使用苯乙烯-马来酸酐共聚物控制黑色到彩色渗色制造技术

在自分散黑色颜料油墨中使用苯乙烯－马来酸酐共聚物提供了实现阻止对彩色的黑色到彩色渗色控制的方法。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本申请涉及喷墨打印，更具体地说涉及控制喷墨油墨中的黑色到彩色渗色。
技术介绍
包含黑色和彩色(例如青色、黄色、品红)的喷墨油墨组的配方设计师面临的一个问题是黑色到彩色渗色。这个问题以前是染料基着色剂的问题，更近来则是颜料基着色剂的问题。这里使用的术语“渗色”定义如下当两种不同颜色的油墨彼此连接打印时，要求两种颜色之间的边界是清晰的，而且不存在一种颜色侵入另一种颜色。当一种颜色侵入另一种颜色时，两种颜色之间的边界变得粗糙，这就是渗色。这与现有技术中该术语的用法对比是有区别的，现有技术在上下文中常将“渗色”定义为单色油墨沿着纸张纤维流动。术语“光晕”应用于彩色油墨包围的黑色区域发生的打印缺陷。在一些情况下，黑色与彩色相邻的地方看见明显的浅灰色区。这种缺陷通常见于离黑色和彩色区域的分隔线2至3mm内，而且发生在黑色的一边。最后，“墨斑”定义为纸张上的彩色或黑色不均匀性，一些区域比另一些较暗。本专利技术具体教导在彩色油墨是染料基而黑色油墨是颜料基的情况下解决该问题。这种方法结果是赋予喷墨打印机全面的最佳性能，结合颜料性黑色油墨的良好的文本质量和商业图形与染料基彩色油墨明亮的色彩。染料基系统(其中染料着色剂溶于水)具有与颜料基系统(其中颜料着色剂不溶于水，且必须得到可分散性，例如通过使用聚合物分散剂或通过使用自分散颜料)不同的考虑。将聚合物加入颜料性系统在本领域中是熟知的。聚合物趋向稳定分散体，也改善例如黑色到彩色渗色、黑色的光密度、光晕和墨斑的属性。例如，已公开的颜料性油墨包含AB和BAB嵌段共聚物，其中的嵌段由各种丙烯酸族单体制备。作为另一个实例，使用了较高分子量(＞10,000)的多糖例如褐藻酸或角叉菜胶。作为另一个实例，在颜料性油墨中使用聚合物树脂，特别是苯乙烯-丙烯酸共聚物是已知的。更进一步，包含羧酸盐聚合物的油墨是已知的。同样，包含憎水性的α，β-不饱和乙烯单体和具有多个COOM基团(其中M为氢、碱金属或铵离子)的亲水性单体的共聚物的油墨是已知的。具体地说，憎水性单体可以是苯乙烯，亲水性单体可以是马来酸酐。此外，描述了包含在具体的分子量范围内的两种分散剂的喷墨油墨一种包含磺酸盐/酯，另一种包含羧酸盐。最后，描述了用于渗色和光晕控制的多种聚合物，它们大多是丙烯酸类的。在本领域中已知彩色油墨和黑色油墨之间引入化学反应性为喷墨性能带来许多积极的特性，例如彩色到黑色渗色控制和减少光晕。同样，已发现如果在黑色区域下使用反应性彩色油墨印底色，则改善黑色的光密度。已描述聚合物分散剂和彩色油墨中的多价金属离子之间的相互作用以控制渗色/光晕/墨斑。或者，与聚合物的反应可以通过彩色油墨中的有机酸引发。除了聚合物分散剂，另一种方法用于制备胶体颜料分散体，称作自分散。这种方法通常涉及向颜料附加增溶基团。本领域中已知有几种方法能向颜料颗粒表面附加增溶离子基团。例如，向碳表面附加离子基团的方法基于重氮盐反应。另一方面，使用臭氧可以进行通过氧化颜料颗粒表面的反应。研发用于自分散黑色颜料油墨(例如得自Cabot Corp.的油墨)的黑色到彩色渗色控制机理通常比用于常规分散的黑色油墨(例如使用聚合物颜料分散剂)更为困难，因为自分散颜料是高度静电稳定的。此外，无任何聚合物分散剂在反应时迅速构建粘度并限制油墨迁移。例如，一系列丙烯酸类聚合物已用于改善黑色颜料性油墨的彩色到渗色和光晕。然而，将聚合物分散剂加入颜料基黑色油墨在许多情况下导致喷嘴堵塞和其他可靠性问题。因而，仍需要进一步改善聚合物分散剂。同样，仍需要寻找可以提供与染料基彩色油墨中的反应性组分最佳反应性的聚合物。专利技术公开依照本文公开的实施方案，将苯乙烯-马来酸酐共聚物加入黑色颜料油墨。出乎意料地发现这样的共聚物提供阻止对彩色油墨的黑色到彩色渗色。依照一个实施方案，喷墨油墨组包括颜料基黑色油墨和至少一种染料基彩色油墨。黑色油墨包含至少一种黑色颜料、至少一种助溶剂、水、任选的至少一种水溶性表面活性剂/两亲物和聚合物，其中所述聚合物包含水解形式的苯乙烯-马来酸酐共聚物。依照第二个实施方案，提供了控制黑色颜料基喷墨油墨和染料基彩色喷墨油墨之间的渗色的方法。此方法包括将黑色油墨与苯乙烯-马来酸酐渗色控制共聚物配制在一起。实现本专利技术的最佳方式现在详细地参考具体的实施方案，所述实施方案举例说明专利技术人目前预期用于实践本文的教导的最佳方式。也适当地简要描述了供选实施方案。除非另有说明，在这里所有的浓度是重量百分数。所有组分的纯度是普通商用喷墨油墨中采用的纯度。所有参考文献通过引用而结合到本文中。依照此处的教导，将苯乙烯-马来酸酐(SMA)共聚物加入自分散黑色颜料油墨。自分散油墨包含所公开的聚合物，所述自分散油墨相比不含聚合物的油墨而言提供改善的黑色到彩色渗色。有利的是无任何OD损失或对去封装或油墨可靠性的消极影响。在自分散黑色颜料油墨中使用苯乙烯-马来酸酐共聚物提供用适度(3至6％重量)的Mg(NO3)2·6H2O实现阻止对彩色油墨的黑色到彩色渗色控制的方法。多价盐(例如硝酸镁)的用途教导于例如授权于1996年7月16日的Loren E.Johnson等并转让给与本申请相同的受让方的题为“Thermal Ink-Jet Inks Having Reduced Black to Color orColor to Color Bleed(具有减少的黑色到彩色或彩色到彩色渗色的热喷墨油墨)”的美国专利5,536,306中。在这里描述的聚合物是马来酸酐和苯乙烯的共聚物，如下面通式(I)所显示 马来酸酐在聚合后通过MOH碱水解形成聚羧酸盐，其中所述的抗衡离子M+选自钠、钾、铵、三甲基铵、锂或其他合适的阳离子。共聚物可以是无规共聚物或嵌段共聚物，具有苯乙烯/马来酸酐重复单元的摩尔比为0.2至5，优选0.5至2。可以使用各种分子量的聚合物。通常，分子量增加改善油墨的特性(例如光密度、渗色和墨斑控制)。另一方面，太高的分子量使喷嘴的可靠性恶化。分子量优选为500至50,000，更优选1,000至10,000。几种牌号的马来酸酐/苯乙烯共聚物以SMA聚合物的品牌得自Sartomer Company。优选的聚合物的实例为Sarmoter的SMA-1000H。SMA-1000H共聚物代表单体比为1∶1的苯乙烯和马来酸酐的无规共聚物，在上式中，X≌1，Y≌22。聚合后共聚物用氨水水解到pH为8.5至9.5，酸值为480；通过凝胶排阻色谱测量的重均分子量等于5500。因此，式(I)中的抗衡离子M＝NH4+。聚合物的玻璃化转变温度等于155℃，可得到30至40％固体的水溶液。在油墨中聚合物可以使用的浓度为0.1至10％重量，更优选0.3至3％重量。黑色油墨中颜料载荷可以为0.1至10％重量，优选2至5％。黑色油墨制剂颜料/分散剂多种有机和无机自分散颜料(单独或组合)在本专利技术教导的实践中可以是有益的，因为预期任何颜料或它们的组合可以在这里教导的实践中是有益的。这里使用的术语“颜料”是指水不溶的着色剂。在实践中，自分散颜料颗粒用官能团进行表面处理或化学改性以使颜料颗粒可分散于油墨的液体媒介物中。在这里的实施方案的实践中，将具体官能团应用于有效平均直径为0.005至10μm的着色剂颗粒。如果着色剂颗粒大于这个范围，本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种颜料基喷墨油墨组，所述油墨组包含黑色油墨和至少一种彩色油墨，所述黑色油墨包含至少一种黑色颜料、至少一种助溶剂、水、任选的至少一种水溶性表面活性剂／两亲物和聚合物，其中所述聚合物包含苯乙烯－马来酸酐共聚物的水解形式。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：PA王，AS卡巴尔诺夫，
申请(专利权)人：惠普开发有限公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]