专利名称：制造油墨的方法
技术领域：
本发明涉及油墨，尤其是适用于喷墨印刷装置的油墨，以及此类油墨色料的制造方法。
背景技术：
1993年6月23日公开的Research Laboratories of Australia Pty Limited的WO-A-9311866描述了一种新的喷墨印刷技术。该方法能够形成包含高浓度颗粒材料的不同大小的液滴。由此带来的特殊优点在于它能够形成小至微米级的液滴而仍然使用色料作为着色材料。这是因为液滴的大小主要是由喷射点的电压和颗粒的电荷负载能力控制的，因而不受喷墨嘴的尺寸限制。而且，着色材料在喷出的液滴中高度浓缩。由此可基于耐光耐水颗粒而在高密度图像中形成高分辨率。
已知，用于上述喷墨装置的高性能油墨必须具有109Ω．cm以上的体电阻率才能因颗粒喷射而形成液滴。此外，喷射颗粒的电导率必须足够低以保持油墨的高电阻率，包含高电导性颗粒的油墨一般难以印刷而且印刷稳定性差。这被认为主要是因为这些电导性颗粒的局部高浓度会在系统内形成在空间上扩展开来的导体，一旦它们形成在不合适的地方，就会损坏系统。
有几种在工业上十分重要的标记颗粒具有高的电导率，因而不适用于按专利申请WO-A-9311866所述的喷墨方法使其体现最佳性能。其中最主要的包括碳黑、磁性氧化铁和金属粉末，但是，本发明并不局限于上述颗粒及其在油墨中作为色料的用途。
碳黑(C1色料黑7)是常规印刷技术中使用最广的黑色色料。碳黑色料是通过不完全燃烧有机(含碳)燃料来制备的。该色料一般包含与高达20％的残留挥发性物质混合在一起的元素碳，其精确组成取决于所用的燃料和制造方法及条件。颗粒的电导率或电阻率等碳黑表面特性主要取决于其中挥发性物质的含量和种类。
碳黑的特性中较好的是，它具有优良的不透明度，具有中性黑色，对酸碱性肥皂和溶剂具有良好的耐受性，耐晒性优良，而且比较便宜。
以上特性使得碳黑十分适合作为许多印刷技术中的标记颗粒，但是，碳黑具有固有的高电导率，因而碳黑油墨在上述印刷技术中的操作性并不是最佳。
磁性氧化铁以磁铁矿的形式天然存在。或者，它也可以通过各种方法来制备，例如从铁盐溶液中沉淀出水合三氧化二铁，再在脱水后用氢气还原。该黑色色料的特点在于具有强永久磁性。磁性氧化铁的工业用途包括制造用于MICR(磁性油墨字符识别)印刷的磁性油墨。
这些磁性氧化铁颗粒具有高电导率，所以，将其用作标记颗粒时，它们在上述喷墨印刷技术的操作性也不是最佳。
金属粉末包括金属或金属合金。例如，C1色料金属2是铜和锌的合金，C1色料金属1是铝粉末。金属粉末印刷的应用包括装饰性标记和导电电路印刷。当然，由于金属粉末本身是导电的，所以在使用上述喷墨印刷技术时的印刷质量并不最佳。
如前所述，本发明并不局限于上述颗粒。
本发明的目的是提供一种降低色料颗粒电导率，并用这些电导率被降低或电阻率被提高的颗粒来制造油墨的方法。
发明详述已知，诸如碳黑、金属氧化铁和金属粉末等导电颗粒可以通过改性来降低其电导率。这是通过将导电色料与非电导性或绝缘材料混合来实现的。由此可以制得一种复合标记颗粒，它具有低电导率但显示出所选色料良好的印刷性能。
所以，本发明形式之一，虽然这不一定是本发明的唯一或最佳形式，在于一种制造用于油墨的高电阻率或低电导率颗粒的方法，所述的颗粒原先具有低电阻率或高电导率，所述的方法包括在颗粒表面涂一层绝缘材料。
本发明的形式之二在于一种制造绝缘油墨的的方法，该油墨包含着色剂颗粒和绝缘液体载体，着色剂颗粒是低电阻的，所述的方法包括在颗粒表面涂一层高电阻率材料以提高颗粒的表面电阻率，并将处理后的着色剂颗粒与绝缘载体混合成绝缘油墨。
适合涂在导电色料表面的绝缘材料实例包括聚合物、蜡、有机颜料和染料。
适合涂在导电色料表面的聚合物实例包括环氧树脂，例如双酚A环氧树脂、酚醛清漆环氧树脂和环脂族环氧树脂；丙烯酸树脂，例如丙烯酸及其酯的聚合物和共聚物，甲基丙烯酸及其酯的聚合物和共聚物；乙烯基树脂，例如含乙酸乙烯酯、氯乙烯、乙烯醇和乙烯丁醛的聚合物和共聚物；醇酸树脂，例如油、酚和松香改性醇酸树脂，以及改性松香酯，例如二聚季戊四醇松酯。
适合涂在导电色料表面的蜡的实例包括天然蜡，例如虫胶蜡、蜂蜡、棕榈蜡和氢化蓖麻油；石油蜡，例如石蜡、微晶蜡；矿物蜡，例如褐煤蜡；合成蜡，例如聚乙烯蜡、氯化烃蜡和酰胺蜡。
适合涂在导电色料表面的染料的实例包括碱性染料，例如C1碱性蓝26；醇溶性染料，例如C1溶剂黑29，C1溶剂蓝49和C1溶剂红7。
适合涂在导电色料表面的有机颜料的实例包括C1颜料黄1，C1颜料黄14，C1颜料红48∶2，C1颜料红122，C1颜料蓝15∶3，和C1颜料蓝18。
作为会影响印刷效率的电阻率范围的一个例子，已知100Ω．cm至125Ω．cm之间的电阻率变化具有较大的改善效果。具体颗粒操作性能的实际改善效果取决于它原来的电阻率、表面处理或涂布方法的种类以及所要求的油墨的最终性能。
在制备得到电导率或电阻率被改性的颗粒之后，就可以通过将改性着色剂颗粒和其它所需组分分散在绝缘液体中来制备本发明的喷墨油墨。可以使用多种方法来分散油墨，其中包括球磨、磨削、胶磨、三辊磨、珠磨和高速分散。
绝缘液体可以是任何具有前述特征的合适的液体，可包括脂肪烃，例如己烷、环己烷、异庚烷、Isopar(Exxon出品)和Shellsol T(Shell出品)；芳香烃，例如二甲苯、甲苯和Solvesso 100(Exxon出品)；氯化溶剂，例如二氯乙烷和氯仿；硅酮液体或油，例如以DC200(Dow Corning出品)为例的二甲基聚硅氧烷和以DC345(Dow Corning出品)为例的环二甲基聚硅氧烷，以及橄榄油、红花油、葵花籽油、大豆油或亚麻籽油等植物油。
其它可以加在油墨中的组分包括颗粒带电剂、粘合剂、粘度稳定剂等。
将绝缘材料涂在颗粒上的具体方法将取决于所用的绝缘材料的种类。
如果是绝缘染料，可以将染料溶解在不会溶解有待表面处理颗粒的溶剂中，然后可以通过例如辊磨等方法将溶解的染料混合物与色料颗粒混合，直至染料被吸附到色料颗粒的表面上，再从颗粒上去除溶剂，由此形成制造油墨用的表面改性颗粒。
如果绝缘材料是蜡，可以通过将着色剂颗粒与熔融的蜡混合来将颗粒分散在蜡中，然后使分散系冷却并重新固化，再将固体材料磨成细小颗粒，然后可用于制造本发明的油墨。半透明的蜡将不影响对着色剂颗粒的颜色感觉。
如果是有机颜料，可以将两种材料一起粉碎来制备要求具有高度绝缘性的复合颗粒。
如果是聚合物，可将这些材料以溶液或熔融形式与颗粒混合，在干燥和冷却后，颗粒表面至少部分被包裹。而且，可以将聚合物的单体与颗粒混合，然后在聚合后以聚合物的形式包裹颗粒。
在以上各种情况中，包裹的程度应该不影响诸如颜色等所要求的特性，但对颗粒的体电导率和配制成的油墨的总电阻率有影响。
可以看到，利用本发明制造出了一种表面电学特性被改变的颗粒，其改变程度使得它们能够在前述印刷技术使用的绝缘油墨中用作着色剂颗粒。
以上对本发明的概括性说明只是为了帮助理解，以下将参照实施例说明对碳黑特性的改变，以及用这种改性后的色料来制造油墨的方法，当然，同样的方法可以用在其它电导性颗粒上，例如磁性氧化铁颗粒和金属粉末。
本发明最佳实施方式实施例按照后文色料的改性部分中所述对碳黑颗粒进行处理。
色料的改性1Tintacarb300 15g反光蓝3G 3g变性的甲基化醇 150g将上述成份放在500ml的球形罐中在研磨机上滚动3小时倒在敞开的碟上，令浆状物风干色料的改性2Tintacard300 50g聚乙烯AC650g加热融化聚乙烯蜡(100℃)加入Tintacarb用粉碎器混合15分钟使其冷却并重新固化色料的改性3实施例1(染色色料)50gIrgalite蓝LGLD 15g聚乙烯AC640g加热融化聚乙烯蜡(100℃)加入色料成份用粉碎器混合15分钟使其冷却并重新固化与碳黑对照物比较，测定了以上颗粒的体电阻率，结果见下表
按照下文实施例中所述，将以上制备的改性色料配制成油墨。
油墨的配制油墨1(对照物)Tintacarb300 25gAralditeGT6084 25gFOA-25gDC344420g6％Nuxtra锆 25g全部组分球磨72小时油墨2改性色料125gAralditeGT6084 25gFOA-25gDC344420g6％Nuxtra锆 25g全部组分球磨72小时油墨3改性色料2 25gAralditeGT6084 25gFOA-2 5gDC344 420g6％Nuxtra锆 25g全部组分球磨72小时油墨4改性色料3 25gAralditeGT6084 25gFOA-2 5gDC344 420g6％Nuxtra锆 25g全部组分球磨72小时全部油墨实施例都在WO-A-9311866所述的喷墨印刷装置中进行了在录影纸上的成像测试。油墨1的液滴喷射不均匀，而且点大小的稳定性差。而且，油墨颗粒被发现发生沉积并包裹了喷嘴，由此造成数分钟后的喷射中止。
油墨(2)、(3)和(4)的操作性能都得到了类似的改善；没有发现喷嘴处的沉积，喷射均匀而且可控。
Tintacarb300是Cabot Corporation制造的碳黑C1色料黑7反光蓝3G是HoechstAG制造的C1颜料蓝18Irgalite蓝LGLD是Ciba Geigy制造的颜料蓝15∶3AC-6是Allied Signal制造的聚乙烯蜡AralditeGT6084是Ciba Geigy制造的环氧树脂FOA-2是DuPont制造的石油添加剂6％Nuxtra锆是Huls America Inc．制造的辛酸锆在石油溶剂中的溶液DC344是Dow Corning制造的硅酮液体在说明书全文中多次提及本发明的范围，但是本发明的范围并不局限于其中的任何一处说明，而在于将两处或更多的这种说明结合在一起。给出的实施例只是为了进行说明，而不是进行限定。
在说明书和后文权利要求中，除非另作说明，“包含”和“包括”应理解为将所述的物质或一组物质包括在内，但并不排出包括其它物质或其它组物质。
权利要求
1．一种制造用在油墨中的高电阻率或低电导率颗粒的方法，所述的颗粒原先具有低电阻率或高电导率，所述的方法包括在所述颗粒的表面涂以绝缘材料。
2．一种制造绝缘油墨的方法，所述的油墨包括着色剂颗粒和绝缘载体液体，其中的着色剂颗粒具有低电阻率，所述的方法包括在颗粒表面涂以高电阻率材料来形成具有高表面电阻率的颗粒，以及将处理后的着色剂颗粒与绝缘载体混合成绝缘油墨。
3．根据权利要求2所述的制造绝缘油墨的方法，其中的绝缘材料选自聚合物、蜡、有机颜料和染料。
4．根据权利要求3所述的制造绝缘油墨的方法，其中的聚合物选自环氧树脂，例如双酚A环氧树脂、酚醛清漆环氧树脂和环脂族环氧树脂；丙烯酸树脂，例如丙烯酸及其酯的聚合物和共聚物，甲基丙烯酸及其酯的聚合物和共聚物；乙烯基树脂，例如含乙酸乙烯酯、氯乙烯、乙烯醇和乙烯丁醛的聚合物和共聚物；醇酸树脂，例如油、酚和松香改性醇酸树脂，以及改性松香酯，例如二聚季戊四醇松酯。
5．根据权利要求3所述的制造绝缘油墨的方法，其中的蜡选自天然蜡，例如虫胶蜡、蜂蜡、棕榈蜡和氢化蓖麻油；石油蜡，例如石蜡、微晶蜡；矿物蜡，例如褐煤蜡；合成蜡，例如聚乙烯蜡、氯化烃蜡和酰胺蜡。
6．根据权利要求3所述的制造绝缘油墨的方法，其中的染料选自碱性染料，例如C1碱性蓝26；醇溶性染料，例如C1溶剂黑29，C1溶剂蓝49和C1溶剂红7。
7．根据权利要求3所述的制造绝缘油墨的方法，其中的有机颜料选自C1颜料黄1，C1颜料黄14，C1颜料红48∶2，C1颜料红122，C1颜料蓝15∶3，和C1颜料蓝18。
8．根据权利要求3所述的制造绝缘油墨的方法，其中着色剂颗粒的电阻率至少被提高了25Ω．cm。
9．根据权利要求2所述的制造绝缘油墨的方法，其中的绝缘载体液体选自脂肪烃，例如己烷、环己烷、异庚烷、Isopar和Shellsol T；芳香烃，例如二甲苯、甲苯和Solvesso 100；氯化溶剂，例如二氯乙烷和氯仿；硅酮液体或油，例如以DC200为例的二甲基聚硅氧烷和以DC345为例的环二甲基聚硅氧烷，以及橄榄油、红花油、向日葵油、大豆油或亚麻籽油等植物油。
10．根据权利要求2所述的制造绝缘油墨的方法，它还包括选自以下物质的其它组分颗粒带电剂、粘合剂、粘度稳定剂和保存剂。
11．根据权利要求3所述的制造绝缘油墨的方法，其中的绝缘材料是一种绝缘染料，所述的方法包括将染料溶解在不会溶解有待表面处理颗粒的溶剂中，然后可以通过例如辊磨等方法将溶解的染料与色料颗粒混合，直至染料被吸附到色料颗粒的表面上，再从颗粒上去除溶剂，由此形成可与绝缘载体液体混合的表面改性颗粒。
12．根据权利要求3所述的制造绝缘油墨的方法，其中的绝缘材料是蜡，所述的方法包括将蜡融化，然后将蜡与着色剂颗粒混合以将颗粒分散在蜡中，再使分散系冷却并重新固化，接着将混合后的物料磨成可以与绝缘载体液体混合的表面改性颗粒剂。
13．根据权利要求3所述的制造绝缘油墨的方法，其中的绝缘材料是有机颜料，所述的方法包括将有机颜料和着色剂颗粒一起粉碎成可与绝缘载体液体混合的表面改性颗粒。
14．根据权利要求3所述的制造绝缘油墨的方法，其中的绝缘材料是聚合物，所述的方法包括将聚合物溶解在不会溶解有待表面处理颗粒的溶剂中，将颗粒与形成的溶液混合，颗粒表面至少部分被聚合物包裹，然后去除溶剂，形成可与绝缘载体液体混合的表面改性颗粒。
15．根据权利要求3所述的制造绝缘油墨的方法，其中的绝缘材料是聚合物，所述的方法包括融化聚合物，然后将熔融聚合物与着色剂颗粒混合以将颗粒分散在聚合物中，再使分散系冷却并重新固化，接着将混合后的物料粉碎成可与绝缘载体液体混合的表面改性颗粒剂。
16．根据权利要求3所述的制造绝缘油墨的方法，其中的绝缘材料是聚合物的单体，所述的方法包括将聚合物单体溶解在不会溶解有待表面处理颗粒的溶剂中，将颗粒与形成的溶液混合，颗粒表面至少部分被聚合物单体包裹，然后去除溶剂并将单体聚合成聚合物，从而形成可与绝缘载体液体混合的表面改性颗粒。
17．根据权利要求2所述的制造绝缘油墨的方法，其中的着色剂颗粒是选自碳黑、磁性氧化铁和金属粉末的材料。
18．根据权利要求1至16中任一项所述的方法制备的绝缘油墨。
全文摘要
本发明公开了一种用低电阻着色剂颗粒与绝缘载体液体制造绝缘油墨的方法。该方法的步骤包括在着色剂颗粒的表明涂一层高电阻材料以提高其表面电阻,然后将处理后的着色剂颗粒与绝缘载体混合成绝缘油墨。绝缘材料可以选自聚合物、蜡、有机色料和染料,着色剂可以是炭黑、磁性氧化铁或金属粉末。
文档编号C09D11/08GK1205730SQ96199171
公开日1999年1月20日 申请日期1996年11月28日 优先权日1995年12月21日
发明者S·L·尼科尔斯 申请人:特恩杰特有限公司