ПЕЧАТАНИЕ С ТЕРМОПЕРЕНОСОМ
THERMAL-TRANSFER PRINTING

Область техники, к которой относится изобретение
Настоящее изобретение относится к печатанию с термопереносом и касается промежуточного листа для повторного переноса, предназначенного для приема изображения, которое предстоит отпечатать на изделии посредством повторного термопереноса, способа печати и изделия, несущего отпечатанное изображение.
УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ
Печатание с повторным термопереносом включает формирование (обратного) изображения на промежуточном листе для повторного переноса с использованием одного или нескольких термически переносимых красителей. Затем изображение термически переносят на поверхность изделия, приводя изображение в контакт с поверхностью изделия и прикладывая тепло и, возможно, также давление. Печатание с термопереносом особенно подходит для печати изображений на изделиях, которые с трудом подвергаются прямой печати, в особенности, на трехмерных (3D) объектах. Печатание с повторным термопереносом посредством сублимационной печати с термопереносом, в которой применяются сублимационные красители, раскрыто, например, в WO 98/02315 и WO 02/096661. Посредством использования технологий цифровой печати при формировании изображения на промежуточном листе для повторного переноса на трехмерных изделиях относительно просто и экономно, даже в течение коротких циклов могут быть отпечатаны высококачественные изображения, возможно, даже фотографического качества. Фактически, такие объекты могут быть экономно индивидуализированы.
Изображение на промежуточном листе для повторного переноса может быть сформировано посредством печати с термопереносом, как, например, описано в WO 98/02315 и WO 02/096661. Также можно формировать изображение на промежуточном листе для повторного переноса с помощью струйной печати при использовании сублимационных красителей. Носитель, который обычно используется для такой печати с повторным переносом, включает бумажную подложку, покрытую слоями, которые могут впитывать, а затем выделять красители, нанесенные с помощью способа струйной печати, описанного, например, в ЕР 1102682. Данный тип материала очень эффективен при переносе изображений на изделия, которые являются плоскими в двух измерениях. Однако указанный материал неэффективен при переносе изображений на трехмерные объекты. Это обусловлено тем, что подложка, используемая в носителе, является недостаточно гибкой, чтобы она могла принимать форму объекта без смятия и деформации. Это приводит к неровному контакту между активными поверхностями и не обеспечивает хороший перенос изображения на поверхность декорируемого изделия.
С целью преодоления проблемы, связанной с плохим контактом между активными поверхностями при попытке повторного переноса отпечатанных изображений на трехмерные изделия, вместо бумажной основы применяли термоформуемые подложки. Обычно используемая основа представляет собой аморфный полиэтилентерефталат (ПЭТ), как, например, описано в WO 01/96123 и WO 2004/022354, который является растяжимым материалом (то есть обладающим способностью растягиваться или выступать из плоскости). Аморфный ПЭТ является полностью растяжимым материалом и обычно термоформуется при температурах 120-160°С. Сложность, с которой часто сталкиваются при использовании подобного материала, состоит в том, что сублимационные красители, обычно используемые в печати данного типа, являются очень совместимыми с основанием и с материалами, используемыми в абсорбирующих текучую среду слоях на подложке. Следовательно, при выполнении последнего этапа повторного термопереноса красители могут проникать в подложку точно так же, как и переноситься на поверхность декорируемого изделия, в процессе, называемом обратной диффузией. Это означает, что не весь краситель, отпечатанный на листе для повторного переноса, переносится на готовое изделие, что ограничивает оптическую плотность, достигаемую в готовом изображении. В результате, перенесенные изображения обладают плохой контрастностью и поэтому воспринимаются как низкокачественные. Чтобы избежать обратной диффузии красителя в подложку, между слоем, впитывающим краску, и подложкой может быть нанесен изолирующий слой. Указанные изолирующие покрытия обычно наносят путем напыления тонких слоев металлов, таких как алюминий. Это существенно повышает стоимость готового листа. Кроме того, такие изолирующие слои обычно не обладают высокой эффективностью, поскольку они не регулируют движение красителя и допускают перемещение в абсорбирующие текучую среду слои листов.
СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ
В одном из аспектов настоящее изобретение обеспечивает промежуточный лист для повторного переноса, предназначенный для приема изображения, печатаемого на изделии посредством повторного термопереноса, причем лист включает подложку; а также принимающее изображение покрытие на одной стороне подложки, предназначенное для приема изображения посредством печати с использованием краски, содержащей краситель, причем покрытие включает абсорбирующий текучую среду слой и расположенный на нем контролирующий краситель слой, включающий функционализированный поливиниловый спирт и/или ионный полимер.
В процессе применения формируют (обратное) печатаемое изображение на покрытии промежуточного листа для повторного переноса, на которое наносится изображение, посредством печати с использованием краски на основе красителя. Подходящие краски часто называют сублимационными красками, хотя перенос может происходить посредством диффузии, или сублимации, или при сочетании того и другого, в зависимости от степени поверхностного контакта. Такие краски обычно включают сублимационные красители в виде дисперсии пигмента. Изображение может быть сформировано различными способами печати, включающими трафаретную печать, флексографическую печать и т.д. Предпочтительно использовать способы цифровой печати, в особенности, струйную печать. Подходящие сублимационные красители для струйной печати, обладающие требуемыми физическими свойствами, такими как вязкость и т.д., для использования в струйной печати являются коммерчески доступными, например, для использования с Epson (Epson - Торговая марка), и другими струйными принтерами. Контролирующий краситель слой может действовать таким образом, чтобы захватывать компоненты красителя в наносимой краске и удерживать указанные компоненты вблизи от поверхности листа, позволяя жидким компонентам краски проникать в абсорбирующий текучую среду слой. Затем лист прикладывают принимающим изображение покрытием к поверхности изделия, на которой предстоит выполнить печать с приложением нагрева (и обычно также прикладывают давление), в результате чего красители с передающего их донорского листа для повторного переноса переносятся на поверхность изделия с получением требуемого отпечатанного изображения. Контролирующий краситель слой может действовать таким образом, чтобы уменьшать обратную диффузию молекул красителя в подложку при нагревании листа, что повышает количество красителя, доступное для повторного переноса, и, таким образом, улучшает оптическую плотность готового изображения. Таким образом, изобретение может обеспечивать получение изображений с лучшим разрешением и плотностью по сравнению с возможным до настоящего времени. Кроме того, повышенная эффективность повторного переноса означает, что листы можно применять для печати на более широком диапазоне материалов, чем было бы возможно в данном случае.
Авторы изобретения обнаружили, что, для того чтобы достичь высокой эффективности переноса при использовании листов или пленок для повторного переноса, необходимо контролировать движение красителя в структуре покрытия. Если допускается перемещение красителей в сторону от поверхности, ниже в покрытия (в процессе струйной печати или во время этапа термопереноса), то красители не смогут участвовать в процессе переноса. Это приводит к получению в процессе повторного переноса изображений с более низким разрешением и размытым видом. Низкоэффективные пленки для повторного переноса также ограничивают диапазон материалов, которые можно было бы успешно декорировать.
В настоящем изобретении были идентифицированы конкретные материалы, которые улучшают изолирующие свойства указанных пленок. Указанные материалы предпочтительно используются в поверхностном слое пленки. Преимущество данного подхода состоит в том, что сублимационные красящие пигменты могут улавливаться в контролирующем слое и, таким образом, концентрироваться ближе к граничной поверхности переноса. При этом становится доступно большее количество красителя для повторного переноса на готовые к нанесению поверхности.
Описано большое количество материалов, которые обладают свойствами изоляции от красителя. Часто это обусловлено тем, что они обладают способностью захватывать пигменты красок. Впрочем, часто в процессе повторного термопереноса они менее эффективны, поскольку они не способны предотвратить обратную диффузию. Контролирующий краситель слой, применяемый в настоящем изобретении, может обеспечивать уменьшение перемещения красителя на обоих этапах переноса.
В предпочтительных вариантах осуществления изолирующие материалы должны быть способны по меньшей мере к уменьшению перемещения красителя после термоформования пленки вокруг объекта.
Что касается листов для повторного термопереноса в соответствии с изобретением, то, поскольку большее количество красителя становится доступно для повторного переноса, в листе после использования может оставаться меньше красителя, при этом были получены значения эффективности при повторном переносе, составляющие по меньшей мере 75%, а по возможности по меньшей мере 80% (при оптимальных технологических параметрах).
В другом аспекте изобретение обеспечивает промежуточный лист для повторного переноса, предназначенный принимать изображение, печатаемое на изделии посредством повторного термопереноса, причем лист включает подложку; а также принимающее изображение покрытие на одной стороне подложки, предназначенное для приема изображения при помощи печати, предпочтительно струйной печати, с использованием краски, содержащей краситель, причем покрытие включает абсорбирующий текучую среду слой и расположенный на нем контролирующий краситель слой, при этом лист обеспечивает по меньшей мере 75% эффективность при повторном переносе красителя.
Функционализированный поливиниловый спирт предпочтительно является силанизированным поливиниловым спиртом, который может быть гидролизован (полностью или частично). Подходящие материалы коммерчески доступны обычно в диапазоне сортов с различной молекулярной массой, причем хорошие результаты были получены с полностью гидролизуемым силанизированным поливиниловым спиртом, например, в виде Polyviol P6060 (Polyviol - Торговая марка) фирмы Wacker Polymers, который в виде 4%-ного раствора в воде имеет вязкость 30 мПа·с.
Контролирующий краситель слой (в сухих условиях) предпочтительно включает функционализированный поливиниловый спирт (например, полностью гидролизуемый силанизированный поливиниловый спирт) в количестве, изменяющемся в диапазоне 30-100% по весу сухого покрытия, например, приблизительно 80% по весу, при этом остальную долю предпочтительно составляет неионный полимер, предпочтительно нефункционализированный поливиниловый спирт, желательно с низкой степенью гидролиза (например, менее 85%). Такие материалы оказывают благоприятное воздействие на растяжимость и реологические свойства слоя, как описано ниже. Хорошие результаты были получены при использовании неионного полимера - Celvol W25/190 (Celvol - Торговая марка) фирмы Celanese Chemicals, который представляет собой смолу на основе поливинилового спирта со степенью гидролиза 81-84%.
Ионный полимер может быть выбран из материалов, включающих альгинаты, сополимеры стирола и малеинового ангидрида, а также карбоксиметилцеллюлозу, и предпочтительно находится в виде соли металла, в частности, натриевой соли. На настоящий момент предпочтительным материалом является натриевая соль карбоксиметилцеллюлозы. Натриевая соль карбоксиметилцеллюлозы коммерчески доступна с тремя степенями замещения (0,7, 0,9 и 1,2) и в широком диапазоне молекулярных масс. Хорошие результаты были получены с Walocel CRT 30 (Walocel - Торговая марка) фирмы Wolff Cellulosics, который представляет собой натриевую соль карбоксиметилцеллюлозы низкой вязкости со степенью замещения 0,9. Вязкость Walocel CRT 30 в виде 2%-ного раствора в воде составляет 30 мПа·с.
Контролирующий краситель слой (в сухих условиях) предпочтительно включает ионный полимер (например, натриевую соль карбоксиметилцеллюлозы) в количестве, изменяющемся в диапазоне 30-100% по весу сухого покрытия, например, приблизительно 50% (например, 48%), при этом остальную долю составляет неионный полимер, как описано выше в отношении слоев, включающих функционализированный поливиниловый спирт, и/или небольшое количество пластификатора, такого как полиэтиленгликоль (предпочтительно с молекулярной массой менее 600), сорбитол или глицерин, при этом предпочтительным является глицерин. Опять же, подобные материалы оказывают благоприятное воздействие на растяжимость и реологические свойства слоя.
В контролирующем краситель слое могут использоваться смеси функционализированных поливиниловых спиртов и/или ионных полимеров.
Контролирующий краситель слой предпочтительно является поверхностным слоем листа.
Контролирующий краситель слой, предпочтительно, имеет толщину сухой пленки в диапазоне 0,5-7 микронов, предпочтительно, 1,5-6,5 микронов.
Контролирующий краситель слой, желательно, включает флоккулирующий агент и/или коагулянт, который способствует осаждению наполненной пигментом краски при контакте с поверхностью изделия. Такие материалы уменьшают взаимодействие между соседними каплями типографской краски различного цвета, повышая точность и однородность печати. Примерами таких материалов являются polyDADMAC (хлорид полидиаллилдиметиламмония) с молекулярной массой, предпочтительно, 400000-500000, а также соли трехвалентных и двухвалентных металлов, такие как сульфат алюминия и хлорид магния.
В случае присутствия, флоккулирующий агент и/или коагулянт присутствуют на уровне, в общей сложности, 5% по весу твердых веществ покрытия в контролирующем краситель слое.
Изобретение находит конкретное применение в промежуточных листах для повторного переноса, которые применяются при формировании изображений на трехмерных изделиях, как описано выше. В таких листах используются деформируемые подложки, обычно из ПЭТ, с которыми хорошо совместимы сублимационные красители. Для формирования изображения на типовом трехмерном объекте промежуточный лист для повторного переноса, включающий подложку, на которую он нанесен, должен допускать растягивание без образования трещин. Опытные данные, которые были получены авторами настоящего изобретения при декорировании ряда объектов, показали, что области донорского листа должны быть способны растягиваться приблизительно в три раза от их исходной длины без растрескивания, чтобы обеспечивать декорирование всех поверхностей объекта. Это эквивалентно изменению размера по меньшей мере на 200%. В таких вариантах осуществления подложка и принимающее изображение покрытие разрабатываются с учетом указанных требований, при этом оба компонента способны деформироваться в достаточной степени при соответствующем нагревании.
Деформируемая при нагревании подложка, таким образом, предпочтительно включает материал, который деформируется при нагреве, обычно до температуры в диапазоне 80-170°С, предпочтительно, деформируется в достаточной степени при вакуумном формовании под воздействием высокой температуры. Предпочтительно использовать подложки, которые деформируются при как можно более низкой температуре, чтобы обеспечивать возможность печати на термочувствительных материалах, хотя изготавливать продукты с покрытием при использовании подобных подложек более сложно. Подложка, предпочтительно, включает аморфный (некристаллический) полиэфир, в частности, аморфный полиэтилентерефталат (АПЭТ), а также материалы, обладающие низкими температурами термической деформации. Подложка обычно имеет форму листа или пленки и желательно имеет толщину в диапазоне 100-250 микронов, например, приблизительно 150 микронов. Хорошие результаты были получены с прозрачными, толщиной 150 микронов, аморфными сортами полиэтилентерефталата, известного под торговой маркой PET 'A', поставляемого фирмой Ineos Vinyls. Более толстые сорта сложнее деформировать по форме сложных изделий. Для изготовления подложки доступны другие материалы, однако некоторые являются менее предпочтительными, например могут использоваться пленки из поливинлхлорида (ПВХ), но они могут содержать высокие уровни пластификатора, который может переходить в обрабатываемое изделие, что является нежелательным.
Что касается листов, применяемых при формировании изображений на трехмерных изделиях, принимающее изображение покрытие должно быть аналогичным образом деформируемым, причем это достигается при помощи материалов, имеющих соответствующую растяжимость, в случае необходимости изменяемую при помощи смол и/или пластификаторов. В частности, в данном отношении, как было установлено, могут применяться следующие материалы, описанные выше: неионный полимер, предпочтительно, поливиниловый спирт, наиболее предпочтительно, поливиниловый спирт с низкой степенью гидролиза, такой как Celvol W25/190, указанный выше; и растворимый в воде пластификатор, который является либо полиэтиленгликолем (предпочтительно, с молекулярной массой менее 600), либо глицерином, при этом предпочтительным является глицерин.
Абсорбирующий текучую среду слой действует таким образом, что поглощает жидкие компоненты в наносимой краске. Слой желательно должен обладать достаточной емкостью, чтобы быстро поглощать все водные и неводные растворители в краске. Указанный слой, желательно, включает пористый аморфный силикагель, который поглощает жидкие компоненты краски; первый: не поглощающий красящие вещества, полимерный связующий компонент, который снижает удержание красителя в листе в процессе сублимационного переноса; и второе: пластичное полимерное связующее, которое обеспечивает пластичность в процессе термической деформации, предотвращая растрескивание слоя. Такие слои способны деформироваться и растягиваться и, таким образом, подходят к применению в листах, предназначенных для формирования изображений на трехмерных изделиях, как описано выше.
Предпочтительный абсорбирующий текучую среду слой, таким образом, включает смесь двух совместимых полимерных связующих, в которой диспергированы частицы пористого аморфного силикагеля и которая, предпочтительно, является умеренно гомогенной по составу. Слой выполнен таким образом, чтобы подходить для печати с использованием красок, содержащих сублимационные красители, предназначенные для последующего термопереноса на изделие. Слой выполнен таким образом, что на него можно наносить изображение с помощью струйной печати, причем пористый аморфный силикагель предназначен для поглощения жидких компонентов краски. Первый, не поглощающий красители, полимерный связующий компонент предназначен для снижения удержания красителя в промежуточном листе для повторного переноса при последующем сублимационном переносе. Второе - пластичное полимерное связующее, предназначено для того, чтобы обеспечивать пластичность при нагревании и деформации, предотвращая растрескивание слоя, а также поглощать жидкие компоненты наносимой краски.
Пористый аморфный силикагель обладает хорошими поглотительными свойствами и эффективен при абсорбции широкого ряда текучих сред, включая масло и воду. Предпочтительно использовать пористый аморфный силикагель, обладающий маслопоглотительной способностью (соответствует количеству масла в граммах, которое может быть поглощено 100 граммами силикагеля) в диапазоне 25-150 граммов масла на 100 граммов силикагеля, более предпочтительно, по меньшей мере, 50 граммов масла на 100 граммов силикагеля. Силикагель, предпочтительно, имеет средний размер частиц в диапазоне 10-20 микронов. Хорошие результаты были получены при использовании Syloid W900 (Syloid - Торговая марка) силикагеля фирмы Grace Davison. Это пористый, предварительно смоченный (55% воды по весу) сорт аморфного наполнителя на основе силикагеля со средним размером частиц 13 микронов и маслопоглотительной способностью приблизительно 75 граммов масла на 100 граммов силикагеля.
Пористый аморфный силикагель обычно присутствует в количестве, изменяющемся в диапазоне 10-35%, предпочтительно 15-25% в расчете на полный сухой вес абсорбирующего текучую среду слоя.
Первое, не поглощающее красители, полимерное связующее является частью основной полимерной матрицы, которая связывает пористые аморфные частицы силикагеля, а также участвует в абсорбции жидких компонентов краски. Хорошие результаты были получены с гидролизуемыми поливиниловыми спиртами, предпочтительно, полностью гидролизуемыми поливиниловыми спиртами, которые не поглощают красители таких типов, которые используются в сублимационном переносе, даже при нагревании. Предпочтительно использовать гидролизуемые поливиниловые спирты с относительно низкими молекулярными массами и, следовательно, вязкостью, для простоты нанесения. Подходящие гидролизуемые поливиниловые спирты коммерчески доступны, например, в виде Mowiol 4/98 (Mowiol - Торговая марка), который представляет собой сорт полностью гидролизуемого поливинилового спирта с низкой молекулярной массой (27000), поставляемый фирмой Kuraray Со. Ltd.
Первое, не поглощающее красители, полимерное связующее обычно присутствует в количестве, изменяющемся в диапазоне 15-30%, предпочтительно, 20-25% в расчете на полный сухой вес абсорбирующего текучую среду слоя.
Второе пластичное полимерное связующее также является частью основной полимерной матрицы, которая связывает аморфные частицы силикагеля. Указанное связующее также препятствует растрескиванию слоя в процессе термической деформации (обычно до 200%), а также участвует в поглощении жидких компонентов краски. Таким образом, пластичное связующее, желательно, способно поглощать воду в такой степени, чтобы обеспечивать достаточное и быстрое поглощение растворителей краски в процессе печати. Подходящие связующие материалы включают полиоксазолины (поли(2-этил-2-оксазолин)) и водные дисперсии полиуретанов, при этом поли-(2-этил-2-оксазолин) на настоящий момент является предпочтительным. Поли(2-этил-2-оксазолин) коммерчески доступен в виде ряда сортов с различной молекулярной массой, например, от 5000 до 500000, такой как, например, поставляемый фирмой International Speciality Products (ISP) под Торговой маркой Aquazol. Хорошие результаты были получены с Aquazol 50, который представляет собой смолу на основе поли(2-этил-2-оксазолина) с молекулярной массой 50000: это обеспечивает получение принимающего изображение слоя, обладающего хорошими свойствами, при этом раствор не имеет нежелательной высокой вязкости.
Второе пластичное полимерное связующее обычно присутствует в количестве, изменяющемся в диапазоне 35-65%, предпочтительно, 45-55% в расчете на полный сухой вес абсорбирующего текучую среду слоя.
Абсорбирующий текучую среду слой соответственно имеет толщину в диапазоне 10-20 микронов, например, приблизительно 15 микронов.
Принимающее изображение покрытие может включать опциональный первичный слой между подложкой и абсорбирующим текучую среду слоем. Первичный слой улучшает адгезию абсорбирующего текучую среду слоя к подложке и, соответственно, включает пластичный полимерный материал. В целом эластичный полимерный материал должен быть более эластичным, чем абсорбирующий текучую среду слой, чтобы предотвратить потерю адгезии при деформации. Подходящие эластичные полимерные материалы включают водные дисперсии полиэфирных смол с низкой температурой стеклования (Тc), то есть имеющие Тс ниже 50°С, такие как поставляемые фирмой Toyobo под Торговой маркой Vylonal, например, имеющие Тс 20°С. Такие полиэфирные смолы хорошо сцепляются с аморфными полиэфирными основами. Такие полиэфирные смолы обычно обладают большей гибкостью, чем второе эластичное полимерное связующее, хотя это не существенно.
Лист может включать дополнительный эластичный промежуточный слой между абсорбирующим текучую среду слоем и контролирующим краситель слоем. Указанный слой предназначен, чтобы предотвращать или минимизировать впитывание контролирующего краситель слоя в абсорбирующий текучую среду слой в процессе изготовления.
Промежуточный слой, предпочтительно, включает неионный полимер, предпочтительно, термоформуемый неионный полимер, наиболее предпочтительно, поливиниловый спирт с низкой степенью гидролиза, например, менее 85%, такой как Celvol W25/190, указанный выше.
Промежуточный слой, предпочтительно, имеет толщину в диапазоне 0,2-3,0 микрона, предпочтительно, 0,5-1,0 микрон. Промежуточный слой, предпочтительно, также включает пластификатор, такой как полиэтиленгликоль (предпочтительно, с молекулярной массой менее 600), глицерин или сорбитол, при этом предпочтительным является глицерин. Один из предпочтительных составов промежуточного слоя (в сухих условиях) включает приблизительно 2/3 по весу Celvol W25/190 и приблизительно 1/3 по весу глицерина.
В вариантах осуществления изобретения, в которых используются термодеформируемые подложки и эластичное полимерное связующее в абсорбирующем текучую среду слое, листы находят конкретное применение в печати на трехмерных изделиях, возможно, имеющих сложные формы, включающие изогнутые формы (вогнутые или выпуклые), включая сложные кривые. При печати на трехмерных изделиях лист обычно предварительно нагревают, например, до температуры в диапазоне 80-170°С, перед наложением на изделие, чтобы размягчить лист и сделать его деформируемым. При этом размягченный лист находится при таких условиях, когда его можно легко приложить и плотно прижать к рельефу изделия. Это легко можно выполнить с помощью приложения вакуума, который вызывает формование размягченного листа по форме изделия. Когда лист удерживается в контакте с изделием, например, посредством поддерживания вакуума, лист, а, возможно, также и изделие нагревают до температуры, подходящей для переноса красителя, обычно до температуры в диапазоне 140-200°С, в течение подходящего времени, обычно в диапазоне 15-150 секунд. После переноса красителя изделие оставляют остывать или охлаждают перед снятием промежуточного листа для повторного переноса. Известно подходящее устройство для выполнения операции печати с повторным переносом, например, описанное в WO 01/96123 и WO 2004/022354.
Промежуточный лист для повторного переноса согласно изобретению находит конкретное применение в использовании вместе с оборудованием для повторного термопереноса изображений при декорировании поверхности трехмерных объектов. Объекты могут быть изготовлены из большого диапазона твердых материалов, включая пластмассу, металл, керамику, дерево и другие композитные материалы, причем объекты могут иметь цельную или тонкостенную конструкцию. Один из примеров его применения заключается в художественном оформлении панелей салона автомобилей для улучшения их внешнего вида, впрочем существует много других возможных применений.
В зависимости от природы поверхности изделия, на котором предстоит сформировать изображение, может потребоваться предварительная обработка поверхности путем нанесения поверхностного покрытия или лака для облегчения нанесения переносимых красителей. Подходящие лаки для нанесения красителя и способ их применения известны специалистам в данной области техники, например, как описано в ЕР 1392517. Лак обычно наносят распылением с последующим отверждением в печи при 90°С в течение 50 минут.
В объем изобретения также входит способ печати изображения на изделии с использованием промежуточного листа для повторного переноса в соответствии с изобретением, включающий формирование изображения посредством печати, предпочтительно струйной печати, на принимающем изображение покрытии листа, прикладывание покрытия к поверхности изделия и нагревание с целью выполнения термопереноса изображения с листа на поверхность изделия.
Изобретение также включает изделие с нанесенным изображением, отпечатанным с применением способа согласно изобретению.
Изобретение, по меньшей мере в предпочтительных вариантах осуществления, имеет ряд преимуществ, включающих следующее:
- Возможность декорировать двумерные и трехмерные объекты посредством нанесения изображений фотографического качества. Поскольку пленка и покрытия являются полностью растяжимыми, могут быть эффективно декорированы сложные трехмерные формы.
- Возможность декорировать многие термопластичные материалы без предварительной обработки, включая термочувствительные материалы, такие как полиэтилен высокой плотности (ПЭВП).
- Возможность декорировать широкий диапазон других материалов, включая металлы, стекло, керамику и древесину. Указанные материалы могут потребовать предварительной обработки.
- Возможность получения изображений высокой оптической плотности при уменьшенном расходе краски на лист для повторного переноса.
- Возможность изготовления листа для повторного переноса при экономном использовании обычных способов нанесения покрытий.
Предпочтительные варианты осуществления изобретения будут описаны далее, с целью пояснения, посредством следующих примеров. Все проценты приведены в расчете на вес, если не указано иное. Примеры относятся к Фиг.1, которая является сравнительной гистограммой оптической плотности изображений, полученных посредством повторного переноса с использованием четырех различных листов для повторного термопереноса, имеющих различные контролирующие краситель слои или изолирующие краситель слои.
ПРИМЕРЫ
Пример 1 (Тип В)
Один из вариантов термодеформируемого промежуточного листа для повторного переноса в соответствии с настоящим изобретением был изготовлен, как описано ниже. Лист включал термодеформируемую подложку, последовательно покрытую первичным слоем, абсорбирующим текучую среду слоем, эластичным промежуточным слоем и контролирующим краситель слоем.
Подложка
Подложка включала листы формата A3 из ПЭТ, изготовленные из прозрачной аморфной полиэтилентерефталатной пленки толщиной 150 микронов, поставляемой Ineos Vinyl.
Следующие покрытия были нанесены последовательно с использованием планки Meyer номер 4. Все покрытия сушили в печи при 60°С.
Первичный слой
Полиэфирную смолу с Тc ниже 50°С в форме водной дисперсии (Vylonal MD-1400 от Toyobo) наносили на подложку, получив покрытие толщиной 1 микрон. Смола очень эластичная и обеспечивает сцепление абсорбирующего текучую среду слоя с подложкой.
Абсорбирующий текучую среду слой
Абсорбирующий текучую среду слой получали при нанесении следующего состава:
Деионизованная вода 64,5%
Mowiol 4/98 4,5% (первое связующее)
Aquazol 50 10% (второе связующее)
Метанол 10% (растворитель)
Syloid W900 11% (аморфный пористый силикагель)
Состав приготавливали следующим образом.
Холодную деионизованную воду дозировали в смеситель, оборудованный нагревательной рубашкой. Затем смолу Mowiol 4/98 диспергировали в холодной деионизованной воде с использованием смесителя с лопастной мешалкой. С помощью нагревательной рубашки температуру раствора повышали до 95°С. Температуру раствора поддерживали на указанном уровне в течение последующих 30 минут, чтобы обеспечить полное растворение. Затем раствор охлаждали до 25°С. Далее к раствору добавляли связующее Aquazol 50 и метанол, после чего раствор перемешивали дополнительно в течение 2 часов.
Заключительная стадия в процессе подготовки раствора - дисперсия силикагеля Syloid W900. Чтобы обеспечить полную деагрегацию наполнителя и его диспергирование до первичных частиц, в ходе процесса смешивания требуется приложить относительно высокие поперечные силы. Поэтому данный этап проводили с использованием диспергирующей головки зубчатого типа, работающей на скорости наконечника 5-6 м/с. Силикагель Syloid W900 добавляли в воронку, создаваемую диспергирующей головкой, и перемешивали в течение 60 минут.
Покрытия толщиной 15 микрон формировали на загрунтованной поверхности подложки с получением абсорбирующего текучую среду слоя.
Эластичный промежуточный слой
Эластичный промежуточный слой получали при нанесении следующего состава:
Деионизованная вода 87%
Celvol W25/190 8,7% (смола на основе поливинилового спирта с низкой степенью гидролиза)
Глицерин 4,3% (Aldrich) (водорастворимый пластификатор)
Состав приготавливали следующим образом.
Холодную деионизованную воду дозировали в смеситель, оборудованный нагревательной рубашкой. Затем смолу Celvol W25/190 диспергировали в холодной деионизованной воде с использованием смесителя с лопастной мешалкой. С помощью нагревательной рубашки температуру раствора повышали до 95°С. Температуру раствора поддерживали на указанном уровне в течение последующих 30 минут, чтобы обеспечить полное растворение. Затем раствор охлаждали до 25°С. Далее к раствору добавляли глицерин, после чего раствор перемешивали.
Покрытия толщиной 3 микрона формировали на абсорбирующем текучую среду слое.
Контролирующий краситель слой
Контролирующий краситель слой получали при нанесении следующего состава:
Деионизованная вода 90,3%
Celvol W25/190 4,1% (смола на основе поливинилового спирта)
Walocel CRT 30 4,8% (натриевая соль карбоксиметилцеллюлозы)
Глицерин 0,8% (пластификатор)
Состав приготавливали следующим образом.
Холодную деионизованную воду дозировали в смеситель, оборудованный нагревательной рубашкой. Затем смолу Celvol W25/190 диспергировали в холодной деионизованной воде с использованием смесителя с лопастной мешалкой. С помощью нагревательной рубашки температуру раствора повышали до 95°С. Температуру раствора поддерживали на указанном уровне в течение последующих 30 минут, чтобы обеспечить полное растворение. Затем раствор охлаждали до 25°С. Далее к раствору добавляли Walocel CRT 30 и глицерин, после чего раствор перемешивали.
Покрытие толщиной 2,5 микрона, которое представляло собой контролирующий краситель слой, формировали на эластичном промежуточном слое. Контролирующий краситель слой (в сухих условиях) включал приблизительно 50% Walocel CRT, 42% Celvol W25/190 и 8% глицерина.
Пример 2 (Тип С)
Другой вариант термодеформируемого промежуточного листа для повторного переноса в соответствии с настоящим изобретением был изготовлен, как описано в Примере 1, но с использованием другого контролирующего краситель слоя и другого эластичного промежуточного слоя.
Эластичный промежуточный слой получали при нанесении следующего состава:
Деионизованная вода 76%
Технический спирт, денатурированный метанолом 20%
Celvol W25/190 4% (смола на основе поливинилового спирта)
Состав приготавливали следующим образом.
Холодную деионизованную воду дозировали в смеситель, оборудованный нагревательной рубашкой. Затем смолу Celvol W25/190 диспергировали в холодной деионизованной воде с использованием смесителя с лопастной мешалкой. С помощью нагревательной рубашки температуру раствора повышали до 95°С. Температуру раствора поддерживали на указанном уровне в течение последующих 30 минут, чтобы обеспечить полное растворение. Затем раствор охлаждали до 25°С. Далее к раствору добавляли технический спирт, денатурированный метанолом, после чего раствор перемешивали.
Покрытие толщиной 0,5 микрона формировали на абсорбирующем текучую среду слое.
Контролирующий краситель слой получали при нанесении следующего состава:
Деионизованная вода 90%
Celvol W25/190 2% (смола на основе поливинилового спирта)
Polyviol P6060 8% (полностью гидролизуемый силанизированный поливиниловый спирт).
Состав приготавливали следующим образом.
Холодную деионизованную воду дозировали в смеситель, оборудованный нагревательной рубашкой. Затем смолу Celvol W25/190 и Polyviol P6060 диспергировали в холодной деионизованной воде с использованием смесителя с лопастной мешалкой. С помощью нагревательной рубашки температуру раствора повышали до 95°С. Температуру раствора поддерживали на указанном уровне в течение последующих 30 минут, чтобы обеспечить полное растворение. Затем раствор охлаждали до 25°С.
Покрытие толщиной 3,5 микрона, которое представляло собой контролирующий краситель слой, формировали на эластичном промежуточном слое. Контролирующий краситель слой (в сухих условиях) включал 80% Polyviol P6060 и 20% Celvol W25/19.
Пример 3 (Тип А)
Другой термодеформируемый лист для повторного переноса с контролирующим краситель слоем, на основе полностью гидролизуемого поливинилового спирта изготавливали в целом не в соответствии с изобретением, как описано в Примере 1, а в целях сравнения.
Контролирующий краситель слой с толщиной покрытия 1,5 микрона получали с использованием следующего состава:
Деионизованная вода 94,8%
Mowiol 20/98 5% (связующее)
Syloid ED3 0,17% (аморфный пористый силикагель)
Состав приготавливали следующим образом.
Холодную деионизованную воду дозировали в смеситель, оборудованный нагревательной рубашкой. Затем смолу Mowiol 20/98 диспергировали в холодной деионизованной воде с использованием смесителя с лопастной мешалкой. С помощью нагревательной рубашки температуру раствора повышали до 95°С. Температуру раствора поддерживали на указанном уровне в течение последующих 30 минут, чтобы обеспечить полное растворение. Затем раствор охлаждали до 25°С.
Заключительная стадия в процессе подготовки раствора - дисперсия силикагеля Syloid ED3. Чтобы обеспечить полную деагрегацию наполнителя и его диспергирование до первичных частиц, в ходе процесса смешивания требуется приложить относительно высокие поперечные силы. Поэтому данный этап проводили с использованием диспергирующей головки зубчатого типа, работающей на скорости наконечника 5-6 м/с. Силикагель Syloid ED3 добавляли в воронку, создаваемую диспергирующей головкой, и перемешивали в течение 60 минут.
Пример 4
Сравнительные тесты выполняли с листами Примеров 1-3, а также с коммерчески доступной конкурирующей пленкой для повторного переноса, известной как 3D Image Foil, поставляемой фирмой E-Comeleon, снабженной металлизированным слоем, нанесенным на поверхность аморфной основы из ПЭТ (Тип D).
Затем на листах четырех различных типов (А, В, С и D) печатали контрольные изображения, используя струйный принтер Epson 4400 (Epson - Торговая марка), оснащенный сублимационными красками ArTainium (ArTainium - Торговая марка), поставляемыми фирмой Sawgrass Technologies Inc. Контрольное изображение содержало квадраты черного, желтого, пурпурного и голубого цвета, которые были напечатаны при полной оптической плотности.
Чтобы обеспечить приемный образец для нанесения контрольного изображения посредством повторного переноса, изготавливали несколько контрольных пластинок. Они состояли из листов белого ПЭТ (толщиной 250 микронов), покрытых грунтовочным лаком для нанесения красителя. Лак R6064 (изготовленный ICI Imagedata) приготавливали, добавляя отвердитель и разбавители согласно инструкциям в комплекте. Для нанесения указанного лака на листы использовали планку Meyer номер 3, получив толщину сухого покрытия 25 микронов. Затем лаковое покрытие отверждали при 90°С в течение 50 минут.
Затем контрольные изображения на листах для переноса повторно переносили на контрольные пластинки, чтобы установить эффективность различных изолирующих материалов. Процесс повторного переноса выполняли с использованием вакуум-пресса Clark PF420/3H Pictaflex (Clark и Pictaflex - Торговые марки), работающего при температуре переноса 160°С.
Затем оптическую плотность каждого повторно перенесенного цветного квадрата измеряли при помощи денситометра Spectroeye (Spectroeye - Торговая марка), соответствующие результаты приведены на Фиг.1.
На Фиг.1 показана оптическая плотность квадратов, окрашенных в разные цвета - черный (К), желтый (Y), пурпурный (М) и голубой (С). Можно заметить, что при использовании двух листов (Типа В и Типа С) согласно изобретению были получены наилучшие результаты.
Использованные листы для переноса также визуально исследовали, чтобы оценить количество краски, оставшейся в покрытии. Это свидетельствует о степени обратной диффузии, которая происходила в данном случае. Было установлено, что листы, изготовленные с контролирующими покрытиями на основе натриевой соли карбоксиметилцеллюлозы (Тип В) или силанизированного поливинилового спирта (Тип С), сохранили менее 20% краски. Листы, в которых использовали изолирующий слой из полностью гидролизируемого поливинилового спирта (Тип А), сохраняли значительно более высокие количества оставшейся краски, которые согласно оценке составляли приблизительно 50%. В конкурирующем материале (Тип D) с металлизированным слоем сохранилось приблизительно 30% краски.