指示湿度的油墨组合物的制作方法

专利名称：指示湿度的油墨组合物的制作方法
指示湿度的油墨组合物
背景技术：
本发明涉及一种在卫生制品上打印湿度指示器的方法。已经提出多种方法用于在卫生制品(即，尿布或失禁垫)上指示湿度。例如，尿布外衬垫的内表面(或朝向身体的表面)可以具有打印信息，例如动物图形、字母、或吸引孩子(婴儿或幼儿)的其他图案。当尿布变湿时，尿液到达外衬垫，打印信息中的图形或图案将溶解或有其他变化。图像的这种变化将被穿戴者或护理者看到，从而指示需要更换尿布。喷墨打印是一种众所周知的技术，在喷墨打印中，打印设备和沉积被打印的字符的基材之间没有接触便完成打印。简而言之，喷墨打印涉及以控制的方式将油墨微滴流喷射至表面，从而使得微滴在所述表面上形成期望的打印图像。无接触打印的技术尤其适用于将字符涂覆于诸如尿布的基材上。喷墨打印可以广义地分为按需滴落(drop on demand,D0D)打印、和连续喷墨(CIJ)打印。在DOD打印中，通过压电运动或形成气泡按需要产生微 滴从而在基材上形成图像。后者被称为热喷墨(TIJ)。在CIJ打印中，连续产生液滴，但仅有一部分液滴用于形成图像。在CIJ打印期间，液滴选择性带电并在电场中偏离。打印液体带电并偏离以形成打印图像，不带电的液体返回到沟槽。带电量决定打印液体在基材上的相对位置。在二元阵列技术中，非打印的液滴带电并偏离到沟槽中，而打印液滴不带电。在DOD技术的情形中，阵列中喷嘴的相对位置决定了打印液滴的相对位置。二元阵列技术具有多个优点。与单喷嘴CIJ技术相比，二元阵列打印技术提供更好的打印质量，因为打印液滴的排列不依赖精确地使这些液体带电的能力。此外，由于阵列中喷嘴的数量，二元阵列特别有利于打印大的图形或以高的线速度打印多个线性图像。为了生产卫生制品，油墨优选地在喷印头的单程中在基材相同区域上落下，打印机应该易于结合到现有的生产线。基于DOD压电或TIJ技术的数字打印机在单程期间通常不能以非常高的速度利用足够的油墨体积以实现高的打印色彩对比度。与按需滴落喷墨相t匕，二元阵列打印技术的优点为，能传送相对大体积的喷墨液滴。还可以在基本上相同的物理位点上施加多个液滴以促进打印的颜色和对比度。此外，压电式DOD油墨通常是基于油或其他非挥发性溶剂，因而在无孔或半多孔基材上无法干燥。TIJ油墨通常是水基的，但通常含有大量非挥发性溶剂，也不适用于在无孔和半多孔的塑料膜或无纺材料上打印。此外，CIJ打印的液滴产生速率高于DOD或TIJ打印的液滴产生速率。作为所有这些因素的结果，DOD或TIJ打印的线速度远小于CIJ 二元阵列的线速度。传统的接触式印刷方法(例如柔性版印刷)需要相对大的生产线上的占用空间，由于整合不方便和成本的原因，所以是不优选的。类似于二元阵列的一种基于TIJ的技术是Kodak STREAM，这是最近引入的技术。Kodak STREAM是一种连续的再循环油墨技术，其在各喷嘴处使用一系列调制的热脉冲代替使用压电信号来引起液滴散裂。与二元阵列类似，STREAM理论上能以超过每分钟100000的速度形成打印液滴，所以如果使用合适的快速干燥油墨，它将适用于非常高速、高质量地打印卫生纸品。通常，喷墨油墨组合物必须满足可用于喷墨打印操作的某些严格要求。这些要求与流体的物理性能(例如粘度和电阻率)、化学性能(例如组分的溶解度和相容性)、以及适当地润湿基材的能力有关。此外，油墨必须快速干燥、具有抗抹污性，并且能通过喷墨喷嘴而不阻塞，允许用最小的努力快速清洗机器部件。之前指示湿度的喷墨油墨在无孔基材上的干燥时间大于3秒，大部分大于5秒。此夕卜，这种油墨通常不是设计用于二元阵列打印机。

发明内容
本公开提供了一种用于在卫生制品上打印能充当湿度指示器的图像的方法。一方面，在卫生制品上打印的方法包括通过喷墨打印机将油墨组合物的微滴施加到卫生制品的表面以形成期望的图像。油墨组合物包含有机溶剂、水溶性粘结剂树脂(包括分子量在IOkDaltons和90kDalton之间的羟丙基纤维素)、和水溶性染料。图像通过溶于水性流体而充当湿度指示器。
另一方面，喷墨油墨组合物包含酮溶剂、水溶性粘结剂树脂、和水溶性染料。使用二元阵列打印机打印到半多孔表面时，油墨组合物的干燥时间为I秒或更小。另一方面，卫生制品包括与身体接触的表面和与接触身体的表面相反、与衣服接触的表面。由喷墨打印而打印的图像或者通过与身体接触的表面、或者通过与衣服接触的表面是可见的。由包含水溶性染料和衍生自碳水化合物的水溶性树脂的油墨组合物形成图像。该图像提供了水性湿度指示器。
具体实施例方式本公开涉及在卫生制品(例如婴儿尿布、成人失禁垫、或卫生护垫)上打印湿度指示器的方法。该打印方法使用数字喷墨打印系统，特别是二元阵列喷墨打印机。本公开提供了一种能以与卫生制品工业中一般使用的生产线速度相配的速度来打印数字图像的单程打印系统，具有防止油墨在生产线部件上累积或打印图像被抹污所需的油墨干燥速率。当暴露于水或体液时，湿度指示器图像发生变化或溶解，从而提供尿布或其他卫生制品已被染污的指示。因此该指示器为穿戴者或看护者提供了该制品需要更换的视觉提示。在卫生制品上打印的方法包括通过喷墨打印机将油墨组合物的微滴施加到卫生制品的表面以形成期望的图像。喷墨打印广义地定义为任何类型的喷墨打印，包括DOD压电、DOD热喷墨、STREAM、连续喷墨、二元阵列连续喷墨等。优选地，喷墨打印机是二元阵列连续喷墨打印机。当在无孔或半多孔塑料膜和无纺织物材料上打印时，打印的图像应该具有足够的可见度或对比度以及期望的颜色。该图像可以是通过Pantone颜色空间或其他相当的方法定义的任何合适的颜色。当暴露于水或体液时，湿度指示器图像应该快速溶解，从而提关于供尿布或其他卫生制品被染污的及时指示。但与此同时，在暴露于高环境湿度水平之后，图像不应过早地溶解或很容易地降解。优选地，油墨组合物的干燥时间短至一旦打印到卫生制品上便立即干燥。例如，在20-35°C的环境温度和10-70%的相对湿度下，在单程打印中以至少IOOx 100点/英寸(例如128x 128dpi)的打印密度在含有外部制品衬垫的膜上打印时，干燥时间优选为5秒或更小，优选2秒或更小，更优选I秒或更小，最优选O. 5秒或更小。优选地，油墨组合物的干燥时间为I秒或更小，并且不需要二次处理(例如物理干燥法)。干燥时间为O. 5或O. 2秒或更小是特别优选的。不使用二次干燥法的具有竞争力的数字打印法通常仅限于慢干油墨(> 3 秒)。以下列方式评估干燥时间。如果在不同的油墨组合物之间进行对比性干燥时间测试，可以在打印之后立即用手指轻轻地摩擦打印的图像。打印的图像中不再出现污迹的最小时间便是干燥时间。可以通过传统的秒表保留时间；然而，通过这种方法只能精确测定大于或等于约2秒的干燥时间。第二种方法优选用于测量小于2秒的干燥时间。在该方法中，打印图像在对基材的大约恒定的5千克的向下压力下通过位于固定的捡拾辊下方的传送装置。以通过最大水平和垂直点距定义的最大密度(在Videojet BX 二元阵列打印机的情况下为128x 128dpi)来打印图像。与辊的接触时间通过用距离除以线速度(即，I. O英尺除以5英尺/秒=O. 2秒or 200毫秒)来计算，并且可以通过相对于打印喷嘴移动辊的位置和调整线速度来变化。给定打印图像的干燥时间于是定义为在捡拾辊上没有视觉地观察到捡拾或转印的最低测试时间。合适的转印辊材料为PVC标线带，其可得自3M Inc0对于不同油墨组合物之间的对比测试来说，应该在控制的环境条件下进行测试，即，小于约 40% 的 R. H.，在 23±3°C下。即使本文所规定的干燥时间满足目标应用的要求，在打印之前或之后可以利用任何增大干燥速率的方法。这些方法包括使用化学热处理或后处理。其他方法包括预热或后加热基材，或者在打印时加热，从而使环境温度变高。加热可以通过任何方式提供，包括IR(例如通过陶瓷加热元件提供)、可见光或全光谱光源(即，黑体源)、辐射热、强迫热空气、激光、LED发光灯等。加热或未加热的空气流可以被指向新打印的图像。这可以通过气刀或使用气流定向喷嘴的类似的压缩空气源来提供。压缩空气可以通过外部源提供或可以由打印机自身作为输出来提供。压缩空气优选地为水体积含量低于25g/m3的干燥空气。大多数喷墨油墨组合物都不是针对连续喷墨打印机或二元阵列打印机中的良好操作而专门配制。为了在二元阵列和连续喷墨打印机中工作，油墨组合物需要具有某些基本的物理性能，例如粘度、声速、表面张力(这在由液滴发生器设定的界限内提供Rayleigh不稳定性，包括液滴产生频率、调制幅度和油墨腔尺寸等)。通过单独改变调制幅度，本文所述的油墨组合物可以实现Rayleigh散裂状态，特别是其中液滴尾部和由其形成的所有随体与打印液滴一起在液滴飞行时间内结合到基材上。“随体”被定义为在液滴散裂过程中从主要的液滴中分离出的小液滴。不同于其中从固定的贮液器中产生液滴的DOD设备，二元阵列油墨流是在连续的压力下使用单压电引起的脉冲遍及大型喷嘴阵列产生微滴。通过调控上述的调制脉冲消除液滴随体的能力提供比传统DOD喷墨打印机更好的打印质量，特别是在高的线速度下，因为在后一种情况下，尾部和/或随体在打印图像中从主液滴中可见地发散。除了对打印质量的不利影响之外，随体液滴还具有有害影响，因为它们不带电，不能通过Videojet BX所用的静电偏转机理准确地偏转，因而更易于在机头内部的部件上累积，而不是在油墨管理系统内再循环，导致打印失败。本公开的油墨组合物包含树脂，该树脂由于其化学结构增大了有效调制电压幅度范围，在该范围内，无随体的操作成为可能。此外，本文所公开的包含树脂的油墨组分实现了其中液滴尾部长度在液滴从油墨流中脱离时最小化的状态。这对上述的打印窗口有积极影响，此外导致在散裂时的相对低的雾产生。所产生的任何雾当然都会影响油墨流附近的表面，并且过多的雾产生将会不利地影响运行时间和可靠性。这种配方树脂首先基于展现出分立的有利的分子量范围的准则来选择。然而，确切的分子量范围取决于树脂的分子结构，并且对于任何给定的树脂的化学类型可仅仅通过经验确定。因此，树脂的分子量对于在二元阵列和连续喷墨打印机中得到可接受的打印性能来说很关键。优选地，打印系统为二兀阵列打印系统，优选为得自Videojet TechnologiesInc，Videojet BX6000系列(单头和双头版)的BX打印机。由于其设计，BX打印系统在有关工业应用的可靠性方面提供多个优点。为了在卫生制品上打印，期望能以至少2英寸的宽度用128dpi的分辨率(水平和垂直)打印图像。高速数字打印方法通常被限于几英寸的宽度。打印机优选地在基材以高速移动的同时，能以期望的打印质量来打印。例如，在打印期间，卫生制品可以相对于喷墨打印机以大于1000ft/min、或大于1500ft/min、或大于1750英尺/min、或大于2000ft/min的速度移动。油墨组合物包含溶剂、水溶性粘结剂树脂、以及水溶性染料。溶剂优选地为酮或醇 溶剂。粘结剂树脂优选地衍生自碳水化合物。油墨组合物也可以包含水溶性或水不溶性的导电剂。本文所公开的油墨组合物是完全可水洗的，并且特别适用于二元阵列打印工艺。水溶性树脂和染料通常不能充分溶于快干的有机溶剂(例如酮)中。树脂优选地具有非常高的总体水溶解度。在实施方式中，在37°C和pH为4-9的水中，水溶性树脂的总体溶解度为100g/L或更大，优选200g/L或更大，更优选500g/L或更大。水溶性树脂在溶剂中稳定，例如可以从丙酮中浇铸为干膜，并且可以再溶于丙酮数次，而不会使膜溶剂或水中的再溶解性有任何降低。进一步选择树脂和染料，从而使油墨组合物的物理性能(例如粘度和可过滤性)在模拟油墨寿命的加速老化期间稳定。当与尿液或其他水性流体接触时，树脂和染料的高水溶性有助于除去打印的信息。打印图像在PH范围为4-9的水性流体中应是完全可洗的。水溶性树脂进一步充当对塑料基材具有所需的附着力的粘结剂。包装之后，图像应保持如最初打印在卫生制品的图像的原样24个月或更长而不需要二次处理。在打印后的I分钟，图像应该经得起摩擦(即，干拇指摩擦)而不被除去，并且在被水性流体活化之前在其整个使用期间都保持如此。如之前所述，打印方法可用于任何类型的卫生制品。卫生制品(例如尿布)可以包含多个组成材料。例如，尿布可以包含后片、上片、集液层、位于与身体接触的表面和与衣服接触的表面之间的吸收芯材。后片的最外表面可以形成与衣服接触的表面，而上片的最内表面可以形成与身体接触的表面。后片通常充当用于装吸收组分并为使用者可见的图形提供打印基材。在本文中为了清楚起见也被称为“外衬垫”。如之前所述，卫生制品包含充当湿度指示器的图像。图像优选地从有色图像变为无色或模糊以指示制品变湿。湿度指示器图像可以位于组成材料的任意表面(包括与身体接触的表面和与衣服接触的表面)上或与组成材料的任意表面相对，只要湿度指示器保持从吸收性制品的外部可见。位置的实例包括后片、上片、集液层、和吸收芯材。优选的打印表面是后片(也被称为外衬垫)的内表面。包含外衬垫的基材通常是塑料膜，可以更具体地为无孔或半多孔塑料膜或无纺塑料表面。基材可以进一步包含膜和第二材料之间的复合材料，该复合材料由天然存在的纤维或合成纤维或其组合制成的纺织或无纺织物组成。特别感兴趣的基材是通常用于增强整个尿布结构的弹性的半多孔塑料膜。如在高放大倍数可见的，这种材料的表面往往是有孔的，具有小于100微米的数量级的特征，包括微纤网络、坑、沟和/或实际的通孔/细孔。基材可以是没有染色而半透明的，或包含无机填料作为基材基质内染色而不透明或半不透明的。构成材料最常见为聚乙烯或聚丙烯，但也可以由任何合适的塑性材料制成。图像在这些通常具有表面能为20-50dynes/cm的基材上应该具有良好的打印质量。打印在制品的特定打印位置以及特定种类的基材材料上的组合物的水溶性提供了下列性能打印的图像在与水性流体(例如尿液)接触之后被去除或发生变化。该去除可以是完全的，即通过流体动力(例如布朗运动、毛细管作用等)，染料从打印制品物理分离。该去除可以是部分的，即，仅有一部分图像要被去除。图像可以变化并且不被去除，从而由于染料迁移到图像周围最近的表面，图像变模糊或变形。这种变化可以以任何期望的速度发生，但是现有失禁产品中所用的湿度指示器快速起作用，所以优选地，与过量水性流体接触之后，图像变化或去除应在I分钟或优选10秒或更小、或更优选小于I秒的时间内发生。去除速率和/或程度可以通过任何适当的方法测定。例如，可以将打印基材浸入测 试流体(例如去离子水或自来水)中预定的一段时间，随后取出并干燥。然后可以测量基材上残留的颜色。测定相对去除程度的方法包括PCR(打印反差比)、光密度(OD)或PCS (打印反差信号)测量。优选的方法是使用光谱密度计(例如Xrite Series 500光谱密度计)来提供光密度或ΛΕ值(即，L*a*b*值)。本领域技术人员能理解的是，这些值可用于计算打印样品和作为背景的未打印基材之间的ΛΕ差值。与背景的ΛΕ小于4被定义为几乎看不见，表示在浸泡期间去除的充分程度。暴露前和暴露后的打印样品之间的ΛΕ颜色变化为至少20，被定义为适当可察觉的颜色变化，从而为使用者提供明确的湿度指示。本文所述的本发明的油墨组合物实现暴露前和暴露后的打印样品之间的ΛΕ颜色变化大于20以及洗涤之后与背景的Λ E小于4。现在转向组成油墨组合物的具体组分，根据一个实施方式，油墨组合物可以包含一种或更多种有机溶剂。有机溶剂选自酮、低级醇(即，乙醇、异丙醇、正丙醇、叔丁醇、异丁醇、正丁醇)、碳酸酯(即，碳酸二甲酯)、二醇醚、酯、二醇醚乙酸酯、及其混合物。优选地，有机溶剂选自C1-C4醇、C3-C6酮、及其混合物。C3-C6酮的实例包括丙酮、甲基乙基甲酮、甲基正丙基甲酮、和环己酮。C1-C4醇的实例包括甲醇、乙醇、I-丙醇、正丁醇和2-丙醇。有机溶剂(特别是醇和酮)与水基油墨相比具有更吸引人的特征，它们更易于渗入半多孔和一些无孔基材的表面，更快地蒸发，因而降低干燥时间并改善了透膜对比度和膜附着力。在具体的实施方式中，油墨组合物包含丙酮或丙酮与低级醇(例如乙醇)的共混物作为有机溶剂。在另一个实施方式中，共混物可以包含两种或更多种含有酮和慢干有机共溶剂的溶剂。特别优选的慢干溶剂可以选自下列名单双丙酮醇；乙酸正丙酯；乙酸正戊酯；丙二醇单甲醚乙酸酯；丙二醇单丙醚；丙二醇单甲醚；丙二醇叔丁醚；乳酸丁酯；以及乳酸乙酯。油墨优选地在包装材料中不留下有气味的痕迹。用于无孔表面的大部分DOD和TIJ油墨包含持久的、低挥发溶剂，这些溶剂将不利地污染卫生制品的包装。选择本文中使用的溶剂，从而使它们在打印之后和卫生制品被包装之前完全蒸发而不留下任何可检测到或可感觉到的痕迹。此外，如果使用挥发性较小的共溶剂，它们可以选自显示出很小或无气味的溶剂，例如丙二醇单丙醚、乳酸乙酯、乳酸丁酯、双丙酮醇等。在另一个优选的实施方式中，油墨可以大量包含乙醇和异丙醇作为有机溶剂的成分。乙醇和/或异丙醇在一些实例中与酮基溶剂相比是优选的，因为它们熟悉的气味，总的蒸汽压较低并且具有形成挥发性有机化合物的潜力。优选的变性乙醇级将不会弓I入任何额外的有气味的共溶剂。有机溶剂的总量可以为任何合适的量,例如，相对于油墨组合物的重量,其量为70 %或更多，80 %或更多，或90 %或更多。在一个实施方式中，有机溶剂可以以油墨组合物的70重量％到约99重量％的量、优选以约80重量％到约95重量％的量、更优选以90重量％到约95重量％的量存在。油墨组合物可以任选地包含适量的水，例如占油墨组合物重量的至多10重量％，至多约5重量％，或至多约2重量％。在一个实施方式中，所用的有机溶剂包括丙酮和乙醇。丙酮可以以油墨组合物的40重量％到约99重量％的量、优选以约45重量％到约55重量％的量、更优选以48重量％到约52重量％的量存在。乙醇可以以油墨组合物的O. I重量％到约60重量％的量、优选以约30重量％到约50重量％的量、更优选以35重量％到约45重量％的量存在。染料是水溶性的，所以它能提供功能性水湿度指示器。可以使用任何水溶性着色 剂或着色剂的组合。在一些情况下，如果颜料是水溶性的，那么它们可能也适合，即，硫酸盐/磺酸盐改性的颜料(例如炭黑)。染料是优选的，它们可以选自天然存在(即，食品提取物)或合成的染料。合适的常用的染料类型为直接染料、酸性染料、碱性染料、瓮染料、反应性染料、媒染染料、和/或溶剂染料。此外，所选的染料包括结构与下列相对应(或者包含由下列所述的官能团)的那些多烯、聚次甲基、萘酰亚胺(naphthalimide)、二芳基次甲基、三芳基次甲基、阳碳离子、偶氮-环轮烯(酞菁染料)、萘酚、硝基/亚硝基染料、偶氮染料(单-或二-偶氮型)、羰基染料(蒽醌、醌、苯醌、靛蓝类、隐色染料)、硫化染料、苯胺黑、金属络合物染料、茈染料、植物染料、食用染料、聚合物染料、荧光增白剂等。天然着色剂的实例包括胡萝卜素、胭脂树提取物、虾青素、虾青素二琥珀酸二甲酯、脱水甜菜、叶绿素(及其铜络合物和各种盐)、群青蓝、焦糖、角黄素、β-阿朴-8'-胡萝卜素醛、β-胡萝卜素或其衍生物、胭脂虫提取物、葡糖(或葡萄皮)提取物、鸟嘌呤、果汁、蔬菜汁、胡萝卜油、玉米胚乳油、辣椒粉、辣椒油、藏红花、番茄提取物(番茄红素)、姜黄(姜黄素)、苋菜红、花青素、偶氮玉红、胭脂素、黑加仑提取物、角黄素、柠黄质、胭脂红、红花红、红花黄、曙红、赤藓红、苔红素/苔色素、红辣椒提取物、槲皮素、波斯果、核黄素、万寿菊提取物、柠檬黄、群青、以及叶黄素。特别期望的染料包括U. S或其外国版本(g卩，欧盟、E-List和UN FAO颜色清单)批准的用于食品、化妆品或药物应用的FD&C着色剂或D&C着色剂(S卩，由e-CFR标题21，第74部分规章指定的那些)。实例包括但不限于，FD&C蓝I (C. I. 42090:2), FD&C蓝No. 2，C. I.食品蓝 5，D&C 蓝 4，D&C 蓝 9，BLUE VRS,亮蓝 FCF，专利蓝 5，FD&C 红 3，FD&C 红 4，FD&C 红 40，D&C 红 6 (C. I. 15850)，D&C 红 7 (C. I. 15850:1)，D&C 红 9 (C. I. 15585:1)，D&C 红No. 17，D&C 红 21(C. I. 45380:2)，D&C 红 22 (C. I. 45380:3)，D&C 红 27 (C. I. 45410:1)，D&C 红28 (C. I. 45410:2), D&C 红 30 (C. I. 73360), D&C 红 31，D&C 红 33 (C. I. 17200)，D&C 红 34(C.I. 15880:1)，D&C 红 36，D&C 红 39，C. I.食品红 7，诱惑红 AC，苏丹红 G，Cirus 红 2，快红 E，红 2G,红 10B,罗丹明 B, Scarlet GN Ponceau 2R/4R/6R/SX, D&C 紫 2，甲基紫，紫 5BN,酸性品红 B，苄基紫 4b，靛蓝，FD&C 黄 5(C. I. 19140:1)，FD&C 黄 6 (C. I. 15985:1)，FD&C 黄 10 (C.
I.47005:1)，D&C 黄 7，D&C 黄 8，D&C 黄 10，D&C 黄 11，C. I.食品黄 3，C. I.食品黄 23，间苯二酚黄(chryosoine yellwo)，快黄 AM，萘酚黄 S，日落黄 FCF，黄 2G，黄 27175N，D&C 橙 4，D&C橙 5(C. I. 45370:2)，D&C 橙 10，D&C 橙 11，橙 B，D&C 绿 5，橙 G，橙 GN，橙 I，橙 RN，苏丹 G，D&C绿6，D&C绿8，FD&C绿3，绿S，快绿FCF，基尼绿B,浅绿SF, D&C棕I，棕FK,棕HT，D&C黑2，D&C黑3，褐7984，以及亮黑PN。该清单中特别优选的染料是FD&C蓝I、FD&C红3、FD&C红40、FD&C 黄 5、FD&C 黄 6、和 FD&C 绿 3。另一类特别合适的染料是聚合物染料，例如得自Milliken Chemical, Inc.以商品名Versatint、Reactint、Milli jet和Polytint出售的那些。它们的化学结构在美国专利6，083，310中具体公开，该文献通过引用结合在本文中。这些聚合物染料一旦掺入聚合物基质具有低迁移，并且用于个人服装时不太可能使皮肤和或衣服永久染色。染料可以基于其水溶性以及与本文所述的油墨配方的相容性进一步选择，许多染料是既水溶的又相容的。特别合适的 Millijet 染料为 Millijet 蓝 28、Millijet 红 17、Millijet 橙 31、Millijet紫82、以及Millijet黑40。例如，Milli jet蓝28显示出非常好的水溶性和期望的最终颜色。在实施方式中，染料在25 °C下的水溶解度为50g/L或更大，优选100g/L或更大，更优选150g/L或更大。染料在本文所述的溶剂基油墨配方中的溶解度优选地大于20g/L。
在上述任何一个实施方式中，染料可以以占油墨组合物重量的约0. 01%到约10%、优选约0. 2%到约7%、更优选约0. 5%到约3%的量存在。如上所述，油墨组合物包含一种或更多种粘结剂树脂。可以使用任何合适的粘结剂树脂，优选水溶性树脂作为主粘结剂。在一个实施方式中，可以选择非水溶性粘结剂用作副树脂(coresin)，从而为主粘结剂赋予一定程度的防水性或抗吸湿性。油墨优选地包含这样的水溶性粘结剂，其为衍生自环状、非芳香族和非离子的碳水化合物的聚合物。这些粘结剂被认为通常在二元阵列喷墨打印机中提供最好的可靠性。这些粘结剂包括糖类(蔗糖、果糖等)、淀粉和纤维素。优选地，树脂的分子量(Mw)(通过凝胶渗透色谱法测定)小于120kDalton,更优选小于IOOkDaltons,优选地在IOkDaltons和90kDaltons之间，更优选在40kDaltons和80kDaltons之间。油墨组合物最优选地包含纤维素型树脂作为粘结剂。纤维素树脂可以是疏水改性的纤维素，例如纤维素酯、醋酸纤维素、醋酸丁酸纤维素、醋酸丙酸纤维素、纤维素醚、乙基纤维素、甲基纤维素、纤维素硝酸酯或硝基纤维素。或者，纤维素可以为亲水性纤维素，例如羟乙基纤维素、烷基改性的羟乙基纤维素或羟丙基纤维素、羟乙基/羟丙基纤维素共聚物、羟丙基纤维素、以及羧甲基纤维素。优选的改性纤维素是羟丙基纤维素，其为通过原料纤维素与氧化丙烯反应而形成的醚改性的纤维素。非常合适的纤维素是来自Nisso American Corporation的轻丙基纤维素HPC SSL，其分子量为约60kDaltons。聚合型粘结剂树脂可以以油墨组合物重量的约0. 1%到约30%、优选约0. 5%到约15%、更优选约1%到约8%的量存在。油墨组合物优选地包含小于6重量％的树脂固体。在油墨组合物的一个具体的实施方式中，有机溶剂可以以油墨组合物重量的约70%到约95%的量存在，染料可以以油墨组合物重量的约0. 5%到约3%的量存在，而粘结剂树脂可以以油墨组合物重量的约1%到约8%的量存在。优选地，油墨组合物具有低电阻率，例如在约20到约2000ohm-cm的范围内。期望的导电性可以通过添加可电离材料或导电剂而实现。这种导电剂的例子包括铵盐、烷基_/芳基铵盐、烷基-/芳基鱗盐、碱金属盐、和碱土金属盐。合适的阴离子包括卤离子、氢氧根、硼酸根(即，卤代或苯基)、甲苯磺酸根、三氟甲烷磺酸根、硫氰酸根、硝酸根、磺酸根、碳酸根、硫酸根、乙酸根等。这种适用于本文所述配方的具体实例包括氢氧化铵、硝酸锂、硫氰酸锂、三氟甲烷磺酸锂、乙酸钠、乙酸铵、溴化钾、硫氰酸钾、二甲胺盐酸盐、盐酸羟胺、溴化四乙基铵、三氟甲烷磺酸四乙基铵、乙酸四乙基铵、甲苯磺酸四乙基铵、溴化四丁基鱗、溴化四丙基铵、溴化四苯基鱗、四苯基硼酸鱗、六氟磷酸四丁基铵和乙酸四丁基铵。优选的导电剂包括锂盐(例如三氟甲烷磺酸锂或硝酸锂)和四乙基铵盐(例如甲苯磺酸四乙基铵)。可以使用任何合适量的导电剂。通常，占油墨组合物重量的至多约3%的导电剂含量能提供期望的导电性，其含量通常在约O. 1%到约2%的范围内。在某些应用中，不需要高导电性，可以省略导电剂。油墨组合物可以进一步包含一种或更多种添加剂，例如表面活性剂和/或增塑齐U，例如用于改进在具体的基材上的水可移除性或点的清晰度。可以使用任何合适的表面活性剂，例如选自由下列组成的组中的表面活性剂阴离子表面活性剂、阳离子表面活性齐U、非离子表面活性剂、聚合物表面活性剂。表面活性剂的实例包括改性聚硅氧烷、烷基改性的聚氧亚烷基胺、烷基改性的丙氧基化的(聚(氧亚丙基))二胺、烷基醚胺、壬基酚乙氧 基化物、乙氧基化的脂肪胺、氟化的有机酸二乙醇胺盐、烷氧基化的乙二胺、烷基改性的聚亚乙基氧化物、烷基改性的聚亚烷基氧化物、磷酸烷基酯乙氧化物的混合物、丙二醇的聚氧亚烷基衍生物、聚氧乙基化脂肪醇、以及脂肪酸的盐。合适的聚合型表面活性剂的具体例子是以商品名M0N0WET M0-E75购自Uniqema的磺基琥珀酸二乙基己酯钠。在任何一个实施方式中，表面活性剂可以油墨组合物重量的约O. 001到约2. 0%、优选约O. 02到约1%，、更优选约O. 03到约O. 5%的量存在。合适的增塑剂的例子包括邻苯二甲酸酯类增塑剂，例如邻苯二甲酸烷基苄基酯、邻苯二甲酸丁基苄基酯、邻苯二甲酸二辛酯、邻苯二甲酸二异丁酯、邻苯二甲酸二环己酯、邻苯二甲酸二乙酯、间苯二甲酸二甲酯、邻苯二甲酸二丁酯和邻苯二甲酸二甲酯；酯类，例如己二酸二-(2-乙基己基)酯、己二酸二异丁酯、丙三醇三苯甲酸酯、蔗糖苯甲酸酯、癸二酸二丁酯、马来酸二丁酯、聚丙二醇二苯甲酸酯、新戊二醇二苯甲酸酯、癸二酸二丁酯和三正己基偏苯三酸酯、磷酸酯(例如磷酸三甲苯酯、磷酸二丁酯)、柠檬酸三乙酯、柠檬酸三丁酯、乙酰柠檬酸三丁酯；聚氨酯，聚丙烯酸类；以及乳酸盐和磺酰胺类增塑剂，例如从Monsanto Co.，St. Louis, MO获得的Plasticizer 8,它是N-乙基邻，对-甲苯横酸胺。在某些实施方式中，增塑剂可以以油墨组合物重量的约O. I到约5.0%、优选约
O.2到约3. 0%，、更优选约O. 25到约2. O %的量存在。油墨组合物可以具有任何合适的粘度或表面张力。优选地，油墨组合物在25°C下的粘度为约1-lOcPs，优选为约I. 5-8. OcPs,最优选为约2. 5-5. OcPs。优选地，通过气泡张力仪测定，油墨组合物在25°C下的表面张力为约20mN/m到约50mN/m，为约21mN/m到约40mN/m,或约22mN/m到约30mN/m。油墨组合物的固含量可以小于50重量更优选小于20重量％，最优选小于10重量％。通过声辐射法测定，所得到的油墨声速优选地介于1100和1600米/秒。油墨组合物可以通过任何合适的方法制备。例如，将所选的各组分组合并采用适当的搅拌混合，过滤所得流体从而除去任何不溶的杂质。实施例对于下列实施例来说，评估作为要打印基材的多种不同的塑料外衬垫；每一个均从可商购的尿布产品中得到。表I描述了所用材料。表I
光滑、多微孔的聚乙烯片I 1￥2结合到光滑聚乙烯片的表面上的纤维状无纺布
1￥3光滑、多微孔的聚乙烯片II
1￥4外表粗糙、多微孔的片
1￥5光滑、多微孔的聚乙烯片III实验性油墨组合物的一般测试通过下列方法进行将商店买来的尿布拆开，以便在外(面对衣服)衬垫的内表面(面对身体)上打印。通过调整图像上的像素密度使打印密度在一些实施例中变化，其中打印-100%是完全致密的图像，而50%是其中两个相邻打印点中的一个被省略的相同图像。实施例I下列油墨组合物配方是基于重量百分比来制备的，并作为实施例提供。表 权利要求
1.一种在卫生制品上打印的方法，其包括 通过喷墨打印机将油墨组合物的微滴施加到卫生制品的表面以形成期望的图像， 其中所述油墨组合物包含 有机溶剂； 水溶性粘结剂树脂，包含分子量在IOkDaltons和90kDalton之间的羟丙基纤维素；以及 水溶性染料， 其中所述图像通过溶于水性流体而充当湿度指示器。
2.如权利要求I所述的方法，其中，所述有机溶剂包括酮、醇、或其混合物。
3.如权利要求I所述的方法，其中，在100%的打印密度和在所述卫生制品的表面上每英寸128X128个点时，所述油墨组合物的无辅助干燥时间为I秒或更小。
4.如权利要求I所述的方法，其中，在25%的打印密度和在所述卫生制品的表面上每英寸128x128个点时，所述油墨组合物的无辅助干燥时间为O. 5秒或更小。
5.如权利要求I所述的方法，其中，所述喷墨打印机是二元阵列打印机。
6.如权利要求I所述的方法，其中，所述卫生制品的表面是塑料膜。
7.如权利要求6所述的方法，其中，所述塑料膜是半多孔膜。
8.如权利要求I所述的方法，其中，所述卫生制品的表面是无纺织物。
9.如权利要求8所述的方法，其中，所述油墨组合物在所述卫生制品的表面上提供了暴露于水性介质10秒之后能被去除的图像。
10.如权利要求I所述的方法，其中，所述图像是单程打印的。
11.如权利要求I所述的方法，其中，在打印期间，所述卫生制品相对于所述喷墨打印机以大于2000ft/min的速度移动。
12.如权利要求I所述的方法，其中，所述溶剂包括丙酮。
13.如权利要求12所述的方法，其中，所述丙酮以占所述油墨组合物的40重量％到99重量％的量存在。
14.权利要求13所述的方法，其进一步以占所述油墨组合物的O.I重量％到60重量％的量包含乙醇。
15.如权利要求I所述的方法，其进一步以占所述油墨组合物等于或小于5重量％的量包含水。
16.如权利要求I所述的方法，其中，在20-40°C环境温度和4-9的pH下，所述染料基本上溶于水。
17.如权利要求I所述的方法，其中，在20-40°C环境温度和4-9的pH下，所述树脂基本上溶于水。
18.如权利要求I所述的方法，其中，所述油墨组合物基本上不含尺寸大于I微米的固体颗粒。
19.如权利要求I所述的方法，其中，所述染料选自聚合物染料以及U.S或其外国版本批准的用于食品、化妆品或药物应用的分类为FD&C的着色剂或D&C着色剂的染料。
20.如权利要求19所述的方法，其中，所述染料选自FD&C蓝#1和Millijet蓝28。
21.一种卫生制品，其包括与身体接触的表面； 与所述接触身体的表面相反的、与衣服接触的表面；以及 通过喷墨打印所打印的图像，其通过与身体接触的表面或与衣服接触的表面是可见的，其中所述图像由油墨组合物形成，所述油墨组合物包含水溶性染料和水溶性粘结剂树月旨，所述水溶性粘结剂树脂包含分子量在IOkDaltons和90kDalton之间的羟丙基纤维素，其中所述图像提供了湿度指示器。
22.如权利要求21所述的制品，其中，所述染料选自FD&C蓝#1和Millijet蓝28、及其混合物。
23.—种喷墨油墨组合物，其包含 溶剂，其包含占所述油墨组合物40重量％ -99重量％的量丙酮以及占所述油墨组合物O.I重量％ -60重量％的量的乙醇； 水溶性粘结剂树脂，包含分子量在IOkDaltons和90kDalton之间的羟丙基纤维素；以及 水溶性染料，选自FD&C蓝#1和Millijet蓝28，其中当使用二元阵列打印机打印到半多孔表面时，所述油墨组合物的干燥时间小于O. 5秒。
全文摘要
本发明涉及一种在卫生制品上打印的方法，其包括通过喷墨打印机将油墨组合物的微滴施加到卫生制品的表面以形成期望的图像。喷墨油墨组合物包含有机溶剂、水溶性粘结剂树脂(包含羟丙基纤维素)、和水溶性染料。图像通过溶于水性流体而充当湿度指示器。
文档编号G01D11/00GK102792129SQ201180010329
公开日2012年11月21日 申请日期2011年2月18日 优先权日2010年2月18日
发明者林方·朱, 迈克尔·库泽 申请人:录象射流技术公司