ES2315558T3

ES2315558T3 - Procedimiento para la impresion termica de una imagen de color sobre un objeto tridimensional utilizando una lamina portadora de colorantes.

Info

Publication number: ES2315558T3
Application number: ES03790333T
Authority: ES
Inventors: Patrick Ferguson; Kenneth Neri
Original assignee: Key-Tech Inc; Key Tech Inc
Current assignee: Key-Tech Inc; Key Tech Inc
Priority date: 2002-12-04
Filing date: 2003-12-04
Publication date: 2009-04-01
Anticipated expiration: 2023-12-04
Also published as: EP1573670A2; DK1573670T3; US20040112500A1; DE60324322D1; EP1573670B1; AU2003293386A8; WO2004051566A2; WO2004051566A3; ATE411907T1; EP1573670A4; AU2003293386A1

Abstract

Procedimiento de aplicación simultánea de una imagen de colorante preseleccionada en múltiples superficies de un objeto tridimensional, que comprende las etapas en las que: a) se proporciona un objeto tridimensional que tiene una superficie de plástico externa para recibir una imagen de colorante, presentando dicho objeto tridimensional una superficie superior y una pluralidad de superficies laterales adyacentes a y no coplanarias con dicha superficie superior; b) se coloca una lámina flexible portadora de la imagen de colorante en ajuste de registro sobre dicho objeto tridimensional, comprendiendo dicha lámina portadora un sustrato pelicular que comprende un copolímero ionomérico de: i) alfa-olefinas de la fórmula R-CH=CH 2, en la que R es un átomo de hidrógeno o un radical alquilo que tiene entre 1 y 8 átomos de carbono, ii) ácidos carboxílicos alfa,beta-etilénicamente insaturados que tienen entre 3 y 8 átomos de carbono, y iii) opcionalmente un compuesto comonomérico monoetilénicamente insaturado adicional, en donde entre el 10% y el 90% de los grupos funcionales de ácido carboxílico se ionizan mediante neutralización a través de iones metálicos distribuidos sobre el copolímero, en donde dicho sustrato pelicular tiene sobre él una capa receptora de colorante aplicada como recubrimiento, y dicha capa receptora de colorante tiene impresa sobre ella una imagen de colorante preseleccionada; c) se hace descender una membrana flexible sobre dicho objeto tridimensional y dicha lámina portadora de la imagen; d) se establece un vacío debajo de dicha membrana para conseguir que dicha lámina portadora de la imagen se adapte en comunicación a presión a dicha superficie superior y dichas superficies laterales de dicho objeto tridimensional; y e) se calientan dicha membrana y dicha lámina portadora de la imagen de colorante para conseguir que dicha imagen de colorante se transfiera desde dicha lámina portadora de la imagen sobre dicha superficie superior y dichas superficies laterales de dicho objeto tridimensional.

Description

Procedimiento para la impresión térmica de una imagen de color sobre un objeto tridimensional utilizando una lámina portadora de colorantes.

Antecedentes de la invención

La presente invención se refiere a un procedimiento para la impresión térmica de una imagen de colorante preseleccionada sobre un objeto tridimensional usando una lámina portadora de colorante mejorada. Particularmente, la lámina portadora de colorante se recubre con una capa receptora de colorante y se puede termoformar de manera ajustada sobre el objeto.

La lámina flexible portadora de colorante de la presente invención es una lámina portadora mejorada que se puede usar con el sistema de impresión por transferencia térmica descrito en el documento WO 02/072301 (Key-Tech, Inc.).

En general, este sistema de impresión usa un conjunto de aplicación de vacío y calentamiento. El sistema conlleva la colocación de una lámina portadora que contiene una imagen de colorante, preseleccionada, sobre un objeto tridimensional. Un ejemplo de un objeto tridimensional adecuado es una cubierta de plástico para un teléfono celular o un ratón de ordenador. Sobre la lámina portadora de la imagen se coloca una membrana flexible. Cuando el conjunto de aplicación de vacío tira de la membrana para que entre en contacto a presión con la lámina portadora, la lámina portadora envuelve las diversas superficies del objeto para envolver completamente a este último. La lámina portadora y el objeto se mantienen en un acoplamiento a presión mutuo por medio del vacío. La imagen de colorante impresa, sobre la lámina portadora, se transfiere al objeto mediante aplicación de calor. Particularmente, se puede usar una matriz de elementos de calentamiento para emitir radiación sobre la membrana y la lámina portadora de manera que la imagen de colorante se transfiera desde la lámina portadora al objeto.

Aunque algunas láminas portadoras de colorante convencionales pueden tener en general unas buenas propiedades de termoformado y resistencia a la tracción de manera que las láminas se puedan adaptar de forma ajustada a la forma del teléfono celular, el ratón de ordenador, u otro objeto, sigue existiendo una necesidad de una lámina portadora de colorante mejorada que se pueda usar en dichas operaciones de impresión. La presente invención proporciona una lámina portadora de colorante de este tipo. Estos y otros objetivos, características y ventajas de la presente invención resultan evidentes a partir de la siguiente descripción y las formas de realización ilustradas.

Resumen de la invención

La presente invención se refiere en general a un procedimiento mejorado para la impresión térmica de una imagen de colorante preseleccionada sobre un objeto tridimensional.

El procedimiento conlleva la aplicación simultánea de una imagen de colorante preseleccionada en múltiples superficies de un objeto tridimensional, que comprende las etapas en las que: a) se proporciona un objeto tridimensional que tiene una superficie de plástico externa para recibir una imagen, en la que el objeto tiene una superficie superior y una pluralidad de superficies laterales que son adyacentes a y no coplanarias con la superficie superior; b) se coloca una lámina flexible portadora de la imagen de colorante en ajuste de registro sobre el objeto, en donde la lámina portadora de la imagen tiene impresa sobre ella una imagen de colorante preseleccionada; c) se hace descender una membrana flexible sobre el objeto tridimensional y la lámina portadora de la imagen; d) se establece un vacío debajo de la membrana para conseguir que la lámina portadora de la imagen se adapte en comunicación a presión a la superficie superior y superficies laterales del objeto; y e) se calientan la membrana y la lámina portadora de la imagen para conseguir que la imagen se transfiera desde la lámina portadora sobre la superficie superior y superficies laterales del objeto.

La mejora conlleva el uso de una lámina portadora que comprende un sustrato pelicular que comprende un copolímero ionomérico de: i) \alpha-olefinas de la fórmula R-CH=CH_{2}, en la que R es un átomo de hidrógeno o un radical alquilo que tiene entre 1 y 8 átomos de carbono, ii) ácidos carboxílicos \alpha,\beta-etilénicamente insaturados que tienen entre 3 y 8 átomos de carbono, y iii) opcionalmente un compuesto comonomérico monoetilénicamente insaturado adicional, en donde entre el 10% y el 90% de los grupos funcionales de ácido carboxílico se ionizan mediante neutralización a través de iones metálicos distribuidos sobre el copolímero.

El sustrato pelicular se recubre con una capa receptora de colorante para recibir la imagen de colorante preseleccionada. El sustrato pelicular puede comprender además una capa barrera intermedia que se interpone entre la capa receptora de colorante y el sustrato. La capa receptora de colorante puede comprender un aglutinante polimérico formador de películas y pigmento para absorber la imagen de colorante.

Breve descripción de los dibujos

En las reivindicaciones adjuntas se exponen los rasgos novedosos que son característicos de la presente invención. No obstante, las formas de realización preferidas de la invención, junto con otros objetivos y ventajas consiguientes, se entienden mejor en referencia a la siguiente descripción detallada considerada en relación con los dibujos adjuntos en los que:

la Fig. 1 es una vista lateral en perspectiva de una forma de realización de la lámina portadora de colorante de la presente invención; y

la Fig. 2 es una vista en sección transversal del conjunto de impresión usado para la transferencia térmica de una imagen de colorante desde la lámina portadora de colorante a un objeto según la presente invención.

Descripción detallada de las formas de realización preferidas

La presente invención se refiere en general a una lámina portadora de colorante mejorada que se puede usar para la transferencia térmica de una imagen de colorante preseleccionada desde la lámina y sobre un objeto tridimensional. En referencia a la Fig. 1, se muestra una forma de realización de la lámina portadora de colorante. La lámina portadora de colorante se indica en general con la referencia 10 y comprende un sustrato pelicular 12 recubierto con una capa 14 receptora de colorante. Entre el sustrato pelicular 12 y la capa 14 receptora de colorante se puede interponer una capa barrera intermedia 16 opcional tal como se describe de forma más detallada posteriormente. Sobre la lámina portadora 10 de colorante recubierta se imprime una imagen de colorante preseleccionada 18.

El sustrato pelicular 12 comprende un copolímero ionomérico de: a) \alpha-olefinas de la fórmula R-CH=CH_{2}, en la que R es un átomo de hidrógeno o un radical alquilo que tiene entre 1 y 8 átomos de carbono, b) ácidos carboxílicos \alpha,\beta-etilénicamente insaturados que tienen entre 3 y 8 átomos de carbono, y c) opcionalmente un compuesto comonomérico monoetilénicamente insaturado adicional, en donde entre el 10% y el 90% de los grupos funcionales de ácido carboxílico se ionizan mediante neutralización a través de iones metálicos distribuidos sobre el copolímero. Los copolímeros ionoméricos y las películas realizadas a partir de estos copolímeros son conocidos en la técnica y se dan a conocer en la patente US 3.264.272 de Rees y la patente US 5.356.677 de Meilhon et al. La olefina puede ser etileno y el ácido carboxílico puede ser ácido metacrílico o ácido acrílico. La tercera unidad monomérica opcional incluye, por ejemplo, acetato de vinilo, metacrilato de metilo y acrilato de etilo. Entre los ejemplos de copolímeros ionoméricos que contienen una tercera unidad monomérica se incluyen etileno/acetato de vinilo/ácido metacrílico y etileno/metacrilato de metilo/ácido metacrílico. Entre los iones metálicos adecuados que se pueden usar como iones neutralizantes se incluyen metales de los Grupos I, II, III, IV-A, y VIII de la Tabla Periódica incluyendo Na, K, Li, Cs, Ag, Hg, Cu, Be, MG, Ca, Sr, y Ba.

Estos sustratos peliculares 12 están disponibles comercialmente en E.I. du Pont de Nemours and Company bajo la marca comercial SURLYN. Por ejemplo, como sustrato pelicular 12 en la presente invención se puede usar SURLYN 1601. El sustrato pelicular 12 se puede usar por sí solo o como compuesto con otros materiales. Por ejemplo, el sustrato pelicular SURLYN 12 se puede coextruir con nailon.

El sustrato pelicular 12 de la presente invención tiene varias propiedades ventajosas incluyendo unas buenas propiedades de termoformado, de fuerza de encogimiento elevada, de resistencia a la tracción, de resistencia en estado fundido, y de absorción de infrarrojos (IR). Las buenas propiedades de termoformado de la película permiten que la misma se adapte de manera ajustada a la forma del objeto cuando se estira sobre las diversas superficies y bordes del objeto. La película presenta una tenacidad y robustez elevadas de manera que no desarrollará agujeros ni desgarres cuando se estire por vacío sobre el objeto. Las propiedades de alta absorción IR de la película son importantes ya que la película se trata con calor IR de emisores térmicos durante el proceso de impresión y la buena absorción IR crea unos tiempos de ciclo cortos del proceso de transferencia térmica.

El sustrato pelicular 12 se recubre con una capa 14 receptora de colorante. Por ejemplo, se puede preparar una formulación de recubrimiento que comprenda pigmento y aglutinante polimérico formador de películas y la misma se puede aplicar como capa 14 receptora de colorante al sustrato pelicular 12. El pigmento consigue que la capa recubierta 14 sea porosa lo cual permite una absorción y una fijación satisfactorias de los colorantes. Por ejemplo, la capa 14 receptora de colorante puede contener entre aproximadamente un 20 y aproximadamente un 80% en peso de pigmento y aproximadamente entre un 80 y un 20% en peso de aglutinante polimérico basándose en el peso seco de la capa. En una de las formas de realización, la capa receptora de colorante contiene aproximadamente un 50% en peso de pigmento y aproximadamente un 50% en peso de aglutinante polimérico.

Opcionalmente, entre el sustrato pelicular 12 y la capa 14 receptora de colorante recubierta se puede interponer por lo menos una capa barrera intermedia 16. La capa barrera 16 ayuda a evitar la migración de colorantes hacia el sustrato pelicular 12. La capa barrera 16 puede ser una capa recubierta que comprenda varios componentes químicos tales como alcohol polivinílico reticulado. En otras formas de realización, la capa barrera 16 puede ser una capa metalizada. Por ejemplo, al sustrato pelicular 12 se le puede aplicar una capa metalizada con aluminio. Si se usa una capa metalizada, la misma se debería recubrir con un promotor de adherencia tal como una mezcla de poliuretano/poli(acetato de vinilo) de manera que se pueda unir eficazmente a la capa 14 receptora de colorante.

El pigmento usado para preparar la formulación de recubrimiento receptora de colorante puede tener un tamaño medio de las partículas en el intervalo de entre 0,5 y 40 micras. La distribución del tamaño de las partículas del pigmento puede ser amplia o estrecha. El pigmento puede tener cualquier forma, tal como una forma esférica, hexagonal, de barra, o de tipo placa, aunque habitualmente tiene una forma esférica. El pigmento tiene preferentemente un área superficial elevada de manera que pueda absorber más eficazmente los colorantes. Entre los ejemplos de pigmentos adecuados se incluyen sílice, sulfato de calcio, carbonato de calcio, alúmina, hidróxido de aluminio, hidróxido de magnesio, carbonato de magnesio, sulfato de bario, dióxido de titanio, óxido de cinc, óxido de estaño, sulfato de cinc, carbonato de cinc, caolín, talco, arcilla, y similares. En una de las formas de realización, en la capa receptora de colorante se puede usar pigmento de sílice que tenga una distribución del tamaño de las partículas en el intervalo de entre aproximadamente 1 y aproximadamente 20 micras.

A la formulación se le puede añadir un aglutinante formador de películas para mejorar las propiedades de formación pelicular del recubrimiento y proporcionar a la capa receptora de colorante más cohesividad e integridad mecánica. El aglutinante puede ser un material en general soluble en agua tal como, por ejemplo, poli(alcohol vinílico), poli(vinilpirrolidona), gelatinas, poli(acetato de vinilo), poli(ácidos acrílicos), óxido de polietileno, poliacrilatos o polimetacrilatos, derivados de celulosa tales como éteres de celulosa, carboximetilcelulosa, e hidroxietilcelulosa, proteínas, caseína y almidón. También se pueden usar mezclas y copolímeros de los anteriores. En una de las formas de realización, la capa receptora de colorante puede contener una mezcla de poli(alcohol vinílico) y poli(acetato de vinilo).

La formulación de recubrimiento puede contener además agentes reticulantes que reaccionen durante la etapa de secado para incrementar la resistencia de la capa receptora de colorante. Entre los agentes reticulantes adecuados se pueden incluir, por ejemplo, resinas de urea/formaldehído o melanina/formaldehído, aziridinas, ácido bórico y resinas epoxi. Además, la formulación de recubrimiento puede contener agentes catiónicos que ayudan a fijar los colorantes aniónicos. Estos polímeros catiónicos pueden incluir, por ejemplo, acrilatos catiónicos, acrilamidas, polímeros de amida/epiclorhidrina, polietileniminas, polidialilaminas, y similares.

Adicionalmente, la formulación de recubrimiento puede contener aditivos tales como abrillantadores ópticos, agentes tensioactivos que controlen la acción humectante o de difusión de la solución de recubrimiento, espesantes, medios auxiliares dispersantes, promotores de adherencia, reguladores de pH, y similares.

El recubrimiento receptor de colorante de la presente invención se puede aplicar al sustrato pelicular usando cualquier procedimiento de recubrimiento adecuado incluyendo procedimientos de recubrimiento por rodillos, por barra con hilo metálico enrollado, por inmersión, por cuchillas, por extrusión, o por grabado. El recubrimiento se puede secar usando técnicas convencionales tales como aire forzado caliente en un horno. El recubrimiento receptor de colorante de la presente invención tiene varias propiedades ventajosas incluyendo unas buenas absorción y estabilidad térmica del colorante.

Se aplican colorantes transferibles térmicamente en la capa receptora de colorante para formar una imagen de colorante preseleccionada sobre el recubrimiento. Para imprimir la imagen sobre el recubrimiento se puede usar cualquier técnica de impresión adecuada. A las formulaciones de las tintas de impresión se les puede incorporar un colorante individual o una mezcla de colorantes para producir, por ejemplo, tintas amarillas, magenta, cian y negras. La imagen de colorante producida sobre el recubrimiento puede ser cualquier marca distintiva tal, como, por ejemplo, caracteres alfabéticos, números, símbolos, patrones, formas geométricas, fotografías y cualquier otro diseño. La imagen de colorante se puede imprimir sobre la capa receptora de colorante de manera que sea una imagen especular (vista desde atrás). A continuación, la imagen de colorante se puede transferir térmicamente al objeto usando el proceso de aplicación de vacío/calentamiento que se describe posteriormente, y la imagen aparecerá como una imagen real (vista desde delante) sobre el objeto.

Si se usa un colorante de sublimación, la imagen de colorante se sublima y se transfiere a las superficies deseadas del objeto mediante un proceso de transferencia térmica. En un proceso del tipo termofusible se usa un colorante termofusible. El calor ablanda la imagen de colorante y el colorante ablandado es transferido a las superficies deseadas del objeto. El colorante tiene un punto de fusión o reblandecimiento que está por debajo del punto de fusión del objeto que recibe la imagen. También se pueden usar según esta invención otros colorantes conocidos en la técnica.

Tal como se ha descrito anteriormente, para aplicar una imagen de colorante preseleccionada 18 desde la lámina 10 portadora de colorante a un objeto tal como una carcasa de plástico de un teléfono celular se puede usar el sistema de impresión por transferencia térmica según se describe en la solicitud de patente internacional PCT publicada WO 02/072301 (Key-Tech, Inc.). Haciendo referencia a la Fig. 2, este conjunto de impresión se indica en general con la referencia 20. El conjunto 20 incluye una montura de soporte 22 que tiene sobre ella una base moldeada 24 que está diseñada para sustentar el objeto específico para recibir la imagen de colorante preseleccionada 18. La montura de soporte 22 y la base moldeada 24 están sustentadas por la placa de soporte 25. La base moldeada 24 se puede realizar a partir de un material de goma de silicona. En la forma de realización mostrada en la Fig. 2, el objeto es una carcasa 26 de plástico de un teléfono celular. No obstante, se reconoce que el conjunto 20 se puede usar para aplicar la imagen de colorante 18 a otros objetos tridimensionales tales como un ratón de ordenador. Tal como se muestra en la Fig. 2, el conjunto 20 se puede usar para aplicar la imagen de colorante 18 a una carcasa 26 de teléfono celular que tenga una superficie superior 28 y superficies laterales 30 y 32. La lámina 10 portadora de colorante con la imagen de colorante 18 se coloca sobre la carcasa 26 del teléfono. Sobre la lámina 10 portadora de colorante se coloca una membrana flexible 34. La membrana flexible 34 se puede realizar a partir de cualquier material adecuado tal como un material de goma de silicona. Cuando un vacío (no mostrado) tira de la membrana 34 para que entre en contacto a presión con la lámina 10 portadora de colorante, la lámina portadora 10 envuelve la superficie superior 28 y las superficies laterales 30 y 32 de la carcasa 26 del teléfono. La lámina portadora 10 se adapta de forma ajustada a las superficies irregulares de la carcasa 26 del teléfono y a esta acción se le puede hacer referencia como acción de "envolvimiento total". La lámina portadora 10 y la carcasa 26 del teléfono se mantienen en acoplamiento mutuo a presión por medio del vacío.

A continuación, la imagen 18 de colorante impresa, sobre la lámina portadora 10, se transfiere a la carcasa 26 del teléfono mediante aplicación de calor. Particularmente, se puede usar una matriz de elementos de calentamiento 36 para emitir radiación térmica sobre la membrana 34 y la lámina portadora 10 de manera que la imagen de colorante 18 se transfiera térmicamente desde la lámina portadora 10 a la carcasa 26 del teléfono. Preferentemente, la radiación térmica tiene una longitud de onda situada en la región infrarroja. Se pueden usar reflectores (no mostrados) para dirigir la radiación hacia ciertas áreas de la membrana 34 y la lámina portadora 10. Además, en otras formas de realización, la lámina portadora 10 se calienta previamente o bien antes o bien después de la etapa de descenso de la membrana flexible 34 sobre la lámina portadora 10 y antes de la etapa de establecimiento de un vacío. Esta etapa de calentamiento previo mejora la flexibilidad de la lámina portadora 10.

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Referencias citadas en la descripción

Esta lista de referencias citadas por el solicitante está prevista únicamente para ayudar al lector y no forma parte del documento de patente europea. Aunque se ha puesto el máximo cuidado en su realización, no se pueden excluir errores u omisiones y la OEP declina cualquier responsabilidad en este respecto.

Documentos de patente citados en la descripción

\bullet WO 02072301 A [0002] [0023]

\bullet US 3264272 A, Rees [0011]

\bullet US 5356677 A, Meilhon [0011]

Claims

1. Procedimiento de aplicación simultánea de una imagen de colorante preseleccionada en múltiples superficies de un objeto tridimensional, que comprende las etapas en las que:

a): se proporciona un objeto tridimensional que tiene una superficie de plástico externa para recibir una imagen de colorante, presentando dicho objeto tridimensional una superficie superior y una pluralidad de superficies laterales adyacentes a y no coplanarias con dicha superficie superior;

b): se coloca una lámina flexible portadora de la imagen de colorante en ajuste de registro sobre dicho objeto tridimensional, comprendiendo dicha lámina portadora un sustrato pelicular que comprende un copolímero ionomérico de: i) \alpha-olefinas de la fórmula R-CH=CH_{2}, en la que R es un átomo de hidrógeno o un radical alquilo que tiene entre 1 y 8 átomos de carbono, ii) ácidos carboxílicos \alpha,\beta-etilénicamente insaturados que tienen entre 3 y 8 átomos de carbono, y iii) opcionalmente un compuesto comonomérico monoetilénicamente insaturado adicional, en donde entre el 10% y el 90% de los grupos funcionales de ácido carboxílico se ionizan mediante neutralización a través de iones metálicos distribuidos sobre el copolímero, en donde dicho sustrato pelicular tiene sobre él una capa receptora de colorante aplicada como recubrimiento, y dicha capa receptora de colorante tiene impresa sobre ella una imagen de colorante preseleccionada;

c): se hace descender una membrana flexible sobre dicho objeto tridimensional y dicha lámina portadora de la imagen;

d): se establece un vacío debajo de dicha membrana para conseguir que dicha lámina portadora de la imagen se adapte en comunicación a presión a dicha superficie superior y dichas superficies laterales de dicho objeto tridimensional; y

e): se calientan dicha membrana y dicha lámina portadora de la imagen de colorante para conseguir que dicha imagen de colorante se transfiera desde dicha lámina portadora de la imagen sobre dicha superficie superior y dichas superficies laterales de dicho objeto tridimensional.

2. Procedimiento según la reivindicación 1, en el que el sustrato pelicular comprende además una capa barrera intermedia, interponiéndose la capa barrera entre la capa receptora de colorante y el sustrato pelicular.

3. Procedimiento según la reivindicación 1, en el que la capa receptora de colorante comprende un aglutinante polimérico formador de películas y pigmento.

4. Procedimiento según la reivindicación 1, en el que la membrana flexible comprende goma de silicona.

5. Procedimiento según la reivindicación 1, en el que un elemento de calentamiento emite radiación térmica en la banda infrarroja para calentar la membrana y la lámina portadora de la imagen.

6. Procedimiento según la reivindicación 5, que comprende además la etapa en la que se proporciona una pluralidad de reflectores de calor para reflejar la radiación térmica emitida hacia la membrana y la lámina portadora de la imagen.

7. Procedimiento según la reivindicación 1, que comprende además la etapa en la que se calienta previamente la lámina portadora de la imagen o bien antes o bien después de la etapa de descenso de la membrana flexible y antes de la etapa de establecimiento de un vacío.