用于绘图应用的金属喷墨印刷系统的利记博彩app

专利名称：用于绘图应用的金属喷墨印刷系统的利记博彩app
用于绘图应用的金属喷墨印刷系统
对相关申请的交叉引用
本申请要求2005年9月12日提交的美国临时申请60/716,378 和2006年3月17日提交的美国临时申请60/784,107的优先权。上述 申请的公开内容通过引用全部并入本文。
介绍
本公开涉及喷墨用墨系统，更具体地，涉及具有金属效果或外 观的墨。
现在，许多产品浮雕或压印有提供个性和高品质产品外观的 金属或金箔样材料。许多受欢迎的产品包括利用各种基底(包括塑 料、皮革、纸和木材)的文具、书籍、标签、证书和装饰物品。其 它产品可以包括地面砖和墙面砖、家具、机动车零部件和各种家庭 用品。已经尝试利用现代的生产能力的许多技术以在这些类型的基 底上印刷金属样墨，但是成本、品质和适应性仍然不能令人满意。
现有生产方法不能经济地满足对增加的个性化和较短的生产 周期的需求。目前的热箔和类似的制造工艺緩慢、昂贵并且缺乏适
应性。利用彩色箔和色带的热转印技术已经用于产生金属效果；但 是，这些工艺存在许多问题。首先，由于只从色带的小区域印刷， 所以存在彩箔或色带的过度浪费，可能留下大量的废弃物或未使用 的色带。其次，由于许多待印刷的不同基底的粗糙表面，所以热转 印工艺不总是有效地工作，例如，在粗糙的表面和区域上，箔/色带 不能适当地附着在基底上。

发明内容
在不同的实施方案中，本公开提供一种用于在基底、优选非金 属基底上产生金属效果的组合物的多阶段系统和方法。该系统包括将 第一喷墨用墨施加到基底上以形成反射涂层。第一喷墨用墨优选包含 反射金属颗粒在合适载体体系中的*体。然后将第二喷墨用墨施加
到反射涂层上以形成保护涂层。在不同的实施方案中，第二喷墨用墨 包含至少 一种可交联的聚合物。
在不同的实施方案中，本公开另外提供一种在施加第一喷墨用 墨层之前应用到基底上的底涂层或涂底基层。底涂层可以施加到包括 粗糙或不平表面的基底上以产生基本不透过金属纳米颗粒的光滑底表 面。在不同的实施方案中，底涂层可以U本透明和无色的。在其它 实施方案中，底涂层可以U本不透明的。在不同的实施方案中，底 涂层可以包括颜料和/或染料。为增强印刷到具有深色基底的实施方 案，在一些实施方案中提供具有白色或其它浅色颜料的底涂层可以是 有利的。
;^J^开还提供利用喷墨记录装置印刷具有金属效果的可变印刷 的方法。将包含金属颗粒纳米*体的第 一喷墨用墨喷射到底涂层上， 或者直接喷射到基底上以形成反射涂层并限定边界。该方法还包括在 反射涂层的至少一部分上叠印第二喷墨用墨，其中第二喷墨用墨l^ 铺>^横过>^射层上并到达边界，由此形成保护涂层。该方法任选包括 在印刷第 一喷墨组合物之前将底涂层施加到基底上。
4^>开还提供利用喷墨记录装置印刷具有彩色金属效果的可变 印刷的方法。该方法包括将第一喷墨用墨喷射到基底上以形成反射涂
层，其中第一喷墨用墨包含约2%到约10%重量的银颗粒分散体，银 颗粒具有优选小于约50nm的平均粒径，在一些实施方案中，小于约 20 nm。将第二喷墨用墨叠印在>^射层上以形成保护涂层，其中第二 喷墨用墨包含至少一种透明着色剂。在不同的实施方案中，在施加第 一喷墨用墨层之前将底涂层或涂底基层施加到基底上。
的组合物和方法提供优于现有技术公知的那些中的组合 物和方法的益处，所述益处包括以下的一种或更多种经济地印刷非 常小的生产周期(包括定制印刷)；根据印刷机的配置使用多个专色和 可能使用全部套版色(process color)的色域；在各种基底上应用金 属印刷和整饰；在不对基底的外观和触感产生不利影响的情况下施加 印刷、标记或其它图形；和在具有浮雕外观的基底上赋于印刷、标记 或其它图形。从下文提供的说明中，本公开的其它可应用领域会变得 显而易见。


，
图1是示出根据本公开的一个实施方案的印刷两层的基底的
立体图2是示出根据本公开的一个实施方案的印刷三层的基底的 立体图；以及
图3是示出根据本公开的另一个实施方案的印刷三层的基底 的立体图。
应该注意，本文列出的附图意图举例说明本公开中的设备、 材料和方法的一般特征，用于描述本文的这些实施方案。这些图可 以不精确地反映任意给定实施方案的特征，并且不必意图限定或限 制在本^Hf范围内的特定实施方案。
具体实施例方式
实施方案的下列说明在性质上仅为示例，决无意于限制本公 开、其应用或用途。在阅读此处所阐述的本公开的说明书时，必须 考虑下列定义和非限定性准则。
本文使用的标题(例如"介绍"和"发明内容")和任何子标 题仅意图用于 一般性组织本公开的主题，而无意于限制本公开或其 任何方面。特别地，"介绍"中公开的主题可以包括本公开范围内 的技术方面，并且可以不构成现有技术的引用。"发明内容"中公 开的主题不是本发明或其任何实施方案的全部范围的穷举或完全 公开。
本文引用的任何参考文献不构成承认这些参考文献是现有技 术或与本文>^开的本发明的可专利性有任何关系。本说明书的具体 实施方式部分中引用的参考文献通过引用全部并入本文。
虽然本说明书和特定的实施例代表本公开的实施方案，但是 仅意图用于举例说明，并且无意限制本公开的范围。而且，对具有 所述特征的多个实施方案的描述无意欲排除具有其它特征的其它 实施方案或具有所述特征的不同组合的其它实施方案。提供具体的
实施例用于举例说明如何制造、使用和实施本公开的组合物和方 法，除非另有明确的说明，否则不意图表示已经或还未制备或试验 本公开的给定实施方案。
本文使用的术语"优选的"和"优选地"是指在某些情况下 提供某些益处的本公开的实施方案。但是，在相同或其它情况下， 也可以优选其它的实施方案。此外，列举一个或多个优选的实施方 案并不意味着其它的实施方案是无用的，并且不意欲将其它实施方 案排除在本公开的范围之外。
本文使用的术语"包括"及其变体意图是非限制性的，使得 列出的项目的记载不排除也可以用于本公开的材料、组合物、装置 和方法的其它类似项目。
本公开提供一种用于将具有金属效果和/或外观的墨喷墨印 刷到基底上的多阶段系统。如图l中示出的，将第一喷墨用墨施加
到基底10上，所述第一喷墨用墨优选包含在合适载体体系中的反 射金属颗粒的分散体以形成光滑的反射涂层12。随后将第二喷墨用 墨施加在反射涂层12上以形成保护涂层14。在不同的实施方案中， 系统任选包括在应用第一喷墨用墨之前，将底涂层16或涂底基层 应用到基底10上以形成基本不透过诸如金属纳米颗粒的反射金属 颗粒的基本光滑的表面。图2示出施加到基底的底涂层16，其中反 射涂层12未全部印刷有底涂层16。在该实施方案中，底涂层16 不具有所期望的最终图像的准确形状。图3示出另一个实施方案， 其中反射涂层12基本对准在底涂层18上。在该实施方案中，将底 涂层18施加为具有期望的最终图像的形状。在不同的实施方案中， 底涂层16、 18、第二喷墨用墨层14或两者均另外地赋于颜色。本 领域的技术人员应该理解，在某些实施方案中施加底涂层可以是任 选的，并且根据所用的具体基底，可以是非必要的。
涂底基层
在不限制本公开的机理、功能或效用的情况下，可期望将本 公开的反射喷墨用墨涂层施加到从诸如玻璃或镜子的光滑整饰面 到诸如皮革、亚麻和其它布料或半吸收材料的粗糙表面、不光滑表
面或不平表面的各种基底上。可以使某些通常光滑的其它基底变为 具有期望的"整饰外观"，例如糙面精整、皮革状颗粒或浮雕。这 类基底可能不总是适合于接受含有反射材料的墨的直接沉积。例 如，如果将金属和/或反射墨施加到粗糙、多孔或不平的表面上，则 其可能留下间断的或非反射外观的表面。在基底甚至表现出轻微多 孔性的某些情况下，这种金属或反射墨可能渗入基底内或留下未着 色的、不反射的和/或不平的外观。为使这种效果最小化并提供高度 反射的最终整饰面，在不同的实施方案中，在施加反射涂层前，首 先将底涂层或涂底基层施加到基底上。应该理解，基底表面应该优 选适当地不含异物并可以在施加涂层前清洁。
可以通过可施加连续层的任意合适的方法将底涂层组合物作 为层沉积到基底上。在不同的实施方案中，底涂层组合物包括将形 成基本光滑且不吸收的层的合适涂层，当在该合适涂层上沉积反射 层时，该反射层会显示和表现出反射性。在不同的实施方案中，可 以利用标准的喷墨打印头将该层作为喷墨制剂喷射到基底上。在某 些实施方案中，底涂层的外观是有光泽的，并且优选基本不吸收第 一喷墨组合物的纳米尺度的颗粒(见下文)。底涂层可以施加为具 有足以在基底上提供光滑整饰面的厚度。此外，如果希望的话，可 以适当地选择底涂层的厚度，以提供更好的最终印刷图像的浮雕外
观或质感。在不同的实施方案中，底涂层具有约lnm到约50fim、 优选约5nm到约20 jim的厚度。
用于形成涂底层的底涂层组合物可以是基本无色的或可以包 含一种或更多种诸如染料、颜料及其混合物的着色剂。在不同的实 施方案中，底涂层是透明的，并且优选不变黄，尤其是如果在固化 期间暴露于光化辐射时。在不同的其它实施方案中，底涂层可以赋 于浅的颜色，尤其对于深色基底，以便提供提高的反射性。例如， 在基底非常暗的情况下，由于有一定量的光透过^^^，所以金属效 果可能略微减弱。为此，通过白色底涂层使透过的光透过金属涂层 散射回来可以增加金属效果。例如通过使用具有合适分散性的分散 在UV基体中的二氧化钛，得到这种白色底涂层。任意添加的着色 剂的数量和种类将取决于配制的底涂层，并且底涂层组合物可包含 组合物重量约2%到约40%的着色剂，如下文中更详细讨论的。在
不同的实施方案中，底涂层包含约5%到约20%或约10%到约15% 的着色剂。
在不同的实施方案中，在约25。C到约75°C的喷墨头操作温度 下，底涂层组合物具有约8到约12厘泊的粘度。为使底涂层组合 物很好地铺展到棵露的基底上，组合物的液体状态应该具有比基底 表面相对低的表面张力。通过添加合适的低表面能单体，可以得到 低表面张力的辐射可固化的流体。这类单体的例子包括表面张力约 28.6达因/厘米的丙烯酸异癸基酯；表面张力为约28.5达因/厘米的 烷氧基化的丙烯酸壬基酴酯；和具有32达因/厘米的相对低表面张 力的二丙烯酸单体、丙氧基化的二丙烯酸新戊二醇酯。在不同的实 施方案中， 一旦干燥和/或固化，底涂层就优选表现出较高的表面能， 使反射涂层能够有效地铺展在底涂层上。
反射涂层
在不同的实施方案中，第一喷墨用墨的反射颗粒包括反射金 属材料的亚微米粉末和/或纳米颗粒。金属材料可以包括各种金属， 并优选包括选自金、银、铂及其混合物的贵金属。本发明可用的金 属材料的其它非限制性例子包括铝、镍、锌和钛。
本文使用的"亚微米粉末"包括同时满足以下条件的细粉 平均结晶尺寸小于l微米的颗粒；和长径比为约1到约1000000的 颗粒。例如，在一些实施方案中，亚微米粉末是由平均粒径小于500 纳米并且长径比为1到1000000的颗粒构成的粉末。本文使用的"纳 米颗粒"(或"纳米尺寸的颗粒"或"纳米尺度的颗粒"或"纳米 粉末"或"纳米相颗粒"或"纳米晶体")包括平均晶体尺寸小于 约250纳米并且长径比为1到1000000的细颗津立。例如，在一些实 施方案中，纳米颗粒是由平均粒径小于100纳米(nm)并且长径 比为1到1000000的颗粒构成的粉末。在不同的实施方案中，颗粒 具有小于约100nm、或小于约50nm、或小于约20nm、或小于约 10nm的平均丰立径。
可以通过任意已知的方法将本文使用的亚微米粉末和纳米尺 度的颗粒引入墨中。在一个实施方案中，将亚微米粉末和纳米尺度
的颗粒引入墨中的方法包括(a)通过任意方法制备包括银或其它 金属材料的纳米尺度或亚微米颗粒；(b)提供基础墨配方；和(c) 将纳米尺度或亚微米颗粒与墨混合。在又一个实施方案中，为了易 于分散和促进均匀性，预处理纳米尺度或亚微米金属颗粒以涂布粉 末表面。在另一个实施方案中，将预存在的墨制剂与纳米尺度或亚 微米粉末混合，以使墨功能化。
有时难以将包括银的纳米颗粒分散到水或溶剂中。在不同的 优选实施方案中，含有金属颗粒的第一喷墨用墨基本不含有聚集 的、凝聚的和/或烧结的颗粒。在某些实施方案中，通过处理金属粉 末或其它含银纳米颗粒的表面，可以提高纳米颗粒的可分散性。例 如，将脂肪酸(如丙酸、硬脂酸和油)应用到纳米颗粒或与其一起 应用，以提高表面可相容性。如果含银复合组合物具有酸性表面， 则可以将氨、季盐或铵盐应用到表面以得到期望的表面pH。在其 它的情况下，可以使用醋酸清洗来实现目标表面状态。在一些应用 中，可以另外应用磷酸三烷基酯和磷酸，以减少起尘和降低化学活 性。可以通过各种来源得到纳米分散体，包括Advanced Nanoproduct Co. Ltd 、 Cima Nanotech 和 Cabot Superior Micropowdcrs。
一般而言，以湿膜厚度施加本公开的喷墨用墨，使得它们的 共同固化产生具有对其功能有利而且必要的厚度的涂层。为维持期 望的反射性质，可以根据其余墨成分来调整银或金属的浓度，以形 成优选具有至少约10nm、优选至少约15nm的最终厚度的反射涂 层。
在不同的实施方案中，金属颗粒的量为第一喷墨用墨重量的 约11^%到约20%，更优选为第一喷墨用墨重量的约2%到约10%。 合适的浓度和/或厚度将取决于许多因素，包括具体的成分，例如纳 米颗粒、溶剂、图像分辨率、基底等。在不同的实施方案中，固化 后，反射涂层是基本不导电的。应该理解，可以根据设计和材料的 选择增加或减小层的厚度和纳米颗粒的量，并且这些变化在本公开
的范围内以实现期望的最终结果。例如，使用从Cabot Superior Micropowders购买的银分散体，通过使用至少约2%重量的银的反
射涂层，得到适合的反射效果，以利用80皮升液滴产生300 DPI 的图像。
除含有期望的金属纳米分散体以外，第一喷墨用墨可以含有 包括溶剂载体的合适载体体系，选择该载体体系以与金属分散体相 容、并且具有合适的表面张力以实现期望的基底润湿性。应该理解， 溶剂载体的选择可以针对所用的金属颗粒、颜色和/或基底，并且可 以如需地使用不同的溶剂来适合最终的产品。溶剂的非限定性例子 包括己醇、二丙二醇甲基醚和丙二醇甲基醚。
保护涂层
一旦将含有反射颗粒的喷墨用墨施加到基底或底涂层上并形 成反射涂层，本公开就在反射涂层上施加第二喷墨用墨以形成本质 上基本透明的面涂层膜或保护涂层。在不同的实施方案中，第二墨 的应用起保护反射金属材料以免氧化的作用，并且任选地赋于一种 或更多种颜色，以产生诸如金、铜、铂和不锈钢的金属色调以及全 色可变印刷图像。在不同的实施方案中，第二喷墨用墨包括成膜聚 合物，例如本领域公知的各种可交联的聚合物。在其它的实施方案 中，第二喷墨用墨是能量可固化的，例如基于丙烯酸盐/酯或阳离子 固化化学品。
用于形成保护涂层的第二喷墨用墨组合物可以是基本无色的 或可以包含一种或更多种着色剂，例如染料、颜料及其混合物。着 色剂的数量和种类将取决于配制的墨，并且墨可包含占组合物重量 约2%到约10%的着色剂。应该理解，颜料的量将部分取决于所用 的着色剂。优选地，为使本公开的反射性质成为可能，最终的保护 层是透明的，尤其是清澈或基本清澈的。某些墨组合物通常会包括 一种或几种着色剂，或一组着色剂如青色、品红、黄色和黑色 (CMYK )，而其它的可以包括更为复杂的着色剂包并可以配制为 许多颜色，包括可以增加金属效果外观的颜色。预期墨的组合可以 用于印刷全色可变图像。
各种无机和有机染料和颜料可以与本公开的第二喷墨用墨一 起使用。 一般地，颜料会具有小到足以在印刷期间避免堵塞喷墨的
最大尺寸。优选颜料具有窄的粒径分布。可用于本公开的颜料的非
限定性例子包括C.L颜料黄74、 93、 95、 109、 110、 120、 128、 138、 139、 151、 154、 155、 173、 180、 185和193; C.I.颜料橙34、 36、 43、 61、 63和71; C.I.颜料红122、 202、 254; C.I.颜料蓝15:3、 15:4; C丄颜料紫19、 23和33;和C.I.颜料黑7。可用于本公开的 染料的非限定性例子包括Orasol黄2RLN、 Orasol黄2GLN-M、 Savinyl黄、Savinyl大红RLS、 Orasol红BL和Orasol蓝GN。
可以配制用于产生保护涂层的喷墨用墨，以提供半光泽或光 滑的外观。它还提供耐久性，并且可以适当地增加其厚度，使其可 以提供浮雕或"凸起的触感"，这提高了印刷图像的整体印象的品 质。
固化
在本公开的不同实施方案中，通过暴露于光化辐射、热能、 或光化辐射和热能两者，固化底涂层与第一喷墨用墨和第二喷墨用 墨中的至少一种。通过含有可以用光化辐射活化的键的基团，进行 使用光化辐射的固化。在本公开的上下文中，光化辐射包括诸如可
见光、uv射线或x-射线的电磁辐射和诸如电子束的微粒辐射。
丙烯酸酯uv可固化墨会通常含有丙烯酸酯单体。优选单体 的非限定性例子包括选自以下的那些单体单丙烯酸酯，包括丙烯 酸异癸酯、环状三甲基丙烷甲酰基丙烯酸酯；二丙烯酸酯如二丙烯 酸l,6-己二醇酯、丙氧基化的二丙烯酸新戊基酯；三丙烯酸酯如乙 氧基化的三丙烯酸三羟甲基丙烷酯；或四丙烯酸酯如四丙烯酸季戊 四醇酯；并且可以包含更高官能度的丙烯酸酯，例如树枝状聚合物， 如得自Bomar的BDE-1029。该墨还可含有少量粘度较高的寡聚物， 只要维持合适的粘度即可。
如果通过UV光固化，则组合物通常会包含至少一种光引发 剂或光引发剂包。如果存在，则光引发剂包通常占混合物总重的约 5%到约15%。光引发剂的非限定性例子包括a-羟基酮如l-羟基-环己基-苯基-酮；a-氨基酮如2-节基-2- (二甲基氨基)-1- (4-吗啉 基)苯基)-l-丁酮；酰基膦如二苯基(2,4,6-三甲基苯甲酰基)氧
膦；二苯甲酮衍生物；噻吨酮如异丙基瘗吨酮(ITX);和胺共引发 剂如p-二曱基氨基苯甲酸乙酯。如果通过电子束技术固化，则对于 基于丙烯酸酯的墨将不需要光引发剂包。
阳离子固化的墨可含有乙烯基醚如三乙二醇二乙烯基醚和/ 或脂肪族环氧化物如环脂肪族环氧化物UVR-6105 (可从Midland, Michigan的Dow Chemical商业得到)、如上文所述的着色剂和添 加剂、和含有芳基锍盐如Cyracure UVI-6992或六氟锑酸芳基锍盐 如Cyracure UVI-6976 (两者均可从Dow Chemical商业得到)的 光引发剂包。
在本公开方法的上下文中，由于大量粒子强烈吸收和/或散射 光化辐射，所以可优选热固化反射涂层。这优选利用下文描述的热 固化的方法(如果需要的话，双重固化)或下文描述的光化辐射固 化的方法完成。施加后，物理固化、热固化、或热和光化辐射固化 保护涂层。在不同的实施方案中，本公开的印刷系统包括在施加第 二喷墨用墨以形成保护涂层之前至少部分干燥或固化反射涂层。在 某些实施方案中，在施加第一墨和第二墨之间提供预定的休止期。
在热固化或双重固化透明的面涂层膜的情况下，如果在下的 反射涂层还未固化或仅部分固化，则也可以固化在下的反射涂层 (湿罩湿技术)。
在不同的实施方案中，本公开的方法包括连续的在线工艺。 在某些实施方案中，可以在预定的休止期之后进行固化。在不同的 实施方案中，休止期可具有约1秒到2小时或更长、优选约5秒到 约2分钟、更优选约5秒到约1分钟的持续时间。例如，休止期用 于匀化涂层和/或脱除涂层的挥发成分和用于蒸发可能存在的诸如 水和任何溶剂的任意挥发成分(闪蒸)。可以通过施加最高约卯。C 的高温和/或小于10 g水/kg空气、尤其小于5 g/kg空气的减小的大 气湿度，缩短和/或促进休止期或闪蒸，条件是不对涂层造成任何损 害或改变(如过早的完全交联)。
就其方法而言，热固化一般没有特殊的特征，而是根据诸如 在对流加热炉中加热或用IR灯辐照的常规和公知的方法进行。与
下文描述的光化辐射固化一样，热固化也可以分阶段进行。
通常地，在双组分或多组分体系的情况下，优选在低于约
100'C、优选低于约80'C的温度下进行热固化。
利用常规和公知的辐射源和光学辅助装置来实施光化辐射固 化。合适辐射源的非限定例子包括掺杂或未掺杂的高压或低压水银 蒸汽灯或电子束源。它们的布置在原理上是>^知的，并且可以适合 于工件(待印刷基底)和工艺参数的条件。
本文的固化可以分阶段进行，即，多次暴露于光或光化辐射。 还可以交替进行固化，即，利用UV射线和电子束交替进行固化。 在同时釆用热固化和光化辐射固化的情况下，可以同时或交替使用 这些方法。在交替使用两种固化方法的情况下，例如能够开始用热 固化和最后用光化辐射固化。在其它的情况下，可以证明开始和最 后都用光化辐射固化是有利的。在某些实施方案中，如果在两个单 独的工艺步骤中(首先光化辐射固化，然后热固化)固化保护涂层， 则产生优点。
涂层组合物的性质
本公开中所用的底涂层、第一喷墨用墨和第二喷墨用墨组合 物的粘度和表面张力优选适合于从常规的打印头中喷出并提供包 括稳定的颜料分散性、耐光性、与工业印刷机构件的可相容性、相 对低维护(例如清洁或更换设备)的印刷能力的有利性能，并且可 以印刷到多种基底上，例如纸、乙烯基树脂、皮革、布、玻璃、金 属、塑料、混凝土、木材和其它期望的包括多孔和无孔介质的基底。 在喷射温度下，粘度可以为约2到约20厘泊。通常的喷射温度优 选为从约20。C的室温高至约70。C。应该理解，对于在其它条件下 的印刷，可以适合地调节粘度和表面张力。
本公开的组合物还可以包括增强基底润湿性的合适添加剂， 包括本领域技术人员公知的表面活性剂、增塑剂、稀释剂、润湿剂 和均化剂。非限定性例子包括可交联的硅氧烷丙烯酸酯，例如 Tegorad 2100;聚二甲基珪氧烷，例如Byk-333;或匀4t添加剂， 例如可从Byk-Chemie商业得到的Byk-381。此外，墨还可以包含
合适的粘合剂。粘合剂可包括一种或更多种树脂和/或聚合物，例如
具有合适的玻璃化转变温度Tg的丙烯酸共聚物。当在乙烯基基底、 塑料或其它无孔基底上印刷时，可以使用丙烯酸共聚物以增强粘附 性。
在本公开的优选实施方案中，可以期望将墨配制为使得第一 喷墨用墨容易地沿底涂层的表面铺展但同时不在基底表面上很好 地铺展。类似地，可期望第二喷墨用墨容易地沿反射涂层的表面铺 展，并同样不在基底表面上很好地铺展。例如，在某些实施方案中， 优选具有表现出第一表面自由能的底涂层和/或反射涂层，和表现出 第二表面自由能的基底，其中第一表面自由能大于第二表面自由 能。本文使用的固体表面的表面自由能定义为在固-液界面处增加液 体表面积所需的能量。如本领域公知的，各种理论将固体的表面自 由能描述为等于充分润湿固体导致零度接触角的液体的表面张力 最大值。在不同的实施方案中，可优选提供与反射涂层形成第一接 触角而与基底形成第二接触角的第二喷墨用墨，其中第一接触角小 于第二接触角。但是，应该注意，材料的粗糙度影响液体润湿表面 的方式。因此，在根据本公开制备的墨制剂中，还应该考虑特定基 底的粗糙度和诸如极性的其它性质。
在不同的实施方案中，加热反射涂层以提供具有高表面能的 光滑金属状表面。反射涂层的相对高表面能的表面使得能够合适地 配制第二喷墨用墨，以均匀地朝着印刷图像的边缘铺展横过表面。 例如，当第二喷墨用墨的液滴置于印刷图像边缘附近的区域时，液 滴铺展到边缘并沿金属印刷的边界到达基底。考虑到反射涂层表面 的铺展特性，这使得能够将第二喷墨用墨仅施加或印刷到部分反射 涂层上，以利用第二喷墨用墨完全覆盖图像。因此，在某些实施方 案中，可以施加反射涂层限定邻接基底的边界，并且可以将第二喷 墨用墨喷射到反射涂层的中央区域中，使第二喷墨用墨铺展横过反 射涂层并直到边界，但不到达基底。应该注意，在其它实施方案中， 还可以期望将第二墨印刷到整个反射涂层表面上。
在某些实施方案中，第二喷墨用墨与反射涂层形成小于约10 度的接触角，而与基底形成大于约15度的接触角。这些实施方案
还促进第二墨铺展横过反射层并使在基底上的铺展最小化。
为进一步增强铺展效果，可以以较高的DPI、尤其是在加工 方向以较高的DPI印刷墨。如果利用光化辐射固化第二喷墨用墨， 则可以作为固化的函数来控制墨的铺展。例如，本公开的方法还包 括改变叠印第二喷墨用墨和施加光化辐射之间的时间。两个步骤之 间流逝的时间越长，会使墨越沿反射涂层铺展。类似地，缩短喷射 和施加光化辐射之间的时间会更快地固化保护涂层。随后，因为墨 可能没有机会覆盖整个反射涂层表面，所以可能需要调整该变量。
通过以下的非限定性实施例举例说明本公开的组合物和方法。
实施例
将底涂层或涂底涂层沉积到具有不平或粗糙表面的基底上。 利用以约278 DPI印刷的Spectra Nova AAA打印头施加涂层。将 底涂层印刷成图案并利用水银灯固化。底涂层产生一般不透过金属 纳米颗粒的均匀光滑层。
清澈的底涂层组合物
50%乙氧基化的(3)三甲基丙烷三丙烯酸酯(SR 454 Sartomer)
38% 二丙烯酸l，6-己二醇酯(SR 238 Sartomer ) 4% N-甲基二乙醇胺(胺增效剂)
4% 2，4，6-三曱基苯甲酰基二苯基氧膦(TPO，得自 BASF)
4% 1-羟基-环己基-苯基-酮(Irgacure184，得自Ciba) 固化后，将第一墨层喷墨印刷到底涂层上并用IR加热器干)^。
第一墨组合物
20% 银墨分散体AG國IJ國100國S1
40% 丙二醇单甲基醚
5% 丙二醇
35% 乙二醇单甲基醚
该墨在IR加热器下干燥，从而产生反射银图像。干燥后，将 第二墨涂层喷墨印刷在图像上。
第二墨组合物
30% 丙氧基化的二丙烯酸新戊二醇酯
20% 乙氧基化的三丙烯酸三羟曱基丙烷酯
37% 二丙烯酸l，6-己二醇酯
5.5% Orosol黄(染料)
0.5Byk333 (润湿剂)
2%Irgacure 369 (光引发剂)
5%Darocur 1173 (光引发剂)
本文描述的实施例和其它实施方案是示例性的，无意于限制本 公开的组合物和方法的全部范围。可以在本公开的范围内对特定实施 方案、材料、组合物和方法进行等效改变、修改和变化，得到基^目 似的结果。
权利要求
1.一种用于将具有金属效果的墨喷墨印刷到基底上的多阶段印刷系统，所述系统包括将第一喷墨用墨施加到所述基底上以形成反射涂层，所述第一喷墨用墨包含反射金属颗粒在合适载体体系中的分散体；和将第二喷墨用墨施加在所述反射涂层上。
2. 根据权利要求l的印刷系统，其中所述第二墨包含至少一种可交 联的聚合物。
3. 根据权利要求l的印刷系统，其中所述金属颗粒包括纳米颗粒。
4. 根据权利要求3的印刷系统，其中所述金属纳米颗粒包括贵金属。
5. 根据权利要求4的印刷系统，其中所述贵金属选自金、银、铂及 其混合物。
6. 根据权利要求1的印刷系统，其中所述金属颗粒包括选自铝、镍、 锌、钛及其混合物的金属。
7. 根据权利要求l的印刷系统，其中所述金属颗粒具有小于约50nm 的平均粒径。
8. 根据权利要求l的印刷系统，其中所述第一喷墨用墨基本不含聚 集和/或凝聚的金属颗粒。
9. 根据权利要求l的印刷系统，其中所施加的所述反射涂层具有大 于约15nm的最终厚度。
10. 根据权利要求1的印刷系统，其中所述第二喷墨用墨对准在所述 反射涂层的一部分上。
11. 根据权利要求l的印刷系统，其中所述第二喷墨用墨对准在整个 所述>^射涂层上。
12. 根据权利要求1的印刷系统，其中所述第二喷墨用墨形成具有半 光泽外观或光泽外观的保护涂层。
13. 根据权利要求l的印刷系统，其中所述第二喷墨用墨形成可用于 基本上防止所述反射金属颗粒氧化的保护涂层。
14. 根据权利要求l的印刷系统，还包括在施加所述第二喷墨用墨之 前至少部分干燥或固化所述^^射涂层。
15. 根据权利要求l的印刷系统，还包括在施加所述第一喷墨用墨和 第二喷墨用墨之间提M止期。
16. 根据权利要求1的印刷系统，其中通过暴露于光化辐射或热能或 光化辐射和热能两者，固化所述第 一喷墨用墨和第二喷墨用墨的至少 之一或两者。
17. 根据权利要求l的印刷系统，其中以所述第一喷墨用墨重量的约 114%到约20%的量，提供所述金属颗粒。
18. 根据权利要求ll的印刷系统，其中以所述第一喷墨用墨重量的约 2%到约10%的量，4^供所述金属颗粒。
19，根据权利要求l的印刷系统，其中所述反射涂层是基本不导电的。
20. 根据权利要求l的印刷系统，其中所述第二墨U本无色的。
21. 根据权利要求l的印刷系统，其中所述第二墨包含透明着色剂。
22. 根据权利要求21的印刷系统，其中所述透明着色剂是黄色的。
23. 根据权利要求21的印刷系统,其中所述透明着色剂选自包括青色、 品红、黄色、黑色及其混合物的墨组。
24. —种印刷系统，包括利用权利要求23的所述墨组印刷全色可变图 像。
25. 根据权利要求l的印刷系统，其中所述第二喷墨用墨形成完全交 联的保护涂层。
26. 根据权利要求l的印刷系统，其中所述第一喷墨用墨和第二喷墨 用墨的至少之一包含至少一种表面活性剂、均化剂或两者。
27. 根据权利要求1的印刷系统，其中所述第 一喷墨用墨和第二喷墨 用墨的至少之一包含粘合剂。
28. 根据权利要求l的印刷系统，其中所述第一喷墨用墨和第二喷墨 用墨的至少之一包含光引发剂。
29. 根据权利要求l的印刷系统，其中所述第一喷墨用墨和第二喷墨 用墨的至少之一在约25'C到约7CTC下具有约2到约20厘泊的粘度。
30. 根据权利要求l的印刷系统，其中所述第二喷墨用墨与所述>^射 涂层形成第一接触角并与所述基底形成第二接触角，其中所述第一接 触角小于所述第二接触角。
31. 根据权利要求30的印刷系统，其中施加所述反射涂层以限定邻接 所U底的边界，还包括将所述第二喷墨用墨喷射在所述>^射涂层的 中央区域内，其中所述第二喷墨用墨铺y^横过所述反射涂层直到邻接 所i^底的边界。
32. 根据权利要求l的印刷系统，还包括将底涂层施加到所述基底的 至少一部分上，和将所述第一喷墨用墨的至少一部分施加到所述底涂 层上，以形成所述>^射涂层。
33. 根据权利要求32的印刷系统，其中在施加所述第 一喷墨用墨之前， 干燥或固化所述底涂层。
34. 根据权利要求32的印刷系统，其中所述底涂层包括有光泽的^ 面。
35. 根据权利要求32的印刷系统，其中所述底涂层基本不透过所述反 射金属颗粒。
36. 根据权利要求32的印刷系统，其中所施加的所述底涂层具有足以 在所述基底上提供光滑整饰面的厚度。
37. 根据权利要求36的印刷系统，其中通过打印头将所述底涂层喷射 到所述基底上，所述底涂层具有约5nm到约20 nm的厚度。
38. 根据权利要求32的印刷系统，其中所述第一喷墨用墨对准在整个 所述底涂层上。
39. 根据权利要求32的印刷系统，还包括在施加所述第二喷墨用墨之 前，至少部分干燥或固化所述底涂层和所述>^射涂层。
40. 根据权利要求32的印刷系统，还包括在施加所述底涂层和施加所 述第一喷墨用墨与第二喷墨用墨之间提旨止期。
41. 根据权利要求32的印刷系统，其中所述底涂层A^本无色的。
42. 根据权利要求32的印刷系统，其中所述底涂层包含着色剂和颜料 的至少一种。
43. 根据权利要求42的印刷系统，其中所述着色剂包含二氧化钬。
44. 根据权利要求32的印刷系统，其中所述底涂层和第一喷墨用墨与 第二喷墨用墨的至少之一包含光引发剂。
45. 根据权利要求32的印刷系统，其中所述底涂层组合物在约25'C到 约70'C下具有约8到约12厘泊的粘度。
46. 根据权利要求32的印刷系统，其中所述底涂层组合物包含至少一 种低表面能的单体。
47. 根据权利要求47的印刷系统，其中所述单体选自丙烯酸异癸基 酯单体、二丙烯酸酯单体及其混合物。
48. —种利用喷墨记录设备印刷具有金属效果的可变印刷物的方法， 所述方法包括将含有金属颗粒的纳米分散体的第一喷墨用墨喷射到基底上，以 形成限定边界的>^射涂层；和 将第二喷墨用墨叠印在所述>^射涂层的一部分上，其中所述第二喷墨用墨随后铺;^横过所述^^射涂层并直到所述边界，形成保护涂层。
49. 根据权利要求48的方法，其中所述第二喷墨用墨与所述反射涂层 形成第一接触角并与所述基底形成第二接触角，其中所述第一接触角 小于所述第二接触角。
50. 根据权利要求49的方法，其中通过暴露于光化辐射，固化所述第
51. 根据权利要求50的方法，还包括改变叠印所述第二喷墨用墨和施 加光化辐射之间的时间，其中所述可变的时间用于控制所述第二喷墨 用墨在所述反射涂层上的铺展。
52. 根据权利要求48的方法，还包括将底涂层施加到所述基底的至少 一部分上，和将所述第一喷墨用墨的至少一部分施加到所述底涂层上， 以形成所述^Jt涂层。
53. —种利用喷墨记录设备印刷具有金属效果的可变印刷物的方法， 所述方法包括将含有金属颗粒的纳米*体的第一喷墨用墨喷射到基底上，以 形成^Jt涂层；和将第二喷墨用墨叠印在所述Jl射涂层上以形成保护涂层，其中所 述第二喷墨用墨包含至少一种可交联的聚合物。
54. —种将具有金属不锈钢效果的图像印刷到基底上的方法，所述方 法包括将底涂层施加到所述^S^底的至少 一部分上；将含有金属颗粒的纳米分ft体的第一喷墨用墨喷射到所述底涂层 上，以形成Jl射涂层；和将第二喷墨用墨叠印在所述>^射涂层上以形成保护涂层，其中所述第二喷墨用墨包含灰色着色剂。
55. —种利用喷墨记录设备在基底上产生金属效果图像的方法，所述 方法包括将底涂层施加到所述1^底的至少一部分上；将第一喷墨用墨喷射到所述底涂层上以形成^^射涂层，所述第一 喷墨用墨包含约2%到约10%重量的平均粒径小于约20 nm的4艮颗粒 錄体；和将第二喷墨用墨叠印在所述反射涂层上以形成保护涂层，其中所 述第二喷墨用墨包含至少 一种可交联的聚合物。
全文摘要
一种用于在基底上(10)制造金属效果的多阶段系统，所述系统包括将含有在合适载体体系中的反射金属颗粒分散体的第一喷墨用墨(12)施加到所述基底上以形成反射涂层；和将第二喷墨用墨(14)施加在所述反射涂层上以形成保护涂层。任选地，在施加第一喷墨用墨之前将底涂层(16、18)施加到基底上。第二喷墨用墨包含至少一种可交联的聚合物或可以以其它方式能量固化。第二喷墨用墨任选赋于金属图像颜色。
文档编号B41J2/21GK101356245SQ200680038125
公开日2009年1月28日 申请日期2006年9月12日 优先权日2005年9月12日
发明者乔舒阿·塞缪尔, 保罗·安德鲁·爱德华兹, 桑德拉·津克, 马修·滕尼斯 申请人:电子影像公司