CN106414100B - 使用水基油墨在板块表面上数字印刷 - Google Patents

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Abstract

用水基油墨在包括聚合物材料的致密基质(4)上或在印刷后加热和压制的表面上形成数字印刷物的水基油墨和方法。在印刷步骤前优选将基质加热以避免水基油墨滴(22)的浮动。

Description

使用水基油墨在板块表面上数字印刷
技术领域
本发明广义地涉及使用水基油墨在致密的、非多孔的表面例如弹性塑料表面或在印刷后在热和压力下层压或固化至芯的表面上数字印刷以形成板块(panel)例如LVT地板、层压地板或粉末基地板的领域。
应用领域
本发明的实施方案特别适合用于地板，其由包括芯、装饰性层和优选地在装饰性层以上的透明耐磨构造层的地板板块构成。优选的实施方案是塑料基LVT地板，层压地板和粉末基地板。因此，现有技术的方法、问题和作为非限定性例子的本发明实施方案的目的和特征的以下描述涉及该应用领域的上述全部、特别是具有弹性表面层的地板。
应当强调本发明实施方案可以用于在任何表面上生产数字图像，但是优选扁平板块，例如广义的建筑板块，墙板、屋顶、家具元件和类似产品，其通常具有具有先进装饰性图案的大表面。本发明实施方案的基本原理可以用于在致密表面如塑料材料或金属箔和聚合物浸渍或涂覆的纸或箔上施用数字印刷物。
背景
以下描述用于描述背景和产品、材料和生产方法，其可以构成本文中优选实施方案的特定的部分。
a)层压地板
所有层压地板的大部分通过概括性地称为直接压制层压(DPL)的生产方法生产。这样的层压地板具有6至12mm纤维板的芯、0.2mm厚的层压物的上装饰性表面层和0.1至0.2mm厚的下平衡层。
层压地板的表面层特征在于装饰性和磨损性能通常通过上下布置的两个分开的经蜜胺甲醛浸渍的纸的层获得。装饰性层通常是可以数字印刷的印刷纸，而磨损层是包含小氧化铝颗粒的透明覆盖纸。纸片在大的不连续或连续层压过程中被层压至HDF芯，其中树脂在高热(约170℃)和压力(40至60巴)下固化，纸被层压至芯材料。压花板或钢带(stealbelt)形成表面结构。有时将结构化纸用作压制基质。高质量地板中的压花与设计相互叠合制备。
b)粉末基地板
近来已经开发了新的“无纸”地板类型，此后包含纤维、粘合剂和耐磨颗粒的基本均匀的粉末混合物的固体表面被称为WFF(木纤维地板)。
粉末混合物可以包含氧化铝粉末、蜜胺甲醛树脂和木纤维。在多数应用中，装饰性颗粒例如有色颜料被包括在混合物中。概括而言，所有这些材料以干形式作为混合粉末被施于HDF芯上并在和用于层压地板中时类似的热和压力下固化。已经开发了数字粉末印刷并且可通过在压制前将油墨注射进粉末中产生任何类型的非常先进的设计。表面结构以与用于层压地板时相同的方法通过结构化压制板、钢带或纸压制基质(其在粉末上被压制)制备。
c)LVT地板
豪华乙烯基瓷砖(Luxury Vinyl Tile)，通常被称为LVT地板，是作为层状产品用与增塑剂混合的热塑性PVC构建的。名称LVT有些误导，因为LVT地板的主要部分具有板的尺寸，带有木花纹。
热形成可以基于压光压延，或者将挤出用于形成PVC层。在压光压延期间，将PVC材料加热到其软化温度，并且暴露于滚筒间的压力并冷却。芯主要由几个约1mm厚的层制成。层包含与白垩和/或石灰石填料混合的PVC。将0.1mm高质量印刷装饰性PVC箔施于芯的上侧上。通常将厚度为0.1至0.6mm的乙烯基透明磨损层施于装饰性箔上。
当PVC被加热时，其变软，类似糊，并且在热和压力下粘合到其他PVC材料上，但在冷却到室温时也粘合到有机和无机纤维或矿物上。将芯层、装饰性箔和透明层用热和压力在连续或不连续压制操作中熔接或层压在一起。透明UV固化PU(聚氨酯)清漆通常作为保护性层施于透明PVC箔上。
PVC在热下膨胀并在冷却时收缩。在生产中使用的温度范围内尺寸变化相当大。包含更多乙烯基的层比乙烯基含量较低的层膨胀和收缩更多。通常将比中间层包含更多乙烯基的平衡层用于芯的下部以平衡主要仅包含乙烯基(例如至少95％的乙烯基)的透明上层。
上述LVT地板和其他地板类型经常具有压花结构，这样的结构可以是所谓EIR压花，其中与压花相互叠合得到装饰物。压花使用结构化辊或压板制得。高质量EIR压花需要印刷物在生产过程中适应热膨胀和收缩和将箔以高精度施于芯上。
压制后，使层压片退火以消除应力并获得增加的尺寸稳定性。压光压延、压制和退火通常在120℃至160℃的温度下发生。退火可以与在约25℃至30℃的温度下在若干天中的老化组合。
LVT地板中的PVC可以用其他热塑性材料代替。白垩和石灰石填料可以部分或完全被其他填料例如木纤维代替。
d)WPC地板
木塑复合地板，通常被称为WPC地板，与LVT地板类似。芯包含与木纤维填料混合的热塑性材料并且通常比矿物基LVT芯更强和更刚性。印刷图像由透明箔或可UV固化清漆以和在LVT地板中相同的方式保护。可以使用EIR。
热塑性材料例如PVC、PP或PE可以与木纤维和矿物颗粒的混合物组合，并且这可提供多种具有不同密度和柔性的地板板块。
LVT和WPC地板中的装饰性效果可以通过另外印刷并熔接到芯层上的热塑性装饰性箔获得。箔包含通常为白色的单一颜色并且覆盖芯的深颜色。箔为其中特殊溶剂基油墨用于产生木、瓷砖和石设计的轮转凹版印刷方法提供底色。数字印刷物也可以直接施于LVT或WPC芯材料上。LVT和WPC地板的数字印刷仅仅处于实验阶段，因为在塑料箔和塑料芯上难以印刷，但是，一旦引入，相对于常规印刷技术将提供重大优点。
一些术语的定义
下文中，已安装地板板块的可见表面被称为“前侧”，面向下层地板的地板板块的相对面被称为“后侧”。
“上”指朝向前侧，“下”指朝向后侧。“垂直”指垂直于表面，“水平”指的是平行于表面。
“数字印刷”指流体的滴的数字控制的排出，用于将着色剂以预定的图案定位在表面上。
已知方法和其问题
以下描述工业上通常使用以提供数字印刷的方法。该方法可以以与本文优选实施方案的不同的组合部分或完全使用以根据本文实施方案产生数字印刷。
高清晰度数字喷墨印刷机使用非撞击印刷工艺。该印刷机具有以非常精确的方式从印刷头向表面“发射”油墨滴的印刷头。
工业印刷机通常基于单次通过印刷方法，通常被称为“平台”印刷，其使用在覆盖印刷介质宽度的若干行中的若干个并排对齐的固定印刷机头。一般而言，每一行印刷头印刷一种颜色。已印刷表面在头下移动。这样的印刷机具有高容量并且一般根据具体用途定制。
为了获得高印刷质量和速度必须使用适用的印刷机头。印刷机头具有若干小喷嘴，其可以以受控方式以格栅图案发射和施用油墨小滴。
热印刷头技术，通常被称为气泡喷射印刷，使用具有每一个都带有加热器的一系列小室的印刷盒。为了从每个室排出小滴，将电流的脉冲输送通过加热元件，导致油墨在室中的快速气化以形成气泡，其引起大的压力增加，将油墨的小滴通过喷嘴推出并达到表面上。
热技术将带来这样的限制，即油墨必须耐热，通常高达300℃，因为发射过程基于热。包含热活化粘合剂的颜料基油墨不能用于热印刷头。
大多数商业和工业喷墨印刷机使用压电印刷机头技术。使用在充满油墨的室中在每一个喷嘴后面的压电晶体材料(通常称为压电体(Piezo))而不是加热元件。当施加电压时，压电材料改变形状，这在流体中产生压力脉冲，迫使油墨小滴离开喷嘴。压电喷墨允许使用多种油墨和与热喷墨相比更高的粘度。
油墨是数字印刷技术中最关键的部分。油墨必须适应接受表面，适应特定印刷头，并且适应已印刷表面的质量需要。另外，在地板应用中必须考虑其他几个关键部分，例如印刷物必须用强磨损层保护，当数字图像被结合进入地板板块时，印刷图案在印刷后通常暴露于高的热和压力。
可以使用很多油墨种类。主要组分是提供颜色的着色剂、将着色剂粘合到表面上的粘合剂和使用非接触施用方法将着色剂和粘合剂从印刷头以良好定义的小液滴输送至表面上的液体载体。
着色剂是染料或颜料或两者的组合。
颜料是悬浮或分散遍及液体载体的非常细的固体着色剂颗粒。颜料基油墨通常通过使用颜料分散体和若干化学品各自混合在一起。
颜料基油墨通常比染料基油墨更加光稳定，特别是当暴露于UV光时，并且更加耐退色。它们因此用于几乎所有地板应用中。
最经常使用的油墨类型按照所使用的主载体流体分类。主要类型是：溶剂基油墨、UV固化油墨、油基油墨和水基油墨。
溶剂基油墨的主要组分是用作载体流体的溶剂的混合物。当溶剂挥发时颜料粘合到表面上。溶剂油墨的主要优点是它们使得可以在柔性、未涂覆塑料基质例如乙烯基上印刷。主要缺点是溶剂产生的蒸气和需要处理用过的溶剂。高速溶剂印刷机使用特殊的干燥装置，通常是加热器和鼓风机的组合以在印刷头施用油墨之前或之后立即加热基质。
可UV固化油墨不挥发。它们通过暴露于强UV光固化。化学反应在光引发剂引起油墨组分交联成固体基质时发生。可UV固化油墨的优点是它们在固化后立刻干燥。它们可以施于很多未涂覆基质上。缺点是油墨和UV固化装置是昂贵的并且如果印刷物在柔性基质如塑料箔上制备的话可能开裂。在地板工业中UV固化油墨经常用于在不需要柔性时直接在刚性木基质上印刷的大平台印刷机中。
油基油墨使用经常衍生自矿物油的干燥非常缓慢的载体流体。优点是印刷机非常容易使用和维护，因为印刷头喷射器被干燥油墨堵塞的可能性很低。主要缺点是只能用于特殊的多孔表面、例如能够快速吸收施用在介质基础上的油基载体流体、在表面上留下着色剂的干压制瓷砖表面上。
包含有色颜料的水基数字油墨广泛用于在纸和织物上的印刷。水基油墨具有很多优点。它们环境友好，有成本竞争力并且可以在许多不同的材料中提供高质量印刷方法，其前提是材料具有允许液体部分渗透进入表面上部的表面结构和性质。当水干燥时分散在水中的颜料不会粘在光滑的表面上。颜料类似于砂颗粒并且可以容易地从大多数干燥和光滑的表面上除去。因此水基载体流体通常和几种其他添加剂混合以提供特殊油墨和印刷性质，并且和粘合剂混合以提供颜料至表面的粘合。常用的粘合剂是水基丙烯酸类分散体。主要缺点是干燥时间很长，在有些应用中长于一分钟。另一缺点是水基油墨不能用于非油墨吸收或低油墨吸收致密基质材料例如塑料的表面上，因为油墨滴浮动(float)并形成更大的滴的簇，其导致不可接受的印刷质量。
已知所谓粘合剂和粉末(BAP)印刷方法可以被用来提供数字印刷。常规的数字印刷方法被分为两个分开的步骤，包括通常被称为“空白油墨”的液体粘合剂和通常被称为“干燥油墨”的干燥着色剂的分开的施用。干燥油墨的有色颗粒被施于板块的表面上。一些颗粒被通过印刷头施用的空白油墨的数字形成的图案粘合。其他未粘合干燥油墨颗粒被除去，剩下的粘合的颗粒形成数字装饰。可以重复这一两步方法并且可以施用干燥油墨的几种颜色从而可以形成先进多色高清晰度印刷物。主要的优点是可以使用相当简单的水基液体物质并且颜料基干燥油墨着色剂可以因为不需要颜料分散体而是非常成本有效的。BAP方法基于空白油墨滴应将干燥油墨粉末粘合至表面上的主要原理。这样的滴将以和水基油墨一样的方式是浮动的，并且BAP技术在致密表面例如塑料表面上难以使用。
WO 2009/018260描述了LVT地板可以数字印刷并且印刷层或磨损层可以机械或化学压花。印刷设计可以是分开的层的形式，或者可以是通过数字或模拟印刷技术直接印刷在基础层或其他层的表面上的设计。印刷层优选塑料或聚合物膜，例如PVC、含乙烯基聚合物、烯烃聚合物、含丙烯酸聚合物、聚酯、离聚物和/或其他合金膜等。该文包括LVT地板中的数字印刷的概括描述。该文中没有涉及可用于在LVT地板中提供高质量印刷物的油墨类型或印刷方法的具体信息。
US 2011/0180202描述了数字形成的图像，例如升华染料可以被热转移到乙烯基地板材料上。热活化在160℃至210℃的温度下发生，并且这高于LVT地板中正常的PVC材料软化温度。因此需要地板材料的增强的热-机械性能以抑制来自热暴露的收缩。这是主要的缺点并且该印刷方法不能用于包含常规PVC材料的LVT地板。
US 2012/0249705描述了数字印刷方法，包括加热低油墨吸收记录介质至40℃至100℃的温度，并使用包含水不溶性着色剂、石蜡、树脂颗粒和水的含水油墨组合物进行印刷。油墨印刷方法包括将含水油墨组合物排出以在基质上形成图像的第一步骤和加热基质的第二步骤。在第一步骤中将基质加热到40℃至80℃的温度，并且在第二步骤中加热到50℃至110℃的温度。该文中提及第二步骤不限于在印刷后加热基质的步骤，并且可以是在记录前或记录中加热基质的步骤。但是，该文提及当第一步骤中的加热温度高于60℃时，PVC制成的基质快速软化并可能变形并且难以在喷墨印刷机中输送记录介质。
US 2012/0147108描述了旨在在乙烯基基质上印刷的包括包含水、颜料、丙烯酸类聚合物颗粒的喷墨油墨的数字印刷方法。该方法也包括在约50℃至100℃的印刷后将热施加到喷墨油墨上以引起丙烯酸类聚合物颗粒熔接的加热装置。该文说明加热装置可以被结合进印刷系统中以在印刷时或接近印刷时加热基质。或者，在可以喷射到介质上期间或之后使用加热装置加热油墨。得到的印刷图像可以被加热到某一促进油墨膜形成和增塑乙烯基基质、但是不足够高以引起乙烯基流动的温度，例如约50℃至100℃。
US 2011/0234727描述了数字印刷方法，包括将例如乙烯基的非油墨吸收基质加热到40至60℃的温度范围，使用包含颜料和丙烯酸类树脂的含水油墨印刷并加热已印刷的基质至40至60℃的温度范围以干燥油墨。
如以上已知公开中所述的第一步骤的低温不足以避免水基油墨滴的浮动并且当在印刷前施加高温时热塑性材料、特别是PVC变形的问题没有解决方案。
在印刷后将如上所述的几种地板类型以及墙板块和家具元件压制和加热。当使用水基油墨时，其必须适合许多要求。水基油墨必须能够在热和压力期间维持高质量印刷并且不应发生油墨滴的浮动或渗出(bleeding)。油墨必须与树脂和用于地板表面的材料相容并且不发生分层或负面影响设计或表面性质的化学反应。油墨必须与油墨头相容并且油墨组合物应包含成本有效、环境友好的材料和化学品。优选地，不需要已印刷表面的特殊预涂覆。不需要优化和改进水基油墨和印刷方法以可以以更加成本有效的印刷方法得到更好的印刷物。
多个已知方面的上述描述是申请人的评论并且多种技术部分或完全以不同组合使用时并不意味着承认以上描述是现有技术。
目的和概述
本发明的至少某些实施方案的主要目的是提供可以用来改进在致密表面例如塑料材料上或在印刷后用热和压力层压或固化的表面上的数字印刷的水基数字油墨和数字印刷方法。
本发明的实施方案基于第一主要原理，其中已印刷基质在印刷前被加热到高温，并且水基油墨包含适应当施于热致密表面上时几乎立即干燥以减少并优选消除油墨滴的浮动的配方。
本发明还基于第二主要原理，其中在印刷前基质坚固地附着和连接至板块材料，从而减少涉及高印刷温度下基质的热变形的问题。
根据本发明的第一方面，提供了一种形成建筑板块的方法，其包括：
·将基质加热至至少约80℃；
·用印刷头通过将水基油墨的滴施于已加热基质上印刷数字图案，其中水基油墨包含包含含水颜料分散体的着色剂、包含丙烯酸类树脂分散体、优选可热交联丙烯酸酯共聚物分散体的粘合剂和包含二醇或甘油的粘度增加物质；
·将透明耐磨层施于数字图像上；
·将基质和板块的芯用热和压力连接，由此形成建筑板块。
优选地，在印刷前，将基质连接到芯上。
芯可以包含和填料混合的热塑性材料。
芯可以包含用热固性树脂粘合的木纤维。
基质可以在印刷前用热和压力层压到芯上。
基质可以是热塑性箔或者经蜜胺甲醛浸渍的纸。
基质可以在印刷后与数字图像相互叠合地压花。
印刷头可以是配置为施用粘度为至少约5cps的油墨滴的压电印刷头。
该方法可以包含在施用水基油墨前在基质上施用基本干燥和有色的颗粒。
基本干燥的油墨和有色颗粒可以包含热塑性材料。
水基油墨可以包含约15至35重量％的含水颜料分散体，和约5至20重量％的丙烯酸类树脂分散体。
水基油墨可以包含约15至35重量％的含水颜料分散体，和约5至20重量％的可热固化丙烯酸酯共聚物分散体。
基质可以被加热到约80至约130℃范围内或约10至约130℃范围内的温度。
透明耐磨层可以是包含热塑性材料的箔。
数字图像可以通过使用专色(spot colour)印刷。通过使用专色，降低了渗出的危险。
本发明基于第三主要原理，其中水基油墨通过将颜料、粘合剂和粘度增加物质混合制备，从而使得它们特别适合于提供和维持在热和压力期间的高质量印刷，没有油墨滴的浮动或渗出发生，并且它们与用于地板表面的树脂和材料相容，从而不发生分层或负面影响设计或表面性质的化学反应。油墨还与油墨头相容并且油墨组合物包含成本有效、环境友好的材料和化学品。
本发明的第二方面是用于在印刷后在高于100℃压制和加热的板块的基质上数字印刷的水基油墨。水基油墨包含含水颜料分散体的着色剂，丙烯酸类树脂分散体、优选可热交联丙烯酸酯共聚物分散体的粘合剂，以及包含二醇或甘油的液体粘度增加物质。水基油墨的材料组成为15至35重量％的含水颜料分散体和5至20重量％的丙烯酸类树脂分散体，例如可热交联丙烯酸酯共聚物分散体。水基油墨的沸点高于100℃并且低于130℃。水基油墨的粘度在25℃下高于2cps并且低于15cps。本发明中的沸点在大气压力下确定。
液体粘度增加物质可以包含可与水混合，具有高于100℃的沸点，并且熔点低于施用温度的二醇或甘油。
液体粘度增加物质可以包含乙二醇或丙二醇或聚乙二醇或二乙二醇或丁二醇或甘油。
液体粘度增加物质可以进一步含有去离子水作为溶剂。
水基油墨的粘度在25℃可以为约5至12cps。
水基油墨的沸点可以为约105至120℃
水基油墨可以被配制为当被施于加热到约100℃的致密表面时在少于一秒内从液体状态转移到固体状态。
水基油墨可以包含润湿剂。
根据本发明的第三方面，提供了一种形成装饰性层的方法，其包括：
·将基质加热至至少约80℃的温度；
·通过用印刷头将水基油墨滴施于已加热基质上印刷数字图像，其中水基油墨包含含水颜料分散体、包含丙烯酸类树脂分散体、优选可热交联丙烯酸酯共聚物分散体的粘合剂和包含二醇或甘油的粘度增加物质；
·将透明耐磨层施于数字图像上。
基质可以在印刷前层压至板块的芯上。
附图简述
以下将结合实施方案参考所附示例性附图更详细描述本发明，其中，图1a至d图示了生产LVT地板板块的技术方案。
图2a至f图示了数字印刷方法的实施方案。
图3a至d图示了数字印刷装置的实施方案。
详述
图1a显示了连续形成的形式为LVT板块1的建筑板块。板块1具有可包含一个或多个主要由与20至80％的主要旨在降低材料成本的白垩或石灰石填料混合的PVC制成的芯层5a、5b、5c的芯5。每一层可以使用2至4个圆筒生产。
芯5在上侧具有基质4，其可以为包含热塑性材料如聚氯乙烯(PVC)的已印刷装饰性箔。装饰性箔可以非常薄并且可以具有约0.05至0.15mm的厚度。将包含热塑性材料如PVC的透明磨损层3施于基质4上。透明磨损层3可以具有0.2至0.6mm的厚度。芯5通常包含稳定层16以改善温度稳定性。稳定层16可以为玻璃纤维层。可以将平衡层6包括在芯5的后侧以避免弯曲。将芯层5a、5b、5c、基质4、透明磨损层3、稳定层16、平衡层6在一个或多个步骤中使用热和压力在连续的操作中熔接在一起，其中使用一个或几个辊子45或压力带加热粘合层。粘合剂也可以用于将芯5连接至上层。热塑性材料例如PVC的热粘合可以在130℃至160℃的温度下和在5至10巴的压力下进行。可以使用更高的压力。透明磨损层3可以包括聚氨酯层2，其提供额外的耐磨和耐污渍。透明磨损层3可以被直接施于基质4上的聚氨酯层2替换。
在所有实施方案中，基质4和透明磨损层3和平衡层6可以被透明或有色热塑性粉末如Vestolit PVC粉末(其优选散布、压制和熔接至板块1的下层)替换，或包含VestolitPVC粉末(其优选散布、压制和熔接至板块1的下层)。箔和层可以被粉末以与纸在层压地板中被粉末替换相同的方式替换，从而形成粉末基WFF表面。芯5包含一个或几个芯层5a至5c并且优选地为玻璃纤维层的稳定层16优选如上所述连续生产。连续芯可以在施用粉末层之前被切割成板块。可以将具有或不具有颜料的热塑性颗粒施于芯5的上和/或下部。可以在最终压制前使用例如通过辊子或通过喷雾施用的粘合剂将粉末连接至芯。优选地，平衡层6可包含粘合剂。
基质、透明磨损层、芯层和热塑性粉末可包含其他热塑性材料如聚酯、聚丙烯(PP)、聚乙烯(PE)、聚苯乙烯(PS)、聚氨酯(PU)、聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚丙烯酸酯、聚乙烯醇缩丁醛或其组合。
图1b示意性显示了LVT板块形式的建筑板块的形成，其中连续压制操作被不连续压制46替换。压制46可以具有几次打开，例如十次打开，并且十块板块可以在每一次打开中在30分钟内压制并在10分钟内冷却。
连续形成比非连续压制更成本有效，并且提供了更高的能力和更好的质量。工业上新近的投资大部分是基于连续生产工艺的。
图1c显示形式为LVT地板的建筑板块1，其用机械锁定系统浮动安装，所述机械锁定系统包括用于垂直锁定的舌10和舌槽9，和具有在第一边缘1边缘中与相对的第二边缘中的锁定槽14协作的锁定元件8并且在水平方向上锁定的条7。板块也可以具有直边并且可以通过向下胶粘到底层地板上安装。
旨在用于浮动安装的具有机械锁定系统的LVT地板通常具有3至6mm的厚度。芯5的下侧可以包含槽或洞以减少重量和节约材料。
图1d显示了形式为类似图1c中的实施方案的具有弹性装饰性表面并且表面层可以如上所述为粉末基的地板板块的建筑板块。基质4和透明磨损层3可以具有优选比基质4和透明磨损层3软、并且可以提供声音降低的亚层11。在该实施方案中芯5是HDF、MDF芯或包含与木纤维混合的复合材料如热塑性材料、优选聚氯乙烯(PVC)或聚丙烯(PP)的WPC芯。可以使用很多其他芯材料，优选耐湿气材料如水泥粘合刨花板或其他类型的矿物基板材料。芯5甚至可以包含陶瓷材料并且弹性上层可以提供具有更小的声音的软表面。这样的具有陶瓷芯的板块也可以浮动安装并且可以包含机械锁定系统。
图2a显示压电印刷头20的喷嘴，其将作为油墨滴22的水基油墨21施于在此实施方案中为PVC箔的基质4上。在此实施方案中水基油墨具有包含以下的材料组成：
·含水颜料分散体
·包含丙烯酸类树脂分散体、优选可热交联丙烯酸酯共聚物分散体的含水分散体的粘合剂，
·适合于达到印刷头的粘度要求的优选和水混合作为粘度增加物质的二醇或甘油。
油墨的优选的材料组成，基于重量(重量％)，是约30重量％的颜料分散体，约10重量％的丙烯酸类树脂分散体例如可热交联丙烯酸酯共聚物分散体，和约60重量％的如上所述的粘度增加物质。混合物可以不同并且优选的油墨可以具有15至30重量％的颜料分散体和5至20重量％的丙烯酸类树脂分散体例如可热交联丙烯酸酯共聚物分散体和40至85重量％的粘度增加物质的组成。这样的油墨可以具有105至120℃的沸点，并且它们适合用于在致密表面上、特别是在热塑性表面上在增加的温度下印刷。它们也和热塑性树脂、特别是蜜胺甲醛树脂相容。当印刷物在用于层压和粉末基地板中的时候，丙烯酸类树脂、例如可热交联丙烯酸酯共聚物在通常在高于120℃的温度下开始的蜜胺甲醛树脂的浮动之前开始固化，并且将抵消颜料渗出，或者完全消除。
丙烯酸类树脂可以是丙烯酸类或甲基丙烯酸类粘合剂。丙烯酸类树脂可以是均聚物或两种或更多种单体的共聚物。这样的单体具有特定的官能团，例如羟基、羧基、环氧乙基等。优选的丙烯酸类粘合剂是含水阴离子聚合物分散体，例如BASF生产的Helizarin粘合剂。
含水颜料分散体可以包含2至5重量％的颜料。丙烯酸类树脂分散体可以包含45至50重量％的丙烯酸类粘合剂，例如可热交联丙烯酸酯共聚物。丙烯酸类树脂分散体可以进一步包含水、表面活性剂、添加剂等。
大多数压电印刷头被设计为使用2至12厘泊范围内的粘度工作。高粘度头优选在约5至15cps的范围内，因为这样的头给出更多的灵活性以提供合适的如上所述的油墨组合物。通过在油墨中包括粘度增加物质，水基空白油墨可以容易达到高于2cps的所有可能的粘度需要。
粘度增加物质可以例如包含与蜜胺树脂相容并且在施加热时并且优选在施加压力时允许容易和快速的固化的水溶性聚乙二醇(PEG)。优选的与热固性树脂相容的溶剂应该可与水相混合，具有高于100℃的沸点和低于施用温度的熔点。这样的但是并不限于此的例子是乙二醇、丙二醇、聚乙二醇、二乙二醇、丁二醇和甘油。也可以使用组合。
所有油墨配方可以包含小量、约1至2重量％的润湿剂，例如BYK或Surfinol和例如旨在用于控制细菌和真菌的化学品例如Actidice。
优选颜料分散体在水基油墨中的量尽可能低，因为大部分油墨成本涉及颜料分散体。令人惊讶的是相当低的量的颜料分散体，例如15重量％，就可以给出与35重量％几乎相似的色度。用于其中不需要照片质量的地板应用的油墨可以使用其量低至5重量％的水基颜料分散体生产。任何在5至35重量％之间的颜料分散体比例都可以使用。更高的颜料比例通常不具备成本竞争力。
图2a显示了水基油墨的液体物质不能渗透进入致密和光滑的非多孔基质4，例如热塑性箔如PVC箔、经蜜胺甲醛浸渍的纸或金属箔如铝箔，并且油墨滴22以不受控的方式浮动并形成油墨滴22的簇。这导致不可能用于地板应用中的低质量印刷。
图2b显示使用水基油墨在附着在板块1的芯5上的可以为热塑性箔如PVC箔、经蜜胺甲醛浸渍的纸或金属箔如铝箔的致密、光滑和非多孔基质4上的印刷物。基质4是致密的和非多孔的，使得油墨滴22在基质4的表面上在施用后至少5秒后保持为液体。
板块1和基质4被加热，优选加热到高于80℃的温度，甚至优选加热到90至120℃的温度。包含颜料23的油墨滴22中的丙烯酸类粘合剂在这样的高温下将几乎立刻干燥并固化并且在高于80℃的温度下油墨滴22的浮动将被显著减少。如果温度被增加至约100℃、并且特别地如果施用油墨滴22、例如5至20皮升的滴，浮动将进一步减少。理想的温度为水基油墨的沸点附近，在这一实施方案中为110℃附近。如果如图1a所示印刷在层的热粘合之后进行的话，可以使用来自生产工艺的热。如果使用高温、小滴和高粘合剂含量的合适的组合的话，可以使用施于致密表面如PVC箔上的水基油墨获得非常高质量的印刷。印刷机优选装备有避免印刷头在印刷期间过热的冷却系统。
印刷期间的高温可以引起热塑性箔变形并且在冷却后可能得到不受控制的图像尺寸。缺点在于这样的设计在实践中不可能用已压花的筒或金属板和表面的高质量EIR形成组合。类似的问题当印刷物被施于经蜜胺甲醛浸渍的纸上时产生。这样的问题可以用如图2b所示的其中箔或经浸渍的纸优选牢固地附着在芯5上(例如熔接到热塑性芯上或例如用热塑性树脂粘合到HDF芯上)的生产方法解决。
图2c示意性地显示数字印刷物可以以两步使用最近由
Figure GDA0002571170610000161
Innovation AB引入地板应用的粘合剂和粉末(BAP)印刷方法形成。不具有任何着色剂或颜料的粘合剂或所谓空白油墨30数字施用并且用于粘合包含颜料23的粉末或所谓干燥油墨31。
可能包含包含颜料23的小有色颗粒例如热塑性颗粒的粉末基干燥油墨31可以随机以干形式施于可以为PVC箔的致密基质4上。小颗粒可以由粘合在热塑性颗粒例如Vestolit或木纤维上的颜料形成，并且粘合可以用可包含含丙烯酸乳液的粘合剂获得。优选将表面和箔加热至高于80℃甚至更优选地至约100℃的温度。温度应低于基质和干燥油墨粉末的软化温度从而使得干燥油墨颗粒不会附着在表面上并且可以容易地去除。粘合剂图案或图像由优选仅在干燥油墨31上施用包含液体粘合剂的空白油墨30的油墨头数字形成。粘合剂优选包含丙烯酸类树脂、优选丙烯酸类树脂水基分散体。空白油墨30中的粘合剂当滴与热的干燥油墨31的颗粒和热基质4接触时干燥和固化。图2d显示了空白油墨30连接一些形成与空白油墨30相同图案的干燥油墨31的颗粒，并且当通过例如真空或空气压力将未粘合干燥油墨31除去时在基质4上形成印刷物。可以施用几种颜色并且可以以成本有效地方式形成多颜色高质量图像，因为空白油墨30和干燥油墨31的成本显著低于常规含颜料分散体油墨。BAP方法可以提供与常规数字印刷技术质量相同甚至质量更高的数字印刷物。主要优点是印刷头不再不得不处理可能堵塞印刷头喷嘴的油墨。
图2e显示了如果干燥油墨31的颗粒比施用的空白油墨滴22的直径小从而使得滴覆盖几个并排或上下重叠施用的颗粒时是有优点的。空白油墨滴应优选具有足以覆盖几个颗粒和渗透至表面的油墨体积。油墨小滴的正常尺寸为约2至4皮升(＝1*10-12升或0.000001mm3)并且几个滴可以施于各自之上。每一小滴的尺寸可以增加，取决于油墨类型和头类型，通常在10至40皮升之间并且这对应于可以具有约30至100微米的直径的小滴。尺寸为约10至20微米的干燥油墨颗粒容易粘合和去除。可以设计可以发射高达100至200皮升或更多的较大液滴的印刷头。当施用含有大量颜料的基色时，可以使用这样的较大滴。
图2f显示BAP印刷物可以通过其中空白油墨30在步骤一中施于基质4并且干燥油墨31此后施于空白油墨30上的方法中在致密和加热表面4上形成。调整空白油墨中的粘合剂、基质的温度和始自空白油墨的施用至干燥油墨粉末的时间以使得仅与热基质4接触的滴的下部30b开始干燥并且避免了滴的浮动而在空白油墨30的滴的上部30a还是湿的并且可以粘合施于空白油墨30的滴上的干燥油墨31的颗粒。
一个可以独立使用或者可以与以上加热方法组合使用的替代性方法是改性空白油墨以通过例如增加二醇含量来增加粘度。优选使用超过10cps的粘度。甚至更优选粘度超过20cps的空白油墨。增加的粘度降低了油墨滴的浮动并且可以使用BAP方法在塑料箔或在经蜜胺/甲醛浸渍的纸上在正常印刷温度下获得高分辨率印刷物。实际上，将空白油墨施于温度为20℃或更低的基质上可能是有利的，因为二醇的粘度在低温下较高。
图3a显示了具有升高的表面温度的数字印刷物可以和芯层5a至5c、平衡层6和基质4(其可以包含基色)的层压一致。数字印刷物可以使用数字印刷机40印刷。
图3b显示了透明磨损层3可以被熔接到已印刷基质4上并且保护性的聚氨酯层2可以用可以为辊或数字印刷头20的PU施用装置47施用。UV固化装置43在施用后将PU层固化。印刷和层压步骤可以包括中间加热操作，其中进行油墨的额外的干燥以增加透明磨损层3至印刷物和装饰性基质4之间的粘合。也可将粘合剂层、优选水基丙烯酸类粘合剂施于基质4上和/或印刷物上和/或透明磨损层3上以增加粘合。
图3c显示了包括施用干燥油墨31的散布装置27、用优选为压电印刷头的印刷头20施用空白油墨30的滴的图案的空白油墨施用装置36以及除去空白从而形成数字印刷物P的干燥油墨去除装置28的BAP印刷设备。未粘合干燥油墨颗粒可以使用可以为空气压力和真空的组合的空气流除去。板块1的基质4优选在施用干燥油墨之前被加热。
图3d显示了类似图3c的与施用包含有色颜料和粘合剂的水基油墨的数字印刷机组合的粘合剂印刷设备。优点是数字印刷物的形成可以由包含三种不同方法的三个步骤组成。第一基色可以包括在基质4中，优选在PVC箔中。第二基色可以通过BAP方法施用。第一基色和第二BAP基色可以提供形成数字印刷物需要的大部分颜料。小部分颜料、优选少于20％可以用液体颜料基喷墨方法施用。这是一种非常有效的印刷方法。另一优点是大部分最终印刷步骤可以在包含粉末颗粒的第二BAP颜色上进行并且这样的颗粒可以用于避免油墨滴的浮动。这使得可能在热塑性材料上在正常的生产温度下施用水基数字喷墨印刷物而不需要额外的加热。
实施例1–水基油墨的配方物
为设计用于具有5至6cps的油墨的Kyocera Piezo印刷头制备油墨配方物。将30重量％的含水颜料分散体和10重量％的可热交联丙烯酸酯共聚物的含水分散体(来自BASF的Helizarin粘合剂)与59重量％的包含去离子水、甘油和二乙二醇的含水粘度增加物质混合。将1重量％的BYK润湿剂包括在油墨中。粘度在25℃下测量为6cps并且沸点是110℃。
实施例2–在增加的表面温度下的数字印刷
将具有0.1mm白色装饰性PVC箔的4mm的LVT板块加热到100℃并且在KyoceraPiezo印刷头下移动。用按照实施例1制备的水基油墨将木纹图案数字印刷在热表面上。水基油墨立刻固化并获得高分辨率印刷物。将0.4mm透明PVC箔施于印刷物上并在160℃下和10巴的压力下层压。
在室温下和在50℃、60℃和70℃下用板块重复印刷。所有印刷物质量非常低，具有相互连接的油墨滴的簇。油墨在施用后是湿的。在高于80℃的温度下发生了相当的改进。在90至110℃的温度下获得了非常高质量的印刷物，油墨在高于100℃的温度下是干燥的。印刷质量在高于油墨的110℃沸点的温度下逐渐下降。
在加热到100℃的高光泽的铝箔上重复印刷。得到了高质量印刷物。

Claims (46)

1.形成建筑板块的方法，该方法包括：
· 将基质(4)加热至高于80°C的温度，其中基质(4)是致密的和非多孔的，其中基质(4)为PVC箔；
· 用印刷头(20)通过将水基油墨(21)的滴施于已加热基质(4)上印刷数字图像，其中水基油墨包含包含含水颜料分散体的着色剂、包含丙烯酸类树脂分散体的粘合剂和包含二醇或甘油的粘度增加物质；
· 将透明耐磨层(3)施于数字图像上；
· 将基质(4)用热和压力连接至芯(5)，由此形成建筑板块；
其中在印刷前将基质(4)连接至芯(5)。
2.如权利要求1的方法，其中丙烯酸类树脂分散体为可热交联丙烯酸酯共聚物分散体。
3.如权利要求1的方法，其中芯(5)包含与填料混合的热塑性材料。
4.如权利要求1的方法，其中芯(5)包含用热塑性树脂粘合的木纤维。
5.如权利要求1的方法，其中在印刷前将基质(4)用热和压力层压至芯(5)。
6.如权利要求2的方法，其中在印刷前将基质(4)用热和压力层压至芯(5)。
7.如权利要求3的方法，其中在印刷前将基质(4)用热和压力层压至芯(5)。
8.如权利要求4的方法，其中在印刷前将基质(4)用热和压力层压至芯(5)。
9.如权利要求1至8中任一项的方法，其中在印刷后将基质(4)与数字图像相互叠合地压花。
10.如权利要求1至8中任一项的方法，其中印刷头(20)是配置为施用粘度为至少5 cps的油墨滴(22)的压电印刷头。
11.如权利要求9的方法，其中印刷头(20)是配置为施用粘度为至少5 cps的油墨滴(22)的压电印刷头。
12.如权利要求1至8中任一项的方法，其中进一步包含在施用水基油墨前在基质(4)上施用基本干燥并且有色的颗粒(31)。
13.如权利要求9的方法，其中进一步包含在施用水基油墨前在基质(4)上施用基本干燥并且有色的颗粒(31)。
14.如权利要求10的方法，其中进一步包含在施用水基油墨前在基质(4)上施用基本干燥并且有色的颗粒(31)。
15.如权利要求11的方法，其中进一步包含在施用水基油墨前在基质(4)上施用基本干燥并且有色的颗粒(31)。
16.如权利要求12的方法，其中基本干燥并且有色的颗粒(31)包含热塑性材料。
17.如权利要求1至8中任一项的方法，其中水基油墨包含15至35重量%的含水颜料分散体，和5至20重量%的丙烯酸类树脂分散体。
18.如权利要求9的方法，其中水基油墨包含15至35重量%的含水颜料分散体，和5至20重量%的丙烯酸类树脂分散体。
19.如权利要求10的方法，其中水基油墨包含15至35重量%的含水颜料分散体，和5至20重量%的丙烯酸类树脂分散体。
20.如权利要求12的方法，其中水基油墨包含15至35重量%的含水颜料分散体，和5至20重量%的丙烯酸类树脂分散体。
21.如权利要求15的方法，其中水基油墨包含15至35重量%的含水颜料分散体，和5至20重量%的丙烯酸类树脂分散体。
22.如权利要求16的方法，其中水基油墨包含15至35重量%的含水颜料分散体，和5至20重量%的丙烯酸类树脂分散体。
23.如权利要求1至8中任一项的方法，其中将基质(4)加热到80至130°C范围内的温度。
24.如权利要求9的方法，其中将基质(4)加热到80至130°C范围内的温度。
25.如权利要求10的方法，其中将基质(4)加热到80至130°C范围内的温度。
26.如权利要求12的方法，其中将基质(4)加热到80至130°C范围内的温度。
27.如权利要求16的方法，其中将基质(4)加热到80至130°C范围内的温度。
28.如权利要求17的方法，其中将基质(4)加热到80至130°C范围内的温度。
29.如权利要求22的方法，其中将基质(4)加热到80至130°C范围内的温度。
30.如权利要求1至8中任一项的方法，其中透明耐磨层(3)是包含热塑性材料的箔。
31.如权利要求9的方法，其中透明耐磨层(3)是包含热塑性材料的箔。
32.如权利要求10的方法，其中透明耐磨层(3)是包含热塑性材料的箔。
33.如权利要求12的方法，其中透明耐磨层(3)是包含热塑性材料的箔。
34.如权利要求16的方法，其中透明耐磨层(3)是包含热塑性材料的箔。
35.如权利要求17的方法，其中透明耐磨层(3)是包含热塑性材料的箔。
36.如权利要求23的方法，其中透明耐磨层(3)是包含热塑性材料的箔。
37.如权利要求29的方法，其中透明耐磨层(3)是包含热塑性材料的箔。
38.如权利要求1至8中任一项的方法，其中数字图像通过使用专色印刷。
39.如权利要求9的方法，其中数字图像通过使用专色印刷。
40.如权利要求10的方法，其中数字图像通过使用专色印刷。
41.如权利要求12的方法，其中数字图像通过使用专色印刷。
42.如权利要求16的方法，其中数字图像通过使用专色印刷。
43.如权利要求17的方法，其中数字图像通过使用专色印刷。
44.如权利要求23的方法，其中数字图像通过使用专色印刷。
45.如权利要求30的方法，其中数字图像通过使用专色印刷。
46.如权利要求38的方法，其中数字图像通过使用专色印刷。
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