白色油墨的制作方法
【专利说明】白色油墨
[0001] 本发明涉及白色油墨、用于喷墨印刷的方法、喷墨油墨容器以及喷墨印刷机。
[0002] 当在透明和有色的表面上印刷时，白色油墨用于提供好的可见性。在这些表面上 的白色印刷在许多的最终用途中是合乎需要的，例如电脑工业（印刷电路板、电脑芯片）、 唱片工业（磁带、胶卷等）、包装和汽车涂料。白色油墨不但用于将汽车细节化和给汽车添 加贴花，而且用于其他的机动交通工具，包括卡车、飞机和火车以及自行车等。白色油墨还 可以在其他的表面上（例如塑料、木材、金属、玻璃、织物、聚合物膜和皮革）用于实用和装 饰两种目的。
[0003] 施加白色油墨的优选方法为通过喷墨印刷。
[0004] 喷墨印刷是非接触印刷技术，其中油墨的液滴通过细小喷嘴喷射到基材上而不使 喷嘴与基材接触。主要有三种类型的喷墨印刷：
[0005] i)连续喷墨印刷使用从喷嘴产生油墨液滴的连续流的加压的油墨源。在距离喷嘴 标称恒定的距离处通过热或静电方式引导油墨液滴。那些没有成功偏转的液滴通过槽回收 到油墨储器。
[0006] ii)按需供滴喷墨印刷，其中油墨存储在墨盒中且使用增压致动器（通常热的或 压电的）从印刷头喷嘴喷射。按需供滴喷墨印刷只产生需要用于印刷的液滴。
[0007] iii)再循环喷墨印刷，其中油墨在印刷头中连续再循环且（如在按需供滴喷墨印 刷中）只有那些需要用于印刷的液滴抽出到喷嘴。
[0008] 喷墨印刷的这些类型中的每一个面临独特的挑战。因此，在连续喷墨印刷中，需要 监控和调节油墨活性溶剂以对抗在飞行时间期间（喷嘴喷出与槽回收之间的时间）以及来 自排气过程的溶剂的蒸发，过量的空气（当回收未用液滴时进入储器中）借助于排气过程 被除去。
[0009] 按需供滴印刷中，油墨长时间保存在墨盒中，这时它会变质并形成能够在使用中 阻塞印刷头中的细小喷嘴的沉淀物。这个问题对于颜料油墨尤其严重，其中悬浮的颜料能 够沉淀出来。
[0010] 再循环喷墨印刷避免这些问题。因为油墨是连续循环的，所以降低了形成沉淀物 的机会且由于油墨只根据需要移动到喷嘴，使溶剂挥发降低到最小。
[0011] 发现再循环喷墨印刷机在工业领域中特别有用。要求工业喷墨印刷机以高速度工 作。最优地，工业喷墨印刷机的印刷头将具有以高密度排布的多个喷嘴，使能够单程印刷。
[0012] 对于喷墨印刷的所有的形式均非常需要油墨制剂。尤其困难的是配制能够在这些 高速度单程印刷头中工作的油墨。
[0013] 存在与在喷墨印刷中使用白色油墨有关的具体问题。例如，二氧化钛是常用白色 油墨颜料且通常比其他有色油墨的颜料重3-4倍。因此，例如二氧化钛的颜料具有更大的 沉淀和阻塞喷墨系统的喷嘴的趋势。
[0014] 稳定含二氧化钛的油墨的一种方法在于增加其粘度。但是这种油墨必须在喷射之 前稀释。
[0015] 本发明人发明了一种油墨制剂，其足够粘以防止二氧化钛颜料沉淀但不需要在喷 射之前稀释。
[0016] 因此，根据本发明的第一方面提供了油墨，其包含：
[0017] (a) 1-20份的经表面处理的二氧化钛；
[0018] (b) 20-70份的粘度调节剂；
[0019] (c) 5-30份的一种或多种水混溶性极性有机溶剂；
[0020] (d)0. 1-3份的表面活性剂；
[0021] (e)0. 001-5份的生物杀灭剂；
[0022] (f) 0-20份的聚合物粒子；
[0023] (g)余量的水至100份；
[0024] 其中当在32°C下使用BrookfieldS00转子根据粘度是小于16mPa.s还是大于 16mPa.s以3或12rpm测定时，所述油墨具有10_25mPa.s范围的粘度。BrookfieldS00转 子
[0025] 本文中所有份数和百分数（除非另有说明）以重量计。
[0026] 存在于经表面处理的二氧化钛颜料的二氧化钛可以为金红石或锐钛矿形式或所 述两种形式的混合物。
[0027] 所述二氧化钛粒子可以具有约1微米或更小的各种各样的平均粒度，这取决于所 述油墨的所希望的最终用途应用。
[0028]所述二氧化钛颜料本身为白色的。
[0029] 对于要求高遮蔽性或装饰印刷应用的应用，所述二氧化钛粒子优选具有小于1微 米（lOOOnm)的Z均平均粒径。优选所述粒子具有50-950nm、更优选75-750nm且还更优 选100-500nm的Z均平均粒径。尤其优选所述二氧化钛粒子具有125-350nm的Z均平均 粒径且更尤其优选150_300nm。所述Z均平均粒径可以使用得自MalvernInstruments的 Zetasizer?很容易地测得。这种尺寸的二氧化钛粒子通常称为颜料型二氧化钛。
[0030] 对于要求具有一些透明度的白色的应用，所述颜料优选"纳米"二氧化钛。"纳米" 二氧化钛粒子通常具有约10-约200nm、优选约20-约150nm且更优选约35-约75nm的范 围的Z均平均粒径。包含纳米二氧化钛的油墨可以提供改进的色度和透明度，而仍保持对 光褪色好的抵抗力和适当的色彩角。
[0031] 另外，用多种粒度可以实现独特的优点，例如不透明度和紫外光保护。这些多种粒 度可以通过加入颜料型和纳米级别的二氧化钛两者来达到。
[0032] 使用得自MalvernInstruments的Zetasizer测得所述二氧化钛粒子在油墨中的 Zetasizer多分散指数优选小于0. 2。
[0033] 所述二氧化钛优选通过浆料浓缩组合物加入到油墨制剂中。存在于浆料组合物中 的二氧化钛的量优选基于总浆料重量为约20wt%-约80wt%。
[0034] 所述二氧化钛颜料可以为基本上纯净的二氧化钛或可以包含其他金属氧化物。这 些其他金属氧化物优选为一种或多种选自二氧化硅、氧化铝、氧化锆和其混合物的金属氧 化物。其他金属氧化物可以加入到颜料粒子中，例如，通过钛化合物与其他金属化合物共 氧化或共沉淀。如果所述二氧化钛颜料包含共氧化或共沉淀的金属，它们优选作为金属氧 化物以基于总二氧化钛颜料重量的0.lwt% -20wt%、更优选0. 5wt% -5wt%且还更优选 0· 5wt% -1. 5wt% 的量存在。
[0035] 在一个优选的实施方案中，所述经表面处理的二氧化钛的表面用选自二氧化硅、 氧化铝、氧化铝-二氧化硅或氧化锆的无机化合物包覆。更优选所述经表面处理的二氧 化钛的表面用氧化铝、二氧化硅或其混合物处理。这种涂层可以以基于二氧化钛总重量的 0·lwt% _10wt% 且优选 0· 5wt% _3wt% 的量存在。
[0036] 所述经表面处理的二氧化钛的表面还可以带有一个或多个有机表面涂层。所 述有机表面涂层例如选自羧酸、硅烷、硅氧烷和烃蜡以及它们的反应产物。有机表面涂 层的量基于二氧化钛总重量通常在〇.oiwt% _6wt%、优选0.lwt% _3wt%且更优选 0· 5wt% -1. 5wt%的范围。
[0037] 用于经表面处理的二氧化钛的优选表面处理剂包括氧化铝、硅酸盐、聚甲基硅氧 烧（methicone)、聚二甲基甲娃烷氧基乙基聚二甲基硅氧烷（dimethicone)、三乙氧基甲娃 烷基乙基聚二甲基甲硅烷氧基乙基聚二甲基硅氧烷、PEG-10聚二甲基硅氧烷、PEG-9聚二 甲基甲硅烷氧基乙基聚二甲基硅氧烷、PEG-8甲基醚三乙氧基硅烷、异丙基三异硬脂酸钛和 三乙氧基辛酰基硅烷。所述经表面处理的二氧化钛的表面处理剂还可以为混合处理剂，例 如聚羟基硬脂酸和硅烷（尤其是三乙氧基辛酰基硅烷和聚羟基硬脂酸）、异丙基三异硬脂 酸钛和氧化铝以及三乙氧基甲硅烷基乙基聚二甲基甲硅烷氧基乙基聚二甲基硅氧烷、异丙 基三异硬脂酸钛和三乙氧基甲硅烷基乙基聚二甲基甲硅烷氧基乙基聚二甲基硅氧烷。
[0038] 在一个优选的实施方案中，处理所述经表面处理的二氧化钛，因此其具有疏水特 征。
[0039] 在一个优选的实施方案中，所述经表面处理的二氧化钛的表面用氧化铝、二氧化 硅或其混合物处理。
[0040] 优选所述经表面处理的二氧化钛为化妆用级别的材料。
[0041] 所述经表面处理的二氧化钛优选以1-12份、3-11份的范围且更优选以6-10份的 范围存在。
[0042] 还可以使用具有不同表面处理的二氧化钛混合物。
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