專利名稱：印刷工藝和印刷用制劑的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及利用噴墨印刷設(shè)備在襯底上涂敷印刷媒質(zhì)和配制更適合于在噴墨印刷設(shè)備中使用的印色制劑。本發(fā)明也涉及這類制劑。
背景技術(shù)：
不論是為裝飾，信息，或功能目的，總可歸結(jié)為將一種原料圖案涂敷于某襯底上的印刷作業(yè)通常是通過(guò)如下二種方法之一來(lái)完成的。一種常見(jiàn)的機(jī)制是撞擊印刷技術(shù)的應(yīng)用。在此處應(yīng)用時(shí)，“撞擊印刷”指利用一種設(shè)備通過(guò)接觸形成于設(shè)備的油墨圖案而將油墨圖案轉(zhuǎn)移并形成于襯底上的任何技術(shù)。另一種技術(shù)包括非撞擊技術(shù)。在此處應(yīng)用時(shí)，“非撞擊技術(shù)”指的是，例如，通過(guò)將印刷媒質(zhì)液滴流按圖案噴射在襯底上而直接在襯底上形成油墨圖案的任何技術(shù)。撞擊印刷的例子有網(wǎng)板印刷和膠板印刷。噴墨印刷是非撞擊印刷的一個(gè)例子。
一般說(shuō)，術(shù)語(yǔ)“印刷媒質(zhì)”是指利用它在襯底上形成裝飾，信息，或功能性資料圖案的制劑(例如，油墨)。術(shù)語(yǔ)“印刷媒質(zhì)”和“印刷制劑”在此處應(yīng)用時(shí)是同義的。在印刷作業(yè)中涂敷于襯底上的印刷媒質(zhì)必須具備與印刷作業(yè)要求相適應(yīng)的物理和化學(xué)性質(zhì)。在紐約州，Albany市Delmar出版社出版的J.M.Adams，D.D.Faux和LJ.Rieber的“印刷技術(shù)”第4版(1996)中描述了撞擊印刷技術(shù)中使用的印刷媒質(zhì)，例如，網(wǎng)板印刷油墨，所要求的某些性質(zhì)。上文在此引為參考文獻(xiàn)。有時(shí)被認(rèn)為對(duì)撞擊印刷至關(guān)重要的印刷媒質(zhì)性質(zhì)的示例包括印刷媒質(zhì)的粘滯性和粘附性與粘結(jié)(內(nèi)聚)性，所適用的特定印刷設(shè)備類型，和印刷后媒質(zhì)在襯底上的理想性質(zhì)。
基本網(wǎng)板印刷技術(shù)有很多變異，這些技術(shù)適用于不同類型的襯底和襯底形狀，例如，旋轉(zhuǎn)，平面，滾筒，和墊式網(wǎng)板印刷技術(shù)。眾所周知，印刷網(wǎng)板是一種網(wǎng)狀材料，它的某些選定區(qū)域被印刷媒質(zhì)吸收材料阻塞。印刷網(wǎng)板通常通過(guò)在網(wǎng)板的正面涂敷印刷媒質(zhì)并迫使媒質(zhì)在非阻塞區(qū)域進(jìn)入網(wǎng)板的網(wǎng)孔中而注入印刷媒質(zhì)，從而形成穿透網(wǎng)板的厚度均勻的油墨層，形成與網(wǎng)板非阻塞區(qū)域相符的圖案。當(dāng)網(wǎng)板帶有印刷媒質(zhì)圖案層的一面與襯底接觸時(shí)，網(wǎng)板網(wǎng)孔中的印刷媒質(zhì)就被轉(zhuǎn)移到所接觸的襯底上。
應(yīng)用于網(wǎng)板印刷的理想印刷媒質(zhì)性質(zhì)包括可在網(wǎng)板上形成薄膜的足夠粘滯性和粘結(jié)性，能使薄膜從網(wǎng)板有效轉(zhuǎn)移到襯底上所需的對(duì)網(wǎng)板足夠低的粘附性，和在轉(zhuǎn)移后能在襯底上有效保障清晰和快速固化圖案所需的粘附于襯底的粘附性和/或滲透性。從上面所述可以看出，為適用于利用撞擊印刷技術(shù)的大量不同襯底而配制的印刷媒質(zhì)是為數(shù)眾多的。
印刷媒質(zhì)通常包括吸收一種或多種波長(zhǎng)光線(為肉眼提供可見(jiàn)印刷圖像)的著色媒劑(以后稱“著色劑”)，例如，染料或顏料，分散劑(使著色劑保持為分散狀態(tài))，溶劑(使印刷媒質(zhì)可以流動(dòng))，和粘合劑(增強(qiáng)印刷媒質(zhì)粘附于所涂敷的襯底上的粘附性)?？梢岳斫?，網(wǎng)板印刷技術(shù)也可用來(lái)涂敷并不需要目視觀察因而并不要求添加著色劑以實(shí)現(xiàn)其基本功能的材料。它的一個(gè)示例是形成不受化學(xué)腐蝕劑影響的薄膜，例如，在印刷電路板上形成接觸圖案。一般說(shuō)，即使在這種應(yīng)用中，印刷制劑中也包括著色劑，以便能觀察確認(rèn)印刷圖案已滿意地覆蓋在襯底上。
撞擊印刷技術(shù)通常要求為每種不同類型或顏色的印刷媒質(zhì)準(zhǔn)備專用的，提供固定設(shè)計(jì)的設(shè)備。例如，利用網(wǎng)板印刷技術(shù)給織物襯底印染有三種顏色的圖案時(shí)，必須為印染設(shè)計(jì)中的每一種顏色準(zhǔn)備單獨(dú)的印刷網(wǎng)板。因此，采用撞擊印刷技術(shù)時(shí)，印刷設(shè)備設(shè)計(jì)的固定特性和生產(chǎn)多色設(shè)計(jì)所要求的設(shè)備數(shù)量決定了它很難快速改變印刷在襯底上的圖案。對(duì)于小批量的印刷制品的情況，采用撞擊印刷技術(shù)的印刷方法可能會(huì)相當(dāng)麻煩，費(fèi)時(shí)和比較昂貴。相比之下，噴墨印刷設(shè)備允許方便地改變印制在襯底上的標(biāo)志圖形，可以通過(guò)改變計(jì)算機(jī)程序而不是準(zhǔn)備物理上不同的設(shè)備來(lái)改變著色和設(shè)計(jì)圖案。
噴墨印刷設(shè)備通過(guò)從印刷設(shè)備中射出按一定規(guī)則形成的印刷媒質(zhì)液滴流而將印刷媒質(zhì)印制到襯底上。與撞擊印刷技術(shù)不同，用噴墨設(shè)備印刷時(shí)，不需要使媒質(zhì)形成為圖案的設(shè)備。使用時(shí)，噴墨印刷設(shè)備與待印刷的襯底相隔一定距離，并朝襯底噴射液滴流。當(dāng)襯底的某個(gè)區(qū)域上不希望有印色時(shí)，噴墨設(shè)備可停止液滴流(熱和脈沖噴墨印刷設(shè)備)或使液滴流不再落在襯底上(連續(xù)性噴墨設(shè)備)。在噴墨設(shè)備通過(guò)襯底時(shí)用這種方法控制油墨液滴流，可使噴射在襯底上的印色形成圖案。這些工作原理決定了噴墨印刷是一種在襯底上印刷的非撞擊技術(shù)。
可用噴墨印刷設(shè)備成功印刷的印刷制劑的物理和化學(xué)性質(zhì)是公知的。一般說(shuō)，適用的印刷媒質(zhì)應(yīng)具有在25℃溫度下小于大約100cps的布氏粘滯度(Brookfield viscosity)。具有這種特性的印刷媒質(zhì)可在室溫下從容器流入噴墨印刷設(shè)備。在以Pond署名的“噴墨技術(shù)和產(chǎn)品開(kāi)發(fā)策略”，Terry Pines Research，2000，Carlsbad，CA，中和在J.Johnston編寫的“非撞擊印刷原理”第二版，1992，Palatio出版，Trvine CA，中均有對(duì)可噴墨印刷媒質(zhì)所要求的這種和其他公知性質(zhì)的描述，它們?cè)谝灰脼閰⒖嘉墨I(xiàn)。
因此，適合于利用噴墨印刷設(shè)備印染的印刷媒質(zhì)(為方便起見(jiàn)，此間有時(shí)也稱為“可噴墨的”印刷媒質(zhì))必須具有在噴墨設(shè)備工作狀態(tài)下比適合于利用撞擊印刷技術(shù)印染的印刷媒質(zhì)為低的粘滯度。一般說(shuō)，可噴墨印刷媒質(zhì)的粘滯度必須足夠低，以允許印色流過(guò)噴墨設(shè)備。此外，可噴墨印刷媒質(zhì)必須至少具有與噴墨設(shè)備制造材料的一定程度親和力(就是說(shuō)，具有“濕潤(rùn)”噴墨設(shè)備中被媒質(zhì)接觸的那些部分的能力)。這保障了從噴墨設(shè)備中射出的印刷媒質(zhì)液滴大小和數(shù)量的一致性，因?yàn)橐旱未笮∨c印刷媒質(zhì)充分地，始終如一地填充某些印刷設(shè)備的墨腔的能力有關(guān)。填充墨腔的能力與濕潤(rùn)噴墨設(shè)備內(nèi)部部分的能力有關(guān)。此外，可噴墨印刷媒質(zhì)必須在媒質(zhì)離開(kāi)噴墨印刷設(shè)備時(shí)的溫度下有足夠的粘結(jié)度，才能使媒質(zhì)形成可涂敷于待印刷襯底的合適大小的液滴。
例如，在授予Taniguchi的No.6,447,592，授予Sarma等人的No.6,302,536，授予Erdtmann等人的No.6,030,438，授予Cooke等人的No.5,154,761和授予Ma等人的No.5,085,698美國(guó)專利中都有對(duì)噴墨印刷設(shè)備和適合于利用噴墨印刷設(shè)備印刷使用的印色的說(shuō)明。Taniguchi，Sarma，Cooke，和Ma的專利中的每一個(gè)專利都描述了一種可呈現(xiàn)出為特定噴墨印刷設(shè)備所要求的物理和化學(xué)綜合性質(zhì)的單一目的印色制劑。Erdtmann的專利中描述的是可摻入水基噴墨印刷媒質(zhì)中以提供較短干燥時(shí)間的粘土吸收劑。
適合于在撞擊印刷技術(shù)中使用的印刷媒質(zhì)通常不適合于通過(guò)噴墨打印設(shè)備噴射。申請(qǐng)人已意識(shí)到這樣一個(gè)問(wèn)題，即到現(xiàn)在為止，每一種可噴墨制劑實(shí)際上只適合于利用特定噴墨設(shè)備的特殊用途。
申請(qǐng)人已意識(shí)到，現(xiàn)在基本上利用撞擊印刷技術(shù)的許多印刷作業(yè)，例如，織物印染(通常用網(wǎng)板印刷技術(shù)完成)可以受益于利用噴墨印刷設(shè)備的印刷技術(shù)的靈活性。但是，為撞擊印刷技術(shù)而開(kāi)發(fā)的大量印刷媒質(zhì)，特別是，為特定應(yīng)用，例如紡織品印染，而改進(jìn)的印刷媒質(zhì)，在可噴墨的類似印刷媒質(zhì)中卻還沒(méi)有。因此，利用噴墨印刷設(shè)備印刷所給予的圖案快速建立和更改都受到可噴墨印刷媒質(zhì)匱乏的限制。申請(qǐng)人已意識(shí)到客觀上需要有一種可將適用于撞擊印刷技術(shù)的印刷媒質(zhì)轉(zhuǎn)變?yōu)榫哂胁捎脟娔∷⒃O(shè)備的應(yīng)用所要求特性的制劑的方法。

發(fā)明內(nèi)容
申請(qǐng)人驚訝地發(fā)現(xiàn)，適合于利用撞擊印刷技術(shù)施加于襯底的印刷媒質(zhì)(本文中也稱為“粘滯印刷制劑”)可通過(guò)給粘滯印刷制劑添加精心選擇的稀釋劑而賦予粘滯制劑可利用噴墨印刷設(shè)備將制劑有效和經(jīng)濟(jì)地施加于襯底上所需的性質(zhì)。依照本發(fā)明形成的可噴墨制劑最好能保存形成它的粘滯制劑的印刷性質(zhì)和印刷后的特性。
本發(fā)明的一個(gè)方面提供了將粘滯的印刷制劑轉(zhuǎn)變?yōu)榭蓢娔∷⒅苿┑姆椒?，它包括提供一種粘滯的印刷制劑，后者在25℃時(shí)的布氏粘滯度最好大于大約100cps，并且給粘滯的印刷制劑添加包含表面張力調(diào)節(jié)劑，最好是包含乙二醇基化合物的表面張力調(diào)節(jié)劑的稀釋劑，該稀釋劑與所述粘滯印刷制劑至少是部分可溶混的。添加稀釋劑的工序最好在現(xiàn)行條件下完成，添加的量應(yīng)足夠，以形成可噴墨印刷制劑。所形成的可噴墨印刷制劑在脈沖噴墨印刷設(shè)備工作溫度下的布氏粘滯度最好低于大約20cps，甚至在大約5cps至大約20cps范圍內(nèi)為更好。所形成的可噴墨制劑的表面張力，用鉑環(huán)法測(cè)量時(shí)最好小于大約50dynes/cm(達(dá)因/厘米)，最好是小于45dynes/cm，在大約25dynes/cm至大約40dynes/cm范圍內(nèi)更好，而在大約30dynes/cm至大約40dynes/cm范圍內(nèi)則還要好。
本發(fā)明的方法一般說(shuō)適用于所有類型粘滯印刷制劑的轉(zhuǎn)型，但特別適用于下面二種此類印刷媒質(zhì)的轉(zhuǎn)型，它們是親水性粘滯印刷制劑(例如，包含至少大約1wt％(重量百分率)水的粘滯印刷制劑)和親脂性粘滯印刷制劑(例如，包含少于1wt％水的粘滯制劑)。對(duì)轉(zhuǎn)變親水性粘滯印刷制劑的方法來(lái)說(shuō)，最好是除表面張力調(diào)節(jié)劑、水之外稀釋劑還包含至少一種乙二醇，也可以再包括氫氧化銨和/或附加的親水性溶劑。在某些此類實(shí)施例中，親水性粘滯印刷制劑包含多于大約10wt％的水是較好的。在某些實(shí)施例中，依照本發(fā)明所形成的可噴射制劑由按重量不超過(guò)大約50份(pbw，以重量計(jì)的份數(shù))，大約10pbw至大約40pbw份更好的親水粘滯媒質(zhì)和不超過(guò)60pbw的稀釋劑組成。
對(duì)于本發(fā)明中關(guān)于將親脂粘滯印刷媒質(zhì)轉(zhuǎn)變?yōu)榭蓢娔∷⒅苿┑姆椒ǖ哪切┓矫鎭?lái)說(shuō)，稀釋劑最好至少包括從脂肪酸脂和至少可與一種脂肪酸油脂部分或完全溶混的乙二醇衍生物中選出的一種表面張力調(diào)節(jié)劑。在這類實(shí)施例中，表面張力調(diào)節(jié)劑還最好能與親脂粘滯印刷媒質(zhì)部分或完全溶混。
本發(fā)明方法方面的一個(gè)實(shí)施例是包括如下步驟的制備可噴墨印刷媒質(zhì)的工藝(a)提供一種適合于用網(wǎng)板印刷技術(shù)施加于襯底上的糊劑；(b)在所述糊劑中加入可與所述糊劑溶混和可分散糊劑的稀釋劑而形成一種混合物，其中，稀釋劑的量應(yīng)足以為所形成的混合物提供在大約25℃時(shí)小于大約100cps的布氏粘滯度和用鉑環(huán)技術(shù)測(cè)量時(shí)低于大約70dynes/cm的表面張力；(c)過(guò)濾所述混合物以清除大于大約1微米大小的顆粒，所述混合物還具有可浸濕構(gòu)成噴墨印刷設(shè)備的印色接觸部件的結(jié)構(gòu)材料和可通過(guò)噴墨印刷設(shè)備，最好是脈沖型噴墨印刷設(shè)備噴射的特性。
本發(fā)明的另一方面與依照本發(fā)明的方法用粘滯印刷媒質(zhì)制造的可噴墨制劑相關(guān)。
本發(fā)明的再一方面是利用噴墨印刷設(shè)備將適合于利用網(wǎng)板印刷技術(shù)加于襯底上的印刷糊劑施加于襯底的工藝，該工藝包括(a)通過(guò)在糊劑中加入稀釋劑將所述印刷糊劑轉(zhuǎn)變成可噴墨制劑；和(b)用脈沖型噴墨印刷頭將可噴墨制劑施加于襯底。
具體實(shí)施例方式
雖然可以預(yù)見(jiàn)本發(fā)明將在從一般說(shuō)適用于網(wǎng)板印刷的粘滯印刷制劑中獲得可噴墨制劑方面有極大的應(yīng)用價(jià)值，但可以相信，本發(fā)明的方法方面也可應(yīng)用在適合于用任一種撞擊印刷技術(shù)施加于襯底的任一種粘滯印刷制劑。因此，雖然本發(fā)明在此常用親脂和親水網(wǎng)板印刷糊劑來(lái)說(shuō)明，但術(shù)語(yǔ)“粘滯印刷制劑”卻泛指各種粘滯制劑，其中也包括可能不在印刷糊劑范疇內(nèi)的制劑，例如，粘合劑和抗腐蝕劑。
下面，本發(fā)明將通過(guò)將一種粘滯印刷制劑改造成具有適合于利用諸如在授予Sarma等人的No.6,302,536，授予Rogers等人的No.6,179,408，和授予Howkins的No.4,697,193美國(guó)專利中所描述的脈沖型噴墨印刷設(shè)備應(yīng)用的可噴墨制劑。這些噴墨印刷設(shè)備包括起動(dòng)前充注和充注前起動(dòng)兩種型式的噴墨印刷設(shè)備。可以判斷，前面所述原理可使種類眾多的粘滯印刷制劑適用于任何公知的噴墨印刷設(shè)備。相應(yīng)地，此間所描述的示例僅為說(shuō)明本發(fā)明而不是將其限于所展示的制劑和工藝。
如前所述，用來(lái)在襯底上提供功能性標(biāo)志的網(wǎng)板印刷糊劑，例如，粘合劑或抗腐蝕劑，和在諸如陶瓷，金屬，和玻璃上提供功能標(biāo)志的網(wǎng)板印刷糊劑，例如環(huán)氧樹(shù)脂網(wǎng)板印刷印色，例如WilflexSSV塑料溶膠網(wǎng)板印色，3500系列UV Vinex網(wǎng)板印色，和Aquasefe系列2200通用型水基玻璃網(wǎng)板印色，制備的制劑也都包括在本發(fā)明范疇之內(nèi)。如前所述，可以理解，本發(fā)明的合成方法和工藝可以用種類繁多，包括前面定義的術(shù)語(yǔ)“網(wǎng)板印刷糊劑”在內(nèi)的制劑來(lái)實(shí)現(xiàn)。
噴墨印刷設(shè)備本發(fā)明涉及將印刷媒質(zhì)轉(zhuǎn)變成適合于利用噴墨印刷設(shè)備施加的形式。噴墨印刷設(shè)備可分為三類(i)噴射恒定液滴流的連續(xù)型噴墨設(shè)備(CIJ)；(ii)脈沖型噴墨設(shè)備(有時(shí)稱為要求時(shí)滴落)，它利用某種形式的脈沖機(jī)械致動(dòng)器迫使媒質(zhì)通過(guò)小孔形成印刷液滴流；(iii)熱噴墨設(shè)備(有時(shí)稱為“氣泡噴射”設(shè)備)，它利用熱能使印刷媒質(zhì)中的一種或多種成分蒸發(fā)以生成迫使印刷媒質(zhì)以一系列“爆炸”形式穿過(guò)小孔形成液滴流的壓力“氣泡”。這里采用的“噴墨印刷設(shè)備”一詞包括前面提到過(guò)的所有類型的設(shè)備和尚未開(kāi)發(fā)但以此間所描述的基本原理工作的任何此類設(shè)備。
前面描述的各種噴墨印刷設(shè)備可以在很廣的溫度范圍內(nèi)運(yùn)行，或改造為適應(yīng)于運(yùn)行?？梢韵嘈?，本發(fā)明適合于生產(chǎn)可在所有這些工作溫度下工作的印刷設(shè)備中使用的可噴墨制劑，特別是印刷印色?？梢岳斫猓碎g所述在“某特定類型噴墨印刷設(shè)備運(yùn)行溫度”下測(cè)得的制劑粘滯度預(yù)期是該制劑將具有可在這類噴墨印刷設(shè)備目前可實(shí)現(xiàn)的工作溫度范圍內(nèi)的至少一個(gè)溫度下觀察到，或者可對(duì)將來(lái)可以在上述溫度范圍之外的溫度下運(yùn)行的設(shè)備上觀察到的粘滯度值(或所述范圍內(nèi)的一個(gè)值)。最好是，本發(fā)明的方法和制劑提供的可噴墨印色可在工作溫度低于大約150℃的噴墨印刷設(shè)備上使用。本發(fā)明的制劑和方法較適用于工作溫度至少為大約100℃的熱噴墨印刷設(shè)備。對(duì)連續(xù)型噴墨印刷設(shè)備來(lái)說(shuō)，本發(fā)明的制劑和方法較適用于大約25℃至大約30℃的工作溫度范圍。在某些實(shí)施例中，本發(fā)明的制劑和制備方法所提供的可噴墨制劑可應(yīng)用于大約25℃至大約150℃工作溫度的脈沖型噴墨印刷設(shè)備。可以預(yù)期，高于或低于這些值的溫度也是可能的。
方法如前所述，作為“可噴墨的”，即適合于用噴墨印刷設(shè)備施加于襯底的印刷媒質(zhì)最好具有一定的粘滯度和表面張力性質(zhì)，它們的具體特性一般與用來(lái)“噴射”它的噴墨印刷設(shè)備的具體類型和設(shè)備的工作溫度有關(guān)。一般說(shuō)，粘滯特性可通過(guò)用布氏粘度計(jì)測(cè)量印刷媒質(zhì)的粘滯度來(lái)確定。用布氏粘度計(jì)測(cè)量印刷媒質(zhì)的粘滯度的方法是公知和已公開(kāi)發(fā)表的，例如，為測(cè)量聚乙烯蠟用的并可應(yīng)用于印刷印色的ASTM測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)D1986-91(2002)和由J.V.Koleske編寫的“油漆和涂料測(cè)試手冊(cè)”，第14版(ASTM)(1995)中所描述的方法?？梢岳斫?，粘滯性通常隨溫度而變化。文中說(shuō)明的本發(fā)明制劑的優(yōu)選粘滯性質(zhì)或是對(duì)于用布氏粘度計(jì)進(jìn)行測(cè)定的某一特定溫度的粘滯性質(zhì)，或是指該制劑在某種噴墨印刷設(shè)備工作范圍內(nèi)的某一溫度下觀測(cè)到的粘滯度。
在某些實(shí)施例中可噴墨制劑的另一重要性質(zhì)是制劑的表面張力。制劑的表面張力可依照公開(kāi)出版的標(biāo)準(zhǔn)，例如ISO4311，1979年6月1日，ASTMD-1331-89(2001)，1989年5月26日，DIN13310，1982年8月1日，和BSEN14210，2003，2004年1月19日，用“環(huán)”技術(shù)來(lái)測(cè)定?？少?gòu)買到的依照這類標(biāo)準(zhǔn)中的一或多種，用環(huán)技術(shù)測(cè)量表面張力的表面張力測(cè)定裝置有，例如，Tensiomat 21型(Fischer Scientific)。利用Tensiomat和上述參考標(biāo)準(zhǔn)中所體現(xiàn)的環(huán)技術(shù)取得的表面張力測(cè)量值在此為方便起見(jiàn)將稱為用“鉑環(huán)技術(shù)”測(cè)定的表面張力值。
一般說(shuō)，本可噴墨制劑是通過(guò)提供一種其特性適合于利用撞擊印刷技術(shù)施加于襯底上的粘滯印刷媒質(zhì)，并在其中摻入足夠量和有效類型的稀釋劑，以得到粘滯度足夠低，可通過(guò)噴墨印刷設(shè)備射出的可噴墨制劑而制備的。制劑的表面張力和/或浸濕性質(zhì)與噴墨印刷相容也是優(yōu)選的。
在此使用的詞“粘滯印刷制劑”，文中為方便起見(jiàn)有時(shí)也稱為“粘滯印刷媒質(zhì)”，是可利用撞擊印刷技術(shù)施加于襯底的可流動(dòng)材料，例如，適合于通過(guò)網(wǎng)板印刷技術(shù)施加的印色(文中也稱為印刷糊劑)。粘滯印刷制劑可以是親水性或親脂性的。在此使用的親水性粘滯印刷制劑可與水部分或完全溶混。在此使用的親脂性粘滯印刷制劑可與脂肪酸油，即包含一種自由脂肪酸或一種或多種脂肪酸衍生物(通常從動(dòng)物或植物源中獲得)的油，例如，市場(chǎng)上可買到的Emersol潤(rùn)滑油系列和可從CognisCorporation公司買到的溶劑，部分或完全溶混在此用的。部分溶混和完全溶混二詞，大致對(duì)應(yīng)于Hawley’s化學(xué)簡(jiǎn)明詞典，12版，1993年中的定義。較適合于形成本發(fā)明可噴墨制劑的粘滯印刷制劑的布氏粘滯度在室溫下大于100cps，在室溫下大于200cps則更可取。
在很多情況下，優(yōu)選的稀釋劑與應(yīng)用的具體情況，特別是與將轉(zhuǎn)變?yōu)榭蓢娔苿┑恼硿∷⒅苿┑念愋陀嘘P(guān)。下面將詳細(xì)說(shuō)明特別適合于親水性和親脂性粘滯印刷制劑的稀釋劑。一般說(shuō)，本發(fā)明的稀釋劑用下列特性表示(i)與粘滯印刷制劑部分或完全溶混；(ii)與粘滯印刷制劑混合時(shí)，它將印刷制劑保持在分散狀態(tài)，因而可避免印刷制劑或它的組成部分從分散狀態(tài)沉積下來(lái)。
本發(fā)明的優(yōu)選稀釋劑最好包括，并在某些實(shí)施例中主要包括如下組分(a)至少一種與粘滯印刷制劑至少可部分溶混的表面張力調(diào)節(jié)劑；(b)還可以包括一種與粘滯印刷制劑至少可部分溶混的溶劑。
優(yōu)選的表面張力調(diào)節(jié)劑可從基本上由乙二醇衍生物，可與粘滯印刷制劑至少部分溶混，其表面活性性質(zhì)與乙二醇衍生物基本相似的化合物，以及它們的組合物中選取。在此使用的“乙二醇衍生物”一詞是指在其中至少有一組羥基功能組的氫已被其他有機(jī)功能組，例如，酯，氨基物，羧化物，醚，或其他功能組替代的任何乙二醇化合物(如文中所定義的)?！耙叶佳苌铩币辉~也包括具有半分乙二醇(glycol moiety)的化合物，在其中，有多于一組羥基組已被有機(jī)功能組，例如，前面提到的那些，替代。適合于本發(fā)明使用的乙二醇衍生化合物的例子有單—，雙—，和三丙烯乙二醇甲基醚，單—，雙—，和三丙烯n-丁基醚，單—，雙—，和三丙稀乙二醇n-丙基醚，單—和雙—乙烯乙二醇n-丁基醚，聚丙烯乙二醇乙醚，其中烷基組有大約1至大約6個(gè)碳原子并且是線性，分岔，或環(huán)形的聚乙烯乙二醇烷基—醚，和丙烯乙二醇甲基醚醋酸脂。可以理解，在依照公知原理的某些制劑中，也可能希望在稀釋制劑中包括二或多種乙二醇衍生化合物的混合物。
適合于在本發(fā)明的工藝和制劑中應(yīng)用的乙二醇衍生物化合物是按它們的表面活性性質(zhì)來(lái)選擇的。用在親水性稀釋劑中時(shí)，選擇乙二醇衍生物(或乙二醇衍生物的混合物)，使稀釋劑可與粘滯印刷制劑混和并能促進(jìn)被轉(zhuǎn)變的粘滯印刷制劑與溶劑水以及(如果存在)也存在于稀釋制劑中的任一種或多種乙二醇組分的溶混性。在某些優(yōu)選的親水性稀釋劑中，三丙烯乙二醇甲撐醚是一種較好的乙二醇衍生物。
在親水性稀釋劑制劑中，某些水溶性或水溶混性有機(jī)溶劑可用來(lái)替代可水溶的乙二醇衍生物表面張力調(diào)節(jié)劑，并為可噴墨制劑提供相同或改進(jìn)的噴射性質(zhì)。前面提到的任何一種具有基本上與可水溶的乙二醇衍生物相同表面活性性質(zhì)的可選的可水溶或水溶混的有機(jī)溶劑都可代替乙二醇衍生物用在稀釋制劑中，例如N-烷基雜環(huán)胺。在某些優(yōu)選制劑中，N-甲基吡咯烷是一種特別好的有機(jī)溶劑表面張力調(diào)節(jié)劑。其他有機(jī)溶劑表面張力調(diào)節(jié)劑的例子包括可水溶或水溶混的乙醇，酯，酮，和從乙二醇中衍生出的可水溶或可水溶混的二元酸脂和從乙二醇中衍生出的雙酮。
在親脂稀釋劑中，可與用來(lái)配制可噴墨制劑的親脂性粘滯印刷制劑溶混的乙二醇衍生化合物是合適的表面張力調(diào)節(jié)劑。表面張力調(diào)節(jié)劑的選擇也基于它們將粘滯印刷制劑的組分保持在穩(wěn)定分散狀態(tài)下的能力。乙二醇醚，例如，丙烯乙二醇苯基醚，和它的同系物，例如，乙烯乙二醇苯基醚是在親脂性稀釋劑中用作表面張力調(diào)節(jié)劑的優(yōu)選乙二醇衍生化合物。
脂肪酸酯也可以在由親脂粘滯印刷制劑制備的本發(fā)明的可噴墨制劑的稀釋劑制劑中用作表面張力調(diào)節(jié)劑。在本文中使用的脂肪酸脂是指其表面活性性質(zhì)與前面所述用在親脂粘滯印刷制劑制備的可噴墨制劑中的乙二醇衍生化合物表面張力調(diào)節(jié)劑相似的雙作用脂肪酸的那些衍生物。適合于作為親脂稀釋劑的脂肪酸酯的例子有癸二酸二丁酯?？梢岳斫?，具有二種或多種合適表面張力調(diào)節(jié)劑的混合物也可以在稀釋制劑中應(yīng)用。
還可以給稀釋劑和/或可噴墨印刷制劑添加其他組分。這類其他組分的例子包括附加的粘合劑，著色劑，樹(shù)脂，殺蟲(chóng)劑，泡沫控制劑，等等。
稀釋劑的類型最好是有效的并可用足夠的量來(lái)保障可噴墨制劑在室溫，即大約20℃至大約30℃時(shí)的布氏粘滯度低于大約100cps，如果在至少一種噴墨印刷設(shè)備的工作溫度范圍內(nèi)的某一溫度時(shí)的布氏粘滯度可低于大約20cps則更好?？梢岳斫猓紤]到文中給出的教導(dǎo)，用來(lái)與某種粘滯印刷媒質(zhì)(不論是親脂性或親水性的)組合的稀釋劑的量和類型均可予以調(diào)整，以提供其粘滯度和表面張力均在上面所述范圍之外的可噴墨制劑。
也還可以給本發(fā)明的制劑添加其他組分。例如，可以添加另外的粘合劑以改進(jìn)印刷媒質(zhì)對(duì)襯底的附著力，例如，用AQ51制備的補(bǔ)充基(Garston，Inc.)。也可以加入更多的著色劑以減少印刷設(shè)備為涂敷足夠厚的印刷媒質(zhì)層以獲得理想色度而必須在待印刷襯底上通過(guò)的次數(shù)。也還可添加該領(lǐng)域公知的其他組分，例如，殺蟲(chóng)劑。
親水性可噴墨制劑的形成適合于在本發(fā)明可噴墨制劑和工藝中使用的親水性粘滯印刷制劑可劃分為二組，即以水為基礎(chǔ)的親水粘滯印刷制劑(水基媒質(zhì))和以溶劑為基礎(chǔ)的親水粘滯印刷制劑(溶劑基媒質(zhì))。依照本發(fā)明的水基媒質(zhì)最好包括著色劑和至少大約10wt％的水。優(yōu)選的水基媒質(zhì)還應(yīng)具有可與由水，甘油，和含少于大約5個(gè)碳原子的醇組成的組中選出的至少一種部分或完全溶混的性質(zhì)(當(dāng)這些物質(zhì)的量是依照本發(fā)明除已存在于其內(nèi)的水、甘油、或醇外加入到印刷媒質(zhì)中時(shí))。本發(fā)明的水基媒質(zhì)還最好與有多于6個(gè)碳原子的醇不溶混，還最好有低于大約150℃的沸點(diǎn)。
最好是，本發(fā)明的水基媒質(zhì)包括(a)從按重量的大約26份(pbw)至大約88pbw的水；(b)從大約7pbw至大約50pbw的著色劑(最好包括一種可水溶的染料或者說(shuō)顏料)；(c)最多為大約23pbw的雙乙烯乙二醇；(d)最多約為13pbw的樹(shù)脂；(e)最多約為5pbw的氨基乙醇。在某些優(yōu)選制劑中，親水性粘滯印刷制劑是水基網(wǎng)板印刷糊劑，更好的是可購(gòu)買到的商品水基網(wǎng)板印刷糊劑。合適的水基親水性粘滯印刷制劑的例子包括水基漆，水基粘合劑和用來(lái)在紡織品襯底上形成裝飾性標(biāo)志的網(wǎng)板印刷糊劑。作為商品可購(gòu)買到的水基親水粘滯印刷制劑的一個(gè)例子是Aquaprint RFU9500/8550透明濃縮系列網(wǎng)板印色(Garston，Inc.Manchester，CT)。
依據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選溶劑基媒質(zhì)包括著色劑和大約1wt％至大約10wt％的水，以及可部分或完全水溶混的溶劑，例如，丙稀乙二醇，和可水溶的乙醇和胺。當(dāng)在印刷媒質(zhì)中除已存在的組分外再加入按照本發(fā)明的乙醇量時(shí)，適合于在本發(fā)明的工藝和制劑中使用的溶劑基親水粘滯印刷媒質(zhì)最好可與至少一種乙醇部分或完全溶混。本發(fā)明的溶劑基媒質(zhì)的沸點(diǎn)最好為大約150℃。合適的溶劑基媒質(zhì)的例子包括溶劑基粘合劑，例如，含甲基乙基酮(MEK)的環(huán)氧粘合劑。
適合于本發(fā)明的制劑和工藝中使用的親水粘滯印刷制劑，不論是水基的或溶劑基的，最好包括可與構(gòu)成稀釋劑的至少一種乙二醇化合物和至少一種乙二醇衍生化合物溶混的一或多種化合物(下面將詳細(xì)說(shuō)明)。合適的粘滯親水印刷媒質(zhì)的一個(gè)例子是在織物襯底，例如，棉織品，棉混紡織物，和麻上印染用的9500 Aquaprint RFU網(wǎng)板印色。
在某些優(yōu)選實(shí)施例中，本發(fā)明的可噴墨制劑通過(guò)組合至多大約50pbw的親水粘滯印刷制劑和超過(guò)大約50pbw的依照本發(fā)明的稀釋劑而形成。在某些實(shí)施例中，親水粘滯印刷制劑是網(wǎng)板印刷糊劑。
本發(fā)明的某些優(yōu)選親水可噴墨制劑是通過(guò)組合大約1pbw至大約40pbw，較好是10pbw至大約40pbw，更好是大約30pbw的親水粘滯印刷制劑和大約60pbw至大約99pbw的依照本發(fā)明的稀釋劑而形成的。另一種較好的制劑包括大約1pbw至大約15pbw的親水粘滯印刷制劑和大約85pbw至大約99pbw的依照本發(fā)明的稀釋劑。但是，可理解，根據(jù)具體應(yīng)用的需要，包括對(duì)存在于與稀釋劑混合的粘滯印刷制劑中的組分的考慮以及對(duì)粘滯印刷制劑可適用的噴墨印刷設(shè)備制造材料和運(yùn)行參數(shù)的考慮，本發(fā)明的制劑也可處在以上范圍之外。
本發(fā)明的可噴墨制劑最好用其化學(xué)和物理性質(zhì)和/或在噴墨印刷設(shè)備中的性能來(lái)說(shuō)明。在某些實(shí)施例中，以親水性粘滯印刷制劑制備的本發(fā)明可噴墨制劑(文中有時(shí)稱作“親水性可噴墨制劑”)最好具有(a)在可噴墨制劑從其中噴出的噴墨印刷設(shè)備工作范圍的某一溫度(最好是大約20℃至大約150℃)測(cè)得的布氏粘滯度為大約1cps(厘泊)至大約20cps；和/或(b)用鉑環(huán)法測(cè)得的表面張力小于大約70dynes/cm，最好小于大約65dynes/cm。
對(duì)連續(xù)型噴墨印刷設(shè)備和熱型噴墨印刷設(shè)備來(lái)說(shuō)，親水性可噴墨制劑最好具有，(a)在至少一種此類噴墨設(shè)備工作范圍的至少一個(gè)溫度(最好是，對(duì)連續(xù)型噴墨設(shè)備，低于大約30℃，而對(duì)熱型設(shè)備，最好至少為大約100℃)下觀測(cè)到的布氏粘滯度為大約1cps至大約10cps，更好是大約1cps至大約5cps；(b)用鉑環(huán)技術(shù)測(cè)得的表面張力小于大約72dynes/cm，更好是小于65dynes/cm。在某些實(shí)施例中，表面張力的范圍從大約25至50dynes/cm，更好的是大約30至大約40dynes/cm。
對(duì)脈沖型噴墨印刷設(shè)備來(lái)說(shuō)，本發(fā)明的某些較好的親水性可噴墨制劑在至少一種這類噴墨設(shè)備工作范圍內(nèi)的至少一個(gè)溫度(最好是大約20至大約150℃)下觀測(cè)到的布氏粘滯度為大約5cps至大約20cps，用鉑環(huán)技術(shù)測(cè)得的表面張力低于大約72dynes/cm，較好的是低于大約70dynes/cm，更好是低于大約65dynes/cm。在某些這類實(shí)施例中，表面張力優(yōu)選為大約25至大約50dynes/cm，更好的是大約30至大約40dynes/cm。工作溫度在大約25℃至大約60℃范圍內(nèi)的脈沖型噴墨印刷頭中使用的某些較好親水性可噴墨制劑在工作范圍內(nèi)某個(gè)溫度的布氏粘滯度為大約10至15cps，用鉑環(huán)技術(shù)測(cè)得的表面張力為大約35至大約45dynes/cm。用在工作于室溫(大約20℃至大約30℃)下的脈沖型噴墨印刷設(shè)備的另一種優(yōu)選親水性可噴墨制劑在室溫下的布氏粘滯度為大約3至5cps，表面張力為大約35至40dynes/cm。
在另一些實(shí)施例中，本發(fā)明的親水性可噴墨制劑在大約30℃至大約40℃之間某個(gè)溫度下的布氏粘滯度低于大約13cps，用鉑環(huán)法測(cè)得的表面張力低于大約70dynes/cm，最好低于大約65dynes/cm，更好的是大約25至大約50dynes/cm，還要好的是大約30至大約40dynes/cm。
用來(lái)由親水性粘滯印刷制劑形成可噴墨制劑的稀釋劑(親水型稀釋劑)最好包括1)水；2)至少一種乙二醇；3)一或多種表面張力調(diào)節(jié)劑；4)可任選的，氫氧化銨；5)可任選的一或多種親水性溶劑。
本發(fā)明親水性稀釋劑中包含的優(yōu)選乙二醇包括至少一種含有至少一種半分乙二醇，即，二羥基乙醇的化合物。含半分乙二醇的制劑的例子有二羥基乙醇的單體，齊聚物，和聚合物，例如，乙烯和丙烯乙二醇和它們的齊聚物和聚合物?？梢岳斫?，從各種乙二醇和它們的齊聚物和聚合物中選出的任何二種或多種化合物的混合物也是可用的。最好使用在適合于采用粘滯印刷制劑的噴墨印刷設(shè)備(文中為方便有時(shí)也稱為“印刷頭”)工作溫度范圍內(nèi)某個(gè)溫度下是液體的乙二醇。有利的是，如果能用較高熔化的乙二醇，當(dāng)與可選擇的溶劑和/或稀釋劑的其他組分組合時(shí)，它們可提供一種在適合于采用粘滯印刷制劑的印刷頭工作范圍內(nèi)某個(gè)溫度下是液體形式的制劑。選用的乙二醇化合物應(yīng)與它們將與之混合的粘滯印刷制劑和與水是溶混的。合適的乙二醇化合物的例子有單—，雙—，三一和四乙烯乙二醇和單—，雙—，和三丙烯乙二醇。
可以理解，適合在稀釋制劑中使用的乙二醇化合物的純度可在商品或技術(shù)級(jí)的材料至高純度試劑級(jí)材料之間變化。還可以理解，依據(jù)公知的原理，可能希望在本發(fā)明的制劑和工藝中采用各種乙二醇化合物的混合物。對(duì)某些優(yōu)選親水性稀釋制劑來(lái)說(shuō)，丙烯乙二醇是一種受歡迎的乙二醇組分。
可以理解，當(dāng)稀釋劑中含有氫氧化銨時(shí)，它可以作為一種獨(dú)立的成分加入，或與水先混合，再作為含水氫氧化銨溶液加入。當(dāng)作為溶液加入時(shí)，最好是作為含有大約2.5wt％氫氧化銨至大約20wt％氫氧化銨的氫氧化銨溶液加入。一般說(shuō)，從商品級(jí)至藥用級(jí)的任何純度氫氧化銨都是可用的。
可任選的親水性溶劑的例子包括可水溶混或可水溶解的烷基乙醇，胺類，酮類，脂類，和含混合功能組的可水溶混的有機(jī)溶劑。酮類和烷基乙醇的例子有最多含6個(gè)碳原子，含線性，分岔，或環(huán)狀烷基組，例如，丙酮，乙烯醇，和甲醇的酮類和烷基乙醇。含混合功能組的可水溶混溶劑的例子包括雙丙酮乙醇和N-甲基吡咯烷?？梢岳斫?，具有相似溶混性溶解性質(zhì)的其他溶劑也可用來(lái)加入到上述示例中，或替代它們，也可以將二種或多種溶劑混合在一起。
一般說(shuō)，水量，氫氧化銨的量(如果應(yīng)用)，乙二醇的量和類型，表面張力調(diào)節(jié)劑的量和類型，稀釋制劑中可任選采用的溶劑均可在本發(fā)明的范疇內(nèi)在很大范圍內(nèi)變動(dòng)，所有這類變異都在本發(fā)明的廣泛范疇內(nèi)。本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以在考慮本發(fā)明中所含基于可噴墨制劑所希望的性質(zhì)，印刷糊劑的組成，將使用的印刷頭的運(yùn)行特性和印刷頭所使用的制造材料，和待印刷的襯底等教導(dǎo)連同其他因素后決定使用的具體類型和數(shù)量。
在某些優(yōu)選實(shí)施例中，親水稀釋劑包含(a)大約5pbw至大約20pbw的水；(b)大約0.5pbw至大約1pbw的氫氧化銨；(c)大約10pbw至大約40pbw的乙二醇；(d)大約20pbw至大約50pbw的可水溶混表面張力調(diào)節(jié)劑。在某些優(yōu)選實(shí)施例中，親水稀釋劑主要包含(a)大約1wt％的氫氧化銨；(b)大約20wt％的水；(c)大約7wt％的丙三醇(甘油)；(d)大約29wt％的丙烯乙二醇；(e)大約43wt％的三丙烯乙二醇甲基醚(表面張力調(diào)節(jié)劑)。在另一些優(yōu)選實(shí)施例中，稀釋劑包含(a)大約70pbw至大約85pbw的水；(b)大約5pbw至大約25pbw的乙二醇，最好是雙乙烯乙二醇；(c)大約5pbw至大約25pbw的表面張力調(diào)節(jié)劑，最好是N-甲基吡咯烷；(d)最多達(dá)大約12pbw的丙三醇；(e)最多達(dá)大約0.5pbw的粘合劑，最好是用AQ51配制的增充劑基。一種特別好的制劑包含大約70pbw至大約82pbw的水，大約6pbw至大約22pbw的雙乙烯乙二醇，大約6pbw至大約22pbw的N-甲基吡咯烷，最多大約12pbw的丙三醇，和最多大約0.5pbw的粘合劑，最好是用AQ51配制的增充劑基。
本發(fā)明的一個(gè)方面是改變，最好是獨(dú)立地改變由親水性粘滯印刷制劑制備的可噴墨制劑的粘滯度和表面張力的方法。相應(yīng)地，可通過(guò)調(diào)整添入制劑中的乙二醇的相對(duì)量，最好是在基本上不改變制劑的表面張力的情況下來(lái)改變親水性可噴墨制劑的粘滯度。本發(fā)明的親水性可噴墨制劑的表面張力可通過(guò)調(diào)整加入制劑中的水的相對(duì)量，最好是在基本上不改變可噴墨制劑的粘滯度的情況下，來(lái)改變。
親脂性可噴墨制劑的形成本發(fā)明的實(shí)施例涉及親脂性可噴墨制劑，稀釋制劑最好包含，并在某些優(yōu)選實(shí)施例中主要包含如下組分(A)從乙二醇衍生物，脂肪酸酯和它們的組合物組成的組中選出的至少一種表面張力調(diào)節(jié)劑；(B)可任選的一種溶劑。雖然有大量化合物可用作可任選的溶劑，但對(duì)配制親脂性可噴墨制劑來(lái)說(shuō)，溶劑最好包含脂肪酸油(如前面所定義的)和可與油溶混的有機(jī)乙醇，例如，具有6個(gè)或更多碳原子的半分烷基。
一般說(shuō)，根據(jù)特定應(yīng)用的具體要求可用于優(yōu)選稀釋劑中的乙二醇衍生物的數(shù)量和類型非常廣泛。在某些優(yōu)選實(shí)施例中，乙二醇衍生物可從乙二醇醚，脂肪酸酯，和它們的組合物組成的組中選出。在某些優(yōu)選實(shí)施例中，乙二醇衍生物可從(i)乙二醇酯和二元酸酯；(ii)乙二醇酞和二元酸酞；(iii)乙二醇醚和二元酸醚；(iv)從乙二醇衍生出的單—和雙—酮；以及它們中任意二種或多種的組合物組成的組中選出。較好的乙二醇醚，特別是對(duì)親脂性可噴墨制劑來(lái)說(shuō)，可從丙稀乙二醇苯基，乙烯乙二醇苯基醚，三丙烯乙二醇甲基醚，丙烯乙二醇N-烷基醚(其中，烷基組含有大約10個(gè)或更少的碳原子)，以及它們中任意二種或多種組合物組成的組中選取。
一般說(shuō)，對(duì)由親脂性粘滯印刷制劑形成的本發(fā)明的可噴墨制劑(文中有時(shí)也稱為“親脂可噴墨制劑”)來(lái)說(shuō)，它應(yīng)用于某種特定噴墨印刷設(shè)備時(shí)的表面張力最好低于本發(fā)明的親水可噴墨制劑。某些優(yōu)選親脂可噴墨制劑在至少一種脈沖型噴墨設(shè)備工作范圍內(nèi)的某一溫度下的布氏粘滯度為大約5cps至大約20cps，用鉑環(huán)技術(shù)測(cè)得的表面張力低于50dynes/cm，較好是低于大約45dynes/cm，大約25至大約40dynes/cm更好，大約30至大約40dynes/cm還要更好。
某些優(yōu)選親脂可噴墨制劑在大約30℃至大約40℃之間的某一溫度下的布氏粘滯度低于13cps，用鉑環(huán)法測(cè)得的表面張力低于大約70dynes/cm，低于大約65dynes/cm較好，大約25至大約50dynes/cm更好，大約30至大約40dynes/cm還要更好。
依照本發(fā)明的親脂媒質(zhì)最好包含少于大約1wt％的水和可與至少一種含至少6個(gè)碳原子的乙醇部分或完全溶混，并且最好在任何有意義的程度上不與水，乙二醇，或含少于6個(gè)碳原子的乙醇溶混。親脂媒質(zhì)最好還包括一種或多種可與依照本稀釋劑(下面將說(shuō)明)的至少一種乙二醇衍生化合物和從酮，醚，和酯組成的組中選取的至少一種溶劑部分或完全溶混的組分。
優(yōu)選親脂粘滯印刷媒質(zhì)包含(a)大約20pbw至大約50pbw的顏料，例如，碳墨；(b)大約20pbw至大約40pbw的增塑劑，例如，酯，胺或乙二醇醚；(c)大約40pbw至大約60pbw的增塑劑，例如，雙丁基酞。合適的親脂粘滯印刷媒質(zhì)的例子有授予Sarma等人的美國(guó)專利No.6,391,943中描述的條碼(bar-code)分散劑和油基網(wǎng)板印刷糊劑，該專利在此引為參考文獻(xiàn)。更好是，可以商品購(gòu)得的油基網(wǎng)板印刷糊劑，例如，Garston，Inc公司的乙烯油墨的GNS系列塑料溶膠。
某些本發(fā)明的親脂可噴墨制劑包含大約10wt％至大約20wt％的乙二醇醚和大約10wt％至大約50wt％的親脂粘滯印刷制劑。
本發(fā)明的一個(gè)方面是改變，最好是獨(dú)立地改變由親脂粘滯印刷制劑配制的本發(fā)明可噴墨制劑的粘滯度和表面張力。相應(yīng)地，通過(guò)調(diào)節(jié)加入到制劑中的乙二醇醚的相對(duì)量來(lái)改變親脂可噴墨制劑的粘滯度，而最好是基本上不改變制劑的表面張力。本發(fā)明的親脂可噴墨制劑的表面張力則可通過(guò)調(diào)整加入到制劑中的脂肪酸油的相對(duì)量來(lái)改變，而最好是基本上不改變可噴墨制劑的粘滯度。
制劑的制備調(diào)和稀釋劑的各種組分和隨后將稀釋制劑與依照上面所述原理的等分(aliquot)粘滯印刷制劑混合，即可實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的適配工藝和制備本發(fā)明的可噴墨制劑。或者，本發(fā)明可噴墨制劑的制備和本發(fā)明的適配工藝可通過(guò)將稀釋制劑各組成部分的每一組分單獨(dú)地直接與等分粘滯印刷制品混合來(lái)實(shí)現(xiàn)。本發(fā)明可噴墨制劑的制備和本發(fā)明的工藝還可以通過(guò)，按任何合適順序，將一種粘滯印刷制劑的和一種稀釋制劑的各組成部分中的每一組分逐一組合而實(shí)現(xiàn)?？梢岳斫?，這些工藝過(guò)程的各種變異形式都可同樣完美地實(shí)現(xiàn)提供本發(fā)明制劑和適配工藝的目的?？梢岳斫?，上面提到的任何一種工藝都用“混合”或“組合”“一種粘滯印刷制劑和一種稀釋制劑”來(lái)表達(dá)。
一般說(shuō)，在配制稀釋劑期間，如果在混和稀釋劑各組分的同時(shí)對(duì)其加熱，則有利于保障稀釋劑組成部分的均勻性。一般情況下，在高于室溫的溫度下混合粘滯印刷制劑和稀釋劑組分也有利于促進(jìn)粘滯印刷制劑稀釋劑中的分散?？梢岳斫?，適合于將二種可流動(dòng)的原料，例如，粘滯網(wǎng)板印刷糊劑和液體稀釋劑，混和在一起的任何類型的混和設(shè)備，從手動(dòng)操作的試驗(yàn)臺(tái)規(guī)模設(shè)備到自動(dòng)化工業(yè)規(guī)模設(shè)備，都可用來(lái)組合制劑的各種組分。
依照本發(fā)明形成的可噴墨制劑在室溫(即大約20℃至大約30℃之間的某個(gè)溫度)下的布氏粘滯度最好低于大約100cps，用鉑環(huán)技術(shù)測(cè)得的表面張力小于大約73dynes/cm，小于大約70dynes/cm較好，小于大約65dynes/cm更好，大約25至大約50dynes/cm更好，和大約30至大約40dynes/cm則還要好?？蓢娔苿┑男阅茏詈糜盟鼈兪欠衲堋敖瘛敝辽僖环N噴墨印刷設(shè)備的印色接觸部分來(lái)表示。為了給撞擊印刷工藝提供一部分粘滯印刷制劑提供粘滯印刷制劑的儲(chǔ)存狀態(tài)最好是可控的。
本發(fā)明的工藝過(guò)程可包括若干附加工序，例如，去除可能不利于通過(guò)噴墨印刷設(shè)備噴射的顆粒(例如，去除直徑大于大約1微米的顆粒)的過(guò)濾工序?；旌舷♂寗┡c粘滯印刷制劑之前或其間的稀釋劑加熱工序，和如果采用加熱工序，混和稀釋劑和粘滯印刷制劑之后的冷卻工序。此外，在過(guò)濾工序后還可進(jìn)行脫氣工序。
可以理解，加熱和冷卻可用任何公知的加熱和冷卻液體、半固體以及塑料的方法實(shí)現(xiàn)。還可以理解，脫氣可用任何已知方法，例如，將制劑靜置若干小時(shí)或?qū)χ苿┻M(jìn)行真空處理來(lái)實(shí)現(xiàn)。最好對(duì)親水性粘滯印刷制劑采用適配工藝，從水基網(wǎng)板印刷糊劑中選擇親水粘滯印刷制劑則更好。
下面給出的例子是為了說(shuō)明前面的描述，它并不表示對(duì)本發(fā)明權(quán)利要求范圍的限制。
示例下面是由網(wǎng)板印刷糊劑配制本發(fā)明可噴墨制劑和利用噴墨印刷設(shè)備在襯底上施加制劑的二個(gè)示例。
例1將網(wǎng)板印刷糊劑調(diào)配成適合于用噴墨印刷設(shè)備施加于襯底上的形式將適合于利用網(wǎng)板印刷技術(shù)施加于襯底上的親水性粘滯印刷制劑配制成適合于用噴墨印刷設(shè)備施加的形式的稀釋劑可在配有攪棒的帶護(hù)套的容器中混和14.5kg(公斤)的水，500g(克)氫氧化銨(工業(yè)級(jí)，商品)，5kg甘油(USP級(jí)，商品)，20kg丙烯乙二醇，和30kg三丙烯乙二醇甲基醚。加入所有組分后，將稀釋劑混合物加熱至大約40℃并保持在大約35℃至大約40℃之間同時(shí)攪拌大約2小時(shí)。
2小時(shí)結(jié)束時(shí)，將30kg Cyan Base Aquaprint RFU 9500/8550系列網(wǎng)板印刷糊劑(Garston，Inc.)加入至稀釋劑混合物中(保持在大約35℃至大約40℃之間的某一溫度)，同時(shí)不斷攪拌。在這之后繼續(xù)攪拌大約三個(gè)小時(shí)并繼續(xù)加熱以維持混合后的制劑有大約35℃至大約40℃范圍內(nèi)的溫度。然后讓混和后的制劑冷卻至室溫，大約25℃，并在20psig(以磅/平方英寸計(jì)的計(jì)示壓力)驅(qū)動(dòng)壓力下通過(guò)1微米絕對(duì)過(guò)濾器(pressureFiltration)加壓過(guò)濾?；旌秃蟮闹苿?可噴墨制劑)再在環(huán)境條件下靜置大約1小時(shí)以使制劑脫氣。把用這種方法配制的可噴墨制劑的樣品放在Mastersize 2000顆粒大小分析儀(Malvern Instruments，Woburn，MA)中測(cè)量的結(jié)果表明，它的顆粒大小分布在1微米以下。又測(cè)量了可噴墨制劑的粘滯度和表面張力。制劑在25℃下的布氏粘滯度為大約14cps，用鉑環(huán)技術(shù)測(cè)得的表面張力為大約38dynes/cm。該可噴墨制劑的含水量為大約10wt％至大約30wt％。
將上面制備好的可噴墨制劑裝入適合于在織物襯底上印刷用的帶UJII96/32印刷頭的印刷機(jī)(Trident Inc.)容器中。將100％純棉試驗(yàn)織物的正方形樣片(每邊6時(shí)，Test Fabric PA)插入該印刷機(jī)中，將印刷頭調(diào)整至40℃工作溫度并在恒溫下工作。一共進(jìn)行了高達(dá)六次的印刷以形成織物上的文字。結(jié)果表明，該呆噴墨制劑在3至6次印刷后形成了有滿意色度的文字。完成印染后，織物樣片在加熱至大約150℃的烘箱中烘烤大約3分鐘，以固化印刷媒質(zhì)。結(jié)果表明，印刷圖像的清晰度和色彩與利用網(wǎng)板印刷糊劑(Garston Inc)在相同試驗(yàn)樣片上得到的相同圖象是一致的。
可以理解，例1所說(shuō)明的工序也展示了利用脈沖型噴墨印刷頭將網(wǎng)板印刷糊劑施加至襯底的工藝過(guò)程的例子，該過(guò)程包括(a)提供一種粘滯度高于大約20cps和表面張力大于大約65dynes/cm的網(wǎng)板印刷糊劑；(b)在適合于利用網(wǎng)板印刷工藝將儲(chǔ)存網(wǎng)板印刷糊劑的一部分加到織物襯底的條件下儲(chǔ)存所述網(wǎng)板印刷糊劑；(c)在工序(b)之后，在所述網(wǎng)板印刷糊劑的一部分中加入稀釋劑，該稀釋劑的組成和所用的量應(yīng)保障混合物所形的制劑具有適合于利用噴墨印刷設(shè)備施加至某表面的粘滯度和表面張力；(d)從所述混合物中清除掉大于大約1微米的顆粒；和(e)將所述混合物加到織物襯底上。
在例2中，八種顏色的網(wǎng)板印刷糊劑依照本發(fā)明被調(diào)配成可噴墨形式并可利用Mimaki TX2-1600織物印刷機(jī)(印刷機(jī))加于織物上。該印刷機(jī)配有8個(gè)在室溫下工作的Epson脈沖(提出要求時(shí)滴落)噴墨印刷頭。該印刷機(jī)8個(gè)印刷頭的每一個(gè)都由獨(dú)立的印色容器供料。
例2將網(wǎng)板印刷糊劑調(diào)配成可用噴墨印刷設(shè)備施加于織物上用前面例1中所述配制可噴墨制劑的程序，將青(深藍(lán))，淺青，品紅，淺品紅，黃，藍(lán)，灰和黑色RFU9500/8500 Aquarrint系列網(wǎng)板織物印色的等分調(diào)配成適合于由上面說(shuō)過(guò)的Mimaki印刷機(jī)噴射的可噴墨形式。相應(yīng)地，稀釋制劑是通過(guò)在配有攪棒的帶護(hù)套容器中混和26kg水，4kg N-甲基吡咯烷，4kg二甘醇，4kg甘油(USP級(jí)，商品)，和2kg用AQ51配制的增充劑基作為粘合劑(Garston)制備的。所有組分都加入容器中后，將它加熱至大約40℃并保持在大約35℃至大約40℃的溫度下，同時(shí)不斷攪拌約2小時(shí)。大約2小時(shí)后，將稀釋劑分成8份相同等分(每份約5kg)。
在帶護(hù)套的容器中依次將每份稀釋劑加熱至大約35℃至大約40℃范圍內(nèi)的某一溫度。當(dāng)這份稀釋劑已加熱到設(shè)定溫度時(shí)，將從前面所述8種顏色中選出一種顏色RFU9500/8500 Aquaprint系列網(wǎng)板織物印色加入到熱稀釋劑中并攪拌直至配制成基本均勻的混合物(可噴墨制劑)。在室溫下將可噴墨制劑冷卻至大約25℃，并在20psig驅(qū)動(dòng)壓力下經(jīng)0.5微米絕對(duì)過(guò)濾器(pressure Filtration)加壓過(guò)濾。經(jīng)上述程序制成的每份可噴墨制劑都在室溫環(huán)境下靜置大約1小時(shí)以脫氣。用Mastersize 2000顆粒大小分析儀(MalvernInstruments，Woburn，MA)測(cè)量每種顏色的可噴墨制劑樣品，發(fā)現(xiàn)其顆粒大小分布小于1微米。還測(cè)量了每種顏色的可噴墨制劑的粘滯性和表面張力性質(zhì)。發(fā)現(xiàn)所有樣品在25℃時(shí)的布氏粘滯度都在大約3cps至大約5cps之間，用鉑環(huán)技術(shù)測(cè)得的表面張力在大約35至大約40dynes/cm之間。這樣配制的每種顏色的可噴墨制劑都含大約60wt％至大約70wt％的水。
在室溫狀態(tài)下將配制好的每種顏色可噴墨制劑的一份裝入上面提到的Mimaki印刷機(jī)的各容器中。用裝有Epson印刷頭的Mimaki印刷機(jī)為含棉花，聚酯，聚酯/棉混紡，和絲的正方形試驗(yàn)樣片(每邊為6″)(Test Fabric PA)印以全色試驗(yàn)圖案。印刷后，將樣片放入大約300°F至大約325°F的對(duì)流式烘箱中3分鐘進(jìn)行處理。
從每種處理后的樣片中隨機(jī)抽取若干樣品，將它們與用傳統(tǒng)網(wǎng)板印刷技術(shù)和前面配制可噴墨制劑時(shí)使用的RFU9500/8500Aquaprint系列網(wǎng)板織物印色在相同布料上印刷相同圖案的試驗(yàn)樣片作目視比較。發(fā)現(xiàn)用不同方法印刷的兩組樣片看起來(lái)基本相同。隨機(jī)選取的印刷樣片從每種織物類型中選出并依照美國(guó)紡織化學(xué)師和配色師協(xié)會(huì)(AATCC)頒布的方法進(jìn)行測(cè)試。這樣，樣片依據(jù)AATCC的方法61-2003測(cè)試了耐洗度(洗滌不退色性)和依據(jù)AATCC的方法16-2003測(cè)試了耐光度(光照不退色性)。在這些試驗(yàn)條件下，發(fā)現(xiàn)依照本發(fā)明印刷樣片與用傳統(tǒng)織物印刷印色用傳統(tǒng)網(wǎng)板技術(shù)和相同圖案印刷的試驗(yàn)樣片相比毫不遜色。
這些結(jié)果表明，依照本發(fā)明，粘滯印刷媒質(zhì)可調(diào)配成供噴墨印刷設(shè)備使用，并能保存粘滯印刷媒質(zhì)的理想性能特點(diǎn)。
權(quán)利要求
1.一種經(jīng)與適合于用撞擊印刷技術(shù)施加于襯底的親水性粘滯印刷制劑混和而生成的制劑，稀釋劑包括1)水；2)至少一種乙二醇；3)一或多種表面張力調(diào)節(jié)劑；4)可任選的，氫氧化銨；5)可任選的，一或多種親水性溶劑。該制劑的另一特征是適合于利用噴墨印刷設(shè)備施加于襯底上。
2.如權(quán)利要求1所述的制劑包括大約10至40wt％的水基網(wǎng)板印刷糊劑，大約5至大約20wt％的水，大約0.5至大約1wt％的氫氧化銨，大約10至大約40wt％的至少一種乙二醇化合物和大約20至大約50wt％的至少一種表面張力調(diào)節(jié)劑。
3.如權(quán)利要求1所述的制劑，其中，所述親水性粘滯印刷制劑是織物印刷糊劑。
4.如權(quán)利要求1所述的制劑包括1)大約1至大約15wt％的水基網(wǎng)板印刷糊劑；2)大約60至大約70wt％的水；3)大約5至大約20wt％的至少一種乙二醇；4)大約5至大約20wt％的至少一種表面張力調(diào)節(jié)劑；5)最多為大約10wt％的甘油；6)最多為大約5wt％的粘合劑，其中，該制劑的另一特色是可從噴墨印刷設(shè)備中噴出。
全文摘要
描述了適合于噴墨印刷的制劑的制備過(guò)程，該制劑經(jīng)混和適合于撞擊印刷技術(shù)應(yīng)用的粘滯印刷制劑和稀釋劑而形成。對(duì)于親水性粘滯印刷制劑，稀釋劑包括(i)水；(ii)乙二醇；(iii)至少一種表面張力調(diào)節(jié)劑；(iv)可任選的，氫氧化銨；(v)可任選的，一或多種溶劑。對(duì)于親脂性印刷制劑，稀釋劑包括可在脂肪酸基油中溶解的表面張力調(diào)節(jié)劑。還描述了由網(wǎng)板印刷糊劑配制該制劑的工藝過(guò)程和利用印色噴射器將粘滯印刷制劑施加到襯底上的過(guò)程。
文檔編號(hào)B41J2/01GK1618896SQ200410081159
公開(kāi)日2005年5月25日 申請(qǐng)日期2004年9月30日 優(yōu)先權(quán)日2003年10月2日
發(fā)明者德弗?？七_(dá)S·薩爾馬 申請(qǐng)人:伊利諾斯器械工程公司