水基著色劑製劑的製作方法
2023-10-24 02:04:57 8
專利名稱：水基著色劑製劑的製作方法
技術領域：
本發明涉及水基著色劑分散體，它們的製備方法，以及它們用作記錄液，特別是用於噴墨印刷法的記錄液的用途，以及它們用在電子攝影調色劑，特別是聚合調色劑，用在粉末塗料和在濾色器中的用途。
噴墨印刷法，例如電子攝影術(雷射印刷機和複印機)，是一種無接觸印刷法(非擊打式印刷法)，且在最近幾年中已因電腦使用的增加而變得愈來愈重要，尤其是在所謂的SOHO範圍(小型辦公室、家庭辦公室)內。
噴墨印刷區分為所謂的連續印刷法與按需噴墨(Drop-on-Demand)法，其中在後一種方法中由電腦控制的電信號產生墨滴。原則上可以區分為兩種按需噴墨法，即所謂的熱敏法噴墨印刷，也稱為泡沫噴墨印刷，和壓電噴墨印刷。在熱敏法噴墨印刷中，導致墨滴由印刷頭噴嘴噴出的壓力波是通過加熱元件輸入熱能而產生，而壓電噴墨印刷則應用在接通電壓信號時壓電晶體發生的自發的形狀變化以產生所需的壓力波。壓電噴墨印刷和熱敏法噴墨印刷都具有製備具有高光學質量直至照片質量的彩色圖像所用的高技術標準的特徵並且也適合於以高印刷速度產生大規格印刷品。
熱敏法噴墨印刷和壓電噴墨印刷目前為止使用基於水溶性染料的溶液的墨水，因此印刷品雖然具有高亮度和光學密度，但卻只有不足的光牢度與差的防水性。染料基噴墨印刷用墨水的上述缺點只能藉助特種紙張而部分地克服。克服染料基墨水的上述缺點的一種可能性在於使用上顏料的墨水。對於噴墨印刷用的上顏料的墨水提出了一系列的要求它們必須具有適合於印刷的粘度和表面張力，它們必須有貯存穩定性，即它們不應該凝結，且經分散的顏料不應沉積，它們不應該導致堵塞印刷機噴嘴，這一點特別對於含有顏料粒子的墨水可能會有問題，且它們要具有環境友好性，即基本上基於水且含有儘可能低濃度的有機溶劑。對製劑的純度也提出了高的要求，由於過高濃度的無機或有機鹽和離子，特別是氯離子，會導致腐蝕並因而使印刷頭過早損壞或在泡沫噴墨印刷機的情況下導致在加熱元件上的有害的沉積。
特別對於顏料和印刷品的顏色強度，色調，亮度，透明度，和堅牢度性能，例如光牢度、水牢度和抗摩擦牢度，提出高的要求。當藉助噴墨法製備具有照相質量或用於戶外的印刷品時，高的光牢度特別重要。
顏料製劑的細分狀態是其用於噴墨印刷中的基本前提，因為為了不堵塞噴嘴，要求顏料粒子的平均粒度不超過200納米的數值，且粒度分布要很窄使得最大粒度不超過500納米的數值。除了細分狀態以外，特別還有抗絮凝性是噴墨製劑的非常重要的質量標準，因此必須通過合適的添加劑有效地防止顏料粒子的晶體生長或附聚。這通常通過一定的分散助劑來完成。與抗絮凝性密切相關的是顏料分散體的貯存穩定性，因為在長期貯存過程中，即使在相對於室溫升高或降低的溫度下，顏料粒子也不可以附聚。在印刷過程中，上顏料的墨水受到極端的熱和機械應力；即使在這些情況下分散助劑仍必須確保顏料分散體的穩定性。在所謂的熱敏法噴墨印刷法中會出現高達500℃的短暫溫度突變。即使在這些條件下，顏料也不可以絮凝或沉積在印刷機的加熱元件上，也不可以堵塞印刷機噴嘴。在印刷時，上顏料的墨水經窄的噴嘴甩出；在此過程中會出現極高的剪切應力，其應該不會導致分散助劑被剪離顏料表面。
因此，所用分散助劑具有決定性的重要性，因為其不僅決定分散體的物理性能，例如表面張力和粘度，還必須保證墨水在其貯存過程中對絮凝的穩定性和在印刷過程中對分解的穩定性。
目前為止已知的用於噴墨印刷的上顏料的製劑經常不能符合印刷機製造商提出的要求，因為它們在細分狀態以及熱穩定性與貯存穩定性方面存在不足。特別地，上顏料的噴墨印刷用墨水的穩定性問題與顏料粒子在含水有機溶液中的足夠的穩定化密切相關。
從WO 99/01517，US 6 077 339和EP 1 054 045 A1中已知，苯酚-苯乙烯縮合物的烷氧基化產物及其經離子改性，即經使用三氧化硫或氯磺酸完全或部分轉化成硫酸單酯，並使用鹼性劑中和的衍生物特別適用於製備用於噴墨印刷用墨水的顏料製劑。
因此，本發明的一個目的是提供著色劑製劑，其易於分散且具有良好的貯存穩定性，並在噴墨印刷法中具有特別好的印刷性能。
驚奇地發現，在使用烷氧基化的萘酚、鏈烷醇或烷基酚的水溶性磺基丙基醚作為著色劑製劑中的分散劑時，在很大程度上滿足了上述要求。
這些磺基丙基化的分散劑，與例如在WO 99/01517，US 6 077 339或EP 1 054 045 A1中所述烷氧基化苯酚-苯乙烯縮合物的硫酸單酯相比，明顯更適合用來製備噴墨印刷用的顏料製劑，因為該顏料製劑的貯存穩定性即使在高溫下也明顯得到改善。此外，該磺基丙基醚相對於硫酸單酯來說具有由不同的合成方法所決定的很高的純度，使得它們幾乎不含無機鹽且特別是滷化物含量非常低，低濃度的滷離子，尤其是氯離子，減小了印刷頭的腐蝕。可提及的另一個優點是，本發明分散劑不具有濁點，即這些分散劑在較高溫度下不會有相分離和絮凝的危險。
本發明提供著色劑製劑，其基本上由下列成分組成A)0.1至50重量％且優選1至30重量％的至少一種有機和/或無機顏料和/或至少一種有機染料，B)0.01至80重量％且優選0.1至50重量％的至少一種萘酚烷氧基化物磺基丙基醚，鏈烷醇烷氧基化物磺基丙基醚或烷基酚烷氧基化物磺基丙基醚，C)0至30重量％且優選0.1至15重量％的至少一種有機溶劑，D)0至20重量％且優選0.1至5重量％的其它常用添加劑，E)10至90重量％且優選20至60重量％的水，各基於該著色劑製劑的總重量(100重量％)。
成分(A)為細分的有機或無機顏料和/或有機染料，或不同種有機和/或無機顏料和/或有機染料的混合物。在此，顏料不僅可以乾粉形式還可以水溼壓濾餅形式使用。
作為有機顏料考慮單偶氮顏料，雙偶氮顏料，色澱偶氮顏料，β-萘酚顏料，萘酚AS顏料，苯並咪唑酮顏料，雙偶氮縮合顏料，偶氮金屬絡合物顏料和多環顏料，例如酞菁顏料，喹吖啶酮顏料，苝顏料，皮林酮(Perinon)顏料，噻嗪靛藍顏料，硫靛藍顏料，二苯並[cd，jk]芘-5，10-二酮顏料，蒽醌顏料，黃烷士酮顏料，陰丹酮顏料，異紫蒽酮顏料，皮蒽酮顏料，二噁嗪顏料，奎諾酞酮(Chinophtalon)顏料，異吲哚啉酮顏料，異吲哚啉顏料和二酮基吡咯並吡咯顏料或炭黑。
作為無機顏料考慮例如二氧化鈦，硫化鋅，氧化鐵，氧化鉻，群青，鎳-或鉻-銻鈦氧化物，氧化鈷，和釩酸鉍。
作為有機染料考慮酸性染料、直接染料或活性染料，其中在活性染料的情況下，也可以使用已與親核體反應過的染料。
所用的顏料應該為儘可能細分的，其中優選有95％且特別優選99％的顏料粒子具有≤500納米的粒度。平均粒度優選為＜200納米的數值。依所用顏料而定，顏料粒子的形態可能有很大的差別，且因此顏料製劑的粘度特性也可能會視粒子形狀的不同而有很大的差別。為了得到有利的製劑的粘度特性，粒子優選應該具有立方體形狀或球體形狀。
作為特別優選的有機顏料的選擇在此有炭黑顏料，例如煙黑或爐黑；單偶氮顏料，雙偶氮顏料和苯並咪唑酮顏料，特別是染料索引(ColourIndex)的顏料顏料黃17、顏料黃74、顏料黃83、顏料黃97、顏料黃120、顏料黃128、顏料黃139、顏料黃151、顏料黃155、顏料黃180、顏料黃213、顏料紅57:1、顏料紅146、顏料紅176、顏料紅184、顏料紅185或顏料紅269；酞菁顏料，特別是染料索引的顏料顏料藍15、顏料藍15:3或顏料藍15:4，與喹吖啶酮顏料，特別是染料索引的顏料顏料紅122或顏料紫19。
作為特別優選的有機染料的選擇在此有染料索引的染料酸性黃17、酸性黃23、直接黃86、直接黃98、直接黃132、活性黃37、酸性紅52、酸性紅289、活性紅23、活性紅180、酸性藍9和直接藍199。
本發明著色劑製劑含有作為成分(B)的至少一種水溶性分散助劑，其基於水溶性的完全或部分磺基丙基化的烷氧基化的萘酚、鏈烷醇或烷基酚。
優選的分散助劑為式(II)化合物以及其與式(I)化合物的混合物
其中R1和R2相同或不同，代表C1-C12烷基，其可含有極性基團例如醇基、胺基、酮基、醯胺基或酯基；或代表苯基或H，R3為C1-C4烷基或為苯基，優選為甲基，m為0至50；優選為0至30，特別為1至20的數，n為1至100，優選為2至50，特別為5至30的數，這裡n≥m；X為帶單正電的離子，例如鹼金屬如Li、Na、K、Rb、Cs的離子，或氫離子或銨離子或單烷基銨離子、二烷基銨離子、三烷基銨離子或四烷基銨離子。
優選的式(I)和(II)化合物是其烷氧基鏈在萘酚的β位的此類化合物(β-萘酚)。烷氧基-(CH2-CHR3-O-)m和-(CH2-CH2-O-)n可各以嵌段形式或在鏈中無規地分布而存在。
分散助劑含有優選0至50重量％的式(I)分子和50至100重量％的式(II)分子。特別優選的式(I)和(II)化合物為式(III)和(IV)化合物。
其中m，n和X具有上面所述的含義。
優選的分散助劑含有0至50重量％的式(III)分子和50至100重量％的式(IV)分子。
除了完全或部分磺基丙基化的烷氧基化的萘酚以外，還可以使用完全或部分磺基丙基化的烷氧基化的鏈烷醇或完全或部分磺基丙基化的烷氧基化的烷基酚作為分散助劑。在這些化合物的情況下，磺基丙基組的應用還確保相對於慣用的末端羧酸基、磷酸基或硫酸基而言具有明顯更好的貯存穩定性和粘度性能。
因此，對於本發明著色劑製劑還可以考慮式(VI)化合物和其與式(V)化合物的混合物
其中m，n和X具有上面所述的含義且R4為R5或為 ；其中R5為線型或支化的C1-C24烷基，其可含有極性基團例如醇基、胺基、酮基、醯胺基或酯基。
所提及的分散助劑可含有0至50重量％的式(V)分子和50至100重量％的式(VI)分子。
本發明所用分散助劑的合成本身為文獻中已知的且按兩步進行。第一步中，通過相應的萘酚鹽、醇鹽或烷基酚鹽與環氧烷類在高溫下反應而將萘酚、鏈烷醇或烷基酚加以烷氧基化(陰離子聚合)。這個合成步驟類似於在EP 0 065 751 A1中所述在烷氧基化線型酚醛清漆的磺基琥珀酸單酯的製備中的相應步驟，或類似於DE 196 44 077 A1中所述在離子改性的苯酚-苯乙烯-聚乙二醇醚的製備中的烷氧基化步驟而進行。在第二步中，將該經烷氧基化的萘酚、鏈烷醇或烷基酚在相對溫和的弱鹼性條件下用1，3-丙磺酸內酯轉化成相應的磺基丙基化的烷氧基化的萘酚、鏈烷醇或烷基酚(Peter Kberle「磺基甜菜鹼與醚磺酸鹽通過磺基丙基化反應得到的獨特的表面活性劑」；在Industrial Applications ofSurfactants IV(表面活性劑的工業應用IV)；編者為D.R.Karsa；TheRoyal Society of Chemistry(皇家化學學會)，1999)。
本發明著色劑製劑可含有作為成分(C)的有機溶劑或這類溶劑的混合物，其中這種溶劑非必要地具有保水作用。合適的溶劑是例如一元醇或多元醇，其醚和酯，例如鏈烷醇，尤其是具有1至4個碳原子的鏈烷醇，例如甲醇、乙醇、丙醇、異丙醇、丁醇、異丁醇；二元醇或三元醇，尤其是具有2至6個碳原子的此類醇，例如乙二醇、丙二醇、1，3-丙二醇、1，4-丁二醇、1，5-戊二醇、1，6-己二醇、1，2，6-己三醇、甘油、二甘醇、二丙二醇、三甘醇、聚乙二醇、三丙二醇、聚丙二醇；多元醇的低碳烷基醚，例如乙二醇單甲醚或單乙醚或單丁醚，三甘醇單甲醚或單乙醚；酮和酮醇，如丙酮、甲乙酮、二乙基甲酮、甲基異丁基酮、甲基戊基酮、環戊酮、環己酮、雙丙酮醇；醯胺，如二甲基甲醯胺、二甲基乙醯胺和N-甲基吡咯烷酮。
此外，本發明著色劑製劑還可以含有作為成分(D)的其他種，特別是用於噴墨印刷用墨水和用在印刷與塗料工業中的常用添加劑，例如防腐劑，抗氧化劑，陽離子型、陰離子型、兩性或非離子型表面活性物質(表面活性劑和溼潤劑)，脫氣劑/消泡劑以及粘度調節劑，例如聚乙烯醇，纖維素衍生物，或水溶性天然或合成樹脂和聚合物作為成膜劑或粘合劑以增強附著強度和抗摩擦性。作為pH調節劑使用有機或無機鹼和酸。優選的有機鹼為胺類，例如乙醇胺、二乙醇胺、三乙醇胺、N，N-二甲基乙醇胺、二異丙胺、氨甲基丙醇或二甲基氨基甲基丙醇。優選的無機鹼為氫氧化鈉、氫氧化鉀、氫氧化鋰或氨。其他組分可以是水溶助長性化合物，例如甲醯胺、尿素、四甲基脲、ε-己內醯胺、乙二醇、二甘醇、三甘醇、聚乙二醇、丁基乙二醇、甲基溶纖劑、甘油、糖、N-甲基吡咯烷酮、1，3-二乙基-2-咪唑啉酮、硫二甘醇、苯磺酸鈉、二甲苯磺酸鈉、甲苯磺酸鈉、異丙苯磺酸鈉、苯甲酸鈉、水楊酸鈉或丁基一甘醇硫酸鈉。
用於著色劑製劑的水，成分(E)，優選以蒸餾水或脫鹽的水的形式使用。
本發明還涉及按本發明的著色劑製劑的製備方法，其特徵為，在第一步中，將粉末形式或壓濾餅形式的至少一種著色劑(成分A)與至少一種分散助劑(成分B)，非必要地與至少一種有機溶劑(成分C)和非必要的其他添加劑(成分D)一起在優選去離子水(成分E)中預調和並隨後使用溶解器或其他合適的設備加以勻化和預分散。非必要地，要藉助珠磨機或其他合適的分散設備組進行細緻分散操作，其中細緻分散或研磨在冷卻下進行，直至期望的粒度分布。在細緻分散操作後，可以使用去離子水將分散體稀釋到期望的著色劑濃度。
本發明還涉及著色劑製劑組，其含有至少每一種顏色為黑色、青色、洋紅色和黃色的著色劑製劑，其特徵在於至少一種製劑對應於按本發明的製劑。
在此優選顏料製劑組，其黑色製劑含有的著色劑為炭黑，特別是煙黑或爐黑；其青色製劑含有的顏料選自酞菁顏料類，特別是染料索引的顏料顏料藍15、顏料藍15:3或顏料藍15:4；其洋紅色分散體含有的顏料選自喹吖啶酮類，優選染料索引的顏料紅122或染料索引的顏料紫19，或選自單偶氮顏料、雙偶氮顏料、異吲哚啉顏料或苯並咪唑酮顏料，特別是染料索引的顏料顏料紅57:1、顏料紅146、顏料紅176、顏料紅184、顏料紅185或顏料紅269；且其黃色製劑優選含有的顏料選自單偶氮顏料、雙偶氮顏料、異吲哚啉顏料或苯並咪唑酮顏料，特別是染料索引的顏料顏料黃17、顏料黃74、顏料黃83、顏料黃97、顏料黃120、顏料黃128、顏料黃139、顏料黃151、顏料黃155、顏料黃180或顏料黃213。
本發明還涉及印刷用墨水組，其含有至少每一種顏色為黑色、青色、洋紅色和黃色的印刷用墨水，且還具有的特徵為，至少一種印刷用墨水含有有或無其他添加劑的為稀釋形式或未稀釋形式的本發明著色劑製劑。
本發明還提供本發明著色劑製劑作為用於墨水，特別是噴墨印刷用墨水，電子攝影調色劑，特別是聚合調色劑，粉末塗料與濾色器中的著色劑的用途。
噴墨印刷用墨水不僅是指水基墨水(包括微乳液墨水)而且還指非水基(「溶劑基」)墨水，可UV固化的墨水以及按熱熔法工作的墨水。
水基噴墨印刷用墨水基本上含有0.5至30重量％且優選1至15重量％的一種或多種本發明著色劑製劑，70至95重量％的水，0至30重量％的一種或多種水溶助長性，即保水性的化合物和/或有機溶劑。水基噴墨印刷用墨水可非必要地還含有水溶性粘合劑和其他添加劑，例如表面活性劑和溼潤劑，脫氣劑/消泡劑，防腐劑和抗氧化劑。
微乳液墨水基於有機溶劑、水和非必要的用作界面媒介物(表面活性劑)的附加物。微乳液墨水含有0.5至30重量％，優選1至15重量％的一種或多種本發明著色劑製劑，0.5至95重量％的水，和0.5至95重量％的有機溶劑和/或界面媒介物。
溶劑基噴墨印刷用墨水基本上由0.5至30重量％的一種或多種本發明著色劑製劑，70至95重量％的有機溶劑和/或水助溶長性化合物組成。非必要地，溶劑基噴墨印刷用墨水可以含有可溶於「溶劑」的載體材料和粘合劑，例如聚烯烴、天然和合成橡膠、聚氯乙烯、氯乙烯-乙酸乙烯酯共聚產物、聚乙烯醇縮丁醛、蠟/膠乳體系或這些化合物的組合。
可UV固化的墨水基本上含有0.5至30重量％的一種或多種本發明著色劑分散體，0.5至95重量％的水，0.5至95重量％的有機溶劑，0.5至50重量％的可輻射固化的粘合劑與非必要的0至10重量％的光引發劑。
熱熔型墨水通常基於蠟、脂肪酸、脂肪醇或磺醯胺，它們在室溫下為固態而在加熱時為液態，這裡優選的熔融範圍在約60℃與約140℃之間。本發明還提供一種熱熔型噴墨印刷用墨水，其基本上由20至90重量％的蠟和1至15重量％的一種或多種本發明著色劑製劑組成。此外還可以含有0至20重量％的附加聚合物(作為「染料溶解劑」)，0至5重量％分散助劑，0至20重量％粘度調節劑，0至20重量％增塑劑，0至10重量％膠粘性添加劑，0至10重量％透明度穩定劑(防止例如蠟的結晶)以及0至2重量％抗氧化劑。典型的添加劑和助劑描述於例如US-PS 5,560,760中。
本發明噴墨印刷用墨水可通過將著色劑製劑分散到微乳液介質中或水性或非水性介質中或用於製備可UV固化的墨水的介質中或用於製備熱熔型噴墨印刷用墨水的蠟中而製備。
除了用於印刷紙，天然或合成纖維材料，薄膜或塑料以外，本發明著色劑製劑還可用來印刷多種經塗覆或未經塗覆的基材，例如可用來印刷紙板、卡紙板、木材和木材基材料，金屬材料，半導體材料，陶瓷材料，玻璃，玻璃纖維和陶瓷纖維，無機材料，混凝土，皮革，食品，化妝品，皮膚和毛髮。其中該基材可為二維平面或空間伸展，即設計為三維，且可全部或只是部分地印刷或塗覆。
表明，本發明著色劑製劑具有全部有利的應用性能且最好地滿足了前述目的和在噴墨印刷中的要求。其粘度不僅在室溫下而且在60℃下貯存一周的過程中都保持穩定且其粒度分布在貯存中只有不明顯的變化。由該製劑製備的墨水特別具有由於在貯存中和在噴墨印刷操作中的良好穩定性而在噴墨印刷中具有特別好的特性的特徵。此外，所製備的印刷品以其高光牢度和水牢度而突出。
本發明著色劑製劑也適用作電子攝影調色劑和顯像劑中，例如單組分和雙組分粉末調色劑(也稱為單組分或雙組分顯影劑)、磁性調色劑、液體調色劑、聚合調色劑以及其它特種調色劑中的著色劑。典型的調色劑粘合劑為加成聚合樹脂，聚加成樹脂和縮聚樹脂，如苯乙烯樹脂、苯乙烯-丙烯酸酯樹脂、苯乙烯-丁二烯樹脂、丙烯酸酯樹脂、聚酯樹脂或酚-環氧樹脂，聚碸或聚氨酯，單獨地或組合使用，以及聚乙烯和聚丙烯，其還可含有其他成分，例如電荷控制劑、蠟或流動劑，或可事後添加這些成分。
此外，本發明著色劑製劑還適用作粉末塗料中，尤其是在摩擦電或靜電噴塗的粉末塗料中的著色劑，該粉末塗料可用來塗覆由例如金屬、木材、塑料、玻璃、陶瓷、混凝土、紡織材料、紙或橡膠製成的物件的表面。作為粉末塗料樹脂通常是環氧樹脂，含羧基和羥基的聚酯樹脂、聚氨酯和丙烯酸系樹脂與常用的硬化劑一起使用。也可以使用樹脂的組合。例如，經常將環氧樹脂與含羧基和羥基的聚酯樹脂組合使用。典型的硬化劑成分(視樹脂體系而定)為例如酸酐，咪唑以及雙氰胺及其衍生物，封端的異氰酸酯，雙醯基氨基甲酸酯，酚醛樹脂和蜜胺樹脂，三縮水甘油基異氰脲酸酯，噁唑啉和二元羧酸。
此外，本發明著色劑製劑還適用作既用於加法生色又用於減法生色的濾色器的著色劑。
實施例I.顏料製劑的製備(通用規程)粉末或壓濾餅形式的顏料與分散劑、有機溶劑和其他添加劑一起在去離子水中預調和，然後使用溶解器加以勻化並預分散。隨後的細緻分散藉助珠磨機進行，其中研磨過程在冷卻下進行直到得到期望的顏料粒子的粒度分布。然後，使用去離子水將分散體調節到期望的顏料最終濃度。
下面的實施例中所述顏料製劑按先前描述的方法製備實施例1-4(參看表1)噴墨印刷用製劑含有15重量％ 顏料5重量％分散劑110重量％ 丙二醇1重量％消泡劑(Dehydran 975，購自Cognis)69重量％ 水錶1
分散劑1由式(III)烷氧基化萘酚和式(IV)磺基丙基化的烷氧基化萘酚的混合物組成。
適用於參數m，n和X的是m＝平均2.5n＝平均14X＝鉀離子由合成方法(磺基丙基化反應)決定，分散劑1含有約20重量％的式(III)分子和約80重量％的式(IV)分子。
實施例5-8(參看表2)噴墨印刷用製劑含有15重量％ 顏料5重量％分散劑210重量％ 丙二醇1重量％消泡劑(SERDAS 7010，購自CONDEA)69重量％ 水錶2
實施例9-12(參看表3)噴墨印刷用製劑含有15重量％ 顏料5重量％ 分散劑310重量％ 丙二醇1重量％ 消泡劑(SERDAS 7010，購自CONDEA)69重量％ 水錶3
分散劑2和3分別由式(V)烷氧基化鏈烷醇和式(VI)磺基丙基化的烷氧基化鏈烷醇的混合物組成。
由合成方法(磺基丙基化反應)所決定，分散劑2和3含有約15重量％的式(V)分子和約85重量％的式(VI)分子；其中對於分散劑2適用R4＝由約60重量％的十三烷基(C13H27)，約10重量％的十四烷基(C14H29)和約30重量％的十五烷基(C15H31)組成的混合物m＝0n＝平均7X＝鉀離子其中對於分散劑3適用R4＝由約60重量％的十三烷基(C13H27)，約10重量％的十四烷基(C14H29)和約30重量％的十五烷基(C15H31)組成的混合物m＝0n＝平均11X＝鉀離子
II.實施例1至12中所提到的顏料配方的物理性能的研究顏料配方的物理性能的研究使用下列方法與設備進行II.1粘度測量(動態粘度)粘度使用Haake公司的錐板式粘度計(Roto Visco 1)(鈦錐φ60毫米，1°)測定，其中研究粘度對在0至700 1/秒範圍內的剪切速率的關係。表中提出的粘度值在400 1/秒的剪切速率下測量。為了評估分散體的貯存穩定性，研究貯存時間和貯存溫度對於粘度的影響。為此，(1)在製劑製備後直接測量粘度，(2)在室溫(25℃)下貯存一周後測量粘度，和(3)在60℃下貯存一周後測量粘度。
II.2粒度製劑的粒度(D50值)是在25℃或60℃下各貯存一周後用CHDF法(毛細管流體動力學分級法(capillary hydrodynamic fractioning))測定。在穩定的分散體的情況下，應該與貯存條件無關地不發生顏料粒子的凝結；特別是貯存溫度對粒度不應該有影響或應只有很小的影響。
下表4給出了實施例中所提到的不同種顏料製劑的物理性能的概況表4
表4中所列所有本發明顏料製劑的實施例都有優異的流動性。為了評估貯存穩定性，首先測量新製備的製劑的粘度η[25℃](參見表5)。然後，將配方分別在25或60℃下貯存一周且隨後再次測定分別在25或60℃下貯存的分散體的粘度η[25℃]1周和η[60℃]1周。在非常穩定的分散體的情況下，這些粘度不應相對於初始粘度有變化。表4中的測量結果顯示，通過貯存過程只發生非常微小的粘度變化，即所有分散體都為穩定的。表4中所報告的D50值表明，在所有情況下，平均粒度只發生小幅變化。即，顏料粒子在貯存過程中沒有凝結，這表明分散體有非常良好的貯存穩定性。此外，有一些分散體在60℃下貯存4周(如，實施例1、2、3和4的顏料製劑)，其中沒有在任何情況下觀察到分散體的絮凝。也研究在室溫下更長的貯存期。這種情況下，即使在3個月後，也沒有觀察到絲毫的沉積跡象，這表明所製備的分散體有很高的穩定性。即使將這些顏料濃縮液用水稀釋到3％的顏料含量，也顯示出相同的穩定性特徵。
III.顏料配方的印刷技術性能的檢驗單獨地對顏料製劑的物理性能的了解不足以作出它們適用於噴墨印刷的結論。特別是對於熱敏法噴墨印刷(泡沫噴墨印刷)而言，在印刷過程中顏料分散體在噴嘴內的行為具有重要的作用。不應該由於大而只是短暫的熱應力而發生顏料分散體的分解，例如分散劑分子從顏料表面脫吸附，這導致顏料粒子發生附聚。這種分解過程可能一方面造成沉積在加熱元件上，另一方面分解產物可能隨時間而逐漸堵塞噴嘴。
因此，關於顏料製劑用來製備噴墨印刷用墨水的適應性只可能經由進行印刷試驗加以判斷。為了評估顏料製劑的印刷技術性能，由這些製劑來製備試驗用墨水，且使用熱敏法噴墨印刷機研究其可印刷性(參見表5)。
為製備試驗用墨水，首先將顏料製劑經過1微米過濾器細緻地過濾，以分離出磨碎體雜質煤和可能的粗粒部分。然後，將濾過的製劑用水稀釋並摻入其他低分子量醇和多元醇。這些試驗用墨水具有下列組成
33.33％ 顏料製劑(實施例1至12)46.67％ 軟化水10％ 乙二醇10％ 二甘醇在此，試驗用墨水的組成要經選擇得使其粘度在1.5至5mPas範圍內。為了將墨水的表面張力調節到對於最佳的印刷特性所需的值，需要時還可混合入少量的表面活性劑。
使用下面的方法與設備來表徵試驗用墨水III.1墨水在印刷頭形成射流方面的特性藉助Vision Jet公司的專門的測試裝置(帶有Optica System的HPPrint RIG)來研究試驗用墨水在使用HP公司的熱敏法噴墨印刷機(HP420)進行噴墨印刷時的行為。可以藉助攝影機研究在印刷操作中在噴墨印刷頭的個別噴嘴處墨水射流的行為。視頻影像可提供上顏料的墨水在墨水射流形成過程中的行為信息，墨水是否以直線射流形式甩出印刷頭的噴嘴，是否形成單個墨滴或這些墨滴是否具有附屬部分。該研究還提供了除了墨滴形狀以外的額外信息並指示出墨滴形成中的不規則性，這例如由個別噴嘴堵塞所引起。
所研究的墨水具有非常好的射流形成特性，這可從各個墨水射流平行對齊且垂直於表面離開噴嘴而看出。沒有噴嘴被堵塞。射流和墨滴形成非常有規律，其中單個墨滴由墨水射流隨時間而逐漸形成，沒有觀察到較小的附屬墨滴。
III.2印刷行為的研究此外，使用印刷機HP 420將試驗圖像印刷到商業上常用的標準紙(複印紙)和HP公司的特種紙(高級質量)上。經由純粹目測評估印刷品關於印刷圖像的質量和品質。這裡研究，紙張是否被大幅地弄溼，顏料是否侵入紙張內或顏料是否保留粘附在紙張表面上。另外要觀察，細小線條被完美地再現到何種程度，墨水是否在紙張上滲化，這導致低的解析度，或是否可以製備高解析度的印刷品。在印刷經較長時間停止後還研究初始印刷行為，即是否可確保立即得到良好無瑕疵的印刷品或是否個別噴嘴通道由於墨水略幹澡而堵塞，這導致差的印刷圖像。
考慮準則(III.1)和(III.2)，藉助具有分值為1至6的下列評價尺度來評估墨水的印刷質量(參見表5)分值1-非常好的印刷圖像，漂亮均勻的射流和墨滴形成！分值2-非常好的印刷圖像，均勻的射流形成但不均勻的墨滴形成！分值3-良好的印刷圖像，不均勻的射流和墨滴形成！分值4-不均勻的模糊的印刷圖像，墨水射流和墨滴的不規則定向！分值5-差且有條紋的印刷圖像，個別噴嘴堵塞！分值6-墨水不能被印刷耗用，很短時間後所有噴嘴堵塞！表5
顏料製劑因而突出地符合噴墨印刷對其物理性能和印刷技術性能的要求且因而特別適用於噴墨印刷中。
權利要求
1.一種水基著色劑製劑，其含有A)0.1至50重量％至少一種有機和/或無機顏料和/或至少一種有機染料，B)0.01至80重量％至少一種萘酚烷氧基化物磺基丙基醚、鏈烷醇烷氧基化物磺基丙基醚或烷基酚烷氧基化物磺基丙基醚，C)0至30重量％至少一種有機溶劑，D)0至20重量％其他常用添加劑，E)10至90重量％的水，各基於該著色劑製劑的總重量(100重量％)。
2.根據權利要求1的水基著色劑製劑，其特徵為，成分(A)為單偶氮顏料，雙偶氮顏料，色澱偶氮顏料，β-萘酚顏料，萘酚AS顏料，苯並咪唑酮顏料，雙偶氮縮合顏料，偶氮金屬絡合物顏料，酞菁顏料，喹吖啶酮顏料，苝顏料，皮林酮顏料，噻嗪靛藍顏料，硫靛藍顏料，二苯並[cd，jk]芘-5，10-二酮顏料，蒽醌顏料，黃烷士酮顏料，陰丹酮顏料，異紫蒽酮顏料，皮蒽酮顏料，二噁嗪顏料，奎諾酞酮顏料，異吲哚啉酮顏料，異吲哚啉顏料或二酮基吡咯並吡咯顏料或炭黑顏料。
3.根據權利要求1的水基著色劑製劑，其特徵為，成分(A)為染料索引的染料酸性黃17、酸性黃23、直接黃86、直接黃98、直接黃132、活性黃37、酸性紅52、酸性紅289、活性紅23、活性紅180、酸性藍9、直接藍199或它們的混合物。
4.根據權利要求1至3中一項或多項的水基著色劑製劑，其特徵為，成分(B)為式(II)化合物或式(II)化合物與式(I)化合物的混合物， 其中R1和R2相同或不同，為C1-C12烷基，其可以含有極性基團例如醇基、胺基、酮基、醯胺基或酯基，為苯基或H，R3為C1-C4烷基或為苯基，m為0至50的數；n為1至100的數，其中n≥m；X為帶單正電的離子，優選為鹼金屬的離子，氫離子，銨離子，或單烷基、二烷基、三烷基或四烷基銨離子。
5.根據權利要求1至3中一項或多項的水基著色劑製劑，其特徵為，成分(B)為式(VI)化合物或式(VI)化合物與式(V)化合物的混合物 其中R4為R5或為 ；R5為C1-C24烷基，其可以含有極性基團例如醇基、胺基、酮基、醯胺基或酯基，m為0至50的數，n為1至100的數，X為帶單正電的離子，優選為鹼金屬的離子，氫離子，銨離子，或單烷基、二烷基、三烷基或四烷基銨離子。
6.一種製備根據權利要求1至5中一項或多項的水基著色劑製劑的方法，其特徵為，將成分A與至少一種分散劑(成分B)，非必要地與至少一種有機溶劑(成分C)和非必要的其他添加劑(成分D)一起在水(成分E)中預調和並將混合物均化且非必要地加以細分散。
7.根據權利要求1至5中一項或多項的水基著色劑製劑用作用於印刷用墨水，特別是用於噴墨印刷用墨水，電子攝影調色劑，特別是聚合調色劑，粉末塗料與濾色器的著色劑的用途。
8.著色劑製劑組，其含有至少每一種顏色為黑色、青色、洋紅色和黃色的著色劑製劑，其特徵在於，至少一種製劑是根據權利要求1至5中一項或多項的水基著色劑製劑。
9.根據權利要求8的著色劑製劑組，其特徵為，黑色著色劑製劑的著色劑為炭黑，優選煙黑或爐黑；青色著色劑製劑的著色劑為選自酞菁顏料類的顏料，優選染料索引P.藍15、P.藍15:3或P.藍15:4；洋紅色著色劑製劑的著色劑為選自喹吖啶酮顏料類的顏料，優選為染料索引P.紅122或P.紫19，或為選自單偶氮顏料，雙偶氮顏料，異吲哚啉顏料或苯並咪唑酮顏料的顏料，優選染料索引P.紅57:1、P.紅146、P.紅176、P.紅184、P.紅185或P.紅269，且黃色著色劑製劑的著色劑為選自單偶氮顏料，雙偶氮顏料或苯並咪唑酮顏料的顏料，優選染料索引P.黃17、P.黃74、P.黃83、P.黃97、P.黃120、P.黃128、P.黃139、P.黃151、P.黃155、P.黃180或P.黃213。
10.根據權利要求8或9的著色劑製劑組，其特徵為，各著色劑製劑為印刷用墨水，特別是噴墨印刷用墨水。
全文摘要
本發明涉及水基著色劑製劑，其含有A)0.1至50重量％至少一種有機和/或無機顏料和/或至少一種有機染料，B)0.01至80重量％至少一種萘酚烷氧基化物磺基丙基醚、鏈烷醇烷氧基化物磺基丙基醚或烷基酚烷氧基化物磺基丙基醚，C)0至30重量％至少一種有機溶劑，D)0至20重量％其他常用添加劑，E)10至90重量％的水，各基於該著色劑製劑的總重量(100重量％)，以及涉及其在印刷用墨水，尤其是噴墨印刷用墨水中的用途。
文檔編號C09D17/00GK1610728SQ02813814
公開日2005年4月27日 申請日期2002年6月21日 優先權日2001年7月11日
發明者R·蘭德勒, U·羅爾, J·蓋森貝格爾, R·鮑爾, H-T·馬霍爾德, H·門策爾 申請人:科萊恩有限公司