專利名稱：含聚合物和近紅外吸收染料的噴墨油墨的制作方法
含聚合物和近紅外吸收染料的噴墨油墨
背景技術：
有多個原因使噴墨打印已變成在各種介質表面上，尤其在紙和照相介質基底上，記錄圖象的流行法。部分原因包括打印機噪音低，能高速記錄和能彩色記錄。此外，這些優點能以對消費者較低的價格獲得。關于噴墨油墨化學，大多數商品噴墨油墨都是水基的。因此，它們的成分，在諸多染料的情況下，一般都是水溶性的，或者，在顔料的情況下，是可水分散的。此外，噴墨油墨具有適應熱噴墨結構普遍的高頻噴射和點火室再灌注エ藝的低粘度。隨噴墨油墨應用的進展，通過正在進行的研發努力，不斷尋求對這類打印體系的改進。發明詳沭 在公開并闡述本發明之前，應理解，本公開不限于本文所公開的特定方法步驟和材料，因為這些方法步驟和材料可稍加變化。還應理解，本文所用的術語僅用來描述特定實施方案。無意使這些術語是限定性的，因為g在使本公開的范圍僅受所附權利要求及其等代體的限制。必須指出，如本說明書和所附權利要求中所用，単數形式“一”和“這”包括復數事物在內，除非上下文中清楚地說明。如本文所用，“液態載色體”、“載色體”或“液態介質”是指能使本公開的著色劑分散或溶解在其中而形成噴墨油墨的液體。液態載色體是本領域熟知的，而且可按照本發明的實施方案使用很多種油墨載色體。這類油墨載色體可包括多種不同試劑的混合物，包括但不限于，表面活性剤、有機溶劑和助溶剤、緩沖劑、生物殺傷劑、粘度改性劑、螯合劑、穩定劑、抗-kogation劑和水。除著色劑外，液態載色體還可含固體添加劑，如聚合物、膠乳、UV可固化材料、增塑劑、鹽等，雖然它們本身并非部分液態載色體。此外，術語“含水液態載色體”或“含水載色體”是指包括水為溶劑的液態載色體。如本文所用，Tg是用Fox方程計算的玻璃化轉變溫度共聚物的Tg=I八Wa/ (TgA) +WV(TgB)+ )，其中Wa=共聚物中單體A的重量分數，TgA是單體A的均聚物的Tg值，Wb=單體B的重量分數，TgB是單體B的均聚物的Tg值，等。術語“近紅夕卜”或“近IR”是指約700 nm 1400 nm范圍內的光輻射。按照本公開的實施方案，近IR吸收染料能吸收近IR光譜范圍內，在具體實施方案中，在700 nm 1000 nm范圍內，的光輻射，并把所吸收的輻射轉化為熱能。如本文所用，“著色劑”可包括可懸浮或溶解在按照本發明具體實施方案制成的油墨載色體內的染料、顔料和/或其它顆粒物。染料一般是水溶性的，因此，在有些實施方案中很合用。但是，在其它實施方案中也可以用顏料。能用的顔料包括自分散顔料和聚合物分散顔料。自分散顔料包括已用小分子、聚合基團或電荷化學表面改性過的那些。化學改性有助于顏料變成和/或基本保持分散在液態載色體內。顔料也能借助于可以是，例如，聚合物、齊聚物或表面改性劑的獨立添加劑被分散在液態載色體內，和/或在用物理涂布法促進顏料變成和/或基本保持分散在液態載色體內的顏料內。如本文所用，“顔料” 一般包括顔料著色劑、磁顆粒、氧化鋁、氧化硅和/或其它陶瓷、有機金屬化合物或其它不透明顆粒，不論這些顆粒是否賦色。因此，雖然本公開主要列舉顏料著色劑的應用，但術語“顏料”可更廣泛地用來描述不僅顔料著色劑，還有其它顏料，如有機金屬化合物、鐵氧體、陶瓷等。但在ー個具體實施方案中，顔料是顏料著色劑。如本文所用，“染料”是指使油墨著色且一般是水溶性的各種化合物、配合物或分子。該術語還包括影響油墨總體顏色但它們本身并非主色的染料。例如，黑油墨可含有一種或多種黑色染料，但也可含有允許更中性黒色的黃色染料。 如本文所用，術語“均勻”或“均勻地”，在指被打印基底上的聚合物的熔融特性時，包括輻照之后聚合物發生的物理形狀變化。一般，在將高Tg聚合物打印在基底上時，靠打印エ藝本身，它們并不形成有效的薄膜，即它們保持更加粒狀而未凍凝成薄膜。按照本公開的實施方案，在用適當設計的近紅外輻照結合適當匹配的近紅外吸收染料時，粒狀聚合物就變得更加膜狀。因此，術語“均勻”是指更粒狀的聚合物顆粒變成更連續薄膜狀的形狀變化。在一個實施方案中，均勻的聚合物能基本覆蓋底下已打印上聚合物或膠乳聚合物的厚度至少為10 nm的基底的表面。
如本文所用，術語“基本”或“基本上”，在用來指材料的量或其具體特性時，是指足以提供想要材料或特性提供的效果的量。可允許偏離的精確程度，在有些情況下，可依賴于具體的內容。當指均勻熔化吋，“基本”或“基本上”是指底下被打印表面的覆蓋率達到至少為 95%。如本文所用，術語“約”，是用來對數值范圍端點提供靈活性，方法是使ー個給定值可“略大于”或“略小干”端點值。該術語的靈活程度可取決于特定變量并可在本領域技術人員知識范圍內根據經驗和本文的相關描述來確定。如本文所用，為方便起見，可以在通用表內給出很多零件、結構元件、組合元件和/或材料。但是，應把這些表看成恰如表內的每個成員都被獨立地鑒定為分立和獨特的成員。因此，不應僅根據它們存在于通用組內而未指示不同點就把該表內的任何一個成員看成是同一表內任何其它成員的實際等同體。本文中，濃度、用量和其它數值都可以范圍形式表示或給出。應理解，用這類范圍形式僅是為了簡便，并因此應被靈活地解釋為不僅包括明確列出為范圍極限的數值，而且還包括該范圍內所包括的所有一個個數值或次范圍，恰如已明確列出了姆個數值和次范圍一樣。例如，數值范圍“約I wt% 約5 wt%”應解釋為不僅包括約I wt% 約5 wt%中已明確列出的數值，而且還包括所示范圍內的一個個數值和次范圍。因此，在該數值范圍內包括2，3，5和4之類的一個個值和I 3、2 4和3 5等的次范圍。該同一原則也適用于僅列出一個數值的范圍。此外，不論所述范圍或特性的寬度，這種解釋也應適用。現已認識到，用高Tg聚合物加上聯合的近紅外吸收染料能提供耐久的噴墨圖象。因此，本公開涉及適用于噴墨油墨應用的使用高Tg聚合物和近紅外吸收染料的組合物和方法。須指出，在討論本組合物或相關方法吋，能把這類討論中的各項都看成適用于這類實施方案中的每個方案，不論在那個實施方案的內容中是否明確地討論了它們。因此，例如，在討論存在于噴墨油墨中的近紅外吸收染料時，這類近紅外吸收染料也能用于打印耐久噴墨圖象的方法中，反之亦然。考慮了這些定義和上述討論，則噴墨油墨可包含液態載色體、分散或溶解在液態載色體內的著色劑、分散在液態載色體內的Tg為至少45°C的高Tg聚合物和在液態載色體內的近紅外吸收染料。此外，油墨可配制到使之在被打印在基底上并受近紅外能源輻照吋，近紅外吸收染料產生的熱量足以均勻地熔化高Tg聚合物，從而提高打印在基底上的噴墨油墨的耐久性。打印耐久噴墨圖象的方法可包含在基底上打印本文所述的任何噴墨油墨，然后用近紅外能源輻照該基底上的噴墨油墨，使近紅外吸收染料產生的熱量足以均勻地熔化高Tg聚合物，從而提聞打印在基底上的噴墨油墨的耐久性。如前面指出，當把高Tg聚合物打印在基底上時，靠打印エ藝本身它們一般不形成有效的薄膜，即，它們保持更粒狀而未凍凝成薄膜。因此，在受匹配到激發近紅外吸收染料的近紅外輻照吋，在打印基底上的粒狀聚合物就會變成 更膜狀。這類聚合物因具有高玻璃化轉變溫度而在被打印油墨表面或整個被打印油墨中形成耐久保護膜。但是，這類聚合物的應用一直不如具有低玻璃化轉變溫度的聚合物那樣多，因為它們在単一的打印作用下并不能形成有效的薄膜。近紅外吸收染料的存在加上適當設計的能源，能使這類高Tg聚合物被有效地利用，從而在打印后，用適當能源使之形成薄膜，如本文所述。高Tg聚合物一般可以是Tg為至少45°C的任何聚合物。在一個實施方案中，高Tg聚合物的Tg可以是約45°C 約125で。在另ー個實施方案中，高Tg聚合物的Tg可以是約50°C 約80°C。如前討論，這些范圍包括次范圍在內。例如，高Tg聚合物的Tg可以是約45°C 約 80°C，約 50°C 約 100°C，約 50°C 約 125°C，約 80°C 約 100°C，等等。高Tg聚合物一般能由足以提供Tg至少為45°C的高Tg聚合物的多種單體共聚而成。在一個實施方案中，高Tg聚合物可以是由疏水単體、酸單體和交聯單體共聚而成的膠乳聚合物。在一個發明點中，高Tg聚合物可以是由包含存在量約50 wt% 約98 wt%的疏水單體、存在量約0. 5 wt% 約30 wt%的酸單體和存在量約0. I wt% 約15 wt%的交聯劑的單體共聚而成的疏水膠乳聚合物。聚合物內的疏水單體能以至多98 wt%的量存在。能被聚合進高Tg聚合物的疏水単體包括，但不限干，苯こ烯、対-甲基苯こ烯、甲基丙烯酸甲酷、丙烯酸己酷、甲基丙烯酸己酷、丙烯酸丁酷、甲基丙烯酸丁酷、丙烯酸こ酷、甲基丙烯酸こ酷、丙烯酸丙酷、甲基丙烯酸丙酷、丙烯酸十八烷基酷、甲基丙烯酸十八烷基酷、甲基丙烯酸硬脂酷、氯化こ烯基卞基、丙烯酸異冰片酯、丙烯酸四氫糠酷、甲基丙烯酸2-苯氧基こ酷、甲基丙烯酸こ氧基化壬基酚酷、甲基丙烯酸異冰片酷、甲基丙烯酸環己酷、甲基丙烯酸叔丁酷、甲基丙烯酸正辛酷、甲基丙烯酸月桂酷、甲基丙烯酸十三烷基酯、丙烯酸烷氧基化四氫糠酯、丙烯酸異癸酷、異冰片基甲基丙烯酸酯、它們的組合物、它們的衍生物和它們的混合物。聚合物內的酸單體能以至多約0. 5 wt% 約20 wt%的量存在。能用于高Tg聚合物內的酸単體包括，但不限于，丙烯酸、甲基丙烯酸、こ基丙烯酸、ニ甲基丙烯酸、馬來酸酐、馬來酸、こ烯基磺酸酷、氰基丙烯酸、こ烯基こ酸、烯丙基こ酸、次こ基こ酸、次丙基こ酸、巴豆酸、富馬酸、衣康酸、山梨酸、當歸酸、肉桂酸、苯こ烯基丙烯酸、檸康酸、戊烯ニ酸、阿康酸、苯基丙烯酸、丙烯酰氧基丙酸、烏頭酸、苯基丙烯酸、丙烯酰氧基丙酸、こ烯基苯甲酸、N-乙烯基琥珀酰胺酸、中康酸、甲基丙烯酰基丙氨酸、丙烯酰基羥基甘氨酸、磺こ基甲基丙烯酸、磺丙基丙烯酸、苯こ烯磺酸、磺こ基丙烯酸、2-甲基丙烯酰氧基甲-I-磺酸、3-甲基丙烯酰氧基丙-1-磺酸、3-(こ烯氧基)丙-1-磺酸、亞こ基ニ磺酸、こ烯基硫酸、4-こ烯基苯基硫酸、亞こ基ニ膦酸、こ烯基磷酸、こ烯基苯甲酸、2-丙烯酰氨基-2-甲基-I-丙磺酸、它們的組合物、它們的衍生物和它們的混合物。交聯單體能以約0. 01 wt% 約15 wt%的量存在于聚合物內。適用的交聯單體包括含有聚合后能交聯的有機官能團的多官能度単體和齊聚物。能用于高Tg聚合物的交聯単體包括，但不限于，ニ甲基丙烯酸こニ醇酯、ニ甲基丙烯酸ニ甘醇酯、ニ丙烯酸こニ醇酷、ニ丙烯酸ニ甘醇酯、ニ丙烯酸1，6_己ニ醇酯、ニ丙烯酸四甘醇酯、ニ丙烯酸三丙ニ醇酯、ニ丙烯酸こ氧基化雙酚A酷、三-和四-丙烯酸季戊四醇酷、N，N’ -亞甲基雙丙烯酰胺、ニこ烯基苯，以及它們的組合物、它們的混合物和它們的衍生物。雖然高Tg聚合物和近紅外吸收染料一般都能彼此物理分離，但在一個實施方案中，近紅外吸收染料被高Tg聚合物包封。這種包封可包括部分或完全包封。此外，包封還可包括足以均勻地熔化包封聚合物的染料量。在一個實施方案中，包封染料中聚合物與染料之比，以wt%計量,可以是約0. 001 wt% 約20 wt%。在一個實施方案中，該比值可以是約0. 01 wt% 約5 wt%0在另一個實施方案中，該比值可以是約0. I wt% 約2 wt%0
此外，能將近紅外吸收染料匹配到使高Tg熔化。例如，在用適當匹配的近紅外能量輻照時，近紅外吸收染料能產生(使溫度)比高Tg聚合物的熔點高至少2°C的熱量。在另ー個實施方案中，近紅外吸收染料能產生(使溫度)比高Tg聚合物的熔點高至少5°C以上或甚至10°C以上的熱量。在又一個實施方案中，近紅外吸收染料能產生(使溫度)比高Tg聚合物的熔點高約10°C 約20°C的熱量。在又再一個實施方案中，近紅外吸收染料能產生(使溫度)比高Tg聚合物的熔點高10°C以下的熱量。雖然近紅外吸收染料能為各種不同目的用于油墨，但在ー個實施方案中，由紅外吸收染料產生的熱量并不改變著色劑的色性。換句話說，油墨配方要使近紅外吸收染料能使高Tg聚合物熔化，但不會明顯影響油墨的其它性能，如顔色、圖象質量，等等。近紅外吸收染料并非為，例如，改性染料或使染料從ー種顏色轉化成另ー種顏色而存在的。尤其是，本公開能包括所產生的熱量足以熔化高Tg聚合物的任何近紅外吸收染料，如本文所述。在一個實施方案中，近紅外吸收染料可以是水溶性近紅外吸收染料。因此，在一個實施方案中，水溶性近紅外染料可選自如下ー組
權利要求
1.嗔墨油墨，包含 a)液態載色體； b)分散或溶解在液態載色體內的著色劑； c)分散在液態載色體內的Tg為至少45°C的高Tg聚合物，和 d)在液態載色體內的近紅外吸收染料， 其中，油墨被配置到使之在被打印在基底上并受近紅外能源輻照時，近紅外吸受染料產生的熱量足以均勻地熔化高Tg聚合物，從而提高打印在基底上的噴墨油墨的耐久性。
2.權利要求I的噴墨油墨，其中高Tg聚合物的Tg為約45°C 約125°C。
3.權利要求I 2中任何一項的噴墨油墨，其中高Tg聚合物的Tg為約50°C 約80°C。
4.權利要求I 3中任何一項的噴墨油墨，其中近紅外吸收染料和高Tg聚合物彼此物理分離。
5.權利要求I 3中任何一項的噴墨油墨，其中近紅外吸收染料被高Tg聚合物包封。
6.權利要求I 5中任何一項的噴墨油墨，其中高Tg聚合物是疏水膠乳聚合物，由包含存在量為約50 wt% 約98 wt%的疏水單體、存在量為約0. 5 wt% 約30 wt%的酸單體和存在量為約0. I wt% 約15 wt%的交聯劑的共聚單體制成。
7.權利要求I 6中任何一項的噴墨油墨，其中近紅外吸收染料產生的熱量比高Tg聚合物的熔點高至少2°C。
8.權利要求I 7中任何一項的噴墨油墨，其中近紅外吸收染料產生的熱量比高Tg聚合物的熔點高10°C 20°C。
9.權利要求I 8中任何一項的噴墨油墨，其中所述熱量不改變著色劑的色性。
10.權利要求I 9中任何一項的噴墨油墨，其中打印在基底上并受近紅外能源輻照的噴墨油墨的耐久性，較之不含近紅外吸收染料且未受近紅外能源輻照的對比油墨，提高了。
11.權利要求I 10中任何一項的噴墨油墨，其中近紅外吸收染料是選自如下一組的水溶性近紅外吸收染料
12.權利要求I 10中任何一項的噴墨油墨，其中近紅外吸收染料是選自下列一組的疏水近紅外吸收染料
13.權利要求11 12中任何一項的噴墨油墨，其中金屬選自下列一組銦、鎵、鉈、鍺、錫(II和IV )、鋪、秘、鋅、鈷、銅、鎳、娃、鈦、銀、鉻、猛、乾、鈧、錯、銀、鑰、釕、錯、鉿、鉭、秘，以及它們的混合物。
14.權利要求I 13中任何一項的噴墨油墨，其中近紅外吸收染料在油墨中的存在量是約 0. 01 wt% 約 20 wt%0
15.打印耐久噴墨圖象的方法，包括 a)在基底上打印權利要求I 14中任何一項的噴墨油墨，和 b)用近紅外能源輻照基底上的噴墨油墨，使近紅外吸收染料產生的熱量足以均勻地熔化聞Tg聚合物，從而提聞打印在基底上的噴墨油墨的耐久性。
全文摘要
本公開涉及目標是耐久噴墨油墨的方法和組合物。因此，噴墨油墨可包含液態載色體、分散或溶解在液態載色體內的著色劑、分散在液態載色體內的Tg為至少45℃的高Tg聚合物和在液態載色體內的紅外吸收染料。油墨可配制到使之在被打印在基底上并受近紅外能源輻照時，近紅外吸收染料產生的熱量足以均勻地熔化高Tg聚合物，從而提高打印在基底上的噴墨油墨的耐久性。
文檔編號C09B47/08GK102803409SQ200980161128
公開日2012年11月28日 申請日期2009年6月26日 優先權日2009年6月26日
發明者S.加納帕蒂亞潘, H.S.湯姆, H.T.吳, J.C.巴特 申請人:惠普發展公司，有限責任合伙企業