CN110235062A - 静电墨水 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了静电墨水组合物。该静电墨水组合物可以包含:液体载体;和分散在该液体载体中的粒子,其中该粒子包含热塑性树脂,和具有小于大约200℃的熔点的金属颜料或金属合金颜料。该金属颜料或金属合金颜料可以具有大约0.01µm至大约50µm的直径。
Description
发明背景
静电印刷法(有时称为电子照相印刷法)可以涉及在光导电表面上生成图像,将具有带电粒子的墨水施加到光导电表面上,以使它们选择性粘合到图像上,然后将带电粒子以图像形式转印到印刷基底上。
光导电表面在滚筒上,并且常常被称为光成像板(PIP)。用具有电位不同的图像区域和背景区域的静电潜像使光导电表面选择性带电。例如,可以使包含在载液中的带电调色剂粒子的静电墨水组合物与选择性带电的光导电表面接触。带电调色剂粒子附着到潜像的图像区域上,而背景区域保持干净。随后将图像直接转印到印刷基底(例如纸)上,或更通常地通过首先转印到中间转印件(其可以是软膨胀橡皮布,其通常加热以熔合固体图像并蒸发液体载体)上,随后转印到印刷基底上。
附图概述
图1(a)和图1(b)分别显示了本文中描述的静电墨水的实例在(a)使用热和(b)使用热和压力印刷到基底上时的扫描电子显微镜(SEM)照片。
发明详述
要指出,除非上下文中清楚地另行规定,否则本说明书和所附权利要求中所用的单数形式“一”、“一个/种”和“该”包括复数指代物。
本文中所用的“液体载体”、“载液”、“载体”或“载体连接料”是指聚合物、导电颜料如本文中提及的金属颜料或金属合金颜料、电荷导向剂和/或其它添加剂可以分散在其中以形成液体静电墨水或电子照相墨水的流体。液体载体可以包括多种不同试剂的混合物,如表面活性剂、助溶剂、粘度改进剂和/或其它可能的成分。
本文中所用的“静电墨水组合物”通常是指可以用于静电印刷法(有时称为电子照相印刷法)的墨水组合物,其可以为液体形式。该静电墨水组合物可以包含分散在液体载体(其可以如本文中所述)中的热塑性树脂和金属颜料或金属合金颜料的可带电粒子(其可以如本文中所述)。
本文中所用的“共聚物”是指由至少两种单体聚合而成的聚合物。
特定单体在本文中可以被描述为构成聚合物的一定重量百分比。这表明在该聚合物中由所述单体形成的重复单元构成该聚合物的所述重量百分比。
如果在本文中提及标准测试,除非另行说明,否则所提及的测试的版本是提交本专利申请时的最近版本。
本文中所用的“静电印刷”或“电子照相印刷”通常是指提供从照片成像基底或照片成像板直接或经中间转印件间接转印到印刷基底(例如纸基底)上的图像的方法。因此,该图像基本不吸收到它所施加至其上的照片成像基底或照片成像板中。此外,“电子照相印刷机”或“静电印刷机”通常是指能够实施如上所述的电子照相印刷或静电印刷的那些印刷机。“液体电子照相印刷”是一种特殊类型的电子照相印刷,其中在电子照相法中使用液体墨水而非粉末调色剂。静电印刷法可能涉及对静电墨水组合物施以电场,例如具有1000 V/cm或更大,在一些实例中1000 V/mm或更大的场强度的电场。
本文中所用的术语“大约”用于通过令给定值可以略高于或略低于该端点来为数值范围端点提供灵活性。这一术语的灵活度可以取决于特定变量和本文中的相关描述。
如本文中所用,为方便起见,可能在通用名单中呈现多个项目、结构要素、组成要素和/或材料。但是,这些名单应该像该名单的各成员作为单独和独特的成员逐一规定的那样解释。因此,如果没有作出相反的指示,此类名单的任一成员不应仅基于它们出现在同一组中而被解释为同一名单的任何其它成员的事实等同物。
浓度、量和其它数值数据在本文中可能以范围格式表示或呈现。要理解的是,这样的范围格式仅为方便和简要起见使用,因此应灵活解释为不仅包括作为该范围的限值明确列举的数值,而且还包括该范围内包含的所有独立的数值或子范围,就像明确列举各数值和子范围那样。例如,“大约1重量%至大约5重量%”的数值范围应被解释为不仅包括大约1重量%至大约5重量%的明确列举的值,而且还包括在所示范围内的独立值和子范围。因此,在这一数值范围中包括独立值,如2、3.5和4,以及子范围,如1-3、2-4和3-5等。这同样适用于仅列举一个数值的范围。此外,无论该范围的宽度或所描述的特性如何,这样的解释都应适用。
除非另行说明,否则本文中描述的任何特征可以与本文中描述的任何实例或任何其它特征组合。
在一些实例中,可以采用特定的印刷技术(如喷墨印刷或丝网印刷)在基底上印刷导电迹线。但是,此类印刷技术通常涉及印刷后处理以提高印刷的迹线的导电性。在某些情况下,实现高导电性的后处理涉及将印刷基底加热至高温;这被称为烧结。烧结某些金属,特别是银,可能涉及将印刷基底加热至300-500℃的高温持续很长一段时间。这允许导电迹线印刷在特定材料上,如玻璃、硅和陶瓷。但是,这样的烧结不适于更柔性的基底如纸和塑料,因为该基底会在高温下劣化。
本公开涉及允许在没有印刷后处理的情况下印刷导电迹线的静电墨水组合物。在一些实例中,印刷在印刷基底上的墨水可含有金属颜料或金属合金颜料以使得能够通过该墨水导电。
在一些实例中,本文中描述的实例表明,本文中描述的静电墨水可以在液体电子照相(LEP)印刷机上印刷以得到印刷在基底上的导电迹线。本文中描述的金属颜料和金属合金颜料使得能够使用热和压力在LEP印刷过程完成后直接由LEP印刷机将印刷的迹线烧结成具有极高导电性的连续金属迹线。换句话说,该烧结是印刷过程的一部分,不需要附加的高温或高成本后处理(这可能会破坏大多数非刚性基底和甚至某些刚性基底)。
这样直接沉积(印刷)金属粒子以得到导电迹线可用于印刷电子技术。这种LEP直接沉积法能够允许使用大的金属颜料粒子或金属合金颜料粒子(例如0.1 µm至10 µm)。这还能够允许使用更多种类的金属颜料,包括具有低熔点(例如60℃至大约140℃)的金属合金。
静电墨水
在一些实例中,描述了静电墨水组合物。该静电墨水组合物可以包含:液体载体;和分散在该液体载体中的粒子,其中该粒子可以包含热塑性树脂以及熔点小于大约200℃的金属颜料或金属合金颜料。
在一些实例中,该金属颜料或金属合金颜料具有大约0.01 µm至大约50 µm、或大约0.1 µm至大约10 µm、或大约1 µm至大约5 µm的直径。
在一些实例中,该金属颜料或金属合金颜料构成该静电墨水组合物的固体的至少30重量%、或该静电墨水组合物的固体的至少40重量%、或该静电墨水组合物的固体的至少50重量%、或该静电墨水组合物的固体的至少60重量%、或该静电墨水组合物的固体的至少70重量%、或该静电墨水组合物的固体的至少80重量%、或该静电墨水组合物的固体的至少90重量%、或该静电墨水组合物的固体的至少95重量%、或该静电墨水组合物的固体的至少97重量%、或该静电墨水组合物的固体的至少99重量%。
在一些实例中,该金属颜料或金属合金颜料具有小于大约200℃、或小于大约150℃、或小于大约130℃、或大约50℃至大约200℃、或大约60℃至大约150℃、或大约70℃至大约140℃、或大约80℃至大约130℃、或大约90℃至大约120℃的熔点。
在一些实例中,该金属颜料或金属合金颜料的熔点可以通过使用标准测试如ASTME793来测量。在一些实例中,可以使用熔点测量的其它方法。
在一些实例中,该金属颜料或金属合金颜料是锡、铋、铟、铅、镓、镉、锌、铊、锗或其组合。
在一些实例中,该金属颜料或金属合金颜料是铋、锡、铟或其组合。
在一些实例中,该金属颜料或金属合金颜料是以下合金:铋/锡合金——58重量%/42重量%,熔点为138℃(例如来自Indium Corporation的INDALLOY® #281)。
在一些实例中,该金属颜料或金属合金颜料是以下合金:铋/铟/锡合金——57重量%/26重量%/17重量%,熔点为79℃(例如来自Indium Corporation的INDALLOY® #174)。
在一些实例中,该金属颜料或金属合金颜料是以下合金:铟/铋/锡合金——51重量%/32.5重量%/16.5重量%,熔点为60℃(例如来自Indium Corporation的INDALLOY® #19)。
在一些实例中,可以将INDALLOY® #281、INDALLOY® #174和INDALLOY® #19的组合添加到该静电墨水组合物中。
在一些实例中,该热塑性树脂包含聚合物,其选自(i)乙烯或丙烯与(ii)丙烯酸或甲基丙烯酸的烯属不饱和酸的共聚物;及其离聚物。
在一些实例中,该静电墨水组合物可以进一步包含电荷导向剂。
在一些实例中,该液体载体可以构成该静电墨水组合物的至少50重量%、或该静电墨水组合物的至少60重量%、或该静电墨水组合物的至少70重量%、或该静电墨水组合物的至少80重量%、或该静电墨水组合物的至少90重量%、或该静电墨水组合物的至少95重量%。
液体载体
该静电墨水组合物可以包含液体载体。通常,该液体载体可以充当该静电墨水组合物中其它组分的分散介质。例如,该液体载体可以包含或是烃、硅油、植物油或其组合。该液体载体可以包括但不限于可用作调色剂粒子(例如含有树脂和金属颜料或金属合金颜料的粒子)的介质的绝缘非极性非水液体。
该液体载体可以包括具有超过大约109 ohm-cm的电阻率的化合物。该液体载体可以具有低于大约5,在一些实例中低于大约3的介电常数。该液体载体可以包括但不限于烃。该烃可以包括但不限于脂族烃、异构化脂族烃、支链脂族烃、芳烃及其组合。
该液体载体的实例包括但不限于脂族烃、异链烷烃化合物、链烷烃化合物、脱芳香烃化合物等。特别地,该液体载体可以包括但不限于Isopar-G™、Isopar-H™、Isopar-L™、Isopar-M™、Isopar-K™、Isopar-V™、Norpar 12™、Norpar 13™、Norpar 15™、ExxolD40™、Exxol D80™、Exxol D100™、Exxol D130™和Exxol D140™(各自由EXXONCORPORATION出售);Teclen N-16™、Teclen N-20™、Teclen N-22™、Nisseki NaphthesolL™、Nisseki Naphthesol M™、Nisseki Naphthesol H™、#0 Solvent L™、#0 Solvent M™、#0 Solvent H™、Nisseki Isosol 300™、Nisseki Isosol 400™、AF-4™、AF-5™、AF-6™和AF-7™(各自由NIPPON OIL CORPORATION出售);IP Solvent 1620™和IP Solvent2028™(各自由IDEMITSU PETROCHEMICAL CO., LTD.出售);Amsco OMS™和Amsco 460™(各自由AMERICAN MINERAL SPIRITS CORP.出售);和Electron, Positron, New II,Purogen HF(100%合成萜烯)(由ECOLINK™出售)。
在一些实例中,该液体载体可以构成该静电墨水组合物的大约20重量%至99.5重量%、在一些实例中该静电墨水组合物的50重量%至99.5重量%。该液体载体可以构成该静电墨水组合物的大约40重量%至90重量%。该液体载体可以构成该静电墨水组合物的大约60重量%至80重量%。该液体载体可以构成该静电墨水组合物的大约90重量%至99.5重量%、在一些实例中该静电墨水组合物的95重量%至99重量%。
当印刷在印刷基底上时,该墨水可以基本不含液体载体。在静电印刷过程中和/或此后,可以例如通过印刷过程中的电泳过程和/或蒸发除去该液体载体,以便基本上仅将固体转印到印刷基底上。基本不含液体载体可以表示印刷在印刷基底上的墨水含有小于5重量%的液体载体、或小于2重量%的液体载体、或小于1重量%的液体载体、或小于0.5重量%的液体载体、或小于0.1重量%的液体载体。在一些实例中,印刷在印刷基底上的墨水不含液体载体。
热塑性树脂
在一些实例中,该静电墨水组合物可以包含树脂,其可以是热塑性树脂。在一些实例中,热塑性聚合物有时被称为热塑性树脂。该树脂可以涂覆金属颜料或金属合金颜料,以使该粒子包含金属颜料或金属合金颜料的核,并具有在其上的树脂外层。该树脂外层可以部分或完全涂覆该颜料。
在一些实例中,该树脂的聚合物可以选自乙烯或丙烯-丙烯酸共聚物;乙烯或丙烯-甲基丙烯酸共聚物;乙烯-乙酸乙烯酯共聚物;乙烯或丙烯(例如80重量%至99.9重量%)和甲基丙烯酸或丙烯酸的烷基(例如C1至C5)酯(例如0.1重量%至20重量%)的共聚物;乙烯(例如80重量%至99.9重量%)、丙烯酸或甲基丙烯酸(例如0.1重量%至20.0重量%)和甲基丙烯酸或丙烯酸的烷基(例如C1至C5)酯(例如0.1重量%至20重量%)的共聚物;乙烯或丙烯(例如70重量%至99.9重量%)和马来酸酐(例如0.1重量%至30重量%)的共聚物;聚乙烯;聚苯乙烯;全同立构聚丙烯(结晶);乙烯乙烯丙烯酸乙酯的共聚物;聚酯;聚乙烯基甲苯;聚酰胺;苯乙烯/丁二烯共聚物;环氧树脂;丙烯酸类树脂(例如丙烯酸或甲基丙烯酸和至少一种丙烯酸或甲基丙烯酸的烷基酯的共聚物,其中烷基可具有1至大约20个碳原子,如甲基丙烯酸甲酯(例如50%至90%)/甲基丙烯酸(例如0重量%至20重量%)/丙烯酸乙基己酯(例如10重量%至50重量%));乙烯-丙烯酸酯三元共聚物:乙烯-丙烯酸酯类-马来酸酐(MAH)或甲基丙烯酸缩水甘油酯(GMA)三元共聚物;乙烯-丙烯酸离聚物及其组合。
在一些实例中,该树脂可以包含具有酸性侧基的聚合物。现在将描述具有酸性侧基的聚合物的实例。具有酸性侧基的聚合物可以具有50 mg KOH/g或更大的酸度,在一些实例中60 mg KOH/g或更大的酸度,在一些实例中70 mg KOH/g或更大的酸度,在一些实例中80 mg KOH/g或更大的酸度,在一些实例中90 mg KOH/g或更大的酸度,在一些实例中100mg KOH/g或更大的酸度,在一些实例中105 mg KOH/g或更大,在一些实例中110 mg KOH/g或更大,在一些实例中115 mg KOH/g或更大的酸度。具有酸性侧基的聚合物可以具有200mg KOH/g或更小,在一些实例中190 mg或更小,在一些实例中180 mg或更小,在一些实例中130 mg KOH/g或更小,在一些实例中120 mg KOH/g或更小的酸度。可以使用本领域中已知的标准程序,例如使用ASTM D1386中描述的程序测量以mg KOH/g测得的聚合物酸度。
该树脂可以包含聚合物,在一些实例中具有酸性侧基的聚合物,其具有小于大约70克/10分钟、在一些实例中大约60克/10分钟或更小、在一些实例中大约50克/10分钟或更小、在一些实例中大约40克/10分钟或更小、在一些实例中30克/10分钟或更小、在一些实例中20克/10分钟或更小、在一些实例中10克/10分钟或更小的熔体流动速率。在一些实例中,该粒子中所有具有酸性侧基和/或酯基团的聚合物各自独立地具有小于90克/10分钟、80克/10分钟或更小、在一些实例中80克/10分钟或更小、在一些实例中70克/10分钟或更小、在一些实例中70克/10分钟或更小、在一些实例中60克/10分钟或更小的熔体流动速率。
具有酸性侧基的聚合物可以具有大约10克/10分钟至大约120克/10分钟、在一些实例中大约10克/10分钟至大约70克/10分钟、在一些实例中大约10克/10分钟至40克/10分钟、在一些实例中20克/10分钟至30克/10分钟的熔体流动速率。具有酸性侧基的聚合物可以具有在一些实例中大约50克/10分钟至大约120克/10分钟、在一些实例中60克/10分钟至大约100克/10分钟的熔体流动速率。可以使用本领域中已知的标准程序(例如如ASTMD1238中所述)测量熔体流动速率。
该酸性侧基可以是游离酸形式或可以是阴离子形式并与抗衡离子(例如金属抗衡离子,例如选自碱金属如锂、钠和钾,碱土金属如镁或钙,和过渡金属如锌的金属)缔合。具有酸性侧基的聚合物可选自树脂,如乙烯与丙烯酸或甲基丙烯酸的烯属不饱和酸的共聚物;及其离聚物,如至少部分用金属离子(例如Zn、Na、Li)中和的甲基丙烯酸和乙烯-丙烯酸或甲基丙烯酸共聚物,如SURLYN ®离聚物。包含酸性侧基的聚合物可以是乙烯与丙烯酸或甲基丙烯酸的烯属不饱和酸的共聚物,其中该丙烯酸或甲基丙烯酸的烯属不饱和酸构成该共聚物的5重量%至大约25重量%,在一些实例中该共聚物的10重量%至大约20重量%。
该树脂可以包含两种不同的具有酸性侧基的聚合物。这两种具有酸性侧基的聚合物可以具有可落在上文提到的范围内的不同酸度。该树脂可以包含具有10 mg KOH/g至110mg KOH/g,在一些实例中20 mg KOH/g至110 mg KOH/g,在一些实例中30 mg KOH/g至110mg KOH/g,在一些实例中50 mg KOH/g至110 mg KOH/g的酸度的第一具有酸性侧基的聚合物和具有110 mg KOH/g至130 mg KOH/g的酸度的第二具有酸性侧基的聚合物。
该树脂可以包含两种不同的具有酸性侧基的聚合物:具有大约10克/10分钟至大约50克/10分钟的熔体流动速率和10 mg KOH/g至110 mg KOH/g、在一些实例中20 mg KOH/g至110 mg KOH/g、在一些实例中30 mg KOH/g至110 mg KOH/g、在一些实例中50 mg KOH/g至110 mg KOH/g的酸度的第一具有酸性侧基的聚合物,以及具有大约50克/10分钟至大约120克/10分钟的熔体流动速率和110 mg KOH/g至130 mg KOH/g的酸度的第二具有酸性侧基的聚合物。第一和第二聚合物可以不含酯基团。
第一具有酸性侧基的聚合物与第二具有酸性侧基的聚合物的比率可以为大约10:1至大约2:1。该比率可以为大约6:1至大约3:1、在一些实例中大约4:1。
该树脂可以包含具有15000泊或更低的熔体粘度、在一些实例中10000泊或更低、在一些实例中1000泊或更低、在一些实例中100泊或更低、在一些实例中50泊或更低、在一些实例中10泊或更低的熔体粘度的聚合物;所述聚合物可以是本文中所述的具有酸性侧基的聚合物。该树脂可以包含具有15000泊或更大、在一些实例中20000泊或更大、在一些实例中50000泊或更大、在一些实例中70000泊或更大的熔体粘度的第一聚合物;并且在一些实例中,该树脂可以包含具有小于第一聚合物的熔体粘度、在一些实例中15000泊或更低的熔体粘度、在一些实例中10000泊或更低、在一些实例中1000泊或更低、在一些实例中100泊或更低、在一些实例中50泊或更低、在一些实例中10泊或更低的熔体粘度的第二聚合物。该树脂可以包含具有超过60000泊、在一些实例中60000泊至100000泊、在一些实例中65000泊至85000泊的熔体粘度的第一聚合物;具有15000泊至40000泊、在一些实例中20000泊至30000泊的熔体粘度的第二聚合物,以及具有15000泊或更低的熔体粘度、在一些实例中10000泊或更低、在一些实例中1000泊或更低、在一些实例中100泊或更低、在一些实例中50泊或更低、在一些实例中10泊或更低的熔体粘度的第三聚合物;第一聚合物的实例是NUCREL®960(来自DuPont),第二聚合物的实例是NUCREL® 699(来自DuPont),第三聚合物的实例是A-C® 5120或A-C® 5180(来自Honeywell)。第一、第二和第三聚合物可以是本文中所述的具有酸性侧基的聚合物。可以使用流变仪,例如来自Thermal Analysis Instruments的市售AR-2000流变仪,采用以下夹具(geometry):25毫米钢板-标准钢平行板,并在120℃、0.01Hz剪切速率下获得板对板流变等温线来测量熔体粘度。
如果静电墨水或墨水组合物中的树脂包含单一类型的聚合物,则该聚合物(不包括该静电墨水组合物的任何其它组分)可以具有6000泊或更高的熔体粘度,在一些实例中8000泊或更高的熔体粘度,在一些实例中10000泊或更高的熔体粘度,在一些实例中12000泊或更高的熔体粘度。如果该树脂包含多种聚合物,则该树脂的所有聚合物可以一起形成具有6000泊或更高的熔体粘度,在一些实例中8000泊或更高的熔体粘度,在一些实例中10000泊或更高的熔体粘度,在一些实例中12000泊或更高的熔体粘度的混合物(不包括该静电墨水组合物的任何其它组分)。可以使用标准技术测量熔体粘度。可以使用流变仪,例如来自Thermal Analysis Instruments的市售AR-2000流变仪,采用以下夹具:25毫米钢板-标准钢平行板,并在120℃、0.01 Hz剪切速率下获得板对板流变等温线来测量熔体粘度。
该树脂可以包含两种不同的具有酸性侧基的聚合物,其选自乙烯与丙烯酸或甲基丙烯酸的烯属不饱和酸的共聚物;或其离聚物,如至少部分用金属离子(例如Zn、Na、Li)中和的甲基丙烯酸和乙烯-丙烯酸或甲基丙烯酸共聚物,如SURLYN ®离聚物。该树脂可以包含(i)作为乙烯与丙烯酸或甲基丙烯酸的烯属不饱和酸的共聚物的第一聚合物,其中丙烯酸或甲基丙烯酸的烯属不饱和酸构成该共聚物的8重量%至大约16重量%、在一些实例中该共聚物的10重量%至16重量%;和(ii)作为乙烯与丙烯酸或甲基丙烯酸的烯属不饱和酸的共聚物的第二聚合物,其中丙烯酸或甲基丙烯酸的烯属不饱和酸构成该共聚物的12重量%至大约30重量%、在一些实例中该共聚物的14重量%至大约20重量%、在一些实例中该共聚物的16重量%至大约20重量%、在一些实例中该共聚物的17重量%至19重量%。
该树脂可以包含如上所述的具有酸性侧基的聚合物(其可以不含酯侧基)和具有酯侧基的聚合物。具有酯侧基的聚合物可以是热塑性聚合物。具有酯侧基的聚合物可进一步包含酸性侧基。具有酯侧基的聚合物可以是具有酯侧基的单体和具有酸性侧基的单体的共聚物。该聚合物可以是具有酯侧基的单体、具有酸性侧基的单体和不含任何酸性侧基和酯侧基的单体的共聚物。具有酯侧基的单体可以是选自酯化丙烯酸或酯化甲基丙烯酸的单体。具有酸性侧基的单体可以是选自丙烯酸或甲基丙烯酸的单体。不含任何酸性侧基和酯侧基的单体可以是烯烃单体,包括但不限于乙烯或丙烯。该酯化丙烯酸或酯化甲基丙烯酸可以分别是丙烯酸的烷基酯或甲基丙烯酸的烷基酯。丙烯酸或甲基丙烯酸的烷基酯中的烷基基团可以是具有1至30个碳,在一些实例中1至20个碳,在一些实例中1至10个碳的烷基基团;在一些实例中选自甲基、乙基、异丙基、正丙基、叔丁基、异丁基、正丁基和戊基。
具有酯侧基的聚合物可以是具有酯侧基的第一单体、具有酸性侧基的第二单体和作为不含任何酸性侧基和酯侧基的烯烃单体的第三单体的共聚物。具有酯侧基的聚合物可以是(i) 选自酯化丙烯酸或酯化甲基丙烯酸,在一些实例中丙烯酸或甲基丙烯酸的烷基酯的具有酯侧基的第一单体、(ii) 选自丙烯酸或甲基丙烯酸的具有酸性侧基的第二单体和(iii) 作为选自乙烯和丙烯的烯烃单体的第三单体的共聚物。第一单体可以构成该共聚物的1重量%至50重量%,在一些实例中5重量%至40重量%,在一些实例中该共聚物的5重量%至20重量%,在一些实例中该共聚物的5重量%至15重量%。第二单体可以构成该共聚物的1重量%至50重量%,在一些实例中该共聚物的5重量%至40重量%,在一些实例中该共聚物的5重量%至20重量%,在一些实例中该共聚物的5重量%至15重量%。第一单体可以构成该共聚物的5重量%至40重量%,第二单体构成该共聚物的5重量%至40重量%,第三单体构成该共聚物的剩余重量。在一些实例中,第一单体构成该共聚物的5重量%至15重量%,第二单体构成该共聚物的5重量%至15重量%,且第三单体构成该共聚物的剩余重量。在一些实例中,第一单体构成该共聚物的8重量%至12重量%,第二单体构成该共聚物的8重量%至12重量%,第三单体构成该共聚物的剩余重量。在一些实例中,第一单体构成该共聚物的大约10重量%,第二单体构成该共聚物的大约10重量%,且第三单体构成该共聚物的剩余重量。该聚合物可选自BYNEL®类单体,包括BYNEL® 2022和BYNEL® 2002,其可获自DuPont®。
具有酯侧基的聚合物可以构成该静电墨水组合物和/或印刷在印刷基底上的墨水中该树脂聚合物(例如热塑性树脂聚合物)的总量(例如具有酸性侧基的一种聚合物或多种聚合物和具有酯侧基的聚合物的总量)的1重量%或更多。具有酯侧基的聚合物可以构成该静电墨水组合物和/或印刷在印刷基底上的墨水中的树脂聚合物(例如热塑性树脂聚合物)的总量的5重量%或更多,在一些实例中该树脂聚合物(例如热塑性树脂聚合物)的总量的8重量%或更多,在一些实例中该树脂聚合物(例如热塑性树脂聚合物)的总量的10重量%或更多,在一些实例中该树脂聚合物(例如热塑性树脂聚合物)的总量的15重量%或更多,在一些实例中该树脂聚合物(例如热塑性树脂聚合物)的总量的20重量%或更多,在一些实例中该树脂聚合物(例如热塑性树脂聚合物)的总量的25重量%或更多,在一些实例中该树脂聚合物(例如热塑性树脂聚合物)的总量的30重量%或更多,在一些实例中该树脂聚合物(例如热塑性树脂聚合物)的总量的35重量%或更多。具有酯侧基的聚合物可以构成该静电墨水组合物和/或印刷在印刷基底上的墨水中的树脂聚合物(例如热塑性树脂聚合物)的总量的5重量%至50重量%,在一些实例中该静电墨水组合物和/或印刷在印刷基底上的墨水中该树脂聚合物(例如热塑性树脂聚合物)的总量的10重量%至40重量%,在一些实例中该静电墨水组合物和/或印刷在印刷基底上的墨水中该树脂聚合物(例如热塑性树脂聚合物)的总量的5重量%至30重量%,在一些实例中该静电墨水组合物和/或印刷在印刷基底上的墨水中该树脂聚合物(例如热塑性树脂聚合物)的总量的5重量%至15重量%,在一些实例中该静电墨水组合物和/或印刷在印刷基底上的墨水中该树脂聚合物(例如热塑性树脂聚合物)的总量的15重量%至30重量%。
具有酯侧基的聚合物可具有50 mg KOH/g或更大的酸度,在一些实例中60 mgKOH/g或更大的酸度,在一些实例中70 mg KOH/g或更大的酸度,在一些实例中80 mg KOH/g或更大的酸度。具有酯侧基的聚合物可具有100 mg KOH/g或更低,在一些实例中90 mgKOH/g或更低的酸度。具有酯侧基的聚合物可具有60 mg KOH/g至90 mg KOH/g,在一些实例中70 mg KOH/g至80 mg KOH/g的酸度。
具有酯侧基的聚合物可具有大约10克/10分钟至大约120克/10分钟,在一些实例中大约10克/10分钟至大约50克/10分钟,在一些实例中大约20克/10分钟至大约40克/10分钟,在一些实例中大约25克/10分钟至大约35克/10分钟的熔体流动速率。
该树脂的聚合物、多种聚合物、共聚物或多种共聚物在一些实例中可以选自NUCREL®系列的调色剂(例如NUCREL® 403、NUCREL® 407、NUCREL® 609HS、NUCREL®908HS、NUCREL® 1202HC、NUCREL® 30707、NUCREL® 1214、NUCREL® 903、NUCREL®3990、NUCREL® 910、NUCREL® 925、NUCREL® 699、NUCREL® 599、NUCREL® 960、NUCREL® RX 76、NUCREL® 2806、BYNEL® 2002、BYNEL® 2014和BYNEL® 2020 (由E. I. duPONT出售))、ACLYN®系列的调色剂(例如ACLYN® 201、ACLYN® 246、ACLYN® 285和ACLYN® 295)和LOTADER®系列的调色剂(例如LOTADER® 2210、LOTADER® 3430和LOTADER®8200 (由Arkema出售))。
在一些实例中,该金属颜料或金属合金颜料构成该静电墨水组合物的固体的一定重量%,例如至少30重量%,并且该静电墨水组合物的固体的剩余重量%由树脂以及在一些实例中存在的任何其它添加剂构成。其它添加剂可以构成该静电墨水组合物的固体的10重量%或更少,在一些实例中该静电墨水组合物的固体的5重量%或更少,在一些实例中该静电墨水组合物的固体的3重量%或更少。
该热塑性树脂在一些实例中可以以基于该静电墨水组合物的总重量计大约1至大约70重量%、或基于该静电墨水组合物的总重量计大约1至大约60重量%、或基于该静电墨水组合物的总重量计大约1至大约50重量%、或基于该静电墨水组合物的总重量计大约1至大约40重量%、或基于该静电墨水组合物的总重量计大约1至大约30重量%、或基于该静电墨水组合物的总重量计大约1至大约20重量%、或基于该静电墨水组合物的总重量计大约5至大约15重量%的量存在于该静电墨水组合物中。
在一些实例中,该树脂构成例如在加热和/或摩擦和/或等离子体处理后印刷在静电墨水组合物上的固体的重量的小于1重量%。
本文中所用的“树脂”、“聚合物”、“热塑性树脂”或“热塑性聚合物”可互换使用。
电荷导向剂和电荷佐剂
在一些实例中,该静电墨水组合物可以包含电荷导向剂。本文中所述的方法可以包括在任何阶段添加电荷导向剂。可以加入电荷导向剂以便在含有树脂和金属颜料或金属合金颜料的粒子上提供正极性或负极性的电荷。在一些实例中,该电荷导向剂可以选自离子化合物,如脂肪酸的金属盐、磺基琥珀酸酯的金属盐、氧磷酸酯的金属盐、烷基-苯磺酸的金属盐、芳族羧酸或磺酸的金属盐,以及两性离子和非离子化合物,如聚氧乙基化烷基胺、卵磷脂、聚乙烯基吡咯烷酮、多元醇的有机酸酯或其组合。
在一些实例中,该电荷导向剂选自但不限于油溶性石油磺酸盐(例如中性CalciumPetronate™、中性Barium Petronate™和碱性Barium Petronate™)、聚丁烯琥珀酰亚胺(例如 OLOA™ 1200和Amoco 575)和甘油酯盐(例如具有不饱和酸和饱和酸取代基的磷酸化甘油单酯和甘油二酯的钠盐)、磺酸盐,包括但不限于,磺酸的钡、钠、钙和铝盐。该磺酸可包括,但不限于,烷基磺酸、芳基磺酸和烷基琥珀酸酯的磺酸。在一些实例中,该电荷导向剂在包含树脂和金属颜料或金属合金颜料的粒子上提供负电荷。在一些实例中,该电荷导向剂在包含树脂和金属颜料或金属合金颜料的粒子上提供正电荷。
在一些实例中,该电荷导向剂包含通式[R1'-O-C(O)CH2CH(SO3 -)C(O)-O-R2']的磺基琥珀酸酯部分,其中R1'和R2'各自是烷基基团。在一些实例中,该电荷导向剂包含简单盐和通式MAn的磺基琥珀酸酯盐的纳米粒子,其中M是金属,n是M的价态,且A是通式[R1'-O-C(O)CH2CH(SO3 -)C(O)-O-R2']的离子,其中R1'和R2'各自是烷基基团。通式MAn的磺基琥珀酸酯盐是成胶束盐的一个实例。该电荷导向剂可以基本不含或不含通式HA的酸,其中A如上所述。该电荷导向剂可包含包封至少一些纳米粒子的所述磺基琥珀酸酯盐的胶束。该电荷导向剂可以包含至少一些具有200纳米或更小、在一些实例中2纳米或更大的尺寸的纳米粒子。简单盐是自身不形成胶束的盐,尽管它们可与成胶束盐形成胶束的核。构成简单盐的离子是完全亲水的。该简单盐可以包含选自Mg、Ca、Ba、NH4、叔丁基铵、Li+和Al3+或其任何亚组的阳离子。该简单盐可以包含选自SO4 2-、PO3-、NO3 -、HPO4 2-、CO3 2-、乙酸根、三氟乙酸根(TFA)、Cl-、Bf、F-、ClO4 -和TiO3 4-或其任何亚组的阴离子。该简单盐可选自CaCO3、Ba2TiO3、Al2(SO4)、Al(NO3)3、Ca3(PO4)2、BaSO4、BaHPO4、Ba2(PO4)3、CaSO4、(NH4)2CO3、(NH4)2SO4、NH4OAc、叔丁基溴化铵、NH4NO3、LiTFA、Al2(SO4)3、LiClO4和LiBF4或其任何亚组。该电荷导向剂可以进一步包含碱性石油磺酸钡(BBP)。
在式[R1'-O-C(O)CH2CH(SO3 -)C(O)-O-R2']中,在一些实例中,R1'和R2'各自是脂族烷基基团。在一些实例中,R1'和R2'各自独立地为C6-25烷基。在一些实例中,所述脂族烷基基团是直链的。在一些实例中,所述脂族烷基基团是支链的。在一些实例中,所述脂族烷基基团包括多于6个碳原子的直链。在一些实例中,R1'和R2'相同。在一些实例中,R1'和R2'中的至少一个是C13H27。在一些实例中,M是Na、K、Cs、Ca或Ba。
该电荷导向剂可以包含(i)大豆卵磷脂,(ii)磺酸钡盐,如BBP,和(iii)磺酸异丙基胺盐。BBP是21-26烃烷基的磺酸钡盐并可获自例如 Chemtura。一种示例性的磺酸异丙基胺盐是可获自Croda的十二烷基苯磺酸异丙基胺盐。
在一些实例中,该电荷导向剂构成该静电墨水组合物的固体的大约0.001重量%至20重量%、在一些实例中0.01至20重量%、在一些实例中0.01至10重量%、在一些实例中0.01至1重量%。在一些实例中,该电荷导向剂构成该静电墨水组合物的固体的大约0.001至0.15重量%、在一些实例中0.001至0.15重量%、在一些实例中该静电墨水组合物的固体的0.001至0.02重量%。
该静电墨水组合物可以包含电荷佐剂。当存在电荷导向剂时,电荷佐剂可以促进粒子带电。本文中所述的方法可以包括在任何阶段添加电荷佐剂。该电荷佐剂可以包括但不限于石油磺酸钡、石油磺酸钙、环烷酸的Co盐、环烷酸的Ca盐、环烷酸的Cu盐、环烷酸的Mn盐、环烷酸的Ni盐、环烷酸的Zn盐、环烷酸的Fe盐、硬脂酸的Ba盐、硬脂酸的Co盐、硬脂酸的Pb盐、硬脂酸的Zn盐、硬脂酸的Al盐、硬脂酸的Zn盐、硬脂酸的Cu盐、硬脂酸的Pb盐、硬脂酸的Fe盐、金属羧酸盐(例如三硬脂酸铝、辛酸铝、庚酸锂、硬脂酸铁、二硬脂酸铁、硬脂酸钡、硬脂酸铬、辛酸镁、硬脂酸钙、环烷酸铁、环烷酸锌、庚酸锰、庚酸锌、辛酸钡、辛酸铝、辛酸钴、辛酸锰和辛酸锌)、亚油酸钴、亚油酸锰、亚油酸铅、亚油酸锌、油酸钙、油酸钴、棕榈酸锌、树脂酸钙、树脂酸钴、树脂酸锰、树脂酸铅、树脂酸锌、甲基丙烯酸2-乙基己酯-共-甲基丙烯酸钙和铵盐的AB二嵌段共聚物、丙烯酰氨基乙醇酸烷基酯烷基醚的共聚物(例如丙烯酰氨基乙醇酸甲酯甲基醚-共-乙酸乙烯酯),和羟基双(3,5-二-叔丁基水杨酸)铝酸酯一水合物。在一个实例中,该电荷佐剂是或包含二-或三硬脂酸铝。该电荷佐剂可以以该静电墨水组合物的固体的大约0.1至5重量%、在一些实例中大约0.1至1重量%、在一些实例中大约0.3至0.8重量%的量存在。
在一些实例中,包含树脂和金属颜料或金属合金颜料的粒子进一步包含多价阳离子与脂肪酸阴离子的盐。多价阳离子与脂肪酸阴离子的盐可以充当电荷佐剂。该多价阳离子在一些实例中可以是二价或三价阳离子。在一些实例中,该多价阳离子选自周期表中的第2族、过渡金属和第3族与第4族。在一些实例中,该多价阳离子可以包括选自Ca、Sc、Ti、V、Cr、Mn、Fe、Co、Ni、Cu、Zn、Al和Pb的金属。在一些实例中,该多价阳离子是Al3+。该脂肪酸阴离子可以选自饱和或不饱和脂肪酸阴离子。该脂肪酸阴离子可以选自C8至C26脂肪酸阴离子、在一些实例中C14至C22脂肪酸阴离子、在一些实例中C16至C20脂肪酸阴离子、在一些实例中C17、C18或C19脂肪酸阴离子。在一些实例中,该脂肪酸阴离子选自辛酸阴离子、癸酸阴离子、月桂酸阴离子、肉豆蔻酸阴离子、棕榈酸阴离子、硬脂酸阴离子、花生酸阴离子、山萮酸阴离子和蜡酸阴离子。
在一些实例中,包含树脂和金属颜料或金属合金颜料的粒子进一步包含多价阳离子与脂肪酸阴离子的盐,并且该组合物进一步包含选自磺基琥珀酸酯的金属盐、氧磷酸酯的金属盐、烷基-苯磺酸的金属盐、芳族羧酸或磺酸的金属盐、以及两性离子和非离子化合物如聚氧乙基化烷基胺、卵磷脂、聚乙烯基吡咯烷酮、多元醇的有机酸酯的电荷导向剂。在一些实例中,包含树脂和金属颜料或金属合金颜料的粒子进一步包含多价阳离子与脂肪酸阴离子的盐,并且该组合物进一步包含电荷导向剂,其选自油溶性石油磺酸盐(例如中性Calcium Petronate™、中性Barium Petronate™和碱性Barium Petronate™)、聚丁烯琥珀酰亚胺(例如 OLOA™ 1200和Amoco 575)和甘油酯盐(例如具有不饱和酸和饱和酸取代基的磷酸化甘油单酯和甘油二酯的钠盐)、磺酸盐,包括但不限于,磺酸的钡、钠、钙和铝盐。在一些实例中,包含树脂和金属颜料或金属合金颜料的粒子进一步包含多价阳离子与脂肪酸阴离子的盐,并且该组合物进一步包含选自通式[R1’-O-C(O)CH2CH(SO3 -)C(O)-O-R2’]的磺基琥珀酸酯部分的电荷导向剂,其中R1’和R2’各自为烷基基团,其可以如上所述。
该电荷佐剂(其可以例如是或包含多价阳离子与脂肪酸阴离子的盐)可以以该静电墨水组合物的固体的0.1重量%至5重量%的量、在一些实例中以该静电墨水组合物的固体的0.1重量%至2重量%的量、在一些实例中以该静电墨水组合物的固体的0.1重量%至2重量%的量、在一些实例中以该静电墨水组合物的固体的0.3重量%至1.5重量%的量、在一些实例中该静电墨水组合物的固体的0.5重量%至1.2重量%、在一些实例中该静电墨水组合物的固体的0.8重量%至1重量%的量存在。
其它添加剂
在一些实例中,该静电墨水组合物可以包含一种添加剂或多种添加剂。所述一种添加剂或多种添加剂可以在该方法的任何阶段添加。所述一种添加剂或多种添加剂可以选自蜡、表面活性剂、杀生物剂、有机溶剂、粘度调节剂、用于pH调节的材料、多价螯合剂、防腐剂、相容性添加剂、乳化剂等等。
蜡可以是不相容性蜡。本文中所用的“不相容性蜡”是指与该树脂不相容的蜡。具体而言,在例如由中间转印件(其可以是加热的橡皮布)将墨水膜转印到印刷基底上的过程中和之后在印刷基底上冷却树脂熔融混合物时,蜡相与树脂相分离。
在一些实例中,可以将蜡,如聚乙烯蜡(例如ACumist® B-6,可获自Honeywell)添加到本文中描述的静电墨水中。
在一些实例中,可以将表面活性剂,如含氟表面活性剂(例如可获自DuPont的Zonyl® MP 1200)添加到本文中描述的静电墨水中。在一些实例中,将Solsperse®11200、Solsperse® 9000、Solsperse® J560(均可获自Lubrizol Corp.)或其组合添加到本文中描述的静电墨水中。
添加到本文中描述的静电墨水中的其它添加剂的量可以为基于该静电墨水组合物的总重量计大约0重量%至大约20重量%。在一些实例中,其它添加剂可以以基于该静电墨水组合物的总重量计大约1重量%至大约10重量%的量存在于本文中描述的静电墨水中。
使用静电墨水的方法
在一些实例中,使用上文所述的静电墨水组合物的方法包括将该静电墨水组合物添加到静电印刷机墨盒中。
在一些实例中,将该静电墨水组合物添加到静电印刷机墨盒中可以包括用该静电墨水组合物填充静电印刷机墨盒。
制造静电墨水的方法
在一些实例中,制造静电墨水组合物的方法可以包括:混合液体载体;和分散在该液体载体中的粒子,其中该粒子可以包含含有聚合物的热塑性树脂以及具有大约50℃至大约150℃的熔点的金属颜料或金属合金颜料,所述聚合物选自(i)乙烯或丙烯与(ii)丙烯酸或甲基丙烯酸的烯属不饱和酸的共聚物;及其离聚物。
在一些实例中,该金属颜料或金属合金颜料是铋、锡、铟或其组合。
在一些实例中,该金属颜料或金属合金颜料具有大约0.1 µm至大约10 µm的直径。
在一些实例中,制造静电墨水的方法可以包括:
i)在液体连接料的存在下通过混合乙烯酸共聚物与乙烯/(甲基)丙烯酸C1-10烷基酯共聚物来形成静电墨水粒子,所述共聚物以如当前公开的量存在,
ii)研磨i)中获得的粒子,直到实现大约0.1微米至大约10微米的粒度。
在一些实例中,研磨可以包括在研磨之前或期间加入第二量的液体连接料。
进行研磨的工艺条件可以根据特定着色剂来调节。研磨可以进行例如大约1至大约20小时、例如大约1至大约15小时、例如大约10至大约15小时的时间。研磨可以采用单一温度概况或分阶段的温度概况来进行。例如,温度可以不高于大约50℃,如不高于大约45℃。
如果添加着色剂的话,其可以在i)或ii)中加入。
如果添加电荷佐剂、电荷导向剂、表面改性剂、相容性添加剂、电荷添加剂(charging additive)、蜡、杀生物剂、多价螯合剂、防腐剂、乳化剂或转印添加剂的话,这些成分可以在ii)中加入。
印刷方法和印刷基底
在一些实例中,本文中公开了在印刷基底上静电印刷的方法,该方法包括:在表面上形成静电潜像;使该表面与静电墨水组合物接触,以使至少一部分粒子附着到该表面上以便在该表面上形成显影的调色剂图像,并将该调色剂图像转印到印刷基底上。
在一些实例中,该静电墨水组合物可以包含液体载体;和分散在该液体载体中的粒子,其中该粒子包含热塑性树脂,和具有小于大约200℃的熔点的金属颜料或金属合金颜料。
在其上形成或显影静电图像(潜像)的表面可以在旋转件(例如为滚筒形式)上。在其上形成或显影静电图像(潜像)的表面可以构成光成像板(PIP)的一部分。该方法可以包括使本文中描述的静电墨水组合物在电极(其可以是固定电极)与旋转件之间通过,该旋转件可以是具有在其上具有静电图像(潜像)的表面的构件或者与在其上具有静电图像(潜像)的表面接触的构件。在电极与旋转件之间施加电压,使得粒子附着到旋转件的表面上。中间转印件(如果存在的话)可以是柔性旋转件,其可以被加热例如到大约60℃至大约140℃的温度。
该印刷基底可以是任何合适的基底。该基底可以是能够具有印刷在其上的图像的任何合适的基底。该基底可以包含选自有机材料或无机材料的材料。该材料可以包括天然聚合物材料,例如纤维素。该材料可以包括合成聚合物材料,例如由烯烃单体形成的聚合物,包括但不限于聚乙烯和聚丙烯,以及共聚物如苯乙烯-聚丁二烯。在一些实例中,该基底在印刷前是或包含塑料。在一些实例中,该基底在印刷前是或包含纸。聚丙烯在一些实例中可以是双向拉伸聚丙烯。
该材料可以包含金属,其可以为片材形式。在一些实例中,该金属可以是金属颜料或金属合金颜料,其为锡、铋、铟、铅、镓、镉、锌、铊、锗或其组合。在一些实例中,该金属可以是金属颜料或金属合金颜料,其为铋、锡、铟或其组合。
在一些实例中,该金属颜料或金属合金颜料是以下合金:铋/锡合金——58重量%/42重量%,熔点为138℃(例如来自Indium Corporation的INDALLOY® #281)。
在一些实例中,该金属颜料或金属合金颜料是以下合金:铋/铟/锡合金——57重量%/26重量%/17重量%,熔点为79℃(例如来自Indium Corporation的INDALLOY® #174)。
在一些实例中,该金属颜料或金属合金颜料是以下合金:铟/铋/锡合金——51重量%/32.5重量%/16.5重量%,熔点为60℃(例如来自Indium Corporation的INDALLOY® #19)。
在一些实例中,可以将INDALLOY® #281、INDALLOY® #174和INDALLOY® #19的组合添加到该静电墨水组合物中。
在一个实例中,该基底包括纤维素纸。在一个实例中,该纤维素纸涂覆有聚合物材料,例如由苯乙烯-丁二烯树脂形成的聚合物。在一些实例中,该纤维素纸具有用聚合物材料粘结至其表面的无机材料(在用墨水印刷前),其中该无机材料可以选自例如高岭石或碳酸钙。在一些实例中,该基底是纤维素印刷基底如纸。在一些实例中,该纤维素印刷基底是涂覆的纤维素印刷品。
在一些实例中,该方法进一步包括,在将调色剂图像转印到印刷基底上之后,加热该印刷基底和/或在印刷基底上的调色剂图像之上摩擦物体,以降低该调色剂图像的电阻。在调色剂图像之上摩擦物体可以是指使物体与调色剂图像接触并且在印刷基底和物体上实现相对横向移动,以使物体横跨印刷图像移动。摩擦可能涉及将印刷基底与物体压在一起。摩擦可以手动或以自动方式进行。摩擦可能涉及相对于纸张以不同的速度移动与纸张上的墨水接触的物体。在一些实例中,所施加的压力可以为240 kg/cm2至大约400 kg/cm2、或280 kg/cm2至大约370 kg/cm2、或290 kg/cm2至大约350 kg/cm2、或300 kg/cm2至大约350kg/cm2。与墨水接触并用于摩擦的物体可以包括选自塑料、橡胶、玻璃、金属和纸(其可以是软或硬的纸)的材料。在一些实例中,摩擦元件可以被加热,已经发现这可以改善效率。
在该方法的一个实例中,加热涉及将该印刷基底加热到至少80℃、在一些实例中至少90℃、在一些实例中至少100℃、在一些实例中至少120℃、在一些实例中至少130℃、在一些实例中至少150℃、在一些实例中至少180℃、在一些实例中至少220℃、在一些实例中至少250℃、在一些实例中至少280℃的温度。该加热可以进行预定的时间段。
在一些实例中,可以进行加热,直到印刷在该基底上的墨水的薄层电阻为50 Ω/sq或更低、在一些实例中40 Ω/sq或更低、在一些实例中30 Ω/sq或更低、在一些实例中20Ω/sq或更低、在一些实例中15 Ω/sq或更低、在一些实例中10 Ω/sq或更低。
在该方法的一个实例中,加热涉及将该印刷基底加热到80℃至250℃的温度,持续至少5分钟、在一些实例中至少10分钟、在一些实例中至少15分钟、在一些实例中至少20分钟、在一些实例中至少25分钟、在一些实例中至少30分钟的预定时间段。该预定时间段可以为5至60分钟、在一些实例中为15至45分钟。
在该方法的一个实例中,加热涉及将该印刷基底加热到80℃至250℃、在一些实例中100℃至200℃、在一些实例中100℃至150℃、在一些实例中110℃至140℃的温度,持续至少15分钟和在一些实例中至多大约1小时。
在该方法的一个实例中,加热涉及将该印刷基底加热到至少250℃的最高温度,在一些实例中持续至少10秒钟。在该方法的一个实例中,加热涉及将该印刷基底加热到至少250℃、在一些实例中250℃至350℃的最高温度,在一些实例中持续至少10秒钟、在一些实例中至少20秒钟、在一些实例中至少30秒钟和在一些实例中至多5分钟、在一些实例中至多3分钟、在一些实例中至多2分钟、在一些实例中90秒钟。
在该方法的一个实例中,在将调色剂图像转印到印刷基底上之后,该方法进一步包括对该印刷基底施以等离子体处理。可以对该基底施以等离子体处理持续至少1分钟、在一些实例中至少5分钟、在一些实例中至少10分钟的时间段,在一些实例中5分钟至60分钟、在一些实例中5分钟至30分钟、在一些实例中10分钟至20分钟、在一些实例中12至18分钟、在一些实例中大约15分钟的时间段。
在该方法的一个实例中,在使该表面与静电墨水组合物接触之前,使该组合物在电极与显影辊之间通过,该静电组合物随后在显影辊上传递,直到其接触在其上具有静电潜像的表面。
在该方法的一个实例中,在使该表面与静电墨水组合物接触之前,使该组合物在电极与显影辊之间通过,在电极与显影辊之间存在电位差V1,该静电组合物随后在显影辊上传递,直到其接触在其上具有静电潜像的表面。该电位差的极性可以使得粒子经设置以朝向显影辊并远离电极移动。电位差V1可以为200至600 V、在一些实例中300至500 V、在一些实例中350至450 V、在一些实例中大约400 V。已经发现,具有相对高的电位差有助于在显影辊上产生相对厚的墨水层。
在一些实例中,显影辊相对于地电位处于至少500 V、在一些实例中至少600 V、在一些实例中至少700 V、在一些实例中500 V至1000 V、在一些实例中600 V至1000 V、在一些实例中700 V至900 V、在一些实例中750 V至950 V的电位。
在一些实例中,显影辊相对于地电位处于- 500 V或更低、在一些实例中-600 V或更低、在一些实例中-700 V或更低、在一些实例中-500 V至-1000 V、在一些实例中- 600 V至-1000 V、在一些实例中-700 V至-900 V、在一些实例中-750 V至-950 V的电位。
在一些实例中,在其上具有静电潜像的表面在显影辊与该表面上图像内的区域(其可以被称为图像区域)之间具有电位差V3,并且在显影辊与该表面上图像外的区域(其可以被称为非图像区域)之间具有电位差V4。V3可以使得包含树脂和金属颜料或金属合金颜料的粒子附着到图像区域中的表面上,并且V4可以使得粒子经设置以远离表面并朝向显影辊移动。在一些实例中,电位差V3可以是至少500 V、在一些实例中至少600 V、在一些实例中至少700 V的值、在一些实例中500至1000 V的值、在一些实例中600至900V的值、在一些实例中650至850 V的值、在一些实例中700至800 V的值。在一些实例中,电位差V4可以是200 V或更低、在一些实例中150 V或更低、在一些实例中100 V或更低的值、在一些实例中80 V或更低的值、在一些实例中60 V或更低的值。已经发现,当显影辊与图像区域之间的电位差相对于显影辊与非图像区域之间的电位差较高时,图像的转印似乎更有效。
根据下面提供的实施例,其它实施例将变得明显。
实施例
实施例1
金属合金颜料
a. 铋/锡合金——58重量%/42重量%,熔点为138℃(例如来自Indium Corporation的INDALLOY® #281)。
b. 铋/铟/锡合金——57重量%/26重量%/17重量%,熔点为79℃(例如来自IndiumCorporation的INDALLOY® #174)。
c. 铟/铋/锡合金——51重量%/32.5重量%/16.5重量%,熔点为60℃(例如来自Indium Corporation的INDALLOY® #19)。
静电墨水组合物
在160克的Isopar-L™中将含有2.88克的NUCREL® 699和0.72克的A-C® 5120的树脂糊料与0.4克的电荷导向剂、1.2克的树脂分散剂和34.8克的金属合金颜料(来自IndiumCorporation,INDALLOY® #281/#174/#19,平均600 nm直径尺寸的粉末)混合在一起并随后在球磨机(SO Union process)中在大约15℃下一起研磨大约1小时。颜料载量为基于总固体重量计87重量%。所获得的组合物用Isopar-L™稀释以得到5重量%固体的分散体。给该分散体装入0.96克的负电荷导向剂以获得静电墨水组合物。
实施例2
使用LEP印刷机模拟,将来自实施例1的静电墨水组合物用于在纸(纤维素纸)基底上显影0.5 DMA(限定的质量/面积– mg⁄(cm2))层。在LEP印刷过程模拟期间,对显影样品施以(a)热或(b)组合的热与压力作为烧结过程的一部分。在LEP印刷过程模拟期间不允许样品(a)经受辊压,而在LEP印刷过程模拟期间对样品(b)施以常规的热和辊压力。
图1(a)和图1(b)分别显示了(a)在大约160℃的温度下使用热(无辊压)和(b)在大约160℃的温度和大约300 kg/cm2的压力下使用热和压力(模拟常规LEP印刷过程)在纤维素纸上显影时实施例1墨水的实例的SEM照片。
图1(a)显示使用热(无压力)的情况下,个别的金属合金颜料粒子仍然可见,未形成连续的导电迹线。相比之下,图1(b)显示使用热和压力二者的情况下,个别的金属合金颜料粒子不再可见,并且形成了连续的导电迹线。
上述实施例表明,本文中描述的静电墨水可以在LEP印刷机上印刷,以得到印刷在基底上的导电迹线。本文中描述的金属颜料和金属合金颜料使得能够使用热和压力在LEP印刷过程完成后直接由LEP印刷机将印刷的迹线烧结成具有极高导电性的连续金属迹线。换句话说,该烧结是印刷过程的一部分,不需要附加的高温或高成本后处理(这可能会破坏大多数非刚性基底和甚至某些刚性基底)。
这样直接沉积(印刷)金属粒子以得到导电迹线可用于印刷电子技术。这种LEP直接沉积法使得能够使用大的金属颜料粒子或金属合金颜料粒子(例如0.1 µm至10 µm)。这还能够允许使用更多种类的金属颜料,包括具有低熔点(例如60℃至大约140℃)的金属合金。
虽然已经详细描述了多个实例,要理解的是,可以修改所公开的实例。因此,前面的描述被认为是非限制性的。
Claims (15)
1.静电墨水组合物,包含:
液体载体;和
分散在所述液体载体中的粒子,
其中所述粒子包含
热塑性树脂,和
具有小于大约200℃的熔点的金属颜料或金属合金颜料。
2.根据权利要求1所述的静电墨水组合物,其中所述金属颜料或金属合金颜料具有大约0.01 µm至大约50 µm的直径。
3.根据权利要求2所述的静电墨水组合物,其中所述金属颜料或金属合金颜料具有大约0.1 µm至大约10 µm的直径。
4.根据权利要求1所述的静电墨水组合物,其中所述金属颜料或金属合金颜料构成所述静电墨水组合物的固体的至少30重量%。
5.根据权利要求1所述的静电墨水组合物,其中所述金属颜料或金属合金颜料具有小于大约150℃的熔点。
6.根据权利要求1所述的静电墨水组合物,其中所述金属颜料或金属合金颜料具有大约50℃至大约150℃的熔点。
7.根据权利要求1所述的静电墨水组合物,其中所述金属颜料或金属合金颜料是锡、铋、铟、铅、镓、镉、锌、铊、锗或其组合。
8.根据权利要求7所述的静电墨水组合物,其中所述金属颜料或金属合金颜料是铋、锡、铟或其组合。
9.根据权利要求1所述的静电墨水组合物,其中所述热塑性树脂包含聚合物,所述聚合物选自(i)乙烯或丙烯与(ii)丙烯酸或甲基丙烯酸的烯属不饱和酸的共聚物;及其离聚物。
10.根据权利要求1所述的静电墨水组合物,其中所述静电墨水组合物进一步包含电荷导向剂。
11.根据权利要求1所述的静电墨水组合物,其中所述液体载体构成所述静电墨水组合物的至少70重量%。
12.使用根据权利要求1所述的静电墨水组合物的方法,所述方法包括:
将根据权利要求1所述的静电墨水组合物添加到静电印刷机墨盒中。
13.制造静电墨水组合物的方法,所述方法包括:
混合液体载体;和
分散在所述液体载体中的粒子,
其中所述粒子包含
热塑性树脂,所述热塑性树脂包含聚合物,所述聚合物选自(i)乙烯或丙烯与(ii)丙烯酸或甲基丙烯酸的烯属不饱和酸的共聚物;及其离聚物,和
具有大约50℃至大约150℃的熔点的金属颜料或金属合金颜料。
14.根据权利要求13所述的制造静电墨水组合物的方法,其中所述金属颜料或金属合金颜料是铋、锡、铟或其组合。
15.根据权利要求13所述的制造静电墨水组合物的方法,其中所述金属颜料或金属合金颜料具有大约0.1 µm至大约10 µm的直径。
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