用於尤其是溼玻璃上連續偏轉式噴墨列印的油墨組合物的製作方法

2023-09-12 15:15:10 4

專利名稱：用於尤其是溼玻璃上連續偏轉式噴墨列印的油墨組合物的製作方法
技術領域：
本發明涉及用於標記所有類型的載體(支撐物，support)、基底(基片或襯底，substrate)和物體(對象，object)，尤其是由玻璃製成、由陶瓷製成、由塑料製成、 或者由金屬製成的載體、基底和物體的油墨組合物，其性質特別適用於液體噴墨列印或作標記(marking)，並且非常適用於非常廣泛的各種各樣的載體的連續偏轉式噴墨標記 (continuous deflected inkjet marking)。
背景技術：
這種油墨組合物特別適用於在溼(wet)條件下標記玻璃或塑料基底，尤其是玻璃或塑料瓶，這種標記必須耐受摩擦和水中浸泡，並能夠通過浸漬在鹼溶液中而被擦除或除掉。噴墨列印是一種眾所周知的技術，其允許對所有類型的物體高速進行印刷、標記或裝飾能夠按要求變化的信息，如條形碼、銷售日期等，而同時這些物體不與列印裝置發生接觸，即使在非平面的載體上。噴墨列印系統能夠分成兩種主要類型「按需噴墨(Drop on demand) 」(DOD)或 「連續噴墨」(CJ)。我們更特別感興趣的是後一技術，更具體而言是連續偏轉式噴墨技術。連續偏轉式噴墨包括在壓力下將墨水以射流形式從墨水經由管嘴(噴嘴)離開的地方送到含有壓電晶體(piezoelectric crystal)的腔室中。壓電晶體，以給定的頻率振動，在噴墨中引起壓力擾動，其發生振蕩並逐漸破碎成球形液滴。如果油墨是導電性的，則置於射流破碎的射流路徑上的電極使得有可能使這些液滴帶正電荷。由此帶電荷的液滴在電場中偏轉並允許進行印刷。不帶電荷並因此不會發生偏轉的液滴在液滴收集器中被回收，在這裡油墨被吸收，隨後再循環到油墨迴路中。這種類型的噴墨以高通量速度在不必需是平面的物體上提供無接觸標記並提供隨意改變信息的可能性。適用於連續偏轉式噴墨的油墨組合物必須滿足這種技術固有的一定數量的標準， 尤其涉及粘度、電導率、在用於清潔的溶劑中的溶解度、各個成分的相容性、待標記載體的正確潤溼等。此外，能夠進行連續偏轉式噴墨的油墨組合物必須滿足的一個特定且重要的標準，一方面源自當每個信息所印刷的字符數較少時油墨消耗少的事實，以及另一方面源自噴墨是連續的且油墨在噴射之前再循環多次的事實。因此這種油墨在並未發生偏轉的液滴被吸收時與環境空氣接觸。因此，這可能導致吸收環境溼氣和/或與來自空氣的氧發生反應，並因此可能被改性(改變，modify)。儘管存在這種情形，但是油墨必須在存儲期間以及其在印表機中的循環期間保持其基本性質。最後，這些油墨必須快速乾燥、能夠通過噴嘴而不會堵塞噴嘴、具有射流定向的高穩定性同時允許易於清洗列印頭。對於，構成當前油墨(用於連續偏轉式噴墨類型的噴墨)的成分是有機或礦物產品；它們是在一種或多種或多或少是揮發性的溶劑中、或在水中的染料(著色劑， dyestuff)如染料或顏料、樹脂或粘結劑，和可選地一種或多種導電鹽，以及各種添加劑。染料根據其在所使用溶劑中分別是可溶的或不溶的被稱為「染料或顏料」。顏料，性質上是不溶的，因此發生分散並且可能是透明的或不透明的。它們為油墨提供其顏色、不透明性、或特定光學性質，如螢光(參見專利或專利申請US-A-4153593、 US-A-4756758、US-A-4880465、EP-A-0289141、US-A-5395432、GB-A-2298713)。在某些情況下，染料本身也對油墨提供足夠的導電性，因為其並不必需添加導電鹽。已知的名為 C. I.溶劑黑27、29、35和45的染料就屬於這種情況。粘結劑或樹脂通常大部分是一種(或多種)固體和聚合化合物，並且其選擇是受它們在所選溶劑中的溶解度以及它們與染料和其它添加劑之間的相容性決定，而且尤其作為它們一旦變幹而形成油墨的膜的性質的函數(參見專利或專利申請US-A-4834799、 GB-A-2286402、US-A-5594044、US-A-5316575、W0-A-96/23844、W0-A-95/29287)。它們的主要功能是為油墨提供對最大數量的載體或特定載體，例如無孔載體的粘附性。它們也使得有可能為油墨提供用於從射流形成液滴的足夠粘度，並且它們為油墨，或者更確切地是獲得的標記提供其大部分的耐受物理和/或化學攻擊的性質。這些油墨的溶劑最經常是由混合物構成，該混合物一方面包含主要量的揮發性且不是非常粘性的溶劑，以便有可能使標記非常快速地乾燥以及將粘度調節至期望值，例如為2 IOmPa. s，而另一方面包含較少量的更大粘性且揮發性較差(乾燥更慢)的溶劑，以便在印表機關閉時防止油墨在噴嘴中變幹(參見專利或專利申請US-A-4155767、 WO-A-9214794、W0-A-9214795 和 US-A-4260531)。所使用的揮發性溶劑最常見的是低分子量的醇、酮或酯，如在專利US-A-4567213 和US-A-5637139中指出的。在這些溶劑中，提到的基本上司以由甲醇、乙醇、1_丙醇和2-丙醇、丙酮、甲乙酮(「MEK」)、甲基異丁酮、乙酸乙酯和四氫呋喃製成。可選的導電鹽為油墨提供靜電偏轉所需的電導率(或導電性)。關於這個主題，可以參考文獻US-A-4465800。這些添加劑括改性油墨的潤溼性或滲透性的表面活性劑(US-A-53%431)，尤其是改性或控制靜態或動態表面張力的那些，如來自3M 的Fluomd FC 430、抑制由於以上所提及的鹽誘導的腐蝕的試劑(參見文獻EP-A-0510752、US-A-510M58)、或保護油墨以不增生細菌和其他微生物的其他添加劑這些是殺生物劑、殺細菌劑、殺真菌劑等，它們尤其適用於含水、PH控制緩衝劑的油墨(參見EP-A-O 735 120)、以及消泡劑。產品，並且尤其是食品的可示蹤性，要求在這些產品的包裝上標記各種各樣的信息。通常用於容納蘇打、果汁和飲料的可回收玻璃瓶的標記的特殊情形存在特別難以解決的問題。具體地，在許多國家，玻璃瓶，尤其是容納飲料如碳酸飲料，例如蘇打的玻璃瓶都被回收並因此在衝洗之後多次使用。這種標記在這些瓶子容納低溫下灌裝的碳酸飲料如蘇打的情況下特別困難，並且這種標記當在可能環境如氣溫例如為35°C且相對溼度例如為99%的國家的溼熱環境下完成時甚至是更加困難的。新的或之前衝洗的瓶子在儘可能低的溫度(例如在4°C附近)下灌裝以避免二氧化碳從這些飲料如蘇打中蒸發。在溼熱環境中，在瓶子外部立即發生冷凝。為了保證生產的可示蹤性，這些瓶子必須在灌裝之後立即在瓶頸上標記相應的信息。連續偏轉式噴墨技術，採用CO2雷射標記，對於這種在這些曲面上高速標記各種各樣的信息最適合的技術。在檢查之後，這些瓶子進行處理以便裝箱隨後放入貨盤並發送至消費者位置。在消費之後，這些空瓶子回收到灌裝廠並在新灌裝循環之前在鹼溶液中衝洗。用於這種標記的油墨組合物以及通過沉積這種沉積油墨獲得的標記必需滿足的特殊要求尤其為如下油墨必須在非常溼、冷且在許多情況下環境溼氣在其上非常大量冷凝的表面上非常快速地乾燥。油墨必須儘可能地快速地乾燥以便能夠耐受在標記操作之後在從僅幾秒鐘至幾分鐘的裝箱操作期間的處理。通過沉積油墨獲得的標記必須耐受在冰箱或冷的或甚至冰水盆中冷卻必要的長時間之後通過消費者的處理。該標記必須在鹼洗操作期間被擦除或去除。由於顯而易見的生態原因，這種鹼洗操作必須在儘可能低的PH下進行。最後，這些性質必須在油墨的整個貨架期內，一般定為6 18個月，以及在使用地點的印表機中，在相同的溼度和溫度條件下保持恆定。當前用於玻璃或塑料瓶的連續噴墨列印的油墨都沒有同時滿足以上提及的所有標準。因此，需要適用於尤其是連續偏轉式噴墨列印，特別是在基底如玻璃或塑料瓶上的油墨組合物，其同時滿足尤其是以上提及的所有標準，因此，期望的性質傳遞給油墨。仍需要允許快速標記所有類型的物體，尤其是玻璃或塑料瓶，同時仍然對標記提供優異質量和一致性(均勻性，uniformity)的這樣的油墨組合物。所述油墨通常還必須展示出用於噴墨印表機的油墨，尤其用於利用連續噴墨技術的印表機的油墨常規要求的所有性質粘度、電阻率等。除了已經提到的快速乾燥性質之外，所述油墨還必須具有不堵塞噴嘴以及由此甚至在長氣關閉之後允許快速啟動的性質。

發明內容
因此，本發明的目的是提供一種油墨組合物，尤其適用於連續偏轉式噴墨列印，其尤其滿足以上指出的所有需要，其滿足以上提及的標準和要求，並且其不具有現有技術的油墨組合物的缺點局限、弱點和缺陷，而且其克服了現有技術的組合物的問題。本發明的目的特別是提供一種油墨組合物，其具有優異的且改善的性質，尤其是關於標記的耐溼擦性、 標記在儘可能至少鹼性的介質中的溶解度、以及這些性質隨時間的保持性。根據本發明，這個目的和其它目的通過一種用於連續偏轉式噴墨列印且在環境溫度(，ambient temperature)下是液體的油墨組合物而實現，該油墨組合物包括-溶劑，其含有相對於油墨組合物的總重量的小於0.5wt(重量)％的水和小於 0. 5wt% 的醇；
-一種或多種染料和/或顏料，其不溶於水且不溶於水和至少一種醇的混合物；和-粘結劑，相對於該粘結劑的總重量，其包含至少50wt%的能夠通過至少一種烷氧基矽烷和至少一種羥基芳族樹脂(hydroxyaromatic resin)之間的反應而製備的至少一種粘結劑樹脂。
具體實施例方式表述「環境溫度」通常理解為是指5 30°C，優選10 25°C，更優選15 M°C， 並且更優選是20 23°C的溫度。明顯理解，所述油墨在環境壓力下為液體。有利地，粘結劑樹脂能夠通過烷氧基矽烷的烷氧基或多個烷氧基和羥基芳族樹脂的芳族羥基或多個羥基之間的至少一個脫醇化反應而獲得(可獲得的)。有利地，粘結劑由所述至少一種粘結劑樹脂構成，也就是說該粘結劑包含100wt% 的所述粘結劑樹脂。有利地，所述烷氧基矽烷對應於下式
權利要求
1.用於連續偏轉式噴墨列印的油墨組合物，其在環境溫度下是液體， 包含-溶劑，其含有相對於所述油墨組合物總重量小於0. 5wt%的水和小於0. 5wt%的醇； -一種或多種不溶於水且不溶於水和至少一種醇的混合物的染料和/或顏料；和 -粘結劑，相對於所述粘結劑的總重量，其包含至少50wt %的能夠通過至少一種烷氧基矽烷和至少一種羥基芳族樹脂之間的反應而獲得的至少一種粘結劑樹脂。
2.根據權利要求1所述的油墨組合物，其中，所述粘結劑樹脂能夠通過所述烷氧基矽烷的烷氧基或多個烷氧基和所述羥基芳族樹脂的芳族羥基或多個芳族羥基之間的至少一個脫醇化反應而獲得。
3.根據權利要求1或2所述的油墨組合物，其中，所述粘結劑通過所述至少一粘結劑樹脂構成。
4.根據權利要求1所述的油墨組合物，其中，所述烷氧基矽烷對應於下式
5.根據權利要求4所述的油墨組合物，其中，禮選自對應於下式的基團
6.根據權利要求4所述的油墨組合物，其中，所述烷氧基矽烷是這樣的氨烷氧基矽烷， 其中R4表示帶有選自氨基、-NH-和=N-基團的至少一個基團和/或被選自氨基、-NH-和 =N-基團的至少一個基團中斷的直鏈或支鏈C1 C2tl，優選C1 Cltl烷基。
7.根據權利要求6所述的油墨組合物，其中，R4選自以下基團
8.根據權利要求6或7所述的油墨組合物，其中，所述烷氧基矽烷選自Y-氨基丙基三乙氧基矽烷、Y -氨基丙基三甲氧基矽烷、N-(2-氨基乙基)-3-氨基丙基三甲氧基矽烷、 3-氨基丙基甲基二乙氧基矽烷、3-氨基丙基二異丙基乙氧基矽烷、3- (1，3- 二甲基亞丁基) 氨基丙基三乙氧基矽烷和二(三甲氧基-甲矽烷基丙基)胺。
9.根據前述權利要求中任一項所述的油墨組合物，其中，所述羥基芳族樹脂選自羥基酚醛樹脂。
10.根據權利要求9所述的油墨組合物，其中，所述羥基酚醛樹脂選自酚醛清漆樹脂和羥基苯乙烯聚合物。
11.根據前述權利要求中任一項所述的油墨組合物，其中，所述粘結劑樹脂能夠通過氨基烷氧基矽烷和羥基苯乙烯聚合物之間的反應而獲得。
12.根據前述權利要求中任一項所述的油墨組合物，其中，所述烷氧基矽烷和所述羥基酚醛樹脂之間的反應在有機溶劑的溶液中進行，優選在不會干擾所述羥基芳族樹脂和所述烷氧基矽烷之間的反應，尤其是所述烷氧基矽烷的烷氧基和所述羥基酚醛樹脂的芳族羥基之間的脫醇化反應並且不會發生所述烷氧基的水解/醇解的有機溶劑中進行。
13.根據權利要求12所述的油墨組合物，其中，所述烷氧基矽烷和所述羥基酚醛樹脂之間的反應在包含小於0. 5wt%的水和小於0. 5襯％的醇，優選小於0. 的水和小於 0. 的醇，更優選小於0. 05wt%的水和小於0. 05wt%的醇的有機溶劑的溶液中進行， 更好的溶劑基本上無水和無醇。
14.根據權利要求12或13所述的油墨組合物，其中，所述烷氧基矽烷和所述羥基酚醛樹脂之間的反應的溶劑選自酮類，優選選自具有3 10個碳原子的脂族酮，如丙酮、丁酮 (甲乙酮)、2_戊酮(甲基丙基酮)、3_甲基-2- 丁酮(甲基異丙基酮)和4-甲基-2-戊酮 (甲基異丁基酮)，以及環酮類如環己酮；二甲基甲醯胺(DMF) ；二甲基乙醯胺(DMAc)；以及它們的混合物。
15.根據權利要求14所述的油墨組合物，其中，所述烷氧基矽烷和所述羥基芳族樹脂之間的反應的溶劑由一種或多種酮構成，所述酮優選選自丙酮、甲乙酮、甲基丙基酮、甲基異丙基酮和甲基異丁基酮。
16.根據權利要求12 15中任一項所述的油墨組合物，其中，所述烷氧基矽烷和所述羥基芳族樹脂之間的反應的溶劑是所述油墨組合物的溶劑。
17.根據權利要求12 16中任一項所述的油墨組合物，其中，所述羥基芳族樹脂和所述烷氧基矽烷之間的反應在環境溫度下進行。
18.根據權利要求12 17中任一項所述的油墨組合物，其中，所述羥基芳族樹脂和所述烷氧基矽烷之間的反應通過在高於環境溫度的溫度，優選大於或等於40°C，更優選40°C 至所述溶劑的沸點，更好為40 80°C，尤其是70°C下對所述羥基芳族樹脂、所述烷氧基矽烷和所述溶劑加熱1 72h，優選12 60h，更優選M 48h的時間而進行。
19.根據權利要求1 11中任一項所述的油墨組合物，其中，所述烷氧基矽烷和所述羥基芳族樹脂之間的反應在無溶劑情況下進行。
20.根據前述權利要求中任一項所述的油墨組合物，其中，所述烷氧基矽烷化合物的烷氧基矽烷基團和所述羥基芳族樹脂之間的摩爾比為0. 05 3. 00。
21.根據前述權利要求中任一項所述的油墨組合物，其中，所述粘結劑佔所述油墨組合物總重量的0. Iwt % 30wt%，優選Iwt % 25wt%，更優選3wt% 20wt%。
22.根據前述權利要求中任一項所述的油墨組合物，其中，所述溶劑佔所述油墨組合物總重量的30wt % 90wt %，優選60wt % 80wt %。
23.根據前述權利要求中任一項所述的油墨組合物，其中，所述組合物的溶劑選自酮類，優選選自具有3 10個碳原子的脂族酮，如丙酮、丁酮(甲乙酮)、2_戊酮(甲基丙基酮)、3_甲基-2- 丁酮(甲基異丙基酮)和4-甲基-2-戊酮(甲基異丁基酮)，以及環酮類如環己酮；以及它們的混合物。
24.根據權利要求23所述的油墨組合物，其中，所述溶劑由一種或多種酮構成，其中所述酮優選選自丙酮、甲乙酮、甲基丙基酮、甲基異丙基酮和甲基異丁基酮。
25.根據權利要求23所述的油墨組合物，包含相對於所述溶劑總重量的小重量比例的一種或多種其他有機溶劑。
26.根據前述權利要求中任一項所述的油墨組合物，其中，所述染料和/或顏料選自稱為「C. I.溶劑染料」和「C. I.顏料」的染料和顏料，如C. I.溶劑黑^、C. I.溶劑黑7、C. I.溶劑黑28、C. I.溶劑黑35、C. I.溶劑藍70、C. I.溶劑紅124，顏料藍60的分散體或顏料藍15 的分散體。
27.根據權利要求沈所述的油墨組合物，其中，所述染料是C.I.溶劑黑四。
28.根據前述權利要求中任一項所述的油墨組合物，相對於所述油墨組合物的總重量， 包含總計為0. 05wt % 25wt %的染料和/或顏料，優選Iwt % 20wt %，更優選3wt % 染料和/或顏料。
29.根據前述權利要求中任一項所述的油墨組合物，另外包含含量為所述油墨組合物總重量的至少0. 05wt%，優選0. 1 20襯％的一種或多種增塑劑。
30.根據前述權利要求中任一項所述的油墨組合物，另外包含含量為所述油墨組合物總重量的0. Iwt % 20wt%，優選0. Iwt % IOwt %，更優選0. Iwt % 5wt%的至少一種^^ Τττ . ο
31.根據權利要求30所述的油墨組合物，其中，所述導電鹽選自不溶於水的鹽，如鹼金屬鹽、鹼土金屬鹽和簡單銨鹽或季銨鹽，所述鹽為滷化物、高氯酸鹽、硝酸鹽、硫氰酸鹽、甲酸鹽、乙酸鹽、硫酸鹽、六氟磷酸鹽、六氟銻酸鹽和丙酸鹽的形式。
32.根據前述權利要求中任一項所述的油墨組合物，在液態下，其在20°C的電導率大於5 μ S/cm,優選大於或等於300 μ S/cm,更優選大於或等於500 μ S/cm,更好為500 μ S/ cm 2000μ S/cm。
33.根據前述權利要求中任一項所述的油墨組合物，另外包含一種或多種添加劑，所述添加劑選自消泡劑；化學穩定劑；UV穩定劑；表面活性劑；抑制鹽腐蝕劑；殺細菌劑、殺真菌劑和殺生物劑；和PH控制緩衝劑。
34.用於製備根據前述權利要求任一項所述的油墨組合物的方法，其包括以下連續步驟a)製備反應介質，所述反應介質包含所述羥基芳族樹脂，優選羥基酚醛樹脂、所述烷氧基矽烷、不會干擾所述烷氧基矽烷和羥基芳族樹脂優選羥基酚醛樹脂之間的反應的有機溶劑，和不會干擾所述烷氧基矽烷和所述羥基芳族樹脂優選羥基酚醛樹脂之間的反應的所述油墨組合物的可選其他成分；b)進行所述烷氧基矽烷和所述羥基酚醛樹脂之間的反應，由此獲得粘結劑樹脂在所述溶劑中的溶液；c)當所述反應完成或幾乎完成時，向所述粘結劑樹脂的溶液中加入幹擾所述烷氧基矽烷和所述羥基芳族樹脂優選羥基酚醛樹脂之間的反應的所述油墨組合物的其他成分，和如果在所述反應介質中不存在時加入不會干擾所述烷氧基矽烷和所述羥基芳族樹脂優選羥基酚醛樹脂之間的反應的所述油墨的可選其他成分。
35.根據權利要求34所述的方法，其中，所述反應在環境溫度下或通過加熱所述反應介質而在高於環境溫度的溫度下進行。
36.根據權利要求34和35任一項所述的方法，其中，所述反應的進程通過例如氣相色譜來測定或分析由所述烷氧基矽烷的烷氧基與所述羥基芳族樹脂的羥基的反應所產生的醇量而進行跟蹤。
37.用於標記基底、載體或物體的方法，其中通過連續偏轉式噴墨技術將油墨噴射到這些基底、載體或物體上，其特徵在於，所述噴射的油墨是根據權利要求1 33中任一項所述的油墨組合物。
38.基底、載體或物體，其特徵在於，提供有通過乾燥和/或吸收根據權利要求1 33 中任一項所述的油墨組合物而獲得的標記。
39.根據權利要求38所述的基底、載體或物體，其特徵在於，所述基底由金屬例如鋁或鋼製成；由玻璃製成；由陶瓷製成；由含有纖維素的材料如紙，可選地銅版紙或蠟光紙，紙板或木材製成；由合成聚合物(「塑料」)製成，尤其是以薄膜形式，如PVC、PET、聚烯烴如聚乙烯(PE)或聚丙烯(PP)；由「樹脂玻璃」製成；由織物製成；或由任何其他無孔或多孔物質製成或由前述材料中的幾種的複合物製成。
40.根據權利要求39所述的基底、載體或物體，其是一種容器，如玻璃瓶。
全文摘要
本發明提供一種用於連續偏轉式噴墨列印的油墨組合物，其在環境溫度下為液體，包含溶劑，其含有相對於該油墨組合物的總重量小於0.5wt％的水和小於0.5wt％的醇；一種或多種染料和/或顏料，其不溶於水，且不溶於水和至少一種醇的混合物；和粘結劑，包含相對於該粘結劑的總重量至少50wt％的能夠通過至少一種烷氧基矽烷和至少一種羥基芳族樹脂之間的反應而獲得的至少一種粘結劑樹脂。用於製備這種油墨組合物的方法。通過將這種油墨組合物噴射到基底、載體或物體上而用於標記這些基底、載體或物體的方法。通過乾燥和/或吸收該油墨組合物而獲得的提供有標記的基底、載體或物體如玻璃瓶。
文檔編號C09D11/10GK102333828SQ201080009227
公開日2012年1月25日 申請日期2010年3月11日 優先權日2009年3月13日
發明者聖-羅曼 皮埃爾·德 申請人:馬肯依瑪士公司