專利名稱：噴墨印刷的分辨率的控制方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及有機(jī)基墨水在用于噴墨印刷的PVC膜上的流速的控制方法，以及膜本 身。
背景技術(shù)：
噴墨印刷是將墨滴直接施加到基材例如聚合物膜的表面上的方法。它容易地適用 于由計(jì)算機(jī)控制。與使用基材和印刷設(shè)備(例如筒或板)之間的接觸的常規(guī)(傳統(tǒng))印刷 技術(shù)相反，在噴墨印刷過(guò)程中，不發(fā)生印刷裝置和基材之間的這種接觸。獲得的分辨率直接 取決于墨滴的細(xì)度和其施加的控制精度。對(duì)于高分辨率，重要的是墨滴不在基材上擴(kuò)張?zhí)?，以便獲得良好的分辨率。基材 上的干墨點(diǎn)的直徑與施加的墨滴的初始直徑之比(“網(wǎng)點(diǎn)增大”)應(yīng)當(dāng)盡可能低，以獲得高 分辨率，優(yōu)選在1. 5和3之間。當(dāng)使用基于有機(jī)溶劑的墨水時(shí)，該問(wèn)題更嚴(yán)重，因?yàn)樗鼈兙?有高流動(dòng)性并且擴(kuò)張得非?？?。用于降低“網(wǎng)點(diǎn)增大”的一種措施是墨水向被印刷的基材中的強(qiáng)化的吸收，從而使 其不能在表面上擴(kuò)張。在這方面，已知使用部分地溶解聚合物基材表面的墨水。如果聚合物 膜由PVC(聚氯乙烯)制成，包含酮例如甲乙酮或環(huán)己酮的墨水導(dǎo)致PVC表面的快速膨脹， 這強(qiáng)化其吸收。這樣的墨水是不利的，因?yàn)樗鼈兊恼魵馐怯卸镜摹．?dāng)使用它們時(shí)，需要進(jìn)行 回收以及用于保護(hù)和通風(fēng)的系統(tǒng)，這是昂貴的。還已知向膜的聚合物基質(zhì)中混合添加劑，這會(huì)強(qiáng)化吸收。DE 19943339 (Renolit Werke GmbH)記載了膜的噴墨印刷方法，該膜含有具有乙酰基、丙?；蚨□；睦w維素 酯。這些已知方法需要顯著量的添加劑(10-20%)，這提高了膜的價(jià)格。其它方案包括未公開(kāi)的歐洲專利申請(qǐng)No 07012057中的通過(guò)混合含有醋酸乙烯 酯基團(tuán)的聚合物，在含有作為聚合物基質(zhì)的聚氯乙烯的組合物制得的膜上的有機(jī)基墨水噴 墨印刷的分辨率提高方法，或者WO 2007/048548A1中的聚合物膜的噴墨印刷的分辨率改 善方法，該聚合物膜包含基質(zhì)聚合物，其中將包含聚合物基團(tuán)A和聚合物基團(tuán)B的共聚物添 加劑與基質(zhì)聚合物共混，基團(tuán)A具有比基質(zhì)聚合物低的表面張力，基團(tuán)B與基質(zhì)聚合物相 容。另一方面，對(duì)于擴(kuò)展的單色區(qū)域的印刷，高擴(kuò)展速率/低分辨率將是有利的，從而 獲得均勻的印刷。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目標(biāo)是提供可以在不昂貴并且不使用有毒溶劑的情況下通過(guò)噴墨印刷 以可控的分辨率印刷的膜。該目標(biāo)通過(guò)以下措施得以解決提供PVC膜作為噴墨印刷的基材，該膜含有用聚 硅氧烷涂敷的填料和/或添加了聚硅氧烷，并且在壓花(embossing)步驟中具體設(shè)置較高 的溫度以獲得低分辨率并設(shè)置較低的溫度以獲得高分辨率。已發(fā)現(xiàn)，該混合加上壓花溫度的調(diào)整使得可以控制分辨率。因此，本發(fā)明涉及通過(guò)混合用聚硅氧烷涂敷的填料和/或聚硅氧烷，由含有作為 聚合物基質(zhì)的聚氯乙烯的組合物制造作為噴墨印刷基材的高分辨率膜的方法，其中將該組 合物制成膜并將該膜壓花，其中將壓花過(guò)程中的膜溫度設(shè)置為不高于70°c。本發(fā)明還提供 由含有作為聚合物基質(zhì)的聚氯乙烯的組合物制造作為大面積均勻顏色噴墨印刷中的基材 的膜的方法，其中將該組合物制成膜并將該膜壓花，其中將壓花過(guò)程中的膜溫度設(shè)置為至 少70°C。本發(fā)明還提供具有可控的分辨率的、作為噴墨印刷基材的膜，它由包含作為聚合物 基質(zhì)的聚氯乙烯以及用聚硅氧烷涂敷的填料和/或聚硅氧烷的組合物制成，其中將該組合 物制成膜并將該膜壓花，其中對(duì)于高分辨率，將壓花過(guò)程中的膜溫度設(shè)置為不高于70°C，對(duì) 于作為以均勻的顏色進(jìn)行大面積印刷，設(shè)置為至少70°C。本發(fā)明的方法和膜特別適合于有機(jī)基墨水。術(shù)語(yǔ)“有機(jī)基墨水”指的是染色物質(zhì) (染料和/或顏料)的溶劑不是純水或者不主要是水。實(shí)例有來(lái)自ROLAND的Eco-Sol墨水 和來(lái)自Mimaki的溶劑墨水。本文中使用的術(shù)語(yǔ)“膜”指的是一維上的厚度比其另外兩維上的厚度小至少100 倍，優(yōu)選小至少1000倍的扁平產(chǎn)品。通常，根據(jù)本發(fā)明的膜具有50至250 μ m、優(yōu)選70至 120 μ m的厚度，10至250cm的寬度以及10至10000m的長(zhǎng)度。有利地，將膜以卷起的方式 進(jìn)行操縱。它們以本身已知的方式通過(guò)擠出或優(yōu)選通過(guò)壓光由包含聚合物基質(zhì)的組合物制 造，該聚合物基質(zhì)優(yōu)選構(gòu)成組合物的至少40重量％，更優(yōu)選至少50重量％并且尤其優(yōu)選至 少60重量％。其它組分可以是第二聚合物，一些添加劑例如穩(wěn)定劑、增塑劑、顏料或填料 如二氧化硅、碳酸鈣。本文中使用的術(shù)語(yǔ)“膜”也包括兩個(gè)、三個(gè)或更多個(gè)層的層壓物，條件是待印刷的 層具有根據(jù)本發(fā)明的組成。這些層可以通過(guò)本領(lǐng)域已知的任何方法進(jìn)行結(jié)合，例如它們可 以共擠出或者通過(guò)粘合劑或粘合性中間層進(jìn)行連接。根據(jù)印刷的膜的預(yù)期應(yīng)用選擇聚合物基質(zhì)。優(yōu)選的是，聚合物基質(zhì)是氯乙烯均聚 物，但是聚合物基質(zhì)也可以是氯乙烯與例如醋酸乙烯酯或丙烯酸酯(例如丙烯酸丁酯)的 共聚物。如果存在，共聚單體的量?jī)?yōu)選為5至30%。聚合物基質(zhì)的重均分子量(Mw)通常為 50000至300000g/mol，優(yōu)選80000至200000g/mol?？梢允褂脙煞N或更多種不同的聚氯乙 烯的混合物，例如均聚物和共聚物或具有不同分子量的兩種聚合物。根據(jù)本發(fā)明，用于制造膜的組合物包含用聚硅氧烷涂敷的填料和/或聚硅氧烷。 填料優(yōu)選為二氧化鈦。優(yōu)選二氧化鈦是由于它上好的不透明性和白度，它尤其為含顏料膜 提供出色的耐候性?？筛鶕?jù)本發(fā)明使用的填料為例如來(lái)自Dupont的TiO2 R 105和Kronos 2220 和 2211 以及 Kemira 405。作為使用涂敷填料的替代方案或補(bǔ)充方案，可以加入聚硅氧烷本身。所有實(shí)施方案中的聚硅氧烷為下式的化合物
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其中殘基R可以是相同的或不同的，并且選自烷基、芳基、烷基芳基、烯基和炔基， 這些基團(tuán)可以被例如烷基、烷氧基、?；推渌鶊F(tuán)取代。優(yōu)選地，這些殘基是烷基，尤其優(yōu) 選低級(jí)烷基例如甲基、乙基、異丙基、正丙基、異丁基、正丁基或叔丁基。目前最優(yōu)選的材料 是聚(二甲基硅氧烷)。選擇η的值以使得數(shù)均分子量(Mn)為1000至50000g/mol，優(yōu)選 5000至30000g/mol。分子量由HPLC確定。用聚硅氧烷涂敷的填料的量為每100份聚合物基質(zhì)5至40份(phr)，優(yōu)選10至 30phr。在少于IOphr的情況下效果有限，多于30phr導(dǎo)致難以進(jìn)行膜的壓光。聚硅氧烷涂 料的量可以為填料的0. 1重量％至1重量％，優(yōu)選0. 3重量％至0. 7重量％。可以將填料以任何本身已知的方式加入。在一種優(yōu)選實(shí)施方案中，將填料以糊狀 物的形式加入，其通常通過(guò)用增塑劑溶解并在輥磨(roll mill)上分散而獲得。以這種方 式，聚硅氧烷涂料(起初物理吸附于填料上)容易地脫附，并因此更容易參與向表面的遷移 (起霜)以及進(jìn)一步的橫向擴(kuò)展。它還更好地分散。如果將聚硅氧烷本身加入組合物中，通 常加入0. 01至0. 5phr的聚硅氧烷，優(yōu)選0. 05至0. Iphr。為了進(jìn)行高分辨率印刷，在膜的表面上(即在其上部IOnm中)膜具有的來(lái)自聚硅 氧烷的原子Si的量通過(guò)X射線光電子能譜法(XPS)測(cè)定應(yīng)當(dāng)為0.5至5原子％，優(yōu)選0.8 至3原子％。XPS是一種形式的電子能譜，其中將樣品用單色X射線束照射并測(cè)量得到的光 電子的能量。該方法也稱為化學(xué)分析用電子能譜法(ESCA)。為了以均勻顏色進(jìn)行大面積印刷，在膜的表面上(=上部lOnm)膜具有的來(lái)自聚 硅氧烷的原子Si的量通過(guò)XPS測(cè)定應(yīng)當(dāng)?shù)陀?. 5原子％，優(yōu)選低于0. 4原子％。已知使用涂敷填料來(lái)促進(jìn)填料在聚合物基質(zhì)中的分散，并且還降低操作過(guò)程中填 料的起粉塵。然而，很令人吃驚的是，當(dāng)在噴墨印刷中使用該膜作為基材時(shí)，涂料對(duì)分辨率 具有影響。組合物還可以包含一種或多種通常的添加劑。優(yōu)選的是穩(wěn)定劑，例如熱穩(wěn)定劑，例如鋇、鈣或鋅的脂肪羧酸酸鹽，例如油酸鋅或 叔丁基苯甲酸鋇，或者硫醇錫。它們可以以1至3%的量存在。還優(yōu)選的是加工助劑，例如基于丙烯酸酯(丙烯酸丁酯、(甲基)丙烯酸甲酯)和 苯乙烯或丁二烯的共聚物。它們可以以1至3%的量存在。還優(yōu)選的是每100份聚合物基質(zhì)5至50份的量的增塑劑。增塑劑優(yōu)選以每100 份聚合物基質(zhì)10至30份的量加入。所有已知的增塑劑都是合適的。尤其優(yōu)選的是單體增 塑劑例如二異癸基鄰苯二甲酸酯(DIDP)、二-2-己基鄰苯二甲酸酯(D0P)、二異壬基環(huán)己 烷-1，2- 二甲酸酯(DINCH)，以及聚合物增塑劑例如己二酸聚酯。根據(jù)本發(fā)明也適合的用于噴墨印刷的典型PVC膜包含PVC (聚合物基質(zhì)) 100份增塑劑(單體)20至30份增塑劑(聚合物)20至30份環(huán)氧化大豆油2份熱穩(wěn)定劑3份加工助劑2份TiO25 至 40 份
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其它添加劑，例如用于調(diào)整膜的顏色的顏料，可以少量存在，即小于1份。根據(jù)本發(fā)明的方法基于以下發(fā)現(xiàn)在使用壓花膜的情況下，分辨率取決于壓花中 使用的膜溫度。在最高達(dá)40°C，或最高達(dá)50°C，或最高達(dá)60°C并且不超過(guò)70°C，優(yōu)選不超過(guò) 65°C的較低溫度下，分辨率是高的，即網(wǎng)點(diǎn)增大<3。另一方面，可以優(yōu)選獲得可以用一種顏 色進(jìn)行大面積的均勻印刷的膜，在這種情況下高分辨率將導(dǎo)致可見(jiàn)的條紋。對(duì)于這種應(yīng)用， 應(yīng)當(dāng)將壓花過(guò)程中的膜溫度設(shè)置得高，例如至少70°C，優(yōu)選至少75°C，甚至至少80°C。根據(jù)本發(fā)明的方法的主要優(yōu)點(diǎn)是1)使用同一種組合物，可以通過(guò)改變壓花溫度而生產(chǎn)作為噴墨印刷基材的“高分 辨率”膜和“低分辨率”膜，以及2)通過(guò)用相同的壓花溫度(高)進(jìn)行生產(chǎn)，可以通過(guò)以填料上的涂料或以添加劑 的形式向配制劑中加入PDMS而從“低分辨率”膜轉(zhuǎn)換到“高分辨率”膜。根據(jù)本發(fā)明的方法的第一步是由至少一種聚合物基質(zhì)和填料生產(chǎn)膜。該膜可以根 據(jù)任何已知方法進(jìn)行生產(chǎn)，優(yōu)選通過(guò)壓光(calendering)進(jìn)行。壓光的方法是本領(lǐng)域技術(shù) 人員已知的。下一步是壓花步驟，這對(duì)于用于噴墨印刷的膜是常規(guī)的。該步驟對(duì)于本發(fā)明是必 要步驟。通過(guò)調(diào)整壓花過(guò)程中的溫度，控制噴墨印刷過(guò)程中分辨率。壓花通常在膜的制造之 后立即進(jìn)行，這也是根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選方式。可以將膜再加熱并以離線方式進(jìn)行壓花。根 據(jù)本發(fā)明，在壓花過(guò)程中，具體設(shè)置適于期望的分辨率的溫度。


本發(fā)明方法將參照附圖進(jìn)行說(shuō)明，其中圖1顯示了生產(chǎn)線的一個(gè)實(shí)例，圖2顯示了替代性生產(chǎn)線的一個(gè)實(shí)例。
具體實(shí)施例方式示意性地顯示了裝置。在兩種情況下，將由各組分混合的組合物1供給壓光機(jī)2。 壓光機(jī)2通常由組合物通過(guò)四或五個(gè)輥4形成初級(jí)膜3。然后將初級(jí)膜3通過(guò)輥傳送到壓 花工段5上，其中第一組輥6、7在膜3上產(chǎn)生壓花圖案，提供根據(jù)本發(fā)明的膜8。然后通過(guò) 另一組輥將其傳送到卷繞站10。根據(jù)本發(fā)明方法控制的溫度是通過(guò)第一組輥6、7的膜3的溫度。壓花過(guò)程中的膜溫度受到進(jìn)入壓花工段時(shí)的膜3的溫度以及壓花輥6、7的溫度設(shè) 置的影響。膜溫度可以例如通過(guò)本身已知的基于紅外的測(cè)量設(shè)備進(jìn)行確定。一旦測(cè)定了給 定具體條件下的膜溫度，就不需要再測(cè)定它在連續(xù)生產(chǎn)過(guò)程中的溫度。通過(guò)以下實(shí)施例進(jìn)一步說(shuō)明本發(fā)明，這些實(shí)施例不將本發(fā)明的范圍限制于所述具 體實(shí)施方案。如果不另外明確說(shuō)明，所有的份數(shù)是重量份并且所有百分比都是總組合物的 重量百分比。實(shí)施例1制造含有下表1中所述物質(zhì)的用于噴墨印刷的膜 TiO2是經(jīng)涂敷的填料，它具有250 μ m的顆粒尺寸和0. 5重量％的聚二甲基硅氧烷 涂料。在某些膜中，加入分子量為8000g/mol的聚二甲基硅氧烷。將配制劑的組分在復(fù)合攪拌器(compound mixer)中混合在一起，溫度隨著摩擦升 高到50°C。將該混合物進(jìn)料到約160°C的擠出設(shè)備中，將塑化的物料傳送到160°C的輥磨 中。從均勻的組合物中取一條(strip)并進(jìn)料到壓光機(jī)的嘴(nip)中，該壓光機(jī)具有如下 輥溫度輥1 = 165°C，輥2 = 166°C，輥3 = 211°C，輥4 = 169°C。初級(jí)膜通過(guò)172°C的剝 取羅拉(stripper roller)，然后通過(guò)選定溫度下的壓花單元，以提供期望的膜表面。然后 將膜回火，然后將其卷繞到輥上。以下表2中的聚硅氧烷量和溫度制得了膜 分辨率測(cè)試基于對(duì)墨滴直徑的測(cè)量。較低的流動(dòng)速率將導(dǎo)致較小的墨滴直徑及其 擴(kuò)展。對(duì)于該測(cè)試，制備了具有表1的組成的PVC膜，并通過(guò)噴墨印刷施加墨滴直徑調(diào)整到 35 μ m的墨水。這對(duì)應(yīng)于994. 15 μ m2的期望表面積。在干燥后，印刷點(diǎn)具有測(cè)量的直徑D和 表面積S。計(jì)算這兩個(gè)參數(shù)，擴(kuò)展率對(duì)應(yīng)于測(cè)量的表面積S與初始的期望表面積994. 15 μ m2 之比，并且網(wǎng)點(diǎn)增大對(duì)應(yīng)于測(cè)量的點(diǎn)直徑與35 μ m的墨滴直徑之比。結(jié)果匯總于下表3中。
這些測(cè)量結(jié)果表明，當(dāng)將壓花過(guò)程中的膜溫度設(shè)置為低于70°C時(shí)，網(wǎng)點(diǎn)增大以及 因此的分辨率可以高，或者當(dāng)將膜溫度設(shè)置為高于70°C時(shí)，網(wǎng)點(diǎn)增大以及因此的分辨率可 以低。此外，通過(guò)改變壓花溫度明顯地調(diào)整了分辨率，即從60°C的溫度開(kāi)始網(wǎng)點(diǎn)增大為 2. 9，在65°C時(shí)為2. 95，在80°C時(shí)達(dá)到低分辨率的極限3. 0。因此，根據(jù)本發(fā)明，可以在不改 變組成的情況下生產(chǎn)具有期望的高或低的噴墨印刷分辨率的膜，而改變組成對(duì)于加入物質(zhì) 以改善分辨率的現(xiàn)有技術(shù)途徑是必需的。重要的是觀察兩個(gè)參數(shù)，即膜溫度和由于填料的 涂敷和/或作為物質(zhì)的添加而存在聚硅氧烷。然而，與之前使用的添加相比，加入的物質(zhì)的 量可以降低。實(shí)施例2進(jìn)一步由表4中所述的組合物制得膜。 使用有涂料和沒(méi)有涂料的Ti02。通過(guò)將配制劑組分混合而制得膜。在第一步中將混合物在約180_185°C的實(shí)驗(yàn)室 輥磨(2輥)上塑化，采用低的輥速，直到在輥上出現(xiàn)粗糙的片材。通過(guò)在不同的輥摩擦力 的情況下將輥速提高到12m/分鐘而使膜均化。在約12分鐘后，可以從前輥(front roll)上取下膜并通過(guò)合適厚度的傳送帶以6m/分鐘的速度拉伸(pull over)。然后將膜在實(shí)驗(yàn) 室壓機(jī)上進(jìn)行熱層壓，以獲得用于噴墨適印性測(cè)試的平坦表面。如上所述確定了噴墨印刷過(guò)程中的分辨率。結(jié)果列于表5中。
可以看出，通過(guò)涂敷以及通過(guò)加入聚硅氧烷提高了分辨率。由于生產(chǎn)過(guò)程中的加 工條件對(duì)應(yīng)于壓花過(guò)程中的高溫度，因此僅可以通過(guò)大量加入聚硅氧烷而獲得高分辨率。 在這種情況下，在進(jìn)行受控的壓花步驟時(shí)完全足夠的填料涂敷將不會(huì)在表面上提供足夠的 Si原子。
權(quán)利要求
由含有作為聚合物基質(zhì)的聚氯乙烯的組合物制造作為噴墨印刷基材的高分辨率膜的方法，包括由該組合物制造膜以及將該膜壓花的步驟，其特征在于將用聚硅氧烷涂敷的填料和/或聚硅氧烷混合到該組合物中，并且將壓花過(guò)程中的膜溫度設(shè)置為不高于70℃。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其特征在于將壓花過(guò)程中的膜溫度設(shè)置為不高于65°C，優(yōu) 選設(shè)置為不高于60°C。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2的方法，其特征在于該膜通過(guò)壓光進(jìn)行制造。
4.由含有作為聚合物基質(zhì)的聚氯乙烯的組合物制造作為大面積均勻顏色噴墨印刷中 的基材的膜的方法，包括由該組合物制造膜以及將該膜壓花的步驟，其特征在于將壓花過(guò) 程中的膜溫度設(shè)置為至少70°C。
5.根據(jù)權(quán)利要求4的方法，其特征在于將壓花過(guò)程中的膜溫度設(shè)置為至少80°C。
6.根據(jù)權(quán)利要求4或5的方法，其特征在于該膜通過(guò)壓光進(jìn)行制造。
7.由包含作為聚合物基質(zhì)的聚氯乙烯的組合物制成的作為噴墨印刷基材的膜，其特征 在于該組合物包含用聚硅氧烷涂敷的填料和/或聚硅氧烷，并且將該組合物制成膜，將該 膜壓花，并且對(duì)于高分辨率，將壓花過(guò)程中的膜溫度設(shè)置為不高于70°C，并且對(duì)于以均勻的 顏色進(jìn)行大面積印刷，設(shè)置為至少70°C。
8.根據(jù)權(quán)利要求7的膜，其特征在于該聚硅氧烷是聚二甲基硅氧烷。
9.根據(jù)權(quán)利要求7或8的膜，其特征在于填料是用聚硅氧烷涂敷的TiO2并且以10至 30phr的量存在。
10.根據(jù)權(quán)利要求7至9任意之一的膜，其特征在于聚合物基質(zhì)選自氯乙烯均聚物和氯 乙烯共聚物。
11.根據(jù)權(quán)利要求7至10任意之一的膜，其特征在于該組合物還含有常規(guī)添加劑。
全文摘要
本發(fā)明涉及通過(guò)混合用聚硅氧烷涂敷的填料和/或聚硅氧烷，由含有作為聚合物基質(zhì)的聚氯乙烯的組合物制造作為噴墨印刷基材的膜的方法，其中將該組合物制成膜，將該膜壓花，并且對(duì)于高分辨率，將壓花過(guò)程中的膜溫度設(shè)置為不高于70℃，對(duì)于以均勻的顏色進(jìn)行大面積印刷，設(shè)置為至少70℃。本發(fā)明還涉及由此獲得的膜。
文檔編號(hào)B41M5/52GK101909897SQ200880124764
公開(kāi)日2010年12月8日 申請(qǐng)日期2008年11月21日 優(yōu)先權(quán)日2007年12月14日
發(fā)明者F·盧曼斯, J·伯蘇特, R·弗朗塞庫(kù)提 申請(qǐng)人:雷諾麗特股份公司