用于喷墨上清漆的方法
【专利摘要】一种用于对基材喷墨上清漆的方法，其包括以下步骤：a)通过一个或多个具有喷嘴直径不大于30μm的喷嘴的印刷头，向基材的一部分喷射在45℃和30s-1的剪切速率下粘度小于30mPa.s的清漆的微观图案；和b)在喷射后在500毫秒内固化微观图案，从而向所述基材的该部分提供微观粗糙度。
【专利说明】用于喷墨上清漆的方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及通过喷墨印刷向基材（例如，向印刷的图像）施用清漆的方法。
【背景技术】
[0002] 清漆为施用于表面用于产生有光泽的外观的透明液体。通过加入〃平光〃剂，清 漆还可设计用于产生缎纹或半光泽的有光泽纺织品。这些平光剂（通常还称为消光剂）为 用于在上清漆的表面上散射入射光线的颗粒物质。消光剂颗粒从清漆层突出，人眼看不见。 这需要消光剂颗粒的平均粒径为几微米至数十微米。这样的大粒径使得消光清漆的可靠喷 墨印刷不可能，因为喷墨印刷头的喷嘴通常喷嘴直径为约30 Mffl或更小。喷墨印刷的主要 优点在于其允许可变的数据印刷。
[0003] US 2006230965 (HEIDELBERGER DRUCKMASCHINEN)公开了一种胶版印刷方法，其 中使用上清漆单元在印刷品的整个印刷表面上涂布透明的有光泽的清漆。此外，如果期望 消光整饰，还可施用含有高含量的硅酸盐消光剂的消光清漆。即使在清漆中大粒径的消光 剂可通过喷墨实现，使用两种清漆（有光泽的和消光的清漆）来控制印刷品的光泽将使得 嗔墨印刷机更复杂和昂贵。
[0004] US 2010166975 (MGI)在权利要求12和13中公开了一种喷墨油墨，该喷墨油墨包 括粒度（granulometry)小于50 Mm的添加剂，其中所述添加剂包括用于得到消光或锻纹清 漆的平光剂，和/或用于得到片状清漆的薄片，并且其中所述喷墨油墨具有当通过喷墨在 印刷的基材上沉积油墨时适于通过喷嘴的粒度。未公开消光清漆的实践实例。然而，具有 高达50 Mm粒径的平光剂暗示需要在用于可靠的喷墨印刷的喷墨印刷头中喷嘴直径远大于 50 Mm，从而还显著降低消光清漆的印刷分辨率和控制印刷图像的特定部分的光泽的能力。
[0005] US 2006021535 (HEIDELBERGER DRUCKMASCHINEN)公开了一种用于可辐射固化的 印刷和后处理印刷品的方法，其中所述后处理涉及通过向印刷品施用使油墨表面消光的颗 粒而调节印刷品的光泽的水平。使用具有粉末喷嘴的洒粉装置施用直径大于5 Mffl的颗粒。
[0006] 当印刷速度提高时，例如像在单程式喷墨印刷中，可观察到光泽均匀性问题。EP 1930169 A (AGFA GRAPHICS)公开了一种使用第一组印刷通路接着第二组通路的可UV固 化的喷墨印刷方法，在第一组印刷通路期间发生部分固化，在第二组通路期间不发生部分 固化，用于改进光泽均匀性。
[0007] 产生无条纹、光滑和高度有光泽的表面的另一种方法是通过使用快速流动UV清 漆。US 2006198964 (HEIDELBERGER DRUCKMASCHINEN)公开了一种用于印刷品的喷墨上清 漆的方法，所述方法包括在印刷品的表面上通过喷墨印刷机喷射清漆液滴，其中在丝网图 案中喷射所述清漆液滴。采用这种方式，清漆的所需量小于当在印刷品的全部表面之上施 用清漆层时。丝网可为FM-丝网或AM-丝网。这使得能够防止打乱线结构。取决于施用的 清漆的流动特性，可得到有光泽的或消光的结果。为了得到高光泽水平，使用具有低粘度因 此容易流动的UV清漆，而具有高粘度的UV清漆用于得到消光的表面。然而，同样需要两种 清漆来控制光泽，包括较高粘度的清漆，这限制印刷速度。在工业喷墨系统中，持续需要提 高的印刷速度与高图像品质的组合。设计用于提高印刷速度的新的印刷头仅使用非常低粘 桐的喷墨油墨和清漆操作。
[0008] EP 2228230 A (XEROX)公开了一种通过非均匀固化油墨和/或罩面层，接着泛光 固化（flood curing)，通过可辐射固化的油墨和/或罩面层（即，清漆）微观图案化，来控 制图像光泽的方法。通过经网眼掩膜施用辐射，或者通过对连续波或脉冲激光使用光栅而 激光固化，实现油墨和/或罩面层的非均匀固化。包括这样的固化装置使得喷墨印刷机更 复杂和昂贵。通过向可辐射固化的油墨和/或罩面层的一个或多个部分提供微观粗糙度， 向可辐射固化的油墨和/或罩面层赋予微观图案。至少一种胶凝剂必须存在于罩面层中， 这导致固体状罩面层组合物，低于50°C具有约IO 3-IO7 mPa. s的粘度。这不仅提高喷墨印 刷机的能耗，而且由于它们的热敏性，还对可在其上印刷的基材的类型施加一些限制。
[0009] US 2010/0194837 Al (RICOH)公开了 一种图像记录方法，所述方法包括喷射油 墨，以在记录介质的记录层的表面上形成图像；随后在记录介质的表面上施用赋予光泽的 液体。
[0010] GB 2423520 A (SUN CHEMICAL)公开了一种可喷雾的能量-可固化的涂层组合物， 所述组合物包含环氧化物单体或低聚物、阳离子光引发剂和环状碳酸酯，其中所述环状碳 酸酯以至少7重量％的量存在，基于组合物的重量。可喷雾的能量-可固化的涂层组合物 用作清漆制剂； 微观粗糙度指不能被正常的和无辅助的人视力和触觉所感知的不规则物和/或隆起 所标记的表面，该表面能使光漫反射。
[0011] 微观图案化指特征在于微观粗糙度的一个或多个表面的不规则（例如随机的）或 规则的图案化。
[0012] 仍需要对印刷品喷墨上清漆的改进的方法，通过使用低粘度的单一清漆，其能够 控制印刷品的光泽，可在高的分辨率、速度和可靠性下印刷，而无需任何平光剂。
[0013] 发明概述 为了克服上述问题，本发明的优选实施方案提供一种用于对基材喷墨上清漆的方法， 如权利要求1所限定。
[0014] 意外地发现，并且与广泛持有的技术偏见（如以US 2006198964 (HEIDELBERGER DRUCKMASCHINEN)和EP 1930169 A (AGFA GRAPHICS)为例）相反，低粘度的单一清漆不仅 可用于改进基材的光泽，而且还降低光泽而无需任何平光剂，如果喷射清漆的微观图案，并 且在喷射清漆后快速固化，从而向基材引入微观粗糙度。低粘度清漆还允许以高的分辨率、 速度和可靠性来印刷。
[0015] 由下文的描述，本发明的其它目的将变得显而易见。
[0016] 附图简述 图1说明来自基材的光滑表面70的镜面反射。入射光线75以基本上相同的方式反射， 如通过反射的光线76可见，因此导致基材70有光泽的外观。
[0017] 图2说明来自具有微观粗糙度的表面71的漫反射。入射光线75以基本上不同的 方式反射，如通过反射光线77可见，因此导致基材71消光的外观。
[0018] 实施方案的描述 术语"印刷品"指在使用组成图像的所有图像数据产生的基材上整饰、印刷的图像。图 像可含有图片、文本或者可印刷的任何其它对象。
[0019] 术语〃可辐射固化的油墨〃指借助"辐射固化"（在本文件中为UV辐射或电子束） 可固化的油墨。
[0020] 术语"烷基"指对于烷基中各碳原子数所有可能的变体，S卩，甲基；乙基；对于3个 碳原子：正丙基和异丙基；对于4个碳原子：正丁基、异丁基和叔丁基；对于5个碳原子：正 戊基、1，1 _ _甲基-丙基、2, 2- _甲基丙基和2-甲基-丁基等。
[0021] 除非另外指定，否则取代或未取代的烷基优选为C1-C6-烷基。
[0022] 除非另外指定，否则取代或未取代的烯基优选为C1-C6-烯基。
[0023] 除非另外指定，否则取代或未取代的炔基优选为C1-C6-炔基。
[0024] 除非另外指定，否则取代或未取代的芳烷基优选为包括一个、两个、三个或更多个 C1-C 6-烷基的苯基或萘基。
[0025] 除非另外指定，否则取代或未取代的烷芳基优选为包括苯基或萘基的C1-C 6-烷 基。
[0026] 除非另外指定，否则取代或未取代的芳基优选为苯基或萘基。
[0027] 除非另外指定，否则取代或未取代的杂芳基优选为被一个、两个或三个氧原子、氮 原子、硫原子、硒原子或它们的组合取代的五元或六元环。
[0028] 术语"取代的"，在例如取代的烷基中，指烷基可被通常存在于这样的基团中的原 子（即，碳和氢）以外的其它原子取代。例如，取代的烷基可包括卤素原子或硫醇基团。未 取代的烷基仅含有碳和氢原子。
[0029] 除非另外指定，否则取代的烷基、取代的烯基、取代的炔基、取代的芳烷基、取代的 烷芳基、取代的芳基和取代的杂芳基优选被一个或多个选自以下的取代基取代：甲基、乙 基、正丙基、异丙基、正丁基、异丁基和叔丁基、酯、酰胺、醚、硫醚、酮、醛、亚砜、砜、磺酸酯、 横醜胺、 -Cl、-Br、-1、-0H、-SH、-CN 和-N02。
[0030] 某材 基材为在其上喷墨印刷清漆的基础材料，并且可为基本上平的物体，例如广告牌或门， 或者可为三维物体，例如花瓶。
[0031] 有光泽的或消光的清漆可通过喷涂施用于三维物体，但是与喷墨印刷相反，在过 程期间许多材料溢出。
[0032] 对于用于根据本发明的喷墨上清漆方法的基材没有实际的限制，并且其包括常见 的受墨体，例如纸和膜、（食品）包装材料、金属或玻璃材料等。
[0033] 在一个优选的实施方案中，基材为印刷品。印刷品为使用组成图像的所有图像数 据产生的整饰的、印刷的图像。图像可含有图片、文本或者可印刷的任何其它对象。印刷品 可通过任何已知的技术制备，包括胶印、柔性版印刷、电谱法和喷墨，但是优选通过可辐射 固化的喷墨印刷，更优选可UV固化的喷墨印刷制备。可辐射固化的喷墨印刷允许在基本非 吸收性基材上印刷。
[0034] 印刷品或基材具有油墨或清漆液滴的特定"覆盖度";例如油墨40 %的覆盖度，指 印刷品的表面（或基材的表面）被所涉及的油墨覆盖的分数。在100 %的覆盖度下，表面 被所涉及的油墨最大覆盖。印刷品可具有例如40 %黑色油墨和100 %黄色油墨的覆盖度。 在喷墨印刷中，被覆盖的表面的精确分数还取决于油墨在受墨体的表面上的铺展；在高铺 展的情况下，较大分数的表面将被覆盖。例如，在惯常的单程式喷墨印刷机结构中，通过使 黑色油墨的所有喷嘴发射将得到特定油墨例如黑色油墨的100 %的最大覆盖度，而通过使 黑色油墨喷嘴的40 %发射将得到40 %的黑色油墨的覆盖度。
[0035] 啼墨h清漆方法 根据本发明的第一方面用于对基材喷墨上清漆的方法包括以下步骤：a)通过一个或 多个具有喷嘴直径不大于30 Mm的喷嘴的印刷头，向所述基材的一部分喷射在45°C和30 s+1的剪切速率下粘度小于30 mPa. s的清漆的微观图案；和 b)在喷射后500毫秒内至少部分固化微观图案， 从而向所述基材的所述部分提供微观粗糙度。
[0036] 通过使用一个或多个具有小喷嘴直径的喷嘴的印刷头，在45°C和30 ?Γ1的剪切速 率下具有小于30 mPa. s的非常低粘度的清漆允许快速喷墨印刷。
[0037] 印刷头具有喷嘴直径不大于30 Mm的喷嘴，优选不大于25 Mm，更优选不大于22 Mm，最优选不大于20 Mm。小喷嘴直径允许清漆的小液滴尺寸，因此允许高分辨率喷墨印刷。 液滴尺寸优选不大于6 pL，更优选不大于4 pL。对于小液滴尺寸，优选高图像分辨率，例如 使用 1200X1200 dpi。
[0038] 清漆至少施用于基材的一部分，但是在一些实施方案中，基材的该部分当然可为 完整的基材，尤其是在印刷品的情况下。
[0039] 在喷射清漆后500毫秒内，更优选在喷射清漆后250毫秒内，最优选在喷射清漆后 150毫秒内，实施清漆的微观图案的固化。在高分辨率喷墨印刷中，快速固化防止小液滴尺 寸的清漆液滴在基材上快速铺展。
[0040] 在一种实施方案中，微观图案包括多个具有第一液滴尺寸的清漆液滴和多个具有 大于所述第一液滴尺寸的第二液滴尺寸的清漆液滴。优选清漆具有三种、四种或更多种不 同的液滴尺寸。这样的技术称为灰度色标喷墨印刷，其中若干液滴通过印刷头喷射并且在 它们飞行期间组合为单一的更大液滴。
[0041] 在另一实施方案中，使用单一尺寸的油墨液滴，通过一个或多个二元或灰度色标 喷墨印刷头喷射微观图案。
[0042] 在一个优选的实施方案中，微观图案具有所述印刷品的所述部分的40 %_80 %的 覆盖度，更优选所述印刷品的所述部分的50 %_70 %的覆盖度。在这样的清漆覆盖度下，在 具有宽泛不同油墨覆盖度的印刷品上光泽的差异最小化。
[0043] 印刷品优选通过喷墨印刷一种或多种可辐射固化的喷墨油墨而印刷。用于印刷一 种或多种可辐射固化的喷墨油墨的图像数据则优选用于确定清漆的微观图案的位置。例 如，在一种实施方案中，优选在具有最高油墨覆盖度的那些区域上喷射微观图案，即，在所 述印刷品中每单位表面积具有最高量的可辐射固化喷墨油墨的一部分上喷射微观图案。 [0044] 在整个水平面上，例如完全消光的图片，图像数据可用于得到相同的光泽水平。然 而，图像数据还可用于在图像中具有不同的光泽外观，例如，出于广告原因，在消光的背景 上有光泽的、发亮的跑车。
[0045] 在一个优选的实施方案中，通过均匀的辐射固化来固化清漆的微观图案。
[0046] 在一个优选的实施方案中，使用一个或多个喷嘴直径不大于30 Mm，优选不大于25 Mm或20 Mm的高分辨率喷墨印刷头，喷射清漆。这允许实现微观图案，将微观粗糙度有效引 至所述印刷品的小部分。此外，大于30 Mm的喷嘴直径导致高颗粒度。
[0047] 根据本发明的另一方面，在一种实施方案中，本发明提供一种上清漆的基材，例如 通过根据本发明的第一方面的方法得到的上清漆的印刷材料。
[0048] 清漆 清漆优选为无色、澄清的可辐射固化的液体，更优选可自由基固化的液体。向清漆中加 入大尺寸颗粒物质（像平光剂或消光剂）通常导致半透明的或甚至不透明的固化层而不是 期望的透明的层。透明的固化的清漆层允许良好观察或检查例如在清漆层下面的印刷品。
[0049] 在一个优选的实施方案中，基于通过激光衍射测量平均尺寸大于喷嘴直径的10% 的清漆的总重量，清漆不含或含有小于〇. 1重量％的颗粒物质。在一个更优选的实施方案 中，基于通过激光衍射测量平均尺寸大于喷嘴直径的10%的清漆的总重量，清漆不含颗粒 物质。在一个非常优选的实施方案中，清漆根本不含颗粒物质。
[0050] 颗粒物质可具有不同的形状，例如球形或针形。虽然具有针形和等于或大于喷嘴 直径的尺寸的颗粒物质仍可滑动通过喷嘴并且允许印刷头完全起作用，但是直径等于或大 于喷嘴直径的球形颗粒物质将堵塞印刷头中的喷嘴发射。这样的失效喷嘴导致不期望的光 泽差异和图像赝象（artefact)。因此，优选清漆不包括尺寸大于一个或多个印刷头的喷嘴 直径的颗粒物质，更优选清漆不包括尺寸大于一个或多个印刷头的喷嘴直径的70%的颗粒 物质，最优选清漆不包括尺寸大于一个或多个印刷头的喷嘴直径的50%的颗粒物质。
[0051] 在另一实施方案中，清漆可包括小尺寸的颗粒物质。带黄色的清漆或在辐射固化 时变为黄色的清漆可有利地用于给予基材（例如印刷品）古老的外观。古老的外观是商业 上期望的，例如用于给予一件家具古老的外观或使得照片或印刷品看起来陈旧。
[0052] 在一种实施方案中，清漆包括通过激光衍射测定平均粒径小于200 nm的黄色颜 料。这样的小平均粒径不仅允许使用具有30 Mm或更低的喷嘴直径的印刷头来印刷，而且 还用于保持清漆透明，使得在清漆下面的颜色仍可清楚地看到。如果在清漆中使用黄色颜 料，优选使用与下文对于可辐射固化的喷墨油墨所公开的那些类似的聚合分散剂。合适的 黄色颜料包括以下对于可辐射固化的喷墨油墨所公开的那些。
[0053] 在另一实施方案中，清漆包括光致发黄的光引发剂，优选噻吨酮光引发剂。这样 的光引发剂通常具有强的光致发黄效果，而且还允许在500毫秒内快速固化，例如通过UV LED。
[0054] 在又一实施方案中，可使用光致发黄的光引发剂和通过激光衍射测定平均粒径小 于200 nm的黄色颜料二者的组合。
[0055] 清漆的静态表面张力优选为20-40 mN/m，更优选22-35 mN/m。从湿润性的角度， 优选不大于40 mN/m。静态表面张力优选使用得自德国KRtiSS GmbH的KRtiSS张力计K9,在 25°C下，在60秒后测量。
[0056] 优选清漆还含有至少一种表面活性剂,使得动态表面张力不大于30 mN/m，在50 ms表面老化和在25°C下，通过最大气泡压力张力测定法测量。使用可得自KR SS的气泡 压力张力计BP2测量动态表面张力。在25°C温度下，将清漆放置在张力计的恒温容器中。 将毛细管半径为0.22 mm的硅烷化的玻璃毛细管在清漆中浸入10 mm的深度。使用例如 Labdesk软件和使用空气作为产生气泡的气体，测量动态表面张力，作为表面老化的函数。
[0057] 在一个优选的实施方案中，油墨的动态表面张力小于或等于清漆的动态表面张 力。
[0058] 为了具有良好的喷射能力和快速喷墨印刷，在45°C温度下清漆的粘度优选小于30 mPa. s，更优选小于15 mPa. s，最优选为1-10 mPa. s，均在30s4剪切速率下。优选的喷射温 度为10-70°C，更优选25-50°C，最优选35-45°C。
[0059] 清漆可包括与下文对于可辐射固化的喷墨油墨所公开的相同成分。但是，除了带 黄色的清漆外，优选清漆不包括着色剂。
[0060] 啼墨油墨 在本发明的方法的一个优选的实施方案中，所用的喷墨油墨优选为可辐射固化的喷墨 油墨，更优选可自由基固化的喷墨油墨。
[0061] 喷墨油墨的静态表面张力优选为20-40 mN/m，更优选22-35 mN/m。从第二可辐射 固化的喷墨油墨的印刷能力的观点，表面张力优选为20 mN/m或更多，从湿润性的观点，优 选不大于30 mN/m。
[0062] 喷墨油墨优选还含有至少一种表面活性剂,使得动态表面张力不大于30 mN/m，在 50 ms表面老化和在25°C下，通过最大气泡压力张力测定法测量。
[0063] 为了具有良好的喷射能力和快速喷墨印刷，在45°C温度下，喷墨油墨的粘度优选 小于30 mPa. s，更优选小于15 mPa. s，最优选1-10 mPa. s，均在30s4剪切速率下。优选的 喷射温度为10_70°C，更优选25-50°C，最优选35-45°C。
[0064] 乙烯某醚丙烯酸酯单体 可辐射固化的清漆和/或喷墨油墨优选包括乙烯基醚（甲基）丙烯酸酯单体。乙烯基 醚丙烯酸酯单体允许制备极低粘度的可辐射固化的组合物。
[0065] 乙烯基醚（甲基）丙烯酸酯单体优选为式（VA-I)表示的单体：
【权利要求】
1. 一种用于对基材喷墨上清漆的方法，所述方法包括以下步骤： a) 通过一个或多个具有喷嘴直径不大于30 Mm的喷嘴的印刷头，向所述基材的一部分 喷射在45°C和30 f的剪切速率下粘度小于30 mPa. s的清漆的微观图案；和 b) 在喷射后在500毫秒内至少部分固化所述微观图案， 从而向所述基材的该部分提供微观粗糙度。
2. 权利要求1的方法，其中所述清漆包括光致发黄的光引发剂和/或通过激光衍射测 定平均粒径小于200 nm的黄色颜料。
3. 权利要求2的方法，其中所述光致发黄的光引发剂为噻吨酮光引发剂。
4. 权利要求1-3中任一项的方法，其中所述清漆包括至少20重量％的乙烯基醚丙烯 酸酯，基于所述清漆的总重量。
5. 权利要求1-4中任一项的方法，其中所述清漆通过一个或多个喷嘴直径不大于22 Mm的印刷头喷射。
6. 权利要求1-5中任一项的方法，其中所述微观图案包括多个具有第一液滴尺寸的 清漆液滴和多个具有大于所述第一液滴尺寸的第二液滴尺寸的清漆液滴。
7. 权利要求1-6中任一项的方法，其中所述微观图案为随机图案。
8. 权利要求1-7中任一项的方法，其中所述微观图案具有所述基材的所述部分的40 %-80 %的覆盖度。
9. 权利要求1-8中任一项的方法，其中基于所述清漆的总重量，所述清漆不含或含有 小于0. 1重量％的颗粒物质，所述颗粒物质通过激光衍射测量平均尺寸大于所述喷嘴直径 的 10%。
10. 权利要求1-9中任一项的方法，其中所述基材为一种或多种可辐射固化的喷墨油 墨的印刷品。
11. 权利要求10的方法，其中用于印刷所述印刷品的图像数据用于确定所述清漆的 微观图案的位置。
12. 权利要求10或11的方法，其中在所述印刷品中每单位表面积具有最高量的可辐 射固化喷墨油墨的一部分上喷射所述微观图案。
13. 权利要求1-12中任一项的方法，其中所述清漆的微观图案在步骤b中完全固化。
14. 权利要求1-13中任一项的方法，其中所述清漆通过单程式喷墨印刷机喷射。
15. -种上清漆的基材，其通过权利要求1-14中任一项的方法得到。
【文档编号】B41M7/02GK104395093SQ201380036122
【公开日】2015年3月4日 申请日期:2013年6月17日 优先权日:2012年7月6日
【发明者】S.德穆特, G.范戴克, D.蒂伊曼斯 申请人:爱克发印艺公司