CN117178034A - 溶剂基喷墨油墨 - Google Patents
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Abstract
一种喷墨油墨,其包含:(A1)萜烯树脂;和(B)溶剂体系,其含有(B1)沸点低于120℃的酮溶剂和(B2)二氧杂环戊烷,该喷墨油墨的特征在于延长的开封时间和较长的喷射距离。还提供了一种包括干燥形式的喷墨油墨的打印制品,以及一种用热喷墨打印头形成打印图像的方法。
Description
技术领域
本发明涉及溶剂基喷墨油墨,特别是由(A1)萜烯树脂和(B)溶剂体系配制的喷墨油墨,所述溶剂体系包括(B1)沸点低于120℃的酮溶剂和(B2)二氧杂环戊烷。
背景技术
此处提供的“背景”描述是为了概括地呈现本公开的背景。在本背景技术部分中描述的范围内,本发明人的工作,以及在提交时可能不符合现有技术的描述的方面,既不明确也不隐含地被承认为本发明的现有技术。
热喷墨(TIJ)打印是一种理想的打印、编码和标记技术,因为它比该领域的竞争技术(如连续喷墨(CIJ)方法)以更低的成本提供了高打印分辨率。在热喷墨打印过程中,打印墨盒包含一系列微小的腔室,每个腔室都包含一个加热器,通过油墨溶剂的热蒸发而产生墨滴。在喷射过程中,电阻器被快速加热以产生蒸汽气泡(因此被称为“气泡喷射”),随后从喷孔喷出液滴。该工艺非常有效且可重复,并且用于工业图形应用的现代TIJ打印头能够在36kHz或更高的频率下产生体积为4pL或更小的均匀液滴。
然而,工业标记和编码通常需要在具有复杂表面的基材,例如径向、弯曲、锯齿状、波纹状、凹槽状和/或镶边(lipped)基材上打印基本信息,如个人信息、标签、代码、日期(例如,到期日期)和可追溯性信息(例如,生产批次)。这些复杂的基材可能在打印头和基材表面之间引入大的间隙,这对传统上只能在大约1到2mm的喷射距离(throw distance)上使用的TIJ技术提出了重大挑战。当油墨在到达基材表面之前必须行进超过其喷射距离性能能力的距离时,由于液滴放置的不准确和缺陷,所产生的打印图像将具有较差的图像质量(例如,缺乏清晰度、轮廓不清)。差的图像质量对于许多应用是不可接受的,但对于基本信息的标记和编码尤其如此。因此,即使有其它优势,TIJ技术在标记/编码应用中也只能得到适度的接受,因为它无法与CIJ技术提供的通常在5至12mm的范围内的喷射距离匹敌。
此外,热喷墨打印在一段时间不活动后可能会因可靠性差而受到困扰。例如,一些喷墨油墨的开封(decap)时间很短,其中由于长时间暴露于开封(uncapped)的打印头内的空气所引发的溶剂损失而导致打印头喷嘴的阻塞/堵塞,从而导致不可靠的喷墨和图像质量随时间的推移而削弱。
先前已经报道了使用粘合剂树脂和选自C1-C4醇、C3-C6酮、C3-C6酯和C4-C8醚的挥发性有机溶剂的特定组合制备的溶剂基喷墨油墨,其具有可接受的开封时间和对无孔塑料的高粘附性(参见US2018/0251650,在此通过引用将其全文并入本文)。然而,这种油墨体系仅在1mm的喷射距离处印刷,并且没有关于喷射距离的改进的报道。
发明内容
鉴于上述情况,需要具有延长的开封时间并且能够以长的喷射距离(例如8-15mm)打印的喷墨油墨。
因此,本发明的一个目的是提供满足这些标准的新型喷墨油墨。
本公开的另一个目的是提供包含干燥形式的喷墨油墨的新型打印制品。
本公开的另一个目的是提供通过将喷墨油墨喷施于基材上并干燥而在基材上形成打印图像的新方法。
通过以下详细描述可知,这些和其它目的已经通过发明人的以下发现而实现,即,萜烯树脂、沸点低于120℃的酮溶剂和二氧杂环戊烷的组合提供具有延长的开封时间和长的喷射距离(例如8-15mm)的特征的喷墨油墨。
因此,本发明提供了:
(1)一种喷墨油墨,其包含:
(A1)萜烯树脂;和
(B)溶剂体系,其包含(B1)沸点低于120℃的酮溶剂和(B2)二氧杂环戊烷。
(2)根据(1)所述的喷墨油墨,其中,基于所述喷墨油墨的总重量,所述萜烯树脂(A1)以0.1-10wt.%的量存在。
(3)根据(1)或(2)所述的喷墨油墨,其中,所述萜烯树脂(A1)是由α-蒎烯制成的均聚物。
(4)根据(1)至(3)中任一项所述的喷墨油墨,其中,基于所述喷墨油墨的总重量,所述酮溶剂(B1)以1-90wt.%的量存在。
(5)根据(1)至(4)中任一项所述的喷墨油墨,其中,所述酮溶剂(B1)为甲乙酮。
(6)根据(1)至(5)中任一项所述的喷墨油墨,其中,基于所述喷墨油墨的总重量,二氧杂环戊烷(B2)以2-90wt.%的量存在。
(7)根据(1)至(6)中任一项所述的喷墨油墨,其中,所述二氧杂环戊烷(B2)与酮溶剂(B1)的重量比((B2):(B1))为0.05:1-30:1。
(8)根据(1)至(7)中任一项所述的喷墨油墨,其中,所述二氧杂环戊烷(B2)与萜烯树脂(A1)的重量比((B2):(A1))为5:1-100:1。
(9)根据(1)至(8)中任一项所述的喷墨油墨,其中,所述溶剂体系(B)还包含(B3)二醇醚。
(10)根据(9)所述的喷墨油墨,其中,基于所述喷墨油墨的总重量,所述二醇醚(B3)以0.1-20wt.%的量存在。
(11)根据(1)至(10)中任一项所述的喷墨油墨,其中,所述溶剂体系(B)还包含(B4)醇溶剂。
(12)根据(11)所述的喷墨油墨,其中,基于所述喷墨油墨的总重量,所述醇溶剂(B4)以0.1-20wt.%的量存在。
(13)根据(1)至(12)中任一项所述的喷墨油墨,其中,还包含(A2)萜酚树脂。
(14)根据(13)所述的喷墨油墨,其中,基于所述喷墨油墨的总重量,所述萜酚树脂(A2)以0.1-10wt.%的量存在。
(15)根据(1)至(14)中任一项所述的喷墨油墨,其中,还包含(C)表面活性剂。
(16)根据(15)所述的喷墨油墨,其中,基于所述喷墨油墨的总重量,所述表面活性剂(C)以0.001-4wt.%的量存在。
(17)根据(15)或(16)所述的喷墨油墨,其中,所述表面活性剂(C)是聚醚改性硅酮。
(18)根据(1)至(17)中任一项所述的喷墨油墨,其中,还包含(D)着色剂。
(19)一种打印制品,其中,包括:
基材和设置在所述基材上的(1)至(18)中任一项所述的喷墨油墨的干燥形式。
(20)一种在基材上形成打印图像的方法,其中,包括:
用热喷墨打印头将(1)至(18)中任一项所述的喷墨油墨喷施于基材上;和
干燥所述喷墨油墨。
附图说明
上述段落是通过一般介绍的方式提供的,并不旨在限制所附权利要求的范围。当结合附图考虑时,将通过参考以下详细描述来最好地理解所描述的实施方式以及进一步的优点,其中:
图1示出了为“良好”评级(清晰可读、清晰且轮廓明确的图像)、“可接受”评级(可读、大部分清楚,但有一些模糊或边缘轮廓略有损失)和“不好”评级(不可读、缺乏清晰度且轮廓不清)的用于字母数字序列的喷射距离评价;
图2示出了为“良好”评级(细线图像中没有缺失/不清楚的线条)、“可接受”评级(细线图像中有1或2条缺失/不清楚的线条)和“不好”评级(细线图像中缺失/不清楚的线条超过2条)的开封时间评价。
具体实施方式
在以下描述中,应当理解,在不偏离本文公开的本实施方式的范围的情况下,可以利用其它实施方式,并且可以进行结构和操作改变。
除非另有规定,否则短语“实质上不含”描述了相对于喷墨油墨的总重量,喷墨油墨中特定组分的量小于1wt.%,优选小于0.5wt.%,更优选小于0.1wt.%,甚至更优选小于0.05wt.%,还更优选为0wt.%。
如本文所用,术语“可选”或“可选地”是指随后描述的事件可以发生或不发生,或者随后描述的成分可能存在或可能不存在(例如,0wt.%)。
除非另有说明,否则本文中使用的术语“烷基”是指具有至少1个、优选至少2个、优选至少3个、优选至少4个碳原子,且至多22个、优选至多20个、优选至多18个、优选至多12个、优选至多8个碳原子的直链、支链或环状的脂肪族片段。烷基的实例包括但不限于甲基、乙基、丙基、异丙基、丁基、异丁基、叔丁基、戊基、异戊基、新戊基、己基、异己基、3-甲基戊基、2,2-二甲基丁基、2,3-二甲基丁基、月桂基、肉豆蔻基、鲸蜡基、硬脂基等,包括格尔伯特(guerbet)型烷基(例如,2-甲基戊基、2-乙基己基、2-丙基庚基、2-丁基辛基、2-戊基壬基、2-己基癸基、2-庚基十一烷基、2-辛基十二烷基、2-壬基十三烷基、2-癸基十四烷基和2-十一烷基十五烷基)。环烷基是一种环化烷基。示例性的环烷基包括但不限于环丙基、环丁基、环戊基、环己基、降冰片基和金刚烷基。
如本文所用,术语“脂肪”描述了具有由氢和8至22个碳原子组成的长链(线性)疏水部分的化合物,其可以是完全饱和或部分不饱和的。
如本文所用,术语“芳基”是指在芳环中仅含有碳的芳基,例如苯基、联苯基、萘基、蒽基等。
如本文所用,术语“芳烷基”是指被芳基(如上所定义)取代的直链、支链或环状烷基基团(如上所述),芳基本身可以任选地被烷基取代,其实例包括但不限于苄基、苯乙基、3-苯基丙基、2-苯基丙基、1-苯基丙基、4-苯基丁基、3-苯基丁基、2-苯基丁基、,2-甲基苄基、3-甲基苄基、4-甲基苄基、2,4-二甲基苄基、2-(4-乙基苯基)乙基、3-(3-丙基苯基)丙基等。
术语“(甲基)丙烯酸酯”在此用于指丙烯酸酯和甲基丙烯酸酯基团。换言之,这个术语应该被理解为“甲基”是可选的。此外,术语“(甲基)丙烯酸酯”通常用于指丙烯酸基化合物和丙烯酸酯基化合物。
在整个说明书中,除非另有规定,术语“沸点”(b.p.)是指在海平面大气压(即760mmHg或1个大气压)下测量的液体的沸点,也称为正常沸点。
本文中的术语“开封行为”是指在长时间暴露于空气中时,喷墨油墨容易从打印头喷出的能力。喷墨油墨“开封时间”是指在打印机喷嘴不再正常喷射之前,喷墨打印头可能保持未封堵的时间,这可能是因为恢复打印时出现阻塞或堵塞。通常,由于溶剂损失、油墨结皮和/或任何喷嘴中和/或喷嘴周围的各种油墨组分的结垢,喷嘴可能会被喷嘴中形成的粘性塞阻塞(即阻碍、减慢)或堵塞(即妨碍、基本上或完全关闭)。如果喷嘴阻塞,通过喷嘴孔喷出的墨滴可能会被错误导向,这可能会对打印质量产生不利的影响。当喷孔堵塞时,其会被基本上或完全地堵住。由于喷嘴被堵塞,墨滴可能无法通过受影响的喷嘴。因此,测量喷嘴未喷射的标准是油墨在较小或较大程度上通过喷嘴喷孔的错误导向,或者完全堵塞,这可以通过目视检查打印图像来测量。
如本文所用,术语“喷射距离”被定义为打印头和基材表面之间的距离,该距离可以在仍然实现期望的打印图像质量的情况下使用。
喷墨油墨
本公开涉及喷墨油墨,其在环境温度和打印头操作温度下都具有合适的物理和化学稳定性,可靠地喷射,具有延长的开封时间,同时在喷施于基材上之后仍然快速干燥,并且能够在长的喷射距离(例如,高达10mm)下进行热喷墨打印。
本公开的喷墨油墨通常包括以下组分:(A1)萜烯树脂;和(B)溶剂体系,其包含(B1)沸点低于120℃的酮溶剂和(B2)二氧杂环戊烷。
本公开的喷墨油墨还可以任选地包括(A2)萜酚树脂、(B3)二醇醚和/或(B4)醇溶剂中的一种或多种作为溶剂体系(B)的一部分;(C)表面活性剂;(D)着色剂和(E)添加剂。
(A)树脂
本公开的喷墨油墨是用萜烯树脂(A1)配制的。通常,基于喷墨油墨的总重量,萜烯树脂(A1)的用量为至少0.1wt.%,优选至少0.2wt.%,优选至少0.4wt.%,优选至少0.6wt.%,更优选至少0.8wt.%,甚至更优选至少0.9wt.%,还更优选至少1wt.%;且至多10wt.%,优选至多9wt.%,优选至多8wt.%,优选至多7wt.%,优选至多6wt.%,优选至多5wt.%,更优选至多4wt.%,甚至更优选至多3wt.%,还更优选至多2wt.%。
本公开的萜烯树脂(A1)是指基于萜烯树脂(A1)的总构成单元(100wt.%),具有至少95wt.%,优选至少96wt.%,更优选至少97wt.%,进一步优选至少98wt.%,更加优选至少99wt.%,甚至更优选至少99.5wt.%,还进一步优选100wt.%的源自可聚合萜烯的构成单元的低聚物或聚合物。萜烯有一个基本骨架(C5H8)p,其中p是一个正整数,表示从头到尾连续结合的异戊二烯单元的数量。例如,半萜(p=1)具有C5H8骨架,单萜(p=2)具有C10H16骨架,倍半萜(p=3)具有C15H24骨架,等等。
在一些实施方式中,萜烯树脂(A1)基于单萜烯单体单元。单萜可以是直链单萜(例如月桂烯、罗勒烯等)、单环单萜(例如柠檬烯、γ-萜品烯、α-水芹烯、β-水芹烯、萜品油烯等)或双环单萜(如3-蒈烯、α-蒎烯、β-蒎烯、α-小茴香烯(fenchene)、莰烯等),包括其各种立体异构体及其混合物。在一些实施方式中,单萜是单环单萜,特别优选柠檬烯。在优选的实施方式中,单萜是双环单萜,特别优选3-蒈烯、α-蒎烯、β-蒎烯和莰烯,更优选α-蒎烯和/或β-蒎烯,甚至更优选α-蒎烯。
优选的喷墨油墨是由α-蒎烯的聚合或低聚制成的萜烯树脂(A1)配制的油墨。如本领域普通技术人员所知,这种萜烯树脂可以容易地获得,例如通过α-蒎烯单体的催化聚合/低聚(在溶液中)而获得,α-蒎烯单体又典型地来源于从松树如笃耨香(Pistaciaterebinthus)、海岸松(Pinus pinaster)、地中海松(Pinus halepensis)、马尾松(Pinusmassoniana)、南洋松(Pinus merkusii)、长叶松(Pinus palustris)、火炬松(Pinustaeda)和西黄松(Pinus ponderosa)获得的树胶和硫酸盐松节油的分馏。
在优选的实施方式中,萜烯树脂(A1)是由α-蒎烯制成的均聚物,基于萜烯树脂(A1)的总构成单元(100wt.%),其α-蒎烯含量(源自α-蒎烯的构成单元)具有至少95wt.%,优选至少96wt.%,优选至少97wt.%,优选至少98wt.%,优选至少99wt.%,更优选至少99.5wt.%,甚至更优选至少99.9wt.%,还更优选100wt.%。虽然本公开的萜烯树脂(A1)可以包括除源自α-萜烯单体的构成单元之外的少量其它构成单元,但基于萜烯树脂(A1)的总构成单元(100wt.%),其它(例如,非萜烯基)构成单元的量优选小于5wt.%,优选小于3wt.%,优选小于1wt.%,更优选小于0.5wt.%,甚至更优选小于0.1wt.%,还更优选为0wt.%。
在一些实施方式中,萜烯树脂(A1)是由β-蒎烯制成的均聚物,基于萜烯树脂(A1)的总构成单元(100wt.%),其具有至少95wt.%,优选至少96wt.%,优选至少97wt.%,优选至少98wt.%,优选至少99wt.%,优选至少99.5wt.%,甚至更优选至少99.9wt.%,还更优选为100wt.%的β-蒎烯组分(源自β-蒎烯的构成单元)。虽然本公开的萜烯树脂(A1)可以包括除源自β-萜烯单体的构成单元之外的少量其它构成单元,但基于萜烯树脂(A1)的总构成单元(100wt.%),其它(例如,非萜烯基的)构成单元的量优选小于5wt.%,优选小于3wt.%,优选小于1wt.%,更优选小于0.5wt.%,甚至更优选小于0.1wt.%,还甚至更优选为0wt.%。
萜烯树脂(A1)的聚合物形式和低聚形式,包括它们的组合都可以在本文中使用。通常,本文使用的萜烯树脂(A1)的数均分子量(Mn)为至少330g/mol,优选为至少340g/mol,优选为至少400g/mol,优选为至少450g/mol,优选为至少500g/mol,优选为至少550g/mol,优选为至少600g/mol,更优选为至少650g/mol,甚至更优选为至少700g/mol,还更优选为至少750g/mol;且至多1500g/mol,优选至多1300g/mol,优选至多1100g/mol,优选至多1000g/mol,更优选至多900g/mol,甚至更优选至多800g/mol,还更优选至多790g/mol。
萜烯树脂(A1)在室温下可以是固体或液体的形式。当呈固体形式时,本文所用的萜烯树脂(A1)可根据其软化点(softening point,SP)进行分类,例如根据环球软化点法(ring-and-ball softening point method)。环球软化点定义为当样品在甘油浴中以规定的速率加热时,在钢球的重量下,保持在水平环内的样品盘被向下推动1英寸(25.4mm)距离的温度。例如,环球软化点可以根据JIS B7410来确定(JIS B7410通过引用整体并入本文),测量装置:自动环球柔软点;测试仪:ASP-MGK2,由MEITECH Company Ltd.制造;加热速率:5℃/min;开始加热的温度:40℃;测量溶剂:甘油。具有多种软化点的萜烯树脂(A1)可用于本文中,例如软化点为至少20℃,优选至少22℃,优选至少24℃,优选至少26℃,优选至少28℃,优选至少30℃,优选至少40℃,优选至少50℃,优选至少60℃,优选至少80℃,优选至少100℃,优选至少110℃,优选至少115℃,更优选至少120℃,甚至更优选至少125℃,还更优选至少130℃;且至多160℃,优选至多155℃,优选至多150℃,优选至多145℃,更优选至多140℃,甚至更优选至多138℃,还更优选至多135℃。在优选的实施方式中,萜烯树脂(A1)的软化点至少为20℃,优选至少为22℃,更优选至少为24℃;且至多为50℃,优选至多为45℃,优选至多为40℃,更优选至多为35℃,甚至更优选至多为30℃,还更优选至多为28℃。
溴值是100克样品吸收的溴(Br2)的量,单位为克,是样品不饱和度的指标。在一些实施方式中,喷墨油墨中使用的萜烯树脂(A1)的溴值为至少12,优选至少15,优选至少19,优选至少22,更优选至少25,甚至更优选至少26,还更优选至少27;且至多35,优选至多34,优选至多33,更优选至多32,甚至更优选至多31,还更优选至多30,不过具有高于或低于这些值的的溴值的萜烯树脂(A1)(例如氢化萜烯树脂(A1))也可能用于所公开的喷墨油墨中。
本公开的喷墨油墨可以用单一类型的萜烯树脂(A1)配制,或者用两种或更多种萜烯树脂的组合配制。可在本文的喷墨油墨中单独或组合使用的萜烯树脂(A1)的实例包括但不限于PICCOLYTE A115(环球SP=112-118℃,溴值=31.5)、PICCOLYTE A125(环球SP=122-128℃,溴值=31.5)、PICCOLYTE A135(环球SP=132-138℃,溴值=27)、PICCOLYTEA135 PLUS(环球SP=132-138℃)、PICCOLYTE AO PLUS(低聚物,液体)、PICCOLYTE A25(环球SP=22-28℃)和PINOVA RESIN 2495(环球SP=132-138℃,溴值=27),这些均可从Pinova获得,由高纯度α-蒎烯制成;以及可从Pinova获得的PICCOLYTE S25(由高纯度β-蒎烯制成,环球SP=22-28℃,溴值19)。在公开的喷墨油墨中特别优选使用的萜烯树脂(A1)是PICCOLYTE A25。
已发现萜烯树脂(A1)与沸点低于120℃的酮溶剂(B1)以及二氧杂环戊烷(B2)组合使用时,可提供优异的开封时间。在不受理论约束的情况下,认为萜烯树脂(A1)通过在打印头喷嘴内形成薄的“表皮”或薄膜覆盖物来改善喷墨油墨的开封行为,从而形成临时密封,防止或减少不活动期间的溶剂损失,但一旦打印操作恢复,“表皮”很容易破裂。萜烯树脂(A1)的极性被认为对于载体溶解度足够高,但由于与溶剂体系的相互作用太强,其极性没有高到抑制“表皮”形成的程度。
除了萜烯树脂(A1)之外,本文公开的喷墨油墨可以任选地用萜酚树脂(A2)配制。当使用时,基于喷墨油墨的总重量,萜酚树脂(A2)的用量可以为至少0.1wt.%,优选至少0.2wt.%,优选至少0.4wt.%,优选至少0.6wt.%,更优选至少0.8wt.%,甚至更优选至少0.9wt.%;还更优选至少1wt.%,且至多10wt.%,优选至多9wt.%,优选至多8wt.%,优选至多7wt.%,优选至多6wt.%,优选至多5wt.%,更优选至多4wt.%,甚至更优选至多3wt.%,还更优选至多2wt.%。优选地,萜酚树脂(A2)的量(以wt.%计)小于或等于喷墨油墨中萜烯树脂(A1)的量。在一些实施方式中,喷墨油墨实质上不含萜酚树脂(A2)。
萜酚树脂(A2)是一种或多种酚类化合物用一种或几种萜烯进行烷基化的共聚反应产物。如本领域普通技术人员所知,这样的树脂可以通过酚类化合物和萜烯单体在强酸、具有缩合作用的金属盐、漂白土、Friedel-Craft催化剂或强路易斯酸(例如三氟化硼)等的催化作用下的共聚而容易地获得。
虽然本公开的萜酚树脂(A2)可以包括除了源自酚类化合物的构成单元和源自萜烯的构成单元之外的少量其它构成单元,但基于萜酚树脂(A2)的总构成单元(100wt.%),其它(例如,非酚和非萜烯基的)构成单元的量优选小于5wt.%,优选小于4wt.%,优选小于3wt.%,优选小于2wt.%,更优选小于1wt.%,甚至更优选小于0.5wt.%,还甚至更优选为0wt.%。
萜酚树脂(A2)可以通过使用具有至少一个能够被酚类化合物烷基化的烯属双键的任何萜烯形成。在一些实施方式中,萜酚树脂(A2)是使用单萜单体单元形成的。单萜可以是直链单萜(例如月桂烯、罗勒烯等)、单环单萜(例如柠檬烯、γ-萜品烯、α-水芹烯、β-水芹烯、萜品油烯等)或双环单萜(如3-蒈烯、α-蒎烯、β-蒎烯、α-小茴香烯(fenchene)、莰烯等),包括其各种立体异构体及其混合物。在一些实施方式中,单萜是单环单萜,特别优选柠檬烯。在优选的实施方式中,单萜是双环单萜,特别优选3-蒈烯、α-蒎烯、β-蒎烯和莰烯,更优选α-蒎烯和/或β-蒎烯。
酚类化合物具有至少一个直接键合到苯环上的羟基。所有的单价或多价酚类化合物都可用于制备本文所述的萜酚树脂(A2),条件是酚类化合物在相对于至少一个羟基的邻位和/或对位上具有至少两个可替换的氢原子。也就是说,酚类化合物应该能够与萜烯进行多烷基化(例如,双烷基化),因此相对于至少一个羟基,应该具有至少两个可用的邻位/对位用于烷基化。
在优选的实施方式中,酚类化合物是苯酚,其被认为是母体未被取代的酚类化合物(即,含有一个直接键合到苯环上的羟基,没有其它取代)。或者,除了酚羟基之外,酚类化合物可以在至多三个位置被取代,其中酚的一个、两个或三个芳族氢被相等数量的取代基取代,每个取代基独立地选自羟基;C1-C22烷基,优选C2-C18烷基,更优选C3-C12烷基,甚至更优选C4-C9烷基,例如甲基、乙基、正丙基、异丙基、正丁基、异丁基、叔丁基;C1-C22烷氧基、优选C2-C12烷氧基,更优选C3-C6烷氧基,例如甲氧基、乙氧基和异丙氧基;芳基;芳烷基,例如苄基;以及卤素基团,例如氯、溴、氟和碘。
取代的酚类化合物的具体实例包括但不限于邻甲酚、间甲酚、对甲酚、2,5-二甲苯酚、2,3-二甲苯酚、3,4-二甲苯酚、3,5-二甲苯酚、2,3,5-三甲基苯酚、异丙基苯酚(例如4-异丙基苯酚)、叔丁基苯酚(例如4-叔丁基苯酚)、戊基苯酚(例如,4-叔戊基苯酚)、庚基苯酚(例如4-庚基苯酚)、辛基苯酚(如邻辛基苯酚、对辛基苯酚等)、壬基苯酚(如,4-(2,4-二甲基庚-3-基)苯酚)、癸基苯酚、十二烷基苯酚、双酚如二苯酚基丙烷(双酚-A)、苯基苯酚(如3-苯基苯酚)、枯基苯酚、对甲氧酚(mequinol)、苄氧基苯酚、愈创木酚(guaiacol)、乙氧基苯酚(例如4-乙氧基苯酚),以及多元酚类化合物,如间苯二酚、邻苯三酚、邻苯二酚和对苯二酚,包括两种或多种上述任一种的混合物。还包括稠环酚,例如萘酚(例如,1-萘酚、2-萘酚等)和类似化合物。优选的萜酚树脂(A2)是由苯酚和一种或多种α-蒎烯、β-蒎烯和柠檬烯的共聚形成的那些。
萜酚树脂(A2)的分子量可以根据所使用的单体、反应条件以及许多其它因素而变化,但通常使用重均分子量(Mw)为至少400g/mol、优选至少500g/mol、更优选至少600g/mol、甚至更优选至少700g/mol,且至多3000g/mol、优选至多2500g/mol、更优选至多2000g/mol、甚至更优选至多1500g/mol、还更优选至多1000g/mol的萜酚树脂(A2)。
萜酚树脂(A2)可以基于其软化点(SP)进行分类,例如根据如上所述的环球软化点法(例如,根据通过引用将其全部并入本文的JIS B7410)。在一些实施方式中,萜酚树脂(A2)的软化点为至少60℃,优选至少80℃,优选至少90℃,优选至少100℃,优选至少105℃,更优选至少110℃,甚至更优选至少115℃,还更优选至少120℃;且至多160℃,优选至多155℃,优选至多150℃,优选至多145℃,优选至多140℃,更优选至多135℃,甚至更优选至多130℃,还更优选至多125℃。
羟值(OHV)被定义为中和1克含有游离羟基的化学物质乙酰化所吸收的乙酸所需的氢氧化钾的毫克数。因此,萜酚树脂(A2)的羟基值或相对羟基含量的测量与萜酚树脂(A2)中的酚类化合物的含量直接相关,较高的羟基值表示共聚物中酚类化合物掺入量较高(萜烯掺入量较低)。羟值可根据日本工业标准JIS K 0070:1992“化学产品的酸值、皂化值、酯值、碘值、羟值和不皂化物的测试方法”进行测定。
所公开的喷墨油墨中使用的萜酚树脂(A2)的羟值例如可以在从10mgKOH/g到150mgKOH/g的范围内变化。然而,就开封行为和与溶剂体系(B)的相容性而言,优选萜酚树脂(A2)具有至少10mgKOH/g、优选至少15mgKOH/g、优选至少20mgKOH/g、优选至少22mgKOH/g、优选至少24mgKOH/g、优选至少25mgKOH/g、优选至少28mgKOH/g、优选至少30mgKOH/g、优选至少32mgKOH/g、优选至少34mgKOH/g、更优选至少36mgKOH/g、甚至更优选至少38mgKOH/g、还更优选至少40mgKOH/g,且至多80mgKOH/g、优选至多75mgKOH/g、优选至多70mgKOH/g、优选至多65mgKOH/g、优选至多60mgKOH/g、更优选至多55mgKOH/g、甚至更优选至多50mgKOH/g、还更优选至多45mgKOH/g的羟值,其中最优选羟值(OHV)为20至60mgKOH/g。
可任选地单独或组合用于本文的喷墨油墨中的合适的萜酚树脂(A2)的实例包括但不限于可从Yasuhara Chemical Co.Ltd.获得的YS POLYSTER产品,例如YS POLYSTERU130(OHV=25mgKOH/g;SP=130℃)、YS POLYSTER U115(OHV=30mgKOH/g;SP=115℃)、YSPOLYSTER T160(OHV=60mgKOH/g;SP=160℃)、和YS POLYSTER T145(OHV=65mgKOH/g;SP=145℃),以及可从DRT/Pinova获得的DERTOPHENE产品,如DERTOPHENE T(OHV=20-50mgKOH/g;SP=95℃;Mw=700g/mol)、DERTOPHENE T105(OHV=40mgKOH/g;SP=105℃;Mw=700g/mol)、DERTOPHENE T115(OHV=50mgKOH/g;SP=120℃;Mw=700g/mol)、和DERTOPHENE T160(OHV=60mgKOH/g;SP=160℃;Mw=约1000g/mol)。特别优选的萜酚树脂(A2)为DERTOPHENE T160。
除了萜烯树脂(A1)和任何任选的萜酚树脂(A2)之外,喷墨油墨可以任选地含有其它粘合剂树脂/增粘剂/粘合剂物质,基于喷墨油墨的总重量,其量为至少0.1wt.%,优选至少0.5wt.%,优选至少1wt.%,更优选至少1.5wt.%,甚至更优选至少2wt.%,还更优选至少2.5wt.%;且至多10wt.%,优选至多9wt.%,优选至多8wt.%,优选至多7wt.%,优选至多6wt.%,更优选至多5wt.%,甚至更优选至多4wt.%,还更优选至多3wt.%。这种额外的树脂、粘合剂、增粘剂或粘合剂物质可以包括但不限于:
-松香树脂,例如源自树胶松香(gum rosin)、木松香和妥尔油松香((tall oilrosin))的松香树脂(其主要成分为树脂酸,如松香酸、长叶松酸、新松香酸、海松酸、异海松酸和/或脱氢松香酸),包括通过酯化、氢化(包括部分氢化)、二聚和/或其它修饰/官能化(例如,通过与不饱和二酸如马来酸或富马酸/酸酐的Diels-Alder反应,羧酸还原为相应的醛/醇,双键异构化,脱氢,氧化,歧化等)改性上述松香而形成的松香树脂。示例性的松香树脂包括但不限于:(1)松香酯树脂,例如主要由与醇(如甘油、季戊四醇、乙二醇、二甘醇、三乙二醇、甲醇等)反应的松香酸型或海松酸型树脂酸构成的松香酯,并任选地被氢化或部分氢化,特别提到哈利玛化学公司(Harima Chemicals,Inc.)提供的HARIESTER产品,分别可从伊士曼(Eastman)获得的STAYBELITE ESTER 10-E和PERMALYN 6110,可从荒川化学工业公司(Arakawa Chemical Industries,Ltd.)获得的SUPER ESTER A-125、SUPER ESTER A-75、PENSEL D-125、PINECRYSTAL KE-359,以及可从Pinova获得的FORAL 85、FORAL 105、HERCOLYN产品、PEXALYN产品和PENTALYN产品;(2)氢化酸性松香,例如FORAL AX和FORALDX,分别可从Pinova获得;(3)部分氢化的酸性松香,例如可从Eastman获得的STAYBELITERESIN-E,以及分别可从PINOVA获得的STAYBELITE和STAYBELITE A;(4)二聚松香,例如可从Eastman获得的POLY-PALE部分二聚松香;和(5)官能化松香树脂,例如经马来酸酐改性的松香的酯(例如甘油酯)或经受羧酸还原条件的松香,特别提到分别可从Eastman获得的LEWISOL 28-M和Abitol-E氢化氢化枞醇;
-酚醛树脂(即酚类化合物与甲醛的共聚物),例如可从DIC Corp.获得的酚醛清漆树脂(novolak resin)如PHENOLITE TD-2131和PHENOLITE TD-2090;
-聚酰胺树脂,例如可从巴斯夫日本有限公司(BASF Japan Ltd.)获得的VERSAMID725、744、756、759,可从Sanho Chemical Co.Ltd.获得的TOHMIDE 90、92、394-N,以及可从Evonik获得的SUNMIDE 550、554、615A、638、640;
-环氧树脂,包括磺酰胺改性的环氧树脂,例如可从Rit-Chem获得的AD-PRO MTS;
-(甲基)丙烯酸酯和苯乙烯/(甲基)丙烯酸树脂,例如可从BASF获得的JONCRYL63、JONCRYL 67、JONCRYL 586、JONCRYL 611、JONCRYL 682、JONCRYL 693,可从PalmerHolland获得的PARALOID DM-55和PARALOID B-66,可从Dow Chemical,USA获得的PARALOIDB-72,以及可从Lucite Inc.获得的ELVACITE 2013;
-聚氨酯树脂,例如由(i)多元醇和(ii)二异氰酸酯之间的反应形成的聚氨酯树脂,其中(i)多元醇包括但不限于:乙二醇、丙二醇(propylene glycol)、丙二醇(propanediol)、丁二醇、聚乙二醇、聚丙二醇、聚四氢呋喃二醇、3-甲基-1,5-戊二醇、1,9-壬二醇、聚酯多元醇(如聚乙二醇己二酸酯二醇、聚乙二醇琥珀酸酯二醇,聚(3-甲基-1,5-戊二醇己二酸酯)二醇、聚(3-甲基-1,5-戊二醇对苯二甲酸酯)二醇、碳酸酯多元醇),(ii)二异氰酸酯包括但不限于:2,4-甲苯二异氰酸酯、2,6-甲苯二异氰酸酯、4,4-二苯基甲烷二异氰酸酯、六亚甲基二异氰酸酯和异佛尔酮二异氰酸酯;例如可从Lubrizol获得的PERMAX200、PERMAX 202和SANCURE 20025F;
-聚乙烯醇缩丁醛树脂,例如可从Kuraray America,Inc.获得的PIOLOFORM BN 16和MOWITAL B20H;
-聚羟基苯乙烯树脂,例如来自DuPont的聚(对羟基苯乙烯);
-乙烯基树脂,例如可从陶氏化学公司(Dow Chemical Company)获得的UCARVYHH、VMCH、VMCA和VAGF,以及可从德国Wacker Chemie AG获得的VINNOL E15/45、H14/36、E15/45M和E16/40A;
-甲醛树脂,包括磺酰胺改性甲醛树脂,例如对甲苯磺酰胺甲醛树脂、三聚氰胺甲醛树脂、磺酰胺改性三聚氰胺甲醛树脂;
-纤维素酯树脂,例如可从Eastman获得的乙酸丁酸纤维素(CAB-551-0.01);
-以及聚酯、磺化聚酯、树胶、纤维素醚、硝酸纤维素树脂、聚马来酸酐、缩醛聚合物、苯乙烯/丁二烯共聚物、酮醛树脂和聚酮树脂;
-等等,包括它们的混合物。
在一些实施方式中,除了萜烯树脂(A1)和任何任选的萜酚树脂(A2)之外,喷墨油墨实质上不含额外的粘合剂树脂/增粘剂/粘合剂物质,例如上面提到的那些。在一些实施方式中,喷墨油墨包含萜烯树脂(A1)和萜酚树脂(A2)的组合,并且优选实质上不含额外的树脂、粘合剂、增粘剂或粘合剂物质。在一些实施方式中,萜烯树脂(A1)是所公开的喷墨油墨中存在的唯一树脂。在一些实施方式中,喷墨油墨实质上不含松香树脂。在一些实施方式中,喷墨油墨实质上不含松香酯树脂、部分氢化酸性松香、二聚松香和其它官能化/改性松香树脂。
(B)溶剂体系
在许多使用溶剂基油墨的印刷工艺中,特别是在热喷墨打印中,选择合适的溶剂体系可能会影响印刷工艺的可靠性、打印油墨产品的性能/外观以及整个印刷工艺的效率。例如,在热喷墨打印中,溶剂体系的选择可以1)在喷射过程中有助于气泡的形成,从而产生可靠的喷墨,2)通过改变溶剂和各种喷墨油墨组分之间的相互作用动力学来影响喷墨油墨的稳定性/挥发性,从而影响开封行为、结块和/或墨滴轨迹,3)在干燥后,即使溶剂可能不再存在或可能以较少的量存在,也会通过溶剂体系和其它喷墨油墨组分之间的相互作用力影响打印图像的粘附性、耐摩擦性和光密度特性,4)影响施加后的干燥时间或干燥施加油墨所需的设备,和/或5)影响液滴动力学。
鉴于上述,本文特别优选具有包括一种或多种(B1)酮溶剂的溶剂体系(B)的喷墨油墨。酮溶剂(B1)的包含可以有助于喷墨油墨组分的溶剂化,提供与萜烯树脂(A1)的极性兼容性以实现所需的开封行为,并且提供具有可接受的挥发性的喷墨油墨以达到干燥时间的目的。
在喷墨油墨中使用的酮溶剂(B1)的量可以广泛变化,例如,基于喷墨油墨的总重量,为至少1wt.%,优选至少3wt.%,优选至少5wt.%,优选至少10wt.%,优选至少15wt.%,优选至少20wt.%,优选至少25wt.%,优选至少30wt.%,优选至少35wt.%,更优选至少40wt.%,甚至更优选至少45wt.%,还更优选至少50wt.%;且至多90wt.%,优选至多85wt.%,优选至多80wt.%,优选至多75wt.%,更优选至多70wt.%,更优选至多65wt.%,甚至更优选至多60wt.%,还更优选至多55wt.%。
优选的酮溶剂(B1)是那些沸点低于120℃,优选低于115℃,优选低于110℃,优选低于105℃,优选低于100℃,优选低于95℃,更优选低于90℃,甚至更优选低于85℃,还更优选低于80℃的酮溶剂。当使用沸点不大于上述上限的酮溶剂(B1)时,可以实现快速干燥时间和有利的开封时间。
酮溶剂(B1)可以含有3个、4个、5个或6个碳原子。在公开的喷墨油墨中可以单独或组合使用的酮溶剂的实例包括但不限于:丙酮、甲基乙基酮(MEK)、3-戊酮、甲基正丙基酮、甲基异丙基酮、乙基异丙基酮和甲基异丁基酮,优选甲基乙基酮。
所公开的喷墨油墨的溶剂体系(B)也用(B2)二氧杂环戊烷配制。二氧杂环戊烷(1,3-二氧杂环戊烷)是一种杂环缩醛,化学式为(CH2)2O2CH2。令人惊讶地发现,加入二氧杂环戊烷(B2)可以改善喷墨油墨的喷射距离,能够在例如8-15mm的喷射距离下产生可读图像。另一方面,本文所述的不含二氧杂环戊烷的喷墨油墨不能在超过4mm喷射距离提供可读图像。
在不受理论约束的情况下,认为二氧杂环戊烷通过密度和表面张力因素的结合改变喷出的喷墨墨滴的液滴动力学来影响喷射距离。例如,与甲基乙基酮(25℃时为0.805g/mL)等酮溶剂相比,二氧杂环戊烷具有相对较高的密度(25℃时为1.06g/mL),并且据信这种较高的密度为喷墨墨滴提供了更精确的方向性和稳定性,以对抗气流、湍流,和/或打印间隙内的涡流,否则可能对液滴位置产生负面影响。此外,与甲基乙基酮(25℃时为24.0mN/m)等酮溶剂相比,二氧杂环戊烷具有相对较高的表面张力(25℃时为34.3mN/m),且据信较高的表面张力提供了更球形和空气动力学的墨滴,其可以在保持所期望的墨滴位置的情况下行进更远的距离。除了液滴动力学之外,还发现二氧杂环戊烷在与所公开的喷墨油墨中树脂(A)的溶解度/相容性方面是独特的溶剂。
基于喷墨油墨的总重量,适合于获得所需喷射距离的二氧杂环戊烷(B2)的量可以为至少2wt.%,优选至少4wt.%,优选至少5wt.%,优选至少10wt.%,优选至少15wt.%,优选至少20wt.%,优选至少25wt.%,优选至少30wt.%,优选至少35wt.%,更优选至少40wt.%,甚至更优选至少45wt.%,还更优选至少50wt.%;且至多90wt.%,优选至多85wt.%,优选至多80wt.%,优选至多75wt.%,优选至多70wt.%,更优选至多65wt.%,甚至更优选至多60wt.%,还更优选至多55wt.%。
在优选实施方式中,酮溶剂(B1)和二氧杂环戊烷(B2)一起构成喷墨油墨中使用的溶剂体系(B)的大部分,即基于溶剂体系(B)的总重量,酮溶剂(B1)和二氧杂环戊烷(B2)的组合重量可以为至少50wt.%,优选至少60wt.%,更优选至少70wt.%,优选至少80wt.%、优选至少90wt.%,优选至少95wt.%,优选至少96wt.%。
关于酮溶剂(B1),优选喷墨油墨的二氧杂环戊烷(B2)与酮溶剂(B1)的重量比((B2):(B1))为自0.05:1,优选自0.07:1,优选自0.1:1,优选自0.3:1,优选自0.5:1,更优选自0.7:1,甚至更优选自0.9:1,还更优选自1:1,且至多30:1,优选至多25:1,优选至多20:1,优选至多15:1,优选至多10:1,更优选至多5:1,甚至更优选至多3:1,还更优选至多2:1。
关于萜烯树脂(A1),优选喷墨油墨的二氧杂环戊烷(B2)与萜烯树脂(A1)的重量比((B2):(A1))为至少5:1,优选至少10:1,优选至少20:1,优选至少30:1,优选至少40:1,优选至少50:1,优选至少55:1,更优选至少60:1,甚至更优选至少65:1,还更优选至少70:1;且至多100:1,优选至多95:1,优选至多90:1,更优选至多85:1,甚至更优选至多80:1,还更优选至多75:1。
溶剂体系(B)还可任选地包含二醇醚(B3),以进一步提高开封性能而不显著恶化油墨干燥时间。二醇醚(B3)可以是单烷基醚、二烷基醚、单烷基单酯醚或它们的组合,优选二醇醚(B3)是单烷基单酯醚,即其中一个羟基醚化而另一个羟基酯化了的二醇化合物。二醇醚(B3)可以含有至少3个碳原子,优选至少4个碳原子,更优选至少5个碳原子,甚至更优选至少6个碳原子;且至多12个碳原子,优选至多10个碳原子,更优选至多8个碳原子。
在一些实施方式中,溶剂体系(B)可以用二醇醚(B3)的混合物配制,例如,第一二醇醚和第二二醇醚的重量比为至少1:5,优选至少1:4,更优选至少1:3,甚至更优选至少1:2,还更优选至少1:1;且至多5:1,优选至多4:1,更优选至多3:1,甚至更优选至多2:1。
可任选地包含在所公开的喷墨油墨中的二醇醚(B3)的可接受的实例包括但不限于:乙二醇单甲醚、乙二醇单乙醚、乙二醇单异丙基醚、乙二醇正丙基醚、乙二醇单叔丁基醚、乙二醇单丁基醚、乙二醇单异丁基醚、二甘醇单甲醚、丙二醇单甲醚、丙二醇单乙醚、丙二醇单叔丁基醚、丙二醇单正丙基醚、丙二醇单异丙基醚、丙二醇单正丁基醚、双丙二醇单甲醚、乙二醇单正丁基醚乙酸酯、丙二醇甲醚乙酸酯、二甘醇单正丁基醚乙酸酯、二乙二醇单乙醚乙酸酯、乙二醇二甲醚、二甘醇二甲醚、二乙二醇甲乙醚、二乙二醇二乙醚、二丙二醇二甲醚、二丙二醇单正丙基醚及其混合物。
就在不显著延长油墨干燥时间的情况下改善喷墨油墨的开封性能而言,优选二醇醚(B3)的沸点低于214℃,优选低于210℃,更优选低于205℃,甚至更优选低于200℃,还更优选低于195℃。
鉴于以上内容,优选乙二醇单正丁基醚乙酸酯、乙二醇单甲醚、丙二醇单甲醚、乙二醇单正丙基醚和丙二醇单正丙基醚,特别提及乙二醇单正丁基醚乙酸酯。
当使用时,基于喷墨油墨的总重量,二醇醚(B3)在喷墨油墨中的存在量可以为至少0.1wt.%,优选至少0.3wt.%,优选至少0.5wt.%,优选至少0.7wt.%,更优选至少1wt.%,甚至更优选至少1.5wt.%,还更优选至少2wt.%;且至多20wt.%,优选至多15wt.%,更优选至多10wt.%,甚至更优选至多5wt.%,还更优选至多3wt.%。酮溶剂(B1)与二醇醚(B3)的重量比可以针对所需的干燥时间和开封时间进行调节,但通常为至少1:1,优选至少2:1,更优选至少5:1,甚至更优选至少10:1,还更优选至少15:1;且至多50:1,优选至多40:1,更优选至多30:1,甚至更优选至多25:1,还更优选至多20:1。
溶剂体系(B)还可以任选地包含(B4)醇溶剂。醇溶剂(B4)的包含可能有助于喷墨油墨组分的溶剂化,特别是当使用萜酚树脂(A2)时,并且有助于喷射性,以及其它益处。
醇溶剂(B4)可以含有至少1个碳原子、优选至少2个碳原子、更优选至少3个碳原子,和至多8个碳原子、优选至多6个碳原子、更优选至多4个碳原子。优选的醇溶剂(B4)是沸点低于120℃、优选低于115℃、优选低于110℃、更优选低于105℃、甚至更优选低于100℃、还更优选低于98℃的醇溶剂。
可在公开的喷墨油墨中单独或组合使用的醇溶剂的合适实例包括但不限于:甲醇、乙醇、1-丙醇、2-丙醇、1-丁醇、2-丁醇、2-戊醇、3-戊醇和叔戊醇,特别提及1-丙醇。
当使用时,基于喷墨油墨的总重量,醇溶剂(B4)可以以至少0.1wt.%、优选至少0.3wt.%、优选至少0.5wt.%、更优选至少0.7wt.%、甚至更优选至少0.9wt.%、还甚至优选至少1wt.%,且至多20wt.%、优选至多15wt.%、更加优选至多10wt.%、更优选至多5wt.%、甚至更优选至多3wt.%、还更优选至多2wt.%的量存在于喷墨油墨中。虽然醇溶剂(B4)的量可以调节,例如,以提供所需的溶剂化水平,但优选的喷墨油墨的萜烯树脂(A1)与醇溶剂(B4)的重量比((A1):(B4))为至少1:5,优选至少1:4,更优选至少1:3,甚至更优选至少1:2,还更优选至少1:1;且至多5:1,优选至多4:1,更优选至多3:1,甚至更优选至多2:1。
其它有机溶剂可任选地用作本文的溶剂体系(B)的一部分,其实例包括但不限于:醚(非二醇醚),包括含有4至8个碳原子的醚(例如,二乙醚、二丙基醚、甲基叔丁基醚、二丁基醚、二噁烷和四氢呋喃);酯,包括具有3至8个碳原子的酯(例如,乙酸甲酯、乙酸乙酯、乙酸正丁酯、乳酸甲酯、乳酸乙酯);烷烃(如戊烷、己烷和庚烷);等等;以及其两种或多种的混合物。当存在时,基于喷墨油墨的总重量,其它有机溶剂的含量可以至多为20wt.%,优选至多为15wt.%,优选至多为10wt.%,优选至多为5wt.%,更优选至多为4wt.%,甚至更优选至多为2wt.%,还更优选至多为1wt.%。
在优选实施方式中,喷墨油墨实质上不含沸点高于220℃的溶剂,优选不含沸点高于210℃的溶剂,更优选不含沸点高于200℃的溶剂,甚至更优选不含沸点高于195℃的溶剂。在一些实施方式中,喷墨油墨实质上不含沸点为120℃以上的酮溶剂,其实例包括但不限于3-己酮、甲基正丁基酮和环己酮。在一些实施方式中,喷墨油墨实质上不含二醇醚(B3)。在一些实施方式中,喷墨油墨实质上不含醇溶剂(B4)。在优选实施方式中,溶剂体系(B)由酮溶剂(B1)、二氧杂环戊烷(B2)、二醇醚(B3)和醇溶剂(B4)组成。
在优选实施方式中,本公开的喷墨油墨实质上是非水性的,这意味着除了源自环境条件的偶然量的水分之外,没有水被添加到喷墨油墨中。在这种情况下,基于喷墨油墨的总重量,喷墨油墨可以具有低于1wt.%、优选低于0.5wt.%、优选低于0.1wt.%、更优选低于0.05wt.%、甚至更优选低于0.01wt.%的水,还甚至更优选为0wt.%。
表面活性剂(C)
本公开的喷墨油墨可任选地包含(C)表面活性剂,例如,可以在不牺牲喷墨油墨开封和喷射距离性能的情况下,提供抗阻塞、油墨接受、平整、抗凹陷、增加的表面滑移和/或基材润湿性能,以及其它优点。当使用时,基于喷墨油墨的总重量,表面活性剂(C)的用量可为至少0.001wt.%,优选至少0.005wt.%,优选至少0.01wt.%,优选至少0.015wt.%,优选至少0.02wt.%,优选至少0.04wt.%,更优选至少0.06wt.%,甚至更优选至少0.08wt.%,还更优选至少0.1wt.%;且至多4wt.%,优选至多3wt.%,优选至多2wt.%,优选至多1wt.%,优选至多0.8wt.%,优选至多0.6wt.%,更优选至多0.4wt.%,甚至更优选至多0.3wt.%,还更优选至多0.2wt.%。
本文中可单独或组合使用的表面活性剂(C)的实例包括但不限于:
-聚硅氧烷,包括有机改性硅酮(例如烷基、芳基和/或芳烷基改性硅酮),例如SILTECH C-32,可从Siltech Corporation获得;COATOSIL 1211C和3573,分别可从Momentive获得;KF-410(芳烷基改性的聚二甲基硅氧烷),可从Shin-Etsu Chemical Co.获得;以及BYK-322和BYK-323(芳烷基改性的聚(二甲基硅氧烷-共-甲基烷基硅氧烷)),分别可从BYK Additives&Instruments获得;
-丙烯酸硅酮共聚物,如KP-541、KP-543、KP-545、KP-550和KP-575(接枝有聚二甲基硅氧烷侧链的丙烯酸聚合物,可从Shin-Etsu Chemical Co.,Ltd.获得),以及BYK-3550(可从BYK Japan K.K.获得);
-聚醚改性硅酮,包括具有由含有一个或多个聚醚侧链和任选一个或多个脂肪烷基侧链的直链或支链聚二甲基硅氧烷骨架形成的悬垂接枝结构的嵌段共聚物的聚醚改性硅酮;
-含氟聚合物如FC-4430和FC-4432,可从3M公司获得;
-可光交联的硅酮丙烯酸酯或硅酮聚醚丙烯酸酯,例如TEGO RAD 2100、TEGO RAD2200、TEGO RAD 2250、TEGO RAD 2300(硅酮聚醚丙烯酸酯),每种可从Evonik Industries获得,以及BYK-UV 3500和3530,可从BYK获得;
-聚丙烯酸酯,包括聚丙烯酸酯共聚物和交联聚合物,例如BYK-381和BYK-361N(聚丙烯酸酯共聚物),分别可从BYK获得,PEMULEN EZ-4U(丙烯酸酯/C10-C30烷基丙烯酸酯交联聚合物)和PEMULEN TR-2(丙烯酸/C10-C30烷基丙烯酸酯交联共聚物),各自可从Lubrizol获得;
-炔二醇和炔二醇基双子表面活性剂,如SURFYNOL SEF和DYNOL表面活性剂,可从Evonik Industries获得;
-聚硅氧烷基双子表面活性剂,例如TEGO TWIN 4100,可从Evonik Industries获得;
-非离子聚醚,例如作为基材润湿表面活性剂,例如可从Evonik Industries获得的TEGO WET 510(亲水性聚醚基材湿润表面活性剂);
-脂肪酸的酰胺或单烷醇酰胺,包括脂肪酸的烷氧基化单链烷醇酰胺,例如椰子脂肪酸单乙醇酰胺和与2-20摩尔环氧乙烷反应的椰子脂肪酸单乙醇酰胺;
-醚,例如烷氧基化C1-C22醇,包括烷氧基化脂肪醇,例如分别可从Stepan获得的BIO-SOFT N-600(C12-C13醇乙氧基化物)、MAKON DA-4(乙氧基化异癸醇)、MERPOL SE(醇乙氧基化物)和POLYSTEP TD-6(乙氧基化十三烷醇),环氧乙烷/环氧丙烷共聚物,烷氧基化烷基酚,以及烷基多糖苷(APG),例如由脂肪醇和葡萄糖之间的反应制备的烷基多糖苷;
-脂肪酯如乙氧基化和/或丙氧基化脂肪酸(例如,具有2至40摩尔环氧乙烷的蓖麻油)、烷氧基化甘油酯(例如,PEG-24甘油单硬脂酸酯)、二醇酯及其衍生物、单甘油酯、聚甘油酯、多元醇酯、和山梨糖醇/山梨糖醇酯,如山梨糖醇单月桂酸酯(例如,可从Kao获得的EMASOL L-10V)和聚山梨醇酯,包括单、双或三脂肪酸酯化的聚山梨醇酯,如可从Stepan获得的TOXIMUL SEE-340(乙氧基化山梨醇酐三油酸酯(20));和
-脂肪醇的糖苷,例如可从Clariant获得的PLANTASENS NATURAL EMULSIFIERHE20(鲸蜡硬脂基葡萄糖苷(cetearyl glucoside),山梨坦橄榄油酸酯(sorbitanolivate))。
当喷墨油墨用表面活性剂(C)配制时,特别优选的表面活性剂是聚醚改性硅酮。聚醚改性硅酮可以是具有悬垂接枝结构的嵌段共聚物,其包括(i)硅酮骨架(主链)和(ii)连接到硅酮骨架的一个或多个聚醚侧链,以及任选地(iii)连接到硅酮骨架的一个或多个脂肪烷基侧链或由这些组成。因此,只要至少有一个聚醚侧链连接到硅酮骨架上,该材料就满足“聚醚改性硅酮”的定义,而不管其它侧链类型(例如,脂肪烷基侧链)是否也连接到硅酮主链上。优选地,除了聚醚侧链和任选的脂肪烷基侧链之外,在聚醚改性硅酮中不存在其它侧链。如本文所述,“侧链”不是如线性嵌段共聚物(例如A-B-A结构)中那样的硅酮骨架的延续,而是作为悬垂接枝物连接到硅酮骨架(主链)上,从而在硅酮骨架上形成分支点,侧链通过共价键从硅酮骨架延伸。优选的聚醚改性硅酮是不可水解的,即其中侧链通过Si-C键连接到硅酮骨架上。
<(i)硅酮骨架>硅酮骨架可以基于任何具有可变分子量的线性或支链结构的有机硅聚合物或低聚物(聚有机硅氧烷),其可以由适当官能化的硅烷的聚合和/或缩聚形成,并且其具有聚硅氧烷骨架结构(硅原子通过氧原子连接在一起,-Si-O-Si-),其中,烷基、芳基和/或芳烷基直接键合到(四价)硅原子上。例如,聚有机硅氧烷骨架可以是线性结构,包括但不限于聚二甲基硅氧烷(二甲基硅氧烷)骨架(其中骨架中的每个硅原子直接键合到两个甲基)、聚(二甲基硅氧烷-共-甲基苯基硅氧烷)骨架、聚(二甲基硅氧烷-共-二苯基硅氧烷)骨架、和聚(二甲基硅氧烷-共-甲基烷基硅氧烷)骨架;或支链结构,特别提及聚二甲基硅氧基乙基二甲基硅氧烷。
<(ii)聚醚侧链>聚醚改性硅酮含有至少一种聚醚侧链,其基于聚亚烷基二醇低聚物或聚合物,例如由一种或多种环氧烷的开环聚合形成的那些,其中最优选环氧乙烷(EO)、环氧丙烷(PO)和/或环氧丁烷(BO),包括共聚物,例如其嵌段共聚物。优选地,聚醚侧链是从硅酮骨架延伸的聚乙二醇或聚乙二醇-聚丙二醇共聚物,更优选地,上述聚醚侧链为聚乙二醇侧链(仅由环氧乙烷EO形成)。
通常可以使用各种长度的聚醚侧链,典型地,每个侧链的环氧烷单元的摩尔数为至少2、优选至少3、更优选至少4、甚至更优选至少5、还更优选至少6,且至多50、优选至多40、优选至多30、优选至多20、优选至多15、更优选至多12、甚至更优选至多10个、还更优选至多9,特别优选每侧链3至10摩尔、优选4至9摩尔的环氧乙烷(EO)单元。
此外,存在的任何聚醚侧链都可以是未封端(uncapped)的(其中与硅酮主链相反的聚醚侧链末端终止于-H,形成末端羟基官能团),或者可以被具有1、2、3或4个碳原子的烷基封端(形成末端烷基醚基),特别提及甲基、乙基、丙基和丁基。
<(iii)脂肪烷基侧链>聚醚改性硅酮还可以任选地用一个或多个脂肪烷基侧链改性,例如含有至少8个碳原子、优选至少10个碳原子、更优选至少12个碳原子,且至多22个碳原子、优选至多20个碳原子、更优选至多18个碳原子、甚至更优选至多16个碳原子、还更优选至多14个碳原子的那些。示例性的脂肪烷基侧链基团包括但不限于:癸酰基(capryl)、壬基、癸基、十一烷基、月桂基、十三烷基、肉豆蔻基、十五烷基、鲸蜡基、棕榈油基(palmitoleyl)、十七烷基、硬脂基、油烯基(oleyl)、二十烷基和山嵛基,特别提及的是月桂基、肉豆蔻基、鲸蜡基和硬脂基,优选月桂基。
在一些实施方式中,聚醚改性硅酮是具有由含有一个或多个聚醚侧链的线性聚二甲基硅氧烷骨架形成的悬垂接枝结构的嵌段共聚物,例如由式(I-A)表示。
其中:
o为0或正整数,例如至少1,优选至少2,更优选至少3,甚至更优选至少4,还更优选至少5;且至多500,优选至多400,优选至多300,更优选至多200,甚至更优选至多100,还更优选至多50;
p表示含有聚醚侧链的构成单元的数量,并且是正整数,例如至少1个,优选至少2个,更优选至少3个,甚至更优选至少4个,还更优选至少5个;且至多100个,优选至多80个,优选至多60个,更优选至多40个,甚至更优选至多20个,还更优选至多10个;且
A是由式(II)表示的含聚醚的基团
-(CH2)w-〇-(CH2CH2O)n-(CH2CH(CH3)O)m-Z (II)
其中:
w为至少2、优选至少3,且至多6、优选至多5、更优选至多4、甚至更优选w为3;
n为0或至少1的整数、优选至少2、更优选至少3、甚至更优选至少4,且至多30、优选至多20、更优选至多10、甚至更优选至多9,还更优选n为3至10;
m为0或至多30的整数,优选至多10、优选至多9、优选至多5、更优选至多2、甚至更优选至多1、还更优选m为0;且
Z是H或具有1至4个碳原子的烷基,优选为H(未封端)。
在一些实施方式中,聚醚改性硅酮是具有由含有一个或多个聚醚侧链和一个或更多个脂肪烷基侧链的支链聚二甲基硅氧烷骨架形成的悬垂接枝结构的嵌段共聚物,例如由式(I-B)表示。
其中:
o、p和A如上所述;
B是脂肪烷基,优选具有至少10个碳原子、优选至少12个碳原子,且至多18个碳原子,优选至少16个碳原子、优选至少14个碳原子的脂肪烷基,特别提及月桂基、肉豆蔻基、鲸蜡基和硬脂基;
q表示含有脂肪烷基侧链的构成单元的数量,并且是正整数,例如至少1、优选至少2、更优选至少3、甚至更优选至少4、还更优选至少5,且至多50、优选至多40、优选至多30、更优选至多20、甚至更优选至多10、还更优选至多5;
r表示聚二甲基硅氧烷骨架中的支化,并且是正整数,例如至多50、优选至多40、优选至多30、优选至多20、优选至多10、优选至多5、更优选至多3、甚至更优选至多2、还甚至更优选1的正整数;
x是正整数,例如至少1、优选至少2、更优选至少3、甚至更优选至少4、还更优选至少5,且至多200、优选至多150、优选至多100、更优选至多75、甚至更优选至多50、更优选至多30、甚至更优选至多20、还更优选至多10;且
y为至少2且至多6,优选为2。
可用于所公开的喷墨油墨中的聚醚改性硅酮的合适实例包括但不限于分别可从Shin-Etsu Chemical Co.获得的KF-6013(PEG-9二甲基硅氧烷,未封端,HLB=10.0)、KF-6015(PEG-3二甲基硅氧烷,未封端,HLB=4.5)、KF-6017(PEG-10二甲基硅氧烷,未封端,HLB=4.5)和KF-6038(月桂基PEG-9聚二甲基甲硅氧基乙基二甲基硅氧烷,未封端,HLB=3.0)、以及可从BYK Additives&Instruments获得的BYK-307(聚醚改性的聚二甲基硅氧烷)。
在一些实施方式中,本公开的喷墨油墨实质上不含表面活性剂(C),例如上面列出的那些。
(D)着色剂
本领域普通技术人员容易理解,一种以上着色剂(D)可任选地包含在喷墨油墨中,以提供可用于各种打印目的的彩色油墨,并且喷墨油墨不限于任何特定颜色。任何着色剂(D)都可以用于喷墨油墨中以提供所需的颜色,包括染料、颜料、它们的混合物等,只要着色剂(D)可以溶解或分散在喷墨油墨中。合适的颜色包括:例如,青色、品红色、黄色和关键色(黑色)(“CMYK”)、白色、橙色、绿色、浅青色、浅品红色、紫色等,包括专色(spot colors)和印刷色(process colors)。通常,基于喷墨油墨的总重量,着色剂(D)的用量可以为至少0.1wt.%、优选至少0.5wt.%,优选至少1wt.%,优选至少2wt.%,优选至少3wt.%,更优选至少5wt.%,甚至更优选至少7wt.%,还更优选至少10wt.%;且至多20wt.%,优选至多18wt.%,更优选至多16wt.%,甚至更优选至多14wt.%,还更优选至多12wt.%。
喷墨油墨可以用各种染料配制,特别优选有机染料,例如可从Orient ChemicalIndustries获得的OIL BLACK 860和金属络合物染料。
喷墨油墨可以用各种无机颜料和/或有机颜料配制。除了为喷墨油墨提供颜色之外,这种颜料还能够提高打印图像的耐光性、耐候性等。
(E)添加剂
除了已经提到的组分之外,喷墨油墨还可以任选地用各种添加剂(E)配制以改善各种油墨特性和性能。例如,喷墨油墨可以在本领域适当的水平内任选地含有一种或多种抗结块剂、稳定剂、保湿剂、安全标签剂或本领域普通技术人员已知的其它喷墨油墨添加剂。
制作方法
本文所述喷墨油墨的实施方式可以通过本领域普通技术人员已知的任何合适的技术来制备,例如通过以任何顺序将(A1)萜烯树脂和任何期望的任选成分(例如,(A2)萜酚树脂、(C)表面活性剂、(D)着色剂、和/或添加剂(E))、与包括(B1)酮溶剂和(B2)二氧杂环戊烷以及任选的(B3)二醇醚和/或(B4)醇溶剂的合适的溶剂体系(B)混合,并在20-100℃的温度下搅拌、搅动和/或均质化合适的时间以形成均匀溶液。
在一个实验例中,可通过首先将萜烯树脂(A1)与酮溶剂(B1)和二氧杂环戊烷(B2)以及任何任选的树脂(例如,萜酚树脂(A2))、任选的醇溶剂(B4)、任选的表面活性剂(C)或其它任选的添加剂(E)在容器中组合,然后搅拌至少10分钟、优选至少15分钟、优选至少20分钟、优选至少25分钟、优选至少30分钟、优选至少35分钟、优选至少40分钟、优选至少45分钟。然后,当使用二醇醚(B3)时,可将其加入所得混合物中,并随后搅拌至少10分钟、优选至少15分钟、优选至少20分钟、优选至少25分钟。然后,着色剂(D)可以作为最终组分在持续混合的情况下加入,然后溶液可以混合至少10分钟、优选至少15分钟、优选至少20分钟、优选至少25分钟、优选至少30分钟、优选至少35分钟、优选至少40分钟、优选至少45分钟,以提供喷墨油墨。然后可以将所得的喷墨油墨放置到打印墨盒中,例如,由Funai Co.制造的FUNAITIJ墨盒,或者适合于酮基油墨的其它打印头。
性能
本文公开的喷墨油墨具有延长的开封时间,例如通过打印细线图像(例如条形码)(1mm*1cm,细线,单色位图)、将喷墨油墨暴露于空气(开封墨盒)达特定时间(例如30秒、1分钟、10分钟、60分钟等)、重新打印相同的细线图像来测量,以及将开封之后的重新打印的图像与原始图像进行比较,以确定在细线图像中是否发生了线条的损失/线清晰度的损失。如果在测试的时间间隔内没有出现线条损失/线条清晰度损失,则对喷墨油墨在该时间间隔内的开封评级为“良好”。如果在测试的时间间隔内有1-2条线损失/损失清晰度,但还不足以显著影响细线图像的清晰度或可读性,则对喷墨油墨在该时间间隔内予以“可接受”的开封评级。如果在测试的时间间隔内超过2条线损失/损失清晰度,则喷墨油墨在该时间间隔内被归类为“不好”。合适的喷墨油墨是当开封(即暴露于空气)30秒或更长、优选1分钟或更长、更优选10分钟或更长、甚至更优选30分钟或更长、还甚至更优选60分钟或更长时达到“可接受”或“良好”开封分类的油墨。
本文公开的喷墨油墨还具有长喷射距离的特征。喷墨油墨的喷射距离可以通过在打印头和基材之间增加距离的情况下打印测试图像并评估每个距离处的图像质量来测量。这可以包括以各种喷射距离(例如,2mm、4mm、6mm、8mm和10mm)打印诸如字母数字序列的图像,并且在图像清晰度、边缘轮廓和准确的液滴位置方面对打印图像的质量进行视觉评估。如果打印的图像清晰可读,边缘轮廓清晰,液滴位置准确,则喷墨油墨在测试的喷射距离中被评为“良好”喷射距离。如果打印的图像可读,但有一些模糊性、边缘轮廓的轻微损失和/或液滴位置精度的轻微损失,则喷墨油墨在测试的喷射距离中被评为“可接受”喷射距离等级。如果打印的图像不可读,由于图像缺乏清晰度、边缘轮廓不清晰和/或液滴位置不准确,则喷墨油墨在测试的喷射距离中被评为“不好”的喷射距离。优选喷墨油墨为对于至少1mm、优选至少2mm、优选至少3mm、优选至少4mm、优选至少5mm、优选至少6mm、优选至少7mm、更优选至少8mm、甚至更优选至少9mm,还更优选至少10mm,且至多15mm、优选至多14mm、优选至多13mm、优选至多12mm的喷射距离保持“良好”或“可接受”的喷射距离评价的油墨。
所公开的喷墨油墨的另一个优点是,它们可以容易地针对光密度进行调节和调整,以满足消费者需求、特定应用的需求等。油墨的光密度可以通过打印实心块图像(例如,1cm*10cm)和用分光光度计读取光密度来测量(例如,X-rite eXact,密度/TVI模式,由X-rite销售)。由于光密度是被拉入打印表面的反射或吸收光的测量值,因此光密度值是无量纲的。产生光密度读数低于1.90的图像的喷墨油墨被认为提供低光密度图像,而那些提供光密度读数为1.90以上的喷墨油墨则被认为提供高光密度图像。本公开的典型喷墨油墨提供具有至少1.90、优选至少2.00、优选至少2.10、优选至少2.20、优选至少2.30、优选至少2.40、优选至少2.50,且至多2.70、或优选至多2.60的光密度的图像,尽管根据需要也可以产生高于或低于这些范围的光密度值。
打印制品
喷墨油墨可以打印在各种基材上,包括三维零件以及以卷筒形式提供的平板或卷材(web),用于制造各种各样的打印制品。虽然平坦基材是用于形成打印制品的合适基材,但本公开的一个特别优点是,所公开的具有长喷射距离能力的喷墨油墨能够在复杂的三维基材上形成打印图像,例如径向、弯曲、锯齿状、波纹状、凹槽状、镶边、和/或那些具有结构化表面(例如,颗粒表面)的基材,由于油墨必须行进很长的距离才能到达复杂表面的所有部分,因此所有这些基材都是众所周知的困难基材。打印制品可适用于美术、纺织品、包装(例如,食品包装、药品包装等)、彩票、直邮、商业形式和出版行业,其实例包括标签或标记、彩票、出版物、包装(如,食品包装、药品包装、泡罩包装(blister packaging)、其它各种柔性包装等)、折叠纸箱、硬质容器(例如,塑料杯或桶、玻璃容器、金属罐、诸如PET瓶、广口瓶和管的瓶子)、信封、波纹板、销售点展示等。特别优选的打印制品是具有布置在打印制品的复杂三维部分上的干燥形式的喷墨油墨的那些打印制品,例如,其中打印图像位于塑料容器的凹槽或褶皱部分上,或者位于金属罐的凹圆顶形底部上。
喷墨油墨可以打印在多孔(或可穿透)基材上,其实例包括但不限于无涂层纸、木材、膜、波纹板(褶皱纸板/纤维板)和织物(包括但不局限于编织织物、无纺织物和箔层压织物)。
喷墨油墨也可以打印在非多孔(或不可穿透的基材)上,例如,各种塑料、玻璃、金属(例如,钢、铝等)和/或非穿透纸(例如,涂布纸,例如清漆涂布纸),包括但不限于模制塑料或金属部件以及塑料或金属膜的平板或卷。实例包括那些含有聚酯例如聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、双轴取向聚苯乙烯(OPS)、聚烯烃例如聚乙烯(PE)、聚丙烯(PP)、取向聚丙烯(OPP)和双轴取向聚丙烯(BOPP)、聚乳酸(PLA)、尼龙和取向尼龙、聚氯乙烯(PVC)、三乙酸纤维素(TAC)、聚碳酸酯、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯(ABS)、聚缩醛、聚乙烯醇(PVA)的基材、涂布纸如清漆涂布纸以及金属如钢和铝等。
形成打印图像的方法
通过喷墨打印,当从称为打印头的液滴产生装置将精确的点图案喷射到打印介质上时,就形成了所需的打印图像。打印头具有精确形成的喷嘴阵列,所述喷嘴阵列位于喷嘴板上并附接到喷墨打印头基板。喷墨打印头基板包括通过与一个或多个储墨器流体连通来接收喷墨油墨的发射室阵列。每个发射室都有一个电阻元件,称为发射电阻,位于喷嘴对面,以使喷墨油墨在发射电阻和喷嘴之间汇集。每个电阻器元件通常是电阻材料的焊盘,尺寸例如约为35μm×35μm。打印头由称为打印墨盒或喷墨笔的外包装保持和保护。在特定电阻器元件通电时,喷墨油墨的墨滴通过喷嘴朝向打印介质排出。墨滴的喷发通常在微处理器的控制下,微处理器的信号通过电迹线传送到电阻器元件,从而在打印介质上形成字母数字和其它图像图案。由于喷嘴很小,通常直径为10μm至40μm,因此需要最大限度地减少堵塞的油墨。特别地,由于热喷墨(TIJ)是开放式大气打印头设计(喷嘴喷孔对大气开放,并且喷孔处没有允许墨水加压的阀密封),因此TIJ打印在间歇打印期间的性能一直不佳,其中开封时间(打印空闲时间)导致喷嘴内和喷嘴周围的油墨过早干燥。
在本公开的一个或多个实施方式中,本公开提供了一种通过热喷墨打印头将喷墨油墨喷施于基材的表面上并干燥喷墨油墨来形成打印图像的方法。本文所述的喷墨油墨的使用克服了通常与热喷墨工艺相关的短开封时间(溶剂损失速率太快)的问题,同时也使得能够从比传统喷墨打印系统所能实现的更远的喷射距离应用喷墨油墨。
喷墨打印领域的普通技术人员已知的任何按需滴式打印头都可以用作本方法中的打印单元,包括连续打印头、热打印头、静电打印头和声学打印头,优选使用热打印头(具有热转换器)。典型的参数,例如打印分辨率、打印速度、打印头脉冲加热温度、驱动电压和脉冲长度,可以根据打印头的规格进行调整。通常适用于本文方法的打印头的液滴尺寸在2至80pL的范围内,液滴频率在10至100kHz的范围内。例如,通过将驱动电压设置为8.0至9.5伏,打印速度设置为300英尺/分钟,脉冲升温温度设置为25至45℃,并且脉冲长度设置为0.7-2.5微秒,可以获得高质量的打印,尽管也可以使用高于或低于这些描述的值并且仍然获得令人满意的打印。适用于所公开方法的一个非限制性打印头实例是由Funai Co.制造的FUNAI TIJ墨盒。
在施加之后,将喷墨油墨干燥。在一些实施方式中,例如通过使用加热器,可以施加外部加热以干燥所施加的喷墨油墨。然而,优选不施加外部热量以促进干燥或提高干燥速度。因此,在优选实施方式中,通过允许所施加的喷墨油墨在环境条件下(在空气中,在约23℃下)干燥30秒或更短、优选25秒或更短、更优选20秒或更短、甚至更优选15秒或更短、还更优选10秒或更短以实现干燥,而不使用例如加热器的外部热源。此外,本公开的方法不需要能量固化(例如,UV或电子束固化)。一旦所施加的油墨被认为是干燥的,就可以施加进一步的喷墨油墨涂层,或者可以根据需要执行本领域普通技术人员已知的任何处理步骤。
还应当认识到,在应用喷墨油墨之前,可以在本文的方法中任选地采用基材表面处理,例如电晕处理、室温等离子体处理和火焰处理,以改善打印制品特性,例如油墨粘附性。这种基材表面处理的参数可以根据待打印的基材、所使用的特定喷墨油墨、所应用的打印方法以及所打印制品的期望性质和应用而变化很大。
以下实验例旨在进一步说明喷墨油墨,而不旨在限制权利要求的范围。
实验例
材料
EB醋酸酯是乙二醇单正丁基醚醋酸酯(b.p.192℃),可从Eastman获得。PICCOLYTEA25是一种由α-蒎烯制成的萜烯树脂(环球SP=22-28℃),可从Pinova获得。DERTOPHENET160是一种萜酚树脂(OHV=60mgKOH/g;SP=160℃;Mw=约1000g/mol),可从DRT/Pinova获得。BYK-307是聚醚改性的聚二甲基硅氧烷表面活性剂,可从BYK Additives&Instruments获得。OIL BLACK 860是一种有机染料,可从Orient Chemical Industries获得。
喷墨油墨评价方法
打印样品制备
喷墨油墨实验例通过Funai Co.制造的FUNAI TIJ墨盒进行评价。使用与FUNAI相关的热打印技术来评价油墨(XiJet制造的软件和硬件,Kirk Rudy制造的运输台)。
光密度评价
为了评价光密度,所使用的打印条件如下:
-打印基材:表格2C不透明图表上的白色区域,这是一张有黑白封条的不透明图表,外形尺寸为7-5/8×10-1/4英寸(194×260mm),可从Leneta Company,Inc.获得。
-打印分辨率:300dpi*300dpi(垂直*水平)
-预发射(Pre Fire)500nsec
-停滞时间1700nsec
-主发射(Main Fire)1400nsec
-电压9.0V
-脉冲加热关闭
-打印图像;100%占空比(1cm*10cm,单色位图,实心块图像)
打印实心块打印图像,并使用X-rite销售的X-rite eXact,密度/TVI模式分光光度计测量图像的光密度。
开封时间评价
为了评价开封时间,所使用的打印条件如下:
-印刷基材:普通(无涂层)纸
-打印分辨率:300dpi*300dpi(垂直*水平)
-预发射(Pre Fire)500nsec
-停滞时间1700nsec
-主发射1400nsec
-电压9.0V
-脉冲加热关闭
-打印图像:100%占空比(1mm*1cm,单色位图,细线图像)(例如见图2)
打印细线图像以确认打印图像中没有缺失或不清楚的线(表示喷嘴堵塞或缺失)。确认后,将打印头开封一段特定时间(30秒、1分钟、10分钟或60分钟),然后使用相同的细线图像重新打印。检查重新打印的细线图像(经过特定时间后),以确定是否发生了线条损失/线条清晰度损失。如果没有出现线条损失/线条清晰度损失,则喷墨油墨在该时间间隔内被予以“良好”的开封评级。如果在测试的时间间隔内有1-2条线损失/损失清晰度,但不足以显著影响测试时间间隔内细线图像的清晰度或可读性,则喷墨油墨在该时间间隔内被予以“可接受”的开封评级。如果在测试的时间间隔内有超过2条线损失/损失清晰度,则喷墨油墨在该时间间隔内被归类为“不好”。合适/理想的喷墨油墨是在每个测试时间间隔内开封(即暴露在空气中)时达到“可接受”或“良好”的开封分类的油墨。
喷射距离评价
为了评价喷射距离,使用的打印条件如下:
-印刷基材:普通(无涂层)纸
-打印分辨率:300dpi*300dpi(垂直*水平)
-预发射500nsec
-停滞时间1700nsec
-主发射1400nsec
-电压9.0V
-脉冲加热关闭
-打印头和基材之间的测试距离(喷射距离):2mm、4mm、6mm、8mm、10mm
-打印图像:100%占空比(例如见图1)
○字母数字序列,其内容如下:
Kao Collins Inc.
1201Edison Drive,
Cincinnati,OH 45216
将字母数字序列以不同的测试喷射距离打印到基材上,并且对所得的打印图像进行视觉评估在测试喷射距离处的图像质量,并根据表1进行评级。合适/理想的喷墨油墨是那些在至少8mm的喷射距离下达到“良好”或“可接受”喷射距离评价的油墨。
表1.喷射距离评价
喷墨油墨实验例
表2中给出了实验例喷墨油墨。每种成分的量以相对于喷墨油墨的总重量(100%)的重量百分比表示。
*表示该实验例是比较实验例。
准备方法
为了制备实验例油墨,首先将树脂和任何表面活性剂与上述甲乙酮(MEK)、二氧杂环戊烷和1-丙醇的组合混合,并通过机械搅拌器混合至少30分钟。然后将EB醋酸酯加入混合物中并混合至少15分钟。然后将染料加入混合物中并混合至少30分钟以获得喷墨油墨。然后通过Funai Co.制造的FUNAI TIJ墨盒对喷墨油墨实验例进行评价。
表2.喷墨油墨实验例1-9
*表示该实验例是比较实验例
喷墨油墨性能
从表3可以看出,甲乙酮、二氧杂环戊烷和萜烯树脂的组合在喷射距离和开封时间方面提供了显著的效果(实验例1-5、8和9)。相反,不含二氧杂环戊烷而配制的喷墨油墨在喷射距离方面表现不佳,仅在2至4mm的短喷射距离下实现可读图像,并在6-10mm范围内得到不可接受的图像质量(实验例6)。
就二氧杂环戊烷的量而言,发现20.90-81.00wt.%范围内的负载量提供了长喷射距离和优异的开封行为(实验例1-4、8和9)。将二氧杂环戊烷的量降低至5.90wt.%保持了良好的开封行为,并导致喷射距离能力略微降低(实验例5,8mm喷射距离),尽管如此,仍远优于缺乏二氧杂环戊烷的喷墨油墨。
还发现,并不是所有的树脂都可与MEK/二氧杂环戊烷溶剂体系相容,那些用萜酚树脂配制但没有萜烯树脂的喷墨油墨,在每个测试的开封时间间隔下都表现出较差的开封行为(实验例7)。此外,不含表面活性剂(实验例8)或不含萜酚树脂(实验例9)配制的油墨保持了理想的开封和喷射距离性能。
表3.喷墨油墨实验例1-9的评价
如果本文规定了数值限制或范围,则包括端点。此外,数值限制或范围内的所有值和子范围都被明确地包括在内,就像明确地写出来一样。
如本文所用,单词“一个”和“一种”等具有“一个或多个”的含义。
无论是否明确阐述,本公开还设想了“包括呈现在本文中的实施方式或元素”、“由呈现在本文中的实施方式或元素构成”和“实质上由呈现在本文中的实施方式或元素构成”的其它实施方式。
显然,根据上述教导,本发明的许多修改和变化是可能的。因此,应当理解,在所附权利要求的范围内,本发明可以以不同于本文具体描述的方式来实施。
与详细阐述的内容相同,以上提及的所有专利和其它参考文献通过该参考文献全部并入本文。
Claims (20)
1.一种喷墨油墨,其中,
包含:
(A1)萜烯树脂;和
(B)溶剂体系,其包含(B1)沸点低于120℃的酮溶剂、和(B2)二氧杂环戊烷。
2.根据权利要求1所述的喷墨油墨,其中,
基于所述喷墨油墨的总重量,所述萜烯树脂(A1)以0.1-10wt.%的量存在。
3.根据权利要求1所述的喷墨油墨,其中,
所述萜烯树脂(A1)是由α-蒎烯制成的均聚物。
4.根据权利要求1所述的喷墨油墨,其中,
基于所述喷墨油墨的总重量,所述酮溶剂(B1)以1-90wt.%的量存在。
5.根据权利要求1所述的喷墨油墨,其中,
所述酮溶剂(B1)是甲乙酮。
6.根据权利要求1所述的喷墨油墨,其中,
基于所述喷墨油墨的总重量,所述二氧杂环戊烷(B2)以2-90wt.%的量存在。
7.根据权利要求1所述的喷墨油墨,其中,
所述二氧杂环戊烷(B2)与所述酮溶剂(B1)的重量比(B2):(B1)为0.05:1-30:1。
8.根据权利要求1所述的喷墨油墨,其中,
所述二氧杂环戊烷(B2)与所述萜烯树脂(A1)的重量比(B2):(A1)为5:1-100:1。
9.根据权利要求1所述的喷墨油墨,其中,
所述溶剂体系(B)还包含(B3)二醇醚。
10.根据权利要求9所述的喷墨油墨,其中,
基于所述喷墨油墨的总重量,所述二醇醚(B3)以0.1-20wt.%的量存在。
11.根据权利要求1所述的喷墨油墨,其中,
所述溶剂体系(B)还包含(B4)醇溶剂。
12.根据权利要求11所述的喷墨油墨,其中,
基于所述喷墨油墨的总重量,所述醇溶剂(B4)以0.1-20wt.%的量存在。
13.根据权利要求1所述的喷墨油墨,其中,
还包含(A2)萜酚树脂。
14.根据权利要求13所述的喷墨油墨,其中,
基于所述喷墨油墨的总重量,所述萜酚树脂(A2)以0.1-10wt.%的量存在。
15.根据权利要求1所述的喷墨油墨,其中,
还包含(C)表面活性剂。
16.根据权利要求15所述的喷墨油墨,其中,
基于所述喷墨油墨的总重量,所述表面活性剂(C)以0.001-4wt.%的量存在。
17.根据权利要求15所述的喷墨油墨,其中,
所述表面活性剂(C)是聚醚改性硅酮。
18.根据权利要求1所述的喷墨油墨,其中,
还包含(D)着色剂。
19.一种打印制品,其中,
包括:
基材和设置在所述基材上的权利要求1所述的喷墨油墨的干燥形式。
20.一种在基材上形成打印图像的方法,其中,
包括:
用热喷墨打印头将权利要求1所述的喷墨油墨喷施于所述基材上;和
干燥所述喷墨油墨。
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Citations (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0570724A (ja) * | 1991-02-25 | 1993-03-23 | Dainippon Ink & Chem Inc | ジエツトプリンター用インキ |
| CN1243274A (zh) * | 1998-01-23 | 2000-02-02 | 株式会社东芝 | 可消除的影像形成材料的消除方法 |
| WO2010042104A1 (en) * | 2008-10-06 | 2010-04-15 | Hewlett-Packard Development Company, L.P. | A fast-drying, solvent-based inkjet ink composition and method and system for printing such ink |
| US20130035428A1 (en) * | 2011-08-02 | 2013-02-07 | Xerox Corporation | Phase Change Inks Containing Oxazoline Compounds and Polyterpene Resins |
| JP2014172224A (ja) * | 2013-03-06 | 2014-09-22 | Mimaki Engineering Co Ltd | インクジェットプリンタ、プリント方法、およびインク |
| US20160272827A1 (en) * | 2012-11-15 | 2016-09-22 | Markem-Imaje Holding | Ink composition for continuous deflected ink jet printing notably on substrates made of organic polymers |
| CN108431142A (zh) * | 2015-11-18 | 2018-08-21 | 卡博特公司 | 喷墨油墨组合物 |
| JP2018177899A (ja) * | 2017-04-07 | 2018-11-15 | セイコーエプソン株式会社 | 水系インクジェットインク組成物、インクジェット記録方法およびインクジェット記録装置の制御方法 |
| JP2020055996A (ja) * | 2018-09-28 | 2020-04-09 | 株式会社リコー | インク、インク収容容器、印刷方法、及びインクジェット印刷装置 |
Family Cites Families (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4638328A (en) * | 1986-05-01 | 1987-01-20 | Xerox Corporation | Printhead for an ink jet printer |
| US5302631A (en) * | 1991-02-25 | 1994-04-12 | Dainippon Ink And Chemicals, Inc. | Ink for jet printer |
| JP2000001642A (ja) * | 1998-06-15 | 2000-01-07 | Arakawa Chem Ind Co Ltd | 印刷インキ用バインダーおよび印刷インキ |
| FR2796959B1 (fr) * | 1999-07-30 | 2001-11-02 | Imaje Sa | Composition d'encre pour l'impression par jet d'encre |
| JP2003012999A (ja) * | 2001-04-25 | 2003-01-15 | Nippon Paper Industries Co Ltd | ハイソリッドプライマー用バインダー樹脂組成物 |
| US7045269B2 (en) * | 2003-03-10 | 2006-05-16 | Eastman Kodak Company | Method for forming images using negative working imageable elements |
| JP2005187745A (ja) * | 2003-12-26 | 2005-07-14 | Marktec Corp | 荷電制御型インクジェットプリンター用インク |
| US9718997B2 (en) * | 2013-11-13 | 2017-08-01 | R.R. Donnelley & Sons Company | Battery |
| EP3350268A1 (en) * | 2015-09-15 | 2018-07-25 | Videojet Technologies Inc. | High adhesion tij ink |
| JP7455356B2 (ja) * | 2020-01-17 | 2024-03-26 | ユニオンケミカー株式会社 | インクジェットインク |
-
2021
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-
2022
- 2022-04-11 TW TW111113612A patent/TW202302773A/zh unknown
Patent Citations (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0570724A (ja) * | 1991-02-25 | 1993-03-23 | Dainippon Ink & Chem Inc | ジエツトプリンター用インキ |
| CN1243274A (zh) * | 1998-01-23 | 2000-02-02 | 株式会社东芝 | 可消除的影像形成材料的消除方法 |
| WO2010042104A1 (en) * | 2008-10-06 | 2010-04-15 | Hewlett-Packard Development Company, L.P. | A fast-drying, solvent-based inkjet ink composition and method and system for printing such ink |
| US20130035428A1 (en) * | 2011-08-02 | 2013-02-07 | Xerox Corporation | Phase Change Inks Containing Oxazoline Compounds and Polyterpene Resins |
| US20160272827A1 (en) * | 2012-11-15 | 2016-09-22 | Markem-Imaje Holding | Ink composition for continuous deflected ink jet printing notably on substrates made of organic polymers |
| JP2014172224A (ja) * | 2013-03-06 | 2014-09-22 | Mimaki Engineering Co Ltd | インクジェットプリンタ、プリント方法、およびインク |
| CN108431142A (zh) * | 2015-11-18 | 2018-08-21 | 卡博特公司 | 喷墨油墨组合物 |
| JP2018177899A (ja) * | 2017-04-07 | 2018-11-15 | セイコーエプソン株式会社 | 水系インクジェットインク組成物、インクジェット記録方法およびインクジェット記録装置の制御方法 |
| JP2020055996A (ja) * | 2018-09-28 | 2020-04-09 | 株式会社リコー | インク、インク収容容器、印刷方法、及びインクジェット印刷装置 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
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