具有自分散颜料的喷墨油墨制造技术

在此公开一种用于喷墨打印的油墨组合物。所述油墨组合物包括具有碱金属抗衡离子的自分散的碳黑颜料、聚氨酯和水性载体。所述水性载体包括水、至少一种水溶性有机溶剂和至少一种表面活性剂。在一个实施方式中，所述水性载体进一步包括具有极性头基和C8-C18烃尾部的添加剂。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】具有自分散颜料的喷墨油墨
技术介绍
喷墨打印是无接触印刷工艺，其中油墨液滴从配备有打印头喷嘴的油墨笔喷射至媒介基底(例如纸张)上以形成图像。喷墨油墨可为染料类的或顔料类的且根据ー些必需的性质比如顔色、喷射性能、干燥时间、长期储存稳定性、开盖时间(打印头可开盖放置或闲置且仍然可适当地喷射油墨墨滴的时间段)等进行表征。具体实施例方式颜料类油墨因为其很多优点比如优异的色強度、耐水性等而越来越多地用于油墨打印机中。然而，因为颜料为悬浮(分散)在油墨载剂(或液体载体)中的着色剂颗粒，所以它们在一段很长的时间的不使用后趋于沉淀。这种颜料沉淀引起油墨笔底端的喷嘴的阻塞，导致不及最佳的打印性能，例如具有不及最佳高度的打印边界条纹(print swath)。如果该 沉淀不是很严重的，可通过打印机中的笔保养的连续步骤而恢复喷嘴。加盖恢复(cappedrecovery)是指在闲置后的恢复过程，而喷嘴在闲置的过程中保持盖上。在恢复中的困难程度与在加盖储存一段很长的时间后所需要的笔保养的次数有夫。在此公开了用于喷墨打印的新型颜料类油墨组合物，包括具有碱金属抗衡离子的自分散碳黑颜料、聚氨酯和水性载体。除了比如一段很长时间的可靠打印、高耐久性、高光密度、良好的边缘清晰度和色彩间扩散的減少的其它的益处以外，这种新型油墨组合物中成分的独特组合还产生优异的加盖恢复性能。此外，这种新型油墨组合物不需要在喷墨打印中常见的用于实现良好打印质量的具有固定剂的印底色(即固定剂溶液在分配到油墨之前分配到打印媒介上)。_4] 自分散的碳黑颜料未加工的颜料是不溶的且在油墨液体载体内通常是不分散的，则必须处理以形成稳定的分散体。往往需要分散剂以制造顔料的稳定分散体。然而，分散剂的使用増加了颜料分散体的粘度。如果用在喷墨油墨中的话这种粘度的增加是个问题，因为喷墨油墨具有粘度限度。根据本公开，在并入油墨配方之前以通过自分散来稳定碳黑颜料以分散在水性载剂中。自分散的颜料是指具有已被允许在水性环境内不加入単独的分散剂而稳定分散的亲水性且赋予分散性的基团化学改性的表面并颜料颗粒。顔料着色剂比如碳黑的自分散可通过许多方法实现，包括但不限于被臭氧氧化(例如在美国专利6852156中公开的)、或与次氯酸盐的水溶液反应、或通过重氮偶合反应连接携带羧基的芳族化合物(例如在美国专利5851280中公开的)。在更优选的实施方式中，基于油墨组合物的总重量，新型油墨组合物包括约I.0wt%至约6. 0wt%,更优选2. 5wt%至3. 5wt%的自分散的碳类颜料。抗衡离子通常通过颜料表面的电荷稳定颜料分散体内的顔料。当分散的顔料被负电荷稳定吋，抗衡离子可为ー价阳离子。抗衡离子为具有与自分散的颜料颗粒表面存在的离子基团相反的电荷且为分散体提供电中性的离子。适合用于该新型油墨组合物的抗衡离子包括碱金属抗衡离子比如锂(Li+)、钠(Na+)或钾(K+)。可在制造自分散的碳黑颜料分散体时制备包括碱金属抗衡离子的分散体。例如，当通过臭氧氧化而制造顔料分散体吋，LiOH, NaOH或KOH可抑制该反应以制造分散体，其中抗衡离子分别为锂(Li+)、钠(Na+)或钾(K+)。也在制造顔料分散体后改变抗衡离子，例如，通过使用期望的抗衡离子的盐渗滤该分散体。已经发现在一些实施方式中，与具有锂(Li+)抗衡离子的顔料油墨相比，具有钾(K+)抗衡离子的顔料油墨在一段很长的时间(12周或更多)内产生优异的加盖恢复。新型油墨组合物中抗衡离子优选的级别在800 1800ppm(百万分率)范围内，更优选1000 1300ppm，该范围通过电感耦合等离子体发射光谱分析仪(ICP-OES)例如Perkin Elmer 3000DV ICP-0ES测量。ICP-0ES分析的过程在以下说明。通过ICP-OES测定油墨和染料内的金属过程 将约O. ImL(毫升)的油墨样品分散在立式15-mL聚丙烯离心管内。油墨重量记录为O. OOOlg和使用去离子(DI)水使得样品为大约IOmL体积,称重并记录重量。用至少两个检验标准等级测量样品浓度。将锗用作内标物以证明样品基体和测量标准之间的任何不同。根据元素浓度监控具有不同灵敏度的不同波长。报导的数值为三个连续重复测量的平均并进行稀释校正。检验极限值为已在这种方法规定的条件下使用可接受的精密度和准确度确定的分析物的最小浓度。聚氨酯将聚氨酯粘合剂加入至顔料油墨以便为打印图像提供耐久性。除了ニ醇组分和ニ异氰酸酯组分以外，聚氨酯聚合物还包含带酸的单体组分。后者用于通过静电稳定赋予聚合物胶体稳定性。已发现许多聚氨酯是有用的。然而，优选那些具有6000至500，000AMU范围(原子质量单位或克每摩尔)的分子量和30至75mgK0H/g聚合物的酸值的聚氨酷。酸值定义为需要中和Igram干重的聚合物的氢氧化钾的毫克重量。在优选的实施方式中，基于油墨组合物的总重量，油墨组合物中聚氨酯的含量在约O. lwt%至约3. 0wt%的范围内，优选 O. 5wt% 至 I. 5wt%0水件载体如文中所使用的，“水性载体”是指用于将颜料运送至打印媒介比如纸张的液体组合物。新型油墨组合物的水性载体由水、ー种或更多种水溶性有机溶剂、ー种或更多种表面活性剂组成。有机溶剂可选自由2-吡咯烷酮(2P)、1-(2_羟こ基)-2-吡咯烷酮(2HE2P)、聚氧こ基甘油醚(LEG-I)、1，3-双(2 -轻こ基)_ 5，5- ニ甲基こ内酰脲(Dantocol DHE)和它们的组合组成的组中。合适的表面活性剂包括こ氧基化的こ炔ニ醇比如可从AirProducts and Chemicals, Inc.得到的Suriynol 465,憐酸酯表面活性剂比如来自CrodaInc.的 Crodafo s N3 (oleth-3 憐酸酷)或 Crodaf os NlO (oleth-10 憐酸酷)。在优选的实施方式中，基于油墨组合物的总重量，水性油墨载体包含5 14wt%2P、0 5wt%2HE2P、O 3wt%LEG-l和7 10wt% Dantocol DHE。已发现在该范围内制造的油墨提供包括良好的开盖性能的最佳的有益效果。文中使用的术语“开盖”是指长时间暴露在空气中时，喷墨油墨易于从打印头喷射的能力。将在打印机喷嘴可能由于凝结或阻塞不再适当地喷射前油墨打印头可开盖放置的时间段测量为油墨开盖时间。如果喷嘴已阻塞，从喷嘴孔喷射的墨滴会方向错误，这会对印刷质量产生不利影响。喷嘴孔也可能完全堵塞，使得墨滴不能通过受影响的喷嘴。通常在短时间段和长时间段内测量喷墨油墨的开盖时间。短时间的开盖通常决定了打印头在墨滴质量降低至低于由新开盖打印头获得的质量时能开盖多久。这种由于开盖导致墨滴质量降低会引起多种印刷图像缺陷。为了抵消开盖作用，打印机保养程序通常要求闲置的喷嘴定期向废弃物容器(痰盂)内喷射以避免印刷缺陷。为了实现良好的印刷图像质量，在保持或改善呑吐量和节约油墨的同时，希望使短时间开盖保持尽可能长，并使用尽可能少的喷射以使喷嘴保持新鮮。另ー方面，长时间开盖决定了打印头在喷嘴不再能由打印机保养程序很快地恢复之前能在开盖状态下保存多久。特别地，它决定了打印头的特性，比如储存稳定性。长时间的开盖对油墨是理想的，使得在打印头仍能通本文档来自技高网...

【技术保护点】

【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：S·瓦苏德范，理查德·麦克马纳斯，P·维克拉玛纳雅克，
申请(专利权)人：惠普发展公司，有限责任合伙企业，
类型：发明
国别省市：