用于在印刷机中对紫外可固化型喷墨油墨进行固化的方法与流程

本发明涉及一种用于在印刷机中对紫外可固化型喷墨油墨(inkjettinte)进行固化的方法。

背景技术：

1、在印刷工业中已知众多使用紫外可固化型印刷媒介(譬如紫外喷墨油墨和紫外亮油)的印刷方法。旨在通过紫外辐射固化的紫外可固化型喷墨油墨通常包括一种或多种紫外光引发剂。在印刷到承印材料(如纸、纸板或箔材)上之后，紫外可固化型喷墨油墨必须进行固化，这通常也被称为干燥。然后获得完成的印刷品，该完成的印刷品不再褪色并满足商业用途的要求。

2、现有技术原则上已知用于紫外可固化型喷墨油墨的两阶段固化法。在此，通常使用汞蒸气灯，但从环境保护角度来看，汞蒸气灯的使用越来越不可取。通常，两阶段固化法以这样的方式进行：紫外可固化型喷墨油墨在第一固化步骤中仅初步固化，即仅部分固化，因此并未完全固化。初步固化也被称为钉固(pinnen)。只有在喷墨印刷机中的印刷进程结束时，经初步固化的印刷品才最终固化，大多是通过以高强度的紫外辐射进行辐照。现有技术原则上还描述了使用紫外发光二极管(uv-led)或气体放电灯作为辐射源用于在印刷机中固化紫外可固化型喷墨油墨。

3、ep 3 718 777 a1描述了一种用于固化承印材料上的紫外油墨的装置，其中，使用紫外发光二极管辐射源进行固化，该辐射源的发射角受到限制，以减少或避免承印材料上不期望的消光效应(mattierungseffekte)。

4、然而，现有技术中描述的用于在喷墨印刷机中对紫外可固化型喷墨油墨进行固化的方法对于某些使用情况来说并不令人满意。譬如，在高速度印刷并因此承印材料高吞吐量的情况下，需要特别短的固化时间，而这用传统的固化方法无法实现或者只能在技术上耗费地实现。特别是在具有高反应性并且固化非常迅速的低迁移型喷墨油墨(low-migration-inkjettinten)的情况下，现有技术的固化过程迄今为止在设备方面非常繁杂。借助紫外发光二极管对低迁移型喷墨油墨进行令人满意的固化，这迄今为止尚未被描述过。

技术实现思路

1、现根据本发明令人惊讶地发现，如果将要么紫外发光二极管要么闪光灯既用于初步固化也用于最终固化，则可在具有初步固化和最终固化的两阶段固化法中对紫外可固化型喷墨油墨实现特别简单且有效的固化，其中：在紫外发光二极管的情况下，在初步固化的过程中相较于在最终固化的过程中更强地聚焦由紫外发光二极管或闪光灯释放的辐射；而在闪光灯的情况下，通过不同地电驱控(elektrische ansteuerung)，在初步固化的过程中相较于在最终固化的过程中更强地设定所释放的辐射，并且在初步固化的过程中相较于在最终固化的过程中分别选择更短的辐照持续时间。相应地，在初步固化的过程中使用较大的辐照强度和较短的辐照持续时间，在最终固化的过程中使用较小的辐照强度和较长的辐照持续时间。这些结果是令人惊讶的，因为根据汞蒸气灯的经验，人们本来认为在最终固化的过程中而不是初步固化的过程中应使用紫外辐射更强的聚焦和紫外辐射与之相关的更高的辐照强度。然而研究表明，如果像在最终固化的第二步骤中那样在较长的作用时间上使用在初步固化的第一步骤中所使用的高辐照强度，这通常会导致紫外可固化型喷墨油墨和承印材料的损坏。

2、通过根据本发明的方法可实现在印刷机中的承印材料上的紫外可固化型喷墨油墨迅速且完全的固化。可根据不同的实施例使用传统的紫外发光二极管或闪光灯(例如气体放电灯)作为辐射源，它们不需要在机器中的大量空间。紫外发光二极管和气体放电灯相对便宜，产生的废热很少，无需费事地通过冷却来散发。此外可避免在印刷机中使用从环境保护角度来看越来越不受欢迎的汞蒸汽灯。作为根据本发明的方法的结果，获得了高品质的经固化的印刷品。

3、通过使用仅需不同地电驱控或不同地光学聚焦的结构相同的闪光灯或结构相同的紫外发光二极管，使得在喷墨印刷机内的更换、维修和控制也相对容易。原则上不需要给闪光灯安装不同的控制器，这节省了空间和维护工作量。当使用结构相同的紫外发光二极管时这同样适用。

4、相应地，本发明涉及一种用于在印刷机中对紫外可固化型喷墨油墨进行固化的方法，其中，在第一步骤中，紫外可固化型喷墨油墨以第一光源的紫外辐射进行辐照并由此初步固化，在第二步骤中，经初步固化的紫外可固化型喷墨油墨以第二光源的紫外辐射进行辐照并由此最终固化，其中，紫外可固化型喷墨油墨在第一步骤中以辐照强度s1和辐照持续时间t1的紫外辐射进行辐照，经初步固化的紫外可固化型喷墨油墨在第二步骤中以辐照强度s2和辐照持续时间t2的紫外辐射进行辐照，其中，辐照强度s1大于辐照强度s2，辐照持续时间t1短于辐照持续时间t2，其中，第一光源和第二光源是结构相同的装置，这两个装置选自：一个或多个闪光灯和一个或多个紫外发光二极管，其中，在闪光灯的情况下，通过不同地电驱控第一光源和第二光源的闪光灯来设定辐照强度s1和s2，在紫外发光二极管的情况下，通过不同地光学聚焦第一光源和第二光源的紫外发光二极管的辐射来设定辐照强度s1和s2。

5、在此，在“初步固化”的过程中，反应性紫外可固化型喷墨油墨尚未完全转化。然而，在这种状态下，已经可以在喷墨印刷机内进行进一步处理，特别是对印刷图像没有不利影响。在最后的“最终固化”时，已经初步固化的、仍具有反应性的紫外可固化型喷墨油墨随后基本上完全彻底固化并由此完成反应，从而在从喷墨印刷机中排出并进行后续商业使用时不会出现诸如蹭脏或脱色等缺陷。

6、在一种优选的实施方式中，第一光源和第二光源在空间上彼此分离地布置在喷墨印刷机中。第一光源(即至少一个闪光灯或在替换性实施方式中为至少一个紫外发光二极管)由此位于与第二光源(即至少一个闪光灯或者在替换性实施方式中为至少一个紫外发光二极管)不同的位置。

7、根据本发明，在初步固化的第一步骤中使用在紫外可固化型媒介上的辐照强度s1大于在最终固化的第二步骤中使用在经初步固化的紫外可固化型喷墨油墨上的辐照强度s2。辐照强度描述了每单位面积的辐射功率，以瓦特每平方厘米测得。

8、在一种优选的实施方式中，辐射以脉冲方式(即以短闪光的形式)施加到承印材料上。在一种特别优选的实施方式中，辐照持续时间t1由每单位面积一个辐照脉冲组成，而辐照持续时间t2由每单位面积多个辐照脉冲组成。在一种非常特别优选的实施方式中，辐照持续时间t1由每单位面积一个辐照脉冲组成，而辐照持续时间t2由每单位面积2至10个辐照脉冲、优选每单位面积2至5个辐照脉冲组成。在此，单位面积始终指的是承印材料上相同的面积，该面积首先只是初步固化并随后最终固化。

9、在另一种优选的实施方式中，每单位面积的辐照持续时间t1由持续时间在0.05至0.7毫秒、优选0.1至0.5毫秒范围内的一个辐照脉冲组成，而每单位面积的辐照持续时间t2由每个辐照脉冲的持续时间在0.8至5毫秒、优选1至3毫秒范围内的多个辐照脉冲组成。

10、在另一种优选的实施方式中，每个辐照脉冲的辐照强度s1在5至30瓦特每平方厘米的范围内、优选在10至25瓦特每平方厘米的范围内，而每个辐照脉冲的辐照强度s2在0.5至15瓦特每平方厘米的范围内、优选在0.8至12瓦特每平方厘米的范围内。在选择辐照强度时应注意，根据本发明，s1必须始终大于s2。

11、在一种优选的实施方式中，通过至少一个措施设定辐照持续时间t1和t2，所述至少一个措施选自：不同时长地接通第一光源和/或第二光源、不同时长地屏蔽第一光源和/或第二光源的辐射、以及它们的组合。

12、在本发明的一种实施方式中，第一光源和第二光源分别选自至少一个闪光灯，优选地选自气体放电灯，特别是氙气放电灯。闪光灯对于本领域技术人员原则上来说是已知的。在此，根据本发明优选涉及气体放电灯、特别是优选涉及氙气放电灯。诸如氙气放电灯的闪光灯的优势在于，通过适当地选择电极电压、电流强度和放电持续时间，可特别简单地设定不同辐照强度和辐照持续时间的本发明参数。根据本发明，在具有闪光灯的实施方式中，使用结构相同的闪光灯作为第一光源和第二光源。它们相应地在相同的驱控时以相同的方式反应。

13、在一种优选的实施方式中，第一光源和第二光源分别选自一个或多个闪光灯，并且通过一措施实现对这些闪光灯不同地电驱控，该措施选自：施加不同的电流强度、施加不同的电压、以及它们的组合。在本发明的另一实施方式中，第一光源和第二光源选自至少一个紫外发光二极管，这些紫外发光二极管的辐射被不同地光学聚焦。由此，发光二极管发射的紫外辐射可聚集地应用到承印材料上。“聚焦”被理解为将光射线进行聚集，使得每单位面积照射在承印材料上的功率(换言之辐照强度)相对于未聚焦的光射线而言增加。紫外发光二极管也可被称为uv-led，这对于本领域技术人员来说原则上是已知的。这种发光二极管发射特别高比例的紫外辐射并且是可商购的，例如可从韩国安山的首尔半导体有限公司(seoul semiconductor co.,ltd.)购买。

14、在一种优选的实施方式中，第一光源和第二光源分别选自一个或多个紫外发光二极管，并且分别借助一个或多个光学透镜聚焦第一光源的辐射和第二光源的辐射。在这种优选的实施方式中，尽管进行了聚焦，但在第二步骤(也就是最终固化)中的紫外辐射的辐照强度比在第一步骤(也就是初步固化)中要小。

15、在另一种优选的实施方式中，第一光源和第二光源分别选自一个或多个紫外发光二极管，其中，第一光源的辐射借助一个或多个光学透镜聚焦，而第二光源的辐射不聚焦。

16、在另一种优选的实施方式中，在使用紫外发光二极管的情况下，在第一步骤(即初步固化)中的至少一个紫外发光二极管的波长光谱基本上与在第二步骤(即最终固化)中的至少一个紫外发光二极管的波长光谱一致。根据本发明，在使用紫外发光二极管的实施方式中，在第一步骤和第二步骤中分别使用结构相同的紫外发光二极管。它们相应地在相同的驱控时以相同的方式反应。

17、在根据本发明的方法中，对紫外可固化型喷墨油墨进行固化。原则上可采用所有可在喷墨印刷机中印刷的紫外喷墨油墨作为紫外可固化型喷墨油墨。紫外可固化型喷墨油墨原则上是本领域技术人员已知的，并且通常包括一种或多种紫外光引发剂，这些紫外光引发剂借助紫外光的辐照进入到反应状态中，这种反应状态大多通过自由基反应机制引发固化反应。相应地，在一种优选的实施方式中，在根据本发明的方法中所固化的紫外可固化型喷墨油墨包括一种或多种紫外光引发剂。

18、根据本发明的方法在喷墨印刷机中实施。在一种优选的实施方式中，喷墨印刷机包括至少一个喷墨印刷头用于印刷紫外可固化型喷墨油墨。

19、在一种优选的实施方式中，紫外可固化型喷墨油墨位于承印材料上，该承印材料优选地选自：纸、纸板和箔材。在此，优选借助一个或多个喷墨印刷头将紫外可固化型喷墨油墨印刷到所提及的承印材料之一上。

20、根据本发明的方法通常不需要在惰性气体(如氮气或稀有气体)的存在下执行，尽管这是可行的。如果在惰性气体的存在下进行固化，则优选只有最终固化的第二步骤在惰性气体的存在下进行。