CN104768768B - 成型品的喷墨印刷方法 - Google Patents

Abstract

本发明是一种用于在成型品(1)的表面上形成喷墨印刷图像(3)的印刷方法，所述方法的特征在于，在以使用油性墨的喷墨形成印刷图像(3)之前，通过在欲形成印刷图像(3)的部分喷墨印刷，形成与印刷图像(3)相对应的墨接收层(5)。本方法能够在成型品(1)的表面上有效地形成喷墨印刷图像。

Description

成型品的喷墨印刷方法

技术领域

本发明涉及成型品的喷墨印刷方法，特别是适合在塑料盖的顶面上形成印刷图像的喷墨印刷方法。

背景技术

凹版印刷、柔性版印刷(flexographic printing)等已经广泛地用作在各种成型品例如塑料盖或容器、塑料膜和各种其它塑料成型品的表面上印刷的工业手段。最近，通过喷墨方法的印刷手段已开始采用。

通过喷墨方法的印刷手段可基于输入的印刷信息通过喷嘴头使墨滴飞行并将其沉积在预先设定的记录介质上以定影沉积物来形成印刷图像。此类印刷手段不要求制版，并且可容易地改变设计。于是，这些印刷手段适合在小批多种产品上印刷，并进一步具有低运营成本的优点。

由于此印刷手段拥有上述优点，专利文献1举例来说提出了形成于塑料盖的顶面上的印刷图像通过喷墨方法形成。

在通过喷墨方法进行印刷中，避免墨的渗色等是必要的。因此，对于喷墨印刷，通常的实践是事先将墨接收层涂布在要进行印刷的印刷介质的表面上，以预防归结于墨流(ink flow)的渗色或印刷图像的剥离(见，例如，专利文献2)。

现有技术文献：

专利文献：

专利文献1JP-A-2003-11342

专利文献2JP-A-2008-213199

发明内容

发明要解决的问题

如上所述在形成有墨接收层的印刷介质的表面上通过喷墨形成印刷图像时，此印刷介质若由塑料制备，则造成引起生产率大幅降低的问题。也就是，用于墨接收层形成的涂布液含有溶剂，因此在将溶剂干燥和除去之后，完成利用喷墨的印刷。如果印刷介质是塑料的，用于溶剂干燥和除去的加热(亦即涂膜的固化)受限。这是因为如果将涂膜加热至高温以缩短加热时间，欲于其上印刷的基体(substrate)(成型品)变形。特别地，当塑料是具有低耐热性的热塑性树脂例如聚烯烃时，向着此类变形的趋势是明显的。

因此，本发明的目的是提供能够在成型品表面上有效地形成喷墨印刷图像的喷墨印刷方法。

用于解决问题的方案

根据本发明，提供用于在成型品的表面上形成喷墨印刷图像的喷墨印刷方法，所述方法包含：

在用使用油性墨的喷墨形成印刷图像之前，与印刷图像相对应，通过喷墨印刷，在欲形成印刷图像的部分上形成墨接收层。

在本发明的喷墨印刷方法中，优选

(1)墨接收层由使用接收层用墨的喷墨印刷形成，墨包含分散在溶剂中的湿润型树脂；

(2)墨接收层由使用接收层用墨的喷墨印刷形成，墨包含分散在溶剂中的湿润型树脂和无机细颗粒；

(3)由喷墨形成的印刷图像是局部图像；

(4)成型品是盖或容器；

(5)盖由塑料构成，且喷墨印刷图像形成于盖的顶面上；以及

(6)塑料盖的顶面形成于具有2.0mm以下、特别是1.5mm以下的厚度的薄壁顶板部中。

发明的效果

本发明具有显著的特征在于，固定喷墨印刷图像用的墨接收层与印刷图像同样通过喷墨方法与印刷图像相对应地形成。例如，如果喷墨印刷图像是局部图像如字符、线或点等，墨接收层可利用喷墨与欲形成此类局部图像的部分相对应地形成。

此类通过喷墨方法形成墨接收层，与通过其它涂布方法形成墨接收层相比，优势在于通过加热干燥的溶剂除去可在非常温和的条件下进行，并且，即使溶剂没有完全除去，而是残余一定的量，后续通过喷墨印刷形成印刷图像仍可进行。如果喷墨印刷图像是局部图像例如字符、线或点等，同样获得接收层的涂布量可削减至最低限度以及材料的成本可降低等优势。

详细地，在通过喷墨方法形成墨接收层时，将形成墨接收层用墨材料(即接收层用墨)喷射为喷射流(jets)。于是，墨接收层伴随着进行所谓的喷雾干燥而形成，因而所得的未干燥的墨接收层中含有的溶剂的量显著地小。此外，墨接收层可选择性地形成于欲形成喷墨印刷图像的部分，因此墨接收层不必形成于比所需区域更大的区域。然而，接收层并不意欲形成印刷图像，因而可在接收层含有一定量溶剂的状态下在此接收层上形成喷墨印刷图像。结果，在喷墨印刷之前执行的通过加热干燥的溶剂除去，可在非常温和的条件(具体地，低温、短时间)下进行，借以可提高生产率。

除此之外，本发明能够用喷墨印刷并作为一系列在同一生产线上的无中断的动作进行墨接收层的形成。由此可实现生产率的显著增加。

本发明的喷墨印刷方法在各种成型品例如塑料盖、塑料容器、塑料膜和各种其它塑料成型品的表面；以及金属盖和金属罐的表面实施。

附图说明

[图1]是显示通过本发明形成的墨接收层和墨图像之间的关系的图。

[图2]是说明实施本发明的过程的图。

[图3]是显示作为成型品的典型实例的、对其以最优选方式实施了本发明的盖的图。

具体实施方式

通过参照图1，以本发明的喷墨印刷方法，印刷图像3通过使用油性墨的喷墨印刷形成于成型品的表面上。喷墨印刷图像3形成于通过喷墨印刷形成的墨接收层5上。

成型品1不受限制，并可由任何热塑性树脂或任何热固性树脂形成。然而，通常以例如热塑性树脂等的具有低耐热性的树脂来形成成型品1，有利于产生本发明最大限度的益处。也就是，根据本发明，如之前所述，固定喷墨印刷图像用的接收层5可在温和条件下形成，包括低温、短期干燥。原因是，甚至当成型品由具有低耐热性的树脂如热塑性树脂形成时，其热变形被有效地抑制，并且直至喷墨印刷完成也不需要长时间。

在本发明中，喷墨印刷图像3由自身为公众所知的喷墨用的油性墨形成。喷墨印刷图像3可由单色的墨形成，或者可以是由叠加的不同颜色的墨形成的全色图像。

喷墨用的油性墨含有各种溶剂、各种颜色的颜料或染料，以及分散剂。

溶剂的典型实例为烃类溶剂例如脂族烃类或芳族烃类、烷基醇类溶剂、卤代烃类溶剂、醚类溶剂、二醇醚类溶剂、酮类溶剂、酯类溶剂和多元醇类溶剂等。任意这些溶剂的量设为，使得所得的墨具有作为细颗粒通过喷嘴头喷射这样的粘度。

颜料或染料的实例是本身公众已知的各种颜色的颜料或染料，且包括炭黑、镉红、钼红、铬黄、镉黄、钛黄、氧化铬、铬绿、钴绿、群青、普鲁士蓝、钴蓝、偶氮类颜料、酞菁类颜料、喹吖啶酮类颜料、异吲哚啉酮类颜料、二噁嗪类颜料、还原类颜料(threne pigments)、苝类颜料、硫靛类颜料、喹酞酮类颜料和金属配合物等。根据目标颜色使用任何这些颜料或染料。

进一步，分散剂本身也是公众已知，并且它们的实例包括含羟基羧酸酯类、长链聚氨基酰胺类和高分子量酸酯类的盐、高分子量羧酸类的盐、长链聚氨基酰胺类和极性酸酯类的盐、高分子量不饱和酸酯类、改性聚氨酯类、改性聚丙烯酸酯类、聚醚酯型阴离子表面活性剂、萘磺酸福尔马林缩合物盐类、聚氧乙烯壬基苯基醚、聚酯型多胺(polyester polyamine)和乙酸硬脂酰胺等。

此外，上述油性墨可适当地含有作为粘结剂的热固性的、紫外固化性的或电子束固化性的可聚合单体。例如，油性墨可含有连同聚合引发剂一起的形成聚酯、环氧树脂、聚氨酯或任何这些聚合物的丙烯酸类改性产物等的单体组分。除任意的它们以外，油性墨还可进一步含有活性稀释剂例如丙烯酸类单体等。

在本发明中，墨接收层5优选具有不损害通过喷墨印刷的印刷图像的色度(color shade)的色调，并通过喷墨印刷以这种方式形成。也就是，此类墨接收层5可为透明的，或由已利用本身为公众所知的颜料或染料着色而具有不损害印刷图像色度的色调的墨所形成。

此类墨接收层形成用的墨包含分散在溶剂中的湿润型树脂。此墨如有需要可掺入无机细颗粒、分散剂以及进一步的颜料或染料。

墨接收层形成用的墨中使用的湿润型树脂在前述油性墨中所含的溶剂中溶胀。例如，当包括此类树脂的片在室温(25℃)浸渍在使用的溶剂中时，观察到由溶剂的浸透所致的片体积的增加。具体地，根据油性墨中所含的溶剂的类型使用聚乙烯醇树脂、聚酯树脂、环氧树脂、丙烯酸类树脂、聚氨酯树脂(urethane resin)等。由于墨接收层5含有此类湿润型树脂，当随后进行使用油性墨的喷墨印刷时，形成印刷图像用的油性墨迅速渗入墨接收层5。湿润型树脂通常按基于接收层用墨的固成分为1至20重量％的量使用。

使用无机细颗粒，目的是为稳定地保持渗入接收层5的墨。此类无机细颗粒具有5μm以下的体均粒径(D₅₀)，如例如通过激光衍射/散射法测量的。通常可使用胶体二氧化硅等，但优选地使用层状硅酸盐化合物，例如云母、蛭石或蒙脱石等的细颗粒。这些层状硅酸盐化合物的细颗粒是含有很多孔的多孔材料，并且能够更稳定地保持渗入接收层5的油性墨。无机细颗粒通常按基于接收层用墨的固成分为1至30重量％的量使用。

作为接收层用墨当中使用的溶剂，可举出作为实例的与前述用在油性墨中的溶剂相同的溶剂。溶剂的量设定为使得接收层用墨具有可从喷墨喷嘴头喷射这样的粘度。

在墨接收层中可用的分散剂可以与任何上述在油性墨中可用的分散剂相同，并且按墨中的颜料等不沉淀的适当的量使用。

可掺入接收层用墨的颜料或染料，不用说，是不损害欲形成于接收层上的喷墨印刷图像3的色调的颜料或染料，并且按符合此条件的量掺入。

进一步，上述接收层用墨，如同喷墨用墨，可连同聚合引发剂一起掺入热固性的、紫外固化性的或电子束固化性的可聚合单体，或反应性稀释剂例如丙烯酸类单体等。

使用上述接收层用墨的接收层5的形成，以及后续的喷墨印刷图像的形成，根据示于图2中的过程实施。

也就是，如图2所示，设置输送欲在其上印刷的成型品的旋转输送体10，用于进行上述过程。接收层用的喷墨头13和喷墨印刷用的喷墨头15在与旋转输送体10的表面有间隔地沿着旋转方向的顺序设置。在喷墨印刷用的喷墨头15中，青色(蓝色)墨用的喷墨头C(15a)、红色(品红)墨用的喷墨头M(15b)、黄色墨用的喷墨头Y(15c)、黑色墨用的喷墨头K(15d)和白色墨用的喷墨头W(15e)例如沿着旋转输送体10的旋转方向适当地顺序设置，从而可完成例如全色印刷。当然，这些五色用的喷墨头不受限制，更多颜色用的喷墨头可以以合适的顺序设置，以便通过叠加这些颜色的墨可形成全色的印刷图像。

此外，用于干燥接收层用墨的加热器17配置在接收层用的喷墨头13和喷墨打印用的喷墨头15之间。进一步，喷墨印刷图像用的干燥加热器19沿着旋转输送体10的旋转方向配置在喷墨打印用的喷墨头15的下游。通过比方说吹冷风而冷却旋转输送体10的表面用的点冷却器(spot cooler)20沿着旋转输送体10的旋转方向配置在接收层用的喷墨头13的上游。

详细地，根据本发明，将欲进行印刷的成型品(例如，盖)，例如引至旋转输送体10的表面上，处于喷墨头13和点冷却器20之间的位置。首先，根据期望的喷墨印刷图像的形态，将前述接收层用墨通过喷墨头13以涌流(gush)喷射于欲形成印刷图像的部分。然后，借助于加热器17通过加热将溶剂除去，以形成具有该接收层用墨的墨接收层5(见图1)。

在以这种方式形成墨接收层5之后，各颜色的油性墨的喷射流通过上述喷墨头15按合适的顺序喷射，借以形成符合目的的全色喷墨印刷图像3(见图1)。将此类印刷图像通过随后的加热器19干燥加热，从而完全地固定于墨接收层5，并最终从旋转输送体10排出。

在进行如上的墨接收层5和喷墨印刷图像3的形成时，旋转输送体10由加热器17和19加热，并预期其温度逐渐升高。然而，此缺陷通过用点冷却器20冷却而有效预防。

再者，如果成型品1由塑料等制成，则用于将极性基团引入至成型品1的表面的表面处理装置21可配置在点冷却器20的沿旋转方向的上游侧，以便增强墨接收层5和成型品1之间的密合性。

此表面处理装置21实施如电晕处理，从而将极性基团引入成型品1的区域，该区域包括施加喷墨印刷的部分(欲形成墨接收层5的部分)，从而改善成型品1和墨接收层5之间的密合性。

如果形成墨接收层5用的墨含有紫外固化性的或电子束固化性的可聚合单体，则通过利用紫外线或电子束照射的固化可以在通过加热器17加热之后、但在下一步喷墨印刷之前进行。然而，一般而言，如果进行通过加热器17的加热(即，预焙烧(temporary baking))，便能够适度地除去溶剂，涂膜可起到接收层5的功能。因此，此类固化期望在进行喷墨印刷完成后进行。此外，如果掺入了热固性单体，则将通过加热器17的固化根据固化条件限制为除去溶剂这样的加热，并在喷墨印刷完成之后实施主加热是推荐的。

此外，如果喷墨用的墨含有热固性的、紫外固化性的或电子束固化性的可聚合单体，可取的是通过借助加热器19的加热而进行预焙烧以除去溶剂，然后主固化(焙烧)在单独的步骤中通过主加热、用紫外线照射或用电子束照射最后进行。

在本发明中，如上所述，固定喷墨印刷图像用的墨接收层5与印刷图像同样利用喷墨方法与印刷图像相对应地形成。于是，通过加热器加热来固定墨接收层5(溶剂的除去)可在温和条件下进行，亦即低温和加热的时间短。由此，后续的喷墨印刷图像的形成可在由旋转输送体10输送时立即且连续地实施。结果，印刷图像的生产率显著地增加。

详细地，若欲通过喷墨方法形成墨接收层5，用于形成该墨接收层5的印刷通过来自喷墨头13的喷射流进行。在喷射期间，接收层用墨中的溶剂除去达一定程度(如在喷雾干燥中)。再者，墨接收层5可选择性地形成于欲稍后形成喷墨印刷图像的部分。此外，墨接收层5，即使轻微地流动和渗色，也会变得在尺寸上大于将在之后形成的喷墨印刷图像3。于是，允许含有一定量的溶剂。如同将从此事实了解到的，通过加热器17加热可在相对低的温度(例如，120℃以下)下短时间进行。由此，变得可使用喷墨头15立即进行喷墨印刷。

在本发明中，由喷墨印刷形成的印刷图像可以是实心图像，但最优地是局部图像例如字符图像。也就是，在实心图像的情形中，形成的墨接收层5也是实心的，并具有大面积。另一方面，在局部图像的情形中，墨接收层5也是点状的，并具有小面积，并且通过加热的溶剂除去可在甚至更短的时间内进行。

在上述的本发明中，进行印刷的成型品1可由任何材料例如塑料、金属或玻璃形成，但优选由塑料制成。关于其形状，特别当由塑料制成时，成型品1典型地是盖或容器，但最优选是盖。

图3中示意地表示此类典型的塑料成型品，上盖(整体地标示为30)包含具有平直表面的顶板部31，和从顶板部31的圆周边缘向下延伸的裙状部(skirt)33。在裙状部33的内表面，形成用于将盖30固定在容器口的外表面上(未示出)的螺纹35，。在通过依靠旋转等而不是依靠与螺纹35的螺纹咬合来形成密封结构的这类盖的情况下，将用于形成密封的密封环等设置在顶板部31的内表面上代替螺纹35。

上述塑料盖通常由烯烃类树脂例如聚丙烯或聚乙烯等形成。它的耐热性低，并且具有形成于其中的对热变形极度敏感的螺纹35(或密封环)等。根据本发明，用于溶剂除去的干燥可在温和条件下实施。因此，利用本发明，当欲将喷墨印刷图像3形成于塑料盖的顶面31a(顶板部31的上表面)上时，印刷图像可以高速形成，且有效预防盖3的热变形。以这种方式，有效地利用本发明的优势。

除此之外，上述盖进一步优选以使得其上欲完成印刷的具有顶面的顶板部具有2.0mm以下、特别是1.5mm以下的小的壁厚度的方式设计。例如，从节约资源的观点，已存在向着盖壁变薄的趋势。在此情形中，有可能翘曲等发生在通过热成形例如注射成型或压缩成型等所形成的盖30的顶板31中。如果发生此类翘曲，在通过与辊压接的情形中，例如如在凹版印刷中的，产生印刷图像模糊的问题。在本发明中，此类麻烦可完全解决，这是因为墨接收层5和印刷图像3都通过喷墨方法由墨滴飞行所形成。再者，甚至当盖的顶面抛光来赋予设计属性或减少运输期间的摩擦时，墨接收层5和印刷图像3可在凹凸面的凹部的底部形成，而没有模糊。

利用前述的本发明，进行印刷的部位不限于盖的顶面，而是成型品的侧面也可印刷。如果印刷的范围是在成型品的圆周方向上的宽幅，成型品沿其轴旋转，并且成型品的侧面可通过本发明的方法印刷。

根据上述的本发明，成型品上印刷图像的形成可高速进行，有效预防成型品的热变形，且可确保非常高的生产率的结果。

附图标记说明

1：成型品

3：喷墨印刷图像

5：墨接收层

10：旋转输送体

13：墨接收层用的喷墨头

15：喷墨印刷图像用的喷墨头

17,19：加热器

20：点冷却器

21：表面处理装置

30：塑料盖

31：顶板部

33：裙状部

35：螺纹

Claims (2)

1.一种用于在成型品的表面上形成喷墨印刷图像的喷墨印刷方法，其包含：

在使用油性墨的喷墨形成所述印刷图像之前，与所述印刷图像相对应，通过喷墨印刷，在欲形成所述印刷图像的部分上形成墨接收层，其中

(a)所述墨接收层由使用接收层用墨的喷墨印刷形成，所述墨包含分散在溶剂中的湿润型树脂和无机细颗粒；

(b)所述无机细颗粒的体均粒径为5μm以下；

(c)由喷墨形成的印刷图像是局部图像；

(d)形成喷墨印刷图像的成型品是塑料盖，喷墨印刷图像形成于所述盖的顶面上。

2.根据权利要求1所述的喷墨印刷方法，其中

所述塑料盖的顶面形成于具有2.0mm以下的厚度的薄壁顶板部中。