膠乳和相關的噴墨油墨的制作方法
【專利說明】月父字L和相關的噴墨油墨
【背景技術】
[0001] 符號和其它平面藝術應用的數字噴墨印刷正日益取代絲網印刷和其它類似的印 刷技術。用于大篇幅印刷的數字油墨提供良好的圖像質量、耐久性和持久性。雖然許多在 使用的油墨為溶劑基的，但是近年來致力于用水基油墨取代溶劑基油墨。許多介質基底為 非多孔的涂料紙或聚合物膜如乙烯基膜。
[0002] 水性油墨在非多孔介質上的耐久性提出了挑戰。油墨需要潤濕并粘附至寬范圍的 基底，具有良好的耐磨損性和抗劃傷性，抵抗水、清潔液和溶劑的侵襲，并具有良好的戶外 耐氣候性。通過并入由乳液聚合制成的某些噴墨相容膠乳聚合物分散體，水性噴墨油墨的 耐久性已經有了很大改善。當作為噴墨油墨的一部分進行印刷時，油墨的膠乳組分可以在 介質表面上形成膜，截留并保護疏水印刷膜內的著色劑。
[0003] 這是說，雖然膠乳微粒可改善印刷品的耐久性，但當它們通過熱噴墨印刷頭進行 印刷時經受嚴峻的熱剪切條件，導致噴嘴可靠性問題。此外，這些聚合物趨于隨著時間的推 移從油墨中沉淀出來，因此，在許多儲存條件中往往是不穩定的。因此，繼續需要提供具有 改善的穩定性和耐久性的膠乳微粒，其用于在多種介質類型上進行印刷并具有各種印刷體 系結構。
【具體實施方式】
[0004] 已經認識到，噴墨油墨可包括使用膠乳微粒（該膠乳微粒旨在使用非聚氨酯組分 模擬聚氨酯結構）連同蠟乳化液一起，以提供優異的印刷耐久性特性。據此，本文描述的 噴墨油墨組合物和相關方法可包括混合的低Tg聚合物鏈（strands)和高Tg聚合物鏈，以 提供獨特的膠乳結構。應該注意的是，當討論本發明油墨和方法時，這些討論的每一個可被 認為是適用于這些實施方式中的每一個，無論其是否明確地在那個實施方式的上下文中討 論。因此，例如，在討論噴墨油墨中的膠乳微粒時，該膠乳微粒也可用于制造噴墨油墨的方 法中，反之亦然。
[0005] -般而言，聚氨酯膠乳微粒在包括優異的抗劃傷性的印刷應用中提供期望的特 性。然而，已經認識到，噴墨油墨可包括蠟和制造的非聚氨酯膠乳微粒，該制造的非聚氨酯 膠乳微粒具有模擬聚氨酯分散微粒的結構，從而在不使用聚氨酯材料的情況下提供優異的 抗劃傷性。為此，本發明的發明人已經發現，通過合成具有混合的低Tg聚合物鏈和高Tg聚 合物鏈的乙烯基膠乳微粒，乙烯基單體可用于模擬在聚氨酯聚合物中發現的軟微區和硬微 區，并且這種膠乳微粒可以和提供優異印刷結果的最小量的蠟乳化液一起配制到噴墨油墨 中。
[0006] 鑒于以上，噴墨油墨可包括油墨載劑、蠟和膠乳微粒。一般而言，膠乳微粒可包括 多個混合在一起的離散的（discrete)聚合物鏈，包括Tg低于50°C的低Tg聚合物鏈和Tg 在50°C或以上的高Tg聚合物鏈。另外，在一個實例中，高Tg聚合物鏈的Tg可比低Tg聚合 物鏈的Tg高至少50°C。噴墨油墨也可包括著色劑。在一方面中，著色劑可為顏料。在一個 具體的方面中，顏料可賦予油墨色彩。
[0007] 一般而言，本發明的噴墨油墨包括蠟。蠟乳化液從許多銷售商商購可得，例 如Keim-Additec、Lubrizol、Michelman和BYK Chemie。用于本發明的錯乳化液包括但 不限于：Lubrizol:Liquilube?411、Liquilube?405、Liquilube?488、Liquilube?443、 Liquilube?454 ;Michelman:ME80825、ME48040、ME98040M1、ME61335、ME90842、ME91240、 ML160；Keim-Addituc:Ultralube?E-521/20>Ultralube?E-7093>Ultralube?7095/l> Ultralube?E-8046、Ultralube?E-502V>Ultralube?li-842N:Byk:Aquacer?2650, Aquacer?507、Aquacer? m Aquacer?515、Aquacer?537、Aquaslip?671、 Aquaslip?942。
[0008] 在一個實例中，蠟可具有范圍為60°C至110°C的熔點。一般而言，蠟可具有范圍為 50nm至600nm的粒徑。在一個實例中，蠟可具有范圍為200nm至300nm的粒徑。一般而言， 蠟可以以范圍為0. 25wt%至5wt%的濃度存在于油墨中。在一個實例中，蠟可以以范圍為 0.5wt%至1.5wt%存在。另外，錯乳化液可與高酸性丙烯酸分散劑和水膠體相容。通過相 容，可使用本發明的蠟而不引起分散劑/水膠體尤其在長期的一段時間（在環境溫度下的 數周/月或在升高的溫度下如40至65°C的數天/周）后的聚集或沉淀。通過增加蠟的粒 徑、蠟的相分離或以比缺乏不穩定的材料更快的速率乳油化（creaming)，不相容性可多方 面地顯露。
[0009] 如本文討論的，膠乳微粒可包括多個混合在一起的離散的聚合物鏈，包括Tg低于 50°C的低Tg聚合物鏈和Tg在50°C或以上的高Tg聚合物鏈。高Tg聚合物鏈的Tg可比低 Tg聚合物鏈的Tg高至少50°C，且低Tg聚合物鏈的折射率可在高Tg聚合物鏈的折射率的 1 %以內。特別地，通過匹配聚合物鏈的折射率，本發明的膠乳微粒可提供優異的光澤度和 霧度。如本文所用，"膠乳微粒"或"膠乳"是指在液體中分散的離散的聚合物顆粒。在一個 實例中，膠乳微粒可分散在液體載劑中以形成油墨。在一方面中，油墨可為噴墨油墨并可進 一步包括著色劑。
[0010] 低Tg聚合物鏈可由多種共聚單體制備。該多種共聚單體一般包括2種或更多種 單體。高Tg聚合物鏈可由與制備低Tg聚合物鏈時使用的相同單體但以不同的比例制備。 在一個實例中，低Tg聚合物鏈可由兩種單體以80:20至50:50的比例范圍聚合，且高Tg聚 合物鏈可由相同的單體以40:60至5:95的比例范圍聚合。軟聚合物鏈與硬聚合物鏈的比 例可從50:50至10:90變化。改變比例可提供不同的Tg。通過使用相同的共聚單體，聚合 物鏈可具有類似的折射率；通過使用三種共聚單體，聚合物的折射率可以以甚至更大的精 確度控制，同時控制Tg。在一個實例中，低Tg聚合物鏈的折射率可在高Tg聚合物鏈的折射 率的1%以內。在一方面中，低Tg聚合物鏈的折射率可在高Tg聚合物鏈的折射率的0.5% 以內。另外，可以選擇多種共聚單體以在聚合時具有在另一組共聚單體的折射率的1%以 內的折射率，或在一方面中，在聚合時具有在另一組共聚單體的折射率的〇. 5%以內的折射 率。
[0011] 一般而言，低Tg聚合物鏈和高Tg聚合物鏈具有不同的Tg以使所得膠乳微粒提供 類似于聚氨酯顆粒的硬微區和軟微區。在一個實例中，低Tg聚合物鏈的Tg可低于20°C。 在一方面中，Tg可低于0°C。在另一個實例中，高Tg聚合物鏈的Tg可為90°C或以上。在 一方面中，Tg可高于100°C。另外，低Tg聚合物鏈和高Tg聚合物鏈之間Tg的差異一般為 至少50°C。在一個實例中，差異可為至少70°C。在一方面中，差異可為至少90°C，在另一方 面中，可為至少l〇〇°C。
[0012] 在本發明聚合物鏈中使用的單體可為乙烯基單體。在一個實例中，單體可選自由