[发明专利]基于可辐射固化聚氨酯的粘合剂分散体

说明书

一种基于可辐射固化聚氨酯的粘合剂分散体包含水和分散在水中的可辐射固化聚氨酯。该聚氨酯由下列组分形成：多异氰酸酯；具有在链的一端含有两个羟基官能团并在链的相反端不含羟基的链并具有大约500至大约5,000的数均分子量的多元醇；丙烯酸酯或甲基丙烯酸酯，所述丙烯酸酯或甲基丙烯酸酯具有至少一个羟基官能团并具有丙烯酸酯官能团或甲基丙烯酸酯官能团；具有小于600的数均分子量的醇或二醇或胺；和具有一个或两个氨基官能团的磺酸盐或磺酸。

背景

除家庭和办公用途外，喷墨技术已扩展至高速商业和工业印刷。喷墨印刷是利用电子信号控制和指导墨滴或墨流沉积在介质上的非击打式印刷方法。一些商业和工业喷墨印刷机利用固定印刷头和活动基底卷筒纸(web)以实现高速印刷。现行喷墨印刷技术涉及通过热喷射、压电压力或振荡迫使墨滴经小喷嘴喷到介质表面上。由于许多原因，包括低印刷机噪音、高速记录和多色记录能力，这种技术已成为在各种介质表面(例如纸)上记录图像的普遍方式。

详述

在喷墨印刷中，可将聚氨酯分散体添加到喷墨墨水中以改进所得印刷品的耐久性。特别地，已加入聚氨酯以改进所得印刷品的耐划伤性和耐磨性。但是，已经发现，喷墨墨水中所用的聚氨酯的量和类型可能造成喷射性能和可靠性(例如与喷嘴健康、不良开盖(decap)、低墨滴重量和降低的墨滴速度相关的问题)方面的复杂状况。此外，聚氨酯的存在可有害地影响图像品质(例如光泽度和光学密度)。例如，聚氨酯在施加至预处理固着流体(fixing fluid)时可能由于聚氨酯和预处理固着流体中的一种或多种组分之间的反应而不合意地凝结。

包含多于5％的现有聚氨酯粘合剂的许多墨水表现出不良开盖性能。本文提到的术语“开盖性能”是指喷墨墨水在长时间暴露在空气中后容易从印刷头中喷出的能力。作为在印刷机喷嘴不再正确喷射(fire)(可能由于闭塞、堵塞或来自喷嘴/喷射室的墨滴形成区的着色剂回退)之前印刷头保持无盖(uncapped)(即暴露在空气中)的时间量测量开盖时间。在要求喷射以形成可接受的优质墨滴之前热喷墨笔可保持闲置和无盖的时长被称作开盖时间或第一滴开盖时间。另一开盖量度是在特定时间间隔下使笔健康所需的喷射(spits)数。降低的开盖时间会造成差的印刷可靠性。因此，提供可接受的第一滴品质的最长开盖时间或在任何给定开盖时间下所需的最少喷射数对任何给定墨水而言是合意的。

包含本文中公开的可辐射固化聚氨酯粘合剂分散体的本文中公开的喷墨墨水的实例表现出若干合意的特征，其中一些是改进的图像品质和改进的开盖性能。特别地，当喷墨墨水间断印刷，在印刷间隔之间存在闲置和无盖期时，在介质上获得健康的(即墨滴重量和位置)正常墨滴所需的喷射(滴)数降低，例如与包含其它类型的聚氨酯分散体的墨水比较时。

改进的图像品质和改进的开盖性能被认为至少部分归因于用于形成聚氨酯粘合剂的特定多元醇和具有一个或两个氨基官能团的磺酸盐或磺酸的组合。该多元醇在聚合物链的一端包含两个羟基并在聚合物链的相反端不含羟基。在一些实例中，这种多元醇替代典型聚氨酯中所用的在聚合物链的两端都有羟基的多元醇类型。本文中公开的多元醇的一部分侧接到聚氨酯主链上并且该聚氨酯在聚合后具有梳状结构。羟基可能变成聚氨酯主链的一部分并且该多元醇的剩余部分(即在该多元醇的另一端的基团)变成侧基或侧支链。这不同于被替代的多元醇，其通常将整个多元醇并入聚合物链的主链中，该多元醇的任何部分都没有形成侧基或侧链。在本文中公开的实例中，已经发现，当使用至少这种多元醇(在聚合物链的一端包含两个羟基并在聚合物链的相反端不含羟基)和具有一个或两个氨基官能团的磺酸盐或磺酸时，即使在高粘合剂载量下也获得改进的开盖性能和改进的图像品质。

如果可辐射固化聚氨酯分散体在形成该聚氨酯分散体的聚氨酯的主链中或链端含有磺酸根(sulfonate)官能团(独自或与聚(乙二醇)组合)，可以进一步改进图像品质，如光泽度和光学密度。