CN112533763A - 使用多种印刷技术时具有改善的印刷性能的水基涂料 - Google Patents

使用多种印刷技术时具有改善的印刷性能的水基涂料 Download PDF

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Abstract

描述了各种水性涂料制剂。该组合物包括一种或多种UV可固化聚氨酯分散体，和任选的以下中的一种或多种：非UV可固化丙烯酸聚合物、聚酯分散体、非UV可固化聚氨酯分散体和一种或多种添加剂。该组合物可用于形成表现出良好的耐刮擦性和耐溶剂性以及改善的油墨黏附性和图像质量的面漆。

Description

使用多种印刷技术时具有改善的印刷性能的水基涂料
对相关申请的交叉引用
本申请要求于2018年6月6日提交的美国临时专利申请号62/681,466的权益，其全部内容通过引用合并于此。
技术领域
本公开总体上涉及涂料，尤其涉及用于使用多种印刷技术改善印刷性能的水基涂料。
背景技术
可以将涂料组合物施加到纸和聚合物膜上，以提供或赋予涂布的基材某些特性。例如，面漆可以提供特定的外观，例如光滑的表面，和/或提供用于接收打印介质或油墨的适当特性。对于许多印刷工艺，涂料制剂用作面漆，其主要目的是为后续施加的诸如UV固化油墨和非UV固化油墨等油墨提供良好的油墨锚定特性。例如，在UV柔版(flexo)印刷、UV丝网印刷和冷箔印刷技术中，将UV油墨或UV固化胶黏剂放到涂层的顶部上。但是，当前市场正在迅速向数字印刷过渡。因此，对于任何可接受的面漆而言，形成良好的油墨锚定和图像质量是关键质量。
传统上，已经根据具体目标基材的特性以及所采用的印刷技术来定制涂料制剂。考虑到向多种印刷技术的使用日益增加的过渡，需要可以与各种类型的印刷技术一起很好地工作的多用途涂料，例如面漆，以及用于形成这种涂料的制剂，所述印刷技术是例如水基柔版印刷、UV柔版印刷、UV喷墨、UV丝网印刷和冷箔印刷。
发明概述
本文描述了可用于形成用于各种不同基材类型的涂料例如面漆的水基组合物。使用本文所述的组合物形成面漆为UV喷墨印刷提供了改善的油墨黏附性和图像质量。理想的是，涂料制剂还实现了由其形成的涂层的其他有益性能特征，例如良好的耐水性和抗粘连性。
在一个实施方案中，该制剂是水性涂料制剂，含有：水；UV可固化聚合物，其含有UV可固化聚氨酯、UV可固化丙烯酸聚合物或UV可固化聚氨酯/丙烯酸共聚物；非UV可固化丙烯酸聚合物分散体、聚酯分散体和非UV可固化聚氨酯分散体中的两种或更多种；和任选地，一种或多种UV可固化添加剂。
在一个实施方案中，该制剂是水性涂料制剂，含有：水；UV可固化聚合物，其含有UV可固化聚氨酯、UV可固化丙烯酸聚合物或UV可固化聚氨酯/丙烯酸共聚物；任选地，非UV可固化丙烯酸聚合物分散体；聚酯分散体；非UV可固化聚氨酯分散体；和任选的一种或多种UV可固化添加剂。
在另一个实施方案中，该制剂是水性涂料制剂，含有：水；UV可固化聚合物，其含有UV可固化聚氨酯、UV可固化丙烯酸聚合物或UV可固化聚氨酯/丙烯酸共聚物；非UV可固化丙烯酸聚合物分散体；任选地，聚酯分散体；非UV可固化聚氨酯分散体；以及任选地，一种或多种UV可固化添加剂。
在另一个实施方案中，该制剂是水性涂料制剂，含有：水；UV可固化聚合物，其含有UV可固化聚氨酯、UV可固化丙烯酸聚合物或UV可固化聚氨酯/丙烯酸共聚物；非UV可固化丙烯酸聚合物分散体；聚酯分散体；任选地，非UV可固化聚氨酯分散体；和任选地，一种或多种UV可固化添加剂。
在任何上述制剂中，UV可固化聚合物的存在量可以为约1wt.％至约50wt.％、约1wt.％至约25wt.％、约3wt.％至约17wt.％、约5wt.％至约15wt.％，或约8wt.％至约15wt.％、约10wt.％至约25wt.％，或约15wt.％至约22％；非可固化聚氨酯分散体的存在量可以为约1wt.％至约50wt.％、约5wt.％至约45wt.％、约10wt.％至约40wt.％、约10wt.％至约15wt.％，或约15wt.％至约30wt.％、约15wt.％至约25wt.％，或约15wt.％至约22％；聚酯分散体的存在量可以为约1wt.％至约75wt％、约1wt.％至约50wt％、约5至约45wt％、约10wt％至约40wt％、约10wt％至约20wt％、约15wt.％至约18wt.％，或约20wt.％至约35％、约20wt.％至约30wt.％，或约25wt.％至约30wt.％；非UV可固化丙烯酸聚合物分散体的存在量可以为约1wt％至约90wt％、约1wt％至约50wt％、约5wt％至约45wt％，或约10wt％至约40wt％、约10wt.％至约20wt.％、约15wt.％至约18wt.％，或约20wt.％至约35wt.％、约20wt.％至约30wt.％，或约25wt.％至约30wt.％。
在任何上述制剂中，UV可固化聚合物含有的UV可固化聚氨酯的量可以为约1wt.％至约50wt.％、约1wt.％至约25wt.％、约3wt.％至约17wt.％、约5wt.％至约15wt.％，或约8wt.％至约15wt.％、约10wt.％至约25wt.％，或约15wt.％至约22％。另外或可选地，UV可固化聚合物含有的UV可固化丙烯酸聚合物的量可以为约1wt.％至约50wt.％、约1wt.％至约25wt.％、约3wt.％至约17wt.％、约5wt.％至约15wt.％，或约8wt.％至约15wt.％、约10wt.％至约25wt.％，或约15wt.％至约22％。另外或可选地，UV可固化聚合物含有的UV可固化聚氨酯/丙烯酸共聚物的量可以为约1wt.％至约50wt.％、约1wt.％至约25wt.％、约3wt.％至约17wt.％、约5wt.％至约15wt.％，或约8wt.％至约15wt.％、约10wt.％至约25wt.％，或约15wt.％至约22％。
在以上任何制剂中，该制剂可以含有小于约0.5wt％，小于约0.3wt.％，例如，或小于约0.1wt.％的表面活性剂。
该制剂可以含有一种或多种抗粘连剂，所述抗粘连剂任选地含有二氧化硅和/或PMMA。
在以上任何制剂中，该制剂任选地不含硬质聚氨酯、交联剂和/或光引发剂中的一种或多种，并且含有小于约0.5wt.％，小于约0.3wt.％，例如，或小于约0.1wt.％的表面活性剂(例如，消泡剂)。在以上任何制剂中，该制剂可以不含表面活性剂和/或交联剂。
在一些方面，在以上任何制剂中，UV可固化聚合物的存在量为约3wt.％至约17wt.％，聚酯分散体的存在量为约1wt.％至约50wt.％，并且非UV可固化聚氨酯分散体的存在量为约3wt.％至约17wt.％。
在一些方面，在以上任何制剂中，UV可固化聚合物的存在量为约3wt.％至约17wt.％，非UV可固化的丙烯酸聚合物的存在量为约1wt.％至约50wt，并且非UV可固化聚氨酯分散体的存在量为约3wt.％至约17wt.％。
在一些方面，在以上任何制剂中，UV可固化聚合物的存在量为约3wt.％至约17wt％，非UV可固化的丙烯酸聚合物的存在量为约1wt.％至约50wt％，并且聚酯分散体的存在量为约1wt.％至约50wt.％。
还公开了用于形成本文所述涂层的方法。例如，在一个实施方案中，用于形成涂层的方法包括：(a)将水性涂料制剂施加到基材上，其中水性涂料制剂含有：水；UV可固化聚合物，其包含UV可固化聚氨酯、UV可固化丙烯酸聚合物或UV可固化聚氨酯/丙烯酸共聚物；任选地，非UV可固化丙烯酸聚合物分散体；聚酯分散体；非UV可固化聚氨酯分散体；和任选地，一种或多种UV可固化添加剂；和(b)干燥施加的涂料制剂以形成涂层。
在一些实施方案中，用于形成涂层的方法包括：(a)将水性涂料制剂施加到基材上，其中水性涂料制剂含有：水；UV可固化聚合物，其包含UV可固化聚氨酯、UV可固化丙烯酸聚合物或UV可固化聚氨酯/丙烯酸共聚物；非UV可固化丙烯酸聚合物分散体；任选地，聚酯分散体；非UV可固化聚氨酯分散体；和任选地，一种或多种UV可固化添加剂；和(b)干燥施加的涂料制剂以形成涂层。
在另一个实施方案中，用于形成涂层的方法包括：(a)将水性涂料制剂施加到基材上，其中水性涂料制剂包含：水；UV可固化聚合物，其包含UV可固化聚氨酯、UV可固化丙烯酸聚合物或UV可固化聚氨酯/丙烯酸共聚物；非UV可固化丙烯酸聚合物分散体；聚酯分散体；任选地，非UV可固化聚氨酯分散体；和任选地，一种或多种UV可固化添加剂；和(b)干燥施加的涂料制剂以形成涂层。
在上述方法中，干燥任选地包括加热施加的制剂。
发明详述
本文描述了可用于在多种不同的基材类型上形成涂层例如“面漆”的涂料。如本文所用，“水基”是指水是唯一或主要(多数)溶剂。然而，组合物中的某些组分可以含有少量充当促进组合物中聚合物组分成膜的增塑剂的水混溶性溶剂/醇。在一些实施方案中，水混溶性溶剂/醇的浓度按组合物的重量计小于约5％、4％、3％、2％、1％、0.5％、0.3％、0.2％或0.1％。
然后可以将常规UV油墨施加到涂层上并进行UV固化。由本文所述的涂料制剂形成的涂层有利地提供所需的油墨黏附性和图像质量特性，特别是对于UV喷墨印刷应用而言。涂层还可以提供出色的耐水性和抗粘连性。
本文还公开了特别适合施加于各种基材例如纤维素材料例如纸或聚合物膜以改善印刷特性和油墨黏附性的涂料组合物。在具体实施方案中，该组合物可用作用于下述各项的面漆组合物：聚合物膜，例如聚酯膜，聚烯烃膜例如聚丙烯膜或聚乙烯膜，尤其是双轴取向聚丙烯(BOPP)膜或金属化塑料例如金属化BOPP。该组合物也非常适合用作用于纵向取向(MDO)聚合物膜的面漆组合物。
随着市场朝着个性化和短期、更多可变信息的方向发展，从柔版印刷到数字印刷的过渡正在出现。因此，涂料制剂必须越来越多地实现出色的UV油墨图像质量。已经在多家印刷机原始设备制造商(OEM)处进行了大量的工作来试用各种基材。通常观察到，在评估图像质量时，最终用户倾向于关注纯色块的“平滑度”和最小可读字体。在UV喷墨印刷过程中，油墨被喷射到表面上，然后扩散，并聚集形成固态块。如果涂料使油墨“流动”，则通常会观察到较少的“颗粒状”纯色块，而较小的字体变得较不清晰。
在各种实施方案中，本文所述的涂料制剂具有可用于形成涂料组合物例如面漆的组分的不同组合。该涂料组合物非常适合接受一种或多种油墨，任选地，一种或多种UV固化喷墨油墨，并显示出优异的油墨黏附性和图像质量。在各个任选方面，该制剂可以含有小于约0.5wt.％、小于约0.3wt.％或小于约0.1wt.％的硬质聚氨酯、交联剂、光引发剂和/或表面活性剂中的一种或多种，或可以不含硬质聚氨酯、交联剂、光引发剂和/或表面活性剂中的一种或多种。
在一个实施方案中，水性涂料制剂含有水性涂料制剂，所述水性涂料制剂含有：水；UV可固化聚合物，其包含UV可固化聚氨酯、UV可固化丙烯酸聚合物或UV可固化聚氨酯/丙烯酸共聚物；任选地，非UV可固化丙烯酸聚合物分散体；聚酯分散体；非UV可固化聚氨酯分散体；和任选地，一种或多种UV可固化添加剂。
在另一个实施方案中，水性涂料制剂含有水性涂料制剂，所述水性涂料制剂含有：水；UV可固化聚合物，其包含UV可固化聚氨酯、UV可固化丙烯酸聚合物或UV可固化聚氨酯/丙烯酸共聚物；非UV可固化丙烯酸聚合物分散体；任选地，聚酯分散体；非UV可固化聚氨酯分散体；和任选地，一种或多种UV可固化添加剂。
在另一个实施方案中，水性涂料制剂含有水性涂料制剂，所述水性涂料制剂含有：水；UV可固化聚合物，其包含UV可固化聚氨酯、UV可固化丙烯酸聚合物或UV可固化聚氨酯/丙烯酸共聚物；非UV可固化丙烯酸聚合物分散体；聚酯分散体；任选地，非UV可固化聚氨酯分散体；和任选地，一种或多种UV可固化添加剂。
在另一个实施方案中，本文描述了由任何所述制剂形成涂层的方法。该方法包括将该制剂施加到基材上并任选地加热干燥施加的制剂以在基材上形成涂层。该涂层理想地适合接收UV固化油墨，例如UV固化喷墨油墨，从而在各种不同的基材上产生优异的油墨黏附性和图像质量。
A.UV可固化聚合物
在以上实施方案中，UV可固化聚合物可以是UV可固化聚氨酯分散体、UV可固化丙烯酸聚合物或UV可固化聚氨酯/丙烯酸共聚物。UV可固化聚合物优选含有不饱和键。当将UV可固化组分掺入涂料制剂中时，以及当涂料在UV下用UV油墨印刷时，它们可以有利地与一种或多种油墨形成共价键，从而实现高度的油墨锚定，而涂料制剂不需要单独的光引发剂或交联剂。
在具体实施方案中，UV可固化聚合物含有UV可固化聚氨酯分散体。适用于本公开的涂料制剂的UV可固化聚氨酯的实例包括不饱和双键。UV可固化聚氨酯分散体的非限制性实例包括Alberdingk Boley在市场上作为LUX 220和LUX250出售的分散体。这些分散体的分子量特别高，使其非常适合出色的物理干燥性能和机械抗性(mechanical resistance)。对于UV可固化聚氨酯，所用的“高分子量”是指聚氨酯可以形成游离膜，即可以在干燥后除去。UV可固化聚氨酯可以单独使用或与其他聚氨酯共混，其他聚氨酯可以是UV可固化的或非UV可固化的。适用于本发明涂料制剂的UV可固化聚氨酯的其他实例包括DSM树脂，例如DSM R-460、DSM R-466。在一些实施方案中，UV可固化聚氨酯所具有的分子量足以在如上文所定义的干燥(固化之前)之后形成游离膜。在一些实施方案中，分子量为约150,000道尔顿至400,000道尔顿、约150,000道尔顿至约300,000道尔顿或约150,000道尔顿至约250,000道尔顿。
在其他实施方案中，UV可固化聚合物含有UV可固化丙烯酸聚合物分散体。适用于本公开的涂料制剂的UV可固化丙烯酸聚合物分散体的实例包括但不限于AlberdingkBoley生产的Alberdingk Boley LUX 515。在一些实施方案中，UV可固化的丙烯酸类聚合物所具有的分子量足以在如上文所定义的干燥(固化之前)之后形成游离膜。在一些实施方案中，分子量为约150,000道尔顿至400,000道尔顿、约150,000道尔顿至约300,000道尔顿或约150,000道尔顿至约250,000道尔顿。
在其他实施方案中，UV可固化聚合物含有UV可固化聚氨酯/丙烯酸共聚物分散体。适用于本文所述涂料制剂的UV可固化聚氨酯/丙烯酸共聚物分散体的实例包括但不限于Alberdingk Boley生产的Alberdingk Boley LUX 286、Alberdingk Boley LUX 290、Alberdingk Boley LUX 399、Alberdingk Boley LUX 481、Alberdingk Boley LUX 482、Alberdingk Boley LUX 484和Alberdingk Boley LUX 560。在一些实施方案中，UV可固化聚氨酯/丙烯酸聚合物所具有的分子量足以在如上文所定义的干燥(固化之前)之后形成游离膜。在一些实施方案中，分子量为约150,000道尔顿至400,000道尔顿、约150,000至约300,000道尔顿或约150,000至约250,000道尔顿。
涂料制剂中所含的UV可固化聚合物的量可以变化，只要该制剂保持所需的应用和加工特性，例如干燥特性，并且只要该制剂形成适合接受UV可固化油墨的涂层例如面漆即可。在一些非限制性的示例性实施方案中，涂料制剂含有的UV可固化聚合物的量为约1wt％至约50wt％、约1wt％至约25wt％、约3wt％至约17wt wt％、约5wt.％至约15wt.％，或约8wt.％至约15wt.％、约10wt.％至约25wt.％，或约15wt.％至约22％。如本文所用，除非另有说明，否则重量百分比或wt.％是指基于包括水在内的制剂的总重量的重量百分比。这些范围适用于涂料制剂的总UV可固化聚合物含量。例如，如果涂料制剂包含UV可固化聚氨酯分散体和UV可固化丙烯酸聚合物分散体，则将UV可固化聚氨酯分散体的量和UV可固化丙烯酸类聚合物分散体的量加在一起以达到上述浓度。
B.非UV可固化聚氨酯分散体
除了含有UV可固化聚合物之外，该组合物还含有一种或多种非UV可固化聚氨酯分散体，也称为“底漆”聚氨酯分散体。包括非UV可固化聚氨酯分散体有助于涂料制剂对所需基材的良好黏附，并有助于提供良好的油墨锚定特性。非UV可固化聚氨酯分散体的非限制性实例包括但不限于DSM R600或Alberdingk Boley U4000。DSM R600是为膜底漆应用而设计的脂肪族氨基甲酸乙酯分散体。它对几种不同类型的基材具有出色的黏附性，显示出高黏合强度和湿密封强度。Alberdingk U4000是耐水解、具有极佳的黏合性能的脂肪族聚氨酯分散体。其他任选的非UV可固化聚氨酯分散体包括但不限于可从DSM NeoResins获得的NEOREZTMR-9621。NEOREZTMR-9621是脂肪族聚酯水源性聚氨酯。在一些实施方案中，非UV可固化聚氨酯分散体含有“软质(soft)”非UV可固化聚氨酯分散体。
在一些实施方案中，涂料制剂不含所谓的“硬质”聚氨酯分散体和脂肪族完全饱和的聚氨酯分散体。不适合用于面漆组合物中的此类硬质聚氨酯分散体的实例包括但不限于可从Bayer Material Science获得的
Figure BDA0002933456230000091
UH XP 2719。
Figure BDA0002933456230000092
UH XP 2719是脂肪族聚酯基阴离子聚氨酯分散体。然而，在其他实施方案中，涂料制剂可以含有UV可固化或非UV可固化硬质聚氨酯分散体，其可起到例如抗粘连剂的作用。如本文所用，“硬质”通常是指干燥后科恩硬度(Koening hardness)为至少70秒的聚合物。
涂料制剂所含的非UV可固化聚氨酯分散体的量可以变化，只要该制剂形成适合接受油墨(例如UV油墨，任选的UV喷墨油墨)的涂层例如面漆即可。在一些非限制性的示例性实施方案中，基于包括水在内的涂料制剂的总重量，该制剂含有的非UV可固化聚氨酯分散体的量为约1wt.％至约50wt.％、约5wt.％至约45wt.％、约10wt.％至约40wt.％、约10wt.％至约15wt.％，或约15wt.％至约30wt.％、约15wt.％至约25wt.％，或约15wt.％至约22％。这些范围适用于涂料制剂的总非UV可固化聚氨酯分散体含量。例如，如果涂料制剂包括多种非UV可固化聚氨酯分散体，则将非UV可固化聚氨酯分散体的总量加在一起，以达到上述浓度。
C.聚酯分散体
本文所述的组合物另外含有一种或多种水溶性聚酯分散体。在许多实施方案中，这种组分为由二醇和二羧酸的缩聚制备的水分散性线性聚酯形式，其中至少一些含有诸如但不限于磺酸盐(-SO3 M)、羧基(-COOH)及其组合等官能团。聚酯的典型分子量为约5,000至约20,000，其中约10,000至约14,000可用于许多应用。典型的玻璃化转变(Tg)温度为约25℃至约65℃，例如约36℃至约52℃，其中约42℃至约46℃可用于某些实施方案。合适的水聚酯的非限制性实例是可从SK Chemicals获得的SKYBON EW 100Q。合适的聚酯的其他实例包括由Eastman以Eastek 1100、Eastek 1200、Eastek 1300和Eastek 1400销售的那些。这些聚酯分散体含有约25-40wt％的聚合物固体，例如30-35wt％，并提供快速干燥速率、低气味和低发泡特性。聚酯分散体的黏度优选为约10cP至约100cP，并且平均粒径为约10nm至约60nm，例如约10nm至约30nm。聚酯分散体优选不含表面活性剂。在一些可选方面，聚酯可以为固体形式，例如粉末形式，从而允许最终用户通过加水将该材料分散到液体载体中。例如，Eastek 1100可以由AQ 55S聚合物制备，1200可以由65S聚合物制备。
涂料制剂所含的聚酯分散体的量可以变化，只要该制剂保持所需的应用和加工特性，例如干燥特性，并且只要该制剂形成适合接受油墨的涂层例如面漆即可。在一些非限制性的示例性实施方案中，基于包括水在内的涂料制剂的总重量，该制剂含有的聚酯分散体的量为约1wt.％至约75wt.％、约1wt.％至约50wt.％、约5wt.％至约45wt.％、约10wt.％至约40wt.％、约10wt.％至约20wt.％、约15wt.％至约18wt.％，或约20wt.％至约35wt.％、约20wt.％至约30wt.％，或约25wt.％至约30wt.％。这些范围适用于涂料制剂的总聚酯分散体含量。例如，如果涂料制剂包括多种聚酯分散体，则将聚酯分散体的总量加在一起以达到上述浓度。
D.非UV可固化丙烯酸聚合物分散体
本文所述的组合物还可以含有一种或多种非UV可固化丙烯酸聚合物分散体。如果存在于制剂中，则该组分优选为水分散性丙烯酸聚合物的形式，优选含有完全饱和和/或脂肪族丙烯酸聚合物。这种非UV可固化丙烯酸聚合物的实例包括但不限于DSMA-1127、AC3660、AC 2403和AC3687。DSMA-1127是一种自交联丙烯酸共聚物分散体，其具有优异的黏附性和良好的耐化学特性和耐物理特性。非UV可固化丙烯酸聚合物分散体的总固体含量任选地为约30wt.％至约50wt.％，例如约40wt.％至约50wt.％。Alberdingk Boley AC 3660、AB2403和AB 3687也是合适的自交联丙烯酸共聚物分散体。AB 2403是一种两相速干丙烯酸分散体，其固含量为46-48wt％，pH为中性至弱碱性，黏度为700-3000mPas。
涂料制剂所含的非UV可固化丙烯酸聚合物分散体的量可以变化，只要该制剂保持所需的应用和加工特性，例如干燥特性，并且只要该制剂形成适合接收油墨的涂层例如面漆即可。在一些非限制性的示例性实施方案中，基于包括水在内的涂料制剂的总重量，该制剂含有的非UV可固化丙烯酸聚合物分散体的量为约1wt％至约90wt％、约1wt％至约50wt％、约5wt％至约45wt％，或约10wt％至约40wt.％、约10wt.％至约20wt.％、约15wt.％至约18wt.％、约20wt.％至约35wt.％、约20wt.％至约30wt.％，或约25wt.％至约30wt.％。这些范围适用于涂料制剂的总非UV可固化丙烯酸聚合物分散体含量。例如，如果涂料制剂包括多种非UV可固化丙烯酸聚合物分散体，则将非UV可固化丙烯酸聚合物分散体的总量加在一起以达到上述浓度。
E.添加剂
本文所述的涂料制剂可以含有一种或多种可以是或可以不是UV可固化的添加剂。填充剂可以包括例如以下中的一种或多种：抗粘连剂、交联剂、填充剂、表面活性剂(例如消泡剂)、润湿剂和/或耐擦伤和刮擦增强剂。如上所述，在一些实施方案中，该述制剂不含交联剂。然而，在其他方面，该制剂中可包含少量交联剂。
合适的抗粘连剂包括，例如，一种或多种二氧化硅组分或聚(甲基丙烯酸甲酯)(PMMA)。通常，抗粘连剂的平均粒径为约0.1μm至约6μm，例如约1μm至约6μm、约2μm至约6μm和约4μm至约6μm，或约4.3μm至约5.3μm。合适的二氧化硅组分的非限制性实例是可从GraceDavison Engineered Materials获得的
Figure BDA0002933456230000111
45。合适的二氧化硅也可以作为SYLOBLOC K200和SYLOID S7000商购获得。如果存在的话，基于制剂的总重量，该制剂含有的抗粘连剂例如二氧化硅的量可以为约0.1wt.％至约5wt.％，例如约0.1wt.％至约1wt.％或约0.1wt.％至约0.5wt.％。PMMA抗粘连剂的非限制性实例是Polytex的Aquasafe消光剂。
如上所述，在一些实施方案中，该组合物还含有一种或多种用于使聚氨酯组分交联或至少促进其交联的交联剂(crosslinker)或交联试剂(crosslinking agent)。在一些实施方案中，交联剂是氮丙啶或碳二亚胺交联剂。氮丙啶交联剂的非限制性实例是可从DSMNeoResins获得的CX-100。DSM CX-100是一种多官能氮丙啶液体交联剂。另外的交联剂包括异氰酸酯、金属螯合组分。非限制性实例包括但不限于Stahl Permutex 5577和CovestroBayhydur 302(基于六亚甲基二异氰酸酯(HDI)的无溶剂的聚异氰酸酯)。
可以在用于接受面漆制剂的表面上或在面漆上或两者上进行其他处理。例如，可以在施加面漆之前在表面上进行电晕处理以接收面漆。可替代地或另外地，可以对先前施加并形成的面漆进行电晕处理。
F.制备组合物的方法
有用的面漆组合物可以通过将水添加到本文所述的组分中来制备。应当理解的是，某些组分可以包括水，例如聚氨酯分散体和聚酯。除水以外，这些组分还可以包括少量水混溶性溶剂/醇，它们起到促进聚合物组分成膜的增塑剂的作用。因此，与那些组分缔合的水可能足以实现所得组合物的所需水含量。或者，添加额外量的水以产生具有所需性能和/或特性的水性面漆组合物。
示例性制剂含有浓度为约1wt.％至约25wt.％的UV可固化聚合物、浓度为约10wt.％至约40wt.％的非UV可固化聚氨酯分散体、浓度为约10wt.％至约40wt.％的非UV可固化丙烯酸聚合物、浓度为约10wt.％至约40wt.％的聚酯分散体、浓度为约0.1wt.％至约1wt.％的抗粘连剂和浓度为约2wt％至约5wt％的水。该制剂的固含量为约30％至约50％。
在涂布之前，可以将上述制剂在水中进一步稀释，并以小于约1wt％或小于约0.5wt％的浓度加入表面活性剂，例如消泡剂。水以约35％至约50％的浓度存在。固体含量为约15％至约25％。
在一些方面，将制剂的多种组分而不是制剂的所有组分预共混，以形成预共混物，然后将其与其余组分组合以形成本文公开的涂料制剂。例如，在一个非限制性实例中，在一些方面，可以将UV可固化聚合物、非UV可固化丙烯酸聚合物分散体和非UV可固化聚氨酯分散体预共混，以形成预共混物，随后将该预共混物与聚酯分散体和一种或多种添加剂(例如抗粘连剂，例如二氧化硅)中的一种或多种组合，以形成最终的涂料制剂。当然，其他组合和添加顺序可以形成任何数量的不同预共混制剂，其最终被组合以形成本文所述的最终涂料制剂。
可以使用多种技术和方法将诸如面漆组合物等组合物施加至表面或基材。当作为面漆施加到聚合物膜上时，可以使用常规的施用技术。本发明主题的面漆的代表性涂层重量为约0.1克至约3.0克/每平方米(gsm)，约0.1gsm至约1.0gsm或约0.5gsm至约0.6gsm。
通常，在施加到感兴趣的表面例如聚合物膜上之后，干燥所得涂层。应当理解的是，干燥的时间取决于几个因素，包括干燥温度和涂覆的组合物中存在的水和/或其他媒介物或溶剂的量。本发明的主题包括在环境温度下干燥或在高温下干燥，例如通过加热。通常，在约12小时或更长的时间之后，在某些实施方案中，在24小时或更长的时间之后，在其他实施方案中，在48小时或更长的时间之后，仍然在其他实施方案中，在72小时或更长时间之后，适当地干燥和/或固化涂层。
在施加和干燥涂料例如面漆之后，形成耐用的可接受印刷的表面。所得的面漆可接收印刷品、油墨或其他类似组合物，并促进印刷品、油墨或类似组合物黏合和/或黏附于下面的面漆。
G.使用组合物的方法
面漆组合物也非常适合接收本领域已知的UV可固化柔版油墨或水基柔版油墨。在某些实施方案和/或应用中，面漆可以与所有这些印刷技术和/或油墨结合使用。
本文所述的面漆组合物表现出良好的耐刮擦性、耐划痕性和耐擦伤性。本文所述的面漆组合物还显示出良好的耐溶剂性和耐环境因素。
窄幅UV喷墨印刷机通常具有数百个彼此并列的印刷喷嘴。通常，某些喷嘴被阻塞，因此无法将油墨施加到基材上。如果基材可以促进墨水“流动”，则来自相邻或邻近喷嘴的油墨可以流动并合并，以覆盖原本应使用阻塞喷嘴的油墨的位置。
涂层能否使墨水充分流动取决于许多因素，但通常与下层基材的表面能相关。尽管不能保证高表面能能使油墨充分流动，特别是如果涂层具有高极性组分，但优选表面能大于35达因(dyne)。已经观察到这样的情况，即表面可以具有高极性成分，因此具有更大的表面能，同时仍然表现出相对较差的油墨流动。
当需要高的网点增大(dot gain)时，可能需要选择表面活性剂含量相对较低或不含表面活性剂的聚氨酯分散体、丙烯酸分散体或聚氨酯/丙烯酸共聚物。具体而言，已经证明，一类自交联低表面活性剂丙烯酸酯对于获得高图像质量是有益的。结果，在某些方面，该制剂是自交联的，而制剂本身中不需要单独的交联剂。
与目前的市售制剂相比，本文所述的组合物表现出改善的油墨黏附性。在一些实施方案中，通过UV柔版印刷进行印刷时，本文所述的组合物在划格(crosshatch)后通过胶带测试(ASTM D-3359)测量所显示出的油墨损失小于约30％、25％、20％、15％、14％、13％、12％、11％、10％、9％、8％、7％、6％、5％、4％、3％、2％或1％。在一些实施方案中，通过UV丝网印刷进行印刷时，本文所述的组合物在划格后通过胶带测试(ASTM D-3359)测量所显示出的油墨损失小于约30％、25％、20％、15％、14％、13％、12％、11％、10％、9％、8％、7％、6％、5％、4％、3％、2％或1％。在一些实施方案中，通过冷箔印刷进行印刷时，本文所述的组合物在划格后通过胶带测试(ASTM D-3359)测量所显示出的油墨损失小于约30％、25％、20％、15％、14％、13％、12％、11％、10％、9％、8％、7％、6％、5％、4％、3％、2％或1％。在一些实施方案中，通过UV喷墨印刷进行印刷时，本文所述的组合物在划格后通过胶带测试(ASTM D-3359)测量所显示出的油墨损失小于约30％、25％、20％、15％、14％、13％、12％、11％、10％、9％、8％、7％、6％、5％、4％、3％、2％或1％。在一些实施方案中，该组合物表现出由一种、两种、三种、四种或全部五种上述印刷技术所定义的油墨损失。
在一些实施方案中，面漆的表面能为至少约30、31、32、33、34、35、36、37、38、39、40、41、42、43、44、45、46、47、48、49、50、51、52、53、54、55、56、57、58、59或60达因。在一些实施方案中，本文所述的组合物具有一种或多种(例如，一种、两种、三种、四种或全部五种技术)上述油墨损失特性和上述表面能的组合。
在一些实施方案中，本文所述的组合物表现出至少约70、71、72、73、74、75、76、77、78、79、80、81、82、83、84、85、86、87、88、89、90、91、92、93、94、95、96、97、98、99、100、101、102、103、104、105、106、107、108、109或110微米的UV油墨喷射液滴散布(ink jet dropspread)。在一些实施方案中，本文所述的组合物表现出上述液滴散布、一种或多种上述油墨损失特性以及上述表面能。
实施例
i.制剂
根据下表1中列出的配方制备了11种水性涂料制剂。实施例以四种实验设计进行组织，用实施例编号表示，其中字母(A、B、C等)表示同一实验设计中的实施例。
Figure BDA0002933456230000161
ii.测试UV柔版和水基柔版性能
表1列出的每种制剂以及两种市售涂料(商业涂料1和商业涂料2)均使用中试涂布机进行涂布，并在全尺寸印刷机上进行测试。将表1中制剂的油墨锚定结果和图像质量相互比较，并与市售涂料进行比较。结果记录在表2中。
对于UV柔版印刷，用Mark Andy PS印刷机以300ft/min印刷涂布的辊。印刷FlintFlexocure Force Process Cyan(青色)(1200线/英寸/13亿立方米)、Dense Black(浓黑)(400lpi/4.15bcm)和Opaque White(不透明白)(360l pi/7.0bcm)。用3M 810胶带评估油墨锚定。通过将胶带直接放在印刷的样品上10秒钟，并在胶带“不合格”上进行多次摩擦，进行胶带测试。如果未观察到油墨故障，则认为评估为“合格”。基于ASTM D-3359(2009Ed.2)进行划格测试。报告了油墨水损失的百分比。记录了三种颜色的所有油墨损失的平均值和最差的油墨损失。
对于水基柔版印刷，用Mark Andy PS印刷机Flint Hydrofilm Ace(1200lpi/2.59bcm)印刷涂布的辊。
对于UV丝网印刷，用Mark Andy PS印刷机以150ft/min印刷涂布的辊。使用了Flint Combiwide丝网油墨。
对于冷箔印刷，用Mark Andy PS印刷机以150ft/min印刷涂布的辊。使用了FlintFlexo ThruCure Foil胶黏剂。
对于UV喷墨印刷，使用UV 90油墨，关闭电晕并固定钉扎水平，在Domino N610i印刷机上印刷涂层的辊。使用PIAS手持式高性能数字显微镜(Quality EngineeringAssociates Inc,Billerica,MA)测量了Cyan、Magenta、Yellow以及Black的单个液滴散布，并报告了平均值。
Figure BDA0002933456230000181
用中试涂布机涂布制剂3C，并用台式Flexiproof 100(RK Print CoatInstruments)和Zeller-Gmelin低迁移UV油墨Y81而不是全尺寸印刷机进行评估。柔韧性类似于全尺寸压力机。通过添加添加剂Evonik TegoRad 2200N，当通过胶带测试和划格测试时，墨水损失百分比从88％降低到32％。
除制剂2B和4E之外的上述结果证明，本公开的制剂在多种不同的基材上显示出令人惊讶的良好的油墨黏附性和图像质量。制剂2B是具有0.12％交联剂的制剂1A，制剂4E是具有0.04％交联剂CX-100的制剂4C。在制剂中添加交联剂后，UV柔版油墨锚定变差。
尽管已经详细描述了本公开，但是在本公开的精神和范围内的修改对于本领域技术人员应当是显而易见的。鉴于前述讨论，上文结合背景技术和发明详述所讨论的本领域的相关知识和参考文献，其全部公开内容通过引用并入本文。另外，应当理解，可以整体或部分地组合或互换本公开的方面以及下文和/或所附权利要求中记载的各种实施方案和各种特征的部分。在各个实施方案的前述描述中，如本领域技术人员应当理解的，可以将参考另一实施方案的那些实施方案与其他实施方案适当地组合。此外，本领域普通技术人员应当理解，前述描述仅是示例性的，并且无意于限制本公开。

Claims (23)

1.水性涂料制剂，包含：
水；
UV可固化聚合物，其包含UV可固化聚氨酯、UV可固化的丙烯酸聚合物、UV可固化聚氨酯/丙烯酸共聚物、或其组合；
非UV可固化丙烯酸聚合物分散体；
聚酯分散体；
非UV可固化聚氨酯分散体；和
任选地，一种或多种UV可固化添加剂。
2.水性涂料制剂，包含：
水；
UV可固化聚合物，其包含UV可固化聚氨酯、UV可固化丙烯酸聚合物、UV可固化聚氨酯/丙烯酸共聚物、或其组合；
任选地，非UV可固化丙烯酸聚合物分散体；
聚酯分散体；
非UV可固化聚氨酯分散体；和
任选地，一种或多种UV可固化添加剂。
3.水性涂料制剂，包含：
水；
UV可固化聚合物，其包含UV可固化聚氨酯、UV可固化丙烯酸聚合物、UV可固化聚氨酯/丙烯酸共聚物、或其组合；
非UV可固化丙烯酸聚合物分散体；
任选地，聚酯分散体；
非UV可固化聚氨酯分散体；和
任选地，一种或多种UV可固化添加剂。
4.水性涂料制剂，包含：
水；
UV可固化聚合物，其包含UV可固化聚氨酯、UV可固化丙烯酸聚合物、UV可固化聚氨酯/丙烯酸共聚物、或其组合；
非UV可固化丙烯酸聚合物分散体；
聚酯分散体；
任选地，非UV可固化聚氨酯分散体；和
任选地，一种或多种UV可固化添加剂。
5.根据权利要求1-4中任一项所述的制剂，其中所述制剂不含硬质聚氨酯。
6.根据权利要求1-5中任一项所述的制剂，其中所述制剂不含交联剂。
7.根据权利要求1-6中任一项所述的制剂，其中所述制剂不含光引发剂。
8.根据权利要求1-7中任一项所述的制剂，其中所述制剂不含硬质聚氨酯、交联剂和光引发剂。
9.根据权利要求1-8中任一项所述的制剂，其中，所述制剂含有小于约0.5wt％的表面活性剂、小于约0.3％的表面活性剂或小于约0.1wt％的表面活性剂。
10.权利要求1-9中任一项的制剂，还包含抗粘连剂。
11.根据权利要求10所述的制剂，其中所述抗粘连剂包含二氧化硅或PMMA。
12.根据权利要求1-4中任一项所述的制剂，其中所述UV可固化聚合物所包含的UV可固化聚氨酯的量为约1wt.％至约50wt.％或约1wt.％至约25wt.％；所述非UV可固化聚氨酯分散体以约5wt.％至约45wt.％或约10wt.％至约40wt.％的量存在；所述聚酯分散体以约5wt.％至约45wt.％或约10wt.％至约40wt.％的量存在，并且所述非UV可固化丙烯酸聚合物分散体以约5wt.％至约45wt.％或约10wt.％至约40wt.％的量存在。
13.权利要求12的制剂，其中所述制剂不含硬质聚氨酯。
14.根据权利要求12或13所述的制剂，其中所述制剂不含交联剂。
15.根据权利要求12-14中任一项所述的制剂，其中所述制剂不含光引发剂。
16.根据权利要求12-15中任一项所述的制剂，其中所述制剂不含硬质聚氨酯、交联剂和光引发剂。
17.根据权利要求12-16中任一项所述的制剂，其中所述制剂含有小于约0.5wt.％的表面活性剂、小于约0.3％的表面活性剂或小于约0.1wt％的表面活性剂。
18.形成涂层的方法，包括：
(a)将水性涂料制剂施加到基材上，其中所述水性涂料制剂包含：
水；
UV可固化聚合物，其包含UV可固化聚氨酯、UV可固化丙烯酸聚合物、或UV可固化聚氨酯/丙烯酸共聚物；
任选地，非UV可固化丙烯酸聚合物分散体；
聚酯分散体；
非UV可固化聚氨酯分散体；和
任选地，一种或多种UV可固化添加剂；和
(b)干燥施加的涂料制剂以形成所述涂层。
19.形成涂层的方法，包括：
(a)将水性涂料制剂施加到基材上，其中所述水性涂料制剂包含：
水；
UV可固化聚合物，其包含UV可固化聚氨酯、UV可固化丙烯酸聚合物、或UV可固化聚氨酯/丙烯酸共聚物；
非UV可固化丙烯酸聚合物分散体；
任选地，聚酯分散体；
非UV可固化聚氨酯分散体；和
任选地，一种或多种UV可固化添加剂；和
(b)干燥施加的涂料制剂以形成所述涂层。
20.形成涂层的方法，包括：
(a)将水性涂料制剂施加到基材上，其中所述水性涂料制剂包含：
水；
UV可固化聚合物，其包含UV可固化聚氨酯、UV可固化丙烯酸聚合物、或UV可固化聚氨酯/丙烯酸共聚物；
非UV可固化丙烯酸聚合物分散体；
聚酯分散体；
任选地，非UV可固化聚氨酯分散体；和
任选地，一种或多种UV可固化添加剂；和
(b)干燥施加的涂料制剂以形成所述涂层。
21.根据权利要求18-20中任一项所述的方法，其中所述干燥包括加热施加的制剂。
22.改善用于UV喷墨印刷的油墨黏附性和/或图像质量的方法，所述方法包括用权利要求1-17中任一项所述的制剂来涂布基材。
23.根据权利要求22所述的方法，其中，所述基材选自纤维素材料、聚合物膜或其组合。
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