УФ-отверждаемые чернила повышенной светостойкости для цифровой пьезоструйной печати Российский патент 2024 года по МПК C09D11/101 C09D11/30 

Изобретение относится к чернилам для цифровой пьезоструйной печати, отверждаемых УФ-излучением, чернила на основе светостойких пигментов, применяемых в цифровых пьезоструйных печатающих устройствах, которые фиксируются на поверхности материала под воздействием УФ-излучения. С помощью чернил существует возможность получать изображения высокого качества на поверхности полимерных материалов, например поливинилхлорид, акриловые полимеры, часто применяемые для изготовления уличных рекламных конструкций, грунтованные металлические поверхности, например алюминиевый профиль и/или листы для создания декоративных конструкций, подверженных атмосферному воздействию.

Известен состав УФ-отверждаемых чернил повышенной светостойкости для цифровой пьезоструйной печати, заявка US 2012287213 «Состав чернил для УФ-струйной печати», которые содержат: по меньшей мере один дифункциональный (мет) акрилатный мономер, по меньшей мере, один фотоинициатор, пигменты, необязательно трифункциональные и/или полифункциональных (мет) акрилатных мономеров, и при этом суммарная концентрация по меньшей мере одного дифункциональные (мет) акрилатный мономера и трифункционального и/или полифункциональных (мет) акрилатные мономеры находится в диапазоне от 75 до 100 вес. %, от общего количества (мет) акрилатных мономеров. Кроме того в состав входит по меньшей мере один монофункциональный мономер (мет) акрилата в концентрации от 0 до 25 мас. % в расчете на общее количество (мет) акрилатных мономеров.

К недостаткам данных чернил можно отнести относительно низкое качество получаемых полноцветных изображений, т.к. из-за грубого помола пигментов такие чернила невозможно использовать для печати пьезоструйными мелкокапельными печатными головками. Другим недостатком данных чернил - необходимость покрытия частиц металла ингибитором коррозии, для предотвращения коррозии и предотвращения реакции полимеризации, которую могут вызывать металлические частицы.

Кроме того известны УФ-отверждаемые чернила повышенной светостойкости для цифровой пьезоструйной печати заявка US 20120235076 A1 «Отверждаемые чернила, состоящие из магнитных наночастиц, покрытых неорганическим оксидом», которые содержат: мономер в количестве 3-15% масс., смесь фотоинициаторов в количестве 3-15% масс., необязательный отверждаемый олигомер в количестве 3-7% масс., гелеобразующий агент количеством 0-10% масс., воск в количестве 3-7% масс. и ферромагнитные наночастицы с покрытием, дополнительно содержащие магнитный металлический сердечник и защитное покрытие, расположенное на магнитном металлическом сердечнике, при этом защитное покрытие содержит неорганический оксид, в количестве 60-80% масс. дисперсии наночастиц, содержащей 15% масс. магнитных наночастиц, покрытых диоксидом кремния.

К недостаткам данных чернил можно отнести пирофорность магнитных наночастиц без покрытия, что может вызывать самовоспламенение при изготовлении чернил, вторым недостатком данных чернил является то, что в составе чернил присутствует воск, что влечет за собой значительное увеличение температуры работы печатной головы в процессе печати.

Наиболее близким аналогом, выбранным в качестве прототипа, являются УФ-отверждаемые чернила повышенной светостойкости для цифровой пьезоструйной печати - патент RU 2705339 «Композиция УФ-отверждаемого покрытия, имеющего улучшенную устойчивость к солнечному свету», содержащие в своем составе полимеризуемые ненасыщенные соединения в диапазоне концентраций от 15 масс. % до 95 масс. % с добавлением от 5 масс. % до 35 масс. % органических УФ-поглотителей, причем УФ-поглотитель (или УФ-поглотители) имеет максимальный уровень поглощения в диапазоне длин волн менее 390 нм, и чернила для струйной печати могут содержать дополнительные компоненты в количестве, дополняющем состав чернил до 100 масс. %, отличающиеся тем, что по меньшей мере один органический УФ-поглотитель является радикально полимеризуемым.

К существенному недостатку данных чернил можно отнести наличие УФ-поглотителей, которые влияют на механические свойства отвержденной полимерной матрицы, а также в составе чернил содержится изоборнилакрилат, за счет которого при печати чернила имеют достаточно сильный запах, очень часто вызывающий аллергические реакции.

Задачей (технический результат), на решение которой направлено предлагаемое изобретение, является получение УФ-отверждаемых чернил, повышенной светостойкости без применения УФ-поглотителей, с отсутствием запаха при печати, а также гибкостью отвержденной полимерной матрицы.

Поставленная задача достигается тем, что в известном составе УФ-отверждаемых чернил повышенной светостойкости для цифровой пьезоструйной печати, в который входят моно- акрилаты в количестве 30-50% масс., и трифункциональные акрилаты в количестве 5-20% масс., лактамы в количестве 5-50% масс., дисперсанты в количестве не более 3% масс., компоненты регулирующие реологические свойства не более 1% масс., красящие компоненты в количестве 4-25 масс %, компоненты для фотохимического инициирования радикальной полимеризации поглощающей УФ-излучение с длинной волны не более 405 нм в количестве 3-10%, компонента соинициатора полимеризации в количестве 0-5% масс. ингибитора самополимеризации в количестве 0-3% масс. причем, чернила имеют вязкость по Брукфельду 10-40 сП при 25°С и поверхностное натяжение 20-45 дин/см при при 25°С. В качестве монофункциональных акрилатов могут быть использованы феноксиполиэтиленгликольакрилат (n=2 или n=4), в качестве трифункциональных акрилатов могут быть использованы триметилолпропан триакрилат и его гомологи, в качестве лактамов могут быть использованы N-винилкапролактама, N-винилпирролидон и их производные, в качестве дисперсантов могут быть использованы растворы соли сложного полиэфира фосфорной кислоты, в качестве компонентов для фотохимического инициирования радикальной полимеризации может быть использован этил(2,4,6-триметилбензоил)фенилфосфинат, в качестве соинициатора полимеризации может быть использован тетрафункциональный тиол, в качестве ингибитора самополимеризации может быть использован 2,6-дитретбутил-4-метилфенол.

Доказательство решения поставленных задач иллюстрируется практическими примерами выполнения. При проведении экспериментов было использовано следующее оборудование:

1 Диссольвер взрывобезопасный компании Shenzhen Sanxing Feirong Machine Co., Ltd

2 Вертикальная бисерная мельница Sanxing Mill SP-0,5L.

3 Фильтры SMC 5 мкм (Япония).

Пример 1.

Приготовление чернил для цифровой пьезоструйной печати, отверждаемых УФ-излучением красного цвета.

Загружают в диссольвер при постоянном значении скорости перемешивания - 90 об/мин расчетные количества монофункциональных мономеров Genomer 1122 и Miramer M140, триифункциональный мономер Miramer М3190, аминного соинициатора Photomer 5006, ингибитора полимеризации Genorad 22. Далее увеличивают скорость перемешивания до 390 об/мин. Температура 27-32°С. Время диспергирования 30 минут.

Снижают скорость перемешивания до 90 об/мин, загружают расчетные количества фотоинициатора Genocure ТРО и фотосензитера Genocure ITX, ведут перемешивание в течение 1 часа при скорости 460 об/мин и температуре 27-32°С.

Загружают расчетное количество пигментного концентрата и перемешивают с помощью диссольвера при 700 об/мин в течение первого часа и не менее 1000 об/мин в течение последующих 3 часов при температуре 27-32°С. Суммарное время диспергирования 4 часа.

Измеряют вязкость полученных чернил для цифровой пьезоструйной печати, отверждаемых УФ-излучением на вискозиметре Брукфильда Brookfield DV2T при температуре 25°С и поверхностное натяжение на тензиометре Kruss BP 50. Вязкость по Брукфильду при 25°С составляет 18,33 сП, при 45° - 11,22 сП. Поверхностное натяжение: 20 мс - 32,1 дин/см, 435 мс - 34,6 дин/см.

Пример 2.

Приготовление чернил для цифровой пьезоструйной печати, отверждаемых УФ-излучением бирюзового цвета.

Загружают в диссольвер при постоянном значении скорости перемешивания - 90 об/мин расчетные количества монофункциональных мономеров Genomer 1122 и Miramer M140, триифункциональный мономер Miramer М3190, аминного соинициатора Photomer 5006, ингибитора полимеризации Genorad 22. Далее увеличивают скорость перемешивания до 390 об/мин. Температура 27-32°С. Время диспергирования 30 минут.

Снижают скорость перемешивания до 90 об/мин, загружают расчетные количества фотоинициатора Genocure ТРО и фотосензитера Genocure ITX, ведут перемешивание в течение 1 часа при скорости 460 об/мин и температуре 27-32°С.

Загружают расчетное количество пигментного концентрата и перемешивают с помощью диссольвера при 700 об/мин в течение первого часа и не менее 1000 об/мин в течение последующих 3 часов при температуре 27-32°С. Суммарное время диспергирования 4 часа.

Измеряют вязкость полученных чернил для цифровой пьезоструйной печати, отверждаемых УФ-излучением на вискозиметре Брукфильда Brookfield DV2T при температуре 25°С и поверхностное натяжение на тензиометре Kruss BP 50. Вязкость по Брукфильду при 25°С составляет 18,41 сП, при 45°С - 10,67 сП. Поверхностное натяжение: 15 мс - 36,6 дин/см, 445 мс - 31,7 дин/см.

В составе чернил присутствуют красящие компоненты неорганической природы, которые имеют высокую устойчивость к солнечному свету, кроме того состава чернил, по сравнению с прототипом, был удален химический компонент - изоборнилакрилат, таким образом снижен уровня запаха, а так же отвержденная матрица имеет гибкие свойства, позволяющая наносить печать на гибкие субстраты.

Приведенные примеры доказывают, что по сравнению с прототипом предлагаемое техническое решение, позволяет получать УФ-отверждаемые чернила повышенной светостойкости для цифровой пьезоструйной печати, с высокой устойчивостью к солнечному свету без применения УФ-поглотителей, отсутствием запаха при печати, а так же гибкость отвержденной полимерной матрицы. Использование предлагаемых чернил существенно расширяет область их применения для наружной печати, в связи с применением неорганических пигментов.

Изобретение относится к чернилам для цифровой пьезоструйной печати и может быть использовано при изготовлении уличных рекламных конструкций. Светостойкие УФ-отверждаемые чернила для пьезоструйной печати включают монофункциональные акрилаты, триметилолпропан триакрилат, лактамы, дисперсанты, компоненты, регулирующие реологические свойства, неорганические пигменты, компоненты для фотохимического инициирования радикальной полимеризации, соинициатор полимеризации Photomer 5006 и ингибиторы самополимеризации. Монофункциональные акрилаты выбраны из феноксиполиэтиленгликольакрилата, Genomer 1122 и Miramer M140, лактамы – из N-винилкапролактама и N-винилпирролидона. Дисперсанты представляют собой соли сложного полиэфира фосфорной кислоты, компоненты, регулирующие реологические свойства – BYK UV-3500 или Disperbyk-111, компоненты для фотохимического инициирования радикальной полимеризации – этил(2,4,6-триметилбензоил) фенилфосфината, ингибиторы самополимеризации – 2,6-дитребутил-4-метилфенола или GENORAD 22. Изобретение обеспечивает увеличение светостойкости и гибкости печатного слоя УФ-отверждаемых чернил, а также отсутствие запаха при печати. 2 табл., 2 пр.

Светостойкие УФ-отверждаемые чернила для пьезоструйной печати, включающие монофункциональные акрилаты, выбранные из феноксиполиэтиленгликольакрилата, Genomer 1122 и Miramer M140, трифункциональный акрилат - триметилпропан триакрилата, лактамы, выбранные из N-винилкапролактама и N-винилпирролидона, дисперсанты, представляющие собой соли сложного полиэфира фосфорной кислоты, компоненты, регулирующие реологические свойства, выбранные из BYK UV-3500 и Disperbyk-111, красящие компоненты, представляющие собой неорганические пигменты, компоненты для фотохимического инициирования радикальной полимеризации, поглощающие УФ-излучение с длиной волны не более 405 нм, выбранные из этил(2,4,6-триметилбензоил)фенилфосфината, соинициаторы полимеризации, выбранные из тетрафункционального тиола, Photomer 5006, ингибиторы самополимеризации, выбранные из 2,6-дитребутил-4-метилфенола и GENORAD 22, при следующем соотношении компонентов, мас.%:

указанные монофункциональные акрилаты 30-50 указанные трифункциональные акрилаты 5-20 указанные лактамы 5-50 указанные дисперсанты 0-3 указанные реологические добавки 0-1 указанные красящие компоненты 4-25 указанные компоненты для фотохимического инициирования радикальной полимеризации 3-10 указанный соинициатор полимеризации 0-5 указанный ингибитор самополимеризации 0-3