專利名稱：噴墨印刷方法和在其中使用的噴墨油墨的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及噴墨印刷方法和特別地涉及提供改進的濕式噴墨印刷的方法。
在噴墨印刷中，油墨的微小液滴以可控的方式，從一個或多個容器或印刷頭流過噴嘴噴射到相對于容器移動的基材上。噴出的油墨在基材上形成圖像。對于高速印刷來說，油墨必須快速地從印刷頭中流出，這對油墨的物理性能施加了許多限制。這些限制包括低粘度，對于壓電按需供滴式(DOD)噴墨印刷來說，所述低粘度通常為1-50mPas，優(yōu)選6-30mPas，特別優(yōu)選8-15mPas(在可能為25-110℃下的噴射溫度處)，和使得噴射流可形成所需小液滴的表面張力(10-50達因/厘米，優(yōu)選25-35達因/厘米)。油墨還必須是能快速轉(zhuǎn)化成干燥印刷區(qū)域的均勻液體。分散在其中的顏料顆粒的粒度小于8微米，優(yōu)選小于3微米，和特別優(yōu)選小于1微米。
壓電噴墨印刷的概念基于當(dāng)向壓電陶瓷轉(zhuǎn)換器上施加電壓時它的移動。當(dāng)施加電壓時，陶瓷的形狀改變，從而產(chǎn)生孔隙，而所述孔隙被油墨填充。然后當(dāng)除去電壓時，陶瓷膨脹到它的起始形狀，從而從印刷頭中噴出墨滴。
常用的印刷體系是具有壓電頭的撓性單次流過單元。因此在沒有中間(intermediate)固化第一滴墨滴的情況下，一滴油墨可印刷在另一滴上。這被稱為濕式印刷。措辭“沒有中間固化”在本領(lǐng)域應(yīng)理解為是指當(dāng)施加下一滴墨滴時，第一滴或隨后的墨滴仍為液體。為了在施加下一滴墨滴之前避免第一滴或隨后的墨滴固化，在施加下一滴墨滴之前，不固化第一滴或隨后的墨滴，即不輻射它們。
濕式印刷主要用于彩色印刷，將不同顏色的墨滴按序施加到基材的相同區(qū)域內(nèi)，所述液滴然后結(jié)合產(chǎn)生所需的顏色。典型的四色組是被稱為C-M-Y-K的藍綠色(CYAN)、品紅色(MAGENTA)、黃色(YELLOW)和黑色(BLACK)，但該技術(shù)可延展到六種顏色的六色或任何漸進的(progressive)點印刷噴墨方法。所使用的油墨是已知的100％固體的UV著色油墨。
良好的印刷清晰度質(zhì)量有下述要求由油墨組合物快速形成固體著色點；在沒有吸附到基材表面內(nèi)的情況下，基材表面上油墨著色劑的濃度；在基材表面上形成的彩色點的速度控制；一種顏色的油墨從一點向不同顏色的相鄰點的有限融合或滲出(bleed)；和由小液滴形成的印刷實地版(solid area)內(nèi)色彩和色密度的均勻性。
與濕式印刷相關(guān)的最常見問題是混色、攪混和缺少輪廓清晰的線?；焐蛿嚮焐婕爱?dāng)色密度在印刷區(qū)域上改變時實地版的印刷。線邊緣的清晰度在實現(xiàn)例如正文內(nèi)清晰的圖像方面是重要的。
因此，本發(fā)明提供漸進的點印刷噴墨方法，它包括步驟施加第一滴墨滴到基材上，和隨后在第一滴墨滴沒有中間固化的情況下，施加第二滴墨滴到第一滴墨滴上，其中第一滴和第二滴墨滴具有不同的粘度、表面張力或固化速度。
優(yōu)選在合并的第一滴和第二滴墨滴沒有中間固化的情況下，按序施加進一步的墨滴到第一滴和第二滴墨滴上。
優(yōu)選按序施加至少四滴墨滴。
優(yōu)選第一滴和隨后的墨滴具有不同的顏色。
優(yōu)選墨滴是藍綠色、品紅色、黃色和黑色。
優(yōu)選所施加的第一滴和最后一滴墨滴的粘度以漸進的方式從10向高變化到30mPas或從30向低變化到10mPas。
優(yōu)選所施加的第一滴和最后一滴墨滴的表面張力以漸進的方式從20向高變化到40達因/厘米或從40向低變化到20達因/厘米。
優(yōu)選所施加的第一滴和最后一滴墨滴的固化速度以漸進的方式從20向高變化到70m/min或從70向低變化到20m/min。
在另一實施方案中，本發(fā)明還提供適于在漸進的點印刷噴墨方法中使用的一套噴墨油墨，它包括具有不同粘度、表面張力或固化速度的至少兩種油墨。
在進一步的實施方案中，本發(fā)明還提供容納一套噴墨油墨的油墨分配器。
本發(fā)明的油墨組合物包括至少三種主要組分。這些是(i)單體和/或低聚物，(ii)光引發(fā)劑，和(iii)著色劑，優(yōu)選顏料。另外，油墨可任選地含有表面活性劑和協(xié)同添加劑。
單體、低聚物或預(yù)聚物可擁有不同的官能度，和可使用包括單-、二-、三-和更高官能度的單體、低聚物或預(yù)聚物的混合物。這些組分可固化，典型地可光固化，例如可紫外線固化，和這些組分應(yīng)當(dāng)在印刷之后粘附在基材表面上并起到粘接顏料的作用。此外，調(diào)節(jié)單體或低聚物的比值是調(diào)節(jié)油墨粘度的方法。為了獲得粘度梯度，改進單體和低聚物的比值。較高的官能度導(dǎo)致較高的粘度。粘度以漸進的方式從最粘稠的油墨變化到最不粘稠的油墨或相反。優(yōu)選粘度從10向高變化到30mPas或從30向下到10mPas，特別優(yōu)選從12向高變化到22mPas或從22向下到12mPas。使用本領(lǐng)域已知的標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)測量粘度。
另外，可在漸進的顏色(例如C-M-Y-K)上使用表面張力梯度實現(xiàn)印刷質(zhì)量的改進。為了獲得表面張力梯度，改進單體、低聚物或預(yù)聚物的比值，和另外使用表面活性劑添加劑降低表面張力。優(yōu)選表面張力從20向高變化到40達因/厘米或從40向低變化到20達因/厘米。特別優(yōu)選從22向高變化到31達因/厘米或從31向低變化到22達因/厘米。使用本領(lǐng)域已知的標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)測量表面張力。
此外，可在漸進的顏色(例如C-M-Y-K)上使用固化速度梯度實現(xiàn)印刷質(zhì)量的改進。為了獲得固化速度梯度，改進引發(fā)劑和協(xié)同添加劑。優(yōu)選固化速度從20向高變化到70m/min或從70向低變化到20m/min。特別優(yōu)選從30向高變化到50m/min或從50向低變化到30m/min。在涂布于硬質(zhì)PVC上并在120W/cm的中壓汞燈下經(jīng)過的12微米的油墨膜上進行測量。
盡管第一滴和隨后的液滴的粘度、表面張力或固化速度可以以漸進的方式從低變化到高或從高變化到低，但優(yōu)選第一滴和隨后的液滴的粘度增加，即第一滴和隨后的液滴以漸進的方式從最不粘稠變化到最粘稠，和從所印刷的第一滴到最后的油墨，液滴的表面張力和固化速度下降，即從最高的表面張力降低到最低的表面張力，和從最高的固化速度降低到最低的固化速度。
單體、低聚物或預(yù)聚物(i)典型地為單官能團和/或多官能團的丙烯酸酯單體、低聚物或預(yù)聚物，如丙烯酸或甲基丙烯酸的酯，如丙烯酸辛酯、丙烯酸癸酯、甲基丙烯酸羥乙酯、丙烯酸月桂酯、丙烯酸苯氧基乙酯、二丙烯酸己二醇酯、聚乙二醇二丙烯酸酯、三(丙二醇)三丙烯酸酯、三羥甲基丙烷三丙烯酸酯、雙(季戊四醇)六丙烯酸酯；或N-乙烯基酰胺，如N-乙烯基己內(nèi)酰胺或N-乙烯基甲酰胺；或丙烯酰胺或取代的丙烯酰胺，如丙烯?；鶈徇?yōu)選的單體、低聚物或預(yù)聚物是二-、三-或四元脂肪醇的乙氧化或丙氧化衍生物的丙烯酸酯，和環(huán)氧、聚氨酯、三聚氰胺或聚酯樹脂的丙烯酸酯或甲基丙烯酸酯或它們的乙氧化或丙氧化衍生物。
這些組分可以以下述名稱銷售Ebecryl 40、Ebecryl 1039、DPGDA、TPGDA、ODA-n、TTEGDA、Ebecryl 160、OTA 480、IRR289、TMPTA、IRR 184、Ebecryl 111、Ebecryl 110、IBOA、HDDA、Ebecryl 81、ACTILANE 872、ACTILANE 735、ACTILANE 584、ACTILANE 525、ACTILANE 440、ACTILANE 432、ACTILANE430、ACTILANE 423、ACTILANE 421和ACTILANE 251。
術(shù)語“單官能團”是指每一單體或低聚物上具有一個反應(yīng)性官能團，例如丙烯酸酯，和包括IBOA、Ebecryl 110、ODA-N和Ebecryl1039。術(shù)語“多官能團”是指每一單體或低聚物上具有大于一個反應(yīng)性官能團，例如丙烯酸酯，和包括HDDA、DPGDA、TPGDA、TTEGDA、TMPTA和OTA 480。
對于自由基固化來說，光引發(fā)劑(ii)是必須的，和可包括，但不限于下述化合物或其結(jié)合二苯酮和取代二苯酮、1-羥基環(huán)己基苯基酮、噻噸酮，如異丙基噻噸酮、2-羥基-2-甲基-1-苯基丙-1-酮、2-芐基-2-二甲基氨基-(4-嗎啉基苯基)丁-1-酮、苯偶酰二甲基縮酮、雙(2，6-二甲基苯甲?；?-2，4，4-三甲基苯基氧化膦、2，4，6-三甲基苯甲?；交趸ⅰ?-甲基-1-[4-(甲硫基)苯基]-2-嗎啉基丙-1-酮、2，2-二甲氧基-1，2-二苯基乙-1-酮或5，7-二碘-3-丁氧基-6-熒光酮。其它有用的光引發(fā)劑是所謂的“陽離子”型，當(dāng)它曝光于紫外光下時，釋放可擴散的強酸。實例包括碘鎓鹽和锍鹽，如氟化二苯基碘鎓鹽和六氟磷酸三苯基锍鹽。
這些可以以下述商品名來銷售Irgacure 184、Irgacure 500、Darocurel 173、Irgacure 907、ITX、Lucerin TPO、Irgacure 369、Irgacure 1700、Darocure 4265、Irgacure 651、Irgacure 819、Irgacure1000、Irgacure 1300、Esacure KT046、Esacure KIP150、EsacureKT37、Esacure EDB、H-Nu 470和H-Nu 470X。
著色劑(iii)可以是合適的染料，或者由于顏色、分散或其它原因，優(yōu)選選擇顏料。著色劑是本領(lǐng)域公知的，和包括，但不限于，在具有下述CI分類范圍內(nèi)的那些Green PG 7和36；Orange PO 5、34、36、38、43、51、60、62、64、66、67和73；Red PR 112、149、170、178、179、185、187、188、207、208、214、220、224、242、251、254、255、260和264；Magenta/Violet PV 19、23、31和37和PR122、181和202；Yellow PY 17、120、138、155、168、175、179、180、181和185；Blue PB 15；Black PB 2、5和7。具體的顏料的實例包括IRGALITE BLUE GLVO、MONASTRAL BLUE FGX、IRGALITEBLUE GLSM、HELIOGEN BLUE L7101F、LUTETIACYANINEENJ、HELIOGENBLUE L6700F、MONASTRAL GNXC、MONASTRAL GBX、MONASTRAL GLX、MONASTRAL 6Y、IRGZIN DPP ORANGE RA、NOVAPERM ORANGE H5G70、NOVPERM ORANGE HL、MONOLITE ORANGE 2R、NOVAPERMRED HFG、HOSTAPERM ORANGE HGL、PALIOGEN ORANGEL2640、SICOFAST ORANGE 2953、IRGAZIN ORANGE 3GL、CHROMOPTHAL ORANGE GP、HOSTAPERM ORANGE GR PVCARMINE HF4C、NOVAPERM RED F3RK 70、MONOLITE REDBR、IRGAZIN DPP RUBINE TR、IRGAZIN DPP SCARLET EK、RT-390-D SCARLET、RT-280-D RED、NOVAPERM RED HF4B、NOVAPERM RED HF3S、NOVAPERM RED HF2B、VYNAMONRED 3BFW、CHROMOPTHAL RED G、VYNAMON SCARLET 3Y、PALIOGEN RED L3585、NOVAPERM RED BL、PALIOGEN RED3880 HD、HOSTAPERM P2GL、HOSTAPERM P3GL、HOSAPERMRED E5B 02、SICOFAST RED L3550、SUNFAST MAGENTA 122、SUNFAST RED 122、SUNFAST VIOLET 19 228-0594、SUNFASTVIOLET 19 228-1220、CINQUASIA VIOLET RT-791-D、VIOLET RNRT-201-D、RED B NRT-796-D、VIOLET R RT-101-D、MONOLITEVIOLET 31、SUNFAST MAGENTA 22、MAGENTA RT-243-D、MAGENTA RT 355-D、RED B RT-195-D、CINQUASIACARBERNET RT-385-D、MONOLITE VIOLET R、MICROSOLVIOLET R、CHROMOPTHAL VIOLET B、ORACET PINK RF、IRGALITE YELLOW 2GP、IRGALITE YELLOW WGP、PV FASTYELLOW HG、PV FAST YELLOW H3R、HOSTAPERM YELLOWH6G、PV FAST YELLOW、PALIOTOL YELLOW D1155和IRGZINYELLOW 3R。
可使用協(xié)同添加劑改進固化質(zhì)量和減少氧氣抑制的影響。這種添加劑包括，但不限于ACTILANE 800、Ebecryl P115、Ebecryl 350、ACTILANE 725、CD 1012和DIDMA。
表面活性劑添加劑主要用于改性油墨的表面張力。這種添加劑包括，但不限于，ACTILANE 800、Tego glide 410、Tego glide 435、Tego glide 440、Tego glide 450、Tego flow 300、Tego flow 425、Tegoflow ZFS460、Tego rad 2100、Tego rad 2200-N、Tego rad 2600、Tegorad 2700、Tego wet ZFS453、Tego wet 250、Dow corning 67、SR 492、SR 9003、Surfadone 300、BYK 306、FC-430、Fc-171、FC-431、Tegodisperse 610、Tego disperse 710、anti terra-u、Disperbyk 108、antiterra 204、EFKA 47和EFKA 400。
實施例為了例舉本發(fā)明，使用下述配方單官能團丙烯酸酯 15-45％多官能團丙烯酸酯 45-55％光引發(fā)劑 1.0-6.0％胺丙烯酸酯(協(xié)同添加劑) ＜5％顏料分散液 ＜3％Tegorad 2100(表面活性劑添加劑) 0.01-2.0％使用Barco噴墨(Dot factory)打印機，在自粘合的PVC薄片基材上進行濕式印刷。
實施例1制備在C-M-Y-K色彩上的粘度梯度在12至22mPas之間的油墨，并根據(jù)以上列出的印刷方法，使用濕式印刷測試。為了實現(xiàn)粘度梯度，單官能團對多官能團的比值從0.35變化到1.5。
使用下述順序的顏色，粘度梯度從CYAN變化到BLACK，從CYAN的12mPas為起始到BLACK的22mPas為終點。
1)CYAN 12mPas2)MAGENTA14mPas3)YELLOW 18mPas4)BLACK 22mPas與具有相同粘度的油墨相比，這得到改進的印刷結(jié)果。特別地，具有較少的混色和攪混，所生成的線較清晰，和顏色較清楚。
實施例2制備在C-M-Y-K色彩上的粘度梯度在22至12mPas之間的油墨，并根據(jù)以上列出的印刷方法，使用濕式印刷測試。為了實現(xiàn)粘度梯度，單官能團對多官能團的比值從0.35變化到1.5。
使用下述順序的顏色，粘度梯度從CYAN變化到BLACK，從CYAN的22mPas為起始到BLACK的12mPas為終點。
1)CYAN 22mPas
2)MAGENTA18mPas3)YELLOW 14mPas4)BLACK 12mPas同實施例1一樣，與具有相同粘度的油墨相比，這得到改進的印刷結(jié)果。
實施例3制備在C-M-Y-K色彩上的具有表面張力梯度的油墨，并根據(jù)以上列出的印刷方法，使用濕式印刷測試。表面張力范圍為22至31達因/厘米。通過將添加到油墨組合物內(nèi)的表面活性劑添加劑的用量從0.02％變化到0.8％，來實現(xiàn)表面張力梯度。
使用下述順序的顏色，測試從CYAN的22達因/厘米為起始到BLACK的31達因/厘米為終點的表面張力梯度。
1)CYAN 22達因/厘米2)MAGENTA 25達因/厘米3)YELLOW28達因/厘米4)BLACK 31達因/厘米同實施例1一樣，與具有相同表面張力的油墨相比，這得到改進的印刷結(jié)果。
實施例4還測試具有表面張力梯度的油墨，其中表面張力從CYAN的31達因/厘米為起始到BLACK的22達因/厘米為終點。
以下述順序使用油墨1)CYAN 31達因/厘米2)MAGENTA 28達因/厘米3)YELLOW25達因/厘米4)BLACK 22達因/厘米同實施例1一樣，與具有相同表面張力的油墨相比，這得到改進的印刷結(jié)果。
實施例5
制備并測試在C-M-Y-K色彩上的具有固化速度梯度的油墨。當(dāng)測量涂布在硬質(zhì)PVC上并在120W/cm下穿過的12微米的油墨膜時，使用30至50m/min范圍內(nèi)的固化速度。使用中壓UV汞燈。通過改變光引發(fā)劑和協(xié)同添加劑的用量來改變固化速度梯度。測試從CYAN的30m/min為起始到BLACK的50m/min為終點的速度梯度。
以下述順序使用油墨1)CYAN 30m/min2)MAGENTA 37m/min3)YELLOW45m/min4)BLACK 50m/min同實施例1一樣，與具有相同固化速度的油墨相比，這得到改進的印刷結(jié)果。
實施例6制備并測試在C-M-Y-K色彩上的具有固化速度梯度的油墨。當(dāng)測量涂布在硬質(zhì)PVC上并在120W/cm下穿過的12微米的油墨膜時，使用50至30m/min范圍內(nèi)的固化速度。使用中壓UV汞燈。通過改變光引發(fā)劑和協(xié)同添加劑的用量來改變固化速度梯度。測試從CYAN的50m/min為起始到BLACK的30m/min為終點的速度梯度。
以下述順序使用油墨1)CYAN 50m/min2)MAGENTA 43m/min3)YELLOW 36m/min4)BLACK30m/min同實施例1一樣，與具有相同固化速度的油墨相比，這得到改進的印刷結(jié)果。
權(quán)利要求
1.一種漸進的點印刷噴墨方法，它包括步驟施加第一滴墨滴到基材上，和隨后在第一滴墨滴沒有中間固化的情況下，施加第二滴墨滴到第一滴墨滴上，其中第一滴和第二滴墨滴具有不同的粘度、表面張力或固化速度。
2.權(quán)利要求1的漸進的點印刷噴墨方法，其中在第一滴和隨后的墨滴沒有中間固化的情況下，按序施加進一步的墨滴到合并的第一滴和第二滴墨滴上。
3.權(quán)利要求1或2的漸進的點印刷噴墨方法，其中按序施加至少四滴墨滴。
4.前述任何一項權(quán)利要求的漸進的點印刷噴墨方法，其中第一滴和隨后的墨滴具有不同的顏色。
5.權(quán)利要求4的漸進的點印刷噴墨方法，其中墨滴是藍綠色、品紅色、黃色和黑色。
6.前述任何一項權(quán)利要求的漸進的點印刷噴墨方法，其中所施加的第一滴和最后一滴墨滴的粘度以漸進的方式從10向高變化到30mPas或從30向低變化到10mPas。
7.前述任何一項權(quán)利要求的漸進的點印刷噴墨方法，其中所施加的第一滴和最后一滴墨滴的表面張力以漸進的方式從20向高變化到40達因/厘米或從40向低變化到20達因/厘米。
8.前述任何一項權(quán)利要求的漸進的點印刷噴墨方法，其中所施加的第一滴和最后一滴墨滴的固化速度以漸進的方式從20向高變化到70m/min或從70向低變化到20m/min。
9.適于在漸進的點印刷噴墨方法中使用的一套噴墨油墨，它包括具有不同粘度、表面張力或固化速度的至少兩種油墨。
10.權(quán)利要求9的一套噴墨油墨，其中噴墨油墨是藍綠色、品紅色、黃色和黑色。
11.權(quán)利要求9或10的一套噴墨油墨，其中噴墨油墨的粘度以漸進的方式從10向高變化到30mPas或從30向低變化到10mPas。
12.權(quán)利要求9-11任何一項的一套噴墨油墨，其中噴墨油墨的表面張力以漸進的方式從20向高變化到40達因/厘米或從40向低變化到20達因/厘米。
13.權(quán)利要求9-12任何一項的一套噴墨油墨，其中噴墨油墨的固化速度以漸進的方式從20向高變化到70m/min或從70向低變化到20m/min。
14.容納權(quán)利要求9-13任何一項的一套噴墨油墨的油墨分配器。
全文摘要
本發(fā)明涉及濕式噴墨印刷的改進方法。本發(fā)明提供漸進的點印刷噴墨方法，該方法包括步驟施加第一滴墨滴到基材上，和隨后在第一滴墨滴沒有中間固化的情況下，施加第二滴墨滴到第一滴墨滴上。第一滴和第二滴墨滴具有不同的粘度、表面張力或固化速度。可在沒有中間固化第一滴和隨后的墨滴的情況下，按序施加進一步的墨滴到合并的第一滴和第二滴墨滴上。
文檔編號B41J2/01GK1653141SQ03809157
公開日2005年8月10日 申請日期2003年2月27日 優(yōu)先權(quán)日2002年3月5日
發(fā)明者B·戴克爾斯, K·E·尼克松 申請人:阿格法－格瓦特股份有限公司