專利名稱：指示濕度的油墨組合物的制作方法
指示濕度的油墨組合物
背景技術(shù)：
本發(fā)明涉及一種在衛(wèi)生制品上打印濕度指示器的方法。已經(jīng)提出多種方法用于在衛(wèi)生制品(即，尿布或失禁墊)上指示濕度。例如，尿布外襯墊的內(nèi)表面(或朝向身體的表面)可以具有打印信息，例如動物圖形、字母、或吸引孩子(嬰兒或幼兒)的其他圖案。當(dāng)尿布變濕時，尿液到達(dá)外襯墊，打印信息中的圖形或圖案將溶解或有其他變化。圖像的這種變化將被穿戴者或護(hù)理者看到，從而指示需要更換尿布。噴墨打印是一種眾所周知的技術(shù)，在噴墨打印中，打印設(shè)備和沉積被打印的字符的基材之間沒有接觸便完成打印。簡而言之，噴墨打印涉及以控制的方式將油墨微滴流噴射至表面，從而使得微滴在所述表面上形成期望的打印圖像。無接觸打印的技術(shù)尤其適用于將字符涂覆于諸如尿布的基材上。噴墨打印可以廣義地分為按需滴落(drop on demand,D0D)打印、和連續(xù)噴墨(CIJ)打印。在DOD打印中，通過壓電運(yùn)動或形成氣泡按需要產(chǎn)生微 滴從而在基材上形成圖像。后者被稱為熱噴墨(TIJ)。在CIJ打印中，連續(xù)產(chǎn)生液滴，但僅有一部分液滴用于形成圖像。在CIJ打印期間，液滴選擇性帶電并在電場中偏離。打印液體帶電并偏離以形成打印圖像，不帶電的液體返回到溝槽。帶電量決定打印液體在基材上的相對位置。在二元陣列技術(shù)中，非打印的液滴帶電并偏離到溝槽中，而打印液滴不帶電。在DOD技術(shù)的情形中，陣列中噴嘴的相對位置決定了打印液滴的相對位置。二元陣列技術(shù)具有多個優(yōu)點(diǎn)。與單噴嘴CIJ技術(shù)相比，二元陣列打印技術(shù)提供更好的打印質(zhì)量，因?yàn)榇蛴∫旱蔚呐帕胁灰蕾嚲_地使這些液體帶電的能力。此外，由于陣列中噴嘴的數(shù)量，二元陣列特別有利于打印大的圖形或以高的線速度打印多個線性圖像。為了生產(chǎn)衛(wèi)生制品，油墨優(yōu)選地在噴印頭的單程中在基材相同區(qū)域上落下，打印機(jī)應(yīng)該易于結(jié)合到現(xiàn)有的生產(chǎn)線。基于DOD壓電或TIJ技術(shù)的數(shù)字打印機(jī)在單程期間通常不能以非常高的速度利用足夠的油墨體積以實(shí)現(xiàn)高的打印色彩對比度。與按需滴落噴墨相t匕，二元陣列打印技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)為，能傳送相對大體積的噴墨液滴。還可以在基本上相同的物理位點(diǎn)上施加多個液滴以促進(jìn)打印的顏色和對比度。此外，壓電式DOD油墨通常是基于油或其他非揮發(fā)性溶劑，因而在無孔或半多孔基材上無法干燥。TIJ油墨通常是水基的，但通常含有大量非揮發(fā)性溶劑，也不適用于在無孔和半多孔的塑料膜或無紡材料上打印。此外，CIJ打印的液滴產(chǎn)生速率高于DOD或TIJ打印的液滴產(chǎn)生速率。作為所有這些因素的結(jié)果，DOD或TIJ打印的線速度遠(yuǎn)小于CIJ 二元陣列的線速度。傳統(tǒng)的接觸式印刷方法(例如柔性版印刷)需要相對大的生產(chǎn)線上的占用空間，由于整合不方便和成本的原因，所以是不優(yōu)選的。類似于二元陣列的一種基于TIJ的技術(shù)是Kodak STREAM，這是最近引入的技術(shù)。Kodak STREAM是一種連續(xù)的再循環(huán)油墨技術(shù)，其在各噴嘴處使用一系列調(diào)制的熱脈沖代替使用壓電信號來引起液滴散裂。與二元陣列類似，STREAM理論上能以超過每分鐘100000的速度形成打印液滴，所以如果使用合適的快速干燥油墨，它將適用于非常高速、高質(zhì)量地打印衛(wèi)生紙品。通常，噴墨油墨組合物必須滿足可用于噴墨打印操作的某些嚴(yán)格要求。這些要求與流體的物理性能(例如粘度和電阻率)、化學(xué)性能(例如組分的溶解度和相容性)、以及適當(dāng)?shù)貪櫇窕牡哪芰τ嘘P(guān)。此外，油墨必須快速干燥、具有抗抹污性，并且能通過噴墨噴嘴而不阻塞，允許用最小的努力快速清洗機(jī)器部件。之前指示濕度的噴墨油墨在無孔基材上的干燥時間大于3秒，大部分大于5秒。此夕卜，這種油墨通常不是設(shè)計(jì)用于二元陣列打印機(jī)。

發(fā)明內(nèi)容
本公開提供了一種用于在衛(wèi)生制品上打印能充當(dāng)濕度指示器的圖像的方法。一方面，在衛(wèi)生制品上打印的方法包括通過噴墨打印機(jī)將油墨組合物的微滴施加到衛(wèi)生制品的表面以形成期望的圖像。油墨組合物包含有機(jī)溶劑、水溶性粘結(jié)劑樹脂(包括分子量在IOkDaltons和90kDalton之間的羥丙基纖維素)、和水溶性染料。圖像通過溶于水性流體而充當(dāng)濕度指示器。
另一方面，噴墨油墨組合物包含酮溶劑、水溶性粘結(jié)劑樹脂、和水溶性染料。使用二元陣列打印機(jī)打印到半多孔表面時，油墨組合物的干燥時間為I秒或更小。另一方面，衛(wèi)生制品包括與身體接觸的表面和與接觸身體的表面相反、與衣服接觸的表面。由噴墨打印而打印的圖像或者通過與身體接觸的表面、或者通過與衣服接觸的表面是可見的。由包含水溶性染料和衍生自碳水化合物的水溶性樹脂的油墨組合物形成圖像。該圖像提供了水性濕度指示器。
具體實(shí)施例方式本公開涉及在衛(wèi)生制品(例如嬰兒尿布、成人失禁墊、或衛(wèi)生護(hù)墊)上打印濕度指示器的方法。該打印方法使用數(shù)字噴墨打印系統(tǒng)，特別是二元陣列噴墨打印機(jī)。本公開提供了一種能以與衛(wèi)生制品工業(yè)中一般使用的生產(chǎn)線速度相配的速度來打印數(shù)字圖像的單程打印系統(tǒng)，具有防止油墨在生產(chǎn)線部件上累積或打印圖像被抹污所需的油墨干燥速率。當(dāng)暴露于水或體液時，濕度指示器圖像發(fā)生變化或溶解，從而提供尿布或其他衛(wèi)生制品已被染污的指示。因此該指示器為穿戴者或看護(hù)者提供了該制品需要更換的視覺提示。在衛(wèi)生制品上打印的方法包括通過噴墨打印機(jī)將油墨組合物的微滴施加到衛(wèi)生制品的表面以形成期望的圖像。噴墨打印廣義地定義為任何類型的噴墨打印，包括DOD壓電、DOD熱噴墨、STREAM、連續(xù)噴墨、二元陣列連續(xù)噴墨等。優(yōu)選地，噴墨打印機(jī)是二元陣列連續(xù)噴墨打印機(jī)。當(dāng)在無孔或半多孔塑料膜和無紡織物材料上打印時，打印的圖像應(yīng)該具有足夠的可見度或?qū)Ρ榷纫约捌谕念伾?。該圖像可以是通過Pantone顏色空間或其他相當(dāng)?shù)姆椒ǘx的任何合適的顏色。當(dāng)暴露于水或體液時，濕度指示器圖像應(yīng)該快速溶解，從而提關(guān)于供尿布或其他衛(wèi)生制品被染污的及時指示。但與此同時，在暴露于高環(huán)境濕度水平之后，圖像不應(yīng)過早地溶解或很容易地降解。優(yōu)選地，油墨組合物的干燥時間短至一旦打印到衛(wèi)生制品上便立即干燥。例如，在20-35°C的環(huán)境溫度和10-70%的相對濕度下，在單程打印中以至少IOOx 100點(diǎn)/英寸(例如128x 128dpi)的打印密度在含有外部制品襯墊的膜上打印時，干燥時間優(yōu)選為5秒或更小，優(yōu)選2秒或更小，更優(yōu)選I秒或更小，最優(yōu)選O. 5秒或更小。優(yōu)選地，油墨組合物的干燥時間為I秒或更小，并且不需要二次處理(例如物理干燥法)。干燥時間為O. 5或O. 2秒或更小是特別優(yōu)選的。不使用二次干燥法的具有競爭力的數(shù)字打印法通常僅限于慢干油墨(> 3 秒)。以下列方式評估干燥時間。如果在不同的油墨組合物之間進(jìn)行對比性干燥時間測試，可以在打印之后立即用手指輕輕地摩擦打印的圖像。打印的圖像中不再出現(xiàn)污跡的最小時間便是干燥時間?？梢酝ㄟ^傳統(tǒng)的秒表保留時間；然而，通過這種方法只能精確測定大于或等于約2秒的干燥時間。第二種方法優(yōu)選用于測量小于2秒的干燥時間。在該方法中，打印圖像在對基材的大約恒定的5千克的向下壓力下通過位于固定的撿拾輥下方的傳送裝置。以通過最大水平和垂直點(diǎn)距定義的最大密度(在Videojet BX 二元陣列打印機(jī)的情況下為128x 128dpi)來打印圖像。與輥的接觸時間通過用距離除以線速度(即，I. O英尺除以5英尺/秒=O. 2秒or 200毫秒)來計(jì)算，并且可以通過相對于打印噴嘴移動輥的位置和調(diào)整線速度來變化。給定打印圖像的干燥時間于是定義為在撿拾輥上沒有視覺地觀察到撿拾或轉(zhuǎn)印的最低測試時間。合適的轉(zhuǎn)印輥材料為PVC標(biāo)線帶，其可得自3M Inc0對于不同油墨組合物之間的對比測試來說，應(yīng)該在控制的環(huán)境條件下進(jìn)行測試，即，小于約 40% 的 R. H.，在 23±3°C下。即使本文所規(guī)定的干燥時間滿足目標(biāo)應(yīng)用的要求，在打印之前或之后可以利用任何增大干燥速率的方法。這些方法包括使用化學(xué)熱處理或后處理。其他方法包括預(yù)熱或后加熱基材，或者在打印時加熱，從而使環(huán)境溫度變高。加熱可以通過任何方式提供，包括IR(例如通過陶瓷加熱元件提供)、可見光或全光譜光源(即，黑體源)、輻射熱、強(qiáng)迫熱空氣、激光、LED發(fā)光燈等。加熱或未加熱的空氣流可以被指向新打印的圖像。這可以通過氣刀或使用氣流定向噴嘴的類似的壓縮空氣源來提供。壓縮空氣可以通過外部源提供或可以由打印機(jī)自身作為輸出來提供。壓縮空氣優(yōu)選地為水體積含量低于25g/m3的干燥空氣。大多數(shù)噴墨油墨組合物都不是針對連續(xù)噴墨打印機(jī)或二元陣列打印機(jī)中的良好操作而專門配制。為了在二元陣列和連續(xù)噴墨打印機(jī)中工作，油墨組合物需要具有某些基本的物理性能，例如粘度、聲速、表面張力(這在由液滴發(fā)生器設(shè)定的界限內(nèi)提供Rayleigh不穩(wěn)定性，包括液滴產(chǎn)生頻率、調(diào)制幅度和油墨腔尺寸等)。通過單獨(dú)改變調(diào)制幅度，本文所述的油墨組合物可以實(shí)現(xiàn)Rayleigh散裂狀態(tài)，特別是其中液滴尾部和由其形成的所有隨體與打印液滴一起在液滴飛行時間內(nèi)結(jié)合到基材上?！半S體”被定義為在液滴散裂過程中從主要的液滴中分離出的小液滴。不同于其中從固定的貯液器中產(chǎn)生液滴的DOD設(shè)備，二元陣列油墨流是在連續(xù)的壓力下使用單壓電引起的脈沖遍及大型噴嘴陣列產(chǎn)生微滴。通過調(diào)控上述的調(diào)制脈沖消除液滴隨體的能力提供比傳統(tǒng)DOD噴墨打印機(jī)更好的打印質(zhì)量，特別是在高的線速度下，因?yàn)樵诤笠环N情況下，尾部和/或隨體在打印圖像中從主液滴中可見地發(fā)散。除了對打印質(zhì)量的不利影響之外，隨體液滴還具有有害影響，因?yàn)樗鼈儾粠щ姡荒芡ㄟ^Videojet BX所用的靜電偏轉(zhuǎn)機(jī)理準(zhǔn)確地偏轉(zhuǎn)，因而更易于在機(jī)頭內(nèi)部的部件上累積，而不是在油墨管理系統(tǒng)內(nèi)再循環(huán)，導(dǎo)致打印失敗。本公開的油墨組合物包含樹脂，該樹脂由于其化學(xué)結(jié)構(gòu)增大了有效調(diào)制電壓幅度范圍，在該范圍內(nèi)，無隨體的操作成為可能。此外，本文所公開的包含樹脂的油墨組分實(shí)現(xiàn)了其中液滴尾部長度在液滴從油墨流中脫離時最小化的狀態(tài)。這對上述的打印窗口有積極影響，此外導(dǎo)致在散裂時的相對低的霧產(chǎn)生。所產(chǎn)生的任何霧當(dāng)然都會影響油墨流附近的表面，并且過多的霧產(chǎn)生將會不利地影響運(yùn)行時間和可靠性。這種配方樹脂首先基于展現(xiàn)出分立的有利的分子量范圍的準(zhǔn)則來選擇。然而，確切的分子量范圍取決于樹脂的分子結(jié)構(gòu)，并且對于任何給定的樹脂的化學(xué)類型可僅僅通過經(jīng)驗(yàn)確定。因此，樹脂的分子量對于在二元陣列和連續(xù)噴墨打印機(jī)中得到可接受的打印性能來說很關(guān)鍵。優(yōu)選地，打印系統(tǒng)為二兀陣列打印系統(tǒng)，優(yōu)選為得自Videojet TechnologiesInc，Videojet BX6000系列(單頭和雙頭版)的BX打印機(jī)。由于其設(shè)計(jì)，BX打印系統(tǒng)在有關(guān)工業(yè)應(yīng)用的可靠性方面提供多個優(yōu)點(diǎn)。為了在衛(wèi)生制品上打印，期望能以至少2英寸的寬度用128dpi的分辨率(水平和垂直)打印圖像。高速數(shù)字打印方法通常被限于幾英寸的寬度。打印機(jī)優(yōu)選地在基材以高速移動的同時，能以期望的打印質(zhì)量來打印。例如，在打印期間，衛(wèi)生制品可以相對于噴墨打印機(jī)以大于1000ft/min、或大于1500ft/min、或大于1750英尺/min、或大于2000ft/min的速度移動。油墨組合物包含溶劑、水溶性粘結(jié)劑樹脂、以及水溶性染料。溶劑優(yōu)選地為酮或醇 溶劑。粘結(jié)劑樹脂優(yōu)選地衍生自碳水化合物。油墨組合物也可以包含水溶性或水不溶性的導(dǎo)電劑。本文所公開的油墨組合物是完全可水洗的，并且特別適用于二元陣列打印工藝。水溶性樹脂和染料通常不能充分溶于快干的有機(jī)溶劑(例如酮)中。樹脂優(yōu)選地具有非常高的總體水溶解度。在實(shí)施方式中，在37°C和pH為4-9的水中，水溶性樹脂的總體溶解度為100g/L或更大，優(yōu)選200g/L或更大，更優(yōu)選500g/L或更大。水溶性樹脂在溶劑中穩(wěn)定，例如可以從丙酮中澆鑄為干膜，并且可以再溶于丙酮數(shù)次，而不會使膜溶劑或水中的再溶解性有任何降低。進(jìn)一步選擇樹脂和染料，從而使油墨組合物的物理性能(例如粘度和可過濾性)在模擬油墨壽命的加速老化期間穩(wěn)定。當(dāng)與尿液或其他水性流體接觸時，樹脂和染料的高水溶性有助于除去打印的信息。打印圖像在PH范圍為4-9的水性流體中應(yīng)是完全可洗的。水溶性樹脂進(jìn)一步充當(dāng)對塑料基材具有所需的附著力的粘結(jié)劑。包裝之后，圖像應(yīng)保持如最初打印在衛(wèi)生制品的圖像的原樣24個月或更長而不需要二次處理。在打印后的I分鐘，圖像應(yīng)該經(jīng)得起摩擦(即，干拇指摩擦)而不被除去，并且在被水性流體活化之前在其整個使用期間都保持如此。如之前所述，打印方法可用于任何類型的衛(wèi)生制品。衛(wèi)生制品(例如尿布)可以包含多個組成材料。例如，尿布可以包含后片、上片、集液層、位于與身體接觸的表面和與衣服接觸的表面之間的吸收芯材。后片的最外表面可以形成與衣服接觸的表面，而上片的最內(nèi)表面可以形成與身體接觸的表面。后片通常充當(dāng)用于裝吸收組分并為使用者可見的圖形提供打印基材。在本文中為了清楚起見也被稱為“外襯墊”。如之前所述，衛(wèi)生制品包含充當(dāng)濕度指示器的圖像。圖像優(yōu)選地從有色圖像變?yōu)闊o色或模糊以指示制品變濕。濕度指示器圖像可以位于組成材料的任意表面(包括與身體接觸的表面和與衣服接觸的表面)上或與組成材料的任意表面相對，只要濕度指示器保持從吸收性制品的外部可見。位置的實(shí)例包括后片、上片、集液層、和吸收芯材。優(yōu)選的打印表面是后片(也被稱為外襯墊)的內(nèi)表面。包含外襯墊的基材通常是塑料膜，可以更具體地為無孔或半多孔塑料膜或無紡塑料表面?；目梢赃M(jìn)一步包含膜和第二材料之間的復(fù)合材料，該復(fù)合材料由天然存在的纖維或合成纖維或其組合制成的紡織或無紡織物組成。特別感興趣的基材是通常用于增強(qiáng)整個尿布結(jié)構(gòu)的彈性的半多孔塑料膜。如在高放大倍數(shù)可見的，這種材料的表面往往是有孔的，具有小于100微米的數(shù)量級的特征，包括微纖網(wǎng)絡(luò)、坑、溝和/或?qū)嶋H的通孔/細(xì)孔?；目梢允菦]有染色而半透明的，或包含無機(jī)填料作為基材基質(zhì)內(nèi)染色而不透明或半不透明的。構(gòu)成材料最常見為聚乙烯或聚丙烯，但也可以由任何合適的塑性材料制成。圖像在這些通常具有表面能為20-50dynes/cm的基材上應(yīng)該具有良好的打印質(zhì)量。打印在制品的特定打印位置以及特定種類的基材材料上的組合物的水溶性提供了下列性能打印的圖像在與水性流體(例如尿液)接觸之后被去除或發(fā)生變化。該去除可以是完全的，即通過流體動力(例如布朗運(yùn)動、毛細(xì)管作用等)，染料從打印制品物理分離。該去除可以是部分的，即，僅有一部分圖像要被去除。圖像可以變化并且不被去除，從而由于染料遷移到圖像周圍最近的表面，圖像變模糊或變形。這種變化可以以任何期望的速度發(fā)生，但是現(xiàn)有失禁產(chǎn)品中所用的濕度指示器快速起作用，所以優(yōu)選地，與過量水性流體接觸之后，圖像變化或去除應(yīng)在I分鐘或優(yōu)選10秒或更小、或更優(yōu)選小于I秒的時間內(nèi)發(fā)生。去除速率和/或程度可以通過任何適當(dāng)?shù)姆椒y定。例如，可以將打印基材浸入測 試流體(例如去離子水或自來水)中預(yù)定的一段時間，隨后取出并干燥。然后可以測量基材上殘留的顏色。測定相對去除程度的方法包括PCR(打印反差比)、光密度(OD)或PCS (打印反差信號)測量。優(yōu)選的方法是使用光譜密度計(jì)(例如Xrite Series 500光譜密度計(jì))來提供光密度或ΛΕ值(即，L*a*b*值)。本領(lǐng)域技術(shù)人員能理解的是，這些值可用于計(jì)算打印樣品和作為背景的未打印基材之間的ΛΕ差值。與背景的ΛΕ小于4被定義為幾乎看不見，表示在浸泡期間去除的充分程度。暴露前和暴露后的打印樣品之間的ΛΕ顏色變化為至少20，被定義為適當(dāng)可察覺的顏色變化，從而為使用者提供明確的濕度指示。本文所述的本發(fā)明的油墨組合物實(shí)現(xiàn)暴露前和暴露后的打印樣品之間的ΛΕ顏色變化大于20以及洗滌之后與背景的Λ E小于4?，F(xiàn)在轉(zhuǎn)向組成油墨組合物的具體組分，根據(jù)一個實(shí)施方式，油墨組合物可以包含一種或更多種有機(jī)溶劑。有機(jī)溶劑選自酮、低級醇(即，乙醇、異丙醇、正丙醇、叔丁醇、異丁醇、正丁醇)、碳酸酯(即，碳酸二甲酯)、二醇醚、酯、二醇醚乙酸酯、及其混合物。優(yōu)選地，有機(jī)溶劑選自C1-C4醇、C3-C6酮、及其混合物。C3-C6酮的實(shí)例包括丙酮、甲基乙基甲酮、甲基正丙基甲酮、和環(huán)己酮。C1-C4醇的實(shí)例包括甲醇、乙醇、I-丙醇、正丁醇和2-丙醇。有機(jī)溶劑(特別是醇和酮)與水基油墨相比具有更吸引人的特征，它們更易于滲入半多孔和一些無孔基材的表面，更快地蒸發(fā)，因而降低干燥時間并改善了透膜對比度和膜附著力。在具體的實(shí)施方式中，油墨組合物包含丙酮或丙酮與低級醇(例如乙醇)的共混物作為有機(jī)溶劑。在另一個實(shí)施方式中，共混物可以包含兩種或更多種含有酮和慢干有機(jī)共溶劑的溶劑。特別優(yōu)選的慢干溶劑可以選自下列名單雙丙酮醇；乙酸正丙酯；乙酸正戊酯；丙二醇單甲醚乙酸酯；丙二醇單丙醚；丙二醇單甲醚；丙二醇叔丁醚；乳酸丁酯；以及乳酸乙酯。油墨優(yōu)選地在包裝材料中不留下有氣味的痕跡。用于無孔表面的大部分DOD和TIJ油墨包含持久的、低揮發(fā)溶劑，這些溶劑將不利地污染衛(wèi)生制品的包裝。選擇本文中使用的溶劑，從而使它們在打印之后和衛(wèi)生制品被包裝之前完全蒸發(fā)而不留下任何可檢測到或可感覺到的痕跡。此外，如果使用揮發(fā)性較小的共溶劑，它們可以選自顯示出很小或無氣味的溶劑，例如丙二醇單丙醚、乳酸乙酯、乳酸丁酯、雙丙酮醇等。在另一個優(yōu)選的實(shí)施方式中，油墨可以大量包含乙醇和異丙醇作為有機(jī)溶劑的成分。乙醇和/或異丙醇在一些實(shí)例中與酮基溶劑相比是優(yōu)選的，因?yàn)樗鼈兪煜さ臍馕叮偟恼羝麎狠^低并且具有形成揮發(fā)性有機(jī)化合物的潛力。優(yōu)選的變性乙醇級將不會弓I入任何額外的有氣味的共溶劑。有機(jī)溶劑的總量可以為任何合適的量,例如，相對于油墨組合物的重量,其量為70 %或更多，80 %或更多，或90 %或更多。在一個實(shí)施方式中，有機(jī)溶劑可以以油墨組合物的70重量％到約99重量％的量、優(yōu)選以約80重量％到約95重量％的量、更優(yōu)選以90重量％到約95重量％的量存在。油墨組合物可以任選地包含適量的水，例如占油墨組合物重量的至多10重量％，至多約5重量％，或至多約2重量％。在一個實(shí)施方式中，所用的有機(jī)溶劑包括丙酮和乙醇。丙酮可以以油墨組合物的40重量％到約99重量％的量、優(yōu)選以約45重量％到約55重量％的量、更優(yōu)選以48重量％到約52重量％的量存在。乙醇可以以油墨組合物的O. I重量％到約60重量％的量、優(yōu)選以約30重量％到約50重量％的量、更優(yōu)選以35重量％到約45重量％的量存在。染料是水溶性的，所以它能提供功能性水濕度指示器?？梢允褂萌魏嗡苄灾?劑或著色劑的組合。在一些情況下，如果顏料是水溶性的，那么它們可能也適合，即，硫酸鹽/磺酸鹽改性的顏料(例如炭黑)。染料是優(yōu)選的，它們可以選自天然存在(即，食品提取物)或合成的染料。合適的常用的染料類型為直接染料、酸性染料、堿性染料、甕染料、反應(yīng)性染料、媒染染料、和/或溶劑染料。此外，所選的染料包括結(jié)構(gòu)與下列相對應(yīng)(或者包含由下列所述的官能團(tuán))的那些多烯、聚次甲基、萘酰亞胺(naphthalimide)、二芳基次甲基、三芳基次甲基、陽碳離子、偶氮-環(huán)輪烯(酞菁染料)、萘酚、硝基/亞硝基染料、偶氮染料(單-或二-偶氮型)、羰基染料(蒽醌、醌、苯醌、靛藍(lán)類、隱色染料)、硫化染料、苯胺黑、金屬絡(luò)合物染料、茈染料、植物染料、食用染料、聚合物染料、熒光增白劑等。天然著色劑的實(shí)例包括胡蘿卜素、胭脂樹提取物、蝦青素、蝦青素二琥珀酸二甲酯、脫水甜菜、葉綠素(及其銅絡(luò)合物和各種鹽)、群青藍(lán)、焦糖、角黃素、β-阿樸-8'-胡蘿卜素醛、β-胡蘿卜素或其衍生物、胭脂蟲提取物、葡糖(或葡萄皮)提取物、鳥嘌呤、果汁、蔬菜汁、胡蘿卜油、玉米胚乳油、辣椒粉、辣椒油、藏紅花、番茄提取物(番茄紅素)、姜黃(姜黃素)、莧菜紅、花青素、偶氮玉紅、胭脂素、黑加侖提取物、角黃素、檸黃質(zhì)、胭脂紅、紅花紅、紅花黃、曙紅、赤蘚紅、苔紅素/苔色素、紅辣椒提取物、槲皮素、波斯果、核黃素、萬壽菊提取物、檸檬黃、群青、以及葉黃素。特別期望的染料包括U. S或其外國版本(g卩，歐盟、E-List和UN FAO顏色清單)批準(zhǔn)的用于食品、化妝品或藥物應(yīng)用的FD&C著色劑或D&C著色劑(S卩，由e-CFR標(biāo)題21，第74部分規(guī)章指定的那些)。實(shí)例包括但不限于，F(xiàn)D&C藍(lán)I (C. I. 42090:2), FD&C藍(lán)No. 2，C. I.食品藍(lán) 5，D&C 藍(lán) 4，D&C 藍(lán) 9，BLUE VRS,亮藍(lán) FCF，專利藍(lán) 5，F(xiàn)D&C 紅 3，F(xiàn)D&C 紅 4，F(xiàn)D&C 紅 40，D&C 紅 6 (C. I. 15850)，D&C 紅 7 (C. I. 15850:1)，D&C 紅 9 (C. I. 15585:1)，D&C 紅No. 17，D&C 紅 21(C. I. 45380:2)，D&C 紅 22 (C. I. 45380:3)，D&C 紅 27 (C. I. 45410:1)，D&C 紅28 (C. I. 45410:2), D&C 紅 30 (C. I. 73360), D&C 紅 31，D&C 紅 33 (C. I. 17200)，D&C 紅 34(C.I. 15880:1)，D&C 紅 36，D&C 紅 39，C. I.食品紅 7，誘惑紅 AC，蘇丹紅 G，Cirus 紅 2，快紅 E，紅 2G,紅 10B,羅丹明 B, Scarlet GN Ponceau 2R/4R/6R/SX, D&C 紫 2，甲基紫，紫 5BN,酸性品紅 B，芐基紫 4b，靛藍(lán)，F(xiàn)D&C 黃 5(C. I. 19140:1)，F(xiàn)D&C 黃 6 (C. I. 15985:1)，F(xiàn)D&C 黃 10 (C.
I.47005:1)，D&C 黃 7，D&C 黃 8，D&C 黃 10，D&C 黃 11，C. I.食品黃 3，C. I.食品黃 23，間苯二酚黃(chryosoine yellwo)，快黃 AM，萘酚黃 S，日落黃 FCF，黃 2G，黃 27175N，D&C 橙 4，D&C橙 5(C. I. 45370:2)，D&C 橙 10，D&C 橙 11，橙 B，D&C 綠 5，橙 G，橙 GN，橙 I，橙 RN，蘇丹 G，D&C綠6，D&C綠8，F(xiàn)D&C綠3，綠S，快綠FCF，基尼綠B,淺綠SF, D&C棕I，棕FK,棕HT，D&C黑2，D&C黑3，褐7984，以及亮黑PN。該清單中特別優(yōu)選的染料是FD&C藍(lán)I、FD&C紅3、FD&C紅40、FD&C 黃 5、FD&C 黃 6、和 FD&C 綠 3。另一類特別合適的染料是聚合物染料，例如得自Milliken Chemical, Inc.以商品名Versatint、Reactint、Milli jet和Polytint出售的那些。它們的化學(xué)結(jié)構(gòu)在美國專利6，083，310中具體公開，該文獻(xiàn)通過引用結(jié)合在本文中。這些聚合物染料一旦摻入聚合物基質(zhì)具有低遷移，并且用于個人服裝時不太可能使皮膚和或衣服永久染色。染料可以基于其水溶性以及與本文所述的油墨配方的相容性進(jìn)一步選擇，許多染料是既水溶的又相容的。特別合適的 Millijet 染料為 Millijet 藍(lán) 28、Millijet 紅 17、Millijet 橙 31、Millijet紫82、以及Millijet黑40。例如，Milli jet藍(lán)28顯示出非常好的水溶性和期望的最終顏色。在實(shí)施方式中，染料在25 °C下的水溶解度為50g/L或更大，優(yōu)選100g/L或更大，更優(yōu)選150g/L或更大。染料在本文所述的溶劑基油墨配方中的溶解度優(yōu)選地大于20g/L。
在上述任何一個實(shí)施方式中，染料可以以占油墨組合物重量的約0. 01%到約10%、優(yōu)選約0. 2%到約7%、更優(yōu)選約0. 5%到約3%的量存在。如上所述，油墨組合物包含一種或更多種粘結(jié)劑樹脂。可以使用任何合適的粘結(jié)劑樹脂，優(yōu)選水溶性樹脂作為主粘結(jié)劑。在一個實(shí)施方式中，可以選擇非水溶性粘結(jié)劑用作副樹脂(coresin)，從而為主粘結(jié)劑賦予一定程度的防水性或抗吸濕性。油墨優(yōu)選地包含這樣的水溶性粘結(jié)劑，其為衍生自環(huán)狀、非芳香族和非離子的碳水化合物的聚合物。這些粘結(jié)劑被認(rèn)為通常在二元陣列噴墨打印機(jī)中提供最好的可靠性。這些粘結(jié)劑包括糖類(蔗糖、果糖等)、淀粉和纖維素。優(yōu)選地，樹脂的分子量(Mw)(通過凝膠滲透色譜法測定)小于120kDalton,更優(yōu)選小于IOOkDaltons,優(yōu)選地在IOkDaltons和90kDaltons之間，更優(yōu)選在40kDaltons和80kDaltons之間。油墨組合物最優(yōu)選地包含纖維素型樹脂作為粘結(jié)劑。纖維素樹脂可以是疏水改性的纖維素，例如纖維素酯、醋酸纖維素、醋酸丁酸纖維素、醋酸丙酸纖維素、纖維素醚、乙基纖維素、甲基纖維素、纖維素硝酸酯或硝基纖維素?；蛘?，纖維素可以為親水性纖維素，例如羥乙基纖維素、烷基改性的羥乙基纖維素或羥丙基纖維素、羥乙基/羥丙基纖維素共聚物、羥丙基纖維素、以及羧甲基纖維素。優(yōu)選的改性纖維素是羥丙基纖維素，其為通過原料纖維素與氧化丙烯反應(yīng)而形成的醚改性的纖維素。非常合適的纖維素是來自Nisso American Corporation的輕丙基纖維素HPC SSL，其分子量為約60kDaltons。聚合型粘結(jié)劑樹脂可以以油墨組合物重量的約0. 1%到約30%、優(yōu)選約0. 5%到約15%、更優(yōu)選約1%到約8%的量存在。油墨組合物優(yōu)選地包含小于6重量％的樹脂固體。在油墨組合物的一個具體的實(shí)施方式中，有機(jī)溶劑可以以油墨組合物重量的約70%到約95%的量存在，染料可以以油墨組合物重量的約0. 5%到約3%的量存在，而粘結(jié)劑樹脂可以以油墨組合物重量的約1%到約8%的量存在。優(yōu)選地，油墨組合物具有低電阻率，例如在約20到約2000ohm-cm的范圍內(nèi)。期望的導(dǎo)電性可以通過添加可電離材料或?qū)щ妱┒鴮?shí)現(xiàn)。這種導(dǎo)電劑的例子包括銨鹽、烷基_/芳基銨鹽、烷基-/芳基鱗鹽、堿金屬鹽、和堿土金屬鹽。合適的陰離子包括鹵離子、氫氧根、硼酸根(即，鹵代或苯基)、甲苯磺酸根、三氟甲烷磺酸根、硫氰酸根、硝酸根、磺酸根、碳酸根、硫酸根、乙酸根等。這種適用于本文所述配方的具體實(shí)例包括氫氧化銨、硝酸鋰、硫氰酸鋰、三氟甲烷磺酸鋰、乙酸鈉、乙酸銨、溴化鉀、硫氰酸鉀、二甲胺鹽酸鹽、鹽酸羥胺、溴化四乙基銨、三氟甲烷磺酸四乙基銨、乙酸四乙基銨、甲苯磺酸四乙基銨、溴化四丁基鱗、溴化四丙基銨、溴化四苯基鱗、四苯基硼酸鱗、六氟磷酸四丁基銨和乙酸四丁基銨。優(yōu)選的導(dǎo)電劑包括鋰鹽(例如三氟甲烷磺酸鋰或硝酸鋰)和四乙基銨鹽(例如甲苯磺酸四乙基銨)?？梢允褂萌魏魏线m量的導(dǎo)電劑。通常，占油墨組合物重量的至多約3%的導(dǎo)電劑含量能提供期望的導(dǎo)電性，其含量通常在約O. 1%到約2%的范圍內(nèi)。在某些應(yīng)用中，不需要高導(dǎo)電性，可以省略導(dǎo)電劑。油墨組合物可以進(jìn)一步包含一種或更多種添加劑，例如表面活性劑和/或增塑齊U，例如用于改進(jìn)在具體的基材上的水可移除性或點(diǎn)的清晰度。可以使用任何合適的表面活性劑，例如選自由下列組成的組中的表面活性劑陰離子表面活性劑、陽離子表面活性齊U、非離子表面活性劑、聚合物表面活性劑。表面活性劑的實(shí)例包括改性聚硅氧烷、烷基改性的聚氧亞烷基胺、烷基改性的丙氧基化的(聚(氧亞丙基))二胺、烷基醚胺、壬基酚乙氧 基化物、乙氧基化的脂肪胺、氟化的有機(jī)酸二乙醇胺鹽、烷氧基化的乙二胺、烷基改性的聚亞乙基氧化物、烷基改性的聚亞烷基氧化物、磷酸烷基酯乙氧化物的混合物、丙二醇的聚氧亞烷基衍生物、聚氧乙基化脂肪醇、以及脂肪酸的鹽。合適的聚合型表面活性劑的具體例子是以商品名M0N0WET M0-E75購自Uniqema的磺基琥珀酸二乙基己酯鈉。在任何一個實(shí)施方式中，表面活性劑可以油墨組合物重量的約O. 001到約2. 0%、優(yōu)選約O. 02到約1%，、更優(yōu)選約O. 03到約O. 5%的量存在。合適的增塑劑的例子包括鄰苯二甲酸酯類增塑劑，例如鄰苯二甲酸烷基芐基酯、鄰苯二甲酸丁基芐基酯、鄰苯二甲酸二辛酯、鄰苯二甲酸二異丁酯、鄰苯二甲酸二環(huán)己酯、鄰苯二甲酸二乙酯、間苯二甲酸二甲酯、鄰苯二甲酸二丁酯和鄰苯二甲酸二甲酯；酯類，例如己二酸二-(2-乙基己基)酯、己二酸二異丁酯、丙三醇三苯甲酸酯、蔗糖苯甲酸酯、癸二酸二丁酯、馬來酸二丁酯、聚丙二醇二苯甲酸酯、新戊二醇二苯甲酸酯、癸二酸二丁酯和三正己基偏苯三酸酯、磷酸酯(例如磷酸三甲苯酯、磷酸二丁酯)、檸檬酸三乙酯、檸檬酸三丁酯、乙酰檸檬酸三丁酯；聚氨酯，聚丙烯酸類；以及乳酸鹽和磺酰胺類增塑劑，例如從Monsanto Co.，St. Louis, MO獲得的Plasticizer 8,它是N-乙基鄰，對-甲苯橫酸胺。在某些實(shí)施方式中，增塑劑可以以油墨組合物重量的約O. I到約5.0%、優(yōu)選約
O.2到約3. 0%，、更優(yōu)選約O. 25到約2. O %的量存在。油墨組合物可以具有任何合適的粘度或表面張力。優(yōu)選地，油墨組合物在25°C下的粘度為約1-lOcPs，優(yōu)選為約I. 5-8. OcPs,最優(yōu)選為約2. 5-5. OcPs。優(yōu)選地，通過氣泡張力儀測定，油墨組合物在25°C下的表面張力為約20mN/m到約50mN/m，為約21mN/m到約40mN/m,或約22mN/m到約30mN/m。油墨組合物的固含量可以小于50重量更優(yōu)選小于20重量％，最優(yōu)選小于10重量％。通過聲輻射法測定，所得到的油墨聲速優(yōu)選地介于1100和1600米/秒。油墨組合物可以通過任何合適的方法制備。例如，將所選的各組分組合并采用適當(dāng)?shù)臄嚢杌旌?，過濾所得流體從而除去任何不溶的雜質(zhì)。實(shí)施例對于下列實(shí)施例來說，評估作為要打印基材的多種不同的塑料外襯墊；每一個均從可商購的尿布產(chǎn)品中得到。表I描述了所用材料。表I
光滑、多微孔的聚乙烯片I 1￥2結(jié)合到光滑聚乙烯片的表面上的纖維狀無紡布
1￥3光滑、多微孔的聚乙烯片II
1￥4外表粗糙、多微孔的片
1￥5光滑、多微孔的聚乙烯片III實(shí)驗(yàn)性油墨組合物的一般測試通過下列方法進(jìn)行將商店買來的尿布拆開，以便在外(面對衣服)襯墊的內(nèi)表面(面對身體)上打印。通過調(diào)整圖像上的像素密度使打印密度在一些實(shí)施例中變化，其中打印-100%是完全致密的圖像，而50%是其中兩個相鄰打印點(diǎn)中的一個被省略的相同圖像。實(shí)施例I下列油墨組合物配方是基于重量百分比來制備的，并作為實(shí)施例提供。表 權(quán)利要求
1.一種在衛(wèi)生制品上打印的方法，其包括 通過噴墨打印機(jī)將油墨組合物的微滴施加到衛(wèi)生制品的表面以形成期望的圖像， 其中所述油墨組合物包含 有機(jī)溶劑； 水溶性粘結(jié)劑樹脂，包含分子量在IOkDaltons和90kDalton之間的羥丙基纖維素；以及 水溶性染料， 其中所述圖像通過溶于水性流體而充當(dāng)濕度指示器。
2.如權(quán)利要求I所述的方法，其中，所述有機(jī)溶劑包括酮、醇、或其混合物。
3.如權(quán)利要求I所述的方法，其中，在100%的打印密度和在所述衛(wèi)生制品的表面上每英寸128X128個點(diǎn)時，所述油墨組合物的無輔助干燥時間為I秒或更小。
4.如權(quán)利要求I所述的方法，其中，在25%的打印密度和在所述衛(wèi)生制品的表面上每英寸128x128個點(diǎn)時，所述油墨組合物的無輔助干燥時間為O. 5秒或更小。
5.如權(quán)利要求I所述的方法，其中，所述噴墨打印機(jī)是二元陣列打印機(jī)。
6.如權(quán)利要求I所述的方法，其中，所述衛(wèi)生制品的表面是塑料膜。
7.如權(quán)利要求6所述的方法，其中，所述塑料膜是半多孔膜。
8.如權(quán)利要求I所述的方法，其中，所述衛(wèi)生制品的表面是無紡織物。
9.如權(quán)利要求8所述的方法，其中，所述油墨組合物在所述衛(wèi)生制品的表面上提供了暴露于水性介質(zhì)10秒之后能被去除的圖像。
10.如權(quán)利要求I所述的方法，其中，所述圖像是單程打印的。
11.如權(quán)利要求I所述的方法，其中，在打印期間，所述衛(wèi)生制品相對于所述噴墨打印機(jī)以大于2000ft/min的速度移動。
12.如權(quán)利要求I所述的方法，其中，所述溶劑包括丙酮。
13.如權(quán)利要求12所述的方法，其中，所述丙酮以占所述油墨組合物的40重量％到99重量％的量存在。
14.權(quán)利要求13所述的方法，其進(jìn)一步以占所述油墨組合物的O.I重量％到60重量％的量包含乙醇。
15.如權(quán)利要求I所述的方法，其進(jìn)一步以占所述油墨組合物等于或小于5重量％的量包含水。
16.如權(quán)利要求I所述的方法，其中，在20-40°C環(huán)境溫度和4-9的pH下，所述染料基本上溶于水。
17.如權(quán)利要求I所述的方法，其中，在20-40°C環(huán)境溫度和4-9的pH下，所述樹脂基本上溶于水。
18.如權(quán)利要求I所述的方法，其中，所述油墨組合物基本上不含尺寸大于I微米的固體顆粒。
19.如權(quán)利要求I所述的方法，其中，所述染料選自聚合物染料以及U.S或其外國版本批準(zhǔn)的用于食品、化妝品或藥物應(yīng)用的分類為FD&C的著色劑或D&C著色劑的染料。
20.如權(quán)利要求19所述的方法，其中，所述染料選自FD&C藍(lán)#1和Millijet藍(lán)28。
21.一種衛(wèi)生制品，其包括與身體接觸的表面； 與所述接觸身體的表面相反的、與衣服接觸的表面；以及 通過噴墨打印所打印的圖像，其通過與身體接觸的表面或與衣服接觸的表面是可見的，其中所述圖像由油墨組合物形成，所述油墨組合物包含水溶性染料和水溶性粘結(jié)劑樹月旨，所述水溶性粘結(jié)劑樹脂包含分子量在IOkDaltons和90kDalton之間的羥丙基纖維素，其中所述圖像提供了濕度指示器。
22.如權(quán)利要求21所述的制品，其中，所述染料選自FD&C藍(lán)#1和Millijet藍(lán)28、及其混合物。
23.—種噴墨油墨組合物，其包含 溶劑，其包含占所述油墨組合物40重量％ -99重量％的量丙酮以及占所述油墨組合物O.I重量％ -60重量％的量的乙醇； 水溶性粘結(jié)劑樹脂，包含分子量在IOkDaltons和90kDalton之間的羥丙基纖維素；以及 水溶性染料，選自FD&C藍(lán)#1和Millijet藍(lán)28，其中當(dāng)使用二元陣列打印機(jī)打印到半多孔表面時，所述油墨組合物的干燥時間小于O. 5秒。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種在衛(wèi)生制品上打印的方法，其包括通過噴墨打印機(jī)將油墨組合物的微滴施加到衛(wèi)生制品的表面以形成期望的圖像。噴墨油墨組合物包含有機(jī)溶劑、水溶性粘結(jié)劑樹脂(包含羥丙基纖維素)、和水溶性染料。圖像通過溶于水性流體而充當(dāng)濕度指示器。
文檔編號G01D11/00GK102792129SQ201180010329
公開日2012年11月21日 申請日期2011年2月18日 優(yōu)先權(quán)日2010年2月18日
發(fā)明者林方·朱, 邁克爾·庫澤 申請人:錄象射流技術(shù)公司