喷墨打印制造技术

一种适合用于热喷墨打印的单相含水组合物，包含含有至少两种可固化低聚物的可固化材料混合物；和一种或多种用于可固化材料的助溶剂。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及喷墨打印，具体涉及热喷墨打印，并涉及适合用于 热喷墨打印的组合物。
技术介绍
喷墨打印工艺分为两种主要类型连续工艺和按需滴墨(DOD) 工艺。连续工艺4吏用导电墨来产生带电墨滴流，带电墨滴流通过电场 偏转至底材上的合适位置。在DOD工艺中，通过压电激励器的振动 (在压电喷墨打印中)或通过将墨加热形成气泡(在热喷墨打印中， 也称为气泡喷射打印)使单个墨滴从打印头的喷嘴中排出。热喷墨打 印相对于压电喷墨打印的优点在于打印机和打印头成4^低且打印工 艺能够获得较高的分辨率。喷墨用墨需要满足多个要求，包括 粘度必须合适。使用DOD墨对热打印用墨的限制大于对压电 打印用墨的限制，因为为了能够进行热喷墨打印，墨通常必需具有 在打印头工作温度下(其通常为40 ~ 50'C )低于约4 mPa.s的粘度， 该粘度通常相当于室温(25'C)下低于6.5 mPa.s的粘度。在本说 明书中，所有粘度值均指在25'C下，除非另有说明。 墨不得产生不可接受的打印喷嘴阻塞或堵塞程度。 墨不得在打印头的使用期限内导致在热喷墨打印头的喷射加 热器上的沉积物累积(称为"结垢(kogation)"的过程)到不可接 受的水平。 墨应该在储存方面稳定，无沉淀析出或物质凝聚。 所得到的打印品需要满足根据应用领域的期望特性，可能的 相关因素包括耐水性(water fastness )、抗刮擦性、耐久性、无收 缩、无裂紋、柔性、光学密度(对彩色墨)、沉积均匀性。可固化的DOD是已知的。其通常包括可响应通常为紫外线 (UV )、红外线(IR)或热的合适条件而固化的一种或多种单体等。)公开了 一种UV可固化DOD喷墨用墨， 具体用于压电打印，其包含水(20~75%)和与水可混溶的UV可 固化单体和/或低聚物例如丙烯酸材料(20~60%)。该文献没有提 及热喷墨打印，并且既没有教导如何生产粘度小于6.5 mPa.s的适 用于热喷墨打印的墨，也没有教导如何防止结垢。US 5,952,401 ( Canon )公开了 一种使用可固化单体的用于压电 和气泡喷射打印的可固化水基墨。该文献没有解决防止由于可固化 材料引起的结垢问题。US 6,294,592 (BASF) 乂^开了一种可固化喷墨用墨，例如UV 可固化聚氨酯分散体。该文献没有解决粘度或防止结垢的问题。可固化单体和低聚物倾向于在水中具有有限的溶解度/可混溶 性，并且在生产粘度足够低(低于6.5 mPa.s )的可用于热喷墨打印 的水基墨方面，基本上实际很难做到不产生不期望的相分离、不引 起打印喷嘴堵塞或阻塞、不产生不可接受的结垢程度、以及产生具 有合适且有用性质的打印品。我们已经发现，通过使用仔细选择的可固化材料的混合物以及 用于可固化材料的与水相容的溶剂(称为助溶剂)，可以生产适用 于喷墨打印的低粘度组合物。我们还已经发现在防止或降低结垢方 面有效的多种材料，它们在本文中称为抗结垢剂。
技术实现思路
在一个方面中，本专利技术提供一种适用于热喷墨打印的单相含水组 合物，该组合物包含含有至少两种可固化低聚物的可固化材料的混合 物；和一种或多种用于可固化材料的助溶剂。该组合物适合用于热喷墨打印并因此一般具有小于6.5 mPa.s (25'C下)的粘度。术语"单相"是指可固化材料完全处于溶解状态、溶解在水和助 溶剂中或与其完全混溶。不发生相分离或沉淀。但是，该单相组合物 可能携带固体形式的其它物质以获得所需要的应用性质。例如可以在 ^t体中以常规方式携带颜料銜粒以提供颜色。料。两种低聚物优选在化学上截然不同，即为不同的化学类别，而不 是同种材料的不同级分，例如具有不同的链长、分子量等。可固化低聚物优选包括一种或多种烷IL^化三羟曱基丙烷丙烯酸酯。这些低聚物的合适用量为组合物重量的1 ~ 10重量％、优选3 ~ 6 重量％。可固化低聚物优选包括一种或多种聚亚烷基二醇丙烯酸酯。这些 低聚物的合适用量为组合物重量的3 ~ 15重量％、优选4 ~ 10重量％。使用至少 一种烷IL^化三羟甲基丙烷丙烯酸酯和至少 一种聚亚烷 基二醇丙烯酸酯的混合物已经获得良好的结果。第一类的低聚物具有适当的水溶性并产生例如在現变和耐水性方面性能良好的打印膜，但 其具有相对高的粘度。第二类的低聚物具有较高的水溶性和较低的粘 度，但是产生较^JL对水更敏感的膜。通过4吏用这两类低聚物的混合 物，可以获得良好的整体性能均衡。烷ft^化三羟曱基丙烷丙烯酸酯低聚物包括丙烯酸酯、曱基丙烯 酸酯以及包括二(甲基)丙烯酸酯、三(甲基)丙烯酸酯等的多官能(甲基) 丙烯酸酯。官能度的数目影响所形成的固化膜的性能，官能度较高的 材料产生收缩率较高、耐水/化学性能较高和耐久性更好的膜。较高的 官能度还提供快速的固化响应具有1个或2个官能团的材料通常固 化/聚合緩慢并需要较大比例的引发剂和在固化条件下较长的暴露时 间。具有非常高官能度(5或更高)的材料的一些缺点在于它们具有 高的粘度，并且它们产生具有非常高的收缩率和低柔性的膜。具有4 个官能度的材料增加交联密度和打印膜的耐化学性和抗刮擦性，但是 具有高的粘度，因此应该少用(通常为1~2重量％)。三(甲基)丙烯 酸酯由于其性能均衡因而是目前优选的。烷|^化三羟甲基丙烷丙烯酸酯低聚物可以是乙$^化的、丙氧 基化的等， 一般优选乙氧基化的低聚物，因为它们具有较高的水溶性。 烷氧基化的程度影响低聚物的水溶性，并JU迅影响所形成的打印材料 的水敏感性，较高的烷ll^化程度产生水溶性较好的低聚物和水敏感 性较高的打印品。为获得良好的性能均衡，优选使用具有20个环氧乙 烷单元(20 EO)的材料，其可以与少量具有较低乙？L^化水平的材料组合使用。使用乙氧基化(20 EO)三羟曱基丙烷三丙烯酸酯 (TMPTA)已经获得良好的结果。该材料具有良好的水溶性、快速 的固化响应和低的皮肤刺激性，并且产生具有良好性能(包括良好的 耐水和耐溶剂性能和没有脆性一即良好初性)的打印膜。合适的可市购材料包括可从Sartomer购得的以下UV可固化材 料SR 415 (EO 20 TMPTA )、 CN 435和SR卯15 (EO 15 TMPTA )。 此类有用的多官能材料是SR 494 (EO 4季戊四醇四丙烯酸酯一一EO 4 PETA )。使用3.5重量％的EO 20 TMPTA (SR 415 )和1重量％的EO 4 PETA (SR494)的混合物已经获得良好的结果。聚亚烷基二醇丙烯酸酯低聚物包括丙烯酸酯、曱基丙烯酸酯以及 包括二(甲基)丙烯酸酯、三(甲基)丙烯酸酯等的多官能(甲基)丙烯酸酯。 目前优选二丙烯酸酯。与二丙烯酸酯相比，曱基丙烯酸酯和二甲基丙 烯酸酯具有较低的粘度(这是有利的)，但是具有较慢的固化响应(这 是不利的)。聚亚烷基二醇可以是聚乙二醇、聚丙二醇等，优选是聚乙 二醇。因此，目前优选的材料是聚乙二醇二丙烯酸酯(PEGDA)。可 得到具有不同分子量的不同级分的PEGDA。考虑到诸如水溶性、颜 料相容性、粘度和固化响应速度等因素，优选的材料是PEG 400 DA (例如以SR 344的形式得自Sartomer )。 PEG 200 DA (例如得自 Sartomer的SR 259 )具有比PEG 400本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种适合用于热喷墨打印的单相含水组合物，所述组合物包含含有至少两种可固化低聚物的可固化材料的混合物；和一种或多种用于所述可固化材料的助溶剂。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：肖恩克里斯托弗黑兹尔伍德，娜塔莎耶雷米奇，
申请(专利权)人：齐尼亚科技有限公司，
类型：发明
国别省市：GB[英国]