專利名稱：含水油墨及其應(yīng)用的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種含水油墨及其應(yīng)用。
含水油墨在噴墨打印或彩色噴射打印中使用，其中墨滴或著色劑被施用到所要打印的紙上。為此，可以使用其中將一種或多種染料溶解于溶劑的液體油墨，或在環(huán)境溫度下為固體并在其上熔化的著色劑。為了得到墨滴形式的打印圖像，將液體油墨利用靜電或磁場或壓電力計(jì)量并轉(zhuǎn)向。例如在壓電領(lǐng)域中，墨滴通過壓電力產(chǎn)生。在氣泡噴射領(lǐng)域中，墨滴利用溶劑揮發(fā)時(shí)產(chǎn)生的壓力而轉(zhuǎn)向到紙上。
用于這些體系的油墨必須立即滲透到所要打印的材料中(這種滲透也稱作油墨吸收)，這樣它們就不會(huì)弄臟。這可通過選擇溶劑而實(shí)現(xiàn)。
通常，油墨包含具有各種性能的溶劑的溶劑混合物以獲得所需效果。這些溶劑必須相互相容，換句話說，它們必須可溶于或可乳化于基礎(chǔ)溶劑，這樣就不會(huì)出現(xiàn)任何相分離作用。如果出于生態(tài)或經(jīng)濟(jì)原因而選擇水作為溶劑，那么所用的其它溶劑就必須水可溶或可乳化。如果油墨包含能夠加速滲透作用的滲透劑，那么該油墨就被所要打印的材料迅速吸收。如果將給定量的溶劑如水滲透到基材中所需的時(shí)間根據(jù)滲透劑的量作圖，那么所得曲線就具有一個(gè)滲透時(shí)間最小值，稱作t最小。為了達(dá)到這種最小滲透時(shí)間，要求滲透劑的量最小，稱作極限濃度。t最小越小且極限濃度越低，那么所討論的滲透劑就相應(yīng)更加有利。
最小滲透時(shí)間受該組合物中其它組分，尤其是其它存在的溶劑的影響。例如，油墨通常在溶劑混合物中包含一種或多種能夠抑制油墨在噴嘴處干燥并因此造成噴嘴結(jié)殼的高沸點(diǎn)溶劑。所述這種高沸點(diǎn)溶劑如上所述必須與基礎(chǔ)溶劑相容，因此可水溶或可乳化于含水油墨，它改變了油墨的滲透特性，換句話說，高沸點(diǎn)溶劑越極性并因此越可水溶，極限濃度就變得越低但滲透時(shí)間變得更長，更具體地說程度遞增。但隨著極性的升高，該油墨的滲透能力下降，因?yàn)樗绕淙Q于涉及所要打印材料的潤濕能力，而且苯之類的非極性溶劑可相對(duì)水之類的極性溶劑更好地潤濕紙表面。因此，需要找到一種高沸點(diǎn)溶劑，它一方面具有足夠極性而水可溶，另一方面它不會(huì)過多防礙滲透。
已知含水油墨通常使用包含二醇作為高沸點(diǎn)溶劑和乙二醇醚作為滲透促進(jìn)劑的溶劑混合物。但這些已知油墨配方的缺點(diǎn)在于，對(duì)于許多種類的紙，例如在使用回收紙和微施膠紙時(shí)，它們使油墨在寬度方向上流動(dòng)，造成油墨沿著紙纖維變成一縷縷(也稱作污染或羽化)，這對(duì)打印圖像有不利影響。
這些已知油墨配方的另一缺點(diǎn)在于它們所得到的字符對(duì)比度不好，因?yàn)榇蟛糠秩玖贤ㄟ^溶劑被傳輸?shù)郊堉?，這樣在紙的表面上只能看見留下非常少量的染料。因此，這些已知油墨不太適用于打印可機(jī)讀的字符和條形碼。
其中可機(jī)讀性和短滲透時(shí)間(由于生產(chǎn)速率高)成為重要因素的一個(gè)應(yīng)用領(lǐng)域是自動(dòng)郵資蓋印機(jī)。迄今的自動(dòng)郵資蓋印機(jī)體系根據(jù)郵政規(guī)定而主要利用紅色或紅色熒光油墨來操作。它們也無需可機(jī)讀。如果使用熒光油墨，只需確定能否在254納米的激發(fā)波長下產(chǎn)生580-640納米的紅色熒光。
在自動(dòng)化過程中，目前正在檢查、蓋郵戳、分揀和郵政遞送領(lǐng)域中使用更有效的技術(shù)。為此在自動(dòng)郵資蓋印機(jī)中需要使用一維和／或二維條形碼，以清楚地確認(rèn)郵戳。但它們不能使用迄今用于自動(dòng)郵資蓋印機(jī)的油墨而制成可機(jī)讀形式。
對(duì)于以前已知的油墨，噴墨打印所需的性能不能得到優(yōu)化。已知油墨要么滲透時(shí)間過長，沒有足夠的滲透能力，例如從US-A-5106416得知的那些油墨，要么它們得到具有低對(duì)比度的羽化打印品，例如從US-A-5630867和US-A-5674314中得知的那些油墨。已知油墨的另一例子公開于US-A-5681381和US-A-5674314。
本發(fā)明的一個(gè)目的是提供一種具有良好滲透能力的含水油墨，由其可在彩色噴射或噴墨打印機(jī)上得到高分辨率的高對(duì)比圖像，而字符不會(huì)在其打印品上發(fā)生羽化。尤其是，本發(fā)明的一個(gè)目的是提供一種適合用彩色噴射或噴墨打印機(jī)打印可機(jī)讀字符和條形碼，而且還可用于自動(dòng)郵資蓋印機(jī)的油墨。
該目的可通過一種含水油墨而實(shí)現(xiàn)，其中包含一種或多種染料、至少一種具有直鏈或支鏈C3-C8-烷基鏈和2-4個(gè)羥基的烷醇、至少一種具有結(jié)構(gòu)式R-C(OH)-COOH的α-羥基羧酸的C1-C6-烷基酯，其中R為H或直鏈或支鏈C1-C6-烷基殘基、以及可能的其它助劑，其中余量為水。
驚人地發(fā)現(xiàn)，通過結(jié)合使用α-羥基羧酸烷基酯以及具有3-8個(gè)碳原子和2-4個(gè)羥基的烷醇作為溶劑混合物，可以配制出能夠非常迅速滲透到紙和紙板中的含水油墨，得到高分辨率的高對(duì)比字符，但同時(shí)基本上防止打印字符發(fā)生嚴(yán)重流動(dòng)和羽化。
這些優(yōu)點(diǎn)按照本發(fā)明，通過結(jié)合使用溶劑組分而實(shí)現(xiàn)。如上所述，在含水油墨中重要的是，一方面滲透時(shí)間或吸收時(shí)間要短，另一方面表面上要留有足夠的染料。為此，需要得到一定的滲透劑極限濃度，這樣可例如使純水能夠在最短時(shí)間內(nèi)完全滲透到紙或紙板中。所謂的潤濕時(shí)間在這方面最為重要。原則上，非極性溶劑相對(duì)極性溶劑更好地潤濕紙表面。但所用油墨由于生態(tài)和成本原因必須是含水的，因此只能使用水溶性并因此極性的溶劑。一般在這種情況下，溶劑越水溶性，它就越極性，同時(shí)滲透促進(jìn)相應(yīng)較少。
已經(jīng)發(fā)現(xiàn)一種溶劑體系，由其可得到都在所需范圍內(nèi)的吸收時(shí)間以及必要對(duì)比度。盡管不受以下解釋的束縛，但關(guān)于此的解釋是，相對(duì)水較大的所用溶劑分子更慢地滲透到紙中，但其與紙表面的親和性更高。因此，紙的表面可比用純水更迅速地被潤濕，而不會(huì)將過多的溶解染料吸收到紙中。
用于本發(fā)明油墨的基礎(chǔ)溶劑是水，它由于成本和環(huán)境原因而是一種非常優(yōu)選的溶劑。它因此構(gòu)成了本發(fā)明油墨的基礎(chǔ)。
按照本發(fā)明的含水油墨還包括以下基本組分作為高沸點(diǎn)溶劑的一種或多種多元烷醇、作為滲透劑的一種或多種α-羥基羧酸烷基酯、一種或多種染料、和表面活性劑，而且可以包含其它的常用助劑如水溶性聚合物、緩沖物質(zhì)、殺生物劑、增量劑和其它可用于油墨的組成物質(zhì)。
按照本發(fā)明，所用的高沸點(diǎn)溶劑是一種具有2-4個(gè)羥基的C3-C8-烷醇或多種烷醇的混合物。與用于已知油墨的乙二醇相比，發(fā)現(xiàn)使用這種烷醇可在同樣好的吸收時(shí)間下提高打印字符的對(duì)比度并降低羽化作用。優(yōu)選使用具有2個(gè)或3個(gè)羥基的C3-C6-烷醇作為烷醇。使用戊-1，5-二醇、丙-1，2-二醇、己-1，2，6-三醇和甘油、或其混合物可非常好地在滲透速度和極限濃度之間取得平衡。只要其它溶劑具有相同性能，即很好地溶解或分散染料并防止染料過分滲透和打印字符的羽化，它們就可等效地用作高沸點(diǎn)溶劑。
按照本發(fā)明，使用α-羥基羧酸烷基酯或多種酯的混合物作為滲透劑。烷基酯部分具有1-6個(gè)碳原子，優(yōu)選1-3個(gè)碳原子，而且可以是直鏈或支鏈的。該α-羥基羧酸的碳骨架具有2-8個(gè)碳原子，優(yōu)選2-4個(gè)碳原子，尤其是D-、L-或D，L-乳酸或乙醇酸。按照本發(fā)明，相對(duì)以前的已知體系，通過使用α-羥基羧酸烷基酯，打印性能得到極大改善。這尤其是因?yàn)椋糜趪娔蛴〉娜玖?般較不溶于α-羥基羧酸酯(比起在乙二醇醚中)，結(jié)果較少染料由于必要強(qiáng)的滲透作用而傳輸?shù)郊堉?，因此可在紙表面上看見更多的染料留下，但不?huì)發(fā)生油墨的流動(dòng)或字符的羽化。這些差異尤其是由于該分子上影響極性基團(tuán)的排列、性質(zhì)和數(shù)量。
使用乳酸烷基酯可取得最佳結(jié)果，其中特別優(yōu)選使用乳酸乙酯。盡管乳酸丁酯在滲透時(shí)間和產(chǎn)生清晰打印圖像方面也具有非常有利的性能，但它由于氣味令人不悅而較不優(yōu)選。特別優(yōu)選的是(S-)-(-)-乳酸甲酯、(S-)-(-)-乳酸乙酯、(S-)-(-)-乳酸丙酯、(S-)-(-)-乳酸異丙酯、(S-)-(-)-乳酸正丁酯、(S-)-(-)-乳酸異丁酯、或其混合物。
乳酸乙酯由于易大量得到而特別優(yōu)選，這還包括成本原因。此外，其優(yōu)點(diǎn)在于可生物降解。
還發(fā)現(xiàn)，使用乙醇酸烷基酯，尤其是乙醇酸丁酯可得到高分辨率和非常微弱的羽化作用，但這時(shí)相對(duì)乳酸酯滲透時(shí)間有點(diǎn)長。因此，優(yōu)選將乙醇酸烷基酯用于這樣一些油墨體系，其中快速滲透較不重要，但另一方面，高分辨率和最小纖維污染或羽化作用更為重要。滲透劑的濃度必須大于或等于極限濃度，后者容易根據(jù)所選試劑來確定。濃度范圍應(yīng)該優(yōu)選使得，對(duì)于100pl+50pl油墨，在市售信封紙和紙板上的吸收時(shí)間最高為2秒。
作為另一基本組分，本發(fā)明含水油墨包括一種染料，在該意義上的術(shù)語染料還指為了達(dá)到所需色調(diào)的各種染料的混合物。染料可以是黑色染料或彩色染料。用于本發(fā)明的染料或染料組合應(yīng)該在可見光譜范圍內(nèi)產(chǎn)生高對(duì)比度，這樣就容易用視覺和利用機(jī)器讀取打印字符或代碼。優(yōu)選使用在本發(fā)明溶劑中溶解良好且可乳化或可溶于水中的黑色或彩色染料或其混合物。優(yōu)選使用呈現(xiàn)出黑色的黑色染料或混合物、或容易讀取的那些彩色染料?？梢蕴峒暗睦訛榍嗌?、藍(lán)色、深紅色和深綠色。尤其使用選自堿性染料、酸性染料或直接染料的染料。
優(yōu)選使用黑色或彩色染料、或能夠在打印時(shí)產(chǎn)生黑色或深色彩色的染料混合物?？捎糜诒景l(fā)明含水油墨的特別優(yōu)選黑色染料為亮黑C．I．№28440、鉻精黑C．I．№14645、直接深黑EC．I．№30235、堅(jiān)牢黑鹽B C．I．№37245、堅(jiān)牢黑鹽K C．I．№37190、蘇丹黑HB C．I．№26150、萘酚黑C．I．№20470、Bayscript黑色液體、C．I．堿性黑11、C．I．堿性藍(lán)154、CartasolTurquoise K-ZL液體、Cartasol Turquoise K-RL液體(C．I．堿性藍(lán)140)、Cartasol藍(lán)K5R液體、Cartasol亮猩紅K-4GL液體、或這些染料的混合物。用于本發(fā)明油墨的染料還可以是顏料。
例如，市售染料Hostafine黑TS液體(由Clariant GmbH，Germany供應(yīng))、Bayscript黑色液體(C．I．混合物，由Bayer AG，Germany供應(yīng))、Cartasol黑色MG液體(C．I．堿性黑11，Clariant GmbH，Germany的注冊(cè)商標(biāo))、Flexonyl Black PR 100(直接深黑E C．I．№30235，由Hoechst AG供應(yīng))。
此外，本發(fā)明的含水油墨包含用于調(diào)節(jié)表面張力的表面活性劑。該表面活性劑還可用于控制滲透?？梢钥紤]常用于油墨的表面活性劑。由于陽離子或陰離子表面活性劑可利用其帶電基團(tuán)來改變?nèi)玖匣蛉芤后w系的性能，因此優(yōu)選使用兩性或非離子表面活性劑。但也可使用不會(huì)改變含水油墨性能的特定陰離子或陽離子表面活性劑，而且本領(lǐng)域熟練技術(shù)人員可通過筒單試驗(yàn)就可找到這種合適的表面活性劑。特別適用于本發(fā)明含水油墨配方的表面活性劑是兩性表面活性劑，選自甜菜堿、乙氧基化二醇，例如來自Air-Products，Germany的Surfynol系列產(chǎn)品、或其混合物。
可得到特別有利結(jié)果的特別優(yōu)選表面活性劑體系是N，[N-(N-2-羥乙基-N-羧乙基氨基乙基)-乙酸酰氨基]-N，N-二甲基-N-椰子銨甜菜堿、5-30摩爾乙氧基化的2，4，7，9-四甲基癸-5-炔-4，7-二醇(例如，可得自Air Products，Germany，Surfynol系列)、以及N-β-羥乙基-N-羧甲基脂肪酸酰氨基乙胺的鈉鹽的混合物。
表面活性劑以在油墨中的常用量使用。該用量優(yōu)選使得該油墨在25℃下測(cè)得的表面張力為15-60mN／m，優(yōu)選25-45mN／m。
油墨的一種重要性能是其粘度，它不能太低否則噴嘴體系往往會(huì)噴霧，造成輪廓模糊，但也不能太高否則油墨不能足夠迅速地通過細(xì)噴嘴或毛細(xì)管。運(yùn)動(dòng)粘度為2-12毫米2／秒，優(yōu)選4-9．5毫米2／秒的油墨非常適用于噴墨打印機(jī)。因此，優(yōu)選將本發(fā)明油墨的粘度優(yōu)選調(diào)節(jié)至該范圍內(nèi)。這主要受水的用量的影響，但它也受加入水溶性聚合物的影響。
除了上述組分，本發(fā)明含水油墨還可視需要包含其它能夠提高或改變油墨性能的助劑。尤其是，水溶性聚合物、緩沖物質(zhì)、殺生物劑、增量劑或其它油墨常用的組成物質(zhì)都可用作其它助劑。
因此，該含水油墨通常包含能夠?qū)⑷玖匣蝾伭险辰Y(jié)到紙表面上的水溶性聚合物。在此，可以使用任何適用于噴墨打印油墨的水溶性聚合物，正如常規(guī)油墨配方所包含的。優(yōu)選的水溶性聚合物是水溶性淀粉，尤其是平均分子量3000-7000的那些，聚乙烯吡咯烷酮，尤其是平均分子量25000-250000的那些，聚乙烯醇，尤其是平均分子量10000-20000的那些，黃原膠、羧甲基纖維素、氧化乙烯／氧化丙烯嵌段共聚物，尤其是平均分子量1000-8000的那些，例如來自BASF AG，Germany的Pluronic系列產(chǎn)品之一，或這些聚合物的混合物。水溶性聚合物的平均分子量應(yīng)該至少為1000，優(yōu)選根據(jù)所選相應(yīng)聚合物的性質(zhì)而不應(yīng)超過1百萬，優(yōu)選不超過250000。
為了防止含水油墨由于較高水含量而作為微生物良好營養(yǎng)介質(zhì)發(fā)生微生物污染，可以將殺生物防腐劑加入該油墨中。已知用于這類含水體系且不會(huì)改變油墨性能的任何防腐劑都適用于此。例如，由ICI供應(yīng)的品名PROXELGXL的基于1，2-苯并異噻唑啉-3-酮化合物的殺微生物防腐劑已證實(shí)是合適的。殺生物防腐劑的用量為常用量，優(yōu)選為基于成品油墨重量的500-3000ppm。
由于油墨的性能隨著pH值而變化，該油墨優(yōu)選包括一種緩沖體系以在所需范圍內(nèi)緩沖pH值。油墨的pH值可在2．5-8．5的較寬范圍內(nèi)，優(yōu)選在5-8的范圍內(nèi)變化。為了防止接觸油墨的打印機(jī)部件的腐蝕，并為了不對(duì)所要打印的材料產(chǎn)生不利影響，該pH值不應(yīng)過分酸性，即低于2，也不應(yīng)過分堿性，即超過10。
為了緩沖所需范圍，本領(lǐng)域常見且常用于含水油墨的緩沖體系都是合適的。合適的緩沖體系不應(yīng)由于形成晶體而產(chǎn)生涉及到噴嘴的任何結(jié)殼作用，它們不應(yīng)與油墨的組分發(fā)生任何反應(yīng)，尤其是，它們不應(yīng)發(fā)生任何反應(yīng)而改性染料或?qū)е聡娮旖Y(jié)殼，而且在氣泡噴射體系時(shí)，它們不應(yīng)由于熱解而形成加熱墨滴(Heizdot)的任何結(jié)殼。此外，該緩沖體系不應(yīng)實(shí)質(zhì)上改變油墨的打印性能，例如滲透性能。在一個(gè)優(yōu)選體系中，該緩沖體系可用于穩(wěn)定油墨配方。作為緩沖體系的實(shí)例，可以提及乙酸鋰、硼酸鹽緩沖劑、三乙醇胺或乙酸／乙酸鈉。緩沖劑要根據(jù)所用染料是否酸性或堿性而相應(yīng)選擇。使用乙酸鈉和乙酸在酸性范圍內(nèi)以及使用三乙醇胺在堿性范圍內(nèi)，可以獲得特別良好的結(jié)果。該緩沖體系的使用濃度優(yōu)選為0．1-10％重量。
在一個(gè)優(yōu)選實(shí)施方案中，具有以下組成的本發(fā)明含水油墨已證實(shí)特別有利0．1-6％重量的一種或多種染料(基于干物質(zhì))、15-55％重量的一種或多種多元烷醇、1-25％重量的α-羥基羧酸烷基酯、0-5％重量的水溶性聚合物、0-3000ppm的殺生物劑、0-10％重量的緩沖劑、和30-60％重量的水。
本發(fā)明油墨的物理參數(shù)可根據(jù)所用的相應(yīng)打印機(jī)，按照本身已知的常規(guī)方式進(jìn)行調(diào)節(jié)。如果使用JetMailTM打印機(jī)，以下參數(shù)已證實(shí)是合適的在32℃下的運(yùn)動(dòng)粘度為4．0-9．5毫米2／秒，表面張力為25-45mN／m，在紙上的接觸角低于45度，且在市售信封紙和紙板上，100pl±50pl油墨的吸收時(shí)間低于2秒。
本發(fā)明含水油墨具有高滲透能力并可得到清晰的打印字符而幾乎不羽化。因此，它們特別適用于打印可機(jī)讀的字符和條形碼。
因此，本發(fā)明的另一主題是將本發(fā)明含水油墨用于打印可機(jī)讀的字符和條形碼。
本發(fā)明的主題還在于，將本發(fā)明含水油墨用于打印數(shù)字的自動(dòng)郵資蓋印機(jī)，尤其是利用噴墨打印技術(shù)，例如壓電(Piezo)和氣泡噴射工藝進(jìn)行操作的那些。
本發(fā)明將參考以下實(shí)施例和附圖進(jìn)行描述，其中

圖1描繪了各種具有水的滲透劑的滲透時(shí)間，圖2記錄了溶劑與各種比例滲透劑的混合物的滲透時(shí)間，圖3表示戊二醇與各種比例滲透劑結(jié)合的滲透時(shí)間，圖4表示甘油與各種比例滲透劑的混合物的滲透時(shí)間，圖5是用于評(píng)估羽化作用的原始掃描，且圖6表示用于評(píng)估分辨率的兩種對(duì)照打印。
實(shí)施例1測(cè)試0．5μl滲透劑與水在紙和紙板上的滲透時(shí)間。采用以下的組成A(0-100％乳酸乙酯，余量至100％的水)=標(biāo)準(zhǔn)紙上的乳酸乙酯和水B(0-100％乳酸乙酯，余量至100％的水)=紙板上的乳酸乙酯和水C(0-100％二甘醇單丁基醚，余量至100 =標(biāo)準(zhǔn)紙上的二甘醇單丁基醚和水％的水)，對(duì)比D(0-100％二甘醇單丁基醚，余量至100 =紙板上的二甘醇單丁基醚和水％的水)，對(duì)比結(jié)果可從圖1看出?？梢钥闯?，水與本發(fā)明所用滲透劑的混合物的滲透時(shí)間與常規(guī)滲透劑在相同范圍內(nèi)。
實(shí)施例2研究水、滲透劑和高沸點(diǎn)溶劑的各種混合物的滲透時(shí)間(吸收時(shí)間)。在標(biāo)準(zhǔn)紙上測(cè)試具有各種比例滲透劑的兩種溶劑混合物。所用混合物如下A(對(duì)比) =50％二甘醇和1-20％二甘醇單丁基醚，余量至100％的水；B(按照本發(fā)明)=50％戊-1，5-二醇和1-20％乳酸乙酯，余量至100％的水。
測(cè)試結(jié)果在圖2中給出。從中可以看出，加入高沸點(diǎn)溶劑盡管能降低極限濃度但增加了該組合物的滲透時(shí)間。
實(shí)施例3測(cè)試不同比例時(shí)各種乳酸酯的滲透時(shí)間。使用戊-1，5-二醇作為高沸點(diǎn)溶劑。將樣品在標(biāo)準(zhǔn)紙上進(jìn)行測(cè)試。采用以下組成A=50％戊-1，5-二醇、0-20％乳酸甲酯、余量水B=50％戊-1，5-二醇、0-20％乳酸乙酯、余量水C=50％戊-1，5-二醇、0-20％乳酸異丙酯、余量水D=50％戊-1，5-二醇、0-20％乳酸正丁酯、余量水。
測(cè)試結(jié)果在圖3中給出。
該圖表明，所有的測(cè)試乳酸酯都非常適用作滲透劑，其中乳酸正丁酯可獲得最快的滲透時(shí)間。但由于乳酸正丁酯氣味令人不悅，它相對(duì)其它乳酸酯較不優(yōu)選，如果氣味不重要，它完全可以很好地使用。
實(shí)施例4為了測(cè)試其它α-羥基羧酸酯作為滲透劑的性能，該實(shí)施例將乙醇酸丁酯與乳酸乙酯進(jìn)行應(yīng)用比較。為此，測(cè)試甘油與各種比例滲透劑的0．5μl混合物在標(biāo)準(zhǔn)紙上的滲透時(shí)間。采用以下組成A=50％甘油、0-20％二甘醇單丁基醚、余量水B=50％甘油、0-20％乙醇酸丁酯、余量水
C=50％甘油、0-20％乳酸乙酯、余量水。
測(cè)試結(jié)果在圖4中給出。由該圖可以看出，即使使用甘油作為溶劑，也可取得良好的滲透時(shí)間。但如果使用乙醇酸丁酯作為溶劑體系水／甘油中的滲透劑，它必須以較高量使用才能達(dá)到t最小。因此，乙醇酸丁酯可有利地用于這樣一些油墨體系，其中對(duì)快速滲透時(shí)間的要求低于對(duì)高分辨率的要求。
實(shí)施例5使用乳酸乙酯配制各種油墨，然后根據(jù)羽化作用和分辨率來研究這些油墨的打印質(zhì)量。同時(shí)，配制出具有二甘醇單丁基醚的對(duì)比組合物，其中使用已有技術(shù)的滲透劑。以下給出了這些組合物，且表1給出了所得打印結(jié)果組合物1水 28．9％重量甘油(87％) 18．0％重量丙-1，2-二醇32．0％重量乳酸乙酯11．0％重量Hostafine黑TS液體1)10．0％重量PROXELGXL2)00．1％重量1)市售，由Clariant GmbH，Germany生產(chǎn)2)市售，由ICI生產(chǎn)。
該組合物的pH值為6．9，在25℃下測(cè)定。該油墨在32℃下的運(yùn)動(dòng)粘度為6．0毫米2／秒。25℃下的表面張力為37mN／m。
組合物A(對(duì)比例)水30．9％重量甘油(87％)18．0％重量丙-1，2-二醇 31．0％重量二甘醇單丁基醚10．0％重量Hostafine黑TS液體1)10．0％重量PROXELGXL2)00．1％重量
1)市售，由Clariant GmbH，Germany生產(chǎn)2)市售，由ICI生產(chǎn)。
該組合物的pH值為8．0，在25℃下測(cè)定。該油墨在32 ℃下測(cè)定的運(yùn)動(dòng)粘度為6．6毫米2／秒。25℃下的表面張力為35mN／m。
組合物2(按照本發(fā)明)水 32．5％重量甘油(87％) 20．5％重量戊-1，5-二醇 18．5％重量乳酸乙酯 10．0％重量Bayscript黑色液體1)13．5％重量Surfynol4852)00．4％重量PluronicRPE 25203)04．0％重量PROXELGXL4)00．1％重量三乙醇胺 00．5％重量1)市售，由Bayer AG生產(chǎn)2)市售，由Air-Products生產(chǎn)3)市售，由BASF生產(chǎn)4)市售，由ICI生產(chǎn)。
在32℃下的運(yùn)動(dòng)粘度為6．7毫米2／秒，25℃下的表面張力為35mN／m，且25℃下的pH值為7．7。
組合物B(對(duì)比例)水 27．0％重量甘油(87％) 20．5％重量戊-1，5-二醇18．5％重量二甘醇單丁基醚 15．0％重量Bayscript黑色液體1)14．0％重量Surfynol4852)00．4％重量PluronicRPE 25203)04．0％重量PROXELGXL4)00．1％重量三乙醇胺00．5％重量
1)市售，由Bayer AG生產(chǎn)2)市售，由Air-Products生產(chǎn)3)市售，由BASF生產(chǎn)4)市售，由ICI生產(chǎn)。
在32℃下的運(yùn)動(dòng)粘度測(cè)定為9．5毫米2／秒，25℃下的pH值為8．2，且在25℃下的表面張力為35mN／m。
組合物3(按照本發(fā)明)水 31．4％重量甘油(87％) 20．0％重量戊-1，5-二醇 21．5％重量乳酸乙酯 10．0％重量Cartasol黑色MG液體1)15．0％重量PluronicRPE 25202)02．0％重量PROXELGXL3)00．1％重量1)市售，由Clariant GmbH，Germany生產(chǎn)2)市售，由BASF生產(chǎn)3)市售，由ICI生產(chǎn)。
在32℃下的運(yùn)動(dòng)粘度為5．7毫米2／秒，在25℃下的表面張力為36mN／m，且-25℃下的pH值為5．1。
組合物4(按照本發(fā)明)水12．7％重量甘油(87％)35．0％重量戊-1，5-二醇 13．8％重量乳酸乙酯 15．0％重量CartasolTurquoise K-ZL液體*12．2％重量Cartasol亮猩紅K-4GL液體*11．1％重量PROXELGXL(ICI) 00．2％重量*市售，由Clariant GmbH，Germany生產(chǎn)在32℃下的運(yùn)動(dòng)粘度為6．6毫米2／秒，在25℃下的表面張力為39mN／m。在25℃下測(cè)定的pH值為3．5。
組合物C(對(duì)比例)水 12．7％重量甘油(87％) 35．0％重量戊-1，5-二醇 13．8％重量二甘醇單丁基醚 15．0％重量CartasolTurquoise K-ZL液體*12．2％重量Cartasol亮猩紅K-4GL液體*11．1％重量PROXELGXL(ICI)00．2％重量*市售，由Clariant GmbH，Germany生產(chǎn)在32℃下的運(yùn)動(dòng)粘度為8．2毫米2／秒，在25℃下的表面張力為36mN／m。在25℃下的pH值為3．5。
使用這些油墨組合物進(jìn)行打印測(cè)試。為此，將所述組分混合并過濾通過0．5μm一次性過濾器，得到可用于噴墨打印的油墨。然后使用該油墨在JetMailTM自動(dòng)郵資蓋印機(jī)(來自Francotyp-Postalia AG)上進(jìn)行打印，然后根據(jù)羽化作用、分辨能力和滲透能力進(jìn)行打印研究。結(jié)果在表1中給出。表1PCS-值(E)油墨吸收時(shí)間0，5μl 羽化分辨率對(duì)比度組合物1 06 s + 2 0．84組合物A 09 s o 4 0．83組合物2 08 s + 2 0．88組合物B 12 s - 4 0．85組合物3 06 s + 2 0．85組合物4 10 s + 1 0．84組合物C 18 s o 4 0．83FP Post Red 21)07 s - 6 n．v．HP 51 645 A2)61 s ++ n．v． n．v．HP 51626 A2)146 s++ n．v． n．v．1)用于JetMailTM打印機(jī)(來自Francotyp-Postalia)的市售油墨2)市售油墨，來自Hewlett Packard
PCS-值(打印對(duì)比信號(hào))用直徑為0．008英寸(測(cè)量墨滴(Meβfleck))的Macbeth PCM Ⅱ設(shè)備和濾光片E(20納米帶通干涉濾光片，620-640納米激光波長)來測(cè)定。該值如下得到pcs=(Rp-Ri)Rp,]]>其中Ri=反射印記且Rp=反射背景吸收時(shí)間使用0．5μl毛細(xì)管來測(cè)定，且可如下計(jì)算吸收時(shí)間在打印機(jī)中，吸收時(shí)間計(jì)算的校正參考通過在打印操作時(shí)利用0．5μl毛細(xì)管得到的覆蓋面積而提供；毛細(xì)管墨滴直徑=φ4毫米；油墨量=0．5μl 打印在192dpi分辨率下的墨滴直徑(對(duì)于100％覆蓋面積)=φ0．182毫米；油墨的量／滴=φ100pl 近似地，采用以下關(guān)系式 因此，隨后得到對(duì)于測(cè)試中的0．5μl油墨(tK)的吸收時(shí)間-在打印機(jī)中的吸收時(shí)間(tD) 羽化評(píng)估根據(jù)圖5中的評(píng)估內(nèi)容來進(jìn)行(2400dpi掃描的標(biāo)準(zhǔn)紙，8倍放大)。
為了評(píng)估分辨率，在1200dpi和雙倍放大下，在噴墨打印機(jī)上，在標(biāo)準(zhǔn)紙上進(jìn)行打印輸出，其中如圖5a所示的分辨率被判斷為非常好，而如圖5b所示的分辨率則不令人滿意，即不可機(jī)讀。
結(jié)果表明，本發(fā)明油墨可同時(shí)在滲透時(shí)間以及分辨率和羽化作用方面取得有利結(jié)果。另外用于對(duì)比測(cè)試的已有技術(shù)油墨要么具有良好的滲透時(shí)間但羽化作用嚴(yán)重，要么滲透時(shí)間非常高(如果羽化作用輕微的話)。因此，本發(fā)明提供了能夠最佳組合滲透時(shí)間、分辨率和羽化作用的含水油墨。除了烷基酯，該油墨還可包含最高10％，優(yōu)選5％的乙二醇醚?？傮w上在這方面，該滲透劑可包含約最高10％重量的滲透劑。
權(quán)利要求
1．一種含水油墨，包含一種或多種染料、至少一種具有直鏈或支鏈C3-C8烷基鏈和至少一個(gè)且優(yōu)選2-4個(gè)羥基的烷醇、作為滲透劑的至少一種具有結(jié)構(gòu)式R-C(OH)-COOH的α-羥基羧酸的C1-C6烷基酯，其中R為H或直鏈或支鏈C1-C6烷基殘基、以及任選的其它助劑，其中余量為水。
2．根據(jù)權(quán)利要求1所述的含水油墨，它包括表面活性劑。
3．根據(jù)權(quán)利要求1或權(quán)利要求2所述的含水油墨，其特征在于該油墨優(yōu)選具有最高5％的乙二醇醚。
4．根據(jù)權(quán)利要求1-3之一所述的含水油墨，其特征在于所述烷醇為具有2或3個(gè)羥基的C3-C6烷醇。
5．根據(jù)權(quán)利要求1-4之一所述的含水油墨，其特征在于所述烷醇為丙-1，2-二醇、戊-1，5-二醇、己-1，2，6-三醇、甘油或其混合物。
6．根據(jù)前述權(quán)利要求之一所述的含水油墨，其特征在于所述滲透劑為α-羥基羧酸的C1-C3烷基酯。
7．根據(jù)前述權(quán)利要求之一所述的含水油墨，其特征在于所述滲透劑為乙醇酸、D-、L-或D，L-乳酸的烷基酯。
8．根據(jù)前述權(quán)利要求之一所述的含水油墨，其特征在于它具有以下組成0．1-6％重量的染料(基于干物質(zhì))、5-55％重量的多元烷醇、1-25％重量的α-羥基羧酸烷基酯、0-5％重量的水溶性聚合物、0-3000ppm的殺生物劑、0-10％重量的緩沖劑、和30-60％重量的水。
9．根據(jù)前述權(quán)利要求之一所述的含水油墨，其特征在于所述滲透劑為(S-)-(-)-乳酸甲酯、(S-)-(-)-乳酸乙酯、(S-)-(-)-乳酸丙酯、(S-)-(-)-乳酸異丙酯、(S-)-(-)-乳酸正丁酯、(S-)-(-)-乳酸異丁酯、乙二醇醚或其混合物。
10．根據(jù)前述權(quán)利要求之一所述的含水油墨，其特征在于所述染料為黑色染料或深色彩色染料，或呈現(xiàn)為黑色或深色的染料的混合物，其中所述染料可溶于有機(jī)溶劑。
11．根據(jù)前述權(quán)利要求之一所述的含水油墨，其特征在于所述染料選自堿性染料、酸性染料或直接染料。
12．根據(jù)前述權(quán)利要求之一所述的含水油墨，其特征在于所述染料為亮黑C．I．№ 28440、鉻精黑C．I．№14645、直接深黑E C．I．№ 30235、堅(jiān)牢黑鹽B C．I．№ 37245、堅(jiān)牢黑鹽K C．I．№ 37190、蘇丹黑HB C．I．№26150、萘酚黑C．I．№20470、Bayscript黑色液體、C．I．堿性黑11、C．I．堿性藍(lán)154、CartasolTurquoise K-ZL液體、CartasolTurquoise K-RL液體(C．I．堿性藍(lán)140)、Cartasol藍(lán)K5R液體、Cartasol亮猩紅K-4GL液體、或這些染料的混合物、或顏料。
13．根據(jù)前述權(quán)利要求之一所述的含水油墨，其特征在于，其中包含水溶性聚合物、緩沖物質(zhì)、殺生物劑、增量劑和其它可用于油墨的組分作為助劑。
14．根據(jù)前述權(quán)利要求之一所述的含水油墨，其特征在于它包含平均分子量至少為1000的水溶性聚合物。
15．根據(jù)前述權(quán)利要求12所述的含水油墨，其特征在于所述水溶性聚合物選自水溶性淀粉，尤其是平均分子量3000-7000的水溶性淀粉，聚乙烯吡咯烷酮，尤其是平均分子量25000-250000的聚乙烯吡咯烷酮，聚乙烯醇，尤其是平均分子量10000-20000的聚乙烯醇，黃原膠、羧甲基纖維素、平均分子量1000-8000的氧化乙烯／氧化丙烯嵌段共聚物、或其混合物。
16．根據(jù)前述權(quán)利要求之一所述的含水油墨，其特征在于它包括三乙醇胺或乙酸鈉與乙酸作為緩沖劑起化學(xué)穩(wěn)定作用。
17．根據(jù)前述權(quán)利要求之一所述的含水油墨，其特征在于它包含兩性或非離子表面活性劑或其混合物作為表面活性劑。
18．根據(jù)權(quán)利要求1-17之一所述的含水油墨利用壓電噴墨技術(shù)在噴墨打印中的應(yīng)用。
19．根據(jù)權(quán)利要求1-17之一所述的含水油墨在自動(dòng)郵資蓋印機(jī)系統(tǒng)中的應(yīng)用。
20．一種自動(dòng)郵資蓋印機(jī)，它具有前述權(quán)利要求之一所述的油墨、以及利用該油墨在郵件上打印的打印單元。
21．郵件，其上已用根據(jù)前述權(quán)利要求之一所述的油墨打印。
全文摘要
本發(fā)明描述了一種含水油墨,它包含:一種或多種染料、至少一種具有直鏈或支鏈C
文檔編號(hào)C09D11/00GK1281877SQ0012161
公開日2001年1月31日 申請(qǐng)日期2000年7月21日 優(yōu)先權(quán)日1999年7月22日
發(fā)明者T·格哈特, W·佩克魯恩, G·羅索斯 申請(qǐng)人:弗朗科泰普-波斯特利亞兩合公司