CN105462354A - 热熔性油墨 - Google Patents

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Abstract

本公开包括热熔性油墨组合物，所述热熔性油墨组合物包括具有约20℃至约50℃的凝固点和至少约35℃的熔点的至少一种蜡，和至少一种着色剂。所述组合物包含至少约50wt％的所述至少一种蜡。本公开还涉及使用这一组合物和含有这一组合物的产品的印刷工艺。

Description

热熔性油墨
相关申请的交叉引用
本申请要求2015年5月15日提交的美国发明申请第14/713,683号和2014年9月25日提交的美国发明申请第14/497,126号的优先权，其通过引用全文并入本文。
技术领域
本公开涉及可用于油墨组合物的某些化合物，以及相关的产品和工艺。
背景技术
热熔性油墨在室温下是固体而在高于室温的温度下是液体。热熔性油墨可以用于例如数字印刷方法中。在印刷过程中，通常加热油墨直到它变成液体，然后通过喷头将所述液体喷射到基底上。在室温下，油墨可以凝固在基底上。
热熔性油墨可与具有加热功能的喷墨打印机一同使用，可以通过微小喷嘴喷射油墨液滴形成小点，其进而在基底上形成图像。油墨印刷的图像的分辨率一般用每英寸点数(DPI)来衡量。
发明内容
本公开基于意外发现具有相对低凝固点(例如具有比熔点低的凝固点)的某些蜡可以用来形成热熔性油墨组合物，所述热熔性油墨组合物在被印刷在某些基底(例如纸板或薄膜)上时形成具有相对大的平均直径的点而无需对点进行外部处理。
在一个方面，本公开的特征在于包括具有约20℃至约50℃的凝固点和至少约35℃的熔点的至少一种蜡，和至少一种着色剂的热熔性油墨组合物。所述组合物包括至少约50wt％的至少一种蜡。
在另一个方面，本公开的特征在于热熔性油墨组合物，所述热熔性油墨组合物在相同条件下并且无需外部处理时能够形成具有大于Markem-Imaje5005TOUCHDRY黑色油墨(油墨5005)所形成的那些至少约15％的平均点直径的点。
在另一个方面，本公开的特征在于热熔性油墨组合物，所述热熔性油墨组合物能够在组合物具有约10cP熔体粘度时形成具有至少约85μm的平均点直径的点，每个点由约70皮升的组合物形成，并且所述点在室温形成而无需外部处理。
在另一个方面，本公开的特征在于印刷工艺，所述印刷工艺包括在喷墨打印机(例如热熔喷墨打印机)中的打印头中熔融本文所描述的热熔性油墨组合物中的任一种；和将来自打印头的热熔性油墨组合物喷射到基底上形成图像。
在另一个方面，本公开的特征在于产品，所述产品包括基底(例如纸板或薄膜)和在基底上定义图像的固体油墨。所述固体油墨包括本文所描述的热熔性油墨组合物中的任一种。
实施方案可以具有下列特征中的一个或多个。
所述至少一种蜡具有约30℃至约50℃(例如约30至约40o℃)的凝固点。
所述至少一种蜡的熔点可以比所述至少一种蜡的凝固点高至少约10℃(例如至少15℃)。
所述至少一种蜡可以包括酰胺醇蜡、氨基甲酸酯蜡、醚蜡或酯蜡。
所述酰胺醇蜡可以是硬脂基二乙醇酰胺(stearyldiethanolamide)、硬脂基异丙醇酰胺(stearylisopropanolamide)、单异丙醇酰胺或椰油单异丙醇酰胺。
所述氨基甲酸酯蜡可以是2,2,4-三甲基戊烷-1,3-二基双(硬脂基氨基甲酸酯)，或[2-乙基-2-(十八烷基氨基甲酰基氧甲基)己基]正十八烷基氨基甲酸酯。
所述醚蜡可以是具有约540g/mol至约1450g/mol重均分子量的聚乙二醇。
所述酯蜡可以是二十二醇芥酸酯、甘油三二十二酸酯(glyceroltribehenate)、C32-C36支链烷基硬脂酸酯或聚甘油-3硬脂酸酯。
热熔性油墨组合物可包括至少约70wt％的至少一种蜡。
热熔性油墨组合物可进一步包括具有高于50℃的凝固点的至少一种蜡。所述具有高于50℃的凝固点的至少一种蜡可以是2-(2-(3-十八烷基脲基)乙氧基)乙基十八烷基氨基甲酸酯或十八烷基氨基甲酸十八酯。
热熔性油墨组合物可以包括至少一种增粘剂、至少一种树脂、至少一种增塑剂、至少一种抗氧化剂或至少一种分散剂。
所述至少一种着色剂可以包括染料或颜料。
热熔性油墨组合物可以具有约5至约25cP(例如约10cP至14cP)的熔体粘度。
热熔性油墨组合物可以基本不含聚乙烯(例如聚乙烯蜡)。
热熔性油墨组合物可以由下列组成：(1)至少一种蜡、(2)至少一种着色剂、(3)任选地至少一种增粘剂、(4)任选地至少一种树脂、(5)任选地至少一种增塑剂、(6)任选地至少一种抗氧化剂和(7)任选地至少一种分散剂。
热熔性油墨组合物可以在相同条件下且无需外部处理时能够形成具有大于油墨5005所形成的那些至多约100％的平均点直径的点。
热熔性油墨组合物可以在组合物具有约10cP的熔体粘度时能够形成具有至多120μm的平均点直径的点，每个点由约70皮升的组合物形成，并且所述点在室温形成而无需外部处理。
其他特征和优点将因说明书和权利要求而明显。
具体实施方式
通常，本公开涉及可用于油墨组合物(例如热熔性油墨组合物)的某些化合物(例如蜡)。
在一些实施方案中，本公开涉及包括具有约20℃至约50℃的凝固点和至少约35℃的熔点的至少一种蜡，和至少一种着色剂的热熔性油墨组合物。所述热熔性油墨组合物包括至少约50wt％的所述至少一种蜡。如果所述蜡具有超过一个凝固点或超过一个熔点，那么所述凝固点中至少一个在约20℃至约50℃的范围内和/或所述熔点中至少一个为至少约35℃。
通常，蜡为油墨组合物提供室温下为固体而高温下为液体的特性。如本文所提及的，“室温”被定义为约20℃至约25℃的温度。
通常，热熔性油墨组合物应当包含足够的蜡以使得油墨组合物，作为一个整体，是热熔性物质。在一些实施方案中，所述油墨组合物含有至少约50wt％(例如至少约55wt％、至少约60wt％、至少约65wt％、至少约70wt％、至少约75wt％的或至少约80wt％)和/或至多约95wt％(例如至多约90wt％、至多约85wt％、至多约80wt％、至多约75wt％的或至多约70wt％)的蜡。在一些实施方案中，所述热熔性油墨组合物含有两种或两种以上(例如三种或四种)的蜡。
在一些实施方案中，所述蜡可具有至少约35℃(例如至少约40℃、至少约45℃、至少约50℃、至少约55℃、至少约60℃、至少约65℃、至少约70℃、至少约75℃或至少约80℃)和/或至多约150℃(例如至多约140℃、至多约130℃、至多约120℃、至多约110℃、至多约100℃、至多约90℃或至多约80℃)的熔点。本文提及的熔点是指通过差示扫描量热法测量的熔点。在一些实施方案中，所述蜡具有相对高的熔点以使得热熔性油墨组合物在其印刷于基底上之后在相对高的温度(例如约50℃)下仍然是固体。
通常，所述蜡具有室温或以上的凝固点以使得油墨组合物在其印刷于基底上之后可以在室温下形成固体。在一些实施方案中，所述蜡可以具有至少约20℃(例如至少约25℃、至少约30℃、至少约35℃或至少约40℃)和/或至多约50℃(例如至多约45℃、至多约40℃、至多约35℃、至多约30℃或至多约25℃)的凝固点。本文提及的凝固点是指用差示扫描量热法测量的凝固点。通常，热熔性油墨组合物的熔点和凝固点可以是类似于所述蜡的那些并且可分别具有上文描述的范围。不希望受到理论的束缚，据信蜡的凝固点不应太高(例如高于50℃)，因为高凝固点能使油墨组合物在其印刷于基底上之后迅速凝固，从而减少熔融的组合物在基底上的液滴扩散并且减少所印刷的点的大小。
在一些实施方案中，所述蜡可以在熔点和凝固点显示热滞，即具有比熔点更低的凝固点。在一些实施方案中，所述蜡的熔点可以高于凝固点至少约10℃(例如至少约15℃、至少约20℃、至少约25℃或至少约30℃)。不希望受到理论的束缚，据信当热熔性油墨组合物含有具有比熔点更低的凝固点的蜡时，油墨组合物在其印刷于基底上时能够形成具有相对大的直径的点而无需对所形成的点进行任何外部处理(例如，印刷后加热，使用高喷射温度，或者印刷后用机械压辊挤压印刷的点)，因为与常规热熔性油墨组合物中的蜡相比，所述蜡需要更长的时间来凝固。使用外部处理的缺点在于需要额外的工艺，这就需要更多的劳动力、硬件、干预和/或维护并且因此增加制造成本。
在一些实施方案中，所述蜡可以是酰胺醇蜡、氨基甲酸酯蜡、醚蜡或酯蜡。示例性的酰胺醇蜡包括硬脂基二乙醇酰胺、硬脂基异丙醇酰胺、单异丙醇酰胺或椰油单异丙醇酰胺。示例性的氨基甲酸酯蜡包括2,2,4-三甲基戊烷-1,3-二基双(硬脂基氨基甲酸酯)(即MS38-48)和[2-乙基-2-(十八烷基氨基甲酰基氧甲基)己基]正十八烷基氨基甲酸酯(即MS38-37)。示例性的醚蜡包括具有约540g/mol至约1450g/mol重均分子量的聚乙二醇(可以商标名称Carbowax从DowChemicalCo,Midland,MI购买)。示例性的酯蜡包括二十二醇芥酸酯、甘油三二十二酸酯、C32-C36支链烷基硬脂酸酯(例如可从KosterKeunen,Watertown,CT购买的BK-40)和聚甘油-3硬脂酸酯。
在一些实施方案中，所述热熔性油墨组合物可以包括具有高于50℃的凝固点的一种或多种蜡(例如酰胺醇蜡、氨基甲酸酯蜡、醚蜡或酯蜡)。这些蜡的实例包括2-(2-(3-十八烷基脲基)乙氧基)乙基十八烷基氨基甲酸酯(即MS36-181)和十八烷基氨基甲酸十八酯(即MS37-121)。通常，所述热熔性油墨组合物中这些蜡的量少于具有约20℃至约50℃的凝固点的蜡的量。在一些实施方案中，所述热熔性油墨组合物可以包括至多约50wt％(例如至多约45wt％、至多约40wt％、至多约35wt％、至多约30wt％或至多约25wt％)和/或至少约1wt％(例如至少约5wt％、至少约10wt％、至少约15wt％、至少约20wt％、至少约25wt％或至少约30wt％)的具有高于50℃的凝固点的蜡。
在一些实施方案中，本文描述的具有相对低的凝固点(例如具有低于熔点的凝固点)的蜡可以是式(I)的化合物：
其中R1和R2各自独立地为C15-C21烷基；X是O或NR3，其中R3是任选由羟基取代的H或C1-C6烷基；且L是任选地含有至少一个双键、至少一个三键或C3-C10环亚烷基基团并且任选地由C(O)NH(R4)或OR5取代的C3-C36支链亚烷基，其中R4是C15-C21烷基且R5是C1-C6烷基或聚乙二醇醚基团。本文提及的任何碳数目范围包括在这一范围内的每个单独的碳数目。例如，当将C15-C21烷基分配给R1时，R1可以是C15烷基、C16烷基、C17烷基、C18烷基、C19烷基、C20烷基或C21烷基。此外，如本文所用的，C3-C36支链亚烷基上取代基(例如，C(O)NH(R4)或OR5)并不认为是支链亚烷基的一部分。因此，C3-C36范围并不包括取代基上碳原子数目。
术语“烷基”是指单价、饱和、直链或支链的烃基团，诸如-CH3或-CH(CH3)2。术语“亚烷基”是指二价、直链或支链烃基团，诸如-CH2-CH2-CH2-。支链亚烷基的实例为-CH2-CH(CH3)-CH2-。术语“环烷基”是指单价、饱和、环状烃基团，诸如环己基。术语“环亚烷基”是指二价、饱和、环状烃基团，诸如
在一些实施方案中，L可以是任选地含有至少一个三键或环己基基团并且任选地由C(O)NH(R4)或OR5取代的C4-C36支链亚烷基。例如，L可以是-CH2-CH(CH3)-、-CH2-C(CH3)2-CH(CH(CH3)2)-、-CH2-C(CH3)2-CH2-、-CH2-C(CH2CH3)(CH2CH2CH2CH3)-CH2-、-CH2-C(CH3)(C(O)NH(C18H37))-CH2-、-C(CH3)(CH2CH2CH(CH3)2)-C≡C-C(CH3)(CH2CH2CH(CH3)2)-或-CH2-C(CH2CH3)(CH2O(CH2CH2O)nCH3)-CH2-，其中n是1至30的整数。
在一些实施方案中，式(I)的化合物的亚集可以是X为O的那些。在这样的实施方案中，L可以是-CH2-C(CH3)2-CH(CH(CH3)2)-、-CH2-C(CH3)2-CH2-、-CH2-C(CH2CH3)(CH2CH2CH2CH3)-CH2-、-CH2-C(CH3)(C(O)NH(C18H37))-CH2-、-C(CH3)(CH2CH2CH(CH3)2)-C≡C-C(CH3)(CH2CH2CH(CH3)2)-或-CH2-C(CH2CH3)(CH2O(CH2CH2O)nCH3)-CH2-，其中n是1至30的整数并且R1和R2中每一个可以是C18H37。
在一些实施方案中，式(I)的化合物的亚集可以是X为NR3的那些。在这样的实施方案中，R3可以是CH2-CH(OH)-CH3，L可以是-CH2-CH(CH3)-，并且R1和R2中每一个可以是C18H37。
式(I)的示例性化合物包括：
上文描述的某些示例性的蜡(例如式(I)的化合物)的熔点和凝固点概述于下文表1中
表1
物质名 熔点(℃) 凝固点(℃)
MS 36-181 113 97
MS 37-121 83.2 71.1
MS 38-48 44 31
MS 38-37 66 36
MS 38-41 67 49
MS 38-76 53 44,34
MS 37-131 100,34 81,25
MS 38-44 100,63,35 80,32,28
MS 38-114 51.2 40.2
BK-40 38 25
通常，本文所描述的蜡可以通过本领域中熟知的方法来制备。例如，某些式(I)的化合物可由二元醇(或含羟基和氨基基团两者的化合物)和一个或多个异氰酸酯制得。下文流程1描述了合成示例性式(I)的化合物的典型合成路线：
流程1
流程1中R1、R2、L和X如上文所定义。
在一些实施方案中，本文所描述的蜡(例如式(I)的化合物)可以掺入油墨组合物中，所述油墨组合物可以是热熔性油墨组合物或非热熔性油墨组合物。当所述油墨组合物是热熔性油墨组合物时，所述油墨组合物应当包含足够的蜡以使得所述油墨组合物，作为一个整体，是热熔性物质。在一些实施方案中，所述油墨组合物含有至少约50wt％(例如至少约55wt％、至少约60wt％、至少约65wt％、至少约70wt％、至少约75wt％或至少约80wt％)和/或至多约95wt％(例如至多约90wt％、至多约85wt％、至多约80wt％、至多约75wt％或至多约70wt％)的上文所描述的蜡。在一些实施方案中，所述油墨组合物含有两种或更多中(例如三种或四种)上文所描述的蜡。
在一些实施方案中，含有一种或多种本文所描述的蜡的所述热熔性油墨组合物能够在基底(例如纸板或薄膜)上形成具有大于由油墨5005所形成的那些的平均直径的点。油墨5005是可从Markem-ImajeCorporation(Keene,NH)购买的热熔性油墨组合物。例如，当所述点在相同条件下形成并且无需对所形成的点进行外部处理(例如上文描述的那些)时，所述点可以具有大于由油墨5005所形成的那些至少约15％(例如至少约20％、至少约25％、至少约30％、至少约35％或至少约40％)和/或至多约100％(例如至多约50％、至多约45％、至多约40％、至多约35％或至多约30％)的平均直径。如本文所用的，上文与油墨5005相比平均点直径增加也称为“点增大”。
在一些实施方案中，含有一种或多种本文所描述的蜡的所述热熔性油墨组合物在所述组合物具有约10cP熔体粘度时能够形成具有至少约85μm(例如至少约90μm、至少约95μm、至少约100μm、至少约105μm或至少约110μm)和/或至多约120μm(例如至多约115μm、至多约110μm、至多约105μm、至多约100μm、至多约95μm或至多约90μm)平均点直径的点，每个点由约70皮升的组合物形成，并且所述点在室温形成并且无需对所形成的点进行外部处理(例如上文描述的那些)。相比之下，当油墨5005用于在相同的条件下形成点时，所形成的点一般具有至多约75μm的平均直径。换句话说，相比常规热熔性油墨组合物(即，油墨5005)，本文描述的热熔性油墨组合物能够具有增加点大小(即点增大)。
不希望受到理论的束缚，据信能够形成具有相对大的点大小而无需使用任何外部处理的热熔性油墨组合物具有许多优点，包括改进的视觉黑度(darkness)，增加的液滴扩散(即点增大)和改进的条码验证得分。例如，所印刷的点将具有相对大的油墨覆盖块来遮蔽基底的背景颜色，从而增加了基底上图像的视觉和机器可读的对比。作为另一个实例，这样的热熔性油墨组合物与不表现出点增大现象的可购得的基于染料或基于颜料的油墨相比在任何给定的印刷分辨率都可以具有改进的对比。作为另一个实例，这样的热熔性油墨组合物可以降低必要印刷分辨率设置，同时实现相当的黑度，从而降低所用油墨的量并降低成本。作为另外的实例，通过降低印刷分辨率设置，这样的热熔性油墨组合物可以减少喷射频率，同时可以提高性能诸如喷射可持续性并因需要更少的维护干预措施而降低维护成本。
不希望受到理论的束缚，据信虽然液体油墨组合物可以用于基底上打印具有相对大的点大小的图像，但与液体油墨组合物相比，热熔性油墨组合物具有优点。例如，液体油墨组合物在室温下是液体，通常是油基，并且能够扩散到基底表面，导致所印刷的图像扩散至基底，造成模糊的线条和低质量的图像。相比之下，热熔性油墨组合物在室温下是固体并且通常不扩散至基底表面，从而可产生更高质量的图像(诸如更好的相对线宽度和边缘界定)。
通常，本文所描述的所述热熔性油墨组合物可以包括至少一种着色剂，诸如染料或颜料。染料或颜料可以是有机或无机物质。染料的实例包括蒽醌和紫环红诸如溶剂红172、溶剂红111、溶剂红222、溶剂红207和溶剂红135；蒽醌蓝诸如溶剂蓝104、溶剂紫13；蒽醌绿诸如溶剂绿3和溶剂绿5；苍耳烷、喹啉、喹酞酮、吡唑啉酮、次甲基和蒽醌黄，诸如溶剂黄98、溶剂黄33、分散黄54、溶剂黄93、分散黄82和溶剂黄163。颜料的实例包括颜料蓝(PB)15、15:3、15:4、16、22、28、64、68；颜料红(PR)3、4、48、81、97、113、122、175、202、217；颜料黄(PY)2、7、53、111、155、151、175、194；颜料黑7、炭黑、石墨；以及颜料白二氧化钛。其他的示例性染料或颜料已被描述于例如美国专利第6,702,884、5,863,319和5,891,228号中。在一些实施方案中，所述热熔性油墨组合物可以包括至少约1wt％(例如至少约5wt％的、至少约10wt％的或至少约15wt％)和至多约25wt％(例如至多约20wt％的、至多约15wt％的、至多约10wt％的或至多约5wt％)的所述着色剂。
在一些实施方案中，本文所描述的所述热熔性油墨组合物可还包括至少一种增粘剂、至少一种树脂、至少一种增塑剂、至少一种抗氧化剂和/或至少一种分散剂。
在一些实施方案中，本文所描述的所述热熔性油墨组合物可以任选地包括一种或多种增粘剂。通常增粘剂可改善油墨组合物与基底(例如纸板或薄膜)之间的粘附。增粘剂的实施例包括甘油酯、季戊四醇酯、烃、松香、松香酯、改性松香酯(例如氢化、酸或酚醛改性的松香酯)、氧茚-茚聚合物、环酮聚合物、苯乙烯烯丙醇聚合物、聚苯乙烯、聚乙烯基甲苯/甲基苯乙烯聚合物、聚氯乙烯、聚乙烯醇、乙烯/醋酸乙烯酯、乙烯/丙烯酸、烷基烃聚合物、芳基烃聚合物、烷基芳基烃聚合物、萜烯聚合物、乙烯一氧化碳共聚物、氯乙烯/乙烯醇共聚物、聚乙烯醇缩丁醛、聚酮、苯乙烯/丙烯酸类共聚物、聚丁烯、聚丁二烯、苯乙烯-异戊二烯-苯乙烯、苯乙烯-丁二烯-苯乙烯、聚乙烯基吡咯烷酮、聚乙烯吡啶、乙烯基吡咯烷酮/醋酸乙烯酯、聚氨酯、聚酯、聚酰胺、纤维素酯、纤维素醚、多元醇、苯乙烯-丙烯酸酯、聚丙烯、氯化聚丙烯、氯化石蜡、硬沥青和其它沥青质物质、环烃聚合物、卤代聚合物、丙烯酸类树脂、环氧化物、酚醛清漆和其它合成和天然树脂。可购得的增粘剂是可以商品名Wingtack86从Goodyear购得的萜烯树脂。在一些实施方案中，所述油墨组合物含有至少约1wt％(例如至少约5wt％、至少约10wt％或至少约15wt％)和至多约25wt％(例如至多约20wt％、至多约15wt％、至多约10wt％或至多约5wt％)的增粘剂。
在一些实施方案中，本文所描述的所述热熔性油墨组合物可以任选地包括一种或多种树脂。树脂可以为油墨组合物提供所期望的粘度、热稳定性、挠性和粘附特性。树脂的实例包括阿拉伯胶；茄替胶；瓜尔胶；角豆树(长豆角)豆胶；刺梧桐胶(苹婆胶)；黄芪胶；糖胶树胶(chicle)；高稳定化的松香酯；妥尔油；manilacopais；玉米麸；香豆酮-茚树脂；冠胶(crowngum)；达玛胶；对α-二甲基苯乙烯；榄香胶；氧化乙烯聚合物及其加成物；氧化乙烯/氧化丙烯共聚物及其加成物；白松香树脂；结冷胶；茄替胶；谷蛋白胶(glutengum)；愈创木脂胶；瓜拉那胶；对羟基苯甲酸庚酯；纤维素树脂，包括甲基和羟丙基纤维素树脂；羟丙基甲基纤维素树脂；异丁烯-异戊二烯共聚物；乳香胶；燕麦胶；防风根胶；聚丙烯酰胺；改性的聚丙烯酰胺树脂；聚柠檬烯；聚异丁烯；聚马来酸；聚氧乙烯衍生物；聚丙二醇；聚乙酸乙烯酯；聚乙烯醇；聚乙烯聚吡咯烷酮；聚乙烯吡咯烷酮；松香，与富马酸、季戊四醇酯的加成物；松香、胶、甘油酯；松香、胶或木材、季戊四醇酯；松香、胶或木材、部分氢化、甘油酯；松香、胶或木材、部分氢化、季戊四醇酯；松香、甲基酯、部分氢化的；松香、部分二聚化的、甘油酯；松香、部分氢化的；松香和松香衍生物；松香、聚合的、甘油酯；松香、妥尔油、甘油酯；松香、木材；松香、木材、甘油酯；纯化的虫胶；苯乙烯；苯乙烯三元共聚物；苯乙烯共聚物；蔗糖醋酸异丁酸酯；萜烯树脂，天然和合成的；松节胶；乙酸乙烯酯；氯乙烯-偏二氯乙烯共聚物；黄原胶；和玉米蛋白。
通常，所述热熔性油墨组合物包括足够的树脂以达到所期望的粘度、稳定性、挠性和粘附性。在一些实施方案中，所述油墨组合物含有至少约1wt％(例如至少约5wt％、至少约10wt％或至少约15wt％)和至多约25wt％(例如至多约20wt％、至多约15wt％、至多约10wt％或至多约5wt％)的树脂。在一些实施方案中，所述油墨组合物不含有树脂。
在一些实施方案中，本文所描述的热熔性油墨组合物可以任选地包括一种或多种增塑剂。通常，增塑剂可降低油墨组合物的粘度而增加油墨组合物的挠性。增塑剂的实例包括芳香磺酰胺类、邻苯二甲酸酯类、乙酸酯类、己二酸酯类、酰胺类、壬二酸酯类、环氧化合物、谷胱甘肽类、月桂酸酯类、油酸酯类、癸二酸酯类、硬脂酸酯类、磺酸酯类、脂肪酸酯类、磷酸酯类、安息香醚类和偏苯三酸酯类。在一些实施方案中，所述油墨组合物含有至少约1wt％(例如至少约2wt％、至少约4wt％、至少约6wt％或至少约8wt％)和至多约10wt％(例如至多约9wt％、至多约7wt％、至多约5wt％或至多约3wt％)的所述增塑剂。
在一些实施方案中，本文所描述的热熔性油墨组合物可以任选地包括一种或多种抗氧化剂。通常，抗氧化剂可抑制油墨组合物的氧化(例如热诱导的氧化)(例如当油墨组合物在喷射过程中处于热熔融状态时)。抗氧化剂的实例包括叔丁基羟基茴香醚(BHA)；丁基羟基甲苯(BHT)；没食子酸丙酯；叔丁基对苯二酚(TBHQ)；乙二胺四乙酸(EDTA)、对羟基苯甲酸甲酯和对羟基苯甲酸丙酯。抗氧化剂的商业化实例为可从BASFCorporation(FlorhamPark,NJ)购买的Irganox1010(即受阻酚)。在一些实施方案中，所述油墨组合物含有至少约0.1wt％(例如至少约0.5wt％、至少约1wt％或至少约3wt％)和至多约5wt％(例如至多约4wt％、至多约3wt％、至多约2wt％或至多约1wt％)的所述抗氧化剂。
在一些实施方案中，本文所描述的热熔性油墨组合物可以任选地包括一种或多种分散剂。通常，分散剂辅助稳定热熔性油墨组合物中的不溶性组分(例如着色剂)。例如，分散剂可以防止油墨组合物中的着色剂(例如颜料)成团。分散剂的实例包括Solsperse13,650、13,940、17,000、J910；Byk108；TegoDispers700；UNIQEMA5543和EFKA5244、5207、6750；其全部可以分别从Lubrizol；BykChemie；TegoChemie；Croda和BASF购得。在一些实施方案中，所述油墨组合物含有至少约1wt％(例如至少约2wt％、至少约4wt％、至少约6wt％或至少约8wt％)和至多约10wt％(例如至多约9wt％、至多约7wt％、至多约5wt％或至多约3wt％)的所述分散剂。
通常，所述热熔性油墨组合物可以具有任何适合的熔体粘度。如本文所用的，术语“熔体粘度”是指处于其熔融状态的油墨组合物的剪切粘度。在一些实施方案中，所述油墨组合物可以具有于125℃测量的至少约5厘泊(cP)(例如至少约10cP、至少约15cP或至少约20cP)和/或至多约25cP(例如至多约20cP、至多约15cP或至多约10cP)的熔体粘度。例如，所述油墨组合物可以具有于125℃测量的约10cP至约14cP的熔体粘度。
在一些实施方案中，所述热熔性油墨组合物基本上不含有某些物质。例如所述物热熔性油墨组合物可以基本上不含有聚乙烯(例如聚乙烯蜡)。
本文所描述的所述热熔性油墨组合物可与按需喷墨的喷墨打印机(例如热熔压电喷墨打印机)一起使用。市售的按需喷墨的喷墨打印机的实例是Markem-Imajemodel5200喷墨打印机。
在一些实施方案中，本文所描述的所述热熔性油墨组合物可用于印刷工艺，所述印刷工艺包括在喷墨打印机中的打印头中熔融所述热熔性油墨组合物，并将来自打印头的热熔性油墨组合物喷射到基底上形成图像。
本公开的特征还在于产品，所述产品包括基底和在基底上定义图像的固体油墨，其中所述固体油墨包括本文所描述的热熔性油墨组合物。基底可以是任何适合的材料(例如多孔或非多孔材料)，诸如薄膜、涂布纸、塑料、金属和纸板。在一些实施方案中，基底可以是包装材料，诸如纸板(例如瓦楞纸板)或薄膜(例如收缩包装)。
尽管所述蜡被描述为适用于油墨组合物，但在一些实施方案中，本文所描述的蜡也可以用在其他应用。例如，本文所描述的蜡可以作为抛光蜡、粘度改性剂(例如压敏粘结剂)或流变改性剂(例如在热熔物质中)。作为另一个实例，本文所描述的蜡可用于垫圈(例如，马桶垫圈)或表面防护罩。
本文引用的所有公开内容(例如专利、专利申请公开和文章)通过引用全文并入本文。
下列实施例是说明性的，不具有限制性意图。
实施例1-6和对比例1
实施例1-6中使用的某些蜡(即MS38-48、MS37-121和MS36-181)通过下文实施例7中描述的方法制备。反应物和所产生的蜡概述于下文表2中。表2
反应物1 反应物2 所获得的蜡物质
异氰酸硬脂基酯 2,2,4-三甲基戊烷-1,3-二醇 MS 38-48
异氰酸硬脂基酯 硬脂基醇 MS 37-121
异氰酸硬脂基酯 2-(2-氨基乙氧基)乙-1-醇 MS 36-181
实施例1-6中使用的BK-40和PELEMOLGTB分别从KosterKeunen,Watertown,CT和PhoenixChemical,Somerville,NJ购得。
实施例1-6中使用的着色剂分散体通过将蜡介质、适合的分散剂和颜料混合以获得依颗粒大小所确定的喷墨质量分散体来制造。将成分熔融并且预混后，使用砂磨机减少颜料的颗粒大小。
之后将蜡物质和着色剂分散体混合形成实施例1-6的油墨。实施例1-6的油墨的组成概述于下文表3中。
表3
在表1中，MS38-48是2,2,4-三甲基戊烷-1,3-二基双(硬脂基氨基甲酸酯)；MS37-121是十八烷基氨基甲酸十八酯；MS36-181是2-(2-(3-十八烷基脲基)乙氧基)乙基十八烷基氨基甲酸酯；BK-40是C32-C36支链烷基硬脂酸酯；PELEMOLGTB是甘油三二十二酸酯；GT09-34是含有MS37-121(50wt％)、Irganox1010(2wt％)、SolsperseJ910(LubrizolLimited,Cleveland,OH)(16wt％)、和SpecialBlack4A(EvonikCorporation,Theodore,AL)(32wt％)的混合物；GT09-47是含有MS38-48(50wt％)、Irganox1010(2wt％)、SolsperseJ910(16wt％)和SpecialBlack4A(32wt％)的混合物。
使用下列方法测试实施例1-6和对比例1中油墨的特性：
使用PerkinElmerPyris7eDSC使用表4中概述的程序化运行顺序获得熔点和凝固点：
表4
步骤# 起始温度(℃) 结束温度(℃) 缓变率(℃)
1 0 140 50/分钟
2 140 0 50/分钟
3 0 0 0/1分钟
4 0 140 20/分钟
5 140 0 20/分钟
所获取的熔点值是在第二次熔融和凝固循环过程中存在的峰高。
使用Brookfield粘度计(ModelDVII)以及所附的热池测量熔体粘度。将8.0克油墨在油墨杯中加热以熔融油墨。以60RPM运行的#18转子被用于在剪切最少10分钟后获取粘度测量值。
点增大测量值通过使用OlympusSZX12显微镜以及OlympusStreamEssentials软件，版本1.9来测量。校准后获取显微照片。所获得的液滴直径用显微镜所附软件测量并与对比例比较。
结果概述于下文表5中。
表5
实施例# 粘度(cP) 熔点(℃) 凝固点(℃) 点增大
实施例1 12.8 43 32 15％
实施例2 10.1 36,66 21.6,52 53％
实施例3 12.9 41 32 30％
实施例4 12.6 43,75 30,57 21％
实施例5 11.5 38 23 24％
实施例6 13.9 42 33 30％
对比例1 9 58 51 对照
表2中的点增大值是与从对比例1中的油墨获得的点直径相比从实施例1-6中的油墨获得的点直径的百分比增加。这些点增大是从7至10次测量获得的平均值。
实施例7：MS38-48的合成
将29.55克(0.1摩尔)的异氰酸十八酯(摩尔重量：295.50)加至100ml烧杯并且放置在MantleMinder上。异氰酸酯之后被加热至约80℃。监测温度时，将化学计量的量(0.2摩尔)的2,2,4-三甲基戊烷-1,3-二醇(TMPD)加至烧杯同时通过使用磁力搅拌棒混合溶液。以一定加入速率加入TMPD以使得烧杯中溶液的温度不超过120℃。一旦加入所有的TMPD，基于2263cm-1左右存在的异氰酸酯峰经由FTIR监测反应。一旦2263cm-1处的峰达到基线，则认为反应是完全的。评价由此获得的产品(即MS38-48)的特性而不进一步纯化。产品的熔点和凝固点概述于上文表1中。
实施例8：MS38-41、MS38-37、MS38-76、MS38-44、MS38-114、MS37-131、MS37-121和MS36-181的合成
通过使用适当的起始物质以与MS38-48相似的方式合成MS38-41、MS38-37、MS38-76、MS38-44、MS38-114、MS37-131、MS37-121和MS36-181。这些物质的熔点和凝固点概述于上文表1中。
其他实施方案在下文权利要求的范围内。

Claims (26)

1.一种热熔性油墨组合物，包含：
具有约20℃至约50℃的凝固点和至少约35℃的熔点的至少一种蜡，和至少一种着色剂，
其中所述组合物包含至少约50wt％的所述至少一种蜡。
2.如权利要求1所述的组合物，其中所述至少一种蜡具有约30℃至约50℃的凝固点。
3.如权利要求1所述的组合物，其中所述至少一种蜡具有约30℃至约40℃的凝固点。
4.如权利要求1所述的组合物，其中所述至少一种蜡的熔点高于所述至少一种蜡的凝固点至少约10℃。
5.如权利要求1所述的组合物，其中所述至少一种蜡的熔点高于所述至少一种蜡的凝固点至少约15℃。
6.如权利要求1所述的组合物，其中所述至少一种蜡包含酰胺醇蜡、氨基甲酸酯蜡、醚蜡或酯蜡。
7.如权利要求6所述的组合物，其中所述酰胺醇蜡是硬脂基二乙醇酰胺、硬脂基异丙醇酰胺、单异丙醇酰胺或椰油单异丙醇酰胺。
8.如权利要求6所述的组合物，其中所述氨基甲酸酯蜡是2,2,4-三甲基戊烷-1,3-二基双(硬脂基氨基甲酸酯)、[2-乙基-2-(十八烷基氨基甲酰基氧甲基)己基]正十八烷基氨基甲酸酯或36-(十八烷基氨基甲酰基氧甲基)三十六烷基正十八烷基氨基甲酸酯。
9.如权利要求6所述的组合物，其中所述醚蜡是具有约540g/mol至约1450g/mol重均分子量的聚乙二醇。
10.如权利要求6所述的组合物，其中所述酯蜡是二十二醇芥酸酯、甘油三二十二酸酯、C32-C36支链烷基硬脂酸酯或聚甘油-3硬脂酸酯。
11.如权利要求1所述的组合物，其中所述组合物包含至少约70wt％的所述至少一种蜡。
12.如权利要求1所述的组合物，还包含具有高于50℃的凝固点的至少一种蜡。
13.如权利要求12所述的组合物，其中所述具有高于50℃的凝固点的至少一种蜡是2-(2-(3-十八烷基脲基)乙氧基)乙基十八烷基氨基甲酸酯或十八烷基氨基甲酸十八酯。
14.如权利要求1所述的组合物，还包含至少一种增粘剂、至少一种树脂、至少一种增塑剂、至少一种抗氧化剂或至少一种分散剂。
15.如权利要求1所述的组合物，其中所述至少一种着色剂包含染料或颜料。
16.如权利要求1所述的组合物，其中所述组合物具有于125℃测量的约5cP至约25cP的熔体粘度。
17.如权利要求1所述的组合物，其中所述所述组合物具有于125℃测量的约10cP至约14cP的熔体粘度。
18.如权利要求1所述的组合物，其中所述组合物基本上不含聚乙烯。
19.如权利要求1所述的组合物，其中所述组合物由下列组成：
(1)所述至少一种蜡，
(2)所述至少一种着色剂，
(3)任选地，至少一种增粘剂，
(4)任选地，至少一种树脂，
(5)任选地，至少一种增塑剂，
(6)任选地，至少一种抗氧化剂，和
(7)任选地，至少一种分散剂。
20.一种印刷工艺，包含：
在喷墨打印机中的打印头中熔融如权利要求1所述的热熔性油墨组合物；和
将来自所述打印头的所述热熔性油墨组合物喷射到基底上形成图像。
21.一种产品，包含基底和在所述基底上定义图像的固体油墨，其中所述固体油墨包含如权利要求1所述的热熔性油墨组合物。
22.如权利要求21所述的产品，其中所述基底是纸板或薄膜。
23.一种热熔性油墨组合物，所述热熔性油墨组合物能够形成具有大于油墨5005所形成的那些至少约15％的平均点直径的点，其中所述点在相同条件下形成并且无需外部处理。
24.如权利要求23所述的组合物，其中所述组合物能够形成具有大于油墨5005所形成的那些至多约100％的平均点直径的点，其中所述点在相同条件下形成且无需外部处理。
25.一种热熔性油墨组合物，所述热熔性油墨组合物在所述组合物具有约10cP熔体粘度时能够形成具有至少约85μm平均点直径的点，每个点由约70皮升所述组合物形成，并且所述点在室温形成而无需外部处理。
26.如权利要求25所述的组合物，其中所述组合物能够形成具有至多约120μm平均点直径的点。
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