ПЕЧАТНАЯ ПОДЛОЖКА И СПОСОБ ПЕЧАТИ НА ПОДЛОЖКЕ
PRINTED SUBSTRATE AND METHOD OF PRINTING ON SUBSTRATE

Область техники, к которой относится изобретение
[0001] Настоящее изобретение относится к печатной подложке и к способу печати на подложке.
Уровень техники
[0002] Струйную печать используют в разнообразных вариантах применения печати, и она может создавать красочные изображения с высоким разрешением на многообразных подложках. Способ струйной печати благоприятным образом обеспечивает высококачественные прочные изображения. Способ должен достигать высокой оптической плотности так, чтобы сводилось к минимуму количество чернил, необходимых для достижения желательного изображения. Кроме того, чернила должны прилипать к подложке так, чтобы изображение было устойчивым к истиранию.
[0003] В недавние годы струйную печать использовали для изготовления обоев. В дополнение к напечатанному рисунку, обои обычно имеют слой смолы, который придает устойчивость к царапанию и появлению пятен, и который также влияет на внешний вид обоев. Патентный документ WO 2018/110518 описывает способ печати, который может быть использован для получения облицовок поверхности, таких как обои. В раскрытом способе слой жидкой смолы наносят на подложку, и рисунок наносят на слой жидкой смолы способом струйной печати. Затем слой жидкой смолы с рисунком подвергают отверждению так, что слой жидкой смолы испытывает фазовое превращение из жидкостного в твердое состояние. В примерах на бумагу с флизилиновой подкладкой наносят слой жидкой композиции пластизолевой смолы. Пластизолевая композиция представляет собой дисперсию поливинилхлоридного полимера в пластификаторе на основе сложного эфира.
Список цитированной литературы
Патентная литература
[0004] [PTL 1] WO 2018/110518
Сущность изобретения
Техническая задача
[0005] Авторы настоящего изобретения попытались сделать дополнительные усовершенствования печатных подложек и способов печати. В частности, авторы настоящего изобретения стремились создать печатные подложки, имеющие высококачественные прочные изображения.
Решение задачи
[0006] Соответственно этому, настоящее изобретение представляет способ печати на подложке, включающий стадии
[0007] нанесения водной дисперсии полимера на подложку с образованием жидкого водного слоя полимера, причем водная дисперсия полимера включает воду и полимер;
[0008] печати чернилами на жидком водном слое полимера с образованием пропечатанного водного слоя полимера, причем чернила включают окрашивающее вещество, и тем самым пропечатанный водный слой полимера содержит окрашивающее вещество; и
[0009] высушивания пропечатанного водного слоя полимера для преобразования пропечатанного водного слоя полимера из жидкостного в твердое состояние.
[0010] Авторы настоящего изобретения нашли, что печатанием на жидком водном слое полимера можно создать подложку, несущую полимерный слой и высококачественное прочное напечатанное изображение. В частности, авторы настоящего изобретения нашли, что при условии, что водный слой представляет собой жидкость, когда на нем проводят печатание, печать проявляет хорошее растискивание точек и проникновение точек. Пропечатанный слой высушивают так, что вода испаряется из слоя, и полимер в слое коалесцирует. Полученный пропечатанный слой имеет высокую оптическую плотность и устойчив к истиранию.
[0011] В отличие от способа согласно патентному документу WO 2018/110518, в котором полимерный слой формируют с использованием полимера, диспергированного в пластификаторе, с последующим отверждением, в способе согласно настоящему изобретению используют водную дисперсию полимера. Авторы настоящего изобретения нашли, что печатание на жидком водном слое полимера может создавать печатный слой с благоприятной формой точек и однородными размером и формой точек, приводя к высококачественному изображению. Напечатанное изображение является прочным, проявляя эффективную стойкость к истиранию. Кроме того, способ согласно настоящему изобретению полезен тем, что экологически благоприятным оказывается применение компонента на водной основе, вместо компонентов на основе пластификатора согласно прототипу.
[0012] Кроме того, настоящее изобретение представляет печатную подложку, включающую пропечатанный слой полимера на подложке, причем пропечатанный слой полимера включает окрашивающее вещество и полимер. Могут быть использованы различные подложки, но предпочтительные подложки имеют поверхность, сформированную из древесины, полимера (например, поливинилхлорида) или металла (например, алюминия). Печатная подложка может быть получена способом согласно изобретению. Печатные подложки отличаются от подложек, обычно получаемых способом согласно патентному документу WO 2018/110518, тем, что они не будут содержать любые пластификаторы, образованные из пластизолевой смолы, и тем, что свойства изображения отличаются вследствие иного характера взаимодействия чернил и жидкого водного слоя полимера, по сравнению с взаимодействием чернил и неотвержденного слоя пластизоля. В печатных подложках согласно изобретению полимер в пропечатанном слое полимера может быть благоприятным образом выбран так, чтобы он прилипал преимущественно к выбранной подложке. Различные полимеры и смеси полимеров будут предпочтительными в зависимости от типа подложки.
Краткое описание чертежей
[0013] [фиг. 1] Фигура 1 схематически изображает пример способа печати на подложке согласно настоящему изобретению.
[фиг. 2] Фигура 2 представляет микрофотографию печатной подложки, полученной способом согласно изобретению.
[фиг. 3] Фигура 3 представляет микрофотографию печатной подложки, полученной способом согласно прототипу.
Описание вариантов осуществления изобретения
[0014] Способ согласно изобретению предназначен для печати на подложке. Подложка может быть сформирована из бумаги, полимерной пленки, древесины, металла, или комбинаций этих материалов. Конкретные примеры могут быть выбраны из бумаги из природной целлюлозы, полимерной пленки, синтетической бумаги, нетканого материала, флиса, ткани, древесины, полуотвержденных обоев (в которых твердый полимерный слой присутствует в форме полугеля), полностью отвержденных обоев, металлического листа, и тонкой металлической фольги, и любой комбинации этих материалов. В одном предпочтительном варианте исполнения подложка включает бумагу с основой из флиса. В еще одном варианте исполнения подложка представляет собой полужесткий поливинилхлорид, который вполне пригоден для использования в вариантах применения для напольных покрытий. В еще одном дополнительном варианте исполнения подложка представляет собой полиэтилен, который соответственно используют для вариантов применения в упаковках.
[0015] Могут быть использованы многослойные подложки. Верхний слой подложки (на который наносят водную дисперсию полимера) предпочтительно выбирают из бумаги, полимерной пленки (например, поливинилхлоридной), древесины или металла (например, алюминия).
[0016] Способ согласно изобретению может включать дополнительную стадию перед нанесением на подложку водной дисперсии полимера, в которой подложку подвергают предварительной обработке. Такая стадия предварительной обработке могла бы включать очистку подложки (например, вытирание тканью или нанесение чистящей жидкости) или выглаживание поверхности подложки (например, шлифование шкуркой с абразивным материалом, такой как наждачная бумага). Например, подложка в виде листового металла может быть обезжирена, подложка в виде полимерной пленки может быть обработана коронным разрядом или плазмой, и древесная подложка может быть очищена для удаления пыли перед нанесением водной дисперсии полимера.
[0017] В водной дисперсии полимера дисперсная фаза частиц полимера присутствует в водной сплошной фазе. Сплошная фаза может включать другие компоненты, в дополнение к воде.
[0018] Водная дисперсия полимера надлежащим образом включает по меньшей мере 10 вес.% воды, в расчете на вес водной дисперсии полимера. Водная дисперсия полимера предпочтительно включает по меньшей мере 20 вес.% воды, более предпочтительно по меньшей мере 30 вес.% воды, и наиболее предпочтительно по меньшей мере 40 вес.% воды, в расчете на вес дисперсии полимера. Сплошная фаза водной дисперсии полимера предпочтительно включает по меньшей мере 50 вес.% воды, более предпочтительно по меньшей мере 75 вес.% воды, и наиболее предпочтительно по меньшей мере 95 вес.% воды, в расчете на вес водной дисперсии полимера, минус твердая фаза. Предпочтительной является максимизация содержания воды в сплошной фазе, поскольку вода может быть легко удалена и является благоприятной для окружающей среды.
[0019] Значение рН водной дисперсии полимера надлежащим образом составляет величину между 4,0 и 9,0, более предпочтительно между 6,0 и 7,5.
[0020] Водная дисперсия полимера надлежащим образом включает по меньшей мере 10 вес.% полимера, в расчете на вес водной дисперсии полимера. Водная дисперсия полимера предпочтительно включает по меньшей мере 20 вес.% полимера, более предпочтительно по меньшей мере 30 вес.% полимера, и наиболее предпочтительно по меньшей мере 40 вес.% полимера. Водная дисперсия полимера предпочтительно включает по меньшей мере 80 вес.% полимера, более предпочтительно по меньшей мере 70 вес.% полимера. Дисперсная фаза водной дисперсии полимера предпочтительно включает по меньшей мере 90 вес.% полимера, более предпочтительно по меньшей мере 95 вес.% полимера, и наиболее предпочтительно по меньшей мере 99 вес.% воды, в расчете на содержание твердых веществ в водной дисперсии полимера. Если количество полимера в водной дисперсии полимера является слишком низким, это могло бы приводить к медленному высыханию. Количество полимера также будет влиять на вязкость водной дисперсии полимера и свойства полученного жидкого водного слоя полимера.
4
9
[0021] Полимерные частицы, которые составляют дисперсную фазу в водной дисперсии полимера, надлежащим образом имеют средний диаметр частиц между 50 нм и 5000 нм, предпочтительно между 100 нм и 2500 нм, и более предпочтительно между 100 нм и 1000 нм. Предпочтительным является более узкий диапазон размеров частиц, так как это скорее улучшает стабильность жидкого водного слоя полимера (то есть, сокращение вероятности разделения слоя на различные фазы). Средний диаметр частиц (соответственно средний объем) может быть измерен такими способами, как лазерная дифракция, динамическое рассеяние света и оптическая оценка размеров отдельной частицы. Количество полимерных частиц в литре дисперсии соответственно составляет от 10 до 10 частиц. Это может быть измерено оптической оценкой размеров отдельной частицы.
2
1-10
2
3
1-10
[0022] Полимер в дисперсной фазе надлежащим образом представляет собой полимер, образованный из одного или многих из следующих мономеров: винилхлорида, винилацетата, этилена, стирола, акриловой кислоты, акрилатов (CHCHCOOR, где R надлежащим образом представляет C-алкил), метакриловой кислоты и метакрилатов (CHC(CH)COOR’, где R’ надлежащим образом представляет C-алкил). Предпочтительные полимеры включают поливинилхлорид (PVC), сополимеры винилхлорида и винилацетата, и тройные сополимеры винилхлорида, винилацетата и этилена. Как правило, полимеры на основе винилпроизводных являются недорогими. Полимеры, включающие этиленовые мономеры, благоприятны внутренней пластификацией, которая является свойством этиленовых мономерных структурных единиц. Эта внутренняя пластификация позволяет избежать применения жидких пластификаторов, которые могут мигрировать из полимерного слоя.
[0023] В альтернативном варианте, полимер в дисперсной фазе надлежащим образом представляет собой алкидную смолу. Алкидная смола представляет собой сложный полиэфир, образованный реакцией полимеризации между многоатомным спиртом и полифункциональной кислотой. Подходящие многоатомные спирты включают глицерин, триметилолэтан, триметилолпропан и пентаэритрит. Подходящие полифункциональные кислоты включают фталевый ангидрид, изофталевую кислоту, фумаровую кислоту и малеиновый ангидрид. Характеристики алкидной смолы надлежащим образом регулируют добавлением растительного масла в смесь при реакции полимеризации. Алкидные смолы имеют то преимущество, что они стабильны, имеют низкую стоимость, и могут быть легко модифицированы для создания твердости и продолжительности высыхания в широком диапазоне.
[0024] В одном варианте осуществления изобретения полимер в дисперсной фазе может включать мономеры, которые способны к сшиванию. Подходящие мономеры включают акриламид, N-метилолакриламид, акриловую кислоту и метакриловую кислоту. Патентный документ GB 2226564 описывает пригодные к фотополимеризации привитые смолы на основе поливинилового спирта, содержащие диспергированные материалы с этиленовой ненасыщенностью, которые могли бы быть использованы в качестве полимера в водной дисперсии полимера согласно настоящему изобретению. Слой сшитого полимера скорее всего имеет улучшенную прочность.
TM
TM
TM
TM
TM
[0025] Подходящие водные дисперсии полимеров являются легкодоступными как промышленные продукты. Например, смолы Vilaqua доступны от фирмы Vil Resins Ltd, и представляют собой дисперсии алкидных смол. Смолы Vinnol и Vinnapas представляют собой дисперсии полимеров, образованных из сополимеров и тройных сополимеров винилхлорида, винилацетата и/или этилена, и могут быть приобретены в фирме Wacker Chemie AG. Другими подходящими дисперсиями являются Mowilith VC600 (сополимер винилацетата и винилхлорида) и Revacryl 826 (акриловый сополимер).
[0026] В одном варианте осуществления изобретения водную дисперсию полимера формируют из смеси двух или более водных дисперсий полимеров. Смешение двух или более водных дисперсий полимеров позволяет квалифицированному специалисту оптимизировать свойства формируемого жидкого водного слоя полимера. В частности, квалифицированный специалист может регулировать свойства полимера сообразно используемой подложке.
[0027] Вязкость водной дисперсии полимера надлежащим образом составляет от 10 мПа⋅сек до 2000 мПа⋅сек, предпочтительно от 20 мПа⋅сек до 1500 мПа⋅сек, более предпочтительно от 40 мПа⋅сек до 1000 мПа⋅сек, и наиболее предпочтительно от 100 мПа⋅сек до 500 мПа⋅сек. Вязкость надлежащим образом измеряют с использованием программируемого реометра Brookfield DV-III Ultra. Вязкость водной дисперсии полимера будет влиять на вязкость жидкого водного слоя полимера. Вязкость жидкого водного слоя полимера будет обусловливать проникновение чернил в слой полимера. Если вязкость жидкого водного слоя полимера является слишком низкой, тогда может быть недостаточным растекание чернил на слое полимера, приводя к низкой оптической плотности.
[0028] Поверхностное натяжение водной дисперсии полимера надлежащим образом составляет от 20-50 дин/см (0,02-0,05 н/м). Оно может быть измерено анализатором формы капли, например, любым из анализаторов формы капли производства фирмы Kruss GmbH.
[0029] Может быть благоприятным введение дополнительных компонентов в водную дисперсию полимера. Подходящие компоненты могли бы включать поверхностно-активные вещества, модификаторы вязкости, наполнители или сшивающие реагенты. Поверхностно-активные вещества могут действовать как смачиватели, выравнивающие агенты, диспергаторы и пеногасители.
TM
TM
TM
[0030] Введение поверхностно-активного вещества в водную дисперсию полимера изменяет поверхностное натяжение формируемого жидкого водного слоя полимера. Поверхностное натяжение влияет на то, как чернила проникают в жидкий водный слой полимера, так что добавление поверхностно-активного вещества может улучшать растекание точек или проникновение точек в стадии печати. Поверхностно-активное вещество может представлять собой материал на основе ацетиленовых диолов (например, сорта Surfynol производства фирмы Evonik). Они имеют оптимальную активность на поверхностях раздела твердой и жидкостной фаз, и могут быть особенно полезными для создания оптимального покрытия из водной дисперсии полимера на подложке. Поверхностно-активное вещество также может представлять собой фторуглеродное поверхностно-активное вещество, такое как в ассортименте Capstone от фирмы DuPont, и из материалов от фирмы Omnova в ряду продуктов PolyFox. Поверхностно-активное вещество этого типа является особенно полезным для достижения оптимальной укрывистости печати на поверхности водной дисперсии полимера. Другие подходящие поверхностно-активные вещества включают модифицированные силоксаны производства фирмы BYK Chemie. Поверхностно-активное вещество надлежащим образом присутствует в водной дисперсии полимера в количестве от 0,005 до 2 вес.%, в расчете на вес водной дисперсии полимера, предпочтительно от 0,01 до 1,00 вес.%. Количество поверхностно-активного вещества должно быть минимальным количеством, необходимым для достижения желательного изменения поверхностного натяжения, тем самым минимизируя затраты.
TM
TM
TM
TM
TM
TM
[0031] Введение модификатора вязкости в водную дисперсию полимера изменяло бы вязкость как водной дисперсии полимера, так и формируемого жидкого водного слоя полимера. Это могло бы иметь благоприятные последствия для нанесения водной дисперсии полимера и также для растекания чернил на жидком водном слое полимера. Модификатор вязкости мог бы быть выбран из производных полиакриловой кислоты, таких как Junlon, Aron, Jurymer и Rheogic производства фирмы Toagosei, и Carbopol от фирмы Lubrizol. Модификаторы этого типа корректируют вязкость систем разнообразных типов, обеспечивая возможность регулирования реологических характеристик и улучшения текучести. Загустители инвертных эмульсий Texipol являются универсальными, поскольку они проявляют эффекты изменения вязкости только после инверсии инвертной эмульсии непосредственно в загущаемой системе. Также могут быть использованы различные многоатомные спирты, такие как глицерин, полиэтиленгликоль и полипропиленгликоль. Модификатор вязкости надлежащим образом присутствует в водной дисперсии полимера в количестве от 0,05 до 15 вес.%, в расчете на вес водной дисперсии полимера, предпочтительно от 0,1 до 10 вес.%. Количество модификатора вязкости должно быть минимальным количеством, необходимым для достижения желательной вязкости, тем самым минимизируя затраты.
[0032] Введением наполнителя в водную дисперсию полимера могут быть достигнуты многообразные преимущества. Наполнители могут придавать улучшенные механические свойства слою полимера, или они могут делать слой полимера окрашенным или непрозрачным. Наполнитель также может изменять внешний вид поверхности высушенного слоя полимера. Добавление наполнителя может изменять свойства поверхности жидкого водного слоя полимера, что может приводить к улучшенным свойствам изображения, например, лучшим характеристикам растекания точек. Подходящие наполнители включают карбонат кальция (размолотый и/или осажденный), тальк (силикат магния), бариты (сульфат бария), слюду (сульфат алюминия), оксид алюминия, и другие минералы на основе алюминия. Предпочтительными наполнителями являются карбонат кальция, тальк, бариты и слюда. Наполнитель надлежащим образом присутствует в водной дисперсии полимера в количестве от 1 вес.% до 20 вес.%, в расчете на вес водной дисперсии полимера, предпочтительно от 2 вес.% до 15 вес.%. Как правило, наполнитель представляет собой недорогой компонент водной дисперсии полимера, так что нет необходимости в минимизации количества наполнителя.
[0033] Введение сшивающего реагента в водную дисперсию полимера могло бы приводить к слою полимера, имеющему улучшенную прочность, что могло бы обеспечивать благоприятные свойства, такие как превосходный блеск, улучшенная водостойкость, улучшенная устойчивость к погодным условиям (устойчивость к УФ-излучению и к нагреванию), и улучшенная износоустойчивость. Предпочтительным сшивающим реагентом является диизоцианатный реагент.
[0034] Водную дисперсию полимера наносят на подложку с образованием жидкого водного слоя полимера. Водный слой полимера является «жидким» в том плане, что материал, из которого сформирован слой, может принимать форму своего контейнера. Можно протестировать, является ли материал жидким или твердым, следующим образом. Образец материала с объемом 50 мл помещают в контейнер с открытым верхом. Поверхность образца деформируют шпателем, отбирая порцию 5 мл образца. Образец оставляют на 6 часов. Если деформированная часть не возвращается в исходное состояние, он представляет собой гель, если же возвращается в прежнее состояние, он представляет собой жидкость.
[0035] Для обеспечения того, чтобы водный слой полимера был жидким, необходимо проводить печатание вскоре после нанесения водной дисперсии полимера. Если между нанесением водной дисперсии полимера и печатанием проходит слишком много времени, тогда вода может испариться из водного слоя полимера так, что он уже перестанет быть жидким. Период времени между нанесением водной дисперсии полимера и печатанием предпочтительно составляет менее 4 часов, более предпочтительно менее 1 часа, и наиболее предпочтительно менее 10 минут. Если способ согласно изобретению проводят на технологической линии в непрерывном производственном режиме, тогда период времени между нанесением водной дисперсии полимера и печатанием надлежащим образом составляет менее 1 минуты.
[0036] Водную дисперсию полимера наносят любым подходящим способом. Например, дисперсия могла бы быть нанесена способом трафаретной печати (на плоскопечатной машине или ротационной), нанесением покрытия валиком с использованием дозирующего валика или регулирующего стержня, способом глубокой печати, или на поточной линии нанесения покрытия, такой как через щелевую фильеру, экструзией, нанесением покрытия обливом или поливом.
[0037] Толщина жидкого водного слоя полимера надлежащим образом составляет от 5 до 100 микрон (мкм), предпочтительно от 12 до 50 микрон (мкм).
[0038] Печатание надлежащим образом проводят способом капельной печати, предпочтительно струйной печати. Для пропечатывания водного слоя полимера могло бы быть использовано любое подходящее устройство для струйной печати. Например, мог бы быть использован широкоформатный латексный цветной принтер RICOH Pro 4130 (торговая марка). Печатающая головка струйного принтера может быть надлежащим образом нагрета для регулирования вязкости чернил для струйной печати. Например, она может быть нагрета до температуры в диапазоне от 30°С до 60°С, наиболее предпочтительно около 45°С.
[0039] Предпочтительно проводят печатание по меньшей мере двумя цветами. В соответствии с обычными способами струйной печати, сначала наносят первые цветные чернила, и затем наносят по меньшей мере вторые цветные чернила. Может быть использована полноцветная струйная печать. Могут быть применены стандартные печатающие головки с черным, голубым, пурпурным и желтым цветом.
[0040] Для печати с образованием пропечатанного водного слоя полимера надлежащим образом используют чернила на масляной основе. Чернила на масляной основе предпочтительно включают носитель, такой как масляный компонент, и окрашивающее вещество. Чернила на масляной основе необязательно могут включать связующую смолу.
[0041] Масляный компонент предпочтительно представляет собой сложноэфирное масло. Подходящие сложноэфирные масла включают сложные эфиры фталевой кислоты, такие как дибутилфталат, дикаприлфталат, диизодецилфталат, диоктилфталат (DPO), диизононилфталат, бутил-2-этилгексилфталат, и ди-2-этилгексилфталат; сложные эфиры адипиновой кислоты, такие как диоктиладипинат (диэтилгексиладипинат: DOA) и диизонониладипинат (DINA); сложные эфиры себациновой кислоты, такие как дибутилсебацинат, диоктилсебацинат, и диизононилсебацинат; сложные эфиры лимонной кислоты, такие как ацетилтрибутилцитрат (ATBC); сложные эфиры азелаиновой кислоты, такие как дибутилазелаинат, диоктилазелаинат, и диизононилазелаинат; сложные эфиры лауриновой кислоты, такие как метиллаурат, этиллаурат, и изобутиллаурат; сложные эфиры миристиновой кислоты, такие как изопропилмиристат, изоцетилмиристат, и октилдодецилмиристат; сложные эфиры пальмитиновой кислоты, такие как изопропилпальмитат и октилпальмитат; сложные эфиры каприловой кислоты, такие как цетилоктаноат, октилоктаноат (этилгексилгексаноат: OOE), и изононилоктаноат; и сложные эфиры изононановой кислоты, такие как этилгексилизононаноат и изононилизононаноат.
[0042] Вязкость масляного компонента предпочтительно составляет величину в диапазоне от 5 мПа⋅сек до 30 мПа⋅сек, более предпочтительно от 8 мПа⋅сек до 18 мПа⋅сек, наиболее предпочтительно от 10 мПа⋅сек до 12 мПа⋅сек, при 45°С. Вязкость предпочтительно измеряют с использованием программируемого реометра Brookfield DV-III Ultra.
[0043] Предпочтительно, чтобы чернила на масляной основе включали менее 1% по весу, и более предпочтительно менее 0,1% по весу растворителя на основе летучего органического соединения. Растворитель на основе летучего органического соединения является таким, как определено директивой EU Directive 1999/13/EC (Директива относительно выбросов растворителей, Solvent Emissions Directive), органическим соединением, имеющим давление паров при 293,15 K 0,01 кПа или более.
[0044] Чернила на масляной основе предпочтительно не содержат воду. Содержание воды в чернилах на масляной основе предпочтительно составляет менее 1% по весу, более предпочтительно менее 0,1 весового процента, в расчете на вес чернил на масляной основе.
[0045] Конкретные примеры окрашивающего вещества, входящего в состав чернил на масляной основе, включают сажу, пигменты, такие как азопигменты, фталоцианиновые пигменты, нитрозопигменты, нитропигменты, пигменты кубового крашения, пигменты протравного крашения, пигменты оснóвного крашения, пигменты кислотного крашения, и пигменты на основе натуральных материалов; и маслорастворимые красители, такие как диазокрасители и антрахиноновые красители. Каждые из этих красителей и пигментов могут быть использованы по отдельности или в комбинации с другими.
[0046] Пропечатанный водный слой полимера высушивают. Высушивание могло бы быть проведено при температуре окружающей среды, но надлежащим образом пропечатанный водный слой полимера нагревают до достижения испарения воды из слоя. Во время стадии высушивания пропечатанный водный слой полимера изменяется от жидкостного до твердого состояния. Частицы полимера из дисперсной фазы сливаются с образованием твердого полимерного слоя. Высушивание надлежащим образом проводят при температуре в диапазоне от 100°С до 200°С. Продолжительность стадии высушивания надлежащим образом составляет от 10 секунд до 10 минут.
[0047] После стадии высушивания необязательно могут быть проведены дополнительные стадии отделки. Такие стадии отделки могут включать обдувку, тиснение, нанесение облицовочного покрытия и/или ламинирование. Стадии отделки могут добавлять декорирование высушенному полимерному слою, или могут создавать дополнительную защиту.
[0048] Фигура 1 схематически изображает пример способа согласно настоящему изобретению. Водную дисперсию полимера наносят на подложку (1) с образованием жидкого водного слоя (2) полимера. Пропечатанный водный слой (2, 4) полимера формируют напечатанием (3) на жидком водном слое (2) полимера. Пропечатанный водный слой полимера нагревают (5) так, что вода испаряется, и полимер коалесцирует, причем водный слой полимера изменяется от жидкого до твердого полимера (6).
[0049] Кроме того, изобретение представляет печатную подложку. Печатная подложка может быть получена способом согласно изобретению. Печатная подложка включает пропечатанный слой полимера на подложке. Пропечатанный слой полимера включает окрашивающее вещество. Подходящие окрашивающие вещества являются такими, как описано выше. Пропечатанный слой включает полимер.
2
1-10
2
3
1-10
[0050] В одном варианте исполнения полимер в пропечатанном слое полимера надлежащим образом представляет собой полимер, образованный из одного или многих из следующих мономеров: винилхлорида, винилацетата, этилена, стирола, акриловой кислоты, акрилатов (CHCHCOOR, где R надлежащим образом представляет C-алкил), метакриловой кислоты и метакрилатов (CHC(CH)COOR’, где R’ надлежащим образом представляет C-алкил). Предпочтительные полимеры включают поливинилхлорид (PVC), сополимеры винилхлорида и винилацетата, тройные сополимеры винилхлорида, винилацетата и этилена, и алкидные смолы.
[0051] В одном предпочтительном варианте исполнения полимер в пропечатанном слое полимера включает алкидную смолу (и соответственно включает по меньшей мере 50 вес.% алкидной смолы, в расчете на вес полимера в пропечатанном слое полимера).
[0052] Подложку предпочтительно выбирают из древесной подложки, полимерной подложки, металлической подложки или картонной или бумажной подложки. Полимер в пропечатанном слое полимера может быть благоприятным образом выбран так, что он прилипает главным образом к выбранной подложке. Различные полимеры и смеси полимеров будут предпочтительными в зависимости от материала подложки.
[0053] Могут быть использованы многослойные подложки. Верхний слой подложки (который является смежным с пропечатанным слоем полимера) предпочтительно выбирают из бумаги, полимерной пленки (например, из поливинилхлорида), древесины или металла (например, алюминия).
TM
TM
TM
[0054] Пропечатанный слой полимера может включать поверхностно-активное вещество. Поверхностно-активное вещество может представлять собой материал на основе ацетиленовых диолов (например, сорта Surfynol производства фирмы Evonik). Поверхностно-активное вещество также может представлять собой фторуглеродное поверхностно-активное вещество, такое как в ассортименте Capstone от фирмы DuPont, и из материалов от фирмы Omnova в ряду продуктов PolyFox. Другие подходящие поверхностно-активные вещества включают модифицированные силоксаны производства фирмы BYK Chemie. Поверхностно-активное вещество надлежащим образом присутствует в количестве от 0,01 вес.% до 2 вес.%, в расчете на вес пропечатанного слоя полимера.
TM
TM
TM
TM
TM
[0055] Пропечатанный слой полимера может включать модификатор вязкости. Модификатор вязкости мог бы быть выбран из производных полиакриловой кислоты, таких как Junlon, Aron, Jurymer и Rheogic производства фирмы Toagosei, и Carbopol от фирмы Lubrizol. Также могут быть использованы различные многоатомные спирты, такие как глицерин, полиэтиленгликоль и полипропиленгликоль. Модификатор вязкости надлежащим образом присутствует в количестве от 0,1 вес.% до 5 вес.%, в расчете на вес пропечатанного слоя полимера.
[0056] Пропечатанный слой полимера может включать наполнитель. Подходящие наполнители включают карбонат кальция (размолотый и/или осажденный), тальк (силикат магния), бариты (сульфат бария), слюду (сульфат алюминия), оксид алюминия, и другие минералы на основе алюминия. Предпочтительными наполнителями являются карбонат кальция, тальк, бариты и слюда, наиболее предпочтительно размолотый карбонат кальция. Наполнитель надлежащим образом присутствует в количестве от 0,5 вес.% до 10 вес.%, в расчете на вес пропечатанного слоя полимера.
[0057] В одном варианте осуществления изобретения подложка представляет собой древесную подложку. В предпочтительном варианте исполнения подложка представляет собой древесную подложку, и полимер в печатном слое включает полимер на основе алкидной смолы. Полимер в печатном слое более предпочтительно включает по меньшей мере 50 вес.% полимера на основе алкидной смолы, в расчете на вес полимера в печатном слое. В дополнительном варианте осуществления изобретения подложка представляет собой полимерную подложку, предпочтительно подложку из поливинилхлорида. В предпочтительном варианте исполнения подложка представляет собой подложку из поливинилхлорида, и полимер в печатном слое включает сополимер поливинилхлорида и винилацетата. Полимер в печатном слое более предпочтительно включает по меньшей мере 50 вес.% сополимера поливинилхлорида и винилацетата, в расчете на вес полимера в печатном слое.
[0058] В дополнительном варианте осуществления изобретения подложка представляет собой металлическую подложку, предпочтительно алюминиевую подложку. В предпочтительном варианте исполнения подложка представляет собой алюминиевую подложку, и полимер в печатном слое включает полимер на основе алкидной смолы. Полимер в печатном слое более предпочтительно включает по меньшей мере 50 вес.% полимера на основе алкидной смолы, в расчете на вес полимера в печатном слое.
[0059] В дополнительном варианте осуществления изобретения подложка представляет собой бумажную или картонную подложку. В предпочтительном варианте исполнения подложка представляет собой бумажную или картонную подложку, и полимер в печатном слое включает сополимер поливинилхлорида и винилацетата. Полимер в печатном слое более предпочтительно включает по меньшей мере 50 вес.% сополимера поливинилхлорида и винилацетата, в расчете на вес полимера в печатном слое.
[0060] Нижеследующие неограничивающие примеры иллюстрируют изобретение.
Примеры 1-26
TM
TM
[0061] В каждом примере водную дисперсию полимера наносили на подложку. На жидком слое полимера проводили печатание чернилами. Пропечатанный слой высушивали при 130°С. Таблица 1 показывает тип дисперсии полимера, который был использован. Алкидная смола представляла собой Vilaqua 615A55 производства фирмы Vil Resins Ltd. Дисперсия винилхлоридного сополимера представляла собой Vinnol CE 35 от фирмы Wacker Chemie AG. Таблица 1 также представляет, были ли включены любые добавки в водную дисперсию полимера, природу подложки и цвет чернил. Также указаны оптическая плотность напечатанного изображения и прочность. Оптическую плотность измеряли с использованием денситометра X-Rite 508. Прочность оценивали с использованием испытания на растирание пальцем. Прочности давали оценку 5 (превосходная), 4 (очень хорошая), 3 (хорошая), 2 (вполне удовлетворительная) или 1 (плохая).
[0062]
[Таблица 1]
Полимерная дисперсия
Добавки
Подложка
Чернила
Оптическая плотность
Прочность
Пример 1
Винилхлоридный сополимер
-
Картон из грубой оберточной бумаги
Черный
1,94
5
Пример 2
Винилхлоридный сополимер
-
Картон из грубой оберточной бумаги
Голубой
1,57
5
Пример 3
Винилхлоридный сополимер
-
Картон из грубой оберточной бумаги
Пурпурный
1,60
5
Пример 4
Винилхлоридный сополимер
-
Стекло
Черный
0,66
1
Пример 5
Винилхлоридный сополимер
-
Стекло
Голубой
0,35
1
Пример 6
Винилхлоридный сополимер
-
Стекло
Пурпурный
0,54
1
Пример 7
Винилхлоридный сополимер
-
Алюминий
Черный
1,46
4
Пример 8
Винилхлоридный сополимер
-
Алюминий
Голубой
1,40
4
Пример 9
Винилхлоридный сополимер
-
Алюминий
Пурпурный
1,25
4
Пример 10
Винилхлоридный сополимер
-
Алюминий
Желтый
1,15
4
Пример 11
Винилхлоридный сополимер
-
PVC
Черный
0,84
3
Пример 12
Винилхлоридный сополимер
-
PVC
Голубой
1,67
3
Пример 13
Винилхлоридный сополимер
-
PVC
Пурпурный
2,32
3
Пример 14
Винилхлоридный сополимер
-
PVC
Желтый
1,35
3
Пример 15
Алкидная смола
0,08 вес.% Polyfox 151N
PVC
Черный
1,26
3
Пример 16
Алкидная смола
0,08 вес.% Polyfox 151N
Дерево
Черный
1,81
4
Пример 17
Алкидная смола
0,08 вес.% Polyfox 151N
Алюминий
Черный
1,07
5
Пример 18
Алкидная смола
-
PVC
Черный
1,52
3
Пример 19
Алкидная смола
0,5 вес.% Surfynol<sup>TM</sup> 440
PVC
Черный
2,5
4
Пример 20
Алкидная смола
0,5 вес.% Surfynol<sup>TM</sup> 440
PVC
Голубой
1,89
4
Пример 21
Алкидная смола
0,5 вес.% Surfynol<sup>TM</sup> 440
PVC
Пурпурный
1,13
4
Пример 22
Алкидная смола
0,5 вес.% Surfynol<sup>TM</sup> 440
PVC
Желтый
1,11
4
Пример 23
Алкидная смола
-
PVC
Черный
1,41
3
Пример 24
Алкидная смола
5 вес.% размолотого СаСО<sub>3</sub>
PVC
Черный
1,47
4
Пример 25
Алкидная смола
10 вес.% размолотого СаСО<sub>3</sub>
PVC
Черный
1,18
4
Пример 26
Алкидная смола 2
5 вес.% осажденного СаСО<sub>3</sub>
PVC
Черный
1,47
3
[0063] Все дисперсии полимеров являются водными, и тем самым способы являются благоприятными для окружающей среды, по сравнению со способами согласно прототипу, в которых используют полимерные системы на основе пластификаторов.
[0064] Печатные изображения, которые были получены в этих примерах, имели хорошую оптическую плотность. Авторы настоящего изобретения нашли, что капли чернил имели однородную форму и равномерное распределение. Это обсуждается дополнительно ниже для Примеров 23, 25 и 26.
[0065] Примеры демонстрируют, что различные комбинации дисперсии полимера и подложки дают различные прочности изображения. Примеры 1-3 показывают, что комбинация дисперсии винилхлоридного сополимера с картоном из грубой оберточной бумаги дает изображение с очень хорошей прочностью. Напротив, Примеры 4-6 показывают, что комбинация дисперсии винилхлоридного сополимера со стеклянной подложкой дает изображение с плохой прочностью. Примеры 7-10 демонстрируют хорошую прочность для комбинации дисперсии винилхлоридного сополимера с алюминиевой подложкой. Примеры 11-14 демонстрируют приемлемую прочность для комбинации дисперсии винилхлоридного сополимера с подложкой из поливинилхлорида (PVC).
[0066] Пример 17 показывает, что лучшие результаты относительно прочности для дисперсии алкидной смолы, включающей фторуглеродное поверхностно-активное вещество, получены с алюминиевой подложкой, тогда как хорошие результаты получены с древесной подложкой (Пример 16), и приемлемые результаты получены с подложкой из PVC (Пример 15).
[0067] Сравнение Примера 18 с Примерами 19-22 показывает, что прочность изображения может быть улучшена введением в дисперсию алкидной смолы поверхностно-активного вещества на основе ацетиленового диола. Сравнение Примеров 24 и 25 с Примером 23 показывает, что прочность изображения может быть улучшена введением в дисперсию алкидной смолы размолотого карбоната кальция.
Сравнительный Пример 1
[0068] Повторили способ согласно описанным выше Примерам, за исключением того, что вместо водной дисперсии алкидной смолы применяли дисперсию пластизоля (дисперсию поливинилхлоридного полимера в пластификаторе на основе сложного эфира), подобную использованной в патентном документе WO 2018/110518).
Микрофотографические изображения
[0069] В Фигуре 2а показана микрофотография изображения, полученного в Примере 23. Капли чернил проявляют равномерное распределение. Микрофотография изображения, полученного в Примере 26, показана в Фигуре 2b. Микрофотография изображения, полученного в Примере 25, показана в Фигуре 2с.
[0070] Микрофотография изображения, полученного в Сравнительном Примере 1, показана в Фигуре 3. Капли чернил проявляют неравномерное распределение, которое будет приводить к плохой прочности изображения, и тем самым требует применения большего количества чернил.
Примеры 27-34
TM
TM
TM
TM
TM
TM
TM
[0071] Получили водные дисперсии полимеров, как обрисовано ниже в Таблицах 2А и 2В. Дисперсия алкидной смолы представляла собой Vilaqua 615A55 производства фирмы Vil Resins Ltd. Дисперсия винилхлоридного сополимера представляла собой Vinnol CE 35 от фирмы Wacker Chemie AG. Дисперсия винилацетатного гомополимера представляла собой Emultex 581 производства фирмы Synthomer. Смачивателем был продукт Surfynol 440 от фирмы Evonik. Диизоцианатные композиции 1, 2 и 3 представляли собой Desmodur DN, Desmodur 2860 и Bayhydur 3100, все от фирмы Covestro.
[0072] [Таблица 2А]
Пример 27
Пример 28
Пример 29
Пример 30
Дисперсия алкидной смолы (г)
40
30
30
Дисперсия винилхлоридного сополимера (г)
10
10
Дисперсия винилацетатного гомополимера (г)
40
10
10
10
Смачиватель (г)
0,4
0,4
0,4
0,4
Диизоцианатная композиция 1 (г)
10
Вязкость (мПа·сек)
100000
100000
16200
7800
% твердых веществ
32,4
43,6
37,8
37,8
[0073]
[Таблица 2В]
Пример 31
Пример 32
Пример 33
Пример 34
Дисперсия алкидной смолы (г)
30
30
30
30
Дисперсия винилхлоридного сополимера (г)
5
5
5
10
Дисперсия винилацетатного гомополимера (г)
10
10
10
10
Смачиватель (г)
0,4
0,4
0,4
0,4
Диизоцианатная композиция 1 (г)
10
Диизоцианатная композиция 2 (г)
10
Диизоцианатная композиция 3 (г)
10
Вода
15
Вязкость (мПа·сек)
27000
26880
49206
66
% твердых веществ
50
28
36,8
34,1
[0074] Каждую водную дисперсию полимера нанесли на подложку из PVC. Чернила пропечатали на жидком слое полимера. Печатный слой высушили при 130°С. Результаты печати показаны в Таблице 3:
[0075]
[Таблица 3]
Внешний вид точек
Оптическая плотность
Адгезия грунтовки
Адгезия чернил (оценка 1: плохая; оценка 5: превосход-ная)
Пример 27
-
0,74
Слабая (хорошая после отверж-дения)
4
Пример 28
Пигмент сконцентри-рован в центре капли
2,08
Слабая, соскабли-вается
2
Пример 29
Пигмент сконцентри-рован на краях капли
1,42
Прочная, хорошая
2
Пример 30
Равномерный
1,5
Прочная, хорошая
3
Пример 31
Пигмент сконцентри-рован на краях капли
1,2
Прочная, хорошая
4
Пример 32
Равномерный
0,93
Прочная, хорошая
4
Пример 33
Равномерный
1,23
Прочная, хорошая
5
Пример 34
Неровная форма
1,26
Прочная, хорошая
4
Настоящая заявка имеет основой и утверждает приоритет Патентной Заявки Соединенного Королевства № 1814668.8, поданной 10 сентября 2018 года, полное содержание которой тем самым включено здесь ссылкой.