油墨以及印刷工艺的制作方法
【专利摘要】一种印刷基材的工艺包括：通过喷墨印刷机向基材施加油墨，该油墨包含胶乳粘结剂、包含水和有机溶剂的液体介质以及包含围绕颜料核被交联剂交联的羧基官能分散剂的聚合物包封的颜料颗粒，其中，该油墨具有低于70℃的最低成膜温度。还要求保护油墨。该工艺和油墨用于印刷温度敏感型基材，例如用于特殊场合的铝箔气球和包装材料。
【专利说明】油墨以及印刷工艺
【技术领域】
[0001]本发明涉及油墨、喷墨印刷工艺以及喷墨印刷机和墨槽。
【背景技术】
[0002]喷墨印刷(“IJP”)是墨滴通过细孔喷嘴喷射到基材上且使喷嘴不接触基材的非撞击式印刷技术。
[0003]用于喷墨印刷的油墨应该是稳定以实现长时间储存，且不会分解或者形成可能阻塞细孔喷嘴的沉淀物。
[0004]对用于具有低吸收能力或者无吸收能力的喷墨印刷基材(例如塑料)的油墨的设计是特别有挑战性的。制造附着于非吸收性基材的油墨是很困难的，因为油墨可能仅作为珠滴留在表面上或者其可能在表面上溢流。聚合物基材排斥许多水性油墨。对于柔性表面存在额外的问题，即油墨在变干后对基材具有低附着力并具有低柔韧性。变干的油墨可能碎裂，导致印刷物失去其光泽或者在极端情况下部分印刷物可能从基材上脱落。
·[0005]对于用于聚会和特殊场合的携带个性化信息和/或图像的铝箔气球和包装材料具有很大的市场。气球通常充有氦气并用于装饰场地。包装材料是柔性的并且包裹礼物以隐藏礼物本身，增加接受者的激动程度，尤其当包装具有个性化的时候。然而，铝箔气球和包装材料通常是由不能承受加热至高温的温度敏感型材料制成。而且，对这些物品施加印刷需要一些适应性，因为它们在使用中从通常扁平变化到膨胀或弯曲的外形。
[0006]US 6，663，455描述了向用于制造气球和包装材料的片状材料施加油墨保持性标记用涂料。然而，可商购获得的携带这种油墨保持性涂料的气球和包装涂料非常少。而且，当只有部分基材要被印刷时，向整个基材施加油墨保持性涂料是非常浪费的，导致增加消费者的成本。理想上，个性化气球和包装材料的供应者不局限于携带特种涂料的专用基材，并且他们期望具有印刷不具有特种油墨保持性涂料的普通基材的能力。
[0007]用于高射投影仪的透明片也可能是温度敏感的。印刷的高影机胶片也需要提供在正常使用中弯曲胶片时不会轻易脱落的印刷物的油墨。
[0008]对于可以施加于普通的非吸收性基材以提供具有良好的附着力、耐磨度和分辨率且无需在高温下加热的水性油墨存在需求。
[0009]Lexmark的W00144326描述了用于印刷吸收性纸的水性喷墨油墨。该油墨包含常规颜料、润湿剂、分散剂和指定的胶乳粘结剂。摘要中提到可选地在大于约100°c的温度下将印好的纸通过定影系统持续约5秒至约100秒的时间。这种定影温度和时间对于纸是可耐受的，但是对于许多温度敏感性基材，使用这种条件可能使基材损伤、变形甚至熔化。而且，吸收性纸不会遇到与印刷非吸收性表面相同的技术问题。
【发明内容】
[0010]根据本发明的第一方面，提供了一种用于印刷基材的工艺，该工艺包括通过喷墨印刷机向基材施加油墨，其中油墨包含胶乳粘结剂、包括水和有机溶剂的液体介质、以及包含围绕颜料核被交联剂交联的羧基官能分散剂的聚合物包封的颜料颗粒，其中，油墨具有低于70°C的最低成膜温度。
[0011]油墨优选具有低于65°C、尤其是低于60°C的最低成膜温度(“MFFT”)。
[0012]MFFT是油墨组分中的组分在例如油墨变干期间聚结以形成膜的最低温度。
[0013]用于测量MFFT的设备是可商购获得的,例如可从Rhopoint Instruments购得的Minimum Film Temperature Bar ( “MFFT Bar90”)。MFFT Bar90 包括温度杆，其具有电子施加的温度梯度的镀镍铜压印板。位于表面下方的10个等距传感器沿着杆提供瞬时温度测量。选择所需的温度程序，使仪器达到热平衡。湿测试油墨的轨迹可以使用立方涂布器或延展器来涂布。一旦油墨变干，装置就显示出MFFT。如果因为任何原因，上述商购获得的仪器对油墨不起作用(例如由于低胶乳含量和/或油墨的颜色)，代替方案可以为:将少量的油墨放置在器皿中，并在期望的评估温度(例如70°C )下将含油墨的器皿加热24小时，然后用戴有手套的手指摩擦表面以评估是否形成膜。如果形成了膜，将会有少量油墨或者无油墨转移到戴有手套的手指上，而如果没有形成膜，将会有大量的油墨转移到戴有手套的手指或者变干后的油墨将碎裂。
[0014]由于存在降低胶乳粘结剂形成膜或玻璃(glass)的温度的诸如有机溶剂的油墨组分，胶乳粘结剂的Tg (玻璃化转变温度)可能高于MFFT。优选地，胶乳粘结剂具有的Tg低于120。。(例如30。。至119°C )，尤其是低于IlO0C (例如40°C至105°C )，更尤其是低于990C (例如40。。至950C )以及特别是低于850C (例如，40°C至80°C )。
[0015]胶乳粘结剂可选地具有O至30mg KOH/g、尤其是O至20mg KOH/g、更尤其是最高至5mg KOH/g的酸值。当胶乳粘结剂是聚氨酯或聚酯时,其酸值优选为> Omg KOH/g。
[0016]优选地，胶乳粘结剂是丙烯酸胶乳粘结剂、聚氨酯胶乳粘结剂和聚酯胶乳粘结剂，并且它们可以是均聚物或者更优选是共聚物。
[0017]在一个实施方案中，胶乳粘结剂不是丙烯酸胶乳粘结剂。在另一个实施方案中，胶乳粘结剂不是聚氨酯胶乳粘结剂。在另一个实施方案中，胶乳粘结剂不是聚酯胶乳粘结剂。
[0018]胶乳粘结剂通常是水分散性颗粒或“珠滴”，其在高于它们的MFFT的温度下加热时能够聚结以形成膜。
[0019]优选的丙烯酸胶乳粘结剂由一个或多个具有水分散性基团(例如酸性基团、聚(亚烃基二醇)基团、羟基基团、氨基基团或阳离子基团)的乙烯基属不饱和化合物与一个或多个不含水分散性基团的乙烯基属不饱和化合物的共聚作用衍生得到的。
[0020]酸性基团包括例如磺基、羧基和/或磷酸根基团。酸性基团的优选盐是锂盐、铵盐、钠盐和钾盐以及包含其中两种或更多种的混合物。阳离子基团包括季铵基团。这些基团通常部分地或者全部地是盐形式。阳离子基团的优选盐是卤化物盐或简单的有机酸盐，例如氯化物、乙酸盐、丙酸盐和/或乳酸盐。
[0021]具有酸性水分散性基团的乙烯基属不饱和化合物的实例包括(甲基)丙烯酸、β羧丙烯酸(甲基)乙酯、马来酸、乙烯基磺酸、磷酰基甲基化丙烯酰胺、(2-羧基乙基)丙烯酰胺、2_(甲基)丙烯酰胺基-2-甲基丙烷磺酸和(甲基)丙烯酰氧乙基琥珀酸酯。
[0022]通常在存在表面活性剂的情况下制备胶乳。然而，当胶乳由具有水分散性基团的乙烯基不饱和化合物衍生得到时，可能需要少量的表面活性剂，并且在一些情况中表面活性剂是不必要的。当存在时，表面活性剂和具有水分散性基团的乙烯基不饱和化合物的含量优选高到足以确保聚合物在油墨中形成乳液但又不会高到在油墨中形成溶液。
[0023]具有聚(亚烃基二醇)水分散性基团的乙烯基属不饱和化合物的实例包括聚乙二醇单甲基丙烯酸酯、聚丙二醇单丙烯酸酯、聚丙二醇单甲基丙烯酸酯、聚(乙二醇)二丙烯酸酯、聚(乙二醇)二乙烯醚、聚(乙二醇)己二烯醚、聚(乙二醇丙二醇共聚物)二丙烯酸酯、聚(乙二醇)_嵌段-聚(丙二醇)_嵌段-聚(乙二醇)二丙烯酸酯、聚乙二醇和其它构建嵌段(例如聚酰胺、聚碳酸酯、聚酯、聚酰亚胺、聚砜和它们的组合)的共聚物的二丙烯酸酯、以及具有下列结构的化合物，其中w是I至100，R11 - H - C1-C10 (即包含I至10个碳原子)的烷基基团或芳基基团或烷氧基基团或酯基基团，以及R12是H或甲基基团:
[0024]
【权利要求】
1.一种印刷基材的工艺，包括向所述基材施加油墨，所述油墨包含胶乳粘结剂、包含水和有机溶剂的液体介质以及包含围绕颜料核被交联剂交联的羧基官能分散剂的聚合物包封的颜料颗粒，其中，所述油墨具有低于70°c的MFFT。
2.根据权利要求1所述的工艺，包括通过喷墨印刷机向所述基材施加所述油墨。
3.根据前述权利要求中任一项所述的工艺，进一步包括在至多70°C的温度下干燥施加于所述基材的所述油墨。
4.根据前述权利要求中任一项所述的工艺，其中，所述基材是温度敏感型基材。
5.根据前述权利要求中任一项所述的工艺，其中，所述基材是在低于70°C的温度下会变形、扭曲或熔化的基材。
6.根据前述权利要求中任一项所述的工艺，其中，对所述油墨和所述基材进行选择，以使所述油墨具有低于使所述基材变形、扭曲或熔化的温度的MFFT。
7.一种油墨，包括胶乳粘结剂、包含水和有机溶剂的液体介质以及包含围绕颜料核被交联剂交联的羧基官能分散剂的聚合物包封的颜料颗粒，其中，所述油墨具有低于70°C的MFFT。
8.根据权利要求7所述的油墨，其中，所述分散剂在交联之前具有135mgKOH/g至250mg KOH/g 的酸值。
9.根据权利要求7或8所述的油墨，其中，所述交联剂具有至少两个环氧基团。
10.根据权利要求7至9中任一项所述的油墨，其中，所述羧基官能分散剂包含甲基丙烯酸苄酯。
11.根据权利要求7至10中任一项所述的油墨，其中，所述胶乳粘结剂具有低于120°C的Tgo
12.根据权利要求7至11中任一项所述的油墨，其中，所述胶乳粘结剂具有最多为5mgKOH/g的酸值。
13.根据权利要求7至12中任一项所述的油墨，其中，所述胶乳粘结剂是丙烯酸胶乳粘结剂、聚氨酯胶乳粘结剂和/或聚酯胶乳粘结剂。
14.根据权利要求7至13中任一项所述的油墨，其中，所述胶乳粘结剂的平均粒度为至少 50nm。
15.根据权利要求7至14中任一项所述的油墨，包括: (i)0.1份至10份包含围绕颜料核被交联剂交联的羧基官能分散剂的聚合物包封的颜料颗粒； (?) I份至20份胶乳粘结剂； (iii)5份至60份有机溶剂；以及 (iv)20份至80份水； 其中，所有份数均按重量计算，并且所述油墨具有低于60°C的MFFT。
16.根据权利要求7至15中任一项所述的油墨，包含聚结溶剂。
17.一种喷墨印刷机墨槽，包含如权利要求7至16中任一项所限定的油墨。
18.一种喷墨印刷机，包含如权利要求7至16中任一项所限定的油墨。
【文档编号】C09D11/10GK103443217SQ201180061455
【公开日】2013年12月11日 申请日期:2011年12月15日 优先权日:2010年12月21日
【发明者】珍妮特·科特威尔, 菲利普·道部尔, 马丁·爱德华兹, 丹尼尔·莫利斯, 艾伦·霍珀 申请人:富士胶卷成像染料公司