用于液體噴射印刷的油墨組合物的制作方法
【專利說明】用于液體噴射印刷的油墨組合物
[0001] 本發明涉及一種用于標記各種支撐物和物體的油墨組合物，其性質特別適用于非 常多種類的支撐物、基底和物體，特別是柔性支撐物、基底和物體的液體噴射標記或印刷， 稱為"噴墨"印刷或標記。
[0002] 噴墨印刷是眾所周知的技術，它使能夠進行在高速下各種物體的印刷、標記或裝 飾，且在這些物體和印刷裝置間無接觸，和可任意改變的信息，例如條形碼、保質期等的印 刷、標記或裝飾，即使在非平面的支撐物上。
[0003] 噴墨印刷系統可分為兩個主要類型：DOD(按需噴墨）或CIJ(連續噴墨）。
[0004] "按需噴墨"噴射噴涂、印刷、投射可通過被稱為"氣泡"噴墨，通過被稱為"壓電" 噴墨，通過被稱為"閥"噴墨或最后通過被稱為"熱熔"或相變噴墨進行。
[0005] 在氣泡噴墨的情況下，油墨在噴嘴附近被汽化，所述汽化導致位于汽化油墨的電 阻器和噴嘴之間的少量油墨噴出。在壓電噴墨的情況下，由致動器帶來的急劇的壓力變化 引起油墨液滴的噴出，所述致動器通過晶體或壓電晶體的電激勵移動并位于噴嘴附近。
[0006] 在"熱熔"噴墨的情況下，油墨是無溶劑的并被加熱到其熔點之上。
[0007] 因此，按需噴墨印刷可在環境溫度下進行，其是壓電噴墨，閥噴墨或氣泡噴墨的情 況，或在高溫下，例如在約60°C至130°C，其是被稱為"熱熔"（HM)或相變噴墨的情況。
[0008] 連續偏轉的噴墨噴涂、印刷、投射在于在壓力下將油墨發送至含壓電晶體的腔內， 所述油墨以噴射的形式通過孔（噴嘴）從所述腔內逃離。所述壓電晶體，以確定的頻率振 動，導致噴墨中的壓力擾動，所述噴墨震蕩并逐漸分解為球形液滴。如果油墨是導電的，沿 著油墨被打破的地點的噴射的路徑放置的電極，被稱為"帶電電極"，使得可能給予所述液 滴靜電電荷。由此帶電的滴狀物在電場中偏轉，并使能夠印刷。
[0009] 對所有類型的噴墨技術，油墨的粘度在投射溫度下非常低，典型地為1-20CPS，并 且這些技術可因此為具備沉積低粘度油墨的技術。
[0010] 通過噴射進行的油墨的投射保證了以高生產線速度在不一定是平面的、平的物體 上無接觸標記，且具有任意改變信息的可能性。
[0011] 適合于通過噴射投射的油墨組合物需要滿足該技術的固有的一定數量的標準，除 了其他方面，涉及粘度、在用于清潔的溶劑中的溶解度、成分的相容性、被標記的支撐物的 適當的潤濕性等，和在連續偏轉的噴墨情況下的導電性。
[0012] 此外，這些油墨需要快速干燥，能夠在噴嘴附近流動或保持不動而不阻塞噴嘴，具 有極好的噴射方向穩定性，且也能夠使印刷頭易于清潔。
[0013] 組成用于連續偏轉的噴墨式噴墨的現有油墨的成分是有機或礦物產品；這些是著 色材料，例如染料或顏料，樹脂或粘合劑，在一種或多種或多或少揮發性的溶劑中，或水中， 任選地一種或多種提供導電性的鹽以及多種添加劑。
[0014] 組成用于按需噴墨（DOD)式噴墨的現有油墨的成分是有機和礦物產品；染料或顏 料，樹脂或粘合劑，在一種或多種或多或少揮發性的溶劑中，或水中，以不同于那些用于連 續偏轉的噴墨的油墨的比例，但是導電性不是必要的。
[0015] 在用于"熱熔"噴墨的油墨的情況下，油墨不含有在環境溫度下為液體的溶劑，而 是含有上文已詳細說明的的在投射溫度下為液體的有機產品，如低分子量的蠟和樹脂。通 常選擇這些低分子量的蠟和樹脂使得在投射溫度下油墨的粘度為2-25mPa. s。
[0016] 這些用于噴'墨的油墨，除了用于"熱恪"噴'墨的油墨的洛劑，最常見由含如下物質 的混合物組成：一方面，多數量的揮發性且不是很粘性的溶劑，以能夠使標記非常快的干燥 和調整粘度至它們所需的值，例如I-IOmPa. s，和，另一方面，更少量的干燥更緩慢的較大粘 性且較小揮發性的溶劑，以在印刷設備停止階段過程中避免油墨在噴嘴中干燥（參見，專 利或專利申請 US-A-4, 155, 767、WO-A-9214794、WO-A-9214795 和 US-A-4, 260, 531)。
[0017] 最經常使用的揮發性溶劑是低分子量的醇類、酮類或酯類，如在專利 US-A-4, 567, 213和US-A-5, 637, 139中所示。在這些溶劑中，可被引用的基本地為甲醇、乙 醇、1-丙醇和2-丙醇、丙酮、甲基乙基酮（"1^1(")、甲基異丁基甲酮、乙酸乙酯和四氫呋喃。
[0018] 所述添加劑包含：
[0019] -軟化干燥的油墨膜的增塑劑，并且其能夠改善油墨在被標記的支撐物上的粘附 性和內聚力。
[0020] -能夠分散顏料的分散劑。這樣的分散劑通過立體效應和/或靜電效應使顏料穩 定，取決于它們是否可被離子化和取決于溶劑的極性。
[0021] -抑制由提供導電性的某些鹽，例如氯化物類鹽引起的腐蝕的試劑（參見文件 EP-A-0510752, US-A-5, 102, 458)。
[0022] -保護油墨抗細菌或其他微生物增殖的添加劑：這些包括滅微生物劑、殺細菌劑、 殺真菌劑和其他試劑，特別有用于含水的油墨中。
[0023] -pH-調節緩沖劑（參見 EP-A-0735120)。
[0024] -防沫劑。
[0025] 用于噴墨的油墨還可包含改變油墨潤濕性或滲透性的表面活性劑（參見專 利US-5, 395, 431)，尤其是改變或調節靜態或動態表面張力的那些，例如來自3M公司的 Fluoradu FC 430。這樣的產品規范液滴沖擊的尺寸。由于他們，液滴的沖擊均具有相同 的直徑，不管支撐物的性質、清潔度或規則性。
[0026] 在用于連續偏轉的噴墨印刷的情況下，添加劑還包含，任選地一種或多種導電性 鹽。
[0027] 任選的導電性鹽給予油墨靜電偏轉所需的導電性。在這一點上可參考文件 US-A-4, 465, 800。然而，應當注意的是在某些情況下染料也可已向油墨提供足夠的導電性 以使不需要添加導電性鹽。
[0028] 著色材料根據它們是否分別溶于或不溶于所使用的溶劑中稱為"染料或顏料"。
[0029] 天然不溶的顏料，因此是分散的且可以是或可以不是不透明的。它們給予 油墨它的顏色、它的不透明性或特別的光學性質，例如熒光性（參見專利或專利申請 US-A-4, 153, 593、US-A-4, 756, 758、US-A-4, 880, 465、EP-A-0289141、US-A-5, 395, 432、 GB-A-2298713)。在某些情況下，所述染料自身部分也給予油墨充足的導電性以使不需要添 加導電性鹽。已知名稱為C. I.溶劑黑27、29、35和45的染料是該情況。
[0030] 粘合劑或樹脂在多數情況下通常是一種（多種）固體和聚合物，且它們的選擇取 決于它們在選定溶劑中的溶解度、它們與染料和其他添加劑的相容性、它們能夠賦予液滴 良好靜電電荷的能力，但也取決于一旦干燥它們賦予所述油墨膜的性能（參見專利或專利 申請 US-A-4, 834, 799、GB-A-2286402、US-A-5, 594, 044、US-A-5, 316, 575、WO-A-96/23844、 WO-A-95/29287)。
[0031] 它們的主要功能是賦予油墨在最大量的支撐物上，或特定的支撐物例如無孔支撐 物上的粘附性。它們也使賦予油墨適當的粘度用于形成來自噴射的液滴成為可能，且它們 賦予所得到的標記主要部分的它的耐物理和/或化學侵害的性能，例如耐摩擦和更通常的 耐磨損性能。
[0032] 與有機溶劑一起使用的聚合物是合成的或天然的，它們可能是線型聚合物，例如 松香樹脂、蟲膠樹脂、丙烯酸樹脂、甲基丙烯酸樹脂、苯乙烯樹脂、乙烯基樹脂、纖維素樹脂， 和酚醛樹脂型樹脂、聚酰胺、聚氨酯、密胺或其他的聚酯，或支鏈型聚合物例如樹枝狀聚合 物（參見 US-B2-6, 221，933)。
[0033] 顯然地，不能使用低交聯的聚合物，因為它們引起凝膠而不是溶液。
[0034] 完全交聯的聚合物例如橡膠是本質不溶于溶劑中，最多在溶劑中溶脹。另一方面， 使用可通過輻射，例如紫外線或電子束而交聯的預聚物并在沉積到支撐物上后經受交聯。
[0035] 對于在水相中的配方，聚合物為可溶的線型聚合物，或為又稱為乳膠的分散體。這 些分散體的聚合物可為線型的或為在干燥過程中可交聯的。
[0036] 用在能通過噴射投射的油墨中的聚合物或樹脂通常為相對低分子量的聚合物，因 為下面兩個主要原因：
[0037] -如果聚合物或樹脂的分子量太高，則由這些聚合物或樹脂提供的粘度非常高，并 且它們的質量非常低，