CN107001821A - 具有添加剂的热喷墨油墨组合物 - Google Patents

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Abstract

热喷墨油墨组合物包括挥发性有机溶剂、粘合剂树脂、染料、用量为油墨组合物的1%至40%重量的润湿剂和用于延长开盖时间的添加剂。添加剂存在的量大于热喷墨油墨组合物的0.1%重量。添加剂选自氟化表面活性剂、离子型表面活性剂和非离子型表面活性剂。

Description

具有添加剂的热喷墨油墨组合物
发明背景
热喷墨(TIJ)印刷头从油墨溶剂的热蒸发产生墨滴。在喷射过程中，电阻器快速受热产生气泡，随后从孔口喷射液滴。该过程是极有效和可重复的。用于工业图形应用的现代TIJ印刷头能够在36kHz或更大的频率下产生以体积计4pL或更小的均匀液滴。典型的市售TIJ设备特别设计成蒸发水或具有接近水的物理性质(例如高沸点、大热容、低分子量)的溶剂。
虽然TIJ印刷系统已可用超过30年，可用于热喷墨系统的大多数市售油墨为水基，即它们包含多于50%水。这种水性油墨具有一个或多个缺陷，例如长的油墨干燥时间或对半多孔或非多孔基材差的附着力。从约2009年起，已提出或引入越来越多数量的溶剂基TIJ油墨，取得不同程度的成功。由于材料与传统热喷墨墨盒的不相容性，这些配方具有性能和保存期限的限制。
需要在使用TIJ系统以在半多孔和非多孔基材上印刷时，具有有吸引力的性能特征的油墨，所述性能特征例如短的干燥时间、长的开盖时间(decap times)和良好附着力。
发明概述
本发明提供一种热喷墨油墨组合物，其包括挥发性有机溶剂、粘合剂树脂、染料、润湿剂和用于延长开盖时间的添加剂。热喷墨油墨组合物可提供增加的开盖时间和短的干燥时间。
在另一个实施方案中，热喷墨油墨组合物包括一种或多种挥发性有机溶剂、一种或多种粘合剂树脂、一种或多种染料、用量小于热喷墨油墨组合物的40%重量的润湿剂和用于延长开盖时间的添加剂。添加剂存在的量大于热喷墨油墨组合物的0.1%重量。添加剂选自氟化表面活性剂、非离子型表面活性剂和离子型表面活性剂。
在另一个实施方案中，热喷墨油墨组合物包括挥发性有机溶剂；粘合剂树脂，其中粘合剂树脂存在的量为油墨组合物的0.3%至8%重量；染料；润湿剂，其量为油墨组合物1%至40%重量；和用于延长油墨组合物的开盖时间的添加剂。添加剂存在的量小于油墨组合物的0.1%重量。添加剂选自全氟聚醚、改性全氟聚醚、基于二醇的全氟烷基醚、全氟烷基取代的聚醚和它们的混合物。如果存在水，则其存在的量小于油墨组合物的10%重量。所述油墨组合物在热喷墨印刷机中具有大于15秒的开盖时间。
本发明的热喷墨油墨组合物具有一个或多个以下特征：短的干燥时间、长的开盖时间、对基材良好的附着力、安全性和材料相容性。开盖时间定义为在对液滴速度、重量或方向没有不利影响的情况下，喷嘴可保持不活动然后再次发射的时间量。具有良好材料相容性的流体定义为在某些合理的商售时长期间不会使TIJ墨盒发射能力劣化的流体。当在半多孔和非多孔基材上印刷时，热喷墨油墨组合物不需要热辅助(例如，热干燥器)。
发明详述
本公开提供包括挥发性有机溶剂、润湿剂、粘合剂树脂、着色剂和添加剂的热喷墨油墨组合物。
在一个实施方案中，本发明提供一种热喷墨油墨组合物，其包括一种或多种挥发性有机溶剂、一种或多种润湿剂、一种或多种粘合剂树脂和一种或多种染料。润湿剂优选存在的量不超过热喷墨油墨组合物的40%重量。挥发性有机溶剂可选自C1-C4醇、C4-C8醚、C3-C6酮、C3-C6酯和它们的混合物。
热喷墨油墨组合物包括用于延长在热喷墨印刷机中的开盖时间的添加剂。添加剂可提高油墨组合物的开盖时间，比无添加剂的相同油墨制剂的开盖时间大50%、100%、150%或200%。添加剂存在的量大于热喷墨油墨组合物的0.01%或0.1%重量。添加剂优选在热喷墨印刷中施用油墨至基材期间不与喷墨组合物相分离。添加剂可选自氟化表面活性剂、离子型表面活性剂、非离子型表面活性剂和它们的混合物。
根据一个实施方案，挥发性有机溶剂可选自C1-C4醇、C4-C8醚、C3-C6酮、C3-C6酯和它们的混合物。C1-C4醇的实例包括甲醇、乙醇、1-丙醇和2-丙醇(异丙醇)。C4-C8醚的实例包括二乙醚、二丙醚、二丁醚和四氢呋喃。C3-C6酮的实例包括丙酮、甲基乙基酮和环己酮。C3-C6酯的实例包括乙酸甲酯、乙酸乙酯和乙酸正丁酯。有机溶剂，特别是醇、酮和酯，具有以下有吸引力的特征：它们比水基油墨更容易穿透半多孔基材表面和非多孔基材表面，因此减少干燥时间和改善附着力。可存在一种或多种挥发性有机溶剂。在具体实施方案中，热喷墨油墨组合物包括作为挥发性有机溶剂的甲基乙基酮、甲基乙基酮和甲醇的共混物或作为主要喷射溶剂的甲基乙基酮和乙醇的共混物。
一种或多种挥发性有机溶剂可按任何适合的量存在，例如50%或更多，约60%或更多，约70%或更多，约80%或更多，或约90%或更多的量，以热喷墨油墨组合物的重量计。在一个实施方案中，一种或多种挥发性有机溶剂可存在的量为50%至约99%，优选约60%至约97%，更优选约80%至约95%，以热喷墨油墨组合物的重量计。热喷墨油墨组合物可任选地包括适合量的水，例如热喷墨油墨组合物的至多49%重量，至多约25%重量，或至多约10%重量，至多约5%重量，或至多约2%重量。
热喷墨油墨组合物可包括任何适合的一种或多种着色剂，其可为染料或颜料。在本发明的实施方案中，使用一种或多种染料作为着色剂，其中一种或多种染料选自酸性染料、碱性染料、溶剂染料、反应性染料、分散性染料、媒染染料和它们的任何组合。溶剂染料的实例包括萘酚染料、偶氮染料、金属络合染料、蒽醌染料、醌亚胺染料、靛类染料、苯醌染料、碳鎓染料、萘醌染料、萘二甲酰亚胺染料、酞菁染料和苝染料。可存在一种或多种着色剂。
例如，热喷墨油墨组合物可包括选自以下的一种或多种染料：C.I.溶剂黄19、C.I.溶剂黄21、C.I.溶剂黄61、C.I.溶剂黄80、C.I.溶剂橙1、C.I.橙37、C.I.橙40、C.I.溶剂橙54、C.I.溶剂橙63、C.I.溶剂红8、溶剂红49、C.I.溶剂红81、C.I.溶剂红82、C.I.溶剂红84、C.I.溶剂红100、C.I.酸性红92、C. I.反应红31、珍珠粉红312、C.I.碱性紫3、C.I.碱性紫4、C.I.溶剂紫8、C.I.溶剂紫21、C.I.溶剂蓝2、C.I.溶剂蓝5、C.I.溶剂蓝11、C.I.溶剂蓝25、C.I.溶剂蓝36、C.I.溶剂蓝38、C.I.溶剂蓝55; C.I.溶剂蓝70、C.I.溶剂绿3、C.I.溶剂黑3、C.I.溶剂黑5、C.I.溶剂黑7、C.I.溶剂黑22、C.I.溶剂黑26、C.I.溶剂黑27、C.I.溶剂黑29(VALIFAST BLACK 3808或ORASOL RLI)、C.I.酸性黑123、C.I.溶剂黑48 (MORFAST BLACK101)、C.I.油蓝613和它们的任何组合；优选选自以下的一种或多种染料：C.I.溶剂黑29(VALIFAST BLACKTM 3808或ORASOL BLACK RLITM)、C.I.溶剂黑27、C.I.溶剂黑48、C.I.溶剂黑3 (油黑860)、C.I.碱性紫3、C.I.溶剂蓝38、C.I.溶剂蓝70、C.I.油蓝613、C.I.溶剂红49(ORIENT PINKTM 312)、C.I.溶剂橙54 (VALIFAST ORANGETM 3210)和它们的任何组合。
可使用任何适合的颜料，例如，选自以下的一种或多种颜料：酞菁蓝、炭黑、马尔斯黑、喹吖啶酮品红、象牙黑、普鲁士蓝、钴蓝、群青、锰蓝、天蓝、阴丹士林蓝(indathroneblue)、氧化铬、铁氧化物、铬绿、钴绿、绿土、镍偶氮黄、浅绿氧化物、酞菁绿-氯化铜酞菁、煅黄土、环酮橙、艳佳鲜橙、喹吖啶酮品红、钴紫、群青紫、锰紫、二噁嗪紫、锌白、钛白、铅白、氢氧化铝、重晶石粉、陶土、锌钡白、芳基化物黄G、芳基化物黄10G、铬酸钡、铬黄、铬柠檬、锌黄、镉黄、樱草素(aureolin)、拿浦黄、钛酸镍、芳基化物黄GX、异吲哚啉酮黄、黄烷士酮黄、赭石黄、chromophthal黄8 GN、甲苯胺红、喹吖啶酮红、永久深红、茜素玫瑰红、深茜红、朱红、镉红、永久红FRG、溴化蒽并蒽酮、萘酚碳酰二胺、苝红、喹吖啶酮红、chromophthal红BRN、chromophthal鲜红R、氧化铝、氧化铋、氧化镉、氧化铬、氧化钴、氧化铜、氧化铱、氧化铅、氧化锰、氧化镍、金红石、二氧化硅、氧化银、氧化锡、氧化钛、氧化钒、氧化锌、氧化锆和它们的任何组合。
在实施方案中，颜料选自偶氮颜料、酞菁颜料、喹吖啶酮颜料、二噁嗪颜料、异吲哚啉酮颜料、金属氧化物颜料、炭黑和它们的任何组合。
颜料可具有任何适合的粒径，例如约0.005微米至约15微米，优选约0.005至约1微米，更优选约0.01至约0.3微米。
在以上实施方案的任一个中，着色剂、染料或颜料可存在的量为热喷墨油墨组合物的约0.01%至约10%，优选约0.5%至约7%，和更优选约1%至约5%重量。
在任何以上实施方案中，可以使用任何适合的润湿剂。优选地，润湿剂具有大于150℃、大于200℃或大于250℃的沸点，和/或小于1.0、小于0.9、小于0.7、小于0.4、小于0.1或小于0.01的相对蒸发速率。润湿剂通常为具有一个或多个极性官能团的溶剂，所述极性官能团例如羟基、醚、酰胺、酯、酮和碳酸酯，例如可能相同或不同的两个官能团，例如两个羟基或一个羟基和一个醚基。在一个实施方案中，一种或多种润湿剂选自多元醇、二醇醚、二丙酮醇、2-吡咯烷酮、N-甲基吡咯烷酮、乳酸乙酯、乳酸丁酯、碳酸亚丙酯、1,3-二甲基-2-咪唑烷二酮(imidazolidindione)和烷基酯，以及它们的任何组合。
例如，多元醇可选自聚乙二醇、聚丙二醇、共聚(亚乙基-亚丙基二醇)、三羟甲基丙烷、乙二醇、甘油、二甘醇、三甘醇、三丙二醇、四甘醇、五甘醇、1,2-丙二醇、1,3-丙二醇、丁二醇、三乙二醇、1,2,6-己三醇、硫代二甘醇(thiodiglycol)、己二醇、二-2-羟乙醚、1,4-丁二醇、1,2-丁烯二醇、1,4-丁烯二醇、1,3-丁烯二醇、1,5-戊二醇、2,4-戊二醇、2,4-庚二醇、1,8-辛二醇、1,10-癸二醇、1,12-十二烷醇、1,4-环己二醇、1,4-环己烷二甲醇、1,2-二(羟甲基)环己烷、1,2-二(羟乙基)-环己烷、3-甲基-1,5-戊二醇、2,2,4-三甲基-1,3-戊二醇、新戊二醇、季戊四醇、山梨糖醇、甘露糖醇和它们的任何组合，且多元醇优选选自聚乙二醇、三羟甲基丙烷、乙二醇、丙二醇、甘油、二甘醇、三丙二醇和它们的任何组合。
优选润湿剂是二醇醚，例如选自乙二醇单甲醚、乙二醇单乙醚、丙二醇单甲醚、三丙二醇单甲醚、乙二醇单丁醚、二甘醇单甲醚、二甘醇单乙醚、丙二醇正丙醚、丙二醇叔丁醚、丙二醇正丁醚、二丙二醇甲醚、二丙二醇正丙醚、二丙二醇叔丁醚、二丙二醇正丁醚、三丙二醇正丙醚、三丙二醇叔丁醚、三丙二醇正丁醚、乙基溶纤剂、甲基溶纤剂、聚乙二醇单甲醚、聚丙二醇单甲醚、甲氧基三甘醇、乙氧基三甘醇、丁氧基三甘醇、1-丁氧基乙氧基-2-丙醇和它们的任何组合，且优选二醇醚选自乙二醇单甲醚、乙二醇单乙醚、丙二醇单甲醚(Propasol M)、三丙二醇单甲醚、乙二醇单丁醚、二甘醇单甲醚、二甘醇单乙醚、丙二醇单丙醚(Propasol P)和它们的任何组合。在某些实施方案中，丙二醇单甲醚是优选的润湿剂。在其它实施方案中，丙二醇单丙醚是优选的润湿剂。
润湿剂可至少部分地对热喷墨油墨组合物的特征有贡献。因此，润湿剂可帮助加长开盖时间。在任何实施方案中，一种或多种润湿剂可按任何适合的量存在，例如，其量为约40%或更少，约30%或更少，约25%或更少，约20%或更少，约15%或更少，或约10%或更少，以油墨组合物的重量计。一种或多种润湿剂可存在的量为约0.1%、0.5%、1%、2%或5%或更多，以油墨组合物的重量计。在一个实施方案中，一种或多种润湿剂可存在的量为热喷墨油墨组合物的约0.1%至约30%，优选约0.5%至约15%，和更优选约1%至约10%重量。
如所讨论，热喷墨油墨组合物包括一种或多种粘合剂树脂。可使用任何可溶解或可分散的适合的粘合剂树脂，优选溶剂可溶解的粘合剂树脂。在一个实施方案中，热喷墨油墨组合物包括一种或多种选自以下的粘合剂树脂：聚酰胺树脂、聚氨酯树脂、松香酯树脂、丙烯酸类树脂、聚乙烯醇缩丁醛树脂、聚酯、酚醛树脂、乙烯树脂、聚苯乙烯/聚丙烯酸酯共聚物、纤维素醚、硝酸纤维素树脂、聚马来酸酐、缩醛聚合物、聚苯乙烯/聚丁二烯共聚物、聚苯乙烯/聚甲基丙烯酸酯共聚物、磺化聚酯、醛树脂、聚羟基苯乙烯树脂、磺酰胺改性环氧树脂、磺酰胺改性甲醛树脂、磺酰胺改性三聚氰胺甲醛树脂和聚酮树脂和它们的任何组合，且优选一种或多种选自以下的粘合剂树脂：硝酸纤维素树脂、聚酰胺树脂、松香酯树脂、丙烯酸类树脂、聚乙烯醇缩丁醛树脂、乙烯树脂、聚羟基苯乙烯树脂、磺酰胺改性环氧树脂和它们的任何组合。适合的聚酰胺树脂的实例为ARIZONA 201-150TM，可得自Arizona ChemicalCompany, Jacksonville, FL；或Cognis Versamid 756TM，可得自Cognis GmbH, Monheimam Rhein, Germany，两者都是醇溶性聚酰胺树脂。木松香酯树脂的实例包括UnirezTM 8115，可作为40%乙醇溶液得自Penn Color, Doylestown, PA，其为氢化木松香酯；STAYBELITETM ESTER 10，可得自Chem Central Corporation；和SUPERESTERTM A-75，可得自Arakawa-USA。硝酸纤维素树脂的实例为NOBELTM DHX 3-4、NOBELTM DLX 3-5或NOBELTMDHX 5-8，可得自Nobel Enterprises。聚乙烯醇缩丁醛树脂的实例为PIOLOFORMTM BN18，可得自Wacker Chemie AG；和MOWITALTM B20H，可得自Kuraray America, Inc。丙烯酸类和苯乙烯/丙烯酸类树脂的实例为JONCRYLTM 611、682和586 (可得自BASF, USA)和PARALOIDTMB-66和B-72 (可得自Dow Chemical, USA)。乙烯树脂的实例包括UCARTM VYHH、VMCH、VMCA,和VAGF (可得自Dow Chemical Company, USA)；和VINNOLTM E15/45、H14/36、E15/45M和E16/40A (可得自Wacker Chemie AG, Germany)。聚羟基苯乙烯树脂的实例包括对羟基苯乙烯支化等级PB5，可得自Hydrite Chemical Company。磺酰胺改性环氧树脂的实例包括ADPROTM MTS (可得自Rit-Chem)。
聚合粘合剂树脂可按任何适合的量存在，例如，其量为热喷墨油墨组合物的约0.1%至约30%，优选约0.2%至约15%，和更优选约0.3%至约8%。粘合剂树脂可存在的量小于油墨组合物的15%、12%、10%、8%或5%重量。粘合剂树脂可存在的量为油墨组合物的至少0.5%、1%、2%或3%重量。
在热喷墨油墨组合物的一个特定实施方案中，挥发性有机溶剂可存在的量为约50%至约95%重量，着色剂(染料、颜料或它们的组合)可存在的量为约1%至约8%重量，一种或多种润湿剂可存在的量为约1%至30%重量，粘合剂树脂可存在的量为约1%至约8%重量，添加剂可存在的量为热喷墨油墨组合物的约0.1%至10%重量。
热喷墨油墨组合物还可包括用于延长开盖时间的一种或多种添加剂，例如氟化表面活性剂、离子型表面活性剂、非离子型表面活性剂和它们的混合物。与无添加剂的相同油墨制剂相比，添加剂可提高开盖时间50%、100%、150%或200%。添加剂优选在热喷墨印刷中施用油墨至基材期间不与喷墨组合物相分离。离子型和非离子型表面活性剂的实例包括硅氧烷、硅酮、硅醇、聚醚改性聚二甲基硅氧烷、聚醚改性聚硅氧烷、乙氧基化醇、丙氧基化醇、醇乙氧基化物、仲醇乙氧基化物、聚氧亚烷基(polyoxyalkylene)、未改性磺基琥珀酸酯、磺基琥珀酸单酯、磺基琥珀酸二酯、改性磺基琥珀酸酯、胺烷基苯磺酸盐、烷基苯氧基聚乙氧基乙醇的磷酸酯、聚氧代亚烷基、聚乙二醇辛基苯基醚、烷基化牛脂胺、聚氧亚烷基胺、丙氧基化(聚(氧亚乙基))二胺、烷基醚胺、壬基苯酚乙氧基化物、乙氧基化脂肪胺、乙烯基吡硌烷酮和二甲基氨基乙基甲基丙烯酸酯的季铵化共聚物、氟化有机酸二乙醇胺盐、全氟聚醚、改性全氟聚醚、基于二醇的全氟烷基醚、全氟烷基取代的聚醚、氟化聚丙烯酸酯、烷氧基化乙二胺、聚氧化乙烯、聚氧亚烷基聚亚烷基多胺、聚氧亚烷基聚亚烷基多亚胺、烷基磷酸酯乙氧基化物混合物、磷酸酯、聚二醇酯、磺基琥珀酸二酯、丙二醇的聚氧亚烷基衍生物、有机酯、EO/PO嵌段共聚物、炔属二醇、乙氧基化炔属二醇、丙氧基化炔属二醇和丙烯酸类嵌段共聚物。
非离子型表面活性剂的具体实例包括ETHYLAN NS-500LQ (Akzo Nobel)、SURFYNOL 104 (Air Products)、SERDOXTM ZTG-110 (Elementis)、TERGITOL 15-S-7 (Dow)和MAKONTM DA-6 (Stepan)。离子型表面活性剂的具体实例包括ETHOPROPMEENTM(AkzoNobel)、G-3300 (Stepan)、AEROSOLTM LF-4、AEROSOLTM WA-300和AEROSOLTM OT-70 PG(Air Products)。全氟聚醚表面活性剂的实例包括Fluorolink聚合物，得自Solvay，其为改性全氟聚醚。Fluorolink S10是一种氟表面活性剂，为3-(三乙氧基甲硅烷基)-1-丙胺与经还原的聚合氧化聚(四氟乙烯)的乙酯的反应产物。Fluorolink A10P是一种氟表面活性剂，为1-十八烷胺与经还原的聚合氧化聚(四氟乙烯)的乙酯的反应产物。Fluorolink E10H为一种氟表面活性剂，其为经还原的聚合氧化聚(四氟乙烯)的乙氧基化二醇衍生物。
在任何实施方案中，表面活性剂添加剂可存在的量为热喷墨油墨组合物的约0.01%至约5.0%重量，优选约0.1%至约3%重量。当使用氟化表面活性剂时，例如以上列出的氟化有机酸二乙醇胺盐、全氟聚醚、改性全氟聚醚、基于二醇的全氟烷基醚、全氟烷基取代的聚醚、氟化聚丙烯酸酯，已意外和出乎意料地发现，即使少量的氟化表面活性剂可改善油墨组合物的开盖时间。因此，氟化表面活性剂可存在的量小于油墨组合物的0.1%重量。在另一个实施方案中，氟化表面活性剂可存在的量小于油墨组合物的0.05%，或小于0.03%重量。
适合的增塑剂的实例包括：邻苯二甲酸酯增塑剂，例如邻苯二甲酸烷基苄酯、邻苯二甲酸丁基苄酯、邻苯二甲酸二辛酯、邻苯二甲酸二异丁酯、邻苯二甲酸二环己酯、邻苯二甲酸二乙酯、间苯二甲酸二甲酯、邻苯二甲酸二丁酯和邻苯二甲酸二甲酯；酯类，例如二-(2-乙基己基)-己二酸酯、己二酸二异丁酯、三苯甲酸甘油酯、蔗糖苯甲酸酯、聚丙二醇二苯甲酸酯、新戊二醇二苯甲酸酯、癸二酸二丁酯和偏苯三酸三正己酯；和磺酰胺增塑剂，例如PLASTICIZER 8，可得自Monsanto Co., St. Louis, MO，其为正乙酯邻,对-甲苯磺酰胺。
在本发明的实施方案中，增塑剂添加剂可存在的量以重量计为热喷墨油墨组合物的约0.2%至约5.0%，优选约0.3%至约3.0%，和更优选约0.5%至约2.0%。
热喷墨油墨组合物可包括额外的成分，例如杀菌剂、杀真菌剂、杀藻剂、螯合剂、缓冲剂、腐蚀抑制剂、抗氧化剂、光稳定剂、抗卷曲剂、增稠剂和相关领域已知的其它试剂。在一个实施方案中，油墨组合物不含或基本不含抗氧化剂。油墨组合物优选包括不超过少量水。特别地，油墨组合物可包括小于10%、5%、2%、1%、0.5%或0.1%重量水。油墨组合物可基本不含水。
热喷墨油墨组合物具有一个或多个有吸引力的特征，例如印刷的字母数字或图形图象的短的无辅助干燥时间、长的开盖时间、对半多孔和非多孔基材的良好附着力和与热喷墨印刷机一个或多个组件的材料相容性。例如，在环境条件下，热喷墨油墨组合物的实施方案具有约10秒或更少的干燥时间，例如5秒或更少，4秒或更少，或2秒或更少。在多孔基材上，干燥时间比在半多孔基材或非多孔基材中的更短。例如，热喷墨油墨组合物的实施方案在多孔基材上具有约1秒的干燥时间，且在半多孔基材上具有小于约5秒，优选小于约2秒，更优选小于约1秒的干燥时间。当用于热喷墨印刷头时，热喷墨油墨组合物优选具有至少15秒的开盖时间，更优选至少30秒，更优选至少1分钟、2分钟或5分钟，和最优选至少10分钟。
热喷墨油墨组合物可具有任何适合的粘度或表面张力。在本发明的实施方案中，在25℃下，热喷墨油墨组合物具有小于约10cPs的粘度，优选小于约5cPs，更优选小于约3cPs，例如约1至4或约1至约3cPs的粘度。
在本发明的实施方案中，在25℃下，热喷墨油墨组合物具有约18至约50mN/m、约20至约40mN/m或约22至约30mN/m的表面张力。
可通过任何适合方法制备热喷墨油墨组合物。例如，可在足够的搅拌下将选择的成分组合和混合，过滤得到的流体以去除任何不溶杂质。
本公开还提供一种用于在热喷墨印刷机中在基材上印刷图像的方法，该方法包括将任何实施方案的热喷墨油墨组合物的液滴流引导至基材，并使墨滴干燥，从而在基材上印刷图像。可根据本发明印刷任何适合的基材。适合基材的实例包括多孔基材，例如无涂布纸、半多孔基材例如水性涂布纸、粘土涂布纸、二氧化硅涂布纸、UV面涂纸、聚合物面涂纸和清漆面涂纸；和非多孔基材，例如硬塑料、聚合物膜、聚合物层压材料、金属、金属箔层压材料、玻璃和陶瓷。纸基材可为薄片纸、纸卷或纸板。塑料、层压材料、金属、玻璃和陶瓷基材可采用任何适合形式，例如瓶或容器、板、杆、圆筒等形式。
聚合物涂层的实例包括聚苯乙烯、聚乙烯醇、聚丙烯酸酯、聚甲基丙烯酸酯、聚苯乙烯或聚氯乙烯的涂层。聚合物膜基材的实例包括聚乙烯醇缩丁醛、聚烯烃、聚氯乙烯、聚对苯二甲酸乙二醇酯、PETG、聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBT)、聚酯、聚碳酸酯、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯(ABS)共聚物、聚氟乙烯聚合物、聚酰胺、聚酰亚胺和纤维素。塑料可为经处理的塑料(例如化学腐蚀、电晕放电、火焰等离子体等)或未经处理的塑料。金属的实例包括铝、铜、不锈钢和金属合金。陶瓷的实例包括金属的氧化物、氮化物和碳化物。
以下实施例进一步说明本发明，但当然不应理解为以任何方式限制其范围。以下实施例说明制备适用于热喷墨印刷机的油墨组合物。在所有情况下，组合和混合各成分，直到全部固体组分溶解。过滤得到的混合物，以去除任何颗粒，并回收油墨组合物。使用代表性热喷墨印刷机在多种非多孔基材(包括玻璃、铝、聚乙烯、聚丙烯、箔、聚酯、聚酰胺和聚氯乙烯)上印刷油墨组合物。
如上所述，在没有用户或自动化介入的情况下，按需供滴型(DOD)喷墨印刷机可停止和恢复印刷品质的最大时间称为开盖时间。不期望介入，例如，在人用户必须花费宝贵的时间通过手动擦拭印刷头以恢复良好印刷品质的场合；或者印刷系统必需停止作业，用自动化清洁以恢复印刷品质，例如通过印刷油墨到废墨收集器(spittoon)的场合。有数种方式限定开盖时间，但常见方式是限定最大印刷间停止时间，在经过该停止时间后且包括该停止时间，停止后首次印刷完全可译码或可读。机器可译码性是评定可读性的无偏方式，可定义为在控制条件下特定机器阅读器读取特定条形码的能力。为了进行这种可译码性试验，热喷墨印刷机在不同的开盖时间使用限定的印刷参数(例如频率、电压和脉冲宽度)将编码印刷在水性涂布白色卡片上。印刷第一2D条型码，以保证所有喷嘴工作，然后在试验开盖时间印刷第二2D条形码。通过增加第一2D条形码后的开盖等待时间，在不同开盖试验时间(5、7、9、11、13、15、20、25、30、40、50、60、75、90秒)产生一系列第二条形码。然后通过在例如LVS条形码扫描器(Integra型号#9505)上阅读，评价第二条形码样品。认为'C'或更好的总体等级是可接受的。
实施例1
该实施例说明本发明热喷墨油墨组合物的实施方案。在下表1中阐述制备热喷墨油墨组合物中使用的材料、它们的量和制剂编号。实施例6476和6481表明，通过添加SuperEsterA-75 (一种木松香酯树脂)改善油墨组合物的开盖性能。
表1
发现印刷图象在非多孔表面上具有2秒或更少的干燥时间。图像具有优良的抗擦性和粘附性能。样品6476和6481具有至少1分钟的开盖时间，与20秒的对比实施例A相比。
实施例2
该实施例说明本发明热喷墨油墨组合物的实施方案。在下表2中阐述制备热喷墨油墨组合物中使用的材料、它们的量和制剂编号。使用的Fluorolink聚合物为改性全氟聚醚。Fluorolink S10是一种氟表面活性剂，为3-(三乙氧基甲硅烷基)-1-丙胺与经还原的聚合氧化聚(四氟乙烯)的乙酯的反应产物。Fluorolink A10P是一种氟表面活性剂，为1-十八烷胺与经还原的聚合氧化聚(四氟乙烯)的乙酯的反应产物。Fluorolink E10H为一种氟表面活性剂，其为经还原的聚合氧化聚(四氟乙烯)的乙氧基化二醇衍生物。Capstone FS-3100是一种氟表面活性剂，其为部分氟化的醇取代二醇。
意外和出乎意料地，实施例M-4、M-9、M-10和M-11全部表明，添加0.25%或更少的改性PFPE酯相对于对比实施例B改善开盖时间。
表2
发现印刷图象在非多孔表面上具有4秒或更少的干燥时间。图像具有优良的抗擦性和粘附性能。样品M-4、M-9、M-10和M-11具有至少1分钟的开盖时间，与40秒的对比实施例B相比。对比实施例B不包含改性全氟聚醚。出乎意料的是，这样少量的添加剂(小于油墨组合物的0.1%重量)显著改善油墨组合物的开盖性能。
实施例3
该实施例说明本发明热喷墨油墨组合物的实施方案。在下表3中阐述制备热喷墨油墨组合物中使用的材料、它们的量和制剂编号。实施例M-5、M-6和M-8表明，通过添加0.25%的Fluorolink S10改善开盖性能。
表3
发现印刷图象在非多孔表面上具有5秒或更少的干燥时间。图像具有优良的抗擦性和粘附性能。样品M-6和M-8具有大于1分钟的开盖时间，与40秒的对比实施例C相比。对比实施例C不包含改性全氟聚醚。
实施例4
该实施例说明本发明热喷墨油墨组合物的实施方案。在下表8中阐述制备热喷墨油墨组合物中使用的材料、它们的量和制剂编号。
表4
发现印刷图象在非多孔表面上具有3秒或更少的干燥时间。图像具有优良的抗擦性和粘附性能。样品PFPE-3、PFPE-8和PFPE-9具有50秒或更长的开盖时间，与30秒的对比实施例D相比。对比实施例D不包含改性全氟聚醚。
实施例5
该实施例说明本发明热喷墨油墨组合物的实施方案。在下表5中阐述制备热喷墨油墨组合物中使用的材料、它们的量和制剂编号。三羟甲基丙烷和1,6-己二醇为多元醇。Chemphos TC-310是烷基苯酚乙氧基化物磷酸酯。Stepfac 8170和8171为烷基苯氧基聚乙氧基乙醇的磷酸酯。Stepfac 8180和8181为烷基聚乙氧基乙醇的磷酸酯。Dextrol OC-22为壬基苯酚乙氧基化磷酸酯的游离酸形式。Dextrol OC-70为十三烷醇乙氧基化磷酸酯的游离酸形式。
表5
发现印刷图象在非多孔表面上具有5秒或更少的干燥时间。图像具有优良的抗擦性和粘附性能。样品13353具有至少5分钟的开盖时间，与2分钟的对比实施例E相比。对比实施例E不包含任何多元醇、磺酸盐或磷酸酯添加剂。
实施例6
该实施例说明本发明热喷墨油墨组合物的实施方案。在下表6a和6b中阐述制备热喷墨油墨组合物中使用的材料、它们的量和制剂编号。Stepan G-3300是胺烷基苯磺酸盐。Stepan DA-6、Tergitol 15-S-7和Tergitol 15-S-3为醇乙氧基化物。Ecosurf SA-4是乙氧基化和丙氧基化C6-C12醇的混合物。Ethylan NS-500LQ是聚氧代亚烷基。Efka-3236是改性聚硅氧烷。Byk-331和Edaplan LA412为聚醚改性聚硅氧烷。Serdox ZTG-110是聚乙二醇酯。Aerosol LF-4、WA-300和OT-70PG为改性或未改性的磺基琥珀酸酯。Efka-4340是丙烯酸类嵌段共聚物。
表6a
表6b
发现印刷图象在非多孔表面上具有2秒或更少的干燥时间。图像具有优良的抗擦性和粘附性能。对比实施例F不包含任何的胺烷基苯磺酸盐、醇乙氧基化物、乙氧基化和丙氧基化C6-C12醇、聚氧代亚烷基、改性聚硅氧烷、聚醚改性聚硅氧烷、聚二醇酯、改性磺基琥珀酸酯、未改性磺基琥珀酸酯或丙烯酸类嵌段共聚物。发现实施例中的添加剂提供至少30秒的开盖时间，比对比实施例F长。
实施例7
该实施例说明本发明热喷墨油墨组合物的实施方案。在下表7中阐述制备热喷墨油墨组合物中使用的材料、它们的量和制剂编号。
表7
由以上实施例，可观察到不同添加剂可用于本文公开的热喷墨油墨组合物以延长在热喷墨印刷机中的开盖时间。
在描述本发明的上下文中(特别是在以下权利要求的上下文中)，使用术语“一个/种”和“该”以及类似对象应理解为涵盖单数和复数两者，除非本文另有说明，或与上下文明显矛盾。术语“包含”、“具有”、“包括”和“含有”应理解为开放式术语(即，表示“包括，但不限于”)，除非另有说明。本文陈述值的范围仅旨在用作分别指示落在该范围内的各单独值的简写方法，除非本文另有说明，且各单独值结合到本说明书，如同其在本文中分别陈述。本文描述的全部方法可按任何适合顺序实施，除非本文另有说明，或与上下文明显矛盾。使用本文提供的任何和所有实例或示例性语言(例如，“例如”)仅旨在更好阐明本发明，而不对本发明范围造成限制，除非另外主张。本说明书中的语言都不应理解为表示任何未要求保护的要素对本发明实践必不可少。
本文描述本发明的优选实施方案，包括发明人已知的用于实施本发明的最佳方式。在阅读上述描述后，那些优选实施方案的变化可对本领域的普通技术人员变得显而易见。本发明人预期技术人员按需使用这些变化，且本发明人预期本发明将按与本文具体描述的方式不同地实施。因此，本发明包括在此所附权利要求中陈述的主题的所有修改和等同物，如适用法律所允许。此外，本发明包括上述要素按其所有可能变化的任何组合，除非本文另有说明，或与上下文明显矛盾。

Claims (21)

1.一种热喷墨油墨组合物，其包含：
挥发性有机溶剂；
粘合剂树脂，其中所述粘合剂树脂存在的量为油墨组合物的0.3%至8%重量；
染料；
润湿剂，其量为油墨组合物的1%至40%重量，和
用于延长油墨组合物的开盖时间的添加剂，其中所述添加剂存在的量小于油墨组合物的0.1%重量，其中所述添加剂选自全氟聚醚、改性全氟聚醚、基于二醇的全氟烷基醚、全氟烷基取代的聚醚和它们的混合物，
且其中如果存在水，则其存在的量小于油墨组合物的10%重量；
其中所述油墨组合物在热喷墨印刷机中具有大于15秒的开盖时间。
2.权利要求1的热喷墨油墨组合物，其中所述油墨组合物在热喷墨印刷机中具有大于1分钟的开盖时间，且其开盖时间比无开盖添加剂的相同油墨制剂的开盖时间大50%、100%、150%或200%。
3.权利要求1的热喷墨油墨组合物，其中所述油墨组合物当在热喷墨印刷机中印刷时，在非多孔基材上具有小于5秒的干燥时间。
4.一种热喷墨墨盒，其包括权利要求1的热喷墨油墨组合物。
5.权利要求1的热喷墨油墨组合物，其中所述一种或多种挥发性有机溶剂选自甲醇、乙醇、1-丙醇、异丙醇、丙酮、甲基乙基酮、甲基丙基酮、甲基异丙基酮、3-戊酮、环己酮、乙酸甲酯、乙酸乙酯和它们的混合物。
6.权利要求1的热喷墨油墨组合物，其中所述粘合剂树脂选自聚酰胺树脂、松香酯树脂、丙烯酸类树脂、聚酮树脂、硝酸纤维素树脂、聚乙烯醇缩丁醛树脂、乙烯树脂、聚羟基苯乙烯树脂、磺酰胺改性环氧树脂和它们的混合物。
7.权利要求1的热喷墨油墨组合物，其中所述润湿剂选自多元醇、二醇醚、二丙酮醇、2-吡咯烷酮、N-甲基吡咯烷酮、乳酸乙酯、1,3-二甲基-2-咪唑烷二酮(imidazolidindione)、碳酸亚丙酯、烷基酯和它们的混合物。
8.一种热喷墨油墨组合物，其包含：
挥发性有机溶剂；
粘合剂树脂，其中所述粘合剂树脂存在的量为油墨组合物的0.3%至8%重量；
染料；
润湿剂，其量为油墨组合物的1%至40%重量，和
用于延长油墨组合物的开盖时间的离子型表面活性剂添加剂，其中所述添加剂存在的量大于油墨组合物的0.1%重量，其中所述添加剂选自未改性磺基琥珀酸酯、磺基琥珀酸单酯、磺基琥珀酸二酯、改性磺基琥珀酸酯、胺烷基苯磺酸盐、烷氧基化牛脂胺和它们的混合物，
且其中如果存在水，则其存在的量小于油墨组合物的10%重量；
其中所述油墨组合物在热喷墨印刷机中具有大于15秒的开盖时间。
9.权利要求8的热喷墨油墨组合物，其中所述油墨组合物在热喷墨印刷机中具有大于1分钟的开盖时间，且其开盖时间比无开盖添加剂的相同油墨制剂的开盖时间大50%、100%、150%或200%。
10.权利要求8的热喷墨油墨组合物，其中所述油墨组合物当在热喷墨印刷机中印刷时，在非多孔基材上具有小于5秒的干燥时间。
11.一种热喷墨墨盒，其包括权利要求8的热喷墨油墨组合物。
12.权利要求8的热喷墨油墨组合物，其中所述一种或多种挥发性有机溶剂选自甲醇、乙醇、1-丙醇、异丙醇、丙酮、甲基乙基酮、甲基丙基酮、甲基异丙基酮、3-戊酮、环己酮、乙酸甲酯、乙酸乙酯和它们的混合物。
13.权利要求8的热喷墨油墨组合物，其中所述粘合剂树脂选自聚酰胺树脂、松香酯树脂、丙烯酸类树脂、聚酮树脂、硝酸纤维素树脂、聚乙烯醇缩丁醛树脂、乙烯树脂、聚羟基苯乙烯树脂、磺酰胺改性环氧树脂和它们的混合物。
14.权利要求8的热喷墨油墨组合物，其中所述润湿剂选自多元醇、二醇醚、二丙酮醇、2-吡咯烷酮、N-甲基吡咯烷酮、乳酸乙酯、1,3-二甲基-2-咪唑烷二酮、碳酸亚丙酯、烷基酯和它们的混合物。
15.一种热喷墨油墨组合物，其包含：
挥发性有机溶剂；
粘合剂树脂，其中所述粘合剂树脂存在的量为油墨组合物的0.3%至8%重量；
染料；
润湿剂，其量为油墨组合物的1%至40%重量，和
用于延长油墨组合物的开盖时间的非离子型表面活性剂添加剂，其中所述添加剂存在的量大于油墨组合物的0.1%重量，其中所述添加剂选自壬基苯酚乙氧基化物磷酸酯、聚乙二醇酯、烷基苯氧基聚乙氧基乙醇的磷酸酯、醇乙氧基化物、聚氧代亚烷基、丙烯酸类嵌段共聚物和它们的混合物，
且其中如果存在水，则其存在的量小于油墨组合物的10%重量；
其中所述油墨组合物在热喷墨印刷机中具有大于15秒的开盖时间。
16.权利要求15的热喷墨油墨组合物，其中所述油墨组合物在热喷墨印刷机中具有大于1分钟的开盖时间，且其开盖时间比无开盖添加剂的相同油墨制剂的开盖时间大50%、100%、150%或200%。
17.权利要求15的热喷墨油墨组合物，其中所述油墨组合物当在热喷墨印刷机中印刷时，在非多孔基材上具有小于5秒的干燥时间。
18.一种热喷墨墨盒，其包括权利要求15的热喷墨油墨组合物。
19.权利要求15的热喷墨油墨组合物，其中所述一种或多种挥发性有机溶剂选自甲醇、乙醇、1-丙醇、异丙醇、丙酮、甲基乙基酮、甲基丙基酮、甲基异丙基酮、3-戊酮、环己酮、乙酸甲酯、乙酸乙酯和它们的混合物。
20.权利要求15的热喷墨油墨组合物，其中所述粘合剂树脂选自聚酰胺树脂、松香酯树脂、丙烯酸类树脂、聚酮树脂、硝酸纤维素树脂、聚乙烯醇缩丁醛树脂、乙烯树脂、聚羟基苯乙烯树脂、磺酰胺改性环氧树脂和它们的混合物。
21.权利要求15的热喷墨油墨组合物，其中所述润湿剂选自多元醇、二醇醚、二丙酮醇、2-吡咯烷酮、N-甲基吡咯烷酮、乳酸乙酯、1,3-二甲基-2-咪唑烷二酮、碳酸亚丙酯、烷基酯和它们的混合物。
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