CN116390815B - 适用于在无孔基材上印刷的喷墨油墨 - Google Patents
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Abstract
一种喷墨油墨,其包含:(A)萜烯树脂;(B)包含(B1)甲基乙基酮的溶剂体系;和(C)亲水‑亲油平衡(HLB)值为1到12的聚醚改性硅酮,其特征在于延长的开盖时间,快干特性,并提供高图像清晰度。本发明还提供了一种包括干燥形式的喷墨油墨的印刷品以及用热喷墨打印头形成印刷图像的方法。
Description
技术领域
本发明涉及喷墨油墨,特别地涉及包含(A)萜烯树脂;(B)包含(B1)甲基乙基酮的溶剂体系;和(C)具有1至12的亲水-亲油平衡(HLB)值的聚醚改性硅酮的喷墨油墨。
背景技术
本文提供的“背景”描述是为了一般地呈现本公开的背景。在本背景技术部分中所描述的范围内,本发明人的工作以及在提交时可能不符合现有技术的描述的方面,均未明确或暗示地被承认为反对本发明的现有技术。
热喷墨(TIJ)印刷是用于印刷、编码和标记的理想技术,因为它以比该领域的竞争技术(例如连续喷墨方法)更低的成本提供高印刷分辨率。在热喷墨印刷过程中,印刷墨盒包含一系列微小的腔室,每个腔室都包含一个加热器,该加热器通过油墨溶剂的热蒸发产生墨滴。在喷射过程中,电阻器被快速加热以产生蒸汽泡(因此被称为“气泡喷射”),随后从孔口中喷射出液滴。该过程非常高效且可重复,用于工业图形应用的现代TIJ打印头能够在36kHz以上的频率下产生体积为4pL以下的均匀液滴。
然而,随着时间的推移,热喷墨印刷可能会受到可靠性差的困扰。例如,一些喷墨油墨的开盖(decap)时间短,其中由于长时间暴露于未加盖打印头内的空气而导致的溶剂损失导致打印头喷嘴堵塞/封堵,从而随时间的推移导致不可靠的喷墨和图像质量侵蚀。另一方面,为防止在无盖打印头设置中的这种过早的溶剂损失而使用具有高沸点成分的特殊溶剂体系,在施加油墨后需要延长干燥时间,从而使整个印刷过程效率低下。因此,通常难以平衡长开盖时间的需要(需要缓慢的溶剂损失率)和短干燥时间的需要(需要快速的溶剂损失率)。
此外,随着印刷系统越来越多地被纳入到更广泛的生产环境中,对热喷墨油墨的更大通用性的需求日益增加。例如,虽然热喷墨打印机通常在多孔/吸收性基材上印刷得很好,但附着到更“困难”的非多孔基材,例如标签、塑料瓶、金属罐、食品包装和泡罩包装(例如,清漆涂布纸、双轴取向聚丙烯(BOPP)、聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、尼龙和铝)已经成为问题。为了提高附着力,已经报道了几种使用粘合剂树脂的喷墨油墨体系。例如,通过引用全部并入本文的US 2018/0251650报道了使用粘合剂树脂如纤维素酯树脂、磺胺改性环氧树脂、松香酯树脂、萜酚树脂、聚氨酯和丙烯酸树脂来改善粘合性,以及通过引用全部并入本文的US 2017/0037269和US 2015/0291816报道了萜酚树脂的使用。
即使可以解决与“困难”基材的附着问题,这种无孔基材也对热喷墨应用构成了挑战,因为热喷墨油墨中的挥发性溶剂为油墨提供了低表面能,因此所施加的喷墨油墨滴往往会在无孔表面上相互融合或渗透,从而降低图像清晰度。特别是,编码和标记应用涉及印刷基本信息,例如个人信息、生产批次和有效期,因此,差的图像清晰度是这些应用所不能接受的。
发明内容
鉴于上述情况,需要具有延长的开盖时间、一旦施加就迅速干燥,并提供具有所需清晰度的图像的喷墨油墨。
因此,本发明的一个目的是提供满足这些标准的新型喷墨油墨。
本发明的另一个目的是提供包含干燥形式的喷墨油墨的新型印刷品。
本公开的另一个目的是提供通过将喷墨油墨施加到基材上并干燥而在基材上形成印刷图像的新型方法。
这些目的和其它目的已经通过发明人的发现而实现,即萜烯树脂、甲基乙基酮(MEK)和具有1至12的HLB值的聚醚改性硅酮的组合预料不到地提供喷墨油墨,其特征在于延长的开盖时间、短干燥时间以及即使在“困难的”无孔基材上印刷,也具有高图像清晰度,这将在以下详细描述中变得显而易见。
因此,本发明提供:
(1)一种喷墨油墨,其中,
包含:
(A)萜烯树脂;
(B)包含(B1)甲基乙基酮的溶剂体系;和
(C)具有1至12的亲水-亲油平衡(HLB)值的聚醚改性硅酮。
(2)根据(1)所述的喷墨油墨,其中,所述萜烯树脂(A)是由α-蒎烯制成的均聚物。
(3)根据(1)或(2)所述的喷墨油墨,其中,基于所述喷墨油墨的总重量,所述萜烯树脂(A)以0.1至10wt.%的量存在。
(4)根据(1)至(3)中任一项所述的喷墨油墨,其中,所述甲基乙基酮(B1)与所述萜烯树脂(A)的重量比((B1):(A))为10:1至100:1。
(5)根据(1)至(4)中任一项所述的喷墨油墨,其中,所述溶剂体系(B)进一步包含(B2)丙酮。
(6)根据(5)所述的喷墨油墨,其中,所述甲基乙基酮(B1)与丙酮(B2)的重量比((B1):(B2))为1:1至5:1。
(7)根据(1)至(6)中任一项所述的喷墨油墨,其中,具有基于所述喷墨油墨的总重量为至少50wt.%的总酮含量。
(8)根据(1)至(7)中任一项所述的喷墨油墨,其中,所述溶剂体系(B)进一步包含(B3)二醇醚。
(9)根据(1)至(8)中任一项所述的喷墨油墨,其中,基本上不含沸点高于175℃的溶剂。
(10)根据(1)至(9)中任一项所述的喷墨油墨,其中,所述聚醚改性硅酮(C)是具有悬垂接枝结构的嵌段共聚物。
(11)根据(1)至(10)中任一项所述的喷墨油墨,其中,所述聚醚改性硅酮(C)具有3至10的HLB值。
(12)根据(1)至(11)中任一项所述的喷墨油墨,其中,基于所述喷墨油墨的总重量,所述聚醚改性硅酮(C)以0.001至4wt.%的量存在。
(13)根据(1)至(12)中任一项所述的喷墨油墨,其中,还包含(D)松香树脂。
(14)根据(13)所述的喷墨油墨,其中,所述松香树脂(D)是氢化酸性松香。
(15)根据(13)或(14)所述的喷墨油墨,其中,基于所述喷墨油墨的总重量,所述松香树脂(D)以至多10wt.%的量存在。
(16)根据(1)至(15)中任一项所述的喷墨油墨,其中,还包含(E)着色剂。
(17)一种印刷品,其中,
包括:
基材和设置在所述基材上的(1)至(16)中任一项所述的喷墨油墨的干燥形式。
(18)一种在基材上形成印刷图像的方法,其中,
包括:
使用热喷墨打印头将(1)至(16)中任一项所述的喷墨油墨施加到所述基材上;和
干燥所述喷墨油墨。
(19)根据(18)所述的方法,其中,所述喷墨油墨通过暴露于空气30秒以内来干燥。
(20)根据(18)或(19)所述的方法,其中,不使用加热器来干燥所述喷墨油墨。
附图说明
上述段落是通过一般介绍的方式提供的,并不旨在限制以下权利要求的范围。当结合附图考虑时,通过参考以下详细描述,将最好地理解所描述的实施方式以及进一步的优点,其中:
图1是(顶行)包含低沸点成分、干燥快速但开盖性能差的普通油墨,(中间行)包含高沸点成分、开盖性能好但干燥缓慢的普通油墨,和(底行)结合了良好开盖性能和快速干燥性能的创新型油墨之间的开盖和干燥时间测试比较。
图2说明了“良好”评级(窄线图像中无线条损失/不清晰)、“可接受”评级(窄线图像中有1或2个线条损失/不清晰)和“不好”评级(窄线图像中超过2个线条损失或不清晰)的开盖时间评估标准;
图3说明了窄线图像和铝箔上印刷的数字序列的“G”评价(清晰图像,良好分离)、“A”评价(稍微扩散,但线条可以识别,适度分离)和“NG”评价(扩散太多,线条无法识别,分离差)的图像清晰度评估标准。
图4说明了印刷在普通(无涂布)纸、清漆涂布纸、双轴取向聚丙烯、尼龙和铝箔上的数字序列图像的图像清晰度评估标准,以及图像清晰度评级为“不好”的普通油墨、图像清晰度评级为“可接受”的油墨-A以及图像清晰度评级为“良好”的油墨-B之间的比较。
具体实施方式
在以下描述中,应当理解,可以利用其它实施方式,并且可以在不脱离本文公开的本实施方式的范围的情况下进行结构和操作改变。
除非另有规定,短语“基本上不含”描述了喷墨油墨中特定成分的量相对于喷墨油墨的总重量小于1wt.%、优选小于0.5wt.%、更优选小于0.1wt.%、甚至更优选小于0.05wt.%、还甚至更优选为0wt.%。
如本文所用,术语“任选”或“任选地”意味着随后描述的事件可能或不可能发生,或者随后描述的成分可以或不可以存在(例如,0wt.%)。
除非另有规定,否则本文中使用的术语“烷基”是指具有至少1个、优选至少2个、优选至少3个、优选至少4个碳原子并且多至22个、优选多至20个、优选多至18个、优选多至12个、优选多至8个碳原子的直链、支链或环状脂肪族片段。烷基的实例包括但不限于甲基、乙基、丙基、异丙基、丁基、异丁基、叔丁基、戊基、异戊基、新戊基、己基、异己基、3-甲基戊基、2,2-二甲基丁基、2,3-二甲基丁基、月桂基、肉豆蔻基、鲸蜡基、硬脂基等,包括格尔伯特(guerbet)型烷基(例如,2-甲基戊基、2-乙基己基、2-丙基庚基、2-丁基辛基、2-戊基壬基、2-己基癸基、2-庚基十一烷基、2-辛基十二烷基、2-壬基十三烷基、2-癸基十四烷基和2-十一烷基十五烷基)。环烷基是一种环化烷基。示例性环烷基包括但不限于环丙基、环丁基、环戊基、环己基、降冰片基(norbornyl)和金刚烷基(adamantyl)。
如本文所用,术语“脂肪”描述了具有由氢和8至22个碳原子组成的长链(线性)疏水部分的化合物,其可以是完全饱和的或部分不饱和的。
如本文所用,术语“芳基”是指在芳香环中仅含碳的芳香基,例如苯基、联苯基、萘基、蒽基等。
如本文所用,术语“芳基烷基”是指被芳基(如上所定义)取代的直链、支链或环状烷基部分(如上所述),芳基本身可任选被烷基取代,其实例包括但不限于苄基、苯基乙基、3-苯基丙基、2-苯基丙基、1-苯基丙基、4-苯基丁基、3-苯基丁基、2-苯基丁基、2-甲基苄基、3-甲基苄基、4-甲基苄基、2,4-二甲基苄基、2-(4-乙基苯基)乙基、3-(3-丙基苯基)丙基等。
术语“(甲基)丙烯酸酯”在本文中用于指代丙烯酸酯和甲基丙烯酸酯基团。换言之,该术语应理解为“甲基”是可选的。此外,术语“(甲基)丙烯酸酯”通常用于指基于丙烯酸的化合物和基于丙烯酸酯的化合物。
本文中的术语“开盖性能”是指喷墨油墨在长时间暴露于空气时容易从打印头喷射出来的能力。喷墨油墨“开盖时间”是指在打印机喷嘴不再正常发射之前,测量的喷墨打印头可能保持未加盖的时间量,这可能是由于打印恢复时堵塞或封堵造成的。通常,由于溶剂损失、油墨结皮和/或任何喷嘴内和/或周围的各种油墨成分凝结(kogation),喷嘴可能会被喷嘴中形成的粘性堵塞物堵塞(即受阻、减慢)或封堵(即梗阻、基本上或完全关闭)。如果喷嘴堵塞,通过喷嘴孔喷射出的墨滴可能会被错误引导,这可能会对印刷质量产生不利影响。当孔被封堵时,孔基本上或完全堵住。由于喷嘴封堵,墨滴可能无法通过受影响的喷嘴。因此,测量喷嘴无法发射的标准是油墨通过喷嘴孔的错误引导程度或多或少,或者完全堵住,这可以通过目视检查印刷图像来测量。
喷墨油墨
本公开涉及在环境温度和打印头操作温度下都具有合适的物理和化学稳定性、可靠地喷射、提供高图像清晰度、并且在施加到基材上之后仍然快速干燥(例如,30秒以内的干燥时间)的同时具有延长的开盖时间的喷墨油墨。令人惊讶地发现,本文所公开的成分的组合在快速干燥时间和延长的开盖时间之间取得了平衡,同时也在非多孔基材(例如,膜和箔)上提供了清晰的图像。
本公开的喷墨油墨通常包含以下成分:(A)萜烯树脂;(B)包含(B1)甲基乙基酮的溶剂体系;和(C)具有1至12的HLB值的聚醚改性硅酮。本公开的喷墨油墨还可任选地包含(B2)丙酮作为溶剂体系(B)的一部分、(B3)二醇醚作为溶剂体系(B)的一部分、(D)松香树脂、(E)着色剂和(F)添加剂中的一种以上。
(A)萜烯树脂
本公开的萜烯树脂(A)是指基于萜烯树脂(A)的总结构单元(100wt.%)具有至少95wt.%、优选至少96wt.%、更优选至少97wt.%、更优选至少98wt.%、更优选至少99wt.%、甚至更优选至少99.5wt.%、还甚至更优选100wt.%的衍生自可聚合萜烯的结构单元的低聚物或聚合物。萜烯有一个基本骨架(C5H8)p,其中p是一个正整数,描述了相继首尾相连的异戊二烯单元的数量。例如,半萜(p=1)具有C5H8骨架,单萜(p=2)具有C10H16骨架,倍半萜(p=3)具有C15H24骨架,依此类推。
在一些实施方式中,萜烯树脂(A)基于单萜单体单元。单萜可以是线性单萜(例如,月桂烯、罗勒烯等)、单环单萜(例如,柠檬烯、γ-萜品烯、α-水芹烯、β-水芹烯、萜品油烯等)或双环单萜(如,3-蒈烯、α-蒎烯、β-蒎烯、α-小茴香烯(fenchene)、莰烯等),包括其各种立体异构体及其混合物。在一些实施方式中,单萜是单环单萜,特别优选柠檬烯。在优选实施方式中,单萜是双环单萜,特别优选3-蒈烯、α-蒎烯、β-蒎烯和莰烯,更优选α-蒎烯和/或β-蒎烯,甚至更优选α–蒎烯。
优选的喷墨油墨是用由α-蒎烯聚合或低聚制成的萜烯树脂(A)配制的油墨。如本领域普通技术人员所知,这样的萜烯树脂可以容易地获得,例如通过α-蒎烯单体的催化聚合/低聚(在溶液中)而获得,其又典型地来源于从松树如笃褥香(Pistacia terebinthus)、海岸松(Pinus pinaster)、地中海松(Pinus halepensis)、马尾松(Pinus massoniana)、南洋松(Pinus merkusii)、长叶松(Pinus palustris)、火炬松(Pinus taeda)和西黄松(Pinus ponderosa))获得的树胶和硫酸盐松节油的分馏。
在优选实施方式中,萜烯树脂(A)是由α-蒎烯制成的均聚物,基于萜烯树脂(A)的总结构单元(100wt.%),其α-蒎烯含量(源自α-蒎的结构单元)为至少95wt.%、优选至少96wt.%、更优选至少97wt.%、更优选至少98wt.%、更优选至少99wt.%、甚至更优选至少99.5wt.%、还甚至更优选100wt.%。尽管本公开的萜烯树脂(A)可以包含少量的除源自α-萜烯单体的结构单元之外的其它结构单元,基于萜烯树脂(A)的总结构单元(100wt.%),其它(例如非萜烯基的)结构单元的量优选小于5wt.%,更优选小于3wt.%,更优选小于1wt.%,甚至更优选小于0.5wt.%,还甚至更优选0wt.%。
在优选实施方式中,萜烯树脂(A)是由β-蒎烯制成的均聚物,基于萜烯树脂(A)的总结构单元(100wt.%),其β-蒎烯含量(源自β-蒎烯的结构单元)为至少95wt.%、优选至少96wt.%、更优选至少97wt.%、更优选至少98wt.%、更优选至少99wt.%、甚至更优选至少99.5wt.%、还甚至更优选100wt.%。尽管本公开的萜烯树脂(A)可以包含少量的除源自β-萜烯单体的结构单元之外的其它结构单元,基于萜烯树脂(A)的总结构单元(100wt.%),其它(例如非萜烯基的)结构单元的量优选小于5wt.%,更优选小于3wt.%,更优选小于1wt.%,甚至更优选小于0.5wt.%,还甚至更优选0wt.%。
萜烯树脂(A)的聚合形式和低聚形式,包含其组合均可用于本文。通常,本文中使用的萜烯树脂(A)的数均分子量(Mn)为至少330g/mol、优选至少340g/mol、优选至少400g/mol、优选至少450g/mol、优选至少500g/mol、优选至少550g/mol、更优选至少600g/mol、更优选至少650g/mol、甚至更优选至少700g/mol、还甚至更优选至少750g/mol,并且至多1500g/mol、优选至多1300g/mol、更优选至多1100g/mol、更优选至多1000g/mol、更优选至多900g/mol、甚至更优选至多800g/mol、还甚至更优选至多790g/mol。
萜烯树脂(A)在室温下可以是固体或液体的形式。当为固体形式时,本文所用的萜烯树脂(A)可根据其软化点(SP),例如根据环与球软化点法进行分类。环与球软化点定义为当样品在甘油浴中以规定速率加热时(例如,根据JIS B7410,其全部通过引用并入本文),保持在水平环内的样品盘在钢球的重量下被迫向下移动1英寸(25.4mm)的温度。在一些实施方式中,萜烯树脂(A)的软化点为至少20℃、优选至少40℃、更优选至少60℃、优选至少80℃、更优选至少100℃、更优选至少110℃、更优选至少115℃、更优选至少120℃、甚至更优选至少125℃、还更优选至少130℃,并且至多160℃、优选至多155℃、优选至多150℃、优选至多145℃、优选至多140℃、优选至多138℃、优选至多135℃。
溴值是100克样品吸收的溴(Br2)的量,单位为克,是样品不饱和度的指标。在一些实施方式中,喷墨油墨中使用的萜烯树脂(A)的溴值为至少12、优选至少15、优选至少19、优选至少22、优选至少25、优选至少26、更优选至少27、并且至多35、优选至多34、更优选至多33、更优选至多32、甚至更优选至多31、还甚至更优选至多30,尽管溴值高于或低于这些值的萜烯树脂(A)(例如氢化萜烯树脂(A))也可用于所公开的喷墨油墨中。
基于喷墨油墨的总重量,萜烯树脂(A)可以至少0.1wt.%、优选至少0.5wt.%、更优选至少1wt.%、更优选至少1.5wt.%、更优选至少2wt.%、甚至更优选至少2.5wt.%、还甚至更优选至少3wt.%,并且至多10wt.%、优选至多9wt.%、优选至多8wt.%、优选至多7wt.%、更优选至多6wt.%、甚至更优选至多5wt.%、还甚至更优选至多4wt.%。
本公开的喷墨油墨可以用单一类型的萜烯树脂(A)或用两种以上类型的萜烯树脂(A)的组合配制。可单独或组合用于本文喷墨油墨中的萜烯树脂(A)的实例包括但不限于PICCOLYTE A115(环与球SP=112-118℃,溴值=31.5)、PICCOLYTE A125(环与球SP=122-128℃,溴值=31.5)、PICCOLYTE A135(环与球SP=132-138℃,溴值=27)、PICCOLYTE A135PLUS(环与球SP=132-138℃)、PICCOLYTE AO PLUS(低聚物,液体)和PINOVA RESIN 2495(环与球SP=132-138℃,溴值=27),每一种都由可购自Pinova的高纯度α-蒎烯制成,以及可购自Pinova的PICCOLYTE S25(由高纯度β-蒎烯制成,环与球SP=22-28℃,溴值19)。
已经意外地发现,与其中萜烯树脂(A)被其它粘合剂树脂/增粘剂/粘合物质(例如萜酚树脂如DERTOPHENE T、松香树脂如氢化酸性松香如FORAL AX,每一种都可购自Pinova等)代替的往往具有不良(即短)开盖时间,在开盖后30秒以内发生喷嘴无法发射的喷墨油墨(参见例如表2和7,实施例13和14)相比,用萜烯树脂(A)配制的喷墨油墨具有优异的干燥时间和开盖时间(参见例如表1和6,实施例3-11)。
(B)溶剂体系
在许多使用溶剂型油墨的印刷工艺中,尤其是在热喷墨印刷中,选择合适的溶剂体系可能会影响印刷工艺的可靠性、印刷油墨产品的特性/外观以及整个印刷工艺的效率。例如,在热喷墨印刷中,溶剂体系的选择可以1)帮助在喷射过程中形成气泡,从而产生可靠的喷墨,2)通过改变溶剂和各种喷墨油墨成分之间的相互作用动力学影响喷墨油墨的稳定性/挥发性,从而影响开盖性能、凝结和/或墨滴轨迹,3)通过溶剂体系和其它喷墨油墨成分之间的相互作用力影响印刷图像的附着、摩擦和划痕抗性以及光学密度特性,即使在干燥后溶剂可能不再存在或可能以较少的量存在,和/或4)影响施用后的干燥时间或干燥所施用油墨所需的设备。
鉴于上述,本文特别优选具有包含(B1)甲基乙基酮(MEK)的溶剂体系(B)的喷墨油墨。甲基乙基酮(B1)的加入可有助于喷墨油墨成分的溶解,并为喷墨油墨提供干燥时间目的可接受的挥发性。基于溶剂体系(B)的总重量,优选甲基乙基酮(B1)构成本文喷墨油墨中使用的溶剂体系的大部分,即,MEK(B1)构成至少50wt.%、优选至少55wt.%、优选至少60wt.%、更优选至少65wt.%、甚至更优选至少70wt.%、还甚至更优选至少75wt.%,并且至多100wt.%、优选至多95wt.%、更优选至多90wt.%、甚至更优选至多85wt.%、还甚至更优选至多80wt.%。在一些实施方式中,基于喷墨油墨的总重量,甲基乙基酮(B1)在喷墨油墨中的存在量为至少40wt.%、优选至少45wt.%、更优选至少50wt.%、更优选至少55wt.%、甚至更优选至少60wt.%、还甚至更优选至少65wt.%,并且至多90wt.%、优选至多88wt.%、优选至多85wt.%、更优选至多80wt.%、更优选至多75wt.%、甚至更优选至多70wt.%、还甚至更优选至多67wt.%。
在一些实施方式中,甲基乙基酮(B1)与萜烯树脂(A)的重量比((B1):(A))为至少10:1、优选至少14:1、优选至少16:1、优选至少18:1、优选至少20:1、更优选至少22:1、甚至更优选至少24:1、还甚至更优选至少26:1,并且至多100:1、优选至多80:1、优选至多60:1、优选至多50:1、优选至多40:1、更优选至多35:1、甚至更优选至多34:1、还甚至更优选至多32:1。
除甲基乙基酮(B1)外,其它酮溶剂如含3至6个碳原子的酮溶剂可任选地包含在本文的溶剂体系(B)中。(非MEK)酮溶剂的实例包括但不限于丙酮、3-戊酮、甲基正丙基酮、甲基异丙基酮、甲基正丁基酮、甲基异丁基酮和环己酮。优选地,基于喷墨油墨的总重量,喷墨油墨的总酮含量为至少50wt.%、优选至少55wt.%、更优选至少60wt.%、更优选至少62wt.%、甚至更优选至少64wt.%、还甚至更优选至少66wt.%,并且至多95wt.%、优选至多92wt.%、更优选至多90wt.%、更优选至多88wt.%、甚至更优选至多86wt.%、还甚至更优选至多84wt.%。上述“总酮含量”是指喷墨油墨中使用的酮基溶剂的总量,以喷墨油墨总重量的百分比表示。因此,当单独使用MEK(B1)而不使用任何额外的酮溶剂时,总酮含量表示喷墨油墨中存在的MEK(B1)的量,并且当MEK(B1)与一种以上其它酮溶剂(例如丙酮)组合使用时,总酮含量表示MEK(B1)加上其它酮溶剂的总和。
特别地,当溶剂体系(B)还包含(B2)丙酮时,可以实现极快的干燥时间和有利的开盖时间。例如,当配制成包含丙酮(B2)时,基于喷墨油墨的总重量,喷墨油墨的丙酮(B2)含量可以为至少1wt.%、优选至少5wt.%、更优选至少10wt.%、甚至更优选至少15wt.%、还甚至更优选至少20wt.%,以及至多40wt.%、优选至多35wt.%、更优选至多30wt.%、甚至更优选至多25wt.%。
当丙酮(B2)存在时,甲基乙基酮(B1)与丙酮(B2)的重量比可以针对所需的干燥时间和干燥时间进行调节,但典型地,甲基乙基醚(B1)和丙酮(B2)的重量比((B1):(B2))的范围为至少1:1、优选至少2:1、优选至少3:1、优选至少3.2:1,并且至多5:1、优选至多4:1、优选至多3.5:1。
溶剂体系(B)还可任选地包含二醇醚(B3),以进一步改善开盖性能而不实质上恶化油墨干燥时间。二醇醚(B3)可以是单烷基醚、二烷基醚、单烷基单酯醚、或其组合。在优选实施方式中,二醇醚(B3)是单烷基醚,即含有一个游离羟基。二醇醚(B3)可优选含有至少3个碳原子、更优选至少4个碳原子且至多12个碳原子、优选至多10个碳原子、更优选至多8个碳原子。可任选地包括在所公开的喷墨油墨中的二醇醚(B3)的可接受的实例包括但不限于乙二醇单甲基醚、乙二醇单乙基醚、乙二醇单异丙基醚、乙二醇单正丙基醚、乙二醇单叔丁基醚、乙二醇单丁基醚、乙二醇单异丁基醚、二乙二醇单甲基醚、丙二醇单甲基醚、丙二醇单乙基醚、丙二醇单叔丁基醚、丙二醇单正丙基醚、丙二醇单异丙基醚、丙二醇单正丁基醚、二丙二醇单甲基醚、丙二醇甲基醚醋酸酯、乙二醇二甲基醚、二乙二醇二甲基醚、二乙二醇甲基乙基醚、二乙二醇二乙基醚、二丙二醇二甲基醚、二丙二醇单正丙基醚、及其混合物。
当使用时,基于喷墨油墨的总重量,二醇醚(B3)可以以至少1wt.%、优选至少5wt.%、更优选至少10wt.%、甚至更优选至少15wt.%、还甚至更优选至少20wt.%,并且至多40wt.%、优选至多35wt.%、更优选至多30wt.%、甚至更优选至多25wt.%的量存在。
就在不显著延长油墨干燥时间的情况下改善喷墨油墨的开盖性能而言,优选的二醇醚(B3)的沸点(在标准压力下)低于214℃、优选低于200℃、优选低于190℃、优选低于180℃、更优选低于175℃、更优选低于170℃、更优选低于165℃、更优选低于160℃、甚至更优选低于155℃的那些,还甚至更优选低于150℃。
鉴于上述,优选二醇醚(B3),其选自乙二醇单甲基醚、丙二醇单甲基醚、丙二醇单正丙基醚和二丙二醇单正丙基醚、包含其混合物,特别优选丙二醇单正丙基醚。
除了甲基乙基酮(B1)和任选的其它酮溶剂(例如,丙酮(B2))和/或二醇醚(B3)之外,可任选用作本文溶剂体系(B)的一部分的其它有机溶剂包括但不限于:
-含有1至8个碳原子的低级醇,例如甲醇、乙醇、1-丙醇、2-丙醇、1-丁醇、2-丁醇;
-醚(非二醇醚),例如含有4至8个碳原子的醚,例如二乙基醚、二丙基醚、甲基叔丁基醚、二丁基醚、二氧六环和四氢呋喃;
-酯,包含具有3至8个碳原子的酯,例如乙酸甲酯、乙酸乙酯、乙酸正丁酯、乳酸甲酯、乳酸乙酯;
-等,以及它们的两种以上的混合物。
当存在时,基于喷墨油墨的总重量,额外的有机溶剂的含量可以至多20wt.%、优选至多15wt.%、优选至多10wt.%、优选至多5wt.%、更优选至多4wt.%、甚至更优选至多2wt.%、还甚至更优选至多1wt.%。
通常,优选的喷墨油墨是基本上不含沸点高于175℃的溶剂的油墨,优选沸点高于170℃的溶剂、优选沸点高于165℃的溶剂、更优选沸点高于160℃的溶剂、甚至更优选沸点高于155℃的溶剂。
在一些实施方式中,喷墨油墨基本上不含(具有1至8个碳原子的)低级醇溶剂。在一些实施方式中,喷墨油墨基本上不含醚溶剂(除了二醇醚(B3))。在一些实施方式中,喷墨油墨基本上不含二醇醚(B3)。在一些实施方式中,喷墨油墨基本上不含酮溶剂(除了MEK),特别是丙酮(B2)。在一些实施方式中,喷墨油墨基本上不含酯溶剂。在一些实施方式中,喷墨油墨基本上不含额外的有机溶剂,即除甲基乙基酮(B1)之外的有机溶剂、额外的酮溶剂(例如丙酮(B2))和二醇醚(B3)。在优选实施方式中,溶剂体系(B)由甲基乙基酮(B1)与丙酮(B2)或二醇醚(B3)之一组成。
在优选实施方式中,本公开的喷墨油墨基本上是非水性的,这意味着除了来自环境条件的附带量的水分之外,没有水被添加到喷墨油墨中。在这种情况下,基于喷墨油墨的总重量,喷墨油墨可以具有小于1wt.%、优选小于0.5wt.%、优选小于0.1wt.%、优选小于0.05wt.%、优选小于0.01wt.%的水,更优选为0wt.%。
聚醚改性硅酮(C)
本公开的喷墨油墨用特定的表面活性剂配制,即聚醚改性硅酮(C)。特别地,当使用根据Griffin的方法的亲水-亲油平衡(HLB)值为至少1、优选至少2、优选至少3、更优选至少4、甚至更优选至少4.5、还甚至更优选至少5,并且至多12、优选至多11、优选至多10、优选至多9、更优选至多8、甚至更优选至多7、还甚至更优选至多6的聚醚改性硅酮(C)时,可以实现合适的图像清晰度。
在所公开的喷墨油墨中使用的聚醚改性硅酮(C)优选是具有悬垂接枝结构的嵌段共聚物,其包括(i)硅酮骨架(主链)和(ii)连接到硅酮骨架的一个以上聚醚侧链,以及任选地(iii)连接到硅酮骨架的一个以上脂肪烷基侧链,或由其组成。因此,只要至少一个聚醚侧链连接到硅酮骨架上,材料就满足“聚醚改性硅酮(C)”的定义,而不管其它侧链类型(例如,脂肪烷基侧链)是否也连接到硅酮骨架上。优选地,在聚醚改性硅酮(C)中除了存在聚醚侧链和任选的脂肪烷基侧链之外,不存在其它侧链。如本文所述,“侧链”不是像线性嵌段共聚物那样硅胶骨架的连续,例如A-B-A结构的情况,而是作为悬垂接枝物连接到硅酮骨架(主链),从而在硅酮骨架上形成分支点,侧链通过共价键从硅酮骨架延伸。优选的聚醚改性硅酮(C)是不可水解的,即其中侧链通过Si-C键连接到硅酮骨架上。
<(i)硅酮骨架>硅酮骨架可以基于任何具有可变分子量的线性或支链结构的有机硅聚合物或低聚物(聚有机硅氧烷),其可以由适当功能化的硅烷聚合和/或缩聚形成,并且其具有聚硅氧烷骨架结构(硅原子通过氧原子连接在一起,-Si-O-Si-),其中烷基、芳基和/或芳基烷基直接键合到(四价)硅原子上。例如,聚有机硅氧烷骨架可以是线性结构,包括但不限于聚二甲基硅氧烷(二甲硅油)骨架(其中骨架中的每个硅原子均直接与两个甲基键合)、聚(二甲基硅氧烷-共甲基苯基硅氧烷)骨架、聚(二甲基硅氧烷-共二苯基硅氧烷)骨架、和聚(二甲基硅氧烷-共甲基烷基硅氧烷)骨架;或特别提及聚二甲基硅氧基乙基二甲硅油的支链结构。
<(ii)聚醚侧链>聚醚改性硅酮(C)包含至少一个聚醚侧链,其基于聚亚烷基二醇低聚物或聚合物,例如由一个以上环氧烷的开环聚合形成的那些,其中环氧乙烷(EO)、环氧丙烷(PO)和/或环氧丁烷(BO)是最优选的,包括共聚物如其嵌段共聚物。优选地,聚醚侧链是从硅酮骨架延伸的聚乙二醇或聚乙二醇-丙二醇共聚物,更优选聚醚侧链为聚乙二醇侧链(仅由环氧乙烷,EO形成)。
只要聚醚改性硅酮(C)的HLB值保持在上述范围内,可以使用各种长度的聚醚侧链。典型地,每个侧链的环氧烷单元的摩尔数范围为至少2、优选至少3、更优选至少4、甚至更优选至少5、还甚至更优选至少6,并且至多50、优选至多40、优选至多30、优选至多20、优选至多15、更优选至多12、甚至更优选至多10、还甚至更优选至多9,特别优选每侧链3至10摩尔、优选4至9摩尔环氧乙烷(EO)单元。
此外,存在的任何聚醚侧链都可以是未封端(uncapped)的(由此,与硅酮骨架相对的聚醚侧链的末端终止于–H,形成末端羟基官能团),或者可以被具有1、2、3或4个碳原子的烷基封端(形成末端烷基醚基),特别提到甲基、乙基、丙基和丁基。在优选实施方式中,聚醚改性硅酮(C)仅含有未封端的聚醚侧链,即,每个聚醚侧链含有末端羟基。
<(iii)脂肪烷基侧链>聚醚改性硅酮(C)还可以任选地用一个以上脂肪烷基侧链条改性,例如含有至少8个碳原子、优选至少10个碳原子、更优选至少12个碳原子,并且至多22个碳原子、优选至多20个碳原子、更优选至多18个碳原子、甚至更优选至多16个碳原子、还甚至更优选至多14个碳原子的那些。示例性的脂肪烷基侧链基团包括但不限于辛基(capryl)、壬基、癸基、十一烷基、月桂基、十三烷基、肉豆蔻基、十五烷基、鲸蜡基、棕榈油基、十七烷基、硬脂基、油基(oleyl)、二十烷基、二十二烷基,特别提及月桂基、肉豆蔻基、鲸蜡基、硬脂基、优选月桂基。
在一些实施方式中,聚醚改性硅酮(C)在25℃的运动粘度为至少120mm2/s、优选至少130mm2/s、更优选至少140mm2/s、甚至更优选至少150mm2/s、还甚至更优选至少160mm2/s,并且至多1000mm2/s、优选至多950mm2/s、优选至多900mm2/s、优选至多850mm2/s、更优选至多800mm2/s、甚至更优选至多750mm2/s、还甚至更优选地至多700mm2/s。
基于喷墨油墨的总重量,当以至少0.001wt.%、优选至少0.005wt.%、优选至少0.01wt.%、优选至少0.02wt.%、更优选至少0.03wt.%、甚至更优选至少0.04wt.%、甚至更优选至少0.05wt.%,并且至多4wt.%、优选至多3.5wt.%、优选至多3wt.%、优选至多2.5wt.%、优选至多2wt.%、优选至多1.5wt.%、优选至多1wt.%、优选至多0.8wt.%、优选至多0.5wt.%、更优选至多0.3wt.%、甚至更优选至多0.2wt.%、还甚至更优选至多0.1wt.%的量用于喷墨油墨中时,聚醚改性硅酮(C)可以提供所需的图像清晰度效果而不牺牲开盖时间。
在一些实施方式中,聚醚改性硅酮(C)是具有悬垂接枝结构的嵌段共聚物,其由含有一个以上聚醚侧链的线性聚二甲基硅氧烷骨架形成,例如由式(I-A)表示。
其中:
o为0或正整数,例如至少1、优选至少2、更优选至少3、甚至更优选至少4、还甚至更优选至少5,并且至多500、优选至多400、优选至多300、更优选至多200、甚至更优选至多100、还甚至更优选至多50;
p表示含有聚醚侧链的结构单元的数量,并且是正整数,例如至少1、优选至少2、更优选至少3、甚至更优选至少4、还甚至更优选至少5,并且至多100、优选至多80、优选至多60、更优选至多40、甚至更优选至多20、还甚至更优选至多10;且
A是由式(II)表示的含聚醚的基团
-(CH2)w-O-(CH2CH2O)n-(CH2CH(CH3)O)m-Z (II)
其中:
w为至少2、优选至少3,并且至多6、优选至多5、更优选至多4、甚至更优选w为3;
n为0或至少1的整数,优选至少2、更优选至少3、甚至更优选至少4,并且至多30、优选至多20、更优选至多10、甚至更优选至多9、还更优选n为3至10;
m为0或至多30的整数,优选至多10、优选至多9、优选至多5、更优选至多2、甚至更优选至多1、还更优选m为0;且
Z是H或具有1至4个碳原子的烷基,优选H(未封端)。
可用于本公开的喷墨油墨中的这种类型的聚醚改性硅酮(C)的合适实例包括但不限于KF-6013(PEG-9二甲硅油,未封端,HLB=10.0)、KF-6015(PEG-3二甲硅油,未封端,HLB=4.5)和KF-6017(PEG-10二甲硅油,未封端,HLB=4.5),每个均可购自Shin-EtsuChemical Co.。
在一些实施方式中,聚醚改性硅酮(C)是具有悬垂接枝结构的嵌段共聚物,其由含有一个以上聚醚侧链和一个以上脂肪烷基侧链的支链聚二甲基硅氧烷骨架形成,例如由式(I-B)表示。
其中:
o、p和A如上所述;
B是脂肪烷基,优选具有至少10个碳原子、优选至少12个碳原子,并且至多18个碳原子、优选至少16个碳原子、优选至少14个碳原子的脂肪烷基,特别提及月桂基、肉豆蔻基、鲸蜡基和硬脂基;
q表示含有脂肪烷基侧链的结构单元的数量,并且是正整数,例如至少1、优选至少2、更优选至少3、甚至更优选至少4、还甚至更优选至少5,并且至多50、优选至多40、优选至多30、更优选至多20、甚至更优选至多10、还甚至更优选至多5;
r表示聚二甲基硅氧烷骨架中的分支,并且是正整数,例如至多50、优选至多40、优选至多30、优选至多20、优选至多10、优选至多5、更优选至多3、甚至更优选至多2、还甚至更优选为1的正整数;
x是正整数,例如至少1、优选至少2、更优选至少3、甚至更优选至少4、还甚至更优选至少5,并且至多200、优选至多150、优选至多100、更优选至多75、甚至更优选至多50、更优选至多30、甚至更优选至多20、还甚至更优选至多10;且
y为至少2且至多6,优选为2。
可用于所公开的喷墨油墨中的这种类型的聚醚改性硅酮(C)的合适实例包括但不限于KF-6038(月桂基PEG-9聚二甲基硅氧基乙基二甲硅油,未封端,HLB=3.0),购自Shin-Etsu Chemical Co.。
正如将变得清楚的那样,意外地发现,一种特定类型的表面活性剂,即HLB值为1至12,并且优选具有带有未封端聚醚侧链的悬垂接枝结构的聚醚改性硅酮(C),即使在“困难”的无孔基材如清漆涂布纸、双轴取向聚丙烯(BOPP)、聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、尼龙、铝等上印刷时,也能产生理想的图像清晰度(参见例如表1、2、6和7,实施例3-11、15和17-19)。在不受理论束缚的情况下,相信聚醚改性硅酮(C)的聚醚侧链吸附在基材表面上/朝向基材表面,而硅酮骨架朝向远离基材表面,从而使基材表面对溶剂和任何其它喷墨油墨成分更具疏水性,从而防止喷墨油墨在施用时过度扩散。正是聚醚改性硅酮(C)和基材表面之间的这种相互作用被认为能够产生高图像清晰度,HLB值在载体溶解度和基材吸附之间提供了平衡。
另一方面,已经发现HLB值在1至12范围之外的聚醚改性硅酮,以及其它类型的表面活性剂,包括硅酮丙烯酸酯共聚物和喷墨油墨常见的其它表面活性剂(参见例如US2018/0251650、US 2017/0037269和US 2015/0291816–均通过引用全文并入本文),当代替HLB值为1至12的聚醚改性硅酮使用时,不能提供可接受的图像清晰度(参见例如表1和6,实施例2和12)。这些其它表面活性剂类型的实例包括但不限于,
-聚硅氧烷,包括有机改性硅酮(例如,烷基、芳基和/或芳基烷基改性的硅酮),如SILTECH C-32,可从Siltech Corporation购得,COATOSIL 1211C和3573各自可从Momentive购得,KF-410(芳基烷基改性的聚二甲基硅氧烷)可从Shin-Etsu Chemical Co.购得,以及BYK-322和BYK-323(芳基烷基改性的聚(二甲基硅氧烷-共甲基烷基硅氧烷)),各自可购自BYK Additives&Instruments;
-硅酮丙烯酸酯共聚物(silicone acrylate copolymers),如KP-541、KP-543、KP-545、KP-550和KP-575(接枝有聚二甲基硅氧烷侧链的丙烯酸聚合物,可购自Shin-EtsuChemical Co.,Ltd.获得),以及BYK-3550(可购自BYK Japan K.K.);
-可光交联的硅酮丙烯酸酯或硅酮聚醚丙烯酸酯,例如TEGO RAD 2100、TEGO RAD2200、TEGO RAD 2250、TEGO RAD 2300(硅酮聚醚丙烯酸酯),各自可购自EvonikIndustries,BYK-UV 3500和3530可购自BYK;
-聚丙烯酸酯,包括聚丙烯酸酯共聚物和交联聚合物,例如BYK-381和BYK-361N(聚丙烯酸酯共聚物),各自可购自BYK,PEMULEN EZ-4U(丙烯酸酯/C10-30丙烯酸烷基酯交联聚合物)和PEMULEN TR-2(丙烯酸/C10-30丙烯酸烷基酯交联聚合物),各自可购自Lubrizol;
-含氟聚合物如FC-4430和FC-4432,购自3M公司;
-炔二醇和炔二醇基双子表面活性剂(gemini surfactant),如SURFYNOL SEF和DYNOL表面活性剂,购自Evonik Industries;
-聚硅氧烷基的双子表面活性剂如TEGO TWIN 4100,可购自Evonik Industries;
-非离子聚醚,例如作为基材润湿表面活性剂,如TEGO WET 510(亲水性聚醚基材润湿表面活性剂),可购自Evonik Industries;
-脂肪酸的酰胺或单烷醇酰胺,包括脂肪酸的烷氧基化单烷醇酰胺,如椰油酰单乙醇胺和与2-20摩尔环氧乙烷反应的椰油酰单乙醇胺;
-醚,例如烷氧基化的C1-C22醇,包括烷氧基化的脂肪醇,例如BIO-SOFT N-600(C12-C13醇乙氧基化物)、MAKON DA-4(乙氧基化异癸醇)、MERPOL SE(醇乙氧基化物)和POLYSTEP TD-6(乙氧基化十三烷基醇),各自可购自Stepan,环氧乙烷/环氧丙烷共聚物、烷氧基化烷基酚和烷基多糖苷(APGs),如由脂肪醇和葡萄糖反应制得的的那些;
-脂肪酯如乙氧基化和/或丙氧基化脂肪酸(例如,具有2至40摩尔环氧乙烷的蓖麻油)、烷氧基化甘油酯(例如,PEG-24单硬脂酸甘油酯)、乙二醇酯和衍生物、单甘油酯、聚甘油酯、多元醇酯和山梨醇酐酯/山梨醇酯,如山梨醇酐单月桂酸酯(例如,EMASOL L-10V,可购自Kao)和聚山梨醇酯,包括单脂肪酸、双脂肪酸或三脂肪酸酯化的聚山梨醇酯如TOXIMULSEE-340(乙氧基化山梨醇酐三油酸酯(20)),购自Stepan;和
-脂肪醇的糖苷,如PLANTASENS NATURAL EMULSIFIER HE20(鲸蜡硬脂基葡萄糖苷(cetearyl glucoside),山梨坦橄榄油酸酯(sorbitan olivate)),可从Clariant获得。
虽然其它类型的表面活性剂不一定排除在所公开的喷墨油墨中使用,但它们的可选用途是伴随聚醚改性硅酮(C)以获得可接受的图像清晰度。然而,优选的喷墨油墨是其中聚醚改性硅酮(C)是唯一存在的表面活性剂的那些。
松香树脂(D)
喷墨油墨可以任选地用松香树脂(D)配制。本文可使用与萜烯树脂(A)、甲基乙基酮(B1)和聚醚改性硅酮(C)相容的任何松香树脂(D),包括衍生自松香、木松香和妥尔油松香(tall oil rosin)(它们的主要成分是树脂酸,如松香酸、长叶松酸、新松香酸、海松酸、异海松酸和/或脱氢松香酸)的松香树脂(D),优选衍生自木松香的松香树脂(D)。当使用时,基于喷墨油墨的总重量,松香树脂(D)的用量可至多10wt.%,例如至少0.5wt.%、优选至少1wt.%、更优选至少1.5wt.%、更优选至少2wt.%、甚至更优选至少2.5wt.%、还甚至更优选至少3wt.%,并且至多10wt.%、优选至多8wt.%、更优选至多6wt.%、甚至更优选至多5wt.%、还甚至更优选至多4wt.%。当喷墨油墨用松香树脂(D)配制时,优选松香树脂(D)的量(以重量%计)小于或等于萜烯树脂(A)的量。
松香树脂(D)可以通过经酯化、氢化(包括部分氢化)、二聚化和/或其它修饰/功能化(例如经与不饱和二酸(例如马来酸或富马酸/酸酐)的Diels-Alder反应)、羧酸还原成各自的醛/醇、双键异构化、脱氢、氧化、歧化等改性上述松香而形成。示例性松香树脂(D)包括但不限于:
-松香酯树脂,例如主要由松香酸型或海松酸型树脂酸与醇如甘油、季戊四醇、乙二醇、二乙二醇、三甘醇、甲醇等反应构成的松香酯,并且任选地被氢化或部分氢化,特别提到购自Harima Chemicals,Inc.的HARIESTER产品,各自可购自Eastman的STAYBELITEESTER 10-E和PERMALYN 6110,可购自Arakawa Chemical Industries,Ltd.的SUPER ESTERA-125、SUPER ESTER A-75、PENSEL D-125、PINECRYSTAL KE-359,和可购自Pinova的FORAL85、FORAL 105、HERCOLYN产品、PEXALYN产品和PENTALYN产品;
-氢化酸性松香,如FORAL AX和FORAL DX,各自可购自Pinova;
-部分氢化的酸性松香,例如可购自Eastman的STAYBELITE RESIN-E,以及可购自PINOVA的STAYBELITE和STAYBELITE A;
-二聚松香,例如购自Eastman的POLY-PALE部分二聚松香;和
-功能化松香树脂,例如用马来酸酐改性的松香的酯(例如甘油酯)或已经历羧酸还原条件的松香,具体提及LEWISOL 28-M和Abitol-E氢化松香醇,各自可购自Eastman;
-及其混合物。
在一些实施方式中,松香树脂(D)的软化点(环与球SP)为至少50℃、优选至少55℃、更优选至少60℃、甚至更优选至少65℃,并且至多80℃、优选至多75℃、更优选至多70℃、甚至更优选至多68℃。在一些实施方式中,松香树脂(D)是酸性松香(未酯化),并且酸值(以mg KOH/g计)为至少100、优选至少110、更优选至少120、更优选至少130、甚至更优选至少140、还甚至更优选至少150,并且至多170、优选至多165、更优选至多160、甚至更优选至多158。
在优选实施方式中,松香树脂(D)是氢化酸性松香,优选氢化酸性木松香,例如FORAL AX和FORAL DX,每种均可购自Pinova。在一些实施方式中,喷墨油墨基本上不含松香树脂(D)。在一些实施方式中,喷墨油墨基本上不含松香酯树脂、部分氢化的酸性松香、二聚松香和其它功能化/改性松香树脂。在一些实施方式中,氢化酸性松香是喷墨油墨中存在的唯一松香树脂(D)。
其它粘合剂树脂
除了萜烯树脂(A)和任何任选的松香树脂(D)之外,基于喷墨油墨的总重量,喷墨油墨可以任选地含有其它粘合剂树脂/增粘剂/粘合物质,其量为至少0.1wt.%、优选至少0.5wt.%、优选至少1wt.%、优选至少1.5wt.%、优选至少2wt.%、优选至少2.5wt.%,并且至多10wt.%、优选至多9wt.%、优选至多8wt.%、优选至多7wt.%、优选至多6wt.%、优选至多5wt.%、优选至多4wt.%、优选至多3wt.%。这种额外的树脂、粘合剂、增粘剂或粘合物质可以包括但不限于,
-萜酚树脂(TPR),其是(i)一种以上单价或多价酚类化合物与(ii)一种以上萜烯的烷基化的共聚反应产物,所述单价或多价酚类化合物在相对于至少一个羟基的邻位和/或对位上具有至少两个可替换的氢原子;例如由(i)一种以上酚类化合物如苯酚、邻甲酚、间甲酚、对甲酚、2,5-二甲苯、2,3-二甲苯、3,4-二甲苯、3,5-二甲苯、2,3,5-三甲基苯酚、异丙基苯酚(例如,4-异丙基苯酚)、叔丁基苯酚(例如,4-叔丁基苯酚)、戊基苯酚(例如,4-叔戊基苯酚)、庚基苯酚(例如,4-庚基苯酚)、辛基苯酚(例如,邻辛基苯酚、对辛基苯酚等)、壬基苯酚(例如,4-(2,4-二甲基庚-3-基)苯酚)、癸基苯酚、十二烷基苯酚、二苯酚基丙烷(双酚A)、苯基苯酚(例如3-苯基苯酚)、枯基苯酚、对甲氧酚(mequinol)、苄氧基苯酚、愈创木酚、乙氧基苯酚(如,4-乙氧基苯酚)、间苯二酚(resorcinol)、邻苯三酚(pyrogallol)、邻苯二酚(catechol)、对氢醌、1-萘酚和/或2-萘酚,与(ii)一种以上萜烯单体,包括线性单萜(例如,月桂烯、罗勒烯等)、单环单萜(例如,柠檬烯、γ-萜品烯、α-水芹烯、β-水芹烯、萜品油烯等)和/或双环单萜(例如,3-蒈烯、α-蒎烯、β-蒎烯、α-小茴香烯和莰烯等)共聚作用形成的那些;特别提到可购自Yasuhara Chemical Co.Ltd.的U130 POLYSTER(羟值(OHV)=25mgKOH/g)、U115 POLYSTER(OHV=30mgKOH/g)、T160 POLYSTER(OHV=60mgKOH/g)、T145POLYSTER(OHV=65mgKOH/g),和可购自Pinova的DERTOPHENE T(OHV=40mgKOH/g)、DERTOPHENE T160(OHV=60mgKOH/g);
-酚树脂(即酚醛化合物与甲醛的共聚物),例如酚醛清漆树脂,如可购自DICCorp.的PHENOLITE TD-2131和PHENOLITE TD-2090;
-聚酰胺树脂,例如可购自BASF Japan Ltd.的VERSAMID 725、744、756、759,可购自Sanho Chemical Co.Ltd.的TOHMIDE 90、92、394-N和可购自Evonik的SUNMIDE 550、554、615A、638、640;
-环氧树脂,包括磺酰胺改性的环氧树脂,例如可购自Rit-Chem的AD-PRO MTS;
-(甲基)丙烯酸酯和苯乙烯/(甲基)丙烯酸树脂,例如可购自BASF的JONCRYL 63、JONCRYL 67、JONCRYL 586、JONCRYL 611、JONCRYL 682、JONCRYL 693,可购自PalmerHolland的PARALOID DM-55和PARALOID B-66,可购自Dow Chemical,USA的PARALOID B-72和可购自Lucite Inc.的ELVACITE 2013;
-聚氨酯树脂,例如由(i)多元醇(包括但不限于乙二醇、丙二醇(propyleneglycol)、丙二醇(propanediol)、丁二醇、聚乙二醇、聚丙二醇、聚四氢呋喃二醇、3-甲基-1,5-戊二醇、1,9-壬二醇)、聚酯多元醇(例如聚乙二醇己二酸酯二醇、聚乙二醇琥珀酸酯二醇、聚(3-甲基-1,5-戊二醇己二酸酯)二醇、聚(3-甲基-1,5-戊二醇对苯二甲酸酯)二醇、碳酸酯多元醇),和(ii)二异氰酸酯,包括但不限于2,4-甲苯二异氰酸酯、2,6-甲苯二异氰酸酯、4,4-二苯基甲烷二异氰酸酯、六亚甲基二异氰酸酯和异佛尔酮二异氰酸酯;例如可购自Lubrizol的PERMAX 200、PERMAX 202和SANCURE 20025F;
-聚乙烯醇缩丁醛树脂,例如可购自Kuraray America,Inc.的PIOLOFORM BN 16和MOWITAL B20H;
-聚羟基苯乙烯树脂,例如来自DuPont的聚(对羟基苯乙烯);
-乙烯基树脂,例如可购自Dow Chemical Company的UCAR VYHH、VMCH、VMCA和VAGF,以及可购自德国Wacker Chemie AG的VINNOL E15/45、H14/36、E15/45M和E16/40A;
-磺酰胺改性的甲醛树脂,例如对甲苯磺酰胺甲醛树脂;
-纤维素酯树脂,例如可购自Eastman的乙酸丁酸纤维素(CAB-551-0.01);
-以及聚酯、磺化聚酯、纤维素醚、硝酸纤维素树脂、聚马来酸酐、缩醛聚合物、苯乙烯/丁二烯共聚物、三聚氰胺甲醛树脂、磺酰胺改性的三聚氰胺甲醛树脂、酮醛树脂和聚酮树脂;
-等,包括其混合物。
在一些实施方式中,除了萜烯树脂(A)和任何任选的松香树脂(D)之外,喷墨油墨基本上不含额外的粘合剂树脂/增粘剂/粘合物质,例如上述那些。在一些实施方式中,喷墨油墨基本上不含聚氨酯树脂。在一些实施方式中,萜烯树脂(A)是喷墨油墨中存在的唯一粘合剂树脂/增粘剂/粘合物质。在一些实施方式中,喷墨油墨包含萜烯树脂(A)和松香树脂(D)的组合,并且优选基本上不含额外的树脂、粘合剂、增粘剂或粘合物质。
(E)着色剂
本领域普通技术人员容易理解,一种以上着色剂(E)可任选地包括在喷墨油墨中,以提供可用于各种打印目的的彩色油墨,并且喷墨油墨不限于任何特定颜色。任何着色剂(E)都可以用于喷墨油墨中以提供所需的颜色,包括染料、颜料、它们的混合物等,只要着色剂(E)可以溶解或分散在喷墨油墨中。合适的颜色包括,例如,青色、品红色、黄色和关键色(黑色)(“CMYK”)、白色、橙色、绿色、浅青色、浅品红色、紫色等,包括专色和印刷色。通常,相对于喷墨油墨的总重量,着色剂(E)的用量可为至少0.1wt.%、优选至少0.5wt.%、优选至少1wt.%、优选至少2wt.%、优选至少3wt.%,并且至多20wt.%、优选至多15wt.%、优选至多10wt.%、优选至多8wt.%,优选至多7wt.%。
喷墨油墨可以用各种染料配制,特别优选有机染料,例如可购自Orient ChemicalIndustries的OIL BLACK 860,和金属络合物染料。
喷墨油墨可以用各种无机颜料和/或有机颜料配制。除了为喷墨油墨提供颜色之外,这种颜料还能够提高印刷图像的耐光性、耐候性等。
(F)添加剂
除了已经提到的成分之外,喷墨油墨还可以任选地用各种添加剂(F)配制以改善各种油墨特性和性能。例如,喷墨油墨可任选地以本领域普通技术人员已知的本领域适当水平包含一种以上防凝结剂、稳定剂、保湿剂和安全标签剂。
制作方法
本文所述喷墨油墨的实施方式可以通过本领域普通技术人员已知的任何合适的技术制备,例如通过将成分(A)萜烯树脂、(C)聚醚改性硅酮和其它所需的任选成分(例如,(D)松香树脂、(E)着色剂和/或添加剂(F))与合适的溶剂体系(B)以任何顺序组合,在20-100℃之间的温度下搅拌、搅动和/或均质适当的时间以形成均匀的溶液,所述溶剂体系(B)包括(B1)甲基乙基酮和任选的(B2)丙酮和(B3)二醇醚中的一种以上,或由其组成。
在一个实施方式中,喷墨油墨可以通过首先在容器中将萜烯树脂(A)和聚醚改性硅酮(C)与甲基乙基酮(B1)和任何任选的树脂(例如,(D)松香树脂)或其它任选的添加剂(F)组合,然后搅拌至少10分钟、优选至少15分钟、优选至少20分钟、优选至少25分钟、优选至少30分钟、优选至少35分钟、优选至少40分钟、优选至少45分钟。然后,当使用丙酮(B2)和/或二醇醚(B3)时,可将其加入所得混合物中,随后搅拌至少10分钟、优选至少15分钟、优选至少20分钟、优选至少25分钟。然后可以在连续混合的情况下添加着色剂(E)作为最终成分,然后可以将溶液混合至少10分钟、优选至少15分钟、优选至少20分钟、优选至少25分钟、优选至少30分钟、优选至少35分钟、优选至少40分钟、优选至少45分钟,以提供喷墨油墨。然后,所得喷墨油墨可以被放置到打印盒中,例如,由Funai Co.制造的FUNAI TIJ墨盒,或适合于基于MEK的油墨的其它打印头。
特性
除其它优点外,本文公开的喷墨油墨具有延长的开盖时间和施用后的快速干燥时间的优异组合,并且即使在易于促进油墨扩散的非多孔基材上也提供了高质量的图像清晰度。本文公开的喷墨油墨也可以有利地调节以提供期望的光泽度。
干燥时间可以通过以下方式测量:将喷墨油墨以实心块图像(例如,1cm*10cm)的形式施加到基材上,等待喷墨油墨在环境条件下(在室温下的空气中,约23℃,没有施加热量)干燥一定时间(例如5、10、20或30秒),然后用手指进行磨损测试,以测试颜色是否在测试时间间隔内从印刷图像转移到手指(参见例如图1)。如果发生颜色转移,则测试的干燥时间不足以实现完全干燥(评级为“失败”)。如果没有发生颜色转移,则测试的干燥时间足以实现完全干燥(评级为“通过”)。任何需要干燥时间超过30秒才能达到“通过”评级的喷墨油墨都被视为不可接受/干燥缓慢(“不好”),干燥时间>20-30秒达到“通过”评级的被视为“可接受”,干燥时间>10-20秒达到“通过”评级的则被视为是“快速”,而那些干燥时间为10秒以内达到“通过”评级的则被视为“非常快速”。在优选实施方式中,本公开的喷墨油墨在施用后30秒以内干燥,优选25秒以内、更优选20秒以内、甚至更优选15秒以内、还甚至更优选10秒以内,因此具有“可接受”、“快速”或“非常快速”的干燥时间评级,优选“快速”或“非常快速”干燥时间评级,更优选“非常快速”干燥时间评级。
本文公开的喷墨油墨还具有延长的开盖时间,例如通过以下方式测量:打印窄线图片(例如,条形码)(1mm*1cm,窄线,单色位图)、将喷墨油墨暴露于空气(使墨盒开盖)特定时间(例如,30秒、1分钟、60分钟等)、重新打印相同的窄线图像、并将开盖后的重新印刷图像与原始图像进行比较,以确定在窄线图像中是否发生线条损失/线条清晰度损失(参见例如图2)。如果在测试的时间间隔内没有出现线条损失/线条清晰度损失,则在该时间间隔内,喷墨油墨的开盖评级为“良好”。如果在测试的时间间隔内有1-2个线条损失/清晰度损失,但不足以显著影响窄线图像的清晰度或可读性,则喷墨油墨被评为“可接受”开盖评级。如果在测试的时间间隔内有超过2个线条损失/清晰度损失,则在该时间间隔内喷墨油墨被分类为“不好”。合适的喷墨油墨是那些可以在30秒、1分钟和60分钟的时间间隔内进行开盖的油墨,并且当在一个以上测试时间间隔内开盖(即,暴露于空气中)时,优选在两个以上测试时间间隔,更优选在每个测试时间间隔时,达到“良好”或“可接受”的开盖分类。优选的喷墨油墨是当开盖30秒以上、优选1分钟以上、更优选10分钟以上、甚至更优选30分钟以上、还甚至更优选60分钟以上保持“良好”或“可接受”开盖评级的喷墨油墨。
为了测试喷墨油墨的图像清晰度,可以将窄线图像和数字序列打印到多孔对照基材(普通无涂布纸)和一系列无孔基材(例如清漆涂布纸、双轴取向聚丙烯、尼龙和铝箔)上。然后,可以在每个基材上对印刷图像扩散进行视觉评估。提供其中无扩散/所有单个线条都可以识别的窄线图像以及每个数字都清晰且与相邻数字分开的数字序列的喷墨油墨,被给予“G”(良好)评价。提供其中出现了一些扩散,但仍然可以识别单个线条的窄线图像,以及每个数字都清晰但某些数字没有与相邻的数字分开的数字序列的喷墨油墨,被给予“A”(可接受)评价。提供其中大量的扩散发生到单个线条无法识别的地步的窄线图像,以及数字不清晰(扩散过多)且通常不会与相邻数字分开的数字序列的喷墨油墨,被给予“NG”(不好)评价(例如,见图3和图4)。然后,对每种基材进行评价,并根据以下标准对喷墨油墨的图像清晰度进行评级:仅获得“G”评价时为“良好”评级,在未获得任何“NG”评价的情况下获得“G”和“A”评价时均为“可接受”评级,当在至少一种基材上获得“NG”评价时为“不好”评级。
本公开的喷墨油墨的另一个优点是,它们可以容易地在光泽度方面进行调节,以根据特定应用的需要提供具有高、中或低光泽度的印刷图像。光泽度可通过简单的目视检查方法进行评估,并分为“高”光泽度、“中”光泽度或“低”光泽度。或者,可以使用光泽度计(例如,德国BYK-Gardner Geretsiried的BYK-Gardner光泽度反射计(haze-glossreflectometer))以60°测量角度(镜面反射(specular reflection)测量印刷图像的光泽度强度,并且可以以光泽度单位(GU)记录光泽度,“高”光泽度为60°值>70GU,“中”光泽度为60°值在10至70GU,“低”光泽度为60°值<10GU。
印刷品
喷墨油墨可以印刷在各种基材上,包括三维部件以及以卷筒形式提供的平板或卷材(web),用于制造各种印刷品。此外,基材可以具有各种表面类型,例如,平坦表面、结构化表面(例如,纹理表面)和三维表面(例如弯曲和/或复杂表面),这些表面是众所周知的困难基材,因为油墨必须行进很长的距离才能到达弯曲和/或者复杂表面的所有部分。此类印刷品可适用于平面艺术、纺织品、包装(例如,食品包装、医药包装等)、博彩、直接邮件、商业表格和出版行业,其示例包括标签或标记、彩票、出版物、包装(如,食品包装、医药包装、泡罩包装、其它各种软包装等)、折叠纸盒、刚性容器(例如,塑料杯或桶、玻璃容器、金属罐、诸如PET瓶、罐子和管子的瓶子)、信封、波纹板、销售点展示等。
喷墨油墨可印刷在多孔(或可渗透的)基材上,其实例包括但不限于无涂布纸、木材、膜、波纹板(瓦楞纸板/纤维板)和织物(包括但不局限于机织织物、无纺织物和箔层压织物)。
喷墨油墨也可以印刷在非多孔(或不可渗透的)基材上,例如,各种塑料、玻璃、金属(例如,钢、铝等)和/或非渗透纸(例如,涂布纸,例如清漆涂布纸),包括但不限于模制塑料或金属部件以及塑料或金属膜的平片或卷。实例包括含有聚酯如聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、双轴取向聚苯乙烯(OPS)、聚烯烃如聚乙烯(PE)、聚丙烯(PP)、取向聚丙烯(OPP)和双轴取向聚丙烯(BOPP)、聚乳酸(PLA)、尼龙和取向尼龙、聚氯乙烯(PVC)、三醋酸纤维素(TAC)、聚碳酸酯、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯(ABS)、聚缩醛、聚乙烯醇(PVA)、涂布纸(例如清漆涂布纸)和金属(例如钢和铝)等。特别地,本公开的喷墨油墨已经配制成用于在这种无孔基材上使用而不会过度扩散,即使在最具挑战性的基材例如铝箔上也能够形成清晰的图像。
形成印刷图像的方法
通过喷墨打印,当从称为打印头的墨滴产生装置将精确的点图案喷射到印刷介质上时,形成所需的印刷图像。打印头具有一系列位于喷嘴板上并连接到喷墨打印头基材的精确形成的喷嘴。喷墨打印头基材包含一系列发射室,这些发射室通过与一个以上储墨器的流体连通来接收喷墨油墨。每个发射室都有电阻元件,称为发射电阻(firingresistor),位于喷嘴对面,以便喷墨油墨聚集在发射电阻和喷嘴之间。每个电阻元件通常是电阻材料的衬垫(pad),尺寸例如约为35μm×35μm。打印头由称为打印墨盒或喷墨笔的外包装保持和保护。在特定电阻元件通电时,喷墨墨滴通过喷嘴朝向印刷介质排出。墨滴的发射通常在微处理器的控制下,微处理器的信号通过电迹传送到电阻器元件,在印刷介质上形成字母数字和其它图像图案。由于喷嘴较小,通常直径为10μm至40μm,因此需要尽量减少堵塞的油墨。特别是,由于热喷墨(TIJ)是开放式大气打印头设计(喷嘴孔向大气开放,并且在孔处没有阀密封以允许油墨加压),因此TIJ打印在间歇打印期间的性能一直很差,开盖时间(打印空闲时间)导致喷嘴内和喷嘴周围的油墨过早干燥。
本公开提供了形成印刷图像的方法,在其一个以上实施方式中,通过热喷墨打印头将喷墨油墨施加到基板的表面上,并允许喷墨油墨干燥。本文所述的喷墨油墨的使用克服了通常与热喷墨工艺相关的短开盖时间(溶剂损失率太快)和慢干燥时间(溶剂损失率太慢)的竞争性问题,同时即使在“困难”的无孔基材上,仍能产生高质量的印刷品。
喷墨印刷领域的普通技术人员已知的任何按需滴式打印头可以用作本方法中的打印单元,包括连续打印头、热打印头、静电打印头和声学打印头,优选使用热打印头(具有热传感器)。典型的参数,例如印刷分辨率、印刷速度、打印头脉冲升温温度、驱动电压和脉冲长度,可以根据打印头的规格进行调整。通常适用于本文方法的打印头的液滴尺寸在2至80pL的范围内,液滴频率在10至100kHz的范围内,例如将驱动电压设置为8.0至9.5伏特,印刷速度设置为至多300英尺/分钟,脉冲升温温度设置为25至45℃,脉冲长度设置为0.7-2.5微秒可以获得高质量印刷品,尽管值高于或低于这些描述也可以使用并仍然获得满意的印刷。适用于所公开方法的非限制性打印头实例是由Funai Co制造的FUNAI TIJ墨盒。
施用后,喷墨油墨干燥。在优选实施方式中,通过允许所施加的喷墨油墨在环境条件下(在空气中,约23℃)干燥30秒以内,优选25秒以内、更优选20秒以内、甚至更优选15秒以内、还甚至更优选10秒以内来实现干燥。
虽然可以施加外部热量来干燥所施加的喷墨油墨,但在优选实施方式中,不施加外部热量以促进干燥或提高干燥速度。例如,优选不使用加热器来干燥施加后的喷墨油墨。此外,本公开的方法不需要能量固化(例如,UV或电子束固化)。一旦所施加的油墨被认为是干燥的,可以施加喷墨油墨的进一步涂布,或者可以根据需要执行本领域普通技术人员已知的任何处理步骤。
还应认识到,基材表面处理,如电晕处理、常压室温等离子体处理和火焰处理,可任选地在施用喷墨油墨之前用于本文的方法中,以改善印刷品特性,例如油墨附着性。根据要打印的基材材料、使用的特定喷墨油墨、应用的打印方法以及所需的印刷品特性和应用,这种基材表面处理的参数可能会有很大变化。
以下实例旨在进一步说明所述喷墨油墨,而不旨在限制权利要求的范围。
实施例
喷墨油墨
下面的表1和表2中给出了几种示例性喷墨油墨。每种成分的量以相对于喷墨油墨总重量(100%)的重量百分比表示。*表示该实施例是比较例。
使用的材料
二醇醚PnP是丙二醇单正丙基醚(沸点150℃)。二醇醚DPnP是二丙二醇单正丙基醚(沸点212℃)。PICCOLYTE A135是一种由α-蒎烯(环与球SP=132-138℃,溴值=27)制成的萜烯树脂,可购自Pinova。PICCOLYTE S25是一种由β-蒎烯(环与球SP=22-28℃,溴数19)制成的萜烯树脂,可购自Pinova。DERTOPHENE T是一种萜酚树脂(OHV=40mgKOH/g),可购自Pinova。FORAL AX是一种松香树脂(氢化酸性木松香),可购自Pinova。KF-6011(PEG-11二甲硅油,甲基醚封端,HLB=14.5)、KF-6013(PEG-9二甲硅油,未封端,HLB=10.0)、KF-6015(PEG-3二甲硅油,未封端,HLB=4.5)、KF-6017(PEG-10二甲硅油,未封端,HLB=4.5)和KF-6038(月桂基PEG-9聚二甲基硅氧基乙基二甲硅油,未封端,HLB=3.0)是聚醚改性硅酮,各自可购自Shin-Etsu Chemical Co.。BYK-3550是硅酮丙烯酸酯共聚物,可购自BYK JapanK.K.。OIL BLACK 860是有机染料,可购自Orient Chemical Industries。
表2.喷墨油墨实施例13-19
*表示该实施例是比较例
制备方法
为了制备实施例油墨,首先将树脂和任何表面活性剂与甲基乙基酮(MEK)混合,并通过机械搅拌器混合至少30分钟。然后向混合物中加入丙酮或二醇醚并混合至少15分钟。然后将染料加入混合物中并混合至少30分钟以获得喷墨油墨。然后通过Funai Co.制造的FUNAI TIJ墨盒评价喷墨油墨实施例。
树脂软化点(SP)值
确定树脂软化点的一种示例方法如下:将2.1g熔融状态的样品注入给定的环中,然后将样品冷却至室温,然后在JIS B7410规定的以下条件下测量SP值。
测量仪器:自动环与球软化点;
测试仪ASP-MGK2(由MEITECH Company Ltd.制造);
加热速率:5℃/min;
加热开始时温度:40℃;
测量溶剂:甘油。
喷墨油墨评价方法
打印样品制备
使用与FUNAI相关的热打印技术来评价油墨(XiJet制造的软件和硬件,Kirk Rudy制造的运输台)。
干燥时间评价
为了评价干燥时间,使用的印刷条件如下:
-印刷基材;清漆涂布纸
-印刷分辨率;600dpi*300dpi(垂直*水平)
-印刷速度;100英尺/分钟
-预发射(Pre Fire)260nsec
-停滞时间1200nsec
-主发射(Main Fire)500nsec
-电压9.0V
-温度30℃
-印刷图像;100%duty(1cm*10cm,单色位图,实心块图像)(参见例如图1)
在经过特定时间(10、20和30秒)后,用手指进行磨损测试。手指被着色表示没有足够的时间完全干燥(“失败”),而手指未被着色表示时间足够完全干燥(“通过”)。然后根据下表3,根据达到“通过”评级所需的干燥时间对喷墨油墨进行评级。
表3.干燥时间评级
非常快速 | ≤10秒干燥时间达到“通过”评级 |
快速 | >10-20秒干燥时间达到“通过”评级 |
可接受 | >20-30秒干燥时间达到“通过”评级 |
不好 | >30秒干燥时间达到“通过”评级 |
开盖时间评价
为了评价干燥时间,使用的印刷条件如下:
-印刷基材;普通(无涂布)纸
-印刷分辨率;300dpi*300dpi(垂直*水平)
-印刷速度;100英尺/分钟
-预发射260nsec
-停滞时间1200nsec
-主发射500nsec
-电压9.0V
-温度30℃
-印刷图像;100%duty(1mm*1cm,单色位图,窄线图像)(参见例如图2)
打印窄线图像以确认印刷图像中没有损失或不清晰的线条(表示喷嘴堵塞或损失)。确认后,将打印头保持开盖特定时间(30秒、1分钟或60分钟),然后使用相同的窄线图像重新打印。检查重新打印的窄线图像(在特定时间间隔之后),以确定是否发生了线条损失/线清晰度损失。如果在测试的时间间隔内没有出现线条损失/线条清晰度损失,则在该时间间隔内,喷墨油墨被给予“良好”开盖评级。如果在测试的时间间隔内有1-2个线条损失/清晰度损失,但不足以显著影响窄线图像的清晰度或可读性,则在测试的时间间隔内,喷墨油墨被给予“可接受”开盖评级。如果在测试的时间间隔内有超过2个线条损失/清晰度损失,则在该时间间隔内喷墨油墨被分类为“不好”。合适/理想的喷墨油墨是指在一个以上测试时间间隔内,当开盖(即暴露在空气中)时达到“良好”或“可接受”开盖分类的喷墨油墨。
图像清晰度评价
为了评价图像清晰度,所使用的印刷条件如下:
-用于确定图像清晰度的印刷基材是普通(无涂布)纸、清漆涂布纸、双轴取向聚丙烯、尼龙和铝箔
-印刷分辨率;300dpi*300dpi(垂直*水平)
-印刷速度;100英尺/分钟
-预发射260nsec
-停滞时间1200nsec
-主发射500nsec
-电压9.0V
-温度30℃
-印刷图像;100%duty(参见图3和图4)
○1mm*12.7mm,单色位图,窄线图像,
○读数为“123456789”的数字序列
将窄线图像和数字序列打印到多孔对照基材(普通无涂布纸)和一系列无孔基材上:清漆涂布纸、双轴取向聚丙烯、尼龙和铝箔。根据下表4中的评价标准,在每个基材上目视评价所得印刷图像扩散情况。
表4.单个基材清晰度评价
然后对每个基材的上述评价结果进行汇编,然后根据下表5中的评级体系给予喷墨油墨为“良好”、“可接受”或“不好”的图像清晰度评级。
表5.喷墨油墨图像清晰度评级
良好 | 每种基材上均为“良好”评价的喷墨油墨 |
可接受 | 得到“良好”和“可接受”评价的喷墨油墨,且无“不好”评价 |
不好 | 至少一种基材上得到“不好”评价的喷墨油墨 |
光泽度评价
完全干燥后,对干燥时间测量的印刷图像样品进行光泽度目视检查,并将其分为“高”光泽度、“中”光泽度或“低”光泽度。
喷墨油墨性能
如下面的表6和表7所示,发现用HLB值为1至12的聚醚改性硅酮和甲基乙基酮配制的喷墨油墨具有“可接受”或“良好”的图像清晰度评级(实施例3-11、13-15、17-19)。相反,不含表面活性剂的喷墨油墨(实施例1)、含有HLB值过高的聚醚改性硅酮的喷墨油墨(实施例2,使用HLB值为14.5的聚醚改性硅酮表面活性剂)、含有硅酮丙烯酸酯共聚物的喷墨油墨(实施例12,使用BYK-3550作为表面活性剂)、或使用另一种低沸点溶剂代替MEK(实施例16,使用乙醇)的喷墨油墨,在图像清晰度方面,每一个都提供了不可接受的图像(见表6和7)。
表7.实施例13-19的喷墨油墨性能
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*表示该实施例是比较例
就HLB值为1至12的聚醚改性硅酮的量而言,发现即使极低的负载量也足以产生可接受的图像清晰度(实施例5,聚醚改性硅酮的负载量为0.001wt.%)。聚醚改性硅酮的较高负载量,例如实施例9中的1wt.%和实施例10中的3wt.%,也提供了所需的图像清晰度,尽管聚醚改性硅酮的3wt.%负载量开始影响早期开盖时间(表6,实施例10)。即使如此,在3wt.%的聚醚改性硅酮负载下,实施例10在测试的最长干燥时间60分钟下表现良好。
如表6和7所示,当HLB值为1至12的聚醚改性硅酮与萜烯树脂和甲基乙基酮组合使用时,在图像清晰度、干燥时间和开盖时间方面获得了显著的效果(实施例3-11、15和17-19)。
另一方面,用萜酚树脂代替萜烯树脂(实施例13)或仅使用松香树脂(实施例14)的喷墨油墨在所有测试的干燥时间中都具有不可接受的开盖时间(表7)。
除了基于MEK和丙酮的混合物的溶剂体系(实施例3-11和15)之外,MEK可以单独使用(实施例19),或者MEK可以与二醇醚组合使用(实施例17和18),以产生具有期望的开盖时间的喷墨油墨,尽管使用MEK和二醇醚组合制备的油墨提供稍长的干燥时间。
在本文中规定数值限制或范围,包括端点。此外,数字限制或范围内的所有值和子范围都被明确地包括在内,就像明确地写出来一样。
如本文所用,“一个”和“一种”等词具有“一个以上”的含义
本公开还考虑了“包含”本文所呈现的实施方式或元素、“由本文所呈现的实施方式或元素组成”和“基本上由本文所呈现的实施方式或元素组成”的其它实施方式,无论是否明确阐述。
显然,根据上述教导,本发明的许多修改和变化是可能的。因此,应当理解,在所附权利要求的范围内,本发明可以以不同于本文具体描述的方式实施。
以上提及的所有专利和其它参考文献均通过该参考以其全部并入本文,与详细阐述相同。
Claims (26)
1.一种喷墨油墨,其中,
包含:
(A)萜烯树脂;
(B)包含(B1)甲基乙基酮和(B2)丙酮的溶剂体系;和
(C)亲水-亲油平衡HLB值为1至12的聚醚改性硅酮,
所述甲基乙基酮(B1)与所述丙酮(B2)的重量比(B1):(B2)为1:1至5:1,
所述甲基乙基酮(B1)以至少40wt.%且至多90wt.%的量存在于所述喷墨油墨中,
所述喷墨油墨具有至少1wt.%且至多40wt.%的丙酮(B2)含量。
2.根据权利要求1所述的喷墨油墨,其中,
所述萜烯树脂(A)是由α-蒎烯制成的均聚物。
3.根据权利要求1所述的喷墨油墨,其中,
所述萜烯树脂(A)的数均分子量Mn为至少330g/mol且至多1500g/mol。
4.根据权利要求1所述的喷墨油墨,其中,
所述萜烯树脂(A)的软化点为至少20℃且至多160℃。
5.根据权利要求1所述的喷墨油墨,其中,
所述萜烯树脂(A)具有至少12且至多35的溴值。
6.根据权利要求1~5中任一项所述的喷墨油墨,其中,
基于所述喷墨油墨的总重量,所述萜烯树脂(A)以0.1至10wt.%的量存在。
7.根据权利要求1~5中任一项所述的喷墨油墨,其中,
所述甲基乙基酮(B1)与所述萜烯树脂(A)的重量比(B1):(A)为10:1至100:1。
8.根据权利要求1~5中任一项所述的喷墨油墨,其中,
具有基于所述喷墨油墨的总重量为至少50wt.%的总酮含量。
9.根据权利要求1~5中任一项所述的喷墨油墨,其中,
所述溶剂体系(B)还包含(B3)二醇醚。
10.根据权利要求9所述的喷墨油墨,其中,
所述二醇醚(B3)以至少1wt.%且至多40wt.%的量存在于所述喷墨油墨中。
11.根据权利要求1~5中任一项所述的喷墨油墨,其中,
不含沸点高于175℃的溶剂。
12.根据权利要求1~5中任一项所述的喷墨油墨,其中,
所述聚醚改性硅酮(C)是具有悬垂接枝结构的嵌段共聚物。
13.根据权利要求1~5中任一项所述的喷墨油墨,其中,
所述聚醚改性硅酮(C)仅含有未封端聚醚侧链。
14.根据权利要求1~5中任一项所述的喷墨油墨,其中,
所述聚醚改性硅酮(C)被一个以上的脂肪烷基侧链改性。
15.根据权利要求1~5中任一项所述的喷墨油墨,其中,
所述聚醚改性硅酮(C)是唯一存在的表面活性剂。
16.根据权利要求1~5中任一项所述的喷墨油墨,其中,
所述聚醚改性硅酮(C)的HLB值为3至10。
17.根据权利要求1~5中任一项所述的喷墨油墨,其中,
基于所述喷墨油墨的总重量,所述聚醚改性硅酮(C)以0.001至4wt.%的量存在。
18.根据权利要求1~5中任一项所述的喷墨油墨,其中,
还包含(D)松香树脂。
19.根据权利要求18所述的喷墨油墨,其中,
所述松香树脂(D)是氢化酸性松香。
20.根据权利要求18所述的喷墨油墨,其中,
基于所述喷墨油墨的总重量,所述松香树脂(D)以至多10wt.%的量存在。
21.根据权利要求1~5中任一项所述的喷墨油墨,其中,
还包含(E)着色剂。
22.根据权利要求1~5中任一项所述的喷墨油墨,其中,
所述喷墨油墨用有机染料配制。
23.一种印刷品,其中,
包括:
基材和设置在所述基材上的权利要求1~22中任一项所述的喷墨油墨的干燥形式。
24.一种在基材上形成印刷图像的方法,其中,
包括:
使用热喷墨打印头将权利要求1~22中任一项所述的喷墨油墨施加到所述基材上;和
干燥所述喷墨油墨。
25.根据权利要求24所述的方法,其中,
通过暴露于空气30秒以内来干燥所述喷墨油墨。
26.根据权利要求24所述的方法,其中,
不使用加热器来干燥所述喷墨油墨。
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