可印刷的彩色墨水混合物、用於製造彩色印刷物的方法和彩色墨水混合物的應用的製作方法

2023-04-24 01:54:31 2

可印刷的彩色墨水混合物、用於製造彩色印刷物的方法和彩色墨水混合物的應用的製作方法
【專利摘要】本發明給出一種可印刷的彩色墨水混合物，所述彩色墨水混合物具有介質、正磷酸、至少一種金屬氧化物和至少一種顏料。此外給出一種方法，通過所述方法能夠製造在玻璃表面或者陶瓷表面上的彩色的印刷物（2）。最後給出所述彩色墨水混合物的用於發光體（10）上的彩色的印刷物（2）的應用。
【專利說明】可印刷的彩色墨水混合物、用於製造彩色印刷物的方法和彩色墨水混合物的應用
【技術領域】
[0001]本申請涉及一種可印刷的彩色墨水混合物、一種用於在玻璃表面或陶瓷表面上製造彩色印刷物的方法和彩色墨水混合物用於發光體上的彩色印刷物的應用。
【背景技術】
[0002]對於玻璃表面或陶瓷表面例如發光體上的彩色標識，期望持久的、耐候性和耐化學性的印刷物。到目前為止，為了這個目的例如使用硼酸鉛氧化銅膏，但是所述硼酸鉛氧化銅膏由於其鉛含量應標識為是有毒的(T)和是對環境有害的(N)，並且因此提出了對於存放、處理和環境保護的特殊要求。到目前為止，已知的無鉛的加工一部分是粘度穩定性不足的和/或僅適合於幾種所選定的顏料。此外製造這樣的彩色墨水需要耗費的研磨工藝和分散工藝。

【發明內容】

[0003]本發明的目的因此在於提供可印刷的彩色墨水混合物，所述可印刷的彩色墨水混合物具有改善的特性。這個目的通過根據權利要求1所述的彩色墨水混合物來實現。用於在玻璃表面和陶瓷表面上製造彩色印刷物的方法、彩色墨水混合物用於發光體上的彩色的印刷物的應用以及所述彩色墨水混合物和所述方法的實施方式是從屬權利要求的主題。
[0004]根據一個實施方式給出一種可印刷的彩色墨水混合物，所述可印刷的彩色墨水混合物具有介質、正磷酸、至少一種金屬氧化物和至少一種顏料。
[0005]在下文中「彩色墨水混合物」可理解為顏料製備或者顏料漿料，也就是其中分散地存在有顏料的液體。
[0006]在下文中「介質」可理解為分散劑或者分散介質或液體，在所述液體中存在至少一種分散的相例如顏料。
[0007]在下文中「至少一種金屬氧化物」和「至少一種顏料」可理解為在彩色墨水混合物中或者存在一種或者多種不同的金屬氧化物或顏料。如果沒有其它的說明，那麼在下文中術語「一種金屬氧化物」、「多種金屬氧化物」、「一種顏料」和「多種顏料」也以這種含義來理解。
[0008]彩色墨水混合物作為這些成分的懸浮液而存在，也就是說固體的顏料分散在液體的混合物中。這種懸浮液具有非常好的粘度穩定性，因為金屬氧化物和顏料不與由介質和正磷酸組成的混合物起反應。因此確保彩色墨水混合物的存放穩定性，例如存放至少十二個月。
[0009]此外通過適當地選擇成分能夠提供不具有有毒或者對環境有害的組分的彩色墨水混合物。因此可印刷的彩色墨水混合物符合RoHS標準(關於限制在電子電器設備中使用某些有害成分的指令)。例如能夠選擇所有無鉛的成分。
[0010]彩色墨水混合物中的顏料能夠從無機顏料中來選擇。能夠在彩色墨水混合物中使用任意無機顏料，因為無機顏料與介質和正磷酸兼容並且被正磷酸和介質足夠地潤溼。
[0011]根據一個實施方式,介質以從25重量％至45重量％的含量存在於彩色墨水混合物中。經由介質的濃度，能夠根據應用調節懸浮液的所需要的加工粘度。
[0012]此外正磷酸以從8重量％至22重量％的含量存在於彩色墨水混合物中。在處理彩色墨水混合物之後，也就是說例如對在玻璃表面和陶瓷表面上的印刷物進行烘烤之後，藉助於包含8%至22%的正磷酸的彩色墨水混合物製造的彩色的印刷物在玻璃表面或陶瓷表面上具有足夠的粘附強度、穩定性和耐磨損性。彩色墨水混合物中含量小於8重量％的正磷酸可能降低粘附強度、穩定性和耐磨損性，高於22重量％的含量可能加強彩色墨水混合物的腐蝕性，以至於例如可能使得用於印刷彩色墨水混合物的金屬工具受到損傷。正磷酸在彩色的印刷物的烘烤期間濃縮為環狀偏磷酸鹽和/或鏈狀多磷酸鹽。在這裡所產生的玻璃狀的結構使得顏料顆粒彼此連接並且與玻璃或陶瓷表面連接。
[0013]此外在彩色墨水混合物中能夠存在具有含量為從I重量％至3重量％的至少一種金屬氧化物。因此實現了非常好的粘附強度、穩定性和耐磨損性。彩色墨水混合物中含量小於I重量％的金屬氧化物可能導致彩色墨水混合物的粘附強度、穩定性和耐磨損性的下降。高於3重量％的含量對於之前提到的特性不產生任何進一步的改善。因此能夠在彩色墨水混合物中使金屬氧 化物的含量不高於3重量％，以便節省成本和材料。
[0014]至少一種顏料能夠以從35重量％至50重量％的含量包含在可印刷的彩色墨水混合物中。因此在彩色墨水混合物中以及在由其所製造的彩色的印刷物中產生了好的遮蓋能力和所期望的色彩印象。低於35重量％會降低遮蓋能力並且導致由彩色墨水混合物製造的印刷物的暗淡的外觀，高於50重量％，彩色的印刷會顯現粗糙和多孔的外觀並且導致顏料粉化。
[0015]金屬氧化物能夠在彩色墨水混合物中形成為納米粉末。對此在下文中可理解為金屬氧化物作為粉末存在並且包括粉末顆粒，所述粉末顆粒的平均粒度位於納米尺度範圍中。因此納米粉末的各個顆粒即所謂的初級顆粒具有從15nm至20nm的平均粒度，其中在彩色墨水混合物中也能夠存在顆粒的凝聚物,所述凝聚物能夠具有從30nm至IOOnm的平均粒度。
[0016]作為納米粉末存在的金屬氧化物能夠在彩色墨水混合物中承擔多種功能。作為粘附強度添加劑，它改善了粘附強度、耐磨損性以及耐化學性。作為增稠劑，所述金屬氧化物阻礙了彩色墨水混合物中的顏料的沉澱。因此改善了存放穩定性。
[0017]金屬氧化物能夠包括三價金屬陽離子。例如金屬陽離子能夠從下述組中選擇，所述組包括鋁、鈧、釔和鑭系元素例如鑭或釓的陽離子。也就是說能夠使用例如氧化鋁、氧化釔、氧化釓或者氧化鑭的納米粉末。氧化鈧、氧化釤、氧化鏑、氧化釹和其它的鑭系元素氧化物同樣是可以考慮的。
[0018]所選擇的金屬氧化物具有表面正電荷，由此實現了由彩色墨水混合物製造的彩色的印刷物在帶負電荷的玻璃表面或陶瓷表面上的良好的粘附。這個效果特別能夠通過所提到的金屬氧化物的納米粉末來產生。SiO2的納米粉末例如導致彩色墨水混合物的不太穩定的結構，由此，由這樣的彩色墨水混合物製造的彩色的印刷物不具有對於生產應用而言足夠的粘附強度、耐磨損性和穩定性。
[0019]介質能夠是甘油。特別地，介質能夠包括無水甘油。通過甘油能夠調節彩色墨水混合物的加工粘度。
[0020]正磷酸能夠包含濃度為15%的水。因此正磷酸能夠是85%的磷酸。同樣可使用更低濃度的正磷酸。
[0021]彩色墨水混合物中的顏料能夠從無機的C.1.顏料中選擇。C.1.顏料在本文中被認為是根據顏色指數(Colour Index，C.1.)分類的各種顏料。經由顏色指數，各個顏料能夠分配有明確的結構，對此確保了彩色顏料的明確的分配並且確保了通用的命名。任意無機的C.1.顏料能夠使用在彩色墨水混合物中，因為所述無機的C.1.顏料與介質和正磷酸兼容並且被正磷酸和介質足夠地潤溼。因此能夠通過彩色墨水混合物將所有的、根據應用所期望的顏料製造為彩色的印刷物。不同的無機顏料的混合物也能夠存在於彩色墨水混合物中，以用於產生混合色。
[0022]彩色墨水混合物能夠是無鉛的。因此它是無毒且對環境無害的彩色墨水混合物，所述彩色墨水混合物符合RqHS標準。
[0023]根據前述的實施方案所述的可印刷的彩色墨水混合物因此具有簡單的組成，其中同時存在可使用的顏料的大的可變性並且因此存在可產生的顏色的大的可變性。此外彩色墨水混合物由於其組成特別是存放穩定的，而不發生增稠或沉澱。
[0024]此外給出一種用於在玻璃表面或陶瓷表面上製造彩色的印刷物的方法。所述方法能夠具有如下方法步驟:A)製造一種根據前述實施方案所述的彩色墨水混合物；B)將所述彩色墨水混合物施加到玻璃表面或陶瓷表面上；C)從彩色墨水混合物中去除介質，以及D)烘烤玻璃表面或陶瓷表面上的彩色墨水混合物，以用於產生彩色的印刷物。
[0025]關於可印刷的彩色墨水混合物所做的實施方案就其成分(介質、正磷酸、金屬氧化物和顏料)和其特性而言適用於使用所述彩色墨水混合物的方法。
[0026]該方法能夠尤其簡單且快速地執行。例如在方法步驟A)中的製造彩色墨水混合物的持續時間可能僅至半小時，並且執行方法步驟C)和D)僅可能需要幾分鐘。這與迄今為止的用於製造彩色的印刷物的明顯耗費的方法相比表現出明顯的簡化。
[0027]在方法步驟A)中介質和正磷酸能夠混合，並且至少一種顏料和至少一種金屬氧化物能夠分散在混合物中。因此例如混合無水的甘油和85%的磷酸，添加一種或多種無機的C.1.顏料以及藉助於分散機加入這些無機的C.1.顏料。加工粘度在此能夠藉助於彩色墨水混合物中的介質的含量來調節。例如無水的甘油能夠以來自於範圍25重量％至45重量％的含量存在於彩色墨水混合物中。
[0028]緊接著能夠添加金屬氧化物例如氧化鋁、氧化釔、氧化釓或氧化鑭。在此金屬氧化物能夠作為納米粉末而存在。分散化在室溫中開始，並且導致解聚並且因此導致顏料和金屬氧化物的分離。在方法步驟A)中製造的懸浮液中，金屬氧化物能夠作為粒度為從15nm至20nm的顆粒而存在或者作為粒度為從30nm至IOOnm的凝聚物而存在。因此，在方法步驟A)中的彩色墨水混合物的製造能夠在作業過程中通過分散機來實現。通常的準備步驟如球磨或者藉助於輥軋機的準備步驟是不需要的。
[0029]方法步驟B)能夠通過選自下述組中的方法來實現，所述組包括柔版印刷、鏤空版印刷和絲網印刷。特別地，能夠選擇柔版印刷作為用於將彩色墨水混合物施加在玻璃表面或陶瓷表面上的方法。因此將彩色墨水混合物施加到玻璃表面或陶瓷表面上能夠通過不複雜的、可簡單執行的方法來實現。[0030]彩色墨水混合物在玻璃表面或陶瓷表面上的施加能夠非結構化的或者結構化地進行。藉助於結構化的施加例如能夠將製造標識和/或商標施加在下述產品上，所述產品例如在發光體這種情況下可能具有玻璃表面或者陶瓷表面。
[0031]為了執行方法步驟C)，能夠選擇從250°C至350°C的範圍中選擇出的溫度和從5至8秒的範圍中選擇出的持續時間。通過這種溫度處理能夠蒸發和/或分解介質，例如具有大約220°C的沸點的無水甘油。在這個方法步驟中，此外能夠去除藉以稀釋正磷酸例如85%的正磷酸的水。這種溫度處理例如能夠藉助於氣體燃燒器來進行，壓印有彩色墨水混合物的玻璃表面或者陶瓷表面被旋轉著引導經過所述氣體燃燒器。在此達到例如300°C的溫度，所述溫度足夠去除介質。
[0032]方法步驟D)能夠在從450°C至600°C的範圍中選擇出的溫度下並且以從120秒至150秒的範圍中選擇出的持續時間執行。在這個方法步驟中，烘烤玻璃表面或陶瓷表面上的印刷物。這例如能夠在開放式加熱爐例如直通式加熱爐(Durchschubofen)中進行，或者在封閉式加熱爐例如箱式爐中進行。在爐中也能夠根據應用藉助於溫度分布曲線來執行烘烤。
[0033]在這個熱力學過程中，正磷酸濃縮為偏磷酸鹽和/或多磷酸鹽。一種持久的、耐磨損的並且穩定的、玻璃狀的結構產生，在所述結構中嵌入顏料。在玻璃表面這種情況下，同時蝕刻所述玻璃表面，以至於在玻璃表面和彩色墨水混合物或所產生的玻璃狀的、在其中嵌入顏料的結構之間產生牢固的連接。在烘烤期間，因此在玻璃表面或者陶瓷表面和彩色的印刷物之間產生牢固的連接並且同時產生粘附結實的、耐用的並且耐磨損的結構，在所述結構中嵌入顏料。此外，金屬氧化物-納米粉末活化為粘著劑並且改善了粘附強度和耐磨損性。`
[0034]在方法步驟D)中產生的彩色的印刷物是耐磨損的，具有高的穩定性和在玻璃表面或者陶瓷表面上的好的附著。這例如通過彩色墨水混合物中的含量為8重量％至22重量％的正磷酸產生。這在方法步驟D)中形成為偏磷酸鹽和/或多磷酸鹽。因此形成玻璃狀的結構，在所述結構中嵌入顏料，並且所述結構與被壓印的玻璃表面或者陶瓷表面牢固地連接。在這裡通過使用金屬氧化物改善了粘著強度、穩定性和耐磨損性，所述金屬氧化物優選作為濃度為I重量％至3重量％的納米粉末而存在。
[0035]此外根據前述的用於發光體上的彩色的印刷物的實施方案，提出一種彩色墨水混合物的應用。在本文中發光體例如可理解為具有玻璃表面或者陶瓷表面的燈、白熾燈或者類似的元件。
[0036]發光體能夠結構化地壓印有彩色墨水混合物，由此例如能夠將製造標識或者商標施加在發光體上。
[0037]通過使用在上文中所描述的彩色墨水混合物，能夠實現非常穩定的且非常耐磨損的彩色的印刷物，所述彩色的印刷物具有到發光體的表面的良好的粘附。在表面上的良好粘附特別能夠通過如下方式產生，即通過水的分離將存在於彩色墨水混合物中的正磷酸濃縮為偏磷酸鹽和/或多磷酸鹽並且構成玻璃狀的結構，所述玻璃狀的結構的粘附強度、穩定性和耐磨損性通過納米尺度的金屬氧化物進一步改善。
[0038]通過能夠在彩色墨水混合物中加入任意無機的C.1.顏料的方式，在發光體上的彩色的印刷物能夠具有任意顏色和任意混合色。彩色墨水混合物能夠藉助於根據前述的實施方案所述的方法結構化地或者非結構化地施加在發光體上。因此發光體能夠藉助於簡單的方法而設置有彩色的印刷物。此外也能夠提供用於所述方法的成本適宜的彩色墨水混合物，因為與迄今為止所使用的彩色墨水混合物的組分相比，使用成本適宜的起始原料，特別是金屬氧化物，例如氧化鋁、氧化釔、氧化釓或氧化鑭。彩色墨水混合物的製造和用於製造彩色的印刷物的方法此外能夠非常快速地執行，這還包含了成本優勢。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0039]在下述附圖和實施例中詳細闡述本發明。
[0040]圖1示出具有印刷物的發光體的示意性的側視圖的截面。
【具體實施方式】
[0041]在下文中給出用於彩色墨水混合物的三個實施例。基於特別涉及彩色墨水混合物中的顏料的高的可變性，這三個實施例僅可作為用於說明的例子來理解。任意在這裡未提及的顏色能夠通過使用其它的顏料而製成為彩色墨水混合物。
[0042]1.綠色的彩色墨水混合物
[0043]
【權利要求】
1.一種可印刷的彩色墨水混合物，具有: -介質， -正磷酸， -至少一種金屬氧化物，以及 -至少一種顏料。
2.根據上一項權利要求所述的彩色墨水混合物，其中所述彩色墨水混合物包含有含量為從25重量％至45重量％的所述介質,含量為從8重量％至22重量％的所述正磷酸,含量為從I重量％至3重量％的所述金屬氧化物以及含量為從35重量％至50重量％的所述顏料。
3.根據上述權利要求之一所述的彩色墨水混合物，其中所述金屬氧化物形成為納米粉末。
4.根據上述權利要求之一所述的彩色墨水混合物，其中所述金屬氧化物包括三價陽離子。
5.根據上一項權利要求所述的彩色墨水混合物，其中所述陽離子從下述組中選擇，所述組包括鋁、鈧、釔和鑭系元素的陽離子。
6.根據上述權利要求之一所述的彩色墨水混合物，其中所述介質是甘油。
7.根據上一項權利要求所述的彩色墨水混合物， 其中所述正磷酸包括濃度為15%的水。
8.根據上述權利要求之一所述的彩色墨水混合物，其中所述顏料從無機的C.1.顏料中選擇。
9.根據上述權利要求之一所述的彩色墨水混合物，其中所述彩色墨水混合物是無鉛的。
10.一種用於在玻璃表面或者陶瓷表面上製造彩色的印刷物(2)的方法，具有下述方法步驟: A)製造根據上述權利要求之一所述的彩色墨水混合物， B)將所述顏料混合物施加到所述玻璃表面或者陶瓷表面上， C)從所述彩色墨水混合物中去除所述介質， D)烘烤所述玻璃表面或者陶瓷表面上的所述彩色墨水混合物，以用於產生所述彩色的印刷物(2)。
11.根據上一項權利要求所述的方法，其中在方法步驟A)中，所述介質和所述正磷酸被混合，並且所述至少一種顏料和所述至少一種金屬氧化物在所述混合物中是分散的。
12.根據權利要求10或11所述的方法，其中所述方法步驟B)通過選自下述組中的方法進行，所述組包括柔版印刷、鏤空版印刷和絲網印刷。
13.根據權利要求10至12之一所述的方法，其中所述方法步驟C)在從250°C至350°C的範圍中選擇出的溫度下並且以從5秒至8秒的範圍中選擇出的持續時間執行。
14.根據權利要求10至13之一所述的方法，其中所述方法步驟D)在從450°C至650°C的範圍中選擇出的溫度下並且以從120秒至150秒的範圍中選擇出的持續時間執行。
15.根據權利要求1至9所述的彩色墨水混合物的用於發光體(10)上的彩色的印刷物(2)的應用。
【文檔編號】C03C17/00GK103459343SQ201280017442
【公開日】2013年12月18日 申請日期:2012年4月4日 優先權日:2011年4月5日
【發明者】馬蒂亞斯·斯基普拉格, 埃瓦爾德·珀斯爾, 馬蒂亞斯·施密特 申請人:歐司朗股份有限公司