JP2017515701A - ３次元パターンを非繊維基材上に印刷及び固定するためのプロセス、並びに３次元パターンを有する非繊維基材を含む物品 - Google Patents

Abstract

安定な３Ｄパターンを非繊維基材上に生成するためのプロセスは、熱膨張性組成物を基材上に堆積させることと；配設された組成物を体積膨張させ、これにより、周辺部を有する３Ｄパターンを形成することと；組成物を固化させることと；ワニスコーティングを、パターンの周辺部及びそれに隣接する基材のエリアの上に適用して、ワニスが、周辺部からその両側に少なくとも０．５ｍｍ延在する封止領域を被覆するようにすることと、を含む。製造物品は、３Ｄ装飾パターンを有する非繊維外表面を含み、この３Ｄ装飾パターンは、非繊維外表面上に適用されており、パターンの周辺部からその両側に少なくとも０．５ｍｍ延在する封止領域を被覆するワニスコーティングでコーティングされる。

Description

本発明は、３次元パターンを非繊維基材、例えば様々な用具、デバイス、容器、パッケージ、及びこれらに類するもののプラスチック、金属、又はガラス表面上に印刷及び固定する方法を目的とする。

現在の市場の需要は、消費財の製造業者が、消費者にアピールするであろう新しい装飾パターンを、品物及び容器上に生成するように奨励する。このような装飾パターンの望ましい特徴の１つは、典型的には、３次元レリーフを有する記章（insignia）を含み、この記章は、下地表面の表面にわたって広がる。このような３次元パターンは、印刷を含む様々な手段によって達成できる。当技術分野で既知の様々な印刷技術としては、例えば、オフセット印刷、スクリーン印刷、フォト印刷、フレキソ印刷、凸版印刷、ジェット印刷、及びその他が挙げられる。

例えばシルクスクリーン印刷は、孔版印刷作製の方法であり、意匠がポリエステル又は他の微細メッシュのスクリーン上に組み付けられ、空白エリアは不透過性物質でコーティングされている。インクは、フィルブレード又はスキージによって、スキージストロークの間に、メッシュ開口に押し込まれ、印刷表面上に押し出される。パッド印刷は、２−Ｄ画像を３−Ｄ物体上に転写できる印刷プロセスである。これは、間接オフセット印刷プロセスを使用して達成され、このプロセスは、画像プレートからシリコーンパッドによって基材上に転写される画像を伴う。インクジェット印刷は、インクの液滴を基材、例えば紙又はプラスチック上に噴き付けることによって画像を生成するデジタル印刷の種類である。

インクに膨張剤（expanding agent）を使用することも知られている。例えば、米国特許第３，６１５，９７２号は、液体発泡剤（liquid blowing agent）をカプセル化した熱可塑性微小球を記載しており、この微小球を加熱すると膨張を引き起こす。米国特許第６，００４，４１９号は、熱転写印刷シート及びその上に形成された熱膨張性インク層を記載しており、これは、膨張剤として、容易に揮発可能な炭化水素及びバインダ樹脂を含有する熱膨張性マイクロカプセルを含む。欧州特許出願公開第０３４８３７２号は、凝集物を形成しない膨張熱可塑性微小球を生産するための方法及び機器を記載している。米国特許出願公開第２０１２００１５１６２号は、熱膨張性微小球を含む少なくとも１層のポリマー樹脂で被覆された、支持体を含むコーティングされた材料を目的としている。米国特許出願公開第２０１１０２４７７４９号は、発泡材料を容器上にコーティングするためのプロセスであって、固体熱可塑性バインダを、複数の固体熱膨張性マイクロカプセルからなる固体熱膨張性粉末と熱混合又は混練することによって、コーティング材料を調製することを含むプロセスを目的としている。米国特許出願公開第２００２０１４２１０６号は、インク溶液を支持体上に堆積させることを含む、装飾を支持体に適用するための方法であって、インク溶液が熱膨張性粒子を含有し、マイクロ波デバイスが、インク溶液中に含有される熱膨張性粒子を膨張させるために使用される、方法を目的としている。

３次元装飾をプラスチック、金属、及び他の非繊維表面上に有する物品の製造業者が直面する課題の１つは、装飾の持続耐久性を、物品の作製、輸送、及び使用条件下で確保することである。繊維材料は孔を有し、典型的には良好な毛細管特性を有するという事実により、繊維材料は、その上に適用された３次元パターンを受け入れ、しっかりと保つために、特に適する。一方で、非繊維材料は繊維を有しないので、この目的にはあまり適さない。これは、非繊維材料が良好な毛細管特性を呈することができないからである。非繊維基材に適用される３次元パターンの保持及び耐久性は、物品の製造業者にとって特に難題であり、この物品は、非平面形状の外部表面（例えば、一般に凹面形状を有するボトル）を有し、しばしば表面の変形並びに他の同様の物品及び／又は品物（例えば包装箱）との苛酷な接触を、取扱い、輸送、及び消費者による最終的な使用の間に経験するものである。

米国特許第３，６１５，９７２号 米国特許第６，００４，４１９号 欧州特許出願公開第０３４８３７２号 米国特許出願公開第２０１２００１５１６２号 米国特許出願公開第２０１１０２４７７４９号 米国特許出願公開第２００２０１４２１０６号

本発明は、安定かつ耐久性のある３次元パターンを非繊維基材上に作製するためのプロセスを目的としている。

プロセス態様では、本発明は、安定かつ耐久性のある３次元パターンを非繊維基材上に生成するためのプロセスを含む。非繊維基材の非限定例としては、様々な消費者製品の表面が挙げられ、この消費者製品とは、金属、プラスチック、及びガラスのボトル、広口瓶、及び缶；化粧用デバイス、例えばマスカラボトル及び棒及び他のアプリケータ型用具；様々なシェービング用具、例えばかみそり及び電気シェーバ；毛髪ブラシ並びに毛髪の乾燥及び／又はスタイリングのためのデバイス；手動及び電動歯ブラシ；並びに３次元装飾パターンの受け入れに適する非繊維表面を有する他の用具及び小器具である。

プロセスは、熱膨張性組成物を非繊維基材上に所定のパターンで堆積させることと；配設された熱膨張性組成物を温度１００℃〜２２０℃に加熱して、熱膨張性組成物を体積膨張させることであって、これにより、組成物の３次元パターンを形成し、３次元パターンが、全体表面エリア（overall surface area）、及び組成物と非繊維基材との間の境界線を含む周辺部を有する、ことと；組成物の３次元パターンを４０℃未満に冷却することと；ワニスコーティングを、組成物のパターンの周辺部及びそれに隣接する非繊維基材のエリアの上に適用して、ワニスが、パターンの周辺部からその両側に少なくとも０．５ｍｍ延在する封止領域を被覆するようし、これにより、組成物の３次元パターンを非繊維基材上に固定することと、を含む。

非繊維基材は、ガラス、プラスチック、及び金属からなる群から選択することができ、また、凸表面、凹表面、及び不規則湾曲表面を有することができる。非繊維基材は、繊維を含有しない材料であり、すなわち繊維材料、例えば紙、木材、布地、フェルト、布、及びこれらに類するものを構成するマイクロ糸又はマイクロロープを含有しない材料である。

熱膨張性組成物は、膨張直径２０〜２００μｍを有する気密性熱可塑性シェルによってカプセル化された炭化水素を含む熱膨張性微小球粒子を含んでもよい。このような熱膨張性組成物の１つの例は、ＥＸＰＡＮＣＥＬ（登録商標）粒子であり、これはＡｋｚｏＮｏｂｅｌ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ（Ｎｅｔｈｅｒｌａｎｄｓ）から入手可能である。熱膨張性組成物は、当技術分野で既知の任意の適切な手段、例えばスクリーン印刷、パッド印刷、及び輪転印刷を使用して、非繊維基材に堆積され得る。

封止ワニスコーティングは、溶媒系ワニス、水系ワニス、及びＵＶ硬化性ワニスから選択されるワニスを含み得る。封止ワニスは、典型的には、透明、硬質、保護仕上げ又はフィルムである。溶媒系ワニスは、その中に含有される溶媒の蒸発によって乾燥及び／又は硬化できる。水系ワニスは、その中に含有される水の蒸発によって乾燥及び／又は硬化できる。ＵＶ硬化性ワニスは、紫外（ＵＶ）光への曝露によって硬化できる。

ワニスコーティングは、少なくとも封止領域に適用される。封止領域は、熱膨張性組成物と非繊維基材との間の境界線を含む周辺部、及び周辺部からその両側に少なくとも０．５ｍｍ延在するエリアを含む領域である。封止領域は、したがって、熱膨張性組成物の外表面の少なくとも一部、及び非繊維基材の隣接部分を含む。

一実施形態では、封止領域は、３次元パターンの全体表面エリアの少なくとも６０％を構成してもよい。別の実施形態では、封止領域は、３次元パターンの全体表面エリアの少なくとも８０％を構成してもよい。更に別の実施形態では、封止領域は、３次元パターンの全体表面エリアの少なくとも９０％を構成してもよい。更に別の実施形態では、封止領域は、サイズで、３次元パターンの全体表面エリアの少なくとも１００％を構成してもよい。更なる一実施形態では、封止領域は、３次元パターンの全体表面エリアの全体を被覆してもよい。

製品態様では、本発明は、非繊維外表面（non-fibrous outer surface）と、非繊維外表面に付着し、固化した熱膨張性組成物を含む３次元装飾パターンと、を有する製造物品であって、３次元装飾パターンが、外部表面エリア、及び３次元装飾パターンと非繊維外表面との間の境界線を含む周辺部を有し、３次元装飾パターン及び非繊維外表面が、少なくとも部分的にワニスコーティングでコーティングされ、ワニスコーティングが少なくとも３次元装飾パターンの周辺部及び周辺部からその両側に少なくとも０．５ｍｍ延在する封止領域を被覆するようにし、これにより、３次元装飾パターンを物品の非繊維外表面に固定する、製造物品を含む。

製造物品は、任意の非繊維材料、例えばプラスチック、ガラス、又は金属で作製され得る。あるいは、製造物品は、繊維材料を含む任意の適切な材料から作製されることができ、この物品の外表面は非繊維材料のエリアを含む。非繊維外表面は、任意の形状、例えば、平坦な形状及び非平坦な形状を有してもよく、この形状は、限定せずに、凹形状、凸形状、不規則形状表面、又はこれらの任意の組み合わせを含む。

本発明のプロセスの実施形態の概略図である。 本開示による製造物品の非繊維表面に付着した３次元装飾パターンの実施形態の概略図である。 図２に示され、線３−３に沿って取られた３次元パターンの概略断面図である。 適用されたワニスコーティングを有する装飾３次元パターンの例示的な実施形態の、浸漬及び押しつぶし（soak-and-squeeze）テスト手順前の概略図である。 図４Ａに示される装飾３次元パターンの、浸漬及び押しつぶしテスト手順実施後の概略図である。 製造物品の実施形態を概略的に示す図であり、これは、凸状非繊維外表面と、その上に適用された安定かつ耐久性のある３Ｄ装飾パターンと、を有する品物を含む。 製造物品の実施形態を概略的に示す図であり、これは、凸状非繊維外表面と、その上に適用された安定かつ耐久性のある３Ｄ装飾パターンと、を有する品物を含む。

安定かつ耐久性のある３次元パターン２５を非繊維基材３０上に生成するためのプロセス１０の第１の工程は、熱膨張性組成物２０を非繊維基材３０上に所定のパターンで堆積させることを含む（図１）。本明細書で使用するとき、用語「熱膨張性組成物」は、インク含有液体混合物を指し、このインク含有液体混合物は、揮発ガスで充填されたポリマー性カプセルを含む粒子を含む。ポリマー性カプセルは、例えば、塩化ビニル、塩化ビニリデン、アクリロニトリル、メチルメタクリレート、及びスチレンを含んでもよい。粒子は、例えばフロン（freon）又は炭化水素を含むガスを含有してもよい。

加熱されると、これらの熱膨張性粒子は膨張して、より大きな空間を占める。粒子は、粒子の初期体積の２０、３０、４０、又は５０倍に膨張し得る。いくつかの粒子は、例えば２０μｍ〜２００μｍの膨張等価直径（expanded equivalent diameter）を有してもよい。熱膨張性粒子は、任意の形状を有してもよく、例えば、球状、楕円体、不規則、又は任意の他の形状を有してもよい。本明細書で使用するとき、用語「等価直径」（又は単純に「直径」）は、球状粒子の実際の直径、又は非球状粒子の最大寸法を指す。後者の例では、用語「直径」は、非球状粒子を円周で包含する仮想の球の直径に関係する。このような熱膨張性組成物の１つの例は、ＥＸＰＡＮＣＥＬ（登録商標）微小球を含み、これは、１０〜４０μｍ直径の気密性熱可塑性シェルによってカプセル化された液体炭化水素を含有する。加熱されると、ガスは膨張して、球の劇的な体積増加を引き起こす。

熱膨張性組成物２０は、装飾色顔料（単数又は複数）及びフィラーを含んでもよい。色顔料及びフィラーの含有量は、具体的な用途によって決定されるが、一般に、熱膨張性組成物２０の約０．１重量％〜約１５重量％の範囲にあり得る。他の微粒子又は液体材料を組成物２０に添加して、作製される３次元パターン２５に生じる審美的外観を向上させてもよい。

本明細書で使用するとき、用語「非繊維基材」は、繊維構造を有しない外表面を有する任意の基材を指す。非繊維基材は、繊維を含有せず、すなわち繊維材料、例えば紙、木材、布地、フェルト、布、及びこれらに類するものを構成するマイクロ糸又はマイクロロープを含有しない。繊維材料は、繊維及び空気の混合物として見ることができ、これは古典的な連続体ではない；そうではなく、これは、その中のマクロ孔の存在によって、本質的に不連続である。（例えば、Ｎｉｎｇ Ｐａｎ，Ｏｎ Ｕｎｉｑｕｅｎｅｓｓ ｏｆ Ｆｉｂｒｏｕｓ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ，Ｄｅｓｉｇｎ ＆ Ｎａｔｕｒｅ ＩＩ．Ｅｄｓ：Ｃｏｌｌｉｎｓ，Ｍ．ａｎｄ Ｂｒｅｂｂｉａ，Ｃ．ＷＩＴ Ｐｒｅｓｓ，Ｂｏｓｔｏｎ，２００４；４９３〜５０４を参照のこと。）このような繊維材料は、典型的には、豊富な繊維−毛細管特性を有し、これは、その上に適用される３次元パターンの保持を格段に容易にする。非繊維材料、例えばプラスチック、ガラス、及び金属は、繊維を含有せず、このような繊維−毛細管特性を欠く。このことは、非繊維材料に適用される３次元パターンの保持を大幅に難しくする。本発明のプロセスは、平坦な表面、凸表面、凹表面、不規則湾曲表面、又はこれらの任意の組み合わせを有する非繊維基材３０に適している。非繊維基材３０を含む外表面を有する物品の非限定例としては、容器、ボトル、箱、及びこれらに類するもの、又はラベルであって、平坦若しくは湾曲し、容器、ボトル、箱、若しくは任意の他の種類の物品に付着するよう設計されたものが挙げられる。

熱膨張性組成物２０は、当技術分野で既知の任意の適切な方法、例えばオフセット印刷、グラビア印刷、フレキソ印刷、凸版印刷、及びパッド印刷によって、非繊維基材３０に堆積され得る。図１は、例えば、プロセス１０の実施形態を概略的に示しており、熱膨張性組成物２０はパッドプリンタ４０によって非繊維基材３０に堆積されている。一般に、パッド印刷は、２次元（２−Ｄ）画像を３次元（３−Ｄ）物体又はパターン上に転写できる印刷プロセスである。これは、間接オフセット印刷プロセスを使用して達成でき、このプロセスは、画像プレートからシリコーンパッドによって基材上に転写される画像を伴う。

他の印刷方法、例えばインクジェット印刷又はシルクスクリーン印刷もまた、熱膨張性組成物を非繊維基材に堆積させるために使用できる。インクジェット印刷は、インクの液滴を基材上に噴射することによって画像を生成する種類のデジタル印刷である。シルクスクリーン印刷は孔版印刷法であり、意匠がポリエステル又は他の適切な材料の微細メッシュスクリーン上に組み付けられ、この際に空白エリアは不透過性物質でコーティングされている。インクはその後、フィルブレード又はスキージによって、スキージストロークの間に、メッシュ開口に押し込まれ、印刷表面上に押し出される。上記の例は、非限定的な印刷技術であり、熱膨張性組成物を非繊維基材に堆積させる他の方法が、本発明のプロセスで使用され得る。

熱膨張性組成物２０は、任意の望ましい所定のパターンで、基材３０に堆積され得る。このような所定のパターンは、文字、エンブレム、サイン、及びこれらに類するものを含む、様々な記章を含んでもよく、この記章は、例えば商標、商品名、及び他の識別語又は記号を含む。図２は、アンパサンド記号（「＆」）を含む３次元パターン２５の例を示す。

熱膨張性組成物２０が非繊維基材３０の表面に所定のパターンで堆積した後、熱膨張性組成物２０を膨張させる工程を行い、組成物２０を体積増加させることができ、これにより、３次元構造、つまりパターン２５が基材３０の表面上に形成される。熱膨張性組成物２０の種類によって、熱膨張性組成物２０は温度１００℃〜４００℃に加熱され得る。例えば、ＥＸＰＡＮＣＥＬ（登録商標）微小球は、温度１７５℃に加熱され、望まれる膨張を達成してもよい。

熱膨張性組成物２０を加熱するための任意の適切な手段を使用してもよい。例えば、熱膨張性組成物２０は、従来の加熱手段、例えば赤外線ヒータ、加熱トンネル、及びこれらに類するものによって加熱され得る。加えて、又は代わりに、熱膨張性組成物２０は、適切な波周波数を生成するマイクロ波デバイス７０から、マイクロ波放射を受けてもよい。例示的な一実施形態では、マイクロ波放射周波数は、１００ＭＨｚ〜３００ＧＨｚの範囲である。マイクロ波放射は、熱膨張性組成物２０中に存在する水分子の配向を変化させることにより、組成物２０の温度を非常に急速に上昇させる利益を有し得る。これは、今度は、熱膨張性組成物の粒子を速やかに膨張させる。

非繊維基材３０上に堆積した熱膨張性組成物２０は、組成物２０が従来のように加熱され、かつ／又はマイクロ波を受けるのと同時に、すなわち基材３０上に堆積した組成物２０の粒子の膨張と同時に、乾燥してもよい。このような実施形態では、乾燥だけに特化した追加の時間が必要ない。そのため、膨張及び乾燥が同時に起こるプロセスの実施形態は、時間の節約を提供し得る。

いったん熱膨張性組成物２０が膨張して、望まれる３次元パターン２５を基材３０上に形成したら、組成物を温度４０℃未満に冷却してもよい。冷却は、３次元パターン２５を周囲温度に曝露することによって行ってもよい。加えて、冷却手段、例えばファン（図示せず）を利用して、３次元パターン２５の冷却を促進してもよい。

図２及び図３は、物品の非繊維表面３０上に配設された３次元パターン２５を有する製造物品の一部を概略的に示す。３次元パターン２５は、全体表面エリアＳＡ及び外表面周辺部ＳＰを有する。外表面周辺部（又は単純に「周辺部」）ＳＰは、熱膨張性組成物２０と基材３０との間の外部境界線を含み、この熱膨張性組成物２０は、表面３０上に、３次元パターン２５の形態で配設されている。そのため、周辺部ＳＰは、周辺で３次元パターン２５を包含し、表面エリアＳＡは周辺部ＳＰの内部に配設される。

いったん３次元パターン２５が所望の温度に冷却されると、保護ワニスコーティング５０が、３次元パターン２５の周辺部ＳＰ及び周辺部ＳＰに隣接する封止領域６０の上に適用され得る。封止領域６０は、周辺部ＳＰから周辺部ＳＰの両側に少なくとも０．５ｍｍ延在するエリアである。言い換えると、封止領域６０は、図２及び図３に示される例示的なパターンで示されるように、少なくとも１ｍｍの幅Ｗと、３次元パターン２５の一般構成と、を有するエリアである。封止領域６０は、熱膨張性組成物２０の３次元パターン２５の外表面ＳＡの少なくとも一部、及び非繊維基材３０の隣接エリアを含む。図２では、封止領域６０は、線６１及び線６２によって包含されるエリアを含むとして図示される。図３では、封止領域６０の幅Ｗが、少なくとも０．５ｍｍの幅Ｖ１、Ｖ２、Ｖ３、及びＶ４を有し、かつパターンの縁部（又は周辺部ＳＰ）からその両側に延在するエリアを含む。

封止領域６０は、少なくとも１．５ｍｍ、少なくとも２ｍｍ、少なくとも２．５ｍｍ、少なくとも３ｍｍ、少なくとも３．５ｍｍ、少なくとも４ｍｍ、又は少なくとも５ｍｍの幅を有してもよい。封止領域６０は、３次元パターン２５の全体表面エリアＳＡの少なくとも６０％、少なくとも７０％、少なくとも８０％、少なくとも９０％、又は少なくとも１００％を構成してもよい。当業者は、封止領域６０が３次元パターン２５の全体表面エリアＳＡの少なくとも１００％を構成する物品では、ワニスコーティング５０が３次元パターン２５の表面エリアＳＡ全体を被覆し得ることを容易に理解するであろう。

ワニスコーティング５０は、溶媒系ワニス、水系ワニス、及びＵＶ硬化性ワニスから選択される組成物を含んでもよい。封止ワニスは、典型的には、透明、硬質、保護仕上げ又はフィルムである。当業者が容易に認識するであろう通り、溶媒系ワニスは、その中に含有される溶媒の蒸発によって乾燥及び／又は硬化でき；水系ワニスは、その中に含有される水の蒸発によって乾燥及び／又は硬化でき；ＵＶ硬化性ワニスは、紫外（ＵＶ）光への曝露によって乾燥硬化できる。ワニスコーティング５０の非限定例としては、アクリレート系ＵＶ透明ワニスが挙げられる。

ワニスコーティング５０を適用する任意の適切な方法が、本発明で利用され得る。ワニスコーティング５０は、例えば、図１のインクジェットプリンタ８０を使用することにより適用され得る。以下の実施例は、ワニスコーティング５０を火炎処理されたＨＤＰＥボトルの非繊維表面の封止領域６０に適用するために、インクジェットプリンタが使用されたプロセスの実施形態を記載する。

ＨＤＰＥボトルを火炎処理し、より高い表面エネルギー、及び極性部位の生成を達成して、インクとの接着性及びワニスとの化学的架橋を改善した。火炎処理は、制御された、急速な、コスト効果の高い、表面エネルギー並びにポリオレフィン及び金属成分の濡れ性を増加させる方法である。この高温処理は、基材の表面全域で、ジェット火炎によって、イオン化気体状酸素を使用して、極性官能基を表面に付加すると共に、表面分子を溶融させ、これを冷却時に所定の位置に固定する。

例示的なテスト組成物は、乾燥重量で約１％〜約２０％のＥＸＰＡＮＣＥＬ（登録商標）９０９ ＤＵ ８０粒子（直径４０〜２００マイクロメートル）と；約４０％〜約８０％のバインダ、樹脂及び溶媒、又は可塑剤と；約０．１％〜約２０％の顔料及びフィラーと；約２％〜約３５％の他の（任意選択の）物質、例えば、増粘剤、分散剤などを含み得る。

テストでは、溶媒系シルクスクリーン印刷インク、ＮＵＰＵＦＦ Ｄａｒｋ Ｂｒｏｗｎ ００８０１８１（Ｔｈｅ Ｊａｙ Ｐｒｏｄｕｃｔｓ Ｃｏ．（Ｃｉｎｃｉｎｎａｔｉ，Ｏｈｉｏ）から入手可能）を、約１０％のＥＸＰＡＮＣＥＬ（登録商標）９０９ ＤＵ ８０粒子と混合した。水系又は溶媒系インクは、表面を着色して、画像、文章、又は意匠を生成するために使用される顔料を含有する液体又はペーストである。典型的には、これは、顔料粒子又は組成物の他の微粒子成分の凝集（aggregation）又は塊状化（agglomeration）を防ぐ分散剤を含有する。いったん基材の表面に適用されると、水又は溶媒は蒸発し始める。これは、基材上のフィルムの生成を引き起こす。他のシルクスクリーン印刷インクは、樹脂、例えばアクリル又はビニル、及び可塑剤、例えば、ベンゾエートエステル及びフタレートエステルを含有する。このようなインクを基材上にコーティングした後に加熱することにより、樹脂の膨潤、可塑剤の吸収、及び基材上の可撓性フィルムの生成が起こる。

生じる組成物が、火炎処理されたＨＤＰＥボトル上にシルクスクリーン印刷され、装飾用の、本質的に２次元のパターンを形成した。その後、印刷パターンは直ちに赤外線（ＩＲ）ヒータに曝露され、これは急速に印刷パターンの組成物の温度を約１７５℃に上昇させた。これは、組成物の微小球を約８０マイクロメートルに膨張させ、これにより、輪郭のはっきりした３次元パターンを本質的に２次元のパターンから形成した。また、この加熱は、３次元パターンを構成する組成物を硬化させる。

３次元パターンが室温に冷却された後、アクリレート系ＵＶ透明ワニスを含むワニスコーティングが、３次元パターン、及びボトルの下地表面の隣接エリアに適用された。アクリレート系ＵＶ透明ワニスＲｏｌａｎｄ ＥＣＯ−ＵＶ、ＥＵＶ−ＧＬは、Ｔｒｉｇｏｎ Ｉｍａｇｉｎｇ Ｓｙｓｔｅｍｓ（５７５ Ｃｈａｍｂｅｒ Ｄｒｉｖｅ，Ｍｉｌｆｏｒｄ，Ｏｈｉｏ）から入手可能である。ワニスの適用は、フラットベッドインクジェットプリンタＲｏｌａｎｄ ＬＥＦ−１２（日本のＲｏｌａｎｄ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ製）によってなされた。

ワニスコーティングは、３次元パターンの全体表面エリアの少なくとも８０％、及び３次元パターンの外部周辺部を越えてその両側に約１ｍｍ延在するエリアを被覆した。その後、ワニスコーティングを、紫外（ＵＶ）放射によって、３８０〜４２０ｎｍのＬＥＤ ＵＶランプで硬化させた。

形成された３次元パターンの耐久性及び剥離への耐性を、典型的な取扱い条件下で、例えば、輸送／取扱い及び消費者の使用により引き起こされ得るボトルの機械的応力下でテストするために、次のテストを行った。

図４Ａ及び図４Ｂを参照する。図４Ａは、本明細書で記載されるように、封止ワニス組成物によって被覆された３次元パターンを含む記章「Ｆｅｋｋａｉ」を有する実験ボトルの一部分のテスト前の図を示す。図４Ａでは、約８マイクロメートルの厚さを有するワニスコーティングが、文字「Ｆ」の全体外表面の少なくとも１００％；文字「ｅ」の全体外表面の約８０％；第１の文字「ｋ」の全体外表面の約６０％；第２の文字「ｋ」の全体外表面の約４０％；及び文字「ａ」の全体外表面の約２０％を被覆していた。ワニスコーティングは、文字「ｉ」の上には全く適用されなかった。ワニスコーティングによって被覆された文字全てに関して、ワニスコーティング被覆は、隣接する下地基材のエリアを、３次元パターンの外部周辺部から約１ｍｍの距離で被覆するようにも延在していた。

ボトルを２４時間、周囲条件で放置した。その後、本明細書で記載されるように、完全に固化した（solidified）３次元パターン「Ｆｅｋｋａｉ」及びワニスコーティングを有するボトルに、浸漬及び押しつぶしテストを行った。このテストは、ラベル及び直接装飾ボトルの頑強性を評価するよう設計されている。テストは、本質的に、ボトルの一連の浸漬及び押しつぶしを含めて、消費者の使用を模倣する。また、テストは、ラベル又は直接適用装飾のエージングをシミュレーションするための加速応力貯蔵（accelerated-stress-storage）工程を含むようにも使用され得る。

より具体的には、ボトルを約１時間、温度約３８℃の界面活性剤溶液で充填された恒温槽に浸漬した。界面活性剤を調製するために、軽質液体（ＬＤＬ：light-duty liquid）、例えばＤＯＷＮ ＢＬＵＥ（登録商標）を完全に水と混合して、水１リットル当たり約５グラムのＬＤＬの濃度とし；シャンプー、例えばＰＡＮＴＥＮＥ ＣＬＡＲＩＦＹＩＮＧ（登録商標）を完全に水と混合して、水１リットル当たり約５グラムのシャンプーの濃度とした。槽温度制御は、３８（±１）℃を維持するように設定された；テストは、温度が３８℃に達した際に、開始することになった。

本明細書で記載されるように、３次元パターン「Ｆｅｋｋａｉ」及びワニスコーティングを有するボトルに、界面活性剤溶液を充填し、３８℃の界面活性剤槽に１時間沈めた。ボトルが界面活性剤溶液の中にある間に、ボトルを前後に１０回押しつぶした。必要があれば、折り目（crease）の反対に押しつぶすことにより、ボトルを元の形状に戻してもよい。これが１サイクルを構成する。（それぞれの処理サイクルの後、視覚検査によってサンプルを評価してもよい。）テストは、合計５サイクル繰り返される（つまり５０回の押しつぶし）。その後、ボトルを３８℃で一晩沈めたままにする。その後、テストを更に５サイクル繰り返す。したがって、サイクルの合計数は１０である（つまり１００回の押しつぶし）。最終評価／検査は、３次元パターンの任意の検出（detect）を決定できる。この検出は、ボトルの表面からのパターンの分離、例えば、はがれ落ちたインク、色及び外観の変化を含む。

図４Ｂは、本明細書に記載される、図４Ａに示されるボトルの一部分のテスト後の図を示す。図４Ｂに見られ得るように、文字「Ｆ」、「ｅ」、及び第１の「ｋ」（これらは、ワニスコーティングによって、それぞれ１００％、８０％、及び６０％を被覆されている）は、実質的にボトルの表面に接着したまま残ったが、最も薄く、そのためパターンの最も脆弱な部分の最小限の分離が観察され得る。同時に、第２の「ｋ」文字、並びに文字「ａ」及び「ｉ」（これらは、ワニスコーティングによって、それぞれ４０％、２０％、及び０％を被覆されている）は、完全に剥離した。

図５Ａ及び図５Ｂは、例示的な製造物品１００を示しており、この製造物品１００は、本明細書で開示されるプロセスに従って、非繊維外表面と、その上に適用された安定かつ耐久性のある３Ｄ装飾パターンと、を含む。丸缶として概略的に示される物品１００は、物品の凸状外表面１１０上に刻まれた装飾３Ｄロゴ「Ｆｅｋｋａｉ」を有する。ロゴは３次元装飾パターン２５０を含み、これは、物品１００の非繊維表面１１０に付着している。３次元装飾パターン２５０は、本明細書で記載されるように、固化した熱膨張性組成物を含む。３次元装飾パターン２５０は、外部表面エリア２５５、及び３次元装飾パターン２５０と物品１００の非繊維外表面１１０との間の境界線を含む周辺部２５７を有する。３次元装飾パターン２５０及び物品１００の非繊維外表面１１０は、少なくとも部分的に透明ワニスコーティングでコーティングされ、この透明ワニスコーティングは、少なくとも３次元装飾パターン２５０の周辺部２５７及び周辺部２５７からその両側に少なくとも０．５ｍｍ延在する封止領域を被覆し、これにより、３次元装飾パターン２５０を物品１００の非繊維外表面１１０に固定する。

製造物品１００は、任意の非繊維材料、例えばプラスチック、ガラス、又は金属で作製され得る。非繊維材料の非限定例としては、様々な消費者製品の外部表面を含むものが挙げられ、この消費者製品は、例えば金属、プラスチック、及びガラスのボトル、広口瓶、及び缶；化粧用デバイス、例えばマスカラボトル及び棒及び他のアプリケータ型用具；様々なシェービング用具、例えばかみそり及び電気シェーバ；毛髪ブラシ並びに毛髪の乾燥及び／又はスタイリングのためのデバイス；手動及び電動歯ブラシ；並びに３次元装飾パターンの受け入れに適する非繊維表面を有する他の用具及び小器具である。あるいは、製造物品１００は、繊維材料を含む任意の適切な材料で作製されてもよいが、ただしこれは、この物品１００の外表面１１０が非繊維材料のエリアを含む場合に限る。物品１００の非繊維外表面１１０は、任意の形状、例えば、平坦な形状及び非平坦な形状を有してもよく、この形状は、限定することなく、凹形状、凸形状、不規則形状表面、又はこれらの任意の組み合わせを含む。

特定の実施形態が本明細書で例示され記載される一方、本発明の趣旨及び範囲から外れることなく様々な他の変更及び修正をなすことができる。更に、本発明の様々な態様が本明細書で記載されたが、このような態様は組み合わせて利用される必要はない。したがって、本発明の範囲に含まれるそのような全ての変更及び修正を、付属の「特許請求の範囲」において網羅することが意図されている。

用語「実質的に」、「本質的に」、「約」、「おおよそ」、及びこれらに類するものは、本明細書で使用され得るとき、任意の定量的な比較、値、測定値、又は他の表現に起因し得る不確実性の固有の度合いを表す。これらの用語はまた、問題となる対象物の基本的機能の変化をもたらすことなく、定量的表現が述べられた基準から変動し得る程度も表す。更に、本明細書に開示されている寸法及び値は、列挙した正確な数値に厳しく制限されるものとして理解すべきではない。その代わりに、特に指示がない限り、このような寸法はそれぞれ、列挙された値とその値を囲む機能的に同等な範囲との両方を意味することが意図されている。例えば、「８０％」又は「２ｍｍ」として開示される値は、それぞれ「約８０％」又は「約２ｍｍ」を意味するよう意図される。

相互参照されるか若しくは関連する全ての特許又は特許出願、及び本願が優先権若しくはその利益を主張する任意の特許出願又は特許を含む、本明細書に引用される全ての文書の開示は、明示的に除外されるか又は別途制限されない限り、参照によりその全体が本明細書に援用される。いずれの文献の引用も、こうした文献が本願で開示又は特許請求される任意の発明に対する先行技術であることを容認するものではなく、また、こうした文献が、単独で、あるいは他の任意の参照文献との任意の組み合わせにおいて、こうした発明のいずれかを教示、示唆又は開示していることを容認するものでもない。更に、本文書における用語のいずれかの意味又は定義が、援用文献における同じ又は同様の用語のいずれかの意味又は定義と矛盾する場合には、本文書においてその用語に与えられた意味又は定義が優先するものとする。

Claims (15)

1. 安定かつ耐久性のある３次元パターンを非繊維基材上に生成するためのプロセスであって、前記プロセスが、
   （ａ）熱膨張性組成物を非繊維基材上に所定のパターンで堆積させることと、
   （ｂ）前記配設された熱膨張性組成物を体積膨張させることであって、これにより、前記組成物の３次元パターンを形成し、前記３次元パターンが、全体表面エリア、及び前記熱膨張性組成物と前記非繊維基材との間の境界線を含む周辺部を有する、体積膨張させることと、
   （ｃ）前記組成物の前記３次元パターンを固化させることと、
   （ｄ）ワニスコーティングを、前記３次元パターンの前記周辺部及びそれに隣接する前記非繊維基材のエリアの上に適用して、前記ワニスが、前記パターンの前記周辺部からその両側に少なくとも０．５ｍｍ延在する封止領域を被覆するようにし、これにより、前記組成物の前記３次元パターンを前記非繊維基材上に固定することと、
   を含む、プロセス。
2. 前記非繊維基材が、ガラス、プラスチック、及び金属からなる群から選択される、請求項１に記載のプロセス。
3. 前記非繊維基材が、凸表面、凹表面、及び不規則湾曲表面から選択される湾曲表面を有する、請求項２に記載のプロセス。
4. 前記熱膨張性組成物が、膨張直径２０〜２００μｍを有する気密性熱可塑性シェルによってカプセル化された炭化水素を含む熱膨張性微小球粒子、例えばＥＸＰＡＮＣＥＬ（登録商標）粒子を含む、請求項１〜３のいずれか一項に記載のプロセス。
5. 熱膨張性組成物を非繊維基材上に堆積させることが、スクリーン印刷及びパッド印刷からなる群から選択される印刷を行うことを含む、請求項１〜４のいずれか一項に記載のプロセス。
6. 前記配設された熱膨張性組成物を体積膨張させることが、前記配設された熱膨張性組成物を温度１００℃〜２２０℃に加熱することを含み、前記組成物の前記３次元パターンを固化させることが、前記組成物の前記３次元パターンを４０℃未満に冷却することを含む、請求項１〜５のいずれか一項に記載のプロセス。
7. 前記ワニスコーティングが、溶媒系組成物、水系組成物、及びＵＶ硬化性組成物から選択されるワニスを含む、請求項１〜６のいずれか一項に記載のプロセス。
8. ワニスコーティングを適用することが、前記ワニスコーティングを前記封止領域にインクジェットで適用することを含む、請求項１〜７のいずれか一項に記載のプロセス。
9. 前記封止領域が、前記３次元パターンの前記全体表面エリアの少なくとも８０％を構成する、請求項１〜８のいずれか一項に記載のプロセス。
10. 前記ワニスコーティングが、アクリレート系ＵＶ透明ワニスを含む、請求項１〜９のいずれか一項に記載のプロセス。
11. 非繊維外表面と、該非繊維外表面にしっかりと付着し、固化した熱膨張性組成物を含む３次元装飾パターンと、を有する製造物品であって、前記３次元装飾パターンが、外部表面エリア、及び前記３次元装飾パターンと前記非繊維外表面との間の境界線を含む周辺部を有し、前記３次元装飾パターン及び前記非繊維外表面が、少なくとも部分的にワニスコーティングでコーティングされ、前記ワニスコーティングが少なくとも前記３次元装飾パターンの前記周辺部及び前記周辺部からその両側に少なくとも０．５ｍｍ延在する封止領域を被覆するようにし、これにより、前記３次元装飾パターンを前記物品の前記非繊維外表面に固定し、前記製造物品が、プラスチック、ガラス、及び金属からなる群から選択される、製造物品。
12. 前記固化した熱膨張性組成物が、膨張直径２０〜２００μｍを有する気密性熱可塑性シェルによってカプセル化された炭化水素を含む、請求項１１に記載の製造物品。
13. 前記ワニスコーティングが、溶媒系組成物、水系組成物、及びＵＶ硬化性組成物から選択されるワニスを含む、請求項１１又は１２に記載の製造物品。
14. 前記非繊維外表面が湾曲している、請求項１１、１２及び１３のいずれか一項に記載の製造物品。
15. 前記製造物品が、金属容器、プラスチック容器、ガラス容器、化粧用具、シェービング用具、毛髪ケア用具、及び口腔ケア用具からなる群から選択される、請求項１１、１２、１３及び１４のいずれか一項に記載の製造物品。

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