(57)【要約】  本発明は、ポリマ粒子を作製する方法に関しており、ここでは、複数の電気信号に反応し、少なくとも１つのノズルを備えたインクジェット印刷ヘッドを用いて、インクジェットノズルによる加工のための第１流体調製物を滴の形態でノズルから吐出し、ビーム源を用いて、飛翔中の滴にビームを向け、インクジェットノズルによる加工のための流体調製物を、前記ビームの作用下で、少なくとも部分的に硬化させて、捕獲または着弾の前に、液滴から粒子を得る。インクジェットノズルによる加工のための第１流体調製物には、複数のプレポリマおよび／またはオリゴマないしはモノマおよび／または反応性希釈剤の群からの少なくとも１つの選択物、ならびに少なくとも１つの光開始剤が含まれており、第１の種類の化合物からのこの選択物は、ラジカル重合可能な少なくとも１つの第１の重合可能な基を有している。さらに本発明は、印刷生成物に関しており、この印刷生成物には、印刷されたまたは印刷可能な基板、または粗いポリマコーティングを有する支持材料が含まれており、ここでこのコーティングは、球形または十分に球形に形成されたポリマ粒子によって構成されている。本発明は、また、対応する印刷生成物を作製する装置に関する。【特許請求の範囲】
【請求項１】
ポリマ粒子を作製する方法であって、
複数の電気信号に反応して、少なくとも１つのノズルを備えたインクジェット印刷ヘッドを用いて、インクジェットノズルによる加工のための第１流体調製物を、滴の形態で前記ノズルから吐出し、ビーム源を用いて、飛翔中の前記滴にビームを向け、
前記インクジェットノズルによる加工のための流体調製物を、前記ビームの作用下で、少なくとも部分的に硬化させて、捕獲または着弾の前に、液滴から粒子を得る、方法であって、
前記インクジェットノズルによる加工のための第１流体調製物は、複数のプレポリマおよび／またはオリゴマないしはモノマおよび／または反応性希釈剤の群からの少なくとも１つの選択物、ならびに少なくとも１つの光開始剤を含み、第１の種類の化合物からの前記選択物は、ラジカル重合可能な少なくとも１つの第１の重合可能な基を有している、
ことを特徴とする方法。
【請求項２】
インクジェット印刷を用いて、基板上に粗いポリマコーティングを作製する方法であって、少なくとも以下のステップａ）〜ｃ）、すなわち、
ａ）  前記基板、および前記インクジェットノズルによる加工のための流体調製物を準備するステップと、
ｂ）  前記インクジェットノズルによる加工のための流体調製物を前記印刷ヘッドによって調量して送出するステップであって、前記印刷ヘッドは、前記インクジェットノズルによる加工のための流体調製物を互いに分かれた滴として放出するステップと、
ｃ）  前記印刷ヘッドから放出された前記滴を、前記印刷ヘッドから離隔された前記基板上に飛翔時間の持続時間の間落下させるステップであって、前記滴が、前記飛翔時間内にビームによって少なくとも部分的に硬化され、当該硬化は、前記ビーム源によって前記ビームを前記印刷ヘッドと前記基板との間の領域に入射させることによって行われるステップと、
ｄ）  少なくとも部分的に硬化しかつ球形状または十分に球形状に形成されたポリマ粒子として、前記基板状に着弾させて、粗いコーティングを形成するステップとを有する、
請求項１に記載の方法。
【請求項３】
ＵＶ・ＶＩＳ領域の光、好適には、１５０〜１７０ｎｍの、好適には２００〜５００ｎｍの範囲の波長を有する光、または３５０〜７００ｎｍの範囲の波長を有する光を送出するビーム源を使用する、
請求項１または２に記載の方法。
【請求項４】
前記コーティングを横方向に構造化して被着する、
請求項２または３に記載の方法。
【請求項５】
前記インクジェットノズルによる加工のための流体調製物内の前記モノマは、少なくとも１つの第２の重合可能な基を有するかまたは前記インクジェットノズルによる加工のための流体調製物は、第２の重合可能の基を有する第２プレポリマおよび／または第２モノマを更に有しており、
前記第２の重合可能な基は、前記第１の重合可能な基の重合条件に対して不活性であるか十分に不活性であり、
飛翔中に前記第１の重合可能な基を重合し、前記第２の重合可能な基を後続のステップにおいて重合する、
請求項１から４までのいずれか１項に記載の方法。
【請求項６】
前記飛翔時間は最大１０ｍｓ，好適には最大５ｍｓ，特に好適には１．５ｍｓ未満、好適には少なくとも０．０５ｍｓである、
請求項１から５までのいずれか１項に記載の方法。
【請求項７】
ステップｂ）において形成される前記滴は、０．５〜１４ｍ／ｓの、好適には１〜１２ｍ／ｓの、特に好適には３〜８ｍ／ｓの速度を有する、
請求項１から６までのいずれか１項に記載の方法。
【請求項８】
ステップａ）において準備される基板は、コーティングが被着されることにより、第３重合可能な基を有する第３プレポリマおよび／または第３モノマを含有するコーティングを有しており、
前記コーティングは、前記滴が着弾する前には完全に硬化されておらず、
前記コーティングは、前記滴が当該コーティングに付着するように、前記滴が着弾した後に硬化される、
請求項２から７までのいずれか１項に記載の方法。
【請求項９】
前記第３重合可能な基は、ステップｃ）において、または、ステップｄ）に続くステップｅ）において重合される、
請求項８に記載の方法。
【請求項１０】
前記第２および第３重合可能な基は、ステップｅ）において同時に重合される、
請求項８および９に記載の方法。
【請求項１１】
ステップｃ）およびｄ）を前記コーティングされた基板の部分領域において繰り返して、３次元的な構造化されたコーティングを得る、
請求項２から１０までのいずれか１項に記載の方法。
【請求項１２】
粗い第１ポリマコーティングを備えた印刷されたまたは印刷可能な基板を含む印刷生成物であって、前記第１コーティングは、球形または十分に球形に形成されたポリマ粒子によって構成される、
ことを特徴とする印刷生成物。
【請求項１３】
前記ポリマ粒子は、０．０１〜５００ピコリットルの平均体積を有する、
請求項１２に記載の印刷生成物。
【請求項１４】
前記ポリマ粒子は、０．１〜１５０ピコリットルの平均体積を有する、
請求項１２に記載の印刷生成物。
【請求項１５】
前記ポリマ粒子は、０．１〜２５ピコリットルの平均体積を有する、
請求項１２に記載の印刷生成物。
【請求項１６】
前記ポリマ粒子は互いに架橋している、
請求項１２から１５までのいずれか１項に記載の印刷生成物。
【請求項１７】
前記ポリマ粒子には、着色剤、着色顔料、染料および／または冶金顔料が含まれる、
請求項１２から１６までのいずれか１項に記載の印刷生成物。
【請求項１８】
領域毎に、異なるポリマ粒子が、異なる顔料を含有する、
請求項１７に記載の印刷生成物。
【請求項１９】
前記ポリマ粒子は、領域毎に磁気的および／または導電性の粒子を含有する、
請求項１２から１８までのいずれか１項に記載の印刷生成物。
【請求項２０】
前記基板と、前記粗い第１コーティングとの間に、前記粒子が付着する第２ポリマコーティングが被着されている、
請求項１２から１９までのいずれか１項に記載の印刷生成物。
【請求項２１】
前記粗い第１コーティングの表面は、中央領域が球形になったポリマ粒子（７）を有しており、
当該ポリマ粒子（７）からコーティング表面の平坦な領域への移行部は、凹に成形されている、
請求項１２から２０までのいずれか１項に記載の印刷生成物。
【請求項２２】
前記第１および第２コーティングは、境界面において少なくとも部分的に互いに架橋されている、
請求項２０または２１に記載の印刷生成物。
【請求項２３】
前記粗い第１コーティングの前記ポリマ粒子は、表面官能化、好適には親水性または疎水性の基による表面官能化を有する、および／または、アンカー基を含有する、
請求項１２から２２までのいずれか１項に記載の印刷生成物。
【請求項２４】
前記粗い第１コーティングの前記ポリマ粒子は、互いに架橋している、
請求項１２から２３までのいずれか１項に記載の印刷生成物。
【請求項２５】
前記粗い第１コーティングは、前記粒子の表面密度および／または粒径に依存して領域毎につや消し効果、光沢効果および／または触覚効果を有しており、当該触覚効果は好適には、ソフトタッチ効果またはサンド・ラッカ効果である、
請求項１２から２４までのいずれか１項に記載の印刷生成物。
【請求項２６】
前記表面における前記粒子の面積割合は、最大で１％，有利に０．５％未満である、
請求項１２から２５までのいずれか１項に記載の印刷生成物。
【請求項２７】
前記第１および／または第２コーティングは、領域毎に異なる層厚を有する、
請求項１２から２６までのいずれか１項に記載の印刷生成物。
【請求項２８】
印刷ヘッドと、少なくとも１つの光源、好適にはＵＶ光源および／またはＵＶ・ＶＩＳ光源とを備え、インクジェット印刷を用いて基板上に粗い第１コーティングを作製する装置において、
前記印刷ヘッドは、インクジェットノズルによる加工のための流体調製物を滴として送出するように構成されており、
前記光源は、前記滴が、前記印刷ヘッドから離隔された基板に着弾する前に、前記光源によって放射された光によって少なくとも部分的に硬化されるように位置決めされている、
ことを特徴とする装置。
【請求項２９】
流体の硬化可能な第２コーティングを塗布するコーティング装置と、当該コーティング装置の横を通り過ぎて前記基板を移動する搬送装置と、印刷ヘッドとを有しており、前記印刷ヘッドから吐出されかつ少なくとも部分的に硬化した滴が、前記コーティング装置によって被着された第２コーティングに当たり、
さらに被着された前記滴と共に前記第２コーティングを硬化させる第２光源を有する、
請求項２８に記載の装置。
【請求項３０】
前記印刷ヘッドから前記基板への間隔は、１〜５ｍｍ，好適には１〜３ｍｍである、
請求項２８または２９に記載の装置。
【請求項３１】
前記印刷ヘッドは、０．０１〜５００ピコリットルの、好適には０．１〜１５０ピコリットルの、特に好適には０．１〜２５ピコリットルの範囲の体積を有する滴を形成する、
請求項２８から３０までのいずれか１項に記載の装置。
【請求項３２】
前記装置には複数の光源が含まれている、
請求項２８から３０までのいずれか１項に記載の装置。
【請求項３３】
前記装置には、少なくとも１つのレーザ光源および／またはＬＥＤ光源が含まれている、
請求項２８から３２までのいずれか１項に記載の装置。
【請求項３４】
前記装置には、少なくとも１つのレーザスキャナおよび／またはパルスレーザが含まれている、
請求項３３に記載の装置。
【請求項３５】
前記滴の飛翔方向に対して横向きに、かつ、好適には離隔された複数のノズルの列に沿って光を送出する光源を有する、
請求項２８から３４までのいずれか１項に記載の装置。
【請求項３６】
少なくとも１つの光源には光ファイバが含まれており、
当該光ファイバの光出射端部は、出射光が印刷ヘッドと基板との間の領域に入射するように配置されている、
請求項２８から３５までのいずれか１項に記載の装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は一般的に、以下では粒子またはポリマ粒子とも称される、熱可塑性樹脂および／またはエラストマおよび／または熱硬化性材料からなるポリマ粒子およびポリマ構造体を作製する方法に関する。特に本発明は、例えば、粗いポリマコーティング、少なくとも１つの粗いポリマコーティングを備えた基板または支持材料を含む印刷生成物と、基板または支持材料上に粗いポリマコーティングを作製する、対応する装置に関する。
【０００２】
従来技術からは、印刷ヘッドを使用して基板上に３次元構造体を作製する方法が公知である。ここでは粒子、または粒子を含有する溶液が使用される。
【０００３】
国際公開第２０１１／０７７２００号には、例えば顔料ないしは光輝顔料、金属粒子もしくはガラス粒子を基板上に被着する方法が記載されている。これらの粒子の付着を保証するため、基板は硬化可能なコーティングを有しており、このコーティングは、粒子を被着した後、硬化される。ここで説明されている方法では、接着剤が部分的に基板上に塗布され、引き続いて粒子が基板上に散布される。つぎのステップでは、接着剤が硬化され、最後に基板上の接着剤コーティングの領域にない余剰の粒子が、吸引されるか別の方法で除去される。
【０００４】
独国特許出願公開第１０２０１００６３９８２号明細書には、基板上に３次元構造体を形成する方法が記載されており、ここでは粒子を含有する溶液がノズル開口部からも基板に吐出される。使用される溶媒の大部分は、飛翔中に蒸発するため、滴毎に３次元構造体がこの飛翔中に形成される。この方法は、ＤＯＤ（Drop-on-Demand）インクジェットヘッドを相応に駆動制御した際には好都合な滴に加えて衛星滴が発生するという、通常の場合には不都合な作用を利用しているのである。極端なケースでは小さな衛星滴だけが構成されるようにこの駆動制御を行うことができる。これにより、使用されるＤＯＤインクジェットヘッドのノズル直径に対応する大きさよりも格段に小さな滴塊を形成することができる。これらの滴は、そのサイズに起因して特に高い蒸気圧を有し、このことにより、飛翔中に乾燥させるという目的がサポートされる。
【０００５】
コーティングの準備として、例えば、高単分散性の有機ポリスチロールマイクロスフェアを有するコロイド状のインク、または択一的には無機のシリカ小球体、すなわち極めて特殊なコーティング剤を使用する。したがって独国特許出願公開第１０２０１００６３９８２号明細書においては、コーティング剤の選択は、その目的のために大きく限定されてしまうのである。ここに記載されている方法では、飛翔の際に溶媒が蒸発することにより、滴内のマイクロ粒子の自己組織化が行われて、結晶状の球状凝集体が得られる。
【０００６】
さらにこの場合にはこの方法のために、乾燥自己凝集（Dry Self Assembly）法にしたがい、飛翔時に構成される凝集体により、簡単かつコストに有利に、固有のフォトニック特性を備えかつ凝集された３次元構造体を形成することもでき、特別な高疎水性の基板などに頼る必要がない。
【０００７】
刊行物英国特許明細書第２２３３９２８号および米国特許第５０５９２６６号明細書には、３次元印刷法が記載されており、この３次元印刷法により、３次元対象体を形成し、この際にさまざまの色の、またはさまざまなポリマ特性を備えたＵＶ硬化型インクを使用すること成功している。この方法が利用しているのは、飛翔中に滴が（部分的に）硬化することにより、複数のインクの相互の混ざり合いを回避できることである。なぜならば、前に硬化された滴は、高粘度であり、または固体になっていることもあるからである。
【０００８】
上記の印刷法の別の設計は、ケーシング内にインクジェット機械を配置することに関し、このケーシングは、真空化およびこれに続いて不活性ガスを充填することにより、完全に不活性ガス雰囲気中で動作させることができる。これにより、複数の不飽和アクリレート化合物のラジカル重合に特有な、いわゆる酸素阻害の問題が抑止される。酸素は、反応性のラジカルに付着することによってラジカル連鎖反応を妨害して、完全な重合を止めさせてしまうか、または、少なくともこれを困難にするという特性を有する。適切な添加物によってこの阻害を阻止できたとしても、不活性雰囲気を使用することによってこの阻害を取り除くことがエネルギ的により有利である。さらにこの添加物を省略することができる。
【０００９】
独国特許出願公開第１０２０１００６３９８２号明細書では、結晶状の配列の形成が重要であり、ここでは微結晶の光学特性を特に利用しようとしているのに対し、コーティングの機械的および美的または別の機能的な特性は本質的ではない。英国特許明細書第２２３３９２８号および米国特許第５０５９２６６号明細書は、３次元形状を得ること扱っており、本来の意味でのコーティングを得ることを扱っていない。コーティング一般によって得たいのは、極めて異なる材料特性、表面特性および表面機能である。これに加えて流体のコーティング剤を使用する際には、流体の成分も固形の成分も共に使用することができる。固形の成分のこのような使用は、さまざまなことを意図して行われる。例えば、コーティングをつや消しにするため、または例えば動摩擦のように表面特性に対して影響を及ぼすため、固形物を使用することがある。このような手法の欠点は、コーティング剤において粒子が均一に分散しており、したがって特に表面に移動させることができないことである。さらに、コーティングの機械的な特性を変化させるため、粒子を複数のコーティング内に含ませることがある。耐引掻性を改善するため、粒子を例えば複数のコーティングに添加することができる。顔料を使用することも一般的である。さらに粒子を使用することにより、コーティングの導電率または磁気的特性を変更することも可能である。上述のすべての材料タイプにおいて代表的な材料があるが、これらの代表的な材料は、所定の粒径によって効力を発揮するため、これら代表的な材料を任意に小さく作製することはできない。
【００１０】
インクジェットを使用する際には、マイクロメートル領域の小さなノズル直径のため、粒子の使用には制限も設けられる。大きすぎる粒子は、ノズルを詰まらせ、場合によってインクジェットヘッドを破損してしまうことがある。このようなリスクの他にノズル直径よりも大きな直径を有する粒子は、インクジェットを通して処理することはできない。
【００１１】
欧州特許第１０３７７１６号明細書または独国特許第６９８２２２０１号明細書は、制御された滴によって作製される多層構造体と、その作製方法に関するものである。
【００１２】
本発明の課題
ここに示す発明は、インクジェット技術を用いて流体調製物から作製されるポリマ粒子およびコーティングに関するものである。
【００１３】
本発明の方法により、インクジェット技術を使用して粒子の被着を可能にするという課題が解決される。ここでは、ノズルをデジタル的に駆動制御して、粒子を時間的および位置的に所期のように塗布することができるというインクジェット技術の特性を利用する。
【００１４】
本発明にしたがって粒子を作製するインクジェット技術の別の利点は、粒径について本発明がフレキシブルであることにある。ノズルサイズおよび達成可能な分解能について印刷ヘッドを適切に選択することにより、滴サイズおよび位置決め精度に所期のように変更できるだけでなく、ノズルの駆動制御を変更することにより、滴サイズを広い範囲で設定することができ、ヘッドの固有の滴容積よりも格段に小さい領域にまで設定することができる。ここでこれは、独国特許出願公開第１０２０１００６３９８２号明細書に記載された方法を利用し、かつ、個別滴には適さない信号によってヘッドを駆動制御することによって行われる。
【００１５】
本発明の方法では好適には、固形成分を有しない、インクジェットノズルによる加工のための流体調製物を使用する。すなわち粒子はある程度、in situに形成される。ノズル開口部の詰まりは、固形内容物がないことによって回避される。したがって分散液を使用する場合よりも、一層大きな粒径を得ることができる。さらに粒子をin situで形成することは有利である。なぜならばこれにより、例えば、対応する流体調製物において粒子安定化のための、対応するマトリクスまたは付加的なバインダおよび／または補助剤を省略できるからである。
【００１６】
本発明の１つの課題は、インクジェット印刷ヘッドを使用したポリマ粒子を作製する方法を提供することである。この方法を用いれば特に、基板上にポリマの粗いコーティングを塗布することができる。粗いコーティングとは特に、表面が均一でないかまたは構造化されているコーティングのことでもある。このようなコーティングは、技術文献において構造ラッカとも称される。本発明の別の課題は、インクジェット印刷を用いて粗いポリマコーティングを基板にコーティングする装置を提供すること、および、粗いポリマコーティングを備えた基板を提供することである。
【００１７】
この課題は、独立請求項に記載した方法、印刷生成物および装置によってすでに解決される。有利な実施形態および発展形態は、従属請求項に記載されている。
【００１８】
発明の詳細な説明
ポリマ粒子を作製する本発明の方法では、インクジェット印刷ヘッドを用いて、インクジェットノズルによる加工のための流体調製物を、滴の形態でノズルから吐出し、ビームによって飛翔中に少なくとも部分的に硬化させて、着弾または捕獲の前に、滴からポリマ粒子が得られるようにする。ここでインクジェット印刷ヘッドは、少なくとも１つのノズルを有しており、このノズルにより、複数の電気信号に反応して、インクジェットノズルによる加工のため流体調製物が、滴として吐出される。
【００１９】
例えば、この方法により、基板または支持材料に着弾するまたは捕獲される前に、滴から、球形または十分に球形に形成された粒子を得ることできる。
【００２０】
上記の硬化は、重合反応および／または架橋反応によって行われる。本発明の流体調製物には、少なくとも１つの重合可能な基を有する少なくとも１つのプレポリマおよび／またはモノマが含まれている。この重合可能な基は、ラジカル重合可能および／または架橋可能である。特にインクジェットノズルによる加工のための流体調製物は、例えば、少なくとも１つのモノマおよび／または反応性希釈剤における少なくとも１つのプレポリマおよび／またはオリゴマの溶液である。
【００２１】
さらにインクジェットノズルによる加工のための流体調製物には、少なくとも１つの光開始剤が含まれており、ここで光開始剤とは本発明において光開始剤のことでもあり、また感光剤および／または相乗剤のことでもある。
【００２２】
光源を使用して、飛翔中の滴にビーム源を用いてビームを向ける。電子ビームによる硬化も考えられる。
【００２３】
ＵＶまたはＶＩＳ領域のビームによる硬化の際には光開始剤およびビームの波長を互いに調製して、光開始剤により、ビームの作用下で、プレポリマおよび／またはモノマの重合可能な基のラジカル重合および／または架橋が引き起こされるようにする。
【００２４】
一実施形態によれば、インクジェットノズルによる加工のための流体調製物には、プレポリマ鎖ないしはモノマ毎に少なくとも２つの重合可能の基を有する複数のプレポリマおよび／またはモノマが含まれる。このことは個々のポリマ鎖の架橋の点から特に有利である。
【００２５】
飛翔中にインクジェット印刷ヘッド、および、インクジェットノズルによる加工のための流体調製物の硬化を使用することにより、対応する粘度の低い流体調製物を使用することができる。このことは特に加工性の点から有利である。さらに粒子の成形は、方法パラメタによって、特に使用される印刷ヘッドの吐出条件および飛翔中の粒子の硬化によって行われるため、例えば、インクジェットノズルによる加工のための流体調製物において、自己組織化または粒状の成分を省略することができる。これにより、適切なプレポリマおよびモノマに対して多くの選択肢が得られる。
【００２６】
飛翔中の滴に対して及ぼされる本発明によるビームの作用により、個々の滴の少なくとも部分的な硬化が発生し、ここでこの硬化は、流体状態から、ゲル状態およびゾル／ゲル状態を介して固体状体へと経過する。達成可能な状態は、特にＵＶ放射量に依存する。ここでは、酸素阻害を所期のように利用することより、体積内の滴を表面に付着したままで硬化させることができる。または光開始剤および場合によってはＵＶ吸収体の使用とを組み合わせて、使用するＵＶ光の波長を調製することにより、表面だけを硬化させることができる。当然のことながら、成分およびＵＶビーム源を適切に選択することにより、完全な表面硬化および完全硬化を行うことができる。この硬化によって形状安定性が保証されるため、ポリマ粒子が得られる。
【００２７】
本発明の別の様相によれば、無機またはハイブリッドポリマの液をインクジェット液またはインクジェット液の成分として使用することも想定されている。これにより、対応する無機またはハイブリッドポリマの粒子を、遊離した形態でまたは粗いコーティングとしてゾル／ゲル法に類似して形成することができる。飛翔中の硬化はここでは、ビーム誘導の架橋および／または重合ではなく溶媒の蒸発によって行われる。ビーム誘導の架橋および／または重合化は、この実施形態により、適切な配合成分を添加すれば付加的に行うことができる。
【００２８】
以下では、上で述べた溶媒の蒸発による硬化についてはもはや言及せず、重合反応および／または架橋反応による本発明の硬化について言及する。
【００２９】
適用されるＵＶ放射量に依存して、得られる粒子を完全または部分的に硬化させることができる。滴内の高い重合度および／または架橋度は、高い硬化度に結び付く。硬化度の増大は、粘度の増大に結び付く。
【００３０】
一実施形態によれば、得られる粒子は、もっぱら縁部領域ないしは表面近傍領域において硬化するのに対し、インクジェットノズルによる加工のための調製物は、粒子内部においてなお流体の特性および／または縁部領域よりも低い粘度を有する。この滴形態は、縁部領域から滴中央に至る均一な硬化にとって特に有利であることが判明しており、またこの滴形態により、制御された硬化が可能になる。したがって本発明の方法では、硬化度ひいては形状安定性または粘着性のような粒子特性を、飛翔時間、吐出される滴の体積または入射するビームの強度および波長のような個々の方法パラメタを選択することによって調整することができる。同様に、使用される上記のインクジェットノズルによる加工のための流体調製物の成分およびその組成によって硬化度を変更することもできる。これにより、オーダメイドの特性を備えたポリマ粒子を得ることができる。
【００３１】
本発明の一実施形態によれば、すなわち、粒子は局所的に硬化度が異なる。これにより、例えば粒子表面または表面近傍領域における硬化度は、粒子の内部よりも高くなり得るのである。
【００３２】
特に硬化のため、ＵＶ・ＶＩＳ領域の光を放射するビーム源を使用する。本発明の一実施形態では、ＵＶ領域の光が使用される。ＬＥＤまたはレーザビーム源を使用することにより、硬化のために、広い制限領域において調整可能な波長の、単色または極めて狭い波長領域内にあるビームも使用することができる。これにより、周囲または基板または支持材料上にすでに設けられているＵＶ硬化可能な別の材料に比して、滴の硬化を選択的に制御することができるため、これらの滴がポリマ粒子に硬化されるか、または基板または支持材料上のコーティングが（事前に）硬化され、これによって結果的に得られる表面特性についてさまざまな作用が得られる。
【００３３】
本発明の一実施形態では、１５０〜７００ｎｍの範囲の波長、好適には２００〜５００ｎｍの範囲の波長を有する光が入射されるようにする。入射する波長領域（ないしはこの波長領域に対して感度を有する光開始剤）を選択することにより、滴が主に縁部領域で硬化するかまたは硬化が滴の内部においても行われる程度を変更することができる。なぜならば、光の進入深さはこの波長と相関するからである。
【００３４】
本発明の別の実施形態によれば、３５０〜７００ｎｍの範囲の波長を有する光が入射される。飛翔中に滴の内部も硬化させたい場合、波長の長い光を入射させるのが有利である。なぜならば上で挙げた２つの波長領域では大きな進入深さを得ることができるため、滴の内部においても、インクジェットノズルによる使用のために使用される流体調製物を硬化させることができるからである。必要であれば、層および粒子の材料が、異なる波長に対して感度を有する場合には、前に被着されるまたは後で被着される層および粒子を選択的に硬化させることができる。
【００３５】
さらに着色剤を含有する流体調製物を使用する際には、より波長の長い光を使用することが有利になり得る。なぜならば、より波長の長い光は、多くの場合に、より波長の短い光によりも着色剤によって強く吸収されないからである。一般的には硬化に使用される光の波長を、流体調製物に含有される着色剤の吸収特性に適合させて、硬化のために十分な割合の入射光が透過するようにする。
【００３６】
上記の捕獲は、本発明の一実施形態によれば、例えば、適切な容器に、解離した互いに結合されていないポリマ粒子が含まれるように行うことができる。表面張力により、これらのポリマ粒子は、円形ないし球形になる。微細化（例えば噴霧微細化または粉砕プロセス）によって形成される粒子とは異なり、本発明にしたがって作製可能な粒子に特徴的であるのは、大きさの分布が極めて狭くかつ均一なことである。例えばＤ５０および／またはＤ９０値による特徴付けおよび幅の広いばらつきを有する所定の、例えばガウス分布の場合について言うと、本発明による粒子形成手法によって粒径が確定する。この粒径は、理想的（衛星のない最適な滴形成プロセス）にはインクジェットプロセスにおいて設定したパラメタから得られる。しかしながらパルス形状および振幅などのようなパラメタを変化させることより、所期のように所望の大きさ分布を得ることも可能である。適切な駆動制御は、上で説明したように、独国特許出願公開第１０２０１００６３９８２号明細書に記載されている。
【００３７】
このようなポリマ微小球については多くの応用選択肢が得られ、例えばマイクロ光学系としては光屈折または光反射素子、特にコーティング剤に対しては充填剤として、または潤滑剤として、および顔料として添加物の応用選択肢が得られる。粒子がコーティングとして基板または支持材料上に被着される場合、粒子の円形の形状はまた極めて有利になり得る。考えられ得る一応用は、反射コーティングである。この際に小球体は、入射した光を入射方向に反射して戻す。
【００３８】
本発明のこの実施形態によれば、別のステップとして、粒子を用いてコーティングを作製することができる。
【００３９】
本発明による作製方法の有利な発展形態によれば、インクジェット印刷を用いて、基板または支持材料上に粗いコーティングを直接形成することも可能である。
【００４０】
この粗いコーティングは、以下では第１コーティングとも称される。言い換えると、第１コーティングは、上記の被着された、インクジェットノズルによる加工のための流体調製物によって得られるのである。ここで「第１」および「第２」コーティングという呼称は、種々異なるコーティングを言葉で区別するために使用されているが、多重にコーティングされる基板または支持材料上の各コーティングの順序を示してはいない。したがって例えば本発明にしたがってコーティングされる基板または支持材料は、第１コーティングだけを有することもあり得る。
【００４１】
対応する作製方法は、少なくともステップａ）〜ｃ）を有しており、これらのステップを以下詳しく説明する。
【００４２】
ステップａ）ではまず、インクジェットノズルによる加工のための流体調製物と、基板または支持材料とを準備する。基板または支持材料とは、特に印刷可能なおよび／または印刷された基板または対応する支持材料のことである。基板または支持材料として、例えば、紙製品またはプラスチックシートのような印刷媒体を使用することができるが、これに限定されることはない。以下では基板という場合、これによって択一的につねに支持材料のこともいうこととする。ガラス製または金属製の基板、シートまたはプレート状の木またはプラスチック、例えば家具の組み立てまたは床張りに使用される原材料を使用することも可能である。基板はフレキシブルでも硬質のものでもよい。
【００４３】
つぎのステップｂ）では、印刷ヘッドにより、上記のインクジェットノズルによる加工のための流体調製物を調量して送出する。ここで基板または基板の複数の部分は、印刷ヘッドの下にあり、基板と印刷ヘッドとは互いに離隔されている。印刷ヘッドにより、対応する流体調製物が、互いに分かれた個別の滴の形で放出される。
【００４４】
これらの滴は、ステップｃ）において飛翔時間の持続時間の間、印刷ヘッドから、この印刷ヘッドに対して離隔されている基板上に落下する。印刷ヘッドと基板との間の領域には、ビーム源により、ビーム、特に紫外線ビームおよび／または可視スペクトル領域のビーム（ＵＶ・ＶＩＳ領域）が入射するため、滴は、飛翔時間中、ビームの作用によって少なくとも部分的に硬化される。
【００４５】
少なくとも部分的に硬化された滴ないしはこのようにした得られたポリマ粒子は、飛翔時間の終了後、ステップｄ）において基板に着弾して、粗いないしは構造化されたまたは不均一なコーティングを形成する。このようなコーティングは、つや消しにする、触覚的な効果（砂効果など）を有する、特に滑らかに、特に滑りにくいように（例えば滑り防止コーティング）にする、さらに視覚的な機能（カラースポット、冶金顔料を備えた光沢点等）を有することができる。
【００４６】
表面効果を得るために本発明にしたがって粒子を被着することの利点は特に、粒子が、所期のように表面に作用し、層全体におけるコーティング剤の体積にわたっては存在せず、濃度の小部分だけが表面においてその効果を発揮することである。
【００４７】
基板上におけるコーティングの付着および粒子相互の付着は特に、粒子、基板の表面または場合によっては設けられているコーティングの形状および粘着性によって決定される。
【００４８】
「粘着性」という概念は、本発明の意味において粒子の粘着力のことである。この粘着性は、コーティング内の粒子の粘着にも、基板上の粒子ひいてはコーティングの粘着にも共に作用する。この特性は、例えば感圧接着剤（ＰＳＡ  pressure sensitive adhesive）の分野において「ダイナミックアドヒージョン」という概念で説明される。粘着性は特に、粒子の表面における硬化度によって決まる。粒子表面ないしは粒子の表面近傍領域における高い硬化度は、むしろ粒子の低い粘着性に結び付く。
【００４９】
使用するビーム源のビームの強度は、硬化度に作用し、高いビーム強度によって高い硬化度が得られる。
【００５０】
一実施形態によれば、粗いコーティングは基板上において横方向に構造化されて被着される。したがって、例えば、所期のように基板の部分領域だけに粗いコーティングを、ないしは本発明にしたがって形成した粒子を塗布し、その一方で基板の他の部分領域をコーティングしないことが可能である。
【００５１】
一般的には表面密度（単位面積当たりの粒子数）および／または粒径を調整することにより、所期のように所望の領域におけるつや消し効果または光沢効果で表面を得ることができる。一般的には印刷ヘッドの対応する駆動制御によって、ひいては横方向に変化する表面密度および／または粒径によって簡単につや消しの度合いまたは触覚効果のグラジェントを形成することも可能である。コーティング剤およびコーティングパラメタを適切に選択することにより、触覚効果のタイプを変更することも可能である。この触覚は、サンド・ラッカ効果または紙やすり効果から、ソフトタッチ特性まで変化させることができる。層厚を変化させることにより、付加的なレリーフによってこれらの特性を強化することができる。サンド・ラッカとは、紙やすりに似た構造および触覚を有する構造ラッカのことをいう。例えば第１〜第３世代のOrmocerにおいて公知であるように表面を化学的に機能化することも可能である。
【００５２】
適切に材料を選択すれば、本発明により、シール可能領域を作製することも可能である。例えばこのために粒子を高温溶融可能に形成することができる。熱的後架橋も考えられる。
【００５３】
別の実施形態において印刷ヘッドからの発射から、基板への着弾までの滴の飛翔時間は、最大で１０ｍｓ，好適には最大で５ｍｓ，特に好適には少なくとも１．５ｍｓ未満である。印刷ヘッドと、コーティングされる表面との間隔が小さい場合、この飛翔時間をさらに格段に短くすることも可能である。この際には飛翔時間を０．５ｍｓよりも短くすることも可能である。この短い飛翔時間であっても飛翔中に粒子を十分に硬化させることができるため、形状が安定したポリマ粒子および／または形状が安定したカバーを備えたポリマ粒子が得られる。しかしながら本発明の別の一実施形態によれば、この飛翔時間は少なくとも０．０５ｍｓ未満である。
【００５４】
ステップｂ）で形成した滴は、本発明の一発展形態によれば、０．５〜１４ｍ／ｓの、好適には１〜１２ｍ／ｓの、特に好適には３〜８ｍ／ｓの速度を有する。
【００５５】
滴の大きさおよび衛星の形成、一般的には滴形成のタイプひいては滴から形成される粒子の形状および大きさは、本発明の別の発展形態によれば、ノズルを駆動制御する電気パルスの形状を調整することによって変化させることができる。このパルス形状は、パルス毎に個々の大きな滴ではなく、ほぼ同じ大きさの複数の滴が形成されるように調整することも可能である。このことは、本発明にとって有利であり、これによって小さな粒子が形成される。
【００５６】
好適には本発明に対して複数の圧電ジェットノズルを使用する。これらのノズルでは、電気パルスにより、圧電材料が変形し、これによって音波または圧力波が発生して、滴の形態のコーティング材料がノズルによって発射される。これらのパルスは制御装置により、一般的には計算機制御で形成される。
【００５７】
滴の速度および印刷ヘッドから基板までの間隔により、その飛翔時間を調整することができる。さらに圧力および速度は滴の形状に、ひいては硬化される粒子の形状に作用し得る。したがって例えば高い速度は結果的に、基板表面に着弾する際に粒子を変形させ、この作用は特に、硬化度の低い部分的に硬化した粒子では顕著である。さらに特に、硬化度の低い滴ないしは粒子では、滴の表面張力、表面の硬化度、または滴と基板との間の相互作用（例えば親水性または疎水性の相互作用）によってその形状を変化させることができる。
【００５８】
本発明の一発展形態において、ステップａ）で準備した基板は、第２の硬化可能なコーティングを有する。この第２コーティングは、第３の重合可能な基を有する第３のプレポリマおよび／または第３のモノマを含んでおり、かつ、まだ硬化されていないかまたは少なくともまだ完全には硬化されていない。第２コーティングは、ステップｂ）において形成したポリマ粒子が着弾した後、はじめて硬化されるため、これらの粒子は、着弾の後、第２コーティングに付着する。この発展形態の一実施形態によれば、第２コーティングは、ステップｃ）において第３の重合可能な基の重合化および／または架橋によって硬化される。別の実施形態では、第２コーティングの硬化は、ステップｄ）に続くステップｅ）において、第３の重合可能な基の反応によって行われる。
【００５９】
粒子が着弾した後、第３のプレポリマないしはモノマによって第２コーティングを硬化することにより、ポリマ粒子は、コーティングされた基板上により良好に付着することになる。これにより、第３のプレポリマないしはモノマを有する第２コーティングを接着助剤ないしは接着強化剤として使用することができる。
【００６０】
本発明の一発展形態において、インクジェットノズルによる加工のための流体調製物には、第１の重合可能な基に加えて少なくとも１つの第２の重合可能な基を有するプレポリマが含有されており、第１および第２の重合可能な基は同一ではなく、第２の重合可能な基は、第１の基の重合条件よりも不活性であるかまたは少なくとも格段に不活性である。第２の重合可能な基により、特にプレポリマ鎖の架橋が行われる。本発明の一実施形態では、飛翔中に第１の重合可能な基が反応して滴が硬化する。第２の重合可能な基は、対応する反応条件下において反応しないかまたはわずかにしか反応しないため、これらの基は、デポジットしたコーティングの架橋に利用される。したがって第２の重合可能な基の反応により、後続のステップにおいて、例えば粒子相互の架橋を行うことができる。これにより、第２の重合可能な基の架橋度を介して、コーティングの多孔率またはその耐摩耗性のようなコーティング特性を調整することができる。
【００６１】
本発明の別の発展形態では、第２の重合可能な基を構成して、別のステップにおいて粒子の表面官能化を行うことができるようにする。特に第２の重合可能な基には、選択的な化学反応に対するアンカー基が含まれ得る。この実施形態においてコーティングは、例えばセンサ特性および／または指示薬特性を有し得る。
【００６２】
択一的または付加的には、インクジェットノズルによる加工のための流体調製物には、第１および第２の重合可能な基を有するモノマを含有することもでき、第１および第２の重合可能な基は同一ではなく、第２の重合可能な基は、第１の基の重合条件よりも不活性であるかまたは少なくとも格段に不活性である。これにより、本発明のこの実施形態では、後続のステップにおいて、基板上にデポジットした粒子をさら硬化する、および／または、互いに架橋することができる。
【００６３】
択一的または付加的にはステップａ）において、本発明の上記の発展形態にしたがい、第３の重合可能な基を有する、コーティングされた基板を準備することができる。この実施形態では、ステップｅ）において第２の重合可能な基も第３の重合可能な基も共に重合される。第２および第３の重合可能な基は、異なる機能基とするかまたは異なる機能基とすることが可能である。特に第２および第３の重合可能な基は、第２の重合可能な基と、第３の重合可能な基との重合反応および／または架橋反応が起こり得るように構成される。したがって第２および第３の重合可能な基を同時に重合することにより、コーティングされる基板との粒子の共有結合が行われ得る。
【００６４】
本発明の一発展形態によれば、コーティングされた基板の部分領域に、ステップｃ）およびｄ）を繰り返して、３次元的に構造化された粗いコーティングを得る。
【００６５】
このような３次元構造体の作製は、１つのコーティング過程において単位面積当たりに多くの粒子を被着して、これらの粒子が少なくとも部分的に互いに堆積されるようにすることよっても可能である。
【００６６】
本発明はさらに、粗い第１ポリマコーティングを有する印刷されたまたは印刷可能な基板に関しており、このコーティングは、特に円形または十分に円形に形成されたポリマ粒子によって構成される。
【００６７】
このコーティングのポリマ粒子は、完全にまたは部分的に硬化させることが可能である。一実施形態によれば、これらの粒子は、異なる領域において、異なる硬化度を有する。特にこの実施形態においてこの硬化度は、粒子の表面および／または粒子の表面近傍領域において、粒子中央よりも高い。すなわちこの硬化度は、半径に依存して、ビーム放射量、波長、滴の大きさなどの関数としてグラジェントを有し得るのである。これにより、粒子が堅いカバーと、液状の粘着性の核とを有する粗いコーティングを得ることができる。これらの粒子は、力を作用させた場合にカバーが破裂して粒子内容物が放出されるように形成することができる。このようなコーティングは、例えば、マルチコンポーネントシステムとして、および／または接合技術（ＰＳＡ，Pressure Sensitive Adhesive）において使用可能である。この場合に強固な接着は、放出されたコーティング材料を新たに硬化することよって行うことができ、ここでは後架橋が行われる。
【００６８】
特にコーティングの粒子は、０．０１〜５００ピコリットルの、好適には０．１〜１５０ピコリットルの、特に好適には０．１〜２５ピコリットルの平均体積を有する。
【００６９】
一実施形態によれば、粗いコーティングは、多孔性のコーティングとすることが可能である。このコーティングの多孔率は、粒径ないしは粒子の体積を介して調整することができる。
【００７０】
粗いコーティングの多孔率に依存して、例えば膜、例えば半透過性膜またはフィルタとしてこの粗いコーティングを使用することができる。
【００７１】
コーティングの粒子は互いに架橋することが可能である。これらの粒子を架橋することより、粗いコーティングの硬さを調整することができ、この架橋は化学的に行われるが物理的に行うことも可能である。さらに粒子の架橋は、コーティング内における多孔性の低減に結び付く。粗いコーティングは、滑り防止コーティングとして使用することが可能である。
【００７２】
別の実施形態では、コーティングの粒子が、互いにわずかにしか付着しない、および／または、基板にわずかにしか付着しないようにする。このことは、例えば、力の作用下で、特に摩擦によって粒子が基板から剥がれ、ひいては滑動性が高まることに結び付き得る。したがってこのコーティングは、小球体捕獲部として機能し得るのである。
【００７３】
粒子の強固な結合も滑動性を大きく高めることができる。表面から突出することにより、被着した粒子はスペーサとして機能する。これにより、そうでなければいわゆるガラスプレート効果によって生じ得る極めて平滑なコーティング表面相互の付着が回避される。粒子を低い濃度で使用する場合、コーティングに粒子が存在することは、例えばコーティングの光沢度のような材料の機械的および物理的な特性にはまったくまたはほとんど影響を与えない。ここで挙げたこの効果は、基板上またはコーティング内に単位表面積当たりにわずかな粒子を被着することにより、本発明によって達成することができる。この効果を達成するため、表面における粒子の面積割合を１０％未満、好適には５％未満にする。
【００７４】
最大１％の面積割合は、潤滑効果を得るために特に有利である。面積割合が高い場合、確かに粒子は、相変わらずスペーサとして機能するが、その一方で接触面積も増大して光沢度が低下する（つや消し）。特に極めて好適には面積割合は０．５％未満である。この潤滑効果は、極めて低い面積割合まで、０．０１％まで、好適には０．０５％まで有効なままに保つことができる。特に好適にはスペーサの被着を所期のようにコーティングの表面に行う。これにより、コーティング材料の体積内における粒子を高い濃度にする必要がなくなる。
【００７５】
本発明の一発展形態において、ポリマ粒子は付加的に顔料および／または染料を含有する。この際にコーティングは領域毎に、異なる顔料および／または染料を備えた異なる粒子を含有し得る。択一的および／または付加的に、粒子および／または場合によって設けられている付加的なコーティングは、冶金顔料を含有する。これによってメタリック効果を形成することができる。サーモクロミック顔料を使用することも可能である。対応するコーティングは、装飾層として使用することができる。
【００７６】
択一的または付加的にはポリマ粒子は、固有の物理的な特性を備えた材料ないしは粒子、例えば磁気粒子および／または導電性粒子を含有することができるため、上記の粗いコーティングは、対応する物理的な特性を有する。当然のことながらこれらの特徴を組み合わせることも可能である。
【００７７】
本発明の別の実施形態では、基板と粗いコーティングとの間に、粒子が付着する第２ポリマ層が被着されるようにする。
【００７８】
第２ポリマコーティングは、基板における粒子の付着性を増大させ、接着性ないしは接着強化層として形成することができる。一実施形態によれば、第１層，すなわち粗い層および第２層とは、それらの境界面において少なくとも部分的に互いに架橋される。
【００７９】
本発明の一発展形態では、粗いコーティングのポリマ粒子は、表面官能化、特に親水性または疎水性の基による表面官能化を有するようにする。
【００８０】
本発明はさらに、インクジェット印刷を用いて基板上に粗いコーティングを作製する装置に関する。好適には特に印刷生成物のようなすでに印刷したまたは印刷可能な基板を使用する。本発明による装置には、印刷ヘッドと、少なくとも１つの光源、好適にはＵＶおよび／またはＵＶ・ＶＩＳ光源とが含まれており、この印刷ヘッドは、硬化可能な、インクジェットノズルによる加工のための流体調製物を滴として送出するように構成されている。特に印刷ヘッドは、別々の、互いに分離した滴を送出するように構成されている。上記の光源は、送出された滴が、印刷ヘッドから離隔された基板上に着弾する前に、光源から放射された光によって少なくとも部分的に硬化されて、粒子として基板に当たるように位置決めされている。
【００８１】
本発明の一発展形態において上記の装置には付加的に、流体の硬化可能な第２ポリマコーティングを塗布するコーティング装置と、このコーティング装置の横を通り過ぎて基板を移動する搬送装置と、印刷ヘッドとを有しており、これによってこの印刷ヘッドから吐出されかつ少なくとも部分的に硬化した滴が、前記コーティング装置によって被着された第２コーティングに当たる。上の装置にはさらに、流体の第２コーティングを、その上に被着されかつ粗いコーティングを構成するポリマ粒子と共に硬化する第２光源が踏まれている。
【００８２】
印刷ヘッドからの間隔は、好適には１〜５ｍｍ，特に好適には１〜３ｍｍである。これらの間隔があれば、印刷過程において十分な分解能および位置決め精度が保証される。同時にここから結果的に得られる滴の飛翔時間により、インクジェットノズルによる加工のための滴状の流体調製物の十分な硬化が、飛翔中に可能になる。
【００８３】
特に印刷ヘッドは、０．０１〜５００ピコリットルの範囲の体積を有する、好適には０．１〜１５０ピコリットルの体積を有する、特に好適には０．１〜２５ピコリットルの体積を有する滴を吐出するように構成されている。滴ないしは粒子の直径は、体積から相応に計算される。本発明の一実施形態において上記の装置には複数の光源が含まれている。ここでは少なくとも１つの光源には、印刷ヘッドと基板との間の領域に出射光が入射するように光出射端部が配置された光ファイバまたは光源が含まれている。少なくとも１つの光源は好適には、滴状に送出される上記のインクジェットノズルによる加工のための流体調製物の落下方向に対して、この光源が、垂直になる角度から平行になる角度までの角度で、ビームを送出するように配置されている。いずれの場合にもレーザビームが、使用される印刷ヘッドに着弾しないように保証しなければならない。なぜならば着弾してしまうと流体調製物は、印刷ヘッドのノズル開口部で重合し、ひいてはノズルを詰まらせ得るからである。落下または飛翔方向に対して横向きの入射光ないしは横方向の入射光は特に有利である。なぜならばこれにより、ノズルの前の領域への光の入力結合が容易になるからである。ここでさらに有利であるのは、ノズルの列に沿った方向、すなわち複数のノズルの直線的な配置に沿った方向に光を入射させることである。つまり言い換えると、滴の飛翔方向に対して横方向に、かつ、離隔された複数のノズルの列に沿って光を送出する光源を使用するのである。
【００８４】
有利な実施形態では、レーザスキャナを使用する。ここではレーザビームにより、特にノズルの滴放出領域を走査ないしはスキャンして、好適にはレーザビームが滴に所期のように命中できるようにする。言い換えると、スキャナにより、レーザビームは、今まさに滴を吐出したノズルに順次移動することできるのである。
【００８５】
使用されるノズル列に対して平行に入射するレーザビームによって、滴の効率的な硬化を行うことも可能である。ここではこれに対応してこのレーザ光が、離隔された複数のノズルの列に沿って配向される。
【００８６】
択一的または付加的には、パルス化されたレーザ、ないしはパルスレーザを使用することができ、ここではレーザビームは、パルス化されかつ特に滴吐出と同期化され、したがってパルス化レーザによって得ることができる極めて高い光強度に起因して、滴飛翔中の特に高速な硬化を得ることができる。
【００８７】
別の実施形態では、１つの光源または使用される２つの光源が、電子ビーム装置によって置き換えられるため、滴および場合によってすでに表面上に設けられている層も、または、粒子および場合によって基板上にすでに設けられているコーティングから構成されるコーティング全体が電子ビームによって硬化される。
【００８８】
発明の詳細な説明
以下では図１〜６に基づき、本発明を詳しく説明する。
【図面の簡単な説明】
【００８９】
【図１】本発明による作製方法の第１実施形態を概略的に示す図である。
【図２】本発明による作製方法の第２実施形態を概略的に示す図である。
【図３】本発明による、基板上の粗いコーティングを概略的に示す図である。
【図４】本発明にしたがってコーティングされかつ付加的に第２コーティングを有する基板の一発展形態を概略的に示す図である。
【図５】本発明にしたがってコーティングされかつ粗いコーティングが複数の部分領域において複数の部分層を有する基板の一実施形態を概略的に示す図である。
【図６】本発明にしたがってコーティングされかつ粗いコーティングの粒子が、異なる部分領域において異なる硬度を有する実施形態を概略的に示す図である。
【図７】本発明にしたがってコーティングされかつ粗いコーティングの粒子が、異なる部分領域において異なる硬度を有する実施形態を概略的に示す別の図である。
【図８】図５に示した実施形態の変形実施形態を示す図である。
【図９】部分的に粒子が消失した本発明の一実施形態を示す図である。
【００９０】
図１には、部分的に硬化した粒子７が粗いコーティング８として基板５上にデポジットされる、本発明による作製方法の一実施形態が略示されている。このためにまず基板５を準備する。この基板は、固定の間隔でインクジェット印刷ヘッド１の下に位置決めされており、このインクジェット印刷ヘッドは、管路２を介し、インクジェットノズルによる加工のための流体調製物を含むタンク３に接続されている。さらに、光源４から送出された光が、印刷ヘッド１と基板５との間の中間空間に放射されるように光源４が位置決めされている（ステップａ）。印刷ヘッド１は、インクジェットノズルによる加工のための流体調製物を、個別の滴６の形態で放出し、これらの滴は基板５に落下する（ステップｂ）。飛翔中に滴６は、光源４から送出される光によって少なくとも部分的に硬化される（ステップｃ）ため、少なくとも部分的に硬化したこの滴ないしは粒子７は、基板に着弾する。好適には圧電ジェットノズルであるノズルを駆動制御する制御パルスの形状を適切に選択することより、パルス当たりに、個々の滴の代わりに複数の滴を送出することができる。このことは、インクジェットノズルによる加工のための流体調製物を、インクジェットノズルによって噴霧することにある程度対応する。これは小さな粒子を形成するのに特に好適である。
【００９１】
光源は、本発明の一実施形態によれば、パルス駆動することも可能である。この際には光の放出は好適には、滴の吐出に同期化されるため、光パルスは、飛翔中の滴に当たる。光源は、１つまたは複数のパルス駆動される発光ダイオードを含むことができる。特にここでは、パルスレーザを光源４として使用することも想定されている。特にパルス周波数が低い場合には、飛翔中の滴にレーザパルスが当たるようにするため、レーザパルスの送出と、滴吐出とを同期することが考えられている。本発明のさらに別の実施形態によれば、スキャナを設けることもでき、このスキャナによって光源４の光ビームが、ノズルと基板との間のそれぞれの滴吐出領域に向けられ、この滴吐出領域を、吐出された滴が横断する。これらの２つの実施形態は特に、全体光量が低減され、ひいては、硬化可能な流体調製物が、ノズル９においてまたはノズル９内ですでに硬化してしまう危険性が低減されるため、有利である。
【００９２】
基板５は、印刷ヘッドに対して相対的にｘ方向に運動し、ステップａ）〜ｄ）は繰り返されるため、個々の粒子７は、基板５上に粗いコーティング８を形成する。
【００９３】
図２に示した本発明の実施形態では、基板５上にまず印刷ヘッド９を用いて、流体の硬化可能なコーティング１１を第２コーティングとしてデポジットする。印刷ヘッド９は、管路２を介してコーティング調製物のタンク１０に接続されている。このコーティング調製物は、インクジェットノズルによる加工のための流体調製物とは異なっていてよいが、このコーティング調製物は、インクジェットノズルによる、対応するコーティング調製物の加工のしやすさと相容れないものではないようにする。
【００９４】
続いて流体の硬化可能コーティング１１によってコーティングされた基板５上に、粗いコーティング８が、図１に示した方法に類似してデポジットされる。コーティングされた基板５は、このステップの後、流体の硬化可能な層１１と、第１コーティングとしての粗い粒子状の層８とを備えたコーティングを有する。後続のステップにおいて層１１は、光源１２から送出されるビームによって硬化されて、硬化された層１３に変換される。ここでは飛翔中に完全な硬化がすでに行われていない場合には、粗い層８も完全に硬化される。
【００９５】
図３には、粗いコーティング８を有する基板５が略示されており、ここでは粗いコーティング８は、個々のポリマ粒子７から構成されている。ポリマ粒子７の球形または少なくとも十分に球形な形状により、コーティング８は粗いコーティングであるかないしは粗い触覚が形成される。さらにコーティング８は、粒子の粒子形状およびこの粒子形状によって得られる充填密度に起因して多孔性を有し、このコーティング８の多孔率は、粒径および／また粒子の相互の架橋度に依存する。
【００９６】
一般的には図３に示した実施例に限定しなくても、本発明は、表面領域の凹部の下に横方向に、構造化されたコーティングを作製するのに適している。図３には凹んだ領域１７が示されている。このような粒子のない領域は、以下で説明するすべての実施形態においても設けることができる。これにより、表面の特定の領域に粗い触覚を所期のように付与することができる。
【００９７】
図４には、基板５がコーティング１４によってコーティングされている、本発明の発展形態が略示されている。コーティング１４は、２つの部分層１３および８を有しており、部分層１３は、粗い部分層８と基板５との間に配置されている。このような生成物は、基板が、重合可能な基を有する第３プレポリマおよび／または第３モノマを含有するコーティングを有することによって作製することができる。つぎに第２コーティングを被着する。ここでこの第２コーティングは、滴が着弾する前には完全に硬化されず、このコーティングは、滴が着弾した後、これらの滴がコーティングに付着するように硬化される。
【００９８】
一般的には、図示した実施例に限定することなく好適であるのは、部分層１３の厚さを粒子の直径よりも小さく選択して、粒子が部分層１３内に完全に埋没しまわないようにする場合である。粒子の直径Ｄは、粒子の体積Ｖから関係式
【数１】
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にしたがって得られる。したがって例えば、６ピコリットルの体積を有する粒子は、２２．５μｍの直径を有する。しかしながら粒子７の陥没が行われない場合、必要ならば部分層１３の層厚をより大きく選択することも可能である。
【００９９】
図５には、本発明にしたがってコーティングされた別の実施形態が略示されており、ここでは粗いコーティング８は、複数の部分領域に複数の部分層を有する。これにより、基板上に３次元構造体を描くことができるかないしは粗い層の層厚を、粒子７の直径よりも大きくすることができる。
【０１００】
図６には、粗いコーティング８を備えた基板５の別の実施形態が略示されている。この実施形態において粗いコーティング８の粒子７は、硬化度の異なる部分領域７１および７２を有する。ここで表面に近い部分領域７１の硬化度は、内側の部分領域７２の硬化度よりも高い。これにより、外側の部分領域７１は、粒子７の堅いカバーを構成して粒子に形状安定性を付与するのに対し、粒子の内側の部分領域７２は低い粘度を有する。このようなコーティングは、内側の部分領域７２が接着に適しておりかつ粒子７が機械的な圧力の下でその内容にある流体を放出する場合には、圧力を感知する接着層として使用することも可能である。
【０１０１】
図７には粗いコーティング８を有する基板５の別の実施形態が略示されている。この実施形態において粗いコーティング８の粒子７は、硬化度の異なる部分領域７１および７２を有する。ここで表面に近い部分領域７１の硬化度は、内側の部分領域７２の硬化度よりも低い。粒子７の外側の部分領域７１は、粒子７に粘着性を付与するのに対し、この粒子の内側の部分領域７２は、一層高い粘度を有する。
【０１０２】
図８には、基板５がコーティング１５によってコーティングされる本発明の発展形態が示されている。コーティング１５は、２つ部分層１３および８を有しており、部分層１３は、粗い部分層８と基板５との間に配置されており、部分層８は部分的に部分層１３に埋め込まれている。これによって図８には、図５に示した実施形態の変形形態が示されているのであり、ここでは粒子７は、前に被着した部分層１３に部分的に陥没している。図３〜８に示した実施形態の一応用は、反射層の作製とすることも可能である。この反射層は、実質的に球形の粒子によって構成される。図８に示した実施形態において部分層１３を光反射性に形成する場合、高効率の反射層が形成される。
【０１０３】
図９には本発明の一発展形態が示されており、ここでは基板５は、コーティング１６を有しており、その表面は粒子７を有する。粒子７は、その中央領域において同様に球形にまたはより一般的には凸に湾曲されており、粒子７からコーティング表面の平らな領域への移行部は凹に整形されている。すなわちこれらの粒子は、言い換えると、部分的にコーティングと共に経過しているのである。この特定の実施例に限定することなく、このようなコーティングを作製することができ、ここでこれは、飛翔中に滴を部分的にだけ硬化し、硬化していないまたは部分的にだけ硬化したコーティングの上に当てることによって行われる。滴の接触角は、滴および表面の異なる表面張力によって左右され得る。関与する複数の材料の表面張力に応じて、粒子７はコーティングによって完全に包囲されるかまたは覆われ得る。表面における粒子７のこのような形状は、粒子７および部分層３１の材料の表面張力の相違に起因して、部分層１３のコーティング材料が粒子７を濡らす場合には、図８に示した実施形態においても得ることができる。
【０１０４】
この場合に粒子およびコーティングは一緒に完全に硬化される。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【国際調査報告】
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