ПРОЦЕСС МНОГОСЛОЙНОЙ ПЕЧАТИ
MULTILAYER PRINTING PROCESS

Область техники, к которой относится изобретение
Изобретение относится к процессам многослойной печати и, более конкретно, к процессам многослойной печати и получаемому в результате изделию, в котором используется отверждаемое при подводе энергии покрытие, которое обеспечивает преимущества по сравнению с обычным горячим/холодным тиснением фольгой.
Уровень техники и раскрытие изобретения
В данном разделе приводится информация об уровне техники, относящемся к настоящему изобретению, который не обязательно является известным уровнем техники. В данном разделе также приводится общее краткое описание изобретения, при этом данный раздел не содержит всестороннего раскрытия полного объема и признаков изобретения.
В полиграфии и/или обрабатывающей промышленности часто требуется путем печати или другим способом наносить знаки на контейнер изделия или на другую упаковку. Традиционно выбор процесса производится в зависимости от требуемых физических характеристик получаемых знаков. В некоторых приложениях наиболее важной характеристикой) является долговечность знаков (т.е. стойкость к изнашиванию или повреждениям). В некоторых приложениях наиболее важен внешний вид знаков (например, отражающая способность). В некоторых приложениях желательно обеспечение долговечности, внешнего вида и/или других характеристик.
Обычно для получения требуемого внешнего вида готового изделия использовались тиснение фольгой, также известное, как горячее тиснение фольгой, горячее тиснение, сухое тиснение, холодное впечатывание фольги и листовое впечатывание. Вообще говоря, горячее тиснение является сухим методом печати, в котором для нанесения графики на целевую поверхность используют разогретый штамп и фольгу. Процесс горячего тиснения обычно содержит нагрев штампа, определяющего требуемую для переноса форму, нанесение металлической фольги на целевую поверхность и за счет сочетания нагрева, времени удержания и давления часть металлической фольги в форме штампа переносится и прикрепляется на целевую поверхность.
Горячее/холодное тиснение фольгой часто желательно в силу того, что оно является сухим процессом, который не предполагает применения растворителей или печатной краски и обычно не вызывает выделения вредных испарений.
Однако качество процесса тиснения фольгой сильно зависит от качества приспособления или опоры, где размещают подвергаемый тиснению элемент. Т.е. приспособление должно обеспечивать надежную опору и надежное позиционирование подвергаемого тиснению элемента. Смещение опоры или изменения положения элемента может привести к снижению качества процесса тиснения.
Следует понимать, что традиционное тиснение фольгой часто требует существенных вложений в оборудование, которое является громоздким и дорогостоящим.
Ротационное горячее/холодное тиснение фольгой может повысить производительность по сравнению с традиционным тиснением фольгой, поскольку при таком способе снижается время выстоя. Это может, в свою очередь, повысить качество получаемых элементов знаков. Однако использование системы ротационного горячего тиснения фольгой может быть сложным с точки зрения поддержания требуемой температуры штампа. Во всех случаях штамп необходимо жестко удерживать в неподвижном состоянии для получения равномерной глубины вдавливания в тяжелых и легких зонах покрытия штампа.
К сожалению, существуют ограничения на сложность знаков, получаемых тиснением фольгой. Например, тиснение фольгой может быть ограничено конкретным рельефом поверхности. Кроме того, тиснение фольгой может оказаться дорогостоящим по сравнению с печатью с использованием печатной краски.
Однако традиционная печать с использованием печатной краски обычно требует нанесения печатной краски на целевую поверхность, после которого обычно производится нанесение лака или другого защитного слоя для повышения качества внешнего вида знаков (например, их отражательной способности) и защиты знаков. К сожалению, традиционная печать с использованием печатной краски не позволяет получить окончательный вид, обеспечиваемый тиснением фольгой, т.е. традиционная печать с использованием печатной краски обычно не обеспечивает отражательную способность, получаемую при тиснении фольгой.
Однако в соответствии с настоящим изобретением разработан оригинальный процесс многослойной печати с использованием печатной краски, в котором устранены недостатки традиционной печати с использованием печатной краски, и который обеспечивает внешний вид и долговечность, по меньшей мере сопоставимые с получаемыми при тиснении фольгой, а в некоторых вариантах осуществления изобретения превосходящие их.
Прочие области возможного применения станут очевидны из описания, приводимого в данном документе. Данное краткое описание и содержащиеся в нем конкретные примеры приведены исключительно в иллюстративных целях и не накладывают ограничений на объем настоящего изобретения.
Краткое описание чертежей
Чертежи, описываемые в данном документе, приведены в иллюстративных целях только для избранных вариантов осуществления изобретения, а не для всех возможных вариантов реализации изобретения, и не предназначены для наложения ограничений на объем настоящего изобретения.
Фиг. 1 - схематический вид системы печати согласно некоторым вариантам осуществления настоящего изобретения.
Фиг. 2А - схематический вид в разрезе изделия, выполненного в соответствии с процессом многослойной печати по изобретению в соответствии с некоторыми вариантами осуществления изобретения.
Фиг. 2В - схематический вид в разрезе изделия, выполненного в соответствии с процессом многослойной печати по изобретению в соответствии с некоторыми вариантами осуществления изобретения.
Фиг. 3 - схематический вид в разрезе изделия, полученного при помощи стандартного тиснения фольгой.
Соответствующие детали обозначены соответствующими ссылочными позициями на нескольких видах чертежей.
Осуществление изобретения
Далее приводится более подробное описание примеров осуществления изобретения со ссылками на прилагаемые чертежи. Примеры осуществления изобретения подобраны таким образом, чтобы обеспечить тщательное раскрытие изобретения и полную передачу его объема для специалистов в данной области техники. Многочисленные конкретные подробности, такие как примеры конкретных компонентов, устройств и способов приведены для обеспечения полного понимания вариантов осуществления настоящего изобретения. Специалистам в данной области техники понятно, что нет необходимости реализации конкретных деталей изобретения, что примеры осуществления изобретения могут выполняться во множестве других форм, и что ни одну из них не следует рассматривать в качестве ограничения на объем изобретения. В некоторых вариантах осуществления изобретения не приводится подробного описания хорошо известных процессов, конструкций устройств и технологий.
Терминология, применяемая в данном документе, предназначена для описания конкретных примеров осуществления изобретения и не накладывает никаких ограничений. В данном документе формы единственного числа «один», «данный» могут использоваться с намерением включения и множественных форм, за исключение тех случаев, когда контекст указывает обратное. Термины «содержит», «содержащий», «включающий» и «имеющий» являются инклюзивными и в связи с этим указывают на наличие излагаемых признаков, целых, этапов, операций, элементов и/или компонентов, но не исключают наличия или добавления одного или большего числа признаков, целых, этапов, операций, элементов, компонентов и/или их групп. Не следует считать, что этапы, процессы и операции методов, описанные в данном документе, должны обязательно выполняться в конкретном описанном или проиллюстрированном порядке, за исключением тех случаев, где данный порядок обозначен, как порядок выполнения. Следует также понимать, что возможно применение дополнительных или альтернативных этапов.
Когда об элементе говорится, что он находится «на» другом элементе или слое, «сцеплен с», «соединен с» или «связан с» другим элементом или слоем, он может непосредственно находится на другом элементе или слое, быть сцепленным, соединенным или связанным с другим элементом или слоем, либо возможно наличие промежуточных элементов или слоев. В отличие от этого, когда об элементе говорится, что он находится «непосредственно на» другом элементе или слое, «непосредственно соединен с» или «непосредственно связан с» другим элементом или слоем, невозможно наличие никаких промежуточных элементов или слоев. Прочие слова, используемые для описания отношения между элементами следует интерпретировать аналогичным образом (например, «между» и «непосредственно между», «смежный» и «непосредственно смежный» и т.д.). В данном документе термин «и/или» включает любую или все комбинации одного или большего числа связанных в список элементов.
Хотя в данном документе для описания различных элементов, компонентов, зон, слоев и/или секций могут применяться термины первый, второй, третий и т.д., данные элементы, компоненты, зоны слои и/или секции не следует ограничивать этими терминами. Эти термины могут применяться только для отделения одного элемента, компонента, зоны, слоя или секции от другой зоны, слоя или секции. Такие термины, как «первый», «второй» и прочие числовые термины в данном документе не указывают на последовательность или порядок, за исключением тех случаев, когда это явно следует из контекста. Так, первый элемент, компонент, первая зона, первый слой или первая секция, описываемые ниже, могут быть названы вторым элементом, компонентом, второй зоной, вторым слоем или второй секцией и не будут при этом соответствовать примерам осуществления изобретения.
Термины, указывающие на относительное пространственное расположение, такие как «внутренний», «внешний», «под», «ниже», «нижний», «выше», «верхний» и тому подобные, могут применяться в данном документе для упрощения описания взаимосвязи одного элемента с другим элементом (другими элементами), в соответствии с тем, как показано на фигурах. Термины относительного пространственного расположения могут охватывать различные ориентации устройства при эксплуатации или работе в дополнение к ориентации, показанной на фигурах. Например, если устройство на фигурах перевернуто, элементы, описываемые, как расположенные «ниже» или «под» другими элементами будут в этом случае расположены «выше» других элементов. Так, например, термин «ниже» может охватывать как расположение ниже, так и расположение выше. Устройство может иметь другую ориентацию (быть повернуто на 90 градусов или располагаться другим образом) и, термины, используемые в данном документе для описания относительного положения в пространстве, интерпретируются соответствующим образом.
На фиг. 1 приведена система 10 печати, выполненная в соответствии с принципами настоящего изобретения. В некоторых вариантах осуществления изобретения система 10 печати выполнена на основе системы ротационной глубокой печати (также известной под названием глубокой печати). Система в общих чертах представляет собой систему металлографической печати, которая включает гравирование изображения на носителе изображения. При глубокой печати изображение гравируется на цилиндре для применения в конструкции штампа ротационной печати. Однако следует понимать, что принципы настоящего изобретения не ограничиваются только системами глубокой печати и одинаково применимы к флексографской печати и тому подобным типам печати. При флексографской печати печатная краска переносится с дукторного вала на цилиндр гибкой пластины так называемым анилоксовым валиком, который дозирует печатную краску.
2
2
2
2
2
Вообще говоря, для создания системы глубокой печати сначала изготавливают один или большее число цилиндров, на которых выгравировано изображение для печати. Гравирование изображения на цилиндре может выполняться в соответствии с любой из ряда технологий, включающих физическое гравирование (например алмазным пером), травление (например, химическое травление) и тому подобные технологии. Данное выгравированное изображение имеет размеры, обеспечивающие размещение печатной краски для переноса на подложку при печати. В некоторых вариантах осуществления изобретения подложка может содержать бумагу или другой волокнистый материал, такой как волокнистая масса, картон, гофрированный картон, полиэтилен, полипропилен, полистирол, двухосноориентированный полипропилен и тому подобные материалы. Однако следует отметить, что могут применяться альтернативные материалы подложки, которые являются стандартными в данной области техники. Как отмечено выше, изобретение обеспечивает особенные преимущества для волокнистых подложек, таких как бумага или картон, которые имеют относительно шероховатую поверхность. Картоны, пригодные для применения в изобретении, обычно имеют удельный вес от около 160 г/м до около 400 г/м, а часто в диапазоне 180-280 г/м. Это соответствует толщине в диапазоне около 180-400 мкм в зависимости от плотности картонного материала. Для бумажных подложек характерен диапазон от около 80 г/м до около 160 г/м.
Обычно печатная система 10 может содержать множество станций 12, таких как одна первая станция 12А, одна вторая станция 12В, одна третья станция 12С, одна четвертая станция 12D, одна пятая станция 12Е, одна шестая станция 12F, одна седьмая станция 12G, одна восьмая станция 12Н, одна девятая станция 12I и одна десятая станция 12J. Следует понимать, что система 12 печати может быть выполнена с большим или меньшим числом станций, однако настоящее изобретение представляет по меньшей мере один предпочтительный вариант осуществления. В некоторых вариантах осуществления изобретения каждая из множества станций 12 может быть предназначена для разной задачи, такой как подвод энергии к отверждаемой печатной краске (что будет более полно описано в данном документе), для нанесения другого цвета, другого покрытия и тому подобной задачи. В связи с этим на подложке может быть получено любое число схем нанесения слоев и обработки.
В некоторых вариантах осуществления система 10 печати может содержать подающую систему 14 для подвода и подачи подвергаемой печати подложки или ленты 16, такой как бумага, волокнистая масса, картон, гофрированный картон, полиэтилен, полипропилен, полистирол, двухосноориентированный полипропилен и тому подобные материалы, к множеству станций 12. Каждая из множества станций 12 может содержать печатающий цилиндр 18, расположенный внутри нее. При этом следует понимать, что каждая из проиллюстрированных станций 12 не требует применения печатающего цилиндра 18, поскольку подобная станция может применяться для альтернативных целей в некоторых вариантах осуществления изобретения.
В некоторых вариантах осуществления изобретения система 10 печати может дополнительно содержать необязательную инспекционную станцию 20. Инспекционная станция 20 может располагаться спереди по ходу относительно множества станций 12. Инспекционная станция 20 может автоматически проверять и/или непрерывно проверять качество, скорость подачи и состояние подвергаемой печати подложки 16 и знаков, содержащихся на ней. Пропечатанная подложка 16 может затем при необходимости подвергаться окончательной обработке и штабелированию на поддоны на станции 22 окончательной обработки. Станция 22 окончательной обработки может выполнять одну из ряда функций обработки, таких как рилевка, резка, штабелирование и тому подобные функции.
Система 10 печати также включает по меньшей мере одну отверждающую станцию 30. Отверждающая станция 30 в некоторых вариантах осуществления изобретения может применяться для отверждения отверждаемой при подводе энергии печатной краски, расположенных на подложке 16. в соответствии с некоторыми положениями настоящей заявки отверждающая станция 30 может содержать лучевой модуль 32, выдающий энергетический луч 34, такой как электронный луч и/или ультрафиолетовый луч, направленный на подложку 16. В некоторых вариантах осуществления изобретения через нить накаливания может пропускаться электрический ток, вызывающий ускоренное испускание электронов с нити. Эти электроны могут применяться для отверждаемой при подводе энергии печатной краски, таких как отверждаемая при подводе энергии металлическая печатная краска, и вызывать полимеризацию в печатной краски (далее называемую отверждением под действием электронного луча). При необходимости лучевой модуль 32 может содержать водород для обеспечения инертности среды отверждения. Отверждение под действием ультрафиолетового излучения может также проводиться при атмосферных условиях. Отверждение под действием электронного луча обычно не вызывает образования большого количества тепла и поэтому является предпочтительным для многих приложений. Тем не менее, как было упомянуто, отверждение под действием ультрафиолетового излучения может также применяться в соответствии с положениями настоящего изобретения, хотя они не должны рассматриваться в качестве очевидных вариантов друг друга, поскольку между ними существуют различные технические и процедурные отличия.
Отверждение под действием электронного луча использует обладающие высокой энергией. Для этих электронов обычно не имеет значения толщина или цвет печатной краски. Электронный луч 34 обеспечивает достаточное количество энергии для отверждения покрытий большой толщины и/или прохождение через другие подложки.
Отверждаемая при подведении энергии печатная краска по изобретению может содержать в некоторых вариантах осуществления изобретения акрилатовый материал, который отверждается за счет полимеризации свободных радикалов. Поэтому в отличие от других систем отверждения не требуется фотоинициирующее устройство. Энергия электронов достаточна для того, чтобы вызвать полимеризацию акрилатовых материалов за счет раскрытия акрилатовых связей для формирования свободных радикалов. Эти радикалы затем воздействуют на оставшиеся акрилатовые связи до тех пор, пока не произойдет полная реакция. В результате получается отвержденный слой на подложке, обладающий долговечностью и ранее не достижимыми отражательной способностью и оптическими характеристиками при использовании печатной краски.
Процесс
При работе системы 10 печати гравированный цилиндр 18 частично погружается в красочный резервуар, за счет чего углубления заполняются отверждаемой при подведении энергии печатной краской, обычных печатной краски и/или тому подобными печатной красками. По мере вращения цилиндра он затягивает печатную краску из красочного резервуара. Работая, как лопатка, ракельный нож обскабливает цилиндр перед его контактом с подложкой, удаляя избыточную печатную краску с непечатающих (неуглубленных) зон и оставляя в ячейках требуемое количество печатной краски. После этого подложка зажимается между печатным валиком и гравированным цилиндром, за счет чего печатная краска переносится на подложку. Назначением печатного валика является приложение силы, прижимающей подложку к гравированному цилиндру для обеспечения равномерного и максимального покрытия печатной красками Капиллярное действие подложки и давление от печатных валиков вызывает выход печатной краски из полости и ее перенос на подложку. После этого подложка может перемещаться к сушилке для полной сушки перед нанесением следующего слоя.
Подложка 16 может включать нанесение отверждаемой при подводе энергии печатной краски на одной или большем числе из множества станций 12. Например, восьмая станция 12Н может включать нанесение отверждаемой при подводе энергии печатной краски на подложку 16. Подложка 16 может подвергаться последующей обработке далее по ходу и направляться к отверждающей станции 30 (процедурно расположенной между восьмой станцией 12Н и девятой станцией 12I), в которой лучевой модуль 32 испускает электронный луч 34, направленный на отверждаемую при подводе энергии печатную краску со станции 12Н. Воздействие электронного луча 34 на отверждаемую при подводе энергии печатную краску на подложке 16 (отверждаемом под действием электронного луча покрытии) вызывает полимеризацию или другие процессы отверждения отверждаемой при подводе энергии печатной краски. В некоторых вариантах осуществления изобретения несколько слоев покрытия могут отверждаться в единый слой. В результате этого процесса отверждаемая при подводе энергии печатная краска приклеивается или иным способом отверждается на подложке 16. Было обнаружено, что в результате данного процесса получаются знаки (выполненные из отвержденных за счет подвода энергии печатной краски), для которых могут быть обеспечены любые из ряда отражательных характеристик вплоть до получения зеркального окончательного вида. Таким образом, результаты настоящего процесса, по меньшей мере, эквивалентны тиснению фольгой, но при этом обладают дополнительной гибкостью. Кроме того, долговечность полученной композиции во многих задачах является достаточной для того, чтобы избежать необходимости нанесения каких-либо дополнительных слоев или защитных покрытий, таких как лак или тому подобные покрытия.
В результате вышеупомянутого процесса получается изделие 100, показанное на фиг. 2А, имеющее подложку 16, отвержденный за счет подвода энергии слой 102 и дополнительный верхний слой (например, лаковый слой) 104. В некоторых вариантах осуществления изобретения, подобных показанному на фиг. 2В, изделие 100 может содержать подложку 16, отверждаемый при подводе энергии слой 102, слой 106 металлической печатной краски, нанесенный поверх отверждаемого при подводе энергии слоя 102, и необязательный верхний слой 104, расположенный поверх слоя 106 металлической печатной краски. В отличие от этого на фиг. 3 показано изделие 200 с традиционным тиснением фольгой, имеющее подложку 216 и тиснение 218 из фольги.
В некоторых вариантах осуществления изобретения при необходимости возможно нанесение слоя 106 металлической печатной краски (см. фиг. 2В) на отвержденный за счет подвода энергии слой 102 для получения высокого качества отделки на станции 12I или 12J. В некоторых вариантах осуществления изобретения металлическая печатная краска, применяемая для слоя 106 металлической печатной краски может представлять собой стандартную металлическую печатную краску, для которой доступна номенклатура цветов. Было обнаружено, что нанесение слоя 106 металлической печатной краски на отверждаемый при подводе энергии слой 102 создает между ними связь, которая повышает долговечность слоя 106 металлической печатной краски по сравнению со стандартным нанесением слоев металлической печатной краски. В некоторых вариантах осуществления изобретения может отсутствовать необходимость в нанесении покрывающего слоя 104, который описывается в данном документе, для защиты слоя 106 металлической печатной краски. Кроме того, повышается качество отделки (например, повышается отражательная способность) слоя 106 металлической печатной краски (расположенного на отвержденном за счет подвода энергии слое 102) по сравнению со слоями металлической печатной краски, размещаемым непосредственно на подложке в соответствии со стандартным процессом.
В других вариантах осуществления изобретения при необходимости на уже отвержденный слой 102 и/или слой 106 металлической печатной краски может наноситься лаковый или покрывающий слой 104 для обеспечения высокого качества отделки на станциях 12I или 12J и/или повышения долговечности. Тем не менее, было обнаружено, что поскольку высокое качество отделки обеспечивается уже отвержденным слоем 102 и/или слоем 106 металлической печатной краски, нанесение данного покрывающего слоя (см. поз. 104 на фиг. 2А и 2В) часто не является необходимым для повышения качества отделки и в некоторых случаях нанесение данного покрывающего слоя может даже снизить общее качество отделки из-за того, что отвержденный за счет подвода энергии слой 102 изначально обладает высоким качеством. Кроме того, в подобных приложениях, в которых не используется лаковый или покрывающий слой, долговечность отверждаемого при подводе энергии слоя часто является достаточно для многих, если не для всех, случаев применения.
Аналогично отверждающей станции 30, расположенной между станциями 12Н и 12I, отверждающая станция 30', имеющая аналогичную конструкцию, может располагаться между любыми другими станциями из множества станций 12, например, между третьей станцией 12С и четвертой станцией 12D. В подобных вариантах осуществления изобретения может осуществляться нанесение дополнительных или альтернативных отверждаемых при подводе энергии слоев и их последующее отверждение в отверждающей станции 30'.
В соответствии с настоящим описанием следует понимать, что принципы настоящего изобретения обеспечивают преимущества над стандартными процессами тиснения фольгой, а также над приложениями, направленными на получение имитации фольги/металлизированного покрытия или альтернативы из фольги/металлизированного покрытия, таких как нанесение на картон металлизированного картона или металлизированного в вакууме полиэтилентерефталата, и прочими технологиями.
Рассмотренные выше варианты осуществления приведены в целях иллюстрации и описания изобретения. Данное описание не является исчерпывающим или ограничивающим изобретение. Отдельные элементы конкретного варианта осуществления обычно не ограничиваются данным конкретным вариантом осуществления, а при возможности являются взаимозаменяемыми и могут применяться в выбранном варианте осуществления, даже если они не показаны и не описаны специально для него. В них также возможно внесение различных изменений. Подобные изменения не считаются выходом за пределы изобретения, и все подобные модификации считаются включенными в объем изобретения.