[发明专利]印刷油墨

说明书

本发明涉及印刷油墨，尤其涉及用于喷墨印刷的使用紫外辐射固化的油墨。

在喷墨印刷中，以受控方式将黑色或着色油墨的微小液滴从一个或多个储存器或印刷头通过窄的喷嘴喷射到正相对于所述储存器移动的基材上。喷射的油墨在基材上形成图像。对于高速印刷来说，油墨必须迅速地从印刷头流出，为了保证这一点，它们必须在喷射阶段具有低的粘度。在25℃下油墨粘度通常为100mPas或更小，但是通常将喷射喷嘴加热到大于环境温度(通常加热到大约40℃)以进一步降低粘度。在大多数应用中，在喷射阶段，所述粘度应该低于25mPas，优选9-15mPas。通常，当通过喷嘴喷射时，油墨在喷射温度下具有10.5mPas的粘度(油墨在环境温度下可能具有高得多的粘度)。油墨在储存器或喷嘴中还必须是抗干燥或抗结皮的。由于这些原因，对于在环境温度下或接近环境温度的应用来说，通常将喷墨油墨加以配制以包含大比例的流动液体载体或溶剂。在喷墨油墨的一个常用类型中，这一液体是水--例如参见Henry R.Kang在Journal of ImagingScience，35(3)，pp.179-188(1991)中的论文。在那些体系中，必须做出巨大的努力以确保油墨不会由于水蒸发在印刷头中干燥。在油墨的另一种常用类型中，所述液体是低沸点的溶剂或溶剂的混合物--例如，参见EP 0 314 403和EP 0 424 714。令人遗憾地，包括大比例的水或溶剂的喷墨油墨在印刷之后直至油墨干燥(通过蒸发溶剂或其吸收进入基材)才能进行处理。这一干燥过程通常是缓慢的，并且许多情况下(例如，当印刷到热敏基材如纸张上时)不能加快。

另一类喷墨油墨包含可聚合的有机化合物(称作单体)，在光引发剂的存在下，它们通过辐射(通常采用紫外(UV)光)聚合。这类油墨具有的优点是，不必蒸发液相以使印刷品干燥；而是将印刷品暴露于辐射下以使它固化或硬化，这是比在中等温度下蒸发溶剂更快的方法。

存在两种主要的可以用于UV固化方法的技术。第一种方法使用自由基类物质以引发反应性单体的聚合。这些单体可以是丙烯酸酯或甲基丙烯酸酯，如WO 97/31071中所公开那样。在此类喷墨油墨中，必须使用具有低粘度的单体。在实践中，难以找到如下的(甲基)丙烯酸酯单体或(甲基)丙烯酸酯单体的结合物：它们产生具有足够低的粘度用于喷墨印刷的油墨，同时显示良好的反应性和最终用户性能，如良好的粘附性、柔软性和耐化学物质性。已经提出了许多方法来优化油墨的反应性和机械性能，同时降低体系的粘度。例如，GB 2 371 551描述了使用乙烯基醚作为可UV固化自由基可聚合油墨中的反应性稀释剂。

用于喷墨印刷的基于自由基固化(甲基)丙烯酸酯的体系的一个限制是已固化油墨的柔软性。这一般与丙烯酸酯材料在固化后的收缩有关，此种收缩导致油墨薄膜易碎并且不适合于其中需要高柔软性的应用。对于其中要求非常低的粘度使得柔性钝化树脂(flexible passive resin)的使用极其受限的可UV固化的喷墨油墨来说，这尤其是一个问题。

在UV固化技术中使用的另一种方法是产生非常强的酸以引发反应性单体的阳离子聚合。可以用于阳离子固化的单体是，例如，环氧化物、烯丙基醚和乙烯基醚。

阳离子固化好于自由基固化的优点包括低的收缩和因此良好的粘附性和优异的柔软性。另外，阳离子体系对氧抑制不敏感，这使得基本上完全的(100％或大约100％)单体转化成为可能。这意味着阳离子技术能够比自由基技术更容易地将厚的着色的油墨薄膜固化。

已经报道了阳离子可固化的喷墨油墨。例如，JP 10-324836描述了基于染料的喷墨油墨，但是该油墨具有十分有限的耐久性。所述油墨还存在包含挥发性有机溶剂的缺陷。US 5,889,084描述了不含有机溶剂并且含有环氧化物和乙烯基醚单体的阳离子喷墨油墨。然而，虽然乙烯基醚在降低喷墨体系的粘度方面是非常有效的，但是我们发现在由阳离子聚合过程产生的酸的存在下它们容易发生水解，产生非常强烈且使人不愉快的气味。它们的使用因此极其有限。

因此，仍需要可辐射固化(主要是可UV固化)的油墨，它们具有用于喷墨印刷的足够低的粘度，并且当固化时提供柔软性并同时保持良好的固化速度和耐化学物质性。