專(zhuān)利名稱(chēng)：用于在乙烯基類(lèi)基底上打印的含水顏料型噴墨油墨的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及含水打印油墨，尤其涉及適用于在未處理的乙烯基類(lèi)基底上直接打印耐久性圖像的含水顏料型噴墨油墨組合物、以及一種使用該油墨在乙烯基類(lèi)基底上直接形成耐久性打印圖像的方法。
噴墨打印是一種數(shù)字打印方法，其中墨滴響應(yīng)來(lái)自計(jì)算機(jī)等的電信號(hào)，由打印頭或噴嘴中的孔噴射出來(lái)(即發(fā)射)。噴墨打印的例子包括熱噴墨打印、壓電噴墨打印、連續(xù)噴墨打印和噴霧印花。
在過(guò)去十年中，噴墨打印，尤其是熱和壓電噴墨打印特別流行于家庭辦公、小型辦公室和個(gè)人打印機(jī)應(yīng)用，這主要?dú)w因于其成本較低、高速且操作安靜。近年來(lái)，噴墨打印更加流行，因?yàn)楦鞣N體系(打印機(jī)、軟件、介質(zhì)和油墨)的引入可產(chǎn)生質(zhì)量非常高的(近逼真的)顏色和繪圖性能。
盡管?chē)娔蛴≡谵k公室和家庭環(huán)境中迅速流行，但這種打印方法在大版本和超大版本應(yīng)用中卻具有更加適當(dāng)?shù)恼J(rèn)可度。一般來(lái)說(shuō)，術(shù)語(yǔ)“大版本”和“超大版本”用于定義可以使用特定尺寸介質(zhì)的一類(lèi)打印機(jī)。例如，大版本常用于指所用介質(zhì)的最小尺寸不低于17英寸的打印機(jī)，而超大版本是指所用介質(zhì)的最小尺寸不低于約60英寸的打印機(jī)。這些打印機(jī)可用于旗幟、標(biāo)志、陳列品、海報(bào)、廣告牌等。
噴墨打印在大版本和超大版本場(chǎng)合(簡(jiǎn)便起見(jiàn)，統(tǒng)稱(chēng)為“大版本”)中的應(yīng)用具有許多重要的優(yōu)點(diǎn)，而不僅僅在小批量生產(chǎn)上比傳統(tǒng)的類(lèi)似打印方法要節(jié)約。但它也有缺點(diǎn)。例如，用于這些場(chǎng)合的所得成品的種類(lèi)取決于在戶(hù)外應(yīng)用(如，廣告牌和其它標(biāo)志應(yīng)用)中的各要素，因此比起通常辦公室或家用打印需要更加具有耐曬牢度、耐水牢度、耐洗牢度、耐磨性。大多數(shù)噴墨油墨，尤其是因熟知的環(huán)境原因而優(yōu)選的含水油墨都是染料基的，因此缺乏所需的耐水牢度和耐曬牢度。顏料化噴墨油墨比其染料基相應(yīng)物通常更加耐曬和耐水。但在乙烯基類(lèi)基底和常用于大版本打印的其它耐久性憎水基底上，含水油墨一般打印效果不好(或根本無(wú)法打印)。因此，通常需要根據(jù)用途，將基底進(jìn)行預(yù)處理以接受油墨和/或后處理以使圖像具有足夠的耐水牢度、耐曬牢度和/或耐久性，但這明顯增加了成本。
因此，在本領(lǐng)域中，需要能夠直接在乙烯基類(lèi)基底或其它憎水基底上產(chǎn)生耐水的、耐曬的耐久性圖像而無(wú)需任何預(yù)處理或后處理的含水噴墨油墨。
一方面，本發(fā)明包括一種適用于直接打印在乙烯基類(lèi)基底上的噴墨油墨組合物，所述油墨包含a)至少包含水、和選自二元醇和二醇醚的水混溶性溶劑的含水載體，其中水不超過(guò)所述載體總重的80％；b)不溶性著色劑；c)聚合物分散劑；d)選自硅表面活性劑和氟化表面活性劑的表面活性劑；和e)根據(jù)需要加入的具有憎水主鏈和非離子親水側(cè)鏈的接枝共聚物粘合劑，該粘合劑可溶于所述含水載體但不溶于水。
另一方面，本發(fā)明包括一種用于直接在乙烯基類(lèi)基底上形成圖像的方法，該方法包括將油墨組合物直接噴射到乙烯基類(lèi)基底上，其中所述油墨組合物包含a)至少包含水、和選自二元醇和二醇醚的水混溶性溶劑的含水載體，其中水不超過(guò)所述載體總重的80％重量；b)不溶性著色劑；c)聚合物分散劑；d)選自硅表面活性劑和氟化表面活性劑的表面活性劑；和e)根據(jù)需要加入的具有憎水主鏈和非離子親水側(cè)鏈的接枝共聚物粘合劑，該粘合劑可溶于含水載體但不溶于水。
本發(fā)明提供了一種特別適用于一般噴墨打印機(jī)，尤其是大版本噴墨打印機(jī)的噴墨油墨組合物。該油墨包含含水載體、不溶性著色劑、聚合物分散劑、優(yōu)選結(jié)構(gòu)化聚合物分散劑、和表面活性劑。在一特別優(yōu)選的實(shí)施方案中，該油墨還包含一種可溶于油墨載體但不溶于水的非離子接枝共聚物粘合劑。
含水載體含水載體是水與至少一種水混溶性二元醇或二醇醚的混合物。去離子水通常用于噴墨油墨中。水混溶性二元醇或二醇醚的代表例是本領(lǐng)域熟練技術(shù)人員熟知的，其中包括US 5221334所公開(kāi)的那些，在此將其作為參考全文并入本發(fā)明。含水載體還可包含其它的助溶劑，如US 5221334也公開(kāi)的吡咯烷酮(如，N-甲基吡咯烷酮、2-吡咯烷酮等)，在此作為參考并入本發(fā)明。
在某種程度上，含水載體的具體組成可根據(jù)所用打印機(jī)的種類(lèi)、油墨中其它組分的種類(lèi)和含量、以及具體的乙烯基類(lèi)或紡織品基底而不同。但一般來(lái)說(shuō)，該載體包含不超過(guò)80％，優(yōu)選60-70％的水、二元醇、二醇醚和吡咯烷酮。特別優(yōu)選的載體組合物在實(shí)施例中給出。含水載體一般占總油墨組合物的70-99.8％重量。
不溶性著色劑著色劑可以是不溶于含水載體的染料或顏料。術(shù)語(yǔ)“染料”是指在打印過(guò)程中的某個(gè)時(shí)候(如，在熱和/或壓力下)變得可溶的著色劑?！邦伭稀笔侵冈谡麄€(gè)打印過(guò)程中不溶(即，顆粒狀或結(jié)晶狀)的著色劑。顏料是優(yōu)選用于本發(fā)明組合物的著色劑。
顏料有用的顏料包括各種有機(jī)顏料和無(wú)機(jī)顏料，可以是單一的或混合形式。顏料顆粒應(yīng)該足夠小，這樣油墨可自由流過(guò)噴墨打印裝置，尤其是直徑通常為10-50微米的噴嘴。顆粒尺寸還對(duì)顏料分散穩(wěn)定性產(chǎn)生影響，這在油墨的整個(gè)使用期內(nèi)是至關(guān)重要的。微小顆粒的布朗運(yùn)動(dòng)有助于防止顆粒沉降。為了產(chǎn)生最大的色強(qiáng)，也需要使用小顆粒。有用顆粒尺寸的范圍為約0.005-15微米，優(yōu)選0.005-5微米，最優(yōu)選0.01-0.3微米。
所選顏料可以干燥態(tài)或濕(即，濾餅)態(tài)進(jìn)行使用。在濾餅態(tài)下，顏料不會(huì)聚集成干燥態(tài)的程度，因此在制備油墨的過(guò)程中無(wú)需太多的解聚集處理。可用于本發(fā)明的市售干燥顏料和濾餅顏料的代表例公開(kāi)于美國(guó)專(zhuān)利5085698，在此將其作為參考并入本發(fā)明。
在有機(jī)顏料的情況下，對(duì)于大多數(shù)噴墨打印應(yīng)用來(lái)說(shuō)，可包含占總油墨組合物重量最多達(dá)約30％重量的顏料，但一般約1-15％，優(yōu)選約1-8％。如果選擇無(wú)機(jī)顏料，往往含有比有機(jī)顏料的相應(yīng)油墨更高重量百分?jǐn)?shù)的顏料，而且可以高至約50％，因?yàn)闊o(wú)機(jī)顏料一般比有機(jī)顏料的比重要高。
染料油墨組合物中的染料的顏色和數(shù)量往往是一個(gè)選擇因素，這主要取決于通過(guò)油墨所得到的打印品所需顏色及其色強(qiáng)。低濃度的染料不能產(chǎn)生合適的鮮艷色彩，而高濃度則會(huì)導(dǎo)致不良打印性能或不可接受的深色。一般來(lái)說(shuō)，染料的量為油墨組合物總重的0.01-20％，優(yōu)選0.05-8％重量，最優(yōu)選1-5％重量。
分散劑適用于本發(fā)明的聚合物分散劑包括無(wú)規(guī)聚合物和結(jié)構(gòu)化聚合物分散劑，如嵌段共聚物和支化型聚合物。這些聚合物的性質(zhì)可以是陰離子的、陽(yáng)離子的或非離子的。無(wú)規(guī)聚合物在穩(wěn)定著色劑分散液方面不如結(jié)構(gòu)化聚合物有效，因此不優(yōu)選。但是，同時(shí)具有提供水溶性的親水部分和提供與著色劑相互作用的憎水部分，而且其平均分子量有助于分散液穩(wěn)定性的無(wú)規(guī)聚合物，則可有效地用于本發(fā)明。這些聚合物分散劑公開(kāi)于US 4597794。
適用于本發(fā)明的嵌段聚合物為AB、BAB和ABC型結(jié)構(gòu)。具有憎水段和親水段，而且平衡嵌段尺寸有助于分散液穩(wěn)定性的嵌段聚合物，可有利地用于本發(fā)明。為了提高分散液穩(wěn)定性，可將官能團(tuán)插入憎水(與著色劑，結(jié)合)段中，這樣著色劑和聚合物分散劑之間可產(chǎn)生較強(qiáng)的特定相互作用。這些聚合物是本領(lǐng)域已知的。
聚合物的量取決于聚合物的結(jié)構(gòu)、分子量和其它性能、以及油墨組合物的其它組分。選用于本發(fā)明的分散劑聚合物的數(shù)均分子量低于40000，優(yōu)選低于20000，通常為2000-10000。
聚合物分散劑的量為油墨組合物總重的0.1-25％，優(yōu)選0.1-8％重量。如果用量太高，難以保持所需的油墨粘度。如果聚合物不足，分散液穩(wěn)定性就會(huì)受到不利影響。
表面活性劑本發(fā)明油墨還可包含硅表面活性劑或氟化表面活性劑。一般來(lái)說(shuō)，氟化表面活性劑易在油墨中產(chǎn)生氣泡，因此不是優(yōu)選的。
適用于本發(fā)明的硅表面活性劑包括(1)具有以下結(jié)構(gòu)式的聚醚改性硅氧烷
其中R’＝甲基，R”＝烴鏈，且R1＝H(氧化乙烯時(shí))、CH3(氧化丙烯時(shí))。
聚硅氧烷的聚醚改性可通過(guò)引入側(cè)鏈來(lái)改性硅氧烷主鏈結(jié)構(gòu)。通過(guò)引入各種類(lèi)型和數(shù)量的側(cè)鏈，可提高或改進(jìn)相容性。二甲基與聚醚改性物而實(shí)現(xiàn)的關(guān)系或比例(x與y之比，見(jiàn)結(jié)構(gòu)圖)可控制相容性的程度。這對(duì)表面張力具有影響。聚醚鏈可以是氧化乙烯(EO)和/或氧化丙烯(PO)。PEO非常親水，而PPO憎水；通過(guò)控制PEO與PPO的比率，可控制整個(gè)硅氧烷添加劑的極性程度。
(2)具有硅氧烷聚合物和至少一種氧化烯聚合物的非離子硅氧烷聚氧化烯共聚物，其中所述至少一種氧化烯聚合物占整個(gè)共聚物重量的5-95％。該共聚物的通式如下(R′)(SiO3)x(R2SiO)y[(CnH2nO)zR″]a[R]3x-a其中R’是化合價(jià)為x的烴基，R和R”為一價(jià)烴基，R為烷基和R2Si基團(tuán)中的一個(gè)，x是至少為1的整數(shù)，y是至少為3的整數(shù)，n是2-4的整數(shù)，a是至少為1且不超過(guò)3x的整數(shù)，且z是至少為2的整數(shù)。
一般來(lái)說(shuō)，硅氧烷的重均分子量為約500-10000，且所述至少一種氧化烯聚合物中的每一種的重均分子量都是約500-6000。這些表面活性劑公開(kāi)于美國(guó)專(zhuān)利2834748，在此將其作為參考并入本發(fā)明。
優(yōu)選的非離子硅氧烷聚氧化烯共聚物是共聚物的一種混合物，其中每種共聚物都包含硅氧烷聚合物和三種氧化烯聚合物相結(jié)合且具有以下通式
其中R、R’和R”為一價(jià)烴基，p、q、和r分別是至少為1的整數(shù)，n是2-4的整數(shù)，且z是至少為2的整數(shù)。
特別優(yōu)選的(ii)型化合物具有以下結(jié)構(gòu)式
其中R’為具有1-4個(gè)碳原子的烷基，x為4-60，a+b＝1-x，且a≥b。
(3)由以下物質(zhì)組成的嵌段共聚物(a)以下結(jié)構(gòu)式表示的至少一種硅氧烷RbSiO(4-b)其中R包含1-22個(gè)碳原子且選自一價(jià)烴基和二價(jià)烴基，且b＝1-3；所述硅氧烷嵌段共聚物包含至少一種，其中至少一個(gè)R基團(tuán)為二價(jià)烴基的所述硅氧烷單元，和(b)包含由以下結(jié)構(gòu)式表示的至少兩個(gè)氧化烯基團(tuán)的至少一種氧化烯嵌段-R′O-其中R’為包含2-10個(gè)碳原子的亞烷基，且其中硅氧烷和氧化烯嵌段通過(guò)二價(jià)烴基相連。這些表面活性劑公開(kāi)于美國(guó)專(zhuān)利3305504，在此將其作為參考并入本發(fā)明。
特別優(yōu)選的(iii)型化合物具有以下結(jié)構(gòu)式
其中R為氫原子或具有1-4個(gè)碳原子的烷基，a為1-30，b為0-30，x+y＝4-60，其中x≥y且y≥1。
優(yōu)選的硅氧烷表面活性劑包括改性二甲基硅氧烷和非離子硅氧烷二元醇共聚物，可以商品名BYK表面活性劑購(gòu)自BYK-Chemie，Wallingford，CT，以及以商品名Silwet表面活性劑購(gòu)自Union Carbide Corp.，Danbury，CT。
氟化表面活性劑可用于本發(fā)明的氟化表面活性劑具有以下結(jié)構(gòu)式[R(f)Q]nA其中R(f)為具有6-22個(gè)碳原子的全氟烷基；Q為二價(jià)橋連基；A為水溶性基團(tuán)；且n為1或2。橋連基團(tuán)Q可以是包含10個(gè)以下碳原子的烷基、芳烷基、烷芳基、或芳基的雙基，而且可包含S、O和N之類(lèi)的雜原子。橋連基團(tuán)Q與水溶性基團(tuán)A之間的鍵可以是醚、酯、酰胺、或磺酰氨基，只要在使用條件下穩(wěn)定即可。水溶性基團(tuán)A可選自-(OCH2CH2)xOH，其中x為1-12；-COOM和-SO3M，其中M為氫原子、銨離子、胺、或鋰、鈉或鉀之類(lèi)的堿金屬；-PO4(Z)y，其中y為1-2且Z為氫原子、銨離子、胺、或鋰、鈉或鉀之類(lèi)的堿金屬；-NR3X，其中R3為具有1-4個(gè)碳原子的烷基，且X為選自鹵根、乙酸根、和磺酸根的陰離子抗衡離子；以及其它水溶性?xún)尚噪x子。水溶性基團(tuán)優(yōu)選為不超過(guò)8-9個(gè)單體單元的氧化乙烯基團(tuán)，因?yàn)樘蟮膯卧Ч缓谩Ｈ榛c水溶性基團(tuán)之間的大小平衡應(yīng)使得該表面活性劑作為一個(gè)整體在所需含水載體介質(zhì)中的溶解度至少為0.01％(25℃)，優(yōu)選至少0.05％(25℃)。
合適的氟化表面活性劑可以商品名Zonyl得自E.I.du Pont deNemours and Company(Wilmington，DE)，以及以商品名Fluorad得自3M Company(Minneapolis，MN)，它們可以單獨(dú)或結(jié)合使用。所選的具體表面活性劑可根據(jù)油墨中的其它組分、以及該打印油墨所接觸的材料性能而變化。重要的是，所選氟化表面活性劑的離子性質(zhì)應(yīng)該與油墨中的其它組分相容，這樣可避免沉淀或絮凝。
合適的氟化表面活性劑的一些例子示于表1表1氟化表面活性劑 R(f) Q A N1 F(CF2CF2)3-8CH2CH2SCH2CH2CO2Lia12 F(CF2CF2)3-8CH2CH2PO4(NH4)213 F(CF2CF2)3-8CH2CH2PO4NH424 F(CF2CF2)3-8CH2CH2(OCH2CH2)xOHba也可使用除鋰和銨離子以外的其它抗衡離子bx為1-10優(yōu)選的氟化表面活性劑包括聚乙二醇的氟烷基醇取代單醚和聚乙二醇的調(diào)聚物B單醚。
表面活性劑在油墨中的用量可根據(jù)油墨體系、表面活性劑的效果、與油墨相配的材料性能、以及所要打印的基底而變化。從功能上說(shuō)，表面活性劑是用于潤(rùn)濕基底表面的，因此應(yīng)該使用足夠的表面活性劑以使基底表面達(dá)到所需的潤(rùn)濕效果。一般來(lái)說(shuō)，表面活性劑的量為基于油墨組合物總重的1-6％重量，優(yōu)選2-4％重量。
非離子接枝共聚物粘合劑本發(fā)明的油墨視需要可包含一種接枝共聚物，它具有分子量(數(shù)均)至少為500，優(yōu)選1000-2000的非離子親水側(cè)鏈、和憎水主鏈。該側(cè)鏈占接枝共聚物重量的15-60％，優(yōu)選20-50％。該共聚物可溶于油墨載體，但不溶于水。
該接枝共聚物的非離子親水側(cè)鏈具有可溶于水，但不溶于非極性有機(jī)溶劑的大分子單體。這些大分子單體可由非離子單體，如甲基丙烯酸乙氧基三甘醇酯、甲氧基聚環(huán)氧乙烷甲基丙烯酸酯、甲氧基聚環(huán)氧乙烷丙烯酸酯、聚環(huán)氧乙烷甲基丙烯酸酯、聚環(huán)氧乙烷丙烯酸酯、N-乙烯基吡咯烷酮和類(lèi)似物組成。
接枝共聚物的主鏈?zhǔn)窃魉模矣梢韵聠误w組成，如丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸甲酯、苯乙烯、α-甲基苯乙烯、丙烯酸苯酯、甲基丙烯酸苯酯、丙烯酸芐基酯、甲基丙烯酸芐基酯、丙烯酸2-苯基乙酯、甲基丙烯酸2-苯基乙酯、丙烯酸2-苯氧基乙酯、甲基丙烯酸2-苯氧基乙酯、丙烯酸1-萘酯、丙烯酸2-萘酯、甲基丙烯酸2-萘酯、丙烯酸對(duì)硝基苯酯、甲基丙烯酸對(duì)硝基苯酯、丙烯酸鄰苯二酰亞氨基甲酯、甲基丙烯酸鄰苯二酰亞氨基甲酯、N-苯基丙烯酰胺、N-苯基甲基丙烯酰胺、N-芐基丙烯酰胺、N-(2-苯基乙基)丙烯酰胺、N-(2-鄰苯二酰亞氨基乙氧基甲基)丙烯酰胺、苯甲酸乙烯基酯、丙烯酸乙酯、丙烯酸正丁酯、丙烯酸2-乙基己酯、甲基丙烯酸乙酯、甲基丙烯酸正丁酯、甲基丙烯酸叔丁酯、甲基丙烯酸2-乙基己酯、甲基丙烯酸環(huán)己酯、醋酸乙烯酯、丁酸乙烯酯等。
憎水主鏈可包含占接枝共聚物總重最多30％的上述親水非離子單體其它成分本發(fā)明的油墨包含本領(lǐng)域熟練技術(shù)人員已知的其它添加劑，如殺生物劑、螯合劑、防腐劑、聚結(jié)劑、粘度調(diào)節(jié)劑、消泡劑、紫外線吸收劑、阻蝕劑等。
油墨性能?chē)娚渌俾省⒛蔚姆蛛x長(zhǎng)度、墨滴尺寸、和液流穩(wěn)定性在很大程度上受油墨的表面張力和粘度的影響。適用于噴墨打印體系的顏料型噴墨油墨的表面張力應(yīng)該為約15-70達(dá)因/厘米，優(yōu)選約15-35達(dá)因/厘米?？山邮艿恼扯炔怀^(guò)約30厘泊(25℃)，優(yōu)選約1.0-15.0厘泊。油墨的物理性能應(yīng)該與各種噴射條件相容，即與用于熱噴墨打印裝置的驅(qū)動(dòng)電壓和脈沖寬度、用于按需著墨(drop-on-demand)裝置或連續(xù)裝置的壓電元件的驅(qū)動(dòng)頻率、以及噴嘴的形狀和尺寸相容。它們可用于各種噴墨打印機(jī)，如連續(xù)打印機(jī)、壓電按需著墨打印機(jī)，和熱或氣泡噴射按需著墨打印機(jī)、噴霧打印機(jī)和閥噴墨打印機(jī)。這些油墨在長(zhǎng)期儲(chǔ)存時(shí)具有極好的穩(wěn)定性，而且不會(huì)堵塞噴墨裝置。
實(shí)施例分散劑聚合物1將12升燒瓶裝配上機(jī)械攪拌器、溫度計(jì)、氮?dú)馊肟?、干燥管出口、和加料漏斗。?750克四氫呋喃和7.4克對(duì)二甲苯加入燒瓶中。然后加入催化劑四丁基間氯苯甲酸銨的1.0M乙腈溶液3.0毫升。注射入291.1克(1.25M)的引發(fā)劑1，1-雙(三甲基甲硅烷氧基)-2-甲基丙烯。開(kāi)始加入原料I[四丁基間氯苯甲酸銨的1.0M乙腈溶液3.0毫升]，在180分鐘內(nèi)加完。從0.0分鐘開(kāi)始加入原料II[甲基丙烯酸三甲基甲硅烷基酯，1975克(12.5M)]，在35分鐘內(nèi)加完。在加完原料II之后100分鐘(99％以上的單體已經(jīng)反應(yīng))時(shí)，開(kāi)始加入原料III[甲基丙烯酸芐基酯，2860克(16.3M)]，在30分鐘內(nèi)加完。在400分鐘時(shí)，向以上溶液中加入720克甲醇，然后開(kāi)始蒸餾。在蒸餾的第一階段，去除1764.0克物質(zhì)。再加入304.0克甲醇，然后又蒸餾出2255.0克物質(zhì)。制成嵌段共聚物甲基丙烯酸芐基酯(13)-甲基丙烯酸(10)的溶液。其固體含量為49.7％。
分散劑聚合物2將5升燒瓶裝配上機(jī)械攪拌器、溫度計(jì)、氮?dú)馊肟凇⒏稍锕艹隹?、和加料漏斗。?196克四氫呋喃加入燒瓶中。然后加入催化劑四丁基間氯苯甲酸銨的1.0M乙腈溶液0.829毫升。注射入60.0克(0.257M)的引發(fā)劑1，1-雙(三甲基甲硅烷氧基)-2-甲基丙烯。開(kāi)始加入原料I[四丁基間氯苯甲酸銨的1.0M 乙腈溶液0.829毫升]，在180分鐘內(nèi)加完。從0.0分鐘開(kāi)始加入原料II[甲基丙烯酸三甲基甲硅烷基酯531.21克(3.36M)和甲基丙烯酸乙氧基三甘醇酯827.07克(3.36M)]，在35分鐘內(nèi)加完。在加完原料II之后100分鐘(99％以上的單體已經(jīng)反應(yīng))時(shí)，開(kāi)始加入原料III[甲基丙烯酸芐基酯，682.76克(3.87M)]，在30分鐘內(nèi)加完。在400分鐘時(shí)，向以上溶液中加入165克甲醇，然后蒸餾出2537克物質(zhì)。制成了嵌段共聚物甲基丙烯酸芐基酯(15)嵌段-甲基丙烯酸(13)-共聚-甲基丙烯酸乙氧基三甘醇酯(13)的溶液，固體含量為45％。
分散劑聚合物3將5升燒瓶裝配上機(jī)械攪拌器、溫度計(jì)、氮?dú)馊肟凇⒏稍锕艹隹?、和加料漏斗。?39.58克四氫呋喃加入燒瓶中。然后加入催化劑四丁基間氯苯甲酸銨的1.0M乙腈溶液0.593毫升。注射入60.0克(0.257M)的引發(fā)劑1，1-雙(三甲基甲硅烷氧基)-2-甲基丙烯。開(kāi)始加入原料I[四丁基間氯苯甲酸銨的1.0M乙腈溶液0.593毫升]，在180分鐘內(nèi)加完。從0.0分鐘開(kāi)始加入原料II[甲基丙烯酸三甲基甲硅烷基酯375.57克(2.37M)和甲基丙烯酸乙氧基三甘醇酯437.39克(1.78M)]，在35分鐘內(nèi)加完。在加完原料II之后100分鐘(99％以上的單體已經(jīng)反應(yīng))時(shí)，開(kāi)始加入原料III[甲基丙烯酸芐基酯，542.41克(2.20M)]，在30分鐘內(nèi)加完。在400分鐘時(shí)，向以上溶液中加入165克甲醇和1706.64g2-吡咯烷酮，然后蒸餾出1210.65克物質(zhì)。制成嵌段共聚物甲基丙烯酸芐基酯(13)-嵌段-甲基丙烯酸(10)-共聚-甲基丙烯酸乙氧基三甘醇酯(7.5)的溶液，固體含量為45％。
粘合劑聚合物1將5升燒瓶裝配上機(jī)械攪拌器、熱電偶、氮?dú)馊肟?、和加料漏斗。?64克N-甲基吡咯烷酮、216克異丙醇、和甲基丙烯酸甲氧基聚乙二醇酯(Bisomer S20W，International Specialty Chemicals)的50％水溶液108克加入燒瓶中，然后加熱至回流。從0.0分鐘開(kāi)始加入原料I[Bisomer S20W，612克]、原料II[720克甲基丙烯酸甲酯和102克苯乙烯]、和原料III[溶于216克N-甲基吡咯烷酮中的24克VAZO.67]。原料I和原料II在360分鐘內(nèi)加完，原料III在390分鐘內(nèi)加完。在加完所有的原料之后，將反應(yīng)體系再回流30分鐘。在420分鐘時(shí)，蒸餾出240克溶劑，然后加入272克N-甲基吡咯烷酮。最終產(chǎn)物為接枝共聚物甲基丙烯酸甲酯(60)-共聚-苯乙烯(10)-接枝-甲基丙烯酸甲氧基聚乙二醇酯(30)的溶液，固體含量為40.6％。
粘合劑聚合物2將5升燒瓶裝配上機(jī)械攪拌器、熱電偶、氮?dú)馊肟?、和加料漏斗。?100克丙二醇丙基醚、和甲基丙烯酸甲氧基聚乙二醇酯(BisomerS20W，International Specialty Chemicals)的50％水溶液75克加入燒瓶中，然后加熱至回流。從0.0分鐘開(kāi)始加入原料I[BisomerS20W，425克]、原料II[750克甲基丙烯酸甲酯]、和原料III[溶于180克N-甲基吡咯烷酮中的20克VAZO.67]。原料I和原料II在360分鐘內(nèi)加完，原料III在390分鐘內(nèi)加完。在加完所有的原料之后，將反應(yīng)體系再回流30分鐘。最終產(chǎn)物為甲基丙烯酸芐基酯(75)-接枝-甲基丙烯酸甲氧基聚乙二醇酯(25)的溶液，固體含量為38.9％。
油墨濃縮物1將以下成分混合在一起，然后在微流化器(Microfluidics Corp)中處理該混合物，制備出黑色油墨濃縮物。分散劑聚合物3709.22g炭黑顏料 450g二甲氨基乙醇 28.4gN-甲基吡咯烷酮 450gProxel GXL 7.5gBYK-019 90g去離子水 1264.88g油墨濃縮物2青色油墨濃縮物制備如下分散劑聚合物1402.4酞菁顏料 300g二甘醇 45g
將該混合物裝入雙輥磨機(jī)中，處理30分鐘。然后將雙輥研磨后的碎屑溶解，制備出含水顏料濃縮物。顏料分散液 852.32g二甲氨基乙醇 49.46gN-甲基吡咯烷酮 426.4gProxel GXL 7.99g去離子水 1861.34g油墨濃縮物3品紅油墨濃縮物制備如下分散劑聚合物2569.63g喹吖啶酮顏料 330g四甘醇 54g將該混合物裝入雙輥磨機(jī)中，處理90分鐘。然后將雙輥研磨后的碎屑溶解，制備出含水顏料濃縮物。顏料分散液 1485.37g二甲氨基乙醇 55.64g去離子水 2817.11gN-甲基吡咯烷酮 629.39gProxel GXL 12.5g油墨濃縮物4黃色油墨濃縮物制備如下分散劑聚合物1315.0g黃色顏料 192.5g二甘醇 70g將該混合物裝入雙輥磨機(jī)中，處理90分鐘。然后將雙輥研磨后的碎屑溶解，制備出含水顏料濃縮物。顏料分散液 189.75g二甲氨基乙醇 11.41gN-甲基吡咯烷酮 64.02gProxel GXL 1.5gBYK-019 27g去離子水 306.32g
油墨濃縮物5將以下成分混合在一起，然后在微流化器中進(jìn)行處理，制備出黑色油墨濃縮物。分散劑聚合物3 148.3g炭黑顏料150g二甲氨基乙醇7gDowanol DPnP76.7gProxel GXL 6.8g去離子水611.1油墨濃縮物6黃色油墨濃縮物制備如下。分散劑聚合物1 315g黃色顏料192.5g二甘醇 70g將該混合物裝入雙輥磨機(jī)中，處理90分鐘，然后由磨后碎屑制備出含水顏料濃縮物。顏料分散液 184.3g二甲氨基乙醇11.39gDowanol DPM 90gProxel GXL 1.5g去離子水312.9g油墨濃縮物7品紅色油墨濃縮物制備如下。分散劑聚合物2 569.63g喹吖啶酮顏料330g四甘醇 54g將該混合物裝入雙輥磨機(jī)中，處理90分鐘，然后由磨后碎屑制備出含水顏料濃縮物。二甲氨基乙醇5.5gDowanol DPM 90g去離子水356.9gProxel GXL 1.5g
由以上成分和濃縮物制備出以下樣品。
名詞匯總DPnP Dowanol DPnP(Dow Chemical)一縮二丙二醇正丙基醚PnP Dowanol PnP(Dow Chemical)丙二醇正丙基醚DPM Dowanol DPM(Dow Chemical)一縮二丙二醇甲醚S-7602 Silwet L7602(OSI Specialties)聚環(huán)氧乙烷改性的二甲基聚硅氧烷表面活性劑S-7608 Silwet L7608(OSI Specialties)聚環(huán)氧乙烷改性的二甲基聚硅氧烷表面活性劑FSO-100 Zonyl FSO-100(Du Pont)氟化表面活性劑BYK-019 (BYK Chemie)硅氧烷消泡劑BYK-024 (BYK Chemie)硅氧烷消泡劑BYK-025 (BYK Chemie)硅氧烷消泡劑BYK-345 (BYK Chemie)聚醚改性二甲基聚硅氧烷表面活性劑HEG 己二醇DEG 二甘醇NMP N-甲基吡咯烷酮
實(shí)施例#1由Trident Pixel Jet 64打印頭，將油墨樣品1-4打印到CooleyCoolflex乙烯基類(lèi)基底上。所有油墨在Coolflex乙烯基類(lèi)基底上都具有良好的均勻性，而且打印頭打印性能良好，所有噴嘴都能發(fā)射。在70℃下干燥打印樣品。在用濕或干紙巾摩擦?xí)r，都具有良好的耐磨性。
實(shí)施例#2由Epson 800打印機(jī)和由Hewlett-Packard 1200C打印機(jī)，通過(guò)將各打印機(jī)注滿黑色油墨，而將油墨樣品8打印到Cooley Coolflex乙烯基類(lèi)基底上。兩種打印機(jī)的油墨打印性能都良好，而且在Coolflex乙烯基類(lèi)基底上具有良好的均勻性。但相對(duì)于含有粘合劑聚合物的油墨，該油墨耐磨性不好。
實(shí)施例#3由Trident Pixel Jet 64打印頭，將油墨樣品9打印到CooleyCoolflex乙烯基類(lèi)基底上。該油墨具有良好的均勻性和耐磨性。
實(shí)施例#4由Data Products打印頭，打印油墨樣品5-7。它們易于灌注、能形成良好的墨滴、而且能夠可靠地從打印頭發(fā)射。如果噴射到Coolflex乙烯基類(lèi)基底上，然后在70℃下干燥，它們都具有良好的耐磨性。
權(quán)利要求
1.一種適用于直接打印在憎水基底上的噴墨油墨組合物，所述油墨組合物包含a)至少含水、和選自二元醇和二醇醚的水混溶性溶劑的含水載體，其中水不超過(guò)所述載體總重的80％；b)不溶性著色劑；c)聚合物分散劑；和d)選自硅表面活性劑和氟化表面活性劑的表面活性劑。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的油墨，它還包含具有憎水主鏈和非離子親水側(cè)鏈的接枝共聚物粘合劑，所述粘合劑可溶于含水載體但不溶于水。
3.根據(jù)權(quán)利要求2的油墨，其中所述接枝共聚物的主鏈由選自以下的單體組成丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸甲酯、苯乙烯、α-甲基苯乙烯、丙烯酸苯酯、甲基丙烯酸苯酯、丙烯酸芐基酯、甲基丙烯酸芐基酯、丙烯酸2-苯基乙酯、甲基丙烯酸2-苯基乙酯、丙烯酸2-苯氧基乙酯、甲基丙烯酸2-苯氧基乙酯、丙烯酸1-萘酯、丙烯酸2-萘酯、甲基丙烯酸2-萘酯、丙烯酸對(duì)硝基苯酯、甲基丙烯酸對(duì)硝基苯酯、丙烯酸鄰苯二酰亞氨基甲酯、甲基丙烯酸鄰苯二酰亞氨基甲酯、N-苯基丙烯酰胺、N-苯基甲基丙烯酰胺、N-芐基丙烯酰胺、N-(2-苯基乙基)丙烯酰胺、N-(2-鄰苯二酰亞氨基乙氧基甲基)丙烯酰胺、苯甲酸乙烯基酯、丙烯酸乙酯、丙烯酸正丁酯、丙烯酸2-乙基己酯、甲基丙烯酸乙酯、甲基丙烯酸正丁酯、甲基丙烯酸叔丁酯、甲基丙烯酸2-乙基己酯、甲基丙烯酸環(huán)己酯、醋酸乙烯酯、和丁酸乙烯酯。
4.根據(jù)權(quán)利要求3的油墨，其中所述接枝共聚物的數(shù)均分子量為1000-2000且包含大分子單體，所述大分子單體a)可溶于水但不溶于非極性有機(jī)溶劑；且b)由選自甲基丙烯酸乙氧基三甘醇酯、甲氧基聚環(huán)氧乙烷甲基丙烯酸酯、甲氧基聚環(huán)氧乙烷丙烯酸酯、聚環(huán)氧乙烷甲基丙烯酸酯、聚環(huán)氧乙烷丙烯酸酯和N-乙烯基吡咯烷酮的非離子單體組成。
5.根據(jù)權(quán)利要求1的油墨，其中所述含水載體包含水、水混溶性二元醇、二醇醚、和水混溶性吡咯烷酮，且其中水占所述載體總重的60-70％。
6.根據(jù)權(quán)利要求1的油墨，其中所述不溶性著色劑包含顏料。
7.一種用于在憎水基底上形成圖像的方法，所述方法包括將油墨組合物噴射到憎水基底上，其中所述油墨組合物包含a)至少含水和水混溶性二元醇的含水載體，其中水不超過(guò)所述載體總重的80％；b)不溶性著色劑；c)聚合物分散劑；和d)選自硅表面活性劑和氟化表面活性劑的表面活性劑。
8.根據(jù)權(quán)利要求7的方法，其中所述油墨還包含具有憎水主鏈和非離子親水側(cè)鏈的接枝共聚物粘合劑，所述粘合劑可溶于含水載體但不溶于水。
9.根據(jù)權(quán)利要求7的方法，它還包括，在打印步驟之后，將防護(hù)層組合物涂到所述基底上，所述防護(hù)層組合物包含a)含水、水混溶性吡咯烷酮、和二醇醚的含水載體，其中水不超過(guò)所述載體總重的80％；b)具有憎水主鏈和非離子親水側(cè)鏈的接枝共聚物粘合劑，所述粘合劑可溶于含水載體但不溶于水；和c)選自硅表面活性劑和氟化表面活性劑的表面活性劑。
全文摘要
本發(fā)明提供一種噴墨油墨組合物和在乙烯基類(lèi)基底上打印的方法,其中所述油墨包含:至少含水和水混溶性二元醇或二醇醚的含水載體,其中水不超過(guò)所述載體總重的80%;不溶性著色劑(優(yōu)選顏料);聚合物分散劑;硅表面活性劑或氟化表面活性劑;以及任選但優(yōu)選的,具有憎水主鏈和非離子親水側(cè)鏈的接枝共聚物粘合劑,所述粘合劑可溶于含水載體但不溶于水。
文檔編號(hào)B41M1/30GK1242399SQ99110
公開(kāi)日2000年1月26日 申請(qǐng)日期1999年7月22日 優(yōu)先權(quán)日1998年7月22日
發(fā)明者K·A·皮爾斯蒂內(nèi), L·A·G·帕格 申請(qǐng)人:納幕爾杜邦公司