白色喷墨墨组合物、墨涂覆方法和经涂覆的制品

文档序号:1449357 发布日期:2020-02-18 浏览:14次 >En<

阅读说明:本技术 白色喷墨墨组合物、墨涂覆方法和经涂覆的制品 (White ink jet ink composition, ink coating method, and coated article ) 是由 陈玟铮 黄贯豪 R-M·黄 于 2018-06-27 设计创作,主要内容包括:一种白色喷墨墨组合物、喷墨墨涂覆方法和所得到的喷墨涂覆的制品全都基于如下白色喷墨墨组合物,其包括:颗粒颜料材料、树脂组合物和溶剂组合物。在热固化之后,未固化的树脂组合物形成固化的树脂组合物,其与基材(例如但不限于玻璃基材、玻璃陶瓷基材、陶瓷基材、金属氧化物基材、金属基材和聚合物基材)粘附。(A white inkjet ink composition, an inkjet ink coating method and the resulting inkjet coated article are all based on a white inkjet ink composition comprising: a particulate pigment material, a resin composition and a solvent composition. After thermal curing, the uncured resin composition forms a cured resin composition that adheres to a substrate (such as, but not limited to, a glass substrate, a glass ceramic substrate, a metal oxide substrate, a metal substrate, and a polymer substrate).)

白色喷墨墨组合物、墨涂覆方法和经涂覆的制品

相关申请的交叉参考

本申请根据35U.S.C.§119,要求2017年06月27日提交的美国临时申请系列第62/525258号的优先权,本文以该申请为基础并将其全文通过引用结合于此。

技术领域

本公开一般地涉及喷墨墨组合物、喷墨印刷制品和喷墨印刷方法。

背景技术

用于喷墨墨印刷工艺的喷墨墨组合物是众所周知的材料,其常常在诸如纸质基材之类的多孔基材上提供精确和可重复的图像。不幸的是,当用于诸如玻璃基材之类的少孔基材时,墨图像粘附和不透明性常常受损。例如,墨与少孔基材(如玻璃)的粘附问题会导致差的颜色密度和图像透明度,特别是对于彩色墨而言。

因此,本领域存在对于如下喷墨墨组合物和印刷方法的需求,其提供了强化的玻璃基材粘附属性和强化的不透明属性。

发明内容

本公开涉及喷墨墨组合物和印刷方法,其提供了强化的基材粘附属性和强化的不透明性(例如,光学密度)。本文所述或者本文所设想的实施方式涉及具有颜料组分、树脂组合物和溶剂组合物的喷墨墨组合物,其提供的经固化的喷墨墨组合物具有相对于基材表面增强的粘附和增加的不透明性,特别是在基材表面包括玻璃表面、陶瓷表面、金属氧化物表面、金属表面、聚合物表面或者类似表面的情况下。类似地,本文所述或者本文所设想的实施方式涉及将具有颜料组分、树脂组合物和溶剂组合物的墨组合物喷墨印刷到基材表面上(例如,玻璃表面、陶瓷表面、金属氧化物表面、金属表面、聚合物表面或者类似表面)。

在方面(1)中,揭示的墨组合物包含:

白色颜料材料;

树脂组合物,其包含:

硅酮树脂组分;和

氨基树脂组分或丙烯酸类树脂组分中的至少一种;以及

溶剂组合物,其包含以下一种或多种:丙二醇醚、二乙二醇二甲基醚、丙二醇甲基醚乙酸酯或者二乙二醇二乙基醚。

根据方面(1)的方面(2),其中,墨组合物是可喷墨印刷和可热固化的。

根据方面(1)或(2)的方面(3),其中,白色颜料材料包括平均粒度D50是100nm至250nm的二氧化钛粉末。

根据方面(3)的方面(4),其中,平均粒度D50是150nm至250nm。

根据任意前述方面的方面(5),其中,硅酮树脂组分包括倍半硅氧烷。

根据方面(5)的方面(6),其中,倍半硅氧烷是二乙烯基六甲基八硅倍半硅氧烷。

根据任意前述方面的方面(7),其中,溶剂组合物包含以下两种或更多种:丙二醇醚、二乙二醇二甲基醚、丙二醇甲基醚乙酸酯或者二乙二醇二乙基醚。

根据任意前述方面的方面(8),其中,溶剂组合物包含以下三种或更多种:丙二醇醚、二乙二醇二甲基醚、丙二醇甲基醚乙酸酯或者二乙二醇二乙基醚。

根据任意前述方面的方面(9),其中,溶剂组合物包含:丙二醇醚、二乙二醇二甲基醚、丙二醇甲基醚乙酸酯和二乙二醇二乙基醚。

根据任意前述方面的方面(10),其中,丙二醇醚是丙二醇单甲基醚。

根据任意前述方面的方面(11),其还包括分散剂和流动促进剂。

根据方面(11)的方面(12),其中,流动促进剂包括改性的聚醚聚二甲基硅氧烷。

根据任意前述方面的方面(13),其中,树脂组分包括氨基树脂组分和丙烯酸类树脂组分。

根据任意前述方面的方面(14),其中,树脂组分还包括环氧树脂组分。

根据任意前述方面的方面(15),其包含:

颜料材料,其范围是9至14重量%;

硅酮树脂组分,其范围是12至25重量%;

氨基树脂组分,其范围是0至10重量%;

丙烯酸类树脂组分,其范围是0至10重量%;

丙二醇醚,其范围是15至25重量%;

二乙二醇二甲基醚,其范围是10至20重量%;

二乙二醇二乙基醚,其范围是0至10重量%;和

丙二醇甲基醚乙酸酯,其范围是13至25重量%。

根据方面(15)的方面(16),其还包含:

分散剂,其范围是1至4重量%;

流动促进剂,其范围是0.5至3.5重量%;和

环氧树脂组分,其范围是0至10重量%。

在方面(17)中,墨涂覆方法包括如下步骤:

在基材上涂覆任意前述方面的未固化的喷墨墨组合物;以及对未固化的喷墨墨组合物进行原位固化从而在基材上形成固化的墨组合物。

根据方面(17)的方面(18),其中,基材选自下组:玻璃基材、玻璃陶瓷基材、陶瓷基材、金属氧化物基材、金属基材和聚合物基材。

根据方面(17)或(18)的方面(19),其中,未固化的喷墨墨组合物经过热固化以形成固化的墨组合物。

根据方面(17)-(19)中任一项的方面(20),其中,固化的墨组合物的光学密度范围是大于0.2至1.0。

根据方面(20)的方面(21),其中,固化的墨组合物的光学密度范围是大于0.5至1.0。

在方面(22)中,涂覆制品包括:基材;以及位于基材上的固化涂层,所述固化涂层包括方面(1)-(16)中任一项的墨组合物。

根据方面(22)的方面(23),其中,固化涂层的厚度范围是1微米至10微米。

根据方面(22)或(23)的方面(24),其中,固化涂层的光学密度范围是大于0.2至1.0。

根据方面(24)的方面(25),其中,固化涂层的光学密度范围是大于0.5至1.0。

根据方面(22)-(25)中任一项的方面(26),其中,根据ASTM D3359-09e2所述的划格粘附测试,固化涂层与基材的粘附大于或等于4B。

在方面(27)中,消费者电子器件包括方面(22)-(26)中任一项的涂覆制品。

结合下文所述的实施方式可以清楚地了解和阐明本发明的这些和其它方面。

附图说明

根据下文所述的详细描述的内容,理解本文实施方式的目的、特征和优点。根据附图理解详细描述,其中,在不同视图中,相同附图标记通常表示相同部分。此外,附图中不一定是成比例的,相反地,通常进行了突出强调来显示本发明的原理。

图1是根据一些实施方式的二乙烯基六甲基八硅倍半硅氧烷树脂组分的化学结构的示意图。

图2是根据一些实施方式的二乙烯基六甲基八硅倍半硅氧烷树脂组分的热解吸气相色谱质谱(GC/MS)图。

具体实施方式

本文所述或者本文所设想的实施方式涉及白色喷墨墨组合物和印刷方法,其提供了强化的基材粘附属性和强化的不透明属性(例如,光学密度)。根据各种实施方式,喷墨墨组合物包含颜料组分、树脂组合物和溶剂组合物,其提供的经固化的喷墨墨组合物具有相对于基材表面增强的粘附和增加的不透明性,特别是在基材表面包括玻璃表面、玻璃陶瓷表面、陶瓷表面、金属氧化物表面、金属表面、聚合物表面或者类似表面的情况下。根据各种实施方式,本文所述的喷墨印刷方法采用如下一系列步骤:将具有颜料组分、树脂组合物和溶剂组合物的墨组合物喷墨到基材表面上(例如,玻璃表面、玻璃陶瓷表面、陶瓷表面、金属氧化物表面、金属表面、聚合物表面或者类似表面)。在一些实施方式中,白色喷墨墨组合物具有合适的粘度(例如,2至6厘泊)以及对于颜料材料合适的平均粒度D50(例如,100至250nm),从而白色喷墨墨组合物是可喷墨印刷的。在一些实施方式中,白色喷墨墨组合物是可热固化的。

喷墨印刷还提供了在3D形状或者2.5D形状基材上进行打印的能力,这通过其他印刷技术(例如,丝网印刷)是无法容易实现或者无法实现的。丝网印刷依靠使用丝网,通过刮板(squeegee)挤压墨通过丝网中的开口,向基材施涂墨。丝网需要与基材完全接触,从而进行丝网印刷过程,这导致对于一些3D形状和2.5D形状的基材而言是能力有限或者无力的。另一方面,喷墨印刷不需要印刷头接触基材,而是使得印刷头与基材表面垂直。3D形状基材包括这样的基材,其中,基材的两个主表面都具有曲率,例如在基材的一个或多个边缘处。2.5D形状基材包括这样的基材,其中,仅基材的一个主表面具有曲率,例如在基材的一个或多个边缘处。在一些实施方式中,基材可以具有4个边缘,并且基材可以在1个、2个、3个或者全部4个边缘处具有曲率。在一些实施方式中,本文所揭示的墨组合物与3D形状和2.5D形状基材上的喷墨印刷是相容的。

在一些实施方式中,喷墨墨组合物包含:白色颜料材料;树脂组合物,其包含:硅酮树脂组分;和氨基树脂组分或丙烯酸类树脂组分中的至少一种;以及溶剂组合物,其包含以下一种或多种:丙二醇醚、二乙二醇二甲基醚、丙二醇甲基醚乙酸酯或者二乙二醇二乙基醚。

喷墨墨组合物

根据一些实施方式,未固化的喷墨墨组合物包含颜料材料,所述颜料材料可以包括但不限于白色颜料材料。在一些实施方式中,白色颜料材料是二氧化钛(TiO2)粉末。在一些实施方式中,颜料材料具有合适的平均粒度D50,以实现未固化喷墨墨组合物的喷墨印刷,具有减小或最小化的喷墨印刷头堵塞。在一些实施方式中,二氧化钛粉末的平均粒度D50是如下范围:100nm至250nm、100nm至225nm、100nm至200nm、100nm至175nm、100nm至150nm、100nm至125nm、125nm至250nm、125nm至225nm、125nm至200nm、125nm至175nm、125nm至150nm、150nm至250nm、150nm至225nm、150nm至200nm、150nm至175nm、175nm至250nm、175nm至225nm、175nm至200nm、200nm至250nm、200nm至225nm、225nm至250nm,或者其间的任意范围和子范围。通过Microtrac Nantrac Wave W3205量表来测量平均粒度D50。为了进行测量,墨稀释成1:100比例,并倒入量表室中。向量表输入颜料材料的反射率。在量表的运行过程中,收集通过稀释溶液的光源的波长,然后将波长数据与D50粒度关联起来。在一些实施方式中,可以通过常规技术对二氧化钛粉末进行研磨,以实现所需的平均粒度D50。在一些实施方式中,未固化的喷墨墨组合物包含如下量的白色颜料材料:9至14重量%、9至13重量%、9至12重量%、9至11重量%、9至10重量%、10至14重量%、10至13重量%、10至12重量%、10至11重量%、11至14重量%、11至13重量%、11至12重量%、12至14重量%、12至13重量%、13至14重量%,或者其间的任意范围或子范围。在一些实施方式中,白色颜料材料为墨提供了白色颜色,允许墨在喷墨印刷到基材上之后实现合适的光学密度,并且是墨在印刷和固化之后维持合适的电阻的一个因素。在一些实施方式中,用于未固化的喷墨墨组合物中的颜料是市售可得的。

根据各种实施方式的未固化的喷墨墨组合物包括未固化的树脂组合物。未固化的喷墨墨组合物的未固化的树脂组合物确保了颗粒状颜料材料组分与基材(即,特别是玻璃基材)的粘附,并且能够包裹住颜料材料以防止颜料材料的凝固。此外,未固化的喷墨墨组合物的未固化的树脂组合物有助于当固化时符合或者通过相对于喷墨墨涂覆和固化的基材的特定终端应用的环境可靠性测试标准。根据一些实施方式,当固化时,未固化的喷墨墨组合物的未固化的树脂组合物还可以确保并提供固化的喷墨墨组合物涂覆制品的额外功能属性,例如但不限于:耐溶剂性和耐化学性以及所需的电阻特性。

在一些实施方式中,未固化的喷墨墨组合物包含的未固化的树脂组合物的范围是:25至32重量%、25至31重量%、25至30重量%、25至29重量%、25至28重量%、25至27重量%、25至26重量%、26至32重量%、26至31重量%、26至30重量%、26至29重量%、26至28重量%、26至27重量%、27至32重量%、27至31重量%、27至30重量%、27至29重量%、27至28重量%、28至32重量%、28至31重量%、28至30重量%、28至29重量%、29至32重量%、29至31重量%、29至30重量%、30至32重量%、30至31重量%、31至32重量%,或者其间的任意范围或子范围。

在一些实施方式中,未固化的树脂组合物包括但不一定限于未固化的硅酮树脂组分。在一些实施方式中,未固化的喷墨墨组合物包含的未固化的硅酮树脂组分是如下范围:12至25重量%、12至22重量%、12至20重量%、12至18重量%、12至15重量%、15至25重量%、15至22重量%、15至20重量%、15至18重量%、18至25重量%、18至22重量%、18至20重量%、20至25重量%、20至22重量%、22至25重量%,或者其间的任意范围或子范围。

根据实施方式,未固化的喷墨墨组合物中的未固化的硅酮树脂组分包括并且可以替代性地定义为倍半硅氧烷未固化硅酮树脂组分,并且是例如(但不限于)二乙烯基六甲基八硅倍半硅氧烷未固化硅酮树脂组分(Vin2Me6Si8),其化学结构如图1所示。图2是二乙烯基六甲基八硅倍半硅氧烷未固化硅酮树脂组分的热解吸气相色谱质谱。

如本领域技术人员所理解的那样,Vin2Me6Si8倍半硅氧烷未固化硅酮树脂组分的化学结构如图1所示,其是两分子的乙烯基三可取代硅烷与六分子的甲基三可取代硅烷的缩合产物。前述乙烯基硅烷和甲基硅烷分子的三可取代部分可以包括(例如但不限于):可取代的化学官能团,包括但不限于合适的卤化物官能团和合适的醇盐官能团。因此,可用于制备化学结构如图1所示的倍半硅氧烷未固化硅酮树脂组分的合适的硅烷起始材料可以包括但不限于:乙烯基-三乙氧基硅烷和甲基-三甲氧基硅烷。根据一些实施方式,化学结构如图1所示的倍半硅氧烷未固化硅酮树脂组分在未固化的喷墨墨组合物中占据了约12至25重量%。化学结构如图1所示的倍半硅氧烷未固化硅酮树脂组分还表征为如下透明粘性流体,其具有约30%至约45%的固体,25℃时约10至约20厘泊的粘度,23℃时约0.9至约1.0克/cm3的密度,以及约26至29达因/cm的表面张力。

根据一些实施方式,用于未固化的喷墨墨组合物中的未固化的树脂组合物中的合适的未固化硅酮树脂组分(即,包括但不限于化学结构如图1所示的Vin2Me6Si8倍半硅氧烷)市售可得自任意数种商业来源,作为适当指定的未固化硅酮树脂。如上文所述,作为替代,未固化的硅酮树脂组分可以由比例为1:3的合适的乙烯基硅烷与合适的甲基硅烷的原位反应制备。

在一些实施方式中,除了未固化的硅酮树脂组分之外,未固化的树脂组合物还可以包括以下一种或多种:未固化的氨基树脂组分、未固化的丙烯酸类树脂组分和未固化的环氧树脂组分。在一些实施方式中,未固化的喷墨墨组合物包含的未固化的丙烯酸类树脂组分的范围是:0至10重量%、0至8重量%、0至6重量%、0至4重量%、大于0至10重量%、大于0至8重量%、大于0至6重量%、大于0至4重量%、2至10重量%、2至8重量%、2至6重量%、2至4重量%、4至10重量%、4至8重量%、4至6重量%、6至10重量%、6至8重量%、8至10重量%,或者其间的任意范围或子范围。在一些实施方式中,未固化的喷墨墨组合物包含的未固化的氨基树脂组分的范围是:0至10重量%、0至8重量%、0至6重量%、0至4重量%、大于0至10重量%、大于0至8重量%、大于0至6重量%、大于0至4重量%、2至10重量%、2至8重量%、2至6重量%、2至4重量%、4至10重量%、4至8重量%、4至6重量%、6至10重量%、6至8重量%、8至10重量%,或者其间的任意范围或子范围。在一些实施方式中,未固化的喷墨墨组合物包含的未固化的环氧树脂组分的范围是:0至10重量%、0至8重量%、0至6重量%、0至4重量%、大于0至10重量%、大于0至8重量%、大于0至6重量%、大于0至4重量%、2至10重量%、2至8重量%、2至6重量%、2至4重量%、4至10重量%、4至8重量%、4至6重量%、6至10重量%、6至8重量%、8至10重量%,或者其间的任意范围或子范围。在一些实施方式中,用于未固化的喷墨墨组合物中的未固化的氨基树脂组分、未固化的丙烯酸类树脂组分和未固化的环氧树脂组分是市售可得的。

根据各种实施方式的未固化的喷墨墨组合物包括溶剂组合物。通常来说,根据各种实施方式,对溶剂材料进行选择,从而作为颜料材料颗粒的载体,实现颜料材料颗粒以均匀且平滑的方式从喷墨印刷头喷射到非多孔基材上,例如但不限于,玻璃基材、玻璃陶瓷基材、陶瓷基材、金属氧化物基材、金属基材和/或聚合物基材。除此之外,还对溶剂组分进行选择以控制未固化的喷墨墨组合物的干燥属性、流体属性和润湿属性,以及确保了未固化的喷墨墨组合物粘度和表面张力不随温度发生变化,从而维持稳定的印刷性能(例如,喷墨头喷嘴不经常堵塞)。溶剂组合物还调节了墨的粘度,以平衡具有足够低的挥发性保持储存和使用时的稳定,从而不发生干燥或者喷墨印刷头喷嘴的堵塞,具有足够高的挥发性以最小化或者防止在喷墨印刷到基材上之后的墨的过度流动和脱润湿。此外,预期根据实施方式的未固化的喷墨墨组合物中的溶剂组合物可以采用气相色谱分析在200℃进行表征。

在一些实施方式中,未固化的喷墨墨组合物包含的溶剂组合物的范围是:50至60重量%、50至59重量%、50至58重量%、50至57重量%、50至56重量%、50至55重量%、50至54重量%、50至53重量%、50至52重量%、50至51重量%、51至60重量%、51至59重量%、51至58重量%、51至57重量%、51至56重量%、51至55重量%、51至54重量%、51至53重量%、51至52重量%、52至60重量%、52至59重量%、52至58重量%、52至57重量%、52至56重量%、52至55重量%、52至54重量%、52至53重量%、53至60重量%、53至59重量%、53至58重量%、53至57重量%、53至56重量%、53至55重量%、53至54重量%、54至60重量%、54 5至60重量%、55至59重量%、55至58重量%、55至57重量%、55至56重量%、56至60重量%、56至59重量%、56至58重量%、56至57重量%、57至60重量%、57至59重量%、57至58重量%、58至60重量%、58至59重量%、59至60重量%,或者其间的任意范围或子范围。

在一些实施方式中,溶剂组合物包括但不一定限于:(1)丙二醇醚(例如丙二醇单甲基醚),(2)二乙二醇二甲基醚,(3)丙二醇甲基醚乙酸酯,(4)二乙二醇二乙基醚,和(5)及其任意组合(例如,所列出的溶剂中的2个、3个或者全部4个)。在一些实施方式中,用于未固化的喷墨墨组合物中的溶剂是市售可得的。

在一些实施方式中,未固化的喷墨墨组合物包含的丙二醇醚是如下范围:15至25重量%、15至22重量%、15至20重量%、15至18重量%、18至25重量%、18至22重量%、18至20重量%、20至25重量%、20至22重量%、22至25重量%,或者其间的任意范围或子范围。在一些实施方式中,未固化的喷墨墨组合物包含的二乙二醇二甲基醚是如下范围:10至20重量%、10至18重量%、10至16重量%、10至12重量%、12至20重量%、12至18重量%、12至16重量%、12至14重量%、14至20重量%、14至18重量%、14至16重量%、16至20重量%、16至18重量%、18至20重量%,或者其间的任意范围或子范围。在一些实施方式中,未固化的喷墨墨组合物包含的丙二醇甲基醚乙酸酯是如下范围:13至25重量%、13至22重量%、13至20重量%、13至18重量%、13至15重量%、15至25重量%、15至22重量%、15至20重量%、15至18重量%、18至25重量%、18至22重量%、18至20重量%、20至25重量%、20至22重量%、22至25重量%,或者其间的任意范围或子范围。在一些实施方式中,未固化的喷墨墨组合物包含的二乙二醇二乙基醚的范围是:0至10重量%、0至8重量%、0至6重量%、0至4重量%、大于0至10重量%、大于0至8重量%、大于0至6重量%、大于0至4重量%、2至10重量%、2至8重量%、2至6重量%、2至4重量%、4至10重量%、4至8重量%、4至6重量%、6至10重量%、6至8重量%、8至10重量%,或者其间的任意范围或子范围。

在一些实施方式中,对于许多其他组分,溶剂还可以包括如下组分中的一种或多种,包括:乙醇、异丙醇、正丁醇、异丁醇、乙二醇、丙三醇、3-甲氧基-3-甲基-1-丁醇、1,2-丙二醇、1,3-丙二醇、2-乙基-2-(羟甲基)-1,3-丙二醇、2-丁基-2-乙基-1,3-丙二醇、2,2-二甲基丙烷-1,3-二醇、1,2-丁二醇、1,3-丁二醇、2,3-丁二醇、2,2-二甲基-1,3-丙二醇、1,5-戊二醇、2-甲基-1,4-戊二烯、2,4-二乙基-2,4-戊二醇、2-丁烯-1,4-二醇、2,5-己二醇、2,5-二甲基己烷-2,5-二醇、2-乙基-1,3-己二醇、乙二醇二甲基醚、四乙二醇二甲基醚、二丙二醇二甲基醚、二乙二醇二丁基醚、二乙二醇单丁基醚、二乙二醇二甲基醚、乙二醇二乙基醚、二乙二醇二乙基醚、二乙二醇甲基乙基醚、丙二醇二甲基醚、三乙二醇二甲基醚、乙二醇四丁基醚、乙二醇单丁基醚、丙二醇叔丁基醚、二乙二醇叔丁基醚、丙二醇单甲基醚、丙二醇甲基亚丙基醚、丙二醇甲基丁基醚、二丙二醇甲基丁基醚、二丙二醇甲基亚丙基醚、乙二醇单乙基醚乙酸酯、二乙二醇单丁基醚乙酸酯、二乙二醇单乙基醚乙酸酯、丙二醇甲基醚乙酸酯、二丙二醇甲基醚乙酸酯、和/或乙二醇单丁基醚乙酸酯,和许多其他的。

在一些实施方式中,未固化的喷墨墨组合物还可以包含分散剂,旨在保持颜料组分颗粒均匀悬浮(甚至是在混合成为糊料和/或未固化的喷墨墨组合物之后),并且旨在防止凝结或沉淀。凝结的颜料材料组分颗粒可能堵塞住喷墨喷嘴,导致当印刷到基材上的时候的点缺陷并且急剧地降低固化的喷墨墨组合物的电阻率。由于例如较强的范德华力,纳米尺寸颜料材料组分颗粒相比于较大尺寸的颜料材料组分颗粒更容易发生凝结。在一些实施方式中,未固化的喷墨墨组合物包含的分散剂是如下范围:1至4重量%、1至3重量%、1至2重量%、2至4重量%、2至3重量%、3至4重量%,或者其间的任意范围或子范围。

在一些实施方式中,分散剂材料可以包括丙烯酸类聚合物材料。仅仅作为一个例子而言,根据实施方式,适合与未固化的树脂组分和溶剂组合物相容的丙烯酸类聚合物材料分散剂是市售可得的。根据其他实施方式,分散剂可以是如下一种或多种,或者可以包括如下一种或多种,包括但不限于:聚氨酯和/或聚甲基丙烯酸甲酯共聚物分散剂,具有亲颜料基团的丙烯酸酯共聚物,具有亲颜料基团的高分子量嵌段共聚物,聚胺酰胺的聚羧酸盐,具有酸性基团的共聚物的烷醇铵盐,具有亲颜料基团的高分子量共聚物的磷酸酯盐,和/或具有亲颜料基团的羟基官能化羧酸酯等。在一些实施方式中,用于未固化的喷墨墨组合物中的分散剂是市售可得的。

根据一些实施方式,未固化的喷墨墨组合物还可以包含流动促进剂,其改善了未固化的喷墨墨组合物在基材(例如,玻璃、玻璃陶瓷、陶瓷、金属氧化物、金属和/或聚合物基材)上的润湿,从而防止未固化的喷墨墨组合物在固化之前从基材发生脱润湿。在一些实施方式中,未固化的喷墨墨组合物包含如下范围的流动促进剂:0.5至3.5重量%、0.5至3重量%、0.5至2.5重量%、0.5至2重量%、0.5至1.5重量%、0.5至1重量%、1至3.5重量%、1至3重量%、1至2.5重量%、1至2重量%、1至1.5重量%、1.5至3.5重量%、1.5至3重量%、1.5至2.5重量%、1.5至2重量%、2至3.5重量%、2至3重量%、2至2.5重量%、2.5至3.5重量%、2.5至3重量%、3至3.5重量%,或者其间的任意范围或子范围。在一些实施方式中,流动促进剂可以是改性的聚醚聚二甲基硅氧烷。在一些实施方式中,用于未固化的喷墨墨组合物中的流动促进剂是市售可得的。

根据一些实施方式,喷墨墨组合物还可以包含表面控制剂,其包括但不限于:聚二甲基硅氧烷溶液、聚醚聚酯改性的有机硅氧烷溶液、烷基改性的有机硅氧烷溶液、丙烯酸酯共聚物、聚丙烯酸酯溶液、OH、和/或具有OH官能团的聚丙烯酸酯共聚物溶液等。脱气剂可以是例如聚二甲基硅氧烷和/或改性的聚二甲基硅氧烷。

根据各种实施方式所述和/或其他方式设想的与未固化喷墨墨组合物相关的进一步细节如下。

表1和2提供的是根据数个实施方式的未固化的白色喷墨墨组合物的各种变化形式。

表1:白色喷墨墨组合物

Figure BDA0002341209540000121

表2:白色喷墨墨组合物

Figure BDA0002341209540000122

除了上文所述的包括颜料组分、树脂组分和溶剂组合物的组分之外,根据一些实施方式,未固化的喷墨墨组合物还可以包括一种或多种其它添加剂,其可以是未固化的喷墨墨组合物中其它常规或者非常规的。此类额外添加剂可以包括但不一定限于:树脂强化剂,其可以占最高至约3%并且可以包括常规组合物。

根据一些本文实施方式,未固化的喷墨墨组合物可以通过如下方式制备:以任意顺序混合前述组分,直到获得未固化的喷墨墨组合物的均匀悬液。通常且优选来说,对组分总和进行混合并适当调节以提供具有适合喷墨印刷的粘度的未固化的喷墨墨组合物(可喷墨印刷墨组合物),例如在25摄氏度是2至6厘泊、2至5厘泊、2至4厘泊、2至3厘泊、3至6厘泊、3至5厘泊、3至4厘泊、4至6厘泊、4至5厘泊或5至6厘泊,或者其间的任意范围或子范围。

在一些实施方式中,本文所揭示的喷墨墨组合物是可热固化的。因此,在一些实施方式中,本文所揭示的喷墨墨组合物不是在暴露于紫外光之后可固化的(不可uv固化)和/或是非水性的(不含有水)。在一些实施方式中,可热固化的喷墨墨组合物不含有在暴露于紫外光之后引发了固化的光引发剂组分。在一些实施方式中,喷墨墨组合物的溶剂组合物是非水性的。

喷墨墨组合物涂覆方法

根据实施方式的喷墨墨涂覆方法通常类似于上文所述的喷墨墨组合物。因此,在一些实施方式中,将根据任意本文所述实施方式的未固化的喷墨墨组合物涂覆到基材上。接着,未固化的喷墨墨组合物在基材上原位固化从而在基材上形成固化的喷墨墨组合物涂层。在一些实施方式中,将喷墨墨组合物直接施涂到基材表面(例如,没有预先施涂底漆)。在其他实施方式中,可以在施涂喷墨墨组合物之前向基材表面施涂底漆,以帮助墨与基材表面的粘附。

根据一些实施方式,涂覆方法可以首先包括配制未固化的喷墨墨组合物的步骤。产生或配制未固化的喷墨墨组合物可以包括例如如下步骤:使得颜料材料、无机树脂组分和溶剂组合物相结合或混合。产生或配制未固化的喷墨墨组合物的步骤还可以包括预先步骤:使得分散剂与一种或多种颜料混合、研磨或任意其他方式结合,以制造颜料糊料。根据实施方式,预混了分散剂材料的颜料糊料可以是市售可得的。颜料糊料可以与树脂组分和溶剂混合物混合,或者颜料糊料可以与树脂和溶剂的预混混合物混合,以形成未固化的喷墨墨组合物。

在一些实施方式中,未固化的喷墨墨组合物热固化以形成固化的喷墨墨组合物涂层。可以在例如常规烘箱或者红外烘箱中进行未固化的喷墨墨组合物的此类热固化,以提供固化的喷墨墨组合物涂层。在一些实施方式中,可以在惰性气氛中进行热固化。在一些实施方式中,喷墨墨组合物的热固化可以是单个加热步骤或者多个加热步骤。在一些实施方式中,可以在160至250摄氏度的温度范围进行1至20分钟时间段的热固化。在一些实施方式中,可以在热固化步骤之后进行烘烤步骤。在一些实施方式中,可以在125至175摄氏度的温度范围进行15至60分钟时间段的烘烤步骤。

在一些实施方式中,在固化之前,可以在足以使得一部分的溶剂组合物蒸发但是没有使得喷墨墨组合物发生热固化的温度对喷墨墨组合物进行加热,从而最小化和/或防止一旦向基材施涂墨之后发生流动。在一些实施方式中,可以将基材放在热板上,以提供足以使得一部分的溶剂组合物蒸发但是没有使得喷墨墨组合物发生热固化的热量。在一些实施方式中,可以将热板加热到25至75摄氏度的温度范围。

与上文所述的实施方式的方面相一致,根据实施方式的未固化的喷墨墨组合物涂覆在基材上并固化,所述基材选自下组,包括但不限于:玻璃基材、玻璃陶瓷基材、陶瓷基材、金属氧化物基材、金属基材和/或聚合物基材等。此类基材的具体终端产品应用是不同的。

前述基材选择的选项以及未固化的喷墨墨组合物涂层和热加工固化条件并不是为了将实施方式限制为任何功能最终结果。相反地,实施方式的目的和预期是可以采用替代的热加工固化条件来实现特定的热固化喷墨墨组合物涂覆的基材。

经固化的喷墨墨组合物涂覆的制品

在经过一系列的上文所述的未固化的喷墨墨组合物和涂覆上文所述的喷墨墨组合物的方法以提供经固化的喷墨墨组合物涂覆的制品之后,是经固化的喷墨墨组合物涂覆的制品本身。此类经固化的喷墨墨涂覆的制品包括基材以及位于基材上的经固化的喷墨墨组合物涂层。经过固化的涂层包括颜料以及经过固化的无机树脂粘合剂组合物。合乎希望的是,在根据实施方式的经涂覆的制品中,基材选自下组:玻璃基材、玻璃陶瓷基材、陶瓷基材、金属氧化物基材、金属基材和/或聚合物基材等。在一些实施方式中,经过涂覆的制品可以结合到电子器件中,作为外壳的一部分或者作为覆盖组件。在一些实施方式中,电子器件可以包括但不限于:手机、笔记本电脑或者平板。

在一些实施方式中,固化涂层的光学密度大于0.2至1.0、大于0.2至0.8、大于0.2至0.6、大于0.3至1.0、大于0.3至0.8、大于0.3至0.6、大于0.4至1.0、大于0.4至0.8、大于0.4至0.6、大于0.5至1.0、大于0.5至0.8、大于0.5至0.6、大于0.55至1.0、大于0.55至0.8、大于0.6至1.0、大于0.6至0.8,或者其间的任意范围或子范围。可以采用X-rite 361T透射量表来测量光学密度。在一些实施方式中,可以通过对从喷墨印刷机印刷头沉积的墨量进行控制,来控制和调节光学密度。在一些实施方式中,固化涂层的厚度适合实现所需的光学密度,例如是如下范围:1至10微米、1至8微米、1至6微米、1至4微米、2至10微米、2至8微米、2至6微米、2至4微米、3至10微米、3至8微米、3至6微米、3至4微米、4至10微米、4至8微米、4至6微米,或者其间的任意范围或子范围。

在一些实施方式中,根据ASTM D3359-09e2(及其后续内容)(其全文通过引用结合入本文),采用Gardco划格粘附盒进行测量,固化的喷墨墨组合物涂层与基材的粘附是4B或更大。在一些实施方式中,固化的喷墨墨组合物涂层符合墨的标准可靠性与环境测试,包括持续72小时的热循环测试,持续87小时的高温/高湿度测试,持续72小时的耐化学性测试,持续72小时的盐水测试,卡带测试(snap tape test),以及持续72小时的UV暴露测试。根据一些实施方式,在固化涂层内,颜料组分颗粒是规则排列的。最后,根据本文实施方式的经固化的涂覆制品内的固化的喷墨墨树脂组合物可以采用标准方法进行化学表征。

对本领域的技术人员而言,显而易见的是可以在不背离权利要求书的精神或范围的情况下作出各种修改和变动。

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