喷墨印刷的分辨率的控制方法

专利名称：喷墨印刷的分辨率的控制方法
技术领域：
本发明涉及有机基墨水在用于喷墨印刷的PVC膜上的流速的控制方法，以及膜本 身。
背景技术：
喷墨印刷是将墨滴直接施加到基材例如聚合物膜的表面上的方法。它容易地适用 于由计算机控制。与使用基材和印刷设备(例如筒或板)之间的接触的常规(传统)印刷 技术相反，在喷墨印刷过程中，不发生印刷装置和基材之间的这种接触。获得的分辨率直接 取决于墨滴的细度和其施加的控制精度。对于高分辨率，重要的是墨滴不在基材上扩张太多，以便获得良好的分辨率。基材 上的干墨点的直径与施加的墨滴的初始直径之比(“网点增大”)应当尽可能低，以获得高 分辨率，优选在1. 5和3之间。当使用基于有机溶剂的墨水时，该问题更严重，因为它们具 有高流动性并且扩张得非常快。用于降低“网点增大”的一种措施是墨水向被印刷的基材中的强化的吸收，从而使 其不能在表面上扩张。在这方面，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环己酮的墨水导致PVC表面的快速膨胀， 这强化其吸收。这样的墨水是不利的，因为它们的蒸气是有毒的。当使用它们时，需要进行 回收以及用于保护和通风的系统，这是昂贵的。还已知向膜的聚合物基质中混合添加剂，这会强化吸收。DE 19943339 (Renolit Werke GmbH)记载了膜的喷墨印刷方法，该膜含有具有乙酰基、丙酰基或丁酰基的纤维素 酯。这些已知方法需要显著量的添加剂(10-20%)，这提高了膜的价格。其它方案包括未公开的欧洲专利申请No 07012057中的通过混合含有醋酸乙烯 酯基团的聚合物，在含有作为聚合物基质的聚氯乙烯的组合物制得的膜上的有机基墨水喷 墨印刷的分辨率提高方法，或者WO 2007/048548A1中的聚合物膜的喷墨印刷的分辨率改 善方法，该聚合物膜包含基质聚合物，其中将包含聚合物基团A和聚合物基团B的共聚物添 加剂与基质聚合物共混，基团A具有比基质聚合物低的表面张力，基团B与基质聚合物相 容。另一方面，对于扩展的单色区域的印刷，高扩展速率/低分辨率将是有利的，从而 获得均勻的印刷。

发明内容
本发明的目标是提供可以在不昂贵并且不使用有毒溶剂的情况下通过喷墨印刷 以可控的分辨率印刷的膜。该目标通过以下措施得以解决提供PVC膜作为喷墨印刷的基材，该膜含有用聚 硅氧烷涂敷的填料和/或添加了聚硅氧烷，并且在压花(embossing)步骤中具体设置较高 的温度以获得低分辨率并设置较低的温度以获得高分辨率。已发现，该混合加上压花温度的调整使得可以控制分辨率。因此，本发明涉及通过混合用聚硅氧烷涂敷的填料和/或聚硅氧烷，由含有作为 聚合物基质的聚氯乙烯的组合物制造作为喷墨印刷基材的高分辨率膜的方法，其中将该组 合物制成膜并将该膜压花，其中将压花过程中的膜温度设置为不高于70°c。本发明还提供 由含有作为聚合物基质的聚氯乙烯的组合物制造作为大面积均勻颜色喷墨印刷中的基材 的膜的方法，其中将该组合物制成膜并将该膜压花，其中将压花过程中的膜温度设置为至 少70°C。本发明还提供具有可控的分辨率的、作为喷墨印刷基材的膜，它由包含作为聚合物 基质的聚氯乙烯以及用聚硅氧烷涂敷的填料和/或聚硅氧烷的组合物制成，其中将该组合 物制成膜并将该膜压花，其中对于高分辨率，将压花过程中的膜温度设置为不高于70°C，对 于作为以均勻的颜色进行大面积印刷，设置为至少70°C。本发明的方法和膜特别适合于有机基墨水。术语“有机基墨水”指的是染色物质 (染料和/或颜料)的溶剂不是纯水或者不主要是水。实例有来自ROLAND的Eco-Sol墨水 和来自Mimaki的溶剂墨水。本文中使用的术语“膜”指的是一维上的厚度比其另外两维上的厚度小至少100 倍，优选小至少1000倍的扁平产品。通常，根据本发明的膜具有50至250 μ m、优选70至 120 μ m的厚度，10至250cm的宽度以及10至10000m的长度。有利地，将膜以卷起的方式 进行操纵。它们以本身已知的方式通过挤出或优选通过压光由包含聚合物基质的组合物制 造，该聚合物基质优选构成组合物的至少40重量％，更优选至少50重量％并且尤其优选至 少60重量％。其它组分可以是第二聚合物，一些添加剂例如稳定剂、增塑剂、颜料或填料 如二氧化硅、碳酸钙。本文中使用的术语“膜”也包括两个、三个或更多个层的层压物，条件是待印刷的 层具有根据本发明的组成。这些层可以通过本领域已知的任何方法进行结合，例如它们可 以共挤出或者通过粘合剂或粘合性中间层进行连接。根据印刷的膜的预期应用选择聚合物基质。优选的是，聚合物基质是氯乙烯均聚 物，但是聚合物基质也可以是氯乙烯与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，共聚单体的量优选为5至30%。聚合物基质的重均分子量(Mw)通常为 50000至300000g/mol，优选80000至200000g/mol。可以使用两种或更多种不同的聚氯乙 烯的混合物，例如均聚物和共聚物或具有不同分子量的两种聚合物。根据本发明，用于制造膜的组合物包含用聚硅氧烷涂敷的填料和/或聚硅氧烷。 填料优选为二氧化钛。优选二氧化钛是由于它上好的不透明性和白度，它尤其为含颜料膜 提供出色的耐候性。可根据本发明使用的填料为例如来自Dupont的TiO2 R 105和Kronos 2220 和 2211 以及 Kemira 405。作为使用涂敷填料的替代方案或补充方案，可以加入聚硅氧烷本身。所有实施方案中的聚硅氧烷为下式的化合物
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其中残基R可以是相同的或不同的，并且选自烷基、芳基、烷基芳基、烯基和炔基， 这些基团可以被例如烷基、烷氧基、酰基和其它基团取代。优选地，这些残基是烷基，尤其优 选低级烷基例如甲基、乙基、异丙基、正丙基、异丁基、正丁基或叔丁基。目前最优选的材料 是聚(二甲基硅氧烷)。选择η的值以使得数均分子量(Mn)为1000至50000g/mol，优选 5000至30000g/mol。分子量由HPLC确定。用聚硅氧烷涂敷的填料的量为每100份聚合物基质5至40份(phr)，优选10至 30phr。在少于IOphr的情况下效果有限，多于30phr导致难以进行膜的压光。聚硅氧烷涂 料的量可以为填料的0. 1重量％至1重量％，优选0. 3重量％至0. 7重量％。可以将填料以任何本身已知的方式加入。在一种优选实施方案中，将填料以糊状 物的形式加入，其通常通过用增塑剂溶解并在辊磨(roll mill)上分散而获得。以这种方 式，聚硅氧烷涂料(起初物理吸附于填料上)容易地脱附，并因此更容易参与向表面的迁移 (起霜)以及进一步的横向扩展。它还更好地分散。如果将聚硅氧烷本身加入组合物中，通 常加入0. 01至0. 5phr的聚硅氧烷，优选0. 05至0. Iphr。为了进行高分辨率印刷，在膜的表面上(即在其上部IOnm中)膜具有的来自聚硅 氧烷的原子Si的量通过X射线光电子能谱法(XPS)测定应当为0.5至5原子％，优选0.8 至3原子％。XPS是一种形式的电子能谱，其中将样品用单色X射线束照射并测量得到的光 电子的能量。该方法也称为化学分析用电子能谱法(ESCA)。为了以均勻颜色进行大面积印刷，在膜的表面上(=上部lOnm)膜具有的来自聚 硅氧烷的原子Si的量通过XPS测定应当低于0. 5原子％，优选低于0. 4原子％。已知使用涂敷填料来促进填料在聚合物基质中的分散，并且还降低操作过程中填 料的起粉尘。然而，很令人吃惊的是，当在喷墨印刷中使用该膜作为基材时，涂料对分辨率 具有影响。组合物还可以包含一种或多种通常的添加剂。优选的是稳定剂，例如热稳定剂，例如钡、钙或锌的脂肪羧酸酸盐，例如油酸锌或 叔丁基苯甲酸钡，或者硫醇锡。它们可以以1至3%的量存在。还优选的是加工助剂，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。它们可以以1至3%的量存在。还优选的是每100份聚合物基质5至50份的量的增塑剂。增塑剂优选以每100 份聚合物基质10至30份的量加入。所有已知的增塑剂都是合适的。尤其优选的是单体增 塑剂例如二异癸基邻苯二甲酸酯(DIDP)、二-2-己基邻苯二甲酸酯(D0P)、二异壬基环己 烷-1，2- 二甲酸酯(DINCH)，以及聚合物增塑剂例如己二酸聚酯。根据本发明也适合的用于喷墨印刷的典型PVC膜包含PVC (聚合物基质) 100份增塑剂(单体)20至30份增塑剂(聚合物)20至30份环氧化大豆油2份热稳定剂3份加工助剂2份TiO25 至 40 份
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其它添加剂，例如用于调整膜的颜色的颜料，可以少量存在，即小于1份。根据本发明的方法基于以下发现在使用压花膜的情况下，分辨率取决于压花中 使用的膜温度。在最高达40°C，或最高达50°C，或最高达60°C并且不超过70°C，优选不超过 65°C的较低温度下，分辨率是高的，即网点增大<3。另一方面，可以优选获得可以用一种颜 色进行大面积的均勻印刷的膜，在这种情况下高分辨率将导致可见的条纹。对于这种应用， 应当将压花过程中的膜温度设置得高，例如至少70°C，优选至少75°C，甚至至少80°C。根据本发明的方法的主要优点是1)使用同一种组合物，可以通过改变压花温度而生产作为喷墨印刷基材的“高分 辨率”膜和“低分辨率”膜，以及2)通过用相同的压花温度(高)进行生产，可以通过以填料上的涂料或以添加剂 的形式向配制剂中加入PDMS而从“低分辨率”膜转换到“高分辨率”膜。根据本发明的方法的第一步是由至少一种聚合物基质和填料生产膜。该膜可以根 据任何已知方法进行生产，优选通过压光(calendering)进行。压光的方法是本领域技术 人员已知的。下一步是压花步骤，这对于用于喷墨印刷的膜是常规的。该步骤对于本发明是必 要步骤。通过调整压花过程中的温度，控制喷墨印刷过程中分辨率。压花通常在膜的制造之 后立即进行，这也是根据本发明的优选方式。可以将膜再加热并以离线方式进行压花。根 据本发明，在压花过程中，具体设置适于期望的分辨率的温度。


本发明方法将参照附图进行说明，其中图1显示了生产线的一个实例，图2显示了替代性生产线的一个实例。
具体实施例方式示意性地显示了装置。在两种情况下，将由各组分混合的组合物1供给压光机2。 压光机2通常由组合物通过四或五个辊4形成初级膜3。然后将初级膜3通过辊传送到压 花工段5上，其中第一组辊6、7在膜3上产生压花图案，提供根据本发明的膜8。然后通过 另一组辊将其传送到卷绕站10。根据本发明方法控制的温度是通过第一组辊6、7的膜3的温度。压花过程中的膜温度受到进入压花工段时的膜3的温度以及压花辊6、7的温度设 置的影响。膜温度可以例如通过本身已知的基于红外的测量设备进行确定。一旦测定了给 定具体条件下的膜温度，就不需要再测定它在连续生产过程中的温度。通过以下实施例进一步说明本发明，这些实施例不将本发明的范围限制于所述具 体实施方案。如果不另外明确说明，所有的份数是重量份并且所有百分比都是总组合物的 重量百分比。实施例1制造含有下表1中所述物质的用于喷墨印刷的膜 TiO2是经涂敷的填料，它具有250 μ m的颗粒尺寸和0. 5重量％的聚二甲基硅氧烷 涂料。在某些膜中，加入分子量为8000g/mol的聚二甲基硅氧烷。将配制剂的组分在复合搅拌器(compound mixer)中混合在一起，温度随着摩擦升 高到50°C。将该混合物进料到约160°C的挤出设备中，将塑化的物料传送到160°C的辊磨 中。从均勻的组合物中取一条(strip)并进料到压光机的嘴(nip)中，该压光机具有如下 辊温度辊1 = 165°C，辊2 = 166°C，辊3 = 211°C，辊4 = 169°C。初级膜通过172°C的剥 取罗拉(stripper roller)，然后通过选定温度下的压花单元，以提供期望的膜表面。然后 将膜回火，然后将其卷绕到辊上。以下表2中的聚硅氧烷量和温度制得了膜 分辨率测试基于对墨滴直径的测量。较低的流动速率将导致较小的墨滴直径及其 扩展。对于该测试，制备了具有表1的组成的PVC膜，并通过喷墨印刷施加墨滴直径调整到 35 μ m的墨水。这对应于994. 15 μ m2的期望表面积。在干燥后，印刷点具有测量的直径D和 表面积S。计算这两个参数，扩展率对应于测量的表面积S与初始的期望表面积994. 15 μ m2 之比，并且网点增大对应于测量的点直径与35 μ m的墨滴直径之比。结果汇总于下表3中。
这些测量结果表明，当将压花过程中的膜温度设置为低于70°C时，网点增大以及 因此的分辨率可以高，或者当将膜温度设置为高于70°C时，网点增大以及因此的分辨率可 以低。此外，通过改变压花温度明显地调整了分辨率，即从60°C的温度开始网点增大为 2. 9，在65°C时为2. 95，在80°C时达到低分辨率的极限3. 0。因此，根据本发明，可以在不改 变组成的情况下生产具有期望的高或低的喷墨印刷分辨率的膜，而改变组成对于加入物质 以改善分辨率的现有技术途径是必需的。重要的是观察两个参数，即膜温度和由于填料的 涂敷和/或作为物质的添加而存在聚硅氧烷。然而，与之前使用的添加相比，加入的物质的 量可以降低。实施例2进一步由表4中所述的组合物制得膜。 使用有涂料和没有涂料的Ti02。通过将配制剂组分混合而制得膜。在第一步中将混合物在约180_185°C的实验室 辊磨(2辊)上塑化，采用低的辊速，直到在辊上出现粗糙的片材。通过在不同的辊摩擦力 的情况下将辊速提高到12m/分钟而使膜均化。在约12分钟后，可以从前辊(front roll)上取下膜并通过合适厚度的传送带以6m/分钟的速度拉伸(pull over)。然后将膜在实验 室压机上进行热层压，以获得用于喷墨适印性测试的平坦表面。如上所述确定了喷墨印刷过程中的分辨率。结果列于表5中。
可以看出，通过涂敷以及通过加入聚硅氧烷提高了分辨率。由于生产过程中的加 工条件对应于压花过程中的高温度，因此仅可以通过大量加入聚硅氧烷而获得高分辨率。 在这种情况下，在进行受控的压花步骤时完全足够的填料涂敷将不会在表面上提供足够的 Si原子。
权利要求
由含有作为聚合物基质的聚氯乙烯的组合物制造作为喷墨印刷基材的高分辨率膜的方法，包括由该组合物制造膜以及将该膜压花的步骤，其特征在于将用聚硅氧烷涂敷的填料和/或聚硅氧烷混合到该组合物中，并且将压花过程中的膜温度设置为不高于70℃。
2.根据权利要求1的方法，其特征在于将压花过程中的膜温度设置为不高于65°C，优 选设置为不高于60°C。
3.根据权利要求1或2的方法，其特征在于该膜通过压光进行制造。
4.由含有作为聚合物基质的聚氯乙烯的组合物制造作为大面积均勻颜色喷墨印刷中 的基材的膜的方法，包括由该组合物制造膜以及将该膜压花的步骤，其特征在于将压花过 程中的膜温度设置为至少70°C。
5.根据权利要求4的方法，其特征在于将压花过程中的膜温度设置为至少80°C。
6.根据权利要求4或5的方法，其特征在于该膜通过压光进行制造。
7.由包含作为聚合物基质的聚氯乙烯的组合物制成的作为喷墨印刷基材的膜，其特征 在于该组合物包含用聚硅氧烷涂敷的填料和/或聚硅氧烷，并且将该组合物制成膜，将该 膜压花，并且对于高分辨率，将压花过程中的膜温度设置为不高于70°C，并且对于以均勻的 颜色进行大面积印刷，设置为至少70°C。
8.根据权利要求7的膜，其特征在于该聚硅氧烷是聚二甲基硅氧烷。
9.根据权利要求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.根据权利要求7至9任意之一的膜，其特征在于聚合物基质选自氯乙烯均聚物和氯 乙烯共聚物。
11.根据权利要求7至10任意之一的膜，其特征在于该组合物还含有常规添加剂。
全文摘要
本发明涉及通过混合用聚硅氧烷涂敷的填料和/或聚硅氧烷，由含有作为聚合物基质的聚氯乙烯的组合物制造作为喷墨印刷基材的膜的方法，其中将该组合物制成膜，将该膜压花，并且对于高分辨率，将压花过程中的膜温度设置为不高于70℃，对于以均匀的颜色进行大面积印刷，设置为至少70℃。本发明还涉及由此获得的膜。
文档编号B41M5/52GK101909897SQ200880124764
公开日2010年12月8日 申请日期2008年11月21日 优先权日2007年12月14日
发明者F·卢曼斯, J·伯苏特, R·弗朗塞库提 申请人:雷诺丽特股份公司