用于液体喷射印刷的油墨组合物的制作方法
【专利说明】用于液体喷射印刷的油墨组合物
[0001] 本发明涉及一种用于标记各种支撑物和物体的油墨组合物，其性质特别适用于非 常多种类的支撑物、基底和物体，特别是柔性支撑物、基底和物体的液体喷射标记或印刷， 称为"喷墨"印刷或标记。
[0002] 喷墨印刷是众所周知的技术，它使能够进行在高速下各种物体的印刷、标记或装 饰，且在这些物体和印刷装置间无接触，和可任意改变的信息，例如条形码、保质期等的印 刷、标记或装饰，即使在非平面的支撑物上。
[0003] 喷墨印刷系统可分为两个主要类型：DOD(按需喷墨）或CIJ(连续喷墨）。
[0004] "按需喷墨"喷射喷涂、印刷、投射可通过被称为"气泡"喷墨，通过被称为"压电" 喷墨，通过被称为"阀"喷墨或最后通过被称为"热熔"或相变喷墨进行。
[0005] 在气泡喷墨的情况下，油墨在喷嘴附近被汽化，所述汽化导致位于汽化油墨的电 阻器和喷嘴之间的少量油墨喷出。在压电喷墨的情况下，由致动器带来的急剧的压力变化 引起油墨液滴的喷出，所述致动器通过晶体或压电晶体的电激励移动并位于喷嘴附近。
[0006] 在"热熔"喷墨的情况下，油墨是无溶剂的并被加热到其熔点之上。
[0007] 因此，按需喷墨印刷可在环境温度下进行，其是压电喷墨，阀喷墨或气泡喷墨的情 况，或在高温下，例如在约60°C至130°C，其是被称为"热熔"（HM)或相变喷墨的情况。
[0008] 连续偏转的喷墨喷涂、印刷、投射在于在压力下将油墨发送至含压电晶体的腔内， 所述油墨以喷射的形式通过孔（喷嘴）从所述腔内逃离。所述压电晶体，以确定的频率振 动，导致喷墨中的压力扰动，所述喷墨震荡并逐渐分解为球形液滴。如果油墨是导电的，沿 着油墨被打破的地点的喷射的路径放置的电极，被称为"带电电极"，使得可能给予所述液 滴静电电荷。由此带电的滴状物在电场中偏转，并使能够印刷。
[0009] 对所有类型的喷墨技术，油墨的粘度在投射温度下非常低，典型地为1-20CPS，并 且这些技术可因此为具备沉积低粘度油墨的技术。
[0010] 通过喷射进行的油墨的投射保证了以高生产线速度在不一定是平面的、平的物体 上无接触标记，且具有任意改变信息的可能性。
[0011] 适合于通过喷射投射的油墨组合物需要满足该技术的固有的一定数量的标准，除 了其他方面，涉及粘度、在用于清洁的溶剂中的溶解度、成分的相容性、被标记的支撑物的 适当的润湿性等，和在连续偏转的喷墨情况下的导电性。
[0012] 此外，这些油墨需要快速干燥，能够在喷嘴附近流动或保持不动而不阻塞喷嘴，具 有极好的喷射方向稳定性，且也能够使印刷头易于清洁。
[0013] 组成用于连续偏转的喷墨式喷墨的现有油墨的成分是有机或矿物产品；这些是着 色材料，例如染料或颜料，树脂或粘合剂，在一种或多种或多或少挥发性的溶剂中，或水中， 任选地一种或多种提供导电性的盐以及多种添加剂。
[0014] 组成用于按需喷墨（DOD)式喷墨的现有油墨的成分是有机和矿物产品；染料或颜 料，树脂或粘合剂，在一种或多种或多或少挥发性的溶剂中，或水中，以不同于那些用于连 续偏转的喷墨的油墨的比例，但是导电性不是必要的。
[0015] 在用于"热熔"喷墨的油墨的情况下，油墨不含有在环境温度下为液体的溶剂，而 是含有上文已详细说明的的在投射温度下为液体的有机产品，如低分子量的蜡和树脂。通 常选择这些低分子量的蜡和树脂使得在投射温度下油墨的粘度为2-25mPa. s。
[0016] 这些用于喷'墨的油墨，除了用于"热恪"喷'墨的油墨的洛剂，最常见由含如下物质 的混合物组成：一方面，多数量的挥发性且不是很粘性的溶剂，以能够使标记非常快的干燥 和调整粘度至它们所需的值，例如I-IOmPa. s，和，另一方面，更少量的干燥更缓慢的较大粘 性且较小挥发性的溶剂，以在印刷设备停止阶段过程中避免油墨在喷嘴中干燥（参见，专 利或专利申请 US-A-4, 155, 767、WO-A-9214794、WO-A-9214795 和 US-A-4, 260, 531)。
[0017] 最经常使用的挥发性溶剂是低分子量的醇类、酮类或酯类，如在专利 US-A-4, 567, 213和US-A-5, 637, 139中所示。在这些溶剂中，可被引用的基本地为甲醇、乙 醇、1-丙醇和2-丙醇、丙酮、甲基乙基酮（"1^1(")、甲基异丁基甲酮、乙酸乙酯和四氢呋喃。
[0018] 所述添加剂包含：
[0019] -软化干燥的油墨膜的增塑剂，并且其能够改善油墨在被标记的支撑物上的粘附 性和内聚力。
[0020] -能够分散颜料的分散剂。这样的分散剂通过立体效应和/或静电效应使颜料稳 定，取决于它们是否可被离子化和取决于溶剂的极性。
[0021] -抑制由提供导电性的某些盐，例如氯化物类盐引起的腐蚀的试剂（参见文件 EP-A-0510752, US-A-5, 102, 458)。
[0022] -保护油墨抗细菌或其他微生物增殖的添加剂：这些包括灭微生物剂、杀细菌剂、 杀真菌剂和其他试剂，特别有用于含水的油墨中。
[0023] -pH-调节缓冲剂（参见 EP-A-0735120)。
[0024] -防沫剂。
[0025] 用于喷墨的油墨还可包含改变油墨润湿性或渗透性的表面活性剂（参见专 利US-5, 395, 431)，尤其是改变或调节静态或动态表面张力的那些，例如来自3M公司的 Fluoradu FC 430。这样的产品规范液滴冲击的尺寸。由于他们，液滴的冲击均具有相同 的直径，不管支撑物的性质、清洁度或规则性。
[0026] 在用于连续偏转的喷墨印刷的情况下，添加剂还包含，任选地一种或多种导电性 盐。
[0027] 任选的导电性盐给予油墨静电偏转所需的导电性。在这一点上可参考文件 US-A-4, 465, 800。然而，应当注意的是在某些情况下染料也可已向油墨提供足够的导电性 以使不需要添加导电性盐。
[0028] 着色材料根据它们是否分别溶于或不溶于所使用的溶剂中称为"染料或颜料"。
[0029] 天然不溶的颜料，因此是分散的且可以是或可以不是不透明的。它们给予 油墨它的颜色、它的不透明性或特别的光学性质，例如荧光性（参见专利或专利申请 US-A-4, 153, 593、US-A-4, 756, 758、US-A-4, 880, 465、EP-A-0289141、US-A-5, 395, 432、 GB-A-2298713)。在某些情况下，所述染料自身部分也给予油墨充足的导电性以使不需要添 加导电性盐。已知名称为C. I.溶剂黑27、29、35和45的染料是该情况。
[0030] 粘合剂或树脂在多数情况下通常是一种（多种）固体和聚合物，且它们的选择取 决于它们在选定溶剂中的溶解度、它们与染料和其他添加剂的相容性、它们能够赋予液滴 良好静电电荷的能力，但也取决于一旦干燥它们赋予所述油墨膜的性能（参见专利或专利 申请 US-A-4, 834, 799、GB-A-2286402、US-A-5, 594, 044、US-A-5, 316, 575、WO-A-96/23844、 WO-A-95/29287)。
[0031] 它们的主要功能是赋予油墨在最大量的支撑物上，或特定的支撑物例如无孔支撑 物上的粘附性。它们也使赋予油墨适当的粘度用于形成来自喷射的液滴成为可能，且它们 赋予所得到的标记主要部分的它的耐物理和/或化学侵害的性能，例如耐摩擦和更通常的 耐磨损性能。
[0032] 与有机溶剂一起使用的聚合物是合成的或天然的，它们可能是线型聚合物，例如 松香树脂、虫胶树脂、丙烯酸树脂、甲基丙烯酸树脂、苯乙烯树脂、乙烯基树脂、纤维素树脂， 和酚醛树脂型树脂、聚酰胺、聚氨酯、密胺或其他的聚酯，或支链型聚合物例如树枝状聚合 物（参见 US-B2-6, 221，933)。
[0033] 显然地，不能使用低交联的聚合物，因为它们引起凝胶而不是溶液。
[0034] 完全交联的聚合物例如橡胶是本质不溶于溶剂中，最多在溶剂中溶胀。另一方面， 使用可通过辐射，例如紫外线或电子束而交联的预聚物并在沉积到支撑物上后经受交联。
[0035] 对于在水相中的配方，聚合物为可溶的线型聚合物，或为又称为乳胶的分散体。这 些分散体的聚合物可为线型的或为在干燥过程中可交联的。
[0036] 用在能通过喷射投射的油墨中的聚合物或树脂通常为相对低分子量的聚合物，因 为下面两个主要原因：
[0037] -如果聚合物或树脂的分子量太高，则由这些聚合物或树脂提供的粘度非常高，并 且它们的质量非常低，