光固化油墨組合物的制作方法
【專利說(shuō)明】光固化油墨組合物
【背景技術(shù)】
[0001] 由于能夠生產(chǎn)經(jīng)濟(jì)的、高質(zhì)量、彩色的印刷品，除了家用和辦公室使用W外，噴墨 技術(shù)已經(jīng)將其應(yīng)用擴(kuò)大到高速、商業(yè)和工業(yè)印刷。該技術(shù)是無(wú)壓印刷方法，其中電子信號(hào)控 制并指引能夠被沉積到各種各樣的基材上的墨滴或墨水流。用在運(yùn)樣的技術(shù)中的油墨可 為液體分散體、溶液或乳劑，并可包括油基油墨、非水性溶劑類油墨、水基油墨和固體油墨。 目前噴墨印刷技術(shù)包括通過(guò)熱噴、壓電式壓力或震動(dòng)促使油墨滴穿過(guò)小噴嘴到介質(zhì)的表面 上。然后，例如通過(guò)使用加熱或加壓氣流干燥被沉積的墨滴，或讓它在環(huán)境條件下干燥。 [000引近來(lái)，通過(guò)福射固化油墨，特別是紫外0JV)固化變得流行。在運(yùn)些情況下，使用特 殊的油墨，并通過(guò)暴露于福射源而固化圖像。運(yùn)樣的可福射固化（或光固化）油墨的使用 和固化方法迅速地成為已建立的常規(guī)干燥方法的替代方案。
[000引噴墨印刷工業(yè)使用不同類型的記錄液體，例如油基油墨、溶劑型（非水）油墨、水 基油墨和固體油墨（其在準(zhǔn)備調(diào)劑中被烙化）。溶劑型油墨是速干的，因此被廣泛用于工業(yè) 印刷。當(dāng)將含有粘結(jié)劑和其它成分的溶劑型油墨噴射到基材上時(shí)，（多種）溶劑從墨水中 部分地或完全地蒸發(fā)，留下粘結(jié)劑和其它成分，例如印刷基材上的干燥膜形式的顏料顆粒。 在干燥過(guò)程中，通常為揮發(fā)性有機(jī)化合物（VOC)的溶劑排出蒸汽，因此會(huì)污染環(huán)境。對(duì)于更 高的印刷速度或?qū)τ趯捀袷綀D片，污染問(wèn)題變得更重要，其中大量的墨水沉積到基材上。
[0004] 由于運(yùn)個(gè)及其它的關(guān)注，與制備環(huán)境友好的油墨有關(guān)的努力已經(jīng)把一些研究轉(zhuǎn)移 到水基油墨的方向。然而，由于它們的特定特征，可福射固化（或光固化）水基油墨組合物 的可用選擇顯著受限。因此，繼續(xù)研究開發(fā)在印刷時(shí)呈現(xiàn)特定的和優(yōu)異的印刷性能W及改 善的穩(wěn)定性的可福射固化水基油墨組合物。
【附圖說(shuō)明】
[0005]
【附圖說(shuō)明】了本發(fā)明組合物和方法的實(shí)施方式，是說(shuō)明書的一部分。圖1為根據(jù)本 公開的一些實(shí)施方式的用于制造和使用光固化油墨組合物的油墨輸送系統(tǒng)的圖示。圖2為 示出根據(jù)本公開的一些實(shí)施方式的用于制造印刷制品的方法的流程圖。
【具體實(shí)施方式】
[0006] 在公開和說(shuō)明本公開的【具體實(shí)施方式】之前，應(yīng)理解本公開不限于本文公開的具體 的工藝和材料。還應(yīng)理解由于保護(hù)范圍由權(quán)利要求及其等價(jià)形式限定，所W本文使用的術(shù) 語(yǔ)僅用于說(shuō)明具體的實(shí)施方式而非旨在限制。在說(shuō)明和要求保護(hù)組合物和方法時(shí)，將使用 W下術(shù)語(yǔ)：除非文中另外明確規(guī)定，單數(shù)形式"一個(gè)（a)"、" 一種（an)"和"所述（the)"包 括復(fù)數(shù)的指代。因此，例如，提及"一種顏料"包括提及一種或多種運(yùn)樣的材料。濃度、含量 和其它數(shù)字的數(shù)據(jù)在本文中可W范圍的形式呈現(xiàn)。應(yīng)理解運(yùn)樣的范圍形式僅為了方便和簡(jiǎn) 潔，并應(yīng)靈活地解釋為不僅包括如范圍的端點(diǎn)所明確說(shuō)明的數(shù)值，還包括在該范圍內(nèi)包括 的所有單個(gè)的數(shù)值或子范圍，就如同每個(gè)數(shù)值和子范圍被明確地說(shuō)明一樣。例如，約Iwt% 至約20wt%的重量范圍應(yīng)被解釋為不僅包括明確說(shuō)明的Iwt%至約20wt%的濃度界限，還 包括單個(gè)濃度，例如2wt%、3wt%、4wt%及子范圍例如5wt%至15wt%、10wt%至20wt% 等。除非另外說(shuō)明，所有百分比都為重量百分比。
[0007] 本公開設(shè)及將第一印刷液與第二印刷液混合之后獲得光固化油墨組合物。所述第 一印刷液至少包括UV固化聚氨醋分散體和著色劑；所述第二印刷液至少包括疏水性可福 射固化單體、水溶性或水可混溶的可福射固化單體和光引發(fā)劑。本文還公開了一組印刷液， 其包括保存于至少兩個(gè)獨(dú)立的裝置中并且在混合之后形成光固化油墨組合物的所述第一 印刷液和所述第二印刷液。
[0008] 本公開還設(shè)及噴墨印刷系統(tǒng)，包括介質(zhì)基材；一組印刷液；適于使用該組印刷液 的油墨輸送系統(tǒng)；和被配置為一旦在基材上印刷所述油墨組合物，就將光能施加到所述油 墨組合物上的光能源，所述光能具有適于固定（pinning)、干燥和固化所述固化油墨組合物 的頻率和能級(jí)。
[0009] 此外，本公開描述了用于形成印刷制品的方法，包括：提供介質(zhì)基材；將含有UV固 化聚氨醋分散體和著色劑的第一印刷液與含有疏水性可福射固化單體、水溶性或水可混溶 的可福射固化單體和光引發(fā)劑的第二印刷液混合；將所述光固化油墨組合物的液滴流的噴 射到所述介質(zhì)基材上；所述油墨組合物一旦在所述介質(zhì)基材上印刷，就將所述油墨組合物 固定住；干燥所述油墨組合物；將光能施加至所述油墨組合物，所述光能具有適于固化光 固化油墨組合物的頻率和能級(jí)。
[0010] 如本文所述，光固化油墨組合物是在將第一印刷液與第二印刷液混合之后獲得 的；因此，運(yùn)意味著就在印刷步驟之前或在印刷步驟中制造該光固化油墨組合物，W及第一 印刷液和第二印刷液在用于印刷制品之前彼此獨(dú)立保存。例如，在混合步驟中完成光固化 油墨組合物的運(yùn)種制造，其中在混合裝置中將第一印刷液加入到第二印刷液中或其中將第 二印刷液加入到第一印刷液中。在該階段中，可將水加入到含有第一印刷液和第二印刷液 的混合物中。
[0011] 如本文所述，所獲得的油墨組合物是光固化（或UV固化或可福射固化）油墨組合 物。所述組合物是可噴射的油墨組合物，因此意味著該油墨可與噴墨印刷裝置一起使用。 本公開的上下文中的術(shù)語(yǔ)"固化"是指通過(guò)暴露于例如光福射（諸如紫外0JV)福射）光化 福射而使例如油墨的液體轉(zhuǎn)變成固體的方法。在非固化狀態(tài)，油墨組合物具有低粘度，并且 易于噴射。然而，在被暴露于合適的固化能源，例如紫外0JV)光、電子束能等時(shí)，形成了交 聯(lián)的聚合物網(wǎng)。運(yùn)樣的油墨組合物通常被稱為"能量固化"油墨從而與"溶劑類"油墨區(qū)分 開。
[0012] 在將第一印刷液和第二印刷液混合之后獲得的光固化油墨組合物可在廣泛選擇 的基材（包括未經(jīng)處理的塑料、可曉性W及剛性、多孔基材，如紙、紙板、泡沫板和紡織品） 上印刷并且對(duì)所述各種基材具有良好的附著力。如此獲得的光固化油墨組合物具有良好的 粘度，該粘度能夠?qū)崿F(xiàn)良好的印刷性能并能夠?qū)崿F(xiàn)配制適用于噴墨應(yīng)用的油墨的能力。本 公開的光固化油墨組合物能夠?qū)崿F(xiàn)高速印刷并且非常適用于數(shù)碼噴墨印刷中。
[0013]當(dāng)被印刷在基材上并被固化時(shí)，所述油墨組合物可支持高固化速度，并且具有能 實(shí)現(xiàn)良好的噴射特性的粘度。因此，運(yùn)種光固化油墨組合物使可靠的噴射、快速干燥和固 化、在各種介質(zhì)基材上印刷的能力得W實(shí)現(xiàn)，同時(shí)具有優(yōu)異的圖像質(zhì)量和附著力。
[0014] 在將第一印刷液和第二印刷液混合之后獲得的光固化油墨組合物具有相對(duì)長(zhǎng)的 使用壽命并且即使當(dāng)暴露于高于40攝氏度的溫度下仍能保持穩(wěn)定。運(yùn)種暴露偶爾會(huì)發(fā)生， 例如，在油墨運(yùn)輸過(guò)程中。那么，運(yùn)樣的穩(wěn)定特性使印刷的圖像質(zhì)量不會(huì)下降并且消除在油 墨固化中可能出現(xiàn)的困難（因?yàn)橛∷①|(zhì)量與油墨組分在水中的水解穩(wěn)定性相關(guān)并且當(dāng)溫 度增加時(shí)可加速運(yùn)種水解）。
[0015]在一些實(shí)施例中，在將第一印刷液與第二印刷液混合之后獲得的光固化油墨組合 物為水基光固化油墨組合物，因此意味著其含有一定量的水作為溶劑。該水含量依賴于第 一印刷液和第二印刷液中存在的其它組分的量。光固化油墨組合物中的水含量包括添加的 水含量加上存在于懸浮液中W及印刷液的其它組分中的水含量。
[0016]在一些實(shí)施例中，W所述獲得的油墨組合物的總重量計(jì)，最終光固化油墨組合物 中的水含量在約lOwt%至75wt%的范圍內(nèi)。在一些其它實(shí)施例中，W所獲得的光固化油墨 組合物的總重量計(jì)，水含量在約15wt%至70wt%范圍內(nèi)。因此，W所獲得的光固化油墨組 合物的總重量計(jì)，第一印刷液和第二印刷液的混合可表示為約25wt%至90wt%。
[0017]第一印刷液
[0018]如本文所定義，光固化油墨組合物是在將第一印刷液與第二印刷液混合之后獲得 的，其中所述第一印刷液至少包括UV固化聚氨醋分散體和著色劑；并且其中所述第二印 刷液包括疏水性可福射固化單體、水溶性或水可混溶的可福射固化單體和光引發(fā)劑。最 終光固化油墨組合物中的第一印刷液的含量可表示為最終光固化油墨組合物總重量的約 45wt%至約75wt%。在一些實(shí)施例中，第一種印刷液是水基的，因此意味著它含有一定量的 水作為溶劑。
[001引UV固化聚氨酷分前體
[0020] 第一印刷液包括UV固化聚氨醋分散體，即UV-PUD。作為聚氨醋分散體，在本文中 它是指分散在液體載體中的聚氨醋顆粒。不受任何理論聯(lián)系，據(jù)信運(yùn)種UV固化聚氨醋分散 體為在其上涂覆油墨的介質(zhì)提供改進(jìn)的油墨膜性能。在一些實(shí)施例中，聚氨醋分散體（PUD) 是聚氨醋聚合物顆粒在水中的穩(wěn)定分散體，該聚氨醋聚合物顆粒的尺寸范圍為約20nm至 約200nm。聚氨醋分散體可具有范圍在約1，000至100, 000或范圍在約5, 000至約50, 000 的Mw。W所獲得的最終光固化油墨組合物的總重量計(jì)，聚氨醋聚合物粒子的含量可表示為 約1￥1%至約25￥1%或約5￥1%至約2〇￥*%。
[0021] 聚氨醋聚合物顆粒可具有核殼結(jié)構(gòu)，該核殼結(jié)構(gòu)具有支化內(nèi)核結(jié)構(gòu)，其中所述核 包括約0.Iwt%至約Iwt%的量的胺交聯(lián)劑，其中所述殼包含約0.Swt%至約2wt%的量的 多元醇交聯(lián)劑。支化內(nèi)核結(jié)構(gòu)可由支化二異氯酸醋來(lái)提供，該支化二異氯酸醋可為環(huán)狀二 異氯酸醋。支化內(nèi)核結(jié)構(gòu)也可由支化二醇或環(huán)狀二醇來(lái)提供。聚氨醋聚合物顆?？蛇M(jìn)一步 包含聚合的單體，所述單體包括多元醇、支化二異氯酸醋和酸多元醇。聚氨醋聚合物顆粒包 括各種多元醇，所述多元醇可作為聚合的二醇存在于聚氨醋顆粒的硬鏈段內(nèi)。在一些實(shí)施 例中，所述多元醇可為選自下組的二醇：環(huán)二醇；1,3-環(huán)己燒二甲醇；1,4-環(huán)己燒二甲醇； 脂肪族聚碳酸醋二醇；聚酸二醇；聚乙二醇；聚丙二醇；聚下二醇；聚（環(huán)氧乙燒）聚合物； 聚（環(huán)氧丙烷）聚合物；聚（四亞甲基氧化物）聚合物；具有來(lái)源于包括二醇的多徑基化 合物的末端徑基的它們的共聚物；W及它們的組合。在一個(gè)方面，所述二醇可為環(huán)二醇。在 另一個(gè)方面，所述二醇可為脂肪族環(huán)二醇。在又一個(gè)方面，所述二醇可為1,4-環(huán)己燒二甲 醇。二異氯酸醋可選自脂環(huán)族二異氯酸醋、雙（4-異氯酸基環(huán)己