使用部分化学处理大分子发色团调解喷墨油墨组成耐水性制造技术

本发明专利技术油墨包括（ａ）含有（１）约１－５０％（重量）的至少一种作为润湿剂的有机溶剂，和（２）约０．０１－２０％（重量）的至少一种水溶性表面活性剂或两亲聚合物（阳离子、阴离子或非离子）的载体；（ｂ）约１－２０％（重量）的至少一种部分化学改性的水溶性着色剂，具有结合在其上的足够官能团的着色剂在去离子水中基本上为耐水性的，同时在油墨中足够稳定的，以避免絮凝；和（ｃ）配重水。部分化学改性的水溶性着色剂（大分子发色团）的使用产生耐水和不絮凝的油墨。（*该技术在2017年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
使用部分化学处理大分子发色团调解喷墨油墨组成耐水性本专利技术涉及用于打印机例如Hewlett-Packard’s Desk Jet打印机的热喷墨印刷的油墨组成。热喷墨打印机提供低成本、高质量和较之一般用于计算机的其它类型的打印机无噪音的选择。这类打印机在带有供由增压室引入的油墨的出口的喷混室(chamber)中使用电阻元件。该增压室与供贮存油墨的储槽相连。大多数的这类电阻元件以特有的方式称为基元(primitive)布置在打印机头内。使该电阻元件与喷嘴板中的喷嘴相联系，经喷嘴，使油墨喷在打印介质上。打印头和储槽的整体组件包括喷墨笔。在运行当中，使每个电阻元件经导电记录器(conductive trace)与微信息处理机相连，在微处理机中，携带的电流信号使一个或多个选择的元件加热。该加热过程使在喷混室中的油墨产生气泡，使油墨经喷嘴喷射到打印介质上。同样，以特定顺序，在一定基元当中，加热许多这样的电阻元件，形成字母数字符号，完成区间占位(area-fills)并提供其它在介质上的打印功能。用于热喷墨印刷的喷墨油墨一般包括着色剂和载体，该载体一般含有水和其它相对低表面张力的液体。喷嘴(一般50μm直径)的密封公差(tight tolerance)要求所述油墨不阻塞喷嘴。此外，反复加热电阻元件(就油墨筒的使用寿命而言，它们必须耐受约一千万次加热)能产生电阻元件上的污垢。最后，所述油墨组成必须能与打印介质尤其纸相互作用，渗入纸中，而不过分散开，及该油墨组成应该是在纸上耐涂抹和耐水的。具有上述一种或多种性能的油墨是公知的。然而，具有上述所有性能的油墨组成几乎还没有，因为在一种性能方面的改进常常导致另-->一种性能的降低。因而，市场上使用的油墨代表一种折衷办法，即试图得到能至少体现上述每一种性能的油墨。在相关申请，申请号＿＿，申请日＿＿[PD-10960255]中，详细说明了用于喷墨油墨的新型着色剂，即大分子发色团(MMCS)。这些材料在市场上可从着色剂商家买到，例如Cabot Corporation和Orient Chemical。如其中所公开的内容，所述大分子发色团包含已经过化学上改性的颜料，通过在颜料表面上导入羧酸盐和/或磺酸盐官能度(产生阴离子发色团)或通过在颜料表面导入铵或鏻官能度(产生阳离子发色团)，使水不溶的颜料具有水溶性。在另一相关申请，申请号＿＿，申请日＿＿[PD-10960257]中，其化学机理涉及交换与MMCS上官能团有关的带相反电荷的离子，使利用这些MMCS的油墨具有改进的性能。任何一般的离子交换方法均可以用来使带相反电荷的离子相互交换。继续进行研究，以发现具有改进性能的油墨组成，例如高的边缘分辨能力、高的光密度、快的干燥时间、良好的耐水性和良好的耐涂抹性，而且不损害其它必需的性能。根据本专利技术，通过在MMC上导入一定量的官能团调解着色剂的水溶性；这可以通过仔细控制化学处理的程度而达到。化学测定，包括滴定法和氧化法，定量地提供存在的官能团的数量。尤其本专利技术者观察到，在化学处理的程度与MMCS溶液稳定性的关系曲线中，发现三个区：第一区代表具有大量的水溶性官能团的那些MMCS；第二区代表具有数量不足的官能团的那些MMCS；第三区，介于第一和第二区之间，被认为是“亚稳态”。由第一区完全或高度处理的MMCS制备的油墨提供在含水溶液中的良好稳定性。然后，在打印纸介质上，不容易达到完全耐水性。由第二区非或低度处理的MMCS制备的油墨显示溶液不稳定性，它导致絮凝。在第三区部分处理的MMCS仍然是水溶性的，及由该部分处理的MMCS制备的油墨显示良好的稳定性和在打印纸上的耐水性能。此外，当与油墨中其它成-->分例如两亲聚合物和表面活性剂混合时，获得抗絮凝稳定性。本专利技术的喷墨油墨包括：(a)载体，它含有(1)作为润湿剂的约1-50％(重量)的至少一种有机溶剂，和(2)约0.01-20％(重量)的至少一种水溶性表面活性剂或两亲聚合物(阳离子、阴离子或非离子)；(b)约1-20％(重量)的至少一种部分化学上改性的、水溶性着色剂，具有结合在其上的足够官能团的该着色剂在纸上基本上是耐水的，同时在油墨中足够稳定的，以避免絮凝；和(c)配重水此外，进一步根据本专利技术，提供使用所公开的油墨和利用该油墨性能的喷墨印刷的方法。最后，提供制备用在本专利技术喷墨油墨中的部分化学改性的、水溶性着色剂的方法。以化学处理的程度和水溶性为坐标的唯一的图是大分子发色团(MMC)在水中的溶解度作为化学处理程度的函数的关系曲线。除另外说明外，在此所有浓度均以重量百分比表示。所有成分的纯度均为一般市场上用于喷墨油墨的纯度。该唯一的图为说明化学处理程度与MMCS溶液稳定性关系的曲线；其结果为S形曲线(曲线10)。区域12代表具有大量的水溶性官能团的那些MMCS。由这些MMCS制备的油墨在溶液中具有良好的稳定性。然而，在打印纸介质上，不容易达到完全的耐水性。相反，当导入不充足的官能团时，如区域14，溶液的不稳定导致絮凝。根据本专利技术，公开在含有能进一步使所述MMCS加溶的成分的油墨载体中，同时使用部分处理的“亚稳态”(区域16)的MMCS。这些成分包括两亲聚合物和表面活性剂。在该体系中，利用热喷墨或压电印刷机理的喷墨油墨组成的油墨提供在打印纸介质上良好的耐水性。所谓“亚稳态”指的是经化学处理的颜料溶于水溶液中，但未完-->全处理的那一时刻的状态。该亚稳态的或部分处理的颜料表示为在纯水中至少1-2年的稳定性。亚稳态的特定区域决定于每一体系，然而很容易通过分析方法来确定。例如，在含水溶液中，通过模拟长期稳定性的高温加速方法测定MMCS的相对稳定性。完全处理的MMCS显示在溶液中的稳定性超过2年，不形成沉淀。所述完全处理的MMCS的粒度在加速老化过程的前后保持不变。在部分处理的MMCS的情况下，使用足够的化学处理使所述颜料具有水溶性，然而MMCS未完全处理。根据在此所述的方法，仔细控制化学处理的程度。部分处理的MMCS显示在含水溶液中的良好的稳定性，在加速老化过程中不沉淀。正如使用完全处理的MMCS一样，其粒度保持不变。认为部分处理的MMCS在许多条件下处于“亚稳态”。例如，在打印在纸上后，这些部分处理的MMCS如所介绍的一样显示明显较低的水溶性，在耐水性试验中(在以下实施例中将更全面地介绍)只有少量或没有着色剂迁移发生。相反，完全处理的MMCS容易再溶解，并在耐水性试验中显示明显的着色剂迁移。通过在耐水性试验中着色剂迁移的量可以最佳地确定亚稳态区域。下列油墨组成使用部分处理的MMCS：(a)约1-50％(重量)的至少一种有机溶剂(作为润湿剂)；(b)约0.01-20％(重量)水溶性表面活性剂和两亲聚合物(阳离子、阴离子和非离子)；(c)约1-20％(重量)的部分处理的MMC；和(d)配重水。所述有机溶剂基本上与水混溶。用于本专利技术实施的溶剂类型包括(但不仅于此)：脂族醇、芳族醇、二醇、乙二醇醚、聚乙二醇醚、己内酰胺、甲酰胺、乙酰胺及长链醇。用于本专利技术实施的化合物实例包括(但不仅于此)：30个碳原子或以下的一级脂族醇、30个碳原子或以下的一级芳族醇、30个碳原子或以下的二级脂族醇、30个碳-->原子或以下的二级芳族醇、30个碳原子或以下的1，2-二醇、本文档来自技高网...

【技术保护点】
用于热喷墨印刷的热喷墨油墨的着色剂，它包括部分化学改性的水溶性着色剂，具有结合在其上的足够的官能团的该着色剂在去离子水中基本上是耐水的，同时在所述油墨中是足够稳定的，以避免絮凝。

【技术特征摘要】
US 1997-3-24 8230921.用于热喷墨印刷的热喷墨油墨的着色剂，它包括部分化学改性的水溶性着色剂，具有结合在其上的足够的官能团的该着色剂在去离子水中基本上是耐水的，同时在所述油墨中是足够稳定的，以避免絮凝。2.权利要求1的着色剂，其中所述化学改性的水溶性着色剂包括颜料。3.权利要求1的着色剂，其中所述着色剂为(a)阴离子并与选自碱金属离子、碱土金属离子、取代铵离子和未取代铵离子的带相反电荷的离子有关，其中在该阴离子着色剂上的所述官能团选自磺酸盐和羧酸盐离子，或(b)阳离子并与选自卤化物、硫酸盐、硝酸盐、磷酸盐、磺酸盐、羧酸盐、碳酸盐、碳酸氢盐、硼酸盐、四硼酸盐、四氟硼酸盐、甲磺酸盐、甲苯碘酸盐、亚磷酸盐、膦酸盐、六氟膦酸盐、磷杂环戊二烯、酚盐、高氯酸盐、钨酸盐、钼酸盐和硅酸盐离子的带相反电荷离子有关，其中在该阳离子着色剂上的所述官能团主要包括季铵离子和鏻离子。4.用于喷墨印刷的热喷墨油墨包括：(a)载体，它含有(1)约1-50％(重量)的至少一种有机溶剂，和(2)约0.01-20％(重量)的至少一种水溶性表面活性剂或两亲聚合物；(b)约1-20％(重量)的至少一种权利要求1的所述部分化学改性的、水溶性着色剂；和(c)配重水。5.权利要求4的喷墨油墨，其中所述至少一种有机溶剂选自脂族醇、芳族醇、二元醇、乙二醇醚、聚乙二醇醚、己内酰胺、甲酰胺、乙酰胺和长链醇。6.权利要求4的喷墨油墨，其中所述至少一种溶剂的用量为在约1-20％(重量)范围内。7.权利要求4的喷墨油墨，其中所述至少一种水溶性表面活性剂选自(1)选自烷基苯基聚环氧乙...

【专利技术属性】
技术研发人员：JW曾，LE约翰逊，
申请(专利权)人：惠普公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]