專利名稱：三維表面的圖案形成的方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種根據(jù)后附的權利要求1的前序部分的用于三維表面的圖案形成(patterning)的方法。在這樣的情況下，圖案形成指將任何二維圖像在一個表面上產生。具體地，其涉及用由客戶定制的圖形裝飾三維物體表面，該圖形可以是類似于照片的自然圖像，或者是完全抽象的圖案，或者任何介于兩者之間的圖形。
背景技術：
近年來，各種三維表面的裝飾變得很流行。這樣的裝飾的目的也是所謂的個性化，即，使圖案放置在個人的表面之上，其中，該圖案一定是用戶定制的。一種替換方法是具有盡可能大量的圖案，其中，客戶可以從大量的備選中進行選擇。在這樣的情況下，這些圖案還可以制成一系列產品，但是相應于一個圖案的該系列仍然是少的。
通過手工畫圖來裝飾是已知的。盡管這樣可以獲得更加好的精度，但是這項工作是費時的，且該工作的成本變高。由于這種原因，目標已經是開發(fā)方法從而使圖示圖形可以一次性轉移到物體的表面。這還提供幾次使用相同的圖形的可能性，例如在一系列產品中。
根據(jù)三維表面的形狀，三維表面的圖案形成或多或少是困難的。截面在兩個相互橫斷的平面中呈曲線狀(偏離直線)的物體的表面的圖案形成是特別困難的。這種物件的表面與圓柱形或者圓錐形表面不同。在圓柱形或者圓錐形物件的裝飾中的貼花過程是已知的，且該技術在例如美國專利5,948,728中公開。該專利描述了一種從照片在杯子上形成個性化圖像的方法，首先將照片形成為合適介質上的轉移圖像，該圖案包括在該轉移圖像中，通過利用已知的技術(升華染料)，該轉移圖像通過加熱轉移到杯子的表面上。
而且，已知這樣的方法，在其中，圖案形成在原紙上，隨后在其頂部應用漆，該漆和該圖案可以通過弄濕原紙中釋放層處的紙來釋放，例如在美國專利4,529,654和4,049,860中所公開的。這些專利沒有更仔細地討論由表面形狀引起的特殊需求。
以上所述的共同之外是圖案首先形成在介質上，并從介質上轉移到物體表面，該物體表面通過基于使用熱升華染料或基底層中可釋放圖案層的轉移方法來裝飾。

發(fā)明內容
本發(fā)明的目的是提供一種用于三維物件的單獨制作或者個性化圖案形成的新方法，從而必要時即使在兩個方向上曲線且還可以具有凹槽和開口的很難弄的表面也可以獲得該圖案的較好的分辨率，通過該方法，使避免由于所述表面狀況引起的圖案失真成為可能。本發(fā)明尤其趨向于用于電子裝置的蓋的圖案形成，諸如移動電話。該方法適用于用相同的圖示圖形對單一定購的或者成批的具有不同尺寸的物體表面形成圖案。為了實現(xiàn)上述目的，根據(jù)本發(fā)明的方法的主要特征在于要在后附的權利要求1的特征部分中要表述的內容。
本發(fā)明包括以下步驟a)提供具有釋放層或者釋放表面的介質，b)用形成膜的材料處理該介質的頂部上的釋放層或者釋放表面，c)在該膜的頂部，圖案形成到該介質的表面上，d)通過使該膜保持附著在該圖案上的方式，在釋放層或者釋放表面處將該圖案從該介質分離，以及e)粘附促進劑形成的層緊貼于物體的表面，通過這種手段將圖案置于物體的三維表面。
要被轉移到物體表面的圖案和粘附促進劑最好都由彈-塑性材料制成。這樣的材料典型的是在固態(tài)時可以伸展而不破裂。該材料并非必須是有彈性的，即，形變并非必須是可逆的。該圖案可以是彈-塑性油墨，該粘附促進劑可以是彈-塑性粘附膜，特別是其粘附可以由加熱來改進的粘附膜。這樣，由圖案和粘附促進劑形成的組合膜是彈-塑性的，其與物體表面變化的形狀相一致，諸如在不同方向的彎曲和較小的偏移，諸如凹槽和開口，以及從要被涂覆的側面看彎曲的一般形狀為凸起的彎曲，由于使用的粘附促進劑，彈-塑性圖案可以制成很好地且持久地粘附到表面上的不同點。
該粘附促進劑可以是彈-塑性熱熔粘附劑、熱封涂層或者PSA(壓敏粘附劑)。
根據(jù)有利的實施例，在將該圖案從介質上釋放以前，保護膜施加到印制的圖案上，即，可以在印制圖案以后將保護膜應用到印制的圖案上。該保護膜有利于由該圖案和該粘附促進劑形成的組合膜的機械處理。該保護膜可以是合適的聚合物。通過該保護膜，在轉移階段，要被轉移的圖案可以比較容易的操作，盡管不是必須用于實施本發(fā)明。該保護膜可以是臨時性的，即，其可以在該圖案附著到物體的表面以后除去。該保護膜還可以留在該圖案上的適當位置，且在以后處理，即將其保留在產品中。在最后一步中最好在圖案上施加保護漆，特別是如果臨時性的保護膜已經從該圖案的頂部移除的情況。
根據(jù)本發(fā)明的方法最好包括，在該圖案形成在該介質的表面上以前，通過數(shù)據(jù)處理技術形成相應于該圖案的圖像文件。在這樣的情況下，該圖案根據(jù)圖像文件通過合適的印制方法形成在介質的表面上，且當其為數(shù)字形式時，其可以(例如)編輯或者修改。


接下來，通過參考附圖來更詳細地描述本發(fā)明，其中圖1示意性地示出了根據(jù)本發(fā)明的方法的不同步驟，以及圖2示出了由根據(jù)本發(fā)明的方法形成圖案的物體的截面。
具體實施例方式
圖1示出了根據(jù)本發(fā)明的方法的連續(xù)的步驟。首先，圖像文件通過使用數(shù)據(jù)處理技術由圖示圖形構成。該圖像文件可以例如由計算機中合適的應用程序產生，例如使用PC。該圖像可以產生于另一個來源，例如其可以最初由照相機技術從物體記錄，或者其可以事先通過另一種方法作為圖像文件獲取?？梢允褂贸绦騺砭庉嬙紙D示圖形，例如預先考慮要被涂覆物件的基本構形，以最小化失真，或者可以在圖示圖形本身中進行變化。類似的，該圖示圖形可以最初由數(shù)據(jù)處理技術產生。
在圖案施加到該物體的表面上之前，需要物理載體材料來實施轉移(印)。為此，有可以是合適的印制紙的介質1。這樣的印制紙具有可以是合適的原紙的主體層1a。在主體層1a的頂部，形成可以是合適的水溶性的聚合物的釋放層1b，諸如聚乙烯醇。介質1可以是例如常規(guī)的商用印制紙，但是根據(jù)印制方法，其還可以為該方法特別設計。
在接下來的步驟中，在介質1的釋放層1b的頂部施加粘附促進劑。該材料最好是基于聚合物的物質，在所使用的液體載體材料蒸發(fā)以后，其形成彈-塑性膜。由粘附促進劑形成的該膜由標號1c表示。例如，可以使用在市售的商標為“TOPAZ”的涂層液體(由IndigoElectronic Printing Systems Ltd.生產)，其是在有機溶劑中包含基于聚酰胺的熱熔粘附劑的涂層劑，其在干燥以后形成彈-塑性膜。
該粘附促進劑的膜1c的材料的一種有利替換是所謂的熱封粘附劑，其可以在給定溫度之上活化。由這些材料形成的膜的附著因而是基于聚合物的交聯(lián)作用。該膜可以在形成主體層1a的合適的載體材料上由基于水的擴散方式形成，釋放層不是必需的?？梢赃x擇這樣的熱封粘附劑和這樣的主體層，使得它們的粘附弱到這樣的程度，即，通過機械性剝落，該表面層可以作為與圖像一起的完整膜從主體層釋放，而不需要形成中間第三材料層，該中間第三材料層的消失(例如，分解)會引起這些層分離。主體層可以是例如具有硅化表面或者塑料膜的紙。典型的熱封粘附劑是由Henkel KgaA生產的Lioseal A8127-21，已知它是一種用于粘附性塑料膜的水基涂覆材料。該膜在其活化前還具有好的伸展性(大于100％)。
在接下來的步驟中，圖案從圖像文件輸出到位于介質1表面上的粘附促進劑層1c上。該印制步驟可以在彩色印制機上執(zhí)行，或者在另一種合適的印制單元中執(zhí)行，圖像文件的數(shù)據(jù)可以從該數(shù)據(jù)處理器轉移到該彩色印制機或者另一種合適的印制單元。在印制中，使用與介質1的表面膜1c(粘附促進劑)相容的彈-塑性油墨。這樣的油墨包括含彩色顏料的聚合物顆粒，且其聚合物材料是形成圖案的基礎物質，并確定圖案的物理性質(伸展性等)。該油墨可以是液體形態(tài)，該聚合物顆粒是載液形式，或者該油墨是粉末形態(tài)。合適的彈-塑性油墨包括，例如，市售的商標名為Electro Ink Mark III的基于乙烯共聚物的油墨(由Indigo Electro Printing Systems Ltd.生產)，或者由Xeikon N.V生產的基于聚酯的油墨。這樣的彈-塑性油墨可以存在不同的顏色，即，它們可以用來實施多顏色印制。印制以后，提供介質，其中以由所述油墨構成的層的形式且意在為物體形成圖案的二維圖案2附著到粘附促進劑層1c的頂(上)部上。該粘附促進劑的膜作為圖案2的粘著結構，用于其進一步的處理。
一種將彈性油墨作為圖案2應用到介質1的表面上的特別合適的彩色印制方法是數(shù)字印制方法，該方法基于數(shù)字膠印油墨、一組彩色輥和橡膠圓筒，要被印制的圖案以類似于膠印的方法從其轉移到介質。在圖像文件轉移到介質上期間，旋轉滾筒表面上的電子印制板起主要作用，印制油墨由于電荷而粘附到該電子印制板上，且從該電子印制板轉移到圍繞圓筒(橡膠圓筒)的橡膠表面。通過該橡膠圓筒和配對圓筒之間的壓力，聚合的膠粘膜從該橡膠表面轉移到從圓筒之間提供的介質1。當上述方法使用在多顏色印制中時，用不同的顏色連續(xù)地自然地印制相同的介質。根據(jù)印制方法，這些顏色也可以同時印制。
在接下來的步驟中，聚合物膜3通過合適的施加方法施加到圖案2上，例如通過噴射。該聚合物膜的目的是有助于要被轉移的圖案2的操作。該聚合物膜3具有這樣的性質，即，其到圖案2的粘附性比圖案2到粘附促進劑層1c的粘附性要低，因此施加到圖案2上的物質可以是具有這些特性的任何膜形成聚合物。雖然釋放層1b是可以溶于水的，但是包含上述聚合物的物質可以是基于水的，因為形成圖案2的膜是不透水的。如果有必要，在聚合物膜3形成以前，可以在圖案2的表面上散布一種促進以后將膜3從圖案2的表面釋放的物質。
在接下來的步驟中，圖案2和介質1在釋放層1b處相互分離。該分離可以例如通過弄濕主體層1a來實施。當水弄濕了主體層1a時，其同時溶解釋放層1b的可溶于水的聚合物。如果主體層1a是紙，由于紙的多孔性，水可以很好地滲透釋放層1b。另一方面，水不會影響不透水層1c和2。這樣，粘附促進劑層1c、圖案2和圖案2的頂部上的保護膜3可以一起從介質1的剩余部分釋放。如果有必要，諸如分散劑之類的添加劑可以用于水中，以確保釋放。
接下來，圖案2在具有三維表面的要形成圖案的物體4的頂部形成。到物體的表面的轉移可以在具有固定有物體4的特殊結構的夾具中實施，例如通過壓力。真空和壓力還可以用來驅使空氣離開膜和物體表面之間?，F(xiàn)在，圖案2將通過粘附促進劑層1c粘附到物體4的表面。該粘附通過加熱而加固，其中，粘附促進劑熔化或者變軟，且將圖案2牢固地粘合到物體4的表面。如果粘附促進劑層的材料是可熱活化的的熱封粘附劑，通過加熱到活化溫度之上來實施固定。
在接下來的步驟中，保護膜3從物體表面去除。如果有必要，首先使物體4低溫，以有利于膜3的釋放。在膜3釋放后，暴露的圖案2可以由保護漆涂覆，該保護漆形成最終的保護層5，以防止刮擦。圖2示出了這樣完成涂覆的物體4，以移動電話的塑料蓋為例。
臨時性的保護膜3不是必需的，但是其可以將圖案2和粘附促進劑層1c一起從介質1的剩余部分移除，以將它們這樣設置在物體4的表面上，在此以后，確保通過加熱來粘附和該表面涂漆。
類似的，保護膜3可以留在圖案上，以后再處理(固化)，其中，不需要涂漆。
用于形成保護膜的材料可以是適于形成膜的基于水或者基于溶劑的聚合物，諸如基于水的聚氨酯或者丙烯酸聚氨酯。形成永久保護膜的物質包括UV可固化的聚氨酯，其將在下面討論。
當圖案還附著到介質1時，形成物體的圖案表面的最終保護層5的漆可以噴射或者以其它方式施加到圖案2上。當該漆層還是彈-塑性狀態(tài)時，位于其下面的圖案2和粘附促進劑1c可以從介質移除。在該圖案壓到且固定到物體4的表面以后，可以對表面漆膜進行最終處理。用來形成這樣的保護層5的材料可以是合適的漆，其可以在基于水的狀態(tài)下施加，這樣，當它干燥時，其形成可伸展的膜?？梢允褂美鏤V可固化的聚氨酯漆，其具有好的伸展性(最好大于100％)。這樣，該保護層可以通過首先將漆施加到塑料膜上來形成，該漆對塑料膜的粘附性差，且該塑料膜形成了該保護層5的臨時載體膜。通過該塑料膜，保護層可以疊置在表面層1c的頂部上。通過充分的壓力作用，該保護層可以已經粘附，但是稍微地加熱可以提供更好的粘附。該保護層5可以容易地從其載體膜釋放，在此以后，其可以與圖案2附著到物體的表面，且可以由UV輻射固化。用于形成保護膜的一種可行的漆是由Bayer AG生產的Bayhydrol 2317，本發(fā)明不限定該漆。
本發(fā)明不局限于上述列舉的具有給定商標名字或者給定化學成分的物質或者材料，可以使用滿足相同要求的其它物質。替代的涂覆有聚乙烯醇的紙，介質1可以是這樣的紙，其中不使用溶解釋放層。這樣，釋放層1b可以這樣起作用，即粘附促進劑層1c可以容易地從其表面分開。這樣的釋放層1b可以是例如原紙的硅化表面或者是相應的低能量表面(例如，聚酯表面)，使用的粘附促進劑不良地附著到該釋放層。當釋放效果不是基于材料層從要被轉移的膜的下面的消失時，也可能討論到釋放表面，其表面特性對于釋放很重要。當使用低能量表面時，圖案和粘附促進劑膜可以通過機械拖拉從介質1釋放。這在圖1的右側中表明。
當介質1的釋放層1b是硅樹脂或者相應的具有低表面能量的材料時，還可以使用基于水的物質作為粘附促進劑，其在水蒸發(fā)以后形成彈性膜，例如上述的包含可交聯(lián)的聚合物的熱封粘附劑。
本發(fā)明還包括這樣的概念，即，彈-塑性圖案2由合適的印制方法形成，例如通過上述的數(shù)字印制方法，首先印制到印制介質1的膜上，其除了用作膜以外還有另一個目的，以將該圖案附著到物體表面上。再這以后，可以將粘附促進劑層施加到圖案2上，以在這個階段形成有利于圖案的機械操作的保護膜，但是其以后用來將圖案附著到物體的表面，例如，上述在基于水的擴散中的包含交聯(lián)的聚合物的熱封粘附劑，其間具有圖案的這些膜可以一起從印制介質釋放。在印制中，應該考慮到將圖案形成為(某種程度上)鏡面圖像，因為當將其附著到物體時，其會從相反的方向轉向。類似的，在釋放層1b或者釋放表面的頂部上且在其表面上將具有圖案的膜1c應該是透明的。這樣的膜可以由例如上述的UV固化處理的聚氨酯漆形成，其可以被用來形成物體表面上的圖案的最終保護層，因為其相對于圖案2為物體的最外層。
形成圖案2的印制油墨的彈性/塑性和粘附促進劑層1c的彈性/塑性指室溫(大約20攝氏度)下的彈性/塑性。這樣，形成圖案2和粘附促進劑層1c且全部是彈-塑性的薄膜可以容易地制成與上述具有難處理表面狀況的物體的形狀相一致。這樣，由印制顏色或者油墨形成的彈-塑性二維圖案2會連同載體膜(該膜1c由粘附促進劑形成)伸展，且不會破裂。當層1c、圖案2和附著到圖案2上的保護膜3或者保護層5(或者是其中的層已經以相反的次序在印制介質上的組合膜)一起轉移到物體表面上時，該保護膜或者層也必須是彈-塑性的，這樣，整個組合膜在最終固定到物體的表面以前在定位階段是可以伸展的。
應該理解上述使用的與膜相關的術語彈-塑性，由于該膜材料至少要在給定的距離伸展而不會斷裂，最好大于100％，且可以趨向于至少部分地彈性返回到其原來長度，或者可以保持在其伸展的長度。
本發(fā)明特別適于形成電子裝置的蓋結構的圖案，特別是移動電話的塑料蓋。因為印制可以通過數(shù)字多色彩印制來從圖像文件開始實施，該圖像文件以多種方法通過使用來自多種不同來源的圖形來產生，所以本發(fā)明可以在已定購的一系列不同尺寸的物品中形成物體表面的圖案，諸如移動電話的塑料蓋，其中，可以談到所謂的“大量個性化”。
盡管以上通過涉及圖像來描述本發(fā)明，該圖像在某個階段是圖像文件的形式，但是該圖像還可以通過另一種方法使用所述材料來在介質上形成。例如，可以使用這樣的印制技術，其中，該圖像以另一種方式在印制板或者類似物上形成，而不是基于圖像文件。
權利要求
1.一種用于三維表面的圖案形成的方法，其中，該圖像首先形成在介質上，該圖像從該介質轉移到要形成圖案的物體的表面，其特征在于該方法包括以下步驟a)提供具有釋放層(1b)或者釋放表面的介質(1)，b)用形成膜(1c)的材料處理該介質(1)的頂部上的釋放層(1b)或者釋放表面，c)在該膜(1c)的頂部，圖案(2)形成到該介質(1)的表面上，d)以使該膜(1c)保持附著在該圖案(2)上的方式，在釋放層(1b)或者釋放表面處將該圖案(2)從該介質(1)分離，以及e)通過由粘附促進劑形成的層將該圖案(2)設置在物體(4)的三維表面上，該層緊貼該物體(4)的表面。
2.根據(jù)權利要求1所述的方法，其特征在于該介質(1)的表面上的釋放層(1b)或者釋放表面用形成膜(1c)的粘附促進劑處理。
3.根據(jù)權利要求1或者2所述的方法，其特征在于該膜(1c)是彈-塑性材料，該圖案(2)形成在該膜(1c)上。
4.根據(jù)權利要求3所述的方法，其特征在于該粘附促進劑是彈-塑性熱熔粘附劑、熱封涂層或者PSA(壓敏粘附劑)。
5.根據(jù)權利要求3或者4所述的方法，其特征在于該圖案(2)由彈-塑性油墨形成。
6.根據(jù)前述的權利要求中的任何一項所述的方法，其特征在于在將該圖案(2)從該介質(1)分離以前，保護膜(3)應用到該圖案(2)上，以有助于該圖案(2)的機械處理。
7.根據(jù)前述的權利要求中的任何一項所述的方法，其特征在于該介質(1)的釋放層(1b)包括可溶于水的材料，諸如可溶于水的聚合物。
8.根據(jù)前述的權利要求1-6中的任何一項所述的方法，其特征在于該介質(1)的釋放層(1b)或者釋放表面包括一種材料，該膜(1c)可以從該材料的表面機械地分離，諸如硅樹脂或者形成低能量表面的相應材料。
9.根據(jù)前述的權利要求中的任何一項所述的方法，其特征在于由粘附促進劑形成的層固定到該物體(4)的表面是通過加熱來促進的。
10.根據(jù)前述的權利要求中的任何一項所述的方法，其特征在于要被形成圖案的該物體(4)的表面在兩個相互垂直的截面和該表面中彎曲。
11.根據(jù)權利要求10所述的方法，其特征在于要形成圖案的該物體(4)是電子裝置的蓋，諸如移動電話的蓋。
12.根據(jù)前述的權利要求中的任何一項所述的方法，其特征在于該方法還包括在該圖像形成在該介質(1)的表面上之前，通過數(shù)據(jù)處理技術形成相應于該圖案的圖像文件。
全文摘要
在一種用于三維表面的圖案形成的方法中，該圖案首先形成在介質上，該圖案從該介質轉移到要形成圖案的物體的表面上。該方法包括以下步驟a)提供具有釋放層(1b)的介質(1)，b)用粘附促進劑處理該介質(1)的表面上的釋放層(1b)，c)在該粘附促進劑的頂部，圖案(2)形成到該處理的介質(1)的表面上，d)以使該粘附促進劑保持附著在該圖案(2)上的方式，在釋放層(1b)處將該圖案(2)從該介質(1)分離，以及e)將該圖案(2)設置在物體(4)的三維表面上，該粘附促進劑貼著該物體(4)的表面。
文檔編號B41M3/12GK1543403SQ02815165
公開日2004年11月3日 申請日期2002年5月31日 優(yōu)先權日2001年6月1日
發(fā)明者H·薩羅, J·皮米埃, A·尼斯卡, H 薩羅, 箍, 裝 申請人:珀洛斯有限公司