用于打印系统的转印构件的制作方法

文档序号:18185800发布日期:2019-07-17 05:21阅读:397来源:国知局
用于打印系统的转印构件的制作方法

本公开涉及一种在间接打印中使用的转印构件以及该转印构件的应用。



背景技术:

打印技术可以分为直接方法或间接方法。前者中油墨直接沉积于打印衬底而形成所需油墨图像。在间接处理中,油墨沉积在中间构件然后被转印到衬底,该中间构件因此也被称为中间转印构件或简单称为转印构件。通常,沉积在其上的油墨在向衬底转印为所谓油墨图像之前被修饰或处理(例如干燥、固化,熔融等)。间接打印可以是模拟的,该转印构件提供特定油墨图像同时用于打印作业(胶版印刷是该类型的一个例子),间接打印或者可以是数字的。数字打印技术已经被开发为允许打印机直接从计算机接收指令而不需要准备印版。

存在各种数字打印处理,不同之处分别在于可以使用的油墨种类、沉积在转印构件上的油墨所经受的修饰种类(如果有的话)和可以实现这种转印的方式。例如,干的调色剂被用于静电印刷过程,电气性可带电油墨被用于电子摄影术等。通常包括聚合物体系着色剂(例如染料或颜料)的油墨可以是干燥形式、浆料形式或液体形式,如果有的话,液体载体或者是水性的或者是有机的。可以要求用于该打印系统的转印构件根据其要服务的确切处理过程而满足不同特性。然而,它们可以共享共同的属性和结构原理。本公开是涉及可以在wo2013/132418、wo2013/132420、wo2016/189512和2017年11月30日提交的共同未决申请pct/ib2017/057535中详述的打印过程中采用的转印构件的构造,但也可以找到在其它间接打印系统中的应用。

前述申请所描述的转印构件可以是鼓或包括具有成像层的柔性橡皮布的连续环带,其中疏水性外表面也被称为释放层和支承层。本公开特别涉及成像层的制备。



技术实现要素:

在第一方面,提供了一种转印构件,用于接收油墨并向衬底转印油墨图像,该转印构件包括:

a)支承层;以及

b)成像层,其被设置在所述支承层上,所述成像层包括:

i)包括有分散在其中的亲水性炭黑颗粒的疏水性硅酮基质;以及

ii)远离所述支承层的释放表面。

有利地,可以在打印过程中采用所述转印构件并在打印装置中使用所述转印构件,用于将油墨从涂覆站转移到压印站,其中在涂覆站处油墨可以沉积在所述转印构件上,而在压印站处油墨图像可以被转印至衬底。一般,在转印构件上沉积之后,油墨(例如经由热传导、对流或辐照手段)而被加热以使其在待转移到衬底的位置处发黏,从而产生待转印的油墨图像。在硅酮基质内分散的炭黑颗粒具有尤其有益的用于打印系统中的机械增强、热传导、电传导和/或辐照吸收的特性。

在第二方面,提供了一种转印构件,如本文所公开的,其用于间接打印,其中(可以是模拟的或数字的)所述间接打印从胶版印刷、热敏印刷、电子照相印刷和辐照印刷中选择。

虽然在下文中,cb颗粒在转印构件中的有利特性在特定成像站的环境下示例说明,分散有cb颗粒的的层相应地被称为成像层,但这不应被解释为限制。因此,在一种实施方式中,额外于或代替促进油墨图像在图像站的成型,cb颗粒可以赋予打印系统的其它站所需的特性,或甚至独立于任何特定站。例如,前一种情况可以通过转印构件来阐述,该转印构件具有硅酮层,其中分散有用来吸收ir干燥器的ir辐照的cb颗粒。当cb颗粒用于向转印构件赋予机械特性,这种特性可以沿着转印构件所遵循的整个打印路径或至少在沿着该路径的多个站处使转印构件受益。

在一种实施方式中,所述释放表面与所述成像层是一体的。本文所采用的一体的意思是,释放表面是成像层的最外表面。也就是说,成像层具有释放层的特性并执行释放层的功能。在成像层顶上没有额外的释放层。

在另一种实施方式中,所述释放表面是在所述成像层上形成的一个层。如本文所采用的,释放表面可以是铺在成像层顶部的额外层,从而成为单独的层。当释放表面是释放层时,释放表面可以由与成像层相同和不同的材料形成。优选地,如果成像层通过特定固化方法(例如加成固化或缩合固化)来制备,释放表面的额外层由同一固化方法来制备。

当转印构件被安装在正在运行的打印系统中时,释放表面(层)可与成像表面互换使用,以指代与油墨直接接触的表面。

在一种实施方式中,所述成像层是由液体硅酮树脂(lsr)、室温硫化(rtv)硅酮、聚二烷基硅氧烷(pdas)或聚二甲基硅氧烷(pdms)硅酮及其官能化版本构成的。下文描述被简称为硅酮的合适的硅酮聚合物,该硅酮一旦固化则形成硅酮基质。

在一种实施方式中,所述释放表面是疏水性。

在一种实施方式中,所述释放表面是亲水性。

在一种实施方式中,所述硅酮基质是加成固化的硅酮基质。

在下文描述合适的加成固化的硅酮。

在一种实施方式中,所述硅酮基质是缩合固化的硅酮基质。在下文描述合适的缩合固化的硅酮。

在一种实施方式中,在硅酮基质中分散的亲水炭黑颗粒具有从以下构成的列表中选择的一个或多个特性:

a)id/ig比率为至少0.8,或至少1.0,或至少1.2,其中id和ig分别表示d带和g带的峰强度的最大值,由拉曼光谱仪来确定;以及

b)至多100nm的平均初级粒径(dv50)。

在一种实施方式中,炭黑颗粒的id/ig比率至少是0.9,1.0,1.1,1.2,1.3,1.4或1.5。

在一种实施方式中,炭黑颗粒的平均初级粒径(dv50)至多是10,20,30,40,50,60,70,80,90或100nm。在一种实施方式中,使用平均初级粒径(dv50)至多110,120,130,140,150,160,170,180,190,200,250,300,350,400,450或500nm的cb颗粒。

虽然,在理想情况下,所有颗粒可以以各个初级颗粒的形式分散,但这在实际中很少有的情况。初级颗粒通常附聚成团而形成二级颗粒或簇。然而颗粒(无论各个还是成簇)可以通过一半集群(d50)的平均尺寸来表征因为簇的尺寸相比于分散炭黑在功能和/或效率上具有更高的重要性。优选的是指簇的集群的主要部分的尺寸,该主要部分针对集群体积的90%进行确定。这种基于颗粒的体积的测量,也可被称为主要被测量的簇的尺寸(dv90)。本文所采用的dv50和dv90在下文中详述。

在一种实施方式中,主要被测量的簇的尺寸(dv90)是至多5μm、至多4μm、至多3μm、至多2μm、至多1.5μm,诸如至多约:1.6,1.7,1.8,1.9,2.1,2.2,2.3,2.4,2.5,2.6,2.7,2.8,2.9,3.0,3.1,3.2,3.3,3.4,3.5,3.6,3.7,3.8,3.9,4.1,4.2,4.3,4.4,4.5,4.6,4.7,4.8或4.9μm。

在一种实施方式中,主要被测量的簇的尺寸(dv90)是至多1000nm、至多500nm、至多400nm、至多300nm、至多200nm或至多100nm,诸如至多约:50,150,250,350,450,550,600,650,700,750,800,850,900或950nm。

在一种实施方式中,成像层具有25μm以下的厚度,诸如24,23,22,21,20,19,18,17,16,151,14,13,12,11,10,9,8,7,6,5,4,3,2,1μm或以下的厚度。在可替换的实施方式中,成像层具有至少25μm的厚度并且至多500μm,400μm,300μm,250μm,200μm或100μm的厚度。在另一些实施方式中,分散有cb颗粒的硅酮基质的层可以是几毫米(例如至少500μm并且至多5mm,4mm,3mm,2mm或1mm)。

在一种实施方式中,所述炭黑颗粒在硅酮基质中的浓度为至少0.1%w/w(重量比)到至多30%w/w。

在一种实施方式中,所述炭黑在硅酮基质中的浓度至少为0.1%w/w。如至少为0.5,1,1.5,2,2.5,3,3.5,4,4.5,5,6,7,8,9,10,11,12,13,14,15,16,17,18,19,20,21,22,23,24,25,26,27,28或29%w/w。

在一种实施方式中,所述炭黑在硅酮基质中的浓度至多为30%w/w。如至多为0.5,1,1.5,2,2.5,3,3.5,4,4.5,5,6,7,8,9,10,11,12,13,14,15,16,17,18,19,20,21,22,23,24,25,26,27,28或29%w/w。

在一种实施方式中,所述硅酮基质进一步包括具有至少一种亲炭黑(亲cb)部分的分散剂。如本文所采用的亲炭黑部分意味着具有与亲水性炭黑亲和的部分。cb的亲水表面通常由氧基官能团产生,例如环氧基,羟基或羧基。合适的亲cb部分包括(如在氨基硅分散剂中的)氨基部分、(如在丙烯酸脂硅酮分散剂中的)丙烯酸酯基部分和(如在环氧硅酮分散剂中的)环氧基部分。

在一种实施方式中,包含至少一个亲cb部分的分散剂是,或包括,或主要包括具有含支链的分子结构的疏水分散剂或主要由具有含支链的分子结构的疏水分散剂构成,该含支链的分子结构具有主链和至少一个支链单元,其中所述主链和所述支链单元中的一个基于硅氧烷或包含至少一个硅氧烷单元。在本文的上下文中,分散剂(考虑到其硅氧烷含量也可被称为硅酮分散剂)如果以下文描述的方式与硅酮基质可混溶则被认为是疏水性的。

类似地,至少一个亲cb部分可以设置在主链内或支链单元内。通常,基于硅氧烷的链和亲cb部分各自设置在含支链的分子的分开的“单型”组分上(例如,分散剂具有基于硅氧烷的主链而在支链单元具有亲cb部分,或反之亦然:亲cb部分设置在主链上而支链单元包含硅氧烷),这样的“分离”不是必须的。合适的硅酮分散剂可以例如在它们的主链内均具有硅氧烷单元和亲cb部分,形成“聚合型”主链,而源自于上述的“单型”或“聚合型”主链的支链单元也可以是含硅氧烷支链单元和亲cb支链单元的组合。

在一种实施方案中,所述硅酮分散剂的至少一种碳黑亲和部分被设置在所述含支链的结构的支链单元内,所述分散剂的主链是基于硅氧烷的主链。

在一种实施方案中,至少一个所述亲炭黑部分设置在硅酮分散剂的主链内,所述分散剂的所述支链单元的至少一部分是含硅氧烷的支链单元。

在一种实施方式中,亲炭黑部分选自氨基部分,丙烯酸酯部分和环氧部分。

在一种实施方式中,所述分散剂从由氨基硅酮分散剂、环氧硅酮分散剂和硅酮丙烯酸脂分散剂构成的集合中选择。

如本说明书和权利要求书中所使用的部分,术语“硅氧烷”指的是式(1)中所示出的官能团

其中r1和r2独立选自氢和烷基。n在30和1500,30和1000,40和750,40和600之间。

如本说明书和权利要求书中所使用的部分,术语涉及分散剂分子的“含硅氧烷”指的是分散剂分子具有至少一个硅氧烷单元。

如本说明书和权利要求书中所使用的部分,涉及分散剂分子的术语“基于硅氧烷”指的具有下述的至少一个的分散剂分子:

(i)至少10重量%的硅氧烷,更通常地,至少20重量%,至少35重量%,至少50重量%,至少60重量%,或至少70重量%的硅氧烷;和

(ii)通过对分散剂的进行ftir分析或对含有分散剂和炭黑的组合物进行ftir分析来鉴定的足够的硅氧烷基团。

如本说明书和随后的权利要求书中所用,关于溶剂或基质中的分散剂的术语“可混溶的”等是指在室温(25℃)下测量的分散剂溶解度,即以重量计为至少0.03重量%,即纯组分体系中的分散剂重量除以总重量(分散剂重量+溶剂/基质的重量)。具体地,关于可固化的疏水性硅酮预聚物中的分散剂的“可混溶的”等是指基于分散剂重量除以分散剂和疏水性硅酮预聚物的总重量、为至少0.03%的分散剂溶解度。

一般,该分散剂溶解度按重量是至少3%或至少5%,并且更一般地,至少7%,至少10%,至少12%,至少15%,至少20%,或至少25%。在一些情况中,该分散剂溶解度为至多70%,至多60%,至多50%,至多40%,至多35%或至多30%。

该分散剂溶解度(以重量%计)通常为组合物中cb的重量%的至少0.3倍,更通常为组合物中cb的重量%的至少0.5倍,至少0.7倍,至少0.8倍,至少0.9倍或至少1.0倍。

术语预聚物涉及硅酮基质的未固化反应成分,该成分可以交联从而形成成像层,该交联过程也被称为固化。可以在充足的固化剂存在下并在任何适于可固化组合物的固化条件下进行固化,所述可固化组合物包括预聚物和与之适配的任何所需固化剂。

如本说明书和随后的权利要求书中所用,术语“非反应性氨基硅油”是指满足以下结构性质中的至少一种,优选两种的氨基硅油:(i)氨基硅油不含硅烷醇基和烷氧基;以及(ii)在典型的加成固化温度(例如约90℃至约200℃)下,或在实际使用的加成固化温度下,氨基硅油相对于乙烯基和硅烷醇部分是非反应性的。

在一种实施方式中,转印构件是不透明的。示例性不透明转印构件如下文所述。

在一种实施方式中,转印构件是基本透明的。

示例性透明转印构件如下文所述。

在一种实施方式中,支承层是基本透明的。

在一种实施方式中,转印构件进一步包括从以下集合中选择的一个或多个层,所述集合包括:适形层、可压缩层、粘合层和摩擦层。需要额外的层用于特定的转印构件,并且任何这种层的功能和特性是制备和使用这种转印构件的技术人员所已知的。对于转印构件的层和结构的非限制性例子,感兴趣的读者可以查阅wo2013/132432。

在一种实施方式中,支承层是刚性的,如鼓或平板。

在一种实施方式中,刚性支承层是鼓。在一种实施方式中,刚性支承层是平板。

在一种实施方式中,支承层是柔性的,如橡皮布或环形带。在一种实施方式中,柔性支承层是橡皮布。在一种实施方式中,柔性支承层是环形带。

在一种实施方式中,成像层粘合于支承层。

在一种实施方式中,转印构件进一步包括,沿着所述转印构件的侧边缘突出的成形结构,该成形结构能够在打印系统中与侧向的轨道卡合,从而(a)限制所述转印构件使其在打印路径中的至少一段中遵循该路径,和/或(b)在该路径的至少一段中对所述转印构件施加侧向张力。

在一种实施方式中,在所述侧边缘的至少一个边缘上的所述成形结构是(a)沿转印构件的长度彼此间隔开的多个成形结构,或(b)沿所述侧边缘的整个长度的一个连续成形结构,所述成形结构任选具有大于所述转印构件的厚度。

在一种实施方式中,所述成形结构(a)由具有低摩擦系数的材料制成以确保该成形结构在侧向轨道内顺畅运行,和/或(b)由具有润滑特性的材料制成或包括具有润滑特性的制剂或涂覆有具有润滑特性的涂层。

在一种实施方式中,转印构件进一步包括一个或多个能够由打印系统的传感器检测的标记。

对于可以从转印构件的边缘突出从而有助于它们附着、引导和/或张紧的成形结构的非限制性示例,以及对于打印过程中对标记和检测器的使用的阐述,有兴趣的读者可以查阅wo2013/136220。

在一种实施方式中,转印构件是无接缝的转印构件。无接缝转印构件可以由任何合适的方法来制备,包括离心铸塑。

在一些实施方式中,至少80%的炭黑颗粒以距释放表面至少0.05μm,至少0.1μm,至少0.2μm,至少0.3μm,至少0.5μm,或者至少1.0μm的距离设置。

根据本公开的一些方面,转印构件的多个实施方式可以用于wo2016/189512和2017年11月30日提交的共同未决pct/ib2017/057535所描述的打印装置,通过引用而将其全部并入本文。

本领域技术人员将可以理解的是,尽管本文所公开的转印构件被例示用于在打印系统的成像站来接收油墨,并且通常在转印站处转印油墨图像,转印构件可以在打印工业中具有其它应用。在一些应用中,转印构件可以用于接触油墨或油墨图像,而不保留油墨,不用于实际转印油墨图像。通过非限制性示例,转印构件可以用作接触表面,从而例如将化学或物理处理施加到与其接触的区域。

技术人员将可以理解的是,尽管本文所公开的转印构件示例性地用于打印系统,但该转印构件可以具有打印的应用之外的其它应用。例如,根据本教导的转印构件可以在各个其它行业中用作油墨图像以外的物品的传送器。通过非限制性示例,转印构件可以用于食品行业,例如在连续的烘焙炉中使用。

本文所使用的术语“发黏”以及“足够发黏”并不意味着无论由液滴还是颗粒形成的油墨在触摸时必然是发黏的,而仅仅是油墨被充分软化以使其在转印站被压靠衬底表面时能够黏附在衬底表面。发黏的油墨液滴或发黏的颗粒被认为形成单独的膜或连续的膜,随着所述膜转印至(打印)衬底之后,可以选择性地产生更薄的膜,这是释放表面(或其一部分)与衬底(或其对应的部分)接触时施加了压力和/或被转印的膜的任选进一步处理(例如定影、干燥、固化等)所引起的。

在一些实施方式中,油墨以与正发黏的油墨图像相对应的图案而选择性沉积在转印构件上。在其它实施方式中,油墨(在特定实施方式中,油墨是热塑性颗粒形式)以非选择性方式来涂覆转印构件。以与所需油墨图像相对应的图案使油墨涂层的选定区域发黏。无论哪种方式,成像站被认为是选择性地形成油墨图像。在油墨图像中,油墨液滴或颗粒通常被视为着色树脂圆盘,这种膜一般缺少液态载体,如果存在话,则在转印时存在。发黏油墨的任何油墨图像的组分可以称为图像点,与它们所源自的油墨的形式或导致它们形成的处理类型无关。

在一些实施方式中,油墨可以通过喷射直接涂敷到成像表面,例如通过使用液体油墨打印头或微粒油墨的喷头。在可替换的实施方式中,颗粒可以涂敷到中间涂敷器并从中间涂敷器涂敷到成像表面。后一类型的涂敷被称为间接涂敷,而直接和间接地将油墨涂敷到成像表面均被本公开所涵盖。

如本文所使用的,成像表面指的是转印构件的接收油墨/颗粒的最上面的表面。一般地,该表面是可或不可与成像层一体化的释放表面。

当打印系统依赖于选择性加热颗粒的成像站以使颗粒涂层的所需区域发黏时,颗粒涂层优选是单层的。为了便于在每次压印以及转印选定区域后重新补充成像表面上的颗粒涂层,使用对成像表面粘合性比它们彼此之间的粘合性更强的颗粒。这使得所涂敷的层基本是各个颗粒的单层。换句话说,所涂敷的层在成像表面的区域的主要部分上仅为一个颗粒深度,并且大多数(如果不是全部)颗粒至少部分地与成像表面直接接触。

因此,在一种实施方式中,所述成像表面是疏水性。疏水性表面有利地通过从成像表面释放膜/油墨/颗粒/图像点而允许其转印到衬底。

在某些实施方式中,图像点铺在转印构件的成像表面上,并且所述点由使油墨液滴干燥而产生或通过暴露于辐照而使单层颗粒转换而产生,所述点具有2μm以下的厚度,或少于1μm,或甚至是少于750nm的厚度。在其它的实施方式中,图像点的厚度在100nm以上,或多于200nm,或甚至多于300nm。图像点的厚度可以在300mm-1000nm的厚度范围内,或500nm-1500nm的范围内,或600nm-800nm的范围内,或甚至是700nm-1000nm的范围内。例如,大致为100,150,200,250,300,350,400,450,500,550,600,650,700,750,800,850,900或950nm。由于一般在将图像点从成像表面转印至衬底的过程中施加压力,相对应的打印后的点可以更薄。然而,如在一些实施方式中,转印是用在转印之前被基本干燥的图像点来进行,在衬底上的点的膨胀程度和其叠层没有明显影响前述厚度。

可以采用于本公开的转印构件的油墨液滴可以具有任何适配于所期望的打印过程的体积。例如,被喷到释放表面的油墨液滴可以具有100微微升(picoliter,pl)以下、75pl以下、50pl以下或25pl以下的体积。应用于本公开的转印构件的热塑性颗粒可以具有小于10μm,或小于5μm,或小于1μm,或在100nm到4μm范围内,或在300nm到1μm范围内,或500nm到1.5μm范围内的粒径。

为了允许在衬底上的选定区域打印图案,变黏的图像点对衬底的亲和力需要大于对成像表面的亲和力。此外,当成像在颗粒涂层上被选择性完成时,在选定区域中的黏性颗粒对衬底的相对较高的亲和力也应大于衬底对未发黏的颗粒的亲和力。

这种油墨(加热之前和之后)与油墨载体(包括携带天然颗粒的流体)、成像表面、打印衬底之间的这种亲和力的梯度,通过选择合适的材料或特性,例如疏水性,亲水性,电荷,极性和已知影响任何两种元素之间相互作用的任何这些性质来调节。

为了有助于从成像表面将图像点的发黏膜转印至衬底,成像表面可以是疏水性的。

有利地,成像表面与油墨、其载体和待应用的处理类型(如果有的话)相兼容,以使油墨转变为转印构件上的油墨图像。例如采用暴露于由成像站间断施加的能量的一种处理来加热所需选定区域。可兼容例如是指,如果能量是电磁(em)辐照能量,诸如激光束,则成像表面在辐照频率/波长范围中对辐照相对耐受和/或对辐照有惰性,和/或能够吸收或反射该辐照,和/或能够传导或绝缘由辐照产生的热量。

在一些实施方式中,图像点(通常由油墨聚合物和着色剂的残留物形成)和热塑性颗粒本身可以是疏水性的。在这种情况下,在其不同状态下的图像点或颗粒和成像表面之间的相对亲和性可以基于疏水-疏水相互作用。

在一些实施方式中,热塑性颗粒和/或成像表面可以替代地和另外地通过基于电荷的相互作用实现彼此之间(以及适合于根据本教导的打印方法的任何其它流体或表面)的所需相对亲和力。例如,带有正电荷的颗粒会被带有负电荷的表面吸引。在这种情况下,在其不同状态下的颗粒和成像表面之间的相对亲和性可以基于电荷-电荷相互作用。

在一种实施方式中,成像表面的温度可以升高到环境温度以上,温度增加可以通过加热器实现。在一些实施方式中,加热器位于成像站的出口侧或下游。在一些实施方式中,成像表面的外表面的温度可以大于30℃、大于40℃或甚至大于50℃,但一般低于90℃、低于80℃或甚至不大于70℃。

在一些实施方式中,成像表面的温度可以被降低,温度降低由冷却器如示例性的冷气鼓风机或冷却板实现。冷却器位于成像站的入口侧或上游。在一些实施方式中,成像表面的外表面的温度可以小于50℃、小于40℃、小于30℃或甚至小于20℃,但一般在0℃之上或甚至10℃之上。

如果具体的温度方案对于任意特定打印过程来说是需要,根据本教导的转印构件应当被选择和调节以适于兼容和耐受这种温度。

在一种实施方式中,本文公开了一种转印构件,用于接收油墨颗粒并用于向打印衬底转印油墨颗粒作为油墨图像,该转印构件包括:

a)支承层;以及

b)成像层,其被设置在所述支承层上并粘合于该支承层,所述成像层包括:

i)远离所述支承层的释放表面;

ii)包括所述释放表面的硅酮基质;以及

iii)具有至多100纳米的平均初级粒径(d50)的炭黑颗粒;

所述炭黑颗粒在所述硅酮基质内分散,使得平均测量粒径(d50)最多为400nm;其中所述炭黑颗粒在所述硅酮基质内的浓度按重量至少是0.01%。

在一些实施方式中,成像层进一步包括适形层。

在一些实施方式中,适形层直接粘合于所述支承层。

在一些实施方式中,成像层包括粘合或直接粘合于所述支承层的适形层。

在一些实施方式中,适形层具有高达50肖氏a的硬度。

在一些实施方式中,适形层的硬度为5至50,10至30,10至40,10至50,15至50,20至40或20至50肖氏a的范围内。

在一些实施方式中,支承层包括可压缩层。

在一些实施方式中,适形层设置在成像层和支承层的基本层之间。

在一些实施方式中,可压缩层包括可压缩弹性体。

在一些实施方式中,可压缩层包括海绵或泡沫体结构。

在一些实施方式中,转印构件的尺寸适配和设计成使得转印构件在垂直于成像层的方向上具有100-500μm,100-400μm,100-300μm,150-300μm或150-250μm的可压缩性。

在一些实施方式中,可压缩层在垂直于所述可压缩层的大平面的方向上具有10-80%的可压缩性。

在一些实施方式中,硅酮基质含锡。锡在硅酮基质中的存在可以暗示为一种缩合固化的基质。

在一些实施方式中,硅酮基质含铂。铂在硅酮基质中的存在可以暗示为一种加成固化的基质。

在一些实施方式中,硅酮基质含有选自胺基、酰胺、环氧和丙烯酸脂部分构成的组中的至少一种官能团,由傅里叶变换红外(ftir)光谱仪来检测。这种基团在硅酮基质中的存在可以暗示对根据本教导的具有亲炭黑部分的分散剂的使用。

前述转印构件包括具有硅酮基质和炭黑的成像层,该转印构件可在各种工业领域(例如,在可以利用cb的机械性质,其导热性质,其导电性质和该材料的任何已知性质的领域)中具有广泛的应用。在一些实施方式中,含炭黑的转印构件或其制备方法可用于不论数字还是传统的印刷行业。在一些特定实施方式中,含炭黑的转印构件或其制备方法可用于制备转印构件的辐照吸收层或成像层。

附图说明

本文将参照附图说明转印构件的一些实施方式。通过非限制性实例,说明书连同附图使相关领域的普通技术人员明确他们如何实践本公开的教导。附图仅以说明性讨论为目的并用于能够理解本公开,并不尝试披露比基本原则所必需的更详细的实施方式的结构细节。为了清楚和简单起见,附图描绘的一些对象可能不按比例显示。

附图中:

图1是根据本发明特定实施方式的“不透明”转印构件的示意图。

图2是根据本发明特定实施方式的“透明”转印构件的示意图。

具体实施方式

确定粒径

本发明尤其涉及颗粒的分散。颗粒在x-y-z方向上的尺寸可以单独评估,但通常提供给颗粒集群。当由显微镜测定尺寸时,可以在代表性视场中发现集群,或者当由衍射光散射仪(diffractivelightscattering,dls)测定尺寸时可以在代表性颗粒悬浮液中发现集群。可以例如通过颗粒体积来评估d10、d50和d90,其代表集群的10%、50%或90%的颗粒尺寸(粒径)分布,在这种情况下d10、d50和d90被规定为dv10、dv50和dv90。上述测定在待研究样本为合适流体时可以通过dls技术来实现。然而,当所研究的颗粒是在黏性介质或固化基质中时,则通常这种测定由显微镜进行。

这种表征尺寸通常由所述颗粒的供应商提供,并且在大量代表性颗粒基础上通过诸如显微镜学的本领域公知的方法来评估,尤其是包括:对于几微米颗粒或低至约200nm的预估尺寸的颗粒来说用于光学显微镜来评估,对于尺寸小于200nm的更小颗粒来说,用扫描电子显微镜(scanningelectronmicroscope,sem尤其适用于平面尺寸)来评估和/或用聚焦离子束(focusedionbeam,fib)来评估(优选评估纳米颗粒的厚度和长度(长)尺寸)。虽然选定了可以精确地表征集群(例如通过直径、最长尺寸、厚度、纵横比等来表征颗粒的测量尺寸)的一个代表性颗粒或一组代表性颗粒,但是可以理解的是,需要更统计方式的方法。当为了表征粒径而使用显微镜时,对图像拍摄器械(例如光学显微镜、sem、fib-sem等)的整个视场来进行分析。通常,放大率调整为使得至少5个颗粒、至少10个颗粒、至少20个颗粒或至少50个颗粒被放置在单个视场内。当然,该视场应当是由显微分析领域技术人员评估的代表性视场。通过平均体积来获得表征这种视场中的这样一组颗粒的平均值。

成像层

在一些实施方式中的成像层具有疏水性释放表面,通常由弹性体制成,该弹性体可以定制成具有本文所公开的性能,通常由基于硅酮的材料制备。基于硅酮的基质和其制得的层可以具有适合于与拟用颗粒结合或适合于保留拟用油墨液滴的任何厚度和/或任何硬度。在使用微粒状油墨的打印系统中,合适的硬度是可以在颗粒涂敷到成像表面时为颗粒提供牢固的结合,这样的结合比颗粒之间的粘合趋势更强。可以相信的是对于相对薄的成像层(如100微米或更小),基于硅酮的材料可以具有中低硬度;而对于相对厚的成像层(如高达约1毫米),基于硅酮的材料可以具有相对高的硬度。在一些实施方式中,约60肖氏a和约80肖氏a之间的相对高的硬度适于该成像表面,如大致为61,62,63,64,65,66,67,68,69,70,71,72,73,74,75,76,77,78或79肖氏a。在其它实施方式中,大致60,50或40肖氏a的中等硬度是令人满意的,如大致41,42,43,44,45,46,47,48,49,50,51,52,53,54,55,56,57,58,59肖氏a。在一些实施方式中,低于40,30,20甚至10的肖氏a的低硬度是令人满意的,如11,12,13,14,15,16,17,18,19,20,21,22,23,24,25,26,27,28,29,30,31,32,33,34,35,36,37,38,或39肖氏a或更低的例如1,2,3,4,5,6,7,8或9肖氏a。在一种特定实施方式中,成像层具有约30-40肖氏a的硬度,对于球状颗粒来说,较低的硬度被认为是有利的。硬度是至少5肖氏a。虽然详述了保留颗粒状油墨,本领域技术人员可以容易理解到,为特定打印过程选定所需硬度也能够帮助转印发源于液体油墨液滴的多个图像点。

释放表面的疏水性(不论是否与成像表面一体化的)可以使通过将油墨暴露于辐照或替换性能量源而产生的黏膜干净地转印至衬底而不发生分裂。当在液体/空气/固体界面的弯液面形成也被称为润湿角或接触角的角超过90°时,表面被认为是疏水的,参考液体通常为蒸馏水。在这种常规用测角仪或液滴形分析器所测量的并且可在与涂层过程操作条件相关的给定温度和压力下评估的条件下,水往往是珠状并且不润湿,从而不黏附该表面。

有利地,适合于用于打印系统的成像层可以足够柔软而安装在鼓上,适当可延展或如果要安装成带时则不可延展,具有足够的耐磨性和/或弹性,不与采用的颗粒和/或流体发生反应,和/或对任何相关运行条件(例如辐照、压力、热、张力等)具有抵抗力。

在特定实施方式中,成像层的硅酮基质可以吸收辐照能量,包括具有如构成成像站的激光发射元件的波长的辐照能量。例如,如果辐照在约800-2000纳米范围内的近红外(nir)范围内的任何部分被发射,则该成像层优选吸收在至少该部分的nir的光谱内的辐照。通过这种方式,成像表面的加热有助于设置在其上的颗粒的软化,足够的加热使颗粒适当发黏,从而转印到打印衬底上。在一些实施方式中,可通过使用包括针对成像装置的激光元件波长而调节的聚合物和/或染料的(油墨)颗粒以使其一暴露于激光就直接加热和软化,并通过选定合适的成像表面来实现所需黏性。

有利地,当所需黏性需要通过合适选择成像层而提升、增强或实现时,形成释放表面的材料使得该释放表面可以吸收较宽范围的激光波长,其通过与不同类型的(油墨)颗粒相容,每种所述颗粒最终都具有不同的子范围甚至是微小范围的激光吸收率。具有宽吸收光谱并且在nir区域是强吸收剂的炭黑(cb)可以用于为成像层的吸收层提供期望的相应性质。

将炭黑掺入基于硅酮的层中也可能有助于成像层的导热性,并且如果需要或按照需要允许调节成像层的导热性。因此,包括本文所描述的成像层的转印构件可以更普遍依靠施加热能而作用在打印系统中并使油墨发黏。包含cb颗粒的基于硅酮的弹性体及其制备方法在以下部分中详述。

成像层可以形成鼓的外表面,所述成像层可以直接在所述鼓上铸塑或者作为单独制造的套筒安装。然而,这不是必需的,因为它可以替代地是环状转印构件的表面,该环状转印构件具有在引导辊上引导的带的形式,并且至少在穿过成像站时保持在适当的张力下。

无论是制成围绕鼓的套筒或围绕引导辊的带的转印构件除成像层外还可以在与释放表面相反的一侧上包括主体或支承层。转印构件的主体或支承层可以包括不同的层,每个层给整个转印构件提供例如从机械阻力、热导率、可压缩率(如用于改进成像表面和压印筒之间的“宏观”接触)、适形性(conformability)(如用于改进成像表面和打印衬底之间在转印站处的“微观”接触)中所选择的一个或更多的所需性质以及打印转印构件的领域技术人员容易理解的任何这种特性。

成像层可以具有比其在特定打印系统中能提供给受辐照发黏热塑性颗粒用于转印的释放能力以及可有助于使选择性受辐照的颗粒发黏的过程的辐照相关功能(例如辐照吸收性能)更多的能力。在替代的打印系统中,在成像层中分散的炭黑(cb)颗粒可向转印构件提供不同或额外的功能。例如,cb颗粒的电传导可以用于制备具有所需导电率或绝缘性,或防静电性的成像层。cb颗粒的热传导可以用于制备可额外用作热贮存器或热绝缘体的成像层。cb颗粒还可以用于向成像层提供机械特性,用作为增强填料。还可以考虑cb颗粒的颜料性质,向成像层提供所需色调。cb颗粒应用于成像层的其它用途是本领域技术人员公知的。

因此,尽管在本说明书中,cb颗粒对成像层的贡献经常在辐照吸收的情况中被描述,术语“辐照吸收层”不应被解释为限制转印构件用于该独特目的的用途。因此,除非从上下文中另有指明,术语“辐照吸收层”可以被解释为包含任意“成像层”,所述成像层允许根据任何打印过程而在释放表面上形成油墨图像,其中与缺少cb颗粒的类似转印构件相比,cb颗粒可以改进转印构件的性能。

另外,成像层可以由提供足够适形性的材料制成,将“可适形层或适形层”整合到其“释放表面”和“辐照吸收层”的功能中。相反,后两种功能可以由两个不同的层提供,即由作为释放层的释放表面(将与油墨液滴或颗粒接触)和下面的辐照吸收层提供。因此,成像层可以是至少包含释放和辐照衍生功能的单个/唯一层,任选地在压印期间通过适形能力来进行补充。或者,成像层可以由选自包括释放层,辐照吸收层和适形层的组中的至少两个不同的层形成。在这种情况下,成像层由上述三种类型的层(由它们的主要功能命名)组成,然后可能优选使它们以这样的顺序布置,即使得释放层可以接触颗粒,接下来将是辐照吸收层(减少与成像表面外侧上的颗粒的距离)并且最后将是通常可连接或连接到支承件的适形层。如上所述的支承件可以是刚性的(例如,鼓或任何类似的机械部件的表面)或柔性的(例如,带的主体)。

另外,转印构件相对于施予其上的能量源的波长可以是基本上透明的或不透明的。以由选择性针对颗粒涂层的激光元件形成成像站的打印系统为例,优选地,激光束具有相对宽的发射范围,转印构件优选在类似的一个范围中是“透明”或“不透明”。例如,假设激光器发射在800nm至2,000nm范围或其一部分范围内,该辐照源位于转印构件的与成像层相反的“后侧”或“下侧”,“透明”构件将允许这种光束从其后侧穿过构件厚度的足够传播,或者构件“透明”到至少使得至少在该范围的相同部分上的这种光束到达转印构件的辐照吸收层。相反,“不透明”构件会在一定程度上阻挡或减弱这种光束传播,使得辐照吸收层不再能使颗粒软化到它们足够发黏以用于转印的程度。需要注意的是,受到来自其后侧辐照时是不透明的转印构件可以在经受来自成像表面侧辐照的时候是透明的,成像表面侧也被称为前侧或顶/上侧。在转印构件多个层之间的折射率不同也可以决定这一构件的转印特性。下文将详细讨论透明和不透明转印构件的特性、其各自透明度或在从后侧辐照的情况下被认为的缺乏透明度。

不透明转印构件

不透明转印构件600在图1中通过贯穿其多层的示例性横截面来示意性地示出。为方便起见,如wo2016/189512所描述的,示出了为清楚起见并未被按比例绘制的辐照源640和单个颗粒650以表明转印构件600如何可用于打印系统。在该图中,最上面的层602表示释放层(即分离释放表面),能够瞬时保留(油墨)颗粒直到它们被选择性软化用以释放;604表示能够收获辐照以使颗粒变软的层(即辐照吸收层);606表示适形层,能在压印站转印期间有助于释放层和其上面的(油墨)颗粒与打印衬底表面的形貌之间接触;608表示可压缩层,能够有助于转印构件和打印衬底之间接触;以及,610表示用于前述所有层的支承层,前述所有层可以结合形成所需的不透明转印构件600。

按照解释,虽然在图1中示出为不同的层,但是成像层可以由集成层602和604的功能或层602,604和606的功能的单个成像层620形成,剩余的各层形成不透明转印构件600的主体/支承层630。通常,成像层620的硬度或其各构成层的硬度——如果分开的话——是相对低的。在一些实施方式中,层602,604,606和620中的每一个可具有50肖氏a或更低,40肖氏a或更低,30肖氏a或更低和20肖氏a或更低的硬度,以及至少5肖氏a的硬度。

在一些实施方式中,释放层602在表现为单独层时,可具有3μm或更小,2μm或更小的厚度,或具有0.5μm和1.5μm之间的厚度。

释放层602可以由能够对天然的(非黏性)颗粒提供足够黏附力的任何材料制成,并且能够充分释放被辐照软化以选择性转印的颗粒。高释放弹性体提供各种合适的候选物,包括但不限于液体硅酮树脂(lsr),室温硫化(rtv)硅酮,聚二烷基硅氧烷(pdas),包括例如聚二甲基硅氧烷(pdms)硅酮,如果需要,其可以是通过所需的反应性基团(例如,如硅酮领域中已知的氨基,乙烯基,硅烷或硅醇基,烷氧基,酰氨基,丙烯酸酯基等,及它们的组合)进一步官能化以产生官能化的硅酮。如本文所用,除明确或明显相反外,术语“硅酮”广泛用于包括这种官能化的硅酮。尽管通常包括在术语“硅酮”中,但这种官能化的硅酮也可称为“基于硅酮的”聚合物。一些功能可以是可交联的部分,而其它可以为弹性体提供不同的所需的性质。另外,弹性体的功能是非反应性的并且可以基于诸如氟的原子。这些弹性体可分为可加成固化的硅酮和可缩合固化的硅酮,一些化学族可实现两种固化方法。有利地,在一些实施方式中,释放层可额外地减少或防止寄生转印。不透明转印构件600的释放层602优选在由此形成的转印构件要受到的辐照的整个范围上没有或基本没有可以与辐照吸收层604的cb颗粒的活动相干扰的填料。类似的“消极”表现同样是透明转印构件700的释放层702所需要的。在一些实施方式中,释放层还额外从非散射特性中获益。

可加成固化的硅酮(acs)的非限制性实例包括lsr和可加成固化的rtv,pdas和pdms硅酮,无论是否进一步官能化。acs弹性体在交联剂和任何此类促进聚合物桥接的试剂(例如铂催化剂)或与此相反的延迟交联聚合物的试剂(例如,出于实际制造目的,用以抑制固化促进剂)存在下交联形成基质,任何和所有这些试剂在本文中称为“加成固化”试剂。在一个实施方式中,acs是乙烯基官能化的硅酮,其可以在适合于所述材料的任何固化条件下,在至少一种加成固化剂的存在下固化。

可缩合固化的硅酮(ccs)的非限制性实例包括可缩合固化的rtv,pdas和pdms硅酮,无论是否被进一步官能化。ccs弹性体可以在不存在另外的交联剂的情况下交联以形成基质,这种效果由硅酮主链上的合适的部分或官能团提供。在一些实施方式中,缩合固化可进一步需要催化剂(例如锡催化剂)和促进聚合物的合适部分缩合的任何此类试剂,任何和所有此类试剂在本文中称为“缩合固化”试剂。在一个实施方式中,ccs是硅烷醇官能化的硅酮,在特定的实施方式中是硅烷醇封端的硅酮。在适合于所述材料的任何固化条件下,硅烷醇官能化ccs可在至少一种缩合固化剂存在下固化。在一个实施方式中,ccs是反应性氨基硅酮。分别适用于acs和ccs弹性体固化的另外加成固化剂和缩合固化剂是已知的,在此不需要进一步详述。同样,这些材料的固化条件是本领域技术人员已知的,并且如果需要,可以通过常规实验容易地针对任何特定用途进行优化。

催化剂的存在可以通过已知的分析方法,例如通过电感耦合等离子体光谱法(icp)、gcms、eds的元素分析,对锡(用于ccs)或铂(用于acs)进行痕量分析来检测。

在一些实施方式中,辐照吸收层604可具有25μm或更小的厚度,或200nm和1μm之间,或500nm到2μm之间,或2μm到20μm之间,或2μm到10μm之间的厚度。

辐照吸收层604可以由包括炭黑的硅酮基质制得,炭黑能吸收由成像装置的激光元件发射的辐照或吸收来自替换能源的能量(例如热能),该替换能源的能量产生足够热量和/或持续足够的时间从而令人满意地使得热量转移到成像表面和其上的颗粒。优选地,形成这种层以及更一般地形成所述转印构件的材料,允许由成像装置施加能量产生的热量足够快地消散,以使热塑性(油墨)颗粒的加热成为时间特定的和/或斑点特定的(例如,能够形成期望的像素)。在相关范围内具有高吸收能力(例如,通过每微米厚度的材料吸光率评估,例如>0.1abs/μm)的弹性体,从制造的观点来看被认为是有利的。然而,应该避免太高的吸收率,因为它可能导致相邻层和/或油墨液滴和/或颗粒的过热。在某些情况下,这种过热会损坏成像表面,损害释放层,并降低打印质量。

可以使用与所述释放层相同的硅酮树脂(例如,acs或ccs硅酮,无论是否官能化)用于制备成像层,这些硅酮由炭黑来补充。在一种实施方式中,辐照吸收层可以由装载有炭黑的pdms制得。

在一些实施方式中,适形层606可以具有在100μm至150μm之间,或120μm至150μm之间,或在130μm至140μm之间的厚度。

适形层606可以由任意合适的弹性体制得,包括例如前面提及的lsr,rtv,pdas和pdms硅酮,不论是否官能化。

在由单独的释放层602、辐照吸收层604和适形层606来形成成像层620的实施方式中,每一层优选均由弹性体和与相邻层的弹性体组合物相兼容的组合物制成。当构成第一层的材料不妨碍或不以其它方式影响相邻第二层的形成或功能时,层的组合物被认为是相兼容的。例如,或者由加成固化或由可缩合固化而制备的层更可能与由同一固化方法制备的层相兼容。如果转印构件要包括由加成固化制备的层和由可缩合固化制备的相邻层,则这种层会被阻挡层分开,以防止一个对另一个产生相互负面的影响。

如果组成第一层的材料可以与组成第二层的材料相互正向作用,例如,如果两个相邻层的组合物可以在其接触面促进交联而有助于彼此相附着,则层的组合物可以进一步兼容。然而,后一方面的兼容性不是必需的,因为不同层可以利用合适的粘合剂或底漆组合物来彼此附着。对于透明转印构件,能够结合相邻层的粘合剂组合物优选是透明的。在一些实施方式中,形成成像层的不同层由同一化学族的硅酮制成,即使使用了相同族的不同化合物。例如,多个层可以包括可交联的pdas或pdms硅酮,然而pdas或pdms硅酮在可交联官能化、可交联的官能团或分子单元的数量、分子重量、硬度和通常表征该聚合物的任何这种参数中可以是变化的。

在成像层是将602和604组合成单个/唯一成像层620的形式的一些实施方式中,这样的成像层620在一些实施方式中可具有在5μm和25μm之间,或5μm和20μm之间或5μm和10μm之间的厚度。在成像表面是将602、604和606组合成单个/唯一成像层620的形式的实施方式中,这样的成像层620在一些实施方式中可具有在100μm和150μm之间,或在120μm和150μm之间,或130μm和150μm之间的厚度。如上文对于本发明的一些实施方式所述的,以相似的量或比例将适合于其“组成”的层的材料掺入这样的层。

回归到不透明的转印构件的主体/支承层630,在一些实施方式中,可压缩层608可以具有在300μm至400μm之间,或300μm至350μm之间,或在300μm至320μm之间的厚度。这种层能提供给不透明转印件600的可压缩性通常是至少50μm、至少100μm、至少150μm或至少200μm。在一些实施方式中,可压缩性不需要超过转印构件总厚度的250μm。

可压缩层608可以由任意合适的可压缩弹性体制成,如提供一种海绵或泡沫体状结构。

可压缩层提供转印构件的所需可压缩性的至少一部分,来改善发黏颗粒对衬底的转印。如前述,可压缩层可以通过调节成像表面适应于衬底的固有形貌变化而改善成像层和衬底之间的接触。在一些实施方式中,在p=2巴的负载下可压缩层的可压缩性至少为10%。

可压缩层由任何合适的压缩材料或压缩材料组合制成,具有适于转印构件可操作性的机械特性和可选地具有热学特性。在一些实施方式中,可压缩层包括从以下集合中所选的材料(或甚至由以下集合中所选的材料构成),即室温硫化rtv和rtv2、液态硅酮lsr、乙烯基甲基硅酮(vmq)、苯基硅橡胶(pmq,pvmq)、氟硅橡胶(fmq,fmvq)、烷基丙烯酸共聚物(acm)、三元乙丙(epdm)橡胶、腈类橡胶、包括微孔的氢化丁腈橡胶、s固化和/或过氧化物固化的橡胶、开孔橡胶、饱和开孔橡胶、闭孔橡胶及其组合所构成的集合。在一些实施方式中,橡胶是具有(按体积计)40-60%小微孔的腈类橡胶。在一些实施方式中,所述腈类橡胶是包括微孔的氢化丁腈橡胶(hnbr)。

而在一些实施方式中,前述层602,604,606,620和608被安装或铸塑在刚性支承件(例如鼓)上的层,但在可替换实施方式中,这种支承件可以是柔性的。在这种情况下,如图1所示,支承层610可以在一些实施方式中具有在250μm至350μm之间,或250μm至300μm之间,或在250μm至270μm之间的厚度。

在一种可替代的实施方式中,不透明的转印构件可以没有可压缩层。在这种情况下,在压印线处所需的可压缩性可以通过转印构件外部的元件来提供。通过示例的方式,缺少可压缩层的转印构件可以与压印筒或任何其它具有这样的作为外部压缩表面的层的压辊相关联来使用。

成像层的示例

根据上述原理制备的成像层可以是由弹性体制成的疏水表面,所述弹性体包含通过加成固化交联的硅酮聚合物。当组合时,除了释放和适形特性,辐照吸收能力之外,形成转印构件的该外表面的弹性体组合物包括吸收材料或吸收填料,所述吸收材料或吸收填料能够吸收辐照(例如,来自激光束的辐照)并将由此产生的热量以足够的效率传递给成像(释放)表面从而使油墨滴的液体载体蒸发或使位于其上的热塑性颗粒软化到变得足够黏的程度,以选择性地将其转印到打印衬底上。用于包括这种辐照吸收特性的成像层通过将炭黑(cb)分散在相容的基于硅酮的聚合物中来配制,如下文详述那样。

如弹性体配方领域的技术人员所理解的,对于任何特定组合物或配方来说,一组材料“相容”意味着任何此类相容化合物的存在不会对任何其它化合物在任何制备步骤中的功效或不会对最终的组合物产生负面影响。相容性可以是化学上的,或可以是物理上的,或可以两者都是。例如,适于将炭黑分散至可固化硅酮流体的分散剂应当均与炭黑材料和待固化的硅酮聚合物相容(也与任何需要完善这样固化的其它试剂相容,这些统称为“硅酮介质”)。虽然在下面提供的描述中公开了几种分散方法,但这些不意在限制。合适的设备可包括超声分散器,砂磨机,阿特里托(attritor)介质研磨机,珠磨机(pearlmill),超级研磨机,球磨机,叶轮研磨机(impeller),分配器,卧式搅拌器kd研磨机,胶体磨,打拿研磨机(dynatron),三辊磨和压捏机,仅举几例。

炭黑

据信,除了其它功能之外,各种炭黑cb材料可以适合作为根据本教导的成像层的吸收材料。申请人认为,本教导令人惊讶地能够使亲水性cb颗粒分散在疏水性弹性体组合物中。利用手的柔和摇动,可以以至少5wt.%的浓度容易地分散在水中的亲水性cb能够以其氧含量表征,所述氧含量来源于cb制造的氧化处理并被认为与挥发性化合物的含量相关。

通过选择或调节碳原子表面上的氧原子含量至5至20原子百分比的范围内,和/或通过选择或调节炭黑中挥发性组分的含量以从粉末重量的约10%-25%构成,cb的分散性和/或分散的稳定性可以得到明显改善。稳定分散的cb可以有利于成像表面或吸收层的制备,以便在其整个表面上获得基本均匀的吸收能力,即使实际上是在最外侧表面的下面发生吸收并且标称吸收率会沿着转印构件的深度/厚度而变化。为了实现高质量的打印,转印构件的均匀性能(例如,吸收辐照,吸收热能,传递热量等)是期望的。也就是,转印构件具有在其宽度和长度(其中宽度和长度是暴露于油墨或颗粒的尺寸而深度是贯穿转印构件多个层的尺寸)上一致的特性。

虽然cb颗粒可以沿层横截面均匀分布,但在一些实施方式中,非均匀分布可能是优选的。例如,这种不均匀分布可以在靠近成像表面处具有的峰值(表示相对较高的颗粒密度),使得可以在成像表面附近发生强吸收。

表面氧的术语“原子%”涉及存在于炭黑颗粒的表面上(包括在颗粒内部的任何可检测的深度处)的氧原子数(o)和碳原子数(c)的比率,表示为下式:(o/c)×100%。通常这些值由cb制造商提供,但可以通过已知方法独立确定,例如x射线光电子能谱技术(xps),傅氏转换红外线光谱技术(ftir),有机元素分析或用于化学分析的电子光谱(esca)。

可以氧化处理cb材料以增加其表面上的氧原子百分比。合适的氧化剂的实例,无论是气态还是液态,包括臭氧,过氧化氢,硝酸和次氯酸。例如,炭黑可以在环境温度下用臭氧或含臭氧的气体氧化。还有湿法氧化的方法,其中炭黑暴露于次卤酸盐,所述次卤酸盐包括例如次氯酸钠和次氯酸钾。

举例来说,典型的制备包括将炭黑粉末与次卤酸或次卤盐,优选在含水介质中混合,并在室温至约90℃的温度(50℃或更高的温度是有利的)下,搅拌该混合物1-24小时。然后将粉末与浆料分离,洗涤以除去未反应的氧化剂并使其干燥。可以通过调节氧化剂的浓度,炭黑颗粒与氧化剂的比例,氧化温度,氧化时间,搅拌速度等来控制氧化度。从分散适应性的观点来看,cb表面上的氧含量(无论是否经过氧化处理)优选为5原子%或更多,7.5原子%或更多,或10原子%或更多。

具有小于5原子%的氧含量、可以因此受益于氧化处理以使其适合的炭黑的实例包括通过已知方法制造的炭黑,例如通过接触法,炉法或加热法制造的炭黑。

这种低表面氧的cb的特定例子包括raven5750,raven5250,raven2000,raven1500,raven1250,raven1200,raven1190ultraii,raven1170,raven1255,raven1080,raven1060,和raven700(所有都由columbianchemicalscompany公司制造),regal400r,regal330r,regal660r,mogull,blackpearlsl,monarch700,monarch800,monarch880,monarch900,monarch1000,monarch1100,monarch1300,和monarch1400(所有都由cabotcorporation卡伯特公司制造),colorblackfw1(ph3.5,bet比表面积320m2/g),colorblack18,colorblacks150,colorblacks160,colorblacks170,printex35,printexu,printexv,printex140u,printex140v,180-iq,170-iq(所有都由evonikdegussacorporation埃沃尼克德古萨公司制造),no.25,no.33,no.40,no.45,no.47,no.52,no.900,no.2200b,no.2300,no.990,no.980,no.970,no.960,no.950,no.850,mcf-88,ma600,ma7,ma8,和ma100(所有都由mitsubishichemicalcorporation三菱化学控股株式会社制造)。

具有5原子%或更高的表面氧含量的炭黑可以除了通过如上所述的氧化处理制备之外,可以是市售产品。其具体实例包括colorblackfw2(挥发性物质的含量为16.5wt.%,吸油值155cc/100g,ph2.5,bet350m2/g,初级粒径13nm),colorblackfw182(表面氧的含量:12原子%,挥发性物质的含量为20wt.%,吸油值142cc/100g,ph2.5,bet550m2/g,初级粒径15nm),colorblackfw200(表面氧的含量:

12原子%,挥发性物质的含量为20wt.%,吸油值160cc/100g,ph2.5,bet550m2/g,初级粒径13nm),150(挥发性物质的含量为10wt.%,吸油值120cc/100g,ph4.0,bet175m2/g,初级粒径25nm),specialblack4或4a(挥发性物质的含量为14wt.%,吸油值100-115cc/100g,ph3.0,bet180m2/g,初级粒径25nm),specialbblack5(挥发性物质的含量为15wt.%,吸油值130cc/100g,ph2.5,bet240m2/g,初级粒径20nm),specialblack6(表面氧的含量:11原子%,挥发性物质的含量为18wt.%,吸油值170cc/100g,ph2.5,bet300m2/g,初级粒径17nm),所有上述内容均来自orionengineeredcarbonsco.,ltd;raven5000ultraii或ultraiii(挥发性物质的含量为10.5wt.%,吸油值95cc/100g,ph3.0-3.5,bet583m2/g,初级粒径8nm;由columbianchemicalscompany制造),以及fujijetblack(表面氧的含量:12原子%;由fujipigmentco.,ltd.制造)。关于这些示例性炭黑的不同性质的信息由它们各自的制造商提供。

可以通过拉曼光谱仪(例如,使用labramhrevolution,horibascientific)估计cb材料的氧化水平。该技术允许确定所研究化合物的d带和g带峰值,用于预确定激发激光波长(例如,在488nm至647nm的范围内),激光功率(例如,40mw)和整合时间(例如,从10s到120s)。可以控制温度以降低黑噪声(例如,通过冷却检测器)。如果需要,可以通过集成软件进行或不进行光谱的解卷积来获得拉曼峰强度最大值(i),进一步进行基线校正。然后可以分别计算d带和g带的拉曼峰强度id和ig的比。通常在未解卷积的光谱上测量每个峰的最大强度。光谱性能和得到的带比(id/ig)可以根据经验来与元素碳材料的氧化水平相关联。在cb的所有其它结构性质相似时,具有相对低的d带与g带比率表明该cb将比具有相对较高的d带与g带比的cb的氧化程度低。举例来说,当id/ig比为0.8或更大,1.0或更大,1.2或更大时,表明在本发明的一些实施方式中cb材料如所需那样进行了相对的氧化。这些拉曼光谱可以在一些弹性体基质(特别是pdms)所讨论的带中不受影响,因此该方法有利地提供了无损技术来评估固化组合物中的cb特性。对colorblackfw182(挥发性物质含量为~20wt.%)的样品进行这样的分析,发现cb材料的id/ig比为0.99。为了比较,较少氧化的样品(具有~4.5%的挥发物含量的l)显示出0.75这样较低的id/ig比率。

表征适于制备用于根据本发明的转印构件的成像层的炭黑的另一方式是其表面的zeta电位。zeta电位是颗粒之间的静电或电荷排斥/吸引力的量值的量度。zeta电位值可以深入了解cb的分散,聚集或絮凝能力。

在一些实施方式中,cb具有至多-15mv,至多-20mv,或至多-25mv的表面zeta电位,更通常至多-30mv,至多-35mv,至多-40mv或至多-45mv的表面zeta电位。

在一些实施方式中,cb的表面zeta电位在-70mv至-15mv,-70mv至-20mv,-70mv至-25mv,-70mv至-30mv,-70mv至-35mv,-70mv至-40mv,-70mv至-45mv,-60mv至-20mv,-60mv至-30mv,-60mv至-35mv,-55mv至-30mv,-50mv至-25mv,-50mv至-30mv,或-50mv至-35mv的范围内。

在一些实施方式中,表面zeta电位可以在至少8.0的ph下测量,所述测量任选地在12.0的ph下进行。方便地,材料或组合物的zeta电位的测量可以在材料以低浓度在合适的载体中的情况下或在组合物的稀释形式的情况下进行。例如,测试样品可包含2wt%或更少,1wt.%或更少,或者0.1wt%或更少的固体材料或组合物成分。

成像层中cb颗粒的含量可以有利地足以实现颗粒所需的辐照吸收,热传递,选择性黏附性,这种效果又可以取决于其中采用转印构件的打印系统的各种运行条件。通常,炭黑存在于成像层或成像层的辐照吸收层中的浓度为固化层重量的0.5%至20%的重量百分比,或者是1wt.%至15wt.%,或是2wt.%至10wt.%,或是1wt.%至7.5wt.%,或是5wt.%至20wt.%,或是10wt.%至20wt.%,或是15wt.%至20wt.%。或者例如在0.1至30%w/w的浓度。对于除用于打印系统的转印构件的制备之外的应用来说,弹性基质中所需cb的量可以根据所需效果而不同。通过示例,低至0.01wt.%到3wt.%的浓度或甚至0.05wt.%到1.5wt.%的范围内的浓度可能足以将电传导赋予基质,假设散装cb材料适于提供这种电传导。

适于本发明的cb的水性分散体的ph,在25℃下测定,可以优选在酸性至中性范围内,例如在ph2.0至ph8.5,ph2.5至ph7.5,并且有利地,在ph2.0至ph5.5,或在ph2.0至ph4.5,或在ph2.5至ph4.0,或在ph2.0至ph3.5的相对酸性范围内。可以使用任何适当校准的ph计设备测量预定浓度的cb分散体的ph,例如,根据iso787-9标准。简而言之,可以用磁力搅拌器以约600-1,000rpm的方式将(在1:1的蒸馏水和甲醇溶液中)对4wt.%的cb分散体搅拌5分钟,同时将预先校准的ph电极浸入测试的分散体中。在关闭搅拌器后一分钟读取ph值。

对cb材料的邻苯二甲酸二丁酯(dbp)吸收值没有特别限制,但通常为约50ml/100g至约200ml/100g,或100ml/100g至200ml/100g,或150ml/100g至200ml/100g。通常,这样的dbp值或类似的吸油值(oan)由cb制造商提供,但可以通过已知方法独立地确定,例如根据jisk6621a方法或astmd2414-65t标准。

炭黑颗粒可以通过比表面积测量进一步表征,最普遍的方法包括十六烷基三甲基溴化铵吸附(ctab),碘吸附和氮吸附。ctab方法描述于astmd3765中。碘方法在astmd1510中描述,并导致碘值的分配。

对cb材料的比表面积没有特别限制,但是当通过bet氮吸收技术测定时,优选为50m2/g至650m2/g,或100m2/g至550m2/g。通常,这样的bet值由cb制造商提供,但可以通过已知方法独立地确定,例如根据astmd3037标准。

通过在成形层中使用平均粒径小于1微米的cb,可以促进上文所述的基本上均匀的分散/均匀吸收能力。这样的尺寸不仅在初级粒径(pps)方面是优选的,而且对于也被称为簇的二级粒径(sps)也是优选的,所述二级粒径(sps)可以由这种初级颗粒的附聚而产生。由于散射相应地减少,因此具有小于发射光束波长的一半的平均粒径的初级和二级粒径是进一步优选的。优选地,所述簇(二级颗粒)的主要被测量的簇的尺寸(dv90)小于发射光束波长的一半。也就是,至少90%具有小于打印方法中采用的发射光束波长的一半的测量尺寸。因此,cb颗粒具有小于500纳米,小于400纳米,小于300纳米或小于200纳米的平均粒径是更有利的。具有平均尺寸的cb颗粒,通常为初级粒径(pps)为100nm或更小的cb颗粒被认为是纳米范围的,具有80nm或更小,60nm或更小,40nm或更小,或30nm或更小的平均尺寸的初级颗粒特别优选用于紧密颗粒堆积。通常,cb颗粒的平均pps为5nm或更大,或10nm或更大,或15nm或更大。颗粒(主要是初级颗粒)的尺寸可能影响它们紧密堆积在弹性体内的能力,相对小的颗粒能够比相对较大的颗粒具有更高的堆积密度。有利地,较低量的相对小的颗粒可以获得与较高量的相对大的颗粒相似的cb密度。取决于它们的尺寸,另外还有弹性体的黏度,固化的条件和持续时间,固化层的厚度和本领域技术人员已知的制造因素,颗粒可以在层厚度上分离并形成梯度状分布。较大的cb二级颗粒可能倾向于更快地迁移并向层的底部积聚,而相对较小的颗粒可以以较慢的速度遵循这种趋势(如果有的话)并因此能够在层的较高的部分保持相对较高的浓度。在这种情况下,该层的“底部”和“顶部”部分涉及它们在固化期间的定向,并且不一定指的是在打印系统的安装和操作时的定向。如果上部中的足够厚的厚度中基本上没有cb颗粒,则这种沿着成像表面的深度而形成的颗粒分布的内层的颗粒的分离可能是有利的。该“顶层”可以用作为释放层,颗粒的缺失增加了其平滑性。在一些情况中,期望成像层的释放表面具有相对高的平滑性。光滑表面通常表现有小于1微米的算术平均偏差(ra)。在一些实施方式中,成像表面的表面粗糙度ra小于0.5μm,或小于0.2μm,或小于0.1μm。

例如根据astmd3849评估,制造商通常提供cb材料的平均初级粒径。无论是通过dls还是通过显微技术评估的粒径分布,都可以提供关于材料的初级粒径(pps)和二级粒径(sps)的信息,所述二级粒径即形成例如簇或附聚物的初级颗粒的集合尺寸。cb颗粒可具有任何合适的纵横比,即颗粒的最小尺寸与垂直于最小尺寸的最大平面中的最长尺寸之间的无量纲比。在一些实施方式中,炭黑初级颗粒近似为球形,并且可具有0.2:1至1:5,或0.5:1至1:2范围的纵横比。可以从初级颗粒附聚成团的cb的二级颗粒不一定是球形的,它们的纵横比仍然可以在0.1:1至1:10,0.2:1至1:5或0.5:1至1:2的范围内。

尽管不是必需的,但是炭黑初级颗粒可以优选地均匀地成形,和/或相对于集群的中值具有对称分布。在一些实施方式中,炭黑二级颗粒在相对窄的粒径分布内,这种窄粒径分布有利地保持在固化的硅酮弹性体中。

用于不透明体的支承层610通常包括由任意合适的固体增强材料所增强的弹性体,固体增强材料诸如可用作为机械填料的颗粒或纤维或用这种弹性体浸渍的织物。固体增强材料在这种支承层的通常用量不超过其重量的10%。纤维通常在大约50至大约200μm的范围中,而颗粒平均尺寸一般不超过的10μm。尽管增强材料可能由一种固体机械填料构成,或基本由一种固体机械填料构成,但在一些实施方式中,主体可以包括任意所需比例的增强颗粒和纤维。

在一些实施方式中,纤维包括选自如下集合的材料,即由有机纤维、间位芳纶、对位芳纶、聚酰胺、尼龙纤维、聚酯纤维、高密度聚乙烯纤维、天然纤维、棉花纤维、无机纤维、玻璃纤维、碳基纤维、陶瓷纤维、金属纤维以及它们的组合所形成的集合。

在一些实施方式中,纤维是表面处理过的纤维,其表面处理增加了纤维的粘合性。当嵌于纤维的弹性体是硅酮时,乙烯基硅烷例如可以适于表面处理该纤维。当嵌于纤维的弹性体是除了硅酮聚合物之外,例如是聚氨酯时,则异硫氰酸酯硅烷或多元醇硅烷可以适于表面处理该纤维。这些实例不是限制性的,适合于处理纤维的材料是已知的并且不需要在此进一步详述。

在一些实施方式中,这些纤维构成一种织物。在一些实施方式中,织物具有不少于50微米且不多于200微米的厚度。在一些实施方式中,织物是1合股或至少1合股,一些实施方式中,至少是2合股,一些实施方式是至少3合股,并且一些实施方式中至少4合股。

在一些实施方式中,由薄纤维(例如达到1mm厚度或达到0.8mm厚度,或达到0.6mm厚度或达到0.4mm厚度,或甚至达到0.2mm厚度)制成并具有相对高纱线密度的织物可期望用于获得特别光滑的加工表面。纱线密度可以通过每单位长度纤维的经纱和纬纱方向中的线的数量来表达。线在任意给定方向上的数量可以低至每厘米约为10个以及高至每厘米约20或甚至30个。每个方向上线的数量可以是相等的(如10*10)或可以是不相等的(如9*8,12*10,16*15,17*12,19*13,19*12,或19*10)。

在一些实施方式中,这些织物是一种无纺织物。在一些实施方式中,这些织物是一种纺织织物。

在一些实施方式中,这些纤维构成一种取向纤维。在一些实施方式中,纤维是单向取向的,一般平行于转印构件的运动方向,从而减少拉伸。该方向也可以被称为打印方向。在一些实施方式中,纤维是双向取向的,一般一部分平行打印方向取向(0°)而一部分垂直于打印方向取向(90°)。在一些实施方式中,纤维是三向取向的,一般一部分平行打印方向取向(0°)、一部分垂直于打印方向取向(90°)而一部分是与打印方向或者45°或-45°取向。在一些实施方式中,纤维是四向取向的,一般一部分平行打印方向取向(0°)、一部分垂直于打印方向取向(90°)、一部分是与打印方向45°取向,而另一部分是-45°取向。

在一些实施方式中,纤维可以彼此附着以形成无纺或纺织织物合股。纤维可以是通过任意合适的交织经纱(0°)和纬纱(90°)纤维的纺织方法来编织。标准图案包括平纹组织(其中每个经纱交替经过各个纬纱纤维的下方和上方);方平组织(其中两个或更多的经纱交替与两个或更多纬纱纤维交织)和斜纹组织(其中一个或多个经纱纤维以规则重复方式交替地在两个或多个纬纱纤维的上方和下方纺织),包括缎纹组织,为此,交叉和穿过下方的纤维的数量一般在四个以上。平纹组织有利地允许高纱线密度和光滑成品表面。

取决于任何上述参数,可以进一步用织物的每表面重量来表征织物,通常以克/平方米表示。具有每单位面积重量在约180g/m2和约1000g/m2之间的织物可以适于不透明体的形成。

适于嵌有这种固体增强材料或任选浸渍这种材料的弹性体如果以纤维的形式则可以从以下集合中选择,即室温硫化rtv和rtv2硅酮、液态硅橡胶lsr、乙烯基甲基硅(vmq)、苯基硅橡胶(pmq,pvmq)、氟硅橡胶(fmq,fmvq)、烷基丙烯酸酯共聚物橡胶(acm)、三元乙丙橡胶(epdm)、含氟弹性体聚合物(fkm)、丁腈橡胶(nbr)、乙烯丙烯酸酯弹性体(eam)和氢化丁腈橡胶(hnbr)所构成的集合。

选择用于支承层的弹性体可以额外提供所需的摩擦力特性,取决于在任何特定打印系统对转印构件要进行的应用。通过示例,如果在转印构件被安装在鼓上时则高摩擦性能是所期望的,而在转印构件在静态元件上滑动时是低摩擦性能则是优选的。高摩擦性能可以例如通过硅橡胶来提供,而fkm橡胶通常获得低摩擦表面。

如所述,粘合剂层(图1中未示出)可用于附着转印构件的层。这些层的厚度可取决于受体层的粗糙度,对于相对光滑的受体,粘合剂层的厚度通常不超过10μm。可以使用任何合适的粘合剂,其组成与由此连接的层相容。此外,作为转印构件之外的任何其它层的粘合剂层优选地适合于转印构件在打印系统的运行中经受的工作条件。

粘合剂层可以由硅酮,聚氨酯和这种已知的柔性弹性体粘合剂材料制成。这些实例不是限制性的,适合于将弹性体彼此粘合的材料是已知的并且不需要在此进一步详述。

或者,可以使用底漆涂层,其组成取决于待结合的层。这样的层通常具有1微米或小于1微米的厚度。适合的材料包括硅烷,钛酸盐和其它这样的施胶剂。

在一些实施方式中,粘合剂层或底漆涂层不是必需的,一层与另一层的连接通过两层的共固化来实现,其中至少一层在共固化之前已经部分固化。

通过前述层的组合形成的包括柔性支承层的不透明转印层600,在一些实施方式中,可以具有在650μm至900μm之间,或620μm至800μm之间,或在630μm至640μm之间的厚度。如果安装在刚性支承件上,这种范围可以减少约250μm。

对于前述不透明转印构件600的任何前述层604至630,激光束能量是否穿过这些层是不太重要的,只要相关波长范围可以足以穿过释放层602而到达前侧“激活”辐照吸收层604,允许足够热量返回朝向成像表面以便软化(油墨)颗粒,使其在需要时具有足够的黏性以便进行转印。因此,虽然只要考虑到辐照传播,所有所述层可以都是透明的,但它们通常是不透明的,这是本领域已知的常规打印橡皮布的惯常做法。

示例性不透明转印构件600已被如下制备。根据上述的第一示例性方法制备成像表面,所述成像表面包括用氨基硅酮表面活性剂分散在pdms中的5wt.%cb。用线棒(wirerod)将约5μm到约20μm的一系列层涂敷到由200μm适形层、350μm可压缩层和300μm织物增强支承层构成的不透明体上。这些示例性转印构件已被用于根据本发明的一个实施例的打印系统中。在一种可替换的实验中,成像表面单独在pet上制备,然后反转并将先前面向空气的表面粘附到由同样之前提到的各层所构成的主体上。

透明转印构件

透明转印构件在图2中通过贯穿其多层的示例性横截面来示意性地示出。为方便起见,示出了为清楚起见并未被按比例绘制的辐照源640和单个颗粒650以表明转印构件700如何可用于根据本发明的一些实施方式的打印系统。在图中,702表示能够暂时保留(油墨)颗粒直到其被选择性软化用于释放的释放层形式的释放表面,其不需如下文将描述的各层那样是透明的,并且原则上与前面讨论的602类似。704表示能够收集辐照以能够软化所述颗粒的层(如辐照吸收层),706表示的透明适形层,所述透明适形层能够在压印站中进行转印期间有利于释放层和其上颗粒与打印衬底表面的形貌的接触。如所说明的,虽然在图2中示出为不同的层,但是成像层可以由集成702和704的功能或702,704和706的功能的单个/唯一成像层720形成,剩余层710表示用于上述可共同形成所需的透明转印构件700的所有层的支承层。

至于不透明的转印构件,如果分开,透明转印构件700的成像层720的硬度或形成成像表面的层的硬度可以相对较低。在一些实施方式中,层702,704,706和720中的每一个可具有50肖氏a或更低,40肖氏a或更低,30肖氏a或更低和20肖氏a或更低的硬度,以及至少5肖氏a的硬度。

与前述的激光束穿过层的传播不那么重要的不透明转印构件的层604至630相对照,转印构件700的层704,706和710需要允许相关范围的波长的充分穿透,以从转印构件的后侧“激活”辐照吸收层704,从而允许足够的热量向前行进至成像表面,以便软化颗粒,使其在需要时具有足够的黏性以便进行转印。

虽然透明的转印构件可以假设地包括透明的可压缩性层,但是已知的具有高可压缩性(例如,具有相对多孔的结构)的材料通常是不透明的并且会妨碍辐照穿过构件厚度的充分传递(因此妨碍成像表面的可操作性)。用透明材料代替这些材料通常会影响层的相对可压缩性,因此施加较厚的可压缩性层以获得转印构件的类似的总体可压缩性。换句话说,例如,当多孔结构的不透明可压缩层具有300μm的厚度时,就能够在受到压印站施加的压力下压缩至100μm,而假设透明弹性体在同样的条件下具有大致5%的可压缩能力,透明可压缩层则需要4mm的厚度才能实现相似的200μm的可压缩性。透明可压缩层这样预期的厚度显著高于其它各层之和,因此只有将透明转印构件安装或铸塑在透明刚性支承件(例如透明鼓或透明条)上的情况下才能容许包括这样的透明可压缩层。然而,据信,这样厚的可压缩层可能对基于透明柔性支承件的透明构件的柔性产生负面影响。

因此,当考虑柔性转印构件时,不透明转印构件和透明转印构件之间的除透明性之外的第二不同点在于后者没有可压缩层。在该实施方式中,可压缩性功能现在是转印构件的“外部”功能,这种特性在依赖于透明转印700的打印系统中通过压缩元件708提供,如图2所示。在一种打印系统的应用中,透明润滑剂730通常用于在支承层710的后侧与可压缩元件708之间形成的间隙中。箭头740示出了压力(例如,如在压印站处沿与箭头相反的方向施加的压力)如何影响可压缩元件708的形状,如虚线轮廓示意性示出的那样。尽管未示出,但是可压缩元件具有刚性背衬,以在压印期间当与转印构件卡合时,确保保持在辐照源和压印筒的外表面之间的基本恒定的距离。在一些实施方式中,释放层702可具有不大于3μm的厚度,该厚度通常在1μm和2μm之间。

释放层702可以由之前详述的用于不透明转印构件的相同的acs或ccs弹性体制得。在一个实施方式中,释放层702由可交联的pdas和pdms硅酮制得,所述硅酮主链带有适合于所需固化方法的任何部分。在一些实施方式中,这种硅酮被氟化至任何合适的程度。至于不透明的释放层602,透明转印构件的释放层702优选地不含可能对辐照吸收层704的cb颗粒活性产生负面影响的填料。

在一些实施方式中,辐照吸收层704可具有不大于25μm的厚度,该厚度通常在15μm和20μm之间。

辐照吸收层704可以由之前详述的用于不透明转印构件的相同的acs或ccs弹性体制得。在一个实施方式中,释放层702由可交联的pdas和pdms硅酮制得,所述硅酮主链带有适合于所需固化方法的任何部分。

在一些实施方式中,透明适形层706可具有不大于150μm的厚度,该厚度通常在100μm和120μm之间。

透明适形层706可由透明的acs或ccs可固化的硅酮或聚氨酯制成。如已经讨论的释放层602和702,适合于制备透明层的材料优选不含可能减少或阻止辐照吸收层在成像装置/打印系统的工作波长下进行能量吸收的填料。换句话说,透明适形层应具有与辐照吸收层的基质(没有其cb含量)相同或相似(例如,在±5%或甚至±0.5%内)的折射率。

在成像层为将702和704组合成单个/唯一成像层720的形式的一些实施方式中,在一些实施方式中,这样的成像层720可具有不多于15μm,通过在1μm和10μm之间或2μm和5μm之间的厚度。这样的层将以相似的量或比例掺入如本文对于本发明的一些实施方式所述的适合于其“组成”的层的材料,为了释放功能而掺合的材料优选是透明的。在成像层还在单一/唯一成像层720中包括层706的实施方式中,在一些实施方式中,这种成像层720可具有不大于100μm的厚度。

在一些实施方式中,透明支承层710可以具有在400μm至600μm之间,或450μm至550μm之间,或在480μm至520μm之间的厚度。

透明支承层710可以由pet,热塑性聚氨酯(tpu),硅酮或任何其它合适的材料制成,这种材料优选地不含任何能够干扰辐照吸收层的所需可操作性的填料。

在一些实施方式中,通过前述层的组合形成的透明转印构件700可具有500μm至1000μm之间,或500μm至900μm之间,或600μm至800μm之间的厚度。

尽管在一些实施方式中,可压缩元件708可以在透明转印构件的外部,但是当在运行中与转印构件700组合时,其应当提供的可压缩性通常为至少50μm,至少100μm,至少150μm或至少200μm。在一些实施方式中,可压缩性不需要超过500μm,并且通常不大于400μm或300μm。

可压缩元件708可由硅酮或聚氨酯制成。在一些实施方式中,选择这样的材料以提供与转印构件类似的ri,即使与转印构件物理分离,也能够沿着激光束行进的光路保持基本均匀的ri。

衬底

转印构件不限于随任何特定类型的衬底使用。衬底可以是单独的纸张或卡片,或者它可以具有卷筒纸的形式。由于软化的聚合物颗粒的薄膜被涂敷到衬底上的方式,膜倾向于驻留在衬底的表面上。这使得高质量的打印可以在质量一般的纸上实现。此外,衬底的材料不必是纤维状的,而可以是任何类型的表面,例如塑料薄膜或刚性板。

示例

第一示例性方法

研磨步骤

将具有良好热稳定性和与二甲基硅酮流体相容的硅酮分散剂倒入旋转三辊研磨机(型号jrs230,由常州龙鑫机械有限公司制造)中,并在室温(约23℃)下运行最多约1小时。速度随着研磨过程的进行适配于浆料的黏度,使得随着cb的加入,速度在100-800rpm范围内降低。这样的一种分散剂是具有官能侧胺/二甲基硅氧烷共聚物,其胺值为8,在25℃下的运动黏度为约3700mm2/s(gp-342,geneseepolymerscorporation),其加入量为375克(g),构成总组合物重量的37.5%(重量百分比)。将炭黑纳米粉末(colorblackfw182,orionengineeredcarbons,casno.1333-86-4,挥发性物质含量为20wt.%,ph2.5,比表面积bet550m2/g,初级粒径15nm)在120℃下干燥至少2小时。将250g干燥的cb粉末缓慢加入到硅酮流体中,这样的cb量占最终组合物的25wt.%。应当注意的是,虽然cb材料由于其初级粒径约为15nm而被定义为在纳米范围内,但最初与分散剂混合的粉末主要由cb的具有尺寸大于5μm或甚至大于10μm(通过显微镜技术评估)的较大的附聚物、聚集体或块组成。研磨cb-分散剂混合物直至cb粉末的尺寸充分减小以均匀分散在硅酮流体中,并获得黑色高黏度团。这种减小尺寸(以及该方法的任何其它步骤)在受控温度环境的情况下,在适合所用材料的最热敏感度的温度下进行。在目前的情况下,氨基硅酮设定这样的热敏感度阈值,其在约70℃或更高的温度下失去活性。因此,涉及氨基硅酮分散剂的减小尺寸的步骤在约50℃的控制温度下进行。cb初级颗粒形成附聚物,并且在该步骤之后这种cb的二级颗粒的平均尺寸(例如,直径)为约200-400纳米,如通过在光学显微镜(bx61u-lh100-3)获得的固化层的图像分析所评估的那样。

光学显微镜分析支持簇在硅酮基质上的均匀分布。受过训练的观察者评估,在基质中也存在较小的100-200nm的簇,然而这低于正式的检测水平。通过扫描电子显微镜(sem;feimagellantm400,在隧穿模式下运行)捕获顶视图图片,并且由训练有素的操作员选出代表大多数cb集群的至少10个颗粒,这样的颗粒形成代表性组并被测量。将形成簇的颗粒分离,分离后的颗粒的尺寸与制造商提供的pps一致,并且在光学显微镜下初步评估簇尺寸,证实存在小至100nm的簇。不希望受任何特定理论的束缚,据信氨基硅酮分散剂的氨基与炭黑的羧基部分结合,充分包封cb颗粒以减少或防止它们的附聚。炭黑不一定需要用有机羧酸官能化,因为在其表面上吸收的氧以类似的方式起作用。

使用高剪切均化器(配备有r50搅拌轴的t50digitalultra--werkegmbh)分别制备含有少量相同gp-342分散剂(分别为9:1重量比)的乙烯基官能聚二甲基硅氧烷(polymerxprv5000,hanse,casno.68083-18-1)的混合物,在25℃的控制温度和10,000rpm下运行约20分钟。据信在可固化流体中存在另外的分散剂可防止或减少该胺硅聚合物从碳颗粒迁移到乙烯基官能pdms,如果发生过度扩散,则该扩散可导致炭黑颗粒的不希望的附聚/聚集/絮凝。

将包含乙烯基官能pdms的混合物以约375g的量加入到黑色团中,以提供组合物的剩余的37.5wt.%。在相同条件的连续研磨下以逐步方式进行添加,直到黑色团变成具有高浓度炭黑的高黏度的有光泽的黑色浆料(通常在1小时内)。

稀释步骤

为了增加黑色浆料(25wt.%的cb)的流动性并促进涂覆后的自发的自流平,将如上详述制备的黑色硅酮浆料稀释至5wt.%cb或更低的浓度。用“硅酮预混物”进行稀释,该硅酮预混物如下制备:将含量约为50wt.%的乙烯基封端的聚二甲基硅氧烷5000mm2/s(dmsv35,casno.68083-19-2),含量约为21.4wt.%的含有末端和侧链乙烯基的乙烯基官能的聚二甲基硅氧烷(polymerxprv5000,hanse,casno.68083-18-1),和含量约为28.6wt.%的含支链的结构的乙烯基官能的聚二甲基硅氧烷(vqm树脂-146,casno.68584-83-8)混合,这通过高剪切t50数字ultra-均化器,在25℃的控制温度和10,000rpm下进行约20分钟。

如下将浓缩的黑色浆料与硅酮预混物混合,以将cb浓度降低至5wt.%cb:将gp-342加入到硅酮预混物中,使得它们各自的浓度为最终稀释组合物的8wt.%和72wt.%。加入浓缩的黑色浆料以构成稀释组合物的20wt.%,所有这些添加是在用高剪切均化器(t50digitalultra-ika)在25℃的受控温度和10,000转/分钟下连续搅拌下进行的。保持搅拌约2小时,直至稀释的黑色pdms硅酮混合物均匀(例如,未观察到黑色块或聚集体)。通过相应地调节上述原料液或浆料的量,类似地制备不同的炭黑终浓度。

固化步骤

通过添加以下物质,可以使如上制备的稀释的黑色pdms硅酮混合物可固化:至少一种催化剂,通常所述催化剂的量为可固化组合物总量的约0.0005wt.%至0.2wt.%或约0.05wt.%至约0.2wt%,至少一种为了更好地控制固化条件和进展的阻滞剂或固化抑制剂,通常所述阻滞剂或固化抑制剂的量约为0.1wt.%至10wt.%或约1wt.%至10wt.%,以及最后,至少一种反应性交联剂,通常所述反应性交联剂的量约为0.5wt.%至15wt.%或约5wt.%至15wt.%的量,反应性交联剂的加入引发黑色pdms混合物的加成固化。

通过添加以下物质使上述5wt.%cb稀释的黑色pdms硅酮混合物可固化:含量约为总可固化组合物的0.1wt.%的铂催化剂,例如铂-二乙烯基四甲基二硅氧烷络合物(sip6831.2,casno.68478-92-2),含量约为总可固化组合物的3.7wt.%的阻滞剂,例如hanse的inhibitor600,以及最后含量约为总可固化组合物的8.7wt.%的反应性交联剂,例如甲基-氢硅氧烷-二甲基硅氧烷共聚物(hms301,casno.68037-59-2)。

然后立即将该可加成固化的组合物施加到期望的透明机械支承件上(例如透明或非透明体),使用自动膜涂敷器(型号:

bgd281,shanghaijiuraninstrumentequipmentco.,ltd.上海久然仪器设备有限公司)以5-100mm/s的刮涂速度运行,如此涂敷的层形成5-200微米的预定厚度。

作为透明体的实例,使用一片聚对苯二甲酸乙二醇酯(pet,来自jolybarltd.,厚度为100和150微米),任选地对这种支承件进行预处理(例如,通过电晕或用底漆物质)以进一步改善对包括辐照吸收层在内的材料与其支承件的黏附性。当应用于所述主体时,电晕处理包括暴露于uv辐照约20分钟(ultraviolet臭氧清洁系统t10x10/oes/e,由inc.提供)。当用于预处理所述主体时,底漆物质可包含2.5wt.%的四正丙基硅酸盐(casno.682-01-9,colcoatco.),2.5wt.%的乙烯基三甲氧基硅烷(例如vtmo,),5wt.%的二(乙酰丙酮基)钛酸二异丙酯(titaniumdiisoproposy(bis-2,4-pentanedionate)(如tyzorakt855,),2.5wt.%的二乙烯基四甲基-铂(casno.68478-92-2,如sip6831.2,)全部采用纯甲醇ar(casno.67-56-1,bio-labltd.)。可以通过用浸有底漆流体的干净实验室织物擦拭受体层/主体的表面来涂敷底漆物质。

透明支承件可由任何光学透明的合适材料制成(例如,诸如聚硅氧烷的硅酮,诸如聚对苯二甲酸乙二醇酯(pet)和聚萘二甲酸乙二醇酯(pen)的聚乙烯,诸如聚(甲基丙烯酸酯)(pma)和聚(甲基)甲基丙烯酸酯(pmma)的聚丙烯酸酯,聚氨酯(pu),聚碳酸酯(pc),诸如聚氯乙烯(pvc)、聚乙烯醇和聚乙酸乙烯酯的聚乙烯化合物,聚酯,包括丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物的聚苯乙烯,聚烯烃(po),氟-聚合物,聚酰胺,聚酰亚胺,聚砜等,或者是它们的共聚物或其共混物。如果材料允许光通过材料而不被散射(理想地是100%透射),则称该材料被称为光学透明的。虽然通常根据可见光来评估透明度,但在本文中,如果对在任何特定系统中使用的发射光束的相关波长具有至少85%,至少90%或至少95%的透明度/透射率,则材料将是适当透明的。可以在相关波长范围内用分光光度计测量材料的预定薄样品(例如,使用边缘为1cm且厚度为0.2-2mm的扁平正方形,或者如果需要,对于转印构件外部的元件,使用更大的厚度)的光学透射率来评估透明度。

折射率(ri)为约1.35至1.45表示光学透明/透明材料。应该能够透过辐照的透明转印构件的每一层应具有相似或相同的ri值和/或透明性,以便优选地为在多层转印构件的整个厚度上构成这样的特性。如果在±5%之内,或在±2%之内,或甚至在±0.5%之内,则认为这些性质是相似的。

材料的折射率(ri)通常由制造商提供,但可以通过技术人员已知的方法独立评估。对于流体材料(例如,未固化/预固化的硅酮),如astmd1218中所述的方法可能是合适的,而固体材料可根据astmd542进行测试。

如所解释的,当使用透明转印构件并进行后侧辐照时,可以使用转印构件外部的可压缩元件来代替内部可压缩层。在这种情况下,可压缩元件需要至少透明至相同程度。透明支承件,其层或外部元件的黄色指数优选为1或更小。

无论是在预处理主体上还是在未经预处理的主体上涂敷时,黑色聚二甲基硅氧烷混合物在70℃下在通风烘箱中(ut12p,thermoscientific加热和干燥炉)固化2小时,然后在120-140℃下进行后固化1小时,以实现该层完全固化以及与支承件的稳定黏合。

应当注意的是,疏水氨基硅酮聚合物将尺寸减小形式的cb分散到硅酮基质中的适合性是出乎意料的,特别是当cb材料相对亲水时。通常,即使当颗粒和硅酮介质具有相似的疏水性时,也难以实现炭黑纳米颗粒在硅酮中的分散。这些颗粒倾向于彼此凝聚,而不是通过分散步骤而实现的以它们的初级粒径或以任何相对小的二级粒径来保持均匀地分散。为了解决该问题,常规制造方法旨在使用可缩合固化的硅酮聚合物和相关试剂来增加硅酮介质的相对极性,缩合固化是制备这种含cb硅酮的模式。

与此不同,在根据本发明教导的本例中,实现了cb颗粒的这种分散,同时使用pdms硅酮的加成固化并且反直觉地使用氨基硅酮作为分散剂。所获得的相对非极性环境原本预期对cb的相对“尺寸稳定”的分散“不利”。还应注意的是,氨基硅酮的使用被认为是违反直觉的,因为已知它们的胺部分在未结合并因此能够相互作用时,可阻止或以其它方式有害地影响硅酮基质的加成固化。因此,本发明人发现了在制备加载有cb的硅酮基质期间存在有关于氨基硅酮的量的微妙平衡。一方面,该量应足以包裹cb颗粒并防止、减少或延迟其附聚/聚集;另一方面,应避免过量以防止、减少或延迟这种未结合的氨基硅酮可能对加成固化具有的任何有害影响。合适浓度的氨基硅酮可取决于cb颗粒和硅酮介质的类型,以及炭黑和可固化硅酮的相对浓度。该浓度可通过常规实验确定。在一些实施方式中,炭黑与其分散剂(例如,氨基硅酮,硅酮丙烯酸酯等)之间的重量/重量比为0.4:1至2:1,0.7:1至1.8:1,或0.9:1至1.6:1,或大约1:1或1:1.5。

具有相对低数量的胺部分的氨基硅酮(与低胺值相关)可有利于实现这种平衡。在一些实施方式中,氨基-硅酮分散剂的胺值在6至80的范围内。虽然氨基硅酮的胺值通常由这些材料的制造商提供,但它也可以通过使用标准方法的常规分析来确定。作为非限制性实例,含有胺部分的分子的胺值可通过用盐酸滴定氨基硅酮来评估,胺值对应于中和10g产物所需的0.1当量浓度的盐酸的毫升数。

单胺可能是优选的,特别是当胺部分是末端定位时。不希望受任何特定理论的束缚,据信一旦与炭黑结合,末端单胺受到阻碍,因此不能对固化产生负面影响。

通过制备与上述类似的第一种对比配方进一步证实了氨基硅酮的令人惊讶的功效,所述第一种对比配方中氨基硅酮被不同化学族的分散剂代替,该化学族已知其预期与cb适用:由shin-etsuchemicalco.提供的聚甘油改性的硅酮kf-6106。这种常规表面活性剂不能令人满意地分散该配方中的cb颗粒。

在第二对比例中,将市售的浓缩cb浆料(akrosperse20-mi-005,50%wtcb,akrochemcorporation)与相同的acspdms(dmsv35)以各自的量混合,得到5wt.%的最终cb浓度。cb浆料以所供应的形式使用,不添加任何类型的任何分散剂。使用类似运行的旋转三辊研磨机对混合物进行分散。在该控制过程后,cb呈现出相对较大的聚集体(~0.5-1.5μm,显微镜评估),该聚集体比用本发明的配方和方法形成的二级颗粒大至少两倍。

遵循与防止炭黑自附聚/自聚集(通过分散剂包络的形成)相同的基本原理,发现除了氨基硅酮的胺官能团之外,丙烯酸硅酮的丙烯酸酯官能团可以实现类似的cb分散。示例性的硅酮丙烯酸酯如上所述配制在pdms基质中,其中具有微小的改变,例如炭黑的量仅为3wt.%而不是之前描述的5wt.%。由shin-etsuchemicalco.提供的kp-578,由industries提供的rc711(~1%丙烯酸酯)和rc902(~4%丙烯酸酯),在测试的cb浓度下获得令人满意的cb分散。在硅酮丙烯酸酯的情况下,硅酮分散剂中丙烯酸酯含量至少为0.5wt.%被认为是令人满意的,更高含量超过5wt.%被认为是优选的。据信在任何给定主链上具有较高量的分散剂的活性部分可以允许减少分散同样数量的cb颗粒所需的分散剂的量。硅酮分散剂中丙烯酸酯的含量通常由其供应商提供,但可通过标准测量方法确定。

第二示例性方法

虽然上述制备辐照吸收层或制备包括辐照吸收层的能够在之后形成成像表面的成像层的方法基本上没有添加挥发性有机溶剂,但以下替代方法使用这种液体。当与预期的硅酮流体相容时,这些溶剂可以促进层制备的一些阶段或促进涂敷到受体层或支承件上,相对高的挥发性有利于减少或消除这些溶剂在最终转印构件中的存在。溶剂如果具有足够低的蒸气压或蒸气分压以使其在固化期间基本蒸发完则被认为具有足够挥发性。

在本实施方式中,将具有dv10约为2.9μm、dv50约为4.5μm以及dv90约为6.1μm(由dls的(malvernzetasizernanos)测量得到)的50克的cb(colourblackfw182,orionengineeredcarbons)与50克的氨基硅酮分散剂(byklpx21879,胺值约为35,bykadditives&instruments)混合于200g二甲苯ar(沸点约138.4℃,casno.1330-20-7,bio-labltd.)。如在前面的实施方式中,cb粉末在120℃下干燥至少2小时,然后与硅酮分散剂混合。在阿特里托珠磨机(attritorhd-01,union)中用约4.76mm的不锈钢珠(ss3023/16英寸珠子,glenmillsinc.)以700rpm进行分散,直至cb颗粒平均sps达到小于100nm,通常sps为约70nm(例如,通过d50评估),取决于批量,这通常需要约1.5-2.5小时。在50℃的受控温度下进行尺寸减小。然后通过dls(malvernzetasizernanos)对包含约0.1wt.%cb的样品进行尺寸分布的评估,并且发现与分散剂共研磨的cb颗粒主要在纳米范围内(具有约48nm的dv10,约74nm的dv50,约139nm的dv90)。

将cb分散体加入到两部分的lsr硅酮流体中,所添加的分散体的相对量取决于基质中所需cb的最终量。在本组实验中,最终基质(即不包括挥发性溶剂)的每单位重量的cb浓度为约2.4wt.%,4.5wt.%,6.5wt.%,8.3wt.%,11.5wt.%和14.3wt.%。将cb分散体(即约6g,12g等)的相应重量加入20g的lsr2540(a部分)中,轻轻手动混合,然后倒入20g的lsr2540(b部分)中,其中lsr2540来自momentiveperformancematerialsinc。值得注意的是,还发现将cb材料添加到lsr的a部分和b部分的预混合物中是令人满意的。将所得cb硅酮流体在行星式离心混合器(thinkyare-250,thinkycorporation)中以环境温度,2,000rpm进一步混合操作约3分钟,并使其在唯一相同的离心条件下再消泡3分钟。样品在140℃被固化约2小时。如前所述,通过光学显微镜评估cb颗粒在硅酮基质中的分散模式,发现其在lsr组分的固化期间是稳定的。

为了促进上述cb分散的lsr硅酮流体的涂敷,将原料稀释在过量的挥发性溶剂中,所述挥发性溶剂在本实施方式的情况下为二甲苯,通常重量比至少为1:4,例如1:9wt./wt。如通过光学显微镜评估的,稀释的硅酮基质中的cb颗粒似乎在一段时间内保持稳定的分散,至少相当于铸塑的持续时间。

通过使用气压刷将稀释的cb-lsr-二甲苯悬浮液通过喷涂而涂敷到光滑的可释放支承件(例如,未处理的pet片)上。替代的涂敷方法是可能的(例如,棒涂等)。虽然硅酮基质可以在100-120℃的较低温度下进行部分固化(最多2小时,但通常约0.5-1小时,取决于层厚度),但通过升高温度可以加速这一步骤(例如,如果在140℃下固化,则将固化持续时间减少至约20分钟)。然后将透明的硅酮层(由于用作适形层)铸塑在这种部分固化的辐照吸收层/成像层的顶部。一种这样的硅酮覆盖涂层是双组分透明液体硅酮,qsil213,可从quantumsilicones商购获得。将得到的由pet支承的多层在约100℃下进一步部分固化约1-2小时。然后剥离pet支承件并将两层倒置以使得载有cb的辐照吸收层朝上而透明的适形层面朝下,然后将后者通过任何合适的方法附着到所需的支承件(例如,透明支承件)。在一些实施方式中,这些层与支承件的连接有助于完成成像表面的固化。

该替代方法允许制备具有相对高的炭黑颗粒负载的硅酮基质,这种颗粒具有如前述方法中的优点,即在亚微米范围内,甚至主要在纳米范围内。

第三示例性方法

虽然上述制备辐照吸收层或包括辐照吸收层的成像层的方法是基于可交联加成固化硅酮的加成固化,本方法替代地涉及可交联缩合固化硅酮的缩合固化。

在第一步骤中将cb材料干燥(至少在120℃下干燥2小时),然后在硅酮分散剂的存在下对其进行尺寸减小。在本实施方式中,将50gcb(colorblackfw182)与50g氨基硅酮分散剂(byklpx21879)在100g六甲基二硅氧烷(hmdso;沸点约101℃,casno.107-46-0,sigma-aldrichco.ltd.)中混合。以类似于前述实施方式中的二甲苯的方式将hmdso用作挥发性液体稀释剂。在阿特里托珠磨机中使用约4.76mm的不锈钢珠(如前所述)以700rpm进行分散4小时,直至cb颗粒达到约90nm的平均sps(例如,通过d50评估),该尺寸由dls评估。在25℃的控制温度下进行尺寸减小。

然后用dls(malvernzetasizernanos)对包含约0.1wt.%的cb的样品进行尺寸分布的评估,并且发现与分散剂共研磨的cb颗粒在亚微米至纳米范围内(具有约52纳米的dv10,约91纳米的dv50,约211纳米的dv90)。

在第二步中,将cb分散体加入到硅烷醇封端的聚二甲基硅氧烷中,加入的分散体的相对量取决于基质中所需的cb的最终量。在本组实验中,最终基质的每单位重量的cb浓度为约5.5wt.%,12.5wt.%和21.4wt.%。将cb分散体(即40g,80g和120g)的相应重量加入到各自的量分别为160g,120g和80g的硅烷醇封端的pdms(dmss-27,700-800mm2/s,)中。将所得cb硅酮流体在磨碎机中以相同条件(700rpm和25℃)混合约90分钟,得到可缩合固化的pdms的黑色团。

向分散在可固化硅酮中的9gcb中加入1g交联剂(乙基聚硅酸酯psi023,或乙基硅酸酯48,colcoat)和0.05g锡催化剂(二辛基锡双(乙酰丙酮)223,casno.54068-28-9,tib)。将可固化混合物脱气并涂敷到所需支承件上。在涂覆脱气混合物之前,用臭氧预处理透明pet并涂敷底漆涂层(ss4120,momentive)以促进附着。通过直线棒以最多约40微米的(包括5微米和20微米的层)预定厚度涂敷可缩合固化硅酮层,并允许在环境条件(约23℃和30-60%相对湿度)下进行部分固化约12-24小时。将部分固化后的结构转移至炉中以120-140℃和约30%相对湿度的条件进行2小时的完全固化。如前所述,通过光学显微镜评估cb颗粒在缩合固化的硅酮基质中的分散模式,发现分散模式稳定,颗粒分散良好且没有发生颗粒群集。

虽然包含cb的硅酮是可商购的,但迄今为止已经证明尝试将其cb内容物的尺寸降低至所需的粒径范围是困难的。在对比例中,将cb预先分散在硅酮流体中的市售浓缩cb浆料(akrosperse20-mi-005,50%wtcb,akrochemcorporation)与相同的ccspdms(dmss-27)以各自的量混合,产生5wt.%的最终cb浓度。cb浆料以所供应的形式使用,不添加任何类型的任何分散剂。使用旋转三辊研磨机如第一示例性方法那样操作而将混合物分散。在该控制过程之后,cb显示出相对大的聚集体(~0.5-1.5μm,如显微镜评估的),如先前在acs对照组中观察到的,该聚集体比使用本发明配方和方法形成的二级颗粒大至少两倍。

不希望受任何特定理论的束缚,据信,常规配方缺乏具有合适性质和/或缺乏适当量的cb颗粒,和/或缺乏能够防止在任何这种研磨过程中可瞬时获得的初级颗粒的再附聚的合适的试剂。

光学测量

评估通过上述方法制备的辐照吸收层或成像表面的一些光学性。除非另有说明,否则将感兴趣的样品铸塑在光滑的支承件(例如载玻片)上,并通过棒涂来调平至已知厚度并固化(例如,在120-140℃下进行1-2小时),通过共聚焦显微镜确定,已固化的层通常具有至少2μm的厚度。

将已固化的层与其铸塑支承件轻轻分离,并置于适于随后测量的膜保持器中。用分光光度计(来自agilenttechnologies的cary5000,uv-vis-nir分光光度计)在至少300nm至1200nm的范围内测量这些样品的光学吸光度。使膜两侧之间的强度下降以归一化至测试样品的厚度,并计算这些层的每微米厚度(abs/μm)的吸光度。

对于包括用氨基硅酮分散剂分散的cb颗粒的层,在选定波长下的归一化吸光度的代表性结果显示在下面提供的表中,其中所呈现的加载炭黑的基质的值与单独的cb颗粒的影响有关(减去各个基质的基线值)。

表1

可以从上表看出根据本文公开的各个方法分散的cb颗粒提供了在层的每微米深度的可比较的吸收性质,这样的吸收性通常随着波长的增加而减小。在上述中,制备的方法和制得的层以三种硅酮聚合物、两种固化方法和两种氨基硅酮为例,编号1-3是acspdms的加成固化,编号6-11是acslsr的加成固化,编号12-13是ccspdms的缩合固化。这些实施方式还表示硅酮分散剂和cb颗粒之间的不同类型的相互作用。预计氨基-硅酮分散剂会形成酸碱关系或形成胺-氧基相互作用。据信硅酮丙烯酸酯分散剂形成偶极子以进行偶极相互作用。

通过目视检查评估,表示了根据本教导制备的嵌入有cb颗粒分散体的硅酮基质的示例性实施方式的所有编号形成了透明的样品(例如没有混浊/浑浊)。这些结果支持硅酮分散剂与可固化硅酮弹性体的相容性,包括它们之间的可混溶性。

这种相容性也可以在这种材料的筛选方法中初步评估,其在没有炭黑颗粒的情况下进行。

为了比较,在没有cb颗粒的情况下根据本教导制备的类似的硅酮基质在相同的波长范围内显示出不显著至零的基线吸光度,其约0.001abs/μm或更小,参见编号5的lsr基质,无论是通过加成固化还是通过缩合固化来固化的pdms基质也有相似的表现。根据本教导分散的cb纳米颗粒的影响可以从cb在硅酮基质中的重量浓度和层在测试范围内的吸收能力的正相关看出。基于本组结果,预期每种特定配方的吸光度峰值或峰值平台发生在碳载量为至少10wt.%时,至少15wt.%时或可能在碳载量大于20wt.%时。本领域技术人员可以容易地确定这种cb浓度依赖性模式,其可以选择最佳活性和/或预期用途的每个峰值的期望的cb载量。出于所有实际目的,据信炭黑在可固化或固化的硅酮组合物中的存在不需要超过30wt.%,通常不超过25wt.%。

回到表中,在对照实验中,参见编号4,制备对比层,其中类似于编号1-3将相同的炭黑材料研磨并掺入pdms基质中,但该方法缺少任何氨基硅酮分散剂。因此,在所得层中,cb颗粒具有在0.5-1.5μm的范围内的更常规的尺寸。该常规cb(ccb)材料以10wt.%这样相对高的浓度嵌入pdms基质中。尽管有如此高的加载,但相对于根据本发明的一些实施方式制备的较低浓度的cb颗粒,ccb对照组提供较差的吸光度。在该实验中,分别参见编号4和1,发现pdms中的10wt.%ccb和pdms中的2.5wt.%cb相当。因此,相对于提供相似吸光度的cb颗粒的量,本方法和配方大约高4倍。如本领域技术人员容易理解的,除了降低成本之外,以降低的cb的量来实现特定辐照吸收能力可以具有许多有益影响。

制造转印构件的方法

制造用于间接打印的转印构件的方法是已知的。当转印构件包括两层或多层时,尤其是如果由弹性体制造的层,则这些层可以一个沉积在另一个上,载体任选用作为制备第一层的支承件,第一层用于进一步沉积和制备多层制品。可以通过任意合适的方法,如浇注、铸塑、卷绕涂布、辊式涂布、刮涂、喷涂、旋转涂布、喷雾、模制、层压等,将可固化组合物沉积在衬底上或相邻层上。

当转印构件将是板状或带状时,则可以在平坦的平面表面上完成对层的连续沉积和附着。考虑到具有支承层和成像层的转印构件,通常“自下而上”制造——释放表面是最后被形成的,如wo2013/132432中所描述的例子。申请人公开了2017年5月30日提交的共同未决申请pct/ib2017/053181的一种可替代方法。简单地说,与更多常规方法相比,诸如本转印构件的制品以倒置的朝向,可以由上到下制造,在这种情况下,释放层是第一个形成的。通过这类方法制备的转印构件的带可以可剥离地或永久的以两端部附接而形成连续的环形带,这种附接(通过从包括紧固、钎焊、焊接、粘合、胶带粘贴等集合中选择的任意紧固方法来实现)形成了接缝。虽然一些打印系统即使在转印构件上存在有接缝时也可以运行,但其它打印系统对这种释放表面的不连续性更敏感。如果这种装置不能调节成跳过接缝区域,则优选连续无接缝的转印构件。

无缝转印构件可以例如用离心铸塑来制备。简单地说,可固化组合物由于形成转印构件的层而被沉积(如被喷涂或浇注)在旋转筒形模具的壁上。为了便于涂覆和/或提供薄层,可固化组合物一般以稀释形式进行涂敷,稀释剂通常是挥发性有机溶剂。待喷雾的量根据稀释剂和所需厚度和所需层的非挥发性成分的浓度来计算。稀释程度可以取决于所需粘度,这转而可以通过沉积来影响。当使用喷雾涂敷器时,粘度可以例如取决于喷嘴的尺寸。喷枪的制造商通常提供可以使用其产品来喷涂的粘度的范围(例如高达200mpa.s)。

通常,被稀释的可固化组合物在涂敷前被排气。旋转模具可以被加热到某温度,其足够高以促进挥发性稀释剂的蒸发,但又足够低以使得固化延迟,直到至少局部蒸发的固化组合物的所需厚度已经均匀累积在模具的旋转壁上。当第一层已经达到其所需湿厚度时,其局部固化可以例如通过增加温度而被加速。加热可以通过旋转模具的气室内的内部加热元件(提供辐照热)或通过模具外部的加热元件来完成。为了增强由这种方法旋转铸塑的层之间的粘性,当前一层还没有完全被固化时,随后的层被沉积在之前的层上。

旋转速度可以取决于可固化组合物沉积的方法和速度并被设计为通过喷雾或其它任何组合物的涂敷手段来确保模具内部表面的均匀覆盖。圆周的线速度取决于模具的直径,该模具被驱动以在高达600rpm下旋转。通常,当沉积溶液稀释的可固化组合物时将模具旋转得相对慢,并且内壁的涂覆初始在环境温度下执行,直到获得覆盖壁的整个表面的均匀膜。然后可以增加旋转速度并提高温度,例如增加到60℃-100℃,用于局部固化加成固定组合物约30至60分钟。

这一过程可以根据转印构件所需的固化层的数量来重复。每个层的涂敷模式可以不同。例如,虽然对于铸塑薄层来说可以优选使用相对稀释和非粘性可固化液体进行喷涂,但对于较厚层的常规涂覆,可以可替换地使用未稀释/相对更粘的固化组合物进行浇注。

通常,一旦各层之间具有足够的附着并且各层具有足够的结构完整性,就可以将多层套筒从模具中取出。在这种阶段,各层可以是仅部分固化的,以有利于释放表面从模具的内壁分离。所产生的无缝带被转移到通风烘箱,用于在与各层的组合物相兼容的升高的温度下进行最终固化(例如对于加成固化组合物来说,在120-150℃下固化0.5-2小时)。本领域技术人员可以容易地选择适合于任何特定组合物/层的条件。例如,当固化被触发或被加速时,不同于会被湿度延迟的加成固化,可缩合固化层的铸塑在相对高的相对湿度(%rh)下进行。

调配转印构件以适用于打印系统

除非转印构件被直接(例如在刚性支承件上)制备使其准备用于打印系统,否则它们可以被进一步调配而适于服务其预期用途。通过如前述的非限制性示例,所制造的转印构件的制备方法是已知的并能够容易地被本领域技术人员实现。例如采用柔性转印构件时,可以从多层带中分离所需尺寸段并使其附着于合适的支承件(例如平板或鼓)。可替换地并且除此之外,这种带的两端可以彼此紧固而形成连续环路。另外,wo2013/136220教导了从该带侧向突出的成形结构如何沿着打印系统的各个站所形成的打印路径侧向张紧和/或引导转印构件。本文不需要详述的这种站根据打印过程可以包括:在释放表面上沉积或转化油墨从而获得油墨图像的成像站、(例如用于蒸发液体油墨载体的)干燥站、(例如用于将可固化的油墨成分固化的)固化站和将油墨图像从释放表面转印到打印衬底的压印或转印站。打印系统可以包括轨道或引导通道,该轨道或引导通道沿着转印构件在运行期间要遵循的整个路径或沿着该路径的特定段(例如仅在特定打印站处或其附件)。

因此,对于一些打印系统,即其中转印构件的传输系统包括两个分别在转印构件的两边延伸的侧向轨道,本发明的转印构件有利地包括由侧向成形结构,所述侧向成形结构能够可滑动地保持在合适的横截面的轨道中。例如,具有近似圆形横截面的侧向成形结构可以通过具有c形横截面的轨道所保持。侧向成形结构可以附接于所需带段或可以伴随转印构件的制造而形成。在转印构件一侧的侧向成形结构可以是沿着带的长度彼此间隔开的多个成形结构。这种间隔的成形结构可以便利地是拉链紧固器的其中一半的齿。侧向突出的成形结构不需要均匀间隔,并且在本发明的一种实施方式中预定的不规则的间隔可以用来控制与打印系统中转印构件的使用相关联的参数。

在一种可替换的实施方式中,成形结构可以包括两个具有凸棱(bead)状横截面的柔性轨道,转印构件的每侧各设置一个柔性轨道,该凸棱一般具有大于该构件厚度的直径。在这种布置中,凸棱被认为在带的每一侧上都提供了连续成形结构。虽然在带的相对侧上突出的侧向成形结构已经被描述为彼此完全相同,但不需要一定如此。每一侧的成形结构之间的不同点可以与成形结构的任一种类、其间隔、其尺寸、其化学组成和/或其物理特性有关。在一个实施方式中,在一侧的(多个)成形结构或其与转印构件的附连可以提供与相反侧(多个)成形结构相比不同的延展性/弹性。

一般,成形结构由具有低摩擦系数的材料制成,以确定侧向轨道内成形结构的流畅运行。此外,成形结构可以由具有润滑特性的材料制成,或可以包括具有润滑特性的制剂或可以涂覆有具有润滑特性的涂层。

根据本教导的转印构件可以进一步包括一个或多个由打印系统的传感器可检测的标记,这些传感器通常沿着转印构件所遵循的打印路径的长度安装在不同位置。这种标记通常位于转印构件边缘附近,而不是位于可用于油墨沉积或转化的释放层的区域。这种任选的元件的输出信号可以协助指示转印构件相对于任意目标打印站的相对位置。例如,这种标记和相对应检测器可以用于监测接缝(如果存在的话)的位置。也可以使用对标记的输出信号的分析来控制转印构件的速度。

在本公开的描述和权利要求中,每个动词“包括”“包含”“具有”以及其同源词用于表示,该动词的一个或多个宾语不一定是部件、组件、元件、步骤或动词的一个或多个主语的部分的完整列表。

如本文所使用的,除非上下文另有清楚表示,单数形式的“一种”以及“所述”包括复数引用并指“至少一个”或“一个或多个”。

位置或动作术语,诸如“上面”“下面”“右”“左”“底部”“之下”“降低的”“下”“顶部”“之上”“升高的”“高”“竖直”“水平”“前面”,“背面”“向后”“向前”“上游”和“下游”,以及其语法变形,可以仅以示例性目的用于本文,从而图示出某些组件的相对定位、布置或位移,从而表示本图示中的第一和第二组件或实现这两方面。

这样的术语不一定表示,例如“底部”组件在“顶部”组件之下,就方向本身而论,组件或两者都可以翻转、旋转、空间移动、对角方向或位置上放置、水平或竖直放置或类似变形。

除非另有声明,在选择用选项列表的最后两个部件之间使用表达“和/或”表示,选择所列选项的一个或多个是合适的且可以进行的。在本公开中,除非另有声明,更改本技术实施方式的一个或多个特征的条件或关系特性的诸如“基本上”和“大约”的形容词被理解为指的是,条件和特性被定义为在适用于以应用为目的的实施方式的操作容差之内,或者在正在进行的测量和/或使用的测量仪器的预期变化范围内。当术语“约”在数值之前时,意图表示+/-15%,或+/-10%,或甚至仅+/-5%,并且在某些情况下指示精确值。

当本公开已经在某些实施方式和一般相关的方法上进行了描述时,对本领域技术人员而言该实施方式和方法的变化和排列将是显而易见的。本公开理解为不受本文所描述的特定实施方式的限制。

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