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CN1175064C - 喷墨打印机油墨 - Google Patents

喷墨打印机油墨 Download PDF

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CN1175064C CNB998026042A CN99802604A CN1175064C CN 1175064 C CN1175064 C CN 1175064C CN B998026042 A CNB998026042 A CN B998026042A CN 99802604 A CN99802604 A CN 99802604A CN 1175064 C CN1175064 C CN 1175064C
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Abstract

提供一种以色料在冲淡剂中的非水分散体形式的喷墨打印机油墨，它含有色料分散剂并生产具有不可察觉气味的印刷品。冲淡剂包括高于50%体积的白油和分散剂，分散剂的用量为色料的至少20%重量并包括至少一种既具有长链脂族基又具有至少一个α，β-二羧酸部份的化合物，例如聚异丁烯琥珀酰亚胺。

Description

喷墨打印机油墨
本发明涉及喷墨打印机油墨，并且特别涉及包括在冲淡剂中的固体有机颜料分散体的这样的油墨。
在喷墨打印机中，流体油墨穿过印刷头中很小的喷咀在压力下且有时在高温下被迫送。在一类被称为“连续的”打印机中，连续地产生的油墨微滴通过充电区，在充电区中各别的微滴随信号接受电荷并被喷射到被印刷的基材上。然后微滴穿过电埸由于电量的变化而引起它们偏转，电量取决于电荷与电埸的强度。并不被要求在基材上形成印迹的微滴被通向旁路明沟。在这样的印刷机中使用的油墨必须是导电的。
在另一类被称为“按指令喷墨”(DOD)的打印机中，在印刷过程中油墨微滴仅在需要之时从印刷头的喷咀中被喷射出。按指令喷墨的打印机能够利用静电促进喷墨或由压力脉冲驱动喷射的微滴程序。在后一种的DOD打印机中，每一油墨微滴是通过压力脉冲而从喷咀被喷射出的，而压力脉冲是例如，通过使用压电驱动器对在供应喷咀的油墨沟道中油墨的作用而引起的或通过随热信号产生的蒸汽泡而引起的。
就适用于现代喷墨打印机、特别是DOD打印机的分散体形式的油墨而言，必须符合许多基本准则。它必须是稳定的以致在油墨的贮存期间或打印机的喷墨头中不会发生相分离或沉降；它必须具有充分低的粘度以致从印刷头喷油墨的能量需求是可以接受的；它必须从印刷头以均匀尺寸的单独微滴形式被恒定地喷射出并必须快速地在基材上干燥以产生合格的色彩密度的印刷小点和很明显的有规则的外形。为了符合这些准则要求油墨必须具有处于某些规定范围内的粘度、表面张力和蒸发速率。还重要的是油墨不会润湿喷墨咀的表面，因为这样就无需频繁地清洁喷咀而影响长期操作。此性质的量度是油墨的后退弯液面粘度(thereceding meniscus velocity)(简称RMV)。
粘度、表面张力、蒸发速率和RMV的特性均为一种或两种油墨组合物中所用的冲淡剂和分散剂的功能。
分散体油墨通常被分成两组，一组是其中冲淡剂是水性的和另一组是其中冲淡剂是非水性的。水性油墨基本上是元气味的但具有某些缺点，特别是其干燥速率不像大部份非水性油墨那么快且印迹的水牢度不足。非水性油墨通常干燥快且获得具有水牢度的印迹；然而，由迄今为止所开发的非水性油墨组合物的印刷品常发出被某些使用者认为不愉快的气味。因此现存在对保持喷墨打印机所要求的诸性质，特别是必不可少的粘度、表面张力、蒸发速率、不润湿性和稳定性的无气味或基本上无气味的非水性油墨组合物的需求。具体说：
使用具有CP 4/40测量系统的Bohlin CS流变仪在25℃测定的粘度为不大于35mPa·S；优选为不大于15mPa·S；更优选为不大于12mPa·S；
25℃的表面张力为22-36mN·m，更优选为24-32mN·m；
沸点为不高于200℃；
按WO97/15633中所述测定的RMV为至少1.0mm·sec-1，更优选为至少10m·sec-1；和
稳定性是这样的，以致使油墨在70℃下经六周老化后粘度变化为不大于50％和优选为不大于20％、更优选为不大于10％，且通过对被保持在刮铲上的老化油墨颗粒的观察，证明所说的油墨没有出现明显的相分离，该刮铲已被插入到含老化油墨的管形瓶中并沿瓶底磨擦然后拔出供检查用。
WO95/01404介绍一种包含具有电阻至少为109欧姆-厘米的液体、不溶的标记粒子和粒子充电剂的喷墨打印油墨。该油墨被设计用于WO93/11866中所述的打印机。这是一种具有在其上连续地流动油墨的三角形板的打印机。电荷被施加到油墨以对颜料粒子充电，颜料粒子被静电喷射到印刷介质上，大部份溶剂残留在板上。该打印机具有无喷咀的板，并且由于油墨连续地在板上流动而对油墨的分散体要求不如对在惯用喷墨打印的油墨分散体的要求那么严格。琥珀酰亚胺在许多这类化合物中被推荐作为粒子充电剂，但是并未提议琥珀酰亚胺可起粒子分散剂的作用。
根据本发明，提供一种具有25℃时粘度为不大于35mPa·S、包含粒子有机颜料在冲淡剂中的分散体并含有一种用于粒子有机颜料的分散剂的喷墨打印机油墨组合物，其特征在于冲淡剂包含高于50％体积的白油和该油墨组合物包括至少一种分散剂，而所说的分散剂包含至少一种既具有C36的脂族基又具有至少一种α，β-二羧酸亚胺部份的化合物，所说的至少一种分散剂是以有机颜料重量的至少20％的量存在的，其中有机颜料是在染料索引中被称为有机颜料的非炭黑色料。
适用于本发明的白油含有少于5％重量的芳香族化合物。最好，白油无或基本上无芳香族的成分；也就是说，它不含高于1％的芳香族化合物。工业级白油是适用的而医药级和食品级白油被优选。除了白油冲淡剂还可以含至少一种的其它的液体组分，条件是白油形成为冲淡剂体积的主要部份且冲淡剂仍保持单一相。于是，水，如果存在的话，其量必须是能与其它组分或冲淡剂的组分混溶或溶解其中的。可以被包括在与白油的混合物中的其它组分的例子是另外的有机液体，只要它们不会影响颜色、气味和/或稳定性的都行。尽管包含这样的另外有机液体并不是必须的，但是在某些情况中包含至少一种极性有机液体来增高稳定性或许是理想的。液体脂肪酸酯成为被优选使用的这类液体。能被使用的脂肪酸酯的量取决于其本性与诸性质，例如，挥发性，并取决于配方中其他组分的选择，但是其量高达20％体积一般被认为是可以接受的。在某些配方中甚至更高量也是有用的。
此处所使用的术语“有机颜料”意指那些在染料索引中被称为有机颜料的非炭黑色料。
适用的颜料的例子包括那些处在具有下列CI分类范围中颜料：
颜色 CI值
绿 PG 7和36
橙黄 PO 5、36、38、43、51、60、62、64、66、67和73
红 PR112、149、170、178、179、185、187、188、207、208、214、220、224、242、251、255、260和264
品红/紫 PV19、23、31、37和PR122、181和185
黄 PY17，120，168，175，179，180，181和185
兰 PB15
具体颜料的例子包括IRGALITE兰GLVO，MONASTRAL兰FGX，IRGALITE兰GLSM，IRGALITE兰GLNF，HELIOGEN兰L7101F，LUTETIA花青ENJ，HELIOGEN兰L6700F，MONASTRAL绿GNX-C，MONASTRAL GBX，MONASTRAL GLX，MONASTRAL 6Y，IRGAZIN DPP橙黄RA，NOVAPERM橙黄HSG70，NOVAPERM橙黄HL，MONOLITE橙黄2R，NOVAPERM红HFG，HOSTAPERM橙黄HGL，PALIOGEN橙黄L2640，SICOFAST橙黄2953，IRGAZIN橙黄3GL，CHROMOPTHAL橙黄GP，HOSTAPERM橙黄GR，PV胭脂红HF4C，NOVAPERM红F3RK 70，MONOLITE红BR，IRGAZIN DPP玉红TR，IRGAZIN DPP猩红EK，RT-390-D猩红，RT-280-D红，FORTHBRITE红JSM，NOVAPERM红HF4B，NOVAPER M红HF3S，NOVAPERM红HF2B，VYNAMON红3BFW，CHROMOPTHAL红G，VYNAMON猩红3Y，PALIOGEN红L3585，NOVAPERM红BL，PALIOG-EN红3880 HD，HOSTAPERM红P2GL，HOSTAPERM红P3GL，HOSTAPERM红E5B02，SICOFAST红L3550，SUNFAST品红122，SUNFAST红122，SUNFAST紫19 228-0594，SUNFAST紫19228-1220，CINQUASTA紫RT-791-D，紫R NRT-201-D，红B NRT-796-D，紫R RT-101-D，MONOLITE紫31，SUNFAST品红22，品红RT-243-D，品红RT 355-D，红B RT-195-D，CINQUASIA品红RT-385-D，MONOLITE紫R，MICROSOL紫R，CHROMOPTHAL紫B，ORACET桃红RF，FANAL桃红D4830，IRGALITE黄2GP，IRGALITE黄WGP，PV坚牢黄HG，PV坚牢黄H3R，HOSTAPERM黄H6G，PV坚牢黄，PALIOTOL黄D1155，PALIOTOL黄D0960，NOVAPERM黄4G和IRAGAZIN黄3R。
如果需要时，可以使用有机颜料混合物，包括颜料混合物和一种或多种染料与一种或多种颜料的混合物。
在本发明的一个优选的实施方案中，选择有机颜料以在六铬体系中得到广范围的颜色与色调。
被使用的有机颜料量取决于有机颜料的选择和在印刷品中由油墨形成的所需的颜色强度，但是通常为油墨组合物重量的2-20％，更优选为重量的4-15％。
迄今为止主要用于稳定非水性冲淡剂中的有机颜料分散体的分散剂体系并不适用于本发明中的油墨，因为含有这些分散剂体系的油墨常常具有令人不能接受的气味。然而，根据本发明，现已发现此问题可以通过使用作为分散剂的至少一种既含有C36的脂族基又具有α，β-二羧酸酰亚胺部份的化合物来解决。在本申请文件中术语脂族基意指烷基或链烯基。该链烯基可以含有一个或多个的不饱和碳-碳基。该基可以包括烯烃或烯烃混合物的聚合物或低聚物，例如，聚异丁烯、聚丁二烯或乙烯/丙烯共聚物。优选的链长度似乎取决于聚烯烃的本性。就聚异丁烯而言，分子量优选为700-5000。就乙烯/丙烯共聚物而言，优选更高的分子量。
在一优选的实施方案中，α，β-二羧酸酰亚胺部份为环状，例如二羧酸酰亚胺，例如琥珀酰亚胺。所说的部份可被直接连接到或通过中间原子或基团被间接地连接到至少C36的脂族基上。含这些部份的化合物可以通过例如将α，β-烯键式不饱和二羧酸酰亚胺接枝到具有想望链长度的烯烃聚合物或共聚物上来获得。
在一优选的实施方案中，该化合物选自至少C36烷基或链烯基的酰亚胺诸如聚链烯基琥珀酰亚胺。这样的化合物是可获得的，例如，通过将α，β-烯键式不饱和二羧酸酐、一般为马来酸酐接枝到聚烯烃例如聚异丁烯或乙烯/丙烯共聚物上，并使产物与单-或多-胺反应形成N-取代的琥珀酰亚胺。现已发现含至少一个氨基氮原子的化合物是特别适用的。适用的化合物之例子是那些以商品名OLOA由Chevron销售的那些化合物，例如OLOA 1200；某些以商品名SAP由Shell销售的产品，例如SAP 220 TP，SAP 230 TP和SAP 285；由Lubrizol以代号2153和2155销售的材料；以及由埃克森以商品名Paranox销售的材料，例如Paranox 105。
考虑到具有胺基的化合物的具有已知的明显气味倾向，以及通常显示被许多人认为是不愉快的气味，令人意想不到的发现，使用这些化合物作为分散剂的本发明的油墨是基本上没有气味的。
在另一优选的实施方案中，一种或多种的既具有至少一个C36的脂族基又具有至少一个的α，β-二羧酸酰亚胺部份的化合物可作为分散剂而与至少一种酸酐一起使用，因为这可以导致增高油墨组合物的稳定性。如果有机颜料包括具有碱性反应的组分，例如，在许多黑色与青色颜料的情况中，这是特别有好处的。
在此实施方案中，酸酐是至少一种既有至少一个C36的脂族基又具有至少一个α，β-二羧酸部份的化合物，例如，由琥珀酸酐衍生的化合物。这样的化合物是可以通过，例如，将α，β-烯键式不饱和二羧酸酐如马来酸酐接枝到聚烯烃例如聚异丁烯、聚丁二烯、或乙烯/丙烯共聚物上来获得。所说的接枝产物可以含一个或多于一个被连接到聚烯烃主链的酸酐基。适用化合物的例子是从Revertex化学公司购得到的Lithene N4-5000-3.5MA。
在另一本发明的优选实施方案中，至少一种如上所规定的分散剂化合物还含有硼，因为它的存在似乎能提高油墨的稳定性和/或RMV。适用材料的例子是埃克森的Paranox 106和Paranox 1273。在有机颜料为具有碱性反应的颜料例如在许多黑色和青色颜料的埸合，含硼材料的使用是特别有好处的。
现已发现，对于任何给定的有机颜料来说，使用某些上述的分散剂比使用其他分散剂能取得更好的结果，因此分散剂的选择(或在使用多种分散剂时多于一种的分散剂的选择)在某种程度上可能取决于有机颜料的选择。改变冲淡剂的组合物还可以对油墨的包括稳定性的一种或多种性质产生影响，因此对分散剂的性质和/或浓度可以作必要的调整。
所需分散剂的量取决于所用的粒状分散剂和有机颜料的选择。然而，低于有机颜料重量20％的分散剂是难于或不可能获得具有本发明配方的稳定的分散体的。所使用的分散剂之量优选为有机颜料重量的20-150％，更优选为有机颜料重量的40-100％。
本发明油墨组合物的稳定性在许多情况下取决于有机颜料的性质，且现巳发现，在许多这样的情况下，通过包含另外的分散剂和/或分散剂增效剂可以提高稳定性。在上述规定的试验中，在70℃下贮存至少12周后所显示粘度的提高不大于50％和没有明显出现相分离的意义上说，该组合物仍然稳定，这样做是可取的。
除了冲淡剂、分散剂和有机颜料外，在本发明组合物中还可以包括通常在喷墨印刷油墨组合物中所含的其他组分，例如分散剂增效剂和粘度改进剂。这样的分散剂增效剂的例子是由Zeneca Colours以商品名Solsperse销售的那些产品。粘度改进剂的例子是Indopol L-100、从Amoco购到的聚异丁烯和长链烷基醇例如Novol、从Croda购得的油醇。
现已对本发明作了说明，但是本发明无论如何并不限于下列的实施例，在这些实施例中除了另有指出者外，所有的份数均为重量份。在这些实施例中所述的油墨是以下列方式制备的。由分散剂、颜料和少量冲淡剂形成初始分散体，然后将如此得到的分散体通过添加另外的冲淡剂将颜料浓度下降到所需的水平。在下列实施例中所述的所有的油墨组合物均具有25℃粘度为35mPa.s或以下、沸点为高于200℃和RMV至少为1.0mm.sec-1，并能容易地从EP-A-0277703和EP-A-0278590中所述的那类128沟道按指令喷墨的Piezo喷墨印刷头中喷出，在普通纸上产生良好色彩密度的印刷品，而无须对纸的表面进行改进。由这些油墨得到的印刷品没有出现可察觉的气味。
                           实施例1-3
制备三种具有下列组成的黑色油墨：
    实施例     1     2     3
    Hostaperm红E5B02     5
    Fanal桃红     5
    Paliotol黄D1155     5
OLOA1200 3 2.25 2
    Estisol 312     4     8     0
Lytol 88 84.75 93
Estisol 312是一种得自英国Barnet的Haltermann Ltd。的饱和椰子脂肪酸酯的混合物。
所有这三种油墨组合物在70℃下至少在6周后是稳定的
                           实施例4
制备一种具有下列组成的油墨(份数以重量表示)：
  Irgalite兰GLVO  5
  OLSPERSE  5000  0.5
  OLOA 1200  2.9
  Lithene N4-5000-3.5MA  0.8
  Lytol  90.8
Solsperse 5000是一种得自Zeneca Colours的取代酞菁铵型分散剂增效剂。
该油墨在70℃下放置6周后在粘度上未显示重大的变化。当Lithene的量加倍而达到1.6份时没有观察到比使用0.8份Lithene所得到的油墨有重大的改进。
                       实施例5-21
下列配方是本发明的喷墨打印油墨的另外的一些实施例。
其中：
分散剂：
A＝OLOA 1200
B＝Lythene N45000-3.5MA
C＝Lubrizol 2153
D＝Lubrizol 2155
E＝SAP 210
F＝SAP 285
G＝Paranox 106
H＝Paranox 1273
J＝Paranox 105
分散剂增效剂：
K＝Solsperse 5000
L＝Solsperse 22000
M＝OLOA 219
    实施例号     5     6     7     8
    颜料
    Hostaperm红ESB02     9     5
    Cinquasia品红RT235-D
    Fanal桃红D4830     5
    Irgalite兰GLVO     0.1
    Paliotol黄D1155
    Sunfast紫19228022
    Forthbrite红JSM
    分散剂     A5.4     A2.25   A4     A0.08
    分散剂增效剂     M0.45     K0.01
    石油溶剂
    Klearol     30.15   77
    Lytol     55     72.75   15     99.81
    共溶剂
    Estisol 312     20
    添加剂
    Indopol L-100
    Novol
    Uravar FN5
    实施例号     9
    颜料
    Hostaperm红ESB02
    Cinquasia品红RT235-D
    Fanal桃红D4830
    Irgalite兰GLVO
    Paliotol黄D1155     5
    Sunfast紫19228022
    Forthbrite红JSM
    分散剂     A2.5
    分散剂增效剂     M0.05
    石油溶剂
    Klearol
    Lytol     77.45
    共溶剂
    Estisol 312
    添加剂
    Indopol L-100     15
    Novol
    Uravar FN5
    实施例号     10     11
    颜料
    Hostaperm红ESB02
    Cinquasia品红RT235-D
    Fanal桃红D4830
    Irgalite兰GLVO     5     5
    Paliotol黄D1155
    Sunfast紫19228022
    Forthbrite红JSM
    分散剂     E3     F2
    分散剂增效剂
    石油溶剂
    Klearol     62     68
    Lytol     30     25
    共溶剂
    Estisol 312
    添加剂
    Indopol L-100
    Novol
    Uravar FN5
    实施例号     12   13
    颜料
    Hostaperm红ESB02   9
    Cinquasia品红RT235-D
    Fanal桃红D4830     5
    Paliotol黄D1155
    Sunfast紫19228022
    Forthbrite红JSM
    分散剂     G1.75   G4.25
    分散剂增效剂
    石油溶剂
    Klearol   30
    Lytol     93.25   56.75
    共溶剂
    Estisol 312
    添加剂
    Indopol L-100
    Novol
    Uravar FN5
    实施例号     14   15     16     17
    颜料
    Hostaperm红ESB02
    Cinquasia品红RT235-D
    Fanal桃红D4830     5
    Irgalite兰GLVO     5   5
    Paliotol黄D1155
    Sunfast紫19228022
    Forthbrite红JSM     5
    分散剂     G3   G3     G2     H1.5
    分散剂增效剂     K0.25   K0.5
    石油溶剂
    Klearol     55     60
    Lytol     36.75   66.5     32.6     93.5
    共溶剂
    Estisol 312
    添加剂
    Indopol L-100
    Novol   25
    Uraver FN5     0.4
    实施例号     18     19     20
    颜料
    Hostaperm红ESB02     9
    Cinquasia品红RT235-D
    Fanal桃红D4830
    Irgalite兰GLVO     5
    Paliotol黄D1155     5
    Sunfast紫19228022
    Forthbrite红JSM
    分散剂     G4.25     A3     J2.5
    分散剂增效剂     L0.05     K0.5
    石油溶剂
    Klearol     5.85
    Lytol     80.9     71.95     92
    共溶剂
    Estisol 312
    添加剂
    Indopol L-100     20
    Novol
    Uravar FN5
                              实施例21
一种由以下配方形成的本发明的油墨：
    Forthrite红JSM   5份
    Paranox 106   1.25份
    Lytol   93.75份
在一重复的实验中，将Paranox 106的量减少到0.74份和将Lytol的量增加到94.26份，此时不可能获得稳定的分散体。

Claims (16)

1.一种具有25℃时粘度不大于35mPas、包含粒子有机颜料在冲淡剂中的分散体并含有一种用于有机颜料的分散剂的喷墨打印机油墨，其特征在于冲淡剂包含高于50％体积的白油和该油墨组合物包括至少一种分散剂，而所说的分散剂包含至少一种具有至少C36的烷基或至少C36的含至少一个不饱和碳-碳键的链烯基和至少一个α，β-二羧酸二酰亚胺部分的化合物，所说的至少一种分散剂是以有机颜料重量的至少20％的量存在的，其中所说的有机颜料是染料索引中所说的非炭黑色料的有机颜料。
2.如权利要求1的喷墨打印机油墨，其特征在于所说的化合物是通过一种包括将α，β-烯键式不饱和二羧酸酰亚胺接枝到烯烃聚合物或共聚物上的步骤的方法而获得的。
3.如权利要求1或2的喷墨打印机油墨，其特征在于所说的烯烃聚合物是聚丁二烯、聚异丁烯或乙烯/丙烯共聚物。
4.如权利要求1或2的喷墨打印机油墨，其特征在于所说的α，β-二羧酸部分是环状的。
5.如权利要求1或2的喷墨打印机油墨，其特征在于所说的化合物选自聚链烯基琥珀酰亚胺。
6.如权利要求5的喷墨打印机油墨，其特征在于所说的化合物是通过聚异丁烯接枝的马来酸酐与胺反应而得到的N-取代的琥珀酰亚胺。
7.如权利要求6的喷墨打印机油墨，其特征在于所说的N-取代的琥珀酰亚胺含有至少一个氨基氮原子。
8.如权利要求5的喷墨打印机油墨，其特征在于所说的化合物含有硼。
9.如权利要求1或2的喷墨打印机油墨，其特征在于所说的分散剂包括至少一种其中所说的至少一个α，β-二羧酸部分是二酰亚胺的化合物。
10.如权利要求9的喷墨打印机油墨，其特征在于所说的化合物为含至少一个酐基的化合物，它是以高达有机颜料重量的50％的量存在的。
11.如权利要求9的喷墨打印机油墨，其特征在于所说的有机颜料包括含碱性基团的组分。
12.如权利要求11的喷墨打印机油墨，其特征在于所说的有机颜料组分选自黑色和青色颜料。
13.如权利要求1或2的喷墨打印机油墨，其特征在于所说的分散剂是以有机颜料重量的20-150％的量存在的。
14.如权利要求1或2的喷墨打印机油墨，其特征在于所说的冲淡剂包括至少一种极性有机化合物。
15.如权利要求1或2的喷墨打印机油墨，其特征在于所说的冲淡剂包括至少一种选自脂肪酸酯和长链醇的化合物。
16.如权利要求9的喷墨打印机油墨，其特征在于所说的二酰亚胺是N-取代的二酰亚胺。
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