发明内容
本发明的一个目的是提供一种喷墨打印方法,该方法能在各种具有表面层的油墨接受体上用相同体积的辐射固化喷墨墨滴产生大致相同的斑点大小(dotsize),其中表面层的厚度并不重要。
本发明的另一个目的是提供一种喷墨打印方法,该方法能在各种油墨接受体上用相同体积的辐射固化喷墨墨滴产生几乎相同的斑点大小,其中辐射固化喷墨油墨可不含有机溶剂。
本发明的这些和其他目的将在以下描述中凸显。
发明概述
我们吃惊地发现,以一定比例包含成膜聚合物树脂和无机填料的斑点大小控制流体可导致这样的喷墨打印方法,其中在提供了该斑点控制流体的表面层的不同油墨接受体上的斑点大小之差被极小化至30μm以下。
本发明的目的通过一种喷墨打印方法实现,该方法包括以下步骤:
a)提供油墨接受体;
b)在至少部分所述油墨接受体上用斑点大小控制流体提供表面层;
c)将至少一种辐射固化喷墨墨滴喷射在所述油墨接受体的所述表面层上;
其特征是所述斑点大小控制流体含有表面活性剂、成膜聚合物树脂和无机填料,其中比值P/F大于3.0,
P是成膜聚合物树脂的重量百分比,F是无机填料的重量百分比,它们都基于斑点大小控制流体的总重量,和
所述表面层中所述表面活性剂的含量为该表面层总干重的0.1-20%(重量)。
本发明的其他优点和实施方案将从以下描述中变得明显。
本发明详细描述
定义
本发明说明书中采用的术语“光化辐射”指能引发光化学反应的电磁辐射。
本发明说明书中采用的术语“紫外线辐射”指波长范围4-400nm的电磁辐射。
本发明说明书中采用的术语“UV”指紫外线辐射的缩写。
本发明说明书中采用的术语“DCF”指斑点控制流体(dot controlfluid)的缩写。
本发明说明书中采用的术语“引发剂”指Norrish I型引发剂、Norrish II型引发剂或光酸生成剂。
本发明说明书中采用的术语“Norrish I型引发剂”指激发后分裂,并立即产生引发基的引发剂。
本发明说明书中采用的术语“Norrish II型引发剂”指通过光化辐射活化,并通过氢提取或电子萃取从第二种化合物中形成自由基,变成实际的引发自由基的引发剂。
本发明说明书中采用的术语“光酸生成剂”指受光化辐射照射后产生光酸或半酸的引发剂。
本发明采用的术语“着色剂”指染料和颜料。
本发明采用的术语“染料”指在其应用的介质中和附属环境(ambient conditions pertainning)下的溶解度为10mg/L或更高的着色剂。
术语“颜料”在DIN 55943(这里参考引用)中定义为在附属环境下几乎不溶于应用介质中,从而在该介质中具有小于10mg/L的溶解度的无机或有机、彩色或非彩色着色剂。
本发明中采用的术语“填料”指添加到油墨接受体上的层中以改变其性能,例如粘性、不透明性或摩擦电性能的无机材料。
术语“烷基”指烷基中每个碳原子数的所有可能的变体,即对于3个碳原子是“正丙基和异丙基;对于4个碳原子是:正丁基、异丁基和叔丁基;对于5个碳原子是:正戊基、1,1-二甲基丙基、2,2-二甲基丙基和2-甲基丁基等。
术语“酰基”指-(C=O)-芳基和-(C=O)-烷基。
术语“脂族基”指饱和直链、支链和脂环烃基。
术语“不饱和脂族基”指含有至少一个双键或三键的直链、支链和脂环烃基。
本发明说明书中采用的术语“芳族基”指环状共轭碳原子的组件,其特征是具有大的共振能,例如苯、萘和蒽。
术语“脂环烃基”指不形成芳族基的环状共轭碳原子的组件,例如环己烷。
本发明说明书中采用的术语“取代的”指脂族基、芳族基或脂环烃基的一个或多个碳原子和/或一个或多个碳原子上的氢原子被氧原子、氮原子、硅原子、硫原子、磷原子、硒原子或碲原子代替。这种取代基包括羟基、醚基、羧酸基、酯基、酰氨基和胺基。
术语“杂芳族基”指其中至少一个环状共轭碳原子被氮原子或磷原子代替的芳族基。
术语“杂环基”指其中至少一个环状共轭碳原子被氧原子、氮原子、磷原子、硅原子、硫原子、硒原子或碲原子代替的芳环烃基。
斑点大小控制流体(Dotsize control fluid)
适合本发明的喷墨打印方法的斑点大小控制流体包含至少4种成分:(i)成膜聚合物树脂,(ii)无机填料,(iii)表面活性剂和(iv)溶剂。
适合本发明的喷墨打印方法的斑点大小控制流体具有大于3的P/F比值,其中P指成膜聚合物树脂的重量百分比,F指无机填料的重量百分比,二者都基于斑点大小控制流体的总重量。在一个优选实施方案中,P/F比值在3-500,更优选4-250,最优选5-148之间。
适合本发明的喷墨打印方法的斑点大小控制流体可含有一种或多种分散剂。
适合本发明的喷墨打印方法的斑点大小控制流体可含有一种或多种生物杀伤剂。
适合本发明的喷墨打印方法的斑点大小控制流体还可含有一种或多种优化表面层的涂层质量或改善斑点大小控制流体的喷射质量所需要的其他添加剂。
适合本发明的喷墨打印方法的斑点大小控制流体可涂覆、喷涂或喷射在油墨接受体上。该斑点大小控制流体优选通过喷墨技术涂覆在油墨接受体上,也可以仅喷射在预期会承载辐射固化图像的油墨接受体部分上。无机颗粒应足够小,使其能在喷墨打印装置中,尤其是在直径通常为10-50μm的喷嘴处自由流动。
斑点大小控制流体在油墨接受体上的涂覆量优选0.1-10g/m2,特别优选0.1-5g/m2。表面层的干态厚度优选0.1-10μm,特别优选0.1-5μm,最优选0.1-1.5μm。
在一个实施方案中,喷墨打印方法采用了斑点大小控制流体,该方法包括以下步骤:
a)在至少部分第一油墨接受体上,用含有成膜聚合物树脂和无机填料的斑点大小控制流体提供表面层,其中比值P/F大于3.0,P指成膜聚合物树脂的重量百分比,F指无机填料的重量百分比,二者都基于斑点大小控制流体的总重量;
b)在至少部分第二油墨接受体上用该斑点大小控制流体提供表面层,其中第二油墨接受体在化学组成上与第一油墨接受体不同;和
c)将至少一种辐射固化喷墨油墨液滴喷射在第一和第二油墨接受体的表面层上;
其特征在于:对于相同的辐射固化喷墨油墨液滴体积,第一油墨接受体和第二油墨接受体上的斑点大小之差不大于30μm。
在另一个实施方案中,喷墨打印方法采用了斑点大小控制流体,该方法包括以下步骤:
a)在至少部分第一油墨接受体上,用含有成膜聚合物树脂和无机填料的斑点大小控制流体提供表面层,其中比值P/F大于3.0,P指成膜聚合物树脂的重量百分比,F指无机填料的重量百分比,二者都基于斑点大小控制流体的总重量;
b)在至少部分第二油墨接受体上用该斑点大小控制流体提供表面层,其中第二油墨接受体在化学组成上与第一油墨接受体不同;和
c)将至少一种辐射固化喷墨油墨液滴喷射在第一和第二油墨接受体的表面层上,其中第一油墨接受体和第二油墨接受体上的斑点大小与辐射固化喷墨油墨液滴体积的商之差不大于0.7μm/pL。
成膜聚合物树脂
适合本发明的喷墨大于方法的斑点大小控制流体包含至少一种成膜聚合物树脂。在一个优选实施方案中,可用两种或多种成膜聚合物树脂进一步改善表面层的某些性能,例如可喷射性、涂层质量或粘性。
合适的成膜聚合物树脂包括诸如聚苯乙烯和聚甲基丙烯酸甲酯的有机颗粒;硅氧烷;蜜胺-甲醛缩聚物;脲-甲醛缩聚物;聚酯;聚氨酯;聚酯型聚氨酯;聚酰胺;诸如1,1-二氯乙烯/丙烯腈/丙烯酸三聚物或1,1-二氯乙烯/丙烯酸甲酯/衣康酸三聚物的1,1-二氯乙烯的共聚物;丙烯酸酯、甲基丙烯酸酯、乙烯基卤化物、乙烯基乙酸酯、苯乙烯、丙烯腈、链烯的均聚物和共聚物;纤维素及其衍生物;明胶;多糖;基于丁二烯和异戊二烯的橡胶状聚合物.
合适的成膜聚合物树脂可用选自丙烯酸酯、甲基丙烯酸酯、乙烯基酯、丙烯酸、甲基丙烯酸、衣康酸、1,1-二氯乙烯、聚异氰酸酯、芳族聚羧酸和多元醇的单体制备。
成膜聚合物树脂优选具有小于1μm,更优选小于300nm,特别优选小于100nm的平均粒径。
斑点大小控制流体中聚合物树脂的含量优选控制到能在100s-1剪切率下提供低于50mPa.s,优选低于30mPa.s,更优选低于10mPa.s的粘度。斑点大小控制流体中聚合物树脂的含量优选为1-13%(重量),更优选1.3-11%(重量),所有都基于斑点大小控制流体的总重量。
无机填料
适合本发明的喷墨大于方法的斑点大小控制流体包含至少一种无机填料,它可选自中性、阴离子和阳离子填料类型。
可采用的填料包括例如二氧化硅、滑石、粘土、水滑石、高岭土、硅藻土、碳酸钙、碳酸镁、碱性碳酸镁、铝硅酸盐、三氢氧化铝、氧化铝(氧化铝)、氧化钛、氧化锌、硫酸钡、硫酸钙、硫化锌、缎光白、诸如勃姆石的氧化铝水合物、氧化锆或混合的氧化物。
在一个优选实施方案中,可用两种或多种无机填料进一步改善例如涂层质量和粘性的表面层的某些性能。
无机填料优选具有小于0.8μm,更优选小于150nm,最优选小于20nm的平均粒径。
无机填料优选具有大于50m2/g,更优选大于200m2/g,最优选大于300m2/g的比表面积。
如果无机填料是阳离子型填料,它优选选自氧化铝水合物、氧化铝、氢氧化铝、硅酸铝和阳离子改性的氧化硅。
氧化铝水合物的优选类型是结晶勃姆石,或γ-AlO(OH)。有用的勃姆石类型包括粉末形式的来自SASOL的DISPERAL、DISPERAL HP14和DISPERAL 40;MARTINSWERK GmbH的MARTOXIN VPP2000-2和GL-3;液体勃姆石氧化铝体系,例如SASOL的DISPAL 23N4-20、DISPAL14N-25、DISPERAL AL25。关于氧化铝水合物的专利包括EP 500021 A(ASAHI GLASS)、EP 634286 A(ASAHI GLASS)、US 5624428(KIMBERLYCLARK)、EP 742108 A(ASAHI GLASS)、US 6238047(ASAHI GLASS)、EP 622244 A(CANON)和EP 810101 A(CANON)。
可用于本发明喷墨打印方法中的斑点大小控制流体的合适阳离子氧化铝(氧化铝)类型包括诸如SAINT-GOBAIN CERAMICS & PLASTICS INC.的NORTON E700的α-Al2O3型,和诸如DEGUSSA的ALUMINUM OXID C的γ-Al2O3型;诸如BAIKOWSKI CHEMIE的BAIKALOX CR15和CR30的其他氧化铝级别;BAIKOWSKI CHEMIE的DURALOX级别和MEDIALOX级别,BAIKOWSKI CHEMIE的BAIKALOX CR80、CR140、CR125、B105CR;CABOT的CAB-O-SPERSE PG003TM;SASOL的CATALOX GRADES和CATAPALGRADES,例如PLURALOX HP14/150;诸如ALUMINASOLTM 100的胶体Al2O3类型;NISSAN CHEMICAL INDUSTRIES的ALUMINASOLTM 200、ALUMINASOLTM 220、ALUMINASOLTM 300和ALUMINASOLTM 520,或ONDEONALCO的NALCOTM 8676。
其他可用的阳离子无机填料包括诸如Bayerite的三氢氧化铝,或诸如SASOL的PLURAL BT和Gibbsite的α-Al(OH)3;或诸如MARTINSWERK GmbH的MARTINALTM级别,诸如MARTINSWERK GmbH的MARTIFINTM OL104、MARTIFINTM OL107和MARTIFINTM OL110的MARTIFINTM级别,诸如JM HUBER COMPANY的MICRALTM 1440、MICRALTM1500、MICRALTM 632、MICRALTM 855、MICRALTM 916、MICRALTM 932、MICRALTM 932CM、MICRALTM 9400的MICRALTM级别,例如SHOWA DENKAK.K.的HIGILITETM H42或HIGILITETM H43M的HIGILITETM级别的γ-Al(OH)3。
用于本发明斑点大小控制流体的另一种合适的阳离子填料类型是诸如ONDEO NALCO的NALCOTM OOSS008的氧化锆,诸如NYACOL NANOTECHNOLOGIES的商标为ZR20/20、ZR50/20、ZR100/20和ZRYS4的乙酸盐稳定的ZrO2。
用于本发明斑点大小控制流体的合适混合氧化物包括SSASOL的SIRAL级别、NALCO的诸如NALCOTM 1056、NALCOTM TX10496、NALCOTMTX11678的胶体金属氧化物。
最优选的无机填料类型是二氧化硅,它本身可作为阴离子形式使用,或在阳离子表面改性后使用。二氧化硅作为填料在许多关于油墨接受元件的新老专利,例如US 4892591(MIZUSAWA INDUSTRIALCHEM)、US 4902568(CANON)、EP 373573A(CIBA GEIGY)、EP 423829A(OJIPAPER)、EP 487350A(XEROX)、EP 493100A(SANYO KOKUSAKUPULP)、EP 514633A(SCHOELLER FELIX JUN PAPEIER)等中都已公开。二氧化硅可选自诸如晶体二氧化硅、胶体二氧化硅、无定形二氧化硅、沉积二氧化硅、煅制二氧化硅、二氧化硅凝胶和球形和非球形二氧化硅的不同类型。二氧化硅可含有微量Al、Zr、Ti族的金属氧化物。
用于本发明喷墨打印方法中采用的斑点大小控制流体的合适的二氧化硅类型包括DEGUSSA-AG的AEROSILTM OX50(BET表面积50±15m2/g、平均初级粒径40nm、SiO2含量>99.8%,Al2O3含量<0.08%)、AEROSILTM MOX170(BET表面积170m2/g、平均初级粒径15nm、SiO2含量>98.3%,Al2O3含量为0.3-1.3%)、AEROSILTM MOX80(BET表面积80±20m2/g、平均初级粒径30nm、SiO2含量>98..3%,Al2O3含量为0.3-1.3%),或其他亲水AEROSILTM级别,它们可提供平均粒径小(<500nm)的水分散体。由BAYER AG以商标KIESELSOLTM,例如KIESELSOLTM 100、KIESELSOLTM 200、KIESELSOLTM 300和KIESELSOLTM500提供的胶体二氧化硅也非常适合用于本发明喷墨打印方法中采用的斑点大小控制流体。
其他合适的胶体二氧化硅级别包括GRACE GmbH的LudoxTM级别;MONSANTO的SytonTM 2XFS、SytonTM 240和SytonTM D30;NALCOCHEMICAL的NalcoTM 1030和NalcoTM 1034A;NISSAN CHEMICALINDUSTRIES的SnowtexTM Up和SnowtexTM OXS;NYACOL PRODUCT INC.的NyacolTM 5050;DEGUSSA的KieselsaeureTM D17和KieselsaeureTMX197;GRACE GmbH的SylojetTM 4001;以及CLARIANT的HighlinkNanoTM G502 31 liq。
可用于本发明喷墨打印方法中采用的斑点大小控制流体的最优选的二氧化硅类型是胶体二氧化硅。
斑点大小控制流体中填料的含量优选为该斑点大小控制流体总重的0.01-4%(重量),更优选0.1-2%(重量)。
分散剂
斑点大小控制流体可另外含有分散剂,以获得无机填料在斑点大小控制流体中稳定的分散体。
非聚合物以及某些聚合物分散剂的详细列表由MC CUTCHEON.Functional Materials,North American Edition.Glen Rock,N.J.:Manufacturing Confectioner Publishing Co.,1990,pp110-129公开。
DE 19636382(BAYER)、US 5720802(XEROX)、US 5713993(DUPONT)、PCT/GB 95/02501、US 5085689(BASF)和US 2303376(FUJITSUISOTEC)中还公开了合适的颜料稳定剂。
分散剂的掺入量一般为无机填料的2.5-200%(重量),更优选50-150%(重量)。
溶剂
斑点大小控制流体可含有水和/或诸如醇、氟化溶剂和双极极性溶剂的有机溶剂作为溶剂。优选的溶剂是水,其含量优选斑点大小控制流体总重的10-80%(重量),尤其优选20-50%(重量)。
合适的有机溶剂包括醇、芳烃、酮、酯、脂族烃、高级脂肪酸、山梨醇、溶纤剂、高级脂肪酸酯。合适的醇包括甲醇、乙醇、丙醇和1-丁醇、1-戊醇、2-丁醇、叔丁醇。合适的芳烃包括甲苯和二甲苯。合适的酮包括丁酮、甲基异丁基酮、2,4-戊二酮和六氟丙酮。也可采用甘油、甘油醚、N-甲基吡咯烷酮、N,N-二甲基乙酰胺、N,N-二甲基甲酰胺。
表面活性剂
适合本发明喷墨打印方法的斑点大小控制流体中可掺入表面活性剂。它们可以是例如JP62280068A(CANON)中公开的任何阳离子、阴离子、两性离子和非离子表面活性剂。
适合本发明喷墨打印方法的斑点大小控制流体中适合采用的表面活性剂包括N-烷基氨基酸盐、烷基醚羧酸盐、酰化肽、烷基磺酸盐、烷基苯和烷基萘磺酸盐、磺基琥珀酸盐、α-烯烃磺酸盐、N-酰基磺酸盐、磺化油、烷基磺酸盐、烷基醚磺酸盐、烷基烯丙基醚磺酸盐、烷基酰胺磺酸盐、烷基磷酸盐、烷基醚磷酸盐、烷基烯丙基醚磷酸盐、烷基和烷基烯丙基聚氧乙烯醚、烷基烯丙基甲醛缩合的酸盐、烷基烯丙基醚磺酸盐、烷基酰胺磺酸盐、烷基磷酸盐、烷基醚磷酸盐、烷基烯丙基醚磷酸盐烷基和烷基烯丙基聚氧乙烯醚、烷基烯丙基甲醛缩合的聚氧乙烯醚、带有聚氧丙烯的嵌段聚合物、聚氧乙烯聚氧丙基烷基醚、乙二醇酯的聚氧乙烯醚、山梨醇酯的聚氧乙烯醚、聚乙二醇脂族酸酯、甘油酯、丙二醇酯、糖酯、氟代C2-C10烷基羧酸、N-全氟辛烷磺酰基谷氨酸二钠、3-(氟C6-C11烷氧基)-1-C3-C4烷基磺酸钠、3-(ω-氟-C6-C8链烷醇基-N-乙基氨基)-1-丙烷磺酸钠、N-[3-(全氟辛烷磺酰胺)-丙基]-N,N-二甲基-N-羧基亚甲基铵甜菜碱、氟-C11-C20烷基羧酸、全氟-C7-C13烷基羧酸、全氟辛烷磺酸二乙醇酰胺、全氟-C4-C12烷基磺酸锂、全氟-C4-C12烷基磺酸钾和全氟-C4-C12烷基磺酸钠、N-丙基-N-(2-羟乙基)全氟辛烷磺酰胺、全氟-C6-C10烷基磺酰胺丙基磺酰基氨基乙酸盐、双(N-全氟辛基磺酰基-N-乙醇氨基乙基)磷酸盐、单全氟C6-C16烷基乙基磷酸盐和全氟烷基甜菜碱。
适合用于本发明喷墨打印方法适用的斑点大小控制流体的阳离子表面活性剂包括N-烷基二甲基氯化铵、棕榈基三甲基氯化铵、十二烷基二甲基胺、十四烷基二甲基胺、乙氧基化烷基胍-胺配合物、油胺羟基丙基bistrimonium氯化物、油酰基咪唑啉、硬脂酰基咪唑啉、椰油胺乙酸盐、棕榈酸胺、二羟基乙基椰油胺、椰油基三甲基氯化铵、烷基聚甘油醚硫酸铵、乙氧基化油胺、月桂基吡啶鎓氯化物、N-油酰基-1,3-二氨基丙烷、硬脂酰氨基丙基二甲基乳酸胺、椰子脂酰胺、油酰基羟乙基咪唑啉、异硬脂酰基乙基imidonium ethosulphate、月桂酰氨基丙基PEG-dimoniumchloride磷酸盐、棕榈酰基三甲基氯化铵,以及鲸蜡基三甲基溴化铵。
特别适合用于本发明喷墨打印方法适用的斑点大小控制流体的表面活性剂是例如US 4781985(JAMES RIVER GRAPHICS)中描述的具有结构:F(CF2)4-9CH2CH2SCH2CH2N+R3X-的氟碳表面活性剂,其中R是氢或烷基;以及US 5084340(KODAK)中描述的具有结构:CF3(CF2)mCH2CH2O(CH2CH2O)nR的氟碳表面活性剂,其中m=2-10;n=1-18;R是氢或1-10碳原子烷基。这些表面活性剂可从DuPont和3M商购。
表面层中表面活性剂的浓度优选为表面层总干重的0.1-20%(重量),更优选0.2-15%(重量),最优选2-10%(重量)。
生物杀伤剂
用于斑点大小控制流体的合适的生物杀伤剂包括脱氢乙酸钠、2-苯氧基乙醇、苯甲酸钠、吡啶硫-1-氧化钠、对羟基苯甲酸乙酯和1,2-苯并异噻唑啉-3-酮及其盐。优选用于斑点大小控制流体的生物杀伤剂是AVECIA BIOCIDES提供的ProxelTM GXL和ProxelTM Ultra-5。
斑点大小控制流体中生物杀伤剂的优选添加量为0.001-3%(重量),更优选0.01-1.00%(重量)。
其他添加剂
为了改善无机填料颗粒的分散性,斑点大小控制流体可含有各种无机盐和酸或碱作为pH值调节剂。
斑点大小控制流体中还可添加稳定剂、流平性添加剂、交联剂、增塑剂、抗静电控制剂、气味控制剂、间隔剂和诸如蜡的物理膜性能调节剂。
油墨接受体
适合本发明喷墨打印方法的油墨接受体不限于任何特定类型,但优选的是基本上不吸收水溶液的油墨接受体。例如,标准纸是吸收性油墨接受体。另一方面,树脂涂布纸,例如聚乙烯涂布纸或聚丙烯涂布纸,是基本上不吸收水溶液的,因此非常适合。
适合本发明喷墨打印方法的油墨接受体可以是透明的、半透明的或不透明的。油墨接受体可以是着色的或镀金属的。
适合本发明喷墨打印方法的油墨接受体是聚合物基材,例如乙酸·丙酸纤维素酯、乙酸·丁酸纤维素酯、诸如聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)和聚萘二甲酸乙二醇酯(PEN)的聚酯;定向聚苯乙烯(OPS);定向尼龙(ONy);聚丙烯(PP)、定向聚丙烯(OPP);聚氯乙稀(PVC);和各种聚酰胺、聚碳酸酯、聚酰亚胺、聚烯烃、聚(乙烯基乙缩醛)、聚醚和聚磺酰胺、不透明白色聚酯和聚对苯二甲酸乙二醇酯与聚丙烯的挤压掺和物。丙烯酸树脂、酚树脂、玻璃和金属也可用作油墨接受体。其他合适的油墨接受体材料可在Modern Approaches toWettability:Theory and Applications.SCHRADER,Malcolm等编辑,纽约:Plenum Press,1992,ISBN 0306439859中找到。
一种优选的油墨接受体类型是提供了自粘合背面层的油墨接受体。自粘合PVC油墨接受体的合适实例包括AVERY-DENNISON提供的MPITM乙烯基类、METAMARK提供的DigitalTM乙烯基类、MULTI-FIX提供的Multi-fixTM数字式白色乙烯基类和GRAFITYP提供的GrafiprintTM乙烯基类。
油墨接受体还可掺入矿物质颗粒作为填料,例如含有CaCO3的PET、含有TiO2的PET、a-PET和PET-g。
聚酯膜基材,特别是聚对苯二甲酸乙二醇酯对于某些应用,特别是具有优异的尺寸稳定性的类型是优选的。
油墨接受体也可由诸如金属氧化物或金属(例如铝和铁)的无机材料制成。
其他合适的油墨接受体可选自特等纸板、木材、复合板、涂布塑料、帆布、纺织品、玻璃、植物纤维制品、皮革、磁性材料和陶瓷。
辐射固化油墨
适于本发明喷墨打印方法的辐射固化喷墨油墨含有至少两种成分:(i)辐射固化化合物,和(ii)光致引发剂。
辐射固化化合物可选自能通过喷墨打印机的固化措施聚合的单体和/或低聚物。
辐射固化喷墨油墨优选还含有至少一种着色剂,即颜料或染料。
辐射固化喷墨油墨可含有聚合抑制剂,以通过加热或光化辐射抑制聚合。优选的是在喷墨油墨制备期间添加抑制剂。
辐射固化喷墨油墨可另外含有至少一种树脂,以获得着色剂在喷墨油墨中稳定的分散体。
辐射固化喷墨油墨优选还含有至少一种表面活性剂。
辐射固化喷墨油墨优选还含有至少一种溶剂。
如果存在溶剂,辐射固化喷墨油墨优选另外含有至少一种湿润剂,以避免喷嘴堵塞,因为湿润剂能降低油墨的蒸发速度。
适于本发明喷墨打印方法的辐射固化喷墨油墨可添加生物杀伤剂,以防止讨厌的微生物生长,喷墨油墨长时间放置后会产生微生物。生物杀伤剂可单独使用或结合使用。
辐射固化喷墨油墨可含有诸如缓冲剂、抗成型剂、pH值调节剂、导电率调节剂、螯合剂、防锈剂、光稳定剂、抗氧化剂、增稠剂、dendrimers等的添加剂。这种添加剂可根据需要以任何有效的量包含在喷墨油墨中。适合本发明油墨的pH值控制剂的实例包括但不限于酸和碱,包括诸如氢氧化锂、氢氧化钠和氢氧化钾的碱金属氢氧化物。当然其含量取决于包含的具体成分。
喷墨打印机通常使用由许多辐射固化喷墨油墨组成的辐射固化喷墨油墨组。
辐射固化化合物
辐射固化喷墨油墨含有通过喷墨打印机的固化措施聚合的单体和/或低聚物。单体、低聚物或预聚物可具有不同的官能度,而且可采用包括单官能、双官能、三官能和高官能度单体、低聚物和/或预聚物的结合的混合物。这些成分是可固化的,一般是可光致固化的,例如可紫外线固化的,而且应该在打印后粘附在油墨接受体表面,并起到粘合着色剂的作用。优选的是两种或多种相同官能度的单体的混合物。特别优选的是两种双官能单体的混合物。
辐射固化喷墨油墨的粘度可通过改变单体与低聚物之比调节。
可采用任何常用的自由基聚合方法、采用光酸或光碱生成剂的光致固化体系,或光诱导选择性共聚反应。通常优选自由基聚合和阳离子聚合,也可采用不需要引发剂的光诱导选择性共聚反应。此外,这些体系的结合的杂化体系也是有效的。
阻离子聚合在有效性上更优异,因为通过氧而缺乏聚合反应的抑制,然而它既缓慢又昂贵.如果采用阳离子聚合,优选的是将环氧化合物与氧杂环丁烷(oxetane)化合物一起使用,以提高聚合反应速度.自由基聚合是优选的聚合方法.
可采用本领域公知的任何可聚合化合物。辐射固化喷墨油墨中的辐射固化化合物可以是单官能和/或多官能的丙烯酸酯单体、低聚物或预聚物,例如丙烯酸异戊酯、丙烯酸硬脂酰酯、丙烯酸月桂酯、丙烯酸辛酯、丙烯酸癸酯、isoamylstyl丙烯酸酯、丙烯酸异硬脂酰基、丙烯酸2-乙基己基二甘油酯、丙烯酸2-羟丁酯、2-丙烯酰氧乙基六氢邻苯二甲酸、丙烯酸丁氧基乙酯、丙烯酸乙氧基二甘醇酯、丙烯酸甲氧基二甘醇酯、丙烯酸甲氧基聚乙二醇酯、丙烯酸甲氧基丙二醇酯、丙烯酸苯氧基乙酯、丙烯酸四氢糠酯、丙烯酸异冰片酯、丙烯酸2-羟乙酯、丙烯酸2-羟丙酯、丙烯酸2-羟基-3-苯氧基丙酯、诸如US4857630(DU PONT)中描述的乙烯基醚丙烯酸酯、2-(乙烯基氧)乙基丙烯酸酯、2-丙烯酰氧乙基邻苯二甲酸、2-丙烯酰氧乙基-2-羟乙基邻苯二甲酸、内酯改性的柔性丙烯酸酯,以及丙烯酸叔丁基环己酯、二丙烯酸三甘醇酯、二丙烯酸四乙二醇酯、聚二丙烯酸乙二醇酯、二丙烯酸二丙二醇酯、二丙烯酸三丙二醇酯、二丙烯酸1,4-丁二醇酯、二丙烯酸1,6-己二醇酯、二丙烯酸1,9-壬二醇酯、二丙烯酸新戊二醇酯、二羟甲基三环癸烷二丙烯酸酯、双酚A EO(环氧乙烷)加成物二丙烯酸酯、双酚A PO(环氧丙烯)加成物二丙烯酸酯、羟基新戊酸酯二丙烯酸新戊二醇酯、丙氧基化二丙烯酸新戊二醇酯、烷氧基化二羟甲基三环癸烷二丙烯酸酯和聚二丙烯酸1,4-丁二醇酯、三羟甲基丙烷三丙烯酸酯、EO改性的三羟甲基丙烷三丙烯酸酯、三丙烯酸三(丙二醇)酯、己内酯改性的三羟甲基丙烷三丙烯酸酯、三丙烯酸季戊四醇酯、四丙烯酸季戊四醇酯、四丙烯酸季戊四醇乙氧基酯、六丙烯酸二季戊四醇酯、二三羟甲基丙烷四丙烯酸、三丙烯酸甘油丙氧基酯、己内酰胺改性的六丙烯酸二季戊四醇酯、诸如N-乙烯基己内酰胺或N-乙烯基甲酰胺的N-乙烯基酰胺;或丙烯酰胺或诸如丙烯酰吗啉的取代的丙烯酰胺;以及诸如US 5196502(KODAK)中描述的氨基官能化的聚醚丙烯酸酯。
此外,上述丙烯酸酯对应的甲基丙烯酸可与这些丙烯酸酯一起使用。在甲基丙烯酸酯中,优选的是甲基丙烯酸甲氧基聚乙二醇酯、甲基丙烯酸甲氧基三甘醇酯、4-(乙烯基氧)丁基甲基丙烯酸酯、诸如JP62280068A(CANON)中描述的乙烯基醚丙烯酸酯、甲基丙烯酸羟乙酯、甲基丙烯酸苯氧基乙酯、甲基丙烯酸环己酯、二甲基丙烯酸四乙二醇酯,和聚二甲基丙烯酸乙二醇酯,因为它们对油墨接受体表面有较高的灵敏度和更高的粘性。
此外,喷墨油墨还可含有可聚合低聚物。这些可聚合低聚物的实例包括环氧丙烯酸酯、脂族尿烷丙烯酸酯、芳族尿烷丙烯酸酯、聚酯丙烯酸酯和直链丙烯酸低聚物。
辐射固化喷墨油墨优选含有低于20%(重量),更优选低于15%(重量)的单官能单体(以总油墨重量计)。
引发剂
引发剂是一种催化剂,通常称为光致引发剂,用于引发聚合反应。光致引发剂需要较少的能量激活单体和低聚物形成聚合物。光致引发剂吸收光,并负责制备自由基或阳离子。自由基或阳离子是诱发单体、低聚物和聚合物以及多官能单体和低聚物的聚合反应的高能物质,从而也诱发交联。
Norrish I型引发剂是在受激后分裂,并立即产生引发自由基的引发剂。
优选的Norrish I型引发剂选自苯偶姻醚、苯偶酰乙缩醛、α,α-二烷氧基乙酰苯、α-羟烷基苯酮、α-氨烷基苯酮、酰基氧膦、酰基硫膦、α-卤酮、α-卤砜和α-卤苯基乙醛酸酯。
Norrish II型引发剂是通过光化辐射活化,并通过氢提取或电子萃取从第二种化合物(协合剂)中形成自由基,变成实际的引发自由基的引发剂。
优选的Norrish II型引发剂选自二苯酮类、噻吨酮类、1,2-二酮类和蒽醌类。
合适的Norrish I型和II型引发剂公开在CRIVELLO,J.V.等的第III卷:《用于自由基阳离子和阴离子光致聚合的光致引发剂》(Photoinitiators for Free Radical Cationic & AnionicPhotopolymerization),第2版,BRADLEY,G.编辑,英国伦敦:JohnWiley and Sons Ltd.,1998,第287-294页中。
引发剂的优选用量为油墨总重的1-50%(重量),更优选油墨总重的1-25%(重量)。
光化辐射照射可通过改变波长或强度用两步实现。在这种情况下,优选的是两种引发剂一起使用。
公知的合适光致引发剂的商标包括可从CIBA SPECIALTYCHEMICALS获得的IrgacureTM 184、IrgacureTM 500、IrgacureTM 907、IrgacUreTM 369、IrgacureTM 1700、IrgacureTM 651、IrgacureTM 819、IrgacureTM 1000、IrgacureTM 1300、IrgacureTM 1870、DarocurTM 1173、DarocurTM 4265和DaTocurTM ITX,可从BASF AG获得的Lucerin TPO,可从LAMBERTI获得的EsacureTM KT046、EsacureTM KIP150、EsacureTMKT37和EsacureTM EDB,可从SPECTRA GROUP Ltd.获得的H-NuTM 470和H-NuTM 470X。
协合剂(synergists)
可采用本领域公知的任何协合剂或共引发剂。优选的共引发剂选自脂族胺、芳族胺和硫醇。特别优选叔胺、杂环硫醇和4-二烷氨基苯甲酸衍生物。
抑制剂
合适的聚合抑制剂包括酚类抗氧化剂、位阻胺光稳定剂、磷类抗氧化剂、(甲基)丙烯酸酯单体中常用的氢醌一甲醚,也可采用氢醌、叔丁基儿茶酚、焦棓酚。其中特别优选在衍生自丙烯酸的分子中具有双键的酚化合物,因为即使在封闭的无氧环境中加热,它们也具有保持聚合的作用。合适的抑制剂是例如Sumitomo Chemical Co.,Ltd.制造的SumilizerTM GA-80、SumilizerTM GM和SumilizerTM GS;可从RAHN获得的GenoradTM 16。
由于过量添加这些聚合抑制剂会降低油墨的固化灵敏度,因此优选的是在掺和前确定能防止聚合的用量。聚合抑制剂的用量通常为油墨总重的200-20000ppm。
着色剂
着色剂可以是染料,但优选颜料或它们的结合。可采用有机和/或无机颜料。
颜料颗粒应足够小,使其能在喷墨打印装置中,特别是在直径通常为10-50μm的喷嘴处自由流动。颗粒尺寸还会影响颜料分散体的稳定性。同样理想的是为使色料强度最高而采用小颗粒。分散在喷墨油墨中的颜料的颗粒应具有小于10μm,优选小于3μm,最优选小于1μm的粒径。颜料颗粒的平均粒径优选0.05-0.5μm。极细颜料分散体及其制备方法公开在例如EP 776952A(KODAK)、US 5538548(BROTHER)、US 5443628(VIDEOJET SYSTEMS)、EP 259130(OLIVETTI)、US 5285064(EXTREL)、EP 429828A(CANON)和EP 526198A(XEROX)中。
颜料颗粒应足够小,使其能在喷墨打印装置中,特别是在直径通常为10-50μm的喷嘴处自由流动.颗粒尺寸还会影响颜料分散体的稳定性.同样理想的是为使色料强度最高而采用小颗粒.
颜料的平均粒径应为0.005-15μm。优选的平均颜料粒径为0.0055-5μm,更优选0.005-1μm,特别优选0.005-0.3μm。也可采用更大的颜料粒径,只要能实现本发明的目的即可。
颜料可以是黑色、青色、品红色、黄色、红色、橙色、紫色、蓝色、绿色、棕色、它们的混合物等。
用于辐射固化喷墨油墨的合适颜料包括The Colour Index,1-8卷,Society of Dyers and Colourists,Yorkshire,英国中描述的具有以下牌号的颜料:C.I.颜料黄17、C.I.颜料蓝27、C.I.颜料红49:2、C.I.颜料红81:1、C.I.颜料红81:3、C.I.颜料红81:x、C.I.颜料黄83、C.I.颜料红57:1、C.I.颜料红49:1、C.I.颜料紫23、C.I.颜料绿7、C.I.颜料蓝61、C.I.颜料红48:1、C.I.颜料红52:1、C.I.颜料紫1、C.I.颜料白6、C.I.颜料蓝15、C.I.颜料黄12、C.I.颜料蓝56、C.I.颜料橙5、C.I.颜料黄14、C.I.颜料红48:2、C.I.颜料蓝15:3、C.I.颜料黄1、C.I.颜料黄3、C.I.颜料黄13、C.I.颜料橙16、C.I.颜料黄55、C.I.颜料红41、C.I.颜料橙34、C.I.颜料蓝62、C.I.颜料红22、C.I.颜料红170、C.I.颜料红88、C.I.颜料黄151、C.I.颜料红184、C.I.颜料蓝1:2、C.I.颜料红3、C.I.颜料蓝15:1、C.I.颜料蓝15:3、C.I.颜料蓝15:4、C.I.颜料红23、C.I.颜料红112、C.I.颜料黄126、C.I.颜料红169、C.I.颜料橙13、C.I.颜料红1-10、12、C.I.颜料蓝1:X、C.I.颜料黄42、C.I.颜料红101、C.I.颜料棕6、C.I.颜料棕7、C.I.颜料棕7:X、C.I.颜料金属1、C.I.颜料金属2、C.I.颜料黄128、C.I.颜料黄93、C.I.颜料黄74、C.I.颜料黄138、C.I.颜料黄139、C.I.颜料黄154、C.I.颜料黄185、C.I.颜料黄180、C.I.颜料红122、C.I.颜料红184、桥铝酞菁颜料和颜料的固体溶液。
对于辐射固化黑色油墨,合适的颜料材料包括诸如来自Cabot Co.的Regal 400R、Mogul L、Elftex 320,或来自DEGUSSA Co.的CarbonBlack FW18、Special Black 250、Special Black 350、Special Black550、Printex 25、Printex 35、Printex 150T,以及C.I.颜料黑7和C.I.颜料黑11。合适颜料的其他实例公开在US 5389133(XEROX)中。
颜料还可选自HERBST,W.等在Industrial Organic Pigments,Production,Properties,Applications.第2版,VCH,1997中描述的颜料。
特别优选的颜料是颜料黄1、3、10、12、13、14、17、65、73、74、75、83、93、109、120、128、138、139、150、151、154、155、180、185;颜料红17、22、23、57:1、122、144、146、170、176、184、185、188、202、206、207、210;颜料蓝15:1、颜料蓝15:2、颜料蓝15:3、颜料蓝15:4和颜料蓝16。
树脂
辐射固化喷墨油墨还可含有树脂,也称为颜料稳定剂或分散剂,以获得颜料在喷墨油墨中稳定的分散体。
颜料可作为包含分散剂的分散体添加到辐射固化喷墨油墨中。
合适的树脂:石油类树脂(例如苯乙烯类、丙烯酰基类、聚酯类、聚氨酯类、酚类、丁醛类、纤维素类和松香类);和热塑性树脂(例如聚氯乙稀、乙烯基乙酸酯类)。这些树脂的具体实例包括丙烯酸酯共聚物、苯乙烯-丙烯酸酯共聚物、缩醛化和不完全皂化的聚乙烯醇和乙烯基乙酸酯共聚物。公知的商购树脂是从AVECIA获得的商标SolsperseTM32000和SolsperseTM 39000、从EFKA CHEMICALS BV获得的EFKATM4046、从BYK CHEMIE GmbH获得的DisperbykTM 168。
非聚合物以及某些聚合物分散体的详细清单由MC CUTCHEON,《功能材料》,北美版,Glen Rock,N.J.:Manufacturing ConfectionerPublishing Co.,1990,110-129页公开。
合适的颜料稳定剂还公开在DE 19636382(BAYER)、US 5720802(XEROX)、US 5713993(DU PONT)、PCT/GB95/02501、US 5085689(BASF)和US 2303376(FUJITSU ISOTEC)中。
典型的树脂添加量为颜料的2.5-200%(重量),优选50-150%(重量)。
表面活性剂
辐射固化喷墨油墨可含有至少一种表面活性剂。表面活性剂可以是阴离子、阳离子、非离子或两性离子表面活性剂,其总添加量通常为油墨总重的20%(重量)以下,特别是10%(重量)以下。
氟化的或硅氧烷化合物可用作表面活性剂,然而潜在的缺点是会被来自喷墨食品包装材料的食品提取,因为这种表面活性剂不会交联。因此优选采用具有表面活性作用的可共聚单体,例如硅氧烷改性的丙烯酸酯、硅氧烷改性的甲基丙烯酸酯、氟化丙烯酸酯和氟化甲基丙烯酸酯。
溶剂
辐射固化喷墨油墨可含有水和/或诸如醇、氟化溶剂和双极极性溶剂的有机溶剂作为溶剂。溶剂的浓度优选为辐射固化喷墨油墨总重的10-80%(重量),特别优选20-50%(重量)。
辐射固化喷墨油墨优选不含有挥发性成分,但有时也能有益地在这种油墨中掺入极少量的有机溶剂,以改善紫外线固化后与油墨接受体表面的粘性。此时添加的溶剂可以是不产生耐溶剂性和VOC问题的任何数量,优选为辐射固化喷墨油墨总重的0.1-5.0%(重量),特别优选0.1-3.0%(重量)。
合适的有机溶剂包括醇、芳烃、酮、酯、脂族烃、高级脂肪酸、山梨醇、纤维素、高级脂肪酸酯。合适的醇包括加成、乙醇、丙醇和1-丁醇、1-戊醇、2-丁醇、叔丁醇。合适的芳烃包括甲苯和二甲苯。合适的酮包括甲基乙基酮、甲基异丁基酮、2,4-戊二酮和六氟丙酮。也可采用甘油、甘油醚、N-甲基吡咯烷酮、N,N-二甲基乙酰胺、N,N-二甲基甲酰胺。
湿润剂
合适的湿润剂包括三醋精、N-甲基-2-吡咯烷酮、甘油、脲、硫脲、亚乙基脲、烷基脲、烷基硫脲、二烷基脲和二烷基硫脲;二元醇,包括乙二醇、丙二醇、丙三醇、丁二醇、戊二醇和己二醇;二醇类,包括丙二醇、聚丙二醇、乙二醇、聚乙二醇、二甘醇、四乙二醇,以及它们的混合物和衍生物。优选的湿润剂是聚乙二醇,它在喷墨油墨配方中的添加量为该配方的0.1-30%(重量),更优选0.1-10%(重量),最优选约4.0-7.0%(重量)。
生物杀伤剂
对辐射固化喷墨油墨合适的生物杀伤剂包括脱氢乙酸钠、2-苯氧基乙醇、苯甲酸钠、吡啶硫-1-氧化钠、对羟基苯甲酸钠和1,2-苯并异噻唑啉-3-酮及其盐。对辐射固化喷墨油墨优选的生物杀伤剂是来自AVECIA BIOCIDES的ProxelTM GXL。
生物杀伤剂优选的添加量为辐射固化喷墨油墨的0.001-3%(重量),更优选0.01-1.00%(重量)。
具体实施方式
实施例
本发明将通过以下实施例详细描述。然而本发明并不限于这些实施例。
测量方法
1、斑点大小
斑点大小用IMAGEEXPERT提供的采用MEDIA CYBERNETICS的Image-Pro图像分析软件的ImageXpertTM装置测定。斑点大小测量通过测量单个斑点的直径而忽略任何附属物来进行,附属物是由另一个喷墨油墨液滴或由同一喷墨油墨液滴的一部分产生的重叠斑点。斑点大小以测量的约100个斑点的平均值测定。
2、MDD
MDD是Maximum Difference in Dotsize(最大斑点大小差)的缩写。它是具有相同表面层或没有表面层的给定的一组油墨接受体中第一和第二油墨接受体之间斑点大小的最大差别的绝对值。
材料
实施例中使用的所有材料很容易从诸如ALDRICH CHEMICAL Co.(比利时)的标准商业来源获得,除非另外指定。实施例中使用的“水”是去离子水。采用以下材料:
LATEX-1根据以下方法制备:
在反应器中加入1.69kg丙烯酸乙酯(CAS 140-88-5)、0.422kg甲基丙烯酸(CAS 79-41-4)、0.352kg十二烷基硫酸钠(CAS 151-21-3)和2.163kg去离子水制备预制乳状液。
在第二个容器中加入95g去离子水和5.92g偏亚硫酸氢钠(CAS7681-57-4)制备还原器溶液。溶解后,加入去离子水至127mL。
将6.64g过硫酸铵溶解在110g去离子水中制备引发剂溶液。
在反应器中加入2.5kg去离子水并以75rpm搅拌。升温至70℃。将引发剂溶液加入预制乳状液中并搅拌15分钟。然后在70℃的反应器中加入0.66g偏亚硫酸氢钠和0.47L含有引发剂溶液的预制乳状液。升温至75℃。在75℃下开始反应并进一步升高反应温度。停止加热反应器,并用1小时分别加入剩余的预制乳状液和还原器溶液。升温至95℃并在剩下的反应期间保持95℃。在加入这两种流体后,用0.57kg去离子水清洗预制乳状液反应器,并用0.11kg去离子水清洗还原器容器。然后将清洗水泵入反应器中。加入该清洗水后,在95℃下搅拌该反应混合物1小时。在真空下进行去单体化,直到0.57L液体都缩合。冷却反应混合物并用去离子水调节到含有27%(重量)的固体然后过滤。
LATEX-2是从ZENECA RESINS BV获得的NEOCRYL A639,它含有45%固体。
LATEX-3根据以下方法制备:
将514.75g苯乙烯-马来酸共聚物的一钠盐的10%(重量)溶液搅拌加热到65℃。在整个制备期间使该反应混合物保持在氮气气氛下。当溶液达到65℃时,加入7.2g K2S2O8。在65℃下搅拌该溶液2小时,然后冷却到室温获得溶液A。
在20L的反应器中将1823.12g去离子水、10324.6g甲醇、3217.87g甲基丙烯酸甲酯、65.67g甲基丙烯酸硬脂酰酯、65.67g壬基酚聚乙二醇醚(Hostapal B)和4g柠檬酸混合。以55rpm搅拌该反应混合物,在该溶液表面下通以氮气流,并加热到65℃。然后在3分钟内搅拌加入492.5g溶液A。在65℃的目标温度下继续反应。加入溶液A1分钟后,清澈的溶液逐步变成乳白色分散体。将反应混合物冷却到室温,并通过孔径50μm的尼龙织物过滤。最终的分散体具有约20%(重量)的固体含量。通过在沉淀颗粒(几个星期)后滗析,并通过用去离子水代替滗析溶液而将分散体脱醇。
LATEX-4是基于88%(重量)1,1-二氯乙烯、10%(重量)丙烯酸甲酯和2%(重量)衣康酸的共聚物(CAS 29757-50-4),并含有基于该共聚物重量的2.5%(重量)Hostapon T的成膜聚合物树脂的30%溶液。
KIESELSOLTM 100和KIESELSOLTM 500是从BAYER AG获得的胶体二氧化硅,其中数字指每克的表面积(m2)。
SIL-500是KIESELSOLTM 500的15%水分散体。
SIL-100是KIESELSOLTM 100的36%水分散体。
NaOH-sol是氢氧化钠的8%水溶液。
MersolatTM H是来自BAYER的仲链烷烃磺酸酯的混合物。
MERSOL是MersolatTM H的4.85%水溶液。
HostaponTM T粉是来自CLARIANT的阴离子分散剂。
ArkopalTM N060是来自CLARIANT的壬基酚乙氧基化物型表面活性剂。
TSC 033TM是从AGFA获得的青色着色剂(CAS 152876-71-6)。
Carbon Black MA8TM是从MITSUBISHI CHEMICAL获得的炭黑。
SunfastTM Blue 249-1284是从SUN CHEMICAL获得的青色颜料(颜料蓝15:3)。
HostapermTM Red E5B02是从CLARIANT获得的品红颜料(颜料紫19)。
DPGDATM是从UCB获得的双官能丙烯酸酯单体。
CraynorTM CN 501是从CRAY VALLEY获得的单体。
SartomerTM SR9003是从SARTOMER获得的双官能丙烯酸酯单体。
SartomerTM SR339是从SARTOMER获得的丙烯酸2-苯氧基乙酯。
CraynorTM CN 386是从CRAY VALLEY获得的胺改性的丙烯酸酯协合剂。
DarocurTM ITX是从CIBA SPECIALTY CHEMICALS获得的光致引发剂。
SolsperseTM 32000是从AVECIA获得的树脂。
SolsperseTM 5000是从AVECIA获得的树脂。
BykTM-333是从BYK CHEMIE GmbH获得的表面活性剂。
ProxelTM Ultra-5是从AVECIA BIOCIDES,UK获得的生物杀伤剂。
NMP是N-甲基吡咯烷酮。
SURF-sol是323mL NMP、30mL ProxelTM Ultra-5和90g ArkopalTMN060在557mL水中的水溶液。
CUNO过滤器从CUNO Belux获得。
斑点大小控制流体
斑点大小控制流体DCF-1至DCF-9通过根据表1和表2混合成分LATEX-1、LATEX-2、LATEX-3、NaOH-sol、SURF-sol和SIL-500制备.然后用水稀释该溶液至4L,并用5μm的CUNO过滤器过滤.
表1
成分 |
DCF-1(in mL) |
DCF-2(in mL) |
DCF-3(in mL) |
DCF-4(in mL) |
DCF-5(in mL) |
水 |
3584 |
3792 |
3168 |
3530 |
3765 |
LATEX-1 |
4 |
4 |
4 |
4 |
4 |
NaOH-sol |
24 |
12 |
48 |
24 |
12 |
SURF-sol |
120 |
60 |
240 |
120 |
60 |
LATEX-2 |
226 |
113 |
452 |
200 |
100 |
SIL-500 |
40 |
20 |
80 |
120 |
60 |
LATEX-3 |
6 |
3 |
12 |
6 |
3 |
表2
成分 |
DCF-6(in mL) |
DCF-7(in mL) |
DCF-8(in mL) |
DCF-9(in mL) |
水 |
3060 |
3476 |
3738 |
2952 |
LATEX-1 |
4 |
4 |
4 |
4 |
NaOH-sol |
48 |
24 |
12 |
48 |
SURF-sol |
240 |
120 |
60 |
240 |
LATEX-2 |
400 |
174 |
87 |
348 |
SIL-500 |
240 |
200 |
100 |
400 |
LATEX-3 |
12 |
6 |
3 |
12 |
斑点大小控制流体DCF-10通过混合246mL LATEX-4、48mL SIL-100和10mL MERSOL根据表3制备。然后用水稀释该溶液至1L,并用5μm CUNO过滤器过滤。
表3
成分 |
DCF-10(in mL) |
水 |
696 |
LATEX-4 |
246 |
SIL-100 |
48 |
MERSOL |
10 |
斑点大小控制流体DCF-11通过根据表4混合成分LATEX-1、LATEX-2、LATEX-3、NaOH-sol、SURF-sol和SIL-500制备。
表4
成分 |
DCF-11(in mL) |
水 |
1761 |
LATEX-1 |
12 |
NaOH-sol |
4 |
SURF-sol |
60 |
LATEX-2 |
100 |
SIL-500 |
60 |
LATEX-3 |
3 |
油墨接受体
REC-1是从AGFA-GEVAERT以P175C PLAIN/ABAS获得的背面有防粘层的175μm抗静电unsubbed PET基材。
REC-2是正反两面都有20g/m2聚乙烯的140g/m2的unsubbed、未经处理的PE纸,从FRANTSCHACH BELCOAT获得。
REC-3是从NESCHEN AG获得的Filmolux 136,是具有自粘合背面层的unsubbed、未经处理的60μm不透明有光泽的聚合物Vinyl载体。
REC-4通过将DCF-10用气刀涂布到单轴定向PET(140m2/L),然后用150℃热风干燥并横向拉伸(拉伸率3.6)获得。
其他油墨接受体通过选择上述油墨接受体REC-1至REC-4之一,并将斑点大小控制流体DCF-1至DCF-9和DCF-11之一涂覆到这些油墨接受体上获得.所有斑点大小控制流体都以将DCF-1涂覆在REC-1上所列举的相同方式涂覆在油墨接受体上.
将斑点大小控制流体DCF-1经5μm的CUNO过滤器过滤,并用齿缝涂布法在42℃下以12m/min涂覆在50℃的油墨接受体REC-1上达33.3μm湿膜厚度。在60℃温度下干燥该涂布层2分钟。
辐射固化油墨
辐射固化喷墨油墨以100%固体制备;油墨组合物制备期间不用溶剂和水。油墨组合物Ink-1至Ink-5根据表5制备。重量百分比以油墨总重量计算。
表5
成分 |
INK-1wt% |
INK-2wt% |
INK-3wt% |
INK-4wt% |
INK-5wt% |
炭黑MA8<sup>TM</sup> |
2.25 |
--- |
--- |
--- |
--- |
Sunfast<sup>TM</sup>蓝249-1284 |
0.81 |
--- |
--- |
--- |
--- |
Hostaperm<sup>TM</sup>红E5802 |
0.81 |
--- |
--- |
--- |
--- |
TSC 033<sup>TM</sup> |
--- |
2.00 |
2.00 |
2.00 |
2.00 |
Solsperse<sup>TM</sup> 32000 |
3.87 |
--- |
--- |
--- |
--- |
Solsperse<sup>TM</sup>5000 |
0.20 |
--- |
--- |
--- |
--- |
Sartomer<sup>TM</sup> SR 9003 |
40.00 |
40.00 |
40.00 |
52.00 |
53.00 |
DPGDA<sup>TM</sup> |
37.02 |
--- |
--- |
--- |
--- |
Sartomer<sup>TM</sup> SR339 |
--- |
43.00 |
42.00 |
--- |
--- |
Craynor<sup>TM</sup> CN501 |
--- |
--- |
--- |
30.00 |
30.00 |
Darocur<sup>TM</sup> ITX |
5.00 |
5.00 |
5.00 |
5.00 |
5.00 |
Craynor<sup>TM</sup> 386 |
10.00 |
10.00 |
10.00 |
10.00 |
10.00 |
Byk<sup>TM</sup> 333 |
0.03 |
--- |
1 |
1 |
--- |
---------------------- |
--------- |
--------- |
--------- |
--------- |
--------- |
粘度(mPa.s) |
24.3 |
14.6 |
14.7 |
29.6 |
29.4 |
表面张力(mN/m) |
28.0 |
34.9 |
22.6 |
23.7 |
33.1 |
先用溶解器将颜料、聚合物分散剂SolsperseTM 32000和SolsperseTM 5000和单体SartomerTM SR9003、DPGDATM、SartomerTMSR339和/或CraynorTM CN501混合,并用Eiger叶轮磨处理该混合物,制备颜料的浓缩分散体。将其他化合物按照表5中的顺序搅拌加入该浓缩颜料分散体中。继续搅拌1小时以保证所有成分均匀分散。获得均匀油墨组合物。
实施例1
本实施例说明成膜聚合物树脂与无机填料的比值P/F必须大于3.0。
比值P/F表示成膜聚合物树脂的重量百分比P与无机填料的重量百分比F的比值,两个重量百分比都基于斑点大小控制流体的总重计算。
选择三种不同的油墨接受体REC-1至REC-3作为不提供斑点大小控制流体的参考试样REF-1至REF-3。比较例试样COMP-1至COMP-3涂布P/F比小于3.0的斑点控制流体DCF-3,而本发明的试样INV-1至INV-6涂布P/F比大于3.0的斑点控制流体。
表6
试样 |
油墨接受体 |
斑点控制流体 |
比值P/F |
斑点大小(μm) |
REF-1 |
REC-1 |
无 |
--- |
163.6 |
REF-2 |
REC-2 |
无 |
--- |
137.1 |
REF-3 |
REC-3 |
无 |
--- |
113.3 |
INV-1 |
REC-1 |
DCF-1 |
18.7 |
69.8 |
INV-2 |
REC-2 |
DCF-1 |
18.8 |
85.2 |
INV-3 |
REC-3 |
DCF-1 |
18.6 |
88.8 |
INV-4 |
REC-1 |
DCF-4 |
5.5 |
66.8 |
INV-5 |
REC-2 |
DCF-4 |
5.6 |
80.1 |
INV-6 |
REC-3 |
DCF-4 |
5.5 |
87.7 |
COMP-1 |
REC-1 |
DCF-7 |
2.9 |
72.5 |
COMP-2 |
REC-2 |
DCF-7 |
2.9 |
124.9 |
COMP-3 |
REC-3 |
DCF-7 |
2.9 |
90.2 |
用装有AGFA提供的UPH打印头的常规配置的喷墨打印机将辐射固化喷墨油墨INK-1以45pL的液滴体积喷射在表6的所有试样上。喷射约2秒后,用装有Fusion VPS/1600灯(D灯泡)的Fusion DRSE-120输送机固化试样,该输送机以20m/min的输送带速度在紫外线灯下输送试样。测量每个固化试样的斑点大小。结果示于表7。
表7
从表7清楚可见,与不同的未涂布油墨接受体REC-1至REC-3和涂有比值P/F小于3.0的斑点控制流体DCF-7的油墨接受体比较,只有用于制备本发明试样INV-1至INV-6的比值P/F大于3.0的斑点控制流体DCF-1至DCF-4表现出有限的斑点大小差别。
实施例2
本实施例说明用本发明的斑点大小控制流体在油墨接受体上涂布的表面层厚度并不关键。
选择四种不同的油墨接受体REC-1至REC-4作为不提供任何斑点大小控制流体DCF的参考试样REF-4至REF-7。比较例试样COMP-4至COMP-15将P/F比小于3.0的斑点控制流体涂布在油墨接受体REC-1至REC-4上。本发明的试样INV-7至INV-30在油墨接受体REC-1至REC-4上涂布P/F比大于3.0的斑点控制流体。对于每个比值P/F,涂布表面层的厚度根据表8从约550mg/m2至约2160mg/m2变化。
用装有AGFA提供的UPH打印头的常规配置的喷墨打印机将辐射固化喷墨油墨INK-1以45pL的液滴体积喷射在表8的所有试样上。喷射约2秒后,用装有Fusion VPS/1600灯(D灯泡)的Fusion DRSE-120输送机固化试样,该输送机以20m/min的输送带速度在紫外线灯下输送试样。测量每个固化试样的斑点大小。结果示于表8。
表8
试样 |
油墨接受体 |
斑点控制流体 |
干厚度(mg/m<sup>2</sup>) |
比值P/F |
斑点大小(μm) |
REF-4 |
REC-1 |
无 |
0 |
--- |
163.6 |
REF-5 |
REC-2 |
无 |
0 |
--- |
137.1 |
REF-6 |
REC-3 |
无 |
0 |
--- |
113.3 |
REF-7 |
REC-4 |
无 |
0 |
--- |
86.3 |
INV-7 |
REC-1 |
DCF-1 |
1088 |
18.7 |
69.8 |
INV-8 |
REC-2 |
DCF-1 |
1088 |
18.7 |
85.2 |
INV-9 |
REC-3 |
DCF-1 |
1088 |
18.7 |
88.8 |
试样 |
油墨接受体 |
斑点控制流体 |
干厚度(mg/m<sup>2</sup>) |
比值P/F |
斑点大小(μm) |
INV-10 |
REC-4 |
DCF-1 |
1088 |
18.7 |
65.2 |
INV-11 |
REC-1 |
DCF-2 |
549 |
18.8 |
72.0 |
INV-12 |
REC-2 |
DCF-2 |
549 |
18.8 |
84.8 |
INV-13 |
REC-3 |
DCF-2 |
549 |
18.8 |
90.5 |
INV-14 |
REC-4 |
DCF-2 |
549 |
18.8 |
67.4 |
INV-15 |
REC-1 |
DCF-3 |
2167 |
18.9 |
70,6 |
INV-16 |
REC-2 |
DCF-3 |
2167 |
18.9 |
86,0 |
INV-17 |
REC-3 |
DCF-3 |
2167 |
18.9 |
87,7 |
INV-18 |
REC-4 |
DCF-3 |
2167 |
18.9 |
64.4 |
INV-19 |
REC-1 |
DCF-4 |
1083 |
5.5 |
66.8 |
INV-20 |
REC-2 |
DCF-4 |
1083 |
5.5 |
80.1 |
INV-21 |
REC-3 |
DCF-4 |
1083 |
5.5 |
87.7 |
INV-22 |
REC-4 |
DCF-4 |
1083 |
5.5 |
65.5 |
INV-23 |
REC-1 |
DCF-5 |
546 |
5.6 |
73.4 |
INV-24 |
REC-2 |
DCF-5 |
546 |
5.6 |
86.4 |
INV-25 |
REC-3 |
DCF-5 |
546 |
5.6 |
91.0 |
INV-26 |
REC-4 |
DCF-5 |
546 |
5.6 |
69.3 |
INV-27 |
REC-1 |
DCF-6 |
2157 |
5.5 |
67.9 |
INV-28 |
REC-2 |
DCF-6 |
2157 |
5.5 |
82.6 |
INV-29 |
REC-3 |
DCF-6 |
2157 |
5.5 |
89.7 |
INV-30 |
REC-4 |
DCF-6 |
2157 |
5.5 |
67.5 |
COMP-4 |
REC-1 |
DCF-7 |
1078 |
2.9 |
72.5 |
试样 |
油墨接受体 |
斑点控制流体 |
干厚度(mg/m<sup>2</sup>) |
比值P/F |
斑点大小(μm) |
COMP-5 |
REC-3 |
DCF-7 |
1078 |
2.9 |
124.9 |
COMP-6 |
REC-3 |
DCF-7 |
1078 |
2.9 |
90.2 |
COMP-7 |
REC-4 |
DCF-7 |
1078 |
2.9 |
70.4 |
COMP-8 |
REC-1 |
DCF-8 |
543 |
2.9 |
109.6 |
COMP-9 |
REC-3 |
DCF-8 |
543 |
2.9 |
129.2 |
COMP-10 |
REC-3 |
DCF-8 |
543 |
2.9 |
127.8 |
COMP-11 |
REC-4 |
DCF-8 |
543 |
2.9 |
76.4 |
COMP-12 |
REC-1 |
DCF-9 |
2147 |
2.9 |
87.1 |
COMP-13 |
REC-3 |
DCF-9 |
2147 |
2.9 |
124.7 |
COMP-14 |
REC-3 |
DCF-9 |
2147 |
2.9 |
108.3 |
COMP-15 |
REC-4 |
DCF-9 |
2147 |
2.9 |
73.3 |
可将比值P/F约18.8的本发明的试样INV-7至INV-18的结果与表9中的参考试样REF-4至REF-7比较。
表9
可将比值P/F约5.5的本发明的试样INV-19至INV-30的结果与表10中的参考试样REF-4至REF-7比较。
表10
可将比值P/F为2.9的比较例试样COMP-4至COMP-15的结果与表11中的参考试样REF-4至REF-7比较。
表11
表9、表10和表11中的结果表明,只有本发明的试样INV-7至INV-30表现出小于30μm的斑点大小差别,对于每组第一和第二油墨接受体和每个涂布表面层厚度都如此。对于参考试样REF-4至REF-7以及比较例试样COMP-4至COMP-15,至少发现一组第一和第二油墨接受体表现出至少50μm的斑点大小差别。
实施例3
本实施例说明当在油墨接受体上用本发明的斑点大小控制流体涂布表面层时,可采用不同的辐射固化喷墨油墨。
在4种不带表面层的不同油墨接受体上喷射5种不同的辐射固化喷墨油墨INK-1至INK-5,得到比较例试样COMP-16至COMP-19。将相同的辐射固化喷墨油墨INK-1至INK-5也喷射在具有本发明的DCF-11表面层的油墨接受体上,得到本发明试样INV-31至INV-34。用装有AGFA提供的UPH打印头的常规配置的喷墨打印机以45pL的液滴体积喷射辐射固化喷墨油墨。喷射约4秒后,用装有FusionVPS/1600灯(D灯泡)的Fusion DRSE-120输送机固化试样,该输送机以20m/min的输送带速度在紫外线灯下输送试样。测量每个固化试样的斑点大小并示于表12。
表12
在表13中,辐射固化喷墨油墨INK-1至INK-5的结果与不具有或具有比值P/F为4.9的表面层的每套第一和第二油墨接受体进行比较。
表13
表13中的结果说明,对于每种辐射固化喷墨油墨INK-1至INK-5,以及每组第一和第二油墨接受体,只有提供了表面层的油墨接受体表现出小于30μm的斑点大小差别。对于没有表面层的试样,至少发现一组第一和第二油墨接受体表现出至少50μm的斑点大小差别。
通过对本发明优选实施方案的详细描述,本领域普通技术人员将会明白,可对此作出大量修改而不超出以下权利要求限定的本发明的范围。