[发明专利]掺有含硅氧烷聚合物的水基着色油墨

说明书

                              发明领域

本发明涉及含有作为添加剂的含硅氧烷聚合物的油墨。

                              发明的背景

在喷墨应用中的着色油墨必须满足一些严格的要求。例如颗粒尺寸必须很小及颗粒尺寸分布必须很窄，以避免颜料沉积和喷嘴堵塞。分散体必须具有良好的稳定性不会团聚，以避免喷嘴堵塞，并具有良好的储存期限。油墨必须具有良好的热稳定性，尤其是应用于热喷墨印刷机，以避免“kogation”。油墨必须具有良好的成膜性，以具有良好的耐擦脏性并避免发生“大龟裂(mudcracking)”问题。油墨的粘度必须在适宜的范围内(通常为1.2至10厘泊，较好为1.2至5厘泊)以具有适宜的喷射性能，如油墨滴落速度、滴落质量和再充填时间。诸如表面张力、干燥速度、抗生物生长、颜色色域(color gamut)和颜色密度等其它性能也是重要的。

在上述要求中，分散体的稳定性、抗kogation和抗大龟裂对于油墨配制是最难解决的。

颜料分散体是热力学不稳定的。悬浮的颜料颗粒会由于范德瓦耳斯吸引力而团聚。由于喷墨印刷机使用非常小的喷嘴(为小于约80微米的数量级)来得到高分辨率图象，因此所产生的颜料团聚往往会阻塞印刷头。另外，在热喷墨系统的情形下，这些油墨还有一个缺点，就是材料往往会沉积和覆盖在印刷头的加热元件上。这会使得印刷头的热效率下降，导致形成较小的墨点和较差的图象质量。这一效应通常称作“kogation”。

为了克服上述问题，通常使用分散剂吸附在颜料表面以在各颗粒的周围(从静电或空间或两者组合)建立一层保护层，以抵抗吸引力。

在美国专利No.5,125,968和No.4,959,661中揭示的一种方法中，分散剂选自含有亲水部分和疏水部分的表面活性剂。

在另一种方法中，使用含有亲水链段和疏水链段的聚合物。已经揭示了一些具有无规和嵌段结构的聚合物分散剂。在美国专利4,597,794和美国专利5,085,698中描述了这些方法的实例。

人们还作了有关使用聚合的分散剂的其它尝试。例如，还考虑过水溶性的聚合物(如苯乙烯-丙烯酸共聚物，磺化聚酯)和颗粒聚合物分散体，然而这些只取得了部分的成功。特别是，这些体系虽然是有前途的，但是它们往往会印出不均匀的实心的图象块来。随着印刷时间的延长，印刷图象缺乏均匀性变得更明显了，这是由于在图象区域的承印物表面覆盖不完全所造成的。

这一问题通常被称为“条带效应(banding)”，这是由在执行印刷任务过程中喷射的墨滴逐渐变小而造成的。据信这一效应是kogation的结果，是由热绝缘材料在印刷盒(printing cartridge)内的加热元件上沉积而造成的。结果，传热到油墨内的传热效率就降低了，从而降低了产生印刷工艺所需的适当大小油墨泡(inkbubbles)的能力。即使所沉积的材料是导热的，它也会改变加热期间加热器表面上的集结性能，这也会对油墨泡的形成产生不利影响。

通过适当选择表面活性剂作为分散剂，可减少或也许消除与kogation和条带效应有关的问题。然而，由于表面活性剂通常具有低的分子量，因此不是成膜剂，在印刷图象尤其是复色和4-色黑色区域常发生大龟裂。

                            发明的概述

本发明一方面涉及能满足喷墨印刷机应用，尤其是热喷墨和其它印刷应用的严格要求的水基着色油墨。

本发明另一方面涉及水基着色油墨，其中掺入水溶性和水可分散的含硅氧烷的聚合物作为添加剂，通过最大限度地减少条带效应和大龟裂问题而提高印刷图象的质量。

“水基”是指水或者水和与水可混溶的有机溶剂。这些有机溶剂的非限制性实例包括醇类。本发明的油墨可用于各种水基载体液体。

水基着色油墨配方可包括水溶性或水可分散的乙烯基硅氧烷聚合物。

本发明另一方面涉及油墨配方，该配方包括带有硅氧烷聚合物链段和乙烯基聚合物链段的乙烯基硅氧烷接枝或嵌段共聚物。该嵌段或接枝共聚物是通过带有巯基官能团的硅氧烷链转移剂和乙烯基单体的自由基聚合反应制得的。

本发明另一方面涉及油墨配方，该配方包括通过烯类不饱和单体的聚合反应形成的在主链上带有侧接的聚硅氧烷接枝的共聚物。

多种颜料均可用于本发明，包括(但不限于)各种有机颜料和各种无机颜料。