[发明专利]白色墨水

说明书

本发明涉及白色墨水、喷墨印刷方法、喷墨墨水盒和喷墨印刷机。

当印刷在透明和有色的基材上时，使用白色墨水提供良好的可视性。在这些表面上的白色印刷在许多最终用途中是所希望的，例如计算机工业（印刷电路板、计算机芯片）、记录工业（磁带，薄膜等）、包装和汽车涂料。白色墨水不仅用于汽车的细节和添加贴花，而且还用于其它发动机交通工具，包括卡车、飞机和火车，以及自行车等。白色墨水也可以用在其它表面上，例如塑料、木材、金属、玻璃、纺织品、聚合物薄膜和皮革，兼具实用性和观赏性的目的。

施加白色墨水的优选手段是通过喷墨印刷。

喷墨印刷是一种无冲击印刷技术，其中墨滴通过细喷嘴喷射到基材上，而不使所述喷嘴与所述基材接触。基本上有三种类型的喷墨印刷：

i)连续喷墨印刷使用从喷嘴产生墨滴的连续流的加压墨水源。墨滴被通过热或通过静电手段在从喷嘴标称恒定的距离处被引导。未成功转向的那些液滴经由沟槽再循环至墨水储存器。

ii)按需滴加的喷墨印刷中，墨水存储在墨盒中，并使用加压致动器（通常是热或压电的）从印刷头喷嘴发射。按需滴加的印刷只产生印刷所需的液滴。

iii)再循环喷墨印刷中，墨水在印刷头中连续地再循环，并且（如在按需滴加的印刷）仅将印刷所需的液滴抽入到喷嘴。

每个这些类型的喷墨印刷提出了独特的挑战。因此，在连续喷墨印刷中，墨水活性溶剂的监测和调节需要满足在飞行时间（喷嘴喷射和沟槽回收之间的时间）时和从放空过程的溶剂蒸发，由此过量空气（当回收未使用的液滴时抽入到储存器）被除去。

在按需滴加的印刷中，墨水可以长期保存在墨盒中，直至它会恶化和形成沉淀物，这些沉淀物在使用中会堵塞印刷头中的细喷嘴。这个问题对于颜料墨水尤其严重，因为其中的悬浮颜料会沉降出来。

再循环喷墨印刷避免了这些问题。由于墨水被不断地循环，它减少了沉淀形成的机会，并因为墨水仅根据需要排除到喷嘴，也使溶剂蒸发最小化。

开发在工业喷墨印刷中使用的印刷机的墨水是特别具有挑战性的。工业喷墨印刷机需要高速地运转。最佳地，用于工业喷墨印刷机的印刷头将具有高密度布置的多个喷嘴以便能够单程印刷。

在工业喷墨印刷中，印刷头的面板的润湿可能是一个特别的问题。

液体的润湿能力是其表面张力相对于固体表面的表面能的函数。因此，如果液体的分子对于固体表面的分子相比于对于彼此具有更强的吸引力（粘合力比内聚力更强）时，发生表面的润湿。但是，如果在液体中的分子比起对于固体表面的分子更强烈地互相吸引（内聚力比粘合力更强），液体成珠而不润湿表面。在特定的表面上的液体的润湿程度可以通过测量置于表面上的液滴的接触角来确定。当接触角小于90°时，液体被认为润湿表面。接触角越小，润湿的程度越高。

设计一种不润湿印刷头面板的墨水是具有挑战性的。可以处理印刷头的面板以便尽量减少润湿。然而，难以处理某些类型的印刷头以得到稳定和持久的疏水性涂覆的非润湿面板。

在喷墨印刷中使用白色墨水时存在特别的问题。例如，二氧化钛是一种常见的白色墨水颜料，并且比用于其它颜色墨水的颜料通常三到四倍重。因此，例如二氧化钛的颜料更强烈地倾向于附聚和沉淀，并因此堵塞喷墨系统的喷嘴。

因此，开发含有二氧化钛的白色墨水特别具有挑战性。

根据本发明的第一方面，提供一种墨水，其包含：

(a)1至25份的表面处理的二氧化钛；

(b)8至25份的第一溶剂，其选自乙二醇、二乙二醇、三乙二醇和二丙二醇；

(c)2至12份的第二溶剂，其选自2-吡咯烷酮、N-甲基-2-吡咯烷酮、N-乙基-2-吡咯烷酮、N-环己基-2-吡咯烷酮和N,N-二甲基乙酰胺；

(d)15至45份的丙三醇；

(e)0.1至2份的炔属表面活性剂；

(f)0.001至2份的1,2-苯并异噻唑啉-3-酮；

(g)0至20份的聚合物颗粒；和

(h)平衡至100份的水。

除非另外说明，本申请中的所有份数和百分比是基于重量。

在一个优选的实施方案中，所述墨水不含聚合物颗粒。

在所述表面处理的二氧化钛颜料中存在的二氧化钛可以为金红石或锐钛矿的形式或者这两种形式的混合物。

所述二氧化钛颗粒可以具有大约1微米或更小的各种不同的平均粒度，这取决于所述墨水的希望的最终用途。

所述二氧化钛颜料在颜色上处于白色或本身是白色的。