形成裝飾性耐磨層的方法
【技術領域】
[0001] 本公開大體上涉及用于建筑板，如地板和墻板的數字創建裝飾表面的領域。本公 開涉及形成印刷層的方法和包含這樣的印刷層的半成品和板。
[0002] 應用領域
[0003] 本發明的實施方案特別適用于由包含芯、裝飾層和優選在該裝飾層上的透明耐磨 結構化層的地板板材形成的地板。優選實施方案是層壓地板和塑料基LVT地板。下列技術、 已知技術的問題和本發明的目的和特征的描述因此，作為非限制性實例，尤其針對這一應 用領域，特別針對具有彈性覆蓋層的地板。
[0004] 應該強調，本發明的實施方案可用于在任何表面上制造數字圖像，但平板，例如籠 統而言建筑板、墻板、天花板、家具部件和通常具有帶有高級裝飾圖案的大表面的類似產品 是優選的。本發明的基本原理可用于在致密表面，如塑料或金屬箱和聚合物浸漬或涂布紙 或箱上施加數字印花。
[0005] 罝量
[0006] ^描述用于描述背景和可能包含本發明的公開中的優選實施方案的特定部分 的廣品、材料和制造方法。
[0007] 絕大多數層壓地板根據通常被稱作直接壓貼(Direct Pressed Laminate) (DPL) 的制造方法制造。這樣的層壓地板具有由6-12毫米纖維板構成的芯、0.2毫米厚的由層壓材 料構成的上裝飾覆蓋層和0.1-0.2毫米厚的由層壓材料、塑料、紙或類似材料構成的下平衡 層。
[0008] 層壓地板的覆蓋層的特征在于通常用彼此疊加的兩個分開的紙層獲得裝飾和耐 磨性質。裝飾層通常是印刷紙，耐磨層是包含小氧化鋁粒子的透明貼面紙。
[0009] 該印刷裝飾紙和該貼面紙被三聚氰胺甲醛樹脂(通常被稱作密胺樹脂)浸漬。該浸 漬基于兩步法，其中該紙在第一步驟中經過液體密胺樹脂浴，在第二步驟中干燥成完全被 干燥密胺樹脂浸漬和覆蓋的片材。在浸漬前具有60-80gr/m2的重量的裝飾紙包含通常大約 50重量％的三聚氰胺甲醛熱固性樹脂。貼面紙中的樹脂含量甚至可以更高。在壓制過程中 與裝飾紙接觸的貼面紙的一面上施加氧化鋁粒子并在浸漬過程中并入樹脂層中。在大的不 連續或連續層壓機中將這些浸漬紙層壓到HDF芯上，在此樹脂在高熱（大約170°C)和壓力 (40-60巴）下固化且這些紙層壓到芯材上。壓花壓板或steal belt形成表面結構。
[0010] 數字印刷可用于在裝飾紙張上或在貼面紙上印刷圖像。通常在浸漬前進行數字印 刷并且無法完全利用數字技術提供的靈活性。如果可以在浸漬后并在浸漬紙上進行數字印 刷或如果可以避免浸漬，則是有利的。直接在三聚氰胺浸漬紙上印刷是困難的，因為施加在 三聚氰胺層上的墨滴在印刷過程中并尤其在干燥三聚氰胺層在壓制操作過程中變成液體 并浮起時滲開。
[0011]層壓地板也可能具有涂覆紙、箱或塑料箱的表面，且此類箱材料難以數字印刷。使 用通常為聚氨酯清漆的保護性耐磨透明層覆蓋印刷裝飾。
[0012]通常被稱作LVT地板的豪華塑料瓷磚(Luxury Vinyl Tile)被設計為由與增塑劑 混合的熱塑性PVC制成的層狀產品。名稱LVT有點誤導，因為大部分LVT地板具有帶有木材圖 案的板材尺寸。
[0013] 使用基于壓延機輯乳（calendar rolling)或擠出的熱成型形成PVC層。在壓延機 輥乳過程中，將PVC材料加熱至其軟化溫度并暴露在輥筒之間的壓力下，并冷卻。
[0014]基層或芯主要由與白堊和/或石灰石填料混合的PVC制成并在上側具有優質印刷 裝飾PVC箱。通常在該裝飾箱上施加具有0.2-0.6毫米厚度的乙烯樹脂透明耐磨層。當加熱 PVC時，其變得像糊一樣軟并在熱和壓力下粘合到其它PVC材料上以及在冷卻至室溫時粘合 到有機和無機纖維或礦物上。基層、裝飾箱和透明層在連續或不連續壓機操作中在熱和壓 力下熔接或層壓在一起。該層壓板在壓制后退火以除去應力和實現提高的尺寸穩定性。壓 延機輥乳、壓制和退火通常在120°C-160°C的溫度下進行。退火可以與在大約25°C-30°C下 老化幾天相結合。
[0015] 用覆蓋芯的深色并為輪轉凹版印刷工藝（其中使用結合到PVC表面上的特殊溶劑 基墨水)提供底色的白色裝飾箱獲得裝飾效果。這樣的墨水難以與環保、靈活和成本有效的 印刷法結合，尤其是在使用數字印刷法時。
[0016] LVT地板與例如層壓地板相比提供若干優點，如深壓花、撓性、與濕度相關的尺寸 穩定性、防潮性和較低噪音。LVT地板的數字印刷僅在實驗階段，因為難以在塑料箱上印刷， 但如果引進，會提供優于傳統印刷技術的重大優勢。
[0017] 概括而言，可以提到，主要由于墨水的高成本和工業印刷機的高投資成本以及由 于難以在此類地板用途中所用的特定表面材料上施加數字印花的事實，僅數字印刷少量地 板，尤其是乙烯基地板和層壓地板。
[0018] 一些術語的定義
[0019]在下文中，安裝好的地板的可見表面被稱作"正面"，而面向底層地板(sub floor) 的該地板的相反面被稱作"背面"。
[0020] "上"是指朝向正面，"下"是指朝向背面。"垂直"是指垂直于表面，"水平"是指平行 于表面。
[0021] "粘合劑"是指接合或有助于接合兩個粒子或材料的物質。粘合劑可以是液體、粉 末基、熱固性或熱塑性樹脂和類似物。粘合劑可以由在互相接觸時反應的兩種組分，例如水 和干燥二聚氰胺構成。
[0022] "數字印刷"是指用于以預定圖案安置著色劑的流體滴的數控噴射到表面上。
[0023] 已知技術及其問題
[0024] 下面描述工業上用于提供數字印花的常見技術。這些方法可以部分或完全與根據 本公開制造數字印花的優選實施方案以各種組合使用。
[0025] 高清晰度數字噴墨印刷機使用非擊打式印刷法。該印刷機具有印刷頭，其以非常 精確的方式將墨滴從印刷頭"發射"到表面。
[0026] 工業印刷機通常基于單程印刷(Single Pass Printing)法，其使用固定印刷頭， 寬度與印刷介質的寬度對應。印刷表面在印刷頭下方移動。此類印刷機具有高容量并配有 在進給方向上一個接一個排列的固定印刷頭。一般而言，各印刷頭印刷一種顏色。此類印刷 機可以為各用途定制。
[0027]必須使用合適的印刷頭以獲得高印刷質量和速度。印刷頭具有幾個小噴嘴，它們 可以以受控方式以柵格圖樣發射和施加墨滴。
[0028]通常被稱作噴泡印刷(bubble jet printing)的熱印刷頭技術使用具有一系列各 含加熱器的微室的印刷墨盒。為了從各室中噴射微滴，使電流脈沖經過加熱元件以使該室 中的墨水快速汽化以形成氣泡，這造成大幅增壓，以經噴嘴并向要印刷的表面推出墨滴。 [0029]熱技術的限制在于由于噴射過程基于熱，該墨水必須耐熱，通常高達300°C。這使 得極難制造顏料基多色熱印刷頭。
[0030] 大多數商業和工業噴墨印刷機使用壓電印刷頭技術，這是地板工業中使用的主要 技術。各噴嘴后方的墨水填充室中的壓電晶體材料(通常被稱作Piezo)代替加熱元件使用。 當施加電壓時，該壓電材料變形，這生成迫使墨滴從噴嘴中射出的流體壓力脈沖。與熱噴墨 相比，壓電噴墨允許更多種多樣的墨水和更尚的粘度。
[0031] 可以使用許多不同的墨水類型。主要組分是提供顏色的著色劑、將著色劑粘合到 要印刷的表面上的粘合劑和用非接觸施加法將著色劑和粘合劑在明確劃分的小滴中從印 刷頭轉移到表面上的液體載體。該著色劑是染料或顏料或兩者的組合。該載體流體可以是 水基或溶劑基的。該載體流體在表面上蒸發并留下著色劑。可UV固化墨水類似于溶劑基墨 水，但載體流體在暴露在強紫外線下時固化。
[0032] 顏料是懸浮或分散在液體載體各處的固體著色劑粒子的極細粉末。顏料基墨水通 常通過使用彩色顏料和幾種化學品單獨混合在一起。
[0033] 與染料基墨水相比，顏料墨水通常更光穩定，尤其在暴露在紫外線下時，并且更耐 褪色。它們因此用于幾乎所有地板用途。包含彩色顏料的水基數字墨水尤其適用于地板用 途并可提供在許多不同材料中的優質印刷方法，只要該材料具有允許液體部分滲入該表面 上部的表面結構。
[0034] 通常顏料不粘著到光滑表面上。它們類似于砂粒并容易從大多數干燥光滑表面上 脫除。因此通常將水基載體流體與少量的幾種其它添加劑混合以提供特殊的墨水和印刷性 質，如提供顏料與表面的粘附力的粘合劑、點擴大(dot gain)、pH水平、墨滴形成、印刷頭的 腐蝕、耐褪色等。在墨水組合物中摻入充當粘合劑的樹脂限制了顏料的可能量，因為這兩種 組分都提尚墨水粘性。
[0035] 使用包含彩色顏料的水基墨水的數字印刷是可以在例如紙基底上以及在幾種粉 末基材料中提供優質印刷的非常靈活環保的方法。其在使用特殊材料，如熱塑性材料或三 聚氰胺浸漬紙作為裝飾品的基底的一些地板用途中無法充分利用。墨滴在擊中不能吸收液 體水基墨滴的致密表面時浮起并滲開。如果可以用水基墨水在這樣的緊實致密表面上形成 數字圖像，會是重大優勢。
[0036] 使用幾種方法改進施加在光滑表面上的數字印花的印刷性質。此類方法包含特殊 墨水和各種類型的涂料。
[0037] WO 2009/097986描述了通過用開放纖維涂布基于纖維的紙以改進印刷質量和促 進印刷步驟后的浸漬來制造特殊印刷紙的方法。當在例如三聚氰胺浸漬紙(其中所有纖維 被三聚氰胺層覆蓋)上印刷時，無法使用這種方法。
[0038] WO 2001053387描述了在PVC地磚基底上形成印花的轉印法。該方法涉及在層壓 nip將最初在紙輥上的印刷設計的墨水轉印到地磚基底上。隨后在層壓后立即用退卷操作 除去紙。沒有描述墨水和紙類型或該印花可以是數字印花，且該方法沒有給出如何獲得數 字印花或轉印到熱塑性材料上的指導。
[0039] US 20110180202描述了可以將數字形成的圖像，如升華染料熱轉印到乙烯基地板 材料上。在160°C-210°C的溫度下進行熱活化并且這高于LVT地板中所用的PVC材料的正常 軟化溫度。因此需要該地板材料的增強的熱-機械性質以抑制由熱暴露造成的收縮。這是主 要缺點并且在包含傳統PVC材料的LVT地板中無法使用該印刷方法。
[0040] 所謂的干浸漬是已知的并已長期應用。在未浸漬的裝飾紙下方施加浸漬芯