专利名称：数字印刷产品及工艺的制作方法
技术领域：
本发明涉及在聚合物片和层板上彩色图像的喷墨印制，并尤其涉及带有颜色匹配的数字印刷全色喷墨图像的三维形状的聚合物片和层板的制造。
背景技术：
三维形状的聚合物片和层板通常印有全色装饰印刷图案。印刷的片或层板可以粘结到注模衬底上以制成完工的部件。这些产品可以包括内部自动部件如带有装饰面层的仪表盘和计量器，包括装饰性的木纹，以及其它的产品，如蜂窝电话、个人电子设备(MP3和CD播放器)，EMI/RFI护罩、标记和户外挡板。
这些产品通常通过凹版印刷工艺完成，其中最初将各个层中的颜色层次发送给雕刻师并制作在照相凹版上。对各个色层着墨并进行合成以复制客户的颜色样品。当颜色可以接受时，重复这些步骤以产生产品凹印滚筒。然后在凹版印刷机上进行颜色匹配合成，当颜色匹配可接受时，凹印滚筒印刷完工的图案。衬底可以包括印刷有几个通过凹版印刷机的通道以产生完工设计的不同颜色元素的聚合物片。然后可以将这些片层叠到衬底上并热成型和/或注模成为完工的三维形状。
数字印刷允许使用计算机产生并增强的图像。这比凹版印刷具有实际设计和制造上的优点。计算机产生的图像可以储存并即时由计算机存储器产生。这也允许在同一时刻有多种印刷设计，而对于凹版印刷，必须以上述的多个步骤进行每个单独的设计印刷。
发明内容
本发明提供了一种制作喷墨印刷产品如带有颜色匹配的数字印刷全色喷墨图像的可热成形聚合物片和层板的工艺。
在一个实施例中，本发明包括热成形层板的工艺，其中热成形层板包括挠性热成形聚合物片或膜，也称作基网。基网放置在喷墨打印机中并直接对此基网施加基于溶剂的(不含水)数字印刷油墨，在基网上没有油墨接收层的情况下形成一种多色数字印刷装饰喷墨图案，单次通过打印机时有良好的油墨粘结性。这之后是将模制完工的印刷基网热成形和/或模制成三维形状。在本发明的一个实施例中，可以由层叠的透明的保护性聚合物外涂层保护基网上的印刷图案。在另一实施例中，可以对清洁涂层的内侧直接实施数字印刷以在清洁的涂层上在单次通过打印机时形成多色装饰性图案。本发明的另一实施例包括一种制作颜色匹配的热成形装饰性层板的工艺。该工艺包括在屏幕上生成一种软件驱动的图像图案以代表标准的彩色印刷图案，并利用软件驱动的涉及图像的调节对屏幕上显示的标准的色度、对比度、亮度/暗度、饱和度、分辨率和图像大小进行评估和调节。然后通过利用数字喷墨打印机对热成形聚合物片或膜(基网)施加装饰性图案的步骤产生测试图片。对测试图片图像进行调节，以使测试图片颜色与屏幕上显示的可接受标准匹配。当调节的颜色匹配测试图片图像可接受时，涉及图像的输出通到数字喷墨打印机以用于在基网上数字印制与可接受的屏幕标准颜色匹配的装饰性图片。
与凹版印刷相比，本发明的数字印刷工艺加速了颜色匹配过程和制作多色图像的过程。本发明还提供了三维形状部件上的高质量数字印刷图像，其中施加的喷墨图像具有良好的印刷质量、与衬底的磨损阻力和粘结性。本发明还提供了具有保护性外涂层的数字印制层板，其中保护性外涂层具有长期的耐气候性、耐用性和光学特性如很高的光泽度。直接在基网上印制节约了成本。另一个优点在于可以在印制后立即看出产品样子。另一方面，对于凹版印刷，脱线取出样品层叠到基网片上，减慢了颜色匹配过程。
数字印制的图像可以施加到选取的区域如对应于热成形部件的精确图案，而对于凹版印刷，必须对基网的整个宽度印制，在热成形部位之间带有印制的碎片区。通过消除对长的喷漆产品和颜色合格时间的要求，在制造中也可以具有节约成本的优点。
通过下面结合附图的详细描述，对本发明的各个方面将有更全面的理解。
图1是用于制作凹版印刷产品的现有工艺的流程图；图2是根据本发明原理的具有保护外层的数字印刷层板的截面图；图3是数字印刷层板的截面图，其中直接对垫层施加印制层；图4是表示数字印刷半透明层板的截面图；图5是一个层板的截面图，其中数字印刷的清洁外层覆盖到一个保护清洁涂层/彩色涂层/垫片组合的分离层板；图6是数字颜色调节过程中的步骤流程图；图7是用于制作数字印刷衬底的过程流程图；图8是通过在叠置到垫片的保护基网上印制而成的数字印刷产品的流程图；图9是通过在清洁衬底上直接印制而成的数字印刷产品的流程图；图10是具有带金属化层的数字印制层的层板截面图；图11是具有施加到PVC垫片的数字印制层的层板截面图，其中PVC垫片具有压敏粘结层；图12是具有光学清洁的保护涂层、印制层、不透明垫片和EMI/RFI遮挡层的层板的截面图；图13是印制层施加到低光泽PVDF/丙烯保护涂层和刚性PVC垫片之间的层板截面图；图14是具有清洁外涂层的反转印制清洁层板的截面图；图15是具有数字印制层的厚片层板的截面图；图16是通过喷墨打印机与数字印制层一起施加保护性清洁涂层的层板截面图；图17是包含注模层的数字印制层板的截面图。
具体实施例方式
本发明提供了一种制作数字印刷产品的工艺，其中通过数字控制的喷墨打印机将多色装饰性印制图案施加到聚合物片或层板上。聚合物片或层板包括挠性膜或片或半刚性片(每个片都称作基网)的形式的热成形材料，在这些材料片上数字印制装饰图像。本发明的数字印制允许使用计算机产生并增强的图像。完工产品的特征在于数字印制的全色喷墨图像颜色匹配。本发明提供了一种优于凹版印刷的实际设计和产品。为此目的，可以通过首先参考图1所示的流程图来更全面地理解本发明，其中图1表示典型的现有凹版印刷工艺。按照此工艺，利用雕刻的凹版对可接受的颜色分离测试选取的设计。如果现有的凹版不能用，则首先将各个层中的颜色分离发送给雕刻师并在各个凹版上制作成单独的层。为各个彩色层制作油墨，并由凹版制作一种复合物并进行颜色匹配以复制客户的设计样品。当颜色匹配可接受时，重复这些步骤以制造产生凹印滚筒。然后在凹印滚筒上对混合物进行颜色匹配，并当颜色匹配可接受到凹印滚筒印制完工的图案。如果最初得不到凹版，则在制造凹印滚筒中包括数字修改。基网可以包括印制有几条经过凹版印刷机的通道以产生完工设计的不同颜色元素的聚合物片或膜。片或膜可以叠置到衬底上并热成形和/或注模成完工的三维形状。
图2-5表示根据本发明制成的数字印刷产品的各种结构。在图10-16中展示其它的结构。图6-9是用于制作本发明数字印刷产品的各种处理技术的框图。
一般来说，不同的结构包括施加有印制层的聚合物片或膜(基网)的各种组合。印制层具体地是指数字印制，最好是喷墨印制。在一个实施例中，数字打印机中有四至六色盒。每个盒中的颜色保持恒定。软件程序控制这些组的颜色如何组合产生图像。可以直接对聚合物基网实施印制，聚合物基网最好是挠性热成形聚合物材料，能够经喷墨打印机传输以从喷墨头接收数字控制的多色油墨层。在一个实施例中，对没有油墨接收层的基网表面施加基于有机溶剂(无水的)的数字印刷油墨。数字印刷油墨一般是乙烯树脂材料和丙烯酸树脂材料。聚合物片或膜具有充分地柔韧性，可以从供纸卷筒松开，通过打印机并储存到收纸辊。可以进行对数字打印机的机械调节以适于在不同聚合物基网材料上印制。这些机械调节包括烘干时间(基网的速度)、印制速度和加热基网。可以用强制空气或红外干燥器在印制之前和之后加热基网，提高油墨的粘结性并烘干印制的油墨图案。
在本发明的当前优选实施例中，其上实施印制的聚合物片或膜(基网)的厚度大约为0.5～40mils。基网可以是热成形的半刚性垫片，具有充分地灵活性以经喷墨打印机传输；或者基网可以包括一个通常由挠性暂时载片支撑的挠性薄膜。半刚性片的厚度一般在10～40mils。不透明聚合物片或膜可以包括ABS、TPO、聚碳酸酯、丙烯酸和尿烷。光学清洁的片或膜可以包括聚碳酸酯、RETG、丙烯酸和尿烷。用作基网的聚合物薄膜可以包括PVC、PVDF/丙烯酸和尿烷树脂。这些膜的典型厚度大约在0.5～3mils。这些膜在印制时可以由暂时载片如PET支撑。
数字印刷产品可以包括具有耐气候性和耐用特性以足以保护底层结构的保护性外涂层。该保护性外涂层是耐气候的、外表品质耐用的光学清晰的聚合物材料，也最好是热成形的。在此优选的材料包括PVDF/丙烯酸、PVC、尿烷和丙烯酸树脂。PVCF/丙烯酸外涂层最好具有63/37的固体含量比并可以在从Avery Dennison Corporation的AVLOY牌号中得到。
清漆是必须的以将印制层充分地粘结到各个外涂层。丙烯酸树脂通常用于底层。也可以对聚合物片或膜施加粘结层以将印制层粘结到所述的片或膜。粘结材料可以包括用于ABS的丙烯酸树脂以及用于TPO的两层粘结层，其中TPO包括接触TPO的CPO(氯化聚烯烃)和接触印制层的丙烯酸树脂。如下所述，在某些结构中可以将印制层施加到透明的保护外涂层。
用在本发明中的印刷油墨包括(1)3M的Scotchcal Piezo Ink Jet InkSeries 3700、(2)Roland FPG Series和CR-MR2 Series cartridges和(3)Inkware(division of Vutek)印刷油墨。用于本发明的喷墨打印机包括(1)Scitex“No Vo Green”、(2)Vutek“Ultra Vu 3360”和“Ultra Vu 2360 SC”、(3)Roland“Hi-Fi Jet Pro”和(4)Raster Graphics的“Arizona”打印机。Roland打印机使用Roland印刷油墨和3M印刷油墨。Vutek打印机使用Inkware油墨。Scitex打印机使用其自己品牌的油墨。制造出的基于有机溶剂的带色素的油墨具有优越的耐气候性。在相同条件下制备基于水性的含染料油墨不很成功。
现参见展示本发明原理的数字印刷产品的各种结构。图2表示层板20，该层板包括具有保护性印制层24的半刚性热成形聚合物垫片22。根据本发明的半刚性衬垫厚度约为10～40mils。在此厚度范围内的基网可热成形为理想的三维形状。印制层可以直接施加到光学清晰的外涂层26的底层，该外涂层26再叠置到衬垫片；或者印制层可以直接施加到具有清晰外涂层做为覆盖叠置的垫片上。当印制外涂层时，用暂时载膜支撑较薄的厚度约为0.5-3mils的外涂层。可以使用任选的光学清洁的底层28将印制层粘结到外涂层；或者可以对垫片施加任选的粘结层30以将印制层粘结到垫片。
图3表示没有保护性外涂层的数字印制层板32。在此实施例中，印制层34直接施加到半刚性热成形不透明聚合物垫片36。在垫片上没有分离的油墨接收层的情形中根据本发明的印制层可以直接施加到垫片。在一些实例中，在没有油墨接收层或外保护涂层的情况下油墨层对垫片有足够的粘结性并有足够的摩擦阻力以制造商业产品。但是，如果垫片包括TPO，则可以用任选的粘结层38将印制层粘结到垫片。此种结构可以用于蜂窝电话、MP3和CD播放器以及其它个人电子设备。与图2所示结构更有用的内或外自动部件相比，对这类产品的性能要求一般较低。
图4表示与图2类似的结构，其中半透明层板40包括光学清晰的半刚性聚合物垫片42，该垫片42具有受清洁外涂层46保护的印制层48。可以以类似于图2结构的方式使用一种任选的底层44和任选的粘结层50。印制层充分地半透明以允许可见光透过层板。对于较低的性能要求，可以无需保护性外涂层地制作图4所示的层板。
图5表示具有印制层54的清洁的覆盖层板52。此结构包括印制有印制层54的清洁的外涂层56。印制期间外涂层由暂时载体支撑并层叠到先存层板上，其中先存层板包括半刚性聚合物垫片64上的光学清晰的涂层58、底层有色素颜色的涂层60和粘结层或层底涂料(底层压模)62。清洁的外涂层可以包括用于粘结到印制层的任选的底层66。
图2～5的实施例提供了一种可热成形为理想形状并基本保持其最初光学特性(光泽度、DOI)、印制质量和印制层与基网的粘结性的数字印制层板。
图6～9展示了本发明数字印制层板的颜色匹配和制造中各个加工步骤。图6表示数字颜色调节过程，其中包括扫描图像、进行颜色调节并产生小的测试图片以用于评估图像。过程起始于选择设计，虽然可以使用数量多于四个的墨盒，但优选一个通过多色过程如公用的四色过程进行。选取的设计起源于几种输入设计，包括计算机扫描68、数字照片70或数字文件72。在计算机屏幕74上显示图案的软件驱动的图像以表示标准彩色印刷图案。利用对于对色度、对比度、亮度/暗度、饱和度、分辨率、图像大小等的软件驱动的图像调节对屏幕评估和调节标准对屏幕。这些步骤示于76和78。该软件主要假设对白色印制背景施加彩色层。利用软件程序如Photoshop产生小的测试图片80。测试图片通过利用被喷墨打印机施加了数字印刷油墨的聚合物基网施加装饰性图案的步骤制成。对测试印刷图像进行调节以使测试图片的颜色与显示在屏幕上的接受的标准匹配。一旦颜色调配过程开始，即不再调节显示在屏幕上的标准。当调节过的、从打印机输出的颜色匹配的测试印制图像可接受时，涉及图像的输出通向数字喷墨打印机，用于在基网上数字印制以产生颜色匹配到屏幕上接受的标准的装饰性印制。图像评估步骤示于82，调节过程示于84，可接受图像向数字打印机的输出示于86。
图7是通过直接在衬底上印制而制造的数字印刷产品的制作过程流程图。按照此过程，启动客户请求88，制作计算机生成的图像90，和在计算机屏幕上利用软件驱动的计算机程序调节图像92。在94利用进行调节的软件调节不可接受的图像，直到在计算机屏幕上产生可接受的图像96。把可接受的设计数字印制到选取的衬底上98并将选取的外涂层叠置到数字印刷衬底上100。然后将所得的层板热成形和/或注模成完工的部件102。
图8是通过在叠置到垫片的受保护基网上印制而制造的数字印刷产品的流程图。此过程包括启动客户请求104，计算机生成图像106，利用软件驱动的计算机程序调节图像108，调节计算机屏幕上不可接受的图像以进行图像调节110，并当在112产生可接受的图像时，将可接受的设计数字印刷到选取的基网114。将设计叠置到选取的衬底116，并再将层板热成形和/或注模成完工的部件118。
图9是通过直接在清洁的衬底上印刷而制造的数字印刷产品的过程流程图。在此过程中，启动客户请求120，产生计算机生成的图像122，利用软件程序调节图像124，并利用软件调节计算机屏幕上不可接受的图像126，直到产生可接受的图像。利用软件生成反射镜图像130并将反射镜图像数字印刷到清洁的衬底上132。然后利用清洁的衬底做为外涂层将完工的层板热成形和/或注模成完工的部件134。
图10表示一种数字印刷层板，其包括一个金属化层136。印制层138印制到一个在印制期间由暂时载体支撑的清洁外涂层140的内侧。任选的底层142可以用于将印制层粘结到清洁的涂层上。印制之后施加金属化的层。之后可以将所得的产物叠置到垫片。可以真空金属化金属层，或者金属化层包含有效的色素，如高纵横比的金属片。
图11表示一种数字印刷层板，其包括一个具有压敏粘结层146的PVC垫片14。印制从48直接印制到PVC层上。外涂层叠置到PVC片的印制面，与压敏粘结层相对。
图12表示一种数字印刷层板，其包括一个EMI/RFI遮挡层152。此结构包括一个直接印制在不透明垫片156上的印制层154，虽然印制层可以选择地印制到用于将其粘结到垫片的粘结层158上。铸膜在暂时载体上的清洁外涂层160被覆盖到垫片的印制层一侧。可以选择使用清漆162粘结到印制层。EMI/RFI涂层可以数字施加，但也可以通过凹印或反转辊压涂覆施加。在另一实施例中，在没有清洁的外涂层时，可以类似于图12所示地施加EMI/RFI遮挡涂层到层板。
图13表示一种例如用于户外挡板的数字印刷的低光泽度层板。在此结构中，将印制层164施加到一个在印制过程中被支撑在暂时载体(未示出)上的低光泽度保护性外涂层166上。印制层通过后面的印刷步骤由热激励粘结剂170施加到刚性PVC垫片168。
图14表示一种印制层172反转印制在清洁垫片174上的数字印制层板。此结构可以包括一个用于将印制层粘结到清洁垫片的可任选的底层176。此结构还可以包括一个清洁的外涂层178和一个用于粘结到垫片与印制层相反侧的任选粘结层180。可能需要清洁外涂层保护清洁垫片。可以选择性地使用保护性涂层182进行注入包层的应用以保护反转印制层。图14所示的另一实施例结构可以包括没有清洁外涂层178的反转印制的清洁层板。
图15表示一种具有厚度的透明外涂层184的数字印刷层板。对聚合物垫片188如白色PVC片施加印制层186。外清洁涂层可以是印制层上的一个厚的尿烷涂层(大约40mils)。尿烷是一种两个成份的体系，通常由于其厚度而被浇铸。厚的尿烷层产生图像的较大深度。该结构还可以包括一个粘结层190，如双面贴。
图16表示一种用喷墨打印机施加保护性清洁涂层194的数字印刷层板。此结构包括一个不透明的聚合物垫片198和一个既可以直接施加到垫片、也可以利用将印制层粘结到垫片的粘结层196施加的印制层192。
在此所示的实施例或者可以包括既可以通过数字喷墨打印机施加、也可以重叠覆盖、或通过外涂层应用的其它方法、如辊压涂覆或网屏印刷而施加的清洁外涂层。
图17表示一种包括注入膜的层板，其注入膜包含一个印制在由暂时载体支撑的清洁外涂层202内侧的印制层200。可选择使用的清漆底层204将印制层粘结到清洁外涂层的内侧。然后通过诸如浇铸到印制层施加清洁涂层206。层板可以放置在注模中并闭合模具，再在彩色涂层之和诸如模制材料树脂以形成衬底。然后打开模具，并除去清洁外涂层上的保护性聚酯载体(未示出)。彩色涂层提供额外的阻光性并在注模周期中提供对印制层的保护。
例1本例(以及例2～4)描述了在基网上的数字印制以及随后将基网叠置到ABS垫片的过程，其中基网包括一个由暂时载体支撑的聚合物薄膜。由1.0mils的高光泽度PET暂时载体支撑的1.0mils厚透明PVC膜滚筒放置在喷墨打印机中。在基网上没有油墨接收层的情况下图像直接印制在膜的表面。将膜在与打印头接触之前加热到120°F。对本发明的层板和膜在印制之前预加热以提高粘结性。如当前的理解，120°F是良好的粘结性所需的最小温度。将不同颜色的几个图像挨着印制在PVC膜上。这些图像已经利用软件进行了调节，改变这些印制质量的因素，如色度、对比度、亮度/暗度、饱和度、分辨率和图像大小。
喷墨打印机是Vutek3360。印刷的油墨来自Inkware线的基于有机溶剂的油墨。Vutek3360喷墨打印机具有360dpi(每英寸的点数)的分辨率。
PVC膜从打印头出射之后，用红外加热器联机加热膜。这又将膜的温度升高到120°F，这样进行印刷油墨的溶剂烘干。
以每分钟大约200平方英尺的速率印制该膜。
从打印机中除去该膜之后，测试保留的溶剂。保留的溶剂为8.4％，可与PVC膜的凹印样品相当。
然后对印制的膜加热并压叠到20mils厚的ABS垫片上。叠置鼓压强为80psi，线速度为25fpm，鼓温度为400°F。在叠置步骤期间除去PET载体。
叠置之后，将片在330°F的片温度下热成形为三维形状。热成形的片的光泽度、颜色和DOI视觉上与凹印产品相当。
整理热成形件，并将其放置在注模中，在该处ABS衬底材料被模制为层板垫片。
在Xenon耐候测试机中测试所得的注模部件。用于测试的标本是SAE J1885。在500和1240千焦的功率曝光之后，样品保持其原始光泽度和DOI。(如果对所有加速风干样品产生至少70％的保持，则认为光泽度保持是可以的)。将所得层板的颜色印刷质量判定为与凹印层板相当。
就光泽度指数而言，本例(和例2、3及6～9)对高光泽度基网一般产生50个光泽度单位(在60°测量表上测量)的最小光泽度指数。
例2把由1.0mils的高光泽度PET暂时载体支撑的0.7mils厚的透明尿烷膜滚筒放置在喷墨打印机中。采用与例1相同的打印机、印刷油墨、印刷速率、分辨率和图像。该尿烷膜没有油墨接收层。在尿烷膜与打印头接触之前加热到160°F。实验发现，较高的膜预加热温度(与例相比)给予尿烷更好的印刷外观。
将喷墨图像直接印制到膜表面，并再用红外加热器将膜联机加热到120°F的膜温度以用于溶剂烘干印刷油墨。
从打印机除去膜之后，测试保留的溶剂。保留的溶剂为8.8％，与尿烷的凹印样品相当。
采用与例1中相同的叠置、热成形和注模步骤。
在Xenon耐候测试机中测试所得的注模部件。用于测试的标本是SAEJ1885。在500和1240千焦的功率曝光之后，样品保持其原始光泽度和DOI。
例3把由2.0mils的高光泽度PET暂时载体支撑的1.8mils厚的PVDF/丙烯酸膜滚筒放置在喷墨打印机中。采用与例2相同的打印机、印刷油墨、印刷速率、分辨率和图像。该膜没有油墨接收层。
从打印机除去膜之后，测试保留的溶剂。保留的溶剂为2.9％，与PVDF/丙烯酸膜的凹印样品相当。
采用与例1和2中相同的叠置、热成形和注模步骤。
在Xenon耐候测试机中测试所得的注模部件。用于测试的标本是SAEJ1885。在500和1240千焦的功率曝光之后，样品保持其原始光泽度和DOI。
另外，对热成形(但不注模)样品进行下列测试2000小时的QUV(ASTMG53标本)2000小时的Xenon耐候测试机(SAE J1960标本)500小时的Carbon Arc耐候测试机在70℃水中浸泡72小时水浸泡测试之后做出总结，执行General Motors tape测试GM9071，并且样品合格。在加速风干耐候测试中所有的样本保持其原有的光泽度和DOI。
例4把由1.0mils的PET暂时载体支撑的0.7mils厚的半透明尿烷膜滚筒放置在喷墨打印机中。尿烷膜中存在的添加物用作降低光泽度的作用物。低光泽度膜具有低于大约10个光泽度单位的60度光泽度。采用与例2和相同的打印机、印刷油墨、印刷速率、膜预加热温度、红外加热、分辨率和图像。
从打印机除去膜之后，测试保留的溶剂。保留的溶剂为10.7％，与低光泽度尿烷的凹印样品相当。
采用与例1、2和2中相同的叠置、热成形和注模步骤。
在Xenon耐候测试机中利用SAE J1885标本测试所得的注模部件。在500和1240千焦的功率曝光之后，样品接近其原始光泽度和DOI。对于500kJ的Xenon测试，初始的8.1个光泽度单位的60度光泽度；最终的6.0个光泽度单位的60度光泽度。
例5本例描述了直接在ABS垫片上的数字印刷。将10mils厚的半刚性灰度ABS片滚筒放置在喷墨打印机中。采用与例1相同的打印机、印刷油墨、印刷速率、分辨率、红外加热和图像。ABS片没有油墨接收层。
从打印机除去膜之后，测试胶带的油墨粘结性。测试使用的是普通的Motor样本GM9071。在此测试中没有油墨被除去。
然后利用与例1相同的条件对印制的ABS片热成形。
热成形之后，再进行GM9071测试。样品合格，没有油墨去除。
例6本例描述在透明膜上的直接印制。把由2.0mils的高光泽度PET暂时载体支撑的1.8mils厚的PVDF/丙烯酸膜滚筒放置在喷墨打印机中。采用与例3中相同的打印机、印刷油墨、印刷速率、膜预加热温度、红外加热、分辨率和图像。
所得的膜具有与例3中相同的保留溶剂。
把印制的PVDF/丙烯酸膜叠置到透明的20mils的PETC片上。所得的产品具有半透明外观，允许大量的可见光透过层板。
叠置和热成形条件与前面的实例相同。样品不注模。
在QUV紫外凝结测试仪中测试所得的热成形部件2800小时。使用的测试法是ASTM G53。2800小时的曝光之后，样本保持其初始的光泽度、颜色和DOI。
例7本例(和例8)描述不同喷墨打印机的使用。把由2.0mils的高光泽度PET暂时载体支撑的1.8mils厚的PVDF/丙烯酸膜滚筒放置在喷墨打印机中。在此采用的打印机是Arizona，由RasterGraphic制造。在膜上挨着印制几幅不同颜色的图像。这些图像的分辨率是300dpi。使用的油墨是3MScotchcal Piezo Ink Jet Series3700。
以每分钟大约90平方英尺的速率印制该膜。在不存在油墨接收层的膜表面上直接印制。
然后以与例1～4中相同的方式对印制的膜叠置、热成形和注模。
在QUV紫外凝结测试仪中测试所得的热成形部件2800小时。使用的测试法是ASTM G53。2800小时的曝光之后，样本保持其初始的光泽度、颜色和DOI。
例8把由1.0mils的高光泽度PET暂时载体支撑的1.0mils厚的透明PVC膜滚筒放置在Roland Solvent喷墨打印机中。在膜上挨着印制几幅不同颜色的图像。这些图像的分辨率是1440dpi。使用的油墨是Roland FPC系列，用CR-MR2墨盒印制。
以每分钟大约16平方英尺的速率印制该膜，并且直接印制在膜表面。
然后以与例1～4中相同的方式对印制的膜叠置、热成形和注模。
因为较高的分辨率，所以判定该样本的质量优于凹印样本的质量。
例9本例描述在清洁的基网上印制，随后将其叠置到TPO垫片上。以与例3相同的印刷步骤和相同的处理条件处理由2.0mils的高光泽度PET暂时载体支撑的1.8mils厚的透明PVDF/丙烯酸膜滚筒。
然后将印制的膜加热并压叠到白色20mils的TPO片上。此TPO片先前已经与用于增强粘结性的CPO/丙烯酸双层涂层叠置。将印刷侧叠置到此两层涂层的丙烯酸一侧。叠置鼓压强为80psi，线速度为25fpm，鼓温度为380°F。
叠置之后，在320°F的片温度下使片热成形。成形片的光泽度和DOI与凹印产品相当。
修正热成形部件，并将其放置在注模模具中，在那儿将TPO衬底材料模制成层板垫片。
在Xenon耐候测试机中测试所得的注模部件。测试标本为SAE J1885。在500和1240千焦的功率曝光之后，样品保留其原始光泽度和DOI。
例10本例描述了在TPO垫片上的数字印刷。将20mils厚的不透明黑色TPO片放置在喷墨打印机中。此TPO片先前已经与用于增强粘结性的CPO/丙烯酸双层涂层叠置。用油墨印刷该双层涂层的丙烯酸部分。采用与例1相同的打印机、印刷油墨、印刷速率、分辨率、红外加热和图像。
从打印机除去TPO片之后，测试胶带的油墨粘结性。测试使用的是GM9071。在此测试中没有油墨被除去。
然后利用与例1相同的条件对印制的TPO片热成形。
热成形之后，再进行GM9071测试。样品合格，没有油墨被去除。
例11将20mils的不透明棕色ABS片滚筒放置在喷墨打印机中。采用与例1相同的打印机、印刷油墨、印刷速率、分辨率、红外加热和图像。在ABS片的表面上直接印制。
然后从打印机中除去ABS片。把由2.0mils的高光泽度PET暂时载体支撑的1.8mils厚的透明PVDF/丙烯酸膜片叠置到印刷面。叠置压强为80psi，线速度为25fpm，叠置鼓温度为400°F。
然后利用与例1相同的条件对层板进行热成形和注入包层。
利用SAE J1885样本在Xenon耐候测试机中测试所得的注模部件。在500和1240千焦的功率曝光之后，样品保留其原始光泽度、颜色和DOI。此部件的外观判定为与例3中制造的样本相同。对于1240千焦的Xenon测试，初始的60度光泽度测得79.6；最终的60度光泽度测得59.3。
例12将20mils的不透明黑色TPO片滚筒放置在喷墨打印机中。此TPO片先前已经与用于增强粘结性的CPO/丙烯酸双层涂层叠置。用油墨印制双层涂层的丙烯酸部分。采用与例1相同的打印机、印刷油墨、印刷速率、分辨率、红外加热和图像。
然后从打印机中除去TPO片。把由2.0mils的高光泽度PET暂时载体支撑的1.8mils厚的PVDF/丙烯酸膜片叠置到印刷面。叠置压强为80psi，线速度为25fpm，叠置鼓温度为380°F。
然后利用与例9相同的条件对层板进行热成形和注入包层。
利用SAE J1885样本在Xenon耐候测试机中测试所得的注模部件。在500和1240千焦的功率曝光之后，样品保留其原始光泽度、颜色和DOI。此部件的外观判定为与例9中制造的样本相同。对于1240千焦的Xenon测试，初始的60度光泽度测得76.2；最终的60度光泽度测得67.8。
例13将20mils的清洁的PETG片滚筒放置在喷墨打印机中。采用与例1相同的打印机、印刷油墨、印刷速率、分辨率、红外加热和图像。在没有油墨接收层的情况下直接在PETG片上印制。
在300°F的片温度下将印制的PETG片热成形。所得的热成形部件具有与例1、2和3的样本(高光泽度样本)相当的光泽度和DOI。热成形之后PETG保持其透明度。由于喷墨打印机的半透明性，热成形部件具有相同的可见光透射率。
例14将3mils不透明背衬粘结的PVC膜滚筒放置在喷墨打印机中。在膜表面上直接印制。市场上可以从Avery-Dennison Corp.得到PVC，该PVC具有产品号MPI1005。采用与例7相同的打印机、印刷油墨、印刷速率、分辨率、红外加热和图像。PVC膜由暂时载体支撑。膜不用预加热。
利用GM9071样本测试所得膜的油墨粘结性。在此测试中不除去油墨。
然后将膜放置在真空台上。将两种成份的市场得到的Chem-Dec829投注到喷墨印制图案上达40mils深。使尿烷在室温下加热24小时，届时认为被完全烘干。
所得的产品具有60的20度光泽度和90的DOI。这些指数远高于其它实例，这是由于尿烷较大的厚度和清晰度。
权利要求
1.一种制作热成形数字印刷产品的方法，其中该印刷产品包括挠性热成形聚合物基网，本方法包括在基网上没有油墨接收层的情况下使基网通过数字控制的喷墨打印机中，用于以多色形式直接对基网施加基于溶剂的(不含水)数字印刷油墨，从而在单次通过打印机时在基网上形成一种多色装饰图案。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于油墨印刷步骤之后将印制的基网热成形和/或模制成三维形状。
3.如权利要求2所述的方法，其特征在于在热成形步骤之前，将保护性耐气候性聚合物清洁涂层覆盖到基网的印刷表面。
4.如权利要求1所述的方法，包括在基网上模压一个粘结层，并且将数字印刷油墨施加到包含用于增强印制的油墨图案与基网的粘结性的粘结层的区域。
5.如权利要求1所述的方法，其特征在于基网包括厚度在0.5～40mils的聚合物膜或片。
6.如权利要求1所述的方法，包括在数字印制到基网上的装饰性图案之上施加一种保护性粘结剂和不同于基网材料的抗UV的清洁的聚合物涂层。
7.如权利要求1所述的方法，包括包含在印刷步骤中在升高的温度下保持基网，与在环境温度下印制相比，所述的温度足以提高油墨粘结性。
8.如权利要求7所述的方法，其特征在于在印刷步骤之前，将基网加热到超过大约120°F的温度。
9.如权利要求8所述的方法，包括在印刷步骤之将基网前重新加热到超过120°F的温度以便溶解干燥油墨。
10.如权利要求3所述的方法，其特征在于在热成形之前和之后，保护性清洁涂层具有超过50度光泽度单位的60度光泽度水平。
11.如权利要求1所述的方法，其特征在于基网包括一个支撑在暂时性挠性高光泽度载片上的厚度小于约3mils的挠性聚合物膜。
12.如权利要求2所述的方法，包括在加热和施压条件下将印制的基网叠置到半刚性热成形聚合物垫片上，从而形成一种被热成形或模制成三维形状的数字印制层板。
13.如权利要求12所述的方法，其特征在于热成形或模制步骤之后完工的层板的60度光泽度超过50个光泽度单位。
14.如权利要求2所述的方法，其特征在于热成形基网通过GM 9071油墨粘结性测试。
15.如权利要求2所述的方法，其特征在于当按照SAE J1885 Xenon耐气候性测试进行测试时，热成形的或模制的基网基本上保持其初始光泽度。
16.如权利要求2所述的方法，其特征在于当按照ASTM G53 QUV加速风干测试进行测试时，热成形的或模制的基网基本上保持其初始光泽度。
17.一种制作热成形层板的方法，其中热成形层板包括厚度范围在1～40mils的半刚性热成形聚合物衬垫，本方法包括使衬垫通过数字控制的喷墨打印机，在衬垫上没有油墨接收层的情况下从数字控制的喷墨打印机直接向衬垫表面施加基于溶剂的(非水溶液的)数字印刷油墨，从而在单次通过打印机时在衬垫上形成多色装饰性图案。
18.如权利要求17所述的方法，其特征在于油墨印刷步骤之后将衬垫热成形和/或模制成三维形状。
19.如权利要求18所述的方法，其特征在于热成形基网通过GM 9071油墨粘结性测试。
20.如权利要求18所述的方法，其特征在于当按照SAE J1885 Xenon耐气候性测试进行测试时，热成形的或模制的基网基本上保持其初始光泽度。
21.如权利要求18所述的方法，其特征在于当按照ASTM G53 QUV加速风干测试进行测试时，热成形的或模制的基网基本上保持其初始光泽度。
22.如权利要求17所述的方法，包括在衬垫的印刷表面上施加清洁的保护性聚合物外涂层，之后对所得的层板热成形。
23.如权利要求22所述的方法，其特征在于热成形之前和之后层板的60度光泽度超过50个光泽度单位。
24.如权利要求22所述的方法，其特征在于热成形层板通过GM 9071油墨粘结性测试。
25.如权利要求22所述的方法，其特征在于当按照SAE J1885 Xenon耐气候性测试进行测试时，热成形的或模制的层板基本上保持其初始光泽度。
26.如权利要求22所述的方法，其特征在于当按照ASTM G53 QUV加速风干测试进行测试时，热成形的或模制的层板基本上保持其初始光泽度。
27.一种制作热成形数字印刷层板的方法，包括步骤提供一个厚度在0.5～40mils范围的挠性或半刚性热成形基网；在基网上不存在油墨接收层的情况下使基网通过数字控制的喷墨打印机，将基于溶剂(物水的)的数字印刷油墨以多色形式直接施加到基网上，从而在单次通过打印机时在基网上形成多色装饰性图案；在印刷步骤中将基网保持在超过大约120°F的温度下；之后将印制的基网热成形和/或模制成三维形状，热成形的基膜具有足以通过GM 9071油墨粘结性测试的油墨粘结性。
28.如权利要求27所述的方法，包括由印制的基网形成层板，并将层板热成形为三维形状，其中层板至少包括可成形透明保护外涂层。
29.如权利要求28所述的方法，其中热成形层板的保护性外涂层具有大约超过50个光泽度单位的60度光泽度。
30.如权利要求27所述的方法，其中当按照SAE J1885 Xenon耐气候性测试进行测试时，热成形的基网基本上保持其初始光泽度。
31.如权利要求27所述的方法，其特征在于当按照ASTM G53 QUV加速风干测试进行测试时，热成形的基网基本上保持其初始光泽度。
32.一种制作热成形颜色匹配的数字印刷产品的方法，包括步骤在计算机平面上产生一种软件驱动的多色印刷图案以表示数字印刷产品的标准彩色印制图案；在基网上不存在油墨接收层的情况下，通过使基网穿过数字控制的喷墨打印机、从而在单次经过打印机时在基网上形成多色装饰性图案地对基网按多色形式施加基于溶剂(无水的)的数字印刷油墨的步骤来制造一种包括挠性热成形聚合物基网的热成形数字印刷产品；数字印刷产品上的装饰性图案与显示在计算机平面上的标准彩色印刷图案的多色印刷图案颜色匹配。
33.如权利要求32所述的方法，包括热成形和/或模制印制的基网以形成具有三维形状的产品，其中在完工产品上的装饰性图案的印刷质量基本上与热成形步骤之前的印刷图案相当。
34.如权利要求32所述的方法，包括在印刷步骤期间将基网保持在大约超过120°F的温度。
35.一种制作颜色匹配的热成形装饰性层板的方法，包括在屏幕上生成一种软件驱动的图像图案以代表标准的彩色印刷图案，并利用软件驱动的涉及图像的调节对作为屏幕上的显示标准进行评估和调节；然后通过利用数字喷墨打印机施加的数字印刷油墨对挠性、半刚性热成形聚合物片或膜(基网)施加装饰性图案的步骤产生测试图片；进行任选的软件驱动图像的调节，以将测试图片图像颜色与标准匹配；并当调节的测试图片图像可接受时，使涉及图像的输出通到数字喷墨打印机以用于在垫片印制，从而制造与接受的屏幕标准匹配的彩色装饰性印制图片。
全文摘要
公开了一种制造三维形状的带有颜色匹配的数字印刷全色喷墨图像的聚合物片和层板的方法。在基网上没有油墨接收层的情况下将一个挠性热成形聚合物基网放置在喷墨打印机中并将基于溶剂的(无水)数字印刷油墨直接施加到基网，从而在单次通过打印机时形成一种多色装饰性图案。完工的产品可以热成形或模制为三维形状。在热成形和/或模制步骤之前可以将保护性外涂层叠置到数字印刷片上。制作颜色匹配的产品的方法包括在一个表示标准彩色印刷图案的屏幕上产生软件驱动的图案图像，利用软件驱动的涉及图像的对色度、对比度、亮度/暗度等调节来评估并调节屏幕上显示的标准；通过数字喷墨打印机对基网施加装饰性图案并在测试图片中进行任选的软件驱动图像调节、以使测试的图片图像与标准颜色匹配来产生测试图片；和当调节的测试图片图像可接受时，将涉及图像的输出通向数字喷墨打印机，以打印与接受的屏幕标准颜色匹配的装饰性图片。
文档编号B41C3/08GK1551838SQ02817411
公开日2004年12月1日 申请日期2002年8月30日 优先权日2001年9月5日
发明者约翰·R·约翰逊, 杰瑞·罗德尔, 约翰 R 约翰逊, 罗德尔 申请人:艾弗里·丹尼森公司, 艾弗里 丹尼森公司