本發(fā)明涉及模戳印花、圖案轉(zhuǎn)印及可重構(gòu)成形，尤其涉及一種通過熱致約束切換實(shí)現(xiàn)圖案重復(fù)構(gòu)建的可重構(gòu)模戳及其重構(gòu)方法。
背景技術(shù)：
1、現(xiàn)有模戳在印花、壓印、圖案轉(zhuǎn)印等應(yīng)用中通常采用固定圖案結(jié)構(gòu)，即針對不同紋樣分別制造對應(yīng)的專用模戳。該類方式普遍存在如下問題：一是模戳品類繁多，不同圖案需要分別設(shè)計(jì)和制造，制造成本較高；二是專用模戳需要分類存儲(chǔ)和頻繁更換，管理復(fù)雜且使用效率較低；三是在圖案更新頻繁或個(gè)性化需求較高的場景中，傳統(tǒng)固定模戳難以兼顧靈活性與經(jīng)濟(jì)性。
2、現(xiàn)有可重構(gòu)表面或針陣式成形結(jié)構(gòu)雖然能夠在一定程度上實(shí)現(xiàn)表面形貌調(diào)整，但針對模戳印花場景，仍存在結(jié)構(gòu)復(fù)雜、復(fù)位與鎖定切換不夠便捷、圖案保持穩(wěn)定性不足以及重復(fù)使用成本較高等問題。因而，有必要提供一種能夠重復(fù)復(fù)位、快速重構(gòu)不同圖案并穩(wěn)定保持圖案形貌的可重構(gòu)模戳。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
1、本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是：針對現(xiàn)有模戳紋樣固定、不同圖案通常需要分別制造專用模戳，導(dǎo)致制造成本高、使用靈活性差及更換不便的問題，提供一種可重構(gòu)模戳及其圖案重構(gòu)與轉(zhuǎn)印方法，以實(shí)現(xiàn)同一模戳對多種紋樣的快速復(fù)位、重復(fù)構(gòu)建和穩(wěn)定轉(zhuǎn)印。
2、為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供一種可重構(gòu)模戳，其包括箍框1、轉(zhuǎn)印膜2、墊圈3、多個(gè)轉(zhuǎn)印針4以及重置板5。多個(gè)轉(zhuǎn)印針4容納于箍框1限定的容納空間內(nèi)并形成可沿軸向相對滑移的針陣結(jié)構(gòu)；多個(gè)轉(zhuǎn)印針4的加載側(cè)共同形成轉(zhuǎn)印面41，印刷側(cè)與轉(zhuǎn)印膜2配合形成印刷面21。箍框1為環(huán)繞針陣外周設(shè)置的閉合約束結(jié)構(gòu)，在第一溫度狀態(tài)下通過其內(nèi)周面向針陣外周施加徑向壓緊力，并經(jīng)由外周轉(zhuǎn)印針與內(nèi)側(cè)轉(zhuǎn)印針之間的橫向接觸將鎖持力傳遞至針陣內(nèi)部，以使多個(gè)轉(zhuǎn)印針4保持軸向鎖持狀態(tài)；在第二溫度狀態(tài)下，箍框1受熱膨脹導(dǎo)致內(nèi)周約束尺寸增大，從而降低對針陣外周的徑向壓緊力，使多個(gè)轉(zhuǎn)印針4能夠在施加于轉(zhuǎn)印面41的外部載荷作用下沿軸向發(fā)生相對位移，并經(jīng)由轉(zhuǎn)印膜2在印刷面21形成目標(biāo)圖案形貌；箍框1由第二溫度狀態(tài)恢復(fù)至第一溫度狀態(tài)后，其對針陣外周施加的徑向壓緊力恢復(fù)并通過摩擦作用保持多個(gè)轉(zhuǎn)印針4的相對軸向位置，從而維持印刷面21的目標(biāo)圖案形貌。
3、優(yōu)選地，箍框1的內(nèi)周面與位于針陣外周的轉(zhuǎn)印針4之間構(gòu)成過盈配合、緊配合或受壓過渡配合，外周轉(zhuǎn)印針之間以及外周轉(zhuǎn)印針與內(nèi)側(cè)轉(zhuǎn)印針之間相互貼靠排列，以在鎖持狀態(tài)下形成連續(xù)傳力鏈。
4、優(yōu)選地，轉(zhuǎn)印膜2為柔性彈性薄膜，并覆蓋針陣的印刷側(cè)端部，以將多個(gè)轉(zhuǎn)印針4的離散位移轉(zhuǎn)化為連續(xù)或近連續(xù)的印刷表面形貌，并改善印刷面21的完整性和轉(zhuǎn)印均勻性。
5、優(yōu)選地，重置板5用于在箍框1處于解鎖狀態(tài)時(shí)對印刷面21進(jìn)行整體按壓，使多個(gè)轉(zhuǎn)印針4恢復(fù)至預(yù)設(shè)基準(zhǔn)位置；墊圈3設(shè)置于箍框1的支撐位置，用于限定印刷面21的復(fù)位高度、圖案重構(gòu)深度或轉(zhuǎn)印過程中的位移范圍。
6、優(yōu)選地，箍框1采用具有熱膨脹響應(yīng)能力的工程塑料制成，進(jìn)一步優(yōu)選為聚甲醛材料；加熱方式優(yōu)選為定向紅外加熱，紅外輻射優(yōu)先作用于箍框1的外周區(qū)域，以提高箍框1升溫速度并減小對轉(zhuǎn)印針4及轉(zhuǎn)印膜2的干擾。多個(gè)轉(zhuǎn)印針4優(yōu)選采用在相同紅外照射條件下單位時(shí)間溫升低于箍框1的材料制成，以增強(qiáng)加熱階段的溫差效應(yīng)。
7、在一優(yōu)選實(shí)施方式中，按聚甲醛材料的線膨脹系數(shù) α約為100×10^-6/℃至120×10^-6/℃進(jìn)行粗略估算，當(dāng)箍框1的內(nèi)周特征尺寸 l約為100?mm且溫升δ t約為40?℃時(shí)，則其熱膨脹量為δ l= αlδ t，其線性尺寸增量約為0.40?mm至0.48?mm；當(dāng)上述特征尺寸對應(yīng)于內(nèi)徑時(shí)，其對應(yīng)的單側(cè)約束釋放量約為0.20?mm至0.24?mm。該量級足以用于外周轉(zhuǎn)印針4與箍框1內(nèi)周面之間的夾緊力調(diào)節(jié)，從而實(shí)現(xiàn)針陣由鎖持狀態(tài)向可重構(gòu)狀態(tài)的切換。上述數(shù)值為設(shè)計(jì)估算值，用于說明本發(fā)明的可實(shí)施性，而不構(gòu)成對本發(fā)明保護(hù)范圍的限定。
8、本發(fā)明還提供一種基于上述可重構(gòu)模戳的圖案重構(gòu)與轉(zhuǎn)印方法，包括：s1、對箍框1進(jìn)行加熱，使箍框1由第一溫度狀態(tài)升至第二溫度狀態(tài)，從而減小箍框1對針陣外周施加的徑向壓緊力，使多個(gè)轉(zhuǎn)印針4進(jìn)入可重構(gòu)狀態(tài)；s2、在可重構(gòu)狀態(tài)下，對轉(zhuǎn)印面41施加局部載荷，使對應(yīng)位置的轉(zhuǎn)印針4沿軸向發(fā)生位移，并通過轉(zhuǎn)印膜2在印刷面21形成目標(biāo)圖案形貌；s3、停止加熱并對箍框1進(jìn)行冷卻，使箍框1由第二溫度狀態(tài)恢復(fù)至第一溫度狀態(tài)，以恢復(fù)對針陣外周的徑向壓緊力并鎖定目標(biāo)圖案形貌；s4、在印刷面21上施加轉(zhuǎn)印介質(zhì)，并將目標(biāo)圖案轉(zhuǎn)印至目標(biāo)基材表面。
9、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明至少具有以下有益效果：其一，通過箍框1的熱脹冷縮實(shí)現(xiàn)對針陣的解鎖與鎖持切換，結(jié)構(gòu)相對簡單，便于重復(fù)重構(gòu)；其二，多個(gè)轉(zhuǎn)印針4構(gòu)成可重構(gòu)針陣，使同一模戳能夠構(gòu)建不同紋樣，顯著減少專用模戳數(shù)量；其三，重置板5與墊圈3有利于提高復(fù)位效率和圖案成形一致性；其四，轉(zhuǎn)印膜2能夠改善印刷面21的整體性、印料附著和轉(zhuǎn)印效果；其五，該模戳既可用于手工操作，也可與自動(dòng)刻印、機(jī)械壓印或自動(dòng)化轉(zhuǎn)印設(shè)備結(jié)合，應(yīng)用范圍較廣。
1.一種可重構(gòu)模戳，其特征在于，包括箍框（1）、多個(gè)轉(zhuǎn)印針（4）和轉(zhuǎn)印膜（2）；多個(gè)所述轉(zhuǎn)印針（4）容納于所述箍框（1）限定的容納空間內(nèi)并密排形成針陣結(jié)構(gòu)，且多個(gè)所述轉(zhuǎn)印針（4）能夠沿自身軸向相對所述箍框（1）滑移；多個(gè)所述轉(zhuǎn)印針（4）的第一端位于加載側(cè)并共同形成用于接受外部圖案加載載荷的轉(zhuǎn)印面（41），多個(gè)所述轉(zhuǎn)印針（4）的第二端位于印刷側(cè)；所述轉(zhuǎn)印膜（2）設(shè)置于所述印刷側(cè)，并與多個(gè)所述轉(zhuǎn)印針（4）的第二端配合，使所述轉(zhuǎn)印膜（2）的外表面形成用于與目標(biāo)基材接觸的印刷面（21）；所述箍框（1）為環(huán)繞所述針陣外周設(shè)置的閉合約束結(jié)構(gòu)，在第一溫度狀態(tài)下，所述箍框（1）通過其內(nèi)周面向所述針陣外周施加徑向壓緊力，并經(jīng)由外周轉(zhuǎn)印針與內(nèi)側(cè)轉(zhuǎn)印針之間的橫向接觸將鎖持力傳遞至所述針陣內(nèi)部，以使多個(gè)所述轉(zhuǎn)印針（4）保持軸向鎖持狀態(tài)；在第二溫度狀態(tài)下，所述箍框（1）受熱膨脹以使其內(nèi)周約束尺寸增大，從而降低所述針陣外周所受徑向壓緊力，使多個(gè)所述轉(zhuǎn)印針（4）在施加于所述轉(zhuǎn)印面（41）的外部載荷作用下沿軸向發(fā)生相對位移，并帶動(dòng)所述轉(zhuǎn)印膜（2）在所述印刷面（21）形成目標(biāo)圖案形貌；所述箍框（1）由所述第二溫度狀態(tài)恢復(fù)至所述第一溫度狀態(tài)后，其對所述針陣外周施加的徑向壓緊力恢復(fù)并通過摩擦作用保持多個(gè)所述轉(zhuǎn)印針（4）的相對軸向位置，從而維持所述印刷面（21）的目標(biāo)圖案形貌。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的可重構(gòu)模戳，其特征在于，所述箍框（1）的內(nèi)周面與位于針陣外周的轉(zhuǎn)印針（4）之間構(gòu)成過盈配合、緊配合或受壓過渡配合，外周轉(zhuǎn)印針之間以及外周轉(zhuǎn)印針與內(nèi)側(cè)轉(zhuǎn)印針之間相互貼靠排列，以在所述第一溫度狀態(tài)下形成連續(xù)傳力鏈。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的可重構(gòu)模戳，其特征在于，所述轉(zhuǎn)印膜（2）為柔性彈性薄膜，并覆蓋所述針陣的印刷側(cè)端部，以將多個(gè)所述轉(zhuǎn)印針（4）的離散位移轉(zhuǎn)化為連續(xù)或近連續(xù)的印刷表面形貌。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的可重構(gòu)模戳，其特征在于，還包括重置板（5），所述重置板（5）用于在所述箍框（1）處于所述第二溫度狀態(tài)時(shí)對所述印刷面（21）進(jìn)行按壓，以使多個(gè)所述轉(zhuǎn)印針（4）恢復(fù)至預(yù)設(shè)基準(zhǔn)位置。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的可重構(gòu)模戳，其特征在于，還包括墊圈（3），所述墊圈（3）設(shè)置于所述箍框（1）的支撐位置，用于限定所述印刷面（21）的復(fù)位高度、圖案重構(gòu)深度或轉(zhuǎn)印過程中的位移范圍。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的可重構(gòu)模戳，其特征在于，所述箍框（1）采用具有熱膨脹響應(yīng)能力的工程塑料制成，且所述工程塑料為聚甲醛材料。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的可重構(gòu)模戳，其特征在于，所述箍框（1）適于采用定向紅外加熱方式進(jìn)行加熱，多個(gè)所述轉(zhuǎn)印針（4）采用在相同紅外照射條件下單位時(shí)間溫升低于所述箍框（1）的材料制成。
8.一種基于權(quán)利要求1至7任一項(xiàng)所述可重構(gòu)模戳的圖案重構(gòu)與轉(zhuǎn)印方法，其特征在于，包括如下步驟：s1、對所述箍框（1）進(jìn)行加熱，使所述箍框（1）由第一溫度狀態(tài)升至第二溫度狀態(tài)，從而減小所述箍框（1）對所述針陣外周施加的徑向壓緊力，使多個(gè)所述轉(zhuǎn)印針（4）進(jìn)入可重構(gòu)狀態(tài)；s2、在所述可重構(gòu)狀態(tài)下，對所述轉(zhuǎn)印面（41）施加局部載荷，使對應(yīng)位置的轉(zhuǎn)印針（4）沿軸向發(fā)生位移，并通過所述轉(zhuǎn)印膜（2）在所述印刷面（21）形成目標(biāo)圖案形貌；s3、停止加熱并對所述箍框（1）進(jìn)行冷卻，使所述箍框（1）由所述第二溫度狀態(tài)恢復(fù)至所述第一溫度狀態(tài)，以恢復(fù)對所述針陣外周的徑向壓緊力并鎖定所述目標(biāo)圖案形貌；s4、在所述印刷面（21）上施加轉(zhuǎn)印介質(zhì)，并將所述目標(biāo)圖案轉(zhuǎn)印至目標(biāo)基材表面。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，其特征在于，在步驟s1之前或步驟s1過程中，還包括利用重置板（5）對所述印刷面（21）進(jìn)行按壓復(fù)位，以使多個(gè)所述轉(zhuǎn)印針（4）恢復(fù)至預(yù)設(shè)基準(zhǔn)位置，并通過墊圈（3）限定復(fù)位高度或圖案重構(gòu)深度。
10.根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，其特征在于，步驟s1中的加熱方式為定向紅外加熱，紅外輻射優(yōu)先作用于所述箍框（1）的外周區(qū)域，所述箍框（1）采用聚甲醛材料制成，多個(gè)所述轉(zhuǎn)印針（4）采用在相同紅外照射條件下單位時(shí)間溫升低于所述箍框（1）的材料制成。