CN108430790A - 聚合物油墨的电子束固化 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了聚合物油墨的电子束(EB)固化的方法。带有聚烯烃油墨(例如HP Indigo electro ink)的表面印刷基材与EB固化涂漆和/或瞬时固化EB层压粘合剂一起使用。聚合物油墨的EB处理可以在聚合物油墨的至少一部分形成交联(cross‑linking)并改善聚合物油墨的耐温和抗压属性。

Description

聚合物油墨的电子束固化
相关申请的交叉引用
本发明对2015年12月28日提交的、申请号为62/271,735、名称为《聚合物油墨的电子束固化》的美国临时专利申请主张权益和优先权，在此以引用的方式将该在先申请整体纳入本发明。
技术领域
本发明的具体实施方式主要涉及电子束(EB)固化的系统和方法，并具体涉及聚合物油墨的电子束固化。
背景技术
软包装被广泛的用于食品、非食品以及医药应用领域。软包装使用广泛的不同类型的材料，包括各种类型的塑料膜、纸和铝箔。塑料膜包括各种类型的聚烯烃、聚酯和聚酰胺材料。所述膜可以是均聚物、共聚物和多聚物共混物的各种组合。所述膜可以为单层，或是被共挤为多层。所述膜也通常被涂敷、金属化或以其他方式进行处理以提高最终包装的性能。包装材料和结构基于多个因素进行选定，包括所需的防护性能、外观、成本、物理触感、可印刷性、密封性能、易开特性以及再合特性。
印刷是包装应用的一个重要单元操作步骤。膜可以被反向印刷，然后使用常规的溶剂的或水基的或溶剂较少的层压粘合剂将所述膜层压成密封膜，或在某些情况下先压成铝箔，再压成密封膜，形成三层结构。这些粘合剂是随时间固化的粘合剂，在某些情况下需要三到七天来完成固化。在某些情况下，可以利用单层或包括两到三层的预层压片对这些膜进行表面印刷。可以通过例如下述任一印刷方法来印刷这些膜：1) 同轴柔版印刷（flexography in-line）或中央压印(CI); 2)轮转凹印；3) 单张纸或卷筒纸胶印或4)数码印刷(例如HP Indigo胶印)。
为了获得更快的周转、更低的成本、更少的挥发性有机化合物(VOC)泄漏以及更低的碳排放，需要一种新的印刷方法。
发明内容
本发明涉及印刷膜和印刷方法，包括例如聚合物油墨的电子束固化。在一个具体实施方式中，该方法可以包括用聚合物油墨对基材进行表面印刷，并用电子束处理将所述聚合物油墨固化。所述聚合物油墨可以包括聚烯烃粘结油墨。所述聚合物油墨可以包括HPIndigo油墨。在一个具体实施方式中，所述电子束处理可以在所述聚合物油墨的至少一部分形成交联。所述电子束处理可以包括的剂量为3至12兆拉德。所述电子束处理可以包括60-125kV和40-120kGy。
具体实施方式
下文的详细说明是示例性和解释性的，其目的是对本文所述的发明创造提供进一步说明。根据本发明下文的详细说明，其他的优点和创新特性对本领域的技术人员而言是显而易见的。
在一些具体实施方式中，可以使用聚烯烃粘结油墨，如(不限于)HP IndigoElectro油墨。聚烯烃油墨可以低价有效的提供高数码质量的印刷图像和快速周转，适于小批量和即时(JIT)市场需求。聚烯烃粘结油墨可以被装载，然后以矿油作为载体沉积在预涂底漆的基材上。根据应用的不同，可以用数码油墨对透明基材-如(不限于)定向聚苯烯(OPP)、聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚乙烯(PE)等-进行反向印刷，然后再利用常规的聚氨酯(PU)粘合剂将其层压至其它基材。在一些情况下，油墨可以表面印刷，然后施用透明罩印清漆，以达到美观和保护的目的。
可以使用数种不同类型的粘合剂或涂漆。在本发明的一些具体实施方式中，使用了EB固化涂漆和瞬时固化EB层压粘合剂。在一些具体实施方式中，具有聚烯烃油墨(例如HPIndigo Electro Ink，即HP Indigo 电子油墨)的表面印刷基材和EB固化涂漆和/或瞬时固化EB层压粘合剂一起使用。令人吃惊并出人意料的是，相较于用HP Indigo油墨进行表面印刷并用常规的溶剂基涂漆或紫外(UV)固化涂漆进行涂敷制成的袋以及相较于用常规非EB固化粘合剂制成的层压片，用表面印刷EB涂漆制成的袋在热封区域显示了更好的印点完整性。
通过使用EB涂漆，涂漆不仅被固化，而且形成了聚烯烃基油墨的交联。通过对聚烯烃油墨交联，油墨的分子量增加，并且油墨的耐温性、耐磨性和耐溶剂性变得更好，也更加坚韧。因此，这种油墨能够更好的经受制袋所需的高温高压热封工艺。在一些应用场景中，热封工艺的要求不是很严苛(例如密封温度为120-200oC)，不能使用涂漆，仅表面印刷油墨在剂量为40-120kGy(优选的为60-80kGy)、操作压为60-125kV时进行EB固化。在这些应用场景中，EB固化表面油墨显示了可接受的耐溶剂性和耐温性。耐温性对于表面印刷油墨经受进一步的操作步骤如在制袋过程中所涉及的热封时是必须的。没有EB固化数码油墨是无法获得这些优点的。对于需要层压片的应用场景，可以使用EB粘合剂。将EB粘合剂固化可以获得油墨固化和交联并获得相似的优点。所述EB处理的剂量可以为3-12兆拉德，优选的为6-9兆拉德。
在一些具体实施方式中，用EB处理具有聚合物油墨(如HP Indigo油墨)的表面印刷透明基材。所述EB处理的操作压为60-125kV、剂量为40-120kGy。
在其它具体实施方式中，用EB处理具有聚合物油墨(如HP Indigo油墨)的表面印刷、预层压、单膜、铝箔和EB涂漆。所述EB涂漆为2-4gsm。所述油墨和涂漆的EB处理的操作压为60-125kV、剂量为40-120kGy。
在其它具体实施方式中，用EB处理具有聚合物油墨(如HP Indigo油墨)的反向透明基材和通过EB层压粘合剂附加至铝箔的透明层压片。所述EB处理的操作压为60-125kV、剂量为40-120kGy。
实施例1
实施例1仅显示了对聚合物油墨的电子束(EB)固化效果。聚合物油墨是来自惠普公司(HP)的聚烯烃基油墨。所使用的基材为HP油墨/C1S纸/粘合剂/金属化聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)/粘合剂/低密度聚乙烯(LDPE)。热封条件如下：对顶部杆（top bar）加热；压强：1巴；保压时间：1秒。下表1显示了实施例1的结果：
表1
电子束(EB)处理(kV) 剂量(兆拉德) 热封温度(oC) 观察结果
125 0 140 褪色和油墨破裂
125 6 140 没问题
125 6 160 轻微褪色和油墨破裂
125 12 160 没问题
125 12 180 没问题
125 12 200 褪色和油墨破裂
实施例2
实施例2显示了对聚合物油墨上的涂漆的电子束(EB)固化效果。涂漆是来自Greenpack有限责任公司的EB涂漆。聚合物油墨是来自惠普公司(HP)的聚烯烃基油墨。所使用的基材为：EB涂漆/HP油墨/铝箔/热封涂漆。这种类型的基材可以用于例如酸奶盖。热封条件与实施例1的一样：对顶部杆（top bar）加热；压强：1巴；保压时间：1秒。利用凹版或柔性版方法对EB涂漆施加4grams/m2的同轴电晕处理，使达因(dyne)水平达到42dynes/cm。下表2显示了实施例2的结果：
表2
电子束(EB)处理(kV) 剂量(兆拉德) 热封温度(oC) 观察结果
125 6 220 没问题
125 6 240 没问题
本行业常规的油墨，例如硝化纤维基油墨，用于基于常规溶剂的印刷，在接受EB处理后未能显示任何改进。实施例1和2的结果出人意料的显示了用EB处理来固化聚合物油墨所获得的改进。本领域的技术人员无法预期能获得这种改进，因为对常规油墨进行EB处理没有显示任何改进。发明人意外的发现了对特定聚合物油墨如聚烯烃油墨进行EB固化使这些油墨得到改进。改进包括(但不限于)褪色和油墨破裂减少或消失、耐温性和其它性能的提高。这些出人意料地改进是EB处理使聚烯油墨产生了交联的结果。
虽然通过特定具体实施方式对本发明进行了探讨，但是应当理解本发明并不仅限于此。对具体实施方式的说明是示例性的，许多可以采用的修改、变形和其它具体实施方式都是被涵盖在本发明的保护范围内的。

Claims (10)

1.一种用于印刷的方法，所述方法包括： 用聚合物油墨对基材进行表面印刷；以及 利用电子束处理将所述聚合物油墨固化。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述聚合物油墨包括聚烯烃粘结油墨。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述聚合物油墨包括HP Indigo电子油墨。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述电子束处理在所述聚合物油墨的至少一部分形成交联。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述电子束处理包括3至12兆拉德的剂量。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述电子束处理包括60-125kV和40-120kGy。
7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述基材包括表面印刷透明基材。
8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述基材包括表面印刷、预层压、单膜、铝箔以及电子束涂漆。
9.一种印刷膜，所述印刷膜包括：
基材和聚合物油墨，所述聚合物油墨印刷在所述基材上；
其特征在于所述聚合物油墨经电子束处理。
10.根据权利要求9所述的印刷膜，其特征在于：所述聚合物油墨在所述聚合物油墨的至少一部分包括交联。
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