本発明の例が開示され説明される前に、本発明は本明細書に開示される特定のプロセスステップおよび材料に限定されるものではなく、そのようなプロセスステップおよび材料が多少変動し得ることが理解されるべきである。本明細書で使用する用語は、特定の例のみを説明するために使用されることも理解されるべきである。これらの用語は、本発明の範囲が添付の特許請求の範囲およびその均等物によってのみ限定されることを意図しているため、限定することを意図するものではない。
本明細書および添付の特許請求の範囲で使用されている単数形「a」、「an」および「the」は、文脈上他に明確に指示されない限り、複数の指示対象を含むことに留意されたい。同様に、本明細書および添付の特許請求の範囲で使用されている複数形は、文脈上他に明確に指示されない限り、単数の指示対象を含む。
本明細書で使用される「キャリア液体」、「キャリア」または「キャリアビヒクル」は、ポリマー、粒子、着色剤、電荷ディレクタおよび他の添加剤を分散させて液体静電インクまたは電子写真インクを形成することができる流体を指す。そのようなキャリア液体およびビヒクル成分は当該技術分野において公知である。典型的なキャリア液体は、界面活性剤、共溶媒、粘度調整剤および/または他の可能な成分のような種々の異なる薬剤の混合物を含むことができる。
本明細書で使用される場合、「静電インク組成物」は、一般に、時として電子写真印刷プロセスと称される静電印刷プロセスにおける使用に適した形態のインク組成物を指す。いくつかの例では、静電インク組成物は、電位勾配で移動することができるトナー粒子と称されることもある帯電可能な粒子を含む。いくつかの例では、インク組成物は乾燥粉末形態であってもよく、乾燥または粉末トナーと称されることもある。いくつかの例では、インク組成物は、液体形態、例えば、トナー粒子をキャリア液体中に分散させた液体の形態でありえ、これは液体トナーと称されることもある。
本明細書で使用する「着色剤」には、顔料および染料が含まれる。
本明細書で使用される場合、「顔料」は一般に顔料着色剤、磁性粒子、アルミナ、シリカおよび/または他のセラミックスまたは有機金属を含み、そのような粒子が色を付与するか否かに関わらない。したがって、本明細書は主に顔料着色剤の使用を例示するが、用語「顔料」は、顔料着色剤だけでなく、有機金属、フェライト、セラミックなどの他の顔料を記載するためにより一般的に使用することができる。
本明細書で使用される場合、「コポリマー」は、少なくとも2つのモノマーから重合されるポリマーを指す。
本明細書で使用される場合、「メルトフローレート」は、一般に、特定の温度および負荷で規定された寸法のオリフィスを通る樹脂の押出速度を指し、通常は温度/負荷、例えば190℃/2.16kgとして報告される。フローレートは、成型の結果としてグレードに違いを付けるか、または材料の劣化の指標を提供するために使用することができる。本開示では、「メルトフローレート」は、当技術分野で知られているように、押出プラストメーターによる熱可塑性樹脂のメルトフローレートのためのASTM D1238-04c標準試験方法に従って測定される。特定のポリマーのメルトフローレートが特定されている場合、他に記載がない限り、静電インク組成物の他の成分のいずれも存在しない場合には、そのポリマー単独のメルトフローレートである。
本明細書で使用される場合、「酸性度」、「酸価(acid number)」または「酸価(acid value)」は、物質1グラムを中和するのに必要な水酸化カリウム(KOH)のミリグラム単位の質量を指す。ポリマーの酸性度は、例えばASTM D1386に記載されている標準的な技術に従って測定することができる。特定のポリマーの酸性度が特定されている場合、他に記載がない限り、静電インク組成物の他の成分のいずれも存在しない場合には、そのポリマー単独についての酸性度である。
本明細書で使用される場合、「溶融粘度」は、一般に、所定のせん断応力またはせん断速度でのせん断応力対せん断速度の比を指す。試験は、一般にキャピラリーレオメーターを使用して行われる。プラスチック装入物は、レオメーターバレル内で加熱され、プランジャを用いてダイを通して押し出される。プランジャは、装置に応じて一定の力または一定の速度のいずれかで押し込まれる。システムが定常動作に達すると、測定が行われる。使用される1つの方法は、当技術分野で知られているように、ブルックフィールド粘度を140℃で測定することであり、単位はmPa・sまたはcPoiseである。あるいは、溶融粘度は、レオメーター、例えばThermal Analysis Instruments製の市販AR-2000レオメーターを用いて、25mm鋼板標準鋼平行板のジオメトリーを使用して、120℃、0.01Hzのせん断速度でのプレートレオメトリー等温線をプレートに見出すことにより測定することができる。特定のポリマーの溶融粘度が特定されている場合、他に記載がない限り、静電インク組成物の他の成分のいずれも存在しない場合には、そのポリマー単独の溶融粘度である。
特定のモノマーは、ポリマーの特定の重量パーセントを構成するものとして本明細書に記載され得る。これは、ポリマー中の前記モノマーから形成された繰り返し単位が前記ポリマーの前記重量パーセントを構成することを示す。
本明細書で使用される「非相溶性ワックス」は、樹脂と非相溶性のワックスを指す。具体的には、加熱された中間転写部材からインクフィルムを転写する間およびその後に、基材上の樹脂融着混合物を冷却すると、ワックス相が樹脂から分離する。
本明細書中で使用される場合、「静電(的)印刷」または「電子写真(的)印刷」は、一般に、フォトイメージング基材から直接的または間接的に中間転写部材を介して他の基材、例えば印刷基材に転写される画像を提供するプロセスをいう。このように、画像は、それが適用される光画像形成基材に実質的に吸収されない。さらに、「電子写真プリンタ」または「静電プリンタ」は、一般に、上述のように電子写真印刷または静電印刷を行うことができるプリンタを指す。「液体電子写真印刷」は、粉末トナーではなく液体トナーが電子写真プロセスで使用される特定のタイプの電子写真印刷である。
本明細書で使用される用語「約」は、所与の値が端点の「少し上」または「少し下」であることを条件として、数値範囲の端点に柔軟性を提供するために使用される。この用語の柔軟性の程度は、特定の変数によって決定されることができ、当業者の知識の範囲内により経験および本明細書の関連する記載に基づいて決定する。
本明細書中で使用される場合、他に記載がない限り、「分子量」または「Mw」は、g/molの単位の重量平均分子量を示す。
本明細書で使用されるように、複数の項目、構造要素、構成要素、および/または材料は、便宜上共通のリストに提示されてもよい。しかし、これらのリストは、リストの各メンバーが別々の独自のメンバーとして個々に識別されるように解釈されるべきである。従って、そのようなリストの個々のメンバーは、反する指示のない共通のグループにてそれらが提示されていることのみに基づいて、同一のリストの他のメンバーと実質的に等価であると解釈されるべきではない。
濃度、量、および他の数値データは、本明細書では範囲形式で表現または提示することがあり得る。このような範囲形式は、単に便宜および簡潔のために使用されているので、範囲の限界として明示的に記載された数値だけでなく、あたかも各数値および部分範囲が明示的に記載されているかのように、その範囲に包含される個々の数値または部分範囲をすべて含むように柔軟に解釈されるべきであることが理解されるものである。例として、「約1重量%〜約5重量%」の数値範囲は、約1重量%〜約5重量%の明示的に示された値だけでなく、示された範囲の個々の値および部分範囲を含むと解釈されるべきである。したがって、この数値範囲には、2、3.5および4などの個々の値および1〜3、2〜4、3〜5などの部分範囲などが含まれる。この同じ原則は、1つの数値のみを記載した範囲に適用される。さらに、記載されている範囲または特性の幅に関係なく、そのような解釈が適用されるべきである。
第1の態様では、10,000以下のMwを有する樹脂、および組成物の全固形分の少なくとも30重量%の量の導電性種を含む静電インク組成物が提供される。
第2の態様では、基材上に導電性トレースが静電的に印刷された基材が提供され、ここで前記トレースは、10,000以下のMwを有する樹脂、および組成物の全固形分の少なくとも30重量%の量の導電性種を含む。
第3の態様では、静電インク組成物を電子写真的に印刷する方法が提供され、ここで静電インク組成物は、10,000以下のMwを有する樹脂、および組成物の全固形分の少なくとも30重量%の量の導電性種を含み、そして該方法は、表面に静電潜像を形成すること、静電インク組成物と表面を接触させて、粒子の少なくとも一部が表面に付着して、表面上に現像されたトナー画像を形成すること、およびトナー画像を基材に転写することを含む。
近年、導電性静電印刷インクを開発するために多くの研究が行われている。いくつかの静電印刷インクは、樹脂で被覆された導電性粒子を用いて開発されている。しかし、そのようなインクのいくつかはブランケットから基材への転写が不十分であり、電気トレースとして印刷された場合には、特定の用途には不十分な導電性も有する。本発明者らは、本明細書に記載の組成物の例が、上記の困難の少なくとも1つを回避するか、少なくとも緩和することを見出した。
静電インク組成物および導電性トレース
本開示は、静電インク組成物および導電性トレースに関し、それぞれが10,000以下のMwを有する樹脂、および組成物の全固形分の少なくとも30重量%の量の導電性種を含む。
いくつかの例では、静電インク組成物および/または導電性トレースは、樹脂および導電性種を含む帯電可能な粒子を含む。いくつかの例では、帯電可能な粒子はキャリア液体中に分散される。いくつかの例では、本発明の静電インク組成物は乾式トナーの形態である。いくつかの例では、本発明の静電インク組成物は、液体トナーの形態である。
いくつかの例では、静電インク組成物は、液体電子写真を用いて基材上に導電性トレースを印刷するために使用される。いくつかの例では、導電性トレースは、液体電気写真を用いて印刷される。いくつかの例では、前記印刷は静電印刷を含む。
いくつかの例では、静電インク組成物および/または導電性トレースは電荷ディレクタをさらに含むことができる。
導電性種
本出願における導電性種は、電気的な導電性種を示す。導電性種は、任意の電気的な導電性材料を含む種であってもよい。いくつかの例では、導電性種は、金属または炭素から選択される材料を含む。いくつかの例では、導電性種は、カーボンナノチューブ、カーボンブラック、グラフェンおよび金属(例えば、AlおよびAg)、またはそれらの混合物から選択される種を含む。金属は、元素状の金属であってもよいし、2種以上の金属の合金であってもよい。導電性顔料は、アルミニウム、スズ、遷移金属、およびそれらの1つ以上の合金から選択される金属を含むことができる。遷移金属は、例えば、亜鉛、銅、銀、金、ニッケル、パラジウム、白金および鉄から選択することができる。使用することができる合金には、真鍮、青銅、鋼およびクロムが含まれるが、これらに限定されない。
いくつかの例では、導電性種は、高い対称性を有する種、例えば球状種であるか、またはそれを含む。いくつかの例では、導電性球状種は、カーボンブラック粒子および/または金属粒子であるか、またはそれらを含む。いくつかの例では、粒子は20μm未満、例えば15μm未満、例えば10μm未満、例えば5μm未満、例えば4μm未満、例えば3μm未満、例えば2μm未満、例えば1μm未満、例えば0.9μm未満、例えば08μm未満、例えば0.7μm未満、例えば0.6μm未満、例えば0.5μm未満のメジアン粒径またはd50を有することができる。他に記載がない限り、粒径は、操作マニュアルに記載されている標準的な手順に従ってMalvern Mastersizer 2000でレーザー回折を用いて測定する。
いくつかの例では、導電性種は、カーボンナノチューブ、カーボンブラック、グラフェンおよび金属、およびそれらの混合物から選択される種を含む。いくつかの例では、導電性種は、細長い導電性種、例えばカーボンナノチューブを含むか、またはそれである。カーボンナノチューブは、それらの非常に低い対称性、高いアスペクト比、およびポリマー粒子に分散されたときにランダム化された分布から印刷されたとき(例えば、樹脂が融合されたとき)に相互接続された導電線に変換する能力により、本出願において特に有効であることが判明している。
対称性の低い種、例えば、細長い種、特にカーボンナノチューブのような典型的に高いアスペクト比を有するものは、導電性トレースの静電印刷に使用するときに有効である。細長い種が(部分的にまたは完全に)カプセル化されている樹脂含有粒子を含む静電インク組成物では、細長い種の分布は通常ランダム化されている。これは、細長い種を含有する樹脂粒子の製造に起因する可能性がある。樹脂粒子を高電位勾配に付すことができる静電印刷法では、ランダム化された分布が、細長い種が粒子を通る導電経路を形成する傾向を低下させることが分かっている。これは、樹脂粒子を介した放電を最小にする。本明細書に記載の樹脂粒子が、熱の適用などにより溶融したとき、例えば基材上に印刷されたとき、これは細長い種の整列および相互接続をもたらし、したがって樹脂を通して導電する能力を高める。
細長い種は、第2の次元および第3の次元のそれぞれよりも長い第1の次元を有する種であってもよく、第1、第2および第3の次元は互いに垂直である。いくつかの例では、細長い導電性種は棒状である。いくつかの例では、細長い導電性種は、2〜2000の間のアスペクト比を有することができる。本明細書に記載されるように、アスペクト比は、細長い導電性種の最長次元の長さ(例えば、上述の第1の次元)対次の最長次元の長さ(例えば、上述の第2または第3の次元)の長さの比によって定義されることができ、ここでこれら次元は互いに垂直である。細長い導電性種は、少なくとも2、いくつかの例では少なくとも3、いくつかの例では少なくとも4、いくつかの例では少なくとも5、いくつかの例では少なくとも6、いくつかの例では少なくとも7、いくつかの例では少なくとも8、いくつかの例では少なくとも9、いくつかの例では少なくとも10、いくつかの例では少なくとも11、いくつかの例では少なくとも12、いくつかの例では少なくとも13、いくつかの例では少なくとも14、いくつかの例では少なくとも15、いくつかの例では少なくとも16、いくつかの例では少なくとも17、いくつかの例では少なくとも18、いくつかの例では少なくとも19、いくつかの例では少なくとも20のアスペクト比を有することができる。
細長い導電性種は、少なくとも25、いくつかの例では少なくとも25、いくつかの例では少なくとも30、いくつかの例では少なくとも40、いくつかの例では少なくとも50、いくつかの例では少なくとも60、いくつかの例では少なくとも70、いくつかの例では少なくとも80、いくつかの例では少なくとも90、いくつかの例では少なくとも100、いくつかの例では少なくとも150、いくつかの例では少なくとも200、いくつかの例では少なくとも300、いくつかの例では少なくとも400、いくつかの例では少なくとも500、いくつかの例では少なくとも1000、いくつかの例では少なくとも1500、いくつかの例では少なくとも2000のアスペクト比を有することができる。
いくつかの例では、細長い導電性種は、50未満、例えば45未満、例えば40未満、例えば35未満、例えば30未満、例えば25未満、例えば20未満、例えば10未満、例えば9未満、例えば8未満、例えば7未満、例えば6未満、例えば5未満、例えば4未満、例えば3未満、例えば2未満のアスペクト比を有することができる。
導電性種は、(静電インク組成物の)固形分の約30重量%〜約90重量%、固形分の35重量%〜約85重量%の量で、いくつかの例では固形分の約40重量%〜約80重量%の量で、いくつかの例では固形分の約45重量%〜約75重量%の量で、いくつかの例では固形分の約50重量%〜約70重量%の量で、静電インク組成物および/または導電性トレース中に存在することができる。
導電性種は、(静電インク組成物の)固形分の少なくとも約30重量%の量で、例えば固形分の少なくとも約35重量%の量で、例えば固形分の少なくとも約40重量%の量で、例えば固形分の少なくとも約455重量%の量で、例えば固形分の少なくとも約50重量%の量で、例えば固形分の少なくとも約55重量%の量で、例えば固形分の少なくとも約60重量%の量で、例えば固形分の少なくとも約65重量%の量で、例えば固形分の少なくとも約70重量%の量で、例えば固形分の少なくとも約75重量%の量で、例えば固形分の少なくとも約80重量%の量で、例えば固形分の少なくとも約85重量%の量で、例えば固形分の少なくとも約90重量%の量で、静電インク組成物および/または導電性トレース中に存在することができる。
導電性種は、(静電インク組成物の)固形分の90重量%以下の量で、いくつかの例では固形分の85重量%以下の量で、いくつかの例では固形分の80重量%以下の量で、いくつかの例では固形分の75重量%以下の量で、いくつかの例では固形分の70重量%以下の量で、いくつかの例では固形分の65重量%以下の量で、いくつかの例では固形分の60重量%以下の量で、いくつかの例では固形分の55重量%以下の量で、いくつかの例では固形分の50重量%以下の量で、いくつかの例では固形分の45重量%以下の量で、いくつかの例では固形分の40重量%以下の量で、いくつかの例では固形分の35重量%以下の量で、いくつかの例では固形分の約30重量%の量で、静電インク組成物および/または導電性トレース中に存在することができる。
本明細書に記載されるように、細長い導電性種は、カーボンナノチューブを含むかまたはカーボンナノチューブであり得る。カーボンナノチューブは、様々な刊行物に記載されており、本明細書において従来の意味を有することができる。種々の種類のカーボンナノチューブは、例えば、参照によりその全体が本明細書に組み込まれるUS6333016に記載されている。J. Chem. Phys.、第104巻、第5号、1996年2月1日にはまた、種々の種類のカーボンナノチューブ、例えば、直線の多層ナノチューブおよび屈曲したナノチューブを記載しており、そして本文献は参照によりその全体が本明細書に組み込まれる。
カーボンナノチューブは、直線および屈曲した多層ナノチューブ(MWNT)、直線および屈曲した二層ナノチューブ(DWNT)、および直線および屈曲した単層ナノチューブ(SWNT)、ならびにこれらのナノチューブ形態の様々な組成物およびナノチューブ調製物に含まれる一般的な副生成物から選択することができ、例えば、米国特許第6,333,016号およびWO01/92381に記載されており、これらは参照によりその全体が本明細書に組み込まれる。
カーボンナノチューブ、例えば、単層カーボンナノチューブは、4nm以下、いくつかの例では3.5nm以下、いくつかの例では3.25nm以下、いくつかの例では3.0nm以下の外径を有することができる。カーボンナノチューブは、約0.5〜約2.5nmの外径、いくつかの例では約0.5〜約2.0nmの外径、いくつかの例では約0.5〜約1.5nmの外径を有することができる。カーボンナノチューブは、約0.5〜約1.0nmの外径を有することができる。
いくつかの例では、例えば、多層ナノチューブにおいて、カーボンナノチューブは、2nm以上、いくつかの例では3nm以上、いくつかの例では5nm以上、いくつかの例では10nm以上、いくつかの例では15nm以上の外径を有する。いくつかの例では、例えば、多層ナノチューブにおいて、カーボンナノチューブは2nm〜50nmの外径を有する。
いくつかの例では、カーボンナノチューブは、単層カーボンベースのSWNT含有材料を含む。SWNTは、カーボンターゲットのレーザーアブレーション、炭化水素の分解、および2つのグラファイト電極間のアークの設定などの多くの技術によって形成することができる。
樹脂
いくつかの例では、静電インク組成物は、10,000以下の分子量を有する樹脂、例えばポリマー樹脂を含む。いくつかの例では、樹脂は5,000以下、例えば4,000以下、例えば3,000以下、例えば2,000以下、例えば1,000以下の分子量を有する。
いくつかの例では、樹脂は1,000以上、例えば2,000以上、例えば3,000以上、例えば4,000以上、例えば5,000以上の分子量を有する。
本発明者らは、本明細書に記載の樹脂の使用が、導電性種のより高い充填レベルを可能にし、印刷された導電性トレースにおいてはるかに高い導電率レベルをもたらすことを見出した。
静電インク組成物および/または導電性トレース中の樹脂は、これに限定されないが、熱可塑性ポリマーを含むポリマーを含むことができる。熱可塑性ポリマーは、熱可塑性樹脂と称されることがある。いくつかの例では、ポリマーは、酸性側基を有するポリマーを含むことができる。いくつかの例では、樹脂はアルキレンモノマーとアクリル酸およびメタクリル酸から選択されるモノマーとのコポリマーを含む。
いくつかの例では、ポリマーは、エチレンまたはプロピレンアクリル酸コポリマー;エチレンまたはプロピレンメタクリル酸コポリマー;エチレンビニルアセテートコポリマー;エチレンまたはプロピレン(例えば、80〜99.9重量%)、およびメタクリル酸またはアクリル酸のアルキル(例えば、C1〜C5)エステル(例えば、0.1〜20重量%)のコポリマー;エチレン(例えば、80重量%〜99.9重量%)、アクリル酸またはメタクリル酸(例えば、0.1重量%〜20.0重量%)、およびメタクリル酸またはアクリル酸のアルキル(例えば、C1〜C5)エステル(例えば、0.1重量%〜20.0重量%)のコポリマー;エチレンまたはプロピレン(例えば、70重量%〜99.9重量%)および無水マレイン酸(例えば、0.1重量%〜30重量%)のコポリマー;ポリエチレン;ポリスチレン;アイソタクチックポリプロピレン(結晶性);エチレンエチレンエチルアクリレートのコポリマー;ポリエステル;ポリビニルトルエン;ポリアミド;スチレン/ブタジエンコポリマー;エポキシ樹脂;アクリル樹脂(例えば、アクリル酸またはメタクリル酸およびアクリル酸またはメタクリル酸の少なくとも1つのアルキルエステルのコポリマー、ここでアルキルは1〜約20個の炭素原子を有していてもよく、例えば、メタクリル酸メチル(50重量%〜90重量%)/メタクリル酸(例えば、0重量%〜20重量%)/エチルヘキシルアクリレート(例えば、10重量%〜50重量%));エチレン−アクリレートターポリマー:エチレン−アクリル酸エステル−無水マレイン酸(MAH)またはグリシジルメタクリレート(GMA)ターポリマー;エチレン−アクリル酸イオノマーおよびそれらの組み合わせから選択することができる。
次に、酸性側基を有するポリマーの例について説明する。酸性側基を有するポリマーは、50mgKOH/g以上の酸性度、いくつかの例では60mgKOH/g以上の酸性度、いくつかの例では70mgKOH/g以上の酸性度、いくつかの例では80mgKOH/g以上の酸性度、いくつかの例では90mgKOH/g以上の酸性度、いくつかの例では100mgKOH/g以上の酸性度、いくつかの例では105mgKOH/g以上、いくつかの例では110mgKOH/g以上、いくつかの例では115mgKOH/g以上の酸性度を有することができる。酸性側基を有するポリマーは、200mgKOH/g以下、いくつかの例では190mg以下、いくつかの例では180mg以下、いくつかの例では130mgKOH/g以下、いくつかの例では120mgKOH/g以下の酸性度を有することができる。mgKOH/g単位で測定されるようなポリマーの酸性度は、当該技術分野で公知の標準的な手順を用いて、例えばASTM D1386に記載の手順を用いて測定することができる。
樹脂は、約70g/10分未満、いくつかの例では約60g/10分以下、いくつかの例では約50g/10分以下、いくつかの例では約40g/10分以下、いくつかの例では30g/10分以下、いくつかの例では20g/10分以下、いくつかの例では10g/10分以下のメルトフローレートを有する、ポリマー、いくつかの例では酸性側基を有するポリマーを含むことができる。いくつかの例では、粒子中の酸性側基および/またはエステル基を有する全てのポリマーは、それぞれ個々に90g/10分未満、80g/10分以下、いくつかの例では80g/10分以下、いくつかの例では70g/10分以下、いくつかの例では70g/10分以下、いくつかの例では60g/10分以下のメルトフローレートを有する。
酸性側基を有するポリマーは、約10g/10分〜約120g/10分、いくつかの例では約10g/10分〜約70g/10分、いくつかの例では約10g/10分〜40g/10分、いくつかの例では20g/10分〜30g/10分のメルトフローレートを有することができる。酸性側基を有するポリマーは、いくつかの例では約50g/10分〜約120g/10分、いくつかの例では60g/10分〜約100g/10分のメルトフローレートを有することができる。メルトフローレートは、例えばASTM D1238に記載されているような当該技術分野で公知の標準的な手順を用いて測定することができる。
酸性側基は、遊離酸形態であってもよく、または陰イオンの形態であってもよく、1種以上の対イオン、典型的には金属対イオン、例えば、リチウム、ナトリウムおよびカリウムなどのアルカリ金属、マグネシウムまたはカルシウムなどのアルカリ土類金属、および亜鉛などの遷移金属から選択される金属と会合されてもよい。酸性側基を有するポリマーは、エチレンとアクリル酸またはメタクリル酸のいずれかのエチレン性不飽和酸とのコポリマーなどの樹脂;およびそのイオノマー、例えば、金属イオン(例えば、Zn、Na、Li)で少なくとも部分的に中和されたメタクリル酸およびエチレン−アクリル酸またはメタクリル酸コポリマー、例えば、SURLYN(登録商標)イオノマーから選択することができる。酸性側基を含むポリマーは、エチレンとアクリル酸またはメタクリル酸のいずれかのエチレン性不飽和酸とのコポリマーであってもよく、ここでアクリル酸またはメタクリル酸のいずれかのエチレン性不飽和酸は、コポリマーの5重量%〜約25重量%、いくつかの例ではコポリマーの10重量%〜約20重量%を構成する。
樹脂は、酸性側基を有する2つの異なるポリマーを含んでいてもよい。酸性側基を有する2つのポリマーは、異なる酸性度を有してもよく、これは上記の範囲内であってもよい。樹脂は、10mgKOH/g〜110mgKOH/g、いくつかの例では20mgKOH/g〜110mgKOH/g、いくつかの例では30mgKOH/g〜110mgKOH/g、いくつかの例では50mgKOH/g〜110mgKOH/gの酸性度を有する酸性側基を有する第1のポリマー、および110mgKOH/g〜130mgKOH/gの酸性度を有する酸性側基を有する第2のポリマーを含むことができる。
樹脂は、酸性側基を有する2つの異なるポリマーを含むことができる:約10g/10分〜約50g/10分のメルトフローレートおよび10mgKOH/g〜110mgKOH/g、いくつかの例では20mgのKOH/g〜110mgKOH/g、いくつかの例では30mgKOH/g〜110mgKOH/g、いくつかの例では50mgKOH/g〜110mgKOH/gの酸性度を有する酸性側基を有する第1のポリマー、ならびに約50g/10分〜約120g/10分のメルトフローレートおよび110mgKOH/g〜130mgKOH/gの酸性度を有する酸性側基を有する第2のポリマー。第1および第2のポリマーは、エステル基が存在しなくてもよい。
酸性側基を有する第1のポリマーと酸性側基を有する第2のポリマーとの比は、約10:1〜約2:1とすることができる。この比は、約6:1〜約3:1、いくつかの例では約4:1とすることができる。
樹脂は、15000ポアズ以下の溶融粘度、いくつかの例では10000ポアズ以下の溶融粘度、いくつかの例では1000ポアズ以下、いくつかの例では100ポアズ以下、いくつかの例では50ポアズ以下、いくつかの例では10ポアズ以下の溶融粘度を有するポリマーを含むことができ、前記ポリマーは、本明細書に記載の酸性側基を有するポリマーであってもよい。樹脂は、15000ポアズ以上、いくつかの例では20000ポアズ以上、いくつかの例では50000ポアズ以上、いくつかの例では70000ポアズ以上の溶融粘度を有する第1のポリマーを含むことができ、そしていくつかの例では、樹脂は、第1のポリマーよりも低い溶融粘度、いくつかの例では15000ポアズ以下の溶融粘度、いくつかの例では10000ポアズ以下、いくつかの例では1000ポアズ以下、いくつかの例では100ポアズ以下、いくつかの例では50ポアズ以下、いくつかの例では10ポアズ以下の溶融粘度を有する第2のポリマーを含むことができる。樹脂は、60000ポアズを超える、いくつかの例では60000ポアズから100000ポアズ、いくつかの例では65000ポアズから85000ポアズの溶融粘度を有する第1のポリマー、15000ポアズ〜40000ポアズ、いくつかの例では20000ポアズ〜30000ポアズの溶融粘度を有する第2のポリマー、および、15000ポアズ以下、いくつかの例では10000ポアズ以下、いくつかの例では1000ポアズ以下、いくつかの例では100ポアズ以下、いくつかの例では50ポアズ以下、いくつかの例では10ポアズ以下の溶融粘度を有する第3のポリマーを含むことができる。第1、第2および第3のポリマーは、本明細書に記載の酸性側基を有するポリマーであってもよい。溶融粘度は、レオメーター、例えばThermalAnalysis Instruments製の市販のAR-2000レオメーターを用いて、25mm鋼板標準鋼平行板のジオメトリーを使用して、120℃、0.01Hzのせん断速度でのプレートレオメトリー等温線をプレートに見出すことにより測定することができる。
樹脂が単一の種類のポリマーを含む場合、ポリマー(静電インク組成物の他の成分を除く)は、6000ポアズ以上の溶融粘度、いくつかの例では8000ポアズ以上の溶融粘度、いくつかの例では10000ポアズ以上の溶融粘度、いくつかの例では12000ポアズ以上の溶融粘度を有することができる。樹脂が複数のポリマーを含む場合、樹脂の全てのポリマーは、6000ポアズ以上の溶融粘度、いくつかの例では8000ポアズ以上の溶融粘度、いくつかの例では10000ポアズ以上の溶融粘度、いくつかの例では12000ポアズ以上の溶融粘度を有する混合物(静電インク組成物の他の成分を除く)を一緒に形成してもよい。樹脂が単一の種類のポリマーを含む場合、ポリマー(静電インク組成物の他の成分を除く)は、12000ポアズ以下の溶融粘度、いくつかの例では10000ポアズ以下の溶融粘度、いくつかの例では8000ポアズ以下の溶融粘度、例えば6000ポアズ以下の溶融粘度を有してもよい。樹脂が複数のポリマーを含む場合、樹脂のすべてのポリマーは、12000ポアズ以下の溶融粘度、いくつかの例では10000ポアズ以下の溶融粘度、いくつかの例では8000ポアズ以下の溶融粘度、いくつかの例では6000ポアズ以下の溶融粘度を有する混合物(静電インク組成物の他の成分を除く)を一緒に形成してもよい。溶融粘度は、標準的な技術を用いて測定することができる。溶融粘度は、レオメーター、例えばThermalAnalysis Instruments製の市販のAR-2000レオメーターを用いて、25mm鋼板標準鋼平行板のジオメトリーを使用して、120℃、0.01Hzのせん断速度でのプレートレオメトリー等温線をプレートに見出すことにより測定することができる。
樹脂は、エチレンとアクリル酸のいずれかのエチレン性不飽和酸とのコポリマーおよびそのイオノマー、例えば、金属イオン(例えば、Zn、Na、Li)で少なくとも部分的に中和されたメタクリル酸およびエチレン−アクリル酸またはメタクリル酸コポリマー、例えば、SURLYN(登録商標)イオノマー、から選択される酸性側基を有する2種の異なるポリマーを含むことができる。樹脂は、(i)エチレンとアクリル酸とメタクリル酸のいずれかのエチレン性不飽和酸とのコポリマーであって、ここでアクリル酸またはメタクリル酸のいずれかのエチレン性不飽和酸がコポリマーの8重量%〜約16重量%、いくつかの例ではコポリマーの10重量%〜16重量%を構成する、第1のポリマー;ならびに(ii)エチレンとアクリル酸とメタクリル酸のいずれかのエチレン性不飽和酸とのコポリマーであって、ここでアクリル酸またはメタクリル酸のいずれかのエチレン性不飽和酸がコポリマーの12重量%〜約30重量%、いくつかの例ではコポリマーの14重量%〜約20重量%、いくつかの例ではコポリマーの16重量%〜約20重量%、いくつかの例ではコポリマーの17重量%〜19重量%を構成する、第2のポリマーを含むことができる。
樹脂は、上記の酸性側基を有するポリマー(好ましくはエステル側基を含まない)、およびエステル側基を有するポリマーを含むことができる。エステル側基を有するポリマーは、好ましくは熱可塑性ポリマーである。エステル側基を有するポリマーは、酸性側基をさらに含んでいてもよい。エステル側基を有するポリマーは、エステル側基を有するモノマーと酸性側基を有するモノマーとのコポリマーであってもよい。ポリマーは、エステル側基を有するモノマー、酸性側基を有するモノマー、および酸性およびエステル側基のいずれも存在しないモノマーのコポリマーであってもよい。エステル側基を有するモノマーは、エステル化アクリル酸またはエステル化メタクリル酸から選択されるモノマーであってもよい。酸性側基を有するモノマーは、アクリル酸またはメタクリル酸から選択されるモノマーであってもよい。酸性およびエステル側鎖基がいずれも存在しないモノマーは、エチレンまたはプロピレンを含むがこれに限定されないアルキレンモノマーであってもよい。エステル化アクリル酸またはエステル化メタクリル酸は、それぞれ、アクリル酸のアルキルエステルまたはメタクリル酸のアルキルエステルであってもよい。アクリル酸またはメタクリル酸のアルキルエステル中のアルキル基は、1〜30個の炭素数、いくつかの例では1〜20個の炭素数、いくつかの例では1〜10個の炭素数を有するアルキル基であってもよく、いくつかの例ではメチル、エチル、iso−プロピル、n−プロピル、t−ブチル、iso−ブチル、n−ブチルおよびペンチルから選択されてもよい。
エステル側基を有するポリマーは、エステル側基を有する第1のモノマー、酸性側基を有する第2のモノマー、および酸性およびエステル側基のいずれも存在しないアルキレンモノマーである第3のモノマーのコポリマーであってもよい。エステル側基を有するポリマーは、(i)エステル化アクリル酸またはエステル化メタクリル酸、いくつかの例ではアクリル酸またはメタクリル酸のアルキルエステル、から選択されるエステル側基を有する第1のモノマー、(ii)アクリル酸またはメタクリル酸から選択される酸性側基を有する第2のモノマー、および(iii)エチレンおよびプロピレンから選択されるアルキレンモノマーである第3のモノマーのコポリマーであってよい。第1のモノマーは、コポリマーの1重量%〜50重量%、いくつかの例では5重量%〜40重量%、いくつかの例ではコポリマーの5重量%〜20重量%、いくつかの例ではコポリマーの5重量%〜15重量%を構成してもよい。第2のモノマーは、コポリマーの1重量%〜50重量%、いくつかの例ではコポリマーの5重量%〜40重量%、いくつかの例ではコポリマーの5重量%〜20重量%、いくつかの例ではコポリマーの5重量%〜15重量%を構成してもよい。第1のモノマーは、コポリマーの5重量%〜40重量%、第2のモノマーはコポリマーの5重量%〜40重量%、第3のモノマーはコポリマーの残りの重量を構成することができる。いくつかの例では、第1のモノマーはコポリマーの5重量%〜15重量%を構成し、第2のモノマーはコポリマーの5重量%〜15重量%を構成し、そして第3のモノマーはコポリマーの残りの重量を構成する。いくつかの例では、第1のモノマーはコポリマーの8重量%〜12重量%を構成し、第2のモノマーはコポリマーの8重量%〜12重量%を構成し、そして第3のモノマーはコポリマーの残りの重量を構成する。いくつかの例では、第1のモノマーはコポリマーの約10重量%を構成し、第2のモノマーはコポリマーの約10重量%を構成し、そして第3のモノマーはコポリマーの残りの重量を構成する。ポリマーは、DuPont(登録商標)から入手可能なBynel 2022およびBynel 2002を含む、Bynel(登録商標)クラスのモノマーから選択することができる。
エステル側基を有するポリマーは、静電インク組成物および/または導電性トレース中のポリマーの総量、例えば酸性側基を有する単数または複数のポリマーおよびエステル側基を有するポリマーの総量の1重量%以上を構成してもよい。エステル側基を有するポリマーは、粒子中のポリマーの総量の5重量%以上、いくつかの例では粒子中のポリマーの総量の8重量%以上、いくつかの例では粒子中のポリマーの総量の10重量%以上、いくつかの例では静電インク組成物および/または導電性トレース中のポリマーの総量の15重量%以上、いくつかの例では静電インク組成物および/または導電性トレース中のポリマーの総量の20重量%以上、いくつかの例では静電インク組成物および/または導電性トレース中のポリマーの総量の25重量%以上、いくつかの例では静電インク組成物および/または導電性トレース中のポリマーの総量の30重量%以上、いくつかの例では静電インク組成物および/または導電性トレース中のポリマーの総量の35重量%以上を構成することができる。エステル側基を有するポリマーは、静電インク組成物および/または導電性トレース中のポリマーの総量の5重量%〜50重量%、いくつかの例では静電インク組成物および/または導電性トレース中のポリマーの総量の10〜40重量%、いくつかの例では静電インク組成物および/または導電性トレース中のポリマーの総量の15〜30重量%を構成することができる。
エステル側基を有するポリマーは、50mgKOH/g以上の酸性度、いくつかの例では60mgKOH/g以上の酸性度、いくつかの例では70mgKOH/g以上の酸性度、80mgKOH/g以上の酸性度を有してもよい。エステル側基を有するポリマーは、100mgKOH/g以下、いくつかの例では90mgKOH/g以下の酸性度を有することができる。エステル側基を有するポリマーは、60mgKOH/g〜90mgKOH/g、いくつかの例では70mgKOH/g〜80mgKOH/gの酸性度であってもよい。
エステル側基を有するポリマーは、約10g/10分〜約120g/10分、いくつかの例では約10g/10分〜約50g/10分、いくつかの例では約20g/10分〜約40g/10分、いくつかの例では約25g/10分〜約35g/10分ののメルトフローレートを有することができる。
単数または複数のポリマー、単数または複数のコポリマーは、いくつかの例では、Honeywellから入手可能なA-Cポリマー、例えば、AC-573A(商標)、AC-573P(商標)、AC-575A(商標)、AC-575P(商標)、AC-1287P(商標)およびAC-5120(商標)、Nucrel 599(商標)、Bynell 2002、Bynell 2014、およびBynell 2020(E. I. du PONTより販売)、Aclynファミリーのトナー(例えば、Aaclyn 201、Aclyn 246、Aclyn 285、およびAclyn 295)、およびLotaderファミリーのトナー(例えば、Lotader 2210、Lotader, 3430、およびLotader 8200(Arkemaにより販売))から選択することができる。
エステル側基を有するポリマーは、静電インク組成物および/または導電性トレース中のポリマーの総量、例えば、酸性側基を有する単数または複数のポリマーおよびエステル側基を有するポリマーの総量の1重量%以上を構成することができる。エステル側基を有するポリマーは、静電インク組成物および/または導電性トレース中のポリマーの総量の5重量%以上、いくつかの例では静電インク組成物および/または導電性トレースの中のポリマー総量の8重量%以上、いくつかの例では静電インク組成物および/または導電性トレース中のポリマー総量の10重量%以上、いくつかの例では静電インク組成物および/または導電性トレース中のポリマーの総量の15重量%以上、いくつかの例では静電インク組成物および/または導電性トレース中のポリマーの総量の20重量%以上、いくつかの例では静電インク組成物および/または導電性トレース中のポリマーの総量の25重量%以上、いくつかの例では静電インク組成物および/または導電性トレース中のポリマーの総量の30重量%以上、いくつかの例では静電インク組成物および/または導電性トレース中のポリマーの総量の35重量%以上を構成することができる。エステル側基を有するポリマーは、静電インク組成物および/または導電性トレース中のポリマーの総量の5重量%〜50重量%、いくつかの例では静電インク組成物および/または導電性トレース中のポリマーの総量の10〜40重量%、いくつかの例では静電インク組成物中のポリマーおよび/または導電性トレース中のポリマーの総量の15〜30重量%を構成することができる。
いくつかの例では樹脂は、(i)酸性側基を有するポリマーおよび(ii)無水マレイン酸モノマーから形成されたポリマーを含む。いくつかの例では樹脂は、(i)酸性側基を有するポリマー、および(ii)アルキレンモノマーと無水マレイン酸モノマーとのコポリマーを含むことができる。無水マレイン酸から形成されるポリマーは、細長い導電性種、特にカーボンナノチューブのような典型的に高アスペクト比のものをカプセル化するのに適正な能力を有することが判明している。酸性側基を有するポリマーは、静電インク組成物中にある場合、例えば印刷前と印刷中に、電荷を維持するのに適正な能力を有することが見出されている。樹脂中の酸性側基を有するポリマーと無水マレイン酸から形成されたポリマーとの組み合わせは、導電性種をカプセル化することができ、そして電荷を有する場合、例えば、電荷ディレクタが存在し、静電印刷プロセスで使用される場合には、適度に安定であるという適切なバランスを有することが判明している。
いくつかの例では、樹脂は、(i)アルキレンモノマーとアクリル酸およびメタクリル酸から選択されるモノマーとのコポリマー、および(ii)アルキレンモノマーと無水マレイン酸とのコポリマーを含む。いくつかの例では、樹脂は、(i)エチレンおよびプロピレンから選択されるアルキレンモノマーと、アクリル酸およびメタクリル酸から選択されるモノマーとのコポリマー、および(ii)エチレンおよびプロピレンから選択されるアルキレンモノマーと無水マレイン酸とのコポリマーを含む。いくつかの例では、ポリマー(ii)は、エチレンまたはプロピレン(例えば、70重量%〜99.9重量%)および無水マレイン酸(例えば、0.1重量%〜30重量%)のコポリマーであるか、またはそれを含む。ポリマー(i)の例は、以下により詳細に記載され、それらのいずれともポリマー(ii)と組み合わせることができる。ポリマー(ii)は、50mgKOH/g以下の酸性度、いくつかの例では40mgKOH/g以下の酸性度、いくつかの例では35mgKOH/g以下の酸性度を有することができる。ポリマー(ii)は、例えば、Honeywellから入手可能なA-Cポリマー、例えば、AC-573A、AC-573P、AC-575A、AC-575P、1287PおよびAC-5120として、商業的に入手することができる。ポリマー(i)および/またはポリマー(ii)は、エステル側基を有するポリマーとさらに組み合わせることができる。エステル側基を有するポリマーの例を以下に記載する。
上記のポリマー(i):ポリマー(ii)の重量比は、10:1〜1:10、いくつかの例では5:1〜1:5、いくつかの例では5:1〜1:1、いくつかの例では4:1〜1:1、いくつかの例では3:1〜1:1、いくつかの例では2.5:1〜2:1、いくつかの例では約2:1であり得る。
いくつかの例では、樹脂は、上記のようなポリマー(i)およびポリマー(ii)を含み、そしてポリマー(i)は、ASTM D2240を用いて25℃で測定して、ポリマー(ii)よりも高い硬度を有し、いくつかの例では、ASTM D2240を用いて25℃で測定したポリマー(i)の硬度は、ポリマー(ii)の硬度の少なくとも1.2倍であり、いくつかの例ではポリマー(ii)の硬度の少なくとも1.4倍、いくつかの例ではポリマー(ii)の硬度の少なくとも1.5倍、いくつかの例ではポリマー(ii)の硬度の少なくとも1.7倍である。いくつかの例では、樹脂は、アルキレンモノマーとアクリル酸およびメタクリル酸から選択されるモノマーとのコポリマー、ならびにアルキレンモノマーと無水マレイン酸のコポリマーを含み、ここでアルキレンモノマーとアクリル酸およびメタクリル酸から選択されるモノマーとのコポリマーは、ASTM D2240を用いて25℃で測定して、アルキレンモノマーおよび無水マレイン酸のコポリマーよりも高い硬度を有し、いくつかの例では、アルキレンモノマーとアクリル酸およびメタクリル酸から選択されるモノマーとのコポリマーは、アルキレンモノマーと無水マレイン酸のコポリマーの硬度の少なくとも1.2倍の硬度、いくつかの例ではアルキレンモノマーと無水マレイン酸とのコポリマーの硬度の少なくとも1.4倍、いくつかの例ではアルキレンモノマーと無水マレイン酸とのコポリマーの硬度の少なくとも1.5倍、いくつかの例ではアルキレンモノマーと無水マレイン酸とのコポリマーの少なくとも1.7倍を有する。ASTM D2240試験は、A、C、D、B、M、E、O、OO、DO、OOO、OOO-SおよびRのいずれかから選択されるタイプのデュロメータを使用する試験であってもよい。
いくつかの例では、樹脂は、上記のようなポリマー(i)およびポリマー(ii)を含み、ポリマー(ii)は、140℃で測定してポリマー(i)よりも大きい溶融粘度を有し、いくつかの例ではポリマー(ii)は、140℃で測定して、ポリマー(i)の溶融粘度の少なくとも1.5倍、いくつかの例ではポリマー(i)の溶融粘度の少なくとも2倍、いくつかの例ではポリマー(i)の溶融粘度の少なくとも3倍、いくつかの例ではポリマー(i)の溶融粘度の少なくとも4倍、いくつかの例ではポリマー(i)の溶融粘度の少なくとも5倍、いくつかの例ではポリマー(i)の溶融粘度の少なくとも6倍の溶融粘度を有する。
いくつかの例では、樹脂は、アルキレンモノマーとアクリル酸およびメタクリル酸から選択されるモノマーとのコポリマー、およびアルキレンモノマーと無水マレイン酸のコポリマーを含み、ここでアルキレンモノマーと無水マレイン酸とのコポリマーは、140℃で測定して、アルキレンモノマーとアクリル酸およびメタクリル酸から選択されるモノマーとのコポリマーの溶融粘度よりも高い融粘度を有しており、いくつかの例では、アルキレンモノマーと無水マレイン酸とのコポリマーは、140℃で測定して、アルキレンモノマーとアクリル酸およびメタクリル酸から選択されるモノマーのコポリマーの溶融粘度の少なくとも2倍、いくつかの例ではアルキレンモノマーとアクリル酸およびメタクリル酸から選択されるモノマーのコポリマーの溶融粘度の少なくとも3倍、いくつかの例ではアルキレンモノマーとアクリル酸およびメタクリル酸から選択されるモノマーのコポリマーの溶融粘度の少なくとも4倍、いくつかの例ではアルキレンモノマーとアクリル酸およびメタクリル酸から選択されるモノマーのコポリマーの溶融粘度の少なくとも5倍、いくつかの例ではアルキレンモノマーとアクリル酸およびメタクリル酸から選択されるモノマーのコポリマーの溶融粘度の少なくとも6倍の溶融粘度を有する。溶融粘度は、本明細書に記載されるように測定されてもよく、例えば、溶融粘度はブルックフィールド粘度140℃であってもよい。
樹脂は、静電インク組成物および/または導電性トレースの固形分の約5〜99重量%、いくつかの例では約30〜70重量%を構成することができる。樹脂は、静電インク組成物および/または導電性トレースの固形分の約60〜95重量%、いくつかの例では約70〜95重量%を構成することができる。
いくつかの例では、樹脂は、静電インク組成物および/または導電性トレースの固形分の少なくとも5重量%、静電インク組成物および/または導電性トレースの固形分の、例えば少なくとも10重量%、例えば少なくとも20重量%、例えば少なくとも30重量%、例えば少なくとも40重量%、例えば少なくとも50重量%、例えば少なくとも60重量%、例えば少なくとも70重量%、例えば少なくとも80重量%、例えば少なくとも90重量%、例えば少なくとも95重量%、例えば少なくとも99重量%を構成することができる。
いくつかの例では、樹脂は、静電インク組成物および/または導電性トレースの固形分の99重量%未満、静電インク組成物および/または導電性トレースの固形分の、例えば95重量%未満、例えば90重量%未満、例えば80重量%未満、例えば70重量%未満、例えば60重量%未満、例えば50重量%未満、例えば40重量%未満、例えば30重量%未満、例えば20重量%未満、例えば10重量%未満、例えば5重量%未満を構成することができる。
添加剤
いくつかの例では、本発明の静電インク組成物および/または導電性トレースは、添加剤、例えば、キャリア液体、着色剤、電荷ディレクタ、電荷アジュバント、界面活性剤、殺生物剤、有機溶媒、粘度調整剤、pH調整用材、金属イオン封鎖剤、防腐剤、相溶性添加剤、乳化剤などを含むことができる。
いくつかの例では、静電インク組成物はキャリア液体を含む。いくつかの例では、樹脂および導電性種を含む粒子は、キャリア液体中に懸濁または分散される。粒子において、樹脂は、導電性種を部分的または完全にカプセル化することができる。一般に、キャリア液体は、静電インク中の他の成分のための分散媒体として作用することができる。例えば、キャリア液体は、炭化水素、シリコーン油、植物油などを含むか、またはそれらであり得る。キャリア液体は、トナー粒子のための媒体として使用される絶縁性、非極性、非水性液体を含むことができるが、これらに限定されない。キャリア液体は、約109ohm-cmを超える抵抗率を有する化合物を含むことができる。キャリア液体は、約5未満、いくつかの例では約3未満の誘電率を有することができる。キャリア液体は、限定されるものではないが、炭化水素を含むことができる。炭化水素は、限定されるものではないが、脂肪族炭化水素、異性化脂肪族炭化水素、分岐鎖脂肪族炭化水素、芳香族炭化水素、およびそれらの組み合わせを含むことができる。キャリア液体の例は、限定されるものではないが、脂肪族炭化水素、イソパラフィン化合物、パラフィン化合物、脱芳香族炭化水素化合物などが含まれる。特に、キャリア液体は、限定されるものではないが、Isopar-G(商標)、Isopar-H(商標)、Isopar-L(商標)、Isopar-M(商標)、Isopar-K(商標)、Isopar-V(商標)、Norpar 12(商標)、Norpar 13(商標)、Norpar 15(商標)、Exxol D40(商標)、Exxol D80(商標)、Exxol D100(商標)、Exxol D130(商標)、およびExxol D140(商標)(各々はEXXON CORPORATIONより販売); TeclenN-16(商標)、Teclen N-20(商標)、Teclen N-22(商標)、Nisseki Naphthesol L(商標)、Nisseki Naphthesol M(商標)、Nisseki Naphthesol H(商標)、 #0 Solvent L(商標)、#0 Solvent M(商標)、#0 Solvent H(商標)、Nisseki lsosol 300(商標)、Nisseki lsosol 400(商標)、AF-4(商標)、AF-5(商標)、AF-6(商標)、およびAF-7(商標)(各々はNIPPON OILCORPORATIONより販売); IP Solvent 1620(商標)、およびIPSolvent 2028(商標)(各々はIDEMITSU PETROCHEMICALCO., LTD.より販売); Amsco OMS(商標)、およびAmsco 460(商標)(各々はAMERICAN MINERAL SPIRITS CORP.より販売);およびElectron、Positron、New II、Purogen HF (100%合成テルペン) (ECOLINK(商標)より販売)が含まれる。本開示のキャリア液体および他の成分は、米国特許第6,337,168号、米国特許第6,070,042号および米国特許第5,192,638号に記載されている。
キャリア液体は、静電インク組成物の約20重量%〜99.5重量%、いくつかの例では静電インク組成物の50重量%〜99.5重量%を構成することができる。キャリア液体は、静電インク組成物の約40〜90重量%を構成することができる。キャリア液体は、静電インク組成物の約60重量%〜80重量%を構成することができる。キャリア液体は、静電インク組成物の約90重量%〜99.5重量%、いくつかの例では静電インク組成物の95重量%〜99重量%を構成することができる。
導電性トレースは、キャリア液体を実質的に含まなくてもよい。静電印刷プロセス中および/またはその後、実質的に固体のみが基材、例えば最終的な基材または印刷基材に転写されるように、印刷および/または蒸発の間の電気泳動プロセスによって、キャリア液体は除去されることができる。キャリア液体を実質的に含まないことは、導電性トレースは5重量%未満のキャリア液体、いくつかの例では2重量%未満のキャリア液体、いくつかの例では1重量%未満のキャリア液体、いくつかの例では0.5重量%未満のキャリア液体を含むことを示す。いくつかの例では、導電性トレースはキャリア液体を含まない。
静電インク組成物および/または導電性トレースは電荷ディレクタを含むことができる。静電荷インク組成物に電荷ディレクタを添加して、所望の極性の電荷を付与し、および/または静電インク組成物の樹脂粒子上に十分な静電荷を維持することができる。電荷ディレクタは、イオン性化合物、特に脂肪酸の金属塩、スルホコハク酸塩の金属塩、オキシリン酸塩の金属塩、アルキルベンゼンスルホン酸の金属塩、芳香族カルボン酸またはスルホン酸の金属塩、ならびにポリオキシエチル化アルキルアミン、レシチン、ポリビニルピロリドン、多価アルコールの有機酸エステルなどの両性イオン性および非イオン性化合物を含むことができる。電荷ディレクタは、限定されるものではないが、油溶性石油スルホネート(例えば、中性Calcium Petronate(商標)、中性Barium Petronate(商標)、および塩基性BariumPetronate(商標))、ポリブチレンスクシンイミド(例えば、OLOA(商標)1200およびAmoco 575)、およびグリセリド塩(例えば、飽和および不飽和酸置換基を有するリン酸化モノ-およびジグリセリドのナトリウム塩)、限定されるものではないが、スルホン酸のバリウム塩、ナトリウム塩、カルシウム塩およびアルミニウム塩を含むスルホン酸塩から選択されることができる。スルホン酸には、限定されるものではないが、アルキルスルホン酸、アリールスルホン酸、およびアルキルスクシネートのスルホン酸が含まれ得る(例えば、WO2007/130069参照)。電荷ディレクタは、静電インク組成物の樹脂含有粒子に負電荷または正電荷を付与することができる。
電荷ディレクタは、一般式[R1−O−C(O)CH2CH(SO3 −)OC(O)−O−R2]のスルホコハク酸塩部分を含むことができ、ここでR1およびR2のそれぞれはアルキル基である。いくつかの例において、電荷ディレクタは、単塩および一般式MAnのスルホコハク酸塩のナノ粒子を含み、ここでMは金属であり、nはMの原子価であり、Aは一般式[R1−O−C(O)CH2CH(SO3 −)OC(O)−O−R2]のイオンであり、ここでR1およびR2のそれぞれはアルキル基であり、または参照によりその全体が本明細書に組み込まれるWO2007130069に見られるような他の電荷ディレクタが含まれる。WO2007130069に記載されているように、一般式MAnのスルホコハク酸塩は、ミセル形成塩の例である。電荷ディレクタは、一般式HAの酸を実質的に含まないか、または含まなくてもよく、ここでAは上記の通りである。電荷ディレクタは、ナノ粒子の少なくともいくつかを囲う前記スルホコハク酸塩のミセルを含むことができる。電荷ディレクタは、200nm以下、いくつかの例では2nm以上のサイズを有する少なくともいくつかのナノ粒子を含むことができる。WO2007130069に記載されているように、単塩はそれ自体ミセルを形成しない塩であるが、ミセル形成塩と共にミセルの核を形成することができる。単塩を構成するイオンはすべて親水性である。単塩は、Mg、Ca、Ba、NH4、tert−ブチルアンモニウム、Li+、およびAl+3からなる群またはそれらの任意の部分群からから選択されるカチオンを含むことができる。単塩は、SO4 2−、PO3−、NO3 −、HPO4 2−、CO3 2−、酢酸塩、トリフルオロ酢酸塩(TFA)、Cl−、Bf、F−、ClO4 −、およびTiO3 4−からなる群またはそれらの任意の部分群からから選択されるアニオンを含むことができる。単塩は、CaCO3、Ba2TiO3、Al2(SO4)、A1(NO3)3、Ca3(PO4)2、BaSO4、BaHPO4、Ba2(PO4)3、CaSO4、(NH4)2CO3、(NH4)2SO4、NH4OAc、Tert−ブチルアンモニウムブロミド、NH4NO3、LiTFA、Al2(SO4)3、LiClO4、およびLiBF4からなる群またはそれらの任意の部分群からから選択されることができる。電荷ディレクタは、塩基性バリウムペトロネート(BBP)をさらに含むことができる。
一般式[R1−O−C(O)CH2CH(SO3 −)OC(O)−O−R2]において、いくつかの例では、R1およびR2はそれぞれ脂肪族アルキル基である。いくつかの例において、R1およびR2の各々は、独立して、C6〜25アルキルである。いくつかの例では、前記脂肪族アルキル基は線状である。いくつかの例では、前記脂肪族アルキル基は分岐状である。いくつかの例において、前記脂肪族アルキル基は、6個を超える炭素原子の直鎖を含む。いくつかの例では、R1およびR2は同じである。いくつかの例では、R1およびR2の少なくとも1つはC13H27である。いくつかの例では、Mは、Na、K、Cs、Ca、およびBaである。式[R1−O−C(O)CH2CH(SO3 −)OC(O)−O−R2]および/または式MAnは、WO2007130069のいずれかの部分に定義されているものであり得る。
電荷ディレクタは、(i)大豆レシチン、(ii)塩基性バリウムペトロネート(BPP)などのバリウムスルホネート塩、および(iii)イソプロピルアミンスルホネート塩を含むことができる。塩基性バリウムペトロネートは、21〜26個の炭化水素アルキルのバリウムスルホネート塩であり、例えば、Chemturaから入手することができる。イソプロピルアミンスルホネート塩の例は、ドデシルベンゼンスルホン酸イソプロピルアミンであり、これはCrodaから入手できる。
電荷ディレクタは、静電インク組成物および/または導電性トレースの固形分の約0.001重量%〜20重量%、いくつかの例では0.01重量%〜20重量%、いくつかの例では0.01重量%〜10重量%、いくつかの例では0.01重量%〜1重量%を構成することができる。電荷ディレクタは、静電インク組成物の固形分および/または導電性トレースの固形分の約0.001〜0.15重量%、静電インク組成物の固形分および/または導電性トレースの固形分の、いくつかの例では0.001〜0.15重量%、いくつかの例では0.001〜0.02重量%を構成することができる。いくつかの例では、電荷ディレクタは静電インク組成物に負電荷を付与する。粒子の導電率は、50〜500pmho/cmの範囲であり得、いくつかの例では、200〜350pmho/cmの範囲であり得る。
静電インク組成物および/または導電性トレースは、電荷アジュバントを含むことができる。電荷アジュバントは、電荷ディレクタと一緒に存在してもよく、電荷ディレクタとは異なる場合があり、静電インク組成物の粒子、例えば樹脂含有粒子の電荷を増加および/または安定化するように作用する。電荷アジュバントは、限定されるものではないが、バリウムペトロネート、カルシウムペトロネート、ナフテン酸のCo塩、ナフテン酸のCa塩、ナフテン酸のCu塩、ナフテン酸のMn塩、ナフテン酸のNi塩、ナフテン酸のZn塩、ナフテン酸のFe塩、ステアリン酸のBa塩、ステアリン酸のCo塩、ステアリン酸のPb塩、ステアリン酸のZn塩、ステアリン酸のAl塩、ステアリン酸のCu塩、ステアリン酸のFe塩、金属カルボン酸塩(例えば、Alトリステアレート、Alオクタノエート、Liヘプタノエート、Feステアレート、Feジステアレート、Baステアレート、Crステアレート、Mgオクタノエート、Caステアレート、Feナフテネート、Znナフテネート、Mnヘプタノエート、Znヘプタノエート、Baオクタノエート、Alオクタノエート、Coオクタノエート、Mnオクタノエート、およびZnオクタノエート)、Coリネオレート、Mnリネオレート、Pbリネオレート、Znリネオレート、Caオレエート、Coオレエート、Znパルミレート、Caレジネート、Coレジネート、Mnレジネート、Pbレジネート、Znレジネート、2−エチルヘキシルメタクリレート−co−メタクリル酸カルシウムのABジブロックコポリマー、およびアンモニウム塩、アルキルアクリルアミドグリコラートアルキルエーテル(例えば、メチルアクリルアミドグリコラートメチルエーテル−co−ビニルアセテート)のコポリマー、およびヒドロキシビス(3,5−ジ−tert−ブチルサリチル酸)アルミン酸塩一水和物であり得る。いくつかの例では、電荷アジュバントは、アルミニウムジおよび/またはトリステアレートおよび/またはアルミニウムジおよび/またはトリパルミテートである。
電荷アジュバントは、静電インク組成物および/または導電性トレースの固形分の約0.1〜5重量%を構成することができる。電荷アジュバントは、静電インク組成物および/または導電性トレースの固形分の約0.5〜4重量%を構成することができる。電荷アジュバントは、静電インク組成物および/または導電性トレースの固形分の約1〜3重量%を構成することができる。
静電インク組成物および/または導電性トレースは、着色剤をさらに含むことができる。着色剤は、顔料、染料およびそれらの組み合わせから選択されてもよい。着色剤は、透明、単色、または利用可能な色の任意の組み合わせで構成することができる。着色剤は、シアン着色剤、黄色着色剤、マゼンタ着色剤および黒色着色剤から選択することができる。静電インク組成物および/または導電性トレースは、複数の着色剤を含むことができる。静電インク組成物および/または導電性トレースは、互いに異なる第1の着色剤および第2の着色剤を含むことができる。さらなる着色剤も第1および第2の着色剤と共に存在してもよい。静電インク組成物および/または導電性トレースは、それぞれがシアン着色剤、イエロー着色剤、マゼンタ着色剤およびブラック着色剤から独立して選択される第1および第2の着色剤を含むことができる。いくつかの例では、第1の着色剤は黒色着色剤を含み、第2の着色剤は非黒色着色剤、例えばシアン着色剤、黄色着色剤およびマゼンタ着色剤から選択される着色剤を含む。着色剤は、フタロシアニン着色剤、インジゴールド(indigold)着色剤、インダントロン着色剤、モノアゾ着色剤、ジアゾ着色剤、無機塩および錯体、ジオキサジン着色剤、ペリレン着色剤、アントラキノン着色剤、およびそれらの任意の組み合わせから選択することができる。
いくつかの例では、樹脂と導電性種を混合することを含む、静電インク組成物を製造する方法が提供される。いくつかの例では、この方法は、せん断条件下で、10,000以下の分子量を有する樹脂および(組成物の全固形含有量の)少なくとも30重量%の導電性種を混合して、樹脂および導電性種を含む粒子を製造することを含む。本明細書に記載の「樹脂および導電性種を含む粒子」は、いくつかの例では全ての粒子が樹脂および導電性種の両方を含むことを示す。せん断条件は、例えば、キャリア液体が存在してもよい、ボールミルまたはグラインダー中で、樹脂および導電性種を粉砕することを含むことができる。
いくつかの例では、製造方法は、樹脂、導電性種およびキャリア液体を適切な条件下で混合して、キャリア液体中に懸濁された樹脂および導電性種を含む粒子を形成することを含むことができ、いくつかの例では、そして電荷ディレクタをキャリア液体と混合することを含むことができる。本明細書に記載されているような1つ以上のさらなる添加剤は、この方法の間の任意の時点で添加され得る。上記のステップは、特定の順序に束縛されることを意図しない。例えば、樹脂とキャリア液体との混合は、電荷ディレクタをキャリア液体と組み合わせるステップの前、後または同時に行うことができる。さらに、これらのステップは、異なる順序で組み合わされても実行されてもよい。さらに、ステップは、他の処理ステップを含んでもよい。いくつかの例では、導電性種を樹脂と組み合わせるステップは、樹脂および導電性種を粉砕することを含むことができ、これは樹脂および導電性種を含む粒子を形成することができる。
いくつかの例では、静電インク組成物を電子写真印刷する方法が提供され、ここで静電インク組成物は、10,000以下のMwを有する樹脂、および組成物の全固形含有量の少なくとも30重量%の量の導電性種を含む粒子を含み、ここで該方法は、表面に静電潜像を形成すること;静電インク組成物と表面を接触させて、粒子の少なくともいくつかが表面に付着して、表面上に現像されたトナー画像を形成すること、およびトナー画像を基材に転写することを含む。
いくつかの例では、静電画像を提供すること、および本明細書に記載されているような樹脂および導電性種を含む静電インク組成物を用いて静電画像を現像することを含む印刷方法が提供される。さらに、この方法は、現像された像を現像された表面から最終的な基材に転写することをさらに含むことができる。現像された画像を転写することは、最初に画像を中間転写部材に転写し、次いでそこから画像を最終的な基材に転写することを含むことができる。
いくつかの例では、(潜在性)静電画像が形成または現像される表面は、回転部材、例えば円筒形状の上であってよい。(潜在性)静電画像が形成または現像される表面は、フォトイメージングプレート(PIP)の部分を形成してもよい。この方法は、本発明の静電インク組成物を固定電極と回転部材との間に通過させることを含んでもよく、それは(潜在性)静電画像をそこに有する面を有する部材であってもよいし、(潜在性)静電画像をそこに有する面に接する部材であってもよい。固定電極と回転部材との間に電圧が印加され、それにより例えば樹脂および細長い導電性種を含む粒子が回転部材の表面に付着する。
中間転写部材は、存在する場合、例えば80〜160℃の温度に加熱されてもよい回転可撓性部材であってもよい。印刷基材または最終的な基材は、任意の適切な基材であってもよい。基材は、その上に画像が印刷され得る任意の適切な基材であり得る。基材は、その上に印刷されたトレースよりも低い導電率を有してもよい。基材は、電気絶縁材料を含むことができる。基材は、半導体材料を含むことができる。基材は、有機または無機材料から選択された材料を含むことができる。材料は、天然高分子材料、例えばセルロースを含んでいてもよい。材料は、合成ポリマー材料、例えば、アルキレンモノマーから形成されたポリマー、限定されるものではないが、ポリエチレンおよびポリプロピレン、およびコポリマー、例えばスチレン−ポリブタジエンなどを含むことができる。材料は、シート状であってもよい金属を含んでもよい。金属は、例えば、アルミニウム(Al)、銀(Ag)、錫(Sn)、銅(Cu)、これらの混合物から選択、またはそれらから作られてもよい。いくつかの例では、基材はセルロース紙を含む。いくつかの例では、セルロース紙は、ポリマー材料、例えば、スチレン-ブタジエン樹脂から形成されたポリマーで被覆されている。いくつかの例では、セルロース紙は、ポリマー材料でその表面に(インクで印刷する前に)結合された無機材料を有し、ここで無機材料は、例えばカオリナイトまたは炭酸カルシウムから選択することができる。基材は、いくつかの例では紙のようなセルロース系印刷基材である。セルロース系印刷基材は、いくつかの例では、例えばその上にポリマー材料のコーティングを有する、被覆されたセルロース系印刷基材である。
図1は、液体電子写真印刷(LEP)の例を用いて導電トレースを作成する方法の一例の概略図を示す。これは、導電性の細長い種の整列の推定機序を示す。ステップ101は、PIPなどの現像の表面に転写された樹脂粒子(100A)およびキャリア液体(簡略化のために図示せず)内にランダムに分散した長細い導電性種(100B)を含む静電インク組成物を示す。次に、これらの導電性種100Bを含む樹脂粒子100Aを中間転写体(例えば、ブランケット)に転写する(ステップ102)。組成物を加熱(Δ)してキャリア液体を蒸発させ、樹脂粒子同士を融合させる(ステップ103)。キャリア液体が実質的に蒸発すると、静電インク粒子は実質的に一緒に融合される(ステップ104)。静電インク粒子が溶融している間に、細長い導電性種は互いに整列して、通った導電性の線を与える(ステップ105)。
以下に、本明細書に記載の方法および組成物の例を示す。したがって、これらの例は、本開示の限定として考慮されるべきではなく、本開示の組成物の例をどのように作製するかを教示するためにあるにすぎない。このように、代表的な数の組成物およびその製造方法が本明細書に開示される。
配合物中で試験した予備樹脂はAC-5120(Honeywell(登録商標))であった。以下に、AC-5120樹脂を用いた30%粒子充填(PL)カーボンナノチューブインクの調製プロセスを説明する。
第1段階として、AC-5120樹脂を、ISOPAR(登録商標)L(Exxon製のイソパラフィン油)キャリア液体を用いて60rpmの速度で1時間、ロスダブルプラネタリーミキサー中で120℃に加熱した。次いで温度を下げ、混合物が室温に達するまで混合を続ける。混合中、ポリマーはIsopar中で溶媒和し、そして冷却中に、キャリア液体中のポリマー混合物の顆粒(溶媒和されたキャリア液体を伴う)が製造される。次に、得られた樹脂を使用して、以下に記載の静電インク組成物を製造することができる。
第1に、アトライタは、600RPM未満の中程度の速度で作動させた。使用したアトライタはUnion Processから入手可能なアトライタS1であった。第2に、アトライタの温度を35℃に設定した。第3に、以下の材料をアトライタに入れた:溶媒和された樹脂(上記で得られたもの)およびカーボンナノチューブ(CNT)[NanoCyl製のNC7000:外径:8〜15nm、内径:3〜5nm、長さ:0.5〜2.0μm]、樹脂:CNTの重量比が70:30、さらに電荷ディレクタVCA(アルミニウムジ-およびトリ-ステアレート、およびパルミテート塩)を樹脂:電荷ディレクタの重量比40:1で一緒にした。第4に、Isopar-Lを添加し、アトライタ中の不揮発性固体(NVS)含量は15重量%であった。
次いで、組成物を250rpmで8時間粉砕した。
粉砕から得られた静電インク組成物をHP Indigo pressで12の分離(層)で印刷した。得られたトレースの抵抗を、Lutron MO-2013 Precision Milliohm Meterを用いて複数回測定し、計算された平均抵抗対導電率のプロットを図2Bに示す。
上記で製造した組成物と同一の組成物を作製したが、カーボンナノチューブの充填レベルは40重量%(組成物の全固形分)であった。この組成物はまたHP Indigo pressで12の分離で印刷され、得られたトレースの導電率が測定された。導電率および抵抗のプロットを図2Bに示す。両方の組成物中で樹脂を使用することにより、カーボンナノチューブを十分に被覆し、良好な帯電安定性を提供しながら、30%および40%の高充填レベルを可能にした。
組成物、方法および関連する態様は、特定の例を参照して記載されているが、当業者は、本開示の精神から逸脱することなく、様々な改変、変更、省略および置換を行うことができることを理解するであろう。したがって、組成物、方法および関連する態様は、添付の特許請求の範囲によってのみ限定されることが意図される。任意の従属クレームの特徴は、独立請求項または他の従属クレームのいずれかの特徴と組み合わせることができる。