水性墨、墨盒和喷墨记录方法技术

本发明专利技术涉及水性墨、墨盒和喷墨记录方法。水性墨包含氧化钛颗粒、聚(丙烯酸)和钾离子，其中氧化钛颗粒包含其表面的至少一部分包覆有氧化铝和二氧化硅的氧化钛，并且以质量比计聚(丙烯酸)含量为氧化铝含量的0.05倍以上且0.40倍以下。0.40倍以下。0.40倍以下。

【技术实现步骤摘要】
水性墨、墨盒和喷墨记录方法


[0001]本公开涉及水性墨、墨盒和喷墨记录方法。

技术介绍

[0002]近年来，喷墨记录设备已经广泛用于利用如纸和树脂膜等记录介质输出广告和展示物。例如，为了即使在透明记录介质上也表现出鲜明的彩色图像，将白色墨与黑色墨和基本色的墨(以下，有时将它们统称为“彩色墨”)组合使用。具体而言，采用如下记录方法：其中在透明记录介质的包括要记录图像的区域的部分上预先施加白色墨，以进行底涂处理，并且在其上施加彩色墨，或者以相反的顺序施加各墨(所谓的反印刷(back printing))。
[0003]氧化钛广泛用作白色墨的着色材料，因为其成本低并且白色墨所需的如白度和掩盖性等特性优异。为了将氧化钛稳定地分散在水性墨中，需要分散剂。然而，作为金属氧化物的氧化钛具有比用于其它颜色的墨的着色材料更高的比重。因此，存在即使当使用分散剂时也不能充分抑制沉降的缺点。在这种情况下，重点放在即使氧化钛一旦沉降但氧化钛也再次分散的沉降恢复性，以及使通过干燥颜料而形成的固着物溶解的固着恢复性(sticking recovery property)。
[0004]迄今为止，已经研究了通过墨的各组分来获得颜料的沉降恢复性和墨的固着恢复性的方法。例如，PCT日文翻译专利公开No.2017
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521348公开了一种其中通过用二氧化硅对氧化钛颗粒表面处理，然后，进一步用硅烷偶联剂对氧化钛颗粒表面处理并且干燥所得氧化钛颗粒而使硅烷偶联剂的一部分与氧化钛颗粒的表面共价结合的干燥二氧化钛产品的生产方法。PCT日文翻译专利公开No.2021
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512077公开了一种墨组合物，其包含已经用二氧化硅和氧化铝进行了表面处理的氧化钛、(甲基)丙烯酸均聚物或其盐和流变改性剂。日本专利公开No.2019
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44069公开了一种墨组合物，其包括包含具有第一电荷的粉末、具有不同于第一电荷的第二电荷的离子聚合物、和具有第一电荷的多价离子的颜料。

技术实现思路

[0005]本专利技术人对使用PCT日文翻译专利公开No.2017
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521348中公开的干燥二氧化钛制备的水性墨和使用PCT日文翻译专利公开No.2021
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512077和日本专利公开No.2019
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44069中公开的墨组合物制备的水性墨的颜料的沉降恢复性和墨的固着恢复性进行了研究。结果，发现对于即使在假设更苛刻的环境变化下也需要良好的性能的现状，颜料的沉降恢复性和墨的固着恢复性不充分，因此，存在性能改善的余地，以使用户顺利使用墨。
[0006]因此，本公开提供一种用于喷墨记录并且具有优异的颜料的沉降恢复性和墨的固着恢复性的含氧化钛的水性墨，容纳该水性墨的墨盒，和喷墨记录方法。
[0007]本公开的一个方面旨在提供一种喷墨记录用水性墨，该水性墨包含氧化钛颗粒、聚(丙烯酸)和钾离子，其中氧化钛颗粒包含其表面的至少一部分包覆有氧化铝和二氧化硅的氧化钛，以质量比计水性墨中包含的聚(丙烯酸)的量为氧化钛颗粒中包含的氧化铝的量的0.05倍以上且0.40倍以下。
[0008]参照附图，从以下示例性实施方案的描述，本专利技术的进一步特征将变得显而易见。
附图说明
[0009]图1为示意性示出本专利技术的墨盒的示例性实施方案的截面图。
[0010]图2A为示意性示出根据本专利技术的喷墨记录方法中使用的喷墨记录设备的主要部分的实例的立体图，和图2B为示意性示出根据本专利技术的喷墨记录方法中使用的头盒的实例的立体图。
具体实施方式
[0011]以下将参照优选的示例性实施方案更详细地描述本专利技术。在本专利技术的实施方案中，当化合物为盐时，盐以离解成离子的状态存在于墨中，但是为方便起见将其表示为“墨包含盐”。氧化钛和氧化钛颗粒可以简称为“颜料”。喷墨记录用水性墨可以简称为“墨”。除非另有说明，否则物理特性值均为室温(25℃)下的值。
[0012]如氧化钛等无机氧化物在水性墨中与水系介质中所包含的水分子反应以在无机氧化物的表面上形成羟基(以下，有时称为“表面羟基”)。为此，在喷墨记录用水性墨中，为了在利用形成的表面羟基的同时进一步改善墨的贮存稳定性，通常以用如氧化铝或二氧化硅等不同的无机氧化物对无机氧化物进行表面处理的状态使用无机氧化物。氧化钛颗粒的表面羟基具有与用于表面处理的无机化合物对应的无机氧化物固有的性质，并且作为酸强度的指标的等电点根据无机化合物的种类而不同。因此，尽管氧化钛本身为无机氧化物，但是氧化钛颗粒的表面表现出与用于表面处理的无机化合物对应的无机氧化物的性质，氧化钛颗粒的表面电荷强烈地依赖于水系介质的pH、表面处理剂的种类和表面处理剂的使用量。
[0013]本专利技术人对如何通过使用墨中包含的组分来改善颜料的沉降恢复性和墨的固着恢复性进行了研究。本专利技术人首先研究了颜料的沉降恢复性和墨的固着恢复性劣化的因素。通过墨中的分散剂来保持氧化钛颗粒之间的距离；然而，当氧化钛颗粒之间的距离变得更近时，氧化钛颗粒聚集而使这些性能劣化。发现通过氧化钛颗粒的表面电荷容易促进聚集。在作为喷墨记录用水性墨的通常液体性质的碱性条件下，氧化钛颗粒表面上的氧化铝和二氧化硅形成表面羟基。此外，源自氧化铝的表面羟基带正电荷，而源自二氧化硅的表面羟基带负电荷。因此，当二氧化钛颗粒之间的距离减小时，认为静电作用起到促进氧化钛颗粒的聚集的作用。
[0014]本专利技术人对向墨中添加材料以在抑制氧化钛颗粒的表面电荷的影响的同时提供颜料的沉降恢复性能和墨的固着恢复性进行了研究。结果，本专利技术人发现，通过使用以基于氧化钛颗粒和钾离子的特定质量比包含进行了特定表面处理的氧化钛颗粒、聚(丙烯酸)的水性墨，可以改善颜料的沉降恢复性能和墨的固着恢复性。
[0015]即，根据本公开的实施方案的墨具有以下特征：使用包含其表面至少部分包覆有氧化铝和二氧化硅的氧化钛的氧化钛颗粒。该墨进一步包含聚(丙烯酸)和钾离子。以质量比计聚丙烯酸的含量为包覆氧化钛颗粒的氧化铝的量的0.05倍以上且0.40倍以下。本专利技术人推测上述构成改善颜料的沉降恢复性和墨的固着恢复性的机理如下所述。
[0016]墨包含聚(丙烯酸)和钾离子。聚(丙烯酸)具有其中多个羧酸基团结合至烃链的分
子结构。钾离子在碱金属离子中具有大的离子半径和离子化倾向。墨中钾离子的存在促进聚(丙烯酸)的羧酸基团和氧化钛颗粒的表面羟基的离子化。离子化的羧酸基带负电，并且通过静电作用吸附至源自氧化铝的带正电的表面羟基。因此，可以消除氧化钛颗粒的正电荷，以抑制氧化钛颗粒的聚集。因此，当重新溶解干燥的墨时，羧酸基团或羟基可以容易地离子化和溶解，从而提供优异的墨的固着恢复性。当墨中不存在钾离子时，羧酸基团等的离子化没有得到促进，并且不发生与氧化钛颗粒的源自氧化铝的表面羟基的静电相互作用。另外，氧化钛表面的源自二氧化硅的羟基的离子化没有得到促进，氧化钛颗粒之间的静电排斥力也没有充分得到。因此，难以再溶解干燥的墨，无法获得墨的固着恢复性。
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种喷墨记录用水性墨，其包含：氧化钛颗粒；聚(丙烯酸)；和钾离子，其特征在于，所述氧化钛颗粒包含其表面的至少一部分包覆有氧化铝和二氧化硅的氧化钛，和以质量比计所述水性墨中包含的所述聚(丙烯酸)的量为所述氧化钛颗粒中包含的所述氧化铝的量的0.05倍以上且0.40倍以下。2.根据权利要求1所述的水性墨，其进一步包含不同于所述钾离子的一价阳离子，其中以质量比计所述钾离子的量大于不同于所述钾离子的一价阳离子的量。3.根据权利要求1所述的水性墨，其中以质量比计所述氧化钛颗粒中所述氧化铝的比例为所述氧化钛颗粒中所述二氧化硅的比例的0.50倍以上且1.00倍以下。4.根据权利要求1所述的水性墨，其中所述氧化钛颗粒中所述氧化钛的比例基于所述氧化钛颗粒的总质量为90.00质量％以上。5.根据权利要求1所述的水性墨，其中所述氧化钛颗粒中所述氧化钛的比例基于所述氧化钛颗粒的总质量为98.50质量％以下。6.根据权利要求1所述的水性墨，其中所述氧化钛颗粒中所述氧化铝的比例基于所述氧化钛颗粒的总质量为0.50质量％以上且4.00质量％以下。7.根据权利要求1所述的水性墨，其中所述氧化钛颗粒中所述二氧化硅的比例基于所述氧化钛颗粒的总质量为1.00质量％以上且4.00质量％以下。8.根据权利要求1所述的水性墨，其中，以质量比计所述氧化钛颗粒中铝元素的比例为所述氧化钛中硅元素的比例的0.57倍以上且1.13倍以下，所述比例通过电感耦合等离子体发射光谱法获得。9.根据权利要求1所述的水性墨，其中，所述氧化钛颗粒的基于体积的50％累积粒径为200nm以上且400nm以下。10.根据权利要求1所述的水性墨，其中所述水性墨中包含的所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：金子义之，真田幹雄，山下佳久，酒井淳一，山上英树，竹田翔一，
申请(专利权)人：佳能株式会社，
类型：发明
国别省市：