СПОСОБ СТРУЙНОЙ ПЕЧАТИ ДЛЯ ДЕКОРАТИВНЫХ СЛОИСТЫХ ПАНЕЛЕЙ
METHOD FOR INKJET PRINTING FOR DECORATIVE LAYERED PANELS

Область техники, к которой относится изобретение
Настоящее изобретение относится к способам струйной печати для изготовления декоративных слоистых (ламинированных) панелей, более конкретно для изготовления декоративной поверхности, включающей расположенные со сдвигом декоративные слоистые панели.
Уровень техники
Струйная технология заменяет собой глубокую печать в изготовлении декоративных слоистых панелей, таких как слоистые панели для пола. Глубокая печать требует трудоёмкой настройки перед началом печати. Следовательно, таким образом производят большие производственные партии, что приводит к значительному запасу декоративных слоистых панелей. Используя технологию струйной печати, производитель ламината может свести запасы к минимуму, выполняя струйную печать своими силами (in-house) и по требованию (just-in-time или JIT). Пример такого подхода показан на фиг. 2 в сравнении с фиг. 1 в EP 2865527 A (AGFA).
Струйный принтер также используется для уменьшения повторения декоративных слоистых панелей. При глубокой печати повтор задается диаметром гравировального валка. В использовании глубокой печати в среднем каждая панель пола встречается в комнате площадью 25 квадратных метров четыре раза. Струйный принтер позволяет печатать варьирующиеся (переменные) данные, что позволяет получать пол без использования повторяющихся декоративных слоистых панелей.
Печать варьирующихся данных позволяет также изготавливать индивидуальные или даже персонализированные изображения на декоративных слоистых панелях. Имело место некоторое ограниченное производство, при котором на индивидуальных декоративных слоистых панелях печатали названия компаний и логотипы.
Однако существует потребность в печати конкретных изображений, например фотографических изображений тропического пляжа или мультипликационного персонажа, где изображение покрывает поверхность множества декоративных слоистых панелей. До настоящего времени было невозможно экономичным образом изготавливать такие панели напольного покрытия, которые имели бы индивидуальное изображение, покрывающее несколько панелей напольного покрытия. Напольные панели монтируются в шахматном порядке, т. е. со сдвигом (см. фиг. 1 D), для получения прочного пола. Это означает, что необходимо соответствующим образом адаптировать резку декоративных слоистых панелей (см. Рис. 1B), что может приводить к ошибкам резки и искажению напечатанного изображения после установки пола.
Таким образом, остаётся потребность в экономичном процессе изготовлении декоративных слоистых панелей, в котором персонализированное изображение покрывало бы поверхность большого числа декоративных слоистых панелей.
Краткое изложение существа изобретения
Чтобы решить проблемы, описанные выше, были осуществлены предпочтительные варианты осуществления настоящего изобретения с помощью способа струйной печати для изготовления декоративных слоистых панелей, определенного в п. 1 формулы изобретения.
В настоящем изобретении персонализированное изображение, которое необходимо напечатать, модифицировано таким образом, чтобы не требовалась адаптация режущего оборудования, используемого для обычных декоративных слоистых панелей, обычно имеющих только изображение в виде рисунка древесины. Обычные декоративные слоистые панели (4) режутся в соответствии с вертикальными линиями (2) и горизонтальными линиями (3), как показано на фиг. 1. Монтаж этих традиционных декоративных слоистых панелей в шахматном порядке (см. фиг. 1D) не рассматривается, как искажение изображения, так как в таком случае для людей не имеет значения, какие декоративные слоистые панели соседствуют друг с другом. Монтаж декоративной поверхности со сдвигом осуществляется случайным образом путём случайного выбора панелей из одной или нескольких упаковок.
В первом аспекте изобретения искомый сдвиг в напольном покрытии учтен в модификации изображения, которое необходимо распечатать для изготовления декоративных слоистых панелей.
Во втором аспекте изобретения при модификации изобретения учитываются потери при резке для обеспечения соединения типа шпунта и паза между декоративными слоистыми панелями, так что можно свести к минимуму искажение изображения в смонтированном напольном покрытии.
Дополнительные преимущества и варианты осуществления настоящего изобретения станут очевидными из последующего описания.
Краткое описание чертежей
Фиг. 1 представляет собой схематическое изображение, показывающее современный процесс изготовления декоративных напольных панелей с использованием струйной или глубокой печати. Фиг. 1 А показывает декоративную плиту (1), полученную после горячего прессования. На фиг. 1 В декоративную плиту (1) затем разрезают на отдельные декоративные слоистые панели (4) по вертикальным линиям (2) и горизонтальным линиям (3). Полученные декоративные слоистые панели (4), показанные на фиг. 1С, упаковывают и отправляют покупателю, который случайным образом монтирует декоративные слоистые панели (4) со сдвигом на поверхности пола помещения (5).
Фиг. 2 является схематическим представлением одного варианта модификации изображения, где персонализированное изображение (10) и изображение с рисунком древесины в качестве фонового изображения (14) объединяют на стадии A в первое основное изображение (15). Персонализированное изображение (10) содержит логотип (11), название компании в виде буквенно-цифровых данных (12) и рисунок или фотографию (13) автомобиля. Первое основное изображение (15) в цифровом виде затем на стадии B разделяют на изображения декоративных панелей (16). На стадии C изображения соседних декоративных панелей в цифровом виде смещают на расстояние сдвига (17). Расстояние сдвига (17) имеет значение от L/2 до L/20, где L представляет собой длину декоративной слоистой панели. На стадии D второе основное изображение (19) формируют из соседних изображений (18) декоративной панели со сдвигом. Второе основное изображение (19) дополнительно показывает вертикальные линии разреза (20) и горизонтальные линии разреза (21), которые могут быть напечатаны на струйном принтере или по желанию могут быть опущены.
На фиг. 3 показано схематическое представление альтернативного варианта модификации изображения, где персонализированное изображение используется в качестве первого основного изображения (30) и модифицируется на стадии А в изображение (31), содержащее сдвинутые изображения декоративной панели. Это изображение (31) затем объединяют с фоновым изображением (32) для создания второго основного изображения (33), которое также дополнительно показывает вертикальные линии разреза (34) и горизонтальные линии разреза (35), которые могут быть напечатаны струйным принтером или по желанию пропущены.
На фиг. 4А показано поперечное сечение декоративной слоистой панели (40), включающей внутренний слой (41) с пазом (42) и шпунтом (43), который на верхней стороне ламинирован декоративным слоем (44) и защитным слоем (45), а на обратной стороне - балансирующим слоем (46).
На фиг. 4 В показан вид сверху декоративной слоистой панели (40), где шпунт (43) выступает на ширину TW из-под защитного слоя (45). Стороны декоративной слоистой панели (40), противоположные шпунту (43), содержат паз (невидимый), имеющий глубину по меньшей мере TW, предпочтительно на 20% больше.
На фиг. 5 показано поперечное сечение декоративной слоистой панели (50), включающей основной слой (55) с шпунтом (51) и пазом (52), ламинированный на верхней стороне прозрачной или непрозрачной термопластичной плёнкой (54) и прозрачной термопластичной плёнкой (53), в которой по меньшей мере одна из термопластичных плёнок (53, 54) несёт изображение, выполненное струйной печатью.
На фиг. 6А показано изображение (60) декоративной панели, где не учитывается нижний край и правый край, которые должны быть обрезаны для получения шпунта декоративной слоистой панели. Это приводит к искажённому изображению (62), как показано крупным планом части искажённого изображения (63).
На фиг. 6 В показано изображение (60) декоративной панели, где учтены нижний край и правый край, которые должны быть обрезаны для получения шпунта декоративной слоистой панели путём включения зоны расширения (61) в изображение декоративной панели (60). Это приводит к неискажённому изображению (63), поскольку указанная зона расширения отрезана для получения шпунта декоративной слоистой панели.
На фиг. 7 показан вид сверху декоративной слоистой панели (70) и соседней декоративной слоистой панели (71). Обе панели имеют шпунт (72) и невидимый паз (73), который выполнен в участке для выравнивания, включающем недостающую часть шпунта (74), и, невидимый, необрезанный паз (75), которые имеют аналогичные размеры и форму, чтобы они входили друг в друга, когда шпунт (72) декоративной слоистой панели (70) вставлен в паз (73) соседней декоративной слоистой панели (71).
-м
На фиг. 8 показан вид сверху напольного покрытия (80), имеющего сдвинутые декоративные слоистые панели с расстоянием сдвига (82). Одна из декоративных слоистых панелей (81) включает код позиционирования R7C3, который означает, что он расположен в 7 ряду в третьем столбце.
Описание вариантов осуществлений
Способы струйной печати
Способ струйной печати для изготовления декоративной поверхности, включающий декоративные слоистые панели со сдвигом друг относительно друга в соответствии с предпочтительным вариантом осуществления настоящего изобретения, включает стадии: i) цифрового разделения первого основного изображения (15, 30) на изображения декоративных слоистых панелей (16); ii) цифрового сдвига соседних изображений (18) декоративных слоистых панелей на выбранное расстояние сдвига (17), имеющее значение от L/2 до L/20, где L представляет длину декоративной слоистой панели; iii) цифрового формирования второго основного изображения (19, 33) из соседних сдвинутых изображений декоративных слоистых панелей (18); iv) печати второго основного изображения (19, 33) одними или несколькими чернилами для струйной печати на подложке, при этом подложка представляет собой бумажную подложку, а одни или несколько чернил для струйной печати представляют собой водные пигментированные чернила для струйной печати, которыми печатают на подложке до или после пропитки термореактивной смолой; или где одни или несколько чернил для струйной печати представляют собой УФ-отверждаемые чернила для струйной печати, а подложка представляет собой термопластичную подложку на основе материала, выбранного из группы, состоящей из поливинилхлорида (ПВХ), полипропилена (ПП), полиэтилена (ПЭ), полиэтилентерефталата (ПЭТ) и термопластичного полиуретана (ТПУ) и их комбинаций.
Струйная печать выполняется либо на бумажной подложке, либо на термопластичной подложке. Из соображений производительности более предпочтительно струйная печать выполняется либо на полотне бумажной подложки, либо на полотне термопластичной подложки.
Для большинства применений в декоративных слоистых панелях используют декоративный слой, содержащий бумагу, на основном слое из MDF или HDF. В таком случае подложка представляет собой бумажную подложку, предпочтительно имеющую один или несколько краскоприёмных слоёв, на которых осуществляют печать одними или несколькими водными пигментированными чернилами для струйной печати. Один или несколько краскоприёмных слоёв используют для улучшения качества изображения. Такие декоративные слоистые панели обычно называют «слоистыми панелями на древесной основе».
Однако для некоторых областей применения, таких как полы в ванной комнате или в рыбном магазине, чрезмерное использование воды приводит к повреждению этих декоративных слоистых панелей. В таких случаях предпочтительно использовать термопластичную подложку. В наиболее предпочтительном варианте осуществления в качестве подложки используют ПВХ, благодаря его химической стабильности, долговечности и огнезащитным свойствам. Эти свойства делают ПВХ хорошо подходящим по соображениям безопасности материалом для продуктов, близких к повседневной жизни людей. Эти термопластичные подложки обычно не являются впитывающими. Поэтому для повышения качества изображения предпочтительно использовать УФ-отверждаемые чернила для струйной печати, поскольку сразу после попадания на термопластичную подложку капли этих чернил для струйной печати могут быть иммобилизованы УФ-отверждением. Такие декоративные слоистые панели обычно называют «термопластичными слоистыми панелями» или, если они основаны на ПВХ, «виниловая плитка люкс» (LVT, от англ. «Luxury Vinyl Tile»).
В предпочтительном варианте осуществления способа струйной печати подложка представляет собой полотно бумажной подложки, имеющее один или несколько краскоприёмных слоёв, а одни или несколько чернил для струйной печати представляют собой водные пигментированные чернила для струйной печати, нанесённые на один или несколько краскоприёмных слоев перед тем, как полотно бумажной подложки пропитывают термореактивной смолой. Посредством струйной печати на бумажной подложке вместо бумажных листов достигается более высокая производительность, поскольку работа с подложкой может быть сведена к минимуму.
В более предпочтительном варианте осуществления способа струйной печати по меньшей мере один краскоприёмный слой содержит полимер поливинилового спирта и неорганический пигмент.
В особенно предпочтительном варианте осуществления способа струйной печати внешний краскоприёмный слой не содержит неорганического пигмента или содержит меньшее количество неорганического пигмента, чем краскоприёмный слой между бумажной подложкой и внешним краскоприёмным слоем.
Для внутренней отделки декоративное изображение часто включает изображения рисунка древесины. Было установлено, что классический набор чернил для струйной печати CMYK недостаточно хорошо воспроизводит все оттенки дерева. Эту проблему можно решить, добавив дополнительные коричневые или красные чернила для струйной печати, однако это делает струйную печать более дорогой и более сложной (например, усложняет управление цветом). Было установлено, что путём замены пурпурных чернил для струйной печати красными чернилами для струйной печати можно сохранить высокую цветовую гамму, одновременно обеспечивая возможность печати всех искомых коричневых цветов, присутствующих в изображениях рисунка древесины. Это особенно верно, когда красные чернила для струйной печати содержат красный пигмент, выбранный из группы, состоящей из C.I. Pigment Red 254, C.I. Pigment Red 176 и C.I. Pigment Red 122 или их смешанные кристаллы.
Было установлено, что набор чернил для струйной печати CRYK, в целом, также может воспроизводить и наиболее специализированные и персонализированные изображения. В некоторых случаях было установлено, что более высокое качество изображения (цветовая яркость) может быть получено путём расширения набора чернил для струйной печати CRYK дополнительными чернилами, такими как пурпурные, зелёные, синие и/или оранжевые. Расширение набора чернил для струйной печати этими дополнительными чернилами дополнительно расширяет цветовую гамму изображения, хотя и за счет экономических затрат. Набор чернил для струйной печати также может быть расширен за счёт комбинирования чернил для струйной печати с максимальной плотностью и с низкой плотностью. Сочетание таких тёмных и светлых цветных чернил и/или чёрных и серых чернил улучшает качество изображения за счёт уменьшения зернистости.
Особенно предпочтительный набор чернил для струйной печати CRYK включает чёрные чернила для струйной печати, содержащие сажевый пигмент, и жёлтые чернила для струйной печати, содержащие жёлтый пигмент, выбранный из группы, состоящей из C.I. Pigment Yellow 150, C.I. Pigment Yellow 151 и их смешанных кристаллов; красные чернила для струйной печати содержат красный пигмент, выбранный из группы, состоящей из C.I. Pigment Red 254, C.I. Pigment Red 176, C.I. Pigment Red 122, и их смешанных кристаллов; и голубые чернила для струйной печати, содержащие пигмент бета-фталоцианин меди.
Применение C.I. Pigment Yellow 150 в жёлтых чернилах для струйной печати и пигмента бета-фталоцианин меди, такого как C.I. Pigment Blue 15:3 или C.I. Pigment Blue 15:4, даёт слоистые панели демонстрирующие высокую светостойкость.
В наиболее предпочтительном варианте осуществления используют набор чернил для струйной печати CRYK, включающий чёрные чернила для струйной печати, содержащие сажевый пигмент, и жёлтые чернила для струйной печати, содержащие жёлтый пигмент, выбранный из группы, состоящей из C.I. Pigment Yellow 150 или его смешанных кристаллов; красные чернила для струйной печати содержат красный пигмент, выбранный из группы, состоящей из C.I. Pigment Red 254, C.I. Pigment Red 176 или их смешанных кристаллов; и голубые чернила для струйной печати, содержащие пигмент бета-фталоцианин меди.
Модификация изображения
Никаких реальных ограничений на способ модификации изображения не накладывается, при условии, что первое основное изображение модифицируется в по меньшей мере частично сдвинутое второе основное изображение. Под «по меньшей мере частично сдвинутым» подразумевается, что по меньшей мере специализированное или персонализированное изображение сдвигается, а фоновое изображение может оставаться неизменным. Последнего легко достичь, как показано на фиг. 3. В альтернативном варианте, как показано на фиг. 2, специализированное или персонализированное изображение может быть сначала объединено с фоновым изображением с образованием первого основного изображения, а затем преобразовано (со сдвигом) во второе основное изображение, как показано на фиг. 2.
Также не накладывается ограничений и на специализированное или персонализированное изображение. Последнее может содержать рисунок, фотографию, буквенно-цифровые данные, логотип и тому подобное. Специализированное изображение определяется как изображение, предназначенное для изготовления множества наборов декоративных слоистых панелей для нескольких клиентов, тогда как персонализированное изображение определяется как изображение, предназначенное для изготовления набора декоративных слоистых панелей, заказанных одним клиентом, т.е. человеком или компанией.
Соседние изображения декоративных панелей сдвинуты в цифровом виде на расстояние сдвига (17). Для оптимальной прочности, например для напольного покрытия или потолка, расстояние сдвига (17) имеет значение от L/2 до L/20, предпочтительно от L/2 до L/10 и более предпочтительно от L/2 до L/5, например, L/2 или L/4, где L обозначает длину декоративной слоистой панели. Значение вне указанного диапазона обеспечивает менее прочное напольное покрытие.
Второе основное изображение (18) может показывать вертикальные линии разреза (20) и горизонтальные линии разреза (21) на экране компьютера, на котором выполняется модификация изображения. Может быть принято решение о струйной печати этих вертикальных линий разреза (20) и горизонтальных линий разреза (21), поскольку это может облегчить точную резку декоративных слоистых панелей. В альтернативном варианте, особенно в случае автоматических режущих машин, может быть также принято решение исключить вертикальные линии (20) и горизонтальные линии (21).
Резка декоративной плиты обычно выполняется в два этапа: сначала вертикальная резка декоративной плиты, а затем - горизонтальная резка нарезанных элементов декоративной плиты на декоративные слоистые панели, или наоборот. Как правило, при резке также создаются шпунт и паз на элементах декоративной плиты и декоративных слоистых панелях. Специалистам известны специальные режущие машины для создания шпунта и паза. Коммерчески доступные режущие машины включают двойные концевые тетонеры Homag и G. Kraft Maschinenbau GmbH.
Шпунт и паз могут входить друг в друга, как проиллюстрировано шпунтом (43) и пазом (42) декоративной слоистой панели (40) на фиг. 4А. Часто на шпунт или паз для обеспечения прочности декоративной поверхности, создаваемой с помощью декоративных слоистых панелей (40), наносят некоторое количество клея.
В предпочтительном варианте осуществления шпунт и паз имеют специальную форму, так что их можно «защелкивать», а не вставлять друг в друга, как проиллюстрирован шпунтом (51) и пазом (52) на фиг. 5. Преимущество такой системы с защёлками заключается в том, что для получения прочной декоративной поверхности с помощью декоративных слоистых панелей (50) не требуется клей.
Предпочтительно потери при резке из-за создания шпунта и паза между декоративными слоистыми панелями учитывают при модификации изображения, так что искажение изображения на уложенном напольном покрытии может быть минимизировано.
В первом варианте осуществления способа струйной печати по меньшей мере две стороны изображения декоративной слоистой панели увеличены с использованием зоны расширения, которую необходимо вырезать для обеспечения соединения шпунта и паза. Зона расширения (61) на фиг. 6 B имеет ширину, которая равна или немного больше ширины TW шпунта (43) на фиг. 4 B. Если такой зоны расширения нет, часть изображения декоративной панели (60) будет обрезана при создании шпунта декоративной слоистой панели. Это часто приводит к искажённому изображению (62). Хотя это не является обязательным, зона расширения также может быть предусмотрена и на сторонах, где в декоративной слоистой панели фрезеруется паз.
Если создание зоны расширения (61) должным образом учтено в изображении декоративной панели (60), на декоративной слоистой панели может быть предусмотрен шпунт, так чтобы на готовой декоративной поверхности было видно неискажённое изображение (64).
В более предпочтительном варианте осуществления способа струйной печати зона расширения снабжена данными изображения, полученными из двух соседних сдвинутых друг относительно друга изображений декоративной слоистой панели. Таким образом, даже когда резка декоративных слоистых панелей выполняется не столь точно, не будет видна неопрятная белая линия подложки, обычно имеющей белый цвет.
В предпочтительном варианте осуществления способа струйной печати второе основное изображение содержит фоновое изображение и наложенное специализированное или персонализированное изображение, причём фоновое изображение представляет собой изображение в виде рисунка древесины или изображение камня.
Специализированное или персонализированное изображение может состоять из множества вспомогательных изображений.
Ширина TW декоративной слоистой панели в настоящем изобретении предпочтительно составляет по меньшей мере 2 мм, более предпочтительно по меньшей мере от 4 или 5 мм до 10 мм.
Способы изготовления декоративных слоистых панелей
Способ изготовления декоративных слоистых панелей согласно одному варианту осуществления включает способ струйной печати, как описано выше, дополнительно включающий стадии:
- горячего прессования листа бумажной подложки с термореактивной смолой с напечатанным методом струйной печати вторым основным изображением (19, 33) в качестве декоративного слоя (44) между основным слоем (41) и защитным слоем (45), с получением декоративной плиты; и
- резки декоративной плиты на декоративные слоистые панели (40) по вертикальным (20, 34) и горизонтальным линиям резки (21, 35).
Способ изготовления декоративных слоистых панелей согласно другому варианту осуществления включает способ струйной печати, как описано выше, дополнительно включающий стадии:
- горячего прессования термопластичной подложки со вторым основным изображением, напечатанным методом струйной печати, с защитным слоем (53), с получением декоративного слоистого материала, и
- резки декоративного слоистого материала на декоративные слоистые панели (50) по вертикальным (20, 34) и горизонтальным линиям резки (21, 35).
В обоих вариантах осуществления способа изготовления декоративных слоистых панелей предпочтительно зону расширения удаляют для создания шпунта декоративной слоистой панели.
2
Горячее прессование выполняется горячим прессом. Поверхность, которая может быть запрессована в слоистый материал, обычно определяется размером горячего пресса. Большинство горячих прессов могут работать с материалом размером 2,8 м на 2,1 м, что соответствует почти 6 м. Обычно декоративными слоистыми панелями необходимо покрыть поверхности большего размера. Кроме того, специализированное или персонализированное изображение (10) может иметь площадь, превышающую поверхность горячего пресса. В последнем случае технология, используемая для изготовления из одной слоистой плиты декоративных слоистых панелей, имеющих часть специализированного или персонализированного изображения (10), которые при смещении вновь образуют непрерывное изображение, может также быть применена и к нескольким слоистым плитам.
Вместо использования горячего пресса, требующего слоистого материала определенного размера, можно также использовать так называемый непрерывный горячий пресс с использованием полотна подложки. Особенно хорошо непрерывному горячему прессованию поддаются термопластичные полотна подложек, так как они обычно требуют более короткого времени прессования.
Декоративные слоистые панели
Основной слой и внутренний слой имеют одну и ту же цель обеспечить некоторую прочность декоративным слоистым панелям, чтобы они не разбивались на куски при изгибе. Основной слой (55) в термопластичной декоративной слоистой панели соответствует внутреннему слою (41) в декоративной слоистой панели на древесной основе.
Одним из аспектов изобретения является создание набора декоративных слоистых панелей, полученных способом, описанным выше, в котором декоративные слоистые панели, смонтированные со сдвигом, способны формировать первое основное изображение. Декоративные слоистые панели в наборе декоративных слоистых панелей предпочтительно имеют соединение типа шпунт и гребень, более предпочтительно дополнительно включают средство для выравнивания, предназначенное для достижения необходимого сдвига между двумя декоративными слоистыми панелями.
Никаких ограничений на форму или количество средств для выравнивания не накладывается. Пример средства для выравнивания (74 + 75) показан на фиг. 7. Декоративная слоистая панель (70) и соседняя декоративная слоистая панель (71) имеют шпунт (72) с отсутствующей частью шпунта (74) и невидимый паз (73) с не вырезанным пазом (75). Отсутствующая часть шпунта (74) и не вырезанный паз (75) могут входить друг в друга, поскольку они имеют схожие размеры и форму, предпочтительно одинаковые размеры и форму.
В предпочтительном варианте осуществления набора декоративных слоистых панелей по меньшей мере декоративные слоистые панели, содержащие часть первого основного изображения, но предпочтительно все декоративные слоистые панели, снабжены номерами позиционирования. Номера могут быть нанесены в любой требуемой форме. Номера могут быть напечатаны, маркированы лазером или маркированы на недекоративной стороне декоративной слоистой панели. В альтернативном варианте на декоративную сторону декоративных слоистых панелей могут быть нанесены съёмные этикетки. В другом варианте осуществления номера наносят, например, посредством струйной печати на шпунте декоративной стороны декоративной слоистой панели.
Код для позиционирования может представлять собой просто числа (1, 2, 3, 4, 5, …) или они могут иметь форму RnCm, где R представляет собой ряд, C представляет собой столбец, а n и m представляют собой целые числа. Например, первая декоративная слоистая панель может иметь номер R1C1, в то время как декоративная слоистая панель с правой стороны будет иметь номер R1C2. Первая декоративная слоистая панель во втором ряду над первой декоративной слоистой панелью будет иметь номер R2C1. Иллюстрация такого кода позиционирования показана на фиг. 8.
Код позиционирования помогает клиенту собирать декоративные слоистые панели в правильном расположении со сдвигом, воспроизводя первое основное изображение. Предпочтительно руководство по сборке декоративных панелей входит в комплект упаковки декоративных слоистых панелей. В альтернативном варианте на упаковку может быть нанесен код, такой как штрихкод или QR-код, который можно сканировать, например, с помощью смартфона, для визуализации или распечатки руководства по сборке. По меньшей мере для набора персонализированных декоративных слоистых панелей размеры и форма покрываемой декоративной поверхности будут предоставлены заказчиком при осуществлении заказа набора персонализированных декоративных слоистых панелей. Задавая размеры и форму декоративной поверхности, подлежащей покрытию, клиент также может выбрать положение персонализированного изображения на полу перед изготовлением декоративных слоистых панелей. Это позволяет гарантировать, например, что мультипликационный персонаж, напечатанный на декоративных панелях для детской спальни, не окажется закрыт кроватью или шкафом.
Как уже было описано выше, декоративные слоистые панели бывают двух форм. Как правило, декоративные панели для многоцелевого применения включают бумажную подложку, предпочтительно имеющую один или несколько краскоприёмных слоёв, на которых выполнена печать водными пигментированными чернилами для струйной печати перед пропиткой термореактивной смолой. Такие панели далее будут называться «слоистые панели на древесной основе».
В альтернативном случае декоративные слоистые панели включают термопластичную подложку, на которой выполнена печать одними или несколькими УФ-отверждаемыми чернилами для струйной печати. Такие панели далее будут называться «термопластичными слоистыми панелями».
Слоистые панели на древесной основе
Слоистая панель на древесной основе содержит по меньшей мере внутренний слой, декоративный слой и защитный слой и предпочтительно также содержит балансирующий слой. Поперечное сечение такой декоративной панели показано на фиг. 4.
Декоративная панель, такая как панель напольного покрытия, имеет декоративный слой на одной стороне основного слоя и балансирующий слой на другой стороне основного слоя.
Такие декоративные панели предпочтительно выбирают из группы, состоящей из напольных панелей, потолочных панелей и стеновых панелей, более предпочтительно такие декоративные панели являются напольными панелями.
Чтобы защитить декоративное изображение декоративного слоя от износа, поверх декоративного слоя наносится защитный слой. Балансирующий слой может быть нанесён на противоположную сторону основного слоя, чтобы ограничить или предотвратить возможный изгиб декоративной панели. Сборка балансирующего слоя, основного слоя, декоративного слоя и защитного слоя в декоративную панель предпочтительно выполняется с использованием одной и той же обработки прессованием, предпочтительно в процессе DPL (ламинат прямого давления).
В предпочтительном варианте осуществления декоративных панелей профили шпунта и паза (43 и, соответственно, 42 на фиг. 4) фрезеруются в стороне отдельных декоративных панелей, что позволяет им входить друг в друга, предпочтительно после нанесения на них клея. Соединение типа шпунт и гребень обеспечивает в случае напольных панелей прочную конструкцию напольного покрытия и защищает пол, предотвращая попадание влаги или воды.
В более предпочтительном варианте осуществления декоративные панели включают шпунт и паз специальной формы (например, 51 и, соответственно, 52 на фиг. 5), которые позволяют им входить друг в друга. Их преимуществом является простота сборки, не требующая клея. Форма шпунта и паза, необходимая для получения соответствующего механического соединения, хорошо известна в области слоистых напольных покрытий, что иллюстрируется, например, в EP 2280130 A (FLOORING IND), WO 2004/053258 (FLOORING IND), US 2008010937 (VALINGE) и US 6418683 (PERSTORP FLOORING).
Декоративные панели могут дополнительно включать в себя звукопоглощающий слой, как раскрыто в US 8196366 (UNILIN).
В предпочтительном варианте осуществления декоративная панель представляет собой антистатическую слоистую панель. Методы придания антистатических свойств декоративным панелям хорошо известны в области декоративных слоистых материалов, например, в ЕР 1567334 A (FLOORING IND).
Верхняя поверхность декоративной слоистой панели, то есть по меньшей мере защитный слой, предпочтительно снабжена рельефом, соответствующим фоновому изображению, такому как, например, рисунок древесины, трещины и сучки на дереве. Методы рельефного тиснения для достижения такого рельефа хорошо известны и раскрыты, например, в EP 1290290 A (FLOORING IND), US 2006144004 (UNILIN), EP 1711353 A (FLOORING IND) и US 2010192793 (FLOORING IND).
Наиболее предпочтительно рельеф формируется путём прижима цифрового штампа тиснения к верхнему слою декоративной заготовки или вложенной декоративной заготовки. Цифровой штамп тиснения может быть изготовлен с помощью технологии струйной печати с УФ-отверждением, чтобы рельеф соответствовал фоновому изображению, напечатанному на полотне подложки. Преимущество струйной печати по сравнению с глубокой печатью заключается в том, что фоновое изображение, например изображение рисунка древесины, может бесконечно варьироваться, так что в комнате не будет повторяющихся декоративных слоистых панелей. При использовании цифрового штампа для тиснения вариации в напечатанном методом струйной печати декоративном изображении могут все время совпадать с вариациями рельефа.
Цифровой штамп для тиснения представляет собой пластину, которая имеет возвышения, которые можно использовать для формирования рельефа на декоративной слоистой панели путём прижима цифрового штампа тиснения к защитному слою. Эти возвышения могут представлять собой отверждённые капли чернил для струйной печати, распыляемые струйным печатающим устройством, а наиболее предпочтительно - капли чернил для струйной печати, отверждённые УФ-излучением. Возвышения предпочтительно формируются путём печати и отверждения капель для струйной печати поверх уже отвержденных или частично отверждённых капель чернил для струйной печати. Пластина предпочтительно сделана жёсткой с использованием металла или твёрдого пластика.
Альтернативой пластине для цифрового тиснения может быть цилиндр для цифрового тиснения, который представляет собой цилиндр, имеющий возвышения для формирования рельефа на декоративном слоистом материале путём прижима и вращения цифрового цилиндра для тиснения вдоль верхнего слоя декоративной слоистой панели. Возвышения на цифровом цилиндре для тиснения предпочтительно представляют собой отверждённые капли чернил для струйной печати, распыляемые струйным печатающим устройством, наиболее предпочтительно - капли чернил для струйной печати, отвержденные УФ-излучением. Возвышения предпочтительно формируются путём печати и отверждения капель чернил для струйной печати поверх уже отвержденных или частично отверждённых капель чернил для струйной печати.
В предпочтительном варианте осуществления декоративные панели выполнены в виде прямоугольных вытянутых полос. Их размеры могут варьироваться в широких пределах. Предпочтительно панели имеют длину более 1 метра и ширину более 0,1 метра, например панели могут быть длиной около 1,3 метра и шириной около 0,15 метра. В соответствии со специальным вариантом осуществления длина панелей превышает 2 метра, причём ширина предпочтительно составляет около 0,2 метра или более. Печать на таких панелях предпочтительно не имеет повторов.
Декоративные слои
Декоративный слой включает бумагу, пропитанную термореактивной смолой, и декоративное изображение (второе основное изображение), напечатанное на ней струйным принтером. Его получают методом струйной печати на полотне бумажной подложки, как описано выше, с последующей пропиткой термореактивной смолой.
Внутренние слои
Внутренний слой предпочтительно изготавливается из древесных материалов, таких как древесно-стружечная плита, MDF или HDF (древесно-волокнистая плита средней плотности или древесно-волокнистая плита высокой плотности), ориентированная стружечная плита (OSB) или тому подобное. Также могут быть использованы плиты из синтетического материала или плиты, отверждённые водой, такие как цементные плиты. В особенно предпочтительном варианте осуществления внутренний слой представляет собой MDF или HDF плиту.
Внутренний слой также может быть собран по меньшей мере из большого числа листов бумаги или других листов подложки, пропитанных термореактивной смолой, как раскрыто в WO 2013/050910 (UNILIN). Предпочтительные листы бумаги включают так называемую крафт-бумагу, полученную с помощью процесса химического получения волокнистой массы, также известного как крафт-процесс, например, как описано в US 4952277 (BET PAPERCHEM).
В другом предпочтительном варианте осуществления внутренний слой представляет собой листовой материал, состоящий, в основном, из древесных волокон, которые связаны с использованием поликонденсационного клея, причём поликонденсационный клей составляет от 5 до 20 массовых процентов листового материала, и не менее 40 массовых процентов древесных волокон, полученных из переработанной древесины. Подходящие примеры раскрыты в EP 2374588 A (UNILIN).
Другие предпочтительные внутренние слои и их изготовление раскрыты в US 2011311806 (UNILIN) и US 6773799 (ДЕКОРАТИВНЫЕ ПОВЕРХНОСТИ).
Толщина внутреннего слоя предпочтительно составляет 2 - 12 мм, более предпочтительно 5 - 10 мм.
Бумажные подложки
Декоративный слой, а предпочтительно и защитный слой, включает бумагу в качестве подложки. При его наличии балансирующий слой тоже предпочтительно включает бумагу в качестве подложки.
2
2
2
Бумага предпочтительно имеет вес менее 150 г/м, потому что более толстые листы бумаги трудно пропитать термореактивной смолой по всей их толщине. Предпочтительно указанный бумажный слой имеет вес бумаги, то есть без учёта нанесённой на него смолы, 50 - 130 г/м и предпочтительно 70 - 130 г/м. Вес бумаги не может быть слишком большим, так как в таком случае количество смолы, необходимое для достаточного пропитывания бумаги, окажется слишком велико, и тогда надежная дальнейшая обработка бумаги с печатью в процессе прессования становится трудно осуществимой.
2
Предпочтительно бумажные листы имеют пористость по методу Герли (DIN 53120) 8 - 25 секунд. Такая пористость позволяет легко пропитывать даже тяжёлые листы с плотностью более 150 г/м относительно большим количеством смолы.
Подходящие листы бумаги, имеющие высокую пористость, и их изготовление также раскрыты в US 6709764 (ARJO WIGGINS).
Бумага для декоративного слоя предпочтительно представляет собой белую бумагу и может включать один или несколько отбеливающих агентов, таких как диоксид титана, карбонат кальция и тому подобное. Наличие отбеливающего агента помогает маскировать различия в цвете во внутреннем слое, что может вызвать нежелательные цветовые эффекты на декоративном изображении.
В альтернативном варианте бумага для декоративного слоя может представлять собой объёмную цветную бумагу, включающую один или несколько цветных красителей и/или цветных пигментов. Помимо маскировки различий в цвете во внутреннем слое, использование цветной бумаги уменьшает количество чернил для струйной печати, необходимое для печати декоративного изображения. Например, светло-коричневая или серая бумага может использоваться для печати рисунка древесины в качестве фонового изображения, чтобы уменьшить количество необходимых чернил для струйной печати.
2
В предпочтительном варианте осуществления неотбеленную крафт-бумагу используют для бумаги коричневатого цвета в декоративном слое. Крафт-бумага имеет низкое содержание лигнина, что приводит к высокому пределу прочности при растяжении. Предпочтительным типом крафт-бумаги является абсорбирующая крафт-бумага с плотностью 40 - 135 г/м, имеющая высокую пористость и изготовленная из чистой крафт-бумаги с низким числом Каппа и высокой однородностью.
Если защитный слой включает бумагу, то используется бумага, которая становится прозрачной или полупрозрачной после пропитки смолой и горячего прессования, так чтобы можно было увидеть декоративное изображение декоративного слоя.
Термореактивные смолы
Термореактивная смола предпочтительно выбирается из группы, состоящей из смол на основе меламиноформальдегида, смол на основе карбамидоформальдегида и смол на основе фенолформальдегида. Другие подходящие смолы для пропитки бумаги перечислены в EP 2274485 A (HUELSTA).
Наиболее предпочтительно термореактивная смола представляет собой смолу на основе меламиноформальдегида, которую в технике часто называют просто «меламиновой смолой» или «смолой на основе меламина».
Меламиноформальдегидная смола предпочтительно имеет отношение формальдегида к меламину от 1,4 до 2. Такая смола на основе меламина представляет собой смолу, которая подвергается поликонденсации при нагреве в процессе прессования. Реакция поликонденсации даёт воду в качестве побочного продукта. Образовавшаяся вода, а также любые остатки воды в термореактивной смоле до прессования должны быть в значительной степени удалены из слоя твердеющей смолы, до того, как она окажется захвачена, что приведёт к потере прозрачности затвердевшего слоя. Доступный слой чернил может препятствовать диффузии пузырьков пара к поверхности, однако настоящее изобретение предлагает меры для ограничения влияния этого препятствия.
Бумага предпочтительно пропитывается количеством термореактивной смолы, равным 40 - 250% сухой массы смолы относительно массы бумаги. Эксперименты показали, что этот диапазон количества используемой смолы обеспечивает достаточную пропитку бумаги, которая в значительной степени предотвращает расщепление, и в высокой степени стабилизирует размер бумаги.
Бумага предпочтительно насыщается таким количеством термореактивной смолы, чтобы по меньшей мере бумажная сердцевина была насыщена смолой. Такое насыщение может быть достигнуто, когда используют количество смолы, которое по меньшей мере в 1,5 или по меньшей мере в 2 раза больше массы бумаги. Предпочтительно бумагу сначала пропитывают или насыщают, а затем по меньшей мере на той стороне, на которой должна быть осуществлена печать, смолу частично удаляют.
Предпочтительно смола, нанесённая на указанную бумагу, находится на B-стадии во время печати. Такая B-стадия имеет место, когда термореактивная смола не является полностью сшитой.
Предпочтительно смола, нанесённая на указанную бумагу, имеет относительную влажность ниже 15%, а лучше 10% мас. или ниже, при печати.
Предпочтительно стадия пропитки указанной бумаги термореактивной смолой включает нанесение на бумагу смеси воды и смолы. Нанесение смеси может включать в себя погружение бумаги в ванну со смесью. Предпочтительно смолу наносят дозированно, например с использованием одного или нескольких отжимных роликов и/или скребков, чтобы контролировать количество смолы, добавляемое в бумажный слой.
Способы пропитки бумажной подложки смолой хорошо известны в данной области техники, что проиллюстрировано документами WO 2012/126816 (VITS) и EP 966641 A (VITS).
Содержание сухой смолы в смеси воды и смолы для пропитки зависит от типа смолы. Водный раствор, содержащий фенолформальдегидную смолу, предпочтительно имеет содержание сухой смолы около 30% мас., тогда как водный раствор, содержащий меламиноформальдегидную смолу, предпочтительно имеет содержание сухой смолы около 60% мас. Методы пропитки такими растворами раскрыты, например, в US 6773799 (DECORATIVE SURFACES).
Бумага предпочтительно пропитывается смесями, известными из US 4109043 (FORMICA CORP) и US 4112169 (FORMICA CORP), и поэтому предпочтительно включает, помимо меламиноформальдегидной смолы, также полиуретановую смолу и/или акриловую смолу.
Смесь, включающая термореактивную смолу, может дополнительно содержать добавки, такие как красители, поверхностно-активные ингредиенты, биоциды, антистатики, твёрдые частицы для износостойкости, эластомеры, поглотители УФ, органические растворители, кислоты, основания и тому подобное.
Преимущество добавления красителя в смесь, содержащую термореактивную смолу, заключается в том, что для изготовления декоративного слоя можно использовать один тип белой бумаги, тем самым уменьшая запасы бумаги у производителя декоративного слоистого материала. Использование цветной бумаги, как уже описано выше, для снижения количества чернил, необходимых для печати декоративного изображения, в этом случае достигается с использованием белой бумаги, окрашенной путем пропитки с использованием коричневатой термореактивной смолы. Последнее позволяет лучше контролировать количество коричневого цвета, необходимое для определённых древесных узоров.
В термореактивной смоле могут быть использованы антистатические агента. Однако предпочтительно антистатические агенты, такие как NaCl и KCl, углеродные частицы и металлические частицы, отсутствуют в смоле, потому что часто они приводят к нежелательным побочным эффектам, таким как более низкая водостойкость или более низкая прозрачность. Другие подходящие антистатики раскрыты в ЕР 1567334 А (FLOORING IND).
Предпочтительно в бумагу для защитного слоя включают твёрдые частицы для повышения износостойкости.
Краскоприёмный слой
Для изготовления декоративного слоя водные пигментированные чернила для струйной печати предпочтительно наносят методом струйной печати на один или несколько краскоприёмных слоёв, присутствующих на бумажной подложке. Также можно исключить один или несколько краскоприёмных слоёв, используя полимерное латексное связующее в водных пигментированных чернилах для струйной печати. Однако наиболее предпочтительно для максимизации качества изображения используют один или несколько краскоприёмных слоёв. После этого полотно бумажной подложки для струйной печати пропитывают термореактивной смолой.
Краскоприёмный слой может состоять из одного слоя или из двух, трёх или большего числа слоёв, причём каждый может иметь различный состав.
Может использоваться один краскоприёмный слой, но предпочтительно используются по меньшей мере два краскоприёмных слоя. Краскоприёмный слой предпочтительно включает полимерное связующее, а для быстрого высыхания чернил для струйной печати предпочтительно еще и неорганический пигмент.
Особенно предпочтительный краскоприёмный слой содержит поливиниловый спирт и неорганический пигмент, предпочтительно пигмент на основе диоксида кремния.
В предпочтительном варианте осуществления один или несколько краскоприёмных слоёв содержат неорганический пигмент и полимерное связующее с массовым отношением P/B неорганического пигмента P к полимерному связующему B более 1,5, предпочтительно более 3,0. Неорганический пигмент может представлять собой один тип неорганического пигмента или несколько различных неорганических пигментов. Полимерное связующее может быть полимерным связующим одного типа или несколькими различными полимерными связующими.
При использовании большого массового отношения P/B иногда в процессе производства могут возникать проблемы с пылью, вызванные неорганическим пигментом. Это особенно важно во время струйной печати, так как это может повредить струйные печатающие головки. Чтобы избежать этого, предпочтительно на бумажной подложке присутствуют по меньшей мере два краскоприёмных слоя, причём внешний краскоприёмный слой не содержит или имеет меньшее содержание неорганического пигмента, чем краскоприёмный слой между полотном бумажной подложки и внешним краскоприёмным слоем.
2
2
В предпочтительном варианте осуществления один или несколько краскоприёмных слоёв имеют общий сухой вес 2,0 - 10,0 г/м, более предпочтительно 3,0 - 6,0 г/м.
В предпочтительном варианте осуществления краскоприёмный слой включает полимерное связующее, выбранное из группы, состоящей из гидроксиэтилцеллюлозы; гидроксипропилцеллюлозы; гидроксиэтилметилцеллюлозы; гидроксипропилметилцеллюлозы; гидроксибутилметилцеллюлозы; метилцеллюлозы; натрий карбоксиметилцеллюлозы; натрий карбоксиметилгидроксиэтилцеллюлозы; водорастворимой этилгидроксиэтилцеллюлозы; сульфатцеллюлозы; поливинилового спирта; сополимеров винилового спирта; поливинилацетата; поливинилацеталя; поливинилпирролидона; полиакриламида; сополимера акриламида/акриловой кислоты; полистирола, стирольных сополимеров; акриловых или метакриловых полимеров; стирол/акриловых сополимеров; сополимера этилен-винилацетат; сополимера винилметиловый эфир/малеиновая кислота; поли(2-акриламидо-2-метилпропансульфокислоты); поли(диэтилентриамин-со-адипиновой кислоты); поливинилпиридина; поливинилимидазола; модифицированного полиэтилениминэпихлоргидрина; этоксилированного полиэтиленимина; полимеров, содержащих эфирную связь, таких как полиэтиленоксид (PEO), полипропиленоксид (PPO), полиэтиленгликоль (PEG) и поливиниловый эфир (PVE); полиуретана; меламиновых смол; желатина; каррагинана; декстрана; гуммиарабика; казеина; пектина; альбумина; хитина; хитозана; крахмала; производных коллагена; коллодия и агар-агара.
В особенно предпочтительном варианте осуществления краскоприёмный слой включает полимерное связующее, предпочтительно водорастворимое полимерное связующее (> 1 г/л воды), которое имеет гидроксильную группу в качестве гидрофильной структурной единицы, например поливиниловый спирт.
Предпочтительным полимером для краскоприёмного слоя является поливиниловый спирт (ПВС), сополимер винилового спирта или модифицированный поливиниловый спирт. Модифицированный поливиниловый спирт может представлять собой поливиниловый спирт катионного типа, такой как катионные сорта поливинилового спирта производства Kuraray, такие как POVAL C506, POVAL C118 производства Nippon Goshei.
Пигмент в краскоприёмном слое представляет собой неорганический пигмент, который может быть выбран из нейтрального, анионного и катионного типов пигмента. Подходящие пигменты включают, например, диоксид кремния, тальк, глину, гидротальцит, каолин, диатомовую землю, карбонат кальция, карбонат магния, основной карбонат магния, алюмосиликат, тригидроксид алюминия, оксид алюминия (оксид алюминия), оксид титана, оксид цинка, сульфат бария, сульфат кальция, сульфид цинка, сатин белый, гидрат оксида алюминия, такой как бёмит, оксид циркония или смешанные оксиды.
Неорганический пигмент предпочтительно выбирают из группы, состоящей из гидратов оксида алюминия, оксидов алюминия, гидроксидов алюминия, силикатов алюминия и диоксида кремния.
Особенно предпочтительными неорганическими пигментами являются частицы диоксида кремния, коллоидный диоксид кремния, частицы оксида алюминия и псевдобёмит, поскольку они образуют более пористые структуры. При использовании здесь частицы могут быть первичными частицами, непосредственно используемыми как они есть, или они могут образовывать вторичные частицы. Предпочтительно частицы имеют средний диаметр первичных частиц 2 мкм или менее и более предпочтительно 200 нм или менее.
Предпочтительным типом гидрата оксида алюминия является кристаллический бёмит или γ-AlO (OH). Пригодные типы бёмита включают DISPERAL HP14, DISPERAL 40, DISPAL 23N4-20, DISPAL 14N-25 и DISPERAL AL25 производства Sasol; и MARTOXIN VPP2000-2 и GL-3 производства Martinswerk GmbH.
2
3
2
3
Пригодные катионные типы оксида алюминия (оксида алюминия) включают тип α-AlO, такие как NORTON E700, поставляемые Saint-Gobain Ceramics & Plastics, Inc, и тип γ-AlO, такие как ALUMINIUM OXID C производства Degussa.
3
3
Другие пригодные неорганические пигменты включают тригидроксиды алюминия, такие как байерит, или α-Al(OH), такой как PLURAL BT, поставляемый Sasol, и Gibbsite, или γ-Al(OH), такие как марки MARTINAL и MARTIFIN производства Martinswerk GmbH, марки MICRAL компании JM Huber; марки HIGILITE производства Showa Denka K.K.
2
2
3
2
2
3
2
2
3
Другим предпочтительным типом неорганического пигмента является диоксид кремния, который можно использовать как таковой, в его анионной форме или после катионной модификации. Диоксид кремния можно выбирать из различных типов, таких как кристаллический диоксид кремния, аморфный диоксид кремния, осаждённый диоксид кремния, коллоидный диоксид кремния, силикагель, сферический и несферический диоксид кремния. Диоксид кремния может содержать незначительные количества оксидов металлов из группы Al, Zr, Ti. Пригодные типы включают AEROSIL OX50 (площадь поверхности по БЭТ 50 ± 15 м²/г, средний размер первичных частиц 40 нм, содержание SiO> 99,8%, содержание AlO <0,08%), AEROSIL MOX170 (площадь поверхности по БЭТ 170 м²/г, средний размер первичных частиц 15 нм, содержание SiO> 98,3%, содержание AlO 0,3 - 1,3%), AEROSIL MOX80 (площадь поверхности по БЭТ 80 ± 20 м²/г, средний размер первичных частиц 30 нм, содержание SiO> 98,3%, содержание AlO 0,3 - 1,3% ) или другие гидрофильные сорта AEROSIL, поставляемые Degussa-Hüls AG, которые могут давать водные дисперсии с небольшим средним размером частиц (<500 нм).
В общем, в зависимости от способа их производства, частицы диоксида кремния группируются в два типа: частицы мокрого процесса и частицы сухого процесса (в паровой фазе или пирогенный).
В мокром процессе активный диоксид кремния образуется путём ацидолиза силикатов, и он полимеризуется до подходящей степени и флоккулируется для получения водного диоксида кремния.
Парофазный процесс включает два типа; один включает высокотемпературный парофазный гидролиз галогенида кремния с получением безводного диоксида кремния (пламенный гидролиз), а другой включает термическое восстановительное испарение кварцевого песка и кокса в электрической печи с последующим окислением его на воздухе с получением также безводного диоксида кремния (дуговой метод). «Пирогенный диоксид кремния» означает частицы безводного диоксида кремния, полученные в парофазном процессе.
Особенно предпочтительными частицами диоксида кремния, используемыми в изобретении, являются частицы коллоидного диоксида кремния. Коллоидный диоксид кремния отличается от водного диоксида кремния по плотности поверхностных силанольных групп и наличию или отсутствию в нём пор, и два разных типа диоксида кремния имеют разные свойства. Коллоидный диоксид кремния подходит для формирования трёхмерной структуры с высокой пористостью. Поскольку коллоидный диоксид кремния имеет особенно большую удельную поверхность, его адсорбционная и удерживающая способность относительно чернил являются высокими. Предпочтительно парофазный диоксид кремния имеет средний диаметр первичных частиц 30 нм или менее, более предпочтительно 20 нм или менее, ещё более предпочтительно 10 нм или менее и наиболее предпочтительно 3 - 10 нм. Частицы коллоидного диоксида кремния легко агрегируются посредством водородных связей за счёт его силанольных групп. Следовательно, когда их средний размер первичных частиц не превышает 30 нм, частицы диоксида кремния могут образовывать структуру с высокой пористостью.
В дополнительном предпочтительном варианте осуществления краскоприёмный слой может быть сшитым. Может быть использован любой подходящий сшивающий агент известного уровня техники. Борная кислота особенно предпочтительна в качестве сшивающего агента для одного или нескольких краскоприёмных слоёв, используемых в настоящем изобретении.
Краскоприёмный слой(и) может включать другие добавки, такие как красители, поверхностно-активные вещества, биоциды, антистатики, твёрдые частицы для износостойкости, эластомеры, поглотители УФ-излучения, органические растворители, пластификаторы, светостабилизаторы, регуляторы pH, антистатики, отбеливающие агенты, матирующие агенты и тому подобное.
Краскоприёмный слой(и) может быть нанесён на подложку любым обычным способом нанесения покрытия, таким как нанесение покрытия погружением, нанесение покрытия ножевым устройством, экструзионное нанесение покрытия, центрифугирование, нанесение покрытия движущимся бункером и нанесение покрытия поливом.
В альтернативном варианте краскоприёмный слой(и) также можно наносить способами печати, такими как флексографическая печать или клапанно-струйная печать.
Защитные слои
Предпочтительно защитный слой наносится на декоративное изображение посредством наложения, то есть носителя из смолы, или жидкого покрытия, предпочтительно, когда декоративный слой находится на основном слое, либо в незафиксированном, либо в уже зафиксированном или приклеенным к нему состоянии.
В предпочтительном варианте осуществления носитель верхнего слоя представляет собой бумагу, пропитанную термореактивной смолой, которая становится прозрачной или полупрозрачной после горячего прессования в процессе DPL.
Предпочтительный способ такого наложения описан в US 2009208646 (DEKOR KUNSTSTOFFE).
Жидкое покрытие предпочтительно включает термореактивную смолу, но также может представлять собой другой тип жидкости, такой как УФ или ЭП-отверждаемый лак.
В особенно предпочтительном варианте осуществления жидкое покрытие включает меламиновую смолу и твёрдые частицы, такие как корунд.
Защитный слой предпочтительно является наружным слоем, но в другом варианте осуществления термопластичный или эластомерный поверхностный слой может быть нанесён на защитный слой, предпочтительно из чистого термопластичного или эластомерного материала. В последнем случае предпочтительно слой на основе термопластичного или эластомерного материала также наносят на другую сторону внутреннего слоя.
Примеры жидких меламиновых покрытий приведены в DE 19725829 C (LS INDUSTRIELACKE) и US 3173804 (RENKL PAIDIWERK).
Жидкое покрытие может содержать твёрдые частицы, предпочтительно прозрачные твёрдые частицы. Подходящие жидкие покрытия для защиты от износа, содержащие твёрдые частицы, и способы изготовления такого защитного слоя раскрыты в US 2011300372 (CT FOR ABRASIVES AND REFRACTORIES) и US 8410209 (CT FOR ABRASIVES AND REFRACTORIES).
Прозрачность, а также цвет защитного слоя могут контролироваться твёрдыми частицами, когда они включают один или несколько оксидов, оксинитридов или смешанных оксидов элементов из группы Li, Na, K, Ca, Mg , Ba, Sr, Zn, Al, Si, Ti, Nb, La, Y, Ce или B.
2
2
Общее количество твёрдых частиц и частиц прозрачного твёрдого материала обычно составляет 5 – 70% об. общего объёма жидкого покрытия. Общее количество твёрдых частиц составляет 1 - 100 г/м, предпочтительно 2 - 50 г/м.
Если защитный слой включает бумагу в качестве листа носителя для термореактивной смолы, то твёрдые частицы, такие как частицы оксида алюминия, предпочтительно инкорпорированы в бумагу или на бумаге. Предпочтительными твёрдыми частицами являются керамические или минеральные частицы, выбранные из группы оксида алюминия, карбида кремния, оксида кремния, нитрида кремния, карбида вольфрама, карбида бора и диоксида титана или из любого другого оксида металла, карбида металла, нитрида металла или карбонитрида металла. Наиболее предпочтительными твёрдыми частицами являются корунд и так называемая сиалоновая керамика. В принципе, могут быть использованы различные частицы. Разумеется, также может быть использована любая смесь вышеуказанных твёрдых частиц.
Количество твёрдых частиц в защитном слое может быть определено в зависимости от искомой износостойкости, предпочтительно с помощью так называемого теста Табера, как определено в EN 13329, а также раскрыто в WO 2013/050910 A (UNILIN) и US. 8410209 (CT FOR ABRASIVES AND REFRACTOR).
2
2
Твёрдые частицы, имеющие средний размер частиц 1 - 200 мкм, являются предпочтительными. Предпочтительно 1 - 40 г/м таких частиц наносят на напечатанное изображение. Количество ниже 20 г/м может быть достаточно для обеспечения более низкого качества.
2
Если защитный слой включает бумагу, он предпочтительно имеет плотность бумаги 10 - 50 г/м. Такую бумагу часто называют так называемым оверлеем (от англ. «overlay»), обычно используемым в слоистых панелях. Предпочтительные способы изготовления такого покрытия описаны в WO 2007/144718 (FLOORING IND).
Предпочтительно стадия нанесения защитного слоя термореактивной смолы на напечатанное изображение включает обработку прессом. Предпочтительно при обработке прессованием применяется температура выше 150°С, более предпочтительно 180 - 220°С, и давление более 20 бар, более предпочтительно 35 - 40 бар.
Балансирующие слои
Основное назначение балансирующего слоя(ёв) заключается в том, чтобы компенсировать растягивающие усилия слоями на противоположной стороне внутреннего слоя, так чтобы получалась в основном плоская декоративная панель. Такой балансирующий слой предпочтительно представляет собой слой термореактивной смолы, который может включать один или несколько слоёв носителя, таких как бумажные листы.
Как уже объяснялось выше для мебельной панели, балансирующий слой(и) может быть декоративным слоем, необязательно дополненным защитным слоем.
Вместо одного или нескольких прозрачных балансирующих слоёв можно также использовать непрозрачный балансирующий слой, который придаёт декоративной панели более привлекательный вид, маскируя неровности поверхности. Кроме того, он может содержать текстовую или графическую информацию, такую как логотип компании или текстовую информацию.
В предпочтительном варианте осуществления он включает код позиционирования, например RnCm, используемый для сборки декоративных слоистых панелей со сдвигом.
Термопластичные слоистые панели
Декоративная панель типа термопластичного слоистого материала включает напечатанное струйным способом декоративное изображение между двумя термопластичными плёнками, причём по меньшей мере одна из двух термопластичных плёнок представляет собой прозрачную плёнку. Прозрачная плёнка необходима, чтобы сделать видимым декоративное изображение, напечатанное на струйном принтере, так как оно находится внутри декоративного слоистого материала.
Термопластичные слоистые панели были разработаны позже, чем древесные слоистые панели, для решения проблем водостойкости.
Термопластичные слоистые панели получают термическим прессованием термопластичной подложки с изображением, напечатанным струйной печатью, с защитным слоем с получением декоративного слоистого материала; и резкой этого слоистого материала на декоративные слоистые панели. Подходящие способы изготовления раскрыты в EP 3095614 A (AGFA GRAPHICS) и EP 3119614 A (UNILIN).
В предпочтительном варианте осуществления первая и вторая термопластичные плёнки представляют собой поливинилхлоридные плёнки. Слой, содержащий сополимер винилхлорид-винилацетат-виниловый спирт, может быть нанесён на вторую термопластичную плёнку или на декоративное изображение. Последнее улучшает адгезионную прочность между первой и второй термопластичной плёнкой, когда декоративное изображение обращено к слою покрытия во время горячего прессования.
Поливинилхлоридные плёнки предпочтительно являются пленками жёсткого типа, и включают менее 10% мас. пластификатора, более предпочтительно эти ПВХ-плёнки содержат 0 - 5% мас. пластификатора. Пластификатор может быть фталатным пластификатором, но предпочтительно является нефталатным пластификатором по соображениям охраны здоровья. Плёнка ПВХ чрезвычайно хорошо подходит для целей водостойкости, поэтому декоративные поверхности можно использовать в ванных комнатах и на кухнях.
Предпочтительные нефталатные пластификаторы включают диизононилциклогексан-1,2-дикарбоксилат (DINCH), дибензоат дипропиленгликоля (DGD), дибензоат диэтиленгликоля (DEGD), дибензоат триэтиленгликоля (TEGD), ацетилированные моноглицериды изосорбидных эфиров полностью гидрированного касторового масла (COMGHA), бис-(2-этилгексил)терефталат, пластификаторы на основе растительного масла, такие как Ecolibrium™ производства DOW и их смеси.
Предпочтительно слой, содержащий винилхлорид-винилацетат-виниловый спирт, наносят на первую термопластичную плёнку, на которой нанесено декоративное изображение, по меньшей мере частично отверждённое УФ-излучением, и неполностью сушат слой, так чтобы он оставался липким, тогда вторая термопластичная плёнка будет прикрепляться посредством одного лишь давления. Однако если предполагаемое использование является не декорированием стен, а относится к декоративных панелям для пола, то предпочтительно плёнки сплавляют путём горячего прессования.
Плёнки являются термопластичными, так что их можно сплавлять. В предпочтительном варианте осуществления первая и вторая термопластичные плёнки подвергаются термическому прессованию в слоистый материал, предпочтительно при температуре выше 130°С или даже 150°С. Термическое прессование предпочтительно выполняют путём предварительного нагрева первой и второй термопластичных плёнок, предпочтительно до температуры выше 130°С, более предпочтительно между 140 и 200°С, и предпочтительно с последующим использованием охлаждённого пресса, чтобы сплавить их в слоистый материал. В альтернативном варианте пресс, содержащий первую и вторую термопластичные плёнки, может быть нагрет до температуры выше 130°С, после чего следует охлаждение пресса для сплавления первой и второй термопластичных плёнок в слоистый материал. Давление, используемое в обоих способах, предпочтительно составляет более 10 бар, более предпочтительно 15 - 40 бар.
В одном варианте осуществления декоративная панель включает напечатанное струйным методом декоративное изображение на первой термопластичной плёнке, которая предпочтительно является непрозрачной белой термопластичной плёнкой, тогда как вторая термопластичная плёнка является прозрачной и содержит слой, содержащий сополимер винилхлорид-винилацетат-виниловый спирт,
В альтернативном предпочтительном варианте осуществления декоративная панель включает декоративное изображение, напечатанное струйной печатью на первой непрозрачной белой термопластичной плёнке, и слой, содержащий сополимер винилхлорид-винилацетат-виниловый спирт, наносится непосредственно на декоративное изображение, напечатанное струйной печатью. Тогда для второй термопластичной плёнки не требуется слой, содержащий сополимер винилхлорид-винилацетат-виниловый спирт. Этот подход приводит к увеличению срока хранения второй термопластичной плёнки за счёт исключения прилипания, вызванного тем, что слой, содержащий сополимер винилхлорид-винилацетат-виниловый спирт, контактирует с непокрытой поверхностью второй термопластичной плёнки в рулоне.
Преимущество наличия непрозрачной белой термопластичной плёнки заключается в том, что повышается яркость цвета декоративного изображения, напечатанного методом струйной печати, и в том, что любые дефекты и неровности в необязательном основном слое маскируются и таким образом не будут влиять на качество изображения. Непрозрачная термопластичная плёнка предпочтительно представляет собой белую непрозрачную термопластичную плёнку, но может также представлять собой желтоватую или коричневатую непрозрачную термопластичную плёнку для снижения расхода чернил во время струйной печати.
В предпочтительном варианте осуществления декоративная панель включает шпунт и паз для соединения без клея с декоративными панелями, имеющими аналогичные шпунт и паз. В более предпочтительном варианте осуществления шпунт и паз являются частью основного слоя.
Декоративные панели, включающие шпунт и паз специальной формы (см. Фиг. 7), могут защёлкиваться друг с другом. Преимуществом этого является быстрая и простая сборка покрытия пола или стены, не требующая клея. Форма шпунта и паза, необходимая для получения соответствующего механического соединения, хорошо известна в области ламинированных полов на основе дерева, как представлено в EP 2280130 A (FLOORING IND), WO 2004/053258 (FLOORING IND), US 2008010937 (VALINGE) и US 6418683 (PERSTORP FLOORING).
Декоративные панели могут иметь любую искомую форму, такую как квадрат, прямоугольник или восьмиугольник. Для напольного покрытия декоративные панели предпочтительно имеют прямоугольную форму, например 18 см х 140 см, и толщину 2 - 6 мм. При толщине не более 6 мм большая поверхность пола может быть покрыта с использованием декоративных панелей довольно ограниченного общего веса. Малый вес повышает комфорт при монтаже декоративных панелей и обеспечивает финансовую выгоду при транспортировке на склады по сравнению с более тяжелыми декоративными панелями на древесной основе.
В предпочтительном варианте осуществления декоративные панели выполнены в виде прямоугольных вытянутых полос. Их размеры могут варьироваться в широких пределах. Предпочтительно панели имеют длину более 1 метра и ширину более 0,1 метра, например панели могут быть длиной около 1,3 метра и шириной около 0,15 метра. В соответствии со специальным вариантом осуществления длина панелей превышает 2 метра, причём ширина предпочтительно составляет около 0,2 метра или более. Печать на таких панелях предпочтительно не имеет повторов.
Декоративные панели могут дополнительно включать звукопоглощающий слой. Пример такого звукопоглощающего слоя раскрыт в US 8196366 (UNILIN).
Первая термопластичная плёнка
Первая термопластичная плёнка включает декоративное изображение (второе основное изображение).
Первая термопластичная плёнка предпочтительно имеет толщину по меньшей мере 80 мкм. Когда изображение печатается методом струйной печати на прозрачной термопластичной плёнке, используемой в качестве защитного слоя слоистого материала, она предпочтительно имеет толщину более 100 мкм, более предпочтительно 200 - 700 мкм и наиболее предпочтительно 300 - 500 мкм.
Если первая термопластичная плёнка используется в качестве защитного внешнего слоя слоистого материала, она может включать дополнительные отделочные слои на своей поверхности, как описано ниже в отношении второй термопластичной плёнки.
Вторая термопластичная плёнка
Вторая термопластичная плёнка может иметь слой, содержащий сополимер винилхлорид-винилацетат-виниловый спирт. Такой слой обеспечивает оптимальную адгезию к декоративному изображению, напечатанному струйной печатью, в то время как гибкость может быть максимизирована путём использования пигментированных УФ-отверждаемых чернил для струйной печати, содержащих большое количество полимеризуемых соединений с одной этиленненасыщенной полимеризуемой группой в полимеризуемой композиции чернил для струйной печати. Этот слой предпочтительно включает сополимер винилхлорид-винилацетат-виниловый спирт, содержащий более 80% мас. винилхлорида и 1 - 15% мас. винилового спирта относительно общей массы сополимера. Если вторая термопластичная плёнка не содержит слоя, содержащего сополимер винилхлорид-винилацетат-виниловый спирт, то этот слой предпочтительно наносится на декоративное изображение, напечатанное струйной печатью на первой термопластичной плёнке. Другое преимущество включения винилового спирта в конкретный сополимер винилхлорид-винилацетат заключается в том, что слой становится нелипким, и вторую термопластичную плёнку можно хранить в виде рулона, не вызывая проблем, связанных со слипанием.
Нанесение слоя, содержащего сополимер винилхлорид-винилацетат-виниловый спирт, предпочтительно выполняется с использованием технологии нанесения покрытия, выбранной из распыления, погружения, нанесения покрытия с использованием ножевого устройства, экструзионного нанесения, центрифугирования, нанесения покрытия движущимся бункером и нанесения покрытия поливом.
2
2
2
2
2
2
Слой, содержащий сополимер винилхлорид-винилацетат-виниловый спирт, наносят так, чтобы иметь сухой вес предпочтительно 1 - 10 г/м, более предпочтительно 2 - 7 г/м и наиболее предпочтительно 3 - 6 г/м. Вес менее 1 г/м не обеспечивает подходящую адгезию, в то время как при весе выше 10 г/м снова могут наблюдаться проблемы с клейкостью и липкостью. Очень стабильное качество было получено при покрытии до сухого веса 2 - 6 г/м.
Раствор для покрытия сополимера винилхлорид-винилацетат-виниловый спирт предпочтительно получают с использованием органического растворителя, имеющего температуру кипения не более 95°С при нормальном давлении. Это обеспечивает возможность быстрой сушки, что особенно нужно при однопроходном процессе струйной печати. Органический растворитель для сополимера винилхлорид-винилацетат-виниловый спирт предпочтительно выбирают из метилэтилкетона или этилацетата для минимизации риска взрыва.
Вторая термопластичная плёнка предпочтительно используется в декоративном слоистом материале в качестве наружного слоя, формируя таким образом прозрачный защитный слой для получения видимого изображения, напечатанного струйной печатью. Однако на защитный слой могут быть нанесены дополнительные отделочные слои.
В предпочтительном варианте осуществления на защитный слой наносят антистатический слой. Методы придания антистатических свойств декоративным панелям хорошо известны в области декоративных слоистых материалов, как видно, например, из ЕР 1567334 A (FLOORING IND).
В конкретном предпочтительном варианте осуществления декоративная панель имеет полиуретановый отделочный слой на защитном слое.
Верхняя поверхность декоративной поверхности, то есть по меньшей мере защитный слой, предпочтительно снабжена рельефом, соответствующим декоративному изображению, такому как, например, рисунок древесины, трещины и сучки на отпечатке дерева. Методы тиснения для достижения такой рельефности хорошо известны в области напольных покрытий, как описано, например, в EP 1290290 A (FLOORING IND), US 2006144004 (UNILIN), EP 1711353 A (FLOORING IND) и US 2010192793 (FLOORING IND)
Наиболее предпочтительно рельеф формируется путём прижима цифрового штампа, цилиндра или ленты для тиснения к термопластичной плёнке, образующей защитный слой во время горячего прессования.
Цифровой штамп для тиснения представляет собой пластину, которая содержит возвышения, которые можно использовать для формирования рельефа на декоративной слоистой панели путём прижима цифрового штампа для тиснения к защитному слою слоистого материала. Возвышения могут представлять собой отверждённые капли чернил для струйной печати, распыляемые струйным печатающим устройством, и наиболее предпочтительно - капли чернил для струйной печати, отверждённые УФ-излучением. Возвышения предпочтительно формируются путём печати и отверждения капель для струйной печати поверх уже отверждённых или частично отверждённых капель чернил для струйной печати. Пластина предпочтительно выполнена жёсткой с использованием металла или твёрдого пластика.
Альтернативой цифровому штампу для тиснения может быть цилиндр для цифрового тиснения, который представляет собой цилиндр, имеющий возвышения для формирования рельефа на декоративных панелях путём прижима к защитному слою декоративных панелей и вращения цифрового цилиндра для тиснения.
2
2
Отделочный слой, предпочтительно полиуретановый отделочный слой, может включать твёрдые частицы, такие как корунд, для предотвращения появления царапин на верхней поверхности. Общее количество твёрдых частиц предпочтительно составляет 1 - 100 г/м, предпочтительно 2 - 50 г/м.
Предпочтительными твёрдыми частицами являются керамические или минеральные частицы, выбранные из группы, включающей оксид алюминия, карбид кремния, оксид кремния, нитрид кремния, карбид вольфрама, карбид бора и диоксид титана, или из любого другого оксида металла, карбида металла, нитрида металла или карбонитрида металла. Наиболее предпочтительными твёрдыми частицами являются корунд и так называемая сиалоновая керамика. В принципе, могут быть использованы различные частицы. Разумеется, также может быть применена любая смесь вышеуказанных твёрдых частиц.
Количество твёрдых частиц может быть определено в зависимости от требуемой стойкости к царапинам.
2
2
Предпочтительными являются твёрдые частицы, имеющие средний размер частиц 1 - 200 мкм. Предпочтительно 1 - 40 г/м таких частиц наносят поверх напечатанного изображения. Количество ниже 20 г/м может быть достаточным для обеспечения более низкого качества.
Вторая термопластичная плёнка предпочтительно имеет толщину по меньшей мере 80 мкм. Когда в качестве защитного внешнего слоя слоистого материала используется вторая термопластичная плёнка, она предпочтительно имеет толщину более 100 мкм, более предпочтительно 200 - 700 мкм и наиболее предпочтительно 300 - 500 мкм.
Основные слои
Декоративная панель типа термопластичного слоистого материала предпочтительно включает основной слой. Основной слой обеспечивает достаточную жёсткость декоративной панели, так что, например, когда длинная прямоугольная декоративная панель изгибается под собственным весом, панель не ломается. По этой причине основной слой предпочтительно армирован волокнами.
В декоративной панели основной слой прикреплен к стороне непрозрачной термопластичной плёнки первой и второй термопластичных плёнок или к стороне прозрачной термопластичной плёнки, если и первая, и вторая термопластичные плёнки являются прозрачными термопластичными плёнками.
В предпочтительном варианте осуществления основной слой включает, в основном, поливинилхлорид и армирующие материалы. Более предпочтительно основной слой включает в основном поливинилхлорид и стекловолокно.
Основной слой может состоять из двух плёнок, предпочтительно из поливинилхлоридных плёнок, между которыми расположена ткань из стекловолокна.
Основной слой может содержать минерал. Особенно подходящими здесь являются тальк или карбонат кальция (мел), оксид алюминия, диоксид кремния. Основной слой может включать антипирен.
Основной слой также может представлять собой, так называемый древесно-пластиковый композит (WPC), предпочтительно содержащий один или несколько полимеров или сополимеров, выбранных из группы, состоящей из полипропилена, полиэтилена и поливинилхлорида.
Чернила для струйной печати
Чернила для струйной печати предпочтительно представляют собой пигментированные чернила для струйной печати, поскольку использование цветных пигментов обеспечивает более высокую светостойкость декоративных слоистых панелей, чем красители. Чернила для струйной печати, используемые для изготовления слоистых панелей на древесной основе, представляют собой пигментированные водные чернила для струйной печати, в то время как чернила для струйной печати, используемые для изготовления термопластичных слоистых панелей, являются УФ-отверждаемыми чернилами для струйной печати.
Водные чернила для струйной печати предпочтительно включают по меньшей мере цветной пигмент и воду, более предпочтительно с одним или несколькими органическими растворителями, такими как увлажнители, и диспергирующий агент, если цветной пигмент не является самодиспергируемым цветным пигментом.
УФ-отверждаемые чернила для струйной печати предпочтительно включают по меньшей мере цветной пигмент, полимерный диспергирующий агент, фотоинициатор и полимеризуемое соединение, такое как мономер или олигомер.
Чернила для струйной печати состоят из набора чернил для струйной печати, включающего чернила для струйной печати различных цветов. Набор чернил для струйной печати может представлять собой стандартный набор чернил CMYK, но предпочтительно представляет собой набор чернил CRYK, в котором пурпурные (M) чернила заменены красными (R) чернилами для струйной печати. Использование красных чернил для струйной печати улучшает цветовую гамму фоновых изображений на основе древесины, которые представляют собой большинство декоративных слоистых материалов среди слоистых материалов для напольных покрытий.
Набор чернил для струйной печати может быть дополнен дополнительными чернилами, такими как белые, коричневые, красные, зелёные, синие и/или оранжевые, чтобы дополнительно расширить цветовую гамму изображения. Набор чернил для струйной печати также может быть расширен за счёт сочетания чернил для струйной печати полной плотности со струйными чернилами низкой плотности. Сочетание тёмных и светлых цветных чернил и/или чёрных и серых чернил улучшает качество изображения за счёт уменьшения зернистости. Однако предпочтительно набор чернил для струйной печати состоит не более чем из 3 или 4 чернил для струйной печати, что позволяет создавать многопроходные и однопроходные струйные принтеры с высокой производительностью при приемлемой стоимости.
Окрашивающие агенты
Окрашивающий агент в чернилах для струйной печати может включать краситель, но предпочтительно состоит из цветного пигмента. Пигментированные чернила для струйной печати предпочтительно содержат диспергирующий агент, более предпочтительно полимерный диспергирующий агент, для диспергирования пигмента. В дополнение к полимерному диспергирующий агенту пигментированные чернила для струйной печати могут содержать синергист диспергирования для дополнительного улучшения качества дисперсии и стабильности чернил.
В пигментированных водных чернилах для струйной печати водные чернила для струйной печати могут содержать так называемый «самодиспергируемый» цветной пигмент. Самодиспергируемый цветной пигмент не требует диспергирующего агента, поскольку поверхность пигмента имеет ионные группы, которые обеспечивают электростатическую стабилизацию дисперсии пигмента. В случае самодиспергируемых цветных пигментов стерическая стабилизация, полученная с использованием полимерного диспергирующего агента, становится необязательной. Приготовление самодиспергируемых цветных пигментов хорошо известно в данной области техники и может быть проиллюстрировано, например, документом ЕР 904327 А (CABOT).
Цветные пигменты могут быть чёрными, белыми, голубыми, пурпурными, жёлтыми, красными, оранжевыми, фиолетовыми, синими, зелёными, коричневыми, их смесями и тому подобным. Цветной пигмент может быть выбран из тех, которые описаны в HERBST, Willy, et al. Industrial Organic Pigments, Production, Properties, Applications (Промышленные органические пигменты, производство, свойства, применение), третье издание, Wiley - VCH , 2004. ISBN 3527305769.
Особенно предпочтительным пигментом для голубых струйных чернил является пигмент фталоцианин меди, более предпочтительно C.I. Pigment Blue 15:3 или C.I. Pigment Blue 15:4.
Особенно предпочтительными пигментами для красных чернил для струйной печати являются C.I. Pigment Red 254, C.I. Pigment Red 176 и C.I. Pigment Red 122 и его смешанные кристаллы.
Особенно предпочтительными пигментами для жёлтых чернил для струйной печати являются C.I. Pigment Yellow 150, C.I. Pigment Yellow 151, C.I. Pigment Yellow 180 и C.I. Pigment Yellow 74 и его смешанные кристаллы.
Для чёрных чернил подходящие пигментные материалы включают газовые сажи, такие как Regal™ 400R, Mogul™ L, Elftex™ 320 производства Cabot Co. или Carbon Black FW18, Special Black™ 250, Special Black™ 350, Special Black™ 550, Printex™ 25, Printex™ 35, Printex™ 55, Printex™ 90, Printex™ 150T производства DEGUSSA Co., MA8 производства MITSUBISHI CHEMICAL Co., и C.I. Pigment Black 7 и C.I. Pigment Black 11.
Также могут быть использованы смешанные кристаллы. Смешанные кристаллы также называют твёрдыми растворами. Например, при определённых условиях разные хинакридоны смешиваются друг с другом с образованием твёрдых растворов, которые сильно отличаются как от физических смесей соединений, так и от самих соединений. В твёрдом растворе молекулы компонентов входят в одну и ту же кристаллическую решётку, обычно, но не всегда, решетку одного из компонентов. Дифрактограмма полученного твёрдого кристаллического вещества характерна для этого твёрдого вещества и может быть чётко отделена от дифрактограммы физической смеси тех же компонентов в той же пропорции. В таких физических смесях можно различить рентгенограмму каждого из компонентов, и исчезновение многих из этих линий является одним из критериев образования твёрдых растворов. Коммерчески доступным примером является Cinquasia™ Magenta RT-355-D производства Ciba Specialty Chemicals.
Также могут быть использованы смеси пигментов. Например, чернила для струйной печати включают пигмент газовая сажа и по меньшей мере один пигмент, выбранный из группы, состоящей из синего пигмента, голубого пигмента, пурпурного пигмента и красного пигмента. Было установлено, что такие чёрные чернила для струйной печати позволяют легче и лучше управлять цветом древесины.
Частицы пигмента в пигментированных чернилах для струйной печати должны быть достаточно мелкими, чтобы обеспечить свободный поток чернил через струйное печатающее устройство, особенно в соплах распыления. Также желательно использовать мелкие частицы для максимальной насыщенности цвета и замедления осаждения.
Средний размер частиц пигмента в пигментированных чернилах для струйной печати должен составлять 0,005 - 15 мкм. Предпочтительно средний размер частиц пигмента составляет 0,005 - 5 мкм, более предпочтительно 0,005 - 1 мкм, особенно предпочтительно 0,005 - 0,3 мкм и наиболее предпочтительно 0,040 - 0,150 мкм.
Пигмент используется в пигментированных чернилах для струйной печати в количестве 0,1 - 20% мас., предпочтительно 1 - 10% мас. и наиболее предпочтительно 2 - 5% мас. в пересчёте на общую массу пигментированных чернил для струйной печати. Концентрация пигмента по меньшей мере 2% мас. является предпочтительной для уменьшения количества чернил для струйной печати, необходимого для получения цветного изображения, тогда как концентрация пигмента, превышающая 5% мас. уменьшает цветовую гамму для печати цветного изображения с помощью печатающих головок, имеющих диаметр сопла 20 - 50 мкм.
Диспергирующие агенты
Пигментированные чернила для струйной печати могут содержать диспергирующий агент, предпочтительно полимерный диспергирующий агент для диспергирования пигмента.
Подходящими полимерными диспергирующими агентами являются сополимеры двух мономеров, но они могут содержать три, четыре, пять или даже больше мономеров. Свойства полимерных диспергирующих агентов зависят как от природы мономеров, так и от их распределения в полимере. Сополимерные диспергирующие агенты предпочтительно имеют следующие полимерные составы:
• статистически полимеризованные мономеры (например, мономеры A и B, полимеризованные в ABBAABAB);
• чередующиеся полимеризованные мономеры (например, мономеры A и B, полимеризованные в ABABABAB);
• градиентные (конические) полимеризованные мономеры (например, мономеры A и B, полимеризованные в AAABAABBABBB);
• блок-сополимеры (например, мономеры A и B, полимеризованные в AAAAABBBBBB), где длина блока каждого из блоков (2, 3, 4, 5 или даже больше) важна для диспергирующей способности полимерного диспергирующего агента;
• привитые сополимеры (привитые сополимеры состоят из полимерной основной цепи с полимерными боковыми цепями, присоединёнными к основной цепи); и
• смешанные формы этих полимеров, например блочные градиентные сополимеры.
Подходящими диспергирующими агентами являются диспергирующие агенты DISPERBYK™, поставляемые BYK CHEMIE, диспергирующие агенты JONCRYL™, поставляемые JOHNSON POLYMERS, и диспергирующие агенты SOLSPERSE™, поставляемые ZENECA. Подробный список неполимерных, а также некоторых полимерных диспергирующих агентов раскрыт в MC CUTCHEON. Functional Materials (Функциональные материалы), North American Edition. Glen Rock,N.J.: Manufacturing Confectioner Publishing Co., 1990. стр. 110-129.
Полимерный диспергирующий агент предпочтительно имеет среднечисленную молекулярную массу Mn между 500 и 30000, более предпочтительно между 1500 и 10000.
Полимерный диспергирующий агент предпочтительно имеет среднемассовую молекулярную массу Mw менее 100000, более предпочтительно менее 50000 и наиболее предпочтительно менее 30000.
В предпочтительном варианте осуществления полимерный диспергирующий агент, используемый в водных пигментированных чернилах для струйной печати, представляет собой сополимер, содержащий 3 – 11% мол. (мет)акрилата с длинной алифатической цепью, в котором длинная алифатическая цепь содержит по меньшей мере 10 атомов углерода. (Мет)акрилат с длинной алифатической цепью содержит предпочтительно 10 - 18 атомов углерода. (Мет)акрилат с длинной алифатической цепью предпочтительно представляет собой децил(мет)акрилат. Полимерный диспергирующий агент может быть получен простой контролируемой полимеризацией смеси мономеров и/или олигомеров, включающей 3 - 11% мол. (мет)акрилата с длинной алифатической цепью, в котором длинная алифатическая цепь содержит по меньшей мере 10 атомов углерода. Одним коммерчески доступным полимерным диспергирующим агентом, представляющим собой сополимер, включающий 3 - 11% мол. (мет)акрилата с длинной алифатической цепью, является Edaplan™ 482, полимерный диспергирующий агент производства MUNZING.
Особенно предпочтительные полимерные диспергирующие агенты для чернил для струйной печати, отверждаемые УФ-излучением, включают диспергирующие агенты Solsperse™ производства NOVEON, диспергирующие агенты Efka™ производства CIBA SPECIALTY CHEMICALS INC и диспергирующие агенты Disperbyk™ производства BYK CHEMIE GMBH. Особенно предпочтительными диспергирующими агентами являются диспергирующие агенты Solsperse™ 32000, 35000 и 39000 производства NOVEON.
Полимерные латексные связующие
Водные чернила для струйной печати могут содержать полимерное латексное связующее. При использовании такого латекса один или несколько краскоприёмных слоёв на бумажной подложке могут быть исключены с незначительными потерями качества изображения.
Полимерный латекс никак особенно не ограничивается, при условии, что он обладает стабильной диспергируемостью в композиции чернил. Нет ограничений и на структуру основной цепи нерастворимого в воде полимера. Примеры полимеров включают виниловый полимер и конденсированный полимер (например, эпоксидную смолу, полиэфир, полиуретан, полиамид, целлюлозу, полиэфир, полимочевину, полиимид и поликарбонат). Среди вышеперечисленного виниловый полимер является особенно предпочтительным из-за легко контролируемого синтеза.
В особенно предпочтительном варианте осуществления полимерный латекс представляет собой полиуретановый латекс, более предпочтительно самодиспергирующийся полиуретановый латекс. Полимерное латексное связующее в одних или нескольких водных чернилах для струйной печати предпочтительно представляет собой латексное связующее на основе полиуретана для совместимости с термореактивной смолой.
Полимерный латекс в изобретении предпочтительно представляет собой самодиспергирующийся полимерный латекс и, более предпочтительно, самодиспергирующийся полимерный латекс, имеющий карбоксильную группу, с точки зрения обеспечения стабильности распыления и стабильности жидкости (в частности, стабильности дисперсии), когда используют цветной пигмент. Самодиспергирующийся полимерный латекс означает латекс нерастворимого в воде полимера, который не содержит свободного эмульгатора и который может переходить в дисперсное состояние в водной среде даже в отсутствие других поверхностно-активных веществ из-за функциональной группы (в частности, кислотная группа или её соль), которую несет сам полимер.
При получении самодиспергирующегося полимерного латекса предпочтительно использовать мономер, выбранный из группы, состоящей из мономера ненасыщенной карбоновой кислоты, мономера ненасыщенной сульфоновой кислоты и мономера ненасыщенной фосфорной кислоты.
Конкретные примеры мономеров ненасыщенной карбоновой кислоты включают акриловую кислоту, метакриловую кислоту, кротоновую кислоту, итаконовую кислоту, малеиновую кислоту, фумаровую кислоту, цитраконовую кислоту и 2-метакрилоилоксиметилянтарную кислоту. Конкретные примеры мономеров ненасыщенной сульфоновой кислоты включают стиролсульфоновую кислоту, 2-акриламидо-2-метилпропансульфоновую кислоту, 3-сульфопропил(мет)акрилат и бис-(3-сульфопропил)-итаконат. Конкретные примеры мономеров ненасыщенной фосфорной кислоты включают винилфосфорную кислоту, винилфосфат, бис(метакрилоксиэтил)фосфат, дифенил-2-акрилоилоксиэтилфосфат, дифенил-2-метакрилоилоксиэтилфосфат и дибутил-2-акрилоилоксиэтилфосфат.
Частицы полимера латексного связующего предпочтительно имеют температуру стеклования (Tg) 30°C или более.
Минимальная температура плёнкообразования (MFT) полимерного латекса предпочтительно составляет от -25 до 150°C и более предпочтительно от 35 до 130°C.
Биоциды
Водные чернила для струйной печати предпочтительно включают биоцид для предотвращения ухудшения качества чернил микроорганизмами, присутствующими в воде чернил для струйной печати, во время хранения.
Подходящие биоциды для водных чернил для струйной печати включают дегидроацетат натрия, 2-феноксиэтанол, бензоат натрия, пиридинтион-1-оксид натрия, этил-п-гидроксибензоат и 1,2-бензизотиазолин-3-он и их соли.
Предпочтительными биоцидами являются Proxel™ GXL и Proxel™ Ultra 5 поставляемые ARCH UK BIOCIDES, и Bronidox™, поставляемые COGNIS.
Биоцид предпочтительно добавляют в количестве 0,001 - 3,0% мас., более предпочтительно 0,01 - 1,0% мас., каждый в расчёте на общую массу водных струйных чернил.
Увлажнители
В водных чернилах для струйной печати для предотвращения испарения воды из сопла в печатающей головке для струйной печати, которое может привести к выходу из строя сопла из-за засорения, используется увлажнитель.
Подходящие увлажнители включают триацетин, N-метил-2-пирролидон, 2-пирролидон, глицерин, мочевину, тиомочевину, этиленмочевину, алкилмочевину, алкилтиомочевину, диалкилмочевину и диалкилтиомочевину, диолы, включая этандиолы, пропандиолы, пропантриолы, бутандиолы, пентандиолы и гександиолы; гликоли, включая пропиленгликоль, полипропиленгликоль, этиленгликоль, полиэтиленгликоль, диэтиленгликоль, тетраэтиленгликоль, а также их смеси и производные. Предпочтительными увлажнителями являются 2-пирролидон, глицерин и 1,2-гександиол, поскольку было установлено, что последние наиболее эффективны для повышения надежности струйной печати в промышленной среде.
Увлажнитель предпочтительно добавляют в состав чернил для струйной печати в количестве 0,1 - 40% мас. состава, более предпочтительно 1 - 30% мас. состава и наиболее предпочтительно 3 - 25% мас. состава.
Регуляторы pH
3
3
3
2
4
2
4
Водные чернила для струйной печати могут содержать по меньшей мере один регулятор pH. Подходящие регуляторы pH включают NaOH, KOH, NEt, NH, HCl, HNO, HSO и (поли)алканоламины, такие как триэтаноламин и 2-амино-2-метил-1-пропаниол. Предпочтительными регуляторами рН являются триэтаноламин, NaOH и HSO.
Для стабильности дисперсии водные чернила для струйной печати предпочтительно имеют рН по меньшей мере 7.
Поверхностно-активные вещества
Чернила для струйной печати могут содержать по меньшей мере одно поверхностно-активное вещество. Поверхностно-активное вещество(а) может быть анионным, катионным, неионогенным или цвиттер-ионным и обычно добавляется в совокупном количестве менее 5% мас. в расчёте на общую массу чернил для струйной печати, в частности, менее 2% мас. относительно общей массы чернил для струйной печати.
Чернила для струйной печати предпочтительно имеют поверхностное натяжение 18,0 - 45,0 мН/м при 25°С, более предпочтительно поверхностное натяжение 21,0 - 39,0 мН/м при 25°С.
Предпочтительные поверхностно-активные вещества выбирают из фторсодержащих поверхностно-активных веществ (таких как фторированные углеводороды) и/или силиконовых поверхностно-активных веществ.
Силиконовые поверхностно-активные вещества предпочтительно представляют собой силоксаны и могут быть алкоксилированными, модифицированными сложными полиэфирами, модифицированными простыми полиэфирами, модифицированными полиэфирами с гидроксильной функциональной группой, модифицированными аминами, модифицированными эпоксигруппами и другими модификациями или их комбинациями. Предпочтительными силоксанами являются полимерные, например полидиметилсилоксаны. Предпочтительные коммерческие силиконовые поверхностно-активные вещества включают BYK™ 333 и BYK™ UV3510, поставляемые BYK Chemie.
Предпочтительные поверхностно-активные вещества для водных чернил для струйной печати включают соли жирных кислот, соли сложных эфиров высших спиртов, соли алкилбензолсульфонатов, соли сложных эфиров сульфосукцината и соли сложных эфиров фосфатов высших спиртов (например, додецилбензолсульфонат натрия и диоктилсульфосукцинат натрия), этиленоксидные аддукты высших спиртов, этиленоксидные аддукты алкилфенола, этиленоксидные аддукты сложного эфира многоатомного спирта и жирной кислоты и их аддукты с ацетиленгликолем и этиленоксидом (например, полиоксиэтилен-нонилфениловый эфир и SURFYNOL™ 104, 104H, 440, 465 и TG поставляемые AIR PRODUCTS & CHEMICALS INC.).
Силиконовые поверхностно-активные вещества часто являются предпочтительными в УФ-отверждаемых чернилах для струйной печати, особенно реакционноспособные силиконовые поверхностно-активные вещества, которые способны полимеризоваться совместно с полимеризуемыми соединениями на стадии отверждения.
Примерами пригодных коммерческих силиконовых поверхностно-активных веществ являются те, которые поставляются BYK CHEMIE GMBH (включая Byk™-302, 307, 310, 331, 333, 341, 345, 346, 347, 348, UV3500, UV3510 и UV3530), TEGO CHEMIE SERVICE (включая Tego Rad™ 2100, 2200N, 2250, 2300, 2500, 2600 и 2700), Ebecryl™ 1360 гексаакрилат полисиликсона, поставляемый CYTEC INDUSTRIES BV, и Efka™-3000 серии (включая Efka™-3232 и Efka™-3883), поставляемые EFKA CHEMICALS B.V.
Полимеризуемые соединения
УФ-отверждаемые чернила для струйной печати включают один или несколько мономеров и/или олигомеров. УФ-отверждаемые чернила для струйной печати предпочтительно представляют собой свободнорадикальные УФ-отверждаемые чернила для струйной печати.
Любой мономер и олигомер, способный к свободнорадикальной полимеризации, может быть использован в свободнорадикальных УФ-отверждаемых чернилах для струйной печати. Мономеры и олигомеры могут иметь различную степень полимеризуемой функциональности, и можно использовать смесь, включающую комбинации мономеров с моно-, ди-, три- и более полимеризуемой функциональностью. Вязкость УФ-отверждаемых чернил для струйной печати можно регулировать, изменяя соотношение между мономерами и олигомерами.
Особенно предпочтительными для использования в качестве полимеризуемого соединения в УФ-отверждаемых чернилах для струйной печати являются монофункциональные и/или полифункциональные (мет)акрилатные мономеры, олигомеры или форполимеры.
В особенно предпочтительном варианте осуществления УФ-отверждаемые чернила для струйной печати представляют собой свободнорадикальные УФ-отверждаемые чернила для струйной печати, поскольку было установлено, что такие чернила были более надежны, чем катионные УФ-отверждаемые чернила для струйной печати, в промышленной среде.
УФ-отверждаемые чернила для струйной печати предпочтительно содержат полимеризуемую композицию, содержащую: 30 - 90% мас. одного или нескольких соединений с одной этиленненасыщенной полимеризуемой группой; 10 - 70% мас. одного или нескольких соединений с двумя этиленненасыщенными полимеризуемыми группами; и 0 - 10% мас. одного или нескольких соединений с тремя или более этиленненасыщенными полимеризуемыми группами, где все массовые проценты % мас. приведены относительно общей массы полимеризуемой композиции.
В особенно предпочтительном варианте осуществления одни или несколько пигментированных УФ-отверждаемых чернил для струйной печати включают по меньшей мере один мономер, выбранный из N-виниллактама и моноакрилата ациклического углеводорода. Последняя комбинация дополнительно улучшает адгезию и гибкость.
Фотоинициаторы
Пигментные чернила для УФ-отверждения предпочтительно содержат фотоинициатор. Инициатор обычно инициирует реакцию полимеризации. Фотоинициатор может быть инициатором Норриша I типа, инициатором Норриша II типа или генератором фотокислоты, но предпочтительно является инициатором Норриша I типа, инициатором Норриша II типа I или их комбинацией.
Предпочтительный инициатор Норриша I типа выбран из группы, состоящей из бензоинэфиров, бензилкеталей, α,α-диалкоксиацетофенонов, α-гидроксиалкилфенонов, α-аминоалкилфенонов, ацилфосфиноксидов, ацилфосфинсульфидов, α-галокетонов, α-галосульфонов и α-галофенилглиоксалатов.
Предпочтительный инициатор Норриша II типа выбран из группы, состоящей из бензофенонов, тиоксантонов, 1,2-дикетонов и антрахинонов.
Подходящие фотоинициаторы раскрыты в CRIVELLO, J.V., et al. VOLUME III: Photoinitiators for Free Radical Cationic & Anionic Photopolymerization (Фотоинициаторы для свободнорадикальной катионной и анионной фотополимеризации), второе издание, под ред. BRADLEY, G.. London,UK: John Wiley and Sons Ltd, 1998. стр. 287-294
Предпочтительное количество фотоинициатора составляет 0,3 - 20% мас. от общей массы УФ-отверждаемых чернил для струйной печати, более предпочтительно 1 - 15% мас. от общей массы УФ-отверждаемых чернил для струйной печати.
Чтобы ещё больше увеличить светочувствительность, свободнорадикальные УФ-отверждаемые чернила для струйной печати могут дополнительно содержать со-инициаторы.
Предпочтительный со-инициатор выбран из группы, состоящей из алифатического амина, ароматического амина и тиола. Третичные амины, гетероциклические тиолы и 4-диалкиламино-бензойная кислота особенно предпочтительны в качестве со-инициатора. Наиболее предпочтительными со-инициаторами являются аминобензоаты по причине стабильности в течение срока годности чернил для струйной печати.
Количество со-инициатора или со-инициаторов предпочтительно составляет 0,01 - 20% мас., более предпочтительно 0,05 - 10% мас., в каждом случае относительно общей массы УФ-отверждаемых чернил для струйной печати.
Ингибиторы полимеризации
Для улучшения срока хранения чернил для струйной печати УФ-отверждаемые чернила для струйной печати могут содержать ингибитор полимеризации. Подходящие ингибиторы полимеризации включают антиоксиданты фенольного типа, светостабилизаторы из стерически затруднённых аминов, антиоксиданты фосфорного типа, монометиловый эфир гидрохинона, обычно используемый в (мет)акрилатных мономерах, и также могут быть использованы гидрохинон, трет-бутилпирокатехин, пирогаллол.
Подходящими коммерческими ингибиторами являются, например, Sumilizer™ GA-80, Sumilizer™ GM и Sumilizer™ GS производства Sumitomo Chemical Co. Ltd.; Genorad™ 16, Genorad™ 18 и Genorad™ 20, поставляемые Rahn AG; Irgastab™ UV10 и Irgastab™ UV22, Tinuvin™ 460 и CGS20, поставляемые Ciba Specialty Chemicals; Floorstab™ UV range (UV-1, UV-2, UV-5 и UV-8), поставляемые Kromachem Ltd, Additol™ S range (S100, S110, S120 и S130), поставляемые Cytec Surface Specialties.
Поскольку чрезмерное добавление этих ингибиторов полимеризации снижает чувствительность чернил к отверждению, предпочтительно количество, способное предотвращать полимеризацию, определяется до смешивания. Количество ингибитора полимеризации предпочтительно составляет менее 2% мас. общего количества (чернил для струйной печати) чернил.
Приготовление чернил для струйной печати
Чернила для струйной печати могут быть получены путём осаждения или размола цветного пигмента в дисперсионной среде в присутствии полимерного диспергирующего агента или просто путём смешивания самодиспергируемого цветного пигмента в чернилах.
Смесительные устройства могут включать смеситель, работающий под давлением, открытый смеситель, планетарный миксер, аппарат-растворитель и Dalton Universal Mixer. Подходящими устройствами для измельчения и диспергирования являются шаровая мельница, жемчужная мельница, коллоидная мельница, высокоскоростное диспергирующее устройство, двухвалковая мельница, бисерная мельница, краскотёрка и трёхвалковая мельница. Дисперсии также могут быть получены с использованием ультразвуковой энергии.
Если чернила для струйной печати содержат более одного пигмента, цветные чернила могут быть приготовлены с использованием отдельных дисперсий для каждого пигмента или, в альтернативном варианте, несколько пигментов могут быть смешаны и совместно размолоты при приготовлении дисперсии.
Процесс диспергирования можно проводить в непрерывном, периодическом или полупериодическом режиме. УФ-отверждаемые чернила для струйной печати предпочтительно готовят в условиях, исключающих возможное попадание УФ света.
Предпочтительные количества и соотношения измельчаемых ингредиентов в мельнице будут варьироваться в широких пределах в зависимости от конкретных материалов и предполагаемой области применения. Содержимое измельчаемой смеси включает измельчающую мельницу и измельчающую среду. Размалываемый в мельнице материал включает пигмент, диспергирующий агент и жидкий носитель, такой как вода или мономер. Для чернил для струйной печати пигмент обычно присутствует в размоле мельницы в количестве 1 - 50% мас., исключая размалывающую среду. Массовое отношение пигмента к диспергирующему агенту составляет 20:1 - 1:2.
Время измельчения может варьироваться в широких пределах и зависит от выбранного пигмента, механических средств и условий пребывания, начального и искомого конечного размера частиц и т. д. В настоящем изобретении могут быть приготовлены дисперсии пигмента со средним размером частиц менее 100 нм.
После завершения измельчения измельчающая среда отделяется от измельченного продукта в форме частиц (в форме сухой или жидкой дисперсии) с использованием обычных технологий разделения, таких как фильтрация, просеивание через сетчатое сито и тому подобное. Часто сито встроено в мельницу, например в бисерной мельнице. Размолотый концентрат пигмента предпочтительно отделяют от измельчающей среды фильтрацией.
Как правило, желательно изготавливать цветные чернила в форме концентрированного помола, который впоследствии разбавляют до соответствующей концентрации для использования в системе струйной печати. Этот метод позволяет приготовить большее количество пигментированных чернил на единице оборудования. Если измельчение было осуществлено в растворителе, его разбавляют водой и необязательно другими растворителями до соответствующей концентрации. Если размельчение было осуществлено в воде, его разбавляют либо дополнительными водными или смешивающимися с водой растворителями, чтобы получить помол искомой концентрации. Путём разбавления чернила доводят до искомой вязкости, цвета, оттенка, плотности насыщения и покрытия области печати для конкретной области применения.
Устройства для струйной печати
Чернила для струйной печати могут выбрасываться одной или несколькими печатающими головками, которые выбрасывают небольшие капли контролируемым образом через сопла на подложку, которая движется относительно печатающей головки (головок).
Предпочтительной печатающей головкой для системы струйной печати является пьезоэлектрическая головка. Пьезоэлектрическая струйная печать основана на движении пьезоэлектрического керамического преобразователя при подаче на него напряжения. Приложение напряжения изменяет форму пьезоэлектрического керамического преобразователя в печатающей головке, создавая пустоту, которая затем заполняется чернилами. Когда напряжение снова снимается, керамика расширяется до своей первоначальной формы, выталкивая каплю чернил из печатающей головки. Однако способ струйной печати в соответствии с настоящим изобретением не ограничивается пьезоэлектрической струйной печатью. Могут использоваться другие струйные печатающие головки, которые включают в себя различные типы, такие как непрерывный тип, тип термопечатающей головки и тип клапанно-струйной головки.
Струйная печатающая головка обычно осуществляет сканирование назад и вперед в поперечном направлении относительно движущейся краскоприёмной поверхности. Часто струйная печатающая головка не печатает на обратном пути. Двунаправленная печать, также известная как многопроходная печать, является предпочтительной для получения высокой производительности. Другим предпочтительным способом печати является «однопроходный процесс печати», который может выполняться с использованием струйных печатающих головок шириной, равной ширине страницы, или нескольких разнесённых по длине струйных печатающих головок, которые покрывают всю ширину краскоприёмной поверхности. В однопроходном процессе печати струйные печатающие головки обычно неподвижны, а поверхность подложки перемещается под струйными печатающими головками.
Устройство для струйной печати, печатающее с помощью водных пигментированных чернил для струйной печати, включает по меньшей мере одну струйную печатающую головку и сушильное устройство для испарения воды и необязательно органических растворителей из чернил для струйной печати.
Устройство для струйной печати, печатающее с помощью УФ-отверждаемых чернил для струйной печати, содержит по меньшей мере одну струйную печатающую головку и устройство для УФ-отверждения УФ-отверждаемых чернил для струйной печати. Устройство для УФ-отверждения предпочтительно включает УФ-светодиоды.
Струйное печатающее устройство может быть включено в линию производства слоистого материала, или оно может располагаться в другом месте, таком как принтер для внутренней отделки.
В предпочтительном варианте осуществления струйное печатающее устройство включено в линию производства декоративных слоистых материалов. Преимущество этого заключается в том, что могут быть достигнуты более короткие сроки доставки клиенту.
Сушильные устройства
В струйное печатающее устройство может быть включена сушилка для удаления по меньшей мере части водной среды из водных чернил для струйной печати. Подходящие сушилки включают устройства с циркуляцией горячего воздуха, печи и устройства, использующие всасывание воздуха.
Сушильное устройство может включать теплопроводящее устройство, такое как нагревательная пластина или нагревательный барабан. Предпочтительным нагревательным барабаном является индукционный нагревательный барабан.
Сушильное устройство может включать источник инфракрасного излучения. Эффективный источник инфракрасного излучения имеет максимум излучения в области 0,8 - 1,5 мкм. Такой источник инфракрасного излучения иногда называют источником NIR-излучения или NIR-сушилкой.
Энергия NIR-излучения быстро проникает в глубину слоя чернил для струйной печати и удаляет воду и растворители по всей толщине слоя, тогда как обычная инфракрасная и термо-воздушная энергия преимущественно поглощается на поверхности и медленно передается в слой чернил, что обычно приводит к более медленному удалению воды и растворителей.
В предпочтительном варианте осуществления источник NIR-излучения имеет форму NIR-светодиодов, которые могут быть легко установлены на систему возвратно-поступательного движения множества струйных печатающих головок в многопроходном струйном печатающем устройстве.
Другое предпочтительное сушильное устройство использует углеродное инфракрасное излучение (CIR).
Устройства УФ-отверждения
Устройство УФ-отверждения испускает УФ-излучение, которое поглощается фотоинициатором или фотоинициирующей системой для полимеризации полимеризуемых соединений внутренней части.
Устройство УФ-отверждения может включать ртутную лампу высокого или низкого давления, но предпочтительно включает или состоит из УФ-светодиодов.
Устройство УФ-отверждения может быть расположено совместно с печатающей головкой струйного принтера, двигаясь с ней так, что отверждающее излучение применяется очень короткое время после распыления. Предпочтительно такое средство отверждения состоит из одного или нескольких УФ-светодиодов, потому что при таком расположении может быть трудно обеспечить другие типы средств отверждения, которые достаточно малы для соединения с печатающей головкой и перемещения вместе с ней. В альтернативном варианте может быть использован статический фиксированный источник излучения, например источник отверждающего УФ-света, соединенный с источником излучения с помощью гибких проводящих излучение средств, таких как оптоволоконный кабель или внутренне отражающая гибкая трубка, или с помощью установки зеркал, включающих зеркало на печатающей головке.
Однако, нет необходимости подключать источник УФ-света к печатающей головке. Источником УФ-излучения может быть, например, также удлиненный источник излучения, расположенный поперёк отверждаемой подложки. Он может соседствовать с траекторией прохода печатающей головки, так что следующие друг за другом ряды декоративного изображения, сформированного печатающей головкой, проходят поэтапно или непрерывно под этим источником излучения.
В качестве источника излучения может использоваться любой источник ультрафиолетового света, при условии, что часть излучаемого света может быть поглощена фотоинициатором или системой фотоинициатора, например ртутная лампа высокого или низкого давления, трубка с холодным катодом, свет черного тела, ультрафиолетовый светодиод, ультрафиолетовый лазер и вспышка. Из них предпочтительным источником является источник с относительно длинноволновым ультрафиолетовым излучением, имеющий основную длину волны 300 - 400 нм. В частности, источник света УФ-А является предпочтительным из-за сниженного рассеяния света, что приводит к более эффективному внутреннему отверждению.
УФ-излучение обычно классифицируется как УФ-А, УФ-В и УФ-С следующим образом:
• УФ-А: 400 - 320 нм
• УФ-В: 320 - 290 нм.
• УФ-С: 290 - 100 нм.
В предпочтительном варианте осуществления струйное печатающее устройство содержит один или несколько УФ-светодиодов с длиной волны более 360 нм, предпочтительно один или несколько УФ-светодиодов с длиной волны более 380 нм, и наиболее предпочтительно УФ-светодиоды с длиной волны около 395 нм.
Кроме того, можно отверждать изображение, используя последовательно или одновременно два источника света с различными длинами волн или светимостью. Например, первый источник УФ-излучения может быть выбран так, чтобы оно было обогащёно УФ-С, в частности в диапазоне 260 нм - 200 нм. Тогда второй источник УФ-излучения может быть обогащён УФ-А, например лампа, легированная галлием, или другая лампа с высоким уровнем УФ-А и УФ-В. Было установлено, что использование двух источников УФ-излучения имеет преимущества, например высокую скорость отверждения и высокую степень отверждения.
2
Для облегчения отверждения струйное печатающее устройство часто включает один или несколько блоков уменьшения содержания кислорода. Устройства для уменьшения содержания кислорода размещают слой азота или другого относительно инертного газа (например, CO) с регулируемым положением и регулируемой концентрацией инертного газа, чтобы снизить концентрацию кислорода в среде отверждения. Содержание остаточного кислорода обычно поддерживается на уровне 200 ч./млн, но, в целом, находится в диапазоне 200 - 1200 ч./млн.
Список обозначений
1
Декоративная плита
42
Паз
2
Вертикальная линия резки
43
Шпунт
3
Горизонтальная линия резки
44
Декоративный слой
4
Декоративная панель
45
Защитный слой
5
Поверхность пола
46
Балансирующий слой
10
Персонализированное изображение (или специализированное изображение)
50
Декоративная слоистая панель
11
Логотип
51
Шпунт
12
Буквенно-цифровые данные
52
Паз
13
Рисунок или фотография
53
Защитный слой
14
Фоновое изображение
54
Декоративный слой
15
Первое основное изображение
55
Основной слой
16
Изображение на декоративной панели
60
Изображение на декоративной панели
17
Расстояние сдвига
61
Зона расширения
18
Изображения примыкающих со сдвигом декоративных панелей
62
Искажённое изображение
19
Второе основное изображение
63
Вид части искажённого изображения в увеличенном масштабе
20
Вертикальная линия резки
64
Неискажённое изображение
21
Горизонтальная линия резки
70
Декоративная слоистая панель
30
Первое основное изображение
71
Соседняя декоративная слоистая панель
31
Сдвинутое изображение декоративной панели
72
Шпунт
32
Фоновое изображение
73
Паз (не виден)
33
Второе основное изображение
74
Отсутствующая часть шпунта
34
Вертикальная линия резки
75
Невыбранный паз (не виден)
35
Горизонтальная линия резки
80
Напольное покрытие
40
Декоративная слоистая панель
81
Декоративная слоистая панель
41
Внутренний слой
82
Расстояние сдвига