CN104884547B - 液体电子照相油墨 - Google Patents
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Abstract
一种液体电子照相油墨,包含非极性载液、金属颜料颗粒和树脂颗粒。所述金属颜料颗粒包含非官能化的铝颜料和直接接触所述非官能化的铝颜料的表面以包封所述非官能化的铝颜料的乳胶层。所述树脂颗粒i)作为离散的颗粒存在于非极性载液中,或者ii)与所述乳胶层结合。
Description
背景技术
全球印刷市场处于从模拟印刷向数字印刷转变的过程中。喷墨印刷和电子照相印刷是数字印刷技术的两个实例。液体电子照相(LEP)印刷是电子照相印刷的一个实例。LEP印刷结合了激光印刷的静电图像产生与平版胶印(offset lithography)的橡皮布图像转印技术。在LEP印刷的一个实例中,油墨图像从相片成像板(即光电导体、感光鼓、感光器等)静电转印至中间滚筒或辊,然后被转印至所需介质。
附图说明
通过参照下面的详细描述和附图,本公开内容的实施例的特征和优势将变得明显,其中相似的附图标记对应相似但可能不相同的组件。为简洁起见,具有前述功能的附图标记或特征可以结合它们出现在其中的其它附图来描述,或者可以不结合它们出现在其中的其它附图来描述。
图1是示出了液体电子照相油墨的实例的制造方法的实例的流程图;及
图2是用于印刷本文所公开的液体电子照相油墨的实例的液体电子照相印刷体系的示意图。
具体实施方式
本文所公开的油墨的实例适用于液体电子照相印刷机中。所述油墨包括乳胶包封的铝颜料颗粒,其表现出用于在所需印刷区域内显影而不会在不希望印刷的区域显影的足够的导电性(例如,从约10pmho/cm至约500pmho/cm)。在非官能化的颜料颗粒(即裸颜料,该裸颜料的表面不具有连接至其的额外的官能团)上包括乳胶层被认为会减少或消除LEP印刷中残余颜料的存在(例如,在二元油墨显影剂/显影(development)/显影(developing)(BID)单元、感光鼓和橡皮布滚筒上)。在非官能化的颜料颗粒上包括乳胶层也会降低裸颜料与裸颜料的接触,并提供存在于油墨中的颜料和树脂颗粒之间所需的界面相互作用。据信,这些特征通过产生具有低背景的印刷品而提高了印刷质量。
本文所公开的LEP油墨包括非极性载液、金属颜料颗粒和树脂颗粒。
在本文所公开的实施例中,非极性载液是表现出诸如低介电常数、低气味、无色、选择性溶解力、氧化稳定性、低电导率、低表面张力、理想的润湿性、延展性、低粘度、窄沸点范围、不腐蚀金属、低凝固点、高电阻率、高界面张力、低蒸发潜热和低光化反应性的疏水介质。此外,所选择的载液具有低场电导率(例如,小于200pS/cm),使其不会增加油墨的最终导电率。
在一个实施例中,非极性载液可选自基于烃的载体,例如脂族(直链/无环或环状)烃、支链脂族烃等。合适的烃载体的实例包括异链烷烃,例如可购自德克萨斯的休斯顿的埃克森美孚公司的L或V。可用作非极性载液的其它的烃包括商品名为(可购自雪佛龙菲利浦化学公司)或(可购自壳牌化学)的那些烃。如果介电常数适当地低,也可以使用介电液体或非氧化水不混溶液体(例如,石油馏出物)。在另一个实施例中,非极性载体为油,例如硅酮油、大豆油、植物油、植物提取物等。要理解的是,可使用单一的烃载体或多种烃载体的组合,可使用单一的油或多种油的组合,或者可使用(多种)烃和(多种)油的组合。
所使用的非极性载液的量至少部分取决于所包含的金属颜料微粒和树脂颗粒的量以及最终油墨的所需非挥发性固体含量。在一个实施例中,非挥发性固体含量范围为油墨的约0.5%至约50%。非极性载液可以以高达油墨的总wt.%的约99.5wt.%的任意所需量存在。在浓缩形式油墨的一个实施例中,可存在约10wt.%至约50wt.%的非极性载液。在印刷过程中,可存在约0.2wt.%至约4wt.%的非极性载液。
金属颜料颗粒包括非官能化的铝颜料和直接接触非官能化的铝颜料表面的乳胶层。乳胶层将非官能化的铝颜料完全包封、钝化等,从而覆盖铝颜料的裸表面。
非官能化的铝颜料是尚未受到添加官能团至表面的表面处理的裸铝颜料。非官能化的铝颜料是未处理的铝薄片、铝珠或球形铝颜料。非官能化的铝颜料的实例可购自Sigma-Aldrich、Alcoa或Alpha Chemical。在一个实施例中,铝颜料为等于或大于99%的纯铝,在其表面上包括氧化铝层,并且不存在任何其它的树脂。在另一个实施例中,铝颜料是一种合金。在包封前,非官能化的铝颜料的直径范围可为2μm至约20μm。由于包封过程中发生的局部平坦化,可能希望使用在该范围的下限的非官能化的铝颜料。
为了用乳胶层充分包封颜料,非官能化的铝颜料经受包封工艺(它的一个实施例在下文描述)。乳胶层可为玻璃化转变温度范围为约60℃至约120℃的均聚物或杂聚物。均聚物或杂聚物玻璃化转变温度范围也可为约75℃至约90℃。在一个实施例中,乳胶层由玻璃化转变温度为约80℃的均聚物或杂聚物制成。
均聚物(或杂聚物的疏水性组分)可由选自甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸丁酯、丙烯酸己酯、甲基丙烯酸己酯、丙烯酸-2-乙基己酯、甲基丙烯酸2-乙基己酯、丙烯酸月桂酯、甲基丙烯酸月桂酯、丙烯酸十八烷基酯、丙烯酸异冰片酯、甲基丙烯酸异冰片酯、甲基丙烯酸硬脂酸酯、二甲基丙烯酸乙二醇酯、二甲基丙烯酸二甘醇酯、二甲基丙烯酸三甘醇酯、季戊四醇三丙烯酸酯、季戊四醇四丙烯酸酯、季戊四醇三甲基丙烯酸酯、季戊四醇四甲基丙烯酸酯、二乙烯基苯、苯乙烯、甲基苯乙烯、乙烯基苄基氯、丙烯腈和甲基丙烯腈的单体形成。
杂聚物可由至少两种所列单体、或一种或多种所列单体的和亲水单体(例如丙烯酸或甲基丙烯酸)形成。杂聚物的实例包括苯乙烯、丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸甲酯和甲基丙烯腈作为疏水组分。这种示例杂聚物还可包括丙烯酸或甲基丙烯酸作为亲水组分。在杂聚物中,(多种)疏水组分构成聚合物的约90%至约100%。在其它实施例中,疏水组分构成聚合物的至少95%或至少98%。杂聚物的另一个实例包括苯乙烯(57.4wt.%)、丙烯酸丁酯(20wt.%)、甲基丙烯腈(20wt.%)、甲基丙烯酸(2wt.%)和二甲基丙烯酸乙二醇酯(0.6wt.%)。
在一个实施例中,聚合所选择的(多种)单体以形成所需的均聚物或杂聚物。所述(多种)单体不是在金属颜料颗粒的形成过程中原位聚合,而是在包封工艺之前聚合的。可使用任意合适的聚合工艺。然后,在包封工艺中使用均聚物或杂聚物。在一个实施例中,在包封工艺中所使用的均聚物或杂聚物存在于从聚合工艺残留的水中。在另一个实施例中,将水添加至均聚物或杂聚物。在又一个实施例中,用异链烷烃液体分散均聚物或杂聚物。当使用时,异链烷烃液体可构成高达分散体的80wt.%。
在另一个实施例中,均聚物或杂聚物是可商购的存在于溶液中的。可商购的乳胶颗粒的一些实例包括系列(例如,182A、182D和200)和系列(例如,1589)的苯乙烯丙烯酸乳胶颗粒,所有这些都可购自南卡罗来纳的切斯特的Specialty Polymers,Inc.。
包封工艺包括在预定的温度下将非官能化的铝颜料与包含乳胶颗粒的液体混合预定的时间(如在图1中的附图标记100所示)。如上所述,所述液体可为水或异链烷烃液体。混合物中的乳胶颗粒与非官能化的铝颜料颗粒的比率范围为约1:5至约1:1.5。换句话说,相对于非官能化的铝颜料颗粒的量,乳胶颗粒的量的范围为约20%至约150%。
使用低剪切研磨工艺来混合非官能化的铝颜料和乳胶颗粒。低剪切研磨工艺包括轻微搅动或振动而不是剧烈振动。在一个实施例中,低剪切研磨工艺为球磨,这包括在小珠的存在下振动或研磨组分。如一个实施例,将非官能化的铝颜料和乳胶颗粒与不同尺寸(例如,直径约2mm至约5mm)的氧化锆或氧化钇珠于磨碎机中在约30rpm至约300rpm范围内的旋转频率下和在约-10℃至约75℃范围内的温度下混合,直至将非官能化的铝颜料分散。
在混合所需时间量之后,将小珠和液体移除,留下乳胶包封的非官能化的铝颜料(即金属颜料粒子),如图1中附图标记102所示。当用水作为所述液体时,可通过强制空气循环、冷冻干燥或另一类似技术将金属颜料颗粒从水中分离。当用异链烷烃作为所述液体时,可通过过滤或另一合适的技术将金属颜料颗粒从异链烷烃液体中分离。可在范围为环境温度(例如,约20℃)至约75℃的温度下完成液体的移除。
在用乳胶层包封非官能化的铝颜料之后,所得的金属颜料颗粒具有等于或小于50μm的粒度,并且在约5μm至约15μm的粒度范围呈现出基本平坦的形态。基本平坦的形态是初始球形的几何形状在包封工艺中经历轻微平坦化的结果。可通过调整剪切力来实现基本平坦的形态。例如,剪切力越高,用于使颜料至少部分平坦化的时间越短。通过非官能化的铝颜料的厚度和乳胶层的厚度来限定所述基本平坦的形态。在一个实施例中,金属颜料颗粒在非官能化的铝颜料具有约50nm至约300nm范围内的厚度的部分和乳胶层具有约50nm至约1,000nm范围内的厚度的部分呈现基本平坦的形态。在一个实施例中,当金属颜料颗粒的一部分具有基本平坦的形态时,颗粒的剩余部分接近球形或者是球形。据信,所述平坦形态提供了所需的反射性能,这导致印刷品具有所需的动态色指数(flop index)和所需的银色,并且球形形态使颗粒适合LEP印刷。通过扫描电子显微镜容易辨别所得金属颜料颗粒的形态。
将分离出的固体金属颜料颗粒随后分散于所选的非极性载液中以形成分散体(图1中附图标记104),并且将聚合物树脂颗粒添加至所述分散体,将其混合以形成LEP油墨(图1中附图标记106和108)。要理解的是,可将金属颜料颗粒和聚合物树脂颗粒混合在一起,然后分散在所选的非极性载液中。可通过任意所需方法来完成混合。
聚合物树脂颗粒可为选自聚乙烯、聚酯、聚丙烯酸或聚酰胺的透明树脂。据信,这些树脂颗粒赋予油墨耐久性,也使油墨与LEP印刷工艺更兼容。在一个实施例中,树脂颗粒具有约300nm至约20,000nm范围内的厚度。在另一个实施例中,树脂颗粒具有约5,000nm至约15,000nm范围内的厚度。可添加的聚合物树脂颗粒的量范围内为油墨中非挥发性固体的约30wt.%至约80wt.%。
聚合物树脂颗粒可作为非极性载液中离散的(即非粘合的、非连接的,等)颗粒存在和/或它们可与金属颜料颗粒的乳胶层(化学地和/或物理地)结合。
在一个实施例中,最终的LEP油墨包括金属颜料颗粒(包括约0.7wt.%的非官能化的铝颜料和约0.4wt.%的乳胶层)、约0.9wt.%的树脂颗粒和约98wt.%的非极性载液。在本文所公开的LEP油墨中通常不包括额外的分散剂。所述LEP油墨的粘度可为范围在约0.6cps至约10cps内的低粘度。
本文所公开的LEP油墨可使用任意液体电子照相(LEP)数字印刷机来印刷。LEP数字印刷机的示意图在图2中显示。如图所示,LEP数字印刷机10包括感光鼓12、激光源14、二元油墨显影(BID)单元16、橡皮布滚筒18和压印滚筒20。
当印刷本文所公开的LEP油墨时,使用激光源14在感光鼓12上形成潜像。激光源14选择性地使感光鼓12带电以产生潜像。
BID单元16将LEP油墨施加至显影辊(其是BID单元的一部分)。在该工艺中,BID单元16能够将低粘度的LEP油墨在显影辊上转化成更有用的膏状层。具体地,显影辊从本文所公开的LEP油墨积聚油墨固体(即金属颜料颗粒和树脂颗粒),并且,例如通过刮板压实所得层。将BID单元16的显影辊上的膏状层压在感光鼓12上并粘附到其上形成的潜像上。要理解的是,BID单元16的显影辊和感光鼓12用作电极,膏状层能粘到它们之间的哪个上取决于局部电场。例如,可通过清洁辊将转印到感光鼓12之后显影辊上的膏状层的任何剩余移除。要理解的是,在BID单元16内发生的每个步骤都使用了电场来保留或移动油墨固体。
在感光鼓12上的膏状层(以潜像的形式)随后被转印至橡皮布滚筒18。介质22被引至橡皮布滚筒18和压印滚筒20之间,并且橡皮布滚筒18上的膏状层被转印至介质22以形成所需的印刷品。
为了进一步说明本公开内容,本文中给出一个实施例。要理解的是,提供该实施例是用于说明的目的,而不应被解释为限制本公开内容的范围。
实施例
制备了三种油墨并使用HP Indigo 7000系列LEP数字印刷机印刷。第一油墨(油墨1)包含本文所公开的乳胶包封的铝颜料(即金属颜料颗粒),并且第二油墨和第三油墨(油墨2和油墨3)是没有包括乳胶包封的铝颜料的比较例。在表1中提供了油墨配方。
表1
在印刷操作条件下测试油墨的性能。结果提供于表2中。
表2
表2中的电压表示LEP印刷机器中油墨二元显影单元的操作参数。对于油墨1,各种电极的操作参数相对较宽于油墨2和油墨3。油墨1的操作参数有利于得到所需的油墨显影和转印。
油墨1还显示了良好的BID性能(无污渍),在橡皮布上无油墨积聚(即,无图像记忆)并且不污染贮液器。如背景动态色指数数据所表明的,用油墨1产生的印刷品也具有测试的油墨中最低的背景污染。对比的油墨2和油墨3在印刷中表现没有那么好,并且所得到的印刷品具有较高的背景图像。
要理解的是,本文所提供的范围包括所述范围和所述的范围的任何数值或子范围。例如,约50nm至约1,000nm的范围应解释为不仅包括明确列举的约50nm至约1,000nm的范围,还包括单个数值(例如50nm、100nm、300nm等)和子范围(例如约100nm至约250nm、约50nm至约300nm等)。此外,当“约”被用于描述一个数值时,这是指包括自所述值的微小变化(多至+/-5%)。
虽然已详细描述了几个实施例,但对于本领域技术人员显而易见的是,可修改所公开的实施例。因此,前面的描述应被认为是非限制性的。
Claims (12)
1.一种液体电子照相油墨,包含:
非极性载液;
金属颜料颗粒,其包含:
非官能化的铝颜料;和
直接接触所述非官能化的铝颜料的表面以包封所述非官能化的铝颜料的乳胶层;和
树脂颗粒,所述树脂颗粒与所述乳胶层结合,
其中所述乳胶层是具有范围为60℃至120℃的玻璃化转变温度的均聚物或杂聚物,
其中所述均聚物由选自甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸丁酯、丙烯酸己酯、甲基丙烯酸己酯、丙烯酸-2-乙基己酯、甲基丙烯酸2-乙基己酯、丙烯酸月桂酯、甲基丙烯酸月桂酯、丙烯酸十八烷基酯、丙烯酸异冰片酯、甲基丙烯酸异冰片酯、甲基丙烯酸硬脂酸酯、二甲基丙烯酸乙二醇酯、二甲基丙烯酸二甘醇酯、二甲基丙烯酸三甘醇酯、季戊四醇三丙烯酸酯、季戊四醇四丙烯酸酯、季戊四醇三甲基丙烯酸酯、季戊四醇四甲基丙烯酸酯、二乙烯基苯、苯乙烯、甲基苯乙烯、乙烯基苄基氯、丙烯腈和甲基丙烯腈的单体形成;或者
所述杂聚物由至少两种所述单体形成;或者
所述杂聚物由至少一种所述单体和亲水单体形成,
其中所述杂聚物由下列形成:
苯乙烯、丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯腈和甲基丙烯酸;或者
苯乙烯、丙烯酸丁酯、甲基丙烯腈、甲基丙烯酸和二甲基丙烯酸乙二醇酯。
2.根据权利要求1所述的液体电子照相油墨,其中所述非官能化的铝颜料是未处理的铝薄片、铝珠或球形铝颜料。
3.根据权利要求2所述的液体电子照相油墨,其中所述非官能化的铝颜料:
为大于99%的纯铝;
在其表面上包括氧化铝层;并且
不存在任何树脂。
4.根据权利要求1所述的液体电子照相油墨,其中所述金属颜料颗粒具有等于或小于50 μm的粒度,并且在5 μm至15 μm的粒度范围呈现出基本平坦的形态。
5.根据权利要求1所述的液体电子照相油墨,其中:
所述非官能化的铝颜料具有50 nm至300 nm范围内的厚度;
所述乳胶层具有50 nm至1,000 nm范围内的厚度;并且
所述树脂颗粒具有300 nm至20,000 nm范围内的厚度。
6.根据权利要求1所述的液体电子照相油墨,其中所述油墨具有0.5%至50%范围内的非挥发性固体含量。
7.根据权利要求1所述的液体电子照相油墨,其中所述树脂颗粒为聚乙烯、聚酯、聚丙烯酸或聚酰胺。
8.根据权利要求1所述的液体电子照相油墨,其中:
所述非官能化的铝颜料以0.7 wt.%的量存在于所述油墨中;
所述乳胶层以0.4 wt.%的量存在于所述油墨中;
所述树脂颗粒以0.9 wt.%的量存在于所述油墨中;并且
所述非极性载液以98 wt.%的量存在于所述油墨中。
9.根据权利要求1所述的液体电子照相油墨,其中所述油墨不含额外的分散剂。
10.一种制备权利要求1所述的液体电子照相油墨的方法,所述方法包括:
在预定的温度下将所述非官能化的铝颜料与包含乳胶颗粒的液体混合预定的时间,其中所述乳胶颗粒与所述颜料的比率范围为1:5至1:1.5;
移除所述液体以得到乳胶包封的非官能化的铝颜料;
将所述乳胶包封的非官能化的铝颜料分散于所述非极性载液中以形成分散体;
将聚合物树脂颗粒添加至所述分散体;并且
混合所述分散体以形成所述油墨。
11.根据权利要求10所述的方法,其中所述液体为水或异链烷烃液体。
12.一种印刷方法,包括:
根据待形成于介质上的图像选择性地使感光鼓带电;
使用二元油墨显影单元将权利要求1所述的液体电子照相油墨的至少固体部分施加至所述感光鼓中已带电处,从而形成层;
将所述层转印至橡皮布滚筒;以及
将所述层从所述橡皮布滚筒转印至所述介质。
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