专利名称：包含胶乳聚合物的喷墨油墨组合物的制作方法
技术领域：
本公开概括地涉及用于改进喷墨印刷的油墨的耐久性的聚合物。聚合物用来改进采用各种印刷技术的印刷品的耐久性。典型实例是用于商业印刷机的干调色剂。然而，由于喷墨油墨的相似于水的粘度，此类聚合物通常难以用于基于水的喷墨油墨。
参考以下详述和附图，本公开的实施方案的特征和优点显而易见，其中相似的标号对应于相似但可能不相同的组件。为了简洁，之前已对其用途进行描述的标号或特征在它们出现于其它附图中时可能对其进行描述，或不再赘述。图1是实施例2中所述的对照油墨样品的干擦测试结果的照片；图2是实施例2中所述的对照油墨样品的窗清洁器测试结果的照片；图3是本公开的实施方案所述的实施例3中所述的油墨的干擦测试结果的照片；图4是本公开的实施方案所述的实施例3中所述的油墨的窗清洁器测试结果的照片；图5是本公开的实施方案所述的喷墨印刷系统的半示意图；和图6是本公开的实施方案所述的其上具有喷墨油墨印刷的介质的放大透视图。
发明内容
使聚合物保持分散于喷墨油墨中同时仍然能够在印刷后形成印刷膜在技术上具有挑战性。为了克服此问题，可使用胶乳聚合物，因为它们通常具有适合的低粘度和较高量的固体含量。然而，与电子照片或基于UV的技术相比，在此类系统中，印刷油墨图像有时缺乏耐久性。这些耐久性问题可能归因于，适用于喷墨印刷的水性油墨所含的油墨载体的量通常大于约15%的总油墨体积。近来，化学固定剂或粘合剂已用来改进喷墨油墨的耐水牢固度。然而，在一些情况中，此类固化系统可能未显示出期望的耐擦性改进，但是它们可改进高光牢固度 (highlighter fastness)。期望新的聚合物、添加剂或方法实现喷墨应用中的此类目的。需要能够均勻地形成膜同时保护着色剂的聚合物。此外，形成膜需要足够耐受擦拭或其它力学和化学影响力。喷墨油墨中常用的聚合物通常不被要求耐受如此强的影响力。先前的工作集中于颗粒内交联以达到剪切稳定性。然而，本发明人已发现，此类着重点未实现改进耐擦性。这被认为是因为颗粒内交联在聚合物聚结保持膜的边界状态时不改进颗粒的不良互混性。另一方面，本发明人已发现，颗粒间的相互作用有利地提高膜的总体耐受性，例如耐擦性，而颗粒内相互作用并不如此。本申请涉及改进喷墨油墨的耐久性。这些耐久性改进包括优异的高光耐抹蹭性 (highlighter smearfastness)、耐擦t生、 耐湿污性(wet smudgefastness)和耐溶剂性(例如，下述窗清洁器测试中所述)。通常，与例如高光耐抹蹭性测试和耐湿污性测试相比，耐擦性测试和窗清洁器测试是更具侵蚀性的测试。窗清洁器测试中使用的溶剂比荧光笔流体更具侵蚀性，耐擦性测试使用比荧光笔末端更具摩擦性的材料。因此，在窗清洁器测试和耐擦性测试中显示出更好性能的喷墨油墨应在高光耐抹蹭性测试和耐湿污性测试中显示出更好的性能。不拘于任何理论认为，通过在喷墨印刷后胶乳聚合物颗粒进行交联同时油墨中的水性溶剂载体在通过蒸发和吸收除去后大大缩减，实现本文所述的耐久性改善。虽然在印刷时交联剂化合物可存在于喷墨油墨组合物中，但是本发明人已发现它不与非印刷油墨中的胶乳聚合物颗粒反应。这主要是因为已发现交联剂化合物在水性介质存在下很少与胶乳聚合物颗粒反应。此外，喷墨油墨组合物中所含的保湿剂通常防止因油墨中的组分聚结所致的喷嘴阻塞。本公开的实施方案所述的胶乳聚合物颗粒是通过诸如分批式、半分批式或微型乳液方法之类的乳液聚合技术制备。此类聚合物颗粒可使用疏水性单体与酸单体和至少一种可交联的单体进行制备。所述疏水性单体的含量可占形成所述胶乳聚合物颗粒的单体多至约98重量％。 在备选实施方案中，所述疏水性单体的含量可占形成所述胶乳聚合物颗粒的单体的约70 重量％至约98重量％，或者约80重量％至约98重量％。适合的疏水性单体的非限制性实例是甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸乙酯、甲基丙烯酸丙酯、甲基丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸己酯、甲基丙烯酸2-乙基己酯、甲基丙烯酸月桂酯、甲基丙烯酸十八烷基酯、甲基丙烯酸异冰片酯、乙酸乙烯酯、丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、丙烯酸丙酯、丙烯酸丁酯、丙烯酸己酯、丙烯酸 2-乙基己酯、丙烯酸月桂酯、丙烯酸十八烷基酯、丙烯酸异冰片酯、苯乙烯及其组合。在以上实例中，应理解，甲基丙烯酸酯可被它们相应的丙烯酸酯替代。所述单体的混合物可用来调整复合胶乳聚合物颗粒的Tg和印刷的喷墨油墨膜的有效性。所述酸单体的含量可占所述单体的约0. 1重量％至约30重量％单体。在备选的实施方案中，所述酸单体的含量可占所述单体的约0. 1重量％至约20重量％，或者约0. 5 重量％至约5重量％。所述酸单体可通过向所述胶乳聚合物颗粒引入电荷有利地赋予所述颗粒期望的在水中的稳定性。通常，在没有这些单体的情况下，印刷适性可能差。可通过增大介质的PH，从而可使-COOH基团转化成盐形式，进一步增加电荷。适合的含酸的单体的非限制性实例包括丙烯酸、甲基丙烯酸、衣康酸、马来酸、乙烯基苯甲酸，或其组合，或其衍生物。至少一种可交联的单体的含量可占所述单体的约0. 1重量％至约25重量％。在备选的实施方案中，所述可交联的单体的含量可占所述单体的约0. 2重量％至约10重量％， 或者约0. 2重量％至约1重量％。所述可交联的单体可选自适合的相互交联的单体。相互交联的单体是含有设定与所述油墨组合物中的交联剂化合物反应的基团的单体。在一个实施方案中，适合的相互交联的单体包括含有酮基团的那些。所述相互交联的单体的通用结构如下
权利要求
1.喷墨油墨组合物(20)，其包含胶乳聚合物颗粒(18)，其在所述油墨组合物00)中的含量为约0.5重量％至约40重量％，所述胶乳聚合物颗粒(18)的\为约-40°C至约125°C ；并且全部可交联位点的多至约100%存在于所述胶乳聚合物颗粒(18)的表面上、遍及所述胶乳聚合物颗粒(18)的体积中或其组合；所述胶乳聚合物颗粒(18)是由包括至少一种疏水性单体、至少一种酸单体和至少一种可交联单体的单体形成的，所述至少一种可交联的单体包含至少一个酮基并具有通式其中R1 = H 或 CH3 ；X = Y = 二价杂原子连接基团，例如0、NH、S或者只是键；R2 = R3 = 二价连接基团，例如亚烷基(CH2CH2)或亚芳基；及R4 =烷基、芳基或经取代的烷基/芳基；至少一种选自二氨基化合物、多氨基化合物及其组合的交联剂化合物；至少一种着色剂 ’及至少一种水性溶剂；其中所述胶乳聚合物颗粒(18)用于在通过喷墨印刷将所述油墨组合物00)涂布于介质0 上之后在从所述胶乳聚合物颗粒(18)中失去所述至少一种水性溶剂期间或之后的至少一种情况下形成交联的胶乳聚合物膜(24)。
2.根据权利要求1的喷墨油墨组合物(20)，其中相对于全部可交联的位点，所述至少一种交联剂化合物在所述油墨组合物00)中的含量为约1摩尔％至约100摩尔％。
3.根据权利要求1或2的喷墨油墨组合物(20)，其中所述至少一种疏水性单体占单体的多至98重量％，并且选自以下组中甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸乙酯、甲基丙烯酸丙酯、甲基丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸己酯、甲基丙烯酸2-乙基己酯、甲基丙烯酸月桂酯、甲基丙烯酸十八烷基酯、甲基丙烯酸异冰片基酯、乙酸乙烯酯、丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、丙烯酸丙酯、丙烯酸丁酯、丙烯酸己酯、丙烯酸2-乙基己酯、丙烯酸月桂酯、丙烯酸十八烷基酯、丙烯酸异冰片基酯、苯乙烯及其组合；其中所述至少一种酸单体占单体的约0. 1重量％至约30重量％，并且选自以下组中 丙烯酸、甲基丙烯酸、衣康酸、马来酸、乙烯基苯甲酸、其衍生物及其组合；其中所述至少一种可交联的单体占单体的约0. 1重量％至约25重量％，并且选自以下组中乙酰乙酸2-(甲基丙烯酰氧基)乙酯、双丙酮丙烯酰胺及其组合。
4.根据权利要求2或3的组合物，其中所述至少一种交联剂化合物选自己二酸二酰胼、乙二胺、丙二胺、乙二胺、二亚乙基三胺、三亚乙基四胺、丙二胺、分子量为约400至约 500, 000的聚乙烯亚胺或其组合。
5.根据权利要求1至4之一的组合物，其中所述至少一种可交联的单体用于在失去所述至少一种水性溶剂期间或之后的至少一种情况下通过与所述至少一种交联剂化合物的相互作用进行交联。
6.根据权利要求1至5之一的组合物，其中所述胶乳聚合物颗粒(18)的Tg为约0°C 至约75°C，并且所述胶乳聚合物颗粒(18)在所述油墨组合物00)中的含量为约1重量％ 至约15重量％。
7.用于形成喷墨油墨印刷品04)的方法，其包括使用根据权利要求1至6之一的喷墨油墨组合物OO)进行印刷；及在印刷之后在从所述胶乳聚合物颗粒(18)中失去所述至少一种水性溶剂期间或之后的至少一种情况下形成交联的胶乳聚合物膜(M)，由此形成所述喷墨油墨印刷品04)。
8.根据权利要求7的方法，其中相对于全部可交联的位点，所述至少一种交联剂化合物在所述油墨组合物OO)中的含量为约20摩尔％至约80摩尔％。
9.根据权利要求7或8的方法，其中相对于不包括溶剂耗尽的交联的胶乳聚合物膜 (24)的喷墨油墨印刷品，所述喷墨油墨印刷品显示出改善的耐久性。
10.根据权利要求9的方法，其中所述改善的耐久性包括在以下方面的改善高光耐抹蹭性、耐擦性、耐湿污性、耐溶剂性及其组合。
11.根据权利要求7至10之一的方法，其中所述胶乳聚合物颗粒(18)的！；为约35°C 至约75°C，并且所述胶乳聚合物颗粒(18)在所述油墨组合物OO)中的含量为约1重量％ 至约10重量％。
12.喷墨印刷系统(10)，其包括与储液槽(16)以流体方式连接的喷墨流体喷射器(14)，所述储液槽(16)包含根据权利要求1至11之一的喷墨油墨组合物OO)；及所述流体喷射器(14)用于将所述油墨组合物OO)喷射在介质0 上，所述介质02) 上的油墨组合物OO)用于在印刷之后在从所述胶乳聚合物颗粒(18)失去所述至少一种水性溶剂时形成溶剂耗尽的交联的胶乳聚合物膜04)。
13.根据权利要求12的喷墨印刷系统(10)，其中相对于全部可交联的位点，所述至少一种交联剂化合物在所述油墨组合物OO)中的含量为约20摩尔％至约50摩尔％。
14.根据权利要求12的喷墨印刷系统(10)，其中所述胶乳聚合物颗粒(18)的！；为约 35°C至约75°C，并且所述胶乳聚合物颗粒(18)在所述油墨组合物OO)中的含量为约0.5 重量％至约20重量％。
15.根据权利要求13的喷墨印刷系统(10)，其中所述至少一种交联剂化合物选自己二酸二酰胼、乙二胺、丙二胺、乙二胺、二亚乙基三胺、三亚乙基四胺、丙二胺、分子量为约 400至约500，000的聚乙烯亚胺或其组合。
全文摘要
喷墨油墨组合物(20)包含胶乳聚合物颗粒(18)。所述胶乳聚合物颗粒(18)在所述油墨组合物(20)中的含量为约0.5重量％至约40重量％。所述胶乳聚合物颗粒(18)的Tg为约-40℃至约125℃；并且全部可交联位点的多至约100％存在于所述胶乳聚合物颗粒(18)的表面上、遍及所述胶乳聚合物颗粒(18)的体积中或其组合。所述胶乳聚合物颗粒(18)是由包括至少一种疏水性单体、至少一种酸单体和至少一种可交联单体的单体形成的，所述至少一种可交联的单体包含至少一个酮基。所述油墨组合物(20)还包含至少一种选自二氨基化合物、多氨基化合物及其组合的交联剂化合物。另外，所述油墨组合物(20)还包含至少一种着色剂和至少一种水性溶剂。所述胶乳聚合物颗粒(18)用于在通过喷墨印刷将所述油墨组合物(20)涂布于介质(22)上之后在从所述胶乳聚合物颗粒(18)消耗所述至少一种水性溶剂期间和/或之后形成交联的胶乳聚合物膜(24)。
文档编号C09D11/00GK102395633SQ200980158712
公开日2012年3月28日 申请日期2009年4月13日 优先权日2009年4月13日
发明者H·S·汤姆, S·加纳帕蒂阿潘, 黄浩智 申请人:惠普开发有限公司