用于在基材上产生浮凸的方法和系统与流程

本发明涉及用于在基材上产生3d表面浮凸或结构的方法和系统，特别是借助于数字喷墨印刷。本发明特别地适用于建筑和家具的产品(诸如用于家具的面板、门和地板、用于门框架和窗框架的型材等)的制造的领域。基材上浮凸的产生使得与印刷在基材上的图像相对应地再现天然材料(诸如木材或石料)的触觉纹理或表面成为可能。

背景技术：

1、目前，已知借助于数字喷墨印刷在基材上产生浮凸的不同技术。这些技术的优点在于，与诸如雕刻或模塑的用于在基材上产生浮凸(relief,有时也称为浮雕)的其它已知技术相比，它们能够以大得多的灵活性和精度获得浮凸。

2、在用于借助于数字喷墨印刷在基材上产生浮凸的已知技术中，浮凸产品的液滴被印刷在涂层上。通过将浮凸产品添加到涂层，印刷的液滴在涂层上生成凸表面或突出部。备选地，印刷液滴通过注入液体涂层中的浮凸产品的液滴的冲击、不混溶或移位，或者一旦浮凸产品已经与涂层混合或溶解，当移除混合材料或溶液时，在涂层中生成凹表面或凹部。

3、借助于数字喷墨印刷产生凸表面的缺点是所获得的浮凸的耐磨性有限。此外，由于在浮凸产品的液滴和涂层之间存在复杂的物理和化学相互作用机制，借助于数字喷墨印刷产生凹表面具有难以控制获得足够清晰度的浮凸的过程的缺点。不同的变量干预这些机制，诸如浮凸产品或涂层的表面张力、密度和粘度，以及浮凸产品的液滴的速度和体积。

4、鉴于目前已知的解决方案，本发明旨在提供用于在基材上产生浮凸的备选方法和系统，该方法和系统能够以灵活的方式获得具有浮凸的足够耐磨性和清晰度的浮凸。

技术实现思路

1、为了实现这一目标并解决迄今为止所讨论的技术问题，除了提供以后可能得到的额外优点之外，本发明提供了一种用于在基材上产生浮凸的方法，该方法包括在基材上施加涂层和浮凸产品、涂层和浮凸产品彼此接触以及浮凸产品的升华。

2、一般来说，能够升华的任何产品都可用作浮凸产品。特别地，可使用对于其它已知用途(诸如丝网印刷)商业上可用的所谓升华或可升华油墨。特别地，可设想浮凸产品是透明的，这使得能够获得具有干净饰面的显著浮凸，这不需要移除浮凸产品的污渍。

3、使处于固态的浮凸产品升华，在涂层中留下对应于由与涂层接触的浮凸产品占据的区域的间隙，所述间隙决定浮凸。

4、根据本发明，可设想涂层和/或浮凸产品在该过程期间硬化，从而以液态供应到该过程。根据本发明的浮凸产品和/或涂层的硬化可例如借助于固化或干燥来进行。

5、根据本发明，浮凸产品可借助于数字喷墨印刷来施加，以浮凸产品的液滴的形式注射油墨。这使得浮凸能够以数字喷墨印刷技术典型的很大灵活性、速度和清晰度来产生。

6、假设浮凸产品处于固态以进行升华，浮凸受升华过程本身的变量制约，并且在较小程度上受在浮凸产品和涂层之间的上面指示的相互作用的不同变量制约，尤其是当浮凸产品借助于数字喷墨印刷施加时。以这种方式，有可能以受控的方式获得具有高清晰度的浮凸。

7、优选地，根据本发明，当涂层是液体或部分地硬化时，尤其是如果浮凸产品借助于数字喷墨印刷施加的话，涂层和浮凸产品彼此接触。这有利于例如通过冲击、不混溶或移位、或涂层中浮凸产品的混合或稀释将浮凸产品引入涂层中。在这个意义上，根据本发明，借助于升华产生浮凸的能力与已知的浮凸产生技术兼容，并且可与它们结合使用。

8、本发明设想待升华的浮凸产品至少部分地由涂层覆盖或嵌入涂层中，并且待升华的浮凸产品与涂层至少部分地混合。当浮凸产品升华并因此从固体变为气体时，浮凸产品朝向涂层的外部挥发。

9、当浮凸产品气体在升华期间前进通过涂层时，在涂层中生成多孔或中空体积。受升华影响的涂层的该多孔体积由于其相对于尚未被升华的浮凸产品气体渗透的涂层的体积的脆性而能够容易地移除。可通过移除受升华影响的涂层材料来获得浮凸。还可设想，在升华之后，浮凸产品的残留物可被移除，特别是利用受升华影响的涂层材料。材料的移除可例如用诸如刷擦或真空抽吸的机械装置和/或诸如洗涤或漂洗的化学装置来进行。

10、优选地，根据本发明，涂层比浮凸产品更晚完成硬化。由此有利于升华的浮凸产品气体通过涂层的排出。为了实现涂层的硬化相对于浮凸产品的所述延迟，浮凸产品和/或涂层的材料可选择为具有影响例如其固化或干燥的合适组成。

11、根据本发明，浮凸可以协调的方式或与基材上的图像对应地施加，该图像在产生浮凸之前或之后被施加到基材。浮凸和对应的图像的产生可借助于浮凸和图像的数字喷墨印刷同步地进行。

12、优选地，本发明设想在涂层上施加浮凸产品(即一旦涂层被施加)和在浮凸产品上施加涂层(即一旦浮凸产品被施加)两者。然而，也可设想其中浮凸产品和涂层在基材上彼此接触的任何其它变型，诸如例如同时施加，特别是混合，形成同一个施加产品。根据本发明，涂层和/或浮凸产品可通过至少按区域延伸它(即，至少部分地或在部分区域中覆盖基材)来施加。

13、同样，本发明设想浮凸产品和涂层可相继地施加以获得涂层和浮凸产品的多个层，从而形成多层涂层。在这种情况下，浮凸产品的升华可在施加相应层之后和在施加下一层之前和/或在施加所有层之后进行。每个层可构造成具有不同的参数，诸如例如层厚度、浮凸产品体积、升华油墨液滴体积等。

14、在这一点上，本发明还设想可另外施加至少部分地覆盖基材延伸的其它层，从而可获得多层涂层，其具有至少一个涂层和浮凸产品层，以及至少另一个装饰性或功能性层，例如具有不同程度的光泽或具有不同深度的结构。这些其它层可例如施加在涂层和浮凸产品的各层之间和/或施加在所述层上。同样，涂层和浮凸产品层本身可至少部分地另外设置有装饰性或功能性特征，例如不同程度的光泽或具有不同深度的结构。

15、以这种方式，通过在部分区域中选择性地施加涂层和/或浮凸产品，相继地施加它们或包括其它层，可获得多层涂层，其中可选择性地控制或提供不同的装饰或技术效果，诸如不同的光泽或浮凸。

16、因此，在本发明的上下文中，浮凸产品可理解为与涂层接触地施加的产品，该产品根据本发明构造成当至少部分地升华时在涂层中产生浮凸。在这个意义上，施加的浮凸产品包括至少部分地可升华(即由可升华材料制成)的产品，为了借助于本发明的方法在涂层中产生浮凸，该产品至少部分地升华。

17、根据本发明，可设想涂层和/或浮凸产品以液体或固体形式施加。处于固态的浮凸产品可例如通过散布固体浮凸产品粉末来施加。处于固态的浮凸产品可例如以在基材上延伸的固体片材的形式施加。在这个意义上，本发明设想关于至少部分地液态或固态的浮凸产品和/或涂层的使用的任何可能的组合。

18、优选地，浮凸产品借助于数字喷墨印刷以液体形式施加，例如，使用升华油墨，特别是，如先前所指示，适用于根据本发明的方法的用于丝网印刷的升华油墨。同样，优选地，涂层借助于辊以液体形式施加。然而，还可设想，除了通过喷墨或通过辊之外，涂层和由液体浮凸产品包含的升华油墨或液体都可借助于任何其它方法来施加，诸如通过喷涂。

19、可设想，升华通过加热浮凸产品优选地在大气压下进行。优选地，在借助于喷墨升华油墨施加浮凸产品的情况下，考虑到所使用的喷墨头被加热以实现合适的注射粘度(典型地在大约40℃下)，所选择的可升华产品的升华温度必须高于最小阈值。同样，优选地，必须选择可升华产品，使得其升华温度低于最大阈值，例如200℃，以防止介入该方法的材料(诸如例如涂层或基材)的劣化。

20、浮凸产品的升华可通过借助于辐射、对流或热传导以任何方式加热来进行，特别地通过分别使用电磁辐射源(例如，通过红外线(ir))、热对流元件(例如，加热的空气)和/或热传导元件(例如，加热的元件)。特别地，ir灯可用作用于加热的电磁辐射源。

21、根据按照本发明的优选实施例，已经规定由浮凸产品包含的升华油墨或液体是分散体，其中分散部分包含浮凸产品。特别地，分散部分可呈液体或固体形式。

22、另外优选地，已经规定，当被施加时，浮凸产品具有小于或等于10重量％、优选地小于或等于1重量％、特别地小于或等于0.1重量％的用于施加浮凸产品的升华油墨或液体的浓度。以这种方式，利用相对低浓度的浮凸产品，可获得决定涂层中的浮凸的足够的中空部。

23、同样，优选地，浮凸产品包括可升华的固体颗粒，即，由可升华材料制成。通常，可升华的固体颗粒可具有任何尺寸。有利地，小于或等于大约的颗粒尺寸(d50)使得其能够用于不需要再循环的喷墨印刷头中。可升华颗粒尺寸越小，可升华的可升华材料的量就越大，小于或等于大约的颗粒尺寸(d50)尤其合适。特别地，在颗粒尺寸(d50)小于或等于大约的情况下，可获得用于施加浮凸产品的升华油墨或液体中的浮凸产品的溶液。用于量化颗粒的平均尺寸(也称为平均直径)的术语d50以本领域技术人员已知的方式定义，即，定义为直径大于或小于所述值的颗粒的浓度为样品中总颗粒分布的50％的颗粒直径值。

24、如先前所提及，有利地设想浮凸产品和/或升华油墨或施加液能够混溶在涂层中。以这种方式，当浮凸产品或升华油墨被施加时，它们可容易地引入涂层中，这有利于彼此更好地接触，以生成决定升华中浮凸的中空部。为了有利于混溶性，可设想升华油墨和涂层具有基本上同一种极性；特别地，涂层和升华油墨的分散部分具有基本上相同的组成。

25、与其它已知的浮凸产生机制相比，混合升华油墨和涂层的机制(特别是借助于喷墨)使得有可能获得更高清晰度的浮凸，在其它已知的浮凸产生机制中，发生涂层液体的移位，该移位借助于注射的油墨的液体(例如，通过液滴在涂层表面上的冲击)决定浮凸的中空部。获得这种更高的清晰度可能是由于这样的事实，即移位机制导致在涂层中的中空部或凹坑周围的局部变形，已经从所述中空部移位或移出的液体积聚在那里，这与其中没有这种移位而是将浮凸产品结合在涂层中的混合物不同，在这种情况下，浮凸通过在后续的步骤或工位中移除所述混合物来获得。

26、另外，本发明提供了提高的清晰度，这是因为与液体不同，浮凸产品受到其自身固体条件的限制，因为待升华的浮凸产品处于固态，以在升华期间生成决定浮凸的中空部。这使得本发明还尤其适合以补充方式与用于在基材上获得浮凸的其它已知方法一起使用。

27、根据优选实施例，浮凸产品和/或升华油墨或浮凸产品的施加液包括电磁辐射吸收剂，其构造成基本上吸收以确定的波长照射的电磁辐射能量，特别是用于固化涂层和/或浮凸产品的电磁辐射，将所述能量转化为热量。作为电磁uv辐射吸收剂，可使用例如二苯酮、苯并三唑、三嗪、草酰替苯胺和氰基丙烯酸酯。特别地，led型或电弧放电uv灯可用作电磁辐射源。

28、根据另一个优选实施例，浮凸产品和/或升华油墨或浮凸产品的施加液可包括放热化学反应促进剂，其构造成通过释放热量在涂层中反应。利用根据本发明的最后这两个实施例，用于产生升华的加热的效率提高。

29、本发明还设想，升华油墨或浮凸产品的施加液包括构造成在例如通过加热活化时使气味渗透涂层(2)的气味剂。浮凸产品本身可包括所述气味剂，或者特别地构成所述气味剂(例如，樟脑可用作可升华和有气味的产品)。升华使得气味能够被提取到表面，同时保证气味保留在涂层中，渗透涂层。

30、同样，根据本发明，升华油墨可为透明的或包含颜料以及其它功能性颗粒。在升华油墨或施加液中结合颜料或功能性颗粒使得要获得的浮凸的特征能够与在每个施加点(例如，利用喷墨油墨施加的每个液滴)由颜料或功能性颗粒提供的特征相联系。以这种方式，在施加升华油墨或施加液的相同步骤或工位中，实现了要获得的浮凸与由所述颜料或颗粒提供的装饰性或功能性效果的协调。

31、如上文所提及，根据本发明，涂层和/或浮凸产品可硬化以获得浮凸，特别地，它们可在使浮凸产品升华之前至少部分地硬化。优选地，涂层和/或浮凸产品的硬化通过固化或聚合、优选地通过电磁辐射、更优选地通过uv进行。为此，涂层或浮凸产品由可固化或可聚合的材料制成。特别地，led型或电弧放电uv灯可用作电磁辐射源。

32、在升华之前，涂层的部分硬化(即，限定程度的硬化或固化)使得有可能获得更高清晰度的浮凸，因为它允许以某种方式固定决定浮凸的轮廓，将待升华的浮凸产品保留在所述轮廓中。特别地，涂层比浮凸产品更晚地结束硬化。以这种方式，浮凸产品不倾向于被包封，防止气体不能够被排出到表面。

33、同样如先前所指示，根据按照本发明的方法的实施例，通过移除受浮凸产品的升华影响的涂层和/或浮凸产品的残留物来获得浮凸。这种移除的材料由在升华后涂层中留下的中空部决定。在这个意义上，在本发明的上下文中，浮凸产品的残留物可理解为在施加根据本发明的方法的升华步骤之后转化或未转化的浮凸产品，特别是在施加升华步骤之后未升华的浮凸产品。

34、本发明的第二方面提供了一种用于在基材上产生浮凸的系统。根据本发明，该系统包括用于将涂层施加到基材的装置、用于施加浮凸产品的装置、用于使浮凸产品升华的装置、以及用于控制用于施加涂层的装置、用于施加浮凸产品的装置和用于升华的装置的装置。该系统构造用于进行如上所述的方法。

35、该系统可包括用于移除材料以产生浮凸的装置，该装置可为例如诸如刷擦或真空抽吸的机械式和/或诸如洗涤或漂洗的化学式。还可设想，该系统包括用于真空抽吸在升华期间生成的浮凸产品气体的装置。

36、同样，该系统可包括运输装置，其包括例如传送带，以在不同的工位之间运输基材，在所述工位中如上所述进行该方法的对应步骤。

37、根据本发明的用于升华浮凸产品的装置被设想为优选地通过加热。为此，可使用热辐射加热装置，例如，包括至少一个电磁辐射加热灯，特别是ir加热灯。备选地或补充地，热对流加热装置可被使用，例如借助于热空气，特别是与热空气鼓风机一起使用。另外，备选地或补充地，热传导加热装置可被使用，例如借助于热传导加热元件，特别是加热辊或板。

38、根据按照本发明的优选实施例，该系统包括用于面对涂层的升华材料的接收元件(特别地呈接收条的形式)，使得当浮凸产品升华时，由受浮凸产品的升华影响的涂层和/或浮凸产品的残留物形成的升华材料被投射到接收条上。该接收元件(优选地呈条的形式)使得所述升华材料能够从粘附到该元件的涂层转移，以有利于升华材料的后续排空。

39、根据本发明，还可设想，该系统可包括用于清理热传导加热元件或接收元件的表面(升华材料被投射在该表面上)的装置，其特别地包括用于刮擦所述表面或接收元件的刮刀。

40、同样，如上文所指示的，该系统可包括用于从涂层移除升华材料以产生浮凸的装置。这些装置可特别地呈至少一个刷子、至少一个真空吸尘器和/或至少一个鼓风机的形式。还可设想，该系统可包括用于提取来自浮凸产品的升华的气体的装置，其特别地呈气体抽气罩的形式。还可设想，该系统可包括硬化装置，以至少部分地硬化涂层和/或浮凸产品。