在有上釉条的基质上设置标记的方法

专利名称：在有上釉条的基质上设置标记的方法
发明
背景技术：
领域本发明一般涉及加在各种基质如玻璃和塑料上的上釉条上设置标记的方法。更具体地说，本发明是指向使用含无机颜料而无需釉料或熔剂的喷墨打印组合物用喷墨打印方法在上釉条上设置不透明且易于改变的标记，如系列号等。
尤为准确地说，本发明涉及使用喷墨打印机把含无机二氧化钛颜料的已知油墨在施加在基质上的陶瓷上釉条上以分开而区分清楚的薄层形式设置不透明的标记。标记可以是临时性的也可以是永久性的。若标记是永久性的，就要使用加热步骤“固化”颜料。
相关技术介绍使玻璃具有加于其上的上釉条以遮住装置窗用玻璃的一部分结构，这在汽车和建筑玻璃行业中是通用的且众所周知。另外上釉条可遮掩其中使用挡风玻璃或结构玻璃的结构可见部件。
然而，上釉条也可施加到要求设置有关制造工艺临时或永久性标记如系列号、连字等的玻璃区域上。这一点给技术带来了难题，因为上釉条，不管是黑色的陶瓷上釉条，还是其它类型的，通常都是丝网漏印到待施加的基质上。例如对于编号来说，数码每变更一次就要求换新的丝网，这将是过高的花费。
鲍尔(Ball)，U.S.专利号4,835,208，公开了使用非接触型喷墨打印机在玻璃上直接设置表面标记，并且在此使用热熔油墨组合物。然而该专利教导去掉固化步骤因为这会导致热熔油墨再熔化和流动。因此，这类标记组合物不仅是为了直接用于玻璃而不是上釉条上，而且不适合使用固化步骤的用途上。
博亚兹(Boaz)，U.S.专利号5,091,003，公开了使用通过非接触型喷墨打印机直接施加到玻璃制品表面上的低粘度含硝酸银的热扩散油墨组合物，且其后将玻璃再次加热。然后，这种组合物在陶瓷上釉条上不能使用，因为该发明取决于油墨和玻璃间的离子扩散以使玻璃在标记区内着色，和使标记易读。
艾雷(Airey)，U.S.专利号5,407,474，公开了一种用于喷墨打印机中的含颜料油墨，油墨颜料的最大粒度足够小到不阻塞打印机的喷嘴或过滤器，而且油墨粒径范围足够狭使粘度低到适合打印机操作。尽管这种油墨适合在玻璃或陶瓷上釉条上打印，但对于本发明来说没有必要作出如此花费，因为该油墨除含有机颜料外，还含有釉料或熔剂，这对于本发明方法来说是没有必要的，正如下文所要说明的。艾雷的专利还清楚地教导不要使用为在黑色上釉条上打上白色标记而需提供所要求的不透明度的二氧化钛基颜料。
因此，汽车和结构玻璃技术领域的一般技术人员一直在探索解决在基质上的上釉条上设置易读且易变更标记问题的方案。
发明概述根据本发明，把已知的油墨组合物用在基于建筑或汽车基质的上釉条上设置不透明标记的新用途中。现已发现打在这样一种上釉条上的标记可为临时性也可为永久性的，其方法或工艺过程包括的步骤有首先，提供建筑或汽车基质，包括具有施加于基质上的上釉条表面；其次，用喷墨打字机以预定的图案把喷墨组合物施加到上釉条上，该组合物含有无机颜料，而且最好没有釉料或熔料，以及第三步，如需要，把在其上具有油墨的基质加热到某一温度，且加热持续时间足以能引起上釉条中的熔剂软化而粘着，或粘附油墨中的无机颜料，从而在上釉条上沉积一层不透明的区分清楚的颜料。
对于往上釉条上打上永久性标记的本发明方法或特别适合于在基质上配置永久性标识，如生产日期，大量的数字、顺序数编码等，或者省略加热步骤时，则适于在基质上提供这种类型，或其它类型的临时性标记。
在本发明的一个实施方案中，把含无机颜料但不含釉料的喷墨组合物，采用已知的喷墨打印机施加到由玻璃基质附有的上釉条上。
在本发明另外一个实施方案中，含二氧化钛无机颜料但不含釉料的喷墨组合物被施加到由塑料基质附有的上釉条上。
在本发明另外一个实施方案中，含无机颜料但不含釉料的喷墨组合物被施加到一块建筑玻璃附有的上釉条上。
在本发明另外一个实施方案中，含有介于3-7％1-甲氧基-2-丙醇(按重量计)，介于5-10％二氧化钛(按重量计)、介于0％-60％丙烯酸树脂(按重量计)、介于20-35％甲醇(按重量计)、介于20-35％2-丁酮(按重量计)、和介于1-3％N-甲基-2-吡咯烷酮的喷墨组合物被施加到为玻璃基质含有或附有的陶瓷上釉条上，然后把玻璃基质加热到预定的温度并弯曲成所要求的形状。
因此，本发明的目的在于提供一种在由各种型式的汽车或建筑用基质附有的上釉漆条上打印标记的方法。
参照构成本说明书一部分的附图，本发明进一步的目的和优点根据下面的描述和附带的权利要求书将是很明显的，其中相同的引用标号表示几个视图中的相应部分。


图1是采用本发明结构的透视图，它表明为了按本发明的方法往基质上的上釉条施加标记，喷墨头与喷墨打印机的连接。
图2是部分剖视的平面图，表明施加于玻璃基质的陶瓷上釉条上的标记。
应当理解本发明的应用并不局限于附图例示的各部分的结构和装配细节，因为本发明还能有其它的实施方案，并且可在权利要求书的范围内以各种方式实施或完成。另外，应当理解用于本说明书中的措辞和术语是为了描述，而不是限制。
优选实施方案的描述往汽车或建筑用基质，如玻璃、或聚碳酸酯等上施加喷墨组合物是希望的。现已发现标准的喷墨打印机和含颜料油墨的喷墨组合物可用于在待制成挡风玻璃的玻璃基质的未焙烧黑色陶瓷上釉条上打上标记。
参照图1，其中展示了用标号10标明的喷墨打印机，正如本文在下面讨论的这种打印机是标准的喷墨打印机。喷墨打印机10一般有小操纵台11，按装在支架12上，操纵台可以是固定型或各向转动型。装有在已知技术的控制盘13，操作人员在控制盘上设定预定的操作条件。油墨通过管道14由操纵台10供给装在已知托架16上的喷墨头15。托架16由翼形螺钉17固定在臂18上。
根据本发明，臂18可以是固定式的，也可以是活动式的，如遥控臂，这种臂通过已知技术可以是程序控制的，使喷墨头15如本文下面讨论的随基质曲率而动。喷墨打印机10可以是应求式的，或连续喷墨打印机。
在应求式喷墨打印机中，油墨在预定压力下经阀装置由储存器加到一系列的喷嘴处，阀装置控制油墨经各喷嘴的流量。阀装置一般是电磁驱动阀，特别是电磁阀。油墨经喷嘴按所需顺序以小心控制液滴状放出以在基质上形成所要求的图象。通常喷嘴以一个或多个系列排列与基质移动的直线呈横向。典型的这种打印机具有操作循环时间为1-5微秒的快速动作值，加料喷嘴孔径为0.01-0.45mm。
对于使用连续喷墨打印机施加组合物来说，必须使组合物成为一种能接受电荷的组合物。通过使组合物含有一种或多种离子性或极性材料时这一点可方便地达到。可以看出组合物能用于哪种类型的喷墨打印机是要经过选择的。
使用喷墨头15的喷墨打印机10把标记施加于基质上，通常基质用数字20标明。基质20可以是如具有黑色陶瓷上釉条22的玻璃板21，上釉条已预先加到玻璃板上。基质20可由各式各样的材料如钠-钙-硅玻璃或聚碳酸酯制成。这样的材料通常可用于小汽车的侧窗或挡风玻璃。基质20用于建筑场合时也可以是任何合适的形式。
现在参照图2，挡风玻璃21具有已外加到挡风玻璃表面的未焙烧黑色陶瓷上釉条22。按照常规的，上釉条作为其成分含有熔剂或粘合剂。上釉条22已示出具有已向其一上施加了代表性的系列号23。在本发明的一个最佳实施方案中，在陶瓷上釉条22上面的系列号23将包括一层小心保持的不透明颜料层23A。在汽车应用的场合下，在标记23施加后，基质20在弯成预定形状前一般要加热，这一加热步骤的存在将有助于本发明的实施。
尽管对本发明方法的运作机制还没有充分理解，但是确信当未焙烧黑色陶瓷瓷釉条22施加到基质20时，在未焙烧基质22中在放大情况下将会看到许多突起和凹陷。可以认为这些突起和凹陷有助于捕获喷墨头15施加的颜料23A，而使喷墨打印以高分辨率进行。还可进一步认为当加热挡风玻璃21时，未焙烧陶瓷上釉条22开始变软而有些流动，因而减少了突起和凹陷。与此基本同时，未焙烧陶瓷上釉条中的釉料或熔料会变粘而提供油墨中的颜料能粘附或附着其上的表面，因此在加热或固化步骤后将产生永久性标记。
正是这种性能的应用才允许价廉的油墨，即不含任何釉料或熔剂油墨有新用途，而且可通过使用挡风玻璃制造业中已知的加热步骤来提供永久性标记。当油墨组合物本身被印在清洁玻璃表面上时，发现它即使加热至1200°F 4分钟也不能附着。为了使油墨组合物加热后能保留必须是印在黑色上釉条的上部。
进一步发现喷墨组合物，如果施加于挡风玻璃21弯曲后的黑色陶瓷上釉条22上，将会提供令人满意的临时性标记如大量的数字等，这些对于许多用场都是有效的。这导致使用本发明的方法可在汽车用基质上提供各种各样的临时性和永久性的标记，如在加热和/或弯曲前施加标记时在玻璃上提供永久性标记，如在弯曲后把标记施加到挡风玻璃上，或往如聚碳酸酯的汽车侧窗上，不经加热，则提供临时性标记。
同样的考虑也可用于建筑用基质的场合。不管基质是弯曲的或未弯曲的，如果要求永久性的标记，基质则需要加热到某一温度且时间足以使油墨固化的时间而使标记永久化。加热基质的温度优选介于约1000°F-约1400°F。假若要求临时性标记的话，大量临时性标记的数字也可施加到附有上釉瓷条的平板建筑玻璃上。
推荐实施本发明可使用的非接触型喷墨打印机是Excel170i超高速喷墨打印机，它是由伊利诺斯(Illinois)州，沃达尔(Wooddale)的Video Jet系统国际公司(Symtems International Inc)制造的。其它非接触型喷墨打印机也可使用，只要它们能够使用本发明方法要求的无机油墨。
在本发明方法中可用的油墨组合物是那些含颜料和载色剂的油墨组合物，根据本发明颜料在油墨组合物中的浓度可能是各种各样的，这取决于所用特定的喷墨打印机，以及标记所要求的外观。
假若颜料浓度过高的话可能引起喷墨打印机过度的阻塞。从另一方面说，依所用喷墨打印机而定，如果颜料浓度过低的话，标记可能淡得不合乎要求。优选方案是，用于本发明中的油墨组合物含颜料量约1％-25％，最好5％-10％。
油墨组合物还可含有对颜料来说是合适的载色剂，正如众所周知的。甲醇和2-丁酮是优选的例子。油墨组合物还可以含其它的已知添加剂，如流动改进剂。油墨中的其它成分依用途而定。要求喷墨组合物中的颜料含有二氧化钛以便能在黑色陶瓷瓷釉条的上面提供优选的白色不透明的薄膜。然而如果要求其它着色的标记，或使用其它颜色的上釉条时，其它的颜料也能使用。
具有二氧化钛颜料并满足优选喷墨组合物的其它预定重量百分比的已知喷墨组合物是Video Jet2520号油墨，它是由伊利诺斯州，沃达尔(Wooddale)的Video Jet系统国际公司(Systems International)供应的。
操作时，在约70°F-约200°F的温度下采用非接触型喷墨打印机10按预定的图案把本发明的喷墨组合物作为薄膜施加到上釉条22的表面上。在此之后，把上面有油墨23A的基质20加热到某一温度且加热时间足以引起颜料颗粒附着或粘着在黑色上釉条22中的熔剂上。
通过参考本发明有代表性的特定实施方案对本发明将更加容易充分理解。然而必须理解这种特定的实施例仅为例示说明提供，而并非限制，而且还必须理解可按实施例描述以外的方式实施本发明而且完全在本发明的范围内。
实施例I把Video Jet2520油墨施加到待成型为挡风玻璃的钠-钙-硅玻璃毛坯上的黑色陶瓷上釉条上。该油墨组合物包括约3％-约7％1-甲氧基-2-丙醇(按重量计)；约5％-约10％的二氧化钛(按重量计)约20％-约35％(按重量计)的甲醇；约20％(按重量计)的丙烯酸树脂；约20％-约35％(按重量计)2-丁酮；和约1％-约3％(按重量计)的N-甲基-2-吡咯烷酮。在75°F温度下用Video JetExcel170i超高速油墨打印机施加油墨。打印后，把玻璃加热到约1200°F约4分钟。由于喷墨组合物中的白色二氧化钛颜料已附着在黑色上釉条中的熔剂上，所以喷墨打印成的标记变成永久性的。然后把玻璃毛坯弯曲形成挡风玻璃。
实施例II在玻璃已被弯曲成型后，采用Video JetExcel170i超高速喷墨打印机通过往挡风玻璃上的黑色上釉条施加Video Jet2520油墨而把临时性的标记加到钠-钙-硅玻璃上。在这种情况下，喷墨头15(图1)借助于遥控臂18按紧密追踪挡风玻璃21的曲率图案移动。
实施例III通过把由伊利诺斯州，沃达尔(Wooddale)Video Jet系统国际公司(Systems International，Inc)制造的2520喷墨组合物加到围绕侧窗边缘的表面所包含的黑色陶瓷上釉条上，把临时性标记施加到聚碳酸酯的汽车侧窗上。
权利要求
1.往基质上打标记的方法，包括如下步骤a)提供一种具有上釉条的基质，该上釉条已加到基质的至少一处表面上；b)通过非接触型喷墨打印工艺按图案往上釉条上施加含无机颜料的油墨组合物，借此由非接触型喷墨打印机供给的与图案基本一致的标记打在基质上。
2.权利要求1的方法，该法还可包括的步骤有a)加热其上具有油墨的基质到某一温度，且加热一定时间以足以能引起无机颜料粘附于上面。
3.本发明限定的方法，其中所述喷墨组合物包括a)约0.5-约80％(按重量计)的无机颜料或无机颜料混合物；b)约20％-约99.5％(按重量计)的载色剂；和c)0％-约30％(按重量计)的树脂。
4.权利要求1的方法，其中所述无机颜料的百分比(按重量计)约5％-约10％(按重量计)。
5.权利要求4的方法，其中施加油墨的温度约70°F-约200°F。
6.往其上加有上釉条类型的玻璃板上打上永久性标记的方法，该方法包括如下步骤a)利用非接触型喷墨打印机在温度约70°F-约200°F下往所述黑色上釉条上施加含有约5％(按重量计)-约10％(按重量计)二氧化钛颜料的油墨组合物；和b)加热上面有油墨的玻璃制品到某一温度且加热一定时间以足以使二氧化钛颜料附着在所述上釉条中存在的釉料上。
7.往玻璃板上打上永久性标记的方法，包括如下步骤a)提供玻璃板，该板包含在其上面加有上釉条的表面；b)使用非接触型喷墨打印机按预定图案通过与由所述非接触型喷墨打印机产生的液滴接触而往表面施加油墨组合物，该组合物含有i)约3％-约7％(按重量计)的1-甲氧基-2-丙醇，ii)约5％-约10％(按重量计)的二氧化钛，iii)约20％-约35％(按重量计)的甲醇，iv)约20％-约35％(按重量计)的2-丁酮，和v)约1％-约3％(按重量计)的N-甲基-2-吡咯烷酮，vi)约0％-30％(按重量计)的丙烯酸树酯，和c)加热具有瓷釉条的玻璃制品和其上面的油墨到某一温度且加热一定时间以足以引起油墨中的颜料附着在瓷釉条中的釉料上。
8.往汽车或建筑用的钠-钙-硅玻璃的窗用玻璃打上永久性标记的方法，包括如下步骤a)提供窗用玻璃，该玻璃包括其上装有上釉条的表面；b)使用喷墨打印机按预定图案往黑色上釉条上被加喷墨组合物，该组合物含有；i)约3％-约7％(按重量计)的1-甲氧基-2-丙醇，ii)约5％-约10％(按重量计)的二氧化钛，iii)约20％-约35％(按重量计)的甲醇，iv)约20％-约35％(按重量计)的2-丁酮，和v)约1％-约3％(按重量计)的N-甲基-2-吡咯烷酮，vi)0％-30％(按重量计)的丙烯酸树酯，和c)烧制具有上釉条的窗用玻璃和其上面的油墨到某一温度且加热一定时间以足以引起油墨中的颜料附着在上釉条中的釉料上。
9.往汽车用钠-钙-硅玻璃的挡风玻璃上打上永久性标记的方法，包括如下步骤a)提供窗用玻璃，该玻璃包括其上装有黑色上釉条的表面；b)使用喷墨打印机按预定图案往黑色上釉条上施加喷墨组合物，该组合物包含i)约3％-约7％(按重量计)的1-甲氧基-2-丙醇，ii)约5％-约10％(按重量计)的二氧化钛，iii)约20％-约35％(按重量计)的甲醇，iv)约20％-约35％(按重量计)的2-丁酮，和v)约1％-约3％(按重量计)的N-甲基-2-吡咯烷酮，vi)0％-30％(按重量计)的丙烯酸树酯，和c)烧制所述具有上釉条的挡风玻璃和其上面的油墨到某一温度且烧制一定时间以足以引起油墨中的颜料附着在上釉条中的釉料上；和d)把所述挡风玻璃弯曲成预定的形状。
10.往汽车用的聚碳酸酯窗用玻璃上打上标记和图案的方法，包括如下步骤a)提供聚碳酸酯窗用玻璃；b)使用喷墨打印机按预定图案往聚碳酸酯窗用玻璃的表面施加喷墨组合物，该组合物含有i)约0.5％-约80％(按重量计)的颜料，ii)约20％-约95％(按重量计)的载色剂，和iii)0％-约30％(按重量计)的树脂。
11.权利要求1的方法，还包括另外的步骤a)规定所述非接触型喷墨打印机具有施加所述油墨组合物的喷墨打印头且所述喷墨头被按装在程序控制的遥控臂上。
12.权利要求6的方法，还包括另外的步骤a)规定所述非接触型喷墨打印机具有施加所述油墨组合物的喷墨打印头且所述喷墨头被按装在程序控制的遥控臂上。
13.权利要求7的方法，还包括另外的步骤a)规定所述非接触型喷墨打印机具有施加所述油墨组合物使用的喷墨打印头且所述喷墨头被按装在程序控制的遥控臂上。
14.权利要求8的方法，还包括另外的步骤a)规定所述非接触型喷墨打印机具有施加所述油墨组合物的喷墨打印头且该喷墨头被按装在程序控制的遥控臂上。
15.权利要求7的方法，还包括另外的步骤a)规定所述非接触型喷墨打印机具有施加所述油墨组合物的喷墨打印头且该喷墨头被按装在程序控制的遥控臂上。
16.权利要求8的方法，还包括另外的步骤a)规定所述非接触型喷墨打印机具有施加所述油墨组合物的喷墨打印头且该喷墨头被按装在程序控制的遥控臂上。
全文摘要
标记(23)打在基质(20),如挡风玻璃(21)的上釉条(22)上。把适用于已知喷墨打印机的含无机颜料但不含釉料的油墨,按预定的,易于变化的图案施加到基质如塑料或玻璃上的上釉条的表面。其后,把具有上釉条和其上有油墨的基质加热到某一温度足以引起上釉条中的釉料粘附油墨中的无机颜料以便在上釉条上以分离且区分清楚的薄膜(23a)形式构成永久性的不透明的标记。
文档编号B41J3/00GK1181036SQ96193236
公开日1998年5月6日 申请日期1996年11月19日 优先权日1995年12月21日
发明者A·C·霍 申请人:利比-欧文斯-福特公司