本发明涉及一种数字印刷用墨水组合物以及利用其的印刷方法
背景技术：
1、为了印刷高质量的彩色图像，在诸如织物表面等各种类型及形状的基板上以小批量形式进行各种内容的喷墨印刷。喷墨印刷是一种广泛应用的技术，其通过响应由微处理器产生的电信号，从微细喷嘴（打印头）的簇中将特定液体墨水组合物的流动以微小液滴的形式喷射以在印刷面上记录文字和图案，在一般的喷墨印刷系统中，为了连续或按需求喷射连续供给及储存在喷嘴头部的墨水组合物，将电信号转换为机械信号，记录文字、符号及图案。
2、适用于喷墨印刷的墨水组合物包括水性墨水组合物及非水性溶剂系墨水组合物。更为普遍使用的喷墨组合物为水性墨水组合物，该组合物通常包括水和着色剂，通常包括染料或颜料分散液，并且还可进一步包含多种添加剂以对所使用的墨水赋予特定属性（参见日本专利公开jp2009-215506a）。此时，根据使用何种组成的墨水组合物或预处理溶液或后处理溶液的种类，可以决定最终印刷品的质量。为了获得这种高质量的印刷品，本发明人发明了用于印刷的组合物。
技术实现思路
1、技术问题
2、本发明的目的在于，提供一种包括粘结剂、溶剂及反应调节剂的数字印刷用碱性墨水组合物。本发明的另一目的在于，提供一种数字印刷方法，所述方法，包括：将所述组合物喷射到目标对象物上的步骤；以及干燥所述输出物的步骤。而且，本发明的其他另一目的在于，提供一种印刷有所述组合物的对象物。而且，本发明的其他另一目的在于，提供一种通过混合粘结剂、溶剂及反应调节剂制备数字印刷用碱性墨水组合物的方法。
3、解决问题的手段
4、为实现上述目的，提供一种组合物，其为包括粘结剂、溶剂及反应调节剂的数字印刷用碱性墨水组合物，所述组合物的ph为7至9。
5、所述溶剂可以为二元醇类-乙二醇、甘油、二乙二醇、丙二醇、丙酮及二氯甲烷中的一种或多种。
6、所述粘结剂可以为封闭异氰酸酯或丙烯酸-聚氨酯聚合物。
7、所述反应调节剂可以为乳酸钠水溶液、醋酸及乙酸丁酯中的一种或多种。
8、所述反应调节剂中乳酸钠水溶液与醋酸的质量比可以为10:1至15:1。
9、所述丙烯酸-聚氨酯聚合物中丙烯酸与聚氨酯的比例可以为0.5:9.5至1.5:8.5。
10、所述丙烯酸-聚氨酯聚合物的tg可以为-50℃至-40℃。
11、所述组合物还可以进一步包含表面活性剂、防腐蚀剂及抗氧化剂中的一种或多种。
12、在本发明的一具体例中，提供一种数字印刷方法，所述方法包括将所述组合物喷射至目标对象物的步骤；以及干燥所述输出物的步骤。在所述具体例中，提供一种数字印刷方法，所述目标对象物选自由丝、棉、羊毛、尼龙、涤纶、黏胶纤维等的天然纤维、合成纤维及半合成纤维组成的组中的任意一种。
13、在本发明的一具体例中，提供一种印刷有所述组合物的对象物。
14、在本发明的一具体例中，提供一种方法，其为通过混合粘结剂、溶剂及反应调节剂来制备数字印刷用碱性墨水组合物的方法，通过添加ph调节剂以使所述墨水组合物的ph成为7至9。
15、所述粘结剂可以为封闭异氰酸酯或丙烯酸-聚氨酯聚合物。
16、所述反应调节剂可以为乳酸钠水溶液、醋酸及乙酸丁酯中的一种或多种。
17、所述反应调节剂中乳酸钠水溶液与醋酸的质量比可以为10:1至15:1。
18、在本发明的一具体例中，所述粘结剂作为墨水的重要组成部分，具有将色素或颜料固定到印刷材料上的作用。所述粘结剂是在预处理液或墨水印刷后干燥过程中强化被印刷材料与颜料之间的粘结的物质。这对最终印刷品的耐久性及质量具有重要影响。所述粘结剂的主要功能在于增强附着性（使墨水良好地附着于印刷材料上），这在光滑或非吸收性表面上尤为重要，并且，保护色彩（使颜料均匀分布于印刷材料上），从而提供鲜艳且均匀的颜色，提高耐久性（干燥后，所述粘结剂增强印刷品对磨损、褪色及化学损伤的抵抗力），提供柔韧性（部分粘结剂赋予印刷品柔韧性，以提高其对弯曲或其他物理应力的抵抗力）。所述粘结剂的种类依据按特定目的印刷的材料的种类、印刷品的用途以及所要求的耐久性和质量标准来决定。并且，不限于此，例如，对于数字印刷预处理用粘结剂而言，可以使用封闭异氰酸酯或丙烯酸-聚氨酯聚合物。
19、在本发明的一具体例中，所述反应调节剂用于调节墨水组合物在附着于对象物的过程中所具有的物理化学性质，并在附着于对象物之后调节与墨水组合物的物理化学反应。这将改变包括ph的反应环境或反应条件，例如，不限于此，包括氯化钙二水合物、硝酸钙四水合物、钙镁二水合物、氯化镁、醋酸、乳酸、酒石酸、乳酸钠水溶液、醋酸及乙酸丁酯中的一种或多种。
20、在本发明的一具体例中，所述ph调节剂为调节反应液的ph的制剂，但不限于此，可以使用三乙胺（tea）、dea、磷酸二氢钠及氨甲基丙二醇中的一种或多种，并且，可以使用乙胺、丙胺、丁胺、二乙胺、二丙胺、二丁胺、三乙胺、三丁胺、单乙醇胺、二乙醇胺、三乙醇胺、2-二甲氨基-2-甲基-1-丙醇、1-氨基-2-丙醇、1-二甲氨基-2-丙醇、3-二甲氨基-1-丙醇、2-氨基-1-丙醇、2-二甲氨基-1-丙醇、2-二乙氨基-1-丙醇、2-二乙氨基-1-乙醇、2-乙氨基-1-乙醇、1-（二甲氨基）-2-丙醇、n-甲基二乙醇胺、n-丙基二乙醇胺、n-异丙基二乙醇胺、n-（2-甲基丙基）二乙醇胺、n-正丁基二乙醇胺、n-叔丁基乙醇胺、n-环己基二乙醇胺、2-（二甲氨基）乙醇、2-二乙氨基乙醇、2-二丙氨基乙醇、2-丁氨基乙醇、2-叔丁氨基乙醇、2-环氨基乙醇、2-氨基-2-戊醇、2-[双（2-羟基乙基）氨基]-2-甲基-1-丙醇、2-[双（2-羟基乙基）氨基]-2-丙醇、n,n-双（2-羟基丙基）乙醇胺、2-氨基-2-甲基-1-丙醇、三（羟甲基）氨基甲烷及三异丙醇胺中的一种或多种。
21、在本发明的一具体例中，所谓印刷预处理用组合物，是指在附着墨水组合物之前，通过处理预处理液，使墨水组合物的成分更易于在对象物的表面上凝集，从而可以提高可获得对象体的画质及摩擦耐久性。
22、在本发明的一具体例中，所述丙烯酸-聚氨酯聚合物是将丙烯酸与聚氨酯这两种不同类型的聚合物混合而成，该混合物结合了各自聚合物所具有的独特的特性，形成新材料的特性。但不限于此，丙烯酸聚合物提供优异的耐候性、颜色稳定性、透明性及光泽，抗紫外线、不褪色，并在表面形成美观光泽。因此所述丙烯酸可广泛应用于涂料、涂层、粘合剂、墨水及各种塑料产品中。聚氨酯聚合物具有高柔韧性、耐磨性及化学抗性，具有优异的抗冲击性能，并根据使用环境保持弹性的范围较广，因此，广泛应用于地板材料、鞋类、密封件、粘合剂及汽车零部件等各种用途。换言之，丙烯酸-聚氨酯聚合物混合物结合了这两种聚合物的优点，用于制造耐久性优异的涂层材料、粘合剂及密封剂，其物理性质及化学性质根据混合比例而变化。虽然用途不同，但作为印刷用组合物，提供丙烯酸与聚氨酯的比例为5:95至15:85的组合物。
23、在本发明的一具体例中，玻璃化转变温度（glass transition temperature，tg）是指高分子材料从坚硬且脆性的“玻璃态”转变为柔软且如橡胶的“橡胶态”的温度。在该温度下，高分子材料的物理特性会发生显著变化。玻璃化转变温度是理解材料的热性能的重要概念，在该温度以下，高分子材料表现得像玻璃一样坚硬且脆弱，而当温度超过玻璃化转变温度时，材料则变得更加柔软、有弹性，并能够吸收更多能量。例如，在决定塑料、橡胶、粘合剂等高分子材料的使用温度范围时，玻璃化转变温度是一个重要的考量因素。当材料所用环境的温度低于玻璃化转变温度时，材料会硬化；而当温度高于玻璃化转变温度时，材料则会变得柔软。尤其是高分子的玻璃化转变温度由其结构、分子量、交联程度及添加剂的存在等多种因素决定。这些特性在材料的设计与应用中起重要作用。特别是在印刷预处理用组合物中，所述丙烯酸-聚氨酯聚合物的tg虽不限于此，但其范围为-50℃至-40℃。
24、在本发明的一具体例中，所述对象体虽不限于此，指将选自由丝、棉、羊毛、尼龙、涤纶、黏胶纤维等天然纤维、合成纤维及半合成纤维组成的组中的任意一种作为对象的多种印刷对象物。
25、在本发明的一具体例中，所述干燥工序为干燥附着于对象物上的预处理用组合物或墨水组合物的工序。干燥温度并不特别限制，例如可以为60至150℃、100至150℃或130至150℃。此外，干燥时间亦不特别限制，例如可以为30秒至5分钟。在该温度下，可以抑制对对象物的损伤，从而对于包含选自由尼龙纤维及聚酯纤维组成的组中的任意一种的对象物，也能非常适合地进行印刷。所述干燥工序也可以在墨水附着工序、预处理液附着工序或后处理液附着工序之后使用。所述预处理用组合物或墨水组合物的附着方法可以采用喷墨方式、刮棒涂布（bar coater）、滚涂（roll coater）或喷涂（spray）中的一种方法。
26、在本发明的一具体例中，所谓数字印刷方法，是指一种从计算机或数字存储介质中直接将基于数字的图像印刷到各种材料表面的技术。该方式与传统的印刷技术不同，无需胶片或印版即可输出图像。其在小批量印刷或个性化印刷中具有高效率。数字印刷可以使用喷墨式或激光式打印机，即时输出数据，从而实现快速生产速度及高灵活性。作为其应用实例，包括：个性化营销资料印刷（批量印刷包含各收件人姓名或地址等个人信息的营销资料）；按需印刷（可根据需要印刷书籍或文件，与大批量印刷相比库存压力更小）；高分辨率图像印刷（数字印刷机可将高分辨率图像直接印刷于纸张、画布等多种材料上）；变量数据印刷（vdp）（可在每份印刷品中插入不同的图像或文字，实现定制化印刷）；以及大幅面印刷（用于高质量印刷大型横幅、海报、招牌等）。
27、在本发明的一具体例中，溶剂并不特别限定，例如可以举出多元醇，乙二醇类、乙二醇单醚类、乙二醇二醚类、乙二醇单酯类、乙二醇二酯类、含氮溶剂、一元醇、甘油等。作为乙二醇类，并不特别限定，例如可以举出乙二醇、二乙二醇、三乙二醇、丙二醇、二丙二醇、1,3-丙二醇、1,2-丁二醇、1,2-戊二醇、2-甲基戊烷-1,3-二醇、2-甲基戊烷-1,4-二醇、1,2-己二醇、1,4-丁二醇、1,5-戊二醇、1,6-己二醇等。作为乙二醇单醚类，并不特别限定，例如可以举出乙二醇单甲醚、乙二醇单乙醚、二乙二醇单甲醚、乙二醇单丁醚、二乙二醇单乙醚、二乙二醇单丁醚、丙二醇单甲醚、丙二醇单乙醚、二丙二醇单甲醚、二丙二醇单乙醚、三乙二醇单甲醚等。作为乙二醇二醚类，并不特别限定，例如可以举出乙二醇二甲醚、乙二醇二乙醚、乙二醇二丁醚、乙二醇甲醚、乙二醇乙醚等。作为乙二醇单酯类，并不特别限定，例如可以举出乙二醇单甲醚乙酸酯、乙二醇单乙醚乙酸酯、乙二醇单丁醚乙酸酯、二乙二醇单甲醚乙酸酯、二乙二醇单乙醚乙酸酯、二乙二醇单丁醚乙酸酯、丙二醇单甲醚乙酸酯、二丙二醇单甲醚乙酸酯、甲氧基乙酸丁酯等。作为乙二醇二酯类，并不特别限定，例如可以举出乙二醇二乙酸酯、乙二醇乙酸酯、丙二醇二乙酸酯、二丙二醇二乙酸酯、乙二醇乙酸丙酸酯、乙二醇乙酸丁酸酯、二乙二醇乙酸丁酸酯、二乙二醇乙酸丙酸酯、二乙二醇乙酸丁酸酯、丙二醇乙酸丙酸酯、丙二醇乙酸丁酸酯、二丙二醇乙酸丁酸酯、二丙二醇乙酸丙酸酯等。作为含氮溶剂，并不特别限定，例如可以举出2-吡咯烷酮、n-甲基-2-吡咯烷酮、n-乙基-2-吡咯烷酮等。
28、作为一元醇，并不特别限定，例如可以举出：甲醇（methanol）、乙醇、正丙醇、异丙醇、正丁醇、2-丁醇、叔丁醇、异丁醇、正戊醇、2-戊醇、3-戊醇及叔戊醇等多元醇类。有机溶剂的总含量相对于墨水组合物的总量为50至30质量%、75至275质量%或15至25质量%。当有机溶剂的总含量在上述范围内时，除了摩擦耐久性及保存稳定性外，印刷面的耐剥离性或对象体的触感也有进一步提高的趋势。尤其，预处理用溶剂并不限于此，但可以是二元醇类-乙二醇、甘油、二乙二醇、丙二醇、丙酮及二氯甲烷中的一种或多种。
29、在本发明的一具体例中，作为树脂粒子，并不特别限定，例如可以举出丙烯酸树脂粒子、聚氨酯树脂粒子、聚酯树脂粒子、聚乙烯树脂粒子。其中可以使用聚氨酯树脂粒子。通过使用这种树脂粒子，除了提高摩擦耐久性和保存稳定性之外，还倾向于进一步提高印刷面的耐剥离性或对象体的触感。树脂粒子可以单独使用，也可以两种以上并用。作为丙烯酸树脂粒子，并不特别限定，例如可以举出由（甲基）丙烯酸、（甲基）丙烯酸酯等（甲基）丙烯系单体聚合而得的物质，或由（甲基）丙烯系单体与其他单体共聚而得的物质。其中可以使用阴离子型丙烯酸树脂粒子。
30、作为聚氨酯树脂粒子，只要是分子中具有氨基甲酸酯键的树脂粒子即可，不作特别限定。可举出主链中含有醚键的聚醚型聚氨酯树脂、主链中含有酯键的聚酯型聚氨酯树脂、以及主链中含有碳酸酯键的含聚碳酸酯薄膜聚氨酯树脂。其中可使用聚醚型聚氨酯树脂或含聚碳酸酯的薄膜聚氨酯树脂，可以使用含聚碳酸酯的薄膜聚氨酯树脂。此外，从提高分散稳定性等角度来看，可使用具有羧基、磺基、羟基等的阴离子型聚氨酯树脂粒子。作为聚酯树脂粒子，只要是由酸性成分与醇成分反应所得的物质即可，不作特别限定。作为酸性成分，可以举出对苯二甲酸、间苯二甲酸、萘二甲酸、联苯二甲酸、草酸、琥珀酸、己二酸（adipic acid）、癸二酸（sebacic acid）、十二烷二酸、富马酸、马来酸（maleic acid）、衣康酸、环己烷二羧酸、四氢邻苯二甲酸等。
31、此外，作为醇成分，可以举出有机溶剂中所例示的乙二醇类等。另外，作为所述树脂粒子，并不特别限定，例如可以举出非交联性的树脂粒子以及具有交联基的可交联性树脂粒子。其中可以使用非交联性的树脂粒子。所谓交联基，可以是在交联期间相互反应而形成交联结构的基团，也可以是与交联基不同的官能基之间反应而形成交联结构的基团。通过使用非交联性的聚氨酯树脂粒子，保存稳定性以及所得对象体的触感有进一步提高的趋势。树脂粒子的含量相对于墨水组合物的总量为2.0至15质量%、3.0至10质量%或5.0至8.0质量%。当树脂粒子的含量为2.0质量%以上时，所得对象体的干摩擦耐久性有进一步提高的趋势。此外，当树脂粒子的含量为10质量%以下时，所得对象体的触感或摩擦耐久性以及墨水组合物的保存稳定性有进一步提高的趋势。
32、在本发明的一具体例中，色料可以另外包含于墨水组合物中。色料可以使用颜料和染料中的至少一种。其中，本实施形态的墨水组合物可以为包含颜料的颜料印染墨水。由于在颜料印染的情况下特别容易出现摩擦耐久性问题，因此作为组合物是有用的。另外，当色料为颜料时，可以对棉、涤纶、尼龙等各种对象体进行印染。作为颜料，并不特别限定，例如可以举出noir black、灯黑、乙炔黑、槽法炭黑等炭黑（carbon black）（c.i. pigmentblack 7）类，氧化铁、二氧化钛等无机颜料；喹吖啶酮系颜料、喹吖啶酮醌系颜料、二噁嗪颜料系颜料、酞菁系颜料、蒽素嘧啶系颜料、二苯并芘二酮系颜料、阴丹酮系颜料、黄蒽酮系颜料、苝系颜料、吡咯并吡咯二酮系颜料、吡咯酮系颜料、喹诺酞酮系颜料、蒽醌系颜料、硫靛系颜料、苯并咪唑酮系颜料、异吲哚啉酮系颜料、甲亚胺系颜料及偶氮系颜料等有机颜料。作为染料，并不特别限定，例如可以举出：c.i.酸性黄、c.i.酸性红、c.i.酸性蓝、c.i.酸性橙（orange）、c.i.酸性紫、c.i.酸性黑等酸性染料；c.i.碱性黄、c.i.碱性红、c.i.碱性蓝、c.i.碱性橙、c.i.碱性紫、c.i.碱性黑等碱性染料；c.i.直接黄、c.i.直接红、c.i.直接蓝、c.i.直接橙（direct orange）、c.i.直接紫（violet）、c.i.直接黑等直接染料；c.i.活性黄、c.i.活性红、c.i.活性蓝、c.i.活性橙、c.i.活性紫、c.i.活性黑等活性染料；c.i.分散黄、c.i.分散红、c.i.分散蓝、c.i.分散橙、c.i.分散紫、c.i.分散黑等分散染料。所述染料可以单独使用一种，也可以并用两种以上。色料的含量相对于墨水组合物的总量为1.0至10质量%或2.5至7.5质量%。
33、在本发明的一具体例中，表面活性剂可以另外包含于所述组合物中。作为表面活性剂，并不特别限定，例如可以举出：乙炔二醇系表面活性剂、氟系表面活性剂以及硅系表面活性剂。作为乙炔二醇系表面活性剂，并不特别限定，例如可以使用2,4,7,9-四甲基-5-癸炔-4,7-二醇及2,4,7,9-四甲基-5-癸炔-4,7-二醇的环氧烷加成物，2,4-二甲基-5-癸炔-4-醇及2,4-二甲基-5-癸炔-4-醇的环氧烷加成物中的一种或多种。作为氟系表面活性剂，并不特别限定，例如可以举出全氟烷基磺酸盐、全氟烷基羧酸盐、全氟烷基磷酸酯、全氟烷基乙烯氧化物加成物、全氟烷基甜菜碱、全氟烷基胺氧化物化合物。作为硅系表面活性剂，可以举出聚硅氧烷系化合物、聚醚改性有机硅氧烷等。表面活性剂的含量相对于墨水组合物的总量为0.1至1.0质量%或0.1至0.5质量%。作为聚氨酯树脂，只要是分子中具有氨基甲酸酯键的树脂即可，不作特别限定。可以举出主链中含有醚键的聚醚型聚氨酯树脂、主链中含有酯键的聚酯型聚氨酯树脂以及主链中含有碳酸酯键的含聚碳酸酯薄膜聚氨酯树脂。作为聚酯树脂，并不特别限定，例如可以举出由酸性成分与醇成分反应得到的物质。关于酸性成分与醇成分，可以使用上述的物质。作为丙烯酸树脂，可以为由至少包含丙烯酸酯或丙烯酸的单体聚合而得的树脂，也可以包含如苯乙烯等其他单体。树脂的含量相对于后处理液的总量为1.0至10质量%、1.5至10质量%或2.5至7.5质量%。
34、在本发明的一具体例中，用于喷墨法的喷墨头，是将墨水组合物朝向对象物喷射并执行输出的喷头。该喷头具有：用于从喷嘴吐出墨水组合物的腔体、对墨水组合物赋予吐出驱动力的吐出驱动部、以及将墨水组合物排出至喷头外部的喷嘴。所述吐出驱动部可以利用根据机械变形改变腔体容积的压电元件等机电转换元件，或利用发热在墨水中产生气泡以进行吐出的电热转换元件等来形成。
35、本发明中所记载的各种实施例参照附图进行说明。以下说明中，为了对本发明进行充分理解，记载了各种具体细节，例如特定形状、组合物及工序等。然而，特定的具体例可以在省略一个或多个上述具体细节的情况下，或结合其他已知方法及形式来实施。在其他例中，为避免使本发明变得不必要复杂或模糊，未将已知工艺及制造技术以特定细节记载。整个说明书中对于一个实施例的引用，表示与该实施例结合记载的特征、形状、组成或性质被包含于本发明的一个或多个实施例之中。因此，本说明书全篇所记载的实施例的情形，并不必然表示相同的实施例。此外，特定的特征、形状、组成或性质可以在一个或多个实施例中以任何适当方式进行组合。
36、发明效果
37、当使用本发明的组合物时，墨水组合物的成分在对象物的表面容易凝聚，从而可以进一步提高所获得对象体的画质及摩擦耐久性。
38、另外，通过将组合物的ph实现为7至9，可以防止使用组合物的构件（例如打印头等）被氧化而导致腐蚀。