层1b，诸如聚乙烯醇。介质1可以是例如常规的商用印制纸，但是根据印制方法，其还可以为该方法特别设计。

在接下来的步骤中，在介质1的释放层1b的顶部施加粘附促进剂。该材料最好是基于聚合物的物质，在所使用的液体载体材料蒸发以后，其形成弹-塑性膜。由粘附促进剂形成的该膜由标号1c表示。例如，可以使用在市售的商标为“TOPAZ”的涂层液体(由IndigoElectronic Printing Systems Ltd.生产)，其是在有机溶剂中包含基于聚酰胺的热熔粘附剂的涂层剂，其在干燥以后形成弹-塑性膜。

该粘附促进剂的膜1c的材料的一种有利替换是所谓的热封粘附剂，其可以在给定温度之上活化。由这些材料形成的膜的附着因而是基于聚合物的交联作用。该膜可以在形成主体层1a的合适的载体材料上由基于水的扩散方式形成，释放层不是必需的。可以选择这样的热封粘附剂和这样的主体层，使得它们的粘附弱到这样的程度，即，通过机械性剥落，该表面层可以作为与图像一起的完整膜从主体层释放，而不需要形成中间第三材料层，该中间第三材料层的消失(例如，分解)会引起这些层分离。主体层可以是例如具有硅化表面或者塑料膜的纸。典型的热封粘附剂是由Henkel KgaA生产的Lioseal A8127-21，已知它是一种用于粘附性塑料膜的水基涂覆材料。该膜在其活化前还具有好的伸展性(大于100％)。

在接下来的步骤中，图案从图像文件输出到位于介质1表面上的粘附促进剂层1c上。该印制步骤可以在彩色印制机上执行，或者在另一种合适的印制单元中执行，图像文件的数据可以从该数据处理器转移到该彩色印制机或者另一种合适的印制单元。在印制中，使用与介质1的表面膜1c(粘附促进剂)相容的弹-塑性油墨。这样的油墨包括含彩色颜料的聚合物颗粒，且其聚合物材料是形成图案的基础物质，并确定图案的物理性质(伸展性等)。该油墨可以是液体形态，该聚合物颗粒是载液形式，或者该油墨是粉末形态。合适的弹-塑性油墨包括，例如，市售的商标名为Electro Ink Mark III的基于乙烯共聚物的油墨(由Indigo Electro Printing Systems Ltd.生产)，或者由Xeikon N.V生产的基于聚酯的油墨。这样的弹-塑性油墨可以存在不同的颜色，即，它们可以用来实施多颜色印制。印制以后，提供介质，其中以由所述油墨构成的层的形式且意在为物体形成图案的二维图案2附着到粘附促进剂层1c的顶(上)部上。该粘附促进剂的膜作为图案2的粘着结构，用于其进一步的处理。

一种将弹性油墨作为图案2应用到介质1的表面上的特别合适的彩色印制方法是数字印制方法，该方法基于数字胶印油墨、一组彩色辊和橡胶圆筒，要被印制的图案以类似于胶印的方法从其转移到介质。在图像文件转移到介质上期间，旋转滚筒表面上的电子印制板起主要作用，印制油墨由于电荷而粘附到该电子印制板上，且从该电子印制板转移到围绕圆筒(橡胶圆筒)的橡胶表面。通过该橡胶圆筒和配对圆筒之间的压力，聚合的胶粘膜从该橡胶表面转移到从圆筒之间提供的介质1。当上述方法使用在多颜色印制中时，用不同的颜色连续地自然地印制相同的介质。根据印制方法，这些颜色也可以同时印制。

在接下来的步骤中，聚合物膜3通过合适的施加方法施加到图案2上，例如通过喷射。该聚合物膜的目的是有助于要被转移的图案2的操作。该聚合物膜3具有这样的性质，即，其到图案2的粘附性比图案2到粘附促进剂层1c的粘附性要低，因此施加到图案2上的物质可以是具有这些特性的任何膜形成聚合物。虽然释放层1b是可以溶于水的，但是包含上述聚合物的物质可以是基于水的，因为形成图案2的膜是不透水的。如果有必要，在聚合物膜3形成以前，可以在图案2的表面上散布一种促进以后将膜3从图案2的表面释放的物质。

在接下来的步骤中，图案2和介质1在释放层1b处相互分离。该分离可以例如通过弄湿主体层1a来实施。当水弄湿了主体层1a时，其同时溶解释放层1b的可溶于水的聚合物。如果主体层1a是纸，由于纸的多孔性，水可以很好地渗透释放层1b。另一方面，水不会影响不透水层1c和2。这样，粘附促进剂层1c、图案2和图案2的顶部上的保护膜3可以一起从介质1的剩余部分释放。如果有必要，诸如分散剂之类的添加剂可以用于水中，以确保释放。

接下来，图案2在具有三维表面的要形成图案的物体4的顶部形成。到物体的表面的转移可以在具有固定有物体4的特殊结构的夹具中实施，例如通过压力。真空和压力还可以用来驱使空气离开膜和物体表面之间。现在，图案2将通过粘附促进剂层1c粘附到物体4的表面。该粘附通过加热而加固，其中，粘附促进剂熔化或者变软，且将图案2牢固地粘合到物体4的表面。如果粘附促进剂层的材料是可热活化的的热封粘附剂，通过加热到活化温度之上来实施固定。

在接下来的步骤中，保护膜3从物体表面去除。如果有必要，首先使物体4低温，以有利于膜3的释放。在膜3释放后，暴露的图案2可以由保护漆涂覆，该保护漆形成最终的保护层5，以防止刮擦。图2示出了这样完成涂覆的物体4，以移动电话的塑料盖为例。

临时性的保护膜3不是必需的，但是其可以将图案2和粘附促进剂层1c一起从介质1的剩余部分移除，以将它们这样设置在物体4的表面上，在此以后，确保通过加热来粘附和该表面涂漆。

类似的，保护膜3可以留在图案上，以后再处理(固化)，其中，不需要涂漆。

用于形成保护膜的材料可以是适于形成膜的基于水或者基于溶剂的聚合物，诸如基于水的聚氨酯或者丙烯酸聚氨酯。形成永久保护膜的物质包括UV可固化的聚氨酯，其将在下面讨论。

当图案还附着到介质1时，形成物体的图案表面的最终保护层5的漆可以喷射或者以其它方式施加到图案2上。当该漆层还是弹-塑性状态时，位于其下面的图案2和粘附促进剂1c可以从介质移除。在该图案压到且固定到物体4的表面以后，可以对表面漆膜进行最终处理。用来形成这样的保护层5的材料可以是合适的漆，其可以在基于水的状态下施加，这样，当它干燥时，其形成可伸展的膜。可以使用例如UV可固化的聚氨酯漆，其具有好的伸展性(最好大于100％)。这样，该保护层可以通过首先将漆施加到塑料膜上来形成，该漆对塑料膜的粘附性差，且该塑料膜形成了该保护层5的临时载体膜。通过该塑料膜，保护层可以叠置在表面层1c的顶部上。通过充分的压力作用，该保护层可以已经粘附，但是稍微地加热可以提供更好的粘附。该保护层5可以容易地从其载体膜释放，在此以后，其可以与图案2附着到物体的表面，且可以由UV辐射固化。用于形成保护膜的一种可行的漆是由Bayer AG生产的Bayhydrol 2317，本发明不限定该漆。

本发明不局限于上述列举的具有给定商标名字或者给定化学成分的物质或者材料，可以使用满足相同要求的其它物质。替代的涂覆有聚乙烯醇的纸，介质1可以是这样的纸，其中不使用溶解释放层。这样，释放层1b可以这样起作用，即粘附促进剂层1c可以容易地从其表面分开。这样的释放层1b可以是例如原纸的硅化表面或者是相应的低能量表面(例如，聚酯表面)，使用的粘附促进剂不良地附着到该释放层。当释放效果不是基于材料层从要被转移的膜的下面的消失时，也可能讨论到释放表面，其表面特性对于释放很重要。当使用低能量表面时，图案和粘附促进剂膜可以通过机械拖拉从介质1释放。这在图1的右侧中表明。

当介质1的释放层1b是硅树脂或者相应的具有低表面能量的材料时，还可以使用基于水的物质作为粘附促进剂，其在水蒸发以后形成弹性膜，例如上述的包含可交联的聚合物的热封粘附剂。

本发明还包括这样的概念，即，弹-塑性图案2由合适的印制方法形成，例如通过上述的数字印制方法，首先印制到印制介质1的膜上，其除了用作膜以外还有另一个目的，以将该图案附着到物体表面上。再这以后，可以将粘附促进剂层施加到图案2上，以在这个阶段形成有利于图案的机械操作的保护膜，但是其以后用来将图案附着到物体的表面，例如，上述在基于水的扩散中的包含交联的聚合物的热封粘附剂，其间具有图案的这些膜可以一起从印制介质释放。在印制中，应该考虑到将图案形成为(某种程度上)镜面图像，因为当将其附着到物体时，其会从相反的方向转向。类似的，在释放层1b或者释放表面的顶部上且在其表面上将具有图案的膜1c应该是透明的。这样的膜可以由例如上述的UV固化处理的聚氨酯漆形成，其可以被用来形成物体表面上的图案的最终保护层，因为其相对于图案2为物体的最外层。

形成图案2的印制油墨的弹性/塑性和粘附促进剂层1c的弹性/塑性指室温(大约20摄氏度)下的弹性/塑性。这样，形成图案2和粘附促进剂层1c且全部是弹-塑性的薄膜可以容易地制成与上述具有难处理表面状况的物体的形状相一致。这样，由印制颜色或者油墨形成的弹-塑性二维图案2会连同载体膜(该膜1c由粘附促进剂形成)伸展，且不会破裂。当层1c、图案2和附着到图案2上的保护膜3或者保护层5(或者是其中的层已经以相反的次序在印制介质上的组合膜)一起转移到物体表面上时，该保护膜或者层也必须是弹-塑性的，这样，整个组合膜在最终固定到物体的表面以前在定位阶段是可以伸展的。

应该理解上述使用的与膜相关的术语弹-塑性，由于该膜材料至少要在给定的距离伸展而不会断裂，最好大于100％，且可以趋向于至少部分地弹性返回到其原来长度，或者可以保持在其伸展的长度。

本发明特别适于形成电子装置的盖结构的图案，特别是移动电话的塑料盖。因为印制可以通过数字多色彩印制来从图像文件开始实施，该图像文件以多种方法通过使用来自多种不同来源的图形来产生，所以本发明可以在已定购的一系列不同尺寸的物品中形成物体表面的图案，诸如移动电话的塑料盖，其中，可以谈到所谓的“大量个性化”。

尽管以上通过涉及图像来描述本发明，该图像在某个阶段是图像文件的形式，但是该图像还可以通过另一种方法使用所述材料来在介质上形成。例如，可以使用这样的印制技术，其中，该图像以另一种方式在印制板或者类似物上形成，而不是基于图像文件。

Claims (12)

1.一种用于三维表面的图案形成的方法，其中，该图像首先形成在介质上，该图像从该介质转移到要形成图案的物体的表面，其特征在于：该方法包括以下步骤：

a)提供具有释放层(1b)或者释放表面的介质(1)，

b)用形成膜(1c)的材料处理该介质(1)的顶部上的释放层(1b)或者释放表面，

c)在该膜(1c)的顶部，图案(2)形成到该介质(1)的表面上，

d)以使该膜(1c)保持附着在该图案(2)上的方式，在释放层(1b)或者释放表面处将该图案(2)从该介质(1)分离，以及

e)通过由粘附促进剂形成的层将该图案(2)设置在物体(4)的三维表面上，该层紧贴该物体(4)的表面。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：该介质(1)的表面上的释放层(1b)或者释放表面用形成膜(1c)的粘附促进剂处理。

3.根据权利要求1或者2所述的方法，其特征在于：该膜(1c)是弹-塑性材料，该图案(2)形成在该膜(1c)上。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于：该粘附促进剂是弹-塑性热熔粘附剂、热封涂层或者PSA(压敏粘附剂)。

5.根据权利要求3或者4所述的方法，其特征在于：该图案(2)由弹-塑性油墨形成。

6.根据前述的权利要求中的任何一项所述的方法，其特征在于：在将该图案(2)从该介质(1)分离以前，保护膜(3)应用到该图案(2)上，以有助于该图案(2)的机械处理。

7.根据前述的权利要求中的任何一项所述的方法，其特征在于：该介质(1)的释放层(1b)包括可溶于水的材料，诸如可溶于水的聚合物。

8.根据前述的权利要求1-6中的任何一项所述的方法，其特征在于：该介质(1)的释放层(1b)或者释放表面包括一种材料，该膜(1c)可以从该材料的表面机械地分离，诸如硅树脂或者形成低能量表面的相应材料。

9.根据前述的权利要求中的任何一项所述的方法，其特征在于：由粘附促进剂形成的层固定到该物体(4)的表面是通过加热来促进的。

10.根据前述的权利要求中的任何一项所述的方法，其特征在于：要被形成图案的该物体(4)的表面在两个相互垂直的截面和该表面中弯曲。

11.根据权利要求10所述的方法，其特征在于：要形成图案的该物体(4)是电子装置的盖，诸如移动电话的盖。

12.根据前述的权利要求中的任何一项所述的方法，其特征在于：该方法还包括在该图像形成在该介质(1)的表面上之前，通过数据处理技术形成相应于该图案的图像文件。

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