含有酒石酸的無定形酯的相變油墨組合物的製作方法

2023-06-06 09:12:56

專利名稱：含有酒石酸的無定形酯的相變油墨組合物的製作方法
技術領域：
本發明實施方案涉及固體油墨組合物，其特徵在於其在室溫下為固體，而在將熔化的油墨施用到基底上的高溫下熔化。這些固體油墨組合物可以用於噴墨印刷。本發明實施方案涉及一種新的固體油墨組合物，其含有一種無定形組分、一種結晶組分、以及任選地一種著色劑；以及所述油墨組合物的製備方法。
背景技術：
噴墨印刷方法可以使用在室溫下為固體而在高溫下為液體的油墨。所述油墨可以被稱為固體油墨、熱熔油墨、相變油墨等等。例如，美國專利第4，490，731號——其全部公開內容通過引證方式納入本說明書——公開了一種用於記錄介質(例如紙)上印刷的分散固體油墨的設備。在使用了熱熔油墨的熱噴墨印刷方法中，固體油墨通過印刷設備中的加熱器熔化，並以一種液體的形式以類似於傳統熱噴墨印刷的方法使用(噴射)。一經與印刷記錄介質接觸，熔化的油墨便迅速固化，使得著色劑基本保留在記錄介質的表面上而非通過毛細作用被帶入記錄介質(例如紙)內，從而使得印張的墨色密度(print density)高於通常用液體油墨獲得的密度。因此在噴墨印刷中相變油墨的優點為消除了油墨在處理過程中的潛在溢出、具有寬範圍的印張的墨色密度和印刷質量、紙的起皺或變形最小化、並使得在非列印的不定周期沒有噴嘴堵塞的危險，甚至不需蓋上噴嘴。
通常，相變油墨(有時稱為「熱熔油墨」)在環境溫度下為固相，但是在噴墨印刷設備的高操作溫度下以液相存在。在噴射溫度，液態油墨的液滴從印刷設備中噴出，當油墨液滴——或是直接接觸或是通過中間的加熱轉印帶或鼓——與記錄介質的表面接觸時，所述油墨迅速固化形成固化油墨液滴的預定圖案。用於彩色印刷的相變油墨通常含有一種與一種相變油墨相容性著色劑相結合的相變油墨載體組合物。在一個具體實施方案中，一系列的彩色相變油墨可以通過將油墨載體組合物與相容的減色法三原色著色劑(subtractive primary colorant)結合而形成。所述減色法三原色彩色相變油墨可以包括四種組分染料或顏料，即，青色、洋紅、黃色和黑色，但所述油墨不限於此這四種顏色。這些減色法三原色彩色油墨可以通過使用單獨一種染料或顏料或者染料或顏料的混合物製得。例如，洋紅可以通過使用溶劑紅染料(Solvent RedDyes)的混合物製得，或者複合黑色可以通過混合幾種染料製得。美國專利第4，889，560號、美國專利第4，889，761號和美國專利第5，372,852號——其各自的全部公開內容通過引證方式納入本說明書——教導了所用減色法三原色著色劑可以包括來自比色指數(C. I.)溶劑染料、分散染料、改性酸和直接染料、以及鹼性染料類型的染料。所述著色劑也可以包括顏料，如例如美國專利第5，221，335號中所公開的，其全部公開內容通過引證方式納入本說明書。美國專利第5，621，022號——其全部公開內容通過引證方式納入本說明書——公開了一種特定種類的聚合染料用於相變油墨組合物中的用途。相變油墨對於噴墨印刷機是理想的，因為它們在室溫下運送、長期儲存等期間仍處於固相。此外，極大地消除了液體油墨噴射油墨的油墨蒸發導致的與噴嘴堵塞相關的問題，從而改進了噴墨印刷的可靠性。此外，在油墨液滴直接施用到最終記錄介質(例如紙、透明材料等等)上的相變噴墨印刷機中，液滴一與記錄介質接觸就立刻固化，從而防止了油墨沿著印刷介質遷移，並且改進了網點質量(dot quality)。雖然上述常規固體油墨技術通常成功地生成了逼真的圖像並提供噴射應用的經濟性和在多孔紙上的基底寬容度，但所述技術對於塗布的基底來說不能令人滿意。因此，雖然已知的組合物和方法適合用於其預定用途，但是仍然需要在塗布紙基底上形成圖像或印刷的其它方法。因此，需要找到固體油墨組合物的替代組合物以及未來的印刷技術以提供給消費者在所有基底上均極好的圖像質量。上述每篇美國專利和專利公開文本均通過引證方式納入本說明書。此外，上述各篇美國專利和專利公開文本中合適的組分和方法方面可以為本發明公開內容所選擇而用於其實施方案中。

發明內容
根據本文中示例說明的實施方案，本發明提供了新的固體油墨組合物，其含有由酒石酸合成的結晶和無定形材料組分，適於噴墨印刷(包括在塗布紙基底上印刷)。所述結晶和無定形組分都可以作為酒石酸的酯而合成。然而，所述結晶和無定形組分由不同的酯試劑合成，以使得獲得的產物或為結晶或為無定形。特別地，本發明實施方案提供了一種相變油墨，其包括一種結晶組分；以及一種無定形組分，該無定形組分為一種具有下式的酒石酸的酯
OH O O OH其中R1和R2各自彼此獨立地，或者是說它們可以相同或不同地，選自烷基，其中所述烷基部分可以為直鏈、支鏈或環狀的、飽和或不飽和的、取代的或未取代的，具有約I至約40個碳原子；或者取代的或未取代的芳香族或雜芳族基團；以及其混合物；並且此外其中酒石酸骨架選自L-(+)_酒石酸、D-(-)_酒石酸、DL-酒石酸或內消旋酒石酸，以及其混合物。在其他實施方案中，本發明提供了一種相變油墨，其包括一種結晶組分；以及一種無定形組分，該無定形組分為酒石酸的酯，其中結晶組分和無定形組分各自具有以下結構
OH O O OH其中R1和R2各自彼此獨立地，或是說它們可以相同或不同地，選自烷基，其中所述烷基部分可以為直鏈、支鏈或環狀的、飽和或不飽和的、取代的或未取代的，具有約I至約40個碳原子；或者取代的或未取代的芳香族或雜芳族基團；以及其混合物；並且此外其中酒石酸骨架選自L-(+)_酒石酸、D-(-)_酒石酸、DL-酒石酸或內消旋酒石酸，以及其混合物；並且其中結晶組分和無定形組分以重量比約I. 5至約20混合。在另一個實施方案中，本發明提供了一種相變油墨，其包括一種結晶組分；以及一種無定形組分，其中該無定形組分是酒石酸的酯，並且由酒石酸與至少一種醇通過酯化反應合成。


為更好地理解本發明實施方案，可以參考附圖。圖I是DL-酒石酸二 -L-薄荷酯(DMT)的差示掃描量熱法(DSC)數據，其證實了本發明實施方案的無定形特性(DSC數據在Q1000差示掃描量熱計(TA Instruments)上獲得，速率為 10°C /min,從-50 至 200 至 _50°C )；圖2是一張示例說明本發明實施方案DMT的流變學數據的圖(所有流變學測量均在裝有Peltier加熱板且使用25mm平行板的RFS3控制應變流變儀(TA instruments)上測得；所用的方法是溫度從高溫至低溫進行掃描，在各個溫度之間以5°C的溫度降低(decrement)、120秒的保溫(平衡)時間，恆定頻率為IHz)；圖3是本發明實施方案的含有L-酒石酸二苯乙酯/DMT的油墨樣品的DSC數據；並且圖4是一張示例說明本發明實施方案的含有L-酒石酸二苯乙酯/DMT的油墨樣品的流變學數據的圖。
具體實施例方式在以下描述中，應理解在不背離本文所公開的本發明實施方案的範圍的情況下可使用其他實施方案並且也可作出結構上和操作上的改變。固體油墨技術拓寬了印刷生產能力和在多個市場的消費者基礎，並且通過有效地整合印刷頭技術、印刷方法和油墨材料可以促進印刷應用的多樣性。固體油墨組合物的特徵在於其在室溫為固體而在將熔融的油墨施用到基底上的高溫下熔化。如上文所述，雖然現有的油墨選擇成功地用於多孔紙基底，但這些選擇對於塗布紙基底而言不總能令人滿
o已經發現在固體油墨製劑中使用結晶和無定形組分的混合物提供了牢固的(robust)油墨，以及特別是，在未塗布紙和塗布紙上展示出牢固圖像的固體油墨。對於結晶材料，小分子通常在固化時傾向於結晶，並且低分子量的有機固體通常是晶體。雖然結晶材料通常更硬並且更堅實(resistant)，但是這種材料也更脆，使得使用由主要為晶體的油墨組合物製成的印刷稿件對損傷相當敏感。對於無定形組分，高分子量無定形材料(例如聚合物)在高溫下變成粘性和粘稠的液體，但是在高溫下不能展示出足夠低的粘度。結果，所述聚合物不能在所需的噴射溫度140°C )從印刷頭噴嘴噴射出來。然而，在本發明實施方案中，發現可以通過結晶和無定形組分的混合物獲得牢固的固體油墨。本發明實施方案提供了一種新型噴墨固體油墨組合物，其含有(I)結晶組分和
(2)無定形組分的混合物，通常分別以約60 40至約95 5的重量比。在更具體的實施方案中，結晶組分與無定形組分的重量比為約65 35至約95 5，或是從約70 30至約90 10。在其他實施方案中，結晶組分與無定形組分混合的重量比分別為約I. 5至約20，或從約2. 0至約10。通常，結晶組分和無定形組分是具有下式的酒石酸的酯權利要求
1.一種相變油墨，包括 一種結晶組分；和 一種無定形組分，其為具有下式的酒石酸的酯
2.權利要求I的相變油墨，其中無定形組分存在的量為約5重量％至約40重量％，基於相變油墨的總重量計；並且 結晶組分存在的量為約60重量％至約95重量％，基於相變油墨的總重量計。
3.權利要求I的相變油墨，其中結晶組分是酒石酸的一種酯，其不同於無定形組分的酒石酸酯，並且具有以下結構
4.權利要求I的相變油墨，其中無定形組分選自L-酒石酸二-L-薄荷酯、L-酒石酸二 -DL-薄荷酯、DL-酒石酸二 -L-薄荷酯、DL-酒石酸二 -DL-薄荷酯，以及它們的任何立體異構體和混合物。
5.權利要求I的相變油墨，其中結晶組分選自L-酒石酸二苄酯、L-酒石酸二苯乙酯、L-酒石酸二(3-苯基-I-丙基)酯、L-酒石酸二(2-苯氧基乙基)酯、L-酒石酸二苯酯、L-酒石酸二(4-甲基苯基)酯、L-酒石酸二(4-甲氧基苯基)酯、L-酒石酸二(4-甲基苄基)酯、L-酒石酸二(4-甲氧基苄基)酯、L-酒石酸二環己酯、L-酒石酸二(4-叔丁基環己基)酯，以及它們的任何立體異構體和混合物。
6.權利要求I的相變油墨，還包括一種選自顏料、染料或其混合物的著色劑。
7.權利要求I的相變油墨，其在溫度為約140°C時的粘度低於約15cps。
8.權利要求I的相變油墨，其在室溫時的粘度高於約106cps。
9.一種相變油墨，包括 一種結晶組分；和 一種無定形組分，其為酒石酸的一種酯，其中結晶組分和無定形組分各自具有以下結構
10.一種相變油墨，包括 一種結晶組分；和 一種無定形組分，其中無定形組分是酒石酸的一種酯，並且是通過與至少一種醇進行酯化反應而合成的。
全文摘要
本發明涉及一種包含酒石酸的無定形酯的相變油墨組合物，其包括一種無定形組分、一種結晶組分、和任選地一種著色劑，所述油墨組合物適用於噴墨印刷(包括於塗布紙基底上的印刷)。在實施方案中，所述無定形組分由酒石酸的酯化反應合成。
文檔編號C09K5/06GK102757683SQ20121012646
公開日2012年10月31日 申請日期2012年4月26日 優先權日2011年4月27日
發明者C·L·特雷西, J·L·貝樂麗, N·肖帕, P·G·奧德爾, S·V·德雷派爾, 森光謙太郎 申請人:施樂公司