CN102971152A - 地板材料的成像方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种乙烯基地板材料的成像方法。使用热活化成像方法在具有增强的热机械性能的乙烯基地板材料上形成图像。通过本发明，实现了地板基材的收缩的最小化和图像变形的最小化。

Description

地板材料的成像方法
本申请要求2010年1月22日提交的美国临时申请NO.61/297484的所有权益。
技术领域
本发明涉及地板材料成像，尤其涉及通过一种新的图像转移方法在合成和树脂地板材料上成像。
背景技术
合成和/或树脂材料早已应用在地板用途中。地板材料，如包含乙烯基类(包括聚氯乙烯)的地板条，都在使用。在日常家用和商业应用条件下，这样的地板材料提供了防水性、低成本、抗霉性以及机械稳定性。
大规模的乙烯基地板材料生产可以使用乙烯基材料的热成型。通过使用热量和压力来进行压延片材状的地板条，并且热量和压力可以在表面的光滑处理工艺中使用。为了加快生产，使用快速冷却到周围环境温度的方法。
有或没有其他成分的乙烯基材料快速冷却，尤其是片材形状的材料，给予乙烯基树脂或乙烯基热塑性材料一种可随时间而改变的“热记忆”。很快上述材料将会沿着片材的尺寸方向减小尺寸。当上述材料的温度接近软化温度时，即使不向所述材料施加显著的压力，也会产生收缩的问题。因此，当乙烯基地板伴随着施加热量至周围环境温度以上的工艺使用时，如图像转移方法，产生了所不希望的收缩。
热转移成像一般具有350℉或者更高的温度。这样的温度大大高于乙烯基树脂或者热塑性材料的软化温度。可能出现超过10％的收缩率，这主要会使图像的质量产生失真，并且缩小地板材料的物理尺寸。
为了辅助乙烯基/油毡地板材料的热成型，有时使用如邻苯二甲酸酯等的增塑剂和其他的增塑剂。这些增塑剂在环境温度下为液体，无论是纯的形式或者是与乙烯基地板组合物形成混合物，而无化学键合条件下都是如此。这些增塑剂降低了热稳定性，也是着色剂的溶剂。增塑剂随着时间的缓慢蒸发和在地板基体内部的迁移，导致了着色剂的溶解，这使图像质量失真。
热塑性材料，如聚氯乙烯，聚醋酸乙烯及类似物，常在地板条中使用，用于提供适合热力学成型的线性分子结构。然而，对后续的加热工艺来说，如用于热转移成像，不具有足够的所需要的三维稳定性。即使当地板材料的温度和/或压力产生波动，无论是单独还是联合产生的，都可能会是如此。化学制品，例如家用清洁材料，有机溶剂，漂白剂和酶的物质，也都可能会在使用过程中改变热塑性材料的聚合物基体。
为了提高机械强度或者耐久性，利用无机填充物颗粒，如Al2O3和SiO2，一顶部涂层可被施加到乙烯基地板材料的表面。不考虑接受性能或者渗透性能，在应用了热转移成像印制工艺之后，这些涂层显示出热内聚性能差，主要归因于热膨胀系数的不同。所述涂层也会干扰图像的转移。
发明内容
提供一种新的用于地板材料的成像方法。所述方法涉及将印制的图像热转移到地板材料上。通过油墨或者调色剂在一转移介质上形成图像，包括含有可热转移的着色剂(例如升华染料)的油墨或者调色剂被热转移到乙烯基地板材料上。从而得到提高的热力学性能，或者抑制暴露于热量条件下的收缩的地板材料。
附图说明
图1显示了根据本发明的一优选的数字化印制并转移图像的方法。
图2显示了根据本发明的一片材状或条状地板材料，其已经通过热转移方法成像。
图3显示了一地板材料的实施方案的层，其在本发明中是有用的。
具体实施方式
本发明的一个目的是提供一种适用于热转移成像的地板材料。所述地板材料必须能够经受住在成像操作中的加热方法并不出现材料的物理热收缩或者图像失真。
在本发明的一个实施方案中，所述地板材料包括至少两层。一第一层，可含有一透明的或浅色的热转移图像的接受性顶层，该层含有乙烯基材料；一第二较低层或者底层，其用作热收缩控制层，该层被紧紧粘结到所述顶层。
根据本发明的一例举的成像方法，是使用乙烯基地板材料作为最终的成像基材。乙烯基地板是一种含有乙烯基的地板材料。在一个实施方案中，含有可升华着色剂的液态油墨被数字化打印到一中间转移片材上，该片材可以是纸。所述着色剂接下来被加热到它们的热活化温度，由此，所述着色剂活化并转移到所述乙烯基地板材料上。在升华着色剂或颜料的情况下，热活化使所述升华着色剂升华并粘合到所述乙烯基地板材料上，为此所述可升华着色剂具有亲和力。包括升华颜料的着色剂的热活化通常出现在160℃到210℃，或者大约325℉到410℉。
在另一实施方案中，形成在所述地板材料上的图像可通过直接打印获得，或者使用包含可热扩散性的着色剂的油墨或调色剂，该着色剂包括加颜料的着色剂、分散染料和升华染料。所述图像通过接下来的定影方法被固定到基材上，该方法可以是加热和/或辐射方法。用于进行热定影方法的温度一般介于160℃到210℃之间，或者大约325℉到410℉。
为了减少热收缩和提高所述乙烯基地板材料上的图像的热稳定性，在本发明的一个实施方案中，使用了铸造乙烯基材料。该实施方案中的所述地板材料可包含有片材状的乙烯基(聚氯乙烯或者聚偏二氯乙烯)制品。铸造乙烯基地板可按照需要的厚度直接被形成，在此，聚合物基体中的分子在成型温度下(高于环境温度)处于热平衡的阶段，而在薄膜形成工艺过程中不允许乙烯基成分带有“热记忆”。因此，所述地板材料更加稳定。再者，铸造乙烯基片材状地板材料具有更好的一致性和耐光性。相比之下，压延乙烯是通过使用热机械力沿着片材的尺寸方向拉伸所述乙烯基材料而形成。接受的乙烯基聚合物层的厚度可在15到250微米的范围之内。
可根据本发明使用一种热老化或者热调节工艺。该热老化工艺允许该乙烯基组合物(有或没有底层)，在与热转移成像温度接近的温度下，但是在热转移成像工艺之前进行作用，从而可实现贯穿在聚合物基体中的热平衡。如果要使用一种非铸造类的乙烯基地板片材或条，这一工艺尤其有用。再者，这样一种热老化或者热调节工艺有助于除去位于接受的乙烯基聚合物基体中的不期望的增塑剂或者增塑剂残留。
所述热老化温度应当接近于热转移成像温度。相当低的温度，如25℉的差异，就不太可能会有效地达到热平衡。可以在乙烯基地板片材制造期间进行所述老化工艺，紧随在片材形成步骤之后，但是在粘结底层之前。老化也可在所述热转移图像工艺之前进行。基于具体的乙烯基材料，可以使用介于325℉到400℉之间的热老化温度，对于许多材料来说，优选的温度是介于325℉到375℉之间，并且老化的时间段介于30秒到300秒。
在另一实施方案中，在形成所述接受性乙烯基层中，没有使用增塑剂或者超级增塑剂材料，或者这些材料以最少量的应用使用。增塑剂是在所述片材形成过程中有助于乙烯基材料的可塑性和/或柔韧性的添加剂，但是对人和环境是有害的。这些材料对图像稳定性也是有害的。通常用来形成乙烯基片材的增塑剂邻苯二甲酸酯类，包括：邻苯二甲酸二-2-乙基己酯(DEHP)，邻苯二甲酸二异癸酯(DIDP)，邻苯二甲酸二异壬酯(DINP)，邻苯二甲酸Dindecyl酯(DUP)，以及邻苯二甲酸苯甲基丁基酯(BBP)。不完全聚合的亚麻仁油、妥尔油或者类似物，当进入到油毡产品中时，也可用作增塑剂，以及对图像稳定性可能是有害的。因此，优选避免使用它们。对于本发明，优选地，不到1％的全部非邻苯二甲酸酯类型的增塑剂被使用；并且在形成所述乙烯基接受层中，最优选不使用增塑剂。非邻苯二甲酸酯增塑剂的实例包括但不限于以下：BASF生产的Hexamoll
Figure BPA00001596343700041
DINCH，Colorite Polymers生产的Colorite
Figure BPA00001596343700042
系列，以及EastmanChemicals生产的EastmanTM DBT。
为了低用量或者不用外部增塑剂而保证优良的一致性和柔韧性，优选使用平均分子量(Mn)在1,000到100,000之间的聚氯乙烯(PVC)，最优选的是分子量在2,000到10,000之间。
优选地，可使用具有高的升华打印接受性能的热固性聚合物材料作为所述接受性乙烯基组合物的部分。这些聚合物不仅提高热转移成像的接受性来提高最终图像的颜色逼真度，而且防止着色剂在所述乙烯基聚合物基体的内部热迁移。这与热塑性材料相反，在打印之后热塑性材料缺乏升华着色剂的“锁定”性能。微观层面来说，这些聚合物提供改进的三维结构稳定性，并提供在乙烯基热塑性基体范围内的升华着色剂的持久性。合成的热固性聚合物材料，如聚酯，如聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)以及聚对苯二甲酸丁二酯(PBT)，聚氨酯(PU)，聚酯二醇如聚对苯二甲酸乙二醇酯二醇(PETG)，聚酰胺(PA)和聚酰亚胺(PI)，无论是均聚物，共聚物，三元共聚物或类似形式，在所述乙烯基地板材料的形成工艺中，都可被用作共铸造、共挤压、共压延成分，或者被用作填充剂/添加剂。优选地，所述热固性聚合物按重量计范围在1％到50％。
着色剂，包括染料和颜料，以及添加剂如热或辐射稳定剂，聚合催化剂，发泡剂，辐射阻止剂，荧光增白剂，光反射成分等，都可被用于该接受性乙烯基层，从而取得所述地板制品所希望的热性能、机械性能、声学性能、视觉外观性能、辐射稳定性或耐化学性能等性能。负热膨胀(NTE)材料也可被用作乙烯基聚合物组合物中的添加剂。这种材料的一个实例就是钨酸锆(ZRW2O8)。
在本发明的一个实施方案中，使用用于所述乙烯基地板材料中的底层或者衬底。本发明中的底层包括热稳定材料，如：玻璃纤维、亚麻或黄麻、竹子、金属、合成工程聚合物稀松布或者沿着片材轴向(x-y平面)的纤维嵌入结构。所述底层优选地要满足ASTM F1303标准(具有衬底的片状乙烯基覆盖层标准规范)。所述稀松布或纤维材料具有相对较小的热膨胀系数。如，聚氯乙烯(PVC)的线性热膨胀系数在20℃是5.2×10-5/℃，而不锈钢稀松布在20℃是1.7×10-5/C，典型的木质材料如竹子在20℃是0.65×10-5/C。带有热膨胀系数低的纤维材料的嵌入纤维或稀松布，具有树脂、塑料或者橡胶组合物，使得在热转移印刷期间尺寸结构稳定化。在本发明中，优选使用线性热膨胀系数(在20℃)小于2.0×10-5/C的纤维。
天然或合成的聚合物，例如：橡胶胶乳，三聚氰胺或尿醛(如：六甲氧基甲基三聚氰胺，羟甲基dimenthoxy甲基三聚氰胺，二羟甲基脲，N，N-二羟甲基乙烯脲)，反应和非反应性聚合物硅烷，苯乙烯丙烯腈(SAN)，环氧，聚酯，聚氨酯，合成橡胶例如丁二烯橡胶、苯乙烯丁二烯橡胶、卤代丁基橡胶、氯丁橡胶或氯丁二烯橡胶，乙烯基类如聚氯乙烯等可被使用作为主要成分，无论单独或者混合使用，并结合低的热膨胀纤维材料。由此产生的底层可以被热粘结或化学粘结到所述接受性的乙烯基层。为了防止在转移或者成像工艺过程中的不均匀的热膨胀或者收缩，所得到的底层和接受性的乙烯基层之间的热膨胀系数的差异应该优选不超过5％。层与层之间的热膨胀的巨大差异，在热转移成像工艺以后，可能导致所不希望的弯曲或卷曲，或者甚至层的分离。所述底层的厚度可在50到500微米的范围内。
为了防止不必要的向底层的着色剂迁移或扩散，可在所述底层和所述接受性乙烯基层之间施加于或形成一个任选的阻挡层。该阻挡层抑制着色剂从图像接受性层的渗透或迁移，尤其是在长期使用中。图像的清晰度和光强度因而可以在整个地板材料的使用期间被维持。有很少直至没有亲和力和/或有很少直至没有着色渗透倾向的高交联聚合物/树脂材料优选用于形成该阻挡层。这种材料的实例包括：高密度聚乙烯或聚丙烯，金属化的聚乙烯或聚丙烯，聚醚丙烯酸酯，环氧化物聚合物，聚硅氧烷，纤维素或改性纤维素聚合物，或有机金属聚合物材料。
在一个实施方案中，使该纤维材料取向，从而使纤维或稀松布沿着所述底层的片材平面双轴地铺放(X-Y平面，而不是Z轴)，所以全部的热膨胀或收缩都被最优化地控制。优选地，用于所述底层的膨胀系数低的纤维的重量百分数不得少于1％，更优选地重量百分数不低于5％。
将任选的清晰的或透明的通透聚合物层6施加到所述接受性的乙烯基层8的表面，该乙烯基层被施加在底层10或衬底上，如图3所示。所述清晰的或透明的层可通过层压或涂敷制成。此处使用的“通透”一词意思是，在热转移步骤中，印制在转移介质上的所述可热活化或升华着色剂将升华或扩散通过所述聚合物层，并冷凝沉积在所述接受性乙烯基层上。然而，在转移工艺完成后，这样的层不允许材料升华图像的冷扩散。因此，通过“通透”聚合物层的覆盖范围，可以提供额外的机械、辐射和化学保护。
所述清晰或透明的“通透”涂层进一步包括至少一种透明的聚合物或树脂材料，该材料有很少直至没有对于气化的或凝结的升华染料的亲和力，并在转移印制工艺中，允许所述升华图像从所述层的外部穿过到达所述接受性乙烯基层。所述图像然后永久粘结到所述接受性乙烯基层，并处于所述通透层的下方。热固性或热塑性聚合物材料能够形成“通透”层或膜，其可以是天然的或合成的，可用作该涂层的成分。为了实现耐光性和机械稳定性，可通过交联反应使用或形成带有各种添加剂的热固性高分子材料来制造牢固的粘结，和一个非粘性的通透层，该层消除了热转移工艺过程中的剥离问题，如美国专利申请No.61/260442和PCT/US10/56365所教导的。
空气中的氧气和臭氧可透过所述通透层，并导致印制图像的耐光性降低。在聚合物层中可使用具有氧阻断或清除性的添加剂(抗氧化剂)。非聚合物的除氧化学品的实例包括：抗坏血酸，抗坏血酸盐，，碳酰肼，异抗坏血酸，丁酮，对苯二酚，以及二乙基羟基胺，不饱和脂肪酸，2，6-二(叔-丁基)-4-甲基苯酚(BHT)，2，2′-亚甲基-二(6-叔-丁基-对-甲酚)和三苯基亚磷酸酯。聚合物氧清除剂和/或抗氧化剂(氧清除聚合物-OSP)，如聚丙烯，聚丁二烯，聚异戊二烯，乙烯-环己烯基甲基丙烯酸酯共聚物(ECHA)，以及乙烯-丙烯酸甲酯-环己烯基甲基丙烯酸酯三元共聚物(EMCM)也可用于该通透聚合物层。
透明通透聚合物层的组合物实例：
Figure BPA00001596343700071
所述清彻或透明通透层的干燥涂层重量范围一般为0.5-25g/m2，优选为1-3g/m2。
将一图像印制在中间基片12上。所述图像可通过数字打印机打印，如一计算机驱动的喷墨打印机24。在所述图像被印制到该介质上后，所述图像准备从所述介质转印到所述乙烯基地板材料。
利用计算机技术，可以大幅瞬时印制图像。例如，摄像机或扫描仪30可用于捕捉计算机20上的彩色图像。创建或存储在计算机中的图像可以根据命令打印，而不用考虑运行尺寸。通过任一合适的打印装置，包括那些能够打印多种颜色的装置，包括机械热敏打印机、喷墨打印机和电子照相或静电打印机以及如上所述进行转印，可将来自计算机的图像印制或转移到所述乙烯基地板材料上。
电脑和数字打印机价格低廉，从而图片的转移和电脑产生的图像可被制成在基板16上。这些转移可由最终的用户在家里产生，也可由商业机构产生。如上所述，所述图像通过施加热量进行转移。衣服用的熨斗，或者能实现所述这样的转移的热压印设备26，都是可以用来进行热转移的设备的实例。

Claims (16)

1.一种地板材料成像方法，包括以下步骤：
施加热量到一含有可热活化的着色剂的印制图像，其中所述热量使所述可热活化的着色剂活化，并且当所述可热活化的着色剂被热活化时所述地板材料的图像接受性层具有对于着色剂的亲和力，所述可热活化的着色剂粘结到所述地板材料而形成图像
其中所述地板材料包括图像接受性层和收缩控制层，并且，在地板材料的成像期间，通过施加热量到所述地板材料，导致图像接受性层的尺寸收缩相对于收缩控制层不超过百分之五(5％)。
2.如权利要求1所述的地板材料成像方法，其中地板材料的图像接受性层包括乙烯基。
3.如前述任一项权利要求所述的地板材料成像方法，进一步包括：在地板材料的成像之前，通过施加热量到所述图像接受性层而热老化所述图像接受性层的步骤。
4.如前述任一项权利要求所述的地板材料成像方法，进一步包括：在使地板材料成像之前，通过施加热量到所述图像接受性层，热老化所述图像接受性层的步骤，其温度不显著地低于所述可热活化的着色剂的热活化温度。
5.如前述任一项权利要求所述的地板材料成像方法，其中，所述地板材料包括铸造乙烯基。
6.如前述任一项权利要求所述的地板材料成像方法，其中，所述收缩控制层包括纤维材料。
7.如前述任一项权利要求所述的地板材料成像方法，其中，所述收缩控制层具有一低于2.0×10-5/℃(在20℃)线性热膨胀系数。
8.如前述任一项权利要求所述的地板材料成像方法，其中，所述地板材料的图像接受性层包括热固性聚合物。
9.如前述任一项权利要求所述的地板材料成像方法，其中，所述地板材料的图像接受性层包括乙烯基，并且，其中所述热活化的着色剂具有对乙烯基的亲和力并且粘结到乙烯基从而形成所述图像。
10.如前述任一项权利要求所述的地板材料成像方法，其中，所述可热活化的着色剂包括升华染料，所述地板材料的图像接受性层包括乙烯基，其中，通过施加热量使升华染料升华，已升华的升华染料对所述乙烯基具有亲和力并粘结到所述乙烯基从而形成所述图像。
11.如前述任一项权利要求所述的地板材料成像方法，其中，所述地板材料进一步包括一通透层，该通透层对于所述可热活化的着色剂有很少至没有亲和力，并且，通过热活化所述可热活化的着色剂通过该通透层并基本上不粘合到该通透层上，以及其中所述可热活化的着色剂通过所述通透层并粘合到图像接受性层上。
12.如前述任一项权利要求所述的地板材料成像方法，其中，所述地板材料进一步含有位于图像接受性层和收缩控制层之间的阻挡层，其中，在所述地板材料成像以后，该阻挡层抑制图像穿过图像接受性层到达收缩控制层。
13.如前述任一项权利要求所述的地板材料成像方法，其中，所述地板材料进一步包括一透明的通透层，其中该通透层包括树脂材料，并且该通透层对于所述可热活化的着色剂有很少至没有亲和力，和其中，通过热活化所述可热活化的着色剂通过所述通透层并基本上不粘合到所述通透层上，和所述可热活化的着色剂通过所述通透层并粘合到所述图像接受性层上。
14.如前述任一项权利要求所述的地板材料成像方法，其中，所述地板材料进一步包括一透明的通透层，所述通透层对于所述可热活化的着色剂有很少至没有亲和力，并且，通过热活化，所述可热活化的着色剂通过所述通透层并基本上不粘合到该通透层上，和其中所述可热活化的着色剂通过所述通透层并粘合到所述图像接受性层上。
15.如前述任一项权利要求所述的地板材料成像方法，其中，所述地板材料的所述图像接受性层包括聚氨酯，所述可热活化的着色剂对于该聚氨酯具有亲和力，和所述热活化的着色剂粘结到该聚氨酯上而形成图像。
16.如前述任一项权利要求所述的地板材料成像方法，其中，所述地板材料的所述图像接受性层包括聚酯，所述可热活化的着色剂对于聚酯具有亲和力，和所述可热活化的着色剂粘合到聚酯上而形成图像。
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