专利名称：基于压力将装饰施加至物体上的方法和设备的制作方法
技术领域：
本发明涉及将装饰施加至物体上的方法和设备。
例如，所述待装饰的物体可以由塑料材料、派生木质制品(derivedtimber pruduct)或金属制成。这些物体经常需要被装饰，这里术语“装饰”特别包括色层的施加。这种颜色装饰可以是均匀的单色装饰和/或包括图形或装饰性图案的装饰。在多种场合中，例如，在汽车工业、家具工业、电气设备制造等中，可能需要将装饰施加至物体上。在下文中，结合装饰手机外壳来描述和说明本发明，这种外壳典型地由塑料材料制成。
背景技术：
利用箔(foil)装饰物体在现有技术中是公知的，所述箔载有可升华染料，并在液体上飘浮。这里所使用的术语“箔”并不必须指金属材料薄层，也可被用来指代任何材料的薄层，尤其是塑料。待装饰物体被压靠在箔上以便装饰转移(例如，见EP 0 922 588 A2和EP 0 993 874 A1和EP 1 000 731A1)。为了把装饰层转移至物体上，使用包括所谓的“脱模”性质(releaseproperty)的载体膜(carrier film)在现有技术中也是公知的。可通过辐射或电子束来硬化保护装饰层的清漆(varnish)(例如，见EP 0 993 968 A1)。现有技术还教导了使用加压气流来增强包括色层的载体膜和待装饰物体之间的接触(见EP 0 993 876 A1)。
发明内容
本发明的目的是提供一种装饰物体的方法和设备，其通过相对简单的装置实现极高质量的装饰。特别地，本发明目的在于在装饰层和物体之间没有任何空气纳入的情况下以高轮廓精确性装饰三维物体，此外，还具有高度的图案精确性，也就是，用与所需装饰图案相对应的装饰图案装饰物体，所述装饰图案被完全、连续地施加在物体表面，尤其是在物体包括缺口、孔或者突起的区域内。
按照本发明所述的将装饰施加至物体上的方法，至少包括如下步骤提供可变形的层压箔，所述箔至少包括载体层、颜色装饰层和保护性的清漆层，在可被抽空的空间中设置所述箔和所述物体，其中所述物体被设置在所述箔的一侧处，在所述箔的所述一侧处和所述箔的相对侧处同时抽空所述空间，使得所述箔基本上保持不动，在所述箔上施加压力梯度，使得无论所述物体哪里要被装饰，所述箔都被无间隙地压靠在所述物体上，以将至少所述装饰层和所述清漆层转移至所述物体上，以及从所述被装饰物体上解除所述载体层。
当同时抽空可变形的层压箔两侧处的空间时，箔没有被立即施加在待装饰的物体上。更确切地，箔保持不接触物体足够的时间，以完全抽空在箔和物体之间的空间。仅在此后，通过施加一定压力(该压力可以小于大气压)至与物体相反的箔侧面，箔接触物体。如果箔被制作得可充分变形而没有断裂或开裂的风险，那么压力将导致箔完全、连续地以高成形精确性覆盖待装饰物体，即使物体具有相对复杂的三维形状，例如手机外壳，它典型地包括缺口、凹窝、凹陷以及其他与物体主表面成角度、甚至垂直的结构。根据本发明，所述层压的箔优选包括由塑性材料制成的载体层，所述材料能够变形而不撕裂，尤其是在被加热至材料变得能塑性变形的温度时。这样的材料包括例如像聚乙烯或聚丙烯之类的聚烯烃、聚乙烯醇(PVA)、聚氯乙烯(PVC)或者聚酯。
为获得上述变形性而不撕裂而将这种材料加热达到的温度在材料之间是不同的。例如，在大约80℃的温度下的PVC箔变得可在宽范围内塑性变形，以被连续施加至复杂三维结构的表面而不破裂。这种载有颜色装饰层、清漆层和其他层的载体箔其典型厚度取决于待装饰物体的形状和需要的变形量在30μm和几百μm之间。
由聚酯制成的载体箔通常需要被加热至高得多的温度，典型为大约240℃，以变得能够按照需要变形，这样它能被连续施加至具有复杂三维形状的物体上。
箔必须被加热达到的最优温度具体取决于箔的材料、待装饰物体的结构和材料、待装饰物体的温度以及被施加至物体上的装饰的结构。因此，最优工艺参数、尤其是压力差以及箔和待装饰物体的温度必须在每种情况下实验确定。有利地，不仅箔被加热至上述温度，而且待装饰物体也被加热至上述温度。
箔典型地包括由上述塑性材料之一制成的载体层；在载体层上的清漆层；在清漆层上的色层(其中色层代表将被施加至物体上的颜色装饰)；若需要，底漆(primer)；以及，若需要，粘合增强层。
本发明还教导了一种将装饰施加至物体上的设备，所述设备包括腔室，所述腔室可被可变形的箔分成第一空间和第二空间，所述第一空间和所述第二空间每个都是气密的；支持件，所述支持件用于在所述第二空间中设置所述物体；泵，所述泵用于抽空所述第一空间和第二空间；阀门，所述阀门用于在所述第一空间和所述第二空间之间产生压力差，使得无论物体哪里要被装饰所述箔都被变形并无间隙地压靠在所述物体上，其中所述可变形的层压箔至少包括载体层、颜色装饰层和保护性的清漆层。
可结合这样的设备应用上述方法。
本发明所述的方法和设备的一个基本优点是可在单个步骤中通过使用包括这些层的箔来获得对物体的完全装饰，包括色层和保护性清漆层以及可任选的其他层。这些层，尤其是装饰层和清漆层，从箔的载体层转移至物体上。不需要单独的上清漆步骤或任何其他化学处理。特别是，本发明所述方法和设备在环境和经济两方面考虑下是非常有利的。例如，去除单独的上清漆步骤意味着在工艺完成时将没有浪费的清漆要处理。同样，去除上清漆步骤导致更经济地利用清漆化合物。
在下文中，将参照附图描述本发明的优选实施例。
图1显示了穿过可变形的层压箔的横截面；图2显示了将装饰施加至物体上的设备的示意性横截面；以及图3显示了图2所示设备的横截面，在这里，可变形的箔接触待装饰物体。
具体实施例方式
在图1的示意性横截面中显示的箔被用来将颜色装饰层、清漆层和可任选的其他层从载体膜转移至待装饰物体上。
在图1显示的实施例中，箔10包括粘合剂层12。作为一个非限制性的例子，该粘合剂可以是水基丙烯酸树脂。如下文进一步描述，在转移至物体上后，粘合剂层12被设置成在最下面直接接触物体。可任选地，如果需要，底漆层14在粘合剂层12下面。底漆可以提供装饰的基本颜色。特别地，当待装饰物体透明的时候，底漆可以被用来提供底色，更结构化(structured)的颜色装饰被施加在底色上。作为一个非限制性的例子，底漆可以是水基的丙烯酸或烯烃底漆。
在底漆层14下面存在颜色装饰层16，所述颜色装饰层16包括用来装饰物体的颜色装饰。例如，颜色装饰层16可包括不同颜色的图形或者由一种颜色或不同颜色组成的另一个图案。作为非限制性的例子，清漆18可以是水基的丙烯酸或烯烃树脂，而色层可包括一种或更多种热成型油墨(thermo-formable ink)。
所有上述层12、14、16和18被承载在载体膜20上，所述载体膜20由热塑性材料制成，如像聚乙烯或聚丙烯这样的聚烯烃、或者聚酯、PVA或PVC。载体膜20的厚度取决于它的材料、待装饰物体的形状和装饰类型。典型地，载体膜20的厚度在20μm至几百(例如，大约100至500)μm的范围内。在清漆层18和载体膜20之间的结合应该足够弱，以允许在将整个箔10施加至物体上之后，可将载体膜20从其他层12、14、16和18上解除，使得粘合剂层12、底漆14、装饰层16和清漆层18均匀地粘在待装饰物体的表面，而载体膜20可被去除。至少在被加热之后，应该可以在不打扰到任何其它层的情况下去除载体膜20。为了实现平稳地从其它层上去除载体层20，清漆层18和载体箔20之间接触的所谓表面能在30至40达因范围内或更小。载体箔20的材料是热塑性的，也就是，它取决于材料在特定温度下变得可塑性变形。
层12、14、16和18结合起来的厚度，基本上与载体膜20的厚度相对应。
图2和3显示了图1所示的箔10如何被用来装饰物体，例如手机外壳。
图2和3中显示的设备包括腔室22。腔室22的内部可被箔10分成第一气密空间24和第二气密空间26。腔室22由第一保护罩(hood)30和第二保护罩32组成。第一保护罩30可在箭头28方向上移动，而第二保护罩32是固定的。在升起第一保护罩30后，第二保护罩32的内部被暴露，并且待装饰的物体50可被设置在由支腿36支持的多孔板34上。待装饰的物体50是手机的空外壳，并且它通过支持件52被支持在板34上。支持件52具有与物体50内部形状基本对应的形状。支持件52由例如木材制成。
在把物体50设置在第二保护罩32中并仍将第一保护罩30保持在升起位置(用箭头28指示)之后，箔10可如箔10端部处的箭头所示穿过腔室22。箔10从滚筒(role)10A展开。
在降低第一保护罩30(与箭头28方向相反)后，箔10被挤压在第一和第二保护罩30、32之间，从而限定第一和第二气密空间24、26。
导管38将第一空间24连接至箭头44指示的真空泵(未显示)。第二导管40将第二空间26连接至真空泵。阀门42被布置在所述导管38、40与真空泵之间。该设备的可选实施例可以使用阀门42a(虚线显示)，它在下文中被更详细地描述。
第一空间24被连接至其中设有阀门48的另一个导管46。
加热元件58被设置，使得它们能加热特别是设在腔室22中的箔10。例如，加热元件58可发出红外辐射以便加热箔10。此外，可选择加热元件58，使得发出的辐射除箔10外还加热箔10之下的物体50。
图2和3所示的用于装饰物体50的设备的操作如下
在图2显示的状态中，阀门42和48被关闭，且第一空间24中的压力p1和第二空间26中的压力p2是相等的。例如，在将箔10送进穿过腔室22并且以在侧凸缘60、62处接触的状态闭合第一和第二保护罩30、32后，压力p1和p2可对应于所获得的大气压。可以理解，凸缘60、62绕保护罩30、32的周界延伸，且箔10足够宽以与凸缘60、62重叠，使得凸缘60、62挤压箔10以获得气密闭合。
因为在第一和第二空间24、26中的压力p1和p2在此状态下是相等的，所以除重力以外基本上没有力作用在腔室22中的箔10上，而重力是可以忽略的。图2和3中显示的布置还可以成使设备旋转90°以便箔10在垂直方向上延伸。然而，图2和3中显示的特定布置顾及到容易操纵待装饰的物体50及其支持件52。
在分别将第一和第二空间24和26中的压力p1和p2设置成相等后，阀门42被打开，使得导管38和40同时连接至真空泵(没有显示，但由气流44指示)，且第一和第二空间24、26被同时抽空。例如，利用简单的标准真空泵，抽空后在第一和第二空间24、26中获得10-5巴至10-7巴(N/cm2)范围内的相等压力。抽空由箔10分隔的第一和第二空间24、26两者后，箔10仍然是不动的，因为作用在箔两侧处的力是相等的(忽略重力)。
抽空后，操作加热元件58以加热箔10和待装饰的物体50。箔10被加热至一定温度，在该温度下，箔10仍然稳定但可充分变形以实现结合图3描述的情况。例如，在PVC箔的情况下大约80℃，或者在聚酯箔的情况下大约240℃。
在没有使用阀门42a的一个实施例中，阀门42保持打开。然后，阀门48被打开，使得例如来自周围大气的气体被逐渐引入第一空间24。然而，在44处的泵继续抽取进入导管38的任何气体，因而，第二空间26保持抽空。因此，如图3所示，在第一空间24中的压力p1变得大于第二空间26中的压力p2，因此，力作用在箔10上，将箔朝待装饰物体50弯曲。
本发明还包括使用阀门42a的可选实施例。在此实施例中，当抽空空间24和26时，阀门42和42a是打开的。然而，在打开阀门48并将气体引入第一空间24之前，阀门42和42a被关闭。因此，关闭的阀门42a防止了气体进入空间26，并且不必在44处持续操作泵。
由于被加热的箔10可不断裂地塑性变形，并且由于第二空间26被抽空，所以箔10被均匀地压靠在待装饰的物体50上，在物体50和箔10之间没有任何气泡，如图3中所示意性显示的那样。箔10精确地呈现物体50的形状，尤其是在与图2中显示的箔10的初始平面成角度的区域，或甚至是垂直于所述平面的区域。箔10接触待装饰物体50后，粘合剂层12、底漆14、装饰层16和清漆层18均匀地粘在物体50上，而如果令压力p1和p2再次相等，则载体层20可被剥掉并被容易地去除。
在某些情况下，在载体层20已被压靠在物体50上之后，可能需要通过在载体层20上施加少量张力来辅助将载体层20剥离物体50。虽然没有明确显示，但是可以理解离开腔室22的载体层20被收集在第二滚筒上。第二滚筒的旋转可被用来在载体层10上施加张力。对于某些载体膜(例如PVC)，可能需要轻微地升起保护罩30，以在载体膜10上施加张力。然而，其它载体膜(例如，聚酯)可足够强韧，使得不用升起保护罩30即可施加张力。
因此，物体50被完全、精确地装饰，其中包括保护性的清漆层，而不需要单独的上清漆步骤。
权利要求
1.一种将装饰施加至物体(50)上的方法，所述方法包括如下步骤a)提供可变形的层压箔(10)，所述箔至少包括载体膜(20)、颜色装饰层(16)和保护性的清漆层(18)，b)在可被抽空的空间(24、26)中设置所述箔(10)和所述物体(50)，其中，所述物体(50)被设置在所述箔(10)的一侧处，c)在所述箔(10)的所述一侧处和所述箔(10)的另一侧处同时抽空所述空间(24、26)，使得所述箔(10)基本上不动，d)在所述箔(10)上施加压力梯度，使得无论物体(50)哪里要被装饰所述箔都被无间隙地压靠在所述物体(50)上，以至少将所述装饰层(16)和所述清漆层(18)转移至所述物体(50)上，以及e)从如此得到装饰的所述物体(50)上解除所述载体膜(20)。
2.如权利要求1所述的方法，进一步包括步骤在步骤d)之前加热所述箔(10)。
3.如权利要求2所述的方法，进一步包括步骤在步骤d)之前加热所述物体(50)。
4.如权利要求1所述的方法，其中，所述可变形的层压箔(10)包括粘合增强层(12)。
5.如权利要求1所述的方法，其中，所述可变形的层压箔(10)包括底漆层(14)。
6.如权利要求1所述的方法，其中，所述载体膜(20)由聚烯烃、聚乙烯醇(PVA)、聚氯乙烯(PVC)或聚酯制成。
7.如权利要求1所述的方法，其中，所述载体膜(20)所具有的厚度在20至400μm的范围内，尤其在30至100μm的范围内。
8.如权利要求2所述的方法，其中，所述箔(10)被加热至载体膜(20)变得可塑性变形的温度。
9.一种将装饰施加至物体(50)上的设备，所述设备包括腔室(22)，所述腔室可被可变形的箔(10)分成第一空间(24)和第二空间(26)，所述第一空间(24)和所述第二空间(26)每个都是气密的，支持件(34、52)，所述支持件用于在所述第二空间(26)中设置所述物体(50)，泵(44)，所述泵用于抽空所述第一空间和第二空间(24、26)，阀门(48)，所述阀门用于在所述第一空间(24)和所述第二空间(26)之间产生压力差，使得无论物体(50)哪里要被装饰，所述箔(10)被变形并被无间隙地压靠在所述物体(50)上，其中所述可变形的层压箔(10)至少包括载体膜(20)、颜色装饰层(16)和保护性的清漆层(18)。
10.如权利要求9所述的设备，其中，所述泵(44)被连接至所述第一空间(24)和所述第二空间(26)，使得所述空间(24、26)可被同时抽空，并且所述箔(10)基本上不动。
11.如权利要求9所述的设备，包括用于加热所述箔(10)的加热元件(58)。
12.如权利要求11所述的设备，其中，可控制所述加热元件(58)以加热所述箔(10)，使得所述箔变得可塑性变形。
13.一种将装饰施加至物体(50)上的方法，所述方法包括如下步骤a)提供可变形的层压箔(10)，所述箔(10)至少包括载体膜(20)、颜色装饰层(16)和保护性的清漆层(18)，b)在可被抽空的空间(24、26)中设置所述箔(10)和所述物体(50)，其中，所述物体(50)被设置在所述箔(10)的一侧处，c)减小容纳所述物体(50)的空间(26)中的压力，d)在所述箔(10)上施加压力梯度，使得无论所述物体(50)哪里要被装饰，所述箔都被无间隙地压靠在所述物体(50)上以至少将所述装饰层(16)和所述清漆层(18)转移至所述物体(50)上，以及e)从如此得到装饰的所述物体(50)上解除所述载体膜(20)。
全文摘要
一种将装饰施加至物体(50)上的方法和设备，其使用可被可变形箔(10)分成第一空间(24)和第二空间(26)的腔室(22)。所述箔(10)包括载体膜(20)、装饰层(16)，以及至少清漆层(18)。所述第一和第二空间(24、26)被同时抽空，并且在此后产生压力梯度，以将箔(10)压靠在待装饰的物体(50)上，并至少将装饰层(16)和清漆层(18)转移至物体(50)上。
文档编号B29C63/02GK101039793SQ200580035114
公开日2007年9月19日 申请日期2005年11月22日 优先权日2004年11月22日
发明者马克西米利安·查赫, 凯·扬森 申请人:德麦克兹有限责任公司