用于容器装饰的能量固化喷墨油墨的制作方法

本公开涉及能量固化喷墨油墨组合物及其在容器装饰方面的应用。具有有用的粘附性能和低气味的喷墨组合物在饮料容器的装饰方面可以有益的。

背景技术：

1、啤酒和软饮等饮料主要用铝罐、玻璃瓶和塑料瓶包装和销售。在饮料行业中，大量使用铝罐，通常称为两片罐。两片罐本身可以是包装容器，其底端和罐身由一个金属片材通过深拉成型，另一端与罐接合，以使罐闭合并形成完整的包装，供出售。相当于整个罐是由两片组成的。

2、可以通过一些传统的印刷途径(例如干胶印)部分或完全地装饰(印刷)两片罐的罐身，从而将重要的成像信息赋予罐表面，并因此使铝罐对消费者更具吸引力。然而，传统的印刷途径需要必须提前为每种颜色和每次作业而准备的图像载体(例如印刷印版/橡皮布)。这对饮料罐制造商而言是不可取的，因为只能通过实施所谓的“长版印刷”才能收回印版相关成本，而这种印刷需要在每次运行和每次作业中印刷数百或数千个罐。在纸箱、塑料瓶和标签等上进行印刷时也会出现类似的问题。

3、然而，短版印刷在包装行业中越来越受欢迎，因为它为制造商和消费者在图像设计和品牌标志升级方面提供了更多的自由度和灵活性。喷墨印刷，特别是能量固化喷墨印刷，被认为更适合短版印刷。首先，这种印刷方法不需要印刷作业的成像载体。它降低了由于印版、制版材料和制版时间的消耗而产生的成本。其次，短版印刷减少了将新设计应用到基材上所花费的时间。它可以根据需要改变颜色(成像信息)，并且可以在计算机印刷的基础上完成作业。这使得它可以为各种品牌和消费者印刷单件作业或印刷短版作业。第三，喷墨印刷方法可以以湿对干或湿对湿、一种叠加在另一种上的方式应用油墨，以匹配每个可能的色度和色相。这会产生更清晰的图像，并使印刷出逼真的设计成为可能。当能量固化喷墨印刷用于容器时，它可以提供额外的好处，包括快速固化、高光泽、低voc、更好的耐水性、更好的耐溶剂性和更好的耐化学性。

4、然而，当将能量固化喷墨油墨(例如，uv固化油墨或led固化油墨)应用于饮料容器，例如两片式铝饮料罐时，存在一些挑战。这是因为，按照饮料罐行业的一般实践，两片罐装饰通常包括三个步骤：

5、·将油墨印刷在罐身外表面，并固化油墨；

6、·出于保护目的，立即在固化油墨的表面上施加一层水基叠印清漆，并在相对较高的温度下(例如，350°f至400°f，持续几分钟)烘烤罐。这确保了罐内的叠印清漆和屏障涂层(例如，环氧涂层)都完全热固化；以及

7、·在饮料灌装和罐盖关闭后，对罐进行巴氏消毒。

8、在上述步骤1中，当将能量固化喷墨油墨施加于罐身表面时，优选将其完全led固化或完全uv固化，以达到表面无粘性状态，以便可以方便地包装固化罐，并将其转移到步骤2所用的操作单元，在步骤2中，立即将叠印清漆施加于固化油墨的表面。上文第1步中的喷墨油墨应当很好地润湿罐身，并且一旦固化，应当能够对罐表面产生很强的粘附力。

9、在饮料罐行业中，在将油墨印刷在罐上之前，通常用一薄层底漆(水基涂层材料)涂覆两片罐。这种罐也称为“预涂覆罐”。据信，这种底漆有助于保护罐表面，并提供更好的视觉质量。然而，由于底漆含有丙烯酸/三聚氰胺树脂和其他添加剂，这类罐本身的表面能可能相对较低，因此当将油墨施加于罐身时，经常会遇到粘附相关问题。为了获得期望的印刷质量以及预涂覆罐的油墨层与底漆层之间可接受的粘附，所施加的喷墨油墨的表面张力应当较低。然而，这与上文提到的步骤2所要求的油墨特性相冲突。在步骤2中，喷墨油墨的表面张力应当合理地高，以便叠印清漆能很好地润湿固化油墨层，并形成牢固的粘聚结合(cohesion bond)。

10、即使固化油墨能够为施加于饮料罐的底漆和叠印清漆提供期望的粘附特性，但在上述步骤3中提到的巴氏消毒处理过程中仍然会经常遇到油墨与金属表面的粘附失效和/或油墨与叠印清漆的粘聚失效。从这个角度来看，赋予装饰油墨期望的耐水性、耐化学性(例如耐mek摩擦性)和期望的机械性能(例如铅笔硬度)是饮料罐行业要克服的另一个挑战。

11、最后，饮料罐行业对使用低气味、低萃取油墨和涂层的需求增加。传统的能量固化喷墨油墨不适合直接在食品包装上印刷，因为由于低粘度要求，这类油墨所用的主要成分是单官能单体。单官能uv固化单体通常更容易挥发，而且往往气味较大。这些单体的气味会让印刷机操作员感到不快。它们可以在油墨膜固化后持续存在，甚至被印刷产品的最终用户感知到。例如，当最终用户从饮料容器中饮用时，他们可能会通过嘴唇和/或嘴感知到它们。

12、从安全和环境的角度来看，无气味(或低气味)的能量固化油墨/涂料在饮料罐行业中是有用的。到目前为止，饮料罐行业还没有这种能量固化的喷墨油墨/涂料产品。因此，仍然需要提供在印刷阶段和最终用户使用时都具有低气味的喷墨油墨。

技术实现思路

1、在一方面，公开了包括单官能单体、双官能单体、任选的着色剂和任选的光引发剂的油墨组合物，单官能单体包括亲水性单官能单体，其中油墨组合物中的双官能单体的重量与单官能单体的重量的比率大于0.1。

2、在另一方面，公开了油墨组合物，基于总油墨组合物的重量，以重量百分比表示，包括约5％至约35％的亲水性单官能单体、约30％至约70％的双官能单体、约0％至约4％的着色剂和任选的光引发剂，其中油墨组合物的可聚合成分的平均双键密度大于1.5。

3、在另一方面，公开了在基材上印刷装饰的方法，该方法包括将油墨组合物施加于基材的表面，其中油墨组合物包括单官能单体、双官能单体、任选的着色剂和任选的光引发剂，单官能单体包括亲水性单官能单体，其中油墨组合物中的双官能单体的重量与单官能单体的重量的比率大于0.1。该方法还包括用紫外辐射、发光二极管辐射或电子束辐射辐照油墨组合物，以固化基材表面上的油墨组合物，从而提供装饰基材。

4、在另一方面，公开了装饰基材，包括基材和在基材表面上的源自本文公开的油墨组合物的固化油墨组合物。

5、在另一方面，公开了能量固化喷墨油墨组合物，其在施加于基材，随后暴露于led光、uv光或eb辐射后完全固化，该油墨组合物包括单官能单体、多官能单体、着色剂和用于调节单体和着色剂的润湿/流动/固化特性的一种或多种功能材料。

6、能量固化喷墨油墨组合物可以具有至少一种单体，该单体是在分子结构中包含诸如羟基、酰胺基、羧基、氨基的亲水性基团中的至少一种的亲水性单体。亲水性单官能单体可以包括丙烯酸4-羟基丁酯(4hba)、二丙酮丙烯酰胺(daam)、丙烯酸2-[(丁基氨基)羰基]氧代]乙酯、丙烯酸2-羟基-3-苯氧基丙酯、丙烯酸β-羧乙酯、羟乙基己内酯丙烯酸酯、乙烯基甲基噁唑烷酮(vmox)或其混合物，占总油墨组合物的约3重量％至约46重量％。亲水性单官能单体与其他单官能单体一起可以占总油墨组合物的约3重量％至约80重量％。

7、多官能单体中的至少一种可以是双官能单体，占总油墨组合物的约10重量％至约80重量％。双官能单体可以包括3-甲基-1,5-戊二醇二丙烯酸酯、丙氧基化新戊二醇二丙烯酸酯、1,10-癸二醇二丙烯酸酯、2-羟基-3-甲基丙烯酰基丙基丙烯酸酯、二丙二醇二丙烯酸酯、三丙二醇二丙烯酸酯、1,6-己二醇(2eo)二丙烯酸酯、丙氧基化己二醇二丙烯酸酯和2-(2-乙烯氧基乙氧基)丙烯酸乙酯或其混合物。多官能单体还可以包括三官能单体，占总油墨组合物的高至约20重量％。三官能单体可以包括乙氧基化三羟甲基丙烷三丙烯酸酯(eotmpta)、丙氧基化三羟甲基丙烷三丙烯酸酯(potmpta)、2-三(2-羟乙基)异氰尿酸三丙烯酸酯或其混合物。多官能单体还可以包括四官能、五官能或六官能单体，占总油墨组合物的高至约15重量％。四官能、五官能或六官能单体可以包括季戊四醇四丙烯酸酯、乙氧基化季戊四醇四丙烯酸酯、二季戊四醇五丙烯酸酯、二季戊四醇六丙烯酸酯或其混合物。双官能单体与单官能单体(重量/重量)之比可以大于0.1。可聚合成分的平均双键密度可以大于1。当在所公开的油墨组合物中使用双官能单体、三官能单体、高官能度单体或其组合时，可以有助于可聚合成分的平均双键密度。

8、着色剂中的至少一种可以是与油墨组合物中使用的单体和分散剂相容，并且在适当的剪切条件下能够形成稳定的预分散体的颜料或染料。每种工艺颜色的单个着色剂可以占总油墨组合物的高至约4重量％。

9、当固化涉及使用led光或uv光时，用于固化单体的功能材料中的至少一种可以是酰基氧化膦基引发剂或聚合物引发剂，占总油墨组合物的高至约15重量％。酰基氧化膦基引发剂可以包括苯基双(2,4,6-三甲基苯甲酰)氧化膦(bapo)，聚合物引发剂可以包括聚合噻吨酮衍生物(omnipoltmtx)或/和聚合氨基烷基苯酮(omnipol 910)。功能材料还可以包括增效剂、稳定剂或聚合抑制剂、润湿剂/流动剂、脱气剂/消泡剂、惰性树脂、低聚物，其中惰性树脂或低聚物在分子结构中可以包括至少一个亲水性基团，例如羟基、酰胺基、羧基、氨基。

10、油墨组合物的粘度在约25℃下可以不大于约40cps，在约45℃下不大于约15cps，并且在室温下表面张力不小于约20mn/m且不大于约27mn/m。

11、在另一方面，公开了进行基材装饰的方法，包括：(a)将公开的能量固化喷墨油墨组合物喷射在任选地预涂覆的基材(例如，白色底漆罐或透明涂层罐)上；(b)在基材表面上使喷射油墨led固化、uv固化或eb固化；(c)通过辊涂工艺压印水基叠印清漆，对固化喷墨油墨进行层合；以及任选地(d)在高温(约350°f至约400°f)下烘烤压印基材，以赋予成品(例如，金属饮料罐)诸如低迁移、耐化学性和耐巴氏消毒性的有用特性。

12、在另一方面，公开了喷墨油墨组合物，其可以通过印刷头施加于饮料罐上，并且油墨一旦通过包括led光、uv光或电子束在内的辐射源固化，就可以提供对罐身表面的良好的粘附。

13、在另一方面，公开了可被水基透明涂层叠印的喷墨油墨组合物。上述喷墨油墨与水基叠印透明涂层的联合使用可以提供具有所需的粘附特性、光泽度、硬度、耐化学性和/或耐巴氏消毒性的成品罐。

14、在另一方面，公开了能量固化喷墨油墨组合物，包含至少一种单官能单体、双官能单体和着色剂。