CN101275044B - 喷墨墨 - Google Patents
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Abstract
提供一种喷墨墨，其对喷嘴板的表面几乎是不可湿的，因此将其稳定地喷射并防止其污染图像。该喷墨墨为油性喷墨墨，其至少含有颜料、颜料分散剂和溶剂，该溶剂至少由酯溶剂组成，该喷墨墨进一步以相对于墨总量的1重量％以上，优选2至20重量％的量含有长链聚氨基酰胺与极性酸性酯的盐。该颜料分散剂优选为具有由多个聚酯侧链形成的梳状结构的聚酰胺类分散剂。优选该溶剂包含30至70重量％的非极性溶剂和70至30重量％的极性溶剂，具有6°至8°的α值的酯溶剂占整个溶剂的20重量％以上。
Description
技术领域
本发明涉及适用于喷墨记录***的油性墨，更具体地，涉及对喷嘴板的排斥性优良的喷墨墨。
背景技术
日本专利申请特开No.2003-261808公开了一种油性喷墨墨，其包括含60重量％以上极性有机溶剂的溶剂，该极性有机溶剂包含10重量％以上的酯溶剂，因此提高了该墨的贮存稳定性。
另外，日本专利申请特开No.2005-350563公开了一种墨，其包括含预定量的不饱和脂肪酸酯溶剂和烃类溶剂的溶剂，因此即使将该墨以填充于墨喷嘴的状态长时间放置直到将其用于喷射打印之后，该墨也几乎不引起在喷墨头的墨喷嘴中的堵塞。
然而，含有这类酯溶剂的墨是有问题的，因为该墨对于喷墨墨头的喷嘴板是过于可湿的，因此吸引至喷嘴板的墨滴落至纸上而污染打印的图像，或吸引至该板的墨阻止墨滴的喷射。
可以想到的是，向该墨加入添加剂以改变墨对喷嘴板的可湿性。然而，一般地，当降低墨的可湿性时，存在墨的颜料分散稳定性，即贮存稳定性降低的危险。因此，已考虑两者以彼此折衷。
[专利文献1]日本专利申请特开No.2003-261808。
[专利文献2]日本专利申请特开No.2005-350563。
发明内容
本发明的目的是提供喷墨墨，其对喷嘴板表面的可湿性降低，因此将其稳定地喷射并防止其污染图像。
作为为实现上述目的而深入研究的结果，本发明人已发现，通过向油性喷墨墨加入特定化合物，可以提高油性喷墨墨对喷嘴板表面的排斥性而不损害墨的贮存稳定性，该油性喷墨墨至少包括颜料、颜料分散剂和酯溶剂，并因此完成了本发明。
根据本发明，提供油性喷墨墨，其至少包括颜料、颜料分散剂和溶剂，其中所述溶剂包含酯溶剂，所述喷墨墨进一步包括长链聚氨基酰胺与极性酸性酯的盐，其量为相对于墨总量的1重量％以上，优选2至20重量％。
根据本发明的优选实施方案，将具有由多个由聚酯组成的侧链构成的梳状结构的聚酰胺类分散剂用作颜料分散剂。
根据本发明的另一优选实施方案，所述溶剂包括30至70重量％的非极性溶剂和70至30重量％的极性溶剂，其中，具有6°至8°的α值的酯溶剂占溶剂总量的20重量％以上。
根据本发明，至少含有颜料、颜料分散剂和酯溶剂的油性喷墨墨补充相对于墨总量预定量的长链聚氨基酰胺与极性酸性酯(acid ester)的盐。结果，墨在对喷嘴板表面的排斥性方面得到提高，而不损害墨的贮存稳定性，因此能够将其稳定地喷射并防止其污染图像。
附图说明
图1为截面的正视图，显示在实施例中对喷嘴板的可湿性的评价方法。
在该图中，数字1表示喷墨墨，2表示容器，3表示喷嘴板，4表示镊子。
具体实施方式
以下，将进一步详细地描述本发明。
根据本发明的喷墨墨至少包括颜料、颜料分散剂、溶剂和长链聚氨基酰胺与极性酸性酯的盐，如果需要，可进一步包括其它添加剂，例如树脂。
用于本发明的溶剂包括至少酯溶剂，除此之外，还可以包括除酯溶剂之外的极性溶剂和/或非极性溶剂。
酯溶剂包括例如月桂酸甲酯、月桂酸异丙酯、肉豆蔻酸异丙酯、棕榈酸异丙酯、棕榈酸异辛酯、棕榈酸己酯、棕榈酸异硬脂酯、异棕榈酸异辛酯、油酸甲酯、油酸乙酯、油酸异丙酯、油酸丁酯、油酸己酯、亚油酸甲酯、亚油酸异丁酯、亚油酸乙酯、硬脂酸丁酯、硬脂酸己酯、硬脂酸异辛酯、异硬脂酸异丙酯、新戊酸2-辛基十二烷酯(2-octyldodecyl pivalate)、大豆油脂肪酸甲酯、大豆油脂肪酸异丁酯、妥尔油甲酯(methyl tallol)、妥尔油异丁酯(isobutyl tallol)、己二酸二异丙酯、癸二酸二异丙酯、癸二酸二乙酯、单癸酸丙二醇酯、三羟甲基丙烷三-2-乙基己酸酯和三-2-乙基己酸丙三酯。这些酯溶剂可以单独使用或两种或更多种组合使用。
除酯溶剂之外的极性有机溶剂包括醇溶剂、高级脂肪酸溶剂和醚溶剂。这些极性有机溶剂可以单独使用或两种或更多种组合使用。当混合两种或更多种极性有机溶剂和/或混合极性有机溶剂与除该极性有机溶剂之外的溶剂时，选择它们以便形成单相。
具体地，该醇溶剂包括高级醇，例如异肉豆蔻醇、异棕榈醇、异硬脂醇和油醇。
该高级脂肪酸溶剂包括例如异壬酸、异肉豆蔻酸、十六烷酸、异棕榈酸、油酸和异硬脂酸。
该醚溶剂包括例如二甘醇单丁基醚、乙二醇单丁基醚、丙二醇单丁基醚和丙二醇二丁基醚。
用于本发明的溶剂优选包括30至70重量％的非极性溶剂和70至30重量％的极性溶剂。另外，优选酯溶剂，特别是具有6°至8°的α值的酯溶剂占溶剂总量的20重量％以上。这里，该酯溶剂属于极性溶剂。因此，具有6°至8°的α值的酯溶剂可占整个溶剂的20至70重量％。当该具有6°至8°的α值的酯溶剂占整个溶剂的70重量％时，该极性溶剂仅由具有6°至8°的α值的酯溶剂组成。当该具有6°至8°的α值的酯溶剂占整个溶剂的30重量％以上但低于70重量％时，该极性溶剂可仅由具有6°至8°的α值的酯溶剂组成，或可以组合使用其他极性溶剂。当该具有6°至8°的α值的酯溶剂占整个溶剂的20重量％以上但低于30重量％时，另一极性溶剂与该具有6°至8°的α值的酯溶剂组合使用，以便总的极性溶剂占整个溶剂的30至70重量％。当组合使用该具有6°至8°的α值的酯溶剂和另一极性溶剂时，后一溶剂优选为除酯溶剂之外的极性溶剂，并特别优选醇溶剂，以降低调色剂溶解性。
该具有6°至8°的α值的酯溶剂包括高级脂肪酸酯，例如棕榈酸异辛酯(α值7.28°)、棕榈酸己酯(α值7.77°)、异棕榈酸异辛酯(α值7.43°)、硬脂酸丁酯(α值7.77°)、硬脂酸己酯(α值7.13°)、硬脂酸异辛酯(α值6.71°)、油酸己酯(α值7.36°)和新戊酸2-辛基十二烷酯(α值7.28°)。在本说明书中，“高级”意指在分子中具有9个以上，优选12个以上的碳原子。优选的构成具有6°至8°的α值的酯溶剂的高级脂肪酸酯包括在分子中含22个以上但是32个以下碳原子的化合物。优选地，该酯溶剂具有7°至8°的α值，并更优选由选自由棕榈酸异辛酯、异棕榈酸异辛酯和新戊酸2-辛基十二烷酯组成的组中的至少一种组成。
该α值是指由tanα＝(无机值/有机值)确定的α值。这里，该“有机值”和该“无机值”基于用于由Atsushi Fujita提出的“有机概念图”中的概念，其中有机化合物的性质由以下两种因素分类：得自碳链的共价键的链的“有机性质”，和得自取代基(官能团)中静电性质影响的“无机性质”，每一种因素由化合物的结构决定并被转化成数值。该值α指示化合物的“有机性质”和“无机性质”之间的数量平衡。“有机概念图”的详细内容描述于“Systematic Qualitative Organic Analysis(Mixtures)”，Atsushi Fujita et al.，Kazama Shobo Co.，Ltd.(1974)。
由于该具有6°至8°的α值的酯溶剂具有合适的极性，认为在喷墨墨中使用该酯溶剂可防止溶剂粘度随时间而增大和在低温环境下的凝固，因而保持在机器上的(on-machine)稳定性，并同时防止调色剂树脂的溶解。
除具有6°至8°的α值的酯溶剂之外的酯溶剂的实例包括：月桂酸甲酯(α值12.99°)、月桂酸异丙酯(α值11.69°)、肉豆蔻酸异丙酯(α值10.30°)、棕榈酸异丙酯(α值9.21°)、棕榈酸异硬脂酯(α值5.12°)、油酸甲酯(α值9.27°)、油酸乙酯(α值8.81°)、油酸异丙酯(α值8.60°)、油酸丁酯(α值8.02°)、亚油酸甲酯(α值9.41°)、亚油酸异丁酯(α值8.15°)、亚油酸乙酯(α值8.95°)和异硬脂酸异丙酯(α值8.53°)。
该非极性溶剂包括石油烃溶剂，例如，环烷的、石蜡族和异石蜡族溶剂。其具体实例包括可从Exxon Mobil Corporation购得的“Isopar”和“Exxol”(均为商品名)、可从Nippon OilCorporation购得的“AF Solvent”(商品名)和可从Sunoco Inc购得的“Sunthene”和“Sunpar”(均为商品名)。
用于本发明的颜料不特别限定，可以使用通常用于打印领域的颜料，而不管其是否是有机颜料或无机颜料。具体地，可以优选使用炭黑、镉红、铬黄、镉黄、氧化铬、翠绿(viridian)、钛钴绿、群青蓝、普鲁士蓝、钴蓝、偶氮颜料、酞菁颜料、喹吖啶酮颜料、异吲哚啉酮颜料、二噁嗪颜料、还原(threne)颜料、苝颜料、硫靛颜料、喹酞酮颜料和金属配合物颜料。这些颜料可以单独或组合使用。
优选地，该颜料以相对于墨总量的0.01至20重量％的比例包含于墨中。
用于本发明的颜料分散剂不特别限定，只要其在溶剂中以稳定的状态分散颜料即可。因此，可以使用常规已知的颜料分散剂。其中，优选使用具有由多个由聚酯组成的侧链构成的梳状结构的聚酰胺类分散剂。该具有由多个由聚酯组成的侧链构成的梳状结构的聚酰胺类分散剂是这样的化合物，所述化合物具有含多个氮原子的主链如聚乙烯亚胺并且具有多个通过酰胺键键合至氮原子上的侧链，其中该侧链为聚酯。其实例包括具有如下结构的分散剂：具有由聚亚烷基亚胺如聚乙烯亚胺形成的主链，聚(羰基-C3-6-烯氧基)链作为侧链通过酰胺键键合其上，其中该聚(羰基-C3-6-烯氧基)链各自含有3至80个羰基-C3-6-烯氧基基团，如在日本专利申请特开No.5-177123和对应的美国专利No.4,645,611中所公开，其公开内容在此引入作为参考。该具有梳状结构的聚酰胺类分散剂可以以由Lubrizol Japan Ltd制造的Solsperse 11200和Solsperse 28000(均为商品名)商购获得。
上述分散剂的含量必须是能够在墨中充分分散上述颜料的量，并可以适当设定。
用于本发明的长链聚氨基酰胺与极性酸性酯的盐还已知作为颜料分散剂，但在本发明中已发现，向含酯溶剂的油性喷墨墨加入该盐，提高了墨对喷嘴板的排斥性。在该盐中，该长链聚氨基酰胺包括例如具有平均分子量优选为250至200,000，更优选1,000至40,000的聚乙烯亚胺链，该极性酸性酯包括例如硫酸酯和磷酸酯，优选磷酸酯，更优选磷酸与单醇如烷氧基化单醇的单酯或二酯，所述烷氧基化单醇包括甲氧基化、乙氧基化、丙氧基化或丁氧基化的聚亚烷基二醇，如在美国专利No.6,111,054中所公开，其公开内容在此引入作为参考。该长链聚氨基酰胺与极性酸性酯的盐可商购获得，例如由BYK Japan KK制造的Disperbyk-101(商品名)。该长链聚氨基酰胺与极性酸性酯的盐优选与上述具有梳状结构的聚酰胺类分散剂组合使用，以给墨提供优良的对喷嘴板的排斥性而不损害贮存稳定性。
为了给墨提供对喷嘴板的排斥性，应当以相对于墨总量的1重量％以上的量，优选以相对于墨总量的2至20重量％的量加入该长链聚氨基酰胺与极性酸性酯的盐。
除上述溶剂、颜料分散剂和颜料之外，根据本发明的该喷墨墨可以包括，例如，染料、表面活性剂和防腐剂，只要其在对喷嘴板的排斥性、贮存稳定性和氧化稳定性方面不影响该墨即可。
根据本发明的该喷墨墨能够通过如下制备：将组分一次或分批引入已知的分散机如珠磨机(bead mill)并分散它们，如果需要，将它们通过已知的过滤设备如膜过滤器。具体地，该墨可以如下制备：事先制备其中将部分溶剂和全部颜料及分散剂均匀混合的混合物，并使该混合物在分散机器中分散，然后向所得分散物中加入其余的组分，并使该混合物通过过滤设备。
将因此生产的本发明的喷墨墨在23℃下的粘度调节至优选5至30mPa·s，更优选7至14mPa·s，其适于从喷墨头喷嘴喷射墨。优选地，将墨的凝固点调节至-5℃以下，以便该墨在贮存条件下不冻结。
实施例
以下，将通过实施例更详细地描述本发明，但本发明不限于这些实施例。
实施例1至6和比较例1至5
通过如下方式制备喷墨墨：以表1中所示的比例预混示于表1中的组分；将30g所得混合物与80g氧化锆珠(Φ0.5mm)一起装入玻璃容器中；使用摇动研磨机(rocking mill)(RM05S，由SeiwaGiken Co.，Ltd.制造)以60Hz的频率摇动两个小时。在表1中各个组分的混合量以重量％表示。
根据下述方法，对在上述实施例和比较例中获得的喷墨墨进行贮存稳定性和对喷嘴板的可湿性的评价。评价结果示于表1中。
(1)墨的贮存稳定性
在上述每一墨制备之后，立即测量初始粘度。然后，将每一墨在70℃环境中放置一个月，并测量每一经放置的墨的粘度。使用由Haake Technik GmbH制造的Rheometer RS75测量粘度。基于这些测量结果，根据以下所示的表达式确定粘度变化率(％)。
(2)评价对喷嘴板的可湿性
如图1所示，将喷墨墨1装入30ml的容器2中，将由RisoKagaku Corporation制造的用于喷墨打印机HC5500(商品名)的喷嘴板3(5cm长5mm宽)的2厘米长的端部通过用一把镊子4夹起该喷嘴板的另一端部而浸入墨中。随后，将该喷嘴板迅速提起，测量直到残存在喷嘴板上的墨膜形成墨滴的时间。将该测量重复10次，计算平均值以获得墨排斥的时间。根据以下标准评价可湿性。用于上述测量的喷嘴板由用氟树脂表面处理的聚酰亚胺膜制成。
×：墨排斥时间为4秒以上
△：墨排斥时间为3.5秒以上但短于4秒
○：短于3.5秒
示于表1的原料的参考特征表示如下：
MA8(商品名)：炭黑，由Mitsubishi Chemical Corporation制造。
6B-320(商品名)：洋红6B，由Dainippon Ink Corporation制造。
Solsperse 28000：颜料分散剂，Solsperse 28000(商品名)，由Lubrizol Ltd制造。
Solsperse 11200：颜料分散剂，Solsperse 11200(商品名)，由Lubrizol Ltd制造。
Isobar L(商品名)：石油烃溶剂，由Nippon Oil Corporation制造。
Disperbyk-101：长链聚氨基酰胺与极性酸性酯的盐，由BYK Japan KK制造。
Anti-Terra-205：聚氨基酰胺的聚羧酸酯，由BYK Japan KK制造。
Anti-Terra-U100：长链聚氨基酰胺和酸性聚合物的盐，由BYK Japan KK制造。
表1的结果表明，根据本发明的实施例1至6满足贮存稳定性和墨对喷嘴板的排斥性，这是因为该墨以相对于墨总量的1重量％以上的量含有长链聚氨基酰胺与极性酸性酯的盐。从实施例1至4的结果还可知，长链聚氨基酰胺与极性酸性酯的盐的添加量越大，墨对喷嘴板的排斥性提高得越多，其优选的添加量为2至20重量％，这是因为实施例3和4显示相似的墨排斥性。
相反，不添加或以很少的量添加长链聚氨基酰胺与极性酸性酯的盐的比较例1和2，在墨对喷嘴板的排斥性方面差。比较例3在贮存稳定性方面差，这是因为未添加颜料分散剂。比较例4在贮存稳定性方面差，在比较例4中使用聚氨基酰胺的聚羧酸酯代替长链聚氨基酰胺与极性酸性酯的盐。比较例5在贮存稳定性方面不差，但是在墨对喷嘴板的排斥性方面差，在比较例5中使用长链聚氨基酰胺酸性聚合物的盐代替长链聚氨基酰胺与极性酸性酯的盐。
工业应用性
根据本发明的该油性喷墨墨在贮存稳定性和墨对喷嘴板的排斥性方面优良，并因此可以稳定喷射并防止其污染图像。因此，该油性喷墨墨可用于喷墨打印领域。
Claims (7)
1.一种油性喷墨墨，其至少包括颜料、颜料分散剂和溶剂，其中所述溶剂至少包括酯溶剂，所述喷墨墨进一步包括相对于墨总量1重量％以上的长链聚氨基酰胺与极性酸性酯的盐。
2.根据权利要求1所述的油性喷墨墨，其包括相对于墨总量2至20重量％的该长链聚氨基酰胺与极性酸性酯的盐。
3.根据权利要求1所述的油性喷墨墨，其中所述颜料分散剂为具有由多个由聚酯组成的侧链构成的梳状结构的聚酰胺类分散剂。
4.根据权利要求3所述的油性喷墨墨，其中所述溶剂包括30至70重量％的非极性溶剂和70至30重量％的极性溶剂，其中具有6°至8°的α值的酯溶剂占溶剂总量的20重量％以上。
5.根据权利要求4所述的油性喷墨墨，其中具有7°至8°的α值的酯溶剂占溶剂总量的20重量％以上。
6.根据权利要求5所述的油性喷墨墨，其中所述具有7°至8°的α值的酯溶剂为选自由棕榈酸异辛酯、异棕榈酸异辛酯和新戊酸2-辛基十二烷酯组成的组中的至少之一。
7.根据权利要求4至6任一项所述的油性喷墨墨，其中所述极性溶剂包括酯溶剂和醇溶剂。
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