CN1466615A - 供市售胶印介质和胶印油墨使用的水性喷墨油墨 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及用于在胶印介质上进行喷墨印刷和胶印油墨的含水基油墨组合物，其含有非离子表面活性剂的各种组合。该配方包括有效量的油墨着色剂和HLB值约4－14的非离子表面活性剂。可任选地加入其它的非离子表面活性剂、溶剂和粘合剂。在另一个配方中，公开了有效量的油墨着色剂、各自存在量以重量计约为0.01％－10％(优选以重量计为0.01％－2％)的至少两种非离子表面活性剂和有效量的至少一种粘合剂(如丙烯酸酯粘合剂)。

Description

供市售胶印介质和胶印油墨使用的水性喷墨油墨
发明领域
本发明涉及供市售胶印介质和胶印油墨使用的水性喷墨油墨组合物。
发明背景
近年来，计算机打印机技术已发展到可将极高分辨度图像传输至包括不同类型纸在内的各种介质。一种特殊的印刷类型涉及响应于数字信号使流体油墨小滴落在的表面上。通常是流体油墨落在或喷在表面上，而印刷设备和表面之间没有物理接触。不同系统之间将油墨沉积在印刷表面上的具体方法有区别。但是，两种主要的方法包括连续油墨沉积和依令下滴(drop-on-demand)油墨沉积。
对于连续印刷系统，所用的油墨通常基于包括甲乙酮和/或乙醇在内的溶剂。事实上是，连续印刷系统以油墨滴流形式运行，该滴流通过印刷机喷嘴被喷出和引导。另外与喷嘴紧邻的静电充电设备辅助引导油墨滴。如果油墨未用于所需要的印刷表面，则将其回收备用。对于依令下滴印刷系统，喷墨油墨通常基于水和乙二醇。事实上在使用这些系统时，油墨滴被热或压力波从喷嘴推出。另外，所有的油墨滴被用来形成印刷图像并且在需要时被喷出。
一般地，喷墨油墨可分为染料基或颜料基。染料基油墨通常利用一般是水基的液体着色剂来使介质变为特定的颜色。由于其组成所致，染料基油墨通常不防水并且更易受UV光的影响。这导致经过一段时间后的褪色或变色。为了得到最好的性能，该类型的油墨通常需要根据应用来选择适宜的介质或基材。在许多情况下，如果介质太致密或疏水，则油墨很难渗透并且滴落在表面上。相反地，如果介质吸收性太强，点增大率(dot gain)太高会产生模糊的图像。
颜料油墨通常利用固体着色剂来实现着色。在许多情况下，由颜料基油墨产生的曲线其线质量和精确度通常优于染料基油墨。对于颜料基油墨而言，固体颗粒粘附在基材表面上。一旦溶液中的水蒸发，则颗粒一般不会返回溶液，并且因此更防水。另外，颜料基油墨的防UV性能比染料基油墨好的多，这意味着更长时间后才产生可注意到的褪色。
尽管在某些领域中颜料油墨显示出优越的特性，但是，染料操作更干净、提供更好的产物、提供更好的颗粒尺寸并且更容易过滤。因此，在普通应用中，染料基油墨一直更为常用。另外，染料基油墨趋于色彩更鲜艳并且提供更加高度饱和的颜色。
有几个原因使喷墨印刷已成为受欢迎的在表面、特别是在纸上记录图像的方式。这些原因中的一些包括低的印刷机噪音、高速记录的能力和多色记录。另外，以相对低的价格即可提供这些优点。但是，尽管在喷墨印刷方面已有很大的改进，但伴随着该改进的是增加了的印刷要求，例如更快的速度、更高的分辨度、全色图像形成等。为此，当连同印刷表面或基材一起评价印刷机油墨时，有几个要考虑的特征。这样的特征包括表面图像的边缘清晰度(acuity)和光密度，基材上油墨的干燥时间、与基材的粘合性、油墨滴不发生偏离、所有的点都出现、干燥油墨防水和防其它溶剂、长期存放的稳定性和长期不腐蚀或阻塞喷嘴的可靠性。尽管以上列举的特性提供了值得去努力的目标，但是很难满足上述所有特征。通常，试图通过加入一种油墨组分来满足上述之一的特征却可能妨碍另一特征的实现。因此，大多数用于喷墨印刷机的市售油墨代表着一种折衷，以试图实现至少适当的响应来满足以上列举的一些或所有要求。
用于喷墨印刷的纸通常包括高质量或非木制的、设计为具有高油墨吸收能力的纸或具有涂覆的多孔表面的纸。这些纸的喷墨印刷效果好，因为油墨很容易被吸收而且很快干燥。但是，这些纸通常不能得到鲜明或清晰的图像。
相反地，对于市售的胶版纸，无孔的光滑表面可为鲜明图像提供好的印刷表面。但是，市售的胶印涂布纸与专门设计用于喷墨介质的办公室用普通纸或照相/光泽纸相比明显不同。通常，构成市售胶版纸其无孔光滑表面的涂层需要比标准纸更多的时间来使含水流体渗透。这是因为胶版纸通常必须发生扩散型吸附，而对于标准办公室用纸和一些喷墨专用纸而言通常发生典型的毛细型吸收。另外，与专门设计用于喷墨油墨的纸涂层、例如水溶性聚合物比如聚乙烯醇相比，胶印涂层含有的聚合物、例如苯乙烯-丁二烯基聚合物更疏水。因此，由于胶印涂层通常疏水、渗透性差并且光滑无孔，所以这些涂层趋于与水基油墨有差的相互作用。另外，惯用的油墨溶剂比如乙二醇和二醇在这些涂层上的性能趋于变差，表现出长的干燥时间和差的扩散特性。
胶印介质/油墨和水基喷墨油墨明显不相容的原因是：最初开发的胶印介质、比如市售的胶版纸是供油基油墨使用。例如，涂覆的胶印介质通常包括疏水组分比如乳胶粘合剂和/或各种疏水聚合物。为了解释的目的而列出的用于胶印介质的这种聚合物可以包括聚合物、共聚物和/或三元共聚物，选自聚苯乙烯、聚烯烃(聚丙烯、聚乙烯、聚丁二烯)、聚酯(PET)、聚丙烯酸酯、聚甲基丙烯酸酯和聚(马来酸酐)。
由于市售的胶版纸提供了光滑的印刷表面，并且可为专用纸提供经济且低价的替代物，因此提供用在包括纸和胶印油墨在内的市售胶印介质上的水基喷墨油墨是有用的。如果该配方会减少油墨喷嘴中油墨的变干则会特别有用。另外，如果这些喷墨油墨在胶印介质上表现出包括优良的文本和区域填充、半色调图像(half tone images)最小的接合、优良的光密度(OD)和边缘清晰度、好的耐水性、好的抗污和防擦性能和好的耐光性等印刷性能，也是所希望的。
发明概述
本发明涉及用于在胶印介质上进行喷墨印刷和胶印油墨的含水基油墨组合物。一个实施方式包括有效量的油墨着色剂和HLB值约4-14的非离子表面活性剂。可任选地加入其它的非离子表面活性剂、溶剂和粘合剂。另一个实施方式包括有效量的油墨着色剂、含量以重量计均各自约为0.01％-10％的至少两种非离子表面活性剂和有效量的至少一种聚合粘合剂比如丙烯酸酯粘合剂。
发明详述
在公开和描述本发明之前，应理解本发明不受本文所公开的具体工艺步骤和材料的限制，因为该工艺步骤和材料可在一定程度上有变化。也应理解为本文所用的术语仅仅是为了描述特定实施方式。术语不是用来作限制性的，因为本发明的范围仅受所附权利要求及其等同物的限定。
必须指出的是，在该说明书和所附权利要求书中，除非内容另有明显的指示，否则单数形式的“一”和“该”包括复数引用物。
“表面活性剂”是含有亲水和疏水部分的化合物。因此，当将表面活性剂加入水或一些其它溶剂时，可降低体系的表面张力。一般地，利用表面活性剂的几个目的包括润湿、乳化、分散、发泡、冲洗或润滑体系。
“HLB”或“亲水/亲脂平衡”是划分表面活性剂的一种方式。具体地说，HLB标度范围为0-40，其中低HLB的产品更易溶于油，而高HLB的产品更易溶于水。HLB是基于表面活性剂的分子结构而计算的数字，因此，它不是一个测量的参数。
据此，公开了用于在胶印介质上进行喷墨印刷和胶印油墨的水性油墨组合物，它包括有效量的油墨着色剂和HLB值为约4-14的非离子表面活性剂。在一个实施方式中，可将有效量的第二非离子表面活性剂加入该组合物。第二非离子表面活性剂的HLB值可以是任何有功效的值。但是，优选第二非离子表面活性剂也具有约4-14的HLB值。
如果使用一种非离子表面活性剂，则非离子表面活性剂的存在量以重量计可为0.01％-10％，优选以重量计约为0.01％-5％，并且最优选以重量计约为0.01％-2％。但是，如果使用两种或多种非离子表面活性剂，则每种非离子表面活性剂的存在量可在此范围内。可利用的合适非离子表面活性剂包括烷氧基化辛基苯酚、烷基苯氧基聚(乙烯氧基)(etheleneoxy)乙醇、硅氧烷乙二醇共聚物包括聚环氧烷改性的聚二甲基硅氧烷、烷氧基化四甲基癸炔二醇、烷氧基化三甲基壬醇、聚氧乙烯醚、环氧乙烷/环氧丙烷共聚物、氟表面活性剂和非离子烷氧基化表面活性剂。优选的上述烷氧基化物包括乙氧基化物和丙氧基化物。
非离子表面活性剂可通过几种渠道获得，包括商品名称为TRITONSTM、IGEPALSTM、SILWETSTM、SURFYNOLSTM、TERGITOLSTM、BRIJSTM、PLURONICSTM、FLUORADSTM和ZONYLSTM的那些。
对于许多喷墨油墨而言，油墨着色剂优选选自颜料和染料。但是，在任一种情况下，油墨着色剂的存在量以重量计应为约0.01％-10％。在一个实施方式中，可使用丙烯酸酯粘合剂(水溶性或水可分散的丙烯酸酯聚合物)或其它功效等同的粘合剂，比如丙烯酸或甲基丙烯酸及其酯。优选粘合剂的存在量以重量计约为0.01％-10％，并且优选的分子量范围可为1000-15000。
另外，也公开了用于在胶印介质上进行喷墨印刷和胶印油墨的水性油墨组合物，它包括有效量的油墨着色剂；至少两种非离子表面活性剂，每一种其存在量以重量计约为0.01％-10％；和有效量的至少一种粘合剂。在一个实施方式中，至少两种非离子表面活性剂中的一种可具有约4-14的HLB值。在另一个实施方式中，至少两种非离子表面活性剂中的两种或多种可具有约4-14的HLB值。
尽管不需要对所用的油墨着色剂量(而不是有效量)进行具体的限定，但优选油墨着色剂的存在量以重量计约为0.1％-10％。另外，该配方中可使用颜料和/或染料。例如，合适的油墨着色剂可以是被称为CARBOJETTM300的自分散碳颜料。另外，也可使用比如本文整体参考引用其教导的专利US5356464和5709737中所述的那些油墨着色剂。在该实施方式中，粘合剂可优选是丙烯酸酯粘合剂，丙烯酸、甲基丙烯酸及其酯和其组合。JONCRYLTM是可利用的市售丙烯酸类粘合剂。另外，其它水不溶性的单体可用作粘合剂。例如，粘合剂可由共聚单体比如苯乙烯和甲基丙烯酸丁酯组成。其它可利用的合适粘合剂包括聚酰胺、乙烯醇、乙酸乙烯酯、聚乙烯基吡咯烷酮、纤维素制品和聚氨酯。粘合剂的存在量以重量计应约为0.01％-10％。另外，粘合剂的分子量可为约1000-15000。尽管具体讨论了这些油墨和粘合剂，但是也可使用对于热喷墨油墨最佳化的其它油墨着色剂和粘合剂。
为了得到好的效果也可在配方中加入溶剂。这样的溶剂可包括醇和多羟基化的溶剂，包括甘油、乙二醇、乙二醇醚、吡咯烷酮及其组合。当使用这些溶剂中的一种或其它溶剂时，溶剂的存在量以重量计为0.5％-50％。另外，对于如上所述的其它实施方式，非离子表面活性剂可选自烷氧基化辛基苯酚、烷基苯氧基聚(烯氧基)乙醇、硅氧烷乙二醇共聚物包括聚环氧烷改性的聚二甲基硅氧烷、烷氧基化四甲基癸炔二醇、烷氧基化三甲基壬醇、聚氧乙烯醚、环氧乙烷/环氧丙烷共聚物、氟表面活性剂和非离子烷氧基化表面活性剂。
由于在典型的喷墨油墨配方中水是主要的成分，因此在现有技术中，胶印涂层与水性油墨的相互作用趋于变差。另外，典型的喷墨溶剂比如乙二醇和二醇在这些涂层上的性能变差，表现出长的干燥时间和差的扩散特性。在本发明之前，通常利用水不溶性溶剂(二甲苯或甲苯)和油墨配制剂中的油(亚麻子或大豆)在胶印介质上印刷。因为这些成分与水不相容，从而很难从喷墨笔中喷出。通过按照本文配方将非离子表面活性剂加入含水基油墨，可改善胶印介质上的干燥时间和扩散以及胶印油墨。另外，在喷墨笔中使用该配方的可靠性好。本文所公开的非离子表面活性剂的使用也减少了干燥油墨所需的热量。由于胶版纸通常是疏水涂覆的，所以另外需要大量的热来干燥油墨，这导致成本的增加和特定印刷设备尺寸的增大。通过利用非离子表面活性剂来改进油墨对所述涂层的渗透，除去纸表面的流体需要较少的热量。由此实现了纸与纸之间油墨转印的减少。
本发明的另一个优点是节省成本并且方便消费者。市售的胶版纸通常与为了特定喷墨油墨而设计的专用介质纸相比便宜得多且更容易获得。由于本发明的喷墨油墨减少了在市售胶版纸上的干燥时间，因此总的印刷速度也可保持在可接受的水平。
实施例
下面的实施例说明制备本发明喷墨油墨组合物的各种配方，并且提供了各种非离子表面活性剂之间以及与其它表面活性剂之间相比较得出的表明其效力的数据。不应认为以下的实施例是对本发明的限制，应该仅仅是基于目前的实验数据教导人们如何制备最为熟知的油墨配方。
实施例1
通过混合以下以重量计的成分制备了喷墨油墨：0.4％的乙氧基化三甲基壬醇、0.3％的乙氧基化四甲基癸炔二醇、2％的丙二醇正丙醚、8％的2-吡咯烷酮、5％的乙二醇、4％的自分散碳颜料、2％的丙烯酸酯粘合剂和余量的去离子水。
实施例2
通过混合以下以重量计的成分制备了喷墨油墨配制剂：0.3％的乙氧基化、0.3％的乙氧基化四甲基癸炔二醇、8％的2-吡咯烷酮、5％的聚乙二醇、6％的自分散碳颜料、2％的丙烯酸酯粘合剂和余量的去离子水。
实施例3
通过混合以下以重量计的成分制备了喷墨油墨：0.9％的非离子乙氧基化表面活性剂、0.3％的乙氧基化四甲基癸炔二醇、2％的丙二醇正丙醚、8％的2-吡咯烷酮、5％的乙二醇、4％的自分散碳颜料、1.5％的丙烯酸酯粘合剂和余量的去离子水。
实施例4
通过混合以下以重量计的成分制备了喷墨油墨：0.5％的乙氧基化三甲基壬醇、0.3％的乙氧基化四甲基癸炔二醇、0.15％的其它替代性乙氧基化四甲基癸炔二醇、8％的2-吡咯烷酮、5％的乙二醇、5％的聚乙二醇、4％的自分散碳颜料、2.5％的丙烯酸酯粘合剂和余量的去离子水。
实施例5
为了作比较，通过混合以下以重量计的成分制备了喷墨油墨：6％的2-吡咯烷酮、2％的1，6-己二醇、3％的聚乙二醇、3％的自分散碳颜料、1％的丙烯酸酯粘合剂和余量的去离子水。该实施例没有加表面活性剂。
实施例6
通过混合以下以重量计的成分制备了喷墨油墨：0.3％的AerosolOT、6％的2-吡咯烷酮、2％的1，6-己二醇、3％的聚乙二醇、1％的丙二醇正丙醚、3％的自分散碳颜料、1％的丙烯酸酯粘合剂和余量的去离子水。
实施例7
通过混合以下以重量计的成分制备了喷墨油墨：0.3％的乙氧基化三甲基壬醇、0.3％的乙氧基化四甲基癸炔二醇、6％的2-吡咯烷酮、2％的1，6-己二醇、3％的聚乙二醇、3％的自分散碳颜料、1％的丙烯酸酯粘合剂和余量的去离子水。
实施例8
通过混合以下以重量计的成分制备了喷墨油墨：0.3％的硅氧烷乙二醇共聚物、0.3％的乙氧基化四甲基癸炔二醇、6％的2-吡咯烷酮、2％的1，6-己二醇、3％的聚乙二醇、1％的丙二醇正丙醚、3％的自分散碳颜料、1％的丙烯酸酯粘合剂和余量的去离子水。
实施例9
通过混合以下以重量计的成分制备了喷墨油墨：0.3％的乙氧基化表面活性剂、0.3％的乙氧基化四甲基癸炔二醇、6％的2-吡咯烷酮、2％的1，6-己二醇、1％的丙二醇正丙醚、3％的聚乙二醇、3％的自分散碳颜料、1％的丙烯酸酯粘合剂和余量的去离子水。
实施例10
通过混合以下以重量计的成分制备了喷墨油墨：0.3％的氟表面活性剂、0.3％的乙氧基化四甲基癸炔二醇、6％的2-吡咯烷酮、2％的1，6-己二醇、1％的丙二醇正丙醚、3％的聚乙二醇、3％的自分散碳颜料、1％的丙烯酸酯粘合剂和余量的去离子水。
实施例11
通过混合以下以重量计的成分制备了喷墨油墨：0.3％的乙氧基化三甲基壬醇、0.3％的乙氧基化四甲基癸炔二醇、6％的2-吡咯烷酮、2％的1，6-己二醇、3％的自分散碳颜料、1％的丙烯酸酯粘合剂和余量的去离子水。
对于实施例1-4和6-11，表面活性剂与颜料、溶剂和粘合剂的这些组合使其在用于胶印介质和胶印油墨时可具有几个优点。表现出的一些优点包括优异的胶印介质上的600×600和600×300点每英寸(dpi)文本和区域填充、胶印介质上半色调图像最小的接合、涂覆胶印介质上优异的光密度和边缘清晰度、干燥时间好但同时减少油墨喷嘴中油墨的变干、好的耐水性、好的抗污和防擦性能以及好的耐光性。
实施例12
表1-3示出了各种介质上显示出的印刷特性，这些介质包括CAROLINATM Cover、LUSTROTM Laser光泽纸(自S.D.Warren)、KROMCOTETM(自Champion papers)和UTOPIATMDull(AppletonPapers)。这些表中列出了实施例5-11。
表1-油墨在Carolina Cover上的印刷质量和胶印油墨在Lustro Laser上的印刷质量
  油墨   在CAROLINATMCover上的印刷质量   40％的胶印油墨在LustroTMLaser上的印刷质量   100％的胶印油墨在LustroTMLaser上的印刷质量
  实施例5   2   1   1
  实施例7   9   8   6
  实施例8   9   9   7
  实施例9   9   9   7
  实施例10   8   9   7
  实施例11   9   8   6
在上表1中，利用了1-10的目视分级系统，其中1表示非常差的覆盖度，而10表示优异的覆盖度。约6以上是可以接受的覆盖度。实施例5说明了没有使用非离子表面活性剂的喷墨油墨配方。含有两种或多种非离子表面活性剂的喷墨油墨表现出的印刷质量远远优于没有表面活性剂的油墨。
表2-油墨在印刷胶印介质上的干燥时间
    油墨        LustroTMLaser         KromkoteTM        UtopiaTMDull
    胶印印刷％     40％     100％     40％     100％     40％     100％
    实施例5     30秒     600秒     20秒     30分钟     30秒     40分钟
    实施例7     15秒     60秒     15秒     9分钟     15秒     4分钟
    实施例8     15秒     60秒     20秒     3.5分钟     20秒     3分钟
    实施例9     20秒     60秒     25秒     7分钟     25秒     4分钟
    实施例10     15秒     60秒     20秒     6.5分钟     30秒     3.5分钟
    实施例11     15秒     60秒     15秒     9分钟     15秒     6分钟
由上表2可以看出，含有两种非离子表面活性剂的油墨在40％和100％印刷胶印介质上其干燥时间都优于不含表面活性剂的油墨。
表3-含有非离子表面活性剂的油墨和含有离子表面活性剂油墨的开盖(decap)比较
    开盖
    实施例6     6
    实施例7     9
    实施例8     8.5
    实施例9     8
    实施例10     9
    实施例11     9.5
当油墨笔保持开盖30秒或更长时间时，通常会导致初始滴的损失。开盖读数通常用来确定该条件下可接受的参数。约6以下是不能接受的开盖水平。实施例6-11表明在可接受的范围之内的喷墨油墨。
实施例13
利用产生10微升小滴的吸液管将含表面活性剂的溶液置于各种市售胶印涂覆纸表面。产生小滴后，目测初始的润湿/扩散和初始点尺寸。另外，还测量干燥时间。干燥时间定义为：从将小滴置于介质上开始、到由于渗透或蒸发而使所有流体自介质表面视觉上消失为止所需要的时间。利用的三种胶印涂复纸是LUSTROTM Laser光泽纸、KROMCOTETM和UTOPIATM Dull。在环境条件下进行测量。
在下列各表中，所述表面活性剂被包容在含有3重量％活性表面活性剂的各种30重量％的有机溶剂中。也包括作为对比的溶液，该溶液仅含水和30％溶剂而不含表面活性剂。由各表可以看出，许多低HLB的非离子表面活性剂溶液的干燥结果优于对比样和高HLB的非离子表面活性剂试样值。另外，如表所示，在给定的表面活性剂种类中，低HLB的同系物通常性能优于利用阴离子型(an)、两性型(amp)和阳离子型(cat)表面活性剂的那些配方。
表4-在含30重量％二甲基丙酰胺和3重量％表面活性剂的溶液中包容的非离子表面活性剂的例子
        干燥时间(分钟)                点大小(cm)
表面活性剂   HLB   Utopia   Lustro   Krom   Utopia   Lustro   Krom
未添加   ＞30   14   ＞30   0.4   0.7   0.4
烷基磺酸盐(an) 24 15 22 0.7 0.7 0.5
烷基苯磺酸盐(an) 17 16 17 0.6 0.5 0.5
两性甜菜碱(amp) 14 19 21 0.7 0.6 0.6
丙氧基化胺(cat) 30 21 ＞30 0.7 0.6 0.5
1A   15.3   25   14   30   0.8   0.6   0.4
1B   12.4   21   20   20   0.8   0.6   0.4
2A   10.5   3   5   3   1.8   1.0   1.5
2B   12.4   2   6   4   1.6   1.0   1.1
2C   14.7   10   9   19   1.0   0.8   0.7
2D   16.4   14   13   23   0.7   0.7   0.5
2E   8   未得到   未得到   未得到   未得到   未得到   未得到
2F   16.1   3   10   19   2.0   0.9   0.7
3A   10.4   11   20   12   2.0   0.9   1.5
3B   13.5   8   14   18   1.0   0.7   0.5
 4A  9.6  2  8  3  1.6  0.7  1.4
 4B  12.6  3  14  12  1.3  0.8  0.6
 5A  5-8  2  3  2  2.0  1.7  1.8
 5B  13-17  3  9  8  2.3  0.7  0.9
 5C  13-17  14  23  16  未得到  0.6  0.8
 6A  8  2  13  2  2.2  0.8  2.0
 6B  13  16  15  34  1.1  1.0  0.6
 6C  8-11  3  13  4  2.5  1.0  1.4
 6D  11-15  4  13  8  2.0  0.9  1.1
非离子表面活性剂：
1A、1B-聚氧乙烯醚
2A、2B、2C、2D、2E、2F-烷氧基化三甲基壬醇
3A、3B-烷氧基化辛基苯酚
4A、4B-烷基苯氧基聚(烯氧基)乙醇
5A、5B、5C-硅氧烷乙二醇共聚物
6A、6B、6C、6D-烷氧基化四甲基癸炔二醇
表5-在含30重量％丙二醇正丙醚溶液和3重量％表面活性剂的溶液中包容的非离子表面活性剂的例子
      干燥时间(分钟)            点大小(cm)
表面活性剂 HLB   Utopia   Lustro   Krom   Utopia   Lustro   Krom
未添加   10   10   16   1.0   1.0   0.6
烷基磺酸盐(an)   11   8   14   1.0   0.9   0.5
烷基苯磺酸盐(an)  17  12  17  0.8  0.6  0.7
两性甜菜碱(amp)  11  14  14  0.9  0.7  0.8
丙氧基化胺(cat)  12  15  15  0.8  0.7  1.0
1A  15.3  11  12  15  0.8  0.6  0.7
1B  12.4  10  11  12  0.9  0.5  0.7
2A  10.5  10  10  10  1.0  0.8  0.7
2B  12.4  10  12  13  0.9  0.8  0.7
2C  14.7  9  9  14  0.9  0.7  0.7
2D  16.4  12  12  16  1.0  1.0  1.0
2E  8  3  6  6  1.7  0.7  1.4
2F  16.1  9  12  12  1.0  0.7  0.7
3A  10.4  9  6  11  0.8  0.7  0.8
3B  13.5  10  12  16  1.0  0.7  0.8
4A  9.6  9  8  11  0.9  0.7  0.7
4B  12.6  10  10  13  0.8  0.6  0.8
5A  5-8  1  6  4  1.4  0.8  0.9
5B  13-17  4  9  8  1.1  0.7  0.7
5C  13-17  4  9  11  1.1  0.8  0.7
 6A  8  7  11  11  1.0  0.8  0.8
 6B  13  10  12  16  0.7  0.7  0.9
 6C  8-11  6  12  12  1.0  0.9  0.9
 6D  11-15  8  11  15  1.0  0.8  0.8
非离子表面活性剂：
1A、1B-聚氧乙烯醚
2A、2B、2C、2D、2E、2F-烷氧基化三甲基壬醇
3A、3B-烷氧基化辛基苯酚
4A、4B-烷基苯氧基聚(烯氧基)乙醇
5A、5B、5C-硅氧烷乙二醇共聚物
6A、6B、6C、6D-烷氧基化四甲基癸炔二醇
由表4和5可以看出，许多类型比如阴离子型、阳离子型或两性型表面活性剂的干燥和点增大率不如许多低HLB非离子表面活性剂有效。例如，烷基磺酸盐(C14-C16烯磺酸钠)、烷基苯磺酸盐(N-十六烷基二苯基氧二磺酸钠)、两性甜菜碱(氧化胺)和丙氧基化胺(二乙铵)以及不加表面活性剂的配方通常不如使用低HLB非离子表面活性剂的配方效果好。
表6- 在含30重量％2-吡咯烷酮和3重量％表面活性剂的溶液中包容的非离子表面活性剂的例子
干燥时间(分钟)   点大小(cm)
表面活性剂 HLB  Utopia  Lustro  Krom  Utopla  Lustro  Krom
未添加  ＞30  10  ＞30  0.3  0.6  0.3
烷氧基化三甲基壬醇 10.5  4  11  3  1.6  1.1  1.5
硅氧烷乙二醇共聚物 5-8  3  2  2  2.0  2.0  1.6
表7-在含30重量％1，5-戊二醇和3重量％表面活性剂的溶液中包容的非离子表面活性剂的例子
      干燥时间(分钟)              点大小(cm)
表面活性剂 HLB  Utopia  Lustro  Krom  Utopia  Lustro  Krom
未添加  ＞30  ＞30  ＞30  0.6  0.7  0.4
烷氧基化三甲基壬醇 10.5  16  9  10  1.8  0.8  1.5
硅氧烷乙二醇共聚物 5-8  12  14  7  1.9  0.9  1.4
表8-在含30重量％二甘醇和3重量％表面活性剂的溶液中包容的非离子表面活性剂的例子
       干燥时间(分钟)           点大小(cm)
表面活性剂 HLB Utopia  Lustro  Krom  Utopia  Lustro  Krom
未添加 ＞30  27  ＞30  0.4  0.6  0.4
烷氧基化三甲基壬醇 10.5 ＞30  14  6  1.9  1.2  1.4
硅氧烷乙二醇共聚物 5-8 27  6  7  1.4  1.8  1.2
表9-在含30重量％甘油和3重量％表面活性剂的溶液中包容的非离子表面活性剂的例子
      干燥时间(分钟)             点大小(cm)
表面活性剂 HLB Utopia Lustro Krom  Utopia  Lustro  Krom
未添加 ＞＞30 ＞＞30 ＞＞30  0.3  0.5  0.3
烷氧基化三甲基壬醇 10.5 ＞30 ＞30 ＞30  2.3  0.9  1.4
硅氧烷乙二醇共聚物 5-8 ＞30 ＞30 7  1.7  1.8  1.5
如表6-9所示，HLB值小于12的两种具体的非离子表面活性剂表现出的改进的干燥时间和可接受的点增大率优于不加非离子表面活性剂的油墨配方。
实施例14
通过混合以下以重量计的成分制备了喷墨油墨：20％的2-吡咯烷酮、2％的Acid Red 52染料(Na盐形式)和余量的去离子水。
实施例15
通过混合以下以重量计的成分制备了喷墨油墨：20％的2-吡咯烷酮、2％的Acid Red 52染料(Na盐形式)、2％的乙氧基化三甲基壬醇和余量的去离子水。
实施例16
通过混合以下以重量计的成分制备了喷墨油墨：20％的2-吡咯烷酮、2％的Acid Red 52染料(Na盐形式)、2％的乙氧基化三甲基壬醇和余量的去离子水。
实施例17
通过混合以下以重量计的成分制备了喷墨油墨：20％的2-吡咯烷酮、2％的Acid Red 52染料(Na盐形式)、2％的非离子表面活性剂(烷基磺酸盐)和余量的去离子水。
实施例18
利用HP2000C打印机将来自实施例14-17的油墨打印在三种不同的胶印涂覆纸上。所用的三种胶印涂覆纸是LUSTROTMLaser光泽纸(自S.D.Warren)、KROMCOTETM(自Champion papers)和UTOPIATMDull(Appleton Papers)。在环境条件下测量干燥时间。通过四遍(four-pass)印刷模式印刷实心条状图案(尺寸约7英寸×0.5英寸)来测试每种油墨在涂覆胶印介质上的干燥性能。该图案的油墨密度是约96皮升/300点/英寸像素。完成该曲线后，在测定量的延时之后，将10张相同类型的涂覆介质置于具有实心条状图案的纸上。测得的延时相应于油墨完全干燥所需要的时间，这被定义为在堆放后没有或极少有油墨转印至所述10张涂覆介质。下表10概括了对应实施例14-17的每种油墨的干燥时间性能。
表10-各种喷墨油墨组合物干燥时间性能的比较
油墨 注释(HLB)     LUSTRO(秒)     UtopLA(秒)  KROMCOTE(秒)
实施例14 无表面活性剂     58     56  21
实施例15 烷氧基化三甲基壬醇(10.5)     23     21  12
实施例16 烷氧基化三甲基壬醇(16.4)     53     45  24
实施例17 烷基磺酸盐     56     53  24
由上表可以看出，加入低HLB的非离子表面活性剂减少了延时。例如，使用低HLB的烷氧基化三甲基壬醇提供的干燥时间远远优于没有表面活性剂、有高HLB表面活性剂和阴离子表面活性剂(烷基磺酸盐)的配方。
尽管引用特定的优选实施方式描述了本发明，但熟知本领域的人员会体会到不背离本发明的实质可作出许多变化、省略和替代。因此，本发明仅受以下权利要求范围的限定。

Claims (20)

1.一种适用于在胶印介质上进行喷墨印刷的水性油墨组合物，所述油墨组合物包括有效量的：
a)油墨着色剂；和
b)HLB值约4-14的非离子表面活性剂。
2.权利要求1的水性油墨组合物，还包括HLB值约4-14的第二非离子表面活性剂。
3.权利要求1的水性油墨组合物，其中油墨着色剂选自颜料和染料，并且其中油墨着色剂的存在量以重量计约为0.1％-10％。
4.权利要求1的水性油墨组合物，其中非离子表面活性剂的存在量以重量计约为0.01％-10％。
5.权利要求2的水性油墨组合物，其中非离子表面活性剂和第二非离子表面活性剂各自的存在量以重量计约为0.01％-10％。
6.权利要求5的水性油墨组合物，其中非离子表面活性剂和第二非离子表面活性剂各自的存在量以重量计约为0.01％-2％。
7.权利要求2的水性油墨组合物，还包括存在量以重量计约为0.01％-10％的水溶性或水可分散的聚合粘合剂。
8.权利要求7的水性油墨组合物，其中粘合剂选自丙烯酸酯、聚酰胺、乙烯醇、乙酸乙烯酯、聚乙烯基吡咯烷酮、纤维素制品和聚氨酯及其组合。
9.权利要求8的水性油墨组合物，其中粘合剂是丙烯酸酯粘合剂。
10.权利要求1的水性油墨组合物，其中非离子表面活性剂选自烷氧基化辛基苯酚、烷基苯氧基聚(烯氧基)乙醇、硅氧烷乙二醇共聚物、聚环氧烷改性的聚二甲基硅氧烷、烷氧基化四甲基癸炔二醇、仲醇烷氧基化物、烷氧基化三甲基壬醇、聚氧乙烯醚、环氧乙烷/环氧丙烷共聚物、氟表面活性剂及其组合。
11.一种适用于在胶印介质上进行喷墨印刷的水性油墨组合物，所述油墨组合物包括：
a)有效量的油墨着色剂；
b)至少两种非离子表面活性剂，每一种的存在量以重量计约为0.01％-10％；并且
c)有效量的至少一种粘合剂。
12.权利要求11的水性油墨组合物，其中所述至少两种非离子表面活性剂中的至少一种具有约4-14的HLB值。
13.权利要求12的水性油墨组合物，其中所述至少两种非离子表面活性剂具有约4-14的HLB值。
14.权利要求11的水性油墨组合物，其中油墨着色剂是存在量以重量计约为0.1％-10％的颜料。
15.权利要求11的水性油墨组合物，其中油墨着色剂是存在量以重量计约为0.1％-10％的染料。
16.权利要求11的水性油墨组合物，其中粘合剂的存在量以重量计约为0.01％-10％，并且其中粘合剂选自丙烯酸酯、聚酰胺、乙烯醇、乙酸乙烯酯、聚乙烯基吡咯烷酮、纤维素制品和聚氨酯及其组合。
17.权利要求11的水性油墨组合物，其中所述至少两种非离子表面活性剂各自的存在量以重量计约为0.01％-2％。
18.权利要求11的水性油墨组合物，还包括溶剂，该溶剂选自丙二醇醚、戊二醇、吡咯烷酮、乙二醇、聚乙二醇、甘油及其组合，其中所述溶剂的存在量以重量计约为0.5％-50％。
19.权利要求11的水性油墨组合物，其中至少两种非离子表面活性剂中的每一种独立地选自烷氧基化辛基苯酚、烷基苯氧基聚(烯氧基)乙醇、硅氧烷乙二醇共聚物、聚环氧烷改性的聚二甲基硅氧烷、烷氧基化四甲基癸炔二醇、仲醇烷氧基化物、烷氧基化三甲基壬醇、聚氧乙烯醚、环氧乙烷/环氧丙烷共聚物、氟表面活性剂及其组合。
20.权利要求11的水性油墨组合物，其中粘合剂的重均分子量为约1000-15000。
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