KR20180012314A - 금속 인쇄된 구조물 - Google Patents

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KR20180012314A
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KR
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less
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micrometers
layer
substrate
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KR1020177037251A
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벤지온 란다
사지 아브라모비치
안톤 크라실니코브
타마르 아쉐르
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악테가 메탈 프린트 게엠베하
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Publication date
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Abstract

(a) 화상-수용 표면을 가지는 인쇄 기재; (b) 화상-수용 표면을 적어도 부분적으로 덮고 화상-수용 표면에 대해서 원위적으로 배치된 입자 수용 표면을 가지는, 수용 층으로서, 상기 수용 층은 적어도 1000 나노미터(nm)의 두께를 선택적으로 가지는, 수용 층; 및 (c) 특징이 본원에서 설명된, 입자 수용 표면에 부착되고 단일층을 그 위에 형성하는 복수의 개별적인 입자를 포함하는 인쇄 구조물이 개시된다.

Description

금속 인쇄된 구조물
본 개시 내용은 금속 인쇄 방법으로부터 획득될 수 있는 인쇄된 구조물에 관한 것이다.
금속화된 표면 또는 패턴을 기재 상에 인쇄하기 위한 2가지 주요 접근 방식이 존재한다. 가장 일반적으로 이용되는 것은 호일 화상화(foil imaging)이고, 이는 2개의 넓은 카테고리로 분류된다. 호일 스탬핑으로 또한 공지된, 고온 호일 블록킹(hot foil blocking)에서, 가열된 다이가, 기재에 대해서 배치된 호일 상으로 스탬핑된다. 호일은, 종종 금속인, 코팅을 가지고, 열 및 압력의 인가는 코팅이 기재에 부착되게 하여 다이의 디자인을 기재 상에 남긴다. 동시에, 금속 코팅이 제거되어, 상응하는 형상의 고갈 영역(depleted region)을 호일 상에 남긴다. 호일 융합 또는 저온 호일 스탬핑은 다이의 필요성을 제거하는 관련 프로세스이고, 그러한 호일은, 접착제로 덮인 화상 지역에 접합된다. 접착제 화상은, 오프셋, 프렉소그래픽 및 그라비어 인쇄기(flexographic and gravure printer)에서와 같이, 인쇄 판 또는 실린더를 이용하여, 세리그래픽 인쇄기(serigraphic printer)에서와 같이, 인쇄 스크린을 이용하여, 또는 디지털 인쇄기에서와 같이, 화상 특이적 패턴을 이용하여 생성될 수 있다. 그러한 호일은 전형적으로, 이하의 순서로 층상화된, 운반체 막, 임프레션(impression) 시에 후속 색소 또는 금속 층의 분리를 가능하게 하는 해제 막, 및 선행 색채-부여 층의 인쇄 기재에 대한 부착을 돕는 접착 층을 포함한다. 예를 들어, 해제 층과 금속 층 사이의 라커와 같은, 부가적인 층이 이러한 기본 구조물 내에 삽입될 수 있다. 비록 그러한 금속 호일이 수십 마이크로미터 두께를 가질 수 있으나, 그러한 적층된 호일 내의 완전히 연속적인 금속 층 또는 막의 두께는 일반적으로 몇 마이크로미터이고, 전형적으로 1 마이크로 미터 미만이며, 일부 금속 호일은 심지어 100 나노미터 미만의 얇은 일체형 금속 코트를 제공한다.
호일 스탬핑 및 융합의 주요 단점 중 하나는, 기재 상에서 희망 화상을 형성하기 위해서 전달되지 않는 임의 호일 지역이 후속 인쇄를 위해서 회수될 수 없기 때문에, 각각의 스탬프/융합 프로세스 중에 폐기되는 호일의 양이 많다는 것이다. 호일, 특히 금속 호일이 고가이기 때문에, 전형적으로 호일의 롤이 한차례만 사용될 수 있고, 폐기될 때, 코팅의 매우 작은 부분만이 사용될 것임에 따라, 호일 화상화 프로세스는 비교적 고비용의 방법이다.
제2 접근 방식에서, 금속 겉보기는, 잉크 제형 내에 현탁되고, 채색제가 대신에 색소 또는 염료일 수 있는 임의의 다른 통상적인 잉크와 유사한 방식으로, 인쇄 기재에 도포되는 금속의 입자에 의해서 제공된다. 금속 잉크의 이용이 호일 인쇄에 고유한 폐기물을 감소시킬 수 있지만, 이는 다른 단점을 초래한다. 이러한 대안의 이용을 가능하게 하는 인쇄 방법은, 예를 들어, 호일 인쇄로부터 획득할 수 있는 인쇄 품질을 달성하지 못한다는 것이 보고되었다.
출원인은 더 비용 효과적이고 친환경적이면서도, 품질이 양호한 인쇄된 구조물을 생성하는 개선된 인쇄 방법 및 시스템이 필요하다는 것을 인지하였다.
출원인은 함께-계류 중인 특허 출원 제PCT/IB2016/053145호에서 더 구체적으로 설명된 신규한 인쇄 방법을 발명하였다. 본 개시 내용은 그러한 방법에 의해서 획득될 수 있는 인쇄된 구조물과 관련되며, 그에 따라 본 교시 내용의 이해를 돕기 위해서 그러한 방법을 본원에서 간략히 설명한다.
그러한 인쇄 방법은 공여 표면을 제공하는 단계, (예를 들어, 코팅 스테이션에서) 공여 표면을 개별적인 입자로 코팅하는 단계, 및
(i) (예를 들어, 처리 스테이션에서) 기재 표면의 적어도 선택된 영역에 대한 입자의 친화도가 공여 표면에 대한 입자의 친화도 보다 크도록 기재 표면을 처리하는 단계,
(ii) (예를 들어, 임프레션 스테이션에서) 입자의 단일층이 공여 표면의 영역으로부터 기재 표면의 선택된 영역으로만 전달되도록 (그에 따라 선택된 영역에 상응하는 영역 내에서 공여 표면의 노출 영역을 생성하도록), 기재 표면을 공여 표면에 대해서 프레스하는 단계, 및
(iii) 후속 화상을 기재 표면 상에 인쇄할 수 있게 하기 위해서 단계(ii)에서 공여 표면으로부터 기재로 입자를 전달하는 것에 의해서 노출된 공여 표면의 영역 만이 보충되도록, 공여 표면을 신선한 입자의 층으로 재코팅하는 단계를 반복하는, 단계를 포함한다.
입자가 코팅된 공여 표면은 호일 화상화에서 이용되는 호일과 유사한 방식으로 이용된다. 그러나, 호일 화상화와 달리, 각각의 임프레션에 의해서 공여 표면 상의 입자 층의 연속성에 야기된 손상은, 기재의 선택된 영역으로의 전달에 의해서 이전에 도포된 층이 박리된, 공여 표면의 노출된 표면 만을 재-코팅하는 것에 의해서 보수될 수 있다.
공여 표면 상의 입자 층이 각 각각의 임프레션 이후에 보수될 수 있는 이유는, 다른 것에 대한 부착 보다 공여 표면에 더 강하게 부착되도록 입자가 선택되기 때문이다. 이는, 도포된 층이 실질적으로 개별적인 입자의 단일층이 되는 것을 초래한다. 이하에서 더 정확하게 규정되는 "단일층"이라는 용어는 본원에서, - 이상적으로 - 각각의 입자가 임프레션 전의 코팅 장치의 공여 표면 또는 인쇄 기재의 수용 표면과 같은 기재와 직접적으로 접촉되는 부분을 적어도 가지는, 층을 설명하기 위해서 사용된다. 임의의 그러한 표면과 접촉되는 입자들 사이에서 일부 중첩이 발생될 수 있지만, 층은 표면의 지역의 주요 부분에 걸쳐 단지 하나의 입자 깊이일 수 있다. 이는, 표면으로부터 분말을 포획하기 위해서 이용될 때, 접착 테이프가 분말 입자의 하나의 층 만을 포획하는 것과 같은 이유로 발생된다. 접착 테이프가 아직 새로울 때, 분말이 전체 테이프 표면을 덮을 때까지, 분말은 접착제에 붙을 것이다. 그러나, 접착제가 분말로 일단 덮이면, 테이프를 이용하여 어떠한 분말도 더 포획할 수 없는데, 이는 분말 입자들이 서로 강력하게 붙지 않을 것이고 단지 테이프로부터 떨어져 나거나 바람에 의해서 날릴 수 있기 때문이다. 유사하게, 본원에서 단일층은 공여 표면과 충분히 접촉된 입자로 형성되고, 그에 따라, 전형적으로 단일 입자 두께를 갖는다. 입자가 코팅 스테이션의 출구에서, 예를 들어, 이하에서 예시적인 방식으로 더 구체적으로 일부가 설명되는, 잉여분 추출, 버니싱(burnishing), 또는 임의의 다른 유사한 단계 이후에, 공여 표면에 부착되어 유지될 수 있을 때 접촉이 충분하다고 할 수 있다.
예를 들어, (예를 들어, 실질적으로 평행한) 입자의 평면형 면의 대부분에 걸쳐 공여 표면과 접촉되는 판 형상의 입자를 고려하면, (표면에 수직인 방향을 따른) 단일층의 결과적인 두께는 입자의 두께에 대략적으로 상응할 것이며, 그에 따라 단일층의 평균 두께는 그러한 단일층을 형성하는 개별적인 입자의 평균 두께에 의해서 개략적으로 계산될 수 있다. 그러나, 인접한 입자들 사이의 부분적인 중첩이 있을 수 있기 때문에, 단일층의 두께는 또한, 일부 장소에서, 중첩 유형에 따라, 예를 들어 입자가 다른 입자와 및/또는 공여 표면 등과 함께 형성할 수 있는 상대적인 각도 및/또는 중첩의 정도에 따라, 구성 입자의 치수의 약간의 배수에 상당할 수 있다. 그에 따라, 단일 층은 입자에 대해서 특성적인 가장 얇은 치수의 약 1-배, 또는 약 2-배, 또는 약 3-배, 또는 임의의 중간의 값에 상응하는 최대 두께(T)를 가질 수 있다. 플레이크, 판, 및 기타의 경우에, 가장 얇은 치수는 입자 두께인 한편, 대체로 구형인 입자의 경우에, "가장 얇은" 치수는 본질적으로 입자 직경이다. 입자 또는 그 개체군의 가장 얇은 특성 치수의 두께는 일반적으로 현미경 기술, 예를 들어 SEM 또는 SEM-FIB 화상에 의해서 추정될 수 있고, 각각의 입자에 대해서, 또는 화상의 전체 시계에 대해서 정량적으로 결정될 수 있다.
층이 입자의 단일층 모자이크(mosaic)이기 때문에, 코팅 스테이션에 진입하는 표면이 (이전에 도포된 연속적인 층의 선택된 영역으로부터 입자가 박리된 것으로 인한) 불연속적인 입자 층을 이미 수반한다면, 여전히 손상되지 않은 이전에 도포된 층의 해당 영역 상에 새로운 입자를 피착시키지 않고, 고갈된 또는 노출된 영역만이 입자로 보충될 수 있다.
전술한 인쇄 방법에서, 입자가 공여 표면 상에서 단일층을 형성할 수 있게 함에 따라, 그로부터 전달되는 입자가 또한 기재 표면의 선택된 영역 상에서 단일층을 형성한다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 본 개시 내용은, 이러한 발명의 방법을 이용하여 인쇄될 수 있는 인쇄된 구조물과 관련된다.
비교적 밝은 효과 또는 무광택 외관을 위해서, 입자의 모자이크에 의한 지역 피복은 광택 또는 거울-유사 외관 보다 작을 수 있다(예를 들어, 50% 미만). 그러한 높은 광택의 시각적 겉모습을 위해서, 기재에 전달된 입자로부터 초래되는 반사가 희망 시각적 효과에 적합하도록, 입자의 모자이크가 목표 표면을 충분히 덮을 수 있다. 동일한 효과를 위해서, 그리고 모든 다른 매개변수가 동일하다고 가정하면, 비교적 높은 반사율 및/또는 인쇄 기재와의 더 평행한 배향을 가지는 입자는, 비교적 낮은 반사율 및/또는 기재에 대한 더 무작위적인/덜 평행한 배향을 가지는 입자보다, 목표 표면의 더 적은 백분율 지역을 덮기만 하면 될 수 있다. 상대적인 반사율은 각각의 입자의 성질에 관련되고 기재의 특성, 배경 화상의 특징부, 및 금속 인쇄의 관련 분야의 통상의 기술자가 용이하게 이해하는 임의의 그러한 고려 사항에 의해서 영향을 받을 수 있다. "충분히" 덮는 것은, 관련 기재 영역 상의 입자의 코트가, 시각적으로 검출 가능하고 의도된 시각적 효과에 유해한 범위까지 기재 표면을 노출시킬 수 있는 입자의 모자이크 내의 불연속부 또는 홀과 같은, 육안에 의해서 인식 가능한 결함을 가지지 않을 것임을 의미한다. 코팅하고자 하는 선택된 기재 영역(들)의 표면의 지역의 적어도 50%를 가지는 것, 또는 입자에 의해서 덮인 이러한 지역의 적어도 60%, 또는 적어도 70%를 가지는 것이 충분한 (예를 들어, 입자의 충분히 연속적인 층을 제공하는) 피복일 수 있다.
고급(high end) 거울-유사 겉모습의 경우에, 코팅하고자 하는 기재의 선택된 표면의 실질적으로 전체가 덮일 필요가 있을 수 있다. "실질적으로" 덮는 것은, 충분히 덮는 것에 대한 것과 같이, 관련 기재 영역 상의 입자의 코트가, 육안에 의해서 검출 가능한 범위까지 기재 표면을 노출시킬 수 있는 입자의 모자이크 내의 불연속부 또는 홀과 같은, 가시적인 결함을 가지지 않을 것임을 의미한다. 입자로 코팅하고자 하는 선택된 기재 영역(들)의 표면의 지역의 적어도 80%를 가지는 것, 또는 입자에 의해서 덮인 지역의 적어도 85%, 또는 적어도 90% 또는 적어도 95%를 가지는 것이 실질적인 피복으로(즉, 입자의 실질적으로 연속적인 층을 제공하는 것으로) 간주된다.
기재 표면 상의, 그러한 충분히 또는 실질적으로 연속적인 입자의 층, 또는 그 일부가 공여 표면으로부터의 동일한 입자의 전달로부터 초래되기 때문에, 충분히 코팅된 공여 표면은, 그에 따라, 입자에 의해서 덮인 그 지역의 적어도 50%, 또는 적어도 60%, 또는 적어도 70%를 가질 것인 한편, 실질적으로 완전히 코팅된 공여 표면은, 그에 따라, 입자에 의해서 덮인 그 지역의 적어도 80%, 또는 적어도 85%, 또는 적어도 90%, 또는 적어도 95%를 가질 것이다. 언급한 바와 같이, 저급 효과를 위해서, 50% 미만의 지역 피복이 만족스러울 수 있다. 따라서, 희망 효과 및 포함된 입자에 따라, 50% 지역 피복까지의 단일층이 본 교시 내용에 따라 이용될 수 있다. 고려되는 표면에 따라서, 백분율 지역 피복은 적어도 10%, 또는 적어도 20%, 또는 적어도 30%일 수 있다.
무광택 효과를 위해서, 입자는 그러한 외관을 제공하도록 선택될 수 있거나, 그러한 효과를 제공하는 방식으로 인쇄 기재 상에 배향될 수 있다. 용이하게 이해되는 바와 같이, 기재의 표면과 평행하지 않은 입자는, 심지어 반사적인 경우에도, 전체적으로 무광택 효과를 초래하는 방식으로 광을 회절시킬 수 있다. 그에 따라, 무광택 효과는 비교적 거친 표면을 가지는 기재, 입자 수용 표면의 조도를 유지하는 비교적 얇은 수용 층 또는 비교적 두꺼운 수용 층을 가지는 임의의 다른 기재의 이용에 의해서 성취될 수 있고, 입자 수용 표면은 그러한 입자의 "비-평행" 또는 무작위 배향 및 무광택 효과를 제공하는 표면 조도를 제공하도록 패터닝된다.
특정 목표 표면 외부의 입자에 의해서 덮인 지역의 백분율은, 기지의(known) 피복 지점의 교정 곡선의 구축과 조합될 수 있는 광학적 밀도를 결정하는 것, 입자 또는 기재가 충분히 투명한 경우에, 투과된 광을 측정하는 것, 또는 역으로, 예를 들어 입자가 반사적인 경우에 반사된 광을 측정하는 것에 의한 것을 포함하여, 통상의 기술자에게 알려진 수 많은 방법에 의해서 평가될 수 있다.
본 명세서에서 사용된 바와 같이, 입자에 의해서 덮인 관심 표면의 백분율 지역을 결정하는 바람직한 방법은 다음과 같다. 1 cm 연부들을 가지는 입방형 샘플을 대상 표면으로부터(예를 들어, 공여 표면으로부터 또는 인쇄된 기재로부터) 절단한다. 샘플은 광학 현미경(Olympus® BX61 U-LH100-3))에 의해서 또는 레이저 공초점 현미경(Olympus®, LEXT OLS30IS U)에 의해서 (적어도 약 128.9 ㎛ x 128.6 ㎛의 시계를 제공하는) x100까지의 배율로 분석된다. 적어도 3개의 대표적인 화상이 불투명한 기재(예를 들어, 종이) 상에 인쇄된 각각의 샘플에 대해서 반사 모드로 캡처된다. 캡처된 화상은 미국에 소재하는 National Institute of Health(NIH)에 의해서 개발된 공유 저작물 자바 화상 프로세싱 프로그램인, ImageJ를 이용하여 분석하였다. 화상은 8-비트, 그레이 스케일로 디스플레이되고, 프로그램은 반사 입자(더 밝은 화소)와, 이웃하는 또는 인접한 입자들 사이에 존재할 수 있는 (어두운 화소로 나타나는 공극과 같은) 간극을 구분하는 반사도의 문턱값을 제시하도록 지시를 받는다. 필요한 경우에, 훈련된 조작자가 제시된 문턱값을 조정할 수 있으나, 일반적으로는 문턱값을 확인한다. 이어서, 화상 분석 프로그램은 입자를 나타내는 화소의 양 및 입자간 공극의 미피복 지역을 나타내는 화소의 양을 측정하는 것으로 진행되고, 그로부터 피복의 백분율 지역이 용이하게 계산될 수 있다. 동일한 샘플의 상이한 화상 섹션들에 대해서 이루어진 측정이 평균화된다. 샘플이 투명 기재(예를 들어, 반투명한 플라스틱 호일) 상에 인쇄될 때, 유사한 분석이 투과도 모드로 실시될 수 있고, 입자는 어두운 화소로 나타나고 그리고 공극은 밝은 화소로 나타난다. 그러한 방법에 의해서, 또는 관련 기술 분야의 통상의 기술자에게 알려진 실질적으로 유사한 분석 기술에 의해서 획득된 결과는, 백분율 또는 비율로서 표현될 수 있는 광학적 표면 피복으로서 지칭된다.
만약 인쇄가 기재의 전체 표면 상에서 발생된다면, 예를 들어 접착제일 수 있는 수용 층은, 기재가 공여 표면에 대해서 프레스되기 전에, 롤러에 의해서 기재에 도포될 수 있다. 만약 인쇄가 기재의 선택된 영역 상에서만 이루어진다면, 다른 한편으로, 임의의 통상적인 인쇄 방법에 의해서, 예를 들어 다이 또는 인쇄 판에 의해서, 또는 수용 층을 기재의 표면 상에 젯팅하는 것에 의해서 접착제를 도포할 수 있다. 추가적인 가능성으로서, 적절한 활성화 수단에 의해서 선택적으로 "점착적(tacky)"이 되는 활성 가능한 수용 층으로 기재의 전체 표면을 코팅할 수 있다. 선택적으로 도포되거나 선택적으로 활성화되든 간에, 수용 층은, 그러한 경우에, 기재 상에 인쇄되는 화상의 적어도 일부를 구성하는 패턴을 형성한다.
"점착적"이라는 용어는 본원에서 단지, 기재 표면 또는 입자를 임프레션 스테이션에서 서로에 대해 프레스할 때, 기재 표면 또는 그 임의의 선택된 영역이, 입자를 공여 표면으로부터 분리할 수 있는 및/또는 입자를 기재 상에서 유지할 수 있는 입자에 대한 충분한 친화성을 가지는 것을 나타내고, 만질 때 반드시 점착적일 필요는 없다. 기재의 선택된 영역 내에 패턴을 인쇄할 수 있게 하기 위해서, 필요한 경우에 활성화된, 수용 층의 입자에 대한 친화도는 나기재(bare substrate)의 입자에 대한 친화도 보다 클 필요가 있다. 이러한 맥락에서, 경우에 따라 수용 층을 가지지 않거나 적절하게 활성화된 수용 층을 가지지 않는 경우에, 기재는 "나기재"로 지칭된다. 비록, 수용 층의 선택적인 친화도를 가능하게 하기 위해서, 나기재가 대부분의 목적을 위해서 입자에 대해서 실질적으로 친화도를 가지지 않아야 하지만, 일부 잔류 친화도가 허용될 수 있거나(예를 들어, 시각적으로 검출될 수 없는 경우) 심지어 특별한 인쇄 효과를 위해서 요구될 수 있다.
수용 층은, 예를 들어, 공여 표면에 대해서 프레스되기 전에, 복사선(예를 들어, UV, IR 및 근적외선)에 노출되는 것에 의해서 활성화될 수 있다. 수용 층 활성화의 다른 수단에는 온도, 압력, 수분(예를 들어, 재습윤성 접착제), 및 심지어 초음파가 포함되고, 기재의 수용 층 표면을 처리하는 그러한 수단들이 조합되어 양립 가능한(compatible) 수용 층이 점착적이 되게 할 수 있다.
비록 기재의 표면에 도포되는 수용 층의 성질이, 다른 여러 가지 중에서, 기재마다 다를 수 있지만, 도포 모드 및/또는 선택된 활성화의 수단에서, 그러한 제형(formulation)은 관련 기술 분야에 공지되어 있고 본 인쇄 방법 및 시스템의 이해를 위해서 더 구체화할 필요는 없다. 간략히, 의도된 기재와 양립 가능하고, 선택적으로 활성화 시에, 계획된 입자에 대해서 충분한 점착성, 상대적인 친화도를 나타내는 열가소성, 열경화성 또는 핫-멜트 중합체가 본 개시 내용의 실시를 위해서 이용될 수 있다. 바람직하게, (예를 들어, 깨끗한, 투명한, 및/또는 무색인) 희망 인쇄 효과를 방해하지 않도록, 수용 층이 선택된다.
적합한 접착제의 바람직한 특징은 수용 층을 활성화시키는데 필요한, 즉 수용 층을 비-점착적 상태로부터 점착적 상태로 선택적으로 변화시키는데 필요한 비교적 짧은 기간, 공여 표면으로부터 입자를 분리하기 위해서 기재가 입자에 대해서 충분히 부착되도록 기재의 선택된 영역의 친화도를 증가시키는 것과 관련된다. 신속한 활성화 시간은 수용 층이 고속 인쇄에서 사용될 수 있게 한다. 본 개시 내용의 실시에 적합한 접착제는, 바람직하게, 기재가 활성화 스테이션으로부터 임프레션 스테이션까지 이동하는데 소요되는 시간 보다 길지 않은 기간 이내에 활성화될 수 있다.
일부 실시예에서, 수용 층의 활성화는 임프레션의 시간에 실질적으로 순간적으로 이루어질 수 있다. 다른 실시예에서, 활성화 스테이션 또는 단계가 임프레션에 선행할 수 있고, 그러한 경우에 수용 층은 10초 또는 1초 이내의 기간 내에, 특히 약 0.1초 미만 그리고 심지어 0.01초 미만의 기간 내에 활성화될 수 있다. 이러한 기간은 본원에서 수용 층의 "활성화 시간"으로 지칭된다.
충분한 친화도를 획득하기 위해서 활성화를 필요로 하는 수용 층은, 수용 층이 그 점착성을 상실하기 전에, 적어도 공여 표면으로부터 인쇄 기재로 입자를 전달할 수 있게 할 정도로 충분히 길게 그러한 상태를 유지할 필요가 있다. 일부 인쇄 시스템에서, 수용 층은, 점착적 형태로 피착될 수 있게 하기 위해서, 임프레션 스테이션의 "인-라인" 상류에서 각각의 기재 상에 도포될 수 있다. 의도된 시스템을 위해서 수용 층이 충분히 점착적인 기간은 본원에서 수용 층의 "개방 시간(open time)"으로 설명된다. 적절한 접착제는 특별한 인쇄 시스템 또는 프로세스의 전달 조건 및/또는 후속 스테이션 또는 단계에 부합하는 개방 시간을 나타낸다. 만약, 예를 들어, 인쇄 시스템이 복수의 코팅 스테이션을 포함한다면, 제1 스테이션에 도달할 때 또는 도달 전에 선택적으로 활성화되는 수용 층이, 상이한 성질(예를 들어, 상이한 색채)을 가지는 입자에 부착될 가능성이 가장 높은, 상이한 부분에 기재의 처리가 적용될 수 있는 제2 코팅 스테이션에 도달하기 전에 비-점착적 상태로 복귀되는 것이 요구된다. 일부 인쇄 시스템에서, 수용 층은 계속적으로 점착적일 수 있고, 그 "무한한" 개방 시간은 사실상 입자의 후속 도포에 의해서 제한되고, 그러한 입자는 추후의 부가적인 입자에 대한 추가적인 부착 가능성을 차단한다.
일반적으로, 활성화된 접착제의 개방 시간은 적합하게 적어도 약 0.01초 내지 몇 초(예를 들어, 10초까지)이나, 더 긴 개방 시간(예를 들어, 몇 분)이 특정 적용예에 적합할 수 있고, "무한한" 개방 시간은, 수용 층이 임프레션 스테이션의 상류에서 희망 패턴으로 점착적 스테이지에서(다시 말해서, "이미 활성화된" 스테이지에서) 도포될 때, 적합할 수 있다(예를 들어, 기재는 점착적 재료를 그 표면에 피착하는 것에 의해서 처리된다).
선택 사항으로서, 희망 패턴을 형성하기 위해서 도포 또는 활성화가 선택적이 되는, 기재의 화상 수용 측면에 수용 층을 도포하기 위해서 또는 활성화시키기 위해서 사용되어 왔던 인쇄 방법과 관계 없이, 인쇄된 구조물에 적합한 수용 층은 이하와 같이 선택될 수 있다.
이미 언급한 바와 같이, 적합한 수용 층은, 본 교시 내용에 따른 단일층을 형성하기 위해서, 입자와 충분한 친화도를 가질 필요가 있다. 2개 사이의 친밀한 접촉으로 대안적으로 간주될 수 있는 이러한 친화도는 수용 층의 표면 상에서 입자를 충분히 유지할 필요가 있고, 층 및 입자의 각각의 물리적 및/또는 화학적 성질로부터 초래될 수 있다. 예를 들어, 수용 층은 만족스러운 인쇄 품질을 제공하기 위해서 충분히 높으면서도 층에 대한 입자의 부착을 허용할 정도로 충분히 낮은 경도를 가질 수 있다. 그러한 선택 범위는, 충분한 접촉을 형성하기 위해서, 수용 층이 입자 규모에서 "국소적으로 변형될 수 있게" 하는 것으로 볼 수 있다. 그러한 친화도 또는 접촉은 화학적 결합에 의해서 부가적으로 증가될 수 있다. 예를 들어, 수용 층을 형성하는 재료는 (비-공유적인 정전기 상호작용, 수소 결합 및 반데르발스 상호 작용을 지원하는) 가역적 결합에 의해서 또는 공유 결합에 의해서 입자를 유지하기에 적합한 작용기를 가지도록 선택될 수 있다. 유사하게, 수용 층은 의도된 인쇄 기재에 적합할 필요가 있고, 전술한 고려 사항 모두는 통상의 기술자에게 공지되어 있다.
수용 층은, 예를 들어 인쇄 기재 및/또는 희망 인쇄 효과에 따라, 넓은 범위의 두께를 가질 수 있다. 비교적 두꺼운 수용 층은 "엠보싱" 양태를 제공할 수 있고, 디자인은 주변 기재의 표면 위로 상승된다. 비교적 얇은 수용 층은 인쇄 기재의 표면의 윤곽을 따를 수 있고, 예를 들어 거친 기재는 무광택 양태를 가능하게 한다. 광택 양태를 위해서, 균일한 표면을 제공하기 위해서 기재 조도를 감추도록, 수용 층의 두께가 전형적으로 선택된다. 예를 들어, 플라스틱 막과 같은 매우 매끄러운 기재의 경우에, 수용 층은 단지 몇 십 나노미터, 예를 들어 표면 조도가 50 nm인 폴리에스터 막(예를 들어, 폴리에틸렌 텔레프탈레이트(PET) 호일)의 경우에 약 100 nm의 두께를 가질 수 있고, 더 매끄러운 PET 막은 보다 더 얇은 수용 층의 이용을 허용한다. 미크론 범위 또는 몇 십 미크론 범위의 더 거친 표면을 가지는 기재는, 광택 효과, 그에 따라 기재 조도의 일부 평탄화/감추기(leveling/masking)가 요구되는 경우에, 동일한 크기 범위 또는 같은 자릿수의 크기 범위의 두께를 가지는 수용 층이 유리할 것이다. 그에 따라, 기재 및/또는 희망 효과에 따라, 수용 층은 적어도 10 nm, 또는 적어도 50 nm, 또는 적어도 100 nm, 또는 적어도 500 nm, 또는 적어도 1,000 nm의 두께를 가질 수 있다. 촉각적 및/또는 시각적 검출에 의해서 인식될 수 있는 효과를 위해서 수용 층은 심지어 적어도 1.2 마이크로미터(㎛), 적어도 1.5 ㎛, 적어도 2 ㎛, 적어도 3 ㎛, 적어도 5 ㎛, 적어도 10 ㎛, 적어도 20 ㎛, 적어도 30 ㎛, 적어도 50 ㎛, 또는 적어도 100 ㎛의 두께를 가질 수 있다. 비록 일부 효과 및/또는 기재(예를 들어, 카드보드, 카톤, 직물, 가죽, 등)가 밀리미터 범위의 두께를 가지는 수용 층을 필요로 할 수 있지만, 수용 층의 두께는 전형적으로 800 마이크로미터(㎛)를 초과하지 않고, 600 ㎛ 이하, 500 ㎛ 이하, 300 ㎛ 이하, 250 ㎛ 이하, 200 ㎛ 이하, 또는 150 ㎛ 이하이다.
인쇄가 이루어진 후에, 즉 프레싱 시에 입자가 공여 표면으로부터 처리된 기재 표면(즉, 수용 층)의 점착적 영역으로 전달된 후에, 기재는, 예를 들어 열 및/또는 압력의 적용에 의해서, 추가적으로 프로세스되어 인쇄된 화상을 고착 또는 버니시할 수 있고 및/또는 기재는 바니시(varnish)(예를 들어, 무색 또는 채색된 투명, 반투명, 또는 불투명 오버코트)로 코팅되어 인쇄된 표면을 보호할 수 있고 및/또는 기재는 (예를 들어, 가장 앞쪽의 화상(foreground image)을 형성하는) 다른 색채의 잉크로 오버인쇄될(overprinted) 수 있다. 일부 전달-후(post-transfer) 단계(예를 들어, 추가적인 압력)가 인쇄된 기재의 전체 표면 상에서 실시될 수 있지만, 다른 단계가 기재의 선택된 부분에만 적용될 수 있다. 예를 들어, 바니시가 화상의 일부에, 예를 들어 입자로 코팅된 선택된 영역에 선택적으로 도포될 수 있고, 선택적으로 채색 효과를 추가적으로 부여할 수 있다.
입자는 기재의 표면에 도포하기 위한 임의의 재료를 포함할 수 있다. 특히, 입자를 위한 적합한 재료는 희망 인쇄 효과를 제공하는 화합물을 포함할 수 있고, 일반적으로 중합체 수지(예를 들어, 비-열가소성 중합체)에 구속된 채색제(예를 들어, 색소 및 염료) 그리고 (예를 들어, 금속 외관 효과 또는 반짝임 효과 등을 제공하는) 희망 인쇄 효과를 가지는 임의의 다른 재료를 포함할 수 있다.
만약 달성하고자 효과가 예를 들어 금속 인쇄를 위해서 이용되는 것과 같은 호일 화상화와 유사하다면, 입자는 알루미늄, 구리, 철, 아연, 니켈, 주석, 티타늄, 금 또는 은과 같은 금속, 또는 강, 청동 또는 황동과 같은 합금 및 주로 금속을 포함하는 유사한 금속 화합물의 입자 또는 플레이크일 수 있다. 실제 금속으로 제조되는 것에 더하여, 적합한 입자가 유사한 시각적 효과를 제공하는 화합물로 제조될 수 있다(예를 들어, 금속 겉모습을 가지는 중합체 또는 세라믹 재료로 제조될 수 있다). 그러한 "금속-유사" 재료는 전형적으로 대부분 비금속적이고, 금속 코트는 선택적으로 금속적으로서 인식될 수 있는 광 반사율을 제공하기 위한 역할을 한다. 예로서, 중합체 호일이 (크롬, 마그네슘 및 앞서서 언급한 예시적인 금속을 포함하는) 관심 대상의 금속으로 진공에서 증기 코팅되고 그 이후에 분쇄되어 개별적인 플레이크를 형성하는, PVD(물리 기상 증착) 방법을 이용하여 제조된 입자는 중합체 백본(backbone)이 유지되는 경우에 금속-유사 입자를 형성할 수 있고, 중합체가 피착 프로세스 이후에 제거되는 경우에 "금속적"으로 간주될 수 있다.
만약 달성하고자 하는 효과가 반짝임 및/또는 진주 광택 및/또는 진주 층 효과를 포함한다면, (예를 들어, 폴리아크릴레이트의 다층 구조물을 포함하는) 합성 고중합체, 마그네슘 불화물, 백운모, 아라고나이트, 루틸 또는 예추석 이산화티탄, (전형적으로 금속 산화물로 코팅된) 운모 화합물 및 기타가 입자를 위해서 이용될 수 있다. 비록 "금속-외관" (즉, 금속 화합물과 유사한 시각적 효과를 제공하는) 입자로 단순히 집합적으로 지칭되지만, 순수 금속 입자를 포함하는 전술한 예시적인 입자의 모두가 코팅되거나 코팅되지 않을 수 있다.
물리적으로 그러나 더 전형적으로 화학적 수단에 의해서 도포될 수 있는 입자의 코팅은, 다른 여러 가지 중에서, (예를 들어, 뭉침 방지제(anti-caking) 등으로 달성될 수 있는 바와 같이) 입자가 서로 붙는 것을 감소 또는 방지할 수 있고, (예를 들어, 입자의 전하를 증가시키는 것에 의해서 달성될 수 있는 바와 같이) 입자들 사이의 척력을 증가시킬 수 있고, 바람직하지 못한 화학적 개질로부터의 입자를 보호할 수 있고(예를 들어, 금속 및 합금의 산화 또는 금속-외관 입자의 임의의 다른 유해한 시효의 감소, 방지 또는 지연), 또는, 희망하는 바에 따라, 추가적으로 공여 표면에 대한 또는 기재의 선택된 영역에 대한 입자의 친화도를 추가적으로 증가시킬 수 있다(예를 들어, 코트/표면의 소수성을 변경할 수 있다).
본 교시 내용에 따른 인쇄 시스템 및 방법에 적합한 입자는, 예를 들어, i) 개질되지 않은 또는 개질된 카르복실산 또는 지방산으로서, 카르복실산은, 비제한적으로, 스테아르산, 팔미트산, 베헨산, 벤조산 및 올레산을 포함하는, 카르복실산 또는 지방산; ii) 비제한적으로, 아마인유, 해바라기유, 팜유, 대두유 및 코코넛유와 같은 식물성 오일; 광유 및 합성 오일을 포함하는 군으로부터 선택된 유성 물질; 및 iii) 코팅되는 코어 입자와 동일하거나 상이한 재료일 수 있는 산화물 중 하나 이상에 의해서 코팅될 수 있다. 예를 들어, 알루미늄 입자는 알루미늄 산화물 또는 규소 산화물로 코팅될 수 있고, 운모 입자는 예를 들어 이산화티탄 및 철 산화물로 코팅될 수 있다. 입자 코팅은 선택적으로 코어 입자의 채색 효과를 변경할 수 있고, 이는 예를 들어 일부 금속 산화물 또는 색소처리된 중합체(예를 들어, 무기 또는 유기 흡수 색소를 포함하는 폴리아크릴레이트)로 달성될 수 있다. 그러한 채색 효과는 또한 코어 입자의 선택으로부터 또는 코어 입자의 부분적인 산화로부터 초래될 수 있다.
채색된 중합체이든지 또는 금속-외관이든지 간에, 입자는, 인쇄 기재에 일단 전달되면, 광택 또는 무광택 화상을 제공할 수 있고, 선택된 입자에 따라서 임의의 다른 유형의 희망 효과를 제공할 수 있다.
전술한 방법을 실시하고 본원에서 개시된 바와 같은 인쇄된 구조물의 준비를 가능하게 하는 인쇄 시스템은 코팅 스테이션을 포함할 수 있고 그러한 코팅 스테이션은은 유체 내에서 현탁된 입자의 공급부로서, 그러한 입자는 다른 것 보다 공여 표면에 더 강하게 부착되는, 입자의 공급부, 유체 내에 현탁된 입자가 공여 표면에 부착되어 표면 상에 입자 코팅을 형성하게 하는 방식으로 공여 표면에 유체를 도포하기 위한 도포 디바이스, 및 유체를 추출하고 그리고 표면과 직접적으로 접촉되지 않은 잉여 입자를 제거하여 코팅 스테이션을 빠져 나가는 공여 표면에 부착된 입자의 단일층 만을 남기도록 동작될 수 있는 잉여물 추출 시스템을 포함한다.
도포 디바이스는 유체 및 현탁 입자를 공여 표면 상으로 직접적으로 분무하기 위한 분무 헤드를 포함할 수 있다. 대안적으로, 도포 디바이스는 유체 및 현탁 입자를 표면 상에 문지르도록(wipe) 동작되는 회전 가능한 도포기를 포함할 수 있다. 입자가 도포 디바이스에 의해서 액체 유체 내에서 도포될 때, 장치는, 필요한 경우에, 입자 코팅이 후속 스테이션에 도달하는 시간까지 실질적으로 건조되게 할 수 있는 건조 요소를 더 포함할 수 있다. 일부 실시예에서, 공여 표면 상의 입자는 임프레션 스테이션에서 수용 층이 기재 상에 접촉될 때 실질적으로 건조된다.
본 개시 내용에서, "~내에 현탁된"이라는 용어 및 그 변형 용어는 "~에 의해서 운반되는" 및 유사한 용어로 이해될 수 있고, 동일한 또는 상이한 상의 재료의 혼합물의 임의의 특별한 유형을 지칭하지 않는다.
본 인쇄된 구조물을 준비하기에 적합한 인쇄 시스템은 인쇄 시스템은 오프라인의, 단독형 기계일 수 있거나, 인쇄 프레스 및/또는 다른 마감 유닛과 인-라인일 수 있다. 예를 들어, 본 개시 내용에 따른 인쇄 시스템은 오프셋, 프렉소그래픽, 그라비어, 세리그래픽 및 디지털 인쇄 프레스에서 하나의 스테이션 또는 모듈로서 역할할 수 있다.
부가적으로, 본 교시 내용에 적합한 인쇄 시스템은, 코팅 스테이션의 상류에서, 수용 층을 도포하기 위한 또는 수용 층을 형성을 위해서 기재를 처리하기 위한 스테이션 이외의 스테이션을 포함할 수 있다. 예를 들어, 시스템은 배경 화상을 도포하기 위한 스테이션을 포함할 수 있고, 수용 층이 배경 화상 상에 후속하여 도포되거나 활성화되어 (임프레션 이후에) 이전에 도포된 배경 상에 가장 앞쪽의 화상을 형성한다. 역으로, 수용 층이 배경 화상을 형성할 수 있는 반면, 가장 앞쪽의 화상은 그 이후에 도포된다. 가장 앞쪽의 화상 및 배경 화상은 인쇄하고자 하는 화상의 구분된 부분을 형성할 수 있거나, 또는 중첩될 수 있다. 가장 앞쪽의 화상 및 배경 화상의 각각은, 그 화상들 모두가 인쇄하고자 하는 특별한 화상을 위해서 요구되는 경우에, 임의의 인쇄 시스템에 의해서 도포될 수 있다.
예를 들어, 배경 화상은 채색된 주변부의 프렉소그래픽 인쇄를 위한 제1 스테이션에서 도포될 수 있고, 수용 층은 제2 스테이션에서, 적어도 부분적으로 배경 화상과 중첩되는 방식으로 또는 기재의 별개의 비-중첩 영역 내에, 도포될 수 있다.
전술한 인쇄 방법 및 인쇄 시스템은, 예를 들어, 장식적 마감(예를 들어, 호화 포장) 및 위변조 방지 수단(예를 들어, 은행권)을 만들기 위한 역할을 할 수 있는, 간행 및 포장 산업을 포함하여, 상업적 및 장식적 인쇄에서 광범위한 용도를 가질 수 있다.
개시 내용의 추가적인 일 양태에 따라, 인쇄된 구조물이 제공되고, 그러한 인쇄된 구조물은: (a) 화상-수용 표면을 가지는 인쇄 기재; (b) 화상-수용 표면을 적어도 부분적으로 덮고 화상-수용 표면에 대해서 원위적으로 배치된 입자 수용 표면을 가지는, 수용 층; 및 (c) 입자 수용 표면에 부착되고 단일층을 그 위에 형성하는 복수의 개별적인 입자를 포함한다.
개시 내용의 다른 양태에 따라, 금속화된 인쇄 구조물이 제공되고, 그러한 인쇄 구조물은: (a) 화상-수용 표면을 가지는 인쇄 기재; (b) 화상-수용 표면을 적어도 부분적으로 덮고 화상-수용 표면에 대해서 원위적으로 배치된 입자 수용 표면을 가지는, 수용 층; 및 (c) 입자 수용 표면에 부착되고 단일층을 그 위에 형성하는 복수의 금속 입자를 포함한다.
설명된 바람직한 실시예의 추가적인 특징에 따라, 복수의 입자의 숫자-평균화된 종횡비(ASPavg)는 ASPavg = Lavg/Havg 에 의해서 규정되며,
여기에서, Lavg는 복수의 입자의 숫자-평균화된 긴 치수 또는 숫자-평균화된 최대 긴 치수이고; Havg는 복수의 입자의 숫자-평균화된 특성 두께 또는 숫자-평균화된 최대 두께이며; 숫자-평균화된 종횡비(ASPavg)는 적어도 1.5:1 이다.
설명된 바람직한 실시예 내의 또 다른 추가적인 특징에 따라, 복수의 입자는 800 마이크로미터 이하의 평균 긴 치수를 가지며, 평균 긴 치수는 복수의 입자의 숫자-평균화된 특성적 긴 치수 또는 숫자-평균화된 최대 긴 치수이다.
설명된 바람직한 실시예 내의 또 다른 추가적인 특징에 따라, 복수의 입자는 1200 nm 이하의 최대 평균 두께를 가지며, 최대 평균 두께는 복수의 입자의 숫자-평균화된 두께 또는 숫자-평균화된 최대 두께이다.
설명된 바람직한 실시예 내의 또 다른 추가적인 특징에 따라, 평균 긴 치수는 600 마이크로미터 이하, 400 ㎛ 이하, 250 ㎛ 이하, 150 ㎛ 이하, 100 ㎛ 이하, 80 ㎛ 이하, 60 ㎛ 이하, 40 ㎛ 이하, 25 ㎛ 이하, 20 ㎛ 이하, 15 ㎛ 이하, 12 ㎛ 이하, 10 ㎛ 이하, 8 ㎛ 이하, 6 ㎛ 이하, 4 ㎛ 이하, 3 ㎛ 이하, 2 ㎛ 이하, 1.5 ㎛ 이하, 1.2 ㎛ 이하, 1.0 ㎛ 이하, 0.8 ㎛ 이하, 0.7 ㎛ 이하, 0.65 ㎛ 이하, 또는 0.6 ㎛ 이하이다.
설명된 바람직한 실시예 내의 또 다른 추가적인 특징에 따라, 평균 긴 치수 또는 숫자-평균화된 긴 치수는 적어도 0.04 마이크로미터, 적어도 0.05 ㎛, 적어도 0.06 ㎛, 적어도 0.08 ㎛, 적어도 0.10 ㎛, 적어도 0.12 ㎛, 적어도 0.15 ㎛, 또는 적어도 0.20 ㎛이다.
설명된 바람직한 실시예 내의 또 다른 추가적인 특징에 따라, 최대 평균 두께 또는 숫자-평균화된 최대 두께는 1000 nm 이하, 800 nm 이하, 600 nm 이하, 500 nm 이하, 400 nm 이하, 350 nm 이하, 300 nm 이하, 250 nm 이하, 200 nm 이하, 175 nm 이하, 150 nm 이하, 125 nm 이하, 또는 100 nm 이하이다.
설명된 바람직한 실시예 내의 또 다른 추가적인 특징에 따라, 최대 평균 두께 또는 숫자-평균화된 최대 두께는 적어도 5 nm, 적어도 7 nm, 적어도 10 nm, 적어도 15 nm, 적어도 20 nm, 적어도 25 nm, 적어도 30 nm, 적어도 40nm, 또는 적어도 50nm이다.
설명된 바람직한 실시예 내의 또 다른 추가적인 특징에 따라, 평균 또는 숫자-평균화된 종횡비(ASPavg)는 적어도 1.5:1, 적어도 1.75:1, 적어도 2:1, 적어도 2.5:1, 적어도 3:1, 적어도 4:1, 적어도 5:1, 또는 적어도 6:1이다.
설명된 바람직한 실시예 내의 또 다른 추가적인 특징에 따라, 평균 또는 숫자-평균화된 종횡비(ASPavg)는 적어도 8:1, 적어도 10:1, 적어도 15:1, 또는 적어도 20:1, 적어도 25:1, 또는 적어도 30:1이다.
설명된 바람직한 실시예 내의 또 다른 추가적인 특징에 따라, 복수의 입자의 평균 또는 숫자-평균화된 종횡비(ASPavg)는 100:1 이하, 75:1 이하, 60:1 이하, 50:1 이하, 또는 45:1 이하이다.
설명된 바람직한 실시예 내의 또 다른 추가적인 특징에 따라, 평균 또는 숫자-평균화된 종횡비(ASPavg)는 40:1 이하, 35:1 이하, 30:1 이하, 25:1 이하, 20:1 이하, 15:1 이하, 12:1 이하, 10:1 이하, 또는 7:1 이하이다.
설명된 바람직한 실시예 내의 또 다른 추가적인 특징에 따라, 평균 또는 숫자-평균화된 종횡비(ASPavg)는 1.5:1 내지 50:1, 1.5:1 내지 30:1, 1.5:1 내지 20:1, 1.5:1 내지 15:1, 1.5:1 내지 10:1, 1.5:1 내지 8:1, 또는 1.5:1 내지 6:1의 범위 이내이다.
설명된 바람직한 실시예 내의 또 다른 추가적인 특징에 따라, 평균 또는 숫자-평균화된 종횡비(ASPavg)는 적어도 2:1, 적어도 2.25:1, 적어도 2.5:1, 또는 적어도 3:1, 적어도 3.5:1, 또는 적어도 4:1이다.
설명된 바람직한 실시예 내의 또 다른 추가적인 특징에 따라, 입자는 소수적 표면을 갖는다.
설명된 바람직한 실시예 내의 또 다른 추가적인 특징에 따라, 입자는 비-소수적이고, 소수적 층이 입자의 각각에 부착되고, 적어도 부분적으로 입자의 각각을 둘러싼다.
설명된 바람직한 실시예 내의 또 다른 추가적인 특징에 따라, 소수적 층은 선택적으로 산화물을 포함하는 무기 소수적 층이다.
설명된 바람직한 실시예 내의 또 다른 추가적인 특징에 따라, 소수적 층은 유기 소수적 층이다.
설명된 바람직한 실시예 내의 또 다른 추가적인 특징에 따라, 유기 소수적 층은, 지방산, 오일 및 유성 물질로 이루어진 군 중 적어도 하나를 포함하거나, 주로 포함하거나, 본질적으로 그러한 것으로 이루어진다.
설명된 바람직한 실시예 내의 또 다른 추가적인 특징에 따라, 지방산, 오일 및 유성 물질은 적어도 6, 그리고 선택적으로 6 내지 50, 6 내지 30, 6 내지 24 또는 10 내지 24 범위 내의 탄소수를 가지는 백본을 갖는다.
설명된 바람직한 실시예 내의 또 다른 추가적인 특징에 따라, 소수적 층은 15 nm 이하, 10 nm 이하, 7 nm 이하, 5 nm 이하, 4 nm 이하, 3 nm 이하, 2.5 nm 이하, 또는 2 nm 이하의 두께를 갖는다.
설명된 바람직한 실시예 내의 또 다른 추가적인 특징에 따라, 입자의 유기 함량은, 중량으로, 15% 이하, 12% 이하, 10% 이하, 8% 이하, 6% 이하, 또는 4% 이하이다.
설명된 바람직한 실시예 내의 또 다른 추가적인 특징에 따라, 단일층은 중합제 결합제와 같은 결합제를 가지지 않거나 실질적으로 가지지 않는다. 이는, 화학적 방법 및 물리적 방법을 포함하는, 통상의 기술자에 의해서 용이하게 이해되는 다양한 방법에 의해서 평가되거나 확인될 수 있다. 예를 들어, 결합제를 실질적으로 가지지 않는 단일층은 가시적인 구분된 입자를 가지는 AFM 분석 상면도로 표시될 수 있는 반면, 결합제의 존재 하에서 그러한 형상은 전형적으로 가려질 있고, 검출할 수 있다면, 그 한계는 흐릿하게 보인다.
통상적인 인쇄 기술에서 이용되는 바와 같은 금속 잉크에서 발견될 수 있는 중합체 결합제는 수성 운반체 내의 제형된 잉크에 대해서 전형적으로 친수적이다. 그러한 공지된 금속 잉크 조성물을 이용한 금속 잉크 이미지의 피착 시에, 운반체가 제거되어(예를 들어, 증발되어), 인접 입자들 사이를 가교 연결하고 모든 3개의 차원으로 그 무작위적으로 형성된 배열체에 중첩되는, 일반적으로 입자를 포착하고 입자를 오버-코팅하는, 연속적인 결합제의 막을 인쇄된 기재 상에 남긴다. 그러한 통상적인 인쇄된 구조물 내에서, 다소 연속적인 막 또는 매트릭스를 야기하는, 그렇게 형성된 중합체 결합제의 실질적인 연속체는 전형적으로 입자의 표면이 환경에 직접적으로 노출되는 것을 방지하거나 감소시킨다. 결합제가 금속 입자의 양과 상호 관련된 양으로 잉크 내에 존재함에 따라 그리고 통상적인 금속 잉크가 전형적으로 (예를 들어, 적어도 20 중량%의) 비교적 큰 금속 적재를 특징으로 함에 따라, 중합체 결합제는 일반적으로 그러한 잉크의 중요 부분을 구성한다.
통상적인 잉크의 중합체 결합제는 매우 다양한 화학물질 집단(chemical family)에 속할 수 있으나, 일반적으로, (예를 들어, 건조, 경화, 어닐링 등에 의한) 잉크의 기재에의 고착과 같은 잉크 프로세싱에서 요구되는 온도가 기재의 내열성과 양립되도록 선택된다. 따라서, 예를 들어, 통상적인 경화 가능 금속 잉크의 결합제는 150 ℃ 미만, 또는 심지어 120 ℃ 미만의 온도에서 전형적으로 경화될 것이다.
본 인쇄 방법에 적합한 입자 조성물은 결합제(예를 들어, 중합체 결합제)를 포함할 필요가 없다. 그에 따라, 그러한 "무-결합제" 입자 조성물을 이용하여 본 개시 내용에 따라 획득된 인쇄된 구조물은 그에 상응하여 그러한 결합제를 가지지 않거나 실질적으로 가지지 않는다. 인쇄된 구조물 내의 결합제의 존재는 선택적으로 현미경 기술(예를 들어, 공초점 현미경 또는 AFM)에 의해서 평가될 수 있다. 관련 기술 분야의 통상의 기술자에 의해서 용이하게 이해되는 바와 같이, 결합제를 포함하는 인쇄된 구조물의 상면도는 구분된 연속적인 지형을 나타낼 것인 반면, 본 교시 내용에 따른 인쇄된 구조물 내에서 인접 단일층 입자들 사이의 간극은, 존재하는 경우에, (그러한 현상을 가릴 수 있는 오버 코트가 없다면) 인식 가능할 것이다.
설명된 바람직한 실시예 내의 또 다른 추가적인 특징에 따라, 단일 층은 20% 이하, 15% 이하, 10% 이하, 5% 이하, 3% 이하, 또는 2% 이하의 중합체 결합제와 같은 결합제를 포함한다. 단일층 내의 결합제의 백분율은, 그러한 존재를 평가하기 위해서 통상의 기술자에 의해서 선택된 방법에 따라, 중량당 중량 또는 부피당 부피로 제공될 수 있다.
설명된 바람직한 실시예 내의 또 다른 추가적인 특징에 따라, 단일층은 입자 수용 표면에 부착되지 않은 복수의 입자를 포함하고, 단일층은, 입자의 수로, 입자의 50% 이하, 40% 이하, 35% 이하, 30% 이하, 25% 이하, 20% 이하, 15% 이하, 10% 이하, 7% 이하, 5% 이하, 3% 이하, 또는 2% 이하를 갖는다. 전형적으로, 이러한 값은 시계 기술(field of view technique)을 이용하여 획득된다.
설명된 바람직한 실시예 내의 또 다른 추가적인 특징에 따라, 단일층은 적어도 20%, 적어도 50%, 적어도 60%, 적어도 70%, 적어도 80%, 적어도 90%, 또는 적어도 95%의 광학적 표면 피복 비율을 갖는다.
설명된 바람직한 실시예 내의 또 다른 추가적인 특징에 따라, 단일층은 20% 내지 100%, 40% 내지 100%, 50% 내지 100%, 60% 내지 100%, 80% 내지 100%, 또는 80% 내지 95% 범위 내의 광학적 표면 피복 비율을 갖는다.
설명된 바람직한 실시예 내의 또 다른 추가적인 특징에 따라, 부착 층은 화상-수용 표면의 일부에만 배치된다.
설명된 바람직한 실시예 내의 또 다른 추가적인 특징에 따라, 부착 층은 미리-규정된 패턴에 따라 화상-수용 표면의 일부에만 배치된다.
설명된 바람직한 실시예 내의 또 다른 추가적인 특징에 따라, 단일층은 화상-수용 표면의 이러한 부분에만 배치된다.
설명된 바람직한 실시예 내의 또 다른 추가적인 특징에 따라, 인쇄 구조물은 단일층을 덮고 선택적으로 밀봉하는 오버코트를 더 포함한다.
설명된 바람직한 실시예 내의 또 다른 추가적인 특징에 따라, 오버코트는 채색되거나 채색되지 않은 투명한, 반투명한, 또는 불투명한 층일 수 있다. 유리하게, 선택적인 오버코트는 입자의 단일층에 만족스럽게 부착되고 및/또는 단일층 아래의 수용 층과 양립 가능하다. 입자에 대한 오버코트의 부착은 플라즈마 또는 코로나로 표면을 물리적으로 처리하는 것에 의해서 선택적으로 향상될 수 있다. 수용 층이 임프레션-후 처리를 필요로 하는 실시예에서, 오버-코트는 바람직하게 그러한 처리를 가능하게 한다. 예를 들어, 특별한 수용 층이 수용 층 상으로의 입자의 전달에 이어서 최종적인 UV-경화를 필요로 하는 경우에, 입자의 단일층 상에 도포된 오버코트는 그러한 경화를 달성하는데 필요한 UV 복사선의 투과를 허용할 필요가 있다.
설명된 바람직한 실시예 내의 또 다른 추가적인 특징에 따라, ASPavg는 적어도 5개의 입자를 포함하는 시계(바람직하게 대표적인 시계) 내에서 평가된다.
설명된 바람직한 실시예 내의 또 다른 추가적인 특징에 따라, 이러한 대표적인 시계는 적어도 10개, 적어도 15개 또는 적어도 20개의 입자를 포함한다.
설명된 바람직한 실시예 내의 또 다른 추가적인 특징에 따라, 이러한 대표적인 시계는 5 내지 100개, 10 내지 100개, 10 내지 50개, 15 내지 50개, 또는 20 내지 50개의 입자를 포함한다.
이제, 예로서 첨부된 개략도를 참조하여 개시 내용의 실시예를 설명할 것이다.
도 1은 본 개시 내용의 인쇄 시스템의 실시예를 개략적으로 도시한다.
도 2는 대안적인 입자 도포 디바이스를 가지는 실시예를 보여주는 도 1과 유사한 도면이다.
도 3a는 프렉소그래픽 인쇄에 의해서 도포된 수용 층의 대안적인 패턴을 가지는 검은색 배경 종이 기재 상의 사진으로서, 그러한 기재는 본 개시 내용에 따른 임프레션 스테이션 내로 아직 공급되지 않은, 사진이다.
도 3b는, 임프레션 스테이션을 빠져 나갈 때, 백색 종이 기재 상에 도포된 도 3a에 도시된 것과 동일한 패턴의 사진이다.
도 3c는, 임프레션 스테이션을 빠져 나갈 때, 투명 플라스틱 기재 상에 도포된 도 3a에 도시된 것과 동일한 패턴의 사진이다.
도 3d는, 임프레션 스테이션을 빠져 나갈 때, 도 3a에 도시된 것과 동일한 기재의 사진이다.
도 4a 내지 도 4d는 도 3a 내지 도 3d의 상세 부분을 각각 확대하여 도시한 도면이다.
도 5의 A는 핫 호일 스탬핑에 의해서 생산된 금속화된 기재 표면을 공초점 현미경으로 캡처한 화상이다.
도 5의 B는 오프셋 인쇄에 의해서 생산된 금속화된 기재 표면을 공초점 현미경으로 캡처한 화상이다.
도 5의 C는 그라비어 인쇄에 의해서 생산된 금속화된 기재 표면을 공초점 현미경으로 캡처한 화상이다.
도 5의 D는 프렉소그래픽 인쇄에 의해서 생산된 금속화된 기재 표면을 공초점 현미경으로 캡처한 화상이다.
도 5의 E는 본 개시 내용의 인쇄 시스템 및 방법을 이용하여 생산된 금속화된 기재 표면을 공초점 현미경으로 캡처한 화상이다.
도 5의 F는 개시 내용의 인쇄 시스템 및 방법에서 이용된 입자 코팅된 공여 표면을 공초점 현미경으로 캡처한 화상이다.
도 6a는 본 개시 내용의 인쇄 시스템 및 방법을 이용하여 생산된 금속화된 기재 표면의 횡단면을 도시한 FIB-SEM에 의해서 캡처된 화상이다.
도 6b는 종래 기술의 오프셋 기술을 이용하여 생산된 금속화된 기재 표면의 횡단면을 도시한 FIB-SEM에 의해서 캡처된 화상이다.
도 6c는 본 개시 내용의 인쇄 시스템 및 방법을 이용하여 생산된 금속화된 기재 표면의 횡단면을 도시한 FIB-SEM에 의해서 캡처된 화상이다.
도 6d는 종래 기술의 오프셋 기술을 이용하여 생산된 금속화된 기재 표면의 횡단면을 도시한 FIB-SEM에 의해서 캡처된 화상이다.
도 7a 및 도 7b는 본 개시 내용의 인쇄 시스템 및 방법을 이용하여 획득될 수 있는 인쇄된 구조물을 통한 횡단면도를 개략적으로 도시한다.
도 7c 내지 도 7e는, 공지된 인쇄 방법을 이용하여 획득될 수 있는 인쇄된 구조물을 통한 횡단면을 개략적으로 도시한다.
이하의 설명은, 도면과 함께, 관련 기술 분야의 통상의 기술자가 비제한적인 예에 의해서 개시 내용의 교시 내용을 어떻게 실시하는 지를 명확하게 알 수 있게 한다. 도면은 예시적인 설명을 위한 것이고, 개시 내용의 기본적인 이해를 위해서 필요한 것 보다 더 상세하게 실시예의 구조적 상세 부분을 보여주기 위한 것은 아니다. 명료함 및 간결함을 위해서, 도면에 도시된 일부 물체는 실체 축척으로 도시되지 않았을 수 있다.
인쇄 시스템에 관한 개관적인 설명
도 1은 공여 표면으로서의 역할을 하는 외부 표면(12)을 가지는 드럼(10)을 도시한다. 드럼이 화살표로 표시된 바와 같이 시계 방향으로 회전됨에 따라, 드럼은 입자 코팅 장치(14) 아래를 통과하고, 그 곳에서 드럼은 미세 입자의 단일층 코팅을 획득한다. 다음에, 표면은 임프레션 스테이션(18)을 통과하고, 그 곳에서 인쇄 기재(20)는 드럼(10)과 임프레션 실린더(22) 사이에서 압축된다. 인쇄 기재(20)의 표면의 선택된 영역(24)은, 공여 표면(12)과 접촉되기 전에, 예를 들어 이하에서 설명된 방식 중 하나의 방식으로, 점착적이 된다. 이는 미세 입자의 단일층이 기재의 점착적 영역에 부착되게 하고 공여 표면(12)으로부터 분리되게 한다. 입자가 전달되는 인쇄 기재(20)의 측면은 화상-수용 표면(50)으로 지칭될 수 있다. 수용 층을 가지는 기재의 점착적 지역 또는 선택된 영역에 상응하는 공여 표면 상의 영역이 결과적으로 노출되기 시작하고, 입자의 전달에 의해서 고갈된다. 이어서, 공여 표면(12)은 코팅 장치(14)로의 복귀에 의해서 그 사이클을 완료할 수 있고, 그러한 코팅 장치(14)에서는, 임프레션 스테이션(18)에서 이전에 도포된 입자가 기재(20)의 선택된 영역(24)에 전달되어 노출된 영역으로만 신선한 단일층 입자 코팅이 도포된다.
도 1의 실시예에서, 기재(20)는, 처리 스테이션으로서, 이하에서 더 구체적으로 설명되는, 화상화 시스템(16)을 이용하여 복사선에 노출됨으로써, 선택된 영역(24) 내에서 활성화되고 점착적이 되는 (예를 들어, 접착제로 만들어진) 수용 층을 운반한다. 도 2의 실시예에서, 다른 한편으로, 공여 표면(12)과의 접촉에 앞서서, 기재(20)는 다이(30)와 롤러(32) 사이에서 처리 스테이션(36)을 통과한다. 다이(30)는, 도포 롤러(34)로부터 접착제를 포획하고 다이 패턴에 따라 기재 상에 수용 층(26)(예를 들어, 접착제 층)을 배치하는 엠보싱된 패턴을 갖는다. 인쇄가 기재(20)의 전체 표면을 덮기 위한 것이라면, 다이(30)는 평면형 롤러에 의해서 대체될 수 있다. 롤러(30, 32, 및 34)는 부가적인 유형의 회전 처리 스테이션(36)을 형성할 수 있고, 예를 들어 오프셋, 로토그라비어, 프렉소그래피, 또는 회전 실크스크린 인쇄에 의해서 수용 층의 도포 및/또는 활성화를 위한 역할을 할 수 있다. 화상화 시스템(16)에 의해서 도시된 바와 같은 처리 스테이션은 디지털 처리 스테이션으로 지칭될 수 있는 한편, 회전 시스템(36)에 의해서 도시된 처리 스테이션은 아날로그 처리 스테이션으로 지칭될 수 있다.
전술한 예는 또한 활성적인(이미 점착적이고, 입자에 대한 충분한 친화도를 갖는) 또는 "활성 가능한" 수용 층 또는 접착제를 가지는 기재를 준비하기 위한 2가지 선택 사항을 설명한다. 하나의 경우에, 그러한 준비는 오프-라인으로 이루어질 수 있고, 인쇄 시스템은 그러한 오프-라인으로 준비된 기재를 임프레션 스테이션에 공급할 수 있는 기재 운송 시스템만을 필요로 하고, 활성화는, 수용 층이 도포되었던 처리 스테이션의 하류에서 또는 임프레션 스테이션에서 이루어진다. 다른 경우에, 기재에 대한 수용 층의 부가 또는 그 활성화는 인쇄 프로세스의 다른 단계와 인-라인으로 이루어질 수 있다.
인쇄 기재 상에 접착제 또는 임의의 다른 유형의 수용 층을 선택적으로 도포 또는 활성화하기 위한 부가적인 방법이, 관련 기술 분야의 통상의 기술자에게 자명한 바와 같이, 적용될 수 있고 본원에서 구체적으로 설명할 필요가 없을 것이며, 2개의 전술한 방법은 비제한적인 예이다. 예를 들어, 수용 층은 실크스크린 인쇄에 의해서 처리 스테이션에서 도포될 수 있고, 선택적으로, 임프레션 스테이션에 앞서서, 하류의 활성화 스테이션에서 추가적으로 활성화될 수 있다. 활성화는, 예를 들어, 입자와의 접촉에 앞서서, 수용 층을 경화시키는 것을 포함할 수 있다. 일부 실시예에서, 경화(또는 추가적인 경화)는 또한 (예를 들어, 기재 상의 경화 가능 수용 층 상의 입자의 부동화(immobilization)를 개선하는) 전달-후 프로세싱 단계로서의 역할을 할 수 있다.
입자 코팅 장치
도 1의 실시예 내의 입자 코팅 장치(14)는, 드럼(10)의 축을 따라서 서로 정렬되고 그에 따라 도면의 단면에서 하나만이 도시된, 복수의 분무 헤드(1401)를 포함한다. 분무 헤드의 분무(1402)는 벨 하우징(1403) 내로 한정되고, 그러한 벨 하우징의 하부 테두리(1404)는 공여 표면에 밀접 일치되게 성형되어 벨 하우징(1403)과 드럼(10) 사이에 좁은 틈만을 남긴다. 분무 헤드(1401)는, 공여 표면(12)의 코팅에서 이용되는 미세 입자가 내부에 현탁된 가압 유체 운반체(기체 또는 액체)를 분무 헤드(1401)에 공급하는 공통 공급 레일(1405)에 연결된다. 필요한 경우에, 입자는, 특히 분무 헤드(들)로의 공급에 앞서서, 규칙적으로 또는 지속적으로 혼합될 수 있다. 입자는 예를 들어 0.1 내지 10 리터/분 범위 또는 0.3 내지 3 리터/분 범위의 유량 내에서 코팅 장치 내에서 순환될 수 있다. 하우징(1403)의 내부 공간에 의해서 형성된 플리넘(1406) 내에 한정되는, 분무 헤드(1401)로부터의 유체 및 잉여 입자는 화살표에 의해서 표시된 적절한 흡입원에 연결된 배출구 파이프(1407)를 통해서 추출되고, 분무 헤드(1401)로 다시 재활용될 수 있다.
하우징(1403)과 드럼(10)의 공여 표면(12) 사이에서 본질적으로 유지되어야 하는 좁은 틈을 통해서 분무 유체 및 입자가 빠져 나가는 것을 방지하기 위해서, 하우징(1403)과 공여 표면(12) 사이에서 효과적인 밀봉을 달성할 수 있는 것이 중요하다. 그러한 밀봉을 달성하기 위한 다양한 방법이 도면에 개략적으로 도시되어 있다.
가장 단순한 형태의 밀봉부는 와이퍼 블레이드(1408)이다. 그러한 밀봉부는 공여 표면과 물리적으로 접촉되고, 분무 헤드(1401)의 하류측이라고 할 수 있는 하우징(1403)의 출구측 상에서 이용되는 경우에, 도포된 코팅을 스코어링할 수 있다. 이러한 이유로, 그러한 밀봉부가 이용되는 경우에, 그 밀봉부는 분무 헤드(1401)의 상류에만 및/또는 하우징(1403)의 축방향 단부에서만 위치되는 것이 바람직하다. 본원에서 사용된 바와 같이, "상류" 및 "하류"라는 용어는, 공여 표면(12)이 코팅 스테이션을 통과할 때, 공여 표면(12) 상의 지점을 기준으로 한다.
도 1은 또한, 공여 표면(12)과 접촉되는 부재가 없이, 입자가 내부에 현탁된 유체가 하우징(1403)과 드럼(10) 사이의 밀봉 틈으로부터 진출하는 것을 어떻게 방지할 수 있는지를 도시한다. 하우징(1403)의 전체 외주 주위로 연장되는 갤러리(gallery)(1409)가 하우징(1403)의 전체 테두리 주위로 연장되는 미세 통로(1410)의 세트에 의해서 연결되어, 갤러리(1409)와 밀봉 틈 사이의 유체 연통을 구축한다.
제1 실시예에서, 갤러리(1409)는, 배출구(1407)에 연결된 것과 동일한 흡입원 또는 다른 흡입원일 수 있는, 잉여물 추출 시스템의 흡입원에 연결된다. 이러한 경우에, 갤러리(1409)는, 유체가 하우징(1403)을 빠져 나가기 전에, 틈을 통과하는 유체를 추출하는 역할을 한다. 저압이 또한 공여 표면(12)과 직접 접촉되지 않은 임의 입자를 드럼(10)으로부터 흡입하고, 분무된 유체가 액체인 경우에, 저압은 또한 코팅이 입자 코팅 장치(14)를 떠나기 전에 잉여 액체를 흡입하여 코팅을 적어도 부분적으로 건조시킨다.
대안적으로 그리고 부가적으로, 잉여 액체는 코팅 장치의 출구측에 배치된 액체 추출 롤러(도면에 미도시)에 의해서 제거될 수 있다. 표면이 스펀지-유사 액체 흡수 성질을 가지는(예를 들어, 폐쇄형-셀 발포체) 그러한 롤러는 드럼(10)의 속력 및 방향과 상이한 속력 및/또는 방향으로 독립적으로 회전 구동될 수 있다. 액체 추출 롤러는 공여 표면(12) 상에 코팅된 입자와 접촉될 수 있고 그 유체 흡수 외부 표면 내로 잉여 액체를 끌어 당기는 것에 의해서 잉여 액체를 추출할 수 있으며, 유체 흡수 외부 표면은 유리하게, 필요할 때, 기재(20)에 대한 입자의 선택적인 전달에 앞서서, 공여 표면 상에서 유지되는 입자의 층에 영향을 미치지 않도록, 충분히 매끄럽고 균일하다. 추출 롤러가 잉여 액체의 흡수 이후에 계속 회전됨에 따라, 추출 롤러는, 롤러를 압착하도록 그리고 그 흡수 표면의 외부로 추출 액체를 방출하도록 배치된, 와이퍼 또는 임의의 다른 적절한 수단에 접근한다. 흡입 유입구가 그러한 스크래퍼(scrapper)에 인접 배치될 수 있고, 그에 따라 입자 코팅된 공여 표면으로부터 그렇게 추출되고 롤러 외부 표면의 외부로 그렇게 강제된 액체를 즉각적으로 제거할 수 있다. 제거된 액체의 그러한 배출 이후에, 롤러는 그 사이클을 완료할 수 있고, 공여 표면에 다시 접촉되고 잉여 액체를 더 추출할 수 있다.
앞서서 언급한 바와 같이, 입자 코트가 실질적으로 건조된 형태로 후속 스테이션에 도달할 수 있게 하기 위해서, 인쇄 시스템은 코팅 장치(14)의 출구측에서 또는 더 하류에서 건조기(예를 들어, 고온 또는 저온 공기 송풍기)를 더 포함할 수 있다.
대안적인 실시예에서, 갤러리(1409)는 플리넘(1406) 내의 압력 보다 높은 압력의 가스 공급원에 연결된다. 분무 헤드(1401)를 통해서 플리넘에 공급되는 유체의 공급율 및 배출구(1407)를 통한 추출율에 따라서, 플리넘(1406)이 주변 대기압 초과 또는 미만의 압력을 가질 수 있다.
만약 플리넘이 대기압 미만의 압력이라면, 갤러리(1409)가 주변 대기압이면 충분할 수 있거나, 갤러리가 전부 생략될 수 있다. 이러한 경우에, 밀봉 틈 내의 압력이 플리넘(1406) 내의 압력을 초과할 것이기 때문에, 틈을 통한 가스 유동은, 유체 진출 위험이 없이, 하우징의 내부를 향할 것이다.
만약 플리넘이 대기압을 초과한다면, 갤러리(1409)는 바람직하게 공기인 가압 가스 공급부에 연결될 수 있다. 이러한 경우에, 공기는 압력 하에서 통로(1410)를 통해서 밀봉 틈 내로 강제될 것이고 2개의 스트림으로 분할될 것이다. 하나의 스트림은 플리넘(1406)을 향해 유동할 것이고 입자가 내부에 현탁된 유체의 진출을 방지할 것이다. 그러한 스트림은 또한 공여 표면과 직접 접촉되지 않은 입자를 제거 및/또는 부유시킬 것이고, 운반체 유체가 액체인 경우에, 코팅을 건조하는 것을 도울 것이다. 제2 스트림은, 어떠한 현탁된 입자도 없는 단지 깨끗한 공기이기 때문에, 문제를 일으키지 않고 코팅 장치를 빠져 나올 것이다. 제2 가스 스트림은 또한, 공여 표면(12) 상의 입자 코팅이 코팅 장치(14)를 떠나기 전에, 입자 코팅을 더 건조하는 것을 보조할 수 있다. 원하는 경우에, 가스 스트림을 가열하여 그러한 건조를 도울 수 있다.
대안적인 실시예에서, 전술한 갤러리(1409)는 모든 측면에서 플리넘(1406)을 밀봉하도록 하우징의 전체 외주 주위로 연장되지 않는다. 이는, "부분적인" 갤러리 또는 분무 헤드(들)의 하류 또는 상류에 배치된 하나 이상의 (음의 유동 또는 양의 유동을 가지는) 공기 나이프들의 조합 및/또는 드럼의 축에 평행한 및/또는 분무 헤드의 측방향 연부 상의 중간 도포기(들) 및/또는 드럼의 축에 수직인 방향의 도포기(들)일 수 있다. 일부 실시예에서, 출구측 상의 "부분적인" 갤러리는, 부가적으로 또는 대안적으로 입자의 건조를 돕는 가스 송풍기(예를 들어, 저온 또는 고온 공기)로서 역할을 할 수 있고, 이러한 경우에 통로(1410)는 충분한 유동율을 제공하도록 구성될 수 있다.
도 2에 도시된 실시예에서, 공여 표면(12) 상으로 직접적으로 분무된 유체 내에서 운반되는 대신에, 현탁된 입자는 중간 도포기(1420)에 도포된다. 도포기(1420)는 예를 들어 스펀지-유사 롤러일 수 있고, 그러한 스펀지-유사 롤러의 축은 드럼(10)의 축에 평행하다. 유체 및 현탁된 입자는 도 2에 도시된 방식으로 도포기(1420) 상으로 분무될 수 있거나, 도포기가 다공적인 경우에, 또는 중앙 굴대로부터 반경방향으로 연장되는 느슨한 직물 스트립을 가지는 자동 세차에서 이용되는 "브러시"와 유사한 방식으로 구성되는 경우에, 유체는 굴대 허브를 통해서 도입될 수 있고 굴대 내의 홀(미도시)을 통해서 빠져 나갈 수 있다. 롤러 또는 직물 스트립의 재료는 "비교적 연성"이고, 상부에 형성된 코팅의 무결성에 영향을 미치지 않고, 다시 말해서 입자의 층을 긁지 않고, 표면 상에서 입자를 문지르도록 선택된다. 도포기의 표면 또는 그 강모나 스트립은 적절하게 (폐쇄형 셀 폴리에틸렌, 폐쇄형 셀 PVA, 또는 폐쇄형 셀 실리콘과 같은) 폐쇄형-셀 발포체; 또는 비교적 연성인 (폴리우레탄 발포체와 같은) 개방형-셀 발포체; 또는 면, 실크 또는 초고분자량 폴리우레탄(UHMWPE) 직물과 같은 직물을 포함할 수 있다.
롤러 또는 브러시(1420)가 그 축을 따라서 회전됨에 따라, 롤러 또는 브러시는 드럼(10)의 공여 표면(12)과 접촉될 때 입자를 도포한다. 도포기(1420)의 외부 표면은 공여 표면과 동일한 선형 속도를 가질 필요가 없고, 예를 들어, 약 10배까지 더 빠를 수 있다. 도포기의 외부표면은 드럼(10)과 동일한 방향으로 또는 반대 방향으로 회전될 수 있다. 도포기는 모터(미도시)에 의해서 독립적으로 구동될 수 있거나, 기어, 벨트, 마찰, 등에 의해서 드럼(10)에 의해서 구동될 수 있다.
입자 코팅 장치(14)는 롤러(1420)에 의해서 도시된 바와 같이, 하나 초과의, 예를 들어 2개 또는 3개의 도포기를 포함할 수 있다. 각각의 그러한 도포기는 그 자체의 입자 공급부를 부가적으로 가질 수 있다. 그러한 도포기(들)는 공여 표면 상의 입자의 약간의 버니싱 또는 편평화를 선택적으로 제공할 수 있거나, 그러한 기능은, 원하는 경우에, 이하에서 설명되는 롤러(40)와 같은 별개의 요소에 의해서 제공될 수 있다.
코팅 장치는 또한 세정 롤러(미도시)를 더 포함할 수 있다. 세정 롤러는, 입자의 공급부를 가지지 않을 수 있다는 것을 제외하고, 도포기 롤러와 유사한 구조를 가질 수 있다. 세정 롤러는 예를 들어 입자의 유체 운반체에 상응하나 입자를 가지지 않는 액체를 도포할 수 있다.
입자
코팅 입자의 형상 및 조성은 기재(20)의 표면에 적용하고자 하는 효과의 성질에 실질적으로 의존할 것이다. 호일 인쇄와 유사한 효과를 달성하고자 하는 인쇄 시스템에서, 입자는 금속 또는 금속-외관 재료로 편리하게 형성될 수 있다. 고품질을 인쇄하기 위해서, 도포된 단일층 코팅의 입자들 사이의 간극을 최소화하도록 입자를 가능한 한 미세하게 하는 것이 바람직하다. 입자 크기는 희망하는 화상 해상도에 따라 달라지고, 그리고 일부 도포의 경우에 10 ㎛(마이크로미터) 또는 가능하게는 그 초과(즉 더 큰 크기를 가지는)의 입자 크기(예를 들어, 직경 또는 가장 긴 치수)가 적절한 것으로 입증될 수 있다. 불규칙적인 판의 가장 긴 치수는 평균적으로 심지어 100 ㎛에 달할 수 있다. 그러나, 개선된 화상 품질을 위해서, 입자 크기가 마이크로 미터의 작은 일부분(small fraction) 또는 일부분 그리고 더 바람직하게 몇 십 또는 몇 백 나노미터인 것이 바람직하다. 상업적으로 이용 가능한 플레이크는 약 60 내지 900 nm의 두께 및 약 1 내지 5 ㎛의 대표 평면형 치수(예를 들어, 거의 둥근 플레이크의 경우에 중간값(mean) 직경, 또는 가장 짧은/가장 긴 치수에 의해서 또한 특성화되는, 덜 규칙적인 평면 돌출부를 가지는 판의 경우에 평균 "등가 직경")를 가질 수 있으나, 플레이크는 또한 15 nm, 20 nm, 25 nm, 30 nm, 40 nm, 또는 50 nm와 같이 가능한 한 얇은 두께 및 100 내지 1000 nm 또는 500 내지 800 nm 범위의 중간값 또는 등가 직경으로 준비될 수 있다. 금속-외관 입자가 사용될 때, 실제적인 크기 범위의 대부분에 걸쳐, 입자 크기가 작을수록, 달성될 수 있는 빛나는 정도가 커지고, 그러한 입자가 실질적으로 동일한 배향을 가질 때(예를 들어, 스펙트럼 광 반사를 향상시키는 비교적 평평한 표면을 형성하기 위해서, 플레이크-유사 입자가 큰 범위까지 서로 정렬될 때), 거울-유사 마감에 더 근접할 수 있는 것으로 생각된다. 그러나, 입자의 크기는 너무 작을 필요가 없는데, 이는 전형적으로 입자의 화학적 및/또는 물리적 성질에 의존하는 특정 문턱값 미만에서, 입자가 바람직하지 못한 연부 효과를 나타내고 그에 따라 그 입자들이 의도된 인쇄에 덜 적합하게 될 수 있기 때문이다.
따라서, 의도된 시각적 효과뿐만 아니라 다른 인쇄 매개변수(예를 들어, 기재 및/또는 수용 층 조도) 또는 인쇄 시스템의 동작 매개변수(예를 들어, 임프레션 압력 또는 버니싱 전단 및 유사 인자)에 따라 달라질 수 있는 이상적인 크기 결정은, 인쇄 분야의 통상의 기술자에 의해서, 일상적인 실험에 의해서, 실험적으로 이루어질 수 있다.
금속 및 금속-외관 재료의 입자는, 인쇄 기재에 전달될 때, 무광택 또는 광택 외관 및 임의 중간 외관을 달성하기 위해서 이용될 수 있다. 그러한 외관은, 어느 정도까지, 부가적인 단계(예를 들어, 버니싱, 바니싱, 등)에 의해서 후속하여 변경될 수 있다.
비교적 규칙적 또는 불규칙적일 수 있는 입자의 형상에 따라, 입자는 그 길이, 폭, 두께, 중간값 또는 등가 직경 또는 입자의 X-, Y- 및 Z-치수의 임의의 그러한 대표 측정치에 의해서 특성화될 수 있다. 일반적으로, 입자의 치수는 그 형상의 평면형 돌출부(예를 들어, 수직 및/또는 수평 돌출부)에 대해서 평가된다. 전형적으로, 그러한 크기는 입자 개체군의 평균으로서 제공되고, 현미경 및 동적 광 산란(DLS)과 같은, 관련 업계에 공지된 임의의 기술에 의해서 결정될 수 있다. DLS 기술에서, 입자는 균등한 거동의 구체로 개산되고, 크기는 수력학적(hydrodynamic) 직경과 관련하여 제공될 수 있다. DLS는 또한 개체군의 크기 분포를 평가할 수 있다. 본원에서 사용된 바와 같이, 예를 들어, 10 ㎛ 이하의 크기를 가지는 입자는 10 ㎛ 미만의 적어도 하나의 치수를 가지고, 가능하게는, 형상에 따라, 2개 또는 심지어 3개의 치수를 가질 수 있다. 입자는, D50(개체군의 50%까지)가 의도된 크기에 관한 것인 경우에, 평균적인 임의의 희망 크기 선호도를 충족시킨다고 할 수 있는 반면; D90이 의도된 크기에 관한 것인 입자의 개체군은 입자의 거의 대부분(개체군의 90%까지)이 희망 크기 선호도를 만족시킨다는 것을 의미한다.
비록 필수적인 것은 아니지만, 입자는 바람직하게 균일하게 성형되고 및/또는 개체군의 중간의 값에 대해서 대칭적인 분포 내에 및/또는 비교적 좁은 크기 분포 내에 있다.
입자 크기 분포는, 이하의 2개의 조건 중 적어도 하나가 적용되는 경우에, 비교적 좁다고 할 수 있다:
A) (D90 - D10) ≤ 150 nm 등의 수학적으로 표현될 수 있는, 입자의 90%의 수력학적 직경과 입자의 10%의 수력학적 직경 사이의 차이가 150　nm 이하, 또는 100 nm 이하, 또는 50 nm 이하이고; 및/또는
B) (D90 - D10)/D50 ≤ 2.0 등으로 수학적으로 표현될 수 있는, a) 입자의 90%의 수력학적 직경과 입자의 10%의 수력학적 직경 사이의 차이; 및 b) 입자의 50%의 수력학적 직경 사이의 비율이 2.0, 이하, 또는 1.5 이하, 또는, 심지어 1.0 이하이다.
입자는 임의의 적합한 종횡비, 즉 입자의 가장 작은 치수와 가장 작은 치수에 직각인 가장 큰 평면 내의 등가 직경 사이의 무차원적인 비율을 가질 수 있다. 등가 직경은 예를 들어 그러한 가장 긴 수직 평면의 가장 긴 치수와 가장 짧은 치수 사이의 산술 평균일 수 있다. 그러한 치수는 일반적으로 그러한 입자의 공급자에 의해서 제공되고, 특히 (바람직하게 평면 치수를 위한) 주사전자현미경(SEM)에 의한 그리고 (바람직하게 두께 및 길이 (긴) 치수를 위한) 포커스된 이온 빔(FIB)에 의한 것을 포함하여, 현미경과 같은, 관련 기술 분야에 공지된 방법에 의해서 많은 수의 대표 입자에 대해서 평가될 수 있다. 거의 구형인 형상을 가지는 입자는 약 1:1의 종횡비에 의해서 특성화되는 반면, 플레이크-유사 입자는 100:1 이상의 종횡비(즉, 입자의 평면형 돌출부의 가장 긴 길이의 또는, 경우에 따라, 그 중간값 또는 등가 직경의 평균과, 입자의 평균 두께 사이의 종횡비)를 가질 수 있다. 비록 제한적이지는 않지만, 본 교시 내용에 따른 입자는 약 100:1 이하의, 약 75:1 이하의, 약 50:1 이하의, 약 25:1 이하의, 약 10:1 이하의, 또는 심지어 약 2:1 이하의 종횡비(또는 평균 종횡비)를 가질 수 있다. 일부 실시예에서, 본 교시 내용에 따른 입자는 적어도 2:1, 적어도 3:1, 적어도 5:1, 적어도 10:1, 적어도 25:1, 적어도 40:1, 또는 적어도 70:1의 종횡비(또는 평균 종횡비)를 가질 수 있다. 일부 실시예에서, 본 교시 내용에 따른 입자는 2:1 내지 500:1, 4:1 내지 500:1, 8:1 내지 500:1, 10:1 내지 500:1, 10:1 내지 100:1, 20:1 내지 500:1, 20:1 내지 300:1, 20:1 내지 250:1, 20:1 내지 200:1, 또는 20:1 내지 100:1 범위 내의 종횡비(또는 평균 종횡비)를 가질 수 있다. 적어도 10:1의 종횡비(또는 평균 종횡비)를 가지는 입자는 일반적으로 판으로 간주되고, 그러한 입자의 수를 기준으로 적어도 50%를 포함하는 입자의 개체군은 판을 주로(mainly) 포함하는 것이라고 할 수 있는 한편, 입자의 수를 기준으로 적어도 70%를 포함하는 개체군은 판을 대부분(predominantly) 포함하는 것이라고 할 수 있다.
이러한 실시예에서, 입자의 군에 대한 (전체적인 또는 평균의) 종횡비가 부피-평균화, 표면적 평균화, 또는 숫자 평균화될 수 있다.
일부 실시예에서, 대표 입자의 종횡비는, 본원에서 더 구체적으로 설명되는 바와 같이, SEM 기술에 의해서 및/또는 SEM-FIB 기술에 의해서 추정될 수 있다. 개체군의 종횡비를 정확하게 특성화할 수 있는 대표 입자 또는 대표 입자의 군을 선택하는 동안, 보다 통계적인 접근방식이 개체군 내의 입자의 종횡비를 보다 더 정확하게 특성화할 수 있다는 것을 이해할 것이다. 따라서, 본 개시 내용의 일부 실시예에서, 입자의 종횡비는, 그 전체에서, 화상-캡처 도구(예를 들어, SEM)의 대표적인 시계를 분석하는 것에 의해서 결정될 수 있다. 전형적으로, 적어도 5개의 입자, 적어도 10개의 입자, 적어도 20개의 입자, 또는 적어도 50개의 입자가 단일 시계 내에 배치되도록, 배율이 조정된다. 전술한 바와 같이, 입자의 군에 대한 (전체적인 또는 평균의) 종횡비가 부피-평균화, 표면적 평균화, 또는 숫자 평균화될 수 있다.
본원의 상세한 설명 및 이하의 청구범위 섹션에서 사용된 바와 같이, "종횡비" 또는 "특별한 종횡비"라는 용어는 입자의 가장 작은 치수와 가장 작은 치수에 수직인 가장 큰 평면 내의 등가 직경 사이의 무차원적인 비율을 지칭한다.
본원의 상세한 설명 및 이하의 청구범위 항목에서 사용된 바와 같이, "등기 직경"이라는 용어는 해당되는 가장 큰 수직 평면의 가장 긴 치수와 가장 짧은 치수 사이의 산술 평균을 지칭한다.
본원의 상세한 설명 및 이하의 청구범위 항목에서 사용된 바와 같이, "평균 종횡비" 또는 "전체 종횡비"라는 용어는, 특별한 종횡비를 각각 가지는 복수의 입자의 종횡비를 지칭한다.
특히, 그리고 독립항인 제1항에서 사용된 바와 같이, 복수의 입자의 숫자-평균화된 종횡비(ASPavg)는 ASPavg = Lavg/Havg로 규정될 수 있고:
여기에서, Lavg는 복수의 입자의 숫자-평균화된 긴 치수이고, Havg는 복수의 입자의 숫자-평균화된 최대 두께이다.
상세한 설명 및 이하의 청구범위 항목에서 사용된 바와 같이, "숫자 평균화된" 값은, 각각의 개별적인 입자에 대한 값이, 입자 크기와 관계없이, 동일한 가중치가 할당된 평균화된 값이다.
상세한 설명 및 이하의 청구범위 항목에서 사용된 바와 같이, "최대 두께"라는 용어는, 적어도 "숫자-평균화된 최대 두께"의 맥락에서, SEM-FIB와 같은 화상-캡처 도구의 시계에서 관찰되는 바와 같은, 그 좁은 방향을 따른 입자의 최대 두께를 지칭한다.
상세한 설명 및 이하의 청구범위 항목에서 사용된 바와 같이, "긴 치수"라는 용어는, 적어도 "숫자-평균화된 긴 치수"의 맥락에서, SEM-FIB와 같은 화상-캡처 도구의 시계에서 관찰되는 바와 같은, 입자의 최대 긴 치수를 지칭하고, 최대 긴 치수는 해당 입자의 최대 두께의 선에 수직이다.
부여되는 시각적 효과에 미치는 입자의 영향에 더하여, 입자는, 적어도 시각적 효과가 요구되는 기간 동안 또는 오버코트가 도포될 때까지, 공여 표면과, 그리고 후속하여 (예를 들어, 수용 층 상의) 희망 기재 영역과 충분한 접촉 지역을 제공하기에 적합한 형상 및/또는 치수를 가질 수 있다.
입자의 조성 및/또는 입자에 대해서 실시되는 프로세스(예를 들어, 밀링, 재활용, 버니싱, 등)에 따라, 입자는, 친수성이 존재하는 경우에, 상이한 정도의 친수성과 함께, 소수적일 수 있다. 입자의 소수적 성질과 친수적 성질 사이의 균형이 시간에 따라 변동됨에 따라, 입자의 소수적 성질이 우세한 경우에, 프로세스는 효율적으로 유지될 것으로 예상된다. 부가적으로, 입자는 본질적으로 친수적인 재료로 제조될 수 있고, 그러한 경우에, 입자는 입자 코팅의 도포에 의해서 소수적이 될 수 있다. 그러한 입자 코팅에 적합한 재료는 입자에 대한 친화도를 가지는 친수적 단부(예를 들어, 금속 산화물에 친화적인 카르복실기) 및 소수적 꼬리부를 가질 수 있다. 본 개시 내용에서, 그러한 입자는, 본질적으로 소수적이든 간에 또는 소수적이 되도록 또는 더 소수적이 되도록 코팅되든가 간에, 실질적으로 소수적이라고 할 수 있다.
일 실시예에서, 입자는 알루미늄으로 이루어지고 카르복실산으로 코팅되며, 카르복실산은 입자가 소수적이 되게 하고, 입자가 서로 달라 붙는 능력을 감소시키며, 그리고 입자의 산화를 감소시킨다. 스테아르산으로 코팅될 때의 그러한 입자의 소수성은, 공여 표면에 대해서 더 구체적으로 설명된 방법에 따라, 탈이온수의 액적에 의해서 형성되는 접촉 각도를 측정하는 것에 의해서 추정되었다. 그러한 코팅된 입자는 130.1+6°의 습윤 각도를 나타냈다. 그러나, 90°를 초과하는 임의의 습윤 각도를 가지는 입자가 적합할 수 있다.
입자의 소수성은 그 화학적 조성에 고유한 알려진 성질일 수 있다. 필요한 경우에, 소수성 또는 친수성의 정도는, 적용 가능한 바에 따라, 입자 또는 그 코트를 형성하는 벌크 재료의 상당한 크기의 표면에 대한 기준 액체(전형적으로, 탈이온수)의 액적의 접촉 각도의 측정에 의해서 평가될 수 있다. 관련 기술 분야의 통상의 기술자는, 표준 기술에 따라, 친수성 또는 소수성의 정도를 특성화하기 위해서 접촉 각도가 이용될 수 있다는 것을 용이하게 이해할 것이다. 90°초과의 접촉 각도는 소수적 표면을 나타낼 수 있는 한편, 이러한 값 미만의 접촉 각도는 친수적 표면을 나타낼 수 있다. 부가적으로, 소수성은, 입자의 미리 결정된 양을 탈이온수에 도입하는 것에 의해서 입자 규모에서 평가될 수 있다. 소수적 입자는 리핑 거동을 나타낼 것이고, 공기 계면을 향해서 이동하는 한편, 친수적 입자는 논-리핑 패턴을 나타낼 것이고, 그러한 입자가 물 운반체 내에서 매우 무작위적인 분포를 유지할 수 있게 한다. 그러한 상 분리, 또는 그 결여는 물이 아닌 혼화성 오일 상(phase)의 부가에 의해서 촉진될 수 있고, 그러한 경우에 소수적 입자는 오일 상을 향해서 이동되는 반면, 친수적 입자는 수성 상 내에서 유지되는 경향을 갖는다. 초기 물 샘플 내의 그리고 최종적으로 분리된 상 내의 입자의 농도를 결정하는 것은 입자의 소수적 또는 친수적 거동의 평가를 가능하게 하고, 그러한 상 분리는 전형적으로 주어진 샘플에 대해서 3차례 실시된다. 테스트되는 입자량 당 로드 벵갈(Rose Bengal) 염료의 기지의 비율을 이용하는 표면 흡착 분석과 같은 부가적인 방법이 이용될 수 있다. 염료는 입자의 표면적의 함수로서 입자의 소수적 표면 상에 흡착된다. 수성 상 내에서 유지되는 구속되지 않은 염료를 분광 광도법에 의해서 측정하여, 입자의 소수성에 상응하는 구속량의 추정치를 제공할 수 있다. 상대적인 소수성은 흡수된 양과 구속되지 않은 양 사이의 염료의 분할 몫(Partition Quotient)을 계산하는 것에 의해서 결정될 수 있다. 유사하게, 나일 블루(Nile Blue) 염료를 이용하여 입자 표면의 친수성을 결정할 수 있다. 부가적인 방법이 공지되어 있고 적합할 수 있다. 본원에서 사용된 바와 같이, "소수적" 및 그와 유사한 용어는, 전술한 특성화 방법 중 적어도 하나(그리고 바람직하게 적어도 2 또는 3)에 따라 소수성을 나타내는 입자 및 재료에 대해서 사용된다.
입자는, 그러한 입자가 공여 표면 상으로 또는 중간 도포기(들) 상으로 분무될 때, 기체 또는 액체 유체에 의해서 운반될 수 있다. 입자가 액체 내에 현탁될 때, 비용을 줄이기 위해서 그리고 환경 오염의 최소화를 위해서, 액체가 수성인 것이 바람직하다. 그러한 경우에, 입자를 형성하기 위해서 또는 코팅하기 위해서 이용되는 재료가 소수적인 것이 바람직하다. 소수적 입자는 수성 운반체로부터 더 용이하게 분리되어, 공여 표면에 부착되고 코팅하기 위한 입자의 경향을 촉진한다. 입자의 운반체를 향한 그리고 서로를 향한 친화도보다, 코팅 장치의 공여 표면을 향하는 그러한 입자의 우선적인 친화도는 특히 유리한 것으로 간주된다. (앞서서 언급한 바와 같이, 바람직하게 소수적 표면 상의 소수적 입자에 의해서 형성될 수 있는) 입자 코팅 위에 가스 스트림을 송풍하는 것은 공여 표면과 직접적으로 접촉되지 않은 입자를 제거 및/또는 부유시키는 그리고 공여 표면 상의 코팅을 적어도 부분적으로 건조시키는 역할 모두를 할 것이다.
기재(20)에 호일 화상화와 유사한 효과를 적용할 때, 입자는, 앞서서 언급한 바와 같이, 금속일 수 있거나 더 일반적으로 금속-외관일 수 있고 코팅되거나 코팅되지 않을 수 있다. 그러한 입자가 생산되는 (일반적으로 밀링에 의한) 방식으로 인해서, 입자는 편평한 판이 되는 경향이 있고, 비록 필수적인 것은 아니지만, 이는, 입자가 광반사 표면을 가지고 그들의 평면형 치수가 기재의 표면과 실질적으로 정렬될 때, 거의 거울 품질의 고반사 코팅이 달성될 수 있게 한다. 그러한 입자는 그들 자체가 버니싱되게 하고, 그러한 버니싱은 분무 중에 고압을 사용하는 것에 의해서 또는 도 2에 도시된 선택적인 롤러(40) 및 반대 롤러(42)와 같은 버니싱 롤러에 의해서 실행될 수 있다.
부가적으로 또는 대안적으로, 입자 층이 기재에 전달된 후에 입자 층을 버니싱하기 위해서, 입자 층이 공여 표면(12) 상에 여전히 있는 동안 입자 층을 버니싱할 수 있다. 따라서, 버니싱 롤러 또는 다른 문지름 요소가 코팅 장치(14)의 바로 하류에 또는 그 일부로서 배치될 수 있다.
버니싱은 건식 롤러 또는 (예를 들어, 입자가 현탁되는 유체, 예를 들어 물로 함침되고 세척된) 습식 롤러로 실행될 수 있다. 중간 도포기가 사용되는 경우에, 표면에 입자를 도포하는 것에 더하여, 중간 도포기가 또한 적어도 부분적으로 입자를 버니싱할 수 있다는 것을 배제할 수 없다. 버니싱 중에, 입자의 크기가 코팅 장치 내로 초기에 주입될 때의 원래의 크기에 비해서 감소되고, 대안적으로 또는 부가적으로, 버니싱된 입자는 공여 표면에 대해서 실질적으로 평행한 방식으로 배향되는 것으로 생각된다.
선택적인 버니싱 롤러의 외부 표면은 드럼의 공여 표면의 및/또는, 존재하는 경우에, 중간 도포기의 외부 표면의 선형 속력과 상이한 선형 속력으로 회전될 수 있다. 이는 드럼에 대해서 동일한 또는 반대-방향으로 회전될 수 있다.
입자 운반체
입자가 내부에 현탁되는 유체라고 지칭되는 입자 운반체가 액체 또는 가스일 수 있다. 액체인 경우에, 운반체는 바람직하게 물 기반이고, 기체인 경우에 운반체는 바람직하게 공기이다. 운반체가 수성 액체인 경우에, 입자는 그 운반체에 대해서 소액적(lyophobic)(즉, 친화도를 가지지 않는)일 수 있고, 예를 들어, 소수적일 수 있다. 이는 액체 내에 부분적으로 분산된 입자 그리고 부분적으로 분리된 상을 초래할 수 있다(동일한 또는 상이한 상의 재료의 그러한 혼합물의 모든 유형이 "현탁된"이라는 용어에 의해서 본원에 포함된다). 입자에 더하여, 운반체는, 분산제, 계면활성제, 물-혼화성 용매, 조용매(co-solvent), 안정화제, 방부제, 점도 조절제, pH 조절제, 및 기타와 같은, 입자 제형의 관련 업계에 공지된 임의 첨가제를 포함할 수 있다. 그러한 첨가제 및 그 전형적인 농도 모두가 분산과 관련된 분야의 통상의 기술자에게 공지되어 있고 본원에서 더 설명할 필요는 없을 것이다. 입자의 그리고 공여 표면의 소수성에 영향을 미치지 않는 첨가제(또는 그 혼합물)가 바람직하다. 그러한 작용제, 특히 분산제는 (희망하는 경우에, 상 분리된 형태를 포함하여) 액체 내에 현탁된 입자의 안정성을 유지하거나 증가시키는 것을 보조할 수 있다. 액체 운반체는 또한, 적용 가능하고 희망하는 경우에, 입자 코트로서의 역할을 하는 구속되지 않은 재료의 과다량을 포함할 수 있다. 임의의 그러한 첨가제 및 그 혼합물은, 바람직하게, 공여 표면을 향한 액체 운반체의 전체적인 불활성에 영향을 미치지 않는다(예를 들어, 입자의 부착에 의해서 적절한 코팅을 방해할 수 있는 표면의 임의의 유해한 증가를 방지하거나 감소시킨다).
액체 운반체가 적어도 80 중량%(즉, 전체 조성의 80 중량%)의 물, 또는 적어도 85 중량%, 또는 적어도 90 중량%, 또는 심지어 적어도 95 중량%의 물을 포함하는 경우에, 액체 운반체를 수성이라 한다. 최종 작업 수성 조성물이 물을 대부분 포함할 수 있지만, 앞서서 언급한 바와 같이, 더 많은 고체 입자의(및, 존재하는 경우에, 첨가제) 양 및 더 적은 물의 양을 포함하는 중간 수성 조성물을 준비할 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러한 중간 조성물은 농축물로서 역할할 수 있고, 농축물은 필요한 때에 희망 작업 농도로 희석될 수 있으나, 적은 부피로 저장 및/또는 선적될 수 있다. 농축물은 예를 들어 약 80 중량% 정도로 많은 고체 및 약 20 중량%의 물 혼화성 조용매를 포함할 수 있고, 물은 농축물의 희석 중에 첨가된다.
공여 표면
일부 실시예에서, 공여 표면(12)은 소수적 표면이고, 본원에서 개시된 바와 같은 성질을 가지도록 재단될 수 있는 탄성중합체로 전형적으로 제조되며, 일반적으로 실리콘-계 재료로부터 준비된다. 실리콘-계인 폴리(디메틸실록산) 중합체가 적합한 것으로 확인되었다. 일 실시예에서, 유체 경화 가능 조성물은 3개의 실리콘-계 중합체: 전체 조성물(중량%)의 약 44.8 중량 % 양의 비닐-말단형 폴리디메틸실록산 5000 cSt(DMS V35, Gelest®, CAS No. 68083-19-2), 약 19.2 중량% 양의 말단 및 펜던트 비닐기 모두를 함유하는 비닐 작용형 폴리디메틸실록산(Polymer XP RV 5000, Evonik® Hanse, CAS No. 68083-18-1), 및 약 25.6 중량% 양의 분지형 구조 비닐 작용형 폴리디메틸 실록산(VQM Resin-146, Gelest®, CAS No. 68584-83-8)을 조합하는 것에 의해서 제형된다. 비닐 작용형 폴리디메틸 실록산의 혼합물에: 약 0.1 중량% 양의 백금 디비닐테트라메틸디실록산 착물(SIP 6831.2, Gelest®, CAS No. 68478-92-2)과 같은 백금 촉매, 약 2.6 중량% 양의, 경화 조건을 보다 양호하게 제어하기 위한 억제제, Evonik® Hanse의 Inhibitor 600, 그리고 마지막으로 첨가 경화를 개시하는 약 7.7 중량% 양의, 메틸-히드로실록산-디메틸 실록산 공중합체(HMS 301, Gelest®, CAS No. 68037-59)와 같은, 반응성 가교제가 첨가되었다. 이러한 첨가 경화 가능 조성물은 그 직후에 매끄러운 평탄화 나이프로 공여 표면의 지지부(예를 들어, 드럼(10) 상에 장착 가능한 에폭시 슬리브) 상에 도포되었고, 그러한 지지부는, 공여 표면 재료의 지지부에 대한 부착을 촉진하기 위해서, (예를 들어, 코로나에 의해서 또는 프라이밍 물질(priming substance)로) 선택적으로 처리된다. 도포된 유체는 공여 표면을 형성하기 위해서 환기되는 오븐 내에서 100 내지 120 ℃에서 2 시간 동안 경화되었다.
소수성은 수용 층을 가지는 기재 상에 생성된 점착적 막에 의한 선택적 박리에 노출된 입자가 분할 없이 기재에 깨끗하게 전달될 수 있게 하기 위한 것이다.
공여 표면은 소수적이어야 하며, 다시 말해서 입자의 수성 운반체와의 습윤 각도가 90°를 초과하여야 한다. 습윤 각도는 액체/공기/고체 계면에서 메니스커스에 의해서 형성된 각도이고, 그러한 각도가 90°를 초과하는 경우에, 물은 비드(bead)가 되는 경향을 가지고 표면에 대해서 습윤되지 않으며, 그에 따라 부착되지 않는다. 후퇴(receding)(최소) 접촉 각도(ΘR)와 전진(최대) 접촉 각도(ΘA) 사이에 포함되고 그로부터 계산될 수 있는, 습윤 각도 또는 평형 접촉 각도(Θ0)는 프로세스의 동작 조건과 관련된 주어진 온도 및 압력에서 평가될 수 있다. 그러한 각도는, 상온(23 ℃ 기준) 및 주변 압력(100 kPa 기준)에서, 고체 중합체 표면과 만나는 액체-증기 계면에서, 통상적으로 5㎕의 부피를 가지는 액체의 방울을 통해서 각도계 또는 방울 형상 분석기로 측정된다. 접촉 각도 측정은 예를 들어, 기준 액체로서 증류수를 이용하는 접촉 각도 분석기 - Kruess™ "Easy Drop" FM40Mk2로 실시될 수 있다.
그러한 측정은, 크기가 2cm x 2cm인, 전술한 바와 같이 준비된 공여 표면의 샘플 상에서 실시하였다. 결과를 서클 컴퓨터 방법(circle computer method)인, "방울 형상 분석" 프로그램을 이용하여 분석하였고, 전술한 공여 표면의 전진 접촉 각도(ΘA)가 101.7°±0.8°라는 것 그리고 후퇴 접촉 각도(ΘR)가 99.9°±3.1°라는 것을 확인하였다. 전형적으로, 이러한 방법에 의해서 준비된 공여 표면은 약 95°내지 약 115°범위의, 일반적으로 110°이하의 접촉 각도를 가졌다.
이러한 소수성은 공여 표면을 형성하는 중합체의 고유의 성질일 수 있거나, 중합체 조성물 내의 소수성 첨가제의 함유에 의해서 향상될 수 있다. 중합체 조성물의 소수성을 향상시킬 수 있는 첨가제는, 예를 들어, 오일(예를 들어, 합성유, 천연유, 식물성유 또는 광유), 왁스, 가소제 및 실리콘 첨가제일 수 있다. 그러한 소수성 첨가제는, 그 각각의 화학적 성질 또는 양이 공여 표면의 적절한 형성을 방지하지 않는 한, 그리고 예를 들어 중합체 재료의 적절한 경화를 방해하지 않는 한, 임의의 중합체 재료와 양립될 수 있다.
공여 표면의 조도 또는 마감은 인쇄된 금속화된 표면 내에서 복제될 것이다. 그에 따라, 거울 마감 또는 고광택 겉모습이 요구되는 경우에, 공여 표면은, 무광택 또는 새틴(satin) 외관이 요구되는 경우 보다 더 매끄러울 필요가 있을 것이다. 이러한 시각적 효과는 또한 인쇄 기재의 및/또는 수용 층의 조도로부터 유도될 수 있다.
공여 표면은, 입자가 코팅 장치(14)를 이용하여 도포될 때, 입자에 대한 강한 결합을 제공하기에 적합한 임의 쇼어 경도를 가질 수 있고, 그러한 결합은 입자들이 서로 부착되는 경향 보다 강하다. 실리콘-계 표면의 경도는 달라질 수 있고, 예를 들어, 공여 표면의 두께 및/또는 결합시키고자 하는 입자에 따라 달라질 수 있다. 비교적 얇은 (예를 들어, 100 ㎛ 이하의) 공여 표면의 경우에, 실리콘-계 재료는 중간 경도 내지 작은 경도를 가질 수 있는 반면; 비교적 두꺼운 (예를 들어, 약 1 mm 이하의) 공여 표면의 경우에, 실리콘-계 재료는 비교적 큰 경도를 가질 수 있다고 여겨진다. 부가적으로, 큰 입자는 전형적으로, 비교적 작은 입자를 수용하는데 필요한 경도 보다 작은 경도를 가지는 공여 표면에서 유리하다. 일부 실시예에서, 약 60 쇼어 A 내지 약 80 쇼어 A의 비교적 큰 경도가 공여 표면에 적합하다. 다른 실시예에서, 60, 50, 40, 30 또는 심지어 20 쇼어 A 미만의 중간-작은 경도가 만족스럽다.
도면 내의 공여 표면(12)은 드럼(10)의 외부 표면이나, 이러한 것은 필수적인 것이 아닌데, 이는 대안적으로 공여 표면이 안내 롤러 위에서 안내되고 코팅 장치를 통과할 때 적절한 장력 하에서 유지되는 벨트 형태를 가지는 무한 전달 부재의 표면일 수 있기 때문이다.
공여 표면은 인쇄 시스템의 특정 구조로부터 초래되는 실제적인 또는 특별한 고려 사항을 부가적으로 해결할 수 있다. 예를 들어, 공여 표면은 드럼 상에 장착될 수 있을 정도로 충분히 가요적일 수 있고, 충분한 내마모성을 가질 수 있으며, 이용되는 입자 및/또는 유체에 불활성일 수 있고, 및/또는 임의의 관련 동작 조건(예를 들어, 압력, 열, 장력, 등)에 대해서 내성을 가질 수 있다. 임의의 그러한 성질을 충족시키는 것은 공여 표면의 수명을 바람직하게 증가시키는 경향이 있다.
처리 스테이션
앞서서 언급된 바와 같이, 특히 도 2에 개략적으로 도시된 가능한 대안적인 아날로그 처리 스테이션(36)과 관련하여 전술한 바와 같은 통상적인 비-디지털 인쇄 시스템에서, 수용 층(예를 들어, 접착제 또는 활성 가능 접착제) 패턴을 인쇄 기재에 도포하는 많은 방식이 알려져 있다. 도 1에 개략적으로 도시된 화상화 시스템(16)은, 임프레션 스테이션에서 기재(20)에 전달될 입자 코팅이 공여 표면(12)에 도포되는 곳인 기재 상의 영역을 선택하는 하나의 방식을 제공한다. 그러한 화상화 시스템은 디지털 인쇄 시스템을 위한 디지털 처리 스테이션의 구현에서 필요하다.
예시적인 화상화 시스템(16)은 VCSEL(수직 공동 표면 방출 레이저) 칩(1602)과 같은 레이저 공급원의 어레이를 수반하는 지지부(1601)를 포함할 수 있고, 칩은 서로에 대해서 정확하게 미리 결정되고 엇갈린 위치에서 행의 쌍(들)으로 선택적으로 배열된다. 지지부(1601)는, 칩에 의해서 발생될 수 있는 상당한 열을 처리하도록 유체 냉각될 수 있다. 칩(1602)에 의해서 방출되는 레이저 빔은 GRIN(구배-지수(Gradient-Index)) 막대 렌즈의 상응하는 행의 쌍(들)으로 구성된 렌즈(1603)에 의해서 포커스된다(각각의 칩(1602), 및 그 위의 모든 레이저 요소는 상응하는 포커싱 렌즈(1603)와 연관된다). 하나 이상의 레이저 요소의 활성화를 위해서 칩에 공급되는 신호는 운송 시스템(도 1에 미도시)에 의해서 도시된 화살표의 방향으로 임프레션 스테이션(18)을 향하는 기재(20)의 이동과 동기화된다. 레이저 빔에 의한 각각의 화소의 조명의 효과는 해당 화소에 위치되는 기재(20) 상의 비활성적 수용 층을 점착적 상태로 변환하는 것(즉, 수용 층의 활성화)이고, 그에 따라 해당 화소는 추후에 공여 표면(12)을 코팅하는 입자에 부착될 수 있다. 다시 말해서, 수용 층의 그러한 조명 매개 활성화는, 입자가 공여 표면에 대해서 가지는 친화도 보다 큰 입자를 향한 친화도를 기재 상의 선택된 지역(24)에 제공하고, 그에 따라 활성화된 지역은 입자를 공여 표면(12)으로부터 선택적으로 탈착시킬 수 있고 그 입자를 동일한 선택된 패턴에 따라 기재 상에서 유지한다.
만약 색채 인쇄를 위해서 이용된다면, 도 1 및 도 2에 도시된 시스템은 하나의 색채만으로 인쇄될 수 있으나, 서로 동기화되고 상이한 색채를 각각 인쇄하는 다수의 타워를 통해서 동일한 기재를 연속적으로 통과시키는 것에 의해서, 다색 인쇄가 달성될 수 있다. 대안적으로 그리고 부가적으로, 상이한 색채들은, 충분한 명암을 가지는 입자 위에 채색된 투명 오버코트(또는 부분적인 가장 앞쪽의 화상)을 도포하는 것에 의해서 획득될 수 있다. 예를 들어, "금" 외관은, "은" 외관의 알루미늄 입자 위에 옐로우-오렌지 색조(yellow-orange tint)를 오버인쇄하는 것에 의해서 얻어질 수 있다.
기재
도면에 도시된 인쇄 시스템은, 입자가 나기재(즉, 적절한 수용 층을 가지지 않는 지역 내의 기재) 보다 공여 표면을 향해서 더 큰 친화도를 가지기만 한다면, 임의의 특별한 유형의 기재로 제한되지 않는다. 기재는 개별적인 종이 또는 카드의 시트일 수 있거나, 연속적인 웨브 형태를 가질 수 있다. 기재는 또한 직물 또는 가죽으로 제조될 수 있다. 입자가 기재에 도포되는 방식으로 인해서, 입자는 기재의 표면 상에 존재하게 되는 경향을 갖는다. 이는 일반적인 품질의 종이 상에서 고품질의 인쇄가 얻어질 수 있게 한다. 또한, 기재의 재료는 섬유질일 필요가 없고, 그 대신에, 임의 유형의 표면, 예를 들어 플라스틱 막 또는 강성 보드일 수 있다.
앞서서 설명한 바와 같이, 기재는 또한 희망 외관에 맞춰 구성된 임의의 희망 조도를 가질 수 있으나, 그러한 의도된 효과는 또한 수용 층의 레벨에서 조절될 수 있다.
일부 인쇄 기재가 코팅된 또는 코팅되지 않은 형태로 공급될 수 있거나, 그들의 의도된 용도를 돕기 위해서 달리 전처리될 수 있다는 것을 기억하여야 한다. 예를 들어, 기재는, 기재에 대한 수용 층의 추후의 부착을 향상시킬 수 있거나, 임의의 다른 유사한 단계가 기재에 적용될 수 있게 하는 프라이밍 재료로 코팅될 수 있다. 본 상세한 설명에서, "기재"라는 용어는, 형태 재료 및 코팅(들) 또는 그 부재와 관계없이, 특히 전달하고자 하는 입자를 가질 수 있는, 화상이 위치될 또는 인쇄된 물리적 지지부로서, 그 가장 넓은 의미로 이해되어야 한다.
임프레션 스테이션
도시된 임프레션 스테이션(18)은, 드럼(10) 및 그 외부 공여 표면(12)에 대해서 프레스되는 매끄러운 임프레션 실린더(22) 만을 포함한다. 임프레션 실린더(22)는 기재 운송 시스템의 일부를 형성할 수 있고, 그러한 경우에, 개별적인 기재 시트의 선행 연부와 결합되는 파지부를 구비할 수 있다. 대안적으로, 임프레션 실린더는, 입자가 전달되는 인쇄 기재를 추가적으로 엠보싱 처리하는 역할을 하는 형상을 가질 수 있다. 또한, 임프레션 스테이션은 기재의 대향 측면 상으로 입자를 전달하도록 배치된 제2 공여 표면을 가질 수 있고, 그에 따라 양면-인쇄를 가능하게 할 수 있다.
예시적인 인쇄물
도 3a 내지 도 3d는 본 교시 내용에 따라 사용되고 획득된 바와 같은 인쇄 기재의 사진을 도시한다. 기재는, 이하와 같이 변형된, 도 2에 개략적으로 도시된 바와 같은 인쇄 시스템을 이용하여 인쇄되었다.
간단히 말하면, 인쇄 기재는, 충분한 경화시에 수용 층(26)을 형성하도록 라커(스위스에 소재하는, Schmid Rhyner AG의 Wessco® 3501 UV-바니시)가 30 m/분의 선형 속도로 프렉소그래픽 인쇄에 의해서 도포된, 합성 종이(이스라엘에 소재하는, Nirotech Adhesives & Coating Technologies의 이축적(biaxially)으로 배향된 폴리프로필렌 막(BOPP) White Matt P25 Synthetic54 Glassine Liner 60gsm) 또는 폴리프로필렌 플라스틱 호일의 웨브였다. 결과적인 층의 두께는 약 3.6 내지 4.2 ㎛였고, 이는 레이저 공초점 현미경(Olympus®, LEXT)으로 결정된 것이다. 단일층을 실질적으로 형성하도록 공여 표면 상으로 분배하고자 하는, 코팅 스테이션에 공급된 입자는, 평균 직경이 약 4 ㎛이고 평균 두께가 약 70 nm인 대략적으로 판 형상을 가지는 알루미늄 플레이크(중국에 소재하는, Quanzhou Manfong Metal Powder Co.가 공급하는 알루미늄 분말 6150, CAS No. 7429-90-5)였다. 입자는 물 내에 약 3 중량%의 중량 농도로 공급되었고 중간 도포기(1420)로서의 역할을 하는 회전 원통형 스펀지 상으로 분무되었다. 공여 표면(12)은 비닐 작용형 폴리디메틸실록산(PDMS)으로 이루어진 실리콘-계 중합체로 제조되었고, 첨가 경화 가능 제형 및 그 준비는 앞서서 설명되었다. 인-라인으로 도포된 수용 층의 패턴을 포함하는 인쇄 기재가 상온에서, 그리고 30 m/분의 선형 속도로 본 발명에 따른 인쇄 시스템에 공급되었고, 임프레션 스테이션의 협지부에 인가된 힘은 약 12 kg-f/cm 였다.
도 3a는 임프레션 스테이션에 공급하기 전의 기재의 사진을 도시하며, 어두운 패턴은 전술한 바와 같이 프렉소그래픽 인쇄에 의해서 도포된 바와 같은 수용 층에 상응한다. 수용 층의 가시성 향상을 위해서, 수용 층 패턴의 도포에 앞서서, BOPP 백색 합성 종이 기재가 검은색 배경 화상으로 사전-인쇄되었다. 도 3b는, 임프레션 스테이션으로부터 빠져 나간 후에, 공여 표면 상에 코팅된 알루미늄 입자와 접촉된 이후의, 백색 BOPP 종이 기재의 사진으로서, 어두운 패턴은 전달된 입자에 상응한다. 도 3c 및 도 3d는 대비된 금속화된 패턴을 가지는 유사한 임프레션-후 사진을 도시하며, 도 3c에서 사용된 기재는 (사진을 위해서 백색 배경 상에 배치된) 투명한 플라스틱 호일이고, 도 3d에서 사용된 기재는 도 3a의 검은색 종이 기재이다.
도 4a 내지 도 4d는 각각 도 3a 내지 도 3d의 섹션의 확대도이다. 확인될 수 있는 바와 같이, 기재 상에 패터닝된 수용 층은 임프레션 스테이션에서 알루미늄 입자를 공여 표면으로부터 적절하게 탈착시켰고, 그에 따라 임프레션 스테이션의 하류에서 상응하는 금속 인쇄된 화상을 제공하였다. 그러한 화상은 어떠한 방식으로도 더 프로세스되지 않았다(예를 들어, 버니싱 되지 않고, 바니싱 되지 않고, 기타가 실시되지 않았다). 그러한 전달은 노출된 공여 표면(12) 상에서 상응하는 영역(미도시)을 남기고, 그러한 영역은 코팅 스테이션의 후속 사이클의 완료 시에 새로운 입자로 보충된다는 것을 더 주목하여야 한다.
부가적인 예는, 이하와 같이 변형된, 도 2에 개략적으로 도시된 바와 같은 인쇄 시스템 내의 대안적인 처리 스테이션을 이용하여 인쇄되었다. 간략히, 인쇄 기재는 사진 원지(미국 소재의 HP)였고, 그러한 사진 원지 상에는, (예를 들어, 문자 및/또는 삽화를 포함하는) 희망 화상 패턴을 형성하기 위해서, 라커(독일에 소재하는 Flint Group®의, UV 스크린 촉각적 바니시, Cat. No. UVD0-1200-408N)가 도포되었다. 라커는 20 m/분의 선형 속도로 회전 실크스크린 인쇄에 의해서 도포되었고, 스크린은 36%의 개방 표면 및 165 ㎛의 메시 크기를 갖는다. 기재 상에 형성된 층은, 경화 스테이션으로 운송되는 동안, (예를 들어, 약 10초 이하 동안) 자가-평탄화된다. 라커 코팅된 그리고 패터닝된 기재가 웨브 기재 운송 시스템에 의해서 이송되었고, 웨브 기재 운송 시스템은 나기재를 공급하는 풀림 롤러, 수용 층의 희망 패턴을 포함하는 기재를 수집하는 권선 롤러, 및 입구 공급측으로부터 그 전달측까지 웨브 기재가 이동되는 경로를 설정하는 중간 롤러 및 지지 프레임을 포함한다. (라커가 도포되었던 곳인) 처리 스테이션의 하류에 그리고 전달 권선 롤러의 상류에 배치된 경화 스테이션은, UV 경화성 라커를 부분적으로 경화시키기 위해서, UV 램프를 포함하였다. 수용 층은 바람직하게, 도포시에 수용 층에 유해하지 않을 수 있는 방식으로 기재의 권선을 허용하기 위한 접촉을 위해서 충분히 건조되도록 경화될 수 있다. 부가적으로, 수용 층은 전형적으로, 인쇄 중에 (임프레션 스테이션(18)에서 입자와 접촉될 때) 입자에 대한 충분한 친화도를 가지도록 충분히 경화되지 않고 유지될 필요가 있다. 본 예에서 부분적인 경화에 의해서, 일단 충분히 건조되면, 수용 층은 입자의 후속 도포를 위한 희망 패턴을 형성하였다. 그렇게 형성된 수용 층은 기재의 표면 위에서 약 52 내지 65 ㎛의 두께를 가지며, 그러한 두께는 레이저 공초점 현미경(Olympus®, LEXT)에 의해서 결정되었다.
전술한 기재의 준비는 오프-라인으로 실시되었고, 기재는, 전술한 것과 유사한 표준 기재 운송 시스템을 이용하여, 본 교시 내용에 따른 인쇄 시스템의 임프레션 스테이션에 공급되었다. 수용 층의 가시성 향상을 위해서, 수용 층 패턴의 도포에 앞서서, 종이 기재가 검은색 배경 화상으로 사전-인쇄되었다.
입자에 대한 선택적인 패턴의 친화도가 공여 표면에 대한 입자의 친화도 보다 큰, 임프레션 중에 입자에 의해서 코팅되는 패턴을 포함하는 인쇄 기재가 0.2 m/초의 선형 속도로 공급되었으나, 시스템은 임의의 다른 적합한 속도로(예를 들어, 종종 2 m/초까지, 그러나 심지어 15 m/초 이상까지) 동작될 수 있다. 공여 표면(12)과 임프레션 실린더(22) 사이의, 임프레션 스테이션(18)의 협지부에서의 힘은 약 8 kg-f/cm였고, 인쇄는, 협지부나 협지부의 상류에서 어떠한 추가적인 가열도 없이, 상온(23 ℃ 기준)에서 실시되었다. 그러한 동작 조건은 제한적인 것으로 간주되지 않는다.
PDMS로 제조된 공여 표면(12) 상에 단일층을 형성하기 위해서, (전술한 것과 동일한) 입자가 물 내의 약 0.1 중량%의 중량 농도로 코팅 스테이션에 공급되었고, 그 첨가 경화 가능 제형 및 준비는 앞서서 구체적으로 설명하였다.
결과(미도시)는 도 3a, 도 3d, 도 4a 및 도 4d에 도시된 것과 유사하였다. 즉, 임프레션 스테이션에 공급되기 전에 사전-인쇄된 기재(20)는 배경 기재 보다 더 어두운 패턴을 나타냈고, 그러한 패턴은 임프레션 시에 입자에 대한 부착으로 인해서 재료로부터 형성된다(즉, 수용 층(26)을 형성하는 건조된 라커). 동일한 기재는, 임프레션 스테이션(18)을 빠져 나간 후에, 회전 드럼(10)의 외부 표면과의 접촉 및 공여 표면(12) 상에 미리 코팅되었던 알루미늄 입자의 전달 이후에, 패턴의 금속화된 버전을 나타냈다. 이는, 기재 상에 패터닝된 수용 층이 임프레션 스테이션에서 알루미늄 입자를 공여 표면으로부터 적절하게 탈착시켰고, 그에 따라 임프레션 스테이션의 하류에서 상응하는 패턴을 가지는 금속 인쇄된 화상을 제공하였다는 것을 추가적으로 나타낸다.
기재(20)가 그러한 기재를 프로세스하는 여러 스테이션을 따라서 운송되는 속력 및/또는 후속되는 그러한 스테이션들 사이의 거리는, 비록 기재가 전형적으로 이동되지만, "체류 시간"으로도 지칭되는, 각각의 단계의 지속시간을 조절하기 위해서 이용될 수 있다. 예를 들어, 처리 스테이션에서의 체류 시간은 선택된 영역(24)의 활성화의 레벨 또는 (구성 물질의 점도 및 피착 방법에 따라, 몇 마이크로미터 내지 몇 백 마이크로미터일 수 있는) 도포된 수용 층(26)의 두께에 영향을 미칠 수 있다. 실크스크린 인쇄 도포에 의해서 획득될 수 있는 수용 층 두께는 전형적으로 50 ㎛ 내지 500 ㎛이고, 더 전형적으로 200 ㎛ 이하이다. 수용 층의 상단부(이어서, 입자의 층)와 기재 사이의 일부 거리가 요구되는 경우에, "엠보싱" 외관을 제공하도록 수정될 수 있다. 프렉소그래픽 인쇄를 이용할 때, 전형적으로 1 ㎛ 내지 50 ㎛의 두께, 더 전형적으로 15 ㎛ 이하의 두께를 가지는, 더 얇은 수용 층이 형성될 수 있다.
수용 층(26)을 형성하기 위한 물질의 도포와 후속 단계 중의 그 셋팅(예를 들어, 건조, 경화, 입자의 접촉, 등) 사이의 체류 시간이 수용 층의 외부 표면의 지형에 영향을 미칠 수 있는 것으로 생각된다. 예를 들어, 광택 효과를 위해서, 충분한 시간이 주어지면, 방금-도포된 코팅이 기재의 표면 상에서 평탄화되어, 실질적으로 균일한 두께를 가지고 및/또는 비교적 매끄러운 외부 표면을 가지는 수용 층을 형성할 수 있다. 그러한 경우에, 입자에 대한 일치를 더 개선하도록 수용 층 외부 표면의 지형적 성질을 더 개선하기 위해서 및/또는 균일하게 배향된 입자의 모자이크로서 입자를 인쇄 기재에 전달하는 것을 개선하기 위해서, 수용 층을 형성하는 물질이 탈가스하기 위한(즉, 수용 층 내에 "포착(entrapped)"될 수 있는 기포를 감소 또는 제거하기 위한) 충분한 시간을 가지는 것이 바람직할 수 있다. 각각의 스테이션에서의 그리고 그 이후의 체류 시간은 희망 인쇄 효과 및 프로세스에서 사용되는 재료(예를 들어, 기재, 수용 층, 및 입자의 유형)에 따라 달라진다. 그러한 프로세스 조정은 인쇄 분야의 통상의 기술자에게 공지되어 있다는 것을 이해할 것이다.
금속화된 인쇄물의 확대도
입자에 의해서 덮여진 지역의 백분율의 평가와 관련하여 전술한 방식으로, 공지된 기술 및 본 발명에 의해서 얻어진 인쇄물의 확대도를 공초점 현미경에 의해서 캡처하였다. 본 개시 내용에 따른 인쇄물은, 실크스크린 인쇄를 통해서 수용 층을 종이로 제조된 인쇄 기재 상에 도포하는 것에 의해서 획득되었다. 공여 표면 및 알루미늄 입자는 전술한 바와 같았고, 입자는 수성 조성물의 3 중량%의 중량 농도이다. 임프레션 중에 입자에 의해서 코팅되게 하기 위한 수용 층의 패턴을 포함하여, 인쇄 기재가 상온에서, 그리고 0.5 m/초의 선형 속도로 공급되었고, 임프레션 스테이션의 협지부에 인가된 힘은 약 12 kg-f/cm 였다.
모두가 동일한 배율의 화상을 가지는 대표적인 확대된 현미경 사진이 도 5의 A 내지 도 5의 F에 도시되었다. 그림의 패널(A 내지 D)은: (A) 호일 스탬핑(실질적으로 유사한 겉모습을 초래하는 고온 및 저온 기술); (B) 오프셋 인쇄; (C) 그라비아 인쇄; 및 (D) 프렉소그래피에 의해서 획득된 바와 같은 통상적인 금속화된 인쇄물의 상면도를 보여주는 화상을 나타낸다. 도 5의 E는 본 개시 내용의 실시예에 따른 인쇄물의 유사한 확대도를 도시하는 반면, 비교를 위해서, 패널(F)은, 패널(E)에서 확대된 바와 같은 화상을 형성하기 위해서 인쇄 기재에 전달되기 전에, 코팅 스테이션의 공여 표면 상에 형성되는 바와 같은 입자의 단일층을 나타낸다. 모든 화상의 하부 좌측 각도 내의 눈금 막대는 40 ㎛에 상응한다.
패널(A)에서 확인될 수 있는 바와 같이, 호일 인쇄는, (도시된 바와 같은) 고온 또는 저온이든지 간에, 캡처된 지역의 전부를 완전히 덮는 금속의 연속적인 막을 예측한 바와 같이 초래하였다. 통상적으로 획득되고 패널(B) 내지 패널(D)에서 도시된 미립자 층은, 적어도 이하의 양태 중 하나에서, 전형적으로 불균일하며, 그러한 양태에서: a) 층은 중첩되는 입자의 스택(stack)을 포함하고; b) 스택은, 가능하게 각각의 통상적인 인쇄 기술의 한계의 결과로서, 무작위적으로 분포되며; c) 층의 두께는 특히 무작위적으로 분포된 스택의 존재 하에서 불규칙적이고; 및/또는 d) 이웃하는 입자들 사이의 공극은, 가능하게 각각의 통상적인 인쇄 기술의 한계의 결과로서, 무작위적으로 분포된다. 패널(B) 내지 패널(D)의 화상이 취해지는 통상적인 인쇄물의 일반적인 겉모습은 본 교시 내용에 따른 상대적으로 더 광택적인 인쇄물 보다 흐릿한 것으로 광의적으로 설명될 수 있다는 것이 관찰되었다. 심지어 공여 표면 상에 형성된 입자의 층이 통상적인 인쇄물 보다 상대적으로 더 광택적일 수 있다는 것에 관심을 가지고 주목하여야 한다. 이는 추가적으로, 표면을 금속화하기 위해서 통상적으로 도포된 바와 같은 입자가 불규칙적인 배향이라는 것을 제시하며, 기재의 표면과 평행할 수 있는 입자의 양은 광택 효과를 위한 충분한 광 반사를 제공하기에는 불충분하다. 다시 말해서, 실질적으로 평행한 입자의 "반사 가능성"은 "평행하지 않은" 무작위 배향을 가지는 입자의 "산란" 효과에 의해서 감소되거나 상쇄된다. 입자의 인쇄에 의존하는 그러한 비교 기술과 대조적으로, 본 방법은 입자의 더 균일한 배향을 가능하게 하고, 입자는, 비교적 고광택에 의해서 지원되고 결과적인 인쇄물의 횡단면 상에서 실시된 원자력 현미경(AFM) 및 FIB 측정에 의해서 확인되는 바와 같이, 기재에 대부분 평행하다.
인쇄된 샘플의 금속화된 표면의 광택은 임의 적합한 도구로 측정될 수 있다. 본 예에서, 이는 흐림-광택 반사계(BYK, Cat. No. AG-4601)를 이용하여 측정되었고, 조명기는 입사 광을 투사하고 검출기는 표면에 대한 수직에 20°각도로 반사 광을 측정하며, 그에 따라 조명기 및 검출기는 서로로부터 40°의 원호 거리를 갖는다. 테스트된 모든 샘플은 4cm x 2cm 크기의 종이 기재 상에 인쇄되었고, 통상적인 기술에 상응하는 금속화된 샘플이 상용 인쇄기로부터 획득되었다. 각각의 기술에 대해서, 적어도 3개의 무작위적으로 수용된 샘플을 테스트하였고 그들의 광택 값을 평균화하였다. 각각의 통상적인 인쇄-금속화 기술이 더 좋은 결과를 낳을 수 있다는 것을 배제할 수는 없지만, 이하의 광택 값은 대표적인 것으로 간주되고, 본 교시 내용에 따라 도포되고 인쇄된 바와 같은 입자의 균일한 배향의 지원으로 제공된다.
본원에서 개시된 바와 같이 (실크스크린 도포기를 이용하여) 인쇄된 금속화된 표면은 426 GU(광택 단위)의 평균 광택을 나타냈다. 비교를 위해서, 5개의 호일-인쇄된 샘플이 489 GU의 평균 광택을 나타냈고; 4개의 오프셋-인쇄된 샘플은 약 22 GU의 평균 광택을 가졌고; 3개의 그라비어-인쇄된 샘플은 약 63 GU의 평균 광택을 가졌고; 그리고 3개의 프렉소그래피-인쇄된 샘플은 약 55 GU의 평균 광택을 가졌다. 그에 따라, 본 기술은 호일 인쇄에 비교될 만한 광택을 입자의 단일층에 제공하고, 금속의 연속적인 막은 전형적으로 기재 표면에 실질적으로 평행하다. 개별적인 입자에 의존하는 통상적인 기술에 비교할 때, 본 개시 내용은 그라비어-발생된 광택의 약 6.8-배, 프렉소그래피-발생된 광택의 약 7.7-배, 및 오프셋-발생된 광택의 약 19-배에 상응하는 상당히 높은 광택을 가능하게 한다는 것을 확인할 수 있다.
그러한 광택 값을 각각의 프로세스와 관련된 입자 또는 막의 특성적 치수에 대해서 정규화하는 것은 본 인쇄 방법의 현저한 결과에 관한 부가적인 측정을 제공할 수 있다. 마이크로미터당 광택 단위로 제공되는 크기 당 광택(Gloss Per Size)(GPS) 매개변수는 본원에서 광택 발생 입자 또는 막의 특성적 평면 치수로 나눈 인쇄된 샘플의 광택으로서 규정된다. 광택은 전술한 바와 같이 측정될 수 있고, 각각의 인쇄 기술 또는 인쇄된 샘플과 관련된 반사 표면의 특성적인 치수가 공초점 현미경에 의해서 측정될 수 있다. 전형적으로, 그러한 치수는, 테스트되는 인쇄된 기재 상에서 샘플링된 입자의 개체수의 대표로서 간주되는 적어도 20개의 구분된 입자의 평균 직경 또는 다른 특성적 치수이다. 기존 인쇄 기술에서, 10 ㎛ 또는 5 ㎛ 미만의 작은 플레이크는 회피되고, 구분된 금속 특성을 가지는 입자는 약 30 ㎛ 이상의 등가 지름을 필요로 하는 것으로 생각된다. 그러한 작은 플레이크는, 특히 5 ㎛ 보다 작은 경우에, 상당한 연부 산란 효과를 유발하는 것으로 예상되며, 인쇄된 구조물의 금속 광휘 및 광택을 감소시킨다. 또한, 더 작은 입자는, 더 큰 입자보다, 플레이크의 평행 구성을 도입하는 경향이 적을 수 있다고 생각되며, 그러한 정렬은, 인쇄 기재의 표면에 평행할 때, 광택에 또한 기여한다.
오프셋 인쇄된 구조물 내에서 샘플링된 입자에 대한 약 5 ㎛, 프렉소그래픽 및 그라비어 인쇄된 구조물 내에서 샘플링된 입자에 대한 약 10 ㎛, 그리고 호일 인쇄된 구조물의 연속적인 층에 대해서 1000 ㎛로 임의로 설정된 무한한 수에 대비하여, 본 발명에 따라 인쇄된 구조물의 입자에 대한 약 2 ㎛의 측정된 평균 특성적 치수를 고려하여, 그러한 분석을 전술한 광택 결과에 적용하였다. 본원에서 개시된 방법에 의해서 획득된 인쇄된 구조물에 대해서 계산된 GPS는 약 230 GU/㎛ 였다. 이용 가능한 샘플에 대해서 평가된 바와 같은 공지된 기술에 대해서 계산된 GPS는 10 GU/㎛를 초과하지 않았다. 그러한 기술이 더 큰 광택을 가지고 및/또는 더 작은 특성적인 치수를 가지는 입자로 형성되는 인쇄된 구조물을 산출하여, 결과적으로 20 GU/㎛ 이하, 또는 30 GU/㎛ 이하, 또는 40 GU/㎛ 이하, 또는 심지어 50 GU/㎛ 이하의 GPS를 초래할 수 있다는 것이 여전히 배제될 수 없다. 그럼에도 불구하고, 본원에 따른 인쇄된 구조물의 GPS가 상당히 더 크다는 것이 분명하다. 본 교시 내용에 따른 인쇄된 구조물이, 광 반사 표면을 가지는 입자를 이용할 때, 적어도 100 GU/㎛, 또는 적어도 150 GU/㎛, 또는 적어도 200 GU/㎛, 또는 적어도 300 GU/㎛, 또는 적어도 400 GU/㎛, 또는 심지어 적어도 500 GU/㎛의 GPS를 가질 수 있다고 생각된다. 일부 실시예에서, 순간적인 인쇄된 구조물의 GPS는 5000 GU/㎛ 이하, 또는 4000 GU/㎛ 이하, 또는 심지어 3000 GU/㎛이하일 수 있다. 그러한 매개변수는, 광택이 인쇄된 구조물의 희망 품질인 경우에만, 관련되는 것으로 이해된다. 입자가 인쇄된 구조물에 광택을 부여하기 위한 것이 아닐 때, 결과적인 인쇄된 구조물의 GPS는 100 GU/㎛ 미만일 수 있다.
대안적인 기재 처리
수용 층이 프렉소그래픽 인쇄에 의해서 합성 종이 기재(이스라엘에 소재하는, Nirotech Adhesives & Coating Technologies의 이축적으로 배향된 폴리프로필렌 막(BOPP) White Matt P25 Synthetic54 Glassine Liner 60gsm)에 도포되는, 유사한 인쇄 실험이 실시되었다. 충분히 경화되었을 때, 수용 층(26)을 형성하기 위해서, 스위스에 소재하는 Schmid Rhyner AG의 Wessco® 3501 UV-바니스를 기재(20)에 도포하였다. 결과적인 층의 두께는 약 3.6 내지 4.2 ㎛였다. (전술한 바와 같이 알루미늄의 입자로 코팅된) 금속화된 화상의 겉모습은 도 3a 내지 도 4d에 도시된 바와 같았고 실크스크린-도포된 수용 층으로 얻어지는 화상과 비교될(데이터 미도시) 수 있다. 부가적으로, 그러한 처리된 기재 상에 형성된 입자의 층은 실크스크린-도포된 수용 층으로 획득된 화상의 확대도 상에서 이전에 관찰된 것(참고로, 도 5의 E 참조)과 유사하였다(데이터 미도시).
백분율 지역 피복 또는 광학적 표면 피복은 전술한 바와 같이 평가되었다. 간단히, 샘플은 BOPP의 투명 플라스틱 호일 상에 수용 층을 프렉소그래픽 인쇄하는 것에 의해서 유사하게 준비되었고, 금속화된 지역의 (즉, 층 상에 형성된) 화상은 X50의 배율로 광학 현미경(Olympus® BX61 U-LH100-3)으로 캡처되었고 전송 모드에서 분석되었다. (각각이 3개의 화상의 평균인) 3개의 샘플의 결과는 81.3%, 84.9% 및 86.4% 였다.
실크스크린 인쇄에 의해서 도포된 바와 같은 수용 층을 프렉소그래픽 인쇄에 의해서 도포된 바와 같은 수용 층에 비교하기 위해서 부가적인 매개변수를 측정하였고, 이러한 2개의 기술은 본 기술을 위해서 기재를 처리하는 방법의 비제한적인 예이다. (입자로 코팅하기 전에) 각각의 층의 상단부 표면의 지역의 조도는 레이저 공초점 현미경을 이용하여 측정하였다. 도포가 이루어지는 종이 인쇄 기재의 지역 조도를 기준으로 측정하였다. 기재는 0.61 ㎛의 평균 기준선 지역 조도(Ra)를 가졌다. 수용 층이 실크스크린 인쇄에 의해서 이러한 기재 상에 도포되었을 때(약 52 내지 65 ㎛의 층 두께), 수용 층의 상단부 표면의 지역 조도(Ra)는 약 0.46 ㎛ 이었다. 수용 층이 프렉소그래픽 인쇄에 의해서 이러한 기재 상에 도포되었을 때(약 3.6 내지 4.2 ㎛의 층 두께), 수용 층의 최상부 표면의 지역 조도(Ra)는 0.7 ㎛ 이었다. 비록 본 기술에 필수적인 것은 아니지만, 희망 인쇄 효과에 따라서, 비교적 작은 조도(예를 들어, Ra ≤ 2 ㎛ 또는 심지어 Ra ≤ 1 ㎛)를 가지는 수용 층이 입자의 더 균일한 배향, 그에 따라 가능하게는 더 광택적인 겉모습에 유리한 것으로 생각된다. 또한, 특히 기재 상의 적절한 평탄화 및/또는 탈가스를 위한 충분한 시간이 주어질 때, 더 두꺼운 수용 층은 기재의 고유의 조도의 일부를 "흡수" 하고 감소시킬 수 있는 것으로 생각되고, 그에 따라 상대적으로 얇은 수용 층보다 작은 조도를 가지는 최상부 표면을 초래할 수 있고, 이는 기재 표면의 윤곽을 더 엄격하게 따른다. 가시적인 인쇄 효과에 대한 수용 층의 두께의 기여는 기재(예를 들어, 플라스틱 재료로 제조된 인쇄 기재) 자체가 더 매끄러운 경우에 감소되는 것으로 예상된다.
금속화된 인쇄물의 횡단면도
도 6a는 본 교시 내용에 따라 인쇄 기재 상에 도포된 입자 층의 횡단면의 확대도를 보여주는 포커스 이온 빔 스캐닝 전자 현미경 화상이다. 금속화된 인쇄 기재는 전술한 바와 같이 준비되었고, 수용 층은 실크스크린 인쇄에 의해서 도포되었다. 인쇄된 샘플을 인쇄된 기재로부터 절단하였고 전도성 접착제로 현미경 스터브(stub)에 부착하였다. 스터브-지지된 샘플에 스퍼터링에 의해서 2 내지 3 nm의 얇은 백금 층으로 코팅하였다. 그 이후에, 그렇게 준비된 샘플은 FIB-SEM 현미경(Zeiss Crossbeam 340)을 이용한 횡단면을 위해서 더 두꺼운 백금 피착물로 더 코팅되었다. SEM 컬럼으로부터 54°의 각도에서 샘플을 이온화된 갈륨 충격하는 것을 횡단면에 대해서 실시하였고, 1.20 kV의 전압, 2 mm의 작업 거리에서, SEM 컬럼과 인-렌즈 검출기(In-lens detector)로 화상을 취하였다.
도 6a에 도시된 화상에서 캡처된 5개의 판-형상의 입자는 각각 '502a' 내지 '502e'로 지칭된다. 임프레션 스테이션에서 입자가 상부에 전달되는 수용 층에 상응하는 더 어두운 막 상에서 백색 구로 보이는 횡단면을 가지는 입자가 도시되어 있다. 화상 내의 입자 위의 회색 오버코트는 횡단면 및 본 분석의 준비를 위해서 도포된 백금 보호 피착물에 상응한다. (예를 들어, FIB 현미경의 화상 분석 소프트웨어를 이용하여) 각각의 입자의 최대 두께가 측정되었고, 입자(502a 내지 502e)에 대해 각각 약 47 nm(H1), 54 nm(H2), 64 nm(H3), 33 nm(H4) 및 72 nm(H5)로 확인되었다.
해당 입자의 긴 치수는 각각의 개별적인 입자에 대한 최대 두께의 선에 직각이다. 최대 긴 치수가 각각의 입자에 대해서 측정될 수 있다. 입자(502c)에 대한 최대 긴 치수를 L3로 표시하였고; 입자(502e)에 대한 최대 긴 치수를 L5로 표시하였다.
입자(502a)를 시계 내에서 전체적으로 볼 수 없기 때문에, 입자(502a)는 여러 평균 계산으로부터 배제되었다.
입자의 숫자-평균화된 최대 두께는 Havg = SUM(H1...HN)/N에 의해서 규정되며;
여기에서 N은 평가된 군 내의 입자의 수이다. 이러한 경우에, 입자(502a)는 배제되었고, 4개의 입자가 남았다. 따라서, Havg는 (54+64+33+72)/4, 또는 약 56 nm이다.
Lavg가 유사한 방식으로 계산되고, 그에 따라 4개의 "적격" 입자의 숫자-평균화된 종횡비(ASPavg)가 ASPavg = Lavg/Havg와 같이 계산될 수 있게 한다.
도 6a로부터 명확한 바와 같이, 입자는 인쇄 기재에 또는 인쇄 기재의 국소적인 지형에 전반적으로 또는 실질적으로 평행하게 배향된다. 입자가 실질적으로 "있는 그대로" 공여 표면으로부터 전달되는 것을 고려하면, 기재 상에 도포되었을 때 현재 위쪽으로 대면되는 입자의 표면이 이전에 코팅 스테이션 내에서 공여 표면에 대면되었던 것으로 가정할 수 있다. 그에 따라, 입자의 위로부터/상부 표면으로부터 입자의 배열체를 관찰하는 것으로부터, 모든 입자가 어느 정도까지 공여 표면과 직접적으로 접촉되었었다는 것을 추정할 수 있다. (샘플 준비를 위해서 사용된) 백금 오버코트가 약간의 거리에서 입자의 윤곽을 본질적으로 따르고, 그에 따라 그러한 근접을 방해할 수 있는 분자(예를 들어, 중합체 결합제)를 실질적으로 가지지 않는 입자의 층을 제시한다는 것을 더 관찰할 수 있을 것이다. 입자와 백금 피착물 사이의 작은 틈은, 적어도 부분적으로, 입자 코팅에, 본 경우에, 지방산에 기인할 수 있는 것으로 믿어진다.
도 6b는 입자의 오프셋 인쇄된 금속 층의 횡단면의 확대도를 보여주는 FIB-SEM 화상이고, 샘플은 실질적으로 전술한 바와 같이 준비되고, 화상은 5 kV의 전압 및 4.2 mm의 작업 거리에서 취해졌다. 확인될 수 있는 바와 같이, 입자(502f 내지 502j)는 약 1 마이크로미터 이상의 길이를 각각 가진다. 더 현저하게, 입자는 적어도 부분적으로 중첩된 적어도 4개의 입자의 계층으로 이루어진 스택(stack)을 형성하고, '502f'는 '502g'에 중첩되고, 그 자체는 '502h'에 중첩되며, 이는 다시 '502i'에 중첩된다. 그러한 입자의 계층의 분포, 및 그 개별적인 배향은 여러 관련 분야의 기술의 상이한 샘플들 사이에서 달라질 수 있으나, 넓게 매트릭스 내의 입자의 3D-어레이로서 관찰될 수 있다. 이하에서 더 설명되는, 특정 가능성이 도 7c 및 도 7d에 개략적으로 예시된다.
도 6b의 SEM 화상을 다시 참조하면, 그러한 입자들 사이의 틈이 대략적으로(the order of) 그 두께와 같은 것으로 보이는 것을 관찰할 수 있다. 예를 들어, '502f' 및 '502g' 사이의 틈은 이러한 플레이크의 평균 두께의 약 1.5배 내지 2.5배이다. 비교를 위해서 도 6a를 다시 참조하면, 유사한 실질적인 중첩을 나타내는 '502b'와 '502c' 사이의 거리는 분명하게 그러한 "틈"에 걸친 입자의 두께 보다 작다. 공지된 기술에 따라 인쇄된 입자들 사이에 형성된 틈은 인접한 입자의 어레이들 사이의 (그리고 가능하게는 그 주위의) 결합제의 존재에 의해서 유발되는 것으로 생각된다.
도 6c는 본 교시 내용에 따라 인쇄 기재 상에 도포된 입자의 층의 횡단면의 확대도를 도시하는 FIB-SEM 화상이고, 입자의 층은 후속하여 바니시(Wessco® 3501 UV-바니시)로 코팅되고 UV 경화된다. 금속화된 인쇄 기재는 전술한 바와 같이 준비되었고, 수용 층은 프렉소그래픽 인쇄에 의해서 도포되었다. 인쇄된 샘플을 인쇄된 기재로부터 절단하였고 전도성 접착제로 현미경 스터브에 부착하였다. 스터브-지지된 샘플에 스퍼터링에 의해서 2 내지 3 nm의 얇은 백금 층으로 코팅하였다. 그 이후에, 그렇게 준비된 샘플은 FIB-SEM 현미경(Zeiss Crossbeam 340)을 이용한 횡단면을 위해서 더 두꺼운 백금 피착물로 더 코팅되었다. SEM 컬럼으로부터 54°의 각도에서 샘플을 이온화된 갈륨 충격하는 것을 횡단면에 대해서 실시하였고, 5.0 kV의 전압, 4.1 mm의 작업 거리에서, SEM 컬럼과 인-렌즈 검출기로 화상을 취하였다.
도 6c는 FIB-SEM 화상의 하부 부분을 나타내고, 여기에서 기재는 화상의 더 밝은 최하부 섹션으로서 나타나고, 백금 오버코트는 이러한 섹션에서 나타나지 않는다. 확인될 수 있는 바와 같이, 입자는 약간의 연부 중첩 및 작은 틈을 가지고 서로 실질적으로 정렬되어 밝은 "파선"을 형성하며, "쇄선(dash)"은 개별적인 입자에 상응한다. 그렇게 형성된 입자의 층은 본질적으로 기재의 표면과, 또는 더 정확하게 수용 층의 입자 수용 표면과 평행하고, 횡단면 내의 입자의 위치는 수용 층의 표면에 상응한다. 수용 층 및 바니시 오버코트가 현재 화상에서 유사한 검은색 음영으로 나타나기 때문에, 본 방법에 따라 도포된 입자의 층은, 단일층 배열에 영향을 미치지 않는, 2개의 바니시 오버코트 사이의 경계에 있는 것으로 관찰될 수 있다.
도 6d는 통상적으로 인쇄된 금속 입자의 층의 횡단면을 보여주는 FIB-SEM 화상이고, 금속 잉크(Super Sheen Silver 877, Kingfisher Inks, 영국)는 본원에서 개시된 인쇄 프로세스에서 예시된 입자 조성물과 같이 물 기반이다. 통상적인 금속 잉크는 전형적으로 입자를 포착하는 상당 량의 결합제 수지를 포함하고, 바니시 오버코트는 이러한 인쇄된 샘플에 도포되지 않았다. 횡단면은 전술한 바와 같이 준비되었고, 화상은 도 6c에 대해서 구체적으로 설명한 것과 동일한 도구로 5 kV의 전압 및 4.2 mm의 작업 거리에서 취해졌다.
도 6d는 FIB-SEM 화상의 일부를 나타내고, 여기에서 어두운 결합제의 막은 화상의 최하부 섹션 내의 밝은 음영의 기재와 최상부 섹션 내의 샘플 준비를 위해서 도포된 백금 오버코트 사이에 나타난다. 통상적으로 도포된 물 기반의 금속 잉크의 입자는 결합제에 의해서 형성된 더 어두운 밴드 내에서 백색 스트립으로서 나타난다. 확인될 수 있는 바와 같이, 입자는 후속 층들의 입자들 사이에서 빈번한 실직적인 중첩을 가지는 몇 개의 계층을 형성한다. 본 비교 샘플에서, 입자는 리핑 거동(leafing behavior)을 나타냈고, 결합제 막 내의 그 분포는 (이하에서 더 설명되는, 도 7d에 개략적으로 도시된 바와 같이) 대부분 기재로부터 멀리 위치된다.
전술한 인쇄 방법에 의해서 얻어질 수 있는 다양한 유형의 입자 층은 도 7a 및 도 7b에서 제시된 x-y 평면을 따른 횡단면으로 개략적으로 도시된다. 외부 표면(504)을 가지는 입자(502)가 (예를 들어, 판 유사 입자에 상응하는) 세장형 횡단면 형상을 가지는 것으로 되어 있지만, 이러한 것은 제한적인 것으로 해석되지 않아야 한다. 입자(502)는, 인쇄 기재(20)의 화상-수용 표면(80) 상에 자체적으로 선택적으로 도포된, 수용 층(26)의 상단부 상에 배치되고, 그러한 배열은 입자의 단일 층(510)을 가지는 인쇄된 구조물(500)을 초래한다. 전술한 바와 같이, 입자(504)의 외부 표면(502)은 소수적일 수 있다.
상세한 설명 및 이하의 청구범위 항목에서 사용된 바와 같이, "단일층"이라는 용어는, 공여 표면과 같은 기재 상에 배치된 입자와 관련하여, 입자의 수로, 입자의 적어도 85%, 더 전형적으로 입자의 적어도 90%, 적어도 93%, 적어도 95%, 적어도 97%, 적어도 98%, 또는 적어도 99%가 공여 표면과 직접적으로 접촉되는, 개별적인 입자의 층(전형적으로, 모자이크-유사 층)을 지칭한다.
상세한 설명 및 이하의 청구범위 항목에서 사용된 바와 같이, "단일층"이라는 용어는, 인쇄 기재와 같은 기재에 부착된 입자와 관련하여, 입자의 수로, 입자의 적어도 85%, 더 전형적으로 입자의 적어도 90%, 적어도 93%, 적어도 95%, 적어도 97%, 적어도 98%, 또는 적어도 99%가 기재의 수용 층과 직접적으로 접촉되는, 개별적인 입자의 층(전형적으로, 모자이크-유사 층)을 지칭한다. 구체적으로 전술한 바와 같이, 접촉 또는 비-접촉의 결정이 FIB-SEM 횡단면 화상(또는 기타)에 의해서 이루어질 때, 사실상, 입자가 다른 평면 내에서 수용 층과 접촉되는 경우에, 다양한 입자가 수용 층과 비접촉 상태에 있는 것으로 보일 수 있다. 결과적으로, 접촉 또는 비접촉의 결정이 횡단면적 시계와 같은 횡단면 화상에 의한 것인 경우에, "단일층"이라는 용어는, 입자의 수로, 입자의 적어도 70%, 그리고 더 전형적으로 입자의 적어도 75%, 적어도 80%, 적어도 85%, 적어도 90%, 또는 적어도 95%가 기재의 수용 층과 직접적으로 접촉되는 개별적인 입자의 층을 지칭하기 위해서 사용된다.
본 발명의 단일층(공여 표면 상에 배치된 입자와 그리고 인쇄 기재 상에 배치된 입자와 관련된 단일층 모두)은 적어도 20%, 적어도 50%, 적어도 60%, 적어도 70%, 적어도 80%, 적어도 90%, 또는 적어도 95%, 또는 20% 내지 100%, 40% 내지 100%, 50% 내지 100%, 60% 내지 100%, 80% 내지 100%, 또는 80% 내지 95% 범위의 표면 피복 비율을 가질 수 있다. 표면 피복 비율은, 도 5의 E 및 도 5의 F에서 제공된 SEM 화상과 같은, 입자-보유 표면에 수직으로 취한 SEM 화상의 분석에 의해서 평가될 수 있다. 그러한 분석은, 관련 기술 분야의 통상의 기술자에게 잘 알려진 견실한 과정에 따라, 수작업으로 또는 화상-분석 소프트웨어를 이용하여 실시될 수 있다.
전술한 바와 같이, 입자(502)의 표면(504)은, 이러한 특별한 실시예에서, 소수적일 수 있다.
도 7a를 참조하면, 몇몇 입자가 부분적으로 중첩되어 도시되어 있고, 섹션(A) 참조, 그러한 중첩은 T로서 표시된 전체 입자 층 두께를 초래한다. 섹션(B)에서, 입자는 인접하는 것으로 도시되어 있는 반면, 섹션(C)은 인쇄 기재(20)의 넓은 면에 대체로 수직인 방향으로부터 구분될 수 있는 이웃하는 입자들 사이의 틈을 나타낸다. 섹션(D)에서, 입자(502')는, 현재의 x-y 횡단면에서 나타나는 바와 같이, 수용 층과 접촉되지 않은 것으로 도시되어 있다. 그러나, 그러한 중첩 입자는 아래의 층과 접촉하는 입자 위에 배치될 수 있고, 그에 따라 z-방향을 따라 다른 지점(미도시)에서 수용 층과 아마도 접촉될 수 있다. 섹션(E)에서, 입자(502")는 하나 초과의 인접 입자와 중첩되는 것으로 도시되어 있다.
도 7b는 대안적인 실시예를 도시하고, 입자의 단일층(510)은 오버코트(520)로 더 코팅되어 있다. 비록 본 도면에서 도시하지는 않았지만, 작은 기포가 수용 층(26)(및 그 위에 배치된 입자의 단일층(510))과 후속 오버코트(520) 사이의 계면에서 또는 그 부근에서 포착될 수 있는 것으로 생각된다. 그러한 현상은, FIB-SEM 기술 또는 임의의 다른 강력한 방법에 의해서 평가될 수 있는 바와 같이, 그러한 층들 사이의 경계의 가시화를 촉진할 수 있다.
비록 단일층(510)이 수용 층의 상단부 상에 형성되는 것으로 도 7a 및 도 7b에 도시되었지만, 단일층이, 동작 조건 및 선택된 재료에 따라, 층 내에 부분적으로 매립되도록 약간 침투될 수 있다는 것을 주목하여야 한다. 또한, '510'과 실질적으로 유사한 층이 공여 표면(12) 상에 형성될 수 있다.
도 7c 내지 도 7e는, 공지된 인쇄 기술을 이용하여 획득될 수 있는 바와 같은, 인쇄된 구조물의 횡단면을 개략적으로 도시한다. 의심의 여지를 피하기 위해서, 특히 도 9a 및 도 9b 그리고 도 10a 내지 도 10c의 경우에서와 같이, 예시적인 도면의 어느 것도 실제 척도로 도시된 것이 아니고, 그에 따라 비교는 단지 정성적인 것이다.
도 7b 및 도 7c는 입자 및 결합제의 일반적인 혼합물을 포함하는 잉크로 준비된 인쇄된 구조물을 도시하며, 그러한 잉크는 관련 기술의 인쇄 방법에 의해서 인쇄 기재(20)에 도포된다. 층(530)은, 그러한 공지된 잉크 및 방법을 이용하는 동안, 기재 상에 전형적으로 형성되는 결합제 막 또는 매트릭스를 도시한다. 확인될 수 있는 바와 같이, 그러한 기술은 일반적으로 입자의 계층을 초래하고, 인쇄 기재의 표면으로부터 더 먼 계층 내의 입자는 종종 기재와 직접적으로 접촉될 수 없다. 기술, 본원에서 사용된 재료 및 동작 조건에 따라서, 입자는 넓게 2개의 카테고리로 분류되는 패턴을 나타낼 수 있다. 도 7c는, 입자(506)가 논-리핑 거동을 나타내는 상황을 개략적으로 도시하며, 그러한 입자는 결합제 매트릭스 내에서 적어도 부분적으로 무작위적으로 분포 및/또는 배향된다. 입자(506)의 외부 표면은 소수적일 필요가 없다. 도 7d는, 입자(508)가 리프 거동을 나타내는 대안적인 상황을 개략적으로 도시하며, 입자는 결합제 막과 공기 사이의 계면을 향해서 이동되는 경향이 있다. 그러한 현상은 도 6b에 도시된 입자(502k)로 관찰된다. 그에 따라, 공지된 인쇄된 구조물의 그러한 입자는 분포 구배를 형성하는 경향이 있고, 그 밀도는 공기와의 계면에 근접할수록 높아진다. 리핑 입자는 또한 전형적으로 결합제 매트릭스 내에서 더 균일하게 배향된다. 도 7e는 금속 호일 인쇄로부터 초래된 대표적인 금속화된 화상을 도시한다. 그러한 인쇄된 구조물에서, 접착제 층(540)은 전형적으로 금속 층(550)과 함께 전달되고, 그에 따라 기재(20)에 대한 금속 층의 부착을 허용한다. 본 개시 내용에 의해서 가능해진 본 발명에 따른 인쇄 구조물의 맥락으로 전술한 바와 같이, 종래 기술의 인쇄된 구조물이 추가적으로 오버코팅될 수 있다(미도시).
통상적인 금속 잉크의 피착으로부터 획득될 수 있는 금속화된 인쇄된 것의 횡단면은: A) 통상적인 금속 잉크의 입자는, 대부분이 기재의 표면과 직접적으로 접촉되지 않는 복수의 층을 형성한다는 것; B) 통상적인 금속 잉크의 입자는 기재의 표면에 대해서 무작위적으로 배향될 수 있다는 것; C) 통상적인 금속 잉크의 입자는 상당한 양의 결합제 중합체에 의해서 매립되거나 둘러싸인다는 것; D) 통상적인 금속 잉크의 입자는 결합제 매트릭스에 걸쳐 농도 구배를 형성할 수 있고, 그 밀도는 공기와의 계면에 접근할수록 더 높아진다는 것; E) 통상적인 금속 잉크의 입자는, 존재하는 경우에, "내부 층들" 사이에 물리적 경계를 가지지 않는 매트릭스 내에서 입자의 3D-어레이를 형성할 수 있다는 것, 중 적어도 하나에 의해서, 전술한 본 발명에 따른 인쇄된 구조물과 다를 것으로 예상된다.
본 발명자는, 본 교시 내용에 따른 인쇄된 구조물은, 심지어 "완전" 지역 피복을 가지는 인쇄된 구조물에 대해서도, 전기 전도성 코어를 가지는 금속 입자로 이루어지거나 전도성 재료로 제조되는 경우에도, 놀랍게도 비-전도적이라는 것을 발견하였다. 4개-지점 탐침을 이용하여 이루어진 이러한 관찰은, 인쇄된 구조물을 가지는 물품이 마이크로 오븐 내에서 안전하게 가열되게 할 수 있다.
본 개시 내용의 상세한 설명 및 청구범위에서, "포함한다", "포괄한다" 및 "구비한다"라는 동사 및 그 활용예의 각각은, 그러한 동사의 객체 또는 객체들이 반드시 동사의 대상 또는 대상들의 부재, 구성요소, 요소, 단계 또는 그 일부의 완전한 목록이 아니라는 것을 나타내기 위해서 사용된다. 이러한 용어는 "~으로 이루어진" 및 "~으로 본질적으로 이루어진"이라는 용어를 포함한다.
본원에서 사용된 바와 같이, 문맥에서 달리 명백하게 기재되어 있지 않는 한, 단수 형태("a", "an", 및 "the")가 복수의 대상을 포함하고 "적어도 하나" 또는 "하나 이상"을 의미한다.
"상부", "하부", "우측", "좌측", "하단", "아래쪽", "하강된", "낮은", "상단", "위쪽", "상승된", "높은", "수직", "수평", "후방", "전방", "상류", 및 "하류"뿐만 아니라, 그 문법적 변형예와 같은 위치적 또는 운동적 용어는 본원에서, 특정 구성요소의 상대적인 배치, 위치 또는 변위를 설명하기 위해서, 본 예시에서 제1 및 제2 구성요소를 나타내기 위해서, 또는 그 둘 모두를 위해서, 단지 예시적인 목적으로 사용될 수 있다. 그러한 용어는, 예를 들어, "하단" 구성요소가 "상단" 구성요소 아래에 있다는 것을 반드시 나타내는 것이 아닌데, 이는 그러한 방향, 구성요소 또는 그 모두가 뒤집히거나, 회전되거나, 공간 내에서 이동되거나, 반대 배향 또는 위치로 배치되거나, 수평적으로 또는 수직적으로 배치되거나, 유사하게 변형될 수 있기 때문이다.
달리 기술되지 않는 한, 선택을 위한 선택사항의 목록 중 마지막 2개의 부재들 사이의 "및/또는"이라는 표현의 이용은, 나열된 선택사향 중 하나 이상의 선택이 가능하고 이루어질 수 있다는 것을 나타낸다.
개시 내용에서, 달리 기술되지 않는 한, 본 기술의 실시예의 특징 또는 특징들의 조건 또는 관계 특성을 변화시키는 "실질적으로" 및 "약"과 같은 형용사는, 그러한 조건이나 특성이, 의도된 적용예를 위한 실시예의 동작을 위해서 용인될 수 있는 공차 내로, 또는 실시되는 측정으로부터 및/또는 이용되는 측정 도구로부터 예측되는 변경 내로 규정된다는 것을 의미한다.
이러한 개시 내용을 특정 실시예 및 일반적으로 연관된 방법과 관련하여 설명하였지만, 실시예 및 방법의 변경 또는 치환은 관련 기술 분야의 통상의 기술자에게 자명할 것이다. 본 개시 내용은 본원에서 설명된 특정 예에 의해서 제한되지 않는 것으로 이해될 것이다.
본 개시 내용의 이해 또는 완전한 개시에 필요한 범위까지, 특히 본 출원인의 우선권 출원을 포함하여, 본원에서 언급된 모든 공보, 특허, 및 특허출원은 본원에서 전체적으로 기술된 것과 같이 그 전체가 참조로 명백하게 포함된다.

Claims (43)

  1. 인쇄 구조물이며:
    (a) 화상-수용 표면을 가지는 인쇄 기재;
    (b) 상기 화상-수용 표면을 적어도 부분적으로 덮고 화상-수용 표면에 대해서 원위적으로 배치된 입자 수용 표면을 가지는, 수용 층으로서, 상기 수용 층은 적어도 1000 나노미터(nm)의 두께를 선택적으로 가지는, 수용 층; 및
    (c) 상기 입자 수용 표면에 부착되고 단일층을 상부에 형성하는 복수의 개별적인 입자를 포함하고;
    복수의 입자의 숫자-평균화된 종횡비(ASPavg)는 ASPavg = Lavg/Havg에 의해서 규정되고,
    여기에서, Lavg는 복수의 입자의 숫자-평균화된 최대 긴 치수이고;
    Havg는 복수의 입자의 숫자-평균화된 최대 두께이며;
    상기 복수의 입자는:
    (A) 숫자-평균화된 최대 긴 치수(Lavg)가 800 마이크로미터 이하인 구조적 성질;
    (B) 숫자-평균화된 최대 평균 두께(Havg)가 1200 nm 이하인 구조적 성질;
    (C) 숫자-평균화된 종횡비(ASPavg)가 적어도 1.5:1인 구조적 성질 중 적어도 하나를 나타내며; 그리고
    상기 단일층은 적어도 20%, 적어도 50%, 적어도 60%, 적어도 70%, 적어도 80%, 또는 적어도 90%의 광학적 표면 피복 비율을 가지는, 인쇄 구조물.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 단일층이 중합체 결합제와 같은 결합제를 가지지 않거나 실질적으로 가지지 않는, 인쇄 구조물.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 단일층은 중합체 결합제와 같은 결합제를, 중량% 또는 부피%로, 20% 이하, 15% 이하, 10% 이하, 5% 이하, 3% 이하, 또는 2% 이하로 포함하는, 인쇄 구조물.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 입자의 외부 표면이 소수적인, 인쇄 구조물.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 수용 층의 두께가 적어도 1.2 마이크로미터, 적어도 1.5 ㎛, 적어도 2 ㎛, 적어도 3 ㎛, 적어도 5 ㎛, 적어도 10 ㎛, 적어도 20 ㎛, 적어도 30 ㎛, 또는 적어도 50 ㎛이고, 수용 층의 두께는 선택적으로 800 마이크로미터 이하, 600 ㎛ 이하, 500 ㎛ 이하, 300 ㎛ 이하, 250 ㎛ 이하, 200 ㎛ 이하, 150 ㎛ 이하, 또는 100 ㎛ 이하인, 인쇄 구조물.
  6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 평균 최대 긴 치수(Lavg)는 600 마이크로미터 이하, 400 ㎛ 이하, 250 ㎛ 이하, 150 ㎛ 이하, 100 ㎛ 이하, 80 ㎛ 이하, 60 ㎛ 이하, 40 ㎛ 이하, 25 ㎛ 이하, 20 ㎛ 이하, 15 ㎛ 이하, 12 ㎛ 이하, 10 ㎛ 이하, 8 ㎛ 이하, 6 ㎛ 이하, 4 ㎛ 이하, 3 ㎛ 이하, 2 ㎛ 이하, 1.5 ㎛ 이하, 1.2 ㎛ 이하, 1.0 ㎛ 이하, 0.8 ㎛ 이하, 0.7 ㎛ 이하, 0.65 ㎛ 이하, 또는 0.6 ㎛ 이하이고; 그리고 선택적으로, 적어도 0.04 ㎛, 적어도 0.05 ㎛, 적어도 0.06 ㎛, 적어도 0.08 ㎛, 적어도 0.10 ㎛, 적어도 0.12 ㎛, 적어도 0.15 ㎛, 또는 적어도 0.20 ㎛인, 인쇄 구조물.
  7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 최대 평균 두께(Havg)는 1000 nm 이하, 800 nm 이하, 600 nm 이하, 500 nm 이하, 400 nm 이하, 350 nm 이하, 300 nm 이하, 250 nm 이하, 200 nm 이하, 175 nm 이하, 150 nm 이하, 125 nm 이하, 100 nm 또는 80 nm 이하인, 인쇄 구조물.
  8. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 최대 평균 두께(Havg)는 적어도 5 nm, 적어도 7 nm, 적어도 10 nm, 적어도 15 nm, 적어도 20 nm, 적어도 25 nm, 적어도 30 nm, 적어도 40 nm, 또는 적어도 50 nm인, 인쇄 구조물.
  9. 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 평균 종횡비(ASPavg)는 적어도 1.5:1, 적어도 1.75:1, 적어도 2:1, 적어도 2.5:1, 적어도 3:1, 적어도 4:1, 적어도 5:1, 또는 적어도 6:1인, 인쇄 구조물.
  10. 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 평균 종횡비(ASPavg)는 적어도 8:1, 적어도 10:1, 적어도 15:1, 적어도 20:1, 적어도 25:1, 또는 적어도 30:1인, 인쇄 구조물.
  11. 제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 복수의 입자의 평균 종횡비(ASPavg)는 100:1 이하, 75:1 이하, 60:1 이하, 50:1 이하, 또는 45:1 이하인, 인쇄 구조물.
  12. 제1항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 평균 종횡비(ASPavg)는 40:1 이하, 35:1 이하, 30:1 이하, 25:1 이하, 20:1 이하, 15:1 이하, 12:1 이하, 10:1 이하, 또는 7:1 이하인, 인쇄 구조물.
  13. 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 평균 종횡비(ASPavg)는 1.5:1 내지 50:1, 1.5:1 내지 30:1, 1.5:1 내지 20:1, 1.5:1 내지 15:1, 1.5:1 내지 10:1, 1.5:1 내지 8:1, 또는 1.5:1 내지 6:1의 범위 이내인, 인쇄 구조물.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 평균 종횡비(ASPavg)는 적어도 2:1, 적어도 2.25:1, 적어도 2.5:1, 적어도 3:1, 적어도 3.5:1, 또는 적어도 4:1인, 인쇄 구조물.
  15. 제1항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 입자가 비-소수적이고, 소수적 층이 각각의 입자의 표면에 부착되고, 입자의 각각을 적어도 부분적으로 둘러싸는, 인쇄 구조물.
  16. 제15항에 있어서,
    상기 소수적 층은, 선택적으로 산화물을 포함하는 무기 소수적 층인, 인쇄 구조물.
  17. 제15항에 있어서,
    상기 소수적 층은 유기 소수적 층인, 인쇄 구조물.
  18. 제17항에 있어서,
    상기 유기 소수적 층은, 지방산, 오일 및 유성 물질로 이루어진 군 중 적어도 하나를 포함하거나, 주로 포함하거나, 본질적으로 그러한 것으로 이루어지는, 인쇄 구조물.
  19. 제18항에 있어서,
    상기 지방산, 오일 및 유성 물질은 적어도 6, 그리고 선택적으로 6 내지 50, 6 내지 30, 6 내지 24 또는 10 내지 24 범위 내의 탄소수를 가지는 백본을 가지는, 인쇄 구조물.
  20. 제15항 내지 제19항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 소수적 층은 15 nm 이하, 10 nm 이하, 7 nm 이하, 5 nm 이하, 4 nm 이하, 3 nm 이하, 2.5 nm 이하, 또는 2 nm 이하의 두께를 가지는, 인쇄 구조물.
  21. 제1항 내지 제18항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 입자의 유기 함량은, 중량으로, 15% 이하, 12% 이하, 10% 이하, 8% 이하, 6% 이하, 또는 4% 이하인, 인쇄 구조물.
  22. 제1항 내지 제21항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 단일층은 입자 수용 표면에 접착되지 않은 또는 부착되지 않은 복수의 입자를 포함하고, 단일층은, 입자의 수로, 입자의 35% 이하, 30% 이하, 25% 이하, 20% 이하, 15% 이하, 10% 이하, 7% 이하, 5% 이하, 3% 이하, 또는 2% 이하를 가지는, 인쇄 구조물.
  23. 제1항 내지 제22항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 단일층은 적어도 20%, 적어도 50%, 적어도 60%, 적어도 70%, 적어도 80%, 적어도 90%, 또는 적어도 95%의, 그리고 선택적으로 20% 내지 100%, 40% 내지 100%, 50% 내지 100%, 60% 내지 100%, 80% 내지 100%, 또는 80% 내지 95% 범위 내의 광학적 표면 피복 비율을 가지는, 인쇄 구조물.
  24. 제1항 내지 제23항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 수용 층은 입자 수용 표면에서 종료되는 제1 또는 상부 절반부 및 화상-수용 표면을 향해서 배치되고 그와 접촉되는 제2 또는 하부 절반부를 가지며, 복수의 개별적인 입자의 5% 이하, 3% 이하, 또는 1% 이하가 수용 층의 하부 절반부 내에 또는 적어도 부분적으로 상기 하부 절반부 내에 배치되거나, 복수의 개별적인 입자가 실질적으로 배치되지 않는, 인쇄 구조물.
  25. 제1항 내지 제23항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 복수의 입자 중 적어도 5, 적어도 10, 적어도 15, 적어도 20, 또는 적어도 35 개의 입자를 포함하는 시계 내에서, 수용 층은 입자 수용 표면에서 종료되는 제1 또는 상부 절반부 및 화상-수용 표면을 향해서 배치되고 그와 접촉되는 제2 또는 하부 절반부를 가지며, 복수의 개별적인 입자의 5% 이하, 3% 이하, 또는 1% 이하가 수용 층의 하부 절반부 내에 또는 적어도 부분적으로 상기 하부 절반부 내에 배치되거나, 복수의 개별적인 입자가 실질적으로 배치되지 않는, 인쇄 구조물.
  26. 제1항 내지 제25항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 단일층 내의 입자의 적어도 하나가 입자 중 하부의 입자와 중첩되거나 적어도 부분적으로 중첩되는 중첩 입자이고, 중첩 입자와 중첩 입자에 근접하는 하부 입자의 표면 사이의 최소 거리는 25 nm 이하, 20 nm 이하, 15 nm 이하, 10 nm 이하, 8 nm 이하, 6 nm 이하, 또는 4 nm 이하인, 인쇄 구조물.
  27. 제1항 내지 제25항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 복수의 입자 중 적어도 5, 적어도 10, 적어도 15, 적어도 20, 또는 적어도 35 개의 입자를 포함하는 시계 내에서, 단일층 내의 입자의 적어도 하나가 입자의 각각의 하부의 입자와 중첩되거나 적어도 부분적으로 중첩되는 중첩 입자이고, 각각의 중첩 입자와 중첩 입자에 근접하는 각각의 하부 입자의 표면 사이의 최소 거리는 25 nm 이하, 20 nm 이하, 15 nm 이하, 10 nm 이하, 8 nm 이하, 6 nm 이하, 또는 4 nm 이하인, 인쇄 구조물.
  28. 제1항 내지 제25항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 단일층을 덮고 선택적으로 밀봉하는 오버코트 층을 더 포함하고, 오버코트 층은 선택적으로 적어도 1.5 마이크로미터, 적어도 2 ㎛, 적어도 3 ㎛, 적어도 5 ㎛, 적어도 10 ㎛, 적어도 20 ㎛, 적어도 30 ㎛, 또는 적어도 50 ㎛의 두께를 가지고, 오버코트 층의 두께는 선택적으로 300 마이크로미터 이하, 250 ㎛ 이하, 200 ㎛ 이하, 150 ㎛ 이하, 또는 100 ㎛ 이하인, 인쇄 구조물.
  29. 제28항에 있어서,
    상기 오버코트 층은 입자 수용 층으로부터 멀어지는 쪽으로 연장되는 제1 또는 상부 절반부 및 수용 층을 향해서 배치되고 선택적으로 그와 접촉되는 제2 또는 하부 절반부를 가지며, 복수의 개별적인 입자의 5% 이하, 3% 이하, 또는 1% 이하가 오버코트 층의 상부 절반부 내에 또는 적어도 부분적으로 상기 상부 절반부 내에 배치되거나, 복수의 개별적인 입자가 실질적으로 배치되지 않는, 인쇄 구조물.
  30. 제28항에 있어서,
    복수의 입자의 적어도 5, 적어도 10, 적어도 15, 적어도 20, 또는 적어도 35 개의 입자를 포함하는 시계 내에서, 오버코트 층은 수용 층으로부터 멀어지는 방향으로 연장되는 제1 또는 상부 절반부 및 수용 층을 향해서 배치되고 선택적으로 그와 접촉되는 제2 또는 하부 절반부를 가지며, 복수의 개별적인 입자의 5% 이하, 3% 이하, 또는 1% 이하가 오버코트 층의 상부 절반부 내에 또는 적어도 부분적으로 상기 상부 절반부 내에 배치되거나, 복수의 개별적인 입자가 실질적으로 배치되지 않는, 인쇄 구조물.
  31. 제28항 내지 제30항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 오버코트가 채색되거나 채색되지 않은 투명한, 반투명한, 또는 불투명한 코팅인, 인쇄 구조물.
  32. 제1항 내지 제31항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 수용 층은, 선택적으로 미리-규정된 패턴에 따라, 화상-수용 표면의 부분 상에만 배치되는, 인쇄 구조물.
  33. 제32항에 있어서,
    상기 단일층은, 수용 층이 상부에 배치될 때, 상기 화상-수용 표면의 부분 상에만 배치되는, 인쇄 구조물.
  34. 제1항 내지 제33항 중 어느 한 항에 있어서,
    ASPavg는 입자의 적어도 5, 적어도 10, 적어도 15, 또는 적어도 20 개를 포함하는 시계 또는 대표적인 시계 내에서 평가되는, 인쇄 구조물.
  35. 제30항에 있어서,
    상기 대표적인 시계는 5 내지 100개, 10 내지 100개, 10 내지 50개, 15 내지 50개, 또는 20 내지 50개의 입자를 포함하는, 인쇄 구조물.
  36. 제1항 내지 제35항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 인쇄 기재는 섬유 인쇄 기재 및 플라스틱 인쇄 기재로 이루어진 군으로부터 선택되는, 인쇄 구조물.
  37. 제1항 내지 제36항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 인쇄 기재는 적어도 10 마이크로미터, 적어도 20 ㎛, 적어도 30 ㎛, 또는 적어도 40 ㎛의 두께를 가지는, 인쇄 구조물.
  38. 제1항 내지 제37항 중 어느 한 항에 있어서,
    입자의 수로, 입자의 적어도 10%, 적어도 25%, 적어도 50%, 적어도 75%, 적어도 90%, 또는 실질적으로 전부가 금속 또는 금속-외관 입자인, 인쇄 구조물.
  39. 제38항에 있어서,
    상기 금속 입자는 알루미늄, 구리, 철, 아연, 니켈, 주석, 티타늄, 금, 은, 및 그 합금으로 이루어진 군 중 적어도 하나로부터 선택되는, 인쇄 구조물.
  40. 제39항에 있어서,
    상기 합금은 강, 청동 및 황동 중 적어도 하나를 포함하는, 인쇄 구조물.
  41. 제38항에 있어서,
    상기 금속 입자는, 화상-수용 표면에 실질적으로 평행한 방향으로 배향된 평면형 치수를 가지는 판을 포함하거나, 주로 포함하거나, 대부분 포함하거나, 본질적으로 그러한 판으로 이루어지는, 인쇄 구조물.
  42. 제41항에 있어서,
    상기 판은 광택 화상을 제공하기 위해서 광 반사 표면을 가지는, 인쇄 구조물.
  43. 제42항에 있어서,
    광택 화상은 입자의 평균 최대 긴 치수(Lavg) 당 적어도 100 광택 단위(GU)의 크기당 광택(GPS)을 가지며, 치수는 마이크로미터 이내이고, 광택 화상은 선택적으로 적어도 150 GU/㎛, 적어도 200 GU/㎛, 적어도 300 GU/㎛, 적어도 400 GU/㎛, 또는 적어도 500 GU/㎛의 GPS를 가지는, 인쇄 구조물.
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