用于在固体表面上产生数字印刷的装饰性涂层的方法
【专利说明】用于在固体表面上产生数字印刷的装饰性涂层的方法
[0001]本发明涉及用于在固体表面上产生数字印刷的装饰性涂层的方法，特别地在由陶瓷和玻璃制成的物体的表面上。
[0002]在计算机技术方面的进展已经要求数字驱动的印刷方法的开发。在该领域中的开发很快采取多个方向。最重要的常规的方法如下(清单是不详尽的):
[0003]-静电印刷系统(激光和LED印刷机)，
[0004]-DOD (按需滴墨(drop-on-demad))喷墨技术，其基于喷射基于热学(HP、CANON)、或体积置换(压电)原理(Epson、XAAR、Spectra)的液体涂料。
[0005]-CIJ(连续喷墨)，其中应用通过超声装置被分成液滴的连续流体流将涂料传送至目标表面，液滴被静电偏转(比如，Imaje)。
[0006]起初以上列出的系统的大部分被开发主要用于能够印刷较低数量的拷贝的所谓的“桌面印刷机”。对工业规模的数字印刷的需求在20世纪90年代出现，首先通过大幅海报印刷引起，并且然后通过纺织品装饰。这两个领域相同之处是小幅印刷系统可以采用结构中相对很少的改变而被容易地适应于它们，因为应用的涂料材料几乎与先前已经使用的材料(溶液涂料、包含有机颜料的油墨)相同。
[0007]因为涂料是液固混合物，并且因此涂料沉积和在内干燥(drying-1n)的危险一直存在，所以涂料的化学和物理特征是非常重要的。还重要的是保持印刷头的细的通道的穿透性。这些因素具有尤其严重的问题，如果涂料材料包含磨损的、高密度无机涂料，例如陶瓷涂料就是这样。
[0008]常规液体喷射(喷墨)系统的限制以及以上提及的工业要求已经是在本领域中从事的专家的长期的关注。
[0009]在文献EP O 703 863 BI中，溶液被Benoit Brault描述，其中仅结合材料在印刷操作期间被传送至表面，在随后步骤中，干燥的材料不依赖印刷头而被应用至工件，干燥的材料变得附着至表面上的结合材料。胶合材料以溶液形式通过印刷头被应用，并且因此必须考虑以上提及的在内干燥和沉积过程。
[0010]在文献US 2004/0101619 Al中，Carlo Camorani描述了一种方法，其中印刷操作主要引导仅结合材料至表面。期望颜料在其将到达表面之前被给料进入液体喷射。为实现其，若干变形在该文献中被提出，该文献是若干较早申请的组合(其要求八个意大利申请的优先权)。由在内干燥和堵塞引起的困难似乎可能也在此情况下发生，并且在自由喷射中或在表面上的结合材料和染料之间需要的相互作用的实施是复杂的且有问题的任务。
[0011 ] 这些系统没有一个在工业实践中已经变得普遍的，尽管在过去的10-15年已经存在用于陶瓷目的的可靠的数字印刷方法的需求。
[0012]我们已经设定提供一种方法作为目标，其中关于磨损和堵塞的问题不发生，即使无机颜料被应用，并且从而数字印刷的装饰性涂层可以可靠地并且以成本效益好的方式被产生。
[0013]基于以下认知实现该目标:固体颜料染料被传送至干燥的目标表面，同时固体颜料染料是干燥的，并且印刷在如此产生的层上被实施。
[0014]根据发明的方法在权利要求1中被定义，优选的实施方案被定义在从属权利要求中。
[0015]现在将参考随附的附图描述本发明，在附图中:
[0016]图1示出实施该方法的装置的示意图，
[0017]图2是示意性截面图，其图示了在物体的表面上的干燥的颜料粉末的层，并且还示出在它们撞击之前的瞬间飞向粉末层的液体液滴，并且
[0018]图3示出如在图2中示出的相同截面图，进一步图示了穿过粉末层的液体液滴的穿透，并且还图示了撞击之后的状态。
[0019]通过实例的方式，可应用于装饰陶瓷物体的系统被描述，其中固体颜料染料与固体目标表面(比如，由陶瓷制成的)上的液体混合。液体被专门用于使固体颗粒临时固定至表面，直到陶瓷板被烧制之后。
[0020]根据本发明的方法可以被分成三个阶段:
[0021]-使颜料染料均匀地分布在表面上，
[0022]-使用不含固体材料的液体(比如，蒸馏水)印刷，
[0023]-移除没有附着至表面的颗粒。
[0024]相应地，实施该方法的装置的主要组成部件是
[0025]-涂覆单元，其由粉末给料单元4和静电充电器单元5组成，并且适于传送干燥的颜料染料2至表面I上，
[0026]-印刷单元，其由连接至印刷控制器21的印刷机6组成，并且适于使用液体3用于在用干燥的颜料染料2涂覆的表面I上印刷，以及
[0027]-多余粉末移除单元，其由鼓风机7和抽出装置8组成，并且通过压缩机22被供应，抽风机23被应用于使在印刷操作期间未被固定至表面的干燥的颜料染料2的部分通过多余粉末返回导管24返回至粉末给料单元4。
[0028]在图1中，包括将被涂覆的表面I的工件20，例如陶瓷板，在装置的全部三个主要单元下被示出。为实现功能单元和工件之间在箭头26的方向的相对位移，传送机9被应用，另外的传送机25被应用于转移来自传送机9的喷涂上的工件20。到达涂覆单元的工件20在其表面上没有涂层，而离开涂覆单元并且进入印刷单元的工件20的表面I涂覆有干燥的颜料染料2。离开印刷单元并且进入多余粉末移除单元的工件2的表面I部分地涂覆有干燥的颜料染料2，工件2还具有被印刷上的表面部分10，并且从那里离开并且到达第二传送机25 (未示出)的工件2具有被印刷上的表面部分10，同时没有在其上被印刷的那些表面部分没有涂层。
[0029]假如多重干燥的颜料染料2层被一个接一个地应用于色彩印刷，那么应用传送机25将工件20移至传送机9。然后，使用传送机25将即时印刷的(ready-printed)工件20传送至已知的干燥和/或烧制台。
[0030]以下更详细地提供单独的操作:
[0031]染料的应用
[0032]干燥的颜料染料2材料以均匀的且可重复的方式应用至表面I (目标表面)对于过程的成功具有关键的重要性，因为可实现的颜色强度主要由每面积单位应用的染料材料的量决定。染料粉末的简单机械喷涂明显地不是合适的解决方案，因为如此产生的涂层将不是均匀的，这是由于由染料颗粒形成“聚集物”的趋势引起的微观不均匀，并且还由于由粉末给料的困难造成的宏观不均匀性。
[0033]包括静电粉末涂覆技术的解决方案在我们的情况中是可应用的而没有问题，因为其可以被用于应用临时稳定的静止过程对粉末化材料流体化输送，并且从而表面分布可以很好地被控制。同时，粉末颗粒的静电充电导致单独的漂浮的粉末颗粒之间的排斥作用，并且颗粒被朝着目标表面吸引，这导致微观上的均匀分布以及使颗粒临时固定至表面。
[0034]假如陶瓷染料(颜料)以与应用于静电粉末涂层中使用的染料相同的方式被制备(通过调整最优颗粒大小和形状，并且在颗粒上形成合适的包封表面)，可以利用与这些经试验和测试的系统相关的技术知识用于设计涂覆过程。应用合适调整的压缩空气流或者利用重力，将颜料颗粒传送至目标表面附近。颗粒应用合适配置的电极在那里变成带静电的，并且然后目标表面被颗粒以均匀的方式涂覆。
[0035]其对实施该方法是优选的，如果
[0036]-应用超声或变频机械振荡将凝聚的粉末颗粒分开；
[0037]-形成松散的粉末层，其可以通过具有预定速度的液体液滴30被(完全地或部分地)穿透；
[0038]-具有预定粒度分布的粉末被应用；
[0039]-包含抗凝聚剂的粉末材料被应用；
[0040]-应用的粉末材料是陶瓷涂料或玻璃涂料；
[0041]-在通过热处理烧制期间变成塑性的热塑性粉末材料被应用；
[0042]-包含生物活性材料的粉末材料被应用；