專利名稱：包含膠乳聚合物的噴墨油墨組合物的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本公開概括地涉及用于改進(jìn)噴墨印刷的油墨的耐久性的聚合物。聚合物用來(lái)改進(jìn)采用各種印刷技術(shù)的印刷品的耐久性。典型實(shí)例是用于商業(yè)印刷機(jī)的干調(diào)色劑。然而，由于噴墨油墨的相似于水的粘度，此類聚合物通常難以用于基于水的噴墨油墨。


參考以下詳述和附圖，本公開的實(shí)施方案的特征和優(yōu)點(diǎn)顯而易見，其中相似的標(biāo)號(hào)對(duì)應(yīng)于相似但可能不相同的組件。為了簡(jiǎn)潔，之前已對(duì)其用途進(jìn)行描述的標(biāo)號(hào)或特征在它們出現(xiàn)于其它附圖中時(shí)可能對(duì)其進(jìn)行描述，或不再贅述。圖1是實(shí)施例2中所述的對(duì)照油墨樣品的干擦測(cè)試結(jié)果的照片；圖2是實(shí)施例2中所述的對(duì)照油墨樣品的窗清潔器測(cè)試結(jié)果的照片；圖3是本公開的實(shí)施方案所述的實(shí)施例3中所述的油墨的干擦測(cè)試結(jié)果的照片；圖4是本公開的實(shí)施方案所述的實(shí)施例3中所述的油墨的窗清潔器測(cè)試結(jié)果的照片；圖5是本公開的實(shí)施方案所述的噴墨印刷系統(tǒng)的半示意圖；和圖6是本公開的實(shí)施方案所述的其上具有噴墨油墨印刷的介質(zhì)的放大透視圖。

發(fā)明內(nèi)容
使聚合物保持分散于噴墨油墨中同時(shí)仍然能夠在印刷后形成印刷膜在技術(shù)上具有挑戰(zhàn)性。為了克服此問(wèn)題，可使用膠乳聚合物，因?yàn)樗鼈兺ǔ＞哂羞m合的低粘度和較高量的固體含量。然而，與電子照片或基于UV的技術(shù)相比，在此類系統(tǒng)中，印刷油墨圖像有時(shí)缺乏耐久性。這些耐久性問(wèn)題可能歸因于，適用于噴墨印刷的水性油墨所含的油墨載體的量通常大于約15%的總油墨體積。近來(lái)，化學(xué)固定劑或粘合劑已用來(lái)改進(jìn)噴墨油墨的耐水牢固度。然而，在一些情況中，此類固化系統(tǒng)可能未顯示出期望的耐擦性改進(jìn)，但是它們可改進(jìn)高光牢固度 (highlighter fastness)。期望新的聚合物、添加劑或方法實(shí)現(xiàn)噴墨應(yīng)用中的此類目的。需要能夠均勻地形成膜同時(shí)保護(hù)著色劑的聚合物。此外，形成膜需要足夠耐受擦拭或其它力學(xué)和化學(xué)影響力。噴墨油墨中常用的聚合物通常不被要求耐受如此強(qiáng)的影響力。先前的工作集中于顆粒內(nèi)交聯(lián)以達(dá)到剪切穩(wěn)定性。然而，本發(fā)明人已發(fā)現(xiàn)，此類著重點(diǎn)未實(shí)現(xiàn)改進(jìn)耐擦性。這被認(rèn)為是因?yàn)轭w粒內(nèi)交聯(lián)在聚合物聚結(jié)保持膜的邊界狀態(tài)時(shí)不改進(jìn)顆粒的不良互混性。另一方面，本發(fā)明人已發(fā)現(xiàn)，顆粒間的相互作用有利地提高膜的總體耐受性，例如耐擦性，而顆粒內(nèi)相互作用并不如此。本申請(qǐng)涉及改進(jìn)噴墨油墨的耐久性。這些耐久性改進(jìn)包括優(yōu)異的高光耐抹蹭性 (highlighter smearfastness)、耐擦t生、 耐濕污性(wet smudgefastness)和耐溶劑性(例如，下述窗清潔器測(cè)試中所述)。通常，與例如高光耐抹蹭性測(cè)試和耐濕污性測(cè)試相比，耐擦性測(cè)試和窗清潔器測(cè)試是更具侵蝕性的測(cè)試。窗清潔器測(cè)試中使用的溶劑比熒光筆流體更具侵蝕性，耐擦性測(cè)試使用比熒光筆末端更具摩擦性的材料。因此，在窗清潔器測(cè)試和耐擦性測(cè)試中顯示出更好性能的噴墨油墨應(yīng)在高光耐抹蹭性測(cè)試和耐濕污性測(cè)試中顯示出更好的性能。不拘于任何理論認(rèn)為，通過(guò)在噴墨印刷后膠乳聚合物顆粒進(jìn)行交聯(lián)同時(shí)油墨中的水性溶劑載體在通過(guò)蒸發(fā)和吸收除去后大大縮減，實(shí)現(xiàn)本文所述的耐久性改善。雖然在印刷時(shí)交聯(lián)劑化合物可存在于噴墨油墨組合物中，但是本發(fā)明人已發(fā)現(xiàn)它不與非印刷油墨中的膠乳聚合物顆粒反應(yīng)。這主要是因?yàn)橐寻l(fā)現(xiàn)交聯(lián)劑化合物在水性介質(zhì)存在下很少與膠乳聚合物顆粒反應(yīng)。此外，噴墨油墨組合物中所含的保濕劑通常防止因油墨中的組分聚結(jié)所致的噴嘴阻塞。本公開的實(shí)施方案所述的膠乳聚合物顆粒是通過(guò)諸如分批式、半分批式或微型乳液方法之類的乳液聚合技術(shù)制備。此類聚合物顆粒可使用疏水性單體與酸單體和至少一種可交聯(lián)的單體進(jìn)行制備。所述疏水性單體的含量可占形成所述膠乳聚合物顆粒的單體多至約98重量％。 在備選實(shí)施方案中，所述疏水性單體的含量可占形成所述膠乳聚合物顆粒的單體的約70 重量％至約98重量％，或者約80重量％至約98重量％。適合的疏水性單體的非限制性實(shí)例是甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸乙酯、甲基丙烯酸丙酯、甲基丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸己酯、甲基丙烯酸2-乙基己酯、甲基丙烯酸月桂酯、甲基丙烯酸十八烷基酯、甲基丙烯酸異冰片酯、乙酸乙烯酯、丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、丙烯酸丙酯、丙烯酸丁酯、丙烯酸己酯、丙烯酸 2-乙基己酯、丙烯酸月桂酯、丙烯酸十八烷基酯、丙烯酸異冰片酯、苯乙烯及其組合。在以上實(shí)例中，應(yīng)理解，甲基丙烯酸酯可被它們相應(yīng)的丙烯酸酯替代。所述單體的混合物可用來(lái)調(diào)整復(fù)合膠乳聚合物顆粒的Tg和印刷的噴墨油墨膜的有效性。所述酸單體的含量可占所述單體的約0. 1重量％至約30重量％單體。在備選的實(shí)施方案中，所述酸單體的含量可占所述單體的約0. 1重量％至約20重量％，或者約0. 5 重量％至約5重量％。所述酸單體可通過(guò)向所述膠乳聚合物顆粒引入電荷有利地賦予所述顆粒期望的在水中的穩(wěn)定性。通常，在沒(méi)有這些單體的情況下，印刷適性可能差?？赏ㄟ^(guò)增大介質(zhì)的PH，從而可使-COOH基團(tuán)轉(zhuǎn)化成鹽形式，進(jìn)一步增加電荷。適合的含酸的單體的非限制性實(shí)例包括丙烯酸、甲基丙烯酸、衣康酸、馬來(lái)酸、乙烯基苯甲酸，或其組合，或其衍生物。至少一種可交聯(lián)的單體的含量可占所述單體的約0. 1重量％至約25重量％。在備選的實(shí)施方案中，所述可交聯(lián)的單體的含量可占所述單體的約0. 2重量％至約10重量％， 或者約0. 2重量％至約1重量％。所述可交聯(lián)的單體可選自適合的相互交聯(lián)的單體。相互交聯(lián)的單體是含有設(shè)定與所述油墨組合物中的交聯(lián)劑化合物反應(yīng)的基團(tuán)的單體。在一個(gè)實(shí)施方案中，適合的相互交聯(lián)的單體包括含有酮基團(tuán)的那些。所述相互交聯(lián)的單體的通用結(jié)構(gòu)如下
權(quán)利要求
1.噴墨油墨組合物(20)，其包含膠乳聚合物顆粒(18)，其在所述油墨組合物00)中的含量為約0.5重量％至約40重量％，所述膠乳聚合物顆粒(18)的\為約-40°C至約125°C ；并且全部可交聯(lián)位點(diǎn)的多至約100%存在于所述膠乳聚合物顆粒(18)的表面上、遍及所述膠乳聚合物顆粒(18)的體積中或其組合；所述膠乳聚合物顆粒(18)是由包括至少一種疏水性單體、至少一種酸單體和至少一種可交聯(lián)單體的單體形成的，所述至少一種可交聯(lián)的單體包含至少一個(gè)酮基并具有通式其中R1 = H 或 CH3 ；X = Y = 二價(jià)雜原子連接基團(tuán)，例如0、NH、S或者只是鍵；R2 = R3 = 二價(jià)連接基團(tuán)，例如亞烷基(CH2CH2)或亞芳基；及R4 =烷基、芳基或經(jīng)取代的烷基/芳基；至少一種選自二氨基化合物、多氨基化合物及其組合的交聯(lián)劑化合物；至少一種著色劑 ’及至少一種水性溶劑；其中所述膠乳聚合物顆粒(18)用于在通過(guò)噴墨印刷將所述油墨組合物00)涂布于介質(zhì)0 上之后在從所述膠乳聚合物顆粒(18)中失去所述至少一種水性溶劑期間或之后的至少一種情況下形成交聯(lián)的膠乳聚合物膜(24)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的噴墨油墨組合物(20)，其中相對(duì)于全部可交聯(lián)的位點(diǎn)，所述至少一種交聯(lián)劑化合物在所述油墨組合物00)中的含量為約1摩爾％至約100摩爾％。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2的噴墨油墨組合物(20)，其中所述至少一種疏水性單體占單體的多至98重量％，并且選自以下組中甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸乙酯、甲基丙烯酸丙酯、甲基丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸己酯、甲基丙烯酸2-乙基己酯、甲基丙烯酸月桂酯、甲基丙烯酸十八烷基酯、甲基丙烯酸異冰片基酯、乙酸乙烯酯、丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、丙烯酸丙酯、丙烯酸丁酯、丙烯酸己酯、丙烯酸2-乙基己酯、丙烯酸月桂酯、丙烯酸十八烷基酯、丙烯酸異冰片基酯、苯乙烯及其組合；其中所述至少一種酸單體占單體的約0. 1重量％至約30重量％，并且選自以下組中 丙烯酸、甲基丙烯酸、衣康酸、馬來(lái)酸、乙烯基苯甲酸、其衍生物及其組合；其中所述至少一種可交聯(lián)的單體占單體的約0. 1重量％至約25重量％，并且選自以下組中乙酰乙酸2-(甲基丙烯酰氧基)乙酯、雙丙酮丙烯酰胺及其組合。
4.根據(jù)權(quán)利要求2或3的組合物，其中所述至少一種交聯(lián)劑化合物選自己二酸二酰胼、乙二胺、丙二胺、乙二胺、二亞乙基三胺、三亞乙基四胺、丙二胺、分子量為約400至約 500, 000的聚乙烯亞胺或其組合。
5.根據(jù)權(quán)利要求1至4之一的組合物，其中所述至少一種可交聯(lián)的單體用于在失去所述至少一種水性溶劑期間或之后的至少一種情況下通過(guò)與所述至少一種交聯(lián)劑化合物的相互作用進(jìn)行交聯(lián)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1至5之一的組合物，其中所述膠乳聚合物顆粒(18)的Tg為約0°C 至約75°C，并且所述膠乳聚合物顆粒(18)在所述油墨組合物00)中的含量為約1重量％ 至約15重量％。
7.用于形成噴墨油墨印刷品04)的方法，其包括使用根據(jù)權(quán)利要求1至6之一的噴墨油墨組合物OO)進(jìn)行印刷；及在印刷之后在從所述膠乳聚合物顆粒(18)中失去所述至少一種水性溶劑期間或之后的至少一種情況下形成交聯(lián)的膠乳聚合物膜(M)，由此形成所述噴墨油墨印刷品04)。
8.根據(jù)權(quán)利要求7的方法，其中相對(duì)于全部可交聯(lián)的位點(diǎn)，所述至少一種交聯(lián)劑化合物在所述油墨組合物OO)中的含量為約20摩爾％至約80摩爾％。
9.根據(jù)權(quán)利要求7或8的方法，其中相對(duì)于不包括溶劑耗盡的交聯(lián)的膠乳聚合物膜 (24)的噴墨油墨印刷品，所述噴墨油墨印刷品顯示出改善的耐久性。
10.根據(jù)權(quán)利要求9的方法，其中所述改善的耐久性包括在以下方面的改善高光耐抹蹭性、耐擦性、耐濕污性、耐溶劑性及其組合。
11.根據(jù)權(quán)利要求7至10之一的方法，其中所述膠乳聚合物顆粒(18)的??；為約35°C 至約75°C，并且所述膠乳聚合物顆粒(18)在所述油墨組合物OO)中的含量為約1重量％ 至約10重量％。
12.噴墨印刷系統(tǒng)(10)，其包括與儲(chǔ)液槽(16)以流體方式連接的噴墨流體噴射器(14)，所述儲(chǔ)液槽(16)包含根據(jù)權(quán)利要求1至11之一的噴墨油墨組合物OO)；及所述流體噴射器(14)用于將所述油墨組合物OO)噴射在介質(zhì)0 上，所述介質(zhì)02) 上的油墨組合物OO)用于在印刷之后在從所述膠乳聚合物顆粒(18)失去所述至少一種水性溶劑時(shí)形成溶劑耗盡的交聯(lián)的膠乳聚合物膜04)。
13.根據(jù)權(quán)利要求12的噴墨印刷系統(tǒng)(10)，其中相對(duì)于全部可交聯(lián)的位點(diǎn)，所述至少一種交聯(lián)劑化合物在所述油墨組合物OO)中的含量為約20摩爾％至約50摩爾％。
14.根據(jù)權(quán)利要求12的噴墨印刷系統(tǒng)(10)，其中所述膠乳聚合物顆粒(18)的！；為約 35°C至約75°C，并且所述膠乳聚合物顆粒(18)在所述油墨組合物OO)中的含量為約0.5 重量％至約20重量％。
15.根據(jù)權(quán)利要求13的噴墨印刷系統(tǒng)(10)，其中所述至少一種交聯(lián)劑化合物選自己二酸二酰胼、乙二胺、丙二胺、乙二胺、二亞乙基三胺、三亞乙基四胺、丙二胺、分子量為約 400至約500，000的聚乙烯亞胺或其組合。
全文摘要
噴墨油墨組合物(20)包含膠乳聚合物顆粒(18)。所述膠乳聚合物顆粒(18)在所述油墨組合物(20)中的含量為約0.5重量％至約40重量％。所述膠乳聚合物顆粒(18)的Tg為約-40℃至約125℃；并且全部可交聯(lián)位點(diǎn)的多至約100％存在于所述膠乳聚合物顆粒(18)的表面上、遍及所述膠乳聚合物顆粒(18)的體積中或其組合。所述膠乳聚合物顆粒(18)是由包括至少一種疏水性單體、至少一種酸單體和至少一種可交聯(lián)單體的單體形成的，所述至少一種可交聯(lián)的單體包含至少一個(gè)酮基。所述油墨組合物(20)還包含至少一種選自二氨基化合物、多氨基化合物及其組合的交聯(lián)劑化合物。另外，所述油墨組合物(20)還包含至少一種著色劑和至少一種水性溶劑。所述膠乳聚合物顆粒(18)用于在通過(guò)噴墨印刷將所述油墨組合物(20)涂布于介質(zhì)(22)上之后在從所述膠乳聚合物顆粒(18)消耗所述至少一種水性溶劑期間和/或之后形成交聯(lián)的膠乳聚合物膜(24)。
文檔編號(hào)C09D11/00GK102395633SQ200980158712
公開日2012年3月28日 申請(qǐng)日期2009年4月13日 優(yōu)先權(quán)日2009年4月13日
發(fā)明者H·S·湯姆, S·加納帕蒂阿潘, 黃浩智 申請(qǐng)人:惠普開發(fā)有限公司