JP2019509962A - エッチング処理されたガラス製品を製造する方法 - Google Patents

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Abstract

a)ガラス製品の表面上にUV硬化性インキジェットインキで画像(2)を噴射する工程と、b)画像(2)をUV硬化する工程と、c)UV硬化画像(3)により被覆されていない表面をエッチング処理して、エッチング済み画像(4)を得る工程と、d)アルカリ性水溶液中でUV硬化画像(2)を除去する工程とを含む、エッチング済みガラス製品(10)を製造する方法であって、前記UV硬化性インキジェットインキは重合性組成物を含むことを特徴とし、そこで、該重合性組成物の少なくとも80重量%は、すべて、重合性組成物の総重量に基づいた重合百分率により、a)15.0ないし70.0重量%のアクリルアミド、b)20.0ないし75.0重量%の多官能性アクリレート、およびc)1.0ないし15.0重量%の、カルボン酸基、リン酸基またはホスホン酸基を含む(メタ)アクリレート、からなる、方法。
【選択図】図1

Description

本発明は、例えば装飾目的のための、ガラスの選択的エッチング工程、より具体的にはインキジェット技術を使用するガラスのエッチング工程に関する。
ガラス製品の表面上に特定のパターンを得るための好適な選択的化学的エッチング法は、エッチング処理に抵抗性の保護マスクを使用して、ガラスの表面の特定の部分のみをエッチング処理に曝露することを可能にする。次にエッチング処理の後に保護マスクを除去する。従って、得られるエッチング済みパターンは、前以て適用された保護マスクの陰画(negative)である。
特許文献1(GLAVERBEL)および2(AGC)は、低温の溶融ワックスを含む保護層がガラス表面上に、スクリーン印刷により、高温のアプリケーターにより、またはインキジェット技法により付着される、ガラス表面を選択的にエッチングする方法を開示している。
インキジェット印刷によるワックスの付着は、プリントヘッドを、ワックスを溶融するのに十分高い温度に加熱する工程を必要とし、該ワックスは次に、より冷たいガラス表面との接触時に冷却され、硬化する。プリントヘッドを比較的高温に維持することは、プリントヘッドの寿命に不都合な影響を有する可能性がある。
他の欠点は、ワックスを含むインキジェットインキの安定性が低いことかも知れない。
特許文献3(AGC)において、保護層は、UV硬化性インキジェットインキを使用するインキジェット法により提供される。UV硬化性インキジェットインキは、N−ビニル−カプロラクタム、アクリレートモノマー、光開始剤およびグリコールエーテルアクリレートを含む。
保護層の除去に伴う問題は、アルカリ性のストリッピング浴中でのフレーク形成である。ストリッピング溶液は通常、水酸化ナトリウムもしくはカリウムのような水酸化アルカリ金属の溶液、またはモノもしくはトリエタノールアミンおよびテトラメチルアンモニウムヒドロキシドのようなアミン基剤の溶液である。ストリッピング溶液は、耐インキ膜(resist)の重合期間中に、そして耐インキ膜とガラス表面との間の結合が破壊される前に形成される三次元構造の架橋点においてポリマー鎖を破壊する。ストリッピング溶液の有効寿命を延長するためには、溶液を瀘過して、耐インキ膜のストリッピングされたフレークを除去することが必要である。フレークのサイズが大きすぎる場合は、それはストリッピング装置に付着して製造工程の円滑な走行を混乱させる傾向がある。フレークが小さすぎる場合は、それらはフィルターを通過してストリッピング浴中に戻る。しばらくすると、これらの小型のフレークは蓄積して、製造工程の円滑な走行を再度混乱させ始める。これらの非常に小型のフレークはストリッピングラインの噴霧器のノズルを閉塞する傾向がある。
フレークはまた、エッチング済みガラス表面上に再付着し、そして例えば、エッチング済みパターンに付着して、更なる洗浄工程を必要とさせる場合がある。
ストリッピングされるフレークサイズは主として、ストリッピング溶液の種類、ストリッピング溶液の濃度、ストリッピング溶液の温度およびストリッピング装置のデザイン、
等に左右される。この多くの影響因子は、フレークサイズを所望のサイズに調節することを非常に困難にさせる。
従って、広範なエッチング剤およびエッチング条件に適用可能な、工業的エッチング法において信頼できるインキジェット印刷に適し、そしてストリッピング工程およびフレーク形成に伴う問題を示さない、改善された、低粘度の放射線硬化性インキジェットインキの需要がまだ存在する。
国際公開第2006/087320号パンフレット 国際公開第2009/083468号パンフレット 国際公開第2013/189762号パンフレット
前記のフレークサイズの問題を克服するために、選択的にエッチング済みガラス製品の改善された製法を提供することが本発明の目的である。
この目的は、請求項1に記載される製法により実現された。
本発明の更なる利点および態様は、以下の説明から明白になると考えられる。
図1はエッチング処理されたガラス製品を製造するための好適な実施態様を示す。最初に、UV硬化画像(2)はガラス表面(1)上に印刷される。次に、ガラスは、エッチング工程中に、UV硬化画像により保護されたガラス表面を実質的にそのまま保持しながら、UV硬化画像(3)により保護されない領域中でエッチング処理される。UV硬化画像の除去後に、エッチング済み領域(4)と滑らかな領域(6)とを含むエッチング済みガラス製品(10)が得られる。 図2は、ガラスシートの第2の面が、エッチング溶液からその面を保護するためにUV硬化層(5)により完全に被覆されている、エッチング済みガラス製品を製造するための他の実施態様を示す。 図3は実施例1で得られるエッチング済みガラスシートの写真を示す。
発明の詳細な説明
定義
例えば一官能価の重合性化合物における用語「一官能価(monofunctional)」は、重合性化合物が1個の重合性基を含むことを意味する。
例えば二官能価の重合性化合物における用語「二官能価(difunctional)」は、重合性化合物が2個の重合性基を含むことを意味する。
例えば多官能価の重合性化合物における用語「多官能価(polyfunctional)」は、重合性化合物が3個以上の重合性基を含むことを意味する。
用語「アルキル」は、アルキル基内の炭素原子の各数に対して可能なすべてのバリアン
ト(variants)、すなわち、メチル、エチル、3個の炭素原子に対してはn−プロピルおよびイソプロピル、4個の炭素原子に対してはn−ブチル、イソブチルおよび第三ブチル、5個の炭素原子に対しては、n−ペンチル、1,1−ジメチル−プロピル、2,2−ジメチルプロピルおよび2−メチル−ブチル、等を意味する。
特記されない限り、置換もしくは未置換アルキル基は好適には、CないしC−アルキル基である。
特記されない限り、置換もしくは未置換アルケニル基は好適には、CないしC−アルケニル基である。
特記されない限り、置換もしくは未置換アルキニル基は好適には、CないしC−アルキニル基である。
特記されない限り、置換もしくは未置換アラルキル基は好適には、1、2、3もしくは4個以上のCないしC−アルキル基を含むフェニルまたはナフチル基である。
特記されない限り、置換もしくは未置換アルカリール基は好適には、フェニル基またはナフチル基を含むCないしC20−アルキル基である。
特記されない限り、置換もしくは未置換アリール基は好適には、フェニル基またはナフチル基である。
特記されない限り、置換もしくは未置換ヘテロアリール基は好適には、1、2もしくは3個の酸素原子、窒素原子、硫黄原子、セレン原子またはそれらの組み合わせ物により置換された5−もしくは6−員環である。
例えば置換アルキル基における用語、「置換された(substituted)」は、そのアルキル基が、このような基中に通常含まれる原子、すなわち炭素および水素、以外の原子により置換されてもよいことを意味する。例えば、置換アルキル基はハロゲン原子またはチオール基を含む場合がある。未置換アルキル基は炭素および水素原子のみを含む。
特記されない限り、置換アルキル基、置換アルケニル基、置換アルキニル基、置換アラルキル基、置換アルカリール基、置換アリールおよび置換ヘテロアリール基は好適には、メチル、エチル、n−プロピル、イソプロピル、n−ブチル、イソブチルおよび第三−ブチル、エステル、アミド、エーテル、チオエーテル、ケトン、アルデヒド、スルホキシド、スルホン、スルホネートエステル、スルホンアミド、−Cl、−Br、−I、−OH、−SH、−CNおよび−NOからなる群から選択される1個以上の成分(constituents)により置換されている。
本発明において、ガラスのエッチングは、ガラスに対する透明な/散乱する性状(aspect)、特定のきめ(texture)および時々は粗さ(roughness)を与える、ガラスの表面における特定量の材料の除去を意味すると理解される。用語「化学的エッチング」は、材料の除去が化学的攻撃/反応により実施されるときに使用される。
選択的にエッチングされたガラス製品を製造する方法
本発明の好適な実施態様による、エッチング処理されたガラス製品(10)を製造する方法は、a)ガラス製品の表面(1)上において画像(2)をUV硬化性インキジェットインキで噴射する工程と、b)画像(2)をUV硬化する工程と、c)UV硬化画像(3
)により被覆されていない表面をエッチング処理する工程と、エッチング済み画像(4)を得る工程と、d)アルカリ性水溶液中でUV硬化画像(2)を除去する工程とを含み、前記UV硬化性インキジェットインキは重合性組成物を含み、少なくとも80重量%の前記重合性組成物は、すべて、重合性組成物の総重量に基づく重量百分率(重量%)により、a)15.0ないし70.0重量%のアクリルアミドと、b)20.0ないし75.0重量%の多官能価アクリレートと、c)カルボン酸基、リン酸基またはホスホン酸基を含む1.0ないし15.0重量%の一官能価(メタ)アクリレートとからなる。
方法の好適な実施態様において、工程b)におけるUV硬化はUVLEDUVLEDを使用して実施される。
画像を噴射する工程と硬化する工程との間の時間間隔は好適には、少なくとも50ms、より好適には少なくとも75ms、もっとも好適には少なくとも100msである。画像を印刷するために使用されるインキジェットプリントヘッドに向かってガラス表面から反射されるUV光線は、インキジェットプリントヘッドのノズルの目詰まり(clogging)を誘発する場合がある。
インキジェットプリントヘッドのノズルの目詰まりは、噴射と硬化との間の時間間隔が前記の通りであるときは、防止される場合があることが認められた。
好適な実施態様において、画像を噴射する工程と硬化する工程との間の時間間隔は750ms未満、より好適には600ms未満、もっとも好適には500ms未満である。
噴射と硬化との間の時間間隔が長すぎるときは、インキジェットインキを噴射する工程と硬化との間の、ガラスの表面上のインキジェットインキの拡散(spreading)のために、画像の解像度が低下する場合があることが認められた。
好適な実施態様において、ガラスの表面は、UV硬化性インキジェットインキを印刷する前に清浄化される。これは特に、ガラスの表面が手で取り扱われ、手袋を着用されないときに望ましい。清浄化は、ガラス表面に対するUV硬化性インキジェットインキの付着を妨げる場合がある塵粒子および油脂を除去する。
方法の他の好適な実施態様において、UV硬化性画像は好適には、エッチング工程の前に、好適にはUV硬化工程b)とエッチング工程c)との間に、好適には10ないし45分間にわたり130ないし170℃における熱処理、より好適には20ないし30分間にわたり150℃における熱処理を与えられる。
適切な加熱装置は、熱風を循環する装置、オーブンおよび赤外線源を含む。
加熱装置は、噴射直後に放射線が適用されるように、少なくとも一部は、それとともに移動しているインキジェット印刷機のプリントヘッドと組み合わせて配列される場合がある。このような場合には、インキジェット印刷機には好適には、ある種の赤外線源、例えば、赤外線レーザーダイオードまたは赤外線LEDのような赤外線源が装備されている。
好適で有効な赤外線源は0.8ないし1.5μmの間の最大発光量を有する。このような赤外線源は時々、NIR線源またはNIRドライヤーと呼ばれる。好適な形態において、NIR線源は、マルチパスインキジェット印刷装置における複数のインキジェットプリントヘッドの往復システム上に容易に取り付けることができるNIRLEDの形態である。
NIR放射線エネルギーは、インキジェットインキ層の深部に急速に入って、層の厚さ全体から水と溶剤を除去するのに対し、従来の赤外線エネルギーおよび熱風エネルギーは主として表面で吸収され、次にインキ層中に徐々に伝導され、通常、水および溶剤の、より緩徐な除去をもたらす。
十分に厚く、またエッチング抵抗性のUV硬化画像を得るために、エッチング工程(c)の前に噴射工程(a)およびUV硬化工程(b)を、2、3、4もしくは5回以上反復する場合がある。あるいはまた、十分に厚く、またエッチング抵抗性のUV硬化画像を得るためにまた、硬化工程(b)の前に、噴射工程(a)を2、3、4もしくは5回以上反復する。
エッチング工程(c)はまた、十分なエッチング深度を得るために2、3、もしくは4回以上反復される場合がある。
方法の他の実施態様によると、着色剤を含むUV硬化性インキジェットインキは、エッチング済み画像の少なくとも一部の上に噴射される。エッチング済み画像の少なくとも一部に色彩を添加することは、画像の装飾的価値を更に高める場合がある。好適には、色彩が印刷される予定の領域に、最初に白色の基底層が適用される。
UV硬化画像はガラス表面からストリッピングされ、アルカリ性ストリッピング溶液中で大型フレークに破砕される(fragmented)。フレークは好適には5ないし10mmの間の大きさを有する。このストリッピング法はUV硬化画像のフレークによるフィルターの目詰まりの問題を回避する。
従って、本発明に従う方法により得られるエッチング済みガラス製品(10)は、(i)UV硬化画像(3)により前以て被覆されなかった領域に対応する、すなわちUV硬化画像の「陰画」に対応する、エッチング済み領域(4)および(ii)UV硬化画像(2)により被覆された領域に対応する、滑らかな領域(6)を含む。
ガラス製品上に所望される一つ以上のパターンは、エッチング済み領域(4)により、あるいはまた滑らかな領域(6)により形成されてもよい。
パターンはロゴ、文字(characters)、文章(texts)、描画(drawings)、等の場合がある。本発明に従う方法により製造されるガラス製品は、唯一のパターン、あるいはまた、ガラス製品上に分配された幾つかの、同一のもしくは異なるパターンを含む場合がある。
エッチング済みガラスは通常、その粗さ(roughness)により、そして、とりわけRz(平均粗さ深度)およびRsm(プロファイル要素の平均の幅)パラメーター(μmで表わされる)および、これら2パラメーター間の比率Rz/Rsmにより特徴を表わされる。一つの実施態様によると、本発明の方法によって得られるガラス製品のエッチング済み領域(4)は、9μm超ないし22μm未満のRz値と、0.12超ないし0.30未満のRz/Rsm比とにより規定される、好適な表面の粗さを示す。
得られる粗さに応じて、選択的にエッチングされたガラスシートは、異なる用途を有する場合がある。例えば、それは装飾的な用途または、得られる粗さが大きい場合は、滑らない(non−slip)フローリング、床または階段としての用途に使用される場合がある。
ガラス基質(substrates)
ガラス製品は様々な範疇に属する場合があるガラスでできている。
従って、ガラスは、ソーダ−ライム−シリカタイプのガラス、ホウ酸塩ガラス、鉛ガラス、例えば、無機着色剤、酸化化合物、粘度調整剤および/または溶融促進剤のような、その本体中に均一に分配される1種以上の添加剤を含むガラスの場合がある。
ガラスは好適にはソーダ−ライム−シリカタイプのものである。
ガラスは、その本体が透明な、超透明な、または着色されている場合がある。
ガラス表面は、ガラス製品の非平面的外面のみならずまた、平面的外面をも意味する。
本発明による製法は好適には、平面的表面、特にガラスシート、のために使用される。
ガラスシートは完全に滑らかな(smooth)ガラスシート、またはすでにエッチング済みガラスシートの場合がある。
好適な実施態様によると、ガラスシートはフロートガラス(float glass)シートである。
極めて好適には、ガラスシートは、ソーダ−ライム−シリカタイプのフロートガラスシートである。
ガラスシートはどんな厚さを有してもよい。厚さは好適には、0.7ないし20mmの範囲内にある。
本発明による製法は、ガラスの広い面積、例えばその表面積が少なくとも5mであるガラスシートを選択的にエッチング処理するのに特に適している。
しかし、前記方法はまた、より小さい表面積、例えば0.5m次元の表面積を選択的にエッチングするために使用される場合もある。
ガラスシートは、熱により、または化学的に、焼き戻し(tempered)、焼きなまし(annealed)または硬化される場合がある。
特定の安全性基準を順守するために、ガラスシートを張り合わせる場合があり、すなわち熱可塑性フィルムにより他のガラスシートと一緒に巻合わせる。
本発明による方法において、ガラスシートの一表面もしくは両表面を選択的にエッチングして、ガラスシートの一表面もしくは両表面上にパターンを形成する場合がある。
好適には、パターンはガラスシートの一表面上に形成される。エッチング工程が、エッチング溶液内にガラスシートを浸漬することにより実施される場合は、ガラスシートの一表面は、その表面をエッチング溶液から保護するための保護層により完全に被覆される。このような保護層は、あらゆる適切な適用法によりガラス表面上に適用されてもよいが、しかし、このような保護層はまた、ガラスシートの他方の表面上に画像を形成するために使用されるUV硬化性インキジェットインキを噴射し、硬化する工程により適用されることが好適である。
エッチング工程
本発明による方法のエッチング工程に使用されるエッチング溶液は好適には、フッ化水素酸水溶液である。
エッチング溶液は典型的には、0ないし5のpHを有する。
酸性のエッチング溶液は更に、フッ化水素酸自体に加えて、この酸の塩、HCl、HSO、HNO、酢酸、リン酸のような他の酸および/またはそれらの塩(例えば、NaSO、KSO、(NHSO、BaSO、等)および少量の割合の、任意的な補助剤(例えば、酸/塩基バッファー化合物または、溶液の拡散を促進する化合物)を含む場合がある。
例えばナトリウム、カリウムおよびアンモニウムヒドロフルオリドまたはビフルオリドのようなアルカリ塩およびアンモニウム塩が好ましい。
エッチング工程の時間、すなわちガラス板がエッチング溶液中に浸漬される時間は、使用されるエッチング溶液と、除去されなければならないガラスの量との関数として変動する場合がある。
生産性の理由で、エッチング工程は好適には、1時間未満の時間枠、好適には5ないし45分間の時間間隔枠、より好適には10ないし30分間の時間間隔枠内で実施される。
温度の上昇は一般的にエッチング工程を促進する。エッチング工程は好適には20ないし50℃の温度で、より好適には室温で実施される。
エッチング工程は好適には、少なくとも1bar、より好適には1ないし2barの圧力下の噴霧(spraying)により実施される場合がある。
好適な実施態様において、エッチング工程は、エッチング溶液中にUV硬化画像を含むガラスシートを浸漬することにより実施される。例えば、ガラスシートはエッチング溶液を含む浸漬槽中を通って特定の速度で運搬される場合がある。
エッチング工程は、1工程で、または2、3、または4以上のエッチング工程で実施される場合がある。
複数のエッチング工程が使用されるときは、すべてのエッチング工程は同一の操作条件(すなわち同一のエッチング溶液、エッチング時間およびエッチング温度)を有するか、またはエッチング工程は異なる操作条件を有する場合がある。
次に、エッチング工程は好適には、あらゆる残留エッチング剤を除去するために水で洗浄される。
UV硬化性インキジェット印刷画像は好適には、エッチング工程の前に、好ましくは130ないし170℃で10ないし45分間、より好ましくは150℃で20ないし30分間の熱処理を与えられる。
エッチング工程の次に好適には、あらゆる残留エッチング剤を除去するために水で洗浄される。
エッチング工程後に、UV硬化画像は好適には、アルカリ性ストリッピング溶液中で除去される。このようなアルカリ性ストリッピング溶液は通常、pH>10を有する水溶液
である。
ストリッピング
ストリッピング溶液またはストリッピング浴は好適には、ソーダ、カリウムカーボネート、ナトリウムもしくはカリウムヒドロキシドのようなアルカリ金属ヒドロキシドを含む、または、モノもしくはトリエタノールアミンおよびテトラメチルアンモニウムヒドロキシドのようなアミンを基剤にしたアルカリ性溶液である。好適なストリッピング溶液は、少なくとも2重量%のナトリウムもしくはカリウムヒドロキシドを含む。使用される(in use)ストリッピング溶液は好適には、30℃ないし85℃、より好適には40℃ないし55℃の温度を有する。ストリッピング溶液は好適には、有機溶媒を実質的に含まず、そしてもっとも好適には有機溶媒を全く含まない。
好適な実施態様において、ストリッピング溶液を適用するために噴霧工程が使用される。ストリッピング工程中に噴霧工程を使用することによる実施圧力は、ストリッピング速度を増加すると考えられ、そしてフレークの分解(degradation)速度を改善する。
エッチングおよびストリッピング工程を実施する装置は、ガラス製品の用途および寸法に左右される。
エッチング浴が使用される場合があり、該エッチング浴を通って一つ以上の硬化済みUV硬化画像を担持するガラス製品が制御速度で運搬される。ガラス基質が特定の時間、エッチング液中に浸漬され、そして特定の温度で加熱されるエッチング用の単純な浴が、適切な装置のもっとも単純な考え方である。
UV硬化性インキジェットインキ
UV硬化性インキジェットインキは、ガラス表面上に印刷され、そしてエッチング溶液から、それが付着するガラス表面を保護するUV硬化画像を形成するためにUV硬化される。
UV硬化性インキジェットインキは、カチオンにより硬化性の場合があるが、好適にはフリーラジカルのUV硬化性インキジェットインキである。UV硬化性インキジェットインキはe−ビームにより硬化される場合があるが、好適には、UV光線により、より好適にはUVLEDUVLEDからのUV光線により硬化される。
信頼性のある、工業インキジェット印刷のためのUV硬化性インキジェットインキの粘度は好適には、45℃で20mPa.s以下、より好適には45℃で1ないし18mPa.sの間、そしてもっとも好適には45℃で4ないし14mPa.sの間である。
良好な画質と付着のためには、UV硬化性インキジェットインキの界面張力は好適には25℃で18mN/mないし70mN/mの範囲、より好適には25℃で約20mN/mないし約40mN/mの範囲である。
本発明の好適な実施態様によるUV硬化性インキジェットインキは、少なくとも80重量%、好適には少なくとも90重量%、そしてもっとも好適には100重量%の重合性組成物が、
a)15.0ないし70.0重量%のアクリルアミド、
b)20.0ないし75.0重量%の多官能価アクリレート、および
c)1.0ないし15.0重量%の、カルボン酸基、リン酸基またはホスホン酸基を含む一官能価(メタ)アクリレート、
からなる重合性組成物を含み、ここですべての重量百分率(重量%)は重合性組成物の総重量に基づく。
アクリルアミド
本発明によるUV硬化性インキジェットインキは、重合性組成物中に、すべての重量百分率(重量%)が重合性組成物の総重量に基づいて、少なくとも15.0ないし70.0重量%、好適には少なくとも20.0ないし65.0重量%、そしてもっとも好適には少なくとも30.0ないし60.0重量%のアクリルアミド、を含む。
単一のアクリルアミドまたはアクリルアミドの混合物を使用する場合がある。
好適なアクリルアミドは表1に開示される。
Figure 2019509962
UV硬化性インキジェットインキの好適な実施態様において、アクリルアミドは環式アクリルアミドである。
UV硬化性インキジェットインキのもっとも好適な実施態様において、アクリルアミド
はアクリロイルモルホリンである。
多官能価アクリレート
本発明によるUV硬化性インキジェットインキは、重合性組成物中に、すべての重量百分率(重量%)が重合性組成物の総重量に基づいて、少なくとも20.0ないし75.0重量%、好適には少なくとも30.0ないし65.0重量%そしてもっとも好適には少なくとも40.0ないし55.0重量%の多官能価アクリレートを含む。
単一の多官能価アクリレートまたは多官能価アクリレートの混合物を使用する場合がある。
好適な実施態様において、多官能価アクリレートは、ジプロピレングリコールジアクリレート、ネオペンチルグリコールジアクリレート、ネオペンチルグリコール(2×プロポキシル化)ジアクリレート、ペンタエリスリトールテトラアクリレート、1,6−ヘキサンジオールジアクリレート、トリメチロールプロパントリアクリレート、エトキシル化トリメチロールプロパントリアクリレート、トリプロピレングリコールジアクリレート、ジトリメチロールプロパンテトラアクリレート、エトキシル化ペンタエリスリトールテトラアクリレートおよびポリエチレングリコールジアクリレートからなる群から選択される。
UV硬化性インキジェットインキのもっとも好適な実施態様において、多官能価アクリレートはネオペンチルグリコールヒドロキシピバレートジアクリレートを含む。
酸基含有(メタ)アクリレート
本発明によるUV硬化性インキジェットインキは、重合性組成物中に、少なくとも1ないし15重合%、好適には少なくとも2ないし12重量%、そしてもっとも好適には4ないし8重量%の、カルボン酸基、リン酸基またはホスホン酸基を含む(メタ)アクリレートを含み、ここですべての重量百分率(重量%)は重合性組成物の総重量に基づく。
カルボン酸基含有一官能価(メタ)アクリレートの適切な例は、式(I):
Figure 2019509962
[式中、Rは水素原子またはメチル基、好適には水素原子を表わし、そしてZは2価の有機基を表わす]
により表わされる化合物を含む。
Zの好適な例は、−(CH2)n−[ここでnは2ないし12の整数を表わす]、−CH2−CH2−O−CO−Z’−[ここでZ’は以下から選択される2価の有機基を表わす]、−C6H4−−C6H4−(CH2)n−[ここでnは1ないし12の整数を表わす]、−(CH2)n−C6H4−[ここでnは1ないし12の整数を表わす]、および−(CH2)n−O−C6H4−「ここでnは1ないし12の整数を表わす]であり、そしてそこでは結合サイトを表わす。
カルボン酸基を含む(メタ)アクリレートの好適な例は表2に開示される。
Figure 2019509962
リン酸基またはホスホン酸基を含む(メタ)アクリレートの好適な例は、2−(メタクリロイルオキシ)エチルホスフェート、ヒドロキシエチルメタクリレートホスフェート、ビス−(2−メタクリロイルオキシエチル)ホスフェートを含む。
リン酸基を含む(メタ)アクリレートの好適な例は、式P−1またはP−2:
Figure 2019509962
[式中、RはC2n+1を表わし、ここでnは6ないし18の整数を表わす]による化合物である。
リン酸基を含む(メタ)アクリレートの好適な例は表3に開示される。
Figure 2019509962
UV硬化性インキジェットインキの特に好適な実施態様において、カルボン酸基、リン酸基またはホスホン酸基を含む(メタ)アクリレートは、2−カルボキシエチルアクリレート、2−アクリロイルエチルスクシネート、および2−ヒドロキシエチルメタクリレートホスフェートからなる群から選択される。
他の重合性化合物
前記のもの以外の他の重合性化合物は、すべての重量百分率(重量%)は重合性組成物の総重量に基づいて、0ないし20重量%の量で、より好適には15重量%まで、もっとも好適には10重量%までの量で、UV硬化性インキジェットインキ中に含まれる場合がある。
他の重合性化合物は、モノマー、オリゴマーおよび/またはプレポリマーの場合がある。これらのモノマー、オリゴマーおよび/またはプレポリマーは、異なる度合いの官能価を有する場合がある。モノ−、ジ−、トリ−および、より高い官能価のモノマー、オリゴマーおよび/またはプレポリマーの組み合わせ物を含む混合物が使用される場合がある。UV硬化性インキジェットインキの粘度は、モノマーとオリゴマーとの間の比率を変えることにより調整される場合がある。
特に好適な他のモノマーおよびオリゴマーは、欧州特許第1911814号明細書中の[0106]ないし[0115]に挙げられるものである。
着色剤
UV硬化性インキジェットは実質的に無色のインキジェットインキの場合があるが、好適にはUV硬化性インキジェットインキは少なくとも1種の着色剤を含む。着色剤は導体パターン(conductive patterns)製造業者に、暫定的マスクを明白に可視化させ、それにより品質の目視検査を可能にする。
ガラスシート上の硬化インキジェットインキのパターンおよびUV硬化性インキジェットインキ中の着色剤は、顔料または染料であってもよいが、好適には、UV硬化性インキジェットインキのインキジェット印刷工程中にUV硬化工程により漂白されない染料である。
顔料は黒色、白色、シアン、マゼンタ、黄色、赤色、橙色、紫色、青色、緑色、茶色、それらの混合物、等の場合がある。有色顔料は、HERBST, Willy, et
al. Industrial Organic Pigments, Production, Properties, Applications. 3rd edition. Wiley −VCH, 2004. ISBN 3527305769により開示されたものから選択される場合がある。
適切な顔料は国際公開第2008/074548号パンフレットのパラグラフ[0128]ないし[0138]に開示されている。
インキジェットインキ中の顔料粒子は、特に噴射ノズルにおけるインキジェット印刷装置を通るインキの自由流を可能にするのに十分小型でなければならない。更に最大の着色力のために小型粒子を使用し、そして沈降を遅らせることが望ましい。もっとも好適には、顔料の平均粒度は150nm以下である。顔料粒子の平均粒度は好適には、動力学的光線散乱の原理に基づくBrookhaven Instruments Particle Sizer BI90plusを使用して決定される。
染料は一般に、顔料より高い光線退色(fading)を示すが、噴射性には問題を起こさない。アントラキノン染料は、UV硬化性インキジェット印刷に使用される通常のUV硬化条件下ではごく僅かの光線退色を示すことが見出された。
好適な実施態様において、UV硬化性インキジェットインキ中の着色剤は、LANXESSからのMacrolexTM Blue 3R (CASRN 325781−98−4)のようなアントラキノン染料である。
他の好適な染料は、クリスタルバイオレットおよび銅フタロシアニン染料を含む。
好適な実施態様において、着色剤は、UV硬化性インキジェットインキの総重量に基づいて0.5ないし6.0重量%、より好適には1.0ないし2.5重量%の量で含まれる。
ポリマー分散剤
UV硬化性インキジェットインキ中の着色剤が顔料である場合は、UV硬化性インキジェットインキは好適には、顔料を分散するための分散剤、より好適には、ポリマーの分散剤を含む。
適切なポリマー分散剤は、2種のモノマーのコポリマーであるが、それらは3、4、5もしくは6種以上のモノマーを含む場合がある。ポリマー分散剤の特性は、モノマーの性状とポリマー中のそれらの分布との両方に左右される。コポリマー分散剤は好適には以下のポリマー組成物:
・統計的重合モノマー(例えば、ABBAABABに重合されたモノマーAおよびB);・交互の重合モノマー(例えば、ABABABABに重合されたモノマーAおよびB);・勾配(テーパー)重合モノマー(例えば、AAABAABBABBBに重合されたモノマーAおよびB);
・ブロックコポリマー(例えば、AAAAABBBBBに重合されたモノマーAおよびB)、ここでポリマー分散剤の分散能に対し、各ブロックの長さ(2、3、4、5または6以上)が重要である;
・グラフトコポリマー(グラフトコポリマーは主鎖に結合された(attached)ポリマー側鎖を伴うポリマー主鎖からなる);および
・これらのポリマーの混合形態、例えば、ブロック状の勾配コポリマー、
を有する。
適切なポリマー分散剤は、欧州特許第A1911814号明細書中の“Dispersants(分散剤)”の項に、より具体的には[0064]ないし[0070]および[0074]ないし[0077]にリストされている。
ポリマー分散剤の市販例は以下:
・BYK CHEMIE GMBHから市販のDISPERBYKTM分散剤;
・NOVEONから市販のSOLSPERSETM分散剤;
・EVONIKからのTEGOTM DISPERSTM分散剤;
・MUNZING CHEMIEからのEDAPLANTM分散剤;
・LYONDELLからのETHACRYLTM分散剤;
・ISPからのGANEXTM分散剤;
・CIBA SPECIALTY CHEMICALS INCからのDISPEXTMおよびEFKATM分散剤;
・DEUCHEMからのDISPONERTM分散剤;並びに
・JOHNSON POLYMER.からのJONCRYLTM分散剤、
である。
光開始剤および光開始システム
UV硬化性インキジェットインキは、少なくとも1種の光開始剤を含むが、複数の光開始剤および/または共開始剤を含む光開始システムを含む場合がある。
UV硬化性インキジェットインキ中の光開始剤は好適には、フリーラジカルの開始剤、より具体的にはNorrishタイプIの開始剤またはNorrishタイプIIの開始剤である。フリーラジカルの光開始剤は、化学線(actinic radiation)に曝露されると、フリーラジカルの形成によりモノマーおよびオリゴマーの重合を開始する化合物である。NorrishタイプIの開始剤は,励起後に開裂して、即座に、開始ラジカルを生成する開始剤である。NorrishタイプIIの開始剤は、化学線により活性化され、そして実際の開始フリーラジカルになる第2の化合物からの水素分離(abstract)によりフリーラジカルを形成する光開始剤である。この第2の化合物は、重合相乗剤または共開始剤と呼ばれる。本発明において、タイプIおよびタイプIIの両方の光開始剤は、単独で、または組み合わせて使用されてもよい。
適切な光開始剤はBRADLEY, G.. London, UK: John Wiley and Sons Ltd, 1998. p.287−294により編纂されたCRIVELLO, J.V., et al. Photoinitiators
for Free Radical Cationic and Anionic Photopolymerization. 2nd edition中に開示されている。
光開始剤の具体的な例は、以下の化合物:ベンゾフェノンおよび置換ベンゾフェノン、1−ヒドロキシシクロヘキシルフェニルケトン、イソプロピルチオキサントンのようなチオキサントン、2−ヒドロキシ−2−メチル−1−フェニルプロパン−1−オン、2−ベンジル−2−ジメチルアミノ−(4−モルホリノフェニル)ブタン−1−オン、ベンジル−ジメチルケタール、ビス(2,6−ジメチルベンゾイル)−2,4,4−トリメチルペンチルホスフィンオキシド、2,4,6−トリメチルベンゾイル−ジフェニルホスフィンオキシド、2,4,6−トリメトキシベンゾイルジフェニルホスフィンオキシド、2−メチル−1−[4−メチルチオ]フェニル]−2−モルホリノプロパン−1−オン、2,2−ジメトキシ−1,2−ジフェニルエタン−1−オンまたは5,7−ジヨード−3−ブトキシ−6−フルオロン、またはそれらの組み合わせ物を含むが、それらに限定されない場合がある。
適切な市販の光開始剤は、CIBA SPECIALTY CHEMICALSから市販のIrgacureTM 184、 IrgacureTM 500、 IrgacureTM 369、 IrgacureTM 1700、 IrgacureTM 651、 IrgacureTM 819、 IrgacureTM 1000、 IrgacureTM 1300、 IrgacureTM 1870、DarocurTM 1173、DarocurTM 2959、DarocurTM 4265およびDarocurTM ITX、BASF AGから市販のLucerinTM TPO、LAMBERTIから市販のEsacureTM KT046、EsacureTM KIP150、EsacureTM KT37およびEsacureTM EDB、SPECTRA
GROUP Ltd.から市販のH−NuTM 470 およびH−NuTM 470Xを含む。
光開始剤はいわゆる拡散阻害(diffusion hindered)光開始剤の場合がある。拡散阻害光開始剤は、硬化インキ層中でベンゾフェノンのような一官能価光開始剤よりずっと低い移動性(mobility)を示す光開始剤である。光開始剤の移動性を低下させるために幾つかの方法を使用する場合がある。一つの方法は、拡散速度が低下されるように光開始剤の分子量を増加するための、例えばポリマー光開始剤、である。他の方法は、それを重合ネットワークに組み入れるようにその反応性を高めるための、例えば多官能価光開始剤(2、3または4以上の光開始基を有する)および重合性光開始剤である。
UV硬化性インキジェットインキのための拡散阻害(hindered)光開始剤は好適には、非ポリマーの多官能価光開始剤、オリゴマーもしくはポリマー光開始剤および重合性光開始剤からなる群から選択される。もっとも好適には、拡散阻害光開始剤は、重合性開始剤またはポリマー光開始剤である。
好適な拡散阻害光開始剤はベンゾインエーテル、ベンジルケタール、α,α−ジアルコキシアセトフェノン、α−ヒドロキシアルキルフェノン、α−アミノアルキルフェノン、アシルホスフィンオキシド、アシルホスフィンスルフィド、α−ハロケトン、α−ハロスルホンおよびフェニルグリオキサレートからなる群から選択されるNorrishタイプIの光開始剤から誘導される1個以上の光開始官能基を含む。
好適な拡散阻害光開始剤は、ベンゾフェノン、チオキサントン、1,2−ジケトンおよびアントラキノンからなる群から選択されるNorrishタイプIIの開始剤から誘導される1個以上の光開始官能基を含む。
適切な拡散阻害光開始剤はまた、二官能価および多官能価光開始剤については、欧州特許第2065362号明細書中のパラグラフ[0074]と[0080]中、そしてポリマー光開始剤についてはパラグラフ[0077]ないし[0080]中、そして重合性光開始剤についてはパラグラフ[0081]ないし[0083]中に開示されたものである。
光開始剤の好適な量は、UV硬化性インキジェットインキの総重量の、0.1ないし20重量%、より好適には2ないし15重量%、そしてもっとも好適には3ないし10重量%である。
光感受性を更に高めるために、UV硬化性インキジェットインキは更に共開始剤を含む場合がある。共開始剤の適切な例は、3群:(1)第三脂肪族アミン[例えば、メチルジエタノールアミン、ジメチルエタノールアミン、トリエタノールアミン、トリエチルアミ
ンおよびN−メチルモルホリン]、(2)芳香族アミン[例えば、アミルパラジメチルアミノベンゾエート、2−n−ブトキシエチル−4−(ジメチルアミノ)ベンゾエート)、2−(ジメチルアミノ)−エチルベンゾエート、エチル−4−(ジメチルアミノ)ベンゾエートおよび2−エチルヘキシル−4−(ジメチルアミノ)ベンゾエート]並びに(3)(メタ)アクリル化アミン[例えば、ジアルキルアミノアルキル(メタ)アクリレート、(例えば、ジエチルアミノエチルアクリレート)、またはN−モルホリノアルキル(メタ)アクリレート(例えば、N−モルホリノエチル−アクリレート)]、に分類される場合がある。好適な共開始剤はアミノベンゾエートである。
1種以上の共開始剤がUV硬化性インキジェットインキ中に含まれるときは、これらの共開始剤は好適には、安全性の理由のために、拡散阻害されている。
拡散阻害共開始剤は好適には、非ポリマーの二官能価もしくは多官能価の共開始剤、オリゴマーもしくはポリマーの共開始剤および重合性共開始剤からなる群から選択される。より好適には、拡散阻害害共開始剤はポリマー共開始剤および重合性共開始剤からなる群から選択される。もっとも好適には拡散阻害共開始剤は、少なくとも1個の(メタ)アクリレート基を有する、より好適には少なくとも1個のアクリレート基を有する重合性共開始剤である。
UV硬化性インキジェットインキは好適には、重合性のまたはポリマーの、第三アミン共開始剤を含む。
好適な拡散阻害共開始剤は、欧州特許第2053101号明細書のパラグラフ[0088]ないし[0097]中に開示された重合性共開始剤である。
UV硬化性インキジェットインキは好適には、UV硬化性インキジェットインキの総重量の、0.1ないし20重量%の量、より好適には0.5ないし15重量%の量、もっとも好適には1ないし10重量%の量の(拡散阻害)共開始剤を含む。
重合防止剤
UV硬化性インキジェットインキは、インキの熱安定性を改善するために少なくとも1種の防止剤を含む場合がある。
適切な重合防止剤は、フェノールタイプの抗酸化剤、ヒンダードアミンの光安定剤、リンタイプの抗酸化剤、(メタ)アクリレートモノマー中に一般に使用されるヒドロキノンモノメチルエーテルを含み、そしてヒドロキノン、t−ブチルカテコール、ピロガロール、2,6−ジ−tert.ブチル−4−メチルフェノール(=BHT)もまた使用される場合がある。
適切な市販の防止剤は例えば、Sumitomo Chemical Co. Ltd.により製造されたSumilizerTM GA−80、SumilizerTM GMおよびSumilizerTM GS、Rahn AGからのGenoradTM 16、GenoradTM18およびGenoradTM 20、Ciba Specialty ChemicalsからのIrgastabTMUV10とIrgastabTM UV22、TinuvinTM 460およびCGS20、Kromachem LtdからのFloorstabTM UV系列(range)(UV−1,UV−2、UV−5およびUV−8)、Cytec Surface SpecialtiesからのAdditolTM S系列(S100、S110、S120およびS130)である。
防止剤は好適には重合性(polymerizable)防止剤である。
これらの重合防止剤の過剰な添加は、硬化速度を低下する場合があるので、混合の前に、重合を防止することができる量が決定されることが好ましい。重合防止剤の量は好適には、総UV硬化性インキジェットインキの5重量%未満、より好適には3重量%未満である。
界面活性剤
UV硬化性インキジェットインキは、少なくとも1種の界面活性剤を含む場合があるが、いかなる界面活性剤も含まれないことが好ましい。界面活性剤が含まれない場合は、UV硬化性インキジェットインキはガラスシート上に十分に広がらず、それにより細い導体ライン(conductive line)の形成を可能にする。
界面活性剤はアニオン、カチオン、非イオン性または両イオン性の場合があり、通常、UV硬化性インキジェットインキの総重量に基づいて1重量%未満の総量で添加される。
適切な界面活性剤は、フッ素化界面活性剤、脂肪酸塩、高級アルコールのエステル塩、アルキルベンゼンスルホネート塩、高級アルコールのスルホスクシネートエステル塩およびホスフェートエステル塩(例えば、ナトリウムドデシルベンゼンスルホネートおよびナトリウムジオクチルスルホスクシネート)、高級アルコールのエチレンオキシド付加物、アルキルフェノールのエチレンオキシド付加物、多価アルコールの脂肪酸エステルのエチレンオキシド付加物、並びにアセチレングリコールとそのエチレンオキシド付加物(例えば、ポリオキシエチレンノニルフェニルエーテル、およびAIR PRODUCTS &
CHEMICALS INC.から市販のSURFYNOLTM 104、104H、440、465およびTG)を含む。
好適な界面活性剤は、(フッ素化炭化水素のような)フッ素系界面活性剤およびシリコーン系界面活性剤から選択される。シリコーン系界面活性剤は好適には、シロキサンであり、そしてアルコキシル化、ポリエーテル改変、ポリエーテル改変ヒドロキシ官能化、アミン改変、エポキシ改変されてもよく、そして他の改変体またはそれらの組み合わせ物であってもよい。好適なシロキサンは、ポリマー、例えばポリジメチルシロキサンである。
好適な市販のシリコーン系界面活性剤はBYK ChemieからのBYKTM 333およびBYKTM UV3510 fを含む。
好適な実施態様において、界面活性剤は重合性化合物である。
好適な重合性シリコーン系界面活性剤は、(メタ)アクリレート化シリコーン系界面活性剤である。アクリレートはメタクリレートよりも反応性であるために、(メタ)アクリレート化シリコーン系界面活性剤はもっとも好適には、アクリレート化シリコーン系界面活性剤である。
好適な実施態様において、(メタ)アクリレート化シリコーン系界面活性剤は、ポリエーテル改変(メタ)アクリレート化ポリジメチルシロキサンまたはポリエステル改変(メタ)アクリレート化ポリジメチルシロキサンである。
界面活性剤は好適には、UV硬化性インキジェットインキの総重量に基づいて、0ないし3重量%の量でUV硬化性インキジェットインキ中に含まれる。
インキジェットインキの調製
着色(pigmented)UV硬化性インキジェットインキの調製は、当業者に周知
である。調製の好適な方法は、国際公開第2011/069943号パンフレットのパラグラフ[0076]ないし[0085]に開示されている。
インキジェット印刷装置
UV硬化性インキジェットインキは、1個以上のプリントヘッドに対して移動している基質(substrate)上に、制御された方法で、ノズルを通して小滴を噴射する1個以上のプリントヘッドにより噴射される場合がある。
インキジェット印刷システムに好適なプリントヘッドは、圧電ヘッドである。
圧電インキジェット印刷は、それに電圧がかかるときの圧電セラミック変換器(transducer)の動き(movement)に基づく。電圧の印加は、プリントヘッドにおける圧電セラミック変換器の形状を変化させて空間を形成し、次にそれがインキで充填される。電圧が再度切断されると、セラミックはその元の形状に膨張し、プリントヘッドから一滴のインキを噴射する。しかし、本発明によるインキジェット印刷法は、圧電インキジェット印刷に限定はされない。他のインキジェットプリントヘッドを使用して、連続タイプのような様々なタイプを含む場合がある。
インキジェットプリントヘッドは通常、移動しているインキレシーバーの表面上を横方向に往復スキャンする。インキジェットプリントヘッドはしばしば、帰路には印刷しない。双方向印刷は広い面積スループットを得るために好ましい。他の好適な印刷法は、金属板の幅全体をカバーする、ページの全幅にわたるインキジェットプリントヘッドまたは複数の千鳥形(staggered)インキジェットプリントヘッドを使用することにより実施される場合がある、「1回パス印刷法」によるものである。1回パス印刷法において、インキジェットプリントヘッドは通常、固定されたままであり、金属基質はインキジェットプリントヘッドの下方を運搬される。
ガラスシートのように本質的に二次元ではない、すなわち球か、立方体との円筒の組み合わせ物のようなより複雑な物体かのような、三次元の形状を有するガラス基質に対して、プリントヘッドは、UV硬化性インキジェットインキを適用するために三次元の物体の形状に従うことができるロボットアーム上に固定される場合がある。このような技術は当該技術分野、例えば米国特許第2015042716号明細書、国際公開第2014/001850号パンフレットおよび米国特許第2015009254号明細書に知られている。
本発明に従う方法に使用されてもよい適切なインキジェット印刷機は例えば、Agfa
Graphicsから市販のAnapurna Mシリーズ印刷機である。
硬化装置
UV硬化性インキジェットインキは、電子ビームまたは紫外線のような化学線に曝露することにより硬化される場合があり、好適には、UV硬化性インキジェットインキの画像は、紫外線によって、より好適にはUVLEDUVLED硬化を使用して硬化される。
インキジェット印刷において、硬化手段は、噴射の直後に、硬化液が硬化線に曝露されるように、それと一緒に移動しているインキジェット印刷機のプリントヘッドと組み合わせて配列される場合がある。
UVLEDUVLEDを例外とする、このような配列において、プリントヘッドに接続され、それと一緒に移動している十分に小型の放射線源を提供することは困難な場合がある。従って、静的に固定された線源、例えば、光ファイバーの束または内部反射性の柔軟
な管のような、可撓性の放射線伝導手段(flexible radiation conductive means)により放射線源に接続された硬化UV−光線源、を使用する場合がある。
あるいはまた、化学線(actinic radiation)は、放射線ヘッドの上方に鏡を含む鏡の集成装置(arrangement)により、固定源から放射線ヘッドに供給される場合がある。
放射線源はまた、硬化される基質上を横切って延伸する細長い線源の場合がある。それは、プリントヘッドにより形成される画像のその次の列が、段階的にまたは連続的に、その放射線源の下方を通過するように、プリントヘッドの横断経路に隣接する場合がある。
放射光の一部が光開始剤または光開始システムにより吸収可能である限り、高圧もしくは低圧水銀ランプ、冷陰極管(cold cathode tube)、紫外線照射装置(black light)、紫外線LED、紫外線レーザーおよび閃光灯(flash
light)のようないずれかの紫外線源が放射線源として使用されてもよい。これらのうちで、好適な線源は、300ないし400nmの主要波長を有する比較的波長の長いUV貢献(UV−contribution)を示すものである。具体的には、UV−A光源は、より効率的な内部の硬化をもたらす光線の散乱低下のため、好ましい。
UV光線は一般に、
・UV−A:400nmないし320nm、
・UV−B:320nmないし290nm、
・UV−C:290nmないし100nm、
の通りにUV−A、UV−BおよびUV−Cと分類される。
好適な実施態様において、UV硬化性インキジェットインキはUVLEDUVLEDにより硬化される。インキジェット印刷装置は好適には、360nmより長い波長を伴う1種以上のUVLEDUVLED、好適には380nmより長い波長を伴う1種以上のUVLEDUVLED、そしてもっとも好適には約395nmの波長をもつUVLEDUVLEDを含む。
更に、異なる波長または照度(illuminance)の2つの光源を連続的にまたは同時に使用してインキ画像を硬化することは可能である。例えば、第1のUV源はとりわけ260nmないし200nmの範囲のUV−Cが豊富なように選択される場合がある。次に第2のUV−源は、UV−Aが豊富な、例えば、ガリウムドープランプ、またはUV−AとUV−Bとの両方が豊富な、異なるランプの場合がある。2種のUV−源の使用は、例えば急速な硬化速度および高い硬化度のような利点を有することが見出された。
硬化を促進するために、インキジェット印刷装置はしばしば、1基以上の酸素枯渇(depletion)ユニットを含む。酸素枯渇ユニットは、硬化環境内の酸素濃度を低下させるために、調整可能な位置および調整可能な不活性ガス濃度を伴う、窒素または他の比較的不活性なガス(例えば、CO)のブランケットを配置する。残留酸素レベルは通常、200ppmまで低く維持される、が一般には200ppmないし1200ppmの範囲にある。
材料
以下の実施例中に使用されたすべての材料は、特記されない限りALDRICH CHEMICAL Co.(ベルギー)およびACROS(ベルギー)のような、標準的な製
造元から容易に入手可能であった。使用された水は脱イオン水であった。
Dye−1はLANXESSからMacrolexTM Blue 3Rとして市販の青色アントラキノン染料である。
ITXはBASFからDarocurTMITXとして市販の2−および4−イソプロピルチオキサントンの異性体混合物である。
EPDはRAHNからGenocureTM EPDとして市販のエチル4−ジメチルアミノベンゾエートである。
TPOはBASFからDarocurTM TPOとして市販の2、4、6−トリメチルベンゾイル−ジフェニル−ホスフィンオキシドである。
BAPOはBASFから市販のフェニルビス(2,4,6−トリメチルベンゾイル)−ホスフィンオキシドである。
IrgacureTM 907はBASFから市販の光開始剤、2−メチル−1−[4−(メチルチオ)フェニル]−2−モルホリノ−プロパン−1−オンである。
INHIBは組成:
Figure 2019509962
を有する重合防止剤を形成する混合物である。
CupferronTM ALはWAKO CHEMICALS LTDからのアルミニウムN−ニトロソフェニルヒドロキシルアミンである。
MacrolexTM Blue 3RはLANXESSからの青色アントラキノン染料である。
DPGDAはSARTOMERからSartomerTM SR508として市販されているジプロピレングリコールジアクリレートである。
2−HEAはALDRICHからの2−ヒドロキシエチルアクリレートである。
MADAMEはARKEMA FranceからNorsocrylTM MADAMEとして市販のN,N−ジメチル2−アミノエチルメタクリレートである。
EOEOEAはSARTOMERからSartomerTM SR256として市販のエトキシエトキシエチルアクリレートである。
ACMOはRAHNから市販のアクリロイルモルホリンである。
VEEAまたは2−(2−ビニルオキシ−エトキシ)−エチルアクリレートはNippon Shokubai.により供給された。
IDAはSARTOMERからSartomerTM SR395として市販のイソデシルアクリレートである。
SR606AはSARTOMERからSartomerTM SR606Aとして市販のネオペンチルグリコールヒドロキシルピバレートジアクリレートである。
HDDAはSARTOMERからSartomerTM SR238として市販の1,6−ヘキサンジオールジアクリレートである。
TMPTAはSARTOMERからSartomerTM SR350として市販のトリメチロールプロパントリメタクリレートである。
NPGDAはSARTOMERからSartomerTM SR9003 fとして市販のネオペンチルグリコール(2×プロポキシル化)ジアクリレートである。
PETAはSartomerからSartomer 295として市販のペンタエリスリトールテトラアクリレートである。
CEAはALDRICHからの2−カルボキシエチルアクリレートである。
SR9054はSARTOMERからSartomerTM SR9054として市販の2−ヒドロキシエチルメタクリレートホスフェートである。
CN146はSARTOMERからSartomerTM CN146として市販の2−アクリルオキシエチル水素フタレートである。
測定法
1.エッチング抵抗(ER)
エッチング抵抗は、エッチングおよびすすぎ後に、インキ層がまだ存在する場合に照合すること(controlling)により評価された。評価は表5に記載の基準に従って実施した。
Figure 2019509962
2.可剥性(strippability)(SB)およびフレーク
可剥性(SB)は、撹拌しながら、50℃の、2%のNaOH−溶液を含むビーカー中にエッチング処理され、乾燥されたサンプルを供することにより、該サンプルを使用して決定された。ガラス表面からのインキジェット層の剥離時間、すなわち剥離時間を測定した。
インキジェット層の剥離が一旦開始した後に、フレークの形成が観察される。表6に記載の基準に従って評価を実施した。
Figure 2019509962
3.粘度
配合物の粘度を、CAMBRIDGE APPLIED SYSTEMSからの“Robotic Viscometer Type(ロボット粘度計タイプ)VISCObot”を使用して45℃で測定した。
4.硬化速度
銅板上への印刷および硬化後に、インキジェット層を指の感触により評価した。評価は表7に記載の基準に従って実施した。
Figure 2019509962
本実施例は、UV硬化性インキジェットインキ印刷を使用する、エッチング済みガラス製品の製造を示す。
ガラス板を、イソプロパノール中に浸漬されたコットンパッドで清浄化して、ガラス表面から塵および油脂粒子を除去した。
乾燥後に、画像を、8パス(1440×1440dpi)において6pLの液滴容量でKonica Minolta 1024プリントヘッドを備えたMJK2013インキジェット印刷機を使用してガラス板上に、表8の組成を有するインキジェットインキで印刷し、16μmの厚さの画像を形成した。次に画像を、Integration TechnologyからのSubZero LED090により硬化させた(396nm−7W/cm)。
Figure 2019509962
150℃で30分間の更なる熱処理を,硬化画像に与えた。
次にガラス板を、室温で1ないし2分間,表9に示される組成を有するエッチング液中に浸漬した。
Figure 2019509962
次にガラス基質を清浄水ですすぎ、乾燥した。
得られたエッチングの深度は0.06ないし0.1mmであった。
次にエッチング処理されたガラス板を、アルカリ性ストリッピング浴(7%のエタノールアミンを含む)に50℃で2分間曝露し、次に水で90秒すすぎ、乾燥した。
艶消し画像(mat image)がガラス中に形成されて、装飾パターンを残した。このような画像の一例は図3に示される。
UV硬化性インキジェットインキの調製
比較用(comparative)UV硬化性インキジェットインキCOMP−1を、表10の組成に従って調製した。重量百分率(重量%)はすべて、UV硬化性インキジェットインキの総重量に基づいた。
Figure 2019509962
比較用UV硬化性インキジェットインキCOMP−2ないしCOMP−12および発明のUV硬化性インキINV−1ないしINV−16を、表11中のタイプAまたはBの組成により調製した。重量百分率(重量%)はすべてUV硬化性インキジェットインキの総重量に基づいた。
Figure 2019509962
インキジェットインキの重合性組成物中に使用されたモノマーの量およびタイプは、表12に示される。表12中の重量百分率(重量%)はすべて重合性組成物の総重量に基づいた。粘度が測定され、表14に示される。
Figure 2019509962
評価および結果
ガラス板を、イソプロパノール中に浸漬されたコットンパッドで清浄化して塵および油脂の粒子を除去した。
乾燥後に、画像を、8パス(720×1440dpi)において6pLの液滴容量で
Konica Minolta512Mプリントヘッドを備えた、Anapurna Mwインキジェット印刷機(Agfa Graphics NVから市販)を使用して、UV硬化性インキジェットインキCOMP−01ないしCOMP−11およびINV−01ないしINV−16により、ガラス板上に印刷した。次に画像をHgランプにより硬化した。
硬化画像に150℃で30分間の更なる熱処理を与えた。
次に、ガラス板を、その組成が表13に示されるエッチング溶液に室温で5分間にわたり浸漬した。
Figure 2019509962
エッチング済みガラス板を(2%のNaOHを含む)アルカリ性ストリッピング浴に、50℃で5分間曝露し、次に水で90秒間すすぎ、乾燥し、そして可剥性(strippability)と、ストリッピング済みインキ層の形状とにつき評価した。結果は表14に示される。
Figure 2019509962
表14から、請求項1の要件を満たすUV硬化性インキジェットインキのみが優れた結果を示したことは明白なはずである。同様に親水性であるが(メタ)アクリレートである他のモノマーでアクリルアミドACMOを置き換えることによって、またはアクリルアミド、多官能価アクリレートおよび酸性モノマーに対する範囲を無視することによって、UV硬化性インキジェットインキは一つ以上の導体パターン製造の要件を満たさなかった。

Claims (15)

  1. エッチング済みガラス製品(10)を製造する方法であって、
    a)ガラス製品の表面上にUV硬化性インキジェットインキで画像(2)を噴射する工程と、
    b)画像(2)をUV硬化する工程と、
    c)UV硬化画像(3)により被覆されていない表面をエッチング処理して、エッチング済み画像(4)を得る工程と、
    d)アルカリ性水溶液中でUV硬化画像(2)を除去する工程とを含み、
    前記UV硬化性インキジェットインキは重合性組成物を含むことを特徴とし、
    そこで、該重合性組成物の少なくとも80重量%が、すべて、重合性組成物の総重量に基づいた重量百分率(重量%)を使用して、
    a)15.0ないし70.0重量%のアクリルアミドと、
    b)20.0ないし75.0重量%の多官能価アクリレートと、
    c)1.0ないし15.0重量%の、カルボン酸基、リン酸基またはホスホン酸基を含む(メタ)アクリレートとからなる、方法。
  2. 工程b)におけるUV硬化は、UVLEDUVLEDを使用して実施される、請求項1記載の方法。
  3. 前記画像を噴射する工程と硬化する工程との間の時間間隔は、少なくとも50msである、請求項1または2に記載の方法。
  4. 前記UV硬化画像は前記エッチング工程の前に加熱される、前記請求項のいずれか1項に記載の方法。
  5. 前記ガラス製品はガラスシートである、前記請求項のいずれか1項に記載の方法。
  6. 着色剤(colorant)を含むUV硬化性インキジェットインキが前記エッチング済み画像の少なくとも一部の上に噴射される、前記請求項のいずれか1項に記載の方法。
  7. 着色剤を含む前記UV硬化性インキジェットインキは工程d)の前に噴射される、請求項6記載の方法。
  8. 前記アクリルアミドは環式アクリルアミドである、前記請求項のいずれか1項に記載の方法。
  9. 前記環式アクリルアミドはアクリロイルモルホリンである、請求項8記載の方法。
  10. カルボン酸基、リン酸基またはホスホン酸基を含む(メタ)アクリレートの少なくとも1.5重量%が前記重合性組成物中に含まれる、前記請求項のいずれか1項に記載の方法。
  11. カルボン酸基、リン酸基またはホスホン酸基を含む前記(メタ)アクリレートは、2−カルボキシエチルアクリレート、2−アクリロイルエチルスクシネートおよび2−ヒドロキシエチルメタクリレートホスフェートからなる群から選択される、前記請求項のいずれか1項に記載の方法。
  12. 前記多官能価アクリレートは、ジプロピレングリコールジアクリレート、ネオペンチルグリコールジアクリレート、ネオペンチルグリコール(2×プロポキシル化)ジアクリレ
    ート、ペンタエリスリトールテトラアクリレート、1,6−ヘキサンジオールジアクリレート、トリメチロールプロパントリメタクリレート、エトキシル化トリメチロールプロパントリアクリレート、トリプロピレングリコールジアクリレート、ジトリメチロールプロパンテトラアクリレート、エトキシル化ペンタエリスリトールテトラアクリレートおよびポリエチレングリコールジアクリレート:からなる群から選択される、前記請求項のいずれか1項に記載の方法。
  13. 前記重合性組成物は、1種以上のアクリルアミドと、1種以上の多官能価アクリレートと、カルボン酸基、リン酸基またはホスホン酸基を含む1種以上の(メタ)アクリレートとからなる、前記請求項のいずれか1項に記載の方法。
  14. 前記UV硬化性インキジェットインキは、該UV硬化性インキジェットインキの総重量に基づいて、0ないし3重量%の界面活性剤を含む、前記請求項のいずれか1項に記載の方法。
  15. 前記重合性組成物の化合物は、アクリロイルモルホリン、2−カルボキシエチルアクリレート、2−ヒドロキシエチルメタクリレートホスフェート、ジプロピレングリコールジアクリレート、ペンタエリスリトールテトラアクリレート、ネオペンチルグリコールジアクリレート、ネオペンチルグリコール(2×プロポキシル化)ジアクリレート、ペンタエリスリトールテトラアクリレート、1,6−ヘキサンジオールジアクリレート、トリメチロールプロパントリアクリレート、エトキシル化トリメチロールプロパントリアクリレート、トリプロピレングリコールジアクリレートおよび2−(2−ビニルオキシ−エトキシ)−エチルアクリレートから選択される群から選択される1種以上の化合物を含む、前記請求項のいずれか1項に記載の方法。
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