白色颜料分散体的制作方法

文档序号:9829417阅读:715来源:国知局
白色颜料分散体的制作方法
【专利说明】白色颜料分散体
[0001] 背景 喷墨印刷已经成为在各种介质表面(特别是纸张和照片介质基底)上记录图像的普遍 方式存在多个原因。运些原因中的一些包括低的印刷机噪音、高速记录的能力和多色记录 的能力。此外,可W对于消费者而言相对低的价格获得运些优点。关于喷墨墨水化学,大多 数的商用喷墨墨水是水基的。因此,它们的成分通常是水溶性的,如在许多染料的情况下, 或是水分散性的,如在颜料的情况下。此外,喷墨墨水具有低的粘度W适应热喷墨体系结构 常见的高频喷射和发射(firing)室再填充过程。
[0002] 在喷墨印刷中,在印刷装置和墨水接收物之间没有物理接触的情况下,使墨水流 体的微小液滴直接投射至墨水接收物(receiver)的表面上。该印刷装置W电子方式存储印 刷数据并且控制用于W成像方式(image-wise)喷出液滴的机构。通过跨过墨水接收物移动 印刷头或W反过来的方式或两者来完成印刷。
[0003] 在将喷墨墨水喷射至墨水接收物上时,该墨水通常包含液体载色体(vehicle)和 一种或多种固体,例如染料或颜料和聚合物粘结剂。将容易理解的是运样的墨水的最佳组 成取决于使用的印刷方法和待印刷的墨水接收物的性质。
[0004] 在具有低亮度的表面(例如黑色表面)上印刷时,白色喷墨墨水提供了具有良好可 见度的记录产品。此外,白色墨水对于标记工业产品如由塑料产品制成的那些也是有用的, 并且还适合于印刷至木材、金属、玻璃、瓷器和皮革上,因此已经从各方面对其进行研究。 [000引附图简要说明 根据一个实例,图1是制造低有效密度的二氧化铁的流程图。
[0006] 根据一个实例,图2显示制造低有效密度的二氧化铁的第一合成路径的示意图。
[0007] 根据一个实例,图3显示制造低有效密度的二氧化铁的第二合成路径的示意图。
[0008] 根据一个实例,图4是W不透明度(W%表述)和墨水通量(Wng/300th表述)为坐标 显示出白色墨水的良好不透明度(遮盖力)的图。
[0009] 发明详述 在W下的描述中,阐明了许多细节W提供对本文中公开的实例的理解。然而,将理解的 是所述实例可W在没有运些细节的情况下实践。尽管已经公开了有限数量的实例,但是应 该理解的是存在来自其中的多种修改和变型。可W使用相同的附图标记来指示图中的相似 或等同的要素。
[0010] 在公开和描述本发明之前,将理解的是本公开内容不限于本文中公开的特定方法 步骤和材料,因为运样的方法步骤和材料可W在某种程度上变化。还将理解的是本文中使 用的术语仅用于描述特定实例的目的。该术语不意在是限制性的,因为本公开内容的范围 意在仅被所附权利要求书及其等同内容所限制。
[0011] 应注意的是除非上下文另有明确指出,否则如本说明书和所附权利要求书中所用 的单数形式"一个"、"一种"和"所述"包括复数的指代物。
[0012] 如本文中所用,"液体载色体"、"载色体"或"液体介质"指的是其中可W使本公开 内容的着色剂分散或溶解W形成喷墨墨水的流体。液体载色体是本领域中已知的,并且根 据本公开内容的实例可w使用各种各样的墨水载色体。运样的墨水载色体可w包括各种不 同试剂的混合物,其包括但不限于表面活性剂、有机溶剂和助溶剂、缓冲剂、生物杀灭剂、粘 度改进剂、馨合剂、稳定剂、抗结垢剂(anti-kogation agent)和水。虽然不是液体载色体本 身的一部分,但是除着色剂之外,该液体载色体可W携带固体添加剂,例如聚合物、胶乳、UV 可固化材料、增塑剂、盐等。此外,术语"水性液体载色体"或"水性载色体"指的是包含水作 为溶剂的液体载色体。
[0013] 如本文中所用,"助溶剂"指的是用于分散颜料或用于聚合反应的存在于墨水载色 体中的任何溶剂,其包括有机溶剂和/或水。运样的助溶剂还通过控制溶剂和/或水的蒸发、 墨水的粘闭(puddling)等来促进喷墨印刷头中良好的喷嘴健康化ealth)。
[0014] 如本文中所用,"颜料"通常包括颜料着色剂、磁性颗粒、金属颗粒、金属氧化物如 氧化侣、二氧化娃、二氧化铁、和/或其它陶瓷、有机金属化合物或其它不透明颗粒,无论运 样的颗粒物是否赋予颜色。因此,尽管本说明书主要例示了对颜料着色剂的使用,但是术语 "颜料"可W更普遍地用于不仅描述颜料着色剂,而且还描述其它颜料如有机金属化合物、 铁氧体、陶瓷等。然而在一些实例中,所述颜料为颜料着色剂。
[0015] 如本文中所用,"取代的"表示化合物或部分的氨原子被另一原子如碳原子或杂原 子替代,其是被称为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、 締基、締氧基、烘基、烘氧基、琉基烷基、琉基締基、琉基烘基、琉基芳基等。
[0016] 如本文中所用,"杂原子'指的是氮、氧、面素、憐或硫。
[0017] 如本文中所用,"烷基"指的是支链、无支链或环状饱和控基团,尽管不是必需的, 但是所述基团通常包含1至约8个碳原子。烷基包括但不限于例如甲基、乙基、正丙基、异丙 基、正下基、异下基、叔下基和辛基,W及例如环烷基如环戊基和环己基。如本文中所用,"取 代的烷基"指的是被一个或多个取代基取代的烷基。术语"杂烷基"指的是其中至少一个碳 原子被杂原子替代的烷基。如果没有另外说明,术语"烷基"包括未取代的烷基、取代的烷基 和杂烷基。
[0018] 如本文中所用,Tg是如通过W下福克斯方程(Fox equation)所计算的玻璃化转变 溫度:共聚物Tg = 1 / [Wa(Tg A) + Wb(Tg B) +…],其中Wa =共聚物中单体A的重量分数 且Tg A是单体A的均聚物Tg值,Wb =单体B的重量分数且Tg B是单体B的均聚物Tg值等。
[0019] 如本文中所用,术语"约"用于通过假设给定值可"略高于"或"略低于"端点来为数 值范围端点提供灵活性。该术语的灵活性的程度可W通过特定变量指示并且将在本领域技 术人员的知识之内W基于经验和本文中的相关描述确定。
[0020] 如本文中所用,为了方便起见可使多个项目、结构要素、组成要素和/或材料呈现 于共同的列表中。然而,运些列表应该被解释为如同该列表的每个成员被个体地确认为单 独和唯一的成员。因此,在没有相反说明的情况下,运样的列表的个体成员均不应仅基于它 们呈现于共同的组中而被解释为同一列表的任何其它成员的事实等同物。
[0021] 本文中可W范围的格式表述或呈现浓度、量和其它数值数据。将理解的是运样的 范围格式仅仅为了方便和简洁而使用,并且因此应该被灵活地解释为不仅包括作为范围界 限而明确叙述的数值,而且还包括该范围内所涵盖的所有的单个数值或子范围,如同明确 叙述了每个数值和子范围。作为例示,"约1重量%至约5重量%"的数值范围应该被解释为不 仅包括明确叙述的约1重量%至约5重量%的值,而且还包括所指示的范围内的个体值和子范 围。因此,在该数值范围中包括个体值如2、3.5和4,和子范围如1至3、2至4和3至5等。该相同 的原则适用于仅叙述一个数值的范围。此外,无论范围的宽度或描述的特征如何,运样的解 释均应该适用。
[0022]用于喷墨应用的水基白色墨水分散体通常遭受分散体不稳定性。高密度(~4.7)氧 化铁(Ti〇2)(白色印刷墨水中常用的白色颜料)的聚集和沉降是针对分散体不稳定性挑战 的主要原因之一。尽管可W通过使用低于50nm(sub-50皿)的氧化铁颜料来克服该挑战,但 是难W达到所需的白色不透明度,运是因为不合需要的增加的颜料透明度。因此,在许多情 况下可W使用约100至250nm的白色颜料。然而,增加的颜料尺寸导致了分散体不稳定性,和 在一些情况下导致差的喷射性能。
[00创"低密度"氧化铁 概括地,用于制造低有效密度的Ti化的方法描述于图1中。该方法100包括: 提供具有表面的模板105; 用可W在高溫下分解(reduce)至Ti化的含铁化合物包覆模板表面110;和 除去模板,从而形成多孔Ti化颗粒115。
[0024] 根据本文中的教导,可W通过使用具有较低有效密度的氧化铁(二氧化铁,Ti化) 颜料抑制由于沉降造成的分散体不稳定性。目前市售的Ti化颜料具有超过4的密度。"低密 度"二氧化铁表示具有小于4的密度的二氧化铁。在一些实例中,本文中教导的实践中使用 的二氧化铁的密度为约2.5至3.8。在任何情况下,已经通过将多孔性引入二氧化铁颗粒
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