墨水組合物的製作方法
2023-06-15 08:26:16 3
噴墨印刷或記錄系統通常用作在印刷介質，如紙張，上產生圖像的有效方式。通常，墨滴通過該噴墨印刷系統由噴嘴噴射到印刷介質上以便在其上產生圖像。噴墨印刷系統的實例包括熱噴墨印表機和壓電噴墨印表機。附圖概述參考下列詳述和附圖可看出本公開的實例的特徵和優點，其中相似的附圖標記對應於相似、也許未必相同的組件。圖1是印刷墨盒實例的放大的、剖面的、橫截面的、透視的半示意性圖；和圖2是顯示本公開的實施例的方法實例的流程圖。發明詳述本文中公開的墨水組合物的實例表現出合意的印刷可靠性和去結蓋(decap)性能(由此保持良好的噴嘴健康)。本文中提到的術語「去結蓋性能」指的是噴墨墨水在長期暴露於空氣時容易地從列印頭中噴射的能力。去結蓋時間測量為印表機噴嘴可能由於阻塞、堵塞或著色劑從噴嘴/發射室的液滴形成區域縮回而不再正常發射之前列印頭可保持去結蓋和未使用的時間量。在噴射前熱噴墨筆可以保持未使用和去結蓋以形成可接受質量的墨水液滴的所需要的時間長度稱為去結蓋時間，或者第一液滴去結蓋時間。另一去結蓋度量標準(稱為「持續去結蓋」或「噴射在頁面上」(SoP)去結蓋)是以具體時間間隔保持筆健康所需的噴射數量。作為SoP去結蓋的實例，包括大型固定列印杆的基於大格式噴墨印表機可以在相對較長的時間內(例如大約10分鐘至大約8小時)去結蓋且不使用，並可以通過每幾秒鐘隨機噴射各噴嘴來嘗試保持噴嘴健康。對任意給定的墨水，提供可接受的第一液滴質量的最長去結蓋時間或在任意給定去結蓋時間時所需的最少噴射數量將是合意的。通常，由於水從墨水製劑中蒸發，墨水中有機組分的百分比提高。由於墨水在有機助溶劑和其它非揮發性組分中變得更加富集，其中強親水性的著色劑(例如分散的顏料)被拉回/縮回到水相本體中。本公開的實例有助於以有效和成本有效的方式控制顏料收縮的程度/速率。顏料收縮在本文中稱為「顏料墨水載體分離」(PIVS)。由於顏料墨水在噴墨列印頭中乾燥，可能發生快速PIVS(例如在大約1-4秒內)，這會導致噴嘴和/或墨水通道基本不含著色劑。同樣，PIVS的快速速率通常是不合意的，因為空置(或去結蓋)時間太短。為了解決PIVS，噴墨印表機可以強制列印頭在一段空置時間定期後噴射到專用的吸收墊/集墨器(spittoon)上(例如，在給定頻率下每噴嘴的預定噴射數量可以保持列印過程中閒置噴嘴的噴嘴健康)。噴射速率基本上由PIVS速率所控制。非常頻繁的噴射通常是不合意的，因為在噴射過程中消耗墨水，而且減慢列印。相反，PIVS的慢速率(例如，大約大於4秒至大約60秒)通常有益於列印頭運行，例如，當列印頭儲存在去結蓋位置時，因為其防止了噴嘴的不合意的堵塞或著色劑從噴嘴的縮回。此外，在一些情況下，合意的是列印系統表現出非常慢的PIVS(例如，大於1分鐘至幾小時)。此外，本公開的墨水組合物的實例還向染料基墨水提供了改進的去結蓋性能。在基於顏料和基於染料的先前已知的墨水的情況下，當水蒸發時，在一些情況下可能在噴嘴處形成粘性塞。隨後的墨水液滴將必須穿過該粘性塞發射，因此，最初的少數液滴可能無法噴射/適當地噴射到孔外。取決於該墨水，在若干發射事件後可能發生成功的噴射。相反，本公開的墨水組合物的實例似乎防止形成該粘性塞(在顏料基或染料基墨水中)，以及受控的PIVS(在顏料基墨水中)。不希望被任何理論束縛，據信，本公開的墨水組合物的實例中的表面活性劑體系的實例在噴嘴的孔口中在空氣與墨水組合物之間的界面處在去結蓋未使用過程中形成防蒸發層，由此減少了水從墨水組合物中的蒸發。該防蒸發層可以在去結蓋未使用的大約2秒或更短時間內形成。這種防蒸發層有助於改善本文中公開的墨水的去結蓋時間。雖然向墨水中添加表面活性劑通常對改變該墨水的表面張力和潤溼特性來說是合意的，但是本發明人已經發現，一些表面活性劑有害地影響防蒸發層的形成，並從而有害地影響去結蓋性能。因此，在本文中公開的實施例中，已經識別了不僅有助於形成防蒸發層還在降低表面張力和提供所需潤溼特性方面匹配或超出了可接受的表面活性劑性能的表面活性劑體系。該表面活性劑體系由鋰、特定的酸和特定的非離子表面活性劑的組合組成。選擇所述特定的非離子表面活性劑以使其親水性頭基團可以與鋰離子相互作用，並使得其疏水性尾部不會不利地與該脂肪酸的疏水性尾部相互作用(即不會在空間上阻礙防蒸發層的形成)。該特定非離子表面活性劑還不包括任何亞乙基氧基基團(即聚氧乙烯基團)。該特定非離子表面活性劑似乎表現出與該防蒸發層的鋰鹽(月桂酸鋰、油酸鋰等等)的協同相互作用，這改進了去結蓋性能。在本文中公開的實施例中，已經發現該特定非離子表面活性劑不僅有助於形成防蒸發層(並由此改進去結蓋)，還有助於墨水具有合意的表面張力。先前的防蒸發層包括例如脂肪酸的鋰鹽。下面示意性顯示一個實例：其中R是脂肪酸尾部，並且虛線代表該脂肪酸的羧酸根離子與鋰離子之間的離子對相互作用。如上所述，本發明人已經發現，一些表面活性劑有害地影響該防蒸發層(I)或類似防蒸發層的形成。特別地，含有磺酸根頭部的表面活性劑(例如十二烷基硫酸鈉)和含有任何亞乙基氧基基團的表面活性劑可能破壞該防蒸發層的形成(或至少有害地影響去結蓋性能)，並由此不適於本文中公開的墨水組合物。特別對於含有亞乙基氧基基團的表面活性劑，6摩爾的亞乙基氧基基團可以配位1摩爾的鋰離子。在下面顯示的實例中，乙氧基化表面活性劑(II)含有結合至Li離子的六個亞乙基氧基基團。在該實例中，R1可以是疏水性尾部，其可以含有附加的亞乙基氧基基團，並且R2可以是氫原子或某些其它官能團：這種類型的表面活性劑(II)可能如下面的示意圖中所示那樣破壞防蒸發層(I)：在(III)中，表面活性劑(II)的亞乙基氧基基團由以疏水性尾部-基團R1結尾的黑線表示。如所示那樣，該表面活性劑到達空氣-墨水界面，並且其亞乙基氧基基團優先結合鋰離子，並由此防止形成該防蒸發層。不同於含有亞乙基氧基基團或磺酸根頭部的表面活性劑，本文中公開的特定非離子表面活性劑包括可以與鋰離子相互作用的親水性頭基團，並還包括不會在空間上阻礙防蒸發層的形成的疏水性尾部。任何這些非離子表面活性劑排除亞乙基氧基基團。本文中公開的非離子表面活性劑的親水性頭基團與鋰離子之間的相互作用類似於氫鍵結合作用。能夠進行這種相互作用的合適的親水性頭基團的實例包括羥基(OH)基團或吡咯烷酮。該疏水性尾部不會在空間上阻礙防蒸發層的形成。換句話說，該疏水性尾部i)具有適當的鏈長，其不會防止非離子表面活性劑與脂肪酸一起融入防蒸發層，和/或ii)含有適當的基團，其不會防止非離子表面活性劑與脂肪酸一起融入防蒸發層。非離子表面活性劑疏水性尾部的一些實例包括酯基團、C11至C13飽和烷基鏈、或C18單至多不飽和烷基鏈。該非離子表面活性劑的疏水性尾部的鏈長度至少部分取決於該親水性頭基團。在一個實例中，當該非離子表面活性劑包括單個羥基頭基團時，該非離子表面活性劑的疏水性尾部的鏈長度可能類似於該脂肪酸的疏水性部分的鏈長度。作為具體實例，當選擇十二烷酸(即月桂酸)作為脂肪酸時，可以選擇1-十二烷醇(即月桂醇)作為該非離子表面活性劑，當選擇順式-十八碳-9-烯酸(即油酸)作為脂肪酸時，可以選擇十八碳-9-烯-1-醇(即油醇)作為該非離子表面活性劑。在另一實例中，當該非離子表面活性劑包括二羥基頭基團時，該非離子表面活性劑的疏水性尾部的鏈長度可以短於該脂肪酸的疏水性部分的鏈長度。作為具體實例，乙炔二醇或更短長度的醇的酒石酸酯可以與十二烷酸或十八碳烯酸配對。可用於本文中公開的墨水組合物的非離子表面活性劑的一些特定實例包括乙炔二醇、雙酒石酸酯、1，2-己二醇、單醇、N-烷基吡咯烷酮及其組合。乙炔二醇的一個實例是可獲自AirProductsandChemicals，Inc.，Allentown，PA的104。合適的雙酒石酸酯的實例包括酒石酸二異戊酯、酒石酸二丁酯、酒石酸二苄酯和酒石酸二異丙酯。合適的單醇的一些實例包括月桂醇(即1-十二烷醇)、油醇(即十八碳-9-烯-1-醇)、硬脂醇(即1-十八烷醇)及其組合。N-烷基吡咯烷酮的實例是N-辛基吡咯烷酮和N-十二烷基吡咯烷酮。一些市售的N-烷基吡咯烷酮包括LP-100(辛基吡咯烷酮)和LP-300(十二烷基吡咯烷酮)，兩者均獲自AshlandInc.，Covington，KY。在本文中公開的墨水組合物的一個實例中，該非離子表面活性劑以該墨水組合物總重量的大約0.01重量％至大約0.3重量％的量存在。在另一實例中，該墨水組合物中非離子表面活性劑的量為大約0.05重量％至大約0.3重量％。當包含多種非離子表面活性劑時，要理解的是，所有非離子表面活性劑的總量在給定範圍內。如上所述，該表面活性劑體系的實例還由鋰和酸(例如脂肪酸表面活性劑)組成，所述酸選自油酸(一個順式雙鍵)、亞油酸(兩個順式雙鍵)、十一烷酸、十二烷酸、十三烷酸及其組合。該脂肪酸表面活性劑具有羧酸根頭部和長烷基尾部(例如包含羧酸根頭部的具有11至13個碳原子的飽和脂肪酸，或具有18個碳原子的鏈長度的不飽和脂肪酸)。該羧酸根基團有助於形成防蒸發層，由此似乎有助於良好的去結蓋。此外，該烷基尾部具有一個或兩個順式雙鍵。已經發現，相應的具有14個或更多碳的完全飽和的脂肪酸，或具有反式雙鍵的那些，通常不能提供增強去結蓋性能的相同益處。因此，本公開的墨水組合物的實例排除了選自以下的酸：硬脂酸(具有18個碳的完全飽和脂肪酸)、反油酸(油酸的反式異構體)、亞麻酸(三個順式雙鍵)、具有少於11個碳的碳鏈的直鏈(與支鏈相反)飽和脂肪酸、和具有多於13個碳的碳鏈的直鏈飽和脂肪酸及其組合。在一個實例中，所選的酸是十二烷酸(也稱為月桂酸)。該酸以該墨水組合物的總重量％的大約0.03重量％至大約1.0重量％的量存在。在另一實例中，存在於該墨水組合物中的酸的量為大約0.1重量％至大約1.0重量％。要理解的是該鋰可作為溶液中的離子或作為該酸的鋰鹽存在於組合物中。作為實例，可以以其多種鹽的形式將鋰加入該墨水組合物中，例如氯化鋰、溴化鋰、碘化鋰、氫氧化鋰、乙酸鋰、苯甲酸鋰、硝酸鋰或其組合。但是，碳酸鋰通常是不合意的；因為在某些情況下其似乎會降低去結蓋性能。此外，其它鹼金屬，例如鈉和/或鉀，可能存在於該墨水組合物的實例中。但是，要理解的是鋰有助於形成防蒸發層；而可能存在的其它鹼金屬既無助於形成防蒸發層，也不阻礙形成防蒸發層。在一個實例中，該墨水組合物包含大約50ppm至大約400ppm的鋰。下面顯示的是在墨水組合物中使用本文中公開的表面活性劑體系可能形成的防蒸發層的幾個實例。第一示例性防蒸發層(IV)用鋰、酸和作為非離子表面活性劑的二醇(例如104或酒石酸的二酯)形成，其中R是所選酸的疏水性尾部，並且R1和R2是所選二醇的疏水性尾部：第二示例性防蒸發層(V)用鋰、酸和作為非離子表面活性劑的N-烷基吡咯烷酮形成，其中R是所選酸的疏水性尾部：第三示例性防蒸發層(VI)用鋰、酸和作為非離子表面活性劑的單醇(例如月桂醇、油醇和/或硬脂醇)形成，其中R是所選酸的疏水性尾部，並且R1是所選單醇的疏水性尾部：要理解的是，該表面活性劑體系可以由鋰、該酸的一個或多個實例、以及該非離子表面活性劑的一個或多個實例組成。作為實例，除鋰之外，該表面活性劑體系可能由十二烷酸和乙炔二醇(例如104)；或十二烷酸和N-烷基吡咯烷酮(例如LP-100或LP-300)；或十二烷酸和油酸和乙炔二醇和N-烷基吡咯烷酮組成。要進一步理解的是，該表面活性劑體系可以由鋰、該酸的一個實例、以及該非離子表面活性劑的兩個或多個實例的組合組成。作為實例，除鋰之外，該表面活性劑體系可以由十二烷酸、乙炔二醇和單醇；或十二烷酸、乙炔二醇和雙酒石酸酯；或十二烷酸、乙炔二醇和N-烷基吡咯烷酮；或十二烷酸、乙炔二醇、N-烷基吡咯烷酮和單醇組成。如上所述，該表面活性劑體系不僅有助於防蒸發層的形成，還提供了合適的潤溼特性。據信，該表面活性劑體系在降低表面張力方面匹配或超出了可接受的表面活性劑性能(例如與包含亞乙基氧基基團的表面活性劑相比)。除了表面活性劑體系之外，本文中公開的墨水組合物的實例包括著色劑、助溶劑和餘量的水。其它添加劑如殺生物劑或聚合物粘結劑也可以添加到該墨水組合物中。該著色劑可以是自分散顏料、聚合物分散顏料、染料及其組合的任一種。炭黑可以在本墨水組合物的實例中用作著色劑。例如，可以使用作為燈黑、爐黑或氣黑類型的炭黑。可以將這些炭黑製成水分散的：通過氧化，通過炭黑工藝或通過炭黑製造後處理(例如通過臭氧化)；通過炭黑表面與水溶性或分散性的小分子、低聚物或者聚合物材料(例如對氨基苯甲酸、由單體如丙烯酸或甲基丙烯酸及其酯製成的丙烯酸基低聚物或聚合物，和/或聚氨酯低聚物或聚合物)的反應。這些炭黑還可通過前面提到的丙烯酸、甲基丙烯酸或聚氨酯組合物的低聚物或聚合物的吸附而製成在水中分散的。炭黑可以通過用例如由丙烯酸、丙烯酸酯、甲基丙烯酸、甲基丙烯酸酯、苯乙烯或乙酸乙烯酯組成的膠乳聚合物包覆顏料而進一步製成分散的。這些材料可通過在聚合物中包含各種官能團(如羧酸根、磺酸根、磷酸根或環氧乙烷衍生物)而製成分散的。一些合適的自分散炭黑，以及聚合物分散顏料可購自E.I.duPontdeNemoursandCo.(Wilmington，Delaware)、SensientTechnologiesCorporation(Milwaukee，Wisconsin)和CabotCorporation(Boston，Massachusetts)。可使用對顏色或化學組成沒有限制的其它顏料，其一些實例包括PY74、PY155、PY128、PY185、PR122、PR254、PR178、PV19、PB15：2、PB15：3和PB15：4。這些著色劑也可以通過各種手段，如小分子、低聚物或聚合物附著，通過低聚物或聚合物材料的吸附，或通過包覆(例如對炭黑所述那樣)而製成在水中分散的。任何合適的染料可用於本墨水組合物的實例。在本文中公開的實例中，該著色劑可以以墨水組合物總重量％的大約2重量％至大約7重量％的量存在。在另一實例中，該著色劑可以以墨水組合物總重量％的大約4重量％至大約4.5重量％的量存在。要理解的是，該著色劑，與聚合物粘結劑在一起，可以以賦予該墨水組合物以高固含量(即著色劑與粘結劑一起的總量)的量被包含。在一個實例中，選擇著色劑負載量和聚合物粘結劑負載量以使得該墨水組合物的總(高)固含量為該墨水組合物總重量百分比的大約4.5重量％至大約9.0重量％。該聚合物粘結劑量的實例描述在下文中。該助溶劑可以是2-吡咯烷酮；環丁碸；二甘醇二甲醚；1-(2-羥乙基)-2-吡咯烷酮(HE2P)；二乙二醇；三乙二醇；四乙二醇；三丙二醇；1-(2-羥乙基)-2-咪唑啉酮；二-(2-羥乙基)-5，5-二甲基乙內醯脲(作為DHE購自Lonza，Inc.，Allendale，NJ)；三乙二醇單乙醚；四乙二醇二甲醚；甘油聚氧乙基醚；2-甲基-1，3-丙二醇；2-乙基-2-(羥甲基)-1，3-丙二醇(EHPD)(也稱為三羥甲基丙烷)；甘油；二丙二醇；3-甲基-1，3-丁二醇；3-甲基-1，5-戊二醇；1，6-己二醇；1，5-戊二醇；及其組合。助溶劑的合適組合的一種具體實例包括2-羥乙基-2-吡咯烷酮和2-吡咯烷酮。助溶劑的合適組合的另一具體實例包括2-羥乙基-2-吡咯烷酮、2-吡咯烷酮和環丁碸。存在於墨水組合物中的助溶劑的總量為大約10重量％至大約30重量％。無論包含單一助溶劑或兩種或多種助溶劑的組合，助溶劑總量在提供的範圍內。本公開的墨水組合物的實例可以進一步包括選自殺生物劑、聚合物粘結劑及其組合的添加劑。當使用殺生物劑時，該殺生物劑的合適的量可以為大約0.05重量％至大約0.5重量％。要理解的是，殺生物劑的上限可能取決於該殺生物劑的類型以及其毒理效應和/或法規要求。合適的殺生物劑包括例如PROXELTMGXL、KORDEKTMMLX(TheDowChemicalCo.)、BIOBANTMCS-1246(TheDowChemicalCo.)和/或B20和/或M20(ThorGmbH)。該聚合物粘結劑可以是聚氨酯共聚物粘結劑或丙烯酸酯類型聚合物粘結劑。當包括時，墨水組合物中聚合物粘結劑的量可以為墨水組合物總重量％的大約1重量％至大約3重量％。在另一實例中，聚合物粘結劑的量為大約1.7重量％至大約2.0重量％。如上所述，選擇著色劑負載量和聚合物粘結劑負載量以使得該墨水組合物的總(高)固含量為該墨水組合物總重量百分比的大約4.5重量％至大約9.0重量％。當採用高固含量時，所得印刷圖像可以表現出合意的光學密度和合意的耐久性。在一個實例中，用於本文中公開的墨水組合物的粘結劑是由二異氰酸酯和至少三種二醇的聚合形成的聚氨酯共聚物粘結劑。在一個實例中，該至少三種二醇包括含有親水性穩定基團的第一二醇、在兩個羥基基團之間的主鏈中具有小於8個原子的一種或多種第二二醇(這導致形成短的硬鏈段(顯示在下式(X)中))。在另一實例中，該至少三種二醇包括第一二醇、第二二醇和具有式OH-R-OH的第三二醇，其中R選自聚醚、聚酯、聚碳酸酯、聚碳酸酯-共-聚酯和丙烯酸。在另一實例中，該至少三種二醇包括第一二醇、第二二醇和具有式OH-R4-OH的第三二醇，其中「R4」定義在下式X中。作為實例，R4可以是C1-C7烷基或C6-C40芳基，或被C1-C10烷基取代的C9-C40芳基。下面提供各二醇的實例。在本文中公開的實例中，該聚氨酯共聚物粘結劑由異氰酸酯與二醇的反應形成，並由此包括硬和軟的鏈段。硬鏈段是在兩個相鄰的氨基甲酸酯基團之間並包括兩個相鄰的氨基甲酸酯基團的鏈段。軟鏈段由高分子量二醇或多元醇形成。軟鏈段是可移動的，並且可以以卷繞形式存在。在一個聚合物鏈上的氨基甲酸酯基團與相鄰聚合物鏈上的相同或類似基團形成氫鍵，獲得聚氨酯網絡。在許多情況下，在聚合物網絡中，軟的連續相包圍硬的半結晶區域。在聚氨酯中，硬鏈段共價耦合到軟鏈段上。調節硬和軟鏈段可以向該聚氨酯共聚物提供所需水平的彈性和韌性。在許多聚氨酯中，將可離子化基團併入硬鏈段以使該聚氨酯水可分散。但是，可離子化基團會干擾分子間氫鍵，並由此在本文中公開的實例中，在所得聚氨酯共聚物的至少短硬鏈段中不包括可離子化基團(例如參見下式(X))。這加強了聚氨酯共聚物。從短硬鏈段中分離可離子化基團還能更好地控制酸含量，同時減少半結晶區域形成的時間，這進而減少了乾燥時間。在本文中公開的實例中，異氰酸酯對二醇的比大於1∶1。在一個實例中，異氰酸酯對二醇的比為大約1.05∶1至大約1.5∶1。在一個實例中，聚氨酯共聚物粘結劑具有以下結構：其中Q1、Q2和Q3各自獨立地選自只要Q1、Q2和Q3含有至少一種(VIII)、至少一種(IX)和至少一種(X)。在(VIII)、(IX)和/或(X)中，以下是適用的：·各R1是來自二異氰酸酯的C1-C20烷基、C3-C20取代烷基、C3-C10環烷基、C3-C20取代環烷基或C6-C40芳基或C9-C40取代芳基；·各R2獨立地為C3-C20取代烷基、C3-C20取代環烷基或C9-C40取代芳基；·各R3獨立地為C9-C20烷基、被C1-C10烷基或C6-C15芳基取代的C9-C20烷基、C9-C40芳基或被C1-C10烷基或C6-C20芳基取代的C9-C40芳基、或-(R11-O-R10-O-R11)-；或HO-R3-OH是併入聚醚、聚酯、聚碳酸酯、聚碳酸酯-共-聚酯或丙烯酸的二醇；·各R4獨立地為C1-C7烷基、被C1-C10烷基或C6-C15芳基取代的C3-C20烷基、C6-C40芳基或被C1-C10烷基或C6-C20芳基取代的C9-C40芳基，條件是在(IV)中形成連接兩個氧原子的鏈的R4上的骨架原子少於8個；·n、m和p是1至200的整數；·該封端劑是選自R5CHR6OH、R5CHR6SH、R6R7NH、H-(OR8)q-OH和環氧化物CH2OCR6R7的一種或多種；·各R5是H、C1-C20烷基、被C1-C10烷基或C6-C15芳基取代的C3-C20烷基、C6-C40芳基或被C1-C10烷基或C6-C20芳基取代的C9-C40芳基；·各R6是H、C1-C20烷基、C6-C40芳基或-R9OR8；·各R7是H、-R9OR8、C1-C20烷基、被C1-C10烷基或C6-C15芳基取代的C3-C20烷基、C6-C40芳基、或被C1-C10烷基或C6-C20芳基取代的C9-C40芳基，條件是當R6為H時，R7不為H；·R6和R7可以與氮原子一起形成環胺或取代的環胺，O或S原子取代所述環胺上的C原子；·各R8是C1-C20烷基或C6-C20芳基；·各R9是C1-C20烷基、被C1-C10烷基或C6-C15芳基取代的C3-C20烷基；·各R10獨立地為C4-C20烷基、被C1-C10烷基或C6-C15芳基取代的C4-C20烷基、C9-C40芳基或被C1-C10烷基或C6-C20芳基取代的C9-C40芳基；·各R11獨立地為C1-C20烷基、被C1-C10烷基或C6-C15芳基取代的C4-C20烷基；和·q是1至20的整數。在本文中公開的實例中，該異氰酸酯是二異氰酸酯。合適的二異氰酸酯可以選自1，6-六亞甲基二異氰酸酯(HDI)、異佛爾酮二異氰酸酯(IPDI)、三甲基六亞甲基二異氰酸酯(TMDI)、2，4-甲苯二異氰酸酯(2，4-TDI)、2，6-甲苯二異氰酸酯(2，6-TDI)、4，4′-二苯基甲烷二異氰酸酯(MDI)、4，4--二環己基甲烷二異氰酸酯(H12MDI)、3，3′-二甲基-4，4′-聯苯二異氰酸酯(TODI)、十二烷二異氰酸酯(C12DI)、1，5-萘二異氰酸酯(NDI)、間四亞甲基苯二甲基二異氰酸酯(TMXDI)、1，4-苯二異氰酸酯、反式-環己烷-1，4-二異氰酸酯和4，6-苯二甲基二異氰酸酯。包含親水性穩定基團並最終形成式(VIII)的單體的一部分的第一二醇的一些實例包括二羥甲基乙酸、2，2』-二羥甲基丁酸(butanoicacid)、2，2』-二羥甲基丙酸(DMPA)和2，2』-二羥甲基丁酸(butyricacid)。在兩個羥基基團之間的主鏈中具有少於8個原子並最終形成式(X)的單體的一部分的第二二醇的一些實例包括1，2-丙二醇、1，3-丙二醇、乙二醇、1，4-丁二醇、1，5-戊二醇、1，6-己二醇、1，2-己二醇、新戊二醇、2-甲基-1，3-丙二醇、3-甲基-1，5-戊二醇及其組合。當包括時，第三二醇的實例具有疏水性鏈段並最終形成式(IX)的單體的一部分。該第三二醇的一些實例具有式OH-R-OH，其中R選自聚醚、聚酯、聚碳酸酯、聚碳酸酯-共-聚酯和丙烯酸。第三二醇的其它實例具有式OH-R4-OH。R4可以是前面給出的任何實例，如C1-C7烷基、或C6-C40芳基、或被C1-C10烷基取代的C9-C40芳基。使異氰酸酯與該至少三種二醇反應的任何合適的方法可用於形成該聚氨酯共聚物。當期望終止聚合時，可以加入前面提到的封端劑。使用的封端劑的量應大致等於預聚物中未反應的異氰酸酯基團。按當量計，來自鏈終止劑中胺基團的活性氫對預聚物中異氰酸酯基團的比為大約1.0∶1至大約1.2∶1、或大約1.0∶1.1至大約1.1∶1、或大約1.0∶1.05至大約1.1∶1。在最終的聚氨酯共聚物粘結劑中，第二二醇的摩爾百分比為聚氨酯共聚物粘結劑中二醇單體總摩爾百分比的至少30％。該聚氨酯共聚物粘結劑的酸值為50至70，並且該聚氨酯共聚物粘結劑的數均(Mn)分子量為大約3,500至大約10,000。在另一實例中，該聚氨酯共聚物粘結劑的Mn為大約5,000至大約8,500。如上所述，該聚合物粘結劑可以是丙烯酸酯類型聚合物。合適的丙烯酸酯聚合物可以由具有大約2000至大約200,000的分子量、大約30至大約180的酸值的聚合物組成。合適的單體的一些實例包括丙烯酸、甲基丙烯酸和丙烯酸與甲基丙烯酸的酯。當使用丙烯酸酯類型聚合物粘結劑或聚氨酯共聚物粘結劑時，要理解的是，可以選擇助溶劑以合意地將粘結劑分散在整個墨水組合物中。在本文中公開的任何實例中，該組合物的餘量(達到100重量％)是水。該墨水組合物的實例的pH通常為大約7至大約11。合意的是該墨水組合物具有鹼性pH，為大於7至12的任何值。當所得墨水組合物的初始pH為酸性、中性或接近中性的鹼性(例如，具有7.1至8的pH值)時，合意的是將所得墨水組合物的pH調節至鹼性或更鹼性的pH。可加入任何合適的鹼來調節pH，只要加入的鹼不幹擾該墨水組合物的其它合意性質。合適的鹼的一些實例包括NaOH或KOH。加入的鹼的量至少部分取決於該墨水組合物的初始pH和該墨水組合物的所需最終pH。在一個實例中，將pH調節至大約9至大約10，並且加入適量的鹼直到獲得該pH。此外，要理解的是，本文中公開的墨水組合物特別適於具有大約2kHz至大約36kHz的滴落頻率(dropfrequency)的任何噴墨印刷系統。在高速印刷的一個實例中，該滴落頻率可以為大約24kHz至大約36kHz。該噴墨印刷系統可以是熱的或壓電的。現在參照圖1，列印盒通常以10描述。列印盒10包括外殼12(其可以包括一個或多個不同材料的層)，外殼12操作性地連接至儲存室14，儲存室14含有本文中公開的墨水組合物20的實例。流體路徑/墨水通道24將儲存室14連接至流體噴射器16。在熱噴墨列印盒中，流體噴射器16是產生熱量以蒸發墨水組合物20的加熱元件，其產生氣泡，該氣泡膨脹將墨水組合物20(以液滴22的形式)從與流體噴射器16對齊的噴嘴18的孔口26中推出。雖然顯示了單個流體噴射器16和噴嘴18，要理解的是，單個列印盒10可包括多個(例如，400個或一些其它合意的數量)流體噴射器16和噴嘴18。雖然未顯示，要理解的是，列印盒10包括集成電路，該集成電路將信號(例如，來自能夠運行合適的計算機可讀指令的處理器)按路線發送至所需流體噴射器16和噴嘴18，以便從中發射墨水液滴22以便在所需介質上產生圖像。該列印盒10代表單個噴嘴，並且要理解的是，單個列印盒包括許多噴嘴。當包含在包括頁寬陣列的高速噴墨印刷系統中時，要理解的是，多個列印盒10(即模具)安置在一起，其各自包含至少1,000個噴嘴。雖然未顯示，要理解的是，高速噴墨印刷系統還可能包含自動化服務站。該服務站可以編程以確保列印盒10以最小系統停機時間自動加蓋、去結蓋和清洗。這也有助於提高列印質量。如上所述，墨水組合物20中的表面活性劑體系的實例在去結蓋未使用的過程中，在噴嘴18的孔口26中在空氣與墨水組合物20之間的界面I處形成防蒸發層，由此減少了水從墨水組合物20中的蒸發。現在參照圖2，根據本公開改善墨水組合物20的去結蓋性能的方法的實例通常以200描述。該方法200包括選擇表面活性劑體系，如附圖標記202所顯示的那樣。該表面活性劑體系由酸(選自油酸、亞油酸、十一烷酸、十二烷酸、十三烷酸及其組合)；鋰；和非離子表面活性劑(其包括與鋰相互作用的親水性頭基團和不會在空間上阻礙由該表面活性劑體系形成防蒸發層的疏水性尾部)所組成。如前所述，所選非離子表面活性劑排除任何亞乙基氧基基團。如附圖標記204所顯示的那樣，該方法200進一步包括將所選表面活性劑體系併入混合物，所述混合物包括著色劑；助溶劑；和水。為了進一步描述本公開，在本文中給出了實施例。要理解的是，提供這些實施例為了說明的目的，而非解釋為限制本公開的範圍。實施例製備包括本文中公開的表面活性劑體系的實例的二十四種實施例墨水(墨水1-20、22、23、28和29)。還製備了五種對比墨水(墨水21和24-27)。還製備了一種不含有表面活性劑體系的對比墨水(墨水30)。在各個實施例墨水和對比例墨水中，該著色劑是自分散炭黑分散液(CK)，助溶劑是1-(2-羥乙基)-2-吡咯烷酮(HE2P)和2-吡咯烷酮(2P)，聚合物粘結劑是聚氨酯(PU)分散液(包括在環丁碸中的聚氨酯共聚物粘結劑的實例)。在對比墨水21和24-27中和在墨水20、22、23、28和29中的聚氨酯共聚物粘結劑由異佛爾酮二異氰酸酯(IPDI)與1，3-丙二醇、氫醌雙(2-羥乙基)醚(HQEE)和二羥甲基丙酸(DMPA)的反應形成。在對比墨水30和墨水1-19中的聚氨酯共聚物粘結劑由異佛爾酮二異氰酸酯(IPDI)與1，3-丙二醇、1，2-丙二醇和二羥甲基丙酸(DMPA)的反應形成。在一些實施例墨水(20、22、23、28和29)和一些對比例墨水(21和24-27)中，自分散炭黑分散液和聚氨酯分散液共混，並在加入到該墨水或對比墨水組合物中之前除去任何溶劑。因此，這些墨水和對比墨水不包含環丁碸。在其它實施例墨水和對比墨水30中，將聚氨酯分散液添加到該墨水組合物中，由此該最終組合物包含環丁碸，至少其一部分來自於該聚氨酯分散液(如表1中所示)。實施例墨水中的表面活性劑體系包括十二烷酸(DA，作為酸)、鋰(Li)和本文中提供的非離子表面活性劑的一種或組合。各對比墨水中的表面活性劑體系包括十二烷酸、鋰和至少一種包含亞乙基氧基基團的表面活性劑。該墨水和對比墨水的配方顯示在表1中。在表1標記為「表面活性劑體系」的欄中還具體列舉了墨水和對比墨水中使用的非離子表面活性劑和量，其中提供了各非離子表面活性劑(NISurf)名稱以及非離子表面活性劑的重量百分比。餘量為水。各墨水與對比墨水的pH為8至11。表1*包含亞乙基氧基基團的表面活性劑測量各實施例墨水與對比墨水的表面張力。結果顯示在表2中。該表面張力使用Wilhelmy板法在Kruss表面張力計K11上測得。評估實施例墨水與對比墨水的去結蓋性能。本實施例中使用的列印系統在頁面上噴射墨滴(以保持列印健康)(「噴射在頁面上」(SoP))。將墨水與對比墨水填充到HP940墨盒中，使用HPOfficeJetPro8000系列印表機列印噴嘴檢查圖案。在即將開始試驗前，對噴嘴進行預處理(primed)，並實施噴嘴檢查圖案以確保所有噴嘴均能可接受地發射。在跨頁面的各掃描過程中，筆列印相距大約十六分之一英寸的151條垂直線的圖案(包括初始的0秒參照線)。通過發射一個液滴的所有噴嘴形成垂直線。因此，各線為一個液滴寬，大約7/8英寸高，對應於列印頭上的噴嘴陣列的長度。各掃描的第一垂直線是在沒有等待時間後從各噴嘴中發射的第一滴液滴，第二條線在去結蓋時間4秒後列印，第三條線在去結蓋時間的再4秒後列印，由此對所有151條線。「壞」去結蓋表示大多數噴嘴丟失或無法發射；而「好」去結蓋表示噴嘴對所有151條線正確發射。表2墨水表面張力(Dynes/cm)去結蓋墨水136.8好墨水237.3好墨水335.7好墨水423.1好墨水529.3好墨水636.8好墨水736.6好墨水839.8好墨水937.1好墨水1023.8好墨水1126.1好墨水1234.3好墨水1332.6好墨水1423.5好墨水1529.8好墨水1630.2好墨水1729.9好墨水1834.1好墨水1929.4好墨水2030.1好對比墨水2130.6壞墨水2233.6好墨水2329.4好對比墨水2430.2壞對比墨水2531.8壞對比墨水2636.3壞對比墨水2739.3壞墨水2832.2好墨水2931.2好墨水3044.2好圖2中顯示的表面張力結果表明，包含本文中公開的示例性表面活性劑體系(不含有任何亞乙基氧基基團)的墨水的表面張力可以與包含具有亞乙基氧基基團的表面活性劑的對比表面活性劑體系相比，在一些情況下甚至更低。不含任何表面活性劑體系的對比墨水30的表面張力最高。圖2中顯示的去結蓋結果表明，當包括包含亞乙基氧基基團的表面活性劑時，去結蓋性能受到不利影響。相反，包括本文中公開的表面活性劑體系(其不包括亞乙基氧基基團)的不同實例的各種實施例墨水錶現出良好的去結蓋性能。雖然對比墨水30(不含表面活性劑體系)表現出良好的去結蓋，該表面張力不合意地高。此外，還觀察到對比墨水30(不含有表面活性劑體系)還具有低劣的噴嘴健康，噴嘴在使用後是骯髒的。因此，不含有本文中公開的表面活性劑體系，將不得不在SoP去結蓋與其它列印特性如筆/噴嘴潤溼、乾燥時間、列印質量等等之間進行權衡。在本說明書通篇中提到「一個實例」、「另一實例」、「實例」等等指的是與該實施例結合描述的特定要素(例如特徵、結構和/或特性)被包括在本文中描述的至少一個實施例中，並且可以存在或可以不存在於其它實施例中。此外，要理解的是，用於任何實施例的所述要素在各實施例中可以以任何合適的方式組合，除非上下文另行明確指示。要理解的是，本文提供的範圍包括所述範圍和在所述範圍內的任何值或子範圍。例如，50ppm至大約400ppm的範圍應解釋為不僅包括明確列舉的50ppm至大約400ppm的界限，而且包括個別的值，如53ppm、104.25ppm、350ppm等等，以及子範圍如大約150ppm至大約375ppm、125ppm至大約300ppm等等。此外，當「大約」或「基本上」用於描述值時，這意味著涵蓋了距離規定值的微小變化(最高+/-10％)。在描述和要求保護本文中公開的實例時，單數形式「一個」、「一種」和「該」包括複數指代物，除非另行明確說明。雖然已經詳細描述了多個實施例，要理解的是，公開的實施例可以進行修改。因此，前面的描述被認為是非限制性的。當前第1頁1 2 3