[发明专利]具有高伸长率的热成形喷墨油墨

说明书

技术领域

本发明涉及油墨和涂料，特别地，本发明涉及喷墨油墨和涂料，所述喷墨油墨和涂料用作用于印刷到经历热成形工艺的基材上的热成形油墨和涂料。

背景技术

热成形工艺典型地涉及将塑料基材上的油墨真空成形、热弯曲或折叠成三维物体。估计在基材上的油墨的温度为60～180℃。在热成形工艺期间，油墨图像以与塑料基材相同的速率连续伸长以制造具有数字印刷图形的三维产物。所述印刷的油墨图像必须均匀且在热成形工艺之后没有破裂。US 2007/0084372提供了热成形油墨的一般介绍。下面更详细地描述了典型的热成形工艺：

1)将热成形油墨喷射到平坦的基材上，然后在典型地约150mJ/cm²的能量水平下利用紫外线进行固化或者由具有100kV加速电压的约15kGy，利用EB辐射进行固化。

2)以距离IR灯20cm的方式将所述基材放入烘箱中并持续20～25秒。将所述灯设置在700℃的温度。

3)在源自IR灯的热下，所述基材会软化且在约25秒之后，基材成型图案(参见图1和2)起源于基材下方并使基材变形。

4)在约40秒之后，基材成型图案缩回并施加空气射流以冷却所述基材。由此完成热成形工艺。

喷墨成像技术在商业和消费者应用中已经非常普及。典型地，通过在间隙很小的油墨滴的受控图案中将油墨喷射到接受基材上来运行喷墨打印机。通过选择性地控制油墨滴的图案，喷墨打印机能够产生多种印刷特征，包括文本、图形、图像、全息图等。特别地，本发明涉及用作印刷到经历热成形工艺的基材上的热成形油墨的喷墨油墨。

在广泛使用的今天，热喷墨打印机和压电式喷墨打印机是两种主要类型的喷墨系统。对于两种途径，油墨必须满足严格的性能要求，从而使得油墨可适当进行喷射且所得印刷特征具有期望的机械、化学、视觉和耐久性特性。

溶剂基和水基可喷射油墨是熟知的。典型的水基油墨通常包含水、着色剂、一种或多种助溶剂、以及一种或多种添加剂，其中所述着色剂可以为染料和/或颜料，且所述水基油墨包含所述一种或多种添加剂以提高其性能。这种添加剂的代表性实例包括一种或多种着色剂、滑动改性剂、触变剂、起泡剂、防泡剂、流动或其他流变控制剂、蜡、油、增塑剂、粘合剂、抗氧化剂、杀真菌剂、杀菌剂、有机和/或无机填料粒子、匀涂剂、遮光剂、抗静电剂、分散剂等。溶剂基油墨包含相对挥发性的有机溶剂。与水性油墨相比，这种油墨典型地更快干燥。然而，这种溶剂可能有毒、易燃等，从而需要小心处理。另外，所述溶剂基油墨还倾向于仅与有限范围的基材相容。

为了避免使用常规溶剂，已经开发了并入聚合性稀释剂的油墨。所述稀释剂倾向于充当减粘剂并在固化时充当粘合剂。在未固化状态中，油墨的粘度低且易于喷射。然而，所述聚合性稀释剂在暴露于合适的固化能量源如紫外线、电子束能量等下时易于交联而形成交联聚合物网络。为了将这种油墨与常规的“溶剂基”油墨进行区分，通常将其称作“可能量固化的”油墨。

喷墨油墨典型地限于在平坦的片状构造如纸、塑料、旗帜材料等上的数字印刷。关于三维塑料构造，丝网印刷是优选的方法，因为将喷墨油墨数字印刷到塑料基材上产生破裂的图像或在热成形条件下不能伸长的图像。因此，存在如下需要：使用喷墨印刷系统能够直接在塑料基材上进行数字印刷而形成在热处理期间能够连续伸长的油墨图像。

US 2006/0222831描述了一种固化性喷墨油墨，其包含单官能单体、溶剂、颜料和能够粘附至塑料基材的稀释剂。所述油墨在基材的热成形期间可连续伸长100～900％。在实例中列出了10000g/mol以上的双官能单体的任选使用、以及丙烯酸类聚合物的使用。

US 2006/0275588(聚合成像)以及WO 2007/089252描述了喷墨油墨组合物，其包含颜料、稀释剂、单官能单体和酸值低于20mg KOH/g的丙烯酸类共聚物或聚合物。能够将所述油墨用作具有100～900％伸长率的高伸长率真空成形油墨。

US 2007/0084372(聚合物成像)描述了用于伸长率为100～900％的热成形油墨的油墨组合物，其包含颜料、稀释剂、单官能单体和具有2500～25000g/mol分子量的丙烯酸类共聚物或聚合物。不使用溶剂。类似地，WO 2008/004002(色丽可(Sericol))描述了钝态树脂(passive resin)在热成形油墨中的使用。所述的油墨组合物由辐射固化性单体、一种或多种钝态树脂、一种或多种光敏引发剂和一种或多种着色助剂构成。所述钝态树脂以2～15％的量存在并具有1500～70000的分子量。