[发明专利]用于固化油墨或墨粉层的方法及具有固化单元的印刷系统

说明书

一种用于使基材上的光化光敏油墨或墨粉层固化的方法，所述方法包括：用在320nm和445nm之间的第一光谱范围内的第一辐射剂量D1，然后用在200nm和319nm之间的第二光谱范围内的第二辐射剂量D2辐射光化光敏油墨或墨粉层的辐射步骤，其中所述第一辐射剂量与第二辐射剂量之比D1/D2在0.25和500之间，更优选在0.25和200之间，甚至更优选在0.50和100之间。

技术领域

本发明的领域涉及用能量可固化型油墨或墨粉进行印刷。具体的实施方式涉及一种用于使基材上的光化光敏油墨或墨粉层固化的方法，并且涉及实施该方法的印刷系统。

背景技术

用能量可固化型油墨或能量可固化型干燥或液体墨粉进行印刷是已知的。该领域的发展集中于在使油墨或墨粉沉积于基材上之后更有效地进行固化。

第一类已知的能量可固化型喷墨印刷系统使用汞(蒸气)灯泡。这些灯泡能够在各种波长下产生一个或多个峰值强度(W/cm²)和一定剂量的UV辐射(J/cm²)。UV辐射根据发射波长进行分类。可以区分为以下几个类别：A亚类UV辐射(UVA：320nm至390nm)，B亚类 UV辐射(UVB：280nm至320nm)，C亚类UV辐射(UVC：200nm至280nm)，V亚类UV辐射(UVV：390nm至445nm)。分布在整个油墨中的光引发剂能够捕获灯泡发射的UV光子。光引发剂在暴露于光时分解成自由基，这促进了油墨层表面处以及油墨层主体内的交联。

用少量的铁、镓等掺杂灯泡可能会改变灯泡发射的UV波长的分布。较高的波长对于改善固化发生深度可能是有益的。

灯泡的缺点是工作温度高(灯泡表面可达到650℃至900℃)，这会通过发射大量红外辐射而将热量传递给基材。这些温度可能会导致问题，特别是如果基材为聚合的、薄的或热敏的。已经努力使用各种技术来降低灯泡发射的温度，包括二向色反射器以及空气和/或水冷却系统。

UV发光二极管(LED)技术的进步已经克服了与中压汞灯泡相关的一些缺点。UVLED 具有相对有限的波长范围，通常为UVA和UVV，例如405nm、395nm、385nm、365nm，但是LED表现出高峰值强度。UV LED具有功耗更低，使用寿命更长的优点。UV LED与特殊的油墨制剂联合使用，这导致低得多的热量输出，并因此导致潜在的基材范围更大。但是，在可用的波长范围内，有限的固化发生在油墨表面处。而且，固化受到存在于油墨表面的氧自由基的限制，氧自由基抑制了网络的形成和交联。现有解决方案已经尝试通过使用例如氮气“覆盖层(blanket)”来减少和/或消除存在于油墨层表面附近的氧气，以减少或消除氧气的存在。有时出于相同的目的而使用临时的(反面)箔(temporary(counter)foil)。但是，这样的解决方案需要额外的部件和足够的空间来产生这种氮气覆盖层或短时间的可逆层压。即使在存在氧气的情况下，其他溶液也会改变油墨的组成，以增加油墨的表面固化。通过选择合适的光引发剂，可以通过LED固化实现所需的表面固化和贯穿固化(through cure)；然而，可能会由于光引发剂的片段和/或重组片段而出现辐射后油墨发黄。这可以通过使用非常复杂的光引发剂来克服，使得油墨非常昂贵。总而言之，使用现有技术很难在不发黄的情况下以可接受的成本结合UV-LED的优势。

WO 2016/144839 A1公开了一种印刷系统，该印刷系统可用于通过将最近沉积的油墨暴露于两个光源来提高包括UV可固化型油墨在内的油墨制剂的表面和深度固化，所述两个光源为：第一光源，该第一光源配置为发射一个或多个UVC辐射波长；随后是第二光源，该第二光源配置为发射一个或多个UVA、UVB或UVV辐射波长。基材被配置为使得由印刷头所沉积的油墨在暴露于第二光源之前暴露于第一光源。据解释，由于第一光源的UVC波长较短且能量高，辐射通常不能深入地渗透到油墨层中，但是可以证明对使油墨层的上层固化是有效的。据进一步解释，由于第二光源的波长较长且能量较低，因此第二光源的辐射能够更深入地渗透到能量可固化型油墨层中。在所公开的印刷系统中，印刷头、第一光源和第二光源耦合在滑架上，该滑架耦合到导轨上，以允许该滑架越过基材。

发明内容