專(zhuān)利名稱(chēng):輻射可固化油墨組合物的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域:
本發(fā)明涉及用于噴墨印刷應(yīng)用的輻射可固化油墨組合物,具體地講,涉及應(yīng)用于剛性記錄介質(zhì)上的輻射可固化油墨組合物。
背景技術(shù):
輻射可固化油墨組合物一般在本領(lǐng)域已知。紫外輻射油墨組合物包含至少ー種輻射可固化組分,并且可包含光引發(fā)劑、著色劑和抑制劑。輻射可固化油墨的噴墨印刷裝置通常需要低粘度油墨。在噴墨印刷中,油墨滴可通過(guò)噴墨印刷頭按需形成。為了保證適當(dāng)形成油墨滴,可能需要使用中油墨的粘度不大于IOOmPa. s,一般不大于30mPa. s。一般在油墨從印刷頭噴出吋,在印刷頭的操作溫度下,油墨的粘度小于20mPa. s,例如8-12mPa. s。為了使油墨粘度減小到所需水平,目前將很多油墨印刷頭加熱到升高的溫度。然而,印刷頭的操作溫度受到限制,一方面是因?yàn)橛∷㈩^的設(shè)計(jì)和材料選擇,另一方面是因?yàn)檩椛淇晒袒湍M合物的熱穩(wěn)定性。在現(xiàn)有技術(shù)中,一般用于輻射可固化油墨的噴墨印刷頭在約45-55°C操作。為了提供適當(dāng)?shù)墓袒再|(zhì),選擇油墨組分,尤其是可固化組分和/或光引發(fā)劑。另外,固化速度和固化品質(zhì)取決于在應(yīng)用中使用的紫外輻射裝置。在固化品質(zhì)中,可在記錄介質(zhì)頂上油墨層的外表面固化水平和內(nèi)部固化水平之間作出區(qū)分。油墨層對(duì)記錄介質(zhì)的附著也可受固化品質(zhì)影響。在油墨應(yīng)用于剛性記錄介質(zhì)上時(shí),已知油墨層在記錄介質(zhì)上的附著是重要的性質(zhì)。某些剛性記錄介質(zhì)對(duì)輻射可固化油墨的附著相對(duì)苛刻。例如,具有相對(duì)非極性表面性質(zhì)的記錄介質(zhì),如聚苯乙烯,傾向于對(duì)輻射可固化油墨顯示較差附著。輻射可固化油墨組分的ー個(gè)重要方面是它們?cè)诠袒瘲l件下的反應(yīng)性。很多這些反應(yīng)性組分的已知缺陷是它們的健康和安全風(fēng)險(xiǎn),例如,反應(yīng)性組分可具有(皮膚)刺激性質(zhì),并且/或者長(zhǎng)期提供敏化作用。(未固化)油墨的健康和安全風(fēng)險(xiǎn)由標(biāo)準(zhǔn)化標(biāo)簽指出。健康和安全風(fēng)險(xiǎn)尤其取決于選擇的具體組分、在油墨中使用的組分的量和在油墨組合物中與其它組分的組合。為了減小健康和安全風(fēng)險(xiǎn),使油墨在施加期間固化。通常,在固化后,油墨組合物在圖像應(yīng)用中減小至少部分健康和安全風(fēng)險(xiǎn),特別是與油墨組合物的輻射可固化性質(zhì)相關(guān)的風(fēng)險(xiǎn),從而限制所得印刷品的健康和安全風(fēng)險(xiǎn)。然而,已知現(xiàn)有技術(shù)的未固化油墨在未固化時(shí)顯示這些安全和健康風(fēng)險(xiǎn),而這類(lèi)未固化油墨可能由無(wú)疑慮的使用者處理,例如,用于將油墨供給到印刷裝置。發(fā)明概述
本發(fā)明的ー個(gè)目的是提供用于噴墨印刷的輻射可固化油墨組合物,所述油墨組合物提供對(duì)剛性記錄介質(zhì)改善的附著,保持施加到柔性記錄介質(zhì)上所需的適當(dāng)柔韌性,不提供或提供至少最小限度健康和安全風(fēng)險(xiǎn),并且提供在現(xiàn)有技術(shù)噴墨印刷頭中優(yōu)良的噴射性能。根據(jù)本發(fā)明,此目的通過(guò)ー種在50°C具有30mPa. s或更小粘度的輻射可固化油墨達(dá)到,所述油墨包含至少兩種單官能単體,所述至少兩種單官能単體包含選自N-乙烯基酰胺的第一単體和為丙烯酸異冰片酯的第二單官能単體;二官能丙烯酸酯単體,為丙氧基化(或乙氧基化)新戊ニ醇ニ丙烯酸酷,例如SR 9003 ;至少ー種多官能単體,選自三官能丙烯酸酯單體、四官能丙烯酸酯単體、五官能丙烯酸酯単體、三官能環(huán)氧化物単體、四官能環(huán)氧化物単體、五官能環(huán)氧化物単體、三官能氧雜環(huán)丁烷單體、四官能氧雜環(huán)丁烷單體、五官能氧雜環(huán)丁烷單體、三官能乙烯基醚単體、四官能乙烯基醚単體和五官能乙烯基醚単體,該油墨進(jìn)ー步包含至少ー種光引發(fā)劑和著色劑。N-乙烯基酰胺為本領(lǐng)域已知的単體。N-乙烯基酰胺具有連接到酰胺的氮原子的乙烯基。該酰胺可進(jìn)ー步被取代。N-乙烯基酰胺優(yōu)選為N-乙烯基己內(nèi)酰胺(NVC)。単體N-乙烯基己內(nèi)酰胺提供快速固化和低粘度,改善在剛性接收介質(zhì)上的附著范圍,并且為用于輻射可固化油墨的相對(duì)安全単體。加入到油墨組合物的N-乙烯基己內(nèi)酰胺的量為15至25%重量,優(yōu)選小于20%重量。如果以基于油墨重量總量小于20%重量的量加入到油墨組合物,則此類(lèi)油墨實(shí)施方案可不需要貼標(biāo)簽(取決于油墨組合物的其它成分),表明油墨對(duì)于健康是安全的。丙烯酸異冰片酯(IBOA)選自環(huán)狀單官能単體。丙烯酸異冰片酯提供在剛性接收介質(zhì)上的優(yōu)良附著。通常已知在油墨中使用環(huán)狀單官能単體。環(huán)狀單官能単體也包含丙烯酸苯氧基乙酷、丙烯酸四氫糠醇酯和環(huán)狀TMP縮甲醛丙烯酸酷。還發(fā)現(xiàn),丙烯酸異冰片酯提供在噴墨印刷頭中改善的噴射性能。一段時(shí)間未噴射油墨滴,同時(shí)印刷頭和油墨保持在操作溫度的印刷頭,它的噴嘴的恢復(fù)時(shí)間通過(guò)在油墨組合物中使用丙烯酸異冰片酯而改善。優(yōu)點(diǎn)是,在相繼的印刷操作之間,噴射印刷機(jī)中印刷頭的溫度可較長(zhǎng)時(shí)間保持在操作溫度,而無(wú)需在開(kāi)始下ー個(gè)印刷工作之前的維護(hù)操作。并且, 與其中印刷頭需要在完成印刷工作之后立即冷卻的印刷機(jī)比較,這種噴墨印刷機(jī)的啟動(dòng)時(shí)間也可顯著減少。另外發(fā)現(xiàn),在用于噴墨印刷應(yīng)用時(shí),與替代的單官能単體比較,油墨中的丙烯酸異冰片酯提供減小的氣味。使用者在印刷頭操作期間可感受到已知的替代單官能単體的這種氣味,已知至少被使用者認(rèn)為是不健康的,并且已經(jīng)由于該原因而不受歡迎。丙烯酸異冰片酯的量為基于油墨總重量的15%重量至25%重量,優(yōu)選小于20%重里。另外發(fā)現(xiàn),與只包含兩種單官能単體之一(以類(lèi)似于兩種單官能単體的總量的量)的油墨比較,包含第一單官能単體(優(yōu)選為N-乙烯基己內(nèi)酰胺)和第二單官能単體 (丙烯酸異冰片酷)的組合的油墨提供提高的固化速度。因此,選擇本發(fā)明的第一單官能單體和第二單官能単體的組合提供油墨固化性能的優(yōu)點(diǎn),同時(shí)保持較高單官能単體水平。除了在本發(fā)明中選擇的兩種單官能單體外,油墨也可包含另外的單官能単體。油墨中單官能単體的總量可以為基于油墨總重量的30%重量至60%重量,優(yōu)選30%重量至50% 重量。單官能単體和多官能単體之比提供油墨的固化速度和經(jīng)固化油墨層的柔韌性之間的平衡。經(jīng)固化油墨層的較高柔韌性對(duì)附著于柔性記錄介質(zhì)是有益的。ニ官能丙烯酸酯単體為丙氧基化新戊ニ醇ニ丙烯酸酷,例如SR 9003?;蛘?,可用乙氧基化新戊ニ醇ニ丙烯酸酯作為ニ官能丙烯酸酯単體。所選ニ官能丙烯酸酯単體的優(yōu)勢(shì)是該ニ官能単體的使用相對(duì)安全。如果加到油墨組合物,則此種油墨實(shí)施方案可不需要貼標(biāo)簽(取決于油墨組合物的其它成分),表明油墨對(duì)健康是安全的。ニ官能丙烯酸酯単體的量為基于油墨總重量的15%重量至60%重量,優(yōu)選35%重
量至45%重量。本發(fā)明的多官能単體選自三官能単體、四官能単體和五官能単體。在一個(gè)實(shí)施方案中,多官能単體選自三官能丙烯酸酯単體和四官能丙烯酸酯単體?;蛘?,多官能単體可選自五官能丙烯酸酯単體、三官能環(huán)氧化物単體、四官能環(huán)氧化物単體、五官能環(huán)氧化物單體、三官能氧雜環(huán)丁烷單體、四官能氧雜環(huán)丁烷單體、五官能氧雜環(huán)丁烷單體、三官能乙烯基醚單體、四官能乙烯基醚単體和五官能乙烯基醚単體。例如,多官能単體可以為雙三羥甲基丙烷四丙烯酸酷,例如市售可得的SR355。雙三羥甲基丙烷四丙烯酸酯的優(yōu)點(diǎn)是它的使用相對(duì)安全。多官能単體(例如,三、四或五官能丙烯酸酯単體)的量為基于油墨總重量的1% 重量至10%重量,優(yōu)選約5%重量。加入相對(duì)小量的至少1%重量的多官能單體提高固化速度,同吋,在對(duì)附著于柔性記錄介質(zhì)保持柔韌性的同吋,保持在剛性介質(zhì)上的改善的附著。油墨包含至少ー種光弓I發(fā)劑,優(yōu)選至少三種光弓I發(fā)劑。在一個(gè)實(shí)施方案中,油墨包含至少三種光引發(fā)劑,特別是2-對(duì)甲苯基-2-( ニ甲基氨基)-4’ -嗎啉代丙基苯基甲酮(如,Irgacure 379)、異丙基噻噸酮(如ITX)和4_( ニ 甲基氨基)-苯甲酸乙酯(如EDB)。該至少三種光引發(fā)劑的總量為基于油墨總重量的5%重
量至15%重量。所述至少三種光引發(fā)劑的組合提供油墨層的表面固化速度和內(nèi)部固化速度之間的平衡。在固化期間,不應(yīng)用惰性環(huán)境。已知通過(guò)油墨層外表面上的可利用氧,可減少表面固化。異丙基噻噸酮一般被稱(chēng)為II型光引發(fā)劑。EDB為ー種高效胺協(xié)合剤,所述協(xié)合劑在與II型光引發(fā)劑結(jié)合使用時(shí)產(chǎn)生自由基,該自由基引發(fā)適當(dāng)可固化配方的光聚合。本發(fā)明的ITX和EDB優(yōu)選以基于油墨總重量的類(lèi)似的量一起使用。Irgacure 379與ITX之比為1 1至5:1,優(yōu)選該比為約4:1。油墨中光引發(fā)劑 Irgacure 379的量?jī)?yōu)選為基于油墨總重量的5%重量至10%重量。包含三種光引發(fā)劑Irgacure 379、ITX和EDB的油墨提供油墨組合物通過(guò)使用 UV-發(fā)光二極管固化裝置可快速固化的優(yōu)點(diǎn)。UV-發(fā)光二極管固化裝置可提供具有較長(zhǎng)波長(zhǎng)的輻射,例如,波長(zhǎng)大于350nm的輻射。在油墨中使用的著色劑可以為染料、顏料等。優(yōu)選著色劑為顏料??赏ㄟ^(guò)加入分散劑使顏料分散于油墨中。油墨中著色劑的量為基于油墨總重量的1%重量至15%重量。油墨也可包含表面活性剤。表面活性劑可以為可固化表面活性劑或不可固化表面活性剤。在一個(gè)實(shí)施方案中,油墨包含可固化硅酮聚醚丙烯酸酯表面活性剤。在ー個(gè)具體實(shí)施方案中,硅酮丙烯酸酯表面活性劑為T(mén)EGO Rad 2200N??晒袒柰勖驯┧狨ケ砻婊钚詣┛梢曰谟湍傊亓繛榧s0. 0005%重量至約0. 005%重量的量存在于本發(fā)明的油墨組合物中。包含此量的可固化硅酮聚醚丙烯酸酯表面活性劑(如TEGO Rad 2200N)的油墨的優(yōu)點(diǎn)是改善油墨在印刷頭的噴嘴板上的反潤(rùn)濕,同時(shí)保持經(jīng)印刷油墨的優(yōu)良印刷品質(zhì),包括高光澤水平和高光密度水平。油墨也可包含抑制劑。抑制劑用于對(duì)油墨組合物提供改善的熱穩(wěn)定性。很多抑制劑在本領(lǐng)域中熟知。例如,抑制劑可選自Genorad 18或4-甲氧基苯酚,如MEHQ。油墨可包含ニ官能和/或多官能低聚物。取決于所需粘度,低聚物的總量可以為0%重量至10%重量。優(yōu)選的低聚物為脂族氨基甲酸酯ニ官能(甲基)丙烯酸酷,例如 CN9001。低聚物提供在剛性介質(zhì)上的適當(dāng)附著。使用Anton Paar MCR301流變儀,通過(guò)本領(lǐng)域已知的方法測(cè)定本發(fā)明的輻射可固化油墨的粘度。流變儀的錐體的幾何形狀為PP50。設(shè)定測(cè)量程序,以在50°C溫度經(jīng)5分鐘過(guò)程使剪切速率從10 1/s逐漸增加到1000 1/s。然后,通過(guò)經(jīng)由所得點(diǎn)擬合曲線來(lái)測(cè)定粘度。
實(shí)施例現(xiàn)在,通過(guò)在實(shí)施例1至5中顯示本發(fā)明的ー個(gè)具體實(shí)施方案來(lái)描述本發(fā)明。根據(jù)表1中所示的組成提供一組五種著色油墨組合物。表1 輻射可固化著色油墨的油墨組合物
權(quán)利要求
1.在50°C具有30mPa.S或更小粘度的輻射可固化油墨,所述油墨包含至少兩種單官能単體,所述至少兩種單官能単體包含選自N-乙烯基酰胺的第一単體和為丙烯酸異冰片酷的第二單官能単體;二官能丙烯酸酯単體,為丙氧基化(或乙氧基化)新戊ニ醇ニ丙烯酸酷;至少ー種多官能単體,選自三官能丙烯酸酯単體、四官能丙烯酸酯単體、五官能丙烯酸酯單體、三官能環(huán)氧化物単體、四官能環(huán)氧化物単體、五官能環(huán)氧化物単體、三官能氧雜環(huán)丁烷單體、四官能氧雜環(huán)丁烷單體、五官能氧雜環(huán)丁烷單體、三官能乙烯基醚単體、四官能乙烯基醚単體和五官能乙烯基醚単體,所述油墨進(jìn)ー步包含著色劑和至少ー種光引發(fā)劑。
2.權(quán)利要求1的輻射可固化油墨,其中多官能單體為三官能丙烯酸酯単體或四官能丙烯酸酯単體。
3.權(quán)利要求2的輻射可固化油墨,其中多官能單體為雙三羥甲基丙烷四丙烯酸酷。
4.權(quán)利要求1的輻射可固化油墨,其中第一単體的量為基于油墨總重量的15%重量至 25%重量,優(yōu)選小于20%重量。
5.權(quán)利要求1至3的輻射可固化油墨,其中第二単體的量為基于油墨總重量的15%重量至25%重量,優(yōu)選小于20%重量。
6.權(quán)利要求1至3的輻射可固化油墨,其中二官能丙烯酸酯単體的量為基于油墨總重量的15%重量至60%重量。
7.權(quán)利要求1至3的輻射可固化油墨,其中多官能丙烯酸酯単體的量為基于油墨總重量的1%重量至10%重量,優(yōu)選約5%重量。
8.權(quán)利要求1至3的輻射可固化油墨,其中油墨包含至少三種光引發(fā)劑2-對(duì)甲苯基-2-( ニ甲基氨基)-4’ -嗎啉代丙基苯基甲酮、異丙基噻噸酮和4-( ニ甲基氨基)-苯甲酸乙酷,該至少三種光引發(fā)劑的總量為基于油墨總重量的5%重量至15%重量。
9.權(quán)利要求8的輻射可固化油墨,其中光引發(fā)劑2-對(duì)甲苯基-2-(ニ甲基氨基)-4’ -嗎啉代丙基苯基甲酮的量為基于油墨總重量的5%重量至10%重量。
10.權(quán)利要求1至3的輻射可固化油墨,其中油墨包含基于油墨總重量為約0.0005% 重量至約0. 005%重量的量的可固化硅酮聚醚丙烯酸酯表面活性剤。
11.權(quán)利要求10的輻射可固化油墨,其中該表面活性劑為T(mén)egorad2200N。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種輻射可固化油墨組合物,所述油墨組合物顯示對(duì)剛性記錄介質(zhì)改善的附著,顯示優(yōu)良噴射性能,并且不提供或提供最小限度的健康和安全風(fēng)險(xiǎn)。本發(fā)明的輻射可固化油墨在50℃具有30mPa.s或更小的粘度,包含至少兩種單官能單體,所述至少兩種單官能單體包含選自N-乙烯基酰胺的第一單體和為丙烯酸異冰片酯的第二單官能單體;二官能丙烯酸酯單體,為丙氧基化(或乙氧基化)新戊二醇二丙烯酸酯(SR9003);至少一種多官能單體,選自三官能丙烯酸酯單體、四官能丙烯酸酯單體、五官能丙烯酸酯單體、三官能環(huán)氧化物單體、四官能環(huán)氧化物單體、五官能環(huán)氧化物單體、三官能氧雜環(huán)丁烷單體、四官能氧雜環(huán)丁烷單體、五官能氧雜環(huán)丁烷單體、三官能乙烯基醚單體、四官能乙烯基醚單體和五官能乙烯基醚單體,該油墨進(jìn)一步包含著色劑和至少一種光引發(fā)劑。
文檔編號(hào)C09D11/00GK102597137SQ201080051826
公開(kāi)日2012年7月18日 申請(qǐng)日期2010年11月17日 優(yōu)先權(quán)日2009年11月18日
發(fā)明者F.H.M.施塔珀斯, G.C.P.弗考倫, H.J.A.奧格林克, P.M.A.韋特詹斯 申請(qǐng)人:奧西-技術(shù)有限公司