[发明专利]水性墨水组合物及其制备方法

说明书

背景

喷墨打印机现在非常常见和实惠并能够获得令人满意的打印质量。它们用在家庭打印、办公打印和商业打印中。喷墨打印的增长是许多因素的结果，包括喷墨打印机成本的降低以及打印分辨率和总体打印质量的改进。喷墨打印中的持续需求导致需要在保持合理成本的同时制造高品质、高持久性和高耐用性的图像。喷墨打印是在多种多样的基底上非接触打印的流行方法。

在喷墨打印中使用多种墨水类型，各类墨水具有其优点和缺点。工业喷墨打印主要使用通常由压电喷墨（PIJ）打印头喷射的溶剂基和可UV固化的墨水。溶剂墨水具有良好粘合和适印性以及喷射可靠性和打印速度。但是，溶剂墨水释放大量被视为有害空气污染物的挥发性有机化合物（VOC）。关于溶剂墨水的使用，需要安装特殊的VOC捕获装置和对打印位置施加严格控制。溶剂墨水具有低闪点并易燃，因此必须在相对低温下干燥。

UV喷墨墨水允许高打印速度，它们在多种基底上具有相对较好的粘附并具有低VOC含量。但是，UV墨水以难闻的气味为特征；此外，此类墨水对环境有害并可能造成皮肤或眼睛发炎。使用UV墨水打印的图像具有小的粗糙凸起，在柔性基底上打印时，该墨水限制了基底挠性和伸展/收缩相关用途。

水性（水基）喷墨墨水主要用于家庭和办公环境。许多商业喷墨打印机使用水性胶乳墨水，例如借助热喷墨（TIJ）技术使用水性胶乳墨水的HP DESIGNJET? L25500宽幅喷墨打印机（Hewlett Packard, Palo Alto CA）和HP SCITEX? FB6700，其是使用水性胶乳墨水的平台PIJ打印机。水性墨水与UV基和溶剂基墨水相比具有若干优点，例如低粘度和环保性；水性墨水产生良好的图像质量并跨越色域。

水性墨水的干燥需要大量能量。此外，随着水蒸发，该墨水在喷墨头喷嘴中干燥。需要复杂的维护系统才能提供连续打印头运行。水性墨水的粘附有限，在塑料基底上的打印非常困难，甚至不可能。

附图简述

本文中提供的附图不按比例并为了利于理解根据本文所述的原理的某些实例而提供，其作为图解提供而不限制所附权利要求书的范围。

图1是图解根据本文所述的原理的墨水组合物的一个实例的水蒸汽压与墨水温度之间的相关性的图。

详述

根据本文所述的原理的实例提供实现可靠喷射、极低VOC含量、快速干燥和固化、在塑料和非塑料介质上以优异的图像质量打印的能力、良好粘附和膜耐久性的水性喷墨墨水组合物。此外，根据本文所述的原理的水性墨水的实例兼具UV和有机溶剂基墨水的积极性质并克服上述水性墨水的许多（即使不是全部） 缺点。

在根据本文所述的原理的一些实例中，墨水组合物包含(a) 至少60重量%水，(b) 丙烯酸胶乳聚合物悬浮液，(c) 聚氨酯悬浮液，(d) 聚乙烯蜡悬浮液和(d) 占所述墨水组合物的大约10%至大约30%的有机溶剂。

该墨水组合物中的水量例如取决于该墨水组合物的其它组分的量。该墨水组合物中的水量包括添加的水量 + 悬浮液和该墨水组合物的其它组分中的水量。在一些实例中，该墨水组合物中的水量按重量计为例如至少大约60%，或至少大约65%，或至少大约70%，或至少大约75%，和不大于大约80%。在一些实例中，该墨水组合物中的水量按重量计为例如大约60%至大约80%，或大约60%至大约75%，或大约60%至大约70%，或大约60%至大约65%，或大约65%至大约80%，或大约65%至大约75%，或大约65%至大约70%，或大约70%至大约80%，或大约70%至大约75%，或大约75%至大约80%。

如上所述，根据本文所述的原理的墨水组合物包括上述三种类型的悬浮液，即丙烯酸胶乳聚合物悬浮液、聚氨酯悬浮液和聚乙烯蜡悬浮液。这三种聚合物悬浮液的组合能实现墨水膜的形成速度、墨水膜的耐久性、喷墨可靠性和墨水组合物与许多不同类型的表面（包括塑料基底）的粘附性之间的最佳平衡。具有不同成膜温度的聚合物，如具有比聚氨酯聚合物高的玻璃化转变温度Tg和具有较低的最低成膜温度（MFFT）的丙烯酸胶乳聚合物的共混通过用聚氨酯聚合物充当胶乳成膜过程中的聚结剂而改进整个成膜过程。