Композиции акрилатных чернил для цифровой литографской печати на основе чернил
Изобретение относится к композиции акрилатных чернил, подходящей для цифровой литографской печати. Композиция указанных чернил содержит чернильную основу и восковую эмульсию. Содержание воска в композиции составляет от 1 до 5 мас.%, содержание воды - от 1 до 15 мас.%. Вязкость композиции чернил составляет от 80 до 400 Па⋅с при 100 рад/с и 25°С, липкость композиции чернил составляет от 32 до 45 г-м через 60 секунд. Изобретение обеспечивает повышение стабильности реологии чернил и соответственно возможность доставки чернил с помощью системы типа анилоксового валика, а также улучшение разрешающей способности изображения в системах цифровой печати и увеличение срока службы ее подсистем. 3 н. и 17 з.п. ф-лы, 1 ил., 1 табл., 11 пр.
Область техники
[001] Настоящее описание относится к композициям чернил для печати на субстратах. В частности, настоящее описание относится к композициям акрилатных чернил, подходящим для систем цифровой литографской печати.
Уровень техники
[002] В обычных системах литографской печати получают печатную пластину, имеющую «области запечатки», сформированные из гидрофобного/олеофильного материала, и «пробельные области», сформированные из гидрофильного/олеофобного материала. Области запечатки соответствуют тем областям окончательного отпечатка (т.е. целевого субстрата), на которые нанесены чернила, тогда как пробельные области соответствуют тем областям окончательного отпечатка, на которых нет указанных чернил. Гидрофильные области принимают и легко смачиваются жидкостью на водной основе, обычно упоминаемой как увлажняющий раствор или увлажняющая жидкость (обычно состоящая из воды и небольшого количества спирта, а также других добавок и/или поверхностно-активных веществ для снижения поверхностного натяжения). Гидрофобные области отталкивают увлажняющий раствор и принимают чернила, а увлажняющий раствор, расположенный поверх гидрофильных областей, образует жидкий «разделительный слой» для отталкивания чернил. Таким образом, гидрофильные области печатной пластины соответствуют непечатаемым областям или «пробельным областям» окончательного отпечатка.
[003] Чернила могут быть перенесены непосредственно на целевой субстрат, такой как бумага, или могут быть нанесены на промежуточную поверхность, такую как офсетный (или передаточный) цилиндр в офсетной системе печати.
[004] В обычных литографских и офсетных технологиях печати используют пластины, которые имеют постоянный рисунок и, следовательно, подходят только для печати большого количества копий одного и того же изображения (т.е. для больших тиражей), например, журналов, газет и т.п. Однако цифровая литографская печать переменных данных или цифровая офсетная литография была разработана как система, в которой используют не имеющую рисунка многоразовую поверхность, которая изначально равномерна покрыта слоем увлажняющего раствора. Некоторые области увлажняющего раствора удаляют воздействием сфокусированного источника излучения (например, источника лазерного излучения) с получением карманов. Таким образом в увлажняющем растворе на не имеющей изображения многоразовой поверхности формируют временный рисунок. Чернила, нанесенные на нее, удерживаются в карманах, образованных при удалении увлажняющего раствора. Затем поверхность с нанесенными чернилами приводят в контакт с субстратом, и чернила переходят из карманов, расположенных в слое увлажняющего раствора, на субстрат. Затем увлажняющий раствор может быть удален, на многоразовую поверхность может быть нанесен новый равномерный слой увлажняющего раствора, и весь процесс может быть повторен.
[005] В системах цифровой литографской офсетной печати используют чернила офсетного типа, которые специально разработаны и оптимизированы для обеспечения их совместимости с различными подсистемами, включая системы доставки чернил и системы лазерной визуализации, для обеспечения возможности высококачественной цифровой печати с высокой скоростью. Известные в настоящее время чернила офсетного типа имеют ряд недостатков, включая, но не ограничиваясь ими, (1) трудность доставки посредством предпочтительных красочных систем, в том числе красочных систем типа анилоксового валика, (2) растворимость в обычно применяемых увлажняющих растворах, таких как октаметилциклотетрасилоксан (D4), (3) возникновение проблем фона и/или двоения изображения, (4) высокая стоимость производства и применения и (5) неэффективный перенос изображения. Указанные недостатки, по отдельности и в совокупности, сужают область проектных решений, в которой применимы известные в данной области техники чернила, в контексте систем цифровой плоской офсетной печати.
Краткое описание
[006] Соответственно, существует потребность в разработке чернил, которые обладают улучшенными свойствами и могут быть использованы для устранения одного или всех вышеуказанных недостатков. В результате множества экспериментов было выявлено, что эмульгированная композиция акрилатных чернил может упрощать доставку на формирующий изображение элемент, такой как многоразовая офсетная пластина, улучшать эффективность переноса с многоразовой офсетной пластины и улучшать качество печати на различных субстратах. Кроме того, существует потребность в технологии печати, которая обеспечивает достижение превосходных характеристик печати на различных субстратах при низкой стоимости производства чернил.
[007] Композиции акрилатных чернил, содержащие водные компоненты, имеют преимущество, заключающееся по меньшей мере в их экономической эффективности. Кроме того, такие чернила не повреждают компоненты печатающего устройства, такие как многоразовые поверхности формирующих изображение элементов, с которыми они контактируют. Композиции акрилатных чернил должны соответствовать требованиям различных подсистем, предъявляемым устройствами цифровой печати чернилами, предназначенными для литографской (плоской) печати переменных данных. Указанные требования включают смачиваемость, возможность отделения от многоразовой поверхности формирующего изображение элемента и совместимость с неводными увлажняющими растворами, предназначенными для применения в способах и устройствах цифровой печати чернилами.
[008] В настоящем документе предложены композиции акрилатных чернил, которые соответствуют вышеуказанным требованиям. Описанные композиции акрилатных чернил могут быть эффективно доставлены из системы доставки типа анилоксового валика на многоразовую поверхность формирующего изображение элемента при операции офсетной печати переменных данных, в которой изображения на многоразовой поверхности могут меняться между циклами формирующего изображение элемента. Композиции акрилатных чернил в соответствии с описанными вариантами реализации изобретения представляют собой отверждаемые эмульсионные чернила, которые получены из неполярных акрилатных чернил, восковых эмульсий и водных растворов. Описанные композиции акрилатных чернил демонстрируют стабильную реологию, что обеспечивает возможность доставки при помощи системы доставки типа анилоксового валика, а также обладают требуемой способностью к переносу на многоразовую поверхность формирующего изображение элемента при необязательном испарении воды.
[009] Ниже представлено упрощенное краткое описание для базового понимания некоторых аспектов одного или более вариантов реализации настоящего изобретения. Данное краткое описание не является исчерпывающим обзором, а также не предназначено ни для определения основных или критических элементов настоящего изобретения, ни для ограничения объема описания. Скорее, оно предназначено, в основном, лишь для представления в упрощенной форме одной или более концепций в качестве вступления к подробному описанию, изложенному далее.
[0010] Дополнительные цели и преимущества станут более понятны из описания чертежей, подробного описания настоящего изобретения и формулы изобретения.
[0011] Изложенные далее и/или другие аспекты и преимущества, воплощенные в настоящем изобретении, могут быть достигнуты путем обеспечения композиции чернил, содержащей чернильную основу; и восковую эмульсию, где вязкость композиции чернил составляет от 80 Па.с до 400 Па.с при 100 рад/с и 25 °С, при этом липкость композиции чернил составляет от 32 г-м до 45 г-м при 60 секундах, а общее содержание воска в композиции чернил составляет от 1% до 5% по массе относительно общей массы композиции чернил, и при этом общее содержание воды в композиции чернил составляет от 1% до 15% по массе относительно общей массы композиции чернил.
[0012] В другом варианте реализации композиция чернил имеет вязкость от 90 Па.с до 300 Па.с при 100 рад/с и 25 °С, липкость композиции чернил составляет от 35 г-м до 40 г-м при 60 секундах, общее содержание воска в композиции чернил составляет от 1% до 4%, и общее содержание воды в композиции чернил составляет от 1% до 10%.
[0013] В другом варианте реализации композиция чернил имеет вязкость примерно 150 Па.с при 100 рад/с и 25 °С, липкость композиции чернил составляет примерно 38 г-м при 60 секундах, общее содержание воска в композиции чернил составляет примерно 2%, и общее содержание воды в композиции чернил составляет примерно 5%.
[0014] В другом варианте реализации чернильная основа содержит акрилат и пигмент.
[0015] В другом варианте реализации чернильная основа содержит по меньшей мере один компонент, выбранный из акрилатного мономера, акрилатного полимера, акрилатного олигомера, трифункционального акрилатного мономера, полиэфиракрилата и их смесей.
[0016] В другом варианте реализации восковая эмульсия содержит по меньшей мере один компонент, выбранный из эмульсии полиэтиленового воска, эмульсии полипропиленового воска, эмульсии карнаубского воска, эмульсии парафинового воска, эмульсии этиленвинилацетатного воска, их химически модифицированных аналогов или их смесей.
[0017] В другом варианте реализации восковая эмульсия содержит по меньшей мере один компонент, выбранный из кислотной эмульсии неионного полиэтиленового воска и основной неионной эмульсии воска окисленного полиэтилена высокой плотности.
[0018] В другом варианте реализации композиция чернил дополнительно содержит водный раствор, содержащий воду и поверхностно-активное вещество.
[0019] В другом варианте реализации поверхностно-активное вещество содержит по меньшей мере один компонент, выбранный из вододиспергируемого силиконового поверхностно-активного вещества, фторсодержащего поверхностно-активного вещества, коалесцирующего поверхностно-активного вещества и их смесей.
[0020] В другом варианте реализации композиция чернил дополнительно содержит по меньшей мере один из стабилизаторов, диспергаторов, фотоинициаторов и модификаторов реологии.
[0021] В другом варианте реализации композиция чернил дополнительно содержит по меньшей мере один компонент выбранный из воды, поверхностно-активных веществ, стабилизаторов, диспергаторов, фотоинициаторов, пигментов, акрилатов и модификаторов реологии, и указанное поверхностно-активное вещество понижает поверхностное натяжение водного раствора до значения ниже поверхностного натяжения по меньшей мере одной из чернильной основы и смеси чернильной основы с восковой эмульсией.
[0022] Изложенные далее и/или другие аспекты и преимущества, воплощенные в настоящем изобретении, могут быть достигнуты путем обеспечения способа получения композиции чернил, включающего получение чернильной основы; и смешивание восковой эмульсии с чернильной основной, где вязкость композиции чернил составляет от 80 Па.с до 400 Па.с при 100 рад/с и 25 °С, при этом липкость композиции чернил составляет от 32 г-м до 45 г-м при 60 секундах, а общее содержание воска в композиции чернил составляет от 1% до 5% по массе относительно общей массы композиции чернил, и при этом общее содержание воды в композиции чернил составляет от 1% до 15% по массе относительно общей массы композиции чернил.
[0023] В другом варианте реализации указанный способ дополнительно включает диспергирование водного раствора в смеси акрилатной чернильной основы и восковой эмульсии, при этом указанный водный раствор содержит воду и поверхностно-активное вещество, и указанный водный раствор диспергирован в композиции чернил в виде обратной эмульсии.
[0024] В другом варианте реализации композиция чернил имеет вязкость от 90 Па.с до 300 Па.с при 100 рад/с и 25 °С, липкость композиции чернил составляет от 35 г-м до 40 г-м при 60 секундах, общее содержание воска в композиции чернил составляет от 1% до 4%, и общее содержание воды в композиции чернил составляет от 1% до 10%.
[0025] В другом варианте реализации композиция чернил имеет вязкость примерно 150 Па.с при 100 рад/с и 25 °С, липкость композиции чернил составляет примерно 38 г-м при 60 секундах, общее содержание воска в композиции чернил составляет примерно 2%, и общее содержание воды в композиции чернил составляет примерно 5%.
[0026] В другом варианте реализации чернильную основу получают смешиванием пигментной композиции с по меньшей мере одним компонентом, выбранным из акрилатного мономера, акрилатного полимера, акрилатного олигомера, трифункционального акрилатного мономера, полиэфиракрилата и их смесей.
[0027] В другом варианте реализации способ дополнительно включает введение в композицию чернил по меньшей мере одного компонента, выбранного из УФ стабилизаторов, диспергаторов, фотоинициаторов и модификаторов реологии.
[0028] В другом варианте реализации способ дополнительно включает введение в композицию чернил по меньшей мере одного компонента, выбранного из воды, поверхностно-активных веществ, УФ стабилизаторов, диспергаторов, фотоинициаторов, пигментов, акрилатов и модификаторов реологии.
[0029] Изложенные далее и/или другие аспекты и преимущества, воплощенные в настоящем изобретении, могут быть достигнуты путем обеспечения способа печати с применением цифрового литографского устройства печати переменных данных, включающего нанесение композиции чернил на многоразовую поверхность формирующего изображение элемента; испарение воды из композиции чернил, нанесенной на многоразовую поверхность формирующего изображение элемента; и перенос композиции чернил с многоразовой поверхности на субстрат, при этом композиция чернил содержит чернильную основу; и восковую эмульсию, где вязкость композиции чернил составляет от 80 Па.с до 400 Па.с при 100 рад/с и 25 °С, при этом липкость композиции чернил составляет от 32 г-м до 45 г-м при 60 секундах, а общее содержание воска в композиции чернил составляет от 1% до 5% по массе относительно общей массы композиции чернил, и при этом общее содержание воды в композиции чернил составляет от 1% до 15% по массе относительно общей массы композиции чернил.
[0030] В другом варианте реализации композиция чернил дополнительно содержит водный раствор, который содержит воду и поверхностно-активное вещество, при этом поверхностно-активное вещество понижает поверхностное натяжение водного раствора до значения ниже поверхностного натяжения по меньшей мере одной из чернильной основы и смеси чернильной основы с восковой эмульсией.
Краткое описание чертежей
[0031] Эти и/или другие аспекты и преимущества вариантов реализации настоящего изобретения станут в полной мере понятны и оценены при прочтении следующего описания различных вариантов реализации вместе с сопровождающими чертежами, среди которых:
[0032] На фиг. 1 представлена цифровая система печати переменного изображения, для которой могут быть использованы композиции акрилатных чернил согласно настоящему описанию.
[0033] Следует отметить, что некоторые детали чертежей упрощены и изображены для облегчения понимания настоящего изобретения, а не для сохранения строгой структурной точности, подробностей и масштаба.
[0034] Представленные чертежи не обязательно подлежат масштабированию, и вместо этого акцент сделан на общей иллюстрации принципов настоящего описания. Кроме того, некоторые особенности могут быть укрупнены для демонстрации деталей отдельных компонентов. Указанные чертежи/изображения являются пояснительными, а не ограничивающими.
Подробное описание
[0035] Далее представлено подробное описание различных вариантов реализации настоящего изобретения. Представленное ниже описание вариантов реализации предназначено для обеспечения более полного понимания компонентов, процессов и устройств, описанных в настоящем документе. Любые приведенные примеры являются иллюстративными, а не ограничивающими. В тексте описания и в формуле изобретения следующие термины имеют значения, явно связанные с текстом, если иное очевидно не следует из контекста. Выражения «в некоторых вариантах реализации» и «в одном из вариантов реализации», используемые в настоящем документе, не обязательно относятся к одному и тому же варианту(-ам) реализации, хотя это тоже возможно. Кроме того, выражения «в другом варианте реализации» и «в некоторых других вариантах реализации», используемые в настоящем документе, не обязательно относятся к другому варианту реализации, хотя это тоже возможно. Как описано ниже, различные варианты реализации могут быть без труда объединены, без отклонения от границ объема или общей идеи настоящего описания.
[0036] При использовании в настоящем документе термин «или» представляет собой включающий оператор, эквивалентный термину «и/или», если из контекста очевидно не следует иное. Термин «на основе» не являются исключающим и допускает возможность основы на дополнительных, не описанных факторах, если из контекста очевидно не следует иное. В тексте настоящего описание упоминание «по меньшей мере одного из A, B и C» включает варианты реализации, содержащие A, B или C, несколько примеров A, B или C, или комбинации A/B, A/C, B/C, A/B/B, B/B/C, A/B/C и т.д. Кроме того, в тексте настоящего описания использование терминов в единственном числе включает термины в множественном числе. Значение «в» включает «в» и «на».
[0037] Все физические свойства, указанные далее, измерены при температуре от 20° до 25° по Цельсию, если не указано иное. Термин «комнатная температура» относится к 25° по Цельсию, если не указано иное.
[0038] При упоминании в настоящем документе любого числового диапазона значений такие диапазоны следует понимать как включающие все и каждое значение и/или дробное значение между указанными минимальными и максимальными значениями диапазона. Например, диапазон 0,5-6% в явной форме включает все промежуточные значения 0,6%, 0,7% и 0,9% и т.д. до и включая 5,95%, 5,97% и 5,99%. То же самое относится к любому другому числовому свойству и/или элементному диапазону, представленному в настоящем документе, если из контекста очевидно не следует иное.
[0039] Настоящее изобретение описано со ссылкой на иллюстративные варианты реализации. Несмотря на то, что показаны и описаны лишь некоторые варианты реализации, специалистам в данной области техники следует понимать, что в указанных вариантах реализации могут быть сделаны изменения без отклонения от принципов и общей идеи предшествующего подробного описания. Настоящее описание следует толковать как включающее все такие модификации и изменения, при условии, что они входят в границы объема приложенной формулы изобретения или ее эквивалентов. Например, несмотря на то, что предложенные ниже варианты реализации описаны в отношении печатающей системы, изображенной на фиг. 1, следует понимать, что варианты реализации композиций акрилатных чернил, описанные в настоящем документе, могут быть использованы также с другими сравнимыми печатными системами.
[0040] Эмульсия представляет собой смесь двух или более жидкостей, которые могут быть несмешиваемыми. Эмульсия представляет собой часть более общего класса двухфазных систем материалов, известных как коллоиды. Специалистам в данной области техники понятно, что термин «обратная эмульсия» может быть описан как относящийся к классу эмульсий, в которых, например, вода диспергирована в непрерывной фазе масла. В эмульсии первая жидкость, дисперсная фаза, диспергирована во второй жидкости, непрерывной фазе. В обратной эмульсии, например, вода может быть дисперсной фазой в масле, представляющем собой непрерывную фазу. Обратная эмульсия характеризуется также стабильностью дисперсии двух фаз в течение продолжительного периода времени или в течение требуемого периода времени для применения указанных материалов. Стабильная фаза может характеризоваться отсутствием обнаруживаемого разделения и стабильными реологическими показателями.
[0041] Композиции чернил в соответствии с вариантами реализации, предложенными в настоящем документе, подходят для цифровой печати чернилами. «Литографская печать переменных данных» или «цифровая печать чернилами», или «цифровая офсетная печать», все эти термины могут быть использованы в тексте настоящего описания и относятся к литографской печати переменных данных изображения на субстрате, которые могут меняться при каждой последующей передаче изображения на субстрат в процессе формирования изображения. «Литографская печать переменных данных» включает офсетную печать чернильных изображений посредством литографских чернил, где изображения основаны на цифровых данных изображения, которые могут варьироваться от изображения к изображению. В цифровой печати чернилами используют систему литографской печати переменных данных или систему цифровой офсетной печати. «Система литографской печати переменных данных» представляет собой систему, предназначенную для литографской печати с применением литографских чернил и основанную на цифровых данных изображения, которые могут варьироваться от одного изображения к другому.
[0042] Например, система цифровой печати чернилами с подсистемой доставки чернил типа анилоксового валика, которая может быть использована с вариантами реализации композиций акрилатных чернил, описанных в настоящем документе, описана в заявке на патент США № 13/095714. В параллельной заявке на патент США № 13/095714 («Заявка 714»), озаглавленной «Система литографии с переменными», поданной 27 апреля 2011 года авторами Timothy Stowe et al., полное содержание которой включено в настоящий документ посредством ссылки, на фиг. 1 описана иллюстративная система 100 для литографии с переменными данными для цифровой печати чернилами.
[0043] Общее описание иллюстративной печатной системы 100, изображенной на фиг. 1, представлено ниже. Дополнительные подробности относительно отдельных компонентов и/или подсистем, изображенных на иллюстративной системе 100 на фиг. 1, представлены в Заявке 714.
[0044] Как показано на фиг. 1, печатная система 100 может содержать формирующий изображение элемент 110. Хотя формирующий изображение элемент 110 показан на фиг. 1 как барабан, в других вариантах реализации формирующий изображение элемент 110 также может быть реализован в виде пластины, ленты или другой известной в настоящее время или разработанной позже конструкции. Формирующий изображение элемент 110 содержит многоразовую поверхность, которая может быть образована из материалов, включая, например, класс материалов, которые принято называть силиконами, включая, среди прочих, полидиметилсилоксан (PDMS). Например, для создания многоразовой поверхности на формирующем изображение элементе 110 может быть использован силикон, фторсодержащий кремний органический полимер и/или фторсодержащий эластомер. Многоразовая поверхность может быть сформирована из относительно тонкого слоя, расположенного поверх монтажного слоя, где толщина относительно тонкого слоя выбрана для сбалансированного качества печати или маркирования, прочности и технологичности.
[0045] В некоторых вариантах реализации формирующий изображение элемент 110 используют для нанесения чернильного изображения на субстрат 114 приема изображения в зоне 112 переноса изображения. Зона 112 переноса изображения может быть образована прижимным валиком 118, представляющим собой часть механизма 160 переноса изображения, который оказывает давление в направлении формирующего изображение элемента 110. Субстрат 114 приема изображения не следует считать ограниченным каким-либо конкретным составом, таким как, например, бумага, пластик или композиционная листовая пленка. Иллюстративная печатная система 100 может быть использована для создания изображений на многочисленных субстратах 114 приема изображения. В Заявке 714 описан также широкий ряд маркирующих (печатных) материалов, которые могут быть использованы, включая маркирующие материалы с содержанием пигмента более 10% по массе. Как и в Заявке 714, термин «чернила» в настоящем изобретении относится к широкому ряду печатных или маркирующих материалов, включая те, которые обычно понимают под чернилами, пигментами и другими материалами, которые могут быть использованы иллюстративной системой 100 для создания выведенного изображения на субстрате 114 приема изображения.
[0046] В Заявке 714 изображены и описаны подробности формирующего изображение элемента 110, включая то, что формирующий изображение элемент 110 состоит из многоразового поверхностного слоя, созданного поверх структурного монтажного слоя, который может быть, например, цилиндрическим барабаном, или одного или более структурных слоев поверх цилиндрической основы.
[0047] Иллюстративная печатная система 100 может содержать систему 120 увлажняющего раствора, обычно состоящую из группы валиков, которые могут рассматриваться как увлажняющие валики или, в совокупности, как увлажняющая установка, для равномерного увлажнения многоразовой поверхности формирующего изображение элемента 110 увлажняющим раствором. Одно из назначений системы 120 увлажняющего раствора заключается в доставке слой увлажняющего раствора, обычно имеющего одинаковую и регулируемую толщину, на многоразовую поверхность формирующего изображение элемента 110. Увлажняющий раствор может содержать, главным образом, воду, необязательно с небольшими количествами изопропилового спирта или этанола, добавляемого для снижения поверхностного натяжения, а также для снижения энергии испарения, необходимой для поддержания последующего лазерного формирования изображения, как более подробно описано ниже. В увлажняющий раствор также могут быть добавлены небольшие количества некоторых поверхностно-активных веществ. Альтернативно, для улучшения характеристик чернильных цифровых литографских систем могут быть использованы другие подходящие увлажняющие растворы. В результате проведения обширных экспериментов было обнаружено, что предпочтительный увлажняющий раствор может представлять собой D4 (октаметилциклотетрасилоксан). Другие подходящие увлажняющие растворы описаны, например, в заявке на патент США 13/284114, поданной 28 октября 2011 года, озаглавленной «Увлажняющий раствор для цифровой литографской печати», полное описание которой включено в настоящий документ посредством ссылки.
[0048] После дозированного нанесения увлажняющего раствора на многоразовую поверхность формирующего изображение элемента 110 посредством системы 120 увлажняющей жидкости толщина увлажняющей жидкости может быть измерена при помощи датчика 125, который может обеспечивать обратную связь для регулирования дозированного нанесения увлажняющего раствора на многоразовую поверхность формирующего изображение элемента 110 посредством системы 120 увлажняющего раствора.
[0049] После нанесения некоторого количества увлажняющего раствора посредством системы 120 увлажняющего раствора на многоразовую поверхность формирующего изображение элемента 110 может быть использована подсистема 130 формирования изображения методом фотолитографии для селективного формирования скрытого изображения в равномерном слое увлажняющего раствора посредством нанесения слоя увлажняющего раствора по ширине изображения с применением, например, энергии лазера. Как правило, увлажняющий раствор абсорбирует световую энергию (ИК или видимого спектра) неэффективно. Многоразовая поверхность формирующего изображение элемента 110 должна идеально абсорбировать большую часть лазерной энергии (видимого или невидимого спектра, такого как ИК), излучаемой подсистемой 130 формирования изображения методом фотолитографии, расположенной вблизи указанной поверхности, для минимизации рассеивания энергии при нагревании увлажняющего раствора и для минимизации скрытого распределения теплоты для поддержания высокой пространственной разрешающей способности. Альтернативно, в увлажняющий раствор может быть добавлен подходящий чувствительный к облучению компонент, способствующий абсорбции энергии падающего лазерного излучения. Несмотря на то, что подсистема 130 формирования изображения методом фотолитографии описана выше как лазерный излучатель, следует понимать, что для доставки световой энергии для формирования изображения на увлажняющей жидкости могут быть использованы многие другие системы.
[0050] Механика работы процесса формирования изображения, происходящего в подсистеме 130 формирования изображении методом фотолитографии в иллюстративной системе 100, подробно описана со ссылкой на фиг. 5 в Заявке 714. Вкратце, использование энергии для фотолитографического структурирования, исходящей из подсистемы 130 формирования изображения методом фотолитографии, приводит к выборочному удалению частей слоя увлажняющего раствора.
[0051] После формирования изображения на слое увлажняющего раствора посредством подсистемы 130 формирования изображения методом фотолитографии слой с изображением, находящийся поверх многоразовой поверхности формирующего изображение элемента 110, подвергают действию красочной подсистемы 140. Красочную подсистему 140 используют для нанесения равномерного слоя чернил поверх слоя увлажняющего раствора и многоразового поверхностного слоя формирующего изображение элемента 110. В красочной подсистеме 140 может быть использован анилоксовый валик для дозирования офсетных литографских чернил, нанесенных на один или более валиков для раската чернил, которые находятся в контакте с многоразовым поверхностным слоем формирующего изображение элемента 110. В отдельности, красочная подсистема 140 может содержать другие традиционные элементы, такие как группы дозирующих валиков для обеспечения точной скорости подачи чернил на многоразовую поверхность формирующего изображение элемента 110. Красочная подсистема 140 может обеспечивать нанесение чернил на пустоты, представляющие собой экспонированные части многоразовой поверхности, тогда как чернила на неформатированных частях увлажняющего раствора не прилипают к указанным частям.
[0052] Когезионная способность и вязкость чернил, находящихся в многоразовом слое формирующего изображение элемента 110, может быть модифицирована посредством ряда механизмов. Один из таких механизмов может включать использование подсистемы 150 регулирования предварительного отверждения или реологии (комплексного вязкоэластичного модуля). Система 150 регулирования реологии может образовывать частично сшитое ядро из чернил на многократно формирующей изображение поверхности, например, для увеличения прочности сцепления чернил с многоразовым поверхностным слоем. Механизмы отверждения могут включать световое или фотоотверждение, тепловое отверждение, высушивание или различные формы химического отверждения. Для модификации реологии также может быть использовано охлаждение посредством многочисленных механизмов физического охлаждения, а также химического охлаждения.
[0053] В некоторых вариантах реализации применение композиции акрилатных чернил в соответствии с вариантами реализации, описанными в настоящем документе, может обеспечивать возможность высокой эффективности переноса изображения без применения регулирующей подсистемы 150, за счет модификации реологии и/или когезии в результате испарения входящей в состав воды.
[0054] Затем чернила переносят с многоразовой поверхности формирующего изображение элемента 110 на субстрат среды 114 приема изображения при помощи подсистем 160 переноса изображения. Перенос возникает по мере прохождения субстрата 114 приема изображения через зону 112 контакта между формирующим изображение элементом 110 и прижимным валиком 118, так что чернила в пустотах многоразовой поверхности формирующего изображение элемента 110 входят в физический контакт с субстратом 114 приема изображения. Если адгезия чернил модифицирована посредством системы 150 регулирования реологии, или если адгезия чернил усилена за счет состава чернил, то адгезия чернил может вызывать прилипание чернил к субстрату 114 приема изображения и их отделение от многоразовой поверхности формирующего изображение элемента 110. Тщательное регулирование реологии чернил за счет изменения состава или другими способами, а также температурных условий и давления в зоне 112 переноса изображения, может обеспечивать возможность достижения или иного улучшения эффективности переноса чернил с многоразовой поверхности формирующего изображение элемента 110 на субстрат 114 приема изображения, превышающей 95%. Несмотря на то, что некоторые увлажняющие растворы также могут смачивать субстрат 114 приема изображения, объем такого увлажняющего раствора минимален, и он быстро испаряется или абсорбируется субстратом 114 приема изображения.
[0055] Следует понимать, что в некоторых офсетных литографских системах офсетный валик, не показанный на фиг. 1, может сначала принимать чернильную структуру изображения, а затем переносить чернильную структуру изображения на субстрат в соответствии с известным способом косвенного переноса.
[0056] После переноса высокого процента чернил на субстрат 114 приема изображения, остаточные чернила и/или остаточный увлажняющий раствор необходимо удалить с многоразовой поверхности формирующего изображение элемента 110, предпочтительно без соскабливания или истирания многоразовой поверхности. Например, для удаления остаточного увлажняющего раствора и/или чернил может быть использован воздушный ракель. Однако предполагается, что на многоразовой поверхности может остаться некоторое количество остаточных чернил. Удаление указанного оставшегося чернильного остатка может быть осуществлено посредством использования некоторой формы чистящей подсистемы 170. В Заявке 714 описаны детали указанной чистящей подсистемы 170, включая по меньшей мере первый чистящий элемент, такой как клейкий или липкий элемент в физическом контакте с многоразовой поверхностью формирующего изображение элемента 110, где клейкий или липкий элемент обеспечивает удаление остаточных чернил и возможных оставшихся небольших количеств поверхностно-активных веществ с многоразовой системы формирующего изображение элемента 110. Клейкий или липкий элемент затем может быть приведен в контакт с гладким валиком, на который с клейкого или липкого элемента могут быть перенесены остаточные чернила, а затем чернила срезают с гладкого валика, например, при помощи счищающего ножа.
[0057] В Заявке 714 подробно описаны другие механизмы, посредством которых можно облегчить очистку многоразовой поверхности формирующего изображение элемента 110. Однако независимо от механизма очистки, в некоторых вариантах реализации для предотвращения двоения в предложенной системе необходимо удаление остаточных чернил и увлажняющего раствора с многоразовой поверхности формирующего изображение элемента 110. После очистки многоразовую поверхность формирующего изображение элемента 110 снова подвергают действию системы 120 увлажняющего раствора, в которой на многоразовую поверхность формирующего изображение элемента 110 наносят свежий слой увлажняющего раствора, и повторяют процесс.
[0058] Многоразовая поверхность формирующего изображение элемента может быть, предпочтительно, образована из полимерного эластомера, такого как силиконовый каучук и/или фторсодержащий силиконовый каучук. Термин «силикон» общеизвестен специалистам в релевантной области техники и относится к полиорганосилоксаном, имеющим скелет, образованный из атомов кремния и кислорода, и боковые цепи, содержащие атомы углерода и водорода. Для целей настоящей заявки термин «силикон» также следует понимать как исключающий силоксаны, содержащие атомы фтора, тогда как термин «фторсодержащий силикон» используют для охвата класса силоксанов, содержащих атомы фтора. В силиконовом каучуке могут содержаться другие атомы, например, атомы азота в аминогруппах, которые используют для связывания цепей силоксана при поперечном сшивании. Боковые цепи полиорганосилоксана также могут быть алкильными или арильными.
[0059] Как рассмотрено выше, чернила, подходящие для цифровой офсетной печати чернилами, должны обладать физическими и химическими свойствами, которые соответствуют конкретным требованиями цифровых систем печати чернилами, таких как система, изображенная на фиг. 1. Чернила для цифровой офсетной печати должны быть совместимы с материалами, с которыми они будут предположительно контактировать, включая формную пластину (многоразовая поверхность формирующего изображение элемента) и различные увлажняющие растворы, а также подходящие для печати субстраты, такие как бумага, металл или пластик. Чернила для цифровой офсетной печати также должны соответствовать функциональным требованиям подсистем, предъявляемым свойствами смачивания и переноса изображения, определяемыми конструкцией подсистемы и наборами материалов.
[0060] В некоторых вариантах реализации чернила, полученные для цифровой печати чернилами, или чернила для цифровой офсетной печати во многом отличаются от других чернил, разработанных для печати, включая пигментированные сольвентные чернила, офсетные чернила, флексографические чернила, гелевые чернила для УФ печати и т.п. Например, чернила для цифровой офсетной печати содержат гораздо больше пигмента, что приводит к более высокой вязкости при комнатной температуре, чем у других чернил, что может затруднять доставку чернил при помощи системы с анилоксовым валиком. В некоторых вариантах реализации чернила для цифровой офсетной печати не должны вызывать набухание поверхности формирующего изображение элемента (многоразовой), которая может быть кремнийорганической, фторсодержащей кремнийорганической или витон-содержащей формной пластиной или полотном, и должны быть совместимы с различными увлажняющими растворами.
[0061] Акрилатные составы относительно неполярны по своей природе, но могут быть эмульгированы в воде при добавлении поверхностно-активной добавки. Было обнаружено, что композиция акрилатных чернил в соответствии с вариантами реализации, описанными в настоящем документе, минимизирует растворимость композиций акрилатных чернил в увлажняющем растворе, таком как D4, и минимизирует или предотвращает набухание формирующего изображение элемента, содержащего фторсодержащий силикон. Композиции акрилатный чернил в соответствии с предложенными вариантами реализации предпочтительно демонстрируют реологию, подходящую для доставки посредством анилоксового валика. В некоторых вариантах реализации композиция акрилатных чернил содержит обратную эмульсию водного раствора в акрилатной чернильной основе или в смеси акрилатной чернильной основы и восковой эмульсии. Преимущество обратного эмульгирования водного раствора в сравнении с простым разбавлением водой заключается в том, что обратное эмульгирование обеспечивает более высокий энергетический барьер испарения воды. Например, композиции акрилатных чернил в соответствии с вариантами реализации, указанными в настоящем документе, могут быть получены из неполярных композиций акрилатных чернил, восковых эмульсий, воды и поверхностно-активного вещества с получением стабильной реологии, подходящей для систем доставки чернил типа анилоксового валика. Композиции акрилатных чернил в соответствии с вариантами реализации настоящего изобретения включают акрилатные чернила для цифровой офсетной печати, которые демонстрируют требуемые свойства переноса изображения при испарении воды. Важно, что варианты реализации композиций акрилатных чернил совместимы с неводными увлажняющими растворами и демонстрируют требуемые свойства отделения от поверхности формирующего изображение элемента (многоразовой) после формирования чернильного изображения. В некоторых вариантах реализации композиции акрилатных чернил также могут содержать пигмент, акрилат, диспергатор, модификатор реологии, фотоинициатор и/или УФ стабилизатор.
[0062] Например, композиции акрилатных чернил могут содержать пигменты, такие как IRGALITE синий GLO производства Ciba. Другие подходящие пигменты включают черные пигменты, белые пигменты, циановые пигменты, пигменты маджента, желтые пигменты и т.п. Кроме того, пигменты могут быть органическими или неорганическими частицами. Подходящие неорганические пигменты могут включать технический углерод. Однако подходящими могут быть и другие неорганические пигменты, такие как оксид титана, кобальтовый синий (CoO-Al2O3), хромовый желтый (PbCrO4) и оксид железа. Подходящие органические пигменты включают, например, азопигменты, в том числе диазопигменты и моноазопигменты, полициклические пигменты (например, фталоцианиновые пигменты, такие как фталоцианиновый голубой и фталоцианиновый зеленый), периленовые пигменты, периноновые пигменты, антрахиноновые пигменты, хинакридоновые пигменты, диаоксазиновые пигменты, тиоиндигоидные пигменты, изоиндолиноновые пигменты, пирантроновые пигменты и хинофталоновые пигменты), нерастворимые хелаты красителей (например, хелаты красителей основного типа и хелаты красителей кислотного типа), нитропигменты, нитрозопигменты, антантроновые пигменты, такие как PR 168, и т.п.
[0063] Иллюстративные примеры фталоцианиновых голубых и зеленых пигментов включают фталоцианин меди синий, фталоцианин меди зеленый и их производные (пигменты голубой 15, пигмент зеленый 7 и пигмент зеленый 36). Иллюстративные примеры хинакридонов включают пигмент оранжевый 48, пигмент оранжевый 49, пигмент красный 122, пигмент красный 192, пигмент красный 202, пигмент красный 206, пигмент красный 207, пигмент красный 209, пигмент фиолетовый 19 и пигмент фиолетовый 42. Иллюстративные примеры антрахинонов включают пигмент красный 43, пигмент красный 194, пигмент красный 177, пигмент красный 216 и пигмент красный 226. Иллюстративные примеры периленов включают пигмент красный 123, пигмент красный 149, пигмент красный 179, пигмент красный 190, пигмент красный 189 и пигмент красный 224. Иллюстративные примеры тиоиндигоидов включают пигмент красный 86, пигмент красный 87, пигмент красный 88, пигмент красный 181, пигмент красный 198, пигмент фиолетовый 36 и пигмент фиолетовый 38. Иллюстративные примеры гетероциклических желтых пигментов включают пигмент желтый 1, пигмент желтый 3, пигмент желтый 12, пигмент желтый 13, пигмент желтый 14, пигмент желтый 17, пигмент желтый 65, пигмент желтый 73, пигмент желтый 74, пигмент желтый 90, пигмент желтый 110, пигмент желтый 117, пигмент желтый 120, пигмент желтый 128, пигмент желтый 138, пигмент желтый 150, пигмент желтый 151, пигмент желтый 155 и пигмент желтый 213. Указанные пигменты имеются в продаже либо в форме порошка, либо в форме фильтрпрессного осадка у множества поставщиков, включая BASF Corporation, Engelhard Corporation и Sun Chemical Corporation.
[0064] Примеры черных пигментов, которые могут быть использованы, включают углеродные пигменты. Углеродные пигменты могут быть практически любыми имеющимися в продаже углеродными пигментами, которые обеспечивают приемлемую оптическую плотность и характеристики печати. Углеродные пигменты, подходящие для применения в системах и способах в соответствии с вариантами реализации настоящего изобретения, могут включать, без ограничения, технический углерод, графит, стекловидный углерод, древесный уголь и их комбинации. Такие углеродные пигменты могут быть изготовлены множеством известных методов, таких как канальный метод, контактный метод, печной метод, ацетиленовый метод или термический метод, и они имеются в продаже у таких поставщиков как Cabot Corporation, Columbian Chemicals Company, Evonik и E.I. DuPont de Nemours and Company. Подходящие углеродные черные пигменты включают, без ограничения, Nipex 150 (производства Orion Engineered Carbons), пигменты Cabot, такие как пигменты MONARCH 1400, MONARCH 1300, MONARCH 1100, MONARCH 1000, MONARCH 900, MONARCH 880, MONARCH 800, MONARCH 700, CAB-O-JET 200, CAB-O-JET 300, REGAL, BLACK PEARLS, ELFTEX, MOGUL и VULCAN; пигменты Columbian, такие как RAVEN 5000 и RAVEN 3500; пигменты Evonik, такие как Color Black FW 200, FW 2, FW 2V, FW 1, FW18, FW S160, FW S170, специальный черный 6, специальный черный 5, специальный черный 4A, специальный черный 4, PRINTEX U, PRINTEX 140U, PRINTEX V и PRINTEX 140V. Представленный выше список пигментов включает немодифицированные пигментные частицы, пигментные частицы с присоединенными мелкими молекулами и диспергированные в полимере полимерные частицы. Также могут быть выбраны другие пигменты и их смеси. В некоторых вариантах реализации размер частиц пигмента должен быть минимальным для обеспечения возможности получения стабильной коллоидной суспензии указанных частиц, например, в жидком носителе.
[0065] Акрилаты или пропеноаты представляют собой соли и сложные эфиры акриловой кислоты. Подразумевается, что акрилатные и метакрилатные мономеры содержат реакционноспособные винильные функциональные группы, которые способствуют образованию акрилатных полимеров. Иллюстративные акрилаты могут включать акрилатные мономеры или полимеры, такие как трифункциональные мономеры, например, Sartomer SR501 и SR9035, и сложные полиэфиракрилаты Sartomer CN294E, Sartomer CD 501 и Sartomer CN 2256. В частности, иллюстративные акрилатные чернила имеют полярные функциональные группы, но являются по существу неполярными вдоль мономерного или олигомерного скелета, при условии, что они не смешиваются с водой без поверхностно-активного вещества.
[0066] В некоторых вариантах реализации композиции акрилатных чернил могут содержать поверхностно-активное вещество. Например, композиция акрилатных чернил может содержать диспергируемый в воде поверхностно-активный силикон, такой как SILSURF A004-AC-UP (производства Siltech Corporation). В другом варианте реализации поверхностно-активное вещество может представлять собой фторсодержащее поверхностно-активное вещество, такое как CAPSTONE FS-31 производства E.I. du Pont de Nemours and Company. Другие иллюстративные поверхностно-активные вещества включают: сорбитанмоностеарат FZ-77 производства Dow Corning и суперсмачивающие и коалесцирующие поверхностно-активные вещества с низким пенообразованием, такие как Dynol 360 производства Air Products and Chemicals, Inc.
[0067] В некоторых вариантах реализации композиции акрилатных чернил могут содержать диспергатор. Иллюстративные диспергаторы могут включать полимерные диспергаторы, например, производства компании Lubrizol, включая SOLSPERSE 32000, SOLSPERSE 39000, SOLSPERSE 71000, SOLSPERSE J-100, SOLSPERSE J-200, SOLSPERSE X300, и производства BASF, такие как EFKA 4300, EFKA 4330, EFKA 4340, EFKA 4400, EFKA PX 4701, EFKA 4585, EFKA 5207, EFKA 6230, EFKA 7701, EFKA 7731, а также производства Tego, такие как TEGO Dispers 656, TEGO Dispers 685, TEGO Dispers 710, и производства King Industries, такие как K-SPERSE A-504.
[0068] В некоторых вариантах реализации композиции акрилатных чернил могут содержать модификаторы реологии. Иллюстративные модификаторы реологии могут представлять собой модифицированные или немодифицированные органические соединения, включая органоглины, аттапульгитовые глины и бентонитовые глины, в том числе бентониты тетраалкиламмония, а также обработанные и необработанные синтетические диоксиды кремния. Подходящие органоглины включают продукты производства Southern Clay Products CLAYTONE HA и CLAYTONE HY. Подходящие примеры бентонитов тетраалкиламмония включают продукты производства Celeritas Chemicals CELCHEM 31743-09, CELCHEM 31744-09 и CELCHEM 31745-09. Другие иллюстративные модификаторы реологии включают органические соединение, такие как EFKA RM1900 и EFKA RM1920, которые представляют собой модифицированное гидрогенированное касторовое масло производства BASF.
[0069] В некоторых вариантах реализации композиции акрилатных чернил могут содержать фотоинициаторы. Фотоинициаторы могут быть на основе жидкостей или твердых веществ, или их комбинаций. Подходящие фотоинициаторы типа I включают фотоинициаторы класса α-диалкоксиацетофенонов, α-диалкокси-алкилфенонов, α-аминоалкилфенонов и ацилфосфиноксидов. Подходящие фотоинициаторы типа II включают фотоиницаторы классов бензофенонов и тиоксантонов, которые нуждаются в активации подходящими аминными синергистами. Иллюстративные фотоинициаторы включают ADDITOL LX, ADDITOL DX, ADDITOL BDK, ADDITOL CPK, ADDITOL DMMTA, ADDITOL TPO производства Allnex; Esacure 1001M; IRGACURE 127, IRGACURE 184, IRGACURE 379, IRGACURE 819 и IRGACURE 2959 производства BASF. Иллюстративные аминные синергисты, которые используют с фотоинициаторами типа II, включают SPEEDCURE PDA, SPEEDCURE EDB производства Lambson, диэтиламиноэтилметакрилат, этил-4-диметиламинобензоат, 2-этилгексил-4-диметиламинобензоат производства Esstech, Inc. В некоторых вариантах реализации композиция акрилатных чернил может содержать фотоинициаторы со слабым запахом, такие как ESACURE KIP 150 производства Lamberti S.p.A.
[0070] В некоторых вариантах реализации композиции акрилатных чернил могут содержать УФ стабилизаторы. Например, УФ стабилизаторы могут включать CN3216 производства Sartomer USA и IRGASTAB UV22 производства BASF.
[0071] В некоторых вариантах реализации композиции акрилатных чернил могут содержать восковую эмульсию. Например, композиция акрилатных чернил может содержать эмульсию полиэтиленового воска, эмульсию полипропиленового воска, эмульсию карнаубского воска, эмульсию парафинового воска, эмульсию этиленвинилацетатного воска, их химически модифицированные аналоги или их смеси. Некоторые варианты реализации включают кислотные эмульсии неионного полиэтиленового воска, такие как AQUACER 531 производства Byk-Chemie GmbH. Другие варианты реализации включают основную неионную эмульсию окисленного воска полиэтилена высокой плотности, такую как AQUACER 552 производства Byk-Chemie GmbH.
[0072] Композиции акрилатных чернил в соответствии с вариантами реализации, описанными в настоящем документе, могут быть получены путем получения чернильной основы и ее смешивания с восковыми эмульсиями, и в некоторых вариантах реализации с водным раствором.
[0073] В некоторых вариантах реализации водный раствор содержит деионизированную воду и поверхностно-активное вещество. В одном из вариантов реализации поверхностное натяжение воды в водном растворе ниже поверхностного натяжения чернил с минимальным содержанием поверхностно-активного вещества, что приводит к улучшенной равномерности распределения частиц эмульсии в смеси при эмульгировании водного раствора в композиции акрилатных чернил.
[0074] В одном из вариантов реализации композицию акрилатных чернил получают добавлением по каплям водного раствора к смеси чернильной основы и восковой эмульсии, содержащей компоненты, описанные выше, и предназначенной для цифровой печати чернилами. Например, в одном из вариантов реализации композиция акрилатных чернил может быть получена так, чтобы общее содержание воды составляло от 1% до 15% по массе относительно общей массы композиции акрилатных чернил. В другом варианте реализации композиция акрилатных чернил может иметь общее содержание воды от 1% до 10%, или она может быть получена так, чтобы содержание воды составляло примерно 5%. Точно так же, в некоторых вариантах реализации композиция акрилатных чернил может быть получена так, чтобы общее содержание воска составляло от 1% до 5% по массе относительно общей массы композиции акрилатных чернил. В другом варианте реализации композиция акрилатных чернил может иметь общее содержание воска от 1% до 4%, или она может быть получена так, чтобы содержание воска составляло примерно 2%.
[0075] Способы печати композициями акрилатных чернил в соответствии с вариантами реализации настоящего изобретения, обладающими улучшенными смачивающими/антиадгезионными свойствами, могут включать нанесение композиции акрилатных чернил на промежуточный элемент или центральный формирующий изображение элемент, имеющий, например, многоразовую поверхность из фторсодержащего силикона. Поверхностное натяжение композиции акрилатных чернил можно динамически регулировать при помощи твердого поверхностно-активного вещества или небольшой концентрации жидкого поверхностно-активного вещества. Способы могут включать инициацию испарения воды, содержащейся в композиции акрилатных чернил, усиление свойства отделения чернил от поверхности формирующего изображение элемента.
[0076] Аспекты настоящего описания станут более понятны со ссылкой на следующие примеры. Указанные примеры являются иллюстративными, и они не предназначены для ограничения вариантов реализации изобретения. Сравнительные Примеры 1-3 иллюстрируют способ получения акрилатной чернильной основы. Примеры 4-11 иллюстрируют способ получения композиций акрилатных чернил с применением акрилатной чернильной основы сравнительных Примеров 1-3 в соответствии с вариантами реализации настоящего описания. Было обнаружено, что Примеры 4-11 представляют собой хорошие образцы чернил, подходящих для цифровой печати чернилами, с хорошими характеристиками переноса и качеством фона. В некоторых вариантах реализации композиции акрилатных чернил характеризовались высокой липкостью.
Сравнительный пример 1
[0077] 650,0 грамм CN294E производства Sartomer Corporation, 54,9 грамм SR501 производства Sartomer Corporation, 45,0 грамм SOLSPERSE 39000 производства The Lubrizol Corporation и 10,0 грамм CN3216 производства Sartomer Corporation добавили в стакан из нержавеющей стали объемом 2000 мл и поставили на колбонагреватель (производства IKA®) вместе с термопарой и мешалкой (также производства IKA®) и установили якорный импеллер.
[0078] Емкость нагревали до 82 °С со скоростью вращения импеллера 100 об./мин. и постепенно увеличивали до 500 об./мин. по мере нагревания компонентов чернильной основы. Затем в сосуд добавили 20,0 грамм IRGACURE 379, 13,9 грамм IRGACURE 819, оба производства Sartomer Corporation, и 36,2 грамм ESACURE KIP 150 (производства Lamberti S.p.A.) и оставили перемешиваться при 500 об./мин. в течение 30 минут. Затем к смеси медленно добавили 150,0 грамм C.I. пигмента синего 15:3 производства Clariant Corporation и оставили перемешиваться еще в течение часа, после чего добавили 20,0 грамм органической глины Claytone HY производства Southern Clay Products и оставили перемешиваться еще в течение 30 минут. Затем сосуд, содержащий смешанные компоненты, перенесли в мельницу с высокой скоростью сдвига (производства Hockmeyer Equipment Corporation), оснащенную ножом Cowles с высокой скоростью сдвига диаметром 40 мм, и перемешивали при 5300 об./мин. в течение примерно одного часа с получением смеси компонентов 1А. Затем тщательно перемешанную смесь компонентов В количественно перенесли в 3-вальцовую мельницу (производства Kent Machine Works), где смесь компонентов 1А сначала пропускали через 3-вальцовую дробилку при скорости несущих роликов 500 об./мин. (первый проход), а затем при скорости 400 об./мин. (второй и третий проход) с получением смеси компонентов 1B, представляющей собой акрилатную чернильную основу сравнительного Примера 1.
Сравнительный пример 2
[0079] 650,0 грамм CN294E производства Sartomer Corporation, 54,9 грамм SR9035 производства Sartomer Corporation, 45,0 грамм SOLSPERSE 39000 производства The Lubrizol Corporation и 10,0 грамм CN3216 производства Sartomer Corporation добавили в стакан из нержавеющей стали объемом 2000 мл. Емкость поставили на колбонагреватель (производства IKA®), оснащенный термопарой и мешалкой (также производства IKA®) и установили якорный импеллер. Емкость нагревали до 82 °С со скоростью вращения импеллера 100 об./мин. и постепенно увеличивали до 500 об./мин. по мере нагревания компонентов чернильной основы. Затем в сосуд добавили 20,0 грамм IRGACURE 379, 13,9 грамм IRGACURE 819 (оба производства Sartomer Corporation) и 36,2 грамм ESACURE KIP 150 (производства Lamberti S.p.A.) и оставили перемешиваться при 500 об./мин. в течение 30 минут. Затем к смеси медленно добавили 150,0 грамм C.I. пигмента синего 15:3 производства Clariant Corporation и оставили перемешиваться еще в течение часа, после чего добавили 20,0 грамм органической глины Claytone HY (производства Southern Clay Products) и оставили перемешиваться еще в течение 30 минут. Затем сосуд, содержащий смешанные компоненты, перенесли в мельницу с высокой скоростью сдвига (производства Hockmeyer Equipment Corporation), оснащенную ножом Cowles с высокой скоростью сдвига диаметром 40 мм, и перемешивали при 5300 об./мин. в течение примерно одного часа с получением смеси компонентов 2А. Затем тщательно перемешанную смесь компонентов 2A количественно перенесли в 3-вальцовую мельницу (производства Kent Machine Works), где смесь компонентов А сначала пропускали через 3-вальцовую дробилку при скорости несущих роликов 500 об./мин. (первый проход), а затем при скорости 400 об./мин. (второй и третий проход) с получением смеси компонентов 2B, представляющей собой акрилатную чернильную основу сравнительного Примера 2.
Сравнительный пример 3
[0080] 48,8 грамм CN294E (производства Sartomer Corporation), 4,19 грамм SR501 (производства Sartomer Corporation), 5,0 грамм SOLSPERSE 32000 (производства The Lubrizol Corporation), 0,8 грамм CN3216 (производства Sartomer Corporation), 1,6 грамм IRGACURE 379, 1,11 грамм IRGACURE 819, оба производства Sartomer Corporation, 2,89 грамм ESACURE KIP 150 (производства Lamberti S.p.A), 14,0 грамм Nipex 150 (производства Orion Engineered Carbons LLC) и 1,60 грамм органической глины Claytone HY (производства Southern Clay Products) добавили в бутылку из полиэтилена низкой плотности объемом 60 мл. Затем сосуд перенесли в лабораторный акустический смеситель RAM (производства ResodynTM Acoustic Mixers, Inc.) и оставили для энергичного встряхивания в течение 15 минут при 100% интенсивности, так что ускорение составило от 90 до 100 G. Затем содержимое сосуда количественно перенесли в стеклянный лабораторный стакан объемом 100 мл и поставили на колбонагреватель (производства IKA®), оснащенный термопарой и мешалкой (также производства IKA®) и установили якорный импеллер. Затем емкость нагревали до 82 °С, перемешивая при скорости вращения 100 об./мин. и постепенно повышая скорость до 500 об./мин. по мере нагревания компонентов чернильной основы, а затем оставили перемешиваться на 60 минут с получением смеси компонентов 3A. Затем смесь компонентов 3A количественно перенесли в 3-вальцовую мельницу (производства Erweka GmbH), где ее пропускали через несущие ролики, вращающиеся со скоростью 500 об./мин. (первый проход), а затем через несущие ролики, вращающиеся со скоростью 400 об./мин. (второй и третий проход), с получением смеси компонентов 3B, представляющей собой акрилатную чернильную основу сравнительного Примера 3.
Пример 4
[0081] 10 грамм чернильной основы сравнительного Примера 1 добавили в ступку, после чего по каплям добавляли 0,5 грамм AQUACER 531, кислотной неионной эмульсии модифицированного полиэтиленового воска (производства Byk-Chemie GmbH). Затем смесь тщательно перемешивали пестиком в течение 2 минут и перенесли в небольшую бутылку, и закрыли. Заметили, что во время первоначальной фазы смешивания с помощью ступки и пестика вязкость системы резко снизилась из-за очень низкой вязкости добавленного AQUACER 531, но затем снова повышалась по мере продолжения перемешивания смеси с помощью ступки и пестика в течение 2 минут. В течение 3 недель наблюдали отсутствие видимого разделения компонентов.
Пример 5
[0082] 10 грамм чернильной основы сравнительного Примера 1 добавили в ступку, после чего по каплям добавляли 0,5 грамм AQUACER 552, основной неионной эмульсии окисленного воска полиэтилена высокой плотности (производства Byk-Chemie GmbH). Затем смесь осторожно, но тщательно перемешивали пестиком в течение 2 минут и перенесли в небольшую бутылку, и закрыли. Заметили, что во время первоначальной фазы смешивания с помощью ступки и пестика вязкость системы резко снизилась из-за очень низкой вязкости добавленного AQUACER 552, но затем снова повышалась по мере продолжения перемешивания смеси с помощью ступки и пестика в течение 2 минут. К полученной смеси добавили 0,06 грамм SILSURF A004-AC-UP и 0,5 грамм деионизированной воды. Затем полученную смесь осторожно, но тщательно перемешивали пестиком в течение 2 минут и перенесли в небольшую бутылку, и закрыли. Заметили, что во время первоначальной фазы смешивания вязкость системы резко снизилась из-за очень низкой вязкости добавленной воды, но затем снова повышалась по мере продолжения перемешивания смеси с помощью ступки и пестика в течение 2 минут. В течение 3 недель наблюдали отсутствие видимого разделения компонентов.
Пример 6
[0083] Смесь получили таким же образом, как Пример 4, за исключением того, что вместо чернильной основы сравнительного примера 1 использовали чернильную основу сравнительного примера 2.
Пример 7
[0084] Смесь получили таким же образом, как Пример 4, за исключением того, что вместо чернильной основы сравнительного примера 1 использовали чернильную основу сравнительного примера 2 и вместо AQUACER 531 использовали AQUACER 552.
Пример 8
[0085] Смесь получили таким же образом, как Пример 5, за исключением того, что вместо чернильной основы сравнительного примера 1 использовали чернильную основу сравнительного примера 2.
Пример 9
[0086] Смесь получили таким же образом, как Пример 5, за исключением того, что вместо чернильной основы сравнительного примера 1 использовали чернильную основу сравнительного примера 2 и вместо AQUACER 531 использовали AQUACER 552.
Пример 10
[0087] 10 грамм чернильной основы сравнительного Примера 3 добавили в ступку, после чего по каплям добавляли 1,0 грамм AQUACER 552, основной стабилизированной восковой эмульсии (производства Byk-Chemie GmbH). Затем смесь осторожно, но тщательно перемешивали пестиком в течение 2 минут и перенесли в небольшую бутылку, и закрыли. Заметили, что во время первоначальной фазы смешивания с помощью ступки и пестика вязкость системы резко снизилась из-за очень низкой вязкости добавленного восковой эмульсии, но затем снова повышалась по мере продолжения перемешивания смеси с помощью ступки и пестика в течение 2 минут. Затем к полученной смеси добавили 0,12 грамм SILSURF A004-AC-UP и 1,0 грамм деионизированной воды. Затем полученную смесь осторожно, но тщательно перемешивали пестиком в течение 2 минут и перенесли в небольшую бутылку, и закрыли. Заметили, что во время первоначальной фазы смешивания вязкость системы резко снизилась из-за очень низкой вязкости добавленной воды, но затем снова повышалась по мере продолжения перемешивания смеси с помощью ступки и пестика в течение 2 минут. В течение 3 недель наблюдали отсутствие видимого разделения компонентов.
Пример 11
[0088] Смесь получили таким же образом, как Пример 10, за исключением того, что вместо AQUACER 552 использовали AQUACER 531.
[0089] Чернильные основы сравнительных примеров 1-3 и композиции акрилатных чернил примеров 4-11 анализировали на предмет реологии и липкости. В частности, определяли реологические свойства всех чернил с разверткой по частоте от 0,1 до 100 рад/с на реометре RFS-3 (производства TA Instruments), оснащенном 25 мм пластиной с зазором 0,5 мм, при 25 °С Результаты реологических измерений чернил представлены ниже в таблице 1.
[0090] Точно так же, каждую чернильную основу сравнительных примеров 1-3 и каждую композицию акрилатных чернил примеров 4-11 испытывали на Inkometer 1100 (производства Thwing-Albert Company) для определения липкости. Вальцы для УФ чернил прибора Inkometer уравновешивали при 32,2 °С. В каждом случае 1,3 мл чернильной основы или композиции акрилатных чернил наносили на раскатной валик и выжидали 15 секунд для обеспечения переноса и распределения на других вальцах при скорости 150 об./мин., и в течение этого времени скорость вальцов автоматически увеличивали до 1200 об./мин. Измерение липкости чернил выполняли каждые 20 секунд в течение 10 минут, результаты измерений через 60 секунд и 10 минут, выраженные в грамм-метрах, представлены ниже в таблице 1
Таблица 1. Результаты измерений реологии и липкости
| Показатель | Сравнительный пример 1 | Сравнительный пример 12 | Сравнительный пример 3 | Пример 4 |
Пример 5 |
Пример 6 |
Пример 7 |
Пример 8 |
Пример 9 |
Пример 10 |
Пример 11 |
| Содержание воды, масс. % | 0 | 0 | 0 | 2,6 | 7,5 | 2,6 | 3,1 | 7,5 | 7,0 | 13,6 | 12,8 |
| Содержание воска, масс. % | 0 | 0 | 0 | 2,1 | 1,6 | 2,1 | 1,7 | 1,6 | 2,0 | 2,9 | 3,7 |
| Поверхностно-активное вещество, масс. % | 0 | 0 | 0 | 0 | 0,5 | 0 | 0 | 0,5 | 0,5 | 1,0 | 1,0 |
| Комплексная вязкость при 1 рад/с, Па.с | 1040,3 | 903,6 | 4157,1 | 808,5 | 679,3 | 918,5 | 718,0 | 886,7 | 616,9 | 5463,3 | 3739,0 |
| Комплексная вязкость при 100 рад/с, Па.с | 223,6 | 200,5 | 491,1 | 169,3 | 123,8 | 163,8 | 146,5 | 140,0 | 113,9 | 320,8 | 252,0 |
| Липкость через 60 с, г-м | 34,9 | 26,5 | - | 39,0 | 40,3 | 31,8 | 38,7 | 37,3 | 40,7 | - | - |
| Липкость через 10 мин., г-м | 27,3 | 20,4 | - | 30,8 | 32,6 | 25,9 | 31,1 | 29,2 | 32,0 | - | - |
[0091] Как показано в таблице 1, композиции акрилатных чернил согласно вариантам реализации настоящего описания не только демонстрируют значительное уменьшение вязкости, но и неожиданное увеличение их дуктильности. Соответственно, обеспечен более широкий диапазон составления композиций по сравнению с обычными композициями акрилатных чернильных основ, при этом липкость увеличивается по мере повышения вязкости. Кроме того, в некоторых вариантах реализации более низкая вязкость композиций акрилатных чернил обеспечивает улучшенную доставку при помощи анилоксового валика, улучшенную адгезию с пластиной и более низкий потенциал эмульгирования с увлажняющим раствором, таким как D4, что в целом обеспечивает улучшенную разрешающую способность изображения в системах цифровой печати.
[0092] В некоторых вариантах реализации композиции акрилатных чернил имеют комплексную вязкость от 80 Па.с до 400 Па.с при 100 рад/с. У другом варианте реализации композиции акрилатных чернил имеют комплексную вязкость от 90 Па.с до 300 Па.с при 100 рад/с. В одном из вариантов реализации композиция акрилатных чернил имеет комплексную вязкость 150 Па.с при 100 рад/с.
[0093] В некоторых вариантах реализации композиции акрилатных чернил имеют значение липкости от 32 г-м до 45 г-м через 60 секунд. В другом варианте реализации композиции акрилатных чернил имеют значение липкости от 35 г-м до 40 г-м через 60 секунд. В одном из вариантов реализации композиция акрилатных чернил имеют значение липкости 38 г-м через 60 секунд.
[0094] В некоторых вариантах реализации композиции акрилатных чернил имеют значение липкости от 22 г-м до 38 г-м через 10 минут. В другом варианте реализации композиции акрилатных чернил имеют значение липкости от 25 до 35 г-м через 10 минут. В одном из вариантов реализации композиция акрилатных чернил имеют значение липкости 30 г-м через 10 минут.
[0095] В некоторых вариантах реализации композиции акрилатных чернил характеризуются вязкостью, составляющей по меньшей мере 80 Па.с при 100 рад/с, и сохранением липкости, составляющей по меньшей мере 32 г/м через 60 секунд.
[0096] В некоторых вариантах реализации композиции акрилатных чернил с более высокой липкостью являются эффективными для улучшения переноса чернил и качества изображения при их использовании в печатающих системах, таких как системы цифровой литографской печати. В других вариантах реализации наличие эмульсий воска/воды в композициях акрилатных чернил обеспечивает возможность более простой очистки чернил с формной пластины при использовании печатающих системах, таких как системы цифровой литографской печати. В некоторых вариантах реализации более высокая липкость и более низкая реология композиций акрилатных чернил согласно настоящему описанию обеспечивают эффективный перенос изображений с формной пластины на субстрат без предварительного отверждения.
[0097] В некоторых вариантах реализации композиции акрилатных чернил в соответствии с вариантами реализации настоящего описания совместимы с увлажняющими растворами и формирующего изображение элемента или с материалами многоразовой поверхности/пластины чернильных систем цифровой печати. Например, варианты реализации композиций акрилатных чернил могут быть несмешиваемыми со смачивающими растворами, такими как D4, и обеспечивать слабый фон в пробельных областях. Благодаря применению водных растворов снижена также стоимость композиций акрилатных чернил.
[0098] Варианты реализации композиций акрилатных чернил также могут обеспечивать возможность надежной печати и более продолжительного ожидаемого срока службы подсистем благодаря совместимости между композицией акрилатных чернил, увлажняющим раствором и цифровым чернильным формирующим изображение элементом или материалами многоразовой поверхности/пластины. Композиции акрилатных чернил в соответствии с описанными вариантами реализации изобретения, предположительно, могут быть легко доставлены из технологической подсистемы доставки чернил через анилоксовый валик, поскольку они были испытаны в смоделированной системе переноса чернил через анилоксовый валик и продемонстрировали характеристики, сравнимые с обычными, более вязкими офсетными чернилами. Кроме того, композиции акрилатных чернил в соответствии с описанными вариантами реализации демонстрируют высокую стабильность воды в чернилах, по сравнению с композициями, разбавленными водой, вследствие образования эмульсии, что обеспечивает более высокий барьер для испарения при обычном использовании. Наконец, композиции акрилатных чернил в соответствии с вариантами реализации настоящего изобретения при испарении воды демонстрируют эффективность переноса с многоразовой поверхности формирующего изображение элемента, составляющую 95% или более. Удаление воды посредством испарения может быть осуществлено в процессе печати при помощи контролируемого нагревания или другим способом.
[0099] Настоящее изобретение описано со ссылкой на иллюстративные варианты реализации. Несмотря на то, что показаны и описаны лишь некоторые варианты реализации, специалистам в данной области техники следует понимать, что в указанных вариантах реализации могут быть сделаны изменения без отклонения от принципов и общей идеи предшествующего подробного описания. Предполагается, что настоящее описание следует толковать как включающее все такие модификации и изменения при условии, что они входят в границы объема приложенной формулы изобретения или ее эквивалентов.
1. Композиция акрилатных чернил, содержащая:
чернильную основу; и
восковую эмульсию,
где вязкость композиции чернил составляет от 80 Па⋅с до 400 Па⋅с при 100 рад/с и 25°С,
где липкость композиции чернил составляет от 32 г-м до 45 г-м через 60 секунд,
где общее содержание воска в композиции чернил составляет от 1% до 5% по массе относительно общей массы композиции чернил, и
где общее содержание воды в композиции чернил составляет от 1% до 15% по массе относительно общей массы композиции чернил.
2. Композиция чернил по п. 1,
где вязкость композиции чернил составляет от 90 Па⋅с до 300 Па⋅с при 100 рад/с и 25°С,
где липкость композиции чернил составляет от 35 г-м до 40 г-м через 60 секунд,
где общее содержание воска в композиции чернил составляет от 1% до 4%, и где общее содержание воды в композиции чернил составляет от 1% до 10%.
3. Композиция чернил по п. 2,
где вязкость композиции чернил составляет примерно 150 Па⋅с при 100 рад/с и 25°С,
где липкость композиции чернил составляет примерно 38 г-м через 60 секунд, где общее содержание воска в композиции чернил составляет примерно 2%, и где общее содержание воды в композиции чернил составляет примерно 5%.
4. Композиция чернил по п. 3, отличающаяся тем, что чернильная основа содержит акрилат и пигмент.
5. Композиция чернил по п. 4, отличающаяся тем, что чернильная основа содержит по меньшей мере один компонент, выбранный из акрилатного мономера, акрилатного полимера, акрилатного олигомера, трифункционального акрилатного мономера, полиэфиракрилата и их смесей.
6. Композиция чернил по п. 5, отличающаяся тем, что восковая эмульсия содержит по меньшей мере один компонент, выбранный из эмульсии полиэтиленового воска, эмульсии полипропиленового воска, эмульсии карнаубского воска, эмульсии парафинового воска, эмульсии этиленвинилацетатного воска, их химически модифицированных аналогов или их смесей.
7. Композиция чернил по п. 5, отличающаяся тем, что восковая эмульсия содержит по меньшей мере один компонент, выбранный из кислотной неионной эмульсии полиэтиленового воска и основной неионной эмульсии воска окисленного полиэтилена высокой плотности.
8. Композиция чернил по п. 4, отличающаяся тем, что композиция чернил дополнительно содержит водный раствор, содержащий:
воду; и
поверхностно-активное вещество.
9. Композиция чернил по п. 8, отличающаяся тем, что поверхностно-активное вещество содержит по меньшей мере один компонент, выбранный из вододиспергируемого силиконового поверхностно-активного вещества, фторсодержащего поверхностно-активного вещества, коалесцирующего поверхностно-активного вещества и их смесей.
10. Композиция чернил по п. 8, отличающаяся тем, что композиция чернил дополнительно содержит по меньшей мере один из стабилизаторов, диспергаторов, фотоинициаторов и модификаторов реологии.
11. Композиция чернил по п. 1, отличающаяся тем, что композиция чернил дополнительно содержит по меньшей мере один компонент, выбранный из воды, поверхностно-активных веществ, стабилизаторов, диспергаторов, фотоинициаторов, пигментов, акрилатов и модификаторов реологии, и при этом
поверхностно-активное вещество снижает поверхностное натяжение водного раствора до значения ниже поверхностного натяжения по меньшей мере одной из чернильной основы и смеси чернильной основы с восковой эмульсией.
12. Способ получения композиции акрилатных чернил, включающий:
получение чернильной основы; и
смешивание восковой эмульсии с чернильной основой,
где вязкость композиции чернил составляет от 80 Па⋅с до 400 Па⋅с при 100 рад/с и 25°С,
где липкость композиции чернил составляет от 32 г-м до 45 г-м через 60 секунд,
где общее содержание воска в композиции чернил составляет от 1% до 5% по массе относительно общей массы композиции чернил, и
где общее содержание воды в композиции чернил составляет от 1% до 15% по массе относительно общей массы композиции чернил.
13. Способ по п. 12, отличающийся тем, что способ дополнительно включает диспергирование водного раствора в смеси чернильной основы и восковой эмульсии, при этом указанный водный раствор содержит воду и поверхностно-активное вещество, и указанный водный раствор диспергирован в композиции чернил в виде обратной эмульсии.
14. Способ по п. 13, отличающийся тем, что вязкость композиции чернил составляет от 90 Па⋅с до 300 Па⋅с при 100 рад/с и 25°С,
при этом липкость композиции чернил составляет от 35 г-м до 40 г-м через 60 секунд,
при этом общее содержание воска в композиции чернил составляет от 1% до 4%, и
при этом общее содержание воды в композиции чернил составляет от 1% до 10%.
15. Способ по п. 14, отличающийся тем, что вязкость композиции чернил составляет примерно 150 Па⋅с при 100 рад/с и 25°С,
при этом липкость композиции чернил составляет примерно 38 г-м через 60 секунд,
при этом общее содержание воска в композиции чернил составляет примерно 2%, и
при этом общее содержание воды в композиции чернил составляет примерно 5%.
16. Способ по п. 14, отличающийся тем, что чернильную основу получают смешиванием пигментной композиции с по меньшей мере одним компонентом, выбранным из акрилатного мономера, акрилатного полимера, акрилатного олигомера, трифункционального акрилатного мономера, полиэфиракрилата и их смесей.
17. Способ по п. 16, отличающийся тем, что способ дополнительно включает введение в композицию чернил по меньшей мере одного компонента, выбранного из УФ стабилизаторов, диспергаторов, фотоинициаторов и модификаторов реологии.
18. Способ по п. 12, отличающийся тем, что способ дополнительно включает введение в композицию чернил по меньшей мере одного компонента, выбранного из воды, поверхностно-активных веществ, УФ стабилизаторов, диспергаторов, фотоинициаторов, пигментов, акрилатов и модификаторов реологии.
19. Способ печати с применением устройства для цифровой литографской печати переменных данных, включающий:
нанесение композиции чернил по п. 1 на многоразовую поверхность формирующего изображение элемента;
испарение воды из композиции чернил, нанесенной на многоразовую поверхность формирующего изображение элемента; и
перенос композиции чернил с многоразовой поверхности на субстрат,
где композиция чернил содержит:
чернильную основу; и
восковую эмульсию,
где вязкость композиции чернил составляет от 80 Па⋅с до 400 Па⋅с при 100 рад/с и 25°С,
где липкость композиции чернил составляет от 32 г-м до 45 г-м через 60 секунд,
где общее содержание воска в композиции чернил составляет от 1% до 5% по массе относительно общей массы композиции чернил, и где общее содержание воды в композиции чернил составляет от 1% до 15% по массе относительно общей массы композиции чернил.
20. Способ по п. 19, отличающийся тем, что композиция чернил дополнительно содержит водный раствор, содержащий:
воду; и
поверхностно-активное вещество, и
где поверхностно-активное вещество снижает поверхностное натяжение водного раствора до значения ниже поверхностного натяжения по меньшей мере одной из чернильной основы и смеси чернильной основы с восковой эмульсией.
