CN113372759A - 用于数字平版胶印印刷的金属油墨组合物 - Google Patents

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Abstract

本发明题为“用于数字平版胶印印刷的金属油墨组合物”。本公开涉及一种用于数字胶版印刷的金属油墨组合物，所述金属油墨组合物包含：金属效果颜料颗粒，其中所述金属效果颜料颗粒的至少约90％的平均等效球直径在大于1微米(μm)至150μm的范围内；至少一种分散剂；至少一种可固化低聚物；以及光引发剂，其中所述金属油墨组合物在25℃处在0.1rad/s下具有150,000毫帕斯卡秒(mPa.s)至1,000,000mPa.s范围内的粘度。本发明还提供了一种使用本公开的金属油墨组合物进行数字胶版印刷的方法。

Description

用于数字平版胶印印刷的金属油墨组合物
技术领域
本公开涉及数字胶版印刷。具体地，本公开涉及适用于数字胶版印刷以及其他印刷应用的金属油墨组合物。
背景技术
典型的平版印刷和胶版印刷技术使用永久图案化的板，并且因此仅在印刷相同图像的大量副本诸如杂志、报纸等时才是有用的。可变数据数字平版印刷或数字平版胶印印刷已经开发为使用非图案化可重新成像表面的系统，该表面最初均匀地涂覆有阻尼流体层。通过暴露于聚焦辐射源(例如，激光光源)来移除阻尼流体的区域以形成凹坑。因此，在非图案化可重新成像表面上方形成阻尼流体中的临时图案。施加在其上的油墨保持在通过去除阻尼流体而形成的凹坑中。然后使着墨表面与诸如纸、塑料或硬纸板的基底接触，并且油墨从阻尼流体层中的凹坑转印到基底。然后可去除阻尼流体，将新的均匀的阻尼流体层施加到可重新成像表面，并且重复该过程。
数字胶版印刷系统使用胶印型油墨，该胶印型油墨被特别设计和优化成与油墨所接触的材料(包括可重新成像表面和阻尼溶液)以及与在印刷过程期间使用的各种子系统相容，从而能够高速地进行高质量的数字印刷。
例如，着墨子系统可用于在阻尼流体层上方施加均匀的油墨层。着墨子系统可使用网纹辊将油墨计量到与可重新成像表面接触的一个或多个油墨形成辊上。与此子系统一起使用的油墨应具有不太高以至于难以网纹吸收并递送到可重新成像表面的粘度。然而，过低的粘度可能导致油墨从油墨装载器中爬出，从而导致不期望的溢出、油墨损失和印刷机的潜在污染。因此，数字胶印油墨应具有一定范围的粘度，以提供足够且可预测的油墨内聚力，从而在各种子系统中和各种子系统之间实现良好的转印特性。
对于使用数字胶版印刷在多种基底上产生金属特殊效果的需求日益增长。可用于产生这种效果的方法包括金属化冷冲压，其使用基本上用作附加油墨的箔。冷箔冲压通常通过重构胶印机的两个印刷单元来实现。在第一印刷单元上，将粘合剂压制到纸表面上。将金属箔转印到压制有粘合剂的那些区域，即预期冲压的点、线、平面、字符和图像。在第二印刷单元上，金属箔穿过橡皮布与压印滚筒之间的空间。纸的压制有粘合剂的区域可附着到冷冲压箔的金属层，而自由区域中的冷冲压箔和“静止”金属箔的基底可通过第三印刷单元的顶部处的重绕单元来收集。
尽管金属化冷冲压可用于在某些基底上形成金属特殊效果，但金属化冷冲压箔的构造复杂。此外，该方法不能附着到非光滑基底例如纹理化硬纸板上。此外，金属化冷冲压通常是浪费的，因为通常仅少量箔被用于金属效果。因此，本领域仍然需要满足用于数字胶版印刷的子系统的所有功能要求但也可印刷在多种基底上而几乎没有浪费的金属油墨。
发明内容
本公开涉及一种金属油墨组合物，该金属油墨组合物可有益地用于以90％或更大的转印效率在多种基底上形成金属特殊效果并且几乎没有浪费，所述基底包括非光滑基底，诸如纹理化塑料、纹理化硬纸板和未涂覆的纸。更具体地，本公开涉及一种用于数字胶版印刷的金属油墨组合物，该金属油墨组合物包含：金属效果颜料颗粒，其中金属效果颜料颗粒的至少约90％的平均等效球直径在大于1微米(μm)至150μm的范围内；至少一种分散剂；至少一种可固化低聚物；以及至少一种光引发剂，其中金属油墨组合物在25℃处在0.1rad/s下具有150,000毫帕斯卡秒(mPa.s)至1,000,000mPa.s范围内的粘度。
本文还提供了一种数字胶版印刷方法，该方法包括：将金属油墨组合物施加到可重新成像的成像构件表面上，该可重新成像的成像构件具有设置在其上的阻尼流体；形成油墨图像；将所述油墨图像从所述成像构件的所述可重新成像表面转印到可印刷基底；其中金属油墨组合物包含：金属效果颜料颗粒，其中金属效果颜料颗粒的至少约90％的平均等效球直径在大于1微米(μm)至150μm的范围内；至少一种分散剂；至少一种可固化低聚物；以及至少一种光引发剂，其中金属油墨组合物在25℃处在0.1rad/s下具有150,000毫帕斯卡秒(mPa.s)至1,000,000mPa.s范围内的粘度。
附图说明
图1示出了可与根据本公开的金属油墨组合物一起使用的相关油墨基可变图像数字印刷系统的示意图。
具体实施方式
下文从制剂和用途方面详细描述了示例性实施方案。然而，设想并入如下文所述的方法和组合物的特征的任何系统可被示例性实施方案的范围和实质所涵盖。
示例性实施方案旨在覆盖可包括在下文详细描述的组合物和方法的实质和范围内的替代、修改和等同物。
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示的含义(例如，它至少包括与特定数量的测量相关的错误程度)。当与特定值一起使用时，其也应当被视为公开该值。
参考附图以适应对实施方案的组合物和方法的理解。
金属效果颜料颗粒
本公开涉及适用于如本文所述的数字胶版印刷工艺的金属油墨组合物。在一些实施方案中，本发明的金属油墨组合物包含金属效果颜料颗粒。如本文所用，术语“金属效果”是指视觉效果。这种视觉效果包括金属光泽、闪耀效果、珠光效果、微光效果、闪光效果或它们的组合的视觉感觉。
在一些实施方案中，金属效果颜料颗粒由元素周期表第4族、第6族、第8族、第9族、第10族、第11族、第13族和第14族的金属构成。可用于获得本公开的金属效果颜料颗粒的金属和金属合金的示例包括铝、青铜、黄铜、铬、铜、金、铁、钼、镍、锡、钛、锌等。
在一些实施方案中，金属效果颜料颗粒通过球磨例如金属来制备，以制成不规则形状的金属薄片(称为“玉米片”)或制成具有光滑表面的颗粒(“银元”)。在球磨过程中，可添加有机润滑剂以避免颜料颗粒的附聚。
在其他实施方案中，金属效果颜料颗粒通过以下方式制备：气相沉积例如铝箔以制成薄的、高度反射的金属化膜，将该金属化膜从基底移除并加工成颜料分散体。
然而，更典型地，本公开的金属效果颜料颗粒包括涂覆有旋光性涂层的基底。如本文所用，“旋光性涂层”是这样的涂层，在该涂层处入射光由于诸如反射、干涉、吸收、折射等物理效果而产生可察觉的颜色效果。典型的旋光性涂层包含金属氧化物、金属氧化物水合物、金属、金属氟化物、金属氮化物、金属氮氧化物或它们的混合物。
典型的金属氧化物和/或金属氧化物水合物包括氧化钛、二氧化钛、二氧化钛水合物、氧化铝、氧化铝水合物、氧化硅、二氧化硅、氧化铁、氢氧化铁、氧化锡、氧化铬、氧化锑、氧化铈以及它们的组合。
用于涂覆基底的合适金属包括铝、铬、镍、银、金、钛、铜以及它们的合金。合适的金属氟化物包括氟化镁。合适的金属氮化物或金属氮氧化物包括例如含有钛、锆和/或钽的那些。
旋光性涂层可包含或包括着色剂，诸如偶氮颜料、酞菁或FD&C染料/色淀。这些着色剂可存在于涂料中并且/或者施加到旋光性涂层并且任选地通过增粘剂固定在其上。
将旋光性涂层沉积到基底上，在一些实施方案中，该基底的厚度可在30纳米-350纳米(nm)范围内，诸如约50nm-300nm，诸如约4nm至40nm。通常，旋光性涂层的厚度在约5nm至30nm的范围内。
在一些实施方案中，本公开的金属效果颜料颗粒的基底为天然基底，例如云母。在其他实施方案中，基底为人造基底。如本文所用，“人造基质”是自然界中本身不存在，而必须合成的那些。合适的人造基底包括合成的非金属基底。在一些实施方案中，基底是基本上透明的。在其他实施方案中，基底是透明的。在典型的实施方案中，基底由玻璃、合成云母和/或SiO2构成。在一些实施方案中，基底的平均厚度在约500nm至2000nm、更典型地约750nm至1500nm的范围内。
合适的基底形状包括球形形状，诸如规则球体、扁球形、长球形和不规则球体；立方体形状，诸如规则立方体和菱体；板状形状，包括平板、凹板和凸板；以及不规则形状，诸如片状形状。
基于金属油墨组合物的总重量，金属效果颜料颗粒可以约1重量％至约15重量％、诸如约1重量％至约5重量％、诸如约5重量％至约10重量％的量存在于本公开的金属油墨组合物中。
在一些实施方案中，本发明的金属油墨组合物中的金属效果颜料颗粒的平均等效球直径在大于1微米(μm)至150μm的范围内。如本文所用，关于颗粒的术语“等效球直径”是指体积与所测量颗粒的体积相等的球体的直径。
颗粒的等效球直径可通过任何合适的方法测定，诸如显微镜法、筛分法、沉淀法或激光衍射分析。通常，使用激光衍射分析。激光衍射分析的工作原理是，被引导通过单元的激光将被穿过光束的颗粒衍射。可使用激光衍射技术来获得球体的直径，该球体产生与被测量颗粒等同的光散射图案。不同制造商(例如，Beckman-Coulter,Inc.、Retsch,Inc.、Horiba Inc.、Malvern Inc.)已经开发出多种可用于此目的的仪器。合适的Malvern系统包括Malvern MasterSizer S、Malvern 2000、Malvern 2600和Malvern 3600系列。
如本文所用，术语“平均等效球直径”是指所测量的单个颗粒的等效球直径的平均值。计算平均等效球直径的方法是本领域已知的，并且例如在Malvern InstrumentsLimited，“Basic Principles of Particle Size Analysis”，2014年，第1-19页中有所描述，该文献全文以引用方式并入本文。平均等效球直径(D)可使用以下公式测定，其中D为颗粒的等效球直径。
Figure BDA0002945401410000051
在一些实施方案中，本公开的金属效果颜料具有一定粒度分布，例如，其中金属效果颜料颗粒的至少90％的平均等效球直径大于1μm，诸如大于1μm至约150μm，诸如约35μm-150μm，诸如约22μm-105μm，诸如约10μm-65μm，诸如约5μm-47μm。在一些实施方案中，本公开的金属效果颜料具有一定粒度分布，例如其中金属效果颜料颗粒的至少90％的平均等效球直径在约1μm-100μm、诸如小于约15μm、诸如约5μm-100μm、例如约5μm-25μm、约10μm-60μm、约10μm-80μm和约50μm-80μm的范围内。本发明的金属效果颜料的粒度分布可影响视觉效果。例如，较大和较粗的颗粒趋于提供闪耀效果和光泽度，而较小和较细的颗粒趋于提供更大的结构和遮盖力。
在一些实施方案中，使用例如如本文所述的仪器的激光衍射分析可用于评估被本公开的金属效果颜料颗粒散射的激光的角度和强度，然后可使用例如Mie光学理论或Fraunhofer理论将其转换成体积平均粒度分布。如本文所用，“平均粒度”可表示为“Dxx”，其中“xx”为粒度等于或小于Dxx的该颗粒的体积百分比。
例如，D10值为5μm、D50值为17μm且D90为37μm的云母基颜料表示，10体积％的云母颗粒的平均等效球直径D90为至多5μm且包括5μm，50体积％的颗粒的平均等效球直径D50为至多17μm且包括17μm，并且90体积％的颗粒的平均等效球直径D90为至多37μm且包括37μm，如通过激光散射所测量。
在一些实施方案中，本公开的金属效果颜料颗粒可具有一定粒度分布，其中，平均等效球直径D10在35μm至55μm的范围内，平均等效球直径D50在70μm至90μm的范围内，并且平均等效球直径D90在135μm至150μm的范围内，如通过激光散射所测量。
在一些实施方案中，金属效果颜料颗粒可具有一定粒度分布，其中平均等效球直径D10在20μm至35μm的范围内，平均等效球直径D50在50μm至60μm的范围内，并且平均等效球直径D90在95μm至105μm等效球直径的范围内，如通过激光散射所测量。
在一些实施方案中，金属效果颜料颗粒可具有一定粒度分布，其中平均等效球直径D10在10μm至20μm的范围内，平均等效球直径D50在25μm至35μm的范围内，并且平均等效球直径D90在55μm至65μm的范围内，如通过激光散射所测量。
在一些实施方案中，金属效果颜料颗粒可具有一定粒度分布，其中平均等效球直径D10在5μm至15μm的范围内，平均等效球直径D50值在17μm至27μm的范围内，并且平均等效球直径D90在37μm至47μm的范围内，如通过激光散射所测量。
适用于本发明的金属油墨组合物中的如本文所述的包括基底和光学层的金属效果颜料颗粒可从例如Eckart Effect Pigments,Division of Altana AG,Wesel,Germany、Sandream Impact LLC,New Jersey USA和Schlenk AG,Germany商购获得。合适的金属颜料颗粒包括
Figure BDA0002945401410000071
B001(二氧化钛和氧化锡涂料，干涉银)、
Figure BDA0002945401410000075
B261(干涉蓝)、
Figure BDA0002945401410000072
B241(干涉红)、
Figure BDA0002945401410000076
B393(组合金)、
Figure BDA0002945401410000074
B502(青铜(大地色调))、
Figure BDA0002945401410000077
B512(香槟色(大地色调))、
Figure BDA0002945401410000073
B522(铜(大地色调))和
Figure BDA0002945401410000078
B542(火红(大地色调))。合适的金属颜料颗粒还包括得自Sandream Impact LLC颜料的那些，诸如：银白珠光颜料，包括8110C(银细)；8100/8100B/8100W(银珠)；8103(金红石银珠)；8151W(银闪)；8153C(闪耀)；铝基鲜彩颜料，诸如A3152S(银)；A6152S(银)；A2152Y(淡黄细金)；A3152Y(淡黄色金)；A3352Y(奢华金)；A6152Y(淡黄色金)；A6352R(铜)；A6352Y(奢华金)；玻璃基闪亮珠光，诸如闪银；干涉珠光，诸如8201X(干扰金缎)；8205(干涉金珠)；8217(干涉铜珠)；8249(干涉金闪)；SD-7205(超干涉金)；黄金和金属珠光，包括合成氟金云母基颜料，包括Lurid White 6999(纯净白)；Lurid White 6980(纯净白)；Lurid White6900(纯净白)；Lurid Velvet Gold(金)；Lurid Velvet Bronze(橙)；Lurid Light Gold(浅金)；LuridBronze(青铜)；铝基鲜彩颜料，包括A3152S；A6152S；A2152Y；A3152Y；A3352Y；A6152Y；A6352R；A6352Y；Lurid Sharp Golden；Lurid Silk Golden；黄金和金属珠光颜料，包括8300W(珠光金)；8302W(缎金)；8303(皇家金)；8304(玛雅金)；8305(星球金)；8306(奥运金)；8318F(优等金)；8323C(皇家金缎)；8351C(闪金)；8355C(闪烁金)；8500(青铜)8520F(缎青铜)；8530C(闪光青铜)；8552F(缎红棕)，以及得自Schlenk AG的那些：Grandal 170；Grandal 6900；Grandal 7950；Grandal 7950/95；Offset6227；Offset 6229；Offset 6234；Offset 6327；Offset UV/6327，以及上述的混合物。由于与其他可商购获得的金属效果颜料相比，此类颜料具有明显的金属效果并且对断裂和絮凝的敏感性较低，因此它们是特别理想的。因此，这些金属效果颜料颗粒通常可使用高剪切混合方法来加工，而不减少金属效果，例如闪烁效果。
附加着色剂
在一些实施方案中，本发明的金属油墨组合物还包含着色剂，该着色剂可与本公开的金属效果颜料颗粒混合以获得具有各种色调和色度的金属油墨组合物。此类另外的着色剂包括例如其他金属效果颜料、有机或无机颜料、染料或着色油墨诸如青色油墨。
合适的染料包括但不限于荧光染料、偶氮染料、蒽醌染料、呫吨染料、吖嗪染料以及它们的组合中的一种或多种。合适的有机颜料包括颜料黄12、13、14、17、74、83、114、126、127、174、188；颜料红2、22、23、48:1、48:2、52、52:1、53、57:1、112、122、166、170、184、202、266、269；颜料橙5、16、34、36；颜料蓝15、15:3、15:4；颜料紫3、23、27；颜料黑7、颜料白8和/或颜料绿7。无机颜料可包括下列中的一种或多种：云母、氟金云母、基于金属的硅酸盐(包括基于铝钙钠的硅酸盐)、二氧化硅、氧化铁、二氧化钛、氧化铬、氰亚铁酸铵铁和氧化铁黑。也可采用其他有机和无机颜料和染料，以及实现所需颜色和/或效果的组合。
基于金属油墨组合物的总重量，附加着色剂可以约0重量％至约5重量％、诸如约1重量％至约2重量％、诸如约0.8重量％至约1重量％的量存在于本公开的金属油墨组合物中。
在一些实施方案中，本公开的金属效果颜料颗粒分散于合适的分散剂中。在实施方案中，合适的分散剂包括含有颜料亲和基团(诸如胺、酯、醇和羧酸)的共聚物和嵌段共聚物。合适分散剂的例示性示例包括选自以下的分散剂：均购自BASF SE Ludwigshafen,Germany的
Figure BDA0002945401410000081
4008、
Figure BDA0002945401410000085
4009、
Figure BDA0002945401410000086
4047、
Figure BDA0002945401410000088
4520、
Figure BDA00029454014100000810
4010、
Figure BDA0002945401410000082
4015、
Figure BDA0002945401410000084
4020、
Figure BDA0002945401410000087
4050、
Figure BDA0002945401410000089
4055、
Figure BDA00029454014100000811
4080、
Figure BDA0002945401410000083
4300、
Figure BDA00029454014100000813
4330、
Figure BDA00029454014100000812
4400、
Figure BDA00029454014100000817
4401、
Figure BDA00029454014100000818
4403、
Figure BDA00029454014100000819
4406、
Figure BDA00029454014100000814
4800；均购自BYK GmbH,Wesel Germany的
Figure BDA00029454014100000820
101、
Figure BDA00029454014100000815
102、
Figure BDA00029454014100000816
107、
Figure BDA00029454014100000821
108、
Figure BDA00029454014100000822
109、
Figure BDA0002945401410000091
110、
Figure BDA0002945401410000094
111、
Figure BDA0002945401410000095
112、
Figure BDA0002945401410000092
115、
Figure BDA0002945401410000098
162、
Figure BDA0002945401410000097
163、
Figure BDA0002945401410000096
164、
Figure BDA0002945401410000093
2001；均购自LubrizolAdvanced Materials,Inc.Wickliffe,Ohio的
Figure BDA0002945401410000099
24000SC/GR、
Figure BDA00029454014100000915
26000、
Figure BDA00029454014100000910
32000、
Figure BDA00029454014100000913
36000、
Figure BDA00029454014100000914
39000、
Figure BDA00029454014100000911
41000、
Figure BDA00029454014100000912
71000，或它们的混合物或组合。通常，使用
Figure BDA00029454014100000916
41000。
基于金属油墨组合物的总重量，分散剂可以约0重量％至约20重量％、诸如约1重量％至约10重量％、诸如约2重量％至约3重量％的量存在于本公开的金属油墨组合物中。
在一些实施方案中，本公开的金属油墨组合物包含另外的组分，诸如合适的可固化单体。合适的材料的示例包括可自由基固化的单体化合物，诸如丙烯酸酯和甲基丙烯酸酯单体化合物。丙烯酸酯和甲基丙烯酸酯单体的具体示例包括(但不限于)丙烯酸异冰片酯、甲基丙烯酸异冰片酯、丙烯酸月桂酯、甲基丙烯酸月桂酯、丙烯酸异癸酯、甲基丙烯酸异癸酯、丙烯酸己内酯、丙烯酸2-苯氧乙酯、丙烯酸异辛酯、甲基丙烯酸异辛酯、丙烯酸丁酯、烷氧基化丙烯酸月桂酯、乙氧基化壬基酚丙烯酸酯、乙氧基化壬基酚甲基丙烯酸酯、乙氧基化甲基丙烯酸羟乙酯、甲氧基聚乙二醇单丙烯酸酯、甲氧基聚乙二醇单甲基丙烯酸酯、甲基丙烯酸四氢糠酯、甲基丙烯酸四氢糠酯等，以及它们的混合物或组合。
在具体的实施方案中，使用丙氧基化(6)三羟甲基丙烷三丙烯酸酯，诸如得自Sartomer Co.(Arkema S.A.,Colombes,France的子公司)的SR501。基于本发明的金属油墨组合物的总重量，单体可以约0重量％至约50重量％、诸如约1重量％至约30重量％、诸如约5重量％至约30重量％、诸如约5重量％至约10重量％的量存在于本公开的金属油墨组合物中。
在一些实施方案中，本公开的金属油墨组合物包含可固化低聚物。合适的可固化低聚物包括但不限于丙烯酸酯化聚酯、丙烯酸酯化聚醚、丙烯酸酯化环氧树脂、聚氨酯丙烯酸酯和季戊四醇四丙烯酸酯。合适的丙烯酸酯化低聚物的具体示例包括但不限于得自Arkema S.A.,Colombes,France的子公司Sartomer Co.的丙烯酸酯化聚酯低聚物，诸如CN2255、CN2282、CN294E；得自Allnex Inc.的Ebecryl 657、Ebecryl 1657和Ebecryl 2870等、丙烯酸酯化聚氨酯低聚物诸如CN9010、丙烯酸酯化环氧树脂低聚物诸如CN2204、CN110、
Figure BDA0002945401410000101
(Sartomer Co.)和Ebecryl 2870(Allnex Inc.)等；以及它们的混合物和组合。基于本发明的金属油墨组合物的总重量，低聚物可以约0重量％至约90重量％、诸如约50重量％至约85重量％、诸如约60重量％至80重量％的量存在于金属油墨组合物中。
在一些实施方案中，本发明的金属油墨组合物包含光引发剂，诸如α-羟基酮光引发剂(包括以商品名
Figure BDA0002945401410000102
184、
Figure BDA0002945401410000103
500、
Figure BDA0002945401410000104
1173和
Figure BDA0002945401410000105
2959由IGM Group B.V.Waalwijk,The Netherlands出售的α-羟基酮光引发剂)、α-氨基酮光引发剂(包括
Figure BDA0002945401410000106
369、
Figure BDA0002945401410000107
379、IGM Group BV)和双酰基膦光引发剂(包括以商品名
Figure BDA0002945401410000108
819、
Figure BDA0002945401410000109
819DW由IGM Group B.V.出售的双酰基膦光引发剂)。其他合适的光引发剂包括单酰基氧化膦和二酰基氧化膦，诸如2,4,6-三甲基苯甲酰基联苯氧化膦(由BASF以商品名
Figure BDA00029454014100001011
TPO制造)；乙基-2,4,6-三甲基苯甲酰基苯基次膦酸酯(由BASF以商品名
Figure BDA00029454014100001010
TPO-L制造)；和低聚[2-羟基-2-甲基-1-[4-(1-甲基乙烯基)苯基]丙酮](以商品名Esacure KIP 150得自Lamberti)；等，以及它们的混合物。
基于金属油墨组合物的总重量，光引发剂可以约0重量％至约12重量％、诸如约1重量％至约10重量％、诸如约4重量％至约7重量％的量存在于本公开的金属油墨组合物中。
在一些实施方案中，本公开的金属油墨组合物包含热稳定剂，诸如购自Rahn AG,Switzerland的
Figure BDA00029454014100001013
16、
Figure BDA00029454014100001012
22、购自BASF的
Figure BDA00029454014100001014
UV22或购自Sartomer Co.的CN3216。基于本发明的金属油墨组合物的总重量，热稳定剂可以约0重量％至约5重量％、诸如约0.5重量％至约4重量％、诸如约0.8重量％至约2重量％的量存在于金属油墨组合物中。
在一些实施方案中，本公开的金属油墨组合物包含填料。合适的填料可包括但不限于无定形硅藻土、熔融石英和结晶二氧化硅、粘土、硅酸铝、硅酸镁铝、滑石、云母、分层粘土、碳酸钙和硅酸钙、石膏、硫酸钡、锌、钼酸钙锌、氧化锌、钙、钡和锶的磷硅酸盐和硼硅酸盐、偏硼酸钡一水合物等。在具体的实施方案中，填料可为得自BYK CLAYTONE HA,CLAYTONEPI和CLAYTONE HY的粘土。在一些实施方案中，基于本发明的金属油墨组合物的总重量，填料可以约0重量％至约10重量％、诸如约1重量％至约6重量％、诸如约2重量％至约4重量％的量存在于本公开的金属油墨组合物中。
在一些实施方案中，本公开的金属油墨组合物具有类似于用于数字胶版印刷应用的常规油墨的粘度。例如，在一些实施方案中，粘度在25℃处在0.1rad/s下在约150,000mPa.s至1,000,000mPa.s的范围内，更典型地，粘度在25℃处在0.1rad/s下在150,000mPa.s至200,000mPa.s的范围内。在一些实施方案中，粘度在25℃处在0.1rad/s下在约150,000mPa.s至1,000,000mPa.s的范围内，更典型地，粘度在25℃处在0.1rad/s下在150,000mPa.s至200,000mPa.s的范围内。在其他实施方案中，本发明的金属油墨组合物在较高温度处具有第二粘度。例如，在实施方案中，粘度在35℃处在100rad/s下在约50,000mPa.s至170,000mPa.s的范围内，更典型地，粘度在35℃处在100rad/s下在70,000mPa.s至90,000mPa.s的范围内。
本公开还提供了一种数字胶版印刷方法，该方法包括将本公开的金属油墨组合物施加到可重新成像的成像构件表面上，该可重新成像的成像构件具有设置在其上的阻尼流体；形成油墨图像；以及将油墨图像从成像构件的可重新成像表面转印到可印刷基底。
示例性数字胶版印刷体系结构示于图1中。如图1所示，示例性系统100可包括成像构件110。图1所示实施方案中的成像构件110为筒，但该示例性图示不应理解为排除其中成像构件110包括板或带或其他现在已知或以后开发的构型的实施方案。可重新成像的表面110(a)可以由包括例如通常称为有机硅(包括氟代有机硅)的一类材料等的材料形成。可重新成像的表面可以由安装层上的相对薄的层形成，该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。
由Timothy Stowe等人于2011年4月27日提交的名称为“Variable DataLithography System”的美国专利申请号13/095,714(“714专利申请”)描绘了成像构件110的细节，包括成像构件110由形成在结构安装层上的可重新成像的表面层110(a)构成，该结构安装层可以是例如圆柱形芯或圆柱形芯上的一个或多个结构层，该专利申请被共同转让并且其公开内容据此全文以引用方式并入本文。
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收介质基底114。转印辊隙112由作为图像转印机构160的一部分的压印辊118形成，所述压印辊在成像构件110的方向上施加压力。图像接收介质基底114包括但不限于任何特定的组合物或形式，诸如纸、塑料、折叠纸板、牛皮纸、透明基底、金属基底或标签。介质基底还可包括非光滑基底，诸如纹理化硬纸板、纹理化塑料或未涂覆的纸。示例性系统100可用于在多种图像接收介质基底上产生图像。714专利申请还说明了可使用的标记(印刷)材料的宽泛范围。
示例性系统100包括阻尼流体系统120，该阻尼流体系统通常包括一系列辊，这些辊可被认为是阻尼辊或阻尼装置，用于用阻尼流体均匀地润湿成像构件110的可重新成像表面。阻尼流体系统120的用途是将通常具有均匀且受控厚度的阻尼流体层递送到成像构件110的可重新成像表面。已知阻尼流体诸如润版液可主要包含水，任选地添加少量异丙醇或乙醇以降低表面张力并且降低支持后续激光图案化所必需的蒸发能，如下文将进一步描述。也可向润版液中添加少量的某些表面活性剂。另选地，可使用其他合适的阻尼流体来增强基于油墨的数字光刻系统的性能。示例性阻尼流体包括水、Novec 7600(1,1,1,2,3,3-六氟-4-(1,1,2,3,3,3-六氟丙氧基)戊烷)和D4(八甲基环四硅氧烷)。其他合适的阻尼流体以举例的方式公开于2011年10月28日提交的名称为“Dampening Fluid For DigitalLithographic Printing”的共同未决的美国专利申请13/284,114中，该专利申请的公开内容据此全文以引用方式并入本文。
一旦将阻尼流体定量添加到成像构件110的可重新成像表面上，就可以使用传感器(未示出)测量阻尼流体的厚度，该传感器可以提供反馈以控制阻尼流体系统120在成像构件110的可重新成像表面上的阻尼流体定量添加。
在阻尼流体系统120在成像构件110的可重新成像表面上提供精确且均匀量的阻尼流体之后，光学图案化子系统130可用于使用例如激光能通过图像方式将阻尼流体层图案化来选择性地在均匀阻尼流体层中形成潜像。通常，阻尼流体不会有效地吸收光能(IR或可见光)。成像构件110的可重新成像表面应当理想地吸收从靠近表面的光学图案化子系统130发射的大部分激光能(可见光或不可见光，诸如IR)，以使加热阻尼流体时浪费的能量最小化并且使热的侧向扩散最小化，以保持高空间分辨能力。另选地，可将适当的辐射敏感组分添加到阻尼流体中以有助于吸收入射的辐射激光能。虽然光学图案化子系统130在上文中被描述为激光发射器，但应当理解，可使用各种不同的系统来递送光能以图案化阻尼流体。
由示例性系统100的光学图案化子系统130进行的图案化过程中的工作力学参考714专利申请中的图5详细描述。简而言之，从光学图案化子系统130施加光学图案化能量导致阻尼流体层的部分的选择性去除。
在光学图案化子系统130对阻尼流体层进行图案化之后，将成像构件110的可重新成像表面上方的图案化层呈现给着墨子系统140。着墨子系统140用于在阻尼流体层和成像构件110的可重新成像表面层上施加均匀的油墨层。着墨子系统140可使用网纹辊将平版胶印油墨(诸如本公开的金属油墨组合物)定量施加到与成像构件110的可重新成像表面层接触的一个或多个油墨形成辊上。单独地，着墨子系统140可包括其他传统元件，诸如一系列计量辊，以向可重新成像表面提供精确的油墨进料速率。着墨子系统140可将油墨沉积到代表可重新成像表面的成像部分的凹坑，而阻尼流体的未格式化部分上的油墨将不附着到那些部分。
存在于成像构件110的可重新成像层中的油墨的粘结性和粘度可通过多种机制来改变。一种此类机制可涉及流变性(复合粘弹性模量)控制子系统150的使用。流变性控制系统150可在可重新成像表面上形成油墨的部分交联层，以例如相对于可重新成像表面层增加油墨内聚强度。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。冷却可用于改变流变性以及经由多种物理冷却机制以及经由化学冷却。
然后使用转印子系统160将油墨从成像构件110的可重新成像表面转印到图像接收介质114的基底。当基底114通过成像构件110和压印辊118之间的辊隙112时发生转印，使得成像构件110的可重新成像表面的空隙内的油墨与基底114物理接触。随着油墨(诸如本公开的金属油墨组合物)的粘附性已被流变性控制系统150改变，油墨的改变的粘附性导致油墨附着到基底114上并且与成像构件110的可重新成像表面分离。小心控制转印辊隙112处的温度和压力条件可允许油墨诸如本公开的金属油墨组合物从成像构件110的可重新成像表面到基底114的转印效率超过90％，诸如超过95％。虽然一些阻尼流体也可润湿基底114是可能的，但此类阻尼流体的体积可以是最小限度的，并且可快速蒸发或被基底114吸收。
在某些平版胶印系统中，应当认识到，根据已知的间接转印方法，胶印辊(图1中未示出)可首先接收油墨图像图案，然后将油墨图像图案转印到基底。
在将大部分油墨转印到基底114上之后，可将任何残余的油墨和/或残余的阻尼流体从成像构件110的可重新成像表面去除，通常不刮擦或磨损该表面。气刀可用于去除残余阻尼流体。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些形式的清洁子系统170来实现。714专利申请描述了此类清洁子系统170的细节，该清洁子系统包括与成像构件110的可重新成像表面物理接触的至少第一清洁构件，诸如粘性或发粘构件，该粘性或发粘构件从成像构件110的可重新成像表面的阻尼流体中去除残余油墨和任何剩余少量的表面活性剂化合物。然后可使粘性或发粘构件与平滑辊接触，残余油墨可从粘性或发粘构件转印到该平滑辊，油墨随后通过例如刮涂刀从平滑辊剥离。
714专利申请详细说明了可促进对成像构件110的可重新成像表面进行清洁的其他机制。然而，不管清洁机制如何，残余油墨和来自成像构件110的可重新成像表面的阻尼流体的清洁可用于防止系统中的鬼影。一旦清洁，就将成像构件110的可重新成像表面再次呈现给阻尼流体系统120，通过该阻尼流体系统将新的阻尼流体层提供给成像构件110的可重新成像表面，并且重复该过程。
根据本公开的金属油墨组合物不限于用于数字胶版印刷。本文所公开的金属油墨组合物也可用于常规胶版印刷或混合的常规胶版印刷系统和数字胶版印刷系统中。尽管如此，本公开的金属油墨组合物满足数字胶版印刷系统特有的系统要求。具体地，本发明的金属油墨组合物满足基于油墨的数字印刷系统的可重新成像的成像构件110所提出的润湿和释放要求。另外，本公开的金属油墨组合物与适用于基于油墨的数字印刷的阻尼流体(包括非水性阻尼流体)相容。本公开的金属油墨组合物还能够从油墨递送系统诸如网纹辊转印到成像构件，例如可重新成像的胶版。
实施例
实施例1：油墨基料的制备
通过向五加仑不锈钢容器中添加2.28千克(kg)四官能丙烯酸酯化聚酯低聚物(CN294E，购自Sartomer,Arkema Inc.)、1.2kg酸改性的环氧树脂丙烯酸酯低聚物(CN118，Sartomer)和0.28kg的丙烯酸酯官能度为6的脂族聚氨酯丙烯酸酯低聚物(CN9010，Sartomer)来制备油墨基料。将该混合物加热至80℃，之后使用7英寸宽的锚式叶轮开始低速搅拌。持续搅拌，直到混合物达到约90℃。搅拌约45分钟后，观察到溶液的总体均匀性。然后在大约15分钟的时间段内将0.24kg
Figure BDA0002945401410000151
TPO(IGM Resins,Inc.)缓慢添加到匀浆中。再混合60分钟之后，将溶液排放到黑色1加仑高密度聚乙烯桶中，得到不具有可见气泡的深琥珀色均匀溶液。
实施例2：油墨基组合物(制备物10、11、12和16)
将86克(g)如上文实施例1中所述制备的油墨基料、3克(g)分散剂和1g热稳定剂添加到不锈钢烧杯中。将烧杯置于热板上，该热板配有包含锚式叶轮的顶置式混合器。然后将热板上的加热升高至100℃。当烧杯中的油墨组分达到50℃时，以100转/分钟(rpm)开始混合。当油墨组分混合物达到90℃时，将10g颜料逐步添加到烧杯中。一旦完成颜料添加，就将油墨于90℃以100rpm混合1小时。随后将油墨于相同温度以600rpm再混合一小时。随后，将混合速度和温度分别降低至100rpm和50℃。一旦油墨的温度达到50℃，就将其排放到棕色瓶中。如上所述制备的示例性金属油墨制剂的组分示于下表1(制备物10)和表2(制备物11、12、16)中。
实施例3：铝颜料的浓缩物制备(油墨制备物18和19)
在配备有锚式叶轮的500mL不锈钢容器中，添加以下物质：90g SARTOMER SR501和30g SARTOMER CN2282。在容器的内容物达到40℃之后，开始低速混合并保持15分钟。在叶轮速度达到100rpm的情况下，将90g购自Schlenk AG的轻微预研磨的Grandal 170缓慢添加到容器中，确保颜料的适当润湿。将形成的颜料浓缩物一次性定性转移到得自KentIndustrial USA的3辊研磨机上，其中裙板辊的速度设定为200rpm。将经研磨的浓缩物收集在洁净的琥珀色玻璃瓶中。
实施例4：由铝颜料浓缩物制备油墨(油墨制备物18和19)
在250mL烧杯中，添加78.75g CN294E(得自Sartomer)、1.5g CN3216(Sartomer)和5.25g Additol LX(Allnex Inc)并加热至80℃，同时用锚式叶轮缓慢混合。混合30分钟后，将12g预研磨碎的CN2256(Sartomer)缓慢添加到溶液中。将溶液搅拌1小时，然后停止加热和搅拌，形成溶液4A。在配备有微型锚式叶轮的100mL烧杯中添加以下物质：19.5g溶液4A和10.5g实施例3浓缩物。将容器加热至40℃，将这些组分以100rpm低速混合60分钟，然后将金属油墨排放到琥珀色玻璃瓶中。如上所述制备的示例性金属油墨制剂的组分示于下表3中(制备物18和19)。
实施例5：使用声学混合器的油墨制备(油墨制备物1、2、3、4、5、6、7、8、9、13、14和 15)
在150mL聚乙烯瓶中添加以下物质：颜料、分散剂、单体、低聚物、光引发剂、热稳定剂和粘土。将瓶牢固地放置在RESODYNTM声学混合器(RAM)内，并且在60Hz、介于80G’s至105G’s之间的加速度范围以及90％强度下，将瓶的内容物彻底混合10分钟。在过程结束时，将油墨排放到不锈钢烧杯中，并使用微型锚式叶轮于80℃轻轻混合1小时，以确保光引发剂完全溶解并掺入组合物中。然后将油墨排放到琥珀色玻璃瓶中。如上所述制备的示例性金属油墨制剂的组分示于下表1(制备物1、2、3、4、5、6、7、8、9)和表2(制备物13、14、15)中。
实施例6i：(制备物17)
基于青色油墨组合物的总共400克制备量，将4.5重量％的SOLSPERSE 39000、65重量％的CN294E、5.49重量％的SR501和1重量％的CN3216添加到1升不锈钢容器中，并且与热电偶和配备有锚式叶轮的搅拌设备(购自
Figure BDA0002945401410000161
)一起放置在加热套(也购自
Figure BDA0002945401410000162
)上。然后将容器中的组分(分散剂、丙烯酸酯和稳定剂)于80℃以200RPM搅拌30分钟。然后，将光引发剂(2重量％Irgacure 379、0.39重量％Irgacure 819、1重量％Irgacure 184和3.62重量％Esacure Kip 150)缓慢添加到容器中，并于约80℃再搅拌一小时。在容器中的组分溶解的情况下，将15重量％的Heliogen Blue D 7088颜料添加到容器中，并且更彻底地搅拌，但是不达到将空气夹带到混合物中的程度。将着色的混合物以约400RPM搅拌约30分钟，此时将2重量％Claytone HY以降低的RPM缓慢添加到着色的混合物中，然后以约400RPM再搅拌约15分钟。然后将包含混合组分的容器转移到配备有40mm直径高剪切Cowles刀片的高速剪切研磨机(购自Hockmeyer Equipment Corporation)，并且以5300RPM搅拌约一小时，以形成组分混合物6A。然后将组分混合物6A定性转移到3辊研磨设备(由Kent Machine Works制造)，其中使组分混合物6A在第一轮首先以400RPM的输入裙板辊速通过3辊研磨机，然后在第二轮以200RPM的输入裙板辊速通过，以形成组分混合物6B，从而形成实施例6i青色丙烯酸酯油墨组合物。
实施例6ii：(制备物17)
将86克(g)如上文实施例1中所述制备的油墨基料、3克(g)分散剂和1g热稳定剂添加到不锈钢烧杯中。将烧杯置于热板上，该热板配有包含锚式叶轮的顶置式混合器。然后将热板上的加热升高至100℃。当烧杯中的油墨组分达到50℃时，以100转/分钟(rpm)开始混合。当油墨组分混合物达到90℃时，将10g金颜料
Figure BDA0002945401410000171
CFX B393颜料颗粒逐步添加到烧杯中。一旦完成颜料添加，就将油墨于90℃以100rpm混合1小时。此时，将0.81g的实施例6i油墨添加到混合物中，同时于90℃再持续搅拌30分钟。将所接收的混合颜料油墨于90℃以600rpm再混合一小时。随后，将混合速度和温度分别降低至100rpm和50℃，然后将混合物排放到棕色瓶中。如上所述制备的示例性金属油墨制剂的组分示于下表2(制备物17)中。
Figure BDA0002945401410000181
Figure BDA0002945401410000191
Figure BDA0002945401410000201
表3，制备物18和19的组分
制备物编号 18 19
经Resodyn处理 否 否
颜料等级 Schlenk Grandal 170 Schlenk Grandal 170
颜料* 15.0 10.0
Sartomer CN2256* 8.0 3.0
Sartomer CN 2282* 62.5 67.5
Sartomer SR501* 10.0 15.0
Additol LX* 3.5 3.5
Sartomer CN3216* 1.0 1.0
总计 100 100
*该行的数字以重量％为单位。
实施例8：流变性
在DHR-2流变仪(TA Instruments,New Castle,Delaware)上于25℃和35℃使用具有500微米间隙的平行板测量如上所述制备的一些油墨组合物的流变性。下表4描述了所选金属油墨组合物在极低(0.1rad/s)、低(1rad/s)和高(100rad/s)频率下的粘度。期望可在约20℃至约40℃范围内的温度下实现油墨从供墨辊诸如网纹辊到接收橡皮布的成功转印。所获得的实施例制备油墨的粘度适用于本公开的数字胶版印刷。
表4：25℃处的实施例油墨流变性
Figure BDA0002945401410000211
表5：35℃处的实施例油墨流变性
Figure BDA0002945401410000212
Figure BDA0002945401410000221
基于表5中油墨的流变性，与三种商用比较例UV胶印油墨相比，实施例制备油墨18和19在更高的角频率下(诸如在100rads/s下)具有显著更高的复数粘度。还显而易见的是，在较低的角频率下，诸如在0.1rads/s下，比较例油墨和制备油墨具有类似的复数粘度，这表明比较例油墨比制备油墨具有高得多的短度指数或剪切致稀行为，使得比较例油墨不太适于本公开所述的印刷方法中的成功印刷。
应当理解，以上公开的和其他的特征和功能或其另选方案可以期望地组合到许多其他不同的组合物或制剂、系统或应用中。而且，印刷和油墨领域的技术人员可以随后进行其中的各种目前无法预见或无法预料的替代、修改、变化或改进。

Claims (20)

1.一种用于数字胶版印刷的金属油墨组合物，包含：
金属效果颜料颗粒，其中所述金属效果颜料颗粒的至少约90％的平均等效球直径在大于1微米(μm)至150μm的范围内；
至少一种分散剂；
至少一种可固化低聚物；和
至少一种光引发剂，
其中所述金属油墨组合物在25℃处在0.1rad/s下具有150,000毫帕斯卡秒(mPa.s)至1,000,000mPa.s范围内的粘度。
2.根据权利要求1所述的金属油墨组合物，其中所述金属效果颜料颗粒包括基底和旋光性涂层。
3.根据权利要求2所述的金属油墨组合物，其中所述旋光性涂层选自由金属氧化物、金属氧化物水合物、金属、金属氟化物、金属氮化物、金属氮氧化物以及它们的混合物组成的组。
4.根据权利要求3所述的金属油墨组合物，其中所述金属氧化物选自由氧化钛、二氧化钛、氧化铝、二氧化硅、氧化铁、氧化锡、氧化铬、氧化锑、氧化铈以及它们的组合组成的组。
5.根据权利要求2所述的金属油墨组合物，其中所述旋光性涂层选自由二氧化钛、氧化铁、二氧化硅以及它们的组合组成的组。
6.根据权利要求2所述的金属油墨组合物，其中所述基底包括玻璃片。
7.根据权利要求1所述的金属油墨组合物，其中所述金属效果颜料颗粒的平均等效球直径D10在约10μm-20μm的范围内，平均等效球直径D50在约25μm-35μm的范围内，并且平均等效球直径D90在约55μm-65μm的范围内，如通过激光散射所测量。
8.根据权利要求1所述的金属油墨组合物，其中所述金属效果颜料颗粒的平均等效球直径D10在约5μm-15μm的范围内，平均等效球直径D50在约17μm-27μm的范围内，并且平均等效球直径D90在约37μm-47μm的范围内，如通过激光散射所测量。
9.根据权利要求1所述的金属油墨组合物，其中所述平均等效球直径的测定包括激光散射。
10.根据权利要求1所述的金属油墨组合物，其中所述金属油墨组合物还包含选自由有机颜料、无机颜料和染料组成的组的附加着色剂。
11.根据权利要求1所述的金属油墨组合物，其中所述金属油墨组合物的粘度在25℃处在0.1rad/s下在150,000mPa.s至200,000mPa.s的范围内。
12.根据权利要求1所述的金属油墨组合物，其中所述金属油墨组合物还包含热稳定剂。
13.一种数字胶版印刷方法，所述方法包括：
将金属油墨组合物施加到可重新成像的成像构件的表面上，所述可重新成像的成像构件具有设置在其上的阻尼流体；
形成油墨图像；
将所述油墨图像从所述成像构件的所述可重新成像表面转印到可印刷基底；
其中所述金属油墨组合物包含：
金属效果颜料颗粒，其中所述金属效果颜料颗粒的至少约90％的平均等效球直径在大于1微米(μm)至150μm的范围内；
至少一种分散剂；
至少一种可固化低聚物；和
至少一种光引发剂，
其中所述金属油墨组合物在25℃处在0.1rad/s下具有150,000毫帕斯卡秒(mPa.s)至1,000,000mPa.s范围内的粘度。
14.根据权利要求13所述的方法，其中所述金属效果颗粒的平均等效球直径D10在约10μm-20μm的范围内，平均等效球直径D50在约25μm-35μm的范围内，并且平均等效球直径D90在约55μm-65μm的范围内，如通过激光散射所测量。
15.根据权利要求13所述的方法，其中所述金属效果颗粒的平均等效球直径D10在约5μm-15μm的范围内，平均等效球直径D50在约17μm-27μm的范围内，并且平均等效球直径D90在约37μm-47μm的范围内，如通过激光散射所测量。
16.根据权利要求13所述的方法，其中所述金属油墨组合物的粘度在25℃处在0.1rad/s下在150,000mPa.s至200,000mPa.s的范围内。
17.根据权利要求13所述的方法，其中所述油墨图像的至少90％被转印到所述可印刷基底。
18.根据权利要求13所述的方法，其中所述可印刷基底包括非光滑表面。
19.根据权利要求13所述的方法，其中所述可印刷基底选自由纹理化硬纸板、纹理化塑料和未涂覆的纸组成的组。
20.根据权利要求13所述的方法，其中所述金属效果颜料颗粒包括基底和旋光性涂层，其中所述旋光性涂层选自由金属氧化物、金属氧化物水合物、金属、金属氟化物、金属氮化物、金属氮氧化物以及它们的混合物组成的组。
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