專利名稱：紫外線固化型噴墨記錄用油墨組合物的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用于噴墨記錄的紫外線固化型油墨，更具體地，涉及紫外線固化型噴墨記錄用油墨組合物，該組合物使用炭黑作為著色劑，顯示優(yōu)異的分散穩(wěn)定性和排放穩(wěn)定性。
背景技術(shù)：
采用噴墨記錄系統(tǒng)的打印包括油墨從噴嘴的排放和粘合該油墨到記錄目標(biāo)材料上，由于噴嘴不接觸記錄目標(biāo)材料，即使在曲面或者有凹凸的不規(guī)則表面上也可以進(jìn)行良好的打印。結(jié)果是，在工業(yè)用途中有望在廣泛領(lǐng)域中得以應(yīng)用。
在用于噴墨記錄系統(tǒng)的不同油墨中，使用染料作為著色材料的油墨有使用水作為主要的溶劑的水基油墨和使用有機(jī)溶劑作為主要的溶劑的油基油墨，其中主要使用的是染料溶于水基介質(zhì)的水基油墨。然而，當(dāng)常規(guī)水基染料油墨用于工業(yè)應(yīng)用時(shí)，產(chǎn)生各種問題，該問題包括施加到非吸收性材料上的油墨的緩慢干燥速率，打印圖象的弱粘合力，和在如耐磨性，耐水性和耐光性方面的不令人滿意的耐用性。能夠極大地克服這些問題的油墨的一個(gè)例子是水基和油基紫外線固化型噴墨記錄油墨，它使用各種顏料作為著色材料，通過對(duì)活化能量射線如紫外光的曝露而固化和干燥。
通過對(duì)活化能量射線如紫外光的曝露而經(jīng)受固化和干燥的油基噴墨記錄油墨的例子包括在日本特表2001-525479號(hào)公報(bào)實(shí)施例中公開的油墨，該油墨包含炭黑，分散劑和分散助劑，其中分散助劑使用銅酞菁磺酸的胺鹽，在日本特開2001-207098號(hào)公報(bào)中公開的油墨，該油墨使用具有引入官能團(tuán)如鄰苯二甲酰亞氨基甲基、氨基或三嗪基團(tuán)的銅酞菁衍生物作為顏料分散劑。
然而，在特表2001-525479號(hào)公報(bào)和特開2001-207098號(hào)公報(bào)中公開的所有油墨都使用親脂性酞菁衍生物，該衍生物可以容易地分散在可光聚合化合物中，因此分散助劑的酞菁衍生物在炭黑的吸收易于解吸，意味著可光聚合化合物中顏料的分散穩(wěn)定性不令人滿意。
如果分散穩(wěn)定必性不令人滿意，則聚集體更可能在油墨中形成，這些聚集體在噴墨噴嘴附近周圍的附著使得噴嘴不能形成良好的油墨液滴，導(dǎo)致排放體積和排放方向穩(wěn)定性的顯著劣化。
目前，使用炭黑作為著色材料的紫外線固化型噴墨記錄油墨的分散穩(wěn)定性不能說是完全令人滿意的，意味著這些油墨的排放穩(wěn)定性也不令人滿意。特別是達(dá)到有利的分散穩(wěn)定性在使用具有小粒度的炭黑的高分辨率油墨中特別困難。
本發(fā)明的目的是提供紫外線固化型噴墨記錄用油墨組合物，在油墨組合物中炭黑穩(wěn)定地分散，提供優(yōu)異的分散穩(wěn)定性和排放穩(wěn)定性，以及生產(chǎn)這樣油墨組合物的方法。
發(fā)明公開為達(dá)到以上目的，本發(fā)明的第一方面是一種包含炭黑，可光聚合化合物和光聚合引發(fā)劑的紫外線固化型噴墨記錄用油墨組合物，該油墨組合物包括，至少一種選自如下的物質(zhì)無金屬酞菁磺酸、中心金屬是Cu、Fe、Ni、Co或Ti的金屬酞菁磺酸、及其金屬鹽，以及包含具有堿性官能團(tuán)的高分子分散劑。
在上述組成的油墨組合物中，無金屬酞菁磺酸、中心金屬是Cu、Fe、Ni、Co、或Ti的金屬酞菁磺酸、或它們的其金屬鹽是分散助劑，吸附到炭黑表面上，包含堿性官能團(tuán)的高分子分散劑通過此分散助劑強(qiáng)烈吸附，因此形成炭黑的有利和穩(wěn)定地分散。此外，由于此分散助劑是親水性的，與是親脂性分散助劑的情況相比，它難于從可光聚合化合物中炭黑的解吸，對(duì)炭黑的分散穩(wěn)定性具有顯著的效果。
另外，本發(fā)明的第二方面是一種生產(chǎn)紫外線固化型噴墨記錄用油墨組合物的方法，該方法包括生產(chǎn)表面處理的炭黑的第一步驟，其中將分散助劑吸附到炭黑表面上，其中至少一種選自如下的物質(zhì)用作該分散助劑無金屬酞菁磺酸、中心金屬是Cu、Fe、Ni、Co或Ti的金屬酞菁磺酸、及它們的金屬鹽，在含水介質(zhì)中將該分散助劑和該炭黑混合在一起，和然后干燥獲得的混合物，和第二步驟，其中在包含堿性官能團(tuán)的高分子分散劑存在下，在可聚合化合物中分散表面處理炭黑。
通過使用上述的分散助劑，高分子分散劑能夠通過此分散助劑強(qiáng)烈吸附到炭黑上，由獲得的位阻引起的分散穩(wěn)定效果引起炭黑穩(wěn)定地在可光聚合的化合物中分散。
具體實(shí)施例方式
以下是本發(fā)明的更詳細(xì)描述，基于一系列本發(fā)明的實(shí)施方案。在以下的詳細(xì)描述中，在根據(jù)本發(fā)明的金屬酞菁磺酸及其金屬鹽的討論中，省略對(duì)中心金屬Cu、Fe、Ni、Co和Ti的提及。
炭黑的三種基本特性是比表面積、結(jié)構(gòu)和表面化學(xué)特性，可以根據(jù)希望的應(yīng)用選擇這些特性的具體數(shù)值。在用于噴墨記錄油墨中的炭黑的情況下，為產(chǎn)生有利的排放穩(wěn)定性，具有大BET比表面積和小粒度的材料是優(yōu)選的，BET比表面積為200-300m2/g的炭黑是理想的。如果BET比表面積數(shù)值小于200m2/g，則粒度大，排放穩(wěn)定性易于劣化。此外，與染料基油墨相比，圖象濃度也有不充分的傾向。相反，如果BET比表面積超過300m2/g，則粒度變得過細(xì)，使得難以達(dá)到有利的分散穩(wěn)定性水平。
當(dāng)粒度變得更細(xì)時(shí)，炭黑的分散變得漸增困難，但通過使用上述的高分子分散劑和分散助劑，甚至高至BET數(shù)值超過200m2/g的炭黑也可以有利地在可光聚合化合物中分散，使得能夠達(dá)到與染料基噴墨記錄用油墨同等的高畫質(zhì)。
另外，結(jié)構(gòu)表示在炭黑粒子之間的融合狀態(tài)，和數(shù)字上由DBP油吸收值表示。更大的DBP油吸收值指示更長(zhǎng)的粒子連接。用于本發(fā)明的炭黑的DBP油吸收值優(yōu)選不大于100ml/100g，更優(yōu)選50-100ml/100g，以保證與用作分散介質(zhì)的可光聚合化合物，如(甲基)丙烯酸酯化合物的有利親合力，和保證無金屬酞菁磺酸、金屬酞菁磺酸或它們的金屬鹽的有利吸收。如果DBP吸收值超過100ml/100g，則炭黑的分散穩(wěn)定性傾向于劣化。
炭黑的表面化學(xué)特性由pH值表示，主要使用pH2-4的酸性炭黑，和pH7的中性或堿性炭黑。為保證分散助劑的無金屬酞菁磺酸、金屬酞菁磺酸或它們的金屬鹽的有利吸收，炭黑的pH優(yōu)選是7或更大，和pH值為7-9的堿性炭黑是更優(yōu)選的。炭黑的使用量?jī)?yōu)選為油墨總量的2-10質(zhì)量％。
在本發(fā)明中用作分散助劑的無金屬酞菁磺酸、金屬酞菁磺酸以及它們的金屬鹽是包含酞菁基有機(jī)色素殘基的顏料衍生物，可以使用已知方法通過使無金屬酞菁或金屬酞菁與濃硫酸按常規(guī)方法反應(yīng)等合成?？捎糜谛纬蔁o金屬酞菁磺酸和金屬酞菁磺酸的金屬的具體例子包括堿金屬如Li、Na和K等，多價(jià)金屬如Ca、Ba、Al、Mn、Sr、Mg和Ni等，以及銨鹽。
在本發(fā)明的金屬酞菁中，具有來自無金屬酞菁分子結(jié)構(gòu)的中心部位的2個(gè)氫原子由金屬取代的結(jié)構(gòu)。金屬的合適例子包括Cu、Fe、Ni、Co和Ti中任一種，Cu是特別優(yōu)選的，銅酞菁磺酸和銅酞菁磺酸的金屬鹽是理想的。
無金屬酞菁磺酸、金屬酞菁磺酸或它們的金屬鹽的使用方法，可以在分散時(shí)將可光聚合化合物如(甲基)丙烯酸酯、炭黑和高分子分散劑混合而使用，不過優(yōu)選首先將無金屬酞菁磺酸、金屬酞菁磺酸或它們的金屬鹽與炭黑在含水介質(zhì)中混合，隨后干燥，使分散助劑吸附到炭黑表面上，生產(chǎn)表面處理的炭黑而使用。通過采用此類型的表面處理工藝，親水性分散助劑可以均勻地在整個(gè)炭黑表面上吸附。
無金屬酞菁磺酸、金屬酞菁磺酸或它們的金屬鹽的總使用量，相對(duì)于炭黑的量，優(yōu)選為2-15質(zhì)量％，更優(yōu)選4-10質(zhì)量％。如果量太低，則可能不能適當(dāng)表現(xiàn)材料作為分散助劑的效果，而如果量太大，過量的未溶解成分可能損害排放穩(wěn)定性。
在本發(fā)明中，含水介質(zhì)表示純化水或純化水與水溶性有機(jī)溶劑的混合溶液，優(yōu)選是純化水、或純化水與低級(jí)醇如甲醇或乙醇的混合溶液。
用于本發(fā)明的高分子分散劑包含堿性官能團(tuán)，通過分散助劑的無金屬酞菁磺酸、金屬酞菁磺酸或它們的金屬鹽吸附到炭黑上，因此向炭黑賦予有利的分散穩(wěn)定性水平。堿性官能團(tuán)的例子包括伯、仲和叔氨基，含氮雜環(huán)如吡啶、嘧啶和吡嗪等。盡管不是窮舉，高分子分散劑的具體例子包括由Ajinomoto(味之素)Fine Techno Co.，Inc.制造的AJISPERPB821、PB822和PB817，由Avecia Ltd.制造的SOLSPERSE 24000GR和32000，和由Kusumoto Chemicals Ltd(楠本化成)制造的DISPARLON DA-703-50、DA-705和DA-725。另外，此高分子分散劑的加入量，相對(duì)于顏料，優(yōu)選為10-80質(zhì)量％，優(yōu)選20-60質(zhì)量％。如果加入量小于10質(zhì)量％，則組合物易于在分散穩(wěn)定性中劣化，而如果量超過80質(zhì)量％，則油墨的粘度傾向于增加，導(dǎo)致排放穩(wěn)定性中的不可取劣化。如果高分子分散劑不溶解，則聚合物鏈不發(fā)生擴(kuò)展，顏料吸附部位不曝露，因此，高分子分散劑典型地與可溶解高分子分散劑的溶劑結(jié)合使用。
依賴于它的相關(guān)反應(yīng)機(jī)理，用于本發(fā)明的可光聚合化合物可以分類為自由基聚合型化合物或陽離子聚合型化合物，和可以使用任一類型的已知可光聚合化合物。
可用于本發(fā)明的自由基聚合型可光聚合化合物包括單官能(甲基)丙烯酸酯和多官能(甲基)丙烯酸酯，這些物質(zhì)可以單獨(dú)使用，或以兩種或多種不同化合物的結(jié)合物使用。
合適單官能(甲基)丙烯酸酯的具體例子包括(甲基)丙烯酸甲酯、(甲基)丙烯酸乙酯、(甲基)丙烯酸丙酯、(甲基)丙烯酸丁酯、(甲基)丙烯酸戊酯、(甲基)丙烯酸2-乙基己酯、(甲基)丙烯酸辛酯、(甲基)丙烯酸壬酯、(甲基)丙烯酸十二烷酯、(甲基)丙烯酸十六烷酯、(甲基)丙烯酸十八烷酯、(甲基)丙烯酸環(huán)己酯、(甲基)丙烯酸芐酯、(甲基)丙烯酸甲氧基乙酯、(甲基)丙烯酸丁氧基乙酯、(甲基)丙烯酸苯氧基乙酯、(甲基)丙烯酸壬基苯氧基乙酯、(甲基)丙烯酸縮水甘油酯、(甲基)丙烯酸二甲基氨基乙酯、(甲基)丙烯酸二乙基氨基乙酯、(甲基)丙烯酸異冰片酯、(甲基)丙烯酸二環(huán)戊酯、(甲基)丙烯酸二環(huán)戊烯酯、和(甲基)丙烯酸二環(huán)戊烯氧基乙酯等。
另外，合適多官能(甲基)丙烯酸酯的具體例子包括1，3-丁二醇、1，4-丁二醇、1，5-戊二醇、3-甲基-1，5-戊二醇、1，6-己二醇、新戊二醇、1，8-辛二醇、1，9-壬二醇、三環(huán)癸烷二甲醇、乙二醇、聚乙二醇、丙二醇、二丙二醇、三丙二醇和聚丙二醇等的二(甲基)丙烯酸酯，三(2-羥乙基)異氰脲酸酯的二(甲基)丙烯酸酯、通過加成至少4摩爾環(huán)氧乙烷或環(huán)氧丙烷到1摩爾新戊二醇獲得的二醇的二(甲基)丙烯酸酯、通過加成2摩爾環(huán)氧乙烷或環(huán)氧丙烷到1摩爾雙酚A獲得的二醇的二(甲基)丙烯酸酯、通過加成至少3摩爾環(huán)氧乙烷或環(huán)氧丙烷到1摩爾三羥甲基丙烷獲得的三醇的二或三(甲基)丙烯酸酯、通過加成至少4摩爾環(huán)氧乙烷或環(huán)氧丙烷到1摩爾雙酚A獲得的二醇的二(甲基)丙烯酸酯、以及三羥甲基丙烷三(甲基)丙烯酸酯、三(甲基)丙烯酸季戊四醇酯、二季戊四醇聚(甲基)丙烯酸酯、環(huán)氧乙烷改性的磷酸(甲基)丙烯酸酯、和環(huán)氧乙烷改性的烷基磷酸(甲基)丙烯酸酯。
可用于本發(fā)明的代表性陽離子聚合型可光聚合化合物的例子包括環(huán)氧化合物和乙烯基醚化合物。
合適環(huán)氧化合物的具體例子包括脂族環(huán)氧化合物如雙酚A型環(huán)氧化合物、雙酚F型環(huán)氧化合物、苯酚線性酚醛清漆(Novolac)型環(huán)氧化合物、三羥甲基丙烷聚縮水甘油醚和新戊二醇二縮水甘油醚、和如由Daicel Chemical Industries Ltd制造的CELLOXIDE2000、3000和4000等脂環(huán)族環(huán)氧化合物。
合適乙烯基醚化合物的具體例子包括2-羥乙基乙烯基醚、三甘醇乙烯基單醚、四甘醇二乙烯基醚和三羥甲基丙烷三乙烯基醚。
用于本發(fā)明的可光聚合化合物優(yōu)選包括其中高分子分散劑可溶的可光聚合化合物，為保證有利的分散穩(wěn)定性，特別優(yōu)選其中可溶30重量％或更多的高分子分散劑的可光聚合化合物。通過引入此類型的可光聚合化合物，不需要加入單獨(dú)的非反應(yīng)性稀釋溶劑以溶解高分子分散劑，意味著沒有降低可固化涂料固化性或耐用性的危險(xiǎn)。
在其中高分子分散劑可溶的不同可光聚合化合物中，自由基聚合型可光聚合化合物的具體例子包括(甲基)丙烯酸2-羥基-3-苯氧基丙基酯、(甲基)丙烯酸四糠酯、(甲基)丙烯酸新戊二醇酯、(甲基)丙烯酸2-羥乙酯、和(甲基)丙烯酸芐酯等。其中，特別優(yōu)選是(甲基)丙烯酸2-羥基-3-苯氧基丙基酯，此化合物容易以商業(yè)產(chǎn)品購(gòu)得，包括由OsakaOrganic Chemical Industry Ltd(大阪有機(jī)化學(xué))制造的VISCOAT#220、由Kyoeisha Chemical Co.，Ltd(共榮社化學(xué))制造的Epoxy esterM-600A、和由Toagosei Co.，Ltd(東亞合成化學(xué))制造的ARONIXM-5700等。在本發(fā)明中，類術(shù)語(甲基)丙烯酸酯用于結(jié)合表示丙烯酸酯和甲基丙烯酸酯。其中高分子分散劑可溶的這些(甲基)丙烯酸酯的使用量?jī)?yōu)選至少等于油墨中的高分子分散劑量。
另外，可溶解高分子分散劑的陽離子聚合型可光聚合化合物的例子包括低粘度脂環(huán)族環(huán)氧化合物，和具體例子是CELLOXIDE3000。
非反應(yīng)性稀釋溶劑如水或有機(jī)溶劑的使用引起打印產(chǎn)物耐用性的劣化，包括因素如耐磨性，耐水性和耐溶劑性。然而，通過以上述方式采用其中高分子分散劑可溶的可光聚合化合物，可以制備紫外線固化型噴墨記錄用黑油墨組合物，該組合物在油墨組合物中實(shí)質(zhì)上不包含非反應(yīng)性稀釋溶劑。結(jié)果是，沒有溶劑殘余物保留在打印產(chǎn)物中，不產(chǎn)生溶劑氣味，意味著在健康和環(huán)境方面組合物也是優(yōu)選的。
在本發(fā)明中，術(shù)語“非反應(yīng)性”表示缺乏可光聚合能力。另外，“實(shí)質(zhì)上不包含非反應(yīng)性稀釋溶劑”表示這樣溶劑的量遠(yuǎn)小于典型地用作高分子分散劑稀釋溶劑的量，對(duì)涂料強(qiáng)度，涂料固化性或油墨耐用性不具有效果的量，而且也遠(yuǎn)低于可影響人健康的量?；谑褂玫母叻肿臃稚┑牡湫土浚湍M合物中這樣非反應(yīng)性稀釋溶劑的量?jī)?yōu)選不大于0.5重量％，更優(yōu)選不大于0.1重量％，最優(yōu)選不大于0.01重量％。
如上所述，在本發(fā)明中，自由基聚合型可光聚合化合物和陽離子聚合型可光聚合化合物兩者可用作可光聚合化合物。然而，為生產(chǎn)具有快速固化速率的低粘度油墨，優(yōu)選使用(甲基)丙烯酸酯基自由基聚合型可光聚合化合物作為可光聚合化合物。
另外，為提供具有優(yōu)異耐用性的本發(fā)明油墨組合物，向固化的涂膜賦予優(yōu)異的耐用性，包括自由基聚合型可光聚合化合物的紫外線固化型組合物優(yōu)選包含聚氨酯(甲基)丙烯酸酯。認(rèn)為包含聚氨酯(甲基)丙烯酸酯的紫外線固化型組合物顯示這樣有利固化性的原因是因?yàn)榕c典型(甲基)丙烯酸酯的末端雙鍵相比，聚氨酯(甲基)丙烯酸酯的末端雙鍵更容易由于相鄰尿烷鍵的存在而斷裂。另外，聚氨酯的固有特性也提供優(yōu)異的耐磨性。
用于噴墨油墨的聚氨酯(甲基)丙烯酸酯必須具有低粘度，或必須為結(jié)晶形式等，使得即使聚氨酯(甲基)丙烯酸酯自身的粘度高，它可以容易地通過采用另一種(甲基)丙烯酸酯的稀釋轉(zhuǎn)化成低粘度形式。因此，優(yōu)選是不使用長(zhǎng)鏈聚醚，或聚酯等多元醇，而通過使多異氰酸酯和羥基(甲基)丙烯酸酯反應(yīng)形成的聚氨酯(甲基)丙烯酸酯。
從噴墨油墨組合物的粘度和固化性觀點(diǎn)來看，聚氨酯(甲基)丙烯酸酯的量，相對(duì)于紫外線固化型組合物的總量?jī)?yōu)選為3-15質(zhì)量％。
用于本發(fā)明的自由基光聚合引發(fā)劑可以是能夠固化用于本發(fā)明的紫外線固化型組合物的任何引發(fā)劑。分子斷裂型引發(fā)劑和氫抽出型引發(fā)劑理想作為本發(fā)明的光聚合引發(fā)劑。
可用于本發(fā)明的優(yōu)選分子斷裂型自由基光聚合引發(fā)劑的具體例子包括苯偶姻異丁基醚、2，4-二乙基噻噸酮、2-異丙基噻噸酮、芐基2，4，6-三甲基苯甲?；交⒀趸?、6-三甲基苯甲?；交⒀趸?、2-芐基-2-二甲基氨基-1-(4-嗎啉代苯基)-丁-1-酮、和雙(2，6-二甲氧基苯甲?；?-2，4，4-三甲基戊基膦氧化物等?？梢耘c以上引發(fā)劑結(jié)合使用的其它分子斷裂型自由基光聚合引發(fā)劑的例子包括1-羥基環(huán)己基苯基酮、苯偶姻乙基醚、芐基二甲基縮酮、2-羥基-2-甲基-1-苯基丙-1-酮、1-(4-異丙基苯基)-2-羥基-2-甲基丙-1-酮和2-甲基-1-(4-甲基硫代苯基)-2-嗎啉代丙-1-酮。此外，氫抽出型光聚合引發(fā)劑如二苯酮、4-苯基二苯酮、間苯二甲苯酮、和4-苯甲?；?4’-甲基-二苯硫醚等也可以與以上引發(fā)劑結(jié)合使用。
采用以上自由基光聚合引發(fā)劑，不與以上可聚合組分起加成反應(yīng)的胺也可以加入作為敏化劑，此類胺的合適例子包括三甲胺、甲基二甲醇胺、三乙醇胺、對(duì)二乙基氨基苯乙酮、對(duì)二甲基氨苯甲酸乙酯、對(duì)二甲基氨苯甲酸異戊酯、N，N-二甲基芐胺、和4，4’-雙(二乙基氨基)二苯酮等。當(dāng)然，上述的自由基光聚合引發(fā)劑或敏化劑優(yōu)選選自在紫外線固化型化合物中顯示優(yōu)異溶解度，和不抑制紫外光透射比的那些材料。
自由基光聚合引發(fā)劑和敏化劑的量典型地為紫外線固化型組合物總量的0.1-20質(zhì)量％，優(yōu)選4-12質(zhì)量％。
用于本發(fā)明的陽離子光聚合引發(fā)劑可以是能夠固化用于本發(fā)明的紫外線固化型組合物和通常已知的任何引發(fā)劑。具體例子包括多芳基锍鹽如六氟銻酸三苯基锍和六氟磷酸三苯基锍，和多芳基碘鎓鹽如六氟磷酸二苯基碘鎓和六氟銻酸對(duì)壬基苯基碘鎓。這些陽離子光聚合引發(fā)劑可以采用兩種或多種化合物的結(jié)合物使用。
陽離子光聚合引發(fā)劑的量典型地為紫外線固化型組合物總量的0.1-20質(zhì)量％，優(yōu)選1-10質(zhì)量％。
另外，也可以向本發(fā)明的油墨組合物中加入非反應(yīng)性樹脂和其它添加劑，用于目的如調(diào)節(jié)表面張力，和改進(jìn)油墨對(duì)打印目標(biāo)材料的粘合力。
可以通過簡(jiǎn)單地一次性地配合炭黑、高分子分散劑、分散助劑，和可光聚合化合物等，進(jìn)行在可光聚合化合物中進(jìn)行炭黑的分散的方法，生產(chǎn)本發(fā)明的紫外線固化型噴墨油墨組合物。然而，如上所述，優(yōu)選首先將炭黑進(jìn)行采用分散助劑的表面處理。換言之，首先，將炭黑和至少一種選自如下的物質(zhì)在含水介質(zhì)中攪拌和混合在一起無金屬酞菁磺酸、金屬酞菁磺酸、及其鹽，然后通過Nutsche過濾器等過濾，和然后干燥以制備已經(jīng)由無金屬酞菁磺酸、金屬酞菁磺酸、或它們的金屬鹽表面處理的炭黑。隨后，使用常規(guī)分散設(shè)備如珠磨機(jī)分散此表面處理的炭黑、包含堿性官能團(tuán)的高分子分散劑和可光聚合化合物如(甲基)丙烯酸酯化合物，和其中選擇性加入的任何另外樹脂的混合物，然后加入并攪拌和溶解光聚合引發(fā)劑以及其它添加劑如表面張力調(diào)節(jié)劑等。另外，也可以由如下方式生產(chǎn)油墨組合物首先使用正常分散設(shè)備如珠磨機(jī)制備顏料分散體(碾磨基礎(chǔ)物)，然后攪拌和混合包含溶解有光降合引發(fā)劑的(甲基)丙烯酸酯可光聚合化合物，和添加劑等。
實(shí)施例以下是基于一系列實(shí)施例的本發(fā)明的更詳細(xì)描述，但本發(fā)明的范圍不以任何方式由以下給出的實(shí)施例限制。在如下實(shí)施例中，單位“份”表示重量份。
(表面處理炭黑的制備)表面處理炭黑的制備實(shí)施例1將4份銅酞菁磺酸加入到1000份純化水中，攪拌和混合。在獲得的溶液中加入40份#960(由Mitsubishi Chemical Corporation(三菱化學(xué))制造的堿性炭黑，pH8.0，比表面積250m2/g，DBP油吸收71ml/100g)，將獲得的混合物攪拌和混合30分鐘，然后通過Nutsche過濾器過濾。然后在120℃下干燥過濾的固體材料2小時(shí)，得到表面處理的炭黑。
表面處理炭黑的制備實(shí)施例2將4份銅酞菁磺酸加入到1000份純化水中，攪拌和混合。在獲得的溶液中加入40份#970(由Mitsubishi Chemical Corporation(三菱化學(xué))制造的酸性炭黑，pH3.5，比表面積250m2/g，DBP油吸收80ml/100g)，將獲得的混合物攪拌和混合30分鐘，然后通過Nutsche過濾器過濾。然后在120℃下干燥過濾的固體材料2小時(shí)，得到表面處理的炭黑。
表面處理炭黑的制備實(shí)施例3將4份銅酞菁磺酸加入到1000份純化水中，攪拌和混合。在獲得的溶液中加入40份#990(由Mitsubishi Chemical Corporation(三菱化學(xué))制造的堿性炭黑，pH8.0，比表面積250m2/g，DBP油吸收113ml/100g)，將獲得的混合物攪拌和混合30分鐘，然后通過Nutsche過濾器過濾。然后在120℃下干燥過濾的固體材料2小時(shí)，得到表面處理的炭黑。
聚氨酯(甲基)丙烯酸酯合成實(shí)施例向裝配有攪拌器、溫度計(jì)、冷凝器和滴液漏斗的1L四頸燒瓶中加入606.7g己內(nèi)酯改性的丙烯酸羥乙酯(PLACCEL FA-1，由DaicelChemical Industries Ltd制造)，然后保持?jǐn)嚢?，仔?xì)地滴液漏斗滴加227.7g甲苯二異氰酸酯，以保證反應(yīng)溫度不超過70℃。在此滴加完成之后，繼續(xù)攪拌1小時(shí)及反應(yīng)溫度保持在大約70℃，然后加入0.1g二月桂酸二丁基錫，繼續(xù)攪拌進(jìn)一步大約10小時(shí)。在此時(shí)間之后，檢查反應(yīng)混合物以確認(rèn)沒有未反應(yīng)的異氰酸酯基團(tuán)，然后從燒瓶取出產(chǎn)物。
碾磨基礎(chǔ)物制備實(shí)施例碾磨基礎(chǔ)物制備實(shí)施例1將10份來自制備實(shí)施例1的表面處理炭黑，6份AJISPER PB821(由Ajinomoto-Fine-Techno Co.，Inc.制造的高分子分散劑)，14份ARONIXM5700(由Toagosei Co.，Ltd制造)，63份二丙烯酸1，6-己二醇酯的環(huán)氧乙烷加合物，和7份丙烯酸3-甲氧基丁酯的混合物采用攪拌混合在一起1小時(shí)，和然后在珠磨機(jī)中處理4小時(shí)以制備碾磨基礎(chǔ)物。
碾磨基礎(chǔ)物制備實(shí)施例2將10份來自制備實(shí)施例1的表面處理炭黑，6份SOLSPERSE24000GR(由Avecia Ltd.制造的高分子分散劑)，14份ARONIX M5700(由Toagosei Co.，Ltd制造)，63份二丙烯酸1，6-己二醇酯的環(huán)氧乙烷加合物，和7份丙烯酸3-甲氧基丁酯的混合物采用攪拌混合在一起1小時(shí)，和然后在珠磨機(jī)中處理4小時(shí)以制備碾磨基礎(chǔ)物。
碾磨基礎(chǔ)物制備實(shí)施例3區(qū)別在于采用制備實(shí)施例2的表面處理炭黑代替用于制備實(shí)施例1的碾磨基礎(chǔ)物的表面處理炭黑，使用與碾磨基礎(chǔ)物制備實(shí)施例1相同的方法制備碾磨基礎(chǔ)物。
碾磨基礎(chǔ)物制備實(shí)施例4區(qū)別在于采用制備實(shí)施例3的表面處理炭黑代替用于制備實(shí)施例1的碾磨基礎(chǔ)物的表面處理炭黑，使用與碾磨基礎(chǔ)物制備實(shí)施例1相同的方法制備碾磨基礎(chǔ)物。
碾磨基礎(chǔ)物對(duì)比制備實(shí)施例1區(qū)別在于采用未處理炭黑#960代替用于制備實(shí)施例1的碾磨基礎(chǔ)物的表面處理炭黑，使用與碾磨基礎(chǔ)物制備實(shí)施例1相同的方法制備碾磨基礎(chǔ)物。
碾磨基礎(chǔ)物對(duì)比制備實(shí)施例2區(qū)別在于采用未處理炭黑#970代替用于制備實(shí)施例1的碾磨基礎(chǔ)物的表面處理炭黑，使用與碾磨基礎(chǔ)物制備實(shí)施例1相同的方法制備碾磨基礎(chǔ)物。
碾磨基礎(chǔ)物對(duì)比制備實(shí)施例3將10份未處理的炭黑#960，1份SOLSPERSE 5000(酞菁碘酸的胺鹽，由Avecia Ltd.制造)，6份AJISPER PB821，14份ARONIX M5700，63份二丙烯酸1，6-己二醇酯的環(huán)氧乙烷加合物，和7份丙烯酸3-甲氧基丁酯的混合物采用攪拌混合在一起1小時(shí)，然后在珠磨機(jī)中處理4小時(shí)以制備碾磨基礎(chǔ)物。
油墨制備實(shí)施例實(shí)施例1向4.0份來自合成實(shí)施例的聚氨酯丙烯酸酯，14.0份三丙烯酸三羥基丙烷酯的環(huán)氧乙烷加合物，39.0份二丙烯酸1，6-己二醇酯，8.0份丙烯酸3-甲氧基丁酯，和0.1份DC57 ADDITIVE(聚醚改性硅油，由DowCorning Corporation制造)的混合物中加入5.6份CIBA IRGACURE369(由Ciba Specialty Chemicals Inc制造)作為光聚合引發(fā)劑，將混合物加熱到60℃以溶解光聚合引發(fā)劑。將35份來自制備實(shí)施例1的碾磨基礎(chǔ)物加入到獲得的溶液中，充分混合，然后通過1.2μm膜濾器過濾混合物以制備噴墨記錄油墨。
實(shí)施例2向6.0份來自合成實(shí)施例的聚氨酯丙烯酸酯，17.0份三丙烯酸三羥基丙烷酯的環(huán)氧乙烷加合物，32.0份二丙烯酸二丙二醇酯，10.0份丙烯酸2-甲氧基乙酯，和0.1份DC57 ADDITIVE的混合物中加入4.8份CIBA IRGACURE 819(由Ciba Specialty Chemicals Inc制造)和3.2份CIBA IRGACURE 1173(由Ciba Specialty Chemicals Inc制造)作為光聚合引發(fā)劑，將混合物加熱到60℃以溶解光聚合引發(fā)劑。將35份來自制備實(shí)施例2的碾磨基礎(chǔ)物加入到獲得的溶液中和充分混合，然后通過1.2μm膜濾器過濾混合物以制備噴墨記錄油墨。
實(shí)施例3區(qū)別在于采用制備實(shí)施例3的碾磨基礎(chǔ)物代替用于以上實(shí)施例1的制備實(shí)施例1的碾磨基礎(chǔ)物，使用與實(shí)施例1相同的方法制備噴墨記錄油墨。
實(shí)施例4區(qū)別在于采用制備實(shí)施例4的碾磨基礎(chǔ)物代替用于以上實(shí)施例1的制備實(shí)施例1的碾磨基礎(chǔ)物，使用與實(shí)施例1相同的方法制備噴墨記錄油墨。
對(duì)比例1區(qū)別在于采用對(duì)比制備實(shí)施例1的碾磨基礎(chǔ)物代替用于以上實(shí)施例1的制備實(shí)施例1的碾磨基礎(chǔ)物，使用與實(shí)施例1相同的方法制備噴墨記錄油墨。
對(duì)比例2區(qū)別在于采用對(duì)比制備實(shí)施例2的碾磨基礎(chǔ)物代替用于以上實(shí)施例1的制備實(shí)施例1的碾磨基礎(chǔ)物，使用與實(shí)施例1相同的方法制備噴墨記錄油墨。
對(duì)比例3區(qū)別在于采用對(duì)比制備實(shí)施例3的碾磨基礎(chǔ)物代替用于以上實(shí)施例1的制備實(shí)施例1的碾磨基礎(chǔ)物，使用與實(shí)施例1相同的方法制備噴墨記錄油墨。
對(duì)于實(shí)施例1-4和對(duì)比例1-3的每種噴墨記錄油墨，使用下述方法評(píng)價(jià)初始分散性，分散穩(wěn)定性，排放特性，和固化性。結(jié)果見表1。
初始分散性使用MICROTRAC UPA粒子分析儀(由Leeds&Northrup Co.，Ltd.制造)進(jìn)行噴墨記錄油墨的粒度測(cè)量。
分散穩(wěn)定性使用E型粘度計(jì)，初始測(cè)量25℃粘度值，然后在60℃下貯存14天之后，和在60℃下貯存30天之后測(cè)量25℃粘度值，粘度的變化用于評(píng)價(jià)分散穩(wěn)定性。
評(píng)價(jià)是基于如下三個(gè)水平。
○在60℃下貯存30天之后的粘度變化是在初始粘度值的10％之內(nèi)。
△在60℃下貯存14天之后的粘度變化在初始粘度值的10％之內(nèi)，但在60℃下貯存30天之后的粘度變化超過初始粘度值的10％。
×在60℃下貯存14天之后的粘度變化超過初始粘度值的10％。
排放特性使用具有壓電打印頭的噴墨打印機(jī)，頭溫度保持在45℃下進(jìn)行打印，然后目測(cè)評(píng)價(jià)在目標(biāo)上的打印狀態(tài)，基于如下兩個(gè)水平。
○在預(yù)定位置的打印是可能的。
×不發(fā)生油墨排放，或排放狀態(tài)非常不穩(wěn)定，導(dǎo)致打印圖象的相當(dāng)擾動(dòng)。
固化性甲醇摩擦評(píng)價(jià)使用輸送器型紫外輻射設(shè)備，以120W/cm金屬鹵化物燈在0.5J/cm2曝光的條件下用紫外光照射打印的玻璃基格，然后使用甲醇摩擦評(píng)價(jià)打印膜的固化狀態(tài)。
甲醇摩擦將甲醇浸泡的棉簽對(duì)打印目標(biāo)壓擠，和然后經(jīng)過目標(biāo)來回摩擦，將通過剝離或顯著稀化的打印膜達(dá)到故障要求的棉簽?zāi)Σ林貜?fù)數(shù)目計(jì)數(shù)。
表1

在對(duì)比例1，2和3每個(gè)中，由于在60℃下14天之后的粘度增加已經(jīng)顯著，不進(jìn)行在60℃下30天之后的粘度測(cè)量。
如所示，實(shí)施例1和2的油墨顯示初始分散性、排放特性、分散穩(wěn)定性(粘度改變)的固化劑的良好水平，而對(duì)比例1，2和3的油墨，它不包含無金屬酞菁磺酸、金屬酞菁磺酸或它們的金屬鹽，在60℃下貯存14天之后顯示差的分散穩(wěn)定性，和差的油墨排放特性。另外，實(shí)施例3，它使用pH為3.5的酸性炭黑，和實(shí)施例4，它使用DBP油吸收值為113ml/100g的堿性炭黑，不能再現(xiàn)實(shí)施例1和2的優(yōu)異分散穩(wěn)定性結(jié)果。
工業(yè)實(shí)用性根據(jù)本發(fā)明的紫外線固化型噴墨記錄用黑油墨組合物顯示優(yōu)異的初始分散性，分散穩(wěn)定性，排放特性，和固化性水平，和對(duì)于打印到打印材料的所有樣式上是理想的。
權(quán)利要求
1.紫外線固化型噴墨記錄用油墨組合物，包含炭黑、可光聚合化合物和光聚合引發(fā)劑，包含具有堿性官能團(tuán)的高分子分散劑和酞菁磺酸基化合物。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的紫外線固化型噴墨記錄用油墨組合物，其中該酞菁基磺酸化合物是選自如下的至少一種無金屬酞菁磺酸、中心金屬是Cu、Fe、Ni、Co或Ti的金屬酞菁磺酸、及它們的金屬鹽。
3.根據(jù)權(quán)利要求1的紫外線固化型噴墨記錄用油墨組合物，其中該炭黑已經(jīng)由至少一種選自如下的物質(zhì)表面處理無金屬酞菁磺酸、中心金屬是Cu、Fe、Ni、Co或Ti的金屬酞菁磺酸、及它們的金屬鹽。
4.根據(jù)權(quán)利要求3的紫外線固化型噴墨記錄用油墨組合物，其中該炭黑的BET比表面積是200-300m2/g。
5.根據(jù)權(quán)利要求4的紫外線固化型噴墨記錄用油墨組合物，其中該炭黑的pH至少為7。
6.根據(jù)權(quán)利要求5的紫外線固化型噴墨記錄用油墨組合物，其中該炭黑的DBP油吸收值不大于100ml/100g。
7.根據(jù)權(quán)利要求1的紫外線固化型噴墨記錄用油墨組合物，其中含有溶解該高分子分散劑的該可光聚合化合物。
8.根據(jù)權(quán)利要求1的紫外線固化型噴墨記錄用油墨組合物，其中含有溶解該高分子分散劑的(甲基)丙烯酸酯。
9.根據(jù)權(quán)利要求8的紫外線固化型噴墨記錄用油墨組合物，其中該高分子分散劑溶于其中的該(甲基)丙烯酸酯是丙烯酸2-羥基-3-苯氧基丙基酯。
10.根據(jù)權(quán)利要求7～9任意一項(xiàng)的紫外線固化型噴墨記錄用油墨組合物，實(shí)質(zhì)上不包含非反應(yīng)性稀釋溶劑。
11.根據(jù)權(quán)利要求10的紫外線固化型噴墨記錄用油墨組合物，含有聚氨酯(甲基)丙烯酸酯。
12.根據(jù)權(quán)利要求11的紫外線固化型噴墨記錄用油墨組合物，其中通過使多異氰酸酯和羥基(甲基)丙烯酸酯反應(yīng)獲得該聚氨酯(甲基)丙烯酸酯。
13.生產(chǎn)紫外線固化型噴墨記錄用油墨組合物的方法，包括生產(chǎn)表面處理的炭黑的第一步驟，其中將分散助劑吸附到炭黑表面上，其中至少一種選自如下的物質(zhì)用作該分散助劑無金屬酞菁磺酸、中心金屬是Cu、Fe、Ni、Co或Ti的金屬酞菁磺酸、及它們的金屬鹽，在含水介質(zhì)中將該分散助劑和該炭黑混合在一起，然后干燥獲得的混合物，和第二步驟，在具有堿性官能團(tuán)的高分子分散劑存在下，在可聚合化合物中分散表面處理炭黑。
全文摘要
包含炭黑，可光聚合化合物和光聚合引發(fā)劑的紫外線固化型噴墨記錄用油墨組合物，包括至少一種選自如下的物質(zhì)無金屬酞菁磺酸、中心金屬是Cu、Fe、Ni、Co或Ti的金屬酞菁磺酸、及其金屬鹽，和包含堿性官能團(tuán)的高分子分散劑?？晒饩酆匣衔锟扇芙飧叻肿臃稚?br> 文檔編號(hào)C09D11/10GK1649974SQ03809528
公開日2005年8月3日 申請(qǐng)日期2003年4月25日 優(yōu)先權(quán)日2002年4月30日
發(fā)明者山田豐, 山口尚男, 尾島治 申請(qǐng)人:大日本油墨化學(xué)工業(yè)株式會(huì)社