包含费托蜡的相变油墨的制作方法

专利名称：包含费托蜡的相变油墨的制作方法
技术领域：
在此公开了热熔或相变油墨及其使用方法。更具体地，在此公开了特别适用于具有降低能量要求的相变油墨喷墨打印工艺的热熔或相变油墨。
背景技术：
尽管已知的组合物和方法适于它们希望的目的，但仍需要可以在低于约125℃的温度下喷射的相变油墨；需要可以采用降低的能量要求喷射的相变油墨；需要采用较不昂贵打印头喷射的相变油墨；需要能够改进油墨的热稳定性的相变油墨，该热稳定性表现为当在打印机中加热时随时间的颜色稳定性；需要能够改进打印机可靠性的相变油墨；需要能够实现从备用模式快速恢复时间的相变油墨；需要能够实现采用“瞬动”模式印刷的相变油墨；需要在降低的印刷温度下显示所需粘度值的相变油墨；需要能够实现上述优点和也显示良好印刷特性，如贯穿性能(包括抖动和实心填充脱落性能)、可接受的遗失喷射、折叠和起皱性能、光泽、颜色强度、在备用模式之后的恢复等的相变油墨；需要产生具有改进硬度的图像的相变油墨；需要产生具有改进光泽的图像的相变油墨；需要显示降低的渗出的相变油墨，渗出是其中一些油墨成分迁移到固体油墨条表面并在油墨条表面在打印机内部聚集的问题，粘性“渗出物”逐渐排出到底部并可能引起油墨条难以在打印机中的油墨加载架上滑动；需要当在纸衬底上印刷时产生具有降低透视的图像的相变油墨；需要显示打印头的降低堵塞同时显示所有上述优点的相变油墨；需要能够实现相变油墨喷墨打印头的降低备用温度而不导致打印头堵塞的相变油墨；需要具有所需低凝固点的相变油墨；需要当中间转印元件在所需高温度下时从中间转印元件有效转印到最终记录衬底，以能够实现有效转印元件冷却和避免来自由油墨加热中间转印元件而自动使打印机停工，同时也能够实现在所需低温度下喷射油墨的相变油墨；需要当仍然热的印刷物在沿打印机中的导引架通过时显示所需高染污温度，由此降低油墨沿这些导引架的累积的相变油墨，该累积以后可转印到空白纸上；需要显示以上优点并也可以在所需低成本下制备的相变油墨；和需要具有所需高内聚故障温度的相变油墨。

发明内容
在此公开了一种相变油墨，该油墨包括(a)着色剂和(b)相变油墨载体，该载体包括(i)酰胺和(ii)平均峰值分子量为约300-约800和多分散性为约1.001-约3的费托蜡。在此也公开了一种方法，该方法包括(1)向喷墨打印设备中引入相变油墨，该相变油墨包括(a)着色剂和(b)相变油墨载体，该载体包括(i)酰胺和(ii)平均峰值分子量为约300-约800和多分散性为约1.001-约3的费托蜡；(2)熔融油墨；和(3)引起熔融油墨小滴以成像图案喷射到衬底上。


图1是对于不同平均峰值分子量值的聚乙烯蜡和费托蜡获得的高温凝胶渗透色谱(也称为尺寸排阻色谱(SEC))曲线的再现，在“y”轴显示样品中存在的不同分子量的分子的相对数量和在“x”轴显示保留时间。
具体实施例方式
在此公开如下实施方案。
方案1.一种相变油墨，该油墨包括(a)着色剂和(b)相变油墨载体，该载体包括(i)酰胺和(ii)平均峰值分子量为约300-约800和多分散性为约1.001-约3的费托蜡。
方案2.根据方案1的油墨，其中费托蜡的平均峰值分子量为至少约375。
方案3.根据方案1的油墨，其中费托蜡的平均峰值分子量为至少约400。
方案4.根据方案1的油墨，其中费托蜡的平均峰值分子量不大于约750。
方案5.根据方案1的油墨，其中费托蜡的平均峰值分子量不大于约700。
方案6.根据方案1的油墨，其中费托蜡的平均峰值分子量为约375-约750。
方案7.根据方案1的油墨，其中费托蜡的平均峰值分子量为约400-约700。
方案8.根据方案1的油墨，其中费托蜡的多分散性不大于约2.5。
方案9.根据方案1的油墨，其中费托蜡的多分散性不大于约2。
方案10.根据方案1的油墨，其中费托蜡的峰值熔点为至少约50℃。
方案11.根据方案1的油墨，其中费托蜡的峰值熔点不高于约105℃。
方案12.根据方案1的油墨，其中费托蜡的开始熔点为至少约40℃。
方案13.根据方案1的油墨，其中费托蜡的开始熔点不高于约105℃。
方案14.根据方案1的油墨，其中费托蜡在约110℃的粘度为至少约2厘泊。
方案15.根据方案1的油墨，其中费托蜡在约110℃的粘度不大于约11厘泊。
方案16.根据方案1的油墨，其中费托蜡在油墨中存在的数量为油墨载体的至少约1wt％。
方案17.根据方案1的油墨，其中费托蜡在油墨中存在的数量不大于油墨载体的约99wt％。
方案18.根据方案1的油墨，其中酰胺是四酰胺。
方案19.根据方案18的油墨，其中四酰胺是二聚体酸类四酰胺，它是二聚体酸、乙二胺和含有至少约36个碳原子的羧酸的反应产物。
方案20.根据方案1的油墨，其中酰胺是支化三酰胺。
方案21.根据方案20的油墨，其中支化三酰胺具有下式 其中x、y和z每个独立地表示亚丙氧基重复单元的数目和x+y+z是约5-约6，和其中p、q和r每个彼此独立地是表示重复-(CH2)-单元数目的整数。
方案22.根据方案21的油墨，其中p、q和r的平均峰值为约15-约60。
方案23.根据方案21的油墨，其中p、q和r的平均峰值为约26-约45。
方案24.根据方案1的油墨，其中酰胺在油墨中存在的数量为油墨载体的至少约2wt％。
方案25.根据方案1的油墨，其中酰胺在油墨中存在的数量不大于油墨载体的约50wt％。
方案26.根据方案1的油墨，其中着色剂在油墨中存在的数量为油墨的至少约0.1wt％。
方案27.根据方案1的油墨，进一步包含单酰胺。
方案28.根据方案的27油墨，其中单酰胺是硬脂基硬脂酰胺。
方案29.根据方案27的油墨，其中单酰胺在油墨中存在的数量为油墨的至少约2wt％。
方案30.根据方案1的油墨，进一步包含异氰酸酯衍生的材料。
方案31.根据方案31的油墨，其中异氰酸酯衍生的材料是从两当量氢化枞醇和一当量异佛尔酮二异氰酸酯的反应获得的聚氨酯树脂。
方案32.根据方案31的油墨，其中聚氨酯树脂在油墨中存在的数量为油墨载体的至少约2wt％。
方案33.根据方案30的油墨，其中异氰酸酯衍生的材料是聚氨酯树脂，该聚氨酯树脂是三当量硬脂基异氰酸酯和甘油类醇的加合物。
方案34.根据方案33的油墨，其中聚氨酯树脂在油墨中存在的数量为油墨载体的至少约1wt％。
方案35.根据方案1的油墨，进一步包含氢化松香酸的甘油三酯。
方案36.根据方案1的油墨，其中油墨的峰值熔点为至少约50℃。
方案37.根据方案1的油墨，其中油墨的峰值熔点为至少约60℃。
方案38.根据方案1的油墨，其中油墨的峰值熔点不高于约105℃。
方案39.根据方案1的油墨，其中油墨的峰值熔点不高于约95℃。
方案40.根据方案1的油墨，其中油墨在喷射温度下的粘度不大于约30厘泊。
方案41.根据方案40的油墨，其中喷射温度不高于约150℃。
方案42.根据方案1的油墨，其中油墨在喷射温度下的粘度不大于约20厘泊。
方案43.根据方案42的油墨，其中喷射温度不高于约150℃。
方案44.根据方案1的油墨，其中油墨在约110℃的粘度为约7-约15厘泊。
方案45.根据方案1的油墨，其中油墨在约115℃的粘度为约7-约15厘泊。
方案46.根据方案1的油墨，其中油墨在约120℃的粘度为约7-约15厘泊。
方案47.根据方案1的油墨，其中着色剂具有下式 其中M是能够键合到酞菁分子的中心空腔的原子或原子族，其中轴向配体任选地可以连接到M上。
方案48.根据方案1的油墨，其中着色剂具有下式 其中(A)R1是(i)亚烷基，(ii)亚芳基，(iii)芳基亚烷基，(iv)烷基亚芳基，(v)亚烷氧基，(vi)亚芳氧基，(vii)芳基亚烷氧基，(viii)烷基亚芳氧基，(ix)多亚烷氧基，(x)多亚芳氧基，(xi)多芳基亚烷氧基，(xii)多烷基亚芳氧基，(xiii)杂环基团，(xiv)亚甲硅烷基，(xv)硅氧烷基团，(xvi)多亚甲硅烷基，或(xvii)多硅氧烷基团，(B)R2和R2′每个彼此独立地是(i)烷基，(ii)芳基，(iii)芳烷基，(iv)烷芳基，(v)烷氧基，(vi)芳氧基，(vii)芳基烷氧基，(viii)烷基芳氧基，(ix)多亚烷氧基，(x)多亚芳氧基，(xi)多芳基亚烷氧基，(xii)多烷基亚芳氧基，(xiii)杂环基团，(xiv)甲硅烷基，(xv)硅氧烷基团，(xvi)多亚甲硅烷基，(xvii)多硅氧烷基团，或(xviii)下式的基团 其中r和s每个彼此独立地是表示重复-CH2-基团数目的整数，(C)R3和R3′每个彼此独立地是(i)烷基，(ii)芳基，(iii)芳烷基，或(iv)烷芳基，(D)X和X′每个彼此独立地是(i)直接键，(ii)氧原子，(iii)硫原子，(iv)式-NR40-的基团，其中R40是氢原子、烷基、芳基、芳烷基或烷芳基，或(v)式-CR50R60-的基团，其中R50和R60每个彼此独立地是氢原子、烷基、芳基、芳烷基或烷芳基，和(E)Z和Z′每个彼此独立地是(i)氢原子，(ii)卤素原子，(iii)硝基，(iv)烷基，(v)芳基，(vi)芳烷基，(vii)烷芳基，(viii)下式的基团 其中R70是烷基、芳基、芳烷基、烷芳基、烷氧基、芳氧基、芳基烷氧基、烷基芳氧基、多亚烷氧基、多亚芳氧基、多芳基亚烷氧基、多烷基亚芳氧基、杂环基团、甲硅烷基、硅氧烷基团、多亚甲硅烷基或多硅氧烷基团，(ix)式-SO2R80的磺酰基，其中R80是氢原子、烷基、芳基、芳烷基、烷芳基、烷氧基、芳氧基、芳基烷氧基、烷基芳氧基、多亚烷氧基、多亚芳氧基、多芳基亚烷氧基、多烷基亚芳氧基、杂环基团、甲硅烷基、硅氧烷基团、多亚甲硅烷基或聚硅氧烷基团，或(x)式-PO3R90的磷酰基，其中R90是氢原子、烷基、芳基、芳烷基、烷芳基、烷氧基、芳氧基、芳基烷氧基、烷基芳氧基、多亚烷氧基、多亚芳氧基、多芳基亚烷氧基、多烷基亚芳氧基、杂环基团、甲硅烷基、硅氧烷基团、多亚甲硅烷基或多硅氧烷基团。
方案49.根据方案1的油墨，其中着色剂具有下式 其中Y是氢原子或溴原子，n是整数0、1、2、3或4，R1是亚烷基或芳基亚烷基，和X是(a)氢原子，(b)下式的基团 其中R2是烷基、芳基、芳烷基或烷芳基，(c)亚烷氧基，亚芳氧基，芳基亚烷氧基或烷基亚芳氧基，或(d)下式的基团 其中R4是烷基、芳基、芳烷基或烷芳基。
方案50.根据方案1的油墨，其中着色剂具有下式
其中M是(1)具有+y正电荷的金属离子，其中y是至少2的整数，该金属离子能够与至少两个如下发色体部分形成化合物 或(2)能够与至少两个如下发色体部分形成化合物的含金属部分 z是表示与金属缔合的如下发色体部分数目的整数
并且至少是2，R1、R2、R3和R4每个彼此独立地是(i)氢原子，(ii)烷基，(iii)芳基，(iv)芳烷基，或(v)烷芳基，其中R1和R2可以结合在一起以形成环，其中R3和R4可以结合在一起以形成环，并且其中R1、R2、R3和R4可每个结合到中心结构中的苯基环上，a和b每个彼此独立地是整数0、1、2或3，c是整数0、1、2、3或4，每个R5、R6和R7彼此独立地是(i)烷基，(ii)芳基，(iii)芳烷基，(iv)烷芳基，(v)卤素原子，(vi)酯基团，(vii)酰胺基团，(viii)砜基团，(ix)胺基或铵基团，(x)腈基团，(xi)硝基，(xii)羟基，(xiii)氰基，(xiv)吡啶或吡啶基团，(xv)醚基团，(xvi)醛基团，(xvii)酮基团，(xviii)羰基，(xix)硫代羰基，(xx)硫酸酯基团，(xxi)硫化物基团，(xxii)亚砜基团，(xxiii)膦或基团，(xxiv)磷酸酯基团，(xxv)巯基，(xxvi)亚硝基，(xxvii)酰基，(xxviii)酸酐基团，(xxix)叠氮化物基团，(xxx)偶氮基团，(xxxi)氰酸根合基团，(xxxii)异氰酸根合基团，(xxxiii)硫氰酸根合基团，(xxxiv)异硫氰酸根合基团，(xxxv)氨基甲酸酯基团，或(xxxvi)脲基团，其中R5、R6和R7可每个结合到中心结构中的苯基环上， 是 或
R8、R9和R10每个彼此独立地是(i)氢原子，(ii)烷基，(iii)芳基，(iv)芳烷基，或(v)烷芳基，条件是R1+R2+R3+R4+R5+R6+R7+R8+R9+R10中的碳原子数目是至少约16，Q-是COO-基团或SO3-基团，d是整数1、2、3、4或5，A是阴离子，和CA是氢原子或与几乎一个Q-基团缔合的阳离子。
方案51.根据方案48的油墨，进一步包含下式的着色剂 其中Y是氢原子或溴原子，n是整数0、1、2、3或4，R1是亚烷基或芳基亚烷基，和X是(a)氢原子，(b)下式的基团 其中R2是烷基、芳基、芳烷基或烷芳基，(c)亚烷氧基，亚芳氧基，芳基亚烷氧基或烷基亚芳氧基，或(d)下式的基团 其中R4是烷基、芳基、芳烷基或烷芳基。
方案52.根据方案1的油墨，其中费托蜡的凝固点为至少约40℃。
方案53.根据方案1的油墨，其中费托蜡的凝固点为至少约55℃。
方案54.根据方案1的油墨，其中费托蜡的凝固点不高于约90℃。
方案55.根据方案1的油墨，其中费托蜡的熔融范围不大于约40℃。
方案56.根据方案1的油墨，其中费托蜡的熔融范围不大于约25℃。
方案57.一种方法，包括(1)向喷墨打印设备中引入相变油墨，该相变油墨包括(a)着色剂和(b)相变油墨载体，该载体包括(i)酰胺和(ii)平均峰值分子量为约300-约800和多分散性为约1.001-约3的费托蜡；(2)熔融油墨；和(3)引起熔融油墨小滴以成像图案喷射到衬底上。
方案58.根据方案57的方法，其中打印设备采用压电印刷工艺，其中以成像图案由压电振动元件的摆动引起油墨小滴喷射。
方案59.根据方案57的方法，其中衬底是最终记录片并将熔融油墨小滴以成像图案直接喷射到最终记录片上。
方案60.根据方案57的方法，其中衬底是中间转印元件并将熔融油墨小滴以成像图案喷射到中间转印元件上，随后将成像图案从中间转印元件转印到最终记录片上。
方案61.根据方案60的方法，其中将中间转印元件加热到高于最终记录片温度和低于打印设备中熔融油墨温度的温度。
方案62.根据方案60的方法，其中将中间转印元件和最终记录片两者加热到低于打印设备中熔融油墨温度的温度，和其中将最终记录片加热到高于中间转印元件温度和低于打印设备中熔融油墨温度的温度。
方案63.根据方案60的方法，其中将中间转印元件和最终记录片均加热到低于打印设备中熔融油墨温度的温度，和其中将中间转印元件加热到高于最终记录片温度和低于打印设备中熔融油墨温度的温度。
在此公开的相变油墨包含载体，该载体包括费托蜡。费托蜡可以从氢气和一氧化碳混合物制备，使蒸汽在热煤上通过获得该混合物。合成可以采用金属催化剂在高温和压力下进行。它们是合成烃，与天然烃相反。它们与由乙烯(CH2＝CH2)的聚合制备的聚乙烯蜡的不同之处在于聚乙烯蜡倾向于是完全线性的，而费托蜡其中倾向于具有一定程度的支化。由于此支化，与完全线性聚乙烯蜡相比，费托蜡倾向于在一定程度上是较少结晶的和一定程度上较不硬。
在此公开的油墨中包括的费托蜡由高温凝胶渗透色谱测量的平均峰值分子量在各种实施方案中为至少300、375或400，和在各种实施方案中不大于800、750或700，尽管平均峰值分子量可以在这些范围以外。
费托蜡的多分散性(通过将重均分子量除以数均分子量确定)在各种实施方案为至少1.001、1.005或1.010，和在各种实施方案中不大于3、2.5或2，尽管多分散性可以在这些范围以外。
费托蜡的峰值熔点(如由差示扫描量热法(DSC)测定)在各种具体实施方案中为至少50℃、55℃或60℃，和在各种实施方案中不高于105℃、100℃或95℃，尽管峰值熔点可以在这些范围以外。
费托蜡的开始熔点(如由差示扫描量热法(DSC)测定)在各种具体实施方案中为至少40℃、45℃或50℃，和在各种实施方案中不高于105℃、100℃或95℃，尽管开始熔点可以在这些范围以外。
费托蜡的熔融范围定义为如ASTM D3418-03中定义的终点熔点和开始熔点之间的差值，在各种实施方案中为至少5℃、8℃或10℃，和在各种实施方案中不高于40℃、30℃或25℃，尽管熔融范围可以在这些范围以外。
费托蜡的凝固点(如由差示扫描量热法(DSC)测定)在各种具体实施方案中为至少40℃、50℃或55℃，和在各种实施方案中不高于90℃、88℃或85℃，尽管凝固点可以在这些范围以外。
聚乙烯蜡或费托蜡在110℃的粘度在各种实施方案中为至少2、3或4厘泊，和在各种实施方案中不大于11、10或9厘泊，尽管粘度可以在这些范围以外。
“平均峰值分子量”表示费托蜡(尽管包括式-(CH2)n-的分子的混合物，其中n是表示重复-CH2-单元数目的整数)具有的分子分布使得分子相对数量对保留时间或分子量的图显现为钟形曲线，其中钟形曲线的峰值表示平均峰值分子量。相反，具有不同平均峰值分子量值的费托蜡，尽管它们可包含“n”值重叠的材料，具有不同的特性。
图1中显示对于一些聚乙烯蜡和一些费托蜡由高温凝胶渗透色谱采用Polymer Labs 220HT系统使用折光率检测，流动相1，2，4-三氯苯，和两个Polymer 3μm Mixed-E分离柱得到的分子量测量值。将整个系统和样品溶液在注入之前加热到140℃。使用用于校准的聚乙烯标准物表征分子量。一种材料(PE 500)是聚乙烯蜡，购自BakerPetrolite，Tulsa，OK，是POLYWAX500(PE 500)。也测量的是聚乙烯蜡，购自Baker Petrolite，Tulsa，OK，是POLYWAX655(PE655)。也测量的是聚乙烯蜡，购自Baker Petrolite，Tulsa，OK，分子量为655(PE 655)。也测量的(PE-A)是聚乙烯蜡，购自BakerPetrolite，Tulsa，OK，相似于POLYWAX500但由蒸馏除去最低10％分子量级分。此蒸馏可以例如在美国专利出版物2005/0130054中所述进行。也测量的(PE-B)是聚乙烯蜡，购自Baker Petrolite，Tulsa，OK，相似于POLYWAX500但由蒸馏除去最低15％分子量级分。也测量的(PE-C)是聚乙烯蜡，购自Baker Petrolite，Tulsa，OK，相似于POLYWAX500但由蒸馏除去最低15％分子量级分和最高15％分子量级分两者。也测量的(FT-A)是费托蜡，从Sasol WaxAmericas，Inc.，Shelton，CT以SASOLWAXC77购得，该蜡由蒸馏分级。也测量的(FT-B)是费托蜡，从Sasol Wax Americas，Inc.以SASOLWAXC80购得，该蜡由蒸馏分级。也测量的(FT-C)是费托蜡，购自Sasol Wax Americas，Inc.，该蜡相似于SASOLWAXC80但由蒸馏除去最低9％分子量级分。也测量的(FT-D)是费托蜡，购自Sasol Wax Americas，Inc.，该蜡相似于SASOLWAXC80但由蒸馏除去最低20％分子量级分。也测量的(FT-E)是费托蜡，购自Sasol WaxAmericas，Inc.，该蜡相似于SASOLWAXC80但由蒸馏除去最低30％分子量级分。



如由高温凝胶渗透色谱使用用于校准的聚乙烯标准物测量，这些蜡由高温凝胶渗透色谱测量的峰值平均分子量(Mp)、数均分子量(Mn)、重均分子量(Mw)和多分散性(MWD)如下

这些蜡的高温凝胶渗透色谱数据的峰值熔点(℃，由差示扫描量热法使用DUPONT 2100量热计根据ASTM D 3418-03测量)、开始熔点(℃，由差示扫描量热法测量)、在110℃的粘度(厘泊，使用Rheometric Scientific DSR-2000锥板粘度计测量)和凝固点(℃，由差示扫描量热法测量)如下

---＝未测量或测定在一些具体的实施方案中，从在此公开的油墨中的费托蜡中除去一些最低分子量级分，在各种实施方案中从其中除去至少最低5、7.5、10、12.5、15、20、25、30或35％分子量级分，尽管从其中除去的数量可以在这些范围以外最低分子量级分和最高分子量级分可以从费托蜡中由任何所需或有效方法除去，包括(但不限于)在美国专利出版物2005/0130054中描述的蒸馏方法。
如上所述，用于产生费托蜡的费托工艺不同于用于产生聚乙烯蜡的乙烯聚合工艺，在于费托工艺倾向于在获得的材料中产生更多的支化。13C和1H NMR光谱用于测量一些费托和聚乙烯蜡中的支化程度和侧-OH基团的数目。将样品溶于氘代苯并在Bruker Avance 400NMR分光仪上在78℃获得13C NMR光谱。此外，进行DEPT(由极化转移的无扭曲增强)试验以区别CH、CH2和CH3碳以帮助光谱认定。1H NMR光谱测量对相同的样品在Bruker Avance 500NMR分光仪上在78℃进行。结果如下

费托蜡在油墨中以任何所需或有效数量存在，在各种实施方案中为载体的至少1、3或5wt％，和在各种实施方案中不大于载体的99、97或95wt％，尽管数量可以在这些范围以外。
油墨进一步包括酰胺。合适油墨载体材料的例子包括脂肪酰胺，如单酰胺、三酰胺、四酰胺、其混合物等。合适脂肪酰胺油墨载体材料的具体例子包括二聚体酸类四酰胺，它是二聚体酸、乙二胺和硬脂酸的反应产物，二聚体酸类四酰胺，它是二聚体酸、乙二胺和含有至少约36个碳原子的羧酸的反应产物等，以及其混合物。当脂肪酰胺油墨载体是作为二聚体酸、乙二胺和含有至少约36个碳原子的羧酸的反应产物的二聚体酸类四酰胺时，羧酸具有下式
其中R是烷基，包括线性、支化、饱和、不饱和及环状烷基，该烷基在各种实施方案中含有至少36或40个碳原子，该烷基在各种实施方案中含有不多于200、150或100个碳原子，尽管碳原子的数目可以在这些范围以外。此式的羧酸可以从例如Baker Petrolite，Tulsa，OK购得，并且可以如在美国专利6,174,937的实施例1中所述制备。
在一个具体的实施方案中，酰胺是支化三酰胺。支化三酰胺例如公开于美国专利6,860,930。
在一个具体的实施方案中，支化三酰胺具有下式 其中x、y和z每个独立地表示亚丙氧基重复单元的数目和x+y+z是5-6，并且其中p、q和r每个彼此独立地是表示重复-(CH2)-单元数目的整数，并且在各种实施方案中是至少15、20或26，和在各种实施方案中不大于60、55或45，尽管p、q和r的值可以在这些范围以外。三酰胺组合物通常作为材料的混合物获得，其中p、q和r每个是组合物中峰值平均链长的数目，而不是其中每个分子具有相同p、q和r值的均匀组合物，并且必须理解，在混合物中，一些单个链可以比给定的数目更长或更短。
在此具体的实施方案中，三酰胺在油墨中以任何所需或有效数量存在，在各种实施方案中为载体的至少2、5或10wt％，和在各种实施方案中不大于载体的50、40或35wt％，尽管数量可以在这些范围以外。
合适相变油墨载体材料的另外例子是单酰胺。合适脂肪酰胺油墨载体材料的具体例子包括硬脂基硬脂酰胺，如KEMAMIDE S-180，购自Crompton Corporation，Greenwich，CT等。在一个具体的实施方案中，单酰胺在油墨载体中在各种实施方案中为载体的至少0.01、2或5wt％，和在各种实施方案中不大于载体的90、80或70wt％，尽管数量可以在这些范围以外。
也合适作为相变油墨载体材料的是异氰酸酯衍生的树脂和蜡，如氨基甲酸酯异氰酸酯衍生的材料、脲异氰酸酯衍生的材料、氨基甲酸酯/脲异氰酸酯衍生的材料、其混合物等。
在一个具体的实施方案中，油墨可包含从如下物质的反应获得的聚氨酯树脂二当量ABITOLE氢化枞醇(购自Hercules Inc.，Wilmington，DE)和一当量异佛尔酮二异氰酸酯，如在美国专利5,782,966的实施例1中所述制备。当存在时，此树脂在油墨中在各种实施方案中为油墨载体的至少1、2、3、4或5wt％，和在各种实施方案中不大于油墨载体的80、70或60wt％，尽管数量可以在这些范围以外。
在另一个具体的实施方案中，油墨可包含作为三当量硬脂基异氰酸酯和甘油类醇的加合物的聚氨酯树脂，该加合物如在美国专利6,309,453的实施例4中所述制备。当存在时，此树脂在油墨中在各种实施方案中为油墨载体的至少0.5、1或2wt％，和在各种实施方案中不大于油墨载体的40、35或30wt％，尽管数量可以在这些范围以外。
油墨载体在相变油墨中以任何所需或有效数量存在，在各种实施方案中为油墨的至少0.1、50或90wt％，和在各种实施方案中不大于油墨的99、98或95wt％，尽管数量可以在这些范围以外。
相变油墨也可包含着色剂。相变载体组合物可以与相变油墨着色剂材料如染料索引(C.I.)溶剂染料、分散染料、改性酸性和直接染料、碱性染料、硫染料、还原(Vat)染料等结合使用。
着色剂在相变油墨中以任何所需或有效数量存在以获得所需的颜色或色调，在各种实施方案中为油墨的至少0.1、0.2或0.5wt％，和在各种实施方案中不大于油墨的50、20或10wt％，尽管数量可以在这些范围以外。
油墨也可任选地包含抗氧剂。油墨组合物的任选抗氧保护图像以免发生氧化并且也保护油墨组分以免在油墨制备工艺的加热部分期间发生氧化。合适抗氧剂的具体例子包括NAUGUARD524、NAUGUARD76和NAUGUARD512(购自Uniroyal ChemicalCompany，Oxford，CT)、IRGANOX1010(购自Ciba Geigy)等。当存在时，任选的抗氧剂在油墨中以任何所需或有效数量存在，在各种实施方案中为油墨的至少0.01、0.05、0.1或1wt％，和在各种实施方案中不大于油墨的20、5或3wt％，尽管数量可以在这些范围以外。
油墨组合物在各种实施方案中的峰值熔点不低于50℃、55℃或60℃，和峰值熔点在各种实施方案中不高于105℃、100℃或95℃，尽管峰值熔点可以在这些范围以外。
油墨组合物通常在喷射温度(在各种实施方案中不低于75℃、85℃或95℃，和在各种实施方案中不高于150℃或120℃，尽管喷射温度可以在这些范围以外)下的熔体粘度在各种实施方案中不大于30、20或15厘泊，和在各种实施方案中不小于2、5或7厘泊，尽管熔体粘度可以在这些范围以外。在另一个具体的实施方案中，在110、115和/或120℃的温度油墨的粘度为7-15厘泊。
油墨组合物可以由任何所需或合适的方法制备。例如，可以将油墨成分一起混合，随后加热到在一个实施方案中至少100℃，和在一个实施方案不高于140℃的温度，尽管温度可以在这些范围以外，和搅拌直到获得均匀的油墨组合物，随后冷却油墨到环境温度(典型地20-25℃)。油墨在环境温度下为固体。在具体的实施方案中，在形成工艺期间，将处于其熔融状态的油墨倾入模具和然后允许冷却和固化以形成油墨条。
油墨可用于直接打印喷墨工艺的设备和用于间接(胶版)印刷喷墨应用。在此公开的另一个实施方案涉及一种方法，该方法包括向喷墨打印设备中引入在此公开的油墨，熔融油墨，和引起熔融油墨小滴以成像图案喷射到记录衬底上。直接打印工艺也公开于例如美国专利5,195,430。在此公开的另一个实施方案涉及一种方法，该方法包括向喷墨打印设备中引入在此公开的油墨，熔融油墨，引起熔融油墨小滴以成像图案喷射到中间转印元件上，和将油墨以成像图案从中间转印元件转印到最终记录衬底上。在具体的实施方案中，将中间转印元件加热到高于最终记录片温度和低于打印设备中熔融油墨温度的温度。在另一个具体的实施方案中，加热中间转印元件和最终记录片两者；在此实施方案中，将中间转印元件和最终记录片两者加热到低于打印设备中熔融油墨温度的温度；在此实施方案中，中间转印元件和最终记录片的相对温度可以是(1)将中间转印元件加热到高于最终记录衬底温度和低于打印设备中熔融油墨温度的温度；(2)将最终记录衬底加热到高于中间转印元件温度和低于打印设备中熔融油墨温度的温度；或(3)将中间转印元件和最终记录片加热到大约相同的温度。胶版或间接打印工艺也公开于例如美国专利5,389,958。在一个具体的实施方案中，打印设备采用压电印刷工艺，其中以成像图案由压电振动元件的摆动引起油墨小滴喷射。在此公开的油墨也可用于其它热熔打印工艺，如热熔声学喷墨打印、热熔喷墨打印、热熔连续流或偏向喷墨打印等。在此公开的相变油墨也可用于热熔喷墨打印工艺以外的打印工艺。
可以使用任何合适的衬底或记录片，包括普通纸如XEROX4024纸、XEROXImage Series纸、Courtland 4024DP纸、分格笔记本纸、证券纸、二氧化硅涂覆的纸如Sharp Company二氧化硅涂覆的纸、JuJo纸、HAMMERMILL LASERPRINT纸等，透明材料，织物，纺织品产品，塑料，聚合物膜，无机衬底如金属和木材等。
实施例I油墨组合物由如下方法制备。将除着色剂以外的所有油墨成分加入到不锈钢烧杯中。然后将获得的混合物在110℃在烘箱中一起熔融，随后通过在温度受控罩中在110℃搅拌0.3小时而共混。然后向此混合物中加入着色剂。在搅拌另外2小时之后，将这样形成的油墨通过受热的MOTT设备(从Mott Metallurgical获得)使用Whatman#3滤纸在15磅每平方英寸的压力下过滤。将这样形成的过滤的相变油墨倾入模具和允许固化以形成油墨条。油墨从如下成分制备聚乙烯蜡，Mp＝572，Mn＝516，Mw＝570，Mwd＝1.10，由HT-GPC测量(POLYWAX500，购自Baker Petrolite，Tulsa，OK)；窄分子量分布聚乙烯蜡(PE-C)，购自Baker Petrolite，Tulsa，OK，相似于POLYWAX 500但被蒸馏以除去15％较低分子量级分和15％较高分子量级分，Mp＝582，Mn＝562，Mw＝579，MWD＝1.03，如由HT-GPC测定(购自Baker Petrolite，Tulsa，OK)；费托蜡(FT-A)，从Sasol WaxAmericas，Inc.，Shelton，CT以SASOLWAXC77获得，Mp＝516，Mn＝520，Mw＝528，MWD＝1.02，如由HT-GPC测定；费托(FT-B)蜡，从Sasol Wax Americas，Inc.以SASOLWAXC80购得，Mp＝558，Mn＝565，Mw＝588，MWD＝1.04，如由HT-GPC测定；费托蜡(FT-F)，购自Sasol Wax Americas，Inc.，该蜡相似于SASOLWAXC80但由蒸馏除去最低5％分子量级分，Mp＝612，Mn＝605，Mw＝626，MWD＝1.03，如由HT-GPC测定；费托蜡(FT-C)，购自Sasol WaxAmericas，Inc.，该蜡相似于SASOLWAXC80但由蒸馏除去最低9％分子量级分，Mp＝620，Mn＝619，Mw＝635，MWD＝1.03，如由HT-GPC测定；费托蜡(FT-D)，购自Sasol Wax Americas，Inc.，该蜡相似于SASOLWAXC80但由蒸馏除去最低20％分子量级分，Mp＝631，Mn＝627，Mw＝643，MWD＝1.03，如由HT-GPC测定；费托蜡(FT-E)，购自Sasol Wax Americas，Inc.，该蜡相似于SASOLWAXC80但由蒸馏除去最低30％分子量级分，Mp＝637，Mn＝630，Mw＝646，MWD＝1.03，如由HT-GPC测定；下式的支化三酰胺 其中p、q和r每个的平均值为约35，如在美国专利6,860,930的实施例II中所述制备；硬脂基硬脂酰胺蜡(KEMAMIDES-180，购自Crompton Corporation，Greenwich，CT)；KE-100松香(氢化松香(松香)酸的甘油三酯，购自Arakawa Chemical Industries(USA)Inc.，Chicago，IL)；聚氨酯树脂，它是三当量硬脂基异氰酸酯和甘油类醇的加合物，如在美国专利6,309,453的实施例4中所述制备；NAUGUARD445抗氧剂(购自Uniroyal Chemical Co.，Middlebury，CT)；青色着色剂，如在美国专利6,472,523的实施例V-XI中公开；黄色着色剂，如在美国专利6,713,614的实施例I、II和IV中所述；和十二烷基苯磺酸(DDBSA，Bio-soft S-100，购自Stepan Company，Elwood，IL)。对于每种油墨在下表中列出油墨每种成分以wt％计的数量


提供油墨A、B和C用于对比目的。
油墨特性测量油墨的各种特性并示于下表中。粘度(η，厘泊)由Rheometrics DSR-2000锥板流变仪在110℃测量。使用基于溶液中油墨吸收测量的光谱摄影过程，通过将油墨溶解在甲苯中和使用Perkin Elmer Lambda 2S UV/VIS分光光度计测量吸光度而测定光谱强度。玻璃化转变温度(Tg)由动态机械分析使用Rheometrics SolidAnalyzer(RSA II)测量。峰值熔点(MPp)、开始熔点(MPo)和峰值凝固点(FP)由差示扫描量热法(DSC)使用DUPONT 2100量热计测量。


---＝未测量如数据所示，这些油墨的峰值熔点是80℃，凝固点低于80℃，并且它们大多数的粘度在110℃接近10.6，这表明它们适于在105-115℃的温度下喷射。光谱强度确认青色、品红色和黄色着色剂的良好溶解性。
打印头堵塞打印头中油墨可靠性的一方面是在操作期间在打印机中随时间它是否堵塞打印头。模拟打印机内部的真实过滤行为测试，其中油墨由重力驱动在115℃通过丝网过滤器。油墨3-10在新鲜状态下和在115℃6天之后测试。油墨通过此测试而没有过滤器的明显堵塞。
打印温度性能将油墨A、B、C、1、2、4、5、6、8、9和10引入到改进以能够测试的各种温度的XEROXPHASER8400打印机中。从系统设计观点来看，可能需要增加最终打印衬底和中间转印转鼓的温度。增加的转鼓温度促进相对于环境的温度梯度以转移足够的热量，使得可以达到持续打印。为测量内聚故障，增加转鼓温度直到油墨较软使得它断裂和因此不从转鼓移开。增加的最终介质预热典型地最大化图像转印效率和油墨耐用性。就在将图像转印到介质之前，介质预热可以使用直接热传导通过金属板对板纸预热器的接触完成介质预热，该预热器在两侧接触介质。然而，在双打印工作期间，介质的一侧已经有图像，和油墨自身因此必须接触金属板预热器。如果在预热器的接触期间油墨玷污或染污下一页，这称为染污。介质预热器可以获得而没有任何显著染污的最高温度是染污温度，并且是可以操作预热器的最高温度。因此，可能需要增加中间转印元件的设定点，需要增加最终转印记录片介质的温度，和需要增加预热器设定点温度用于更好的控制或避免堵塞、双重染污等。因此，需要提供允许这种温度增加的灵活性的相变油墨。脱落表示从打印机器到最终记录片的油墨转印效率。当脱落非常差时，一部分图像从印刷物遗失(即像素不从中间转印元件转印到最终记录片)。抖动脱落表示当印刷抖动图像(例如30％-70％覆盖率)和在粗糙记录片上时的转印故障。实心脱落表示当在平滑或粗糙记录片上印刷实心填充(对于任何给定颜色的最高填充)时的转印故障。为测量脱落，在印刷物之后立即在相对缓慢贯穿速度下运行具有非常平滑表面的追逐记录片。追逐片用于捡起在中间转印元件上留下的任何油墨。扫描追逐片和将脱落性能与由商业PHASER8400打印机在其标准设定条件下产生的印刷物进行比较，如下表所示。如术语暗示的那样，折叠耐用性涉及油墨(在记录片上)被折叠而不断裂、破裂和/或离开页而留下缺少油墨的线的能力。通过测量在折叠之后留下的白色区域的平均宽度定量化折叠。由于它是应力情况，使用实心填充。光泽是当评价表面时引起的视觉印象。反射的直接光越多，光泽的印象越是显然的。采用仪器如BYK Gardner微-TRI-光泽计测量光泽。当测量光泽时使用实心主或次级填充。结果如下

---＝未测量

---＝未测量如数据所示，包含费托蜡的一些油墨显示所需的更高的内聚故障温度和染污温度。
油墨印刷物透视采用纸上的印刷物采用包含聚乙烯蜡的油墨，油墨透视有时在这些印刷物处于高温度条件下出现，其中油墨通过纸扩散以在纸背侧显示颜色。在设计以研究此现象的试验室试验中，将油墨A、B、C、4、8、9和10引入K-Printing Proofer(制造商RK Print CoatInstruments，Royston，UK)并在135℃在HAMMERMILL纸上产生印刷物。对于纸的背侧在ACSSpectro SensorII Colorimeter(购自Applied Color Systems Inc.)上根据ASTM 1E805(StandardPractice of Instrumental Methods of Color or Color DifferenceMeasurements of Materials)中规定的测量方法使用由仪器制造商提供的适当校准标准物获得颜色空间数据。为了验证和定量化油墨总体色彩性能的目的，通过三激积分，遵循ASTM E308(StandardMethod for Computing Colors of Objects using CIE System)还原测量数据以计算每个相变油墨样品的1976CIE L*(亮度)、a*(红度-绿度)和b*(黄度-蓝度)CIELAB值。其后，将印刷物由空白纸张分隔并在各种温度下放入烘箱内部不同时间。透视程度以在蒸煮之前(时间零)作为时间函数的来自初始颜色的背侧颜色变化(按照ΔE)表示；在下表中示出ΔE对时间



---＝未测量结果表明，就透视性能而言，包含费托蜡的油墨4优于包含聚乙烯蜡的参考油墨A和B，并且包含费托蜡的油墨8、9和10优于包含聚乙烯蜡的参考油墨C。
油墨条渗出评价油墨A、B、C、1、2、3、4、8、9和10的渗出，它是其中一些油墨成分迁移到固体油墨条表面和在油墨条表面在打印机内部聚集的问题；粘性“渗出物”逐渐排出到底部并可能引起油墨条粘附到打印机中的油墨加载架上。条由油墨形成，并且通过将条放置在处于65℃和70℃烘箱的盘中于各个时间视觉评价渗出。结果总结于下表。

---＝未测量
---＝未测量如结果所示，包含窄多分散性费托蜡的油墨显示出可比于或好于包含窄多分散性聚乙烯蜡的油墨的渗出行为，并且相对于包含较宽多分散性聚乙烯蜡的油墨显示出优异的渗出性能。
权利要求
1.一种相变油墨，包括(a)着色剂和(b)相变油墨载体，该载体包括(i)酰胺和(ii)平均峰值分子量为约300-约800和多分散性为约1.001-约3的费托蜡。
2.根据权利要求1的油墨，其中费托蜡的平均峰值分子量为约375-约750。
3.根据权利要求1的油墨，其中费托蜡的多分散性不大于约2.5。
4.根据权利要求1的油墨，其中酰胺是支化三酰胺。
5.根据权利要求4的油墨，其中支化三酰胺具有下式 其中x、y和z每个独立地表示亚丙氧基重复单元的数目和x+y+z是约5-约6，并且其中p、q和r每个彼此独立地是表示重复-(CH2)-单元数目的整数。
6.一种方法，包括(1)向喷墨打印设备中引入相变油墨，该相变油墨包括(a)着色剂和(b)相变油墨载体，该载体包括(i)酰胺和(ii)平均峰值分子量为约300-约800和多分散性为约1.001-约3的费托蜡；(2)熔融油墨；和(3)引起熔融油墨小滴以成像图案喷射到衬底上。
7.根据权利要求6的方法，其中衬底是中间转印元件并将熔融油墨小滴以成像图案喷射到中间转印元件上，随后将成像图案从中间转印元件转印到最终记录片上。
全文摘要
公开了一种相变油墨，该油墨包括(a)着色剂和(b)相变油墨载体，该载体包括(i)酰胺和(ii)平均峰值分子量为约300－约800和多分散性为约1.001－约3的费托蜡。也公开了一种方法，该方法包括(1)向喷墨打印设备中引入相变油墨，该相变油墨包括(a)着色剂和(b)相变油墨载体，该载体包括(i)酰胺和(ii)平均峰值分子量为约300－约800和多分散性为约1.001－约3的费托蜡；(2)熔融油墨；和(3)引起熔融油墨小滴以成像图案喷射到衬底上。
文档编号B41J2/01GK1974690SQ200610163180
公开日2007年6月6日 申请日期2006年11月29日 优先权日2005年11月30日
发明者B·吴, P·A·王, T·J·斯恩德, J·W·小托马斯 申请人:施乐公司