用于连续喷墨印刷的油墨制造技术

一种用于高清晰度连续喷墨印刷的油墨，与现有的油墨相反，该油墨可以含有分散形式的水不溶性着色剂。伴随此类油墨的已知问题是源于用于稳定油墨所必须的添加剂，以及着色剂颗粒的不适当的粒度分布。由此添加剂优选平均分子量低于２０，０００。若该物质为具有氢桥活性的物质，尤其是含有羟基或氨基的物质，该限制条件仍然必须是较低分子量的物质，即约１，０００。着色剂的粒度分布为：着色剂颗粒总体积的比例大于２００ｎｍ的低于约１０％，大于３００ｎｍ的低于约３％。（*该技术在2015年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
用于连续喷墨印刷的油墨专利技术背景本专利技术涉及一种油墨，该油墨适合并被指定用于连续喷墨印刷，它含有的主要液体组分是水。所谓连续喷墨印刷法是借助连续产生的液滴进行喷墨印刷，该方法广泛地用于生产专业的标准拷贝。该方法的优点主要是，在足够高的印刷速度(由于高液滴速度而产生的)下，具有高清晰度。液滴速度是每秒钟能够产生的液滴数，它通常高达100,000Hz,即每秒钟100,000个液滴。在该方法中，形成连续的液滴流，以可控制的方式使液滴偏离该液滴流，并使其碰击想要印刷的表面，和/或剩余的液滴偏离壁表面，由此流入收集器。油墨以所期望的液滴频率通过微小的喷嘴(该喷嘴机械地连接在压电振荡元件上)被压出。结果，由喷嘴喷出的油墨流以可控制的方式分离成液滴。在喷嘴上施加电压，以使液滴带电，然后可以以任何所期望的方式通过电场(液滴通过的电场)的作用影响它们的流轨。适合于该印刷法的油墨必须满足两个特殊条件：所产生的液滴必须能够带有足够的电荷；从其产生点开始到预定的行程结束，其飞行路线和速度必须能以非常精确的方式预测。水基油墨通常只满足第一个条件。因为最简单的情况是只通过打开和关闭电场来控制印刷机，当关闭电场时，液滴对着目标物(即要印刷的基质)，当打开电场时，液滴对着所挡着的屏蔽网，这将确保电场的作用最小，即液滴的电荷最少，而且当电场关掉时，其飞行路线足够地精确；水的高偶极矩显示了优越性。必须能够精确地预测液滴在飞行路程中的位置，因为，例如在目标物上印刷位置将是蜿蜒的，在液滴形成时，每一个液滴就已被指定了预定的目标点。因此，为了在预定的位置分别产生或防止印刷点，必须分别把每一个液滴精确地引导到目标物上，或使其偏向壁和屏蔽物的方向。在开发该印刷技术的过程中发现，通常水还可以满足该要求。结果开发出了含有溶解染料的水基油墨。然而，此类油墨的缺点是，水溶性-->染料的选择非常有限，许多应用所要求的条件只有水不溶的颜料或染料才能满足。下面此类染料和颜料称为“不溶着色剂”。尤其是对于高清晰度(彩色)印刷(其中，使用了高液滴速度)，液滴控制的偏差使印刷结果产生明显的不足。当表面的颜色深度或多或少是由细网点丝网(每个网点都是由一个单独的液滴产生的)控制时，该缺陷特别明显。在该情况下，如果液滴的控制不理想，将产生清晰可见的污点。专利技术概要本专利技术的主要目的是提供适合高清晰度连续喷墨印刷的印刷油墨，该油墨含有水(作为主要液体组分)、至少一种选自颜料和水不溶性染料的分散的颗粒着色剂和用于稳定和/或调节油墨物理性质尤其是其流变性的添加剂。本专利技术油墨的特征在于，基本上所有的添加剂的重均分子量都低于约20,000。在油墨含有的主要添加剂(first additives)中，能够形成氢桥的氢原子(尤其是羟基或氨基氢)占分子中原子数的约5％以上，该添加剂重均分子量低于约1,000。另外，该着色剂的颗粒的粒度分布是，颗粒总数的10％以下大于200nm，该总数的3％以下大于300nm。  在这以前已经试配了用于连续喷墨印刷的油墨(其中含有分散的不溶着色剂)；然而，结果完全不能令人满意。油墨液滴具有非常不规则的速度分布，因此不能充分精确地预测它们在流轨中的位置是否偏离，如果不是完全不能使用的，所产生的该实事也至少使印刷图象变模糊。由该发现可以断定，分散形式的不溶物的加入如此严重地妨碍了喷射的油墨分离成液滴，以致于此类油墨基本不适合用于连续喷墨印刷。然而，本专利技术人的努力研究表明，该问题主要不是因为不溶性分散颗粒的存在；相反，用于分散油墨(即含有分散在其中的有色颜料或染料的油墨)的基础组合物在加入有待分散的着色剂之前就已经显示了这种不令人满意的特性。由此可以断定，该问题取决于分散体系的印刷油墨中通常或必要的不同添加剂。另外，研究表面通常所加入的表面活性物质(表面活性剂)、用于调节粘度的聚合物、和消泡剂是造成油墨消极特性的主要原因。从这种观点出发，进一步研究表面，一方面分子量大于约10,000的聚合物添加剂严重地损害了基础组合物的性质，当分子量大于20,000时，它们使此类组合物成为实际上是不能用的。另外，-->能够形成氢桥的基团尤其是羟基和氨基强烈地使该限制变为更低的分子量。还发现在适当的程度上含有可以形成氢桥的氢原子的物质只能以低分子物(例如，分子量高达约1,000)存在，为的是不过多地损害适用性。特别是，如果含有氢桥活性氢原子分子的分子量高于约15,000，为了保持用于高清晰度印刷的油墨的有用性，该分子应只占不大于油墨的约3％重量，优选不大于1.5％。这些具有高分子量的物质的比例降低到0％会使氢桥活性物质的不利影响连续降低。上述作为参考点的分子量减少到更低值也可以改善有利特性。因为，一方面二元醇，另一方面平均分子量约1,000且带有两个末端羟基或羧基的聚合物已被证明是适当的添加剂，假定氢桥活性氢原子仅仅来源于羟基，一般可以给出用于上述所用的术语“适当羟基量”，即大于分子中原子总数的5％。另外，添加剂(其中能够形成氢桥的氢原子大于原子总数的5％)的分子量必须不大于1,000，优选不大于500。如果含有更低比例氢桥活性氢原子的物质也遵守该限度，那么是有利的。    不含形成氢桥的氢原子的物质占据某些中间位置，但该物质含有可以参与氢桥的位置，例如醚键。下列常见油墨添加剂的存在已证明是特别不利的：聚乙烯醇，羟烷基纤维素，例如羟丙基纤维素，和聚乙烯吡咯烷酮。另一个非常重要的参数是颗粒大小。由于着色剂是被研磨的，得到的颗粒混合物大小差别很大，该混合物的特征在于平均粒度和围绕平均值粒度的分布。一般得到近似的二项式分布。如果不另外说明，下面是以体积给出的平均值和分布宽度。现在已经发现，直径大于200nm的颗粒是不利的，直径超过300nm的颗粒必须只存在非常少量。平均粒度优选不超过100nm，并且越小越好。好油墨的一般指标是，平均粒度为68-81nm、分布宽度为61-63nm。这些值可以按照下述方法确定。下面将通过特定实施方案和附图的描述更详细地说明本专利技术。附图简述：图1表示变宽比例R＝d‖/d的确定，图2和3表示油墨液滴喷射的频闪相片，和-->图4至6表示着色剂颗粒的粒度分布。专利技术的详细说明根据上述发现的最佳基础组合物的性质示于图1。对于梗概数据的确定，使用通常使用的连续喷墨印刷设备。油墨通过与压电振荡器连接的喷嘴喷出。以所期望的液滴频率振荡振荡器，以使喷嘴振荡，使由喷嘴喷出的溶解油墨分离成液滴。通过频闪摄像机观察液滴。频闪观测仪产生具有液滴频率的闪光，借此照亮喷射的油墨(M.Ronay，J.of Colloid and Interface Science66/1(1978)、55)。根据特定的油墨，可以观测到具有线条分明的轮廓的液滴，并且在流动的方向上，液滴仿佛变得越来越宽。该变宽可以表示为宽度d‖与高度d之间的比率R(图1)。在距喷嘴出口为预定距离dobs处进行测定。在本说明书，在距离dobs＝8mm处读数。在所有情况下R＝1的值都是最佳的，该值可以通过例如水来达到。在上述测定条件下(距喷嘴8mm)，该值至高达R＝1.1的油墨被认为是非常好的，即使液滴速度大于100,000S-1至高达1,000,000S-1，喷嘴直径小于通常的75μm，尤其是小于50μm本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于连续喷墨印刷的油墨，该油墨包括：－主要的液体组分水，－至少一种选自颜料和水不溶性染料的分散的着色剂颗粒，和－用于稳定和／或调节油墨物理性质尤其是其流变性的添加剂，其中－基本上所有的添加剂的重均分子量都低于约２０， ０００，－在主要添加剂中，能够形成氢桥的氢原子，尤其是羟基或氨基氢原子，占分子中原子数的约５％以上，所述添加剂重均分子量低于约１，０００，和－该着色剂的颗粒的粒度分布是，相对着色剂颗粒总体积，１０％以下大于２００ｎｍ，３％以下大于３ ００ｎｍ。

【技术特征摘要】
CH 1994-7-19 2287/94-31、一种用于连续喷墨印刷的油墨，该油墨包括：-主要的液体组分水，-至少一种选自颜料和水不溶性染料的分散的着色剂颗粒，和-用于稳定和/或调节油墨物理性质尤其是其流变性的添加剂，其中-基本上所有的添加剂的重均分子量都低于约20,000，-在主要添加剂中，能够形成氢桥的氢原子，尤其是羟基或氨基氢原子，占分子中原子数的约5％以上，所述添加剂重均分子量低于约1,000，和-该着色剂的颗粒的粒度分布是，相对着色剂颗粒总体积，10％以下大于200nm，3％以下大于300nm。2、根据权利要求1的油墨，其中大于200nm的着色剂颗粒不超过着色剂颗粒总体积的5％，优选不超过2％，大于300nm的不超过1％，优选不超过0.5％。    3、根据权利要求1或2的油墨，其中所有所述着色剂的平均粒度小于或等于约100nm，优选位于小于80nm的范围内，特别是在约60-约70nm的范围内。4、根据权利要求1-3中任意一项的油墨，其中所有所述着色剂颗度的分布宽度小于或等于约100nm。5、根据权利要求4的油墨，其中所述分布宽度小于约70nm。6、...

【专利技术属性】
技术研发人员：A阿蒙，L波克先伊，P格鲁夫尔，
申请(专利权)人：西柏控股有限公司，
类型：发明
国别省市：CH[瑞士]