含有改性碳产物的喷墨油墨配方组成比例

公开了含水喷墨油墨组合物，该组合物包括含水载色剂和含有连接上至少一个有机基团的碳的改性碳产物。该有机基团包括：ａ）至少一个芳香基团和ｂ）至少一个离子基团、至少一个可离子化的基团、或离子基团和可离子化基团的混合物。通过该芳香基团直接将具有芳香基团的有机基团连接到该碳上。该有机基团可以包括：ａ）至少一个Ｃ１－Ｃ１２烷基和ｂ）至少一个离子基团、至少一个可离子化的基团、或离子基团和可离子化基团的混合物。还描述了使用本发明专利技术喷墨油墨的喷墨记录方法。（*该技术在2015年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
含有改性碳产物的喷墨油墨配方本申请是1994年11月15日申请的美国专利申请系列号08/356460和08/356653的部分继续，这两个申请的公开内容引入本文作为参考。本专利技术涉及用于喷墨印刷的含水油墨，它含有碳产物作为颜料。喷墨印刷是一种非撞击的工艺，其中根据电信号产生油墨微液滴并沉积在被印刷物(例如纸张、透明胶片或织物材料)上。一般的喷墨印刷系统是连续液流或按要求滴液(drop-on-demand)型的。在连续喷墨体系中，在压力下通过至少一个喷管或喷嘴油墨被喷射成连续的液流。该液流被扰动使得在距喷口固定距离处破碎成微液滴。在该破碎点，按照数字数据信号使微液滴带电并使其通过静电场。该电场调节每个微液滴的轨迹以便将其引导到用于再循环的沟槽或记录介质上的特定位置从而形成图象。在按要求滴液体系中，通过按照数字数据信号形成的压力将微液滴从喷口直接喷射到记录介质上的位置上。除非微液滴将要被放置在记录介质上，否则不形成或喷射微液滴。按要求滴液体系几个优于连续体系的优点在于它不需要油墨回收、充电或偏转。有三种基本类型的按要求滴液喷墨体系。一种类型有一个在一端上具有一个喷嘴的充满油墨的管道和一个在另一端附近产生压力脉冲的压电换能器。比较大尺寸的换能器妨碍了喷嘴的紧密配置，这可能限制印刷质量。换能器的物理限制导致了低的油墨滴下速率和慢的印刷速度。低的油墨滴下速率也降低了滴下速率变化和定向性的容差。第二种类型的按要求滴液喷墨体系被称之为热喷墨或气泡喷墨(bubblejet)印刷机。主要元件是一个在一端具有一个喷嘴的充满油墨的管道和一个在喷嘴附近的热生成电阻。印刷信号在每个油墨通道内的电阻层中形成电流脉冲，使得油墨在很近的附近位置蒸发，形成气泡。由于气泡膨胀，在通道中的一些油墨通过喷嘴作为被推动的微液滴喷出。热或气泡喷墨印刷机产生高速微液滴并允许喷嘴的间隔非常紧密，这导致高的印刷质量。第三种类型的按要求滴液喷墨装置被称之为声喷墨(acoustic ink)印刷机。这种印刷机利用聚焦的声束，该声束是用通过由压电换能器生成平面声-->波照射球形棱镜形成的。聚焦的声束在液体的表面上施加压力，导致将小的微液滴喷射在欲成象物上。常规的用于喷墨印刷机的油墨通常含有着色剂，例如可溶于水或者含有水和可溶于水或可混溶于水的有机溶剂混合物的载色剂中的染料。可是，当其用于喷墨油墨时，染料有几个缺点。当暴露在湿气或水时，水溶性的或可溶于水和有机混合物中的染料可以再溶解和流动。当与毛毡标记笔(felt penmarker)接触时或当用手指擦抹时染料图象可能被檫脏并且被擦抹掉。染料也显示出差的光稳定性，包括荧光、日光和紫外光。由于溶剂蒸发和染料的溶解度、染料结晶和存在杂质的变化，含有可溶性染料的油墨也可显示出喷墨通道堵塞的现象。基于染料的油墨也可显示出差的热稳定性和化学稳定性，这会导致差的印刷质量。染料也可渗进或扩散进纸张的细孔，因此造成差的印刷质量和低光密度的图象。对于特定的含有染料的喷墨油墨可能需要特殊的纸张。此外，很多含于油墨中的染料可能是潜在的致变物。在喷墨油墨中颜料也已被用作着色剂，或者作为染料的代替物，或者与染料组合使用。在下面这些方面颜料提供了优于染料的性质，例如耐水性、耐光性、图象密度、热稳定性、氧化和化学稳定性、与其它着色剂的相容性、及与涂敷的/处理的和普通的纸张的相容性。另外，颜料通常是非致变的。在喷墨油墨中使用的颜料包括碳黑、钛白、钴蓝(CoO-Al2O3)和铬黄(PbCrO4)。在红外区吸收的碳黑可以用于条形码阅读。使用这类颜料的主要问题是分散性。颜料颗粒(例如碳黑)通常开始是块或聚集状态。然而，为了制备喷墨油墨，必须将碳黑分散并以该形式被稳定，因为分散的程度直接影响喷墨印刷的特性，例如喷射性、印刷质量、光密度等。另外，由于热或气泡型喷墨印刷机的喷嘴开口直径一般是约40-60微米，所以关键是确保喷墨油墨不阻塞或堵塞这些开口。因此，需要使颜料颗粒尽可能地小。优选地，将碳黑减小到单个聚集体。在存储期间小的颜料颗粒也较不易于沉降，因此进一步提供了碳黑分散的稳定性。从这些要求来看，常规的基于含水颜料的喷墨油墨通常含有含水的油墨载色剂、颜料、分散剂和防止油墨干燥或喷嘴阻塞的润湿剂。也可以包括其它的添加剂，例如生物杀伤剂、粘合剂、盐、干燥剂、渗透剂、表面活性剂等。分散剂是这样的材料，它能够用一部分分子粘合颜料，同时其它部分连-->接到溶剂上。分散剂一般涂覆颜料颗粒，然后吸引一载色剂涂层，这允许涂覆的颗粒分散在该载色剂中。因此由于由保护性的覆盖层引起的位阻或电位阻排斥力，颜料颗粒的结块和聚集降到最小。如本领域熟知的，制备基于颜料的喷墨油墨的常规步骤如下：首先，必须在溶剂和分散剂存在下，通过各种机械分散方法的任一种将颜料磨至小尺寸，这些机械分散方法包括液体喷射相互作用室、介质磨、球磨、辊式磨、高速线式磨碎机(speed line mill)、均化器和砂磨机。没有研磨步骤，分散剂是无效的。颜料分散液可以用载色剂进一步稀释以得到需要的浓度。最后，可以将一些附加的油墨组分，例如润湿剂、粘度控制添加剂、生物杀伤剂、杀菌剂、pH调节剂、抗腐蚀剂等加入到颜料分散液中。也可以用载色剂进行进一步的稀释。通过过滤和/或离心分离除去较大的颗粒也是必要的。关于含水油墨的性质、制备和使用的一般讨论见印刷手册，第五版(ThePrinting Manual，5th Ed.)，由Leach等人编辑(Chapman & Hall，1993)。因此，在充分将颜料分散在含水介质中方面花费了大量的时间和费用。下面讨论的专利中反映了使颜料分散容易和改进颜料分散的愿望。美国专利5184148公开了一种喷墨油墨，它包括含有酸性碳黑的含水液体介质和平均分子量在3000-30000范围内的水溶性树脂。该树脂起改进碳黑在该液体介质中的分散稳定性的作用。也可以包括其它的调节剂，例如表面活性剂、消泡剂、防腐剂、染料等。美国专利4597794公开了一种喷墨记录方法，它使用通过将颜料的细颗粒分散进含有既有亲水结构部分又有疏水结构部分的聚合物的含水分散载色剂中制备的油墨。该亲水部分构成主要具有可聚合乙烯基单体的聚合物，其中亲水部分(例如羧酸基团、磺酸基团和硫酸盐基团)已经包括进该乙烯基单体中了。亲水基团连接的单体的例子包括：苯乙烯和其衍生物、乙烯基萘和其衍生物、和C8-C18脂肪醇的α，β-乙烯不饱和羧酸盐。聚合物的疏水部分吸附于颜料上并且亲水部分从颜料面出来与水或另一个含水溶剂键合。这一机理产生了改进的颜料分散液。公开的油墨组合物也可以包括添加剂，例如表面活性剂、盐、树脂和染料。美国专利4530961公开了一种与带有聚丙烯酸的碱金属或铵的羧酸盐的亲水单体接枝的碳黑的含水分散液，它可以用于制造喷墨油墨。在水中用水溶的过氧化物处理该碳黑，和在过氧化后，加入水溶性的丙烯酸单体和更多-->的过氧化物。该方法导致了均匀的单体自由基聚合和接枝到碳黑上同时进行。该组合物也可以含有表面活性剂、润湿剂、染料或其它添加剂。美国专利5281261公开了一种油墨，它含有具有化学接枝或者吸附在其表面上的聚合乙烯基芳香盐的碳黑颗粒。由于碳黑和盐的芳香基团的类似的疏水性，盐可以容易地吸附在碳黑本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种含水喷墨油墨组合物，该组合物包括：含水载色剂和含有连接上至少一个有机基团的碳的改性碳产物；该有机基团包括：ａ）至少一个芳香基团和ｂ）至少一个离子基团、至少一个可离子化的基团、或离子基团和可离子化基团的混合物，其中有机基团的至少一个芳香基团是直接连接到所述碳上的。

【技术特征摘要】
US 1994-12-15 08/356,460;US 1994-12-15 08/356,6531.一种含水喷墨油墨组合物，该组合物包括：含水载色剂和含有连接上至少一个有机基团的碳的改性碳产物；该有机基团包括：a)至少一个芳香基团和b)至少一个离子基团、至少一个可离子化的基团、或离子基团和可离子化基团的混合物，其中有机基团的至少一个芳香基团是直接连接到所述碳上的。2.权利要求1的组合物，其中改性碳产物存在的量少于或等于喷墨油墨的20％(重量)。3.权利要求1的组合物，其中含水载色剂是水。4.权利要求1的组合物，其中含水载色剂是水和可与水混溶的溶剂。5.权利要求1的组合物，它还含有润湿剂。6.权利要求5的组合物，其中润湿剂是至少一种选自下面物质的化合物：甘醇、二甘醇、丙二醇、甘油、二丙二醇、聚甘醇、聚丙二醇、酰胺、醚、羧酸、酯、醇、有机硫化物、有机亚砜、砜、醇衍生物、卡必醇、丁基卡必醇、溶纤剂、醚衍生物、氨基醇和酮。7.权利要求1的组合物，它还含有粘合剂。8.权利要求1的组合物，它还含有染料。9.权利要求1的组合物，它还含有至少两种选自润湿剂、粘合剂、染料、生物杀伤剂、渗透剂和表面活性剂的添加剂。10.权利要求1的组合物，其中离子或可离子化的基团是羧酸或其盐。11.权利要求1的组合物，其中离子或可离子化的基团是磺酸或其盐。12.权利要求1的组合物，其中有机基团是磺基苯基或其盐。13.权利要求1的组合物，其中有机基团是对-磺基苯基或其盐。14.权利要求1的组合物，其中有机基团是对-C6H4SO3Na。15.权利要求1的组合物，其中有机基团是羧基苯基或其盐。16.权利要求1的组合物，其中离子或可离子化的基团是季铵盐。17.权利要求1的组合物，其中离子或可离子化的基团是氨磺酰基或其盐。18.权利要求1的组合物，其中离子或可离子化的基团为SO2NHCOR或其盐，其中R是C1-C12烷基或苯基。19.权利要求1的组合物，其中有机基团为对-C6H4SO2NH2。20.权利要求1的组合物，其中碳是碳黑、石墨、玻璃碳、细粉碎的碳、活性炭、活性炭黑或其混合物。21.权利要求20的组合物，其中碳是碳黑。22.一种含水喷墨油墨组合物，该组合物包括：含水载色剂和含有连接上至少一个有机基团的碳的改性碳产物；该有机基团包括：a)至少一个C1-C12烷基和b)至少一个离子基团、至少一个可离子化的基团、或离子基团和可离子化基团的混合物，其中有机基团的至少一个烷基是直接连接到所述碳上的。23.权利要求22的组合物，其中离子或可离子化的基团是乙烷磺酸或其盐。24.权...

【专利技术属性】
技术研发人员：詹姆斯A贝尔蒙特，约瑟夫E约翰逊，柯蒂斯E亚当斯，
申请(专利权)人：卡伯特公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]