TW202336175A - 活性能量射線硬化型水性噴墨墨水以及印頭 - Google Patents

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Abstract

本申請係關於活性能量射線可自由基硬化型噴墨印刷墨水，其包含水、可自由基硬化型二(甲基)丙烯酸酯單體、可自由基硬化型(甲基)丙烯酸酯化合物、式(I)之光起始劑：

Description

活性能量射線硬化型水性噴墨墨水以及印頭
本申請屬於噴墨墨水及印頭領域。本申請大體上係關於一種活性能量射線硬化型水性噴墨印刷墨水。本申請亦係關於一種包含該墨水之熱噴墨印頭。
活性能量射線可自由基硬化型墨水係藉由自由基機制硬化，該等自由基機制由一或多種光起始劑之活化組成，該一或多種光起始劑能夠在活性能量射線(尤其UV光)作用下釋放自由基，繼而引發聚合以便形成硬化層。
UV能量通常由汞燈提供，尤其由中壓汞燈提供。需要大量的能量、需要高效且昂貴的散熱系統的汞燈易形成臭氧且具有有限的壽命。
最近，已開發基於UV-LED之燈及系統用於硬化墨水及塗層。與在電磁光譜之UV-A、UV-B及UV-C區域具有發射帶的中壓汞燈相反，UV-LED燈在UV-A區域發射輻射。此外，當前的UV-LED燈發射準單色輻射，亦即僅發射一個波長，諸如365 nm、385 nm、395 nm或405 nm。
傳統上，活性能量射線墨水為溶劑型墨水；其意謂每種原材料均係溶劑可溶的，其中所有技術後果均為此項技術中眾所周知的，與溶劑系統之使用有關。
噴墨領域中之溶劑型墨水常常遭遇一些至關重要的問題；進入噴墨印頭之可靠性相對較低、易燃性及健康風險、與印頭材料之化學相容性、不良氣味。
當使用溶劑型墨水時，化學物質有可能遷移通過包裝。此可能導致墨水之化學組分接觸且污染食品，從而導致消費者攝入有害組分。為了人類健康及環境必須考慮此等問題。
因此，此項技術需要溶劑型墨水之替代物。為解決由溶劑型墨水產生之問題，已開發了水性活性能量射線硬化型墨水。
開發了水性墨水，諸如US2009136680中所描述之彼等墨水。
儘管解決上述問題很重要，但在印刷及交聯時，水性墨水必須呈現至少與溶劑型活性能量射線墨水相同的化學、機械及技術性能。更準確地說，所開發之墨水必須保證： - 熱噴墨印頭(單色印頭或多色墨水印頭)具有良好的噴射性， - 裝載於專用熱噴墨印頭中之墨水的高可靠性， - 墨水與不同類型之通常用於組裝印頭之材料(耐水膠、海綿、纖維、塑膠儲存器、光聚合物等)的高相容性， - 良好的墨水脫墨時間， - 墨水在經印刷介質上之乾燥時間短， - 高光學密度， - 在不同的基材(塑膠、金屬、紙材……)上硬化後具有良好的附著力， - 照射後較高的交聯密度及轉化度， - 有利的耐久性及化學抗性(在多孔及/或無孔介質上)， - 不存在或存在有限的化學物質遷移(例如在食品包裝或藥品包裝中)以支持良好的人類健康及環境可維持性， - 時間/溫度硬化條件與印刷工具之其他零件相容。
發明人成功地調配了達成先前揭露之每個準則之水性墨水。在每個應用領域採用此等調配物之目的需要具有特定要求之原材料。
本發明之第一目標係一種活性能量射線可自由基硬化型噴墨印刷墨水，其為水性的。
所描述之墨水及包含該等墨水之印頭係微調成份以實現最終用途應用之所有要求的結果。
本發明引入水性墨水，該水性墨水在用活性能量射線燈，例如LED燈照射之後，保證在基材上之良好的附著力。燈之正確的能量發射使得包含於墨水配方中之反應性部分有效網狀化。結果係經印刷墨水具有高耐久性，與基材無關。
本發明之新穎態樣係開發在交聯時達成耐水性及耐溶劑性之調配物的能力。此外，在彩色墨水調配物中使用適當的顏料分散液避免因與水及溶劑(如乙醇)接觸而導致的任何褪色。
本發明之第二目標係一種由經硬化墨水層組成之經印刷特徵，該經硬化墨水層由活性能量射線可自由基硬化型噴墨印刷墨水製成。
此外，本發明係關於包含印頭基材及一或多個根據本發明之第二目標之經印刷特徵的製品或文件。
本發明之另一目標係包含根據本發明之活性能量射線可自由基硬化型噴墨印刷墨水的熱噴墨印頭。
最後，本發明亦係關於一種用於藉由熱噴墨印刷在基材上印刷特徵之方法，該方法包括施加本發明之活性能量射線可自由基硬化型噴墨印刷墨水的步驟。
因此，本發明之一個目標係克服先前技術之缺陷。此係藉由提供活性能量射線可自由基硬化型噴墨印刷墨水來實現，該墨水包含： i) 至少55重量%之水， ii) 約2重量%至約20重量%之可自由基硬化型二(甲基)丙烯酸酯單體，其為每分子具有5或更多個環氧乙烷基團之聚乙二醇二(甲基)丙烯酸酯； iii) 約1重量%至約15重量%之可自由基硬化型(甲基)丙烯酸酯化合物，其為羥烷基(甲基)丙烯酸酯，其中烷基為甲基、乙基、丙基、丁基或異丁基，較佳為其中該烷基為甲基、乙基、丙基、丁基或異丁基之羥烷基(甲基)丙烯酸酯； iv) 約1重量%至約5重量%之式(I)之光起始劑： (I) 其中X +係Na +或Li +，較佳係Na +v) 約0.1重量%至約2重量%之一或多種選自由N-[3-(二甲胺)丙基]甲基丙烯醯胺及/或聚(甲基氫矽氧烷)組成之群的共起始劑，重量百分比係基於活性能量射線可自由基硬化型噴墨印刷墨水之總重量。
本文亦描述由本文所描述之活性能量射線可自由基硬化型噴墨印刷墨水製成的經硬化墨水層組成的經印刷特徵及包含本文所描述之基材及一或多個經印刷特徵之製品或文件。
本文亦描述一種熱噴墨印頭，其包含印頭基材；一噴嘴層，其包括穿過其形成之複數個噴嘴；對應於該複數個噴嘴之複數個墨水噴射腔室；形成於該印頭基材上且對應於該複數個墨水噴射腔室之複數個加熱器電阻器，該等加熱器電阻器中之每一者位於不同的墨水噴射腔室中，以便通過該等噴嘴中之每一者噴射之墨水滴係由位於對應墨水噴射腔室中之該等加熱器電阻器中之一者產生；以及本文所描述之活性能量射線可自由基硬化型噴墨印刷墨水。
本文亦描述一種用於藉由熱噴墨印刷製程在基材上印刷特徵及從其獲得之特徵的方法，該方法包括以下步驟： a) 藉由熱噴墨印刷施加本文所描述之活性能量射線可自由基硬化型噴墨印刷墨水，以便形成墨水層，較佳該步驟a)係藉由本文所描述之熱噴墨印頭進行，以及 b) 將該墨水層以至少150 mJ/ cm 2之劑量暴露於活性能量射線，以藉由活性能量射線源硬化該墨水層。
以下定義用於解釋說明書中所論述及申請專利範圍中所引用之術語的含義。
如本文所用，術語「約」意謂所論述之量或值可為所指定的特定值或其鄰近的一些其他值。大體上，指示某個值之術語「約」意欲指示該值之±10%內之範圍。作為一個實例，片語「約100」指示100 ± 10之範圍，亦即90至110之範圍。大體上，當使用術語「約」時，可預期在指示值之105%範圍內可獲得根據本發明之類似結果或效果。
如本文所用，術語「及/或」意謂可存在該群組之所有元素或僅一個元素。舉例而言，「A及/或B」意謂「僅A或僅B，或A及B兩者」。在「僅A」之情況下，術語亦涵蓋B不存在之可能性，亦即「僅A，但無B」。
如本文所用之術語「包含」意欲為非排他性的及開放式的。因此，例如包含化合物A之塗層組合物可包括除化合物A以外的其他化合物。然而，作為其特定實施例，術語「包含」亦涵蓋「基本上由……組成」及「由……組成」的更限制性含義，因此例如「包含A、B及視情況選用之C的水槽溶液」亦可(基本上)由A及B組成，或(基本上)由A、B及C組成。
術語「活性能量射線」係關於電子束、紫外線及紅外線之能量射線，該等能量射線影響被照射體之電子軌道，從而充當自由基、陽離子或陰離子或類似物之聚合反應的觸發器。「活性能量射線硬化型墨水」描述在藉由此等類型之活性能量射線照射時形成硬化膜的墨水。
如本文所用之術語「UV」(紫外)意欲意謂具有在電磁光譜之UV部分中的波長分量；典型地200 nm至420 nm的照射。
本發明之上下文中之術語「(甲基)丙烯酸酯」係指丙烯酸酯以及對應的甲基丙烯酸酯。同樣地，「二(甲基)丙烯酸酯」係指二丙烯酸酯以及對應的二甲基丙烯酸酯。
在本說明書提及「較佳」實施例/特徵之情況下，此等「較佳」實施例/特徵之組合亦視為經揭露的，只要「較佳」實施例/特徵之此組合在技術上有意義即可。
本文所描述之可自由基硬化型墨水係藉由自由基機制硬化，該等自由基機制由一或多種光起始劑之活化組成，該一或多種光起始劑釋放自由基，繼而引發聚合。
墨水中之大量水阻止噴嘴之強蒸發，通常在溶劑型系統中，其導致溶劑型墨水之不可靠性。
在本發明之一實施例中，活性能量射線可自由基硬化型噴墨印刷墨水為UV可自由基硬化型噴墨印刷墨水。
在本發明之一實施例中，本發明之活性能量射線可自由基硬化型噴墨印刷墨水為LED可自由基硬化型噴墨印刷墨水。
更佳地，本發明之活性能量射線可自由基硬化型噴墨印刷墨水為UV-LED可自由基硬化型噴墨印刷墨水，亦即在藉由發射紫外輻射之LED燈(下文稱為「UV-LED燈」)照射時形成硬化膜的墨水。
儘管此項技術中已知使用每個單體具有大量反應性官能基來產生具有良好特性之經印刷元件，所描述之二丙烯酸酯允許： i) 將黏度維持在某一臨界值下以獲得良好的可噴射性且允許產生高品質的經印刷元件； ii) 在其壽命期間限制印頭腔室中之墨水的蒸發：蒸發越高，黏度增加越高。
每分子具有5或更多個環氧乙烷基團之所描述之二(甲基)丙烯酸酯單體允許避免將使墨水不適於其最終用途的墨水之一些組分沉澱。
本文所描述之可自由基硬化型墨水進一步包含約2重量%至約20重量%、較佳約4重量%至約15重量%、最佳約5重量%至約12重量%之可自由基硬化型二(甲基)丙烯酸酯單體，該可自由基硬化型二(甲基)丙烯酸酯單體為每分子具有5或更多個環氧乙烷基團之聚乙二醇二(甲基)丙烯酸酯。
較佳地，可自由基硬化型二(甲基)丙烯酸酯單體為每分子具有7或更多個環氧乙烷基團之聚乙二醇二(甲基)丙烯酸酯。
更佳地，可自由基硬化型二(甲基)丙烯酸酯單體為每分子具有10或更多個環氧乙烷基團之聚乙二醇二(甲基)丙烯酸酯。
在一較佳實施例中，該可自由基硬化型二(甲基)丙烯酸酯單體具有介於約300 g/mol與約600 g/mol之間的分子量。
在本發明之上下文中，最佳可自由基硬化型二(甲基)丙烯酸酯單體為例示性二丙烯酸酯(具有乙氧基化數為10之PEG二丙烯酸酯)。此可自由基硬化型二(甲基)丙烯酸酯單體使墨水能夠在水蒸發時增黏，而不會過多地增加其基礎黏度。
本文所描述之可自由基硬化型墨水進一步包含約1重量%至約15重量%、較佳約2重量%至約12重量%、最佳約3重量%至約9重量%之可自由基硬化型(甲基)丙烯酸酯化合物，其為羥烷基(甲基)丙烯酸酯，其中烷基為甲基、乙基、丙基、丁基或異丁基，較佳為其中該烷基為甲基、乙基、丙基、丁基或異丁基之羥烷基(甲基)丙烯酸酯。
本文所描述之可自由基硬化型墨水進一步包含約1重量%至約5重量%、較佳約1.5重量%至約4.5重量%、最佳約2.2重量%至約3.8重量%之式(I)之光起始劑 (I) 其中X+係Na+或Li+，較佳係Na+。
該光起始劑允許本發明之墨水正確硬化而不必使用過量的活性射線能量。
在一較佳實施例中，式(I)之光起始劑為BAPO-Ona。
式(I)之光起始劑可以比先前技術之光起始劑更低之濃度併入根據本發明之組合物中，繼而降低與未結合之光起始劑或光起始劑分解產物之遷移相關的風險，即使在採用光起始劑的低遷移潛力之情況下亦如此。
此對於UV-噴墨組合物尤其有利，因為通常需要相對高濃度之光起始劑來幫助克服氧抑制效應，該氧抑制效應為與噴墨組合物在空氣中之UV硬化相關的地區性問題。UV-噴墨組合物含有8% w/w或更多之光起始劑摻合物以實現所需UV硬化反應係相當常見的。
特定言之，根據本發明之組合物中所用之任何光起始劑較佳展現小於10 ppb之遷移。
給定光起始劑之遷移潛力係根據EFSA指南-FCM評價指南注釋2008.08.07中所闡述之方法量測。
給定光起始劑之遷移潛力係在60℃下量測。
本文所描述之可自由基硬化型墨水進一步包含約0.1重量%至約2重量%、較佳約0.2重量%至約1.5重量%、最佳約0.2重量%至約1.2重量%之一或多種選自由N-[3-(二甲胺)丙基]甲基丙烯醯胺及/或聚(甲基氫矽氧烷)組成之群的共起始劑。
選自由N-[3-(二甲胺)丙基]甲基丙烯醯胺及/或聚(甲基氫矽氧烷)組成之群的共起始劑賦予墨水足夠的交聯度，繼而賦予經硬化墨水足夠的耐水性。
在本發明之一實施例中，活性能量射線可自由基硬化型噴墨印刷墨水進一步包含約1.0重量%至約15重量%、較佳約2重量%至約12重量%、最佳約3重量%至約10重量%之著色劑，重量百分比係基於活性能量射線可自由基硬化型噴墨印刷墨水之總重量。
本文所描述之該等著色劑包含顏料及/或染料。
本文所描述之色彩墨水調配物(亦即包含一或多種著色劑，亦即一或多種顏料及/或染料)可用於在不同類型之材料上印刷圖像及/或色彩文本，以保證在經印刷支撐物上隨時間推移的極佳的耐久性。
染料包括但不限於偶氮染料、蒽醌染料、二苯并吡喃染料、吖嗪染料、其組合及類似物。有機顏料可為一種顏料或顏料之組合，諸如顏料黃編號12、13、14、17、74、83、114、126、127、174、188；顏料紅編號2、22、23、48: 1、48:2、52、52: 1、53、57:1、112、122、166、170、184、202、266、269；顏料橙編號5、16、34、36；顏料藍編號15、15:3、15:4；顏料紫編號3、23、27；及/或顏料綠編號7。無機顏料可為以下非限制性顏料中之一者：氧化鐵、二氧化鈦、氧化鉻、亞鐵氰化鐵銨、氧化鐵黑、顏料黑編號7及/或顏料白編號6及7。可採用其他有機及無機顏料及染料，以及達成所需顏色的組合。
該等著色劑在併入墨水中之前較佳分散於包含一或多種單(甲基)丙烯酸酯單體及/或一或多種二(甲基)丙烯酸酯單體及/或一或多種三(甲基)丙烯酸酯單體之混合物中。
替代地，缺乏著色劑之活性能量射線可自由基硬化型噴墨印刷墨水可用於印刷圖像及/或文本，且可視情況用作保護由彩色或黑色墨水印刷之圖像或文本的護封。
在一實施例中，活性能量射線可自由基硬化型噴墨印刷墨水進一步包含約0.05重量%至約2重量%、較佳約0.1重量%至約1.8重量%、最佳約0.15重量%至約1.5重量%之非離子氟化界面活性劑，重量百分比係基於活性能量射線可自由基硬化型噴墨印刷墨水之總重量。
該非離子氟化界面活性劑之添加降低墨水之表面張力，繼而允許墨水正確地塗抹於待印刷之基材的表面上。
較佳地，非離子氟化界面活性劑為非離子聚合乙氧基化氟化界面活性劑及/或非離子聚合丙烯酸氟化界面活性劑。
更佳地，非離子氟化界面活性劑選自由Hexafor 672 (MAFLON)及Hexafor 644-D (MAFLON)組成之群。
在一實施例中，活性能量射線可自由基硬化型噴墨印刷墨水進一步包含約1重量%至約5重量%、較佳約1.5重量%至約4.5重量%、最佳約2.2重量%至約3.8重量%之一或多種具有至少80 g/mol之分子量的可自由基硬化型寡聚物，重量百分比係基於活性能量射線可自由基硬化型噴墨印刷墨水之總重量。
具有至少80 g/mol之分子量的該等可自由基硬化型寡聚物增強墨水之硬化及抗性。
較佳地，具有至少80 g/mol之分子量的該等可自由基硬化型寡聚物選自由以下組成之群：三(甲基)丙烯酸酯寡聚物、四(甲基)丙烯酸酯寡聚物、六(甲基)丙烯酸酯寡聚物及其混合物。
更佳地，具有至少80 g/mol之分子量的該等可自由基硬化型寡聚物為一或多種具有至少80 g/mol之分子量的六(甲基)丙烯酸酯寡聚物。
在一甚至更佳的實施例中，具有至少80 g/mol之分子量的可自由基硬化型寡聚物為Photomer Aqua 6903 (IGM)。
在一實施例中，iii)之羥烷基(甲基)丙烯酸酯係羥烷基單(甲基)丙烯酸酯單體，其中烷基為甲基、乙基、丙基、丁基或異丁基，較佳為4-羥烷基單(甲基)丙烯酸酯單體，其中烷基為甲基、乙基、丙基、丁基或異丁基，更佳為4-羥丁基單(甲基)丙烯酸酯單體。
在一實施例中，活性能量射線可自由基硬化型噴墨印刷墨水進一步包含約0.1重量%至約3重量%、較佳約0.15重量%至約2.25重量%、最佳約0.2重量%至約1.5重量%之第二光起始劑，重量百分比係基於活性能量射線可自由基硬化型噴墨印刷墨水之總重量。
第二光起始劑之存在增強墨水之硬化。
較佳地，該第二光起始劑包含一或多種具有低於400 g/mol之分子量的硫蒽酮化合物，較佳為2-異丙基硫蒽酮、4-異丙基硫蒽酮、2,4-二甲基硫蒽酮、2,4-二乙基硫蒽酮、2,4-二異丙基硫蒽酮、2-氯硫蒽酮、2-氯-4-異丙氧基硫蒽酮及其混合物，重量百分比係基於活性能量射線可自由基硬化型噴墨印刷墨水之總重量。
更佳地，第二光起始劑為2-異丙基硫蒽酮。
較佳地，活性能量射線可自由基硬化型噴墨印刷墨水在25℃下具有約0.5厘泊至約10厘泊範圍內之黏度。
熟習此項技術者熟知可用於量測流體黏度之方法。出於實例考慮，且不希望受此類實例束縛，墨水黏度可按照製造商所指示之說明藉由RHEOLOGICA VISCOTECH-(RD312)量測。
較佳地，活性能量射線可自由基硬化型噴墨印刷墨水在25℃下量測具有約1厘泊至約9厘泊、更佳約2厘泊至約8厘泊範圍內之黏度。
墨水之黏度及水量賦予該墨水在其壽命期間印頭所需的可靠性；其意謂： - 印頭在其整個保存期內不會展現明顯的噴嘴故障， - 在印刷暫停，甚至超過3分鐘期間，印頭不會出現明顯的「脫墨故障」， - 印頭將在諸如卡片印刷及編碼及標記之應用中通常所需的頻率下正常工作。
調配物必須僅含有水溶性或可分散的原材料(單體、光起始劑、界面活性劑、共起始劑等)，以便穩定且可藉由熱噴墨印頭印刷。
根據本發明之組合物亦可含有其他組分，其允許該等組分執行其所欲目的。此等組分包括但不限於：穩定劑、潤濕助劑、滑動劑、惰性樹脂(諸如丙烯酸聚合物)、消泡劑、填充劑、流變助劑、胺增效劑等。
本文所描述之可自由基硬化型墨水可進一步包含額外界面活性劑以保證適當的基材潤濕，降低墨水的表面張力。
在本發明之較佳實施例中，根據本發明之組合物中所用之任何組分較佳展現小於10 ppb之遷移。
給定組分之遷移潛力係根據EFSA指南-FCM評價指南注釋2008.08.07中所闡述之方法量測。
給定組分之遷移潛力係在60℃下量測。
本發明之另一態樣係一種由經硬化墨水層組成之經印刷特徵，該經硬化墨水層由上文所描述之活性能量射線可自由基硬化型噴墨印刷墨水製成。
本發明亦關於一種包含基材及一或多種上文所敘述之經印刷特徵的製品或文件。
基材之典型實例包括但不限於基於纖維之基材，較佳地基於纖維素纖維之基材，諸如紙材、含紙材之材料、基於聚合物之材料、複合材料(例如藉由層壓紙材層與聚合物膜獲得之基材)、金屬或金屬化材料(例如鋁)、矽、陶瓷、玻璃、陶質及其組合。基於聚合物之基材的典型實例為由基於乙烯或基於丙烯均聚物及共聚物製成的基材，該等基於乙烯或基於丙烯均聚物及共聚物諸如聚丙烯(PP)及聚乙烯(PE)、聚碳酸酯(PC)、聚氯乙烯(PVC)、聚醯胺(PA)、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)及聚對苯二甲酸乙二酯(PET)。
較佳地，製品或文件之基材為含紙材之材料、基於聚合物之材料、複合材料、金屬、玻璃、陶瓷或其任何組合。
本發明之另一態樣為一種熱噴墨印頭，其包含印頭基材；噴嘴層，其包括穿過其形成之複數個噴嘴；對應於該複數個噴嘴之複數個墨水噴射腔室；形成於該印頭基材上且對應於該複數個墨水噴射腔室之複數個加熱器電阻器，該等加熱器電阻器中之每一者位於不同的墨水噴射腔室中，以便通過該等噴嘴中之每一者噴射之墨水滴係由位於對應墨水噴射腔室中之該等加熱器電阻器中之一者產生；以及根據本發明之活性能量射線可自由基硬化型噴墨印刷墨水。
由於上述印頭及所開發墨水之化學特性，有可能很好地滿足市場對可印刷基材數量、印刷速度、可印刷區域之靈活性及系統可靠性方面的要求。
另外且如上文所陳述，系統具有固有的高可靠性，因為在所描述之墨水中存在大量水，其阻止噴嘴之強烈蒸發，通常在溶劑型系統中。
系統之反應性以及墨水之上述化學-物理特性及專用印頭之特性提供滿足市場之高要求印刷需求的完整系統。
本發明亦關於一種用於藉由熱噴墨印刷製程在基材上印刷特徵之方法，該方法包括以下步驟： a) 藉由熱噴墨印刷施加根據本發明之活性能量射線可自由基硬化型噴墨印刷墨水，以便形成墨水層，以及 b) 將該墨水層以至少150 mJ/ cm 2之劑量暴露於活性能量射線，以藉由活性能量射線源硬化該墨水層。
較佳地，方法之步驟a)係藉由如上文所描述之熱噴墨印頭進行。
較佳地，步驟b)之活性能量射線源為UV-LED源。
較佳地，方法之步驟b)由將該墨水層暴露於一或多個介於約380 nm與約420 nm之間的波長組成。典型地，可商購之UV-LED源使用一或多個波長，諸如365 nm、385 nm、395 nm及405 nm。
較佳地，方法之速度範圍介於約0至約60 m/min之間。速度範圍係在環境溫度下量測。
較佳地，方法之乾燥時間範圍介於約0.02秒與約1秒之間，更佳介於約0.07秒與約0.44秒之間。
在本發明之一實施例中，印刷頻率高於約7 KHz。在一較佳實施例中，印刷頻率高於約8 KHz。更佳地，印刷頻率高於約9 KHz。
在方法之一實施例中，由活性能量射線可自由基硬化型噴墨印刷墨水製成之該墨水層係透明的且其中該墨水至少部分地以一或多個標記形式施加至經印刷特徵上。
本文所描述之方法特別適用於在基材上產生一或多個經印刷特徵，其中該一或多個經印刷特徵可為連續的或不連續的。
在閱讀如下更全面描述的方法及調配物的細節之後，熟習此項技術者將明白本發明之此等及其他目標、優點及特徵。 實例
現將參考非限制性實例更詳細地描述本發明。 A. 根據本發明之墨水
根據本發明之指示調配若干種墨水：此等墨水中之E1-E5組成揭露於下文中。
原材料 重量%
名稱 E1 E2 E3 E4 E5
PEG二丙烯酸酯n=10 (ALDRICH) 9.76 7 9.76 9.76 9.76
4-丙烯酸羥丁酯(ALDRICH) 4 7 4 4 4
LFC 3587 (IGM) 3 3 3 3 3
Photomer Aqua 6903 (IGM) 3
ITX Omnirad ITX (IGM) 0.5
N-[3-(二甲胺)丙基]-甲基丙烯醯胺(ALDRICH) 0.98 0.98 0.48
聚(甲基氫矽氧烷) (ALDRICH) 0.98 0.98
Hexafor 672 (MAFLON) 1 1 1 1
Hexafor 644-D (MAFLON) 0.30
KP-BK904UV顏料(INKGENIO) 8.13 8.13 8.13 8.13
水 73.13 78.72 73.13 73.63 72.63
表1. 水性墨水之組成 墨水製備
用於此項工作之所有化合物均係可商購的且已按原樣使用，無需進一步純化處理。
在裝有磁力攪拌棒之玻璃容器中，在室溫下按以下順序引入原材料：單體、水；界面活性劑、共起始劑；光起始劑、染料/顏料。隨後，將如此獲得之混合物在室溫下攪拌45-60’。隨後過濾溶液且在真空條件下將濾液引入印頭內部。使用孔徑在0.3 μm-3.0 μm之間的Versapore過濾器來進行過濾。藉由上墨機(Xynertech半自動填充系統)將如此獲得之墨水引入印頭中。
亦使用相同方法用以下組成隻製備色彩墨水。
原材料 重量%
名稱 E6 (青) E7 (黃) E8 (洋紅)
水 69.29 69.25 69.29
KP-CY901UV (INKGENIO) 8.08 0.00
KP-YE903UV (INKGENIO) 8.09 0.00
KP-MA902UV (INKGENIO) 8.08
PEG二丙烯酸酯n=10 (ALDRICH) 9.70 9.71 9.70
γ-丁內酯(ALDRICH) 3.00 3.00 3.00
4-丙烯酸羥丁酯(ALDRICH) 3.98 3.98 3.98
Hexafor 672 (MAFLON) 0.99 1.00 0.99
LFC3587 (IGM) 2.98 2.99 2.98
Omnirad ITX (IGM)=2-異丙基硫蒽酮 1.00 1.00 1.00
聚(甲基氫矽氧烷) (ALDRICH) 0.97 0.98 0.97
表2. 色彩水性墨水之組成 B. 比較墨水
將本發明之墨水與根據先前技術製備之以下墨水進行比較，以評估本發明之墨水在印刷及UV交聯後是否達成與溶劑型UV墨水相同的化學、機械及技術性能。
原材料 重量%
名稱 C1 C2 C3 C4
PEG二丙烯酸酯n=10 (ALDRICH) 6.83 9.76 10 9.76
LFC 3587 (IGM) 0.98 3 3 0.98
Photomer Aqua 6903 (IGM) 2.93
N-[3-(二甲胺)丙基]-甲基丙烯醯胺(ALDRICH) 0.98 0.98 3 0.98
Surfynol 465 (EVONIK) 0.88 0.88
Hexafor 672 (MAFLON) 1
Hexafor 644-D (MAFLON) 0.30
Water Black R510 (ORIENT) 2.44
Cab-O-Jet 250C顏料(CABOT) 0.62 2.44
Cab-O-Jet 270Y顏料(CABOT) 0.62
Cab-O-Jet 465M顏料(CABOT) 1.20
水 84.96 82.82 83.70 84.96
表3. 比較墨水之組成 C. 比較
對墨水進行指示預期符合市場要求先決條件的若干準則的測試。其中： - 硬化製程之後達成的網狀度必須很高。 - 黏度必須足夠低以確保墨水之適當可噴射性。 - UV水性墨水調配物含有所研究之組成，以賦予聚合物對大量可印刷材料之高附著力。 - UV水性墨水之機械耐久性亦係強制性的；已進行測試以評價該等墨水在印刷表面上之附著性能。
調配物 保證交聯≥70%之能量(FTIR mJ/cm 2) 交聯≥70%處之摩擦測試(∆E) 黏度(mPa*s) 表面張力(mN/m) 塔柏測試(輪數/μm) 耐水性 關鍵問題
E E1 575 9.75 3.58 28.08 正常
E2 211 2.581 24.98 6-8 正常
E3 400 11.27 3.14 低於儀器可偵測 正常
E4 575 9.13 3.269 26.44 正常
E5 109 7.69 3.166 18.22 正常
C C1 575 16.34 2.183 34.40 不足 較差耐水性
C2 211 9.71 3.801 低於儀器可偵測 正常 墨水隨時間色彩不穩定
C3 780 2.03 23.93 不完美的耐水性 較差耐水性及機械抗性
C4 780 14.25 1.985 正常 高交聯能量
表4. 本發明墨水(E)與比較墨水(C)的比較 印刷測試
印刷測試期間所用之印頭類型為單墨水印頭及多墨水印頭。已使用卡片印刷機FARGO INK1000及Neopost印刷機系統進行印刷測試。使用發射波長為395 nm、窗口尺寸為2×7.5 cm且帶速為60 m/min之可商購之UV燈Phosen FJ100 (16W) (對於「動態」印刷測試，色彩墨水)在4 mm之距離下及內部開發的UV燈(對於「靜態」印刷測試，透明墨水)進行硬化。照射所提供之能量值已藉由UV-Design輻射計UV-MC微處理器積分器量測。已使用Nicolet光譜儀FT-IR Nexus藉由FTIR量測測定印刷及照射後調配物的交聯度。
一般實驗程序(「動態」印刷測試)： 將含有所需調配物之單墨水印頭引入Neopost印刷機系統中。基材位於輸送帶之頂部，該輸送帶之速度可調節。基材達至印頭站(進行印刷之處)及UV燈(照射之處)。最後，回收經印刷介質。
一般實驗程序(「靜態」印刷測試)： 將含有所需調配物之多墨水印頭引入卡片印刷機FARGO INK1000中。將卡片放入機器中且升溫至所需溫度。隨後印刷卡片且藉由UV燈「靜態」照射。在照射處理之後，藉由印刷機將卡片噴射出。 交聯量測製程
藉由FTIR光譜分析量測評價材料之轉化度。FTIR儀器量測典型單體信號。藉由觀測與丙烯酸酯官能基消失有關的紅外振動峰作為UV能量劑量之函數來監測單體之反應。 化學抗性測試製程
藉由將樣品浸入水中24小時進行化學抗性評價。若經印刷之墨水未改變，則測試正常。當在浸入之後，移除經硬化墨水後，則耐水性係不足的。若經硬化墨水未由水移除而以其他方式改變，則認為墨水具有不完美的耐水性。 黏度法製程
墨水黏度係藉由裝備有恆溫槽以在量測期間維持墨水的適當溫度(25℃)的RHEOLOGICA VISCOTECH-(RD312)工具量測。
如下所報導進行黏度量測： - 使用刻度吸管將0.925 ml體積之墨水沉積於溫控板上，注意不要產生氣泡， - 經由軟體開始量測：黏度計之頭部下降，且一旦達成旋轉板與恆溫底座之耦聯，則將板開始旋轉幾秒， - 墨水之抗潛變性量測或黏度以mPa*s (與厘泊相同)表示。 表面張力法製程
墨水表面張力係藉由裝備有恆溫槽以在量測期間維持墨水之所需溫度的KRUSS K12-(RD337) TENSIOMETER工具量測。
如下所報導進行表面張力量測： - 用37%鹽酸洗滌鉑板，且隨後用去離子水洗滌， - 使用本生火焰加熱鉑板， - 用墨水填滿玻璃杯之三分之二， - 將玻璃杯插入適當的槽中，以使得墨水恆溫， - 使玻璃杯離鉑板(具有適當的旋鈕)足夠近，使墨水表面擦過板之下限， - 藉由儀器開始量測， - 表面張力量測結果報導於工具顯示器上且以達因/cm表示。 塔柏測試
塔柏測試結果係指各測試墨水達至停止點所需之磨損循環數。初始光密度量測值減少50%達至停止點(ANSI INCITS 322-2008，卡片耐久性測試法)。
樣品製備：樣品係在70℃之溫度下以16層印刷模式(智慧覆蓋印刷模式)的印刷PVC卡片且藉由在印刷期間UV照射來製備。
摩擦測試及抗磨損性分別藉由色彩墨水及澄清墨水進行。抗摩擦工具用於評價抗摩擦性：鋁片上之經硬化墨水與一塊棉織物摩擦100次(手臂不用力)。藉由量測比色坐標變化進行評價，且藉由ΔE值表示。
作為所需抗磨損性之函數的沉積於表面上之厚度可在1 μm與50 μm之間，且可藉由機械測面儀(TENCOR)或藉由光學顯微鏡進行量測。 D. 色彩墨水
製備本發明之色彩墨水(E6-E8)，且進行測試以評估該等墨水之硬化能力。
使三種色彩墨水之轉化度等於或高於70%所需之最小能量劑量為至少50 mJ/cm 2。
額外特性報導於下表中：
黏度(mPa*s) 表面張力(mN/m) 塔柏(循環之數量) 斑點測試(ΔE) 耐水性及耐乙醇性
E6 6.463 22.69 250 2.05 正常
E7 4.957 23.71 200 2.47 正常
E8 3.423 23.13 400 5.45 正常
表5. 色彩水性墨水之特性 斑點測試
斑點測試結果係指樣品在抗摩擦工具臂上以500 gr之重量摩擦100次之後的色度變化，由ΔE值表示。
樣品製備：在70℃下使用更高的墨水量(比智慧疊壓模式＞18%重量)藉由4層印刷模式且藉由印刷後在UV燈下通過4次來製備樣品。 E. 額外測試
為了完成根據本發明之墨水與先前技術中之彼等墨水的比較，進行額外測試。 其他膦氧化物
C5-C6係基於E3，不同之處在於使用IRGACURE® 819 (苯基雙(2,4,6-三甲基苯甲醯基)膦氧化物)替代LFC 3587。確切組成如下所示。
原材料 重量%
名稱 C5 C6
PEG二丙烯酸酯n=10 (ALDRICH) 9.76 9.76
4-丙烯酸羥丁酯(ALDRICH) 4 4
LFC 3587 (IGM)
IRGACURE® 819 (BASF) 3 3
聚(甲基氫矽氧烷) (ALDRICH) 0.98
Hexafor 672 (MAFLON) 1 1
KP-BK904UV顏料(INKGENIO) 8.13 8.13
水 73.13 74.11
表6. 包含不同的膦氧化物之水性墨水的組成
隨後根據此等C5及C6墨水在UV光下之交聯能力對E3進行測試。
所得比較墨水展現極差硬化性能。
UV能量劑量(mJ/cm 2) 交聯度
E3 400 ≥70%
C5 350 19%
C6 625 2%
表7. 所用的膦氧化物性質不同的墨水比較
用苯基-2,4,6-三甲基苯甲醯基亞膦酸鋰替代LFC3587重複該測試。
苯基-2,4,6-三甲基苯甲醯基亞膦酸鋰(「LAP」)具有下式：
原材料 C7
水 72.63
KP-BK904UV (Ink-Genio) 8.13
PEG二丙烯酸酯n=10 (ALDRICH) 9.76
4-丙烯酸羥丁酯(ALDRICH) 4.00
Hexafor 672 (Maflon) 1.00
苯基-2,4,6-三甲基苯甲醯基亞膦酸鋰(Aldrich) 3.00
Omnirad ITX (IGM) 0.50
聚(甲基氫矽氧烷) (Aldrich) 0.98
表8. 包含LAP替代LFC3587之水性墨水的組成
比較墨水在UV照射後的交聯度係完全不能令人滿意的。儘管用於光交聯墨水之高UV能量(1000 mJ/cm 2)，但丙烯酸酯官能基之轉化率低於50%。 三乙醇胺替代所主張之共起始劑
為評價三乙醇胺在本發明之水性調配物中之性能，已製備了一種新的墨水(C8)。此墨水與E5類似，但含有三乙醇胺替代聚甲基氫矽氧烷(在E5中以相同的百分比值使用)。
UV能量劑量(mJ/cm 2) 交聯度 耐水性
E5 109 ≥70% 正常
C8 602 56% 極差
表9. 共起始劑之比較 其他硫蒽酮
與E6-E8類似的墨水，不同之處在於使用0.5重量% Omnipol TX (聚合硫蒽酮光起始劑)替代1.0重量% Omnirad ITX。所得比較墨水展現極差硬化性能。 環氧乙烷基團數低於5之丙烯酸酯
為評價使用具有n值小於5之二丙烯酸酯的可能性，已製備3種含有MW=258 g/mol之二丙烯酸酯(n =3)的色彩墨水。
原材料 重量%
名稱 C9 (青) C10 (洋紅) C11 (黃) C12
PEG二丙烯酸酯MW 258 (ALDRICH) 9.7 9.7 9.7 9.7
4-丙烯酸羥丁酯(ALDRICH) 3.98 3.98 3.98 3.98
LFC 3587 (IGM) 2.98 2.98 2.99 2.99
異丙基硫蒽酮(IGM) 1 1 1 1
聚(甲基氫矽氧烷) (ALDRICH) 0.97 0.97 0.98 0.98
Hexafor 672 (MAFLON) 0.99 0.99 0.99 0.99
γ-丁內酯(ALDRICH) 3 3 3 3
KP-CY901UV (Ink-Genio) 8.08 0 0 0
KP-YE903UV (Ink-Genio) 0 0 6.62 0
KP-MA902UV (Ink-Genio) 0 5 0 0
水 69.29 72.37 70.75 77.36
表10. 包含環氧乙烷基團數低於5之丙烯酸酯的墨水的組成
在室溫下在玻璃罐中儲存2天後，檢測墨水是否有某些組分沉澱。C9 (青)之沉澱特別明顯、C10 (洋紅) C10之沉澱相當明顯且C11 (黃色)有極少沉澱。沉澱亦發生於透明調配物C12中。 遷移測試實驗
遷移實驗之目的為根據歐洲標準評價分子ITX (自分子量的角度來看為較低分子)是否不會遷移通過經印刷基材。
ITX分子，由於其典型的II型光起始劑之化學行為，在UV照射後保持其分子結構，而不發生任何光裂解及與聚合大分子之化學鍵結，使其易於遷移出經硬化層。
出於此原因，對該組成進行深入研究，以評估ITX之遷移值。在將經硬化樣品與95%乙醇及10%乙醇接觸作為模擬流體在60℃下儲存十天之後，在橫移條件下評價此等基材之遷移。
實驗係根據EFSA指南(EFSA指南-FCM評價指南注釋2008.08.07)進行。 分析方法
分析方法允許藉由使用U-HPLC技術在模擬流體中檢測及定量。
偵測限值係在模擬流體中偵測之光起始劑之總偵測量，以ppb表示。Omnirad ITX之偵測限值為10 ppb。
使用UV燈Phoseon FJ-100製備之經印刷基材如下：
樣品 墨水 基材 基材速度 燈/基材距離 檔案分辨率
1 E3 PET 20m/min 2mm 600×300 dpi
2 E3 鋁箔 20m/min 2mm 600×300 dpi
3 E5 PET 20m/min 2mm 600×300 dpi
4 E5 鋁箔 20m/min 2mm 600×300 dpi
5 E5 鋁箔 40m/min 2mm 300×300 dpi
6 E5 PET 40m/min 2mm 300×300 dpi
7 E5 鋁箔 20m/min 2mm 600×300 dpi (QRcode)
8 E5 PET 20m/min 2mm 600×300 dpi (QRcode)
9 空白PET
10 空白鋁箔
表11. 用於遷移測試之樣品 遷移測試條件
光起始劑之特定遷移係在間接接觸(橫移)中量測。對於間接接觸測試，將各經硬化樣品之表面用20 Kg (196 N)壓至未印刷之基材上，在室溫下持續10天。
橫移之後，將基材切割成以下尺寸： 總面積=2.54 cm×2.54 cm=6.45 cm 2。
各樣品均係用切割器自不同的經塗佈箔上切割下來。
比表面積/體積：0.6 cm 2/ml (根據要求比表面積/體積在0.5-2之間的EFSA指南)。
將各樣品置放於小瓶(20 ml)中，與10 ml精確量測之模擬流體接觸：乙醇95%及乙醇10%。
將樣品完全覆蓋，且在黑暗條件下在60℃之水恆溫浴中儲存10天。
各小瓶均牢固地關閉以避免模擬流體蒸發且適當地貼上標籤。
儲存後，將各小瓶在室溫下冷卻且將過濾後之模擬液體轉移至乾淨小瓶(20 ml)中。
此外，將標準基材(未印刷）)在相同條件下與模擬流體保持接觸以獲得空白溶液。
所有遷移測試均一式兩份地進行。
各模擬流體樣品均藉由具有UV二極管陣列之UHPLC及MS單四極偵測器進行分析。
結果在模擬流體中以ppb表示。
各樣品之分析均一式三份地進行。 空白樣品之結果
分析結果(3個樣品之平均值)之匯總以及樣品的鑑定報導於下表12中。結果在兩種模擬流體中以ppb含量表示。
模擬流體：乙醇95%及乙醇10% 儲存條件：60℃下10天-橫移 Omnipol ITX (ppb)
Et-OH 95% + PET 在偵測限值下
Et-OH 95% +鋁 在偵測限值下
Et-OH 95% 在偵測限值下
Et-OH 10% + PET 在偵測限值下
Et-OH 10% +鋁 在偵測限值下
Et-OH 10% 在偵測限值下
表12. 空白樣品結果
模擬流體：乙醇95% 儲存條件：60℃下10天-橫移 Omnirad ITX PPb
E3 PET - 20m/min-2mm-File600×300-橫移 在偵測限值下
E3鋁箔- 20m/min-2mm-File600×300- 橫移 在偵測限值下
E5 PET - 20m/min-2mm-File600×300-橫移 在偵測限值下
E5鋁箔- 20m/min-2mm-File600×300- 橫移 在偵測限值下
E5鋁箔- 40m/min-2mm-File300×300- 橫移 在偵測限值下
E5 PET - 40m/min-2mm-File300×300-橫移 在偵測限值下
E5鋁箔- 20m/min-2mm-File600×300- QRcode-橫移 在偵測限值下
E5 PET - 20m/min-2mm-File600×300-Qrcode- 橫移 在偵測限值下
表13. 間接接觸樣品(橫移)
模擬流體：10%濃度下之95%乙醇水溶液。 儲存條件：60℃下10天-橫移 Omnirad ITX PPb
E3 PET - 20m/min-2mm-File600×300-橫移 在偵測限值下
E3鋁箔- 20m/min-2mm-File600×300- 橫移 在偵測限值下
E5 PET - 20m/min-2mm-File600×300-橫移 在偵測限值下
E5鋁箔- 20m/min-2mm-File600×300- 橫移 在偵測限值下
E5鋁箔- 40m/min-2mm-File300×300- 橫移 在偵測限值下
E5 PET - 40m/min-2mm-File300×300-橫移 在偵測限值下
E5鋁箔- 20m/min-2mm-File600×300- QRcode-橫移 在偵測限值下
E5 PET - 20m/min-2mm-File600×300-Qrcode- 橫移 在偵測限值下
表14. 間接接觸樣品(橫移)
結論係，發現ITX在可接受的10 ppb限值下具有遷移值。
此外，在值高於所用分析儀器偵測限值下，未偵測到LFC3587。由於此I型光起始劑之化學行為，此為更可預測的，一旦受UV照射，其即發生光裂解，且作為起始劑之化學子產物仍然化學鍵結至大分子。
例示性黑色墨水調配物(E3及E5)均適用於製藥和編碼/標記應用以及食品及飲料領域，因為該等調配物已通過根據歐洲標準之陽性遷移測試。
經硬化墨水亦具有耐濕性，因為經印刷圖像在-15℃及4℃儲存後以及在此等兩個溫度與室溫之間的熱循環後仍然可讀。
經硬化墨水亦展現出等效於直接陽光暴露3年的高耐光性(使用太陽測試儀器XXL+使用氙燈進行的戶外測試)。 太陽測試方法:
用反射光密度計(ANSI STATUS I)量測樣品之光密度：GretagMacbeth DensyEye700
將樣品在氙燈下暴露12天，無需濾窗(照明強度：在卡片表面處在340 nm下0.35瓦/m2，測試腔室溫度：50℃±5℃)。最終光密度量測：最終評價係藉由量測光密度之百分比損失來進行。室外暴露最終評價係在考慮光密度之%損失的以下範圍內進行。
x值 註解
x＞50% 不同的色彩
40%＜x＜50% 強烈的色彩差異
25%＜x＜40% 相當明顯的變化
10%＜x＜25% 明顯但平滑的變化色彩
5%＜x＜10% 極小的色彩差異
表15. 太陽測試
色彩墨水之太陽測試結果均很好，OD之損失%等於或低於15%。
黑色墨水之太陽測試結果亦很好，OD之損失%在0%與10%之間。
鑒於先前呈現之測試，熟習此項技術者將容易地明白，所開發之用燈硬化之調配物保證了以下要求： - 高交聯密度、 - 高轉化率(共價鍵形成之%)、 - 對印刷表面(紙材、塑膠、金屬)之高附著力、 - 對水及乙醇之高化學抗性、 - 高耐摩擦及耐磨損性， - 高太陽測試抗性。
因此，所開發之調配物達成溶劑型UV墨水之性能。
例示性調配物(黑色及色彩)滿足上述要求，且特定言之，黑色墨水調配物亦與食品及飲料應用相容。 F. 根據本發明之印頭
本發明亦關於一種經配置以與上文所描述之墨水一起使用的印頭匣。第1A圖所示之此印頭匣係由印刷噴射組件1製成，該組件由黏合至可撓的印刷線路3之印頭片2構成。該晶片含有電氣及液壓元件，以將墨水朝向各個噴射位置，按需為其供電，以產生用於印刷之墨水滴。將噴嘴板應用於晶片之頂表面上，以提供用於墨水噴射之噴嘴。將整個噴射組件依次黏合至匣4，該匣含有由蓋子5封閉之墨水儲存器。適合的墨水槽6在第1B圖所示之匣主體7中獲得，以允許墨水通過加工至晶片中之槽8或自晶片邊緣達至印頭片且達至微流體線路，視印頭佈置而定。
在多墨水印頭匣中，如第2A圖中所示，當然存在多墨水儲存器及多個朝向印頭之墨水路徑。該等路徑之間彼此液壓絕緣以防止墨水混合。由於匣係由不同的部件及材料組裝而成的，因此元件之間的接合點不僅要確保良好的黏合，亦要確保與墨水接觸之區域的完美且持久的墨水密封。存在許多黏合不同材料之方法：使用適合的膠存在許多優點，前提條件為該膠可在黏合區域準確地施配。舉例而言，適合的膠可施配於圍繞主體中之流動路徑6之平坦表面上，以確保其與晶片之黏合且亦確保圍繞晶片中之槽8之下表面的良好密封。以此方式，墨水可自儲存器流向晶片，而無任何混合或洩漏。
此外，多墨水印頭之匣主體需要特殊的製造製程：舉例而言，在具有平行噴嘴陣列之三墨水匣中，鑄造技術不允許藉由單模製製程一次獲得一片：更詳細地，如第2B圖中所示，匣主體7具有三個由壁10分隔之墨水儲存器9。由於不同顏色之噴嘴陣列之間的橫向距離很小，不可能產生三個獨立的筆直墨水路徑，保持必要的液壓特性及適合的結構堅固性。一種可能的解決方案為使用兩個額外的平行滑動插件來在匣主體內部產生所需的流體結構(如專利EP 189622 B1中所描述)。一旦完成鑄造製程，兩個滑動插件之取出在匣之側表面12中留下兩個窗口11：此等窗口必須用適合的塞子13封閉，以方便地黏合至匣。圖中之向下的垂直軸y對應於印頭之墨噴射方向。黏合塞子之一種可能方式為使用沿著窗口邊界之平坦凹入表面14分配之膠。此確保了開口之緊密密封，而不會使墨水自儲存器中洩漏出來。由於塞子之前凸緣及匣主體中之對應的凹槽，UV硬化型膠不足以達成密封目的。在聚合度差且黏合及密封性差之情況下，膠不能有效地藉由UV輻射照射。
在電控方面，印頭藉由C-MOS技術調控。此技術比先前所用之技術更貴，但更有效。特定工具改進了對印頭之邏輯控制，且可顯著節省能源。C-MOS技術允許較大的設計自由度，且允許在晶片上進行更複雜的電子整合，從而減少空間及能耗。
同時，由於系統之反應性以及墨水之上述化學-物理特性及專用印頭之特性，整個系統滿足高要求印刷需求。
在任何情況下，本發明不能亦不應限於本文件中特定描述之實施例，因為可能存在其他實施例。本發明應擴展至任何等效手段及手段之任何技術操作組合。
1:印刷噴射組件 2:印頭片 3:可撓的印刷線路 4:匣 5:蓋子 6:墨水槽 7:匣主體 8:槽 9:墨水儲存器 10:壁 11:窗口 12:側表面 13:塞子 14:平坦凹入表面
第1A圖及第1B圖為與本發明之活性能量射線可自由基硬化型噴墨印刷墨水相容之印頭匣的示意圖。
第2A圖及第2B圖為與本發明之活性能量射線可自由基硬化型噴墨印刷墨水相容之多墨水印頭匣的示意圖。
國內寄存資訊(請依寄存機構、日期、號碼順序註記) 無 國外寄存資訊(請依寄存國家、機構、日期、號碼順序註記) 無
1:印刷噴射組件
2:印頭片
3:可撓的印刷線路
4:匣
5:蓋子
6:墨水槽
8:槽

Claims (15)

  1. 一種活性能量射線可自由基硬化型噴墨印刷墨水，其包含 i) 至少55重量%之水 ii) 約2重量%至約20重量%之一可自由基硬化型二(甲基)丙烯酸酯單體，其為每分子具有5或更多個環氧乙烷基團之一聚乙二醇二(甲基)丙烯酸酯； iii) 約1重量%至約15重量%之一可自由基硬化型(甲基)丙烯酸酯化合物，其為一羥烷基(甲基)丙烯酸酯，其中烷基為甲基、乙基、丙基、丁基或異丁基，較佳為其中該烷基為甲基、乙基、丙基、丁基或異丁基之羥烷基(甲基)丙烯酸酯； iv) 約1重量%至約5重量%之一式(I)之光起始劑： (I) 其中X +係Na +或Li +，較佳係Na +v) 約0.1重量%至約2重量%之一或多種選自由N-[3-(二甲胺)丙基]甲基丙烯醯胺及/或聚(甲基氫矽氧烷)組成之群的共起始劑； 重量百分比係基於該活性能量射線可自由基硬化型噴墨印刷墨水之總重量。
  2. 如請求項1所述之活性能量射線可自由基硬化型噴墨印刷墨水，其中為每分子具有5或更多個環氧乙烷基團之一聚乙二醇二(甲基)丙烯酸酯的該可自由基硬化型二(甲基)丙烯酸酯單體具有介於約300 g/mol與約600 g/mol之間的一分子量。
  3. 如請求項1或2所述之活性能量射線可自由基硬化型噴墨印刷墨水，其進一步包含約1.0重量%至約15重量%之一著色劑，該重量百分比係基於該活性能量射線可自由基硬化型噴墨印刷墨水之總重量。
  4. 如請求項1所述之活性能量射線可自由基硬化型噴墨印刷墨水，其進一步包含約0.05重量%至約2重量%之一非離子氟化界面活性劑，較佳一非離子聚合乙氧基化氟化界面活性劑及/或一非離子聚合丙烯酸氟化界面活性劑，該重量百分比係基於該活性能量射線可自由基硬化型噴墨印刷墨水之總重量。
  5. 如請求項1所述之活性能量射線可自由基硬化型噴墨印刷墨水，其中iii)之羥烷基(甲基)丙烯酸酯係一羥烷基單(甲基)丙烯酸酯單體，其中烷基為甲基、乙基、丙基、丁基或異丁基，較佳為4-羥烷基單(甲基)丙烯酸酯單體，其中該烷基為甲基、乙基、丙基、丁基或異丁基，更佳為4-羥丁基單(甲基)丙烯酸酯單體。
  6. 如請求項1所述之活性能量射線可自由基硬化型噴墨印刷墨水，其進一步包含約0.1重量%至約3重量%之一第二光起始劑，該重量百分比係基於該活性能量射線可自由基硬化型噴墨印刷墨水之總重量，該第二光起始劑包含一或多種具有低於400 g/mol之一分子量的硫蒽酮化合物，較佳為2-異丙基硫蒽酮、4-異丙基硫蒽酮、2,4-二甲基硫蒽酮、2,4-二乙基硫蒽酮、2,4-二異丙基硫蒽酮、2-氯硫蒽酮、2-氯-4-異丙氧基硫蒽酮及其混合物。
  7. 如請求項1所述之活性能量射線可自由基硬化型噴墨印刷墨水，其在25℃下具有約0.5厘泊至約10厘泊範圍內之一黏度。
  8. 一種由一經硬化墨水層組成之經印刷特徵，該經硬化墨水層由請求項1至7中任一項中所敘述之該活性能量射線可自由基硬化型噴墨印刷墨水製成。
  9. 一種包含一基材及一或多種請求項8中所敘述之經印刷特徵的製品或文件。
  10. 如請求項9所述之製品或文件，其中該基材為一含紙材之材料、一基於聚合物之材料、一複合材料、金屬、玻璃、陶瓷或其任何組合。
  11. 一種熱噴墨印頭，其包含一印頭基材；一噴嘴層，其包括穿過其形成之複數個噴嘴；對應於該複數個噴嘴之複數個墨水噴射腔室；形成於該印頭基材上且對應於該複數個墨水噴射腔室之複數個加熱器電阻器，該等加熱器電阻器中之每一者位於不同的墨水噴射腔室中，以便通過該等噴嘴中之每一者噴射之墨水滴係藉由位於對應墨水噴射腔室中之該等加熱器電阻器中之一者之加熱產生；以及如請求項1至7中任一項所述之活性能量射線可自由基硬化型噴墨印刷墨水。
  12. 一種用於藉由一熱噴墨印刷製程在一基材上印刷一特徵的方法，該方法包括以下步驟： a) 藉由熱噴墨印刷施加請求項1至7中任一項中所敘述之該活性能量射線可自由基硬化型噴墨印刷墨水，以便形成一墨水層，以及 b) 將該墨水層以至少150 mJ/ cm 2之劑量暴露於一活性能量射線，以藉由一活性能量射線源硬化該墨水層。
  13. 如請求項12所述之方法，其中該步驟a)係藉由請求項11中所敘述之該熱噴墨印頭進行。
  14. 如請求項12或13所述之方法，其中步驟b)由將該墨水層暴露於一或多個介於約380 nm與約420 nm之間的波長組成。
  15. 如請求項12所述之方法，其中由該活性能量射線可自由基硬化型噴墨印刷墨水製成之該墨水層係透明的且其中該墨水至少部分地以一或多個標記形式施加至一經印刷特徵上。
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