НЕВОДНЫЙ СОСТАВ ЧЕРНИЛ ДЛЯ СТРУЙНОЙ ПЕЧАТИ
NON-AQUEOUS INK COMPOSITION FOR JET PRINTING

Область техники
Данное изобретение относится к неводному составу чернил для струйной печати и, более конкретно, к неводному составу чернил для струйной печати, который не засоряет сопло в печатающей головке принтера при печати при помощи струйного принтера и обеспечивает высокую стабильность подачи чернил для печати с высоким качеством. Известны многие составы чернил на основе пигментов для струйной печати, использующие различные растворители. Однако во время печати эти составы на основе пигментов имеют тенденцию к засорению сопла в струйных принтерах, что приводит к получению отпечатков с ухудшенным качеством печати. Кроме того, отпечатки, полученные с применением таких составов чернил на пигментной основе, необязательно имеют достаточную яркость изображения.
В частности, составы чернил, использующих сильные органические растворители, кислые или основные пигменты и другие добавки, могут коррозировать сопло печатающей головки, что является основной причиной засорения сопла.
В РТL1 (JP-A-2005-23099) описан метод предотвращения коррозии электродов, установленных на пьезоэлектрическом элементе путем использования состава чернил, содержащих этаноламин. Однако при добавлении к чернилам эти противокоррозионные агенты могут вызвать коагуляцию пигментов или смол, диспергированных в чернилах, и засорение сопла при длительном хранении. Поэтому такие чернила имеют невысокую стабильность дисперсии.
Сущность изобретения
Данное изобретение было создано для решения указанных проблем, соответственно, цель этого изобретения заключается в создании неводного состава чернил для струйной печати, который предотвращает коррозию печатающих головок струйного принтера, что позволяет избежать засорения сопла, и который характеризуется высокой стабильностью дисперсии.
Пытаясь решить поставленную задачу, изобретатели установили, что эффективный неводный состав чернил для струйной печати может быть получен путем добавления к чернилам противокоррозионного агента, такого как имидазольное соединение, и летучего противокоррозионного агента. Именно это легло в основу данного изобретения.
Согласно данному изобретению предусмотрен неводный состав чернил для струйной печати, который содержит пигмент, смолу, агент для диспергирования пигмента и органический растворитель вместе с противокоррозионным агентом.
Применение неводного состава для струйных чернил может не только предотвратить коррозию печатных головок струйного принтера, чтобы избежать засорения сопла, но и обеспечить высокую стабильность дисперсии.
Подробное описание воплощения изобретения
Ниже неводный состав чернил для струйной печати будет описан подробно.
Необходимо, чтобы неводный состав чернил для струйной печати содержал пигмент, смолу, агент для диспергирования пигмента, органический растворитель и противокоррозионный агент, такой как имидазольное соединение, и летучий ингибитор коррозии.
Вышеописанные компоненты неводного состава чернил для струйной печати будут описаны ниже.
Пигменты, применяемые в неводном составе чернил для струйной печати, включают следующие пигменты:
Пигмент желтый 12, 13, 14, 17, 20, 24, 31, 55, 74, 83, 86, 93, 109, 110, 117, 120, 125, 128, 129, 137, 138, 139, 147, 148, 150, 151, 153 (желтый комплекс никеля на основе нитрона), 154, 155, 166, 168, 180, 181, 185;
Пигмент оранжевый 16, 36, 38, 43, 51, 55, 59, 61, 64, 65, 71;
Пигмент красный 9, 48, 49, 52, 53, 57, 97, 122 (хинакридоновый Magenta), 123, 149, 168, 177, 180, 192, 202, 206, 215, 216, 217, 220, 223, 224, 226, 227, 228, 238, 240, 244, 254;
Пигмент фиолетовый 19 (хинакридоновый Violet) 23, 29, 30, 32, 37, 40, 50;
Пигмент голубой 15 (фталоцианиновый Blue), 15: 1, 15: 3, 15: 4, 15: 6, 32, 30, 64, 80;
Пигмент зеленый 7 (хлорированный фталоцианиновый Green), 36 (бромированный фталоцианиновый Green);
Пигмент коричневый 23, 25, 26;
Пигмент черный 7 (Carbon Black), 26, 27, 28.
Окись титана, окись железа, ультрамарин, хром желтый, сульфид цинка, кобальт голубой, сульфат бария и карбонат кальция.
Окись титана может быть двуокисью титана, обычно применяемой в красках, и может быть или в анатазной форме, или в рутильной кристаллической форме. Рутильная форма является предпочтительной благодаря ее атмосферостойкости. Хотя пигмент добавляют в любом количестве, определяемом в зависимости от типа применяемого пигмента и других факторов, он обычно вводится в количестве от 0,1 до 20% вес. и предпочтительно в количестве от 0,5 до 10% вес. в расчете на вес состава чернил. Когда пигмент представляет собой окись титана, он предпочтительно добавляется в количестве от 1,0 до 20,0% вес. и более предпочтительно в количестве от 3,0 до 15% вес. в расчете на вес состава чернил. Если количество окиси титана меньше 1,0% вес., укрывистость состава чернил снижается.
Если количество окиси титана больше 20% вес., двуокись титана осаждается, вызывая засорение сопла. В то время как средний размер частиц пигмента предпочтительно находится в пределах от 50 до 400 нм и более предпочтительно в пределах от 80 до 300 нм, средний размер частиц двуокиси титана предпочтительно составляет от 100 до 400 нм и более предпочтительно от 150 до 300 нм. Если средний размер частиц больше 400 нм, пигмент может осаждаться, вызывая засорение сопла. Если средний размер частиц меньше 50 нм, тогда снижается укрывистость пигмента. Могут быть и другие недостатки.
Как и в случае обычных составов чернил, неводный состав чернил для струйной печати в качестве связующего содержит смолу. Хотя такая смола может быть любой, используемой в обычных композициях чернил, особенно предпочтительно, чтобы состав чернил по изобретению содержал любую из полиэфирных смол, акриловую смолу и поливинилхлорид для улучшения адгезии к субстрату во время печати.
Полиэфирная смола может быть или насыщенной полиэфирной смолой, или ненасыщенной полиэфирной смолой. Полиэфирные смолы получают по реакции конденсации между многоосновной кислотой и полиолом. Примеры многоосновных кислот для получения полиэфирной смолы включают следующие кислоты:
ароматические дикарбоновые кислоты, такие как фталевая кислота, изофталевая кислота, терефталевая кислота, 1,5-нафталиндикарбоновая кислота, 2,6-нафталиндикарбоновая кислота, 9,10-антрацендикарбоновая кислота и дифеновая кислота;
ароматические оксикарбоновые кислоты, такие как янтарная кислота, адипиновая кислота, азелаиновая кислота, себациновая кислота и додекандикарбоновая кислота;
алифатические ненасыщенные поликарбоновые кислоты, такие как фумаровая кислота, малиновая кислота, итаконовая кислота, мезаконовая кислота, циклогексендикарбоновая кислота, димерная кислота, тримерная кислота и тетрамерная кислота;
алифатические дикарбоновые кислоты, такие как гексагидрофталевая кислота и тетрагидрофталевая кислота; и поликарбоновые кислоты, такие как тримеллитовая кислота, тримезиновая кислота и пиромеллитовая кислота.
Кроме того, многоосновные кислоты могут быть вместе с одноосновной кислотой. Примеры таких одноосновных кислот включают бензойную кислоту, хлорбензойную кислоту, бромбензойную кислоту, пара-гидробензойную кислоту, трет. бутилбензойную кислоту, нафталинкарбоновую кислоту, 3-метилбензойную кислоту, 4-метилбензойную кислоту, салициловую кислоту, тиосалициловую кислоту, фенилуксусную кислоту, нафталинкарбоновую кислоту, антраценкарбоновую кислоту, трет. бутилнафталинкарбоновую кислоту и циклогексиламинокарбонилбензойную кислоту.
Примеры полиолов для получения полиэфирной смолы включают следующие полиолы:
Алифатические диолы, такие как этиленгликоль, пропиленгликоль, 1,3-пропандиол, 2,3-бутандиол, 1,4-бутандиол, 1,5-пентандиол, 1,6-гександиол, неопентилгликоль, диэтиленгликоль, дипропиленгликоль, 2,2,4-триметил-1,3-пентандиол, полиэтиленгликоль, полипропиленгликоль, политетраметиленгликоль;
Алифатические полиолы, включая триолы и тетраолы, такие как триметилолэтан, триметилолпропан, глицерин и пентаэритрит;
Алифатические полиолы, такие как 1,4-циклогександиол, 1,4-циклогександиметанол, спиро-гликоль, бисфенол А, гидрированный бисфенол А, трициклодекандиол и трициклодекандиметанол; и
Ароматические полиолы, такие как параксилолгликоль, мета-ксилолгликоль, орто-ксилолгликоль и 1,4-фениленгликоль.
Полиол может быть одноатомным спиртом.
Полиэфирная смола, используемая согласно изобретению, предпочтительно имеет среднечисловой молекулярный вес в пределах от 1000 до 50000 и более предпочтительно в пределах от 2000 до 20000. Если среднечисловой молекулярный вес полиэфирной смолы меньше 1000, тогда пленка чернил становится менее стойкой к действию этанола. Если среднечисловой молекулярный вес полиэфирной смолы больше 50000, чернила становятся более вязкими и поэтому их выделение затруднено.
Акриловая смола может быть сополимером обычно применяемых мономеров, способных к полимеризации.
Примеры таких полимеризующихся по радикальному механизму мономеров включают следующие соединения:
эфиры акриловой кислоты, такие как метилакрилат, этилакрилат, изопропилакрилат, н-бутилакрилат и 2-этилгексилакрилат;
эфиры метакриловой кислоты, такие как метилметакрилат, этилметакрилат, изопропилметакрилат, н-бутилметакрилат, изобутилметакрилат, трет. бутилметакрилат, циклогексилметакрилат и 2-этилгексилметакрилат;
ароматические винильные мономеры, такие как стирол, винилтолуол и α-метилстирол;
виниловые эфиры, такие как винилацетат и винилпропионат;
гетероциклические винильные соединения, такие как винилпирролидон;
винилгалоидные соединения, такие как винилхлорид, винилиденхлорид и винилиденфторид;
виниловые простые эфиры, такие как этилвиниловый эфир и изобутилвиниловый эфир; и
α-олефины, такие как этилен и пропилен.
Кроме того, полимеры акриловой кислоты могут получаться с использованием полимеризующихся мономеров, содержащих функциональные группы, включая кислоты и основания. Примеры таких мономеров, содержащих функциональные группы, включают следующие соединения:
мономеры, содержащие карбоксильные группы, такие как акриловая кислота, метакриловая кислота, малеиновая кислота, фумаровая кислота, итаконовая кислота, моно- н. бутилмалеинат, моно- н. бутилфумарат, моно- н. бутилитаконат и кротоновая кислота;
эфиры (мет)акриловой кислоты, содержащие гидроксильные группы, такие как 2-гидроксиэтил(мет)акрилат, 2-гидроксипропил(мет)акрилат, 3-гидроксипропил (мет)акрилат, 4-гидроксибутил(мет)акрилат, (2-гидроксиметил)этилакрилат, (2-гидроксиметил)бутилакрилат, (4-гидроксиметилциклогексил)-метил(мет)акрилат, глицерилмоно(мет)акрилат, 2-(мет)акрилоилэтил -2-гидроксипропилфталат и 2-гидрокси-3-феноксипропил(мет)акрилат;
мономеры, содержащие амидные группы, такие как акриламид, метакриламид, амид малеиновой кислоты и диацетонакриламид;
мономеры, содержащие глицидильные группы, такие как глицидилметакрилат и аллилглицидиловый эфир;
мономеры, содержащие цианогруппы, такие как акрилонитрил и метакрилонитрил;
диены, такие как бутадиен и изопрен; аллильные соединения, содержащие гидроксильные группы, такие как аллиловые спирты и 2-гидроксиэтилаллиловый эфир;
мономеры, содержащие третичные аминогруппы, такие как диметиламиноэтилметакрилат и диэтиламиноэтилметакрилат; и
мономеры, содержащие алкоксисилильные группы, такие как винилтриметоксисилан, винилтриэтоксисилан, винилтриизопропоксисилан, винил-трис-(β-метоксиэтокси)силан, винилметилдиметоксисилан, винилметилдиэтоксисилан, винилдиметилметоксисилан, винилдиметилэтоксисилан, 3-метакрилоксипропил триметоксисилан, 3-метакрилоксипропилтриэтоксисилан, 3-метакрилоксипропил метилдиметоксисилан и 3-метакрилоксипропилметилдиэтоксисилан.
Можно также применять мономеры, содержащие две или более ненасыщенных связей в молекуле, такие как диаллилфталат, дивинилбензол, аллилакрилат, триметилолпропантриметакрилат. Эти мономеры можно применять в отдельности или в комбинации двух или более мономеров.
Можно применять ряд винилхлоридньгх смол, включая сополимеры винилхлорида с винилацетатом, винилиденхлоридом, акриловой малеиновой кислотой и другими мономерами. Предпочтительными винилхлоридными смолами являются сополимеры винилхлорида с винилацетатом, особенно с молекулярным весом 30000 или менее.
Можно также использовать любые другие смолы, обычно применяемые в типичных составах чернил. Примеры таких смол включают аминосмолу, эпоксидную смолу, фенольную смолу, новолачную смолу, модифицированную фенольную смолу, меламиновую смолу и бензогуанаминную смолу, полиамид, эфир целлюлозы, например диацетат целлюлозы, триацетат целлюлозы, нитроцеллюлозу, нитрат целлюлозы, пропионат целлюлозы и ацетобутират целлюлозы, простые эфиры целлюлозы, такие как метилцеллюлоза, этилцеллюлоза, бензилцеллюлоза, тритилцеллюлоза, цианэтилцеллюлоза, карбоксиметилцеллюлоза, карбоксиэтилцеллюлоза и аминоэтилцеллюлоза. Эти смолы могут быть использованы в комбинации.
Неводный состав чернил для струйной печати согласно изобретению предпочтительно содержит смолу, описанную выше, в количестве от 1 до 20% вес. и более предпочтительно в количестве от 1 до 10% вес. в расчете на вес состава чернил. Если количество смолы меньше 1% вес., тогда адгезия к субстрату может быть недостаточной, а смола в количестве более 20% вес. может неблагоприятно привести к увеличению вязкости состава чернил, что вызывает нестабильно поступление состава.
В неводном составе чернил для струйной печати применяется агент для диспергирования пигментов для улучшения их диспергируемости.
Такой агент для диспергирования пигментов может быть любым агентом, обычно применяемым для диспергирования пигментов, включая полиамиды, эфиры карбоновых кислот, содержащие гидроксильные группы, соли длинноцепочечных полиаминоамидов с высоким молекулярным весом кислых эфиров, соли длинноцепочечных полиаминоамидов с высоким молекулярным весом поликарбоновых кислот, соли длинноцепочечных полиаминоамидов с полярными кислыми эфирами, высокомолекулярные эфиры ненасыщенных кислот, модифицированные полиуретаны, модифицированные полиакрилаты, анионные поверхностно-активные вещества полиэфирного типа, соли конденсата нафталинсульфокислоты с формалином, соли конденсата ароматической сульфокислоты с формалином, эфиры полиоксиэтиленалкилфосфорной кислоты, полиоксиэтиленнонилфениловые эфиры и стеариламиноацетаты.
Агент для диспергирования пигмента в неводном составе чернил для струйной печати согласно данному изобретению предпочтительно представляет собой полиэфирамид, содержащий две или более амидных групп в молекуле и имеющий среднечисловой молекулярный вес от 700 до 1500. Количество агента для диспергирования пигмента может колебаться в зависимости от типа используемого пигмента и предпочтительно находится в пределах от 0,1 до 15 вес.% и более предпочтительно в пределах от 0,5 до 10 вес.% для улучшения диспергируемости пигмента.
Полиэфирамид получают взаимодействием сложного полиэфира с концевыми кислотными группами с полиамином, содержащим две или более аминогруппы в молекуле. Примеры полиэфирамидов включают Solsperse 3200, Solsperse 32500, Solsperse 32600, Solsperse 33500, Solsperse 34750, Solsperse 35100 и Sosperse 37500, каждый из которых производится Lubrizol Corporation, и BYK 9077, производимый BYK-Japan.
Полиэфирамиды, содержащие менее двух амидных групп в молекуле, приводят к ограниченной диспергируемости пигментов, поэтому не являются предпочтительными. Полиэфирамиды со средним молекулярным весом менее 700 приводят к ограниченной диспергируемости пигментов, а полиэфирамиды со среднечисловым молекулярным весом более 15000 хуже диспергируются в чернилах, поэтому не являются предпочтительными.
Неводный состав чернил для струйной печати по изобретению использует органический растворитель, обычно применяемый в типичных составах чернил.
Примеры органических растворителей включают следующие:
спирты, такие как метиловый спирт, этиловый спирт, н-пропиловый спирт, изопропиловый спирт, н.бутиловый спирт, тридециловый спирт, циклогексиловый спирт и 2-метилциклогексиловый спирт;
гликоли, такие как этиленгликоль, диэтиленгликоль, триэтиленгликоль, полиэтиленгликоль, пропиленгликоль, дипропиленгликоль и глицерин;
простые эфиры гликолей, такие как монометиловый эфир этиленгликоля, моноэтиловый эфир этиленгликоля, монобутиловый эфир этиленгликоля, диэтиловый эфир этиленгликоля, диметиловый эфир этиленгликоля, монометиловый эфир диэтиленгликоля, моноэтиловый эфир диэтиленгликоля, монобутиловый эфир диэтиленгликоля, этилметиловый эфир диэтиленгликоля, диметиловый эфир диэтиленгликоля, диэтиловый эфир диэтиленгликоля, дибутиловый эфир диэтиленгликоля, монометиловый эфир пропиленгликоля, моноэтиловый эфир пропиленгликоля, монобутиловый эфир пропиленгликоля, монометиловый эфир дипропиленгликоля, моноэтиловый эфир дипропиленгликоля, диметиловый эфир пропиленгликоля, диметиловый эфир дипропиленгликоля, диэтиловый эфир пропиленгликоля, диэтиловый эфир дипропиленгликоля, монометилацетат этиленгликоля, моноэтилацетат этиленгликоля, монобутилацетат этиленгликоля, монометилацетат диэтиленгликоля, монометилацетат этиленгликоля, моноэтилэфирацетат этиленгликоля, монобутилэфирацетат этиленгликоля, монометилэфирацетат пропиленгликоля, моноэтилэфирацетат пропиленгликоля, моноэтилацетат диэтиленгликоля, монобутилацетат диэтиленгликоля и монобутиловый эфир триэтиленгликоля;
сложные эфиры, такие как этилацетат, изопропилацетат, н-бутилацетат, метиллактат, этиллактат и бутиллактат;
кетоны, такие как ацетон, метилэтилкетон, метилизобутилкетон, циклогексанон, изофорон и диацетоновый спирт; и
толуол, ксилол, ацетонитрил, γ-бутиролактон, γ-валеролактон и азотсодержащие соединения, такие как N-метил-2-пирролидон и N-этил-2-пирролидон.
Эти растворители выбираются по критериям совместимости с характеристиками сопла печатающей головки во время печати, безопасности и способности к высыханию. Можно, если это желательно, применять смеси растворителей.
Согласно данному изобретению неводный состав чернил для струйной печати предпочтительно содержит в качестве органического растворителя эфир гликоля. Наряду с другими следующие эфиры гликолей являются особенно предпочтительными вследствие высокой растворимости в печатающих головках, высокой адгезии чернил к неабсорбирующим субстратам, таким как пластики, и хороший высыхаемости: монометиловый эфир диэтиленгликоля, монобутиловый эфир диэтиленгликоля, этилметиловый эфир диэтиленгликоля, диэтиловый эфир диэтиленгликоля, дибутиловый эфир диэтиленгликоля, монометиловый эфир дипропиленгликоля, диметиловый эфир дипропиленгликоля, монометилэфирацетат пропиленгликоля, моноэтилэфирацетат диэтиленгликоля и монобутилэфирацетат диэтиленгликоля.
Неводный состав чернил для струйной печати по изобретению содержит летучий противокоррозионный агент или противокоррозионный агент, такой как имидазольные соединения, и поэтому не вызывает засорения сопла печатающих головок во время печати на струйных принтерах, что обеспечивает высокое качество печатных оттисков.
Сопло печатающих головок, испытывающее воздействие чернил, может подвергаться коррозии под действием органических растворителей и пигментов, содержащихся в чернилах. Это часто происходит в засорившемся сопле. Добавление противокоррозионных агентов к чернилам может предотвратить коррозию сопла, которая может вызвать засорение и ухудшенное качество печати. Противокоррозионные агенты обеспечивают также высокую стабильность дисперсии.
Примеры летучего противокоррозионного агента, одного из противокоррозионных агентов, применяемых по изобретению, включают амины, такие как карбонат дициклогексиламина, нитрит дициклогексиламина, дициклогексиламин, лаурат циклогексиламина, бензоат циклогексиламина, карбамат циклогексиламина (СНС), бензоат циклогексиламина (СНА•ВА), карбоксилат циклогексиламина (СНА•СНС), акрилат циклогексиламина (СНА•АА), карбонат циклогексиламина (JV-C) и циклогексиламин;
Каприлат циклогексиламмония, нитрит диизопропиламина, лаурат дициклогексиламмония, карбамат циклогексиламмония, бензоат аммония, нитрит дициклогексиламмония (DICHAN), салицилат дициклогексиламмония (DICHA•SA), бензоат дициклогексиламмония (DICHA•ВА), нитрит диизопропиламмония (DIPAN), нитрит нитронафталинаммония (NITAN), каприлат дициклогексиламмония, циклогексанкарбоксилат дициклогексиламмония (DICHA•СНС), акрилат дициклогексиламмония (DICHA•АА), карбонат циклогексиламмония, каприлат дициклогексиламмония и лаурат циклогексиламмония. Из этих соединений дициклогексиламин и циклогексилкарбонат циклогексиламина эффективно предотвращают коррозию головок и поэтому являются предпочтительными.
Примеры имидазольных соединений, являющихся другими противокоррозионными агентами согласно изобретению, включают имидазол, 2-метилимидазол, 2-этил-4-метилимидазол, бензимидазол, 2-фенил-бензимидазол, 2-меркаптометилимидазол, 2-фенилимидазол, 2-фенил-4-метилимидазол, 1-бензил-2-метилимидазол, нафтоимидазол, 1-циан-этил-2-метилимидазол, 1-аминоэтил-2-метилимидазол, 2,4-диамино -6-(2-ундецил-1-имидазолилэтил)-1,3,5-триазин и 2-фенил-4-метил-5-гидроксиметилимидазол. Из них имидазол, 2-метилимидазол, бензимидазол и 2-этил-4-метилимидазол могут эффективно предотвращать коррозию головок и поэтому являются особенно предпочтительными.
Вышеописанные противокоррозионные агенты можно применять в отдельности или в комбинации, общее количество противокоррозионных агентов предпочтительно находится в пределах от 0,01 до 5% вес., более предпочтительно в пределах от 0,05 до 3,0% вес. и еще более предпочтительно в пределах от 0,1 до 1,0% вес. в расчете на вес состава чернил.
Состав чернил, содержащий менее 0,01% вес. антикоррозионных агентов, может засорить сопло, в то время как состав чернил, содержащий более 5,0 вес.% противокоррозионных агентов, может иметь нежелательную повышенную вязкость из-за агрегации пигментов.
Предпочтительно, чтобы водные экстракты неводного состава чернил для струйной печати имели величину pH в пределах от 6,0 до 10,0 для предотвращения засорения сопла во время печати и обеспечения высокого качества печати. Если величина pH водных экстрактов меньше 6,0, печатные головки больше подвергаются коррозии, происходит засорение сопла и получается прерывистая печать. Если величина pH больше 10,0, чернила становятся более вязкими из-за агрегации пигментов. Особенно предпочтительно, чтобы водные экстракты имели величину pH в пределах от 6,5 до 8,5.
Величину pH измеряют следующим образом. Для получения водных экстрактов состава чернил 1 г состава добавляют к 100 г дистиллированной воды, смесь тщательно перемешивают и дают ей постоять в течение заданного времени. Величина pH полученных водных экстрактов измеряется при помощи pH-метр. Величина pH водных экстрактов состава чернил может иметь pH от 6,0 до 10,0, эта величина регулируется количеством противокоррозионного агента, добавляемого к чернилам.
В зависимости от назначения неводный состав чернил для струйной печати согласно изобретению может применяться вместе с добавками, такими как красители, поверхностно-активные вещества, УФ-абсорбенты, фотостабилизаторы, антиоксиданты и пластификаторы.
Неводный состав чернил для струйной печати согласно данному изобретению может быть использован в струйных принтерах любого типа, включая принтеры с контролируемой подачей чернил и принтеры, в которых чернила выделяются струей по требованию.
Неводный состав чернил согласно данному изобретению особенно подходит для применения в больших струйных принтерах, использующих большие форматы, например в струйных принтерах, предназначенных для печати на дисплеях и других изделиях для наружного применения.
Неводный состав чернил для струйной печати обеспечивает высокую контрастность при цветной графической печати и печати видеоизображений, что приводит к значительно улучшенной воспроизводимости изображений.
Поверхности, на которых были напечатаны изображения (составом чернил для струйной печати) при помощи струйного принтера, сушат при комнатной температуре или при температуре до нескольких сотен градусов Цельсия с образованием высушенной пленки. Субстрат, на котором должны быть напечатаны изображения, может быть любым субстратом, который не деформируется или не изменяет свои свойства при условиях сушки отпечатков (то есть состава чернил), включая металлы, стекло и пластики. Более конкретные примеры субстратов включают листы с покрытием на основе смолы или листы бумаги и пластиков.
Примеры
Данное изобретение будет описано далее в примерах и сравнительных примерах. Далее, "части" и "%" указаны по весу.
Примеры 1-1 - 1-34 и сравнительные примеры 1-1 - 1-5.
Смеси, содержащие различные ингредиенты, указанные в Таблицах 1-4 в частях по весу, перемешивали, каждую, в песочной мельнице в течение 3 ч, получая композиции по примерам 1-1 - 1-34 и сравнительным примерам 1-1 - 1-5.
При этом использовали следующие пигменты:
MONARCH 1000 (произведенный Cabot Corp.), являющийся сажей;
FASTOGEN Super Magenta RG (произведенный DIC Co., Ltd), являющийся хинакридоновым пигментом магента;
Irgalite Blue 8700 (произведенный Chiba Speciality Chemicals Corp.), являющийся фталоцианиновым голубым;
E4GN-GT (произведенный LANXESS К.К.), являющийся комплексом никеля и желтого пигмента; и
TR 92 (произведенный TIOXIDE), являющийся окисью титана.
Были использованы следующие смолы:
VYLON GK 810 (производство TOYOBO Co. Ltd., со среднечисловым молекулярным весом, равным 6000, Tg=46°C, кислотное число=5 мг КОН/г, гидроксильное число=19 мг КОН/г), являющаяся сложным полиэфиром;
DYANAL MB 2660 (производство MITSUBISHI RAYON Co., Ltd., со средневесовым молекулярным весом, равным 65000, Tg=52°С, кислотное число=3 мг КОН/г), являющаяся акриловой смолой; и
SOLBIN CL (производство Nissin Chemical industry Co., Ltd., сополимер винилхлорида с винилацетатом, среднечисловой молекулярный вес =25000, Tg=70°C).
Были использованы следующие летучие противокоррозионные агенты:
Дициклогексиламин (D-CHA-T, производство New Japan Chemical Co., Ltd.); и
Циклогексилкарбамат циклогексиламмония (VERZONE Crystal # 130, производство Daiwa Fine Chemicals Co., Ltd).
Агент для диспергирования пигмента представлял собой:
SOLSPERSE 32000 (производство Lubrizol Corporation, содержание твердых веществ=100%, среднечисловой молекулярный вес =1500), являющийся полиэфирамидной смолой А; и BYK 9077 (изготовлен BYK-Japan, содержание твердых веществ =99%, среднечисловой молекулярный вес =1400), являющийся полиэфирамидной смолой В.
Каждый из составов чернил по примерам 1-1 - 1-34 и сравнительным примерам 1-1 - 1-5 был испытан, определяли вязкость, средний размер частиц, pH водных экстрактов, стабильность дисперсии и стабильность при выходе из сопла согласно следующим методам и критериям.
Измерение вязкости
Вязкость состава чернил измеряли при температуре 20°C, используя вискозиметр типа В.
Измерение среднего размера частиц.
Средний размер частиц (D50) пигментов в составе чернил был измерен методом лазерной дифракции частиц (анализатор "SALD-7000"), произведенный Shimadzu Corporation).
Величина pH водных экстрактов.
Величину pH водных экстрактов состава чернил измеряли следующим образом. С помощью разделительной воронки 1 г каждого состава чернил добавляли по каплям к 100 г дистиллированной воды. Смесь тщательно перемешивали и давали ей постоять в течение определенного промежутка времени. Полученные водные экстракты (нижний слой) отделяли и измеряли величину pH pH-метром при температуре 20°C.
Стабильность дисперсии
Каждый состав чернил хранили в герметичном контейнере при температуре 60°C в течение 1 мес. Затем состав выгружали из контейнера и измеряли его вязкость и размер частиц измеряли, как описано выше. Изменение двух свойств оценивали по следующей шкале:
А: Изменение вязкости и размера частиц находится в пределах ±5%;
В: По меньшей мере одно изменение (вязкости и размера частиц) превышает ±5% и ±10% или менее; и
С: По меньшей мере одно указанное изменение превышает ±10%.
Стабильность выхода чернил из сопла
Каждый состав чернил использовали для печати изображений на поливинилхлоридном субстрате при помощи струйного принтера большого формата. Печать проводили в течение 8 ч и принтер выдерживали в нерабочем состоянии при температуре 40°C, относительной влажности равной 65% в течение 1 нед. Состояние оттисков осматривали до и после выдержки в нерабочем состоянии и рассчитывали процентное содержание оттисков после выдержки принтера в нерабочем состоянии по отношению к оттискам до выдержки в нерабочем состоянии. Стабильность выхода чернил из сопла оценивали по следующей шкале:
А: 90% печатных знаков были напечатаны точно в заданном положении;
В: от 80% до менее 90% были напечатаны точно в заданном положении;
С: от 20% до менее 70% печатных знаков были искажены и
D: 70% или более печатных знаков были искажены.
Результаты измерений и баллы показаны в Таблицах 1-4 ниже.
Таблица 1
Состав чернил
Примеры
1-1
1-2
1-3
1-4
1-5
1-6
1-7
1-8
1-9
1-10
1-11
Пигменты
Сажа
3.0
3.0
3.0
Хинакридоновый магента
3.0
3.0
3.0
Фталоцианиновый голубой
3.0
3.0
3.0
Никелевый комплекс желтый
3.0
3.0
Окись титана
Смолы
Сложный полиэфир
3.0
3.0
3.0
3.0
Акриловая смола
3.0
3.0
3.0
3.0
Поливинилхлорид
3.0
3.0
3.0
Органические растворители
Этилметиловый эфир диэтиленгликоля
77.0
77.0
77.0
77.0
77.0
77.0
77.0
77.0
77.0
77.0
77.0
Диэтиловый эфир диэтиленгликоля
Монометиловый эфир дипропиленгликоля
γ-бутиролактон
14.0
14.0
14.0
14.0
14.0
14.0
14.0
14.0
14.0
14.0
14.0
Изофорон
Летучие противокоррозионные агенты
Дициклогексиламин
0.5
0.5
0.5
0.5
0.5
0.5
0.5
0.5
0.5
0.5
0.5
Циклогексилкарбамат
Циклогексиламмоний
Агенты для дисперирования пигмента
Полиэфирамид А
2.5
2.5
2.5
2.5
2.5
2.5
2.5
2.5
2.5
2.5
2.5
Полиэфирамид В
Характеристики чернил
Вязкость (мПа·с, 20°C)
3.3
3.4
4.0
3.2
3.3
4.2
3.4
3.4
4.4
3.5
3.6
Средний размер частиц D50 (нм)
102
98
103
121
116
118
150
155
152
110
107
pH (20°C) водных экстрактов
7.6
7.8
7.5
7.6
7.8
7.8
7.7
7.6
7.6
7.6
7.7
Стабильность дисперсии
А
А
А
А
А
А
А
А
А
А
А
Свойство выхода чернил из сопла
А
А
А
А
А
А
А
А
А
А
А
Таблица 2
Состав чернил
Примеры
1-12
1-13
1-14
1-15
1-16
1-17
1-18
1-19
1-20
1-21
1-22
1-23
Пигменты
Сажа
Хинакридоновый магента
Фталоцианиновый голубой
Никелевый комплекс желтый
3.0
Окись титана
14.0
14.0
14.0
14.0
14.0
14.0
14.0
14.0
14.0
1.0
5.0
Смолы
Сложный полиэфир
2.5
Акриловая смола
2.5
Поливинилхлорид
3.0
2.5
2.5
2.5
2.5
2.5
2.5
2.5
5.5
5.0
Органические растворители
Этилметиловый эфир диэтиленгликоля
77.0
63.5
63.5
63.5
63.5
63.5
63.5
75.8
71.6
Диэтиловый эфир диэтиленгликоля
63.5
Монометиловый эфир дипропилен гликоля
63.5
γ-бутиролактон
14.0
17.0
17.0
17.0
17.0
17.0
17.0
17.0
17.0
17.0
17.0
17.0
Изофорон
63.5
Летучие противокоррозионные агенты
Дициклогексиламин
0.5
0.5
0.5
0.5
0.5
0.5
0.5
0.5
0.5
0.5
Циклогексилкарбамат
0.5
Циклогексиламмоний
Агенты для дисперирования пигмента
Полиэфирамид А
2.5
2.5
2.5
2.5
2.5
2.5
2.5
2.5
2.5
0.2
0.9
Полиэфирамид В
2.5
Характеристики чернил
Вязкость (мПа·с, 20°C)
4.5
4.9
4.8
5.3
4.8
5.1
5.0
4.9
4.9
5.0
4.7
5.1
Средний размер частиц D50 (нм)
103
240
236
242
238
234
242
240
234
230
239
235
pH (20°C) водных экстрактов
7.5
7.4
7.7
7.8
7.7
7.5
7.6
7.7
7.6
7.8
7.8
7.9
Стабильность дисперсии
А
А
А
А
А
А
А
А
А
А
А
А
Свойство выхода чернил из сопла
А
А
А
А
А
А
А
А
А
А
А
А
Таблица 3
Состав чернил
Примеры
1-24
1-25
1-26
1-27
1-28
1-29
1-30
1-31
1-32
1-33
1-34
Пигменты
Сажа
10.5
Хинакридоновый магента
Фталоцианиновый голубой
Никелевый комплекс желтый
Окись титана
10.0
15.0
20.0
14.0
14.0
14.0
14.0
14.0
14.0
14.0
Смолы
Сложный полиэфир
3.0
Акриловая смола
Поливинилхлорид
4.0
1.3
0.5
2.495
2.5
2.5
2.5
2.5
2.5
2.5
Органические растворители
Этилметиловый эфир диэтиленгликоля
66.7
63.5
58.4
64.0
58.5
63.99
63.0
61.0
63.5
63.5
69.5
Диэтиловый эфир диэтиленгликоля
Монометиловый эфир дипропиленгликоля
γ-бутиролактон
17.0
17.0
17.0
17.0
17.0
17.0
17.0
17.0
17.0
17.0
14.0
Изофорон
Летучие противокоррозионные агенты
Дициклогексиламин
0.5
0.5
0.5
0.005
5.5
0.01
1.0
3.0
0.25
0.25
0.5
Циклогексилкарбамат
0.25
Циклогексиламмоний
Агенты для дисперирования пигмента
Полиэфирамид А
1.8
2.7
3.6
2.5
2.5
2.5
2.5
2.5
2.5
2.5
2.5
Полиэфирамид В
Характеристики чернил
Вязкость (мПа·с, 20°C)
4.9
4.7
5.0
4.9
4.8
4.7
4.9
4.9
4.8
4.9
4.0
Средний размер частиц D50 (нм)
245
235
240
240
231
238
240
241
238
238
100
pH (20°C) водных экстрактов
7.5
7.6
7.7
4.5
10.5
6.5
8.2
9.0
7.7
7.6
7.6
Стабильность дисперсии
А
А
А
В
В
А
А
А
В
В
В
Свойство выхода чернил из сопла
А
А
В
В
В
В
А
В
В
В
В
Таблица 4
Состав чернил
Сравнительные примеры
1-1
1-2
1-3
1-4
1-5
Пигменты
Сажа
3.0
Хинакридоновый магента
3.0
Фталоцианиновый голубой
3.0
Никелевый комплекс желтый
3.0
Окись титана
14.0
Смолы
Сложный полиэфир
3.0
Акриловая смола
3.0
Поливинилхлорид
3.0
3.0
2.5
Органические растворители
Этилметиловый эфир диэтиленгликоля
77.0
77.0
77.0
77.0
64.0
Диэтиловый эфир диэтиленгликоля
Монометиловый эфир дипропиленгликоля
γ-бутиролактон
14.5
14.5
14.5
14.5
17.0
Изофорон
Агенты для дисперирования пигмента
Полиэфирамид А
2.5
2.5
2.5
2.5
Полиэфирамид В
2.5
Характеристики чернил
Вязкость (мПа·с, 20°C)
3.5
3.4
4.5
4.5
4.9
Средний размер частиц D50 (нм)
99
120
151
108
238
pH (20°C) водных экстрактов
4.1
4.3
4.0
4.2
4.0
Стабильность дисперсии
В
В
В
В
В
Свойство выхода чернил из сопла
D
D
D
D
D
Как видно из данных, приведенных в Таблицах 1-3, составы чернил по примера 1-1 - 1-34 обеспечивают получение хороших результатов при измерении всех свойств и хорошее качество печати.
В противоположность этому данные, приведенные в Таблице 4, показывают, что каждый из составов чернил по сравнительным примерам 1-1 - 1-5 приводил к засорению сопла и плохому качеству печати.
Пример 2-1 - 2-35 и сравнительные примеры 2-1 - 2-5.
Смеси, содержащие различные ингредиенты, приведенные в Таблицах 5-8 (в вес.ч.), перемешивали в песочной мельнице в течение 3 ч для получения композиций по примерам 2-1 - 2-35 и сравнительным примерам 2-1 - 2.5.
Пигменты, смолы и агенты для диспергирования пигментов были такими же, как использованные в примерах 1-1 - 1-34 и в сравнительных примерах 1-1 - 1-5.
Вместо противокоррозионных агентов, использованных в примерах 1-1 - 1-34 и в сравнительных примерах 1-1 - 1-5, применяли следующие имидазольные соединения:
Имидазол (IZ, произведен Nippon Synthetic Chemical Industry Co., Ltd);
2-метилимидазол (2 M, произведен Nippon Synthetic Chemical Industry Co., Ltd.);
Бензимидазол (бензимидазол, произведен Aldrich Co., Ltd.); и
2-этил-4-метилимидазол (2-этил-4-метилимидазол, произведен Tokyo Chemical Industry Co., Ltd.).
Полученные составы чернил по примерам 2-1 - 2-35 и сравнительным примерам 2-1 - 2-5 были испытаны, определяли вязкость, средний размер частиц, величину рН водных экстрактов, стабильность дисперсии и стабильность выхода чернил из сопла методами, описанными выше для примеров 1-1 - 1-34 и сравнительных примеров 1-1 - 1-5.
Результаты измерений приведены в Таблицах 5-8 ниже.
Как можно видеть из данных в Таблицах 5-7, составы чернил по примерам 2-1 - 2-35 по изобретению обеспечивают получение хороших результатов при измерении всех свойств и хорошее качество печати.
В противоположность этому данные, приведенные в Таблице 8, показывают, что каждый из составов чернил по сравнительным примерам 2-1 - 2-5 приводил к засорению сопла, что вызвало плохое качество печати.
Таблица 5
Состав чернил
Примеры
2-1
2-2
2-3
2-4
2-5
2-6
2-7
2-8
2-9
2-10
2-11
Пигменты
Сажа
3.0
3.0
3.0
Хинакридоновый магента
3.0
3.0
3.0
Фталоцианиновый голубой
3.0
3.0
3.0
Никелевый комплекс желтый
3.0
3.0
Окись титана
Смолы
Сложный полиэфир
3.0
3.0
3.0
3.0
Акриловая смола
3.0
3.0
3.0
3.0
Поливинилхлорид
3.0
3.0
3.0
Органические растворители
Этилметиловый эфир диэтиленгликоля
77.0
77.0
77.0
77.0
77.0
77.0
77.0
77.0
77.0
77.0
77.0
Диэтиловый эфир диэтиленгликоля
Монометиловый эфир дипропиленгликоля
γ-бутиролактон
14.0
14.0
14.0
14.0
14.0
14.0
14.0
14.0
14.0
14.0
14.0
Изофорон
Имидазольные соединения
Имидазол
0.5
0.5
0.5
0.5
0.5
0.5
0.5
0.5
0.5
0.5
0.5
2-метилимидазол
Бензимидазол
Агенты для дисперирования пигмента
Полиэфирамид А
2.5
2.5
2.5
2.5
2.5
2.5
2.5
2.5
2.5
2.5
2.5
Полиэфирамид В
Характеристики чернил
Вязкость (мПа·с, 20°C)
3.3
3.4
4.0
3.2
3.3
4.2
3.4
3.4
4.4
3.5
3.6
Средний размер частиц D50 (нм)
100
98
103
120
116
118
150
153
152
110
105
pH (20°C) водных экстрактов
7.5
7.8
7.5
7.6
7.8
7.7
7.7
7.6
7.5
7.6
7.7
Стабильность дисперсии
А
А
А
А
А
А
А
А
А
А
А
Свойство выхода чернил из сопла
А
А
А
А
А
А
А
А
А
А
А
Таблица 6
Состав чернил
Примеры
2-12
2-13
2-14
2-15
2-16
2-17
2-18
2-19
2-20
2-21
2-22
2-23
Пигменты
Сажа
Хинакридоновый магента
Фталоцианиновый голубой
-
Никелевый комплекс желтый
3.0
Окись титана
14.0
14.0
14.0
14.0
14.0
14.0
14.0
14.0
14.0
1.0
5.0
Смолы
Сложный полиэфир
2.5
Акриловая смола
2.5
Поливинилхлорид
3.0
2.5
2.5
2.5
2.5
2.5
2.5
2.5
5.5
5.0
Органические растворители
Этилметиловый эфир диэтиленгликоля
77.0
63.5
63.5
63.5
63.5
63.5
63.5
75.8
71.6
Диэтиловый эфир диэтиленгликоля
63.5
Монометиловый эфир дипропиленгликоля
63.5
γ-бутиролактон
14.0
17.0
17.0
17.0
17.0
17.0
17.0
17.0
17.0
17.0
17.0
17.0
Изофорон
63.5
Имидазольные соединения
Имидазол
0.5
0.5
0.5
0.5
0.5
0.5
0.5
0.5
0.5
0.5
2-метилимидазол
0.5
Бензимидазол
0.5
Агенты для дисперирования пигмента
Полиэфирамид А
2.5
2.5
2.5
2.5
2.5
2.5
2.5
2.5
2.5
0.2
0.9
Полиэфирамид В
2.5
Характеристики чернил
Вязкость (мПа·с, 20°C)
4.5
4.8
4.8
5.3
4.8
5.2
5.0
4.9
4.8
4.9
4.7
5.0
Средний размер частиц D50 (нм)
103
240
236
242
238
232
241
240
234
230
238
235
pH (20°C) водных экстрактов
7.5
7.4
7.6
7.8
7.7
7.5
7.6
7.5
7.6
7.8
7.8
7.9
Стабильность дисперсии
А
А
А
А
А
А
А
А
А
А
А
А
Свойство выхода чернил из сопла
А
А
А
А
А
А
А
А
А
А
А
А
Таблица 7
Состав чернил
Примеры
2-24
2-25
2-26
2-27
2-28
2-29
2-30
2-31
2-32-
2-33
2-34
2-35
Пигменты
Сажа
10.5
Хинакридоновый магента
Фталоцианиновый голубой
Никелевый комплекс желтый
Окись титана
10.0
15.0
20.0
14.0
14.0
14.0
14.0
14.0
14.0
14.0
14.0
Смолы
Сложный полиэфир
3.0
Акриловая смола
Пол и винилхлорид
4.0
1.3
0.5
2.495
2.5
2.5
2.5
2.5
2.5
2.5
2.5
Органические растворители
Этилметиловый эфир диэтиленгликоля
66.7
63.5
58.4
64.0
58.5
63.99
63.0
61.0
63.5
63.5
69.5
63.5
Диэтиловый эфир диэтиленгликоля
Монометиловый эфир дипропиленгликоля
γ-бутиролактон
17.0
17.0
17.0
17.0
17.0
17.0
17.0
17.0
17.0
17.0
14.0
17.0
Изофорон
Имидазольные соединения
Имидазол
0.5
0.5
0.5
0.005
5.5
0.01
1.0
3.0
0.25
0.25
0.5
2-метилимидазол
0.25
Бензимидазол
0.25
2-этил-4-метилимидазол
0.5
Агенты для дисперирования пигмента
Полиэфирамид А
1.8
2.7
3.6
2.5
2.5
2.5
2.5
2.5
2.5
2.5
2.5
2.5
Полиэфирамид В
Характеристики чернил
Вязкость (мПа·с, 20°C)
4.9
4.7
5.0
4.9
4.8
4.7
4.8
4.9
4.8
5.0
4.0
4.9
Средний размер частиц D50 (нм)
245
235
238
240
233
238
239
241
238
236
100
230
pH (20°C) водных экстрактов
7.5
7.6
7.7
4.5
10.5
6.5
8.2
9.0
7.5
7.6
7.6
7.5
Стабильность дисперсии
А
А
А
В
В
А
А
А
В
В
В
А
Свойство выхода чернил из сопла
А
А
В
В
В
В
А
В
В
В
В
А
Таблица 8
Состав чернил
Сравнительные примеры
2-1
2-2
2-3
2-4
2-5
Пигменты
Сажа
3.0
Хинакридоновый магента
3.0
Фталоцианиновый голубой
3.0
Никелевый комплекс желтый
3.0
Окись титана
14.0
Смолы
Сложный полиэфир
3.0
Акриловая смола
3.0
Поливинилхлорид
3.0
3.0
2.5
Органические растворители
Этилметиловый эфир диэтиленгликоля
77.0
77.0
77.0
77.0
64.0
Диэтиловый эфир диэтиленгликоля
Монометиловый эфир дипропиленгликоля
γ-бутиролактон
14.5
14.5
14.5
14.5
17.0
Изофорон
Имидазольные соединения
Имидазол
2-метилимидазол
Бензимидазол
Агенты для дисперирования пигмента
Полиэфирамид А
2.5
2.5
2.5
2.5
Полиэфирамид В
2.5
Характеристики чернил
Вязкость (мПа·с, 20°C)
3.5
3.4
4.5
4.5
4.9
Средний размер частиц D50 (нм)
99
120
151
108
238
pH (20°C) водных экстрактов
4.1
4.3
4.0
4.2
4.0
Стабильность дисперсии
В
В
В
В
В
Свойство выхода чернил из сопла
D
D
D
D
D