CN107815174A - 具有改进的可固化性能、图像坚固性的数字高级平版成像油墨及其方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了用于数字胶版印刷应用的油墨组合物，其包括着色剂和高粘度增稠剂。用于可变数据平版印刷的方法包括将润版液施加到成像构件表面；通过从成像构件表面上的选择性位置蒸发润版液，以形成疏水性非图像区域和亲水性图像区域来形成潜像；通过将包含油墨组分的油墨组合物施加到亲水性图像区域来使潜像显影，该油墨组合物包含高粘度增稠剂，以将组合物的粘度提高约1.05至约2倍，同时维持在低温下对基材的优异转印。

Description

具有改进的可固化性能、图像坚固性的数字高级平版成像油 墨及其方法
技术领域
本文公开了与润版液相容并且可用于可变数据平版印刷的某些油墨组合物。本公开内容还涉及例如在可变平版印刷应用中使用这种油墨组合物的方法。
背景技术
常规的平版印刷技术不能适应真正的高速可变数据印刷过程，在该过程中要印刷的图像从压印到压印变化，例如如数字印刷系统所实现的。然而，通常依赖于平版工艺，因为它由于所使用的油墨的质量和色域而提供非常高质量的印刷。平版印刷油墨也比其他油墨、调色剂和许多其他类型的印刷材料或标记材料更便宜。
基于油墨的数字印刷使用可变数据平版印刷系统、或数字胶版印刷系统、或数字高级平版成像系统。“可变数据平版系统”是被配置用于使用平版油墨并且基于数字图像数据的平版印刷的系统，所述数字图像数据可从一个图像到下一个图像变化。“可变数据平版印刷”或“基于数字油墨的印刷”或“数字胶版印刷”或数字高级平版成像是用于在基材上产生图像的可变图像数据的平版印刷，所述图像可随着在图像形成过程中在基材上每个后续图像绘制而改变。
例如，数字胶版印刷方法可包括将可辐射固化的油墨转印到含有氟硅酮的成像构件或印刷板的一部分上，所述成像构件或印刷板已根据可变图像数据选择性地涂布有润版液层。通过暴露于聚焦辐射源(例如，激光光源)去除润版液的区域以形成凹处。由此在印刷板上形成润版液中的临时图案。施加在其上的油墨保留在通过去除润版液形成的凹处中。然后使有油墨的表面与基材接触，并且油墨从润版液层中的凹处转印到基材。然后可去除润版液，将新的均匀润版液层施加到印刷板，并且重复该过程。然后将油墨从印刷版转印到在其上印刷并固化图像的基材如纸、塑料或金属。成像板的相同部分可根据油墨类型任选地清洁，并且基于可变图像数据，用于制备与先前图像不同的后续图像。
数字胶版印刷油墨与常规油墨不同，因为它们必须满足平版印刷工艺所施加的苛刻的流变学要求，同时与系统组分材料相容并且满足子系统组件的功能要求，包括润湿和转印。印刷工艺研究已证明，较高的粘度对于数字高级平版成像橡皮布中的油墨转印是优选的，并且甚至需要更高的粘度来改进对印刷基材的转印。因此，发现数字高级平版成像油墨的较早期设计对于特别是在较高的输出密度(OD)下的高速印刷应用(＞1m/s)具有不可接受的固化性能。
发明内容
根据实施例的方面，本公开内容涉及与润版液相容并且可用于可变数据平版印刷的某些油墨组合物。油墨组合物包含着色剂和高粘度增稠剂。用于可变数据平版印刷的方法包括将润版液施加到成像构件表面；通过从成像构件表面上的选择性位置蒸发润版液，以形成疏水性非图像区域和亲水性图像区域来形成潜像；通过将包含油墨组分的油墨组合物施加到亲水性图像区域来使潜像显影，油墨被配制为具有改进的固化性能和图像坚固性。这通过使用4光引发剂系统来实现，其中光引发剂各自以彼此之间非常特定的比率使用。
附图说明
图1示出了系统的方框图，所述系统显示其中可使用本公开内容的油墨组合物的现有技术的基于油墨的数字印刷系统；
图2示出了根据一个实施例，如通过双MEK摩擦测量的固化速度对印刷坚固性的作用；
图3示出了根据一个实施例的用于MEK摩擦试验的印刷物的厚度；
图4示出了根据一个实施例，用于所提议的数字高级平版成像油墨组的优化概括和双MEK摩擦一次通过数据；
图5示出了根据一个实施例，与之前的主线设计相比，所提议的数字高级平版成像油墨组的双MEK摩擦数据；
图6是根据一个实施例的所提议的油墨组的粘度数据曲线；和
图7示出了根据一个实施例，用于制备用于数字高级平版成像系统的三个或更多个光引发剂油墨组的工艺流程图。
具体实施方式
示例性实施例预期涵盖如可包括在如本文所述的组合物、仪器和系统的精神和范围内的所有替代、修改和等价物。
通过参考附图可获得对本文公开的方法和仪器的更完整的理解。这些附图仅是基于证实现有技术和/或目前发展的方便性和容易程度的图示，并且因此并不预期指示组件或其部件的相对大小和尺寸。在附图中，相同的附图标记自始至终用于指定相似或相同的元件。
实施例1包括用于可变数据平版印刷的油墨组合物，所述油墨组合物包含油墨载色剂和悬浮于油墨组合物中的溶液中的至少一种着色剂组分；并且所述溶液包含下述中的两种或更多种：至少一种分散剂；热稳定剂；和包含以彼此之间非常特定的比率使用的至少三种或更多种光引发剂的光引发剂系统；其中所述至少三种或更多种光引发剂通过可变平版印刷中的多次短UV曝光提高固化效率。
实施例2包括实施例1，并且该溶液还包含流变学改性剂。
实施例3包括实施例2，其中载体是可辐射固化的可稀释化合物，其包含选自包含单官能、二官能和三官能可稀释丙烯酸酯单体和低聚物的化合物组的可稀释单体化合物。
实施例4包括实施例3，并且其中所述至少一种着色剂组分包含颜料，颜料组分以按重量计至少15％的比例。
实施例5包括实施例3，并且其中所述至少三种或更多种光引发剂选自以下中的一种或多种：Irgacure 379、Esacure Kip 150、Irgacure 819、Irgacure 184、ADDITOL LX、ADDITOL DX、ADDITOL BDK、ADDITOL CPK、ADDITOL DMMTA、ADDITOL TPO。
实施例6包括实施例5，并且其中所述增稠剂组分在溶液中按重量计9％或更少的范围内，其中所述光引发剂系统包含以彼此之间非常特定的比率使用的至少四种或更多种光引发剂。
实施例7包括实施例5，并且所述增稠剂组分的量为按重量计1、2、8.81或9百分比。
实施例8包括实施例5，并且所述流变学改性剂的量为按重量计2、4、8或9百分比。
实施例9包括实施例1，并且其中所述至少三种或更多种光引发剂选自Irgacure和Esacure Kip中的一种或多种。
实施例10包括实施例9，并且其中所述至少三种或更多种光引发剂的相对比率为0.57∶1∶0.68∶0.14，并且总浓度为按重量计约8.4百分比。
实施例11包括实施例10，并且其中所述至少三种或更多种光引发剂是：Irgacure379、Esacure Kip 150、Irgacure 819和Irgacure 184。
实施例12包括用于可变平版印刷的方法，所述方法包括：将润版液施加到成像构件表面；通过从所述成像构件表面上的选择性位置蒸发所述润版液，以形成疏水性非图像区域和亲水性图像区域来形成潜像；通过将包含油墨组分的油墨组合物施加到亲水性图像区域来使所述潜像显影；并且将所述显影的潜像转印到接受基材；其中所述油墨组合物包含油墨载色剂和悬浮于所述油墨组合物中的溶液中的至少一种着色剂组分；并且所述溶液包含下述中的两种或更多种：至少一种分散剂；热稳定剂；和包含以彼此之间非常特定的比率使用的至少三种或更多种光引发剂的光引发剂系统；其中所述至少三种或更多种光引发剂通过可变平版印刷中的多次短UV曝光提高固化效率。
实施例13包括实施例12，并且该溶液还包含流变学改性剂；其中所述流变学改性剂的量为按重量计2、4、8或9百分比。
与数量结合使用的修饰语“约”包括所述值，并且具有由上下文指定的含义(例如，它至少包括与特定数量的测量相关的误差程度)。当与特定值一起使用时，它还应视为公开该值。例如，术语“约2”也公开了值“2”，并且范围“约2至约4”也公开了范围“2至4”。
虽然本发明的实施例在这方面不受限制，但如本文使用的术语“多个”和“许多”可包括例如“多重”或“两个或更多个”。术语“多个”或“许多”在说明书自始至终中可用于描述两个或更多个组件、设备、元件、单元、参数等等。例如，“多个站”可包括两个或更多个站。术语“第一”、“第二”等等在本文中不指定任何顺序、数量或重要性，而是用于将一个元素与另一个元素区分开。术语“一个”和“一种”在本文中不指定数量的限制，而是指定所引用的项目中的至少一个的存在。
如本文使用的，术语“打印设备”或“打印系统”指数字复印机或打印机、扫描仪、图像打印机、数字生产印刷机、文档处理系统、图像重现机器、制书机、传真机、多功能机器等等，并且可包括几个标记引擎、进给机构、扫描组件以及其他打印介质处理单元，例如送纸器、修整器等等。打印系统可处理片材、幅材、标记材料等等。打印系统可在任何表面等等上放置标记，并且是读取在输入页上的标记的任何机器；或这些机器的任何组合。
术语“印刷介质”一般指用于图像的纸、基材、塑料或其他合适的物理印刷介质基材的通常为柔性的、有时是卷曲的物理片材，无论是预切还是卷筒的(web fed)。
如图1所示，示例性系统100可包括成像构件110。系统100示出了用于其中可使用本公开内容的油墨组合物的可变平版印刷的系统。图1所示的实施例中的成像构件110是鼓，但该示例性描述不应被解释为排除其中成像构件110包括鼓、板或带或者另一种目前已知或以后开发的构造的实施例。可再成像的表面可由材料形成，所述材料包括例如通常称为硅酮的一类材料，尤其包括聚二甲基硅氧烷(PDMS)。例如，可使用硅酮、氟硅酮和/或VITON。可再成像的表面可由在固定层上的相对薄的层形成，所述相对薄的层的厚度被选择为平衡印刷或标记性能、耐久性和可制造性。
成像构件110用于在转印辊隙112处将油墨图像施加到图像接受介质基材114。转印辊隙112通过作为图像转印机构160的部分的压印辊118形成，所述压印辊118在成像构件110的方向上施加压力。图像接受介质基材114不应视为限制于任何特定的组成，例如纸、塑料或复合片状膜。示例性系统100可用于在广泛多样的图像接受介质基材上产生图像。存在可使用的标记(印刷)材料的宽范围，包括颜料负载按重量计大于10％的标记材料。本公开内容将使用术语油墨来指广泛范围的印刷材料或标记材料，以包括通常被理解为油墨、颜料和其他材料的那些，所述其他材料可由示例性系统100施加，以在图像接受介质基材114上产生输出图像。
成像构件110包括由在结构固定层(其可为例如圆柱形核心或者在圆柱形核心上的一个或多个结构层)上形成的可再成像表面层组成的成像构件110。
示例性系统100包括一般包括一系列辊的润版液系统120，所述一系列辊可视为润版辊或润版单元，用于使用润版液均匀地润湿成像构件110的可再成像表面。润版液系统120的目的是将一般具有均匀且受控制的厚度的一层润版液递送到成像构件110的可再成像表面。如上所述，已知润版液如润版溶液可主要包含水，任选地具有加入的少量异丙醇或乙醇，以降低表面张力，以及降低支持后续激光图案化所需的蒸发能量，如下文将更详细描述的。少量的某些表面活性剂也可加入润版溶液中。可替代地，其他合适的润版液可用于增强基于油墨的数字平版系统的性能。示例性的润版液包括水、7600(1，1，1，2，3，3-六氟-4-(1，1，2，3，3，3-六氟丙氧基)戊烷，并且具有CAS#870778-34-0.)和D4(八甲基环四硅氧烷)。
一旦将润版液计量到成像构件110的可再成像表面上，就可使用传感器125来测量润版液的厚度，所述传感器125可提供反馈以控制通过润版液系统120在成像构件110的可再成像表面上的润版液的计量。
在通过润版液系统120在成像构件110的可再成像表面上提供精确和均匀量的润版液之后，并且通过使用例如激光能量使润版液层按图像图案化，光学图案化子系统130可用于在均匀的润版液层中选择性地形成潜像。通常，润版液将不会有效地吸收光能(IR或可见光)。成像构件110的可再成像表面应该理想地吸收由接近于表面的光学图案化子系统130发射的大部分激光能量(可见或不可见的，例如IR)，以最小化在加热润版液中浪费的能量，并且最小化热的横向扩散，以便维持高空间分辨能力。可替代地，可将合适的辐射敏感组件加入润版液中，以帮助吸收入射的辐射激光能量。虽然光学图案化子系统130在上文描述为激光发射器，但应当理解，各种不同的系统可用于传递光能以使润版液图案化。
由示例性系统100的光学图案化子系统130采取的图案化工艺中的工作机制是本领域技术人员已知的。简言之，来自光学图案化子系统130的光学图案化能量的施加导致润版液层的部分的选择性去除。
在通过光学图案化子系统130使润版液层图案化之后，在成像构件110的可再成像表面上的图案化层被呈递给墨辊子系统140。墨辊子系统140用于将均匀的一层油墨施加到润版液层和成像构件110的可再成像表面层之上。墨辊单元140还包括其温度由温度控制模块调节的加热的油墨浴。墨辊子系统140可使用网纹辊将胶版印刷油墨计量到与成像构件110的可再成像表面层接触的一个或多个着墨辊上。分开地，墨辊子系统140可包括其他传统元件例如一系列计量辊，以提供油墨对可再成像表面的精确补料速率。墨辊子系统140可将油墨沉积到代表可再成像表面的成像部分的凹处，而润版液的未图案化部分上的油墨将不会粘附至那些部分。
位于成像构件110的可再成像层中的油墨的内聚力和粘度可通过许多机制进行改进。一种这样的机制可涉及流变学(复合粘弹性模量)控制子系统150的使用。流变学控制系统150可形成油墨在可再成像表面上的部分交联核心，以例如增加相对于可再成像表面层的油墨内聚强度。固化机制可包括光学或光固化、热固化、干燥或各种形式的化学固化。经由多重物理冷却机制以及经由化学冷却，冷却也可用于改进流变学。
然后使用转印子系统160将油墨从成像构件110的可再成像表面转印到图像接受介质114的基材。当基材114穿过成像构件110和压印辊118之间的辊隙112时，使得成像构件110的可再成像表面的空隙内的油墨与基材114物理接触而发生转印。随着油墨的粘附已被流变学控制系统150改进，油墨的改进粘附促使油墨附着到基材114，并且与成像构件110的可再成像表面分离。在转印辊隙112处的温度和压力条件的小心控制可允许油墨从成像构件110的可再成像表面到基材114的转印效率超过95％。虽然一些润版液还可润湿基材114是可能的，但这种润版液的体积将是最低限度的，并且将快速蒸发或被基材114吸收。
在某些胶版印刷系统中，应认识到，图1中未示出的胶印辊可首先接受油墨图像图案，然后根据已知的间接转印方法将油墨图像图案转印到基材。在将大部分油墨转印到基材114之后，必须从成像构件110的可再成像表面去除任何残留的油墨和/或剩余的润版液，优选地不刮擦或磨损该表面。气刀可用于去除残留润版液。然而，预期可保留一定量的油墨残余。此类剩余油墨残余的去除可通过使用一定形式的清洁子系统170来完成。清洁子系统170包括与成像构件110的可再成像表面物理接触的至少第一清洁构件，例如胶粘或粘性构件，所述胶粘或粘性构件从成像构件110的可再成像表面的润版液处去除残留油墨以及任何剩余的少量表面活性剂化合物。胶粘或粘性构件随后可与光滑辊接触，残留油墨可从胶粘或粘性构件转印到所述光滑辊，油墨随后通过例如刮刀从光滑辊处剥离。
清洁成像构件110的可再成像表面的其他机制可得到促进。然而，与清洁机制无关，残留油墨和润版液从成像构件110的可再成像表面处的清洁是必需的，以防止所提议系统中的重影。一旦清洁，成像构件110的可再成像表面就再次呈递给润版液系统120，通过润版液系统120将新鲜的一层润版液供应给成像构件110的可再成像表面，并且重复该过程。
如上所述，数字胶印油墨必须具有对于基于油墨的数字印刷系统特异性的物理性质和化学性质。油墨必须与其接触的材料相容，所述材料包括成像板和润版液，以及可印刷的基材如纸、金属或塑料。油墨还必须满足子系统的所有功能要求，包括由子系统体系结构和材料组限定的润湿性能和转印性能。
配制用于基于油墨的数字印刷的油墨或数字胶印油墨在许多方面不同于开发用于印刷应用的其他油墨(包括着色溶剂、UV凝胶油墨和其他油墨)。例如，数字胶印油墨含有高得多的颜料，并且因此在室温下具有比其他油墨更高的粘度，这可使得借助于网纹辊或喷墨系统的油墨递送困难。数字胶印油墨必须满足由用于基于油墨的数字印刷工艺的成像构件施加的某些润湿和释放性质要求，同时与非水性润版液选项相容。数字胶印油墨不应导致成像构件表面溶胀。根据实施例的水可稀释的油墨和水稀释的油墨包括满足这种要求的数字胶印丙烯酸酯油墨。
根据水可稀释的油墨实施例的数字胶印油墨有利地具有比相关技术油墨低得多的在润版液(例如D4)中的溶解度。此外，实施例的数字胶印油墨不倾向于溶胀在基于油墨的数字印刷系统例如图1所示的那种中使用的含硅酮的成像构件表面层，其可为硅酮、氟硅酮或者含VITON的成像板或橡皮布。
油墨必须与其接触的材料相容，所述材料包括印刷板110、通过润版液系统120施加的润版溶液、以及其他固化或未固化的油墨。它还必须满足子系统的所有功能要求，包括润湿性能和转印性能。成像油墨的转印是挑战性的，因为油墨必须立刻均质地润湿橡皮布材料(板110)，并且从橡皮布转印到基材(112、114和118)。图像层的转印必须非常有效，至少高达90％，因为清洁子站只能消除少量的残留油墨。清洁后在橡皮布上剩余的任何油墨都会导致后续印刷物中出现不可接受的重影图像。并不令人惊讶的是，油墨流变学在油墨的转印特性中起关键作用。
所公开的油墨制剂涵盖了靶向在数字平版印刷中有用的彩色印刷油墨组的色域扩展的油墨组的组合物。所描述的油墨组合物是用于数字高级平版印刷成像油墨的新组合物，其被配制成具有允许在数字平版成像印刷过程中的转印、脱离和所需印刷性能的规定材料性质。
本文所述的油墨可包括下述组分：(a)可辐射固化的水可稀释的单体化合物，包括单官能、二官能和三官能水可稀释的丙烯酸酯单体，低聚物；(b)分散剂；(c)颜料；(d)粘土或添加剂；(e)引发剂；(f)其他可固化化合物，包括单体、低聚物(包括来自Sartomer USA，LLC或Cytec Industries，Inc.的低聚物)、预聚物、聚合物；(g)添加剂，包括表面活性剂、自由基清除剂等等；(h)热稳定剂。
水稀释的可固化组分可包括适合用作相变油墨载体或油墨载色剂(其可为水可稀释的)的任何水可稀释的丙烯酸酯或甲基丙烯酸酯单体化合物，其中水的添加可用于调节和/或增强用于可变数字数据平版印刷体系结构中的背景性能。在实施例中，水稀释的可固化组分是水可稀释的官能丙烯酸酯单体、甲基丙烯酸酯单体、多官能丙烯酸酯单体、多官能甲基丙烯酸酯单体或其混合物或组合。示例性丙烯酸酯可包括丙烯酸酯单体或聚合物，例如聚酯丙烯酸酯Sartomer CN294E、Sartomer CD-501、Sartomer CN9014、Sartomer CN2282和Sartomer CN2256。在实施例中，组分的混合物是水可稀释的。
可在油墨组合物中用作载色剂的可固化单体和稀释丙烯酸酯的例子可包括三羟甲基丙烷三丙烯酸酯；来自Sartomer的SR-492、SR-501、SR-444、SR-454、SR-499、SR-502、SR-9035和SR-415；来自Allnex的EBECRYL 853和EBECRYL 5500。三羟甲基丙烷三丙烯酸酯具有1.474的折射率、1.06g/cm3的比重、小于300的APHA颜色、以及在25℃下80至120cps的粘度范围。Sartomer SR-492是三摩尔丙氧基化的三羟甲基丙烷三丙烯酸酯，并且具有1.459的折射率、1.05g/cm3的比重、-15℃的Tg、30的APHA颜色、以及在25℃下90cps的粘度。Sartomer SR-501是六摩尔丙氧基化的三羟甲基丙烷三丙烯酸酯，并且具有1.4567的折射率、1.048g/cm3的比重、-2℃的Tg、90的APHA颜色、以及在25℃下125cps的粘度。SartomerSR-444是季戊四醇三丙烯酸酯，并且具有1.4801的折射率、1.162g/cm3的比重、103℃的Tg、50的APHA颜色、以及在25℃下520cps的粘度。Sartomer SR-454是三摩尔乙氧基化的三羟甲基丙烷三丙烯酸酯，并且具有1.4689的折射率、1.103g/cm3的比重、120℃的Tg、55的APHA颜色、以及在25℃下60cps的粘度。Sartomer SR-499是六摩尔乙氧基化的三羟甲基丙烷三丙烯酸酯，并且具有1.4691的折射率、1.106g/cm3的比重、-8℃的Tg、50的APHA颜色、以及在25℃下85cps的粘度。Sartomer SR-502是九摩尔乙氧基化的三羟甲基丙烷三丙烯酸酯，并且具有1.4691的折射率、1.11g/cm3的比重、-19℃的Tg、140的APHA颜色、以及在25℃下130cps的粘度。Sartomer SR 9035是十五摩尔乙氧基化的三羟甲基丙烷三丙烯酸酯，并且具有1.4695的折射率、1.113g/em3的比重、-32℃的Tg、60的APHA颜色、以及在25℃下168cps的粘度。SartomerSR-415是二十摩尔乙氧基化的三羟甲基丙烷三丙烯酸酯，并且具有1.4699的折射率、1.115g/em3的比重、-40℃的Tg、55的APHA颜色、以及在25℃下225cps的粘度。EBECRYL 853是低粘度聚酯三丙烯酸酯，并且具有1.10g/cm3的比重、200的APHA颜色、以及在25℃下80cps的粘度。EBECRYL 5500是低粘度甘油衍生物三丙烯酸酯，并且具有1.07g/cm3的比重、62的APHA颜色、以及在25℃下130cps的粘度。其他三丙烯酸酯、单丙烯酸酯、二丙烯酸酯、四丙烯酸酯和更高官能的丙烯酸酯单体，稀释的丙烯酸酯及其各种组合也可在油墨组合物中用作载色剂。
混合物中的一种或多种组分可为水不可稀释的，如果油墨是水可稀释的，并且反应性组分本身是可混溶的。以与水可添加的相同方式，在一些实施例中，可加入共反应性单体以控制油墨的极性。水可稀释的可固化组分的具体例子包括但不限于官能水溶性芳香族氨基甲酸酯丙烯酸酯化合物(可作为EBECRYL 2003得自CYTEC)、二官能化合物聚乙二醇二丙烯酸酯(可作为EBECRYL 11得自CYTEC)、以及三官能化合物聚醚三丙烯酸酯(可作为EBECRYL 12得自CYTEC)。单体或低聚物可以任何合适的量存在。在实施例中，单体或低聚物或其组合以基于可固化油墨组合物的总重量按重量计约10至约85％、或约30至约80％、或约50至约70％的量加入。可在油墨组合物中用作载色剂的可固化低聚物可包括SartomerCN294E；CN2256；CN2282；CN9014和CN309。Sartomer CN294E是四官能丙烯酸酯聚酯低聚物。CN294E是具有0.93的比重以及在60℃下4,000cps的粘度的透明液体。Sartomer CN2256是双官能聚酯丙烯酸酯低聚物，并且具有1.5062的折射率、-22℃的Tg、675psi的拉伸强度、以及在60℃下11,000cps的粘度。Sartomer CN2282是四官能丙烯酸酯化的聚酯，并且是具有1.15的比重以及在60℃下2,500cps的粘度的透明液体。Sartomer CN9014是双官能丙烯酸酯化的氨基甲酸酯，并且是具有0.93的比重以及在60℃下19,000cps的粘度的非透明液体。Sartomer CN309是含有源自脂肪族疏水主链的丙烯酸酯的低聚物，或换言之是脂肪族丙烯酸酯。CN309是具有0.92的比重、7.68磅/加仑的密度、26.3达因/cm的表面张力、在25℃下150cps的粘度、以及在60℃下40cps的粘度的透明液体。
可在油墨组合物中用作载色剂的可固化低聚物的例子可包括来自Sartomer的CN294E、CN2256、CN2282、CN9014和CN309；来自Allnex的EBECRYL 8405、EBECRYL 8411、EBECRYL 8413、EBECRYL 8465、EBECRYL 8701、EBECRYL 9260、EBECRYL 546、EBECRYL 657、EBECRYL 809等等。EBECRYL 8405是在1，6-己二醇二丙烯酸酯(HDDA)中稀释为按重量计80重量百分比(重量％)的四官能氨基甲酸酯丙烯酸酯。EBECRYL 8405是具有2的Gardner颜色以及在60℃下4,000cps的粘度的透明液体。EBECRYL 8411是在丙烯酸异冰片酯(IBOA)中稀释为按重量计80重量％的二官能氨基甲酸酯丙烯酸酯。EBECRYL 8411是具有在65℃下3,400至9,500cps的粘度范围的透明液体。EBECRYL 8413是在IBOA中稀释为按重量计67重量％的二官能氨基甲酸酯丙烯酸酯。EBECRYL 8413是具有在60℃下35,000cps的粘度的透明液体。EBECRYL 8465是三官能氨基甲酸酯丙烯酸酯。EBECRYL 8465是具有2的Gardner颜色以及在60℃下21,000cps的粘度的透明液体。EBECRYL 8701是三官能氨基甲酸酯丙烯酸酯。EBECRYL 8701是具有2的Gardner颜色以及在60℃下4,500cps的粘度的透明液体。EBECRYL 9260是三官能氨基甲酸酯丙烯酸酯。EBECRYL 9260是具有2的Gardner颜色以及在60℃下4,000cps的粘度的透明液体。EBECRYL 546是三官能聚酯丙烯酸酯。EBECRYL 546是具有1.5的Gardner颜色以及在25℃下350,000cps的粘度的透明液体。EBECRYL 657是四官能聚酯丙烯酸酯。EBECRYL 657是具有4的Gardner颜色以及在25℃下125,000cps的粘度的透明液体。EBECRYL 809是三官能聚酯丙烯酸酯。EBECRYL 809是具有3的Gardner颜色以及在60℃下1,300cps的粘度的透明液体。
分散剂组分可包括任何合适的或所需的分散剂，包括但不限于高分子量的AB-二嵌段共聚物，例如可得自BASF SE的4340、以及可得自Byk-Chemie GmbH的2100或其混合物。在一个具体实施例中，分散剂混合物包含环己烷二甲醇二丙烯酸酯(例如可得自Sartomer USA，LLC的)和至少一种其他组分，例如4340，是可从BASF SE获得的具有AB-二嵌段共聚物结构的高分子量分散剂。在一个示例性实施例中，分散剂是聚合物分散剂，例如从The Lubrizol Corporation商购可得的39000。基于组合物的重量，分散剂可以按重量计约20％至约100％范围内的量加入。可以基于所使用的颜料的量确定的量添加分散剂。
所公开的可固化油墨组合物还包括着色剂或颜料组分，其可为可采用的任何所需或有效的着色剂，包括颜料、颜料的混合物、颜料和染料的混合物等等，条件是着色剂可溶解或分散于至少一种单体和至少一种分散剂中。在具体实施例中，着色剂是颜料。合适颜料的例子包括PALIOGEN Violet 5100(BASF)；PALIOGEN Violet 5890(BASF)；HELIOGENGreenL8730(BASF)；LITHOL Scarlet D3700(BASF)；SUNFAST.Blue 15：4(Sun Chemical)；Hostaperm Blue B2G-D (Clariant)；Permanent Red P-F7RK；HOSTAPERM Violet BL(Clariant)；LITHOL Scarlet 4440(BASF)；Bon Red C(Dominion Color ComDany)；ORACETPink RF(Ciba)；PALIOGEN Red 3871K(BASF)；SUNFAST Blue 15：3(Sun Chemical)；PALIOGEN Red 3340(BASF)；SUNFAST Carbazole Violet 23(Sun Chemical)；LITHOL FastScarlet L4300(BASF)；SUNBRITE Yellow 17(Sun Chemical)；HELIOGEN Blue L6900、L7020(BASF)；SUNBRITE Yellow 74(Sun Chemical)；SPECTRA PAC C Orange 16(SunChemical)；HELIOGEN Blue K6902、K6910(BASF)；Magenta 122(SunChemical)；HELIOGEN Blue D6840、D7080(BASF)；Sudan Blue OS(BASF)；NEOPEN BlueFF4012(BASF)；PV Fast Blue B2GO1(Clariant)；IRGALITE Blue BCA(Ciba)；PALIOGENBlue 6470(BASF)；Sudan Orange G(Aldrich)、Sudan Orange 220(BASF)；PALIOGENOrange 3040(BASF)；PALIOGEN Yellow 152、1560(BASF)；LITHOL Fast Yellow 0991K(BASF)；PALIOTOL Yellow 1840(BASF)；NOVOPERM Yellow FGL (Clariant)；LumogenYellow D0790(BASF)；Suco-Yellow L1250(BASF)；Suco-Yellow D1355(BASF)；Suco FastYellow D1355、D1351(BASF)；HOSTAPERM Pink E 02(Clariant)；Hansa Brilliant Yellow5GX03(Clariant)；Permanent Yellow GRL 02(Clariant)；Permanent Rubine L6B 05(Clariant)；FANAL Pink D4830(BASF)；CINQUASIA Magenta(DuPont)；PALIOGEN BlackL0084(BASF)；Pigment Black K801(BASF)；以及炭黑例如REGAL(Cabot)、CarbonBlack 5250、Carbon Black 5750(Columbia Chemical)等等及其混合物。
所公开的可固化油墨组合物还包括热稳定剂，示例性热稳定剂是SartomerCN3216，其是具有在25℃下1.113的比重以及在25℃下1,100cps的粘度的丙烯酸酯稳定添加剂。另一种示例性热稳定剂是可从Ciba Specialty Chemicals获得的IRGASTAB UV 10，其充当自由基清除剂。上述两种自由基清除剂尤其促进油墨在室温下贮存时经过一段时间的罐内稳定性，并且防止UV可固化组分在升高的温度下与颜料和其他组分加工以形成可辐射固化油墨时的部分热固化。
所公开的可固化油墨组合物还包括粘土和CN2256的混合物，以实现最佳流变学特性或图像转印特性。
在示例性实施例中，数字胶印油墨组合物可包括青色颜料，BASFHELIOGEN Blue D7088，最初作为IRGALITE Blue GLO得自Ciba。基于油墨组合物的总重量，加入油墨组合物中的着色剂或颜料的量可在按组合物的重量计约10％至约30％、或约19％至约25％、或约20％或更多、直到约30％的范围内。
在一些实施例中，丙烯酸酯油墨组合物可包括流变学改性剂。示例性流变学改性剂可为改性的或未改性的无机化合物，包括有机粘土、凹凸棒粘土和膨润土粘土，包括四烷基铵膨润土以及经处理的和未经处理的合成二氧化硅。合适的有机粘土包括来自SouthernClay Products的CLAYTONE HA和CLAYTONE HY。四烷基铵膨润土的合适例子包括来自Celeritas Chemicals的CELCHEM 31743-09、CELCHEM 31744-09和CELCHEM 31745-09。其他示例性流变学改性剂包括有机化合物例如1900和1920，两者均为来自BASF的改性氢化蓖麻油。着色剂可连同粘土组分一起加入。在一个实施例中，粘土是来自Southern Clay Products的HY。在一个实施例中，粘土组分可替换为二氧化硅，例如可得自Degussa Canada，Ltd的AEROSIL 200，并且以基于组合物的总重量按重量计约1％至约5％、或按重量计约1.4％至约3.5％、或按重量计约1.8％至2.0％范围内的量加入。
实施例的数字胶印油墨组合物包括引发剂系统，其可包括引发油墨的可固化组分包括可固化单体的聚合的光引发剂。在一个实施例中，引发剂是紫外线辐射活化的光引发剂。示例性光引发剂包括可得自Ciba Specialty Chemicals的IRGACURE 379、IRGACURE184和IRGACURE 819。IRGACURE 379是2-二甲基氨基-2-(4-甲基-苄基)-1-(4-吗啉代-4-基-苯基)-丁-1-酮，其分子量为380.5。IRGACURE 184是分子量为204.3的1-羟基-环己基-苯基-酮。IRGACURE 819是分子量为418.5的双(2，4，6-三甲基苯甲酰基)-苯基氧化膦。另一种示例性光引发剂是可从Lamberti Technologies获得的Esacure KIP 150，其为低聚α羟基酮，低聚[2-羟基-2-甲基-1-[4-(1-甲基乙烯基)苯基]丙酮]。光引发剂可以油墨组合物的0至约10重量％的量存在，包括约5至约8重量％。在一些实施例中，(甲基)丙烯酸酯油墨组合物可包括光引发剂。光引发剂可为基于液体的或基于固体的或其组合。一般而言，光引发剂可包含1-羟基-环己基-苯基-酮、双(2，4，6-三甲基苯甲酰基)-苯基氧化膦、寡聚[2-羟基-2-甲基-1-[4-(1-甲基乙烯基)苯基]丙酮]、2-二甲基氨基-2-(4-甲基-苄基)-1-(4-吗啉-4-基-苯基)-丁-1-酮、二苯基(2，4，6-三甲基苯甲酰基)磷酸酯氧化物和2-甲基-1[4-甲硫基]苯基]-2-吗啉代丙烷-1酮或其混合物或组合。合适的光引发剂包括来自二烷氧基-乙酰基苯酮、二烷氧基-苯烷酮、氨基-苯烷酮和酰基-氧化膦类的那些。其他合适的光引发剂来自二苯甲酮和噻吨酮类，其需要来自合适的胺增效剂的活化。示例性光引发剂包括来自Allnex的ADDITOL LX、ADDITOL DX、ADDITOL BDK、ADDITOL CPK、ADDITOL DMMTA、ADDITOLTPO，Esacure 1001M，来自BASF的IRGACURE 127、IRGACURE 184、IRGACURE 379、IRGACURE819和IRGACURE 2959。与II型光引发剂一起使用的示例性胺增效剂包括来自Lambson的SPEEDCURE PDA、SPEEDCURE EDB，甲基丙烯酸二乙基氨基乙基酯，乙基-4-二甲基氨基苯甲酸酯，来自Esstech，Inc的2-乙基己基4-二甲基氨基苯甲酸酯。在一些实施例中，(甲基)丙烯酸酯油墨组合物可包括低气味光引发剂，例如可从Lamberti S.p.A获得的ESACURE KIP150。
实现颜料、填充材料、触变胶等等的高质量分散(例如导致具有高饱和度的颜色)的合适设备和方法包括单独使用或组合使用的3辊研磨机、高粘度搅拌机、捏合机、高剪切混合器、声学混合器、行星式混合器、挤出机和可将颜料充分分散在高粘度介质中的其他设备。
形成基于上述水可稀释的油墨材料组分的油墨制剂。这些油墨通过本领域技术人员熟悉的方法制备。示例性制剂在表1中公开。
表1：具有改进的固化和坚固性的数字高级平版成像高粘度油墨组
表1所配制的油墨的主要特征是：1)如果使用水银灯并且需要启用UVLED，则使用4光引发剂系统来使光吸收最大化；2)当使用短曝光的多次通过时，出人意料的固化效率增加，有利于在恒定的图像坚固性下的较高速度能力。预期即使更短的曝光时间也能实现更好的性能；3)实现在35℃或更高温度下约150Pa·s(帕斯卡-秒)粘度的油墨的有效固化；4)在1.5秒的累积曝光时间后，其中所有4种油墨都有50或以上的MEK双摩擦的油墨组；5)4种光引发剂的使用促进具有同一光引发剂包装和需要的如用MEK双摩擦法测量的相同固化性能的油墨的设计。所有油墨都含有用于数字高级平版成像体系结构的UV可固化组分，并且颜料在所需的UV可固化组分中是相容的。油墨在1-2.5×105cps(100rad/s)的粘度范围内，以及在32℃下25-35g·m(60s)的粘性范围内。以前的三种制剂仅是功能性油墨的例子，并且可以各种组合且与其他颜料混合。
所得油墨的配方显示于表1中。表2将旧设计与新提议的设计进行比较。表2还包括对于常规胶印油墨选择的光引发剂的推荐范围，在数字高级平版成像中使用的两种光引发剂，Irgacure 819和184，在推荐量之外。
表2：用于对照和新设计的比较光引发剂包装相对于推荐范围
图2示出了根据一个实施例，如通过双MEK摩擦测量的固化速度对印刷坚固性的作用。通过在Fusion UV Light Hammer 6中和2种不同速度，1m/s和0.168m/s的多次曝光来固化样品。对于青色油墨，选择在1m/s下的1次通过后具有最高MEK双摩擦值和最高固化速率(多次通过后的最高固化最大值)的光引发剂组合物。然后将该最佳值用于K、M和Y油墨。计算实际的UV曝光时间，并且比较在1m/s和0.168m/s下的固化性能。如图2所示发现双MEK摩擦响应中的显著差异。目标MEK耐摩擦性对于在高速下的多次通过在小于1.5秒内实现，而当使用缓慢固化速度时，需要超过3秒的曝光来实现相同的MEK摩擦。另外，高速固化数据对于所有实际用途都随时间线性增加，而慢速固化数据不是这种情况。认为如果累积曝光时间可通过较高数目的等价通过(N)或更高速度的通过例如：2m/s来获得，则可看到固化效率中的进一步增加。
图3示出了根据一个实施例的用于MEK摩擦试验的印刷物的厚度。图3示出了以目标OD和相应厚度在XRCC Mimico测试夹具上印刷的所有油墨(K、C、M、Y)的比较固化性能。
图4示出了根据一个实施例，用于所提议的数字高级平版成像油墨组的优化概括和双MEK摩擦一次通过数据。图4示出了在第一次通过之后，关于对照油墨(优化前)和表1的油墨组(具有4个光引发剂的优化后)的比较MEK双摩擦数据，并且图5显示了在以1m/s的多次通过之后的比较MEK双摩擦数据。注意，所有4种数字高级平版成像油墨即使在单次通过后也显示MEK耐摩擦性中的显著改进。
图5示出了根据一个实施例，与之前的主线设计相比，所提议的数字高级平版成像油墨组的双MEK摩擦数据。如图4和5所示，使用三种光引发剂系统的关键影响在于所有颜色(K＞100％)所见的短曝光时间的坚固性中的显著提高，并且新组合物或油墨可充分利用多固化站或多次通过印刷工艺，其中每种颜色个别或序贯施加。虽然需要三(3)种光引发剂；但四(4)种光引发剂的使用可用于促进具有同一光引发剂包装和可能需要的如用MEK双摩擦法测量的相同固化性能的油墨的设计。
与其中油墨层在橡皮布和基材之间分离的传统胶印方法相反，每种油墨施加到数字高级平版成像复合氟硅酮橡皮布，并且从表面完全转印到纸基材上。将油墨以标称光密度转印到XEROX Digital Color Elite Gloss(DCEG)纸上，使得使用配备有D灯泡的FusionUV Lighthammer L6固化站固化后，转印图像的L*亮度在适合于每种颜色的范围内，并且使得UVV、UVA、UVB和UVC带的施加能量剂量分别为640、1401、420和37mJ/cm2。印刷样品以197英尺/分钟的速度在UV灯下通过。
MEK摩擦测试(坚固性)：在室温下浸入甲基乙基酮(MEK)溶剂中的软涂布器使用恒定压力在DCEG纸上的每个图像上均匀地铺展(约2cm)，其中新鲜的MEK在每5次双MEK摩擦后重新施加到涂布器上。所报告的值是在纸基材变得可见之前所需的MEK双摩擦数目。
用于MEK摩擦测试的油墨制备：此处所述的方法用于制备下表3的列中列出的所有油墨。然后将实例1&2(EX1&EX2)与比较实例(CEX1...CEX6)进行比较。
基于300g总规模的油墨制备，将第一组油墨基础组分(包括分散剂、单体、低聚物和热稳定剂)加入1L不锈钢容器中。将容器放置在可从获得的加热套上，其配备也可从获得的热电偶和搅拌器仪器并配备锚式叶轮。将容器中的组分在约80℃下以约200RPM搅拌约30分钟。然后将第二组油墨基础组分，光引发剂在约80℃下伴随搅拌缓慢加入，所述搅拌持续约1小时。随着载色剂基础组分的溶解，将给定数量的彩色颜料加入系统中，并且将搅拌速率提高到约400RPM，注意避免将夹带的空气引入系统内。允许着色混合物以约400RPM搅拌约30分钟，在此时将粘土缓慢加入着色混合物中，然后以约400RPM再搅拌15分钟。将含有混合组分的容器转移到可从Hockmeyer Equipment Corporation获得的高速剪切磨机中，所述高速剪切磨机配备40mm直径的高剪切Cowles刀片，并且将油墨以约5,000RPM搅拌约1小时。然后将充分混合的组分混合物定性转移到由Kent Machine Works制造的三辊研磨机仪器中，其中材料复合物糊剂通过三辊研磨机，首先以400RPM的输入皮圈滚动速度进行第一次通过，然后以200RPM的输入皮圈滚动速度进行第二次通过。
表3：MEK摩擦测试油墨组合物
图6是根据一个实施例的所提议的油墨组的粘度数据曲线。如图6所示，所公开的油墨组具有最佳成像性能所需的类似的高频粘度，伴随228Pa·s+/-15.4％的平均粘度。
图7示出了根据一个实施例，用于制备三(3)光引发剂数字高级平版成像油墨组的工艺流程图。在动作705中，工艺700通过添加或组合单体、分散剂、稳定剂等等而开始。在动作710中，该工艺将所添加的单体和分散剂共混。在动作715中，将以非常特定的比率使用的三种或更多种光引发剂加入并且共混到混合物中。在动作720中，该工艺进行颜料润湿，其包括锚点推进和高剪切混合。在动作725中，该工艺将颜料和添加剂如CLAYTONE HY共混。在动作730中，该工艺对混合物进行研磨，并且在动作740中，将研磨的混合物排出到棕色玻璃瓶内。

Claims (10)

1.一种用于可变数据平版印刷的油墨组合物，所述油墨组合物包含：
油墨载色剂和悬浮于所述油墨组合物中的溶液中的至少一种着色剂组分；和
所述溶液包含下述中的两种或更多种：
至少一种分散剂；
热稳定剂；和
包含以彼此之间非常特定的比率使用的至少三种或更多种光引发剂的光引发剂系统；
其中所述至少三种或更多种光引发剂通过可变平版印刷中的多次短UV曝光提高固化效率。
2.根据权利要求1所述的油墨组合物，所述溶液还包含：
流变学改性剂。
3.根据权利要求2所述的油墨组合物，其中所述载色剂是可辐射固化的化合物，所述可辐射固化的化合物包含选自包含单官能、二官能和三官能丙烯酸酯单体、四官能丙烯酸酯和低聚物的化合物组的单体化合物。
4.根据权利要求3所述的油墨组合物，其中所述至少一种着色剂组分包含颜料，颜料组分以按重量计至少15％的比例。
5.根据权利要求3所述的油墨组合物，其中所述至少三种或更多种光引发剂选自自由基光引发剂或光引发剂部分，其中所述光引发剂包含1-羟基-环己基-苯基-酮、双(2，4，6-三甲基苯甲酰基)-苯基氧化膦、寡聚[2-羟基-2-甲基-1-[4-(1-甲基乙烯基)苯基]丙酮]、2-二甲基氨基-2-(4-甲基-苄基)-1-(4-吗啉-4-基-苯基)-丁-1-酮和2-甲基-1[4-甲硫基]苯基]-2-吗啉代丙烷-1酮或其混合物或组合。
6.一种用于可变平版印刷的方法，所述方法包括：
将润版液施加到成像构件表面；
通过从所述成像构件表面上的选择性位置蒸发所述润版液，以形成疏水性非图像区域和亲水性图像区域来形成潜像；
通过将包含油墨组分的油墨组合物施加到所述亲水性图像区域来使所述潜像显影；和
将所述显影的潜像转印到接受基材；
其中所述油墨组合物包含油墨载色剂和悬浮于所述油墨组合物中的溶液中的至少一种着色剂组分；和
所述溶液包含下述中的两种或更多种：
至少一种分散剂；
热稳定剂；和
包含以彼此之间非常特定的比率使用的至少三种或更多种光引发剂的光引发剂系统；
其中所述至少三种或更多种光引发剂通过可变平版印刷中的多次短UV曝光提高固化效率。
7.根据权利要求6所述的用于可变平版印刷的方法，所述溶液还包含：
流变学改性剂；
其中所述流变学改性剂以约1重量％至约10重量％的范围存在于所述油墨组合物中。
8.根据权利要求7所述的用于可变平版印刷的方法，其中所述载色剂是可辐射固化的化合物，所述可辐射固化的化合物包含选自包含单官能、二官能和三官能丙烯酸酯单体、四官能丙烯酸酯和低聚物的化合物组的单体化合物。
9.根据权利要求8所述的用于可变平版印刷的方法，其中所述至少三种或更多种光引发剂选自自由基光引发剂或光引发剂部分，其中所述光引发剂包含1-羟基-环己基-苯基-酮、双(2，4，6-三甲基苯甲酰基)-苯基氧化膦、寡聚[2-羟基-2-甲基-1-[4-(1-甲基乙烯基)苯基]丙酮]、2-二甲基氨基-2-(4-甲基-苄基)-1-(4-吗啉-4-基-苯基)-丁-1-酮和2-甲基-1[4-甲硫基]苯基]-2-吗啉代丙烷-l酮或其混合物或组合。
10.根据权利要求8所述的用于可变平版印刷的方法，其中所述至少一种着色剂组分包含颜料，颜料组分以按重量计至少15％的比例。
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