液体电子照相油墨的制作方法
【专利说明】液体电子照相油墨
【背景技术】
[0001] 全球印刷市场处于从模拟印刷向数字印刷转变的过程中。喷墨印刷和电子照相印 刷是数字印刷技术的两个实例。液体电子照相（LEP)印刷是电子照相印刷的一个实例。LEP 印刷结合了激光印刷的静电图像产生与平版胶印（offsetlithography)的橡皮布图像转 印技术。在LEP印刷的一个实例中，油墨图像从相片成像板（即光电导体、感光鼓、感光器 等）静电转印至中间滚筒或辊，然后被转印至所需介质。
【附图说明】
[0002] 通过参照下面的详细描述和附图，本公开内容的实施例的特征和优势将变得明 显，其中相似的附图标记对应相似但可能不相同的组件。为简洁起见，具有前述功能的附图 标记或特征可以结合它们出现在其中的其它附图来描述，或者可以不结合它们出现在其中 的其它附图来描述。
[0003] 图1是示出了液体电子照相油墨的实例的制造方法的实例的流程图；及
[0004] 图2是用于印刷本文所公开的液体电子照相油墨的实例的液体电子照相印刷体 系的不意图。
【具体实施方式】
[0005] 本文所公开的油墨的实例适用于液体电子照相印刷机中。所述油墨包括乳胶包 封的铝颜料颗粒，其表现出用于在所需印刷区域内显影而不会在不希望印刷的区域显影的 足够的导电性（例如，从约l〇pmho/cm至约500pmho/cm)。在非官能化的颜料颗粒（即裸 颜料，该裸颜料的表面不具有连接至其的额外的官能团）上包括乳胶层被认为会减少或 消除LEP印刷中残余颜料的存在（例如，在二元油墨显影剂/显影（development)/显影 (developing) (BID)单元、感光鼓和橡皮布滚筒上）。在非官能化的颜料颗粒上包括乳胶层 也会降低裸颜料与裸颜料的接触，并提供存在于油墨中的颜料和树脂颗粒之间所需的界面 相互作用。据信，这些特征通过产生具有低背景的印刷品而提高了印刷质量。
[0006] 本文所公开的LEP油墨包括非极性载液、金属颜料颗粒和树脂颗粒。
[0007] 在本文所公开的实施例中，非极性载液是表现出诸如低介电常数、低气味、无色、 选择性溶解力、氧化稳定性、低电导率、低表面张力、理想的润湿性、延展性、低粘度、窄沸点 范围、不腐蚀金属、低凝固点、高电阻率、高界面张力、低蒸发潜热和低光化反应性的疏水介 质。此外，所选择的载液具有低场电导率（例如，小于200pS/cm)，使其不会增加油墨的最终 导电率。
[0008] 在一个实施例中，非极性载液可选自基于烃的载体，例如脂族（直链/无环或环 状）烃、支链脂族烃等。合适的烃载体的实例包括异链烷烃，例如可购自德克萨斯的休斯顿 的埃克森美孚公司的丨SOPAR?L或ISOPAR?V。可用作非极性载液的其它的烃包括商 品名为SOLTROL?(可购自雪佛龙菲利浦化学公司）或SHELLSOL?(可购自壳牌化 学）的那些烃。如果介电常数适当地低，也可以使用介电液体或非氧化水不混溶液体（例 如，石油馏出物）。在另一个实施例中，非极性载体为油，例如硅酮油、大豆油、植物油、植物 提取物等。要理解的是，可使用单一的烃载体或多种烃载体的组合，可使用单一的油或多种 油的组合，或者可使用（多种）烃和（多种）油的组合。
[0009] 所使用的非极性载液的量至少部分取决于所包含的金属颜料微粒和树脂颗粒的 量以及最终油墨的所需非挥发性固体含量。在一个实施例中，非挥发性固体含量范围为油 墨的约0. 5 %至约50%。非极性载液可以以高达油墨的总wt. %的约99. 5wt. %的任意所需 量存在。在浓缩形式油墨的一个实施例中，可存在约l〇wt. %至约50wt. %的非极性载液。 在印刷过程中，可存在约0. 2wt. %至约4wt. %的非极性载液。
[0010] 金属颜料颗粒包括非官能化的铝颜料和直接接触非官能化的铝颜料表面的乳胶 层。乳胶层将非官能化的铝颜料完全包封、钝化等，从而覆盖铝颜料的裸表面。
[0011] 非官能化的铝颜料是尚未受到添加官能团至表面的表面处理的裸铝颜料。非官 能化的铝颜料是未处理的铝薄片、铝珠或球形铝颜料。非官能化的铝颜料的实例可购自 Sigma_Aldrich、Alcoa或AlphaChemical。在一个实施例中，错颜料为等于或大于99%的 纯铝，在其表面上包括氧化铝层，并且不存在任何其它的树脂。在另一个实施例中，铝颜料 是一种合金。在包封前，非官能化的错颜料的直径范围可为2ym至约20ym。由于包封过 程中发生的局部平坦化，可能希望使用在该范围的下限的非官能化的铝颜料。
[0012] 为了用乳胶层充分包封颜料，非官能化的铝颜料经受包封工艺（它的一个实施例 在下文描述）。乳胶层可为玻璃化转变温度范围为约60°C至约120°C的均聚物或杂聚物。 均聚物或杂聚物玻璃化转变温度范围也可为约75 °C至约90 °C。在一个实施例中，乳胶层由 玻璃化转变温度为约80°C的均聚物或杂聚物制成。
[0013] 均聚物（或杂聚物的疏水性组分）可由选自甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸丁酯、甲基丙 烯酸丁酯、丙烯酸己酯、甲基丙烯酸己酯、丙烯酸-2-乙基己酯、甲基丙烯酸2-乙基己酯、丙 烯酸月桂酯、甲基丙烯酸月桂酯、丙烯酸十八烷基酯、丙烯酸异冰片酯、甲基丙烯酸异冰片 酯、甲基丙烯酸硬脂酸酯、二甲基丙烯酸乙二醇酯、二甲基丙烯酸二甘醇酯、二甲基丙烯酸 三甘醇酯、季戊四醇三丙烯酸酯、季戊四醇四丙烯酸酯、季戊四醇三甲基丙烯酸酯、季戊四 醇四甲基丙烯酸酯、二乙烯基苯、苯乙烯、甲基苯乙烯、乙烯基苄基氯、丙烯腈和甲基丙烯腈 的单体形成。
[0014] 杂聚物可由至少两种所列单体、或一种或多种所列单体的和亲水单体（例如丙烯 酸或甲基丙烯酸）形成。杂聚物的实例包括苯乙烯、丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸甲酯和甲基丙 烯腈作为疏水组分。这种示例杂聚物还可包括丙烯酸或甲基丙烯酸作为亲水组分。在杂聚 物中，（多种）疏水组分构成聚合物的约90%至约100%。在其它实施例中，疏水组分构成 聚合物的至少95%或至少98%。杂聚物的另一个实例包括苯乙烯（57. 4wt. % )、丙烯酸 丁酯（20wt. % )、甲基丙烯腈（20wt. % )、甲基丙烯酸（2wt. % )和二甲基丙烯酸乙二醇酯 (0? 6wt. % ) 〇
[0015] 在一个实施例中，聚合所选择的（多种）单体以形成所需的均聚物或杂聚物。所述 (多种）单体不是在金属颜料颗粒的形成过程中原位聚合，而是在包封工艺之前聚合的。可 使用任意合适的聚合工艺。然后，在包封工艺中使用均聚物或杂聚物。在一个实施例中，在 包封工艺中所使用的均聚物或杂聚物存在于从聚合工艺残留的水中。在另一个实施例中， 将水添加至均聚物或杂聚物。在又一个实施例中，用异链烷烃液体分散均聚物或杂聚物。当 使用时，异链烷烃液体可构成高达分散体的80wt. %。
[0016]在另一个实施例中，均聚物或杂聚物是可商购的存在于溶液中的。可商购的乳 胶颗粒的一些实例包括1^￥11￡2@系列（例如，：^丫11￡2?1824、^￥11￡2@1820和 RAYREZ?200)和RAY1COTE?系列（例如，RAYKOTE?1589)的苯乙稀丙稀酸乳胶 颗粒，所有这些都可购自南卡罗来纳的切斯特的SpecialtyPolymers,Inc.。
[0017]包封工艺包括在预定的温度下将非官能化的铝颜料与包含乳胶颗粒的液体混合 预定的时间（如在图1中的附图标记1〇〇所示）。如上所述，所述液体可为水或异链烷烃液 体。混合物中的乳胶颗粒与非官能化的铝颜料颗粒的比率范围为约1:5至约1:1. 5。换句 话说，相对于非官能化的铝颜料颗粒的量，乳胶颗粒的量的范围为约20%至约150%。
[0018] 使用低剪切研磨工艺来混合非官能化的铝颜料和乳胶颗粒。低剪切研磨工艺包括 轻微搅动或振动而不是剧烈振动。在一个实施例中，低剪切研磨工艺为球磨，这包括在小 珠的存在下振动或研磨组分。如一个实施例，将非官能化的铝颜料和乳胶颗粒与不同尺寸 (例如，直径约2mm至约5mm)的氧化错或氧化纪珠于磨碎机中在约30rpm至约300rpm范围 内的旋转频率下和在约-l〇°C至约75°C范围内的温度下混合，直至将非官能化的铝颜料分 散。
[0019] 在混合所需时间量之后，将小珠和液体移除，留下乳胶包封的非官能化的铝颜料 (即金属颜料粒子），如图1中附图标记102所示。当用水作为所述液体时，可通过强制空 气循环、冷冻干燥或另一类似技术将金属颜料颗粒从水中分离。当用异链烷烃作为所述液 体时，可通过过滤或另一合适的技术将金属颜料颗粒从异链烷烃液体中分离。可在范围为 环境温度（例如，约20°C)至约75°C的温度下完成液体的移除。
[0020] 在用乳胶层包封非官能化的铝颜料之后，所得的金属颜料颗粒具有等于或小于 50ym的粒度，并且在约5ym至约15ym的粒度范围呈现出基本平坦的形态。基本平坦的 形态是初始球形的几何形状在包封工艺中经历轻微平坦化的结果。可通过调整剪切力来实 现基本平坦的形态。例如，剪切力越高，用于使颜料至少部分平坦化的时间越短。通过非官 能化的铝颜料的厚度和乳胶层的厚度来限定所述基本平坦的形态。在一个实施例中，金属 颜料颗粒在非官能化的铝颜料具有约50nm至约300nm范围内的厚度的部分和乳胶层具有 约50nm至约1，OOOnm范围内的厚度的部分呈现基本平坦的形态。在一个实施例中，当金属 颜料颗粒的一部分具有基本平坦的形态时，颗粒的剩余部分接近球形或者是球形。据信，所 述平坦形态提供了所需的反射性能，这导致印刷品具有所需的动态色指数（flopindex)和 所需的银色，并且球形形态使颗粒