CN110809740B - 用于非击打式印刷的可固化涂料 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种显影剂,其包含:至少一种载体;和10重量%或更少的量的涂料(237),特别是用于通过非击打式印刷形成涂层的涂料,该涂料以颗粒的形式提供并且包含:可固化的树脂,优选至少部分可热固化的树脂,还特别是,可通过能够与树脂的官能团反应的交联剂固化的树脂,特别是,该树脂包括无定形树脂部分;其中颗粒的平均直径在1μm‑25μm的范围内;其中颗粒的平均球形度大于0.7,特别是大于0.8,特别是大于0.9;其中,如果以每分钟5K的加热速率从室温加热涂料,则在加热时涂料的粘度降低至最小的粘度,并在温度进一步升高时其粘度增加;其中最小的粘度在3帕斯卡秒‑20000帕斯卡秒的范围内。

Description

用于非击打式印刷的可固化涂料
技术领域
本发明涉及涂料领域。
背景技术
EP2140307B1涉及一种将粉末涂料施加到基底上的方法。转印片(transfersheet)具有经印刷的粉末涂料,其中该经印刷的粉末涂料是热固性粉末涂料组合物,其包含树脂和用于树脂的固化剂。然后将转印片施加到基底上,并使粉末涂料与基底接触。此后,通过将粉末涂料加热至高于其熔融温度但大致上低于其固化温度的温度来增加粉末涂料对基底的粘附性,随后将转印片从粉末涂料移去并使基底上的粉末涂料固化。该方法的特征在于在粉末涂料固化之前将转印片从粉末涂料移去。该方法的沉积(deposition)部分包括以下步骤:将转印片施加到基底上,使粉末涂料与基底接触,以及将转印片从粉末涂料移去,根据需要上述步骤可以重复多次,然后对整个经修饰的基底进行固化步骤。
US2008/0241415A1和US2005/0202164A1涉及粉末涂覆设备和使用电磁刷的粉末涂覆方法。
US 6342273 B1涉及一种用粉末涂料组合物涂覆基底的方法。
EP 2296046 A1涉及可固化的墨粉(toner)组合物和方法。
EP 0895552涉及一种用粉末涂料组合物涂覆板状或纸状基底的方法。
US 2010/0331456 A1涉及具有新型颜料的粉末涂料组合物。
US 2008/0069606 A1涉及一种图像形成方法和图像形成设备。
发明内容
鉴于上述情况,仍然需要能够提供可固化的涂料、特别是具有改善的特性的可固化的粉末涂料的改进的技术。
根据独立权利要求的主题可以满足该需求。通过相应的从属权利要求描述了本文公开的主题的有益的实施方案。
要注意的是,本文中的术语“特别是”通常表示任选特征。
根据本文公开的主题的一个方面,提供了一种涂料。
根据本文公开的主题的一个方面,提供了一种方法,特别是一种处理涂料的方法,一种提供转印元件(transfer element)的方法等。
根据本文公开的主题的另一方面,提供了一种处理设备。
根据本文公开的主题的另一方面,提供了一种容器(reservoir)。
根据本文公开的主题的另一方面,提供了一种显影剂。除非另有说明,否则本文对显影剂的引用是对相应材料的引用(即,通常包括至少一种载体和至少一种涂料/墨粉的显影剂材料)。
根据本文公开的主题的另一方面,提供了一种转印元件。
根据本文公开的主题的另一方面,提供了一种基底。
根据本文公开的主题的另一方面,提供了一种涂层施加设备。
根据本文公开的主题的另一方面,提供了一种计算机程序产品,特别是包括程序单元的计算机程序产品。
根据本文公开的主题的另一方面,提供了一种印刷设备,特别是非击打式印刷设备或胶版印刷设备。非击打式印刷(NIP)特别是包括喷墨印刷、电子照相、电离照相、磁照相、烫印。
根据本文公开的主题的另一方面,提供了一种印刷图像。
注意,在一些实施方案中,用附图标记表示特征,其中在其他实施方案中,为至少一些特征提供了附图标记。存在或不存在附图标记不应以任何方式解释为限制本文公开的主题的公开,并且不应以任何方式解释为对权利要求的特别限制。
还应注意,在适用的地方,除非另有明确说明,本文提供的任何百分比应被认为是重量百分比,并且应被认为是基于总的(全部的)涂料的(即,基于全部涂料的重量)。就这一点而言,诸如“相对于”,“基于”,“关于”的术语在本文中被视为同义词。在某些情况下,重量百分比缩写为“w-%”(重量百分比(或重量%)=w-%)。本文使用的其他缩写是:微米=μm;毫米=mm;每毫米的线数=l/mm;纳米=nm;每英寸点数=DPI,非击打式印刷=NIP;小时=h;分钟=min;秒=s;开尔文=K,摄氏度=℃;紫外线辐射=UV或UV辐射。
还应注意的是,如果没有另外说明,在本文中对玻璃化转变温度Tg的引用应被认为是对未固化的涂料的玻璃化转变温度的引用。根据一个实施方案,通过差示扫描量热法(DSC)测量以20K/分钟的加热和冷却速率测定聚合物的玻璃化转变温度(Tg)。根据另一个实施方案,玻璃化转变温度基于ISO 11357-2测定。根据另一个实施方案,首先将聚合物从25℃加热至80℃,保温1分钟,冷却至20℃,然后再保温1分钟(20K/分钟)。在第二个步骤中,将聚合物加热至130℃,用于确定Tg(20K/min)。通过评估吸热步骤的开始点来确定Tg。
在本技术的语境中,术语“约”与数值组合特别是指相对于给定值在正负10%的范围内。例如,“约6μm”是指优选在5.4μm-6.6μm的范围内。
此外,应注意,本文中在一些实施方案中为同一个的量指定的任何重叠范围(例如,对于Tg:范围1=40℃-60℃,范围2=50℃-70℃)应限定为,尤其也可以是从指定的界限可得出的任何部分的范围或组合的范围(例如,在给定示例中,“40℃-60℃”、“40℃-50℃”、“40℃-70℃”、“50℃-60℃”、“50℃-70℃”、“60℃-70℃”等)。这适用于重叠的封闭范围(如示例中所述),重叠的开放范围(例如,至少50℃,至少60℃,因此还包括50℃-60℃之间的范围)以及与一个或多个封闭范围重叠的一个或多个开放范围。
在本技术的语境中,术语“羟基数”或羟基值为这样的值,其优选地定义为对一克含游离羟基的化学物质的乙酰化所消耗的乙酸进行中和所需的氢氧化钾的毫克数。羟基值是化学物质中游离羟基含量的量度,通常以氢氧化钾(KOH)的质量毫克数为单位表示,相当于一克化学物质的羟基含量。用于确定羟基值的分析方法优选涉及在吡啶溶剂中用乙酸酐对物质的游离羟基进行乙酰化。反应完成后,加入水,并将剩余的未反应的乙酸酐转化为乙酸,并通过用氢氧化钾滴定进行测量。
在本技术的语境中,术语“酸价”或酸值优选地定义为中和一克化学物质所需的氢氧化钾(KOH)的以毫克数表示的质量。酸值是化学化合物(例如脂肪酸)或化合物的混合物中羧酸基团数量的量度。在典型方法中,用已知浓度的氢氧化钾(KOH)溶液滴定溶解在有机溶剂(优选异丙醇)中的已知量的样品,并用酚酞作为颜色指示剂。
在本技术的语境中,可以将基底表面(其上具有粉末涂料)的一部分理解为限定了在x方向和y方向延伸的平面。然后z方向是垂直于该平面的方向,即垂直于由所述基底表面部分限定的平面的方向。
类似地,位于基底表面上的多层粉末涂层之一的表面可以理解为限定了沿x方向和y方向延伸的平面。
在本技术的语境中,术语“侧向(lateral)”优选是指x方向和y方向,或者换句话说,是指由基底表面上的相应部分限定的平面内的位置。术语“高度”优选是指z方向,或者换句话说,是指垂直于由基底表面限定的平面的位置。
在本技术的语境中,术语“衍生物”优选地是指如果一个原子或原子团被另一原子或原子团取代,则可以构想的由另一化合物衍生的任何化合物。换句话说,术语“衍生物”优选是指结构类似物。或者或此外,在本技术的语境中,术语“衍生物”用于指可以由所涉及的化合物至少在理论上衍生和/或实际上可以通过化学反应衍生和/或可以由所涉及的化合物的通常的前体在理论上或通过实际化学反应衍生的化合物。
粉末涂料通常以干粉形式涂覆在各种基底表面上。与常规的液体涂料相反,粉末涂料不需要溶剂,而粉末可以是热塑性或热固性聚合物。通常通过静电和/或气流用喷枪施加涂料,然后在加热下固化,从而得到比常规涂料更坚硬的硬质涂层(hard finish)。粉末涂料可用于各种技术领域和应用中,例如家用电器、汽车或自行车零件。粉末涂料具有优势,因为不需要溶剂,因此可以忽略不计释放到大气中的挥发性有机化合物(VOC)的量(如果有的话)。此外,通过粉末涂料,可以获得比常规涂层更厚的涂层。粉末涂覆的物品通常在水平涂覆的表面和垂直涂覆的表面之间只有很少的外观差异。
然而,到目前为止,粉末涂料被用于提供相对延伸的表面的涂层,而没有在被涂覆的表面上选择性地提供特定的涂覆图案或图像。本文描述的技术基于将粉末涂覆工艺的优点与由非击打式印刷设备执行的非击打式印刷工艺的优点相结合的思想。本文描述的技术使得能够实现粉末涂料的优点,也能够实现各种基底上的高分辨率轮廓图案和印刷图像。
以下章节提供了本文公开的主题的一个或多个上述方面的实施方案,其中至少一些章节侧重于本文公开的主题的特定观点。然而,在所有观点下的实施方案描述了本文公开的主题的实施方案,特别是在共同方面,特别是在以上定义的方面。应当理解,关于特定章节或方面公开的任何实施方案当然也可以与其他章节和/或方面的实施方案组合。
此外,应注意的是,有益的实施方案是通过将本文公开的一般方面与本文所述的一个或多个实施方案,例如与单个章节的一个或多个实施方案进行组合来限定的。
第1章
在现有技术中已知的普通墨粉体系的情况下,墨粉颗粒通常仅表现出相对较差的对基底表面的粘附性,特别是在表面由于其预期的在机械应力下的用途而暴露于磨蚀性的环境影响的情况下。在材料对于溶剂或其他化学物质以及环境影响的相对较低的稳定性方面,还可以看到其他问题。由上述可知,迄今为止,现有技术中已知的材料的适用性受到限制。
因此,本申请的目的是提供这样的系统,其提供对于由恶劣的天气条件和/或机械应力造成的磨蚀性作用的适当的抵抗性和稳定性、对诸如化学溶剂的化学物质的稳定性、对电磁辐射(特别是对紫外线辐射)的稳定性,同时可以实现高分辨率、足够的硬度以及对各种基底表面的良好粘附性。
在这种情况下,应该指出的是,用于工业应用的粉末涂料的普通涂料粉末组合物不适合用于非击打式印刷。因此,所要求保护的主题有利地结合了击打式印刷的概念和涂料粉末的概念,受益于两个技术领域的优点的同时避免了它们各自的缺点。
在一个实施方案中,避免了微滴的形成。形成微滴的缺点是由于存在所述微滴而产生的力导致印刷图像的劣化。
根据一个实施方案,提供了一种涂料,特别是用于数字印刷的涂料,该涂料包括:包含至少一种树脂组分的树脂,特别是至少一种类型的树脂,特别是该树脂包含无定形树脂部分;固化剂,特别是,该固化剂包含至少一种交联剂和/或至少一种引发剂(例如,至少一种热引发剂和/或至少一种光引发剂)和/或至少一种催化剂;其中固化的涂料包含一定量的固化剂,使得固化的涂料在按照DIN EN 12720进行的甲乙酮测试中在10秒钟后能够达到至少2-3的等级,和/或固化的涂料可以抵抗至少50次IPA(异丙醇)的双摩擦(doublerub)。根据一个实施方案,引发剂是热引发剂或UV引发剂。
根据一个实施方案,一次丙酮或IPA双摩擦是指使用在丙酮或IPA中浸湿的棉布在厚度为约60μm的涂层表面上双移动,该棉布覆盖在重量为980克、与涂层的接触表面积为2cm2的锤头上。每摩擦20次,将布浸泡在丙酮或IPA中。继续测量直到去除涂层(记下得到的DR(双摩擦)次数)或直到达到100次双摩擦。
根据一个实施方案,树脂(或涂料)包括以下一种或多种:
(i)聚酯树脂组分,其包含相对于引入的(incorporated)酸单体基团的总量而言至少5重量%的间苯二甲酸,特别是至少10重量%的间苯二甲酸,还特别是至少25重量%的间苯二甲酸,还特别是至少30重量%的间苯二甲酸,还特别是至少50重量%的间苯二甲酸,还特别是至少80重量%的间苯二甲酸,还特别是至少85重量%的间苯二甲酸;
(ii)聚酯树脂组分,其包含相对于聚酯树脂组分的(引入的)二醇化合物的总重量而言1-100重量%的脂环族二醇化合物,特别是2,2,4,4-四烷基环丁烷-1,3-二醇和/或2,2,4,4-四甲基-1,3-环丁二醇;
(iii)丙烯酸树脂;
(iv)含氟聚合物,特别是羟基官能的氟聚合物;
(v)聚氨酯树脂。
包含(引入的)间苯二甲酸的聚酯树脂(组分)对于提供耐候性特别有利。脂环族二醇化合物可以根据本文公开的实施方案进行配置。如本领域技术人员通常在本文中将理解的,被指定为包括或包含单体或单体基团或由单体或单体基团组成的树脂或聚合物或低聚物是指该树脂或聚合物或低聚物已经结合了单体或单体基团。
根据另一实施方案,在涂层固化之后且如果涂层形成的层厚小于10μm,则达到根据EN ISO 1520的至少1mm、特别是至少2mm、特别是至少3mm的Erichsen深度。根据一个实施方案,固化的涂层材料可以抵抗至少5次丙酮双摩擦,特别是至少10次丙酮双摩擦,特别是至少20次丙酮双摩擦。根据另一实施方案,涂层材料至少部分地只能通过加热和/或通过辐射固化。
根据一个实施方案,涂料具有至少5μC/g,特别是至少10μC/g,还特别是至少20μC/g的荷电量(chargeability)绝对值。根据另一个实施方案,在标准的Epping q/m装置中测试的涂料的活化时间为1-15分钟,特别是2-10分钟。根据一个实施方案,该测试是在软吹(soft blow)的情况下进行的。
根据一个实施方案,至少一种交联材料选自含环氧/缩水甘油基的材料(包括环氧树脂和三缩水甘油基异氰脲酸酯)、羟烷基酰胺(例如所谓的primid)硬化剂、异氰酸酯硬化剂和/或含双键的具有热自由基引发剂体系的化合物。根据一个实施方案,涂料是纯环氧体系(就其树脂/交联材料而言)。根据另一实施方案,环氧材料用作聚酯的硬化剂。根据另一实施方式,树脂由至少一种聚酯树脂组分和至少一种环氧树脂组分制成。在这种情况下,环氧树脂是聚酯树脂的一种硬化剂(交联材料)。根据一个实施方案,环氧树脂的浓度低于聚酯树脂的浓度。然而,从字面上理解,对于树脂何时称为交联材料(也称为交联剂)或树脂没有更明确的界限。通常,根据一个实施方案,如果化学性质允许交联,例如在环氧体系中,则固化剂也可以是树脂,并且相同的树脂也可以是交联材料。
根据一个实施方案,包含不同树脂组分的树脂(例如环氧树脂/聚酯)被称为混合体系。
根据一个实施方案,涂料包括电荷控制剂(CCA),其相对于涂料总量为至少0.5重量%,特别是高于1重量%,特别是高于1.5重量%。
根据一个实施方案,CCA包括锌的化合物,特别是水杨酸锌化合物,特别是基于CCA的总量,其浓度高于90重量%。
根据一个实施方案,交联剂的含量为足以使树脂固化的摩尔比的0.3-1.7,特别是0.7-1.3,特别是0.9-1.1。
根据一个实施方案,树脂包含具有通过滴定确定的至少为10mg/g KOH的OH-值和/或COOH-值的聚酯,并且具有通过凝胶渗透色谱(GPC)和聚苯乙烯标准物测定的500-10,000g/mol之间的平均分子量Mn。根据另一个实施方案,相对于引入的酸单体基团的总量,聚酯包含至少5重量%的间苯二甲酸,特别是至少25重量%,特别是至少50重量%,还特别是至少85重量%的间苯二甲酸。根据一个实施方案涂料是可固化体系,其具有根据用于建筑涂料的GSB和/或Qualicoat标准的至少一年佛罗里达(Florida)稳定性。
根据另一个实施方案,相对于涂料的总量,涂料包含小于1重量%的流平/流动添加剂,特别是有机流平/流动添加剂,还更优选小于0.5重量%、特别是小于0.4重量%、最优选小于0.1重量%的流平/流动添加剂。如本领域中已知的,流动和流平添加剂是在应用后可增加涂料的流动性的化学化合物,从而使流平过程成为可能(参见,例如2010AdditivesHandbook,Dr.Darlene Brezinski,Dr.Joseph V.Koleske,and Robert Springate,June04,2010)。
上文和下文提到的流平/流动添加剂主要影响涂料的表面张力并因此改善涂层的(粘性)流动性能(因此也可以称为膜流动或膜流平添加剂),区别于无机流平或流动添加剂(在本文中也称为粉末流平/流动添加剂),后者通常通过干混和/或粘结工艺添加到涂料单个颗粒的表面,以改变单个粉末颗粒的流动和/或荷电性能。
根据另一个实施方案,相对于涂料的总量,涂料包含小于10重量%、优选小于5重量%、最优选小于1重量%的无机材料。在这方面,应注意,如果将无机材料用作颜料,则该量可以更高。例如,根据一个实施方案,如果二氧化钛用作无机材料,特别是用作无机粉末流平添加剂或用作粉末流动添加剂,则可以以指定的量包含二氧化钛。但是,如果将二氧化钛用作颜料,特别是取决于所需的外观,其量可以更高。
根据一个实施方案,涂料包含至少一种丙烯酸树脂,其环氧当量为100-2000g/Eq,特别是200-1000g/Eq,特别是400-600g/Eq。
根据另一个实施方案,涂料的树脂包含至少一种OH-值为至少10mg/g KOH、特别是至少80mg/g KOH、还特别是至少250mg/g KOH的聚酯树脂。根据另一个实施方案,固化剂包含异氰酸酯硬化剂,其NCO-含量相对于异氰酸酯硬化剂的总量为至少5重量%-30重量%,特别是至少8-20重量%,还特别是至少12重量%-15重量%(相对于异氰酸酯硬化剂的总量)。根据另一个实施方案,异氰酸酯硬化剂是封闭型的。
根据一个实施方案,涂料包含无机表面添加剂。根据另一个实施方案,无机表面添加剂特别包含一种或多种硅和/或钛的无机氧化物,特别是具有1nm-100nm、还特别是5nm-70nm的粒度。
根据一个实施方案,涂料包含两种或更多种不同的无机氧化物,其平均粒径之比为2-10,优选5-7。根据一个实施方案,提供了具有指定范围内的粒度分布的不同的无机氧化物(例如相同材料的无机氧化物,例如(二)氧化钛或(二)氧化硅),其可提高涂料的荷电(charging)能力。这在静电印刷过程(例如电子照相印刷过程)(NIP过程的一个实例)中可能是有利的。
众所周知,静电打印机是这样一种打印机,其中图像首先被写为静电电荷的图案,然后通过使该图案与带有相反极性电荷的颜料颗粒接触而变得可见。颜料仅被吸引到电荷图案上,随后被融合或结合到目标表面上。
还公知的是,电子照相打印机是这样一种打印机,其中所需的图像通过光束被写入到在其表面上具有均匀电荷的光电导体(例如,感光鼓或带)上。光束的作用在光电导体上产生电荷图案,然后通过施加可被吸引到图像但被背景排斥的颜料颗粒来显影该电荷图案。然后通过将目标表面压在光电导体上并施加电场,而将图像转印到目标表面。颜料颗粒(也称为墨粉),例如,可通过加热和/或加压或经过溶剂蒸气浴而被固定于目标表面。
电子照相打印机可以产生良好的打印质量。它将图像形成为点的精细矩阵形式,因此能够产生图形和多种字体。电子照相打印机的最常见实例是激光打印机。
根据一个实施方案,涂料包括包含化学键的化合物,所述化学键可以在50-200℃、优选75-150℃的打开温度下可逆地打开,并且可以在低于打开温度的情况下可逆地闭合。这可以使得涂层材料能够提供自愈作用。
根据一个实施方案,当从室温以每分钟5开尔文的加热速率加热到180℃、200℃或220℃和/或达到发生涂料固化的温度时,涂料表现出最小的粘度,其中所述最小的粘度在3帕斯卡秒-20000帕斯卡秒的范围内,特别是在50帕斯卡秒-10000帕斯卡秒的范围内,还特别是在250帕斯卡秒-7000帕斯卡秒的范围内。根据一个实施方案,粘度的最小值是相对于温度的粘度的局部最小值。根据一个实施方案,将涂料以每分钟5开尔文的加热速率加热到足够高的上限温度,以使得随温度变化的粘度(换言之,取决于温度的粘度)显示出局部最小值。根据一个实施方案,通过本领域已知的常规流变仪测定粘度。
根据一个实施方案,涂料在可用于固化涂料的可用固化温度(potential curingtemperature)下显示出低于350mm的片流动长度(pill flow length),其中片流动长度通过以下方法测定:
(i)在20公斤的牛顿力(20kN)作用下,在至少5秒钟内将0.75克的涂料压制成直径为13mm的圆柱形片(cylindrical pill);
(ii)在室温下将涂料片放在金属板上;
(iii)将金属板与涂料片一起放入预热至可用固化温度的炉中,如果树脂包含丙烯酸树脂成分,则将处于水平位置的金属板上的涂料片回火半分钟,如果树脂不包含丙烯酸树脂成分,则将其回火一分钟;
(iv)将金属板倾斜至流下角度65°,并在可用固化温度下将金属板在该位置保持10分钟;
(v)从炉中取出金属板,使处于水平位置的金属板和涂料冷却,测量金属板上的涂料片的最大长度,并将该最大长度作为片流动长度。
根据一个实施方案,涂料是热固性涂料。根据另一个实施方案,热固性涂料包含可固化的聚酯树脂(也称为聚酯树脂组分),其包含相对于可固化的聚酯树脂的(引入的)二醇化合物的总重量的1-100重量%的脂环族二醇化合物。这种可固化聚酯树脂可以用作热固性涂料(例如热固性粉末组合物)的组分。脂环族二醇组分可特别包含2,2,4,4-四烷基环丁烷-1,3-二醇(TACD),其中每个烷基取代基可包含至多10个碳原子,其中烷基取代基可为直链的、支链的或它们的混合物,其中二醇可以是顺式二醇或反式二醇。可固化聚酯可包含TACD的异构体的任何可能的混合物。
根据一个实施方案,脂环族化合物包含2,2,4,4-四甲基环丁烷-1,3-二醇(TMCD)或由2,2,4,4-四甲基环丁烷-1,3-二醇(TMCD)组成。
根据另一个实施方案,涂料包含一种混合物,相对于可固化聚酯的脂环族二醇化合物的总重量,所述混合物包含1-99重量%的TMCD异构体和99-1重量%的脂环族1,4-环己烷二甲醇异构体(CHDM)。根据一个实施方案,所述混合物由TMCD异构体和CHDM异构体组成。
根据另一个实施方案,可固化聚酯树脂包含除脂环族二醇化合物以外的多元醇化合物,所述多元醇化合物包含至少1个羟基(例如,至少2个羟基)并且占可固化聚酯的所有(引入的)多元醇化合物的总重量的至少1重量%。
前述可固化(热固性)聚酯树脂特别适用于户外应用,因为固化后可实现以下至少一种性能:良好的耐化学性、良好的水解稳定性、良好的耐候稳定性、高耐热性、高耐刮擦性、高冲击强度、韧性、高延展性、良好的光氧化稳定性、透明度和柔韧性。
根据本文公开的主题的一个方面,提供了涂料的用途,特别是提供了根据本文公开的主题的一个或多个实施方案的涂料的用途。
根据一个实施方案,提供了一种涂料的用途,该涂料用于借助于NIP装置将涂层施加到目标表面上。
根据一个实施方案,提供了一种显影剂的用途,该显影剂用于从涂料形成根据本文公开的实施方案的涂层。
根据一个实施方案,涂料用于,特别是通过NIP设备,将涂层施加到目标表面上,特别是施加到转印元件的目标表面或基底的目标表面上。
在一个特定的实施方案中,可以将涂料施加(印刷)到转印元件上,然后可以将印刷的涂层转印到最终的基底上。已知用于这种转印的任何技术都在本文公开的主题的范围内。例如可以使用转印纸、贴花纸、水转印或水滑式印刷。贴花纸可以是塑料、布、纸或陶瓷基底,其上已印有图案或图像,该图案或图像可在接触时转移到另一个表面。
根据另一实施方案,涂料用于将涂料的不同层施加到基底的目标表面上,其中特别是,所述基底是包括预涂层、特别是粉末预涂层的经预涂的基底。
根据另一实施方案,提供了根据一个或多个实施方案的涂料的用途,用于特别是通过NIP设备将涂料的层施加到目标表面上,特别是施加到转印元件的目标表面或基底的目标表面上;特别是用于将涂料的不同层施加到基底的目标表面上,其中特别是,所述基底是包括预涂层、特别是粉末预涂层的经预涂的基底。
根据一个实施方案,涂料包含与基底上的预涂层(例如底涂层或底漆)相同的树脂(特别是相同类型的树脂或相同的树脂体系),以及相同的硬化体系(特别是相同的固化剂)。本文中,树脂的类型是指树脂或树脂成分的化学体系。树脂的类型的一个实例是例如聚氨酯类型。根据另一实施方案,涂料包含与在基底上的预涂层相同的树脂体系。相同的树脂体系可以是聚氨酯体系。
根据一个实施方案,至少一种涂料(每种涂料根据本文公开的主题的一个或多个实施方案配置)用于印刷至少一层,特别是在彼此之上印刷至少两层(相同涂料的或不同的涂料的),特别是在两个不同的印刷过程中,例如通过两个不同的印刷单元或通过同一印刷单元的两个不同的运行过程。根据一个实施方案,每个层包含可以(例如,在加热时)与前一层的官能团反应的官能团。根据一个实施方案,官能团是COOH、OH、NCO和环氧中的一个或多个。
根据本文公开的主题的一个方面,提供了一种方法。
根据一个实施方案,该方法包括,特别是通过NIP设备,将由根据本文公开的主题的一个或多个实施方案的涂料(例如至少一种涂料)产生(例如形成)的涂层(例如至少一个涂层)施加到目标表面上。
根据一个实施方案,目标表面是用于将涂层转印到基底上的转印元件的表面。
根据另一实施方案,目标表面是基底的表面。
根据一个实施方案,该方法包括将表涂层(top coat)施加到涂层上,特别是如果该涂层位于基底上。根据一个实施方案,表涂层是透明的表涂层。根据另一个实施方案,表涂层作为印刷层或涂覆层提供。特别是,可以根据本文公开的主题的实施方案或通过常规方法例如粉末涂覆,将表涂层作为(另外的)涂层提供。特别是,所述涂层包含紫外线吸收剂或抗黄变剂中的至少一种。根据一个实施方案,表涂层是连续的层,例如,覆盖整个表面的层。在另一个实施方案中,表涂层是覆盖限定区域(例如,字符形状的区域)的结构化表涂层。
根据一个实施方案,该方法包括与涂层分开进行表涂层的固化,其中特别是,该涂层包含用于连接该涂层和该表涂层的游离官能团。
根据另一个实施方案,该方法包括将表涂层和涂层一起进行固化,其中特别是,涂料是粉末涂料,并且在涂层和表涂层一起进行固化之前,将表涂层作为粉末表涂层施加。
注意,涉及粉末涂料的任何实施方案应被视为还公开了以下相应的实施方案,其替代地涉及以多个颗粒形式提供的涂料。在这个意义上,根据一个实施方案,粉末也应被理解为公开了多个颗粒。
根据一个实施方案,基底是预涂覆的基底,其包括预涂层,特别是粉末预涂层。根据另一个实施方案,涂料包括与基底上的预涂层相同的树脂类型(例如,聚酯、丙烯酸树脂、氟聚合物、聚氨酯、环氧树脂)和相同的硬化体系。根据一个实施方案,涂料包括与基底上的预涂层相同的树脂和/或相同的固化剂。
根据一个实施方案,表涂层的层厚度为至少10μm,特别是至少20μm,还特别是至少40μm。
根据一个实施方案,基底是玻璃基底或陶瓷基底。在这种情况下,根据一个实施方案,该方法进一步包括用粘合促进剂和/或加成促进剂(addition promoter)对基底进行预处理,其中该粘合促进剂特别是热解沉积的二氧化硅,特别是热解硅(pyrosil)。
根据一个实施方案,提供了一种用于NIP设备的容器,特别是墨盒(cartridge),该容器包含根据本文公开的主题的一个或多个实施方案的涂料。根据一个实施方案,根据本文公开的主题的实施方案的非击打式印刷设备需要(特别是由于本文所述的涂层或涂层封装的厚度)相对较大量的涂料。根据一个实施方案,例如,容器在容积、适合该容积的几何形状和/或结构等方面分别相适应。
根据一个实施方案,提供了显影剂,特别是用于双组分(2K)体系的显影剂,该双组分(2K)体系包含根据一个或多个实施方案的涂料,和载体,特别是本文所述或本领域已知的用于电子照相印刷的载体。
根据另一实施方案,载体包括非磁性载体颗粒(软载体颗粒)。根据另一实施方案,载体包括磁性载体颗粒(硬载体颗粒)。
根据一个实施方案,容器(例如,墨盒)是用于双组分(2K)体系的容器,该双组分(2K)体系包含根据一个或多个实施方案的涂料,和载体,特别是本文所述或本领域已知的用于电子照相印刷的载体。换句话说,容器可以包含显影剂。从这个意义上讲,本文中对容器内容物的任何引用都可以被视为对显影剂的引用。
根据一个实施方案,基于容器内容物的总重量,容器内容物(特别是包括涂料和载体)包含至少4重量%、特别是至少6重量%、还特别是至少8重量%、还特别是至少10重量%、还特别是至少16重量%的涂料,还特别是,基于容器内容物的总重量,包含至少20重量%的涂料。根据另一实施方案,基于容器内容物的总重量,容器内容物包含4重量%-30重量%的涂料。根据一个实施方案,基于容器内容物的总重量,容器内容物包含10%或更少的涂料。根据另一个实施方案,容器内容物由涂料和载体组成。在这种情况下,8重量%的涂料的量对应于92重量%的载体的量。因此,与常规的墨粉体系相反,根据本文公开的主题的实施方案的墨盒可以包含相对较大量的涂料(即,待印刷的材料)。根据一个实施方案,容器中的载体可以被重复使用(例如,如果容器是内置容器),或者可以是可更换的(例如,装有载体的可更换的墨盒的情况)。
根据一个实施方案,提供了一种NIP设备,该NIP设备包含根据本文公开的主题的一个或多个实施方案的涂料。
根据一个实施方案,提供了一种转印元件,该转印元件包括由根据本文公开的主题的实施方案的涂料形成的涂层。
根据一个实施方案,提供了一种基底,特别是预涂覆的基底,该基底包括由根据本文公开的主题的实施方案的涂料形成的涂层。
根据一个实施方案,提供了一种涂层施加设备,该涂层施加设备被构造为用于接收转印元件,该转印元件包括由根据本文公开的主题的一个或多个实施方案的涂料形成的涂层。根据一个实施方案,涂层施加设备还被构造为用于将涂层施加到基底上。
特别是可以通过以下一种或多种方式避免微滴的形成:
在一个实施方案中,涂料组合物包含辅助组分,特别是包含硅的化合物和/或钛的化合物及它们的衍生物的固体物。发明人惊奇地发现,这种辅助组分可以充当分离剂(separating agent),其可以减少导致印刷图像失真的不期望的微滴的粘附作用。在一个具体的实施方案中,辅助组分的颗粒,特别是硅的化合物和/或钛的化合物的颗粒具有纳米级平均直径,更特别是具有约5nm-约70nm(纳米)的平均直径。避免形成微滴的其他方法可以从所述实例中得到,所述方法被相应地一般化。
关于所述的辅助组分,特别是在硅的化合物的情况下,发现这些组分与电荷控制剂组合使用特别有效,以便为颗粒提供适当稳定且均匀分布的电荷,可以稳定几个小时。总而言之,特别是电荷控制剂与至少一种其他辅助组分,特别是与硅的化合物和/或其衍生物的组合,能够实现高质量的非击打式印刷过程。
在一个实施方案中,涂料组合物包含具有足够量的游离羟基或游离反应性基团(例如COOH、OH、环氧基和/或NCO)的聚合物。具有多个游离官能团(例如,游离羟基)的这种聚合物允许彼此堆叠(built up)的各个层之间的适当粘附。当根据本申请的涂料用于修复或刷新已经通过常规涂覆方法涂覆的表面时,这变得尤其重要。而游离官能团(例如游离羟基)能够实现新添加的涂料与已经存在的涂料组合物的适当粘附。
在一个实施方案中,用于通过非击打式印刷提供涂层的方法包括预固化涂料的步骤。这种预固化步骤可以通过施加以下的一种或多种来进行:热量、压力、电子束和电磁辐射,特别是UV辐射。
预固化涂料的步骤可以留下至少一些官能团,即留下一些游离的、即未反应的反应性基团。由于这种游离的反应性基团随后可用于与下层表面上的官能团反应,因此经预固化的涂料可以牢固、可靠地结合到下层涂层上,从而可以连续堆叠多个不同的层,最终形成一个连贯且稳定的结构。因此,涂料的预固化步骤对于依次在彼此之上施加多个层特别有利。在一个特定的实施方案中,在剩下至少1%、特别是至少5%、还特别是至少10%、还特别是至少30%的反应性官能团(特别是反应性可交联官能团)未反应的前提下,预固化步骤使得官能团、特别是反应性可交联官能团能够彼此反应。
由于所述的对多种不同类型的表面和不同表面形状的有利粘附性,所述的组合物以及所述的施加这种组合物的方法可以有利地用于更新已经被粉末涂覆的表面。例如,随着时间的流逝,例如由于恶劣的天气条件或其他机械应力,经涂覆的表面已经至少部分失去了其某些所需的性能,例如色彩强度,可以通过(选择性地)施用如本申请所述的涂料来恢复。
本文公开的主题的实施方案优选地以至少2%的浓度(基于总重量)使用锌的水杨酸化合物作为所谓的CCA(电荷控制剂)。实验表明,这些CCA不会像预期的那样影响涂料颗粒(也称为墨粉颗粒)的荷电性能。没有观察到荷电能力与CCA的增加量的线性相关。CCA仍可能是涂料颗粒中非常重要的组分,因为实例表明,在不影响颜色稳定性(紫外线照射)的同时,CCA对获得所需的色密度(光效果,optical impression)可能至关重要。锌的水杨酸化合物可用于获得打印高分辨率彩色图像所需的所有颜色(CMYK,白色)的所需色密度。因此,在本文公开的涂料颗粒的情况下,可以将锌的水杨酸化合物称为色密度剂而不是CCA。
根据本文公开的主题的实施方案的墨粉(toner)适用于高分辨率和高质量的印刷,这是关于基于粉末涂料的墨粉颗粒的主要新颖之处。此外,根据一个实施方案,根据本文公开的主题的涂料在单一工序中生产(基础材料(例如树脂和涂料的其他组分)的单次挤出和随后的研磨),而不是通过将常规粉末涂料与添加剂等重新复配来制备。因此,不需要双重挤压和其他步骤来生产涂料,从而使得成本降低,有利于环境,能量需求降低,没有由于高温或剪切力引起的不希望的预反应。
根据一个实施方案,涂料特别是在粒度分布以及颗粒组成和结构方面与常规墨粉不同。
通常,化学生产的用于印刷的墨粉可以包括核-壳结构,该核-壳结构通常由两种不同的树脂组成,并且通常通过乳液/聚集工艺来生产。添加剂、颜料、CCA、蜡等通常位于这些颗粒的芯中。总体而言,核-壳结构导致墨粉颗粒不均匀。
相反,根据本文公开的主题的实施方案,涂料颗粒是均质的。特别是,根据一个实施方案,涂料颗粒是均质的,在某种意义上,涂料颗粒不具有尺寸可与粒径相当的内部结构(不同组成的)(例如,尺寸在粒径的0.6-1倍之间或尺寸在粒径的0.8-1倍之间的结构)被定义为关于每体积单元组成的均质性。根据另一个实施方案,均质性被定义为每体积单元(volume element)墨粉颗粒中每种墨粉组分的颗粒或重复单元(对于树脂而言)的平均数目。注意,术语“均质”在均质混合物的意义上不一定意味着均质,因为通常存在可区分的相。均质性的另一个合适定义可以是每体积单元的墨粉颗粒的平均质量,从而导致涂料颗粒的密度分布相当均匀,而与此相反,常规化学制备的核-壳墨粉颗粒在核壳边界处显示出明显的密度梯度。
可确信,根据本文公开的主题的实施方案的电荷控制剂的粒度分布使得涂料颗粒的均质性更好,从而提高了色密度。
本文公开的主题的实施方案使得可以用可固化的涂料印刷高分辨率和高质量的图像。
根据一个实施方案,NIP技术使用软磁刷(即,最初为非磁性颗粒(软载体颗粒))。
根据一个实施方案,在制备涂料的过程中,进行涂料成分的处理以防止涂料的预反应。这可能会限制挤出机中的处理时间,从而使分散度(dispersion)可能不如常规热塑性墨粉(不会固化)中的分散度高。不受理论的束缚,可确信这可能是较高浓度的CCA提供积极作用的原因。但是,根据另一个实施方案,涂料(特别是透明涂料)可以不含CCA。
第2章
根据一个实施方案,涂料被配置为用于通过NIP形成涂层,该涂料以多个颗粒的形式提供。根据一个实施方案,涂料包括树脂。根据一个实施方案,树脂包含可固化树脂组分。根据另一实施方案,树脂还包括无定形树脂部分。根据另一实施方案,树脂组分可至少部分地热固化,特别是可通过能够与树脂组分的官能团反应的交联剂固化。根据另一个实施方案,涂料包含电荷控制剂。
根据一个实施方案,基于涂料的总重量,电荷控制剂的含量小于20%。根据另一个实施方案,基于涂料的总重量,电荷控制剂的含量为0.1重量%-10重量%,特别是0.2重量%-5重量%,还特别是0.5重量%-3重量%。根据另一个实施方案,电荷控制剂的含量为基于涂料总量的至少0.1重量%,特别是基于涂料的总重量,电荷控制剂的含量为至少1重量%,还特别是至少2重量%。
根据一个实施方案,未固化的涂料的玻璃化转变温度高于45℃且低于90℃,并且优选在50℃-70℃之间的范围内。
根据一个实施方案,电荷控制剂包括以下的一种或多种:
改性的无机聚合化合物,
有机金属络合物(例如偶氮-金属Cr3+),
硼-钾盐,特别是硼二苯乙醇酸钾(potassium borobisbenzilate),
锌的水杨酸化合物,特别是水杨酸锌,
氧羧酸锌络合物,
金属螯合物,特别是烷基水杨酸或羟基萘甲酸的金属螯合物,
季铵盐,
烷基金属的氧化物,
水杨酸金属络合物,
杯芳烃化合物,
有机硼化合物,
吖嗪或吖嗪化合物,
酚化合物,特别是酚硫化物。
根据一个实施方案,基于涂料的总重量,无定形树脂部分的量大于5重量%,特别是大于20重量%,还特别是大于50重量%。
根据一个实施方案,涂料包括水杨酸化合物,特别是锌的水杨酸化合物。
根据另一个实施方案,树脂包含以下的一种或多种:
(i)一种聚酯树脂组分,特别是,该组分包括对苯二甲酸和/或间苯二甲酸;
(ii)二异氰酸酯或多异氰酸酯;
(iii)丙烯酸树脂,例如甲基丙烯酸树脂;
(iv)含氟聚合物,优选羟基官能氟聚合物;
(v)包含脂环族二醇化合物的聚酯树脂成分;
(vi)聚氨酯树脂。
根据实施方案,(i)-(vi)的每一种都可以被称为一种树脂类型。
根据一个实施方案,聚酯是在固化期间可至少部分转变为氨基甲酸酯材料的聚酯。
根据一个实施方案,电荷控制剂的粒度分布表现出0.5-5μm的d10和/或5-50μm的d90。根据另一个实施方案,电荷控制剂的粒度分布表现出0.5μm-3μm的d10和/或5-25μm的d90。根据另一个实施方案,电荷控制剂的粒度分布表现出低于2μm的d10和/或低于10μm的d90。本文中,众所周知,dx的特定值(在上述实例中,x=10或x=90)表示x的量的粒子都小于指定的大小。
根据一个实施方案,其中涂料是可固化的,使得由该涂料制成的固化涂层表现出以下的一种或多种性能:
根据GSB国际AL631第七部分第20.1节Kurzbewitterung UV-B(313),暴露于UV300小时后的剩余光泽度为至少50%,特别是至少85%;
根据GSB国际AL631第七部分第20.1节Kurzbewitterung UV-B(313)的测试步骤,暴露于UV 600小时后的剩余光泽度为至少50%,特别是至少85%;
根据EN ISO 16474-2,暴露于氙1000小时后,根据ISO 2813测定的剩余光泽度为至少50%,特别是为至少85%;
特别是,其中涂料包括聚酯树脂和/或二异氰酸酯或多异氰酸酯化合物和/或聚氨酯树脂和/或丙烯酸酯树脂和/或氟聚合物树脂。
特别是,多异氰酸酯化合物可以与OH基团反应生成聚氨酯,例如羟基聚酯的OH基团。
根据一个实施方案,电荷控制剂是透明的或至少部分透明的。根据另一个实施方案,电荷控制剂是黑色的。根据另一个实施方案,电荷控制剂是灰色的,特别是浅灰色或白色的。
根据一个实施方案,涂料被配置为使得NIP的分辨率大于2l/mm,特别是大于5l/mm,还特别是大于10l/mm。
根据一个实施方案,涂料被配置为用于通过NIP提供厚度为至少40μm、特别是至少20μm、还特别是至少10μm的涂层。根据另一实施方案,涂层中的光学可察觉的对比度(例如由不同的涂料(例如,不同颜色的)导致)从涂层的顶表面连续地延伸到涂层的底表面。
根据一个实施方案,涂料还被配置为允许通过施加压力来改善基底上由涂料制成的涂层的粘附性。
根据另一实施方案,涂料还包含至少一种固体载体,该固体载体配置为用于在NIP中携带涂料。
根据一个实施方案,提供了根据本文公开的主题的实施方案的涂料在涂层的NIP中的用途。根据一个实施方案,涂料用于将涂层直接非击打式印刷(NIP)到基底上,特别是预涂覆的基底上。
根据另一实施方案,涂料用于将涂层间接NIP到转印元件上,该转印元件被构造为用于将涂层转印到基底上。
根据一个实施方案,根据本文公开的主题的实施方案,处理设备被构造为用于处理涂料,特别是,该处理设备包括以下的至少之一:NIP设备,其被构造为用于印刷涂料从而形成涂层;和/或预处理设备,其被构造为在将涂层施加到基底上之前处理涂层;涂层施加设备,其用于将印刷在转印元件上的涂层从转印元件施加至基底;固化设备,其用于使施加在基底上的涂层固化;特别是,其中NIP设备、预处理设备、涂层施加设备和固化设备中的一个或多个位于相同的位置和/或NIP设备、预处理设备、涂层施加设备和固化设备中的一个或多个位于不同的位置。
根据本文公开的主题的实施方案,处理设备可包括关于以下一种或多种设备的本文公开的任何特征:NIP设备、预处理设备、涂层施加设备和固化设备;特别是,不需要这样的相应设备。
根据一个实施方案,特别是,根据本文公开的主题的实施方案的处理涂料的方法包括以下步骤中的至少一个:
印刷涂料从而形成涂层;
在将涂层施加到基底上之前处理涂层;
将印刷在转印元件上的涂层从转印元件施加到基底上;
固化施加到基底上的涂层。
根据一个实施方案,特别为NIP设备(301、400)提供和/或配置的容器,特别是墨盒,包含根据本文公开的主题的实施方案的涂料。
根据一个实施方案,转印元件包括由根据本文公开的主题的实施方案的涂料形成的涂层。
根据一个实施方案,基底,特别是预涂覆的基底,包括由根据本文公开的主题的实施方案的涂料形成的涂层。根据另一个实施方案,基底和/或预涂层包含能够与所施加的涂层反应的游离官能团。根据一个实施方案,涂层具有至少10μm的厚度,特别是至少20μm的厚度,还特别是至少40μm的厚度。根据另一个实施方案,涂层呈现图像,其中图像的分辨率为至少100DPI,特别是至少200DPI,还特别是至少300DPI。
根据一个实施方案,涂层(特别是在基底上和/或显示(呈现)图像的涂层)被固化。
在一个实施方案中,电荷控制剂的D10值为0.5μm-3μm,D50值为2μm-8μm,D97值为8-12μm。更特别是,在一个实施方案中,电荷控制剂的D10值为约2μm,D50值为约5μm,D97值为约10μm。还更特别是,在一个实施方案中,电荷控制剂的D10值为0.5μm-3μm,D50值为2μm-8μm,D97值为8-12μm,同时电荷控制剂以至少2重量%的量、更优选2重量%-3重量%的量存在。更特别是,在一个实施方案中,电荷控制剂的D10值为约2μm,D50值为约5μm,D97值为约10μm,同时电荷控制剂以至少2重量%的量、更优选2重量%-3重量%的量存在。
根据一个实施方案,涂料包含一种或多种本领域已知的阻燃剂。例如,根据一个实施方案,阻燃剂是(但不限于)矿物、有机卤素化合物和有机磷化合物中的至少一种。
第3章
根据一个实施方案,涂层施加设备被构造为用于将位于转印元件上的涂层施加到基底上,该涂层由涂料(特别是根据本文公开的主题的实施方案的涂料,还特别是热固性涂料)形成,特别是,该涂层是可固化的,特别是,该涂层包括无定形材料。
涂层施加设备包括:加热设备(或在另一个实施方案中,(第一)能量传递设备)被构造为(或用于)使得(i)在从涂层除去转印元件之前,涂层的温度保持在一定温度范围内(下文中也称为第一温度范围),其中在第一温度范围内,未固化的涂层材料处于其过冷液态和/或玻璃态;和/或(ii)在涂层与基底接触期间以及从涂层移去转印元件之前,特别是通过将涂层的温度提高到等于或高于涂层的固化温度,使涂层部分地固化。
根据一个实施方案,可以通过任何合适的方式(将涂层直接加热,将涂层间接加热(例如,通过加热基底和/或转印元件))来将涂层的温度保持在一个温度范围内。根据一个实施方案,加热设备(或第一能量传递设备)可以被定位为在基底与涂层接触之前加热基底。根据另一个实施方案,加热设备(或第一能量传递设备)可以被定位为在基底与涂层接触之前加热转印元件。
根据一个实施方案,涂层包含结晶相或可以至少部分地进入结晶相,其中结晶相限定了熔融温度,并且第一温度范围低于该熔融温度。根据另一个实施方案,涂料表现出以下一个或多个特征:所述涂料不含结晶树脂;所述涂料没有表现出由于熔化导致的一级相变,特别是至少不在第一温度范围内表现出由于熔化导致的一级相变。
根据另一个实施方案,涂层施加设备还包括:印刷设备,其被构造为用于通过印刷将涂料施加到转印元件上,从而形成涂层。
根据一个实施方案,印刷设备是NIP设备,例如,静电印刷设备,例如激光印刷设备或LED印刷设备。
根据另一实施方案,印刷设备被配置为用于以至少1微米(1μm)、特别是至少2μm、特别是至少5μm、特别是至少10μm的厚度、还特别是以至少20μm的厚度、例如至少40μm的厚度将涂料施加到转印元件上。
根据一个实施方案,印刷设备被配置为用于将涂料以图案的形式施加到转印元件上,从而形成呈现图案的图案化涂层。
根据一个实施方案,所述图案化涂层表现出以下特征中的至少一个:(i)所述图案化涂层表现出触觉效果;(ii)所述图案化涂层限定表面结构,其中该表面结构由所述图案化涂层的厚度变化限定;(iii)图案是与第二图案组合成组合图案的第一图案,特别是其中第二图案由相同的涂料或不同的涂料形成;特别是,其中第一图案和第二图案位于共同的层平面中;特别是,其中第一图案包括至少一个空隙,并且其中第二图案至少部分地填充所述至少一个空隙。
根据另一个实施方案,图案(例如图像)在横切(transverse to)涂层的层平面的方向完全延伸穿过涂层。
根据另一实施方案,印刷设备被构造为用于以大于2l/mm的分辨率、特别是以大于5l/mm的分辨率、例如以大于10l/mm的分辨率将涂料施加到转印元件上。
根据一个实施方案,提供了一种能量传递设备(例如第二能量传递装置),该能量传递设备被构造为(或用于)传递能量,特别是在涂层与基底(待施加涂层的基底)接触之前,将热量和/或辐射(例如UV辐射)和/或电子束传递到转印元件上的涂层中。根据一个实施方案,能量传递设备被构造为用于在涂层与基底接触期间和/或之后将能量,特别是热量和/或辐射(例如UV辐射)和/或电子束,传递到转印元件上的涂层中。根据一个实施方案,能量传递设备被构造为用于将能量传递至涂层,以使转印元件上的涂层部分地固化和/或在转印元件上的涂层中引发粘性流动。根据一个实施方案,能量传递设备被构造为用于以热量、辐射、压力中的至少一种的形式提供能量,特别是由此引发粘性流动。根据一个实施方案,涂层施加设备(或在另一个实施方案中,印刷设备)包括能量传递设备。
根据一个实施方案,能量传递设备(例如,第一能量传递设备和/或第二能量传递设备)包括可加热辊。根据另一实施方案,能量传递设备(例如,第一能量传递设备和/或第二能量传递设备)包括用于加热转印元件和/或用于加热基底的加热设备。例如,根据一个实施方案,能量传递设备是包括加热设备的可加热能量传递设备。
根据一个实施方案,通过以第一加热速率将涂层加热(例如用根据本文公开的主题的一个或多个实施方案的能量传递设备或加热设备)至高于固化温度的温度,并随后以第二加热速率(负的加热速率=冷却速率)进行冷却(冷却至过冷液态或玻璃态,例如至室温)来进行涂层的部分固化。根据一个实施方案,第一加热速率和第二加热速率高于10K/min,特别是高于20K/min,还特别是高于50K/min,还特别是高于100K/min。根据一个实施方案,第一加热速率和第二加热速率在10K/min-100K/min之间的较高范围内。
应当指出,部分固化是指固化至小于完全固化的固化度。然而,主要的方面是仅发生部分固化。这种部分固化可以这样定义,即在部分固化之后,根据反应的类型(吸热或放热或它们的组合)仍会产生或消耗一些反应热。用DSC在20K/min的涂层加热速率下测得的高于1-2℃的Tg偏移(在另一个固化周期之前和之后测量)也很好地表明仅发生了部分固化。优选地,基于反应的热形成/消耗,优选低于80%的部分固化,还更优选低于50%的部分固化。
根据一个实施方案,提供了一种压实设备,该压实设备被构造为用于在涂层与基底接触之前压实转印元件上的涂层。根据一个实施方案,涂层施加设备(或在另一实施方案中,印刷设备)包括压实设备。
根据一个实施方案,其上具有涂层的转印元件是单独的部件,例如,转印元件支撑件被构造为用于接收作为单独的部件的其上具有涂层的转印元件。此外,根据一个实施方案,印刷设备被构造为使得转印元件可从印刷设备移去。
根据一个实施方案的方法包括:提供一种转印元件,其上具有涂层,该涂层包含无定形材料并且是可固化的,优选通过暴露于热能而至少部分地固化;使转印元件上的涂层与基底接触,以将涂层施加到基底上。
根据一个实施方案的方法包括在将转印元件从涂层移去之前,将涂层的温度保持在第一温度范围内。根据一个实施方案,在第一温度范围内,未固化的涂料处于其过冷的液态和/或处于其玻璃态。
根据另一个实施方案的方法包括在涂层与基底接触期间并且在移去转印元件之前,特别是通过将涂层的温度提高至等于或高于涂层的固化温度的温度,使涂层部分地固化。
根据另一个实施方案,其中涂层包含结晶相或可以至少部分地进入结晶相,其中结晶相限定了熔融温度,并且第一温度范围低于该熔融温度;或者,其中所述涂料表现出以下一个或多个特征:所述涂料不含结晶树脂;所述涂料没有表现出由于熔化导致的一级相变,特别是至少不在第一温度范围内表现出由于熔化导致的一级相变。
根据另一个实施方案的方法还包括通过印刷(特别是通过NIP)将涂料施加到转印元件上,从而形成涂层。
根据另一实施方案,以至少1微米(1μm)、特别是至少2μm、特别是至少5μm、特别是至少10μm的厚度将涂料施加到转印元件上,还特别是以至少20μm的厚度、例如以至少40μm的厚度将涂料施加到转印元件上。
根据一个实施方案,将涂料以图案的形式施加到转印元件上,从而形成呈现图案的图案化涂层。根据一个实施方案,图案化涂层表现出以下特征中的至少一个:图案化涂层表现出触觉效果;图案化涂层限定表面结构,其中该表面结构由图案化涂层的厚度变化限定;图案是与第二图案组合成组合图案的第一图案,特别是其中第二图案由相同的涂料或不同的涂料形成;特别地,其中第一图案和第二图案位于共同的层平面中;特别地,其中第一图案包括至少一个空隙,并且其中第二图案至少部分地填充所述至少一个空隙。
根据一个实施方案,图案(例如图像)在横切(transverse to)涂层的层平面的方向完全延伸穿过涂层。
根据一个实施方案,以大于2l/mm的分辨率、特别是以大于5l/mm的分辨率、例如以大于10l/mm的分辨率将涂料施加到转印元件上。
根据一个实施方案的方法包括:在涂层与基底接触之前,将能量,特别是热量和/或辐射(例如UV辐射)和/或电子束,传递到转印元件上的涂层中;特别是将能量传递到涂层上,以使转印元件上的涂层部分地固化和/或在转印元件上的涂层中引发粘性流动,特别是其中能量为热量、辐射、压力中的至少一种形式。
根据一个实施方案,在涂层与基底接触之前(即在使涂层与基底接触之前),压实转印元件上的涂层。例如,根据一个实施方案的方法包括在涂层与基底接触之前将转印元件上的涂层压实。
根据一个实施方案,其上具有涂层的转印元件作为单独的部件而被接收。例如,根据一个实施方案,所述方法包括接收作为单独的部件的其上具有涂层的转印元件。
根据一个实施方案,计算机程序产品包括程序单元,该程序单元适于当在处理器设备上执行时,实施根据本文公开的主题的实施方案的方法。
根据一个实施方案,NIP设备包括:可固化的涂料,其包括无定形材料;印刷单元,其被构造为用于将涂料施加到转印元件上,特别是施加到转印元件的目标表面上;特别是能量传递设备,其被构造为用于将能量传递到转印元件上的涂料。
根据一个实施方案,能量传递设备被构造为用于将能量传递到涂料,以便使转印元件上的涂层中的涂料部分地固化和/或在转印元件上的涂层中引发粘性流动,特别是,其中能量是热量、辐射、压力中的至少一种。
根据一个实施方案,能量传递设备被构造为用于在涂料和待施加涂料的基底接触之前将能量传递到涂料。
根据一个实施方案,转印元件包括涂层,该涂层由涂料形成,该涂层是可固化的并且包括无定形材料。根据另一个实施方案,涂层可转印至基底上,特别是,涂层包含电荷控制剂。根据另一个实施方案,转印元件是独立的转印元件(例如,单独的部件),例如,可以从处理其的处理设备上移去的转印元件。特别是,根据一个实施方案,其上具有涂层的(独立的)转印元件可以从处理设备移去。根据另一个实施方案,独立的转印元件是可运输的(transportable)转印元件。特别是,根据一个实施方案,其上具有涂层的独立的转印元件是可运输的。例如,根据一个实施方案,独立的转印元件是转印膜,例如,如本文所述的微孔转印膜。包括涂层的独立的转印元件的制造允许包括涂层的独立的转印元件的单独制备、存储、销售和运输。可以在客户所在地,通过例如本文公开的涂层施加设备将独立的转印元件上的涂层转印到基底上。
根据一个实施方案,涂料(例如在转印元件上的)包含树脂,其中,特别是,树脂不含双酚A和/或不含环氧树脂和/或是热固性树脂。
根据一个实施方案,基底包含基底上的固化的涂层,特别是根据本文公开的主题的一个或多个实施方案配置的固化的涂层。根据一个实施方案,固化的涂层呈现(显示)图像。根据另一个实施方案,基底具有复杂的几何形状。本文公开的主题的实施方案甚至允许将涂层(例如,显示图像的涂层)施加到这样的基底上。
根据一个实施方案,固化的涂层至少部分是无定形热固性的。根据另一个实施方案,固化的涂层包含电荷控制剂。根据另一实施方案,固化的涂层具有至少50℃、特别是至少60℃的玻璃化转变温度Tg和/或其中特别是玻璃化转变温度在40℃-70℃的范围内,特别是在50℃-70℃的范围内。根据一个实施方案,玻璃化转变温度在40℃-500℃的范围内,特别是在70℃-500℃的范围内。
根据一个实施方案,将目标表面(或基底或转印元件)加热到高温(高于室温)。用这种方法,涂料在目标表面(或基底或转印元件)上的施用得到改善。根据一个实施方案,提供了用于加热目标表面(或基底或转印元件)的目标加热设备。根据另一个实施方案,在将目标表面(或基底或转印元件)输送到印刷设备(根据一个实施方案,其包括目标加热设备)之前,加热目标表面(或基底或转印元件)。
第4章
根据一个实施方案,配置或提供涂料以用于(特别是通过NIP)形成涂层,特别是具有高于100DPI的分辨率的涂层,特别是其中涂层呈现图像,其中图像的分辨率为至少100DPI,所述涂料包含可固化的树脂。
根据一个实施方案,当从室温以每分钟5开尔文的加热速率加热到发生涂料固化的温度时,涂料表现出最小的粘度,其中最小的粘度在3帕斯卡秒-20000帕斯卡秒的范围内,特别是在50帕斯卡秒-10000帕斯卡秒的范围内,还特别是在250帕斯卡秒-7000帕斯卡秒的范围内。
根据另一个实施方案,在可用于固化涂料的可用固化温度(potential curingtemperature)下,所述涂料的片流动长度低于350mm,其中所述片流动长度通过以下方法测定:
(i)在20公斤的牛顿力作用下,在至少5秒钟内将0.75克的涂料压制成直径为13mm的圆柱形片(cylindrical pill);
(ii)在室温下将涂料片放在金属板上;
(iii)将金属板与涂料片一起放入预热至可用固化温度的炉中,如果树脂包含丙烯酸树脂成分,则将处于水平位置的金属板上的涂料片回火半分钟,如果树脂不包含丙烯酸树脂成分,则将其回火一分钟;
(iv)将金属板倾斜至流下角度65°,并在可用固化温度下将金属板在该位置保持10分钟;
(v)特别是在从炉中取出金属板并使处于水平位置的金属板和涂料冷却后,测量金属板上的涂料片的最大长度,并将该最大长度作为片流动长度。根据一个实施方案,测量项(v)因此可以被限定为“从炉中取出金属板,使处于水平位置的金属板和涂料冷却,测量金属板上的片的最大长度,并将该长度作为片流动长度”。应当理解,流下角度是相对于水平方向而言的角度(即,在水平位置,流动角度为零(0)度)。
根据一个实施方案,根据本文公开的主题的实施方案,涂料表现出最小的粘度和片流动长度。
根据一个实施方案,通过用于测量粘度的常规方法和/或使用常规的装置来测量粘度。例如,根据一个实施方案,用流变仪、特别是旋转流变仪/粘度计测量粘度。
根据一个实施方案,可用固化温度是用于固化涂层的温度。
根据一个实施方案,可固化的树脂包括固化窗口,其中对于固化窗口内的温度,树脂可以在合理的时间内被固化(例如完全固化),该时间也被称为固化时间,例如在5分钟内或10分钟内或15分钟内或30分钟内或60分钟内。例如,根据一个实施方案,固化窗口的边界由对应于上述固化时间中的两个的温度限定。固化窗口通常由树脂的制造商在例如数据表上提供。根据一个实施方案,最小固化温度通过差示扫描量热法(DSC)测量。根据一个实施方案,选择胶凝时间合理的温度作为可用温度(potential temperature),例如,其中胶凝时间为5分钟,或在另一个实施方案中为10分钟,或在另一个实施方案中为15分钟。根据一个实例,最小固化温度是胶凝时间为3分钟-7分钟的温度。
根据一个实施方案,可用固化温度是固化窗口内的温度。根据一个实施方案,对于最终固化,固化温度在固化窗口的较低的70%内的范围内。根据一个实施方案,对于最终固化,固化温度在固化窗口的较低的50%以内的范围内,或者在另一个实施方案中,在固化窗口的较低的30%以内的范围内。注意,根据一个实施方案,可用固化温度不同于随后用于涂层的最终固化的固化温度。
根据一个实施方案,可用固化温度为180℃。根据另一个实施方案,片流动长度小于或等于300mm。
根据一个实施方案,树脂包括丙烯酸树脂组分,基于全部树脂的量,其含量大于50重量%;片流动长度在180毫米-300毫米的范围内。
根据另一个实施方案,基于全部树脂的量,树脂包括至少50重量%的环氧树脂组分;片流动长度在15毫米-35毫米的范围内。
根据另一个实施方案,基于全部树脂的量,树脂包括至少50重量%的聚酯树脂组分;片流动长度在20毫米-180毫米的范围内。
根据另一个实施方案,基于全部树脂的量,树脂包括至少80重量%的聚酯树脂组分和环氧树脂组分的混合物。片流动长度在15mm-150mm的范围内,特别是在15mm-100mm的范围内。
根据另一实施方案,树脂包括无定形树脂部分,其中该无定形树脂部分包括至少一种具有能够(特别是通过加热)固化的官能团的无定形树脂。
根据另一个实施方案,涂料包括能够与至少一种无定形树脂反应从而使涂料固化的交联材料。其中特别是,交联材料包括选自含环氧/缩水甘油基的材料(包括环氧树脂在内)、羟烷基酰胺硬化剂、异氰酸酯硬化剂和含双键的具有热自由基引发剂体系的化合物中的一种或多种材料。
根据另一个实施方案,基于树脂的总量,涂料包含至少30重量%的无定形树脂部分。
根据一个实施方案,基于涂料的总重量,涂料包含的电荷控制剂(CCA)的量为至少0.1重量%,特别是至少1重量%,更特别是至少2重量%(均基于涂料的总重量)。
根据一个实施方案,涂料不含电荷控制剂。
根据一个实施方案,涂料是包含(例如多个)涂料颗粒的颗粒状涂料。根据一个实施方案,涂料的平均粒度为1μm-25μm,特别是5μm-20μm。根据另一个实施方案,涂料的d10值等于或大于5μm。根据另一个实施方案,涂料的d1值等于或大于5μm。
根据另一个实施方案,涂料特别是具有以下的粒径分布:
d10在5μm-7μm之间,和/或
d50在8μm-10μm之间,和/或
d90在12μm-14μm之间。
根据另一个实施方案,其中,涂料颗粒的平均球形度为至少0.7,特别是至少0.8,还特别是至少0.9。
根据一个实施方案,涂料包括效应颜料,特别是具有大于150μm的d90直径、特别是具有大于100μm的d90直径、特别是具有大于50μm的d90直径、特别是具有大于20μm的d90直径、更特别是具有大于10μm的d90直径的效应颜料。根据另一个实施方案,d90直径小于150μm。
根据一个实施方案,效应颜料的表面的大于50%、特别是大于75%、还特别是大于90%被至少部分透明的热固性材料覆盖。
根据一个实施方案,涂料包含水杨酸的化合物,特别是锌的水杨酸化合物,和/或树脂包含聚酯树脂组分,所述聚酯树脂组分包含对苯二甲酸和/或间苯二甲酸;和/或丙烯酸树脂;和/或含氟聚合物,优选羟基官能的氟聚合物;和/或其中,相对于涂料的总量,涂料包含小于0.5重量%的流动添加剂。
根据一个实施方案,根据本文公开的主题,用一种或多种涂料印刷图像。根据一个实施方案,图像的最终图像厚度为至少2μm,特别是至少10μm,更特别是至少20μm,更特别是至少40μm。
根据一个实施方案,提供了一种用于NIP设备的容器,该容器包括根据本文公开的主题的一个或多个实施方案的涂料。根据一个实施方案,提供了一种用于NIP设备的墨盒,该墨盒包括根据本文公开的主题的一个或多个实施方案的涂料。根据一个实施方案,该墨盒是NIP设备的可更换的墨盒,其向NIP设备提供涂料。
根据一个实施方案,提供了一种NIP设备,该NIP设备包括根据本文公开的主题的至少一个实施方案的涂料。
根据一个实施方案,提供了一种转印元件,该转印元件包括由根据本文公开的主题的至少一个实施方案的涂料形成的涂层,特别是未固化或部分固化的涂层。
根据一个实施方案,提供了一种基底,特别是预涂覆的基底,该基底包括由根据本文公开的主题的至少一个实施方案的涂料形成的涂层。
根据一个实施方案,提供了一种方法,该方法包括:通过NIP设备将由根据本文公开的主题的至少一个实施方案的涂料形成的涂层施加至目标表面。根据另一个实施方案,提供了一种方法,该方法包括:由根据本文公开的主题的至少一个实施方案的涂料,特别是通过NIP设备在目标表面上形成涂层。
根据一个实施方案,提供了一种涂层施加装置,该涂层施加装置被构造为用于接收根据本文公开的主题的至少一个实施方案的转印元件,该涂层施加装置还被构造为用于将涂层施加到基底上。
根据一个实施方案,提供了涂料的用途,特别是根据本文公开的主题的至少一个实施方案的涂料的用途。根据一个实施方案,涂料用于,特别是通过NIP设备,将涂层施加到目标表面上。
第5章
根据一个实施方案,提供了一种涂料,该涂料可通过NIP处理以形成呈现图像的涂层的至少一部分;涂料包括无定形树脂部分并且是可固化的;涂料被配置为以至少15μm的厚度施加。
要注意的是,在本文中,术语“呈现图像”和“展现图案”通常被同义地使用并且可以彼此互换。
根据一个实施方案,图像包括至少两种不同的颜色。根据另一个实施方案,图像仅包括单一颜色。
根据一个实施方案,呈现图像的涂层是由均匀的涂料制成的涂层。根据另一个实施方案,涂层可以包括两种或更多种不同的涂料。根据一个实施方案,涂层仅包括单一颜色。根据其他的实施方案,涂层可以包括两种或更多种颜色。
根据一个实施方案,NIP方法是电子照相印刷方法,其例如在传统的激光打印机或LED打印机中使用。相应的NIP单元因此可以被称为电子照相印刷单元。根据一个实施方案(例如,对于电子照相印刷而言),由印刷单元提供的单个涂层的厚度可以在1μm-40μm、特别是4μm-15μm、还特别是6μm-10μm的范围内。根据一个实施方案,单个涂层的厚度在5μm-8μm的范围内。根据一个实施方案,单个涂层的厚度在15μm-20μm的范围内。
根据一个实施方案,可以在彼此之上印刷几个涂层。特别是,根据一个实施方案,将另外的涂层印刷在现有涂层上而不固化或加热(特别是充分加热)现有涂层。然而,根据一个实施方案,向另外的涂层和现有涂层施加压力以使两层彼此压紧。以这种方式施加的压力可以相对较低,以便不使印刷的点模糊,但是可以有助于将另外的涂层稳定地施加到现有涂层上。
根据一个实施方案,涂料被配置为以至少15μm的厚度施加。特别是,涂料被配置为以至少15μm的厚度施加而不使一个或多个涂层固化或在一个或多个涂层中引发粘性流动。例如,如果根据前述实施方案的单个涂层的厚度为5μm,则涂料被配置为以三个涂层(在某些实施方案中可以被称为层封装)的形式施加而不使一个或多个涂层固化或在一个或多个涂层中引发粘性流动。通过根据本文公开的主题的一个或多个实施方案的涂料令人惊讶地实现了这一点。
根据一个实施方案,涂料被配置为用于以至少20μm的厚度、特别是以至少30μm的厚度、还特别是以至少40μm的厚度施加。
根据一个实施方案,以多个颗粒的形式提供涂料,其中平均粒径与涂层厚度的比小于1:2,特别是小于1:3,还特别是小于1:4。由于非常致密的固化层,这样的比值可以提供高质量的印刷以及化学和耐候稳定性。
根据另一实施方案,其中涂料含有最大浓度为10重量%的双酚A和/或环氧树脂(相对于涂料总量而言),特别是含有最大浓度为5重量%的双酚A和/或环氧树脂(相对于涂料总量而言),特别是不含双酚A和/或不含环氧树脂,其中特别是涂料包含聚酯树脂、丙烯酸树脂、含氟树脂(例如Lumiflon树脂)和聚氨酯树脂中的一种或多种。
根据一个实施方案,聚酯树脂包含(引入的)酸单体,其中至少10重量%的酸单体是间苯二甲酸,特别是至少20重量%的酸单体是间苯二甲酸,特别是至少30重量%的酸单体是间苯二甲酸,特别是至少50重量%的酸单体是间苯二甲酸;特别是至少80重量%的酸单体是间苯二甲酸,还特别是至少85重量%的酸单体是间苯二甲酸。
根据另一实施方案,涂料(特别是未固化的涂料)的最低玻璃化转变温度高于40℃,特别是高于50℃,特别是高于60℃,对于固化的涂料,Tg高于50℃,特别是高于60℃,更特别是高于70℃,更特别是高于80℃。
根据一个实施方案,根据GSB国际AL631第七部分第20.1节Kurzbewitterung UV-B(313),暴露于UV300小时后(或者在其他实施方案中,暴露于UV 600小时后,或者暴露于氙1000小时后)的剩余光泽度为至少50%。例如,如果涂料包含聚酯树脂,则可以选择足够高的(引入的)间苯二甲酸浓度(相对于聚酯树脂中的酸单体而言)以达到规定的剩余光泽值。此外,例如,如果涂料包括含氟树脂(含氟聚合物)和/或丙烯酸树脂,则这些树脂的浓度可以选择得足够高以达到规定的剩余光泽度值。
根据一个实施方案,根据GSB国际AL631第七部分第20.1节Kurzbewitterung UV-B(313),在暴露于UV 300小时后的剩余光泽度为至少50%,特别是至少85%;根据GSB国际AL631第七部分第20.1节Kurzbewitterung UV-B(313)的测试步骤,在暴露于UV 600小时后的剩余光泽度为至少50%,特别是至少85%;根据ISO 2813测定的根据EN ISO16474-2的暴露于氙1000小时后的剩余光泽度为至少50%,特别是至少85%。
根据一个实施方案,涂料被配置为除了形成呈现图像的涂层的一部分之外,还起到以下至少一种作用:密封、耐高温、耐候性、长期紫外线稳定性、耐磨涂层、无针孔(尤其是基本上无针孔)、耐磨褪色保护(wear based bleaching protection)、户外功能、耐刮擦性、耐溶剂性、减少扩散、防腐蚀。
根据一个实施方案,涂料包含含量为0.1重量%-10重量%、特别是0.5重量%-5重量%、特别是0.8重量%-2.5重量%、特别是0.8重量%-1.3重量%、例如1重量%、还特别是至少2重量%的电荷控制剂。根据一个实施方案,电荷控制剂包含一种或多种水杨酸锌化合物(锌的水杨酸化合物)或由其组成。这种电荷控制剂已显示出令人惊奇的性能。然而,根据其他实施方案,可以使用其他常规的电荷控制剂,例如Hodogaya的T99。
根据一个实施方案,涂料是至少可部分地热固化的、特别是可完全热固化的粉末状涂料。
根据一个实施方案,提供了一种用于NIP设备的容器,特别是一种用于非击打式印刷设备的墨盒,特别是该容器包含根据本文公开的主题的至少一个实施方案的涂料。
根据一个实施方案,提供了一种NIP设备,特别是,其包括根据一个或多个实施方案的涂料。
根据一个实施方案,提供了一种处理系统(也可以称为处理设备),该处理系统包括根据本文公开的主题的一个或多个实施方案的涂料,并且还包括被构造为用于印刷涂料的NIP设备。
根据一个实施方案,NIP设备被构造为用于由涂料,特别是在转印元件上,形成涂层。根据另一个实施方案,处理系统还包括:涂层施加设备,其被构造为用于接收转印元件;涂层施加设备还被构造为用于将转印元件上的涂层施加到基底上。
根据一个实施方案,NIP设备被构造为用于由涂料在基底上形成涂层。
根据另一实施方案,处理系统还包括固化设备,用于固化特别是最终固化基底上的涂层。
根据另一实施方案,提供了一种转印元件,特别是,该转印元件包括由根据本文公开的主题的一个或多个实施方案的涂料形成的涂层,或者由具有相当的热膨胀系数和/或能够与本发明的涂料反应的游离官能团的至少一种涂料形成的涂层。
根据另一实施方案,提供了一种基底,特别是预涂覆的基底,该基底包括由根据本文公开的主题的一个或多个实施方案的涂料形成的涂层。
根据另一个实施方案,基底还包括底涂层(在涂层之下,也称为预涂层)和/或表涂层(在底涂层之上和/或涂层之上)。
根据一个实施方案,提供了一种方法,该方法包括:特别是通过NIP设备,将由根据本文公开的主题的一个或多个实施方案的涂料形成的涂层施加至目标表面。
根据一个实施方案,一种计算机程序产品包括程序单元,该程序单元适合于当在处理器设备上执行时,实施前述的方法。
根据一个实施方案,提供了一种涂层施加设备,该涂层施加设备被构造为用于接收转印元件,该转印元件包括由根据本文公开的主题的一个或多个实施方案的涂料形成的涂层,该涂层施加设备还被构造为用于将涂层施加到基底上。
根据一个实施方案,提供了一种涂料的用途,其用于,特别是通过NIP设备,将根据本文公开的主题的一个或多个实施方案的涂层施加到目标表面上。
第6章
根据一个实施方案,提供了一种NIP设备,该NIP设备包括:涂料,所述涂料是可固化的并且包含树脂;印刷单元,特别是电子照相印刷单元,其被构造为用于印刷涂料以形成涂层,其中所述涂层形成包括至少一个层的层封装的至少一部分;所述NIP设备被构造为用于提供所述层封装,以便用所述层封装限定表面结构;其中所述表面结构由所述层封装的厚度变化限定;其中所述厚度变化在1μm-1000μm的范围内,特别是在1-300μm的范围内,特别是大于1μm,特别是大于5μm,特别是大于10μm,特别是大于20μm。
根据一个实施方案,涂料包含基于树脂总量的至少30重量%的无定形树脂部分。根据另一实施方案,涂料包含相对于涂料的总量的小于0.5重量%的流动添加剂。根据另一实施方案,涂料包含相对于涂料的总量的小于0.4重量%、小于0.3重量%或优选小于0.1重量%的流动添加剂。
根据一个实施方案,流动添加剂(或流平剂,这两个术语可以同义使用)是影响粘度(特别是未固化的涂料的粘度)和/或涂层(特别是至少部分固化的涂层,或者处于一定范围的温度下的涂层,在该温度下未固化的涂料处于过冷液态)表面的光滑度的流动添加剂。较小的厚度变化(例如在几个微米的范围内)可以引起涂层的光泽度的变化。取决于例如根据表面结构的厚度变化的大小和/或几何形状,可以为涂层(也可是基底上的固化的涂层)提供不同的外观。
根据一个实施方案,NIP设备被构造为为层封装提供变化的厚度,使得层封装的在第一位置处的第一封装部分具有第一厚度,并且层封装的在第二位置处的第二封装部分具有第二厚度。
根据另一实施方案,印刷单元被构造为用于根据涂层平面中的侧向位置(lateralposition)选择性地印刷涂料。
根据一个实施方案,NIP设备被构造为用于印刷另外的涂层,特别是由涂料印刷,作为层封装的一部分。根据另一实施方案,涂层和另外的涂层具有不同的空间覆盖范围(spatial coverage)。根据另一实施方案,涂层和另外的涂层彼此重叠,从而导致层封装内的厚度变化。根据另一实施方案,涂层和另外的涂层具有官能团,所述官能团可以相互反应从而附接所述涂层和所述另外的涂层的邻接区域。
根据一个实施方案,印刷单元被构造为用于印刷另外的涂层。
根据另一实施方案,印刷单元是第一印刷单元,并且提供了不同的第二印刷单元,第二印刷单元被构造为用于印刷另外的涂层。根据一个实施方案,可以提供两个或更多个印刷单元以印刷相同的涂料。这可以提高提供所需的层封装必需的印刷过程的速度。在其他实施方案中,可以提供两个或更多个印刷单元以印刷不同的涂料。
根据一个实施方案,NIP设备被构造为用于印刷至少两个接触层的涂料,特别是其中所述两个接触层包括涂层和另外的涂层,特别是其中两个接触层具有能够相互反应的官能团。根据一个实施方案,涂层和另外的涂层由一组涂料、特别是限定了至少CMYK颜色体系的一组涂料中的相同或不同的涂料形成。换句话说,根据一个实施方案,NIP设备被构造为用于印刷限定了至少CMYK体系的一组涂料(即,该组涂料限定了CMYK体系,并且任选地包括其他涂料,例如,透明涂料、至少一种效应涂料、至少一种白色涂料)。
根据一个实施方案,NIP设备包括结构化装置,该结构化装置被构造为将高度轮廓(height profile)施加到所述层封装中,特别是通过压力,例如通过将压花元素压入所述层封装,还特别是通过能量传递(例如辐射能量传递,特别是通过激光束)将能量传递到所述层封装中以蒸发所述层封装的一部分。
根据一个实施方案,印刷单元被构造为用于提供涂层,在所述涂层的层平面中的分辨率为大于2l/mm,特别是大于5l/mm,还特别是大于10l/mm。
根据一个实施方案,印刷单元被构造为用于提供涂层,垂直于所述涂层的层平面的分辨率为大于2l/mm,特别是大于5l/mm,还特别是大于10l/mm,还特别是大于20l/mm。
根据一个实施方案,印刷单元被构造为用于提供(在层平面和/或垂直于层平面的方向上)具有分辨率的涂层,从而通过施加涂层而在小于254μm、特别是小于85μm、更特别是小于42μm的侧向距离内确立至少10μm、特别是至少5μm的高度差。
根据一个实施方案,涂层形成为多个点(这对于NIP/数字印刷,例如激光印刷,是典型的)。因此,如果涂层的分辨率为100dpi,则点的直径为约254μm。因此,在小于254μm的侧向距离内的5μm的高度差(对应于5μm的厚度变化)对应于用厚度为5μm和分辨率为100dpi的涂层实现的高度差。
根据一个实施方案,涂层中的颜色(涂层可以包括单一颜色或两种或更多种不同的颜色(涂料))从涂层的顶表面连续地延伸至涂层的底表面。
根据一个实施方案,层封装呈现出至少1μm、特别是至少5μm、还特别是至少10μm的厚度变化。特别是结合穿过涂层连续延伸的不同颜色,可以获得具有明显的触觉效果(haptic effect)的耐候性图像。
根据一个实施方案,层封装在目标表面上形成图像。
根据另一实施方案,层封装包括至少一个空隙,使得在所述空隙的位置处目标表面未被覆盖。
根据一个实施方案,表面结构的最小侧向尺寸大于500μm,特别是大于200μm,还特别是大于100μm。这可以提供触觉表面结构。注意,表面结构的最小可能的侧向尺寸取决于印刷过程的分辨率(例如,取决于印刷过程的点尺寸)。
根据另一实施方案,提供了一种基底,特别是预涂覆的基底,该基底包括层封装,该层封装被固化并且包括至少一个涂层。根据一个实施方案,层封装的厚度变化在1μm-1000μm的范围内,特别是在1-300μm的范围内,特别是大于5μm,特别是大于10μm,特别是大于20μm,其中层封装限定了表面结构。
根据一个实施方案,固化的涂层(由根据本文公开的主题的实施方案的涂料形成)包含,相对于涂层的涂料的总量而言,小于1重量%、特别是小于0.5重量%、还特别是小于0.4重量%、小于0.3重量%、优选小于0.1重量%的流动添加剂。
例如,根据一个实施方案,固化的层封装的至少一个涂层包含,相对于涂层的涂料的总量而言,小于0.5重量%(或小于本文指定的任何其他的量,例如小于0.4重量%)的流动性添加剂。
根据另一实施方案,层封装的厚度在基底上变化,特别是,其中层封装的在第一位置处的第一封装部分具有第一厚度,层封装的在第二位置处的第二封装部分具有第二厚度;和/或其中,层封装包括至少一个空隙,在所述空隙的位置处所述基底的表面未被覆盖。
根据一个实施方案,层封装限定了表面结构。根据另一实施方案,表面结构的最小侧向尺寸小于254μm,特别是小于85μm,还特别是小于42μm。根据另一个实施方案,层封装具有的固化度应使图像在按照DIN EN 12720进行的甲乙酮测试中在10秒钟后能够达到至少2-3的等级,和/或图像可以抵抗至少50次IPA(异丙醇)双摩擦和/或图像可以抵抗至少5次丙酮双摩擦,特别是至少10次丙酮双摩擦,特别是至少20次丙酮双摩擦。
根据一个实施方案,层封装具有的最小算术平均粗糙度为大于或等于1μm(Ra≥1μm),特别是大于或等于3μm(Ra≥3μm),还特别是大于或等于5μm(Ra≥5μm);和/或层封装的最大厚度为至少2μm,特别是10μm,还特别是20μm,还特别是40μm。
根据一个实施方案,基底以及特别是基底上的固化层封装符合建筑用铝表面液体和粉末有机涂料的质量标志规范中规定的Qualicoat 1级和/或Qualicoat 2级的要求,所述规范为第14版,2014年11月6日批准,自2015年1月1日起生效,可从www.qualicoat.net获取。
根据另一实施方案,基底的表面具有的最大算术平均粗糙度为等于或小于1μm(Ra≤1μm),特别是等于或小于0.5μm(Ra≤0.5μm),还特别是等于或小于0.2μm(Ra≤0.2μm),其中通过前述特征的图像补偿所述基底的限定的表面粗糙度。
根据另一实施方案,层封装具有至少100DPI、特别是至少300DPI、还特别是至少600DPI的分辨率。
根据一个实施方案,至少一个涂层具有游离官能团,所述游离官能团能够与其他层和/或基底(特别是,包括基底上的预涂层和/或表涂层)特别是在固化之前反应。因此,根据一个实施方案,基底包括预涂层,并且涂层的游离官能团能够与该预涂层反应。根据另一实施方案,将表涂层施加到至少一个涂层上,其中该涂层具有能够与表涂层反应的游离官能团。根据一个实施方案,在固化之前施加表涂层。
根据一个实施方案,提供了一种方法,该方法包括:向目标表面提供层封装,该层封装限定了表面结构和该层封装的厚度,该层封装包括至少一个层;表面结构由层封装的厚度变化限定;厚度变化在1μm-1000μm的范围内,特别是在1-300μm的范围内,特别是大于5μm,特别是大于10μm,还特别是大于20μm;其中提供所述层封装包括印刷涂料以形成涂层,所述涂层形成所述层封装的层,所述涂料是可固化的并且包含树脂,通过使用NIP方法,特别是电子照相印刷方法进行印刷。根据本文公开的主题的实施方案,涂料包含基于树脂总量的至少30重量%的无定形树脂部分,并且涂料包含相对于涂料总量的小于0.5重量%(或小于本文指定的任何其他的量,例如小于0.4重量%)的流动添加剂。
根据一个实施方案,涂层是第一涂层,该方法进一步包括通过逐层印刷来印刷至少一个另外的涂层,其中特别是所述第一涂层和至少一个另外的涂层中的每一个具有至少1μm、特别是至少2μm、还特别是至少4μm、还特别是至少10μm、还特别是至少20μm最大厚度。
根据一个实施方案,在接触区域中彼此接触的层封装的各层具有游离官能团,以在固化之前或固化期间在接触区域中彼此反应,特别是其中,在施加与一个或多个现有层的所述接触区域接触的另外的层之前,所述一个或多个现有层在所述接触区域中未固化或至少仅部分固化。
根据一个实施方案,涂料以多个颗粒的形式提供,其中所述涂料的平均粉末粒度在1μm-25μm的范围内,特别是在5μm-20μm的范围内,特别是其中所述涂料具有5μm-7μm的范围内的d10值,8μm-10μm的范围内的d50值,以及12μm-14μm的范围内的d90值。
根据一个实施方案,颗粒的球形度为至少0.7,特别是至少0.8,还特别是至少0.9。
根据一个实施方案,涂料包含直径小于50μm、特别是小于20μm、还特别是小于10μm的效应颜料,其中超过50%、特别是超过75%、还特别是超过90%的效应颜料的表面覆盖有热固性材料,特别是所述热固性材料不导电。
根据一个实施方案,提供了根据本文公开的主题的实施方案的用于NIP设备的容器,特别是墨盒,该容器包含用于印刷涂层的涂料。
根据另一个实施方案,一种NIP设备包括一组具有相同或不同的涂料的容器,优选地,不同的涂料限定了至少一种CMYK体系,还特别是,包括至少一种其他颜色的涂料和/或白色和/或透明和/或效应涂料。根据一个实施方案,NIP设备包括包含相同涂料的两个或更多个(例如,四个)容器。根据一个实施方案,该组容器中的每个容器可以与单独的印刷单元相连。因此,在包含相同涂料的两个或更多个容器的情况下,NIP设备可提高单位时间内涂料的沉积速率。
根据一个实施方案,提供了一种转印元件,其包括层封装,该层封装未固化或仅部分固化,并且包括至少一个涂层,其中该层封装的厚度在1μm-1000μm的范围内,其中该层封装限定了表面结构。根据本文公开的主题的实施方案,层封装的至少一个涂层包含基于树脂总量的至少30重量%的无定形树脂部分,其中涂层包括相对于全部涂层(即相对于涂层的涂料的总量)的小于0.5重量%(或小于本文指定的任何其他的量,例如小于0.4重量%)的流动添加剂。
可以采用多级(multilevel)方法来提供表面结构。这种多级方法最初是基于使用灰色阴影(gray shade)的方法,但是可以用于提供本文所述的结构化表面。此外或可替代地,可以采用多层方法来提供表面结构。通常采用多层(multilayered)方法来组合各种不同的颜色,从而产生更大范围的不同色调。根据优选实施方案,开发颜色通道(colorchannel)中的至少两种,通过将它们与一种单色材料一起使用来提供材料层的高度和/或厚度的差异(differentiation),而不是通过提供不同的颜色。根据另一优选实施方案,开发颜色通道中的至少两种,通过将它们与一种单色和/或透明材料一起使用来提供材料层的高度和/或厚度的差异。根据另一优选实施方案,开发颜色通道中的至少两种,通过将它们与一种单色和/或透明材料一起使用来提供材料层的触觉和/或光泽度的差异。
根据一个优选实施方案,连续地施加多个不同的层,即至少一个第一层,并在其上形成第二层。根据另一优选实施方案,所描述的过程包括加压步骤,该加压步骤可以通过升高温度和/或压力来实现。优选地,至少在形成第一层和第二层之间进行这种加压步骤。
根据一个实施方案,非击打式印刷设备被构造为可以用于形成具有莲花效应(Lotus type effect)的表面结构。触觉(haptic perception)是指抓握某物的能力,特别是感知到某种表面轮廓的能力。触感(tactile perception)与触觉有关。通过主动探索(active exploration)表面和物体来获得触觉,而是触感是通过被动探索(passiveexploration)表面和物体来获得的,即不需要在表面上移动来引发触感。通过本申请中公开的涂层和相应的方法,特别是通过所述的凸版印刷工艺,可以形成能够引发触觉或触感的合适的表面。特别是,非击打式印刷设备被构造为可以用于形成盲文型(braille type)表面结构。根据一个实施方案,非击打式印刷设备被构造为和/或可用于形成具有莲花效应的表面结构。莲花效应是莲属(Nelumbo)的叶子或“莲花”所表现出的超疏水性的结果。已经发现,莲花型表面可以以具有自清洁效果的方式利用。因此,非常关注的是提供具有这种莲花效应的合适的人工制造的表面结构。通过利用本申请中公开的涂料和相应的方法,特别是通过所述的凸版印刷工艺,可以形成具有明显的莲花效应的合适的表面。特别是,通过所述的凸版印刷方法可以提供自清洁的即莲花型超疏水表面,其接触角为160°或更大。通过所述的凸版印刷方法,可以有效地提供这种有利的结构,所述结构是稳定的,特别是抗劣化的。根据一个实施方案,非击打式印刷设备被构造为可以用于形成具有多个通道(channel)的表面结构。这样的多个通道通过在毛细作用下相应地吸入合适的流体而有利地提供加湿作用和冷却作用。
根据一个实施方案,非击打式印刷设备被构造为可以用于产生鲨鱼皮效应(shark-skin effect)。
根据一个实施方案,非击打式印刷设备被构造为可以用于形成适合于改变与所述表面接触的层流或湍流的表面结构。换句话说,非击打式印刷设备可以形成可被单独设计用于触发或控制流体(例如气体或液体)流的表面。另外,可以单独设计表面以减少负面的声学效应。相反地,可以单独设计表面以诱导或放大声学效应。
根据一个实施方案,非击打式印刷设备被构造为可以用于形成相对于与涂层厚度(即表面结构的厚度)相对应的方向具有颜色梯度的表面。通过利用这种梯度,例如可以提供由恶劣天气条件引起的材料磨损的指示。例如,可以提供具有颜色梯度的层,即,随着与层表面的距离增加,颜色变得更浓烈。当发生磨损时,暴露在层的外表面上的颜色强度变得越来越浓烈,从而表明了表面层的磨损过程的进展。
根据一个实施方案,表面结构被构造为在电磁辐射中、特别是在可见光中产生干涉(特别是干涉色)。根据另一实施方案,表面结构被构造为接收入射光并提供出射光,其中,入射光和出射光的颜色分布是不同的,特别是由于干涉而不同。
根据一个实施方案,非击打式印刷设备被构造为可以被用于仅在基底的某些部分上选择性地形成表面。例如,通过所述的凸版印刷方法获得的表面可以仅应用于特别暴露于机械应力的区域。例如,通过所述的凸版印刷,可以在通常暴露于高机械应力的机器或机器部件的手柄、扶手(rail)和轨道上选择性地提供涂层。根据不同区域通常所暴露于的机械应力,而在不同的基底区域中提供具有不同厚度的涂层,这也是所述构思的一部分。可以有效地提供用于各种不同技术领域中的多种基底结构的表面涂层。基底的某个区域受到的机械应力越大,所施加的涂层应越厚。一方面,这允许保护受机械应力最大的基底的区域,而另一方面,可以减少用于提供涂层的材料的量。换句话说,通过该方法可以以最佳的成本效率实现针对机械应力的适当保护。另一方面,在要求高的机械柔韧性的区域可以减小厚度,特别是在耐候性不是很关键的情况下。
根据一个实施方案,非击打式印刷设备被构造为可以用于通过施加两种不同的涂层而形成表面结构,即,至少一个第二涂层(或另外的涂层)被置于至少一个第一涂层之上和/或与之相邻,其中所述至少一个第一涂层优选与所述至少一个第二涂层直接物理接触。通过这种结构,可以利用第一涂层与第二涂层相互作用的优点,反之亦然。在更具体的实施方案中,第一涂层适合于粘附到要在其上形成结构表面的基底上。第二涂层可以被构造为用于展现有利的表面效应,例如莲花效应或鲨鱼皮效应。然而,第二涂层可能不太适合于粘附到基底表面,而是能够形成与至少一个第一涂层的合适的连接。通过提供牢固地结合到待涂覆的基底上的第一涂层,以及通过在第一涂层上提供表现出所需的表面效应并且牢固地结合到第一涂层上的第二涂层,可以为多种不同的基底提供单独设计的表面。通过适当地选择用于第一涂层和第二涂层的合适的涂料,可以实现第一涂层和第二涂层的粘附或连接能力。特别是,第一涂层可以包含具有第一官能团的涂料,该第一官能团能够与包含在第二涂层中的第二涂料相互作用,特别是通过化学反应形成化学键。除了第一涂层和第二涂层之间的化学反应之外,第一涂层和第二涂层的连接可以通过诸如粘附等物理效应来实现。在上文以及本文中,通常,代替第二(或另外的)涂层,可以使用包括涂层的层封装。
根据另一实施方案,非击打式印刷设备被构造为可以用于通过施加三个不同的涂层而形成表面结构,即,至少一个第二涂层被放置在至少一个第一涂层之上和/或与至少一个第一涂层相邻,至少一个第三涂层被放置在至少一个第二涂层之上和/或与至少一个第二涂层相邻。通过这种结构,可以利用第一涂层与第二涂层和第三涂层以及与基底相互作用的优点。
根据另一实施方案,非击打式印刷设备被构造为可用于通过施加三个或更多个不同的涂层而形成表面结构,即,至少一个第二涂层被放置在至少一个第一涂层之上和/或与至少一个第二涂层相邻,至少一个第三涂层被放置在至少一个第二涂层之上和/或与至少一个第二涂层相邻。通过这种结构,可以利用第一涂层与第二涂层和第三涂层以及与基底相互作用的优点。
第7章
根据一个实施方案,提供了一种涂料,特别是用于通过NIP形成涂层的涂料,该涂料以颗粒的形式提供,并且包含:可固化的树脂,优选至少部分可热固化的树脂,还特别是,可通过能够与树脂的官能团反应的交联剂固化的树脂,特别是,该树脂包括无定形树脂部分;其中颗粒的平均直径在1μm-25μm的范围内;其中颗粒的平均球形度大于0.7,特别是大于0.8,特别是大于0.9。
根据一个实施方案,提供了一种显影剂(developer),其包括:载体;和10重量%或更少量的涂料(基于显影剂的总量),特别是用于通过非击打式印刷形成涂层的涂料,该涂料以颗粒的形式提供,其包含:可固化的树脂,优选至少部分可热固化的树脂,还特别是,可通过能够与树脂的官能团反应的交联剂固化的树脂,特别是,该树脂包括无定形树脂部分;其中颗粒的平均直径在1μm-25μm的范围内;其中颗粒的平均球形度大于0.7,特别是大于0.8,特别是大于0.9。其中,如果以每分钟5K的加热速率从室温加热涂料,则在加热时涂料的粘度降低至最小的粘度,并在温度进一步升高时其粘度增加;其中最小的粘度在3帕斯卡秒-20000帕斯卡秒的范围内。
根据一个实施方案,交联剂可以是与可固化的树脂或其树脂组分相同的类型,或者甚至可以是相同的材料。
通常,将颗粒的球形度(S)定义为与颗粒具有相同体积的球的表面积(As)与颗粒的表面积(Ap)之比。因此,S=As/Ap。但是,由于颗粒的表面积可能难以测量,特别是对于多个颗粒而言,因此已经开发出了复杂的方法,这些方法在可商购的装置中实施,例如SysmexFPIA-3000,可从Malvern Instruments GmbH(德国,www.malvern.com)获得。
根据一个实施方案,通过计算颗粒的圆度的平均值(即,通过颗粒的平均圆度)来定义平均球形度,其中,颗粒的圆度由具有与颗粒的周长所包围的最大面积相等的面积的圆的周长,除以所述颗粒的周长而确定。
根据一个实施方案,平均球形度被定义为仅涉及用于计算平均球形度的一部分颗粒,特别是包括涂料的最大颗粒的一部分颗粒,该部分颗粒的最大含量为涂料总量的80%。
根据另一实施方案,平均球形度在0.90-0.97之间,优选地在0.93-0.97之间。注意,根据一个实施方案,不希望球形度为1.0(球形颗粒)。根据一个实施方案,高于0.98的球形度会提供较少的涂料颗粒与载体颗粒的接触点,从而导致涂料颗粒荷电(charging)较慢和/或可能导致转印后对有机光导体OPC(如果使用了OPC)上多余的(未被转印的)涂料颗粒的清理更困难。
根据一个实施方案,提供了一组显影剂(developer),其中根据本文公开的主题的一个或多个实施方案配置每种显影剂,其中该组显影剂提供至少一种CMYK体系(CMYK=青色、品红色、黄色和key(黑色))。
根据一个实施方案,每种显影剂的涂料的d1值等于或大于5μm和/或每种显影剂的涂料的平均球形度在0.90-0.97之间,特别是在0.93-0.97之间。
进一步根据一个实施方案,提供了一组涂料,其中根据本文公开的主题的一个或多个实施方案来配置每种涂料,其中该组涂料提供一种或多种颜色体系,例如至少一种CMYK体系。
可能的应用可以包括例如高分辨率的单色徽标或条形码或磷光/荧光图像,仅举例说明。
根据一个实施方案,该组的每种涂料的d1值等于或大于5μm和/或该组的每种涂料的平均球形度在0.90-0.97之间,特别是在0.93-0.97之间。
根据本文公开的主题的实施方案,提供了可固化的相容性涂料的CMYK体系,其允许可固化的涂料的高分辨率彩色印刷。
根据另一实施方案,涂料是可固化的和/或包括电荷控制剂和/或硅的化合物,特别是SiO2(=二氧化硅)和/或钛的化合物,特别是TiO2(=二氧化钛)。根据另一实施方案,硅的化合物和/或钛的化合物的粒度分布具有在1nm-100nm之间的范围内、特别是在3nm-50nm范围内的d50值。根据另一实施方案,涂料特别以大于0.5重量%、特别是大于1重量%、还特别是大于1.5重量%的量包含硅的化合物和/或钛的化合物。
根据另一个实施方案,电荷控制剂包括锌的水杨酸化合物,特别是水杨酸锌。根据另一个实施方案,相对于涂料总量,涂料包含小于10重量%、特别是小于3.5重量%、还特别是小于或等于2重量%且特别是高于1重量%的电荷控制剂。
根据另一实施方案,涂料可以通过辐射、特别是紫外线辐射和/或X射线辐射和/或电子束至少部分地固化。
根据另一个实施方案,树脂包括热固性树脂,其中该热固性树脂特别是可通过不包括双键的反应至少部分地固化。
根据另一个实施方案,如果将涂料以每分钟5K的加热速率从室温加热,则在加热时涂料的粘度降低至最小的粘度,并在温度进一步升高时其粘度增加。其中最小的粘度在3帕斯卡秒-20000帕斯卡秒之间的范围内,特别是在50帕斯卡秒-10000帕斯卡秒之间的范围内,还特别是在250帕斯卡秒-7000帕斯卡秒之间的范围内。
根据一个实施方案,涂料包括促进固化(即,与没有促进剂的组合物相比,提高固化速率)的促进剂(例如催化剂)。
根据一个实施方案,促进剂被配置为用于加速羧基和环氧基之间的反应和/或用于环氧均聚。根据一个实施方案,可以使用在WO2001/092367 A1中公开的促进剂/催化剂(其全部公开内容通过引用并入本文)。
合适的催化剂包括以下的一种或多种:
咪唑(例如“2-甲基咪唑”、“2-乙基咪唑”、“丙基咪唑”、“2-异丙基咪唑”、“2-苯基咪唑”、“2-十一烷基咪唑”、“2-十七烷基咪唑”、“1-((2-甲基-1H-咪唑-1-基)甲基)-2-萘酚”),
咪唑啉(例如“2-苯基-2-咪唑啉”),
叔胺(例如“2,4,6-三(二甲基氨基甲基)酚”、“N,N-二甲基十八烷基胺”),
鏻盐(例如“四丁基溴化鏻”、“丁基三苯基氯化鏻”、“丁基三苯基溴化鏻”、“乙基三苯基溴化鏻”),
铵化合物(例如“苄基三甲基溴化铵”、“苯甲酸四乙铵”、“氯化胆碱”),
脲类(urone)(例如“非草隆(fenurone)”、“敌草隆(diurone)”、“氯麦隆(chlorotolurone)”、“N,N’-(4-甲基-1,3-亚苯基)双(N’,N’-二甲脲)(TDI urone)”),
胍(例如“邻甲苯基双胍”),
锌化合物(例如“乙酰丙酮锌”、“2-乙基己基磷酸锌盐”)。
催化剂也可以以加合物形式使用(例如咪唑加合物、咪唑啉加合物)。催化剂(例如咪唑、咪唑啉、鏻盐)也可以在树脂合成过程中添加到聚酯树脂中。
目前优选作为催化剂的是“2-苯基-2-咪唑啉”(例如Eutec Chemical Co.的“优对映体(Eutomer)B31”)。然而,也可以使用该催化剂与一种或多种上述催化剂的组合,优选与咪唑(例如2-乙基咪唑)或鏻盐(如乙基三苯基溴化鏻)的组合。以这种方式,可以获得高反应性的且同时在存储期间稳定(存储稳定性)的涂料。通过这些促进剂类型的组合,即使在涂料的组成的均匀性存在变化的情况下也可以获得表现出改善的储存稳定性的更稳定的涂料。
根据一个实施方案,相对于涂料总量而言,涂料具有最大浓度为10重量%的双酚A和/或环氧树脂,特别是,相对于涂料总量而言,具有最大浓度为5重量%的双酚A和/或环氧树脂,特别是不含双酚A和/或不含环氧树脂。根据另一个实施方案,涂料包括聚酯树脂、丙烯酸树脂、含氟树脂(例如Lumiflon树脂)和二异氰酸酯或多异氰酸酯化合物中的一种或多种。根据另一实施方案,涂料包括酸值高于50、特别是高于60、还特别是高于70的聚酯树脂,和/或环氧当量(EEW)为300-700g/eq、特别是400-600g/eq、还特别是500-560g/eq的环氧树脂,和/或促进剂(例如本文所述的促进剂)。
根据另一实施方案,涂料被配置为具有以下功能中的至少一种:形成呈现图像的涂层的一部分、密封、耐高温、耐候性、长期紫外线稳定性、耐磨涂层、无针孔、耐磨褪色保护、户外功能、耐刮擦性、耐溶剂性、减少扩散、防腐蚀、耐高温。
根据另一个实施方案,相对于涂料中树脂的总量,无定形树脂组分的量为至少30重量%,特别是50重量%,还特别是至少70重量%。
根据另一实施方案,提供了根据本文公开的主题的一个或多个实施方案的涂料的用途,其用于特别是保护基底抵抗腐蚀和/或天气和/或紫外线和/或侵蚀性液体和/或刮擦;其中所述涂料特别是通过NIP施加,其中所述涂料特别是以高于100DPI的分辨率、还特别是以高于200DPI的分辨率并且还特别是以高于300DPI的分辨率施加、还特别是以大于2l/mm、特别是大于5l/mm、还特别是大于10l/mm的分辨率施加。
根据另一实施方案,提供了根据本文公开的主题的一个或多个实施方案的涂料的用途,其用于保护基底抵抗腐蚀和/或天气和/或紫外线和/或侵蚀性流体(液体和/或气体(例如臭氧))的侵蚀和/或刮擦,特别是其中涂料是透明的和/或通过NIP方法施加的。
通常,在本文中,根据一个实施方案,涂料的用途可以包括包含该涂料的显影剂的用途。
例如,根据另一实施方案,提供了根据本文公开的主题的一个或多个实施方案的显影剂的用途,该显影剂用于由涂料形成涂层,该涂层特别是用于保护基底抵抗腐蚀和/或天气和/或紫外线和/或侵蚀性液体的侵蚀和/或刮擦;其中,涂料特别是通过非击打式印刷来施加;其中,涂料特别是以高于100DPI的分辨率、还特别是以高于200DPI的分辨率并且还特别是以高于300DPI的分辨率、还特别是以大于每毫米2线的分辨率、特别是大于每毫米5线、并且还特别是大于每毫米10线的分辨率施加。根据另一实施方案,涂料可以不提供对基底的完全保护,而是增加对基底的保护。根据另一个实施方案,涂料用于向基底提供装饰效果(例如,图像)。根据另一个实施方案,涂料可以为基底提供保护和装饰效果(例如,图像)。
根据一个实施方案,提供了根据本文公开的主题的一个或多个实施方案的显影剂用于由涂料形成涂层的用途,该涂层用于保护基底抵抗腐蚀和/或天气和/或紫外线和/或侵蚀性液体和/或刮擦,特别是其中涂料是透明的和/或通过非击打式印刷方法施加。
根据一个实施方案,提供了一种方法,该方法包括:将由根据本文公开的主题的一个或多个实施方案的涂料(例如,由根据本文公开的主题的一个或多个实施方案的显影剂的涂料)形成的涂层,特别是通过NIP设备施加到目标表面上。
根据一个实施方案,目标表面是用于将涂层转印到基底上的转印元件的表面。根据另一实施方案,目标表面是基底的表面。根据另一个实施方案,该方法进一步包括:将至少一种载体(例如,至少一种固体载体或至少一种液体载体)与涂料混合。
根据一个实施方案,提供了一种用于NIP设备的容器,特别是墨盒,该容器包含根据本文公开的主题的一个或多个实施方案的涂料。
根据一个实施方案,提供了一种用于NIP设备的容器,特别是墨盒,该容器包含根据本文公开的主题的一个或多个实施方案的显影剂。
根据一个实施方案,提供了一种NIP设备,其包括根据本文公开的主题的一个或多个实施方案的涂料。
根据一个实施方案,提供了一种NIP设备,其包括根据本文公开的主题的一个或多个实施方案的显影剂。
根据一个实施方案,提供了一种转印元件,其包括由根据本文公开的主题的一个或多个实施方案的涂料形成的涂层。
根据一个实施方案,提供了一种转印元件,其包括由根据本文公开的主题的一个或多个实施方案的显影剂的涂料形成的涂层。
根据一个实施方案,提供了一种基底,特别是预涂覆的基底,该基底包括由根据本文公开的主题的一个或多个实施方案的涂料形成的涂层。
根据一个实施方案,提供了一种基底,特别是预涂覆的基底,该基底包括由根据本文公开的主题的一个或多个实施方案的显影剂的涂料形成的涂层。
根据一个实施方案,涂层特别是具有至少10μm的厚度,特别是具有至少15μm的厚度,还特别是具有至少30μm的厚度。
根据一个实施方案,涂层呈现图像,其中图像的分辨率为至少100DPI,特别是至少200DPI,还特别是至少300DPI,还特别是大于2l/mm,特别是大于5l/mm,还特别是大于10l/mm。
根据一个实施方案,给出了基底上的(固化的)涂层,根据ISO 2815,该涂层具有大于87的压痕硬度,其层厚度为60μm-80μm。
根据一个实例,基底上的(固化的)涂层具有高于50℃、60℃、特别是高于80℃的最小玻璃化转变温度。
根据一个实施方案,根据GSB国际AL631第七部分第20.1节Kurzbewitterung UV-B(313),基底上的(固化的)涂层在暴露于UV 300小时后的剩余光泽度为至少50%。
根据一个实施方案,根据GSB国际AL631第七部分第20.1节Kurzbewitterung UV-B(313)的测试步骤,基底上的固化的涂层在暴露于UV 600小时后的剩余光泽度为至少50%,特别是至少85%。
根据一个实施方案,根据EN ISO 16474-2,在暴露于氙1000小时后,根据ISO 2813测定的基底上的(固化的)涂层剩余光泽度为至少50%,特别是为至少85%。
根据一个实施方案,提供了一种涂层施加设备,该涂层施加设备被构造为用于接收转印元件,该转印元件包括由根据本文公开的主题的一个或多个实施方案的涂料形成的涂层,该涂层施加设备还被构造为用于将涂层施加到基底上。
根据另一实施方案,提供了一种涂层施加设备,该涂层施加设备被构造为用于接收转印元件,该转印元件包括由根据本文公开的主题的一个或多个实施方案的显影剂的涂料形成的涂层,该涂层施加设备还被构造为将涂层施加到基底上。
根据一个实施方案,根据ISO 2360测定层厚度。根据一个实施方案,根据ISO 2813测定反射率值。根据一个实施方案,根据ISO 2409执行横切/网格测试。在另一个实施方案中,压痕硬度根据ISO 2815测定。
根据一个实施方案,使用电荷控制剂。电荷控制剂优选为水杨酸或其衍生物,更优选为水杨酸锌或其衍生物。通过电荷控制剂、特别是水杨酸或其衍生物的存在,当将涂覆的基底用于户外应用时,涂料的稳定性明显提高。当在相当恶劣的环境条件下或在涂料受到机械应力的情况下,涂料的增强的稳定性变得特别重要。
出乎意料的是,通过使用电荷控制剂,其优选为水杨酸或其衍生物,在固化过程中网络的构建(build-up)可能更加均一。通过这种更均一的网络,可以在平均且均匀分布色调的同时实现特别高的分辨率。
令人惊讶地发现,对于高色密度印刷,以涂料组合物中电荷控制剂的约1重量%的值、特别是高于1重量%的值、优选地高于2重量%的值获得了最佳的色密度。
令人惊讶地发现,使用具有不均匀分布的粒度的电荷控制剂对于获得更高质量的印刷结果特别有效。
在一个实施方案中,可以将包含合适量的电荷控制剂的涂层仅施用于特别是暴露于机械应力的区域。例如,通过所述的印刷过程,可以选择性地在例如通常暴露于高机械应力的机器或机器部件中的手柄、扶手和轨道上提供涂层。因此,可以有效地提供在各种不同技术领域中用于多种基底结构的表面涂层。
在一个实施方案中,电荷控制剂的合适量特别是为1-5重量%。通过这样的量的电荷控制剂,一方面可以实现对由于恶劣的环境条件和/或机械应力引起的扭曲、变形和磨损的抵抗力相关参数的最佳值,另一方面可以实现高分辨率。换句话说,特别是通过提供1-5重量%的电荷控制剂,可以获得不仅提供稳定性而且提供高分辨率以确保高数量和高质量印刷过程的最佳组合物。
不受任何理论的束缚,发明人认为,特别是在其表面上具有尖峰状(spike-like)结构的电荷控制剂颗粒的表面,通过凹入(indention)过程有助于涂料的内部粘附。这种内部凹入的涂料允许更陡峭的角度的施用,因此通过清晰明确的轮廓,最终涂层可以获得更好的分辨率。
根据一个特别优选的实例,涂料包括电荷控制剂和含量为1重量%-5重量%的二氧化硅材料(即化学式为SiO2的硅的氧化物或其衍生物)。在该实例中,电荷控制剂优选为水杨酸或其衍生物,并且涂料的粒度在5μm-15μm之间,涂料颗粒的球形度大于0.8。此外,在该实例中,二氧化硅材料的直径在1nm-50nm的范围内。此外,在该实例中,优选地,电荷控制剂的直径选择在1μm-20μm的范围内。
根据一个实施方案,电荷控制剂的粒度分布表现出在0.5μm-5μm之间的d10和/或在5μm-50μm之间的d90。根据另一个实施方案,电荷控制剂的粒度分布表现出0.5μm-3μm的d10和/或5μm-25μm的d90。根据另一个实施方案,电荷控制剂的粒度分布表现出低于2μm的d10和/或低于10μm的d90。
根据一个实施方案,涂料是至少部分可固化的(特别是通过交联)。如本申请中所述,降低施加到涂料(涂层)上的接触压力对于涂层可能是特别有利的,因为加热系统的大的接触压力可能导致印刷图像的变形和扭曲。印刷图像的这种变形和扭曲会明显劣化印刷图像的分辨率,因此应避免。因此,优选至少可部分固化的涂料,特别是包含至少一种能够形成交联的组分,以提高印刷图像的分辨率。相应地,在一个实施方案中,通过如本文公开的主题中所述的印刷过程在基底上形成涂层的工艺包括一个固化步骤,该固化步骤可以是非热固化步骤(例如光致固化步骤)或热致固化步骤,通过该步骤,至少部分可固化的涂料被固化,特别是通过至少一种能够形成交联的组分形成交联而被固化。
根据另一实施方案,非击打式印刷设备被构造为用于并且可以用于通过施加多个涂层(即,至少一个第二涂层被放置在至少一个第一涂层上和/或与至少一个第一涂层相邻)来形成表面结构。随后施加多个涂层。根据一个实施方案,多个涂层中的至少一个涂层经受预固化过程,优选地所述预固化通过使用光源、优选使用紫外线来进行。通过与至少一个预固化步骤结合地施加多个涂层,可以实现分辨率的改善,因为可以以受控和精确的方式施加这些层。
第8章
根据一个实施方案,提供了一种被构造为用于通过NIP形成涂层的涂料,该涂料包含:至少一种效应颗粒,其包含至少一种至少部分被覆盖的效应颜料,该效应颜料至少部分地被可固化的聚合物基质覆盖。
根据一个实施方案,聚合物基质是透明的。
此外,根据一个实施方案,涂料是可固化的,特别是可热固化的和/或可辐射固化的,还特别是至少部分可热固化的和/或至少部分可辐射固化的。
此外,根据一个实施方案,可固化的聚合物基质是可热固化的和/或可辐射固化的。此外,根据一个实施方案,可固化的聚合物基质是至少部分可热固化的和/或至少部分可辐射固化的。
根据另一个实施方案,涂料还包含固化剂,特别是能够与可固化的聚合物基质的至少一种组分交联的固化剂。
根据一个实施方案,以多个颗粒的形式提供涂料,并且多个颗粒的平均粒径在5μm-100μm之间,特别是在5μm-50μm之间,还特别是在7μm-60μm之间,还特别是在7μm-70μm之间,还特别是在7μm-20μm之间,还特别是在7μm-50μm之间。
根据另一实施方案,涂料包括树脂,该树脂包括可固化的树脂组分,其中至少一种效应颗粒是涂料的第一材料部分的至少一部分,其中树脂是涂料的第二材料部分的一部分。
根据一个实施方案,可固化的树脂组分是至少部分可热固化的和/或可通过能够与所述树脂组分的官能团反应的交联剂至少部分固化的,还特别是其中所述树脂包括无定形树脂部分。
根据一个实施方案,第一材料部分和第二材料部分彼此混合。根据另一实施方案,涂料包括第一材料部分和第二材料部分,第一材料部分与第二材料部分的质量比为(1%-50%):(50%-99%)。根据定义,第一材料部分的百分比和第二材料部分的百分比相加为100%。例如,第一材料部分与第二材料部分的质量比可以是10%:90%。
根据一个实施方案,效应颜料是金属效应颜料。
根据另一个实施方案,效应颜料是珍珠光泽颜料和/或干涉颜料。
根据一个实施方案,第二和/或第一材料部分还包含电荷控制剂和/或二氧化硅和/或二氧化钛,其中二氧化硅和/或二氧化钛的平均粒径在1nm-150nm之间。
根据一个实施方案,提供了根据本文公开的主题的一个或多个实施方案的制备涂料的方法,该方法包括:加热可固化的聚合物基质以软化可固化的聚合物基质;将至少一种效应颜料加入软化的可固化的聚合物基质中。
根据一个实施方案,在挤出过程中,通过至少一个侧进料器将至少一种效应颜料添加到软化的可固化的聚合物基质中;和/或其中在效应颜料被添加到软化的可固化的聚合物基质中并分散在其中之后,效应颜料的平均直径为添加到软化的可固化的聚合物基质之前的效应颜料的平均直径的至少80%,优选为至少90%。根据一个实施方案,侧进料器可用于向涂料中添加任何种类的添加剂。
在挤出过程中(即在挤出机中)用可固化的聚合物基质(例如透明的可固化的聚合物基质)覆盖效应颜料后,将挤出物破碎、研磨(优选喷射研磨)和/或分级以获得所需的粒度分布。
根据一个实施方案,效应颗粒是涂料的一部分,该涂料设置在墨盒中,然后通过非击打式印刷来印刷。根据另一个实施方案,任何其他涂料(例如有色涂料(例如CMYK))设置于单独的墨盒中。
因此,在一个实施方案中,效应颗粒是第一涂料的一部分,该第一涂料不包含第二材料部分(例如,彩色墨粉),但是在单独的墨盒中提供,然后通过非击打式印刷来印刷。根据另一个实施方案,任何其他涂料(例如有色涂料(例如CMYK))设置于单独的墨盒中。根据一个实施方案,印刷顺序是:第二(例如彩色)涂料,然后是上部的第一涂料(效应颗粒),反之亦然,或者效应颗粒位于两层或更多层第二(例如彩色)涂料之间。
根据一个实施方案,提供了一组涂料,该组涂料中的每种涂料被构造为用于通过非击打式印刷形成涂层,该组涂料包括(至少):第一涂料,其包含至少一种效应颗粒,该效应颗粒包含至少一种至少部分被覆盖的效应颜料,该效应颜料至少部分地被可固化的聚合物基质覆盖,其中聚合物基质优选是透明的;包含树脂的第二涂料,所述树脂包含可固化的树脂组分,特别是其中所述可固化的树脂组分是至少部分可热固化的和/或至少部分可辐射固化的和/或可通过能够与所述树脂组分的官能团反应的交联剂至少部分固化的,还特别是,其中树脂包括无定形树脂部分。
根据一个实施方案,第一涂料和第二涂料彼此相容(例如,关于印刷和/或固化而言),使得它们可以彼此直接接触地印刷。因此,根据一个实施方案,在层封装中,由第一涂料形成的第一涂层和由第二涂料形成的第二涂层彼此接触。根据一个实施方案,该组涂料包括一种或多种第一涂料和一种或多种第二涂料。例如,在一个实施方案中,提供了四种第二涂料,例如CYMK体系。根据一个实施方案,由于第一涂料的官能团可以在固化时与第二涂料的官能团反应,因此实现了相容性。
根据一个实施方案,第二涂料可以被配置为本文描述的第二材料部分。根据另一实施方案,可以根据本文描述的涂料的任何一个或多个实施方案来配置第二涂料。
根据一个实施方案,根据本文公开的主题的实施方案,可以提供2K体系(效应颗粒+载体)。根据一个实施方案,可以通过效应颜料的透明基质来获得最终层(例如具有透明通道)。
根据一个实施方案,该方法进一步包括由可固化的聚合物基质与所添加的至少一种效应颜料一起形成多个效应颗粒。根据另一个实施方案,该方法进一步包括效应颗粒的后处理,特别是通过引发聚合物基质的粘性流动和/或通过另外的涂层,以改善可固化的聚合物基质对效应颜料的覆盖(coverage)。
根据一个实施方案,该方法还包括将第二材料部分添加到第一材料部分。根据另一实施方案,该方法还包括在将第二材料部分添加到第一材料部分之前,至少部分地固化可固化的聚合物基质。
根据一个实施方案,该方法包括混合第二材料部分和第一材料部分,特别是使得混合后的效应颗粒的平均粒度在70%-100%的范围内,特别是在混合前效应颗粒平均粒度的80%-90%的范围内。选择合适的混合参数以实现柔和的混合,由此可以实现由于混合而导致的平均粒度的适度减小。
根据一个实施方案,提供了涂层,特别是由根据本文公开的主题的一个或多个实施方案的涂料形成的涂层,其中所述涂料包含至少一种效应颗粒。根据另一个实施方案,提供了根据本文公开的主题的实施方案的制备涂料的方法而形成的涂层。
根据一个实施方案,由可固化的聚合物基质形成的至少一个通道在涂层的表面和由至少一种效应颜料构成的效应颜料之间延伸,特别是其中可固化的聚合物基质是透明的。根据一个实施方案,至少一个通道的可固化的聚合物基质是透明的。
根据一个实施方案,提供了一种基底,该基底包括包含至少一个层的层封装,其中所述至少一个层中的至少一个是包含至少一种效应颗粒的涂层,特别是其中涂层被固化。
根据一个实施方案,提供了一种转印元件,其包括包含至少一个层的层封装,其中所述至少一个层中的至少一个是包含至少一种效应颗粒的涂层(根据一个或多个实施方案)。根据一个实施方案,转印元件上的涂层可以被部分固化或已经经受粘性流动。
根据一个实施方案,提供了包含至少一种效应颗粒的涂料用于涂层的NIP的用途。
根据一个实施方案,提供了包含至少一种效应颗粒的涂料的用途,特别是用于将涂层直接NIP到基底上,特别是预涂覆的基底上。根据另一实施方案,提供了包含至少一种效应颗粒的涂料用于将涂层间接NIP到转印元件上的用途,该转印元件被构造为用于将涂层转印至基底,特别是预涂覆的基底上。
根据一个实施方案,提供了一种处理设备,其被构造为处理根据本文公开的主题的一个或多个实施方案的涂料,该处理设备特别是包括以下至少之一:NIP设备,其被构造为用于印刷涂料从而形成涂层;预处理设备,其被构造为用于在将涂层施加到基底上之前处理涂层;涂层施加设备,其用于将印刷在转印元件上的涂层从转印元件施加至基底;固化设备,其用于使施加在基底上的涂层固化;其中,NIP设备、预处理设备、涂层施加设备和固化设备中的一个或多个位于相同的位置和/或NIP设备、预处理设备、涂层施加设备和固化设备中的一个或多个位于位于不同的位置。
根据一个实施方案,提供了一种处理根据本文公开的主题的一个或多个实施方案的涂料的方法,该方法特别是包括以下至少一种:印刷涂料从而形成涂层;在将涂层施加到基底上之前处理涂层;将印刷在转印元件上的涂层从转印元件施加到基底上;固化施加到基底上的涂层。
根据一个实施方案,提供了一种用于NIP设备的容器,特别是墨盒,该容器包括根据本文公开的主题的一个或多个实施方案的涂料。
可以提供根据本文公开的主题的实施方案的涂料用于电子照相,因此该涂料可以被称为墨粉(toner)(尽管与常规墨粉不同)。此外,尽管一些实施方案涉及墨粉,但是这些实施方案通常也适用于根据本文公开的主题的涂料。
实施方案涉及特征在于至少一种效应颗粒的效应墨粉,其中至少一种效应颗粒至少部分地被可固化的聚合物基质A覆盖,优选地,聚合物基质A是透明的。特别是,墨粉包括可与透明聚合物基质A的至少一种组分交联的固化剂和/或墨粉具有5-100μm、特别是5-50μm、特别是7-20μm的平均粒径。一个实施方案涉及一种墨粉,其包含至少一种基础墨粉B和至少一种具有效应颜料的效应墨粉A,这种类型的效应墨粉可通过下述材料进行生产:由透明墨粉熔体中的效应颜料构成的效应颜料保持分散体(例如通过温和的挤出),以及可以由根据本文公开的主题的实施方案的墨粉提供的效应涂层。
具有金属效应的墨粉未被很广泛地使用,因为基于效应颜料通常是导电的并且因此不利地影响印刷机中的荷电性的事实,它们难以生产和使用。
以下文献描述了常规墨粉的方面:US9383669B2;WO2013166139A1;US20160216623A1;US9323169B2。
然而,到目前为止,还没有供工业用的效应墨粉印刷溶液可用于满足高质量印刷以及可以承受工业应用的苛刻环境条件的印刷的需求。这些条件可以包括:
1)高耐候性/高抗紫外线性
2)耐磨性
3)高化学稳定性
4)机械强度和/或柔韧性
5)粘附到工业基底,例如钢、玻璃、陶瓷、木材、MDF或塑料上。
本文公开的主题的实施方案使得能够满足这些条件中的一个或多个。
用于印刷领域的效应墨粉应以明显的效果(称为闪烁效果)为特征,特别是对于深色基础色调特别有效。由于较亮的、鲜艳的效应颜料和深色的基础色之间具有高的对比度,因此特别是在要在较大区域上进行印刷和以首尾相连的方式排列多个经印刷的区域的情况下,效果浓度的细微差异(尤其是在最终物体上)非常容易识别。此外,对于使用金属颜料(metallic pigment)或包含金属颜料的粉末,在操作过程中必须更加注意防爆。
当前已知的金属墨粉体系不能充分满足这些要求,因此市场需要一种可以缩小该差距的解决方案。
令人惊讶地发现,根据本文公开的主题的实施方案的涂料可以实现具有金属效应的工业应用的墨粉。该墨粉体系的实施方案甚至可以与如下所述的合适的树脂体系一起用于建筑应用。但是,对于某些应用,可能建议使用另外的表涂层。给出了一个优选的实施方案,其中材料包含直径小于50μm、优选小于20μm、最优选小于10μm的效应颜料。可以从现有技术中选择这种效应颜料。当效应颜料的表面的大于50%、优选大于75%、最优选大于90%被不导电的或与金属效应颜料相比至少具有高欧姆电阻的可固化材料覆盖时,给出了根据实施方案的金属/效应墨粉的特定实施方案。该可固化材料特别地包括固化剂以与树脂反应和/或优选为至少部分透明。令人惊讶地是,在印刷稳定性和印刷质量以及效果质量和对环境的耐久性方面表现出了非常好的性能。这样的基质也可以通过诸如紫外线或电子束的辐射固化。但是,对于许多工业应用而言,由于必须印刷大且复杂的基底,因此辐射的可获取性受到限制,尤其是在当前设计采用市场上工业烤箱的情况下,纯粹通过辐射进行印刷物的固化极大地限制了潜在的应用。
本文提出的实施方案提供了满足这些需求的解决方案。本发明的实施方案还提供了一种具有成本效益的方法来生产具有闪烁效果的这种墨粉材料。
令人惊奇地发现,当效应颜料至少部分地被至少部分透明的涂层覆盖时,可以生产具有良好印刷性能的效应墨粉。然后可以将该涂覆的颜料与有色的墨粉基质混合(例如通过干混或任何其他合适的方法),并得到具有金属效应的鲜艳的有色墨粉。此外,还更令人惊讶地发现,当至少部分透明的涂层是可固化的并且有色的墨粉基质也可固化时,该涂层可以承受工业应用。最优选地,墨粉的可固化的基质以及效应颜料上的可固化的透明涂层是可热固化的,尤其是可使用固化剂来固化。令人惊讶地发现,如果将基于粉末涂料的制剂调整为用于墨粉用途(例如通过添加电荷控制剂和/或二氧化硅),则可以兼具用于工业应用的粉末涂料的优异性能和金属墨粉的适当的荷电性能。
令人惊讶地发现,通过在效应颜料上使用可固化的透明涂层,可以从效应颜料到最终固化的印刷层的表面构建透明通道,从而使得印刷物的金属效应增强。
令人惊讶地发现,特别是在使用侧进料器将效应颜料添加到至少部分透明的基质中并且侧进料器允许以低剪切力添加效应颜料的情况下,当通过挤压混合效应颜料和优选至少部分透明的基质而使效应颜料覆盖有优选至少部分透明的基质时,效应颜料具有非常好的效果。一个目的可以被认为是生产用于印刷领域(包括静电印刷、电子照相和3D打印)的独特且鲜艳的效应墨粉,其中根据实施方案的效应墨粉的外观和/或效果表现不受印刷过程的影响或仅受到不明显的影响。这些绝对工艺可靠的且明显的金属效应(metalliceffect)具有特殊的深度感(impression of depth),甚至在一个实施方案中适合用于高度耐候性体系。此外,本发明的实施方案涉及这样一种类型的墨粉,其在磨碎的预混料(ground premix)中包含根据实施方案生产的效应颜料。
令人惊讶地发现,将包含分散在至少一种透明可固化基质的熔体中的效应颜料的磨碎的预混料与形成效应墨粉的基本成分(base)的另外的墨粉组合可将在效应颜料上产生的剪切力保持得如此低,以至于大部分效应颜料的粒度没有明显减小。同样令人惊讶地发现,用透明可固化基质至少部分包封金属颜料明显降低了导电颜料在印刷过程中对墨粉电荷行为的负面影响。
特别令人惊奇的是,在一个实施方案中发现,在至少可热固化的基质中的金属颜料与基础墨粉的组合适合于在印刷过程中生产耐候性涂层,并且根据工业标准(例如AAMA、GSB等),墨粉和基质满足相应的抗紫外线和耐候性要求。在这种情况下,可以使用基于粉末涂料的墨粉配方(例如通过添加电荷控制剂和/或二氧化硅),将墨粉的电荷特性与工业粉末涂料的涂料特性相结合。
这种类型的效应墨粉(effect toner)的特征在于以下几点中的至少一点:
·在各种不同的印刷参数下具有很高的工艺稳定性
·明显的金属效应,特别是具有较高的深度感、鲜艳的效果,尤其是该效果与视角无关。此外,用根据实施方案的金属墨粉(metallic toner)印刷的基底在整个区域上显示出明显更少的颜色变动。
·改进的印刷性能,因为金属颜料至少部分地包封有优选透明的可固化基质,从而改善了印刷过程中金属墨粉的电荷行为。
·高耐候性/高抗紫外线性
·耐磨性
·高化学稳定性
·机械强度和/或柔韧性
·与工业基底例如钢、玻璃、陶瓷、木材、MDF或塑料的粘附
根据一个实施方案,上述目的通过一种墨粉来实现,该墨粉包括至少一种基础墨粉B和至少一种具有效应颜料的效应墨粉A,其中效应墨粉A中的效应颜料至少部分地被至少部分透明的可固化墨粉基质包封。因此,效应颜料可以分散在至少部分透明且基本上无色的墨粉基质的熔体中。大体上仅由树脂和固化剂和/或引发剂(如UV引发剂和/或热引发剂)和/或固化催化剂和必要的添加剂(例如,用于设定荷电量)组成的墨粉组合物通常用作透明且基本上无色的基质。硬化的基质显示出高透明度。在实施方案的范围内,优选使用透明基质,该透明基质在15μm的硬化膜层厚度下仍具有足够的透明度以便检测位于其下方的涂层或基底。
可以通过许多不同的方式将效应颜料掺入墨粉A的粘合剂基质中。例如可以是挤出(extrusion)。随后示出一个特定的实施方案:
在以这种方式生产的墨粉中分散(混合或挤出)效应颜料期间,过强的剪切应力通常导致效应颜料受损,并且不会达到所需的效果或达到至少是明显降低的效果。此外,还导致其他缺点,例如上述较差的工艺特性。出人意料的是,已表明将效应颜料低剪切地引入熔融的透明可硬化墨粉中可以使效应颜料在透明墨粉的聚合物基质中实现非常适当的分散/均质化。
在这种情况下特别令人惊奇的发现是,恰恰相反,使用包含至少两种墨粉(A和B)的墨粉,其中墨粉A包含至少部分地被至少部分透明的墨粉基质包围的效应颜料,墨粉B是有色的基础墨粉并且如本文所述是不透明的,产生了突出的效果特征,例如印刷的基底具有均匀的颜色和效果印象(没有任何所谓的混浊),并且最重要的是效果外观基本上与视角无关。
发明人认为,不受理论的束缚,观察到的和测得的效果可以解释为,根据本发明的实施方案的墨粉,在墨粉层中形成由透明墨粉构成的通道(channel)。因此,即使对于那些不在表面上而是仅在涂层内部的颜料,观察者也可以看到。这种效果一方面导致与视角无关,而且根据实施方案,还导致光学上可感知的3D效果或墨粉的深度感。
在墨粉的一个实施方案中,在生产过程中在效应墨粉A中的效应颜料上产生的剪切力是如此之小,以至于大部分效应颜料没有任何明显的粒度减小。这可以在技术上实现,例如,在加热的搅拌反应器中将透明墨粉熔融或至少软化,并例如将至少一种效应颜料搅拌到软化的聚合物基质(例如熔体)中,其中在冷却之后通过研磨将由该混合物产生的效应墨粉A与不透明的、优选有色的基础墨粉B混合。在实施方案的范围内也可以构想其他技术实施方案。优选的实施方案在于,在挤出过程中,通过至少一个侧进料器将至少一种效应颜料添加到透明的软化的聚合物基质(例如,墨粉熔体)中,其中,在冷却后,通过研磨将由包含至少一种效应颜料的该聚合物基质(例如,墨粉熔体)生产的效应墨粉A(效应颗粒/第一材料部分)与基础墨粉B(第二材料部分)混合,从而得到可以根据本文公开的主题的实施方案使用的涂料。术语“侧进料器”是指在挤出机加工段的与直接在挤出机开头(桶1中的预混料进料)处的位置不同的位置处添加物质(通常是根据现有技术的添加剂或效应颜料,例如参见挤出机制造商Leistritz Extrusionstechnik GmbH(德国)的信息材料“Master_V_07_GB/17.09.13母料”)。借助于侧进料器,将效应颜料以与透明墨粉预混料的限定比例侧向强制进料到挤出机中,并引入到软化的聚合物基体(例如熔体)中。作用在挤出机中的颜料上的剪切力会受到侧进料器沿加工段的位置和所用螺杆构造的影响。挤出机内的低剪切力的特征在于对效应颜料的损害少。通过使用仅用于混合或用于输送挤出机熔体的螺杆元件,可以将剪切力减小到根据实施方案所提供的量值,同时具有足够的均质化/分散性。最重要的是,已证实通过侧进料器在挤出机的后部,优选在加工段的最后三分之一处(例如在倒数第二个壳体中)添加是特别有利的。从颜料的添加点开始,通过特殊的螺杆构造(例如专用于输送元件)将剪切力保持在尽可能低的水平,从而仅对颜料造成较小程度的破坏或损坏。
如前所述,可以通过以下方式制备用于根据实施方案的墨粉的透明效应墨粉A:在挤出过程中通过至少一个侧进料器将至少一种效应颜料添加到随后透明硬化的墨粉的软化的聚合物基质(例如熔体)中,并研磨冷却的聚合物基质(冷却的熔体),其中,然后,例如通过干混或其他合适的方法,将效应墨粉A与根据本文公开的实施方案的至少一种另外的墨粉B(称为基础墨粉)混合。还可以在组合的研磨过程中将根据实施方案的效应墨粉A的挤出物碎片与另一种墨粉B的挤出物碎片共同研磨。因此,基础墨粉B可以是不包含任何效应颜料的单色墨粉或包含效应颜料的墨粉。
如上所述,效应墨粉A可以在挤出机中通过经由侧进料器向至少部分透明的、软化的墨粉材料(例如,至少部分透明的墨粉熔体)中添加效应颜料而制备。侧进料器本身位于加工段的最后三分之一处。在侧进料器的添加点之后,通过挤出机轴仅引入较小的剪切力。挤出后,将效应墨粉冷轧,破碎,磨碎并分级。根据实施方案的墨粉可以通过以下步骤生产:制备包括透明效应墨粉A和基础墨粉B在内的原料并称重,随后进行预混合,挤出或混合,冷轧,破碎,研磨和分级。
在本发明的一个优选实施方案中,根据实施方案的墨粉包括效应墨粉A与基础墨粉B的混合物,其质量比为1%-50%的效应墨粉A比50%-99%的基础墨粉B,特别优选为5%-30%的效应墨粉A比70%-95%的基础墨粉B。根据实施方案的墨粉的生产可以通过所谓的干混进行。在实施方案的范围内,效应墨粉A与基础墨粉B在软化的(或熔融)相中混合或也可采用其他合适的方法。
在实施方案的范围内,通常市场上所有可用的类型的挤出机,例如单轴挤出机或双轴挤出机,都可以与侧进料器一起使用。可以根据使用的墨粉体系和要设定的墨粉特性,灵活地设计为此目的而设定的参数,例如螺杆构造、扭矩和生产量,但前提是从效应颜料通过侧进料器的添加位置处开始,剪切力应保持在适当低的水平。本文已经证明成功地将用于混合效应颜料的侧进料器放置在挤出机的后三分之一处与市场上可买到的经测试的挤出机类型相结合。为了确保这方面的清楚性,应当注意,当然也可以通过侧进料器向墨粉供应除效应颜料以外的材料(例如,添加剂)。
在没有明显剪切力的情况下也能够将添加物掺入软化的聚合物基质中(或熔融相中)的其他实施方案当然也在本发明的实施方案的范围内。
已经证明该方法对于根据显示出非常清晰可见的闪烁效果的墨粉的实施方案的墨粉生产是特别成功的。这种效果尤其可以通过将所谓的带有深色基础色调的银元(silver dollar)形状的D50>=35μm的铝效应颜料混合来产生。银元颜料由特殊的铝砂制成,并根据尺寸分级进行了研磨。以这种方式形成颜料,其特征在于其圆形至椭圆形的形状和光滑的表面。这些颜料通常表现出非常高的闪烁度,即,光几乎不被散射而是被颜料强烈地反射。效应颜料(浅色,银色)与基本色调之间的对比度越高,产生这些效果色就越困难,且在最终用户处进行处理就越困难。然而,此外还要说一下,应该提到的是,取决于印刷设备、最终印刷层所需的分辨率,具有不同粒度的其他实施方案(例如,对于高分辨率印刷层来说粒度较小,对于具有高触觉效果的印刷层来说粒度较大)也在实施方案的范围内。
用于涂覆根据实施方案的墨粉(涂料)的特定基底特别是经预处理和/或清洁/脱脂的铝合金,或钢及其合金。没有限制的其他合适的工业基底可以是MDF、木材、刨花板、玻璃、陶瓷或聚合物。
涂料/墨粉:
根据实施方案的墨粉的可能粘合剂包括饱和的和不饱和的体系。除此之外,后者可以通过紫外线和/或热引发剂(例如过氧化物)自由基交联。
在这些粘合剂中,饱和聚酯尤其发挥了最大的作用。具有2个以上的官能团的羧基官能聚酯树脂在此作为例子被提及。这些树脂可以与能够与聚酯的羧基或OH基等官能团反应并同时产生共价键的有机化合物交联,并且如果需要,可以向其中添加普通的颜料、填料和添加剂。然而,令人惊讶地发现,在没有填料和添加剂(特别是流动添加剂)的情况下,有时甚至可以获得更好的印刷性能。在下面的描述中,为一些可能的实施方案增加了说明,但并不限于实施方案。
另一个实施方案包括处理至少部分地被可固化的、优选透明的聚合物基质覆盖的墨粉颗粒的另外的后处理步骤。进行该步骤以减少或完全杜绝效应颜料的未被可固化的、优选透明的聚合物基质覆盖的表面。该步骤可以是例如热处理,以允许聚合物基质在未被覆盖的表面上粘性流动和/或之后例如通过喷涂(可能是液体,或甚至是气体、蒸气或化学沉积)进行的另外的涂覆。
在一个实施方案中,至少部分覆盖效应颜料的可固化的聚合物基质可以至少部分地固化以减少之后在加工、涂覆和/或固化过程中基质的进一步流动。
作为用于羧基官能聚酯树脂的固化剂,三缩水甘油基异氰脲酸酯(=TGIC)以及常见的替代品,例如β-羟烷基酰胺,如PrimidR XL-552(=双[N,N'-二-(β-羟乙基)]-己二酰胺)或PrimidR QM-1260(=双[N,N'-二-(β-羟丙基)]-己二酰胺),这两种EMS化学品均适用于生产耐候性涂料。根据目前的知识体系,这些(Primid)硬化剂的一个特殊特征是它们的毒理学无害性。
如TGIC一样作为羧基官能聚酯树脂的硬化剂的其他可能的替代选择,例如是芳族或脂环族二羧酸的缩水甘油酯;合适的类似化学结构的可商购的硬化剂是,例如,CIBA
Figure GDA0002354081670000681
GmbH的AralditR PT910(对苯二甲酸二缩水甘油酯/偏苯三酸三缩水甘油酯,约75:25)。与纯二缩水甘油酯相比,AralditR PT 910中三官能偏苯三酸酯的存在对于已固化涂层的交联密度而言是有利的。然而,本领域已知的用于羧基官能聚酯树脂的其他硬化剂也在本文公开的主题的范围内。
用于生产用聚环氧化物和/或β-羟烷基酰胺硬化的耐候性粉末涂层的聚酯树脂的酸值通常为15-70mg KOH/g聚酯,羟值小于或等于10mg KOH/g聚酯。这些树脂基本上由芳族二羧酸(如对苯二甲酸和间苯二甲酸)的单元组成,此外,还可以使用较少量的脂族和/或脂环族二羧酸(如己二酸和/或环己烷二羧酸),和除了较少量的线性和/或脂环族二醇之外的脂族二醇,即优选支化的脂族二醇,例如新戊二醇。还可以另外使用羟基羧酸或其官能衍生物,例如其内酯(lactone)。通过使用二聚和三聚脂族酸对这类树脂的改性也是已知的。此外,可以使用较少量的三官能或多官能并且可能是单官能的化合物。
其他可能的可固化的墨粉粘合剂材料是环氧树脂、混合材料(两种或更多种不同粘合剂体系的组合,例如,该术语用于环氧树脂和聚酯树脂的组合,它们通常可以相互反应,因此环氧树脂的作用类似于作为聚酯的交联剂),根据可以使用的实施方案,仅提及氨基甲酸酯(urethane)或氨基甲酸酯构建体系和丙烯酸酯作为另外的选择。
在一个特定的实施方案中,优选将平均粒度为1-20μm、更优选为2-10μm的所谓的漂浮型颜料(leafing pigment)和/或小的效应颜料混合在包含至少一种可固化树脂(特别是透明树脂)的基质中,以提供墨粉。该墨粉材料可以被印刷,然后可以被另外的至少部分透明的表涂层涂覆,由此该表涂层作为液体涂料和/或粉末涂料可以通过NIP(特别是通过数字印刷)或通过传统的涂覆方式施加。
用于墨粉的效应颜料:
根据实施方案,对于墨粉,主要使用两种类型的颜料作为效应颜料,即铝颜料和云母颜料。也可以使用黄铜颜料和铜颜料。但是,也可以考虑其他效应颜料。
效应颜料可分为金属效应颜料和特殊效应颜料。
对于金属效应颜料,使用金属,特别是铝的薄片(platelet)。光被金属表面反射,观察者将其视为金属效应。
重要的金属效应颜料是铝、青铜和铜薄片。珍珠光泽颜料和干涉颜料归于术语特殊效应颜料下的分组。珍珠光泽颜料是由具有高折射率的透明薄片组成的效应颜料。它们通过多次反射产生类似珍珠的效果。干涉颜料是效应颜料,其着色效果完全或主要取决于干涉。干涉颜料可以基于透明或不透明的薄片。工业上最常用的是金属氧化物涂覆的云母颜料,其取决于涂层的类型和厚度,可以归属于珍珠光泽颜料或干涉颜料。最重要的干涉颜料是薄片/片状的二氧化钛、薄片/片状的有机颜料、金属氧化物云母颜料、氧化铝薄片、CaAl硼硅酸盐薄片、二氧化硅薄片、金属氧化物涂覆的金属薄片或多层颜料。这些颜料中的许多颜料随后也用金属氧化物(例如二氧化钛)涂覆。因此颜色效果可以受氧化物层的厚度影响。商品名是
Figure GDA0002354081670000691
或/>
Figure GDA0002354081670000692
基于天然云母的颜料通常是由天然白云母通过研磨、筛分、清洗和重涂(recoating)、干燥和煅烧生产的。
颜料的效应基于金属效应颜料的定向反射原理和珍珠光泽颜料的定向反射和干涉原理。
所有效应颜料之间的共同点是效应高度依赖于视角。在视觉比较中,这是通过倾斜样品来模拟的。颜色测量仅在多角度测量设备中有用。
在本文公开的主题的优选实施方案中,对于根据实施方案的墨粉,提供的分散的效应颜料的平均直径为原始效应颜料的平均直径的至少90%。效应颜料的直径(通常为颜料薄片的形状),取决于类型,通常为约3-100μm。单个薄片的厚度小于1μm。薄片由此可以由一层或多层组成。因此,基质(substrate)是结晶的(例如云母)或无定形的(玻璃薄片或二氧化硅薄片)。为了获得适当的效果外观,颗粒必须具有尽可能光滑的表面,并且必须在单个应用中排列(aligned)。
金属效应颜料也分类为漂浮型(leafing)或非漂浮型颜料。
在硬化的涂膜中,通过进行特殊的表面处理使漂浮型颜料在表面上排列。以这种方式,产生了强的金属光泽。然而,该效果不是防刮擦或防涂抹的,这通常需要具有保护性透明涂膜的饰面,该涂膜当然可以通过印刷或常规涂覆方法来提供。
施加后,非漂浮型颜料均匀分散在薄膜基质中。仅有一部分颜料在表面排列。结果,它们被保护免受磨损和化学侵蚀。但是,该效果不如漂浮型颜料那样鲜明和具有金属外观。现在将使用以下实例和附图更详细地解释本文公开的主题的实施方案,其中实施方案不限于这些实例。
实例
根据本发明实施方案的墨粉可以由两种组分制成,其中一种组分(第一材料部分)是透明的效应墨粉A,另一种组分(第二材料部分)是有色的不透明基础墨粉B。为了生产以下实例的墨粉,将所有组分在高速混合器中预混合1分钟,然后在双螺杆ZSK-18挤出机中进行挤出(挤出机段的温度:60℃,80℃,100℃,100℃,扭矩为约30%)。将挤出的混合物冷却,造粒并细磨以生产具有所需粒度分布的粉末。优选的研磨和分级通过用来自NOLL的Multino M/S/N对置喷射研磨机的喷射研磨进行,如果没有另外说明则用氮气惰性化保护。在印刷之前,使用Henschel Mixer MB10将二氧化硅(0.5%HDK H05 TD+1%HDK H30 TM,来自Wacker Silicones)粘合到粉末上。
实例:
通过将以下组分混合制成透明无色的墨粉(效应墨粉):810份
Figure GDA0002354081670000701
4642-3或相当量的聚酯、61份/>
Figure GDA0002354081670000702
XL-552、5份/>
Figure GDA0002354081670000703
626、8份苯偶姻(Benzoin)、2份
Figure GDA0002354081670000704
(/>
Figure GDA0002354081670000705
144)和18份CCA。通过重量计量,将上述混合物进料到挤出机中,并通过使用本领域技术人员已知的合适的螺杆构造将其熔融并分散。在挤出机的最后三分之一处,通过侧进料器喂入5份铝粉PCU 5000。挤出机内部的温度优选保持在120℃以下。挤出后,将熔融的挤出物冷却,破碎,然后根据所需效果将其研磨至D50为约10μm-20μm。
颜料的粒度(D50或平均粒度)取决于所需的效果,可以在3-130μm之间。透明母料(墨粉A)中的效应颜料浓度可以在1重量%-40重量%之间,特别是在2重量%-10重量%之间。
不透明且有色的基础墨粉B可以以与所述效应墨粉A相似的方式生产。特别地,基础墨粉B另外包含有色颜料,但不再包含效应颜料。
此处给出了此类墨粉B的一个实例:
830份
Figure GDA0002354081670000711
4655-2、63份/>
Figure GDA0002354081670000712
XL-552、9份苯偶姻和18份CCA。对于不同的颜色(青色、品红色、黄色、黑色和白色),添加了用于青色的32份海利勤蓝(HeliogenBlue)K7090(巴斯夫)、用于品红色的32份Cinquasia紫L5120(巴斯夫)、用于黄色的100份Sicopal黄L1100(巴斯夫)、用于黑色的32份Printex 90珠(猎户座工程碳公司(OrionEngineered Carbons))或用于白色的190份TI Select TS6200(杜邦)。
此后,通过干混以重量比A/B=20/80混合经研磨的墨粉A和墨粉B。进一步一般说明
通过本文公开的主题,特别是通过要求保护的主题,实现了非击打式印刷和粉末组合物的技术领域的结合。在这种情况下,应该指出的是,在工业应用中用于粉末涂覆的普通涂料粉末组合物不适合用于非击打式印刷。已经发现,这尤其是由于常用粉末组合物的摩擦带电行为。
因此,所要求保护的主题的一个目的是有利地将非击打式印刷的概念与涂料粉末的概念两者结合,这可以在避免两个技术领域的缺点的同时利用两个技术领域的优点。
所述技术的另一个优点是,由此可以在不容许普通直接印刷方法的表面上进行印刷。这种表面的一个例子是例如用于食品保存的锡罐。大多数罐是具有相同且平行的圆形顶部和底部的带有垂直侧面的直圆柱体。但是,如果要容纳的体积较小和/或由于内容物的形状要求,则顶部和底部可以是圆角矩形或椭圆形。甚至如锡罐表面这样的表面也可以用作本文所述技术的可能的印刷目标。
通过下面将要描述的实例,以上限定的方面和实施方案以及本文公开的主题的其他方面和实施方案是明显的,并且参考附图对其进行说明,但是本发明不限于此。前述定义和注释对于以下详细描述尤其有效,反之亦然。
附图说明
图1示意性地示出了玻璃形成材料相对于温度的行为。
图2示意性地示出了简化的TTT图100,其显示了热固性聚合物材料的转变。
图3示出了根据本文公开的主题的实施方案的涂层施加设备200的剖视图。
图4示出了根据本文公开的主题的实施方案的涂层施加设备。
图5-图8示出了根据本文公开的主题的实施方案的印刷方法的不同阶段。
图9示出了根据本文公开的主题的实施方案的涂层的一部分。
图10示出了根据本文公开的主题的实施方案的印刷设备。
图11示出了根据本文公开的主题的实施方案的另一印刷设备。
图12示出了根据本文公开的主题的实施方案的涂层的一部分。
图13示出了根据本文公开的主题的实施方案将具有不同粒度分布(PSD)的二氧化硅添加到涂料中的结果。
图14示出了根据本文公开的主题的实施方案的涂料的示例性DSC扫描。
具体实施方式
附图中的图示是示意性的。注意,在不同的图中,相似或相同的元件具有相同的附图标记。因此,为了避免不必要的重复,在后续附图的描述中不再重复相似或相同特征的描述。相反,应当理解,除非另外明确指出,否则在先前附图中对这些特征的描述对于后续附图也是有效的。
在下文中,描述了本文公开的主题的示例性实施方案,可以在本文公开的主题的各方面的实施中实现任何数量的所述示例性实施方案和所述示例性实施方案的任何组合。
注意,只要以下描述的实施方案和实例涉及的参数的参数范围(例如,浓度,例如树脂的浓度,温度等)不同于上述针对该参数指定的参数范围,根据一个实施方案,以下指定的任何参数范围均可替换为上述指定的参数范围。换句话说,以下针对参数的特定参数范围详细说明的任何陈述(例如,关于效果、关系、优点等)对于以上针对该参数指定的相应参数范围也是有效的,反之亦然。参数类型也是如此。例如,下面给出的关于第一温度的陈述对于上述指定的第一温度范围也是有效的。
随着印刷市场对灵活性的要求越来越高,NIP或数字印刷变得越来越重要。未来的目标是能够以合适的价格提供单件印刷,而这只能通过数字印刷来实现。用于数字印刷的墨粉是众所周知的。但是,到目前为止,还没有一种工业数字印刷解决方案可用于满足高质量印刷以及可以承受工业应用的恶劣环境条件的印刷的需求。这些条件可以包括:
1)高耐候性/高抗紫外线性
2)耐磨性
3)高化学稳定性
4)机械强度和/或柔韧性
5)粘附到工业基底,例如金属(例如铝、钢等)、玻璃、陶瓷、木材、MDF或塑料上
可以通过紫外线辐射固化的已知墨粉体系主要可以满足其中一些要求。但是,对于实际的工业应用而言,由于必须印刷大且复杂的基底,因此辐射的可获取性受到限制,尤其是在当前设计采用市场上工业炉的情况下,仅使用辐射进行印刷的固化极大地限制了潜在的应用。
市场需要一种可以弥补这一空缺的解决方案。
本文公开的主题的实施方案基于这样的思想,即出乎意料的是,可以使用基于粉末涂料中使用的化学成分的组合物,因此还可以特别地部分地基于粉末涂料的常规材料来提供用于NIP的涂料和/或可以适应采用NIP方法对这种组合物的处理,以便为基底提供可固化的涂层。
但是,只有特定的调节可固化涂料的粘度和反应性的窗口适合提供高质量的印刷。在此窗口之外,质量可能很差,因为如果粘度太低和/或反应性太低,则印刷的点(有时称为打印点)将经历过多的粘性流动并相互混合,而如果反应性太高,与基底的附着力和/或表面质量(无光滑表面)可能会受到负面影响。
在这方面,应注意,根据一个实施方案,粘度和反应性均被认为可实现所需的结果。例如,如果反应性足够高,以至于在可用于粘性流动的时间范围内流动量足够小以至于不会对印刷质量产生不利影响,则较低的粘度可能是可接受的(并且可以提供足够的印刷分辨率)。
通过考虑粘度和反应性之间的相互作用,在一些实施方案中,即使涂层的层厚度小于常规粉末涂层的相应厚度,也可以使用通过NIP形成的涂层来实现常规粉末涂层的令人惊奇的特性。因此,可以提高涂覆效率(即,实现相同性能所需的涂料更少),另一方面,可以进行高分辨率印刷。
根据一个实施方案,提供了一种用于通过NIP形成涂层的涂料,其中该涂料包括可固化的树脂。
可以通过不同的措施来考虑粘度和反应性之间的相互作用。例如,当从室温加热到发生涂料固化的温度时,涂料通常表现出最小的粘度。这是由于以下事实:如果不进行额外的处理,温度升高时粘度通常会降低。另一方面,当固化时,粘度增加,导致在某个温度下粘度(局部)最低。因此,在该图中,例如涂料的高反应性会将最小粘度出现时的温度转移到较低温度,因此最小粘度下的粘度值会更高(因为最小值在较低的温度下出现)。由于最小粘度还反映了涂料的机械性能随温度以及固化动力学的变化,因此最小粘度通常取决于加热速率。
可以考虑前述概念来定义一种测量方法(measure),该方法使得能够确定涂料是否适合于由涂料形成涂层所需的NIP(数字印刷)。根据一个实施方案,如果在每分钟5开尔文(5K/min)的加热速率下,涂料的最小粘度在3帕斯卡秒-10000帕斯卡秒之间的范围内,则认为该涂料是合适的涂料。根据另一实施方案,在每分钟5开尔文的加热速率下,最小粘度在50帕斯卡秒-3000帕斯卡秒之间的范围内。
根据另一实施方案,所谓的片流动长度测试用于确定涂料是否为合适的涂料。根据一个实施方案,根据本文公开的主题的实施方案确定涂料的片流动长度。
根据一个实施方案,在可能用于固化涂料的可用固化温度下,涂料的片流动长度低于350mm。
出人意料地发现表现出关于最小粘度和/或片流动长度的上述性质的涂料可以承受许多工业应用所需的要求以及高质量印刷的要求。根据一个实施方案,可以在可用固化温度(例如在180℃)下热进行涂层的最终热固化。
可以通过许多不同的树脂体系来构建根据本文公开的主题的涂料。优选的体系包含相对于树脂总量的至少30重量%、优选至少50重量%、最优选至少75重量%的无定形树脂。令人惊讶地发现,以这种值可以实现高质量的印刷。较高含量的结晶树脂导致印刷层在热固化后显示出较低的分辨率。根据工业应用的特殊需要,所使用的树脂体系可能会有所不同。潜在的树脂体系(树脂组分)可以是聚酯树脂、环氧树脂、氨基甲酸酯树脂、丙烯酸树脂、氟碳树脂或这些树脂组分中两种或更多种的组合。在以下段落中给出了一些示例性实施方案。然而,对于本领域技术人员而言,基于给定的原理可能容易找到其他合适的组合。
上面提到的树脂体系可以通过许多不同的选择进行改性。例如,添加剂(如流动添加剂或流平剂)也可影响粘度和表面光滑度。然而,令人惊讶地发现,当添加低浓度或甚至不添加流动添加剂或流平剂时,涂料的印刷性能(特别是对于印刷质量而言)更好。在一些实施方案中,使用相对于涂料总量而言小于1重量%的流平剂/流动添加剂的浓度。根据另外的实施方案,在一些实施方案中,使用相对于涂料总量而言小于0.5重量%,最优选小于0.1重量%的流平剂/流动添加剂。根据一个实施方案,固化的涂层(由根据本文公开的主题的实施方案的涂料形成)相对于涂层的涂料总量而言包含小于1重量%、特别是小于0.5重量%、还特别是小于0.4重量%、小于0.3重量%、优选小于0.1重量%的流动添加剂。
令人惊讶的是,添加诸如CaCO3、滑石、粘土、云母、高岭土或硫酸钡之类的填料,尤其是相对于涂料总量而言,如果添加大于1重量%、或大于5重量%或大于10重量%的无机填料,会导致印刷质量下降。然而,就这一点而言,根据一个实施方案,氧化钛(二氧化钛,TiO2)不是填料而是颜料。换句话说,基于涂料的总量,可以提供小于10重量%、特别是小于5重量%、还特别是小于1重量%的填料,根据一个实施方案,尽管指定了填料的量,但是可以以更高的量包括氧化钛(二氧化钛),例如根据本文公开的实施方案。此外,如本文所述,尽管指定了填料的量,二氧化硅和/或二氧化钛可用于改善涂料的粉末流动性或荷电性能。
令人惊讶地,仅在可以根据本文公开的主题的实施方案确定的反应性和粘度的特定窗口内,才会实现NIP(数字印刷)的高分辨率印刷性能。在加热期间,如果组合物不在该窗口内,则不良印刷的可能性非常高。例如,发生渗色效应(bleeding effect),其中在加热期间,单个印刷点(例如,不同颜色的印刷点)彼此混合,特别是在工业条件下,将印刷的基底在固化炉中保持竖直的情况下。此外,在可以根据本文公开的主题的实施方案确定的反应性和粘度的指定窗口之外,出现了印刷的涂料层的轮廓的缺失。
通常对于反应性高熔点聚酯,使用对苯二甲酸酯(TPSA),因为它们由于其明显的线性(因而明显的结晶性,这还与分子量相关)而显示出相对较窄的熔融区域。然而,对于根据本文公开的主题的涂料,即具有热固性性能的涂料,令人惊讶地发现,通过避开线性聚酯和/或(半)晶体结构,可以实现加工中的特殊优势:更宽的软化区域,更高的最小粘度,与弹性的已固化涂层/涂料交联(该涂层/涂料符合有关粘合性和耐性要求的相关测试,例如Erichsen测试或甲乙酮测试)。特别地,这可以通过使用不同的单体,特别是脂肪族成分(如果适用,还可以具有侧链)、多功能单体(例如三价有机碳素酸)或非线性碳素酸(例如间苯二甲酸(IPSA))来实现。已经用至少5%的IPSA代替TPSA产生了积极的效果。此外,IPSA的使用使得固化的涂层具有更高的耐候性。TPSA被IPSA完全取代的聚酯在多种聚酯中显示出最佳的耐候性。IPSA和/或TPSA的量可以在树脂的制造过程中,特别是在缩聚过程中,通过使用所需比例的两种邻苯二甲酸的混合物或所需比例的均质聚酯的混合物来确定。
特别是对于根据一个实施方案的几何形状复杂的基底,通过实施以下方法将涂层施加到基底上:
1)在转印元件(例如转印片材)上印刷(例如通过数字印刷)根据本文公开主题的实施方案的涂料,
2)将印刷的转印片材施加到基底上并将涂料(例如由其形成的涂层)转印到基底上,
3)最终固化基底上的印刷物(print)。
在各个方法步骤1、2和3中的任意两个之间,可以实施部分固化(例如通过辐射)。
根据一个实施方案,根据本文公开的主题的涂料的制剂包含相对于树脂的总量的至少30重量%、例如至少50重量%、特别是至少75重量%的无定形树脂。
根据一个实施方案,当本文所述的涂料用作所谓的两组分(2K)体系时,其表现出最佳的印刷性能。2K体系通常用于电子照相印刷。在两组分2K软磁刷技术中,使用了软载体,特别是铁氧体芯载体。根据本发明,也可以是本领域技术人员已知的其他载体。特别是,载体表面可以在500-1000cm2/g之间,载体的平均粒度在20-150μm之间,涂料由不同的树脂(例如硅酮树脂)制成。其他实施方案采用本领域已知的液体载体。根据其他实施方案,本文所述的涂料用作单组分体系(无载体)。
根据一个实施方案,根据本文公开的主题的印刷单元是2K印刷单元。在这种情况下,印刷单元可以包括本领域已知的载体,例如,(电子照相)印刷单元的显影剂中的铁氧体芯载体。
根据另一个实施方案,本文所述的涂料包含电荷控制剂(CCA),相对于涂料总量,其浓度高于0.1重量%,例如高于1重量%,特别是高于2重量%。已经发现,这种浓度的电荷控制剂可以改善印刷质量。
令人惊讶地发现,相对于全部的涂料配方,CCA的浓度高于1重量%时,色密度更好。因此,该阈值被特别用于独立于荷电效应的高质量打印。更加令人惊讶的是,发现并非所有的CCA类型都能使涂料满足有关紫外线/气候稳定性的建筑应用要求。令人惊讶地,根据该方面,包含或基于水杨酸化合物的CCA表现出高的性能。当使用N型(负型)无色CCA时(优选使用包含水杨酸锌的CCA),可以获得非常好的抗紫外线性。
根据一个实施方案,在标准的(例如软吹(soft blow))Epping q/m装置中测试的涂料的荷电量的绝对值为至少为5μC/g,优选为至少10μC/g,最优选为至少20μC/g,活化时间为1分钟-15分钟,例如,2分钟-10分钟。
令人惊讶地发现,还可以通过添加一种或多种无机表面添加剂,优选,例如d50粒度在1纳米-100纳米之间(例如,d50=50纳米),特别是粒度在5纳米-70纳米之间的硅和/或钛的无机氧化物,来影响荷电性能。此外,令人惊讶地发现,添加至少两种具有不同平均粒径的无机氧化物组分可以改善荷电性能。就这一点而言,如果具有不同平均粒径的两种无机氧化物组分由相同的材料制成,则这两种无机氧化物组分可以被认为等同于粒径分布包括两个不同的最大值的单一无机氧化物组分。根据一个实施方案,两种无机氧化物组分都是氧化硅粉末,但是具有不同的平均粒径。根据一个实施方案,氧化硅是二氧化硅。特别地,根据一个实施方案,两种无机氧化物组分(例如二氧化硅)的平均粒径之比在2-10之间,例如在5-7之间。根据另一实施方案,在两种无机氧化物组分中,第一无机氧化物组分是粒径分布为d50=50nm的氧化硅,第二无机氧化物组分是粒径分布为d50=8nm的氧化硅。
根据另一实施方案,涂料的平均粒径在1μm-25μm的范围内,例如在5μm-20μm的范围内,d10的粒度分布在5μm-7μm的范围内和/或d50的粒度分布在8μm-10μm的范围内和/或d90的粒度分布在12μm-14μm的范围内。此处,众所周知,dx的特定值(在上述实例中,x=10、50、90)表示x的量的颗粒小于指定的尺寸。例如,d10=5μm表示10%的颗粒小于或等于5μm。
优选给出大于0.7的球形度,更优选大于0.9的球形度。有趣的是,发现在涂料具有较低的球形度和/或较大的粒度的情况下,在最终印刷和/或最终固化的印刷层中会产生某些触觉效果(haptic effect),这对于某些应用可能是有利的。
根据本文公开的主题的实施方案,与现有技术相比,涂料可具有令人惊讶的高耐化学性。耐化学性会受到许多不同方面的影响。尤其是已表明树脂的类型(例如丙烯酸树脂、聚酯等)以及官能团的量对化学稳定性具有巨大的影响。原则上发现,已固化体系的交联密度越高,化学稳定性越高。还发现基于丙烯酸树脂和/或环氧树脂的涂层具有高的化学稳定性。一个实施方案的特征在于以下事实:选择至少一种类型的交联剂,其用量应使涂料在按照DIN EN 12720进行的甲乙酮测试中在10秒钟后能够达到至少2-3的等级。为此,交联材料可以选自含环氧/缩水甘油基的材料(包括环氧树脂)、羟烷基酰胺硬化剂、异氰酸酯硬化剂和/或含双键的具有热自由基引发剂体系的化合物。为此,以与足以固化至少一种类型的树脂的量的摩尔比为0.3-1.7、优选为0.7-1.3、最优选为0.9-1.1的量加入固化剂。
在本文公开的主题的另一个实施方案中,所得涂层可抵抗至少50次IPA(异丙醇)双摩擦和/或至少5次丙酮双摩擦,特别是至少10次,特别是至少20次丙酮双摩擦。
足以实现与传统粉末涂层相当的结果的低的涂层厚度是令人惊讶的,特别是因为对于粉末涂层来说,通常需要更高的厚度(例如,对于建筑应用的GSB标准,最小厚度为50μm,EN 12206-1:2004(D):平均层厚度必须为至少50μm。不允许低于40μm的值,要编入法典的材料-建筑用铝和铝合金上的涂层第一部分:由涂料粉末制成的涂层)。
根据一个实施方案,涂料被施加在一个以上的涂层中,并且涂料包括可固化的树脂,其中在每道(each pass)印刷过程期间,树脂至少部分地经受粘性流动。这可以改善所得涂层的性能。如果在印刷过程的每个道次期间,所施加的层经受部分固化,则在该阶段,即在涂层的最终固化之前(包括至少两个涂层的层封装),也可能与前一层发生交联。
同样令人惊讶的是,对于大多数工业应用来说,已经可以实现平均粒径与涂层厚度之比为1:2的具有足够分辨率的涂层。
此外,已经发现,具有合适的量的用于粘合剂的交联的固化剂和/或引发剂的涂料可以提供:在受到10秒的丙酮作用之后,根据
Figure GDA0002354081670000801
EN12720的涂料满足IB级。
发现该涂料能够用于腐蚀防护,优选条件是涂层的厚度为至少30μm,例如通过两个涂层,特别是(两个或多个)涂层被(至少部分地)单独固化。如果第一涂层包括针孔,但是在将第二涂层施加在第一涂层上之前至少部分地固化,则第二涂层不太可能在完全相同的位置处包括针孔。因此,避免了或至少减少了在最终涂层中形成针孔。
根据一个实施方案,涂料被配置为用于以至少20μm的厚度、特别是以至少30μm的厚度、还特别是以至少40μm的厚度被施加。
根据另一实施方案,平均粒径与涂层厚度之比小于1:2,特别是小于1:3,还特别是小于1:4。
根据一个实施方案,涂料包括聚酯树脂,其中,特别是,涂料不含双酚A和/或不含环氧树脂,或者至少不有意添加BPA作为原料。
根据另一个实施方案,聚酯树脂包含(引入的)酸单体,其中至少25重量%的酸单体是间苯二甲酸,特别是至少50重量%的酸单体是间苯二甲酸,还特别是至少85重量%的酸单体是间苯二甲酸。
根据一个实施方案,涂料的最低玻璃化转变温度(例如未固化的涂料的玻璃化转变温度)低于80℃,特别是低于60℃。
根据一个实施方案,对于已固化的涂层,根据ISO 2813测定的在暴露于UV 300小时后的剩余光泽度为至少50%。根据GSB国际AL631第七部分第20.1节KurzbewitterungUV-B(313)的测试步骤,在暴露于UV 600小时后的剩余光泽度为至少50%,特别是至少85%。根据ISO 2813测定的根据EN ISO 16474-2的暴露于氙1000小时后的剩余光泽度为至少50%,特别是至少85%。
根据一个实施方案,涂料被配置为除了形成呈现包括一种或多种不同颜色、特别是至少两种不同颜色的图像的涂层的一部分之外,还起到以下至少一种作用:密封(ceiling)、耐高温、耐候性、长期紫外线稳定性、耐磨涂层、无针孔、耐磨褪色保护(wearbased bleaching protection)、户外功能、耐刮擦性、耐溶剂性、减少扩散。注意,根据一个实施方案,任何光学上可区分的对比度都被认为是由两种不同的颜色形成的(例如,即使部分的涂层由相同颜色的涂料形成,但是其中所述部分包含不同的表面结构)。
根据另一个实施方案,涂料包含0.1重量%-10重量%的量的电荷控制剂,其中电荷控制剂特别包含一种或多种锌的水杨酸化合物或者由一种或多种锌的水杨酸化合物(zinc salicylic compound)组成。根据另一个实施方案,涂料包含0.2重量%-5重量%的量的电荷控制剂,或在另一个实施方案中,包含0.5重量%-3重量%的量的电荷控制剂。
根据一个实施方案,涂层被施加到目标表面上。本文中,目标表面是要在其上施加涂层的所需的表面。如果印刷方法使用转印元件,则目标表面可以例如通过转印元件形成。根据另一实施方案,在直接印刷方法的情况下,目标表面可由基底形成。
根据另一个实施方案,涂料是粉末涂料。此外,尽管本文公开的主题的一些实施方案涉及粉末涂料,但是应当理解,也可考虑使用液体(例如,作为其中分散有粉末涂料的转印介质,或者作为其中溶解有涂料的溶剂)。然而,由于在液体蒸发之后,涂料作为涂层保留在所需的表面上,因此将液体与根据本文公开的主题的实施方案涂料结合使用容易被技术人员应用和考虑。
根据另一实施方案,涂料是可热固化的,特别是至少部分可热固化的。热固化提供了一种有效的方法,特别是用于固化其上具有涂层的大量基底的方法。此外,热固化提供了范围广泛的粉末涂料化学性质(chemistry),该化学性质可以满足当前墨粉技术无法提供的工业需求。根据一个实施方案,当将根据本文公开的主题的实施方案的涂层施加到基底上时,所述涂层最终被固化。应当理解,最终固化并不意味着在最终已固化的涂层中没有任何残留的未固化材料。而是,最终固化涉及固化至获得如此固化的涂层的所需性能所必需的程度。
根据一个实施方案,涂层施加设备包括:转印元件支撑件,其用于支撑根据第四方面的转印元件;基底支撑件,其用于接收将在其上施加涂层的基底,其中,转印元件支撑件和基底支撑件是可操作的,以使转印元件上的涂层与基底接触,从而将涂层施加到基底上;加热设备,其被构造为加热转印元件上的涂层;以及控制设备,其被构造为用于控制加热设备,以便(i)在将转印元件从涂层移去之前将涂层的温度保持为低于第一温度,其中,在第一温度下,未固化的涂料处于其过冷液态或玻璃态;和/或(ii)在将转印元件从涂层移去之前,涂层与基底接触期间,特别是通过将涂层的温度提高到等于或高于涂层的固化温度的温度,使涂层部分地固化。
根据一个实施方案,固化温度等于或高于根据ISO 12013-1:2012(涂料和清漆--使用自由阻尼振荡法测定固化特性--第1部分:固化反应的起始温度)测定的固化反应的起始温度。根据另一个实施方案,涂料的固化温度高于或等于这样的温度,在该温度下,在至多60分钟之后不再产生热量和/或涂料不再消耗热量,和/或在特定温度下至多60分钟之后,在DSC测量中,当在第一次加热期间第一次测量时以及在第二次加热期间(加热速率为20K/分钟)第二次测量时,已固化的涂层的Tg的变化不超过5℃,特别是不超过3℃,其中在第一次加热和第二次加热之间,将涂层在远高于固化温度(比固化温度高至少10℃)的温度下保持15分钟。根据另一个实施方案,涂料的固化温度等于或高于这样的温度,在该温度下,在60分钟后不再产生热量和/或涂料不再消耗热量。
通过本文公开的方法测定的固化温度中的最低温度可以被认为是最低的可能的固化温度。为了实现省时的涂覆工艺,实际选择的固化温度可以高于该最低的可能的固化温度,或者高于通过本文公开的方法测定的固化温度。
根据一个实施方案的方法还包括:提供根据一个或多个实施方案的转印元件;使转印元件上的涂层与基底接触,以将涂层施加到基底上;控制转印元件上的涂层的温度,以便(i)在将转印元件从涂层上移去之前,将涂层的温度保持为低于第一温度,其中在第一温度下,未固化的涂料处于其过冷液态或玻璃态;和/或(ii)在移去转印元件之前,涂层与基底接触期间,特别是通过将涂层的温度提高至等于或高于涂层的固化温度的温度,使涂层部分地固化。
根据一个实施方案,涂层可转印到基底上并且包含聚酯树脂,其中,特别是,聚酯树脂不含双酚A和/或不含环氧树脂(或者各自的量至少低于1重量%,特别是低于0.1重量%)和/或聚酯树脂是热固性树脂。
根据一个实施方案,涂层(特别是已固化的涂层)包含电荷控制剂。
根据一个实施方案,印刷设备包括:印刷单元,其被构造为用于将涂料施加到转印元件上;以及能量传递设备,其被构造为用于将能量传递至转印元件上的涂料,其中,特别是,能量传递设备被构造为用于将能量传递到涂层,以便使转印元件上的涂层部分地固化和/或在转印元件上的涂层中引发粘性流动。
根据另一实施方案,印刷设备被构造为用于直接在待涂覆的基底上印刷,而不是在转印元件上进行印刷。
关于涂层的处理,发现有利的是,如果存在这样的熔融温度(即如果涂层包含具有熔融温度的材料部分),在将转印元件从涂层移去之前,应尽可能避免使涂层处于熔融温度和涂层的固化温度之间的温度范围内。换句话说,本文公开的主题的实施方案基于以下思想,即有利的是:(i)在将转印元件从涂层移去之前,将涂层的温度保持为低于第一温度,其中在第一温度下,未固化的涂料处于其过冷液态或玻璃态,和/或(ii)在将转印元件从涂层移去之前,涂层与基底接触期间,特别是通过将涂层的温度升高至等于或高于涂层的固化温度的温度,使涂层部分地固化。如以下更详细地描述的,如果存在这样的熔融温度,则过冷液态处于高于玻璃化转变温度Tg并且低于熔融温度Tm的温度范围内。
在可固化的聚合物中,通常玻璃化转变温度随时间和固化程度而升高。因此,如果在第一温度下,未固化的涂料处于其过冷液态或玻璃态,则这意味着在第一温度下,随转印元件一起被转印元件支撑件接收的涂层也处于其过冷液态或玻璃态。
根据一个实施方案,涂层包含结晶相或可以至少部分地带入结晶相,其中结晶相限定了熔融温度,并且第一温度低于熔融温度。
根据另一个实施方案,涂层施加设备还包括印刷设备,该印刷设备被构造为用于通过印刷将涂料施加到转印元件上从而形成涂层。根据一个实施方案,印刷设备是NIP设备或数字印刷设备。NIP或数字印刷可以使用电场(例如,电子照相方法)、磁场(例如,磁性照相方法)、离子(例如,离子照相方法)、喷墨(喷墨方法)、热成像方法和照相方法中的一种或多种,用于由转印元件上的涂料形成图像。
根据一个实施方案,用于在转印元件上形成涂层的印刷设备是单独的设备,并且可以在位置上与用于将涂层施加到基底上的涂层施加设备分开。因此,例如为便于装运、存储等,其上具有涂层的转印元件可以从印刷设备移去。根据一个实施方案,提供了一个或多个转印元件。此外,要注意的是,可以设置两个或更多个转印元件,例如两个转印元件,其中印刷设备被构造为用于在第一转印元件上印刷,并且其中印刷设备被构造为用于将涂层从第一转印元件(例如中间转印元件)转印到第二转印元件。在这种情况下,其上具有涂层的第二转印元件(或通常是最后的转印元件)被转移到涂层施加设备(其可以是独立的涂层施加设备,例如被构造为仅用于将涂层施加到基底上的涂层施加设备)。
根据另一实施方案,印刷单元(或印刷设备)包括单个可移去的转印元件。还要注意,可移去的转印元件也可以被称为(在本文中也被称为)独立的转印元件,反之亦然。
因此,在一个实施方案中,其上具有涂层的转印元件(例如,单个转印元件或第二转印元件)是单独的部件,并且转印元件支撑件被构造为用于接收作为单独的部件的其上具有涂层的转印元件。
根据一个实施方案,涂料是粉末涂料。这可以提供以下优点:常规粉末涂料的经验以及对性能的认识可以用于和/或转移至根据本文公开的主题的实施方案的涂料。
根据一个实施方案,印刷设备被构造为用于以至少10μm的厚度(即,涂层的厚度),特别是至少20μm的厚度,例如至少40μm的厚度,将涂料施加到转印元件上。尽管在许多已知的墨粉应用中,由于在技术上不需要更高的涂层厚度,因此为了节约材料成本,尽可能小的厚度是所期望的,然而本文公开的主题的实施方案可以提供甚至更厚的涂层。
根据一个实施方案,印刷设备被构造为用于将涂料作为包括一种或多种不同颜色(特别是至少两种不同颜色)的图像施加到转印元件上。根据一个实施方案,涂层可以包括单色或两种或更多种不同的颜色(涂料)。
根据一个实施方案,图像在垂直于涂层的方向上整个延伸穿过涂层。在这方面要注意的是,如果转印元件上的涂层包括两层或更多层,则图像也不必延伸穿过其他层,尽管在一个实施方案中是这种情况。
根据另一实施方案,印刷设备被构造为用于以大于2l/mm的分辨率,特别是以大于5l/mm的分辨率,例如以大于10l/mm的分辨率,将涂料的图像施加到转印元件上。一般而言,除非另外指出,否则术语“分辨率”是指在涂层的平面内的侧向分辨率(lateralresolution)。如以下详细描述的,本文公开的主题的许多实施方案可以有助于实现所需的分辨率。
根据一个实施方案,涂层施加设备(或印刷设备)还包括能量传递设备,该能量传递设备被构造为用于在涂层与基底接触之前将能量(特别是热量)传递到转印元件上的涂料中。根据另一实施方案,能量传递设备被构造为用于将能量传递到涂层,以便使转印元件上的涂层部分地固化。根据另一个实施方案,能量传递设备被构造为用于将能量传递到涂层,以便在涂层中引发粘性流动。
根据一个实施方案,通过压实设备将涂层压实,该压实设备被构造为用于在涂层与基底接触之前压实转印元件(例如独立的转印元件)上的涂层。根据一个实施方案,压实设备被构造(例如定位)以便在通过能量传递设备进行能量传递之前、期间或之后压实涂层。根据一个实施方案,涂层施加设备被构造为用于向涂层施加压力,特别是大于0.1巴,特别是大于1巴,特别是大于3巴,特别是大于5巴,还特别是大于10巴的压力。
根据另一个实施方案,涂层施加设备(或印刷设备)还包括压实设备,该压实设备被构造为用于在涂层与基底接触之前,压实转印元件上的涂层,例如构造为本文所述的压实设备。
根据一个实施方案,印刷设备包括一个或多个印刷单元,例如,单个印刷单元。根据一个实施方案,印刷设备包括两个或更多个印刷单元。根据另一个实施方案,两个或更多个印刷单元被构造为用于将两种或更多种不同的涂料(例如,不同颜色的涂料)施加到转印元件上,从而在转印元件上形成涂层(例如两种或更多种颜色的涂层,特别是呈现图像的涂层)。根据另一实施方案,两个或更多个印刷单元被构造为用于将相同的涂料施加到转印元件上,从而在转印元件上形成涂层(具有更大的厚度)。
根据一个实施方案,印刷设备提供一种包括涂层的转印元件,特别是独立的转印元件,该涂层由涂料形成,该涂层是可固化的并且包括无定形材料,其中该涂层可转印到基底上并包含聚酯树脂,其中,特别是,聚酯树脂不含双酚A和/或不含环氧树脂和/或是热固性树脂。根据另一个实施方案,涂料以及固化的涂层包含电荷控制剂。
根据另一实施方案,提供了一种操作包括转印元件支撑件、基底支撑件和加热设备的涂层施加设备的方法,该方法包括:通过转印元件支撑件接收包括涂层的转印元件,该涂层由涂料形成,该涂层是可固化的并且包含无定形材料;通过基底支撑件接收基底(涂层将被转印到基底上),其中转印元件支撑件和基底支撑件是可操作的,以使转印元件上的涂层与基底接触,以便将涂层施加到基底上;操作加热设备以便(i)在将转印元件从涂层移去之前将涂层的温度保持为低于第一温度,其中在第一温度下,未固化的涂料处于其过冷液态或玻璃态;和/或(ii)在将转印元件从涂层移去之前,涂层与基底接触期间,特别是通过将涂层的温度升高至高于固化温度的温度使涂层部分地固化。注意,通过将涂层的温度升高至高于固化温度的温度,通常会脱离未固化的涂料处于其过冷液态或玻璃态的温度范围。因此,在这种情况下,特征(i)和(ii)的“和/或”组合中的“或”适用。
根据一个实施方案,转印元件支撑件和基底支撑件是可操作的,以使转印元件上的涂层与基底接触并且以一定压力将涂层施加到基底上,特别是以大于0.1巴的压力、特别是大于1巴、特别是大于3巴、特别是大于5巴、还特别是大于10巴、例如在3巴-10巴之间压力、例如在5巴-8巴之间的压力下将涂层施加到基底上。
还应注意,根据本文提到的一个方面的实施方案,各个实体(entity)(设备、方法等)适于提供本文公开的一个或多个实施方案的功能或特征和/或用于提供本文公开的一个或多个实施方案,特别是本文公开的其他方面的实施方案所要求的功能或特征。
可以通过机械、硬件和软件中的至少一种来实现控制设备。例如,控制设备可以包括根据本文公开的主题的实施方案的处理器设备和计算机程序产品,例如用于存储程序单元的存储器。
如本文所使用的,对计算机程序产品的引用意图等同于对包含如本文所述的程序单元的计算机程序和/或计算机可读介质的引用,特别是用于控制处理器设备以影响和/或协调本文所述方法的执行。根据一个实施方案,处理器设备是网络节点和/或计算机,其包括存储器和至少一个处理器,用于执行由程序单元定义的指令。
可以通过使用任何适当的编程语言(例如,JAVA、C++、C#等)将计算机程序作为计算机可读指令代码来执行,并且可以将其存储于计算机可读介质(可移动磁盘、易失性或非易失性存储器、嵌入式存储器/处理器等)。指令代码可操作用于对计算机或任何其他可编程设备进行编程以执行预期功能。计算机程序(以及任何数据)可以从诸如万维网(WorldWide Web)的网络上获得,可以从该网络下载该计算机程序。
本文公开的主题的任何适当方面或实施方案可以借助于计算机程序相应的软件来实现。然而,本文公开的主题还可以借助于一个或多个特定电子电路相应的硬件来实现。此外,本文公开的主题还可以以混合形式,即以软件模块和硬件模块的组合来实现。
上面已经描述了并且在下面将参考涂层施加设备、方法、计算机程序产品、印刷设备,转印元件和基底来描述本文公开的主题的示例性实施方案。必须指出,当然,与本文公开的主题的不同方面有关的特征的任何组合也是可能的。特别是,一些特征已经或将参考设备类型的实施方案(例如,涉及涂层施加设备、印刷设备或其控制设备)来描述,而其他特征已经或将参考方法类型的实施方案(例如,与方法或计算机程序产品有关)来描述。然而,本领域技术人员将从以上和以下描述中推断出,除非另有说明,否则除了属于一个方面的特征的任何组合之外,与不同方面或实施方案有关的特征的任何组合(例如甚至是设备类型实施方案的特征和方法类型实施方案的特征的组合)被认为与本申请一起被公开。在这方面,应当理解,可以从相应的明确公开的设备特征派生的任何方法特征应基于设备特征的相应功能,并且不应被认为限于与该设备特征一起公开的设备的特定元件。此外,应当理解,可以利用在本文公开的或本领域已知的任何适当的设备,基于在方法中描述的各个功能,来实现可从相应的明确公开的方法特征派生的任何设备特征。
本文公开的主题的实施方案基于这样的思想,即通过适当的适配,可以使用由NIP(例如图像印刷、激光印刷等)已知的印刷原理将具有典型粉末涂料的特性的涂料施加到基底上。为此,可能需要形成具有适当厚度的涂料的涂层,该厚度通常高于激光印刷中使用的常规墨粉厚度(例如5μm-10μm)。此外,尽管在常规的数字印刷技术中,为了降低成本做出了很大的努力来减小墨粉的厚度,但是对于本文公开的主题的预期应用,有利的是具有更高的厚度,例如大于10μm的厚度。
根据一个实施方案,涂料包括无定形材料,该无定形材料的特性用于获得所需的涂层。
在一个实例中,基于NIP的转印系统(transfer system)用于实现本文公开的主题的方面和实施方案。根据另一实例,使用基于NIP的转印方法来提供涂层,该涂层在其整个层厚度上都完全着色。根据另一个实例,使用基于NIP的转印方法来提供涂层,该涂层在其整个层厚度上都具有高分辨率。
已知的NIP系统通常很大或位于中心基础架构中,以提供直接印刷到所需材料上的功能。此外,在印刷宽度、所需材料的不均匀性或在3D部件上印刷的能力方面,直接印刷的几何形状受到限制。常规的粉末涂料系统,通常使用喷枪操作,通过加压气体由喷枪提供粉末。在将粉末施加到所需的材料(也称为基底)上之后,将粉末加热以便转变成连续层。常规粉末涂料技术的涂料不适用于(直接或间接)NIP,特别是基于NIP的转印系统,因为粉末颗粒的尺寸对于基于NIP的方法而言太大,尤其是在需要高分辨率印刷时。
但是,令人惊讶的是,具有适用于NIP系统的粒度分布(PSD)的化学可固化涂料(例如,平均粒度为约9μm,粒度的高斯分布的分布范围为5μm-16μm)适合通过NIP方法提供厚的涂层。根据其他实施方案,可固化涂料的粒度分布的平均尺寸在5μm-15μm之间的范围内。根据本文公开的主题的实施方案的PSD有利于施加较薄的涂层(例如,其厚度在15μm-50μm之间的范围内)(与常规粉末涂层的典型厚度在30μm-200μm之间相比),但其仍具有与常规粉末涂层相同的化学和物理性能。不受理论的束缚,其原因被认为是粉末颗粒的均匀性,与常规粉末涂料相比粒度分布范围小以及没有填料和添加剂。在这方面,还注意到,与常规NIP系统的常规墨粉(以典型的2μm-10μm的厚度施加)相比,15μm-50μm的范围内的厚度特别的厚。
对于涂层,通常遵循以下原则:涂层越薄,其机械性能越好,涂层越厚,化学性能、像差行为(aberration behavior)和紫外线(UV)稳定性就越好。此外,涂层越厚,为了向下完全穿透涂层至基底,用尖锐物体施加的刮擦力必须更高。因此,较厚的涂层提高了耐刮擦性。
转印系统可能具有涂料在基底上的粘附力不足或涂料在转印元件上的粘附力太高的问题(导致涂料难以从转印元件移除)。结晶材料通常在固态和液态之间具有小的过渡区域。这可能会导致一个小的工艺温度窗口(thermal process window),以使涂层在基底上具有良好的附着力并且在不对涂层产生不利影响的情况下移除转印元件。
在涂料施加过程中获得的侧向分辨率通常是转印过程的基本质量特征,在转印过程中,涂料通过转印元件从印刷设备转印到基底上。因此,由于固态和液态之间的小的过渡区域,大量的结晶材料可能会降低可实现的分辨率。
对于作为包含至少一种或多种不同颜色(特别是两种以上不同颜色)的图像的涂层,有利的是使涂层在其整个层厚度上完全着色,特别是考虑到由于环境的影响(例如风、沙、雨、太阳辐射)而引起的涂料的剥蚀和/或褪色。在这方面,在涂层的整个层厚度上具有相似的图像分辨率也是有利的。
此外,防止在基底上的涂层中形成裂缝或开口(例如,在室外应用中,藻类可能在裂缝中生长,特别是在透明保护涂层中可见)是有利的。当涂层需额外满足防腐蚀要求时,这特别关键,这可以通过根据本发明的可固化的、尤其是可热固化的涂层来实现,所述可固化的涂层包括至少一种可固化的树脂以及至少一种固化剂。
此外,在许多应用中,需要有光泽的表面。根据一个实施方案,涂料被构造为用于提供有光泽的表面。
在一个实施方案中,还可以达到根据ISO 2813以60度的镜面角测量的低于35、特别是低于30、特别是低于20、还特别是低于10的非常低的光泽度水平。一种解决方案是在涂料中使用至少两种不同的树脂体系,其在固化过程中提供不同的粘度和/或不同的反应性,特别是通过树脂中官能团的数量不同来实现。
上述优点可以通过提供具有合适厚度的涂层来支持或获得,例如,厚度为至少5μm,至少10μm,至少20μm,至少30μm或至少40μm。
通过使用根据本文公开的主题的实施方案的涂料,特别是可以通过如本文所述的涂料的适当处理来获得各种优点。例如,根据一个实施方案,涂料包括树脂,并且树脂包括必要量的无定形树脂组分,例如至少35%、至少50%、至少60%、至少70%或至少80%的量。在这种情况下,百分数是指涂料中全部树脂组合物中无定形树脂的量,与其他成分无关。全部是无定形树脂也是可能的。
为了获得本文提到的各种优点,涂料中无定形材料的流动性能的温度分布(temperature spread)是有益的,并且可以有利地与本文公开的合适的工艺窗口组合。在这方面,相关的工艺参数可以是绝对温度、温度变化周期、温度与暴露时间的乘积、温度变化率、压力、力的影响(例如机械力和/或磁力)、辐射(例如紫外线辐射)、表面附着力控制(机械设计、接触角、取决于温度的接触角)等。
使用包含无定形材料的涂料,并尽可能避免在涂料的熔融温度(如果该熔融温度在工艺条件下出现)与固化温度之间的温度窗口,对于实现或支持上述提到的优点是有利的,特别是在结晶树脂的含量较高,特别是高于10重量%的情况下。特别是,通过避免该温度窗口,可以实现高的侧向分辨率。此外,可以避免不同的染料流入(running)彼此。此外,可以获得高的边缘陡度(edge steepness),其使得在涂层磨损时涂层的图像不会改变或者最小程度地改变。
如通常所知并且在本文中,过冷液体范围通常被认为是玻璃化转变温度与平衡熔融/结晶温度之间的温度范围。但是,与简单的小分子中的结晶相比,聚合物结晶的发生甚至更远离热力学平衡。但是,取决于材料(例如聚合物的链结构),并非总是能够达到结晶状态。在平衡熔融温度以下,各向同性液体的吉布斯自由能始终高于结晶固体的吉布斯自由能。因此,根据定义,过冷液体是处于热力学亚稳态的。(Stephen Z.D.Cheng,“phasetransitions in polymers,the role of metastable states”,Elsvier,2008,page 78,1.1)。已知发生结晶的时间表(timescale)取决于许多因素,在此未讨论这些因素。
图1示意性地示出了玻璃形成材料的行为,特别是关于诸如体积或自由焓之类的广泛性质的行为(例如参见:S.R.Elliot,“Physics of amorphous materials”,LongmanScientific&Technical,2nd edition,1990)。示例性地,在图1中,绘制了材料的体积V随温度的变化。
在液相状态下,从高于熔融温度Tm的温度下开始并冷却,体积根据其液态120的热膨胀系数而变化。在热力学平衡的熔融温度Tm下,材料结晶形成结晶态122。如果不发生结晶,则材料被过度冷却为过冷的液态124。从液态120到过冷的液态124的过渡是平滑的,并且在熔融温度Tm下不发生相变(或体积的急剧变化)。例如,液态120和过冷的液态124的热膨胀系数(图1所示的曲线的斜率)相似。在进一步冷却时,在称为玻璃化转变温度Tg的温度下,热膨胀系数改变为与结晶态122的热膨胀相当的值。因此,尽管低于玻璃化转变温度Tg,该材料仍显示出无定形(无序)结构,其性质类似于固体。通常将低于玻璃化转变温度的状态126称为玻璃态(或琉态)。应当理解,提供图1和以上说明是为了描述无定形材料的一些原理方面,而在某些材料中,特别是在可固化树脂中,上述状态中的一种或多种,特别是液态120可能无法达到,因为固化可以在较低的温度下进行。
通常,除非另有说明,否则本文中的熔融温度或结晶温度是指平衡熔融/结晶温度。尽管该温度可能难以直接测量,但是如本领域中已知的,平衡熔融/结晶温度也可以通过外推法确定。
此外,众所周知,无定形材料,特别是无定形热固性聚合物的玻璃化转变温度取决于固化程度(通常表示为“α”),并取决于用于测量玻璃化转变温度的方法。根据一个实施方案,本文中提及的玻璃化转变温度是在DSC实验中以20K/分钟的加热速率测量的玻璃化转变的起始点。在另一个实施方案中,本文中提及的玻璃化转变温度是在DSC实验中以20K/分钟的加热速率测量的玻璃化转变的拐点。通常,在本文中,如果在施加到转印元件之前,材料在涂料中(即在粉末中)是无定形的,则认为该材料是无定形的材料。
为了促进对无定形材料,特别是无定形热固性聚合物的行为的理解,引入了时间温度转变图(TTT图)(参见例如John K Gillham,Polymer Engineering and Science,1986,第26卷,第20期,1429-1433页,特别是第1430页)。
图2示意性地示出了简化的TTT图100,其示出了热固性聚合物材料相对于温度T和时间t的对数的转变。在TTT图100中,第一条线102指示从玻璃态或琉态104(阴影线区域)到过冷液态106(非阴影线区域)的转变,反之亦然。因此,第一条线102指示玻璃化转变。在TTT图100中还指示了凝胶化线(gelation line)108,其指示了从过冷液态106到凝胶化线108上方的凝胶态(gelled state)的转变。众所周知,聚合物的流动能力基本上在凝胶化线108处停止。
当时间t=0时,第一条线102表示未固化聚合物的玻璃化转变温度,通常称为Tg0。从TTT图100可以看出,将聚合物保持在温度T1(将对应于图100中的水平线,未示出)不会导致转变。将体系维持在较高的温度T2将导致时间为t1时聚合物的凝胶化,并且将导致时间为t2时聚合物的玻璃化(即转变为玻璃态,特别是转变为凝胶化的玻璃)。
从TTT图100可以看出,在将温度在低于Tg0下保持一段处理时间tx>t3之后,避免了过冷液体的形成,但温度升高(甚至达到了固化温度,图2中未示出)不会导致转变为过冷液态,而是在温度Tx下聚合物发生凝胶化。换句话说,通过适当地处理热固性聚合物,即使避免了过冷液态也可以实现凝胶化(并因此固化)。但是,为了提高处理速度,通常优选过冷液态的温度。
在过冷液体或玻璃态下操作(即避免在熔融温度以上的液态)可以有效地防止涂层的材料在涂层平面内侧向流动(lateral flow)(这种流动会引起侧向限定的边缘的模糊(例如,如果涂层包含字符或其他精细结构)或在涂层中融合不同的相邻颜色(不同的颜色流入彼此之中))。涂层的材料的这种不希望的流动对于水平取向的基底来说可能不是什么问题,但是对于竖直取向的基底来说可能更为明显,因为在这种情况下,重力作用于涂层平面内的材料上。
如果不能避免在熔融温度以上的液态,则可能导致在涂层中形成不希望的液滴,特别是如果没有足够快地达到固化温度,这又使粘度升高。
由于在转印过程中转印元件上的涂层通常不能被硬化来使稳定尺寸,因此如果转印元件具有高的侧向稳定性(即,如果它不经历塑性变形并且在侧向方向上(即在平行于涂层的平面上)具有相对较高的弹性模量)则是有利的。此外,在将涂层附着到基底上之后,如果可将转印元件从涂层上剥离,则是有利的。例如,根据一个实施方案,转印元件在垂直于其上沉积有涂层的主表面的方向上是柔性的。例如,这可以通过在一个方向上纵向稳定的交叉堆叠的箔(cross laminated foil)来实现,从而通过交叉堆叠(将各个箔相互堆叠,其中箔彼此横切(例如垂直)取向),可在两个坐标方向上都获得高的抗拉伸性。在这方面,用相当薄的箔可以实现足够的侧向稳定性(lateral stability)。另一方面,薄箔提供了良好的柔韧性,这有利于薄箔(转印元件)的剥离。但是,根据其他实施方案,可以使用任何合适的转印元件,例如转印箔、转印带、转印板等。
根据一个实施方案,转印元件由输送设备输送,该输送设备可以包括携带转印元件的转印带。在直接印刷的实施方案中,转印元件被待涂覆的基底代替。
与直接印刷相比,使用转印元件可能是有利的,因为它允许转印元件上的涂料的部分固化。转印元件上的涂料的部分固化(在其与基底接触之前)在本文中也称为预固化。预固化可以提供更容易达到的处理窗口,并且可以提高完全固化的涂层的质量。此外,就预固化而言,无定形材料与结晶材料相比具有优势,因为结晶材料可能具有更小的处理窗口。通过使用由结晶材料和无定形材料(例如,结晶树脂和无定形树脂)组合成的涂料,或者通过使用其树脂全部为无定形树脂的涂料,可以通过时间、压力和热量中的一个或多个参数以各种方式配置涂料。注意,根据一个实施方案,还可以如本文所述对基底上的涂层(例如通过直接印刷到基底上而施加的涂层)进行部分固化,特别是通过UV固化。
特别是,无定形材料允许转印元件上的涂层的柔性转印(例如通过使涂层保持机械柔性,其允许调整涂层的性质以适应转印的特殊性),而另一方面提供足够高的粘度,使得在转印期间,涂层的材料不会经历有害的流动。此外,可以调节无定形材料的粘度(例如通过温度调节),使得涂层因此充分地粘附到基底上,而不会降低涂层平面中的侧向分辨率。
根据一个实施方案,预固化在温度窗口之外的温度下进行,该温度窗口在熔融温度和固化温度之间。换句话说,预固化在过冷液态或高于固化温度的温度下进行。在这方面,应当理解,达到某一部分固化状态所需的时间在很大程度上取决于温度,并且对于较低的温度通常更长。
除了与预固化有关的优点之外,转印系统(即,使用转印元件)还可能存在在将涂层附着到基底上之后转印元件从涂层脱离的问题。本发明的解决方案允许以如下方式对涂层进行预处理:粉末颗粒之间的粘附或膜的形成已经被提前(advanced),使得在将涂层施加到基底上之后,涂层和转印元件之间的粘附被最小化。以这种方式,在将涂层施加到基底上之后,可以毫无困难地实现转印元件与涂层的分离。通过为转印元件提供降低粘附力的材料(例如,通过为转印元件提供特氟龙),或通过印刷不同的层并且在靠近转印元件(例如转印箔)的涂层中包含一种可减少对转印元件的粘附力的物质,来进一步达到上述目的。另一种选择是在将涂层施加到转印元件上之前,对靠近转印元件的涂层进行预固化,尤其是用紫外线进行预固化,从而根据固化程度降低涂层对转印元件的粘附力。支持转印元件从涂层脱离的另一种可能性是使用结构化的转印元件,例如,通过使用穿孔箔、具有荷叶效应的箔等。支持转印元件从涂层脱离的另一种可能性是为转印元件提供结构化的表面(例如,具有类似于组织(tissue)的或具有一定的表面粗糙度的表面结构)。支持转印元件从涂层脱离的另一种可能性是在转印元件和涂层之间提供合适的促进脱离的材料。促进脱离的材料可以是例如流体中间层(fluidic intermediate layer)或脱模粉。
本文公开的主题的实施方案将常规用于粉末涂料的材料与常规用于制造墨粉的材料相结合。根据一个实施方案,通过另外的手段(例如,优化的电荷控制剂、少量的CCA),可以实现涂层的更大的厚度。
根据一个实施方案,较大的厚度还可以通过转印元件的较厚涂层(例如,通过显影剂单元转印鼓的较厚涂层)或通过中间机械压实来实现。由于使用了无定形材料,在潜像形成和可选的预固化之间的传输阶段(transport phase),涂料颗粒彼此之间实现了额外的快速粘附:通过在接近玻璃化转变温度Tg的温度下对涂层进行基于压力的压实,涂料的无定形成分实现了高的颗粒间粘附力。颗粒间的粘附允许嵌入涂料的低于玻璃化转变温度的其他无定形组分和/或嵌入涂料的低于熔融温度的结晶组分。以这种方式,分别实现或充分实现了涂层在转印元件上的弱粘附。
根据一个实施方案,通过在高于玻璃化转变温度且低于上限温度的温度下基于压力的涂层压实来实现高的侧向分辨率,其中所述上限温度比玻璃化转变温度高30℃。根据其他实施方案,所述上限温度比玻璃化转变温度高5℃,或者在另一个实施方案中,比玻璃化转变温度高15℃。通过这种基于压力的热辅助压实,可以形成具有陡峭的边缘(steepedge)的细粒粉末。机械压实有助于保持陡峭的边缘直到预固化,这允许涂层中高的侧向分辨率。例如,根据一个实施方案,实现了高于每英寸400个点(dpi)的分辨率或高于10l/mm的分辨率。
根据一个实施方案,仅单个涂层被施加到转印元件/基底上。根据另一实施方案,在转印元件上施加两个或更多个涂层,其中至少两个涂层中的第一涂层被施加在转印元件上,第二涂层(特别是在第一涂层之上)被施加在转印元件上。两个或更多个涂层可能需要在该两个或更多个层的配准(registration)方面付出一些努力(特别是如果该两个或更多个层包括高分辨率图像时)。另一方面,通过两个或更多个涂层施加所需的涂层厚度可以促进形成陡峭的边缘。如果在将第二涂层施加到第一涂层上之前将第一涂层压实,则尤其如此。压实可包括机械压实(例如,压力引起的)和/或热辅助压实(例如,温度引起的)。热辅助压实包括将相应的涂层加热至一定温度,在该温度下,在所需的处理时间内发生了无定形材料的流动(其中该温度特别是在这样的温度范围内,在该温度范围内,无定形材料处于其过冷液态)。
根据一个实施方案,在将第二涂层施加在第一涂层上之前,将第一涂层预固化或至少部分地预固化。这可以允许涂层(包括第一涂层和第二涂层)即使在较大的厚度下(例如超过50μm的厚度)也可实现稳定的陡峭的边缘。根据一个实施方案,进行预固化,使得在每个涂层中保留足够的官能团,该官能团可以与相邻的涂层反应。一方面,这可以通过在施加下一个涂层之前仅部分固化各个涂层来实现,或者通过非化学计量组成(例如,第一涂层中过量的特定官能团,和第二涂层中可与该特定官能团反应的过量的互补官能团)来实现,或者仅基于以下事实来实现:在固化后,由于固化过程中固定性(immobility)的增加,仍然残留了一些官能团。因此,在这种非化学计量组成的情况下,即使在第一涂层中具有特定官能团的组分被完全固化(即不会发生进一步的反应),也将会保留一部分可与第二涂层中的互补官能团反应的特定官能团。
此外,通过特定的添加剂或通过常规墨粉组分的机械性能的功能化,例如通过使用电荷控制剂,可以改善粉末涂料的颗粒之间的颗粒间粘附力,从而使涂层中的涂料具有更陡峭的边缘(更大的休止角)(即在进行任何压实、流动或部分固化之前)。这样的方法可以有助于实现涂层的高分辨率和较大的厚度。例如,1000dpi的分辨率对应于25μm的点尺寸。50μm的涂层厚度对应于2:1的纵横比。这反过来又需要大于76°的休止角,以避免由单点尺寸(25μm)分隔的两个点合并。可以将添加剂的影响与沙子进行比较。干砂的休止角为约35°,其中湿砂的休止角可能接近90°。
高的休止角是优选的,因为休止角越高(即休止角越接近90°,涂层的边缘越陡峭),涂层的剥蚀(ablation)对涂层所描绘的图像的影响越小。
与常规粉末涂料相比,在NIP方法中,没有使用压缩空气作为主要输送介质。这允许薄的涂层厚度,同时仍保持常规粉末涂料的已知性能,因为在NIP方法中不存在或仅存在很小的包含微小的气泡的危险。然而,与常规的NIP方法相比,为了获得粉末涂料的典型性能(例如,长期耐候性),需要涂层的厚度特别大(oversized)。例如,由于砂粒磨损,通常每年一定厚度的涂层被磨损,必须预先提供足够的(初始)涂层厚度。
根据一个实施方案,涂料不包含脱气剂。这是可能的,因为根据一个实施方案,没有使用压缩空气将涂料施加到转印元件上。此外,在转印元件上的涂层的压实具有除气作用。由于涂层的压实是在转印元件上进行的,而与将涂层施加到基底上分开进行,因此压实的压力尤其可以在压实度和脱气方面进行优化。根据一个实施方案,在未固化的无定形材料的玻璃化转变温度(有时也称为Tg0)下或在其附近进行压实,例如,在一个温度范围内进行压实,该温度范围的下限至低于玻璃化转变温度20开尔文,并且其上限至高于玻璃化转变温度15开尔文[Tg0-20K;Tg0+15K]。
通过在涂料中使用无定形材料,可以实现粉末颗粒之间的初始粘附力(未经热处理)高于粉末颗粒在转印元件上的初始粘附力。根据一个实施方案,根据本文公开的主题的印刷设备的静电参数分别被适配。例如,如果印刷设备包括转印鼓和中间转印带,则相应地调节转印鼓的电压和中间转印带的转印功率。
在下文中,示例性地描述了根据本文公开的主题的实施方案的印刷过程:首先,在显影工位(developer station)通过螺杆系统启动粉末颗粒的活化,通过移动/摩擦来活化颗粒和载体。然后在混合步骤(下面的步骤3)施加(–)电压。
1.充电:图像有机光电导辊(OPC)的整个表面通过充电电晕(-800VDC)均匀充电。LED光源用于在OPC上写入静电潜像。
2.曝光:用LED光(-100VDC)将印刷图案以点状写入,OPC表面被光照射到的部分会产生放电。在OPC上形成静电潜像。
3.显影:带负电(-500VDC)的墨粉附着在OPC的潜像上。
4.转印:将附着在潜像上的墨粉转印到带正电((+)200-800VDC)的转印辊表面,然后将墨粉从转印辊转印到表面上(金属、MDF、玻璃、陶瓷(Tile)、独立转印元件)。
根据一个实施方案,被构造为用于在将涂层施加到基底上之前或期间加热转印元件上的涂层的加热设备是可加热元件,例如可加热辊,也称为定影辊。可以通过几种措施避免或至少减少部分涂料在可加热元件上的结块。例如,一种措施是在涂料中引发粘性流动(例如,通过压力和/或温度)。例如,可以通过将涂料加热到高于玻璃化转变温度Tg0但远低于熔融温度Tm(如果存在这样的熔融温度)的过冷液态来实现涂料(特别是粉末颗粒)的流动以及粉末颗粒的聚结(coalescence)。另一种措施是使涂层部分地固化(例如通过压力、紫外线、温度(例如通过红外辐射、接触加热元件等))。根据另一实施方案的另一种措施,可以在引发涂料的流动之后在涂料部分固化之前进行涂层的(进一步)压实。另一种措施是提供弹性和持久塑性效应的组合,例如,通过在涂料中组合结晶粘合剂材料和无定形粘合剂材料或在涂料中使用纯无定形粘合剂材料。
根据一个实施方案,在树脂可自由基固化的情况下,包含UV引发剂和热引发剂中的至少一种(例如,UV引发剂和热引发剂的混合物),和/或在树脂可以通过交联剂固化的情况下(即树脂包含不饱和键的情况),包含一种UV引发剂。
通过在涂料中引发粘性流动和/或涂料的部分固化,可以实现涂层的高的机械稳定性,根据一个实施方案,其可以是箔状(连接的)中间状态。涂层的这种箔状中间状态可以减少或避免在可加热元件上结块。
涂层的粘性流动和/或涂层的部分固化(特别是涂层的箔状中间状态)也有利于转印元件的处理,因为涂层已经具有一定的抵抗环境影响的稳定性,但不像通常完全固化的硬质塑料体系那样脆。脆性可能导致转印元件上的涂层破裂。
因此,在相当高的粘度下(即,在玻璃化转变温度附近)引发粘性流动,特别是通过避免在熔融温度Tm以上的液态可以避免微气泡。此外,通过在涂料中使用无定形粘合剂材料,可以在较大的温度范围内扩展固化范围,而不会对涂层的侧向分辨率产生不利影响。以此方式,利用本文所述的涂层可以实现常规粉末涂料的理想性能(例如,密封(ceiling)、耐高温、耐候性、长期紫外线稳定性、耐磨保护、无针孔、耐磨褪色保护、户外功能、耐刮擦性、耐溶剂性、扩散减少/扩散屏障等)。
根据另一实施方案,为了将涂层施加到基底上(例如,在将涂层施加到基底上之前或期间),将涂层的温度升高到高于涂层的固化温度的温度,以便在移去转印元件之前,部分地固化涂层。在这方面,要强调的是,在移去转印元件之前,涂层仅被部分地固化,例如通过在合适的时间段内,将涂层的温度保持在固化温度或高于固化温度。例如,根据一个实施方案,通过将涂层快速加热至高于固化温度的温度并且在短时间之后对涂层进行快速冷却,在移去转印元件之前进行涂层的部分固化。
这种典型的加热/冷却范围可以在10K/分钟-100K/分钟之间。但是,主要方面是仅发生部分固化。这种部分固化可以这样定义:在该部分固化之后,仍然可根据反应的类型(吸热或放热或它们的组合)产生或消耗一些反应热量。用DSC在20K/分钟的加热速率下测得的Tg的变化高于1-2℃,这也很好地表明了涂层仅发生了部分固化。优选地,基于反应的热量生成/消耗,选择低于80%、还更优选低于50%的部分固化。
根据一个实施方案,在将涂层施加至转印元件之后但在将涂层转印至基底之前,将涂层快速加热至高于固化温度的温度。将涂层快速加热至高于固化温度的温度(例如,冲击式(突然的)脉冲加热)也可以在固化开始之前提供光泽形成液相(gloss formingliquid phase)。通过控制加热参数,还可以控制脱气程度、延展性/脆性以及在从印刷设备到基底的转印过程中处理涂层的能力。在另一个实施方案中,在直接印刷中还可控制延展性/脆性。
根据另一实施方案,在将转印元件上的涂层施加到基底上的过程中进行涂层的部分固化(或将涂层快速加热到高于固化温度的温度)。这样,涂层,特别是由涂层展现的图像具有足够高的固化度,这确保了随后在固化炉中的竖直姿态不会不利地影响图像的质量/涂层的侧向分辨率。根据一个实施方案,在将涂层施加到基底上的过程中,基底处于水平位置(即,重力方向垂直于涂层)或基底至少不处于竖直位置。
涂层的快速加热可以通过任何合适的加热设备(例如红外线辐射器、激光器等)进行。根据一个实施方案,加热设备被构造为直接加热涂层。根据另一个实施方案,加热设备被构造为用于间接加热涂层,例如通过加热基底来间接加热涂层。
涂层的粘性流动和/或部分固化可以提高基底上完全固化的涂层的耐磨损性、耐刮擦性和长期耐溶剂性。
特别是在涂层呈现图像的情况下,通过在涂层的整个厚度上对涂层进行连续着色,可以在室外应用中实现对所施加的图像的综合褪色保护(integrated bleachingprotection)。在已知的系统中,薄的底涂层(undercoat)覆盖有透明的厚保护层,例如通过电磁刷(EMB,参见例如http://www.emb-technology.com/)。相反,本文公开的主题的实施方案包括贯穿整个涂层的图像。
以此方式,在室外应用中,自然操作(natural operation)被功能化,其使得连续暴露在更深位置的新的彩色颜料,而这些颜料不会褪色。因此,自然操作起着去除褪色的颜料的作用。在室外应用中,通常认为每年的磨损为1μm-2μm。因此,可以提供即使在遭受砂蚀的情况下也可以保持图像达数年的耐磨涂层。
根据一个实施方案,转印元件可从涂层施加设备移去。例如,根据一个实施方案,在用印刷设备施加涂层之后,移去转印元件。转印元件可以单独运输或储存。转印元件可以包括用于运输和储存过程中保护转印元件上的涂层的保护特征,例如由聚合物制成的软包装或其他的箔层。优选地,所选的包装材料应使得在储存期间和条件下,不会发生从包装材料出来的材料转移到涂层的情况。这里要特别注意使用不含有高含量可移动增塑剂(mobile plasticizer)的材料,因为可移动增塑剂会降低涂层的Tg。此外,运送应在低于Tg的温度下进行,尤其是在给涂层施加了一定压力的情况下。以上所述也适用于基底上的最终固化的印刷层(final cured printing)。
适用于本文公开的主题的实施方案的常规NIP转印方法可以提供以下一个或多个特征:第一,可以精确地控制加热速率;第二,可以将涂层快速加热到高于固化温度的温度。最终固化(可以在不同的地方进行)可以提供粉末涂料的典型性能,特别是在附着力和密封性方面。
由于无定形材料的玻璃化转变温度是涂料中工艺动力学的量度(measure),因此较低的玻璃化转变温度可在较短的固化时间内提供粉末涂层已知的特性,例如扩散增加特性和已固化涂层所需的无针孔状态。与固化过程中(或之前)可能产生的残余微气泡的有关,形成了无针孔膜,该膜具有所需的减少扩散的性能。
除了热处理之外,涂料的化学组成还可有助于提供最终固化的涂层所需的性能。例如,发现通过在涂料中包含电荷控制剂(例如其含量为涂料的1-5重量%),可以实现较大的厚度和良好的侧向分辨率。已证明基于水杨酸的、尤其是基于水杨酸锌(zink salicylicacid)的电荷控制剂是特别有利的。
涂层的扩散减少/预防性质基本上取决于两个参数:材料的扩散速率和涂层的厚度。根据本文公开的主题的实施方案,实现了涂层的较大的厚度,其提供了(在给定的扩散值下,例如对于水、氧气等而言)良好的扩散减少性能。通过添加合适量的电荷控制剂,特别是通过相对少量的1%-5%的电荷控制剂,可以获得扩散速率和涂层厚度这两个参数的最佳效果。
特别是通过基于水杨酸锌的CCA,可以获得其他优点:良好的室外稳定性(通过选择合适的CCA保持粉末涂料体系已知的室外稳定性)、良好的一致性网络形成行为以及高的色密度。对于室外应用,令人惊讶地发现,要获得最佳的色密度,需要约1%,或甚至更多,例如2%。另外,发现优选具有1-100nm的粒度、最优选具有5-70nm的粒度的二氧化硅可增加本文提及的热固性材料的荷电性能。
根据一个实施方案,使用合适的CCA在印刷期间提供了潜像的快速生成。这样,在印刷过程中实现了高产量。根据一个实施方案,在涂层厚度大于5μm,特别是大于10μm且特别是在100μm以下,例如厚度在5μm-8μm之间的情况下,可以在小于1秒的时间内实现潜影变化。
此外,添加颗粒状材料,其颗粒具有(优选地保持)偏离球形的形状可以有助于提供最终固化的涂层所需的性能,例如,在涂层中提供高的侧向分辨率。颗粒的高的表面粗糙度也可以有助于提供这种所需的性能。如本文所述,这种颗粒状材料可以仅起到一种功能或还可以起到另一种功能。例如,该颗粒状材料还可以起到电荷控制剂的作用。就这一点而言,上述基于水杨酸锌的电荷控制剂还改善了未固化或部分固化的涂层的机械性能,并有助于在涂层中实现高的侧向分辨率。不受理论的束缚,推定该有利性质可归因于颗粒的细长的(棒状)形状和/或颗粒的表面粗糙度。
注意,就本文公开的主题而言,术语“固化”特别是指通过一种或多种(例如两种或更多种)粘合剂材料与自身和/或彼此反应来固化(例如,由用于不饱和体系的热自由基引发剂引发,或通过一种或多种粘合剂材料和另外的固化剂(例如,聚酯与环氧树脂、羟烷基酰胺固化体系(β-羟基烷基酰胺(HAA))等)。根据一个实施方案,优选包括热固化体系或纯热固化体系。
根据一个实施方案,在将涂层施加到转印元件(或直接印刷方法中的基底)上之后,根据本文公开的主题的实施方案,对涂层进行进一步处理,例如,在涂层中引发粘性流动、部分地固化涂层、整体涂层的压实(特别是通过在涂层上施加压力)。
根据一个实施方案,通过适当地控制部分固化,极大地减少了涂料在凝胶状态下的保持时间(retention time),从而尽管在整个涂层中都进行了连续着色,但仍可获得高的侧向分辨率,而不存在模糊效果(blurring effect)造成侧向分辨率降低的情况。例如,在另一个实施方案中,采用短时间内的高的预固化温度,通过固化(α的变化)来触发玻璃化过程,从而减少或防止粘性流动,并且例如,通过减少涂层的塑性变形趋势来促进将涂层施加到基底期间的后期处理。该过程可以通过诸如UV和/或电子束的辐射固化来实现。
在上述原理的实施方案中,执行涂层的脉冲式加热,使得在涂层与基底接触之后,将涂层的温度升高至高于固化温度的温度并保持较短的时间,从而由于随后的快速冷却,发生了部分玻璃化,因此没有明显不利的模糊现象。此外,在该实施方案中,可以根据应用和要求来优化从涂层移去转印元件的时间点。根据一个实施方案,在玻璃化转变温度附近或稍高于玻璃化转变温度的温度下,涂层在基底上的粘附性足够好,使得转印元件可以从涂层上脱离。这样,可以优化涂层的光泽度。此外,可以促进涂层的无过渡附着(transitionfree attachment)。根据一个实施方案,通过温度曲线(profile)(将涂层快速加热到高于固化温度的温度),降低了涂层与转印元件之间的粘附力(例如通过适当地调节转印元件),以便于将涂层从转印元件上剥离。根据一个实施方案,在转印元件上设置有牺牲层,其有利于剥离。根据一个实施方案,在施加涂层之后并且在移去转印元件之前,可以改变牺牲层的性质(例如,通过加热),使得随后可促进剥离。根据一个实施方案,在最终固化期间破坏牺牲层。例如,在最终固化期间,牺牲层可能会蒸发或放出气体(outgas)。
根据一个实施方案,通过在转印元件上的涂层上施加压力来辅助在未固化的涂料处于其玻璃态的温度下(低于其玻璃化转变温度)的粘性流动。根据一个实施方案,涂层上的压力由辊施加。例如,如果转印元件是转印鼓,则压力可由压向转印鼓方向的辊施加。
在另一个实施方案中,涂料可实现功能上的补充,例如,通过适当选择聚合物、彩色颜料或染料,可以实现长期稳定的色牢度和抗紫外线性。通过使用聚酯衍生物,可以提高最终产品的抗紫外线性(例如,与环氧树脂变体相比),而且还可以在电子照相或热NIP工艺中实现简单的热定影。此外,基于丙烯酸(acrylic)、F-聚合物或氨基甲酸酯的涂料也可以实现非常好的耐候性。
在高温下(高于200℃),常规的粉末涂料至少在临界颜色区域(critical colorregion)会有明显改变颜色的趋势,并且由于对涂层表面的热侵蚀而失去了有光泽的外观。通过提供这些颜料作为根据本文公开的主题的实施方案的涂料,由于无定形组分以及由此产生的可控制性和更深的固化温度(deeper curing temperature),可以避免这些问题。
根据一个实施方案,在涂层中形成颜色梯度,其中颜色在垂直于涂层的方向上变化。根据一个实施方案,涂层(例如转印元件上的涂层)呈现为包括一种或多种不同颜色,特别是两种以上不同颜色的图像,其中该图像在涂层的不同深度处是不同的。例如,根据一个实施方案,图像中的变化可以是渐进的变化,例如,由涂层的浅的边缘(shallow edge)引起的变化。根据另一实施方案,图像中的变化可以是逐步的。涂层的图像的这种逐步变化(例如,在从涂层表面到基底的方向上从上部图像到下部图像的变化)可以通过在彼此之上设置两个不同的涂层来实现,其中不同的涂层展现不同的图像。特别是,图像在特定深度处的逐步变化提供了在上部图像磨损之后暴露下部图像的可能性。特别是,下部图像可以包括人类可读的部分或机器可读的部分(例如,指示涂层的剩余厚度的符号或字符)。
一旦转印到基底上并经受磨蚀,在涂层的不同深度处的不同图像可以指示涂层的剩余厚度。这可以用作何时需要对涂层进行后处理的指示。当涂层还具有抗腐蚀保护功能时,这样的特征还可以用于检测涂层缺失的位置(例如,当上面的涂层未完全封闭时,下面的荧光涂层会发光)。
根据一个实施方案,利用未固化或部分固化的涂层提供与另一未固化或部分固化的涂层的良好粘附性这一事实,来提供附加的功能。例如,当将第二涂层施加到转印元件上时,转印元件可能已经包括第一涂层。同样,当将转印元件上的一个或多个涂层施加到第一涂层上时,基底可能已经包括底涂层。在这方面,应当注意,底涂层可以通过常规粉末涂料或其他常规涂覆技术形成,或者可以是本文公开主题意义上的涂层。应当强调的是,利用本文公开的主题的实施方案,由于可以构建高分辨率的印刷,其遵循与常规涂料(例如粉末涂料)相同的化学性质,因此在粘合性、化学性质、热膨胀性等方面具有很好的相容性,这带来了特殊的益处。这就开启了高质量印刷的许多工业应用,而这是迄今为止无法实现的。
根据另一个实施方案,通过电荷控制剂、聚合物、彩色颜料和染料,尤其是无定形组分的适当选择和组成,以及通过适当地控制固化程度,可以实现与硅酮基树脂体系一样的涂层的高温稳定性。在使用常规墨粉或结晶涂料时,已知存在以下问题:在墨粉的较高定影温度下,特别是在墨粉层相对较厚的情况下,由于墨粉的热塑性,可能在定影辊上形成沉积物。此外,在墨粉定影期间,已知例如
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若丹明红、紫色、蓝色072、反射蓝以及
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27、33和43容易引起问题,这是由于其颜料的低温稳定性。因此,在常规的墨粉体系中,通常试图用相似颜色的更稳定的颜料代替稳定性低的颜料。
根据本文公开的主题的实施方案,多阶段固化包括在低温下涂层的部分固化和/或在高温下的快速部分固化。这样的处理可以有助于避免由于彩色颜料的耐低温性而引起的问题。特别是,可以分两个阶段将涂层施加到基底上:基底上涂层的定影的热启动(对于具有高的导热率的基底(例如金属),可以实现(冲击式)温度脉冲)。根据一个实施方案,定影(fixation)的热启动(thermal start)在高于固化温度的温度下进行,该温度使涂层转变为凝胶状态或软状态,从而促进了在基底上的自发粘附并有助于转印元件的分离。在随后的最终固化中,例如,可以施加不同的温度曲线(temperature profile),以获得有光泽的表面和高质量的饰面(finish)。
根据一个实施方案,通过非热固化机制来进行转印元件上的涂层的部分固化。例如,根据一个实施方案,非热固化机制是通过紫外线辐射的部分固化。非热固化机制的优点是可以分别控制涂料的固化和粘性流动。
根据另一个实施方案,就本文公开的主题而言,部分固化包括在涂层的整个厚度上的不同的固化度。例如,根据一个实施方案,涂层的面对转印元件的第一部分被固化到比涂层的与第一部分相对的第二部分(例如,将要附着到基底的自由表面部分)更高的程度。以这种方式,可以减少涂层在转印元件上的粘附性,同时保持涂层的自由表面的良好的粘附性,该自由表面背对转印元件并且待附着于基底上,并且因此,可以提高基底上涂层顶部的分辨率。
与常规粉末涂料相比,涂层的厚度减小了。然而,令人惊讶地是,根据本文公开的主题的实施方案施加的这种相对较薄的涂层(与常规粉末涂层的厚度相比)仍提供了常规粉末涂层的所需特性(在某些实施方案中可以实现耐候性和耐化学品性甚至是腐蚀防护性)。不受理论的束缚,推定根据本文公开的主题的实施方案的涂层具有出乎意料的良好性能的原因特别是为以下至少一种:(i)转印元件上涂层的压实,(ii)引发涂层的粘性流动(即,涂层中涂料的粘性流动),以及(iii)与常规粉末涂料相比,涂料的粒度减小。
由于可以用相对较小的涂层厚度来提供所需的保护,因此本文公开的主题的实施方案由于节省了材料而提供了成本有效的涂层。
根据一个实施方案,如本文所述,在转印元件上的涂层包括一个或多个涂层。根据一个实施方案,在将一个或多个涂层中的第二涂层施加到转印元件上的第一涂层之上之前,使一个或多个涂层中的第一涂层经受粘性流动和/或部分固化。根据另一实施方案,在不使一个或多个涂层经受粘性流动和/或部分固化的情况下,将一个或多个涂层施加到转印元件上。在这种情况下,包含一个或多个涂层的涂层随后可以经受粘性流动和/或部分固化。
根据一个实施方案,通过一个印刷设备将一个或多个涂层施加到转印元件上。特别地,在这种情况下,一个或多个涂层可以随后通过同一个印刷设备施加到转印元件上,例如,转印元件可以一次或多次通过印刷设备。
根据另一实施方案,一个或多个涂层的施加通过相应数量的印刷设备(即一个或多个印刷设备)进行。
在转印元件上设置一个或多个涂层可实现更高的分辨率,因为减少了休止角的影响。
通过涂层的多层结构,可以增加待转印涂层的固有稳定性,因此可以减少对转印元件的机械要求。例如,根据一个实施方案,可以将微穿孔转印元件(例如,微穿孔转印膜)用作转印元件。通过微穿孔,可以控制涂层在转印元件上的粘附和/或在施加到基底上之后涂层的表面结构。
此外,待转印涂层的固有稳定性的提高可用于降低转印元件上涂层转印的工艺要求(例如,转印过程中的最大温度变化(可能导致机械应力),涂层的最小弯曲角度(可能会导致涂层从转印元件上脱离),最低温度(过低的温度可能会增加涂层的脆性)。
根据一个实施方案,涂料包含至少一种无定形组分(例如无定形粘合剂),而不含常规墨粉中典型的化合物(例如添加剂),例如双酚A和环氧树脂。由于放弃了这些添加剂,可以获得这样一种基底涂层,其可以不干扰人体的新陈代谢(不含双酚A的情况下),或者无需进一步的保护机制即可用于室外应用(不含环氧树脂的情况下)。
当前,作为增塑剂的双酚A受到批评,因为认为该化合物对激素系统、生殖障碍和发育障碍具有负面影响。没有附加保护的基于环氧树脂的应用不适合于户外,因为它们不具有耐候稳定性。
通过使用转印元件,可以将涂层施加到无法通过直接方法进行涂覆的基底上(例如,由于印刷系统太大或在特定(外围)位置处不可用)。一个典型的实例是在罐(can)的内表面附上告示或提示(例如“请不要丢弃”、“请回收”)或涂在煎锅上并标明工作温度的热致变色涂层。
根据一个实施方案,通过在施加到基底上之前部分固化,涂层被转变成膜状状态,其允许在没有转印元件的情况下进行转印(在这种情况下,不需要转印元件将涂层转印到基底上)。然而,通过基底上的涂层的最终固化,提供了涂层在基底上的完全粘附。涂层是否具有足够的固有稳定性以在没有转印元件的情况下进行转印,可以取决于涂层的厚度和部分固化的涂层的材料参数(例如弹性模量、硬度等)。
根据一个实施方案,在其上施加涂层的转印元件的表面被构造为使得转印元件与涂层之间的界面能是温度依赖性的,从而使涂层在转印元件上的粘附力在较高的温度下变小。因此,在升高的温度下,在涂层与基底接触期间,转印元件与涂层之间的粘附力小于在低温下从印刷设备向基底转印期间的粘附力。因此,有利于转印元件的剥离,而另一方面,在从印刷装置向基底转印期间,涂层牢固地粘附在转印元件上。转印元件的表面的相应构造可以通过向转印元件提供蜡(例如基于特氟龙的蜡)来实现,该蜡在升高的温度下会扩散(defuse)到表面上,从而降低涂层在转印元件上的附着力。同样,根据本发明,在将涂层转移到转印元件和/或从转印元件转移到基底期间,使转印元件带上不同的静电荷也是一种选择。此外,根据一个实施方案,特别是在将涂层直接施加到基底的直接印刷应用中,在将涂层施加到基底期间对基底进行充电(charging)。
根据另一实施方案,转印元件被不粘剂覆盖。在将涂层与转印元件一起施加到基底上之后,不粘剂有助于从涂层移去转印元件。
根据一个实施方案,涂料包括粉末状固态材料,该粉末状固态材料在用于涂层的处理和固化的整个温度范围内保持固态。如从爱因斯坦的早期工作中所知(A.Einstein,“Eine neue Bestimmung der Moleküldimensionen”,Ann.d.Physik,19(4):289,1906),分散在粘性液体中的固体颗粒会增加粘性液体的粘度。因此,对于给定的聚合物,可以通过粉末状固态材料来调节(温度依赖性)粘度。因此,例如,可以调节涂料在固化温度下的粘度,以在相应的处理时间窗口内提供足够的粘性流动,而另一方面提供所需的侧向分辨率。
根据一个实施方案,在常规固化炉中进行基底上涂层的最终固化。根据另一实施方案,执行最终固化或至少通过紫外线(UV)辐射来引发最终固化。对于UV固化,根据本文公开的主题的实施方案的涂层的厚度非常合适。在常规的粉末涂层中,由于厚度较大会导致表面过度固化(因此有脆性的危险),或者更大深度处的辐射密度对于均匀的固化工艺而言太低(或者整体的加热不够均匀),或者无法在“能量密度*时间”乘积(integral“energydensity*time”)的情况下实现固化,紫外线固化通常很难进行。因为根据本文公开的主题的实施方案,较薄的涂层可以实现与相对较厚的常规粉末涂层相似或相同的性质,所以可以施加较薄的涂层,这避免了或至少减少了常规粉末涂层紫外线固化的问题。此外,可以使用压力辊(对应于常规NIP系统的定影辊)来压实涂层,与常规粉末涂层体系相比,这允许更薄的涂层。
根据一个实施方案,涂料的组成调节为适合于基底上涂层的所需厚度。例如,根据一个实施方案,粉末涂料的较大平均粒径可用于较厚的涂层。如果对分辨率没有特别高的要求,这尤其适用于相对较厚的涂层(特别是如果较厚的涂层是以单个涂层施加)。此外,涂料的休止角可以通过合适的添加剂来调节。因此,考虑到NIP过程中的附着力值以及印刷与开始部分固化/粘性流动之间的传送时间(transport time),可以获得所需的休止角。特别是,较大的颗粒可能会改善涂层的触觉效果。
根据另一个实施方案,对于较大的厚度,也可以使用较小的涂料平均粒径来实现高分辨率。与控制涂层中边界(例如颜色边界)具有更陡峭边缘相结合,可以实现更高的分辨率。特别是当涂层厚度超过150μm且粒径小于30μm时,一方面可以获得高分辨率,另一方面可以在固化后获得高厚度的涂层。
图3示出了根据本文公开的主题的实施方案的涂层施加设备200的剖视图。
根据一个实施方案,涂层施加设备200包括用于支撑包括涂层206的转印元件204的转印元件支撑件202。涂层是可固化的并且包括无定形聚合物。根据一个实施方案,涂层206是热固性聚合物组合物,其以粉末涂料的形式被施加到转印元件204上。涂层施加设备200还包括用于接收基底210的基底支撑件208,涂层206将被转印到该基底210上。根据一个实施方案,可操作转印元件支撑件202和基底支撑件208以使涂层206与基底210接触。例如,根据一个实施方案,这由执行器212来实现。可操作执行器212以驱动带有转印元件204和涂层206的转印元件支撑件202朝向基底210移动,从而使涂层206和基底210接触。可以进一步操作执行器212来驱动转印元件支撑件202,以便在涂层206上施加压力,从而将涂层206压在基底210上。
涂层施加设备200还包括加热设备214。根据一个实施方案,加热设备214被构造为加热基底210(例如,借助于基底支撑件208)。至少通过使涂层206与基底210接触,涂层206也被加热设备214加热。根据另一实施方案,加热设备被构造为加热转印元件支撑件202(加热设备215,在图3中以虚线示出作为备选实施方案)。因此,如果带有涂层206的转印元件204被转印元件支撑件202接收,则涂层206被加热设备加热。根据一个实施方案,提供了控制设备216,特别是用于控制加热设备214、215。为此,加热设备214、215可控制地连接至控制设备216,如用于与加热设备214连接的218所示。根据另一实施方案,控制设备216还可控制地连接(如218所示)到执行器212,以便协调执行器212的操作。根据一个实施方案,控制设备包括处理器设备217,该处理器设备217被构造为用于执行程序单元,该程序单元被配置为用于实现根据本文公开主题的一个或多个实施方案的控制。注意,可以以任何合适的方式来配置控制设备以在例如开环控制配置或闭环控制配置中实现这样的实施方案。
在根据通过适当地加热涂层206而执行的实施方案将涂层206附着到基底210上之后,根据一个实施方案,将转印元件204从涂层206移除(即,与涂层206分离)。转印元件204从涂层206的这种移除可能受到执行器212的影响,根据一个实施方案,可操作该执行器212以使转印元件支撑件202缩回,并因此使转印元件204从附着于基底210的涂层206缩回。
根据一个实施方案,控制设备216被构造为用于控制加热设备,以便在将转印元件204从涂层206移去之前将涂层206的温度保持为低于第一温度,其中在第一温度下未固化的涂料处于其过冷液态或玻璃态。如本文中详细描述的,这可以使得可以特别是维持涂层206的图像的高分辨率。从另一个角度来看,以上所述对应于控制涂层206的温度,以在将转印元件204从涂层206移去之前将涂层206的温度保持在第一温度范围内,其中在第一温度范围内,未固化的涂料处于其过冷液态或玻璃态。
根据另一实施方案,控制设备216可选择地构造为在涂层206与基底210接触期间,通过将涂层206的温度升高至等于或高于涂层206的固化温度的第二温度来使涂层206部分地固化。根据一个实施方案,第二温度等于或高于未固化的涂料的固化温度。
根据一个实施方案,涂层施加设备200包括能量传递设备220,例如,被构造为用于向涂层206发射辐射222的辐射设备形式的能量传递设备。能量传递设备220可以被构造为即使涂层206的温度被保持在低于第一温度的温度,也会在涂层206与基底210接触期间使涂层206部分固化(或辅助部分固化)(例如,如果辐射222是紫外线辐射)。
根据另一实施方案,能量传递设备220可以被构造为用于发射红外辐射形式的辐射222。换句话说,就本文所公开的主题而言,能量传递设备220可被构造为加热设备,以将涂层206加热至高的温度,例如加热至第一温度,或在另一实施方案中,加热至第二温度。根据一个实施方案,能量传递设备220可控制地连接到控制设备216,如218所示。
注意,尽管在图3中示出了多于一个的加热装置214、220(以及作为备选实施方案的215),但是根据其他实施方案,仅可提供被构造为用于加热转印元件上的涂层206的单个加热设备(例如,仅214、215或220)。
根据一个实施方案,转印元件支撑件202包括平坦的支撑元件,其在涂层206的整个表面上支撑转印元件204和涂层206。根据另一个实施方案,转印元件支撑件202包括支撑元件,其与基底的形状相符。根据另一实施方案,转印元件支撑件202包括辊,该辊在特定的时间支撑转印元件204的一部分(并且该辊可以在转印元件204的该部分上施加压力)。在一个实施方案中,其中转印元件支撑件包括辊,通过将转印元件204移动经过转印元件支撑件的辊来支撑(整个)转印元件204(并且将其压向基底)。
注意,关于图3的以上说明是通过参照涂层206给出的。应当理解,在其他实施方案的范围内,该说明可以被视为是涉及包括至少一层的层封装,其中至少一层中的一层是涂层206。
图4示出了根据本文公开的主题的实施方案的涂层施加设备。
根据一个实施方案,涂层施加设备300包括印刷设备301。根据一个实施方案,印刷设备301包括至少一个印刷单元,例如,三个印刷单元224、225、226。根据其他实施方案,可以提供更多或更少的印刷单元(例如,四个印刷单元)。根据一个实施方案,可以提供至少八个印刷单元(例如,用于青色、品红色、黄色、key(黑色)、白色、透明、金属效果、至少一种专色(spot color))。例如,根据一个实施方案,可以提供不同颜色的涂料(例如青色、品红色、黄色、key(黑色)、白色、透明、不同的金属效果和颜色以及不同的专色,用于每种类型的涂料(例如户内、户外,……)),并且对于每种这样的涂料,可以提供单独的印刷单元。由于这是可选的,所以应当理解,根据一个实施方案,两个或更多个印刷单元可以包括相同的涂料。应当注意,通常将对不同颜色的任何引用视为对不同涂料的引用。
为避免疑问,可以提及的是,在本文公开的主题的框架内,与印刷机的类型和印刷单元的数量无关,可以使用任何合适的颜色或颜色组,特别是CMYK、白色、透明、效果色和/或所谓的专色。
根据一个实施方案,每个印刷单元224、225、226被构造为用于通过印刷将涂料施加到转印元件上,从而形成涂层。根据一个实施方案,至少一些涂料(其可以被称为图像形成涂料)仅被分别施加到转印元件的某些部分上,从而组合成共同的图像(common image)。在这种意义上,至少一些涂料(图像形成涂料)一起形成单个涂层206。根据一个实施方案,转印元件204被移动经过至少一个印刷单元224、225、226,因此随后,通过不同的印刷单元224、225、226将不同的涂料施加到转印元件204(尤其是转印元件204的表面205)上。在这方面,表面205形成了根据本文公开的主题的目标表面。像在常规的NIP设备(例如常规的彩色激光设备)中一样,这需要对由各个印刷单元施加的图像部分进行适当的配准(registration)。由控制设备216控制转印元件204的移动和对印刷设备或至少一个印刷单元224、225、226的控制,该控制设备可控地与各个设备相连。
根据一个实施方案,每个印刷单元是静电(特别是电子照相)印刷单元,其包括首先被均匀充电的有机光电导体227(OPC),光源(例如LED或激光源)被用于在OPC上写入静电潜像,并且由此曝光的OPC使用根据本文公开的主题的实施方案的涂料237来显影。此后,例如,通过施加合适的电场,将涂料237转印到第一转印元件228(中间转印元件),从而在第一转印元件228上形成涂层206。根据一个实施方案,随后将涂层206转印到转印元件204(其可以被称为第二转印元件204)上。根据一个实施方案,涂料237位于墨盒239中。根据一个实施方案,为待提供(待施加到转印元件204上)的每种类型的涂料,提供了单独的墨盒239。根据一个实施方案,墨盒与每个印刷单元224、225、226相联(例如,提供各自的墨盒)。为了不使图4模糊不清,仅示例性地示出了用于印刷设备301的印刷单元中的一个印刷单元224的墨盒239。
根据其他实施方案,如关于图11所描述的,印刷单元不包括第一(中间)转印元件。因此,在这样的实施方案中,印刷单元224、225、226不包括第一转印元件228。而是,将涂料由OPC 227施加到转印元件204上(间接印刷)或直接施加到基底上(直接印刷)。
根据另一实施方案,将涂料由OPC 227施加到第一转印元件204,并且从第一转印元件204施加到第二转印元件204(间接印刷)或将涂料由OPC 227施加到基底上(直接印刷)。根据一个实施方案,在两种情况下,转印元件均为箔、纸、带等。
代替用于每种颜色/涂料的两个或更多个单独的印刷单元,可以提供被构造为用于将两种或更多种颜色/涂料施加到转印元件上的共用印刷单元。
根据一个实施方案,涂层施加设备还包括能量传递设备229,该能量传递设备229被构造为用于在涂层206与基底(图4中未示出)接触之前,例如以辐射的形式将能量230传递到转印元件204上的涂层206中。能量可以是热量。例如,根据一个实施方案,辐射是红外(IR)辐射。
根据一个实施方案,传递到涂层206中的能量导致涂层206中的粘性流动。特别地,根据一个实施方案,传递到涂层206中的能量被配置为引发涂料(其在该阶段形成涂层206)的粉末颗粒的至少一部分的粘性流动。根据一个实施方案,至少在对涂层206施加压力时才发生涂层206中的粘性流动。为此,根据一个实施方案,提供了压实设备232,该压实设备232被构造为用于在涂层206与基底(图4中未示出)接触之前,压实转印元件204上的涂层206。根据该实施方案,压实设备232包括辊234,该辊234被压靠在涂层206上,从而在朝着涂层206的方向上产生按压力236,如图4所示。根据一个实施方案,在转印元件204(或直接印刷中的基底)的传送方向上,压实设备232(尤其是其辊234)位于能量传递设备229之后,如图4所示。根据一个实施方案,在转印元件204(或直接印刷中的基底)的传送方向上,辊234可位于能量传递设备229之前。
转印元件支撑件和基底支撑件以及加热设备(其实施方案在图3中示出)在图4中由设备238表示。
注意,尽管图4中的涂层施加设备300包括设备238(其包括转印元件支撑件、基底支撑件和加热设备)和印刷设备301两者,但根据另一个实施方案,印刷设备301可以是位于与设备238所处的位置在地理上不同的位置处的单独的设备。在这种情况下,涂层施加设备可以不包括印刷设备301。应当理解,例如,如果印刷设备301和设备238位于不同的位置,则两个设备301、238(或任何其他设备,例如固化设备)中的每一个可以具有单独的控制设备。根据另一个实施方案,两个设备301、238共用同一个控制设备216,如图4所示。
还应注意,除了印刷单元224、225、226之外,印刷设备还可包括作用于涂层206上的其他设备,例如能量传递设备229和压实设备232。根据另一个实施方案,涂层施加设备300包括作用于压实层(compacting layer)206上的其他设备229、232。
根据一个实施方案,转印元件204是箔状或带状的,并且特别地可以是如图4所示的转印箔。转印箔可以以恒定的速度移动,如图4中的箭头240所示。根据一个实施方案,转印元件204是连续的转印元件,例如在两个导向轮(deflection pulley)之间延伸的连续带。根据另一个实施方案,转印元件能够被卷起(rolled up)。例如,根据一个实施方案,转印元件在供给辊(supply roll)上提供,并且在施加涂层之后再次以卷(例如,中间产品卷)的形式提供。可以存储或运送其上具有涂层的传印元件的中间产品卷,以进一步用于根据本文公开主题的实施方案的涂层施加设备中。
根据一个实施方案,其上具有涂层206的转印元件204可从涂层施加设备移除。为此,转印元件和其上的涂层可以以任何合适的形状(例如,展开的(played)形式、箔或卷(例如卷起的箔)的形式)提供。
图5-图8示出了根据本文公开的主题的实施方案的印刷方法的不同阶段。
根据一个实施方案,如图5所示,有机光电导体227(OPC)的整个表面通过充电电晕(例如-800V DC)均匀地充电。图5所示的某些负电荷用242表示。
此后,用适当的辐射244(例如,LED光或激光)对OPC 227进行曝光。OPC 227表面被辐射244照射到的部分会发生放电。以这种方式,在OPC227上形成静电潜像246,如图6所示。
此后,根据本文公开的主题的实施方案的粉末涂料248带上负电(-500V DC)并粘附到潜像246上,如图7所示。负电荷仍用242表示。
此后,粉末涂料248被转印到带正电的转印元件204上。正电荷用250表示。从而,粉末涂料248在转印元件204上形成涂层206(或形成涂层206的一部分),与OPC上的静电图像246类似。
应当理解,图5-图8仅示出了印刷设备的实施方案的原理。例如,虽然图5-图8示出了OPC 227和转印元件204的平直表面,但是这些表面中的任何一个也可以是弯曲的(例如,可以形成辊的一部分)。此外,要注意的是,对于正的充电体系(例如,取决于电荷控制剂),可以使电压反向(例如,OPC和/或粉末涂料可以带正电)。
图9示出了根据本文公开的主题的实施方案的层封装,特别是涂层的一部分。
对于粉末涂料,以较大的厚度252施加粉末不会形成理想的边缘(edge),但是根据一个实施方案,而是形成锥形的边缘254,该锥形的边缘254与转印元件204的表面256形成一个小于90度的角258。例如,根据一个实施方案,角258在60度-85度之间的范围内。根据一个实施方案,由于印刷设备是数字印刷设备,因此被转印到转印元件204上的图像包括多个点。因此,可以在两个相邻的点264与266之间形成间隙260。例如,如果施加了另外的涂层207,如图9中另外的点264-1所示,该间隙可以通过压力而减小。注意,根据本文公开的主题的实施方案,点264和点264-1形成层封装的一部分(用274表示)。此外,可以使用辊来压实涂层。此外,至少在高温下涂料固化期间,涂料可以变平(level out)并且间隙260可以被填充。根据一个实施方案,可以使用相同或不同的涂料来印刷点(用点264、点266表示)。在这种情况下,第一涂层的点264之间的空隙可以被第二涂层的点266(例如,不同颜色的涂料,由图9中的虚线262示出)填充。由于锥形的边缘,间隙260的宽度在涂层的不同高度(h1、h2)处不同。因此,在h1处,由第一涂料248形成的第一点264的宽度小于由第二涂料268形成的第二相邻点266的宽度,该第二涂料268在第一涂料248之后被施加到转印元件204上。图9中的垂直虚线270示出了所印刷的点的尺寸272。由于涂层206的点264的宽度随着贯穿涂层的高度而变化,因此如果减小涂层的厚度,例如,从h1至h2(例如通过磨蚀),涂层的厚度减小,则所得到的图像发生变化。
根据一个实施方案,涂层206和另一涂层207具有不同的空间覆盖范围(spatialcoverage)(在第一侧向位置276处,第一涂层206和第二涂层207重叠,其中在第二侧向位置278处,第一涂层206和第二涂层207不重叠)。根据一个实施方案,在此意义上的“重叠”是指重叠的层在重叠位置处均具有点。如图9所示,其中涂层206和另一涂层207分别在第一侧向位置处包括点264、点264-1。
不同的空间覆盖范围导致层封装274中的厚度变化280,其中层封装274在第一侧向位置276处具有第一高度h3(对应于第一厚度282),并且在第二侧向位置278处具有第二高度h1(对应于第二厚度252)。因此,层封装274的厚度变化280限定了(或对应于)根据本文公开主题的实施方案的表面结构,即层封装的表面结构。
根据一个实施方案,层封装274包括空隙(例如在第三位置284处,例如如果第二涂层,特别是点266不存在的情况下)。在这种情况下,根据一个实施方案,厚度变化的幅度对应于整个层封装274的厚度(如图9中的282所示)。注意,通常情况下,根据一个实施方案,如果涂层包括空隙,则单个涂层206足以产生厚度变化。
最后要注意的是,如果涂层将充当保护层,则根据一个实施方案,涂层中的任何空隙和间隙(例如间隙260)都用涂料(例如,相同或不同的涂料)填充,或通过压实或热处理(例如,引发粘性流动)而消除,以便在基底上提供恒定厚度的连续涂层。最后的间隙通常至少在固化期间填充,特别是如果涂层206处于液态或处于高于Tg的软化状态(过冷液态)的情况下。
图10示出了根据本文公开的主题的实施方案的另一种印刷设备400。
根据一个实施方案,印刷设备400被构造为用于在基底210上直接印刷。与图4所示的印刷设备301类似,如图10所示,印刷设备400包括一个或多个印刷单元,例如,三个印刷单元224、225、226。除了将这些印刷单元构造为(例如布置为)用于将其涂料施加到基底210(特别是基底210的表面211)上,从而直接在基底210上形成涂层206之外,还可将印刷单元224、225、226构造为与图4所述的印刷单元相似或相同。在这方面,基底210的表面211形成根据本文公开的主题的目标表面。因此,用相同的附图标记表示相应的元件,并且在此不再重复对其的描述。还应当注意,参照图4所述的任何工艺也可以参考参照图10所述的实施方案来进行,除了以下所述之外:提及转印元件204时涉及基底210(由于直接印刷工艺),是因为涉及最终固化,而不是涉及使涂层与基底接触。反之亦然。
印刷设备400还包括固化设备402,用于最终固化基底210上的涂层206。此外,印刷设备400包括转运设备404,其被构造为用于将基底210转运到印刷单元224、225、226,并随后(在方向410上)转运到固化设备402,以及可选地转运到印刷设备400的其他设备(例如以下所述的229、232)(如果存在的话)。根据一个实施方案,转运设备404包括传送带406,其围绕两个间隔开的轮408延伸。
与图10所示的不同,固化设备402也可以位于单独的位置处。此外,基底210也可以被预热,因为其预先用粉末涂料涂覆,并且在固化之后直接将基底提供给印刷设备400。这在进行间接印刷的情况下也适用。
在一个特定的实施方案中,在将涂料237施加到基底上之前,预涂层(未在图10中示出)至少没有完全地固化(在这种情况下,可以认为预涂层是基底)。该预涂层可以通过NIP或通过常规方法(例如通过粉末涂料或液体涂料)施加。在同一个或另一个实施方案中,在将表涂层(未示出)施加到涂层上之前,涂层至少被完全固化。该表涂层可以通过NIP或通过常规方法(例如通过粉末涂料或液体涂料)施加。
根据一个实施方案,印刷设备400包括能量传递设备229,用于将能量230(例如以红外辐射的形式)传递到基底210上的涂层206中。根据一个实施方案,以足以在基底210上的涂层206中引发粘性流动的速率(rate)提供能量230。根据另一个实施方案,以足以使基底210上的涂层206部分地固化的速率提供能量230。
根据另一个实施方案,可以在施加每种单独的涂料之后引发粘性流动或部分固化。为此,例如根据一个实施方案,可以在每个印刷单元224、225、226(未示出)之后提供能量传递设备229。
此外,根据一个实施方案,提供了压实设备232,其中,压实设备被构造为用于在涂层206的最终固化之前压实基底210上的涂层206。图10中压实设备232的辊234的操作与关于图4的压实设备232所述的操作相似或相同。因此,在其描述中使用相同的附图标记,在此不再重复。
根据一个实施方案,压实设备可以布置在每个印刷单元之后(在转印元件/基底的传送方向410上),以用于在将另外的涂层施加到一个涂层之前压实该涂层。
为了控制印刷设备400的实体(entities)和设备,提供了根据本文公开的主题的实施方案的控制设备216。
图11示出了根据本文公开的主题的实施方案的另一种印刷设备500。
与图10的印刷设备400的实体(或特征)相似的印刷设备500的一些实体(或特征)用相同的附图标记表示,并且在此不再对其进行复述。相反,关于图11描述了根据本文公开的主题的实施方案的一些差异。
印刷设备500包括一个或多个印刷单元524、525。印刷单元524、525不包括图4所述的中间转印元件。相反,印刷单元524、525仅包括OPC 227。根据一个实施方案,印刷单元524、525被构造为用于将涂料由OPC 227直接施加到目标表面,例如直接施加到基底210上(直接印刷)。
根据一个实施方案,将一个或多个涂层,特别是两个或更多个涂层(206、207)施加到目标表面(例如,如图11所示的基底210的表面)上,以便提供较厚的层封装274(因此最终涂层的厚度更大)。特别地,在有两个或更多个涂层(206、207)的情况下,层封装274可以有更大的厚度变化。根据一个实施方案,为每个涂层,提供单独的印刷单元(524、525)。如果两个或更多个印刷单元(524、525)接收相同的涂料237,则可以获得具有根据实施方案的厚度的单色层封装。要注意的是,图11示出了某个时刻的印刷设备500,其中涂层206已通过第一印刷单元524而被完全地施加,其中另一涂层207已通过第二印刷单元525而被部分地施加。
根据一个实施方案,印刷设备500可以是独立的印刷设备。根据一个实施方案,其上施加有层封装274的基底210可以从印刷设备移除,以用于存储或输送至固化设备(图11中未示出)。
根据一个实施方案,通过适当地控制印刷设备的至少一个印刷单元(524、525)来提供层封装的表面结构,以提供具有不同空间覆盖范围的两个或更多个涂层(206、207),如关于图4所述。根据另一实施方案,压实设备232的辊234可具有结构化表面,以用于将所需的表面结构压印到层封装274中。
注意,根据本文公开的主题的实施方案,关于附图公开的一个或多个实体(例如,印刷设备、印刷单元、能量传递设备、压实设备等)可以被认为属于如本文所述的处理设备。
图12示出了根据本文公开的主题的实施方案的涂层206的一部分。
根据一个实施方案,涂料以及由其形成的涂层206包括第一材料部分601和第二材料部分602。
根据一个实施方案,第一材料部分601包含至少一种效应颗粒(604、605)或由至少一种效应颗粒(604、605)组成。根据一个实施方案,每种效应颗粒(604、605)包括至少一种(至少部分被覆盖的)效应颜料606,效应颜料606至少部分地被可固化的聚合物基质608覆盖。根据一个实施方案,可固化的聚合物基质608可以根据与本文公开的另一涂层相关的实施方案进行配置和/或处理(例如关于组成、热处理、部分固化等)。
根据另一实施方案,第二材料部分602是根据本文公开的主题的实施方案配置的涂料,其不涉及效应颗粒。
根据一个实施方案,位于涂层的表面610附近的第一效应颗粒604也位于第二效应颗粒605的附近,从而提供了从第二颗粒605的效应颜料到表面610的可见光低吸收通道。在这方面,术语“在……附近”包括“与……接触”或在小于0.1μm的距离内,例如小于1μm,特别是小于10μm的距离内。
根据一个实施方案,涂层206被施加到包括底涂层612的基底(图12中未示出)上。此外,根据本文公开的主题的实施方案,涂层206可以被表涂层614覆盖。
实施例
在以下描述的示例性实例中,进一步说明了本文公开的主题的实施方案。
在下文中,每当提及数字粉末时,这指的是根据本文公开的主题的实施方案的涂料(用于非击打式印刷/NIP)。组合物的份数是重量份。
实施例:
为了生产以下实例的墨粉,将所有组分在高速混合器中预混合1分钟,然后在双螺杆ZSK-18挤出机中挤出。将熔融的化合物冷却、造粒并细磨以产生具有所需粒度分布的粉末。如果没有另外说明,优选的研磨和分级通过用来自NOLL的Multino M/S/N对置喷射研磨机进行喷射研磨来进行。在印刷前,使用Henschel混合机MB10将二氧化硅(来自WackerSilicones的0.5%HDK H05 TD+1%HDK H30 TM)粘合到粉末上。
实施例1–PES-PT910:
混合物包含600份
Figure GDA0002354081670001221
P3490(DSM)(一种饱和的羧化聚酯树脂)、45份
Figure GDA0002354081670001222
PT-910(亨斯迈)、8份促进剂DT-3126(亨斯迈),7份苯偶姻和13份电荷控制剂水杨酸DL-N24(湖北鼎隆化工有限公司)。该组合物被制成了透明的制剂。对于不同的颜色(青色、品红色、黄色、黑色和白色),添加了用于青色的33份海利勤蓝(Heliogen Blue)K7090(BASF,巴斯夫)、用于品红色的33份Cinquasia紫L5120(巴斯夫)、用于黄色的106份Sicopal黄L1100(巴斯夫)、用于黑色的33份Printex 90珠(猎户座工程碳公司)或用于白色的200份TI Select TS6200(杜邦)。将所有组分在高速混合器中预混合1分钟,然后在双螺杆ZSK-18挤出机中挤出。然后将获得的混合物冷却、造粒、细磨并分级,以获得D50高达12μm的粉末(除非另有说明)。
在200℃的温度下进行10分钟的硬化(使基底上的涂层固化)。
实施例2-PES-Primid(超级耐用):
混合物包含650份Uralac P3230(一种饱和聚酯树脂)、49份Primid XL552(EMSChemie)、7份苯偶姻和14份电荷控制剂水杨酸DL-N24(湖北鼎隆化工有限公司)。该组合物被制成了透明的制剂。对于不同的颜色(青色、品红色、黄色、黑色和白色),添加了用于青色的32份海利勤蓝(Heliogen Blue)K7090(巴斯夫)、用于品红色的32份Cinquasia紫L5120(巴斯夫)、用于黄色的100份Sicopal黄L1100(巴斯夫)、用于黑色的32份Printex 90珠(猎户座工程碳公司)或用于白色的190份TI Select TS6200(杜邦)。将所有组分在高速混合器中预混合1分钟,然后在双螺杆ZSK-18挤出机中挤出。然后将获得的混合物冷却、造粒、细磨并分级,以获得D50高达12μm的粉末(除非另有说明)。
在200℃的温度下进行5分钟的硬化。
实施例3-PUR:
混合物包含500份
Figure GDA0002354081670001231
P 1580(DSM)(一种饱和的OH-聚酯树脂)、215份
Figure GDA0002354081670001232
B 1530(Evonik)和14份电荷控制剂水杨酸DL-N24(湖北鼎隆化工有限公司)。该组合物被制成了透明的制剂。对于不同的颜色(青色、品红色、黄色、黑色和白色),添加了用于青色的36份海利勤蓝(Heliogen Blue)K7090(巴斯夫)、用于品红色的36份Cinquasia紫L5120(巴斯夫)、用于黄色的114份Sicopal黄L1100(巴斯夫)、用于黑色的36份Printex90珠(猎户座工程碳公司)或用于白色的215份TI Select TS6200(杜邦)。将所有组分在高速混合器中预混合1分钟,然后在双螺杆ZSK-18挤出机中挤出。然后将获得的混合物冷却、造粒、细磨并分级,以获得D50高达12μm的粉末(除非另有说明)。
在200℃的温度下进行15分钟的硬化。
实施例4-PES-TGIC:
混合物包含790份
Figure GDA0002354081670001233
P 6401(DSM)(一种饱和的羧化聚酯树脂)、60份TGIC(亨斯迈,Huntsmann),5份苯偶姻和17份电荷控制剂水杨酸DL-N24(湖北鼎隆化工有限公司)。该组合物被制成了透明的制剂。对于不同的颜色(青色、品红色、黄色、黑色和白色),添加了用于青色的43份海利勤蓝(Heliogen Blue)K7090(巴斯夫)、用于品红色的43份Cinquasia紫L5120(巴斯夫)、用于黄色的137份Sicopal黄L1100(巴斯夫)、用于黑色的43份Printex 90珠(猎户座工程碳公司)或用于白色的257份TI Select TS6200(杜邦)。将所有组分在高速混合器中预混合1分钟,然后在双螺杆ZSK-18挤出机中挤出。然后将获得的化合物冷却、造粒、细磨并分级,以获得D50高达12μm的粉末(除非另有说明)。
在200℃的温度下进行10分钟的硬化。
实施例5-PES-环氧树脂:
混合物包含350份
Figure GDA0002354081670001234
P 3450(DSM)(一种饱和的羧化聚酯树脂)、150份
Figure GDA0002354081670001235
GT 7004(亨斯迈),4份苯偶姻和10份电荷控制剂水杨酸DL-N24(湖北鼎隆化工有限公司)。该组合物被制成了透明的制剂。对于不同的颜色(青色、品红色、黄色、黑色和白色),添加了用于青色的25份耐晒蓝(Sunfast Blue)15:4(太阳化学品公司(SunChemical))、用于品红色的25份Quindo品红色(太阳化学品公司)、用于黄色的25份Fanchon黄180(太阳化学品公司)、用于黑色的13份NiPex 60(猎户座工程碳公司(OrionEngineered Carbons))或用于白色的150份TI Select TS6200(杜邦)。将所有组分在高速混合器中预混合1分钟,然后在双螺杆ZSK-18挤出机中挤出。然后将获得的混合物冷却、造粒、细磨并分级,以获得D50高达12μm的粉末(除非另有说明)。
在160℃的温度下进行15分钟的硬化。
实施例6-不饱和PES-UV体系,作为可掺入根据本发明的涂料中的潜在紫外固化体系的实例:
混合物包含350份UVECOAT 2100(Allnex)(一种不饱和聚酯树脂)、13份光引发剂、2份苯偶姻和7份电荷控制剂水杨酸DL-N24(湖北鼎隆化工有限公司)。该组合物被制成了透明的制剂。对于不同的颜色(青色、品红色、黄色、黑色和白色),添加了用于青色的18份耐晒蓝(Sunfast Blue)15:4(太阳化学品公司)、用于品红色的18份Quindo品红色(太阳化学品公司)、用于黄色的18份Fanchon黄180(太阳化学品公司)、用于黑色的9份NiPex 60(猎户座工程碳公司)或用于白色的110份TI Select TS6200(杜邦)。将所有组分在高速混合器中预混合1分钟,然后在双螺杆ZSK-18挤出机中挤出。然后将获得的混合物冷却、造粒、细磨并分级,以获得D50高达12μm的粉末(除非另有说明)。
在140℃的温度下,以2.5J/cm2的剂量在UV光下进行2分钟的硬化。
实施例7-PES-环氧树脂:
混合物包含440份Crylcoat 1501-6(Allnex)(一种饱和聚酯树脂)、290份
Figure GDA0002354081670001241
GT7220(亨斯迈)、25份Reafree C4705-10(Arkema)、10份Eutomer B31(EutecChemical)、2份Tinuvin 144(巴斯夫)和15份电荷控制剂水杨酸DL-N24(湖北鼎隆化工有限公司)。该组合物被制成了透明的制剂。对于不同的颜色(青色、品红色、黄色、黑色和白色),添加了用于青色的38份耐晒蓝15:4(太阳化学品公司)、用于品红色的38份Quindo品红色(太阳化学品公司)、用于黄色的38份Fanchon黄180(太阳化学品公司)、用于黑色的19份NiPex 60(猎户座工程碳公司)或用于白色的230份TI Select TS6200(杜邦)。将所有组分在高速混合器中预混合1分钟,然后在双螺杆ZSK-18挤出机中挤出。然后将获得的混合物冷却、造粒、细磨并分级,以获得D50高达12μm的粉末(除非另有说明)。
使用红外线炉在135℃的温度下进行5分钟的硬化。
实施例8-PES-Primid(耐用):
混合物包含600份Uralac P865(一种饱和聚酯树脂)、32份b-羟烷基酰胺(EMSChemie)、6份苯偶姻和12份电荷控制剂水杨酸DL-N24(湖北鼎隆化工有限公司)。该组合物被制成了透明的制剂。对于不同的颜色(青色、品红色、黄色、黑色和白色),添加了用于青色的25份海利勤蓝(Heliogen Blue)K7090(巴斯夫)、用于品红色的25份Cinquasia紫L5120(巴斯夫)、用于黄色的80份Sicopal黄L1100(巴斯夫)、用于黑色的25份Printex 90珠(猎户座工程碳公司)或用于白色的150份TI Select TS6200(杜邦)。将所有组分在高速混合器中预混合1分钟,然后在双螺杆ZSK-18挤出机中挤出。然后将获得的混合物冷却、造粒、细磨并分级,以获得D50高达12μm的粉末(除非另有说明)。
在170℃的温度下进行15分钟的硬化。
实施例9-丙烯酸树脂(Acrylics):
混合物包含405份Fine-Clad A-253(Reichhold)(一种缩水甘油基丙烯酸树脂)、95份十二烷二酸(杜邦),5份苯偶姻和10份电荷控制剂水杨酸DL-N24(湖北鼎隆化工有限公司)。该组合物被制成了透明的制剂。对于不同的颜色(青色、品红色、黄色、黑色和白色),添加了用于青色的25份海利勤蓝K7090(巴斯夫)、用于品红色的25份Cinquasia紫L5120(巴斯夫)、用于黄色的80份Sicopal黄L1100(巴斯夫)、用于黑色的25份Printex 90珠(猎户座工程碳公司)或用于白色的150份TI Select TS6200(杜邦)。将所有组分在高速混合器中预混合1分钟,然后在双螺杆ZSK-18挤出机中挤出。然后将获得的混合物冷却、造粒、细磨并分级,以获得D50高达12μm的粉末(除非另有说明)。
在150℃的温度下进行20分钟的硬化。
实施例10-PES-环氧树脂(添加了结晶树脂):
混合物包含259份聚酯1(一种酸值为68-76mg KOH/g,粘度为2.0-3.5Pa*s的饱和羧化聚酯树脂)、226份D.E.R.642U(Dow Chemicals)(一种环氧树脂)、160份Sirales PE5900(SIR Industriale)(一种结晶树脂)、15份Eutomer B31(Eutec Chemical)和13份电荷控制剂水杨酸DL-N24(湖北鼎隆化工有限公司)。该组合物被制成了透明的制剂。对于不同的颜色(青色、品红色、黄色、黑色和白色),添加了用于青色的32份耐晒蓝15:4(太阳化学品公司)、用于品红色的32份Quindo品红色(太阳化学品公司)、用于黄色的32份Fanchon黄180(太阳化学品公司)、用于黑色的16份NiPex60(猎户座工程碳公司)或用于白色的190份TISelect TS6200(杜邦)。将所有组分在高速混合器中预混合1分钟,然后在双螺杆ZSK-18挤出机中挤出。然后将获得的混合物冷却、造粒、细磨并分级,以获得D50高达12μm的粉末(除非另有说明)。
使用红外线炉在130℃的温度下进行5分钟的硬化(固化)。
1.热带试验
·本节所述为用于测试涂层或印刷层(printing)在已涂覆或未涂覆的不同表面上的附着力的方法。
该方法遵循以下标准:EN ISO 6270-1和EN ISO 6270-2。
·不同结果的实例:
-样品1:
实施例7Magenta(品红色),置于40℃和100%湿度下超过1008小时之后,进行划格试验(EN ISO 2409),印刷层不会从底涂层(基于聚酯与b羟烷基酰胺的组合的粉末涂层)上剥离,显示出其与基底具有良好的附着力。
-样品2:
与样品1相比具有较小PSD(粒度分布)的实施例7Magenta(品红色)(参见下表I),置于40℃和100%湿度下超过1008小时之后,进行划格试验(EN ISO 2409)后,印刷层不会从底涂层(基于聚酯与b羟烷基酰胺的组合的粉末涂层)上剥离,显示出其与基底具有良好的附着力。
-样品3:
具有表中所示PSD(粒度分布)的实施例7CMYK,未进行预处理,在置于40℃和100%湿度下336h后进行的划格试验(EN ISO 2409)中测试失败。印刷层从陶瓷砖(ceramictile)基底上剥离,显示出其与基底不具有良好的附着力。
结果总结在下表中:
Figure GDA0002354081670001271
表I:热带测试结果汇总
2.基底的预处理
在本节中所述的是,一般情况下,如果材料的温度耐受性可以承受在这种情况下使用的数字粉末所需的固化过程(硬化温度),则可以对任何基底进行印刷。另一个主题是每个涂层或印刷层在基底表面上的附着力。作为测试这种附着力的常规方法,使用了以下两个测试的组合:
Figure GDA0002354081670001281
表II:用于测试基底的预处理的测试标准
粉末涂覆的表面:
通常,任何粉末涂覆的基底(具有通过常规粉末涂覆制成的底涂层的基底)都可以不经预处理而进行印刷。只需用异丙醇进行简单的清洁,即可消除由于处理材料而可能留下的污垢。
印刷物(printing)在被涂覆的表面上的附着力的好坏取决于印刷材料和粉末涂料的化学成分如何匹配。
样品1:在具有基于聚酯和环氧树脂的组合的白色粉末涂层的粉末涂覆的中密度纤维板(MDF)上印刷实施例7的CMYK。由于涂料(印刷物)包含与基底上的预涂层相同的树脂体系,所以仅清洗底涂层,且附着力良好。
样品2:在具有基于聚酯和b-羟烷基酰胺的组合的白色粉末涂层的粉末涂覆的铝材上印刷实施例7的CMYK。仅清洗底涂层,且附着力足够。
未经粉末涂覆的表面:
对于不具有通过常规粉末涂覆制成的底涂层的基底,必须在金属、中密度纤维板(MDF)、玻璃、陶瓷和塑料基底之间进行区分。作为常规步骤,首先用高压空气枪清洁所有表面,以去除表面上的残留灰尘,和/或用具有异丙醇的纺织材料擦拭表面,以去除处理金属、玻璃、陶瓷和塑料时可能留下的污垢。
玻璃要经过特殊的预处理,例如使用pyrosil火焰和附着力促进剂进行预处理。金属不需要任何预处理,只需适当的温度即可固定印刷层。MDF(中密度纤维板)需要在一定的温度下进行印刷以固定印刷层,但不得超过MDF的温度容限以保持其机械性能。这种材料的最佳选择是使用红外线炉,这样仅MDF的表面被加热,并可控制水的蒸发。可以借助于温度对陶瓷砖进行印刷,但要获得良好的附着力,必须进行额外的预处理。否则,一定时间后粘合会失效。
样品3:在没有预处理的情况下在未经涂覆的玻璃上印刷实施例7的CMYK。印刷层附着在表面上,但在热带试验中,经过一定时间后仍会失效。
样品4:在没有预处理的情况下在陶瓷砖上印刷实施例7的CMYK。在热带试验中,经过336小时后,粘合失效。
3.紫外线稳定性–电荷控制剂
在本节中,描述了用于测试墨粉材料的紫外线稳定性的方法。采用不同的厚度,用市售电荷控制剂(CCA)对实施例8进行改性,对不同的颜料进行了测试(参见下表)。QUV试验根据以下试验进行:
Figure GDA0002354081670001291
表III:QUV试验的试验标准
Figure GDA0002354081670001292
Figure GDA0002354081670001301
表IV:QUV试验结果
结果表明,不使用电荷控制剂、使用DL-N24(Ding Long)白色电荷控制剂和使用T99黑色(Hodogaya)的材料具有非常好的紫外线稳定性。还测试了不同的电荷控制剂的组合,结果不使用电荷控制剂、使用DL-N24和使用T-99的最佳效果并未得到改善。
实施例8:结果表明,不使用电荷控制剂(表IV中的样品6品红色和样品4黑色)、使用DL-N24(Ding Long)白色电荷控制剂(表IV中的样品5品红色和样品2黑色)和使用T99黑色(Hodogaya)(表IV中的样品2品红色)的材料具有非常好的紫外线稳定性。紫外线对板材(plates)(主要是使用来自Hodogaya的T77的两种)表面的负面影响是光泽度的严重损失(表IV中的样品3品红色和样品1黑色)。
4.紫外线防护
在本节中,描述了当使用基于聚酯与b-羟烷基酰胺的组合的透明粉末涂料配方的表涂层时,在QUV试验中,暴露于UV 300小时后,实施例7的经粉末涂覆的材料(该材料不能承受QUV试验)取得了令人惊讶的光泽度保持效果。该表涂层采用不同的厚度和固化处理。
通常,实施例7的UV稳定性非常差,但是令人惊奇地发现,其上的一层UV稳定粉末涂层有助于承受300小时的QUV测试。下表列出了QUV试验的方法:
Figure GDA0002354081670001311
表V:紫外线稳定性试验和标准
材料在对流烘箱中在以下固化条件下固化:
实施例7:T=160℃;t=15分钟
实施例8:T=200℃;t=15分钟
Figure GDA0002354081670001312
表VI:用于测试紫外线稳定性的涂层参数
结果:
Figure GDA0002354081670001313
表VII:紫外线稳定性测试结果
为了获得良好的表面,材料需要分开固化,例如底涂层+固化,然后再进行表涂层+固化。通过这些试验,UV稳定配方的透明表涂层(聚酯与b-羟烷基酰胺的组合)和通常非UV稳定配方的有色底涂层(实施例7)的组合可以承受QUV试验。这种透明膜可为户外应用提供紫外线防护。
样品:对具有透明的UV稳定表涂层(“样品B”:表涂层厚度为40μm;“样品C”:表涂层厚度为80μm)和不具有任何UV稳定表涂层的(“样品A”)的非UV稳定粉末(实施例7)进行测试并比较。
在没有表涂层的样品A上,观察到失效。紫外线照射到的涂层的区域可见明显降低的光泽度和色彩。
对于其他两个样品(“样品B”和“样品C”),则看不到该影响,此外,表涂层还增强了原始材料的光泽效果。
5.力学测试
令人惊讶地发现,实施例2、实施例3和实施例7的涂料的印刷膜可以承受施加在具有不同厚度的不同基底上的力学测试(在测试标准表中给出)。选择合适的数字粉末、基底和粉末涂料的组合,为在任何类型的户内和/或户外工业应用中使用这些材料提供了一个极好的机会,作为具有高机械性能的印刷饰面(printed finishing),其性能与用粉末涂覆制成的底涂层的性能相当。
在第一步中,按照测试标准表中列出的标准,对作为粉末涂料的所有新配方进行了测试。下表示出了在铝板上涂覆实施例2粉末的试验。
Figure GDA0002354081670001321
/>
Figure GDA0002354081670001331
表VIII.a:室外力学测试结果
Figure GDA0002354081670001332
/>
Figure GDA0002354081670001341
表VIII.b:户内力学测试结果
Figure GDA0002354081670001342
表VIII.c:经受力学测试和化学测试的涂料的粒度分布在第二步中,将表VIII.a的配方裸板印刷(bare printed)在不同的基底上,并再次以相同的标准进行测试,以确定厚度的减小是否会影响性能。
Figure GDA0002354081670001351
表IX.a:户外力学测试结果
Figure GDA0002354081670001352
/>
Figure GDA0002354081670001361
表IX.b:户内力学测试结果
PSD(μm) d(10) d(50) d(90)
实施例7黄色 6.11 9.08 13.39
实施例7品红色 5.93 8.87 13.18
实施例7青色 6.3 9.04 12.92
实施例7黑色 6.27 8.95 12.73
实施例2黑色 8.04 11.98 17.72
表IX.c:经受力学测试和化学测试的涂料的粒度分布所有结果均与作为粉末涂料测试的配方相当。
·力学测试的测试标准表:
Figure GDA0002354081670001371
表X:用于力学测试的测试标准
6.化学测试
出人意料地发现,以不同厚度在不同基底上施加的实施例2、实施例3和实施例7的涂料的印刷膜均可以承受化学测试(如表XV中的化学测试标准所示)。选择合适的数字粉末(Digital Powder)、基底和粉末涂料的组合,为在任何类型的户内和/或户外工业应用中使用这些材料作为具有高化学性能的印刷饰面(printed finishing)提供了一个极好的机会,其性能与用粉末涂覆制成的底涂层的性能相当。
在第一步中,按照化学测试标准表中列出的标准,对作为粉末涂料的所有新配方进行了测试。下表XI示出了在铝板上涂覆实施例2粉末的试验。
Figure GDA0002354081670001381
*容易被划伤
表XI.a:使用实施例2户外涂料的基底的化学测试结果
Figure GDA0002354081670001382
Figure GDA0002354081670001391
表XI.b:使用实施例7户内涂料的基底的化学测试结果
Figure GDA0002354081670001392
表XII:经受化学测试的涂料的粒度分布
在第二步中,将所有配方印刷在不同的基底上,并再次使用相同的标准进行测试,以确定厚度的减小是否会影响性能。表XIII示出了在涂覆有粉末的铝材上印刷的实施例7的测试。
Figure GDA0002354081670001393
/>
Figure GDA0002354081670001401
表XIII.a:具有实施例7户内涂料的基底的化学测试结果
Figure GDA0002354081670001402
表XIII.b:具有实施例2户外涂料的基底的化学测试结果
Figure GDA0002354081670001403
Figure GDA0002354081670001411
表XIV:经受化学测试的涂料的粒度分布
化学测试标准表:
Figure GDA0002354081670001412
表XV:化学测试的测试标准
7.铅笔试验测定膜硬度
在本节中,描述了通过“铅笔试验”测定膜硬度。使用标准铅笔根据下表中给出的标准进行测试。对实施例2和实施例8进行了测试,它们能够达到HB等级。
铅笔试验标准表:
Figure GDA0002354081670001413
表XVI:铅笔试验的试验标准
8.化学稳定性IPA-MEK
在本节中,使用测试方法EN 12720的原理对试验进行了说明,但使用的液体和时间不同。30秒MEK(甲乙酮)和IPA(异丙醇)。测试方法的基础在EN 12720中给出。
如实施例3这样的高耐化学性材料甚至可以承受MEK测试,而MEK测试实际上是对涂层最关键的化学稳定性测试中的一种。根据本发明的所有受试配方(formulation)均能够满足IPA测试。
观察到实施例7的MEK测试失败。实施例2的MEK测试也失败了,但是性能优于先前的材料。实施例3仅以5μm的厚度完成了MEK测试。
9.显微镜观察–PSD
在本节中,描述的是通过印刷所获得的有关PSD(颗粒粒度分布)的不同结果,呈现了通过数码显微镜相机(dnt DigiMicro 2.0Scale)拍摄的图片获得的一些结果。
在每种情况下,不同的PSD与用于研磨的研磨机和分级一起提供。下表中总结了不同的PSD测量值。
测得的PSD:
Figure GDA0002354081670001421
表XVII:测得的颗粒粒度分布(PSD)
如本文中所发现的,PSD对于实现良好的印刷结果非常重要。通常,颗粒的直径越小,PSD越窄,粉末样品越均匀,就越容易控制粉末的荷电(charging)和粉末的流动。这导致更好的印刷质量和更低的膜厚需求。
可以看到,由于PSD越来越窄并且直径越来越小,因此分辨率和质量从H-0到H-9000都有所提高。
传统机械制作的墨粉使用的最小直径极限通常是颗粒可呼吸性的极限。低于5μm时,颗粒可以直接吸入肺中。
然而,本文公开的主题提供的有利可能性之一是触觉-2,5D(浮雕)效果。为了增强这种效果,最好不要使颗粒直径减小太多,以保持良好的分辨率和质量以及更好的触觉效果。例如,用PSD H0印刷的图片可以观察到这种情况。因此,较大的PSD可有利于浮雕效果。
10.无添加剂–无流平剂
在本节中,描述了不使用粉末涂料技术中通常使用的流动和/或流平添加剂来设计数字粉末配方的惊人好处。该特殊方法的优点是可以将涂料涂覆到任何表面上,“通过点进行印刷”。这种通过点进行的印刷使用具有更均匀的PSD和较小的直径,以及形状更圆的粉末颗粒。不受理论的束缚,认为这些因素(粉末颗粒的均匀的PSD、小的直径和粉末颗粒的更圆的形状(高球形度))有助于使印刷在表面上的颗粒的膜更致密。
通过材料的这种印刷方式,更重要的是,使得印刷在基底上的图像可以在固化之前和之后获得所需的分辨率。然后,尽量保持印刷颗粒的位置,并尽可能避免固化过程中可能出现的任何渗色现象。这一事实,以及与喷涂粉末涂层技术所应用的厚度(约60μm-80μm,以保持机械、化学和腐蚀防护)相比,通过单道次印刷施加的膜的厚度更低,使得在配方中避免那些添加剂成为可能,并且为保持高分辨率,优选不使用那些添加剂。
这种相对较薄的厚度(与粉末涂层相比)和点的应用也提供了从几乎所有树脂体系的数字粉末配方中去除任何脱气剂的可能性。对于羟烷基酰胺体系需要进行特别说明。此时,在大多数经测试的情况下,固化过程中有水形成,需要使用一定量的脱气剂。
使用数码显微镜相机(dnt DigiMicro 2.0Scale)拍摄了一些实例图像。
转印箔上带添加剂的PSD H-0:仍未被转印且已经固化。结果,观察到明显可见的渗色现象。
带有添加剂的PSD H-0被转印并且固化。结果,同样观察到明显可见的渗色现象。
PSD H-7500:没有使用添加剂,印刷且固化。结果,未观察到渗色现象。
11.无填充剂
在本节中,描述了不使用粉末涂料技术中通常使用的填充剂来设计数字粉末配方(即,根据本文公开的主题的实施方案的涂料)的益处。不受理论的束缚,认为由于粉末颗粒的均匀性较高,印刷结果更好,因此,固体颗粒的荷电性和流动性保持在非常良好的水平。
12.适当的反应性
基于实施例7(实施例7A,7B和7C)的配方制备了具有不同反应性的三个不同的样品,以表明反应性对最终图像及其制作的影响。低反应性样品(实施例7C)是在不使用促进剂的情况下制备的。
配方:实施例7A-7C:在此仅给出了黑色的配方。
Figure GDA0002354081670001441
表XVIII:测试涂料的适当反应性
结果-粘度
使用流变仪,例如“AR 2000ex”(TA Instruments Ltd.),在规定的加热速率下测定粘度。测量动态模量G′和损耗模量G″,并从这两个算子计算出粘度η*。测量所有样品的最小粘度(升温速率为5℃/分钟),将它们进行比较时,可以得出以下结论。此外,如上所述测定了片流动长度。本试验提供了粉末粘度和反应性相互作用的结果,因此是描述分辨率和图像质量效果的良好工具。如果反应性太高(大量的促进剂),则已经发生了预反应,并且粘度从一开始就已经很高。由这种涂料获得的最终涂层具有良好的分辨率,但是对于某些工业应用来说,不能充分满足保护性涂层的要求,例如耐化学性。如果反应性处于本发明所述极限的下限,则流动性较高,从而产生较差的分辨率,还会出现其他伪像(artefact)。
发现实施例7A表现出良好的粘度并且可以满足对最终图像的要求。总而言之,实施例7B表现出过高的反应性,而实施例7C表现出下限的粘度,这尤其对于基于环氧树脂和聚酯树脂的涂料体系不是优选的。
13.球形度
在本节中,描述了有关球形度的通过印刷获得的不同结果。
不使用任何额外的特殊处理、热处理和/或机械处理来磨圆颗粒,不同的球形度由研磨获得,具体取决于研磨机(喷射研磨机高达0.93,锤式研磨机低于此范围)。理想的完美圆形粒子的球形度值为1。
在这种情况下,根据不同研磨机供应商提供的信息,取决于研磨机的类型,圆度/球形度可以为0.93-0.97。
球形度/圆度可以使用诸如Malvern FPIA 3000之类的各种市售装置进行测量。
在此重要的一点是,发现颗粒的圆度/球形度与分辨率和质量有关。已经发现,在某些实例中,可以发现使用较少的球形/圆形颗粒,最终固化的印刷层(printing)具有更明显的触觉效果。
14.荷电量(chargeability)表+二氧化硅
在本节中,描述了使用Epping GmbH的q/m测量仪测试数字粉末(Digital Powder)获得的不同结果。该机器提供了将不同量的墨粉加入墨粉+载体的混合物的情况下,μC/gr随采用软吹进行活化时间变化的结果,。
如下进行荷电(charging)测试:
a.Q/M测量仪,用20μm筛进行软吹(soft blow off);使用滚压机进行10-300分钟的活化。
b.载体参照物(carrier reference)是可从Büro Compunication Wagner GmbH购得的铁氧体芯载体CBO3(参照物)。
C.混合25克的载体+数字粉末(8%-10%的数字粉末,因此92%-90%的载体,例如8%或10%的数字粉末)。
通常,墨粉(粉末)的流动性(粘结性)和荷电性(charging)可能会有所不同,具体取决于颗粒粒度、PSD、电荷控制剂(类型和用量)和外部添加剂(类型和用量)。
在开发中进行工作的合适方法是首先确定(选择)所有核心材料(corematerial),然后在第二步中测试各种浓度的材料和各种外部添加剂。
当然,使用不同系列的材料,使用不同的树脂体系时,所有这些因素的组合在各种情况下都会有所不同。但是,至少可以使用一个标准过程作为起点。
二氧化硅粘结(silica bonding):
可以使用不同种类的表面添加剂(单独使用或一种或多种组合使用)来进行二氧化硅粘结。以二氧化硅为例。取决于所使用的机器,混合的设置可能会有所不同,始终控制混合器中的温度,以避免粉末涂料的预反应。在这种情况下,下面将描述所使用的材料、方法和机器。
机器:Henschel混合机MB10
材料:将二氧化硅(用量基于数字粉末的总重量)与市售二氧化硅组合混合以改善粉末荷电性(charging)和粉末流动性(粘结性),例如,来自Wacker Silicones的0.5%HDKH05 TD(二氧化硅A)+1%HDK H30 TM(二氧化硅B)。
方法:通过三个步骤粘结每种二氧化硅。每个步骤都包括以3700rpm的速度粘合10秒钟,并且在两个步骤之间要暂停5秒钟。
Figure GDA0002354081670001471
表XIX:用于测试二氧化硅粘结的涂料
结合不同的PSD测定了添加二氧化硅的(在图13中称为“粘结的”)效果,例如实施例7品红色(不同的PSD)+二氧化硅粘结效果,所用载体为8%数字粉末。结果如图13所示。图13中提到的PSD在前面的表XVII中进行了限定。
根据PSD,H8500在H7500和H9000之间。
结果,通过减小PSD并使用二氧化硅粘结,荷电性(charging)得以改善。
电荷控制剂与二氧化硅结合的效果:
出人意料的是,将电荷控制剂添加到配方中并没有带来特别强的荷电性改善效果,但是令人惊讶的是,电荷控制剂含量低于2%的数字粉末的色密度急剧下降。
使用2%的电荷控制剂时,观察到高的色密度。使用1%的电荷控制剂,只能观察到低的色密度。
不同载体的影响:采用不同的实例、不同颜色和混合量的载体-墨粉测试了不同种类的具有不同直径和涂料组成的市售铁氧体芯载体。
一个重要的结果是,配方-二氧化硅-电荷控制剂和载体的良好组合,使得有可能具有非常稳定的荷电性(charging),不仅活化时间短,而且可长期活化。这些良好的组合必须在各种情况下进行测试。
15.转印
在本节中,我们描述了使用不同的转印箔和不同的T(温度)以及t(时间)测试数字粉末时获得的不同结果。为了使粉末在印刷过程中在转印箔/纸上获得最佳定影效果,在高于每种数字粉末固化温度的T(温度)下进行了约1-2秒的快速处理,但固化程度较低,以避免印刷的点(printed dot)与转印箔表面交联。本文中的固化温度定义为通过差示扫描量热法以20K/分钟的加热速率测量的固化起始点。
下面列出了用于进行这些测试的材料:
数字粉末(Digital Powder):实施例7品红色,实施例3黑色
最终基底:粉末涂覆有作为底涂层的聚酯粉末涂层(白色)的铝。
Figure GDA0002354081670001481
表XX:用于测试转印箔效果的转印箔材料
转印步骤:
高于Tg但低于熔点(适用于(半)结晶树脂的情况),其中材料可以处于其过冷液态,温度T、时间t和压力P(T-t-P)的组合在分辨率方面会产生很大的差异。处理的持续时间至关重要。太长时间的处理会使粉末流动/渗出(bleed),从而使图像失去清晰度。
进行了一系列具有不同的温度-时间(T-t)设置且压力(P)保持恒定的测试。
使用RNK 75箔,使用材料实施例7品红色在150℃下进行1分钟的首次测试(在这种情况下,使用的是高反应性涂层,通常至少在120℃-130℃下就已经开始固化)→体系表现出过多的预反应。结果,粉末熔化并交联到板上,由于压力(P)而产生渗色现象。在箔上发生了与少量材料的交联,从而使粉末与箔表面形成非常牢固的附着力。
使用RNK 75,使用材料实施例3黑色(基于聚氨酯)在120℃下进行30秒的第二次测试→在这种高温下,由于流动增加,体系表现为从箔上剥落以及分辨率损失严重。在这种情况下,根据图14所示的DSC测量,没有发生预反应,因为此时反应在约170℃下开始。
(通过DSC测量获得的更多信息:在51.1℃观察到玻璃化转变的开始(拐点在56.4℃;终点在61.1℃;Delta-Cp 0.443245mVs/(gk);平均值:56.8℃)。进一步在129.4℃观察到玻璃化转变的开始(拐点在139.1℃;终点在144.6℃;Delta-Cp 0.120134mVs/(gk);平均值:138.8℃)。在204.6℃和297.5℃观察到放热峰。在281.5℃观察到吸热峰)。
使用不同种类的箔(STK 50、RNK 75和MT 50),使用材料实施例7品红色在150℃下进行3分钟的第三次测试(在这种情况下,使用的是高反应性涂层,通常至少在120℃-130℃下就已经开始固化)→体系表现出过高的固化度并且印刷的点开始与转印箔表面交联,因此不可能将材料转印到基底上。使用STK 50箔的影响更强烈,剥离(release)后,箔上还残留着大量的材料。相反,剥离后,在RNK 75和MT 50的表面上残留的粉末少得多。在所有三种情况下,转印后粉末都在板表面发生渗色(bleeding)。
使用RNK 75箔,使用材料实施例7品红色在80℃进行1分钟的第四次测试(在这种情况下,使用的是高反应性涂层,通常至少在120℃-130℃下就已经开始固化)→此时处于过冷状态,转印效果更好,印刷质量保持较高水平。样品点从低到高的颜色梯度显示出印刷层厚度的相应连续增加,这出乎意料地表明,随着材料厚度的增加,转印质量得到了改善。此实施例表现出T-t-P(温度-时间-压力)的更好组合。此时阻止(kept)材料流动或渗出(bleed),并且图像的最终清晰度更高。
总结:
通过选择适当的转印箔/纸可以提高印刷质量。
通过在过冷状态下(第四次测试中提到)转印到基底上并将加热速率和固化相结合以防止印刷点的流动和/或渗出,可获得最佳结果。
为了帮助实现转印箔上最佳的点印刷定影(fixation),以及将这些点从转印箔转印到最终表面的后转印(post transference),并保持前面提及的排列(commentedalignment),可以额外使用快速预固化,以防止在固化期间和固化之前的印刷物(print)流动。这可以通过调整高反应活性的催化剂和/或交联剂的量来实现,以使部分固化可在低温下进行,但是其量不足以进行完全固化,以及通过调整其反应性不足以进行最终完全固化的固化催化剂/交联剂的量。换句话说,根据一个特定的实施方案,涂料的固化剂包括第一固化剂和第二固化剂,其中在一定(预定)温度下,第一固化剂提供的反应性高于第二固化剂提供的反应性。根据另一个实施方案,第一固化剂的量与第二固化剂的量不同(例如第一固化剂的量更低,例如比第二固化剂的量低因子x)。根据一个实施方案,选择因子x,以使得由第一固化剂在特定温度下且在所需时间窗口内引发的预固化达到所需的量。因此,例如,一种选择可以是实施一定浓度的未封端的异氰酸酯交联剂,已知该交联剂反应非常快,但其浓度仅能导致部分固化,从而阻止了进一步流动。另一个选择是对数字粉末的每种配方实施紫外线固化,并以防止完全固化的方式调整光能、紫外线引发剂浓度和/或时间。从而,UV反应足够快,可以阻止材料的流动并允许高分辨率转印,这种高分辨率转印还可更稳定地抵抗可能会在基底上最终固化之前损害分辨率的环境影响。
结语
应注意的是,取决于涂料的组成,涂料可以具有多个熔融温度,例如,涂料的不同组分或相具有不同的熔融温度。在这种情况下,本文公开的主题的实施方案中提到的“熔融温度”是两个或更多个不同的熔融温度中的最低熔融温度。
同样,取决于涂料的组成,涂料可以具有多个固化温度,例如,涂料的不同组分或相在不同的温度下固化。在这种情况下,本文公开的主题的实施方案中提到的“固化温度”是热固化体系的两个或更多个不同的固化温度中的最低固化温度。
同样,取决于涂料的组成,涂料可以具有多个玻璃化转变温度,例如,涂料的不同组分或相在不同的温度下经历玻璃化转变。在这种情况下,本文公开的主题的实施方案中提到的“玻璃化转变温度”是两个或更多个不同的玻璃化转变温度中最低的玻璃化转变温度。
应当注意,本文公开的任何实体(例如,组分、元件和设备)不限于如一些实施方案中所描述的专用实体。相反,本文公开的主题可以在设备级或软件模块级以各种方式和各种粒度实施,同时仍然提供指定的功能。此外,应当注意,根据实施方案,可以为本文公开的每个功能提供单独的实体(例如,软件模块、硬件模块或混合模块(组合的软件/硬件模块))。根据其他实施方案,实体(例如,软件模块、硬件模块或混合模块)被配置为用于提供如本文所公开的两个或更多个功能。根据其他实施方案,两个或更多个实体被配置为用于一起提供如本文所公开的功能。注意,控制设备可以是具有几个部分的分布式控制设备。根据一个实施方案,分布式控制设备的各部分之间的信息交换可以通过各部分的通信连接(例如,通过计算机网络)来进行,或通过以接收实体(例如,涂层施加设备、固化设备)可读的形式向基底(或者,在另一实施方案中,在使用转印元件的情况下,向转印元件)提供信息。待交换的此类信息可以是例如固化程序。可以由印刷设备根据印刷参数(例如,特定的涂料、涂层的处理(部分固化、粘性流动等))来指定固化程序。
此外,应当注意,尽管附图中的示例性涂层施加设备和印刷设备包括本文公开的主题的几个实施方案的特定组合,但是实施方案的任何其他组合也是可能的,并且被认为与本申请一起公开,因此本文公开的主题的范围扩展到本文中提及的或显而易见的两个或更多个单独特征的所有可选组合。所有这些不同的组合构成本发明的各种可选实施例。
在本文中,只要涉及公开的不同实施方案的实体(例如涂料、涂层、层封装、树脂、电荷控制剂、固化剂、印刷设备、涂层施加设备、转印元件、基底、涂覆、参数范围等),应该理解,可以根据针对该实体公开的任何一个或多个实施方案来配置该实体。
根据一个实施方案,除非另有说明,涂层(根据本文中定义的一个或多个实施方案)是已经通过NIP设备处理的涂层。
根据一个实施方案,涂料包含一种或多种彩色颜料,特别是以下一种或多种彩色颜料:
青色:耐晒蓝(Sunfast Blue)15:4/太阳化学品公司(C.I.:蓝15:4、酞菁铜);海利勤蓝(Heliogen Blue)D7110F/汽巴精化(Ciba Specialty Chemicals)(C.I.蓝15:4、酞菁铜);海利勤蓝K7090/巴斯夫(C.I.蓝15:3、酞菁铜);耐晒蓝15:3/太阳化学品公司(C.I.蓝15:3、酞菁铜)。
品红色:Quindo品红色2282120/太阳化学品公司(C.I.编号73907/73900、喹吖啶酮);Cinquasia红L4105HD/汽巴精化(C.I.紫19、喹吖啶酮);Cinquasia Viloet L5120/巴斯夫(C.I.紫19、喹吖啶酮);Hostaperm rosa E/科莱恩(Clariant)(C.I.PR 122、喹吖啶酮);Hostaperm红E3B/科莱恩(C.I.紫19、喹吖啶酮);Hostaperm红E5B02/科莱恩(C.I.紫19、喹吖啶酮)。
黄色:Fanchon黄180/太阳化学品公司(C.I.:PY180、苯并咪唑酮);Fanchon黄151/太阳化学品公司(C.I.:PY151、苯并咪唑酮);Duropal黄6218/Habich HMH(C.I.:PY184、钒酸铋);Sicopal黄L1100/巴斯夫(C.I.:PY184、钒酸铋)。
黑色:Nipex 60/Orion(碳黑);Printex 90珠/Orion(碳黑);Spezial Schwarz/赢创(Evonik)(碳黑)。
白色:TiSelect TS6200/杜邦(二氧化钛)。
根据一个实施方案,涂料包含一种或多种效应颜料,特别是以下一种或多种效应颜料:Iriodin 9612银灰色细缎/EMD;PCU 1000铝粉/Eckart效应颜料。
根据一个实施方案,涂料包括一种或多种光和热稳定剂,特别是以下的一种或多种:
UVA-紫外线吸收剂:Tinuvin 479(HPT-羟苯基三嗪);Tinuvin 405(HPT);Tinuvin460(HPT);K-Sorb 1577(HPT);Tinuvin 928(BTZ-苯并三唑)。
HALS-受阻胺光稳定剂:Tinuvin 152(N-OR HALS);Tinuvin 144(N-烷基HALS);Tinuvin 622SF(低聚N-烷基HALS);Chimassorb 944LD(低聚N-H HALS);Tinuvin 111FDL共混物(N-烷基/N-烷基HALS);K-Sorb111。
AO-抗氧化剂:Irganox 1010(受阻酚,主抗氧化剂);Irganox 1076(受阻酚,主抗氧化剂):Irganox 245(受阻酚,主抗氧化剂);Irgafos 126(亚磷酸酯,辅助抗氧化剂);Irgafos 168(亚磷酸酯,辅助抗氧化剂);K.nox 126(亚磷酸酯,辅助抗氧化剂);K.nox3114(酚醛,主抗氧化剂);Knox 1010(酚醛,主抗氧化剂);K.nox 445(胺类抗氧化剂)。
应当注意,术语“包括”不排除其他要素或步骤,并且“一种(a)”或“一个(an)”不排除复数。还可以组合结合不同的实施方案描述的要素。还应当注意,权利要求中的附图标记不应被解释为限制权利要求的范围。
为了概括本发明的一些上述实施方案,可以声明:
描述了可通过NIP处理以形成呈现图像的涂层206的至少一部分的涂料237、248、268。涂料237、248、268包括无定形组分并且是可固化的,例如可热固化的。此外,涂料237、248、268被配置为用于以至少15μm的厚度施加。
进一步描述了一种涂料,该涂料尤其被配置为用于通过非击打式印刷形成涂层,该涂料以多个颗粒的形式提供并且包含:树脂,该树脂包含可固化树脂组分,该树脂进一步包含无定形树脂部分,特别是其中树脂组分至少部分可热固化,特别是可通过能够与树脂组分的官能团反应的交联剂固化;该涂料包含电荷控制剂,其中基于涂料的总重量,电荷控制剂的含量为至少2重量%;该涂料具有d10值等于或大于5μm的粒度分布,特别是d10值在5μm-7μm的范围内的粒度分布。
进一步描述了一种涂料,特别是用于通过非击打式印刷形成涂层的涂料,该涂料以颗粒形式提供,并且包含:可固化树脂,优选至少部分可热固化的树脂,还特别是可通过能够与树脂的官能团反应的交联剂而固化的树脂,该树脂特别地包含无定形树脂部分;其中颗粒的平均直径在1μm-25μm之间的范围内;其中颗粒的平均球形度大于0.7,特别是大于0.8,特别是大于0.9。
进一步描述了一种显影剂,其包括:载体(例如至少一种载体);和含量为10重量%或更少的涂料,特别是用于通过非击打式印刷形成涂层的涂料,该涂料以颗粒形式提供并且包含:可固化树脂,优选至少部分可热固化的树脂,还特别是可通过能够与该树脂的官能团反应的交联剂来固化的树脂,该树脂特别地包含无定形树脂部分;其中颗粒的平均直径在1μm-25μm之间的范围内;其中颗粒的平均球形度大于0.7,特别是大于0.8,特别是大于0.9;其中,如果以每分钟5K的加热速率从室温加热涂料,则在加热时涂料的粘度降低至最小粘度,并且在温度进一步升高时其粘度增加;其中最小粘度在3帕斯卡秒-20000帕斯卡秒之间的范围内。
进一步描述了一种涂料,其被配置为用于通过非击打式印刷来形成涂层(206),该涂料包括:至少一种效应颗粒,其包含至少一种至少部分被覆盖的效应颜料,该效应颜料至少部分地被可热固化和/或辐射固化的聚合物基质覆盖,其中聚合物基质优选是透明的。
进一步描述了一种非击打式印刷设备,其包括:涂料,所述涂料是可固化的并且包含树脂;所述涂料包含基于树脂总量的至少30重量%的无定形树脂部分,并且相对于涂料的总量,所述涂料包含小于0.5重量%的流动添加剂;印刷单元,特别是电子照相印刷单元,其被构造为用于印刷涂料以形成涂层,其中所述涂层形成包括至少一层的层封装的至少一部分;所述非击打式印刷设备被构造为用于提供所述层封装,以便用所述层封装限定表面结构;其中所述表面结构由所述层封装的厚度变化限定;其中所述厚度变化在1μm-1000μm的范围内,特别是在1-300μm的范围内,特别是大于1μm,特别是大于5μm,特别是大于10μm,特别是大于20μm。
还描述了一种用于将位于转移元件上的涂层施加到基底上的涂层施加设备,该涂层由涂料,特别是热固性涂料形成,该涂层是可固化的并且包含一种无定形材料,该涂层施加设备包括:加热设备,其被构造为使得(i)在从涂层移去转印元件之前,涂层的温度保持在一定温度范围内,其中在该温度范围内,未固化的涂层材料处于其过冷液态;和/或(ii)在涂层与基底接触期间以及从涂层移去转印元件之前,特别是通过将涂层的温度提高到等于或高于涂层的固化温度,使涂层部分地固化。
描述了一种涂料,特别是用于非击打式印刷的涂料,该涂料包含:包含至少一种树脂组分的树脂,特别是至少一种类型的树脂,该树脂特别包含无定形树脂部分;固化剂,其包含至少一种交联剂和/或至少一种热引发剂和/或至少一种光引发剂和/或至少一种催化剂;其中该涂料包含一定量的固化剂,使得固化的涂料在按照DIN EN 12720进行的甲乙酮测试中在10秒钟后能够达到至少2-3的等级;和/或固化的涂料能抵抗至少50次IPA(异丙醇)双摩擦。该树脂包括以下的一种或多种:(i)聚酯树脂组分,其相对于引入的(使用的)酸单体基团的总量而言,包含至少5重量%的间苯二甲酸,特别是至少10重量%的间苯二甲酸,还特别是至少25重量%的间苯二甲酸,还特别是至少30重量%的间苯二甲酸,还特别是至少50重量%的间苯二甲酸,还特别是至少80重量%的间苯二甲酸,还特别是至少85重量%的间苯二甲酸;(ii)聚酯树脂组分,其相对于聚酯树脂组分的二醇化合物的总重量,包含1-100重量%的脂环族二醇化合物,特别是TACD,还特别是TMCD;(iii)丙烯酸树脂;(iv)含氟聚合物,特别是羟基官能的氟聚合物;(v)聚氨酯树脂。
进一步描述了一种涂料,该涂料可通过非击打式印刷处理以形成展现图像的涂层的至少一部分。该涂料包含无定形树脂部分并且是可固化的。该涂料被配置为用于以至少15μm的厚度施加,其中优选将该涂料配置为用于以至少20μm的厚度,特别是至少30μm的厚度,还特别是至少40μm的厚度施加。该涂料包含以下的一种或多种:(i)聚酯树脂,其包含至少一种引入的酸单体,并且其中至少10重量%的所述至少一种引入的酸单体是间苯二甲酸,特别是至少20重量%的所述至少一种引入的酸单体是间苯二甲酸,特别是至少30重量%的所述至少一种引入的酸单体是间苯二甲酸,特别是至少50重量%的所述至少一种引入的酸单体是间苯二甲酸,特别是至少80重量%的所述至少一种引入的酸单体是间苯二甲酸,还特别是至少85重量%的所述至少一种引入的酸单体是间苯二甲酸;(ii)聚酯树脂,其相对于聚酯树脂组分的二醇化合物的总重量,包含1-100重量%的脂环族二醇化合物;(iii)丙烯酸树脂,特别是TACD,还特别是TMCD;(iii)丙烯酸树脂;(iv)含氟聚合物,特别是羟基官能的氟聚合物;(v)聚氨酯树脂。
进一步描述了一种用于通过非击打式印刷形成涂层的涂料,其中所述涂层呈现图像,并且其中所述图像的分辨率为至少100DPI,所述涂料包含可固化树脂;其中当从室温以每分钟5开尔文的加热速率加热到涂料发生固化的温度时,涂料表现出最小粘度,其中该最小粘度在3帕斯卡秒-20000帕斯卡之间的范围内,特别是在50帕斯卡秒-10000帕斯卡秒之间的范围内,还特别是在250帕斯卡秒-7000帕斯卡秒之间的范围内;且其中在可用于固化所述涂料的可用固化温度下,片流动长度低于350mm。

Claims (29)

1.一种显影剂,其包括:
至少一种载体;和
涂料(237、248、268),所述涂料是用于通过非击打式印刷形成涂层的涂料,所述涂料的含量为10重量%以下,所述涂料以颗粒形式提供并且包含:
可固化的树脂,所述树脂是至少部分可热固化的树脂,且包含无定形树脂部分;
其中所述颗粒的平均直径在1μm-25μm之间的范围内;
其中所述颗粒的平均球形度在0.7-0.98的范围内;
其中,当以每分钟5K的加热速率从室温加热所述涂料时,则在加热时涂料的粘度降低至最小粘度,并且在温度进一步升高时其粘度增加;
其中所述最小粘度在3帕斯卡秒-20000帕斯卡秒之间的范围内。
2.根据权利要求1所述的显影剂,
其中,所述涂料的平均球形度通过所述颗粒的平均圆度来定义,其中,颗粒的圆度由具有与所述颗粒的周长所包围的最大面积相等的面积的圆的周长,除以所述颗粒的周长而确定;和/或
其中,平均球形度被定义为仅涉及用于计算平均球形度的一部分颗粒;和/或
所述涂料是可固化的和/或包含电荷控制剂和/或硅的化合物和/或钛的化合物。
3.根据权利要求1所述的显影剂,
其中所述涂料可通过辐射至少部分地固化;
并且其中所述涂料的树脂包括热固性树脂,其中所述热固性树脂是至少部分可固化的。
4.根据权利要求1所述的显影剂,
其中所述涂料的最小粘度在50帕斯卡秒-10000帕斯卡秒之间的范围内。
5.根据权利要求1所述的显影剂,
其中,相对于所述涂料的总量而言,所述涂料具有最大浓度为10重量%的双酚A和/或环氧树脂;和/或
其中,所述涂料(237、248、268)包括聚酯树脂、丙烯酸树脂、含氟树脂和二异氰酸酯或多异氰酸酯化合物中的一种或多种。
6.根据权利要求1所述的显影剂,其中,所述涂料(237、248、268)被构造为具有以下功能中的至少一种:形成呈现图像的涂层(206)的一部分、密封、耐高温、耐候性、长期紫外线稳定性、耐磨涂层、无针孔、耐磨褪色保护、户外功能、耐刮擦性、耐溶剂性、减少扩散、防腐蚀。
7.根据权利要求1所述的显影剂,
其中,相对于所述涂料中的树脂的总量,所述无定形树脂组分在所述涂料中的含量为至少30重量%。
8.根据权利要求1所述的显影剂,其中所述颗粒的平均球形度在0.8-0.98的范围内。
9.根据权利要求1所述的显影剂,其中所述颗粒的平均球形度在0.9-0.98的范围内。
10.根据权利要求1所述的显影剂,其中所述可固化的树脂是通过能够与所述树脂的官能团反应的交联剂可固化的树脂。
11.根据权利要求2所述的显影剂,其还包括下述中的一个或多个:
平均球形度被定义为仅涉及占全部涂料的至多80%的量的、所述涂料的最大颗粒的一部分颗粒;
所述硅的化合物是SiO2和/或所述钛的化合物是TiO2
所述硅的化合物和/或所述钛的化合物的粒度分布具有在1nm-100nm范围内的d50值;
所述涂料以大于0.5重量%的量包含所述硅的化合物和/或所述钛的化合物;
所述电荷控制剂包括锌的水杨酸化合物;
相对于所述涂料的总量,所述涂料包含高于1重量%的且小于10重量%的所述电荷控制剂。
12.根据权利要求2所述的显影剂,其中所述电荷控制剂包括水杨酸锌。
13.根据权利要求3所述的显影剂,其中所述辐射是紫外线辐射或X射线辐射;和/或
其中所述热固性树脂是通过不包括双键的反应至少部分可固化的。
14.根据权利要求1所述的显影剂,
其中所述涂料的最小粘度在250帕斯卡秒-7000帕斯卡秒之间的范围内。
15.根据权利要求1所述的显影剂,其还包括下述中的一个或多个:
所述涂料不含双酚A和/或不含环氧树脂;以及
所述涂料包括酸值高于50的聚酯树脂,和/或环氧当量为300-700g/eq的环氧树脂,和/或促进剂。
16.根据权利要求7所述的显影剂,其中相对于所述涂料中的树脂的总量,无定形树脂组分在所述涂料中的含量为至少50重量%。
17.根据权利要求7所述的显影剂,其中相对于所述涂料中的树脂的总量,无定形树脂组分在所述涂料中的含量为至少70重量%。
18.根据权利要求1-17中任一项所述的显影剂的用途,所述显影剂用于由所述涂料形成用于保护基底的涂层。
19.根据权利要求18所述的用途,其还包括以下中的一个或多个:
所述保护是抵抗腐蚀和/或天气和/或紫外线和/或侵蚀性液体和/或刮擦的保护;
所述涂料是透明的和/或通过非击打式印刷施加;
所述涂料是以高于100DPI的分辨率施加,或是以大于2线/毫米的分辨率施加。
20.一组根据权利要求1-17中任一项所述的显影剂,其中,所述一组显影剂提供至少一种CMYK体系。
21.根据权利要求20所述的一组显影剂,
其中每种显影剂的涂料的d1值等于或大于5μm;和/或
其中每种显影剂的涂料的平均球形度在0.90-0.97之间。
22.一种方法,其包括:
将由根据权利要求1-17中任一项所述的显影剂的涂料(237、248、268)形成的涂层(206)通过非击打式印刷设备(301、400)施加至目标表面(205、211)。
23.根据权利要求22所述的方法,
其中所述目标表面是用于将所述涂层转印到基底上的转印元件的表面;或者
其中所述目标表面是基底的表面。
24.一种用于非击打式印刷设备(301、400)的容器,所述容器包含根据权利要求1-17中任一项所述的显影剂。
25.一种非击打式印刷设备(301、400),其包含根据权利要求1-17中任一项所述的显影剂。
26.一种转印元件,其包括由权利要求1-17中任一项所述的显影剂的涂料(237、248、268)形成的涂层(206)。
27.一种基底(210),其包括由权利要求1-17中任一项所述的显影剂的涂料(237、248、268)形成的涂层(206)。
28.根据权利要求27所述基底(210),其还包括下述中的一个或多个:
所述基底为预涂覆的基底;
所述涂层具有至少10μm的厚度;
所述涂层呈现图像,其中所述图像的分辨率为至少100DPI,或是大于2线/毫米;
层厚度为60-80μm时根据ISO 2815测定的压痕硬度大于87;
所述涂层的最小玻璃化转变温度高于50℃;
根据GSB国际AL631第七部分第20.1节Kurzbewitterung UV-B(313),在暴露于UV 300小时后的剩余光泽度为至少50%;
根据GSB国际AL631第七部分第20.1节Kurzbewitterung UV-B(313)的测试方法,在暴露于UV600小时后的剩余光泽度为至少50%;
根据ENISO 16474-2,暴露于氙1000小时后,根据ISO 2813测定的剩余光泽度为至少50%。
29.一种涂层施加设备(200),所述涂层施加设备被构造为用于接收转印元件(204),所述转印元件(204)包括由根据权利要求1-17中任一项所述的显影剂的涂料(237、248、268)形成的涂层(206),所述涂层施加设备(200)还被构造为用于将所述涂层(206)施加到基底(210)上。
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