專利名稱：塑膠制品表面涂飾工藝的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明的技術(shù)背景本發(fā)明是一項(xiàng)為制作完成的塑膠制品進(jìn)行表面涂飾的工藝。本工藝可在塑膠制品表面制作出花紋，或使制品表面更具裝飾效果。
如今，整個(gè)行業(yè)都深切感受到對(duì)(小型)塑膠制品進(jìn)行表面涂飾的迫切需求。塑膠制品在如此廣泛的領(lǐng)域內(nèi)得到大量的應(yīng)用，而且(拋開其功能特性不談)每件塑膠制品都必須美觀漂亮才能吸引購買者，才能滿足他們的審美情趣。僅僅想到這兩點(diǎn)，你就能體會(huì)到這項(xiàng)工藝的廣闊前景。塑膠制品表面涂飾工藝的預(yù)處理(prior-art)工藝使用一種分散染料在特殊紙張上印出圖案。分散染料包含在所謂“升華式”墨水中，這種“墨水”能夠在特定的溫度(所謂的“升華溫度”)時(shí)由固態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)闅鈶B(tài)。將上述過程中(已噴印好色彩、花紋或圖案)的紙張貼到需要進(jìn)行表面涂飾的塑膠制品上，然后將這個(gè)“制品-紙張”結(jié)合體放入加熱爐內(nèi)。在設(shè)定的溫度下，分散染料將從紙張上升華，并轉(zhuǎn)移到制作塑膠制品的材料上。這樣，所需的色彩、花紋或圖案即可沉積在塑膠制品表面。
這個(gè)工藝方法的缺陷是分散染料的升華溫度(以下可簡稱為Ts)可能會(huì)頗高，所以，如果需要進(jìn)行表面涂飾的物品是塑膠制品的話，材料本身很可能會(huì)因高溫而變形，因而產(chǎn)生一些廢品。更糟的是，許多塑膠材料的軟化溫度甚至低于Ts，所以它們無法使用上述的預(yù)處理(prior-art)方式來進(jìn)行表面涂飾。
為了使描述更加簡單易懂，下文中我們將經(jīng)常提到塑膠眼鏡框的例子(本發(fā)明的應(yīng)用范圍當(dāng)然遠(yuǎn)遠(yuǎn)不止于此)。美國的一篇專利文獻(xiàn)(專利號(hào)5 980 588)公布了一種方法，使用特殊的溶液來處理塑膠眼鏡框。按照該專利文獻(xiàn)的描述，塑膠涂飾工藝可以在低溫下操作，所用墨水含有溶解于水性溶劑中的特殊顏料。該溶劑可以激活塑膠眼鏡框的表層物質(zhì)，并增加眼鏡框表層以及含有特殊顏料墨水的載體薄膜的粘附力，這樣一來，這種顏料就更容易轉(zhuǎn)移到塑膠物質(zhì)的表層上。完成這個(gè)步驟之后，眼鏡框被放入一個(gè)低沸點(diǎn)物質(zhì)環(huán)境內(nèi)(該低沸點(diǎn)物質(zhì)是這種顏料的溶劑)保存，直到轉(zhuǎn)移的顏料已經(jīng)穩(wěn)固地附著在塑膠材料上為止。
這種方法需要使用溶劑產(chǎn)品，本身就具有一定的不足之處，其主要的缺陷在于塑膠材料需要暴露在上述溶劑中(特別是在顏料固化階段)，因而有被損壞的危險(xiǎn)。另外一個(gè)缺點(diǎn)是因?yàn)楣袒粔虺浞郑坨R框上的涂飾可能會(huì)顯得不夠深，或者是不夠均勻。
發(fā)明概述因此，本發(fā)明的主要目標(biāo)是要提供一種簡單有效的塑膠制品熱涂飾技術(shù)。下文將以眼鏡框?yàn)槔驗(yàn)橹谱餮坨R框的塑膠材料具有比較低的軟化溫度；可用于這種材料的熱涂飾技術(shù)，基本上就能夠適用于許多其它塑膠材料，比如醋酸纖維素等。醋酸纖維素的軟化點(diǎn)很低，所以無法用前述的預(yù)處理(prior-art)方式來進(jìn)行熱涂飾。
在這個(gè)總體目標(biāo)之下，本發(fā)明還有另外一個(gè)目的，那就是要提供一種方法，使處理過后的塑膠材料的表面涂飾具有理想的質(zhì)量水平。
在本發(fā)明中，這些目標(biāo)都已實(shí)現(xiàn)。附錄中的專利權(quán)利要求條款(claims)具體描述了本發(fā)明的一些特性。有兩條特性屬于本發(fā)明的基本因素，所以值得在此特別說明。這兩條特性分別為首先，是膠漆(或樹脂)的使用。下文中我們將把膠漆(或樹脂)統(tǒng)稱為“容納性膠漆”。該材料的優(yōu)點(diǎn)是在接近玻璃態(tài)轉(zhuǎn)化點(diǎn)(glass-transitionpoint)的溫度條件下，能夠很好地吸收和容納染料。
其次，染料在以下的環(huán)境條件升華環(huán)境氣壓小于大氣壓，加熱溫度低于額定溫度。
本工藝主要包含以下步驟
將(溶于“墨水”中的)染料涂抹或噴印到載體(通常以薄膜為載體)上，以確定需要轉(zhuǎn)移到塑膠材料表面的色彩、圖案或花紋等；將一層(如上所述的)容納性膠漆涂覆到需要進(jìn)行涂飾的塑膠材料表面上，然后使其干燥；將含有染料的載體薄膜貼到已經(jīng)涂覆膠漆的塑膠材料表面上，形成一個(gè)“物品-載體薄膜”的結(jié)合體；將該“物品-載體薄膜”結(jié)合體放入加熱爐；加熱該“物品-載體薄膜”結(jié)合體，將溫度升高到一定高度，使膠漆開始軟化，而制作該物品的塑膠材料不致軟化；降低放有該“物品-載體薄膜”結(jié)合體的加熱爐內(nèi)的氣壓，使染料開始升華，從而使涂飾從載體薄膜上轉(zhuǎn)移至塑膠物品表面；需要說明的是，本工藝流程的某些特定步驟并不需要遵守什么嚴(yán)格的順序，比如步驟e和步驟f之間并無嚴(yán)格的前后關(guān)系。
不過，在以下的描述中，您將能夠更加清晰地了解本發(fā)明所具有的特點(diǎn)與優(yōu)勢(shì)。下文使用了眼鏡框的涂飾過程作為一個(gè)非限制性實(shí)例。這一具有一定典型性的實(shí)例只是為了方便對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)描述，而遠(yuǎn)非是本發(fā)明的唯一應(yīng)用途徑。
發(fā)明詳述在本發(fā)明中，工藝流程的第一個(gè)步驟包括在一個(gè)載體薄膜(比如一張普通紙、鋁箔、沖壓錫箔紙或塑料薄膜等)上，涂覆上將要被轉(zhuǎn)移至眼鏡框上的色彩、花紋或圖案等。操作人員可以使用上文中描述的含有“分散”染料的墨水，運(yùn)用噴墨打印機(jī)、平版印刷、絲印或類似的工藝，在載體薄膜上噴印出所需的色彩、花紋或圖案等。市場(chǎng)上有多種分散染料墨水可供選擇，在低升華能(sublimation-energy)、中升華能和高升華能這三種類型中，前兩種類型適合在本發(fā)明中使用。
本工藝流程的第二個(gè)步驟是使用濕法操作，將一層透明的容納性膠漆涂覆到(需要進(jìn)行涂飾的)眼鏡框的塑膠材料表面上。使用風(fēng)干法或烘烤法等方法，使膠漆涂層干燥。在給定的環(huán)境條件下，如果純樹脂或混合樹脂也能具有相同的特性(對(duì)染料具有容納性)，就可以用于取代上述的膠漆材料。不過，為了使本文更加簡潔明了，在下文的描述中將只提及膠漆。
用于此用途的膠漆應(yīng)具有某些特性。首先，在低于眼鏡框塑膠材料的軟化點(diǎn)的溫度條件下(并且溫度差別應(yīng)該具有一定的余量，至少應(yīng)低10℃到20℃)，它應(yīng)該能夠軟化，進(jìn)而變得具有“容納性”，而同時(shí)眼鏡框本身又不致變形。在達(dá)到膠漆的軟化溫度之后，膠漆還應(yīng)具有最適宜的“容納性”特性(下文將進(jìn)一步詳細(xì)敘述這一點(diǎn))。
在“試驗(yàn)-改錯(cuò)”過程中，將適當(dāng)劑量的添加劑(比如可塑劑或催化劑等)加入市場(chǎng)上常見的膠漆產(chǎn)品中，以不斷調(diào)整該膠漆的玻璃態(tài)轉(zhuǎn)變溫度，使之低于需要涂飾的眼鏡框的塑膠材料的玻璃態(tài)轉(zhuǎn)變溫度。
下一個(gè)步驟是，將載體薄膜貼到(已經(jīng)涂覆了膠漆的)眼鏡框表層上，然后將這個(gè)“眼鏡框-載體薄膜”結(jié)合體放入加熱爐中。加熱爐的溫度被升高到Tf。該溫度應(yīng)低于眼鏡框塑膠材料的軟化溫度(約10℃)，但是足以使膠漆軟化并變得具有容納性。
這時(shí)，利用一些常見的手段，抽出加熱爐內(nèi)的空氣，使?fàn)t內(nèi)氣壓值降低到足以使染料在當(dāng)前溫度Tf下開始升華，此時(shí)爐內(nèi)環(huán)境可表示為Tf＝Ts。如果爐內(nèi)的氣壓降到一個(gè)極低的值(約10-6巴)，染料的升華溫度也會(huì)進(jìn)一步大大降低，甚至使醋酸纖維素或聚酰胺之類的(眾所周知的常用于生產(chǎn)低成本眼鏡框的)低軟化點(diǎn)塑膠也可放在加熱爐內(nèi)進(jìn)行上述操作。
將載體薄膜上的染料的升華溫度降低至爐溫Tf后，載體薄膜上的色彩、花紋和圖案等開始向膠漆涂層轉(zhuǎn)移，最后會(huì)固定在眼鏡框表層上。很顯然，容納性膠漆層的功用是為染料提供一個(gè)可以“附著”的表層。如上文所述，膠漆的玻璃態(tài)轉(zhuǎn)化溫度已經(jīng)經(jīng)過特別的調(diào)整，所以其特性有所保證如果在加熱爐內(nèi)達(dá)到的溫度Tf下，膠漆變得太軟，很可能會(huì)導(dǎo)致載體薄膜粘到眼鏡框上；而相反，如果膠漆軟化程度不夠，其容納性就不夠理想，進(jìn)而會(huì)影響染料轉(zhuǎn)移的效果。
把眼鏡框從加熱爐內(nèi)拿出，剝?nèi)ポd體薄膜，眼鏡框上將顯示出理想的涂飾效果。
上述工藝還有另外一種應(yīng)用方法，無須使用安裝有真空抽氣沒備的特殊加熱爐。在這種方法中，將需要涂飾的物品和載體密封在一個(gè)容器內(nèi)。抽出容器內(nèi)空氣，使之達(dá)到一定真空狀態(tài)，然后將該容器放入普通加熱爐內(nèi)，使載體上的染料發(fā)生升華。
很顯然，以上描述的工藝流程可以根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行一些更改和變動(dòng)，而不會(huì)超出附錄中專利權(quán)利要求條款(claims)所定義的范圍。比如，如果制作物品所用的塑膠材料的軟化點(diǎn)要高于染料的升華點(diǎn)，操作過程中就無須抽氣降壓。
權(quán)利要求
1.在已生產(chǎn)完成的塑膠制品表面進(jìn)行涂飾的工藝，該工藝包括以下幾個(gè)步驟將一層膠漆或樹脂涂覆在物品的塑膠材料表面；該膠漆或樹脂在一個(gè)低于上述塑膠材料軟化點(diǎn)的溫度(Tf)下能夠變得具有容納性；將已經(jīng)噴印有所需色彩、花紋和圖案的載體貼到上述材料上；在氣壓值低于或等于大氣壓的環(huán)境內(nèi)，加熱由上述載體和上述物品組成的結(jié)合體，直到達(dá)到溫度(Tf)；在該溫度條件下，上述膠漆或樹脂將變得具有容納性，便于使上述色彩、花紋或圖案轉(zhuǎn)移到需要涂飾的物品上。
2.專利權(quán)利要求條款1中所述工藝流程，本工藝流程中，所用涂飾材料包含沉積在所述載體上的可升華染料。
3.專利權(quán)利要求條款1中所述工藝流程，本工藝流程中，所述氣壓低于或等于大氣壓，在該氣壓值下，所述染料的升華溫度(Ts)等于使所述膠漆或樹脂變得具有容納性的溫度(Tf)。
4.專利權(quán)利要求條款1中所述工藝流程，本工藝流程中，使用了帶有真空抽氣設(shè)備的特殊加熱爐，以創(chuàng)造出低于或等于大氣壓的爐內(nèi)環(huán)境。
5.專利權(quán)利要求條款1中所述工藝流程，本工藝流程中，使用了密封的可加熱的容器，該容器內(nèi)氣壓低于或等于大氣壓。
6.專利權(quán)利要求條款1中所述工藝流程，本工藝流程中，所述薄膜式載體為紙張、鋁箔、沖壓錫箔紙、塑料薄膜或其它類似物品。
7.專利權(quán)利要求條款1中所述工藝流程，本工藝流程中，使用了可塑劑、催化劑或其它類似的添加劑，以改變所述膠漆或樹脂的玻璃態(tài)轉(zhuǎn)化溫度，使之低于(制作物品的)塑膠材料的軟化溫度。
8.專利權(quán)利要求條款1中所述工藝流程，本工藝流程中，在將膠漆涂覆到需要涂飾的材料上之后，該膠漆層將經(jīng)過處理使其干燥。
9.專利權(quán)利要求條款1中所述工藝流程，本工藝流程中，使用了醋酸纖維素作為需要涂飾的物品的塑膠材料。
10.專利權(quán)利要求條款1中所述工藝流程，本工藝流程中，使用了聚酰胺作為需要涂飾的物品的塑膠材料。
11.按照以上任何條款所述之工藝流程進(jìn)行了表面涂飾處理的塑膠材料制作的眼鏡框。
全文摘要
塑膠材料制品的表面涂飾工藝包括以下步驟將一層膠漆或樹脂涂覆在所述塑膠材料的表面，該膠漆或樹脂在一個(gè)低于上述塑膠材料軟化點(diǎn)的溫度(Tf)下能夠變得具有容納性；將已經(jīng)噴印有所需色彩、花紋和圖案的載體貼到上述塑膠材料上；在氣壓值低于或等于大氣壓的環(huán)境內(nèi)，加熱由上述載體和上述物品組成的結(jié)合體，直至達(dá)到能夠使上述膠漆或樹脂將變得具有容納性的特定溫度。
文檔編號(hào)B41M1/40GK1623798SQ2004100480
公開日2005年6月8日 申請(qǐng)日期2004年6月10日 優(yōu)先權(quán)日2003年12月3日
發(fā)明者O·瓦爾馬索亞 申請(qǐng)人:奧諾奇姆工業(yè)有限公司