CN110076060A - 利用数码印刷/涂敷技术给建筑镶板施加涂层的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及建筑镶板,尤其涉及地板镶板和制造这样的建筑镶板的方法。该建筑镶板包括装饰性表面和透明保护层,透明保护层通过数码涂敷施加。本发明描述了一种视觉控制系统,该视觉控制系统可被用于将数码印花或数码压花适配于特定的镶板表面。
Description
本申请是申请日为2013年7月10日、名称为“利用数码印刷/涂敷技术给建筑镶板施加涂层的方法”的发明专利申请No.201380047467.5的分案申请。
技术领域
本发明总体涉及具有装饰性耐磨表面的镶板,尤其是地板和墙板的领域。本发明涉及具有这样的装饰性表面的建筑镶板以及制造这样的镶板的制造方法。
应用领域
本发明的多个实施例尤其适于应用在可由这样的地板镶板形成的地板中,该地板镶板包含芯板、装饰层和位于装饰层上方的透明的耐磨层。因此,下方的关于技术、已知系统的问题以及本发明的目的和特征的描述将作为非限定性例子针对这种应用领域并尤其针对类似于传统的木质地板和层压地板进行。
应当强调的是,本发明的多个实施例可被用于在任何类型镶板例如建筑镶板中制造表面层,建筑镶板例如墙板、天花板和家具部件和类似物。
背景技术
大部分层压地板都是根据通常被称为直接压制层压法(DPL)的制造方法制造的。这样的层压地板包括6-12毫米的纤维板芯、层压结构的0.2毫米厚的上装饰表面层和层压结构的0.1-0.2毫米厚的下平衡层、塑料、纸或类似材料。
层压地板的表面层的特征在于装饰性和耐磨性通常利用叠置的两个独立纸层获得。装饰层通常是印刷纸且耐磨层是包括小颗粒氧化铝的透明的覆盖纸。
印刷的装饰纸和覆盖纸是经三聚氰胺树脂浸渍处理的并且在大型层压机中被层压成木质纤维基芯板。其中,在该大型层压机中,所述树脂在高热量和高压下固化并且纸被层压成芯板材料。
层压地板被制成通常具有2.1×2.7m的尺寸的多个大型面板,且它们在挤压后被分成通常具有约1.3×0.2m的尺寸的多个单独的地板镶板。之后对边缘进行加工并提供机械锁紧机构。
层压地板也可利用印刷技术制造。一个优点是,可避免挤压操作以及无需印刷纸来提供装饰性耐磨表面。
具有直接印刷的层压表面的地板镶板包括与和DPL类型相同的高密度纤维板(HDF)芯板。装饰被直接印刷到芯板上。该制造方法是相当复杂的且仅在非常大的生产规模的情况下才节约成本。
在一个步骤中,有色的水基底漆和密封材料的组合物被涂敷在芯板上,以向该芯板提供附着力和基本色。这样的涂层在下方被称为附着涂层。
水印刷油墨被用于通过具有直接印刷到预密封的芯板上的辊子的多色彩印刷机来印刷装饰。所印刷的装饰层必须被保护以免磨损。在一些情况下使用纸基覆盖层并且该面板在传统的层压品挤压机中被挤压。实现高耐磨强度的最常用的方法是采用耐磨损的紫外线密封材料,其随后通过辊子被敷设到印花上并在紫外线作用下固化。结构化的和同步化的表面也可通过压花辊形成。多个层被涂敷在该印花上。底涂层被用于构建该保护层的厚度且表涂层被用于提供最终的结构和耐划伤性。压花结构可由这样的压花辊形成,即该压花辊也可具有与印刷滚筒相互对准/精确叠合的结构。
直接印刷技术可由数码印刷技术替代,该数码印刷技术更加灵活且能够在小生产规模下经济地制造。这两种方法的区别主要是印刷步骤,在该印刷步骤中,印花辊被数码的非接触的印刷工艺替代,且其中期望的图像被直接敷设到预完成的芯板上。保护数码图像的最终的透明涂层以及结构化表面通常是与直接印刷中所用的类型相同的。可制造任何的类型或印刷图像,但表面结构总是限于朝向表面挤压的压花辊或结构膜的形式。
数码印刷也可被用于印刷到在传统层压产品中使用的纸片上。该数码印花可被施加到包含基色的装饰纸的上表面上或者施加到覆盖纸的下表面上并且可以在浸渍之间或之后被制成。印花也可形成在具有或不具有基色的未经加工的纸上且该纸可在挤压过程中通过被施加在数码印刷纸下方或上方的粉末、液体层或浸渍纸的树脂来间接浸渍。未加工的纸可在数码印刷步骤之前被连接至芯板并且这允许可使用更薄的未加工纸并且可缓解定位问题。
最近已经研发出新的“无纸”地板类型,其中固体表面包含由纤维、粘结剂和耐磨颗粒组成的大致均匀的混合物。这样的地板被称为WFF(木质纤维地板)。
该耐磨颗粒优选为氧化铝颗粒,该结合剂优选为热固性树脂如氨基树脂,且纤维优选是木基的。在大部分应用中,该均匀的混合物内包含有装饰性颗粒例如像颜料。通常,所有这些材料优选是以干燥的混合物粉末形式被施加到HDF芯板上并在热和压力下被固化成0.1-1.0毫米的固体层。
可获得相比于已知技术且尤其是相比于传统的层压地板的多个优点:
·呈均匀混合物形式的耐磨表面层可被制成更厚并且可获得相当高的耐磨性。
·可利用深压纹并通过单独的装饰材料来获得新的非常先进的装饰效果,该单独的装饰材料可被整合到均匀的表面层内并与压纹相一致。
·可利用更厚并具有更高密度的均匀的表面层来增强抗冲击性。
·该均匀的表面层可包括这样的颗粒物,这些颗粒物在防噪音和防湿性方面能够产生积极作用。
·可降低生产成本,这是因为可使用成本低的材料并且甚至可使用回收的材料,并且可省掉多个生产步骤。
粉末技术非常适用于制造装饰性表面层,该层是石头和陶瓷的复制本。但是更难形成例如像木质装饰这样的设计。但最近的数码粉末印刷已经被研发出且能够通过在压印前将数码印花注入粉末中来形成任何类型的非常先进的设计。
具有木纹表面的地板以多种不同方式制造。传统的固体木纹地板已经发展成为具有被敷设到由木质薄板、HDF或胶合板制成的芯板上的木质层的工程地板。大多数这样的地板都是作为具有这样的木纹表面的预成品地板运输,其中该木纹表面在工厂中被涂覆有多层透明层。对于辊涂法/紫外线(UV)固化法来说,木质地板是其中一个最大的应用,该辊涂法/紫外线固化法施加多层涂层结构以密封和保护木纹表面。环境友好的水基紫外线固化聚氨酯通常被用于透明保护层。这种应用方法通常包括多种类型的透明层-UV底漆、UV油灰、UV密封剂和UV面漆。每层涂层具有其自身的特定功能。表面特性,像是耐磨性、硬度、抗划伤性等可被调节以满足不同的品质需求。所有这些层通过辊涂机涂敷并且每个单独层均经紫外线固化。高品质木质地板可包括约60-120克/平方米的透明保护层且可具有约5-10层或更多层,这些层在多个步骤中由具有媒介物紫外线固化系统的辊涂敷。
作为第一步骤,胶粘涂层用辊涂敷以形成在木材与后来的最终涂层之间的结合剂。取决于地板中所用的木材品种以及期望的最终外观,随后的步骤可以是填充站,在此处可施加透明的紫外线填充物且紫外线炉在一个或多个步骤中固化该填充物。接下来的步骤是施加底涂层,所述底涂层提供透明表面的主要厚度且最后包括一个或多个表涂层的顶部最终结构利用辊涂敷器施加。所用涂层的数量取决于制造商,但是每个涂层在之后行进经过紫外线固化炉。
几乎所有的高品质木质地板的制造商均在一些或多个层内使用耐磨颗粒如氧化铝颗粒,以增强透明层的耐磨性。透明的耐划伤的表涂层包含纳米小颗粒,其提供高度的耐磨性。
最近,某些层压地板已经制造出,其中,透明的紫外线基表涂层位于经树脂浸渍的表面的上方,例如在经三聚氰胺甲醛浸渍过的装饰纸或覆盖纸上,以提供类似于木材的更光滑的表面。即使是具有金属薄片表面或PVC表面的地板,即所谓的LVT(自沉式弹性免胶地板)地板,也使用透明的聚氨酯涂层作为表涂层,以便改善乙烯基地板的耐污性和耐磨性。
通过辊施加和结构化的透明的保护层是地板表面技术的非常重要的部分,并且如果这样的应用可以以更加低成本和灵活的方式实现并且主要改善与设计和品质相关的性能的话将会是主要的优势。
一些术语的定义
在下文中,被安装的地板镶板的可见表面被称为“正面”,而地板镶板的面向下方地板的面向相反侧被称为“背面”。“表面层”是指这样的所有层,即为镶板提供它的装饰性能和它的耐磨性能并被施加到最靠近正面的、优选覆盖地板的整个正面的芯板上的所有层。
“涂层”是指分布在表面上用于保护或装饰的一层物质。
“印花”是指装饰或图像。
“胶粘涂层”是指被用于改善在芯层材料和涂敷在该芯层上的其它层之间的连接的层或底漆的应用。
“底涂层”是指被用于增强透明保护层的厚度的层。
“表涂层”是指被敷设在底涂层上以提供耐划伤性和最终的光泽度的上层。
“向上”是指朝向正面且“向下”是指朝向背面。
“用于数码印刷油墨的颜料”是指由于波长的选择性吸收而改变反射光或透射光的颜色的材料。
“染料墨”是指有色物质,其对将被施加到的基底具有亲和力。染料通常以也可包含结合剂的水溶液的形式施加,并可需要媒染剂以改善染料在纤维上的不退色性。与不能溶解的小颗粒颜料相比,染料像糖一样完全溶于水。
“含水的或水基油墨”是指一种油墨,其中水被用作油墨中的液态物质。水基液体携带颜料。系统中还存在结合剂以将颜料结合至基底。
“溶剂基油墨”是指这样一种油墨,其通常含有三种主要部分如流体载体、颜料和树脂。技术上,溶剂基油墨通常仅指代油墨的油基载体部分,该部分将其它部分保持在液体形式并通过喷射蒸发被一次性施加至表面。
“紫外线可固化的油墨或涂料”是指这样的油墨或涂料,其在施加后在紫外线炉中通过暴露于强紫外线下来固化。
已知技术以及它们存在的问题
对于包括位于装饰层上方的透明保护层的如上所述的所有这些地板的共同特征是这样的透明层通过辊施加。有关通过辊施加透明层的问题将在下面针对木质地板描述。
图1a示出了镶板1的辊涂敷,该镶板1在输送带21上输送经过辊和紫外线炉的下方。透明层L1、L2、L3通过辊22a-c施加并通过紫外线炉23a-c在多个步骤中被固化。
图1b示出了地板镶板1的辊涂敷,其中该地板镶板1具有木质/木纹表面2和机械锁紧系统,该机械锁紧系统包含用于竖向锁紧邻接边缘的舌榫10和舌榫卡槽9以及具有锁紧元件8的条状结构6,其中,该锁紧元件8与邻接边缘上的锁紧槽14配合,用于边缘之间的水平锁紧。当涂层被施加在不是完全平坦的表面上时,辊涂敷是很复杂的。很难避免在地板镶板的短边内形成斑痕,其中,辊22靠近边缘15a并远离边缘15b。这样的问题与这样的地板镶板特别相关,即这样的地板镶板作为多个单个的地板镶板涂敷,即不是以在涂敷后被分成多个单个地板镶板的大型的面板的形式被涂敷,并且这样的问题与在涂敷表面之前已经设置有机械锁紧系统的单个地板镶板尤其相关。其中,该机械锁紧系统包括边缘,该边缘并不是由下边缘16竖向上完全支承。在长边和短边处的斜面15a、15b也很难涂敷并且在涂料在所述边缘处的过量积聚可能会改变锁紧几何结构。多个单独的地板镶板可以在锁紧系统和/或斜面形成之前被涂敷。这种方法提供了非常锐利的边缘,所述锐利的边缘可包括小裂纹且多个斜面必须在单独的操作中涂敷,其中,涂料材料的过量积聚可形成不期望的可见边缘效果。
具有辊涂敷站和紫外线固化炉的涂敷生产线通常是非常长的并且可以是50-100米长。橡胶辊的寿命有限并且必须在施加新的涂层时进行清洗。结构辊是易膨胀的且仅可形成预定的压花图案,该压花图案在生产过程中不可能改变除非该结构辊由另一个压花辊替代。如果涂料可通过精度更高且更灵活以及非接触的方式施加的话将会是主要的优势。
下方描述了工业上应用的用于提供数码印刷的常见技术。下面描述的多个方法可单独使用或组合使用以形成本发明的多个实施例中的物质的数码印刷或数码施加。
高清晰度的数码印刷机采用非击打式印刷工艺。该印刷机具有印刷头,该印刷头以非常精确的方式将墨滴从印刷头“喷射”到基底。
多程印刷(也叫扫描印刷)是这样的一种印刷方法,其中印刷头在基底上方横向移动多次以生成图像。这样的印刷机速度慢,但一个小印刷头能够生成较大的图像。
工业印刷机通常是基于单程印刷方法的,该方法采用固定的印刷头,该印刷头的宽度与被印刷介质的宽度相对应。被印刷的基底在印刷头下方移动。这样的印刷机具有高容量并且它们配设有沿给料方向彼此相继对齐的多个固定的印刷头。每个印刷头印刷一种颜色。这样的印刷机可针对每种应用定制。
图1c示出了单程印刷机35,其包括5个数码印刷头30a-e,它们利用墨管32连接至填充有不同颜色油墨的油墨容器31。这些喷墨头利用数码数据线33连接至数码控制单元34,该数码控制单元34控制墨滴的施用和输送带21必须能够将镶板高精度地移送到印刷头下方的速度,以保证包含多种颜色的高品质图像。该油墨通常是在印刷头、油墨导管和油墨容器之间流通的,以免阻塞喷嘴。
工业印刷头的标准宽度是约6厘米并可印刷出任意的长度。1-2米的大面积区域可利用包括并列对齐的多排印刷头的数码印刷机印刷出。
近来,印刷头已经被改进成可以喷敷5种不同的颜色,并且该印刷头可以为约20-30厘米宽。数码印刷机能够以超过60米/分钟的速度印刷出高分辨率的图像。在速度、分辨率、投资费用和油墨成本方面在不断地发生着重大改进。
DPI(每英寸点数)被用于界定数码印刷机的印刷品质。其以数码印花中的每英寸点数的方式描述了分辨率。
相对低的分辨率通常是在100DPI以下。这允许高的印刷速度和低的油墨含量。200DPI的分辨率通常足以提供可在地板应用中使用的印花。300DPI通常例如是足以印刷目前应用在传统层压木地板内的相同品质的木纹结构。工业印刷机可印刷具有300-1000DPI分辨率且甚至更高分辨率的图案。
所述油墨可以是“点颜色”油墨。在这样的实施例中,该油墨已经被具体制成并并调制成用于特定图像的专有颜色。除了通过混合CMYK-颜色图素来形成颜色之外,形成点颜色图素的油墨具有特定的预定颜色。
所述印刷可以是“满版印刷”。这意味着可视的印刷装饰主要通过被施加到粉末内或施加到纸表面上的油墨图素形成。在这样的实施方式中,粉末层的颜色或基色对可视图案或装饰通常具有有限的影响。
所述印刷也可以是“局部印刷”。另一基层的颜色是在最终装饰中可视的其中一种颜色。与满版印刷设计相比,归因于减少油墨使用并增加印刷能力,被印刷的图素覆盖的面积以及使用的油墨的量可减少并可节省成本。
印刷可基于印刷四分色(CMYK)颜色原理印刷。这是一种包含青色、品红色、黄色和黑色的4-色设置。将它们混合将给出相对小的色彩空间/色域。为了增加特定颜色或整个色域,可增加点的颜色。点的颜色可以是任何颜色。额外的颜色如橙色、绿色、蓝色、红色、浅灰色以及浅品红色和浅蓝绿色或者白色也可被使用。这些颜色可以单独使用或者组合使用。这些颜色被混合并通过软件和硬件(印刷引擎/印刷头)的组合来控制。
Innovation AB已经研发出新技术,该新技术能将数码印花喷射至粉末层内。在粉末层中的高清晰度的印花需要专门的软件程序,以便控制印刷硬件并根据特定的油墨、印刷方法、印刷头到粉末层的距离以及所用的粉末进行调整。这种软件程序在下文中被称为“数码粉末光栅图像处理”或者DP-RIP并且它被用于控制印刷速度、墨滴位置、墨滴尺寸和形状。
DP-RIP可被改进成允许印花或装饰可在水平方向上呈多种尺寸且在竖直方向上呈不同的深度就位在例如粉末基表面上。这在采用透明纤维时可被用于形成3D效果以增强耐磨性。一个特定的优点在于,该印花是从该表面层的上部起向下延伸。这允许一部分印花将总是在表面上,即使是在一部分表面被磨损的情况下也是如此。无需会搅乱原始设计的保护层。
归因于印花被制成在印刷后被固化的粉末的事实,获得了这种新型的“数码喷射印花”或DIP。印花被嵌入固化层内而不是像在使用传统印刷方法时那样敷到层上。
DIP方法可被应用在所有可在印刷后固化的粉末基材料中,例如应用在模塑复合物和类似的塑料材料中。但DIP方法尤其在粉末包含木纤维,并且可选地例如硬质耐磨小颗粒和结合剂如三聚氰胺甲醛树脂的混合物时特别适用。表面层也可包含热塑性材料,例如乙烯基颗粒,其以粉末的形式被施加到基底上。这允许印花可被注射到乙烯基粉末颗粒中。即使在这样的材料中,也可获得改进的设计和改善的耐磨性。
不得不使用合适的印刷头以在粉末基层和如上所述的其它层内获得高印刷品质和速度。印刷头具有多个小喷嘴,它们可以可控的方式喷射出油墨液滴(按需喷墨技术-DOD)。每个液滴的尺寸可根据油墨类型和印刷头类型在1-100微微升之间变化。能够设计可喷射出高达200微微升的更大液滴的印刷头。一些印刷头可喷射出不同液滴尺寸并且它们能够印刷灰度。其它印刷头仅可喷射出一种固定的液滴尺寸。
多种不同技术可被用于将液滴喷射出喷嘴。
热敏印刷头技术采用具有一系列均包含加热器的微型腔的印刷盒,它们每个均由影印石版术构造成。为了从每个腔中喷出液滴,一个电流脉冲经过加热元件,导致油墨在腔内快速汽化以形成气泡,气泡的形成导致压力大大增加,从而推动墨滴经喷嘴射出至基底。来自包括佳能、惠普和美国利盟公司的大多数用户喷墨式印刷机采用热敏印刷头。
大多数商业和工业喷墨式印刷头和某些用户印刷机如由爱普生公司生产的那些印刷机采用压电式印刷头技术。在每个喷嘴后面的油墨填充腔内的压电材料被用于替代加热元件使用。当施加电压时,压电材料改变形状,这在流体中产生了迫使墨滴从喷嘴中喷出的压力脉冲。压电(也称为压电式)喷墨印刷机允许比热喷墨印刷机更宽的油墨种类,因为其无需挥发性组分,且不存在焦化的问题。可使用许多类型的油墨如染料油墨、溶剂基油墨、乳胶油墨或紫外线可固化的油墨。
用于地板应用的油墨通常通过使用紫外线稳定的有色颜料和多种化学品来个别地混合在一起。包含颜料的水基油墨是尤其适合的且可在多种不同材料中提供低成本的高品质印刷方法。
上述对于各种已知方案的描述仅是申请人的特征记述,并不是承认上述任何描述是现有技术。上述多种技术是已知的并且被单独应用而不是如上所述的所有组合和方法。
除了采用将印花注入粉末中的地板之外,大多数传统的数码印刷的地板都必须具有通过辊施加的透明保护层。该数码应用技术主要用于以灵活的方式获得与形成高分辨率图像的可能性相关的优点。但,主要涉及采用数码的非压紧的方式非常准确地敷设物质的可能性的技术的其它方面还未被充分利用或发展,尤其没有与不打算形成图像并打算被大量施加来保护图像、装饰或者表面结构的物质结合,从而它们可被用于地板应用或者需要类似性能的其它应用中。
如果数码印花和数码压花可与由镶板的基础装饰和结构提供的装饰性能和结构相结合的话也将会是一个优点。其中,镶板例如为具有可由局部印花和/或压花改善的装饰和结构的木纹表面的镶板。这可以经济有效的方式提供高的表面品质。
EP 2 108 524(地板工业公司)描述一种制造带涂层的镶板的方法,其中该镶板具有表面,该表面包括由彼此叠置的两个或更多个数码印花形成的凸起。
WO 2011/064075 A2(Theodor Hymmen Holding Gmbh)描述了一种用于在表面上形成三维结构的方法。具有印刷的装饰性表面的镶板被涂敷有辐射固化的透明清漆,该透明清漆利用数码喷墨方法施加以旨在形成结构层。该结构是通过使用不同的液滴尺寸和多个印刷层形成的。该结构可与印刷的装饰图案吻合且可通过透明油墨形成不同的光泽度。该印刷的装饰性表面可以是纸、箔片或者带涂层的面板。数码印花可被施加到被数码形成的结构上并且该印花可以由通过传统的辊施加的透明的保护层覆盖。
US 2011/0171412描述了一种施加到HDF面板上的直接数码印花。该面板的光学特性是至少部分可见的并被结合在装饰层的设计中。该装饰被辊涂敷有透明的保护层。
JP2008-265229描述了涂敷和提供带图案的基础材料的方法。该基础材料如木材、树脂材料或者膜材料是涂有弹性的树脂层的。装饰图案由硬保护层形成,该硬保护层是通过喷墨涂敷被施加到该弹性的树脂层上的。
这些方法并不适合被应用在例如这样的木质地板中,即在这样的木质地板中保护层被施加到多个单个的镶板上,并且这些方法不能用于提供形成为最终装饰或表面结构的一部分且不得不与每个单个的镶板的基础设计和结构相适应的数码印花或数码压花。
发明内容
本发明的某些实施例的总体目的是提供一种建筑镶板,尤其是一种地板镶板,以及一种用于制作具有透明的保护表面的这类镶板的方法,其中,透明的保护表面具有相比于已知的建筑镶板更好的设计性能和/或不同的设计性能和/或成本结构。
至少某些实施例的特定目的是改善木质建筑镶板尤其是木质地板镶板的表面品质和设计,这些木质建筑镶板通常被涂敷成多个单个的镶板,其中,每个镶板包含相当大的设计变化和表面缺陷。
至少某些实施例的另一特定目的是提供一种用于涂敷单独的木质建筑镶板如木质地板镶板且尤其是已经在它们的边缘和/或斜面处设置了机械锁紧系统的多个单个的镶板的改进方法。
上述目的是示例性的,且本发明的多个实施例可实现不同的或其它的目的。
本发明的第一方面是一种给具有木质装饰性表面的建筑镶板施加涂层的方法,包括以下步骤:
·利用数码印刷头将紫外线可固化的涂层施加到建筑镶板的木纹的装饰性表面上;以及
·利用紫外线光固化该紫外线可固化的涂层,从而形成透明的保护表面层,其中,所述装饰性表面是透过所述透明的保护表面层可见的。
该建筑镶板可以是地板镶板。
该数码涂敷是非接触式方法,相比于传统的辊涂敷方法,该方法提供了重要的优点。
该建筑镶板如地板镶板可以是具有尺寸的单个的镶板,该单个的镶板的尺寸与包含机械加工边缘的最终的建筑镶板的尺寸基本相同。
该建筑镶板如地板镶板可在两个对置边缘处包含机械锁紧系统。
该建筑镶板可在边缘处包含斜面。
该紫外线可固化的涂层可以是液态的聚氨酯物质。
该紫外线可固化的涂层可以是水基的紫外线固化的聚氨酯。
该可固化的涂层可以是辐射可固化的涂层。该辐射可固化的涂层可以通过紫外线光、热辐射、电子束等等固化。
该辐射可固化的涂层如紫外线可固化的涂层可包括丙烯酸或甲基丙烯酸甲酯单体或者丙烯酸或甲基丙烯酸甲酯低聚物。该辐射可固化的涂料可以包含丙烯酸树脂。该丙烯酸脂或甲基丙烯酸酯单体或者丙烯酸脂或甲基丙烯酸酯低聚物可以是环氧丙烯酸酯、环氧甲基丙烯酸酯、聚酯丙烯酸酯、尿烷甲基丙烯酸甲酯、聚酯丙烯酸酯、聚酯甲基丙烯酸甲酯、聚醚丙烯酸酯、聚醚甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸丙烯酸酯、丙烯酸甲基丙烯酸甲酯、有机硅丙烯酸酯、有机硅甲基丙烯酸甲酯、三聚氰胺丙烯酸酯、三聚氰胺甲基丙烯酸甲酯或它们的组合。上述例子是经游离基反应聚合的单体或低聚物的多个例子。
上述单体或低聚物可形成辐射可固化的涂层的成分。
该装饰性表面可包括印花,尤其是数码印花。
该数码印刷头可以是压电式印刷头。
该数码印刷头可以被设计成施加液滴,尤其是尺寸为约60-200微微升的液滴。
该紫外线可固化的涂层可包括耐磨颗粒和/或耐划伤性颗粒。
该紫外线可固化的涂层可包含具有凹坑和突起的结构化表面。
该结构化表面可与该装饰性表面相互对准。
本发明的第二方面是一种地板镶板,该地板镶板具有芯板、包含木质材料、印花和透明层的表面层。下透明层可位于该印花的下方,且上透明层可位于印花的上方,该下透明层可以是紫外线固化的聚氨酯,一部分木质材料表面和印花形成该可见表面层的一部分。该印花可以是至少部分地与单独的地板镶板的可见设计和/或结构吻合。
即使是在使用品质较差的木材作为芯板的情况下,这样的木质地板也可具有非常精美的设计。由数码印刷头施加的印花可适于每个单个的地板镶板并且该印花可以被用于形成改善了地板镶板的基础设计或结构的图案和/或压花。
该上透明层可包括水基聚氨酯。
该上透明顶层可以是经压花处理的。
该上透明层可以是经压花处理的,其中所述压花与印花相互对准。
本发明的第三方面是一种利用向数码印刷头提供数码输入的数码图像控制系统在建筑镶板上形成装饰的方法,该方法包括以下步骤:
·通过数码图像控制系统形成建筑镶板的表面的数码图像;
·利用所述数码图像控制系统基于所述数码图像向所述数码印刷头提供数码输入;
·利用数码印刷头并利用与该建筑镶板的所述表面的数码图像至少部分适应的印花来数码印刷出该建筑镶板的所述表面的至少一部分。
主要优点在于,可利用数码视觉系统分析每个单个的镶板并且计算机程序可引导在需要改善设计或结构的表面部分上施加印花的印刷头。
该建筑镶板可以是地板镶板。
该印花可包含有色颜料。
该镶板的表面可包含透明物质,该透明物质是紫外线固化的且该透明物质在固化后形成压花结构。
根据本发明的多个实施例的建筑镶板和制作方法能够以经济有效的方式利用无压式数码涂敷方法制作出耐磨性强和抗冲击性强的非常完美的装饰性图案。甚至随机形成的相互对准的压花表面结构可用数码涂敷方法形成。
各种方面的实施例和细节可与其它方面的多个实施例和细节结合。
本发明的第四方面是提供一种涂敷建筑镶板的方法,该方法包括以下步骤:
·通过利用数码涂敷头在建筑镶板的装饰性表面上涂敷紫外线固化涂层的方式形成透明的保护表面;
·利用紫外线固化该涂层。
该建筑镶板可以是地板镶板。该装饰性表面可以是木材。
附图说明
在下文中将结合多个实施例并参考所附的示例性附图对本发明进行更详细的描述,其中:
图1a-c示出了已知的辊涂敷方法和数码印刷方法;
图2a-b示出了数码涂敷方法;
图3a-c示出了在多个透明层内的数码注入印刷;
图4a-c示出了数码印刷和压花。
具体实施方式
图2a示出了包括实木芯板3和装饰性表面5的地板镶板1,该装饰性表面5是该实木芯板的上部。该地板镶板1可以在地板镶板1的边缘处包括斜面15a、15b。多层透明的胶粘涂层L1、底涂层L2和表涂层L3被涂敷在该木材表面上。该胶粘涂层和该底涂层通过辊涂敷并且是经紫外线固化的。该表涂层在本实施例中被数码地涂敷。
数码涂敷法的主要原理和设备在图2b中示出。数码涂敷单元36包括被用作数码涂敷头的数码印刷头30。优选地,该数码印刷头30是被固定的。该数码印刷头30将该透明的表涂层L3优选施加到底涂层L2上。该数码涂敷可如此实现,即其中在镶板和该数码印刷头30之间不发生任何接触,并且涂料以从该数码印刷头30朝向该装饰性表面喷射出的液滴的形成涂敷,其中所述装饰性表面可包括在底涂层下方的胶粘涂层L1。
具有紫外线光的紫外线固化炉23优选沿给料方向放置在数码涂敷单元36的后方并使得该涂料可几乎在几秒钟内瞬间固化,尤其是在使用具有合适的光聚合引发剂的紫外线固化的聚氨酯涂料的情况下。优选为压电头的数码印刷头30优选具有喷射出具有约50–200微微升或更大的液滴尺寸的液滴的能力。液滴可具有30-100微米或更大的直径且可在该表面上形成大于100微米的液斑。所述液滴优选被如此就位,以使得它们彼此叠置。这样的叠置可通过液体尺寸和液滴位置的结合来获得。沿给料方向依次布置的多个印刷头也可被用于形成连续层,即使是在各个液滴是以光栅图案涂敷的情况下。
该紫外线固化涂料优选为具有与数码印刷头30相适应的粘度的水基紫外线可固化的聚氨酯物质。水基聚氨酯分散剂优选在数码印刷头内作为涂料使用。它们与类似的溶剂基涂料相比可以是环境友好的和科技更进步的。它们可以不含异氰酸盐且可以具有零含量或含量非常低的挥发性有机物。它们具有与硬度、着色性和耐磨性、冲击强度和温度适应性相关的良好性能。
聚氨酯分散剂是离散聚合物小颗粒的完全反应的聚氨酯/聚脲并且这样的颗粒可制成具有约0.01-5.0微米的尺寸并因此可在数码压电式印刷头或其它类似印刷头中使用。它们可具有20-70%的固体含量且具有不同硬度的许多不同层可利用数码涂敷方法制得。聚氨酯分散剂可例如与丙烯酸乳液掺混以在某些应用中降低成本。它们也可包括可被压电头使用的耐磨和耐划伤性的小颗粒,例如氧化铝。这样的颗粒应当相当小,因为在大多数数码印刷头中的喷嘴口是约10微米。优选地,耐磨颗粒小于5微米且更优选地,所述耐磨颗粒为约1微米或更小。
耐磨颗粒可优选为通过将呈干粉形式的颗粒撒在例如底涂层上的方式施加,其中,该底涂层优选呈液态且尚未被固化。另一底涂层或表涂层可被施加在耐磨颗粒层上。优点是,可堵塞喷嘴的大颗粒不是由数码印刷头施加。单独撒料允许可施加具有10-100微米大小的颗粒。
涂料以液态形式储存在涂料容器31内,该涂料容器可利用涂料导料管33连接至数码印刷头30。利用数据线33或无线方式与印刷头和输送带连接的数码控制单元34控制液滴尺寸和相对于数码印刷头30移动镶板1的输送带21的速度。
这样的数码涂敷单元比数码印刷机更加节省成本,因为数码涂敷单元36可喷射出大很多的液滴且其提供了更强的能力并减少了在印刷头的通道内存在的问题,其中这些通道在印刷机利用高分辨率和小液滴进行工作时可能被油墨中的较大颗粒封死。呈数码印刷头形式的每个的数码涂敷头可被设计成仅涂敷一层且无需向传统的多色数码印刷那样协调这样的不同印刷头的液滴的施加。其中,在传统的多色数码印刷中,以光栅图案并排对准的液滴形成为数码图案。
专门的数码印刷头可被设计成允许涂敷200-400微微升范围内和更大的非常大的液滴,且喷嘴口可大于20微米。这样的数码印刷头通常不适于被用作以形成高分辨率图像为目标的传统的印刷头。它们可以设计成以相当大量和低成本的方式涂敷大的层叠液滴。主要被用作数码涂敷头的每个印刷头可设计成在单程涂敷步骤中施加10-20g/m2或更多。
涂敷生产线可以非常紧凑且紫外线固化炉可紧靠数码涂敷单元就位。涂敷可以非常精确且非压紧方式比辊涂覆方式更易于将紫外线固化涂料施加到边缘上、到在边缘处的斜面15a、15b上以及到不是完全平坦的表面上,该不是完全平坦的表面例如像刷面木纹表面或手工削制的木纹表面或压花层压用纸基地板或粉末基地板。紫外线固化的保护层可通过数码涂敷方法被施加到几乎所有类型的地板上,以改善表面性能或设计。因此,根据本发明的一个实施例,该表面的某些部分可采用已知方法形成以获得基本的强度、设计或结构,且最后的多层可通过数码涂敷施加。具有包括纸、粉末软木、乙烯树脂乃至石头和瓷砖等类似物的表面的地板可被数码涂敷,以改善表面性能。
紫外线固化的液态涂料提供这样的优势,即涂料在其被暴露于紫外线光线之下之前是液态的。这增强了数码涂敷单元的生产力且许多的例如与溶剂型油墨相关的问题可被避免。
数码涂敷设备当然可以具有多个印刷头。该数码涂料可施加到单个镶板上或是到大型片材上。该大型片材在涂敷之后被分割成多个镶板。
上述原理可优选被用于施加底涂层L2和/或胶粘涂层L1。能够施加被用于保护木纹表面或印刷的图像的所有透明层。数码涂敷可被用于施加这样的多个透明层,即所述透明层具有相当于5-10克/平方米的薄膜厚度。即使是例如为10-20克/平方米的更厚的层也可被制成,可利用5-10个涂敷站达到约100-120克/平方米的总厚度。镶板也可多次经过一个涂敷站。
图3a示出了数码印花P1可被施加在透明层上并且这样的印花的特点在于透明层L2位于印花的下方,且另一透明层L3可位于印花P1的上方。优选为木质材料5的上部的镶板表面可以是可见的且可与印花P一起形成一部分最终的表面装饰和装饰性表面2。该地板镶板1可在其边缘处设置有斜面15a、15b。至少上方的透明层优选通过数码涂敷施加。印花P2也可在紫外线固化之前被注入该湿透明涂层内。
其中印花P1被施加到透明层上或者当印花P2被注入透明层时的这样的方法可被用于获得改善的设计性能,因为利用在印花之间的多个透明层,一些图案可被彼此叠置且这可提供类似于具有透明或半透明晶体的石质表面的三维图像。这样的三维图像可部分或完全地由可与数码印刷或数码涂敷相结合的传统的辊施加法形成。
图3b示出了结合了数码印刷和数码涂敷生产线的第一生产步骤。数码印花P1、P2被施加到固化层或湿透明层上。如果该印花例如是被注入湿聚氨酯层的话,该印花可通过紫外线炉23固化。
图3c示出了数码涂敷单元36,其可将透明的底涂层或表涂层施加到数码印花上。涂层是在紫外线炉23内被紫外线固化的。透明的或半透明的胶粘涂层可被数码施加到该印花的下方。
有利的是,如果该数码涂敷单元36被无线连接或利用数据线连接到数码印刷单元35上(如图3c所示),使得数码印花和数码涂层可被调整成和适配成以印花和涂层的组合为基础的特定的设计。视觉系统39也可以是被数码连接的,且数码涂层和/或印花可适配于特定的表面结构和设计。视觉系统例如可自生产线中与印花步骤和涂敷步骤一起使用,以形成优选为包括木基表面2的镶板的表面的数码图像。该镶板可以是单个的地板镶板,其可以是实木镶板或者可以是包括覆盖有具有例如0.3-3毫米厚的木质层的芯板的镶板。这样的表面的缺陷例如在颜色、裂纹、结头、重复效果等方面的极大的偏差可被视觉系统39检测和分析出,且优选通过分析镶板表面的数码图像和将该图像与已储存在视觉系统的内存中的图像相对比来检测和分析出。该系统可以是“智能的”且新的图像和调整结构可改善效果。可针对不同的木材品种专门制作软件。该镶板的可视表面可以基于数码图像的分析来被至少部分地数码印刷,从而利用数码印花覆盖或调节这些缺陷,或者印刷出某些表面部分以形成更具吸引力的木纹设计如形成改善的木纹结构。作为数码印花的替代或者补充,可基于数码图像的分析来涂敷透明的涂层。例如,可改变该镶板表面的光泽度并且可涂敷更大量的液体物质,以覆盖在木纹表面内检测到的裂纹或凹坑。在数码相机拍摄照片时,该表面可被暴露于各种类型的光线下且这可改善检测特定缺陷的可能性。
如上所述的视觉控制的数码印刷(VCDP)方法也可被用于除了木质地板之外的其它地板。传统的印刷纸或箔片表面包括从印刷筒获得的重复效果。这样的效果可以通过采用视觉控制的数码印刷方法被部分消除。该方法被优选与这样的生产步骤结合,即该生产步骤中印花基底在最终的数码印刷步骤之前被连接到芯板上。主要的优点是,不用必须以精确的方式将已经印刷的基底就位在镶板上,因为准确的位置和/或特定的设计可通过视觉系统39检测到,且数码印刷机可施加具有极大精确度的互补设计。当使用纸时,如果这样的纸是不含任何树脂的原纸的话可能是有利的。必要的热固性树脂可从位于基底下方的基底层注入和/或从被施加到印花表面上的顶层注入。该顶层可以是包括耐磨颗粒和热固性树脂的粉末层,或者是传统的覆盖层且树脂可以经热和压力被固化。如上所述的数码涂层也可被用作顶层。
该VCDP方法也可被用于在具有粉末基表面的WFF地板中形成装饰。包括一种或多种颜色的粉末可被撒在面板上并且可形成基础设计。视觉系统和计算机系统可分析该基础设计并且为数码印刷机提供必要的数码输入,该数码印刷机在第二步骤中可调节或改善该基础设计。优势是,该基础设计可提供颜料的主要部分且通过数码印刷机施加的油墨的量被显著降低,优选降低至很少的克/平方米,如1-5克/平方米。在某些应用中,3克/平方米或更少的油墨含量便可足够。这种方法也可被用于在瓷砖上形成表面设计。
该VCDP方法非常适于与结合剂和粉末(BAP)印刷方法结合使用,在该BAP方法中图案或图像可通过喷墨头数码形成,该喷墨头仅在不含任何颜料的表面上喷敷液体结合剂。该结合剂可以是水基物质,该水基物质包括乙二醇,该乙二醇提供出合适的粘度。该颜料通过另一设备被随机地撒在整个液体图案上。该结合剂将形成了与结合剂相同图案的一些颜料粘住,而其它未被粘住的颜料被去除。这种其中颜料和液体结合剂被单独涂敷的两步骤方法可提供出与传统数码印刷技术相同品质的图像且这样方法用于形成基础设计的成本非常低的方法,该基础设计在包含颜料基油墨油漆是水基油墨的最后的数码印刷步骤中被调节或改善。该粉末可以是透明物质,例如是被漂白的木质纤维,且BAP也可以被用于形成压花的透明表面。
图4a示出了该数码印花P可以被施加或注入表涂层L3和/或底涂层L2内。该装饰性表面5可以是木质层例如为实木、木片或薄木片,其可以被粘到芯板3上,例如薄层芯板、高密度纤维板(HDF)或胶合板上。该数码印花被用于改善该装饰性表面的设计。
图4b示出该数码涂敷可以被用于提供数码压花表面(此后被称为DES)。可提供例如模仿木纹结构的具有不连续的横截面的第一顶层L3a-L3d。该层以具有竖向延伸部的透明图像形式被施加。该湿三维结构可以经紫外线固化且优选地具有不连续的结构横截面的第二或第三涂层可被涂敷到第一层上。这些不连续的层可被用于构建具有相似或不同光泽度的竖向延伸的结构化表面。具有例如约0.1毫米或更深深度的压花结构可以以任何形状形成。
这种方法可被用于以非常灵活的方式形成高级的结构,且压花可与印花表面尤其是如图4c所示的数码印花精确配合。该印花P与结构L3a-c配合且数码图像的多个单个的部分可以呈非常明确的表面结构形式提供,在该表面结构中,例如特定的纹理被印刷在形成有多个小凹坑37的一部分表面上,而图像的其它部分可形成在包含多个小突起38的表面中。这样的相互对准的数码压花表面,之后称为DERIS技术能够形成多个这样的单个的镶板,所述单个的镶板是唯一的且没有与设计或结构相关的任何重复效果。由于无需如在传统技术中的压花辊或基质薄膜,更宽范围的几乎无限量的结构设计可以按非常灵活和成本有效的方式被制造。
DERIS优选地与数码印刷图像结合。这样的图像可被印刷在纸上、箔片上、面板材料上或者被注入如上所述的粉末基表面内。该数码印刷机35和形成顶层L3的涂敷单元36被优选地数码连接至调节该表面设计和表面结构的计算机。
DERIS技术甚至可被用于使得单个的结构化表面涂层与具有不同设计的单个的木质镶板相结合或用于使得单个的结构化表面涂层与已经形成有表面设计或表面结构的任何其它镶板相结合。这是一种优势,尤其是在其中数码印刷被用来改善木纹表面设计的应用中是一种优势。品质较差的木材种类可通过如上所述的数码印刷来改善。例如,镶板的木纹表面的数码图像可通过包括数码照相机或数码扫描仪的视觉控制系统来制作。这优选是在提供最终的数码压花表面的透明涂层被涂敷之前被呈直线地制作出。该视觉控制系统可与计算机程序联用,该计算机程序可分析该数码图像并可如此调整该数码涂层,以使得该数码涂层与木纹结构和每个单个的镶板的设计相配合。
在地板应用中不采用这样的视觉控制的数码压花(VCDE)方法。VCDP和VCDE可被结合并可形成成本非常低的改进的装饰和结构。
VCDE尤其适用于在镶板上形成压花结构,其中,在镶板中的多个装饰部分并非是在之前的印刷步骤中呈直线地数码形成的。即使在这样的情况下,生产效率和品质也可以得到改善,因为,无需使用优质的运输单元。该运输单元在不同的印刷步骤、涂敷步骤和施加步骤之间高精度地移动该镶板,这些步骤均必须是协调的以提供优质的最终表面品质。优选也可在不同的制造步骤之间与定位系统结合的视觉系统相对于已知方法可以是成本非常低的。
所述的所有实施例可结合且所有的透明层可包括有色颜料。
该数码涂敷方法也可被用于在镶板上涂敷其它化学品,例如胶,优选为水基胶。
数码涂敷紫外线固化的聚氨酯以获得三维结构的方法也可被用于其它应用且不仅仅是如上所述的建筑镶板。数码印刷机和紫外线炉可被用于沿竖向施加和固化各种类型的众多紫外线固化的聚合物层,以形成具有1-10毫米或更大的竖向延伸长度的复杂的结构和模型。第一层可被施加在基底上,该基底在紫外线炉内移动并随后返回施加一个新层。例如两个数码压电头也可如此就位,以使得其中紫外线炉位于它们之间并且该基底可从第一印刷头起移动经过该紫外线炉并进入第二印刷头内并再次返回。这种顺序可重复许多次并且取决于液态聚合物的粘度,每层可以是0.1-0.3mm厚或者甚至更厚。该液态聚合物例如可以是聚氨酯。通常无需额外的物质来固化该聚氨酯,且这两个印刷头可使用相同类型的紫外线固化的液态聚氨酯。这两个印刷头也可使用不同的物质,该物质可被用于缩短固化时间。这种制造方法可与视觉系统结合并且局部的三维结构可形成在可包含各种材料的各种对象的专门明确界定的多个部分上。三维结构可具有被数码注入该紫外线固化的聚氨酯内的不同的颜色。
这样的数码三维方法可被用于提供这样的基质,即该基质可被用作片材,该片材在层压品和粉末基地板在挤压机内挤压以硬化该表面时提供压花表面。
可以想到,存在对本文所述的多个实施例的各种各样的变型,这些变型仍落入如后附权利要求所限定的本发明的范围内。
例如,可以想到,采用紫外线固化该可固化的涂层可由其它的辐射固化方法替代。也可以想到,本发明可被用于其它类型的辐射固化涂层。
如从说明书中清楚地看到的那样,涂层可采用数码印刷头直接施加在形成该装饰性层的建筑镶板的表面上,并可被施加到位于建筑镶板的表面上的中间层上。
在上文中,可以想到,透明的是指具有与在传统木质地板的涂层中常用的透明度基本相同的透明度。该透明的保护表面层透明到如此程度,以使得在下方的木材的装饰性表面是透过该透明的保护表面层可见的。
实例
例1:
数码图像被施加在包含高密度纤维(HDF)板的镶板上。图像利用单程印刷机生成,该单程印刷机包括5个固定的压电式印刷头。油墨是包含有色颜料的水基油墨。
具有50微微升液滴尺寸的压电式印刷头被用于涂敷水基紫外线固化的聚氨酯透明层,其相当于10g/m2的薄膜。上述材料在紫外线炉内固化并且可获得带有数码涂敷的透明层的数码图像。
例2:
具有木纹设计的数码图像被施加到包括HDF板的镶板上。该图像利用单程印刷机生成,该单程印刷机包括5个固定的压电式印刷头。所用油墨是包含有色颜料的水基油墨。
具有50微微升液滴尺寸的压电式印刷头被用于涂敷水基紫外线固化的聚氨酯透明层,其相当于10g/m2的薄膜。上述材料在紫外线炉内固化。
重量为5g/m2的另一类似的透明层利用液滴尺寸为50微升的压电式印刷头施加。该层被施加为与数码图像配合的透明图像。
上述材料在紫外线炉内固化并且可获得这样的木纹设计,即在该木纹设计中木纹结构与木纹设计相互对准。
数码涂敷也可被用于密封边缘和/或锁紧系统9、10以免受潮,以消除嘎嘎声或者改变锁紧系统内的工作面的摩擦性能。主要的优点是液体物质可以被高精确度地施加且可避免在例如该表面上的不期望的过量喷涂。印刷头通常被用于从距离该表面几毫米远的位置竖向喷涂液体物质。印刷头可以被用于从距离多达10毫米和更远的距离处喷涂液体物质并且这样的喷涂可从相对于该表面呈各种角度的位置进行例如从0°-10°、10°-20°、20°-45°或者甚至从上或从下呈大于45度的角度位置喷涂。这允许,可采用呈多种角度就位的多个印刷头的组合来喷涂具有改进的几何形状的锁紧系统。该液体物质可以是液态的蜡,其在之后冷却至室温变成软层。
Claims (14)
1.一种利用向数码印刷头(30)提供数码输入的数码视觉控制系统(39)在建筑镶板(1)上形成装饰的方法,该方法包括以下步骤:
·通过数码视觉控制系统(39)形成建筑镶板(1)的表面(2)的数码图像;
·利用所述数码视觉控制系统基于所述数码图像向所述数码印刷头(30)提供数码输入;
·利用数码印刷头并利用与该建筑镶板(1)的所述表面(2)的数码图像至少部分适配的印花来数码印刷出该建筑镶板(1)的所述表面(2)的至少一部分。
2.根据权利要求1所述的方法,其中,该建筑镶板是地板镶板。
3.根据权利要求1所述的方法,其中,所述地板镶板为实木镶板或者包括覆盖有木质层的芯板的镶板,或者木纤维地板镶板,或者具有粉末基表面的木质纤维地板。
4.根据权利要求1或2所述的方法,其中,该印花(P)包含有色颜料。
5.根据权利要求1或2所述的方法,其中,该建筑镶板(1)的表面(2)包含透明物质,该透明物质是紫外线固化的且该透明物质在固化后形成压花结构。
6.根据权利要求1或2所述的方法,其中,所述数码印花被施加到需要改善的结构或设计的表面部分上。
7.根据权利要求1或2所述的方法,其中,所述数码视觉控制系统与数码印花步骤和涂敷步骤配合使用,以形成数码图像。
8.根据权利要求7所述的方法,其中,所述建筑镶板的表面包括木基表面。
9.根据权利要求1或2所述的方法,其中,所述建筑镶板的表面的缺陷由所述数码视觉控制系统(39)检测和分析出。
10.根据权利要求9所述的方法,其中,分析所述建筑镶板的表面的所述数码图像,并且将该数码图像与已储存在所述数码视觉控制系统的存储器中的图像相对比。
11.根据权利要求9所述的方法,其中,所述建筑镶板的可视表面基于数码图像的分析被至少部分地数码印刷,从而利用数码印花覆盖或调节所述缺陷,或者印刷出所述建筑镶板的某些表面部分以形成更具吸引力的木纹设计。
12.根据权利要求1或2所述的方法,其中,透明的涂层基于所述数码图像的分析来涂敷。
13.根据权利要求1或2所述的方法,其中,在数码相机拍摄照片时,该表面被暴露于多种类型的光线下,用于改善检测特定缺陷的可能性。
14.根据权利要求1或2所述的方法,其中,所述数码印刷包括利用结合剂和粉末印刷方法进行印刷。
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