喷墨打印机用水性油墨组合物制造技术

提供一种具有良好热稳定性的水性油墨组合物，它可有效防止喷嘴堵塞，也能有效提高打印图像的干燥速率和耐用性（尤其是耐水性），即使当它用在高分辨率气泡喷射型喷墨打印机中。一种喷墨打印机用的水性油墨组合物，它包括（ａ）水溶性颜料分散树脂，（ｂ）颜料，（ｃ）水性溶剂和（ｄ）湿润剂，其中水溶性颜料分散树脂（ａ）是苯乙烯－（甲基）丙烯酸型树脂，湿润剂（ｄ）包含磺化聚环氧乙烷。（*该技术在2021年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
喷墨打印机用水性油墨组合物专利
本专利技术涉及适用于喷墨打印机的水性油墨组合物，具体涉及适用于气泡喷射(bubble jet)喷墨打印头的分散了颜料的水性油墨组合物。专利技术背景喷墨打印机用的油墨不仅需要打印图像的牢固性(尤其是耐光性和耐水性，这对于油墨来说是必需的)，而且也需要一些特性，如喷墨稳定性(具体是防止油墨在装在打印头中的喷嘴处硬化)等。因此，用于喷墨打印机的油墨与用于打印或书写装置的常用油墨分开研制。美国专利4597794(相应于日本专利公开公报昭56(1981)-157470)和日本专利公开公报平6(1994)-100812提出了喷墨打印机用的油墨组合物，它们包括颜料和/或着色剂、水溶性树脂、水溶性有机溶剂和水。另外，公开文献提出，通过使用具有某些化学结构或通过配制特殊的化合物(如脲衍生物或聚甲基丙烯酸甲酯微粒)，油墨组合物就能得到良好的耐用性和优良的喷墨稳定性。用在公开文献中的水溶性树脂在本领域中是常用的，包括例如苯乙烯-(甲基)丙烯酸型水溶性树脂(具体是苯乙烯-丙烯酸-丙烯酸乙酯共聚物等)。在公开文献所述的技术中，当混合用在水性油墨的大量水溶性有机溶剂时，主要使用的苯乙烯-(甲基)丙烯酸型水溶性树脂可有效提高热稳定性。但是，因为水溶性有机溶剂的分子量较低，所以如果使用了大量的溶剂的话，得到的油墨包含较多摩尔量的亲水性化学物质。这又使得打印图像的干燥速率减低。从需要在喷墨打印机中实现高速打印的观点看，优选需要更快的打印图像干燥速率。如果大量使用具有较低挥发性的水溶性有机溶剂，得自油墨组合物的打印图像耐水性就会变差。美国专利5725647提出，在油墨组合物中使用磺化的聚环氧乙烷作为润滑剂，以有效防止油墨组合物在打印头的喷嘴处硬化。磺化的聚环氧乙烷是一种聚合物表面活性剂，它包括：(i)基本上包括聚环氧乙烷单元或者聚环氧乙烷单元和其它聚合物单元(如聚-->丙二醇等)的组合的分子骨架，和(ii)至少一个引入分子骨架中的磺化单元，它包括磺酸基团或其金属盐。数均分子量通常是500-90000。但是，在美国专利5725647中没有提到，加入树脂组分，以提高打印的图像(即由打印油墨组合物组成的、在介质上的油墨图像)的性能，如耐水性等。对于气泡喷射喷墨打印，在装在打印头中的喷嘴处和喷嘴的周边加热油墨。另一方面，从提高打印图像的分辨率看，要求使喷嘴的直径最小。从这点看，喷墨打印机用的油墨不仅需要在喷嘴处具有抗堵塞性(这主要是使油墨在喷嘴处硬化)，而且也需要具有足够的热稳定性，以达到加热测试的给定程度。在本文中，加热测试如下进行：把油墨装入玻璃容器中，并用装有把气体从容器中释放和蒸发出去的结构的盖子来密封，然后把它在65℃的烘箱中放置一定时间(通常是1周)。之后，取出容器，并倒置，用肉眼观察是否产生沉淀，以及油墨怎样粘附在容器壁上，接着评价热稳定性。根据观察，当在容器中有很少沉淀，且没有油墨组分结块，以及粘附到壁上的油墨是无色时，就判定油墨具有良好的热稳定性。对于气泡喷射喷墨打印，很难得到必要的热稳定性，即使使用磺化聚环氧乙烷作为润滑剂(如美国专利5725647所述)。专利技术概述本专利技术的目的是提供一种水性油墨组合物，它具有良好的热稳定性，能有效地防止在喷嘴处堵塞，并有效提高打印图像的干燥速率和耐用性(尤其是耐水性)，即使当用于上述高分辨率气泡喷射喷墨打印机时。因此，本专利技术提供了一种喷墨打印机用的水性油墨组合物，它包括(a)水溶性颜料分散树脂，(b)颜料，(c)水性溶剂和(d)湿润剂，其中水溶性颜料分散树脂(a)是苯乙烯-(甲基)丙烯酸型树脂，湿润剂(d)包含磺化聚环氧乙烷。在喷墨打印机用的水性油墨组合物中使用的水性溶剂(c)可以是水或可包含多元醇。当水性溶剂(c)包含多元醇时，也已发现多元醇宜少量使用，例如以水性油墨组合物总重量计，在1.5-10重量％的范围内。产生本专利技术的技术效果的方法如下所述，但是因为下文提到的内容只不过是目前可预期的实验理论，所以不应认为本专利技术只基于理论起作用。本专利技术的水性油墨组合物包含苯乙烯-(甲基)丙烯酸型水溶性树脂和磺化聚环氧乙烷(湿润剂)的混合物。这可防止水性油墨组合物在装打印头中的喷嘴处硬-->化，以及提高热稳定性和有效防止在喷嘴处堵塞。认为磺化聚环氧乙烷有两个作用，一个作用是作为水溶性有机溶剂(如多元醇)，另一个作用是作为表面活性剂。作为水溶性有机溶剂的作用可使油墨组合物具有中等的吸湿性，以有效防止其硬化。另一方面，作为表面活性剂的作用可把热稳定性提高到一定程度，但是当单独使用磺化聚环氧乙烷时，并没有充分提高耐热性。苯乙烯-(甲基)丙烯酸型水溶性树脂结合磺化聚环氧乙烷可用来提高热稳定性。起作用的原因还没有弄清楚，但是可认为是，磺化聚环氧乙烷在颜料和水表面之间的界面上形成了吸收层，然后苯乙烯-(甲基)丙烯酸型水溶性树脂与吸收层相互作用而稳定，从而可有效提高分散稳定性。另一方面，苯乙烯-(甲基)丙烯酸型水溶性树脂也可用来提高打印图像的耐水性。在干燥的油墨即打印图像中，苯乙烯-(甲基)丙烯酸型水溶性树脂可作为粘合剂，以把颜料粘附到被打印介质(即打印介质)的表面上。然后，可认为苯乙烯-(甲基)丙烯酸型水溶性树脂和磺化聚环氧乙烷的吸收层之间的相互作用可提高粘合颜料的作用，即提高耐水性。为了更有效地提高防止在喷嘴处堵塞的作用，包含在水性油墨组合物中的水性溶剂优选包含水溶性有机溶剂，更优选是多元醇。已知，水溶性有机溶剂(非离子亲水性化合物)的含量越高，那么打印图像的干燥速率就会越慢。根据本专利技术，因为通过配制磺化聚环氧乙烷作为湿润剂，水溶性有机溶剂(更优选是多元醇)的含量可以控制得尽可能低，所以可有效提高热稳定性，而不降低干燥速率，因此也可有利地防止喷嘴堵塞。从尽可能提高干燥速率的观点看，以水性油墨组合物总重量计，优选控制多元醇的比例低于10重量％。较佳实施方式的详细描述参照下列本专利技术的较佳实施方式简要描述本专利技术。本专利技术的水性油墨组合物包含(a)水溶性颜料分散树脂，(b)颜料，(c)水性溶剂和(d)湿润剂，其中水溶性颜料分散树脂(a)是苯乙烯-(甲基)丙烯酸型水溶性树脂，湿润剂(d)包含磺化聚环氧乙烷。首先，描述水溶性颜料分散树脂(a)和湿润剂(d)，它们是本专利技术特殊的组分。水溶性颜料分散树脂(a)用于本专利技术的水溶性颜料分散树脂(a)是苯乙烯-(甲基)丙烯酸型水溶性树-->脂。苯乙烯-(甲基)丙烯酸型水溶性树脂包括苯乙烯和丙烯酸(或甲基丙烯酸)的共聚物，或者三种或更多种单体(苯乙烯、丙烯酸(或甲基丙烯酸)和其它可聚合单体)形成的共聚物。因此，可通过聚合包括苯乙烯、(甲基)丙烯酸，如果需要的话，以及其它可共聚单体的原料单体混合物得到共聚物。可共聚单体的例子包括马来酸、(甲基)丙烯酸酯、乙烯基萘、α-甲基苯乙烯等。在单体混合物中，以单体总重量计，可共聚单体的含量(除去苯乙烯和(甲基)丙烯酸)优选低于45重量％。苯乙烯-(甲基)丙烯酸型水溶性树脂的具体例子包括苯乙烯-丙烯酸共聚物、苯乙烯-丙烯酸-丙烯酸烷基酯共聚物、苯乙烯-(甲基)丙烯酸共聚物、苯乙烯-(甲基)丙烯酸-丙烯酸烷基酯共聚物或这些聚合物的盐等。苯乙烯-(甲基)丙烯酸型水溶性树脂的物理和化学性质并没有限制，只要它能溶于水性本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种喷墨打印机用的水性油墨组合物，它包括（ａ）水溶性颜料分散树脂，（ｂ）颜料，（ｃ）水性溶剂和（ｄ）湿润剂，其中水溶性颜料分散树脂（ａ）是苯乙烯－（甲基）丙烯酸型树脂，湿润剂（ｄ）包含磺化聚环氧乙烷。

【技术特征摘要】
JP 2000-9-25 290255/001.一种喷墨打印机用的水性油墨组合物，它包括(a)水溶性颜料分散树脂，(b)颜料，(c)水性溶剂和(d)湿润剂，其中水溶性颜料分散树脂(a)是苯乙烯-(甲基)丙烯酸型树脂，湿润剂(d)包含磺化聚环氧乙烷。2.如权利要求1所述的...

【专利技术属性】
技术研发人员：齐藤公二，
申请(专利权)人：三M创新有限公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]