液体电子照相油墨的制作方法
【专利摘要】本发明提供组合物、方法和系统，其涉及到液体电子照相油墨，该油墨包含载体流体、颜料、第一树脂和用该载体流体溶剂化的或者可溶胀的稳定的可交联树脂，这里该稳定的可交联树脂直到至少110℃的温度才发生交联，并且一旦交联，直到至少300℃的温度才熔融。
【专利说明】液体电子照相油墨
[0001]发明背景
[0002]数字印刷包括这样的工艺，在其中印刷图像是由数字数据，例如使用电子编排(electronic layout)和 / 或台式排版程序(desktop pub I ishing program)来直接产生的。一些已知的数字印刷方法包括全色喷墨、电子照相印刷、激光照相印刷和热转印(thermaItransfer printing)方法。
[0003]电子照相印刷技术涉及在安装于成像板(imaging plate)上的光电导体表面上形成潜影。在一些例子中，该光电导体首先对光敏化，通常通过用电晕放电来充电，然后曝露于穿过待复制的文献的正片投射的光，导致在曝露于光的区域中电荷的耗散。该潜影随后通过将带有相反电荷的调色剂颗粒吸引到保留于未曝露区域上的电荷，来显影成全图像。该显影的图像从光电导体转移到橡胶平版印刷胶版(offset blanket)，从其上将该图像通过热或压力或二者的组合转移到基底例如纸、塑料或其他合适的材料上，来产生印刷的最终图像。
[0004]该潜影是使用干燥调色剂(混有粉末载体的着色剂)或者液体油墨(着色剂在液体载体中的悬浮液)来显影的。该调色剂或油墨通常粘附到基底表面上，很少渗入基底中。最终图像的品质很大程度上与颗粒尺寸有关，并且较小的颗粒提供了更高的分辨率。固体电子照相法中所用的干燥调色剂是细粉末，所述细粉末具有相对窄的粒度分布，其从施加装置的细孔中排出。液体电子照相法中所用的液体油墨通常包含悬浮于非传导性液体载体(通常是饱和烃)中的颜料-或染料-基热塑性树脂颗粒。
【专利附图】
【附图说明】 [0005]图1是根据本发明的一个实施例，本发明的油墨(B，D)和对比油墨(A，D)的划痕测试的图片；和
[0006]图2阐述了根据本发明实施例的方法。
【具体实施方式】
[0007]应当理解本发明不限于这里公开的具体方法步骤和材料，因为这样的方法步骤和材料可以发生某些变化。还应当理解这里所用的术语仅仅是用于描述具体的例子的目的。该术语并非打算是限制性的，因为本发明的范围仅仅打算用附加的权利要求及其等价物来限定。
[0008]要注意的是作为这个说明书和附加的权利要求中所用的，单数形式“一个”、“一种”和“该”包括复数指代物，除非上下文另有明确指示。
[0009]作为此处使用的，“载体流体(carrier fluid) ”、“载液”或“液体载体”指的是这样的流体，其中本发明的带有颜料的(pigmented)树脂材料可以分散在其中来形成油墨分散体。这样的载液可以配制用于电子照相印刷，以使得该电子照相油墨具有用于这样的印刷的粘度和导电率，和可以包括多种不同试剂的混合物，包括但不限于表面活性剂、有机溶剂和助溶剂、电荷控制剂、粘度改性剂、螯合剂、稳定剂和抗结垢剂。除了颜料和树脂之外，该液体载体可以进一步携带固体添加剂例如树脂、胶乳、UV可固化材料、增塑剂、盐、电荷控制剂等，尽管这些不作为该电子照相液体载体本身的部分。
[0010]作为此处使用的，“助溶剂”指的是存在于该电子照相液体载体中的任何溶剂，包括有机溶剂。
[0011]作为此处使用的，“颜料”通常包括颜料着色剂、磁性颗粒、氧化铝、二氧化硅和/或其他陶瓷的、有机金属的或者其他不透明颗粒，无论这样的微粒是否赋色。因此，虽然本说明书主要例举了使用颜料着色剂，但是术语“颜料”可以更通常的用于不仅描述颜料着色齐?，而且还描述其他颜料例如有机金属、铁氧体、陶瓷等。但是，在一个具体例子中，该颜料是颜料着色剂。
[0012]作为此处使用的，“乙烯丙烯酸共聚物树脂”通常指的是乙烯丙烯酸共聚物树脂和乙烯甲基丙烯酸共聚物树脂二者，除非上下文另有指示。
[0013]作为此处使用的，“取代的”表示化合物或者结构部分的氢原子被另一原子例如碳原子或杂原子取代，其是被称作取代基的基团的一部分。取代基包括例如烷基，烷氧基，芳基，芳氧基，烯基，稀氧基，炔基，块氧基，硫代烷基，硫代烯基，硫代炔基，硫代芳基等。
[0014]作为此处使用的，术语“大约”被用于通过提供给定值可以是“稍高于”或“稍低于”端点，来为数字范围端点提供灵活性。这个术语的灵活性程度可以用具体的变量来表示，并且将处于本领域技术人员基于经验和这里相关的说明所确定的知识内。
[0015]作为此处使用的，多个项目、结构元件、组合元件和/或材料为了简便可以存在于共同的列表中。但是， 这些列表应当解释为虽然该列表的每个成员是作为分别的和独特的成员来单个识别的。因此，若无相反指示，这样的列表的单个成员都不应当仅仅基于它们存在于共同的组中而解释为是同一列表的任何其他成员实际上的等价物，。
[0016]浓度、量和其他数字数据可以在此以一定的范围形式来表达或提出。应当理解这样的范围形式仅仅是为了方便和简要而使用的，并且因此应当灵活的解释为不仅包括作为所述范围的限值而明确表述的数值，而且包括包含在所述范围内的全部单个数值或子范围，如同每个数值和子范围被明确表述一样。如所述的，数字范围“大约Iwt % -大约5wt % ”应当解释为不仅包括明确表述的值大约lwt% -大约5wt%，而且包括在所示范围内的单个值和子范围。因此，包括在这个数字范围内的是单个值例如2，3.5和4和子范围例如1-3，2-4和3-5等。相同的原则应用于表述了仅仅一个数值的范围。此外，应当应用这样的解释，而不管所述范围的宽度或者特征。
[0017]已经公认的是具有颜料、树脂、载体流体和用该载体流体溶剂化的或者可溶胀的稳定的可交联树脂的液体电子照相(LEP)油墨可以提供优异的耐刮擦性和耐久性，同时保持可接受的加工性。某些耐刮擦性数据提供在实施例中，并且显示于图1中。据此，本发明涉及到液体电子照相油墨组合物、方法和相关系统。要注意的是当讨论本发明的组合物和相关方法和系统时，这些讨论可以被认为可应用于这些实施例的每个中，无论它们是否明确在该实施例的上下文中进行了讨论。例如在讨论用于液体电子照相油墨的载体流体中，这样的载体流体也可以用于制造该液体电子照相油墨或LEP印刷系统的方法中，反之亦然。
[0018]谨记此，液体电子照相油墨可以包含载体流体，颜料，第一树脂和用该载体流体溶剂化的或者可溶胀的稳定的可交联树脂，这里该稳定的可交联树脂在低于110°c的温度时不发生交联，并且一旦在110°c或更高温度交联后，直到至少250°C的温度才熔融。在一个例子中，该交联的树脂直到至少300°C的温度才熔融。
[0019]如这里所述的，同样已经发现某些可用于LEP油墨中的树脂形式在印刷时提供了耐久的和耐刮擦性图像。同样，本发明的LEP油墨通常包括树脂成分(content)，该树脂成分包含第一树脂和用该LEP油墨的载体流体溶剂化的或可溶胀的稳定的可交联树脂。依此，在一个例子中，液体电子照相油墨可以包含载体流体、颜料、第一树脂和用载体流体溶剂化的或者可溶胀的稳定的可交联树脂。通常，该稳定的可交联树脂在低于110°C的温度时不发生交联，和一旦在110°C或更高时交联，直到至少250°C或甚至300°C的温度才熔融。
[0020]通常，该稳定的可交联树脂可以是任何树脂，所述任何树脂是用载体流体溶剂化的或者可溶胀的，并且能够与第一树脂在LEP油墨中交联，以使得该稳定的可交联树脂在低于110°C时不发生交联，和一旦在高于所述温度交联，则直到至少250°C，或者经常至少300°C的温度才熔融。在一个例子中，该稳定的可交联树脂可以选自由环氧树脂，丙烯酸树月旨，氨基树脂，亚氨基树脂，其组合及其混合物组成的组，条件是它们在低于110°C时不交联，并且一旦交联，直到达到至少250°C或者甚至300°C的温度才熔融。在一方面，该稳定的交联树脂可以是氨基树脂或亚氨基树脂。在另一方面，该亚氨基树脂可以是高度烷基化的三聚氰胺亚氨基树脂。在一个例子中，“高度烷基化”可以是任何这样的三聚氰胺亚氨基树脂，其具有线性或支化的烷基链，重均分子量是至少20001或者在另一例子中是至少1000OMw,或者在仍然的另一例子中是至少100000MW。
[0021]通常，该稳定的可交联树脂可以通过任何化学/物理手段来活化。在一个例子中，该稳定的可交联树脂可以是通过热活化可交联的。在另一例子中，该稳定的可交联树脂可以是PH依赖性的。此外，该稳定的可交联树脂通常在油墨中的存在量可以是大约lwt%-大约50wt%。在一个例子中，该稳定的可交联树脂的存在量可以是大约lwt% -大约40wt%和在一方面是大约20wt% -大约40wt%。
[0022]这里所述的LEP油墨也可以包括电荷引导剂(charge director)。通常,该电荷引导剂可以是负电荷引导剂(NCD)或者合成电荷引导剂(SCD)。在一个例子中，该电荷引导剂可以是包括带电组分混合物的NCD。在另一例子中，该NCD可以包含下面的至少之一:两性离子材料例如大豆卵磷脂；碱式石油磺酸钡(basic barium petronate, BBP);石油磺酸钙；异丙基胺十二烷基苯磺酸等。在一个具体的非限定性例子中，该NCD可以包含6.6% w/w的大豆卵磷脂,9.8% w/w的BBP, 3.6% w/w的异丙基胺十二烷基苯磺酸和大约80% w/w的异链烷烃(lsopar?-L，来自于Exxon)。此外，该NCD可以包含任何离子表面活性剂和/或电
子载体溶解的材料。在一个例子中，该电荷引导剂可以是合成电荷引导剂。该电荷引导剂还可以包括三硬脂酸铝，硬脂酸钡，硬脂酸铬，辛酸镁，环烷酸铁，环烷酸锌及其混合物。
[0023]如通常所述的，本发明的组合物和方法涉及带颜料的液体电子照相油墨。同样，该颜料可以是任何颜色的有机颜料。因此该颜料可以是有机和/或无机颜料。该颜料可以是无机颜料，或者可以包括金属，金属盐，金属化合物例如金属氧化物，和包括它们的水合物的配位络合物。此外，在一个例子中，该颜料可以包括芳基。在另一例子中，该颜料可以包括烯烃基团和/或系统。该颜料可以在液体电子照相油墨中的存在量是固体的大约
0.0Iwt % -大约60wt%。在仍然的其他例子中，该颜料的存在量可以是液体电子照相油墨固体的大约0.1wt % -大约40wt%。[0024]通常，该液体电子照相油墨可以包括载体流体例如脂肪族烃，该脂肪族烃包括取代的或未取代的、线性或支化的脂肪族化合物。此外，这样的烃可以包括芳基取代基。在一个例子中，该脂肪族烃可以是基本上无水的，即含有小于0.5wt%的水。在另一例子中，该脂肪族烃可以是无水的，即不含水。该脂肪族烃可以包含选自下面的成员:链烷烃，异链烷烃，油，具有大约6-大约100个碳原子的烷烃及其混合物。
[0025]此外，该脂肪族烃或者载体流体可以包含或者主要包含异链烷烃或者甚至由异链烧烃组成，例如或者等同于由Exxon Mobil Corporation (Fairfax, Va.,美国)销售的具有窄的沸点范围的ISOPAR?高纯度异链烷烃溶剂。同样适于作为脂肪族溶剂或助溶剂，用于实施本发明实施例的是具有大约6-大约14个碳原子的烷烃例如在NORPAR?(NORPAR? 12,13 和 15)商标名下市售自 Exxon Mobil Corporation (Fairfax, Va.,美国)的溶剂。用作脂肪族溶剂或者助溶剂的其他烃在AMSCO? ( AMSCO?460和0MS)商标名下市售自 American Mineral Spirits Company (纽约，Ν.Υ.,美国)，在SOLTROL?商标名下市售自 Chevron Phillips Chemical Company LLC(The Woodlands, Tex.,美国)和在SHELLSOL?商标名下市售自Shell Chemicals Limited(英国伦敦)。这样的脂肪族溶齐喊者助溶剂可以具有令人期望的性能例如低气味、没有颜色、选择性溶解、良好的氧化稳定性、低导电率、低的皮肤刺激性、低表面张力、出众的铺展性、窄的沸点范围、对金属的非腐蚀性、低冷冻点、高电阻率、低表面张力、低的蒸发潜热和低的光化学反应性。
[0026]如前所述，这里所述的液体电子照相油墨可以包括第一树脂(其是与该稳定的可交联树脂分开的和不同的)。这样的树脂可以由选自下面的单体来聚合:乙烯丙烯酸、乙烯甲基丙烯酸、乙烯丙烯酸酯马来酸酐、乙烯丙烯酸酯甲基丙烯酸缩水甘油酯、马来酸酐、苯乙烯马来酸酐及其混合物。在一个例子中，该第一树脂可以选自环氧树脂，丙烯酸树脂，氨基树脂，亚氨基树脂，乙烯丙烯酸共聚物树脂，其组合及其混合物。因此，该第一树脂可以不同于该稳定的可交联树脂。不同的，该第一树脂在载体流体中可以具有不同于该稳定的可交联树脂的溶解度和/或可 以是化学上或者结构上不同于该稳定的可交联树脂。
[0027]这些树脂还可以在研磨或者混合过程中包封所述颜料来产生颜料和树脂的复合颗粒。通常该复合颗粒的最终粒度可以是大约I微米-大约10微米和产生厚度为大约I微米/间距(per separation)的印刷图像。该复合颗粒(例如颜料和第一树脂)可以配制来提供特定的熔点。在一个例子中，该熔点可以是大约30°C_大约100°C。在另一例子中，该熔点可以是大约50°C-大约90°C。这样的熔点可以允许在印刷过程中形成期望的膜。此外，本发明的LEP油墨可以包含蜡。该蜡可以用于帮助提供期望的熔点。同样，液体电子照相油墨的电导率可以小于大约300pS/cm。在一个例子中，该液体电子照相油墨的电导率可以小于大约200pS/cm，或者在另一例子中甚至小于大约100pS/cm。
[0028]本发明的液体电子照相油墨组合物还可以适用于许多类型的记录介质基底，包括但不限于乙烯基介质，纤维素基纸介质，不同的布料，聚合物材料(其非限定性的例子包括聚酯白色膜或聚酯透明膜)，照相纸(其非限定性例子包括在纸的一面或两面上挤出的聚乙烯或聚丙烯)，金属和/或其混合物或复合物。
[0029]此外和如图2所示，制造液体电子照相油墨的方法可以包含:将第一部分的载体流体和第一树脂混合10来形成树脂混合物；加热20该树脂混合物直到树脂熔融；冷却30该树脂混合物来形成树脂颗粒；研磨40该树脂颗粒与颜料来形成复合颗粒；和将该复合颗粒、第二部分的载体流体和稳定的可交联树脂(其是用载体流体溶剂化的或者可溶胀的)合并50来形成液体电子照相油墨。选择或者制备稳定的可交联树脂，其在低于110°C不发生交联，并且一旦在高于该温度范围时交联，直到温度为至少250°C或者甚至300°C才熔融，。在一个例子中，该方法可以进一步包含将所述复合颗粒带电。虽然本发明的方法步骤是顺序列出的，但是应当理解这样的步骤不必须以所述的次序进行。例如在一个例子中，混合步骤和加热步骤可以同时进行。此外，在一方面，研磨步骤或者合并步骤可以包括加入电荷引导剂和蜡。
[0030]除了上面的之外，液体电子照相印刷系统可以包含液体电子照相印刷印刷机，和装入其中的如这里所述的液体电子照相印刷油墨。
[0031]通常，本发明的方法、组合物和系统提供了 LEP油墨，其在印刷时是耐久的和耐刮擦的。在一个例子中，这样的耐久性可以通过在LEP油墨和无该稳定的可交联树脂的相当的LEP油墨(这里该油墨其他方面都是相同)之间的而括擦性测试来测量。耐刮擦性测试可以通过型号n0.551的Taber? Shear&Scratch测试仪，使用轮廓剪切工具(contourshear tool)来进行(精确研磨的碳化鹤，具有研磨到25mm半径的切割边缘,和30°间隙S-20。该边缘设定在相对于台子的旋转为22°剪切角)。
[0032]实施例
[0033]下面的实施例说明了目前已知的本发明组合物和方法的许多变化。但是，应当理解下面的仅仅是示例性的或者说明性的对本发明组合物和方法原理的应用。本领域技术人员可以做出许多改变和可选择的组合物和方法，而不脱离本发明组合物和方法的主旨和范围。附加的权利要求目的是覆盖这样的改变和排列。因此，虽然本发明的组合物和方法已经在上面具体进行了描述 ，但是下面的实施例提供了与目前被认为可接受的有关的进一步的细节。
[0034]实施例1-制备液体电子照相油墨N0.1
[0035]将乙烯丙烯酸共聚物树脂(1000g的Nucrel?，DuPont? C0.)和异链烷烃(1500g的IsoparL?，Exxon Mobile Corp.)在双行星混合器中混合,来提供大约4(^1:%的非挥发性固体。在混合过程中将该糊加热到130°C的温度和在大约3小时的时期内冷却到大约22°C的室温。将这个糊与颜料、聚乙烯蜡、电荷助剂和IsoparL?以表1所列的量在磨碎机中合并。在250rpm下将混合物在50°C (热阶段)研磨1.5小时，随后在37°C (冷阶段)研磨10.5小时。然后将该混合物与稳定的可交联树脂(高度烷基化的三聚氰胺亚氨基树月旨，Cymel? 1161，来自Cytec)以表1所列的量混合，来获得液体电子照相油墨。
[0036]表1
[0037]
组分__重量(g) 固体(g) 固体重量％ 油墨固体重量％
树脂糊__500__200__40__10_
稳定的可交联 165147897.5
树脂_____
【权利要求】
1.液体电子照相油墨，其包含: 载体流体； 颜料； 第一树脂；和 稳定的可交联树脂，其是用该载体流体溶剂化的或者可溶胀的； 其中该稳定的可交联树脂在低于110°c时不发生交联，并且一旦交联，则直到至少250°C的温度才熔融。
2.权利要求1的液体电子照相油墨，其中该稳定的可交联树脂选自环氧树脂、丙烯酸树脂、氨基树脂、亚氨基树脂、其组合及其混合物。
3.权利要求1的液体电子照相油墨，其中该稳定的交联树脂是氨基树脂或者亚氨基树脂。
4.权利要求4的液体电子照相油墨，其中该亚氨基树脂是高度烷基化的三聚氰胺亚氨基树脂。
5.权利要求1的液体电 子照相油墨，其中该稳定的可交联树脂是通过热活化可交联的，并且是PH依赖性的。
6.权利要求1的液体电子照相油墨，其中该第一树脂选自由环氧树脂、丙烯酸树脂、氨基树脂、亚氨基树脂、乙烯丙烯酸共聚物树脂、其组合及其组合组成的组。
7.权利要求1的液体电子照相油墨，其中该稳定的可交联树脂一旦交联时，直到至少300°C的温度才熔融，。
8.权利要求1的液体电子照相油墨,其中该载体流体基本上是非水性的，并且主要包括选自链烷烃、异链烷烃、油、具有大约6-大约100个碳原子的烷烃及其混合物的脂肪族烃。
9.权利要求1的液体电子照相油墨，其中与没有该稳定的可交联树脂但是其他方面都相同的对比液体电子照相油墨相比，该液体电子照相油墨的耐刮擦性是改进的。
10.制造液体电子照相油墨的方法，其包括: 将第一部分的载体流体和第一树脂混合来形成树脂混合物； 加热该树脂混合物直到树脂熔融； 冷却该树脂混合物来形成树脂颗粒； 研磨该树脂颗粒与颜料来形成复合颗粒；和 将该复合颗粒、第二部分的载体流体和用该载体流体溶剂化的或者可溶胀的稳定的可交联树脂合并，来形成液体电子照相油墨， 其中该稳定的可交联树脂直到至少110°c的温度才发生交联，并且一旦交联，直到至少300°C的温度才熔融。
11.权利要求10的方法，其进一步包含将该复合颗粒带电。
12.权利要求10的方法，其中该混合和加热步骤是同时进行的。
13.权利要求10的方法，其中该研磨步骤或者合并步骤包括加入电荷引导剂和蜡。
14.液体电子照相印刷系统，其包含: 液体电子照相印刷机；和 装载在该液体电子照相印刷机中的液体电子照相油墨，该液体电子照相油墨包括:载体流体； 颜料； 第一树脂；和 稳定的可交联树脂，其是用该载体流体溶剂化的或者可溶胀的； 其中该稳定的可交联树脂在低于110°c时不发生交联，并且一旦交联，直到至少250°C的温度才溶融。
15.权利要求14的液体电子照相印刷系统，其中该稳定的交联树脂是氨基树脂或者亚氣基 树脂。
【文档编号】C09D11/103GK104024344SQ201180075882
【公开日】2014年9月3日 申请日期:2011年10月25日 优先权日:2011年10月25日
【发明者】D·钟, H·T·吴, A·泰舍夫 申请人:惠普发展公司，有限责任合伙企业