專利名稱：：用于非織造基材的水基印刷油墨的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本公開涉及用于非織造基材(non-wovensubstrate)的水基印刷油黑堅。
背景技術(shù)：
：市場上有許多不同的失禁一次性兒童和成人護(hù)理產(chǎn)品，包括尿布、運(yùn)動內(nèi)衣褲(trainingunderpants)以及臨時性游泳衣(temporaryswimsuits)。這些產(chǎn)品中的許多都是由包括但不限于非織造聚乙烯膜或非織造聚丙烯膜的非織造基材構(gòu)成的。為了諸如純粹裝飾的外觀或?yàn)榱酥T如指示濕度的用途，而在市場中期望在這些非織造基材上印刷圖形。通常用用于這些產(chǎn)品的膠版印刷機(jī)或輪轉(zhuǎn)凹版印刷機(jī)印刷這些基材，然而，印刷油墨的耐色遷移性(colortransferresistance)低，使得非織造基材可能會使與其接觸的任何事物如衣服、地毯和家具變色。非織造基材不象紙那樣是多孔性的，因此印刷油墨容易從所述基材遷移到接觸的基材/物體上。因此，期望在非織造基材上印刷的圖形具有增強(qiáng)的耐色遷移性。多年來，已經(jīng)使用了多種油墨在非織造基材上進(jìn)行印刷，但是由于基材的緣故而取得有限的成功。非織造基材是無孔的，因此印刷油墨能夠容易地從非織造基材遷移到接觸的基材或物體上。常規(guī)印刷油墨的耐色遷移性低，因此有使得非織造基材可能會使與其接觸的任何事物如衣服、地毯和家具變色的趨勢。美國專利5，458，5卯描述了在非織造基材上印刷溶劑基嵌段聚氨酯油墨。所述嵌段聚氨酯油墨體系包含嵌段聚氨酯樹脂、乙烯基樹脂、蠟、環(huán)氧化的大豆油以及顏料，且由于使用的特定嵌段聚氨酯而不容4許與人的衣服相接觸。美國專利5695855公開了在非織造產(chǎn)品上使用的粘性油墨(adhesiveink)。美國專利5853859描述了膠乳聚合物和顏料以及固化促進(jìn)劑的組合，所述固化促進(jìn)劑用于提高暴露在pH為213的液體時的色堅牢度。國際公布WO02/051644Al公開了一種用于非織造基材上的具有交聯(lián)涂層的交聯(lián)油墨。然而，在非織造基材上印刷的現(xiàn)有技術(shù)的一般特征是依靠特殊的印刷過程或不能展示優(yōu)良的耐色遷移性，所述耐色遷移性是在它們經(jīng)受磨損的應(yīng)用中在非織造基材上印刷時所需要的。非織造基材通常用于其中它們將經(jīng)歷過度摩擦和磨損的許多不同的失禁一次性個人護(hù)理產(chǎn)品，所述個人護(hù)理產(chǎn)品包括尿布、運(yùn)動內(nèi)衣褲以及臨時性游泳衣。市場中存在對于為了諸如純粹裝飾的外觀或?yàn)榱酥T如濕度指示的功能效用而適于在非織造基材上印刷圖形的印刷油墨的未滿足的要求，其中印刷的圖形具有優(yōu)良的耐色遷移性。另外，現(xiàn)有技術(shù)中沒有把水基油墨技術(shù)用于印刷非織造基材。溶劑基印刷油墨包含高含量的揮發(fā)性有機(jī)化合物(VOC's)，這限制了印刷工對它們的使用，印刷工或者被允許把VOC's釋放到大氣中，或者安裝溶劑焚化設(shè)備。對于許多印刷工來說，這些限制要求他們使用水基油墨。在非織造基材上使用的包含水基聚氨酯樹脂、水和著色劑的印刷油墨滿足了這些要求和許多其它要求。根據(jù)下面的描述將使得本組合物的其它優(yōu)點(diǎn)變得顯而易見。
發(fā)明內(nèi)容當(dāng)本文中所述的印刷油墨印刷在非織造基材上時，其展示并保持了優(yōu)異的耐色遷移性，即至少為6的耐摩擦性。所述印刷油墨包含水基聚氨酯樹脂、水和著色劑。其還可以包含含量最高為約10%的相容性有機(jī)溶劑。已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，水性聚氨酯即水基聚氨酯以及聚氨酯-脲樹脂和分散體在用于非織造基材上的水基印刷油墨中時，與不使用水基聚氨酯和聚氨酯-脲配制成的水基油墨體系相比，增強(qiáng)了耐性。所述聚氨酯存在的量可以為約20wt%70wt%。優(yōu)選所述聚氨酯樹脂存在的量為約40wto/o約60wt%。通過使一種以上的異氰酸酯如脂肪族二異氰酸酯和/或芳族二異氰酸酯與一種以上的活性氫化合物即異氰酸酯活性組分反應(yīng)，可得到水基聚氨酯樹脂，所述活性氫化合物優(yōu)選為二醇且任選地為一種以上的二胺。如本文中所使用的，"水基聚氨酯"為水溶性或水分散性聚氨酯，且與水性油墨組合物即含約20。/。以下VOC的體系相容。相容是指著色劑不會在共混時立即或在約一小時內(nèi)與組合物的其余部分分離。術(shù)語"脂肪族二異氰酸酯"應(yīng)理解為包括直鏈或支鏈脂肪族以及脂環(huán)族的二異氰酸酯。優(yōu)選地，所述二異氰酸酯包含1約IO個碳原子。優(yōu)選的二異氰酸酯的實(shí)例為1，4-二異氰酸根合丁垸、1,6-二異氰酸根合己烷、1,5-二異氰酸根合-2,2-二甲基戊垸、4-三甲基-l,6-二異氰酸根合己烷、1，10-二異氰酸根合癸烷、1,3-和1,4-二異氰酸根合環(huán)己垸、l-異氰酸根合-5-異氰酸根合甲基-3,3,5-三甲基環(huán)己烷(異佛爾酮二異氰酸酯(IPDI))、2,3-、2,4-和2，6-二異氰酸根合-1-甲基環(huán)己垸、4,4'-和2，4'-二異氰酸根合二環(huán)己基甲垸、1-異氰酸根合-3-(4)-異氰酸根合甲基-1-甲基-環(huán)己垸、4,4'-和2,4'-二異氰酸根合二苯基甲垸及其混合物，或者2,2，4-或2,4，4-三甲基二異氰酸根合己烷(TMDI)。術(shù)語"芳族二異氰酸酯"應(yīng)理解為芳族的二異氰酸酯，其還可以包括脂肪族部分。優(yōu)選地，所述二異氰酸酯包含1約IO個碳原子。優(yōu)選的二異氰酸酯的實(shí)例為1,1'-亞甲基雙[4-異氰酸根合-苯](MDI)、1,6-二異氰酸根合-己烷(HDI)以及1,3-二異氰酸根合甲基-苯(TDI)。用于形成本發(fā)明聚氨酯樹脂的二醇通常用式R(OH)2定義，其中R為直鏈或支鏈烴基。優(yōu)選的二醇實(shí)例包括聚乙二醇(PEG)、聚丙二醇(PPG)、二羥甲基丙酸(DMPA)、聚四亞甲基醚二醇(聚-THF)、1，4-丁二醇、1,6-己二醇、新戊二醇及其混合物。根據(jù)本發(fā)明，尤其優(yōu)選使用DMPA和聚-THF?？梢岳玫钠渌冀M分包括聚酯二醇以及聚己內(nèi)酯二醇。任選地，能夠使用至少一種一元胺或二元胺作為其它的異氰酸酯活性組分。所述一元胺或二元胺能夠?yàn)槿魏尉哂幸粋€以上伯胺或仲胺基團(tuán)的脂肪族、脂環(huán)族、芳族或雜環(huán)二胺。實(shí)例為乙二胺、1,2-二氨基丙烷、1,3-二氨基丙烷、二氨基丁烷、己二胺、1,4-二氨基環(huán)己烷、3-氨甲基-3,5,5-三甲基環(huán)己胺(異佛爾酮二胺)、間苯二甲二胺、聯(lián)氨或1,3-二(氨甲基)環(huán)己烷。作為液體材料，提供了水基聚氨酯和/或聚氨酯-脲，并且其能夠包含水、諸如氫氧化銨或三乙胺的堿性物質(zhì)以及任選的諸如但不限于二甲基甲酰胺的加工溶劑(processingsolvent)。如果需要，還能夠存在其它相容性樹脂，只要它們的存在本身或它們存在的量不會對耐色遷移性產(chǎn)生不利影響即可。例如，盡管丙烯酸類樹脂傾向于對耐色遷移性產(chǎn)生不利影響，這通常取決于濃度，但是能夠使用硝化纖維素樹脂、丙烯酸樹脂和乳液、聚酯、苯乙烯-馬來酸酐樹脂和半酯以及其它水相容性聚合物。當(dāng)存在其它樹脂時，其量通常最高為約15wt%，優(yōu)選為約lwty。約10wt%。除了水，還能夠存在醇溶劑。這類醇溶劑包括但不限于乙醇、丙醇、異丙醇、乙二醇醚、l-乙氧基-2-丙醇、丙二醇正丙醚、二丙二醇、正丁醚、二丙二醇乙醚、雙丙酮醇、甲基戊醇、二乙二醇單丁基醚、丙二醇甲醚等及其組合。當(dāng)存在時，優(yōu)選所述醇溶劑為丙醇，更優(yōu)選為乙醇。所述醇溶劑存在的量可以為約0wty。約10wt%。優(yōu)選所述醇溶劑存在的量為約0wt。/。約5wt%，更優(yōu)選為約0wt。/。約2wt%。合適的著色劑包括但不限于染料、有機(jī)或無機(jī)顏料。所述染料包括但不限于偶氮染料、蒽醌染料、咕噸染料、吖嗪染料、其組合等。有機(jī)顏料可以為一種顏料或顏料的組合，諸如例如顏料黃12號、13號、14號、17號、74號、83號；顏料紅2號、22號、23號、48:1號、48:2號、52號、53號、57:1號、122號、166號、170號、266號；顏料橙5號、16號、34號、36號；顏料藍(lán)15號、15:3號、15:4號；顏料紫3號、23號、27號；和/或顏料綠7號。無機(jī)顏料可以為下列非限制性顏料中的一種氧化鐵、二氧化鈦、氧化鉻、鐵銨氰亞鐵酸鹽、氧化鐵黑、顏料黑7號和/或顏料白6號和7號。還能夠使用其它有機(jī)和無機(jī)顏料和染料以及得到期望顏色的組合。所述著色劑通常存在的量為約0.1wt。/。約40wt。/。。優(yōu)選所述著色劑存在的量為約0.1wt。/。約20wt%。可以把這些物質(zhì)合并入試驗(yàn)油墨中作為分散體，所述分散體能夠使用不同的分散劑。印刷油墨還可以包含蠟，所述蠟例如但不限于酰胺蠟、芥酸酰胺蠟(emcamidewax)、聚丙烯蠟、石蠟、聚乙烯蠟、特氟隆、巴西棕櫚蠟等。蠟可以為所述蠟的組合。優(yōu)選所述蠟為酰胺蠟和芥酸酰胺蠟的共混物。如果存在，所述蠟的量最高為約4wtM。優(yōu)選所述蠟存在的量為約Owt。/o約2wt%。如同許多印刷油墨一樣，可以使用單獨(dú)或組合的其它添加劑，所述添加劑包括但不限于氨、消泡劑、穩(wěn)定劑、有機(jī)硅、增塑劑等。所述印刷油墨的組分可以以任意的組分順序進(jìn)行混合。典型地，顏料分散體與含樹脂和溶劑的油墨連結(jié)料(inkvehicle)結(jié)合。另一個實(shí)例可以包括由通過把顏料與表面活性劑、溶劑結(jié)合得到的顏料分散體，然后把該分散體與聚氨酯樹脂結(jié)合。當(dāng)印刷在非織造基材上時，水基印刷油墨賦予了優(yōu)異的耐色遷移8性。所述非織造基材可以包括諸如聚乙烯膜、聚丙烯膜、聚酯膜、尼龍等及其組合的基材。所述非織造基材還包括例如聚乙烯或聚丙烯膜形式的聚合物、共聚物、天然纖維以及通過氣流成網(wǎng)、濕法成網(wǎng)、溶液紡絲而得到的纖維網(wǎng)等?？梢栽诙喾N產(chǎn)品上發(fā)現(xiàn)并入印刷油墨而制造的制品，這些產(chǎn)品包括但不限于個人護(hù)理產(chǎn)品如尿布、運(yùn)動短褲、濕巾(wipes)、女性護(hù)墊、成人失禁服裝，以及住院用長衫(hospitalgowns)和醫(yī)用長衫(medicalgowns)以及相關(guān)產(chǎn)品；以及衣服如工作服和清潔服裝等。所述印刷油墨可以借助于任一種確定的直接或間接印刷方法印刷在非織造基材上，所述印刷方法包括但不限于膠版印刷、輪轉(zhuǎn)凹版印刷、噴墨印刷、平版印刷。通過下列非限制性實(shí)施例對所述印刷油墨作進(jìn)一步說明，其中除非有其它說明，所有的份數(shù)和百分比均按重量計，所有的溫度均為攝氏度。實(shí)施例1通過將40份不揮發(fā)性物質(zhì)含量為36%且酸值為42的脂肪族擴(kuò)鏈聚氨酯-脲(由新澤西州帕瑟伯尼的太陽化學(xué)公司(SunChemicalofParsippanyNJ)制造)、50份顏料藍(lán)15:3表面活性劑基分散體(由俄亥俄州辛辛那提的太陽化學(xué)公司(SunChemicalofCincinnati,OH)制造)、9.8份的水和0.2份的消泡劑(DC62，由密西根州米德蘭的道康寧公司(DowCorningofMidland,MI)制造)結(jié)合，制備印刷油墨。實(shí)施例2對實(shí)施例1的印刷油墨和含其它樹脂和添加劑的常規(guī)的凹版/膠版印刷油墨進(jìn)行試驗(yàn)，以確定它們是否耐色遷移，所述添加劑包括消泡齊U、穩(wěn)定劑、增塑劑、鈦酸鹽、有機(jī)硅和/或粘土。組成和等級示于下表1中。油墨實(shí)施例2A2C為常規(guī)的油墨配方且包含與實(shí)施例1相同的聚氨酯。實(shí)施例2D為目前用于非織造基材上的常規(guī)油墨。對所述印刷油墨的耐色遷移性進(jìn)行目視觀察。通過在復(fù)合聚乙烯/聚丙烯非織造基材上印刷油墨來試驗(yàn)?zāi)蜕w移性并對其目視觀察。把印刷的非織造基材安裝到蘇瑟蘭德摩擦試驗(yàn)機(jī)(SutherlandRubtester)(由密西根州卡拉馬祖的KVP蘇瑟蘭德紙業(yè)公司(KVPSutherlandPaperCo.ofKalamazoo,MI)制造)上，使其靠著白色亞麻布小塊布樣摩擦并通過十個試樣來目視評價有多少顏色從印刷的非織造基材遷移到了所述亞麻布上。然后把所述油墨按耐色遷移性排成110，10為最高或最佳等級，其通常是指未目視觀察到顏色遷移到白色亞麻布小塊布樣上。1級是指目視觀察到全部顏色都遷移到了白色亞麻布小塊布樣上。對10個等級取平均值，然后四舍五入成最接近的整數(shù)。6以上(四舍五入之前)的等級是指所述組合物耐色遷移。表1<table>tableseeoriginaldocumentpage10</column></row><table>aSMA17352HbTV94-5991CR2764-133dVR4015WeB15:3/丙烯酸/表面活性劑fB15:3/表面活性劑印rofita藍(lán)(B15:3/苯乙烯化丙烯酸分散體)hNalco2303i。aproDF-975山梨醇溶液ASP600'DC62mTegoFoamex3062nVR4911W0VR5382WpActicideMBS賓夕法尼亞州愛克斯頓的沙多瑪公司(SartomerCo.ofExton,PA)新澤西州利堡的太陽化學(xué)公司(SunChemicalofFortLee,NJ)新澤西州利堡的太陽化學(xué)公司英國洛奇代爾的太陽化學(xué)公司(SunChemical,Rochdale,UK)俄亥俄州辛辛那提的太陽化學(xué)公司俄亥俄州辛辛那提的太陽化學(xué)公司中國的普羅菲塔發(fā)展公司(ProfitaDevelopmentProductsLtd.)伊利諾斯州內(nèi)珀維爾的納爾科化學(xué)公司(NalcoChemicalofNaperville,IL)新澤西州赫司鎮(zhèn)的海名斯特殊化學(xué)品公司(ElementisSpecialtiesofHighstown,華盛頓州柯克蘭的尤尼瓦公司(UnivarofKirkland,WA)密西根州華倫的A.E.弗萊明公司(A.E.FlemingofWarren,MI)道康寧英國的德固賽高施米特公司(Degussa，GoldschmidtUK)英國洛奇代爾的太陽化學(xué)公司英國洛奇代爾的太陽化學(xué)公司索爾化學(xué)公司(ThorChemicals)實(shí)施例3制備了包含實(shí)施例1中所使用的聚氨酯的另外的油墨，并將其與包含不同樹脂化學(xué)品的其它油墨進(jìn)行了比較。將各種油墨印刷到復(fù)合聚乙烯/聚丙烯非織造基材上并根據(jù)實(shí)施例2的試驗(yàn)方法來目視觀察顏色遷移。結(jié)果示于下表2中。<table>tableseeoriginaldocumentpage12</column></row><table>aJonwax26,由威斯康星州Sturtevant的約翰遜gBHD-6000，由俄亥俄州辛辛那提的太陽化學(xué)聚合物(JohnsonPolymerofSturtevant,WI)制造公司制造(表面活性劑)bRD10，由英國洛奇代爾的高氏股份有限公司hTPQ2074，由英國洛奇代爾的高氏股份有限(CoatesInc.,Rochdale,UK)制造公司制造ejoncryl1972，由威斯康星州Sturtevant的約翰iyHD-6020,由俄亥俄州辛辛那提的太陽化學(xué)遜聚合物公司制造公司制造(表面活性劑)dCasamidSP1914，由托馬仕雯有限公司(ThomasjBGD-2015，由俄亥俄州辛辛那提的太陽化學(xué)Swan)制造公司制造(用樹脂處理過的)e12040BCHkBAD-7560,由俄亥俄州辛辛那提的太陽化學(xué)公司制造fArolon01'BPD-9777，由俄亥俄州辛辛那提的太陽化學(xué)公司制造(不含APE(APEfree))mDC62，由密西根州米德蘭的道康寧公司制造實(shí)施例4制備了包含實(shí)施例1中所使用的聚氨酯的另外的油墨，并將其與包含不同顏色分散體化學(xué)品的其它油墨進(jìn)行了比較。將各種油墨印刷到復(fù)合聚乙烯/聚丙烯非織造基材上并根據(jù)實(shí)施例2的試驗(yàn)方法來目視觀察顏色遷移。結(jié)果示于下表3中。表3組分實(shí)施例14A4B4C4D4E聚氨酯49.849.849.849.849.849.8有機(jī)硅防沫劑乳液a0.20.20.20.20.20.2B15:3丙烯酸分散體b50B15:3丙烯酸乳液基分散體e50B15:3表面活性劑/二醇基分散體dB15:3表面活性劑基分散體，不含二醇e50B15:3表面活性劑基分散體，不含APEf50B15:3表面活性劑/丙烯酸基分散體g50B15:3環(huán)氧酯基分散體h50等級89745513aDC62，由密西根州米德蘭的道康寧公司制造bFlexiverseIII，由俄亥俄州辛辛那提的太陽化學(xué)公司制造eAquasurf，由俄亥俄州辛辛那提的太陽化學(xué)公司制造dBWD-1164，由俄亥俄州辛辛那提的太陽化學(xué)公司制造eBHD-6015，由俄亥俄州辛辛那提的太陽化學(xué)公司制造f不含APE,由俄亥俄州辛辛那提的太陽化學(xué)公司制造gBCD09749，由俄亥俄州辛辛那提的太陽化學(xué)公司制造hDecosperseEP，由賓夕法尼亞州道爾鎮(zhèn)的裝飾色彩和化學(xué)公司(DecorativeColor&ChemicalofDoylestown,PA)制造實(shí)施例5通過把49.2份的Hybridur580(丙烯酸氨基甲酸乙酯雜化共混物(hybridblend))或Hybridur570(也是丙烯酸氨基甲酸乙酯雜化共混物)、50份的不含二醇的顏料藍(lán)15:3表面活性劑基分散體(由俄亥俄州辛辛那提的太陽化學(xué)公司制造)以及0.2份的消泡劑(DC62，由密西根州米德蘭的道康寧公司制造)結(jié)合，制備水性印刷油墨。能夠?qū)Ρ景l(fā)明的組合物以及其制備方法和用途實(shí)行各種變化和修改，而不背離其主旨和范圍。此處公開的各種實(shí)施方案僅是為了說明目的而不是意在限制。權(quán)利要求1.一種水性組合物，其包括水基聚氨酯、水和著色劑的耐色遷移性組合。2.如權(quán)利要求1所述的組合物，其中所述聚氨酯為約2070%，所述著色劑為約0.140%。3.如權(quán)利要求1所述的組合物，其中所述聚氨酯為約4060%，所述著色劑為約0.120%。4.如權(quán)利要求13中任一項(xiàng)所述的組合物，其中所述聚氨酯為聚氨酯-脲。5.如權(quán)利要求14中任一項(xiàng)所述的組合物，其還包括含量最高為約10%的醇。6.如權(quán)利要求14中任一項(xiàng)所述的組合物，其還包括含量最高為約5%的醇。7.如權(quán)利要求14中任一項(xiàng)所述的組合物，其還包括含量最高為約2%的醇。8.如前面權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的組合物，其中所述著色劑為選自如下的顏料顏料黃12、顏料黃13、顏料黃14、顏料黃17、顏料黃74、顏料黃83、顏料紅2、顏料紅22、顏料紅23、顏料紅48:1、顏料紅48:2、顏料紅52、顏料紅53、顏料紅57:1、顏料紅122、顏料紅166、顏料紅170、顏料紅266、顏料橙5、顏料橙16、顏料橙34、顏料橙36、顏料藍(lán)15:3、顏料藍(lán)15:4、顏料紫3、顏料紫27、顏料綠7、氧化鐵、顏料白6、顏料白7、顏料黑7及它們的組合。9.如權(quán)利要求17中任一項(xiàng)所述的組合物，其中所述著色劑為選自如下的染料偶氮染料、蒽醌染料、咕噸染料、吖嗪染料及它們的組合。10.如前面權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的組合物，其摩擦等級至少為6。11.一種油墨，其包含前面權(quán)利要求中任一項(xiàng)的水性組合物以及至少一種另外的油墨組分。12.—種制品，其包含與前面權(quán)利要求中任一項(xiàng)的水性組合物相結(jié)合的基材。13.如權(quán)利要求12所述的制品，其中所述基材為非織造的。14.如權(quán)利要求13所述的制品，其中所述組合物以圖案形式布置于所述基材的表面上。15.—種將油墨施用到基材上的印刷方法，其改進(jìn)之處在于，所用油墨為權(quán)利要求IO的油墨。16.如權(quán)利要求15所述的方法，其中所述基材為非織造的。17.—種制備權(quán)利要求1的水性組合物的方法，該方法包括對水性聚氨酯、水和著色劑的耐色遷移性組合進(jìn)行結(jié)合。18.如權(quán)利要求17所述的方法，其中所述結(jié)合的組分還與油墨組分結(jié)合，由此得到油墨。全文摘要本發(fā)明公開了一種水性組合物，其包含水基聚氨酯、水和著色劑，所述組合物能夠用作用于非織造制品的印刷油墨。文檔編號C09D11/10GK101583675SQ200780041842公開日2009年11月18日申請日期2007年10月31日優(yōu)先權(quán)日2006年11月10日發(fā)明者湯姆·迪巴爾通洛,蒂納·斯特內(nèi)爾,詹姆斯·費(fèi)爾斯伯格申請人:太陽化學(xué)公司