Металлизированная печатная конструкция - RU2722435C2

Чертежи

Показать все 9 чертежа(ей)

Описание

Область техники

Настоящее изобретение относится к печатным изделиям (конструкциям/структурам), получаемым способом металлизированной печати.

Уровень техники

Существует два основных подхода в печати металлизированных поверхностей или изображений на основе. Наиболее широко используется получение изображения с использованием фольги, представленное двумя большими категориями. В горячем тиснении фольгой, или просто называемом тиснением фольгой, нагретый штамп прижимают к фольге, помещенной на основу. Фольга имеет покрытие, обычно, металлическое, и воздействие тепла и давления вызывает прилипание покрытия к основе так, что на основе остается рисунок штампа. При этом металлическое покрытие удаляется, оставляя на фольге участок без покрытия соответствующей формы. Ламинирование, или холодное тиснение фольгой, представляет собой родственный процесс, не требующий использования штампа, а фольга здесь прикрепляется на область изображения, покрытую адгезивом. Клеевое изображение может быть нанесено печатью через промежуточные поверхности, с использованием печатных пластин или цилиндров, как в офсетных и флексографических принтерах или машинах глубокой печати, с использованием трафаретных сеток, как в принтерах трафаретной печати, или прямой печатью, с использованием соответствующего изображению шаблона, как в цифровых печатных машинах. Такая фольга обычно содержит слои, расположенные в определенном порядке, включающие несущую пленку, разделительный слой, обеспечивающий отделение следующего далее слоя пигмента или металлического слоя при отпечатывании, и слой адгезива, обеспечивающий прикрепление предыдущего окрашивающего слоя на печатную основу. В эту базовую структуру могут быть вставлены дополнительные слои, например, слой лака между разделительным слоем и металлическим слоем. Хотя толщина такой металлизированной фольги может составлять десятки микрон, толщина сплошного металлического слоя или пленки в такой многослойной фольге составляет обычно несколько микрон, как правило, менее одного, а некоторые металлизированные фольги даже имеют тонкое сплошное металлическое покрытие толщиной менее ста нанометров.

Одним из главных недостатков тиснения и ламинирования фольгой является большое количество отходов фольги в процессе тиснения/ламинирования, поскольку вся фольга, которая не перенесена на основу для формирования требуемого изображения, не может быть повторно использована для получения новых отпечатков. Поскольку фольга, особенно металлизированная фольга, имеет высокую стоимость, способы получения изображения с использованием фольги являются относительно затратными, поскольку рулон фольги может быть использован только однократно, при том, что в уходящем в отходы рулоне к этому моменту уже будет использована только небольшая часть покрытия.

Согласно второму подходу, металлический вид обеспечивается частицами металла, взвешенными в типографских красках и наносимыми на печатные основы аналогично любым другим обычным краскам, в которых красящей добавкой является пигмент или краситель. В то время как использование металлизированной краски позволяет снизить количество отходов, присущих печати с использованием фольги, здесь имеются другие недостатки. Появлялись сообщения, что использование этого подхода не позволяет, например, достичь качества печати, получаемого печатью фольгой.

Заявитель считает необходимым создание усовершенствованных способов и систем печати, обладающих большей рентабельностью и экологической безопасностью, и одновременно позволяющих получить высококачественные печатные конструкции.

Раскрытие изобретения

Заявителем предложен новый способ печати, более подробно описанный в находящейся в совместном рассмотрении патентной заявке PCT/IB2016/053145. Настоящее раскрытие относится к печатным конструкциям, которые могут быть получены этим способом, кратко представленном в настоящем описании для облегчения понимания изобретения.

В предложенном способе печати подготавливают донорную поверхность, покрывают донорную поверхность отдельными частицами (например, в секции нанесения покрытия), и многократно выполняют следующие шаги: (i) обрабатывают поверхность основы (например, в обрабатывающей секции) для достижения сродства частиц с по меньшей мере выделенными областями поверхности основы, превышающего сродство частиц с донорной поверхностью; (ii) прижимают поверхность основы к донорной поверхности (например, в печатной станции) с тем, чтобы вызвать перенос монослоя частиц с областей донорной поверхности только на выделенные области поверхности основы (тем самым создавая обнаженные области донорной поверхности в местах, соответствующих выделенным областям), и (iii) повторно покрывают донорную поверхность новым слоем частиц так, что покрытие восполняется только в областях донорной поверхности, обнаженных переносом частиц с донорной поверхности на основу на шаге (ii), для обеспечения печати следующего изображения на поверхности основы.

Донорную поверхность, покрытую частицами, используют аналогично фольге в способе получения изображения с использованием фольги. Отличие, однако, состоит в том, что целостность слоя частиц на донорной поверхности, нарушенная при каждом отпечатке, может быть восстановлена повторным покрытием только обнаженных областей донорной поверхности, с которых ранее нанесенный слой был удален при его переносе на выделенные области основы.

Возможность восстановления слоя частиц на донорной поверхности после каждого отпечатка основана на том, частицы выбирают так, чтобы они скреплялись с донорной поверхностью сильнее, чем друг с другом. В результате, нанесенный слой является, в основном, монослоем отдельных частиц. Термин "монослой", более строго определенный ниже, используется в настоящем раскрытии для описания слоя, в котором, в идеальном случае, по меньшей мере часть каждой частицы непосредственно вступает в контакт с подложкой, такой как донорная поверхность устройства нанесения покрытия перед печатанием, или воспринимающей поверхностью печатной основы. Хотя между частицами, соприкасающимися с любой такой поверхностью, может иметь место некоторое перекрытие, толщина слоя может измеряться только одной частицей по большей части площади поверхности. Это происходит по той же причине, что и в случае с клейкой лентой, когда при использовании ее для снятия порошка с поверхности, она снимает только один слой частиц порошка. На еще чистую поверхность липкой ленты порошок будет липнуть на клей, пока он не покроет всю поверхность ленты. Однако когда вся поверхность ленты покрыта порошком, она уже не может быть дальше использована для снятия порошка, поскольку частицы порошка не будут прочно прилипать друг к другу, и их можно просто стряхнуть или сдуть с ленты. По аналогии с этим, рассматриваемый монослой сформирован из частиц, имеющих достаточно большой контакт с донорной поверхностью, благодаря чему обычно образуется слой толщиной в одну частицу. Считается, что контакт достаточен, если на выходе секции нанесения покрытия частица остается прикрепленной к донорной поверхности, например, после удаления излишков, шлифования, или любой другой подобной операции, некоторые из которых будут описаны более подробно ниже, как пример.

Рассмотрим, например, частицу в форме пластинки, соприкасающуюся с донорной поверхностью по большей части ее плоской грани (например, расположенной, в основном, параллельно), благодаря чему получившаяся толщина монослоя (в направлении, перпендикулярном поверхности) примерно соответствует толщине частицы, поэтому средняя толщина монослоя может быть аппроксимирована средней толщиной формирующих его отдельных частиц. Однако, в связи с возможным частичным перекрытием соседних частиц, толщина монослоя также может составлять, в некоторых местах, небольшое кратное размера составляющих его частиц, в зависимости от характера перекрытия, например, от относительных углов, которые могут образовывать частицы друг с другом, и/или с донорной поверхностью, и/или протяженностью перекрытия и т.п. Поэтому монослой может иметь максимальную толщину (T), соответствующую примерно однократному, или примерно двойному, или примерно тройному, или любому промежуточному значению наименьшего размера, характерного для частиц. У чешуек, пластинок и т.п., наименьшим размером является толщина частицы, в то время как для частицы, имеющей, в основном, сферическую форму, "самым тонким" размером, по существу, является ее диаметр. Толщина для самого тонкого характеристического размера частицы, или множества частиц, может быть, обычно, оценена методами микроскопии, например, по изображениям сканирующего электронного микроскопа (СЭМ) или сканирующего электронного микроскопа с фокусированным ионным пучком (СЭМ-ФИП), и численно определен для каждой частицы, или для полного поля зрения изображения.

Поскольку слоем является монослойная мозаика частиц, то, если поверхность при введении в секцию нанесения покрытия уже несет слой частиц, имеющий разрывы (из-за удаления частиц из выделенных областей ранее наложенного непрерывного слоя), то только области, лишенные частиц или обнаженные, могут быть снова заполнены частицами, при этом нанесения новых частиц на области, где сохранились нетронутыми ранее нанесенные частицы, не произойдет.

Следует понимать, что описанные выше способы печати обеспечивают формирование монослоя на донорной поверхности, и перенесенные с нее частицы также формируют монослой на выделенных областях поверхности основы. Настоящее раскрытие относится к печатным конструкциям, которые могут быть созданы с использованием этого предложенного в изобретении способа.

Для получения относительно слабого эффекта или матового вида, степень покрытие поверхности мозаикой частиц может быть меньше (например, менее 50%), чем для блестящего или зеркального вида. Для получения такого визуального восприятия с сильным блеском, мозаика частиц должна в достаточной степени покрывать заданную поверхность с тем, чтобы отражение от частиц, перенесенных на основу, соответствовало требуемому визуальному эффекту. Для получения одного и то же эффекта, и предполагая, что все остальные параметры эквивалентны, частицам, обладающим относительно высоким коэффициентом отражения и/или более параллельной ориентацией относительно печатной основы, требуется покрыть меньшую часть площади заданной поверхности, чем частицам, имеющим относительно низкий коэффициент отражения и/или менее упорядоченную/параллельную ориентацию относительно основы. Относительный коэффициент отражения связан со свойствами соответствующих частиц и также может зависеть от характеристик основы, особенностей фонового изображения, и любым подобным факторам, хорошо известным специалистам в области печати металлом. Под "достаточным" покрытием в настоящем изобретении понимается, что слой частиц на соответствующих областях основы не будет иметь дефектов, различимых невооруженным глазом, например, разрывов или отверстий в мозаике частиц, обнажающих поверхность основы в такой мере, что они обнаруживаются визуально и ухудшают заданный визуальный эффект. Покрытие частицами по меньшей мере 50% площади поверхности выделенной(-ых) для покрытия областей основы, или по меньшей мере 60%, или по меньшей мере 70% этой площади, может быть достаточным покрытием (т.е., обеспечивать достаточно непрерывный слой частиц).

Для получения результирующего зеркального визуального восприятия, может потребоваться, в основном, сплошное покрытие выделенных поверхностей основы. Покрытие "в основном" подразумевает, что, также как и для достаточного покрытия, слой частиц в соответствующих областях основы не будет иметь визуально различимых дефектов, например разрывов или отверстий в мозаике частиц, которые обнажают поверхность основы так, что это различимо невооруженным глазом. Поверхность, у которой покрытие частицами составляет по меньшей мере 80% площади поверхности области(-ей) основы, выделенной для покрытия частицами, или по меньшей мере 85%, или по меньшей мере 90%, или по меньшей мере 95% площади, покрытой частицами, считается в основном покрытой (т.е., имеющей, в основном, сплошной слой частиц).

Поскольку достаточно или в основном сплошные слои частиц на поверхности основы, или ее части, получаются в результате переноса этих же частиц с донорной поверхности, то должно быть понятно, что достаточно покрытая донорная поверхность будет, соответственно, иметь по меньшей мере 50%, или по меньшей мере 60%, или по меньшей мере 70% ее площади покрытой частицами, в то время как в основном полностью покрытая поверхность будет иметь, соответственно, по меньшей мере 80%, или по меньшей мере 85%, или по меньшей мере 90%, или по меньшей мере 95% ее площади покрытой частицами. Как уже упоминалось, для невысокого конечного результата, удовлетворительным может считаться покрытие площади менее 50%. Таким образом, согласно настоящему раскрытию, в зависимости от желаемого эффекта и используемых частиц, может быть использован монослой с покрытием до 50% площади. В зависимости от рассматриваемой поверхности, процент площади покрытия может составлять по меньшей мере 10%, или по меньшей мере 20%, или по меньшей мере 30%.

Для получения матового эффекта, могут быть выбраны соответствующие частицы, либо соответствующим образом выбрана ориентация частиц на печатной основе, обеспечивающая такой эффект. Хорошо понятно, что частицы, расположенные непараллельно поверхности основы, даже будучи отражающими сами по себе, могут рассеивать свет, создавая общий эффект матового отражения. Поэтому матовый эффект может быть получен при использовании основы с относительно шероховатой поверхностью, когда относительно тонкий рецептивный слой сохраняет шероховатость поверхности, на которую наносятся частицы, либо любой другой основы с относительно толстым рецептивным слоем и поверхностью, на которую наносятся частицы, структурированной так, чтобы сформировать шероховатость поверхности, обеспечивающую подобную "непараллельную" или хаотическую ориентацию частиц и матовый эффект.

Доля площади, покрытая частицами за пределами выделенной заданной поверхности, может быть оценена различными способами, известными специалистам, в том числе, путем определения оптической плотности, возможно, в комбинации с созданием калибровочной кривой по известным точкам степени покрытия, с измерением пропускания света при условии достаточной прозрачности частиц или основы, либо, наоборот, с измерением отраженного света, например, если частицы отражают.

В настоящем описании, предпочтительно, используется следующий способ определения процентной доли площади исследуемой поверхности, покрытой частицами. Квадратные образцы со стороной 1 см вырезались из исследуемой поверхности (например, из донорной поверхности или из печатной основы). Образцы подвергались анализу методами оптической микроскопии (Olympus® ВХ61 U-LH100-3), либо лазерной конфокальной микроскопии (Olympus® LEXT OLS301SU), с коэффициентом увеличения до ×100 (обеспечивает поле зрения по меньшей мере 128,9 мкм×128,6 мкм). Для каждого образца были получены по меньшей мере три характерных изображения в отражательном режиме, отпечатанные на непрозрачной основе (например, бумаге). Полученные изображения анализировались с использованием не требующей лицензирования программы обработки изображений ImageJ на языке Java, разработанной Национальным институтом здравоохранения (НИЗ), США. Изображения представляются с использованием 8-разрядной шкалы полутонов, причем программа воспроизведения изображения должна была выбирать пороговое значение разницы отражательной способности между отражающими частицами (более светлыми пикселями) и промежутками, которые могли находиться между соседними или прилегающими частицами (такие пустоты воспринимаются как более темные пиксели). Опытный оператор может, при необходимости, отрегулировать предустановленное пороговое значение, но обычно он просто подтверждает его. Затем программа анализа изображения начинает подсчет количества пикселей, представляющих частицы, и количества пикселей, представляющих незакрытую площадь пустот между частицами, по которым легко может быть определен процент площади покрытия. Результаты измерений, выполненных на различных срезах изображения одного и того же образца, усредняются. Когда образцы нанесены печатью на прозрачной основе (например, полупрозрачной пластиковой фольге), аналогичный анализ может быть выполнен в пропускающем режиме, когда частицы представляются более темными пикселями, а пустоты более светлыми. Результаты, полученные такими методами, или любыми другими, в целом, аналогичными аналитическими методами, известными специалистам, называют оптически эффективной площадью запечатки, которая может быть выражена в процентах или в виде отношения.

Если печатание должно выполняться по всей поверхности основы, рецептивный слой, которым, например, может быть адгезив, может наноситься на основу валиком, прежде чем она будет прижата к донорной поверхности. Если, с другой стороны, печатание должно выполняться только на выделенных областях основы, тогда возможно наносить адгезив любым обычным способом печати, например, посредством штампа или печатных пластин, или распылением рецептивного слоя на поверхность основы. В качестве другой возможности, можно использовать покрытие всей поверхности основы активируемым рецептивным слоем, который избирательно делается "липким" специальными средствами активации. При выборочном нанесении или выборочной активации, рецептивный слой в этом случае формирует трафарет, составляющий по меньшей мере часть изображения, печатаемого на основе.

Термин "липкий" в настоящем описании используется только для указания на то, что поверхность основы, либо любая выделенная ее область, обладает достаточным сродством к частицам для отделения их от донорной поверхности и/или для удерживания их на основе, когда эти поверхности прижимаются друг к другу на печатной станции, и не обязательно должна быть липкой на ощупь. Для обеспечения печати трафаретов на выделенных областях основы, сродство активированного при необходимости рецептивного слоя в отношении частиц должно быть больше сродства к частицам со стороны обнаженной основы. В настоящем контексте, основу называют "обнаженной", если на ней отсутствует рецептивный слой или отсутствует нужным образом активированный рецептивный слой, смотря по обстоятельствам. Хотя в большинстве случаев обнаженная основа не должна иметь заметного сродства в отношении частиц, для обеспечения выборочного сродства рецептивного слоя, некоторое остаточное сродство может быть допустимым (например, если не обнаруживается визуально) или даже желательным для реализации некоторых частных эффектов печати.

Рецептивный слой может, например, быть активирован воздействием излучения (например, ультрафиолетового (УФ), инфракрасного (ИК) или ближнего ИК диапазона) перед тем, как его прижимают к донорной поверхности. Другие средства активации рецептивного слоя включают воздействие температуры, давления, влажности (например, для адгезивов, допускающих повторное увлажнение) и даже ультразвука, и эти средства обработки поверхности рецептивного слоя основы могут комбинироваться для обеспечения липкости совместимого рецептивного слоя.

Хотя природа рецептивного слоя, наносимого на поверхность основы, может различаться от одной основы к другой, среди прочего, способом нанесения и/или выбранными средствами активации, технология его приготовления известна и не требует детального описания для понимания представленных способа печати и печатной системы. Вкратце, для осуществления настоящего изобретения могут быть использованы термопластичные, термореактивные или термоплавкие полимеры, совместимые с предполагаемой основой и обладающие достаточной липкостью, относительным сродством к выбранным для использования частицам, опционально (по выбору), при активации. Предпочтительно, рецептивный слой выбирают так, чтобы он не создавал помех для получения требуемого эффекта печати (например, без посторонних включений, прозрачный и/или бесцветный).

Требуемые свойства пригодного для использования адгезива относятся к относительно короткому промежутку времени, необходимому для активации рецептивного слоя, т.е., целенаправленного изменения липкости рецептивного слоя от низкой до высокой, с увеличением сродства к частицам выделенной области основы так, чтобы она достаточно эффективно сцеплялась с частицами для отделения их от донорной поверхности. Короткое время активации позволяет использовать рецептивный слой для скоростной печати. Пригодные для осуществления настоящего изобретения адгезивы, предпочтительно, могут быть активированы за время, не превышающее времени прохождения основы от секции активации до печатной станции. В некоторых вариантах выполнения, активация рецептивного слоя может происходить практически мгновенно, во время печатания. В других вариантах выполнения, секция активации, или шаг активации, может предшествовать печатанию, и в этом случае рецептивный слой может быть активирован в течение промежутка времени менее 10 секунд или 1 секунды, в частности, менее 0,1 секунды, или даже менее 0,01 секунды. В настоящем описании этот промежуток времени называют "временем активации" рецептивного слоя.

Рецептивный слой, требующий активации для приобретения достаточного сродства, должен оставаться в таком состоянии достаточно долго по меньшей мере для того, чтобы обеспечить перенос частиц от донорной поверхности на печатную основу, пока рецептивный слой не потеряет своей липкости. В некоторых печатных системах, рецептивный слой может наноситься на каждую основу в непрерывном процессе технологической линии перед печатной станцией, что позволяет наносить его в липкой форме. Промежуток времени, в течение которого рецептивный слой имеет достаточную липкость для данной системы, называется в настоящем описании "временем открытой выдержки" рецептивного слоя. Подходящие для использования адгезивы обладают временем открытой выдержки, соразмерным с условиями переноса и/или последующими секциями или технологическими операциями конкретной печатной системы или процесса. Если, например, печатная система должна включать несколько секций нанесения покрытия, желательно, чтобы рецептивный слой выборочно активировался в момент достижения или перед достижением первой секции, перед возвращением в нелипкое состояние к моменту достижения второй секции, в которой обработка основы будет касаться другой ее части, скорее всего, для обеспечения адгезии к частицам, имеющим другие свойства (например, другие цвета). В некоторых печатных системах, рецептивный слой может быть постоянно липким, его "бесконечное" время открытой выдержки фактически ограничено моментом предстоящего нанесения частиц, которые заблокируют его способность прилипать к новым частицам.

Обычно время открытой выдержки активированных адгезивов имеет подходящую продолжительность, составляя по меньшей мере примерно от 0,01 с до нескольких секунд (например, до 10 с), хотя и более продолжительное время открытой выдержки (например, несколько минут) может подходить для некоторых применений, и "бесконечное" время открытой выдержки может подходить для случаев, когда рецептивный слой наносится в липком состоянии (другими словами, "уже активированным") с нужным рисунком перед подачей в печатную станцию (например, основа обработана нанесением липкого материала на ее поверхность).

Вне зависимости от того, какой способ печати был использован для нанесения или активации рецептивного слоя на стороне основы, воспринимающей изображение, такое нанесение или активация обладают, в частности, селективностью, и для формирования требуемого трафарета рецептивный слой, подходящий для печатной конструкции, может выбираться следующим образом.

Как уже упоминалось выше, для подходящего рецептивного слоя требуется достаточное сродство с частицами, которые предназначены для формирования монослоя, в соответствии с настоящим изобретением. Это сродство, которое иначе можно рассматривать как плотный контакт между ними, должно быть достаточно сильным для удерживания частиц на поверхности рецептивного слоя, и может быть следствием соответствующих физических и/или химических свойств слоя и частиц. Например, соответствующий слой может иметь достаточно высокую твердость для получения удовлетворительного качества печати, но достаточно низкую для обеспечения адгезии частиц на слой. Такой оптимальный интервал позволяет считать рецептивный слой "локально деформируемым" в интервале параметров частиц, обеспечивающим формирование достаточного сильного контакта. Такое сродство, или контакт, может быть дополнительно усилено образованием химической связи. Например, материалы, формирующие рецептивный слой, могут быть выбраны имеющими функциональные группы, пригодные для удержания частиц посредством обратимых химических связей (поддерживая нековалентные электростатические взаимодействия, водородные связи и ванн-дер-ваальсовские взаимодействия) или посредством ковалентного связывания. Аналогично, рецептивный слой должен быть пригоден для предполагаемой печатной основы. Все приведенные выше соображения известны специалистам.

Диапазон толщин рецептивного слоя достаточно широк, в зависимости, например, от печатной основы и/или заданных параметров печати. Относительно толстый рецептивный слой позволяет получить эффект "тиснения", когда рисунок оказывается приподнятым над поверхностью окружающей основы. Относительно тонкий рецептивный слой может следовать контуру поверхности печатной основы, и, например, для шероховатой основы позволяет получить матовый эффект. Для получения блеска, толщина рецептивного слоя обычно выбирается так, чтобы были скрыты неровности основы для получения ровной поверхности. Например, для очень гладких основ, например, пластиковых пленок, рецептивный слой может иметь толщину всего в несколько десятков нанометров, например, примерно 100 нм для полиэфирной пленки (например, фольги из полиэтилентерефталата (ПЭТФ)), имеющей шероховатость поверхности 50 нм, причем более гладкие ПЭТФ пленки позволяют использовать еще более тонкие рецептивные слои. Основы, шероховатость которых измеряется в микронах или десятках микрон, потребуют рецептивный слой с толщиной в том же интервале размеров или с тем же порядком размеров, если требуется получить эффект блеска, т.е., требуется какое-то выравнивание/маскирование шероховатости основы. Поэтому, в зависимости от характера основы и/или требуемых параметров печати, толщина рецептивного слоя может составлять по меньшей мере 10 нм, или по меньшей мере 50 нм, или по меньшей мере 100 нм, или по меньшей мере 500 нм, или по меньшей мере 1000 нм. Для получения параметров печати, которые могут быть различимы осязательно или визуально, толщина рецептивного слоя может составлять даже по меньшей мере 1,2 микрона (мкм), по меньшей мере 1,5 мкм, по меньшей мере 2 мкм, по меньшей мере 3 мкм, по меньшей мере 5 мкм, по меньшей мере 10 мкм, по меньшей мере 20 мкм, по меньшей мере 30 мкм, по меньшей мере 50 мкм, или по меньшей мере 100 мкм. Хотя для некоторых параметров печати и/или основы (например, плотной бумаги, картона, ткани, кожи и др.) могут потребоваться рецептивные слои с толщиной в миллиметровом диапазоне, толщина рецептивного слоя обычно не превосходит 800 микрон (мкм), составляя максимум 600 мкм, максимум 500 мкм, максимум 300 мкм, максимум 250 мкм, максимум 200 мкм, или максимум 150 мкм.

После завершения печатания, а именно, после того, как частицы были при прессовании перенесены от донорной поверхности на липкие области обработанной поверхности основы (т.е., рецептивный слой), основа может быть подвергнута дальнейшей обработке, например, воздействием тепла и/или давления, для закрепления или шлифовки напечатанного изображения, и/или может быть покрыта лаком (например, бесцветным или окрашенным прозрачным, полупрозрачным или непрозрачным покрытием) для защиты запечатанной поверхности, и/или может быть нанесена печать поверх типографской краской другого цвета (например, для формирования накладываемого изображения). В то время как некоторые операции после переноса могут быть выполнены по всей поверхности запечатанной основы (например, дополнительное прессование), другие операции могут быть выполнены только в отношении выделенных ее частей. Например, на части изображения может быть выборочно нанесен лак, например на выделенные области, покрытые частицами, в частности, для добавления эффекта окрашивания.

Частицы могут содержать любой материал, который должен быть нанесен на поверхность основы. В частности, подходящий материал для частиц может содержать соединения, обеспечивающие требуемые параметры печати, и включать красящие добавки (например, пигменты и красители), обычно связанные полимерной смолой (например, нетермопластичными полимерами), или любые другие материалы, обеспечивающие требуемые параметры печати (например, придающие металлический вид или эффект блеска и т.п.).

Если ставится задача достижения параметров печати, аналогичных параметрам печати с использованием фольги, например, используемой для получения эффекта металлизации, частицами могут быть кристаллики или чешуйки металлов, например, алюминия, меди, железа, цинка, никеля, олова, титана, золота или серебра, или сплавов, например, стали, бронзы или латуни, и подобных металлических соединений, в основном включающих металлы. Подходящие для использования частицы могут быть выполнены не только из реальных металлов, но и из соединений, обеспечивающих получение аналогичного визуального эффекта (например, выполненных из полимерного или керамического материала, дающего металлический блеск). Такие "металлоподобные" материалы обычно бывают, преимущественно, неметаллическими, в частности, с металлическим покрытием, обеспечивающим отражение света, воспринимаемое как отражение металла. В качестве примера можно привести частицы, полученные методом осаждения из паровой фазы, когда полимерная пленка покрывается вакуумным осаждением паров нужного металла (включая хром, магний и металлы, упомянутые выше в качестве примера), а затем измельчается для получения отдельных чешуек, которые могут образовывать металлоподобные частицы, если сохранена структура полимера, и считаться "металлическими", если полимер удален в дальнейшем процессе нанесения.

Если же ставится задача получения сверкающего и/или перламутрового и/или переливчатого эффекта, для получения частиц могут быть использованы синтетические высокомолекулярные полимеры (включая, например, многослойные структуры полиакрилатов), фторид магния, мусковит, арагонит, рутил или диоксид титана анатазной формы, соединения слюды (обычно с покрытием оксидов металлов) и др. Все частицы из перечисленных выше примеров, включая и частицы реальных металлов, хотя в совокупности для простоты называются "имеющими вид металла" частицами (т.е., создающими эффект зрительного восприятия, характерный для металлических соединений), могут иметь, а могут и не иметь покрытия.

Покрытие частиц, которое может быть нанесено физическими методами или более распространенными химическими методами, может, помимо прочего, ослабить или предотвратить слипание частиц друг с другом (например, достигается с использованием средств, предотвращающих слипание, и др.), усилить отталкивание частиц друг от друга (например, увеличением заряда частиц), защитить частицы от нежелательной химических видоизменений (например, ослабление, предотвращение или замедление окисления металлов и сплавов, или любого другого разрушительного старения частиц, имеющих вид металла) или, по необходимости, далее повысить сродство частиц с донорной поверхностью или с выделенными областями основы (например, модифицировать водоотталкивающие свойства покрытий/поверхностей).

Частицы, пригодные для использования печатной системой и способом, в соответствии с настоящим изобретением, могут, например, быть покрыты одним или более из: i) немодифицированной или модифицированной карбоновой кислотой или жирной кислотой, причем карбоновая кислота выбирается из группы, содержащей, но не сводящейся к стеариновой кислоте, пальмитиновой кислоте, бегеновой кислоте, бензойной кислоте, и олеиновой кислоте; ii) маслянистым веществом, выбранным из группы, содержащей, но не сводящейся к растительным маслам, например, льняному маслу, маслу подсолнечника, пальмовому маслу, соевому маслу и кокосовому маслу; минеральными маслами и синтетическими маслами; и iii) оксидом, который может быть тем же материалом, которым покрывают сердцевину частицы, или иным материалом. Например, алюминиевые частицы могут быть покрыты оксидом алюминия или диоксидом кремния, а частицы слюды могут быть покрыты, например, диоксидом титана или оксидом железа. Покрытием частиц можно, в частности, модифицировать окрашивающий эффект частицы, причем этого можно достичь, например, с использованием некоторых оксидов металла или пигментных полимеров (например, полиакрилата, содержащего неорганические или органические абсорбирующие пигменты). Подобный окрашивающий эффект также может быть результатом выбора внутренней частицы, или ее частичного окисления.

Как окрашенные полимерные частицы, так и имеющие вид металла, могут создавать, при переносе их на печатную основу, глянцевое или матовое изображение, или любой другой требуемый эффект, в соответствии с выбранными частицами.

Печатная система, реализующая описанный способ и обеспечивающая получение раскрытых печатных конструкций, может включать секцию нанесения покрытия, содержащую источник подачи частиц, взвешенных в текучей среде, более прочно прикрепляющихся к донорной поверхности, чем друг к другу, аппликаторное устройство для нанесения текучей среды на донорную поверхность способом, способствующим прикреплению частиц, взвешенных в текучей среде, к донорной поверхности, для формирования на поверхности покрытия из частиц, и систему удаления излишков, обеспечивающую извлечение текучей среды и удаление лишних частиц, не имеющих прямого контакта с поверхностью с тем, чтобы на выходе из секции нанесения покрытия оставить только монослой частиц, прикрепленных к донорной поверхности.

Аппликаторное устройство может иметь распылительную головку для распыления текучей среды и взвешенных частиц непосредственно на донорную поверхность. В альтернативном варианте, аппликаторное устройство может содержать ротационный аппликатор, позволяющий равномерно нанести текучую среду и взвешенные частицы по поверхность. Когда частицы наносятся аппликаторным устройством в составе жидкой текучей среды, устройство может также содержать, при необходимости, секцию сушки, позволяющую сделать покрытие из частиц достаточно сухим к моменту достижения следующей секции. В некоторых вариантах выполнения, частицы на донорной поверхности уже в основном высушены при контакте с рецептивным слоем на основе на печатной станции.

В настоящем описании, термин "взвешены" и его варианты используются в значении "содержатся" и аналогичных, безотносительно к конкретному типу смеси материалов такой же или другой фазы.

Печатной системой, пригодной для приготовления рассматриваемых печатных конструкций, может быть автономная, отдельно стоящая машина, либо она может быть встроена в технологическую линию с печатным станком и/или другими устройствами финишной обработки. Например, печатная система, согласно настоящему изобретению, может служить одной станцией или модулем в офсетных и флексографических принтерах, машинах глубокой печати, в принтерах трафаретной печати, или в цифровых печатных машинах.

Кроме того, подходящая печатная система может содержать, перед секцией нанесения покрытия, помимо секции нанесения рецептивного слоя или обработки основы для его формирования, еще какие-либо устройства. Например, система может включать секцию для нанесения фонового изображения, на котором затем наносится или активируется рецептивный слой, для формирования (вслед за печатью) основного (накладываемого) изображения на ранее нанесенном фоне. Наоборот, рецептивный слой может формировать фоновое изображение, при этом накладываемое изображение наносится после. Основное и фоновое изображения могут формировать четко различающиеся части печатаемого изображения, но также могут и перекрываться. Каждое из основного и фонового изображений, при необходимости их печати для конкретного изображения, могут быть нанесены любой печатной системой.

Например, фоновое изображение может быть нанесено первой станцией флексографической печати цветного окружения, а рецептивный слой может быть нанесен во второй станции, так, что может либо по меньшей мере частично перекрываться с фоновым изображением, либо располагаться на отдельной неперекрывающейся области основы.

Описанный выше способ печати и печатная система могут иметь широкое применение для коммерческой и декоративной печати, включая издательское дело и производство упаковки, где они могут использоваться для создания декоративной отделки (например, упаковка класса люкс) и в борьбе с подделкой документов (например, денежных знаков).

В соответствии с одной особенностью раскрытия, предложена печатная конструкция, включающая: (а) печатную основу, имеющую воспринимающую изображение поверхность; (b) рецептивный слой, по меньшей мере частично покрывающий воспринимающую изображение поверхность, и имеющий поверхность нанесения частиц, удаленную от воспринимающей изображение поверхности; и (с) множество отдельных частиц, прикрепленных к поверхности нанесения частиц и формирующих на ней монослой.

В соответствии с другой особенностью раскрытия, предложена печатная конструкция металлизированной печати, включающая: (а) печатную основу, имеющую воспринимающую изображение поверхность; (b) рецептивный слой, по меньшей мере частично покрывающий воспринимающую изображение поверхность, и имеющий поверхность нанесения частиц, удаленную от воспринимающей изображение поверхности; и (с) множество металлических частиц, прикрепленных к поверхности нанесения частиц и формирующих на ней монослой.

В соответствии с другими признаками описанных предпочтительных вариантов выполнения, среднечисловое аспектное отношение (ASPavg) множества частиц определяется выражением:

ASPavg=Lavg/Havg

где Lavg представляет среднечисловое значение размера по длине, или среднечисловое значение максимального размера по длине, множества частиц; Havg представляет среднечисловое значение характеристической толщины, или среднечисловое значение максимальной толщины множества частиц; при этом среднечисловое аспектное отношение (ASPavg) составляет по меньшей мере 1,5:1.

В соответствии с другими признаками описанных предпочтительных вариантов выполнения, множество частиц имеет средний размер по длине, составляющий не более 800 мкм, причем средним размером по длине является среднечисловое значение характеристического размера по длине, или среднечисловое значение максимального размера по длине, множества частиц.

В соответствии с другими признаками описанных предпочтительных вариантов выполнения, множество частиц имеет максимальную среднюю толщину, составляющую не более 1200 нм, причем максимальной средней толщиной является среднечисловое значение толщины, или среднечисловое значение максимальной толщины, множества частиц.

В соответствии с другими признаками описанных предпочтительных вариантов выполнения, средний размер по длине составляет не более 600 мкм, не более 400 мкм, не более 250 мкм, не более 150 мкм, не более 100 мкм, не более 80 мкм, не более 60 мкм, не более 40 мкм, не более 25 мкм, не более 20 мкм, не более 15 мкм, не более 12 мкм, не более 10 мкм, не более 8 мкм, не более 6 мкм, не более 4 мкм, не более 3 мкм, не более 2 мкм, не более 1,5 мкм, не более 1,2 мкм, не более 1,0 мкм, не более 0,8 мкм, не более 0,7 мкм, не более 0,65 мкм или не более 0,6 мкм.

В соответствии с другими признаками описанных предпочтительных вариантов выполнения, средний размер по длине, или среднечисловое значение размера по длине составляет по меньшей мере 0,04 мкм, по меньшей мере 0,05 мкм, по меньшей мере 0,06 мкм, по меньшей мере 0,08 мкм, по меньшей мере 0,10 мкм, по меньшей мере 0,12 мкм, по меньшей мере 0,15 мкм или по меньшей мере 0,20 мкм.

В соответствии с другими признаками описанных предпочтительных вариантов выполнения, максимальная средняя толщина, или среднечисловое значение максимальной толщины, составляет не более 1000 нм, не более 800 нм, не более 600 нм, не более 500 нм, не более 400 нм, не более 350 нм, не более 300 нм, не более 250 нм, не более 200 нм, не более 175 нм, не более 150 нм, не более 125 нм или не более 100 нм.

В соответствии с другими признаками описанных предпочтительных вариантов выполнения, максимальная средняя толщина, или среднечисловое значение максимальной толщины, составляет, по меньшей мере 5 нм, по меньшей мере 7 нм, по меньшей мере 10 нм, по меньшей мере 15 нм, по меньшей мере 20 нм, по меньшей мере 25 нм, по меньшей мере 30 нм, по меньшей мере 40 нм или по меньшей мере 50 нм.

В соответствии с другими признаками описанных предпочтительных вариантов выполнения, среднее, или среднечисловое, аспектное отношение (ASPavg) составляет по меньшей мере 1,5:1, по меньшей мере 1,75:1, по меньшей мере 2:1, по меньшей мере 2,5:1, по меньшей мере 3:1, по меньшей мере 4:1, по меньшей мере 5:1, или по меньшей мере 6:1.

В соответствии с другими признаками описанных предпочтительных вариантов выполнения, среднее, или среднечисловое, аспектное отношение (ASPavg) составляет по меньшей мере 8:1, по меньшей мере 10:1, по меньшей мере 15:1 или по меньшей мере 20:1, по меньшей мере 25:1 или по меньшей мере 30:1.

В соответствии с другими признаками описанных предпочтительных вариантов выполнения, среднее, или среднечисловое, аспектное отношение (ASPavg) множества частиц составляет не более 100:1, не более 75:1, не более 60:1, не более 50:1 или не более 45:1.

В соответствии с другими признаками описанных предпочтительных вариантов выполнения, среднее, или среднечисловое, аспектное отношение (ASPavg) составляет не более 40:1, не более 35:1, не более 30:1, не более 25:1, не более 20:1, не более 15:1, не более 12:1, не более 10:1 или не более 7:1.

В соответствии с другими признаками описанных предпочтительных вариантов выполнения, среднее, или среднечисловое, аспектное отношение (ASPavg) составляет от 1,5:1 до 50:1, от 1,5:1 до 30:1, от 1,5:1 до 20:1, от 1,5:1 до 15:1, от 1,5:1 до 10:1, от 1,5:1 до 8:1 или от 1,5:1 до 6:1.

В соответствии с другими признаками описанных предпочтительных вариантов выполнения, среднее, или среднечисловое, аспектное отношение (ASPavg) составляет по меньшей мере 2:1, по меньшей мере 2,25:1, по меньшей мере 2,5:1, по меньшей мере 3:1, по меньшей мере 3,5:1 или по меньшей мере 4:1.

В соответствии с другими признаками описанных предпочтительных вариантов выполнения, частицы имеют гидрофобную поверхность.

В соответствии с другими признаками описанных предпочтительных вариантов выполнения, частицы не являются гидрофобными, а к каждой частице прикреплен гидрофобный слой, который по меньшей мере частично обволакивает каждую из частиц.

В соответствии с другими признаками описанных предпочтительных вариантов выполнения, гидрофобным слоем является неорганический гидрофобный слой, опционально, включающий оксид.

В соответствии с другими признаками описанных предпочтительных вариантов выполнения, гидрофобным слоем является органический гидрофобный слой.

В соответствии с другими признаками описанных предпочтительных вариантов выполнения, органический гидрофобный слой включает, в основном, включает или в основном состоит из по меньшей мере одного вещества из группы, состоящей из жирной кислоты, масла и маслянистого вещества.

В соответствии с другими признаками описанных предпочтительных вариантов выполнения, основная цепь жирной кислоты, масла и маслянистого вещества имеет углеродное число, равное по меньшей мере 6, и, опционально, в интервале от 6 до 50, от 6 до 30, от 6 до 24 или от 10 до 24.

В соответствии с другими признаками описанных предпочтительных вариантов выполнения, толщина гидрофобного слоя составляет не более 15 нм, не более 10 нм, не более 7 нм, не более 5 нм, не более 4 нм, не более 3 нм, не более 2,5 нм или не более 2 нм.

В соответствии с другими признаками описанных предпочтительных вариантов выполнения, органическое содержимое частиц составляет не более 15 масс. %, не более 12 масс. %, не более 10 масс. %, не более 8 масс. %, не более 6 масс. % или не более 4 масс. %.

В соответствии с другими признаками описанных предпочтительных вариантов выполнения, в монослое отсутствует, или практически отсутствует связующий материал, например полимерный связующий материал. Его содержание может быть оценено или подтверждено различными методами, хорошо известными специалистам, включая химические и физические методы. Например, для монослоя, в котором практически отсутствует связующий материал, на видах сверху, полученными методами атомно-силовой микроскопии (АСМ), можно четко различать частицы, в то время как при наличии связующего материала их очертания будут обычно замаскированы, их границы будут размыты, либо вообще неразличимы.

Полимерный связующий материал, который может находиться в металлизированной краске, используемой в обычных способах печати, обычно обладает гидрофильностью в случае красок на основе водного носителя. При нанесении изображения металлизированной краской, имеющей известные составы, носитель удаляют (например, испаряют), оставляя на печатной основе сплошную пленку связующего материала, соединяющего смежные частицы и перекрывающего хаотически сформировавшиеся комбинации во всех трех направлениях, большей частью окружающего частицы и закрывающего их. При этом сформировавшийся слой полимерного связующего материала обладает непрерывностью, образуя сплошную пленку или матрицу, и, в получаемых традиционными способами печатных конструкцийах, обычно предотвращает или затрудняет непосредственный контакт поверхности частиц с окружающей средой. Все связующие материалы присутствуют в красках в количествах, соотносимых с количеством металлических частиц и, поскольку обычные металлизированные краски характеризуются относительно высоким содержанием металла (например, по меньшей мере 20 масс. %), полимерные связующие материалы обычно составляют существенную долю таких красок.

Полимерные связующие материалы обычных красок могут быть представлены самыми разными химическим соединениями, но обычно они выбираются так, чтобы температуры, используемые в технологических операциях с красками, например, при их закреплении на основе (например, высушиванием, отверждением, отжигом и т.д.), совместимы с теплостойкостью подложки. При этом, например, связующий материал обычной отверждаемой металлизированной краски подвергается отверждению при температурах ниже 150°С, или даже ниже 120°С.

Композиции с частицами, пригодные для использования в предложенном способе печати, не требуют связующего материала (например, полимерного связующего материала). Таким образом, печатная конструкция, получаемая в соответствии с настоящим изобретением, использующая такие композиции с частицами без связующего материала, соответственно, не имеет или практически не имеет таких связующих материалов. Наличие связующего материала в печатной конструкции может быть определено оптическим путем методами микроскопии (например, конфокальной микроскопии или АСМ). Как хорошо понятно специалистам, на виде сверху печатной конструкции, содержащей связующий материал, будет отчетливо наблюдаться непрерывная топология, в то время как в печатных конструкцийах в соответствии с настоящим изобретением, будут различимы (в отсутствии маскирующего внешнего покрытия) промежутки между соседними частицами монослоя, при их наличии.

В соответствии с другими признаками описанных предпочтительных вариантов выполнения, монослой содержит не более 20%, не более 15%, не более 10%, не более 5%, не более 3% или не более 2% связующего материала, например, полимерного связующего материала. Процентное содержание связующего материала в монослое может измеряться в весовых частях или в объемных частях, в зависимости от выбранного специалистом метода оценки этого количества.

В соответствии с другими признаками описанных предпочтительных вариантов выполнения, монослой включает множество частиц, не прикрепленных к поверхности нанесения частиц, при этом содержание таких частиц в монослое составляет, по численности, не более 50%, не более 40%, не более 35%, не более 30%, не более 25%, не более 20%, не более 15%, не более 10%, не более 7%, не более 5%, не более 3% или не более 2%. Эти значения обычно определяют измерениями в поле зрения.

В соответствии с другими признаками описанных предпочтительных вариантов выполнения, монослой обладает коэффициентом оптически эффективного покрытия поверхности, составляющим по меньшей мере 20%, по меньшей мере 50%, по меньшей мере 60%, по меньшей мере 70%, по меньшей мере 80%, по меньшей мере 90% или по меньшей мере 95%.

В соответствии с другими признаками описанных предпочтительных вариантов выполнения, монослой обладает коэффициентом оптически эффективного покрытия поверхности, составляющим от 20% до 100%, от 40% до 100%, от 50% до 100%, от 60% до 100%, от 80% до 100% или от 80% до 95%.

В соответствии с другими признаками описанных предпочтительных вариантов выполнения, адгезивный слой располагается только на части воспринимающей изображение поверхности.

В соответствии с другими признаками описанных предпочтительных вариантов выполнения, адгезивный слой располагается только на части воспринимающей изображение поверхности в соответствии с ранее заданным рисунком.

В соответствии с другими признаками описанных предпочтительных вариантов выполнения, монослой располагается только на этой части воспринимающей изображение поверхности.

В соответствии с другими признаками описанных предпочтительных вариантов выполнения, печатная конструкция дополнительно включает внешнее покрытие, защищающее и, опционально, герметизирующее монослой.

В соответствии с другими признаками описанных предпочтительных вариантов выполнения, внешним покрытием может быть окрашенный или неокрашенный прозрачный, полупрозрачный, или непрозрачный слой. Предпочтительно, в частном случае внешнее покрытие имеет удовлетворительную адгезию к монослою частиц и/или оно совместимо с рецептивным слоем, находящимся под монослоем. Соединение внешнего слоя с частицами может быть, в частности, усилено физической обработкой поверхности плазмой или коронным разрядом. В вариантах, где рецептивный слой требует обработки после печати, внешнее покрытие, предпочтительно, обеспечивает такую обработку. Если, например, некоторый рецептивный слой требует финального УФ отверждения после переноса на него частиц, наносимое на монослой внешнее покрытие должно пропускать УФ излучение, необходимое для такого отверждения.

В соответствии с другими признаками описанных предпочтительных вариантов выполнения, ASPavg оценивается в поле зрения (предпочтительно, репрезентативном/характерном поле зрения), содержащем по меньшей мере 5 частиц.

В соответствии с другими признаками описанных предпочтительных вариантов выполнения, это репрезентативное поле зрения содержит по меньшей мере 10, по меньшей мере 15 или по меньшей мере 20 частиц.

В соответствии с другими признаками описанных предпочтительных вариантов выполнения, репрезентативное поле зрения содержит от 5 до 100, от 10 до 100, от 10 до 50, от 15 до 50 или от 20 до 50 частиц.

Краткое описание чертежей

Далее, в качестве частных примеров, приводится описание вариантов выполнения изобретения со ссылкой на приложенные чертежи, на которых:

на фиг. 1 схематично представлен вариант выполнения печатной системы в соответствии с настоящим изобретением;

на фиг. 2 представлен вид, аналогичный показанному на фиг. 1, показывающий вариант выполнения, имеющий альтернативное аппликаторное устройство для нанесения частиц;

на фиг. 3А представлено изображение на бумажной основе с черным фоном, с нанесенным флексографической печатью альтернативным рисунком рецептивного слоя, перед введением основы в печатную станцию в соответствии с настоящим изобретением;

на фиг. 3Б представлено изображение того же рисунка, что был показан на фиг. 3А, нанесенное на белую бумажную основу, на выходе из печатной станции;

на фиг. 3В представлено изображение того же рисунка, что был показан на фиг. 3А, нанесенное на прозрачную пластиковую основу, на выходе из печатной станции;

на фиг. 3Г представлено изображение той же основы, что была показана на фиг. 3А, на выходе из печатной станции;

на фиг. 4А-4Г показаны фрагменты изображений на фиг. 3А-3Г, соответственно, в увеличенном масштабе;

на фиг. 5А представлено полученное методом конфокальной микроскопии изображение металлизированной поверхности основы, созданной горячим тиснением фольгой;

на фиг. 5Б представлено полученное методом конфокальной микроскопии изображение металлизированной поверхности основы, созданной офсетной печатью;

на фиг. 5В представлено полученное методом конфокальной микроскопии изображение металлизированной поверхности основы, созданной с использованием машины глубокой печати;

на фиг. 5Г представлено полученное методом конфокальной микроскопии изображение металлизированной поверхности основы, созданной флексографической печатью;

на фиг. 5Д представлено полученное методом конфокальной микроскопии изображение металлизированной поверхности основы, созданной с использованием печатной системы и способа печати в соответствии с настоящим изобретением;

на фиг. 5Е представлено полученное методом конфокальной микроскопии изображение донорной поверхности, покрытой частицами, используемой в печатной системе и способе печати в соответствии с настоящим изобретением;

на фиг. 6А представлено полученное методом ФИП-СЭМ изображение поперечного сечения металлизированной поверхности основы, созданной печатной системой и способом печати в соответствии с настоящим изобретением;

на фиг. 6Б представлено полученное методом ФИП-СЭМ изображение поперечного сечения металлизированной поверхности основы, созданной известной технологией офсетной печати;

на фиг. 6В представлено полученное методом ФИП-СЭМ изображение поперечного сечения металлизированной поверхности основы, созданной печатной системой и способом печати в соответствии с настоящим изобретением;

на фиг. 6Г представлено полученное методом ФИП-СЭМ изображение поперечного сечения металлизированной поверхности основы, созданной известной технологией офсетной печати;

на фиг. 7А и 7Б схематично представлены виды поперечного сечения печатных конструкций, которые могут быть получены с использованием печатной системы и способа печати в соответствии с настоящим изобретением; и

на фиг. 7В-7Д схематично представлен вид поперечного сечения печатных конструкций, которые могли бы быть получены известными способами печати.

Подробное описание осуществления изобретения

Приведенное ниже описание, рассматриваемое вместе с чертежами, позволяет специалисту в соответствующей области техники понять на частных примерах осуществление изобретения. Чертежи приведены для наглядности рассмотрения, а детальность представления конструкции вариантов выполнения не выходит за пределы необходимой для понимания основ изобретения. Для ясности и простоты, масштаб изображения на чертежах некоторых объектов может не соответствовать реальному.

Общее описание печатной системы

На фиг. 1 показан барабан 10, внешняя поверхность 12 которого служит донорной поверхностью. При вращении барабана по часовой стрелке, как это показано стрелкой, он проходит под устройством 14 нанесения частиц, где он получает покрытие в виде монослоя мелких частиц. Далее поверхность проходит через печатную станцию 18, где между барабаном 10 и печатным цилиндром 22 зажимается печатная основа 20. Выделенные области 24 поверхности печатной основы 20 выоплнены липкими, например, одним из описанных ниже способов, до вхождения в контакт с донорной поверхностью 12. В результате, монослой мелких частиц прилипает к липким областям основы и отделяется от донорной поверхности 12. Сторона печатной основы 20, на которую переносятся частицы, может быть названа воспринимающей изображение поверхностью 50. Области донорной поверхности, соответствующие липким участкам или выделенным областям основы, несущей рецептивный слой, остаются обнаженными, в результате переноса с них частиц. Донорная поверхность 12 может, далее, завершить свой цикл, вернувшись на устройство 14 нанесения частиц, где наносится новое покрытие в виде монослоя частиц только на обнаженные области, откуда ранее нанесенные частицы были перенесены в печатной станции 18 на выделенные области 24 основы 20.

В варианте выполнения, показанном на фиг. 1, основа 20 несет рецептивный слой (например, выполненный из адгезива), который активируют и делают липким в выделенных областях 24 посредством воздействия излучением, используя в качестве обрабатывающей секции систему 16 формирования изображения, более подробно описанную ниже. В варианте выполнения, показанном на фиг. 2, напротив, перед вхождением в контакт с донорной поверхностью 12, основа 20 проходит через обрабатывающую секцию 36 между штампом 30 и валиком 32. На штампе 30 нанесен тиснением рисунок, который захватывает адгезив с накатного валика 34 и помещает рецептивный слой 26 (например, адгезивный слой) на основу, в соответствии с рисунком на штампе. Если печать должна покрывать всю поверхность основы 20, штамп 30 может быть заменен гладким валиком. Валики 30, 32 и 34 могут формировать роторные обрабатывающие секции 36 дополнительных типов, и могут, например, служить для нанесения и/или активации рецептивного слоя офсетной печатью, ротационной глубокой печатью, флексографией и ротационной трафаретной печатью. Обрабатывающая секция, представленная системой 16 формирования изображения, может быть названа цифровой обрабатывающей секцией, в то время как обрабатывающая секция, представленная ротационной системой 36, может быть названа аналоговой обрабатывающей секцией.

Приведенные выше примеры также иллюстрируют две возможности приготовления основы, несущей активный (уже липкий, с достаточным сродством к частицам) или имеющий возможность активации рецептивный слой или адгезив. В одном случае, такая подготовка может происходить автономно, когда в печатной системе требуется только устройство транспортироввания основы, обеспечивающее подачу таких отдельно подготовленных основ к печатной станции, а активация происходит либо после обрабатывающей секции, где был нанесен рецептивный слой, либо в печатной станции. В другом случае, добавление рецептивного слоя к основе или его активация могут быть встроены в технологическую линию вместе с другими операциями процесса печати.

Известны и другие способы выборочного нанесения или активации адгезивного слоя или рецептивного слоя любого другого типа, которые могут быть использованы, как это будет понятно специалисту, и не требует подробного рассмотрения, поэтому два приведенных способа служат только частными примерами, не ограничивающими изобретения. Например, рецептивный слой может быть нанесен в обрабатывающей секции посредством трафаретной печати, и далее активирован, в частности, в установленной далее в технологической линии секции активации, расположенной перед печатной станцией. Активация может, например, включать отверждение рецептивного слоя перед его контактом с частицами. В некоторых вариантах выполнения, отверждение (или дальнейшее отверждение) может также служить в качестве технологической операции, выполняемой после переноса (например, улучшающей фиксацию частиц на отверждаемом рецептивном слое на основе).

Устройство нанесения частиц

Устройство 14 нанесения частиц в варианте выполнения, показанном на фиг. 1, содержит несколько распыляющих головок 1401, которые установлены по линии вдоль оси барабана 10, поэтому только одна из них видна на чертеже. Струи 1402 из распыляющих головок заключены в защитном кожухе 1403, форма нижней кромки 1404 которого точно соответствует донорной поверхности, оставляя только узкий зазор между защитным кожухом 1403 и барабаном 10. Распыляющие головки 1401 присоединены к общей питающей шине 1405, которая снабжает распыляющие головки 1401 несущей текучей средой (газообразной или жидкой) под давлением, в которой взвешены мелкие частицы, которые должны быть использованы для покрытия донорной поверхности 12. При необходимости, частицы могут периодически или непрерывно перемешиваться, в частности, перед их подачей в распыляющую(-ие) головку(-и). Частицы могут, например, циркулировать внутри устройства нанесения покрытия с расходом в интервале от 0,1 до 10 л/мин, или в интервале от 0,3 до 3 л/мин. Текучая среда и излишек частиц из распыляющих головок 1401, которые находятся внутри камеры 1406, сформированной внутренним пространством кожуха 1403, удаляются через выпускную трубу 1407, которая соединена с подходящим источником разрежения, обозначенным стрелкой, и могут быть возвращены обратно к распыляющим головкам 1401.

Важно обеспечить эффективную герметизацию между кожухом 1403 и донорной поверхностью 12 для предотвращения утечки распыляемой текучей среды с частицами сквозь узкий зазор, который должен обязательно остаться между кожухом 1403 и донорной поверхностью 12 барабана 10. На чертеже схематически представлены различные пути обеспечения такой герметизации.

Простейшей формой уплотнителя является ракельный нож 1408. Такой уплотнитель за счет физического контакта с донорной поверхностью мог бы поцарапать нанесенной покрытие, при его использовании на выходной стороне кожуха 1403, то есть со стороны после распыляющих головок 1401. Поэтому при использовании такого уплотнителя, его, предпочтительно, следует располагать только перед распыляющими головками 1401 и/или на осевых концах кожуха 1403. Термины "перед" и "после" в данном описании относятся к положению в технологической линии участков донорной поверхности 12, проходящих через секцию нанесения покрытия.

На фиг. 1 также показано, как может быть предотвращена утечка текучей среды с взвешенными в ней частицами сквозь уплотнительный зазор между кожухом 1403 и барабаном 10, без использования элемента, соприкасающегося с донорной поверхностью 12. На чертеже показан коллектор 1409, проходящий по периметру кожуха 1403 с присоединенными несколькими тонкими каналами 1410, располагающимися по кромке кожуха 1403, обеспечивающими прохождение текучей среды между коллектором 1409 и уплотнительным зазором.

В первом варианте выполнения, коллектор 1409 соединен с источником разрежения системы удаления излишков, которым может быть тот же источник, что присоединен к выпускной трубе 1407, или какой-либо другой. В данном случае, коллектор 1409 предназначен для извлечения текучей среды, проходящей через зазор, прежде чем она покинет кожух 1403. Разрежением также отсасываются с барабана 10 любые частицы, не входящие в непосредственный контакт с донорной поверхностью 12, и, если распыляемой текучей средой является жидкость, разрежением отсасывается и лишняя жидкость, по меньшей мере частично осушая покрытие, прежде, чем оно выйдет из устройства 14 нанесения покрытия.

Другим способом, или дополнительно, лишняя жидкость может быть удалена посредством валика удаления жидкости (не показан на чертежах), расположенного на выходной стороне устройства нанесения покрытия. Такой валик, поверхность которого обладает свойством губки, впитывающей жидкость (вспененный пластик с закрытыми порами), может иметь независимый привод, вращающий его со скоростью и/или в направлении, отличающихся от скорости и направления вращения барабана 10. Валик удаления жидкости может соприкасаться с частицами, нанесенными на донорную поверхность 12, и удалять излишек жидкости, вбирая ее своей внешней поверхностью, абсорбирующей текучую среду и достаточно гладкой, чтобы не повредить слой частиц, задержанных на донорной поверхности перед их выборочным переносом на основу 20, когда это требуется. При вращении валика удаления жидкости с поглощенным излишком жидкости, он подходит к щетке или любому другому подходящему средству, расположенному так, чтобы обжимать валик и освобождать удаленную жидкость из его поглощающей поверхности. Вблизи такого скребка может быть расположено всасывающее отверстие, позволяющее сразу же отводить жидкость, удаленную с покрытой частицами донорной поверхности и выдавленную с внешней поверхности валика. После отведения удаленной жидкости, валик может завершить свой цикл, снова входя в контакт с донорной поверхностью и удаляя излишки жидкости.

Как уже упоминалось, печатная система может также включать осушитель (например, вентилятор горячего или холодного воздуха) на выходной стороне устройства 14 нанесения частиц, либо дальше по технологической линии, с тем, чтобы достаточно высушить покрытие частиц перед следующей секцией.

В альтернативном варианте выполнения, коллектор 1409 присоединен к источнику газа, давление которого выше давления в камере 1406. В зависимости от расхода подачи текучей среды в камеру через распыляющие головки 1401 и расходу извлечения через выпускную трубу 1407, давление в камере может быть выше или ниже давления окружающей атмосферы.

Если камера находится при давлении ниже атмосферного, тогда в коллекторе 1409 достаточно иметь атмосферное давление, либо коллектор вообще не нужен. В этом случае, поскольку давление внутри уплотнительного зазора будет выше давления в камере 1406, поток газа через зазор будет направлен внутрь кожуха, предотвращая утечку текучей среды.

Если давление в камере выше атмосферного давления, тогда коллектор 1409 может быть присоединен к источнику сжатого газа, предпочтительно, воздуха. В этом случае, воздух будет под давлением подаваться в уплотнительный зазор по каналам 1410 и разветвляться на два потока. Один поток будет протекать к камере 1406, и будет предотвращать утечку текучей среды с взвешенными в ней частицами. Этот поток также будет вытеснять и/или увлекать частицы, не имеющие прямого контакта с донорной поверхностью, и помогать осушать покрытие, если несущей текучей средой является жидкость. Второй поток будет выходить из устройства нанесения частиц, не создавая никаких проблем, будучи просто чистым воздухом без каких-либо взвешенных частиц. Второй газовый поток также может способствовать дальнейшему осушению покрытия частиц на донорной поверхности 12, перед тем, как оно выйдет из устройства 14 нанесения. При необходимости, газовый поток может быть подогрет для улучшения сушки.

В альтернативном варианте выполнения, упомянутый коллектор 1409 не проходит вокруг всего периметра кожуха, чтобы изолировать камеру 1406 со всех сторон. Это может быть "частичный" коллектор, либо комбинация одного или более воздушных ракелей (с отрицательным или положительным расходом), расположенных в технологической линии либо после распыляющей головки(-ок), либо перед ней, и/или промежуточного аппликатора(-ров), расположенного параллельно оси барабана и/или на боковых краях распыляющих головок, и/или аппликатора(ов), расположенных в направлении, перпендикулярном оси барабана. "Частичный" коллектор с выходной стороны может, в некоторых вариантах выполнения, служить в качестве нагнетателя газа (например, холодного или горячего воздуха), дополнительно или альтернативно способствуя высушиванию частиц, для чего каналы 1410 могут быть адаптированы для обеспечения достаточного расхода.

В варианте выполнения, показанном на фиг. 2, взвешенные в текучей среде частицы, вместо распыления прямо на донорную поверхность 12, наносятся на промежуточный аппликатор 1420. Аппликатором 1420 может быть, например, губчатый валик, ось которого параллельна оси барабана 10. Текучая среда и взвешенные частицы могут быть набрызганы на аппликатор 1420, как это показано на фиг. 2, или, если аппликатор пористый или имеет конструкцию, похожую на конструкцию щеток, используемых в автоматической автомойке, имеющих свободно висящие полосы ткани, расходящиеся радиально от центральной оси, то текучая среда может вводиться по втулке оси и выходить через отверстия в ней (не показаны). Материал валика или полос ткани должен быть "относительно мягким", выбранным так, чтобы можно было вытирать частицы на поверхности, не нарушая целостности покрытия на ней, другими словами, не царапая слой частиц. Поверхность аппликатора, или его щетинок или полосок, может, предпочтительно, содержать вспененный пластик с закрытыми порами (например, полиэтилен с закрытыми порами, ПВС с закрытыми порами или силикон с закрытыми порами); или относительно мягкий пластик с открытыми порами (например, вспененный полиуретан); или ткань, например, хлопковую, шелковую или из полиэтилена сверхвысокой молекулярной массы (СВМПЭ).

Когда валик 1420 вращается вдоль своей оси, он наносит частицы при контакте с донорной поверхностью 12 барабана 10. Внешняя поверхность аппликатора 1420 не должна иметь такую же линейную скорость, как у донорной поверхности, и может быть, например, примерно в десять раз выше. Она может вращаться в том же направлении, что и барабан 10, либо в противоположном. Аппликатор может независимо приводиться во вращение двигателем (не показан), либо использовать привод от барабана 10, например, шестеренчатый, ременный, фрикционный и др.

Устройство 14 нанесения частиц может содержать более одного аппликатора частиц, например, два или три аппликатора, как это схематически показано валиком 1420. Каждый такой аппликатор может иметь свой собственный источник подачи частиц. Такой аппликатор(-ы) может, в частности, выполнять некоторое шлифование или уплощение частиц на донорной поверхности, либо эта функция, при необходимости, может выполняться отдельным элементом, например, валиком 40, описанным ниже.

Устройство нанесения частиц может также иметь очистной валик (не показан). Очистной валик может быть аналогичен по конструкции валику аппликатора, за исключением того, что к нему не подаются частицы. Очистной валик может, например, наносить жидкость, соответствующую текучей среде-носителю частиц, но не имеющую частиц.

Частицы

Форма и состав частицы покрытия на практике зависят от того, какие свойства должны быть сообщены поверхности основы 20. В печатной системе, где предполагается получить эффекты, аналогичные достижимым посредством печати с использованием фольги, частицы, предпочтительно, могут быть сформированы из металла или материала, имеющего вид металла. Для высококачественной печати, желательно, чтобы частицы были, насколько это возможно, мелкими для уменьшения размеров промежутков между частицами наносимого однослойного покрытия-монослоя. Размер частицы зависит от требуемого разрешения изображения и в некоторых применениях размер частицы (например, диаметр или максимальный размер по длине), составляющий 10 мкм (микрометров) или даже больше (т.е., имеющий больший размер), считается приемлемым. Наибольший размер пластинок неправильной формы может, в среднем, даже достигать 100 мкм. Однако для повышения качества изображения считается предпочтительным размер частиц, составляющий малую долю или долю микрона, и более предпочтительно, несколько десятков или сотен нанометров (нм). Имеющиеся на рынке чешуйки могут иметь толщину примерно 60-900 нм и типичный размер в плоскости (т.е., средний диаметр почти круглых чешуек или средний "эквивалентный диаметр" для пластинок, имеющих менее правильную проекцию в плоскости, также характеризуемый минимальным/максимальным размерами) примерно 1-5 мкм, но чешуйки могут быть также приготовлены с толщиной, достигающей 15 нм, 20 нм, 25 нм, 30 нм, 40 нм или 50 нм, и средним, или эквивалентным, диаметром в интервале 100-1000 нм или 500-800 нм. Когда используются частицы, имеющие вид металла, считается, что в интервале большинства практических размеров, чем меньше размер частицы, тем лучший блеск может быть получен, и лучше этот блеск будет имитировать зеркальную полировку, когда такие частицы будут иметь в основном одинаковую ориентацию (например, когда частицы в виде чешуек ориентированы друг вдоль друга, образуя относительно ровную поверхность, улучшающую зеркальное отражение света). Однако размер частиц не должен быть слишком малым, поскольку ниже определенного предела, обычно зависящего от химической и/или физической природы частиц, частицы могут демонстрировать нежелательные краевые эффекты, делающие их менее пригодными для выполнения печати. Поэтому, определение идеального размера, который может зависеть от предполагаемого визуального эффекта, а также от других параметров печати (например, шероховатости основы и/или рецептивного слоя), или рабочего параметра печатной системы (например, давления печати или сдвига шлифования и похожие факторы), может быть выполнено эмпирически, многократными экспериментами, проводимыми специалистами в вопросах печати.

Частицы металлических материалов и материалов, имеющих вид металла, при их переносе на печатную основу могут быть использованы для достижения матового визуального восприятия или блеска, или любого промежуточного визуального восприятия. Такое визуальное восприятие может быть, до некоторой степени, в дальнейшем модифицировано дополнительными операциями (например, шлифованием, лакированием и т.д.).

В зависимости от их формы, которая может быть относительно правильной или неправильной, частицы можно характеризовать длиной, шириной, толщиной, средним, или эквивалентным, диаметром или любым подобным репрезентативным измерением их Х-, Y- и Z- размеров. Обычно размеры частиц оценивают по плоской проекции их формы (например, вертикальной и/или горизонтальной проекциям). Обычно эти размеры получают как среднее для множества частиц и могут определять любыми известными методами, например, микроскопией и динамическим рассеянием света (ДРС). При использовании метода, основанного использовании ДРС, частицы аппроксимируют сферами с эквивалентными свойствами, а их размер может определяться в понятиях гидродинамического диаметра. ДРС также позволяет определить распределение размеров в множестве частиц. В настоящем описании, частицы с размером, например, 10 мкм или менее, имеют по меньшей мере один размер менее 10 мкм, и, возможно, два или даже три размера, в зависимости от формы. Считается, что частицы в среднем, удовлетворяют любому заданному размеру, если D50 (более 50% множества) имеют размер, близкий к заданному; при этом в множестве частиц, в котором D90 имеет размер, близкий к заданному, подразумевается, что подавляющее число частиц (до 90% множества) имеют такой размер.

Хотя это не является необходимым, но желательно, чтобы частицы имели одинаковую форму и/или починялись симметричному распределению относительно срединного значения множества, и/или относительно узкому распределению размеров.

Распределение размеров частиц считается относительно узким, если выполняется по меньшей мере одно их приведенных ниже условий:

A) разница между гидродинамическим диаметром 90% частиц и гидродинамическим диаметром 10% частиц равна или менее 150 нм, или равна или менее 100 нм, или даже равна или менее 50 нм, что математически выражается формулой (D90-D10)≤150 нм и т.д.; и/или

B) отношение между а) разницы между гидродинамическим диаметром 90% частиц и гидродинамическим диаметром 10% частиц; и b) гидродинамическим диаметром 50% частиц, составляет не более 2,0, или не более 1,5, или не более 1,0, что математически выражается формулой (D90-D10)/D50≤2,0 и т.д.

Частицы могут иметь любое подходящее аспектное отношение, т.е., безразмерное отношение между минимальным размером частицы и эквивалентным диаметром в плоскости наибольшего размера, нормальной минимальному размеру. Эквивалентным диаметром может быть, например, арифметическое среднее между наибольшим и наименьшим размером в упомянутой ортогональной плоскости с наибольшим размером. Такие размеры обычно приводятся поставщиками частиц и могут быть оценены по некоторому количеству типичных образцов частиц известными в данной отрасли методами, например, микроскопией, включая, в частности, с использованием сканирующего электронного микроскопа СЭМ (предпочтительно, для планарных размеров) и микроскопа с фокусированным ионным пучком ФИП (предпочтительно, для оценки толщины и (максимальной) длины). Частицы, имеющие почти сферическую форму, характеризуются аспектным отношением, примерно равным 1:1, в то время как частицы в виде хлопьев могут иметь аспектное отношение (т.е., между средним значением максимальных длин в плоской проекции частиц или их средних или эквивалентных диаметров, в зависимости от обстоятельств, и средней толщиной частиц), составляющий 100:1 или более. В частности, частицы, в соответствии с настоящим изобретением, могут иметь аспектное отношение (или среднее аспектное отношение), равное примерно 100:1 или менее, примерно 75:1 или менее, примерно 50:1 или менее, примерно 25:1 или менее, примерно 10:1 или менее, или даже примерно 2:1 или менее. В некоторых вариантах выполнения, частицы в соответствии с настоящим изобретением могут иметь аспектное отношение (или среднее аспектное отношение), равное по меньшей мере 2:1, по меньшей мере 3:1, по меньшей мере 5:1, по меньшей мере 10:1, по меньшей мере 25:1, по меньшей мере 40:1 или по меньшей мере 70:1. В некоторых вариантах выполнения, частицы в соответствии с настоящим изобретением могут иметь аспектное отношение (или среднее аспектное отношение) в пределах интервала от 2:1 до 500:1, от 4:1 до 500:1, от 8:1 до 500:1, от 10:1 до 500:1, от 10:1 до 100:1, от 20:1 до 500:1, от 20:1 до 300:1, от 20:1 до 250:1, от 20:1 до 200:1 или от 20:1 до 100:1. Частицы с аспектным отношением (или средним аспектным отношением), равным по меньшей мере 10:1, обычно считаются пластинками, множество частиц, включающих по численности меньшей мере 50% таких частиц, называется в основном включающим пластинки, в то время как множество, включающее по численности по меньшей мере 70% таких частиц, называется преимущественно включающим пластинки.

В этих вариантах выполнения, (общее или среднее) аспектное отношение для группы частиц может быть усреднено по объему, по площади поверхности или по численности.

В некоторых вариантах выполнения, аспектные отношения типичных образцов частиц могут быть оценены методами СЭМ и/или СЭМ-ФИП микроскопии, как это будет более подробно описано ниже.

При выборе типичного образца частицы, или группы типичных образцов частиц, которые могут точно характеризовать аспектное отношение множества, следует иметь в виду, что статистический подход на основе большей выборки позволяет более точно характеризовать аспектное отношение в пределах множества. Таким образом, в некоторых вариантах выполнения настоящего изобретения, аспектное отношение может быть определено анализом целиком поля зрения прибора, формирующего изображение (например, СЭМ). Обычно, увеличение устанавливают так, чтобы в поле зрения попадало по меньшей мере 5 частиц, по меньшей мере 10 частиц, по меньшей мере 20 частиц или по меньшей мере 50 частиц. Как упоминалось выше, (общее или среднее) аспектное отношение для группы частиц может быть усреднено по объему, по площади поверхности или по численности.

В настоящем описании и в приведенной далее формуле, термины "аспектное отношение" или "частное аспектное отношение" относятся к безразмерным отношениям между минимальным размером частицы и эквивалентным диаметром в плоскости максимального размера, ортогональной минимальному размеру.

В настоящем описании и в приведенной далее формуле, термин "эквивалентный диаметр" относится к среднеарифметическому значению самого большого и самого малого размеров в ортогональной плоскости с максимальным размером.

В настоящем описании и в приведенной далее формуле, термины "среднее аспектное отношение" или "общее аспектное отношение" относятся к аспектному отношению множества частиц, каждая из которых имеет частное аспектное отношение.

В частности, согласно независимому п. 1 формулы, усредненное по численности аспектное отношение (ASPavg) множества частиц может быть определено как:

ASPavg=Lavg/Havg

где Lavg является усредненным по численности размером по длине множества частиц, a Havg является усредненной по численности толщиной множества частиц.

В настоящем описании и в приведенной далее формуле, величинами, "усредненными по численности", являются усредненные величины, у которых величине для каждой отдельной частицы назначается одинаковый вес, вне зависимости от размера частицы.

В настоящем описании и в приведенной далее формуле, термином "максимальная толщина", по меньшей мере в отношении "усредненной по численности максимальной толщины", обозначается максимальная толщина частицы в направлении ее узкого размера, наблюдаемого в поле зрения инструмента, формирующего изображение, например СЭМ-ФИП.

В настоящем описании и в приведенной далее формуле, термином "размер по длине", по меньшей мере в отношении "усредненного по численности размера по длине", обозначается максимальный размер частицы по длине, наблюдаемый в поле зрения инструмента, формирующего изображение, например СЭМ-ФИП, причем максимальный размер по длине перпендикулярен линии максимальной толщины для этой частицы.

Помимо их влияния на создаваемый ими визуальный эффект, частицы могут иметь формы и/или размеры, подходящие для обеспечения достаточной площади контакта с донорной поверхностью, и, в дальнейшем, с заданными областями основы (например, на рецептивном слое), по меньшей мере на период времени, в течение которого требуется создание визуального эффекта, или пока не будет нанесено защитное покрытие.

В зависимости от состава частиц и/или характера обработки, которой они были подвергнуты (например, измельчение, повторное использование, шлифование и др.), частицы могут быть гидрофобными с проявлением, в разной степени, гидрофильности, при ее наличии. Поскольку соотношение между гидрофобностью и гидрофильностью может со временем изменяться, можно ожидать сохранение эффективности процесса, если будут превалировать гидрофобные свойства частиц. Кроме того, частицы могут состоять из материалов исходно гидрофильных, и в этом случае они могут быть сделаны гидрофобными нанесением покрытия для частиц. Материалы, пригодные для такого покрытия для частиц, могут иметь гидрофильную головку, обладающую сродством к частице (например, карбоксильную функцию, родственную оксиду металла) и гидрофобный хвост. В настоящем изобретении такие частицы, либо исходно гидрофобные, либо покрытые для приобретения гидрофобности или большей гидрофобности, считаются в основном гидрофобными.

В одном варианте выполнения, частицы могут быть алюминиевыми с покрытием карбоновой кислоты, которое делает эти частицы гидрофобными, снижает их стремление к слипанию и уменьшает их окисление. Гидрофобность таких частиц при покрытии стеариновой кислотой была оценена измерением краевого угла, формируемого каплей деионизированной воды, согласно методу, более подробно описанному применительно к донорной поверхности. Подобные покрытые частицы демонстрировали угол смачивания 130,1+6°. Однако, могут быть пригодны частицы с любым углом смачивания, превышающим 90°.

Гидрофобность частиц может представлять собой известное свойство, присущее их химическому составу. При необходимости, степень гидрофобности или гидрофильности может быть оценена измерением краевого угла (угла контакта) капли жидкости (обычно деионизированной воды) на поверхности достаточно большого размера массивного материала, формирующего частицы или на их покрытии, по обстоятельствам. Специалисты хорошо знают, что краевой угол может быть использован для определения степени гидрофильности или гидрофобности, в соответствии со стандартной методикой. Краевой угол более 90° может указывать на гидрофобную поверхность, в то время как краевой угол менее этой величины указывает на гидрофильность поверхности. Кроме того, гидрофобность может оцениваться по тесту с частицами, посредством введения заданного количества частиц в деионизированную воду. Гидрофобные частицы будут образовывать перекрывающиеся слои, мигрируя к границе раздела с воздухом, в то время как гидрофильные частицы не будут образовывать перекрывающиеся слои, распределяясь случайным образом в водном носителе. Подобное фазовое разделение, или его отсутствие, может быть усилено добавлением несмешивающейся масляной фазы, при этом гидрофобные частицы мигрируют к масляной фазе, в то время как гидрофильные частицы стремятся остаться в водной фазе. Определение концентрации частиц в исходном водном образце и в полученных разделенных фазах, причем обычно это разделение фаз выполняют для данного образца трижды, позволяет оценить гидрофобное или гидрофильное поведение частиц. Могут быть использованы дополнительные способы, например, испытание на поверхностную абсорбцию, с использованием известной пропорции красителя "Бенгальский розовый" к количеству испытываемых частиц. Краситель поглощается на гидрофобной поверхности частиц пропорционально площади их поверхности. Несвязанный краситель, оставшийся в водной фазе, может быть измерен спектрофотометрией, с получением оценки связанного количества, соразмерного гидрофобности частиц. Относительная гидрофобность может быть измерена вычислением соотношения разделения красителя между поглощенным количеством и несвязанным количеством. Аналогично, краситель "Нильский голубой" может быть использован для определения гидрофильности поверхности частиц. Известны и могут быть применены дополнительные способы. В настоящем описании, термин "гидрофобный" и аналогичные используются для частиц и материалов, которые проявляют гидрофобность в соответствии с по меньшей мере одним (и, предпочтительно, двумя или тремя) из описанных способов определения параметров.

Частицы могут переноситься либо газообразной, либо жидкой текучей средой, когда они распыляются на донорную поверхность или на промежуточный аппликатор(-ы). Когда частицы взвешены в жидкости, то для сокращения расходов и сведения к минимуму загрязнения окружающей среды, желательно, чтобы эта жидкость была на водной основе. В этом случае, желательно, чтобы материал, используемый для создания или покрытия частиц, обладал гидрофобностью. Гидрофобные частицы с большей готовностью отделяются от водного носителя, что способствует их прикреплению к донорной поверхности и формированию на ней покрытия. Такое предпочтительное сродство частиц к донорной поверхности устройства для нанесения покрытия, по сравнению со сродством по отношению к носителю частиц и друг к другу, является особенно предпочтительным. Продувка газовым потоком над покрытием из частиц (которое, как упоминалось, может быть сформировано гидрофобными частицами на гидрофобной поверхности) одновременно вытеснит и/или увлечет частицы, не имеющие прямого контакта с донорной поверхностью, и по меньшей мере частично высушит покрытие на донорной поверхности.

При использовании процесса, аналогичного получению изображения с использованием фольги, в отношении основы 20, используемые частицы, как упоминалось, могут быть металлическими или, скорее, имеющими вид металлических, и могут иметь покрытие или не иметь его. Благодаря используемому способу получения частиц (как правило, измельчению), они, преимущественно, имеют форму плоских пластинок, и хотя это не является обязательным, благодаря этому получаются покрытия с хорошим отражением и почти зеркальным качеством, если отражающие свет поверхности частиц и их плоскость в основном параллельны поверхности основы. Такие частицы хорошо обрабатываются шлифованием, которое может выполняться либо использованием высокого давления при распылении, либо шлифовальным валиком, например, опциональным валиком 40 в сочетании с опорным валиком 42 на фиг. 2.

Вдобавок, или в качестве альтернативы, к шлифованию слоя частиц после того, как он был перенесен на основу, возможно выполнение его шлифования, пока он находится на донорной поверхности 12. При этом шлифовальный валик или другой протирочный элемент может быть расположен непосредственно после устройства 14 нанесения покрытия или составлять его часть.

Шлифование может выполняться с использованием сухого валика или влажного валика (например, пропитанного и/или покрытого текучей средой, в которой взвешены частицы, например водой). В случае использования промежуточного аппликатора, нельзя исключать того, что в дополнение к нанесению частиц на донорную поверхность, выполняется их частичное шлифование. Считается, что в процессе шлифования, размер частиц уменьшается по сравнению с их исходным размером в момент введения в устройство нанесения частиц, и что, в качестве альтернативы, или дополнительно, прошлифованные частицы ориентированы в основном параллельно относительно донорной поверхности.

Внешняя поверхность дополнительного шлифовального валика может вращаться с линейной скоростью, отличающейся от скорости донорной поверхности барабана и/или внешней поверхности промежуточного аппликатора, при его наличии. Он может вращаться в том же направлении, что и барабан, или в противоположном направлении.

Носитель частиц

Носителем частиц, то есть, текучей средой, в которой взвешены частицы, может быть жидкость или газ. Если используется жидкость, носитель, предпочтительно, имеет водную основу, а в случае газа, носителем, предпочтительно, является воздух. Частицы могут быть либо лиофобными (т.е., не обладающими сродством) по отношению к своему носителю, например, могут быть гидрофобными, если носителем является жидкость на водной основе. При этом может оказаться, что частицы будут частично рассеяны в жидкости, а частично разделены по фазам (подобные смеси материалов всех типов с одинаковой или различными фазами в настоящем описании объединены термином "взвешенные"). В дополнение к частицам, носитель может содержать любые добавки, применяемые в приготовлении композиций частиц, например, диспергаторы, поверхностно-активные вещества, смешиваемые с водой растворители, вспомогательные растворители, стабилизаторы, консерванты, модификаторы вязкости, модификаторы уровня рН, и т.д. Все эти добавки и их типовые концентрации известны специалистам в вопросах дисперсии и не требуют дополнительного описания. Предпочтительно использование добавок (или их смесей), не влияющих на гидрофобность частиц или донорной поверхности. Такие агенты, в частности, диспергирующие агенты, могут способствовать поддержанию или повышению стабильности частиц, взвешенных в жидкости (включая, при необходимости, и в форме с разделением фаз). Жидкий носитель, при необходимости, также может содержать избыток несвязанного материала, служащего в качестве покрытия для частиц, если такой материал используется. Любая такая добавка и ее смеси, предпочтительно, не влияет на общую инертность жидкого носителя по отношению к донорной поверхности (например, предотвращение или сокращение любого нежелательного разбухания поверхности, что помешало бы надлежащему нанесению покрытия/прикреплению частиц).

Жидкий носитель называется водным, если содержание воды в нем составляет по меньшей мере 80 масс. % (т.е., 80% по весу от общей смеси), или по меньшей мере 85 масс. %, или по меньшей мере 90 масс. %, или по меньшей мере даже 95 масс. %. Следует понимать, что хотя конечные рабочие водные композиции могут преимущественно содержать воду, как было показано выше, возможно приготовление промежуточных водных композиций, имеющих более высокое содержание твердых частиц (или добавок, при их использовании) и пониженное содержание воды. Такие промежуточные композиции могут служить в качестве концентратов, которые могут быть разбавлены при необходимости до требуемых рабочих концентраций, но храниться и/или транспортироваться, занимая меньший объем. Концентрат может, например, содержать вплоть до 80 масс. % твердого вещества и примерно 20 масс. % вспомогательного растворителя, смешиваемого с водой, а вода добавляется при разведении концентрата.

Донорная поверхность

Донорная поверхность 12 в некоторых вариантах выполнения является гидрофобной поверхностью, выполняемой обычно из эластомера, свойства которого были выбраны в соответствии с настоящим раскрытием, как правило, на основе кремнийорганического материала. Было установлено, что подходящими являются полидиметилсилоксановые полимеры на кремнийорганической основе. В одном варианте выполнения, была составлена композиция, отверждаемая текучей средой, содержащая три полимера на кремнийорганической основе: полидиметилсилоксан с концевыми винильными группами 5000 cSt (DMS V35 Gelest®, CAS No. 68083-19-2) в количестве примерно 44,8 масс. % от общего веса композиции (масс. %), винил-функциональный полидиметилсилоксан, содержащий как концевые, так и боковые винильные группы (Polymer ХР RV 5000 Evonic® Hanse, CAS №68083-18-1) в количестве примерно 19,2 масс. %, и полидиметилсилоксан с разветвленной винильной структурой (VQM Resin-146 Gelest®, CAS №68584-83-8) в количестве примерно 25,6 масс. %. К смеси винил-функциональных полидиметилсилоксанов добавлялись: платиновый катализатор, например платиновый дивинил-тетраметил-дисилоксановый комплекс (SIP 6831.2 Gelest®, CAS №68478-92-2) в количестве примерно 0,1 масс. %, ингибитор для лучшего управления процессом отверждения, Inhibitor 600 Evonic® Hanse, в количестве примерно 2,6 масс. %, и, наконец, реактивный перекрестносшивающий агент, например, сополимер метил-гидросилоксана-диметилсилоксана (HMS 301, Gelest®, CAS №68037-59-2) в количестве примерно 7,7 масс. %, который инициирует дополнительное отверждение. Эта дополнительно отверждаемая композиция через короткое время наносилась гладким выравнивающим ракелем на основу донорной поверхности (например, эпоксидную втулку на барабане 10), которая опционально была обработана (например, коронным разрядом или сенсибилизирующим веществом) для улучшения сцепления материала донорной поверхности с его подложкой. Наносимая текучая среда полимеризировалась в течение двух часов при температуре 100-120°С в вентилируемой печи, для формирования донорной поверхности.

Гидрофобность должна обеспечить выборочное отделение обнаженных частиц посредством липкой пленки, созданной на основе с рецептивным слоем, для их полного переноса на основу без разрывов.

Донорная поверхность должна быть гидрофобной, т.е., образовывать угол смачивания с водным носителем частиц более 90°. Углом смачивания является угол, формируемый мениском на границе раздела жидкость/воздух/твердое тело, и если он превышает 90°, вода стремится образовать каплю и не смачивать поверхность, а значит и не прилипать к ней. Угол смачивания, или равновесный угол Θ₀ смачивания, который заключен между отступающим (минимальным) краевым углом Θ_R и наступающим (максимальным) краевым углом Θ_A, может быть оценен при данной температуре и давлении, соответствующим рабочим условиям процесса. Обычно угол измеряется гониометром или анализатором формы капли на капле жидкости объемом 5 мкл, где граница раздела жидкость-пар соединяется с твердой поверхностью полимера при температуре (около 23°С) и давлении (около 100 кПа) окружающей среды. Измерения краевого угла могут быть выполнены, например, анализатором краевого угла

Такие измерения были выполнены на образце донорной поверхности, приготовленном в соответствии с приведенным выше описанием, размером 2 см×2 см. Обработка результатов выполнялась программой "Анализ формы капли", компьютерным методом последовательных приближений, и в результате наступающий краевой угол Θ_A для описанной выше донорной поверхности составил 101,7°±0,8°, а отступающий краевой угол Θ_R составил 99,9°±3,1°. Обычно, донорная поверхность, подготовленная этим способом, имела краевые углы примерно от 95° до 115°, как правило, не превышающие 110°.

Подобная гидрофобность может быть естественным свойством полимера, образующего донорную поверхность, либо может быть достигнута за счет гидрофобности добавок полимерной композиции. Добавками, которые могут способствовать гидрофобности полимерной композиции, могут быть, например, масла (например, синтетические, природные, растительные или минеральные масла), воски, пластификаторы и кремнийорганические добавки. Такие гидрофобные добавки могут быть совместимы с любым полимерным материалом, при условии, что их соответствующие химические свойства или количества не будут мешать надлежащему формированию донорной поверхности, и, например, не будут нарушать отверждение полимерного материала.

Шероховатость, или качество отделки, донорной поверхности будет повторена в отпечатанной металлизированной поверхности. Поэтому, если требуется зеркальная отделка или глянцевый вид, донорная поверхность должна быть более гладкой, чем требуется для получения матового или атласного вида. Эти визуальные эффекты также могут зависеть от шероховатости печатной основы и/или рецептивного слоя.

Донорная поверхность может иметь любую твердость по Шору, пригодную для получения сильной связи с частицами, нанесенными устройством 14 нанесения частиц, причем связь сильнее, чем стремление частиц к слипанию друг с другом. Твердость поверхности на основе кремнийорганических соединений может меняться и, например, может зависеть от толщины донорной поверхности и/или частиц, которые должны быть прикреплены к ней. Представляется, что для относительно тонких донорных поверхностей (например, 100 мкм и менее), материал на основе кремнийорганических соединений может иметь твердость от низкой до средней, в то время как для относительно толстых донорных поверхностей (например, до приблизительно 1 мм) материал на основе кремнийорганических соединений может иметь относительно высокую твердость. Кроме этого, боле крупным частицам обычно подходит донорная поверхность с меньшей твердостью, чем та, что необходима для нанесения на нее относительно мелких частиц. В некоторых вариантах выполнения, для донорной поверхности годится относительно высокая твердость от примерно 60 единиц по Шору А до примерно 80 единиц по Шору А. В других вариантах выполнения удовлетворительной является средняя/низкая твердость, составляющая менее 60, 50, 40, 30 или даже 20 единиц по Шору А.

Донорной поверхностью 12 на чертежах является внешняя поверхность барабана 10, но это не является обязательным, поскольку в альтернативном варианте это может быть поверхность бесконечного передаточного элемента в форме ленты, направляемой по направляющим валикам и сохраняющей нужное натяжение по меньшей мере при прохождении через устройство нанесения частиц.

Донорная поверхность может быть дополнительно использована для реализации практических или частных соображений, происходящих из специфических особенностей печатной системы. Например, она может быть достаточно эластичной, чтобы быть надетой на барабан, иметь достаточную устойчивость к истиранию, может обладать инертностью в отношении используемых частиц и/или текучих сред и/или обладать устойчивостью к любым требуемым рабочим условиям (например, давлению, температуре, натяжению и др.). Обладание любым таким свойством положительно отражается на долговечности донорной поверхности.

Обрабатывающая секция

Как уже упоминалось, известны многие пути нанесения рисунка рецептивного слоя (например, адгезива или активируемого адгезива) на печатную основу, особенно в обычных нецифровых печатных системах, рассмотренных в связи с возможными альтернативными обрабатывающими секциями 36, схематично показанными на фиг. 2. Система 16 формирования изображения, схематично показанная на фиг. 1, использует один из способов задания областей на основе, в котором покрытие частиц, нанесенное на донорную поверхность 12, будет перенесено в печатной станции на основу 20. Такая система формирования изображения необходима при осуществлении цифровой обрабатывающей секции для цифровой печатной системы.

Частный вариант системы 16 формирования изображения может иметь держатель 1601, на котором установлена решетка лазерных источников, например, чипов 1602 поверхностно-излучающего лазера с вертикальным резонатором (VCSEL - от англ. Vertical Cavity Surface Emitting Laser), в частности, размещенных парами рядов, определенным образом и с высокой точностью сложенных друг относительно друга. Держатель 1601 может охлаждаться текучей средой для отвода тепла, которое может выделяться в большом количестве лазерными чипами. Лазерные пучки, излучаемые чипами 1602, фокусируются объективами 1603, выполненных в виде соответствующих пар(ы) рядов стержневых линз с переменным показателем преломления (каждый чип 1602 и все лазерные элементы на нем, ассоциированы с соответствующими фокусирующими линзами 1603). Подводимые к чипам сигналы для активации одного или более лазерных элементов синхронизированы с движением основы 20 в сторону печатной станции 18 в направлении, показанном стрелкой, осуществляемым системой транспортирования (не показана на фиг. 1). В результате воздействия облучения лазерным лучом на каждый пиксель, происходит преобразование неактивного рецептивного слоя на основе 20 в данном пикселе в липкое состояние (т.е., активация рецептивного слоя), благодаря чему частицы, покрывающие донорную поверхность 12, могут далее прилипнуть на этот пиксель. Другими словами, подобная активация рецептивного слоя посредством облучения создает на основе выделенные области 24, обладающие большим сродством к частицам, чем частицы имеют в отношении донорной поверхности, причем активированные участки могут выборочно отделять частицы от донорной поверхности 12 и удерживать их на основе в соответствии с этим выделенным рисунком.

При использовании для цветной печати, системы, показанные на фиг. 1 и 2, могут печатать только в одном цвете, а многоцветная печать может быть получена пропусканием той же самой основы последовательно через несколько печатных станций, синхронизированных друг с другом, каждая из которых печатает своим цветом. Альтернативно и дополнительно, различные цвета могут быть получены путем нанесения окрашенного прозрачного внешнего покрытия (или частичного накладываемого изображения) поверх частиц, имеющих достаточно светлый оттенок. Например, "золотой" вид может быть получен печатью желто-оранжевым оттенком поверх алюминиевых частиц, имеющих "серебряный" вид.

Основа

Печатная система, показанная на чертежах, не ограничена каким-либо конкретным типом основы, если частицы обладают более высоким сродством к донорной поверхности, чем к непокрытой основе (т.е. в областях, не имеющих подходящего рецептивного слоя). Основой могут быть отдельные листы бумаги или карта, или она может иметь форму бесконечной ленты. Основа также может быть из ткани или кожи. Благодаря способу, которым частицы наносятся на основу, они стремятся остаться на поверхности основы. Это позволяет получить высококачественную печать независимо от качества бумаги. Кроме того, материал основы не должен быть волокнистым и может иметь поверхность любого типа, например, пластиковой пленки или жесткого картона.

Как было показано выше, основа также может иметь любую необходимую шероховатость, соответствующую нужному визуальному эффекту, хотя требуемый подобный эффект также может быть получен и на уровне рецептивного слоя.

Следует вспомнить, что некоторые печатные основы могут поставляться в покрытом или непокрытом виде, либо, напротив, могут быть подвергнуты предварительной обработке для улучшения из параметров по назанчению. Например, основа может быть покрыта сенсибилизирующим материалом, который позволит усилить дальнейшую адгезию рецептивного слоя к основе, либо сделать возможной любую другую операцию в отношении основы. В настоящем описании, термин "основа" следует понимать в наиболее широком смысле, вне зависимости от формы, материала и покрытия(-ий) или его отсутствия, в качестве физической основы для изображения, которое должно быть напечатано или было напечатано, в частности, обладающее способностью удерживать переносимые на него частицы.

Печатная станция

Показанная на чертежах печатная станция 18 содержит только гладкий печатный цилиндр 22, прижатый к барабану 10 и его внешней донорной поверхности 12. Печатный цилиндр 22 может формировать часть системы транспортирования основы, для чего он может быть оснащен захватом для захватывания ведущей кромки отдельных листов основы. В альтернативном варианте, на печатном цилиндре может быть нанесена форма, способствующая дополнительному тиснению печатной основы, на которую должны быть перенесены частицы. Кроме того, печатная станция может иметь вторую донорную поверхность, расположенную с возможностью переноса на противоположную часть основы, обеспечивая тем самым двухстороннюю печать.

Примеры полученных отпечатков

На фиг. 3А-3Г представлены изображения печатных основ, использованных и полученных в соответствии с настоящим изобретением. Печать основ была выполнена с использованием печатной системы, схематично показанной на фиг. 2, с учетом описанных ниже модификаций.

Вкратце, печатной основой является лента синтетической бумаги (полипропиленовая пленка двуосной ориентации (БОПП) типа White Matt р25 Synthetic 54, Glassine Liner 60gsm, компании Adhesives & Coating Technologies, Израиль), либо полипропиленовой пластиковой фольги, на которую флексографической печатью был нанесен лак (Wessco®3501 UV-varnish, компании Schmid Rhyner AG, Швейцария) при линейной скорости 30 м/мин для формирования, при соответствующем отверждении, рецептивного слоя 26. Толщина полученного слоя составляла примерно 3,6-4,2 мкм, согласно результатам измерений, выполненных с использованием методов лазерной конфокальной микроскопии (Olympus®, LEXT). Частицами, поступавшими в секцию нанесения покрытия для их распределения по донорной поверхности с целью формирования монослоя, были алюминиевые чешуйки (Алюминиевая пудра 6150, поставляемая компанией Quanzhou Manfong Metal Powder Co., Китай, CAS №7429-90-5), имеющие примерно форму пластинок со средним диаметром около 4 мкм и средней толщиной примерно 70 нм. Частицы поступали в смеси с водой с весовой концентрацией примерно 3 масс. % и распылялись на прокатывающуюся цилиндрическую губку, служащую промежуточным аппликатором 1420. Донорная поверхность 12 была выполнена из полимера на кремнийорганической основе, состоящего из винил-функционального полидиметилсилоксана (ПДМС), отверждающие добавки к которому и его приготовление были подробно описаны выше. Печатная основа, включая рисунок рецептивного слоя, наносимый в онлайн режиме, поступала в предложенную в изобретении печатную систему при температуре окружающей среды с линейной скоростью 30 м/мин, а усилие, действующее в зоне печатного контакта печатной станции, составляло примерно 12 кгс/см.

На фиг. 3А представлено изображение основы перед ее введением в печатную станцию, на котором более темный рисунок соответствует рецептивному слою, нанесенному флексографической печатью, как это было показано ранее. Для улучшения различимости рецептивного слоя, белая БОПП синтетическая бумажная основа перед нанесением рисунка рецептивного слоя была предварительно запечатана черным фоновым изображением. На фиг. 3Б представлено изображение белой БОПП бумажной основы на выходе из печатной станции, после ее контакта с алюминиевыми частицами, нанесенными на донорную поверхность, причем более темный рисунок соответствует перенесенным частицам. На фиг. 3В и 3Г представлены аналогичные изображения после печати, с контрастирующими металлизированными рисунками, причем основа, использованная для образца, показанного на фиг. 3В, представляла собой прозрачную фольгу (для этого изображения помещенную на белый фон), а основой для образца, показанного на фиг. 3Г, была черная бумажная основа, использованная в образце, показанном на фиг. 3А.

На фиг. 4А-4Г представлены увеличенные виды части изображений на фиг. 3А-3Г, соответственно. Видно, что рисунок рецептивного слоя, нанесенный на основу алюминиевыми частицами, надлежащим образом отделенными на печатной станции от донорной поверхности, образует соответствующее отпечатанное металлом изображение на выходе печатной станции. Эти изображения не подвергались какой-либо дальнейшей обработке после печатной станции (например, шлифованию, лакированию и т.д.). Также нужно заметить, что в результате переноса остались соответствующие обнаженные области на донорной поверхности 12 (не показана), которые снова заполняются в секции нанесения покрытия новыми частицами после завершения цикла.

Другие образцы были отпечатаны с использованием в печатной системе альтернативной обрабатывающей секции, схематически показанной на фиг. 2, с описанными далее модификациями. Вкратце, в качестве печатной основы использовалась фотографическая бумага (компания HP, США), на которую наносился лак (UV Screen Tactile Varnish, Cat. № UVD0-1200-408N, компания Flint Group, Германия), для формирования требуемых рисунков изображения (например, включая текст и/или иллюстрации). Лак наносился ротационной трафаретной печатью (шелкографией) с линейной скоростью 20 м/мин, открытая поверхность трафарета составляла 36%, а размер ячейки 165 мкм. Сформированный на основе слой самовыравнивался при транспортировании к секции отверждения (например, около 10 секунд или менее). Основа, покрытая лаком и с нанесенным рисунком, извлекалась системой транспортирования ленточной основы, содержащей разматываемый рулон, подающий непокрытую основу, наматываемый рулон, накапливающий основу, включающую требуемые рисунки рецептивного слоя, и промежуточные валики и опорные рамы, формирующие тракт движения ленточной основы со стороны подачи на входе до стороны выдачи на выходе. Секция отверждения, расположенная после обрабатывающей секции (где наносился лак) и перед выходным наматываемым рулоном, включала УФ лампы для частичного отверждения УФ отверждаемого лака. Рецептивный слой может, предпочтительно, быть отвержден, чтобы стать достаточно сухим для касания, что позволит наматывать основу без опасности повреждения нанесенного на нее рецептивного слоя. Кроме того, рецептивный слой обычно должен оставаться достаточно неотвержденным для того, чтобы обладать достаточным сродством к частицам в процессе печати (при контакте с частицами на печатной станции 18). Будучи достаточно высушенным, в данном случае, посредством частичного отверждения, рецептивный слой формирует требуемый рисунок для последующего нанесения частиц. Сформированный таким образом рецептивный слой имеет толщину примерно 52-65 мкм над поверхностью основы, согласно результатам измерения методом лазерной конфокальной микроскопии (Olympus®, LEXT).

Описанная выше подготовка основы выполнялась автономно, а основа вводилась в печатную станцию печатной системы, в соответствии с настоящим изобретением, посредством стандартной системы транспортирования основы, аналогичной описанной ранее. Для лучшей различимости рецептивного слоя, бумажная основа была предварительно запечатана черным фоновым изображением, перед нанесением рисунка рецептивного слоя.

Печатная основа, включающая рисунки для покрытия их частицами в процессе печати, сродство которых к частицам превышало сродство частиц к донорной поверхности, подавалась с линейной скоростью 0,2 м/с, хотя система может работать с любой другой подходящей скоростью (например, зачастую до 2 м/с, или даже вплоть до 15 м/с, или более). Усилие в зоне печатного контакта печатной станции 18, между донорной поверхностью 12 и печатным цилиндром 22, составляло примерно 8 кгс/см, и печать выполнялась при температуре окружающей среды (около 23°С) без какого-либо дополнительного нагревания, как в зоне печатного контакта, так и перед ней по направлению движения основы. Такие условия работы не должны рассматриваться как ограничивающие изобретение.

Частицы (аналогичные описанным ранее) подавались в секцию нанесения покрытия при весовой концентрации в воде примерно 0,1 масс. % для формирования монослоя на донорной поверхности 12, выполненной из ПДМС, а добавляемые отверждаемые составы и их приготовление было подробно описано выше.

Полученные результаты (не показаны) были аналогичны представленным на фиг. 3А, 3Г, 4А и 4Г. В частности, запечатанная основа 20 перед ее подачей в печатную станцию, демонстрировала рисунок темнее фоновой основы, причем этот рисунок был сформирован из материала, обеспечивающего адгезию к частицам при печатании (т.е., высохший лак, формирующий рецептивный слой 26). Эта же основа после ее выхода из печатной станции 18, вслед за контактом с внешним слоем вращающегося барабана 10 и переносом алюминиевых частиц, которыми ранее была покрыта донорная поверхность 12, демонстрирует металлизированную версию рисунка. Это дополнительно показывает, что рецептивный слой, нанесенный в виде рисунка на основу, надлежащим образом отделил на печатной станции алюминиевые частицы от донорной поверхности с тем, чтобы создать на выходе печатной станции металлизированное печатное изображение, имеющее соответствующий рисунок.

Скорость, с которой основа 20 транспортируется вдоль различных секций, где происходит ее обработка, и/или расстояние между этими последовательно расположенными секциями, могут быть использованы для изменения продолжительности каждого шага, также называемой "временем пребывания", даже при обычном перемещении основы. Например, время пребывания в обрабатывающей секции может влиять на степень активации выделенных областей 24 или толщины нанесенного рецептивного слоя 26 (которая, в зависимости от вязкости составляющего его вещества, и способа его нанесения, может составлять от нескольких мкм до сотен мкм). Толщина рецептивного слоя, который может быть получен нанесением способом трафаретной печати, обычно составляет от 50 до 500 мкм, более типично, максимум 200 мкм. Она может быть изменена для придания эффекта "тиснения", если требуется некоторое расстояние между верхом рецептивного слоя (в дальнейшем, слоя частиц) и основой. При использовании флексографической печати, может быть сформирован более тонкий рецептивный слой, обычно имеющий толщину от 1 мкм до 50 мкм, и более типично, максимум 15 мкм.

Представляется, что время пребывания между нанесением вещества для формирования рецептивного слоя 26 и его схватыванием для следующего шага (например, сушкой, отверждением, контактом с частицами и т.д.) может повлиять на топографию внешней поверхности рецептивного слоя. Например, для получения эффектов блеска, за достаточное время свеженанесенное покрытие может разровняться по основе с формированием рецептивного слоя, имеющего в основном однородную толщину и/или имеющего относительно гладкую внешнюю поверхность. В этом случае, может быть предпочтительным для вещества, формирующего рецептивный слой, иметь достаточно времени для обезгаживания (т.е., снижения числа или удаления воздушных пузырьков, захваченных в рецептивном слое), для дальнейшего совершенствования топографических свойств внешней поверхности рецептивного слоя с тем, чтобы улучшить прилегание к частицам и/или улучшить перенос частиц на печатную основу в виде однородно ориентированной мозаики частиц. Время пребывания в каждой секции и после нее зависит от желаемого эффекта печати и от используемых в процессе печати материалов (например, типа основы, рецептивного слоя и частиц). Следует понимать, что подобные корректировки процесса известны специалистам в вопросах печати.

Увеличенные изображения металлизированных отпечатков

Увеличенные виды отпечатков, выполненных известными способами и настоящим изобретением, были получены конфокальной микроскопией, способом, ранее рассмотренным в связи с оценкой процентной части площади, покрытой частицами. Отпечатки были получены, в соответствии с настоящим раскрытием, посредством нанесения рецептивного слоя трафаретной печатью на печатную основу, выполненную из бумаги. Донорная поверхность и алюминиевые частицы соответствовали приведенному выше описанию, причем весовая концентрация частиц составляла 3 масс. % водной смеси. Печатная основа, включая рисунки рецептивного слоя, предназначенные для покрытия частицами в процессе печати, подавалась при температуре окружающей среды с линейной скоростью 0,5 м/с, а усилие в зоне печатного контакта печатной станции составляло примерно 12 кгс/см.

Соответствующие увеличенные микрофотографии, все полученные с одинаковым увеличением, показаны на фиг. 5А-5Е. На снимках от А до Г на фигурах показаны виды сверху обычных металлизированных отпечатков, полученных: (А) Тиснением фольгой (с использованием технологии горячего и холодного тиснения с получением примерно одинакового визуального эффекта); (Б) Офсетной печатью; (В) Глубокой печатью; и (Г) Флексографией. На фиг. 5Д показано аналогичное увеличенное изображение отпечатка, в соответствии с настоящим изобретением, в котором, для сравнения, снимок (Е) представляет монослой частиц, сформированных на донорной поверхности секции нанесения покрытия, перед его переносом на печатную основу для формирования изображения, в увеличенном виде показанного на снимке (Д). Деление масштабной линейки в нижнем левом углу всех изображений соответствует 40 мкм.

Как показано на снимке (А), тиснение фольгой, как горячее (показано), так и холодное, ожидаемо дало сплошную металлическую пленку, полностью закрывающую фиксированную съемкой область. Слои частиц, полученные обычным путем и показанные на снимках от (Б) до (Г), типично отличаются неровностью, по меньшей мере согласно одной из следующих особенностей: а) слой содержит налагающиеся друг на друга перекрывающиеся частицы; б) распределение налагающихся частиц беспорядочное, возможно, в результате ограничений, связанных с конкретными обычными технологиями печати; в) толщина слоя непостоянна, в частности, из-за беспорядочного распределения наложения частиц; и/или г) пустоты между соседними частицами распределены хаотично, возможно, в результате ограничений, связанных с конкретными обычными технологиями печати. Можно заметить, что общее визуальное впечатление от обычных отпечатков, из которых были взяты изображения на снимках (Б)-(Г), в целом можно оценить как более размытые, по сравнению с относительно более глянцевыми отпечатками в соответствии с настоящим изобретением. Интересно отметить, что даже слой частиц, сформированный на донорной поверхности, может быть относительно более глянцевым, чем обычные отпечатки. Это позволяет предполагать, что частицы, нанесенные обычным способом для металлизации поверхности, имеют беспорядочную ориентацию, количества частиц, возможно, параллельных поверхности основы, не хватает для обеспечения отражения света, достаточного для создания глянцевого эффекта. Другими словами, "отражательный потенциал" в основном параллельных частиц снижен или нейтрализован "рассеивающим" эффектом частиц, имеющих "непараллельные" случайные ориентации. В отличие от таких, приведенных для сравнения, технологий, опирающихся на печать частицами, предложенный способ обеспечивает более однородную ориентацию частиц, частицы преимущественно параллельны основе, что подтверждается относительно хорошим блеском и результатами измерений методами атомно-силовой микроскопии (ACM) и фокусируемым ионным лучом, выполненными на поперечных сечениях полученных отпечатков.

Блеск металлизированной поверхности отпечатанных образцов может быть измерен любым подходящим прибором. В приведенных примерах, блеск определялся рефлектометром измерения блеска и матовости (компания BYK, Cat. № AG-4601), осветитель которого направлял падающий свет, а детектор измерял отраженный свет под углами 20° к перпендикуляру к поверхности, причем осветитель и детектор располагались друг относительно друга под углом 40°. Все испытанные образцы были отпечатаны на бумажной основе размером 4 см×2 см, причем металлизированные образцы, соответствующие обычным технологиям печати, были получены на стандартных принтерах. Для каждого способа печати были испытаны по меньшей мере три наугад выбранных образца и измеренные величины их блеска были усреднены. Хотя нельзя исключать того, что каждая из обычных технологий печати с металлизацией может дать лучшие результаты, полученные величины блеска считаются репрезентативными, и подтверждают преимущество однородной ориентации частиц при нанесении и печати, в соответствии с настоящим изобретением.

Раскрытые здесь отпечатанные металлизированные поверхности (с использованием трафаретного аппликатора) демонстрировали средний блеск, измеряемый значением 426 единиц блеска (ЕБ). Для сравнения, пять образцов, полученных печатью металлизированной фольгой, показали среднее значение блеска 489 ЕБ; четыре образца офсетной печати имели средний блеск примерно 22 ЕБ; три образца глубокой печати имели средний блеск примерно 63 ЕБ; и три образца флексографической печати имели средний блеск примерно 55 ЕБ. Таким образом, предложенная технология, использующая монослой частиц, позволяет получить блеск, сравнимый с печатью фольгой, при которой сплошная металлическая пленка обычно в основном параллельна поверхности основы. В сравнении с обычными способами печати, использующими отдельные частицы, настоящее изобретение позволяет получить значительно более сильный блеск, примерно в 6,8 раз выше получаемого высокой печатью, примерно в 7,7 раз выше получаемого флексографией, и примерно в 19 раз выше получаемого офсетной печатью.

Выполнив нормализацию полученных значений блеска относительно характеристических размеров частиц или пленок, использованных в каждом процессе, можно предложить дополнительную меру оценки выдающихся результатов, демонстрируемых предложенным способом печати. Отношение силы блеска к размеру (GPS - от англ. Gloss per Size), измеряемое в единицах блеска на микрон, в настоящем раскрытии определяется как блеск печатного образца, отнесенный к характеристическому плоскому размеру частицы или пленки, создающей этот блеск. Блеск может быть измерен описанным выше способом, а характеристический размер соответствующей отражающей поверхности для каждой технологии печати или печатного образца может быть измерен конфокальной микроскопией. Обычно, таким размером является средний диаметр или другой характеристический размер по меньшей мере двадцати различимых частиц, представляющих множество частиц, обследованных на испытываемой отпечатанной основе. Для существующих технологий печати, считается, что небольшие чешуйки, размером менее 10 мкм или 5 мкм, не должны учитываться, а действительно металлические свойства проявляют частицы с эквивалентным размером примерно 30 мкм или более. Предполагается, что такие мелкие частицы, особенно меньше 5 мкм, демонстрируют значительное краевое рассеяние, снижающее металлический блеск и блеск печатного слоя. Также представляется, что более мелкие частицы менее склонны, по сравнению с более крупными частицами, принимать параллельное расположение чешуек, а такое расположение, при параллельности относительно поверхности печатной основы, также способствует блеску.

Данный анализ был применен в отношении полученных результатов измерения блеска, с учетом измеренных средних характеристических размеров примерно 2 мкм для частиц в предложенных в изобретении печатных конструкцийах, в сравнении с 5 мкм для частиц, в образцах структур офсетной печати, в примерно 10 мкм для частиц в образцах структур флексографической печати и высокой печати, и бесконечное число, произвольно установленное равным 1000 мкм, для сплошного слоя печатной конструкции с фольгой. Параметр GPS, вычисленный для печатных конструкций, полученных предложенным способом, составляет примерно 230 ЕБ/мкм. Параметр GPS, рассчитанный для известных технологий печати по оценкам, выполненным на имеющихся образцах, не превышает 10 ЕБ/мкм. Конечно, нельзя исключать, что эти технологии могут обеспечить получение печатных конструкций с более высоким блеском, и/или могут использовать частицы с меньшим характеристическим размером, что позволит получить GPS до 20 ЕБ/мкм, или до 30 ЕБ/мкм, или до 40 ЕБ/ мкм, или даже до 50 ЕБ/мкм. Даже и в этом случае, понятно, что GPS печатной конструкции, полученной предложенным здесь способом, значительно выше. Представляется, что печатные конструкции, в соответствии с настоящим изобретением, могут иметь, при использовании частиц со светоотражающей поверхностью, величину GPS по меньшей мере 100 ЕБ/мкм, или по меньшей мере 150 ЕБ/мкм, или по меньшей мере 200 ЕБ/мкм, или по меньшей мере 300 ЕБ/мкм, или по меньшей мере 400 ЕБ/мкм, или даже по меньшей мере 500 ЕБ/мкм. В некоторых вариантах выполнения, GPS только что изготовленных печатных конструкций может составлять не более 5000 ЕБ/мкм, или менее 4000 ЕБ/мкм, или даже менее 3000 ЕБ/мкм. Понятно, что этот параметр может учитываться только в том случае, если блеск является требуемым параметром печатной конструкции. В случае, когда частицы не предназначены для придания блеска печатной конструкции, GPS полученных печатных конструкций может быть ниже 100 ЕБ/мкм.

Альтернативная обработка основы

Была выполнена аналогичная экспериментальная печать, в которой рецептивный слой был нанесен флексографической печатью на основу из синтетической бумаги (полипропиленовая пленка двуосной ориентации (БОПП) типа White Matt Р25 Synthetic54, Glassine Liner 60gsm, компании Nirotech Adhesives & Coating Technologies, Израиль). На основу 20 был нанесен лак Wessco® 3501 UV-varnish, компании Schmid Rhyner AG, Швейцария для формирования, при соответствующем отверждении, рецептивного слоя 26. Толщина получившегося слоя составляла примерно 3,6-4,2 мкм. Вид металлизированных изображений (покрытых частицами алюминия, согласно приведенному выше описанию) был показан на фиг. 3А-4Г и может быть сопоставлен (данные не приведены) с изображениями, полученными с использованием рецептивных слоев, нанесенных посредством трафарета. Кроме того, слои частиц, сформированные на обработанной таким образом основе, были аналогичны (данные не приведены) тем, что были ранее показаны на увеличенных видах изображений, полученных с рецептивными слоями, нанесенными с использованием трафарета (для справок см. фиг. 5Д).

Процентная доля покрытой площади поверхности, или оптическое покрытие поверхности, оценивалась согласно приведенному ранее рассмотрению. Вкратце, образцы были аналогичным образом приготовлены флексографической печатью рецептивного слоя на прозрачной пластиковой фольге БОПП, причем изображения металлизированных участков (т.е., сформированных на этом слое) были получены оптическим микроскопом (Olympus® ВХ61 U-LH100-3) при увеличении ×50 и анализировались в пропускающем режиме. Результаты исследования трех образцов (каждый представлял собой усреднение по трем изображениям) составили 81,3%, 84,9% и 86,4%.

Были измерены дополнительные параметры для сравнения рецептивного слоя, нанесенного трафаретной печатью, с рецептивным слоем, нанесенным флексографической печатью, причем обе эти технологии являются частными примерами способов обработки основы в предложенной в изобретении технологии. Шероховатость поверхности верхней поверхности каждого слоя (перед их покрытием частицами) была измерена методом лазерной конфокальной микроскопии. Шероховатость поверхности бумажной печатной основы, на которую они были нанесены, была измерена в качестве эталонной. Средняя шероховатость R_a поверхности участка основы, определяемого базовой линией, составляла 0,61 мкм. Когда на эту основу был нанесен трафаретной печатью рецептивный слой (толщина слоя примерно 52-65 мкм) шероховатость R_a поверхности верхней поверхности рецептивного слоя составила примерно 0,46 мкм. Когда рецептивный слой был нанесен на эту основу флексографической печатью (толщина слоя примерно 3,6-4,2 мкм) шероховатость R_a поверхности самой верхней поверхности адгезивного слоя составила 0,7 мкм. Хотя это и не является обязательным для данной технологии, представляется, что, в зависимости от требуемых параметров печати, рецептивные слои с относительно низкой шероховатостью (например, R_a≤2 мкм, или даже R_a≤1 мкм) способствуют более однородной ориентации частиц, а значит, возможно, и более глянцевому виду. Также представляется, что более толстый рецептивный слой, в частности, имевший достаточно времени для выравнивания на основе и/или дегазации, может "поглощать" и отчасти снижать исходную шероховатость основы, создавая на самой верхней поверхности более низкую шероховатость, по сравнению с относительно тонким рецептивным слоем, который более строго огибает контур поверхности основы. Можно предположить, что вклад толщины рецептивного слоя во влияние на визуальные параметры печати снижается для основ, более гладких самих по себе (т.е., для печатных основ, выполненных из пластических материалов).

Поперечное сечение металлизированных отпечатков

На фиг. 6А представлено изображение полученное сканирующим электронным микроскопом с фокусированным электронным пучком, показывающее увеличенный вид поперечного сечения слоя частиц, нанесенных на печатную основу, в соответствии с настоящим изобретением. Металлизированная печатная основа была приготовлена в соответствии с приведенным выше описанием, причем рецептивный слой был нанесен трафаретной печатью. Печатный образец был вырезан из печатной основы и прикреплен к заглушке микроскопа проводящим адгезивом. На прикрепленный к заглушке образец было нанесено напылением покрытие тонкого слоя платины (2-3 нм). Подготовленный таким образом образец далее, для наблюдения поперечного сечения, был покрыт более толстым слоем платины с использованием ФИП-СЭМ микроскопа (Zeiss Crossbeam 340). Получение изображения поперечного сечения выполнялось бомбардировкой образца ионами галлия под углом 54° из колонны СЭМ. Изображение было получено при напряжении 1,20 кВ, с рабочего расстояния 2 мм, с использованием колонны СЭМ и внутрилинзового детектора.

В изображении, представленном на фиг. 6А, показаны пять частиц в форме пластинок, соответственно, обозначенных как 502а-502е. Частицы, которые в поперечном сечении имеют вид белых фигур, изображены на более темной пленке, соответствующей рецептивному слою, на который эти частицы были перенесены в печатной станции. Сероватое покрытие над частицами на изображении соответствует платиновому защитному покрытию, нанесенному для получения поперечного сечения и настоящего анализа. Была измерена максимальная толщина каждой частицы (например, с использованием программы анализа изображения ФИП микроскопа), которая составила примерно 47 нм (H1), 54 нм (Н2), 64 нм (Н3), 33 нм (Н4) и 72 нм (Н5), для частиц 502а-502е, соответственно.

Перпендикулярно линии максимальной толщины каждой конкретной частицы проходит ее размер по длине. Максимальный размер по длине может быть измерен для каждой частицы. Максимальный размер по длине для частицы 502с обозначен L3; максимальный размер по длине для частицы 502е обозначен L5.

Поскольку частица 502а не попадает полностью в поле зрения, частица 502а исключена из различных вычислений средних значений.

Усредненная по численности максимальная толщина частиц рассчитывается по формуле:

Havg=SUM(H1…HN)/N

где N обозначает число частиц в исследуемой группе. В данном случае, частица 502а была исключена, оставив 4 частицы. Таким образом, Havg=(54+64+33+72)/4≈56 нм.

Lavg рассчитывается аналогичным образом, позволяя определить усредненное по численности аспектное отношение (ASPavg) четырех выбранных частиц, пользуясь формулой:

ASPavg=Lavg/Havg

Как ясно видно на фиг. 6А, частицы ориентированы в основном или по существу параллельно печатной основе, или согласно локальной топографии печатной основы. Учитывая, что частицы переносятся с донорной поверхности без каких-либо иных изменений ("как есть"), можно предположить, что поверхность частиц, теперь обращенная наверх после нанесения на основу, ранее была обращена к донорной поверхности в секции нанесения покрытия. Таким образом, рассматривая расположение частиц сверху/верхние грани частиц, можно заключить, что все эти частицы были в непосредственном контакте с донорной поверхностью, в той или иной степени. Также можно заметить, что платиновое внешнее покрытие (используемое для приготовления образца) в основном следует контуру частиц на минимальном расстоянии, указывая на то, что слой частиц по существу не имел молекул, которые мешали бы такой близости (например, полимерные связующие материалы). Можно предположить, что небольшой зазор между частицами и платиновым покрытием может быть отнесен, по меньшей мере, отчасти, к покрытию частиц, в данном случае, жирными кислотами.

На фиг. 6Б приведено ФИП-СЭМ изображение, представляющее увеличенный вид поперечного сечения металлического слоя частиц, нанесенного офсетной печатью, причем образец был приготовлен в соответствии с вышеприведенным описанием, а изображение было получено при напряжении 5 кВ и рабочем расстоянии 4,2 мм. Можно заметить, что частицы 502f-502j имеют каждая длину примерно микрометр или более. Удивительно, что они образуют многоярусную структуру по меньшей мере четырех пластов по меньшей мере частично перекрывающихся частиц, где 502f перекрывает 502g, которая сама перекрывает 502h, которая, в свою очередь, перекрывает 502i. Распределение этих пластов частиц и их индивидуальные ориентации, могут меняться от образца к образцу для различных технологий печати, но в целом могут быть представлены как трехмерная решетка частиц внутри матрицы. Некоторые варианты схематически представлены примерами на фиг. 7В и 7Г, более подробно рассмотренными ниже.

Возвращаясь к СЭМ изображению, приведенному на фиг 6Б, можно заметить, что величина зазоров между частицами по порядку величины совпадает с их толщиной толщины. Например, промежуток между 502f и 502g составляет примерно 1,5-2,5 средней толщины этих чешуек. Снова возвращаясь для сравнения к фиг. 6А, замечаем, что расстояние между 502b и 502с, имеющими примерно аналогичное перекрытие, явно меньше толщины частиц в области этого "зазора". Можно предположить, что промежутки, формирующиеся между частицами, напечатанными известными способами, возникают из-за наличия связующих материалов между (и, возможно, вокруг) прилегающих групп частиц.

На фиг. 6В приведено ФИП-СЭМ изображение, представляющее увеличенный вид поперечного сечения слоя частиц, нанесенных на печатную основу способом в соответствии с настоящим изобретением, причем слой частиц был впоследствии покрыт лаком (Wesscot® 3501 UV-varnish) и отвержден УФ излучением. Металлизированная печатная основа была приготовлена согласно приведенному выше описанию, причем рецептивный слой был нанесен флексографической печатью. Печатный образец был вырезан из печатной основы и прикреплен к заглушке микроскопа проводящим адгезивом. Образец, закрепленный на заглушке микроскопа, был покрыт напылением 2-3 нанометрового слоя платины. Приготовленный таким путем образец далее покрывался для наблюдения поперечного сечения более толстым слоем платины с использованием ФИП-СЭМ микроскопа (Zeiss Crossbeam 340). Получение изображения поперечного сечения выполнялось бомбардировкой образца ионами галлия под углом 54° из колонны СЭМ. Изображение было получено при напряжении 5,0 кВ, с рабочего расстояния 4,1 мм, с использованием колонны СЭМ и внутрилинзового детектора.

На фиг. 6В показана нижняя часть ФИП-СЭМ изображения, в котором основа видна как более светлая самая нижняя секция изображения, а платиновое покрытие не видно. Можно заметить, что частицы в основном имеют согласованную ориентацию, с небольшим перекрытием краев и короткими промежутками, формирующими светлые "пунктирные линии", "черточки", соответствующие отдельным частицам. Сформированный таким образом слой частиц в основном параллелен поверхности основы или, точнее, поверхности нанесения частиц рецептивного слоя, причем положение частиц в поперечном сечении соответствует поверхности рецептивного слоя. Поскольку на данном изображении рецептивный слой и лаковое внешнее покрытие видны одинаковым черным цветом, слой частиц, нанесенный представленным способом, можно наблюдать по границе между ними, а внешнее лаковое покрытие не влияет на расположение монослоя.

На фиг. 6Г представлено ФИП-СЭМ изображение, показывающее поперечное сечение обычного печатного слоя металлических частиц, причем металлизированная краска (Super Sheen Silver 877, компании Kingfisher Inks, Соединенное Королевство) имеет водную основу, как и композиция частиц, описанная в раскрытом здесь процессе печати. Поскольку обычные металлизированные краски, как правило, содержат значительное количество связующих смол, окружающих частицы, на этот печатный образец лаковое внешнее покрытие не наносилось. Поперечное сечение было приготовлено согласно приведенному выше описанию, а изображение было получено при напряжении 5 кВ на рабочем расстоянии 4,2 мм тем же оборудованием, что было описано применительно фиг. 6В.

На фиг. 6Г показана часть ФИП-СЭМ изображения, в котором между светлой основой в самой нижней секции изображения и платиновым внешним покрытием в самой верхней секции, нанесенным для подготовки образца, видна темная пленка связующего материала. Частицы нанесенной обычным способом металлизированной краски на водной основе выглядят как беловатые полоски внутри более темного ободка, сформированного связующим материалом. Видно, что частицы образуют несколько пластов с частыми значительными перекрытиями между частицами соседних слоев. В настоящем сопоставительном примере, частицы демонстрируют формирование перекрывающихся слоев, а внутри слоя связующего материала они располагаются преимущественно вдали от основы (как схематично показано на фиг. 7Г, описание которого приводится далее).

Различные типы слоев частиц, которые могут быть получены описанным выше способом печати, схематически иллюстрируются поперечным сечением по плоскости х-y, показанным на фиг. 7А и 7Б. В то время как частицы 502, с внешней поверхностью 504, показаны имеющими продолговатую форму поперечного сечения (например, соответствующую форме пластинки), этим изобретение не ограничивается. Частицы 502 расположены поверх рецептивного слоя 26, который, в свою очередь, выборочно нанесен на воспринимающую изображение поверхность 80 печатной основы 20, в результате чего получается печатная конструкция (структура) 500 с монослоем 510 частиц. Как было показано ранее, внешние поверхности 504 частиц могут быть гидрофобными.

В настоящем описании и приведенной далее формуле изобретения, термином "монослой", применительно к частицам, расположенным на подложке, например донорной поверхности, обозначается слой отдельных частиц (обычно, мозаичный слой), в котором по меньшей мере 85% по численности частиц имеет непосредственный контакт с донорной поверхностью, более типично, по меньшей мере 90%, по меньшей мере 93%, по меньшей мере 95%, по меньшей мере 97%, по меньшей мере 98% или по меньшей мере 99% частиц.

В настоящем описании и приведенной далее формуле изобретения, термином "монослой", применительно к частицам, прикрепленным к основе, например, печатной основе, обозначается слой отдельных частиц (обычно, мозаичный слой), в котором по меньшей мере 85% по численности частиц имеет непосредственный контакт с рецептивным слоем основы, более типично, по меньшей мере 90%, по меньшей мере 93%, по меньшей мере 95%, по меньшей мере 97%, по меньшей мере 98% или по меньшей мере 99% частиц. Как более подробно пояснено ниже, когда определение наличия или отсутствия контакта выполняется с использованием изображения поперечного сечения, полученного средствами ФИП-СЭМ (или аналогичного), может показаться, что у некоторых частиц нет контакта с рецептивным слоем, хотя, в действительности, они касаются рецептивного слоя в другой плоскости. Соответственно, для случая, когда определение наличия или отсутствия контакта выполняется с использованием изображения поперечного сечения, например, в поле зрения поперечного сечения, термин "монослой" используется для обозначения слоя отдельных частиц, в котором по меньшей мере 70% по численности частиц имеет непосредственный контакт с рецептивным слоем основы, более типично, по меньшей мере 75%, по меньшей мере 80%, по меньшей мере 85%, по меньшей мере 90% или по меньшей мере 95% частиц.

Монослои в настоящем изобретении (как монослои частиц, расположенных на донорной поверхности, так и монослои, находящиеся на печатной основе) могут иметь коэффициент покрытия поверхности по меньшей мере 20%, по меньшей мере 50%, по меньшей мере 60%, по меньшей мере 70%, по меньшей мере 80%, по меньшей мере 90% или по меньшей мере 95%, или в интервале от 20% до 100%, от 40% до 100%, от 50% до 100%, от 60% до 100%, от 80% до 100% или от 80% до 95%. Коэффициент покрытия поверхности может быть оценен анализом изображения СЭМ, полученного с направления, нормального к поверхности с частицами, например, по изображениям СЭМ, показанным на фиг. 5Д и 5Е. Анализ может быть выполнен вручную, либо с использованием программы анализа изображения, в соответствии с устойчивыми методами, хорошо известными специалистам.

Как было показано ранее, поверхности 504 частиц 502 в данном варианте выполнения обладают гидрофобностью.

На чертеже на фиг. 7А несколько частиц показаны частично перекрывающимися, например в секции А, причем такое перекрытие образует слой с общей толщиной Т. В секции В частицы показаны близко прилегающими, в то время как секция С соответствует зазору между соседними частицами, различимому с направления, в основном ортогонального широкой поверхности печатной основы 20. В секции D частица 502' показана не имеющей контакта с рецептивным слоем, согласно изображению в данном х-y поперечном сечении. Однако такая перекрывающаяся частица может быть расположена поверх частиц, соприкасающихся с лежащим под ними слоем так, что она могла бы соприкасаться с рецептивным слоем в другой точке (не показана) вдоль направления z. В секции Е показана частица 502'', перекрытая более чем одной прилегающей частицей.

На фиг. 7Б показан альтернативный вариант выполнения, в котором монослой 510 частиц имеет дополнительное внешнее покрытие 520. Хотя это и не показано в данной иллюстрации, представляется, что на границе раздела рецептивного слоя 26 (и расположенным на нем монослоем 510 частиц) и внешним покрытием 520, или вблизи этой границы, могут быть заключены маленькие воздушные пузырьки. Это может способствовать визуальному различению границы между такими слоями, как это показывает исследование методом ФИП-СЭМ или любым другим устойчивым методом.

Следует заметить, что хотя показанный на фиг 7А и 7Б монослой 510 сформирован поверх рецептивного слоя, он может слегка проникать и быть частично погруженным внутрь рецептивного слоя, в зависимости от условий процесса и выбранных материалов. Более того, слой, в целом аналогичный слою 510, может быть сформирован на донорной поверхности 12.

На фиг. 7В-7Д схематически представлены поперечные сечения печатных конструкций, полученных с использованием известных технологий печати. Во избежание неопределенности, ни один из представленных чертежей не приведен в масштабе, что, в частности, относится к фиг. 9А-Б и 10А-В, сравнение которых может быть только качественным.

На фиг. 7Б и 7В показаны печатные конструкции, полученные с использованием красок, содержащих обычную смесь частиц и связующего материала, причем для нанесения подобных красок со связующим материалом на печатную основу 20 используют известные способы. Слой 530 иллюстрирует пленку связующего материала, или матрицу, обычно сформированную на основе с использованием известных красок и способов. В этих случаях, как показано, обычно получаются пласты частиц, причем частицы в пласте, более отдаленные от поверхности печатной основы, часто не имеют непосредственного контакта с основой. В зависимости от способа печати, используемых в процессе материалов и условий процесса, характер расположения частиц может быть двух типов. На фиг. 7В схематически показан случай, когда частицы 506 не образуют перекрывающихся слоев, и по меньшей мере отчасти хаотично распределены и/или ориентированы внутри матрицы связующего материала. Внешние поверхности частиц 506 не обязательно должны быть гидрофобными. На фиг. 7Г схематически представлен альтернативный случай, где частицы 508 образуют перекрывающиеся слои, имея тенденцию перемещения к границе раздела между пленкой связующего материала и воздухом. Это явление наблюдается в отношении частицы 502k, показанной на фиг. 6Б. Поэтому такие частицы в известных печатных конструкциях/структурах стремятся формировать градиент в распределении, характеризующийся большей плотностью вблизи границы раздела с воздухом. Частицы, образующие перекрывающиеся слои, обычно более равномерно ориентированы внутри матрицы связующего материала. На фиг. 7Д представлено типовое металлизированное изображение, полученное печатью металлизированной фольгой. В такой печатной конструкции адгезивный слой 540 обычно переносится с металлическим слоем 550 с тем, чтобы обеспечить прикрепление металлического слоя к основе 20. Как было ранее показано при рассмотрении печатных конструкций в соответствии с настоящим изобретением, известные печатные конструкции могут иметь дополнительное внешнее покрытие (не показано).

Предполагается что поперечные сечения металлизированной печатной продукции, полученные при нанесении обычных металлизированных красок, будут отличаться от показанных выше предложенных в изобретении печатных конструкций по меньшей мере одним из: А) частицы обычных металлизированных красок образуют несколько слоев, большая часть которых не имеет прямого контакта с поверхностью основы; В) частицы обычных металлизированных красок могут быть хаотически ориентированы относительно поверхности основы; С) частицы обычных металлизированных красок погружены в большие массы связующих полимеров или окружены ими; D) частицы обычных металлизированных красок могут формировать градиент концентрации в матрице связующего материала, причем их плотность увеличивается по мере приближения к границе раздела с воздухом; Е) частицы обычных металлизированных красок могут образовывать трехмерные решетки частиц внутри матрицы, не имеющие физических границ между "внутренними слоями", при их наличии.

Авторы изобретения установили, что печатные конструкции в соответствии с настоящим изобретением, даже и состоящие из металлических частиц, имеющих электропроводящую сердцевину или выполненные из проводящего материала, неожиданно оказываются не проводящими электричества, даже при "полном" покрытии поверхности. Это свойство, обнаруженное с помощью четырехзондовой измерительной установки, позволит безопасно использовать продукцию с такими печатными конструкциями в СВЧ печах.

В описании и формуле настоящего изобретения, каждый из глаголов "содержать", "включать" и "иметь", и их формы, показывает, что включаемые составляющие, компоненты, элементы, шаги или части не обязательно должны соответствовать полному перечню включающих их составляющих, компонентов, элементов, шагов или частей. Этими терминами охватываются термины "состоящий из" и "состоящий в основном из".

Используемые в настоящем изобретении формы единственного числа неопределенных и определенного артиклей относятся и к множественному числу и означают "по меньшей мере один" или "один или более", если контекст явно не подразумевает иное.

Термины положения или движения, например, "верхний", "более низкий", "правый", "левый", "нижний", "снизу", "опущенный", "низкий", "верхний", "сверху", "поднятый", "высокий", "вертикальный", "горизонтальный", "назад", "вперед", "перед (в технологической линии)", "после (в технологической линии)", а также их грамматические производные, могут быть использованы в настоящем описании только для иллюстративных целей, для обозначения относительного положения, размещения или смещения определенных компонентов, обозначения первого и второго компонента в данной иллюстрации или то и другое. Эти термины не обязательно показывают что, например, "нижний" компонент расположен ниже "верхнего" компонента, поскольку эти направления, компоненты или и то и другое, могут быть зеркально отражены, повернуты, сдвинуты в пространстве, помещены с диагональной ориентацией или положением, помещены горизонтально или вертикально, или аналогично изменены.

Если не указано иначе, использование выражения "и/или" между последними двумя элементами перечня опций для выбора показывает, что выбор одной или более из перечисленных опций допустим, и может быть сделан.

В раскрытии, если не указано иначе, выражения "в основном" и "примерно", которые изменяют условие или соотношение, характерное для признака или признаков варианта выполнения предложенной технологии, должны пониматься как означающие, что условие или характеристика определены внутри границ, приемлемых для работы варианта выполнения в рамках предполагаемого применения, либо с вариациями, ожидаемыми от выполняемого измерения и/или от используемого измерительного инструмента.

В то время как настоящее изобретение было описано применительно к конкретным вариантам выполнения и в основном ассоциированными с ними способами, для специалистов в данной области будут очевидными изменения и преобразования этих вариантов выполнения и способов. Настоящее изобретение не должно восприниматься ограниченным описанными здесь конкретными примерами.

Для улучшения понимания или дополнения раскрытия настоящего изобретения, все упомянутые здесь публикации, патенты и патентные заявки, включающие, в частности приоритетные заявки заявителя, включены во всей полноте посредством ссылок, как полностью приведенные в настоящем описании.

Реферат

В заявке описана печатная конструкция, включающая: печатную основу, имеющую воспринимающую изображение поверхность и рецептивный слой, по меньшей мере частично покрывающий воспринимающую изображение поверхность и имеющий поверхность нанесения частиц, удаленную от воспринимающей изображение поверхности. Причем толщина рецептивного слоя опционально составляет по меньшей мере 1000 нанометров. А также множество отдельных частиц, скрепленных с поверхностью нанесения частиц и формирующих на ней монослой. 39 з.п. ф-лы, 7 ил.

Формула