胶乳和相关的喷墨油墨的制作方法
【专利说明】月父字L和相关的喷墨油墨
【背景技术】
[0001] 符号和其它平面艺术应用的数字喷墨印刷正日益取代丝网印刷和其它类似的印 刷技术。用于大篇幅印刷的数字油墨提供良好的图像质量、耐久性和持久性。虽然许多在 使用的油墨为溶剂基的，但是近年来致力于用水基油墨取代溶剂基油墨。许多介质基底为 非多孔的涂料纸或聚合物膜如乙烯基膜。
[0002] 水性油墨在非多孔介质上的耐久性提出了挑战。油墨需要润湿并粘附至宽范围的 基底，具有良好的耐磨损性和抗划伤性，抵抗水、清洁液和溶剂的侵袭，并具有良好的户外 耐气候性。通过并入由乳液聚合制成的某些喷墨相容胶乳聚合物分散体，水性喷墨油墨的 耐久性已经有了很大改善。当作为喷墨油墨的一部分进行印刷时，油墨的胶乳组分可以在 介质表面上形成膜，截留并保护疏水印刷膜内的着色剂。
[0003] 这是说，虽然胶乳微粒可改善印刷品的耐久性，但当它们通过热喷墨印刷头进行 印刷时经受严峻的热剪切条件，导致喷嘴可靠性问题。此外，这些聚合物趋于随着时间的推 移从油墨中沉淀出来，因此，在许多储存条件中往往是不稳定的。因此，继续需要提供具有 改善的稳定性和耐久性的胶乳微粒，其用于在多种介质类型上进行印刷并具有各种印刷体 系结构。
【具体实施方式】
[0004] 已经认识到，喷墨油墨可包括使用胶乳微粒（该胶乳微粒旨在使用非聚氨酯组分 模拟聚氨酯结构）连同蜡乳化液一起，以提供优异的印刷耐久性特性。据此，本文描述的 喷墨油墨组合物和相关方法可包括混合的低Tg聚合物链（strands)和高Tg聚合物链，以 提供独特的胶乳结构。应该注意的是，当讨论本发明油墨和方法时，这些讨论的每一个可被 认为是适用于这些实施方式中的每一个，无论其是否明确地在那个实施方式的上下文中讨 论。因此，例如，在讨论喷墨油墨中的胶乳微粒时，该胶乳微粒也可用于制造喷墨油墨的方 法中，反之亦然。
[0005] -般而言，聚氨酯胶乳微粒在包括优异的抗划伤性的印刷应用中提供期望的特 性。然而，已经认识到，喷墨油墨可包括蜡和制造的非聚氨酯胶乳微粒，该制造的非聚氨酯 胶乳微粒具有模拟聚氨酯分散微粒的结构，从而在不使用聚氨酯材料的情况下提供优异的 抗划伤性。为此，本发明的发明人已经发现，通过合成具有混合的低Tg聚合物链和高Tg聚 合物链的乙烯基胶乳微粒，乙烯基单体可用于模拟在聚氨酯聚合物中发现的软微区和硬微 区，并且这种胶乳微粒可以和提供优异印刷结果的最小量的蜡乳化液一起配制到喷墨油墨 中。
[0006] 鉴于以上，喷墨油墨可包括油墨载剂、蜡和胶乳微粒。一般而言，胶乳微粒可包括 多个混合在一起的离散的（discrete)聚合物链，包括Tg低于50°C的低Tg聚合物链和Tg 在50°C或以上的高Tg聚合物链。另外，在一个实例中，高Tg聚合物链的Tg可比低Tg聚合 物链的Tg高至少50°C。喷墨油墨也可包括着色剂。在一方面中，着色剂可为颜料。在一个 具体的方面中，颜料可赋予油墨色彩。
[0007] 一般而言，本发明的喷墨油墨包括蜡。蜡乳化液从许多销售商商购可得，例 如Keim-Additec、Lubrizol、Michelman和BYK Chemie。用于本发明的錯乳化液包括但 不限于：Lubrizol:Liquilube?411、Liquilube?405、Liquilube?488、Liquilube?443、 Liquilube?454 ;Michelman:ME80825、ME48040、ME98040M1、ME61335、ME90842、ME91240、 ML160；Keim-Addituc:Ultralube?E-521/20>Ultralube?E-7093>Ultralube?7095/l> Ultralube?E-8046、Ultralube?E-502V>Ultralube?li-842N:Byk:Aquacer?2650, Aquacer?507、Aquacer? m Aquacer?515、Aquacer?537、Aquaslip?671、 Aquaslip?942。
[0008] 在一个实例中，蜡可具有范围为60°C至110°C的熔点。一般而言，蜡可具有范围为 50nm至600nm的粒径。在一个实例中，蜡可具有范围为200nm至300nm的粒径。一般而言， 蜡可以以范围为0. 25wt%至5wt%的浓度存在于油墨中。在一个实例中，蜡可以以范围为 0.5wt%至1.5wt%存在。另外，錯乳化液可与高酸性丙烯酸分散剂和水胶体相容。通过相 容，可使用本发明的蜡而不引起分散剂/水胶体尤其在长期的一段时间（在环境温度下的 数周/月或在升高的温度下如40至65°C的数天/周）后的聚集或沉淀。通过增加蜡的粒 径、蜡的相分离或以比缺乏不稳定的材料更快的速率乳油化（creaming)，不相容性可多方 面地显露。
[0009] 如本文讨论的，胶乳微粒可包括多个混合在一起的离散的聚合物链，包括Tg低于 50°C的低Tg聚合物链和Tg在50°C或以上的高Tg聚合物链。高Tg聚合物链的Tg可比低 Tg聚合物链的Tg高至少50°C，且低Tg聚合物链的折射率可在高Tg聚合物链的折射率的 1 %以内。特别地，通过匹配聚合物链的折射率，本发明的胶乳微粒可提供优异的光泽度和 雾度。如本文所用，"胶乳微粒"或"胶乳"是指在液体中分散的离散的聚合物颗粒。在一个 实例中，胶乳微粒可分散在液体载剂中以形成油墨。在一方面中，油墨可为喷墨油墨并可进 一步包括着色剂。
[0010] 低Tg聚合物链可由多种共聚单体制备。该多种共聚单体一般包括2种或更多种 单体。高Tg聚合物链可由与制备低Tg聚合物链时使用的相同单体但以不同的比例制备。 在一个实例中，低Tg聚合物链可由两种单体以80:20至50:50的比例范围聚合，且高Tg聚 合物链可由相同的单体以40:60至5:95的比例范围聚合。软聚合物链与硬聚合物链的比 例可从50:50至10:90变化。改变比例可提供不同的Tg。通过使用相同的共聚单体，聚合 物链可具有类似的折射率；通过使用三种共聚单体，聚合物的折射率可以以甚至更大的精 确度控制，同时控制Tg。在一个实例中，低Tg聚合物链的折射率可在高Tg聚合物链的折射 率的1%以内。在一方面中，低Tg聚合物链的折射率可在高Tg聚合物链的折射率的0.5% 以内。另外，可以选择多种共聚单体以在聚合时具有在另一组共聚单体的折射率的1%以 内的折射率，或在一方面中，在聚合时具有在另一组共聚单体的折射率的〇. 5%以内的折射 率。
[0011] 一般而言，低Tg聚合物链和高Tg聚合物链具有不同的Tg以使所得胶乳微粒提供 类似于聚氨酯颗粒的硬微区和软微区。在一个实例中，低Tg聚合物链的Tg可低于20°C。 在一方面中，Tg可低于0°C。在另一个实例中，高Tg聚合物链的Tg可为90°C或以上。在 一方面中，Tg可高于100°C。另外，低Tg聚合物链和高Tg聚合物链之间Tg的差异一般为 至少50°C。在一个实例中，差异可为至少70°C。在一方面中，差异可为至少90°C，在另一方 面中，可为至少l〇〇°C。
[0012] 在本发明聚合物链中使用的单体可为乙烯基单体。在一个实例中，单体可选自由