专利名称：含聚合物和近红外吸收染料的喷墨油墨的制作方法
含聚合物和近红外吸收染料的喷墨油墨
背景技术：
有多个原因使喷墨打印已变成在各种介质表面上，尤其在纸和照相介质基底上，记录图象的流行法。部分原因包括打印机噪音低，能高速记录和能彩色记录。此外，这些优点能以对消费者较低的价格获得。关于喷墨油墨化学，大多数商品喷墨油墨都是水基的。因此，它们的成分，在诸多染料的情况下，一般都是水溶性的，或者，在顔料的情况下，是可水分散的。此外，喷墨油墨具有适应热喷墨结构普遍的高频喷射和点火室再灌注エ艺的低粘度。随喷墨油墨应用的进展，通过正在进行的研发努力，不断寻求对这类打印体系的改进。发明详沭 在公开并阐述本发明之前，应理解，本公开不限于本文所公开的特定方法步骤和材料，因为这些方法步骤和材料可稍加变化。还应理解，本文所用的术语仅用来描述特定实施方案。无意使这些术语是限定性的，因为g在使本公开的范围仅受所附权利要求及其等代体的限制。必须指出，如本说明书和所附权利要求中所用，単数形式“一”和“这”包括复数事物在内，除非上下文中清楚地说明。如本文所用，“液态载色体”、“载色体”或“液态介质”是指能使本公开的着色剂分散或溶解在其中而形成喷墨油墨的液体。液态载色体是本领域熟知的，而且可按照本发明的实施方案使用很多种油墨载色体。这类油墨载色体可包括多种不同试剂的混合物，包括但不限于，表面活性剤、有机溶剂和助溶剤、缓冲剂、生物杀伤剂、粘度改性剂、螯合剂、稳定剂、抗-kogation剂和水。除着色剂外，液态载色体还可含固体添加剂，如聚合物、胶乳、UV可固化材料、增塑剂、盐等，虽然它们本身并非部分液态载色体。此外，术语“含水液态载色体”或“含水载色体”是指包括水为溶剂的液态载色体。如本文所用，Tg是用Fox方程计算的玻璃化转变温度共聚物的Tg=I八Wa/ (TgA) +WV(TgB)+ )，其中Wa=共聚物中单体A的重量分数，TgA是单体A的均聚物的Tg值，Wb=单体B的重量分数，TgB是单体B的均聚物的Tg值，等。术语“近红夕卜”或“近IR”是指约700 nm 1400 nm范围内的光辐射。按照本公开的实施方案，近IR吸收染料能吸收近IR光谱范围内，在具体实施方案中，在700 nm 1000 nm范围内，的光辐射，并把所吸收的辐射转化为热能。如本文所用，“着色剂”可包括可悬浮或溶解在按照本发明具体实施方案制成的油墨载色体内的染料、顔料和/或其它颗粒物。染料一般是水溶性的，因此，在有些实施方案中很合用。但是，在其它实施方案中也可以用颜料。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、聚合基团或电荷化学表面改性过的那些。化学改性有助于颜料变成和/或基本保持分散在液态载色体内。顔料也能借助于可以是，例如，聚合物、齐聚物或表面改性剂的独立添加剂被分散在液态载色体内，和/或在用物理涂布法促进颜料变成和/或基本保持分散在液态载色体内的颜料内。如本文所用，“顔料” 一般包括顔料着色剂、磁颗粒、氧化铝、氧化硅和/或其它陶瓷、有机金属化合物或其它不透明颗粒，不论这些颗粒是否赋色。因此，虽然本公开主要列举颜料着色剂的应用，但术语“颜料”可更广泛地用来描述不仅顔料着色剂，还有其它颜料，如有机金属化合物、铁氧体、陶瓷等。但在ー个具体实施方案中，顔料是颜料着色剂。如本文所用，“染料”是指使油墨着色且一般是水溶性的各种化合物、配合物或分子。该术语还包括影响油墨总体颜色但它们本身并非主色的染料。例如，黑油墨可含有一种或多种黑色染料，但也可含有允许更中性黒色的黄色染料。 如本文所用，术语“均匀”或“均匀地”，在指被打印基底上的聚合物的熔融特性时，包括辐照之后聚合物发生的物理形状变化。一般，在将高Tg聚合物打印在基底上时，靠打印エ艺本身，它们并不形成有效的薄膜，即它们保持更加粒状而未冻凝成薄膜。按照本公开的实施方案，在用适当设计的近红外辐照结合适当匹配的近红外吸收染料时，粒状聚合物就变得更加膜状。因此，术语“均匀”是指更粒状的聚合物颗粒变成更连续薄膜状的形状变化。在一个实施方案中，均匀的聚合物能基本覆盖底下已打印上聚合物或胶乳聚合物的厚度至少为10 nm的基底的表面。
如本文所用，术语“基本”或“基本上”，在用来指材料的量或其具体特性时，是指足以提供想要材料或特性提供的效果的量。可允许偏离的精确程度，在有些情况下，可依赖于具体的内容。当指均匀熔化吋，“基本”或“基本上”是指底下被打印表面的覆盖率达到至少为 95%。如本文所用，术语“約”，是用来对数值范围端点提供灵活性，方法是使ー个给定值可“略大于”或“略小干”端点值。该术语的灵活程度可取决于特定变量并可在本领域技术人员知识范围内根据经验和本文的相关描述来确定。如本文所用，为方便起见，可以在通用表内给出很多零件、结构元件、组合元件和/或材料。但是，应把这些表看成恰如表内的每个成员都被独立地鉴定为分立和独特的成员。因此，不应仅根据它们存在于通用组内而未指示不同点就把该表内的任何一个成员看成是同一表内任何其它成员的实际等同体。本文中，浓度、用量和其它数值都可以范围形式表示或给出。应理解，用这类范围形式仅是为了简便，并因此应被灵活地解释为不仅包括明确列出为范围极限的数值，而且还包括该范围内所包括的所有一个个数值或次范围，恰如已明确列出了姆个数值和次范围一样。例如，数值范围“约I wt% 约5 wt%”应解释为不仅包括约I wt% 约5 wt%中已明确列出的数值，而且还包括所示范围内的一个个数值和次范围。因此，在该数值范围内包括2，3，5和4之类的一个个值和I 3、2 4和3 5等的次范围。该同一原则也适用于仅列出一个数值的范围。此外，不论所述范围或特性的宽度，这种解释也应适用。现已认识到，用高Tg聚合物加上联合的近红外吸收染料能提供耐久的喷墨图象。因此，本公开涉及适用于喷墨油墨应用的使用高Tg聚合物和近红外吸收染料的组合物和方法。须指出，在讨论本组合物或相关方法吋，能把这类讨论中的各项都看成适用于这类实施方案中的每个方案，不论在那个实施方案的内容中是否明确地讨论了它们。因此，例如，在讨论存在于喷墨油墨中的近红外吸收染料时，这类近红外吸收染料也能用于打印耐久喷墨图象的方法中，反之亦然。考虑了这些定义和上述讨论，则喷墨油墨可包含液态载色体、分散或溶解在液态载色体内的着色剂、分散在液态载色体内的Tg为至少45°C的高Tg聚合物和在液态载色体内的近红外吸收染料。此外，油墨可配制到使之在被打印在基底上并受近红外能源辐照吋，近红外吸收染料产生的热量足以均匀地熔化高Tg聚合物，从而提高打印在基底上的喷墨油墨的耐久性。打印耐久喷墨图象的方法可包含在基底上打印本文所述的任何喷墨油墨，然后用近红外能源辐照该基底上的喷墨油墨，使近红外吸收染料产生的热量足以均匀地熔化高Tg聚合物，从而提闻打印在基底上的喷墨油墨的耐久性。如前面指出，当把高Tg聚合物打印在基底上时，靠打印エ艺本身它们一般不形成有效的薄膜，即，它们保持更粒状而未冻凝成薄膜。因此，在受匹配到激发近红外吸收染料的近红外辐照吋，在打印基底上的粒状聚合物就会变成 更膜状。这类聚合物因具有高玻璃化转变温度而在被打印油墨表面或整个被打印油墨中形成耐久保护膜。但是，这类聚合物的应用一直不如具有低玻璃化转变温度的聚合物那样多，因为它们在単一的打印作用下并不能形成有效的薄膜。近红外吸收染料的存在加上适当设计的能源，能使这类高Tg聚合物被有效地利用，从而在打印后，用适当能源使之形成薄膜，如本文所述。高Tg聚合物一般可以是Tg为至少45°C的任何聚合物。在一个实施方案中，高Tg聚合物的Tg可以是约45°C 约125で。在另ー个实施方案中，高Tg聚合物的Tg可以是约50°C 约80°C。如前讨论，这些范围包括次范围在内。例如，高Tg聚合物的Tg可以是约45°C 约 80°C，约 50°C 约 100°C，约 50°C 约 125°C，约 80°C 约 100°C，等等。高Tg聚合物一般能由足以提供Tg至少为45°C的高Tg聚合物的多种单体共聚而成。在一个实施方案中，高Tg聚合物可以是由疏水単体、酸单体和交联单体共聚而成的胶乳聚合物。在一个发明点中，高Tg聚合物可以是由包含存在量约50 wt% 约98 wt%的疏水单体、存在量约0. 5 wt% 约30 wt%的酸单体和存在量约0. I wt% 约15 wt%的交联剂的单体共聚而成的疏水胶乳聚合物。聚合物内的疏水单体能以至多98 wt%的量存在。能被聚合进高Tg聚合物的疏水単体包括，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、丙烯酸异冰片酯、丙烯酸四氢糠酷、甲基丙烯酸2-苯氧基こ酷、甲基丙烯酸こ氧基化壬基酚酷、甲基丙烯酸异冰片酷、甲基丙烯酸环己酷、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、丙烯酸烷氧基化四氢糠酯、丙烯酸异癸酷、异冰片基甲基丙烯酸酯、它们的组合物、它们的衍生物和它们的混合物。聚合物内的酸单体能以至多约0. 5 wt% 约20 wt%的量存在。能用于高Tg聚合物内的酸単体包括，但不限于，丙烯酸、甲基丙烯酸、こ基丙烯酸、ニ甲基丙烯酸、马来酸酐、马来酸、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、富马酸、衣康酸、山梨酸、当归酸、肉桂酸、苯こ烯基丙烯酸、柠康酸、戊烯ニ酸、阿康酸、苯基丙烯酸、丙烯酰氧基丙酸、乌头酸、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、丙烯酰基羟基甘氨酸、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、亚こ基ニ磺酸、こ烯基硫酸、4-こ烯基苯基硫酸、亚こ基ニ膦酸、こ烯基磷酸、こ烯基苯甲酸、2-丙烯酰氨基-2-甲基-I-丙磺酸、它们的组合物、它们的衍生物和它们的混合物。交联单体能以约0. 01 wt% 约15 wt%的量存在于聚合物内。适用的交联单体包括含有聚合后能交联的有机官能团的多官能度単体和齐聚物。能用于高Tg聚合物的交联単体包括，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、ニ丙烯酸こ氧基化双酚A酷、三-和四-丙烯酸季戊四醇酷、N，N’ -亚甲基双丙烯酰胺、ニこ烯基苯，以及它们的组合物、它们的混合物和它们的衍生物。虽然高Tg聚合物和近红外吸收染料一般都能彼此物理分离，但在一个实施方案中，近红外吸收染料被高Tg聚合物包封。这种包封可包括部分或完全包封。此外，包封还可包括足以均匀地熔化包封聚合物的染料量。在一个实施方案中，包封染料中聚合物与染料之比，以wt%计量,可以是约0. 001 wt% 约20 wt%。在一个实施方案中，该比值可以是约0. 01 wt% 约5 wt%0在另一个实施方案中，该比值可以是约0. I wt% 约2 wt%0
此外，能将近红外吸收染料匹配到使高Tg熔化。例如，在用适当匹配的近红外能量辐照时，近红外吸收染料能产生(使温度)比高Tg聚合物的熔点高至少2°C的热量。在另ー个实施方案中，近红外吸收染料能产生(使温度)比高Tg聚合物的熔点高至少5°C以上或甚至10°C以上的热量。在又一个实施方案中，近红外吸收染料能产生(使温度)比高Tg聚合物的熔点高约10°C 约20°C的热量。在又再一个实施方案中，近红外吸收染料能产生(使温度)比高Tg聚合物的熔点高10°C以下的热量。虽然近红外吸收染料能为各种不同目的用于油墨，但在ー个实施方案中，由红外吸收染料产生的热量并不改变着色剂的色性。换句话说，油墨配方要使近红外吸收染料能使高Tg聚合物熔化，但不会明显影响油墨的其它性能，如顔色、图象质量，等等。近红外吸收染料并非为，例如，改性染料或使染料从ー种颜色转化成另ー种颜色而存在的。尤其是，本公开能包括所产生的热量足以熔化高Tg聚合物的任何近红外吸收染料，如本文所述。在一个实施方案中，近红外吸收染料可以是水溶性近红外吸收染料。因此，在一个实施方案中，水溶性近红外染料可选自如下ー组
权利要求
1.嗔墨油墨，包含 a)液态载色体； b)分散或溶解在液态载色体内的着色剂； c)分散在液态载色体内的Tg为至少45°C的高Tg聚合物，和 d)在液态载色体内的近红外吸收染料， 其中，油墨被配置到使之在被打印在基底上并受近红外能源辐照时，近红外吸受染料产生的热量足以均匀地熔化高Tg聚合物，从而提高打印在基底上的喷墨油墨的耐久性。
2.权利要求I的喷墨油墨，其中高Tg聚合物的Tg为约45°C 约125°C。
3.权利要求I 2中任何一项的喷墨油墨，其中高Tg聚合物的Tg为约50°C 约80°C。
4.权利要求I 3中任何一项的喷墨油墨，其中近红外吸收染料和高Tg聚合物彼此物理分离。
5.权利要求I 3中任何一项的喷墨油墨，其中近红外吸收染料被高Tg聚合物包封。
6.权利要求I 5中任何一项的喷墨油墨，其中高Tg聚合物是疏水胶乳聚合物，由包含存在量为约50 wt% 约98 wt%的疏水单体、存在量为约0. 5 wt% 约30 wt%的酸单体和存在量为约0. I wt% 约15 wt%的交联剂的共聚单体制成。
7.权利要求I 6中任何一项的喷墨油墨，其中近红外吸收染料产生的热量比高Tg聚合物的熔点高至少2°C。
8.权利要求I 7中任何一项的喷墨油墨，其中近红外吸收染料产生的热量比高Tg聚合物的熔点高10°C 20°C。
9.权利要求I 8中任何一项的喷墨油墨，其中所述热量不改变着色剂的色性。
10.权利要求I 9中任何一项的喷墨油墨，其中打印在基底上并受近红外能源辐照的喷墨油墨的耐久性，较之不含近红外吸收染料且未受近红外能源辐照的对比油墨，提高了。
11.权利要求I 10中任何一项的喷墨油墨，其中近红外吸收染料是选自如下一组的水溶性近红外吸收染料
12.权利要求I 10中任何一项的喷墨油墨，其中近红外吸收染料是选自下列一组的疏水近红外吸收染料
13.权利要求11 12中任何一项的喷墨油墨，其中金属选自下列一组铟、镓、铊、锗、锡(II和IV )、铺、秘、锌、钴、铜、镍、娃、钛、银、铬、猛、乾、钪、错、银、钥、钌、错、铪、钽、秘，以及它们的混合物。
14.权利要求I 13中任何一项的喷墨油墨，其中近红外吸收染料在油墨中的存在量是约 0. 01 wt% 约 20 wt%0
15.打印耐久喷墨图象的方法，包括 a)在基底上打印权利要求I 14中任何一项的喷墨油墨，和 b)用近红外能源辐照基底上的喷墨油墨，使近红外吸收染料产生的热量足以均匀地熔化闻Tg聚合物，从而提闻打印在基底上的喷墨油墨的耐久性。
全文摘要
本公开涉及目标是耐久喷墨油墨的方法和组合物。因此，喷墨油墨可包含液态载色体、分散或溶解在液态载色体内的着色剂、分散在液态载色体内的Tg为至少45℃的高Tg聚合物和在液态载色体内的红外吸收染料。油墨可配制到使之在被打印在基底上并受近红外能源辐照时，近红外吸收染料产生的热量足以均匀地熔化高Tg聚合物，从而提高打印在基底上的喷墨油墨的耐久性。
文档编号C09B47/08GK102803409SQ200980161128
公开日2012年11月28日 申请日期2009年6月26日 优先权日2009年6月26日
发明者S.加纳帕蒂亚潘, H.S.汤姆, H.T.吴, J.C.巴特 申请人:惠普发展公司，有限责任合伙企业