專利名稱：打印液制備方法及制備的產(chǎn)品的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及制備用于打印機的打印液(marking liquid)的方法，所述打印液包含液體顯影劑和噴墨油墨。
背景技術(shù)：
無壓印刷法可以簡單定義為采用與機械手段不同的電子、電或光方式來產(chǎn)生字符的方法。無壓印刷法中，有一類采用靜電技術(shù)的印刷方法。靜電印刷定義為利用靜電充電的標記顆粒與電場的相互作用來控制標記顆粒在基材上的沉積的方法，包括通稱為電圖法、電子照相或靜電照相印刷，以及靜電噴墨印刷法。
靜電照相是一個術(shù)語，用來描述各種涉及通過吸引帶電顆?；驑擞涱w粒至基材上的帶電點來形成可視圖像的無壓印刷法。形成這樣的帶電點通常稱潛像，這樣的導電點可以瞬時負載在光電導體或純的介電體上，并可以在原位呈現(xiàn)可視或轉(zhuǎn)移到另一個基材在其位置上顯影。此外，這樣的帶電點可以是存在于永久極化材料的那些結(jié)構(gòu)電荷的反射，如在鐵電體或其它駐極體的情況。
靜電照相中，一般稱為調(diào)色劑的成像顆?？梢允歉稍镄突蛞后w型。干粉調(diào)色劑存在許多缺點。例如，干粉調(diào)色劑的性能很容易受到環(huán)境狀況的影響，例如電荷穩(wěn)定性，并因此出現(xiàn)多變的圖像性能。粒度大的干粉調(diào)色劑是不能達到高分辨顯影圖像的一個主要因素。對高速長期運轉(zhuǎn)的印刷，每頁紙的成本是一個首要考慮的因素。特別是將圖像熔固到紙或任何其它所需基材上的成本明顯成為這樣的打印機的運轉(zhuǎn)成本的情況。其它缺陷涉及到上粉問題。調(diào)色劑的粉或細小顆粒容易從顯影劑中逸脫，沉積在打印設(shè)備的內(nèi)外，引起設(shè)備內(nèi)的機械故障和設(shè)備外的環(huán)境問題。當打印設(shè)備高速運轉(zhuǎn)時，這個問題更為嚴重。其它缺點包括打印機日常維護成本以及干粉調(diào)色劑的成本。
已知，靜電潛像可以用分散在絕緣或非極性液體的標記顆粒來顯影。這些分散的材料稱作液體調(diào)色劑或液體顯影劑。液體調(diào)色劑的顯影系統(tǒng)通常能達到很高的圖像分辨，因為調(diào)色劑顆粒確實能夠更小，通常在0.5-3微米范圍，大大小于通常在7-10微米范圍的干調(diào)色劑顆粒。液體調(diào)色劑顯影系統(tǒng)能響應(yīng)圖像電荷的變化來顯示印刷灰色色標圖像密度，并且用少量液體顯影劑能達到高的圖像密度。此外，這種系統(tǒng)的制備成本通常較低并且很穩(wěn)定，而且用于這些系統(tǒng)的液體調(diào)色劑操作穩(wěn)定和化學穩(wěn)定，因此具有較長的儲存期限。
噴墨印刷是一種無壓印刷法，它不涉及潛像；是一種直接印刷的系統(tǒng)。它一般是通過噴嘴來輸送油墨。在稱為連續(xù)印刷的方法時可以從噴嘴連續(xù)地產(chǎn)生液滴，或在稱為要求印刷時滴落的方法時可按照要求從噴嘴產(chǎn)生單獨的液滴。在連續(xù)印刷時，油墨通過噴嘴高速傳送，而噴嘴以基本不變的頻率擾動，產(chǎn)生恒定尺寸的液滴流。通過向液滴施加電荷并使用噴嘴外部的電場，選定的液滴響應(yīng)作用于該電場的信號，在其通路中被偏轉(zhuǎn)到記錄表面，因而根據(jù)控制的信號在記錄表面形成圖案。提出要求印刷時滴落的操作可通過對小噴嘴附近的液體產(chǎn)生局部脈沖來進行，該小噴嘴產(chǎn)生從該噴嘴噴出的液滴。
在任一種噴墨印刷中，著色材料是與粘合劑混合的可溶染料，提供更長久的印刷圖像。可溶染料的缺點是在許多應(yīng)用中印刷的圖像密度不夠高，在暴露于環(huán)境時染料褪色?？扇苋玖系牧硪粋€缺點是印刷圖像的質(zhì)量依賴于記錄表面的性質(zhì)。已知含顏料的油墨能比可溶染料產(chǎn)生更高密度的圖像，并更長久。在噴墨印刷機中也可以使用顏料，但是要產(chǎn)生大密度圖像需要在液體載體中高濃度顏料。高濃度顏料會影響連續(xù)型打印機的液滴劃分(break-up)，導致均勻性差的印刷。按要求滴落的打印機不需要連續(xù)高壓，液滴的產(chǎn)生與噴嘴的局部條件密切相關(guān)，因此，存在的顏料可能堵塞噴嘴或改變噴嘴局部狀況，或堵塞噴嘴使液滴不能正確噴出。
靜電噴墨的特征是，在靜電場作用下從小孔引出液滴。作用于閥(valving)電極和小孔之間的該靜電場將油墨中的自由電荷吸引到其表面，在靜電吸引力超過油墨的表面張力時產(chǎn)生液滴。由于這種方法依賴于自由電荷的吸引，因此要求油墨具有導電性。
在美國專利6,260,954(Lima-Marques)中描述一種新的靜電噴墨印刷技術(shù)。這種方法提供了一種產(chǎn)生含高濃度顆粒物的可變尺寸液滴的手段。這種方法提供的特有的優(yōu)點包括形成幾微米的液滴，同時仍能使用顏料作為著色材料的能力。這是因為液滴的尺寸主要由噴出點的電壓加上充電顆粒的能力來控制。著色材料明顯濃縮在噴出的液滴中。因此，可以產(chǎn)生基于耐光和耐水顏料的高分辨和高密度的圖像。
上述無壓印刷領(lǐng)域的技術(shù)人員可以理解，對有效液體調(diào)色劑或液體顯影劑的操作要求和噴墨油墨特別是靜電噴墨油墨的要求有明顯的差別。但是，為本說明書和本發(fā)明的目的，可以認為用術(shù)語打印液可以同時指液體顯影劑和液體噴墨油墨，在許多情況，如本領(lǐng)域技術(shù)人員所理解的，對液體顯影劑的具體參考也可應(yīng)用于液體噴墨油墨，特別是靜電噴墨油墨。
通常，制備靜電打印液的方法從樹脂或含一種樹脂或樹脂混合物且還可含有著色劑的樹脂系統(tǒng)開始，它們可以研磨，從合適混合設(shè)備擠出，或采用本領(lǐng)域已知的其它方法混合，包括制備母料的裝置例如雙滾筒磨。此外，如本領(lǐng)域公知的，樹脂系統(tǒng)中可加入分散的樹脂、增塑劑或調(diào)墨油。
此外，打印液通常包含電荷定向劑(charge directing agent)，控制調(diào)色劑顆粒的極性以及電荷/質(zhì)量比值。著色劑可以是能溶于樹脂的染料，或是包含不溶于樹脂的著色劑顆粒的顏料。樹脂系統(tǒng)和著色劑然后在樹脂和著色劑都不溶解的載體液體中碾磨，產(chǎn)生分散有很細的標記顆粒的打印液。
液體顯影劑通常以低粘度液體和低濃度固體即低濃度標記顆粒使用。這些傳統(tǒng)的調(diào)色劑和相關(guān)處理系統(tǒng)可稱為低粘度調(diào)色劑或LVT系統(tǒng)。通常，LVT系統(tǒng)使用低粘度(通常1-3mPa·s)和低固體量(通常0.5-2重量％)的調(diào)色劑。在低粘度調(diào)色劑系統(tǒng)很難保持標記顆粒均勻分散。標記顆粒在載體液體中具有漂移和沉降的傾向。此外，調(diào)色劑中低固體量增加了對給定潛像進行顯影所需的調(diào)色劑量。為了給要求的圖像密度提供充分的標記顆粒，必須有更多的調(diào)色劑轉(zhuǎn)移到光電導體。
為了解決與LVT系統(tǒng)相關(guān)的這些問題和其它已知的問題，已經(jīng)公開高濃度液體調(diào)色劑的顯影系統(tǒng)，該系統(tǒng)的調(diào)色劑濃度最高達60重量％，粘度最高達10,000mPa·s，以及使用高濃度和高粘度液體調(diào)色劑的薄膜，通常1-40微米。這種用這些粘性、高濃度液體調(diào)色劑系統(tǒng)對靜電潛像進行顯影的系統(tǒng)稱作高粘度調(diào)色劑或HVT系統(tǒng)。在共同轉(zhuǎn)讓的美國專利6,287,741(Marko)中揭示了這種液體調(diào)色劑的例子，該專利內(nèi)容全文結(jié)合作為參考。在共同轉(zhuǎn)讓的美國專利6,137,976(Itaya等)和6,167,225(Sasaki等)中揭示了高粘度高濃度液體的顯影方法和設(shè)備，這些專利的內(nèi)容全文結(jié)合作為參考。
已發(fā)現(xiàn)，至今生產(chǎn)的許多這類打印液具有在施加剪切時為非牛頓流體的流變性，因此并不具有對其最終用途的所有條件都適合的理想流體特性。還發(fā)現(xiàn)這樣制備的打印液的標記顆粒的粒度分布是可變的?？赡苡龅降钠渌鼏栴}包括分散穩(wěn)定性差，變化的電特性以及通?？勺兊挠∷⑿阅?。
本發(fā)明的目的是提供一種用來制備這些打印液的方法，克服了另一種油墨或調(diào)色劑制備方法所遇到的問題，或提供一種后制備方法，來改進現(xiàn)有打印液的性能，并提供這些方法制備的打印液。
發(fā)明簡述本發(fā)明一個方面涉及制備液體靜電印刷調(diào)色劑或液體噴墨油墨的方法，該方法包括以下步驟a)制備含樹脂或樹脂與任選著色劑的樹脂系統(tǒng)，并粗磨該樹脂系統(tǒng)，b)碾磨該粗磨的樹脂系統(tǒng)與載體液體，制得液體標記顆?；旌衔?，c)加熱該標記顆粒混合物至約為或高于該標記顆?；旌衔镏袠渲牡谝卉浕c的溫度，d)保持加熱后標記顆?；旌衔锏臏囟纫贿x定的時間，e)冷卻該標記顆?；旌衔镏潦覝?，f)高剪切地混合該標記顆?；旌衔铩?br> 較好地，標記顆?；旌衔锛訜岬郊s為或高于樹脂系統(tǒng)的第一軟化點但低于該樹脂系統(tǒng)第二軟化點的溫度。
選定的時間可以從幾分鐘到幾天，依據(jù)進行加熱的類型，通過對流如在烘箱中、傳導或輻射如微波輻照來提供熱量和加熱的方法。
樹脂系統(tǒng)可包含0-60％著色劑、0-20％增塑劑和余量的樹脂。
碾磨樹脂系統(tǒng)和任選著色劑顆粒的步驟可包括用選自電荷控制劑和分散劑中的一種或兩種的添加劑進行碾磨。
本發(fā)明另一方面涉及制備液體靜電印刷調(diào)色劑或液體噴墨油墨的方法，該方法包括以下步驟a)加熱包含載體液體和不溶于該載體液體的樹脂系統(tǒng)的標記顆?；旌衔?，至約為標記顆?；旌衔镏袠渲到y(tǒng)的第一軟化點溫度，b)保持加熱后標記顆?；旌衔锏臏囟纫贿x定的時間，c)冷卻該標記顆?；旌衔镏潦覝?，d)高剪切地混合該標記顆粒混合物。
本發(fā)明還涉及采用上述方法制備的液體靜電印刷調(diào)色劑或液體噴墨油墨。
這種液體靜電印刷調(diào)色劑可包含1-60重量％標記顆粒、0-5％電荷控制劑、0-20％分散劑和余量的載體液體。
本發(fā)明又一方面涉及制備液體靜電印刷調(diào)色劑或液體噴墨油墨的方法，該方法包括以下步驟加熱樹脂和著色劑混合物顆粒在載體液體中的標記顆?；旌衔?，至約為該樹脂的第一軟化點與低于樹脂的第二軟化點之間的溫度，保持加熱后標記顆粒混合物的溫度一選定的時間，冷卻該標記顆粒混合物至室溫，并高剪切地混合該標記顆?；旌衔?。
本發(fā)明另一方面涉及改進液體靜電印刷調(diào)色劑或液體噴墨油墨的流變性的方法，該方法包括以下步驟加熱樹脂和著色劑混合物顆粒在載體液體中的標記顆?；旌衔?，至約為樹脂的第一軟化點與低于樹脂的第二軟化點之間的溫度，保持加熱后標記顆?；旌衔锏臏囟纫贿x定的時間，冷卻該標記顆?；旌衔镏潦覝?，并高剪切地混合該標記顆?；旌衔铩?br> 本發(fā)明又一方面涉及改進液體靜電印刷調(diào)色劑的物理性質(zhì)和電性質(zhì)的方法，所述調(diào)色劑包含在載體液體中的樹脂和著色劑顆粒，該方法包括以下步驟加熱調(diào)色劑至約為樹脂的第一軟化點與低于樹脂的第二軟化點之間的溫度，保持調(diào)色劑的溫度一選定的時間，冷卻該調(diào)色劑至室溫，并以高剪切混合該調(diào)色劑。
第一軟化點定義為樹脂的大分子結(jié)構(gòu)開始馳豫時的溫度。第二軟化點定義為樹脂由于接近其熔化轉(zhuǎn)變而開始流動時的溫度。第一和第二軟化點可以用熱機械分析儀(Thermal Mechanical Analyser)(TMA)進行測定。由TMA測得的第一和第二軟化點?？梢苑謩e和Tg(玻璃化轉(zhuǎn)變)以及Tm(熔點)比較。
附圖簡述由下面參照附圖的詳細說明，本發(fā)明的上述和其它目標、特征和優(yōu)點將是顯而易見的，附圖中

圖1是說明實施例1中沒有處理的流變性的圖；圖2是說明實施例1中對流處理后的流變性的圖；圖3是說明實施例1中微波處理后的流變性的圖；圖4是說明實施例2中沒有處理的流變性的圖；圖5是說明實施例2中對流處理后的流變性的圖；圖6是說明實施例2中微波處理后的流變性的圖；圖7是說明實施例3中沒有處理的流變性的圖；圖8是說明實施例3中對流處理后的流變性的圖；圖9是說明實施例3中微波處理后的流變性的圖10是說明實施例4中沒有處理的流變性的圖；圖11是說明實施例4中對流處理后的流變性的圖；圖12是說明實施例4中微波處理后的流變性的圖；圖13是說明實施例5中沒有處理的流變性的圖；圖14是說明實施例5中對流處理后的流變性的圖；圖15是說明實施例5中微波處理后的流變性的圖。
本發(fā)明優(yōu)選實施方式的詳細說明本說明書中，對于采用本發(fā)明來制備用于靜電印刷應(yīng)用的液體調(diào)色劑包括所謂高粘度高濃度液體調(diào)色劑，具體描述本發(fā)明。本領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)理解本文所述的方法也可應(yīng)用于制備和處理噴墨油墨，包括適用于靜電型噴墨打印機的油墨。
通常，用于靜電照相的液體顯影劑或調(diào)色劑可采用將無機或有機著色劑分散在載體液體中來制備。液體顯影劑應(yīng)是穩(wěn)定的，不僅在懸浮液穩(wěn)定性方面，而且在電荷方面都應(yīng)是穩(wěn)定的。因此在顯影劑中又可以加入許多另外的組分，來獲得能重現(xiàn)的高質(zhì)量圖像的液體顯影劑。
已經(jīng)認識到這種顯影劑中載體液體的一些性質(zhì)是常規(guī)靜電印刷液體顯影方法有效運行所必須需要的。這些強制性需求包括低導電率，但是其它要求也變得明確，如對低毒性需要，提高火焰安全性，低溶劑能力(low solvent power)，低氣味等。由于這些原因，Exxon Mobil制造的異鏈烷烴如Isopar系列，Shell Chemical制造的Shellsols系列和Chevron Phillips Chemical Company制造的Soltrols系列成為對液體調(diào)色劑載體的工業(yè)標準。
可以使用其他的載體液體，這些載體液體還包括直鏈結(jié)構(gòu)的有機硅液體、環(huán)狀結(jié)構(gòu)的有機硅液體、支鏈結(jié)構(gòu)的有機硅液體，或它們的組合。
載體液體還可以包括礦物油或白油。
載體液體還可以包括植物油。植物油的代表例包括豆油、棉籽油、紅花油、向日葵油、蓖麻油、亞麻子油和橄欖油。
載體液體還可以包括合成油。合成油的代表例包括通過高級脂肪酸和醇之間的反應(yīng)獲得的脂肪酸酯，通過高級脂肪酸和乙二醇或甘油之間的反應(yīng)獲得是脂肪酸酯。載體液體還可以包括聚丁烯，通過異丁烯聚合制成的合成烴聚合物。聚丁烯的另一種名稱是聚異丁烯。
本領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)能理解，在本發(fā)明中可以使用上述載體液體的混合物或其他合適的載體液體。
可以根據(jù)特定的最終用途選擇不溶于該載體液體的著色劑。標記顆粒的例子包括無機顏料，如氧化鐵、二氧化硅、氧化鋁、二氧化鈦、氧化磁鐵，或有機顏料，如炭黑、酞菁藍、堿性藍、酞菁綠、二芳基黃、芳酰胺黃(arylamide yellow)、偶氮和重氮黃、偶氮紅、紅寶石調(diào)色劑、喹吖啶紅、堿性染料配合物、色沉紅或熒光顏料和染料，如堿性染料和醇溶性染料，或它們是組合。如本領(lǐng)域技術(shù)人員理解的，其他材料也可用作著色劑。
如上所述，液體顯影劑或調(diào)色劑還可以包含有機或無機的不溶標記顆粒，這樣的一種標記顆粒的存在量在1-60重量％范圍。
構(gòu)成樹脂系統(tǒng)的樹脂或樹脂組合可選自一種或多種乙基纖維素，油改性的醇酸樹脂，丙烯酸或甲基丙烯酸樹脂，聚苯乙烯，有機硅-丙烯酸共聚物，有機硅樹脂，有機硅-(甲基)丙烯酸共聚物，嵌段共聚物或接枝共聚物，聚烯烴共聚物，聚(氯乙烯)樹脂，氯化聚丙烯，聚酰胺樹脂，香豆酮茚樹脂，松香改性的樹脂，烷基苯酚改性的二甲苯樹脂，合成聚酯；聚丙烯或改性聚丙烯；烷基化聚乙烯基吡咯烷酮；天然蠟如褐煤蠟，小燭樹蠟，甘蔗蠟，蜂蠟，天然樹脂如酯膠和硬化松香；天然樹脂改性的固化樹脂如天然樹脂改性的馬來酸樹脂，天然樹脂改性的季戊四醇樹脂，天然樹脂改性的聚酯樹脂，天然樹脂改性的季戊四醇樹脂，苯乙烯丙烯酸酯和環(huán)氧樹脂。
還可以加入其他組分如增塑劑，其例子有磺酰胺、己二酸酯、癸二酸酯和鄰苯二甲酸酯。
另外為了影響或增強這些分散顆粒上的靜電荷，可包含稱作電荷定向劑或電荷控制劑的添加劑。這種物質(zhì)可以是金屬皂類，脂肪酸，卵磷脂，有機磷化合物，琥珀酰亞胺和磺基琥珀酸酯。
使用時，電荷控制劑的存在量為調(diào)色劑的0.01-5重量％。
液體顯影劑或調(diào)色劑還可以包含一種分散劑，該分散劑可選自Avecia制造的Solsperse系列聚合物超分散劑，包括13940；Wacker Chemicals制造的氨基-有機硅，包括Finishs WR1101；Rohm and Haas制造的聚合油添加劑，包括Plexol；Dupont制造的聚合石油添加劑，包括FOA-2；Elementis DCP Inc制造的多功能顏料分散劑，包括Disperse Ayd 1。
可采用制備液體組合物常用的方法，如瓷制球磨，磨碎機，bead milling等，將分散劑加入液體組合物中。還可以在加入標記顆粒之前以及磨碎步驟之前采用預混合技術(shù)將分散劑加入到液體顯影劑制劑中。
使用時，分散劑的量為調(diào)色劑的0.1-20重量％。
合適的液體調(diào)色劑制劑的例子包括在以下共同轉(zhuǎn)讓的專利中揭示的那些，授予Lawson等的美國專利5,591,557，5,612,162，授予Lawson的美國專利6,174,640和授予Marko的美國專利6,287,741，其內(nèi)容全文參考結(jié)合于此。
申請人驚奇地發(fā)現(xiàn)，按照在上面描述的方法制備的液體調(diào)色劑如果按照下面方式對其進行后處理，可提高該液體調(diào)色劑各方面的性能，即加熱液體調(diào)色劑至約等于或高于液體標記顆?；旌衔镏袠渲谝卉浕c的溫度，保持加熱后標記顆?；旌衔锏臏囟冗x定的時間，冷卻該樹脂至室溫，并高剪切地混合該液體調(diào)色劑。
申請人還發(fā)現(xiàn)，通過將液體調(diào)色劑樹脂系統(tǒng)配入分散劑和載體液體，可進一步提高液體調(diào)色劑的性能。針對樹脂系統(tǒng)的熱性能來優(yōu)化加熱過程，因此能達到更有效的后處理結(jié)果。
加熱時間可選擇在幾分鐘至數(shù)天，取決于進行加熱的類型和施加熱量的方式?？赏ㄟ^對流如在爐中，傳導或電磁輻照如微波輻照進行加熱。由于不同的加熱系統(tǒng)具有不同的能量，選擇的方法將決定達到要求的結(jié)果所需要的條件。然而，在某些情況，如在對流爐中，已發(fā)現(xiàn)重要的是將液體調(diào)色劑均勻加熱至所需溫度，以及在加熱階段沒有攪拌或只有很小的攪拌。加熱溫度取決于用于液體調(diào)色劑制劑的樹脂系統(tǒng)。申請人發(fā)現(xiàn)加熱溫度應(yīng)約等于樹脂的第一軟化點或比該軟化點略高。
用市售的該剪切混合器就能達到高剪切混合。申請人已經(jīng)發(fā)現(xiàn)所需的混合程度取決于制劑的固體含量，即，液體顯影劑的固含量越高，要求輸入的能量也越高。
雖然并未能完全理解這種制備方法提高液體調(diào)色劑的所需特性的確切過程，但作以下說明，但申請人不希望受此說明的束縛。
相信在加熱階段，當樹脂被加熱至約等于或稍高于其第一軟化點時，樹脂顆粒的結(jié)構(gòu)隨因樹脂開始轉(zhuǎn)變到其玻璃態(tài)而釋放內(nèi)應(yīng)力時開始馳豫，產(chǎn)生表面張力作用，使調(diào)色劑顆粒的形態(tài)呈現(xiàn)較平滑形狀。
在處理之前液體調(diào)色劑中合適分散劑的作用對這點有用，因為分散劑的作用能確保各樹脂和著色劑顆粒相互分開，不聚集或不粘結(jié)在一起。
分散劑通過其對調(diào)色劑顆粒的強親和力，在顆粒周圍形成一保護層而達到顆粒不聚集，因此通過空間障礙在相鄰的樹脂和著色劑顆粒之間形成足夠的屏障，并使顆粒表面馳豫和流動而成為較平滑的。
已經(jīng)注意到加熱和冷卻階段之后，經(jīng)常形成弱凝膠結(jié)構(gòu)，認為可能是因為殘留在一個顆粒表面的分散劑物質(zhì)與另一個顆粒上殘留的分散劑的弱吸附力或相互作用。在該過程的高剪切混合階段的中等剪切力能容易地破壞這種相互作用。
還注意到采用本發(fā)明方法制備的液體調(diào)色劑顯示更接近牛頓流體的性能，具有很小的屈服粘度(yield viscosity)或沒有屈服粘度，由圖2-3、圖5-6、圖8-9、圖11-12和圖14-15可知；甚至是高至60重量％，但優(yōu)選在10-40重量％的高固含量制劑。還明顯降低高剪切調(diào)色劑的粘度。這意味著當調(diào)色劑例如用于打印設(shè)備時，調(diào)色劑的特性粘度與輥速度等關(guān)系不大，因此在使用中具有更均勻和可預測的作用。
調(diào)色劑顆粒表面的平滑導致表面積減小而改善了流動性能，該流動性能與測得的隨剪切變化的粘度變化相關(guān)。
申請人還發(fā)現(xiàn)提高了調(diào)色劑的穩(wěn)定性。依據(jù)所使用的分散劑和樹脂系統(tǒng)的類型，可在加熱階段增強分散劑和顆粒的相互作用和/或特定分散劑物質(zhì)的官能團與特定樹脂系統(tǒng)的環(huán)氧基團的反應(yīng)，使分散劑牢固結(jié)合在調(diào)色劑顆粒的表面，從而提高調(diào)色劑分散穩(wěn)定性。減小了調(diào)色劑顆粒的表面積也可以提高穩(wěn)定性，而明顯增加調(diào)色劑顆粒的單位表面積上可獲得的分散劑比例。
申請人還注意到提高了調(diào)色劑的電性質(zhì)。由于調(diào)色劑顆粒表面的平滑化，達到降低高剪切粘度并且獲得牛頓類流體性能，調(diào)色劑顆粒的電荷與質(zhì)量比值也由于帶電的和分散的物質(zhì)在調(diào)色劑表面的較強吸附以及提高了的調(diào)色劑的遷移率而明顯提高，提高液體顯影劑的電性質(zhì)。
可以用液體調(diào)色劑檢測池(characterization cell)測定液體顯影劑的電特性，在授予Ozerov并共同轉(zhuǎn)讓的美國專利6,613,209中詳細說明了這種檢測池的裝置，該專利的內(nèi)容全文參考結(jié)合于此。
按照本發(fā)明制備的液體調(diào)色劑還顯示提高了印刷性能。本發(fā)明制備的液體調(diào)色劑還顯示明顯提高了光密度，降低的背景著色，較高的圖像分辨率和改進的調(diào)色劑管理和處理特性。
這些調(diào)色劑的處理和管理特性包括更高的調(diào)色劑循環(huán)和補充能力以及調(diào)色劑在打印機中的總體流動。
這些概述了本發(fā)明，但有助于理解本發(fā)明。下面參見顯示本發(fā)明實施方式的非限制性實施例。
實施例實施例1制備以下組成的擠出物1Epikote 100161.5gAntaron V22018.5gIrgalite Blue LGLD 20g使用例如熱熔體擠出機，將上面的組分混合在一起，形成擠出物1，并進行冷卻。然后，將擠出物1粉碎出粗粉，以備本實施例之用。
Epikote 1001是一種環(huán)氧樹脂(Shell Chemicals，Australia制備)，Australia.Irgalite Blue LGLD是一種CI Pigment Blue 15:3(Ciba-Geigy，Basel Switzerland制備)。Antaron V220是一種烷基化聚乙烯基吡咯烷酮(GAF/ISP Chemicals，NewJersey U.S.A制備)。
然后，用擠出物1制備下面組成的打印液擠出物1125gFinish WR1101 5gDC 200 Fluid 10cSt 370gFinish WR1101是一種有氨基-烷基官能團的二甲基聚硅氧烷(WackerChemicals，Munich Germany制備)。DC 200 10cSt Fluid是一種有機硅流體(DowCorning，U.S.A)制備。
實施例2制備以下組成的擠出物2Epikote 1004 73gJayflex UDP 7gIrgalite Blue LGLD20g使用例如熱熔體擠出機，將上面的組分混合在一起，形成擠出物2，并進行冷卻。然后，將擠出物2粉碎出粗粉，以備本實施例之用。
Epikote 1004是一種環(huán)氧樹脂(Shell Chemicals，Australia制備)，A Jayflex UDP是一種鄰苯二甲酸酯增塑劑(十一烷基十二烷基鄰苯二甲酸酯)(Exxon Mobil制備)。
然后，用擠出物2制備下面組成的打印液擠出物2125gFinish WR1101 5gDC 200 Fluid50cSt 370gDC 200 50cSt Fluid是一種有機硅流體(Dow Corning，U.S.A制備)。
實施例3制備下面組成的打印液Solsperse 13940 10gMarcol 82 INH 365gEpikote 1004100gIrgalite Blue LGLD 25gSolsperse 13940是一種分散劑(Avecia制備)。Marcol 82 INH是一種白油(ExxonMobil制備)。
實施例4制備以下組成的擠出物3Monarch Fluffy 435 25gJayflex UDP6gEpikote 1004 69g使用例如熱熔體擠出機，將上面的組分混合在一起，形成擠出物3，并進行冷卻。然后，將擠出物3粉碎出粗粉，以備本實施例之用。
Monarch Fluffy 435是一種炭黑，Pigment Black 7(Cabot Corporation制備)。
用擠出物3制備下面組成的噴墨油墨擠出物3100g
Solsperse 13940 20g6％辛酸鋯 25gIsopar G355g6％辛酸鋯是辛酸鋯溶于石油溶劑的溶液(Exxon Mobil制備)。Isopar G是一種異石蠟溶劑(Exxon Mobil制備)。此實施例4按照本發(fā)明處理為濃縮液。對成像試驗，在打印設(shè)備中進行試驗之前，將處理得到的濃縮液用Isopar G以1∶5比例進行稀釋。
實施例5美國專利申請2003/0104304A1(Nicholls)，其內(nèi)容完全參考結(jié)合于此，該申請揭示現(xiàn)有技術(shù)的液體顯影劑，其液體載體包含或包括聚丁烯。該專利申請的實施例2按照此申請揭示的方法制備，并采用本發(fā)明的方法對其進行處理。
上面實施例制備的打印液是按照下面方式制備，將組分加入一個陶瓷球罐中，該球罐中有陶瓷球形研磨介質(zhì)，研磨4天，制備樹脂狀調(diào)色劑或油墨，或按照相關(guān)現(xiàn)有技術(shù)所述方法制備。
應(yīng)理解，在實施例1-4中的原料量可依據(jù)要求的液體顯影劑或油墨的特性或靜電打印機的操作方式進行變化。
各實施例的樹脂系統(tǒng)的熱性質(zhì)如下
采用Seiko Thermal Mechanical Analyser(TMA)，Type TMA 120C進行測定獲得上面結(jié)果。
然后，將打印液實施例分成3個批料。每個實施例的兩個批料再按照本發(fā)明進行如下處理將制得的打印液的第一批料放入合適的容器，在爐中進行加熱。打印液在爐中設(shè)定溫度下加熱，沒有任何形式攪拌下在該溫度保持48小時。
加熱打印液至約等于或高于標記顆?；旌衔锏臉渲到y(tǒng)的第一軟化點，使樹脂顆粒的結(jié)構(gòu)隨內(nèi)應(yīng)力被釋放而開始馳豫，并產(chǎn)生表面張力作用，使標記顆粒形態(tài)呈現(xiàn)平滑形狀。加熱48小時后，從爐中取出打印液，并使其冷卻至室溫。打印液溫度達到或接近室溫時，高剪切混合該打印液。用IKA-Werk Type SD40 SuperDispax進行高剪切混合，用IKA-Werk DS1控制器進行控制，這兩種設(shè)備都是由Jankel & Kunkel GmbH制造。調(diào)色劑通過一次上面的混合器進行高剪切混合，該混合器的轉(zhuǎn)盤速度設(shè)定為50，轉(zhuǎn)子-定子間隙轉(zhuǎn)盤設(shè)定為1。
采用輻照作為后處理的加熱手段對各實施例的第二批料進行處理，并通過微波加熱批料進行制備。使用可變功率的在2450MHz的微波發(fā)生器來加熱批料。Pyrex玻璃圓筒中1分鐘加熱100g打印液組成的批料至要求的溫度，然后保持該溫度10分鐘。下表列出加熱并保持批料溫度所用微波功率設(shè)定值。
然后，使批料冷卻至室溫，再用前面所述的高剪切進行混合。
對微波熱處理的批料的打印液顆粒的物理性質(zhì)，即粒度、流變性、遷移率和形態(tài)與爐加熱處理的批料類似，只是粒度減小，流變性更似牛頓，遷移率提高，顆粒形態(tài)更平滑。
通過印刷出樣品來測試批料在進行本發(fā)明處理之前和之后的各種物理性質(zhì)印刷質(zhì)量。應(yīng)力與剪切速率以及粘度與剪切速率的流變數(shù)據(jù)表示于圖1-15中。
物理性質(zhì)粒度測定的特性是D[4，3]，它表明等價球形體積的直徑平均值以及該值偏向于與較大顆粒，因為體積是顆粒半徑的三次方的函數(shù)，和D[v，0.5]，它表明分布的體積50％的值。如果體積分布是偏態(tài)，該值不同于D[4，3]。
結(jié)果如下
這些結(jié)果顯示粒度明顯下降并且有窄的粒度分布。
用Malvern Mastersizer測定粒度分布。
粘度用HAAKE RheoStress RS100測定粘度。在20℃獲取所有測定值。圖1所示為處理前的實施例1，圖2所示是對流處理之后的實施例1，圖3所示是微波處理之后的實施例1。
圖1示出在處理之前，調(diào)色劑是非牛頓流體并顯示剪切變稀，具有92.1mPa·s的高剪切粘度。圖2示出對流處理之后的同一調(diào)色劑。顯示非牛頓流體性能或屈服粘度的明顯降低，具有53.2mPa·s的高剪切粘度。圖3示出同一調(diào)色劑在微波處理之后也顯示非牛頓流體性能或屈服粘度的明顯降低，具有50.7mPa·s的高剪切粘度。
圖4所示為處理前的實施例2，圖5所示為對流處理之后的實施例2，圖6所示是微波處理之后的實施例2。
圖4示出在對流處理之前，調(diào)色劑是非牛頓流體并顯示剪切變稀，具有200mPa·s的高剪切粘度。圖5示出同一調(diào)色劑在對流處理之后顯示非牛頓流體性能或屈服粘度的明顯降低，具有137mPa·s的高剪切粘度。圖6示出同一調(diào)色劑在微波處理之后也顯示非牛頓流體性能或屈服粘度的明顯降低，具有125mPa·s的高剪切粘度。
圖7所示為處理前的實施例3，圖8所示為對流處理之后的實施例3，圖9所示是微波處理之后的實施例3。
圖7示出在對流處理之前，調(diào)色劑是非牛頓流體并顯示剪切變稀，具有68.4mPa·s的高剪切粘度。圖8示出同一調(diào)色劑在對流處理之后顯示非牛頓流體性能或屈服粘度的明顯降低，具有64.4mPa·s的高剪切粘度。圖9示出同一調(diào)色劑在微波處理之后也顯示非牛頓流體性能或屈服粘度的明顯降低，具有64.7mPa·s的高剪切粘度。
圖10所示為處理前的實施例4，圖11所示為對流處理之后的實施例4，圖12所示是微波處理之后的實施例4。
圖10示出在對流處理之前，調(diào)色劑是非牛頓流體并顯示剪切變稀，具有5.84mPa·s的高剪切粘度。圖11示出同一調(diào)色劑在對流處理之后顯示非牛頓流體性能或屈服粘度的明顯降低，具有3.42mPa·s的高剪切粘度。圖12示出同一調(diào)色劑在微波處理之后也顯示非牛頓流體性能或屈服粘度的明顯降低，具有3.67mPa·s的高剪切粘度。
圖13所示為處理前的實施例5，圖14所示為對流處理之后的實施例5，圖15所示是微波處理之后的實施例5。
圖13示出在對流處理之前，調(diào)色劑是非牛頓流體并顯示剪切變稀，具有415mPa·s的高剪切粘度。圖14示出同一調(diào)色劑在對流處理之后顯示非牛頓流體性能或屈服粘度的明顯降低，具有275mPa·s的高剪切粘度。圖15示出同一調(diào)色劑在微波處理之后也顯示非牛頓流體性能或屈服粘度的明顯降低，具有304mPa·s的高剪切粘度。
分散穩(wěn)定性通過評價特定時間后的聚集和沉降，測定所有實施例在處理之前和之后的分散穩(wěn)定性。將樣品放在一個體積梯度的燒瓶中，通過分析特定時間后的沉降百分數(shù)，來評價沉降；彎液面中減少的量表示與初始彎液面體積相比分離的(沉降的)固體。將樣品放在一個燒杯中經(jīng)過特定時間后評價聚集，然后通過輕輕攪拌樣品再進行評價。由樣品對攪拌的阻力來測定聚集水平。
發(fā)現(xiàn)儲存6個月后，由以下結(jié)果可知，經(jīng)過處理的樣品的分散穩(wěn)定性大大提同
電特性眾所周知，液體調(diào)色劑和靜電噴墨油墨的電性質(zhì)對印刷的圖像質(zhì)量有著明顯的影響；已知常規(guī)打印液的最重要的特性是電導率，電泳遷移率和θ-電勢。在處理之前和之后實施例的這些測定值以及其它電特性表明提高了顯示改善調(diào)色劑在各成像系統(tǒng)性能的各種特性。采用美國專利6,613,209(Ozerov)中揭示的調(diào)色劑檢測池測定打印液的電特性。
結(jié)果如下
印刷測試采用美國專利6,167,225(Sasaki等)中概述類型的靜電打印機測試樣品的圖像光密度和背景著色。對實施例4的印刷樣品，使用美國專利6,260,954(Lima-Marques概述類型的噴墨打印機測試光密度和背景著色。用Gretag D186顯像密度計(Gretag，Switzerland制造)取得圖像密度和背景著色測定值。
結(jié)果列于下面表中。
由上面的結(jié)果可知，經(jīng)過處理，使印刷樣品的圖像區(qū)域的光密度明顯提高，以及減少非圖像區(qū)域的著色或背景散射(scatter)或沒有這些現(xiàn)象。
在此已經(jīng)描述一種制備明顯提高成像性能，包括物理性質(zhì)和電性質(zhì)的打印液的新穎方法。本發(fā)明還描述了一種應(yīng)用本發(fā)明的方法，采用這種方法可以明顯提高有相容樹脂系統(tǒng)的現(xiàn)有技術(shù)的靜電打印液的成像性能，包括物理性質(zhì)和靜電性質(zhì)。
應(yīng)理解，在不偏離本發(fā)明范圍下可以對上述任一個實施方式進行變動，本領(lǐng)域技術(shù)人員在不偏離權(quán)利要求書限定的本發(fā)明范圍之內(nèi)可以進行各種變動。
權(quán)利要求
1.一種制備液體靜電印刷調(diào)色劑或液體噴墨油墨的方法，該方法包括以下步驟a)制備含樹脂或樹脂與任選著色劑的樹脂系統(tǒng)，并粗磨該樹脂系統(tǒng)，b)碾磨該粗磨的樹脂系統(tǒng)與載體液體，制得液體標記顆?；旌衔?，c)加熱該標記顆粒混合物至約為或高于該標記顆?；旌衔镏袠渲到y(tǒng)的第一軟化點的溫度，d)保持加熱后標記顆?；旌衔锏臏囟纫贿x定的時間，e)冷卻該標記顆?；旌衔镏潦覝?，f)高剪切地混合該標記顆?；旌衔?。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，加熱標記顆?；旌衔锏郊s高于樹脂系統(tǒng)的第一軟化點但低于樹脂系統(tǒng)的第二軟化點的溫度。
3.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述選定的時間為幾分鐘至幾天，取決于進行加熱的類型和施加熱量的方法。
4.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，通過對流如在爐中、傳導或輻照如微波輻照進行所述的加熱。
5.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，樹脂系統(tǒng)任選地包含增塑劑。
6.如權(quán)利要求5所述的方法，其特征在于，所述增塑劑選自磺酰胺、己二酸酯、癸二酸酯和鄰苯二甲酸酯。
7.如權(quán)利要求5所述的方法，其特征在于，樹脂系統(tǒng)包含0-60％著色劑，0-20％著色劑，余量的樹脂。
8.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，碾磨樹脂系統(tǒng)的步驟包括與選自電荷控制劑和分散劑中一種或這兩種的添加劑進行碾磨。
9.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述樹脂選自以下的一種或多種乙基纖維素，油改性的醇酸樹脂，丙烯酸酯樹脂，甲基丙烯酸酯樹脂，聚苯乙烯，有機硅-丙烯酸共聚物，有機硅樹脂，有機硅-(甲基)丙烯酸共聚物、嵌段共聚物或接枝共聚物，聚烯烴共聚物，聚(氯乙烯)樹脂，氯化聚丙烯，聚酰胺樹脂，香豆酮茚樹脂，松香改性的樹脂，烷基苯酚改性的二甲苯樹脂，合成聚酯；聚丙烯或改性聚丙烯；烷基化聚乙烯基吡咯烷酮；天然蠟，褐煤蠟，小燭樹蠟，甘蔗蠟，蜂蠟，天然樹脂，酯膠和硬化松香；天然樹脂改性的固化樹脂，天然樹脂改性的馬來酸樹脂，天然樹脂改性的酚樹脂，天然樹脂改性的聚酯樹脂，天然樹脂改性的季戊四醇樹脂和環(huán)氧樹脂。
10.如權(quán)利要1所述的方法，其特征在于，所述著色劑選自以下的一種或多種無機顏料炭黑，二氧化硅，氧化鋁，二氧化鈦，氧化磁鐵，或選自以下的一種或多種有機顏料酞菁藍、堿性藍、酞菁綠、二芳基黃、芳酰胺黃、偶氮和重氮黃、偶氮紅、紅寶石調(diào)色劑、喹吖啶紅、堿性染料配合物、色沉紅或熒光顏料和選自堿性染料和醇溶性染料的染料，或它們的組合。
11.如權(quán)利要求7所述的方法，其特征在于，所述著色劑的量為調(diào)色劑或油墨的約1-60重量％。
12.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述載體液體選自以下異鏈烷烴、直鏈結(jié)構(gòu)的有機硅液體、環(huán)狀結(jié)構(gòu)的有機硅液體、支鏈結(jié)構(gòu)的有機硅液體、植物油、合成油或聚丁烯，或它們的混合物。
13.如權(quán)利要求8所述的方法，其特征在于，所述電荷控制劑選自金屬皂類，脂肪酸，卵磷脂，有機磷化合物，琥珀酰亞胺和磺基琥珀酸酯。
14.如權(quán)利要求8所述的方法，其特征在于，所述電荷控制劑的用量為調(diào)色劑或油墨的0.01-5重量％。
15.如權(quán)利要求8所述的方法，其特征在于，所述分散劑選自聚合物超分散劑，氨基-有機硅，聚合石油添加劑，聚合油添加劑和多功能顏料分散劑。
16.如權(quán)利要求8所述的方法，其特征在于，所述分散劑的用量為調(diào)色劑的約0.1-20重量％。
17.一種制備液體靜電印刷調(diào)色劑或液體噴墨油墨的方法，該方法包括以下步驟a)加熱包含載體液體和不溶于該載體液體的樹脂的標記顆?；旌衔铮翗擞涱w?；旌衔镏袠渲牡谝卉浕c溫度或約為該溫度，b)保持加熱后標記顆?；旌衔锏臏囟纫贿x定的時間，c)冷卻該標記顆粒混合物至室溫，d)高剪切地混合該標記顆粒混合物。
18.如權(quán)利要求17所述的方法，其特征在于，加熱標記顆?；旌衔锏郊s高于樹脂的第一軟化點但低于樹脂的第二軟化點的溫度。
19.如權(quán)利要求17所述的方法，其特征在于，所述選定的時間為幾分鐘至幾天，取決于進行加熱的類型和施加熱量的方法。
20.如權(quán)利要求16所述的方法，其特征在于，通過對流如在爐中、傳導或輻照如微波輻照進行所述的加熱。
21.一種液體靜電印刷調(diào)色劑或液體噴墨油墨，采用權(quán)利要求1-10中任一項所述的方法制備。
22.如權(quán)利要求21所述的液體靜電印刷調(diào)色劑或液體噴墨油墨，其特征在于，調(diào)色劑或油墨包含1-60重量％標記顆?；旌衔?，0-5重量％電荷控制劑，0-20重量％分散劑，余量的載體液體。
23.一種制備液體靜電印刷調(diào)色劑或液體噴墨油墨的方法，該方法包括以下步驟加熱樹脂和著色劑的混合物顆粒在載體液體中的標記顆?；旌衔铮良s為該樹脂的第一軟化點與低于樹脂的第二軟化點之間的溫度，保持加熱后標記顆粒混合物的溫度一選定的時間，冷卻該標記顆粒混合物至室溫，和高剪切地混合該標記顆粒混合物。
24.一種改進液體靜電印刷調(diào)色劑或液體噴墨油墨的流變性的方法，該方法包括以下步驟加熱樹脂和著色劑的混合物顆粒在載體液體中的標記顆?；旌衔铮良s該樹脂的第一軟化點與低于該樹脂的第二軟化點之間的溫度，保持加熱后標記顆粒混合物的溫度一選定的時間，冷卻該標記顆?；旌衔镏潦覝?，和高剪切地混合該標記顆?；旌衔?。
25.一種提高液體靜電印刷調(diào)色劑的物理性質(zhì)和電性質(zhì)的方法，所述調(diào)色劑包含在載體液體中的樹脂和著色劑顆粒，該方法包括以下步驟加熱該調(diào)色劑至約該樹脂的第一軟化點與低于該樹脂的第二軟化點之間的溫度，保持加熱后標記顆粒混合物的溫度一選定的時間，冷卻該標記顆?；旌衔镏潦覝?，和高剪切地混合該標記顆?；旌衔?。
全文摘要
公開一種制備液體靜電印刷調(diào)色劑或液體噴墨油墨的方法，該方法包括以下步驟加熱樹脂和著色劑混合物顆粒在載體液體中的標記顆粒混合物，至約為該樹脂的第一軟化點與該樹脂的第二軟化點之間的溫度，保持加熱后標記顆?；旌衔锏臏囟纫贿x定的時間，冷卻該標記顆?；旌衔镏潦覝?，和高剪切混合該標記顆?；旌衔?。在球磨中進行粗磨得到上述的顆?；旌衔铩Ｖ瞥傻恼{(diào)色劑或油墨具有改進的類似于牛頓流體的性能，改進的電性質(zhì)、降低的沉降和聚集性，明顯提高的光密度和減小的背景。本發(fā)明還提供了采用這種方法制備的調(diào)色劑和油墨。
文檔編號C09D11/12GK1849563SQ200480026330
公開日2006年10月18日 申請日期2004年9月14日 優(yōu)先權(quán)日2003年9月18日
發(fā)明者H·L·馬可 申請人:澳大利亞研究實驗室持股有限公司